畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于UG雙面強(qiáng)力銑床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

編號(hào)：桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書(shū)題目：系別：專(zhuān)業(yè)：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：職稱(chēng)：題目類(lèi)型：理論研究實(shí)驗(yàn)研究工程設(shè)計(jì)工程技術(shù)研究軟件開(kāi)發(fā)應(yīng)用研究20XX年5月26日獨(dú)創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：日期：關(guān)于學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)的說(shuō)明本人完全了解桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的以下規(guī)定：學(xué)院有權(quán)采用影印、縮印、掃描、數(shù)字化或其它手段保存論文；學(xué)院有權(quán)提供本學(xué)位論文全文或者部分內(nèi)容的閱覽服務(wù)；學(xué)院有權(quán)將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索、交流；學(xué)院有權(quán)向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或者機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版。學(xué)位論文作者簽名：日期：導(dǎo)師簽名：日期：摘要機(jī)械加工技術(shù)的應(yīng)用是人類(lèi)由人力手工轉(zhuǎn)向機(jī)械加工的一次重大技術(shù)變革，使制造行業(yè)的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。由于各類(lèi)的機(jī)床的投入使用，促使人們不斷的研發(fā)新技術(shù)讓現(xiàn)在的雙面強(qiáng)力銑床機(jī)床綜合了電子微型計(jì)算機(jī)、自動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)、精密測(cè)量等方面技術(shù)成果，它一定程度上提高了機(jī)械化加工制造的水平，解決了一些加工方面的技術(shù)問(wèn)題，為社會(huì)提供了高質(zhì)量機(jī)械產(chǎn)品及取得的經(jīng)濟(jì)效益。自從銑床機(jī)床進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)起，我國(guó)銑床機(jī)床行業(yè)就呈現(xiàn)出平蓬勃的發(fā)展趨勢(shì)。近年來(lái)，通過(guò)各大機(jī)床廠(chǎng)的努力及采取與國(guó)外著名機(jī)床廠(chǎng)家的積極合作，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，消化吸收樣機(jī)等措施，我國(guó)銑床機(jī)床制造水平有了很大提高，數(shù)控機(jī)床在切削機(jī)床中的比例越來(lái)越高。目前，我國(guó)銑床機(jī)床的品種、規(guī)格越來(lái)越全，質(zhì)量也越來(lái)越穩(wěn)定，進(jìn)入全面使用的發(fā)展階段。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)就是通過(guò)對(duì)雙面強(qiáng)力銑床的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)加深對(duì)現(xiàn)代機(jī)床的了解，并且對(duì)關(guān)鍵部位零件進(jìn)行校核，也通過(guò)本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)熟練掌握三維軟件工具UG的應(yīng)用，并借此次設(shè)計(jì)來(lái)考查自己大學(xué)本科所學(xué)的設(shè)計(jì)知識(shí)和提升自己的機(jī)械設(shè)計(jì)能力。關(guān)鍵詞：雙面銑床；伺服驅(qū)動(dòng)；滾珠絲崗AbstractTheapplicationofmachiningtechnologyisamajortechnologicalchangefrommanuallabortomachining,whichmakesthedevelopmentofmanufacturingindustryenteranewstage.Asvariouskindsofmachinetoolsareputintouse,peopleareconstantlydevelopingnewtechnologiestointegratethecurrentdouble-sidedpowerfulmillingmachinetoolswiththetechnicalachievementsofelectronicmicrocomputers,automaticservodrive,precisionmeasurement,etc.,whichtoacertainextentimprovesthelevelofmechanizedprocessingandmanufacturing,solvessometechnicalproblemsinprocessing,andprovideshigh-qualitymechanicalproductsforthesocietyEconomicbenefitsachieved.Sincethemillingmachinetoolhasenteredthemarketofourcountry,themillingmachinetoolindustryinourcountryhasshownaflatandvigorousdevelopmenttrend.Inrecentyears,withtheeffortsofmajormachinetoolfactoriesandtheactivecooperationwithfamousforeignmachinetoolmanufacturers,theintroductionofadvancedtechnology,digestionandabsorptionofprototypesandothermeasures,themanufacturinglevelofmillingmachinetoolsinChinahasbeengreatlyimproved,andtheproportionofCNCmachinetoolsincuttingmachinetoolsisincreasing.Atpresent,thevarietiesandspecificationsofmillingmachinetoolsinChinaaremoreandmorecomplete,thequalityismoreandmorestable,andithasenteredthedevelopmentstageoffulluse.Thisgraduationdesignistodeepentheunderstandingofmodernmachinetoolsthroughthemechanicalstructuredesignofdouble-sidedpowerfulmillingmachine,andcheckthepartsofkeyparts.Itisalsotomastertheapplicationofthree-dimensionalsoftwaretoolUGskillfullythroughthisgraduationdesign,andusethisdesigntocheckthedesignknowledgelearnedbytheundergraduateandimprovetheirmechanicaldesignability.Keywords:doublefacemillingmachine；servodrive；ballscrewpost目錄引言 11.國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及主要內(nèi)容 11.1國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況 11.1.1國(guó)內(nèi)發(fā)展情況 11.1.2國(guó)外發(fā)展情況 21.2本課題的研究?jī)?nèi)容 22機(jī)床總體方案擬定 32.1本課題的主要目的 32.2機(jī)床的加工工藝 32.2機(jī)床運(yùn)動(dòng)的分配 32.3機(jī)床結(jié)構(gòu)布局 33機(jī)床水平移動(dòng)工作臺(tái)設(shè)計(jì) 53.1導(dǎo)軌 53.1.1導(dǎo)軌的選擇 53.1.2導(dǎo)軌材料選擇 53.1.3確定導(dǎo)軌寬度 63.2工作平臺(tái)設(shè)計(jì) 83.2.1工作平臺(tái)介紹 83.2.2工作平臺(tái)詳細(xì)設(shè)計(jì) 83.3傳動(dòng)設(shè)計(jì) 93.3.1傳動(dòng)方式確定 93.3.2滾珠絲杠選型 103.3.3滾珠絲杠副的安全使用 153.3.4進(jìn)給電機(jī)選型 163.3.4減速器選型 183.3.5其他零部件選型 193.3.6校核計(jì)算 203.4床身設(shè)計(jì) 223.4.1床身應(yīng)滿(mǎn)足的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)步驟 223.4.2床身的靜剛度 233.4.3床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 243.4.4床身的整體設(shè)計(jì)及其校核 263.4.5床身導(dǎo)軌的潤(rùn)滑和防護(hù) 264切削動(dòng)力頭電機(jī)和主軸的設(shè)計(jì) 294.1主電機(jī)的選擇 294.3主軸組件設(shè)計(jì) 295結(jié)論 36謝辭 37參考文獻(xiàn) 38引言當(dāng)今世界各國(guó)的實(shí)體制造業(yè)都廣泛采用高效強(qiáng)力銑床等先進(jìn)的機(jī)床技術(shù)，來(lái)提高本國(guó)的制造能力和水平，以此來(lái)提高對(duì)多變的市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。