雕銑機(jī)開發(fā)設(shè)計--畢業(yè)論文.doc

摘 要截止目前，中國機(jī)械工業(yè)發(fā)展已走過五十余個年頭，機(jī)械工業(yè)發(fā)展成就顯著，規(guī)模、基礎(chǔ)初具，能把國民經(jīng)濟(jì)、人民生活的需要基本滿足。不過，雕銑機(jī)價格普遍比較高,基于雕銑機(jī)的普及率提升,課題論文意在完成簡練、經(jīng)濟(jì)的機(jī)械運動系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計，以此滿足現(xiàn)實需要。在論文對雕銑機(jī)起源以及發(fā)展的現(xiàn)狀進(jìn)行簡介基礎(chǔ)上，對各國同類雕銑機(jī)具備的優(yōu)勢、特征加以分析，闡述了雕銑機(jī)的使用范圍及基本功能。對加工工藝等方面的知識進(jìn)行了概括，將雕銑機(jī)運動系統(tǒng)設(shè)計的簡化思路提出。完成了本次設(shè)計的雕銑機(jī)總體結(jié)構(gòu)的布局分析討論與確定。本次畢業(yè)課題設(shè)計的的雕銑運動系統(tǒng)主要由以下幾大部分構(gòu)成，即主運動系統(tǒng)、進(jìn)給運動系統(tǒng)。主運動系統(tǒng)中省略了中間傳動，并且采用的是電機(jī)直接刀具，但在進(jìn)給運動系統(tǒng)方面，本文所選擇步進(jìn)電機(jī)來把滾珠絲杠帶動，以此于導(dǎo)軌上平移部件，把四軸聯(lián)動操作需求實現(xiàn)。詳細(xì)設(shè)計與計算了主電機(jī)的選用及主要零部件（比如、滾珠絲杠、步進(jìn)電機(jī)、導(dǎo)軌）。而且，本次畢業(yè)課題所設(shè)計的雕銑機(jī)的基本優(yōu)勢包括制造成本較低、構(gòu)造新穎、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便等，能在中小型雕銑機(jī)應(yīng)用，不過，某程度來看，會影響到雕銑機(jī)的價格。關(guān)鍵詞：總體布局；運動系統(tǒng)；雕銑機(jī)結(jié)構(gòu) 第1章 緒 論1.1 雕銑機(jī)概述北宋時期發(fā)明的活字印刷，實質(zhì)就是雕銑技術(shù)的雛形。“其法用膠泥刻雕銑可追溯到遠(yuǎn)古時期，薄為錢唇，火燒堅（夢溪筆談）”。此處所記載的刻字可以歸入雕銑技術(shù)范疇。伴隨著時代變遷，雕銑藝術(shù)在中國發(fā)展速度持續(xù)加快，中國手工雕銑技術(shù)（篆刻泥人雕、紅木雕、象牙雕等）堪稱一絕，世為驚奇。機(jī)械雕銑發(fā)展速度最快的時代當(dāng)數(shù)20世紀(jì)90年代后。本階段內(nèi)，機(jī)械雕銑技術(shù)由傳統(tǒng)的刻字機(jī)發(fā)展成為刻章機(jī)，隨后，三維雕銑機(jī)正式問世，這也標(biāo)志著制作工藝發(fā)展進(jìn)入完善時期。由于技術(shù)的完善，其應(yīng)用范圍同樣獲得了空前拓展。大至樓堂管所裝飾，小至商家門店招牌、產(chǎn)品的銘牌、標(biāo)識，雕銑技術(shù)的痕跡與蹤影幾乎已遍及生活的每個角落。Engraving Plotter（雕銑機(jī)）是指用機(jī)器將人工替代，完成雕銑的裝置。全球首臺手動雕銑機(jī)誕生于法國的“嘉寶”（1938）。隨后，全球首臺可縮放比例的、電動的、真正意義上的手動雕銑機(jī)于1950年被“嘉寶”研制成功并正式推出。法國、日本和美國等國隨后同步跟進(jìn)，將此項技術(shù)攻關(guān)提上議事日程。微電子技術(shù)在90年代一路狂飆突進(jìn)，微型計算機(jī)在此前提下也急劇向前發(fā)展。在微型計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)促進(jìn)下，高技術(shù)群體整體進(jìn)入快速發(fā)展階段，雕銑機(jī)也迎來了質(zhì)的飛躍時代，由2D2.5D3D這一發(fā)展變革順利完成。對于雕銑機(jī)研制來說，最基本的標(biāo)準(zhǔn)主要體現(xiàn)在價格合理、造型美觀、性能穩(wěn)定和功能完善這幾個方面。我國數(shù)控雕銑機(jī)行業(yè)在國內(nèi)制造業(yè)快速發(fā)展的前提下，發(fā)展同樣比較迅速，數(shù)控雕銑機(jī)研發(fā)與推廣應(yīng)用齊頭并進(jìn)，進(jìn)程加速。歷經(jīng)10余年趕超，已由當(dāng)初的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控雕銑機(jī)數(shù)控機(jī)床，發(fā)展出了多個具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)品牌雕銑機(jī)，中高級型數(shù)控雕銑機(jī)在競爭中不斷取得突破。不過，與現(xiàn)實需要相比，現(xiàn)有技術(shù)依然存在較大的提升空間。因為國內(nèi)制作加工等行業(yè)原因，低端機(jī)械需求總量不斷降低，對高級機(jī)械的需求量則與日俱增?？陀^來看，國產(chǎn)數(shù)控雕銑機(jī)的缺陷具有一定的客觀性，比如，在高級數(shù)控體系、功用部件上，對進(jìn)口的依賴性比較突出；現(xiàn)有數(shù)控雕銑機(jī)公司的深度開發(fā)技術(shù)不足。因此，國產(chǎn)高級數(shù)控雕銑機(jī)的“質(zhì)低價高”窘境也自然形成，無法滿足國內(nèi)現(xiàn)實生產(chǎn)需求。雕銑機(jī)產(chǎn)品競爭力提升的基本途徑主要在于：持續(xù)加大研發(fā)投入，尤其注重數(shù)控體系、主要部件設(shè)計開發(fā)，由深度、廣度等層面入手，完成軟件開發(fā)技術(shù)的深度探索。