X6132型万能升降台铣床升降台设计
ee
（ee）
指导老师：ee
[摘要]：本次设计是针对X6132型万能升降台铣床升降台进行三维参数化设计，通过对升降台的结构设计、总体方案设计、传动系统计算，对轴承的选择、轴上零件的定位、传动系统的润滑选择，最终建立了Pro-E三维参数化模型并生成二维工程图。希望本次设计时所遇到的及所解决的问题对自己以后的工作有所帮助。
[关键字]：升降台三维参数化二维工程图
The X6132 universal milling machine lifts
ee
(ee)
Tutor:ee
[Abstract]:This design is for X6132 Universal lifts milling machine lifts three-dimensional parametric ,design by the structural design of the lifting platform ,the overall design ,the transmission calculation ,the choice of the bearing ,shaft positioning of parts ,transmission lubrication choice ,and establish the proe three-dimensional parametric model and generate 2D drawings ultimately .This design and the problems we have faced will helped on our own future work and studying.
[Keywords]:the efficiency and accuracy of the lifts three-dimensional parametric
two-dimensional drawings.
目录
1.绪论 (1)
1.1现在制造业发展状况 (1)
1.1.1发展现状 (1)
1.1.2发展趋势 (3)
1.2研究方法 (4)
1.2.1成组技术 (4)
1.2.2虚拟制造技术 (5)
1.2.3建模技术 (7)
1.2.4虚拟制造技术 (7)
1.3问题的提出 (8)
2.X6132铣床升降台结构特点 (9)
2.1X6132万能升降台铣床的工艺范围及应用领域 (9)
2.1.1工艺范围 (9)
2.1.2应用领域............................. 错误！未定义书签。
2.1.3应用领域X6132万能升降台铣床主要构造 . 错误！未定义书签。
2.1.4 X6132万能升降台铣床主要特点 ......... 错误！未定义书签。
2.1.5 X6132万能升降台铣床主要技术参数 ..... 错误！未定义书签。
2.2本文的研究目的和意义 .................... 错误！未定义书签。
2.3本章小结 ................................ 错误！未定义书签。
3．总体方案设计......................... 错误！未定义书签。
3.1结构设计及说明 .......................... 错误！未定义书签。
3.2升降台进给电机的选择 .................... 错误！未定义书签。
3.2.1参数计算............................. 错误！未定义书签。
3.2.2升降台的传动系统 ..................... 错误！未定义书签。
4.传动系统设计计算 ....................... 错误！未定义书签。
4.1各轴计算转速的确定 ...................... 错误！未定义书签。
4.2各传动轴功率的确定 ...................... 错误！未定义书签。
4.3各传动轴扭矩的确定 ...................... 错误！未定义书签。
4.4各传动轴直径的确定 ...................... 错误！未定义书签。
4.5传动轴上齿轮齿数的确定................... 错误！未定义书签。
4.6确定齿轮齿数时应注意的问题............... 错误！未定义书签。
4.7变速组内模数相同时齿轮齿数的确定......... 错误！未定义书签。
4.8齿轮各项参数的确定....................... 错误！未定义书签。
5.轴承的选择 ............................. 错误！未定义书签。
5.1各类轴承的应用范围....................... 错误！未定义书签。
5.2各类轴承选择............................. 错误！未定义书签。
6.轴上零件的定位 (39)
6.1零件的轴向定位 (39)
6.2零件的周向定位 (39)
7.传动系统的润滑 ......................... 错误！未定义书签。
7.1润滑系统的要求........................... 错误！未定义书签。
7.2润滑脂的选择............................. 错误！未定义书签。
7.3选择使用润滑油应考虑的因素............... 错误！未定义书签。
7.4润滑方式................................. 错误！未定义书签。
7.5防漏措施................................. 错误！未定义书签。
8.三维设计 ............................... 错误！未定义书签。
8.1轴设计步骤............................... 错误！未定义书签。
8.2齿轮设计步骤............................. 错误！未定义书签。
8.3轴承设计步骤............................. 错误！未定义书签。
8.4升降台箱体的设计......................... 错误！未定义书签。
8.5升降台的................................. 错误！未定义书签。
8.6升降台的内部传动系统结构................. 错误！未定义书签。
8.7升降台三维图的分解图..................... 错误！未定义书签。
8.8三维图生成的二维工程图................... 错误！未定义书签。
8.9轴的零件图 (55)
9.设计总结 ............................... 错误！未定义书签。致谢 .. (57)
参考文献 (58)
1.绪论
1.1现在制造业发展状况
现代机械制造业已经不是传统意义上的机械制造业，它是集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激光学、管理学等最新成就为一体新技术与新兴工业的综合体。先进的机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科，是以提高质量、效益、竞争力为目标，包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。随着社会的发展，人们对产品的要求越来越高，所以必须采用先进的现代机械制造技。
1.1.1发展现状
在产品设计方面，普遍采用计算机辅助产品设计（CAD）、计算机辅助工程分析（CAE）和计算机仿真技术；在加工技术方面，已实现了底层（车间层）的自动化，包括广泛地采用加工中心（或数控技术）、自动引导小车（AGV）等。近10余年来，发达国家主要从具有全新制造理念的制造系统自动化方面寻找出路，提出了一系列新的制造系统，如计算机集成制造系统、智能制造系统、并行工程、敏捷制造等。
（1）计算机集成制造系统（CIMS）
它是在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上，通过计算机及其软件，将制造厂全部生产活动所需的各种分散的自动化系统有机地集成起来，是适合于多品种、中小批量生产的总体高效率、高柔性的制造系统。首先在功能上，它包含了一个工厂的全部生产经营活动，即从市场预测、产品设计、加工工艺、制造、管理至售后服务以及报废处理的全部活动。因此它比传统的工厂自动化的范围要大得多，是一个复杂的大系统，是工厂自动化的发展方向。其次，在集成上，它涉及的自动化不是工厂各个环节自动化的简单叠加，而是在计算机网络和分布式数据库支持下的有机集成。这种集成主要体现在以信息和功能为特征的技术集成，即信息集成和功能集成。计算机集成制造系统的核心技术是CAD和CAM技术。
（2）智能制造系统（IMS）
智能制造系统是指将专家系统、模糊逻辑、人工神经网络等人工智能技术应用到制造系统中，以解决复杂的决策问题，提高制造系统的水平和实用性。人工智能的作用是要代替熟练工人的技艺，学习工程技术人员的实践经验和知识，并用于解决生产中的实际问题，从而将工人、工程技术人员多年来积累起来的丰富而又宝贵的实践经验保存下来，在实际的生产中长期发挥作用。智能制造系统的核心技术是人工智能。
（3）并行工程（CE）
并行工程又称同步工程或同期工程，是针对传统的产品串行开发过程而提出的概念和方法。并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关各种过程的系统方法。该方法要求开发人员从设计开始就考虑产品整个生命周期中的所有因素，包括产品制造工艺、质量、成本、进度计划和用户要求等。并行工程通过组成多学科的产品开发群组协同工作，利用各种计算机辅助工具等手段，使产品开发的各个阶段，既有一定的时序又能并行，同时采用上、下游的各种因素共同决策产品开发各阶段工作的方式，在产品开发的早期就能及时发现产品开发全过程中的问题，从而缩短产品开发周期，提高产品质量，降低成本，增加企业竞争能力。并行工程强调在集成环境下的并行工作，因此，它是CIMS 进一步发展的方向。
（4）敏捷制造（AM）
