【正文】 .......................III ........................................................1 ......................................... 6 初定傳動(dòng)方案 ......................................... 6 方案的選擇 ........................................... 6 ................................................ 12 齒輪的計(jì)算 (計(jì)算過(guò) 程參考文獻(xiàn) 2 第八章 ) ................ 12 電磁離合器的選擇和使用 .............................. 20 .......................................... 22 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................ 22 軸的強(qiáng)度校核 (以Ⅰ軸為例 ) ............................ 22 軸的剛度校核 (以Ⅰ軸為例 ) ............................ 26 5．主軸變速箱的裝配設(shè)計(jì) ................................... 29 箱體內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn) ................................ 29 設(shè)計(jì)的方法 .......................................... 29 .......................................... 32 導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ...................................... 32 7． PLC 概述 ................................................ 37 PLC 的發(fā)展歷程 ....................................... 37 PLC 的發(fā)展趨勢(shì) ...................................... 38 PLC 的應(yīng)用 .......................................... 39 PLC 的硬件結(jié)構(gòu) ....................................... 40 PLC 的工作原理 ....................................... 41 8. PLC 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) ........................................ 43 確定 I／ O 的點(diǎn)數(shù) .......................................43 選擇適用的 PLC 機(jī)型 ................................. 43 金陵科技學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 目錄 I 輸入／輸出點(diǎn)的分配 .................................. 43 PLC 接線(xiàn)圖 ........................................... 44 PLC 控制程序梯形圖設(shè)計(jì) .............................. 44 改造中必須注意的幾個(gè)問(wèn)題 ............................ 44 結(jié)論 ...................................................... 45 參考文獻(xiàn) .................................................. 46 致謝 ..................................................................................................................47 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 摘要 II 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 摘 要 本文研究的主要是數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，傳動(dòng)裝置在各外界因素和自身因素的影響下傳動(dòng)精度會(huì)大大降低，例如 幾何精度與變形產(chǎn)生的誤差、機(jī)床的熱變形以及運(yùn)動(dòng)間的摩擦和傳動(dòng)間隙等因素。除此之外，還要對(duì)箱體內(nèi)的主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，一些零件的選型，從而完成對(duì)整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼 或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作數(shù)控折彎?rùn)C(jī)并加工零件。隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，世界機(jī)床業(yè)已進(jìn)入了以數(shù)字化制造技術(shù)為核心的機(jī)電一體化時(shí)代，其中數(shù)控機(jī)床就是代表產(chǎn)品之一。 