【正文】 ……………………………………………………………………………… 22 1 第一章 前言 在機械加工行業(yè)有許多種加工方法，其中，機床加工可以算是占到主要部分。因此，要使加工成形效率更高，就需要設計出能夠完成多軸移動可回轉式的加工設備。因為其可與其它機床配合使用，所以要有較好的精度要求和較合適的結構設計尺寸?？?慮到傳動件間需要緊密性聯(lián)接，以提高精度，在傳動件與電機相連處選用膜片式聯(lián)軸器聯(lián)接可以有效提高緊密性。再有，因其實用性較強，結構尺寸不大，成本又不是太高，從而有較好的經濟性。第四章從總體結構上確定了布局方案及設計比較。第八章為本論文的結束語。 數(shù)控轉臺為加工中心和數(shù)控銑床提供了回轉坐標，通過第四軸、第五軸驅動轉臺或分度頭完成等分、不等分或連續(xù)的回轉加工，完 成復雜曲面加工，使機床原有的加工范圍得以擴大。采用五軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅加工表面粗糙度低，而且效率也大幅度提高。立式五軸加工中心的回轉軸有兩種方式，其一就是工作臺回轉軸。 A 軸和 C 軸最小分度值一般為 度，這樣又可以把工件細分成任意角度，加工出傾斜面、傾斜孔等。為了達到回轉的高精度，高檔的回轉軸還配置了圓光柵尺反饋，分度精度都在幾秒以內，當然這類主軸的回轉結構比較復雜，制造成本也較高。因此，要求數(shù)控鉆 銑機床和數(shù)控加工中心必 須能在一次裝夾中完成從粗加工到精加工直到拋光加工的全部加工工序。五軸聯(lián)動數(shù)控機床的應用，其加工效率相當于兩臺三軸機床，甚至可以完全省去某些大型自動化生產線的投資， 大大節(jié)約了占地空間和工作在不同制造單元之間的周轉運輸時間及費用。 煙臺環(huán)球機床附件集團有限公司有豐富的設計制造經驗，是 中國生產機床附件產品的骨干企業(yè)。 3 隨著人們使用的需要，對機械加工的精度要求會越來越高，在使用上也要求越來越智能化，這就好比原先用尺丈來衡量的，今 天已小到納米級了。 液壓技術被引入工業(yè)領域已經有一百多年的歷史了，隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，液壓技術更日新月異。近年來像 AutoCAD、 Pro/E 等繪圖軟件的普遍使用，更是大大方便了人們對機械的設計加工。 伺服系統(tǒng)的應用已十分廣泛，其組成及性能特點也各不相同，工程上對伺服系統(tǒng)的技術要求也有差別。 編程復雜、難度大。由于合成運動中有旋轉運動的加入，這不僅增加了插補運算 的工作量，而且由于旋轉運動的微小誤差有可能被放大從而大大影響加工的精度， 因此要求數(shù)控系統(tǒng)要有較高的運算速度和精度。不僅如此，這樣也能節(jié)省生產總時間及經濟成本。因此生產過程有良好的時效性。因為大量選用標準件，使其制造成本較低，則銷售的效益空間就會很大，這也能促使其在全國范圍內的暢銷。其一，是水平軸在上方，豎直軸在下方；其二；是數(shù)值軸在上方，水平軸在下方。上主軸與電機間的傳動方式可選為蝸桿傳動。在上箱體中設有蝸桿傳動的一側，只需在軸承外加一端蓋，通過螺紋連接固定在上箱體上，以頂住軸承使之緊固。 由于兩坐標回轉工作臺要實現(xiàn)兩個方向的旋轉，因而，下主軸既需要與上箱體相連，又需與下箱體相連，所以下主軸被設 計為豎直放置的。上箱體是放在置于中間箱體的推力球軸承上的。而推力球軸承的作用是使上箱體能夠有較平穩(wěn)的轉動。中間箱體由下箱體實現(xiàn)支撐作用。通過下箱體中的電機可以向蝸桿、蝸輪和主軸輸送動力。 在另一方案中，由于上主軸要實現(xiàn)在水平面上的旋轉，因此，軸的尺寸需要很短，但為了下主軸能實現(xiàn)縱向旋轉，對兩軸的動力傳遞就較為難實現(xiàn)，因而在本設計中不宜選取第二方案。 （ 2） 當選用蝸桿傳動時 蝸桿傳動精度較高，可重復定位，能實現(xiàn)預緊，傳動效率較低，降速效果較好，并且其經濟性好，可實現(xiàn)自鎖。 （ 1） 當選用交流伺服電機時 電源與電機間不需要電流轉換裝置，只需計算交流伺服電機的內部參數(shù)即可。目前，交流伺服電機在調速性能方面已逐步接近直流伺服電機，并且整體可靠性高，具有高性能、大容量等特點。膜片聯(lián)軸器已做成標準件，可按實際要求進行選用。 （ 1） 當選用花鍵聯(lián)接時 其聯(lián)接受力較為均勻，可承受較大的載荷，軸上零件與軸的對中性好，且導向性好。各型脹緊套已標準化，選用時只需根據軸和輪轂的尺寸及傳遞載荷的大小，查 閱手冊選擇合 7 適的型號和尺寸，使傳遞的載荷在許用范圍內即可。由于有標準件可以選用，這樣即方便又經濟。 根據操作需要，工作臺轉速較低，但需受較大軸向載荷，因此，滾子類軸承要比球軸承的承載能力強，此處宜選用圓錐滾子軸承。 為便于加工，蝸桿和蝸輪旋線方向取為右旋。蝸輪用鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1，金屬膜鑄造。 確定接觸系數(shù) Z? 先假設蝸桿分度圓直徑 d1 和傳動中心距 a 的比值 d1/a = ，從《機械設計》（第七版）圖 1118 中可查得 Z? = 。 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 蝸桿 軸向齒距 Pa = ? m = ? = 直徑系數(shù) q = d1 / m = 63 / = 10 齒頂圓直徑 da1 = d1 +2ha1 = 齒根圓直徑 df1 = d1? 2hf1 = 分度圓導程角 ? =???????? 蝸桿軸向齒厚 sa = 12m? = 蝸輪 蝸輪齒數(shù) 2z = 31；變位系數(shù) 2x = ? ； 驗算傳動比 21zi z? =311 = 31，這時傳動比誤差為 313030? = = %，是允許的。 11 圖 61 上蝸桿結構 圖 62 上蝸輪結構 上回轉臺中主軸與軸承的參數(shù)確定及幾何尺寸計算 初步確定軸的最小直徑 上主軸的功率 P = ； 上主軸的轉速 n = 4r/min； 上主軸的轉距 T = 9550000 ????????? = 334250N? mm； 根據公式 d? A0 3Pn (616) 初步估算軸的最小直徑。考慮安全系數(shù)，取 mind = 50mm。所選用的脹緊套尺寸為： d = 70mm； D = 110mm； l = 24mm； L = 28mm； L1 = 脹緊套重量為 。 選擇蝸桿傳動類型 根據 GB/T 10085? 1988 的推薦，采用漸開線蝸桿（ ZI）。 按齒面接觸疲勞強度進行尺寸設計 根據閉式蝸桿傳動的設計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設計，在校核齒根彎曲疲勞 14 強度。 確定許用接觸應力 [ H? ] 根據蝸桿材料為鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度 ? 45HRC，可從《機械設計》（第七版）表 117 中查得蝸桿的基 本許用應力 [ H? ]? = 268MPa。 蝸輪分度圓直徑 d2 = m 2z = 8 ?31 = 248mm 蝸輪喉圓直徑 da2 = d2 + 2ha2 = 248 + 2 ?4 = 256mm 蝸輪齒根圓直徑 df2 = d2 ? 2hf2 = 248? 2 ?4 = 240mm 蝸輪咽喉母圓半徑 rg2 = a ? 12 da2 = 32mm 校核齒根彎曲疲勞強度 根據當量齒數(shù)公式 2Vz = 23cosz? （ 611） 則 2Vz = 331(cos 5 )???????