敏捷制造又称灵捷制造、迅速制造和灵活制造等。它是将柔性生产技术、熟练掌握生产技能和知识的劳动力与促进企业内部和企业之间相互合作的灵活管理集成在一起，通过所建立的共同基础结构，对迅速改变或无法预见的消费者需求和市场时机作出快速响应。敏捷制造的基本原理是采用标准化和专业化的计算机网络和信息集成基础结构，以分布式结构连接各类企业，构成虚拟制造环境，以竞争合作为原则，在虚拟制造环境内动态择合作伙伴，并通过组成虚拟企业来适应持续多变、无法预料的市场变化。敏捷制造的核心是虚拟公司，虚拟公司映射为虚拟制造系统，虚拟制造系统是敏捷制造的关键。敏捷制造是一种战略决策，它是能使各合作伙伴既保证各自的利益，又能获得共同利益的一种全新的生产组织模式和制造模式。目前，敏捷制造仍在发展研究中。
①国内情况
近十几年来，我国大力推广应用CIMS技术，20世纪90年代初期已建成研究环境，包括有CIM S实验工程中心和7个开放实验室。在全国范围内，部署了CIMS的若干研究项目，诸如CIMS软件工程与标准化、开放式系统结构与发展战略、CIMS总体与集成技术、产品设计自动化、工艺设计自动化、柔性制造技术、网络与数据库技术以及系统理论和方法等专题。各项研究均取得了丰硕成果，获得不同程度的进展。近几年，已有一些大中型骨干企业实施了工厂CIMS工程。如成都飞机工业公司以国家CIMS实验工程为技术依托，和清华大学、南京航空航天大学、西北工业大学等单位合作开发了计算机集成制造系统工程，在公司的计算机网络和分布式数据库支持下，由管理信息系统、质量信息系统、工程信息系统和车间自动化系统有机集成，形成了一个计算机辅助经营、设计、管理、制造的初步集成系统，以满足航空产品研制和多品种小批量生产的需要。
但我国的机械制造技术水平与发达国家相比还有一定差距，大部分大型机械制造企业和绝大部分中小型机械制造企业主要限于CAD和管理信息系统。
1.1.2发展趋势
现代机械制造技术的发展主要表现在两个方向上：一是精密工程技术，以超精密加工的前沿部分——微细加工、纳米技术为代表，将进入微型机械电子技术和微型机器人的时代；二是机械制造的高度自动化，以CIMS和敏捷制造等的进一步发展为代表。21世纪制造业的发展方向可用“三化”来概括，即全球化、虚拟化和绿色化。
（1）全球化
制造的全球化，可以说是21世纪机械制造业自动化最重要的发展趋势。近年来，在各种工业领域中，国际化经营不仅成为大公司而且已是中小规模企业取得成功的重要因素。全球化制造的第一个技术基础是网络化。由于网络通迅技术的迅速发展和普及，正在给企业的生产和经营活动带来革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行，实现制造的全球化。第二个技术基础是集成化与标准化。异地制造实际上是实现产品信息集成、功能集成、过程集成和企业集成。实现集成的基础与关键是标准化，可以说, 没有标准化就没有全球化。
（2）虚拟化
虚拟化是指设计过程中的拟实技术和制造过程中的虚拟技术。虚拟化可以大大加快产品的开发速度和减少开发的风险。产品设计中的拟实技术是指面向产品的结构和(性能分析技术，以优化产品本身性能和成本为目标，包括产品的运动仿真和干涉检验、动力学分析、造型设计、人机工程学分析、强度和刚度的有限元计算等。制造过程中的虚拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检验，检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性，以优化产品的制造工艺，保证产品质量、生产周期和最低成本为目标，进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计的建模和仿真。虚拟化的核心是计算机仿真。通过仿真软件来模拟真实系统，以保证产品设计和产品工艺的合理性，保证产品制造的成功和生产周期，发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。
（3）绿色化
已经颁布实施的ISO 9000系列国际质量标准和ISO 14000国际环保标准为制造业提出了一个新的课题，就是快速实现制造的绿色化。绿色制造则通过绿色生产过程( 绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理) 生产出绿色产品，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面影响，同时原材料和能源的利用效率能达到最高。如何最有效地利用资源和
最低限度地降低环境污染，是摆在制造企业面前的一个重大课题。绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式,它实质上是人类社会可持续发展战略在现代制造业的体现，也是未来制造业自动化系统必须考虑的重要问题。
1.2研究方法
1.2.1成组技术
成组技术GT揭示和利用事物间的相似性，按照一定的准则分类成组，同组事物采用同一方法进行处理，寻求解决这租问题相对统一的最优方案，以便提高效益的技术,称为成组技术。在机械制造工程中，成组技术是计算机辅助制造的基础，将成组哲理用于设计、制造和管理等整个生产系统，改变多品种小批量生产方式，从而获得最大的经济效益。
（1）成组技术的应用
目前发展的成组技术是应用系统工程学的观点，将中、小批生产中的设计制造和管理等方面作为一个生产系统整体，统一协调生产活动的各个方面,全面实施成组技术以提高综合经济效益。通过对成组技术基本原理的分析，进行成组技术应用可行性论证工作，制定成组技术应用的途径和技术方案如图所示步骤展开。以下将从产品设计、制造等方面简述成组技术的应用。
图1.1成组技术的应用过程
1）产品设计由于使用成组技术指导设计，赋予各类零件以更大的相似类型，这就为在制造管理方面实施成组技术奠定良好的基础，使之取得更好的效果。此外，由于新产品具有继承性，使往年累积并经过考验的有关设计和制造经验再次应用，有利于保证产品质量的稳定。以成组技术为指导的设计合理化和标准化工作将为实现计算机辅助设计(CAD)奠定良好的基础；为设计信息最大程度地重复使用，加快设计速度，节约时间作出贡献。据统计，当设计一种新产品时，往往有3 /4以上的零件设计可参考借鉴或直接引用原有的产品图纸，从而减少新设计的零件,这不仅免除设计人员的重复性劳动，也减少工艺准备工作和降低制造费用。
2）制造工艺成组技术在制造工艺方面最先得到广泛应用。开始用于成组工序，即将加工方法、安装方式和机床调整相近的零件归结为零件组，设计出适用于全组零件加工的成组工序。成组工序允许采用同一设备和工艺装置，及相同或相近的机床调整加工全组零件，这样，只要能按零件组安排生产调度计划，就可大大减少因零件品种更换所需要的机床调整时间。此外，由于零件组内诸零件的安装方式和尺寸相近，可设计出应用于成组工序的成组夹具(共用夹具)，只要进行少量的调整或更换某些零件，成组夹具就可适用于全组零件的工序安装。成组技术亦可应用于零件加工的全工艺过程，为此，应将零件按工艺过程相似性分类以形成加工族，然后针对加工族设计成组工艺过程。成组工艺过程是成组的集合，能保证按标准化的工艺路线采用同一组机床加工全加工族的诸零件。应指出，设计成组工艺过程、成组工序和成组夹具都以成组年产量为依据。因此，成组加工可采用先进的生产工艺技术，以成组技术指导的工艺设计合理化和标准化为基础，不难实现计算机辅助工艺进程设计(CAPP)及计算机辅助成组夹具设计。
1.2.2虚拟制造技术
（1）虚拟制造的分类
虚拟制造既涉及到与产品开发制造有关的活动，又包含与企业组织经营有关的管理活动。根据所涉及的范围及工程活动类型，可将虚拟制造分为三类：以设计为核心的虚拟制造；以生产为核心的虚拟制造；以控制为核心的虚拟制造。
1）以设计为核心的虚拟制造。以设计为核心的虚拟制造将制造信息引人设计过程，利用仿真来优化产品设计，从而在设计阶段就可以对零件甚至整机进行可制造性分析，包括加工工艺分析、热力学分析、动力学以及运动学分析等。主要解决"设计出来的产
品是什么样"的问题，以便对产品各方面性能进行仿真与评估;
2）以生产为核心的虚拟制造。以生产为核心的虚拟制造将仿真技术溶人生产过程模型，以此来评估和优化生产过程，以低费用快速评价不同的工艺方案、资源需求计划、生产计划等。主要解决“这样组织生产是否合理”的问题，以便对生产过程进行仿真，对各个生产计划进行评估。
3）以控制为核心的虚拟制造。以控制为核心的虚拟制造将仿真技术加到控制模型和实际处理中，实现基于仿真的最优控制。充分利用计算机的强大功能将传统的各种控制仪表、检测仪表的功能数字化，对生产线的优化等生产组织和管理活动进行仿真。主要解决“如何去控制”的问题。
（2）虚拟制造的特点
1）虚拟性。虚拟制造不是真实的制造过程，不生产实际的产品、不消耗真实的材料与能源，是通过数字化手段来对真实制造过程进行动态模拟以实现制造的本质过程。
2）基于数字化模型的集成。虚拟制造过程依赖于模型，涉及到的模型有产品模型、过程模型、活动模型和资源模型。通过这些数字化模型在计算机上的集成，实现对产品的设计、制造、测试、装配等操作，而不再做对传统的原型样机的反复修改。
3）支持敏捷制造。由于整个过程的信息存储在计算机内，能够根据用户需求或市场的变化快速改型设计，快速投人生产，能够大幅度压缩开发新产品的时间、提高质量、降低成本。
4）分布合作。借助于计算机网络，虚拟制造可使分不在不同地点、不同部门的不同专业人员对同一个产品模型同时工作，相互交流，实现信息共享，减少大量文档生成及其传递的时间和误差，从而使产品开发更快捷、优质、低耗地响应市场变化。
5）仿真结果的高可信度。虚拟制造就是通过模型的验证、效验等仿真技术来检测设计出的产品或制订出的生产规划，使得产品开发或生产组织一次成功，所以它能真实地反应实际对象。
（3）虚拟制造的关键支撑技术
虚拟制造借助于虚拟环境中获取的各种信息，集成和综合了可运行制造的环境，用来改善从装配产品的概念设计到动态仿真的各个阶段。虚拟制造技术涉及面很广，如环境构成技术、过程特征抽取、集成基础结构的体系结构、制造特征数据集成、多学科交叉功能、决策支持工具、接口技术、虚拟现实技术、建模与仿真技术等。其中后三项是虚拟制造的核心技术。
1）虚拟现实技术
虚拟现实(Virtual Reality VR)技术是美国Jaron Lanier于1989年首次提出的，该技术的内涵是由计算机直接把视觉、听觉和触觉等多种信息合成，并提示给人的感觉器官，在人的周围生成一个三维的虚拟环境。从而把人、现实世界和虚拟空间结合起来，融为一体，相互间进行信息的交流和反馈。虚拟现实技术或由它构建的系统，最重要的特征在于沉浸感(Immersion)，交互性(Interaction)和构想性(Imagination)。虚拟现实技术综合利用计算机图形系统、各种显示和控制等接口设备，在计算机上生成可交互的三维虚拟环境。虚拟现实系统(VRS)由人机接口、软件技术、虚拟实现的计算平台等部分组成。利用VRS 可以对真实世界进行动态模拟，通过用户的交互输人，并及时按输出修改虚拟环境，使人产生身临其境的沉浸感觉