傳統(tǒng)的機(jī)床或者專(zhuān)用化的機(jī)床已不能滿(mǎn)足加工生產(chǎn)要求。為了解決上述該類(lèi)情況，高效高精密的強(qiáng)力雙面銑床便應(yīng)運(yùn)而生。該類(lèi)機(jī)床通用性強(qiáng)、加工精度高、加工高效穩(wěn)定、機(jī)器結(jié)實(shí)耐用，維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。它也綜合的應(yīng)用了現(xiàn)代化微型計(jì)算機(jī)、自動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)、精密測(cè)量等方面的技術(shù)成果及不斷的優(yōu)化現(xiàn)代化技術(shù)是其發(fā)展的方向之一。機(jī)械加工技術(shù)的應(yīng)用是人類(lèi)由人力手工轉(zhuǎn)向機(jī)械加工的一次重大技術(shù)變革，使制造行業(yè)的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。由于各類(lèi)的機(jī)床的投入使用，促使人們不斷的研發(fā)新技術(shù)讓現(xiàn)在的雙面強(qiáng)力銑床機(jī)床綜合了電子微型計(jì)算機(jī)、自動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)、精密測(cè)量等方面技術(shù)成果，它一定程度上提高了機(jī)械化加工制造的水平，解決了一些加工方面的技術(shù)問(wèn)題，為社會(huì)提供了高質(zhì)量機(jī)械產(chǎn)品及取得的經(jīng)濟(jì)效益。因此，本課題研究的意義在于：（1）了解強(qiáng)力銑床的工作原理、掌握強(qiáng)力銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程和方法、提高對(duì)強(qiáng)力機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能力；（2）通過(guò)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)及查閱相關(guān)資料提高獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力；（3）通過(guò)對(duì)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，優(yōu)化了主傳動(dòng)系統(tǒng)、改造進(jìn)給系統(tǒng)；本次畢業(yè)設(shè)計(jì)就是通過(guò)對(duì)雙面強(qiáng)力銑床的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)加深對(duì)現(xiàn)代機(jī)床的了解，并且對(duì)關(guān)鍵部位零件進(jìn)行校核，也通過(guò)本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)熟練掌握三維軟件工具UG的應(yīng)用，并借此次設(shè)計(jì)來(lái)考查自己大學(xué)本科所學(xué)的設(shè)計(jì)知識(shí)和提升自己的機(jī)械設(shè)計(jì)能力。1.國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及主要內(nèi)容1.1國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況1.1.1國(guó)內(nèi)發(fā)展情況我國(guó)銑床機(jī)床技術(shù)起步于1958年，近50年的發(fā)展歷程大致可分為三個(gè)階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國(guó)外的技術(shù)封鎖和我國(guó)的基礎(chǔ)條件的制，銑床機(jī)床技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國(guó)家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進(jìn)技術(shù)，消化吸收，初步建立起國(guó)產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開(kāi)放和國(guó)家的重視，以及研究開(kāi)發(fā)環(huán)境和國(guó)際環(huán)境的改善，我國(guó)銑床機(jī)床技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)以及在產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。第三階段是在國(guó)家的“八五”的后期和“九五”期間，即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究，進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)階段?？v觀(guān)我國(guó)銑床機(jī)床技術(shù)近五十年的發(fā)展歷程，特別是經(jīng)過(guò)四個(gè)五年計(jì)劃的攻關(guān)，總體來(lái)看取得的成績(jī)還是不小。自從銑床機(jī)床進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)起，我國(guó)銑床機(jī)床行業(yè)就呈現(xiàn)出平蓬勃的發(fā)展趨勢(shì)。近年來(lái)，通過(guò)各大機(jī)床廠(chǎng)的努力及采取與國(guó)外著名機(jī)床廠(chǎng)家的積極合作，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，消化吸收樣機(jī)等措施，我國(guó)銑床機(jī)床制造水平有了很大提高，數(shù)控機(jī)床在切削機(jī)床中的比例越來(lái)越高。目前，我國(guó)銑床機(jī)床的品種、規(guī)格越來(lái)越全，質(zhì)量也越來(lái)越穩(wěn)定，進(jìn)入全面使用的發(fā)展階段。目前，我國(guó)銑床機(jī)床正朝著高速高效切削方向發(fā)展，對(duì)加工精度的要求也不斷提高。而且將自動(dòng)技術(shù)運(yùn)用到銑床機(jī)床上，代替了傳統(tǒng)的手動(dòng)進(jìn)給工作，大大提高了生產(chǎn)效率，進(jìn)而使試制周期縮短，降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本，提高了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。另外，我國(guó)銑床機(jī)床也逐漸走向功能化，并且在這些方面取得了一定的進(jìn)展與突破。1.1.2國(guó)外發(fā)展情況國(guó)外近代第一臺(tái)普通銑床由美國(guó)人惠特尼在1818年制造了世界上第一臺(tái)普通臥式銑床，但銑床的專(zhuān)利卻是英國(guó)的博德默(帶有送刀裝置的龍門(mén)刨床的發(fā)明者)于1839年捷足先“得”的。就有了在專(zhuān)利權(quán)威脅和那個(gè)年代普通臥式銑床制造成本高的情況下，該機(jī)床在當(dāng)時(shí)問(wèn)津者不多。1862年，美國(guó)人J.R布朗制造出了世界上最早的萬(wàn)能銑床，這種銑床在備有萬(wàn)有分度盤(pán)和綜合銑刀兩個(gè)方面，該類(lèi)型銑床在那個(gè)時(shí)代是個(gè)了不起的創(chuàng)舉。他的萬(wàn)能銑床工作臺(tái)能在水平方向旋轉(zhuǎn)一定的角度，并帶有立銑頭等附件。同時(shí)設(shè)計(jì)的“萬(wàn)能銑床”在1867年巴黎博覽會(huì)上展出時(shí)，獲得了極大的成功。同一時(shí)間，布朗還設(shè)計(jì)了一種經(jīng)過(guò)研磨也不會(huì)變形的成形銑刀和制造了磨銑刀的研磨機(jī)，使其有了現(xiàn)代化銑床的雛形。進(jìn)入20世紀(jì)20年代由于制造行業(yè)的需要，開(kāi)始出現(xiàn)一些半自動(dòng)銑床，在經(jīng)歷世界第二次大戰(zhàn)后，西方各國(guó)為了改善民生和恢復(fù)戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)，開(kāi)始研發(fā)各類(lèi)新型機(jī)器。由于新式電子管的發(fā)明，是其衍生出計(jì)算機(jī)PC技術(shù)并應(yīng)用到銑床機(jī)床中去，使得數(shù)控技術(shù)和群控機(jī)床及自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)出現(xiàn)，開(kāi)始了工業(yè)制造自動(dòng)化加工時(shí)代。1.2本課題的研究?jī)?nèi)容雙面銑床是主要用于對(duì)工件兩側(cè)進(jìn)行強(qiáng)力兩側(cè)進(jìn)行強(qiáng)力銑削的機(jī)床。與傳統(tǒng)銑床的區(qū)別在于可同時(shí)對(duì)工件兩側(cè)面進(jìn)行銑削加工。是一種高效的銑床。要求對(duì)此機(jī)床進(jìn)給結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及部分零件設(shè)計(jì)，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的各項(xiàng)內(nèi)容。1. 閱讀相關(guān)文獻(xiàn)以及資料，了解雙面強(qiáng)力銑床一些基本情況，原理和類(lèi)型，并分析主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的各類(lèi)傳動(dòng)機(jī)理2. 機(jī)床總體布局方案的擬定3.機(jī)床主要部件結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)4.機(jī)床主要部件結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)計(jì)算5.