龍門數(shù)控切割機進給運動系統(tǒng)設(shè)計

東北林業(yè)大學畢業(yè)論文東北林業(yè)大學畢業(yè)論文PAGE2PAGE2題目名稱：龍門數(shù)控切割機進給運動系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)內(nèi)容（包括內(nèi)容、計劃、時間安排、完成工作量與水平具體要求）1.主要技術(shù)參數(shù)1）軌距：4m，工作寬度3200mm。2）割炬數(shù)量：標準為2把；割炬升降范圍：200mm。

3）最大切割厚度：200mm。4）運行速度參數(shù)：切割速度0-4000mm/min無級可調(diào)，橫向移動速度范圍，0-5）表面粗糙度：Ra12.5；尺寸精度：1000mm為±0.3mm2．進度安排：2012年3月調(diào)研，查閱相關(guān)文獻資料，熟悉數(shù)控切割機行業(yè)的特點、掌握數(shù)控切割機的組成、結(jié)構(gòu)、傳動裝置、執(zhí)行裝置。2012年3月～4月根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求制定設(shè)計方案，進行設(shè)計計算，選定相應的參數(shù)，著手總裝圖設(shè)計。小四號宋體，加粗2012年4月~5月完成總裝圖設(shè)計，著手零件圖的設(shè)計。小四號宋體，加粗2012年5月完善所設(shè)計結(jié)構(gòu)的零件圖紙設(shè)計，并開始撰寫畢業(yè)論文。2012年6月完成論文撰寫，并交相關(guān)教師審閱，修改，準備答辯。20篇以上（其中，外文文獻3篇以上）小四號宋體根據(jù)各院（專業(yè)）要求確定，一般手繪A0圖紙1張，計算機繪圖3張其中：參考文獻篇數(shù)：20篇以上（其中，外文文獻3篇以上）小四號宋體根據(jù)各院（專業(yè)）要求確定，一般手繪A0圖紙1張，計算機繪圖3張一般6000字以上一般10000字以上圖紙張數(shù)：3×A0（折合）一般6000字以上一般10000字以上說明書字數(shù)：6000字左右專業(yè)負責人意見簽名：年月日龍門數(shù)控切割機進給運動系統(tǒng)裝置設(shè)計摘要隨著我國工業(yè)及其裝備制造業(yè)的快速發(fā)展，我國已然走向了高新技術(shù)領(lǐng)域。與此同時，我國的切割技術(shù)也迎來了新一代變革，數(shù)控切割機將逐步取代傳統(tǒng)手動及半自動切割機，數(shù)控切割相對手動和半自動切割方式來說，可有效地提高板材切割地效率、切割質(zhì)量，減輕操作者的勞動強度。其未來的價值在現(xiàn)代切割技術(shù)領(lǐng)域無可限量。本次設(shè)計的龍門數(shù)控切割機，其相對于便攜式的和懸臂式的數(shù)控切割機來說，龍門式數(shù)控切割機更穩(wěn)定。本課題來源于生產(chǎn)實際，這里本文主要簡述了數(shù)控切割機的概念，并對其在世界范圍內(nèi)的發(fā)展情況作出簡單分析，同時指出龍門數(shù)控切割機的優(yōu)缺點，闡述它在我國的發(fā)展趨勢，對龍門數(shù)控切割機進給運動系統(tǒng)進行改進設(shè)計，使其在制造成本上減少成本，使用中耗能減少，降低使用成本，并簡化運動系統(tǒng)構(gòu)造。本文設(shè)計內(nèi)容包括：對龍門式數(shù)控切割機的三個自由度進給運動驚醒改進設(shè)計，使其三方向上進給結(jié)構(gòu)更加簡單，經(jīng)濟，達到它普及目的，使得中小企業(yè)更容易引進該設(shè)備。進給運動系統(tǒng)裝置的設(shè)計，傳動部件的選擇設(shè)計計算，機架的設(shè)計，整體進給運動系統(tǒng)的圖紙繪制。關(guān)鍵詞：龍門數(shù)控切割機；進給運動系統(tǒng)；傳動部件TheGantryCNCCuttingMachineGunRackGeartoOptimizetheDesignAbstractWiththerapiddevelopmentofmoderncuttingtechnologyandequipmentmanufacturinginChina,Chinahasalreadymovedtowardthehigh-techfields.Atthesametime,thechangesinChina'scuttingtechnologyhasusheredinanewgeneration,andCNCcuttingmachinewillgraduallyreplacethetraditionalmanualandsemi-automaticcuttingmachine.Comparedwithcuttingmanualandsemi-automaticcutting,CNCcuttingmachinecaneffectivelyimprovethesheetcuttingefficiencyandcuttingquality,whichcanreducetheoperator'slaborintensity.RelativetoportableandcantileveredCNCcuttingmachine,thedesignofthegantryCNCcuttingmachineismorestableThisarticlemainlyoutlinestheconceptofnumericalcontrolcuttingmachine,andmakesasimpleanalysisofitsworldwidedevelopment.ItalsopointsouttheadvantagesanddisadvantagesofthegantryCNCcuttingmachineanddescribesthedevelopmenttrendinChina.ThegantryCNCcuttingmachinegunrackgeartooptimizethedesigntoaccommodatethedevelopmenttrendofCNCcuttingmachine,anddesignproductssuitableforChina,sothatitcanreduceenergyconsumptioninuse,lowerthecostandsimplifythemovementsystemstructure.Thisarticlederivedfromactualproductionsanditscontentmainlyincludes:systemdesignofthegunrackgear,transmissioncomponentsofthestructuraldesignandrackdesigncalculations.Keywords：GantryCNCcuttingmachine;Feedthemotorsystem;Transmissioncomponents東北林業(yè)大學畢業(yè)論文東北林業(yè)大學畢業(yè)論文PAGE2PAGE28目錄1緒論 