【正文】 對機床的加工精度和承載能力有直接影響。由于鑄件在鑄造成型后，冷卻過程中會因為收縮造成內(nèi)應(yīng)力，而內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生會影響機床精度，是加工出的零件精度受到影響，所以要進行時效處理以消除內(nèi)應(yīng)力。 工作臺的材料工作臺材料選用 HT4）防止切屑對導(dǎo)軌影響，安裝防護板，大小由加工中心工作需求而定，其具體尺寸見裝配圖。2）為了安裝方便，Y 向絲杠螺母座采用的是與工作臺分離式結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)見裝配圖。5 槽為裝夾用 T 型槽，4 槽為基準 T 型槽。 工作臺的設(shè)計尺寸圖立式加工中心和臥式加工中心的工作臺結(jié)構(gòu)形式是不同的。該部件要承受工件的夾緊力和加工過程中產(chǎn)生的切削力、彎矩和轉(zhuǎn)矩。12 / 39 工作臺的設(shè)計工作臺乃是加工中心最重要的零部件，它是工件和夾具安裝的基準。通常采用刮研或磨削手段來實現(xiàn)。為了提高立柱與床身的聯(lián)結(jié)剛度，通常采用如下措施：1）采用預(yù)緊力 螺栓聯(lián)結(jié)時，應(yīng)使結(jié)合面保持在不小于 2Mpa 的預(yù)緊力。它是根據(jù)所用錐鉸刀的實際錐角，配磨圓錐銷，以提高圓錐銷在圓錐孔內(nèi)的接觸效果。 立柱與床身的聯(lián)結(jié)立柱與床身的聯(lián)結(jié)，一般采用螺栓緊固和圓錐銷定位方式。 立柱導(dǎo)軌形式及精度導(dǎo)軌形式從工藝性角度考慮，采用平—平導(dǎo)軌形式。由于鑄件在鑄造成型后，冷卻過程中會因為收縮造成內(nèi)應(yīng)力，而內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生會影響機床精度，是加工出的零件精度受到影響，所以要進行時效處理以消除內(nèi)應(yīng)力。在設(shè)計立柱時，還要考慮在運輸中固定平衡重的穩(wěn)妥可靠地方法。采用這種平衡方式的立式加工中心，其立柱內(nèi)腔是空的[13]。出于這種原因，本立柱，仍采用井字型肋板。米字型肋板，它的抗扭剛度比字形肋板的高得多。為了滿足對立柱的這一要求，在設(shè)計結(jié)構(gòu)和肋板布局上，要有合理的安排。這就使它在承受切削力、振動、溫度變化等惡劣環(huán)境條件下進行工作。綜合考慮，本次設(shè)計采用了字形肋板 [13]。當肋板厚度相同時，米字形肋板結(jié)構(gòu)的抗彎剛度接近與字形肋板結(jié)構(gòu)，而抗扭剛度卻是井字形肋板結(jié)構(gòu)的兩倍?？v向肋板可以加強縱向抗彎強度；橫向肋板對提高抗扭剛度有顯著效果；斜向肋板對提高抗彎、抗扭剛度又較好的效果。 床身的肋板布置和截面的形狀加工中心的靜剛度和適當?shù)墓逃蓄l率靠合理的截面形狀與尺寸、恰當?shù)睦甙宀贾脕慝@得。由于鑄件在鑄造成型后，冷卻過程中會因為收縮造成內(nèi)應(yīng)力，而內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生會影響機床精度，是加工出的零件精度受到影響，所以要進行時效處理以消除內(nèi)應(yīng)力。這樣不僅便于操作，易于配置 NC 轉(zhuǎn)臺，還可以有效提高生產(chǎn)效率。平面上的兩個坐標移動是由滑塊和工作臺實現(xiàn)的，床身結(jié)構(gòu)比較簡單 [13]。床身設(shè)計往往會受機床總體設(shè)計和工藝手段的制約在滿足總體設(shè)計要求的前提下，應(yīng)盡可能做到既要結(jié)構(gòu)合理、肋板布置恰當，又要保證良好的冷、熱加工工藝性。9 / 39 床身結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計床身是機床的關(guān)鍵基礎(chǔ)件之一，要求有足夠的靜、動剛度和精度保持性。床身的設(shè)計應(yīng)從結(jié)構(gòu)、材料上保證其內(nèi)應(yīng)力要小，例如對于鑄造床身，各處金屬分布應(yīng)均勻，盡可能避免壁厚突然轉(zhuǎn)換的過度面。因此應(yīng)對床身的熱變形及熱應(yīng)力加以控制。熱變形要求 機床工作時，電動機、傳動系統(tǒng)的機械摩擦及切削過程都會發(fā)熱，機床周圍環(huán)境溫度的變化也會引起床身溫度變換，產(chǎn)生熱變形。因此床身要有足夠大的剛度。為了滿足加工中心機床高速度、高精度、高生產(chǎn)率、高可靠性和高自動化要求，加工中心床身主要有以下兩大功能： 支承作用 即支承其它零部件，在機床承受切削時，承受著一定的重力、切削力、摩擦力、以及夾緊力； 基準作用 即保證機床在使用中或者長期使用后，能夠保證各部件之間正確的相互位置關(guān)系和相對運動軌跡。這些部件要承受一定的重力、切削力、摩擦力、夾緊力以及相應(yīng)的彎矩和扭矩 [5]。立式加工中心總體布局圖圖 3 小型加工中心的總體布局圖8 / 39第 4 章 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部件的設(shè)計基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部件通常是指構(gòu)成立式加工中心主體的那些功能部件，如床身部件、立柱部件和工作臺部件等。