機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)6.機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)計(jì)算7.完成關(guān)鍵零部件的校核2機(jī)床總體方案擬定2.1本課題的主要目的（1）設(shè)計(jì)一款雙面強(qiáng)力銑床，主要用于對(duì)工件兩側(cè)進(jìn)行強(qiáng)力兩側(cè)進(jìn)行強(qiáng)力銑削的加工。與傳統(tǒng)銑床的區(qū)別在于可同時(shí)對(duì)工件兩側(cè)面進(jìn)行銑削加工。是一種高效的銑床。要求對(duì)此機(jī)床進(jìn)給結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及部分零件設(shè)計(jì)，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的各項(xiàng)內(nèi)容。（2）根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，綜合工程材料、工程力學(xué)，機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、UG、solideworks、CAD軟件等知識(shí)，并進(jìn)行制圖和三維建模。2.2機(jī)床的加工工藝主要用于對(duì)工件兩側(cè)進(jìn)行強(qiáng)力兩側(cè)進(jìn)行強(qiáng)力銑削的加工。與傳統(tǒng)銑床的區(qū)別在于可同時(shí)對(duì)工件兩側(cè)面進(jìn)行銑削加工。在完成前到工序的加工之后，使用專(zhuān)用夾具加待加工零件固定在銑床工作臺(tái)上，使用動(dòng)力頭裝置對(duì)工件的兩個(gè)側(cè)面同時(shí)進(jìn)行切削加工。2.2機(jī)床運(yùn)動(dòng)的分配根據(jù)加工工件外形和加工工藝確定切割刀具與工件有2個(gè)相對(duì)自由度，動(dòng)作分配如下：圓盤(pán)銑刀轉(zhuǎn)動(dòng)、工作臺(tái)沿床身導(dǎo)軌移動(dòng)。2.3機(jī)床結(jié)構(gòu)布局機(jī)床結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)是指確定機(jī)床的組成部件，以及各部件及其操縱、控制等輔助機(jī)構(gòu)在整臺(tái)機(jī)床中的配置方式。一般加工工件質(zhì)量比較大時(shí)采用框架式機(jī)床，同時(shí)由于加工工件長(zhǎng)度較大，本次設(shè)計(jì)機(jī)床結(jié)構(gòu)布局形式采用臥式，基礎(chǔ)支承件形式采用立柱式，本次設(shè)計(jì)機(jī)床布局主要參考臥式鏜銑床擬定，大致布局如圖2.2.1所示。圖2.1機(jī)床大致布局機(jī)床工作臺(tái)作為機(jī)床整體的重要組成部分，機(jī)床工作時(shí)工件由夾具固定在工作臺(tái)上，工件隨工作臺(tái)移動(dòng)。其設(shè)計(jì)的合理性與否直接影響到整體機(jī)床的性能。參考目前研究比較成熟的臥式機(jī)床-刨床、臥式鏜銑床工作臺(tái)的布局結(jié)構(gòu)，根據(jù)加工工件的大小及其具體要求對(duì)本次機(jī)床工作臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，本機(jī)床工作臺(tái)主要有底座、工作臺(tái)、驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、導(dǎo)軌防護(hù)罩等幾部分組成。3機(jī)床水平移動(dòng)工作臺(tái)設(shè)計(jì)3.1導(dǎo)軌3.1.1導(dǎo)軌的選擇常用的導(dǎo)軌形式為矩形、三角形、燕尾形、圓形四大類(lèi)并可相互組合，每一類(lèi)又分凹凸兩種(如表3.1.1所示）。表3.1常見(jiàn)導(dǎo)軌形式當(dāng)導(dǎo)軌水平布置時(shí)，凸形導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是不易積存鐵屑及臟物，但于此同時(shí)也不易存油，故潤(rùn)滑性比較一般，不是特別好，只宜用于低速移動(dòng)；凹形導(dǎo)軌的優(yōu)缺點(diǎn)與之相反，在導(dǎo)軌有較好的防止蕩入鐵屑及臟物的性能時(shí)，它可用于高速移動(dòng)[8]。為提高導(dǎo)軌防止蕩入鐵屑及臟物的性能，本切割機(jī)床床身導(dǎo)軌選用凹形導(dǎo)軌。矩形導(dǎo)軌兩個(gè)方向各有自己的導(dǎo)軌面，優(yōu)點(diǎn)是這樣兩個(gè)方向上的誤差不會(huì)相互影響，此外矩形導(dǎo)軌承載能力強(qiáng)、剛度比較高、制造簡(jiǎn)單成本低。但是矩形導(dǎo)軌磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償，間隙調(diào)整起來(lái)比較麻煩；三角形導(dǎo)軌靠三角形二個(gè)側(cè)面導(dǎo)向，導(dǎo)向性好，但三角形導(dǎo)軌水平和垂直兩個(gè)方向上的誤差相互影響，制造相對(duì)困難；燕尾形導(dǎo)軌適用于多層運(yùn)動(dòng)件的地方或要求速度低的場(chǎng)合，但其剛度較差且制造較復(fù)雜[8]。組合導(dǎo)軌分雙三角形導(dǎo)軌、雙矩形導(dǎo)軌、三角形矩形導(dǎo)軌、矩形燕尾形導(dǎo)軌等。其中三角形和矩形導(dǎo)軌組合有有導(dǎo)向性好、剛度高和制造方便等諸多優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用很廣，例如應(yīng)用于龍門(mén)銑床、龍門(mén)刨床的導(dǎo)軌副等[8]。根據(jù)滑動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)特點(diǎn)又分動(dòng)壓導(dǎo)軌、普通滑動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、載荷導(dǎo)軌等幾類(lèi)。本機(jī)床屬于重型導(dǎo)軌，但精度要求一般選用普通滑動(dòng)導(dǎo)軌。綜合考慮機(jī)床工作臺(tái)導(dǎo)軌初步擬定為三角形矩形組合普通滑動(dòng)導(dǎo)軌。三角形和矩形組合導(dǎo)軌的缺點(diǎn)是當(dāng)摩擦系數(shù)相同時(shí)矩形導(dǎo)軌摩擦力和三角形導(dǎo)軌摩擦力不同，會(huì)使工作臺(tái)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力矩，為使兩邊摩擦力相同取矩形導(dǎo)軌摩擦系數(shù)u=0.04三角形導(dǎo)軌摩擦系數(shù)u=0.03。3.1.2導(dǎo)軌材料選擇導(dǎo)軌的材料有鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料等，具體不同導(dǎo)軌材料的特點(diǎn)見(jiàn)表3.1.2，導(dǎo)軌材料應(yīng)具有耐磨性好、工藝性好和成本低等特點(diǎn)。表3.2不同導(dǎo)軌材料的特點(diǎn)材料特點(diǎn)應(yīng)用鑄鐵易于鑄造切削加工、成本低、有良好的減振性和耐磨性。一般采用淬火的辦法提高導(dǎo)軌表面的硬度。鋼耐磨性好、有較強(qiáng)的防止撕傷、抗磨料磨損的能力。一般采用淬火鋼和氮化鋼的鑲鋼導(dǎo)軌、鑄鐵一淬火鋼導(dǎo)軌有色金屬運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)、防止撕傷、移動(dòng)精度高。大多采用與鑄鐵的支承導(dǎo)軌相配偶的形式，用于重型機(jī)床的動(dòng)導(dǎo)軌上塑料耐磨性好、抗撕扯能力強(qiáng)、摩擦系數(shù)低、化學(xué)穩(wěn)定性好、低速時(shí)不易出現(xiàn)爬行、加工性好、工藝簡(jiǎn)單、成本低。塑料導(dǎo)軌不僅可與不淬硬的鑄鐵導(dǎo)軌組合，還可與鑷鋼導(dǎo)軌組合使用。在導(dǎo)軌配偶副中，為了提高耐磨性，動(dòng)導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌應(yīng)盡量分別采用不同的材料。如果情況特殊必須采用相同的材料，也應(yīng)采用不同的熱處理使雙方具有不同的硬度[8]。如果以不淬硬的鑄鐵一鑄鐵副的相對(duì)壽命為1時(shí)，則不淬火鑄鐵一淬火鑄鐵副為2—3，不淬火鑄鐵一淬火鋼副大于2。塑料一鑄鐵副和有色金屬板—鑄鐵副主要用于靜壓導(dǎo)軌、大型機(jī)床導(dǎo)軌和不易潤(rùn)滑的導(dǎo)軌，以保護(hù)支承導(dǎo)軌，提高其耐磨性。導(dǎo)軌材料初步選用進(jìn)口塑料貼塑導(dǎo)軌和鑄鐵導(dǎo)軌組合，其中工作臺(tái)導(dǎo)軌采用貼塑導(dǎo)軌，床身導(dǎo)軌采用鑄鐵導(dǎo)軌，床身導(dǎo)軌需進(jìn)行刮研處理。3.1.3確定導(dǎo)軌寬度導(dǎo)軌的壓強(qiáng)直接到影響導(dǎo)軌接觸變形和耐磨性。設(shè)計(jì)導(dǎo)軌時(shí)，應(yīng)根據(jù)導(dǎo)軌的具體工作情況，選擇合適的壓強(qiáng)許用值。取得過(guò)大，則會(huì)加劇導(dǎo)軌磨損；反之，又會(huì)增大導(dǎo)軌的尺寸[8]。重型機(jī)床和精密機(jī)床壓強(qiáng)可按（表3.1.3）選取。專(zhuān)用機(jī)床許用壓強(qiáng)比表中數(shù)值減少25%~30%。表3.3導(dǎo)軌壓強(qiáng)導(dǎo)軌種類(lèi)平均壓強(qiáng)（MP）最大壓強(qiáng)(MP)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和滑動(dòng)較大的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌中型機(jī)床0.4~0.50.8~1.0重型機(jī)床0.2~0.30.4~0.6滑動(dòng)速度低的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌中型機(jī)床1.2~1.52.5~3.0重型機(jī)床0.51.0~1.5磨床0.025~0.040.05~0.08主運(yùn)動(dòng)和滑動(dòng)速度較大的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的圓導(dǎo)軌（D為導(dǎo)軌直徑）D<3000.4D>3000.2~0.3環(huán)狀0.15依據(jù)設(shè)計(jì)的龍門(mén)式機(jī)床縱向?qū)к壴S用壓強(qiáng)選擇為。