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本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告 論 文 題 目： 車銑復(fù)合刀架單元設(shè)計學(xué) 院 ： 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院專 業(yè) 、班 級： 學(xué) 生 姓 名 ： 指導(dǎo)教師（職稱）： 年 1 月 5 日 畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告要求 開題報告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文 （設(shè)計）的有效保證。為了使這項(xiàng)工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。一、選題依據(jù) 1. 論文（設(shè)計）題目及研究領(lǐng)域； 2. 論文（設(shè)計）工作的理論意義和應(yīng)用價值； 3. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢。二、論文（設(shè)計）研究的內(nèi)容1.重點(diǎn)解決的問題； 2. 擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計思路）； 3. 本論文（設(shè)計）預(yù)期取得的成果。三、論文（設(shè)計）工作安排 1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計參數(shù)）； 2. 論文（設(shè)計）進(jìn)度計劃。四、文獻(xiàn)查閱及文獻(xiàn)綜述 學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定量的文獻(xiàn)資料，并在此基礎(chǔ)上通過分析、研究、綜合，形成文獻(xiàn)綜述。必要時應(yīng)在調(diào)研、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相關(guān)的報告。綜述或報告作為開題報告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順， 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。 五、其他要求 1. 開題報告應(yīng)在畢業(yè)論文（設(shè)計）工作開始后的前四周內(nèi)完成； 2. 開題報告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會審查通過； 3. 開題報告不合格或沒有做開題報告的學(xué)生，須重做或補(bǔ)做合格后，方能繼續(xù)論文（設(shè)計）工作，否則不允許參加答辯； 4. 開題報告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師； 5. 開題報告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打?。?。 一、選題依據(jù) 1. 論文（設(shè)計）題目 車銑復(fù)合刀架單元設(shè)計 2. 研究領(lǐng)域 機(jī)械設(shè)計 3. 論文（設(shè)計）工作的理論意義和應(yīng)用價值 （1） 理論意義 車銑復(fù)合刀架設(shè)計優(yōu)于之前單一的車的刀架或單一的銑的刀架，使車與銑迅速轉(zhuǎn)換成為可能。 （2） 應(yīng)用價值 目前的航空產(chǎn)品零件突出表現(xiàn)為多品種小批量、工藝過程復(fù)雜，并且廣泛采用整體薄壁結(jié)構(gòu)和難加工材料，因此制造過程中普遍存在制造周期長、材料切除量大、加工效率低以及加工變形嚴(yán)重等瓶頸。為了提高航空復(fù)雜產(chǎn)品的加工效率和加工精度， 工藝人員一直在尋求更為高效精密的加工工藝方法。車銑復(fù)合加工設(shè)備的出現(xiàn)為提高航空零件的加工精度和效率提供了一種有效解決方案。與常規(guī)數(shù)控加工工藝相比，復(fù)合加工具有的突出優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）縮短產(chǎn)品制造工藝鏈，提高生產(chǎn)效率；（2）減少裝夾次數(shù)，提高加工精度；（3）減少占地面積，降低生產(chǎn)成本；(4)由于車銑加工技術(shù)具有很大的柔性，在產(chǎn)品更新?lián)Q代時，只需改變部分軟件功能式附件即可，不需要重復(fù)投入；(5)自動測量功能可進(jìn)行在線自動測量工件尺寸、精度補(bǔ)償，以提高工件形位精度；(6)節(jié)約了操作員工數(shù)量，降低了生產(chǎn)制造成本；(7)降低了勞動強(qiáng)度；(8)適應(yīng)多品種小批量生產(chǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步,現(xiàn)代工業(yè)對數(shù)控機(jī)床加工性能要求越來越高。刀架作為大型數(shù)控機(jī)床的重要部件,起著固定、支撐刀具的作用,直接影響機(jī)床的加工精度、切削性能和效率。數(shù)控刀架是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵零部件,其質(zhì)量水平影響到數(shù)控機(jī)床的機(jī)體性能,直接反映出一個國家在數(shù)控機(jī)床制造方面的水平。加大對中高檔數(shù)控刀架的投入和研究,提高其技術(shù)水平,對提升我國數(shù)控機(jī)床的國際地位與競爭力具有重要意義。國產(chǎn)關(guān)鍵功能部件的可靠性水平與進(jìn)口產(chǎn)品差距較大是國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床可靠性水平較低的主要原因，因此提高國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床可靠性水平的關(guān)鍵在于降低國產(chǎn)關(guān)鍵功能部件的故障頻率，提高其可靠性水平。動力伺服刀架是數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)復(fù)合加工的關(guān)鍵功能部件。 4. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢 （1） 國外概況 國外發(fā)達(dá)國家在數(shù)控機(jī)床行業(yè)的發(fā)展起步較早，在研發(fā)設(shè)計和生產(chǎn)制造方面擁有 4 非常豐富的經(jīng)驗(yàn)，其效率，精度，可靠度等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)均有較大優(yōu)勢。德國的肖特公司是當(dāng)今世界上最負(fù)盛名的刀架生產(chǎn)企業(yè)，其產(chǎn)品發(fā)展可分為三條主線：液壓刀架產(chǎn)品線，電動刀架產(chǎn)品線和伺服刀架產(chǎn)品線。其中，伺服刀架產(chǎn)品線主要面對中高端市場， 也是肖特目前產(chǎn)品種類最為豐富，發(fā)展意愿最為強(qiáng)烈的產(chǎn)品系列。經(jīng)過長期的發(fā)展和積累，肖特在刀架研發(fā)領(lǐng)域有著較大的優(yōu)勢，并且擁有諸多關(guān)鍵技術(shù)，如降噪減震技術(shù)，伺服刀架控制技術(shù)，動力刀具驅(qū)動模塊與傳動技術(shù)，離合器技術(shù)，固定位嚙合技術(shù)，阻尼升壓結(jié)構(gòu)技術(shù)，中心軸配油配氣技術(shù)和端面齒輪傳動技術(shù)腔內(nèi)正壓防水密封技術(shù)等，這些關(guān)鍵技術(shù)在刀架領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，大大提高了整個刀架和數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平，在一定程度上推動了整個制造業(yè)的發(fā)展。 （2） 國內(nèi)概況 我國主要有 4 家形成規(guī)模的數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架生產(chǎn)企業(yè)：常州市新墅數(shù)控設(shè)備有限公司，常州市宏達(dá)機(jī)床數(shù)控設(shè)備有限公司，煙臺環(huán)球機(jī)床附件集團(tuán)有限公司,沈陽精誠數(shù)控機(jī)床附件廠。數(shù)控刀架的產(chǎn)能提高非常迅速，由以前的年產(chǎn)幾百上千臺到目前的大約年產(chǎn) 7 萬臺左右，基本上能夠滿足中低檔數(shù)控機(jī)床的需求量。但是，產(chǎn)能也是僅僅能夠滿足數(shù)量上的需求，從技術(shù)品質(zhì)上來看，與國外的先進(jìn)數(shù)控刀架水平相比，我國數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架企業(yè)的產(chǎn)品仍然與之有一定的差距。目前，我國數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品主要以中低檔次為主，中高檔次的數(shù)控刀架產(chǎn)品則需要從中國臺灣地區(qū)和國外進(jìn)口，特別是西方發(fā)達(dá)過家，像意大利的迪普馬，巴拉法蒂和德國的肖特等都是有較長數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架產(chǎn)品設(shè)計和研發(fā)歷史的企業(yè)，經(jīng)驗(yàn)豐富，其產(chǎn)品精度等級和技術(shù)參數(shù)都要高于我國國家標(biāo)準(zhǔn)和任何一家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。常見刀架品牌有（1）常州新墅數(shù)控伺服刀架；（2）煙臺環(huán)球 AK31 系列數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架；（3）德國肖特皇冠系列刀架；（4）意大利巴拉蒂 TBHMA 系列液壓伺服動力刀架。 近年來復(fù)合加工機(jī)床發(fā)展迅速,也是發(fā)展最活躍的技術(shù)之一。特別是在立式車銑復(fù)合加工中心方面,歐洲德國 INDEX 公司、DMG 公司、奧地利 WFL 公司、亞洲日本 MAZAK 公司、森精機(jī)公司、大隈公司、豐田工機(jī)研究比較早,這些企業(yè)生產(chǎn)的立式車銑復(fù)合加工中心已經(jīng)逐漸形成系列產(chǎn)品,具有較高質(zhì)量和國際市場的競爭力,我國在立式車銑復(fù)合加工中心方面研究較晚,沒有系列產(chǎn)品,整體性能的穩(wěn)定性、重復(fù)精度、定位精度、加工效率等方面與國外同類產(chǎn)品相比,還具有較大的距離,立式車銑復(fù)合加工中心系列產(chǎn)品的生產(chǎn)基本上是空白,國內(nèi)在此方面需求設(shè)備基本依賴進(jìn)口。 （3） 發(fā)展趨勢 近年來，車銑復(fù)合加工中心在我國飛機(jī)、航空發(fā)動機(jī)以及附件廠等航空制造廠家都有引進(jìn)。設(shè)備類型主要集中于奧地利 WFL 公司的車銑復(fù)合系列產(chǎn)品和瑞士寶美公司 銑車復(fù)合加工中心等。但由于投入實(shí)際應(yīng)用的時間不長，普遍缺乏與產(chǎn)品工藝特點(diǎn)和設(shè)備工藝特性相適應(yīng)的成熟的加工工藝、編程手段和后置處理等手段。因此，目前引進(jìn)的車銑復(fù)合加工設(shè)備基本上處于相對較低的運(yùn)行水平。航空產(chǎn)品制造過程中面臨的主要問題突出表現(xiàn)為工藝路線長、工藝過程復(fù)雜、加工效率低、加工變形嚴(yán)重、加工成本高，車銑復(fù)合加工無論是在飛機(jī)制造還是在發(fā)動機(jī)制造領(lǐng)域都有著極為廣闊的發(fā)展空間。復(fù)合加工 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展已進(jìn)行到集成化、自動化、智能化的新水平， 但從國內(nèi)的應(yīng)用情況看，CAM 技術(shù)的應(yīng)用還是主要集中于數(shù)控立式或臥式加工中心， 尤其是五軸聯(lián)動加工中心，而在復(fù)合加工中心或多任務(wù)加工中心的應(yīng)用還遠(yuǎn)不夠成熟。究其原因，簡要?dú)w納為以下兩點(diǎn)：（1）國內(nèi)企業(yè)復(fù)合加工機(jī)床的應(yīng)用水平相對于西方發(fā)達(dá)國家制造業(yè)還具有一定的差距，其對 CAM 技術(shù)的內(nèi)在需求還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未被發(fā)掘出來；（2）除企業(yè)自身未能真正發(fā)掘其對 CAM 技術(shù)的需求外，各 CAM 技術(shù)供應(yīng)商針對復(fù)合加工領(lǐng)域的解決方案的產(chǎn)品特性與本地支持能力也相對欠缺，不能真正滿足用戶的實(shí)際需要。 近幾年的車銑復(fù)合技術(shù)已經(jīng)向多軸化發(fā)展，多軸車銑復(fù)合加工技術(shù)作為一種適應(yīng)現(xiàn)代化制造業(yè)多品種、小批量、個性化發(fā)展需求的新技術(shù)，是一種在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計和精密制造技術(shù)基礎(chǔ)上，集成了現(xiàn)代先進(jìn)控制技術(shù)、精密測量技術(shù)和 CAD/CAM 應(yīng)用技術(shù)的先進(jìn)機(jī)械加工技術(shù)。 五軸車銑復(fù)合加工中心從產(chǎn)生至今，已有近 20 年的歷史，技術(shù)已經(jīng)成熟并被國內(nèi)外用戶接收和認(rèn)可。從趨勢上看，主要向以下幾個方向發(fā)展：（1）更高工藝范圍。通過增加特殊功能模塊，實(shí)現(xiàn)更多工序集成。例如將齒輪加工、內(nèi)外磨削加工、深孔加工、型腔加工、激光淬火、在線測量等功能集成到車銑中心上，真正做到所有復(fù)雜零件的完整加工。（2）更高效率。通過配置雙動力頭、雙主軸、雙刀架等功能，實(shí)現(xiàn)多刀同時加工，提高加工效率。（3）大型化。由于大型零件一般多是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、要求加工的部位和工序較多、安裝定位也較費(fèi)時費(fèi)事的零件，而車銑復(fù)合加工的主要優(yōu)點(diǎn)之一是減少零件在多工序和多工藝加工過程中的多次重新安裝調(diào)整和夾緊時間，所以目前五軸車銑復(fù)合加工中心正向大型化發(fā)展。（4）結(jié)構(gòu)模塊化和功能可快速重組。五軸車銑中心的功能可快速重組是其能快速響應(yīng)市場需求，并能搶占市場的重要條件， 而結(jié)構(gòu)模塊化是五軸車銑中心功能可快速重組的基礎(chǔ)。 車銑復(fù)合技術(shù)中必不可少的刀架正向著高速、可靠、換刀時間盡量的短，以換取加工中心和車削中心的高效性和簡單實(shí)用、造價低、使用可靠等方面發(fā)展。數(shù)控刀架向快速換刀、電液組合驅(qū)動和伺服驅(qū)動方向發(fā)展。 二、論文（設(shè)計）研究的內(nèi)容 1 .重點(diǎn)解決的問題 設(shè)計車銑復(fù)合刀架重點(diǎn)解決問題：選擇伺服刀塔、伺服軸電機(jī)、驅(qū)動絲杠，設(shè)計驅(qū)動軸 X2，設(shè)計大鑄件滑體及床鞍。 2. 擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計思路） （1） 論述課題的研究目的、研究內(nèi)容以及目前的研究概況及其發(fā)展； （2） 確定車銑復(fù)合刀架結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案； （3） 進(jìn)行復(fù)合刀架結(jié)構(gòu)的設(shè)計； （4） 進(jìn)行數(shù)據(jù)參數(shù)整理，完成相應(yīng)理論計算部分繪制零件圖、裝配圖。 3. 本論文（設(shè)計）預(yù)期取得的成果 （1） 一套完整的復(fù)合刀架的裝配圖、零件圖； （2） 一份復(fù)合刀架的設(shè)計說明書； （3） 翻譯一篇外文文獻(xiàn)，至少 2000 字。 