【毕业论文】CA6140机床后托架加工工艺及夹具设计(毕业)设计说明书

本科毕业论文（设计） 摘要摘 要我国是世界上机床产量最多的国家，但数控机床的产品竞争力在国际市场中仍处于较低水平，即使在国内市场也面临着严峻的形势：一方面国内市场对各类机床产品特别是数控机床有大量的需求，而另一方面却有不少国产机床滞销积压，国外机床产品充斥市场，严重影响我国数控机床自主发展的势头。这种现象的出现，除了有经营上、产品质量上和促销手段上等的原因外，一个最主要的原因就是新产品（包括基型、变型和专用机床）的开发周期长，不能及时针对用户的需求提供满意的产品。普通机床的数控化改造事业方兴未艾，在我国目前形式下将大批故障机床尤其是一大批闲置的普通机床进行改造、升级，以较小的投入尽快使这批设备在经济发展中发挥效能、创造效益，的确是许多企业的一项不可忽视的课题。关键词: 脉冲发生器，滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母副，自动刀架，塑料导轨软带本科毕业论文（设计） 目录AbstractMy national yes machine output mos statet state in the world,the product competitive power at international market suffer still get off to inferiority level , of the therefor numerically-controlled machine , granted that at home market too be faced with austere posture:on the one hand domestic market versus all manner of tool product especially numerically-controlled machine be covered with demand,whereas on the other hand refuse have got not a little made in ones country tool dull sale overstock,abroad tool product overflow market,had a strong impact on me national numerically-controlled machine independence extend momenta into.show such phenomenal face,except to have got manage upper, product quality upper sum sales promotion instrument good cause besides,the development cycle length of the both one upmost cause namely novelty（include fundamental mode, derivative and special machine）,be be incapable of in season aim at users demand supply satisfied product.General machine tool numerical control melt reclaim undertaking be in the ascendant from, upratein our country for the moment form down move in bulk malfunction tool above all crowd idle general machine tool proceed rebuild, up upgrade,withal lesser project into as soon as possible gotten these batch EQUIPment at economic development exert EFFiciency, create benefit,the one term nonnegligible problem of the forsooth yes heap enterprise.Keywords: Impulse generator，Ball screw，Ball screw