1.2.3建模技术
虚拟制造系统是现实制造系统在虚拟环境下的映射，是现实制造系统的模型化、形式化和计算机化的抽象描述和表示。虚拟制造系统的建模包括生产模型、产品模型和工艺模型。
(1)生产模型。可归纳为静态描述和动态描述两个方面。静态描述是对系统生产能力和生产特性的描述，给出产品设计方案的可能性;动态描述是对系统动态行为和状态的描述，进而预测产品生产的全过程。
(2)产品模型。产品模型是制造过程中，各类实体对象模型的集合。对虚拟制造系统来说，要使产品实施过程中的全部活动集成，就必须具有完备的产品模型，即产品模型描述的信息既包含产品结构、产品形状特征等静态信息，还包含能够进行干涉检查，各项性能分析等方面的动态信息，是能够通过映射、抽象等方法提取产品实施中各活动所需所有信息的模型。
(3)工艺模型。将工艺参数与影响制造功能的产品设计属性联系起来，以反应生产模型与产品模型之间的交互作用。工艺模型必须具备以下功能:计算机工艺仿真、制造数据表、制造规划、统计模型以及物理和数学模型。
1.2.4虚拟制造技术
仿真就是应用计算机对复杂的现实系统经过抽象和简化形成系统模型，然后在分析的基础上运行此模型，从而得到系统一系列的统计性能。由于仿真是以系统模型为对象的研究方法，借助于计算机的快速运算能力，可以用很短时间模拟实际生产中需要很长时间的生产周期，因而可以缩短决策时间，避免资金、人力和时间的浪费，并可重复仿真，优化实施方案。
仿真的基本步骤为：研究系统、收集数据一建立系统模型、确定仿真算法、建立仿真模
型神运行仿真模型、输出结果并分析。虚拟制造系统中的产品开发涉及到产品建模仿真、设计过程规划仿真、实际生产过程行为仿真、装配过程仿真、检验过程仿真等，以便对设计结果进行评价，实现设计过程早期反馈，减少或避免产品设计错误。
1.3问题的提出
由以上现状分析我们可以看出，在机床加工中铣床的加工工作量在总制造工作量中占有很大的比重。铣床除能铣削平面、沟槽、齿轮、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。但是铣床在大批量生产时存在许多的不足之处：
(1)自动化程度不高，难以进行大批量的生产；
(2)工作效率低，且工人的工作环境恶劣；
(3)占用人力较多，操作固定不变易出错；
(4)精度不高，工件装夹费时；
(5)加工产品质量不高。
针对以上传统铣床的不足之处及生产中存在的问题，有必要对铣床进行三维参数化设计。通过三维参数化设计的方法提高产品质量和生产效率，实现自动化，降低劳动强度及工作量。本次设计主要就是设计X6132万能升降台铣床升降台，用proe软件对升降台进行三维参数建模，并生成二维工程图，这样就可以很大程度的提高加工效率，也可以减少人工更改的次数差，通过相关的尺寸约束对模型进行驱动，提高加工的质量等。
2.电机选择
2.1电动机选择
2.1.1选择电动机类型 2.1.2选择电动机容量
电动机所需工作功率为： ηw
d P P =； 工作机所需功率w P 为： 1000
Fv
P w =
； 传动装置的总效率为： 4321ηηηηη=；
传动滚筒 96.01=η 滚动轴承效率 96.02=η 闭式齿轮传动效率 97.03=η 联轴器效率 99.04=η 代入数值得：
8.099.097.099.096.02244321=???==ηηηηη 所需电动机功率为： kW kW Fv P d 52.106010008.040100001000=???==η
d P ε略大于d P 即可。
选用同步转速1460r/min ；4级 ；型号 Y160M-4.功率为11kW
2.1.3确定电动机转速
取滚筒直径mm D 500= min /6.125500100060r v n w =?=π
1.分配传动比 （1）总传动比 6
2.116
.1251460===w m n n i (2)分配动装置各级传动比
取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比
e
03.44.101==i i 则低速级的传动比 88.203
.462.110112===i i i
2.1.4 电机端盖组装CAD 截图
图2.1.4电机端盖
2.2 运动和动力参数计算 2.2.1电动机轴
m
N r kW
n
P
T n n p p m
d
?======81.689550min
/146052.100
2.2.2高速轴
m N r kW
n
p T n n p p m
d
?=?======09.68146041
.1095509550min
/146041.101
1
1
1
4
1
η
2.2.3中间轴
m N r r kW n p T i n n
p p p
?=?======??===
6.2632.36210
.1095509550min /2.362min /03.4146010.1097.099.052.102
2
2
01
1
2
3
200112
ηηη
2.2.4低速轴
m
N r kW n p T i
n n p p p
?=?======??===
8.735955076.12569
.99550min /76.12588.22.36269.997.099.010.103
3
3
12
2
3
3
210223
ηηη 2.2.5滚筒轴
m N r kW n p T i
n n p p p
?=?=====??===
72076.12549
.995509550min /76.12549.999.099.069.94
4
4
23
3
4
4
220334
ηηη
3.齿轮计算
3.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
1>按传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。
2>绞车为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095-88）。
3>材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr （调质），硬度为280 HBS ，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240 HBS ，二者材料硬度差为40 HBS 。
4>选小齿轮齿数241=z ，大齿轮齿数76.9603.4242=?=z 。取97
2=z
5初选螺旋角。初选螺旋角?=14β
3.2按齿面接触强度设计
由《机械设计》设计计算公式（10-21）进行试算，即
[]3
0112H
E
H d t t Z Z T K d σμ
μεφα
+=
3.2.1确定公式内的各计算数值
（1）试选载荷系数6.1=t k 1。
（2）由《机械设计》第八版图10-30选取区域系数433.2=h z 。
（3）由《机械设计》第八版图10-26查得78
.01=εα，87
.02
=ε
α，则
65
.121=+=ε
ε
εααα。
（4）计算小齿轮传递的转矩。 mm N mm N n p T .108.6.146041.10105.95105.95451051?=??=??=
（5）由《机械设计》第八版表10-7 选取齿宽系数1=d φ
（6）由《机械设计》第八版表10-6查得材料的弹性影响系数MPa Z e 8.189= （7）由《机械设计》第八版图10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限
MPa H 6001lim =σ ；大齿轮的接触疲劳强度极限MPa H 5002lim =σ 。
13计算应力循环次数。
911103.61530082114606060?=??????==h jL n N
91
21056.103
.4?==
N N （9）由《机械设计》第八版图（10-19）取接触疲劳寿命系数
90.01=HN K ;95.02=HN K 。
（10）计算接触疲劳许用应力。
取失效概率为1%，安全系数S=1，由《机械设计》第八版式（10-12）得 []MPa MPa S
K HN H 5406009.01lim 11=?==σσ
[]MPa MPa S K HN H 5.52255095.02lim 22=?==σσ
（11）许用接触应力
[][][]MPa H H H 25.53122
1=+=σσσ
3.2.2计算
（1）试算小齿轮分度圆直径d t 1
1t d =
32486.01046.16??=341046.167396.0??=10738.1213?=4
9.56mm
（2）计算圆周速度v 0 s m n d t /78.31000
6056.49146010006011=???=?=ππν
（3）计算齿宽及模数
11
cos 49.56t
nt
mm d
m
z
β
==
=
=z
d
m
t
nt
1
1cos β
2414cos 56.49??=24
97
.056.49?=2mm
h=2.25=nt m 2.25?2=4.5mm
=h
b 49.56/4.5=11.01 （4）计算纵向重合度
==βφ
ε
β
tan 318.01
z d
0.318?1?24?tan ?14=20.73
（5）计算载荷系数K 。
已知使用系数,1=K A 根据v= 7.6 m/s,7级精度，由《机械设计》第八版图10-8查得动载系数;11.1=K v
由《机械设计》第八版表10-4查得K H β
的值与齿轮的相同，故;
42.1=K H β
由《机械设计》第八版图 10-13查得35
.1=βf K
由《机械设计》第八版表10-3查得4.1==βαH H K K .故载荷系数
==βαH H V A K K K K K 1?1.11?1.4?1.42=2.2
（6）按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径，由式（10-10a ）得
==3
11K
d d t
t K
mm 11.55375.156.496
.12
.256.4933
=?=? （7）计算模数
==z d m n 1
1c o s βmm 22.22411
.5597.02414cos 11.55=?=??
