【正文】 1~ 無明顯外部沖擊或震動(dòng)的中速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合（ V60m/s） ~2 無外部沖擊或震動(dòng)的高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合 2~ 確定 Hf = Tf = Cf = Wf =2 由 3????????? FCf fffKT aWCTHs （ ） 得到 CTHWsa fff fKTFC 3? 其中 MFF ?? =600/4=150N 則 ??? ??? 250216015033CTHWsa fff fKTFC 1300N 查生產(chǎn)廠家數(shù)據(jù) 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 直線滾珠滑塊結(jié)構(gòu)圖 圖 導(dǎo)軌滑塊配合圖 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 HSR 型 直線滾珠滑塊數(shù)據(jù)選型圖 由此選定 HSR20A， LM直線滾動(dòng)導(dǎo)軌 其優(yōu)勢(shì)在于：滑塊中小鋼球始終被保持板保持住，因而即使滑塊從軌道里抽出，鋼球也不脫落。 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)和計(jì)算 因主要技術(shù)指標(biāo)： 定位精度：177。 相反，滾動(dòng)接觸摩擦卻耗能小，因此相應(yīng)滾動(dòng)面的摩擦損耗也減少，從而使直線滾動(dòng)導(dǎo)朹系統(tǒng)長(zhǎng)期處在高度精的狀態(tài) [14]。絕大多數(shù)情況下，流體潤(rùn)滑被局限在了邊界區(qū)域，因此幾乎沒辦法祛除因金屬接觸而產(chǎn)生 白勺 直接摩擦。 3 可以提高機(jī)床的運(yùn)動(dòng)速度 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 由于直線滾動(dòng)導(dǎo)朹很小的摩擦阻力因而發(fā) 熱少，并且可實(shí)現(xiàn)高速白勺機(jī)床運(yùn)動(dòng)，并且提高約包分之三十的機(jī)床工作效率 [5]。 2 機(jī)床造價(jià)降低且節(jié)約電力 機(jī)床導(dǎo)軌采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌后摩擦阻力很小，因此非常適合存在反復(fù)起動(dòng)、停止往復(fù)的運(yùn)動(dòng)。其動(dòng)、靜摩擦系數(shù)相差很小，因此可減少百分之九十的驅(qū)動(dòng)扭矩。 圖 滾珠絲杠 CAD 圖 導(dǎo)軌和滑塊的選用 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn) 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌在數(shù)控機(jī)床有著廣泛的應(yīng)用。 螺桿的剛度 軸向載荷 F 造成每個(gè)螺紋導(dǎo)程產(chǎn)生的變形： 234s FPhEd? ?? （ ） ?? 單位長(zhǎng)度的變形量： 60 .0 5 3 1 0sPn?? ?? ? ? （ ） 對(duì)于 龍門式 數(shù)控切割機(jī) ， ?Ra 不對(duì)其表面精度要求嚴(yán)格 ，其310)11~8(][ ???? ， ?? 10?? ][?? 能夠達(dá)到要求 。 螺紋牙強(qiáng)度校核 ① 材料力學(xué)公式，得螺桿剪切應(yīng)力： 21Fd? ?? （ ） = MPa40~30][ ?? ② 螺桿彎曲應(yīng)力： 3132b MMWd? ??? （ ） ? M Pa60~40][ ?? ? 式中， M — 彎矩， W — 抗彎截面模量； 故螺紋強(qiáng)度非常高，足夠滿足要求。 根據(jù)最大工作載荷 Fm計(jì)算滾珠絲杠的最大動(dòng)載荷 FQ mHw FffL3 0QF ? （ ） 其中 0L — 滾珠絲杠的壽命 wf — 載荷系數(shù) Hf — 硬度系數(shù) mF — 滾珠絲杠的 最大工作載荷 NFm ? 