nut deputy，Automatism knife rest Plastic rack soft strap目 录摘 要AbstractII第一章 前言11.1研究目的和意义11.2 国内外研究现状1第2章 数控系统总体方案的确定32.1数控系统总体方案设计32.2 具体设计方案32.3 纵向伺服进给部分的计算与校核42.4横向伺服进给部分的计算与校核92.5 自动转位刀架的设计14第3章 数控系统电路设计173.1 数控系统基本硬件组成173.2主电路控制设计173.3 执行电路控制设计183.4 辅助电路控制设计18Metal Cutting20结 论29致 谢30参考文献3132本科毕业论文（设计） 摘要摘 要我国是世界上机床产量最多的国家，但数控机床的产品竞争力在国际市场中仍处于较低水平，即使在国内市场也面临着严峻的形势：一方面国内市场对各类机床产品特别是数控机床有大量的需求，而另一方面却有不少国产机床滞销积压，国外机床产品充斥市场，严重影响我国数控机床自主发展的势头。这种现象的出现，除了有经营上、产品质量上和促销手段上等的原因外，一个最主要的原因就是新产品（包括基型、变型和专用机床）的开发周期长，不能及时针对用户的需求提供满意的产品。普通机床的数控化改造事业方兴未艾，在我国目前形式下将大批故障机床尤其是一大批闲置的普通机床进行改造、升级，以较小的投入尽快使这批设备在经济发展中发挥效能、创造效益，的确是许多企业的一项不可忽视的课题。关键词: 脉冲发生器，滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母副，自动刀架，塑料导轨软带本科毕业论文（设计） AbstractAbstractMy national yes machine output mos statet state in the world,the product competitive power at international market suffer still get off to inferiority level , of the therefor numerically-controlled machine , granted that at home market too be faced with austere posture:on the one hand domestic market versus all manner of tool product especially numerically-controlled machine be covered with demand,whereas on the other hand refuse have got not a little made in ones country tool dull sale overstock,abroad tool product overflow market,had a strong impact on me national numerically-controlled machine independence extend momenta into.show such phenomenal face,except to have got manage upper, product quality upper sum sales promotion instrument good cause besides,the development cycle length of the both one upmost cause namely novelty（include fundamental mode, derivative and special machine）,be be incapable of in season aim at users demand supply satisfied product.General machine tool numerical control melt reclaim undertaking be in the ascendant from, upratein our country for the moment form down move in bulk malfunction tool above all crowd idle general machine tool proceed rebuild, up