【正文】 觸延續(xù)時(shí)間的影響小，較小的動摩擦系數(shù)和它在低速進(jìn)給范圍內(nèi)受滑動速度的影響小等。 參照表 － 96 本方案采用伸縮板式防護(hù)裝置 伸縮板式防護(hù)裝置用于 水平導(dǎo)軌時(shí)，一般采用三面封閉，具有較大剛度的罩殼形式；用于移動速度不大和行程較短的垂直導(dǎo)軌時(shí)，可采用平板在槽內(nèi)滑動的形式。 （ 4） 傳動平穩(wěn)，無噪聲。 （ 3） 磨損少、壽命長。 Pa,Py, η－意義同上式 其中 η＝ n0 ＝ 1/3 η y ＝ ＝ ％ 5. 安裝 （ 1） 支承方式 實(shí)踐證明：螺母座、軸承及其支架的剛度不足，將嚴(yán)重影響滾珠絲杠副系統(tǒng)的剛度。支承和床身必須有足夠的剛度，不會因預(yù)拉伸產(chǎn)生過大變形。與滑動絲杠副、靜壓絲杠副相同。 二 . 進(jìn)給驅(qū)動電機(jī)的選擇應(yīng)注意的事項(xiàng) 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)用伺服點(diǎn)機(jī)是根據(jù)負(fù)載條件來進(jìn)行選擇的。工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能夠幫助我們在一個(gè)投資項(xiàng)目尚未實(shí)施之前，估算出它的經(jīng)濟(jì)效果，并通過不同方案的比較，選出最有效利用現(xiàn)有資源的方案，從而使投資決策建立在科學(xué)分析的基礎(chǔ)之上。從設(shè)計(jì)開始至今得到了指導(dǎo)老師的大力支持。 [7]西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編。北京大學(xué)出版社， 20xx。 [5]徐灝主編。也是我們走上工作崗位之前最后一次理論與實(shí)踐相結(jié)合的機(jī)會。因此，所選電機(jī)縱向?yàn)?20Ⅲ B400C，橫向?yàn)?120Ⅲ B100A。數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)的動態(tài)特性及其機(jī)械傳動裝置的設(shè)計(jì)原則，同樣適用于具有伺服機(jī)構(gòu)的自動繪圖機(jī)，仿形機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人。 （ b） 絲杠的軸向拉伸壓縮變形 δ 2。預(yù)拉伸安裝的好處是：（ a）減少或消除因絲杠自重而產(chǎn)生的彎曲變形，（ b）在推力軸承預(yù)緊力不小于絲杠最大軸向載荷的 1/3 的條件下，絲杠 的拉伸壓縮剛度可提高 4 倍。但出現(xiàn)最大軸向載荷的機(jī)會很少，且此時(shí)略有軸向間隙，對工作無多大影響時(shí)，預(yù)緊力可以小于最大軸向載荷的 1/3。一般情況下，它的機(jī)械效率在 90％以上，約比滑動絲杠傳動的機(jī)械效率高 2～ 4倍。 第四節(jié) 絲杠螺母的設(shè)計(jì) 一 . 概述 絲桿螺母傳動的特點(diǎn)： （ 1） 用較小的扭矩轉(zhuǎn)動絲杠（或螺母），可使螺母（或絲杠）獲得較大的軸向牽引力。 （ 4） 降低高速時(shí)摩擦熱，減少熱變形。導(dǎo)軌的磨損不但影響機(jī)床加工精度的保持性，而且在許多情況下還影響與導(dǎo)軌相聯(lián)系的摩擦副的工作性能。 2. 導(dǎo)軌的尺寸（查表 － 9 矩形導(dǎo)軌型式尺寸 單位： mm） 圖 9 矩形導(dǎo)軌型式尺寸 H=80 B=280 B1=65 A=1360 h=50 h1=h1=49 b=20 3. 導(dǎo)軌的比壓計(jì)算 （ 1） 計(jì)算目的 導(dǎo)軌的損壞形式主要是磨損，而導(dǎo)軌的磨損又與導(dǎo)軌表面的比壓有密切的關(guān)系，隨著比壓的增加，導(dǎo)軌的磨損量也增加。 