【正文】 光器 質(zhì)量 2kg， 法蘭 質(zhì)量 ， 支撐板 ，那么 總質(zhì)量就為 7kg。 所以 底座步進(jìn) 電機(jī)的功率是： WFVP ???? ? 根據(jù)計(jì)算出的功率， 步進(jìn) 電機(jī)選 用 42BYGH47 型 電機(jī) ,該電機(jī)技術(shù)參數(shù)如下： 額定電壓 12V 扭矩 減速比 51 電流 引線 4 線 軸徑 8MM 機(jī)身長度 47MM 減速箱機(jī)身長度 L1:43MM 軸的校核 查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》知 ，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 ]τ[ 5 5 0 0 0 0τ T3T ??? d nPWTT （ 33） Tτ — 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， aMP ； T — 軸所受的扭轉(zhuǎn)， mmN? ； TW — 軸的抗扭截面系數(shù)， 3mm ； 江西理工大學(xué)（ 2021屆 ）本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 n — 軸的轉(zhuǎn)速， r/min； P — 軸傳遞的功率， kW； d — 計(jì)算截面處軸的直徑， mm； ]τ[T — 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， aMP ，見表 23。 軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)分析， 軸上部分承受 一定的徑 向載荷， 以選深溝球軸承安裝較為合理 。 選擇深溝球軸承 計(jì)算軸頸上的徑向載荷 查表 可知： d D B Cr C0 61800 10 19 5 1800 930 江西理工大學(xué)（ 2021屆 ）本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 查表 4，軸承的負(fù)荷系數(shù) pf =，軸承的轉(zhuǎn)速 n=100r/min,[ hL ]=1500h,ε =3,計(jì)算：hL = ???????????????? 36εrp6 18001800**10060 10PCf10060 10 2021h1500h 即高于預(yù)期計(jì)算壽命，該深溝球軸承 61800 滿足設(shè)計(jì)要求。鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工 作條件來選擇；鍵的尺寸則按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強(qiáng)度要求來取定。鍵的截面尺寸按軸的直徑 d 由標(biāo)準(zhǔn)中選定。一般輪轂的長度可取為，這里 d 為軸的直徑。 表 24 普通平鍵和普通楔鍵的主要尺寸 (2)鍵連接強(qiáng)度計(jì)算 本設(shè)計(jì)中采用的是平鍵連接，主要起傳遞傳遞轉(zhuǎn)矩作用。對于采用常見的材料組合和按標(biāo)準(zhǔn)選取尺寸的普通平鍵連接（靜聯(lián)接），其主要失效形式是工作面被壓 潰。因此，通常只按工作面的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。 表 25 鍵連接的許用擠壓應(yīng)力、許用壓力 許用擠壓應(yīng)力、許用壓力 連接工作方式 鍵或轂、軸的材料 載荷性質(zhì) 靜載荷 輕微沖擊 沖擊 [ pσ ] 靜聯(lián)接 鋼 150~120 120~100 90~60 鑄鐵 80~70 60~50 45~30 [P] 動(dòng)連接 鋼 50 40 30 ①根據(jù) d=10mm從表 24中查得鍵的截面尺寸為寬度 b=4mm。由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長 L=14mm（比輪轂寬度小些）。鍵的工作長度 L=14 鍵與輪 轂鍵槽的接觸高度。鍵的標(biāo)記為：鍵 44? GB/T 10962021。 本課題從系統(tǒng)總體的角度而言，它應(yīng)該包括硬件和軟件兩大部分。 江西理工大學(xué)（ 2021屆 ）本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 23 雕刻機(jī) 控制總體方案 本章小結(jié) 本章根據(jù) 激光雕刻機(jī) 的任務(wù)要求，從 雕刻機(jī) 本體結(jié)構(gòu)和控制方法對比分析入手，初步擬定了 雕刻機(jī) 的技術(shù)參數(shù)、運(yùn)動(dòng)形式、驅(qū)動(dòng)方案、傳動(dòng)方案、控制系統(tǒng)方案等。一般情況下，實(shí)現(xiàn) 激光器 沿 X軸方向水平移動(dòng)、 沿 Y 軸方向 水平 移動(dòng)等的驅(qū)動(dòng)裝置或傳動(dòng)件都安裝在底座上。底座既可以是固定式的，也可 以是行走式的，即在它的下部裝有能行走的機(jī)構(gòu)，可沿地面或架空軌道運(yùn)行。 (2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：本設(shè)計(jì)中，底座固定不動(dòng)， 激光器 可沿 X 軸方向水平移動(dòng)，其動(dòng)力靠步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng) 同步齒形帶 提供， 同步齒形帶以 傳動(dòng)時(shí)無滑動(dòng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)平穩(wěn)；速比范圍大；初始拉力小，軸及軸承不易過載 ， 精度高而保證了 激光器 運(yùn)動(dòng)的靈活性和定位的準(zhǔn)確性。 激光器 水平移動(dòng)的快慢和正反向控制，可由控制器調(diào)節(jié)步進(jìn) 電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向來實(shí)現(xiàn) 。設(shè)計(jì)中將 齒形帶 直接安裝在 雙孔梁上面 ， 如圖 31 所示， 不僅結(jié)構(gòu)緊湊，而且具有互換性。它的作用是支承 傳動(dòng)軸 和 同步帶輪 ，并 使同步帶來回轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)激光器的 運(yùn)動(dòng)，主要運(yùn)動(dòng)包括 激光器 的沿 X 軸方向的水平 移動(dòng)以及 激光器 Y 軸方向的 水平 移動(dòng)， 支架 上還要安裝一些傳動(dòng)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 支架 的設(shè)計(jì)思想和底座大致相同 ，其三維模型如圖 32 所示： 圖 32支架 激光器模塊 設(shè)計(jì)要求： 激光器 的作用 是利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束照射工件 [20]，使被照射的材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，同時(shí)借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)將工件割開。 1）激光汽化切割 利用高能量密度的激光束加熱工件，使溫度迅速上升，在非常短的時(shí)間 內(nèi)達(dá)到材料的沸點(diǎn)，材料開始汽化，形成蒸氣。材料的汽化熱一般很大，所以激光汽化切割時(shí)需要很大的功率和功率密度。 2）激光熔化切割 激光熔化切割時(shí)，用激光加熱使金屬材料熔化，然后通過與光束同軸的噴嘴噴吹非氧化性氣體（ Ar、 He、 N 等），依靠氣體的強(qiáng)大壓力使液態(tài)金屬排出，形成切口。 激光熔化切割主要用于一些 不易氧化的材料或活性金屬的切割，如不銹鋼、鈦、鋁及其合金等。它是用激光作為預(yù)熱熱源，用氧氣等活性氣體江西理工大學(xué)（ 2021屆 ）本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 作為切割氣體。由于切割過程中的氧化反應(yīng)產(chǎn)生了大量的熱，所以激光氧氣切割所需要的能量只是熔化切割的 1/2，而切割速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于激光汽化切割和熔化切割。 4）激光劃片與控制斷 裂 激光劃片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表面進(jìn)行掃描 [21]，使材料受熱蒸發(fā)出一條小槽，然后施加一定的壓力，脆性材料就會(huì)沿小槽處裂開。 控制斷裂是利用激光刻槽時(shí)所產(chǎn)生的陡峭的溫度分布，在脆性材料中產(chǎn)生局部熱應(yīng)力，使材料沿小槽斷開。具體概括為如下幾個(gè)方面。 ① 激光切割切口細(xì)窄，切縫兩邊平 行并且與表面垂直，切割零件的尺寸精度可達(dá)177。 ② 切割表面光潔美觀，表面粗糙度只有幾十微米，甚至激光切割可以作為最后一道工序，無需機(jī)械加工，零部件可直接使用。切割材料為 厚的低碳鋼板。操作時(shí)，只需改變數(shù)控程序，就可適用不同形狀零件 的切割，既可進(jìn)行二維切割，又可實(shí)現(xiàn)三維切割。材料在激光切割時(shí)不需要裝夾固定，既可節(jié)省工裝夾具，又節(jié)省了上、下料的輔助時(shí)間。加工不同形狀的零件，不需要更換“刀具”，只需改變激光器的輸出參數(shù)。 ⑸ 切割材料的種類多 與氧乙炔切割和等離子切割比較，激光切割 材料的種類多，包括金屬、非金屬、金屬江西理工大學(xué)（ 2021屆 ）本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 基和非金屬基復(fù)合材料、皮革、木材及纖維等。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求可選擇激光頭技術(shù)參數(shù) 品牌： 日亞 規(guī)格： TO18/ 波長： 650nm 功率： 250mW 電壓： DC 電流： 小于 300mA 舵機(jī)模塊 1．