畢業(yè)設(shè)計(jì)--c616車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改裝設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：C616車床經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改裝設(shè)計(jì)</p><p>　　——刀架的進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　姓 名： </p><p>　　班 級(jí)： </p><

2、;p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><p>　　設(shè)計(jì)日期2011年11月01日 至 2011年12月24日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　序言------------------------

3、---------------------------------03</p><p>　　一、設(shè)計(jì)方案的確定------------------------------------04</p><p>　?。ㄒ唬⒃O(shè)計(jì)任務(wù)----------------------------------------------------------04</p><p>　?。?/p>

4、二）、總體設(shè)計(jì)方案的確定-------------------------------------------04</p><p>　?。ㄈ?、車床主要技術(shù)參數(shù)----------------------------------------------04</p><p>　　二、機(jī)械部分改造與設(shè)計(jì)------------------------------05</p>&l

5、t;p>　　（一）、計(jì)算切削力-------------------------------------------------------05</p><p>　?。ǘL珠系杠副型號(hào)、規(guī)格和支承軸承的型號(hào)-----------------06</p><p>　?。ㄈ?、齒輪傳動(dòng)計(jì)算------------------------------------------------

6、----08</p><p>　　三、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇---------------------------------16</p><p>　?。ㄒ唬?、步進(jìn)電機(jī)選用的基本原則-------------------------------------16</p><p>　?。ǘ⒉竭M(jìn)電機(jī)的選擇-----------------------------------

7、--------------17</p><p>　　四、導(dǎo)軌的選型------------------------------------------18</p><p>　　小結(jié)---------------------------------------------------------20</p><p><b>　　課題簡(jiǎn)介：</b>

8、;</p><p>　　本課題是圍繞將普通機(jī)床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床展開設(shè)計(jì)的，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

9、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。</p><p>　　利用微機(jī)改造現(xiàn)有的普通車床，主要應(yīng)該解決的問題是如何將機(jī)械傳動(dòng)的進(jìn)給和手工控制的刀架轉(zhuǎn)位，進(jìn)給改造成由計(jì)算機(jī)控制的刀架自動(dòng)轉(zhuǎn)位以及自動(dòng)進(jìn)給加工車床，即經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。&l

10、t;/p><p>　　進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的改造是非常有必要的。數(shù)控機(jī)床可以很好地解決形狀復(fù)雜、精密、小批量及多變零件的加工問題。能夠穩(wěn)定加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率，但是數(shù)控機(jī)床的運(yùn)用也受到其他條件的限制。如：數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，一次性投資巨大等，因此，普通車床的數(shù)控改造，大有可為。它適合我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平、教育水平和生產(chǎn)水平，已成為我國(guó)設(shè)備技術(shù)改造主要方向之一。</p><p>　　現(xiàn)我選用C616普通車床為

11、例進(jìn)行數(shù)控改造。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)方案的確定</b></p><p>　　C616型車床是一種加工效率高，操作性能好，社會(huì)擁有量最大的普通機(jī)床。實(shí)踐證明，把這種車床改造為數(shù)控車床，已經(jīng)受到了良好的經(jīng)濟(jì)效果。</p><p><b>　?。ㄒ唬?、設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)

12、計(jì)的目的為將C616普通車床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，要求該機(jī)床具有切削螺紋的功能，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?yàn)?.01mm，橫向?yàn)?.005mm。</p><p>　　（二）、總體設(shè)計(jì)方案的確定</p><p>　　由于是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造，所以在考慮具體方案時(shí)，基本原則是在滿足使用要求的前提下，對(duì)機(jī)床的改動(dòng)盡可能減少，以降低成本。根據(jù)C616車床有關(guān)資料以及數(shù)控車床的改造

13、經(jīng)驗(yàn)，確定總體方案為：采用微機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，經(jīng)一級(jí)齒輪減速后，帶動(dòng)滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。</p><p>　?。ㄈ?、車床主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　主軸電動(dòng)機(jī)功率：4.5kw</p><p>　　主軸最高轉(zhuǎn)速：1980r/min;最低轉(zhuǎn)速：45r/min</p><p>　　最大加工直徑：床身上320mm;刀