upgrade,withal lesser project into as soon as possible gotten these batch EQUIPment at economic development exert EFFiciency, create benefit,the one term nonnegligible problem of the forsooth yes heap enterprise.Keywords: Impulse generator，Ball screw，Ball screw nut deputy，Automatism knife rest Plastic rack soft strap本科毕业论文（设计） 第一章 前言第一章 前言1.1研究目的和意义1.1.1 车床数控改造的目的机床的数控改造，主要是对原有机床的结构进行创造性的设计，最终使机床达到比较理想的状态。数控车床是机电一体化的典型代表，其机械结构同普通的机床有诸多相似之处。然而，现代的数控机床不是简单地将传统机床配备上数控系统即可，也不是在传统机床的基础上，仅对局部加以改进而成。传统机床存在着一些弱点，如刚性不足、抗振性差、热变形大、滑动面的摩擦阻力大及传动元件之间存在间隙等，难以胜任数控机床对加工精度、表面质量、生产率以及使用寿命等要求。现代的数控技术，特别是加工中心，无论是其支承部件、主传动系统、进给传动系统、刀具系统、辅助功能等部件结构，还是整体布局、外部造型等都已经发生了很大变化，已经形成了数控机床的独特机械结构。因此，我们在对普通机床进行数控改造的过程中，应在考虑各种情况下，使普通机床的各项性能指标尽可能地与数控机床相接近。 1.1.2 车床数控改造的意义 1、 节省资金。 机床的数控改造同购置新机床相比一般可节省60%左右的费用，大型及特殊设备尤为明显。一般大型机床改造只需花新机床购置费的1/3。即使将原机床的结构进行彻底改造升级也只需花费购买新机床60%的费用，并可以利用现有地基。 2、 性能稳定可靠。因原机床各基础件经过长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度。 3、 提高生产效率。 机床经数控改造后即可实现加工的自动化效率可比传统机床提高3至5倍。对复杂零件而言难度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工装，不仅节约了费用而且可以缩短生产准备周期。1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状 在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个永恒的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国，机床改造业称为机床再生（Remanufacturing）业。从事再生业的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton机床公司、Devlieg-Bullavd（得宝）服务集团、US设备公司等。美国得宝公司已在中国开办公司。在日本，机床改造业称为机床改装（Retrofitting）业。从事改装业的著名公司有：大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。1.2.2 我国的研究现状我国目前机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即我国机床数控化率不到3。近10年来，我国数控机床年产量约为0.60.8万台，年产值约为18亿元。机床的年产量数控化率为6。我国机床役龄10年以上的占60以上；10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60以上）。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。大连水产学院本科毕业论文（设计） 第2章 数控系统总体方案的确定第2章 数控系统总体方案的确定2.1数控系统总体方案设计数控系统总体方案设计内容包括：系统运动方式的确定，伺服系统的选择，执行机构的结构及传动方式的确定等内容。应根据设计任务和要求提出系统的总体方案，对方案进行分析，比较和论证，最后确定总体方案。2.1.1运动方式的确定数控系统按运动方式可分为点位控制系统，点位直线系统，连续控制系统。