圖3.1工作臺(tái)導(dǎo)軌根據(jù)圖導(dǎo)軌工作示意圖（如圖3.1.1），加工過(guò)程中由于工作臺(tái)與工件總質(zhì)量很大，在此可視作導(dǎo)軌均勻受力，工作臺(tái)與工件近似對(duì)稱(chēng)分布，則不考慮。（1）確定矩形導(dǎo)軌寬度P=F/A<[p]；P-矩形導(dǎo)軌所受壓強(qiáng)，Mpa；F-矩形導(dǎo)軌所受壓力，N；A-矩形導(dǎo)軌面積，A=L×S，L-導(dǎo)軌接觸長(zhǎng)度，L=4000mm,S-導(dǎo)軌寬度；[p]-矩形導(dǎo)軌需要壓強(qiáng)，Mpa。F=F1=F2=G/2=250000/2=125000N；S>F/[p]L=150000/0.5X4000=62.5mm；確定矩形導(dǎo)軌最小寬度為62.5mm。（2）確定V型導(dǎo)軌寬度對(duì)于V型導(dǎo)軌副，建立如（圖3.1.3）所示模型圖3.2受力簡(jiǎn)圖確定S1大小:確定S:矩形導(dǎo)軌與V型導(dǎo)軌寬度相同，同時(shí)參考載重量在15-20噸左右的臥式工作臺(tái)導(dǎo)軌寬度（見(jiàn)表3.1.4），選定本次機(jī)床導(dǎo)軌為180mm。表3.4重型龍門(mén)銑導(dǎo)軌寬度型號(hào)最大加工重量/T導(dǎo)軌寬度/mmX2020D15150X2020E15150X2025A20180X2025B201803.2工作平臺(tái)設(shè)計(jì)3.2.1工作平臺(tái)介紹工作平臺(tái)是用來(lái)安裝工件的，對(duì)于龍門(mén)刨銑床工作臺(tái)的工作面一般為矩形，材料通常為HT200-300，工作面上根據(jù)要求一般開(kāi)設(shè)T形槽。鑄鐵平臺(tái)的整體規(guī)格不能太大，太大時(shí)為保證工作臺(tái)的性能要求采用多塊拼接的方法。對(duì)平臺(tái)使用性能產(chǎn)生較大的影響的是材料的質(zhì)量及熱處理的水平，因此平臺(tái)鑄鐵牌號(hào)的選擇特別重要，此外為消除鑄鐵平臺(tái)內(nèi)的殘余應(yīng)力需經(jīng)時(shí)效處理[9]。3.2.2工作平臺(tái)詳細(xì)設(shè)計(jì)由工件大小及參考其他類(lèi)型龍門(mén)銑床技術(shù)參數(shù)（如表3.2.1）確定工作臺(tái)材料為HT250，尺寸初步擬定長(zhǎng)為1600m寬為630m厚100mm，有17排T型槽，T型槽寬18mm。根據(jù)前面導(dǎo)軌選擇普通滑動(dòng)導(dǎo)軌傳動(dòng)，同時(shí)參考一般龍門(mén)銑床工作臺(tái)結(jié)構(gòu)，本機(jī)床工作臺(tái)平臺(tái)和導(dǎo)軌鑄成一體。表3.5重型龍門(mén)銑工作臺(tái)相關(guān)參數(shù)型號(hào)承載量/T工作平臺(tái)臺(tái)大小/mm導(dǎo)軌中心距/mmX2020D1510000X1600X2001100X2020E1512000X1600X2001100X2025A206000X2250X2401200X2025B208000X2250X2401200X2025C2510000X2250X2401200X2025D2512000X2250X2401200根據(jù)《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》龍門(mén)式機(jī)床床身導(dǎo)軌的跨距和工作平臺(tái)寬度之比一般龍門(mén)刨床為0.49-0.7，龍門(mén)銑床為0.57-0.7，同時(shí)參考上表數(shù)據(jù)。初步確定導(dǎo)軌中心距為1200mm。設(shè)計(jì)工作平臺(tái)時(shí)，如果把工作平臺(tái)設(shè)計(jì)成實(shí)心的則質(zhì)量較大，同時(shí)又過(guò)于笨重，參考XMC2031C型號(hào)大型龍門(mén)刨床工作平臺(tái)樣式在工作臺(tái)兩側(cè)和底部開(kāi)洞，減輕了工作臺(tái)質(zhì)量，提高了其靈活性。另外工作臺(tái)導(dǎo)軌選用的貼塑導(dǎo)軌，矩形導(dǎo)軌選用10塊400180的夾布塑料導(dǎo)軌板，三角形導(dǎo)軌選用20塊400120的夾布塑料導(dǎo)軌板（需加工成與三角形導(dǎo)軌正好貼合的導(dǎo)軌板），粘接好后用螺釘和銷(xiāo)子固定。為使三角形和矩形導(dǎo)軌與工作臺(tái)導(dǎo)軌接觸均勻，首先應(yīng)加工工作臺(tái)平面確保其平面度，然后導(dǎo)軌貼塑后需在固定的模具上測(cè)量保證工作臺(tái)面的平面度，達(dá)不到要求則修磨工作臺(tái)導(dǎo)軌面直到滿(mǎn)足要求。3.3傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.3.1傳動(dòng)方式確定機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)常用的機(jī)械傳動(dòng)方式有3種：滾珠絲杠副傳動(dòng)、靜壓蝸桿一蝸母條傳動(dòng)和雙齒輪一齒條傳動(dòng)。各種傳動(dòng)形式特點(diǎn)見(jiàn)（表3.6）[10]。表3.6一般機(jī)械傳動(dòng)方式的特點(diǎn)類(lèi)型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)滾珠絲杠副傳動(dòng)制造工藝成熟、傳遞扭矩大、導(dǎo)程精度高、摩擦阻力小、傳動(dòng)效率高、響應(yīng)靈敏度高、傳動(dòng)快捷等。當(dāng)絲杠較長(zhǎng)且水平安裝時(shí)，絲杠因自重會(huì)產(chǎn)生彎曲。靜壓蝸桿一蝸母條傳動(dòng)傳動(dòng)為液體摩擦，傳動(dòng)精度比較高。需要另外再加一套注入壓力油的液壓系統(tǒng)。雙齒輪一齒條傳動(dòng)有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、移動(dòng)速度高、行程長(zhǎng)。由于制造和裝配精度的限制，位移精度和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性比較差。綜上所述結(jié)合目前重型龍門(mén)銑床刨床實(shí)際傳動(dòng)系統(tǒng)，一般銑床采用滾珠絲杠方式傳動(dòng)，刨床采用齒輪齒條方式傳動(dòng)，本次課題需要設(shè)計(jì)的機(jī)床工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度較慢，類(lèi)似于龍門(mén)銑床工作臺(tái)，初步擬定為滾珠絲杠方式傳動(dòng)（如圖3.3.1所示）。圖3.3滾珠絲杠傳動(dòng)3.3.2滾珠絲杠選型工作臺(tái)質(zhì)量10t,工件及夾具質(zhì)量15t。工作臺(tái)最大行程Lk=3500mm,工作臺(tái)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)u=0.04，快速進(jìn)給速度為4m/min,全行程定位精度50um，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大2000r/min,傳動(dòng)比i=8。要求壽命15000h。重力加速度9.8m/s2，工件快進(jìn)時(shí)要求0.25s達(dá)到最大速度。（1）確定導(dǎo)程Ph ；V-工作臺(tái)移動(dòng)速度，mm/min；n-電機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；i-傳動(dòng)比。(2)滾珠絲杠的精度確定滾珠絲杠副依據(jù)國(guó)標(biāo)GB／T17587．3—1998，分為定位滾珠絲杠副(P)和傳動(dòng)滾珠絲杠副(T)兩大類(lèi)，精度等級(jí)共分七個(gè)等級(jí)，即l、2、3、4、5、7、10級(jí)，最高等級(jí)為1級(jí)精度，最低等級(jí)為10級(jí)精度[11]。表3.7典型機(jī)床進(jìn)給滾珠絲杠的精度等級(jí)選擇參考(表3.3.2)和機(jī)床設(shè)計(jì)要求，選用5級(jí)精度滾珠絲杠。（3）確定當(dāng)量載荷工作臺(tái)由靜止經(jīng)過(guò)0.25S加速到4m/min,工作臺(tái)夾具和工件總質(zhì)量25噸。導(dǎo)軌摩擦系數(shù)u=0.04[12]。工作臺(tái)去路加速過(guò)程中絲杠軸向載荷：F1=umg+ma=0.04250009.8+250004/（600.25）=16467N；去路勻速移動(dòng)時(shí)絲杠軸向載荷：F2=umg=0.04250009.8=9800N；去路切割澆口時(shí)絲杠軸向載荷：F3=umg+Fa=0.04250009.8+3000=12800N；去路減速過(guò)程中絲杠的軸向載荷：F4=umg-ma=0.04250009.8-250004/(600.25)=3133N；回路加速過(guò)程中的絲杠軸向載荷：F5=-（umg+ma）=-[0.04250009.8+250004/（600.25）]=-16467N；回路勻速移動(dòng)時(shí)絲杠軸向載荷：F6=-umg=-（0.04250009.8）=-9800N；回路減速過(guò)程中絲杠的軸向載荷：F7=-umg+ma=-（0.04250009.8）+250004/(600.25)=-3133N；工作臺(tái)加速時(shí)絲杠軸向載荷最大Fmax=16467N，工作臺(tái)減速時(shí)絲杠軸向載荷最小Fmin=3133N。當(dāng)量載荷：Fm==12022N。（4)確定當(dāng)量轉(zhuǎn)速工作臺(tái)快速移動(dòng)時(shí)，速度最快Vmax=4m/min,則Nmax==250r/min；切割冒口時(shí)，工作臺(tái)移動(dòng)速度幾乎為0，Nmin=0r/min。當(dāng)量轉(zhuǎn)速：Nm==125r/min (5)確定預(yù)期額定動(dòng)載荷Cam當(dāng)滾珠絲杠副在較高轉(zhuǎn)速下工作時(shí)，應(yīng)按其使用壽命選擇基本尺寸，如果絲杠的額定動(dòng)負(fù)荷小于最大動(dòng)負(fù)荷，則絲杠會(huì)產(chǎn)生疲勞損壞，達(dá)不到預(yù)期的工作壽命．