【正文】 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 35 頁 共 36 頁 致 謝 畢業(yè)設計是我人生中一段十分重要的經歷， 經過三個月的努力 ， 在老師和同學的幫助下 ， 我終于完成了所承擔的畢業(yè)設計任務 。本次設計是 對 我 大學 里所學知識 的 一個 深化和總結 ，為我以后走出校園， 邁上工作崗位奠定了堅實的基礎。 絲杠軸承軸向載荷剛度 kba 可按下式求得，即 i i 3 523 52 ??????? ?ZdFK b a ba(N/μm) ⑷ 滾珠絲杠螺母的接觸剛度 Kc 查絲杠螺母樣本手冊得 Kc=3800N/mm 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 32 頁 共 36 頁 ⑸ 撓性聯(lián)軸器的扭轉剛度 K1 查文獻得 41 ??K Nm/rad 折合到工作臺部件的直線剛度為： 2870002KK 2211 ?????????????????? ??hP(N/μm) ⑹ 綜合剛度 K 計算出伺服剛度折算到工作臺部件的直線剛度 Kr、滾珠絲杠最小拉壓剛度 Ktmin、絲杠軸承軸向載荷剛度 Kba、滾珠絲杠螺母接觸剛度、折算到工作臺部件直線剛度 Kc 和連軸器扭轉剛度 K1 后，按彈簧串聯(lián)原則合成求得綜合剛度 K。 7 精度驗算與校核 剛度以及定位誤差的驗算 本次設計數控機床要求的定位精度為 ? ，其絲杠的導程誤差 V300 為。減少機床加工時的震動，所以在機床底座上要準備一系列的地腳螺栓。 m P— X、 Y 方向電機功率，本加工中心 P=2 kw n— 絲杠轉速， n=pv1000= 20351000? =1750rad/min 本設計選擇 BF 系列 150BF002 磁阻式步進電動機，電機輸出功率 2kw，最高轉速4000r/min，最大轉矩 它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為 度而五相步進角一般為 度。但這種導軌制造比較復雜，成本較高。 滾動導軌是在導軌面之間放置滾珠、滾柱、滾針滾動體，使導軌面間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦。mm/min 0d — 滾珠絲杠副的公稱直徑， mm maxn — 滾珠絲杠副最大轉速 ,r/min ⒃ 額定靜載荷 oaC 驗算（ N） sf maxaF =3000=6600 N≤ oaC ， oaC — 滾珠絲杠副基本軸向額定靜載荷， oaC = 310 N sf — 靜態(tài)安全系數，一般取 1～ 2，有沖擊振動時取 2～ 3 maxaF — 滾珠絲杠副最大軸向載荷， maxaF =3000N ⒄ 絲杠軸拉壓強度驗算 p? π 22d /4=200 240 /4 = 510 ≥ maxaF 知絲杠的拉壓強度足夠。送絲機構和噴頭采用推拉相結合的方式，以保證送絲可靠，避免斷絲或積瘤。計算機控制系統(tǒng)通過數字量輸出卡和模數 /數模轉換卡， 經過送絲機構驅動電路實現對送絲機構的啟停、正反轉和調速控制。 可快速構建瓶狀或中空零件。 （ 3）運動機構。 荷蘭 TNO 國家應用科學研究組織在 FDM 技術的基礎上，使用一直 semisolid metals（ EDSSM）來直接制作金屬件。西安交通大學將傳統(tǒng) FDM 工藝中材料擠出過程作了改進，將被加熱到一定溫度的低粘性材料 (該材料可由不同相組成 ,如粉末 — 粘結劑的混合物 ) ,通過空氣壓縮機提供的壓力由噴頭擠出 ,其他均與傳統(tǒng) FDM 工藝相同，他們將這種工藝稱之為氣壓式熔融沉積快速成形 (AJS)[6]。 國內，華中科技大學、北京殷華公司等單位也從事 FDM 方面的研究。 傳統(tǒng)模具制造的方法工藝復雜、時間長、費用高、精度低、壽命短 ,很難完全滿足用戶的要求。所有層完成后，去除多余未燒結的粉末，再經過打磨、烘干等后處理，便得到燒結后的零件。 