【正文】 號(hào)和輸出信號(hào)間存在一定的滯后性，這就需要在快速響應(yīng)方面進(jìn)行研究，在上圖 2s時(shí)突然躍變，快速達(dá)到工作時(shí)的壓力大小，在 2s8s內(nèi)保持原有壓力大小為系統(tǒng)保持工作壓力， 8s10s時(shí)壓力突然減小到單向閥的設(shè)定壓力進(jìn)行某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 41 卸油從而完成刀具的夾緊和松開(kāi)。 液壓缸 內(nèi)徑 mmPFD cm 4 61 ???? ?????? ? 根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 24將液壓缸的內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列 mmD 100? ，所以mmd 70? 。 滑枕補(bǔ)償液壓系統(tǒng) 由于 TK6920數(shù)控銑鏜床是重型數(shù)控機(jī)床，滑枕、鏜軸以及銑軸的重量較大，當(dāng)滑枕伸出時(shí)，受重力影響，使滑枕產(chǎn)生撓曲變形，從而使滑枕的理論與實(shí)際定位值產(chǎn)生偏差這嚴(yán)重影響了數(shù)控銑鏜床的加工精度，這就需要設(shè)計(jì)一個(gè)液壓系統(tǒng)在滑枕伸出時(shí)補(bǔ)償滑枕的撓曲變形。 第二部分提供機(jī)床夾緊潤(rùn)滑，其中包括：滑座夾緊、主軸箱夾緊、滑枕夾緊、刀具松開(kāi)、主傳動(dòng)換檔、滑座進(jìn)給箱潤(rùn)滑、主傳動(dòng)潤(rùn)滑、滑枕進(jìn)給潤(rùn)滑、主軸箱進(jìn)給潤(rùn)滑。 II 軸的設(shè)計(jì)： （ 1） 、初選軸的直徑為 mm96 ，考慮到軸上有三個(gè)鍵槽，故直徑增加 12%，所以最小直徑為 ，圓整為 mm100 （ 2） 、初選深溝球軸承 6020 型號(hào)： 241 5 01 0 0 ????? BDd （ 3） 軸承端蓋的設(shè)計(jì)： 軸承端蓋如圖所示： 取螺栓直徑 3d =10，數(shù)目為 4 mmdDd 31 ?????? mmddd 2 0 7 312 ?????? mmde 3 ???? 取 mmm 17? mmmmDd 1 3 5154 ??? 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 21 （ 4）、軸的示意圖： III 軸的設(shè)計(jì)： （ 1） 、初選軸的直徑為 mm108 ，考慮到軸上有 三個(gè)鍵槽，故直徑增加 12%，所以最小直徑為 mm120 。 MATLAB 是由美國(guó) Mathworks 公司在 1984 年正式推出的科學(xué)計(jì)算與仿真軟件，它是一個(gè)高度集成的軟件系統(tǒng)，它集科學(xué)與工程計(jì)算、圖形可視化、圖形處理、多媒體處理于一身，并提供了實(shí)用的 Windows 圖形界面設(shè)計(jì)方法，使用戶(hù)設(shè)計(jì)出友好的圖形界面，具有超強(qiáng)的數(shù)值運(yùn)算功能、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)可視化功能、開(kāi)放的架構(gòu)和可延拓的特性以及豐富的工具箱。 圖 仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比 方案三 ：初步設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，運(yùn)用 Matlab /Simulink 仿真模塊，對(duì)液壓系統(tǒng)仿真和分析， 如圖 以及圖 。 機(jī)床的其他部 件的分析主要是機(jī)床的鏜軸的剛 度分析 [22]，立柱的靜態(tài)和模態(tài)分析 [23]以及機(jī)床雙驅(qū)機(jī)構(gòu) [24]的的改進(jìn)。 文獻(xiàn)內(nèi)容主要包括機(jī)床主軸箱、滑枕、液壓系統(tǒng)等幾方面的介紹和分析具體情況如圖 1所示： 圖 1文獻(xiàn)內(nèi)容分類(lèi)數(shù)量統(tǒng)計(jì) 從圖中看出文獻(xiàn)總體分為六大類(lèi)別，分別是對(duì)機(jī)床整體、主軸箱、滑枕、液壓系統(tǒng)、其他部件分析以及機(jī)床介紹。以齊齊哈爾第二機(jī)床廠(chǎng)生產(chǎn)的 TK6920重型數(shù)控鏜銑床為研究對(duì)象，運(yùn)用有限元思想，借助一系列的軟件對(duì)機(jī)床的主軸箱以及液壓系統(tǒng)分析仿真從而達(dá)到提高機(jī)床加工精度的目的。 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展以及需求量的增多，對(duì) 重型數(shù)控鏜銑床的性能要求也越來(lái)越高。 hydraulic system。課題的結(jié)果對(duì)提高機(jī)床整機(jī)的性能以及加工精度具有重大的借鑒意義。 機(jī)床液壓系統(tǒng)分析主要分為液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化、液壓系統(tǒng)的平衡兩個(gè)方面。通過(guò)軟件仿真得到結(jié)果如圖 所示，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行研究改進(jìn)原有的液壓系統(tǒng)如圖 所示。它與其他液壓仿真軟件相比較，可以通過(guò)一個(gè)接口傳遞多個(gè)變量，簡(jiǎn)化了模型的規(guī)模，使得 不同領(lǐng)域模塊之間的物理連接成為可能。 