按滾珠絲杠副的預(yù)期工作時(shí)間L(小時(shí))[13]。計(jì)算額定動(dòng)載荷：Cam=；查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12-1-43，在輕微沖擊時(shí)載荷性質(zhì)系數(shù)在1.2-1.5間，取fw=1.3；Lh-機(jī)床壽命，Lh=15000；表12-1-42，可靠性系數(shù)fe=1；表12-1-41,精度系數(shù)fH=0.8。Cam==94308N；若按滾珠絲杠副的預(yù)期運(yùn)行距離Ls計(jì)算：Cam1=；Ls為預(yù)期運(yùn)行距離，Ls=3500mm；Cam1==117710N；比較兩值取較大值得Cam=117710N。（6）滾珠絲杠選型按照導(dǎo)程、最大動(dòng)載荷Cam,參考滾珠絲杠樣本，選定山東濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司生產(chǎn)的滾珠絲杠，型號(hào)為：CDM10016-5，即外循環(huán)雙螺母墊片預(yù)緊式滾珠絲杠，具體參數(shù)如表3.8所示。表3.8滾珠絲杠副詳細(xì)參數(shù)絲杠代號(hào)公稱(chēng)直徑基本導(dǎo)程外徑底徑額定動(dòng)載荷/N額定靜載荷/N安裝尺寸d0/mmPh/mmd1/mmd3/mmL/mmB/mmD/mmCDM10016-510016988812102150516930228234（7）確定絲杠長(zhǎng)度確定絲杠螺紋長(zhǎng)度，按下式計(jì)算：＝lk＋l1＋2le+(2-4)la=3500+302+250+(2-4)16=3952mm；式中：—螺母長(zhǎng)度，mm；lk—機(jī)床工作臺(tái)有效行程，mm；L1-滾珠螺母長(zhǎng)度，mm；le—余程[11]（見(jiàn)表3.3.4），mm；La-安全行程，2-4倍的導(dǎo)程，mm；表3.9不同導(dǎo)程對(duì)于的余程導(dǎo)程/mm456810121620余程/mm1620243240455060確定絲杠總長(zhǎng)：L=+兩端支承長(zhǎng)；L=3952+174+314=4440,取L=4440mm。（8）確定滾珠絲杠安裝方式滾珠絲杠安裝方式及其特點(diǎn)見(jiàn)（表310）[14]。表3.10滾珠絲杠安裝方式及其特點(diǎn)安裝方式特點(diǎn)一端固定一端自由靜態(tài)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、軸向剛度較小、適用于較短的滾珠絲杠安裝和垂直的滾珠絲杠安裝。兩端絞支結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、軸向剛度小、對(duì)絲杠的熱伸長(zhǎng)較敏感、適用于中等回轉(zhuǎn)速度。一端固定一端絞支靜態(tài)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性較高、適用于中等回轉(zhuǎn)速度、軸向剛度大、結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜、適用于對(duì)剛度和位移精度要求較高的滾珠絲杠安裝。兩端固定靜態(tài)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性最高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、軸向剛度最大、適用于較長(zhǎng)絲杠且對(duì)剛度和位移精度要求較高的滾珠絲杠安裝。本次設(shè)計(jì)的機(jī)床工作臺(tái)傳動(dòng)所需絲杠較長(zhǎng)且對(duì)剛度位移精度要求較高，綜合考慮選用兩端固定安裝方式。支承單元軸承選用60度角接觸推力球軸承，軸承組合選用兩套串聯(lián)和一套面對(duì)面三套配置，滾珠絲杠副具體安裝形式見(jiàn)圖3.4。圖3.4滾珠絲杠副安裝形式（9）確定滾珠絲杠副預(yù)緊力Fp為了消除軸向間隙，增加滾珠絲杠副的剛性和定位精度，應(yīng)該在絲杠螺母間加以預(yù)加負(fù)荷Fp。過(guò)大將會(huì)引起滾珠絲杠副壽命下降、摩擦力矩增大；而Fp過(guò)小，會(huì)出現(xiàn)軸向間隙，影響定位精度[15]。一般情況下，F(xiàn)p=Fmax/3=16467/3=5489N。(10)計(jì)算行程補(bǔ)償值C為了補(bǔ)償因工作溫度升高而引起的絲杠伸長(zhǎng)，保證滾珠絲杠的定位精度和系統(tǒng)剛度，對(duì)精度要求較高滾珠絲杠副，其絲杠軸需進(jìn)行預(yù)加負(fù)荷拉伸[13]。滾珠絲杠軸在制造時(shí)，可提出目標(biāo)行程的行程補(bǔ)償值C，按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中表12-1-14中公式：C=a×△t×Lu=11.82.538500.001=112um；△t-溫度變化值．一般取2～3℃，本式取2.5；Lu-絲杠的有效行程，取3850mm；a絲杠的線(xiàn)膨脹系數(shù)11．810-3／度。 (11)滾珠絲杠副安裝時(shí)絲杠的拉伸力Ft按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中表12-1-40中公式：Ft=1.95△t=1.95X2.5X882=37752N；d2為絲杠螺紋底徑(mm),查絲杠參數(shù)得d2=88mm。（12）滾珠絲杠副臨界轉(zhuǎn)速ne的計(jì)算 f-支承系數(shù)，f=21.9d2-絲杠內(nèi)徑，d2=88mm；Le2-臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度，Le2=3756mm。（13）壓桿穩(wěn)定性校核因絲杠最大軸向載荷Fmax=16467N小于絲杠的預(yù)拉伸力Ft=37752N，絲杠不會(huì)受壓失穩(wěn)，不用驗(yàn)算。按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12-1-40中式（19）驗(yàn)算抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于鋼材的許用拉應(yīng)力。（14）絲杠的剛度校核滾珠絲杠在軸向力的作用下，將產(chǎn)生伸長(zhǎng)或壓縮；在扭矩的作用下將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)從而影響絲杠導(dǎo)程的變化，從而影響傳動(dòng)精度和定位精度，所以應(yīng)驗(yàn)算滿(mǎn)載時(shí)的變形量[14]。滾珠絲杠在工作載荷F和扭矩T共同影響下，引起的每一導(dǎo)程變形量L為：=0.17um；E-鋼的彈性模量，2.1XMPaA-絲杠的最小橫截面面積，；T-扭矩,；I-絲杠底徑d2的抗彎截面慣性矩,I=；總行程內(nèi)變形量：；37um<50um，可用。3.3.3滾珠絲杠副的安全使用1)滾珠絲杠工作時(shí)需要潤(rùn)滑，一般潤(rùn)滑方式有兩種：潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑或潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，絲杠工作時(shí)加潤(rùn)滑油不是很方便，選用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。2)滾珠絲杠工作時(shí)需注意防塵，本絲杠采用唇形密封圈防塵，保證無(wú)污物進(jìn)入。3)滾珠絲杠應(yīng)在有效行程范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，需在兩端配置限位，本絲杠留有余程和安全行程，滿(mǎn)足要求。4)絲杠在使用過(guò)程中必須保證兩端軸承座和螺母座三點(diǎn)一線(xiàn)。3.3.4進(jìn)給電機(jī)選型工作臺(tái)進(jìn)給電機(jī)在工作過(guò)程中需要調(diào)速，一般選用異步變頻電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)等幾種電機(jī)。其中異步變頻電機(jī)價(jià)格最低同時(shí)精度也最低。如對(duì)精度要求一般從降低成本角度考慮時(shí)可以選用；步進(jìn)電機(jī)價(jià)格適中，精度較高，對(duì)精度要求較高的機(jī)器中比較常見(jiàn)。伺服電機(jī)價(jià)格最高同時(shí)精度也最高，同時(shí)我參考目前目前國(guó)內(nèi)的龍門(mén)刨、銑床為增加機(jī)床精度大多采用伺服電機(jī)，綜合考慮雖然伺服電機(jī)價(jià)格較高但就整臺(tái)機(jī)床總成本而言所占比例不算太高，為增強(qiáng)機(jī)床總體性能選用伺服電機(jī)。（1）電機(jī)最高轉(zhuǎn)速電機(jī)最高轉(zhuǎn)速2000r/min。（2）負(fù)載慣量計(jì)算負(fù)載慣量指驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的所有作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的部件的慣量折算到電機(jī)軸上的慣量總和，通過(guò)計(jì)算各部件的慣量，并疊加起來(lái)即是負(fù)載慣量[15]。1）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的滾珠絲杠在繞其中心旋轉(zhuǎn)時(shí)慣量，計(jì)算公式：Jn=；Jn-滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg·m2；d-絲杠公稱(chēng)直徑，m；L-絲杠有效長(zhǎng)度，m；e-材料密度，7850kg/m3.2）工作臺(tái)及工件運(yùn)動(dòng)慣量，計(jì)算公式：Jg=；M-工作臺(tái)及工件總質(zhì)量；Ph-絲杠導(dǎo)程。3）減速器轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：2.259kg·m2；電機(jī)軸上的負(fù)載慣量：JL=k=12.1kg·m2K-考慮低速級(jí)聯(lián)軸器和軸承等的影響系數(shù)，k=1.2。