14、架上175mm</p><p>　　最大加工長(zhǎng)度：750mm;</p><p>　　快進(jìn)速度：縱向10m/min;橫向5m/min</p><p>　　最大切削進(jìn)給速度：縱向3.34m/min;橫向1.6m/min;</p><p>　　刀架最大縱向行程：820mm；刀架最大橫向行程：195mm</p><p>　　大

15、托板、中托板及刀架總重約：500N</p><p>　　二、機(jī)械部分改造設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　1、縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的改造一般是步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速驅(qū)動(dòng)絲杠，螺母固定在溜板箱上，帶動(dòng)刀架左右移動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)的布置，可放在絲杠的任意一端。對(duì)車床改造來(lái)說(shuō)，外觀不必象產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求那么高，而從改造方便，實(shí)用方面來(lái)考慮，一般把步進(jìn)電機(jī)放在

16、縱向絲杠的右端。</p><p>　　2、縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 已知條件：</p><p>　　工作臺(tái)重量：W=80kgf=80N（根據(jù)圖紙粗略計(jì)算）</p><p>　　時(shí)間常數(shù)：T=25ms</p><p>　　滾珠絲杠基本導(dǎo)程:Ln=6mm</p><p>　　行程：S=640mm</p>

17、<p>　　脈沖當(dāng)量：δp=0.01mm/step</p><p>　　步距角：α=0.75ο/step</p><p>　　快速進(jìn)給速度：Vmax=2mm/min</p><p>　?。?）切削計(jì)算 由《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，切削功率</p><p><b>　　Nc=NηK </b></p>

18、<p>　　式中N——電機(jī)功率，查機(jī)床說(shuō)明書，N=4KW;</p><p>　　η——主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，一般為0.6~0.7取η=0.65；</p><p>　　K——進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取為K=0.96</p><p>　　則： Ne=4×0.65×0.96=2.496KW</p><p><b&

19、gt;　　又因?yàn)?lt;/b></p><p>　　Ne=F2V/6120</p><p>　　F2=6120Ne/V</p><p>　　所以式中v——切削線速度，取v=100m/min</p><p>　　主切削力Fz=152.76(kgf)=1527.6(N)</p><p>　　由《金屬切削原理》可知，主

20、切削力</p><p>　　Fz=CF2·a F F2·frF2·KF2</p><p>　　查表得：CF2=188kgf/mm21880Mpa</p><p>　　XF2=1 YF2=0.75 KF2=1</p><p>　　則可計(jì)算F2如表（1）所示：</p><p>　　表（1

21、） F2計(jì)算結(jié)果</p><p>　　當(dāng)F2=1520N時(shí)，切削深度ap=2mm，走刀量F=0.3mm，以此參數(shù)作為下面計(jì)算的依據(jù)。</p><p>　　從《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》中可知，在一般外圓車削時(shí)：</p><p>　　Fx=（0.1~0.6）Fz Fz=（0.15~0.7）Fz</p><p><b>　　?。?

22、 </b></p><p>　　Fx=0.5Fz=0.5×1527.6=763.8N</p><p>　　Fz=0.6Fz=0.6×1527.6=916.5N</p><p>　　（2）滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　綜合導(dǎo)軌車床絲杠的軸向力：</p><p>　　P=KFx+f

23、（Fz+W）</p><p>　　式中K=1.15，f=0.15~0.18,取為0.16.</p><p><b>　　則</b></p><p>　　P=1.15×763.8+0.16×（1527.6+800）=1250.8N</p><p><b>　　1）強(qiáng)度計(jì)算</b>&

24、lt;/p><p><b>　　壽命值</b></p><p>　　L1=60n1T1/108</p><p>　　n1= n1f/L2=1000vf/лDLD</p><p>　　取工件直徑D=80mm 查表得 T1=15000h</p><p><b>　　則</b>&l