11.1概述 11.1.1數(shù)控切割機 11.1.2數(shù)控切割機分類 11.2數(shù)控切割機現(xiàn)狀 21.3數(shù)控切割機發(fā)展趨勢 31.4龍門式數(shù)控切割機進給運動系統(tǒng)設(shè)計的目的及意義 32進給運動系統(tǒng)裝置方案的設(shè)計 62.1龍門式數(shù)控切割機整體方案設(shè)計 62.1.1數(shù)控切割機進給運動系統(tǒng) 62.1.2電動機和絲杠之間的聯(lián)接方式 62.1.3進給運動系統(tǒng)滑動螺旋副的功能概述 72.1.4絲杠副類型選擇及其支撐方式類型 82.1.5龍門式數(shù)控切割機變速形式的選擇確定 92.2進給運動系統(tǒng)裝置總體方案的制定 102.2.1初擬升降臺總體布局 102.2.2X方向進給運動系統(tǒng)裝置布局 122.3關(guān)鍵部件參數(shù)的確定 132.3.1直流伺服電動機的型號選擇 132.3.2進給運動系統(tǒng)部件的選定 142.4運行載荷的確定 142.4.1靜載荷的確定 142.4.2工作載荷的確定 153進給運動系統(tǒng)裝置部件設(shè)計計算 163.1進給運動系統(tǒng)裝置部件參數(shù)設(shè)定 163.1.1對滑動絲杠副的設(shè)計及其計算 163.1.2齒輪齒條設(shè)計計算 203.2進給運動系統(tǒng)裝置部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 213.2.1齒輪齒條的結(jié)構(gòu)與材料設(shè)計 213.2.2滑動絲杠尺寸及材料的確定 213.2.3軸承，電機與聯(lián)軸器的確定及型號選定 223.3進給運動系統(tǒng)裝置整體布局 234龍門式數(shù)控切割機機架設(shè)計 234.1機架設(shè)計原則及其要求 234.2橫梁機架結(jié)構(gòu)設(shè)計 245結(jié)論 26參考文獻致謝

龍門數(shù)控切割機進給運動系統(tǒng)裝置設(shè)計本題目來源于生產(chǎn)實際本題目來源于生產(chǎn)實際1緒論1.1概述1.1.1數(shù)控切割機數(shù)控切割機(CNCCuttingMachine)：用數(shù)字程序來驅(qū)動機床運動系統(tǒng)運動，同時隨著機床運動，隨機配有的切割工具對待加工物體進行切割加工。這種數(shù)字程序配合機床運動系統(tǒng)來驅(qū)動進行切割運動的切割機稱為數(shù)控切割機。在機械加工生產(chǎn)過程中，板材的切割常用方式為：手工切割、半自動切割機切割及數(shù)控切割機切割。手工切割其優(yōu)點在于能夠靈活方便的進行加工生產(chǎn)，但切割出的尺寸誤差大、質(zhì)量差、材料使用率小、后續(xù)加工工作量較大，同時作業(yè)條件惡劣，生產(chǎn)效不高。半自動切割機中僅有仿形切割機，切割工件的質(zhì)量較好，由于它所使用的切割模具，并不適合于單件，小批量和較大工件的切割。其它種類的半自動切割機雖然能夠降低工人勞動強度，但是其功能上較為簡單，只適合切割一些較規(guī)則的常規(guī)形狀零件。而數(shù)控切割相比較手動和半自動切割方式來說，它能夠明顯地提高板材切割質(zhì)量、切割效率，大大的減輕操作者的勞動強度。1.1.2數(shù)控切割機分類一、數(shù)控切割機按不同切割方式包括以下幾種：（1）數(shù)控火焰切割機：有較強的切割能力，切割時費用較低，但切割能力的上升，同時存在其切割變形大，切割精度相對不高；切割速度低，需要較長預熱時間和穿孔時間，比較難以適應現(xiàn)在的全自動化操作需求。目前它主要應用于碳鋼和較大厚度板材的切割，對于中、薄厚度的碳鋼板材切削，等離子切割正在逐步取代數(shù)控火焰切割機。（2）數(shù)控等離子切割機：具有切割種類多，能夠切割所有的金屬板材，同時效率高，其切割速度可高達10m/min以上的特點。對于環(huán)境上，它在水下切割作業(yè)時，能夠有效消除掉切割中產(chǎn)生的噪聲、粉塵等污染，改善工人操作環(huán)境。（3）數(shù)控激光切割機：其優(yōu)點在于切割速度快，切割精度高；但目前的發(fā)展水平還不足以彌補其價格異常昂貴，切割費用高等問題，目前相對來說，僅適用于加工精度要求極高的各別特種行業(yè)。（4）數(shù)控高壓水射流切割機：可以切削任何材料，且切削精度高，沒有熱變形，對于環(huán)境上，同樣具有環(huán)保的特點。但是問題在于，它的切削速度上很慢，效率不高，切削的費用大。（5）其它專用特殊切割設(shè)備（如數(shù)控管材切割機、數(shù)控型材切割機、其它非金屬專用切割設(shè)備等，）二、數(shù)控切割機按結(jié)構(gòu)分類包括以下幾種：（1）龍門式數(shù)控切割機：傳統(tǒng)的龍門式機床結(jié)構(gòu)，具有大中型機床雙立柱底架橫梁座的立式結(jié)構(gòu)，行走作業(yè)路程長，橫向與縱向跨距大，適合用于加工大型板材。（2）便攜式數(shù)控切割機：從半自動小車式切割機逐步發(fā)展演變而來，在小車式切割機的基礎(chǔ)上，添加了數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)傳動裝置，但外形上基本沒有太大改進，其類數(shù)控切割機成本小，結(jié)構(gòu)簡潔輕巧，能夠適應各種中小型板材的加工。（3）懸臂式數(shù)控切割機：傳統(tǒng)普遍的機械結(jié)構(gòu)，由單底座和橫梁的一端相連接，割槍在橫梁上單向移動作業(yè)，此種切割機作為典型老式結(jié)構(gòu)切割機，適用于中小型板材加工。（4）臺式數(shù)控切割機：從雕刻機發(fā)展演變而來，外形上類似于在其工作臺上再加了一臺小型龍門式切割機，此種切割機在切割薄板上有很大優(yōu)勢，因此被廣泛應用于汽車的鈑金行業(yè)與廣告行業(yè)。