3.3按齿根弯曲强度设计
由式（10-17）
[]
3
2
2
112cos σε
φα
ββ
F
Sa
Fa
d
n
Y Y z Y T m
K ??
≥
3.3.1确定计算参数
（1）计算载荷系数。
==βαf f V A K K K K K 35.14.111.1???=2.09
（2）根据纵向重合度 903
.1=ε
β ，从《机械设计》第八版图10-28查得螺旋角
影响系数88
.0=Y β
（3）计算当量齿数。
37.2691.024********.0cos cos 3
3
3
11=====
βz z V
59.10691
.0971497cos cos 3
3
22
====βz z
v （4）查齿形系数。
由表10-5查得18
.2;57.221==Y Y Fa Fa
（5）查取应力校正系数。
由《机械设计》第八版表10-5查得79
.1;6.121
==Y Y Sa Sa
（6）由《机械设计》第八版图10-24c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 MPa FE 5001=σ
；大齿轮的弯曲强度极限 MPa FE 3802=σ
；
（7）由《机械设计》第八版图10-18取弯曲疲劳寿命系数 85
.01=K FN ，88.02=K FN ；
（8）计算弯曲疲劳许用应力。
取弯曲疲劳安全系数S ＝1.4,由《机械设计》第八版式（10-12）得
[][]MPa
MPa S
F MPa MPa S
F FE FN FE FN K
K 86.2384
.138088.057.3034
.185500
.02
2
2
1
1
1=?====
=
σ
σσ
σ
（9）计算大、小齿轮的[]
σF
Y Y Sa Fa 并加以比较。
[]
1363..057.303596
.1592.21
11=?=
σF Y
Y Sa Fa
[]
σF Y
Y Sa Fa 2
22
=
01642.086
.238774
.1211.2=?
由此可知大齿轮的数值大。
3.3.2设计计算
m
mm mm m
n
59.1085.4342.401642.065
.1*88.08.610.22332
3
2
2
4
97.024
)
14(cos 10==?=??????≥?
对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m n 大于由齿面齿根弯曲疲
劳强度计算 的法面模数，取=
m n 2，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度得的分度圆直径100.677mm 来计算应有的齿数。于是由
73.26214cos 11.55cos 11
=??==m d z n β 取 27
1
=z ，则81.10803.4272=?=z 取;
1092
=z
3.4几何尺寸计算
3.4.1计算中心距
a=
()mm m z z n
2.14097
.0136
14cos 22)10927(cos 22
1
==??+=
+β
将中以距圆整为141mm.
3.4.2按圆整后的中心距修正螺旋角
?==??+=+=06.1497.0arccos 2
.14022
)10927(arccos
2)(arccos
21a
m z z n
β
因β值改变不多，故参数
ε
α
、k β、Z H
等不必修正。
3.4.3计算大、小齿轮的分度圆直径
XW5032型立式升降台铣床 一、XW5032型立式升降台铣床电气控制（见附图1） 控制电路由控制变压器TC1提供110V的工作电压，QF4用于交流电源的短路保护，QF5用于控制电路的短路保护，该电路的主轴制动，工作台常速进给和快速进给分别由控制电磁离合器Yc1、Yc2、Yc3来完成，电磁离合器需要的直流工作电压是由变压器Tc2及整流器Vc来提供的，QF7、QF8分别用于交、直流电源的短路保护。 1．主轴电动机M1控制 M1由交流接触器KM1控制，在机床上安装了一套启动SB3、SB4和停止SB6，点动SB5对M1的控制包括主轴的启动、点动、制动和快速进给。 (1)启动：在启动前先按照顺铣或逆铣的要求，用组合开关SA1预定M1的转向。 按一下SB4→KM1线圈通电→KT1、KT2延时接通→KM1自锁→主轴M1启动运行→M1启动后M2才能启动运行。 (2)停机与制动：按下SB5或SB6→KM1线圈断电，电磁铁Yc1通电→主轴电动 机M1停止并制动。制动电磁离合器Yc1装在主轴传动系统与M1转轴相连的传动轴上，当Yc1通电吸合时，将摩擦片压紧，对M1进行制动。停转时，应按住SB5或SB6直至主轴停转才能松开，一般主轴的制动时间不超过0.5S。 (3)主轴的变速冲动：主轴的变速是通过改变齿轮的传动比实现的。在需要变速 时，将变速手柄拉出，转动变速盘调节到所需的转速，然后再将变速柄复位。 手柄复位时，瞬间压动行程开关SQ0，手柄复位后，SQ0也随之复位，在SQ0动作瞬间，SQ0的常开触点先断开其他支路，然后其常开触点闭合，相当于点动控制，使得齿轮转动一下以利于啮合，如果点动一次齿轮还不能啮合，可以重复进行上述动作。 (4)主轴换刀控制：在上刀或换刀时，主轴应处于制动状态，以避免发生事故。 此时只要将换刀制动开关SA01扳至“接通”位置，其常闭触点SA01断开控制电路，保证在换刀时各机床没有任何动作；其常开触点SA01接通制动电磁铁YC1，使主轴处于制动状态。换刀结束后，要将换刀制动开关SA01扳回至“断开”位置。
毕业设计
茂名职业技术学院 2011年12月21日 数控铣床X-Y工作台设计 【摘要】 本设计是在数控机床工作原理之上设计一台简单的、经济型的x-y 数控铣床工作台。X-Y数控工作台的机电系统设计是一个开环控制系统,其结构简单，实现方便而且能够保证一定的精度。降低成本,是微机控制技术的最简单的应用。它充分的利用了微机的软件与硬件功能以实现对机床的控制,使机床的加工范围扩大,精度和可靠性进一步得到提高。设计任务是完全围绕数控机床工作原理而展开的，本设计充分体现了数控机床机械设备部分与电气设备部分的紧密结合。X-Y数控工作台设计包括总体方案的设计、步进电机的选用、传动装置的设计、电气控制部分的设计和相关软件的设计。本设计的经济型数控工作台精度并不高，采用开环系统；机械传动部分采用步进电机直接连接滚珠丝杠，从而驱动工作台进给。步进电机是一个将脉冲信号转移成角位移的机电式数模转换器装置。其工作原理是：每给一个脉冲便在定子电路中产生一定的空间旋转磁场；由于步进电机通的是三相交流电，所以输入的脉冲数目及时间间隔不同，转子的旋转快慢及旋转时间的长短也是不同的。由于旋转磁场对放入其中的通电导体即转子切割磁力线时具有力的作用，从实现了旋转磁场的转动迫使转子作相应的转动，所以转子才可以实现转子带动丝杠作相应的运动。 关键词：X-Y数控工作台；设计任务；机械传动部件；控制系统
CNC XY table design Abstract The design is in the NC machine tool works on top of design a simple, economical CNC xy table. XY table CNC electromech anical system design is an open-loop control system, its structure is simple, convenient and can guarantee to achieve a certain degree of accuracy. Reduce costs, is a computer-controlled technology, the simplest applications. It is full advantage of the crisis in software and hardware capabilities in order to achieve the control of machine tools; to expand the scope of processing machines, precision and reliability, and further enhanced. Design task is completely around the NC machine tool works and carried out,this design fully reflects the CNC machine tools and electrical equipment, machinery and equipment part of the close combination of parts. CNC XY table design includes the overall program design, selection of stepper motors, gear design, electrical control part of the design and related software design. The design of the economy is not high-precision CNC table, using open-loop system; mechanical transmission