具有現(xiàn)實意義的是，需要相關(guān)行業(yè)加強(qiáng)橫向聯(lián)系，以此實現(xiàn)工業(yè)化技能發(fā)展，展開深層次技能開發(fā)設(shè)計。啄木鳥數(shù)控雕銑機(jī)是上海洛克公司研發(fā)制造的電腦雕銑機(jī)，首批“啄木鳥”牌電腦雕銑機(jī)于1993年正式誕生，中國廣告和模具業(yè)以此為標(biāo)準(zhǔn)，翻開了嶄新篇章。“啄木鳥”牌電腦雕銑機(jī)甫一問世，立即收獲市場的熱烈反應(yīng)，吸引了諸多學(xué)者、行業(yè)的關(guān)注目光。洛克人面對國內(nèi)市場的普遍稱贊與強(qiáng)大支持，沒有沉迷，而是更進(jìn)一步，著眼于模具、廣告等眾多專業(yè)市場需要，持續(xù)研發(fā)制造出了諸多引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的系列雕銑機(jī)。公司以全面的市場調(diào)研為依據(jù)，將大筆資金投入新產(chǎn)品、新項目開發(fā)設(shè)計，新型電腦雕銑機(jī)年均研制速度多達(dá)4款，以此對專業(yè)市場、專業(yè)客戶持續(xù)提升的產(chǎn)品需求加以滿足。洛克人始終稟呈“創(chuàng)新、求實、勤奮、忠誠”理念,將“洛克產(chǎn)品，品質(zhì)典范”當(dāng)做自己唯一的奮斗方向。只用短短數(shù)年時間，更實現(xiàn)了持續(xù)超越，先后把4大系列共46款不同性能、規(guī)格的專業(yè)雕銑機(jī)陸續(xù)提供給國內(nèi)市場，涵蓋行業(yè)廣泛，從廣告、禮品制作到鞋模加工，印刷行業(yè)、皮革行業(yè)、印章雕銑、模具加工等，洛克牌電腦三維雕銑機(jī)已浮獲更多的親睞與支持，其中，最受客戶、學(xué)者支持認(rèn)可的是ME-系列三維電腦雕銑機(jī)，這個產(chǎn)品系列也因此成為高新技術(shù)成果轉(zhuǎn)換項目（2003），公司的“上海市高新技術(shù)企業(yè)”地位因此也更加牢固?！白哪绝B”用戶幾乎遍及全國所有省份，且出口至孟加拉國、中東、越南、泰國、俄羅斯、緬甸、韓國、日本、美國、澳大利亞等國家，國外市場反應(yīng)同樣比較積極。南京科能公司出品的威克數(shù)控雕銑機(jī)（CNC）、北京糟雕公司研制生產(chǎn)的精雕數(shù)控雕銑機(jī)：具有8把刀具的全自動換刀系統(tǒng)，進(jìn)一步促進(jìn)了加工快捷化； 全自動吸附系統(tǒng)讓工件手工裝夾成為歷史，獲得了更高的工作效率；5.5KW進(jìn)口主軸從意大利進(jìn)口，獲得了更大的切削力；全電腦控制，所見即所得；集中式除塵系統(tǒng)可以保證加工工件更加光潔。家具雕花、實木（玻璃）門雕銑等是其主要適用范圍。分析國產(chǎn)品牌雕銑機(jī)可發(fā)發(fā)現(xiàn)，機(jī)床本體的結(jié)構(gòu)通常比較簡單，國外技術(shù)在控制器方面的應(yīng)用多較多，主要選擇的是基于高檔的PC或微控制器數(shù)控系統(tǒng), 步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動是伺服部分的主體，能把中等控制精度獲得。廣告雕銑這類對精度要求不太高的行業(yè)是此類產(chǎn)品應(yīng)用的主體行業(yè)，國產(chǎn)雕銑設(shè)備與進(jìn)口雕銑設(shè)備相比，有良好的性價比,這也是市場占有量比較好的一個基本原因。不過，總體來看，國產(chǎn)雕銑設(shè)備的價格同樣比較高。國外產(chǎn)品中,美國研發(fā)生產(chǎn)的“雕霸”牌雕銑切割機(jī)，不但型號齊全，而且極為適用，在木材加工、廣告店行業(yè)內(nèi)有著廣泛的用途，世紀(jì)雕霸雕銑機(jī)單人操作，使用方便、快捷，經(jīng)濟(jì)實惠。采用臺灣直線支承導(dǎo)軌的1325機(jī)床丫軸，能把機(jī)床精度全面提升，其在加工實踐方面，和TYl290相比，加工精度與速度基本相同。1325機(jī)床能在標(biāo)牌制作、大型浮雕和幅面較大的面板切割等諸多行業(yè)中適用，傳統(tǒng)的大型雕銑機(jī)僅可用于切割的歷史由此得到改變，大型機(jī)床雕銑大幅面浮雕、胸牌等逐步拓展了這類設(shè)備的應(yīng)用空間，同時，其對大型木器CNC雕銑也比較適用。日本的御牧、全量，意大利的左拉以及法國的嘉寶等，均屬品牌雕銑機(jī),也是雕銑機(jī)領(lǐng)域內(nèi)的佼佼者。這些公司研發(fā)的雕銑機(jī)的質(zhì)量特征表現(xiàn)在：有功能全面控制系統(tǒng)，產(chǎn)品精度高、剛度好，運行與加工可靠性高等,因此，在高精度加工場合（模具等），前述外國產(chǎn)品居于壟斷地位。由這些著名公司研發(fā)的設(shè)備，價格大多是國產(chǎn)產(chǎn)品的數(shù)倍，普遍來說，均極其昂貴。國產(chǎn)木工機(jī)械明顯落后于意大利、德國等歐洲強(qiáng)國。國內(nèi)雕銑機(jī)行業(yè)中，上海“啄木鳥”、北京“精雕”逐步占居國內(nèi)市場的更多份額。不過，雕銑機(jī)價格過高對其普及應(yīng)用形成了一定的約束?；诖祟惍a(chǎn)品的普及率提升，進(jìn)行簡練、經(jīng)濟(jì)的機(jī)械運動系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計，實用價值與理論意義同在。1.2 雕銑機(jī)開發(fā)設(shè)計的基本特征本質(zhì)來看，雕銑機(jī)是一種機(jī)電一體化設(shè)備，在同類產(chǎn)品中極具代表性。