三、論文（設(shè)計）工作安排 1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計參數(shù)） 此題是企業(yè)項(xiàng)目，由本校老師與企業(yè)的老師聯(lián)合指導(dǎo)，查閱并整理各類參考文獻(xiàn)， 了解相關(guān)原理并且應(yīng)用有關(guān)計算公式對車銑復(fù)合刀架結(jié)構(gòu)各部分進(jìn)行校核驗(yàn)算，對既定方案給出完整的闡述。 設(shè)計車銑復(fù)合刀架的結(jié)構(gòu),包括伺服刀塔、下滑體、下床鞍、下驅(qū)動軸 X2 軸，帶光柵尺，通過選擇伺服刀塔、伺服軸電機(jī)、驅(qū)動絲杠，設(shè)計驅(qū)動軸 X2，設(shè)計大鑄件滑體及床鞍，伺服軸快移速度 24m/min。完成伺服軸電機(jī)的選擇計算，絲杠的選擇計算等。 2. 論文（設(shè)計）進(jìn)度計劃 第一周 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù),明確任務(wù)意圖，準(zhǔn)備文獻(xiàn)。第二周 根據(jù)題目查閱文獻(xiàn)，分析資料。 第三周 準(zhǔn)備開題報告資料，理順開題報告思路。第四周 撰寫開題報告準(zhǔn)備開題答辯。 第五周 查閱文獻(xiàn)進(jìn)行刀架結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計。第六周 根據(jù)方案設(shè)計完成整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。第七周 完成大鑄件滑體及床鞍的設(shè)計。 第八周 完成下床鞍、下驅(qū)動軸 X2 軸的設(shè)計圖。第九周 完成伺服軸、絲杠的選擇計算。 第十周 完成零件圖。第十一周 完成裝配圖。 第十二周 完成車銑復(fù)合刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計說明書。 第十三周 完善車銑復(fù)合刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計說明書和英文翻譯。第十四周 打印裝配圖零件圖和設(shè)計說明書，準(zhǔn)備答辯。 5 四、需要閱讀的參考文獻(xiàn) [1] 濮良貴等. 機(jī)械設(shè)計（第九版）[M]. 北京: 高等教育出版社,2013. [2] 孫桓.機(jī)械原理[M].北京:高等教育出版社,2013. [3] 李慶達(dá), 丁俊鍵. 小型車銑復(fù)合加工中心設(shè)計及制作[J]. 機(jī)電工程技術(shù),2017,11:10-70. [4] 張亞楠,梅慶林,閆鵬輝,等.立式車銑復(fù)合加工中心的變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].機(jī)械工程師,2017,1:149. [5] 龍邵安， 李曉媛. 車銑復(fù)合設(shè)備技術(shù)的應(yīng)用推廣[J]. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2017,5:125. [6] 陳錫財.基于車銑復(fù)合數(shù)控加工工藝研究[J].科技與創(chuàng)新,2017,4:110-113. [7] 劉峰.五軸車銑復(fù)合加工功能關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].沈陽:中國科學(xué)院研究生院 （沈陽計算機(jī)技術(shù)研究所）,2014. [8] 成大先主編.機(jī)械設(shè)計手冊（第六版第3 卷）[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,2016. [9] 成大先主編.機(jī)械設(shè)計手冊（第六版第5 卷）[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,2016. [10] 史旭升,喬立宏,胡權(quán)威.車銑復(fù)合加工工藝設(shè)計中的關(guān)鍵問題研究[J].航空制造技術(shù),2014,4:54-57. [11] 李麗珍,李憲凱.五軸車銑復(fù)合加工技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].航空制造技術(shù),2009,12:47-50. [12] 鄧勇軍.高精度微小型車銑復(fù)合加工機(jī)床誤差建模與補(bǔ)償研究[D].北京:北京理工大學(xué),2015.3. [13] 楊林.數(shù)控車銑復(fù)合加工程序仿真系統(tǒng)研究[D].重慶:重慶大學(xué),2010.5. [14] 吳石磊重型立式車銑復(fù)合加工中心幾何誤差檢測方法研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2015.7. [15] Jung-WooC, WenpengW,Myung-Sook.Efficent collision detection using adualOBB-sphereboundingvolumehierarchy.Computer-AidedDesign,2010,42:50-57. 9 附：文獻(xiàn)綜述或報告 文獻(xiàn)綜述 國際上對復(fù)合化機(jī)床尚無明確定義，目前正處于創(chuàng)新發(fā)展之中。復(fù)合加工又叫完全加工、多功能加工。早期曾將加工中心稱為復(fù)合加工機(jī)床。但是隨著復(fù)合加工技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，現(xiàn)在的復(fù)合加工機(jī)床與以前所稱的復(fù)合加工機(jī)床有了本質(zhì)上的區(qū)別。復(fù)合加工機(jī)床通過一次裝夾零件完成多種加工工序，縮短了加工時間， 提高了加工精度，因而受到用戶的歡迎。數(shù)控車銑復(fù)合機(jī)床是復(fù)合加工機(jī)床的一種主要機(jī)型，通常是在數(shù)控車床上實(shí)現(xiàn)平面銑削、鉆孑 L 攻絲、銑槽等銑削加工工序， 具有車削、銑削以及鏜削等復(fù)合功能，能夠?qū)崿F(xiàn)一次裝夾、全部完上的加工理念。隨著計算機(jī)技術(shù)、機(jī)床技術(shù)以及加工工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的用單一加工方法分工序加工已不能滿足人們對加工速度、效率和精度的要求。在這樣的背景下，車銑復(fù)合加工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。車銑復(fù)合加工的理念是“一次裝夾，全部完工”，這種加工模式無需人工干預(yù)，在一次裝夾定位情況下，機(jī)床可以進(jìn)行車、銑、鉆、鏜和車銑等加工任務(wù)。車銑復(fù)合加工技術(shù)作為一種高效率、高精度，且適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)多品種、小批量、個性化發(fā)展需求的先進(jìn)數(shù)控加工技術(shù)，日益受到重視。車銑復(fù)合加工為復(fù)雜零件、高精密零件和難加工零件提供了先進(jìn)的解決方案，解決了傳統(tǒng)加工中心難以解決的加工難題。車銑復(fù)合加工設(shè)備的主要優(yōu)勢在于加工工藝更加靈活、工序更加集中，從而可以縮短產(chǎn)品制造工藝鏈、提高工藝的有效性、減少零件在整個加工過程中的裝夾次數(shù)、提高位置加工精度。 在 20 世紀(jì)末的時候，西方的一些國家就開始了車銑技術(shù)的研究。最初它是匯總一些較新的機(jī)械加工的方法，之后，奧地利開發(fā)出了第一臺車銑加工中心。經(jīng)過多年的發(fā)展之后，車銑復(fù)合加工技術(shù)也越來越成熟，它包括的內(nèi)容也越來越廣泛，主要有車削、銑削、插齒及滾齒等內(nèi)容。車銑復(fù)合加工技術(shù)的主要的特點(diǎn)是以銑代替車，回旋體零件的切削主要是通過銑刀的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可以將車銑分為不同的類型，其中按照軸線位置的不同可以將車銑的加工分為正向車銑和軸向車銑。在車銑運(yùn)動的過程中是一種復(fù)合的運(yùn)動，是通過銑刀和工件的旋轉(zhuǎn)而形成的，但他們并不是簡單的將兩種運(yùn)動進(jìn)行相加。