25、t;/p><p>　　n1=1000×100×0.3/3.14×80×6=20m/min</p><p>　　L1=60×20×15000/106=18</p><p>　　最大動(dòng)負(fù)載 Q=3√L1fψfH</p><p>　　查表得： 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)fψ=1.2

26、 硬度系數(shù)fH=1</p><p><b>　　則</b></p><p>　　Q=3√18×1.2×1×1250.8=39933.6N</p><p>　　根據(jù)最大動(dòng)負(fù)載Q的值，可選擇滾珠絲杠的型號(hào)。例如，滾珠絲杠參照漢江機(jī)床廠的產(chǎn)品樣本選取FC1B系列，滾珠絲杠直徑為φ32mm型號(hào)為FC1B32×6

27、——5——F2，其額定動(dòng)載荷是10689N，所以強(qiáng)度足夠用。</p><p>　　2）效率計(jì)算：根據(jù)《機(jī)械原理》的公式，絲杠螺母副的傳動(dòng)效率η為：</p><p>　　η=tgv/rg(v+ψ)</p><p>　　式中 摩擦角ψ=100 螺旋升角r=3025/</p><p><b>　　則</b>

28、</p><p>　　η=tg3025//rg(3025/+100)</p><p>　　3）剛度驗(yàn)算：滾珠絲杠受到工作負(fù)載P引起的導(dǎo)程的變化量</p><p>　　ΔL1=±PL0/EF</p><p>　　式中 L0 =6mm=0.6cm;</p><p>　　E=20.6×166N/

29、cm2.</p><p>　　滾珠絲杠截面積 T=(d/2)2π=(28031/2)2×3.14</p><p><b>　　則</b></p><p>　　ΔL1=±1250.8×0.6/20.6×108×(28031/2)2×3.14=±5.9×10-6cm

30、.</p><p>　　滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量ΔL2很小可忽略：即ΔL=ΔL1所以：導(dǎo)程變形總誤差Δ為：</p><p>　　Δ=100/ L2·ΔL=100/0.6×5.9×106=9.8μm/m</p><p>　　查表知E級(jí)精度絲杠允許的螺距誤差（1m長(zhǎng)）為15μm/m,</p><p><b

31、>　　故剛度足夠。</b></p><p>　　4）穩(wěn)定性驗(yàn)算：由于機(jī)床原絲杠直徑為φ30mm,現(xiàn)選用的滾珠絲杠直徑為φ32mm支承方式不變，所以穩(wěn)定性不存在問題。</p><p>　?。?）齒輪及轉(zhuǎn)矩的有關(guān)計(jì)算</p><p><b>　　1）有關(guān)齒輪計(jì)算</b></p><p><b>　

32、　傳動(dòng)比</b></p><p>　　i=ΨL1/360Ψ=0.75×6/360×0.01=1.25</p><p>　　故取 Z1=32mm Z2=40</p><p>　　m=2mm b=20mm α=200</p><p>　　d1=m Z1=2×32=64mm</p&

33、gt;<p>　　d2=m Z2=2×40=80mm</p><p>　　d11=d1+2ha*=68mm</p><p>　　d12=d2+2ha*=84mm</p><p>　　a=d1+d2/2=64+80/2=72mm</p><p><b>　　2）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算</b></p>

34、;<p>　　工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：</p><p>　　J1=(180δ/πψ)2W=(180×0.01/3.14×0.75)2×80=0.468kg·cm2</p><p>　　=4.68N·cm2</p><p><b>　　絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)量：</b></p&

35、gt;<p>　　Js=7.8×104×D4L1=7.8×104×3.24×140.3</p><p>　　=11.475kg·cm2=114.75N·cm2</p><p><b>　　齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)量：</b></p><p>　　JZ1=7.8×10

36、4×6.44×2=2.617kg·cm2=26.17N·cm2</p><p>　　JZ2=7.8×104×84×2=6.39 kg·cm2=63.9 N·cm2</p><p>　　電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小可以忽略。</p><p><b>　　因此總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：</