如果工件相对于刀具移动过程中不进行切削，可选用点位控制方式。例如，数控铣床在工作台移动过程中铣床并不进行钻孔加工，因此数控装置可选用点位控制方式。对点位系统的要求是快速定位，保证定位精度。如果工作台或刀具沿个坐标轴的运动有精确的运动关系，应选用连续控制方式。连续控制方式系统应具有一个插补器进行各坐标轴进给脉冲的分配，要求伺服元件有较强的轨迹跟随能力。数控铣床，车床等要求加工复杂轮廓零件的机床，应采用连续控制系统。2.1.2伺服系统的确定 开环伺服系统在负荷太大时采用功率步进电动机作为伺服电机。开环控制系统由于没有检测反馈部件，因而不能纠正系统的传动误差，但开环系统结构简单，调整维修容易。在速度和精度要求不太高的场合得到广泛的应用。闭环伺服系统具有装在机床部件上的检测元件来检测实际位移量，能插补系统的传动误差，因而伺服传动精度高。闭环系统多采用直流伺服电机或交流伺服电机驱动。闭环系统造价高，结构和调试较复杂，多用于精度要求高的场合。2.1.3 执行机构专动方式的确定为确保数控系统的传动精度和工作平衡性，在设计机械传动装配时通常提出低摩擦，低惯量，高刚度，无间隙，高谐振以及有适宜阻尼比的要求。在设计中应考虑一下几点：1、尽量考虑低摩擦的传动和导向元件，如采用滚珠丝杠螺母传动副贴塑导轨，滚动导轨。2、尽量消除传动间隙。2.2 具体设计方案2.2.1 设计任务本设计的任务是： 数控车床能加工工件的最大回转直径：500mm数控车床能加工工件的最大长度：1200mm 刀架溜板重量；G纵=800N；G横=500N 进给速度；V纵MAX=0.2m/min;V横MAX=0.15m/min刀架快速速度；V纵MAX=2m/min;V横MAX=1.5m/min 脉冲当量；纵=0.01mm; 横=0.005mm2.2.2 系统的运动方式与伺服系统由于数控车床可对复杂回转类零件进行加工，所以采用连续控制系统，考虑到机床加工精度要求不高，为了简化机构，降低成本，采用开环伺服系统驱动。由于自动转动刀架只有几个刀位，故采用普通交流电机控制。2.2.3 执行机构传动方式的确定为了保证一定的传动精度与平稳性，又要求结构紧凑，选用滚珠丝杠螺母传动副。为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加载荷的机构。考虑经济性和提高承载能力，导轨运动面间采用贴塑可减小振动。考虑电机步距角和丝杠导程只能按标准选取。为达到要求的脉冲当量，采用齿轮降速传动，同时为了保证正反馈时的精度，齿轮采用消除间隙结构。滚珠丝杠在机床上的支撑方式与安装，正确的安装与支撑方式可以使进给系统获得较高的传动刚度。因此，螺母座的孔与螺母之间必须保持良好的配合，以提高螺母座局部刚度与接触刚度。支撑如下图所示。图1该支持方式两端都装有推力球轴承和向心轴承。为了使丝杠具有较大的刚度，在它的一端装有蝶形弹簧和调整螺母，这样既对滚珠丝杠施加预紧力，又能在补偿丝杠的热变形后保持近乎不变的预紧力。2.3 纵向伺服进给部分的计算与校核2.3.1 负载计算1、车削力计算车床纵向切消时，车削力可由公式得到 Dmax为车床最大的加工直径。Dmax=500mm 则 =0.67*5001.5 =7360（N）又车床纵向车削时，存在 Px=1/4Pz=1840N Py=2/5Pz=2944N2.3.2 进给牵引力的计算在水平面内运动的需要的牵引力，可由指导书表3-3中公式计算。经实地观测，C6140车床导轨多采用三角形与矩形导轨相结合的形式，所以查表3-3可得： 其中 K取值为1.15贴塑导轨又纵向进给,则G=800N(P10,表3-4)=1.15*1840+0.04(7360+800)=2116+326.4=2442.6N2.3.3 滚珠丝杠副选型计算在设计选用滚珠丝杠副时，首先进行强度计算，根据结果确定丝杠副的公称直径d0，钢球直径Dw，导程Ph，选择滚珠丝杠螺母的类型及型号，再进行校核计算。1、强度计算（1）原则 滚珠丝杠强算原则与滚动轴承相似，以防止疲劳点蚀为主。（2）计算 一般情况下，滚珠丝杠副的强度条件下是当量动载荷Cm，在工作中，应小于所选用的滚珠丝杠副的额定动载荷Ca，即CaCm。