美國(guó)政府重視機(jī)床工業(yè)，美國(guó)國(guó)防部等部門(mén)因其軍事方面的需求而不斷提出機(jī)床的發(fā)展方向、科研任務(wù)，并且提供充足的經(jīng)費(fèi)，且網(wǎng)羅世界人才，特別講究“效率”和“創(chuàng)新”，注重基礎(chǔ)科研。從 90年代起，糾正過(guò)去偏向，數(shù)控機(jī)床技術(shù)上轉(zhuǎn)向?qū)嵱?，產(chǎn)量又逐漸上升。德國(guó)的數(shù)控機(jī)床質(zhì)量及性能良好、先進(jìn)實(shí)用、貨真金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 1章 引言 2 價(jià)實(shí)，出口遍及世界。 至于日本政府對(duì)機(jī)床工業(yè)之發(fā)展重視的程度我們也可想而知，他們通過(guò)規(guī)劃、法規(guī) (如“機(jī) 振法”、“機(jī)電法”、“機(jī)信法”等 )引導(dǎo)發(fā)展。在上世紀(jì) 80年代開(kāi)始進(jìn)一步加強(qiáng)科研，向高性能數(shù)控機(jī)床發(fā)展?！笆濉逼陂g，中國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)實(shí)現(xiàn)了超高速發(fā)展。 2020年，中國(guó)數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量達(dá)到 85756臺(tái)，同比增長(zhǎng) %，增幅高于金切機(jī)床產(chǎn)量增幅 ，進(jìn)而使金切機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率達(dá)到 %，同比增加 個(gè)百分點(diǎn)。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床始終處于低檔迅速膨脹，中檔進(jìn)展緩慢，高檔依靠進(jìn)口的局面，特別是國(guó)家重點(diǎn)工程需要的 關(guān)鍵設(shè)備 主要依靠進(jìn)口，技術(shù)受制于人。更重要 原因是缺乏 自主創(chuàng)新能力 ，完全擁有 自主知金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 1章 引言 3 識(shí)產(chǎn)權(quán) 的數(shù)控系統(tǒng)少之又少，制約了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?！笆晃濉逼陂g，中國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)將步入快速發(fā)展期，中國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)面臨千載難逢的大好發(fā)展機(jī)遇，根據(jù)中國(guó)數(shù)控 車(chē)床 19962020年消費(fèi)數(shù)量，通過(guò)模型擬合，預(yù)計(jì) 2020年數(shù)控車(chē)床銷(xiāo)售數(shù)量將達(dá) ，年均增長(zhǎng)率為 %。數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用由單機(jī)向單元（系統(tǒng)）方向發(fā)展。 1998年及前幾年我國(guó)機(jī)床工具的出口額徘徊在 5億美元左右，2020年上升到 ，隨著東南亞經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇和我國(guó)出口多極化市場(chǎng)的形成和鞏固，以及我國(guó)加入 WTO，今后幾年我國(guó)機(jī)床出口將實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、持續(xù)增長(zhǎng)。 2）、工程成套行業(yè)將面臨更嚴(yán)峻的競(jìng)爭(zhēng)。 4)、處于幼稚期的自主產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)環(huán)金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 1章 引言 4 境趨于嚴(yán)峻?！耙慌_(tái)機(jī)床就是一個(gè)加工廠(chǎng)”、“一次裝卡，完全加工”等理念正在被更多人接受，復(fù)合加工 機(jī)床發(fā)展正呈現(xiàn)多樣化的態(tài)勢(shì)。機(jī)器人與加工中心、車(chē)銑復(fù)合機(jī)床、磨床、齒輪加工機(jī)床、工具磨床、電加工 機(jī)床、鋸床、沖壓機(jī)床、激光加工機(jī)床、水切割機(jī)床等組成多種形式的柔性單元和柔性生產(chǎn)線(xiàn)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用。通過(guò)機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、機(jī)床零部件的超精加工和精密裝配、采用高精度的全閉環(huán)控制及溫度、振動(dòng)等動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ) 償技術(shù)，提高機(jī)床加工的幾何精度，降低形位誤差、表面粗糙度等，從而進(jìn)入亞微米、納米級(jí)超精加工時(shí)代。目前機(jī)床行業(yè)的消費(fèi)主流是數(shù)控機(jī)床。 設(shè)計(jì)目的 數(shù)控機(jī)床是高度自動(dòng)化機(jī)床 ,其生產(chǎn)效率和加工精度也越來(lái)越高，但是由于機(jī)械結(jié)構(gòu)金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 1章 引言 5 （如機(jī)床床身、導(dǎo)軌、工作臺(tái)、刀架和主軸箱等）的幾何誤差、加工過(guò)程機(jī)床的熱變形、運(yùn)動(dòng)間的摩擦、傳動(dòng)間隙等因素的影響，數(shù)控機(jī)床的加工精度和加工效率還有一定的提升空間，本次設(shè)計(jì)的目的就是最大程度的提高數(shù)控機(jī)床的加工精度。 