37、b></p><p>　　J=1/i2(JS+JZ2)+JZ1+J1</p><p>　　=1/1.252(11.475+6.39)+2.617+0.468</p><p>　　=14.519 kg·cm2=145.19 N·cm2</p><p>　　3）所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算</p><p>　

38、　快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩</p><p>　　M=Mmax+Mr+Mn</p><p>　　最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩</p><p>　　M=Mx+MF+Mn+M1</p><p><b>　　快速進(jìn)給時(shí)所需力矩</b></p><p><b>　　M=Mf+M0 </b>&l

39、t;/p><p>　　式中 Mmax——空載啟動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩；</p><p>　　MF ——折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩；</p><p>　　Mn ——由于絲杠預(yù)緊所引起，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩</p><p>　　Mx ——切削時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩；</p><p>　　M1 ——折算到電機(jī)

40、軸上的切削負(fù)載力矩。</p><p>　　Ma=fn/9.6f×104N·m</p><p>　　當(dāng)n=nmax時(shí)，Mmax=Ms</p><p>　　Nmax=VmmL/Ln=2000×1.25/6=416.7n/min</p><p>　　Mmax=14.519×416.7×10-4/9.

41、6×0.025=2.52N·m=25.2kgf·cm</p><p>　　當(dāng)n=nt時(shí)，Mn=Mx</p><p>　　n1=nf1/LD=1000vf1LD/ LDπD=24.88r/min</p><p>　　M1=14.519×24.88×10-4/9.6×0.025=1.536kgf·cm

42、</p><p>　　Mf=F2Ln/2πrn/fWL0/2πrn</p><p>　　當(dāng)ηn=0.8 f`=0.16時(shí)</p><p>　　Mf=0.16×80×0.6/2×3.14×0.8×1.25=1.233kgf·cm</p><p>　　Mn=FxL0(1-ηn

43、2)/2πp</p><p>　　當(dāng)ηn=0.9時(shí)預(yù)加載的P0=F/3則: Mn=FxLn(1-ηn2)/6πp=76.38×0.6(1-0.92)/6×3.14×0.8×1.25=0.462kg f·cm=4.62 kg N·cm</p><p>　　M1=FnL0/2π

44、p=76.38×0.6/2×3.14×0.8×1.25=7.297 kg f·cm=72.97 N·cm</p><p>　　所以，快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩：</p><p>　　M=Mmax+M1+Mn</p><p>　　=25.72+1.223+0.462=27.405kg f·cm</

45、p><p>　　=274.05N·cm</p><p><b>　　切削時(shí)所需力矩：</b></p><p>　　M=Ma+M1+Mn+M0</p><p>　　=1.536+1.223+0.462+7.297=10.518kg f·cm</p><p>　　=105.18N

46、83;cm</p><p>　　快速進(jìn)給時(shí)所需力矩：</p><p>　　M=M1+Mn=1.223+0.462=1.685 kg f·cm</p><p>　　=16.85N·cm</p><p>　　由以上分析計(jì)算可知：</p><p>　　所需最大力矩Mmax發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí)，</p&g

47、t;<p>　　Mmax =27.405 kg f·cm=274.05 N·cm</p><p>　　1、橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　經(jīng)濟(jì)型數(shù)控改造的橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，一般是步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速后驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，使刀架橫向運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)安裝在大拖板上，用法蘭盤將步進(jìn)電機(jī)和機(jī)床大拖板連接起來(lái)，以保證其回軸度，提高傳動(dòng)精度。</p>

48、<p>　　2、橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算</p><p>　　由于橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算與縱向類似，所用到的公式不再詳細(xì)說(shuō)明，只計(jì)算結(jié)果。</p><p><b>　　已知條件：</b></p><p>　　工作臺(tái)重（根據(jù)圖紙粗略計(jì)算） W=30kg f=300N</p><p>　　時(shí)間常數(shù)

49、 T=25ms</p><p>　　滾珠絲杠基本導(dǎo)程 L0=4mm 左旋</p><p>　　行程 S=190mm</p><p>　　脈沖當(dāng)量 δp=0.005mm/step</p><p&g

