內(nèi)藏式車銑加工中心YB軸的設(shè)計,內(nèi)藏式車銑加工中心YB軸的設(shè)計,內(nèi)藏,式車銑,加工,中心,yb,設(shè)計 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院 本科畢業(yè)論文 題 目： 內(nèi)藏式車銑加工中心YB軸的設(shè)計 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 學(xué)生姓名： 邵 文 指導(dǎo)教師： 王 楠 論文提交日期： 年 月 日 論文答辯日期： 年 月 日 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院全日制普通本科生 畢業(yè)設(shè)計誠信聲明 鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是自己在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究所取得的結(jié)果，結(jié)果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。除文中曾經(jīng)聲明援用的內(nèi)容外，本論文不含任何其余個人或團(tuán)體已經(jīng)頒發(fā)或撰寫過的文章結(jié)果。對本文的咨詢做出重要貢獻(xiàn)的小我和團(tuán)體在文中均作了精確的解釋并表達(dá)了感謝。同時，本論文的著作權(quán)由本人與指導(dǎo)教師共同擁有。自己一切明白本說明的法令后果由本人擔(dān)當(dāng)。 畢業(yè)設(shè)計作者簽名： 年 月 日 目 錄 第一章 緒論 1 1.1車銑加工中心概述 1 1.2車銑加工中心YB軸介紹 5 1.3本文的內(nèi)容 5 第二章 車銑加工中心YB軸的的傳動系統(tǒng)設(shè)計 6 2.1車銑加工中心YB軸的驅(qū)動裝置的方案擬定 6 2.2車銑加工中心YB軸的5°鎖緊機(jī)構(gòu)的方案擬定 7 2.3車銑加工中心YB軸的任意角度鎖緊機(jī)構(gòu)的方案擬定 9 2.4車銑加工中心YB軸的安全剎車機(jī)構(gòu)的方案擬定 10 2.5車銑加工中心YB軸支撐部分的方案擬定 10 2.6車銑加工中心YB軸配油系統(tǒng)的方案擬定 12 第三章 車銑加工中心YB軸參數(shù)設(shè)計計算 15 3.1設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)要求 15 3.2三齒盤鎖緊扭矩計算 15 3.3摩擦片鎖緊扭矩計算 16 3.4力矩電機(jī)扭矩計算 17 3.5剎車選型計算 19 3.6 B軸軸承壽命計算 20 第四章 基于SolidWorks軟件車銑加工中心YB軸建模與裝配 21 4.1 soliworks軟件的介紹 21 4.2基于SolidWorks軟件車銑加工中心B軸建模 22 4.3基于SolidWorks軟件車銑加工中心YB軸模型的裝配 25 結(jié) 論 28 參考文獻(xiàn) 29 致 謝 30 附 錄 31  內(nèi)藏式車銑加工中心YB軸的設(shè)計 摘要: 內(nèi)藏式車銑加工中心YB軸是車銑加工中心機(jī)床的重要組成部分之一，針對于內(nèi)藏式車銑加工中心YB軸是車銑加工中心，本文針對于內(nèi)藏式車銑加工中心YB軸，根據(jù)車削加工、銑削加工工件的必要的力學(xué)及運動學(xué)參數(shù)，設(shè)計出一套滿足上述加工要求的車銑加工中心的YB軸?；跈C(jī)械設(shè)計及相關(guān)理論的研究,正確的計算出了內(nèi)藏式力矩電機(jī)的參數(shù)，實現(xiàn)了力矩電動機(jī)型號的合理選擇，同時運用SolidWorks軟件對內(nèi)藏式車銑加工中心YB軸進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計。 關(guān)鍵詞：車銑加工中心;力矩電機(jī)電機(jī)參數(shù)的選擇;結(jié)構(gòu)設(shè)計  The capacitor and milling machining center YB shaft design Abstract ?Capacitor and milling machining center and milling machining center, YB axis is one of an important part of the machine tool for capacitor and milling machining center is YB axis milling machining center, this article for capacitor YB and milling machining center axis, according to the need of turning, milling machining mechanics and kinematics parameters, design a set of milling machining center to meet the processing requirements of YB axis. Based on the research of mechanical design and related theory, the right to calculate the working