主軸箱在立柱導(dǎo)軌上上下移動實現(xiàn) Z 軸的進給運動、主軸箱配重采用鏈條、鏈輪機構(gòu)，配重置于立柱內(nèi)，使整體結(jié)構(gòu)緊湊、美觀；4）X、Y、Z 三向?qū)к壘捎脻L珠絲杠導(dǎo)軌，三個進給方向通過伺服電機及聯(lián)軸器帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，從而帶動工作臺作 X、Y、Z 三個方向的直線運動；5）機床電柜及操縱站放置在機床主機（正對機床）的右側(cè)，操縱者在機床右邊操作，刀庫及交換裝置放置在機床的左側(cè)，換刀裝置采用圓盤式換刀裝置；6）潤滑油冷卻液由外部液壓泵提供，設(shè)計中要留出液壓泵的安裝位置；7）整個機床用防護罩罩起來，有利于保護機床和操作人員，外形也相對美觀。3）滿足功能要求，造型要求，技術(shù)參數(shù)要求，便于制造，安裝和維護。 擬定總體設(shè)計方案擬定總體設(shè)計方案的設(shè)計原則1）總體布局流暢，結(jié)構(gòu)合理緊湊，實現(xiàn)機電一體化，外形美觀。6 / 39第 3 章 總體設(shè)計方案的擬定 設(shè)計題目小型加工中心機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 主要內(nèi)容查閱相關(guān)資料，設(shè)計立式加工中心的機械結(jié)構(gòu)部分。對于多工序的自動換刀數(shù)控機床，除了減少換刀時間之外，還大幅度地壓縮多次裝卸工件的時間。自動化程度高、操作方便 為了提高數(shù)控機床的生產(chǎn)率，必須最大限度地壓縮輔助時間。導(dǎo)軌部件通常用滾動導(dǎo)軌、塑料導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等，以減少摩擦力，使其在低速運動時無爬行現(xiàn)象。包括機床的溫升??；產(chǎn)生溫升后，使溫升對機床的變形影響??；機床產(chǎn)生熱變形時，使熱變形對精度的影響較小。數(shù)控機床在高速重切削情況下應(yīng)無振動，以保證加工工件的高精度和高的表面質(zhì)量，特別要注意的是避免切削時的自激振動，因此對數(shù)控機床的動態(tài)特性提出更高的要求。因此，這些支承件均應(yīng)具有很高的靜剛度和動剛度。幾乎在任何方面均要求比普通機床設(shè)計得更為完善，制造得更為精密。輔助系統(tǒng)雖不直接參與切削運動，但對加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起到保障作用，因此，也是加工中心不可缺少的部分。主傳動系統(tǒng)的作用是將驅(qū)動裝置的運動及動力傳給執(zhí)行件，實現(xiàn)主切削運動。主要是協(xié)助完成加工表面的成形運動。進給傳動系統(tǒng)包括動力源、傳動件及進給運動執(zhí)行件——工作臺、刀架等。它們可以是鑄鐵件，也可以是焊接鋼結(jié)構(gòu)件，均要承受加工中心的靜載荷以及在加工時的切削載荷。4 / 39第 2 章 小型加工中心的機械結(jié)構(gòu)部分 設(shè)計機械結(jié)構(gòu)部分的主要參數(shù)工作臺尺寸：150150 mmXYZ 行程： 300200200 mmXYZ 軸最快移動速度：5 m∕min脈沖當量： mm∕pulse 機械結(jié)構(gòu)部分的組成小型加工中心的機械結(jié)構(gòu)主要由以下幾部分組成：基礎(chǔ)支承件由床身、立柱、工作臺和導(dǎo)軌等大件組成，是加工中心的基礎(chǔ)構(gòu)件，是機床的承載與支承的基體，它支承各構(gòu)件并為運動部件導(dǎo)向，使它們在靜止或運動中保持相對正確的位置。在一些新型的 CNC 系統(tǒng)中，還裝入了小型工藝數(shù)據(jù)庫，使得 CNC 系統(tǒng)不僅具有在線零件程序編制功能，而且可以在零件程序編制過程中，根據(jù)機床性能、工件材料及零件加工要求，自動選擇最佳刀具及切削用量?？煽啃缘奶岣? 現(xiàn)代 CNC 系統(tǒng)大量采用大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，采用專用芯片或混合式集成電路，提高了集成度，減少了元器件數(shù)量，降低了功耗，提高了可靠性。高精度 提高加工中心加工精度的主要措施是提高編程時的圓弧插補精度、機床定位精度和精度補償技術(shù)?，F(xiàn)代數(shù)控機床（加工中心）正在向更高速度、更高精度、更加高度自動化、更高可靠性及更完善的方向發(fā)展。這使得數(shù)控機床在生產(chǎn)中得到更廣泛的應(yīng)用，并不斷地發(fā)展。3 / 39 加工中心的發(fā)展趨勢隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機械產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)不斷改進，對零件加工質(zhì)量的要求也越來越高。設(shè)備利用率高加工中心設(shè)備利用率為通用機床的幾倍。這些都可縮減直接勞務(wù)費。這樣既提高刀具利用率，又減少了刀具數(shù)量。減少在制品以往的加工方式是工件流動于多臺通用機床之間，這就要有相當數(shù)量的在制品，而在加工中心上加工，即可發(fā)揮其“多工序集中”的優(yōu)勢，在一臺機床上完成多個工序，就能大大減少在制品數(shù)量?？s短加工準備時間 加工中心可以頂替多臺通用機床，加工一個零件所需準備時間是每臺加工單元所損耗的準備時間之和。 