車(chē)銑復(fù)合下刀架單元設(shè)計(jì)【含4張CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】

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論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃。四、文獻(xiàn)查閱及文獻(xiàn)綜述學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定量的文獻(xiàn)資料，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)分析、研究、綜合，形成文獻(xiàn)綜述。必要時(shí)應(yīng)在調(diào)研、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相關(guān)的報(bào)告。綜述或報(bào)告作為開(kāi)題報(bào)告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順， 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。五、其他要求1. 開(kāi)題報(bào)告應(yīng)在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作開(kāi)始后的前四周內(nèi)完成；2. 開(kāi)題報(bào)告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查通過(guò)；3. 開(kāi)題報(bào)告不合格或沒(méi)有做開(kāi)題報(bào)告的學(xué)生，須重做或補(bǔ)做合格后，方能繼續(xù)論文（設(shè)計(jì)）工作，否則不允許參加答辯；4. 開(kāi)題報(bào)告通過(guò)后，原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師；5. 開(kāi)題報(bào)告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊(cè)（部分專(zhuān)業(yè)可根據(jù)需要手寫(xiě)在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打?。?。一、選題依據(jù)1. 論文（設(shè)計(jì)）題目車(chē)銑復(fù)合刀架單元設(shè)計(jì)2. 研究領(lǐng)域機(jī)械設(shè)計(jì)3. 論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值（1） 理論意義車(chē)銑復(fù)合刀架設(shè)計(jì)優(yōu)于之前單一的車(chē)的刀架或單一的銑的刀架，使車(chē)與銑迅速轉(zhuǎn)換成為可能。（2） 應(yīng)用價(jià)值目前的航空產(chǎn)品零件突出表現(xiàn)為多品種小批量、工藝過(guò)程復(fù)雜，并且廣泛采用整體薄壁結(jié)構(gòu)和難加工材料，因此制造過(guò)程中普遍存在制造周期長(zhǎng)、材料切除量大、加工效率低以及加工變形嚴(yán)重等瓶頸。為了提高航空復(fù)雜產(chǎn)品的加工效率和加工精度， 工藝人員一直在尋求更為高效精密的加工工藝方法。車(chē)銑復(fù)合加工設(shè)備的出現(xiàn)為提高航空零件的加工精度和效率提供了一種有效解決方案。與常規(guī)數(shù)控加工工藝相比，復(fù)合加工具有的突出優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）縮短產(chǎn)品制造工藝鏈，提高生產(chǎn)效率；（2）減少裝夾次數(shù)，提高加工精度；（3）減少占地面積，降低生產(chǎn)成本；(4)由于車(chē)銑加工技術(shù)具有很大的柔性，在產(chǎn)品更新?lián)Q代時(shí)，只需改變部分軟件功能式附件即可，不需要重復(fù)投入；(5)自動(dòng)測(cè)量功能可進(jìn)行在線自動(dòng)測(cè)量工件尺寸、精度補(bǔ)償，以提高工件形位精度；(6)節(jié)約了操作員工數(shù)量，降低了生產(chǎn)制造成本；(7)降低了勞動(dòng)強(qiáng)度；(8)適應(yīng)多品種小批量生產(chǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步,現(xiàn)代工業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床加工性能要求越來(lái)越高。刀架作為大型數(shù)控機(jī)床的重要部件,起著固定、支撐刀具的作用,直接影響機(jī)床的加工精度、切削性能和效率。數(shù)控刀架是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵零部件,其質(zhì)量水平影響到數(shù)控機(jī)床的機(jī)體性能,直接反映出一個(gè)國(guó)家在數(shù)控機(jī)床制造方面的水平。加大對(duì)中高檔數(shù)控刀架的投入和研究,提高其技術(shù)水平,對(duì)提升我國(guó)數(shù)控機(jī)床的國(guó)際地位與競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。國(guó)產(chǎn)關(guān)鍵功能部件的可靠性水平與進(jìn)口產(chǎn)品差距較大是國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床可靠性水平較低的主要原因，因此提高國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床可靠性水平的關(guān)鍵在于降低國(guó)產(chǎn)關(guān)鍵功能部件的故障頻率，提高其可靠性水平。動(dòng)力伺服刀架是數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)復(fù)合加工的關(guān)鍵功能部件。4. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)（1） 國(guó)外概況國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在數(shù)控機(jī)床行業(yè)的發(fā)展起步較早，在研發(fā)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造方面擁有4非常豐富的經(jīng)驗(yàn)，其效率，精度，可靠度等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)均有較大優(yōu)勢(shì)。德國(guó)的肖特公司是當(dāng)今世界上最負(fù)盛名的刀架生產(chǎn)企業(yè)，其產(chǎn)品發(fā)展可分為三條主線：液壓刀架產(chǎn)品線，電動(dòng)刀架產(chǎn)品線和伺服刀架產(chǎn)品線。其中，伺服刀架產(chǎn)品線主要面對(duì)中高端市場(chǎng)， 也是肖特目前產(chǎn)品種類(lèi)最為豐富，發(fā)展意愿最為強(qiáng)烈的產(chǎn)品系列。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展和積累，肖特在刀架研發(fā)領(lǐng)域有著較大的優(yōu)勢(shì)，并且擁有諸多關(guān)鍵技術(shù)，如降噪減震技術(shù)，伺服刀架控制技術(shù)，動(dòng)力刀具驅(qū)動(dòng)模塊與傳動(dòng)技術(shù)，離合器技術(shù)，固定位嚙合技術(shù)，阻尼升壓結(jié)構(gòu)技術(shù)，中心軸配油配氣技術(shù)和端面齒輪傳動(dòng)技術(shù)腔內(nèi)正壓防水密封技術(shù)等，這些關(guān)鍵技術(shù)在刀架領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，大大提高了整個(gè)刀架和數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平，在一定程度上推動(dòng)了整個(gè)制造業(yè)的發(fā)展。（2） 國(guó)內(nèi)概況我國(guó)主要有 4 家形成規(guī)模的數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架生產(chǎn)企業(yè)：常州市新墅數(shù)控設(shè)備有限公司，常州市宏達(dá)機(jī)床數(shù)控設(shè)備有限公司，煙臺(tái)環(huán)球機(jī)床附件集團(tuán)有限公司,沈陽(yáng)精誠(chéng)數(shù)控機(jī)床附件廠。數(shù)控刀架的產(chǎn)能提高非常迅速，由以前的年產(chǎn)幾百上千臺(tái)到目前的大約年產(chǎn) 7 萬(wàn)臺(tái)左右，基本上能夠滿足中低檔數(shù)控機(jī)床的需求量。但是，產(chǎn)能也是僅僅能夠滿足數(shù)量上的需求，從技術(shù)品質(zhì)上來(lái)看，與國(guó)外的先進(jìn)數(shù)控刀架水平相比，我國(guó)數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架企業(yè)的產(chǎn)品仍然與之有一定的差距。目前，我國(guó)數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品主要以中低檔次為主，中高檔次的數(shù)控刀架產(chǎn)品則需要從中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)和國(guó)外進(jìn)口，特別是西方發(fā)達(dá)過(guò)家，像意大利的迪普馬，巴拉法蒂和德國(guó)的肖特等都是有較長(zhǎng)數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研發(fā)歷史的企業(yè)，經(jīng)驗(yàn)豐富，其產(chǎn)品精度等級(jí)和技術(shù)參數(shù)都要高于我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和任何一家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。常見(jiàn)刀架品牌有（1）常州新墅數(shù)控伺服刀架；（2）煙臺(tái)環(huán)球 AK31 系列數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架；（3）德國(guó)肖特皇冠系列刀架；（4）意大利巴拉蒂 TBHMA 系列液壓伺服動(dòng)力刀架。近年來(lái)復(fù)合加工機(jī)床發(fā)展迅速,也是發(fā)展最活躍的技術(shù)之一。特別是在立式車(chē)銑復(fù)合加工中心方面,歐洲德國(guó) INDEX 公司、DMG 公司、奧地利 WFL 公司、亞洲日本 MAZAK 公司、森精機(jī)公司、大隈公司、豐田工機(jī)研究比較早,這些企業(yè)生產(chǎn)的立式車(chē)銑復(fù)合加工中心已經(jīng)逐漸形成系列產(chǎn)品,具有較高質(zhì)量和國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力,我國(guó)在立式車(chē)銑復(fù)合加工中心方面研究較晚,沒(méi)有系列產(chǎn)品,整體性能的穩(wěn)定性、重復(fù)精度、定位精度、加工效率等方面與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相比,還具有較大的距離,立式車(chē)銑復(fù)合加工中心系列產(chǎn)品的生產(chǎn)基本上是空白,國(guó)內(nèi)在此方面需求設(shè)備基本依賴進(jìn)口。