車銑主要負(fù)責(zé)的是工件的表面加工，在這個過程中，車銑主要的運(yùn)動過程是靠刀具來完成的，使用這種方法可以快速的完成各種高難度的加工要求。從以上車銑復(fù)合加工技術(shù)的特點(diǎn)可以看出來，車銑復(fù)合加工技術(shù)是一種間斷式的加工方式，比較適合難斷屑的材料，它的主要的特 點(diǎn)就是高速。一般情況之下，銑刀的刀口都是經(jīng)過特殊處理的，經(jīng)過特殊處理的削力遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于傳統(tǒng)刀口的削力，能夠完成更加高難度的切削工作，也不會因?yàn)槭芰Φ牟痪鶆蚨纬傻牧慵冃蔚那闆r。而之所以會產(chǎn)生變形的情況主要是因?yàn)樵诠ぷ鞯倪^程中刀具刀口變熱，而車銑復(fù)合加工技術(shù)采用的是一種絕熱切削的方式，有效的避免了這種情況的發(fā)生。在加工的過程中，很多的零件都是經(jīng)過一次的裝夾完成了大部分的工藝環(huán)節(jié)，節(jié)省了很多的時間，同時也提高了工作的效率，減少了很多的誤差也提高了加工的精度。目前這種技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展的速度很快，并且有更加廣闊的發(fā)展空間。 作為機(jī)床的功能部件，數(shù)控刀架一方面承擔(dān)的最主要的功能是作為夾持切削工具，使機(jī)床實(shí)現(xiàn)切削：另一方面數(shù)控刀架有能被機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)自動控制的能力，即實(shí)現(xiàn)自動換刀并且在換刀后能保持較高的重復(fù)定位精度和分度精度。 復(fù)合加工具有突出優(yōu)勢： （1） 縮短產(chǎn)品制造工藝鏈，提高生產(chǎn)效率。 （2） 減少裝夾次數(shù)，提高加工精度。 （3） 減少占地面積，降低生產(chǎn)成本。 （4） 降低了勞動強(qiáng)度。 （5） 適應(yīng)多品種小批量生產(chǎn)。 車銑復(fù)合在今后的發(fā)展中可以繼續(xù)發(fā)揮這樣的優(yōu)勢。 數(shù)控刀架按刀架的動力驅(qū)動和鎖緊方式分類：分為電動刀架，液壓刀架和伺服刀架。 （1） 電動刀架 電動刀架紙刀架的轉(zhuǎn)位動力源為電機(jī)，一般指力矩電機(jī)，除此之外沒有其他的動力源，如液壓和氣動等。因此，該特點(diǎn)避免了由于液壓油泄露造成的污染，具有體積小，控制簡單和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。但該類刀架的剛度和刀盤的鎖緊力小，只適合中低載荷切削情況，并且電機(jī)頻繁正反轉(zhuǎn)容易燒毀，換刀速度較慢，低檔刀架一般為電動刀架。 （2） 液壓刀架 液壓刀架是指刀架的轉(zhuǎn)位動力為液壓馬達(dá)或者液壓缸驅(qū)動齒輪條。該刀架使用了集成式液壓分度馬達(dá)，它具有自動順序控制加減速功能并且可在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)粗定位。其采用了獨(dú)特的液壓反饋機(jī)制，具有轉(zhuǎn)位快速連續(xù)平穩(wěn)沒有沖擊且可以雙向旋轉(zhuǎn)就近換刀的特點(diǎn)。此類刀架采用液壓來實(shí)現(xiàn)刀架的松開與鎖緊，夾緊力大，適用于重載切削，特別適用于重型數(shù)控車床。全液壓刀架對液壓油的品質(zhì)要求較高，另外該 刀架的體積比較大，調(diào)整和維護(hù)較為復(fù)雜。 （3） 伺服刀架 伺服刀架是指刀架轉(zhuǎn)位動力采用伺服電機(jī)，通過伺服電機(jī)驅(qū)動刀架，通過液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)刀盤的送開與鎖緊。該刀架在最大程度地克服了電動刀架和液壓伺服刀架的缺點(diǎn)的同時，吸收了兩者的優(yōu)點(diǎn)，簡化了數(shù)控刀架的結(jié)構(gòu)，大大提高了數(shù)控刀架的性能，使數(shù)控刀架的很多性能指標(biāo)，如換刀時間，可靠性，精度，轉(zhuǎn)位速度和轉(zhuǎn)位的平穩(wěn)性等得到很大提高。 加工效率和精度是金屬加工領(lǐng)域追求的永恒目標(biāo)，這個目標(biāo)激勵著一代又一代機(jī)械工作人員不懈努力，以提高國家的機(jī)械加工水平。 指導(dǎo)教師評閱意見（對選題情況、研究內(nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方面進(jìn)行評閱） 審 核 簽字： 年 月 日 意 見 教研室主任意見 簽字： 年 月 日 學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會意見 簽字： 年 月 日公章： 10 壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說明書,咨詢Q 197216396 或 11970985 摘要 車銑復(fù)合數(shù)控機(jī)床廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械加工行業(yè)，車銑復(fù)合加工可以提高加工精度，減少裝夾次數(shù)，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，其性能優(yōu)于一般的數(shù)控車床和數(shù)控銑床，如今，各國的車銑復(fù)合技術(shù)正在蓬勃發(fā)展，歐美的發(fā)展水平尤為突出。 本次畢業(yè)設(shè)計在大連機(jī)床集團(tuán)（DMTG）完成，針對車銑復(fù)合數(shù)控機(jī)床完成了下刀架單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過伺服電動機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動上皮帶輪轉(zhuǎn)動，然后上皮帶輪通過皮帶帶動下皮帶輪轉(zhuǎn)動，最終下皮帶輪把轉(zhuǎn)矩傳遞給滾珠絲杠螺母副，從而實(shí)現(xiàn)刀具的進(jìn)給運(yùn)動。對滾珠絲杠、伺服電機(jī)、脹套、皮帶輪和導(dǎo)軌做了選擇計算校核工作，還列出了絲杠軸整體尺寸的安排，畫出了絲杠支座、滑板、床鞍這三個CAD零件圖，還畫了一張刀架單元的CAD裝配圖，并且采用了三維制圖軟件Solid Works對絲杠支座、滑板這兩個零部件進(jìn)行了三維建模工作。 關(guān)鍵詞：車銑復(fù)合；下刀架；進(jìn)給系統(tǒng)；三維建模 ABSTRACT Turn milling compound NC. machine tools are widely used in all kinds of mechancal processing industry, Turn milling compound machining can improve the machining accuracy, decrease The Times of the clamping and reduce production cost, improve production efficiency, its performance is better than that of general NC.lathe and NC.milling machine, today, the Turn milling compound technology is booming, especially the development level of Europe and the United States. The graduation design in Da lian machine tool group (DMTG) is complete, for Turn milling compound structure design of NC. machine tools to complete the rest under the units, through the torque servo motor, drive pulley on the rotation, and then on the pulley driven by belt