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XK714 數(shù)控銑床總體設(shè)計(jì)及主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 專(zhuān)業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)號(hào) 姓名 指導(dǎo)老師 職稱(chēng) 摘要 本文介紹了立式數(shù)控銑床 XK714 的一些基本概況 簡(jiǎn)述了機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)方面的原理和類(lèi)型 分析了各種傳動(dòng)方案的機(jī)理 立式數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)包括了主軸電動(dòng)機(jī) 主軸傳動(dòng)系統(tǒng)和主軸組件三部分組成 其次詳細(xì)介紹了 XK714 的設(shè)計(jì)過(guò)程 該立式 數(shù)控銑床主軸變速箱是靠齒輪進(jìn)行傳動(dòng)的 主軸變速采用雙聯(lián)滑移齒輪 齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)效率高 結(jié)構(gòu)緊湊 工作可靠 壽命 長(zhǎng) 傳動(dòng)比準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn) 文中介紹了數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)各種優(yōu)缺點(diǎn)的比較 主傳動(dòng)方案的選擇和確定 主傳動(dòng)變速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 計(jì)算 主軸組件的設(shè)計(jì) 軸承的選用及其潤(rùn)滑 關(guān)鍵零件的校核等 關(guān)鍵詞 立式數(shù)控銑床 主傳動(dòng)系統(tǒng) 主軸組件 一 緒論 一 概述 1 數(shù)控銑床概述 數(shù)控銑床是一種功能很強(qiáng)大的數(shù)控機(jī)床 目前迅速發(fā)展起來(lái)的加工中心柔性加工單元都是在數(shù)控銑床 數(shù) 控鏜床的基礎(chǔ)上生產(chǎn)的 兩者都離不開(kāi)銑削方式 由于數(shù)控銑削方比較復(fù)雜 需要解決的技術(shù)問(wèn)題也就很多 因此 人們?cè)谘芯亢烷_(kāi)發(fā)數(shù)控系統(tǒng)級(jí)自動(dòng)化編程語(yǔ)言軟件時(shí) 一直把銑削加工作為重點(diǎn) 數(shù)控銑床機(jī)械部分與 普通銑床基本相同 工作臺(tái)可以做橫向 縱向和垂直三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng) 因此普通銑床能加工的工藝內(nèi)容 數(shù)控 銑床都能做到 2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展 隨著機(jī)械性能不斷的提高 其價(jià)格成倍地下降 隨著網(wǎng)絡(luò)通訊的普及化 信息處理的智能化 多媒體技術(shù) 的實(shí)用化 數(shù)控技術(shù)的普及應(yīng)用越來(lái)越廣泛 越來(lái)越深入 數(shù)控技術(shù)正在向著開(kāi)放 集成 智能和標(biāo)準(zhǔn)化的方 向發(fā)展 90 年代以來(lái) 從事科研和應(yīng)用開(kāi)發(fā)數(shù)控的技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到 要讓數(shù)控技術(shù)成為第一生產(chǎn)力 關(guān)鍵是 讓設(shè)計(jì)人員都用上 會(huì)用數(shù)控系統(tǒng) 今天 許多地方 企業(yè)己經(jīng)推廣了數(shù)控技術(shù) 取得了較好的效果 但也還 存在一些問(wèn)題值得探討 二 數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一 控銑床結(jié)構(gòu)組成 1 數(shù)控銑床組成 數(shù)控銑床的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由 主傳動(dòng)系統(tǒng) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) 支撐件 輔助裝 本次設(shè)計(jì)的銑床采用工作臺(tái) 移動(dòng) 主軸升降轉(zhuǎn)動(dòng)的布局形式 2 XK714 主傳動(dòng)系統(tǒng)方案的確定 為了適應(yīng)不同的加工要求 目前主傳動(dòng)系統(tǒng)分為三種變速方式 1 二級(jí)以上齒輪變速系統(tǒng) 2 一 級(jí)帶傳動(dòng)方式 3 調(diào)速電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)方式 由于二級(jí)以上齒輪變速系統(tǒng)變速裝置多采用齒輪變速結(jié)構(gòu) 通常使用滑移齒輪實(shí)現(xiàn)二級(jí)變速的主傳動(dòng)系統(tǒng) 滑移齒輪的移位大都采用液壓驅(qū)動(dòng) 因?yàn)閿?shù)控銑床使用可調(diào)無(wú)機(jī)變速交流 直流電動(dòng)機(jī) 所以經(jīng)齒輪變速后 實(shí)現(xiàn)分段無(wú)級(jí)變速 調(diào)速范圍增加 其優(yōu)點(diǎn)是能夠滿(mǎn)足各種切削運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩輸出 