（3） 發(fā)展趨勢(shì)近年來(lái)，車(chē)銑復(fù)合加工中心在我國(guó)飛機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)以及附件廠等航空制造廠家都有引進(jìn)。設(shè)備類(lèi)型主要集中于奧地利 WFL 公司的車(chē)銑復(fù)合系列產(chǎn)品和瑞士寶美公司銑車(chē)復(fù)合加工中心等。但由于投入實(shí)際應(yīng)用的時(shí)間不長(zhǎng)，普遍缺乏與產(chǎn)品工藝特點(diǎn)和設(shè)備工藝特性相適應(yīng)的成熟的加工工藝、編程手段和后置處理等手段。因此，目前引進(jìn)的車(chē)銑復(fù)合加工設(shè)備基本上處于相對(duì)較低的運(yùn)行水平。航空產(chǎn)品制造過(guò)程中面臨的主要問(wèn)題突出表現(xiàn)為工藝路線長(zhǎng)、工藝過(guò)程復(fù)雜、加工效率低、加工變形嚴(yán)重、加工成本高，車(chē)銑復(fù)合加工無(wú)論是在飛機(jī)制造還是在發(fā)動(dòng)機(jī)制造領(lǐng)域都有著極為廣闊的發(fā)展空間。復(fù)合加工 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展已進(jìn)行到集成化、自動(dòng)化、智能化的新水平， 但從國(guó)內(nèi)的應(yīng)用情況看，CAM 技術(shù)的應(yīng)用還是主要集中于數(shù)控立式或臥式加工中心， 尤其是五軸聯(lián)動(dòng)加工中心，而在復(fù)合加工中心或多任務(wù)加工中心的應(yīng)用還遠(yuǎn)不夠成熟。究其原因，簡(jiǎn)要?dú)w納為以下兩點(diǎn)：（1）國(guó)內(nèi)企業(yè)復(fù)合加工機(jī)床的應(yīng)用水平相對(duì)于西方發(fā)達(dá)國(guó)家制造業(yè)還具有一定的差距，其對(duì) CAM 技術(shù)的內(nèi)在需求還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未被發(fā)掘出來(lái)；（2）除企業(yè)自身未能真正發(fā)掘其對(duì) CAM 技術(shù)的需求外，各 CAM 技術(shù)供應(yīng)商針對(duì)復(fù)合加工領(lǐng)域的解決方案的產(chǎn)品特性與本地支持能力也相對(duì)欠缺，不能真正滿足用戶的實(shí)際需要。近幾年的車(chē)銑復(fù)合技術(shù)已經(jīng)向多軸化發(fā)展，多軸車(chē)銑復(fù)合加工技術(shù)作為一種適應(yīng)現(xiàn)代化制造業(yè)多品種、小批量、個(gè)性化發(fā)展需求的新技術(shù)，是一種在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)和精密制造技術(shù)基礎(chǔ)上，集成了現(xiàn)代先進(jìn)控制技術(shù)、精密測(cè)量技術(shù)和 CAD/CAM 應(yīng)用技術(shù)的先進(jìn)機(jī)械加工技術(shù)。五軸車(chē)銑復(fù)合加工中心從產(chǎn)生至今，已有近 20 年的歷史，技術(shù)已經(jīng)成熟并被國(guó)內(nèi)外用戶接收和認(rèn)可。從趨勢(shì)上看，主要向以下幾個(gè)方向發(fā)展：（1）更高工藝范圍。通過(guò)增加特殊功能模塊，實(shí)現(xiàn)更多工序集成。例如將齒輪加工、內(nèi)外磨削加工、深孔加工、型腔加工、激光淬火、在線測(cè)量等功能集成到車(chē)銑中心上，真正做到所有復(fù)雜零件的完整加工。（2）更高效率。通過(guò)配置雙動(dòng)力頭、雙主軸、雙刀架等功能，實(shí)現(xiàn)多刀同時(shí)加工，提高加工效率。（3）大型化。由于大型零件一般多是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、要求加工的部位和工序較多、安裝定位也較費(fèi)時(shí)費(fèi)事的零件，而車(chē)銑復(fù)合加工的主要優(yōu)點(diǎn)之一是減少零件在多工序和多工藝加工過(guò)程中的多次重新安裝調(diào)整和夾緊時(shí)間，所以目前五軸車(chē)銑復(fù)合加工中心正向大型化發(fā)展。（4）結(jié)構(gòu)模塊化和功能可快速重組。五軸車(chē)銑中心的功能可快速重組是其能快速響應(yīng)市場(chǎng)需求，并能搶占市場(chǎng)的重要條件， 而結(jié)構(gòu)模塊化是五軸車(chē)銑中心功能可快速重組的基礎(chǔ)。車(chē)銑復(fù)合技術(shù)中必不可少的刀架正向著高速、可靠、換刀時(shí)間盡量的短，以換取加工中心和車(chē)削中心的高效性和簡(jiǎn)單實(shí)用、造價(jià)低、使用可靠等方面發(fā)展。數(shù)控刀架向快速換刀、電液組合驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展。二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容1 .重點(diǎn)解決的問(wèn)題設(shè)計(jì)車(chē)銑復(fù)合刀架重點(diǎn)解決問(wèn)題：選擇伺服刀塔、伺服軸電機(jī)、驅(qū)動(dòng)絲杠，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)軸 X2，設(shè)計(jì)大鑄件滑體及床鞍。2. 擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路）（1） 論述課題的研究目的、研究?jī)?nèi)容以及目前的研究概況及其發(fā)展；（2） 確定車(chē)銑復(fù)合刀架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案；（3） 進(jìn)行復(fù)合刀架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；（4） 進(jìn)行數(shù)據(jù)參數(shù)整理，完成相應(yīng)理論計(jì)算部分繪制零件圖、裝配圖。3. 本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果（1） 一套完整的復(fù)合刀架的裝配圖、零件圖；（2） 一份復(fù)合刀架的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；（3） 翻譯一篇外文文獻(xiàn)，至少 2000 字。三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)）此題是企業(yè)項(xiàng)目，由本校老師與企業(yè)的老師聯(lián)合指導(dǎo)，查閱并整理各類(lèi)參考文獻(xiàn)， 了解相關(guān)原理并且應(yīng)用有關(guān)計(jì)算公式對(duì)車(chē)銑復(fù)合刀架結(jié)構(gòu)各部分進(jìn)行校核驗(yàn)算，對(duì)既定方案給出完整的闡述。設(shè)計(jì)車(chē)銑復(fù)合刀架的結(jié)構(gòu),包括伺服刀塔、下滑體、下床鞍、下驅(qū)動(dòng)軸 X2 軸，帶光柵尺，通過(guò)選擇伺服刀塔、伺服軸電機(jī)、驅(qū)動(dòng)絲杠，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)軸 X2，設(shè)計(jì)大鑄件滑體及床鞍，伺服軸快移速度 24m/min。完成伺服軸電機(jī)的選擇計(jì)算，絲杠的選擇計(jì)算等。2. 論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃第一周 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù),明確任務(wù)意圖，準(zhǔn)備文獻(xiàn)。第二周 根據(jù)題目查閱文獻(xiàn)，分析資料。第三周 準(zhǔn)備開(kāi)題報(bào)告資料，理順開(kāi)題報(bào)告思路。第四周 撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告準(zhǔn)備開(kāi)題答辯。第五周 查閱文獻(xiàn)進(jìn)行刀架結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)。第六周 根據(jù)方案設(shè)計(jì)完成整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第七周 完成大鑄件滑體及床鞍的設(shè)計(jì)。第八周 完成下床鞍、下驅(qū)動(dòng)軸 X2 軸的設(shè)計(jì)圖。第九周 完成伺服軸、絲杠的選擇計(jì)算。第十周 完成零件圖。第十一周 完成裝配圖。第十二周 完成車(chē)銑復(fù)合刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。第十三周 完善車(chē)銑復(fù)合刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和英文翻譯。第十四周 打印裝配圖零件圖和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，準(zhǔn)備答辯。5四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)1 濮良貴等. 機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）M. 北京: 高等教育出版社,2013.2 孫桓.機(jī)械原理M.北京:高等教育出版社,2013.3 李慶達(dá), 丁俊鍵. 小型車(chē)銑復(fù)合加工中心設(shè)計(jì)及制作J. 機(jī)電工程技術(shù),2017,11:10-70.4 張亞楠,梅慶林,閆鵬輝,等.立式車(chē)銑復(fù)合加工中心的變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)J.機(jī)械工程師,2017,1:149.5 龍邵安， 李曉媛. 車(chē)銑復(fù)合設(shè)備技術(shù)的應(yīng)用推廣J. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2017,5:125.6 陳錫財(cái).基于車(chē)銑復(fù)合數(shù)控加工工藝研究J.科技與創(chuàng)新,2017,4:110-113.7 劉峰.五軸車(chē)銑復(fù)合加工功能關(guān)鍵技術(shù)的研究D.沈陽(yáng):中國(guó)科學(xué)院研究生院（沈陽(yáng)計(jì)算機(jī)技術(shù)研究所）,2014.8 成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第六版第3 卷）M. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,2016.9 成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第六版第5 卷）M. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,2016.10 史旭升,喬立宏,胡權(quán)威.車(chē)銑復(fù)合加工工藝設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題研究J.航空制造技術(shù),2014,4:54-57.11 李麗珍,李憲凱.五軸車(chē)銑復(fù)合加工技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)J.航空制造技術(shù),2009,12:47-50.12 鄧勇軍.高精度微小型車(chē)銑復(fù)合加工機(jī)床誤差建模與補(bǔ)償研究D.北京:北京理工大學(xué),2015.3.13 楊林.數(shù)控車(chē)銑復(fù)合加工程序仿真系統(tǒng)研究D.重慶:重慶大學(xué),2010.5.14 吳石磊重型立式車(chē)銑復(fù)合加工中心幾何誤差檢測(cè)方法研究D.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2015.7.15 Jung-WooC,WenpengW,Myung-Sook.Efficentcollisiondetectionusing adualOBB-sphereboundingvolumehierarchy.Computer-AidedDesign,2010,42:50-57.9附：文獻(xiàn)綜述或報(bào)告文獻(xiàn)綜述國(guó)際上對(duì)復(fù)合化機(jī)床尚無(wú)明確定義，目前正處于創(chuàng)新發(fā)展之中。復(fù)合加工又叫完全加工、多功能加工。早期曾將加工中心稱(chēng)為復(fù)合加工機(jī)床。但是隨著復(fù)合加工技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，現(xiàn)在的復(fù)合加工機(jī)床與以前所稱(chēng)的復(fù)合加工機(jī)床有了本質(zhì)上的區(qū)別。復(fù)合加工機(jī)床通過(guò)一次裝夾零件完成多種加工工序，縮短了加工時(shí)間， 提高了加工精度，因而受到用戶的歡迎。數(shù)控車(chē)銑復(fù)合機(jī)床是復(fù)合加工機(jī)床的一種主要機(jī)型，通常是在數(shù)控車(chē)床上實(shí)現(xiàn)平面銑削、鉆孑 L 攻絲、銑槽等銑削加工工序， 具有車(chē)削、銑削以及鏜削等復(fù)合功能，能夠?qū)崿F(xiàn)一次裝夾、全部完上的加工理念。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)床技術(shù)以及加工工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的用單一加工方法分工序加工已不能滿足人們對(duì)加工速度、效率和精度的要求。在這樣的背景下，車(chē)銑復(fù)合加工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。車(chē)銑復(fù)合加工的理念是“一次裝夾，全部完工”，這種加工模式無(wú)需人工干預(yù)，在一次裝夾定位情況下，機(jī)床可以進(jìn)行車(chē)、銑、鉆、鏜和車(chē)銑等加工任務(wù)。車(chē)銑復(fù)合加工技術(shù)作為一種高效率、高精度，且適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)多品種、小批量、個(gè)性化發(fā)展需求的先進(jìn)數(shù)控加工技術(shù)，日益受到重視。車(chē)銑復(fù)合加工為復(fù)雜零件、高精密零件和難加工零件提供了先進(jìn)的解決方案，解決了傳統(tǒng)加工中心難以解決的加工難題。車(chē)銑復(fù)合加工設(shè)備的主要優(yōu)勢(shì)在于加工工藝更加靈活、工序更加集中，從而可以縮短產(chǎn)品制造工藝鏈、提高工藝的有效性、減少零件在整個(gè)加工過(guò)程中的裝夾次數(shù)、提高位置加工精度。在 20 世紀(jì)末的時(shí)候，西方的一些國(guó)家就開(kāi)始了車(chē)銑技術(shù)的研究。最初它是匯總一些較新的機(jī)械加工的方法，之后，奧地利開(kāi)發(fā)出了第一臺(tái)車(chē)銑加工中心。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展之后，車(chē)銑復(fù)合加工技術(shù)也越來(lái)越成熟，它包括的內(nèi)容也越來(lái)越廣泛，主要有車(chē)削、銑削、插齒及滾齒等內(nèi)容。車(chē)銑復(fù)合加工技術(shù)的主要的特點(diǎn)是以銑代替車(chē)，回旋體零件的切削主要是通過(guò)銑刀的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)可以將車(chē)銑分為不同的類(lèi)型，其中按照軸線位置的不同可以將車(chē)銑的加工分為正向車(chē)銑和軸向車(chē)銑。在車(chē)銑運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中是一種復(fù)合的運(yùn)動(dòng)，是通過(guò)銑刀和工件的旋轉(zhuǎn)而形成的，但他們并不是簡(jiǎn)單的將兩種運(yùn)動(dòng)進(jìn)行相加。車(chē)銑主要負(fù)責(zé)的是工件的表面加工，在這個(gè)過(guò)程中，車(chē)銑主要的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是靠刀具來(lái)完成的，使用這種方法可以快速的完成各種高難度的加工要求。從以上車(chē)銑復(fù)合加工技術(shù)的特點(diǎn)可以看出來(lái)，車(chē)銑復(fù)合加工技術(shù)是一種間斷式的加工方式，比較適合難斷屑的材料，它的主要的特點(diǎn)就是高速。一般情況之下，銑刀的刀口都是經(jīng)過(guò)特殊處理的，經(jīng)過(guò)特殊處理的削力遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于傳統(tǒng)刀口的削力，能夠完成更加高難度的切削工作，也不會(huì)因?yàn)槭芰Φ牟痪鶆蚨纬傻牧慵冃蔚那闆r。而之所以會(huì)產(chǎn)生變形的情況主要是因?yàn)樵诠ぷ鞯倪^(guò)程中刀具刀口變熱，而車(chē)銑復(fù)合加工技術(shù)采用的是一種絕熱切削的方式，有效的避免了這種情況的發(fā)生。在加工的過(guò)程中，很多的零件都是經(jīng)過(guò)一次的裝夾完成了大部分的工藝環(huán)節(jié)，節(jié)省了很多的時(shí)間，同時(shí)也提高了工作的效率，減少了很多的誤差也提高了加工的精度。目前這種技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展的速度很快，并且有更加廣闊的發(fā)展空間。作為機(jī)床的功能部件，數(shù)控刀架一方面承擔(dān)的最主要的功能是作為夾持切削工具，使機(jī)床實(shí)現(xiàn)切削：另一方面數(shù)控刀架有能被機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)控制的能力，即實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀并且在換刀后能保持較高的重復(fù)定位精度和分度精度。復(fù)合加工具有突出優(yōu)勢(shì)：（1） 縮短產(chǎn)品制造工藝鏈，提高生產(chǎn)效率。（2） 減少裝夾次數(shù)，提高加工精度。（3） 減少占地面積，降低生產(chǎn)成本。（4） 降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。（5） 適應(yīng)多品種小批量生產(chǎn)。車(chē)銑復(fù)合在今后的發(fā)展中可以繼續(xù)發(fā)揮這樣的優(yōu)勢(shì)。數(shù)控刀架按刀架的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和鎖緊方式分類(lèi)：分為電動(dòng)刀架，液壓刀架和伺服刀架。（1） 電動(dòng)刀架電動(dòng)刀架紙刀架的轉(zhuǎn)位動(dòng)力源為電機(jī)，一般指力矩電機(jī)，除此之外沒(méi)有其他的動(dòng)力源，如液壓和氣動(dòng)等。因此，該特點(diǎn)避免了由于液壓油泄露造成的污染，具有體積小，控制簡(jiǎn)單和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。但該類(lèi)刀架的剛度和刀盤(pán)的鎖緊力小，只適合中低載荷切削情況，并且電機(jī)頻繁正反轉(zhuǎn)容易燒毀，換刀速度較慢，低檔刀架一般為電動(dòng)刀架。（2） 液壓刀架液壓刀架是指刀架的轉(zhuǎn)位動(dòng)力為液壓馬達(dá)或者液壓缸驅(qū)動(dòng)齒輪條。該刀架使用了集成式液壓分度馬達(dá)，它具有自動(dòng)順序控制加減速功能并且可在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)粗定位。其采用了獨(dú)特的液壓反饋機(jī)制，具有轉(zhuǎn)位快速連續(xù)平穩(wěn)沒(méi)有沖擊且可以雙向旋轉(zhuǎn)就近換刀的特點(diǎn)。此類(lèi)刀架采用液壓來(lái)實(shí)現(xiàn)刀架的松開(kāi)與鎖緊，夾緊力大，適用于重載切削，特別適用于重型數(shù)控車(chē)床。全液壓刀架對(duì)液壓油的品質(zhì)要求較高，另外該刀架的體積比較大，調(diào)整和維護(hù)較為復(fù)雜。（3） 伺服刀架伺服刀架是指刀架轉(zhuǎn)位動(dòng)力采用伺服電機(jī)，通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)刀架，通過(guò)液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)刀盤(pán)的送開(kāi)與鎖緊。該刀架在最大程度地克服了電動(dòng)刀架和液壓伺服刀架的缺點(diǎn)的同時(shí)，吸收了兩者的優(yōu)點(diǎn)，簡(jiǎn)化了數(shù)控刀架的結(jié)構(gòu)，大大提高了數(shù)控刀架的性能，使數(shù)控刀架的很多性能指標(biāo)，如換刀時(shí)間，可靠性，精度，轉(zhuǎn)位速度和轉(zhuǎn)位的平穩(wěn)性等得到很大提高。加工效率和精度是金屬加工領(lǐng)域追求的永恒目標(biāo)，這個(gè)目標(biāo)激勵(lì)著一代又一代機(jī)械工作人員不懈努力，以提高國(guó)家的機(jī)械加工水平。