则滚珠丝杠副当量动载荷Cm为 （W）式中L：寿命 （百万转） 其中vs：最大切削力下的进给速度（m/min）,(见表3-6)t：丝杠螺距 t取6T：寿命时间，取值在10000-15000小时，这里T12000小时：轴向平均截荷（N） fa：精度系数：1、2、3级滚珠丝杠，fa=1； 4、5、6级滚珠丝杠 fa=0.9fw：运转系数 fw=1.0-1.5 一般fw=1.2fH：硬度系数 （取值见表3-7 取60HRC 所以fH1）上式中vs由表3-6查取 计算n与L如下： 又数控车床导轨精度高取2级精度 fa=1fH=1 又 =5318.07N则选择丝杠,CDM4006-2.5-3为外循环插管式，双螺母垫片预紧，导珠管埋入式的滚珠丝杠副，尺寸如下：公称直径 d0=40mm 外径d=39.5mm导程 Ph=6mm 螺旋角 钢球直径 动载荷静载荷 注释:滚珠丝杠的结构形式其结构形式根据滚珠的循环方式,可分为两大类:1)内循环,即滚珠回路中始终于丝杠接触.这种结构由于一个循环只有一圈滚珠,因而回路短,工作滚珠数目少,流畅性好,摩擦损失少,效率较高,径向尺寸紧凑,承载能力较大,刚度也好.缺点是反向器的加工较难,加工成本提高.2)外循环，即滚珠在循环回路中与丝杠脱离接触的。可分为：盖板式，螺旋槽式，插管式，三种常用结构。由于回程道的制造简单转析比较平缓，便于滚珠返回，因此应用较为广泛，缺点是螺旋本身蚰通孔连接不易准确，挡珠器刚性差，本设计是用外循环滚珠丝杠。2、传动效率计算 为螺旋角 =0.973、刚度验算 滚珠丝杠在轴向载荷的作用下引起单个螺距t的变化量为： A为滚珠丝杆截面积 =4.0610-5mm通常用300mm长丝杆螺距的变化量小于允许的螺距误差，作为验算依据。 =2.03m 8m丝杆刚度合格.4.滚珠丝杠螺母副的轴向间隙消除该间隙通常是指丝杠和螺母相对运动时，丝杠和螺母间的最大轴向窜动。常用双螺母结构消除间隙，调整是只要拧动圆螺母就能将滚珠螺母沿轴向移动一个距离。在消除间隙后将其锁紧。该方法具有结构简单，调整方便的优点，但调整精度较差。5.滚珠丝杠的润滑：滚珠丝杠的润滑采用脂润滑，充填在螺母的内部及涂在丝杠螺纹的滚道上。导轨及齿轮仍采用油润滑。6.滚珠丝杠的保护滚珠丝杠对赃物的磨损特别敏感。通常采用毛垫圈对螺母进行密封，与丝杠直接接触，因此，预防效果较好。对于暴露在外面的丝杠采用折垒式人造革的防护罩，以防止尘埃和磨粒黏附到丝杠表面。一端连接到滚珠螺母的端面，另一端固定在滚珠丝杠的支撑座上。7.滚珠丝杠的支撑及轴承选型由于支持方式两端都装有推力球轴承和向心球轴承。前支撑预选择向心球轴承为两个6006型号轴承，d30mm，D=55mm，B=13mm，d138.4mm,D1=47.7mm，da36mm，Da49mm，cr10.2KN，c0r6.88KN。经校验计算，合格。预选择推力球轴承为两个51206型号轴承，d30mm，D52mm，T16mm，d132mm，D1=52mm，ca21.5KN，c0a43.2KN。经验算合格。后支撑预选择向心球轴承两个6006型号轴承，d30mm，D=55mm，B=13mm，d138.4mm,D1=47.7mm，da36mm，Da49mm，cr10.2KN，c0r6.88KN。经校验计算，合格。预选择推力球轴承一个51206型号轴承，d30mm，D52mm，T16mm，d132mm，D1=52mm，ca21.5KN，c0a43.2KN。经验算合格。2.3.4步进电机选型计算1、负载转矩 （N.m）式中为脉冲当量 为步矩角 为电机至丝杠传动效率 2、启动力矩 3、最大静转矩 取五相十拍 4、步进电机最高工作频率 V快见表3-6 快2m/min （N）由附录2选择90BF004步进电机外径90mm，长度116mm，轴径9mm，重量30N。5 确定齿轮传动比、模数、有关尺寸、1、确定齿轮传动比,模数因=1.5齿轮副传达室动比与步距角、导程之间的关系为 取m=2.5 齿宽系数 取 齿轮各个参数如下:齿轮分度圆 d1=mz1=50mmd2=mz2=125mm齿顶圆直径: da1=d1+2ha*m=55mm da2=d2+2ha*m=130mm齿根圆直径: df1=d1-(2ha*+2c*)m=43.75mm df2=d2-(2ha*+2c*)m=118.75mm中心距 : a=m(z1+z2)/2=87.5mm2.3.5开环传动的中间间隙消除措施及丝杠稳定校核1开环传动的中间间隙消除措施由于传动副存在间隙，会造成进给运动的滞后；后向时，会造成反向冲击，直接影响到加工精度。因此，要采取较小的间隙措施。齿轮传动间隙流水作业除的措施本设计采用双片薄齿轮的间隙消除的方法。在一对相对吻合的圆柱齿轮中,一个做成宽齿轮,另一个由两个薄片齿轮组成.通过一个弹簧装置，使一个薄片齿轮的齿和另一个薄片齿轮错齿一定的角度，再与宽齿轮相啮合，使其与宽齿轮的齿槽左右两侧相接触，这样可以消除啮合间隙。