定位支座机械加工工艺及铣宽18mm槽夹具设计

定位支座机械加工工艺及铣宽18mm槽夹具设计,定位,支座,机械,加工,工艺,18,mm,夹具,设计 黄河交通学院课程设计说明书 目 录 （学生要按照目录内容做设计说明书） 章节标题 …………………………………………………………………页码 序言 ……………………………………………………………………… 第1章 ××零件的工艺分析…………………………………………… 1.1 零件的功用…………………………………………………………… 1.2零件的工艺分析…………………………………………………………… 第2章 ××零件的工艺路线的拟订…………………………………………… 2.1 毛坯的选择……………………………………………………………… 2.2 定位基准的选择……………………………………………………… 2.3 表面加工方法的选择…………………………………………………… 2.4 工艺路线的拟订………………………………………………………… 第3章 主要工序设计………………………………………………………… （分工序说明各工序的具体内容） 3.1 ××工序设计………………………………………………………… 3.2 ××工序设计………………………………………………………… 第4章 夹具设计……………………………………………………………… 4.1 任务与要求……………………………………………………………… 4.2定位方案设计………………………………………………………… 1.定位基准的选择 2.定位元件的布置 3.定位误差分析与计算 4.3 夹紧方案的设计……………………………………………………… 1. 夹紧力计算 2. 夹紧元件设计与校核 4.4 夹具操作使用说明……………………………………………… 结束语………………………………………………………………………… 参考文献…………………………………………………………… 书写格式如下： [1] 主编姓名. 书名[M]. 出版地：出版社，出版年份. [2] [3] 如：任小中. 机械制造技术基础[M]. 北京：科学出版社，2015.  序 言 囊括了对全文的概述，总体方案的对比设计与选择，X、Y向进给传动系统的计算及校核，电机的选型计算以及电机的校核。其中总体方案的设计包括了传动系统的选择，伺服系统的选择和传动方式的选择，以基本的零部件结构设计为起点，将数控铣床中一些司空见惯的机械结构形式，布局方式，设计计算方法，装配配合关系，以及各部分的功能和作用等内容融入全文，在内容和排版上突出了重点，各部分相对独立，方便读者按需取舍，提高阅读和获取内容的效率，同时也兼顾了知识系统化的特点，提升了阅读的体验和感受。 （注：序言单独占1页，小四宋体，内容自己写） （以下各章，每一章都要另起一页，各章标题为三号黑体，各节标题为四号黑体，内容为小四宋体。建议用格式刷） 第1章 ××零件的工艺分析 §1.1 零件的功用 数控铣床作为一种集多项高新技术为一体的典型产品，其包含了机械传动、液压传动、电气控制、气动布局、微电子技术和现代化信息技术等多项技术，它能够加工精密复杂的机械零件，满足加工的精度要求，同时可以做到连续高效的运转，具有高的可靠性能，在国内乃至世界其他国家的机械行业都有大量的应用， 由此不难窥见其在未来巨大的发展潜力。纵观世界各国的高新技术领域，无一不与高端数控装备的进步与发展有关，小到惠及民生的医药卫生领域，大到关系国家命运的国防航天领域，处处都有它们的身影。国外掌握了高端数控的关键技术的国家，为了遏制我国高端制造业和国防工业的发展，在核心技术方面对我国进行了长期的技术封锁，使我国长期依赖于进口价格高昂的国外数控装备，在生产作业和机床使用方面被迫受到厂商的监管和限制，这使得我国发展真正属于自己的高端数控设备已迫在眉睫。 §1.2 零件的工艺分析 §1.2.1 国内数控技术发展现状 我国的数控技术自发展以来经历了多个不同的阶段，从最初封闭式的发展逐渐向开放式发展转化。从最初价格高昂的技术引进，消化磨合逐渐到自主研发，设计创新。从受制于人到自力更生，这一路走来使我国逐渐形成了自己的发展体系和科研队伍，在建立完成自己的研发生产基地的同时也使我国孕育出一批科技人才的种子，此后便逐渐涌现出大量出类拔萃的研究学者，使我国在数控技术发展的长远道路上再次迈出了稳健扎实的一步，为我国数控产业未来的发展埋下了希望的种子，促使国内涌现出一批初具规模的数控企业，研发设计了真正属于自己的数控装备。国内数控企业在之后的几年中不断的发展与壮大，其自主开发的系统在加工控制精度和机床可靠性等方面的性能都得到了不小的提升，研发体系不断完善，再加上其相对国外而言低廉的价格，开始逐渐取得国内用户的认可和青睐，在国内的数控市场上逐渐有了自己的一席之地。从长远的角度来看，国产系统和产品暂时还无法与国外成熟的技术相抗衡，我们还有诸多的缺陷和不足需要改进，在今后的发展道路中还应继续完善创新发展的大环境，自身发展的同时带动中、小型企业发展，帮助它们实现技术转型。 第2章 总体方案计 §2.1 传动系统选择 电机与丝杆之间的传动方式有三种不同的方式可供选择：一种是采用联轴器直接连接，第二种是采用同步齿形带来传动，第三种是采用精密的齿轮来作传动。 精密齿轮传动的特点有： 1. 小模数的传动的使用较为广泛。 2. 在运动传递的准确性方面有较高的要求，即传动精度与回转误差。 3. 具有高的传动效率，其包括平均和瞬时两个方面。 4. 一般而言其转动惯量不会太大。 5. 采用这种传动方式时其整体结构不宜复杂。 同步齿形带传动的特点： 1. 其通过齿轮的啮合来传动，这样以来就不会出现相对滑动的现象,保证其能做到传动的同步。 2. 同步齿形带可用于高速传动，因其在经过特殊的制造后具备了轻量、高强度的特点。 3. 由于齿形带传动的性质并非摩擦传动，所以其能够以较大的传动比做单级传动。 4. 同步齿形带的传动效率较高，因其没有特别张紧，所以在轴上所受的力较小。 联轴器的连接： 1. 能够对相连两轴轴线的相对偏移量给予补偿功能的为挠性联轴器，其同时对由垂直度等原因引起的干涉也能起到补偿作用。 2. 无法对相连两轴轴线的相对偏移量给予补偿功能的为刚性联轴器，其同时也不具备减震缓冲的功能。 螺杆、滚子和螺母共同组成了滚珠丝杠螺母副。滚珠丝杠的功能促使其螺母副内部的滚子、滚道得到更深层次的发展，其之所以能够在国内各机械行业中得到大量的使用，正是因为其内部结构的变化改变了摩擦的性质，滚子的加入使滚动摩擦代替了原有的滑动摩擦，这在减小内部摩擦阻力的同时有效提升了丝杠的传动精度。 。 §2.3 传动方式选择 对于传动方式来说，这里有两种传动方式：一种是将丝杆与工作台通过轴承连接在一起，把螺母副与螺母座连接为一体后再把他们固定于静导轨之上，这样通过电机带动了丝杠转动从而再带动工作台移动。第二种方式是将丝杆通过轴承与静导轨固定在一起，而螺母副与X向的工作台或Y向的滑座 固定在一起，丝杠将动力传递给螺母后使得螺母度带动工作台和滑座移动，我们采用了第一种方法。 第3章 进给系统设计 §3.1 铣削力的计算 §3.1.1 主要设计参数 以已有数控铣床的各项数据作为参照，具体数据如下表3-1给出: 表3-1 数控铣床设计参数 §3.1.2 工作台尺寸及重量估算 (1) 工作台尺寸：X =900(mm) Y =420(mm) X向拖板尺寸：1300mm×550mm×50mm X向拖板重量：1300×550×50×10-3×7.8×10-2 =2788.5 N 上导轨座重量：1300×550×5×10-3×7.8×10-2 =278.85 N X向总重量：Gx =2788.5＋278.85 =3067.35 N (2) Y向拖板尺寸：900mm×420mm×50mm Y向拖板重量： 导轨座重量： 夹具及工件重量约为：150N X-Y工作台运动部分的总重量为：Gx-y =12547.086 N 铣削力与刀具材料、工件、刀具进给量有关。