主軸箱的輪廓設(shè)計(jì) 查閱相關(guān)資料，借鑒相關(guān)書(shū)籍和老師進(jìn)行溝通得到主軸箱二維輪廓圖如下圖 所示： 圖 主軸箱二維輪廓圖 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 13 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 根據(jù) TK6920 機(jī)床的設(shè)計(jì)要求和數(shù)據(jù)得到如下 圖 傳動(dòng)系統(tǒng)： 圖 傳動(dòng)系統(tǒng) II 軸轉(zhuǎn)速： m i n/ rinnIIII ????? III 軸轉(zhuǎn)速： m i n/3892771148 rinnIIIIIII ????? III? 軸轉(zhuǎn)速： m i n/975939148 rinnIIII ????? ? IV 軸轉(zhuǎn)速： m i n/111272497 rinn IIIIIV ????? V 軸轉(zhuǎn)速： m i n/1242427111 rinn IVIVV ????? 聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率： ?? 、齒輪嚙合效率： ?? 、滾動(dòng)軸承效率： ?? 、 v 帶傳動(dòng)的效率： ?? I 軸傳動(dòng)效率： ????? ??IKA II 軸傳動(dòng)效率： 9 1 22231 ??????? ???IIKA 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 14 III 軸傳動(dòng)效率： 2322331 ??????? ???I I IKA IV 軸傳動(dòng)效率： 342431 ??????? ???IVKA V 軸傳動(dòng)效率： 45442531 ????????? ????VKA ： kwp 710 ? I 軸功率： kwKApp I ????? II 軸功率： kwKApp II ????? III 軸功率： kwKApp I I I ????? IV 軸功率： kwKApp IV ????? V 軸功率 ： kwKApp V ????? ： 齒輪 01： 26?m 、 4?z 、 ?20cos ?? 、 1??ah 、 ??c 分度圓直徑： mmzmd 11020c os 426c os ??????? 齒頂圓直徑： mmmhdd aa 118421102 ??????? ? 齒根圓直徑： mmmchdd aa )(2 ????????? ?? 齒寬： mmbdB 451 1 ????? ? 齒輪 02： 57?m 、 4?z 、 ?20cos ?? 、 1??ah 、 ??c 分度圓直徑： mmzmd 24220c os 457c os ??????? 齒頂圓直徑： mmmhdd aa 250422422 ??????? ? 齒根圓直徑： mmmchdd aa )(2 ????????? ?? 齒寬： mmbdB ????? ? 齒輪 03： 27?m 、 5?z 、 ?20cos ?? 、 1??ah 、 ??c 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 15 分度圓直徑： mmzmd 24220c os 457c os ????? ?? 齒頂圓直徑： mmmhdd aa 154521442 ??????? ? 齒根圓直徑： mmmchdd aa )(2 ????????? ?? 齒寬： mmbdB 581 4 ????? ? 齒輪 04： 59?m 、 4?z 、 ?20cos ?? 、 1??ah 、 ??c 分度圓直徑： mmzmd 31320c os 459c os ????? ?? 齒頂圓直徑： mmmhdd aa 323523132 ??????? ? 齒根圓直徑： mmmchdd aa )(2 ????????? ?? 齒寬： mmbdB 1 2 53 1 ????? ? 齒輪 05： 71?m 、 5?z 、 ?20cos ?? 、 1??ah 、 ??c 分度圓直徑： mmzmd 37720c os 571c os ??????? 齒頂圓直徑： mmmhdd aa 387523772 ??????? ? 齒根圓直徑： mmmchdd aa )(2 ????????? ?? 齒寬： mmbdB 1 5 03 7 ????? ? 齒輪 06： 39?m 、 5?z 、 ?20cos ?? 、 1??ah 、 ??c 分度圓直徑： mmzmd 20720c os 539c os ??????? 齒頂圓直徑： mmmhdd aa 217522072 ??????? ? 齒根圓直徑： mmmchdd aa )(2 ????????? ?? 齒寬： mmbdB 832 0 ????? ? 齒輪 07： 21?m 、 8?z 、 ?20cos ?? 、 1??ah 、 ??c 分度圓直徑： mmzmd 17820c os 821c os ??????? 齒頂圓直徑： mmmhdd aa 194821942 ??????? ? 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 16 齒根圓直徑： mmmchdd aa )(2 ????????? ?? 齒寬： mmbdB ????? ? 齒輪 08： 24?m 、 8?z 、 ?20cos ?? 、 1??ah 、 ??c 分度圓直徑： mmzmd 20420c os 824c os ????? ?? 齒頂圓直徑： mmmhdd aa 220822042 ??????? ? 