50、t;　　步距角 α=0.752/step</p><p>　　快速進(jìn)給速度 vmax=1m/min</p><p>　?。?）切削力計(jì)算 橫向進(jìn)給量為縱向的1/2~1/3,取1/2,則切削力約為縱向的1/2.</p><p>　　Fz=0.5×152.76=76.38kg

51、f=763.8N</p><p><b>　　在切斷工件時(shí):</b></p><p>　　Fs=0.5Fz=0.5×76.38=38.19kg f=381.9N</p><p>　　(2)滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　1)強(qiáng)度計(jì)算:對(duì)于燕尾型導(dǎo)軌:</p><p>　　P=K F

52、s +F/( Fz +W)</p><p>　　取K=1.4 F/=0.2</p><p><b>　　則</b></p><p>　　P=1.4×38.19+0.2(76.38+30)</p><p>　　=74.74kg·f=747.4N</p><p>　　壽命值L1

53、=60n1T1/106=60×15×15000/106=13.5</p><p><b>　　最大動(dòng)負(fù)載</b></p><p>　　Q=3√L1·fψfμP=3√13.5×1.2×1×74.74=213.55kg f=2135.5N</p><p>　　根據(jù)最大動(dòng)負(fù)載Q的值，可選擇滾

54、珠絲杠的型號(hào)。例如，滾珠絲杠參照漢江機(jī)床廠的產(chǎn)品樣本選取Fe1B系列，滾珠絲杠公稱直徑為φ20mm，型號(hào)為Fe1B×4——5——E2左，其額定動(dòng)負(fù)載為5393N，所以強(qiáng)度足夠用。</p><p>　　2）效率計(jì)算：螺旋升角γ=3038/，摩擦角ψ=10/</p><p><b>　　則傳動(dòng)效率</b></p><p>　　η=rgγ/

55、rg(γ+ψ)=rg3038//rg(3038/+10/)=0.956</p><p>　　3）剛度驗(yàn)算：滾珠絲杠受工件負(fù)載P引起的導(dǎo)程的變化量</p><p>　　△L1=±PL0/EF=±(74.74×10×0.4×4)/3.14×20.6×106×1.76192=±5.96×106cm

56、</p><p>　　滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量△L2很小，可忽略，即△L=△L1所以導(dǎo)程變形總誤差為</p><p>　　△=100/L0△L=100/0.4×5.96×106=14.9μm</p><p>　　查表知E級(jí)精度絲杠允許的螺旋誤差（1m長(zhǎng)）為15μm/m,故剛度足夠。</p><p>　　4）穩(wěn)定性驗(yàn)算

57、：由于選用滾珠絲杠的直徑相同，而支承方式由原來(lái)的一端固定，一端懸空，一端固定，一端徑向支承，所以穩(wěn)定性增強(qiáng)，故不再驗(yàn)算。</p><p>　?。?）齒輪及轉(zhuǎn)矩有關(guān)計(jì)算</p><p><b>　　1）有關(guān)齒輪計(jì)算</b></p><p>　　傳動(dòng)比 i=ΨL0/ 360δ=0.75×4/360×0.005=5/3=1

58、.67</p><p>　　故取 Z4=18 Z2=30</p><p>　　m=2mm b=20mm α=200</p><p>　　d1=36mm d2=20mm</p><p>　　d-1=40mm d-1=64mm</p><p><b>　　

59、d=48mm</b></p><p><b>　　2)傳動(dòng)慣量計(jì)算</b></p><p>　　工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:</p><p>　　J1=(180δp/πψ)2W=(180×0.005/3.14×0.75)2×30×1/100=0.0439kg·cm2</

60、p><p><b>　　絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：</b></p><p>　　Js=7.8×10-4×D4L1=7.8×10-4×24×50=0.624 kg·cm2</p><p><b>　　齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：</b></p><p>　　JZ1=7

61、.8×10-4×3.64×2=0.262 kg·cm2</p><p>　　JZ2=7.8×10-4×64×2=2.022 kg·cm2</p><p>　　電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小可以忽略。</p><p>　　因此，總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：</p><p>　　J=1/i2(J

