【導(dǎo)讀】本次畢業(yè)設(shè)計的主要任務(wù)是龍門式可換頭五軸聯(lián)動加工中心3D設(shè)計。旋錐齒輪的關(guān)鍵設(shè)備?？梢淮窝b夾工件在多種空間角度進行銑、鏜、鉆等工。序加工，加工各種具有復(fù)雜輪廓表面、型腔的工件，可作銑鏜、鉆孔等加工。廣泛適用于各種機械制造業(yè)，特別是模具制造業(yè)。它可以實現(xiàn)五軸控制、五。軸聯(lián)動，高速運轉(zhuǎn)。主軸電機采用交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)，可實現(xiàn)主軸的自動無。該部分的主要內(nèi)容是龍門立柱、床身及進給部件的3D設(shè)計。配和運動仿真，達到設(shè)計的目的。坐標(biāo)鏜床，還可作為基礎(chǔ)組成柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)。而且是數(shù)控機床中生產(chǎn)率和自動化程度最高的綜合性機床。在復(fù)雜零件工序高度集中時，必須頻繁更換刀具，以便提高生產(chǎn)效率，通過換刀方式實現(xiàn)連續(xù)加工，成為世界上第一臺加工中心。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。這表明我國加工中心的發(fā)展取得神速進步，引起了國內(nèi)外的。信息載體上，將信息載體送到輸入裝置，讀出信息，并送入數(shù)控裝置。

　　

【正文】 (cm4)。 其中 d1 ＝ l = 410cm I=* =33 (cm4) w= (kgf/cm) δ max = cm 6. 滾珠絲杠副的承載能力及其選用 滾珠絲杠副的承載能力用額定動載荷（ C）和額定靜載荷（ C0）來表示，一般按額定動載荷或額定靜載荷選用滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格；只有細長而又承受壓縮載荷的滾珠絲杠副，才需作壓杠穩(wěn)定性核算 ；對轉(zhuǎn)速高，支承距離大的滾珠絲杠副，才做臨界轉(zhuǎn)速的核算；對精度要求高的滾珠絲杠副，才做剛度的核算。 （ 1） 按額定動載荷選用 額定動載荷 C 是指一批相同規(guī)格的滾珠絲杠副，經(jīng)過運轉(zhuǎn)一百萬轉(zhuǎn)后，90％的滾珠絲杠副不產(chǎn)生疲勞剝傷時的軸向載荷。 實際應(yīng)用中，由于預(yù)期的總運轉(zhuǎn)時間、轉(zhuǎn)速、載荷性質(zhì)等與得到額定載荷值的條件不同，必須根據(jù)已知條件，按下式折算成與之相當(dāng)?shù)念~定動載荷值，只要選用的滾珠絲杠副的額定動載荷值等于或大于由計算所得 C 值，這些滾珠絲杠副就可在給定的工作條件下和預(yù)期的壽命內(nèi)安全地工作。 C=fhfdfHPd/fn (kgf) 式中 fh－壽命系數(shù)， fh=(Lh/500)1/3,根據(jù)預(yù)期的壽命 Lh(h),查圖 － 89； fd－載荷性質(zhì)系數(shù)，按表 － 31 選?。? fH －動載荷硬度影響系數(shù)，按表 － 32 選取；］； fn－轉(zhuǎn)速系數(shù)， fn ＝（ ） 1/3,如工作轉(zhuǎn)速恒定，則根據(jù)已知的 n，可查圖 － 90，如轉(zhuǎn)速是變化的，則先求得當(dāng)量轉(zhuǎn)速 nd,然后查圖 － 90； Pd －當(dāng)量軸向載荷（ kgf）。 其中 fh ＝ (h) fd =~ fH = fn = Pd =10000(kgf) C=(kgf) 查表 － 35 選用滾珠絲杠副的型號為 W6010 （ 2） 臨界轉(zhuǎn)速的核算 臨界轉(zhuǎn)速的核算是校核所選定的滾珠絲杠副的名義直徑，在給定支承條件下，其最高轉(zhuǎn)速是否有靠近橫向固有頻率而發(fā)生共振的危險。 