外壁和縱向主筋 10～ 20mm 筋 8～ 16mm 導(dǎo)軌支承壁 23~32mm 機(jī)床的床身、立柱、橫梁等機(jī)架，在裝配時(shí)用螺釘互相聯(lián)接成為整體。 （ 1） 的筋板布置 龍門銑床的床身相當(dāng)于斷面中三面封閉的鉸支梁。 (1) 一般概念 根據(jù)材料力學(xué)的理論和實(shí)踐證明 ,桿件的抗拉和抗壓剛度取決于桿件斷面面積的大小 ,而與斷面的形狀無關(guān) 。 180186。 （ 1） 充分調(diào)查，掌握有關(guān)資料，本次設(shè)計(jì)任務(wù)是五軸聯(lián)動加工中心，主要用 于曲面加工，切削力不大，但要求被加工面的尺寸精度、位置精度較高，表面粗糙度較好，生產(chǎn)率高。性能參數(shù)是指生產(chǎn)率、載荷、速度、功率和重量等。 近年來，在國外一些發(fā)達(dá)國家中，五軸聯(lián)動已經(jīng)普遍應(yīng)用于數(shù)控滑枕銑床、數(shù)控龍門銑床和數(shù)控加工中心，實(shí)現(xiàn)四面和五面加工，大大提高了銑床的自動化水平和工藝范圍以及工作效率。運(yùn)用三 維 CAD 建立虛擬模型是首要的工作。 （ 5）自動換刀裝置 它由刀庫、機(jī)械手和驅(qū)動機(jī)構(gòu)等部件組成。 1980年該所引進(jìn)了日本 FANUC 公司的數(shù)控系統(tǒng)制造技術(shù)，并投入批量生產(chǎn)，為我 國數(shù)控機(jī)床的進(jìn)一步發(fā)展準(zhǔn)備了先決條件，使我國的加工中心的研制出現(xiàn)了良好的局面，加工中心的產(chǎn)量出現(xiàn)了穩(wěn)定上升的趨勢。在掌握PRO/E 軟件的基本功能后，對機(jī)床的各部件進(jìn)行造型設(shè)計(jì)，然后，進(jìn)行裝配和運(yùn)動仿真，達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。 第一章 概 述 第一節(jié) 加工中心 加工中心是有機(jī)械設(shè)備與數(shù)控系統(tǒng)組成的適用于復(fù)雜零件加工的高效自動化機(jī)床。 在第七屆中國國際機(jī)床 展覽會上，展出數(shù)控龍門鏜銑床、龍門加工中心 11 臺，其中龍門加工中心 8 臺數(shù)控龍門鏜銑床 3 臺，除 3 臺是臺灣廠商生產(chǎn)的展品外，其余 8臺是大陸展品。刀庫是存放加工過程所使用的全部刀具的裝置。在虛擬建模技術(shù)基礎(chǔ)上，提出虛擬產(chǎn)品模型，它是一個(gè)集成的數(shù)字模型，包含產(chǎn)品各方面的信息，以便于進(jìn)一步進(jìn)行產(chǎn)品虛擬現(xiàn)實(shí)分析和基于網(wǎng)絡(luò)的分析制造等。在國內(nèi)五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心的開發(fā)中，目前國內(nèi)已有廠家開發(fā)和生產(chǎn)，但是對于自動萬能銑頭目前國內(nèi)還沒有廠家開發(fā)和生產(chǎn)，主要還處于搜集 技術(shù)資料和研究階段。結(jié)構(gòu)參數(shù)是指主要結(jié)構(gòu)尺寸。 （ 2） 本課題來源于 1999 年底，北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院、北京航天航空大學(xué)和桂林機(jī)床股份有限公司開始共同開發(fā)研制五軸聯(lián)動加工中心。、刀庫容量 40 機(jī)床體積（長寬高）： 9400 4300 3900 工作臺最大承受重量： 10000 ㎏ 數(shù)據(jù)來源： 桂林機(jī)床股份有限公司 XK2316/35X 五軸聯(lián)動數(shù)控銑床 第三章 機(jī)床設(shè)計(jì)計(jì)算 第一節(jié) 機(jī)架設(shè)計(jì)計(jì)算 機(jī)器的床身、立柱、橫梁、工作臺通稱為機(jī)架。