【正文】 2002年在上海舉辦的第二屆中國數(shù)控機床展覽會上，濟二首次推出XHV272060定梁龍門移動式五軸聯(lián)動龍門加工中心，至今已能小批量生產(chǎn)供應市場。并利用諧波減速傳動機構，自行開發(fā)了B、C軸雙回轉(zhuǎn)擺角銑頭，實現(xiàn)五軸聯(lián)動功能。110176。200176。目前，濟二生產(chǎn)的五軸聯(lián)動龍門加工中心和數(shù)控龍門鏜銑床，已經(jīng)被水泵業(yè)、軌道客車等用戶所認可。2005年沈陽機床（集團）公司，一年就生產(chǎn)各種規(guī)格的龍門加工中心和數(shù)控龍門鏜銑床135臺，是歷史性的突破。 在2006年中國數(shù)控機床展覽會上，沈陽機床集團的中捷機床有限公司，展出GMC2580u橋式龍門五軸鏜銑加工中心，配置意大利菲迪亞雙擺角銑頭，實現(xiàn)五軸聯(lián)動功能。110176。200176。 在同一展會上，沈陽機床集團的沈陽第一機床廠和并購的德國希斯公司聯(lián)合生產(chǎn)制造的GTM320140龍門移動式車銑加工中心，產(chǎn)品配置復合旋轉(zhuǎn)工作臺和水平移動龍門，工作臺最大加工直徑3200mm，工作臺轉(zhuǎn)速車/銑0180/04r/min，工作臺及X/Z軸均采用靜壓導軌，機床為內(nèi)鑲滑枕結構，鏜銑滑枕截面280240mm，并采用雙主軸電機驅(qū)動，鏜銑主軸電機52KW，鏜銑主軸轉(zhuǎn)速（1檔/2檔）520/3150r/min。 本題目的背景和意義和主要任務 數(shù)控加工中心的背景和意義 加工中心的基本概念加工中心的特點是它的刀具庫能存放幾十把甚至更多的刀具，由程序控制換刀機 構自動調(diào)用與更換，這樣就可以在沒有人工干預的情況下，一次完成很多工藝內(nèi)容。在加工中心上，工件經(jīng)一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機床按不同工序自動選擇和更換刀具，自動改變機床主軸轉(zhuǎn)速、進給量、刀具相對工件的運動軌跡及其他輔 助功能，依次完成工件一個或幾個面上多工序的加工。尤其是在加工形狀比較復雜，精度要求較高、品種更換頻繁的零件 時，加工中心更體現(xiàn)出良好的加工效果。加工中心最先是 在鏜銑類機床上發(fā)展起來的，可稱為鏜銑加工中心，習慣上簡稱為加工中心。 課題研究的主要內(nèi)容包括：1. 查閱文獻資料，撰寫開題報告；2. 尺寸參數(shù)、運動參數(shù)、動力參數(shù)的確定；3. 運動及傳動方案設計；4. 結構方案設計及零部件的3D建模；5. 二維工程圖生成及運動仿真；6. 外文資料翻譯及撰寫畢業(yè)設計論文； 2 主傳動系統(tǒng)設計 主傳動系統(tǒng)概述數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)的特點與普通機床比較，數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)具有下列特點。它能使數(shù)控機床進行大功率切削和高速切削，實現(xiàn)高效率加工。數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)有較寬的調(diào)速范圍，一般Rn100,以保證加工時能選用合理的切削量，從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。數(shù)控機床的變速是按照控制指令自動進行的，因此變速機構必須適應自動操作的要求。 3主軸組件的耐磨性高，使傳動系統(tǒng)具有良好的精度保持性。 主傳動系統(tǒng)的設計要求 1主軸具有一定的轉(zhuǎn)速和足夠的轉(zhuǎn)速范圍、轉(zhuǎn)速級數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)運動的開停、變速、換向和制動，以滿足機床的運動要求。 3 主傳動的有關結構，特別是主軸組件要有足夠高的精度、抗振性，熱變形和噪聲要小，傳動效率要高，以滿足機床的工作性能要求。 5 結構簡單緊湊，工藝性好，成本低，以滿足經(jīng)濟性要求。通過少數(shù)幾對齒輪降速，擴大輸出轉(zhuǎn)矩，以滿足主軸低速時對輸出轉(zhuǎn)矩特性要求?；讫X輪的移位大都采用液壓缸加撥叉，或者直接采用由液壓缸帶動齒輪來實現(xiàn)。電動機本身的調(diào)速就能夠滿足要求，不用齒輪變速，可以避免齒輪傳動引起的振動與噪聲。常用V帶或同步齒形帶。