教學(xué)用小型數(shù)控鉆銑床設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

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1、34第一章緒論1.1設(shè)計(jì)背景隨著社會(huì)進(jìn)步、科技發(fā)展的迅速發(fā)展，人們對(duì)產(chǎn)品更新?lián)Q代的需求越來(lái)越強(qiáng)烈，產(chǎn)品的形狀也隨之變得更加復(fù)雜，要求產(chǎn)品精度也越來(lái)越高，對(duì)于多品種、小批量產(chǎn)品的需求也明顯增加。傳統(tǒng)的機(jī)床難以繼續(xù)滿足以上要求，為適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床如雨后春筍應(yīng)運(yùn)而生，并且發(fā)展良好，已經(jīng)形成了比較齊全的數(shù)控機(jī)床種類(lèi)。數(shù)控機(jī)床的主要優(yōu)點(diǎn)：1、適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性大當(dāng)加工的產(chǎn)品類(lèi)型發(fā)生變化時(shí)，只需要改變數(shù)控程序就可以滿足轉(zhuǎn)型要求，無(wú)需對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，如此一來(lái)能夠縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約成本，提高生產(chǎn)效率。2、加工精度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定進(jìn)給傳動(dòng)

2、系統(tǒng)大都采用滾軸絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其誤差可有數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償；數(shù)控機(jī)床在加工時(shí)，人為的干擾因素較少，加工過(guò)程由程序控制，從而減少了人為誤差。3、自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)率高數(shù)控機(jī)床能夠根據(jù)具體情況合理的選擇機(jī)械加工余量，縮短了機(jī)械加工時(shí)間。數(shù)控機(jī)床配有各種檢測(cè)元件，可以進(jìn)行精確的定位、測(cè)量，無(wú)需人工定位、測(cè)量，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，同時(shí)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度也減小了。4、經(jīng)濟(jì)效益好用數(shù)控機(jī)床加工工件時(shí)，可以減少工藝裝備的使用、縮短生產(chǎn)周期同時(shí)具有管理方便、廢品率低等優(yōu)點(diǎn)，這些都能夠提高緊急效益。21世紀(jì)數(shù)控技術(shù)將是各國(guó)機(jī)械制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的核心。隨著中國(guó)制

3、造業(yè)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用也是支撐我國(guó)未來(lái)制造業(yè)發(fā)展的前提和必要。對(duì)于學(xué)習(xí)機(jī)械相關(guān)專(zhuān)業(yè)的在校大學(xué)生掌握一定的數(shù)控技術(shù)也是十分必要的。我們有一個(gè)數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床的加工設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，用三維軟件建模，然后設(shè)計(jì)加工工藝路線，在三維軟件中自動(dòng)生成程序?qū)氲綌?shù)控機(jī)床加工仿真軟件中去，進(jìn)行加仿真。此次試驗(yàn)有效地提高了我們軟件運(yùn)用、加工理論的運(yùn)用能力，但是沒(méi)能親身體驗(yàn)一下用真實(shí)的數(shù)控機(jī)床去加工一個(gè)真實(shí)的工件?，F(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床大都是為企業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)的，外形尺寸較大，價(jià)格較為昂貴，用于教學(xué)用的小型數(shù)控機(jī)床還是比較少的，為此我們參照企業(yè)數(shù)控機(jī)床與教學(xué)用數(shù)

4、控機(jī)床設(shè)計(jì)了主要用于教學(xué)的小型數(shù)控鉆銑床。34341.2設(shè)計(jì)理念本產(chǎn)品的設(shè)計(jì)定位行業(yè)主要是：高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室、數(shù)控編程課程設(shè)計(jì)、職業(yè)技術(shù)院校、數(shù)控實(shí)訓(xùn)基地、工藝品加工、科研院所等。就涉及行業(yè)的實(shí)際情況給設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足一些設(shè)計(jì)理念：1、外形尺寸本產(chǎn)品主要用于輕載加工尺寸無(wú)需過(guò)大。另外為適應(yīng)教職專(zhuān)用，必須能夠在實(shí)驗(yàn)室里成群安放，供學(xué)生集體使用，占用面積不宜過(guò)大。由于需要安放在實(shí)驗(yàn)室，所以噪音不宜過(guò)大，這就要求所選用的電機(jī)功率不要過(guò)大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，同時(shí)這也考慮到安全問(wèn)題，由于學(xué)生在大學(xué)期間一般是首次接觸數(shù)控機(jī)床，所以對(duì)數(shù)控機(jī)床安全操作知識(shí)掌握

