定位支座機械加工工藝及銑寬18mm槽夾具設計

定位支座機械加工工藝及銑寬18mm槽夾具設計,定位,支座,機械,加工,工藝,18,mm,夾具,設計 黃河交通學院課程設計說明書 目 錄 （學生要按照目錄內(nèi)容做設計說明書） 章節(jié)標題 …………………………………………………………………頁碼 序言 ……………………………………………………………………… 第1章 ××零件的工藝分析…………………………………………… 1.1 零件的功用…………………………………………………………… 1.2零件的工藝分析…………………………………………………………… 第2章 ××零件的工藝路線的擬訂…………………………………………… 2.1 毛坯的選擇……………………………………………………………… 2.2 定位基準的選擇……………………………………………………… 2.3 表面加工方法的選擇…………………………………………………… 2.4 工藝路線的擬訂………………………………………………………… 第3章 主要工序設計………………………………………………………… （分工序說明各工序的具體內(nèi)容） 3.1 ××工序設計………………………………………………………… 3.2 ××工序設計………………………………………………………… 第4章 夾具設計……………………………………………………………… 4.1 任務與要求……………………………………………………………… 4.2定位方案設計………………………………………………………… 1.定位基準的選擇 2.定位元件的布置 3.定位誤差分析與計算 4.3 夾緊方案的設計……………………………………………………… 1. 夾緊力計算 2. 夾緊元件設計與校核 4.4 夾具操作使用說明……………………………………………… 結(jié)束語………………………………………………………………………… 參考文獻…………………………………………………………… 書寫格式如下： [1] 主編姓名. 書名[M]. 出版地：出版社，出版年份. [2] [3] 如：任小中. 機械制造技術(shù)基礎[M]. 北京：科學出版社，2015.  序 言 囊括了對全文的概述，總體方案的對比設計與選擇，X、Y向進給傳動系統(tǒng)的計算及校核，電機的選型計算以及電機的校核。其中總體方案的設計包括了傳動系統(tǒng)的選擇，伺服系統(tǒng)的選擇和傳動方式的選擇，以基本的零部件結(jié)構(gòu)設計為起點，將數(shù)控銑床中一些司空見慣的機械結(jié)構(gòu)形式，布局方式，設計計算方法，裝配配合關(guān)系，以及各部分的功能和作用等內(nèi)容融入全文，在內(nèi)容和排版上突出了重點，各部分相對獨立，方便讀者按需取舍，提高閱讀和獲取內(nèi)容的效率，同時也兼顧了知識系統(tǒng)化的特點，提升了閱讀的體驗和感受。 （注：序言單獨占1頁，小四宋體，內(nèi)容自己寫） （以下各章，每一章都要另起一頁，各章標題為三號黑體，各節(jié)標題為四號黑體，內(nèi)容為小四宋體。建議用格式刷） 第1章 ××零件的工藝分析 §1.1 零件的功用 數(shù)控銑床作為一種集多項高新技術(shù)為一體的典型產(chǎn)品，其包含了機械傳動、液壓傳動、電氣控制、氣動布局、微電子技術(shù)和現(xiàn)代化信息技術(shù)等多項技術(shù)，它能夠加工精密復雜的機械零件，滿足加工的精度要求，同時可以做到連續(xù)高效的運轉(zhuǎn)，具有高的可靠性能，在國內(nèi)乃至世界其他國家的機械行業(yè)都有大量的應用， 由此不難窺見其在未來巨大的發(fā)展?jié)摿??？v觀世界各國的高新技術(shù)領域，無一不與高端數(shù)控裝備的進步與發(fā)展有關(guān)，小到惠及民生的醫(yī)藥衛(wèi)生領域，大到關(guān)系國家命運的國防航天領域，處處都有它們的身影。國外掌握了高端數(shù)控的關(guān)鍵技術(shù)的國家，為了遏制我國高端制造業(yè)和國防工業(yè)的發(fā)展，在核心技術(shù)方面對我國進行了長期的技術(shù)封鎖，使我國長期依賴于進口價格高昂的國外數(shù)控裝備，在生產(chǎn)作業(yè)和機床使用方面被迫受到廠商的監(jiān)管和限制，這使得我國發(fā)展真正屬于自己的高端數(shù)控設備已迫在眉睫。 §1.2 零件的工藝分析 §1.2.1 國內(nèi)數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 我國的數(shù)控技術(shù)自發(fā)展以來經(jīng)歷了多個不同的階段，從最初封閉式的發(fā)展逐漸向開放式發(fā)展轉(zhuǎn)化。從最初價格高昂的技術(shù)引進，消化磨合逐漸到自主研發(fā)，設計創(chuàng)新。從受制于人到自力更生，這一路走來使我國逐漸形成了自己的發(fā)展體系和科研隊伍，在建立完成自己的研發(fā)生產(chǎn)基地的同時也使我國孕育出一批科技人才的種子，此后便逐漸涌現(xiàn)出大量出類拔萃的研究學者，使我國在數(shù)控技術(shù)發(fā)展的長遠道路上再次邁出了穩(wěn)健扎實的一步，為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展埋下了希望的種子，促使國內(nèi)涌現(xiàn)出一批初具規(guī)模的數(shù)控企業(yè)，研發(fā)設計了真正屬于自己的數(shù)控裝備。國內(nèi)數(shù)控企業(yè)在之后的幾年中不斷的發(fā)展與壯大，其自主開發(fā)的系統(tǒng)在加工控制精度和機床可靠性等方面的性能都得到了不小的提升，研發(fā)體系不斷完善，再加上其相對國外而言低廉的價格，開始逐漸取得國內(nèi)用戶的認可和青睞，在國內(nèi)的數(shù)控市場上逐漸有了自己的一席之地。從長遠的角度來看，國產(chǎn)系統(tǒng)和產(chǎn)品暫時還無法與國外成熟的技術(shù)相抗衡，我們還有諸多的缺陷和不足需要改進，在今后的發(fā)展道路中還應繼續(xù)完善創(chuàng)新發(fā)展的大環(huán)境，自身發(fā)展的同時帶動中、小型企業(yè)發(fā)展，幫助它們實現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)型。 第2章 總體方案計 §2.1 傳動系統(tǒng)選擇 電機與絲桿之間的傳動方式有三種不同的方式可供選擇：一種是采用聯(lián)軸器直接連接，第二種是采用同步齒形帶來傳動，第三種是采用精密的齒輪來作傳動。 精密齒輪傳動的特點有： 1. 小模數(shù)的傳動的使用較為廣泛。 2. 在運動傳遞的準確性方面有較高的要求，即傳動精度與回轉(zhuǎn)誤差。 3. 具有高的傳動效率，其包括平均和瞬時兩個方面。 4. 一般而言其轉(zhuǎn)動慣量不會太大。 5. 采用這種傳動方式時其整體結(jié)構(gòu)不宜復雜。 同步齒形帶傳動的特點： 1. 其通過齒輪的嚙合來傳動，這樣以來就不會出現(xiàn)相對滑動的現(xiàn)象,保證其能做到傳動的同步。 2. 同步齒形帶可用于高速傳動，因其在經(jīng)過特殊的制造后具備了輕量、高強度的特點。 3. 由于齒形帶傳動的性質(zhì)并非摩擦傳動，所以其能夠以較大的傳動比做單級傳動。 4. 同步齒形帶的傳動效率較高，因其沒有特別張緊，所以在軸上所受的力較小。 聯(lián)軸器的連接： 1. 能夠?qū)ο噙B兩軸軸線的相對偏移量給予補償功能的為撓性聯(lián)軸器，其同時對由垂直度等原因引起的干涉也能起到補償作用。 2. 無法對相連兩軸軸線的相對偏移量給予補償功能的為剛性聯(lián)軸器，其同時也不具備減震緩沖的功能。 螺桿、滾子和螺母共同組成了滾珠絲杠螺母副。滾珠絲杠的功能促使其螺母副內(nèi)部的滾子、滾道得到更深層次的發(fā)展，其之所以能夠在國內(nèi)各機械行業(yè)中得到大量的使用，正是因為其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化改變了摩擦的性質(zhì)，滾子的加入使?jié)L動摩擦代替了原有的滑動摩擦，這在減小內(nèi)部摩擦阻力的同時有效提升了絲杠的傳動精度。 。 §2.3 傳動方式選擇 對于傳動方式來說，這里有兩種傳動方式：一種是將絲桿與工作臺通過軸承連接在一起，把螺母副與螺母座連接為一體后再把他們固定于靜導軌之上，這樣通過電機帶動了絲杠轉(zhuǎn)動從而再帶動工作臺移動。第二種方式是將絲桿通過軸承與靜導軌固定在一起，而螺母副與X向的工作臺或Y向的滑座 固定在一起，絲杠將動力傳遞給螺母后使得螺母度帶動工作臺和滑座移動，我們采用了第一種方法。 