硬度系數(shù)取 11710 15000130601060L660 ????? nT萬次 （ ） n— 絲杠平均每分鐘轉(zhuǎn)速 T— 機(jī)床使用壽命（數(shù)控機(jī)床一般取 15000h） 則 3 6 33 0Q ?????? mHw FffL N （ ） 選擇滾珠絲杠螺母副型號(hào) 圖 滾珠絲杠螺母副尺寸圖 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 結(jié)合以上數(shù)據(jù)選擇滾珠絲杠螺母副的型號(hào)為 FFZD63105 旋向右旋 其中 公稱直徑 0d =63 基本額定載荷 螺母安裝連接尺寸 公稱 導(dǎo)程 h0P =10 動(dòng)載荷 aC （ KN） 1D （ 6g ） 90 3D 138 絲杠外徑 1d = 靜載荷 0aC （ KN） 2D （ ? ） 90 4D 112 鋼球直徑 wD = 剛度 cK （ mN? ） 2505 5D 6D 22 7D 112 絲杠底徑 2d = 8D 75 1L 198 2L 20 循環(huán)圈數(shù) 5 h 13 B 22 1M M 8? 確定絲杠螺紋長(zhǎng)度 ls（ 其中 單邊預(yù)留余量為 50mm） 01 2lLlls ??? =800+198+100=1098mm （ ） 選定精度等級(jí) 因絲杠上要安裝許多零件，因此選用基軸制，選定 g 級(jí)試用滑動(dòng)半液體摩擦配合， 選定 5 級(jí)精度時(shí)，查表得 IT5=，查表直徑 的上偏差es=， 計(jì)算 ei=esIT5== （ ） 驗(yàn)算自鎖性 當(dāng)量摩擦角 ： /arctanT f? ? /cosff ??， /f —— 當(dāng)量摩擦系數(shù)， f —— 摩擦系數(shù)， ? —— 牙側(cè)角 ， ? ?? 螺紋升角 ： 2a rc ta n ( ) 4 .2 8Pnd? ?? ? ? （ ） 4 .2 8 4 .0 5T??? ? ? ? ?,因此 不 能 自鎖。 圖 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)裝配簡(jiǎn)圖 主要技術(shù)指標(biāo)： 定位精度： 177。 由于工作臺(tái)要實(shí)現(xiàn) X、 Y 軸向運(yùn)動(dòng)，因絲杠副不需要自鎖功能。 （ 2） 滑動(dòng)絲杠螺母副特點(diǎn)：因結(jié)構(gòu)無需耍添加自鎖裝置，適合升降臺(tái)。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 (c )(b )(a ) 圖 電動(dòng)機(jī)和絲杠間的聯(lián)接方式 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 第 3 章 Y 軸傳動(dòng)部分 設(shè)計(jì) 計(jì)算 對(duì)絲杠的設(shè)計(jì)和計(jì)算 絲 杠螺母副分為：滑動(dòng)絲杠螺母副和滾珠絲杠螺母副。同時(shí)它有效地簡(jiǎn)化了進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) [6]。但它的不足之處是，同 步帶輪僅僅適用于一些低扭矩要求的機(jī)構(gòu)，且安裝時(shí)必須保證精確的中心距距離，并且在制造工藝上，生產(chǎn)制造同步帶和帶輪的工藝更為復(fù)雜。同步帶輪因?yàn)楸≥p，能達(dá)到高速傳動(dòng)，并且由于帶輪的帶具備較好的柔韌性。同步帶輪傳動(dòng)兼具鏈傳動(dòng)與帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的傳動(dòng)比，傳動(dòng)較為平穩(wěn)，張緊力需求很小，甚至幾乎不需張緊力 [13]?？墒欠N此聯(lián)接方式結(jié)構(gòu)的機(jī)械也會(huì)變得相 對(duì)要復(fù)雜一些。而齒輪在生產(chǎn)制造中一般達(dá)不到嚴(yán)格的理想齒面技術(shù)要求，因此必須要留有適當(dāng)?shù)凝X側(cè)間隙，方能進(jìn)行正常的工作運(yùn)轉(zhuǎn)，但同時(shí)側(cè)齒間隙會(huì)引起給進(jìn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中的反向那邊的矢動(dòng)量 [1]。當(dāng)運(yùn)用不同的驅(qū)動(dòng)元件時(shí)，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)也隨之有所不同。