CA6140車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造設(shè)計(jì)【包含CAD高清圖紙和說(shuō)明書】【JC系列】
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重慶大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文范本 1 重慶大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 任務(wù)書 機(jī)電數(shù)控改造類 批次 層次 專業(yè) 0902 本科 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng) 化 校外學(xué)習(xí)中心 山東淄博校外學(xué)習(xí)中心 學(xué)生姓名 李婷婷 學(xué)號(hào) W08107398 一 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 題目 CA6140 車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造設(shè)計(jì) 二 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 工作時(shí)間 自 2009 年 9 月 3 日起至 2009 年 10 月 30 日止 三 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 內(nèi)容要求 一 機(jī)電數(shù)控改造類畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 1 設(shè)計(jì)已知條件 見附件中的參考題目 2 具體要求 采用開環(huán)伺服進(jìn)給系統(tǒng) 進(jìn)行縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造 具 體要求 1 計(jì)算切削力 2 機(jī)床主電機(jī)功率計(jì)算 3 進(jìn)給伺服系統(tǒng)傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 主要有三種方案 其一是由步進(jìn)電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器方式傳遞給滾珠絲杠 其二是 由步進(jìn)電機(jī)通過(guò)一對(duì)齒輪嚙合方式傳遞給滾珠絲杠 其三是由步進(jìn)電機(jī)通過(guò)同步齒 形帶的方式傳遞給滾珠絲杠 可對(duì)上述三種方式比較后選擇其一 3 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì) 計(jì)算及選型 4 導(dǎo)軌的計(jì)算及選型 重慶大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文范本 2 5 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算及選用 二 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書及圖紙要求 要求撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 份 A4 紙 總頁(yè)數(shù)不少于 20 頁(yè) 說(shuō)明書按封面 目錄 緒論 正文 結(jié)論 參考文獻(xiàn)的順序書寫 公式采用公式編輯器編輯 要求繪制數(shù)控車床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)裝配圖 1 張 2 號(hào)圖紙 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)裝配圖 1 張 2 號(hào)圖紙 四 編寫說(shuō)明書 說(shuō)明書內(nèi)容如下 1 目錄 2 設(shè)計(jì)任務(wù)書 3 總論或前言 4 設(shè)計(jì)總體要求及相關(guān)已知條件介紹 5 切削力的計(jì)算與分析 6 機(jī)床主電機(jī)功率計(jì)算 7 進(jìn)給伺服系統(tǒng)傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 對(duì)比分析 8 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì) 計(jì)算及選型 9 導(dǎo)軌的計(jì)算及選型 10 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算及選用 11 設(shè)計(jì)小結(jié) 12 參考文獻(xiàn) 五 畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料 1 倪森壽 機(jī)電一體化工程專業(yè)課程實(shí)踐教程 M 合肥 合肥工業(yè)大學(xué)出版社 2007 2 張建民 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) M 北京 高等教育出版社 2001 3 尹志強(qiáng) 機(jī)電一體化系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 六 格式要求 1 圖紙要求 按機(jī)械制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)繪制 裝配圖用 A2 圖紙 標(biāo)題欄及基本幅面尺寸和圖框格 式按圖 1 圖 2 及表 1 所示 重慶大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文范本 3 共 張 第 張 比 例重 量階 段 標(biāo) 記年 月 日簽 名更 改 文 件 號(hào)分 區(qū)處 