torque of the motor parameters, realized the selection of proper torque motor model, at the same time using the SolidWorks software to invisible YB and milling machining? Keyword: The capacitor and milling machining center; Torque motor motor parameter choice; The structure design 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 第一章 緒論 1.1車銑加工中心概述 車銑加工中心具有五軸五聯(lián)動功能的車銑加工中心，是一種集成了車、銑，鉆、鏜、攻絲等功能于一臺設(shè)備上的高柔性機(jī)床，可以加工盤類、軸類零件的外圓、內(nèi)孔、端面、切槽、螺紋以及錐面、圓弧曲面等，對于航空、航天、船舶、軍工以及民用工業(yè)中的一些形狀復(fù)雜、精度要求高的異形回轉(zhuǎn)體零件，可在一次裝夾中完成全部或大部分工序的加工，既可保證精度，又可以提高效率、降低成本。尺寸公差為IT6級；粗糙度為Ra1.6;圓度為5μ。該機(jī)床顯著特點是銑削加工葉片螺旋面、加工偏心零件、銑削斜面等，特別適用于軍工、航天、航空等加工制造行業(yè)的復(fù)雜零件的加工。 車銑加工中心由帶Y、B軸的動力單元、Cf軸、自動臺尾、32工位刀庫、機(jī)械手自動換刀裝置等主要部分組成，為五軸(X,Y,Z,CF,B)車銑加工中心。車銑加工中心的組成如圖1.1所示。 圖1.1車銑加工中心的組成 該車銑加工中心除了具備車床的一些基本功能，例如：加工直線、斜線、圓弧、公、英螺紋、直、錐螺紋、平面螺紋及多頭螺紋外，還可進(jìn)行銑削直、斜面、螺旋槽、鉆直、斜孔等鏜、銑 鉆加工。該設(shè)備特別適合于軍工、航空航天、船舶、運輸?shù)刃袠I(yè)對高精度、形狀復(fù)雜的大型回轉(zhuǎn)體零件“一次裝夾，全部加工”完成的要求。 1.1.1床身 床身為45°整體鑄造床身,內(nèi)部為波浪筋結(jié)構(gòu),并采用減振技術(shù)；Z軸導(dǎo)軌為高剛性﹑低摩擦的滾柱直線導(dǎo)軌，其導(dǎo)軌跨距650mm，提高了機(jī)床整體的剛性和穩(wěn)定性；臺尾導(dǎo)軌為淬硬磨削的矩形滑動導(dǎo)軌，床身外形，如圖1.2所示。 圖1.2 床身示意圖 1.1.2主軸性能及結(jié)構(gòu) 主傳動系統(tǒng)采用交流寬調(diào)速主電機(jī)驅(qū)動，經(jīng)減速機(jī)、皮帶變速傳至主軸實現(xiàn)無級調(diào)速和恒速切削的性能。主軸的示意圖如圖1.3所示。 改變主電機(jī)方向時，可以得到相同的主軸正﹑反轉(zhuǎn)。主軸剎車是由主電機(jī)自行剎車來實現(xiàn)。螺紋切削是通過與主軸1:1傳動的主軸脈沖發(fā)生器發(fā)出同步脈沖信號來實現(xiàn)。 主軸的最高轉(zhuǎn)速為2000r/min。加工時,根據(jù)要求選擇適當(dāng)轉(zhuǎn)速.該機(jī)床的卡盤和卡盤油缸是與主軸最高轉(zhuǎn)速相匹配的,用戶更換時要注意。 主軸采用的軸承配置和結(jié)構(gòu)剛性好﹑轉(zhuǎn)速高﹑精度好；在裝配時已配好,能夠保證軸承具有所要求的預(yù)負(fù)荷,用戶勿需進(jìn)行調(diào)。 圖1.3 主軸示意圖 1.1.3 CF軸性能及結(jié)構(gòu) Cf軸為獨立部分,經(jīng)減速機(jī)降速，從而增大了傳遞扭矩，再經(jīng)一對齒輪與主軸進(jìn)行切換。 Cf軸為伺服主軸,既可定向停車,又可與其它軸進(jìn)行插補(bǔ)。通過Cf軸的參與,可以完成機(jī)床的銑、鉆等功能。 Cf軸與主軸的切換為固定位置切入或脫開,這樣可以保證精度的穩(wěn)定,所以每次切入前Cf軸和主軸都要先回零。 1.1.4動力主軸性能與結(jié)構(gòu) 帶Y﹑B軸的動力主軸，刀具接口為CAPTO C6，可進(jìn)行車﹑鏜﹑銑﹑鉆等各種加工。動力主軸由侍服電機(jī)驅(qū)動，經(jīng)皮帶及兩級傘齒輪最終傳遞至動力主軸，其最高轉(zhuǎn)速可達(dá)到4000r/min，額定輸出扭矩為320N.m。 動力主軸在車削位置時的鎖緊由一套三齒盤實現(xiàn),由液壓驅(qū)動。 動力主軸在Y軸方向的行程為-140/+230.并可繞Y軸旋轉(zhuǎn)(B軸),其范圍為-110°/+90°,由軟限位和行程開關(guān)控制。 B軸為伺服軸,由伺服電機(jī)驅(qū)動.當(dāng)B軸需要在非5的倍數(shù)角度鎖緊時,鎖緊功能由剎車片夾緊機(jī)構(gòu)實現(xiàn),;當(dāng)B軸需在5的倍數(shù)角度鎖緊時,鎖緊功能由三齒盤機(jī)構(gòu)實現(xiàn).當(dāng)B軸參與插補(bǔ)時,則不能被鎖緊.兩套鎖緊機(jī)構(gòu)的松開和鎖緊均有信號反饋。 1.1.5 X軸、Y軸、Z軸絲杠連接和調(diào)整 X軸﹑Y軸、Z軸滾珠絲杠兩端固定在支架上，由伺服電機(jī)通過脹套連接，通過同步齒型帶帶動滾珠絲杠）作旋轉(zhuǎn)運動，從而帶動滑板﹑滑鞍作縱向滑動。當(dāng)運動中出現(xiàn)失步時，需要調(diào)緊脹緊套，擰動壓蓋上均布的螺釘就可壓緊。脹緊套螺釘應(yīng)使用力矩扳手對角、交叉均勻地擰緊。如脹緊套損壞，應(yīng)及時更換，以防損壞電機(jī)軸頭。 