【導(dǎo)讀】本課題改造設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，應(yīng)滿足實(shí)用和加工精度的要求。種可能的方案并提出初步設(shè)計(jì)方案；明確研究目的和任務(wù)，構(gòu)思總體方案；加工過程變量根加工中心據(jù)經(jīng)驗(yàn)以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實(shí)際加工前用手工方式或通過CAD／CAM及自動(dòng)編程系統(tǒng)進(jìn)行編制。CNC普通銑床之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個(gè)制造過程中CNC只是一個(gè)封閉式的開環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。5擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長時(shí)間無人看管加工。品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)等等。因原機(jī)床各基礎(chǔ)件經(jīng)過長期時(shí)效，幾乎不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形。本體為被控對象。

　　

【正文】 TGJ=Tc+Tf=+= 6． 3 計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的加速力矩 Tap 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果和相關(guān)表格，初選 130BF001 型反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jm=，而進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù) 載慣量 Jd=；對開環(huán)系統(tǒng)，一般取加速時(shí)間ta=，當(dāng)機(jī)床執(zhí)行部件以最快的速度∨ =1200mm/min 運(yùn)動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為 nmax=1200 5/6r/min=1000r/min 則 Tap=2π inmax（ Jm+Jd） /（ 60 980ta） =2 5 1000（ +） /（ 60 980 ） == 6． 折算到電動(dòng)機(jī)軸上面的各種力矩 計(jì)算空載啟動(dòng)力矩 Tq Tq=Tap+（ T181。+Tf） =(++)= 計(jì)算快進(jìn)力矩 Tkj TkJ= T181。+Tf=（ +)= 計(jì)算工進(jìn)力矩 TGJ TGJ =Tc+Tf=（ +） = 6． 5 選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 根據(jù)以上計(jì)算和表 A5，選擇國產(chǎn) 130BF001 型反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為 驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其主要的技術(shù)參數(shù)如下：相數(shù)， 5；步距角， 176。 /176。；最大的靜轉(zhuǎn)矩， ；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，；最高空載啟動(dòng)頻率， 3000Hz；運(yùn)行頻率， 16000Hz；分配方式為五相十拍；質(zhì)量， 。 確定最大靜轉(zhuǎn)矩 Ts。 由表給出的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)空載啟動(dòng)力矩 Tq 與所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩 Ts1 的關(guān)系可得 Tq/ Ts1= Ts1= Tq/= /= 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)空載啟動(dòng)力矩 Tq與所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩 Ts2的關(guān)系為 Ts2= TGJ/=取 Ts1和 Ts2中的較大者為所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩 Ts，即 Ts=。 本電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩為 ，大于 Ts=，可以在規(guī)定的時(shí)間里正常啟動(dòng)，故滿足要求。 驗(yàn)算慣量匹配。 為了使機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的慣量達(dá)到較合理的匹配，系統(tǒng)的負(fù)載慣量 JL與伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的 Jm之比一般應(yīng)滿足 ≤ Jd/Jm≤ 1 因?yàn)?Jd/Jm= /=∈【 ,1） ,故滿足慣量匹配要求。 7 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析 7． 1 計(jì)算絲桿 工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率ω nc。 滾珠絲桿螺母副的的綜合拉亞剛度 K0=Kmin= 106N/m，機(jī)床執(zhí)行部件的質(zhì)量和滾珠絲桿螺母副的質(zhì)量分別為 m， ms，滾珠絲桿螺母副和機(jī)床部件的等效質(zhì)量為 md=m+ ms/3，已知 m=70kg，則 ms=π /4 103kg= md=m+ ms/3=（ 70+） = ω nc= （ K0/md） 1/2=（ 106/） 1/2=1338rad/s 7． 2 計(jì)算扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率ω nt。 折算滾珠絲桿上面的系統(tǒng)總當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ ）為 Js=Ji=（ +） 5 =37 = 已知滾珠絲桿的扭轉(zhuǎn)剛度 Ks= KФ= ，則 ω nt=（ Ks/ Js） 1/2 rad/s=1063 rad/s 由以上計(jì)算可知，絲桿 工 作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率ω nc =1338rad/s，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率ω nt=1063 rad/s，都比較高，一般按ω n =300 rad/s 的要求來設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度，故滿足要求。 8 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差計(jì)算和分析 8． 1 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的反向死區(qū)△ 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉亞剛度的最小值 Kmin= 106N/m，導(dǎo)軌的靜摩擦力F0=440N，則 △ =2δ 181。=2 F0/Kmin 103 =2 440 1000/（ 106） mm = 103 mm 即△ = m＜ 8μ m，故滿足要求 8． 2 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)由綜合拉壓剛度變化引起的定位誤差δkmax 。 