铣刀为硬质合金圆柱铣刀，铣削材料为45钢,铣削力计算公式为 (3-1) 式中：—主铣削力(N)； —铣削接触弧深度，=4(mm)； —铣刀齿数， =6； —铣削深度，=20(mm)； —每齿进给量， =0.1(mm/齿)； —铣刀直径， =50(mm)； 主铣削力Fc = 1020×40.88×0.10.75×50-0.87×20×6 = 2451.83 N 逆铣： FH/Fc =1.2 FH =2942.19 N Fve/Fc =0.3 Fve =735.55 N 顺铣： FH/Fc =0.9 FH =2206.64 N Fve/Fc =08 Fve =1961.46 N 水平面内走到抗力 FH =2942.19 N、最大垂直分Fve =1961.46 N §3.2 滚珠丝杠设计计算 §3.2.1 计算进给牵引力 丝杠所承受的进给牵引力数值的大小会因其导轨类型的不同而不同，之所以这样是因为这个牵引力是由工作台等移动部件的重量和铣削加工时刀具的走刀抗力以及由这两个力在静导轨上引起的摩擦力的总和所构成的。 本次设计的数控铣床X向的导轨类型为燕尾形导轨则X向丝杠牵引力： （3-2） = 2942.19+1.414×0.04×3067.35 = 3115.679N 本次设计的数控铣床Y向的导轨类型为燕尾形导轨则Y向丝杠牵引力： （3-3） = 2942.19+1.414×0.04×12547.086 = 3651.85N Y向滚珠丝杠螺母几何参数计算如表3-3所示： 表3-3 Y向丝杠螺母副几何参数 名称 符号 计算结果 公称直径 d0 50mm 螺距 L 10mm 钢球直径 dq 5.953mm 螺距法面半径 R 3.096mm 表3-3 Y向丝杠螺母副几何参数 (续） 偏心距 e 0.085 螺纹升角 γ 螺杆外径 48.5mm 螺杆内径 42.978mm 螺母螺纹外径 56.022mm 螺母内径 48.8094mm §3.3 传动效率的计算 滚珠丝杠螺母副的传动效率： （3-7） 式中： φ—摩擦角，滚珠丝杆副中滚动体的摩擦系数 ，其摩擦角； γ—滚珠丝杠的螺纹升角； ηx =ηy =tanγ/tan（γ+φ） = tan4°10′/tan(4°10+10′)= 0.963 §3.4 刚度校核 如若滚珠丝杠的轴向刚度不满足要求则会使丝杠产生轴向变形，如果丝杆发生了变形那么数控机床运转的平稳性和机加工的定位精度将会受到很大的影响。为了避免此种情况的发生，这里对丝杠的刚度进行校核。 由铣床工作负载所引起的丝杠导程的变化量计算如下： （3-8） 式中：—滚珠丝杠的导程的变化量（在加工负荷Fm的影响下）； —滚珠丝杠收到的进给牵引力(N)； —滚珠丝杠导程(mm)； —材料弹性模量，对于钢； —滚珠丝杠横截面积（按丝杠内径计算）(cm2)； §3.6.2 联轴器类型的选择 图3-1梅花形弹性联轴器 弹性联轴器是具有一定弹性的，如图3-1为梅花形弹性联轴器，拥有缓解冲击和减缓震动的功能，其适宜的工作温度范围为负三十摄氏度到正八十摄氏度，能够对所连两轴轴线相对的偏移量给予一定的补偿，拥有高的灵敏度和高刚性，在中、小功率的轴系传动中得到了广泛的运用。对于长期使用来说，其具有免维护，抗油污和耐腐蚀的优点，这使得它在国内众多的伺服控制系统中都得到了应用。 在这里我们选择了梅花形弹性联轴器来连接电机和丝杠的传动。 