X軸伺服電機(jī)帶抱閘,當(dāng)X軸不進(jìn)給時,可以防止X軸滑板因重力而下滑.一旦皮帶發(fā)生斷裂,則另有一套安全電磁式剎車，可防止滑板下滑。 1.1.6刀庫 刀庫為圓盤式結(jié)構(gòu),容量為32位.由一個帶減速機(jī)的伺服電機(jī)通過一對皮帶驅(qū)動.刀庫的最大裝刀直徑為￠120,最大裝刀長度為350mm。 1.1.7機(jī)械手自動換刀裝置 機(jī)械手自動換刀裝置由侍服電機(jī)驅(qū)動，由齒輪齒條傳動，帶動機(jī)械手運輸車到動力主軸的換刀位置，機(jī)械手轉(zhuǎn)位，與動力主軸實現(xiàn)刀具的互換。 機(jī)械手進(jìn)行轉(zhuǎn)位換刀時,由限位開關(guān)控制轉(zhuǎn)位角度不得超過360°,否則會引起電器配線的損壞。 1.1.8尾座 機(jī)床采用的是可編程尾座，尾座運動分為尾座主軸運動及尾座體運動。 尾座主軸前后移動由數(shù)控系統(tǒng)M功能自動實現(xiàn)，也可以通過操縱面板上的按鈕手動實現(xiàn)。 控制尾座主軸的前限位擋塊發(fā)出主軸伸出到位信號，以確保頂緊工件，根據(jù)被加工件長度來調(diào)整這個限位擋塊位置。注意：如果尾座主軸伸出不到位，擋塊發(fā)不出信號，機(jī)床主軸就不能啟動。后限位擋塊是為工廠自動化設(shè)置的。在本機(jī)床中也可作為尾座套筒退回后端時的確認(rèn)信號。 尾座體的移動是由床鞍帶動的。當(dāng)移動到連接位置上，床鞍停止移動，臺尾上的插銷自動插入床鞍上，同時尾座與床身的鎖緊松開，連接成功。 用點動進(jìn)給（最大進(jìn)給量：2000mm/min）將尾座體移至所需要的位置，松開尾座與床鞍的連接，同時尾座體被鎖緊在床身上 1.2車銑加工中心YB軸介紹 車銑加工中心的B軸的驅(qū)動部分選擇考慮驅(qū)動裝置所需的特點如下。 1.2.1 車銑加工中心YB軸動力介紹 1）當(dāng)車銑加工中心的B軸進(jìn)行對工件的銑削作業(yè)時，根據(jù)工件形狀的要求，需要YB軸帶動銑頭（動力銑頭）一邊銑削，一邊進(jìn)行B軸的轉(zhuǎn)動，故B軸需要較大的旋轉(zhuǎn)扭矩； 2）當(dāng)車銑加工中心B軸上的銑頭在進(jìn)行加工時，旋轉(zhuǎn)的速度不宜過大，以免銑頭在銑削過程中，由于轉(zhuǎn)動速度過快，造成刀具的損毀。 1.2.2. 安裝結(jié)構(gòu)要求 車銑加工中心的B軸的驅(qū)動裝置除上述的動力學(xué)參數(shù)外，驅(qū)動裝置需要內(nèi)藏在B軸上，由于B軸的外部完整的套在滑枕上，B軸的外部沒有安裝空間電機(jī)的安裝空間。 1.3本文的內(nèi)容 本文的設(shè)計主要圍車銑加工中心YB軸設(shè)計進(jìn)行展開的，從車銑加工加工參數(shù)為研究背景入手，逐步的對車銑加工中心YB軸進(jìn)行方案設(shè)計、運用solidworks軟件進(jìn)行車銑加工中心YB軸結(jié)構(gòu)設(shè)計具體的章節(jié)安排如下： 摘要 第一章 緒論 第二章 車銑加工中心YB軸的傳動方案擬定 第三章 車銑加工中心YB軸的傳動參數(shù)計算 第四章 車銑加工中心YB軸的主體部分結(jié)構(gòu)設(shè)計 第五章 基于solidworks軟件進(jìn)行車銑加工中心YB軸的建模及裝配 第六章 結(jié)論 31 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 車銑加工中心YB軸的傳動系統(tǒng)設(shè)計 第二章 車銑加工中心YB軸的的傳動系統(tǒng)設(shè)計 2.1車銑加工中心YB軸的驅(qū)動裝置的方案擬定 2.1.1車銑加工中心YB軸的驅(qū)動裝置要求 機(jī)械常用的驅(qū)動裝置有電機(jī)驅(qū)動、液壓馬達(dá)、氣動裝置等能源裝置充當(dāng)設(shè)備的驅(qū)動裝置，選擇驅(qū)動裝置需要考慮多種因素，綜合的選擇設(shè)備的驅(qū)動裝置。這里指的多種因數(shù)包括驅(qū)動裝置的所需要的動力學(xué)參數(shù)、驅(qū)動裝置安裝的結(jié)構(gòu)要求等。本文所述的車銑加工中心的B軸的驅(qū)動部分選擇考慮驅(qū)動裝置所需的特點如下。 1. 動力學(xué)參數(shù)要求 1）當(dāng)車銑加工中心的B軸進(jìn)行對工件的銑削作業(yè)時，根據(jù)工件形狀的要求，需要YB軸帶動銑頭（動力銑頭）一邊銑削，一邊進(jìn)行B軸的轉(zhuǎn)動，故B軸需要較大的旋轉(zhuǎn)扭矩； 2）當(dāng)車銑加工中心B軸上的銑頭在進(jìn)行加工時，旋轉(zhuǎn)的速度不宜過大，以免銑頭在銑削過程中，由于轉(zhuǎn)動速度過快，造成刀具的損毀。 2. 安裝結(jié)構(gòu)要求 1）車銑加工中心的B軸的驅(qū)動裝置除上述的動力學(xué)參數(shù)外，驅(qū)動裝置需要內(nèi)藏在B軸上，由于B軸的外部完整的套在滑枕上，B軸的外部沒有安裝空間電機(jī)的安裝空間。 2.1.2車銑加工中心YB軸的驅(qū)動部分方案擬定 考慮到上述力矩電機(jī)的動力學(xué)參數(shù)與力矩電機(jī)的安裝的結(jié)構(gòu)的特殊要求下，確定車銑加工中心的B軸的驅(qū)動部分裝置采用力矩電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動。 