pulley, the pulley set the torque passed on to the ball screw nut pair, so as to realize the feed movement of the cutting tool. Of ball screw, servo motor, locking, pulley, and guide the selection calculation and checking work, also lists the overall size of the screw shaft is arranged, draw out the screw bearings, skateboard, bed saddle these three CAD drawing, also drew a CAD assembly drawing tool post unit, and adopted the 3 d drawing software Solid Works for screw bearing, slide the two parts of three dimensional modeling work. Key Words：turn-milling technology; The tool post; Feed system;3 d modeling II 目 錄 1緒論....................................................................1 2.車銑復(fù)合機(jī)床下刀架單元方案設(shè)計.....................................3 2.1車銑復(fù)合機(jī)床的介紹...................................................3 2.2刀架單元總體方案.....................................................3 2.3刀架單元總體結(jié)構(gòu)設(shè)計.................................................3 3.下刀架單元結(jié)構(gòu)主要零件的校核.......................................5 3.1滾珠絲杠的選擇校核..................................................5 3.2 伺服電動機(jī)的選擇校核...............................................11 3.3 錐套的選擇校核.....................................................13 3.4 皮帶輪的選擇計算...................................................13 3.5 導(dǎo)軌選擇計算.......................................................17 3.6 絲杠軸尺寸安排.....................................................17 3.7 工作說明...........................................................17 4.主要零部件三維建模..................................................20 4.1 Solidworks軟件介紹.............................. ..................20 4.2 絲杠支座建模.......................................................21 4.3 滑板建模...........................................................21 5結(jié)論 .................................................................22 參考文獻(xiàn)...............................................................23 附錄1：外文翻譯......................................................25 附錄2：外文原文......................................................32 VI 致謝...................................................................38 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 1.緒論 國際上對復(fù)合化機(jī)床尚無明確定義，目前正處于創(chuàng)新發(fā)展之中。復(fù)合加工又叫完全加工、多功能加工。早期曾將加工中心稱為復(fù)合加工機(jī)床,但是隨著復(fù)合加工技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，現(xiàn)在的復(fù)合加工機(jī)床與以前所稱的復(fù)合加工機(jī)床有了本質(zhì)上的區(qū)別。復(fù)合加工機(jī)床通過一次裝夾零件完成多種加工工序，縮短了加工時間，提高了加工精度，因而受到用戶的歡迎。數(shù)控車銑復(fù)合機(jī)床是復(fù)合加工機(jī)床的一種主要機(jī)型，通常是在數(shù)控車床上實(shí)現(xiàn)平面銑削、鉆孔攻絲、銑槽等銑削加工工序，具有車削、銑削以及鏜削等復(fù)合功能，能夠?qū)崿F(xiàn)一次裝夾、全部完工的加工理念。隨著計算機(jī)技術(shù)、機(jī)床技術(shù)以及加工工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的用單一加工方法分工序加工已不能滿足人們對加工速度、效率和精度的要求。在這樣的背景下，車銑復(fù)合加工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生[1]。車銑復(fù)合加工的理念是“一次裝夾，全部完工”，這種加工模式無需人工干預(yù)，在一次裝夾定位情況下，機(jī)床可以進(jìn)行車、銑、鉆、鏜和車銑等加工任務(wù)。車銑復(fù)合加工技術(shù)作為一種高效率、高精度，且適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)多品種、小批量、個性化發(fā)展需求的先進(jìn)數(shù)控加工技術(shù)，日益受到重視。車銑復(fù)合加工為復(fù)雜零件、高精密零件和難加工零件提供了先進(jìn)的解決方案，解決了傳統(tǒng)加工中心難以解決的加工難題。車銑復(fù)合加工設(shè)備的主要優(yōu)勢在于加工工藝更加靈活、工序更加集中，從而可以縮短產(chǎn)品制造工藝鏈、提高工藝的有效性、減少零件在整個加工過程中的裝夾次數(shù)、提高位置加工精度。 國外發(fā)達(dá)國家在數(shù)控機(jī)床行業(yè)的發(fā)展起步較早，在研發(fā)設(shè)計和生產(chǎn)制造方面擁有非常豐富的經(jīng)驗(yàn)，其效率、精度、可靠度等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)均有較大優(yōu)勢。德國的肖特公司是當(dāng)今世界上最負(fù)盛名的刀架生產(chǎn)企業(yè)，其產(chǎn)品發(fā)展可分為三條主線：液壓刀架產(chǎn)品線，電動刀架產(chǎn)品線和伺服刀架產(chǎn)品線。其中，伺服刀架產(chǎn)品線主要面對中高端市場，也是肖特目前產(chǎn)品種類最為豐富，發(fā)展意愿最為強(qiáng)烈的產(chǎn)品系列。經(jīng)過長期的發(fā)展和積累，肖特在刀架研發(fā)領(lǐng)域有著較大的優(yōu)勢，并且擁有諸多關(guān)鍵技術(shù)，如降噪減震技術(shù)，伺服刀架控制技術(shù)，動力刀具驅(qū)動模塊與傳動技術(shù)，離合器技術(shù)，定位嚙合技術(shù)，阻尼升壓結(jié)構(gòu)技術(shù)，中心軸配油配氣技術(shù)和端面齒輪傳動技術(shù)、腔內(nèi)正壓防水密封技術(shù)等，這些關(guān)鍵技術(shù)在刀架領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，大大提高了整個刀架和數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平，在一定程度上推動了整個制造業(yè)的發(fā)展。