而桿件的抗彎剛度和抗扭剛度則除與斷面的面積大小有關(guān)外 ,還取決于斷面的形狀。半封閉式斷面的鉸支梁抗扭剛度較低，內(nèi)部必須布置筋板。一般機(jī)床在工作時(shí)，床身或底座大都需用螺釘固定在地基上。此外，導(dǎo)軌面的接觸變形又與比壓近似成正比。決定搗鬼耐磨性的因素很多，但最重要的四導(dǎo)軌配合副所用的材料以及工作表面的加工質(zhì)量。 潤滑方式： 查表 － 91 采用連續(xù)供油壓力潤滑方式 設(shè)計(jì)完善的防護(hù)裝置 ,是改善導(dǎo)軌工作條件 , 提高導(dǎo)軌壽命的重要措施。 （ 2） 可達(dá)到很大的降速傳動比，使降速機(jī)構(gòu)大為簡化，傳動鏈得以縮短。因此，在同樣負(fù)荷下，驅(qū)動扭矩較滑動絲杠減少 2/3～ 3/4。這對效率、壽命和驅(qū)動扭矩均有利。（ c）絲杠不會因溫升而伸長，溫升時(shí)只不過減小了與拉伸應(yīng)力，這樣就提高了精度。與滑動絲杠副、靜壓絲杠副相同。 數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)按控制形式有開環(huán)、半閉環(huán)及閉環(huán)三種形式。 第四章 運(yùn)動仿真 運(yùn)動仿真通過支持驅(qū)動式動力和基于動力的全 3D 動態(tài)仿真，來評估和優(yōu)化運(yùn)動部件。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù) —— 龍門式五軸聯(lián)動加工中心的床身、立柱、橫梁、工作臺、排屑裝置等部件的建模和運(yùn)動仿真。新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊： 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1995。 。金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊，北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 1994。 在設(shè)計(jì)過程中 ,我和同課題組的同學(xué)通過到北京第二機(jī)床廠、北京機(jī)電研究院等地調(diào)研，在生產(chǎn)的第一線上得到了許多相關(guān)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)；同時(shí)我還到本校圖書館、北京圖書館、北京機(jī)械信息情報(bào)所等地查閱了許多相關(guān)的資料及文獻(xiàn)，作為設(shè)計(jì)過程中知識的儲備。 第五章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 機(jī)械工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析任務(wù)，就是通過機(jī)械工業(yè)發(fā)展過程中各種技術(shù)政策、技術(shù)方案、技術(shù)措施的可行性分析和論證，正確的認(rèn)識和處理技術(shù)與經(jīng)濟(jì)之間的辯證關(guān)系，尋找技術(shù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的客觀規(guī)律，謀求技術(shù)和經(jīng)濟(jì)之間的最佳關(guān)系，實(shí)現(xiàn)技術(shù)先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)合理性的統(tǒng)一。一般選擇原則為，精度 要求高時(shí)，應(yīng)采納閉環(huán)控制方式，因?yàn)楦鞣N影響定位精度的因素都可以得到補(bǔ)償。 （ c） 由絲杠的扭轉(zhuǎn)變形而引起螺距的變化。 