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1)設(shè)計(jì)要求： 舵機(jī) 是 雕刻機(jī) 的關(guān)鍵 支撐 部件。從機(jī)身的受力情況看，它在工作中直接靜荷 。 三維模型如圖 33 所示： 圖 33舵機(jī) 江西理工大學(xué)（ 2021屆 ）本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 雕刻機(jī)總體結(jié)構(gòu) 激光雕刻機(jī)的 主要零部件包括： 底 座、 舵機(jī) 、 支架 和 帶輪等 。 主要部件三維模型如圖 34， 35,36,37所示：裝配圖如圖38所示： 圖 35定位板 圖 34法蘭 圖 37雙孔梁 圖 36支架 江西理工大學(xué)（ 2021屆 ）本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 38激光雕刻機(jī)裝配圖 本章小結(jié) 本章對 激光雕刻機(jī) 的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)．對 步進(jìn) 電機(jī)進(jìn)行了選擇計(jì)算，完成了 雕刻機(jī) 的機(jī)械部分設(shè)計(jì)。 銑削車間 數(shù)控銑床 江西理工大學(xué)（ 2021屆 ）本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 20 精銑上下端面 毛坯高度精銑至 10mm。 鉆削車間 搖臂鉆床 40 鉆孔 鉆Ф 25 的孔。 鉆削車間 搖臂鉆床 60 粗銑四周 粗銑至 141mmX51mmX10mm 銑削車間 數(shù)控 銑床 70 精銑四周 精銑至 140mmX50mmX10mm 銑削車間 數(shù)控銑床 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì) 簽（日期） 江 西理工大 學(xué) 機(jī)械加工工序卡片 共 張 第 1 張 產(chǎn)品代號： 零（部）件代號： JW04 零（部）件名稱： 2 號墊板 工序號： 20 設(shè) 備 材 料 名 稱 數(shù)控銑 床 名 稱 高密度 PVC 型 號 XK714 硬 度 江西理工大學(xué)（ 2021屆 ）本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 夾具名稱、編號 專用夾具 刀 具 量 具 輔 具 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 10mm 銑刀 游標(biāo)卡尺 12mm 銑刀 內(nèi)徑百分尺 16mm 銑刀 技術(shù)等級 工時(shí)定額（ min） 班產(chǎn)量 準(zhǔn)備及終結(jié)時(shí)間 工作地點(diǎn)服務(wù)時(shí)間 基本 時(shí)間 輔助 時(shí)間 單位 時(shí)間 157 工序卡 工步名稱及內(nèi)容 加工表面尺寸（ mm） 切削用量 工步時(shí)間 /s 厚度 或?qū)挾? 長度 主軸轉(zhuǎn)速 (r/s) 切削速度（ m/min） 進(jìn)給量（ mm/r） 背吃刀量(r/min) 進(jìn)給次數(shù) 機(jī)動(dòng) 輔助 1 粗銑上表面 141 1 16 2 粗銑下表面 141 1 43 3 精銑上表面 151 1 13 4 精銑下表面 10 185 1 11 5 粗銑四周 51 141 1 16 江西理工大學(xué)（ 2021屆 ）本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 6 精銑四周 50 185 1 11 編制： 設(shè)計(jì)： 審核： 批準(zhǔn)： 描圖： 校對： 機(jī)械加工工序卡片 共 張 第 1 張 產(chǎn)品代號： 零（部）件代號： JW04 零 （部）件名稱： 2 號墊板 工序號： 30 設(shè) 備 材 料 名 稱 鉆床 名 稱 高密度 PVC 型 號 ZQ3032X10 硬 度 夾具名稱、編號 刀 具 量 具 輔 具 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 名 稱 規(guī) 格 Ф 10 鉆頭 游標(biāo)卡尺 Ф 25 鉆頭 內(nèi)徑百分尺 Ф 10 螺紋刀 技術(shù)等級 工時(shí)定額（ min） 班產(chǎn)量 準(zhǔn)備及終結(jié)時(shí)間 工作地點(diǎn)服務(wù)時(shí)間 基本 時(shí)間 輔助 時(shí)間 單位 時(shí)間 工序 工步名稱及內(nèi)容 加工表面尺寸（ mm） 切削用量 工步時(shí)間 /s 江西理工大學(xué)（ 2021屆 ）本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 卡 直徑或?qū)挾? 長度 主軸轉(zhuǎn)速 (r/s) 切削速度（ m/min） 進(jìn)給量（ mm/r） 背吃刀量(r/min) 進(jìn)給次數(shù) 機(jī)動(dòng) 輔助 5 鉆 8 個(gè)Ф 10 的孔 Ф 10 10 141 1 22 6 鉆Ф 25 的