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并聯(lián)機(jī)床實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并聯(lián)機(jī)床實(shí)驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)越之處n剛度重量比大：因采用并聯(lián)閉環(huán)桿系結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)構(gòu)件理論上為僅受拉壓載荷的二力桿，故傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的單位重量具有很高的承載能力。n響應(yīng)速度快：允許動(dòng)平臺(tái)獲得很高的進(jìn)給速度和加速度，因而特別適于各種高速數(shù)控作業(yè)。n環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)：便于可重組和模塊化設(shè)計(jì)，且可構(gòu)成形式多樣的布局和自由度組合。在動(dòng)平臺(tái)上可進(jìn)行多樣性改裝。n技術(shù)附加值高：并聯(lián)機(jī)床具有“硬件”簡(jiǎn)單，“軟件”復(fù)雜的特點(diǎn)，是一種技術(shù)附加值很高的機(jī)電一體化產(chǎn)品。重要零部件選型 n依照主軸功率確定電主軸型號(hào) n選擇主軸下部刀具夾頭 n工件裝卡夾具選用 電主軸型號(hào)n按課題要求主軸切削功率為1kw，以課題的三桿并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)來(lái)看，周邊立柱呈現(xiàn)120度圓周矩陣形式，主軸必然要在正中心，固定于三連桿下端的動(dòng)平臺(tái)上。所選電主軸參數(shù)n主軸功率1w，可知主軸所產(chǎn)生的外力偶矩m=9550P/n，主軸電機(jī)選型轉(zhuǎn)速n=24000r/min，由此可推算出外力偶矩m=95501/24000=0.398Nmn經(jīng)過(guò)多方查詢，最終確定了電主軸型號(hào)：為XCSD100Z24 銑夾頭軸端連接n銑夾頭與電主軸的連接軸端采用關(guān)節(jié)軸承。n已知關(guān)節(jié)軸承型號(hào)，查手冊(cè)其裝卡直徑為10mm。彈簧銑夾頭參數(shù)n關(guān)鍵參數(shù)均為已知量，接下來(lái)就可以選擇所需的刀具夾頭刀柄了。n并聯(lián)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)確定了它扮演著一臺(tái)數(shù)控立銑的角色，所以刀柄的選用范圍也就確定下來(lái)，應(yīng)為裝卡直徑10mm的數(shù)控銑夾頭，查詢后得出：JT(BT)40-QH1-75工件裝卡夾具選用 n裝卡范圍：R=175的半球，徑向長(zhǎng)度是350，也就是說(shuō)卡具夾持的最大值至少為350mm。翻閱了卡具設(shè)計(jì)手冊(cè)，對(duì)各種機(jī)床的卡具樣式進(jìn)行了對(duì)比，可用于此并聯(lián)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的有：車床的三抓卡盤（需作改動(dòng)）、銑床的平口虎鉗。n因?yàn)樗杓庸すぜ螤畹牟淮_定性，所以以車床的三爪卡盤比較適合，它能夠解決工件夾裝時(shí)的自定心問(wèn)題。只要在車床卡盤的基礎(chǔ)上，取消卡盤隨主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)即可?？ūP尺寸確定n按照要求所需夾持直徑350mm。n由右側(cè)表格可知，規(guī)格D500反爪加緊范圍150500，滿足徑向350mm，可定下卡盤規(guī)格為D500。三爪卡盤參數(shù)n依照所要求的裝卡尺寸，選擇外徑500的卡盤。n型號(hào)：K11500A/A115 卡盤特殊要求n用于并聯(lián)機(jī)床實(shí)驗(yàn)臺(tái)的三爪卡盤需作改動(dòng)，免去了車床卡盤中盤體隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)這一動(dòng)作，所以，卡盤中軸部分予以取消。卡盤與機(jī)架連接部分只需加工六個(gè)圓周陣列的M20的沉頭通孔，用于與機(jī)架相連的螺釘貫穿卡盤，其固定作用。