part is directly connected to ball screw stepping motor, which drives table feed . Stepper motor is a pulse signal will be transferred into the angular displacement of the electromechanical DAC device. Its working principle is: each to a pulse will be generated in the stator circuit in a certain space rotating magnetic field; due to pass the three-phase stepper motors AC Therefore, the number of input pulses and the time interval is different from the rotation of the rotor rotation speed and the length of time are different. As the rotating magnetic field into which the power of both the rotor conductor cutting magnetic field lines when the role of a force, from the realization of the rotating magnetic field corresponding rotational force of rotor rotation, so the rotor can be achieved only lead screw rotor
目录 第1章课程设计目的 3 第2章课程设计主要内容 3第3章课程设计题目描述与要求 4 第4章万能升降台卧式铣床电气控制 系统设计 4第5章课程设计总结 14 参考文献14 附录一万能铣床电气原理图 15 附录二万能铣床零件清单 16 附录三万能铣床接线图 17 附图四万能铣床控制面板 18
第1章课程设计目的 1.1 掌握机械、电气知识的综合运用能力； 1.2 掌握分析机电传动控制系统的组成及原理的能力； 1.3 掌握设计机电传动控制系统的基本电气原理图的能力； 1.4 掌握编写设计说明书、操作说明书能力。 第2章课程设计主要内容 2.1分析设备的电气控制要求，指定设计方案并绘制草图。 2.2进行电路计算，选择元器件，并列出元器件目录表，绘制电气原理图。 2.3通电调试、故障排除、任务验收，编写设计说明书。
第3章课程设计题目描述与要求 题目：万能卧式铣床电气控制系统设计。万能铣床是一种通用的多用途机床，它可以进行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，它采用继电接触器电路实现电气控制。电气原理图是由主电路、控制电路和照明电路三部分组成。 主轴电动机拖动主轴带动铣刀进行铣削加工，通过组合开关来实现正反转；进给电动机通过操纵手柄和机械离合器的配合拖动工作台前后、左右、上下6个方向的进给运动和快速移动，其正反转由接触器来实现；冷却泵电动机供应切削液，且当主轴电动机启动后，用手动开关控制；3台电动机共用熔断器作短路保护，3台电动机分别用热继电器作过载保护。冷却泵由电动机M3拖动，只需要单向旋转。。 第4章万能卧式铣床电气控制系统设计 4.1电动机的选择 参照网上资料选取电机 表1铣床的电机参数参照表
X-Y 数控工作台课程设计 一、总体方案设计 1.1 设计任务 题目：X —Y 数控工作台的机电系统设计 任务：设计一种供立式数控铣床使用的X —Y 数控工作台，主要参数如下： （1）工作台面尺寸C ×B ×H ＝185mm ×195mm ×27mm ； （2）底座外形尺寸C1×B1×H1＝385mm ×385mm ×235mm ； （3）工作台加工范围X=115mm Y=115mm ； （4） X 、Y 方向的脉冲当量均为0.005mm 、脉冲；X 、Y 方向的定位精度均为±0.01mm ； （5）负载重量G=235N ； （6）工作台空载最快移动速度为3m/min ； 工作台进给最快移动速度为1m/min 。 （7）立铣刀的最大直径d=20mm ； （8）立铣刀齿数Z=3； （9）最大铣削宽度20e a mm ；
（10）最大被吃刀量10p a mm 。 1．2总体方案的确定 图1-1 系统总体框图 （1）机械传动部件的选择 ① 导轨副的选择 要设计的X-Y 工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承载的载荷不大，但脉冲当量小，定位精度高，因此，决定选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。 ② 丝杠螺母副的选择 伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足0.005mm 的脉冲当量和±0.01mm 的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。滚珠丝杠副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高、预紧后可消除反向间隙，而且滚珠丝杠已经系列化，选用非常方便，有利于提高开发效率。 ③ 减速装置的选择 选择了步进电动机和滚珠丝杠副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输
X5032立式铣床控制电路分析 图1-4 X5032立式铣床控制电路图 控制电路由控制变压器TC1提供110V的工作电压，FU4用于控制电路的短路保护。该电路的主轴制动、工作台常速进给和快速进给分别由控制电磁离合器YC1、YC2、YC3来完成，电磁离合器需要的直流工作电压是由整流变压器TC2及整流器VC来提供的，FU2、FU3分别用于交、直流电源的短路保护。
1．主轴电动机M1的控制 M1由交流接触器KM1控制，在机床的两个不同位置各安装了一套启动和停止按钮：SB2和SB6装在床身上，SB1和SB5装在升降台上。对M1的控制包括主轴的启动、制动、换刀制动和变速冲动。 ①启动：在启动前先按照顺铣或逆铣的工艺要求，用组合开关SA3预定M1的转向。 按一下SB1或SB2→KM1线圈通电并自锁→主轴电动机M1启动运行，标号（7-13）闭合→确保在M1启动后M2才能启动运行。 ②停机与制动：按下SB5或SB6→KM1线圈断电，电磁铁YC1通电→主轴电动机M1停止并制动。制动电磁离合器YC1装在主轴传动系统与M1转轴相连的传动轴上，当YC1通电吸合时，将摩擦片压紧，对M1进行制动。停转时，应按住SB5或SB6直至主轴停转才能松开，一般主轴的制动时间不超过。 ③主轴的变速冲动：主轴的变速是通过改变齿轮的传动比实现的。在需要变速时，将变速手柄拉出，转动变速盘调节所需的转速，然后再将变速柄复位。手柄复位时，瞬间压动行程开关SQ1,手柄复位后，SQ1也随之复位。在SQ1动作瞬间，SQ1的常开触点先断开其他支路，然后其常开触点闭合，相当于点动控制KM1→M1，使得齿轮转动一下以利于啮合；如果点动一次齿轮还不能啮合，可以重复进行上述动作。
文件编号文件名称立式升降台铣床操作指引 生效日期2013年4月18日版次：V1.0 页次：第1页共2页 制订审核核准 修订履历 版次修订日期修订内容修订者批准者 1.目的 1.1 为保证立式升降台铣床的正确操作和安全使用，从而完全满足生产要求。 1.2 对立式升降台铣床的正常维护与保养。 2.范围 2.1 适用于我司内的立式升降台铣床。 3.准备工作 3.1 上机前因穿戴好防护用品，戴好袖套或扎进袖口，不允许穿拖鞋；严禁戴手套，穿短裤，背心或 赤膊上班。 3.2开车前检查操作手柄，开关，旋钮是否处在正确位置，操纵是否灵活安全装置是否齐全，可靠，各 部状态是否良好。 3.3检查油箱，油杯中油量是否充足，擦净导轨面灰尘；按润滑图表的要求做好润滑工作。 3.4停机8小时以上使用机床时，应先低速空车运转3-5分钟，确认运转正常后，方可开始工作。 4.操作使用 4.1使用本机床前，必须熟悉机床结构，各操作手柄的功能及作用，冷却、润滑、电气系统及操作旋钮、 按钮开关的作用等。 4.2启动机床前，应检查各锁紧机构是否锁紧。在启动机床前要确保工件与刀具安装到位，绝对不要在 工件与刀具接触的情况下启动机床。只有在机床达到稳定的速度后，才能开始加工。 4.3电源接通后，应检查各旋钮、按钮开关的灵活、可靠性。点动开关为变速时用，调节主轴速度，应 在停车状态时进行，根据转速标识牌，分别调节三个变速手柄于A、B、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ及高、低速档不同位置即可实现。 4.4主轴转速按钮分顺时针旋转按钮、逆时针旋转按钮和停止按钮。 4.5工作台的移动，先选择工作台右下边的调节手柄，使其指向纵向、横向或停止。然后在操作面板上 选择工作台向前、向后或停止按钮来实现工作台的移动或停止。 4.6工作台进给时，必须松开需移动导轨的锁紧手柄，暂时不移动的导轨应锁紧。 4.7工作台横向进给时，应先松开工作台下面的锁紧手柄。手动进给，调节手柄应在停止档位。机动进 给，调节手柄应在横向档位，调节进给箱的三个变速手柄选择合适的进给速度，进行向前、向后进给。 4.8工作台纵向进给时，应先松开工作台前面的两个锁紧手柄。手动时，调节手柄应在停止档位。机动 进给，调节手柄应在纵向档位，调节进给箱的三个变速手柄选择合适的进给速度，进行向左、向右进给。 4.9工作台升降，应先松开锁紧螺母，若手动，直接转到摇把。若机动，需把摇把取下，点动上升按钮 或下降按钮使工作台上升或下降。精确定位必须配合手动操作，定位后，锁紧螺母再工作。 4.10冷却用的冷却液，通过操作面板上的冷却控制旋钮开关控制，调整喷嘴可控制冷却液流量的大小。 4.11维护保养。使用时，必须严格按照机床润滑，润滑油清洁，纵、横、垂直丝杠和导轨面，的润滑
