【正文】 截面慣性矩 代入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算： 其中 有經(jīng)濟(jì)數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)，表6—9 選擇F級(jí)滾珠絲杠。 Z向電機(jī)的選擇同樣采用金屬切削機(jī)床里面快速電機(jī)的計(jì)算方法來(lái)選擇Z向的電機(jī)，在切削時(shí)，同樣沒(méi)有切削力，也只考慮機(jī)床自身的部件質(zhì)量，慣性力，摩擦力的影響。其中，d0=40mm Ph=5mm L=2600mm C0a=51758 mm Ca=14456mm 傳動(dòng)效率的計(jì)算 螺旋升角 摩擦角 滾珠絲杠的摩擦系數(shù)為，在這里取，則其摩擦角， 。n/(9550ηΣ)=1000/(9550)≈77W Pfr=MuV/(6120ηΣ )=10/(6120) =P=K * (Pin+Pfr)=(77+J1＝1/2mr2=1/2202106 ＝103Kgm △L2=L0φ/(2π)=107/(2)=103um △L=△L1+△L2=103+103＝103um △=100△L/L0=100/103＝ （2） 穩(wěn)定性計(jì)算 E絲杠材料的彈性模量 L絲杠的工作長(zhǎng)度J截面的慣性矩，對(duì)于實(shí)心的圓柱體 絲杠的軸端系數(shù) （一端固定，一端鉸支， 其中， J=πd4/64=44/64＝ Pr=21106( X向滾珠絲杠的選擇計(jì)算假定滾珠絲杠副的材料硬度為，工作溫度低于100度，工作時(shí)的溫升低于4度，可靠性要求為95%，根據(jù)這些條件來(lái)選擇計(jì)算滾珠絲杠。m2 則， Tin=Jω1/t =103105/ ≈因此，選擇第二種支撐形式滿足設(shè)計(jì)的要求，比較簡(jiǎn)單，也比較經(jīng)濟(jì) X方向電機(jī)的選擇計(jì)算我所設(shè)計(jì)的機(jī)床在切學(xué)的過(guò)程中沒(méi)有切削力的影響，因此按照金屬切削機(jī)床快速電機(jī)的選擇計(jì)算來(lái)進(jìn)行選擇，只考慮摩擦力和慣性力的影響。（4）一端固定，一端自由該種支撐形式使用于低轉(zhuǎn)速，中等精度，軸向較短的絲杠。因此，選用滾珠絲杠，而不選擇滑動(dòng)絲杠。濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制,由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。滾珠絲杠與滑動(dòng)絲杠相比有以下特點(diǎn)：與滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩為1/3 由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲母之間有很多滾珠在做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng),所以能得到較高的運(yùn)動(dòng)效率。滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成。2. 交流伺服電機(jī)通過(guò)一對(duì)調(diào)隙齒輪和滾珠絲杠相連接。采用交流伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)成為了數(shù)控機(jī)床的主要調(diào)速方法。下面的設(shè)計(jì)根據(jù)以上的建議來(lái)進(jìn)行。2. 縮短傳動(dòng)鏈，提高傳動(dòng)與支撐剛度，如采用加預(yù)緊的方法提高滾珠絲杠副的剛度和滾動(dòng)導(dǎo)軌副的傳動(dòng)與支撐剛度；采用大扭矩，快調(diào)速的交流伺負(fù)電機(jī)直接的與滾珠絲杠相連接以減少中間的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)?？梢钥闯觯捎媒涣魉欧姍C(jī)的調(diào)速系統(tǒng)已成為數(shù)控機(jī)床主要的調(diào)速方法。直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，經(jīng)常需要維修。60年代初期，美國(guó)和歐洲采用液壓伺服系統(tǒng)。橫向和縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為鋼板焊接的形式，這種形式結(jié)構(gòu)比鑄造結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)的周期比較短，剛度也比鑄造結(jié)構(gòu)大，并且尺寸也比較小，因此，采用焊接鋼板的形式。