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文檔簡介

2一、課程設計的目的和參考資料 31.課程設計的目的 3 3二、課程設計題目和相關條件 3(一)課題系列Ⅰ主要內容和已知條件 41.課題系列號與課題名稱的對應關系 42.設計項目所屬產品特性和主要設計內容 43.數控龍門銑床規(guī)格和相關設計參數要求 54.前期方案和技術設計已確定的相關結構及參數 5(二)課題系列Ⅱ主要內容和已知條件 81.課題系列號與課題名稱的對應關系 82.設計項目所屬產品特性和主要設計內容 93.數控立式床身銑床規(guī)格和相關設計參數要求 94.前期方案和技術設計已確定的相關結構及參數 三、設計主要步驟和內容 3.進給傳動系統(tǒng)設計和計算 四、設計任務量要求和考核 4.設計成績的考核 五、設計計算提示 提示1結構設計步驟、內容參考和提示 提示2滾動導軌和滾珠絲杠設計計算提示 31.課程設計的目的通過本設計,使學生較全面、系統(tǒng)地了解和掌握數控機床技術的基本內容和基本知識,初步掌握數控機床系統(tǒng)設計方法,熟練應用計算機輔助設計工具,并能學會運用手冊、標準和查閱技術資料等方法。同時培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、工程意識和動手能力。2.參考資料(1)張政潑,呂勇,徐曉華等.《現代數控裝備設計》.華中科技大學出版社.2022年.(教材)(2)現代實用機床設計手冊編委會.《現代實用機床手冊》(上、下冊).機械工業(yè)出版社.2006年(3)成大先.《機械設計手冊》(第五版第1、2、3卷).化學工業(yè)出版社.2008年(4)文懷興,夏田.《數控機床系統(tǒng)設計》(第二版).化學工業(yè)出版(5)龔仲華.《現代數控機床設計典例》.機械工業(yè)出版社.2014年(6)晏初宏.《數控機床與機械結構》.機械工業(yè)出版社.2011年(7)周利平.《數控裝備設計》.重慶大學出版社.2011年(8)徐宏海.《數控機床機械結構與電氣控制》.化學工業(yè)出版社.2011年(9)龔仲華.《數控機床電氣設計典例》.機械工業(yè)出版社.2014年本課程設計課題為如下兩大系列:系列Ⅰ:數控定梁定柱龍門銑床縱向進給傳動和導軌系統(tǒng)設計系列Ⅱ:數控立式床身銑床縱向進給傳動和導軌系統(tǒng)設計41.課題系列號與課題名稱的對應關系序號課題系列號課題名稱1XK2312-2數控定梁定柱龍門銑床縱向進給部件設計2XK2313-2.5數控定梁定柱龍門銑床縱向進給部件設計3XK2313-3數控定梁定柱龍門銑床縱向進給部件設計4XK2316-3數控定梁定柱龍門銑床縱向進給部件設計5XK2316-4數控定梁定柱龍門銑床縱向進給部件設計6XK2320-4數控定梁定柱龍門銑床縱向進給部件設計課題名稱意義示例:(1)XK2316-3——產品型號XK——數控銑床;23——定梁定柱龍門式布局結構;16——工作臺寬度的1%;3——工作臺長度的1‰。(2)數控定梁定柱龍門銑床——產品名稱(3)縱向進給部件——產品其中的縱向進給傳動和導軌系統(tǒng)部件(4)XK2316-3數控定梁定柱龍門銑床縱向進給部件設計——課題名稱2.設計項目所屬產品特性和主要設計內容(1)所屬產品特性:本設計項目(課題內容)為數控定梁定柱龍門銑床的重要組成部分之一。數控定梁定柱龍門銑床屬于較大型以上規(guī)格的數控機床,采用龍門布局結構形式,由定橫梁、雙立柱和床身構成固定龍門框架,工作臺在床身導軌上運動形成X向(縱向)坐標運動,滑座在橫梁導軌上運動形成Y向(橫向)坐標運動,滑枕在滑座導軌上運動形成Z向(垂向)坐標運動,主軸部件置于滑枕下端。整機剛性好,三向行程大。(2)主要設計內容:本課程設計內容屬于數控定梁定柱龍門銑床工作臺床身部分(縱向部分),具體設計內容為縱向進給傳動和導軌系統(tǒng),簡稱為縱向5進給部件。3.數控龍門銑床規(guī)格和相關設計參數要求已知所屬龍門銑床的主要技術參數如表1-2。