【正文】 方面，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的裝配仿真、生產(chǎn)過(guò)程仿真、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)生產(chǎn)組織仿真等也是虛擬制造技術(shù)研究的熱點(diǎn)。 在國(guó)內(nèi)，虛擬制造的研究開(kāi)始于 90 年代中期。但是，目前虛擬制造技術(shù)領(lǐng)域中尚存許多有待研究的題目，如合理的虛擬制造體系、虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)、虛擬產(chǎn)品制造的理論與相關(guān)技術(shù)，以及構(gòu)筑虛擬制造系統(tǒng)（ VMS）的各種支撐技術(shù)和異構(gòu)環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等。高技術(shù)、高性能數(shù)控機(jī)床是發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)和加強(qiáng)國(guó)防建設(shè)的重要條件， 數(shù)控機(jī)床 發(fā)展趨勢(shì) 是 高精 度、 高速 度、 高 效率 化 （ 精度、速度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo) ）、 柔性化 、 工藝復(fù)合性和多軸化 、 實(shí)時(shí)智能化 。主要存在三方面的問(wèn)題：1）五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床控制系統(tǒng)； 2）可實(shí)現(xiàn)五個(gè)坐標(biāo)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜；3）五軸聯(lián)動(dòng)加工數(shù)控程序的編制。 在國(guó)內(nèi)，通過(guò)合作生產(chǎn)、引進(jìn)技術(shù)、合資、自主開(kāi)發(fā)，數(shù)控機(jī)床取得了可喜的進(jìn)步 .普及型數(shù)控機(jī)床基本滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)需要。 五軸加工中心可實(shí)現(xiàn)多軸結(jié)構(gòu)，可用于更復(fù)雜曲面的加工，工業(yè)用途范圍大，使用靈活，易于實(shí)現(xiàn)高速，是一些產(chǎn)品加工必須使用的機(jī)床設(shè)備，也是數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品中的高技術(shù)難度產(chǎn)品。 總體設(shè)計(jì)是機(jī)床設(shè)計(jì)的中心環(huán)節(jié)，它對(duì)機(jī)床產(chǎn)品的技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和外觀造型具有決定意義。 （ 3） 確定機(jī)床的總體參數(shù)。 （ 4） 機(jī)床運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和確定機(jī)床運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。并考慮安全操作、整體造型等問(wèn)題。采用交流伺服電機(jī)。 （ 10） 編寫(xiě)全部設(shè)計(jì)技術(shù)文件。在設(shè)計(jì)過(guò)程中參考了該機(jī)床的一些具體方案。 ? 工作臺(tái)面及三向行程參數(shù)大，加工范圍廣，整機(jī)剛性高，承載重量大。 ? 采用自動(dòng)集中潤(rùn)滑裝置。 100186。機(jī)架在機(jī)器的總重量中占有很大的比例（約占機(jī)床總質(zhì)量的 70％～ 90％）。在設(shè)計(jì)機(jī)架零件的過(guò)程中應(yīng)滿(mǎn)足下列一些基本要求： 。 ；對(duì)于帶有導(dǎo)軌的機(jī)架零件，還應(yīng)有良好的耐磨性。 因此，靜剛度的提高和重量的減輕，同 時(shí)都可提高機(jī)架的固有頻率。桿件的抗彎和抗扭剛度與桿件斷面慣性矩成正比。 (3) 立柱斷面形狀的選擇 矩形閉式斷面結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有筋板和筋條，抗扭及抗彎剛度高，應(yīng)用于復(fù)雜空間載荷的機(jī)床，如銑床 \鏜床等機(jī)床。根據(jù)受力情況，橫梁的斷面一般選取矩形封閉式斷面。合理布置大件內(nèi)部的筋板是提高大件剛度、減輕大件重量的重要途徑之一。 圖 4 床身筋板布置形狀 （ 1） 橫梁的筋板布置 龍門(mén)型機(jī)床的橫梁一般均為封閉式斷面。 圖 6 橫梁內(nèi)部筋板布置形狀 （ 3） 工 作臺(tái)的結(jié)構(gòu)和筋板布置 本機(jī)床采用矩形工作臺(tái)，其寬度較大，為了減輕重量，提高剛度，均取斷面為封閉式的箱形結(jié)構(gòu)，為了保證工作臺(tái)有足夠的抗彎剛度，閉式斷面的工作臺(tái)內(nèi)部均應(yīng)布置縱向筋和大量的橫向筋。窗孔的形狀、大小及位置，對(duì)機(jī)架的剛度有一定影響，設(shè)計(jì)時(shí)需適當(dāng)考慮。筋板的厚度一般取壁厚的 80％。機(jī)架的這些聯(lián)接部分的結(jié)構(gòu)必須設(shè)計(jì)適當(dāng)，否則在工作中容易產(chǎn)生 較大的局部變形。數(shù)量需充分，一般用 8～ 12 個(gè)，布置在接合部分的整個(gè)四周。 （ 3） 根據(jù)機(jī)架的結(jié)構(gòu)情況 ,確定有關(guān)修正系數(shù) ,如剪切分配系數(shù) ,輪廓畸變系數(shù)等； （ 4） 列出機(jī)架變形反應(yīng)至刀具與工件相對(duì)位于量的計(jì)算式 ,將以上已確定的數(shù)據(jù)代入 ,計(jì)算相對(duì)位移量的大小。矩形導(dǎo)軌制造維修方便，承載能力大，新導(dǎo)軌導(dǎo)向精度高，磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償，可用鑲條調(diào)節(jié)，保證導(dǎo)向精度。在初步選定導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)尺寸后， 應(yīng)核算導(dǎo)軌面的比壓，時(shí)期限制在允許范圍內(nèi)。 導(dǎo)軌面平均比壓 圖 10 導(dǎo)軌的壓強(qiáng) 如圖 10 所示，由 F 和 M 在導(dǎo)軌上引起的壓強(qiáng)為 Pm=F/S (Mpa) S=La 式中 F— 作用在導(dǎo)軌面上的法向力（ N） S— 動(dòng)導(dǎo)軌的承載面積 (mm2) L— 導(dǎo)軌接觸面長(zhǎng)度（ mm） a— 導(dǎo)軌接觸面寬度 ( mm) 其中 F=20xx0kg L=4000mm a－ 280mm P m= (Mpa) Pm=1/2(Pmax+Pmin) 按梯型分布的比壓與一個(gè)按矩形分布的比壓等效時(shí) ,按矩形分布比壓圖形的高度就等于平均比壓。 4. 導(dǎo)軌的間 隙調(diào)整裝置 平面導(dǎo)軌的間隙調(diào)整裝置廣泛采用了鑲條和壓板。 （ 1）鑲條、壓板的材料和技術(shù)要求 查表 － 25 材料與熱處理 ZQSn663 ZQAl94 特點(diǎn) 加工、配刮容易，耐磨性好，成本高 應(yīng)用場(chǎng)合 用于較大壓力，中等尺寸，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、移動(dòng)精度和耐磨性要求較高的精密機(jī)床作鑲條 查表 － 26 鑲 條 滑動(dòng)接合面 平面度 由接觸點(diǎn)保證 接觸點(diǎn) 10～ 12 點(diǎn) /25*25mm 裝配后允許間隙 滑動(dòng)接合面 接觸點(diǎn) 6～ 8 點(diǎn) /25*25mm 接觸點(diǎn) 10～ 12 點(diǎn) /25*25mm 壓 板 滑動(dòng)接合面 平面度 由接觸點(diǎn)保證 接觸點(diǎn) 6～ 8 點(diǎn) /25*25mm 接觸點(diǎn) 10～ 12 點(diǎn) /25*25mm 滑動(dòng)接合面 平面度 由接觸點(diǎn)保 證 接觸點(diǎn) 10～ 12 點(diǎn) /25*25mm 裝配后允許間隙 鑲條或壓板上可開(kāi)適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油槽，保證有足夠的潤(rùn)滑油。