指導(dǎo)教師評(píng)閱意見(jiàn)（對(duì)選題情況、研究?jī)?nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方面進(jìn)行評(píng)閱）審核簽字：年月日意見(jiàn)教研室主任意見(jiàn)簽字：年月日學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)意見(jiàn)簽字：年月日公章：10壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢Q 197216396 或 11970985 摘要 車(chē)銑復(fù)合數(shù)控機(jī)床廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械加工行業(yè)，車(chē)銑復(fù)合加工可以提高加工精度，減少裝夾次數(shù)，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，其性能優(yōu)于一般的數(shù)控車(chē)床和數(shù)控銑床，如今，各國(guó)的車(chē)銑復(fù)合技術(shù)正在蓬勃發(fā)展，歐美的發(fā)展水平尤為突出。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)在大連機(jī)床集團(tuán)（DMTG）完成，針對(duì)車(chē)銑復(fù)合數(shù)控機(jī)床完成了下刀架單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)伺服電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)上皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，然后上皮帶輪通過(guò)皮帶帶動(dòng)下皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，最終下皮帶輪把轉(zhuǎn)矩傳遞給滾珠絲杠螺母副，從而實(shí)現(xiàn)刀具的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。對(duì)滾珠絲杠、伺服電機(jī)、脹套、皮帶輪和導(dǎo)軌做了選擇計(jì)算校核工作，還列出了絲杠軸整體尺寸的安排，畫(huà)出了絲杠支座、滑板、床鞍這三個(gè)CAD零件圖，還畫(huà)了一張刀架單元的CAD裝配圖，并且采用了三維制圖軟件Solid Works對(duì)絲杠支座、滑板這兩個(gè)零部件進(jìn)行了三維建模工作。關(guān)鍵詞：車(chē)銑復(fù)合；下刀架；進(jìn)給系統(tǒng)；三維建模ABSTRACTTurn milling compound NC. machine tools are widely used in all kinds of mechancal processing industry, Turn milling compound machining can improve the machining accuracy, decrease The Times of the clamping and reduce production cost, improve production efficiency, its performance is better than that of general NC.lathe and NC.milling machine, today, the Turn milling compound technology is booming, especially the development level of Europe and the United States.The graduation design in Da lian machine tool group (DMTG) is complete, for Turn milling compound structure design of NC. machine tools to complete the rest under the units, through the torque servo motor, drive pulley on the rotation, and then on the pulley driven by belt pulley, the pulley set the torque passed on to the ball screw nut pair, so as to realize the feed movement of the cutting tool. Of ball screw, servo motor, locking, pulley, and guide the selection calculation and checking work, also lists the overall size of the screw shaft is arranged, draw out the screw bearings, skateboard, bed saddle these three CAD drawing, also drew a CAD assembly drawing tool post unit, and adopted the 3 d drawing software Solid Works for screw bearing, slide the two parts of three dimensional modeling work.Key Words：turn-milling technology; The tool post; Feed system;3 d modelingII目 錄1緒論.12.車(chē)銑復(fù)合機(jī)床下刀架單元方案設(shè)計(jì).32.1車(chē)銑復(fù)合機(jī)床的介紹.32.2刀架單元總體方案.32.3刀架單元總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).33.下刀架單元結(jié)構(gòu)主要零件的校核.53.1滾珠絲杠的選擇校核.53.2 伺服電動(dòng)機(jī)的選擇校核.113.3 錐套的選擇校核.133.4 皮帶輪的選擇計(jì)算.133.5 導(dǎo)軌選擇計(jì)算.173.6 絲杠軸尺寸安排.173.7 工作說(shuō)明.174.主要零部件三維建模.204.1 Solidworks軟件介紹. .204.2 絲杠支座建模.214.3 滑板建模.215結(jié)論 .22參考文獻(xiàn).23附錄1：外文翻譯.25附錄2：外文原文.32VI致謝.38畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目1.緒論國(guó)際上對(duì)復(fù)合化機(jī)床尚無(wú)明確定義，目前正處于創(chuàng)新發(fā)展之中。復(fù)合加工又叫完全加工、多功能加工。早期曾將加工中心稱(chēng)為復(fù)合加工機(jī)床,但是隨著復(fù)合加工技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，現(xiàn)在的復(fù)合加工機(jī)床與以前所稱(chēng)的復(fù)合加工機(jī)床有了本質(zhì)上的區(qū)別。復(fù)合加工機(jī)床通過(guò)一次裝夾零件完成多種加工工序，縮短了加工時(shí)間，提高了加工精度，因而受到用戶的歡迎。數(shù)控車(chē)銑復(fù)合機(jī)床是復(fù)合加工機(jī)床的一種主要機(jī)型，通常是在數(shù)控車(chē)床上實(shí)現(xiàn)平面銑削、鉆孔攻絲、銑槽等銑削加工工序，具有車(chē)削、銑削以及鏜削等復(fù)合功能，能夠?qū)崿F(xiàn)一次裝夾、全部完工的加工理念。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)床技術(shù)以及加工工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的用單一加工方法分工序加工已不能滿足人們對(duì)加工速度、效率和精度的要求。在這樣的背景下，車(chē)銑復(fù)合加工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生1。車(chē)銑復(fù)合加工的理念是“一次裝夾，全部完工”，這種加工模式無(wú)需人工干預(yù)，在一次裝夾定位情況下，機(jī)床可以進(jìn)行車(chē)、銑、鉆、鏜和車(chē)銑等加工任務(wù)。車(chē)銑復(fù)合加工技術(shù)作為一種高效率、高精度，且適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)多品種、小批量、個(gè)性化發(fā)展需求的先進(jìn)數(shù)控加工技術(shù)，日益受到重視。車(chē)銑復(fù)合加工為復(fù)雜零件、高精密零件和難加工零件提供了先進(jìn)的解決方案，解決了傳統(tǒng)加工中心難以解決的加工難題。車(chē)銑復(fù)合加工設(shè)備的主要優(yōu)勢(shì)在于加工工藝更加靈活、工序更加集中，從而可以縮短產(chǎn)品制造工藝鏈、提高工藝的有效性、減少零件在整個(gè)加工過(guò)程中的裝夾次數(shù)、提高位置加工精度。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在數(shù)控機(jī)床行業(yè)的發(fā)展起步較早，在研發(fā)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造方面擁有非常豐富的經(jīng)驗(yàn)，其效率、精度、可靠度等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)均有較大優(yōu)勢(shì)。德國(guó)的肖特公司是當(dāng)今世界上最負(fù)盛名的刀架生產(chǎn)企業(yè)，其產(chǎn)品發(fā)展可分為三條主線：液壓刀架產(chǎn)品線，電動(dòng)刀架產(chǎn)品線和伺服刀架產(chǎn)品線。其中，伺服刀架產(chǎn)品線主要面對(duì)中高端市場(chǎng)，也是肖特目前產(chǎn)品種類(lèi)最為豐富，發(fā)展意愿最為強(qiáng)烈的產(chǎn)品系列。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展和積累，肖特在刀架研發(fā)領(lǐng)域有著較大的優(yōu)勢(shì)，并且擁有諸多關(guān)鍵技術(shù)，如降噪減震技術(shù)，伺服刀架控制技術(shù)，動(dòng)力刀具驅(qū)動(dòng)模塊與傳動(dòng)技術(shù)，離合器技術(shù)，定位嚙合技術(shù)，阻尼升壓結(jié)構(gòu)技術(shù)，中心軸配油配氣技術(shù)和端面齒輪傳動(dòng)技術(shù)、腔內(nèi)正壓防水密封技術(shù)等，這些關(guān)鍵技術(shù)在刀架領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，大大提高了整個(gè)刀架和數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平，在一定程度上推動(dòng)了整個(gè)制造業(yè)的發(fā)展。我國(guó)在立式車(chē)銑復(fù)合加工中心方面研究較晚,沒(méi)有系列產(chǎn)品,整體性能的穩(wěn)定性、重復(fù)精度、定位精度、加工效率等方面與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相比,還具有較大的距離,立式車(chē)銑復(fù)合加工中心系列產(chǎn)品的生產(chǎn)基本上是空白,國(guó)內(nèi)在此方面需求設(shè)備基本依賴進(jìn)口2。數(shù)控刀架按刀架的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和鎖緊方式分類(lèi)：分為電動(dòng)刀架，液壓刀架和伺服刀架。