由上面的分析，我選擇了焊接立柱，并且截面的形狀為方形，因?yàn)槲宜O(shè)計(jì)的機(jī)床的立柱主要的承受彎矩，別切采取封閉的方形結(jié)構(gòu)，這樣剛度比較大，為了防止其剛度不夠，發(fā)生變形，并加肋板提高其剛度，具體形狀見(jiàn)設(shè)計(jì)圖紙。3） 圓形截面的抗扭剛度比方形的大，而方形的抗彎剛度比圓形的抗彎剛度大。在其他的條件相同的時(shí)候，抗彎和抗扭剛度與截面慣性矩有關(guān)。同樣，縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)也采用同樣的連接方法。立柱采用鋼板進(jìn)行焊接，采用焊接立柱，由于立柱要支撐橫向和縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)，承受的力比較大，因此采用鋼板焊接的形式。在使用的過(guò)程中，內(nèi)應(yīng)力可能重新分布和逐漸的消失可能使變形增大。因此，支撐件要有足夠大的抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的能力。支撐件一般的附有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌主要起到定位作用，以保證各部件的正確的相互位置及運(yùn)動(dòng)。可以在寬大的底座上面安裝多種的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)多種形式的水射流切割加工。 2. 有機(jī)架（橫梁部分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，而另一個(gè)運(yùn)動(dòng)有工作臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn) 圖 懸臂式機(jī)架結(jié)構(gòu)（方案2）該種結(jié)構(gòu)形式的為懸臂式結(jié)構(gòu)，比起前一種結(jié)構(gòu)，它的穩(wěn)定性不如前者，但是它的加工范圍比前者的加工范圍大。機(jī)床的主要的技術(shù)參數(shù)如下：工作臺(tái)面的尺寸（長(zhǎng)X寬） 2500mm1500mm工作臺(tái)的行程長(zhǎng)度 （即X方向的行程） 2650mm機(jī)床的整體尺寸 長(zhǎng) 3100mm 寬 1850mm 高 1900mmY向滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速范圍 0—2000r/ minZ向滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速范圍 0—2000r/ min快速移動(dòng)的速度 10m/ min進(jìn)給速度的范圍 0—10m/ min Y向的行程 1550mmZ向的行程 300mm Y向伺服電機(jī)的功率 Z向伺服電機(jī)的功率 切割的最大厚度 20mm 由于機(jī)床的切割厚度不是太大，并且我所設(shè)計(jì)的機(jī)床只是進(jìn)行平面切割的需要，主要用于鋼板的切割，并且切割最大厚度為20mm。它把滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)絲杠的螺母變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，在電機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)它作直線運(yùn)動(dòng)。 無(wú)論是金屬類如普通鋼板、不銹鋼、銅、鈦、鋁合金等，或是非金屬類如石材、陶瓷、玻璃、橡塑、紙張及復(fù)合材料，皆可適用。 （2）幾乎沒(méi)有材料和厚度的限制 所謂加砂水刀即在高壓水中加入石榴 砂或金剛砂等磨料，此時(shí)，大部份的切割工作由磨料的沖蝕和磨削作用來(lái)完成，以達(dá)到增強(qiáng)切割能力、加工硬質(zhì)材料的目的。水壓越高，水射流速度越 快，對(duì)高壓部份的制造要求也越嚴(yán)格，在各水射流廠家中，美國(guó)FLOW公司率先采用使用陶瓷制柱塞的高壓增壓器，可大幅度降低磨損和延長(zhǎng)1倍以上超高壓部件 和水封的壽命。從油泵來(lái)的低壓油推動(dòng)增壓器的大活塞，使其往復(fù)運(yùn)動(dòng)，大活塞的活動(dòng)方向則由換向閥自動(dòng)控制。傳動(dòng)裝置預(yù)先考慮有用橡膠帶和波紋遮簾雙保護(hù)。 