力矩電機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖2.1、圖2.1所示，力矩電機(jī)主要由力矩電機(jī)定子、力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子組成。將力矩電機(jī)的轉(zhuǎn)子的與B軸進(jìn)行螺栓，力矩電機(jī)的定制與滑枕進(jìn)行螺栓聯(lián)接，從而實現(xiàn)對車銑加工中心的B軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動的驅(qū)動。 力矩電機(jī)的特點是具有較大的扭矩，較小的轉(zhuǎn)速。工作過程中產(chǎn)生大量的熱量，為了使電機(jī)具有良好的工作環(huán)境，力矩電機(jī)工作時，必須具有冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。所以在設(shè)計時，需要考慮到力矩電機(jī)的冷卻，力矩電機(jī)的冷卻液為常見的普通冷卻液——冷卻水。為了防止力矩電機(jī)在冷卻時，產(chǎn)生冷卻水的泄漏，在力矩電機(jī)的定子與滑枕的連接位置采用密封圈進(jìn)行密封圈的靜密封。 本文中車銑加工中心的B軸的驅(qū)動部分采用力矩電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動。 圖2.1 力矩電機(jī)結(jié)構(gòu)圖 圖2.2 力矩電機(jī)結(jié)構(gòu)圖 2.2車銑加工中心YB軸的5°鎖緊機(jī)構(gòu)的方案擬定 2.2.1車銑加工中心YB軸的5°鎖緊機(jī)構(gòu)要求 1）車銑加工中心YB軸的銑頭在鉆削工件時，要求具有能鉆5°的整數(shù)倍的深孔。在鉆孔時，要求力矩電機(jī)具有足夠的剛度，不能產(chǎn)生銑頭的轉(zhuǎn)動，必須進(jìn)行車銑加工中心的B軸鎖死。 2）車銑加工中心YB軸的銑頭在進(jìn)行工件的車削加工時，要求B軸具鎖緊能力。在車削時，要求力矩電機(jī)具有足夠的剛度，不能產(chǎn)生銑頭的轉(zhuǎn)動，必須進(jìn)行車銑加工中心的B軸鎖死。從而保證在車銑加工中心在進(jìn)行外圓車削的時，能夠保證車削的工件的精度。 2.2.2車銑加工中心YB軸的5°鎖緊機(jī)構(gòu)方案擬定 1）鎖緊機(jī)構(gòu)的組成 鎖緊機(jī)構(gòu)由三個齒輪組成，每一個齒輪的齒面均在端面。三個齒輪中一個齒輪與車銑加工中心的B軸進(jìn)行螺栓聯(lián)接，稱為動齒輪。一個齒輪與車銑加工中心B軸的固定零件軸套進(jìn)行螺栓固定，稱為定齒輪。一個齒輪為浮動的齒輪，稱為鎖緊齒輪，圖2.3為鎖緊機(jī)構(gòu)組成部分。 圖2.3 鎖緊機(jī)構(gòu)組成 2）鎖緊機(jī)構(gòu)的工作原理 每一個齒輪的端面齒數(shù)均為72個，每兩個相鄰的齒數(shù)之間的度數(shù)為5°，當(dāng)動齒輪隨著B軸轉(zhuǎn)動到與定齒輪的齒面一致時，浮動齒輪在具有壓力的液壓油的作用下，可以實現(xiàn)齒輪的軸向移動，使得動齒輪、定齒輪、鎖緊齒輪三者嚙合在一起，使車銑加工中心的B軸進(jìn)行鎖緊。每一次的鎖緊時，均需要保證動齒輪、定齒輪方向一致，所以每次鎖緊均為5°的整數(shù)倍。當(dāng)鎖緊機(jī)構(gòu)的不進(jìn)行深孔鉆或者車削加工時，需要鎖緊機(jī)構(gòu)脫開保證正常的運動，只需要鎖緊機(jī)構(gòu)反向的通液壓油，鎖緊齒輪脫開，B軸恢復(fù)原有的運動。 鎖緊機(jī)構(gòu)的鎖緊與松開均均有檢測裝置，可以檢測出鎖緊機(jī)構(gòu)的鎖緊，當(dāng)鎖緊檢測機(jī)構(gòu)發(fā)出鎖緊信號時，車銑加工中心B軸方可進(jìn)行深孔加工或者車削加工，當(dāng)車銑加工中心的B軸鎖緊機(jī)構(gòu)的檢測裝置發(fā)出松開信號時，車銑加工中心的B軸才可在力矩電機(jī)的驅(qū)動進(jìn)行轉(zhuǎn)動，鎖緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖2.4所示。 圖2.4 鎖緊機(jī)構(gòu)的原理 2.3車銑加工中心YB軸的任意角度鎖緊機(jī)構(gòu)的方案擬定 車銑加工中心YB軸的銑頭在銑削時，要求銑頭可以在銑削的任何角度具有在任何角度具有靜止銑削的能力，此時，任意角度的鎖緊機(jī)構(gòu)相對于5°鎖緊機(jī)構(gòu)的鎖緊力小些。 圖2.4 任意角度鎖死機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)上述要求，B軸的任意角度鎖緊機(jī)構(gòu)的方案如圖2.4所示，任意角度鎖緊機(jī)構(gòu)由兩片摩擦片構(gòu)成，其中一片在外力作用下產(chǎn)生變形，該片摩擦片稱為動摩擦片，另一片與B軸固定，將其稱為動摩擦片。銑削的任何角度的鎖緊機(jī)構(gòu)采用具有良好的摩擦性能的材料進(jìn)行摩擦制動，當(dāng)B軸在某一位置（非5°的整數(shù)倍位置），在壓力油的作用下，使得動摩擦片產(chǎn)生變形與靜摩擦片接觸產(chǎn)生摩擦力而制動，實現(xiàn)B軸的任意角度鎖死。當(dāng)不需要鎖死機(jī)構(gòu)時，液壓油停止通入，并無壓力作用于摩擦片，在具有一定壓力的彈簧的作用下，動摩擦片與靜摩擦片實現(xiàn)分離，鎖死功能解除 2.4車銑加工中心YB軸的安全剎車機(jī)構(gòu)的方案擬定 車銑加工中心YB軸的銑頭在銑削過程中，當(dāng)該機(jī)床出現(xiàn)突然斷電，銑頭由于重力作用，銑頭會產(chǎn)生突然下落。