δ kmax = F0 （ 1/Kmin 1/Kmax） 103 =440 [1/( 106 )1/( 106 )] 103 = m 即， δ kmax= m ＜ 6μ m ，故滿足要求。 8． 3 計(jì)算滾珠絲桿因扭轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生的誤差。 計(jì)算由扭轉(zhuǎn)引起的滾珠絲桿螺母副的變形量θ 已知負(fù)載力矩 T=TKJ=，由圖 1 得扭轉(zhuǎn)作用點(diǎn)之間的距離 L2=437mm，絲桿底徑d2=，則 θ = 102T L2/ d24 = 102 80 437 / =176。 由該扭轉(zhuǎn)變形量θ引起的軸向移動(dòng)滯后量 δ將影響工作臺(tái)的定位精度，即 δ =L0θ /360=6 ≈ m 9 確定滾珠絲桿螺母副的精度等級(jí)和規(guī)格型號(hào) 9． 1 確定滾珠絲桿螺母副的精度等級(jí)。 本進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)采用開環(huán)控制系統(tǒng)，應(yīng)滿足以 下要求： V300p +ep ≤ （定位精度 δ kmax – δ） =（ – ）μ m = m Vup +ep≤ （定位精度 δ kmax – δ） = m 取滾珠絲桿螺母副的的精度等級(jí)為 2級(jí)，查 220表可得 V300p =8μ m；當(dāng)螺紋長度為 500mm時(shí)，查 221 表可得 ep =10μ m， Vup=10μ m； V300p +ep =（ 8+10） μ m=18μ m＜ m, Vup +ep =（ 10+10） μ m=20μ m＜ 。 9． 2 確定滾珠絲桿螺母副的規(guī)格型號(hào) 滾珠絲桿螺母副的的規(guī)格型號(hào)為 FFZL25063P3/635 500,其具體參數(shù)如下：公稱直徑與導(dǎo)程： 25mm， 6mm。螺紋長度 :500mm,絲桿長度： 635mm，類型和精度： P類， 2級(jí)精度。 表 101 2π弧度內(nèi)行程變動(dòng)量 V2πp 和任意 300mm 行程內(nèi)行程變動(dòng)量 V300p 精度等級(jí) 1 2 3 4 5 V2πp 4 5 6 7 8 V300p 6 8 12 16 23 表 102有效行程 L。內(nèi)的目標(biāo) 行程公差 ep和允許的行程變動(dòng)量 V181。p 有效行程 /mm 精度等級(jí) 1 2 3 4 5 ep V181。p ep V181。p ep V181。p ep V181。p ep V181。p ≤ 315 6 6 8 8 12 12 16 16 23 23 ＞ 315~400 7 6 9 8 13 12 18 17 25 25 ＞ 400~500 8 7 10 10 51 13 20 19 27 26 結(jié) 論 我們經(jīng)過了 幾周 的畢業(yè)設(shè)計(jì)，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是 (普通車床數(shù)控化改普通車床數(shù)控化改設(shè)計(jì) )。我設(shè)計(jì)的 CA6150 車床 數(shù)控化改造 畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過這次比較完整的 普通車床數(shù)控化改普通車床數(shù)控化改 設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。 本次設(shè)計(jì)與以前所做的課程設(shè)計(jì)有著很大的不同。通過本次設(shè)計(jì)使我對 滾珠絲桿螺母副 有了比較全 面的了解，熟悉了參數(shù)化設(shè)計(jì)的理念，掌握了參數(shù)化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)技能?；O(shè)但在設(shè)計(jì)工程中我也遇到了很多的困難，首先是對參數(shù)化設(shè)計(jì)等方面知識(shí)的匱乏，許多理論知識(shí)在實(shí)際中應(yīng)該怎樣應(yīng)用等待，這些都使我在設(shè)計(jì)中一度陷入困境。但在 馬 老師的殷勤指導(dǎo)和孜孜不倦的講解下，我不但明白了原理，還掌握了方法和技巧。 在設(shè)計(jì)的過程中，讓我了解了設(shè)計(jì)方法對我們學(xué)習(xí)的重要性，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足之處。深有感觸： 僅僅了解書本上的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有結(jié)合自己的實(shí)際情況運(yùn)用于實(shí)踐，這樣才能更深地了解和學(xué)習(xí)好知識(shí)。 我們要在工作 中不斷的積累經(jīng)驗(yàn)，學(xué)會(huì)用自己的知識(shí)解決實(shí)際問題。 同時(shí)我們要不斷地向別人學(xué)習(xí)，尤其要多想老師請教，他們可以讓我們少走很多的彎路，同時(shí)也讓我們知道很多優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方法和與眾不同的設(shè)計(jì)理戀。 創(chuàng)新設(shè)計(jì)是我們未來生存的法寶，所以從現(xiàn)在開始一定要有意識(shí)的鍛煉和培養(yǎng) 自己在這方面能力 參考文獻(xiàn) [1]范超毅，趙天嬋，吳斌方 .數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì) [M].武漢 :華中科技大學(xué)出版社， 2021 年 . [2]機(jī)床設(shè)計(jì)手冊 編寫組 .機(jī)床設(shè)計(jì)手冊（第三冊） [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1986 年 . [3]機(jī)電一體化技術(shù) 手冊 編寫組 （第二冊） [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1999 年 . [4]張海根 機(jī)電傳動(dòng)控制 [M].北京： 高等教育出版社 ， 2021 年 . [5]廖效果 朱啟逑 數(shù)字控制機(jī)床 [M].武漢 :華中科技大學(xué)出版社， 2021 年 . [6] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 編寫組 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 年 . [7]《生產(chǎn)實(shí)習(xí)參考資料》 東風(fēng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廠 . 致 謝 從 3月份接受課題到現(xiàn)在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 ,衷心的感謝我的指導(dǎo) 馬麗 老師給予了精心的指導(dǎo)和熱情的幫助 ,尤其在課題設(shè)計(jì)的前 期準(zhǔn)備階段和本人的數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)階段 ,導(dǎo)師提出許多寶貴的設(shè)計(jì)意見 ,在最后的測試修改階段老師在百忙之中抽出時(shí)間為我們提供了必要的幫助 ,這樣使得我們得以順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)開發(fā)工作 ,在短暫的一個(gè)月的相處時(shí)間里 ,老師淵博的知識(shí) ,敏銳的思路和實(shí)事求是的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印象 ,這將使得我終身受益 ,謹(jǐn)此向老師表示衷心的感謝和崇高的敬意 .