數(shù)標(biāo) 記 標(biāo) 準(zhǔn)工 藝審 核 年 月 日 簽 名 標(biāo) 準(zhǔn) 化 簽 名 年 月 日 設(shè) 計(jì) 圖 樣 代 號(hào) 圖 樣 名 稱 材 料 標(biāo) 記 重 慶 大 學(xué)網(wǎng) 絡(luò) 教 育 學(xué) 院 圖 1 標(biāo)題欄格式 表 1 基本幅面尺寸 幅面代號(hào) A0 A1 A2 A3 A4 尺寸 LB 1894845 59420 207 2971 c 10 5 a 25 e 20 10標(biāo) 題 欄標(biāo) 題 欄 ccl 圖 2 圖框格式 2 計(jì) 算 書 計(jì)算書采用 A4 打印紙 60 頁(yè)以上的論文采用雙面打印 60 頁(yè)及其 60 頁(yè)以下論文采用單面打印 上邊距 2 5cm 下邊距 2 5cm 重慶大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文范本 4 左邊距 3 0cm 右邊據(jù) 2 5cm 行距 1 5 倍 正文字體使用小四號(hào)字 宋體 一級(jí)標(biāo)題使用四號(hào)字體 黑體 加粗 二級(jí)標(biāo) 題使用小四號(hào)字體 黑體 加粗 三級(jí)標(biāo)題使用小四號(hào)字體 宋體 加粗 序號(hào) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 各章節(jié)序號(hào)采用阿拉伯?dāng)?shù)字編碼 格式為 1 1 1 1 1 1 最多不超過(guò) 3 層 頁(yè)碼 阿拉伯?dāng)?shù)字進(jìn)行編號(hào) 位于每頁(yè)頁(yè)底中部 3 公 式 用 word 中 公式編輯器 或 MathType 5 0 Equation 軟件完成 大小為 12pt 可以進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整 位置居中max0 3517 485MkNm 226ql 重慶大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文范本 5 附錄 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 機(jī)電數(shù)控改造類方向 專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)各階段完成內(nèi)容明細(xì)表 進(jìn) 度 計(jì) 劃平臺(tái)階 段名稱 平臺(tái)提 交時(shí)間 圖紙 Word 文檔 備注 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第一階段 1 設(shè)計(jì)目的及背景 2 切削力的計(jì)算 3 機(jī)床功率的分析與計(jì) 算 4 傳動(dòng)方案擬定與計(jì)算 5 滾珠絲杠螺母副的選 型與計(jì)算 6 開題報(bào)告 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二階段 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)裝配圖繪制 1 導(dǎo)軌的選型與計(jì)算 2 步進(jìn)電機(jī)的選擇與計(jì) 算 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三階段 繪制橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)裝配圖 1 整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2 參考文獻(xiàn) 提交畢業(yè)設(shè)計(jì)終稿 附件 畢業(yè)設(shè)計(jì)參考題目 題目 1 設(shè)計(jì)的題目 CA6140 車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造設(shè)計(jì) 2 設(shè)計(jì)目的 將 CA6140 普通車床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床 要求車床有切削螺紋功能 縱向和橫向具 有直線和圓弧插補(bǔ)功能 系統(tǒng)分辨率縱向 0 01mm 橫向 0 005mm 3 設(shè)計(jì)參數(shù) 1 最大加工直徑 在床面上 400mm 在床鞍上 210mm 2 最大加工長(zhǎng)度 1000mm 3 快進(jìn)速度 縱向 2 4m min 橫向 1 2m min 4 最大切削進(jìn)給速度 縱向 0 5m min 橫向 0 25m min 5 最小指令值 縱向 0 01mm pulse 橫向 0 005mm pulse 6 進(jìn)給傳動(dòng)鏈間隙補(bǔ)償量 縱向 0 15mm 橫向 0 075mm 7 電機(jī)功率 7 5kw 重慶大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文范本1.前言1946年誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī),這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動(dòng)的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具相比,起了質(zhì)的飛躍,為人類進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。6年后,即在1952年,計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上,在美國(guó)誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。