目录 设计任务 (3) 一.系统总体方案设计 (3) (一)机械系统 (3) (二)接口设计 (3) (三)伺服系统设计 (4) (四)控制系统设计 (4) 二.机械系统的设计计算 (4) (一) 滚珠丝杠的选型与计算 (4) (二) 滚动直线导轨的选型与计算 (7) (三) 电机的选择 (8) (四)光电开关的选择 (10) (五)限位开关的选择 (10) 三控制系统设计 (12) 1.操作面板的布置图 (12) 2.操作面板功能介绍 (12) 3.控制系统原理框图 (15) 5、光电开关和限位开关信号采集原理 (15) 6、键盘、显示器接口电路分析 (15) 四程序 (16) 五参考文献 (19) 设计任务: X方向行程:300mm Y方向行程:200mm 工作台面的参考尺寸:500X300mm
平均切削力:1500N 平均切削进给速度:600mm/min 最高运动速度:6m/min 定位精度:0.02mm 工作寿命:每天8小时,工作8年,250天/年一.系统总体方案设计 由设计任务书知,本次设计可采用如下方案 (一)机械系统 1.传动机构采用滚珠丝杠副 2.导向机构采用滚动直线导轨 3.执行机构采用步进电机 (二)接口设计 1.人机接口 (1)采用键盘作为输入 (2)采用LED作为指示标志 (3)采用数码管作为显示器
2.机电接口 采用光电耦合器作为微型机与步进电动机驱动电路的接口,实现电气隔离. (三)伺服系统设计 采用开环控制 (四)控制系统设计 二.机械系统的设计计算 (一)滚珠丝杠的选型与计算 由技术要求,平均载荷F=1500N,丝杠工作长度L=300mm, 工作寿命8250816000h L h =??=,传动精度要求0.02mm σ=± 设导程P=5 mm ,则 max 600 120/min 5 60001200/min 5 m n r n r ==== (1) 求计算载荷 1.21.01.016001 C F H A M F K K K K N ==???= 由条件,查《机电一体化系统设计》表2-6取F K =1.2, 查表2-6取H K =1.2, 表2-4取 D 精度, 查表2-6取A K =1.0, (2)计算额定动载荷计算值Ca`由式 (2-4) 19209336Ca F N '===
论文（设计）任务书 注：本表按自然班填写。于动员时发给学生。不够纸请另附页。
前言 设计目的 数控机床课程设计是机电一体化专业教学中的一个重要的实践环节，学生学完技术基础课和专业课，特别是“数控技术及应用”课程后应用的，它是培养学生理论联系实际、解决实际问题能力的重要步骤。本课程设计是以机电一体化的典型课题---数控系统设计方案的拟定为主线，通过对数控系统设计总体方案的拟定、进给伺服系统机械部分设计，计算以及控制系统硬件电路的设计，使学生能够综合应用所学过的机械、电子和微机方面的知识，进行一次机电结合的全方面训练，从而培养学生具有初步设计计算的能力以及分析和处理生产过程中所遇到的问题的能力。 设计要求 课程设计是机床数控系统课程的十分重要实践环节之一。通过课程设计可以初步树立正确的设计思想，了解有关的工业政策，学会运用手册、标准、规范等资料；培养学生分析问题解决问题的实际能力，并在教师的指导下，系统地运用课程和选修课程的知识，独立完成规定的设计任务。 课程设计的内容是改造设备，实现以下几部分内容的设计训练。如精密执行机构（或装置）的设计、计算机I/O接口设计和驱动电路以及数控化电气原理设计等。 说明书的内容应包括：课程设计题目总体方案的确定、系统框图的分析、电气执行元件的选用说明、机械传动设计计算以及机械和电气及其他部分（如环形分配器等）的说明。 该课程设计的内容及方法，可以归纳如下： 1.采用微型计算机（包括单片机）进行数据处理、采集和控制。主要考虑计算机的选择或单片机构成电路的选用、接口电路、软件编制等。 2.选用驱动控制电路，对执行机构进行控制。主要考虑计算机的选择或单片机构成电路的选用，考虑电机选择及驱动力矩的计算，控制电机电路的设计。 3.精密执行机构的设计。主要是考虑数控机床工作台传动装置的设计问题：要弄清机构或机械执行元件的主要功能（传动运动、动力、位置装置、微调、精密定位或高速运转等），进行力矩、负载功率、惯性（转动惯量）、加（减）速控制和误差计算。 4.学会使用手册及图表资料。 1.总体方案的确定 1.1设计参数 系统分辨率为0.01mm，其它设计参数如下表。
机械制造装备课程设计项目总结报告题目：工作台面积320×1250mm2 卧式升降台铣 床主传动系统设计 院（系）机电工程学院 专业机械设计制造及其自动化 学生 学号 班号 指导教师韩振宇 填报日期2014年12月10 哈尔滨工业大学机电工程学院制
2014年4月 哈尔滨工业大学机械制造装备课程设计任务书
目录1.项目背景分析 1.1. 综合课程设计II的目的 1.2. 金属切削机床在国内外发展趋势 2. 研究计划要点与执行情况 2.1. 设计任务 2.2. 进度安排 3. 项目关键技术的解决 4. 具体研究内容与技术实现 4.1.机床的规格及用途 4.2.运动设计 1.确定极限转速： 2.确定结构网或结构式： 3.绘制转速图： 4.绘制传动系统图 1）确定变速组齿轮传动副的齿数 2）核算主轴转速误差 4.3.动力设计 1.传动件的计算转速 2.传动轴直径初定 3.主轴轴颈直径的确定 4.齿轮模数的初步计算 4.4.结构设计 4.5.零件的验算 1直齿圆柱齿轮的应力计算 2齿轮精度的确定 3传动轴的弯曲刚度验算 4主轴主件静刚度验算 5. 存在的问题与分析 6. 技术指标分析 参考文献
1. 项目背景分析 1.1.综合课程设计II的目的 机床课程设计，是在金属切削机床课程之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定传送和变速的结构方案中，得到设计构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。 1.2.金属切削机床在国内外发展趋势 机床作为加工的母机，总是要保证和提高加工质量和生产率，随着科技的不断进步，各种机床也相应地不断发展与更新，如性能参数的提高、功能的扩大、切削功率的加大，自动化程度的提高，机床动态性能的不断改善，加工精度的不断提高，基础元件的不断创新，控制系统的更新等等。 我国机床工业的发展趋势：根据机床工具工业局对振兴我国机床工业的设想，要在以后相当长时期内限制和压缩落后机床的生产，要化大力气发展高性能、高效率、高水平的适合国民经济需要的“高档”产品，改善机床品种的构成比。重点发展机、电、仪结合的产品。注意在冲压、电加工、激光、等离子加工中应用数控技术。 国外机床工业的发展，特别讲究机床的精度、效率，讲究机床制造工艺技术水平，试验分析与理论研究。从七十年代以来，国外已普遍推广使用数控机床。日本和美国已建成柔性自动化生产车间和柔性自动化工厂，整个机床制造的技术水平和自动检测控制技术已有大幅度提高。 2. 研究计划要点与执行情况 2.1.设计任务 机械制造及其自动化专业的“综合课程设计II”，是以车床和铣床主传动系统
X52、53K升降台铣床大修方案 X52、53K升降台铣床大修方案如下 一、机械部分： （1）、拆解整机，清洗机床床身及导轨副，跟据机床磨损情况，采用龙门刨床精刨床身各导轨面（包括床身导轨，横向与纵向进给导轨），并对各导轨面进行超音频淬火处理，再用专用龙门导轨磨床粗、精磨床身各导轨面，恢复其床身导轨的直线度、平行度等几何精度。 （2）、拆解横向、纵向工作台，滑板部分，对工作台、滑板与床身结合面进行补偿（粘贴导轨专用带）处理，并进行人工刮研工作台、滑板与床身结合面，恢复工作台及滑板的几何精度及功能。 （3）、拆解主轴箱，清洗检查磨损损坏的零部件，更换磨损齿轮及轴承，检查主轴变速，恢复各项功能及精度。 （4）、进给箱全部解体清洗，修理或更换磨损严重的轴、轴承、齿轮、摩擦片等零件。 （5）、修复润滑系统，保证各油路畅通，润滑充分。 （6）、恢复所有的机械部分功能及精度。 （7）、按大修工艺规程及该机床的有关制造标准逐一安装、调整（包括精度检查及修研）各部件。
二、电气控制系统部分 （1）机床整机线路全部更换，并更换电器盘上所有损坏的电气元件、按钮、开关等。重新装配电气盘及电气部分。 （2）对机床所有的电机进行检测、保养，更换磨损的元件。（3）重新联机调试。 三、外观:重新刷底漆、刮腻子、整机喷漆。 四、验收大纲： （1）本机床按照甲方提出的要求进行全面的检查修理改造达到大修检验的国家标准。 （2）电气控制系统动作准确、精确，运行正常。 （3）机械维修部分各部操作动作灵活，无涩滞现象。 五、质量承诺 1、自验收之日起，保修期内出现故障由承修方24小时内前来修理排除故障，维修费由承修方支付。 2、自验收之日起保修半年。 六、其余未尽事宜双方协商解决。