以下即為其制造、設(shè)計、產(chǎn)品等不同方面體現(xiàn)出來的特征：（1）機(jī)械機(jī)構(gòu)簡化，精度提高機(jī)械系統(tǒng)選擇調(diào)速電機(jī)做為動力驅(qū)動，機(jī)械傳動鏈因此得以縮短，在把機(jī)械機(jī)構(gòu)簡化基礎(chǔ)上，將來自間隙、磨損、機(jī)械摩擦等的傳動誤差降低。（2）柔性自動化與多功能極易實現(xiàn)現(xiàn)代雕銑機(jī)采用計算機(jī)控制系統(tǒng)，在把其它信息處理與控制設(shè)備取代的同時，自行診斷、自動保護(hù)、自動調(diào)控、數(shù)據(jù)處理、自動檢測等的實現(xiàn)更簡單、更方便，同時能把記錄、打印等可以自動現(xiàn)實。而在計算機(jī)軟、硬件結(jié)合基礎(chǔ)上，能把柔性自動化實現(xiàn)，靈活性極為突出。本次設(shè)計的雕銑機(jī)僅設(shè)計了機(jī)械部分，本設(shè)計的柔性自動化與多功能極易實現(xiàn)。重點選擇的是電機(jī)直接接刀具，在此基礎(chǔ)上把滾珠絲杠直接連接步進(jìn)電機(jī)、主運動系統(tǒng)實現(xiàn)。 1.3 雕銑機(jī)的功能及其應(yīng)用雕（Carving & Molding）、刻（Engraving）、切（Cutting）均能在雕銑機(jī)中完成，比如：（1）建筑模型：主要是指制作軍事、城市規(guī)劃、房地產(chǎn)開發(fā)等方面的模型；（2）工業(yè)應(yīng)用：主要是指儀器儀表操作面板、機(jī)器銘牌、部件打標(biāo)、刻度盤等；（3）模具行業(yè)：主要是指小型模具加工；（4）禮品行業(yè)：如鑰匙鏈、啟瓶器、獎牌、鋼筆、打火機(jī)等個性化禮品；（5）導(dǎo)向牌、指示牌、桌牌、胸牌和大型標(biāo)示牌等標(biāo)志標(biāo)牌；（6）雕銑印章等其它商業(yè)應(yīng)用。1.4 龍門式數(shù)控雕銑機(jī)設(shè)計的目標(biāo) 在機(jī)電與微電子技術(shù)深度結(jié)合基礎(chǔ)上，雕銑機(jī)開發(fā)設(shè)計必須要全面遵守下列各項總目標(biāo)：（1）柔性化產(chǎn)品功能的靈活性得到全面提升，和用戶多樣化使用需求更相契合。（2）自動化產(chǎn)品操作使用復(fù)雜程度、操作工作的勞動強(qiáng)度降低，操作人員的操作任務(wù)量、輔助運行時間全部減少，生產(chǎn)過程平穩(wěn)，實現(xiàn)了生產(chǎn)效率提升。（3）模塊化基于軟硬件結(jié)構(gòu)，能把產(chǎn)品功能劃分成為不同的組成模塊。與此同時，獨立分析所有功能模塊，利用標(biāo)準(zhǔn)接口將不同的模塊連成一體，系統(tǒng)由此形成。（4）整體優(yōu)化在簡化結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化功能等目標(biāo)函數(shù)基礎(chǔ)上，全面優(yōu)化設(shè)備的參數(shù)選擇與結(jié)構(gòu)設(shè)計，將整體優(yōu)化目標(biāo)實現(xiàn)。（5）高速化將數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)控制與運算速度全面提升，向速度要效率，讓高效率與高速度緊密關(guān)聯(lián)。第2章 系統(tǒng)分析與方案的訂制2.1 設(shè)計龍門雕銑機(jī)的基本參數(shù)2.2 雕銑機(jī)設(shè)計的總體方案2.2.1 方案布局以下各點即為雕銑機(jī)的總體布局標(biāo)準(zhǔn)：(1)基本標(biāo)準(zhǔn)：經(jīng)濟(jì)性、生產(chǎn)率、工作精度和加工范圍等必須獲得有效滿足；(2)為既定技術(shù)的工件和刀具位置、相對運動需求滿足提供保障。在合理、經(jīng)濟(jì)前提下，將較短的傳動鏈盡可能采用，以此實現(xiàn)機(jī)構(gòu)簡化，傳動的效率、精度提升目標(biāo)；(3)對雕銑機(jī)能把標(biāo)準(zhǔn)加工精度實現(xiàn)所需要的熱變形、抗振性、剛度以及噪音水平提供保障；(4)加強(qiáng)維護(hù)，保障安全；便于清理、工件裝卸和輸送；便于維修、調(diào)整和操作；便于觀察加工過程； (5)結(jié)構(gòu)簡單，合理可靠，便于加工和裝配。(6) 外型美觀大方，占地面積小，降低制造成本，節(jié)約原材料，重量輕，體積小；總體布局基本標(biāo)準(zhǔn)獲得滿足的條件下，下列對雕銑機(jī)布局存在干擾的主體因素同樣必須全面顧及：1）表面運動的影響往往選擇各種刀具加工制作形狀不同的加工表面，因此，表面形成的運動形式和數(shù)目也存在差別，布局差異也由此形成。對于形狀相同的加工表面而言，因為有不同的工件的生產(chǎn)率要求、技術(shù)要求等，所以同樣能選擇不同刀具，表面不同形成運動完成實際制作，讓不同布局由此形成。這表明，雕銑機(jī)布局的形式主要取決于工件表面形成運。所以，在雕銑機(jī)布局過程中，加工標(biāo)準(zhǔn)是一種基本依據(jù)，對工件表面形成方法與運動進(jìn)行綜合性的、全面性的考慮，這樣才能把經(jīng)濟(jì)效應(yīng)、技術(shù)效應(yīng)良好的布局設(shè)計完成。2）雕銑機(jī)運動分配影響如果雕銑機(jī)運動分配存在區(qū)別，那么，即便工件表面的形成方法與運動一樣，雕銑機(jī)布局同樣會存在區(qū)別。對同一種運動分配布局來說，因為導(dǎo)軌布置不同，其它結(jié)構(gòu)型式差異，所以，雕銑機(jī)布局同樣會因此而有所不同。