（5）相貫線數(shù)控切割機：此種切割機屬于專用切割機，有著特殊的結(jié)構(gòu)，專用于切割各種管材以及圓柱型材，由于其專用切割條件，使得目前國內(nèi)對此種切割機的需求量不大，同時造成其生產(chǎn)廠家不多。1.2數(shù)控切割機現(xiàn)狀手工切割特點：切割靈活方便，但切割質(zhì)量差，材料利用率小，尺寸誤差大。半自動切割機：雖然可以避免手工切割造成的不足，但由于切割模具，不適合單件、小批量生產(chǎn)。數(shù)控切割機相對其它兩種，能夠提高切割效率及質(zhì)量，同時減少操作者的勞動強度。雖然如此，但由于產(chǎn)品價格及工廠規(guī)模上，使用手工切割和半自動切割方式的廠子依舊普遍存在。數(shù)控切割機經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前其在切割能源和數(shù)控控制系統(tǒng)兩個方面取得了巨大的進展，切割能源已由早先的單一火焰能源切割逐步發(fā)展為目前的火焰、等離子、激光、高壓水射流的多種能源切割方式；數(shù)控切割機的數(shù)控控制系統(tǒng)已由最初的單一功能、繁瑣的編程和輸入方式、較低的自動化程度發(fā)展到現(xiàn)如今具有完善的功能、人性智能化、圖形化，網(wǎng)絡(luò)化的控制系統(tǒng)方式；驅(qū)動系統(tǒng)也從最初的步進式驅(qū)動與模擬伺服驅(qū)動到目前的全數(shù)字式伺服驅(qū)動。目前，我國機械工業(yè)的鋼材使用量已經(jīng)突破3億噸，從此可見，鋼材的切割量之大；如今現(xiàn)代機械工業(yè)的空前發(fā)展速度，舊式切割機正在逐漸滿足不了所要求產(chǎn)品的質(zhì)量，并且工作效率也將得到很大的考驗。因此，目前來說數(shù)控切割機的市場潛力很是巨大、市場前景相當樂觀。1.3數(shù)控切割機發(fā)展趨勢從各類型數(shù)控切割機的應用范圍來看，我國對數(shù)控切割機生產(chǎn)的技術(shù)水平與整機性能上，都已取得了歷史性的進步，正在扎實的走向國際前端科技水平，逐步提高其市場競爭率與市場占有率。在我國科技實力不斷的提升的今天，我國一些數(shù)控切割產(chǎn)品已悄然走向世界前端，并形成了自己獨有的優(yōu)勢特點，實現(xiàn)了高自動化，多功能化，高可靠性的特點。在一些產(chǎn)品技術(shù)性能方面，甚至超越了國外的產(chǎn)品。隨著我過制造業(yè)，生產(chǎn)工業(yè)的速度崛起，全自動化，智能化，人性化的產(chǎn)品已成為設(shè)計產(chǎn)品中主流設(shè)計因素，新型科技化產(chǎn)品將逐步取代舊有的老式傳統(tǒng)機械。這將大幅度提升我國工業(yè)領(lǐng)域水平與生產(chǎn)效率。因此，對于切割機來說，更自動化，性能更優(yōu)越的數(shù)控切割機將會慢慢登上切割機領(lǐng)域的大舞臺1.4龍門式數(shù)控切割機進給運動系統(tǒng)設(shè)計的目的及意義該型切割機整體結(jié)構(gòu)為龍門式，橫向跨度分為：三米、四米、五米、六米、八米等多種規(guī)格，驅(qū)動方式全部采用雙邊驅(qū)動，工作效率較高、工作穩(wěn)定運行平穩(wěn)，配置合理，適用用于各種碳鋼、錳鋼，不銹鋼等金屬材料的各種型號鋼板下料。對于有不同特殊需求的用戶，也可以給予該切割機配置多把割炬，或者進一步更改為可以同時異型切割與直條切割兩用的切割方式，另外還可以配置電容或等離子的自動調(diào)高系統(tǒng)。通過調(diào)查了解國內(nèi)龍門式數(shù)控切割機的發(fā)展水平，與未來發(fā)展趨勢，針對目前數(shù)控切割機的主要問題做出優(yōu)化改進，使我國切割機產(chǎn)業(yè)能夠生產(chǎn)出更多元化，更具有市場競爭力的新一代數(shù)控切割機產(chǎn)品，能夠更好的改進龍門式數(shù)控切割機，使其在作業(yè)時更人性化，更經(jīng)濟化，更智能化。通過調(diào)查了解，目前國內(nèi)切割機生產(chǎn)制造領(lǐng)域主要存在的問題有：(1)自動化程度不高，一些驅(qū)動裝置沒有采用飼服電機驅(qū)動方式驅(qū)動，并且沒有調(diào)速系統(tǒng)，整個切割機全程只能以同一個速度運行，不能達到變速目的，無法對它進行控制更改；(2)整體運動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，在整個傳動裝置中，均為兩個自由度的傳動，其傳動方向為：升降臺和X方向傳動。在現(xiàn)有產(chǎn)品中，其縱向升降裝置結(jié)構(gòu)非常復雜，對加工制造有著很大的障礙，也使得升降臺的整體重量過大，加大了橫梁的負重，使整個切割機顯得笨重，不靈活；(3)切割精度不易保持，目前我國的產(chǎn)品與國外的產(chǎn)品的調(diào)整精度相比較，仍存在一些差距，并且大部分切割機仍離不開人工操作，精度不能夠保證的很標準，突出表現(xiàn)在不標準的曲線切割，精度誤差會明顯加大。(4)通用性能不理想，很多切割機因為沒有配用編程控制，使得其切割的實際有效范圍受到很大的影響，這些龍門式切割機對于任意曲線的切割，更加顯得力不從心；(5)成本較高，在選擇材料和外購產(chǎn)品中，沒能優(yōu)化設(shè)計，造成整機的制造成本偏高，對于其在市場占有率上的普及有著較為負面的影響。針對以上問題，進行系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，進一步改進進給運動系統(tǒng)，設(shè)計出相對來說，性能更優(yōu)越的龍門數(shù)控式切割機。本次設(shè)計，要完成的主要性能設(shè)計：(1)安全可靠能夠平穩(wěn)作業(yè)，在單割炬升降軸外設(shè)置耐熱防塵罩，升降導向采取圓柱導軌導向，并且裝有自定位系統(tǒng)，能夠起到上下行程自位開關(guān)安全的作用，從而保證它的使用壽命。