序號參數項規(guī)格XK2312-2XK2313-2.5XK2313-3XK2316-3XK2316-4XK2320-41工作臺面積(寬X長)mm1200X20001300X25001300X30001600X30001600X40002000X40002工作臺T型槽9-22X1209-22X1309-22X1309-22X1609-22X1609-28X20032000/15002500/15003000/15003000/20004000/20004000/23004快速移動速度5定位精度Y0.02;Z0.02Z0.02Z0.02Z0.026重復定位精度0.017工作臺最大承30004000500060008000100008快速啟動加速時間s0.30.30.30.30.30.34.前期方案和技術設計已確定的相關結構及參數(1)工作臺厚度和重量如下表1-3。計算時可省略其它小零件的重量影響。(2)三向進給傳動形式:均采用同步帶減速滾珠絲杠傳動形式,減速比推薦為X(縱向)2、2.5或3(設計選擇),Y、Z2(3)三向滾珠絲杠傳動的運動組合形式:絲杠旋轉和軸向固定,螺母移動。(4)三向導軌:X、Y向采用滾動導軌,Z向采用矩形滑動+貼塑導軌結構。6(5)預計X向絲杠系統(tǒng)平均相對最大溫升2oC。(6)采用華中數控系統(tǒng)及其配套交流伺服電機,三軸控制三軸聯(lián)動,主軸伺服控制。(7)正向壓力載荷近似分布:表1-4①課題序號SKSJ-I-1運行距離占比(%)ξi5正壓力負載②課題序號SKSJ-I-2運行距離占比(%)ξi5正壓力負載③課題序號SKSJ-I-3運行距離占比(%)ξi4正壓力負載④課題序號SKSJ-I-4運行距離占比(%)ξi94正壓力負載⑤課題序號SKSJ-I-5運行距離占比(%)ξi83正壓力負載7⑥課題序號SKSJ-I-6運行距離占比(%)ξi93正壓力負載(8)軸向載荷近似分布:表1-5①課題序號SKSJ-I-1工作時間占比(%)ξti55321②課題序號SKSJ-I-2工作時間占比(%)ξti55321③課題序號SKSJ-I-3工作時間占比(%)ξti954321④課題序號SKSJ-I-4864328⑤課題序號SKSJ-I-5工作時間占比(%)ξti874⑥課題序號SKSJ-I-6工作時間占比(%)ξti8558(9)機床工作時間每年工作12月,每個月工作24天;每天工作10小時,該部件每小時移1.課題系列號與課題名稱的對應關系序號課題系列號課題名稱1SKSJ-Ⅱ-1XK714數控立式床身銑床縱向進給部件設計2SKSJ-Ⅱ-2XK714-1數控立式床身銑床縱向進給部件設計3SKSJ-Ⅱ-3XK715數控立式床身銑床縱向進給部件設計4SKSJ-Ⅱ-4XK715-1數控立式床身銑床縱向進給部件設計5SKSJ-Ⅱ-5XK716數控立式床身銑床縱向進給部件設計6SKSJ-Ⅱ-6XK716-1數控立式床身銑床縱向進給部件設計課題名稱意義示例:(1)XK715-1——產品型號9XK——數控銑床;71——十字滑臺立式床身式布局結構形式;5——工作臺寬度的1%;1——工作臺長度規(guī)格序號(2)數控立式床身銑床——產品名稱(3)縱向進給部件——產品其中的縱向進給傳動和導軌系統(tǒng)部件(4)XK715-1數控立式床身銑床縱向進給部件設計——課題名稱2.設計項目所屬產品特性和主要設計內容(1)所屬產品特性:本設計項目(課題內容)為數控立式床身銑床的重要組成部分之一。本課題數控立式床身銑床屬于中小型規(guī)格的數控機床,采用十字滑臺立式床身式布局結構形式,由工作臺、滑鞍、床身、立柱、主軸箱組成機床本體框架,立柱與床身固定連接;工作臺在滑鞍導軌上運動形成X向(縱向)坐標運動,滑鞍在床身導軌上運動形成Y向(橫向)坐標運動,主軸箱在立柱導軌上運動形成Z向(垂向)坐標運動,主傳動和主軸部件置于主軸箱中。(2)主要設計內容:本課程設計內容屬于數控立式床身銑床工作臺床身部分(縱向部分),具體設計內容為縱向進給傳動和導軌系統(tǒng),簡稱為縱向進給部件。3.數控立式床身銑床規(guī)格和相關設計參數要求已知所屬數控立式床身銑床的主要技術參數如表2-2。