在雕銑機(jī)運動分配過程中，下列幾點必需高度關(guān)注：A必需要盡可以的輕量化移動部件。其它條件一樣時，移動部件規(guī)格、重量與電機(jī)功率需求、傳動件尺寸之間成正比。B必須對加工精度提升有利。C必須對雕銑機(jī)的剛度提升、占地面積縮減有利。3）工件形狀、重量及尺寸影響工件的表面形成運動大體類似于雕銑機(jī)部件運動分配，但是，工件的形狀、質(zhì)量以及尺寸之間存在區(qū)別，所以，雕銑機(jī)布局的差異同樣會比較明顯。同時，模塊化設(shè)計法影響；操縱方便性影響；抗振性、剛度、熱變形、噪聲和振動等雕銑機(jī)性能要求影響也要考慮在內(nèi)。2.2.2 方案的具體確定對有關(guān)資料的具體查閱結(jié)果表明，現(xiàn)有雕銑機(jī)的基本布局方式一般有2種，具體如圖2.1。圖 2.1 雕銑機(jī)布局簡圖盡管是兩種不同的布局方案，不過二者均有較高的雕銑機(jī)剛度要求，且全部選擇了龍門框架結(jié)構(gòu)。 第（1）種布局方案：在立柱縱向移動，雕銑頭上下移動、橫向移動的同時，工作臺保持固定。本方案對向縱向長度不同的各類雕銑機(jī)轉(zhuǎn)化有利。因為工作臺保持固定不動狀態(tài)，因為具有更突出的承載能力，對較重工件加工制作比較適用。在選擇外伸支架對批量加工縱向長工件提供支撐過程中，因為支點的高度一樣，所以可以方便的調(diào)整支架支撐。不過立柱移動通常比較笨重，而且無法有效保障雕銑頭運動精度。第（2）種布局方案：工作臺縱向移動，雕銑頭上下移動、橫向移動的同時，立柱保持固定。因為移動的是工作臺，所以，和第一種方案相比，本方案的承載能力較差。承載工件如果設(shè)計的并不重，此類布局策略所需傳動件尺寸、電機(jī)功率不大，移動同樣比較容易完成。在選擇外伸支架對批量加工縱向長工件提供支撐過程中，因為支點的高度一樣，所以可以方便的調(diào)整支架支撐。不過，和第一種方案相比，本方案中的支架結(jié)構(gòu)更復(fù)雜一些。雕銑頭運動精度較易保證，這是本方案的最突出優(yōu)勢。在對比兩種方案基礎(chǔ)上，經(jīng)過對三維雕銑機(jī)的設(shè)計參數(shù)、影響布局的基本因素、布局的基本要求等充分考慮，第一種布局方案為本文采用。2.3 雕銑機(jī)運動系統(tǒng)設(shè)計方案在總體布局型式確定基礎(chǔ)上選擇雕銑機(jī)的不同構(gòu)成部分方案是本部分探索的重點。即轉(zhuǎn)速范圍、主運動和進(jìn)給運動傳遞方式、步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)型式和參數(shù)、主電機(jī)的結(jié)構(gòu)型式和參數(shù)、直線導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)型式和參數(shù)、滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)型式和參數(shù)、有效雕銑區(qū)域等。2.3.1 坐標(biāo)系統(tǒng)確定直角卡笛兒坐標(biāo)系統(tǒng)、右手法則為雕銑機(jī)坐標(biāo)系統(tǒng)選擇應(yīng)用。如圖2.2所示，直角坐標(biāo)系中的基本坐標(biāo)軸是X、Y、Z，和各旋轉(zhuǎn)運動符號A、B、C保持對應(yīng)關(guān)系。和工件裝卡面垂直但與雕銑機(jī)主軸處于平行狀態(tài)的坐標(biāo)軸為Z軸。圖 2.2 右手坐標(biāo)系統(tǒng)2.3.2 總體結(jié)構(gòu)作為雕銑機(jī)主體架構(gòu)的機(jī)械本體部分，主要由主軸組件、機(jī)頭、工作臺和底座、立柱等構(gòu)成。在系統(tǒng)整體機(jī)械剛性保障基礎(chǔ)上，基于整機(jī)重量減輕、設(shè)計結(jié)構(gòu)簡化、產(chǎn)品設(shè)計與生產(chǎn)時間縮短，本文選擇鋁合金拉延型材、軋制鋁板來制造其主體框架，用飯金件、塑料件制造防護(hù)件，定位銷連接采用的是標(biāo)準(zhǔn)緊固件。制訂總體方案時必須將編輯輸出平臺部分、智能電子控制部分和機(jī)械部分同時考慮在內(nèi)。機(jī)械部分是本設(shè)計的基本內(nèi)容，重點對轉(zhuǎn)速范圍、主運動和進(jìn)給運動傳遞方式、步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)型式和參數(shù)、主電機(jī)的結(jié)構(gòu)型式和參數(shù)、直線導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)型式和參數(shù)、滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)型式和參數(shù)、有效雕銑區(qū)域總體布局的型式等做出分析、確定。以下各點即為雕銑機(jī)的總體布局標(biāo)準(zhǔn)：(1)基本標(biāo)準(zhǔn)：經(jīng)濟(jì)性、生產(chǎn)率、工作精度和加工范圍等必須獲得有效滿足；(2)為既定技術(shù)的工件和刀具位置、相對運動需求滿足提供保障。在合理、經(jīng)濟(jì)前提下，將較短的傳動鏈盡可能采用，以此實現(xiàn)機(jī)構(gòu)簡化，傳動的效率、精度提升目標(biāo)；(3)對雕銑機(jī)能把標(biāo)準(zhǔn)加工精度實現(xiàn)所需要的熱變形、抗振性、剛度以及噪音水平提供保障；(4)加強(qiáng)維護(hù)，保障安全；便于清理、工件裝卸和輸送；便于維修、調(diào)整和操作；便于觀察加工過程； (5)結(jié)構(gòu)簡單，合理可靠，便于加工和裝配。