實(shí)驗(yàn)臺(tái)支承部分及其連接的方案 n機(jī)架的設(shè)計(jì)方案n鑄造機(jī)架的材料及熱處理n機(jī)架的截面形狀、壁厚及周邊筋的布置 n立柱與底座的連接方式 n底座的造型 機(jī)架的設(shè)計(jì)n機(jī)架作為實(shí)驗(yàn)臺(tái)的支承部分，是本次設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)。n機(jī)架設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則應(yīng)保證：剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性。n在滿足強(qiáng)度和剛度的前提下，機(jī)架的重量應(yīng)要求輕、成本低；抗震性好，把受迫震動(dòng)振幅限制在允許范圍內(nèi)；噪聲??；溫度場(chǎng)分布合理，熱變形對(duì)精度的影響??；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性良好，便于鑄造、焊接和機(jī)械加工；結(jié)構(gòu)力求便于安裝與調(diào)整，方便修理和更換零部件；有道軌的機(jī)架要求導(dǎo)軌受力合理、耐磨性良好；造型好，使之既適用經(jīng)濟(jì)，又美觀大方。n按照以上機(jī)架設(shè)計(jì)的要求準(zhǔn)則，首先確定機(jī)架的制造形式，為鑄造機(jī)架?？傮w結(jié)構(gòu)造型n(1)工作空間呈柱形，具有較大的編程空間與機(jī)床體積比，且平行于工作臺(tái)任意截面的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能等同。n(2)位置及速度正、逆解均有顯式解析解答，可實(shí)施快速PVT插補(bǔ)和在線運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定。n(3)支鏈采用帶消極約束的三桿平行四邊形剛架結(jié)構(gòu)，不但可有效地消除鉸鏈間隙，且可大幅度提高動(dòng)平臺(tái)抵抗切削顛覆力矩的能力。n(4)除底座和動(dòng)平臺(tái)外，主要結(jié)構(gòu)件均為三對(duì)稱，可大幅度減少零部件設(shè)計(jì)工作和制造成本。鑄造機(jī)架的材料及熱處理n材料選擇查閱鑄造機(jī)架常用材料后得出，鑄鐵機(jī)架用于并聯(lián)實(shí)驗(yàn)臺(tái)比其他金屬性價(jià)比高，是機(jī)架使用最多的一種材料，它的流動(dòng)性好，體收縮和線收縮小，容易獲得形狀復(fù)雜的鑄件。n鑄鐵機(jī)架的時(shí)效處理時(shí)效處理的目的是在不降低鑄鐵力學(xué)性能的前提下，是鑄鐵的內(nèi)應(yīng)力和機(jī)加工切削應(yīng)力得到消除或隱定，以減少長(zhǎng)期使用中的變形，保證幾何精度。n人工時(shí)效普遍應(yīng)用熱處理方法，將鑄件緩慢加熱到共析點(diǎn)以下（一般為500600），保溫一段時(shí)間，然后緩慢冷卻，消除內(nèi)應(yīng)力。機(jī)架的截面形狀 n此種空心矩形的抗彎、抗扭慣性矩比值分別為：抗彎慣性矩相對(duì)值：3.45 抗扭慣性矩相對(duì)值：1.27 n鑄件壁厚的選擇取決于其強(qiáng)度、剛度、材料、鑄件尺寸、質(zhì)量和工藝等因素。n就鑄鐵機(jī)架而言，按目前工藝水平，砂模鑄造鑄鐵件的壁厚，可利用當(dāng)量尺寸N,來(lái)確定。nN=（2L+B+H）/3 L、B、H分別為主見(jiàn)的長(zhǎng)、寬、高n利用上述公式，結(jié)合查表鑄鐵機(jī)架的壁厚，確定出實(shí)驗(yàn)臺(tái)立柱的壁厚為20mm。壁厚及加強(qiáng)筋n對(duì)于保證立柱剛度的加強(qiáng)筋和肋，由于次實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)有頂端端蓋，用于安裝并聯(lián)機(jī)構(gòu)。為了能夠更好的保障立柱剛度，立柱內(nèi)部設(shè)有交叉十字肋；另外柱體外側(cè)周邊添置筋板有效地提高了剛度、穩(wěn)定性和抗振能力。n筋的尺寸查表可知：厚度=0.8s 高度1.5s s為立柱的壁厚n得出筋高為100，厚16。肋厚度查表 為立柱壁厚的0.6倍 厚度為12mm。n加入肋后，尤其是45度對(duì)角肋，對(duì)扭轉(zhuǎn)剛度的提高有明顯的效果，抗彎剛度可提高60%，扭轉(zhuǎn)剛度可提高4.58.5倍。