且具有大范圍調(diào)速的能力 故本次設(shè)計(jì)采用二級(jí)以上齒輪變速系統(tǒng) 三 主傳動(dòng)變速系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算 一 計(jì)算切削功率 1 切削功率的計(jì)算 銑削時(shí)切削公式 2 切削功率的計(jì)算 切削功率計(jì)算公式 3 主傳動(dòng)功率的計(jì)算及電動(dòng)機(jī)的初選 用一下公式初選電動(dòng)機(jī)的功率 其中為銑床傳動(dòng)總的機(jī)械效率 則主軸電動(dòng)機(jī)選用 5 5KW 額定轉(zhuǎn)速為 1500Rr min 最高轉(zhuǎn)速為 6000r min 二 分級(jí)變速箱的傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1 變速范圍 計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 380 主軸要求恒功率調(diào)速范圍 電動(dòng)機(jī)恒功率的調(diào)速范圍 變速級(jí)數(shù) 1 99 可以取 Z 2 三 傳動(dòng)系統(tǒng)圖 圖 1 傳動(dòng)系統(tǒng)圖 四 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 一 齒輪的概述 1 齒輪簡(jiǎn)單概述齒輪 齒輪傳動(dòng)式機(jī)械傳動(dòng)種應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)形式 齒輪的直徑可以從不足 1mm 到 100m 甚至超過(guò) 100m 傳遞的功率可以不足 1W 到數(shù)萬(wàn) KW 圓周速度可以從很小到 200m s 以上 常見(jiàn)的齒輪傳動(dòng)場(chǎng)合包括 家用電器的機(jī)械定時(shí) 機(jī)床主軸箱以及用于各種加速器等 二 齒輪設(shè)計(jì) 1 齒輪設(shè)計(jì)方法 1 材料選擇熱處理方式及進(jìn)度等級(jí) 考慮到該銑床功率較大 且有中等的沖擊載荷 故大小齒輪采用 40Cr 鋼表面淬火 平均硬度 52HRC 選 用 6 級(jí)精度 2 按齒輪接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 可取 d 70mm 則 m 2 3 采用齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核 2 齒輪基本參數(shù) 齒輪 參數(shù) 35 77 35 41 73 d 70mm 154mm 158mm 70mm 82mm 146mm m 2mm 2mm 2mm 2mm 2mm 2mm b 14mm 15mm 16mm 15mm 15mm 16mm a 112mm 114mm 114mm 表 1 齒輪基本參數(shù)表 五 主軸組件的設(shè)計(jì) 一 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 概述 主軸部件設(shè)計(jì)是機(jī)床設(shè)計(jì)重要的部件之一 它是機(jī)床的執(zhí)行件 它的功用是支持并帶動(dòng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)進(jìn) 行切削 承受切削力和驅(qū)動(dòng)力等載荷 完成表面成型運(yùn)動(dòng) 2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主軸的結(jié)構(gòu)如圖 二 主軸的校核 1 主軸剛度校核 階梯軸的剛度條件 0 168 m 查手冊(cè) 六 軸承的選用 一 概述 滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代化機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一 它是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來(lái)支撐主動(dòng)零件的 與滑 動(dòng)軸承相比 滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小 啟動(dòng)靈活 效率高 潤(rùn)滑方便和互換性好等優(yōu)點(diǎn) 其缺點(diǎn)是抗干擾能 力差 工作時(shí)有噪聲 工作壽命不及液體摩擦的滑動(dòng)軸承 1 壽命計(jì)算 壽命計(jì)算公式 滿(mǎn)足機(jī)床的設(shè)計(jì)要求 2 軸承的潤(rùn)滑 本設(shè)計(jì)采用脂潤(rùn)滑 其優(yōu)點(diǎn)是潤(rùn)滑膜強(qiáng)度高 能夠承受較大的載荷 不易流失 容易密封 一次加脂 可以維持相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間 方便簡(jiǎn)潔 3 軸承的密封 本次采用非接觸式密封中的迷宮密封 其優(yōu)點(diǎn)是在于工作中幾乎不產(chǎn)生摩擦熱沒(méi)有磨損 特別適用于 高速和高溫場(chǎng)合 前段軸承受力較大 且要求較高故采取迷宮密封方式 七 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)任務(wù)是 XK714 的總傳動(dòng)系統(tǒng)及主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 主要是數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 該 立式數(shù)控銑床主軸采用齒輪傳動(dòng)的 傳動(dòng)形式采用集中式傳動(dòng) 主軸變速采用多聯(lián)滑移齒輪變速 