立式數控銑床回轉工作臺設計

32頁 12850字數+說明書+任務書+8張圖紙

任務書.doc

回轉工作臺裝配圖.dwg

定心軸.dwg

小齒輪.dwg

摘要.doc

蓋板.dwg

目錄.doc

立式數控銑床回轉工作臺設計說明書.doc

立式數控銑床總聯系尺寸圖.dwg

蝸輪軸.dwg

調整套.dwg

齒輪.dwg

目  錄

摘要 I

Abstract II

緒論 2

第一章：數控回銑床總體設計 4

1.1  機械傳動部件的選擇 5

1.2  控制系統(tǒng)的設計 6

1.3  繪制總體方案圖 7

第二章：數控回轉工作臺的原理與應用 8

2.1  數控回轉工作的原理 9

2.2  設計準則 12

2.3  主要技術參數 13

2.4  本章小結 15

第三章：數控回轉工作臺的結構設計 16

3.1  傳動方案的確定 17

3.2  齒輪傳動的設計 19

3.3  電液脈沖馬達的選擇及運動參數的計算 20

3.4  蝸輪及蝸桿的選用與校核 21

3.5  蝸桿與蝸輪的主要參數與幾何尺寸 23

3.6  軸的校核與計算 23

3.7  彎矩組合圖 24

3.8  齒輪上鍵的選擇及校核 24

3.9 軸承的選用 25

3.10 本章小結 25

第四章  數控技術發(fā)展趨勢 26

4.1 性能發(fā)展方向 27

4.2 功能發(fā)展方向 27

4.3 體系結構的發(fā)展 27

4.4 智能化新一代PCNC數控系統(tǒng) 27

第五章  總結 28

致謝 29

參考文獻 30

一、設計原始資料

主軸轉速300-3000 r/min

主電機功率7.5 kw

X軸最大行程1000 mm

Z軸最大行程300 mm

Y軸最大行程300 mm 

X軸進給速度10-2000mm 

Z軸進給速度10-2000mm 

Y軸進給速度10-2000mm 

最大刀具尺寸50 mm

工作直徑 200mm

定位精度 0.015mm

脈沖當量 0.005mm

摘    要

本次畢業(yè)設計的題目是數控回轉工作臺設計。通過對數控回轉工作臺的設計，使大學生在步入社會之前，不僅能夠設計出數控回轉工作臺，而且能夠掌握機械設計的方法和步驟。本課題研究的主要內容包括：確定數控回轉工作臺的傳動方案；驅動力計算及其他相關計算；零件設計與校核；零件圖的繪制與三維模型建立；繪制裝配圖及運動仿真。

對于數控回轉工作臺的設計，首先，進行總體方案設計，傳動方案采用齒輪傳動和蝸桿傳動；然后進行各零件的設計與校核，蝸桿與軸采用整體式結構；蝸輪與工作臺采用螺釘連接；工作臺的平衡通過止推軸承來保證；箱體由箱座、箱蓋和頂蓋組成，其中箱體上設計了圓臺和加強筋；最后，對各零件進行裝配。

數控機床的圓周進給由回轉工作臺完成，回轉工作臺可以與X、Y、Z三個坐標軸聯動，從而加工出各種球、圓弧曲面等?；剞D工作臺可以實現精確的自動分度，擴大了數控機床加工范圍。目前，數控回轉工作臺主要用于數控鏜床和銑床。隨著數控技術的應用越來越廣泛，數控回轉工作臺的應用已成為歷史的必然。

關鍵詞：數控回轉工作臺；齒輪；蝸桿；箱體；建模

Design of NC rotary worktable 

Abstract

The graduation project is the subject of design of CNC rotary worktable. NC rotary table on the design, so that before the students entered the community, not only to design a CNC rotary worktable, and can master the mechanical design of the methods and procedures. The main content of this research include: determining the transmission scheme of CNC rotary worktable; driving force calculation and other calculations; part design and verification; part and three-dimensional mapping model; assembly drawing and motion simulation.

NC rotary worktable for the design, first of all, the overall design, use of transmission scheme and worm gear drive; then each part of the design and verification, the whole worm and shaft structure; worm screw connection with the worktable; Balance worktable by thrust bearings to ensure; box from the box seat, lid and cover, of which the box on the design of the round table and strengthen the tendons; Finally, the parts for assembly.

The circumference of CNC rotary worktable by the completion of the feed, rotary worktable with X, Y, Z three axis coordinates to be processed into a variety of balls, such as circular surface. Precision rotary worktable can realize automatic indexing, and expand the range of CNC machining. Currently, the NC rotary table CNC boring and milling machines are mainly used. With more and more widespread application of CNC technology, CNC rotary worktable applications has become a historical necessity.