第4章 电机的选型 §4.1 X向进给传动系统伺服电机的选择 1. 额定转速的选择 （4-1） 式中： －X向最大进给速度，； －滚珠丝杠螺距，； －传动比，初选i=2； 取额定转速； 2. 折算到电机轴上的转动惯量JZ的选择 在实际的生产工程中，我们通常使用飞轮的转矩GDZ2来进行计算。 （4-2） 式中： —伺服电机轴上的飞轮转矩（N·m2）； —经换算后作用在伺服电机轴上的总飞轮转矩（N·m2）； —实际负载飞轮转矩（N·m2）； ＝1.1～1.2（中间转动轴越多，值越大）； 若以加速时间最短为约束条件则： GDM2 = GDL2 GDL2 = 4W（Δr/2π×103）2 GDZ2 = （δ+i2）4W（Δr/2π×103）2 式中： W —重力，W =2788.5 (N)； Δr —转动半径，Δr =B/i=10×2=20 (mm)； 取δ=1.2； 则： GDL2 = 4W（Δr/2π×103）2 =4×2788.5×（20/2π×103）2 =0.113 N·m2 GDZ2 = （δ+i2）4W（Δr/2π×103）2 =（1.2+1/4）×0.113 =0.134 N·m2 根据转动惯量和飞轮的转矩的关系可知： （4-3） 式中： JZ —转动惯量（Kg·m2）； G —重力加速度（9.8m/s2）； JZ = GDZ2/4g=0.134/（4×9.8）=3.42×10-3 Kg·m2 3. 负载惯量的选择 JN ≥ JZ 取 JN=90.1×10-4 Kg·m2 GD2N =4g·JN =3.532×10-3 Kg·m2 式中: GD2N —额定飞轮转矩(Kg·m2）； 4. 额定转矩MN的选择 负载转矩： =（0.3728+0.19）×1300/（375×0.2） = 9.755N·m 加速转矩为： Mma = ML+Ma=11.07+9.755=20.825N·m﹤MN =48 N·m 减速转矩为： Mmd = ML－Ma=11.07-9.755=1.315 N·m﹤MN =48 N·m 满足要求 Mma﹤MN 及 Mmd﹤MN 3. 连续工作电动机转矩的计算 连续工作时电动机应有的转矩是： M = = = 6.74 N·m ﹤MN = 48 N·m 结束语（占一页） 本次课程设计 ，通过此次的学习实践，让我切身体会了实际的设计过程与操作过程，在设计的各个阶段中都面临着诸多的困难和疑惑，在一步步的实际操作中深刻体会到了一个正真满足各方需求的合格产品，在实际设计过程中的复杂程度，认识到自己所欠缺的专业知识和能力，看到了在长期实践的考验下自己已学知识体系的缺失部分，不过在老师长期耐心细致的辅导下，最终完成了毕业设计任务。 本着严肃认真的态度和求实创新的精神及价值观，现就本次设计与已有结果的比较及其中依然存在的问题和进一步研究的建议作出以下总结：与现有数控铣床的结构相比其在总体结构的受力，悬臂梁的设计，和部分细小零件的选用方面可能存在着欠缺和不足，同时在各传动件的受力和布局方面还能做更深一步的分析和优化，在今后进一步的研究过程中还能更加完善其相应的辅助设施和零部件的设计，使其更具完整性和实用性。 参考文献（占一页） [1] 杜国臣. 机床数控技术[M]. 机械工业出版社, 2015. [2] 吴宗泽. 机械设计实用手册[M]. 化学工业出版社，2001. [14] 蔡兰. 机械零件工艺性手册[M]. 北京：机械工业出版社，2007. [15] 李静. 机械设计基础[M]. 北京：电子工业出版社，2007. [16] 朱龙根. 简明机械零件设计手册[M]. 北京：机械工业出版社，1997. [17] 高俊婷. 机械制图[M]. 第二版. 北京：高等教育出版，2003. 致 谢（占一页） 24