(2)運動系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)更合理整體的運動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)經(jīng)過全部的退火和噴丸后，再經(jīng)油漆處理，機架導軌則采取高頻淬火，經(jīng)過磨削鑲嵌完成，具有良好的剛性，較高的精度，整體結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定等優(yōu)點；(3)切割質(zhì)量較高，擁有恒定的速度與割縫的補償能力，所以提高了本切割機的切割精度高，切割質(zhì)量得到提高；(4)易于操控，自動化程度比較高，通過數(shù)控控制來達到全部切割過程的自動化控制；(5)有較高的精度，本切割機采用的是單邊驅(qū)動，大車架重量大幅減輕，同時有良好的精度，擁有穩(wěn)定優(yōu)良的動態(tài)性能。縱向驅(qū)動系統(tǒng)和橫向驅(qū)動系統(tǒng)所采用的是直流飼服電機驅(qū)動和精密齒輪與齒條無間隙嚙合的傳動，同時擁有高精度編碼器的反饋功能，進而保證了切割機作業(yè)時的運行精度。對于龍門數(shù)控切割機來說，它的運動主要包括四個方面：槍架升降臺的橫向移動(X方向傳動)；槍架升降臺的升降上下移動(Y方向傳動)；整體切割機的縱向移動(Z方向傳動)；切割機的槍體預定運動。本次設(shè)計研究的范圍為X方向，Y方向上和Z方向上的三向傳動，進行分區(qū)域分別設(shè)計槍架升降臺橫向移動(X方向傳動)和升降臺的升降上下移動(Y方向傳動)以及Z方向上整體的進給運動，采用所學過的運動合成的原理，在其槍架的行程范圍內(nèi)能夠在垂直平面上運動到任一點，就能達到切割多種曲線的目的，具有較大的柔性。在本次設(shè)計過程中，主要是進行對目前切割機的傳動系統(tǒng)進行改進優(yōu)化，完善局部性能，使其功能得以全面充分的發(fā)揮，盡可能的提高本產(chǎn)品的經(jīng)濟性。在產(chǎn)品綜合性能上，不僅要滿足所需的加工精度要求，從而符合國標標準，并且要有足夠的工作可靠性，簡潔方便的操作有點。在切割機的經(jīng)濟性上，要求所選材料在能夠滿足條件的前提上，盡可能選擇成本低廉的材料或成品，使其既能保證產(chǎn)品安全性，工作壽命，同時能夠降低生產(chǎn)成本。本課題主要是要能夠掌握龍門式數(shù)控切割機的組成與結(jié)構(gòu)、進給運動系統(tǒng)裝置以及執(zhí)行裝置，進一步對龍門式數(shù)控切割機槍架的橫向移動（X方向）和垂直方向升降的傳動（Y方向）以及Z方向整體進給運動的設(shè)計，同時完成進給運動系統(tǒng)的裝配圖與零件圖的軟件繪制（AutoCAD）設(shè)計。 2進給運動系統(tǒng)裝置方案的設(shè)計2.1龍門式數(shù)控切割機整體方案設(shè)計本節(jié)將詳細對龍門式數(shù)控切割機整體進行方向確定，全局性的設(shè)計。2.1.1數(shù)控切割機進給運動系統(tǒng)數(shù)控切割機進給運動系統(tǒng)，需要對進給運動的位置和進給運動速度兩個方面，同時達成自動控制的目的，相比較于普通機床，要求數(shù)控切割機的進給系統(tǒng)能夠較高的定位，有足夠的定位精度并且有良好的動態(tài)響應能力。一個標準的數(shù)控機床其閉環(huán)控制進給系統(tǒng)，一般由位置比較系統(tǒng)放大單元組件、驅(qū)動單元組件，機械傳動系統(tǒng)裝置及檢測反饋元件等幾部分組成。龍門式數(shù)控切割機的機械傳動系統(tǒng)裝置是指將驅(qū)動源的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成工作臺的直線運動的整體的機械傳動鏈，其中有減速裝置、轉(zhuǎn)動變移動方向用途的絲杠螺母副及導向單元元件等。為了能夠保證數(shù)控機床的進給運動系統(tǒng)的傳動精度，靈敏度和穩(wěn)定的工作性能（穩(wěn)定性），對于機械部分的設(shè)計要求能夠盡可能的消除配合間的間隙，減少運動件與導向件的摩擦，減少運動慣量，提高傳動精度和剛度。同時，進給運動系統(tǒng)的負載變化范圍較大，響應特性要求靈敏，因此要求剛度與慣量的匹配都必須高度嚴格。為了達到以上要求，數(shù)控機床通常采取低摩擦的傳動副。對保證加工精度的傳動元件，采用正確的預緊方式、合理的支承形式用來改善傳動系統(tǒng)的剛度；運用最佳傳動比原則，來選擇最佳降速比，從而提高機床的精度，同時使系統(tǒng)傳遞到驅(qū)動軸上的慣量盡量減少。2.1.2電動機和絲杠之間的聯(lián)接方式數(shù)控切割機進給驅(qū)動對以下特性有著嚴格較高的要求，其中包括：位置精度、快速響應特性；通常還要要求能夠達到無極調(diào)速。步進式電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機，此三種電機均能實現(xiàn)進給驅(qū)動，但效率與經(jīng)濟性的影響，三者分別運用于不同領(lǐng)域。目前，步進式電動機雖然控制容易，成本低廉，但其失步會引起控制誤差，并且轉(zhuǎn)速有限，所以這里不予考慮。直流伺服電機性能優(yōu)越，易平滑調(diào)速，過載能力較強，熱動和制動的轉(zhuǎn)矩較大，已在國內(nèi)得到廣泛使用。交流伺服電動機為較理想驅(qū)動元件，維護工作比直流伺服電動機簡單易行，相比直流伺服電動機但控制速度繁瑣，不容易大范圍調(diào)節(jié)速度，很難達到無級變速效果。當運用不同種類的驅(qū)動元件時，數(shù)控機床的進給機構(gòu)也有所不同。電動機和絲杠間的聯(lián)接大致分為三種形式，如圖2-1所示:(1)通過齒輪傳動聯(lián)接的進給運動數(shù)控機床的機械進給裝置中通常使用齒輪傳動副來完成預期的降速比要求，如圖2-1a所示。由于齒輪在生產(chǎn)制造中達不到嚴格的理想齒面的技術(shù)要求，必須要留有適當?shù)凝X側(cè)間隙，才能夠進行正常的工作運轉(zhuǎn)，與此同時齒側(cè)間隙同樣會引起進給運動系統(tǒng)中的反向矢動量。在閉環(huán)系統(tǒng)中，齒側(cè)間隙又會降低進給運動系統(tǒng)工作時的穩(wěn)定性。所以，齒輪傳動副為了最大限度減小齒側(cè)間隙，通常選擇消除措施設(shè)計。而此種聯(lián)接方式的機械結(jié)構(gòu)相對較為復雜。圖2-1電動機和絲杠間的聯(lián)接方式(2)同步帶輪聯(lián)接電動機與絲杠進行傳動的進給運動如圖2-1b所示，此種方式聯(lián)接的進給運動，其機械機構(gòu)相對簡單。