我國(guó)目前機(jī)床總量380余萬(wàn)臺(tái),而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有11.34萬(wàn)臺(tái),即我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3。近10年來(lái),我國(guó)數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為0.60.8萬(wàn)臺(tái),年產(chǎn)值約為18億元。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6。我國(guó)機(jī)床役齡10年以上的占60以上;10年以下的機(jī)床中,自動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)床不到20,F(xiàn)MC/FMS等自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)(美國(guó)和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占60以上)。可見我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床,而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機(jī)床。用這種裝備加工出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng),從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力,直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益,影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。2設(shè)計(jì)總體要求及相關(guān)已知條件2.1設(shè)計(jì)總體要求采用開環(huán)伺服進(jìn)給系統(tǒng),進(jìn)行縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造,橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造。具體要求:(1)計(jì)算切削力(2)機(jī)床主電機(jī)功率計(jì)算(3)進(jìn)給伺服系統(tǒng)傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 主要有三種方案:其一是由步進(jìn)電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器方式傳遞給滾珠絲杠;其二是由步進(jìn)電機(jī)通過(guò)一對(duì)齒輪嚙合方式傳遞給滾珠絲杠;其三是由步進(jìn)電機(jī)通過(guò)同步齒形帶的方式傳遞給滾珠絲杠??蓪?duì)上述三種方式比較后選擇其一。(3)滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)、計(jì)算及選型(4)導(dǎo)軌的計(jì)算及選型(5)步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算及選用2.2相關(guān)已知條件將CA6140普通車床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床,要求車床有切削螺紋功能,縱向和橫向具有直線和圓弧插補(bǔ)功能。系統(tǒng)分辨率縱向:0.01mm,橫向:0.005mm。設(shè)計(jì)參數(shù): 1)最大加工直徑 在床面上400mm 在床鞍上210mm2)最大加工長(zhǎng)度 1000mm3)快進(jìn)速度 縱向 2.4m/min 橫向1.2m/min4)最大切削進(jìn)給速度 縱向0.5m/min 橫向0.25m/min5)最小指令值 縱向 0.01mm/pulse 橫向 0.005mm/pulse6)進(jìn)給傳動(dòng)鏈間隙補(bǔ)償量 縱向0.15mm 橫向0.075mm7)電機(jī)功率 7.5kw3 切削力分析與計(jì)算3.1車削抗力分析與計(jì)算 車削外圓時(shí)的切削抗力有Fx、Fy、Fz,主切削力Fz與切削速度方向一致,垂直向下,是計(jì)算車床主軸電機(jī)切削功率的主要依據(jù)。且深抗力Fy與縱向進(jìn)給方向垂直,影響加工精度或已加工表面質(zhì)量。進(jìn)給抗力Fx與進(jìn)給方向平行且相反指向,設(shè)計(jì)或校核進(jìn)給系統(tǒng)是要用它??v切外圓時(shí),車床的主切削力Fz可以用下式計(jì)算: (1)由知:Fz:Fx:Fy=1:0.25:0.4得 Fx=1340(N) Fy=2144(N)因?yàn)檐嚨堆b夾在拖板上的刀架內(nèi),車刀受到的車削抗力將傳遞到進(jìn)給拖板和導(dǎo)軌上,車削作業(yè)時(shí)作用在進(jìn)給拖板上的載荷Fl、Fv和Fc與車刀所受到的車削抗力有對(duì)應(yīng)關(guān)系,因此,作用在進(jìn)給拖板上的載荷可以按下式求出:拖板上的進(jìn)給方向載荷 Fl=Fx=1340(N)拖板上的垂直方向載荷 Fv=Fz=5360(N)拖板上的橫向載荷 Fc=Fy=2144(N)因此,最大工作載荷 (2) =1.151340+0.04(5360+909.8) =1790.68(N)對(duì)于三角形導(dǎo)軌K=1.15,f =0.030.05,選f =0.04(因?yàn)槭琴N塑導(dǎo)軌),G是縱向、橫向溜板箱和刀架的重量,選縱向、橫向溜板箱的重量為75kg,刀架重量為15kg。4 機(jī)床主電機(jī)功率計(jì)算4.1主軸的變速范圍主軸能實(shí)現(xiàn)的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比稱為變速范圍Rn,即,數(shù)控機(jī)床的工藝范圍寬,切削速度與刀具,工件直徑變化很大,所以主軸變速范圍很寬。