【正文】 Ф 25 10 191 1 14 7 對 8 個Ф 10 的孔，進行攻螺紋 Ф 10 10 191 1 14 編制： 設(shè)計： 審核： 批準(zhǔn)： 描圖： 校對： 雕刻機光滑軸塊工藝 零件圖如圖 42 所示： 江西理工大學(xué)（ 2021屆 ）本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 圖 42光滑軸塊 江西理工大學(xué)（ 2021屆 ）本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 材料： 45 鋼 技術(shù)要求 （ 1）地面與側(cè)面有垂直度要求； （ 2）右面 D 型區(qū)域上下面以及側(cè)面粗糙度為 ； （ 3）上下面粗糙度都是 ； （ 4）其余表面粗糙度都是 ； 數(shù)量： 4 件； 毛坯：鍛件； 工藝過程如表 42 所示： 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 JW06 產(chǎn)品名稱 激光雕刻機 零件名稱 光滑軸塊 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 45 毛 坯 種 類 鍛件 毛坯外形尺寸 63mmX53mmX35mm 每毛 坯件數(shù) 1 每 臺 件 數(shù) 1 備 注 工 序 號 工 名 序 稱 工 序 。 鉆削車間 搖臂鉆床 50 攻螺紋 對 8 個Ф 10 的孔，進行攻螺紋。 銑削車間 數(shù)控銑床 30 鉆孔 鉆 8 個Ф 10 的孔。 江西理工大學(xué)（ 2021屆 ）本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 第四章 激光雕刻機主要零件工藝制定 雕刻機墊板工藝 零件圖如圖 41 所示： 圖 41墊板 江西理工大學(xué)（ 2021屆 ）本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 材料：高密度 PVC 技術(shù)要求：（ 1）上下面有平行度要求； （ 2）四個孔之間有公差要求； （ 3）上下面粗糙度都是 ； （ 4）其余表面粗糙度都是 ； 數(shù)量： 2 件； 毛坯：鍛件； 工藝過程如表 41 所示： 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 JW04 產(chǎn)品名稱 激光雕刻機 零件名稱 2 號墊板 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 高密度 PVC 毛 坯 種 類 鍛件 毛坯外形尺寸 145mmX55mmX12mm 每毛坯件數(shù) 1 每 臺 件 數(shù) 1 備 注 工 序 號 工 名 序 稱 工 序 內(nèi) 容 車 間 工 段 設(shè) 備 工 藝 裝 備 工 時 準(zhǔn)終 單件 10 粗銑上下端面 選擇尺寸為 145mmX55mmX12mm的毛坯，裝夾，粗銑至 11,2mm； 翻一面，繼續(xù)銑削至 10,4mm。每個運動部件由一個小的機械系統(tǒng)組成，主要有 同步齒形帶 、軸承、鍵、 步進 電機等裝置，另外還有一些附屬裝置，如 連接 架、定位板等等。 2)結(jié)構(gòu)設(shè)計： 舵機 的設(shè)計思想和底座大致相同，用 42BYGH47 帶動 同步帶沿 X、 Y 軸方向運動。它的作用是支承 轉(zhuǎn)軸 和 同步帶輪 ，并 使同步帶來回轉(zhuǎn)動，從而帶動激光器的 運動，主要運動 包括 激光器 的沿 X 軸方向的水平移動以及 激光器 Y 軸方向的 水平 移動， 舵機 上還要安裝一些傳動、驅(qū)動機構(gòu)。但是對于不同的材料，由于自身的熱物理性能及對激光的吸收率不同，表現(xiàn)出不同的激光切割適應(yīng)性。激光切割過程噪聲低，振動小，無污染。 ⑷ 非接觸式切割 激光切割時割炬與工件無接觸，不存在工具的磨損。 ⑶ 切割速度快 用功率為 1200W 的激光切割 2mm 厚的低碳鋼板，切割速度可達 600cm/min；切割 5mm厚的聚丙烯樹脂板，切割速度可達 1200cm/min。 ⑵ 切割效率高由于激光的傳輸特性，激光切割機上一般配有多臺數(shù)控工作臺，整個切割過程可以全部實現(xiàn)數(shù)控。 ③ 材料經(jīng)過激光切割后，熱影響區(qū)寬度很小，切縫附近材料的性能也幾乎不受影響，并且工件變形小，切割精度高，切縫的幾何形狀好，切縫橫截面形狀呈現(xiàn)較為規(guī)則的長方形。 ⑴ 切割質(zhì)量好 由于激光光斑小、能量密度高、切割速度快，因此激光切割能夠獲得較好的切割質(zhì)量。 特點： 激光切割與其他熱切割方法相比較，總的特點是切割速度快、質(zhì)量高。激光劃片用的激光器一般為 Q 開關(guān)激光器和 CO2 激光器。激光氧氣切割主要用于碳鋼、鈦鋼以及熱處理鋼等易氧化的金屬材料。噴吹出的氣體一方面與切割金屬作用，發(fā)生氧化反應(yīng)，放出大量的氧化熱；另一方面把熔融的氧化物和熔化物從反應(yīng)區(qū)吹出，在金屬中形成切口。 3）激光氧氣切割 激光氧氣切割原理類似于氧乙炔切割。激光熔化切割不需要使金屬完全汽化，所需能量只有汽化切割的 1/10。 激光汽化切割多用于極薄金屬材料和非金屬材料（如紙、布、木材、塑料和橡皮等）的切割。這些蒸氣的噴出速度很大，在蒸氣噴出的同時，在材料上形成切口。激光切割屬于熱切割方法之一。從江西理工大學(xué)（ 2021屆 ）本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 機身的受力情況看，它在工作中直接靜荷 。 底座的三維模型如圖 31 所示： 圖 31 底座 支架模塊 1)設(shè)計要求： 多用途 支架 同樣 是 雕刻機 的關(guān)鍵 支撐 部件。按照第 2 章總體設(shè)計的驅(qū)動和傳動方案， 激光器 水平移動機構(gòu)采用直流 步進電 機驅(qū)動經(jīng) 套筒式聯(lián)軸器與傳動軸相連接 ，采用 同步齒形帶 傳動。底座的上面安裝的是 舵機支架 ，其主要任務(wù)是支撐 傳動軸 和 同步帶輪 實現(xiàn) 激光器 的水平移動 (沿 X 軸方向移動 )。本設(shè)計中機身采用固定式的。 激光器的運動愈多，底座的結(jié)構(gòu)和受力愈復(fù)雜。 江西理工大學(xué)（ 2021屆 ）本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 第三章 激光雕刻機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 底座模塊 1．結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1)設(shè)計要求：底座是直接連接、支承 其它 機構(gòu)部件。控制系統(tǒng)的總體方案如圖 23所示。 控制系統(tǒng)總體方案 采用 PLC可編程序控制器作為控制系統(tǒng)的控制中樞，控制電機實現(xiàn) 激光器 的 X方向的水平往復(fù)運動和 激光器 Y方向的水平往復(fù)運動 。由上面公式可得： aaa MPMPMPk l dnPk l dT 1 1 0]σ[982 0 106 4 7 5 5 02109 5 5 02102σp333p ??????????????? 可見連接的擠壓強度滿足要求。 ②鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由《機械設(shè)計手冊》查表 33查得許用擠壓應(yīng)力[ pσ ]= aMP120~100 ，取其平均值， [ pσ ]=110MPa。高度 h=4mm。 軸的直徑 d 8~6 10~8? 12~10? 17~12? 22~17? 30~22? 38~30? 44~38? 鍵寬h鍵高?b 22? 33? 44? 55? 66? 78? 810? 812? 軸的直徑 d 50~44? 58~50? 65~58? 75~65? 85~75? 95~85? 110~95? 130~110? 鍵寬h鍵高?b 914? 1016? 1118? 1220? 1422? 1425? 1628? 1832? 鍵的長度系列 L ?50,2 0 0 ,2 2 0 ,22 5 ,1 4 0 ,1 8 0,1 0 0 ,1 1 0 ,13 ,7 0 ,8 0 ,9 04 5 ,5 0 ,5 6 ,6,3 2 ,3 6 ,4 0 ,0 ,2 2 ,2 5 ,2 81 4 ,1 6 ,1 8 ,2，6 ,8 ,1 0 ,1 2 江西理工大學(xué)（ 2021屆 ）本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵連接的強度條件為 ]σ[102σp3p ??? kldT [35] 式中： T傳遞的轉(zhuǎn)矩（2dFFyT ??）