我國在立式車銑復(fù)合加工中心方面研究較晚,沒有系列產(chǎn)品,整體性能的穩(wěn)定性、重復(fù)精度、定位精度、加工效率等方面與國外同類產(chǎn)品相比,還具有較大的距離,立式車銑復(fù)合加工中心系列產(chǎn)品的生產(chǎn)基本上是空白,國內(nèi)在此方面需求設(shè)備基本依賴進(jìn)口[2]。 數(shù)控刀架按刀架的動力驅(qū)動和鎖緊方式分類：分為電動刀架，液壓刀架和伺服刀架。 （1）電動刀架 電動刀架是指刀架的轉(zhuǎn)位動力源為電機(jī)，一般指力矩電機(jī)，除此之外沒有其他的動力源，如液壓和氣動等。因此，該特點(diǎn)避免了由于液壓油泄露造成的污染，具有體積小，控制簡單和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。但該類刀架的剛度和刀盤的鎖緊力小，只適合中低載荷切削情況，并且電機(jī)頻繁正反轉(zhuǎn)容易燒毀，換刀速度較慢，低檔刀架一般為電動刀架。 （2）液壓刀架 液壓刀架是指刀架的轉(zhuǎn)位動力為液壓馬達(dá)或者液壓缸驅(qū)動齒輪條。該刀架使用了集成式液壓分度馬達(dá)，它具有自動順序控制加減速功能并且可在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)粗定位。其采用了獨(dú)特的液壓反饋機(jī)制，具有轉(zhuǎn)位快速連續(xù)平穩(wěn)沒有沖擊且可以雙向旋轉(zhuǎn)就近換刀的特點(diǎn)。此類刀架采用液壓來實(shí)現(xiàn)刀架的松開與鎖緊，夾緊力大，適用于重載切削，特別適用于重型數(shù)控車床。全液壓刀架對液壓油的品質(zhì)要求較高，另外該刀架的體積比較大，調(diào)整和維護(hù)較為復(fù)雜。 （3）伺服刀架 伺服刀架是指刀架轉(zhuǎn)位動力采用伺服電機(jī)，通過伺服電機(jī)驅(qū)動刀架，通過液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)刀盤的松開與鎖緊。該刀架在最大程度地克服了電動刀架和液壓伺服刀架的缺點(diǎn)的同時，吸收了兩者的優(yōu)點(diǎn)，簡化了數(shù)控刀架的結(jié)構(gòu)，大大提高了數(shù)控刀架的性能，使數(shù)控刀架的很多性能指標(biāo)，如換刀時間、可靠性、精度、轉(zhuǎn)位速度和轉(zhuǎn)位的平穩(wěn)性等得到很大提高[3]。 加工效率和精度是金屬加工領(lǐng)域追求的永恒目標(biāo)，這個目標(biāo)激勵著一代又一代機(jī)械工作人員不懈努力，以提高國家的機(jī)械加工水平。 2. 車銑復(fù)合機(jī)床下刀架單元方案設(shè)計 2.1 復(fù)合機(jī)床的介紹 本次畢業(yè)設(shè)計是與大連機(jī)床集團(tuán)有限公司合作完成的，機(jī)床型號是CHD-25。 CHD-25機(jī)床的床身總的來看是傾斜的，配置有兩個刀架，上刀架與下刀架。這個機(jī)床適用于外形復(fù)雜、質(zhì)量要求高的零部件的加工。機(jī)床床身有良好的方便于機(jī)械加工的性能，比如振動比較小、受熱不易膨脹、可承載重物而不易彎曲。刀架可以在兩個方向上運(yùn)動，配合機(jī)床的正負(fù)主軸的工作，本次論文根據(jù)要求只設(shè)計一個方向的運(yùn)動。 2.2 下刀架單元總體方案 方案一、電機(jī)軸通過脹套與上皮帶輪連接，上皮帶輪通過圓弧形同步帶與下皮帶輪連接，下皮帶輪通過脹套與滾珠絲杠軸連接，絲杠軸與絲杠螺母組相對移動，從而帶動刀架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生移動，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動。 方案二、將滾珠絲杠換成滑動絲杠。滾珠絲杠與滑動絲杠相比有更高的傳動效率，在94%以上，是滑動絲杠的2倍多，并且滾珠絲杠副運(yùn)動比較平穩(wěn)，摩擦力較小，靈敏度較高，低速而無爬行等一些特點(diǎn)，確實(shí)比滑動絲杠好一些。 方案三、將滾珠絲杠螺母副換成齒輪傳動。不僅滾珠絲杠螺母副傳動功率損失小，齒輪副的傳動功率損失相對來說也很小，但是，滾珠絲杠在精度方面比齒輪的精度高得多。 綜上，用滾動絲杠螺母副精度高，效率高，穩(wěn)定性好，所以選擇方案一。 2.3 刀架單元總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 涉及到的零部件主要有滑板、床鞍、伺服電動機(jī)、伺服刀塔、皮帶輪、滾珠絲杠螺母副、線軌等。 電機(jī)通過電機(jī)支架固定在滑板上，電機(jī)支架下面有一個調(diào)整塊，電機(jī)軸通過脹套與上皮帶輪連接，上皮帶輪通過同步帶與下皮帶輪連接，下皮帶輪通過脹套與絲杠軸連接，絲杠軸穿過軸承，由軸承支撐著，軸承的固定是通過軸承座限制的，軸承座被挨著的擋塊限制住，端蓋與隔套固定著軸承座的端口，這樣軸承就固定了，然后還有鎖定螺母鎖緊，其中軸承座里面加個密封圈；接著絲杠穿過絲杠螺母，絲杠螺母支座把絲杠螺母固定在床鞍上，床鞍上面有四個墊塊，上面放著線軌中的滑塊，滑塊內(nèi)側(cè)有壓緊塊，壓緊塊由擋板固定；滑塊上面放著線軌中的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌與滑板固定，由許多導(dǎo)軌壓塊壓緊，導(dǎo)軌壓塊外側(cè)有支架，支架起防護(hù)作用，滑板上也有一個支架，也起防護(hù)作用，滑板上放個調(diào)整塊，調(diào)整塊上放著動力電機(jī)，通過皮帶帶動伺服刀架工作。整個所設(shè)計的結(jié)構(gòu)單元將來是通過床鞍固定在機(jī)床上的，所以在床鞍側(cè)下方也要有壓板，壓板是為了壓緊將來的導(dǎo)軌，床鞍下面有調(diào)整墊，有擋板固定。 3 車銑復(fù)合下刀架單元的主要零件的校核 3.1 滾珠絲杠的選擇校核 （1）確定滾珠絲杠的精度 表3-1 標(biāo)準(zhǔn)公差等級表 標(biāo)準(zhǔn)公差等級 任意300mm內(nèi)的變動量 1級 2級 3級 4級 機(jī)床的定位精度是0.012mm，按照習(xí)慣，滾珠絲杠的公差等級應(yīng)為定位精度的1/3到1/2，在符合絲杠精度的情況下，查表[4]3-1可知，1級精度比較合適。 （2）導(dǎo)程的選擇 快移速度V=30m/min是此次設(shè)計的唯一數(shù)據(jù)要求。 為達(dá)到快移速度V=30m/min（0.5m/s），可選用電機(jī)轉(zhuǎn)速N為3000r/min和導(dǎo)程為=10mm的滾珠絲杠副。 （3-1） 式中： V-快移速度 N-電機(jī)轉(zhuǎn)速 -導(dǎo)程 數(shù)據(jù)帶入式子3-1驗(yàn)算，符合要求。 （3）滾珠絲杠疲勞強(qiáng)度計算 導(dǎo)程為10mm，但是導(dǎo)程為10mm的絲杠副的公稱直徑有多種，且先把直徑定為40mm（不合適再重選）。 查數(shù)控加工手冊[4]表2-11-15可知滾珠絲杠的額定動載荷=54723N ，額定靜載荷= 139455N，接觸剛度R=2690N/um 導(dǎo)軌以上的部分質(zhì)量為m=600kg =++ （3-2） =+ （3-3） （3-4） 式中： -最大載荷 -最小載荷 m-質(zhì)量600kg u-摩擦系數(shù)0.04 -切削力4000N 將數(shù)據(jù)帶入3-2、3-3、3-4得出： 5252.678N 1252.678N 3919.345N 滾珠絲杠最高轉(zhuǎn)速為N=3000r/min，則平均轉(zhuǎn)速=2000r/min。 滾珠絲杠的當(dāng)量動載荷 = （3-5） 式中： -軸向平均載荷（N） -絲杠最大工作載荷（N） -絲杠最小工作載荷（N） L-工作壽命，單位為10^6轉(zhuǎn)。 L==180 -平均轉(zhuǎn)速（r/min） -額定壽命（h），數(shù)控機(jī)床可取=15000小時[5] -精度系數(shù)。1級和2級取=1； -運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)。 