則 =113r/min這里nj為電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速該機(jī)床主軸要求的恒功率調(diào)速范圍Rn為:主軸電機(jī)的功率是:7.5kw初選主軸電機(jī)的型號(hào)選主軸電機(jī)的型號(hào)為:SIMODRIVE系列交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)型號(hào)為1HP6167-4CB4,連續(xù)負(fù)載PH/KW=14.5,間歇負(fù)載(60%)/kw=17.5kw,短時(shí)負(fù)載(20min)/kw=19.25kw,額定負(fù)載n/r.min=5000,最大轉(zhuǎn)速nmax/r/min=8000,額定轉(zhuǎn)矩277N.m,慣性矩0.206/kg.m4.2主軸電機(jī)的校核電動(dòng)機(jī)恒功率調(diào)速范圍:所以所選電動(dòng)機(jī)型號(hào)的調(diào)速范圍滿足主軸所要求的調(diào)速范圍。5傳動(dòng)方案擬定與計(jì)算5.1減速器箱體的設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的脈沖當(dāng)量是一不可改變的值,為了實(shí)現(xiàn)多脈沖當(dāng)量的任意選擇,我在步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲杠間加一個(gè)減速機(jī)構(gòu),下面即是對(duì)減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程。由任務(wù)書中可知縱向和橫向的脈沖當(dāng)量分別為:縱向 0.01 0.008 0.005橫向 0.005 0.004 0.0025為減少減速機(jī)構(gòu)的體積設(shè)定中心距A=(z1+z2)m/2=67.5其中m=1.5 z1+z2=90(齒)則以橫向脈沖計(jì)算為例i=z1/z2=45/45時(shí),則脈沖當(dāng)量為0.005mmi=z1/z2=40/50時(shí),則脈沖當(dāng)量為0.004mmi=z1/z2=30/60時(shí),則脈沖當(dāng)量為0.0025mm6滾珠絲杠螺母副的選擇與計(jì)算6.1型號(hào)選擇1) 最大工作載荷計(jì)算 由于導(dǎo)向?yàn)橘N塑導(dǎo)軌,則:k=1.4 f =0.05 ,F(xiàn)l為工作臺(tái)進(jìn)給方向載荷,F(xiàn)l=2144N; Fv=5360N;Fc=1340N;G=60kg;t=15000h,最大工作載荷:F m=kFl+ f (Fv+2Fc+G) =1.42144+0.05(5360+21340+9.875) =3452.6N2)最大動(dòng)負(fù)載的計(jì)算v橫=1400r/min 0.79mm/r = 1106 mm/minn橫絲= v橫1/2 / L??v=11061/2 / 5 =110.6r/minL=60nt/10=1106110.615000 /10=99.54C =fmFm=99.541.53352.6=23283.8N初選滾珠絲杠型號(hào)為:CD506-3.5-E其基本參數(shù)為 Dw =3.969mm ,=211,L。=6mm,dm=50mm,圈數(shù)列數(shù)3.516.2滾珠絲杠的計(jì)算1)傳動(dòng)效率計(jì)算=tg /tg (+)=tg211/tg(211+10)=93%2)剛度驗(yàn)算1絲杠的拉壓變形量1=FmL/EA = 3352.6320/20.61025 = 0.0026mm2滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量2=0.0013= 0.0099mm在這里 Fyj=1118NZ=dm/Dw=3.1450/3.969=39.56Z=39.563.51=138.48絲杠的總變形量=1+2=0.0026+0.0099=0.0125mm0.015mm查表知E級(jí)精度絲杠允許的螺距誤差為0.015mm,故所選絲杠合格。7導(dǎo)軌的選型與計(jì)算導(dǎo)軌除應(yīng)具有臥式車床導(dǎo)向精度和工藝性外,還要有良好的耐摩擦、磨損特性,并減少因摩擦阻力而致死區(qū)。同時(shí)要有足夠的剛度,以減少導(dǎo)軌變形對(duì)加工精度的影響,要有合理的導(dǎo)軌防護(hù)和潤(rùn)滑。一般機(jī)床導(dǎo)軌材料多為200灰口鑄鐵,機(jī)床改造時(shí)可在原床鞍下滑面經(jīng)機(jī)械加工后貼一層聚四氟乙烯軟帶,聚四氟乙烯軟帶與鑄鐵配合時(shí),有良好的減磨性能,可有效地防止機(jī)床爬行。此外,床鞍與床身、中滑板與小滑板應(yīng)接觸均勻,接觸面不應(yīng)少于70,接觸點(diǎn)數(shù)不應(yīng)少于10點(diǎn)cm2,應(yīng)嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)檢查。運(yùn)行時(shí)不許有爬行現(xiàn)象,這是保證加工精度和一致性的關(guān)鍵因素之一。8步進(jìn)電機(jī)的選擇與計(jì)算8.1 縱向步進(jìn)電機(jī)的選擇8.1.1 確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量是指一個(gè)進(jìn)給脈沖使機(jī)床執(zhí)行部件產(chǎn)生的進(jìn)給量,它是衡量數(shù)控機(jī)床加工精度的一個(gè)基本技術(shù)參數(shù)。因此,脈沖當(dāng)量應(yīng)根據(jù)機(jī)床精度的要求來(lái)確定,CA6140的定位精度為0.015mm,因此選用的脈沖當(dāng)量為0.01mm/脈沖 0.005mm/脈沖。8.1.2步距角的選擇根據(jù)步距角初步選步進(jìn)電機(jī)型號(hào),并從步進(jìn)電機(jī)技術(shù)參數(shù)表中查到步距角b ,三種不同脈沖分配方式對(duì)應(yīng)有兩種步距角。步距角b 及減速比 i與脈沖當(dāng)量p 和絲杠導(dǎo)程 L0 有關(guān)。