齒輪傳 動(dòng)具有傳動(dòng)效率高 結(jié)構(gòu)緊湊 工作可靠 壽命長(zhǎng) 傳動(dòng)比準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn) 還對(duì)立式數(shù)控銑床各種傳動(dòng)系統(tǒng) 做了對(duì)比 主傳動(dòng)方案的選擇與確定 主傳動(dòng)變速系統(tǒng)的計(jì)算 主軸組件設(shè)計(jì) 軸承的選用密封及潤(rùn)滑等 關(guān)鍵零件的設(shè)計(jì)校核 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中所有零件的設(shè)計(jì)與繪制均是在三維繪圖軟件 solidworks 中進(jìn)行的 然后完成所繪零件 的裝配 完成主軸箱的三維繪制 最終與同組成員所繪制的部分進(jìn)行總體的裝配完成 XK714 的總體設(shè)計(jì) 最后按照要求對(duì)相應(yīng)的零部件進(jìn)行工程圖的生成并修改完成任務(wù)的要求 經(jīng)過(guò)三個(gè)月的努力 我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了 大學(xué)生活也即將結(jié)束 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們對(duì)大學(xué)四年的機(jī) 械知識(shí)的總結(jié)與整理 也是理論與實(shí)踐的結(jié)合 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我們學(xué)習(xí)到了很多東西 不光是理 論知識(shí) 還有互相幫助的重要 團(tuán)隊(duì)合作的重要性等 這些收獲會(huì)將在今后的道路上幫助我指導(dǎo)我前行的 更遠(yuǎn) 參考文獻(xiàn) 1 夏田 數(shù)控加工中心設(shè)計(jì) 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2006 2 陳秀寧 施高義 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 第三版 杭州 浙江大學(xué)出版社 2007 3 現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì) 現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 上冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版 2006 6 4 王為 汪建曉 機(jī)械設(shè)計(jì) 武漢 華中科技大學(xué)出版社 2007 5 戴曙 金屬切削機(jī)床 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1993 5 6 孫恒 陳作模 葛文杰 機(jī)械原理 第七版 北京 高等教育出版社 2006 7 成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第五版 第 4 卷 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2008 8 文懷興 夏田 數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì) 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2005 9 中國(guó) 南京工藝裝備制造有限公司 中國(guó)工藝 2008 版 76 10 馬賢智 實(shí)用機(jī)械加工手冊(cè) 沈陽(yáng) 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 2002 11 李金伴 馬偉民 實(shí)用數(shù)控機(jī)床技術(shù)手冊(cè) 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2007 12 黃如林 切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè) 第二版 北京化學(xué)工業(yè)出版社 2009 13 胡占齊 機(jī)床數(shù)控技術(shù) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 14 蔡厚德 李剛炎 數(shù)控機(jī)床構(gòu)造 北京 北京理工大學(xué)出版社 2007 15 徐宏海 謝富春 數(shù)控銑床 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2006 12 16 徐宏海 謝富春 數(shù)控銑床 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2003 10 17 鄧三鵬 劉朝華 田南平 數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)及維護(hù) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2003 1 18 沈兵 數(shù)控機(jī)床數(shù)控系統(tǒng) 北京 清華大學(xué)出版社 2001 19 李鐵堯 金屬切削機(jī)床 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1990 20 林其駿 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng) 北京 中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社 1991