Keywords: NC rotary worktable; gear; worm; box; modeling

緒  論

畢業(yè)設計主要是培養(yǎng)學生綜合應用所學專業(yè)的基礎理論、基本技能和專業(yè)知識的能力，培養(yǎng)學生建立正確的設計思想，掌握工程設計的一般程序、規(guī)范和方法。而高職類學生更應側重于從生產的第一線獲得生產實際知識和技能，獲得工程技術經用性崗位的基本訓練，通過畢業(yè)設計，可樹立正確的生產觀點、經濟觀點和全局觀點，實現由學生向工程技術人員的過渡。培養(yǎng)學生獨立工作、獨立思考和綜合運用所學知識的技能，解決本專業(yè)范圍內的一般工程技術問題的能力，從而擴大、深化所學的專業(yè)知識和技能。

培養(yǎng)學生的設計計算、工程繪圖、實驗研究、數據處理、查閱文獻、外文資料的閱讀與翻譯、計算機應用、文字表達等基本工作實踐能力，使學生初步掌握科學研究的基本方法和思路。

使學生學會初步掌握解決工程技術問題的正確指導思想、方法手段，樹立做事嚴謹、嚴肅認真、一絲不茍、實事求是、刻苦鉆研、勇于探索、具有創(chuàng)新意識和團結協作的工作作風。

本次畢業(yè)設計主要是解決數控回轉工作臺的工作原理和機械機構的設計與計算部分，設計思路是先原理后結構，先整體后局部。

目前數控回轉工作臺已廣泛應用于數控機床和加工中心上，它的總的發(fā)展趨勢是：在規(guī)格上將向兩頭延伸，即開發(fā)小型和大型轉臺；在性能上將研制以鋼為材料的蝸輪，大幅度提高工作臺轉速和轉臺的承載能力；在形式上繼續(xù)研制兩軸聯動和多軸并聯回轉的數控轉臺。 

數控轉臺的市場分析：隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，加工中心將會越來越多地被要求配備第四軸或第五軸，以擴大加工范圍。估計近幾年要求配備數控轉臺的加工中心將會達到每年600臺左右。預計未來5年，雖然某些行業(yè)由于產能過剩、受到宏觀調控的影響而繼續(xù)保持著較低的行業(yè)景氣度外，部分裝備制造業(yè)將有望保持較高的增長率，特別是那些國家產業(yè)政策鼓勵振興和發(fā)展的裝備子行業(yè)。作為裝備制造業(yè)的母機，普通加工機床將獲得年均15％－20％左右的穩(wěn)定增長。

第一章.總體方案的確定

1.1 機械傳動部件的選擇

1.1.1導軌副的選用

腰設計數控車床工作臺，需要承受的載荷不大，而且脈沖當量小，定位精度高，因此選用直線滾動導軌副，它具有摩擦系數小，不易爬行，傳動效率高，結構緊，安裝預緊方便等優(yōu)點。

1.1.2絲杠螺母副的選用

伺服電動機的旋轉運動需要通過絲杠螺母副轉換成直線運動，需要滿足0.005mm沖當量和 mm的定位精度，滑動絲杠副為能為力，只有選用滾珠絲桿副才能達到要求，滾珠絲桿副的傳動精度高、動態(tài)響應快、運轉平穩(wěn)、壽命長、效率高、預緊后可消除反向間隙。

1.1.3減速裝置的選用

選擇了步進電動機和滾珠絲桿副以后，為了圓整脈沖當量，放大電動機的輸出轉矩，降低運動部件折算到電動機轉軸上的轉動慣量，可能需要減速裝置，且應有消間隙機構，選用無間隙齒輪傳動減速箱。

1.1.4伺服電動機的選用

任務書規(guī)定的脈沖當量0.005mm，定位精度也未達到微米級 mm，X軸進給速度10-2000mm ，Z軸進給速度10-2000mm ，Y軸進給速度10-2000mm ，故本設計不必采用高檔次的伺服電動機，因此可以選用混合式步進電動機。以降低成本，提高性價比。

1.1.5檢測裝置的選用

選用步進電動機作為伺服電動機后，可選開環(huán)控制，也可選閉環(huán)控制。任務書所給的精度對于步進電動機來說還是偏高，為了確保電動機在運動過程中不受切削負載和電網的影響而失步，決定采用半閉環(huán)控制，擬在電動機的尾部轉軸上安裝增量式旋轉編碼器，用以檢測電動機的轉角與轉速。增量式旋轉編碼器的分第五章：總結   

畢業(yè)設計是我們在學完四年教學計劃所規(guī)定的全部課之后，綜合運用所學過的全部理論知識與實踐相結合的實踐性數學環(huán)節(jié)。它培養(yǎng)我們進行綜合分析和提高解決實際問題的能力，從而達到鞏固，擴大，深化所學知識的目的，它培養(yǎng)我們調查研究熟悉有關技術政策，運用國家標準，規(guī)范，手冊，圖冊等工具書，進行設計計算，數據處理，編寫技術文件的獨立工作能力。

    通過我學到了很多，初步的讓我認識到理論和實踐相結合的重要。除了鞏固了所學的理論知識外，還學到不少的新知識和新方法。例如在CAD畫圖中要標注極限偏差時，要先做好標注樣式，在標注時只要選種再右擊選出你做好的樣式，在公差欄里寫入你要的上、下偏差值。這是我以前所不會的。通過本次的設計使我對AUTCAD操作更熟練，能夠完整的畫出簡單零件的設計圖紙。