初選電機(jī)型號(hào)時(shí)應(yīng)合理選擇b及i, 并滿足: b (pi360)/L0 由上式可知:b pi360/L0=3600.011/10=0.36初選電機(jī)型號(hào)為:90BYG5502具體參數(shù)如表1所示表1 步進(jìn)電機(jī)選型參數(shù)表縱向電機(jī)步距角相數(shù)驅(qū)動(dòng)電壓電流90BYG55020.36 550V3A靜轉(zhuǎn)矩空載起動(dòng)頻率空載運(yùn)行頻率轉(zhuǎn)動(dòng)慣量重量 5N.m 2200 3000040 kg.cm4.5kg圖1 電機(jī)簡(jiǎn)圖8.1.3矩頻特性:=J=J10(N.cm)由于:nmax=(r/min)則: Mka=J(N.cm)式中:J為傳動(dòng)系統(tǒng)各部件慣量折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg.cm);為電機(jī)最大角加速度(rad/s);nmax為與運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度對(duì)應(yīng)的電機(jī)最大轉(zhuǎn)速(r/min);t為運(yùn)動(dòng)部件從靜止啟動(dòng)加速到最大快進(jìn)速度所需的時(shí)間(s);vmax為運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度(mm/min);p為脈沖當(dāng)量(mm/脈沖);b為初選步進(jìn)電機(jī)的步距角()步,對(duì)于軸、軸承、齒輪、聯(lián)軸器,絲杠等圓柱體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算公式為J=(kg.cm),對(duì)于鋼材,材料密度為7.810(kg.cm),則上式轉(zhuǎn)化為J=0.78DL10(kg.cm),式中:Mc為圓柱體質(zhì)量(kg);D為圓柱體直徑(cm),JD為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,可由資料查出。(1)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js Js=Js/i,i為絲杠與電機(jī)軸之間的總傳動(dòng)比由于i=1則: Js=0.78DL10=0.78(6.3)17010=208.9( kg.cm)(2)工作臺(tái)質(zhì)量折算工作臺(tái)是移動(dòng)部件,其移動(dòng)質(zhì)量慣量折算到滾珠絲杠軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)量JG:JG=()M( kg.cm),式中:L0為絲杠導(dǎo)程(cm);M為工作臺(tái)質(zhì)量(kg);由于L0=1cm,M=90kg。則 : JG=()M=90=2.28( kg.cm)1)一對(duì)齒輪傳動(dòng)小齒輪裝置在電機(jī)軸上轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不用折算,為J1.大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J2折算到電機(jī)軸上為=J2()2)兩對(duì)齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)總速比i=i1i2,二級(jí)分速比為i1=z2/z1和i2=z4/z3.于是,齒輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J1,齒輪2和3裝在中間軸上,其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要分別折算到電機(jī)軸上,分別為J2()和J3().齒輪4的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要進(jìn)行二次折算或以總速比折算為:=J4()() 因此,可以得到這樣的結(jié)論:在電機(jī)軸上的傳動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不必折算,在其他軸上的傳動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算時(shí)除以該軸與電機(jī)軸之間的總傳動(dòng)比平方。由于減速機(jī)構(gòu)為一對(duì)齒輪傳動(dòng),且第一級(jí)i=1,則可分別求出各齒輪與軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如下:n=45,m=1.5的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J45,其分度圓直徑d=451.5=67.5mmS=27mm 則:J45=0.786.7510=4.371 kg.cmn=40,m=1.5的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J40,其分度圓直徑d=401.5=60mmS=27mm 則:J40=0.78610=2.73kg.cmn=30,m=1.5的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J30,其分度圓直徑d=301.5=45mmS=27mm 則:J30=0.784.510=0.964 kg.cmn=45,m=1.5的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J45,其分度圓直徑d=451.5=67.5mmS=30mm 則:J45=0.786.7510=4.9538 kg.cmn=50,m=1.5的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J50,其分度圓直徑d=501.5=75mmS=30mm 則:J50=0.787.510=7.548 