對加工中心滑枕的結(jié)構(gòu)設(shè)計.

1、對加工中心滑枕的結(jié)構(gòu)設(shè)計摘要： 數(shù)控機床及數(shù)控加工中心是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備， 一個國家數(shù)控機床的產(chǎn)量和技術(shù)水平在某 種程度上就代表這個國家的制造業(yè)水平和競爭力。 滑枕是加工中心的核心結(jié)構(gòu)之一，是對零部件加工 的直接執(zhí)行機構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理對加工中心的加工結(jié)果有著直接的影響。 因而加工中心滑枕 的結(jié)構(gòu)設(shè)計尤為重要。關(guān)鍵詞： 加工；滑枕；結(jié)構(gòu)設(shè)計1 前言數(shù)字控制也是最近幾年新興起來的一種自動控制的技術(shù)， 利用數(shù)字化的信息實現(xiàn)機床控制的一種 方法。數(shù)字控制的機床是采用數(shù)字來對機床進行控制。數(shù)控的機床是裝有數(shù)控控制的裝備。數(shù)字控制 的系統(tǒng)主要的功能就是采用邏輯處理的方式， 或者是運用其他的運算

2、符編碼指令來對規(guī)定的程序進行 編寫，數(shù)控系統(tǒng)也是一種控制的系統(tǒng)，他能夠完成對數(shù)控信息的輸入、編碼以及運算，對數(shù)控機床進 行全面的加工。2 數(shù)控機床及加工中心的工作原理數(shù)控機床的加工中心主要就是運用了計算機技術(shù)的自動控制， 精密的測量方法和完善的機械設(shè)計 等方面知識，也是機電一體化的產(chǎn)品，是未來機床的發(fā)展趨勢。數(shù)控機床的工作原理是：首先將加工 零件圖上的信息和工藝的信息數(shù)字化，按照相關(guān)規(guī)定的代碼和格式對其進行相應(yīng)的加工。數(shù)字化信息 的定義就是將工件與道具的坐標(biāo)分割成一個小單位，也可以叫做最小位移量，數(shù)控系統(tǒng)是按照程序的 要求，對信息進行處理和分配，使得坐標(biāo)的移動可以是若干個小的位移單位，在工件與

3、道具運動的過 程中完成零件的加工。3 數(shù)控加工中心滑枕結(jié)構(gòu)設(shè)計 主軸和主軸電機等構(gòu)件與移動部分相連，隨移動部件移動。絲杠電機與固定件連接。絲杠與固定部分連接，絲杠絲母控制移動部分上下移動。主軸電機選擇西門子1PH7-137 NG配套減速器型號為2LG4320b絲杠驅(qū)動電機選擇西門子1FK7101-5AF71，配套減速器型號為 LP155-M01。絲杠公稱直徑選為55 mm導(dǎo)程20 mm長度約為1200 mm 絲母的型號選擇為 BNFN55205 聯(lián)軸器選擇為 ROTE梅花 型彈性聯(lián)軸器。型號 NO.001-鋼材料，規(guī)格38。3.1滑枕設(shè)計計算3.1.1滾珠絲杠選擇計算（1） 已知參數(shù)絲杠的公稱

4、直徑 55mm 導(dǎo)程20mm長度1500mm BNFN55205（2） 切削力的確定按照立銑（不對稱順銑）計算各向分力 如下圖所示：已知主切削力Fc =5000（ N） fw 運轉(zhuǎn)系數(shù) 見下表：表3.1運轉(zhuǎn)系數(shù)選擇運轉(zhuǎn)狀態(tài)運轉(zhuǎn)系數(shù)無沖擊運轉(zhuǎn)1.0 1.2一般運轉(zhuǎn)1.2 1.5有沖擊運轉(zhuǎn)1.5 2.5計算：250r/mi n20510001000 = = x =Svns 225101500025060106066= = xxxx =TnL小于絲杠額定動載荷463.5KN。(3 )剛度計算滾珠絲杠副的軸向變形會影響進給系統(tǒng)的定位精度及運動的平穩(wěn)性，因此應(yīng)考慮以下引起軸向變形的因素： 絲杠的拉伸或壓

5、縮變形量S 1 :在總的變形量中占的比重較大?？梢杂糜嬎惴椒ù_定。先用下式計算滾珠絲杠受工作負(fù)載的Fm勺作用引起導(dǎo)程S的變化量 L(mm在計算滾珠絲杠總長度上的拉伸或壓縮變形量S 1 (兩端固定)。 L= (Fm*S) /4EF式中， L在工作負(fù)載作用下引起每一導(dǎo)程的變化量，(mr)i ; Fn工作負(fù)載，即進給牽引力，(N); S滾珠絲杠的導(dǎo)程，(mm； E-材料彈性模數(shù)，對鋼E=206X 103. , ( N/mm)； F滾珠絲杠截面積(按內(nèi)徑確定)(mm2 “ +”號用于拉伸，“-”號用于壓縮。 L= (Fm*S)/4EF= (2600 x 20)/4 x 2.06 x 103X ?x 5