(6) 外型美觀大方，占地面積小，降低制造成本，節(jié)約原材料，重量輕，體積??；2.3.3 主運動設(shè)計方案一般來說，雕銑機(jī)主運動方案有以下2種：采用直流電機(jī)帶動主軸機(jī)構(gòu)、直接采用專用的雕銑頭。帶輪與直流電機(jī)組合盡管同樣能把主軸速度要求滿足，價格也不算貴，不過，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜度將會因此增大。專用的雕銑頭優(yōu)勢不再贅述，將和其保持匹配的變頻調(diào)速裝置設(shè)置其中，不但實用，更為簡單，所以，專用雕銑機(jī)電機(jī)為本設(shè)計采用。2.3.4 進(jìn)給運動設(shè)計方案綜上所述，在立柱縱向移動，雕銑頭上下移動、橫向移動的同時，工作臺保持固定方案為本文采用。在橫梁上X向移動機(jī)頭，A軸旋轉(zhuǎn)運動，以此方式把雕銑寬度實現(xiàn)；底座上Y向移動工作臺，把雕銑長度實現(xiàn)；Z向上下移動主軸組件，把雕銑深度實現(xiàn)；工件在A軸帶動下360度旋轉(zhuǎn)，把外圓周雕銑實現(xiàn)。因為滾珠絲杠副的優(yōu)勢比,所以，所有運動鏈傳動件全面選擇滾珠絲杠副。滾珠絲杠副直接連接步進(jìn)電機(jī)。導(dǎo)軌方面，所有運動鏈內(nèi)的支承件全部選擇滑動直線導(dǎo)軌副。2.3.5加工刀具設(shè)計方案與標(biāo)準(zhǔn)刀相比，加工非金屬的刀具參數(shù)明顯不一樣，所以必須自制或外購。通常來看，按刀尖角可將雕銑刀劃分成直柄球面銑刀、直柄立銑刀、成型刀、45刀、30刀、20刀、15刀。按材質(zhì)可把刀具劃分成金剛石刀具、硬質(zhì)合金刀具和高速鋼刀具，這樣能把材質(zhì)不同工件加要需要滿足。標(biāo)準(zhǔn)刀具為本文采用。選擇在主軸前端的彈性夾頭夾持法安裝刀具，實現(xiàn)扭矩傳輸，刀具夾持直徑如果不一樣，宜把配套彈性夾頭更換。2.3.6系統(tǒng)設(shè)計評價機(jī)電一體化產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計可行性方面，由于開發(fā)、設(shè)計水平存在區(qū)別，通常由下列各點做出衡量。1.結(jié)構(gòu)工藝性。設(shè)計的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)必須能把維修便利、安裝便利、加工生產(chǎn)便利、制造便利等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)滿足。2.人機(jī)安全性。3.操作宜人性。4.運行穩(wěn)定性。5.系統(tǒng)可靠性：指給定運行條件以及預(yù)定時間內(nèi)，系統(tǒng)可以正常運行的機(jī)率。6.工效實用性：通常采用精度，質(zhì)量，產(chǎn)量等系統(tǒng)總體技術(shù)指標(biāo)衡量；2.4 本章小結(jié)總體來看，設(shè)計龍門雕銑雕銑機(jī)的特征主要表現(xiàn)在：和系統(tǒng)設(shè)計評價的所有相符，與市場需求相適應(yīng)；選擇機(jī)電一體化核心技術(shù)將產(chǎn)品智能化標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)；采用專業(yè)廠家出品的部件為核心部件，對產(chǎn)品質(zhì)量提供保障；框架式主體結(jié)構(gòu)，設(shè)計過程簡化；選擇機(jī)電互補(bǔ)策略，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡化；藝術(shù)化造型，方便實用，簡潔明快。第3章 主運動系統(tǒng)的設(shè)計與校核木材、有色金屬材料（銅及其合金、鋁等）、有機(jī)材料（橡膠等）及塑料等均為機(jī)械雕銑機(jī)的加工對象，良好的塑性、較高的強(qiáng)度是此類材料的特征。銑削和鉆削全部采用高速鋼標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆(d0=3mm)、硬質(zhì)合金直柄立銑刀(d0=8mm，z=2)，并于鋁板(180MPa)上展開，切削功率、切削扭矩和切削力分別計算出來。 以機(jī)械雕銑機(jī)的使用功能、加工范圍、實際生產(chǎn)時切削方式的區(qū)別為依據(jù)來分配使用時間。統(tǒng)計表明，切削方式大體能進(jìn)行以下四類劃分，即快速進(jìn)給、精細(xì)切削(刻)、一般切削(雕)和強(qiáng)力切削(切)，10%，50%，30%，10%則是使用時間的具體分配。3.1 銑削力、扭矩與功率計算下列銑削功率、銑削扭矩和銑削力經(jīng)驗公式可以通過資料查閱獲得。式內(nèi)，()為扭矩M（Kgm）銑削功率，為銑削條件改變時銑削力修正參數(shù)，(N)為 圓周銑削力。銑刀轉(zhuǎn)速，銑刀齒數(shù),每齒進(jìn)給量，銑刀外徑=8,銑削速度，進(jìn)給速度，銑削深度，銑削寬度(mm)=均由資料查詢獲得。對應(yīng)于硬質(zhì)合金鋼立銑刀的下列參數(shù)可由查詢機(jī)械加工工藝手冊1卷中表9.4-10獲得：-0.13,，, (45#鋼)在(3.1)式、(3.2)式、(3.3)內(nèi)代入已知參數(shù)并簡化，只和銑刀轉(zhuǎn)速n、進(jìn)給速度vf和切削深度ap相關(guān)的算式即能獲得。同時，絲杠轉(zhuǎn)速初選絲杠導(dǎo)程(mm)代入銑刀轉(zhuǎn)速n、進(jìn)給速度vf和切削深度ap的變量（四種切削方式），把計算分別展開。