（1）電動(dòng)刀架電動(dòng)刀架是指刀架的轉(zhuǎn)位動(dòng)力源為電機(jī)，一般指力矩電機(jī)，除此之外沒(méi)有其他的動(dòng)力源，如液壓和氣動(dòng)等。因此，該特點(diǎn)避免了由于液壓油泄露造成的污染，具有體積小，控制簡(jiǎn)單和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。但該類(lèi)刀架的剛度和刀盤(pán)的鎖緊力小，只適合中低載荷切削情況，并且電機(jī)頻繁正反轉(zhuǎn)容易燒毀，換刀速度較慢，低檔刀架一般為電動(dòng)刀架。（2）液壓刀架液壓刀架是指刀架的轉(zhuǎn)位動(dòng)力為液壓馬達(dá)或者液壓缸驅(qū)動(dòng)齒輪條。該刀架使用了集成式液壓分度馬達(dá)，它具有自動(dòng)順序控制加減速功能并且可在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)粗定位。其采用了獨(dú)特的液壓反饋機(jī)制，具有轉(zhuǎn)位快速連續(xù)平穩(wěn)沒(méi)有沖擊且可以雙向旋轉(zhuǎn)就近換刀的特點(diǎn)。此類(lèi)刀架采用液壓來(lái)實(shí)現(xiàn)刀架的松開(kāi)與鎖緊，夾緊力大，適用于重載切削，特別適用于重型數(shù)控車(chē)床。全液壓刀架對(duì)液壓油的品質(zhì)要求較高，另外該刀架的體積比較大，調(diào)整和維護(hù)較為復(fù)雜。（3）伺服刀架伺服刀架是指刀架轉(zhuǎn)位動(dòng)力采用伺服電機(jī)，通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)刀架，通過(guò)液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)刀盤(pán)的松開(kāi)與鎖緊。該刀架在最大程度地克服了電動(dòng)刀架和液壓伺服刀架的缺點(diǎn)的同時(shí)，吸收了兩者的優(yōu)點(diǎn)，簡(jiǎn)化了數(shù)控刀架的結(jié)構(gòu)，大大提高了數(shù)控刀架的性能，使數(shù)控刀架的很多性能指標(biāo)，如換刀時(shí)間、可靠性、精度、轉(zhuǎn)位速度和轉(zhuǎn)位的平穩(wěn)性等得到很大提高3。加工效率和精度是金屬加工領(lǐng)域追求的永恒目標(biāo)，這個(gè)目標(biāo)激勵(lì)著一代又一代機(jī)械工作人員不懈努力，以提高國(guó)家的機(jī)械加工水平。2. 車(chē)銑復(fù)合機(jī)床下刀架單元方案設(shè)計(jì)2.1 復(fù)合機(jī)床的介紹本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是與大連機(jī)床集團(tuán)有限公司合作完成的，機(jī)床型號(hào)是CHD-25。CHD-25機(jī)床的床身總的來(lái)看是傾斜的，配置有兩個(gè)刀架，上刀架與下刀架。這個(gè)機(jī)床適用于外形復(fù)雜、質(zhì)量要求高的零部件的加工。機(jī)床床身有良好的方便于機(jī)械加工的性能，比如振動(dòng)比較小、受熱不易膨脹、可承載重物而不易彎曲。刀架可以在兩個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)，配合機(jī)床的正負(fù)主軸的工作，本次論文根據(jù)要求只設(shè)計(jì)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。2.2 下刀架單元總體方案方案一、電機(jī)軸通過(guò)脹套與上皮帶輪連接，上皮帶輪通過(guò)圓弧形同步帶與下皮帶輪連接，下皮帶輪通過(guò)脹套與滾珠絲杠軸連接，絲杠軸與絲杠螺母組相對(duì)移動(dòng)，從而帶動(dòng)刀架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。方案二、將滾珠絲杠換成滑動(dòng)絲杠。滾珠絲杠與滑動(dòng)絲杠相比有更高的傳動(dòng)效率，在94%以上，是滑動(dòng)絲杠的2倍多，并且滾珠絲杠副運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)，摩擦力較小，靈敏度較高，低速而無(wú)爬行等一些特點(diǎn)，確實(shí)比滑動(dòng)絲杠好一些。方案三、將滾珠絲杠螺母副換成齒輪傳動(dòng)。不僅滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)功率損失小，齒輪副的傳動(dòng)功率損失相對(duì)來(lái)說(shuō)也很小，但是，滾珠絲杠在精度方面比齒輪的精度高得多。綜上，用滾動(dòng)絲杠螺母副精度高，效率高，穩(wěn)定性好，所以選擇方案一。2.3 刀架單元總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涉及到的零部件主要有滑板、床鞍、伺服電動(dòng)機(jī)、伺服刀塔、皮帶輪、滾珠絲杠螺母副、線軌等。電機(jī)通過(guò)電機(jī)支架固定在滑板上，電機(jī)支架下面有一個(gè)調(diào)整塊，電機(jī)軸通過(guò)脹套與上皮帶輪連接，上皮帶輪通過(guò)同步帶與下皮帶輪連接，下皮帶輪通過(guò)脹套與絲杠軸連接，絲杠軸穿過(guò)軸承，由軸承支撐著，軸承的固定是通過(guò)軸承座限制的，軸承座被挨著的擋塊限制住，端蓋與隔套固定著軸承座的端口，這樣軸承就固定了，然后還有鎖定螺母鎖緊，其中軸承座里面加個(gè)密封圈；接著絲杠穿過(guò)絲杠螺母，絲杠螺母支座把絲杠螺母固定在床鞍上，床鞍上面有四個(gè)墊塊，上面放著線軌中的滑塊，滑塊內(nèi)側(cè)有壓緊塊，壓緊塊由擋板固定；滑塊上面放著線軌中的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌與滑板固定，由許多導(dǎo)軌壓塊壓緊，導(dǎo)軌壓塊外側(cè)有支架，支架起防護(hù)作用，滑板上也有一個(gè)支架，也起防護(hù)作用，滑板上放個(gè)調(diào)整塊，調(diào)整塊上放著動(dòng)力電機(jī)，通過(guò)皮帶帶動(dòng)伺服刀架工作。整個(gè)所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)單元將來(lái)是通過(guò)床鞍固定在機(jī)床上的，所以在床鞍側(cè)下方也要有壓板，壓板是為了壓緊將來(lái)的導(dǎo)軌，床鞍下面有調(diào)整墊，有擋板固定。3 車(chē)銑復(fù)合下刀架單元的主要零件的校核3.1 滾珠絲杠的選擇校核（1）確定滾珠絲杠的精度表3-1 標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)表標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)任意300mm內(nèi)的變動(dòng)量1級(jí)2級(jí)3級(jí)4級(jí) 機(jī)床的定位精度是0.012mm，按照習(xí)慣，滾珠絲杠的公差等級(jí)應(yīng)為定位精度的1/3到1/2，在符合絲杠精度的情況下，查表43-1可知，1級(jí)精度比較合適。 （2）導(dǎo)程的選擇快移速度V=30m/min是此次設(shè)計(jì)的唯一數(shù)據(jù)要求。為達(dá)到快移速度V=30m/min（0.5m/s），可選用電機(jī)轉(zhuǎn)速N為3000r/min和導(dǎo)程為=10mm的滾珠絲杠副。 （3-1）式中： V-快移速度 N-電機(jī)轉(zhuǎn)速 -導(dǎo)程數(shù)據(jù)帶入式子3-1驗(yàn)算，符合要求。（3）滾珠絲杠疲勞強(qiáng)度計(jì)算導(dǎo)程為10mm，但是導(dǎo)程為10mm的絲杠副的公稱(chēng)直徑有多種，且先把直徑定為40mm（不合適再重選）。查數(shù)控加工手冊(cè)4表2-11-15可知滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷=54723N ，額定靜載荷= 139455N，接觸剛度R=2690N/um 導(dǎo)軌以上的部分質(zhì)量為m=600kg=+ （3-2） =+ （3-3） （3-4）式中： -最大載荷 -最小載荷 m-質(zhì)量600kg u-摩擦系數(shù)0.04 -切削力4000N將數(shù)據(jù)帶入3-2、3-3、3-4得出：5252.678N 1252.678N 3919.345N滾珠絲杠最高轉(zhuǎn)速為N=3000r/min，則平均轉(zhuǎn)速=2000r/min。滾珠絲杠的當(dāng)量動(dòng)載荷 = （3-5）式中：-軸向平均載荷（N）-絲杠最大工作載荷（N）-絲杠最小工作載荷（N）L-工作壽命，單位為106轉(zhuǎn)。 L=180-平均轉(zhuǎn)速（r/min）-額定壽命（h），數(shù)控機(jī)床可取=15000小時(shí)5-精度系數(shù)。1級(jí)和2級(jí)取=1；-運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)。表3-2運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)表運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) 無(wú)沖擊1-1.2一般情況1.2-1.5有沖擊震動(dòng)1.5-2.5 機(jī)床的穩(wěn)定性應(yīng)該高一些，如果穩(wěn)定性差就容易發(fā)生振動(dòng)，那么會(huì)很容易影響精度，則的表43-2取額定動(dòng)載荷大于當(dāng)量動(dòng)載荷，即計(jì)算得出L=180 ， =2000r/min,帶入數(shù)據(jù)之后算出=26143N，而=54723N，可知。查數(shù)控加工手冊(cè)第一卷4表2-11-15可知：絲杠直徑=40mm鋼球直徑=6mm導(dǎo)程=10mm，內(nèi)循環(huán)絲杠剛度為R=2690N/um循環(huán)圈數(shù)6。預(yù)加載荷為=Ca/4=13680.7N，=Cm/3=8714.3N,，符合要求。（4）選擇絲杠軸承由于滾珠絲杠螺母副中的螺母固定在絲杠螺母支座里，絲杠螺母支座緊固在床鞍上，絲杠限制在絲杠支座里，而絲杠支座緊固在上滑體上，所以螺母與絲杠之間有大幾率會(huì)出現(xiàn)同軸度不符合要求，所以都要求軸承可以自己調(diào)節(jié)一些同軸度誤差，對(duì)于兩個(gè)軸承相接觸觸線的線與中心軸線相交的點(diǎn)之間的距離，面對(duì)面組配式時(shí)它們之間的距離會(huì)比較小，自動(dòng)調(diào)節(jié)比較容易，背對(duì)背組配時(shí)距離會(huì)比較大，沒(méi)有自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，所以絲杠軸承選用的組配方式是面對(duì)面。軸承組配方式如圖所示： 圖3-1 軸承面對(duì)面配對(duì)表3-3軸承參數(shù)6項(xiàng)目數(shù)值內(nèi)徑30mm外徑62mm寬度15mm額定動(dòng)載荷= 35.5KN （3-6）式中：平均載荷=3919.345N平均轉(zhuǎn)速 =2000r/min 軸承壽命L=742.94 數(shù)據(jù)帶入3-6計(jì)算得=6191.58h，能滿足要求。