設(shè)想如果正在進(jìn)行車銑加工的銑頭，當(dāng)機(jī)床突然出現(xiàn)斷電，銑頭會在重力的作用下，會砸向工件導(dǎo)致銑頭的損壞，給企業(yè)帶來巨大的損失。 圖2.5 安全剎車裝置 為了避免上述情況的發(fā)生，車銑加工中心的YB軸上都會采用安全剎車裝置，本方案的剎車裝置采用專用的剎車機(jī)構(gòu)，當(dāng)機(jī)床斷電時，安全剎車機(jī)構(gòu)會瞬間產(chǎn)生剎車力矩，使得銑頭不會以為斷電產(chǎn)生的銑頭下落帶來的不必要的損失。 安全剎車裝置直接安放在車銑剎車中心的YB軸上，在安全剎車機(jī)構(gòu)的外部為安裝編碼器留有空間，安全剎車裝置的安裝結(jié)構(gòu)圖如圖2.5所示。 2.5車銑加工中心YB軸支撐部分的方案擬定 2.5.1車銑加工中心YB軸支撐部分要求 車銑加工中心B軸是帶動銑頭轉(zhuǎn)動，B軸的支撐部分是必不可少的。支撐部分起到的作用非常大，B軸的支撐部分是分隔B軸的運動部分和靜止部分的橋梁，機(jī)械的運動部件和靜止部件的連接部分即為軸承。 1）車銑加工中心YB軸支撐部分受力特點 B軸的本身具有較大的質(zhì)量，車銑加工中心YB軸支撐軸承承受較大的軸向力，考慮到B軸的結(jié)構(gòu)特點，B軸是連接銑頭的工具。B軸的結(jié)構(gòu)特點具有靠近銑頭部位質(zhì)量較大、集中。 2）車銑加工中心YB軸支撐部分結(jié)構(gòu)特點 車銑加工中心YB軸的功能主要是連接銑頭的紐帶，銑頭在加工時，具有精確的分度功能，在深孔鉆削、車削時，具有銑頭的鎖緊功能，任意角度鎖緊功能。在斷電時，銑頭還需要保護(hù)功能。這些功能就決定了B軸上應(yīng)具有編碼器、固定位置鎖緊裝置、任意位置鎖緊裝置、安全保護(hù)裝置。 2.5.2車銑加工中心YB軸支撐部分的方案確定 考慮到車銑加工中心YB軸重量較大，車銑加工中心YB軸在進(jìn)行車銑加工時，承受軸向力和徑向力仍然較大，決定軸承需要承受較大的徑向力以及車銑加工中心YB軸安裝空間有限等因數(shù)，決定了軸承所要軸承具有承受徑向力和軸向力的能力，除此之外，軸承安裝空間盡可能的小。 圖2.6 組合軸承 圖2.7 組合軸承安裝結(jié)構(gòu) 本設(shè)計選擇組合軸承為車銑加工中心YB軸支撐部分，組合軸承結(jié)構(gòu)形式如圖2.6所示。組合軸承的功能決定軸承的安裝需要盡可能的靠近B軸的銑頭部位，采用將組合軸承的定圈與軸套進(jìn)行螺栓聯(lián)接，將組合軸承動圈與B軸進(jìn)行螺栓聯(lián)接，B軸的組合軸承的安裝形式如圖2.7所示。 2.6車銑加工中心YB軸配油系統(tǒng)的方案擬定 2.6.1車銑加工中心YB軸配油系統(tǒng)要求 1）銑頭管路的功能及數(shù)量統(tǒng)計 考慮到車銑加工中心的銑頭部分的功能，要求對通向銑頭的液壓管路進(jìn)行統(tǒng)計歸納，銑頭部分需要銑削主軸刀具夾緊功能（介質(zhì)液壓油）、銑削主軸錐孔清潔（介質(zhì)空氣）、銑削主軸刀具松開（介質(zhì)液壓油）、銑削主軸松開（介質(zhì)液壓油）、銑削主軸電機(jī)冷卻水出口（介質(zhì)水）、銑削主軸刀具內(nèi)冷（介冷卻液）、銑削主軸軸承密封（介質(zhì)空氣）、銑削主軸鎖緊（介質(zhì)液壓油）、銑削主軸刀具外冷（介冷卻液）、銑削主軸電機(jī)冷卻水入口（介質(zhì)水）。 由上述統(tǒng)計可知系統(tǒng)的配置共需要十路管路，除了考慮到管路的數(shù)量外，還需要清除每一個管路的功能與管路中的介質(zhì)，為后續(xù)配油系統(tǒng)的設(shè)計打下堅定的基礎(chǔ)。 2）除了銑頭外管路的功能及數(shù)量統(tǒng)計 除了考慮到車銑加工中心的銑頭部分的功能，還需要清楚地了解銑頭的外部的功能需要配置的液壓管路及管路的功能及管路的內(nèi)部介質(zhì)。通向銑頭外的液壓管路進(jìn)行統(tǒng)計歸納。 首先，對于車銑加工中心的YB軸的5°鎖緊機(jī)構(gòu)的驅(qū)動部分需液壓油，鎖緊機(jī)構(gòu)的三齒盤在壓力油的作用下，進(jìn)行鎖緊與松開。鎖緊機(jī)構(gòu)的三齒盤需要鎖緊與松開分別需要單獨的液壓油，故需要兩路的液壓管路，這里的介質(zhì)為液壓油。 其次，對于車銑加工中心的YB軸的任意角度鎖緊裝置的驅(qū)動部分也需要液壓油，但是對于任意角度的鎖緊機(jī)構(gòu)的鎖緊需要單路的液壓油，對于任意角度的鎖緊機(jī)構(gòu)的松開不需要液壓油的驅(qū)動，由含有預(yù)應(yīng)力的壓簧驅(qū)動動摩擦片松開。所以，車銑加工中心的YB軸的任意角度鎖緊機(jī)構(gòu)的鎖緊與松開共需要一路液壓油。 再次，對于對于車銑加工中心的YB軸的驅(qū)動力矩電機(jī)在工作時，需要對力矩電機(jī)進(jìn)行冷卻，否則力矩電機(jī)會因為工作過熱導(dǎo)致力矩電機(jī)過熱而燒壞，力矩電機(jī)的正常工作需要循環(huán)的冷卻水，所以車銑加工中心的YB軸的力矩電機(jī)的冷卻系統(tǒng)需要兩路冷卻管路，介質(zhì)為冷卻水。綜上所述，車銑加工中心的YB軸的銑頭外部的功能共需要五路管路，介質(zhì)為三種分別為液壓油、冷卻液、水。 2.6.2車銑加工中心YB軸配油系統(tǒng)方案 1）銑頭的尺寸 銑頭（銑頭的連接尺寸如圖2.8所示）與B軸直接相連，所以通向銑頭上的管路的需要從B軸上引入，B軸上的尺寸是由銑頭決定的。