， mN? ； k鍵與輪轂鍵槽的接觸高度， k=，此處 h 為鍵的高度； l鍵的工作長度，圓頭平鍵 l=Lb,平頭平鍵 l=L，這里 L為鍵的公稱長度； b為鍵的高度； d軸的直徑； [ pσ ]鍵、軸、輪轂三者最弱材料的許用擠壓應(yīng)力單位 aMP ，見表 25； [P]鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用壓力單位 aMP ，見表 25。除非有嚴(yán)重過載，一般不會出現(xiàn)鍵的剪斷（右圖中沿 aa 面剪斷）。查《機械設(shè)計》知，平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時，連接中各零件的情況如右圖。所選的鍵長亦符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長度系列。鍵的長度 L 一般可按輪轂的長度而定，即鍵長等于或略短于輪轂的長度；而導(dǎo)向平鍵則按輪轂的長度及其滑動距離而定。鍵的主要尺寸為其截面尺寸（一般以鍵寬表示）與長度 L。 鍵的選擇 (1)鍵的選擇 鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩個方面。因此，查《機械設(shè)計實用手冊》表 ，初步選定深溝球軸承 61800， 預(yù)期計算 壽命 Lh=1500h。 表 23 軸常用幾種材料的 ]τ[T 及 0A 值 軸的材料 Q235A、 20 Q27 35（ 1 TiNiCr 918 ） 45 rC40 、 SiMn35 、SiMnMo38 、 133rC ]τ[T / aMP 15 ? 25 20 ? 35 25 ? 45 35 ? 55 0A 149 ? 126 135 ? 112 126 ? 103 112 ? 97 由上式可得軸的直徑 3033T3T ]τ[95 50 00 0]τ[ 50 00 0 nPAnPnPd ??? （ 34） 式中，3T0 ]τ[9550000?A ，查表 ，則 30 nPAd? 然后，本設(shè)計中取材料 45，則查表 31 取 1200?A ， P=， n=1500r/min 則有30 nPAd? 3 ?=，而本設(shè)計中 d=10mm，故滿足校核要求。根據(jù)公式 (32)計算： NMF ???? NMF ????? ? 式中 ? 為摩擦系數(shù)，取為 根據(jù)公式 (31)，驅(qū)動力 NFFF ????? 折算到 步進 電機的功率為 FVp=? 式中 ? 為傳動效率取 80％ 。 根據(jù) 激光器移動 的速度 /v m s? ，速度從靜止加速到工作速度的增量為 /ms ，所用時間 ? ，所以口 20 .0 5 0 .5 /0 .1va m st? ? ?。 激光器 做 移動 時，除了要克服摩擦阻力和啟動過程中的慣性力外，還有克服安裝在 法蘭上 的其他部件的重力。根據(jù)公式 (32)計算： NMF ???? NMF ????? ? 式中 ? 為摩擦系數(shù)，取 為 根據(jù)公式 (31)，驅(qū)動力 NFFF ????? 折算到 步進 電機的功率為 FVp=? 式中 ? 為傳動效率取 80％ 。 根據(jù) 激光器移動 的速度 /v m s? ，速度從靜止加速到工作速度的增量為 /ms ，江西理工大學(xué)（ 2021屆 ）本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 所用時間 ? ，所以 20 .0 5 0 .5 /0 .1va m st? ? ?。 江西理工大學(xué)（ 2021屆 ）本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 圖 22 X方向的 傳動方案 2. 雕刻機 Y 方向移動方案 雕刻機 Y方向的 水平移動，跟 雕刻機 X方向 的傳動方案一樣，通過使用 同步齒形帶 ，將步進 電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)?激光器 的水平移動，這里就不再贅述。 步進 電機的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速經(jīng)過 聯(lián)軸器傳送到傳動軸上面，再通過傳動軸上面的同步帶帶輪，再 經(jīng)過同步帶傳送到雙孔梁上面 ， 最后 再經(jīng)過 雙孔梁 傳動到 激光器 上 面 ，這樣就