（5） 驗(yàn)算壓桿穩(wěn)定性 （3-7） （3-8） Dw=0.6* （3-9）式中：-當(dāng)量直徑（m）-絲杠公稱(chēng)直徑（m） -滾珠直徑（m）-絲杠支撐方式系數(shù) -絲杠最大受壓長(zhǎng)度（m）L=180mm表3-4絲杠支撐方式系數(shù)4絲杠支撐方式一端緊固，一端自由0.251.875一端緊固，一端半自由2.03.927兩端緊固4.04.730數(shù)據(jù)帶入3-3可得=32.8mm查表3-4可知=0.25，帶入公式3-4計(jì)算得出臨界載荷=303647N 已知額定動(dòng)載荷=54723N，,符合要求。（6） 驗(yàn)算臨界轉(zhuǎn)速 （3-10） （3-11）式中：-當(dāng)量直徑（m）-絲杠公稱(chēng)直徑（m）-滾珠直徑（m） -絲杠支撐方式系數(shù)-臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度（m）-臨界轉(zhuǎn)速（r/min）=6mm=40mm=409mm數(shù)據(jù)帶入3-10可得=32.8mm查表3-4可知=1.875帶入公式3-11可得出臨界轉(zhuǎn)速=6831r/min已知最高轉(zhuǎn)速N=3000r/min，由此可知=2.2771.3，符合臨界轉(zhuǎn)速比最高轉(zhuǎn)速高30%的要求，以免發(fā)生共振。（7）滾珠絲杠螺母副額定壽命校核* （3-12）式中：-絲杠額定動(dòng)載荷 -精度系數(shù)-載荷穩(wěn)定性系數(shù)-絲杠平均載荷-絲杠平均轉(zhuǎn)速 =54723N=3919.345N=2000r/min 帶入公式3-12可得h15000h，符合要求。（8）滾珠絲杠螺母副最小抗壓剛度的計(jì)算 （3-13）式中：-滾珠絲杠螺紋小徑E-滾珠絲杠彈性模量a-滾珠絲杠螺母中心到固定端中心之間的距離=34mm滾珠絲杠支撐方式如圖所示圖3-2滾珠絲杠支撐方式圖當(dāng)滾珠絲杠螺母中心到固定端中心的距離=460.5mm的時(shí)候具有最小抗度=394.32N/um（9）滾珠絲杠螺母副支撐軸承的剛度計(jì)算選擇的軸承參數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二卷6表8-2-83內(nèi)徑為30mm接觸角齒數(shù)z=20=6mm 軸承最大軸向載荷=5252.678N=91.69N/um（10）滾珠絲杠螺母副滾珠和滾道的接觸剛度查表數(shù)控加工手冊(cè)42-11-15可知R=2690N/um（11）綜合抗拉剛度的計(jì)算綜合抗拉剛度 （3-14）把數(shù)據(jù)帶入式子3-14可得K=72.39N/um(12) 定位精度導(dǎo)軌摩擦力=231.63N由于導(dǎo)軌摩擦產(chǎn)生的定位誤差=231.63/72.39=3.2um導(dǎo)程公差=絲杠軸承的軸向跳動(dòng)=2.5um通常機(jī)床的定位精度 （3-15）公式3-15帶入數(shù)據(jù)得 滿足要求。3.2伺服電動(dòng)機(jī)的選擇校核（1）伺服電動(dòng)機(jī)的選擇 由導(dǎo)程的選擇可知電機(jī)應(yīng)選用3000r/min的電機(jī)，機(jī)床需要選擇較大轉(zhuǎn)矩，振動(dòng)小的電機(jī)。電機(jī)選西門(mén)子伺服電機(jī)：型號(hào)：1FT7084-5AF71額定轉(zhuǎn)速：3000r/min額定功率：4.55kw額定轉(zhuǎn)矩：14.5Nm轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：重量20.8kg（2）伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的驗(yàn)算 0.5m/s= =0.01m*3000r/min=30m/min=0.5/s（3）伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩的校核 （3-16）式中： -折合到電動(dòng)機(jī)軸的最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩 -絲杠所承受的中心軸方向的最大載荷 -絲杠導(dǎo)程（m） -摩擦轉(zhuǎn)矩（N/m） -軸承的摩擦轉(zhuǎn)矩（N/m） -切削時(shí)最大的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 T-電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩-傳動(dòng)效率 i=傳動(dòng)比 =4435.806N =10mm=0.3N*m =1.28N*m=0.931.%數(shù)據(jù)帶入式3-16計(jì)算可得=9.19N*m T=14.5N*m 可知T符合要求。（4）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的校核 （3-17）式中：M-總質(zhì)量V-快移速度W-電動(dòng)機(jī)角速度M=940.49kg V=0.5m/sW=100*帶入公式（3-17）得出J=23.823*10(-4)kgm2 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=45.1*10（-4）kgm2由于JM承受軸向力：Ft=Fx經(jīng)計(jì)算滿足條件。3.4皮帶輪與皮帶的選擇計(jì)算皮帶有摩擦型與嚙合型。摩擦型依靠摩擦產(chǎn)生的力來(lái)傳遞動(dòng)力，嚙合型依靠嚙合產(chǎn)生的力來(lái)傳遞動(dòng)力7。摩擦型帶分四種：平帶傳動(dòng)V帶傳動(dòng)多楔帶傳動(dòng)圓帶傳動(dòng)嚙合型帶根據(jù)齒形的不同可以大致也可以分為兩類(lèi)：梯形齒圓弧形齒梯形齒帶可以分為兩類(lèi)：?jiǎn)蚊嫱綆щp面同步帶。同步帶的優(yōu)點(diǎn)：同步帶依靠帶輪的齒與皮帶上的齒嚙合傳遞動(dòng)力，所以在工作的時(shí)候不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，這樣就可以獲得穩(wěn)定的傳動(dòng)比。很顯然，同步帶具備齒輪傳動(dòng)的優(yōu)勢(shì)與特性，也具備帶傳動(dòng)的優(yōu)勢(shì)與特性，傳動(dòng)比大，且可以達(dá)到很高的速度，可傳遞的功率較大，效率也比較高，作用在軸承和軸上的力也很小9。因此選用同步帶，以下是對(duì)同步帶和帶輪有關(guān)的選擇計(jì)算。（1）工況系數(shù) 查機(jī)械和設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷7可知鉆床，車(chē)床，沖床龍門(mén)刨床等床的工況系數(shù)為1.4，從而得之，所用系數(shù)可以是1.4。（2）功率PPd=KA*P （3-20）式中： Pd-電動(dòng)機(jī)功率 數(shù)據(jù)帶入式3-20，求得P=3.25Kw（3）選取帶型與節(jié)距為使傳動(dòng)穩(wěn)定，增加帶的柔韌性和嚙合齒數(shù)，節(jié)距應(yīng)盡量選擇比較小的數(shù)值；根據(jù)功率和轉(zhuǎn)速查圖714-1-9，選取帶型為8M的圓弧形同步帶，其中附帶可知表3-5的參數(shù)：表3-5圓弧齒齒形帶參數(shù)表7圓弧齒齒形帶參數(shù)數(shù)值節(jié)距8mm齒形角14度齒根厚5.15mm齒高3.38齒根圓半徑0.64齒頂圓半徑2.46mm帶高6mm（4）上帶輪齒數(shù)帶速v和安裝尺寸符合條件的情況下，查表得齒數(shù)z1=36zmin=17，根據(jù)齒數(shù)z1=36查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表14-1-60可得: 表3-6帶輪參數(shù)7上帶輪參數(shù)名稱(chēng)數(shù)值節(jié)圓直徑91.67mm頂圓直徑(也稱(chēng)為外徑)90.30mm（5）核對(duì)帶速帶速V=(pi*d1*n1)/(60*1000)=14.4m/s3.185Kw，符合要求。 （9）作用在軸上的力Fr 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表14-1-51知帶寬=25mm，由于工況系數(shù)KA=1.41.3，所以作用在軸上的力Fr=KF*Pd*1155/v=510.93N，查圖714-1-12矢量修正系數(shù)KF=1（10）皮帶輪擋圈的選用與計(jì)算查文獻(xiàn)7 選帶寬為25，皮帶輪擋圈最小高度K=2.85mm R取2mm 擋圈厚度t取2.5mm擋圈開(kāi)始曲折時(shí)的直徑，dw=d0+2*R=94.30mm 擋圈外徑df=dw+2*K=100mm （11）其他計(jì)算查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表714-1-64選用90度弧內(nèi)節(jié)距累計(jì)偏差（變動(dòng)量）0.11mm任意相鄰齒間節(jié)距允許偏差（變動(dòng)量）0.025mm傳動(dòng)效率為98%計(jì)算的節(jié)距為680mm，則可得齒數(shù)為85查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表714-1-60可知圓弧齒帶節(jié)線長(zhǎng)度為640mm，齒數(shù)為80，節(jié)線長(zhǎng)度為720mm，齒數(shù)為90， 則（640+720）/2=680mm (80+90)/2=85 正好符合需要。3.5導(dǎo)軌選擇計(jì)算導(dǎo)軌采用貼塑導(dǎo)軌。采用貼塑導(dǎo)軌的主要目的在于：（1）避免金屬類(lèi)材料的摩擦系數(shù)大，抗磨損能力較低，速度緩時(shí)頻繁出現(xiàn)嚴(yán)重磨損和人工工作時(shí)手感較重等不方便之處。（2）避免出現(xiàn)相互接觸的金屬面的質(zhì)量降低和相關(guān)部件的工作壽命的減短。摩擦因數(shù)u=0.04 極限=39MPa*m*min總重力F=5880N 導(dǎo)軌與滑塊的接觸長(zhǎng)度為21.2mm，寬度為148.7mm，由此可得面積為S=0.315244m2*cos（20） 壓力一共分給四個(gè)一樣的滑塊，可以求得導(dǎo)軌與滑塊接觸部分的壓強(qiáng)為P=F/（4*S）=7458.43Pa，則=0.1315MPa*m*min極限值，符合要求。3.6絲杠軸尺寸安排絲杠軸上從左往右按一定順序依次安裝著，皮帶輪，鎖定螺母，隔套，軸承，絲杠支座。皮帶輪寬25mm，直徑24mm，皮帶輪右面預(yù)留出4mm，左面預(yù)留出5mm，這樣絲杠直徑24mm的部分長(zhǎng)度是34mm。一個(gè)軸承的中心軸線方向的長(zhǎng)度為15mm，四個(gè)軸承中心軸線方向的長(zhǎng)度為60mm，隔套中心軸線方向的長(zhǎng)度為22mm，鎖定螺母的中心軸線方向的長(zhǎng)是18mm，左邊預(yù)留出3mm，這樣絲杠直徑為30mm的部分總長(zhǎng)為103mm。絲杠支座小直徑部分寬度是33mm，絲杠直徑40mm，絲杠支座擋塊寬度是15mm，最大行程加安全距離為500mm，預(yù)留出13mm，則絲杠直徑40mm的部分長(zhǎng)度為561mm，最右面預(yù)留出20mm，直徑為22mm。綜上可得絲杠軸長(zhǎng)度L=34mm+103mm+561mm+20mm=718mm 3.7工作說(shuō)明刀架部分的傳動(dòng)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是與企業(yè)合作完成的，其中有些零部件需要從國(guó)外進(jìn)口，圖 33 伺服動(dòng)力刀塔就是進(jìn)口意大利的。