（3）負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算摩擦力矩：M1=；M1-加在電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，N·m；Fs-切割工件所需進(jìn)給力，N；-驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率；Ph-絲杠螺距，m；I-傳動(dòng)比，i=8；快速空載啟動(dòng)時(shí)折算到馬達(dá)主軸的加速力矩：M2=N·m。馬達(dá)額定轉(zhuǎn)矩：；K-影響系數(shù)，k=1.5。（4）電機(jī)功率計(jì)算1）運(yùn)轉(zhuǎn)功率計(jì)算： Po=.2）加速功率計(jì)算： Pa==2.12kw.3）電機(jī)功率： Pn=k(Pa+po)=1.5（1.21+2.12）=5kw； K-影響系數(shù)，k=1.5。（5）電機(jī)選擇根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)初步選擇BONMET2000r/min系列SM150-230-20LFB電機(jī)。具體參數(shù)見(jiàn)下表3.11。表3.11伺服電機(jī)具體參數(shù)電機(jī)型號(hào)SM150-230-20LFB功率（kw)5.5額定轉(zhuǎn)速（r/min)2000額定轉(zhuǎn)矩（Nm)27額定電流（A）20.5轉(zhuǎn)動(dòng)慣量()0.0094機(jī)械時(shí)間常數(shù)（Ms）1.95質(zhì)量（kg)23.7（6）電機(jī)參數(shù)確認(rèn)1）驗(yàn)證轉(zhuǎn)矩：<。2）驗(yàn)證功率[14]： 。3）驗(yàn)證轉(zhuǎn)速：20002000；4）匹配慣量：<5；該電機(jī)符合要求。3.3.4減速器選型由電機(jī)選型表可以得到SM150-230-20LFB型號(hào)的伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為2000r/min。而在絲杠的傳動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)速最快的時(shí)刻發(fā)生在工作臺(tái)快移過(guò)程中，nmax=250r/min。則所需要的減速器的減速比為1/8。減速器的種類(lèi)很多，主要有齒輪減速器、蝸輪蝸桿減速器、諧波減速器、行星齒輪減速器等幾類(lèi)。各有各得優(yōu)勢(shì)，具體特點(diǎn)見(jiàn)表3.12。表3.12常用減速器的優(yōu)缺點(diǎn)類(lèi)型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)齒輪減速器具有體積小、傳遞扭矩大的特點(diǎn)。有極多的電機(jī)組合、安裝形式和結(jié)構(gòu)方案，傳動(dòng)比分級(jí)細(xì)密，滿(mǎn)足不同的使用工況，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。且傳動(dòng)效率高、低能耗、性能優(yōu)越。精度相對(duì)不高蝸輪蝸桿減速器具有反向自鎖的功能、可以有較大的減速比、輸入軸和輸出軸不在同一軸線(xiàn)上、也不在同一平面上。一般體積較大，傳動(dòng)效率低，傳動(dòng)精度也不高。諧波減速器利用柔性減速機(jī)元件可控的彈性變形來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，體積不大、精度很高，柔輪壽命較低、不耐沖擊、剛性比較差、輸入轉(zhuǎn)速不能太高行星齒輪減速器結(jié)構(gòu)比較緊湊，回程間隙小、精度較高、使用壽命很長(zhǎng)、額定輸出扭矩可以做的很大。價(jià)格略貴綜上所述，行星齒輪減速器在此是較為合適的。根據(jù)傳動(dòng)比我們選擇的是PAF180-8-S2-P1型號(hào)的減速器，具體參數(shù)見(jiàn)下（表3.13）表3.13減速器具體參數(shù)規(guī)格單位減速比PAF180額定輸出力矩Nm8880最大輸出力矩Nm83X880額定輸入轉(zhuǎn)速rpm82000最大輸入轉(zhuǎn)速rpm84500容許軸向力N87100使用壽命h82000效率%897重量kg828安裝方向8任意方向依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選擇減速機(jī)TRGRT<T2N；TRGRT-減速機(jī)需求評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，TRGRT=Tmax=Mi=23.78=189.6；T2N-減速機(jī)評(píng)估扭矩，T2N=880NM。同時(shí)安裝尺寸滿(mǎn)足要求，所以此減速機(jī)滿(mǎn)足要求。3.3.5其他零部件選型（1）聯(lián)軸器選型聯(lián)軸器是主要用來(lái)連接軸與軸的部件，在機(jī)械傳動(dòng)中比較常用。其主要分為剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器。一般根據(jù)以下幾點(diǎn)選型：1）所需轉(zhuǎn)矩的大小及是否需要緩沖減震。2）工作轉(zhuǎn)速的大小。3）兩軸相對(duì)位移的大小和方向。4）聯(lián)軸器的工作環(huán)境5）聯(lián)軸器的成本。本次聯(lián)軸器所連兩軸轉(zhuǎn)矩相對(duì)較大，工作環(huán)境一般，選用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器[16]。根據(jù)減速器低速轉(zhuǎn)軸直徑55mm，長(zhǎng)83mm。滾珠絲杠軸端直徑75mm，長(zhǎng)140mm。選用LX5聯(lián)軸器GB5014-2013，主動(dòng)端：J型油孔，B型鍵槽。D1=55mm,L1=112mm.從動(dòng)端：Y型油孔，B型鍵槽。D2=75mm,L2=142mm。（2）鍵的選型鍵的選擇一般包括類(lèi)型和尺寸選擇。本次聯(lián)接所需鍵無(wú)特殊要求，選用圓頭普通平鍵連接。1）電機(jī)處鍵的選型：根據(jù)電機(jī)軸直徑d=28mm,選擇鍵公稱(chēng)尺寸bh為8mm7mm，鍵長(zhǎng)L根據(jù)輪轂長(zhǎng)度在標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度系列中選取L=63。2）減速機(jī)處鍵的選型：根據(jù)減速機(jī)直徑d=55mm,選擇鍵公稱(chēng)尺寸bh為16mm7mm。鍵長(zhǎng)L根據(jù)輪轂長(zhǎng)度在標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度系列中選取L=80mm。3）滾絲絲杠聯(lián)接處鍵的選型：根據(jù)滾珠絲杠聯(lián)接處直徑d=75mm，選擇鍵公稱(chēng)尺寸bh為20mm12mm。鍵長(zhǎng)L根據(jù)輪轂長(zhǎng)度在標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度系列中選取L=140mm。3.3.6校核計(jì)算（1）螺母座處螺栓校核1）確定螺栓最大預(yù)緊力：采用緊螺栓聯(lián)接時(shí),[a]-螺栓許用應(yīng)力；[a]=as/S；-屈服極限強(qiáng)度，Mpa，選用性能等級(jí)為8.8的螺栓as=640Mpa，S-安全系數(shù)，1.2-1.5取1.4；[a]=640/1.4=457Mpa；d1-螺栓危險(xiǎn)截面直徑，d1=17.8mm； Qp<2）確定聯(lián)接螺栓數(shù)量采用普通螺栓聯(lián)接,Qpfmz>KfR；f-結(jié)合面摩擦系數(shù)，當(dāng)被聯(lián)接件是鑄鐵時(shí)結(jié)合面干燥情況下f=0.10-0.16,取f=0.12；m-結(jié)合面對(duì)數(shù)，m=1；Qp-預(yù)緊力，暫取30000N；K-可靠性系數(shù)，取1.2；fR-受載橫向力，fR取16467N；Z>為保守起見(jiàn)，選用8個(gè)螺栓聯(lián)接。（2）軸承座處螺栓校核1）確定螺栓最大預(yù)緊力：采用緊螺栓聯(lián)接時(shí),；[a]-螺栓許用應(yīng)力；[a]=as/S；-屈服極限強(qiáng)度，Mpa,選用性能等級(jí)為8.8的螺栓as=640MpaS-安全系數(shù)，1.2-1.5,取1.4；[a]=640/1.4=457Mpa；d1-螺栓危險(xiǎn)截面直徑，d1=14.4mm；Qp<。2）確定聯(lián)接螺栓數(shù)量采用普通螺栓聯(lián)接,Qpfmz>KfR;f-結(jié)合面摩擦系數(shù)，當(dāng)被聯(lián)接件是鑄鐵時(shí)結(jié)合面干燥情況下f=0.10-0.16,取f=0.12;m-結(jié)合面對(duì)數(shù)，m=1;Qp-預(yù)緊力，暫取30000N；K-可靠性系數(shù)，取1.2；fR-受載橫向力，fR取16467N；Z>同樣為保守起見(jiàn)，選用8個(gè)螺栓聯(lián)接。（3）絲杠兩端支承軸承壽命校絲杠采取兩端固定支承，支承軸承初步選擇三對(duì)接觸角推力球軸承。絲杠受最大軸向力16467N。絲杠自重約300kg。確定軸承受力情況：受軸向力Fa=5489N，徑向力Fr=500N。查的760218型號(hào)軸承額定動(dòng)載荷C=89KN。機(jī)床壽命15000h。Fa/Fr>e,取X=0，Y=1；P=kf(XFr+YFa)=1.5X1.2X7000=11856N。 K-影響系數(shù)，k=1.5；f-載荷系數(shù)，輕微沖擊時(shí)一般為1.0-1.2,f=1.2；軸承壽命Lh： Lh==28200h>15000h。選用軸承沒(méi)問(wèn)題。（4）鍵的校核普通平鍵連接的主要失效形式是工作面被壓潰。當(dāng)普通平鍵連接有嚴(yán)重過(guò)載時(shí)會(huì)出現(xiàn)出現(xiàn)鍵被剪斷，但一般不考慮這種情況。所以只需按工作面的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算[17]。一般認(rèn)為鍵的載荷工作面上分布均勻，普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為：； T-傳遞的扭矩，； K-鍵與輪轂的接觸高度，k=0.5h,h為鍵高；L-鍵的工作長(zhǎng)度，mm；d-軸的直徑。