查圖 － 91 交點在左側(cè)，故可安全使用 (3) 剛度的核算 滾珠絲杠副系統(tǒng)的軸向變形主要是以下變形量之和： （ a） 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形 δ 1。為滾珠絲杠所獨有，且占相當(dāng)大的比 例，如預(yù)緊，且預(yù)緊力為軸向最大載荷的 1/3 時，此變形值可減少一半。 （ b） 絲杠的軸向拉伸壓縮變形 δ 2。與滑動絲杠副、靜壓絲杠副相同。在絲杠長度較大時，占的比重較大。 （ c） 由絲杠的扭轉(zhuǎn)變形而引起螺距的變化。與滑動絲杠副、靜壓絲杠副相同。一般占的比重較小，常忽略不計。 （ d） 支承滾珠絲杠的軸承的軸向的接觸變形 δ 3。 由于滾珠絲杠多采用滾動軸承，因此一般占的比重較大。 （ e） 螺母座及軸承支座的變形。常為滾珠絲杠副系統(tǒng)剛度的薄弱環(huán)節(jié)，其變形量計算較為困難。一般根據(jù)其精度要求，在結(jié)構(gòu)上盡量增強其剛度，而不做變形計算。 因此，滾珠絲杠副剛度 的核算，主要是校核 δ 1 、δ 2 和 δ 3之和是否大于要求精度的一半。如超過一半，先從改變支承方式及提高軸承剛度方面采取措施，不得已才考慮選用較大直徑的滾珠絲杠副。 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形 δ 1 ： 選用的滾珠絲杠副為 W6010，從圖 － 95 查得 δ Q＝ 13μ ,進行了預(yù)緊，δ 1＝ δ Q/2＝ 。 絲杠的軸向拉伸壓縮變形 δ 2 : 查圖 － 100 得 δ /L＝ 8*106，現(xiàn) L＝ 4100mm, δ ＝ 因是采用“單推－單推”支承方式，所以： δ 2＝ ＝ (mm) 支承滾珠絲杠的 軸承的軸向的接觸變形 δ 3 : 推力軸承 δ C＝ *（ Pa2/dQZ2） 1/3 式中 Pa－軸承的軸向載荷 (kgf) Z－軸承的滾動體數(shù) dQ－軸承的滾動體直徑 (mm) 現(xiàn)為 8110 型推力球軸承（ dQ＝ , Z＝ 22）， δ C＝ *＝ (mm) 因施加預(yù)緊力，故 δ 3＝ ＝ (mm) 根據(jù)以上計算： δ ＝ δ 1+δ 2+δ 3＝ 因此絲杠的精度滿足要求 第五節(jié) 伺服電機的選擇 一 . 概述 數(shù)控機床的伺 服進給系統(tǒng)不僅要對進給運動的速度實現(xiàn)自動控制，而且還要對刀具相對工件的位置實現(xiàn)自動控制，因此與其它機床相比，其進給系統(tǒng)的設(shè)計要求更高，難度更大，涉及的問題也更廣。由于整個運動機能都是自動控制的，因此它的設(shè)計是電、液自動控制設(shè)計與機械設(shè)計的綜合技術(shù)。數(shù)控機床伺服進給系統(tǒng)的動態(tài)特性及其機械傳動裝置的設(shè)計原則，同樣適用于具有伺服機構(gòu)的自動繪圖機，仿形機床及工業(yè)機器人。 數(shù)控機床的伺服進給系統(tǒng)按控制形式有開環(huán)、半閉環(huán)及閉環(huán)三種形式。在具體設(shè)計之前，首先應(yīng)根據(jù)對機床的性能要求選擇適當(dāng)?shù)目刂菩问?。一般選擇原則為，精度 要求高時，應(yīng)采納閉環(huán)控制方式，因為各種影響定位精度的因素都可以得到補償。 二 . 進給驅(qū)動電機的選擇應(yīng)注意的事項 數(shù)控機床進給系統(tǒng)用伺服點機是根據(jù)負載條件來進行選擇的。加在電機上的負載有兩種：負載轉(zhuǎn)矩和負載慣量。負載轉(zhuǎn)矩包括切削轉(zhuǎn)矩和摩擦轉(zhuǎn)矩。