【正文】 qwCZFkdn? ? ?? 式中： ZF ——— 圓周切削力， N FZk ——— 銑削條件改變時(shí)銑削力修正系數(shù) 對(duì)一般的加工條件：工件材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼 b? =650Mpa，高速鋼 立 銑刀， FC =637，fx =， fy =， fu =， fw =0， fq =， FZk =1， Z=3， d=20， p? =10， f? =，w? =2 圖 34 滾動(dòng)導(dǎo)軌固定方式 1— 固定螺釘 2— 導(dǎo)軌 3— 滑塊 4— 固定螺栓 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 24 頁(yè) 共 36 頁(yè) 0f f fffx y uF p f wZ F ZqwCZFkdn? ? ?? =1110N 查表得 1HFPP? ,則走刀抗力 HP = FP =1110N ② 水平導(dǎo)軌勻速或靜止時(shí)的受力，如圖 35 所示： 321014 4 2 2LLW R R RP LL?? ??? ? ? ?? ? ? ? ? ? ??? ??? ? ? ?? ? ? ? ????2500N 322014 4 2 2LLW R R RP LL?? ??? ? ? ?? ? ? ? ? ? ??? ??? ? ? ?? ? ? ? ????2500N 323014 4 2 2LLW R R RP LL?? ??? ? ? ?? ? ? ? ? ? ??? ??? ? ? ?? ? ? ? ????2500N 324014 4 2 2LLW R R RP LL?? ??? ? ? ?? ? ? ? ? ? ??? ??? ? ? ?? ? ? ? ????2500N 式中， W=10000N， R=0 加工工件時(shí)，每一個(gè)滑塊所受的水平負(fù)荷可按下式計(jì)算： ? 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 25 頁(yè) 共 36 頁(yè) 圖 35 水平導(dǎo)軌均勻或靜止時(shí)的受力圖 水平導(dǎo)軌承受外力時(shí)的受力圖，如圖 36 所示： 圖 36 水 平導(dǎo)軌承受外力時(shí)的受力圖 1R 作用時(shí) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 26 頁(yè) 共 36 頁(yè) 1P ~ 4P = 5102lR l?????????????= 1892 380? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ?= 1tP ~ 4tP = 1402Rll?????????????= 02 380? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ?=0 2R 作用時(shí) 1P = 4P = 2 2 2042R R ll??????????????= 4 2 6 1 .6 4 2 6 1 .6 1 4 34 2 3 8 0? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?= 2P = 3P = 2 2 2042R R ll??????????????= 4 2 6 1 .6 4 2 6 1 .6 1 4 34 2 3 8 0? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?= mP =? = 所以導(dǎo)軌的總受力為 mP =2500+= 額定動(dòng)負(fù)荷可按下式計(jì)算： 31102 60hsLL ln?? ? ? ? hL ：壽命時(shí)間，單位 hr，取 58400 sl ：行程長(zhǎng)度 m，取 1n ：每分鐘往返次數(shù)，取 1 由公式 50TCWCff CL fP??? ? ????? L：額定長(zhǎng)度，單位 C：基本額定動(dòng)負(fù)荷 10000N CP ：計(jì)算負(fù)荷 24000N Tf ：溫度系數(shù)，取 1 Cf ：接觸系數(shù)，取 Wf ：負(fù)荷系數(shù)，取 得 C=? = 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 27 頁(yè) 共 36 頁(yè) 查《博特產(chǎn)品系列》，選擇 JSALG45C 即可，并且 AM 、 BM 、 CM 均滿足要求。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號(hào)），但在使用性能和應(yīng)用場(chǎng)合上存在著較大的差異。比如，當(dāng)人們說(shuō) 2N如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)該有加速過(guò)程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡退偕礁咚伲? 表 41 步進(jìn) 電機(jī)選取表 型號(hào) 步距角 a/(176。它作為機(jī)床的安裝基礎(chǔ)要為其他系統(tǒng)準(zhǔn)備好安裝孔系。 與滑動(dòng)導(dǎo)軌相比，滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副潤(rùn)滑需要油量小且給油周期長(zhǎng)。 ⑵ 為防止雜物聚集在導(dǎo)軌固定螺絲釘孔穴而混入滑塊中，使用螺孔帽將其封閉。 ② KT是該伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)， Kt=則絲杠拉壓剛度為 Kmin=AE/lmax106=πd2iE/4lmax=(N/μm) 式中 di－絲杠底徑，為絲杠名義直徑 D0 減滾珠絲杠直徑。 從以上計(jì)算可知，絲杠的拉壓剛度是系統(tǒng)剛度的薄弱環(huán)節(jié)，其次是伺服剛度和軸承剛度。 支承軸承的校核 由以上的計(jì)算得出單個(gè)支承軸承所受的的軸向力和徑向力為： 1R =103 N， 2R =103 N， aF =1400 N 由絲杠軸承的支承特點(diǎn)分析得出，絲杠上各個(gè)軸承基本承受相等的軸向力和徑向力，所以只校核一個(gè)支承軸承就可以了。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是立式加工中心 X、 Y 方向進(jìn)給系統(tǒng)以及床身的設(shè)計(jì)。今后，我一定更加努力，不斷地提高自己的能力。 本次設(shè)計(jì)經(jīng)歷了設(shè)計(jì) — 修改 — 再設(shè)計(jì) — 再修改的過(guò)程，在此期間，通過(guò)陳老師耐心的指導(dǎo)，我對(duì)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)加工過(guò)程有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和了解，同時(shí)也開闊了思路，學(xué)到了許多課堂上學(xué)不到的東西。 不僅如此，陳老師還把設(shè)計(jì)和加工工藝緊密的連接起來(lái)，使我的設(shè)計(jì)更符合實(shí)際要求，更加易于加工生產(chǎn)，使我 對(duì) 所學(xué)的專業(yè)知識(shí)真正做 到融會(huì)貫通。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)， 使我 對(duì) 立式 加工中心的 了解從 陌生到對(duì)其有了深入地了解，收獲了很多 書本上沒有的知識(shí) 。我們的設(shè)計(jì)不能 想 當(dāng)然， 一切 要從實(shí)際出發(fā)， 一切以實(shí)際為準(zhǔn)， 把握好 加工的 主要技術(shù)指標(biāo)， 嚴(yán)格 要求，認(rèn)真對(duì)待，設(shè)計(jì)必須保證產(chǎn)品具備性能、壽命、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等要求 。如果定位精度要求較高，允許的定位誤差值接近１級(jí)精度絲杠的 V300 值，則可采用數(shù)控系統(tǒng)的螺距自動(dòng)補(bǔ)償功能，對(duì)絲杠誤差進(jìn)行自動(dòng)校正。設(shè)計(jì)中的摩擦力 Ff=584N，故因 Ff引起的彈性變形量為： 6100584 ??? KF ft? μm ⑻ 定位誤差驗(yàn)算 在這次的設(shè)計(jì)中滾珠絲杠在任意 300mm 內(nèi)的導(dǎo)程誤差 V300 為 6μm，加彈性變形量δ＝ 6μm，即 6+6=12μm。已知工作臺(tái)的縱向行程為 ，當(dāng)螺母移動(dòng)到離定位點(diǎn)最近位置時(shí)，還應(yīng)保留一定的絲杠距離，假設(shè)為 。V)。吸入的塵埃積聚在導(dǎo)軌的固定 螺釘內(nèi)以及導(dǎo)軌面上，使?jié)L動(dòng)直線導(dǎo)軌的壽命急劇下降。 為了減輕床身底座的重量應(yīng)將底座中間掏空，但機(jī)床又要求有一定的剛度和減振的性能所以在機(jī)床底座 外 應(yīng)加加強(qiáng)肋板。主要包括機(jī)床底座，機(jī)床外罩（可以防止加工時(shí)鐵屑的飛出對(duì)人造成傷害）。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 29 頁(yè) 共 36 頁(yè) 最大轉(zhuǎn)矩 Tmax： 。 步進(jìn)電機(jī)有一個(gè) 技術(shù)參數(shù)：空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出 現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來(lái)越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。 綜合比較，我采用了滾珠導(dǎo) 軌形式。 ⑶ 滾針導(dǎo)軌 滾針導(dǎo)軌的滾針比滾柱的長(zhǎng)徑比大，滾針導(dǎo)軌的特點(diǎn)是尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊。 靜壓導(dǎo)軌因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要供油系統(tǒng)，造價(jià)高，維修困難，影響了其 廣泛使用。 對(duì)比幾種預(yù)緊形式的工作原理和使用場(chǎng)合我采用了六角鎖緊螺母預(yù)緊方式，這種方式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向剛性好，預(yù)緊可靠，軸向尺寸適中，工藝性好。為了保證機(jī)床再加工中能夠保證足夠的剛性 以及補(bǔ)償熱膨脹 ，所以在這次的設(shè)計(jì)中傳動(dòng)系統(tǒng)的絲杠采用 一 端軸向固定 ，一端游動(dòng) 的結(jié)構(gòu)形式 ,見圖 32： 圖 32 滾珠絲杠軸端固定方式 固定端采用 60 度角接觸球軸承組背對(duì)背安裝，以承受兩個(gè)方向的軸向力 ， 游動(dòng)端采用深溝球軸承， 安裝還要考慮軸承的預(yù)緊 ， 通過(guò)絲杠兩端的六角鎖緊螺母來(lái)實(shí)現(xiàn)滾珠絲杠的預(yù)緊 ， 防止絲杠發(fā)生軸向竄動(dòng)。 