同步帶輪傳動同時具有帶傳動與鏈傳動兩者的優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)精準的傳動比定性，傳動起來較為平穩(wěn)，張緊力需求極小，幾乎不需要張緊力，同時軸端的壓力小，傳動效率很高，基本能保持在98%左右的傳動效率，同步帶輪輕而薄，能夠達到高速的傳動，由于帶輪的帶具有較好的柔韌性，因此在配合帶選擇帶輪時，可以選用直徑較小的帶輪，從而使得整個結(jié)構(gòu)緊湊，避免了添加潤滑保養(yǎng)等操作，保養(yǎng)起來更加方便，這樣有效減小了齒輪傳動時所引起的振動與噪聲，但是它仍有不足之處，同步帶輪只適用于一些低扭矩特性的要求機構(gòu)，并且安裝時要保證足夠精確的中心距距離，同時制造工藝上考慮，同步帶和帶輪的生產(chǎn)制造工藝復雜。(3)聯(lián)軸器兩端聯(lián)接電動機與絲杠如圖2-1c所示，圖示結(jié)構(gòu)一般是電動機機軸與絲杠之間添加錐環(huán)無鍵聯(lián)接，或者高精度聯(lián)軸器來聯(lián)接，進而達到進給運動系統(tǒng)的高傳動精度與高傳動高度的要求，同時有效簡化了進給運動系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu)。此種聯(lián)接方式常在加工中心或精密數(shù)控機床進給運動系統(tǒng)中被采用。2.1.3進給運動系統(tǒng)滑動螺旋副的功能概述(1)滑動螺旋副概述螺旋副：螺旋運動是構(gòu)件的一種空間運動，螺旋副是面接觸的低副?；瑒勇菪北闶峭ㄟ^螺桿和螺母的旋合空間運動，從而傳遞上一級傳送來的運動及動力。(2)滑動螺旋副的工作機理通過螺桿與螺母的匹配，達到將上一級傳遞來的旋轉(zhuǎn)運動或動力，轉(zhuǎn)變輸出成直線運動，從較小的扭矩，通過該滑動螺旋副的運動從而得到較大的推動力，還可以用它來調(diào)整零件間的相對位置。上面說過，滑動螺旋副低級副，直接由螺桿與螺母進行面接觸，所以兩者之間存在著相對的滑動。螺紋牙型種類包括：梯形螺紋，鋸齒形螺紋，圓螺紋，矩形螺紋，三角形螺紋，如圖2-2所示。圖2-2主要螺紋牙型2.1.4絲杠副類型選擇及其支撐方式類型絲杠副類型選擇：從經(jīng)濟，市場普及率上考慮，本設(shè)計只考慮滑動絲杠副和滾珠絲杠副，通過對比分析切割機的工作需求，綜合考慮滾珠絲杠與滑動絲杠，滑動絲杠優(yōu)點在于不需要添加自鎖裝置，作為升降臺的傳遞較好，結(jié)構(gòu)無需添加自鎖裝置，可以適當減輕升降臺作業(yè)時的耗能，結(jié)構(gòu)得以簡化并在維護上更加方便。支撐方式類型：為了保證數(shù)控切割機進給運動系統(tǒng)能夠有較高的傳動剛度，正確選擇絲杠的支撐方式，也是重要的依據(jù)之一。絲杠端部及它的支撐加工，由于它們在加工中的誤差以及它們在受力后的過量部分變形，都會影響數(shù)控切割機進給運動系統(tǒng)的傳動剛度。所以，絲杠副之間必須滿足高度的配合。因此選擇合理的滾動軸承與絲杠的支撐方式將顯得額外的重要。這里我們先介紹一些通常使用的支撐方式，如圖2-3所示。(1)固定-自由式止推軸承，如圖2-3a所示。特點：承載能力較小，軸向剛度低，適用范圍有限，通常在短絲杠或豎直安裝絲杠的結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)。圖2-3絲杠的支承結(jié)構(gòu)(2)固定-支承式止推深溝球軸承，如圖2-7b所示。此類支撐方式通常適用在一些滾珠絲杠長度較大的情況。(3)雙止推軸承，如圖2-3c所示。因其能夠施加預緊力，所以對傳動剛度有明顯的提高，但其熱穩(wěn)定性不佳。(4)固定-固定式止推深溝球軸承，如圖2-3d所示。此類軸承結(jié)構(gòu)復雜，但傳動精度高，剛性好，常用于高精度，高剛度要求。2.1.5龍門式數(shù)控切割機變速形式的選擇確定目前，數(shù)控切割機的傳動系統(tǒng)基本包含以下幾類：(1)通過變速齒輪聯(lián)接的傳動如圖2-4a所示，借助變速齒輪來進行調(diào)速，用來達到傳動軸在低速運轉(zhuǎn)時對扭矩特性的要求。在能夠達到無極變速的數(shù)控切割機機床上，配備變速齒輪，用來達到分級管理無極變速的目的。(2)以帶傳動方式傳動如圖2-4b所示結(jié)構(gòu)大多應用于小型的數(shù)控機床，雖然此種同步帶傳動時能夠起到降低振動與噪聲的作用，但由于其低扭矩的特性，不適宜對扭矩特性搞的軸上。(3)通過調(diào)速私服電機直接驅(qū)動的傳動如圖2-4c所示結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，能夠最大限度提高主軸區(qū)域剛度，但由于直接聯(lián)接，電動機工作時發(fā)出的熱量對軸的影響很大。圖2-4主要傳動型式2.2進給運動系統(tǒng)裝置總體方案的制定本節(jié)將對整個運動系統(tǒng)裝置總體方案進行分析比較，從而確定方案。2.2.1初擬升降臺總體布局通過第一章介紹的相關(guān)內(nèi)容以及本學期之初的畢業(yè)實習考察，對其整體的布局有了大致掌握，最后確定方案如下：(1)所觀察的龍門式數(shù)控切割機的升降臺架體，一般采用板焊連接，整個架體由四個方形板焊接在一起，其四塊方形板分別為：底板，頂端支撐板，側(cè)面支撐板兩個，如圖2-5所示。

圖2-5架體結(jié)構(gòu)(2)升降臺升降方式的選擇，此升降臺運動方式的選擇，主要考慮經(jīng)濟性與工作時的精度保證，通過上文對滑動螺旋副的介紹，得以確定選用滑動螺旋副較理想。(3)滑動絲杠的支撐形式，基于切割機工作特性，它要求動力的傳遞性能并不是很高。只需要完成基本工作需求即可，因此選用較為簡單構(gòu)造的一個軸承來支撐，又因為要完成豎直方向傳動，所以采用上端為球軸承支撐，下端自由懸空的布局結(jié)構(gòu)，如圖2-6示。圖2-6升降臺支撐形式(4)直流伺服電動機與滑動絲杠的聯(lián)接方式，基于本人對龍門式數(shù)控切割機的改善想法，盡量簡化其傳動部分結(jié)構(gòu)，減輕傳動部分重量，達到節(jié)能，維護方便的優(yōu)化設(shè)計，所以在選擇電動機與滑動絲杠的聯(lián)接方式上，也應在滿足其基本功能外，越簡約越好，所以在此選用聯(lián)軸器作為中間機構(gòu)，直接聯(lián)接電動機和絲杠，圖2-7所示。圖2-7電動機與絲杠聯(lián)接示意圖(5)聯(lián)軸器的性能要求，因為電動機作業(yè)時轉(zhuǎn)速通常很高，所以所選聯(lián)軸器應有足夠的剛性，同時由整體思路主導，其安裝盡可能簡便。