從B軸的外側(cè)進(jìn)入B軸，而B軸的外側(cè)是靜止的，B軸是運動的。這樣就需將介質(zhì)從靜止部分通向運動的部件中。 圖2.8 銑頭的連接尺寸 2）車銑加工中心B軸動靜處的配油方案 圖2.9 銑頭通的油方案 車銑加工中心YB軸銑頭的配油系統(tǒng)由B軸的后端配油軸套進(jìn)入，通過配油軸上的內(nèi)部油路傳到B軸最后進(jìn)入到銑頭的內(nèi)部，銑頭通的油方案如圖2.9所示。靜止的配油環(huán)與轉(zhuǎn)動的配油軸之間的油路之間的隔離采用旋轉(zhuǎn)的密封圈，密封圈除了起到密封的作用外，還起到了阻尼的作用，但是阻尼不能太大，否則會使力矩電機(jī)的效率降低。所以，合理的設(shè)計配油環(huán)和配油軸之間的距離對控制阻尼起到了關(guān)鍵性作用 圖2.10 內(nèi)部剎車的通的油方案 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 車銑加工中心YB軸參數(shù)設(shè)計計算 第三章 車銑加工中心YB軸參數(shù)設(shè)計計算 3.1設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)要求 3.1.1 鎖緊機(jī)構(gòu)的鎖緊力要求 當(dāng)車銑加工中心的進(jìn)行車削加工時，B軸靜止不動，鎖緊扭矩T不小于5000NM 3.1.2 任意角度鎖緊機(jī)構(gòu)的鎖緊力要求 當(dāng)車銑加工中心進(jìn)行銑削加工時，在任意角度具有保持鎖緊的能力，鎖緊的扭矩不應(yīng)低于700Nm 3.1.3 驅(qū)動力的參數(shù) （1）B軸使用的最高轉(zhuǎn)速不得高于80r/min （2）最大扭矩T不得小于500 Nm 3.1.4 剎車的參數(shù)要求 剎車部分應(yīng)保證B軸軸線兩側(cè)的裝置對B軸的扭矩分別不小于100NM 3.1.5 軸承的使用壽命要求 B軸的軸承使用時壽命不小于100000 h 3.2三齒盤鎖緊扭矩計算 圖2.3 鎖緊機(jī)構(gòu)組成 鎖緊機(jī)構(gòu)由三個齒輪組成，每一個齒輪的齒面均在端面。三個齒輪中一個齒輪與車銑加工中心的B軸進(jìn)行螺栓聯(lián)接，稱為動齒輪。一個齒輪與車銑加工中心B軸的固定零件軸套進(jìn)行螺栓固定，稱為定齒輪。一個齒輪為浮動的齒輪，稱為鎖緊齒輪，圖2.3為鎖緊機(jī)構(gòu)組成部分。 鎖緊齒盤鎖緊液壓缸的有效面積： 式中， 鎖緊液壓缸的外徑 鎖緊液壓缸的內(nèi)徑 取鎖緊壓強(qiáng)，則鎖緊力： 鎖緊力安全系數(shù)取3，則軸向力： 取動齒盤的軸向力為鎖緊齒盤的軸向力的40%，動齒盤的軸向力： 動齒盤的切向力： 動齒盤的鎖緊扭矩： 結(jié)論：三齒盤的鎖緊扭矩T=7300Nm，符合要求。 3.3摩擦片鎖緊扭矩計算 查詢機(jī)械設(shè)計手冊，可知兩種金屬之間的摩擦系數(shù)； 設(shè)計時，設(shè)計的摩擦片外徑，內(nèi)徑，； 所以，接觸面積： 取壓強(qiáng)： ； 所以當(dāng)壓強(qiáng)為10MPa時，任意角度的摩擦片鎖緊扭矩可達(dá)1018Nm。 結(jié)論：摩擦片的鎖緊扭矩，符合要求。 3.4力矩電機(jī)扭矩計算 加速角度范圍： 安全系數(shù)： 摩擦力矩： 選擇舍弗勒公司的RI11-3P-250x150-WM ,其主要參數(shù)如下： 峰值扭矩為1038Nm，冷卻條件下的標(biāo)稱扭矩為632Nm，冷卻條件下的峰值轉(zhuǎn)速113rpm，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量0.1625。 轉(zhuǎn)動慣量計算： 圓柱體轉(zhuǎn)動慣量公式： 圓環(huán)體轉(zhuǎn)動慣量公式： 動齒盤轉(zhuǎn)動慣量：0.086333 調(diào)整墊轉(zhuǎn)動慣量：0.018195 套轉(zhuǎn)動慣量： 0.039504 軸轉(zhuǎn)動慣量： 0.790388 軸承轉(zhuǎn)動慣量： 0.157625 連接軸轉(zhuǎn)動慣量：0.99235 電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量0.1625 其他轉(zhuǎn)動慣量： 0.005056 以上是B軸的轉(zhuǎn)動慣量：2.254 銑頭的轉(zhuǎn)動慣量：5.978 所以總的轉(zhuǎn)動慣量： B軸使用的最高轉(zhuǎn)速： 最大角速度： 加速時間： 角加速度： 考慮摩擦力矩和安全系數(shù)后的最大扭矩： 插補(bǔ)加工時的切削扭矩為400Nm，轉(zhuǎn)速為10rpm，則插補(bǔ)加工時間： 減速時間： 考慮安全系數(shù)的有效轉(zhuǎn)矩 結(jié)論：按照設(shè)定工況，所需扭矩均小于力矩電機(jī)扭矩，符合要求。 3.5剎車選型計算 查詢所選的M60剎車裝置的剎車扭矩是220Nm，延遲時間是0.055 s。 220Nm產(chǎn)生的角加速度 ： 當(dāng)角速度為8.38 rad/s最大時，剎車時間： 此時轉(zhuǎn)過的角度： 當(dāng)角速度為：（）時，剎車時間： 此時轉(zhuǎn)過的角度為： 剎車裝置有效。 銑削主軸的重量200kg，長度是606mm，B軸軸線處銑削主軸的240mm處，則B軸軸線兩側(cè)的質(zhì)量分別約是79和121kg；刀具的長度為160mm，重量為8kg。 