1）電機(jī)軸處鍵的校核：=<=100；2）減速機(jī)處鍵的校核：=<=100；3）滾珠絲杠處鍵的校核：=<=100；3.4床身設(shè)計(jì)3.4.1床身應(yīng)滿(mǎn)足的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)步驟對(duì)床身的基本要求是：1）剛度足夠，還要有較高的剛度一重量比，其中剛度-重量比在很大程度上反映了設(shè)計(jì)的合理性。2）動(dòng)剛度要好。這包括較大的位移阻抗和阻尼；床身與其它部件相配合時(shí)，要確保不會(huì)產(chǎn)生共振，工作時(shí)振動(dòng)和噪聲在規(guī)定范圍內(nèi)變動(dòng)。3）應(yīng)設(shè)計(jì)的使整機(jī)的熱變形盡量小。4)應(yīng)考慮排屑和吊運(yùn)等問(wèn)題，且床身工藝性要好以便于制造和裝配[18]。5）尺寸合理，外形盡量美觀(guān)。床身的性能對(duì)整臺(tái)機(jī)床的性能有不小的影響，床身的重量比較大，往往占機(jī)床總重的很大比例。因此應(yīng)該正確地進(jìn)行床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。此外對(duì)床身進(jìn)行必要的驗(yàn)算和試驗(yàn)也不可少。并在使床身在能滿(mǎn)足對(duì)它的基本要求這個(gè)前提下盡量節(jié)約金屬。床身的設(shè)計(jì)步驟見(jiàn)流程圖3.5。根據(jù)使用要求進(jìn)行受力分析。根據(jù)使用要求進(jìn)行受力分析?？紤]所受的力和其它要求(如安裝別的零部件等)，并參考現(xiàn)有機(jī)床的同類(lèi)型件，初步確定出床身的形狀和尺寸?？紤]所受的力和其它要求(如安裝別的零部件等)，并參考現(xiàn)有機(jī)床的同類(lèi)型件，初步確定出床身的形狀和尺寸?？梢杂糜邢拊ń柚娮佑?jì)算機(jī)進(jìn)行驗(yàn)算或進(jìn)行模型試驗(yàn)。可以用有限元法借助電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行驗(yàn)算或進(jìn)行模型試驗(yàn)。圖3.5床身設(shè)計(jì)步驟3.4.2床身的靜剛度（1）床身的靜剛度床身因自重較大所以會(huì)發(fā)展自身變形，同時(shí)載荷是通過(guò)導(dǎo)軌面施加到床身上去會(huì)引起局部的變形以及導(dǎo)軌面上的接觸變形。其中局部變形和接觸變形的影響不可忽略。如果床身設(shè)計(jì)的不合理-導(dǎo)軌部分過(guò)分單薄，導(dǎo)軌處的變形量就會(huì)特別大。所以在設(shè)計(jì)床身時(shí)，必須注意匹配這三類(lèi)變形，如果床身的壁設(shè)計(jì)的較薄，特別是床身的內(nèi)部如果筋板不足，布置不夠合理時(shí)，受力后將會(huì)發(fā)生截面形狀的畸變。（2）提高局部剛度設(shè)計(jì)機(jī)床床身時(shí)需采取一些的措施來(lái)提高其局部剛度。例如（圖3.4.2a）所示的床身，如果在導(dǎo)軌內(nèi)壁加三角形筋如（3.4.2圖b）所示，適當(dāng)?shù)卦黾訉?dǎo)軌和過(guò)渡壁的厚度，就能顯著地提高局部剛度。圖3.6床身結(jié)構(gòu)本機(jī)床床身設(shè)計(jì)時(shí)需適當(dāng)增加導(dǎo)軌和過(guò)渡壁的厚度，并合理布置加強(qiáng)筋。在與立柱聯(lián)接處承載力相對(duì)較大，應(yīng)多布置加強(qiáng)筋。3.4.3床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）材料和時(shí)效處理對(duì)大型和重型機(jī)床來(lái)說(shuō)，材料的力學(xué)性能對(duì)機(jī)床的整體性能影響很大，所以材料的選擇及其重要，本機(jī)床采用鑄造床身，床身材料為灰鑄鐵，灰鑄鐵牌號(hào)及力學(xué)性能見(jiàn)表3.14。表3.14灰鑄鐵牌號(hào)及其性能牌號(hào)壁厚/mm抗拉強(qiáng)度/Mpa用途HT1502.5-1010-2020-3030-50175145130120端蓋、軸承座、一般機(jī)床底座、床身、工作臺(tái)等。HT2002.5-1010-2020-3030-50220195170160一般機(jī)床床身、機(jī)體、齒輪、齒條等。HT2502.5-1010-2020-3030-50270240220200氣缸、液壓缸、齒輪、軸承座、飛輪等。HT30010-2020-3030-50290250230齒輪、重型機(jī)床床身、剪床等。此在如果鑄造的機(jī)床床身內(nèi)存在殘余應(yīng)力，床身將產(chǎn)生蠕變。在這種情況下，必須進(jìn)行時(shí)效處理。一般時(shí)效處理是在粗加工后進(jìn)行。普通精度機(jī)床床身進(jìn)行一次時(shí)效就可以了，精密機(jī)床因精度較高，對(duì)床身的要求也高，最好進(jìn)行兩次時(shí)效處理，需在粗加工前、后各一次。本次機(jī)床床身采用HT300高強(qiáng)度鑄鐵，為防止床身變形，保證了機(jī)床的精度和穩(wěn)定性。床身需采用熱處理時(shí)效和粗加工后的二次時(shí)效處理。（2）壁厚的選擇床身壁厚應(yīng)根據(jù)工藝上的可能選擇的盡量薄一些。一般床身壁厚的最薄尺寸根據(jù)當(dāng)量尺寸C按（表3.4.2）選擇。當(dāng)量尺寸選擇，式中l(wèi)、b、h—鑄件的長(zhǎng)、寬、高。表3.15鑄件的推薦壁厚當(dāng)量尺寸0.751.02.533.54.5壁厚81012141618202225本機(jī)床床身大概尺寸長(zhǎng)8m,寬1.5m，高0.6m。當(dāng)量尺寸C=（16+1.5+0.6）/3=6.根據(jù)上表估計(jì)床身壁厚L=25+（6-4.5）（25-22）/（4.5-3.5）=30mm。因?yàn)楸敬螜C(jī)床床身相對(duì)同等尺寸床身承載力較大。取壁厚為40mm。（3）臥式床身臥式床身有三種構(gòu)造形式，有的是安裝在床腿上的，如中、小型車(chē)床床身，有的是安裝在基礎(chǔ)上的，如大型臥式車(chē)床、鏜床、龍門(mén)刨床、龍門(mén)銑床等的床身；某些臥式床身是框架式的，如某些仿形和數(shù)控車(chē)床。所受的裁荷，有的主要是在切削力的作用下受兩個(gè)方向的彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，如車(chē)床床身，有的主要是在重力的作用下受豎直面內(nèi)的彎曲載荷，如龍門(mén)銑床的床身[18]。本機(jī)床是安裝在基礎(chǔ)上，主要在重力作用下受豎直面內(nèi)的彎曲載荷。我們需要根據(jù)剛度要求，導(dǎo)軌的位置，內(nèi)部需安裝的零、部件，排屑等選取床身截面形狀。基本截面形狀見(jiàn)（圖3.4.3）。圖中a、b、c用于大量切屑和冷卻液需排除的機(jī)床，如車(chē)床。如果床身無(wú)排屑要求，可做成d、e、f所示的形狀。圖d主要用于中、小型工作臺(tái)不升降式銑床、龍門(mén)刨床、龍門(mén)銑床、插床床身等。同時(shí)考慮到冷卻液或潤(rùn)滑油的流動(dòng)，頂面要有一定的斜度[18]。圖3.7各種臥式床身截面形狀截面的寬度由工件大小，剛度要求和刀架或工作臺(tái)的導(dǎo)向性要求決定。以豎直面內(nèi)的彎曲載荷為主的床身，加龍門(mén)刨床、龍門(mén)銑床等，床身寬度決定于工件的最大寬度。導(dǎo)軌部分的局部剛度與過(guò)渡壁厚度關(guān)系很大?？捎貌捎眠m當(dāng)加厚過(guò)渡壁并加筋的方法來(lái)提高剛度。筋與筋的距離應(yīng)略小于在導(dǎo)軌上移動(dòng)的零件的長(zhǎng)度，使得移動(dòng)件下面總有l(wèi)至2根筋。從剛度的觀(guān)點(diǎn)看，導(dǎo)軌的厚度應(yīng)為寬度的1／3左右。本次機(jī)床為龍門(mén)框架式機(jī)床，床身截面形狀選用上圖d所示形狀。并在加厚導(dǎo)軌過(guò)度壁厚。3.4.4床身的整體設(shè)計(jì)及其校核（1）床身設(shè)計(jì)床身材料選擇HT300,截面形狀選擇上圖3.4.3d所示形狀，根據(jù)加工工件大小及其要求選擇床身尺寸。根據(jù)工作臺(tái)導(dǎo)軌布置選擇床身導(dǎo)軌中心距1200mm。床身壁厚40mm，床身導(dǎo)軌壁厚60mm，并合理布置加強(qiáng)筋。為使床身表面加工面一次銑出，床身安裝軸承座和電機(jī)支架凸臺(tái)同一高度5mm。鑄件在設(shè)計(jì)時(shí)必須便于清砂，特別是便于清理砂芯不僅要便于手工清砂，而且還要便于水爆清砂。所以在設(shè)計(jì)時(shí)清砂口要開(kāi)得足夠大，位置也要合適。同時(shí)為了便于床身吊運(yùn)需開(kāi)設(shè)吊運(yùn)口，為此在機(jī)床床身開(kāi)了六個(gè)吊運(yùn)口以便吊運(yùn)。3.4.5床身導(dǎo)軌的潤(rùn)滑和防護(hù)（1）床身導(dǎo)軌的潤(rùn)滑為降低溫度、改善導(dǎo)軌的工作條件、降低摩擦提高效率、減速磨損延長(zhǎng)導(dǎo)軌壽命等需對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行潤(rùn)滑。滑動(dòng)導(dǎo)軌潤(rùn)滑劑應(yīng)選用潤(rùn)滑油?？筛鶕?jù)導(dǎo)軌的工作條和潤(rùn)滑方式來(lái)確定導(dǎo)軌潤(rùn)滑油的粘度。不同類(lèi)型機(jī)床所需潤(rùn)滑油型號(hào)[19]見(jiàn)表3.4.3，本次機(jī)床采用40號(hào)機(jī)床導(dǎo)軌油。表3.16不同機(jī)床導(dǎo)軌潤(rùn)滑對(duì)應(yīng)的潤(rùn)滑油類(lèi)型機(jī)械油型號(hào)低載荷高中速的中、小型機(jī)床20號(hào)中等載荷的中、低速機(jī)床30號(hào)、40導(dǎo)重型低速機(jī)床40號(hào)、50號(hào)、70號(hào)高精度級(jí)機(jī)床40號(hào)、70號(hào)、90號(hào)（2）床身導(dǎo)軌的防護(hù)在設(shè)計(jì)和選定導(dǎo)軌的防護(hù)裝置時(shí)，應(yīng)考慮下列要求：最好能使導(dǎo)軌面封閉起來(lái)，與各種磨料隔絕；如果不能封閉，防護(hù)裝置應(yīng)能將落在導(dǎo)軌上的塵屑較徹此地排除，以防進(jìn)入摩擦副，除磨床外防護(hù)裝置的材料應(yīng)具有耐紅熱切屑的能力；防護(hù)裝置應(yīng)有防冷卻液腐蝕的能力；在結(jié)構(gòu)上為保證清洗導(dǎo)軌方便應(yīng)便于裝卸。