選擇伺服電機應(yīng)能滿足下述條件： （ 1） 根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩選擇電機。負載轉(zhuǎn)矩應(yīng)等于或小于電機額定轉(zhuǎn)矩。對于這一點，數(shù)控機床和普通機床選擇是一樣的。 （ 2） 負載轉(zhuǎn)矩加上加速轉(zhuǎn)矩應(yīng)等于所選電機的最大轉(zhuǎn)矩。 （ 3） 加速轉(zhuǎn)矩應(yīng)考慮負載慣量和電機慣量的匹配。同時還應(yīng)考慮加速時間在允許的范圍內(nèi)。 （ 4） 加速轉(zhuǎn)矩應(yīng)等于最 大轉(zhuǎn)矩減去負載轉(zhuǎn)矩。在空載時，加速轉(zhuǎn)矩應(yīng)等于最大轉(zhuǎn)矩減去摩擦轉(zhuǎn)矩，其差值等于全部慣量乘以加速度斜率。 由于進給電機扭矩縱向為 39N m，橫向為 26Nm。因此，所選電機縱向為120Ⅲ B400C，橫向為 120Ⅲ B100A。 第四章 運動仿真 運動仿真通過支持驅(qū)動式動力和基于動力的全 3D 動態(tài)仿真，來評估和優(yōu)化運動部件。工程師通過制作實際的 CAD 幾何體動畫，而不是人工說明數(shù)學(xué)關(guān)系，可以評估速度、零件角加速度、零件質(zhì)量屬性、點位置、點速度、點加速度、靜力、點到點距離、分離速度、分離速度更改、機械冗 余度、動能以及零件到零件的實際角。 第五章 技術(shù)經(jīng)濟分析 機械工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟分析任務(wù)，就是通過機械工業(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)濟之間的辯證關(guān)系，尋找技術(shù)、經(jīng)濟發(fā)展的客觀規(guī)律，謀求技術(shù)和經(jīng)濟之間的最佳關(guān)系，實現(xiàn)技術(shù)先進性和經(jīng)濟合理性的統(tǒng)一。工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟分析能夠幫助我們在一個投資項目尚未實施之前，估算出它的經(jīng)濟效果，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。技術(shù)經(jīng)濟分析還能幫助我們在日常的工業(yè)生產(chǎn)活 動中，選擇合理的技術(shù)方案，改進各種具體產(chǎn)品的設(shè)計與生產(chǎn)工藝，用最低的成本生產(chǎn)出符合要求的產(chǎn)品，提高工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益與社會效益。 總之，技術(shù)經(jīng)濟分析是技術(shù)服務(wù)于生產(chǎn)建設(shè)的一個重要的中間環(huán)節(jié)，在經(jīng)濟、技術(shù)決策中占有重要地位。 本設(shè)計是龍門式五軸聯(lián)動加工中心的床身、立柱、工作臺、橫梁、排屑、防護、導(dǎo)軌等裝置的設(shè)計。由于加工中心對加工、定位精度要求一般較高，所選用的材料也是一些高性能的材料。下面對各零件的估價如下： 表 5－ 1 機床零件價格估價表 名 稱 數(shù) 量 價 格（元） 床 身 1 10000 立 柱 2 1000 橫 梁 1 1500 防 護 2 20xx 絲 杠 2 500 工 作 臺 1 20xx 排 屑 裝 置 1 3000 伺 服 電 機 2 3000 導(dǎo) 軌 2 1000 其 它 5000 合 計 37500 本設(shè)計采用了新式結(jié)構(gòu)設(shè)計，與同類機床相比其穩(wěn)定性、定位精度都較高，使用壽命較長。