【文章內(nèi)容簡介】 設(shè)計在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，可以將刮板設(shè)計成模塊化結(jié)構(gòu)，如同車床的刀具，可以根據(jù)不同的樹脂很方便地更換刮板，有利于提高成型精度。 3機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算、傳動比及步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)角的確定脈沖當(dāng)量即系統(tǒng)分辨率。本設(shè)計中。當(dāng)=1時，可使步進(jìn)電機(jī)直接與絲杠聯(lián)接，有利于簡化結(jié)構(gòu)，提高精度。因此本設(shè)計中傳動比取 =1。： （）其中：為傳動比，為電機(jī)步距角，為滾珠絲杠導(dǎo)程，為脈沖當(dāng)量。因為＝1，＝，現(xiàn)?。?mm，可得＝。 由于其步距角很小，所以將采用有細(xì)分電路的驅(qū)動結(jié)構(gòu)。 滾珠絲杠的選型與計算由于工作臺質(zhì)量較小，且只承擔(dān)傳動作用，不承受任何切削力，故本設(shè)計中只考慮導(dǎo)軌摩擦力和系統(tǒng)加減速時的慣性力。導(dǎo)軌摩擦力的計算： f=mgμ （） X向：工作拖板質(zhì)量 采用滾動導(dǎo)軌，= Y向：取激光頭及移動部件質(zhì)量為 μ= 工作臺慣性力的計算取平均加速時間t=18ms,由于系統(tǒng)最大移動速度，經(jīng)計算得，系 統(tǒng)加速度。 彎矩圖和扭矩圖X向滾珠絲杠由于絲杠采用滾珠絲杠，并且所受的力不大，當(dāng)激光器移動到絲杠中間位置時所f受的彎矩最大。采用了滾珠絲杠，所受的摩擦力也不大，所以扭矩可以不進(jìn)行校核。： X向滾珠絲杠彎矩圖Y向滾珠絲杠Y向滾珠絲杠和X向絲杠相同，采用滾珠絲杠，： Y向滾珠絲杠彎矩圖 Z向滾珠絲杠受力計算 由于工作臺質(zhì)量較小，且只承擔(dān)傳動作用，不承受任何切削力，故本設(shè)計中只考慮導(dǎo)軌摩擦力和系統(tǒng)加減速時的慣性力。移動件及最大成型件重量的計算：根據(jù)重力計算公式： G=mg （）移動部件質(zhì)量 最大成型件重量 工作臺慣性力的計算 取平均加速時間t=12ms,由于系統(tǒng)最大移動速度=，經(jīng)計算得，系統(tǒng)加速度a=。 ==30=42N 滾珠絲杠螺母副的選型和校核 XY向滾珠絲杠螺母副的選型和校核由于轉(zhuǎn)速較大，滾珠絲杠螺母副的初步選型主要依據(jù)其使用壽命和絲杠的基本尺寸，并較核其承載能力是否超過額定動載荷。最大工作載荷的計算：本設(shè)計中，工作臺最大載荷應(yīng)該是導(dǎo)軌摩擦力與加減速慣性力的總和。X向： Y向： 最大動載荷C的計算和主要尺寸的選擇：： （） ：F —滾珠絲杠副的軸向負(fù)荷（N）；—影響滾珠絲杠副壽命的綜合系數(shù)； （） 為溫度系數(shù)，工作溫度小于125，=；為硬度系數(shù)，硬度大于58HRC，=；為精度系數(shù)，精度等級取三級，=；為負(fù)荷性質(zhì)系數(shù)，無沖擊平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，=；為可靠性系數(shù)，可靠度98%， =；滾珠絲杠副的額定動負(fù)荷（N）；滾珠絲杠副的計算動負(fù)荷（N）；各類機(jī)械所用的滾珠絲杠的推薦壽命：取15000h。壽命系數(shù)： （）轉(zhuǎn)速系數(shù)： （）經(jīng)計算得： X向 C=2420N Y向C=484N查《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計手冊》P770，本設(shè)計選內(nèi)循環(huán)浮動返回器雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲杠副FFZ1604,其參數(shù)如下：公稱直徑；基本導(dǎo)程；滾珠直徑；；絲杠螺旋升角；額定動載荷；額定靜載荷；。選取絲杠精度等級為1級。傳動效率計算： （)：為絲杠螺旋升角，為摩擦角，滾珠絲杠副的滾動摩擦系數(shù)＝～，其摩擦角約等于。 所以： 定位精度驗算滾珠絲杠副的軸向剛度會影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度和運(yùn)動平穩(wěn)性。由于軸向剛度不足引起的軸向變形量一般不應(yīng)大于機(jī)床定位精度的一半。滾珠絲杠副的軸向變形包括絲杠的拉壓變形、絲杠與螺母之間滾道的接觸變形、絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形。滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)變形較小，對縱向變形的影響更小，可忽略不計。螺母座只要設(shè)計合理，其變形量也可忽略不計，只要滾珠絲杠支承的剛度設(shè)計得好，軸承的軸向接觸變形在此也可以不予考慮。絲杠的拉壓變形量滾珠絲杠應(yīng)計算滿載時拉壓變形量，其計算公式為： （） 見《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計手冊》 P841。：為在工作載荷作用下絲杠總長度上拉伸或壓縮變形量（mm）；為絲杠的工作載荷(N)；為滾珠絲杠在支承間的受力長度(mm)； E為材料彈性模量，對鋼E＝MPa；A為滾珠絲杠按內(nèi)徑確定的截面積（）；“＋”號用于拉伸，“”號用于壓縮。