序號參數項規(guī)格XK714XK714-1XK715XK715-1XK716XK716-11工作臺面積(寬X長)mm420X600450X700500X800500X1000600X1100600X13002工作臺T型槽3-14X1203-14X1505-18X905-18X905-18X1005-18X1003三向行程4快速移動速度5定位精度按數控立式床身銑床國家標準6重復定位精度按數控立式床身銑床國家標準7工作臺最大承3003504506008009008快速啟動加速時間s0.10.10.150.150.150.154.前期方案和技術設計已確定的相關結構及參數(1)工作臺厚度和重量如下表2-3,設計計算時可省略其它小零件的重量。(2)三向進給傳動形式均采用直聯(lián)滾珠絲杠傳動。(3)三向滾珠絲杠傳動方式:絲杠旋轉和軸向固定,螺母移動。(4)三向導軌:X、Y向采用滾動導軌,Z向采用矩形滑動+貼塑導軌結構。(5)預計X向絲杠系統(tǒng)平均相對最大溫升2oC。(6)采用華中數控系統(tǒng)及其配套交流伺服電機,三軸控制三軸聯(lián)動,主軸伺服控制。(7)正向壓力載荷近似分布:表2-4①課題序號Ⅱ-1運行距離占比(%)ξi5②課題序號Ⅱ-2運行距離占比(%)ξi5③課題序號Ⅱ-3運行距離占比(%)ξi4④課題序號Ⅱ-4運行距離占比(%)ξi94⑤課題序號Ⅱ-5運行距離占比(%)ξi83⑥課題序號Ⅱ-6運行距離占比(%)ξi93(8)軸向載荷近似分布如表2-5:①課題序號II-1工作時間占比(%)ξti5531②課題序號II-2工作時間占比(%)ξti65931③課題序號II-3工作時間占比(%)ξti95493④課題序號II-4工作時間占比(%)ξti864⑤課題序號II-5工作時間占比(%)ξti8745⑥課題序號II-6工作時間占比(%)ξti855(9)機床工作時間每年工作12月,每個月工作24天;每天工作10小時,該部件每小時移1.確定設計方案(1)滿足上述所規(guī)定要求。(2)根據工作臺尺寸、行程,初步確定導軌配置、布局和間距。(3)根據行程、受力狀態(tài)、快速移動速度,初步選擇:①進給傳動形式。課題系列Ⅰ選用同步帶減速滾珠絲杠傳動形式(一般較大型、載荷較大機床選擇同步帶減速滾珠絲杠傳動形式。課題系列Ⅱ選用直聯(lián)滾珠絲杠傳動形式(一般中小型、中小載荷機床選擇直聯(lián)滾珠絲杠傳動②絲杠支承型式。(4)通過后續(xù)的設計計算,形成進給傳動和支承系統(tǒng)圖(包括傳動形式、絲杠支承型式)。2.導軌設計和計算(1)計算、確定滾動導軌:型式、規(guī)格、滑塊數量、預加載荷等級。(可牌選擇)②課題系列Ⅱ:可先初步選擇滾珠型30~55;③計算校核要考慮采用哪種預加載荷等級。(2)校核導軌動載荷。(提示:側向力和翻轉力矩較小,可以以考慮正向(3)計算導軌預期壽命??砂唇滩墓剑?-25)計算預期壽命總行程,按照行程-速度-時間轉換關系,轉換成預期壽命時間,導軌壽命時間應在6~8年以上為宜。具體計算方法詳見后附:提示2滾動導軌和滾珠絲杠計算提示。(4)確定導軌固定、安裝結構形式。(參見教材P170頁)3.進給傳動系統(tǒng)設計和計算(1)估算選擇滾珠絲杠類型、規(guī)格、精度等級、絲杠螺母預緊力可按南京工藝裝備制造有限公司、日本THK等廠家品牌選擇)核,最后確定;精度等級一般選P5。核,最后確定;精度等級一般選P3。(2)初步確定減速比(2、2.5或3針對課題系列Ⅰ)(3)初步確定電機規(guī)格(參見華中系統(tǒng)選型資料附件,資料中靜轉矩即為額定扭矩)①課題系列Ⅰ:根據類似規(guī)格數控龍門銑床,初步選擇X向電機扭矩為35②課題系列Ⅱ:根據類似規(guī)格數控立式床身銑床,初步選擇X向電機扭矩③如電機樣本沒有標注最大扭矩,則電機最大扭矩一般為額定扭矩的1.5~2及后附提示2。導軌壽命時間應在6~8年以上為宜。)(5)電機至絲杠環(huán)節(jié)連接結構設計計算同步帶寬度。(參見同步帶及帶輪資料附件,或上網查閱,同步帶類型按HTD,節(jié)距規(guī)格可先按14M,參見同步帶及帶輪資料附件)②課題系列Ⅱ:根據傳遞扭矩和連接軸徑,確定彈性聯(lián)軸器。(參考品牌:廣州科菱)(6)計算校核慣量匹配(選擇項(7)計算校核電機額定扭矩能力,最后確定進給電機規(guī)格。(參考教材5.6.2節(jié)。