齒輪調(diào)速機(jī)構(gòu)可以 通過(guò)少數(shù)幾對(duì)齒輪減速，擴(kuò)大了輸出扭矩，以滿(mǎn)足主軸對(duì)輸出扭矩特性的要求。當(dāng)設(shè)備承受載荷過(guò)大時(shí)可以通過(guò)打滑，提高設(shè)備的防過(guò)載能力。由電機(jī)的工作原理決定電機(jī)的極數(shù)是固定不變的。 改變頻率和電壓是最優(yōu)的電機(jī)控制方法 但如果僅改變頻率而不改變電壓，頻率降低時(shí)會(huì)使電機(jī)出于過(guò)電壓（過(guò)勵(lì)磁），導(dǎo)致電機(jī)可能被燒壞。 綜合上述所有問(wèn)題的考慮，本次設(shè)計(jì)采用齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)相結(jié)合的傳動(dòng)方式。 已知主軸的轉(zhuǎn)速分為 12 級(jí)，參考文獻(xiàn) 1，可將機(jī)床的轉(zhuǎn)速分為高低兩檔，其中高檔最大轉(zhuǎn)速 maxn 為 1800r/min ，最小轉(zhuǎn)速 minn 為 235 r/min ；R1= maxn / minn =1800/235=,R= 1?z? [1] 當(dāng) 機(jī) 床 處 于 低 速 檔 時(shí) , 轉(zhuǎn) 速 范 圍 nR = minmaxn = 45340 = 。 基本參數(shù)確定后，就可以根據(jù)需要確定具體的傳動(dòng)方式了，首現(xiàn)確定數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)方式。 傳動(dòng)軸數(shù)目為 4根。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 2章 主傳動(dòng)方案的擬定 9 兩 方案結(jié)構(gòu)非常相似，運(yùn)用的齒輪數(shù)量相當(dāng)?shù)桨付?，中間軸上齒輪較多，所承擔(dān)負(fù)載較大，對(duì)軸的剛度要求過(guò)高，負(fù)載時(shí)軸的變形過(guò)大影響機(jī)床加工的精度。 分別設(shè)齒輪 1和齒輪 4之間的傳動(dòng)比為 14i ,齒輪 2和齒輪 5之間的傳動(dòng)比為 25i ,齒輪 8和齒輪 9之間的傳動(dòng)比為 89i ,齒輪 3和齒輪 6之間的傳動(dòng)比為 36i ,齒輪 7和齒輪 10之間的傳動(dòng)比為 710i ,帶輪傳動(dòng)比為 輪帶i 。 可得 25i 89i 輪帶i 1113i 1500=45r/min 25i 89i 輪帶i 1214i 1500=67 r/min 當(dāng)左側(cè)的電磁離合器得電，齒輪 3 和齒輪 6 之間嚙合，當(dāng)時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速最大，為 226或 340 r/min。 各軸轉(zhuǎn)速的確定方法 由傳動(dòng)比和電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以計(jì)算出各軸的轉(zhuǎn)速； 1.Ⅰ 軸的轉(zhuǎn)速 Ⅰ軸從電機(jī)得到運(yùn)動(dòng)，經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成各級(jí)轉(zhuǎn)速。另外也要注意到電機(jī)與Ⅰ軸的傳動(dòng)方式，如用帶輪傳動(dòng)時(shí)，降速比不宜太大，和主軸尾部可能干涉。從經(jīng)驗(yàn)知：主軸轉(zhuǎn)速和中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況作相應(yīng)修正： 對(duì)于功率較大的重切削機(jī)床，一般主軸轉(zhuǎn)速較低，中間軸的轉(zhuǎn)速適當(dāng)取高一些對(duì)減小結(jié)構(gòu)尺寸的效果較明顯。 電動(dòng)機(jī) Ⅰ軸 Ⅱ軸 主軸451031542303402363545438151200180015001000：153：3120：6235：4754：4117：66 此機(jī)床集中傳動(dòng) :公比為 ?? ,級(jí)數(shù) Z=12,變速范圍 R=1800/45=40。一般取 Zmin≥ 18～ 20； 保證強(qiáng)度和防止熱變形過(guò)大，齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚δ≥ 2m,一般取δ＞ 5mm 則 Zmin≥ +2T/m。機(jī)床上可用修正齒輪，在一定范圍內(nèi)調(diào) 整中心距使其相等。可得大齒輪齒數(shù)為 62。 由中心距 A及齒數(shù) z z2求出模數(shù)： 212zz Amj ?? 根據(jù)估算所得 ?m 和 mj 中較大得值 ,選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 3章 動(dòng)力計(jì)算 13 以齒輪 2 和齒輪 5 為例 nj =輪帶i n=1500 =801 r/min N= = ?m ≥ 32 3 062 ??≈ A≥ 3703 ?≈ 6220 ???mj ≈ 所以 ,根據(jù) mj 選取 ,為了保證模數(shù)一定滿(mǎn)足要求 ,假設(shè)齒輪 2和齒輪 5的模數(shù)為 3 由此可知 ,輸入軸 1 和傳動(dòng)軸 2之間的中心距為 A= 2 )52( zzm ?? = 2 )6220(3 ?? =123mm 同理且根據(jù) 1軸和 2軸之間的距離始終為 123mm,可得出 1軸和 2軸之間其余的齒輪的齒數(shù)和模數(shù) 分別為 z1