在建立裝置時(shí)特別注意選擇材料和傳動(dòng)裝置的保護(hù)使水和塵埃不落入。此外，為了避免射流在毛坯出口上過(guò)于彎曲和對(duì)收集器的偏離，切割速度存在某些限制。 當(dāng)收集器內(nèi)的射流余能被消除后，形成的泥渣將沿專用軟管排入沉淀槽。 在Watejet公司裝置上采用的工作臺(tái)，其優(yōu)點(diǎn)是由正方形（120mm1200mm）網(wǎng)絡(luò)形成的堅(jiān)固的框架，深淀箱由耐蝕鋼做成，傳動(dòng)裝置配置在框架的外廓尺寸內(nèi)，設(shè)有控制零點(diǎn)的終點(diǎn)開(kāi)關(guān)，維護(hù)區(qū)安排在框架的長(zhǎng)度一側(cè)，裝載區(qū)可完全敞開(kāi)，網(wǎng)絡(luò)元悠揚(yáng)可更換，框架具有很高的承載能力。 消除射流的余能是在工作臺(tái)下面的敞開(kāi)槽內(nèi)進(jìn)行的，從而使生態(tài)環(huán)境變壞。表3 IngersollRand公司采用的切割速度由于采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)裝備水射流切割裝置，可利用大量數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化切割過(guò)程（其中包括實(shí)時(shí)優(yōu)化），和解決裁料的優(yōu)化任務(wù)，故本方法的工藝性可顯著擴(kuò)大。主要工藝參數(shù)是生產(chǎn)率或切割速度V。 切口可從制件表面的任意點(diǎn)開(kāi)始。這時(shí)，實(shí)際上在毛坯上完全沒(méi)有熱和力的作用，故切口表面不變形，且無(wú)毛刺及材料的組織畸變。 除了以上所介紹的應(yīng)用領(lǐng)域以外，近幾年，國(guó)外已有公司通過(guò)超高壓技術(shù)，將其應(yīng)用于食品殺菌達(dá)到食品保鮮的目的，并已成功打入食品保鮮行業(yè)(如美國(guó)著名的HEMELL公司已使用超高壓設(shè)備進(jìn)行食品保鮮)，取得了良好的口碑。目前國(guó)內(nèi)包括上海大眾、上海通用、一汽大眾、天津豐田、廣州本田、神龍富康、南京南亞等眾多車型的內(nèi)飾 件配套廠商已使用高壓水射流設(shè)備進(jìn)行內(nèi)飾件的加工。尤其值得一提的是汽車制造業(yè)，隨著近幾中國(guó)汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，國(guó)內(nèi)外各大汽車生產(chǎn)廠商產(chǎn)量地極劇擴(kuò)大，車型地不斷更新，生產(chǎn)周期地縮短，對(duì)配套的汽車內(nèi)飾件(如汽車地毯、儀表板、頂蓬等)廠家來(lái) 說(shuō)，早期手工加工汽車內(nèi)飾件的切邊及打孔的方法，由于效率低下、產(chǎn)品精度差、勞動(dòng)強(qiáng)度大，顯然已不能滿足當(dāng)前汽車業(yè)發(fā)展的需求。我國(guó)從1979年開(kāi)始，每?jī)赡暾匍_(kāi)一次全國(guó)水射流技術(shù)研討會(huì)，并出版了《高壓水射流》雜志。1972年，英國(guó)流體力學(xué)研究協(xié)會(huì)(BHRA)組織了第一次國(guó)際水射流切割技術(shù)會(huì)；1981年，美國(guó)水射流技術(shù)協(xié)會(huì)成立，此次技術(shù)會(huì)議也是國(guó)際性的；1983年日本水射流協(xié)會(huì)成立。同時(shí)，各國(guó)學(xué)者也開(kāi)始對(duì)各種射流的基礎(chǔ)理論和切割機(jī)理等進(jìn)行研究。到20世紀(jì)70年代末。20世紀(jì)60年代以前，人們主要研究低壓水射流采礦，水射流技術(shù)還處于探索試驗(yàn)階段；至20世紀(jì)70年代初，主要研究制高壓泵、增壓器、高壓管件，推廣水射流清洗技術(shù)，處在設(shè)備研制階段；至20世紀(jì)80年代，水射流技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域從采礦發(fā)展到其他領(lǐng)域，大量的水射流采煤機(jī)、切割機(jī)、清洗機(jī)相繼問(wèn)世，并進(jìn)行了廣泛的推廣應(yīng)用；之后，水射流進(jìn)入了快速發(fā)展階段，水射流技術(shù)研究進(jìn)一步深化，磨料射流、空化射流、自激振動(dòng)射流等新型射流技術(shù)發(fā)展很快。 數(shù)控高壓水射流切割機(jī)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文第1章 緒論 水射 流的發(fā)展歷史及應(yīng)用19世紀(jì)中葉，在北美洲，人類第一次使用水射流開(kāi)采非固結(jié)礦床。