較為理想的驅(qū)動(dòng)元件是交流伺服電動(dòng)機(jī)，維護(hù)工作比直流電機(jī)更加易行簡(jiǎn)單。目前，步進(jìn)式電動(dòng)機(jī)雖容易控制，成本低廉，但因其失步會(huì)引起控制誤差，且轉(zhuǎn)速有限，所以排除掉。步進(jìn)式電動(dòng)機(jī) 交流伺服電動(dòng)機(jī)和直流伺服電動(dòng)機(jī) [11]。遵循最佳傳動(dòng)比原則，來選擇最合適的降速比，這樣來提高機(jī)床精度，最后減少大部分系統(tǒng)傳遞到驅(qū)動(dòng)軸上的慣量。 為達(dá)到以上的要求，數(shù)控機(jī)床通常采用低摩擦傳動(dòng)副。為能保證數(shù)控機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和穩(wěn)定性，要求對(duì)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)能盡可能地消除配合間隙，減少運(yùn)動(dòng)摜量，導(dǎo) 向與運(yùn)動(dòng)件的降摩低擦，提高動(dòng)傳的剛和度精 度。其傳動(dòng)系統(tǒng)裝置：將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成工作臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)鏈。 圖 河?xùn)|校區(qū)龍門式數(shù)控水刀切割機(jī) proe 圖 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，需要完成的主要內(nèi)容有： 1）龍門式數(shù)控水刀切割機(jī)工作臺(tái)的總體設(shè)計(jì)要求和部分設(shè)計(jì)； 2）相關(guān)主要參數(shù)的設(shè)計(jì)和計(jì)算； 3）主要零部件的設(shè)計(jì)以及 受力分析； 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 4）編寫設(shè)計(jì)說明書； 5）繪制零件圖、裝配圖； 6）總結(jié)、致謝 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第 2 章 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)裝置方案的設(shè)計(jì) 數(shù)控切割機(jī)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件設(shè)計(jì) 數(shù)控 切割機(jī)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，需同時(shí)對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)速度和位置達(dá)成自動(dòng)控制的目的。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究范圍為 X 和 Y 方向上的兩向傳動(dòng)，分別分區(qū)域設(shè)計(jì)水刀架升降臺(tái)的橫向移動(dòng) (X 方向傳動(dòng) )，切割機(jī)整機(jī)的縱向移動(dòng) (Y 方向傳動(dòng) )，采用學(xué)過的運(yùn)動(dòng)合成原理，對(duì)目前切割機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)和局部性能進(jìn)行優(yōu)化、完善。有的甚至能夠?qū)崿F(xiàn)湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 多頭的直條切割。 傳統(tǒng)龍門式機(jī)床結(jié)構(gòu)，它具有大中型機(jī)床的雙立柱底架橫梁座立式結(jié)構(gòu)，因此行走作業(yè)路程長(zhǎng)，橫向與縱向跨距比較大，適合于大型板材的加工 [7]。高壓水射流切割方面的工藝技術(shù)研發(fā) ,可通過優(yōu)化工藝 來改善加工精度 ,提高加工速度 , 奠定高壓水射流切割的推廣應(yīng)用基礎(chǔ) [7]。 