此外，還要具有制造容易、成本低、外形美觀(guān)、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩種類(lèi)很多,概括來(lái)說(shuō)一共有兩種：風(fēng)琴防護(hù)罩和鋼板防護(hù)罩,具體實(shí)物如圖3.8所示。其中風(fēng)琴式防護(hù)罩表面光滑、造型美觀(guān)，使用它會(huì)增加機(jī)床的整體美觀(guān)性。鋼帶式防護(hù)罩相比于風(fēng)琴式防護(hù)罩，在防止切屑以及一些尖銳的東西進(jìn)入方面有更有效的防護(hù)和刮除的作用。通過(guò)附加特殊刮屑板還可以有效的防止冷卻液的進(jìn)入。圖3.8防護(hù)罩本切割機(jī)床的切割室內(nèi)的環(huán)境比較惡劣,粉塵,切屑會(huì)充滿(mǎn)切割室,因此綜合考慮最終選擇鋼帶式防護(hù)罩。根據(jù)床身兩側(cè)寬1440mm，導(dǎo)軌側(cè)高100mm，壓縮后防護(hù)罩長(zhǎng)度820mm，拉伸后防護(hù)罩長(zhǎng)度約4400mm，最終選擇鋼帶式防護(hù)罩。鋼帶式防護(hù)罩主要由護(hù)罩板、密封條及兩邊滑輪組成。密封條采用聚氨酯密封條，根據(jù)護(hù)罩板寬度不同選取不同長(zhǎng)度的密封條。4切削動(dòng)力頭電機(jī)和主軸的設(shè)計(jì)4.1主電機(jī)的選擇中型機(jī)床上，一般都采用交流異步電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，可在下列中選用，在選擇電機(jī)型號(hào)時(shí)，應(yīng)注意：（1）電機(jī)的N：根據(jù)機(jī)床切削能力的要求確定電機(jī)功率，但電機(jī)產(chǎn)品的功率已標(biāo)準(zhǔn)化，因此，按要求應(yīng)選取相近的標(biāo)準(zhǔn)值。（2）電機(jī)的轉(zhuǎn)速異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有：3000，1500，1000，750，r/min,這取決于電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)P=60f/p=60x50/p(r/min)機(jī)床中最常用的是1500r/min和3000r/min兩種，選用是要使電機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高速度和工軸轉(zhuǎn)速相近為宜，以免采用過(guò)大或過(guò)小的降速傳動(dòng)。根據(jù)以上要求，我們選擇功率為7.5KW，轉(zhuǎn)速為1500r/min的電機(jī)，查表，其型號(hào)為Y132M-4，其主要性能如下表4.1：表4.1主要性能電機(jī)型號(hào)額定功率KW荷載轉(zhuǎn)速r/min同步轉(zhuǎn)速r/minY132M-47.5KW144015004.3主軸組件設(shè)計(jì)主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜,技術(shù)要求高,安裝工件(車(chē)床)或者刀具(銑床,鉆床)的主軸參予切削成形運(yùn)動(dòng),因此它的精度和性能直接影響加工質(zhì)量(加工精度和表面粗糙度),設(shè)計(jì)時(shí)主要圍繞著保證精度,剛度和抗振性,減小溫度和熱變形等幾個(gè)方面考慮：1.對(duì)主軸部件的基本要求主軸組件是機(jī)床主要部件之一.它的性能對(duì)整機(jī)性能影響很大.主軸直接承受切削力,轉(zhuǎn)速范圍又很大,所以對(duì)主軸組件的主要性能基本要求如下:（1）回轉(zhuǎn)精度.主軸組件的回轉(zhuǎn)精度是指主軸的回轉(zhuǎn)精度.造成主軸回轉(zhuǎn)誤差的原因是主要是由于主軸的結(jié)構(gòu)及其加工精度,主軸軸承的選用及剛度等,而主軸及其回轉(zhuǎn)零件的不平衡,在回轉(zhuǎn)時(shí)引起的激振力也會(huì)造成主軸的回轉(zhuǎn)誤差.（2）剛度.主軸組件的剛度指受外力作用時(shí),主軸組件抵抗變形的能力.主軸部件的剛度與主軸結(jié)構(gòu)尺寸,支承跨距,所選用的軸承類(lèi)型及配置形式,軸承間隙的調(diào)整,主軸上傳動(dòng)元件的位置等有關(guān).（3）抗振性:主軸組件的抗振性是指切削加工時(shí),主軸保持平衡運(yùn)轉(zhuǎn)而不發(fā)生振動(dòng)的能力,提高主軸抗振性,必須提高主軸組件的靜剛度,采用較大阻尼比的前軸承,以及在必要時(shí)安裝阻尼(消振)器,另外,使主軸的固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于激振力的頻率.（4）溫度.主軸組件在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),溫度過(guò)高會(huì)引起很多不良結(jié)果,數(shù)控機(jī)床在解決溫度問(wèn)題時(shí),一般采用注溫主軸箱.（5）耐磨性,主軸組件必須有足夠的耐磨性,以便能長(zhǎng)期保持精度.2.主軸部件的傳動(dòng)方式和布置形式.（1）傳動(dòng)方式主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)方式的選擇,決定于主軸轉(zhuǎn)速的高低,所傳遞扭矩的大小,對(duì)遠(yuǎn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性的要求及結(jié)構(gòu)緊湊,裝卸維修方便.這里我們選擇齒輪傳動(dòng),這樣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,緊湊和能傳遞較大的扭矩.（2）傳動(dòng)件位置的合理布置.對(duì)于傳動(dòng)件直接裝在主軸上的主軸部件,工作時(shí)主要承受傳動(dòng)力Q.切削力P和支承反力.合理布置傳動(dòng)件的軸向位置,可以改善主軸的受力情況,減少主軸的變形,改善傳動(dòng)件的軸承工作條件,減少軸承的受力,提高主軸部件的抗振性等.合理布置的原則①傳動(dòng)力Q引起的主軸彎曲變形小,且能部分抵消切削力P引起的主軸彎曲變形.②傳動(dòng)力Q引起的支承反力能部分抵消切削力引起的支承反力.③傳動(dòng)力Q引起的主軸端位移小,并且盡可能部分地抵消切削力引起的端位移,尤其在影響加工精度的敏感方向上.④結(jié)構(gòu)緊湊,主軸箱尺寸小,裝配維修方便.綜合所上述原則,選擇傳動(dòng)件的軸向布置形式如下圖2.8:圖4.1傳動(dòng)件的軸向布置3.主軸部件軸承的選擇（1）主軸軸承的選擇主軸部件上的軸承應(yīng)具有旋轉(zhuǎn)精度高,剛度高,承載能力強(qiáng),抗振性好,極限轉(zhuǎn)速高,適應(yīng)變速范圍大,摩擦功耗小,噪音低,壽命長(zhǎng)的性能,同時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足制造簡(jiǎn)單,使用維修方便,成本低,結(jié)構(gòu)尺寸小等要求。滾動(dòng)軸承已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,并有專(zhuān)門(mén)工程批量生產(chǎn),而且它在旋轉(zhuǎn)精度高,剛度,承載能力,轉(zhuǎn)速,發(fā)熱等主要性能上能滿(mǎn)足大多數(shù)主軸部件的要求,特別是它具有能在轉(zhuǎn)速和載荷變動(dòng)范圍很大的的條件下穩(wěn)定工作的的優(yōu)點(diǎn)。這里前支承選用3182100型,可承受徑向力,反支承選用一對(duì)推力球軸承,承受徑向和軸軸向載荷,使主軸軸向定位.（2）軸承的配置大多數(shù)機(jī)床主軸采用兩個(gè)支承,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造方便,在配置軸承時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn):①?zèng)]個(gè)支承點(diǎn)都要能承受徑向回力②每個(gè)方向的軸向力應(yīng)分別有相應(yīng)的軸承承受③徑向力和兩個(gè)方向的軸向力都應(yīng)傳遞到箱體上,即負(fù)載都由機(jī)床支承件承受軸承配置簡(jiǎn)圖4.2如下:圖4.2軸承配置簡(jiǎn)圖（3）軸承的精度配合主軸軸承的精度要求比一般傳動(dòng)高,前軸承的誤差對(duì)主軸前端的影響最大,所以前軸承的精度一般比后軸承的選擇要高一級(jí)。普通精度級(jí)機(jī)床的主軸,前軸承選C或D級(jí),后軸承選D或E級(jí).精密或高精級(jí)機(jī)床,前軸承選B或C級(jí),后軸承選C或D級(jí)。這里前軸承選C精度,后軸承選D級(jí)精度軸承與軸和軸承與箱體孔之間,一般都采用過(guò)渡配合,采用比一般軸要松一些.如:j5,js5,j6,js6.另外,軸承內(nèi)外環(huán)都是薄壁件,軸的孔和形狀誤差都會(huì)反映到軸承滾道上去,如果配合精度選得過(guò)低,會(huì)降低軸承的回轉(zhuǎn)精度,所以,軸承孔的精度應(yīng)與軸承精度相匹配.內(nèi)圓選外圓選4.主軸支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)支承中的軸承應(yīng)定位可靠,精度保證性好.安裝調(diào)整方便.支承中各零部件的加工和裝配工藝性好,維修更換方便.軸承(3182118型)內(nèi)圈的軸向定位：雙列短圓柱滾子軸承內(nèi)圈相對(duì)外圈可以移動(dòng),當(dāng)內(nèi)圈向大端移動(dòng)時(shí),由于1:12的內(nèi)錐孔.內(nèi)圈將脹大消除間隙。5.主軸端部的結(jié)構(gòu)型式主軸端部的型式取決于機(jī)床的類(lèi)型和安裝夾具或刀具的型式.主軸端部的結(jié)構(gòu),應(yīng)保證夾具頂尖或刀具可靠,定位準(zhǔn)確,高的聯(lián)結(jié)剛度以傳遞足夠的扭矩,并盡量縮短主軸懸伸長(zhǎng)度,以及裝卸方便等.通用銑床主軸端部結(jié)構(gòu)型式如下圖2.10:圖4.3主軸端部結(jié)構(gòu)7:24錐孔作定位面,供安裝銑刀或銑刀心軸的尾錐,再用拉桿從主軸后端拉緊四個(gè)螺孔供安裝銑刀用,兩個(gè)長(zhǎng)槽供安裝端面鍵以傳遞扭矩.