高速時電動機通過帶輪直接驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)；低速時，另一個電動機通過兩級齒輪傳動驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，齒輪起到降速和擴大變速范圍的作用，這樣就使恒功率區(qū)增大，擴大了變速范圍，克服了低速時轉(zhuǎn)矩不夠且電動機功率不能充分利用的缺陷。綜上所述，我認為選取第一種配置較為合理，因為該種配置應用較為廣泛并且滿足數(shù)控立式加工中心的設計要求，有足夠的變速范圍。交流電動機驅(qū)動中又可分為單速交流電機驅(qū)動、調(diào)速交流電機驅(qū)動和交流伺服電機驅(qū)動。2 按傳動裝置類型 可分為機械傳動裝置、液壓傳動裝置、電氣傳動裝置以及它們的組合。以提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。機械摩擦無級變速器結構簡單、實用可靠，常用在中小型車床，銑床等主傳動中。電氣無級變速器有直流電動機和交流調(diào)速電機兩種，由于可以大大簡化機械結構，便于實現(xiàn)自動變速、連續(xù)變速和負載下變速，應用越來越廣泛，尤其在數(shù)控機床上，目前幾乎都采用電氣變速。 主軸的構造： 主軸端部結構形狀示意圖應用范圍：銑床應用特點: 7：24錐孔作定位面，供安裝銑刀或銑刀心軸的尾椎，再用拉桿從主軸后端拉緊，四個螺孔供安裝端銑刀用，兩個長槽供安裝端面鍵以傳遞扭矩。轉(zhuǎn)速圖能夠清楚的表達出：傳動軸的數(shù)目，主軸及各傳動軸的傳動級數(shù)、轉(zhuǎn)速值及其傳動路線，變速組的個數(shù)、傳動順序及擴大順序，各變速組的傳動副數(shù)及其傳動比數(shù)值，變速規(guī)律等。（1）確定主軸的變速范圍 （2）確定主軸的計算轉(zhuǎn)速由于數(shù)控機床主軸的變速范圍大，計算轉(zhuǎn)速應比計算值高些，所以圓整取計算轉(zhuǎn)速。（5）串聯(lián)分級變速箱的變速范圍（6）確定轉(zhuǎn)速級數(shù)Z 取Z=4按Z=4算 取。取 根據(jù)上式求得且 ，所以滿足要求。 （）式中 d——受扭部分的最小直徑（mm），計算值贏圓整為標準直徑系列； K——鍵槽系數(shù)，按表選??； A——根據(jù)許用扭轉(zhuǎn)角確定的系數(shù)，； P——電動機額定功率（KW）； ——從電動機到所計算的軸的機械效率，； ——被估算的傳動軸的計算轉(zhuǎn)速（r/min）。（1）Ⅰ軸軸徑的估算 由于Ⅰ軸上采用花鍵：差表K=，A=83且 取。（）式中 ——按解除疲勞強度估算的齒輪模數(shù)（mm），應圓整為標準值； P——電動機額定功率（KW）； ——被估算齒輪的計算轉(zhuǎn)速（r/min）； u——大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，u1，外嚙合為“+”號，內(nèi)嚙合為“”號； Z——小齒輪齒數(shù)； ——齒寬系數(shù)，B為齒寬，m為模數(shù)； ——許用接觸應力（MPa）。（見參考文獻[8]）（整體淬火），其接觸應力，取，由公式來確定各對齒輪的模數(shù)：（1） 第一對齒輪： 取標準值。 3 主傳動系統(tǒng)的三維建模 Ⅰ軸的3D建模：Ⅰ軸建模步驟如下：點擊，選擇基準面，然后確定。完成以后點擊。在拉伸后的圓柱體上創(chuàng)建草圖。完成草圖。在拉伸后的花鍵軸上創(chuàng)建草圖，繪制出一周另一端軸的直徑圓。點擊拉伸選項，輸入拉伸數(shù)值后，點擊確定。完成后，單機割槽按鈕。選擇切槽的平面，并設置切槽直徑與寬度，最后定位槽。 溝槽對話框： Ⅰ軸模型 Ⅰ軸上零件的3D建模： 齒輪建模步驟如下： 單機，點擊建模，進入建模環(huán)境。調(diào)出齒輪自動生成軟件：選擇，雙擊。 齒輪參數(shù)對話框 設置數(shù)據(jù)完成后，單擊按鈕，設置有無鍵槽。拉伸完成的草圖，設置拉伸高度。 Ⅰ： 齒輪1Ⅰ： 齒輪2Ⅰ軸軸承3D建模步驟如下：單擊，選擇建模，進入建模環(huán)境。 中國國標標準件庫 軸承類型對話框 點擊。選擇后點擊確定選項。 Ⅰ軸彈性擋圈Ⅰ軸裝配圖裝配方法如下：首先進入裝配環(huán)境，單擊起始，選擇建模。再次點擊添加現(xiàn)有組建按鈕，點擊選擇部件文件，調(diào)出Ⅰ軸齒輪1。為保證齒輪1在Ⅰ軸上不會轉(zhuǎn)動，點擊配對按鈕，點擊應用按鈕，完成后點擊確定。Ⅰ軸其余組件裝配方式與前邊介紹的裝配定位方式大致相同，在此不做過多解說。以后不在做過多解說 Ⅱ軸及軸上零件的設計及建模 Ⅱ軸的3D建模：Ⅱ： Ⅱ軸 Ⅱ軸上零件的3D建模：Ⅱ： 圖 Ⅱ： 齒輪2 Ⅱ，： Ⅱ軸裝配圖Ⅱ： Ⅱ軸裝配圖 齒輪上撥叉的3D建模：： ： 液壓缸裝配圖 主軸及軸上零件的3D建