1)強(qiáng)力切削在（3.4）式（3.5）式（3.6）式（3.7）式內(nèi)代入?yún)?shù)=9000，=120，=2.5，得到下式1)強(qiáng)力切削在（3.4）式（3.5）式（3.6）式（3.7）式內(nèi)代入=2.5，=120，=9000等參數(shù)，獲得2)一般切削在（3.4）式（3.5）式（3.6）式（3.7）式內(nèi)代入=1，=1200，=15000參數(shù)可以獲得=0.702 3)精細(xì)切削在（3.4）式（3.5）式（3.6）式（3.7）式內(nèi)代入=0.5，=2400，=20000等參數(shù)，可以獲得4)快速進(jìn)給在（3.4）式（3.5）式（3.6）式（3.7）式內(nèi)代入=0，=3600，=0等參數(shù)，可以獲得，=0， =0，=03.2鉆削力、扭矩及功率計算對應(yīng)于高速鋼標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的下列參數(shù)可通過機(jī)械加工工藝手冊二卷表10.4-11獲得：,（加工45#鋼），在(3.8)式、(3.9)式、(3.10)式代入前述所查出來的各項參數(shù),只和鉆頭轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度有關(guān)的算式即可獲得。=同時，絲杠轉(zhuǎn)速初選絲杠導(dǎo)程代入4種切削方式內(nèi)的鉆頭轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度變量，完成下列各項計算1)強(qiáng)力切削在式內(nèi)代入=300，=9000代入等參數(shù)可以獲得2)一般切削在式內(nèi)代入=480，=15000等參數(shù)可以獲得=0.303)精細(xì)切削在式內(nèi)代入=600，=20000等參數(shù)可以獲得4)快速進(jìn)給在（3.11）式（3.12）式（3.13）式（3.14）式內(nèi)代入=900，=0等參數(shù)可以獲得=900/4=225，=0， =0，=03.3主運動系統(tǒng)設(shè)計主運動系統(tǒng)中主軸電機(jī)結(jié)構(gòu)形式是這一節(jié)設(shè)計與計算的重點，通過設(shè)計反中軸的參數(shù)、型號等確定。基于主運動系空間占用比例的縮減，選擇從主軸電機(jī)直接接上刀夾，將傳動機(jī)構(gòu)在中間環(huán)節(jié)省略。3.3.1主運動系統(tǒng)設(shè)計方案基于機(jī)械結(jié)構(gòu)簡化，主軸電機(jī)直接接上刀夾策略為本文采用，并由此將傳動鏈?zhǔn)÷?，空間占用全面減小，損耗也因此得以降低。3.3.2主軸電機(jī)設(shè)計計算基于前文結(jié)果，選擇相應(yīng)的安全系數(shù)，將傳動效率忽略，以下即為主軸電機(jī)所需轉(zhuǎn)速、功率和扭矩計算步驟：1）轉(zhuǎn)矩電機(jī)的扭矩來自機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計手冊?；?.1、3.2兩個小節(jié)中的計算結(jié)果，轉(zhuǎn)矩=0.44(Nm)，這是最大扭矩值所以，當(dāng)，標(biāo)準(zhǔn)即可得到滿足本文將確定為額定轉(zhuǎn)矩2）功率電機(jī)功率來自機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計手冊。基于3.1、3.2兩個小節(jié)中的計算結(jié)果，最大功率功率=0.72 。所以讓本文將確定為額定功率所以，電機(jī)設(shè)備中的雕銑機(jī)用電機(jī)主軸由安陽萊必泰機(jī)械有限公司提供,表3-1即為這種設(shè)備的基本參數(shù)：3.4 本章小結(jié)編輯輸出平臺、智能電子控制部分和機(jī)械部分部分是制訂總體方案必須顧及的基本內(nèi)容。機(jī)械部分是本設(shè)計的基本內(nèi)容，重點對轉(zhuǎn)速范圍、主運動和進(jìn)給運動傳遞方式、步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)型式和參數(shù)、主電機(jī)的結(jié)構(gòu)型式和參數(shù)、直線導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)型式和參數(shù)、滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)型式和參數(shù)、有效雕銑區(qū)域總體布局的型式等做出分析、確定。第4章 進(jìn)給運動系統(tǒng)設(shè)計計算A軸的旋轉(zhuǎn)運動、橫梁的前后移動、小車左右移動、主軸的上下移動是雕銑機(jī)進(jìn)給運動的基本構(gòu)成部分。Y軸部件，X 軸部件，Z主軸部件的設(shè)計基本一樣。X 軸進(jìn)給運動傳動鏈中直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠、進(jìn)給電機(jī)設(shè)計是本章重點，由此把參數(shù)、型號及規(guī)格確定。4.1 Z方向進(jìn)給運動系統(tǒng)設(shè)計4.1.1Z系統(tǒng)組成滾珠絲杠和步進(jìn)電機(jī)直接連接在上文已有分析，其能把電機(jī)旋轉(zhuǎn)運動向部件移動轉(zhuǎn)化。如圖4.1所示即為其結(jié)構(gòu)示意圖4.1.2滾珠絲杠副與支撐軸承選擇選擇軸承類型的依據(jù)由于絲杠承受的是極小的軸向力,同時，絲杠兩端分別游動、和電機(jī)固定,預(yù)拉伸力并不存在。