它借助計算機、激光、精密傳動、數控技術等現代手段，將 CAD 和 CAM 技術、數控技術、材料科學、機械工程、電子技術及激光技術的技術集成以實現從零件到三維實體原型制造一體化的系統(tǒng)技術。 以上特點決定了 RP 技術主要適合于新產品開發(fā)，快速單件及小批量零件制造，復雜形狀零件的制造，模具與模型設計與制造，也適合于難加工材料的制造，外形設計檢查，裝配檢驗和快速反求工程等。 LOM 工藝將單面涂有熱溶膠的紙片通過加熱輥加熱粘接在一起，位于上方的激光器按照 CAD 分層模型所獲數據，用激光束將紙切割成所制零件的內外輪廓．然后新的一層紙再疊加在上面，通過熱壓 裝置和下面已切割層粘合在一起。 研究 FDM工藝的主要有 Stratasys公司和 Med Modeler公司。 1999年 Stratasys公司開發(fā)出水溶性支撐材料，有效地解決了復雜、小型孔中的支撐材料難除或無法去除的難題 [3]。 丹麥科技大學（ Technical University of Denmark）的 Bellini Anna 等人針對 FDM的最新發(fā)展使得 FDM 工藝已經用于直接快速制造零件，對擠出過程提出更高的要求的形式下，通過分析材料擠出階段的液化器動力學（ Liquefier dynamics） ，提出了擠出過程的控制策略 [10]。 （ 1）噴頭。如 ABS 可以用來生成帶有結構功能的模型。它使用單臺工業(yè) PC 機完成上層數據處理和下層設備驅動功能，使用接口 板卡作為計算機控制系統(tǒng) 與其他子執(zhí)行系統(tǒng)的接口。主噴頭工作時，副噴頭遠離工作臺 。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 17 頁 共 36 頁 取 2d =40mm。圖 33（ e）是一種類似過盈配合的預緊方式，采用安裝直徑比正常大幾個 μm的鋼球進行預緊裝配。但對于安裝的偏斜反應大，支承的軸線與導軌的平行度偏差不大時也會引起偏移和側向滑動，這樣會使導軌磨損加快或降低精度。 步進電機是一種離散運動的裝置，它和現代數字控制技術有著本質的聯(lián)系。 當步進電機轉動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢，頻率越高，反向電動勢越大。床身的主要作用是承受重力。潤滑后排除的油脂流到機床冷卻液回油槽中作為冷卻液繼續(xù)循環(huán)使用。 ③ 折合到工作臺部件的直線剛度為 22KK 22RR ??????????????? ?? Rk KnP n (N/μm) ⑵ 滾珠絲杠的拉壓剛度 Ktmin 在這次設計中使用的絲杠為兩端軸向定位結構。其次，可適當提高系統(tǒng)增益和速度環(huán)開環(huán)增益，一提高伺服剛度；也可采用多聯(lián)組合的推力角接觸球軸承組配方式或改用滾針－雙向推力圓柱滾子（或滾珠）組合軸承，一提高綜合剛度。極大地 鞏固 了 這四年來 所學 的理論知識 ，增加了許多實踐性的知識，使我真正做到了將理論與實際結合起來。在即將離開這熟悉的校園之前，再次對他們的辛勤工作表示真誠的 感謝！ 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 36 頁 共 36 頁 參 考 文 獻 。同時也切實感受到 自己 所學知識的不足， 而且 考慮問題 常常 不夠全面，如在設計過程中不能把原理、裝配與加工結合起來，實踐知識十分匱乏等。 如果經過計算，發(fā)現剛度不夠，定位精度達不到設計要求 ，可把絲杠一端軸向固定的結構形式改為兩端軸向定位結構。v/rad，則 KM=1/(s 當滾動直線導軌副運行 速度為高速時（ v15m/min），推薦使用 20 號機械油，在這里由于設計要求快速運動為 35m/min，所以選用 20 號機械油潤滑，通過油管與自動潤滑油供給系統(tǒng)相連，按照一定的時間間隔強制潤滑。