62、S+ JZ2)+ JZ1+J1=(3/5)2×(0.624+2.022)+0.202+0.0439</p><p>　　=1.258 kg·cm2</p><p>　　3）所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算</p><p>　　nmax=vmaxi/LP=(1000×5/3)/4=416.7r/min</p><p>　　Mmax

63、=Jpmax/9.6T×10-4=(1.258×416.7)/(9.6×0.025) ×10-4=0.2184N·m=2.23kg f·cm</p><p>　　ns=n±f1/Ln=1000vf1/πDLn=1000×100×0.15×5/3.14×60×4×3=33.17r/min

64、</p><p>　　Mat=(1.258×33.17)/(9.6×0.025) ×10-4=0.017N·m=0.1775f·cm</p><p>　　Mt=FnL0/2πψ=fWLn/2πψ=(0.2×30×0.4×3)/(2×3.14×0.8×5)=0.287kgf·

65、;cm=0.028 N·m</p><p>　　Mn=FrLn/6πηi(1-n2)=(38.19×0.4×3)/(6×3.14×0.8×5)(1-0.92)=0.116kgf·cm=0.011 N·m</p><p>　　Mt=FvLn/2πηi=(38.19×0.4×3)/(2×

66、;3.14×0.8×5)=1.824kgf·cm=0.182N·m</p><p>　　所以，快速空載啟動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩</p><p>　　M=Mmax+Mt+Mn</p><p>　　=2.23+0.287+0.116=2.633kg f·cm=26.33N·cm</p><p>&

67、lt;b>　　切削時(shí)所需力矩：</b></p><p>　　M=Ma+M1+Mn+M1</p><p>　　=0.1774+0.287+0.116+1.824</p><p>　　=2.404kg f·cm=24.04N·cm</p><p>　　快速進(jìn)給時(shí)所需力矩：</p><p&g

68、t;　　M=M1+Mn=0.287+0.116</p><p>　　=0.403kg f·cm=4.03N·cm</p><p>　　從以上計(jì)算可知：最大轉(zhuǎn)矩發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí)，Mmax=2.633kg f·cm=26.33N·cm</p><p><b>　　三、步進(jìn)電機(jī)的選擇</b></p>

69、<p>　　（一）步進(jìn)電機(jī)的選擇的基本原則</p><p>　　合理選用步進(jìn)電機(jī)是比較復(fù)雜的問題，需要根據(jù)電機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)中的實(shí)際工作情況，經(jīng)過分析后才能正確選擇?，F(xiàn)僅就選用步進(jìn)電機(jī)最基本的原則介紹如下：</p><p>　　1.步距角α 步距角應(yīng)滿足：α≤αmax/1</p><p>　　式中 i—— 傳動(dòng)比

70、</p><p>　　nmax———系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)所驅(qū)動(dòng)部件的最小轉(zhuǎn)角</p><p><b>　　2.精度</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的精度可用步距誤差或積累誤差衡量，積累誤差是指轉(zhuǎn)子從任意位置開始，經(jīng)過任意步后，轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角之差的最大值。用積累誤差衡量精度比較實(shí)用。所以選用步進(jìn)電機(jī)應(yīng)滿足</p><

71、p><b>　　△Q=≤i［△θ］</b></p><p>　　式中 △Q ——步進(jìn)電機(jī)的積累誤差；</p><p>　?。邸鳓龋荨到y(tǒng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部件允許的角度誤差。</p><p><b>　　3.轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　為了使步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)行（不失步、不越步）

72、正常啟動(dòng)并滿足對(duì)轉(zhuǎn)速的要求，必須考慮：</p><p>　　啟動(dòng)力矩：一般啟動(dòng)力矩選取為：MQ≥M1.6/0.3~0.5</p><p>　　式中 Mq——電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩；</p><p>　　MLn——電動(dòng)機(jī)靜負(fù)載力矩。</p><p>　　根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)和拍數(shù)，啟動(dòng)力矩選取如表（2）所示。Mfn為步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩，是