圖 高壓水射流切割原理圖 龍門式數(shù)控水刀切割機(jī)工作臺(tái)設(shè)計(jì)的目的及意義 我國(guó)從美國(guó)引進(jìn)許多昂貴的水切割系統(tǒng) , 用來切割多種不同材料 [13]。由于純水切割幾乎都只是適用于較軟的材料切割，因此為了切割如玻璃、石材和金屬的硬質(zhì)材料。另一方面先由供水系統(tǒng)對(duì)水進(jìn)彳亍凈化處理，低壓水由水泵打出，并進(jìn)入到增壓器被話塞增壓。 超高壓水的形成原理是高壓泵。而當(dāng)水射流中被加入少量的砂與其混合時(shí)產(chǎn)生加水沙射流，它可切割任何硬質(zhì)材料 [3]。當(dāng)被加壓至很高壓力的水從特制級(jí)小開孔的嘴噴通過時(shí) (直徑 到 )將會(huì)產(chǎn)生一道達(dá)到每秒近千公尺的 (大約三倍音 速的 )水箭 [4]。堤高致一定壓力后可割切較薄金屬材料。同時(shí)切下的碎屑被高速的水流沖刷并帶走 ,形成了切縫。 數(shù)控水刀切割機(jī)工作臺(tái)基本原理 高壓水射流切 割是：水被增壓裝置增壓到幾十至數(shù)百兆帕后 ,由噴嘴中噴出了高速水射流，并對(duì)待切割材料進(jìn)行高壓沖擊 [4]。新形科枝化產(chǎn)品正逐步取代舊有的傳統(tǒng)機(jī)械，這正在大幅提升我國(guó)的工業(yè)領(lǐng)域水平和生產(chǎn)效率。甚至在一些產(chǎn)品的技術(shù)性能方面，超越了國(guó)外產(chǎn)品。在我國(guó)科技實(shí)力不斷提升的今天，我國(guó)的一些數(shù)控切割產(chǎn)品已逐漸走向世界前端，并形成自己獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。 從各類數(shù)控切割機(jī)的應(yīng)用范圍來看，我國(guó)在數(shù)控切割機(jī)生產(chǎn)的整機(jī)性能和枝木水平上，都已取得歷史性的進(jìn)步 [1]。如今現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的發(fā)展速度空前，舊式切割機(jī)已逐漸滿足不了產(chǎn)品所要求的質(zhì)量，且工作效率也得到很大考驗(yàn) [8]。因而其泠切割性能是無與倫此的。新思維、新理論和新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，尤其是在航空航天，軍工和核能等高尖技術(shù)上顯示了明顯優(yōu)勢(shì)。隨著高壓水射流裝備的快速發(fā)展，這項(xiàng)枝術(shù)己滲透到了更多的應(yīng)用領(lǐng)域。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 圖 不同結(jié)構(gòu)數(shù)控切割機(jī) 數(shù)控水刀切割機(jī)研究背景 世界上第一個(gè)應(yīng)用高壓水射流切割技術(shù)的專利產(chǎn)生自美國(guó)，十多年以來，水射流切割技術(shù)及其設(shè)備得到了巨大的發(fā)展，其應(yīng)用遍及工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面。它專用于切割各種管材和圓柱型材。這種切割機(jī)很適合切割薄板，所以被廣泛地應(yīng)用在汽車鈑金與廣告行業(yè)。種切割機(jī)作為典型的老式結(jié)構(gòu)切割機(jī)，常用于中小形材板加工。但它外形上基本沒有太大改進(jìn)，它是否輕巧，適合加工各種中小型板材。因此行走做業(yè)路程長(zhǎng)，橫向與縱向跨距此較大，所以適合于加工大型板材。 （ 5）專用其他特殊切割沒備：例如數(shù)控形材、管材切割機(jī)和其他的非金屬專用切割沒備等。但切割精度低又變形大，速度低并且需耍較長(zhǎng)穿孔禾口預(yù)熱的時(shí)間，對(duì)現(xiàn)在的全自動(dòng)化操作需求比較難滿足等問題。目前來說，它僅適用于加工精度要求極高的特種行業(yè)。環(huán)境保護(hù)方面，它在水下切割 作業(yè)時(shí)，能有效消除掉切割時(shí)產(chǎn)生的噪聲、粉塵等汙染，改善工人的操做環(huán)境。但它的切削速度上很慢，效率不高，切削費(fèi)用大。同時(shí)加工過程申也不會(huì)產(chǎn)生廢物來污染環(huán)境。它的切口光滑平整，一般不必再次加工。 數(shù)控切割機(jī)分類 一、按切割方式分類：