齒根圓直徑： mmmchdd aa )(2 ????????? ?? 齒寬： mmbdB 822 0 ????? ? 齒輪 09： 27?m 、 8?z 、 ?20cos ?? 、 1??ah 、 ??c 分 度圓直徑： mmzmd 23020c os 827c os ??????? 齒頂圓直徑： mmmhdd aa 246822302 ??????? ? 齒根圓直徑： mmmchdd aa )(2 ????????? ?? 齒寬： mmbdB 922 3 ????? ? ： mmnPAdII 33 10 ????? mmnPAdIIII96148 33 20 ????? mmnPAdIIIIII68389 33 30 ????? mmnPAdIIIIII10897 33 30 ????? ?? mmnPAdIVIV102111 33 40 ????? mmnPAdVV98124 33 50 ????? 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 17 ： I 軸的設(shè)計(jì)和校核： （ 1） 、初選軸的直徑為 mm65 ，考慮到軸上有一個(gè)鍵槽，故直徑增加 4%5%，所以最小直徑為 mm79 。 9是軸 IV以及齒輪 08。 主軸箱以及滑枕夾緊液壓系統(tǒng) TK6920機(jī)床的主軸箱沿 Y軸上下運(yùn)動(dòng)，滑枕沿 Z軸水平運(yùn)動(dòng)，自由度為 1，當(dāng)進(jìn)行切削 工某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 30 作時(shí)只需限制這一個(gè)自由度就可實(shí)現(xiàn)夾緊。 液壓缸內(nèi)徑 mPFD cm 4 61 ???? ?????? ? 根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 24將液壓缸的內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列 mmD 100? ，所以mmd 70? 。 （ 4） 、點(diǎn)擊 ，進(jìn)行仿真分析。我們可以利用 AMEsim進(jìn)行仿真分析，就可以十分直觀而且明確地得出液壓系統(tǒng)中各種部分的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)以及液壓參數(shù)。 工作的缺點(diǎn)和建議： （ 1） 、由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間不夠充足，在主軸箱設(shè)計(jì)時(shí)忽略了如床身、立柱、滑枕等部件對(duì)主軸箱的影響，設(shè)計(jì)的有些理想化。需要松開(kāi)時(shí)恢復(fù)成初始信號(hào)，液壓桿就沒(méi)有力的輸出從而松開(kāi)。 校核液壓缸可靠性： 因?yàn)?22222 40)70100()(4 cmdDA ?????? ? 且 23m inm in 510 cmvqA ???? ，所以液壓缸設(shè)計(jì)可靠。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及查閱相關(guān)資料，靠近 銑軸方向承受的壓力為 3000N，后面導(dǎo)軌上承受的壓力為每個(gè) 2021N。液壓系統(tǒng)圖如 ： 某型重型數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)及滑枕液壓系統(tǒng)仿真分析 28 圖 主軸箱 定滑輪 鋼絲繩 液壓缸 動(dòng)滑輪組 鏜桿 支架（連接滑輪）行程油缸 液控單向閥 1電磁換向閥 1伺服閥 1單向閥 1液壓泵 1 過(guò)濾器 1溢流閥 注：液壓缸 9固定在立柱上，鋼絲繩兩端分別連接主軸箱前后兩端。10是用來(lái)支撐軸 I、軸 II和軸 III滾動(dòng)軸承的基座同時(shí)對(duì)主軸箱起支撐作用。在滑枕前端面可以安裝附件（如垂直銑頭，平旋盤(pán)等），并且在滑枕前端蓋上安裝有附件識(shí)別開(kāi)關(guān)。由于方案一屬于傳統(tǒng)的主軸箱設(shè)計(jì)，箱體的強(qiáng)度、剛度都比較好，適合重型數(shù)控鏜銑床的主軸箱結(jié)構(gòu)案故選擇 TK69 系列前端不開(kāi)口的主軸主軸箱結(jié)構(gòu)。 圖 系列數(shù)控車(chē)床主軸箱實(shí)體圖 方案四：數(shù)控銑床主軸箱機(jī)構(gòu)，如圖 所示。分析時(shí)，采用 Block Lanczos 法求解，得出通過(guò)增加加強(qiáng)筋、固定螺栓的預(yù)緊力、改變約束位置等來(lái)調(diào)整方滑枕的剛度，起到提高固有頻率的目的 [6]。在 1958年國(guó)內(nèi)研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)國(guó)人的不懈努力，在 50余年間數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)和制作技巧飛躍式前進(jìn)和進(jìn)步，但是中國(guó)的機(jī)床結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)多半仍然處于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)使用一般的結(jié)構(gòu)計(jì)算方法，雖然這些計(jì)算具有可靠性、科學(xué)性，但是對(duì)于復(fù)雜的機(jī)床結(jié)構(gòu)僅有計(jì)算和試驗(yàn)是不夠的。 （ 2）