第3章 進給系統(tǒng)設計 §3.1 銑削力的計算 §3.1.1 主要設計參數(shù) 以已有數(shù)控銑床的各項數(shù)據(jù)作為參照，具體數(shù)據(jù)如下表3-1給出: 表3-1 數(shù)控銑床設計參數(shù) §3.1.2 工作臺尺寸及重量估算 (1) 工作臺尺寸：X =900(mm) Y =420(mm) X向拖板尺寸：1300mm×550mm×50mm X向拖板重量：1300×550×50×10-3×7.8×10-2 =2788.5 N 上導軌座重量：1300×550×5×10-3×7.8×10-2 =278.85 N X向總重量：Gx =2788.5＋278.85 =3067.35 N (2) Y向拖板尺寸：900mm×420mm×50mm Y向拖板重量： 導軌座重量： 夾具及工件重量約為：150N X-Y工作臺運動部分的總重量為：Gx-y =12547.086 N 銑削力與刀具材料、工件、刀具進給量有關(guān)。銑刀為硬質(zhì)合金圓柱銑刀，銑削材料為45鋼,銑削力計算公式為 (3-1) 式中：—主銑削力(N)； —銑削接觸弧深度，=4(mm)； —銑刀齒數(shù)， =6； —銑削深度，=20(mm)； —每齒進給量， =0.1(mm/齒)； —銑刀直徑， =50(mm)； 主銑削力Fc = 1020×40.88×0.10.75×50-0.87×20×6 = 2451.83 N 逆銑： FH/Fc =1.2 FH =2942.19 N Fve/Fc =0.3 Fve =735.55 N 順銑： FH/Fc =0.9 FH =2206.64 N Fve/Fc =08 Fve =1961.46 N 水平面內(nèi)走到抗力 FH =2942.19 N、最大垂直分Fve =1961.46 N §3.2 滾珠絲杠設計計算 §3.2.1 計算進給牽引力 絲杠所承受的進給牽引力數(shù)值的大小會因其導軌類型的不同而不同，之所以這樣是因為這個牽引力是由工作臺等移動部件的重量和銑削加工時刀具的走刀抗力以及由這兩個力在靜導軌上引起的摩擦力的總和所構(gòu)成的。 本次設計的數(shù)控銑床X向的導軌類型為燕尾形導軌則X向絲杠牽引力： （3-2） = 2942.19+1.414×0.04×3067.35 = 3115.679N 本次設計的數(shù)控銑床Y向的導軌類型為燕尾形導軌則Y向絲杠牽引力： （3-3） = 2942.19+1.414×0.04×12547.086 = 3651.85N Y向滾珠絲杠螺母幾何參數(shù)計算如表3-3所示： 表3-3 Y向絲杠螺母副幾何參數(shù) 名稱 符號 計算結(jié)果 公稱直徑 d0 50mm 螺距 L 10mm 鋼球直徑 dq 5.953mm 螺距法面半徑 R 3.096mm 表3-3 Y向絲杠螺母副幾何參數(shù) (續(xù)） 偏心距 e 0.085 螺紋升角 γ 螺桿外徑 48.5mm 螺桿內(nèi)徑 42.978mm 螺母螺紋外徑 56.022mm 螺母內(nèi)徑 48.8094mm §3.3 傳動效率的計算 滾珠絲杠螺母副的傳動效率： （3-7） 式中： φ—摩擦角，滾珠絲桿副中滾動體的摩擦系數(shù) ，其摩擦角； γ—滾珠絲杠的螺紋升角； ηx =ηy =tanγ/tan（γ+φ） = tan4°10′/tan(4°10+10′)= 0.963 §3.4 剛度校核 如若滾珠絲杠的軸向剛度不滿足要求則會使絲杠產(chǎn)生軸向變形，如果絲桿發(fā)生了變形那么數(shù)控機床運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性和機加工的定位精度將會受到很大的影響。為了避免此種情況的發(fā)生，這里對絲杠的剛度進行校核。 由銑床工作負載所引起的絲杠導程的變化量計算如下： （3-8） 式中：—滾珠絲杠的導程的變化量（在加工負荷Fm的影響下）； —滾珠絲杠收到的進給牽引力(N)； —滾珠絲杠導程(mm)； —材料彈性模量，對于鋼； —滾珠絲杠橫截面積（按絲杠內(nèi)徑計算）(cm2)； §3.6.2 聯(lián)軸器類型的選擇 圖3-1梅花形彈性聯(lián)軸器 彈性聯(lián)軸器是具有一定彈性的，如圖3-1為梅花形彈性聯(lián)軸器，擁有緩解沖擊和減緩震動的功能，其適宜的工作溫度范圍為負三十攝氏度到正八十攝氏度，能夠?qū)λB兩軸軸線相對的偏移量給予一定的補償，擁有高的靈敏度和高剛性，在中、小功率的軸系傳動中得到了廣泛的運用。對于長期使用來說，其具有免維護，抗油污和耐腐蝕的優(yōu)點，這使得它在國內(nèi)眾多的伺服控制系統(tǒng)中都得到了應用。 在這里我們選擇了梅花形彈性聯(lián)軸器來連接電機和絲杠的傳動。 第4章 電機的選型 §4.1 X向進給傳動系統(tǒng)伺服電機的選擇 1. 