    剛開始做這個作業(yè)的時候，我?guī)缀跏菬o從下手的.讓人深感煩燥.幸好在同學的指導和自己不斷的錯誤和摸索下找到了一定的方法. 不過在做這個設計的時候還是遇到了很多問題，如在機械設計的時候對蝸輪蝸桿的設計處理不當，使計算結果偏大等等。有計剪力和彎矩時,沒有進行校核,又出現錯誤,這些錯誤我用了很長的時長的時間才做好,幸好還是完成了這次設計,使自己對數控機床的工作臺有了一定的認識,但我對它里面的很多電器控制還是不太清楚。因而,要學好它，必須掌握不少的其他領域學科的知識，因此還要更多的時間和努力。由于本次設計時間短和水平有限，做的不夠精細，難免有點錯誤懇請各位讀者批評指正。

同時很多謝老師您對我們的教導!   

致   謝

本次畢業(yè)設計之所以能夠按時按要求順利完成，其中有許多老師和同學給予了莫大的支持和鼓勵。

首先是老師，是他為我們畢業(yè)設計提供里大量的技術幫助，為我們安排設計進程，提供設計資料，并在課余時間為我們分析和講解設計要點，使我更有信心和動力。

其次要感謝我的同學，他們很熱心和無私，他們在我需要幫助之時伸出了援助之手，有了他們的關心和支持，畢業(yè)設計雖苦但感覺很快樂。

最后感謝我的知道老師們，他們?yōu)槲姨峁┝诉@次機會，沒有他的指導，我也許不做畢業(yè)設計，就不會學到這么多的知識。

在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意。 總之沒有他們，就沒這么完整和全面的畢業(yè)設計，所以要再次對他們說一次——謝謝你們 ！      

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本科生畢業(yè)設計（論文）任務書 題 目： 立式數控銑床回轉工作臺設計 設 計 （ 論 文 ） 任 務 （包括原始數據、技術要求、工作要求） 一、設計原始資料 主軸轉速 300r/電機功率 7.5 軸最大行程 1000 軸最大行程 300 軸最大行程 300 X 軸進給速度 10Z 軸進給速度 10Y 軸進給速度 10最大刀具尺寸 ? 50 作直徑 200位精度 沖當量 、設計任務 1、立式數控銑床總體方案設計 。 2、回轉工作臺系統(tǒng)設計。 受力分析、切削用量、功率、強度、結構尺寸的校核計算，主要部件的設計與選取。 三、工作要求 1、結合畢業(yè)實習及生產實際情況，在充分調研、查閱相關文獻基礎上進行，要求采用 “機械工程師”等專業(yè)軟件繪圖。采用 等三維設計軟件仿真。 2、設計必須符合國家相關標準要求 。計算、繪圖、標注正確，視圖表達清晰、圖面整潔。 3、設計 機床 功能完善，結構緊湊，合理， 高效可靠，結構簡單。 4、要求操作簡便省力、 裝卸方便，便于維修、調整。 畢業(yè)設計（論文）的主要內容 主要內容： 一、根據設計要求，進行總體方案設計，繪制總聯系尺寸圖。 二、數控銑床回轉工作臺設計，繪制裝配圖。 三、回轉工作臺三維仿真及動態(tài)分析。 畢業(yè)設計進度安排及具體圖紙、文件要求： 一、收集資料、寫開題報告 2 周 二、繪制數控銑床總聯系尺寸圖 1 張（ 0#圖紙） 2 周 三、繪制數控銑床回轉工作臺裝配圖 2 張（ 0#圖紙） 2 周 四、回轉工作臺仿真建模 2 周 五、回轉工作臺虛擬裝配運動分析 2 周 六、回轉工作臺運動分析 1 周 七、編寫設計說明書 1 份 1 周 八、翻譯專業(yè)英文資料 1 份 1 周 九、中、英文摘要 1 份 1 周 十、機動、準備答辯 1 周 畢業(yè)設計（論文）任務更改記錄 更 改 原 因 更 改 內 容 主要參考文獻 1、李洪 沈陽：遼寧科學技術出版社 、文懷興 主編 北京：化學工業(yè)出版社 、文懷興 夏田主編 北京：化學工業(yè)出版社 、夏田 主編 北京：化學工業(yè)出版社 、 上海紡織工學院等主編 上海：上海科學技術出版社 、 北京航空學院 北京：國防工業(yè)出版社 、朱龍根編 北京：機械工業(yè)出版社 、吳祖育 秦鵬飛主編 上海：上?？茖W技術出版社 、杜君文 天津：天津大學出版社 0、吳圣莊 北京：機械工業(yè)出版社 1、張晉西、郭學琴 械仿真設計 華大學出版社 2、曹巖 械設計實例精解 械工業(yè)出版社 3、高清冉等 . 基于虛擬樣機的機床設計與仿真研究 4、白亞紅等 件的 沖壓機床虛擬設計與運動仿真