kg.cmn=60,m=1.5的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J60,其分度圓直徑d=601.5=90mmS=30mm 則:J60=0.78910=15.66 kg.cm兩輸入輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為:J輸入=0.781.81310=0.106 kg.cm ; L=130mmJ輸出=0.782.51310=0.396 kg.cm ; L=130mm查表得:JD=4 kg.cm綜上可知:J=JD+Js+JG+J30+J40+J60+J50+2J45 =252.302 kg.cm又由于 V =1.461600=2236mm/min則: =252.30210=41.1N.cm(3)力矩的折算:1)空載摩擦力矩= 式中:G為運(yùn)動(dòng)部件的總重力(N); f為導(dǎo)軌摩擦系數(shù);i為齒輪傳動(dòng)降速比;為傳動(dòng)系統(tǒng)總效率,一般取=0.70.85;L。為滾珠絲杠的基本導(dǎo)程(cm)。由于G=9010=900N, f=0.05, i=1, =0.85則=8.4N.cm2)M0附加摩擦力矩 M0= 式中:Fyj為滾珠絲杠預(yù)加負(fù)載,即預(yù)緊力,一般取1/3Fm;Fm為進(jìn)給牽引力(N), 。為滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率,一般取。0.9得 Fyj=1/3Fm=1/31728.8=576.3N又 L0=10mm,=0.95則 M0=96.6 N.cm 則 =+M0=41.1+8.4+96.6=140 N.cm由于=則所選步進(jìn)電機(jī)為五相十拍的經(jīng)表查得 :=0.951則 =1.67N.m=0.955=4.75N.m所以所選步進(jìn)電機(jī)合乎要求8.1.4據(jù)步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性計(jì)算加減速時(shí)間校核的快速性T=(fn-f0) 式中:T為加減速時(shí)間,Jr和Jl分別為轉(zhuǎn)子,負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg.m)為電機(jī)得步距角(),Tcp,Tl為電機(jī)最大平均轉(zhuǎn)矩,負(fù)載轉(zhuǎn)矩(N.m)f。,fn為起始加速時(shí),加速終了時(shí)的頻率(Hz)由于 Jr=0.410kg.m;Jl=0.0252 kg.m;=0.36;Tcp=5 N.m ;Tl=1.67 N.m f0=2200Hz;fn=30000Hz 則 T=(30000-2200)=1.2s1.5s所以選此步進(jìn)電機(jī)能滿足要求。矩頻特性曲線圖2 矩頻特性曲線8.2 橫向步進(jìn)電機(jī)的選擇8.2.1步距角的確定b pi360/L0 L0=6mm,i=1,p=0.005。 b 0.3 初選電機(jī)型號(hào)為:110BYG5602表2電機(jī)型號(hào)橫向電機(jī)步距角相數(shù)驅(qū)動(dòng)電壓電流110BYG56020.3 580V3A靜轉(zhuǎn)矩空載起動(dòng)頻率空載運(yùn)行頻率轉(zhuǎn)動(dòng)慣量重量16 N.m2500 3500015kg.cm16kg圖3 電機(jī)簡(jiǎn)圖8.2.2距頻特性(1)力矩的折算1)空載摩擦力矩Mkf =GfL0/2i;G=6010=600N; f=0.05;L0=6mm;=0.8。 =3.5(N.cm)2)附加摩擦力矩 M0M0= (N.cm) Fyj=1/3Fm=1/33433.6=1144.5N L0=6mm。 M0=115 N.cm(2)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的折算1)滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js=0.78DL10 D=4cm L=26cm Js=0.78DL10=0.78(4)2610 =5.19 N.cm2)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JG=M; L0=0.6cm;M=60kg; JG=M=60=0.54( kg.cm)(3)多脈沖減速裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算Z=30 d=mz=1.530=45mm J=0.78D L10 =0.784.51.810 =0.58kg.cmZ=40 d=mz=1.540=60mm J=0.78D L10 =0.7861.810 =1.82kg.cmZ=45 d=mz=1.545=67.5mm J=0.78DL10 =0.786.751.810 =2.92kg.cmZ=50 d=mz=1.550=75mm J=0.78DL10 =0.787.51.810 =4.44kg.cmZ=60 d=mz=1.560=90mm J=0.78D L10 =0.7891.810 =9.2kg.cm又由于 J輸入=0.106 kg.cm;J輸出=0.396 kg.cm;JD=15.8 kg.cm則 J=Js+JG+JJ=58 kg.cm Mka= J10vmax=0.781600=1248mm/mint=1.5s;p=0.005;b=0.3 Mka=50=7.257N.cm Mkq=Mka+Mkf+M0=7.527+3.5+115=125.7N.cm又 MkqMjmax步進(jìn)電機(jī)為五相十拍=0.95 Mjmax=16N.mMkq=1.257N.m0.9516=15.2N.m所以此步進(jìn)電機(jī)符合條件(4)上升時(shí)間校核 t=(fn-f0)Jr=1.5810 kg.m;Jl=5.810 kg.m;=0.3;Tcp=16N.m。 Tl=1.257N.m;f0=2500Hz;fn=35000Hz t= (35000-2500)=0.086s1.5s合乎要求設(shè)計(jì)小結(jié)這次課題設(shè)計(jì)總計(jì)費(fèi)時(shí)一個(gè)多月,剛開始時(shí)不知從何下手,在老師的指導(dǎo)下到圖書館查閱相關(guān)資料。