(6)升降系統(tǒng)導軌選擇，由于切割機本身對切割位置精度要求較高，而保證運動位置精度最直接的機構(gòu)為導軌，同時因絲杠與滑塊配合后形式，并且切割機升降臺位置設(shè)計，所以選用圓柱直線導軌。這樣，在一次切割下料過程中，絲杠傳遞了運動，同時輔助導軌又同時保證該運動的位置精度。其設(shè)計結(jié)構(gòu)示意圖如2-8所示?；瑝K滑塊電機直線圓柱導柱圖2-8升降系統(tǒng)導軌結(jié)構(gòu)2.2.2X方向進給運動系統(tǒng)裝置布局X方向進給運動系統(tǒng)裝置主要包含：直流伺服電動機驅(qū)動與行星減速器配合裝置；齒輪與齒條嚙合傳動；圓柱直線導軌導向裝置；消隙機構(gòu)及調(diào)整裝置。(1)直流伺服電動機驅(qū)動與行星減速器配合裝置根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書指導要求，橫向移動速度要求能夠?qū)崿F(xiàn)無級可調(diào)，綜合步進式電動機，交流伺服電動機，直流伺服電動機特點對比，直流伺服電機擁有更好的運動性能，能更方便快捷地實現(xiàn)無級變速，所以選用直流伺服電動機作為本次設(shè)計電動機；對于減速器選擇，首先考慮到各類型減速器的性價比，力求性能最優(yōu)，價格最低，所以選擇行星減速器。(2)齒輪與齒條嚙合傳動此配合為了完成旋轉(zhuǎn)運動到直線運動的轉(zhuǎn)化，同時由于龍門式數(shù)控切割機工作距離長，所以相對應的齒條長度也要足夠長，這時便出現(xiàn)齒條過長精度不易保持的影響，所以在加工齒條方面應分段加工，從而獲得穩(wěn)定足夠的精度。(3)直線導向裝置——直線圓柱導軌切割機切割時重要指標為其切割必須能夠達到預期的精度等級，這就要對它行進過程中的直線精度有著嚴格的要求，所以需要直線導向精度較高的導軌，同時作為產(chǎn)品改進，也要充分考慮其經(jīng)濟性，所以綜合考慮兩點，直線圓柱導軌較符合設(shè)計理念，并且還有加工容易，安裝簡單便捷的次要優(yōu)勢，所以選擇直線圓柱導軌作為直線導向裝置。(4)調(diào)整預緊裝置調(diào)整預緊機構(gòu)本裝置在此次設(shè)計中主要完成它對直線圓柱導軌添加預緊力，保證直線圓柱導軌不承受過多外載荷，因此需要通過擰緊螺母，從而鎖死機構(gòu)，2.3關(guān)鍵部件參數(shù)的確定本節(jié)的主要目的是初步選定電動機的型號與傳動部件規(guī)格。2.3.1直流伺服電動機的型號選擇通過對畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書與龍門式數(shù)控切割機的了解分析，電動機應滿足良好的啟停，無極調(diào)速性能，所以選用直流伺服電動機相對比較適宜，更全面的滿足了設(shè)計要求。分析升降臺所要完成的進給運動功能，適宜選用小慣量直流電動機，此種電動機是直流電動機發(fā)展演變而來，它具有以下特點：(1)轉(zhuǎn)動慣量小，轉(zhuǎn)動慣量相當于傳統(tǒng)直流電動機的十分之一；(2)快速響應性高，電動機整體較小，擁有快速的換向功能，電動機時間常數(shù)不足幾毫秒；(3)結(jié)構(gòu)平衡性好其轉(zhuǎn)子無鍵槽，從而滿足其能夠穩(wěn)定而均勻的運轉(zhuǎn)作業(yè)；(4)過載能力強，最大轉(zhuǎn)矩能夠達到額定值的10倍。由于龍門式數(shù)控切割機的工作機理，所以升降臺不用設(shè)計成能承受很大慣量的結(jié)構(gòu)，通常只要達到克服滑體與絲杠之間的摩擦力。因此選用小慣量直流電動機能滿足使用要求的同時也將經(jīng)濟性最大。在X方向上的傳動需要較大轉(zhuǎn)動慣量，同時要達到任務(wù)要求的無極調(diào)速，所以選用直流伺服電動機驅(qū)動來達到以上功能要求。電動機的初選：通過進給運動機構(gòu)的負載轉(zhuǎn)矩，分析初定一個較合理的加速轉(zhuǎn)矩假想值，進一步對電動機進行初選。假設(shè)負載轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動系統(tǒng)加速轉(zhuǎn)矩的兩倍，因此假設(shè)的常規(guī)轉(zhuǎn)矩TM，（2-1）式中，P——滑動絲杠的螺距；F——電動機負載；η——傳動絲杠的效率；根據(jù)電動機的轉(zhuǎn)速NM，傳動機構(gòu)與負載的轉(zhuǎn)動慣量（）和電動機額定轉(zhuǎn)矩的假定值TM同時考慮，進而選定電動機型號。2.3.2進給運動系統(tǒng)部件的選定對于進給運動系統(tǒng)中升降臺的傳動運動部件，在升降臺傳動部件中，大體為選擇設(shè)計滑動絲杠。對絲杠的選擇，包含以下幾方面：(1)材料上選用性能中性，成本適宜的的45號鋼；(2)在選擇滑體螺母的材料時，因其工作性質(zhì)的特殊性，在牙型面與絲杠咬合傳動時，會產(chǎn)很大的相對滑動現(xiàn)象，因此應當選用具有良好的耐磨性材料，同時為了降低成本，要選擇較便宜的材料，綜上考慮，選用鑄造銅合金作為滑體螺母的材料。(3)選擇絲杠工作長度時，只要符合龍門式數(shù)控切割機槍體的工作距離即可。(4)絲杠公稱直徑的選擇，主要依據(jù)軸向力，從而計算得出，同時考慮實際生產(chǎn)加工情況。2.4運行載荷的確定本節(jié)的主要通過設(shè)計計算來確定各傳動部件的靜載荷與工作載荷。2.4.1靜載荷的確定升降臺支架：（2-2）式中m—升降臺支架質(zhì)量，—材料密度，v—體積升降臺電機：升降臺的滑動絲杠副：（2-3）式中r—絲杠半徑，h—絲杠高度，—材料密度升降臺圓柱直線型導軌：（2-4）其組件質(zhì)量共計：2.4.2工作載荷的確定通過初估作業(yè)時充氣壓力值大致為1MPa，進一步估算出作業(yè)時的載荷；通過氣力學，知充氣壓力約1Mpa相當于對架體加重了10kg左右的重量。切割機的工況系數(shù)查表可知，K=1.05=1.03進給運動系統(tǒng)裝置部件設(shè)計計算本章主要內(nèi)容為詳細的設(shè)計計算螺母絲杠和齒輪齒條的傳動過程，并對其進行結(jié)構(gòu)上的分析。3.1進給運動系統(tǒng)裝置部件參數(shù)設(shè)定本節(jié)內(nèi)容為對進給運動系統(tǒng)裝置部件進行設(shè)計計算，主要計算包括：螺母絲杠；齒輪齒條兩方面。3.1.1對滑動絲杠副的設(shè)計及其計算(1)螺旋副的選擇對龍門式數(shù)控切割機作業(yè)時的實際情況考慮，升降臺傳動部分功能要求其能夠有較高的精確行，同時可以選用傳力能力較低螺紋，所以選用梯形螺紋。