b1 絲杠螺紋左端到左軸承的距離 b1，取 60mm b2 絲杠螺紋右端到右軸承的距離 b2，取 40mm Le 余程 Le=40mm La 安全行程 La＝（ 1－ 2） Ph=20mm Lx 機(jī)械最大行程 Lx=1020mm Ln 螺母長(zhǎng)度 Ln=84mm L1 絲杠螺紋長(zhǎng)度 L1＝ 2Le+2La+Lx+Ln=1300mm Lu 有效行程 Lu＝ L1－ 2Le=1220mm L 左右端軸承之間的距離 Lz＝ L1+b1+b2=1440mm x 軸絲杠最少大于 1440mm,y 軸最少大于 980mm 注： b b2 按經(jīng)驗(yàn)選取，在滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要的情況下，越短越好。 3 FDM 快速成型機(jī) X、 Y 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是 立 式加工中心設(shè)計(jì)（ X、 Z 方向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)、床身設(shè)計(jì)），它是一種 數(shù)控加工 設(shè)備，隨著工業(yè)產(chǎn)品的 快速發(fā)展 ，該設(shè)備在機(jī)械行業(yè)中的使用越來(lái)越廣泛，是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。工作臺(tái)可以任意升降。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)數(shù)字量輸出卡來(lái)控制 溫控器的啟停。 Z 軸方向采用較小的運(yùn)動(dòng)速度，保證 Z 軸的精確進(jìn)給， XY 軸空運(yùn)行時(shí)使用較高速，噴絲工作時(shí)使用較低速，保證工作時(shí)間的降低和運(yùn)動(dòng)的精度 。 可選用多種材料，如可染色的 ABS 和醫(yī)用 ABS、 PC、 PPSF 等。 3)加熱后的熱塑性塑料細(xì)絲像擠牙膏一樣從噴嘴中擠出。 （ 4）加熱成型室。材料在噴頭中被加熱融化，噴頭底部有一噴嘴供熔融的材料以一定的壓力擠出，噴頭沿零件界面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng)是擠出材料，與前一層粘結(jié)并在大氣中迅速固化。顏永年教授還于 2020 年正式提出生物制造工程的概念 [15]，目前他們的研究工在國(guó)際上處于領(lǐng)先水平。他們使用一個(gè)包含 22 個(gè)尺寸、幾何精度及表面粗糙度特征的測(cè)試件，采用一個(gè)具有最少試驗(yàn)次數(shù)的正交試驗(yàn)得到 27 個(gè) FDM 原 型；通過(guò)使用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x和表面粗糙度輪廓儀來(lái)測(cè)量原型件的各種特征，并使用 MATLAB 軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，據(jù)此結(jié)果來(lái)評(píng)估 FDM原型件的質(zhì)量；取并進(jìn)行了工藝參數(shù)的優(yōu)化。 2020 年他們開發(fā)一種新的鐵 /尼龍的復(fù)合材料，該材料比其他用于快速制模的金屬 /塑料復(fù)合材料擁有更好的性能 [7]。根據(jù) Stratasys 技術(shù)報(bào)告提供的數(shù)據(jù)，采用 PPSF 材料制造的注塑模具可生產(chǎn) 150 件 POM 零件或者 201 件 PA 零件 [4]。此外，殷華公司近幾年推出了專門用于人體組織工程支架的快速成形設(shè)備Medtiss。近年來(lái)，美國(guó) 3D Systems 公司在 FDM 技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出了多噴頭（ MultiJet Manufacture,MJM）技術(shù)，即使用多個(gè)噴頭同時(shí)造型， 從而提高了造型速度。 在 RP 原型制造出來(lái)之后 ,以此原型作為基礎(chǔ) ,采用一次轉(zhuǎn)換或多次轉(zhuǎn)換工藝 ,制造出實(shí)際的大批量生產(chǎn)中或產(chǎn)品試制中零件使用的模具 ,稱為間接模技術(shù) ,目前是 RP 技術(shù)最重要的應(yīng)用領(lǐng)域。如下圖所示： 圖 4 Helisys 公司的 LOM 系統(tǒng)裝置原理圖 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 6 頁(yè) 共 36 頁(yè) 5） 其他工藝：還有許多快速成型工藝已經(jīng)投入商品化，如 三維噴涂粘結(jié)（ Three Dimensional Printing and Gluing, 3DPG）、焊接成型（ Welding Forming, WF）、光屏蔽工藝（ Photo— masking, SGC）、直接殼法（ Direct Shell Production Casting, DSPC）、直 接燒結(jié)技術(shù)、數(shù)碼累積成型、熱致聚合、全息干涉制造、模型熔、彈道微粒制造光束干涉固化等。一層