优秀设 计 图书分类号： 密级： 毕业设计(论文) 数控铣床X-Y工作台的设计 THE DESIGN OF X-Y TABLE IN MILLING 学生姓名 学院名称 专业名称 指导教师
20**年05月19日 摘要 X-Y数控工作台是是指能分别沿着X 向和Y向移动的工作台，是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵—横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的X-Y工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。模块化的X-Y数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在X、Y方向的直线移动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。 关键词X-Y数控工作台；伺服电动机；数控车床
Abstract CNC XY table are mean to each along X and Y to move to the table, electromechanical integration equipment, many basic components, such as vertical CNC lathe - lateral feed body,CNC milling and CNC drilling machine XY work Taiwan, laser processing equipment, workstations, electronic components surface mount equipment. Modular CNC XY table, usually by rail seat, move the slider, work, ball screw pair, and the servo motor and other component parts. One servo motor to drive the ball screw actuator to do, the ball screw drive and work platform slide rail movement, complete table in the X, Y direction of the straight line movement. Guideways, ball screw pair and servo motors etc., shall be standardized by the specialized manufacturers, design can be selected only according to work load. Control system as needed, you can select a computer using a standard job control, you can design a dedicated computer control system. Keywords XY table servo system CNC machine tools
数控铣床进给传动系统机械结构与工作原理 数控铣床进给传动系统机械结构 数控机床的进给传动是由伺服电机经过由进给传动系统将动力传递给工作台等运动部件，通常进给传动系统是由一至两级齿轮副或带轮副和滚珠丝杠螺母副或齿轮齿条副或蜗杆蜗条副所组成。传动系统的齿轮副或带轮副的主要作用是通过降速来匹配进给系统的惯量和获得要求的输出机械特性，对开环系统，还匹配所需的脉冲当量作用。近年来由于伺服电机及其控制单元性能的提高，许多数控机床的进给系统去掉了降速齿轮副，直接将伺服电机与滚珠丝杠连接来驱动工作台，直线运动采用滚动导轨，从而保证运动的精度和动作的灵敏度[8]。 由于数控机床的进给运动是数字控制的直接对象，被加工工件的最终位置精度和轮廓精度都与进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性有关。因此，在设计传动结构，选用传动零件时，必须考虑以下几方面问题： ①减少运动件的摩擦阻力。机械传动结构的摩擦阻力，主要来自丝杠螺母副和导轨。在数控机床进给系统中，为了减小摩擦阻力，消除低速进给爬行现象，提高整个进给系统稳定性，广泛采用滚珠丝杠和滚动导轨以及滑动导轨和液体静压导轨等。 ②提高传动精度和刚度。进给传动系统的传动精度和刚度，与丝杠螺母副及其支承结构的刚度有密切的关系。因此，首先要保证各个零件的加工精度，特别是提高滚珠丝杠螺母副的传动精度然后对滚珠丝杠和轴承进行预紧等措施来提高进给精度和刚度。 ③减少各运动零件的惯量。传动元件的惯量对进给系统的启动和制动特性都有影响，尤其是高速运转的零件，其惯量的影响更大。 ④系统要有适度阻尼。阻尼会降低进给伺服系统的快速响应特性，但又可增加系统的稳定性，当刚度不足时，运动件之间的运动阻尼对降低工作台爬行，提高系统稳定性起了重要作用。
万能升降台铣床 万能升降台铣床是一种通用金属切削机床。本机床的主轴锥孔可直接或通过附件安装各种圆柱铣刀、成型铣刀、端面铣刀、角度铣刀等刀具，适用于加工各种零部件的平面、斜面、沟槽、孔等，是机械制造、模具、仪器、仪表、汽车、摩托车等行业的理想加工设备。 分类 万能升降台铣床分为：立卧式万能升降台铣床、卧式升降台铣床。 特点 1．主轴套筒可手动微进给，并设有限位装置，铣头可顺、逆时针回转调整45°； 2．工作台可纵、横向手动进给和垂直升降，同时纵、横向又可实现机动快进、机动进给和垂直向机动升降； 4．主传动和进给均采用齿轮变速机构，12级不同转速，调速范围广； 6．采用矩型导轨稳定性好； 7．工作台及导轨经超音频淬火，强度更强。 卧式升降台铣床主轴钢度好，承载能力强。 1.工作台X、Y、Z三方向机动进给 2. X、Y、Z三方向导轨副超音频淬火、精密磨削 3.手动润滑装置可对丝杠及导轨进行强制润滑。
4.可配置特殊附件：立铣头，实现立铣功能。 立卧式万能升降台铣床特点: 1.可实现立、卧铣两用种加工功能。 2. 两节回转式铣头、主轴可在任意角度回转和调整。 3.可用于加工壳体和模具。 4.工作台X、Y向机动进给。 结构 1．床身用来固定和支承铣床各部件。顶面上有供横梁移动用的水平导轨。前壁有燕尾形的垂直导轨，供升降台上下移动。内部装有主电动机，主轴变速机构，主轴，电器设备及润滑油泵等部件。 2．横梁横梁一端装有吊架，用以支承刀杆,以减少刀杆的弯曲与振动。横梁可沿床身的水平导轨移动，其伸出长度由刀杆长度来进行调整。 3．主轴是用来安装刀杆并带动铣刀旋转的。主轴是一空心轴，前端有7:24的精密锥孔，其作用是安装铣刀刀杆锥柄。 4．纵向工作台纵向工作台由纵向丝杠带动在转台的导轨上作纵向移动, 以带动台面上的工件作纵向进给。台面上的T形槽用以安装夹具或工件。 5．横向工作台横向工作台位于升降台上面的水平导轨上，可带动纵向工作台一起作横向进给。 6．转台转台可将纵向工作台在水平面内扳转一定的角度(正、反均为0～45o)，以便铣削螺旋槽等。具有转台的卧式铣床称为卧式万能铣床。
升降台铣床知识整合 升降台铣床属于通用机床，特别适用于单件、小批生产和工具、修理部门，也可用于成批。升降台铣床可用各种圆柱铣刀、圆片 铣刀、角铣刀、成型铣刀和端面铣刀加工各种平面、斜面、沟槽齿轮等。可选配万能铣头、圆工作台、分度头等铣床附件，扩大 加范围。 升降台铣床主要组成部分 床身床身用来固定和支承铣床各部件。顶面上有供横梁移动用的水平导轨。前壁有燕尾形的垂直导轨，供升降台上下移动。 内部装有主电动机，主轴变速机构，主轴，电器设备及润滑油泵等部件。 横梁横梁一端装有吊架，用以支承刀杆,以减少刀杆的弯曲与振动。横梁可沿床身的水平导轨移动，其伸出长度由刀杆长度 来进行调整。 升降台铣床主轴是用来安装刀杆并带动铣刀旋转的。机床主轴是一空心轴，前端有7:24的精密锥孔，其作用是安装铣刀刀杆 锥柄。 纵向工作台纵向工作台由纵向丝杠带动在转台的导轨上作纵向移动,以带动台面上的工
件作纵向进给。台面上的T形槽用以安 装夹具或工件。 横向工作台横向工作台位于升降台上面的水平导轨上，可带动纵向工作台一起作横向进给。 升降台铣床转台转台可将纵向工作台在水平面内扳转一定的角度（正、反均为0～45o），以便铣削螺旋槽等。具有转台的卧 式铣床称为卧式万能铣床。 升降台升降台可以带动整个工作台沿床身的垂直导轨上下移动,以调整工件与铣刀的距离和垂直进给。 底座底座用以支承床身和升降台，内盛切削液。 升降台铣床的分类 升降台铣床用于加工中小型零件的平面、沟槽、螺旋面或成形表面等，主要有万能式、卧式和立式3种。 万能升降台铣床。它的床身与底座相连，升降台由装在底座上的垂直丝杠带动，沿床身垂直导轨（见机床导轨）升降（见图
天津职业技术师范大学 立式数控铣床工作台（X 轴）设计 专业：机电技术教育 班级学号： 学生姓名： 指导教师：
二〇一三年七月