5、有限。2、加工精度本產(chǎn)品主要用于供學(xué)生做實(shí)驗(yàn)用，掌握數(shù)控機(jī)床的使用方法、編程方法，所加工出的零件沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用，所以本機(jī)床的加工精度不需要太精確，以降低制造成本。3、控制系統(tǒng)大學(xué)期間學(xué)生對(duì)于數(shù)控編程的要求在于基礎(chǔ)水平，當(dāng)參加工作時(shí)繼續(xù)深入，所以本設(shè)計(jì)的數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)力求操作簡(jiǎn)便，人機(jī)關(guān)系合理，人機(jī)對(duì)話簡(jiǎn)單，適合簡(jiǎn)單程序的應(yīng)用。4、經(jīng)濟(jì)性當(dāng)今大學(xué)教育正向大眾教育發(fā)展，所以對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求數(shù)量較多，這就需要院?；ㄙM(fèi)大量資金購(gòu)買(mǎi)，從而應(yīng)盡量減少制造成本，經(jīng)濟(jì)性好，適應(yīng)大眾教育。1.3　設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括一下內(nèi)容：1、機(jī)床總體結(jié)構(gòu)設(shè)

6、計(jì)包括機(jī)床的整體布局形式、底座的設(shè)計(jì)、立柱的設(shè)計(jì)、導(dǎo)軌設(shè)計(jì)等。2、主傳動(dòng)的設(shè)計(jì)包括主軸的軸頸設(shè)計(jì)計(jì)算、同步齒形帶的傳動(dòng)設(shè)計(jì)、同步齒形帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軸承的壽命計(jì)算、聯(lián)軸器的選擇、主軸安裝形式等。3、進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括絲杠的有關(guān)計(jì)算、步進(jìn)電機(jī)的選擇、絲杠的安裝、聯(lián)軸器的選擇等。4、零件三維建模及裝配包括運(yùn)用UG進(jìn)行各個(gè)零件的三維建模、裝配，二維圖紙的生成，裝配動(dòng)畫(huà)與運(yùn)動(dòng)仿真的生成。3434第二章小型數(shù)控鉆銑床的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1小型數(shù)控鉆銑床的技術(shù)參數(shù)根據(jù)所選定的設(shè)計(jì)領(lǐng)域以及參考實(shí)際情況，對(duì)照相應(yīng)領(lǐng)域的有關(guān)參數(shù)，確定本設(shè)計(jì)的產(chǎn)品技術(shù)參

7、數(shù)如表2-1：表2-1產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)2.2機(jī)床的總體布局常用的數(shù)控鉆銑床的整體布局形式如圖2-1：圖2-1常見(jiàn)數(shù)控鉆銑床布局形式根據(jù)上圖結(jié)構(gòu)結(jié)合實(shí)際情況我們選擇圖（a）所示的結(jié)構(gòu)：X、Y軸分別在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下做水平的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，Z軸在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下做垂直于工作臺(tái)的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)；主軸在電機(jī)的帶動(dòng)下經(jīng)傳同步齒形帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，完成切削任務(wù)。此布局構(gòu)造比較簡(jiǎn)單適合本產(chǎn)品使用的領(lǐng)域。最終確定本產(chǎn)品的總體布局結(jié)構(gòu)如圖2-2所示：34341、電配箱2、底座3、立柱4、Z軸進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)5、主軸直流無(wú)刷電機(jī)6、數(shù)控裝置7、主軸箱8、導(dǎo)軌9、

8、工作臺(tái)10、Y軸進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)圖2-2本產(chǎn)品總體布局2.3主要部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3.1底座的設(shè)計(jì)圖2-3底座3434⑴、底座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：如圖2-3所示為底座的結(jié)構(gòu)圖：1、沉頭空用于連接底座與電配箱；2、螺紋孔用于連接立柱與底座；3、底座導(dǎo)軌用于攜帶承載