材料硬度本身并不一定能保證導(dǎo)軌具有較高的耐磨性能，有時(shí)在同樣使用條件下，硬的材料反而比軟的材料容易磨損 。 （ 3） 加工與使用中由于殘留內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的變形小。 表 － 37 導(dǎo)軌材料匹配及其相對(duì)壽命 序號(hào) 導(dǎo)軌材料和熱處理 相 對(duì) 壽 命 1 鑄鐵 /鑄鐵 1 2 鑄鐵 /淬火鑄鐵 2～ 3 3 鑄鐵 /淬火鋼 2 4 淬火鑄鐵 /淬火鑄鐵 4～ 5 6 塑料 /鑄鐵 主要用于不易潤(rùn)滑和能保護(hù)下導(dǎo)軌，提高耐磨性 7 有色金屬板 /鑄鐵 塑料具有化學(xué)穩(wěn)定性高、摩擦系數(shù)低而且靜、動(dòng)摩擦系數(shù)接近與穩(wěn)定、能在各種液 體或無(wú)潤(rùn)滑條件下工作、耐磨損、耐腐蝕、吸振性好以及比重小、強(qiáng)度大、加工簡(jiǎn)便等許多優(yōu)點(diǎn)，很適合做導(dǎo)軌材料；塑料還有良好的對(duì)異物的埋沒(méi)性，極細(xì)小的磨粒等異物能埋入塑料內(nèi)，減少金屬表面的磨粒磨損。流動(dòng)的潤(rùn)滑油還起沖洗作用。剛性的防護(hù)裝置還能防止工件、扳手等物偶然掉落而損傷導(dǎo)軌。支承板的一側(cè)彎曲，以防切屑掉入導(dǎo)軌。與前一個(gè)防護(hù)板的板條配合用以導(dǎo)向。 二 . 橫梁導(dǎo)軌 橫梁導(dǎo)軌采用矩形與燕尾形的組合，其結(jié)構(gòu)形式如下圖，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：采用 矩形導(dǎo)軌來(lái)承受較大的顛覆力矩，用燕尾導(dǎo)軌作側(cè)導(dǎo)向面，減少一個(gè)壓板接觸面，調(diào)整間隙簡(jiǎn)便，卡緊容易。 （ 3） 能達(dá)到較高的傳動(dòng)精度。此特點(diǎn)特別適用于作部件升降傳動(dòng)，可防止部件因自重而自動(dòng)降落。 do—滾珠直徑 (cm)。為防止?jié)L珠沿滾道面滾出，在螺母上設(shè)有滾珠循環(huán)返回裝置，使得滾珠沿滾道面運(yùn)動(dòng)后，能通過(guò)這個(gè) 裝置自動(dòng)地返回其入口處，繼續(xù)參加工作。同時(shí)它的逆?zhèn)鲃?dòng)效率也很高，接近于正傳動(dòng)效率，因此它可以較容易地把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)。 （ 4） 可消除軸向間隙，提高軸向剛度。因此在不允許產(chǎn)生逆?zhèn)鲃?dòng)的地方，如橫梁的升降系統(tǒng)等，必須增設(shè)制動(dòng)或自鎖機(jī)構(gòu)。當(dāng)預(yù)緊力小于這個(gè)數(shù)值時(shí)，在最大軸向載荷作用下，不僅非工作螺母的預(yù)緊變形將完全恢復(fù)，而且將產(chǎn)生間隙。當(dāng)預(yù)緊力為最大軸向載荷的 1/3 時(shí)，在 軸向載荷作用下，絲杠與螺母的接觸變形量比無(wú)預(yù)緊力是減少一半。 由于絲杠主要承受軸向力，大多采用推力軸承作支承。當(dāng)軸向載荷較小，或一個(gè)方向的軸向載荷較小時(shí)，可不用推力球軸承而用向心推力球軸承，這樣，可以減少使用的軸承數(shù)量。即推力軸承分裝于兩端。這是必須滿(mǎn)足的條件是： P= (kgf) 式中 P－預(yù)拉伸力（ kgf）； d1 －滾軸絲杠的螺紋底徑（ cm）； θ－預(yù)計(jì)絲杠的溫升（ oC） 。 這種支承方式的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為 ：在任何情況下，絲杠不承受壓力，只承受拉力，因而沒(méi)有壓杠穩(wěn)定性的問(wèn)題。 （ 1） 按額定動(dòng)載荷選用 額定動(dòng)載荷 C 是指一批相同規(guī)格的滾珠絲杠副，經(jīng)過(guò)運(yùn)轉(zhuǎn)一百萬(wàn)轉(zhuǎn)后，90％的滾珠絲杠副不產(chǎn)生疲勞剝傷時(shí)的軸向載荷。 查圖 － 91 交點(diǎn)在左側(cè)，故可安全使用 (3) 剛度的核算 滾珠絲杠副系統(tǒng)的軸向變形主要是以下變形量之和： （ a） 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形 δ 1。