額定轉(zhuǎn)速的選擇 （4-1） 式中： －X向最大進給速度，； －滾珠絲杠螺距，； －傳動比，初選i=2； 取額定轉(zhuǎn)速； 2. 折算到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量JZ的選擇 在實際的生產(chǎn)工程中，我們通常使用飛輪的轉(zhuǎn)矩GDZ2來進行計算。 （4-2） 式中： —伺服電機軸上的飛輪轉(zhuǎn)矩（N·m2）； —經(jīng)換算后作用在伺服電機軸上的總飛輪轉(zhuǎn)矩（N·m2）； —實際負載飛輪轉(zhuǎn)矩（N·m2）； ＝1.1～1.2（中間轉(zhuǎn)動軸越多，值越大）； 若以加速時間最短為約束條件則： GDM2 = GDL2 GDL2 = 4W（Δr/2π×103）2 GDZ2 = （δ+i2）4W（Δr/2π×103）2 式中： W —重力，W =2788.5 (N)； Δr —轉(zhuǎn)動半徑，Δr =B/i=10×2=20 (mm)； 取δ=1.2； 則： GDL2 = 4W（Δr/2π×103）2 =4×2788.5×（20/2π×103）2 =0.113 N·m2 GDZ2 = （δ+i2）4W（Δr/2π×103）2 =（1.2+1/4）×0.113 =0.134 N·m2 根據(jù)轉(zhuǎn)動慣量和飛輪的轉(zhuǎn)矩的關(guān)系可知： （4-3） 式中： JZ —轉(zhuǎn)動慣量（Kg·m2）； G —重力加速度（9.8m/s2）； JZ = GDZ2/4g=0.134/（4×9.8）=3.42×10-3 Kg·m2 3. 負載慣量的選擇 JN ≥ JZ 取 JN=90.1×10-4 Kg·m2 GD2N =4g·JN =3.532×10-3 Kg·m2 式中: GD2N —額定飛輪轉(zhuǎn)矩(Kg·m2）； 4. 額定轉(zhuǎn)矩MN的選擇 負載轉(zhuǎn)矩： =（0.3728+0.19）×1300/（375×0.2） = 9.755N·m 加速轉(zhuǎn)矩為： Mma = ML+Ma=11.07+9.755=20.825N·m﹤MN =48 N·m 減速轉(zhuǎn)矩為： Mmd = ML－Ma=11.07-9.755=1.315 N·m﹤MN =48 N·m 滿足要求 Mma﹤MN 及 Mmd﹤MN 3. 連續(xù)工作電動機轉(zhuǎn)矩的計算 連續(xù)工作時電動機應有的轉(zhuǎn)矩是： M = = = 6.74 N·m ﹤MN = 48 N·m 結(jié)束語（占一頁） 本次課程設計 ，通過此次的學習實踐，讓我切身體會了實際的設計過程與操作過程，在設計的各個階段中都面臨著諸多的困難和疑惑，在一步步的實際操作中深刻體會到了一個正真滿足各方需求的合格產(chǎn)品，在實際設計過程中的復雜程度，認識到自己所欠缺的專業(yè)知識和能力，看到了在長期實踐的考驗下自己已學知識體系的缺失部分，不過在老師長期耐心細致的輔導下，最終完成了畢業(yè)設計任務。 本著嚴肅認真的態(tài)度和求實創(chuàng)新的精神及價值觀，現(xiàn)就本次設計與已有結(jié)果的比較及其中依然存在的問題和進一步研究的建議作出以下總結(jié)：與現(xiàn)有數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)相比其在總體結(jié)構(gòu)的受力，懸臂梁的設計，和部分細小零件的選用方面可能存在著欠缺和不足，同時在各傳動件的受力和布局方面還能做更深一步的分析和優(yōu)化，在今后進一步的研究過程中還能更加完善其相應的輔助設施和零部件的設計，使其更具完整性和實用性。 參考文獻（占一頁） [1] 杜國臣. 機床數(shù)控技術(shù)[M]. 機械工業(yè)出版社, 2015. [2] 吳宗澤. 機械設計實用手冊[M]. 化學工業(yè)出版社，2001. [14] 蔡蘭. 機械零件工藝性手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2007. [15] 李靜. 機械設計基礎[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2007. [16] 朱龍根. 簡明機械零件設計手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1997. [17] 高俊婷. 機械制圖[M]. 第二版. 北京：高等教育出版，2003. 致 謝（占一頁） 24