另外，絲杠螺母必須制成小于其名義尺寸，使預(yù)拉伸以后螺距加大成為準(zhǔn)確的名義值。 Pa=Nf Py=1/3Pa 式中 Pa最大軸向載荷（ Mpa） Py預(yù)緊力（ kgf） N－移動部件的最大重量（ kgf） f導(dǎo)軌摩擦系數(shù)， f=(查表 － 23) 其中 N=20xx0(kgf) Pa=20xx0*=1000 (kgf) Py=1/3*1000=333(kgf) (2)預(yù)緊后的附加摩擦扭矩 雙螺母預(yù)緊后，使摩擦力增 加，引起的附加摩擦扭矩 My為： My＝ PyS(1η 2 )/2лη () 式中 Py－預(yù)緊力（ kgf） ； S導(dǎo)程（ cm） ； η－未預(yù)緊時(shí)的效率 其中 Py＝ 333(kgf) S=1(cm) η =% My=(kgf) (3)預(yù)緊后的傳動效率 滾珠絲杠副預(yù)緊后的傳動效率 η y 為： η y ＝ η /［ 1+(1η 2)/n0］ 式中 n0 －預(yù)緊系數(shù)， n0 ＝ Pa/Py。 （ 2） 由于是滾動摩擦，動、靜摩擦系數(shù)相對極小，無論是靜止，還是高、低速時(shí)，摩擦扭矩幾乎不變，因而靈敏度高，傳動平穩(wěn)。用于進(jìn)給機(jī)構(gòu) 時(shí)，還可兼作測量元件。 導(dǎo)軌的防護(hù)裝置應(yīng)滿足下列要求： （ 1） 能擋住外物進(jìn)入導(dǎo)軌，以免擦傷表面； （ 2） 能耐紅熱的切屑和冷卻液的腐蝕； （ 3） 清理導(dǎo)軌時(shí)便于裝卸； （ 4） 具有一定強(qiáng)度、剛度和使用壽命； （ 5） 外形美觀，制造容易，成本低。 （ 2） 良好的摩擦特性。 此外，通過導(dǎo)軌的受力計(jì)算，可以求出牽引力的大小，判斷其配置是否合理；得知是否必須設(shè)置壓板。 機(jī)架接合面處的變形和位移主要來源于接合面的接觸變形、固定螺釘?shù)淖冃我约皺C(jī)架聯(lián)接部位的局部變形。閉式斷面的鉸支梁較其它斷面的鉸支梁的抗彎和抗扭剛度都高，但機(jī)床橫梁的變形對機(jī)床加工精度的影響很大，所以內(nèi)部一般仍多布置有各種筋板或筋條。 (2) 床身斷面形狀的選擇 圖 1 床身斷面形狀 這類床身工作時(shí)，主要承受彎曲載荷，由于無需經(jīng)床身排除切屑，所以頂面多采用封閉的，臺面也不能太高，以便與工件安裝調(diào)整。機(jī)架支撐著機(jī)器中所有基本部件，并承受作用在機(jī)器中的全部作用力。 工藝分析、方案確定 本次設(shè)計(jì)的五軸聯(lián)動加工中心，主要任務(wù)是完成立柱、橫梁、床身、工作臺和鐵屑輸送裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、三維建模和裝配，并完成立柱、橫梁的運(yùn)動仿真。根據(jù)工藝動作過程選用合適執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成各個(gè)基本運(yùn)動，再用一定的組合方式構(gòu)成機(jī)械系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能。但是，對于汽車工業(yè)、航天航空工業(yè)、船舶工業(yè)、兵器工業(yè)急需的高速、高精、復(fù)合、多軸聯(lián)動的數(shù)控機(jī)床 ,如 ,五軸聯(lián)動的立臥轉(zhuǎn)換加工中心，高速加工中心，精密加工中心，五軸龍門加工中心，高精度數(shù)控機(jī)床，高性能車削中心，高精度電加工機(jī)床等等，有的處于攻關(guān)階段，有的正處于試制和試生產(chǎn)階段，與國外同類產(chǎn)品相比尚有不小差距。上海交通大學(xué) CIMS 研究所和機(jī)械院機(jī)電研究所分別得到國家自然科學(xué)基金的資助，開始虛擬制造基本技術(shù)的研究應(yīng)用。它們是加工中心不可缺少的部分。