(2)螺旋副的設(shè)計計算依據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書要求，及實際作業(yè)情況，初步設(shè)計定升降臺的運行速度為：0～5000mm/min?；瑒勇菪辈牧系脑S用壓強[P]的確定：初選材：絲杠選用鋼；螺母選用ZCuSn10Zn2為材料。查表15.2—9得知[P]=7～10MPa。對升降臺進行整體初步估值：升降臺總體軸向力：F=mgKα式中，m—槍架總質(zhì)量(kg)Ka—工況系數(shù)通過畢業(yè)實習，工廠設(shè)備記錄數(shù)據(jù)得到：；查簡明機械設(shè)計手冊知：絲杠中徑公式:（3-1）式中，—工作系數(shù)，這里取0.8。—材料特性，查相應表，主要由絲杠和螺母的材料決定，查表后選擇=2.5由于d2非常小，不適應實際生產(chǎn)，不能滿足工藝性要求，因此在GB/T5796.2-1986選通過自行確定的d2值進行反向帶入求得，符合要求。(3)計算確定主要尺寸由GB/T5796.1～5796.3-86確定基本尺寸由基本尺寸及以上確定尺寸，可以進一步計算出其他主要尺寸:由得：小徑：；螺距：；大徑：；基本牙型高度：；外螺紋牙高；牙頂高：；牙頂間隙：；內(nèi)螺紋牙高：；外螺紋牙頂圓角：；牙頂圓角；(4)耐磨性校核與校驗螺母高度：；螺紋導程：；線數(shù)；旋合圈數(shù)：，符合要求；螺紋的工作高度：；表面工作壓強：=，符合要求；由滑動速度,ZCuSn10Zn2整體螺母知，校核合格。(5)驗算自鎖性當量摩擦角：，——當量摩擦系數(shù)，——摩擦系數(shù)，——牙側(cè)角，螺紋升角：,故不能達到自鎖條件。(6)螺桿強度校核與校驗根據(jù)傳動轉(zhuǎn)矩公式，得螺旋傳動轉(zhuǎn)矩：根據(jù)材料力學公式，當量應力：（3-2）所以，該強度滿足要求，此螺桿強度適合。(7)螺紋牙強度①材料力學公式，得剪切應力螺桿：（3-3）=<②彎曲應力螺桿：（3-4）式中，—彎矩，—抗彎截面模量；故螺紋強度非常高，足夠滿足要求。(8)螺桿的穩(wěn)定性螺紋柔度：式中(固定——自由式)，，臨界載荷Fcr：當時：其中彈性模量，慣性矩（3-5）=515.6N根據(jù)機械設(shè)計手冊，有穩(wěn)定性合格條件為大于2.5～4，因為；所以穩(wěn)定性合格。(9)螺桿的剛度軸向載荷F使每個螺紋導程產(chǎn)生的變形：（3-6）單位長度的變形量：對于龍門式數(shù)控切割機，不對其表面精度要求嚴格，其，能夠達到要求。(10)螺桿的橫向振動根據(jù)簡明機械設(shè)計手冊公式臨界轉(zhuǎn)速:由,又知：運行速度范圍為0～5000mm/min所以又因為所以能夠達到條件。(11)驅(qū)動力功率計算驅(qū)動功率（3-7）(12)滑動絲杠主要數(shù)據(jù)傳遞功率：；螺桿大徑：；螺紋長度：；螺桿總長度:旋向：右旋3.1.2齒輪齒條設(shè)計計算(1)升降臺傳力特性計算支架：直流伺服電動機：滑動絲杠： 直線圓柱型導軌：其余組件總計：由機械設(shè)計手冊查得，滑動導軌摩擦系數(shù)有：(2)尺寸計算初步選定齒輪軸與導軌間的距離約為,則齒輪應傳遞的扭矩：估算選定齒輪模數(shù)：,設(shè)齒輪的齒數(shù)為z,則故取，則（3-8）得：3.2進給運動系統(tǒng)裝置部件結(jié)構(gòu)設(shè)計本節(jié)內(nèi)容為進給運動系統(tǒng)裝置各零件的尺寸確定，材料的選擇，與工藝方案的確定。3.2.1齒輪齒條的結(jié)構(gòu)與材料設(shè)計(1)齒輪齒條的結(jié)構(gòu)設(shè)計：通過齒輪齒條的基本尺寸:m=2mm；z=20；d=40mm；可以推得齒輪結(jié)構(gòu)選用整體式更加合理，整體式的結(jié)構(gòu)所選擇的其余尺寸都為標準值，降低加工齒輪的難度。(2)齒輪齒條材料：齒輪軸選用35SiMnMo為其材料，其材料有良好的剛性與耐磨性能，同時便于加工制造等優(yōu)點。齒條選用35SiMn為其材料，因齒條較長，為保證精度，需要分段加工，因此所選材料要具有蠕變變形較小的，具有良好的耐磨性的特點，35SiMn較能滿足以上要求。3.2.2滑動絲杠尺寸及材料的確定(1)經(jīng)上文粗略確定滑動絲杠的基本尺寸螺桿大徑：螺紋長度：螺桿總長度：旋向：右旋通過可行性方案研究確定出具體細節(jié)尺寸：由求出螺距大徑：牙頂高：(2)材料的確定：經(jīng)由畢業(yè)實習過程中，從工廠獲得的信息數(shù)據(jù)與滑動絲杠本身應具備的性能，綜合考慮螺桿螺母的強度，加工性能，耐磨性，摩擦系數(shù)，經(jīng)濟性的要求，最后選擇45號鋼為絲杠材料，與絲杠相嚙合的自位螺母選用青銅材料。(3)滑動絲杠的結(jié)構(gòu)設(shè)計：①絲杠部分結(jié)構(gòu)設(shè)計：主要是牙形旋合長度的確定，這里選用L=300②滾動軸承支撐組件結(jié)構(gòu)設(shè)計：主要確定軸向的長度，其軸向長度又要依據(jù)軸頸選用的深溝球軸承得到，這里選用L1=14mm③聯(lián)軸器部分尺寸確定：由所選軸頸尺寸配合得到軸徑段的長度L3=28④工藝設(shè)計加工流程：切端面—打中心孔—軸段各段加工—倒角—攻梯形螺紋—攻鎖緊螺紋—調(diào)質(zhì)處理—精磨支撐軸段。圖3-2絲杠 3.2.3軸承，電機與聯(lián)軸器的確定及型號選定(1)軸承的選用深溝球軸承的特點：軸承精度高，溫升低，小的摩擦，運行精度高，轉(zhuǎn)速大等特點。這里選用代號為:6204GB/T276-1994深溝球軸承。主要尺寸為：安裝尺寸：基本額定載荷：極限轉(zhuǎn)速值為14000r/min(2)電機的選用①升降臺電機的選用：型號：90JA10主要性能：(1)該電動機轉(zhuǎn)速為，減速比5：1；(2)其額定功率[P]=0.3Kw；(3)該型號電動機能夠?qū)崿F(xiàn)無級可調(diào)功能；(4)滑塊運行速度的范圍：0～5000mm/min.②橫向（X向）驅(qū)動電機：表3-1驅(qū)動電機參數(shù)規(guī)格型號額定功率KW額定轉(zhuǎn)矩N.m額定電壓V最高電流A最高轉(zhuǎn)速r/min允許轉(zhuǎn)速差±10%轉(zhuǎn)動慣量kg.cm.s2SZYX820.41.790/1605.7/3.22500250806(3)聯(lián)軸器型號確定由軸頸尺寸，應選擇較小尺寸且小轉(zhuǎn)矩的聯(lián)軸器。