6、5.9 2X 3.14=0.26 x 10-4 ( mm 計算 滾珠絲杠在總長度上拉伸或壓縮的變形量S 13 1 L*L/L 0=2.6 x 10-5 x 1500/20=0.0039(mm)式中：一滾珠絲杠在支承間的受力長度。根據(jù)實用機床設(shè)計手冊滾珠絲杠副的傳動剛度主要由絲杠本身拉壓剛度，絲杠副內(nèi)的接觸剛度，軸承和軸承座剛度，因此近似取拉壓剛度的1/3(變形近似為拉壓變形的 3倍)。33 1=0.0117 v0.02( mm，符合要求定位精度土 0.005/300(mm)。3.1.2機床主軸部分設(shè)計計算主軸電機及其減速器的選擇計算：主軸電機型號及性能參數(shù)：西門子1PH7-137 NG額定功率

7、：36KW 額定轉(zhuǎn)速2000rpm，額定轉(zhuǎn)矩172Nm最高轉(zhuǎn)速8000rpm，轉(zhuǎn)動慣量0.19 , 重量 130Kg 2mKg與1PH7-163 NF配套的減速機型號為2LG4320,其性能參數(shù)為：重量 70Kg，轉(zhuǎn)動慣量為 電機聯(lián)接減速器，減速器連接同步帶輪，帶動主軸，帶傳動1 : 1，主軸的轉(zhuǎn)動慣量估計值：0.043 kgtf同步帶輪的轉(zhuǎn)動慣量估計值：材料鑄鋼，慣量匹配計算：不采用減速機的同步帶1 : 1傳動。0.109/ (0.109+0.043+0.0113 ) =0.67，慣量匹配符合要求。帶輪傳動中心距 275mm同步帶規(guī)格：1030-8-YU-70，北京高得。帶輪：8-YU, 6

8、0齒，北京高得。3.2同步帶的設(shè)計計算3.2.1初步選擇基本參數(shù)數(shù)據(jù)按照圓弧齒計算，8M型，基本參數(shù)如下：傳動比 1=i ,節(jié)距，齒形角，齒根厚 s=5.15，齒高8=bp 142= 3 38.3仁h,齒根角半徑，齒頂園半徑，帶高76.064.0= rr 46.2= ar0.6= sh。同步帶的選擇計算從動帶輪節(jié)徑 di=152。79,外徑 42.1511 do=151.42 ,主動帶輪節(jié)徑d2=152.79，外徑d=151.42 0。初定中心距：0.7 ( d1+ d2)v ao2 ( d計cb)0.7 ( 152.79+152.79) v ao2 ( 152.79+152.79)4滑枕的二

9、維繪圖及主要連接部位結(jié)構(gòu)分析4.1滑枕的二維繪圖介紹滑枕的二維圖主要可以有 CAXA來進行繪制。CAX是在1996年推出的電子圖書，目前在工程中 和產(chǎn)品的設(shè)計繪圖中的應(yīng)用比較廣泛，CAX也是全國繪制圖計算機考試的制定軟件。CAXA的電子圖主要就是以交互圖的方式，對幾何模型進行實施控制、編輯和修改。并且能夠保存拓?fù)漕愋畔⒌闹R。CAXA勺電子圖版的圖形設(shè)計主要能夠幫助設(shè)計人員發(fā)揮其自身的創(chuàng)造性，不斷提高其工作效率，不斷縮短新產(chǎn)品的設(shè)計周期，可以幫助設(shè)計人員從繁重的設(shè)計繪 圖中走出來。這樣更加有助于對產(chǎn)品設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的研究和規(guī)范。CAXA勺電子圖版更加適合于二維繪圖的場合，利用CAXA可以進行零件圖的