實現(xiàn)了曲面加工，及五面體加工，與國外其它同類型產(chǎn)品相比其性價比非常高。進入市場后，能很快占有優(yōu)勢。有很好的開發(fā)和投資前景。 總結(jié)與體會 經(jīng)過了近一個學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計，我深深的體會到畢業(yè)設(shè)計是學(xué)習(xí)深化和升華的重要過程。是我們學(xué)習(xí)、研究和實踐成果的全面總結(jié)。是綜合素質(zhì)和工程實際實踐能力鍛煉的最好 方法。也是我們走上工作崗位之前最后一次理論與實踐相結(jié)合的機會。 本次畢業(yè)設(shè)計的主要任務(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動仿真。其功能基本符合工廠的實際生產(chǎn)要求，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)加工。 在設(shè)計過程中 ,我和同課題組的同學(xué)通過到北京第二機床廠、北京機電研究院等地調(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；同時我還到本校圖書館、北京圖書館、北京機械信息情報所等地查閱了許多相關(guān)的資料及文獻，作為設(shè)計過程中知識的儲備。從設(shè)計開始至今得到了指導(dǎo)老師的大力支持。另外，在設(shè)計當(dāng) 中我還學(xué)會了 PRO/E、 Inventor 等軟件的基本功能并運用到具體設(shè)計中?？梢哉f，本次畢業(yè)設(shè)計是對我大學(xué)四年所學(xué)知識的一次大檢查，同時也是我即將走上工作崗位儲備基礎(chǔ)知識一個重要的黃金過渡期。我會用我在大學(xué)期間及畢業(yè)設(shè)計所掌握機械制造相關(guān)新知識、新技術(shù)與自己的思維方式，應(yīng)用到我今后的工作中。 當(dāng)然，雖然我以最大的熱情與最認(rèn)真的態(tài)度投入到本次畢業(yè)設(shè)計中；但是在本次設(shè)計肯定還會有許多不足之處，有待于請各位指導(dǎo)老師和答辯委員會的專家們斧正，謝謝。 參考文獻 [1]愈志豪，王組銘主編。機械產(chǎn)品造型設(shè)計 北京：機械工業(yè)出版社，1990。 [2]黃靖遠，賈延林等主編。機械設(shè)計學(xué) 北京： 機械工業(yè)出版社， 1999 [3]濮良貴，紀(jì)名剛等主編。機械設(shè)計 北京：高等教育出版社， 1996。 [4]畢承恩等主編。 現(xiàn)代數(shù)控機床 北京：機械工業(yè)出版社， 1993。 [5]徐灝主編。新編機械設(shè)計手冊： 北京：機械工業(yè)出版社， 1995。 [6]范云漲、陳兆年等主編。金屬切削機床設(shè)計簡明手冊，北京： 機械工業(yè)出版社， 1994。 [7]西北工業(yè)大學(xué)機械原理及機械零件教研室編。 機械設(shè)計，北 京 人民教育出版社， 1978。 [8]王科社，張懷存主編。畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書 北京機械工業(yè)學(xué)院，機械工程系， 1999。 [9]《機床設(shè)計手冊》編寫組編。 機床設(shè)計手冊 2， 北京：機械工業(yè)出版社，1986。 [10]《機床設(shè)計手冊》編寫組編。機床設(shè)計手冊 3， 北京：機械工業(yè)出版社， 1986。 [11] 林春平編著?！?Pro/ENGINEER 20xxi 實用教程》， 人民郵電出版社，20xx。 [12] 林清安著?！?Pro/ENGINEER 零件設(shè)計 基礎(chǔ)篇》上，下。北京大學(xué)出版社， 20xx。