2、丝杠稳定校核由于采用两端固定的安装方式，此时丝杠的动态与静态稳定性最好，轴向刚度最大，因此，无需进行丝杠稳定性校核，但为日后考虑，故对一端固定，一端简支的情况校核。2.4横向伺服进给部分的计算与校核2.4.1 负载计算1、车削力计算车床纵向切消时，车削力可由公式得到 Dmax为车床最大的加工直径。Dmax=400mm 则 =0.67*5001.5 =7360（N）又车床在横向车削时，切削力取1/2的纵向切削力，即 =3680N Px1=3680/4=920N Py1=2/5*3680=1472N2.4.2 进给牵引力的计算在水平面内运动的需要的牵引力，可由指导书表3-3中公式计算。经实地观测，C6140车床导轨多采用三角形与矩形导轨相结合的形式，所以查表3-3可得： 其中 K取值为1.15贴塑导轨又横向进给,则G=450N =1.15*920+0.04*(3680+500)=1058+167.2=1225.2N2.4.3 滚珠丝杠副选型计算在设计选用滚珠丝杠副时，首先进行强度计算，根据结果确定丝杠副的公称直径d0，钢球直径Dw，导程Ph，选择滚珠丝杠螺母的类型及型号，再进行校核计算。1、强度计算（1）原则 滚珠丝杠强算原则与滚动轴承相似，以防止疲劳点蚀为主。（2）计算 一般情况下，滚珠丝杠副的强度条件下是当量动载荷Cm，在工作中，应小于所选用的滚珠丝杠副的额定动载荷Ca，即CaCm。则滚珠丝杠副当量动载荷Cm为 （W）式中L：寿命 （百万转） 其中vs：最大切削力下的进给速度（m/min）,(见表3-6)t：丝杠螺距 t取6T：寿命时间，取值在10000-15000小时，这里T12000小时：轴向平均截荷（N） fa：精度系数：1、2、3级滚珠丝杠，fa=1； 4、5、6级滚珠丝杠 fa=0.9fw：运转系数 fw=1.0-1.5 一般fw=1.2fH：硬度系数 （取值见表3-7 取60HRC 所以fH1）上式中vs由表3-6查取 计算n与L如下： 又数控车床导轨精度高取2级精度 fa=1fH=1 又 =2074.4N则选择丝杠,CDM2005-5为外循环插管式，双螺母垫片预紧，导珠管埋入式的滚珠丝杠副，尺寸如下：公称直径 d0=20mm 外径d=19.5mm导程 Ph=5mm 螺旋角 =4.59 钢球直径 动载荷静载荷 注释:滚珠丝杠的结构形式其结构形式根据滚珠的循环方式,可分为两大类:1)内循环,即滚珠回路中始终于丝杠接触.这种结构由于一个循环只有一圈滚珠,因而回路短,工作滚珠数目少,流畅性好,摩擦损失少,效率较高,径向尺寸紧凑,承载能力较大,刚度也好.缺点是反向器的加工较难,加工成本提高.2)外循环，即滚珠在循环回路中与丝杠脱离接触的。可分为：盖板式，螺旋槽式，插管式，三种常用结构。由于回程道的制造简单转析比较平缓，便于滚珠返回，因此应用较为广泛，缺点是螺旋本身蚰通孔连接不易准确，挡珠器刚性差，本设计是用外循环滚珠丝杠。2、传动效率计算 为螺旋角 =0.963、刚度验算 滚珠丝杠在轴向载荷的作用下引起单个螺距t的变化量为： A为滚珠丝杆截面积 =6.7910-5mm通常用300mm长丝杆螺距的变化量小于允许的螺距误差，作为验算依据。 =6.7910-5300/5 =4.07m 8m丝杆刚度合格.4.滚珠丝杠螺母副的轴向间隙消除该间隙通常是指丝杠和螺母相对运动时，丝杠和螺母间的最大轴向窜动。常用双螺母结构消除间隙，调整是只要拧动圆螺母就能将滚珠螺母沿轴向移动一个距离。在消除间隙后将其锁紧。该方法具有结构简单，调整方便的优点，但调整精度较差。5.滚珠丝杠的润滑：滚珠丝杠的润滑采用脂润滑，充填在螺母的内部及涂在丝杠螺纹的滚道上。导轨及齿轮仍采用油润滑。6.滚珠丝杠的保护滚珠丝杠对赃物的磨损特别敏感。通常采用毛垫圈对螺母进行密封，与丝杠直接接触，因此，预防效果较好。对于暴露在外面的丝杠采用折垒式人造革的防护罩，以防止尘埃和磨粒黏附到丝杠表面。一端连接到滚珠螺母的端面，另一端固定在滚珠丝杠的支撑座上。7.滚珠丝杠的支撑及轴承选型由于支持方式两端都装有推力球轴承和向心球轴承。前支撑预选择向心球轴承为两个6202型号轴承，d15mm，D=35mm，B=11mm，d121.6mm,D1=29.4mm，da20mm，Da30mm，cr5.88KN，c0r3.48KN。经校验计算合格。预选择单向推力球轴承为两个51102型号轴承，d15mm，D30mm，T10mm，d117mm，D1=30mm，ca11KN，c0a19.8KN。经验算合格。后支撑预选择向心球轴承两个6202型号轴承，d15mm，D=35mm，B=11mm，d121.6mm,D1=29.4mm，da20mm，Da30mm，cr5.88KN，c0r3.48KN。