10、設(shè)計和包裝，裝配圖的設(shè)計和包裝、零件圖的組裝而后裝配、裝配圖的拆畫零件、工藝圖表的設(shè)計、平面包裝的設(shè)計等等。CAXA可以有以下幾個特點，首先具有易學(xué)的特點，CAXA在學(xué)習(xí)的過程中很簡單， 系統(tǒng)具有全面的中文界面和靈活的操作方式，在設(shè)計的過程中能夠符合中國工程技術(shù)人員的設(shè)計習(xí)慣，也能夠滿足其設(shè)計的需要。對其零件功能的設(shè)計和繪制都是可以從使用的角度出發(fā)，按照步驟一步一步來進行簡單的操作。用戶在設(shè)計的過程中并不需要具備較深的設(shè)計知識，在很短的時間內(nèi)，就可以獨立的進行操作。其次，操作簡單，屬于智能設(shè)計。系統(tǒng)能夠提供強大的智能化工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?？梢杂?尺寸的設(shè)計標(biāo)注，。坐標(biāo)的標(biāo)注，文字的標(biāo)注，尺寸誤差的標(biāo)

11、注，形位公差的標(biāo)準(zhǔn)，表面問 題的標(biāo)準(zhǔn)等等。 用戶僅僅需要選擇需要標(biāo)準(zhǔn)的方式， 標(biāo)注的過程中所有的細節(jié)并不是人工完 成而是需要由系統(tǒng)來自動完成。 系統(tǒng)可以提供強大的智能繪圖的編輯功能和繪制功能， 其中 包括基本的點、圓、線、矩形等等多種線條，并且能夠提供多方面的裁剪、交換、拉伸、陳 列、黏貼等情況修改。再次， CAX的體系比較開放，能夠符合其實際應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，能夠符合 國家標(biāo)準(zhǔn)的圖框、 標(biāo)題欄， 另外還可以根據(jù)自己的需要來自行的設(shè)定圖框和標(biāo)題欄。 在繪制 裝配圖的過程中， 對數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)進行明確， 能夠有效的繼承用戶之前的成果， 并且系統(tǒng)的數(shù) 據(jù)交互， 一般的系統(tǒng)對矢量字庫都是支持的， 另外也可以利

12、用中文的平臺來輸入漢字， 并且 在各種圖樣中輸入各種字體的文字。最后就是對參量各方面的設(shè)計，參量的設(shè)計系統(tǒng)可以提供高效的參量化圖庫，也可以 方面的對預(yù)定義的圖案進行調(diào)出， 對相似的圖形進行參數(shù)的設(shè)計， 這樣能夠大大的減輕繪圖 過程中出現(xiàn)的負(fù)擔(dān)， 對圖形的參數(shù)化過程進行既簡單又明了的設(shè)計。 系統(tǒng)要提供局部的參數(shù) 進行設(shè)計，調(diào)用復(fù)雜的零件圖形進行編輯和修改，然后給出合理的結(jié)果。4.2 滑枕的主要連接部位結(jié)構(gòu)分析（1）絲杠上端固定及絲杠電機的固定 絲杠上端支撐處主要由絲杠驅(qū)動電機及絲杠上端支撐來承受電機的重量以及移動箱體 移動時絲杠上所傳來的力。 絲杠驅(qū)動電機通過四個沉頭螺釘固定在電機固定板上， 然

13、后電機 固定板再通過螺釘固定在絲杠電機及絲杠上端支撐上。 絲杠通過絲杠上端圓螺母把力傳遞給 絲杠上端支撐處的軸承， 再通過軸承傳遞給絲杠上端固定處的端蓋及絲杠驅(qū)動電機及絲杠上 端支撐上。 絲杠驅(qū)動電機及絲杠上端支撐通過側(cè)面的螺釘及上部的螺栓固定在固定件上。具體結(jié)構(gòu)如圖 4.1 和 4.2 所示。圖4.1絲杠上端固定及絲杠電機固定正面示意圖圖4.2絲杠上端固定及絲杠電機固定側(cè)面示意圖(2) 絲杠下端固定絲杠下端固定與絲杠上端固定類似，絲杠下端支撐的側(cè)螺釘固定在固定件上，絲杠下端支撐主要承受來自絲杠上的力。絲杠通過絲杠上端圓螺母把力傳遞給絲杠下端支撐處的軸承，再通過軸承傳遞給絲杠下端固定處的端蓋及

14、絲杠下端支撐上。具體結(jié)構(gòu)如圖4.3和4.4所示。IIII:;eoG召HL圖4.3絲杠下端支撐正面示意圖圖4.4絲杠下端支撐側(cè)面示意圖(3) 絲杠絲母與移動箱體連接處固定絲杠絲母與移動箱體通過移動固定件與移動箱體固定并帶動移動箱體豎直運動。絲母與移動固定件通過螺釘連接，移動固定件與移動箱體通過側(cè)螺釘連接。來自移動箱體的力主要通過如圖4.5所示的面1、面2與面3來承受。具體結(jié)構(gòu)如圖4.5和4.6所示。圖4.5絲母與移動箱體連接正面示意圖圖4.6絲母與移動箱體連接側(cè)面示意圖4.3滑枕三維建模(1)滑枕三維建模圖展示圖5.2滑枕內(nèi)部等軸側(cè)視圖（圖（2）滑枕結(jié)構(gòu)和工作工程分析 1 ）如圖5.6,液壓缸桿