立柱與底座的連接方式 n由于立柱與底座需要進(jìn)行連接，考慮到立柱下端受應(yīng)力較大，而且用螺紋連接打孔不便，綜合各種因素，選怎了焊接的形式。n焊接時(shí)，會(huì)產(chǎn)生局部應(yīng)力，為了保證定位精度，立柱下端設(shè)計(jì)了定位銷孔，孔徑為d8。分別布置在力主四個(gè)底角的中心位置。n在焊接前，現(xiàn)將定位銷插入銷孔，兩者過(guò)渡連接，使其立柱在焊接過(guò)程中不會(huì)由于焊接應(yīng)力的原因，與底座產(chǎn)生相對(duì)偏移。焊坡參數(shù)n焊縫尺寸的確定方法一般為：按焊縫的工作應(yīng)力；安等強(qiáng)原則；按剛度條件。由于焊接機(jī)床的床身，立柱，橫梁和箱體等一般按剛度設(shè)計(jì)，所以焊縫尺寸宜采用依照剛度原則確定。n按剛度條件選擇角焊縫尺寸的經(jīng)驗(yàn)做法是：根據(jù)被焊鋼板中較薄的鋼板強(qiáng)度的33%、50%n、100%作為焊縫強(qiáng)度來(lái)確定焊縫尺寸。n為了保證實(shí)驗(yàn)臺(tái)的良好剛度，經(jīng)過(guò)查詢，立柱與機(jī)床機(jī)架的角焊縫尺寸有鋼板剛度的100%確定得出：板厚h 按照100%強(qiáng)度設(shè)計(jì) 則焊縫寬度=3/4hn前邊已經(jīng)確定板厚h=20mm 所以得出焊縫寬度K=3/4x20=15mmn接下來(lái)考慮焊縫應(yīng)力問(wèn)題，在焊接接頭處，由于機(jī)床實(shí)驗(yàn)臺(tái)加工時(shí)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)擺動(dòng)，會(huì)使立柱底端受剪切力，為了減小這種損害性力，焊坡需要呈現(xiàn)45度角，從而解決應(yīng)力過(guò)度集中的問(wèn)題。底座的造型 n首先確定出了立柱的結(jié)構(gòu)，底座的造型就要基于立柱而確定。呈現(xiàn)三根立柱120度圓周陣列的連接體，高度200mm。與立柱材料一致，采用灰鑄鐵HT150，鑄造后同樣需要人工時(shí)效處理。前邊已經(jīng)確定了立柱、卡盤的構(gòu)造，在底座上要預(yù)留出配合時(shí)的安裝孔。有安裝卡盤的螺紋孔，還有定位立柱的銷孔，兩種孔的加工都已標(biāo)準(zhǔn)件螺釘和定位銷為基準(zhǔn)，采用輕微過(guò)盈量。在鑄造完畢時(shí)效處理后，按照表逐漸配合尺寸打孔、攻絲。n考慮到并聯(lián)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的自身重量，底座邊緣分別留出了三個(gè)32mm的地腳螺栓安裝孔，以便實(shí)驗(yàn)臺(tái)安裝時(shí)的水泥澆筑地腳螺栓。實(shí)驗(yàn)臺(tái)電路設(shè)計(jì) n電路布線方案 n電路控制要求 n電路控制連線原理圖 電路布線方案 n實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源配置380V三相交流電，在裝配圖中，按照電主軸及并聯(lián)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源入口，在機(jī)架立柱上預(yù)留了一個(gè)50mm的電源孔，四周有安裝配電箱螺釘?shù)目?。主電源線由地面，上連到配電箱，電源線外側(cè)套有絕緣蛇皮管。n電主軸和并聯(lián)機(jī)構(gòu)的配電，經(jīng)過(guò)配電箱的電源線，經(jīng)立柱內(nèi)側(cè)分配到各個(gè)電源接口。n電主軸已經(jīng)選出，實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝配時(shí)，將電主軸用螺栓固定于動(dòng)平臺(tái)上。則主軸位于動(dòng)平臺(tái)中央，連接電源線須從立柱上端引出線，從實(shí)驗(yàn)臺(tái)頂蓋向下連入電主軸。n并聯(lián)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電源入口，就在絲杠套筒的端口，所以和電主軸一樣，電源從立柱上端引出。電路控制要求 n并聯(lián)機(jī)構(gòu)在此不予考慮，那么電主軸的控制相對(duì)于并聯(lián)部分就簡(jiǎn)單的多，只需用繼電器控制電主軸的正反轉(zhuǎn)、加減速的簡(jiǎn)單動(dòng)作。電路控制連線原理圖 n左半部分是主軸正反轉(zhuǎn)連線；右邊部分是主軸正反轉(zhuǎn)、加減速、制動(dòng)控制部分。答辯陳述完結(jié)篇感謝各位老師