M) 空載起動頻率(步 /秒 ) 空載運行頻率(步 /秒 ) 分配方式 相電感 (mH) 重量 (Kg) 90B001 4 80 7 2020 8000 四項八拍 90BF006 5 24 3 2400 五項十拍 110BF003 3 80 6 1500 7000 三項六拍 6 110BF004 3 30 4 500 三項六拍 130BF001 5 80/12 10 3000 16000 五項十拍 150BF002 5 80/12 13 2800 8000 五項十拍 14 150BF003 5 80/12 13 2600 8000 五項十拍 200BF001 5 24 4 1300 8000 五項十拍 16 5 床身的設計 床身的設計對于整個機床十分重要，因為它要支撐機床的所有重量和受力。 一般步進電機的精度為步進角的 3～ 5%，且不累積。通俗一點講：當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（及步距角）。如工具磨床工作臺導軌、磨床的砂輪休整器導軌及儀器的導軌等。圖 33（ c）的滾珠絲杠 3 外伸端處切有外螺紋，螺母 2 可使 3 產生軸向位移來預緊。如圖 31 所示： ⑴ 初算導程 hP (mm) 圖 31 浮動式內循環(huán)示意圖 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 15 頁 共 36 頁 hP ≥ maxv / maxn = 3 ?? mm hP 要符合標準值 , 初選 hP =20mm maxv — 絲杠副最大移動速度， mm/min maxn — 絲杠副最大相對轉速， r/min ⑵ 當量載荷 mF (N) 當載荷在 minF 和 maxF 之間周期性變化時，載荷按下式計算 F=31 （ 2 maxF + minF ） 絲杠的最大載荷為切削時的最大進給力，最小載荷為摩擦力。 圖 6 FDM 快速成型機結構圖 （字體重標） 1) 擠壓噴頭 現在一般 都用雙噴頭獨立工作，一個主噴頭用來噴模型材料制作零件，另一個 副噴頭用來噴支撐材料制作支撐，兩種材料特性不同，制作完畢后去除支撐相當容易。 FDM 快速成型機 的總體設計 圖 5 FDM 快速成型系統(tǒng)原理圖 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 12 頁 共 36 頁 FDM 快速成型機 的系統(tǒng)設計 FDM 控制系統(tǒng)主要由計算機控制系統(tǒng)硬件、運動控制系統(tǒng)、送絲控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)及其機床開關量控制系統(tǒng) 5 部分組成。工作臺主要由臺面和泡沫墊板組成，每完成一層成型，工作臺便下降一層高度。她們在設計了 用戶產品之后，使用 FDM 去制作原型，然后進行討論。 工藝實驗方面的研究 馬來西亞科學大學（ University Sains Malaysia）的 Lee Taguchi method 來獲得使用 FDM 工藝制作 pliant ABS 原型時的最優(yōu)加工參數。 在 FDM 材料方面，熔絲線材料主要是 ABS、人造橡膠、鑄蠟和聚脂熱塑性塑料。 FDM 工藝不使用激光器，其關鍵技術在于噴頭，其基本工作原理是：噴頭在計算機控制下作 XY 聯(lián)動掃描以及 Z 向運動，制作材料在噴頭中被加熱并略高于熔點；噴頭在掃描運動中噴出熔融的材料，快速冷卻形成一個加工層，并與上一層連接在一起；這樣層層掃描疊加便形成一個空間實體。材料擠壓后堆積出一個層面，然后將第二個層面用同樣的方法制造出來，并與前一個層面熔接在一起，如此層層堆積而獲得一個三維實體。 快速成型（ RP）技術的特點 RP 技術將一個實體的復雜的三維加工離散成一系列層片的加工，大大降低了加工難度，具有如下特點： （ 1）成型全過程的快速性，適合現代激烈的產品市場； （ 2）可以制造任意復雜形狀的三維實體； （ 3）用 CAD 模型直接驅動，實現設計與制造高度一體化，其直觀性和易改性為產品的完美設計提供了優(yōu)良的設計環(huán)境； （ 4）成型過程無需專用夾具、模具、刀具，既節(jié)省了費用，又縮短了制作周期。 快速成形 （ Rapid Prototyping， RP