目录 前言 (2) 第一章数控铣床工作台（X轴）设计计算 (5) 概述 (5) 设计计算 (6) 滚珠丝杠螺母副的承载能力计算 (16) 传动系统的刚度计算 (18) 驱动电动机的选型和计算 (20) 机械传动系统的动态分析 (24) 传动系统的误差计算和分析 (25) 确定滚珠丝杠螺母副的规格型号 (26) 第二章电气原理图 (28)
参考文 (33) 总结 (34)
前言 数控机床是数字控制机床的简称，是用数字化信息来实现工件与刀具相对运动轨迹、切削加工工艺参数及各类辅助操作等步骤自动控制的高效率加工机床，在国民经济中有着重要的地位和作用。随着数控技术和材料科学的发展，近年来世界数控机床向高速、精密、智能和绿色方向发展。具体表现为：高速化、精密与超精密化、复合化、开放化、智能化、绿色化，高效化。 我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为%和%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。就刚刚过去的“十一五”期间，我国数控机床行业突破了大量技术难关，取得了许多具有自主知识产权的重大科研成果。但我们仍能清楚地看到，我国数控机床行业与国际先进水平还存在着不小的差距。在加工机床方面，尽管近年来数控机床发展较快，但在加工效率、精度保持性、MTBF （平均无故障运行时间， Mean Time Between Failures）
数控铣床X-Y工作台设计 目录 1.引言： (3) 2.设计任务 (4) 3.总体方案的确定 (4) 3.1 机械传动部件的选择 (4) 3.1.1导轨副的选用 3.1.2丝杠螺母副的选用 3.1.3减速装置的选用 3.1.4伺服电动机的选用 3.1.5检测装置的选用 3.2 控制系统的设计 (4) 3.3 绘制总体方案图 (6) 4.机械传动部件的计算与选型 (6) 4.1 导轨上移动部件的重量估算 (6) 4.2 铣削力的计算 (6) 4.3 直线滚动导轨副的计算与选型（纵向） (7) F的计算及导轨型号的选取 4.3.1 块承受工作载荷m ax 4.3.2 距离额定寿命L的计算 4.4 滚珠丝杠螺母副的计算与选型................. 7鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 4.4.1 最大工作载荷Fm的计算 4.4.2 最大动工作载荷FQ的计算 4.4.3 初选型号 4.4.4 传动效率η的计算 4.4.5 刚度的验算 4.4.6 压杆稳定性校核 4.5 步进电动机减速箱的选用 (9) 4.6 步进电动机的计算与选型 (8) 4.6.1 计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量J eq 4.6.2 计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩Teq 4.6.3 步进电动机最大静转矩的选定 4.6.4 步进电动机的性能校核 5.增量式旋转编码器的选用 (12)
6. 绘制进给传动系统示意图 (14) 7．工作台控制系统的设计 (15) 8．步进电动机的驱动电源选用 (16) 9.致谢 (17) 参考文献 (18)
1.引言： 现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。 X-Y数控工作台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控车床的纵—横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的X-Y工作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。模块化的X-Y数控工作台，通常由导轨座、移动滑块、工作、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成。其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动，完成工作台在X、Y方向的直线移动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化，由专门厂家生产，设计时只需根据工作载荷选取即可。控制系统根据需要，可以选取用标准的工作控制计算机，也可以设计专用的微机控制系统。
生产实习课教学任务书 任务4：X62W万能升降台铣床电气控制电路（4学时） 一、学习型工作任务 掌握X62W万能升降台铣床的电气控制系统的原理及机械、液压、电气相互配合。 二、教学目标 1）知识目标 掌握X62W万能升降台铣床主要结构和运动形式，电力拖动和控制特点，电气控制系统的工作原理。 2）技能目标 能够读懂X62W万能升降台铣床电气原理图，并能够对一般的机床故障进行查找和排除。 3）态度目标 建立遵守纪律、按时上下课的习惯，爱护教学设备。 三、教学组织设计 1．学生角色：模拟工矿企业一线生产工人或技术人员 2．教学情境：模拟生产过程 3．教学材料：黑板，多媒体教学设备，实物教具，图纸等 4．教学内容过程设计：通过铣床加工某个工件过程，介绍该铣床的结构形式电力拖动特点，以及其电气控制系统的原理。 四、第二课堂活动设计 一、按照国家技能大赛的标准要求，选拔学有余力的同学组成课外兴趣小组，实训室提供场地和设备，进行专业技能的强化训练和创新项目的开发，设计。 二、组织学生到工厂进行参观实习，了解生产实际。 五、其他说明
一、低压电气检修实习操作规程 1、操作者应遵守机械加工设备安全操作规程，熟悉本单位的电气线路和设备特点及其使用情况，穿戴必要的劳动保护用品。 2、凡检修的电气设备停电后，必须进行验电，验电器应符合电压等级，确认无电后，方可进行检修。 3、在停电线路的刀闸手柄上，悬挂“禁止合闸，有人工作”的警告牌，在不停电部位的安全围栏外应悬挂“高压有电，禁止入内”的标志牌。对停电保险器装置的关键设备应将保险拔掉。 4、检修工作结束后，摘掉警告牌后方准恢复送电。 5、低压电气设备进行检修时，电气检修人员必须采取保证安全的技术措施，以防止他人误送电或突然来电的措施。 6、低压带电测量时，人体与带电体之间应保持不小于100mm的安全距离；万用表使用完毕拨到电压最高档位。 7、安全行灯必须到达安全可靠，按不同场所，使用安全电压；若发现工作人员触电，应迅速、安全地使其脱离电源，进行相应的救护(如人工呼吸和胸外按压，请医生诊治等)。 二、X62W型卧式万能铣床的结构、组成与功能 万能铣床有X62W型卧式、X53K型立式两种。主要由底座、床身、悬梁、刀杆支架、工作台、滑台和升降台等部分组成。还可加装圆工作台加工凸轮和弧形槽。
数控X-Y工作台设计
机电一体化课程设计说明书 题目：X-Y数控工作台机电系统设计 班级：11级机械2班 姓名：xxq 学号 指导老师： 日期：2014年6月30日
X-Y 数控工作台机电系统设计 任务书 题目：X-Y 数控工作台机电系统设计 设计任务：设计一种供立式数控铣床使用的X-Y 数控工作台 设计要求： 1、每6人一组数据，要求独立完成。 2、图纸要求：机械系统设计图纸2张（A 2），控制原理图一张（A 1） 3、设计计算说明书1份（手写或电子版） 第八组主要参数： 1. 立铣刀最大直径的d=12mm ； 2. 立铣刀齿数Z=2; 3. 最大铣削宽度e a =10mm; 4. 最大背吃刀量p a =8mm; 5. 加工材料为碳钢。 6. X 、Y 方向的脉冲当量x σ=0.01 mm/脉冲，y σ=0.005mm/脉冲; 7. X 、Z 方向的定位精度均为01.0±mm; 8. 工作台导轨长度为900mm ; 9.工作台空载进给最快移动速度：v x =3000 mm/min ，v y =6000mm/min ; 10.工作台进给最快移动速度: min /800min,/400max max mm v mm v fy fx ==; 11.移动部件总重量为960N ； 12.丝杠有效行程为950mm ；
目录 1.引言： (6) 2.设计任务 (6) 3.总体方案的确定 (4) 3.1 机械传动部件的选择 (4) 3.1.1导轨副的选用 3.1.2丝杠螺母副的选用 3.1.3减速装置的选用 3.1.4伺服电动机的选用 3.1.5检测装置的选用 3.2 控制系统的设计 (4) 3.3 绘制总体方案图 (8) 4.机械传动部件的计算与选型 (8) 4.1 导轨上移动部件的重量估算 (8) 4.2 铣削力的计算 (8) 4.3 直线滚动导轨副的计算与选型（纵向） (9) F的计算及导轨型号的选取 4.3.1 块承受工作载荷max 4.3.2 距离额定寿命L的计算 4.4 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (7) 4.4.1 最大工作载荷Fm的计算 4.4.2 最大动工作载荷FQ的计算 4.4.3 初选型号 4.4.4 传动效率η的计算 4.4.5 刚度的验算 4.4.6 压杆稳定性校核 4.5 步进电动机减速箱的选用 (11) 4.6 步进电动机的计算与选型 (8) 4.6.1 计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量J eq