導軌摩擦系數確定:考慮到多個滑塊、多副導軌組合會增大摩擦,摩(8)確定滾珠絲杠支承型式、預拉伸力;(參考教材5.4.2節(jié),可按粗略(9)計算和選擇軸承規(guī)格、配置采用滾珠絲杠專用軸承,日本NSK(10)計算絲杠的臨界轉速,并與實際絲杠最高轉速比較,說明其是否會易于出現共振。如出現共振,則適當改變參數。(由于實際轉速較小,本項校核計算可作為選擇項。)(11)確定同步帶規(guī)格(寬度、長度),大、小帶輪齒數;(參考《機械設計手冊》進行同步帶強度校核針對課題系列Ⅰ)(12)確定同步帶與電機軸、絲杠軸的連接方式及連接件規(guī)格。(通常采(13)分析論述實現定位精度的措施(本課題系列精度要求均為常規(guī)要求,可以定性分析為主,如滾珠絲杠精度等級的選擇、預拉伸安裝、采用滾動導軌減小摩擦力、提高裝配質量、螺距補償和反向間隙補償,等等)。4.裝配圖設計(1)裝配圖設計內容設計內容:縱向(X向)導軌布局安裝、進給傳動裝配圖設計;包括主視圖、左視圖、俯視圖和需要的局部視圖,零部件序號標注,技術要求內容,零部件明細表。(參閱后附:提示1。)(2)型號和圖號編制①圖紙標題欄中,產品型號名稱:XK2316-3數控定梁定柱龍門銑床(根據所安排的實際課題序號,寫明具體型號名稱)②所設計的X向部分名稱圖號編制參考:工作臺床身部分,40部分裝配圖圖號:400010零件圖圖號:40aXX0(a—鑄件:1;鋼件2、3、4;非金屬:6;XX—相應類型的零件序號,如01、23)5.編寫設計說明書①本課題的概況和重要意義;②設計任務和已知條件;③方案和結構分析及選擇;④計算過程、設計說明等;⑤進給傳動和絲杠支承系統(tǒng)原理圖,以及其它分析計算需要的原理簡圖;(2)設計說明書正文不少于5000字符。1.設計計算按照上述第三章的要求。(1)縱向(向)導軌布局安裝、進給傳動部分裝配圖設計(A0),要求:①要清楚表達進給傳動裝配結構、導軌安裝結構;②相應對工作臺、床身進行適當設計繪制、表達;③視圖應包括:主視圖(進行必要剖視,表達傳動機構)、俯視圖、橫截面剖視圖(表達導軌安裝結構),其它根據需要的視圖(如其它視圖、局部放大圖,等)3.編寫設計說明書設計說明書內容按上述第三章的要求,正文不少于5000字符。4.設計成績的考核課程設計成績根據平時表現、設計完成情況,根據評分表細則綜合衡量,按百分制評分。提示1結構設計步驟、內容參考和提示數控機床進給部件裝配圖設計繪制步驟和內容及要求:1.裝配圖主要視圖組成(1)視圖包括:主視圖(對應工作臺長方向)、左視圖(對應工作臺寬方向)、俯視圖(對應長、寬方向的輔助表示),需要的局部視圖(如局部放大(2)各視圖(特別是主視圖和左視圖)進行必要的剖視,以清楚表達絲杠機構和導軌安裝結構。2.設計繪圖步驟(1)在主視圖和左視圖上分別繪制工作臺示意圖,其中T型槽結構尺寸查閱國家標準:GB/T158-1996機床工作臺T型槽和相應螺栓。(2)在主視圖和左視圖上分別繪制滾動導軌及其與工作臺的裝配關系,參見(3)在主視圖和左視圖上分別大致繪制表示床身(龍門系列)或滑鞍(立式床身系列)。(設計方法參見3。床身還需大致表示與立柱連接的連接凸臺。)(4)在主視圖和左視圖上分別繪制滾珠絲杠傳動、支承機構和電機安裝機構設計,分別參見4、5、6。(5)根據主視圖和左視圖關系,繪制俯視圖①表示工作臺、床身等的俯視形狀;②可表示工作臺,并通過滑塊鎖緊螺釘位置,表示滑塊分布距離;③可不詳細表示工作臺,但要表示工作臺與導軌滑塊的分布關系,此時工作臺要用細實線表示輪廓。(6)根據需要,繪制其他示意圖,局部放大圖。3.床身或滑鞍長、寬尺寸確定參考(1)長度確定依據:導軌長度+左右輔助支撐架安裝長度(30~80)+回油槽導軌的長度=兩端滑塊距離+行程+安全距離(2)寬度確定依據:根據兩根導軌間距及其安裝空間確定。(3)導軌的間距和滑塊分布要求:達到對工作臺的穩(wěn)定支承①在工作臺寬度方向,兩根導軌要適當往里收,實現穩(wěn)定支承;②在工作臺長度方向,兩端滑塊也要適當往里收,相鄰滑塊間隔一般約不大于800mm(龍門銑床)、或60

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