根據(jù)滾珠直徑＝2mm螺紋滾道曲率半徑： （）偏心距： （）螺桿小徑： （）滾珠絲杠按內(nèi)徑確定的截面積： （）其中，為絲杠公稱直徑，為絲杠底徑。取X向進(jìn)給的絲杠長度L＝390mm，Y向進(jìn)給的絲杠長度L＝390mm。所以，X向： Y向： 絲杠與螺母間的接觸變形量該變形量與滾珠列、圈數(shù)有關(guān)，即與滾珠總數(shù)量有關(guān)，與滾珠絲杠長度無關(guān)。其計算公式為： （） 見《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計手冊》P841。：為滾珠絲杠的工作載荷（N）；為絲杠副的接觸剛度，查表取=580N/。所以，X向： Y向： 絲杠的總的變形量應(yīng)小于允許的變形量。一般不應(yīng)大于機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)規(guī)定的定位精度值的一半。因為，X向： Y向： 取絲杠精度等級為1級，其有效工作行程內(nèi)的誤差為6(《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計手冊》P752)，、。壓桿穩(wěn)定性驗算 滾珠絲杠通常屬于受軸向力的細(xì)長桿，若軸向工作載荷過大，將使絲杠失去穩(wěn)定而產(chǎn)生縱向彎曲，即失穩(wěn)。失穩(wěn)時的臨界載荷為： （）見《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計手冊》公式（）P830。：J為絲杠軸最小截面慣性矩，對絲杠圓截面，（為絲杠底徑，）；為絲杠最大工作長度（m）；E為材料的拉、壓彈性模量，對鋼E＝Pa；為絲杠支承方式系數(shù)。本設(shè)計中，絲杠為長絲杠，故支承方式選用一端軸向固定一端游動，即＝2； 為安全系數(shù)，取=1/3。 臨界載荷遠(yuǎn)大于絲杠工作載荷（=, =），因此滾珠絲杠不會失穩(wěn)。 Z向滾珠絲杠螺母副的選型和校核由于轉(zhuǎn)速較大，滾珠絲杠螺母副初步選型的主要依據(jù)其使用壽命選擇絲杠的基本尺寸并較核其承載能力是否超過額定動載荷。最大工作載荷的計算本設(shè)計中，工作臺最大載荷應(yīng)該是導(dǎo)軌摩擦力與加減速慣性力的總和所以： 最大動載荷C的計算和主要尺寸的初選滾珠絲杠最大動載荷C可用下式計算： 式中：F滾珠絲杠副的軸向負(fù)荷（N）；影響滾珠絲杠副壽命的綜合系數(shù)。 為溫度系數(shù)， 工作溫度小于125，=；為硬度系數(shù)， 硬度大于58HRC，=；為精度系數(shù)， 精度等級取三級，=；為負(fù)荷性質(zhì)系數(shù)，無沖擊平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，=；為可靠性系數(shù)，可靠度98%， =；滾珠絲杠副的額定動負(fù)荷（N）；滾珠絲杠副的計算動負(fù)荷（N）；各類機(jī)械所用的滾珠絲杠的推薦壽命,取15000h。壽命系數(shù)： 轉(zhuǎn)速系數(shù)： 經(jīng)計算得： C=12182N 查《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計手冊》P770, 本設(shè)計選內(nèi)循環(huán)浮動返回器雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲杠副FFZ3204,其參數(shù)如下： 公稱直徑；基本導(dǎo)程；滾珠直徑；；絲杠螺旋升角；額定動載荷；額定靜載荷；。 選取絲杠精度等級為1級。傳動效率計算滾珠絲杠螺母副的傳動效率為： 式中：為絲杠螺旋升角，為摩擦角，滾珠絲杠副的滾動摩擦系數(shù)＝～，其摩擦角約等于。 定位精度驗算絲杠的拉壓變形量滾珠絲杠應(yīng)計算滿載時拉壓變形量，按公式（）計算。根據(jù)滾珠直徑＝3 mm螺紋滾道曲率半徑： 偏心距： 螺紋小徑： 滾珠絲杠按內(nèi)徑確定的截面積： 取絲杠長度L＝330mm。 絲杠與螺母間的接觸變形量的大小計算： 因為： 取絲杠精度等級為1級，其有效工作行程內(nèi)的誤差為6，加上絲杠副的總變形量。壓桿穩(wěn)定性驗算滾珠絲杠通常屬于受軸向力的細(xì)長桿，若軸向工作載荷過大，將使絲杠失去穩(wěn)定而產(chǎn)生縱向彎曲，即失穩(wěn)。失穩(wěn)時的臨界載荷為： 式中：J為絲杠軸最小截面慣性矩，對絲杠圓截面，（為絲杠底徑，）；L為絲杠最大工作長度（m）；E為材料的拉、壓彈性模量，對鋼E＝Pa；為絲杠支承方式系數(shù)。本設(shè)計中，絲杠為長絲杠，故支承方式選用一端軸向固定一端游動，即＝2；為安全系數(shù)，取=1/3。 臨界載荷遠(yuǎn)大于絲杠工作載荷=336N，因此滾珠絲杠不會失穩(wěn)。 導(dǎo)軌的選型及計算 初選導(dǎo)軌的型號導(dǎo)軌為直線滾動導(dǎo)軌，根據(jù)縱向最大動載荷C=2420N，橫向最大動載荷C＝，通過查《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計手冊》 P893，初選3條導(dǎo)軌的型號都為GTB16。其參數(shù)如下： 計算滾動導(dǎo)軌副的距離壽命滾動導(dǎo)軌副的距離額定壽命可用下列公式計算： （） 見《機(jī)電一體化設(shè)計手冊》公式（）。：