此時，B軸軸線兩側(cè)的裝置對B軸的扭矩分別是、： ； 所以轉(zhuǎn)動扭矩為： 則安全抱閘的安全系數(shù)為： 結(jié)論：當(dāng)B軸轉(zhuǎn)速超過10r/min時，電子剎車不能實現(xiàn)有效制動，考慮電子剎車是在B軸低速或靜止時使用，因此符合要求。 3.6 B軸軸承壽命計算 YRT200的主要參數(shù)： 軸向動載荷98 000N， 靜載荷650 000N 徑向動載荷89 000N， 靜載荷236 000N 極限轉(zhuǎn)速170rpm 由于YRT軸承的參數(shù)較高，故采用放大使用條件進(jìn)行校核： 設(shè)軸向、徑向的最大靜載荷均為20000N 則靜安全系數(shù)分別為32.5、11.8， 遠(yuǎn)大于要求的3 假設(shè)軸向、徑向的當(dāng)量動載荷均為，平均轉(zhuǎn)速為 依據(jù)壽命計算公式： 計算得， 軸向壽命： 徑向壽命： 均遠(yuǎn)大于要求的100000 h 結(jié)論：B軸的軸承壽命為118171?小時，符合要求。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 基于solidworks軟件進(jìn)行車銑加工中心YB軸建模及裝配 第四章 基于SolidWorks軟件車銑加工中心YB軸建模與裝配 4.1 soliworks軟件的介紹 4.1.1 soliworks軟件建模的功能介紹 SolidWorks自動化軟件是基于特征、參數(shù)化實體建模的設(shè)計工具。該軟件采用Windows圖形用戶界面，該軟件具有容易學(xué)習(xí)和操作簡單的特點，可以建立全相關(guān)的三維實體模型，能夠?qū)崿F(xiàn)零件圖、裝配圖、工程圖等互相關(guān)聯(lián)，方便設(shè)計修改。 基于特征：由軟件的模型樹，例如拉伸、旋轉(zhuǎn)、圓角等功能均為特征。特征通常分為基于草圖為基礎(chǔ)建立的特征和無需在草圖的基礎(chǔ)上建立特征。 參數(shù)化：創(chuàng)建特征的尺寸及幾何參數(shù)，可以被記入并保存在模型中，可以使模型充分體現(xiàn)設(shè)計師的設(shè)計意圖，更重要的是方便設(shè)計師的快速修改。 實體建模：實體模型是CAD系統(tǒng)中所使用的最完整的幾何模型。它包含了實體模型中的邊和表面所必須的所有線框和表面的幾何信息。除此之外，還包含把這些幾何體關(guān)聯(lián)一起的拓?fù)湫畔ⅰ? 全相關(guān)：SolidWorks模型中與它的工程圖及參考它的裝配體是全相關(guān)的。對模型修改能自動的反應(yīng)到相關(guān)的工程圖和裝配體中，同樣的對工程圖修改后也會相應(yīng)的反映到模型中. 4.1.2 soliworks軟件裝配的功能介紹 在SolidWorks軟件常采用自底向上的裝配體通過已有零件并調(diào)整其方向來創(chuàng)建的。零件在裝配體中以零件的形式加入，在零件之間創(chuàng)建配合可以調(diào)整它們在裝配體中的方向和位置。配合關(guān)系是指零件部件的表面或變和基準(zhǔn)面、其他的表面或邊的約束關(guān)系。 SolidWorks軟件中裝配體的簡歷過程如下： ①創(chuàng)建新裝配體 ②向裝配體中添加零件 ③進(jìn)行零件配合 ④依次添加剩余的零部件 ⑤完成裝配體，并保存，完成裝配體 4.2基于SolidWorks軟件車銑加工中心B軸建模 再設(shè)計零件時，首先需要對零件進(jìn)行分析，分析出用三維軟件繪制零件時，零件由什么特征構(gòu)成的，特征建立的順序。在建立模型時，可以參考零件的加工工藝進(jìn)行建立。本文以車銑加工中心的B軸為例，詳細(xì)的介紹solidworks軟件的建模過程。 （1）新建.part文件 在SolidWorks軟件的【文件】下拉菜單中，點擊【新建】，彈出如圖4.1所示的對話框。選擇【零件】，然后點擊【確定】，完成零件的文件的建立。 圖4.1模型的建立對話框 （2）建立零件圖中相關(guān)的特征 ①旋轉(zhuǎn)特征的建立 旋轉(zhuǎn)的特征是在草圖的特征的基礎(chǔ)上建立的，因此，在建立旋轉(zhuǎn)特征之前，建立草圖，選擇操作界面中的一個基準(zhǔn)面，作為草圖的基準(zhǔn)面，在基準(zhǔn)面上繪制如圖4.2所示的草圖。 點擊【插入】下拉菜單中的【旋轉(zhuǎn)】命令，彈出如圖4.2所示的對話框，分別選擇旋轉(zhuǎn)的中心線及旋轉(zhuǎn)的草圖，設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度，旋轉(zhuǎn)的角度默認(rèn)為360°，在特殊情況下旋轉(zhuǎn)的角度可以更改，完成不同的模型的的建立。本模型采用的旋轉(zhuǎn)的角度為360°。 圖4.2 旋轉(zhuǎn)特征建立圖 ②螺紋孔特征的建立 圖4.3 螺紋孔的建立 點擊【插入】下拉菜單中的【孔】命令，彈出如圖4.3所示的對話框，首先，選擇需要打孔的表面，在對話框中選擇孔的類型、設(shè)置孔的深度、螺紋的旋入深度等參數(shù)條件完成螺紋孔的建立。 按照上述的過程可以將車銑加工中心的YB軸的孔全部建立出來。 ③孔的圓周陣列特征 由于車銑加工中心的B軸的零件的孔有些是在圓周上均勻分布的，因此，可以采用SolidWorks軟件中的圓周陣列功能，實現(xiàn)均勻分布的孔特征的復(fù)制，操作的具體步驟為： 1）點擊【圓周陣列】按鈕，彈出如圖4.4所示的對話框。 2）設(shè)置陣列的相關(guān)參數(shù)，分別選擇要陣列的對象、陣列的中心線、陣列的數(shù)量等參數(shù)完成孔的陣列。 