73、步進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)中給出的。</p><p>　　表（2） 步進(jìn)電機(jī)相數(shù)、拍數(shù)、啟動(dòng)力矩表</p><p>　　2）在要求的運(yùn)行頻率范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行力矩應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)的靜載力力矩與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（包括負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）引起的慣性矩之和。</p><p><b>　　3.啟動(dòng)頻率</b></p><p>　　由于步進(jìn)電機(jī)的啟

74、動(dòng)頻率隨著負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的最大而降低，因此相應(yīng)負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的極限啟動(dòng)頻率應(yīng)滿足：</p><p><b>　　f1≥［fep］m</b></p><p>　　式中 f1 ——極限啟動(dòng)頻率；</p><p>　?。踗ep］m ——要求步進(jìn)電機(jī)最高啟動(dòng)頻率。</p><p>　?。ǘ┎竭M(jìn)電機(jī)的選擇

75、</p><p>　　1.C616縱向進(jìn)給系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的確定</p><p>　　Mq=MLn/0.4=(27.405×10)/0.4=685.125 N·cm</p><p>　　為滿足最小步距要求，電動(dòng)機(jī)選用三相六拍工作方式，查表知：Mq/Mjm=0.866所以步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)靜轉(zhuǎn)矩Mjm為</p><p>　　Mjm=M

76、4/0.866=685.125/0.866=791.14N·cm </p><p>　　步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率 fmax=vmax/60δf=2000/60×0.01=3333.3HZ</p><p>　　綜合考慮，查表選用110BF003型直流步進(jìn)電機(jī)，能滿足使用要求。</p><p>　　4.C616橫向進(jìn)給系統(tǒng)步

77、進(jìn)電機(jī)的確定</p><p>　　Mq=MLD/0.4=2.633×10/0.4=65.825 N·cm</p><p>　　電動(dòng)機(jī)仍選用三相六拍工作方式，查表知：</p><p>　　Mq/Mjm=0.866</p><p>　　所以，步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩Mjm為：</p><p>　　Mjm=Mq

78、/0.866=65.825/0.866=76.01 N·cm</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率</p><p>　　fmax=vmax/60δ=1000/60×0.005=3333.3Hz</p><p>　　為了使于設(shè)計(jì)和采購(gòu)，仍選用110BF003型直流步進(jìn)電機(jī)，能滿足使用要求。</p><p><b&g

79、t;　　四、導(dǎo)軌的選型</b></p><p>　　臥式車床的運(yùn)動(dòng)部件，如刀架、工作臺(tái)都是沿著機(jī)床導(dǎo)軌而運(yùn)動(dòng)的。導(dǎo)軌就是支承和導(dǎo)向，即支承運(yùn)動(dòng)部件保證運(yùn)動(dòng)部件在外力作用下能準(zhǔn)確的沿著一定的方向運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度、精度保持性和低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性直接影響機(jī)床的加工精度、承載能力和使用性能。數(shù)控機(jī)床上，常使用滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌。滾動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)小，動(dòng)靜摩擦系數(shù)接近因而運(yùn)動(dòng)靈活輕便低速運(yùn)行時(shí)不易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。進(jìn)

80、度高但價(jià)格貴。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控一般不使用滾動(dòng)導(dǎo)軌，尤其是數(shù)控改造。若使用滾動(dòng)導(dǎo)軌，將太大增加機(jī)床床身的改造工作量和改造成本。因此，數(shù)控改造一般仍使用滑動(dòng)導(dǎo)軌?；瑒?dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好，抗震性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。普通機(jī)床導(dǎo)軌一般是鑄鐵——淬火鋼導(dǎo)軌。這種導(dǎo)軌的缺點(diǎn)是靜摩擦系數(shù)大，且動(dòng)摩擦系數(shù)隨速度的變化而變化，低速時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，影響行動(dòng)平穩(wěn)性和定位精度，為克服滑動(dòng)導(dǎo)軌的上述缺點(diǎn)，數(shù)控改造一般是將原機(jī)床導(dǎo)軌進(jìn)行修整后貼塑，使其成為貼塑導(dǎo)軌，貼塑導(dǎo)軌