在絲杠長(zhǎng)度較大時(shí)，占的比重較大。 （ d） 支承滾珠絲杠的軸承的軸向的接觸變形 δ 3。一般根據(jù)其精度要求，在結(jié)構(gòu)上盡量增強(qiáng)其剛度，而不做變形計(jì)算。 絲杠的軸向拉伸壓縮變形 δ 2 : 查圖 － 100 得 δ /L＝ 8*106，現(xiàn) L＝ 4100mm, δ ＝ 因是采用“單推－單推”支承方式，所以： δ 2＝ ＝ (mm) 支承滾珠絲杠的 軸承的軸向的接觸變形 δ 3 : 推力軸承 δ C＝ *（ Pa2/dQZ2） 1/3 式中 Pa－軸承的軸向載荷 (kgf) Z－軸承的滾動(dòng)體數(shù) dQ－軸承的滾動(dòng)體直徑 (mm) 現(xiàn)為 8110 型推力球軸承（ dQ＝ , Z＝ 22）， δ C＝ *＝ (mm) 因施加預(yù)緊力，故 δ 3＝ ＝ (mm) 根據(jù)以上計(jì)算： δ ＝ δ 1+δ 2+δ 3＝ 因此絲杠的精度滿(mǎn)足要求 第五節(jié) 伺服電機(jī)的選擇 一 . 概述 數(shù)控機(jī)床的伺 服進(jìn)給系統(tǒng)不僅要對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，而且還要對(duì)刀具相對(duì)工件的位置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，因此與其它機(jī)床相比，其進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求更高，難度更大，涉及的問(wèn)題也更廣。在具體設(shè)計(jì)之前，首先應(yīng)根據(jù)對(duì)機(jī)床的性能要求選擇適當(dāng)?shù)目刂菩问?。?fù)載轉(zhuǎn)矩包括切削轉(zhuǎn)矩和摩擦轉(zhuǎn)矩。 （ 2） 負(fù)載轉(zhuǎn)矩加上加速轉(zhuǎn)矩應(yīng)等于所選電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。在空載時(shí)，加速轉(zhuǎn)矩應(yīng)等于最大轉(zhuǎn)矩減去摩擦轉(zhuǎn)矩，其差值等于全部慣量乘以加速度斜率。工程師通過(guò)制作實(shí)際的 CAD 幾何體動(dòng)畫(huà)，而不是人工說(shuō)明數(shù)學(xué)關(guān)系，可以評(píng)估速度、零件角加速度、零件質(zhì)量屬性、點(diǎn)位置、點(diǎn)速度、點(diǎn)加速度、靜力、點(diǎn)到點(diǎn)距離、分離速度、分離速度更改、機(jī)械冗 余度、動(dòng)能以及零件到零件的實(shí)際角。 總之，技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析是技術(shù)服務(wù)于生產(chǎn)建設(shè)的一個(gè)重要的中間環(huán)節(jié)，在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)決策中占有重要地位。實(shí)現(xiàn)了曲面加工，及五面體加工，與國(guó)外其它同類(lèi)型產(chǎn)品相比其性?xún)r(jià)比非常高。是我們學(xué)習(xí)、研究和實(shí)踐成果的全面總結(jié)。其功能基本符合工廠的實(shí)際生產(chǎn)要求，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)加工?？梢哉f(shuō)，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次大檢查，同時(shí)也是我即將走上工作崗位儲(chǔ)備基礎(chǔ)知識(shí)一個(gè)重要的黃金過(guò)渡期。機(jī)械產(chǎn)品造型設(shè)計(jì) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990。 [4]畢承恩等主編。 [6]范云漲、陳兆年等主編。 [8]王科社，張懷存主編。 [10]《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫(xiě)組編。 [12] 林清