= 根據 2x = ? ， 2Vz = ，從《機械設計》（第七版）圖 1119 中可查得齒形系數(shù) YFa2 = 。選軸的材料為 45 鋼，調質處理。 與下主軸聯(lián)接軸承的參數(shù)確定和幾何尺寸計算 選取軸承預期計算壽命 hL? 根據《機械設計》（第七版）表 133 查得 hL? = 25000h 確 定軸承基本額定動載荷 取軸肩距離為 倍的軸承內徑，則軸肩大徑 d = 55 + 55 ? ?2 = 65mm 當量載荷為 P = 8000N，轉速 n = 2r/min。 圖 66 下轉臺主軸 19 圖 67 回轉工作臺主視圖 第七章 技術經濟 分析 技術經濟分析的目的在于尋求個方案之間的優(yōu)劣比較，要比較就需要有共同的目標，方案的目標功能是方案最重要實現(xiàn)的功能。這是為了在操作加工中，使機床工作臺不必頻繁轉位，工件也不須多次的拆卸裝卡就能夠快捷簡便的完成工作任務。它可與一些多坐標可旋轉式的加工刀具相配合，方便準確地完成工件加工任務。通過對一些此類產品的分析與研究，其確實對工件的加工操作效率有較大的提高，并且其技術含量和經濟成本不算太高，可以通過較少量的資源消耗，便可創(chuàng)造出較高的經濟回報。這也在一定程度上節(jié)省了其它的一些相關制造成本。由于其結構尺寸不是很大，因此也便于裝運，這更加提高了其實用性。由于其性價比合理，易于購買者接受，從而可使產銷流暢，進一步提高其市場前景。 此外，這種兩坐標回轉聯(lián)動工作臺并非真正意義上的加工機床，但卻可以其道諸多機床加工的等效作用。由于其對產品的加工精度要求較高，以使被加工產品有更高的質量，因此，對其本身各部分聯(lián)接都要求有較好的緊密性。這也為執(zhí)行系統(tǒng)的加工操作提高了穩(wěn)定性。綜上所述，通過技術經濟性分析，五坐標機床兩坐標回轉聯(lián)動工作臺是符合實用性發(fā)展要求的，也是符合國家標準的加工設備。 第八章 結束語 通過對五坐標機床兩坐標回 轉聯(lián)動工作臺的整體設計，使我對具體的實物產品設計有了系統(tǒng)性的理解。對于所設計的各聯(lián)接件都需要緊密性聯(lián)接。在脹緊套的選用上，也是有大量的標準件可供選擇的。這樣就可以減少拆卸裝卡次數(shù)，減少不必要的操作時間，提高工作效率。當加入輔助支撐后，這些問題便得以解決，從而減小結構設計難度。當使用蝸桿傳動時，其在滿足承載能力要求的同時，還具備了自鎖能力，這樣便可以不必再為此功能增加其它的結構，這從一定程度上減小了設備的結構尺寸空間，達到了優(yōu)化效果。當出現(xiàn)上述諸問題后，可改變部分傳動件的使用或選用更高效的電機設備，這樣就有可能使上述問題加以解決。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設計）授權使用說明 本論文（設計）作者完全了解 **學院有關保留、使用畢業(yè)論文（設計）的規(guī)定，學校有權保留論文（設計）并向相關部門送交論文（設計）的電子版和紙質版。 作者簽名： 指導教師簽名： 日期： 日期： 24 注 意 事 項 （論文）的內容包括： 1）封面（按教務處制定的標準封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關鍵詞 4）外文摘要、關鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結論 7）參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設計（論文）正文字數(shù)不少于 1 萬字（不包括 圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于