81、摩擦系數(shù)小，且動(dòng)靜摩擦系數(shù)差很小，能防止低速爬行現(xiàn)象、耐磨性、抗咬傷能力強(qiáng)、加工性和化學(xué)性能穩(wěn)定，且有良好的自潤(rùn)滑和抗振性，加工簡(jiǎn)單，成本低。</p><p>　　目前應(yīng)用較多的聚四氯乙?。≒TEE）貼塑軟帶，如美國(guó)生產(chǎn)的Twrcic—B和我國(guó)生產(chǎn)的TSF軟帶材料，此種軟帶厚度為0.8mm,3.2mm等幾種規(guī)格?？紤]承載變形，且厚度小的規(guī)格，如果考慮到加工余量，選用厚度為1.6mm為宜。</p>&

82、lt;p>　　貼塑軟帶粘貼工藝非常簡(jiǎn)單，可直接粘貼在原有的滑動(dòng)導(dǎo)軌而上，不受導(dǎo)軌形式的限制，各種組合像是的規(guī)定導(dǎo)軌均可粘結(jié)。粘結(jié)前按導(dǎo)軌精度要求對(duì)金屬導(dǎo)軌面進(jìn)行加工修理。根據(jù)導(dǎo)軌尺寸長(zhǎng)度放大3~4mm，切下貼塑軟帶。金屬粘結(jié)面與軟帶結(jié)面應(yīng)清洗干凈，用特殊配置的粘合劑粘結(jié)，加壓固化，待其完全固化后進(jìn)行修整加工。作為導(dǎo)軌面的表面，根據(jù)需要可進(jìn)行磨、銑、刮研、開油槽、鉆孔等加工，以滿足裝配要求。</p><p>

83、<b>　　小 結(jié)</b></p><p>　　三年的大學(xué)學(xué)習(xí)，讓我們對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造方面的知識(shí)有了一個(gè)系統(tǒng)而又全新的認(rèn)識(shí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們學(xué)習(xí)中最后一個(gè)重要的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，是一個(gè)綜合性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)任務(wù)，它為我們以后從事技術(shù)工作打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)，對(duì)我們掌握所學(xué)知識(shí)的情況進(jìn)行了全面而又直觀的檢測(cè)。為了能夠較好的完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我投入了萬(wàn)分的經(jīng)歷做了充分的準(zhǔn)備工作。</p>

84、<p>　　首先，我先針對(duì)畢業(yè)課題來(lái)考慮，在指導(dǎo)老師的指點(diǎn)和幫助下，對(duì)所需的資料進(jìn)行搜集和整理，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，在對(duì)資料做一個(gè)簡(jiǎn)單的歸類。</p><p>　　其次，依據(jù)指導(dǎo)老師給出的設(shè)計(jì)任務(wù)要求，先制定設(shè)計(jì)的總體方案，按照指導(dǎo)老師要求的設(shè)計(jì)進(jìn)度，一步步的完成此次的設(shè)計(jì)任務(wù)。前幾周的數(shù)控拆裝綜合實(shí)驗(yàn)，為我此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)做了很好的鋪墊，讓我做起來(lái)沒有太多陌生的感覺，更加得心應(yīng)手些。</p>

85、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)雖已結(jié)束，但想想我在其中所學(xué)到的知識(shí)，所越到的困難，仍記憶猶新。它讓我明白了無(wú)論是設(shè)計(jì)新產(chǎn)品，還是改造原先的老產(chǎn)品，都是一個(gè)復(fù)雜的技術(shù)過程，不能馬虎。設(shè)計(jì)人員應(yīng)先明白設(shè)計(jì)的目的，了解產(chǎn)品的價(jià)值和實(shí)用性，其次要對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行構(gòu)思，確定總體方案，查閱資料，最后編寫產(chǎn)品的設(shè)計(jì)說(shuō)明書，進(jìn)行繪圖。</p><p>　　這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我獨(dú)立設(shè)計(jì)思考和分析解決問題的能力，拓寬了我的知識(shí)面，