動(dòng)力電機(jī)通過(guò)皮帶把動(dòng)力傳給伺服動(dòng)力刀塔，從而這個(gè)伺服動(dòng)力刀塔可以正常工作運(yùn)動(dòng)。 圖3-3 伺服動(dòng)力刀塔安裝在上面的車(chē)刀可以有三種把刀方式：正著把刀反著把刀 銑刀有三種安裝防式：徑向安裝可以正軸向安裝也可以反軸向安裝這是為了配合在正負(fù)主軸上的加工的需要。從圖3-4可以看出軸向把刀與徑向把刀 圖3-4 伺服動(dòng)力刀塔 4.主要部件三維建模 4.1 solidworks介紹（1） solidworks的特點(diǎn)SolidWorks是一個(gè)三維軟件，可以進(jìn)行三維建模。Solidworks有功能十分強(qiáng)大，簡(jiǎn)單易學(xué)和技術(shù)創(chuàng)新三大特點(diǎn)，使得solidworks成為領(lǐng)先的，主流的三維cad解決方案。它可以提供不同的設(shè)計(jì)方案，減少設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。每一個(gè)工程師或者設(shè)計(jì)者都會(huì)感覺(jué)它操作方便，簡(jiǎn)單易學(xué)。用戶界面用solidworks資源管理器可以方便地管理CAD文件。Solidworks資源管理器是唯一一個(gè)同windows資源管理器類(lèi)似的CAD文件管理器。配置管理配置管理是solidworks軟件體系結(jié)構(gòu)中非常獨(dú)特的一部分，它涉及到零件設(shè)計(jì)，裝配設(shè)計(jì)和工程圖。配置管理使得你能夠在一個(gè)CAD文檔中，通過(guò)對(duì)不同參數(shù)的變換組合，派生出不同的零件或裝配體。協(xié)同工作用3DMeeting通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)地協(xié)同工作。3DMeeting是基于微軟NetMeeing的技術(shù)而開(kāi)發(fā)的專(zhuān)門(mén)為solidworks設(shè)計(jì)人員提供的協(xié)同工作環(huán)境。裝配設(shè)計(jì)在solidworks中，當(dāng)生成新零件時(shí)，你可以直接參考其他零件并保持這種參考關(guān)系。在裝配的環(huán)境里，可以方便地設(shè)計(jì)和修改零部件。對(duì)于超過(guò)一萬(wàn)個(gè)零部件的大型裝配體，solidworks的性能得到極大的提高。工程圖Solidworks提供了生成完整的，車(chē)間認(rèn)可的詳細(xì)工程圖的工具。工程圖是全相關(guān)的，當(dāng)你修改圖紙時(shí)，三維建模，各個(gè)視圖，裝配體都會(huì)自動(dòng)更新。（2）solidworks的主要模塊零件建模曲面建模鈑金設(shè)計(jì)幫助文件數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換高級(jí)渲染圖形輸出特征識(shí)別軟件設(shè)計(jì)（3） solidworsks的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)Solidworks自帶的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，庫(kù)中含有螺栓，螺母，螺釘，螺柱，鍵，銷(xiāo)，墊圈，擋圈，密封圈，彈簧，型材，法蘭等常用零部件，模型數(shù)據(jù)可直接被調(diào)用。4.2絲杠支座三維建模圖4-1絲杠支座三維圖絲杠支座三維圖是經(jīng)過(guò)若干拉伸、拉伸-切除、導(dǎo)孔等一系列操作完成的。4.3滑板三維建模圖4-2 滑板三維圖 滑板三維圖是經(jīng)過(guò)若干拉伸拉伸-切除導(dǎo)孔筋圓周陣列直線陣列等一系列操作完成的。5結(jié)論車(chē)銑復(fù)合機(jī)床集成了車(chē)床和銑床的特點(diǎn)，可以在一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)車(chē)削與銑削的加工工序，這個(gè)車(chē)銑復(fù)合技術(shù)大大降低了生產(chǎn)成本，提高了加工精度與定位精度，使得加工出的零部件質(zhì)量更高，更是機(jī)械行業(yè)的一次革新發(fā)展。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)在大連機(jī)床集團(tuán)順利完成，通過(guò)對(duì)車(chē)銑復(fù)合機(jī)床下刀架單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確的對(duì)下刀架單元進(jìn)給傳動(dòng)部分的伺服電機(jī)、皮帶輪、脹套、導(dǎo)軌、滾珠絲杠螺母副進(jìn)行了選擇、計(jì)算、校核，使電機(jī)帶動(dòng)上皮帶輪，上皮帶輪通過(guò)皮帶帶動(dòng)下皮帶輪，然后帶動(dòng)滾珠絲杠螺母副，從而達(dá)到了所要求的刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的預(yù)期.本次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了下刀架單元中滑板、絲杠支座、床鞍的二維零件圖和下刀架單元的整體裝配圖，并用Solidworks完成了絲杠支座和滑板的三維建模。參考文獻(xiàn)1吳寶海,嚴(yán)亞南,羅明等.車(chē)銑復(fù)合加工的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用前J.航空制造技術(shù),2010,19:42.2胡瑩.立式車(chē)銑復(fù)合加工中心的研發(fā)與應(yīng)用J.金屬加工,2016,18:44. 3崔政.基于實(shí)驗(yàn)的國(guó)產(chǎn)數(shù)控刀架性能的研究D.湖南:東南大學(xué),2016. 4張定華主編.數(shù)控加工手冊(cè)（第一卷）M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2013.5戴曙主編.金屬切削機(jī)床M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2014.6成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二卷）M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2016.7成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三卷）M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2016.8濮良貴等. 機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）M. 北京: 高等教育出版社,2013.9郭衛(wèi)東,劉靜華,吳瑞祥等編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（下冊(cè)）M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2005.10張定華主編.數(shù)控加工手冊(cè)（第一卷）M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2013.11Dieter Muhs,HerbertWittel,Joachim VoBiek等編著.機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011.12全國(guó)機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)編.中國(guó)機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編數(shù)控機(jī)床卷（上）M.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2003.13全國(guó)機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)編.中國(guó)機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編數(shù)控機(jī)床卷（下）M.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2003.14魏子堯.臥式車(chē)銑復(fù)合中心幾何精度分析及關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)D.山東:濟(jì)南大學(xué),201715成大先主編,機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三卷）M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2016.16龍邵安,李曉媛.車(chē)銑復(fù)合設(shè)備技術(shù)的應(yīng)用推廣J.北京:現(xiàn)代制造技術(shù)與設(shè)備,2017,5:125.17Valerii Kushner,Michael Storchak.Determination of Material Resistance Characteristics in CuttingD.ScienceDirect,2017,58:293-298.18Y.Zhuang.Introduction to Turn-Milling Technology and ApplicationD.beijing:Bei jing hang kong huang tian,2012.19 Alptunc Comak,Yusuf Altint.as Mechanics of turn-milling operationsD.University of British ColumbiaVancouverBCCanadaV6T 1Z4 ,2017.20Umut Karaguzel,Mustafa Bakkal, Erhan Budak.ScienceDirectD:a Engineering Department, Isk University, 34980, Istanbul, TurkeyMechanical Engineering Department, Istanbul Technical University, 34437 Istanbul, Turkey,Faculty of Engineering and Natural Sciences, Sabanci University, 81474 Istanbul, Turkey,2017,58:287-292.21Jung-WooC,WenpengW,Myung-Sook.Efficent,collision detection using adual OBB-sphere bounding volumehierarchy.Computer-AidedDesign,2010,42:50-5722 Hertel Matthias,Dix Martin,putz Mattias.Analytic model of process forces for orthogonal turn-milling.DSpringer Verlag, April 17, 2018,18:1-10.