表3-2運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)表 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) 無沖擊 1----1.2 一般情況 1.2----1.5 有沖擊震動 1.5----2.5 機(jī)床的穩(wěn)定性應(yīng)該高一些，如果穩(wěn)定性差就容易發(fā)生振動，那么會很容易影響精度，則的表[4]3-2取額定動載荷大于當(dāng)量動載荷，即計算得出L=180 ， =2000r/min,帶入數(shù)據(jù)之后算出=26143N，而=54723N，可知。 查數(shù)控加工手冊第一卷[4]表2-11-15可知： 絲杠直徑=40mm 鋼球直徑=6mm 導(dǎo)程=10mm，內(nèi)循環(huán) 絲杠剛度為R=2690N/um 循環(huán)圈數(shù)6。 預(yù)加載荷為=Ca/4=13680.7N，=Cm/3=8714.3N,，符合要求。 （4）選擇絲杠軸承 由于滾珠絲杠螺母副中的螺母固定在絲杠螺母支座里，絲杠螺母支座緊固在床鞍上，絲杠限制在絲杠支座里，而絲杠支座緊固在上滑體上，所以螺母與絲杠之間有大幾率會出現(xiàn)同軸度不符合要求，所以都要求軸承可以自己調(diào)節(jié)一些同軸度誤差，對于兩個軸承相接觸觸線的線與中心軸線相交的點(diǎn)之間的距離，面對面組配式時它們之間的距離會比較小，自動調(diào)節(jié)比較容易，背對背組配時距離會比較大，沒有自動調(diào)節(jié)作用，所以絲杠軸承選用的組配方式是面對面。軸承組配方式如圖所示： 圖3-1 軸承面對面配對 表3-3軸承參數(shù)[6] 項(xiàng)目 數(shù)值 內(nèi)徑 30mm 外徑 62mm 寬度 15mm 額定動載荷= 35.5KN （3-6） 式中： 平均載荷=3919.345N 平均轉(zhuǎn)速 =2000r/min 軸承壽命L==742.94 數(shù)據(jù)帶入3-6計算得=6191.58h，能滿足要求。 （5） 驗(yàn)算壓桿穩(wěn)定性 （3-7） （3-8） Dw=0.6* （3-9） 式中： -當(dāng)量直徑（m） -絲杠公稱直徑（m） -滾珠直徑（m） -絲杠支撐方式系數(shù) -絲杠最大受壓長度（m）L=180mm 表3-4絲杠支撐方式系數(shù)[4] 絲杠支撐方式 一端緊固，一端自由 0.25 1.875 一端緊固，一端半自由 2.0 3.927 兩端緊固 4.0 4.730 數(shù)據(jù)帶入3-3可得=32.8mm 查表3-4可知=0.25，帶入公式3-4計算得出臨界載荷=303647N 已知額定動載荷=54723N，,符合要求。 （6） 驗(yàn)算臨界轉(zhuǎn)速 （3-10） （3-11） 式中： -當(dāng)量直徑（m） -絲杠公稱直徑（m） -滾珠直徑（m） -絲杠支撐方式系數(shù) -臨界轉(zhuǎn)速計算長度（m） -臨界轉(zhuǎn)速（r/min） =6mm =40mm =409mm 數(shù)據(jù)帶入3-10可得=32.8mm 查表3-4可知=1.875 帶入公式3-11可得出臨界轉(zhuǎn)速=6831r/min 已知最高轉(zhuǎn)速N=3000r/min，由此可知=2.277>1.3，符合臨界轉(zhuǎn)速比最高轉(zhuǎn)速高30%的要求，以免發(fā)生共振。 （7）滾珠絲杠螺母副額定壽命校核 * （3-12） 式中： -絲杠額定動載荷 -精度系數(shù) -載荷穩(wěn)定性系數(shù) -絲杠平均載荷 -絲杠平均轉(zhuǎn)速 =54723N =3919.345N =2000r/min 帶入公式3-12可得h>15000h，符合要求。 （8）滾珠絲杠螺母副最小抗壓剛度的計算 （3-13） 式中： -滾珠絲杠螺紋小徑 E-滾珠絲杠彈性模量 a-滾珠絲杠螺母中心到固定端中心之間的距離 =34mm 滾珠絲杠支撐方式如圖所示 圖3-2滾珠絲杠支撐方式圖 當(dāng)滾珠絲杠螺母中心到固定端中心的距離=460.5mm的時候具有最小抗度 =394.32N/um （9）滾珠絲杠螺母副支撐軸承的剛度計算 選擇的軸承參數(shù)，查機(jī)械設(shè)計手冊第二卷[6]表8-2-83 內(nèi)徑為30mm 接觸角 齒數(shù)z=20 =6mm 軸承最大軸向載荷=5252.678N ==91.69N/um （10）滾珠絲杠螺母副滾珠和滾道的接觸剛度 查表數(shù)控加工手冊[4]2-11-15可知R==2690N/um （11）綜合抗拉剛度的計算 綜合抗拉剛度 （3-14） 把數(shù)據(jù)帶入式子3-14可得K=72.39N/um (12) 定位精度 導(dǎo)軌摩擦力=231.63N 由于導(dǎo)軌摩擦產(chǎn)生的定位誤差==231.63/72.39=3.2um 導(dǎo)程公差= 絲杠軸承的軸向跳動=2.5um 通常機(jī)床的定位精度 （3-15） 公式3-15帶入數(shù)據(jù)得 滿足要求。 3.2伺服電動機(jī)的選擇校核 （1）伺服電動機(jī)的選擇 由導(dǎo)程的選擇可知電機(jī)應(yīng)選用3000r/min的電機(jī)，機(jī)床需要選擇較大轉(zhuǎn)矩，振動小的電機(jī)。 電機(jī)選西門子伺服電機(jī)： 型號：1FT7084-5AF71 額定轉(zhuǎn)速：3000r/min 額定功率：4.55kw 額定轉(zhuǎn)矩：14.5Nm 轉(zhuǎn)動慣量： 重量20.8kg （2）伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)速的驗(yàn)算 0.5m/s= =0.01m*3000r/min=30m/min=0.5/s （3）伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩的校核 （3-16） 式中： -折合到電動機(jī)軸的最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩 -絲杠所承受的中心軸方向的最大載荷 -絲杠導(dǎo)程（m） -摩擦轉(zhuǎn)矩（N/m） -軸承的摩擦轉(zhuǎn)矩（N/m） -切削時最大的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 T-電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩 -傳動效率 i=傳動比 =4435.806N =10mm =0.3N*m =1.28N*m =0.931.% 數(shù)據(jù)帶入式3-16計算可得=9.19N*m T=14.5N*m 可知M 承受軸向力：Ft>=Fx 經(jīng)計算滿足條件。 3.4皮帶輪與皮帶的選擇計算 皮帶有摩擦型與嚙合型。摩擦型依靠摩擦產(chǎn)生的力來傳遞動力，嚙合型依靠嚙合產(chǎn)生的力來傳遞動力[7]。 摩擦型帶分四種： ①平帶傳動 ②V帶傳動 ③多楔帶傳動 ④圓帶傳動 嚙合型帶根據(jù)齒形的不同可以大致也可以分為兩類： ①梯形齒 ②圓弧形齒 梯形齒帶可以分為兩類： ①單面同步帶 ②雙面同步帶。 同步帶的優(yōu)點(diǎn)：同步帶依靠帶輪的齒與皮帶上的齒嚙合傳遞動力，所以在工作的時候不會產(chǎn)生相對滑動，這樣就可以獲得穩(wěn)定的傳動比。很顯然，同步帶具備齒輪傳動的優(yōu)勢與特性，也具備帶傳動的優(yōu)勢與特性，傳動比大，且可以達(dá)到很高的速度，可傳遞的功率較大，效率也比較高，作用在軸承和軸上的力也很小[9]。因此選用同步帶，以下是對同步帶和帶輪有關(guān)的選擇計算。 （1）工況系數(shù) 查機(jī)械和設(shè)計手冊第三卷[7]可知鉆床，車床，沖床龍門刨床等床的工況系數(shù)為1.4，從而得之，所用系數(shù)可以是1.4。 （2）功率P Pd=KA*P （3-20） 式中： Pd-電動機(jī)功率 數(shù)據(jù)帶入式3-20，求得P=3.25Kw （3）選取帶型與節(jié)距 為使傳動穩(wěn)定，增加帶的柔韌性和嚙合齒數(shù)，節(jié)距應(yīng)盡量選擇比較小的數(shù)值；根據(jù)功率和轉(zhuǎn)速查圖[7]14-1-9，選取帶型為8M的圓弧形同步帶，其中附帶可知表3-5的參數(shù)： 表3-5圓弧齒齒形帶參數(shù)表[7] 圓弧齒齒形帶參數(shù) 數(shù)值 節(jié)距 8mm 齒形角 14度 齒根厚 5.15mm 齒高 3.38 齒根圓半徑 0.64 齒頂圓半徑 2.46mm 帶高 6mm （4）上帶輪齒數(shù) 帶速v和安裝尺寸符合條件的情況下，查表得齒數(shù)z1=36>zmin=17，根據(jù)齒數(shù)z1=36查機(jī)械設(shè)計手冊表14-1-60可得: 表3-6帶輪參數(shù)[7] 上帶輪參數(shù)名稱 數(shù)值 節(jié)圓直徑 91.67mm 頂圓直徑(也稱為外徑) 90.30mm （5）核對帶速 帶速V=(pi*d1*n1)/(60*1000)=14.4m/s3.185Kw，符合要求。 （9）作用在軸上的力Fr 查機(jī)械設(shè)計手冊表14-1-51知帶寬=25mm，由于工況系數(shù)KA=1.4>1.3，所以作用在軸上的力Fr=KF*Pd*1155/v=510.93N，查圖[7]14-1-12矢量修正系數(shù)KF=1 （10）皮帶輪擋圈的選用與計算 查文獻(xiàn)[7] 選帶寬為25，皮帶輪擋圈最小高度K=2.85mm R取2mm 擋圈厚度t取2.5mm 擋圈開始曲折時的直徑，dw=d0+2*R=94.30mm 擋圈外徑df=dw+2*K=100mm （11）其他計算 查機(jī)械設(shè)計手冊表[7]14-1-64選用90度弧內(nèi)節(jié)距累計偏差（變動量）0.11mm 任意相鄰齒間節(jié)距允許偏差（變動量）0.025mm 傳動效率為98% 計算的節(jié)距為680mm，則可得齒數(shù)為85 查機(jī)械設(shè)計手冊表[7]14-1-60可知圓弧齒帶節(jié)線長度為640mm，齒數(shù)為80，節(jié)線長度為720mm，齒數(shù)為90， 則（640+720）/2=680mm (80+90)/2=85 正好符合需要。 3.5導(dǎo)軌選擇計算 導(dǎo)軌采用貼塑導(dǎo)軌。采用貼塑導(dǎo)軌的主要目的在于： （1）避免金屬類材料的摩擦系數(shù)大，抗磨損能力較低，速度緩時頻繁出現(xiàn)嚴(yán)重磨損和人工工作時手感較重等不方便之處。 （2）避免出現(xiàn)相互接觸的金屬面的質(zhì)量降低和相關(guān)部件的工作壽命的減短。 摩擦因數(shù)u=0.04 極限=39MPa*m*min 總重力F=5880N 導(dǎo)軌與滑塊的接觸長度為21.2mm，寬度為148.7mm，由此可得面積為S=0.315244m^2*cos（20） 壓力一共分給四個一樣的滑塊，可以求得導(dǎo)軌與滑塊接觸部分的壓強(qiáng)為P=F/（4*S）=7458.43Pa，則=0.1315MPa*m*min<極限值，符合要求。 3.6絲杠軸尺寸安排 絲杠軸上從左往右按一定順序依次安裝著，皮帶輪，鎖定螺母，隔套，軸承，絲杠支座。 皮帶輪寬25mm，直徑24mm，皮帶輪右面預(yù)留出4mm，左面預(yù)留出5mm，這樣絲杠直徑24mm的部分長度是34mm。 一個軸承的中心軸線方向的長度為15mm，四個軸承中心軸線方向的長度為60mm，隔套中心軸線方向的長度為22mm，鎖定螺母的中心軸線方向的長是18mm，左邊預(yù)留出3mm，這樣絲杠直徑為30mm的部分總長為103mm。 絲杠支座小直徑部分寬度是33mm，絲杠直徑40mm，絲杠支座擋塊寬度是15mm，最大行程加安全距離為500mm，預(yù)留出13mm，則絲杠直徑40mm的部分長度為561mm，最右面預(yù)留出20mm，直徑為22mm。 綜上可得絲杠軸長度L=34mm+103mm+561mm+20mm=718mm 3.7工作說明 刀架部分的傳動 本次畢業(yè)設(shè)計是與企業(yè)合作完成的，其中有些零部件需要從國外進(jìn)口，圖 3—3 伺服動力刀塔就是進(jìn)口意大利的。動力電機(jī)通過皮帶把動力傳給伺服動力刀塔，從而這個伺服動力刀塔可以正常工作運(yùn)動。 圖3-3 伺服動力刀塔 安裝在上面的車刀可以有三種把刀方式： ①正著把刀 ②反著把刀 銑刀有三種安裝防式： ①徑向安裝 ②可以正軸向安裝 ③也可以反軸向安裝 這是為了配合在正負(fù)主軸上的加工的需要。從圖3-4可以看出軸向把刀與徑向把刀 圖3-4 伺服動力刀塔 4.主要部件三維建模 4.1 solidworks介紹 （1） solidworks的特點(diǎn) SolidWorks是一個三維軟件，可以進(jìn)行三維建模。Solidworks有功能十分強(qiáng)大，簡單易學(xué)和技術(shù)創(chuàng)新三大特點(diǎn)，使得solidworks成為領(lǐng)先的，主流的三維cad解決方案。它可以提供不同的設(shè)計方案，減少設(shè)計過程中的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。每一個工程師或者設(shè)計者都會感覺它操作方便，簡單易學(xué)。 用戶界面 用solidworks資源管理器可以方便地管理CAD文件。Solidworks資源管理器是唯一一個同windows資源管理器類似的CAD文件管理器。 配置管理 配置管理是solidworks軟件體系結(jié)構(gòu)中非常獨(dú)特的一部分，它涉及到零件設(shè)計，裝配設(shè)計和工程圖。配置管理使得你能夠在一個CAD文檔中，通過對不同參數(shù)的變換組合，派生出不同的零件或裝配體。 協(xié)同工作 用3DMeeting通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時地協(xié)同工作。3DMeeting是基于微軟NetMeeing 的技術(shù)而開發(fā)的專門為solidworks設(shè)計人員提供的協(xié)同工作環(huán)境。 裝配設(shè)計 在solidworks中，當(dāng)生成新零件時，你可以直接參考其他零件并保持這種參考關(guān)系。在裝配的環(huán)境里，可以方便地設(shè)計和修改零部件。對于超過一萬個零部件的大型裝配體，solidworks的性能得到極大的提高。 工程圖 Solidworks提供了生成完整的，車間認(rèn)可的詳細(xì)工程圖的工具。工程圖是全相關(guān)的，當(dāng)你修改圖紙時，三維建模，各個視圖，裝配體都會自動更新。 （2）solidworks的主要模塊 ①零件建模②曲面建模③鈑金設(shè)計④幫助文件⑤數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換⑥高級渲染⑦圖形輸出⑧特征識別⑨軟件設(shè)計 （3） solidworsks的標(biāo)準(zhǔn)件庫 Solidworks自帶的標(biāo)準(zhǔn)件庫，庫中含有螺栓，螺母，螺釘，螺柱，鍵，銷，墊圈，擋圈，密封圈，彈簧，型材，法蘭等常用零部件，模型數(shù)據(jù)可直接被調(diào)用。 4.2絲杠支座三維建模 圖4-1絲杠支座三維圖 絲杠支座三維圖是經(jīng)過若干拉伸、拉伸-切除、導(dǎo)孔等一系列操作完成的。 4.3滑板三維建模 圖4-2 滑板三維圖 滑板三維圖是經(jīng)過若干拉伸拉伸-切除導(dǎo)孔筋圓周陣列直線陣列等一系列操作完成的。 5結(jié)論 車銑復(fù)合機(jī)床集成了車床和銑床的特點(diǎn)，可以在一臺機(jī)床上實(shí)現(xiàn)車削與銑削的加工工序，這個車銑復(fù)合技術(shù)大大降低了生產(chǎn)成本，提高了加工精度與定位精度，使得加工出的零部件質(zhì)量更高，更是機(jī)械行業(yè)的一次革新發(fā)展。 本次畢業(yè)設(shè)計在大連機(jī)床集團(tuán)順利完成，通過對車銑復(fù)合機(jī)床下刀架單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計，準(zhǔn)確的對下刀架單元進(jìn)給傳動部分的伺服電機(jī)、皮帶輪、脹套、導(dǎo)軌、滾珠絲杠螺母副進(jìn)行了選擇、計算、校核，使電機(jī)帶動上皮帶輪，上皮帶輪通過皮帶帶動下皮帶輪，然后帶動滾珠絲杠螺母副，從而達(dá)到了所要求的刀具進(jìn)給運(yùn)動的預(yù)期. 本次畢業(yè)設(shè)計完成了下刀架單元中滑板、絲杠支座、床鞍的二維零件圖和下刀架單元的整體裝配圖，并用Solidworks完成了絲杠支座和滑板的三維建模。 參考文獻(xiàn) [1]吳寶海,嚴(yán)亞南,羅明等.車銑復(fù)合加工的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用前[J].航空制造技術(shù),2010,19:42. 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