同時，選擇直線運動球軸承的好處主要有：(1)因為流動接觸因素，動磨擦阻力、起動磨擦阻力因此很小，所以，能實現(xiàn)能源節(jié)約，較高運動速度容易獲得；(2)增加負(fù)荷時，磨擦系數(shù)變化不敏感，所以，重負(fù)荷條件下的磨擦系數(shù)很小，精度可以長期保持穩(wěn)定狀態(tài)，能長期保持機(jī)械壽命。(3)直線運動軸承具有良好的互換性，可以讓安裝使用更加省時、便利，且讓機(jī)械具備了重量輕、小型化、結(jié)構(gòu)新穎等基本特征。(4)給油手續(xù)簡化，能實潤滑保養(yǎng)維護(hù)簡便目標(biāo)；(5)異物侵入頻繁或者灰塵較多條件下，同樣適合采用雙側(cè)附加油封軸承；綜合考慮后，Z軸軸承采用直線軸承（LMF-10型）。4.1.3電機(jī)選擇FL86S7H156-4204A型步進(jìn)電機(jī)為本設(shè)計所采用。4.1.4聯(lián)軸器選擇4.2 X,Y向進(jìn)給運動系統(tǒng)設(shè)計因為X、Y軸之間的相似度極高，因此同時闡述XY軸。4.2.1 系統(tǒng)構(gòu)成如前所述，滾珠絲杠和步進(jìn)電機(jī)直接連接，能把電機(jī)旋轉(zhuǎn)運動向部件移動完成轉(zhuǎn)化。如圖4.4所示為結(jié)構(gòu)示意圖。4.2.2滾珠絲杠副與支撐軸承選擇和Z軸相比，絲杠外形沒有區(qū)別，選擇直線軸承為本設(shè)計所用軸承。4.2.3電機(jī)選擇步進(jìn)電機(jī)被本設(shè)計選用。4.2.4聯(lián)軸器選擇SDWA31聯(lián)軸器（與Z方向一樣規(guī)格）為本文采用。4.3 本章小結(jié)進(jìn)給系統(tǒng)主要包括以下幾個：卡盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)Y向帶動實現(xiàn)雕銑寬度；上工作臺在下工作臺上Z向移動實現(xiàn)雕銑深度；下工作臺在底座上X向移動實現(xiàn)雕銑長度。以上工作臺部件為分析例證，對進(jìn)給運動傳動鏈中直線導(dǎo)軌副、絲杠螺母副和進(jìn)給電機(jī)進(jìn)行了重點設(shè)計，并且完成了參數(shù)、型號及規(guī)格確定。第5章 A軸結(jié)構(gòu)設(shè)計A軸總共包括五個部分，即底座、卡盤、軸、減速齒輪箱及電機(jī)。5.1軸的計算5.1.1軸材料選擇基于上文所分析的各種傳動裝置參數(shù)，能獲得=7000r/min; =0.8(kw)；=115是查表取值結(jié)果；=9.83mm取10mm5.1.2軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計（1）軸上零件裝配方案擬定從右至工分別是帶輪、軸承、軸承、三爪掐盤。（2）基于軸向定位標(biāo)準(zhǔn)，完成軸的各段長度與直徑確定1.軸的最小直徑很明顯裝配了帶輪處的直徑，選擇=10 mm，基于軸端擋圈不壓在端面上只壓在帶輪上保障，所以，段長度必需略寬于帶輪寬度，為調(diào)試提供方便，將帶輪寬度取25毫米（本文選擇的=30）。通過軸肩定位帶輪右端,如果軸肩高度，并且選擇=1 mm、=8.5，那么則有=12 mm。2.采用滾動軸承。由于徑向力是軸的所承受的主要作用力，軸向力作用通常無影響，所以選擇深溝球滾動軸承，因為軸=12mm，所以選擇6202型軸承，它的具體尺寸分別是15mm，35mm, mm.因此有下列參數(shù)=15mm，=10mm；因為軸=12 mm，所以選擇6202型軸承，它的具體尺寸分別是=15mm，35mm, mm.因此有以下參數(shù)=15mm。3.軸肩?；谳S座外形規(guī)模、電動機(jī)外形尺寸，因此打算采用軸肩=19mm，=21mm。4. 軸向定位軸上零件采用螺絲夾緊鏈接軸與帶輪的軸向定位策略。5.軸上圓角、倒角尺寸規(guī)格確定采用0.545軸端倒角，所以軸肩部位圓角半徑選擇的是R=1mm 5.1.3計算過程1.如圖所示，在軸的結(jié)構(gòu)圖基礎(chǔ)上把軸的計算簡圖繪制成功，6152型深溝球滾軸承來說，選擇，并且采用L=-2a=102-29=84mm為簡支梁軸支承跨距。2.以彎扭合成應(yīng)力為依據(jù)完成軸硬度校核校核過程中，一般僅進(jìn)行軸上承受危險截面C（扭距截面）、最大彎距的強(qiáng)度校核。以查表取值，并將脈動循環(huán)變應(yīng)力采用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為基本依據(jù)，選擇0.6，以下即為軸的計算應(yīng)力。 許用彎應(yīng)力上文查獲值為=60Mpa,而且由于存在條件，所以安全。3.軸疲勞強(qiáng)度校核1)扭矩是影響截面A，B的唯一載荷，由過渡配合、軸肩所導(dǎo)致的應(yīng)力集中盡管全部會把軸的疲勞強(qiáng)度削弱，不過，因為是以扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度相對寬裕確定軸的最小直徑，因此不必校核截面A，B。分析軸的疲勞強(qiáng)度受到應(yīng)力集中的影響表明，V、VI處與截面過盈配合導(dǎo)致了最明顯的應(yīng)力集中；分析受載情況表明，截面C上形成了最高應(yīng)力。和截面V相比，截面VI的應(yīng)力集中干擾并無過大區(qū)別，不過，扭距不會影響到截面VI，所以，強(qiáng)度校核無需進(jìn)行。盡管截面C有最高應(yīng)力，不過應(yīng)力集中較?。▋啥顺袚?dān)了過盈配合、槽所導(dǎo)致的全部應(yīng)力集中),同時，此處的軸有最大直徑，所以僅需進(jìn)行截面V左側(cè)校核，無需校核截面C。由于V右側(cè)有較大的軸環(huán)直徑，所以無需校核。