故最終選定型號為：YL5聯(lián)軸器。3.3進給運動系統(tǒng)裝置整體布局本節(jié)內(nèi)容為對所確定零件采用合理整體布局進行裝配。(1)X方向的安裝裝配橫向架體的裝配：由直線圓柱型導軌與橫梁連接；電動機的裝配：通過螺釘裝配到橫向架體上；導軌調(diào)整機構(gòu)：完成各部分的裝配后，再通過螺母的連接與機架相連。(2)升降臺的裝配：直線導軌：由螺母作為連接機構(gòu)，連接到升降臺的架體上；滑動絲杠：經(jīng)軸承固定在軸承座上，同時用軸承透蓋與螺釘來完成軸向的固定；軸承座：通過螺釘連接到架體上；電動機：通過螺釘進行安裝。4龍門式數(shù)控切割機機架設(shè)計4.1機架設(shè)計原則及其要求龍門式數(shù)控切割機機架設(shè)計準則：有足夠的強度，剛性和作業(yè)時的穩(wěn)定性，來保證龍門式數(shù)控切割機的正常運行。機架設(shè)計常規(guī)要求：在滿足機架設(shè)計準則的前提下，必須根據(jù)機架的不同用途和所處環(huán)境，應盡量達到以下要求：(1)機架重量要輕，選擇適當?shù)牟牧希瑏斫档蜕a(chǎn)成本；(2)選擇結(jié)構(gòu)合理，有方便制造的工藝性；(3)便于維護，修理噪聲??；(4)抗振性能優(yōu)越；(5)耐腐蝕性，耐磨性好；(6)造型優(yōu)美，既經(jīng)濟實用又美觀大方。從經(jīng)濟性能考慮，鑄造機架與焊接機架相比較，焊接不僅生產(chǎn)周期與成本相對低廉，而且有更好的強度與剛度，因此選用焊接機架機。4.2橫梁機架結(jié)構(gòu)設(shè)計目前對于橫梁機架的結(jié)構(gòu)設(shè)計，基本依靠已有產(chǎn)品的借鑒，通過類比法和制造經(jīng)驗，并且運用相關(guān)理論知識來進行初步設(shè)計，再通過制定出的方案模擬試驗進行進一步改進設(shè)計。支承件的初步設(shè)計：(1)要求能滿足功能的基本結(jié)構(gòu)；(2)要有足夠的剛度：①正確選擇截面的形狀和尺寸； 彎矩與扭矩為支承件主要承受的兩種載荷，因此剛度受到其慣性矩影響較大。即使相同材料，截面積也相等，但如果形狀不同，產(chǎn)生的截面慣性矩也有很大差別；②肋板與肋條的正確布置；③正確選擇材料和合理選擇熱處理工藝。(3)鑄件和焊接件都要經(jīng)過合理熱處理工藝；(4)強度校核： 當升降臺運動到橫梁的中點時，彎矩最大，其值為：（4-1） 最大正應力點的強度條件為：查機械設(shè)計手冊，從型鋼表中查得45號鋼工字梁截面：由已知[]=140Mpa代入（4-1）式中知：將其代入（4-1）式：此梁承受的最大重量：故此梁能滿足剛度要求，可行。計算圖示如圖4-2：圖4-2計算圖示5結(jié)論本次設(shè)計主要是對切割機類型中的龍門式數(shù)控切割機進行改進設(shè)計，使龍門式數(shù)控切割機在制造上更加經(jīng)濟化，裝配維護上更加簡便化，操作上達到可控易控的性能。在本次設(shè)計中，對龍門式數(shù)控切割機進給運動系統(tǒng)進行簡化改進，將升降臺升降，及槍架橫向移動，進行簡化設(shè)計，利用經(jīng)濟實用的部件，完成其工作內(nèi)容，降低成本，使得其更容易被中小型企業(yè)所接受。本次設(shè)計的突出之處有：(1)槍架的垂直方向傳動采用了自位螺母，可以在Z軸方向的微量移動，可以在保證精度的前提下，降低對導柱及滑塊上配合孔的加工精度，減少對機床的制造成本。(2)滑車在進行橫向進給時采用了圓柱直線導軌結(jié)構(gòu)，導軌采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制成，定位側(cè)面和滾道同時磨削，保證了滾道精確的幾何形狀，以及滾道與安裝定位面之間的精確的尺寸精度。(3)Z向進給系統(tǒng)，利用簡單的齒輪齒條配合驅(qū)動短距離進給，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。隨著我國制造業(yè)的崛起，全自動化，智能化產(chǎn)品已趨于主流形勢，通過本次設(shè)計研究與工廠參觀實習，使我更直觀更深入的了解了數(shù)控切割技術(shù)，由其是龍門數(shù)控切割機的工作進給裝置與進給原理。同時在有關(guān)資料與實際參觀的基礎(chǔ)上，完成了符合畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，與龍門式數(shù)控切割機基本功能要求的設(shè)計。參考文獻[1]M.Kovacic;J.Balic．EvolutionaryprogrammingofaCNCcuttingmachine．TheInternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology．2003年22卷1-2期[2]Jordan,JohnM.;Bradbury,JohannaL．CNClathewithgantryloader.．ModernMachineShop．1997年69卷10期[3]M.D?len;B.Kaftanoglu;R.D.Lorenz．ACuttingForceEstimatorforCNCMachiningCenters．CIRPAnnals-ManufacturingTechnology．2004年53卷1期[4]呂宏,王慧.機械設(shè)計[M].北京:北京大學出版社，2009[5]朱理.機械原理[M].北京:高等教育出版社，2004.04[6]機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社，2004.08[7]李德生．數(shù)控切割機在機械制造系統(tǒng)中的應用．中國制造業(yè)信息化．2007.15[8]王麗珺．提高數(shù)控切割機的使用效率．機械管理開發(fā)．2011.05[9]袁泳．數(shù)控切割機在機械制造中的應用．建設(shè)機械技術(shù)與管理．1997.06[10]澤雁．數(shù)控切割機實現(xiàn)工業(yè)性生產(chǎn)．新型建筑材料．2000.08[11]李曉今．大型數(shù)控切割機的縱-橫向伺服控制和三割炬電容調(diào)高伺服控制．光電工程．1993.01[12]崔崑．數(shù)控火焰等離子弧切割機傳動機構(gòu)回差的控制．焊接技術(shù)．2000.04[13]李遵瑞，溫澄心，HYPERLINK"/kcms/detail/%20%20%20%20%20%20%2