于是人們開(kāi)始研究較高壓力的壓力源(高壓泵和增壓器)及高壓脈沖射流。日本研究出1700兆帕的增壓器，蘇聯(lián)和美國(guó)研制出5600兆帕的脈沖射流發(fā)生器。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，磨料射流、空化射流、氣水射流和自振射流的發(fā)展，把水射流技術(shù)推向一個(gè)新的發(fā)展階段。一大批水射流切割機(jī)、采煤機(jī)、打樁機(jī)和不同用途、不同形式的清洗機(jī)被陸續(xù)投放市場(chǎng)。經(jīng)過(guò)多年的研究實(shí)踐，取得很大進(jìn)展，開(kāi)發(fā)出了一批新技術(shù)和新產(chǎn)品，有的在國(guó)際上還處于先進(jìn)水平。 切割方面：純水應(yīng)用于造紙業(yè)、橡膠業(yè)等，而加砂水刀則可應(yīng)用于石材業(yè)、陶瓷業(yè)、航天航空業(yè)，汽車制造業(yè)、金屬加工業(yè)。此種加 工方式的優(yōu)點(diǎn)在于高效率、高質(zhì)量、精度高、柔性好。水射流的動(dòng)能將傳給磨料顆粒，從而從被切割毛坯上去除微屑。 水射流裝置可切割板料、精確直角、打小孔、開(kāi)窄槽和完成位于很近的型面（其中包括非導(dǎo)熱材料）。各種方法切割板料的評(píng)定結(jié)果列于表1（根據(jù)Flow公司的數(shù)據(jù)）。表3中列出了IngersollRand公司（德國(guó)）關(guān)于水射流切割速度的數(shù)據(jù)表1 各種切割方法的比例表2 不同毛坯厚度的切割速度 注：工作壓力350MPa；磨料供給量680g/min；磨料為80號(hào)粒度花崗巖。當(dāng)工作頭沿Z軸移動(dòng)具有足夠快速動(dòng)作的恰服裝置時(shí)可加工管坯，其中包括非圓型面。類似工作臺(tái)十分昂貴，且因射流作用而磨損，故壽命較低。 固定龍門(mén)架的布局示例是IngersollRand公司的裝置，其工作臺(tái)尺寸為2m3m。 上述布局在結(jié)構(gòu)上較移動(dòng)龍門(mén)架的布局復(fù)雜，且在收集器內(nèi)有快速磨損的零件。沿Z軸的移動(dòng)一般不超過(guò)180mm~200mm。沿Y坐標(biāo)的傳動(dòng)關(guān)系借助鋁軸實(shí)現(xiàn)。 而當(dāng)少量的砂如石榴砂被加入水射流中與其混合時(shí), 所產(chǎn)生之加砂水射流, 實(shí)際上可切割任何硬質(zhì)材料包括金屬, 復(fù)合材料, 石材及玻璃. 超高壓水刀也可使用于各種不同的工業(yè)表面處理應(yīng)用如船身清洗及汽車噴漆設(shè)備清洗. 超高壓水的形成關(guān)鍵在于高壓泵。為獲得穩(wěn)定的高壓水射流，需將產(chǎn)生的高壓水進(jìn)入蓄能器然后再流到噴嘴，從而達(dá)到穩(wěn)定壓的目的。由于純水切割普遍適用于切割較軟的材料，針對(duì)切割硬質(zhì)材料，如玻璃、石材、金屬等，80年代初，發(fā)展出了一種加砂水刀。隨著砂刀管的直徑擴(kuò)口，其切口也就愈大)及切割斜邊都很小( )，無(wú)需二次加工，無(wú)裂縫、無(wú)毛邊、無(wú)浮渣，因此其切割品質(zhì)優(yōu)良。它的Y向運(yùn)動(dòng)有橫向的導(dǎo)軌和滾珠絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)，以東部分與滾珠絲杠的螺母座以及滾動(dòng)導(dǎo)軌的滑塊通過(guò)螺栓進(jìn)行連接。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)部件圖和總體的裝配圖?？梢宰鲆韵碌脑O(shè)想來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的目的：1. 有機(jī)架（橫梁部分）來(lái)實(shí)現(xiàn)其兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，其示意圖如下： 龍門(mén)式機(jī)架（方案1）該種結(jié)構(gòu)形式為橋式結(jié)構(gòu)，又稱為龍門(mén)式結(jié)構(gòu)，住要的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)對(duì)稱，比較穩(wěn)固，缺點(diǎn)是加工的工件的大小受到了限制。切割噴頭固定在豎移滑板上。 對(duì)支撐件的要求機(jī)床的立柱和底座是主要的支撐件，它們的作用是支撐零