- 33 -附錄1：外文翻譯 切割時(shí)材料阻力特性的測(cè)定 瓦萊麗庫(kù)什納，邁克爾斯托切克俄羅斯國(guó)家技術(shù)大學(xué)機(jī)械工程與材料科學(xué)系德國(guó)斯圖加特大學(xué)機(jī)床研究所(IfW)。 摘要本文提出了考慮應(yīng)變率、切削材料應(yīng)變率和切削溫度作為材料阻力在本構(gòu)律上的剪切特性的具體變形工作。研究并確定了在絕熱條件下，具體變形工作和屈服應(yīng)力對(duì)變形的影響。由于其與變形溫度的關(guān)系密切。此外，還研究了切削過(guò)程中實(shí)驗(yàn)測(cè)定的可能性。在此基礎(chǔ)上建立了晶片形成區(qū)和耙面堆積區(qū)的屈服應(yīng)力最大值?？紤]了應(yīng)變局部化條件下切割材料在等溫條件下的軟化現(xiàn)象。此外，本文還介紹了在切屑形成區(qū)域的軟化和切削刃的傾斜面上的材料電阻的變化。1介紹在模擬的和實(shí)際的熱工機(jī)械過(guò)程中，模擬的和實(shí)際的熱機(jī)械過(guò)程之間存在較大差異的主要原因是1。這尤其涉及到材料模型2, 3，對(duì)它們的假設(shè)極大地影響了計(jì)算合力和切削溫度的精度。許多研究人員，包括4, 5在內(nèi)，都非常重視在切削過(guò)程中對(duì)大應(yīng)變、高應(yīng)變率和溫度的塑性變形的材料阻力進(jìn)行建模。變形材料的屈服點(diǎn)對(duì)應(yīng)變、應(yīng)變率和溫度的依賴性，被稱(chēng)為本構(gòu)定律，在這里由上述參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)函數(shù)描述，對(duì)于不同的變形區(qū)域是相同的。這些方程的特點(diǎn)是將應(yīng)變、應(yīng)變率和溫度作為獨(dú)立變量考慮。這種本構(gòu)方程的一個(gè)例子是johnson - cook模型5，經(jīng)常在加工過(guò)程中使用，5，6等。這些本構(gòu)方程代表了這三個(gè)變量的屈服點(diǎn)的經(jīng)驗(yàn)依賴關(guān)系:測(cè)試材料的應(yīng)變、應(yīng)變率和溫度。它們可以用來(lái)描述材料在標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試方法中的變形。但在切削過(guò)程中，這些方程并不反映加工材料變形的特性。這是因?yàn)槿齻€(gè)變量中的兩個(gè)，即應(yīng)變速率的商和溫度的升高，并不是獨(dú)立于切割的。因此，它們必須建立起來(lái)。為了模擬屈服點(diǎn)對(duì)應(yīng)變切割的依賴性，有必要將溫度的升高轉(zhuǎn)化為依賴變量。在此基礎(chǔ)上，必須考慮屈服點(diǎn)在切削過(guò)程中的依賴程度，不能直接由實(shí)驗(yàn)間接決定。對(duì)變形的依賴可以通過(guò)對(duì)變形工作的依賴程度進(jìn)行分析來(lái)得到。利用特定的變形工作作為材料抗變形的抗變形性，在切削過(guò)程中典型的淬火，保證了不可能忽略屈服點(diǎn)。首先，還可以從特殊變形工作中得到溫度的升高7具體的變形工作是通過(guò)在晶片成形區(qū)域內(nèi)的特定切向力來(lái)建立的8。溫度以某一特定的方式在晶片形成區(qū)域和聚集區(qū)域的變形分布上，取決于剪切帶的散熱條件以及溫度與機(jī)加工材料的屈服點(diǎn)之間的關(guān)系7。此外，本構(gòu)方程用于描述材料在拉伸/壓縮試驗(yàn)中對(duì)塑性變形的阻力的規(guī)律，在切割時(shí)不能應(yīng)用于不同的變形區(qū)域，因?yàn)檫@些依賴關(guān)系。對(duì)于不同的變形區(qū)有不同的定義7。在確定材料去除過(guò)程模型的屈服點(diǎn)時(shí)，必須考慮到這一點(diǎn)。本文介紹了材料對(duì)切削過(guò)程阻力的分析結(jié)果。認(rèn)為特殊的變形工作是一種阻力特性，保證了加工過(guò)程中不同剪切帶的材料變形特性。2. 切削加工材料的變形特性。在相同的最終溫度下，晶片成形區(qū)和楔片表面與晶片之間的塑性接觸區(qū)，應(yīng)變和相應(yīng)的溫度分布都有很大的差異9。由于這種情況，在不同溫度下的應(yīng)變速率大致相同。溫度對(duì)屈服點(diǎn)的最大影響是在楔子和晶片之間的塑性接觸面積上發(fā)生應(yīng)變率的函數(shù)。這是因?yàn)榍懈顪囟仍谶@個(gè)區(qū)域達(dá)到最大值。因此，對(duì)于不同溫度的變形區(qū)域，不同的變形區(qū)域必須開(kāi)發(fā)不同的材料抗塑性變形模型。在非均勻剪切過(guò)程中，材料變形的具體特性是形成了不同的變形區(qū)域。一方面，有些地區(qū)存在相對(duì)較小的應(yīng)變和低溫，而這些地區(qū)的材料是硬化的。另一方面，有大的帶狀和高溫的區(qū)域形成，材料被軟化。大量的熱耗散可能導(dǎo)致芯片形成區(qū)絕熱塑性流動(dòng)的穩(wěn)定損失10。這是一個(gè)靠近芯片形成區(qū)邊界的狹窄區(qū)域的必要條件和區(qū)域構(gòu)造變形11。因此，如果機(jī)械材料的淬火在其軟化過(guò)程中占主導(dǎo)地位，變形就不能在一個(gè)狹窄的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。因此，可以將晶片形成區(qū)(原剪切帶)作為一種相對(duì)較寬的平行邊界或兩個(gè)區(qū)域來(lái)表示，即絕熱變形條件普遍存在且材料硬化的廣闊區(qū)域，以及等溫變形條件下的窄區(qū)域10。圖1描述了切割12時(shí)芯片的紋理，并分析了不同剪切帶中普遍存在的過(guò)程。圖顯示切屑的面積(A),形成的區(qū)域切屑接觸傾斜面(B,C和E)以及毀滅性打擊的工具與工件的接觸(D、G)的毀滅性B和C。這標(biāo)志著塑料接觸傾斜面,摘要是彈性接觸面積G標(biāo)志著塑料接觸在間隙的臉,和區(qū)域D標(biāo)志著彈塑性接觸。晶片形成區(qū)A有條件地劃分為兩個(gè)區(qū)域:一個(gè)具有平行邊界的窄區(qū)，在其中，主要的剪切材料的應(yīng)變發(fā)生主區(qū)之后，而一個(gè)帶相對(duì)較小應(yīng)變的寬闊區(qū)域，發(fā)生在主區(qū)之前。在廣闊的地區(qū)是材料絕熱，在狹窄的區(qū)域是材料等溫軟化。當(dāng)模擬材料在成片區(qū)域軟化的規(guī)律時(shí)，必須考慮到絕熱剪切的穩(wěn)定性損失。這種穩(wěn)定性損失導(dǎo)致了在靠近切屑形成區(qū)域邊界的一個(gè)狹窄區(qū)域內(nèi)的變形的局部化(s.圖1)。楔塊與晶片之間的接觸的累積區(qū)B的特征是相對(duì)較小的變形。在塑性接觸區(qū)C中，有較大的塑性變形和高于B區(qū)的溫度。B區(qū)的變形條件是接近于絕熱的，如果積累區(qū)域B的溫度高于晶片顆粒的變形溫度。在塑料觸點(diǎn)C的區(qū)域，材料的熱軟化主要是由于材料在高溫下由于應(yīng)變率的影響而使材料硬化而得到部分補(bǔ)償。在楔形和工件的側(cè)面之間的接觸區(qū)域G中發(fā)現(xiàn)了機(jī)械加工材料力學(xué)性能變化的機(jī)理。這里可以注意到。B地區(qū)的溫度分布比A區(qū)更均勻，B區(qū)的屈服點(diǎn)必須大于A區(qū)。與晶片形成區(qū)材料電阻的模擬類(lèi)似，對(duì)塑性變形的材料阻力也要在二次區(qū)中進(jìn)行描述，而在楔板與芯片的接觸區(qū)域之間通過(guò)使用兩種不同的模型來(lái)描述。在材料硬化的情況下，通過(guò)具體變形工作的依賴性和屈服點(diǎn)對(duì)屈服點(diǎn)的最大屈服點(diǎn)進(jìn)行描述。在C區(qū)，隨著材料的軟化，它被描述為。溫度對(duì)溫度的軟化影響和應(yīng)變率的相對(duì)變化對(duì)溫度的影響程度有較大的影響。通常情況下，楔形閘板與切割片之間的接觸區(qū)域分為兩個(gè)相同長(zhǎng)度的子區(qū)域:塑料接觸區(qū)C 1和彈性接觸區(qū)C E -圖2。區(qū)域C 1被劃分為兩個(gè)部分:材料硬化的面積和材料軟化的面積。在晶片形成區(qū)A和積累區(qū)B的絕熱變形條件在應(yīng)變分布上存在差異。如果對(duì)這些區(qū)域的紋理線的變化進(jìn)行分析，可以認(rèn)為，在晶片形成區(qū)A的應(yīng)變分布比B區(qū)更均勻10。那為什么切屑形成地區(qū)平均溫度應(yīng)該低于區(qū)域B,因?yàn)榍行贾械膽?yīng)變分布更加不均勻形成區(qū)域A比堆積區(qū)(圖2)和平均溫度相應(yīng)降低,屈服點(diǎn)q 0在堆積區(qū)B應(yīng)該大于最高產(chǎn)量點(diǎn)在切屑內(nèi)形成面積A。這適用于G（圖2 s)。這一假設(shè)與眾所周知的事實(shí)相對(duì)應(yīng)，即在楔形板的傾斜面上形成了相對(duì)較低的切削溫度12，因?yàn)樵诒３制渥冃慰沽Φ幕A(chǔ)上，其硬度必須大于通過(guò)晶片成形區(qū)的材料的硬度12。3特定變形功的測(cè)定。應(yīng)變速率對(duì)屈服點(diǎn)的影響隨溫度的變化而變化。溫度和速率因子如何影響產(chǎn)量點(diǎn)的增加，被稱(chēng)為動(dòng)態(tài)因子K 。應(yīng)變速率和相應(yīng)的溫度對(duì)動(dòng)力學(xué)因子的影響顯著7。在剪切過(guò)程中，在變形區(qū)域內(nèi)的實(shí)際速度場(chǎng)的確定是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，而且是一個(gè)尚未解決的問(wèn)題，在切割時(shí)的應(yīng)變速率只能粗略估計(jì)一個(gè)或兩個(gè)數(shù)量級(jí)的精度12。據(jù)估計(jì)，與拉伸/壓縮試驗(yàn)相比，切割時(shí)應(yīng)變率的相對(duì)變化值為 。這樣，就有可能假設(shè)在切割和強(qiáng)度/壓縮試驗(yàn)中，應(yīng)變率的系數(shù)是恒定的。因此，利用一個(gè)乘數(shù)，就可以通過(guò)單一的同源溫度的指數(shù)函數(shù)，來(lái)表示同源溫度對(duì)屈服點(diǎn)的影響: （1）在切割和拉伸/壓縮試驗(yàn)中，應(yīng)變率的近似常數(shù)是多少?卡爾的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)考慮了在低溫下應(yīng)變速率增加的直接影響?k是經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，它代表了溫度升高對(duì)屈服點(diǎn)的影響，通過(guò)應(yīng)變速率的變化。具體的變形工作是用來(lái)確定淬火措施的特性，因?yàn)樗苯优c加工特性有關(guān)。因此，特殊切向力的商是多少?t和真正的極限強(qiáng)度R t強(qiáng)度/壓縮試驗(yàn)可以表示為一個(gè)w和最終變形的具體變形量的商，或從0到的不同變形的屈服點(diǎn)的積分7 (2)特定的切向力這里t是收益率點(diǎn)的均值。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)特定的變形工作進(jìn)行區(qū)分，得出了屈服點(diǎn)對(duì)應(yīng)變的依賴性: （3）通過(guò)對(duì)屈服點(diǎn)的積分，確定了具體變形對(duì)應(yīng)變的依賴程度。關(guān)于變形溫度對(duì)屈服點(diǎn)的影響，以及溫度與特殊