2)截面VI左側(cè)W0.1d30.14539112.5mm3為抗彎截面系數(shù)；WT0.2d30.245318225mm3為抗扭截面系數(shù)；截面V左側(cè)彎矩：截面V上扭矩：=195300截面上彎曲應(yīng)力為：截面上扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：=640 MPa, =155 MPa, 查表獲得。選擇45#鋼為軸材料，調(diào)質(zhì)處理。選擇插入法計算過盈配合部位值，而且選擇 則磨削加工軸， （表面質(zhì)量系數(shù)查表區(qū)復(fù)）所以有以下綜合系數(shù)值： 同時，將炭鋼特征系數(shù)從表中查獲0.10.2 ，取 0.050.1 ，取 因此，以下即為截面VI左側(cè)的軸安全系數(shù)=由于材料均勻度不夠，未獲得較高的計算精度，所以，采用s1.6。所以，截面VI左側(cè)中的該軸強(qiáng)度同樣比較充足。由于瞬時過載、明顯的應(yīng)力循環(huán)不對稱性并不存在，所以靜強(qiáng)度校核不必進(jìn)行。5.2電機(jī)選擇上文所計算出來的減速齒輪結(jié)果中，三個齒輪的傳動比i分別是15=z3/z1=14/100=0.14；且主軸計算方面，除了相關(guān)安全系數(shù)外，傳動效率忽略。因此，本節(jié)計算的主軸電機(jī)所需要的轉(zhuǎn)速、扭矩功率兩個參數(shù)為：轉(zhuǎn)矩M0：電機(jī)扭矩從機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計手冊中查詢獲得以上文中3.1、3.2節(jié)的計算結(jié)果為依據(jù)，計算出來的最大扭矩值是0.44Nm。所以當(dāng)=0.44時，標(biāo)準(zhǔn)即可滿足額定轉(zhuǎn)矩選擇數(shù)值是=2.5Nm功率計算電機(jī)功率由機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計手冊提供。從3.1、3.2節(jié)中的相關(guān)計算結(jié)果來看，可以將最大功率計算出來 ，即最大功率是0.72Kw。所以，設(shè)P=0.72。且將額定功率確定為Pe=0.8kw。5.3卡盤設(shè)計完成調(diào)質(zhì)處理的45#鋼綜合機(jī)械性能良好，可以在類型不同的各主要構(gòu)件中應(yīng)用，尤其能在交變載荷影響下運行，比如軸類、齒輪、螺栓及連桿等，因此，45#鋼最適合用做卡盤材料。5.4頂針選擇作為搭配卡盤的頂針，是一種標(biāo)準(zhǔn)件，可以完成雕銑物品部件固定，因此，對于雕銑機(jī)來說，頂針同樣是一種必備部件。因此，僅需將其高度設(shè)定，并直線對齊卡盤與針尖就可以，45#鋼同樣適合做頂針的材料。5.5本章小結(jié)閉環(huán)控制常用于精密雕銑機(jī)，通過反饋控制系統(tǒng)18完成數(shù)據(jù)采集，在輸進(jìn)系統(tǒng)中完成數(shù)據(jù)信號處理，并把調(diào)節(jié)指令輸出，把準(zhǔn)確的指令信號提供給執(zhí)行器，反饋調(diào)節(jié)由此能得以實現(xiàn)，可以把極高的控制精度、加工質(zhì)量獲得。從小型雕銑機(jī)功能與用途來看，這種設(shè)備在一般性精度加工標(biāo)準(zhǔn)方面有較多應(yīng)用，同時，顧及成本因素。開環(huán)控制的基本優(yōu)勢表現(xiàn)在維修調(diào)試全部相對便利、易實現(xiàn)、結(jié)構(gòu)簡單，而且，它的精度標(biāo)準(zhǔn)能把通常標(biāo)準(zhǔn)基本滿足，價格也比較合理、經(jīng)濟(jì)。第六章 工程影響分析通常認(rèn)為，環(huán)境因素、氣候因素、地基因素、機(jī)具因素、技術(shù)因素、人為因素等均會影響到工程項目質(zhì)量與進(jìn)度等。但是，各國學(xué)者則認(rèn)為，對于工程項目來說，最主要的影響因素實質(zhì)上是人為因素，由人導(dǎo)致的影響一般表現(xiàn)在： 1.沒有認(rèn)識到項目特征及其完成的條件。例如，對項目技術(shù)困難估計不足，設(shè)計與施工可能會發(fā)生的各種問題沒有考慮到，因為有科研與試驗開展需要，因此有時間與資金需求；工程建設(shè)參與單位眾多導(dǎo)致的工作難協(xié)調(diào)因素未充分估計；沒有事先弄清楚建設(shè)條件以及項目的供電、供水與交通；沒有弄清施工物資供應(yīng)計劃與安排。 2.參加者責(zé)任心不強(qiáng)，導(dǎo)致工作失誤。比如，項目業(yè)主的決策滯后；設(shè)計拖拉，不能按時完成設(shè)計；總包施工承包單位沒有準(zhǔn)確選擇分包單位；質(zhì)檢、建委審批時間延誤。 3.發(fā)生了不可預(yù)見的情況。比如：企業(yè)倒閉、工程事故、洪水、地震、戰(zhàn)爭、騷亂等。工程建設(shè)管理方面，管控工程的影響因素極為關(guān)鍵，工程建設(shè)的所有環(huán)節(jié)、步驟均需要將管控措施貫穿其中。項目建設(shè)時，工程造價如果存在問題，則會顯著干擾工程整體進(jìn)展；因此，對工程造價進(jìn)行有效的控制管理，同樣具有核心功能。想要實現(xiàn)此類管控目標(biāo)，不但需要計算與計價憑據(jù)合理、科學(xué)，而且極有必要發(fā)現(xiàn)對工程造價存在影響的所有因素，隨之采用相應(yīng)策略進(jìn)行改進(jìn)、完善，以此實現(xiàn)對工程造價的有效管控。本文全面闡述了展開工程造價管理與控制的必要性，全面分析了工程造價的干擾因素，且把相關(guān)應(yīng)對策略提出，意在將合理、科學(xué)的控制與管理工程造價目標(biāo)實現(xiàn)。24