经校验计算合格。预选择推力球轴承一个51102型号轴承，d15mm，D30mm，T10mm，d117mm，D1=30mm，ca11KN，c0a19.8KN。经验算合格。2.4.4步进电机选型计算1、负载转矩 （N.m）式中为脉冲当量 为步矩角 为电机至丝杠传动效率 2、启动力矩 3、最大静转矩 取五相十拍 4、步进电机最高工作频率 V快见表3-6 快1.5m/min 由附录2选择90BF002步进电机参数如下：外径90mm，长度148mm，轴径9mm,重量45N.5 确定齿轮传动比、模数、有关尺寸、1、确定齿轮传动比,模数因=1.5齿轮副传达室动比与步距角、导程之间的关系为 取m=2 齿宽系数 取 齿轮各个参数如下:齿轮分度圆 d1=mz1=36mmd2=mz2=150mm齿顶圆直径: da1=d1+2ha*m=40mm da2=d2+2ha*m=154mm齿根圆直径: df1=d1-(2ha*+2c*)m=31.5mm df2=d2-(2ha*+2c*)m=145.5mm中心距 : a=m(z1+z2)/2=93mm2.4.5开环传动的中间间隙消除措施及丝杠稳定校核1开环传动的中间间隙消除措施由于传动副存在间隙，会造成进给运动的滞后；后向时，会造成反向冲击，直接影响到加工精度。因此，要采取较小的间隙措施。齿轮传动间隙流水作业除的措施本设计采用双片薄齿轮的间隙消除的方法。在一对相对吻合的圆柱齿轮中,一个做成宽齿轮,另一个由两个薄片齿轮组成.通过一个弹簧装置，使一个薄片齿轮的齿和另一个薄片齿轮错齿一定的角度，再与宽齿轮相啮合，使其与宽齿轮的齿槽左右两侧相接触，这样可以消除啮合间隙。2、丝杠稳定校核由于采用两端固定的安装方式，此时丝杠的动态与静态稳定性最好，轴向刚度最大，因此，无需进行丝杠稳定性校核，但为日后考虑，故对一端固定，一端简支的情况校核。2.5 自动转位刀架的设计在零件的加工过程中，大量的时间用于更换刀具等非切削工作。设计自动转位刀架的目的在于提高效率。回转刀架在结构上必须具有良好的强度。由于数控机床在加工中刀具位置不进行人工调整，因此需要保证回转刀架在每次转位之后尽可能高的重复定位精度。1.刀架的工作原理1)转位刀架的组成表42)刀架的提升定位刀架的抬升高度是由端齿盘来决定的,为保证刀架抬升后可以旋转，抬升高度为压紧时上齿盘顶高与下齿顶高之间的距离，本刀架此距离为5mm，加之螺纹导程为10mm。则有 x=180度旋转180度，刀架上升5mm，便可脱离。3）转位刀架工作与原理计算机发出换刀信号，刀架控制箱继电器动作，电机正转，通过升降机将上升至一定位置时离合转盘作用，带动上刀体至所选刀位。发迅盘转，初定位，上刀体下降，端齿啮合，完成精定位，并通过蜗轮、蜗杆、锁紧螺母、固定刀架并施加一定预紧力。2.降速机构传动比及其分配初选CA6140车床刀架转速为28r/min电机转速为1400r/min 传动比较大，所以选蜗轮蜗杆传动，预选单线蜗杆，蜗轮齿数为50齿，齿形角为20度。3.由刀架的夹紧力确定提升丝杠的蜗轮传动力矩T由公式 计算。 P=12KN S=10mm f=0.1 =15 =2.73 =5.91 4.由传动力矩T确定蜗轮辐m，q值。根据机械设计手册第三卷（化工出版社）由公式 取蜗轮材料为锡青铜 =50 =200Mpa m=2mm k=1由上式确定q为17.5，可远远满足要求。蜗杆分度圆直径 d1=mq=35.5mm齿顶圆直径 da1=d1+2ha*m=39.5mm齿根圆直径 df1=d1-z(ha*m+c*)=31mm蜗轮分度圆直径 d2=mz=100mm喉圆 da2=104mm齿根圆直径 df2=95.2mm中心距 a= =67.7mm5.计算电机功率蜗轮夹紧所需要的功率： 由计算。 = =0.980.990.7=0.68 由于电机停转采用过载电流继电器，过载系数为1.8-2.2之间，则选用电机功率N电机=N/2 =133 （KW）试选择三相异步交流电机YSH6314 则功率为 180W大连水产学院本科毕业论文（设计） 外文翻译第3章 数控系统电路设计3.1 数控系统基本硬件组成任何一个数控系统都由硬件和软件两部分组成。硬件是数控系统的基础，其性能的好坏，直接影响整个系统的工作性能。有了硬件，软件才能有效地运行机床数控系统的硬件电路概括起来由以下四部分组成。(1)中央处理单元CPU(2)总线。包括数据总线（DB）、地址总线（AB）和控制总线（CB）。(3)存贮器。包括只读可编程存贮器和随机读写存贮器。