有關(guān)數(shù)控上的資料翻了數(shù)次,有參考了相關(guān)設(shè)計(jì)資料,終于知道了該怎么做。接下來(lái)篩選出一系列有價(jià)值的資料,與同組同學(xué)不斷的討論、向老師請(qǐng)教,終于完成了設(shè)計(jì)。在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中,不但復(fù)習(xí)了所學(xué)過(guò)的知識(shí)點(diǎn),還學(xué)到了新的知識(shí),同時(shí)將所學(xué)到的知識(shí)充分的運(yùn)用起來(lái),做到了學(xué)以致用,還學(xué)會(huì)了查資料,除此之外,我還懂得了團(tuán)結(jié)合作的重要性,知道了集體的力量!當(dāng)然,在此過(guò)程中也有許多不足之處,例如:知識(shí)的不全面,所學(xué)的還沒有全部掌握,思維的狹隘等,讓我在畢業(yè)前上了生動(dòng)形象的一課。同時(shí),做設(shè)計(jì)也是磨練決心與毅力的過(guò)程,面對(duì)復(fù)雜冗長(zhǎng)的數(shù)據(jù),打印長(zhǎng)篇的論文,我也想過(guò)放棄,但想到它的意義我就又堅(jiān)持了下來(lái)。做完了后,有一種豁然開朗的感覺,內(nèi)心激動(dòng)無(wú)比,經(jīng)過(guò)了這次設(shè)計(jì)以后,我有信心,我也堅(jiān)信只要努力、堅(jiān)持,我們就能走好人生的每一步。參考文獻(xiàn):1 倪森壽.機(jī)電一體化工程專業(yè)課程實(shí)踐教程M.合肥:合肥工業(yè)大學(xué)出版社,2007.2 張建民.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.北京:高等教育出版社,2001.3 尹志強(qiáng).機(jī)電一體化系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.14重慶大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文范本 重慶大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 題目 CA6140 車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造設(shè)計(jì) 學(xué)生所在校外學(xué)習(xí)中心山東淄博校外學(xué)習(xí)中心 批次 層次 專業(yè) 0902 本科 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) W08107398 學(xué) 生 李婷婷 指 導(dǎo) 教 師 江桂云 起 止 日 期 2009 09 03 至 2009 10 30 重慶大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文范本重慶大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告一、課題的目的及意義(含國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析):(1)設(shè)計(jì)題目:CA6140車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造設(shè)計(jì)(2)設(shè)計(jì)意義經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床是指價(jià)格低廉、操作使用方便,適合我國(guó)國(guó)情的裝有簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)的高效自動(dòng)化機(jī)床。中小型企業(yè)為了發(fā)展生產(chǎn),常希望對(duì)原有舊機(jī)床進(jìn)行改造,實(shí)現(xiàn)數(shù)控化、自動(dòng)化。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)就是結(jié)合現(xiàn)實(shí)的的生產(chǎn)實(shí)際,結(jié)合我國(guó)國(guó)情,在滿足系統(tǒng)基本功能的前提下,盡可能降低價(jià)格。價(jià)格便宜、性能價(jià)格比適中是其最主要的特點(diǎn),特別適合在設(shè)備中占有較大比重的普通車床改造,適合在生產(chǎn)第一線大面積推廣。企業(yè)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控型系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造后,將提高產(chǎn)品加工精度和批量生產(chǎn)的能力,同時(shí)又能保持“萬(wàn)能加工”和“專用高效”這兩種屬性,提高設(shè)備自身對(duì)產(chǎn)品更新?lián)Q代的應(yīng)變能力,增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。二、課題任務(wù)、重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容、實(shí)現(xiàn)途徑、條件:(1)課題任務(wù)將CA6140普通車床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床,要求車床有切削螺紋功能,縱向和橫向具有直線和圓弧插補(bǔ)功能。