15、起支撐移動箱體及其連接件大部 分重量的作用，上箱體固定在移動箱體上，隨移動箱體一塊移動。上箱體左部分與拉罩上未示出，參看總體圖）連接，拉罩隨移動箱體的移動而上下伸縮。3）如圖5.7,絲杠驅(qū)動電機通過聯(lián)軸器驅(qū)動絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動絲母上下移動，從而帶動移動箱體固定件移動。拉罩固定起到對拉罩下端固定的作用。在此圖上同時也可以看到滑動軌 道壓板的位置。圖固定件上部結(jié)構(gòu)4）方滑枕左右兩側(cè)各有一個導(dǎo)軌，其中右邊的導(dǎo)軌裝有鑲條。導(dǎo)軌由移動箱體在導(dǎo)軌中的滑動部分，導(dǎo)軌壓板和固定件組成。5）絲杠下支撐通過如圖所示側(cè)螺釘固定在固定件上，絲杠下螺母和下端蓋起到固定絲杠和 支撐的作用。oo,Anr圖絲杠下端固定處結(jié)構(gòu)圖6

16、）動箱體固定件是連接絲杠絲母和移動箱體的一個重要零件，絲杠通過移動箱體固定件來帶著移動箱體移動。移動箱體固定件通過如圖所示的側(cè)螺釘與移動件來連接。支撐板起到定位和支撐作用。調(diào)整墊片用來調(diào)整移動箱體固定件和移動箱體之間的配合間隙。7）如圖5.10所示，吸刀液壓缸起到吸刀的作用，可以拉住刀具防止其脫落。主軸電機帶動帶輪轉(zhuǎn)動，帶輪通過傳動帶（未建模）把轉(zhuǎn)動傳動給主軸，主軸帶動刀具對加工件進行 加工。其中主軸通過如圖下端的螺釘固定在移動箱體上，主軸電機支撐架通過如圖的側(cè)螺釘固定在移動箱體上。圖5.10主軸及主軸電機處結(jié)構(gòu)圖8）前箱體通過十字槽螺釘與移動箱體相連接，對主軸電機等起到保護、防護作用。5數(shù)控

17、機床的重要性是位置精度檢測及補償數(shù)控的發(fā)展越來越好， 這樣數(shù)控機床的發(fā)展方向也越來越明了，精度也越來越大，人們對數(shù)控機床的精度的重要性也逐漸的被擴大，數(shù)控機床的精度與標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)計的過程中也是比較重要的，在設(shè)計的過程中，需要對精度和標(biāo)準(zhǔn)進行評定。經(jīng)過加工以后的幾何參數(shù)比如： 尺寸、形狀和表面相互位置，與理想幾何參數(shù)符合的程度叫數(shù)控機床的加工精度。用誤差來表示精度的高低。測量中實際的值與理想的值一定會存在差值，這樣也可以理解為是誤差， 若是精度越高可以說明誤差越小。對工件精度的衡量可以分為三種：尺寸精度、形狀精度、 位置精度這三種。機械在技工的過程中， 一般都是通過刀具和工件來安裝機床上的零件，刀具

18、和工件對其零件的切削的正確程度也決定了工件所加工的精度。這種技術(shù)也可以理解為指高新技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)測量，它與力學(xué)、損傷容限設(shè)計多種情況的設(shè)計都結(jié)合在一起。精度不僅僅能夠有效的測出位韓星的缺陷， 并且能夠檢測出缺陷存在的位置、數(shù)量、大小、密度、長度等等情況。格局這些情況能夠?qū)υO(shè)備繼續(xù)運行的安全性做出評價，因此，設(shè)備在施工的過程中一般推廣的都是無損的技術(shù)，并且相信能夠獲得良好的經(jīng)濟效益。在機械加工的過程中，直接或通過安裝在機床上的刀具和工件，刀具和工件在切削成形運動過程中相互位置的正確程度決定了工件的加工精度。技術(shù)屬于高新科技領(lǐng)域的特種測試技術(shù)， 當(dāng)把它與斷裂力學(xué)、 損傷容限設(shè)計等安全評價技術(shù)相結(jié)合時， 它不但能有效地檢測出 危害性缺陷而且可以根據(jù)檢測評定缺陷的大小、數(shù)量、長度、 密集度、缺陷所在位置及缺陷 性質(zhì)等因素對在役設(shè)備繼