(4)I/O输入/输出接口电路。其中CPU是数控系统的核心，作用是进行数据运算处理和控制各部分电路直协调工作。存贮器用于存放系统软件，应用程序和运行中所需要的各种数据。I/O接口是系统与外界进行信息交换的桥梁。总线则是CPU与存贮器、接口以及其它转换电路联接的纽带，是CPU与部分电路进行信息交换和通讯的必由之路。数控系统硬件框图如61所示。根据机床加工的零件的设计要求，其确定了具体从四方面来进行考虑: 主电路控制设计、执行电路控制设计、辅助电路控制设计、绘制电气原理图。3.2主电路控制设计3.21主电路设计根据电气传动的要求，由接触器KM1、KM2、KM3分别控制电动机M1、M2、M3，机床的三相电源由电源引入开关QS引入。主电动机M1的过载保护，由热继电器KR1实现，它的短路保护可由机床的前一级配电箱中的熔断器充任。冷却泵电动机M3的过载保护，由热继电器KR2实现。进给电动机M2由于是短时工作，不设过载保护。电动机M3设短路保护-熔断器FU1。主轴电动机M1-M1的功率较大，超过10KW，但是由于插刀/去刺在电气系统启动后才进行，所以电路中采用了接触器KM1、KM4来控制电机的运转和制停的动作（Y-降压启动）。用接触器KM1、KM4进行控制。在设计时考虑到过载保护，就采用熔断器FU1来限制M1的电流及电压。进给电动机M2和冷却电动机M3-由于电动机M2和M3的功率都较小，额定电流分别为2.7A和0.43A，为了节省成本和缩小体积，可分别用接触器KM2和KM3（额定电流都为5A），其M3则用熔断器FU2作为过载保护。3.2.2中间继电器 考虑到输出部分会经常出现一系列故障，如过载，过负荷运转会将可编程控制器的触点或保险丝烧坏，所以在PLC输出点与阀之间使用一个中间继电器进行转换，这样做可以保证在过流、过压、过负荷等情况下，不至于将PLC烧坏，中间继电器在这起到保护PLC的作用。3.3 执行电路控制设计3.3.1机床电气传动的特点及控制要求(1) 机床主运动由电动机M1集中传动，旋转零件（满足零件加工要求）是靠主轴运动来完成。(2) 主轴电动机M1制动采用接触器反接制动器。(3) 刀架快速移动、加工由进给油泵电动机M2拖动，而液压缸的前后运动由电磁阀控制。(4) 冷却泵由电动机M3拖动。(5) 进给运动的纵向左右运动，横向前后运动，以及快速移动、转动都由手动/自动（PLC）操纵。电动机型号：( GB 755-81电机基础技术要求)主轴电机M1：Y160M-4 11KW 380V 23.0A 1460r/min进给电机M2：Y90S-4 1.1KW 380V 2.7A 1400r/min 冷却电机M3：JCB-22 0.15KW 380V 0.43A 2790r/min3.3.2控制电路电源考虑安全可靠及照明指示灯的要求，采用变压器供电，控制线路127V，照明36V，指示灯6.3V。3.4 辅助电路控制设计3.4.1 控制箱设计一个控制箱，其主要目的是用来存放可编程控制器PLC与电线。其技术要求：玻璃窗的玻璃厚5mm。玻璃窗的四周包覆橡皮框。箱体下底板由两块可拆卸的薄钢板拼成，以便安装地脚螺丝。前后门和观察窗均安装门锁。3.4.2信号指示与照明电路可设电源指示灯HL2（绿色），在电源开关QS接通后，立即发光显示，表示机床电气线路已处于供电状态。设指示灯HL1（红色）表示主电机是否远行。这两个指示灯可由接触器KM1的动合和动断两对辅助触电进行切换通电显示。如电气原理图右上方所示。在操作板上设有交流表A，它串联在电动机主回路中（附图 控制柜面板），用以指示机床的工作电流。这样可根据电动机工作情况调整切削用量使主电动机尽量满载运行，提高生产率，并能提高电动机功率因数。金属切削磨削、钻削、镗削和齿轮滚洗法机床生产厂家一直在为顾客寻找更快、更高效的切削时期、更快的工作速度、更低的循环次数、以及增加金属切削精度的方法。机床生产者花了许多他们的费用在高速加工设备上去提高他们的生产效益，比如在IMTS 2000上你将会看到最新的磨削、钻削、樘削和齿轮滚洗方法。更快、更可靠的心轴和和提高机床的控制是提高加工产量和生产力的主要因素。“更快的心轴，提高生产力，是在一个坚果壳里”Chris Hetzer说，Hrafton,WI工程部代理总工程师，也就是说未来将出现新的心轴并且在IMTS上会有多轴。Hetzer说：“你不得不正确的去做心轴的设计，并且心轴不仅要在高速下操作，而且它也要具备能够随着生产的要求增加速度的特性，这也意味着动态的心轴要能确保能在不同的速度、不同的载荷，不同的刀具下能正常工作；这样，心轴不得不具备一定的硬度，同时