圖4.4 孔的陣列特征的建立 ③倒角特征建立 1）點擊【倒角】按鈕，彈出如圖4.5所示的對話框。 2）設(shè)置倒角的相關(guān)參數(shù)，分別選擇要倒角的邊、倒角的尺寸等參數(shù)完成B軸的倒角特征。 圖4.5 倒角的特征的建立 分別將上述的特征功能在車銑加工中心的YB軸的B軸零件的對應(yīng)的位置進(jìn)行添加，最終完成B軸零件的建立。建立的B軸的零件如圖4.6所示。 圖4.6 B軸的零件的建立 通過上述的過程對B軸的零件進(jìn)行依次的建立模型，完成每一個需要的零件模型的建立，為后續(xù)的車銑加工中心YB軸的零件的裝配奠定基礎(chǔ)。 4.3基于SolidWorks軟件車銑加工中心YB軸模型的裝配 本文通過上文創(chuàng)建的零、部件創(chuàng)建車銑加工中心YB軸的裝配體模型，裝配體是由若干個零件和若干個子裝配體形成的，最終完成的車銑加工中心YB軸的裝配體模型如圖4.7所示。 圖4.7 車銑加工中心YB軸solidworks裝配體 步驟1 新建裝配體 圖4.8 solidworks裝配體文件建立 首先，單擊圖4.8中的①按鈕，即【新建文件】； 其次，選擇合適的模板，本文選擇②，即【建立裝配體】； 最后，選擇【確定】，完成裝配體的文件的建立。 步驟2 插入首個零件 圖4.9 solidworks軟件中插入零件 首先，單擊【插入零部件】，自動彈出【插入零件】對話框； 其次，單擊【瀏覽】，插入文件，即完成零部件的插入； 最后，在操作界面中，單擊鼠標(biāo)的左鍵，完成零部件的插入。 步驟3 插入下一個零件 步驟4 創(chuàng)建配合 首先，單擊【配合】，自動彈出【配合】對話框； 其次，在操作界面中選擇兩零部件的位置，完成寬度、重合等配合建立； 最后，實現(xiàn)兩個工件的裝配。 圖4.10 solidworks軟件中創(chuàng)建零件的配合關(guān)系 步驟5 重復(fù)步驟4、5實現(xiàn)對每個零部件的裝配，實現(xiàn)圖4.5所示的裝配體建立 步驟6 保存及裝配體文件命名 圖4.11 solidworks軟件中裝配體的保存 首先，單擊【保存】，自動彈出【保存】對話框； 其次，在文件名輸入：車銑加工中心YB軸； 最后，點擊【保存】，實現(xiàn)文件的保存。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第八章 端面齒輪及撥桿的設(shè)計部分 結(jié) 論 畢業(yè)設(shè)計是本科教學(xué)中的最后一個檢驗本科階段學(xué)習(xí)的最終環(huán)節(jié)，本文設(shè)計了一款車銑加工中心YB軸部分，根據(jù)加工的力學(xué)參數(shù)及運動學(xué)參數(shù)的具體要求，設(shè)計車銑加工中心YB軸的驅(qū)動的力矩電機(jī)的參數(shù)的設(shè)計選擇，設(shè)計通向銑頭的配有系統(tǒng)的方案，并根據(jù)鎖緊力的要求計算出需要通入的液壓油的壓力，并合理的設(shè)計出鎖緊機(jī)構(gòu)的具體尺寸；根據(jù)車銑加工中心的壽命的要求，合理的校核所選取的軸承的合理性。參考電機(jī)的需要的參數(shù)選擇出外購件，根據(jù)外購件的連接尺寸及車銑加工中心YB軸的傳動方案要求，運用SolidWorks軟件對車銑加工中心的YB軸進(jìn)行三維設(shè)計，完成零件及裝配體的設(shè)計。并完成圖紙的設(shè)計。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 附錄 參考文獻(xiàn) [1] 孫志禮.機(jī)械設(shè)計,東北大學(xué)出版社，2011. 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Materials Processing Technology,2003,125-126:622-627. 致 謝 經(jīng)過三個月的時間將自己的大學(xué)畢業(yè)論文順利完成，這兩個月里，不僅是對大學(xué)階段專業(yè)的學(xué)習(xí)情況的一次小的總結(jié)，在論文設(shè)計過程中，經(jīng)歷了無數(shù)的困難與瓶頸，但是在老師和同學(xué)的幫助下，克服了種種困難，最終完成了畢業(yè)論文的設(shè)計，在這里尤其要感謝我的畢業(yè)論文指導(dǎo)教師王楠老師，是他在給了我很多的指導(dǎo)才能使得我的論文能夠得以完成。 在這里我還要感謝我們學(xué)校的圖書館的相關(guān)人員。在他們的指引下我能夠在學(xué)校圖書館查找信息，圖書館的老師也給了我很多支持和幫助。來幫助和指導(dǎo)我的老師們說該中心謝謝！ 感謝這篇論文涉及到每一個學(xué)者。本文引用了一些學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有你學(xué)術(shù)研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成這篇論文的寫作。感謝我的同學(xué)和朋友，是你們在這四年中默默的陪伴我，度過了我人生中最快樂的四面時光，我相信這段時光能給我一輩子補(bǔ)課磨滅的時光，最后感謝我的學(xué)校沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院，這里是我的第二個家。 因為我的水平有限，設(shè)計的很難避免會有錯誤，懇請獲得每個老師批評和糾正！ 附 錄 附錄1：A 0圖紙2張 附錄2：A 3圖紙3張