系統(tǒng)分辨率縱向:0.01mm,橫向:0.005mm(2)課題重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容 其一是恢復(fù)原功能,對(duì)機(jī)床存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù);其二是NC化,在普通來(lái)車床上加數(shù)顯裝置,或加數(shù)控系統(tǒng),改造成數(shù)控車床;其三是翻新,為提高精度、效率和自動(dòng)化程度,對(duì)機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新,對(duì)機(jī)械部分重新裝配加工,恢復(fù)原精度;對(duì)其不滿足生產(chǎn)要求的NC系統(tǒng)以最新NC進(jìn)行更新;其四是技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新,為提高性能或檔次,或?yàn)榱耸褂眯鹿に嚒⑿录夹g(shù),在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新,較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。(3)實(shí)現(xiàn)途徑、條件步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)的開環(huán)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置主要是步進(jìn)電機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖馬達(dá)等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進(jìn)給指令脈沖,經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制和功率放大后,使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序,便可控制執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)的位移量、速度和運(yùn)動(dòng)方向。這種系統(tǒng)不需要將所測(cè)得的實(shí)際位置和速度反饋到輸入端,故稱之為開環(huán)系統(tǒng),該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進(jìn)電機(jī)的角位移精度,齒輪絲杠等傳動(dòng)元件的節(jié)距精度,所以系統(tǒng)的位移精度較低。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,調(diào)試維修方便,工作可靠,成本低,易改裝成功。 報(bào)告人簽名 李婷婷 日 期2009年9月20日 重慶大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文范本摘 要普通機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造主要是在合理選擇數(shù)控系統(tǒng)的前提下,然后再對(duì)普通車床進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋C(jī)械改造,改造的內(nèi)容主要包括:(1) 床身的改造,為使改造后的機(jī)床有較好的精度保持性,除盡可能地減少電器和機(jī)械故障的同時(shí),應(yīng)充分考慮機(jī)床零部件的耐磨性,尤其是機(jī)床導(dǎo)軌。為此,本例中采用舊床身淬火并貼膜。(2) 拖板的改造,拖板是數(shù)控系統(tǒng)直接控制的對(duì)象,所以對(duì)其改造尤顯重要。這中間最突出一點(diǎn)就是選用滾珠絲杠代替滾動(dòng)絲杠,提高了傳動(dòng)的靈敏性和降低功率步進(jìn)電機(jī)力矩?fù)p失。(3) 變速箱體的改造,由于采用數(shù)控系統(tǒng)控制,所以要對(duì)輸入和輸出軸以及減速齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì),從而再對(duì)箱體進(jìn)行改造。(4) 刀架的改造,采用數(shù)控刀架,這樣可以用數(shù)控系統(tǒng)直接控制,而且刀架體積小,重復(fù)定位精度高,安全可靠。通過(guò)對(duì)機(jī)床的改造并根據(jù)要求選用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件,這樣改造后的機(jī)床就能基本滿足現(xiàn)代化的加工要求。關(guān)鍵字:普通車床 數(shù)控改造 步進(jìn)電機(jī) 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng) 重慶大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文范本目 錄1.前言12.設(shè)計(jì)總體要求及相關(guān)已知條件介紹22.1設(shè)計(jì)總體要求22.2相關(guān)已知條件23.切削力的計(jì)算與分析33.1切削力的分析與計(jì)算34.機(jī)床主電機(jī)功率計(jì)算44.1主軸的變速范圍44.2主軸的電機(jī)校核45.進(jìn)給伺服系統(tǒng)傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)對(duì)比分析45.1減速箱體的設(shè)計(jì)46.滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)計(jì)算與選型56.1型號(hào)的選擇56.2滾珠絲杠的計(jì)算67.導(dǎo)軌的計(jì)算及選型78.步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算及選用88.1縱向步進(jìn)電機(jī)的選擇88.2橫向步進(jìn)電機(jī)的選擇129.設(shè)計(jì)小結(jié)1610.參考文獻(xiàn)16
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