加工中心的主要優(yōu)點提高加工質(zhì)量工件一次裝卡，即可實現(xiàn)多工序集中加工，大大減少多次裝夾所帶來的誤差。 2）依據(jù)轉(zhuǎn)速分類：立式加工中心主軸轉(zhuǎn)速 600015000rpm 為低速型，18000rpm 以上為高速型。其中立式加工中心又可分類為：1）依據(jù)導(dǎo)軌分類：依據(jù)立式加工中心的各軸的導(dǎo)軌形式可分硬導(dǎo)軌及線導(dǎo)軌。旋轉(zhuǎn)，另一種是工作臺可以 90176。五坐標加工中心 五坐標加工中心兼具立式和臥式加工中心的功能，工件2 / 39經(jīng)過一次裝夾后能完成除安裝面以外的所有側(cè)面和頂面等五個面的加工，因此也叫五面加工中心。臥式加工中心 臥式加工中心的主軸軸心線為水平狀態(tài)配置，通常都帶有可進行分度回轉(zhuǎn)運動的工作臺，適合加工箱體類零件。立式加工中心 立式加工中心的主軸軸心線為垂直狀態(tài)配置，結(jié)構(gòu)形式多為固定立柱式，工作臺為長方形，適合加工小型板類、盤類、殼體類零件。與相應(yīng)的臥式加工中心相比，結(jié)構(gòu)簡單，占地面積較小，價格較低。立式加工中心立柱高度是有限的，對箱體類工件加工范圍要減少，這是立式加工中心的缺點。立式加工中心最少是三軸二聯(lián)動，一般可實現(xiàn)三軸三聯(lián)動。主要適用于加工板類、盤類、模具及小型殼體類復(fù)雜零件。工作臺通常是長方形，且無分度回轉(zhuǎn)功能。與數(shù)控車床單機相比，其自動選擇和使用的刀具數(shù)量大大增加。車削中心是在數(shù)控車床的基礎(chǔ)上，再裝配上刀庫和換刀機械手。臥式加工中心的主軸是水平的，一般具有回轉(zhuǎn)工作臺，特別適合于箱體零件的加工。按主軸布置形式一般分為立式和臥式兩種形式。目前主要有鏜銑類加工中心（習慣上簡稱為加工中心）和車削加工中心（習慣上簡稱車削中心）兩大類。 sliding gears。關(guān)鍵詞 滾珠絲杠；伺服電機；滑移齒輪；主軸箱配重II / 39AbstractThis design has already finished vertical machining center the design of mechanical structure parts. Some basic concepts and the general knowledge of the vertical machining center were introduced in this design. The machine in a CNC system can constitute a plete vertical machining center. In the design mainly design parts of basic structure, transmission system and the main transmission system.(1) Infrastructure ponent prises a bed, column, table, guide the design calculation and type selection. Working table with rotation of the nut and the nut is moved, the wear element.(2) The feed drive system of ball screw, a servo motor, a ball screw shaft bearing and the servo motor and the feed screw connection design calculation and type selection. (3) In the main transmission system of the driving gear, hydraulic oil cylinder structure and spindle structure design calculation, spindle box design and related parts of the strength check.(4) Auxiliary device of knife library structure design, tool change mechanism selection.Keywords ball screw。（3）主傳動系統(tǒng)中滑移齒輪、液壓缸結(jié)構(gòu)及主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算，主軸箱配重的設(shè)計及相關(guān)零件的強度校核。其中工作臺隨螺母旋轉(zhuǎn)而移動，其螺母是磨損元件。在設(shè)計中主要對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部件、進給傳動系統(tǒng)、主傳動系統(tǒng)和一些輔助裝置進行了選型及設(shè)計計算。I / 39摘 要本設(shè)計完成了小型立式加工中心機械結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計并介紹了立式加工中心的一些基本概況。該機床再配置一個 CNC 系統(tǒng)就構(gòu)成了一臺完整的立式加工中心。（1）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部件包括床身、立柱、工作臺、導(dǎo)軌的設(shè)計計算及選型。（2）進給傳動