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本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 CJK6032-4型數(shù)控車床設(shè)計 系部名稱： 機電工程學(xué)院 專業(yè)班級：機械設(shè)計制造及其自動化08-3班 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二○一二年六月 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1課題研究的背景目的和意義 3 1.2數(shù)控車床的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 3 1.2.1數(shù)控車床發(fā)展總趨勢 3 1.2.2我國數(shù)控車床的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 4 1.3設(shè)計的主要內(nèi)容 5 第2章 總體方案設(shè)計 6 2.1 設(shè)計參數(shù) 6 2.2總體方案的確定 6 2.3 傳動原理 7 2.4 基本參數(shù)的確定 7 2.5 本章小結(jié) 9 第3章 傳動設(shè)計 10 3.1 設(shè)計參數(shù) 10 3.2 減速齒輪設(shè)計及校核 10 3.3 帶輪及帶的計算 14 3.4 軸的初步確定 16 3.5 軸的校核 16 3.6 本章小結(jié) 19 第4章 進給系統(tǒng)設(shè)計 20 4.1 縱向進給絲杠設(shè)計 20 4.1.1 滾動螺旋傳動工作原理 20 4.1.2 絲杠設(shè)計計算 20 4.2 橫向進給絲杠設(shè)計 22 4.3 步進電機的選擇 23 4.3.1步進電機的工作原理 23 4.3.2 步進電機的選取 25 4.4 本章小結(jié) 27 第5章 經(jīng)濟技術(shù)分析 28 結(jié)論 31 參考文獻 32 致謝 33 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計課題是CJK6032簡易數(shù)控車床。該數(shù)控車床結(jié)夠簡單，緊湊、體積小，功能齊全，是一個很適用的經(jīng)濟性數(shù)控車床，能夠達到非常滿意的工作效率。 CJK6032主要是由傳動系統(tǒng)，進給系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三部分組成。對其傳動系統(tǒng)設(shè)計時，先進行總體方案的確定，畫出簡易的傳動系統(tǒng)圖。再根據(jù)給定的設(shè)計參數(shù)來確定傳動和進給系統(tǒng)。滾珠絲杠由步進電機來驅(qū)動，步進電機由驅(qū)動控制系統(tǒng)來驅(qū)動。從而實現(xiàn)進給系統(tǒng)的進給。通過用途，功能和技術(shù)要求等合理定出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并通過認真的計算得到的參數(shù)，然后選擇符合規(guī)定的元件和進行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。CJK6032是無級調(diào)速的，由電動機加變頻器來實現(xiàn)。最后通過技術(shù)經(jīng)濟分析，驗證了設(shè)計生產(chǎn)該產(chǎn)品是經(jīng)濟合理的。 關(guān)鍵詞：車床；滾珠絲杠；步進電機；無級調(diào)速；傳動系統(tǒng) ABSTRACT The subject of design is the simple NC CJK6032-lathe. The numerical control lathe simple,compact,small size, fully functional,is a suitable economy of CNC lathes. we can achieve a satisfactory work efficient. The simple NC CJK6032-lathe is composed of drive system, feed system and controlsystem. When designing drive system, the diagram of simple drive system are specified.Then the drive and feed system are designed according to the given design parameter. Thefeed system is working with the assistance of ball screw. The steped motor drove by deivecontrol system is drove by ball screw. through the use of functional and technical requeirements set reasonable structure,and through careful calculation by the parameters,and then select the required components and systems for the structural design.The simple NC CJK6032-lathe has variable speed which is accomplished by motor and frequency converter. In the end, the analysis on economic prove its reasonable to produce to CJK6032-lathe. Key words：Lathe；Ball Screw；Stepping motor；Variable Speed；Transmission system 32 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 第1章 緒 論 1.1課題研究的背景目的和意義 數(shù)控車床利用數(shù)字化的信息對車床運動及加工過程進行控制，是一種可編程的通用加工設(shè)備，能自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、螺紋等工序的切削加工，所以特別適合加工形狀復(fù)雜的軸類和盤套類零件。與通用機床和專用機床相比，數(shù)控車床具有加工靈活、通用性強、能適應(yīng)產(chǎn)品的品種和規(guī)格頻繁變化的特點，能夠滿足新產(chǎn)品的開發(fā)和多品種、小批量、生 產(chǎn)自動化的要求，是一種柔性的、高性能的自動化車床，代表了現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于機械制造業(yè)。數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)包括主軸電機、傳動系統(tǒng)與主軸組件，與普通機床相比，變速功能絕大部分由主軸電機的無級調(diào)速來承擔(dān)，省去了繁雜的齒輪變速機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，有些只有兩極或三級齒輪變速機構(gòu)系統(tǒng)用以擴大電機無級調(diào)速的范圍。 自從20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控車床得到了長足的發(fā)展。隨著制造業(yè)對數(shù)控車床的大量需求，汽車、國防、航空、航天等行業(yè)的高速發(fā)展以及鋁合金等新材料的應(yīng)用，數(shù)控車床的發(fā)展總體呈現(xiàn)出高速化、高精度化、多軸化、復(fù)合化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等趨勢。數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用是機械制造業(yè)的一次技術(shù)革命，使機械制造的發(fā)展進入了一個嶄新的階段。由于數(shù)控車床綜合應(yīng)用了電子計算機、自動控制、伺服驅(qū)動、精密檢測與新型機械結(jié)構(gòu)等方面的技術(shù)成果，具有高柔性、高精度與高度自動化的特點，因此它提高了機械制造的制造水平，解決了機械制造中的常規(guī)加工技術(shù)難以解決甚至無法解決的復(fù)雜型面零件加工，為社會提供了高質(zhì)量、多品種及高可靠的機械產(chǎn)品已取得了巨大的經(jīng)濟效益。 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：（1）機械制造技術(shù)；（2）信息處理、加工、傳輸技術(shù)；（3）自動控制技術(shù)；（4）伺服驅(qū)動技術(shù)；（5）傳感器技術(shù)；（6）軟件技術(shù)等。數(shù)控機床是集機械、電氣、液壓、氣動、微電子和信息等多項技術(shù)為一體的機電一體化產(chǎn)品。是機械制造設(shè)備中具有高精度、高效率、高自動化和高柔性化等優(yōu)點的工作母機。數(shù)控機床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機床產(chǎn)量和總擁有量的百分比是衡量一個國家國民經(jīng)濟發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。數(shù)控車床是數(shù)控機床的主要品種之一，它在數(shù)控機床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視并得到了迅速的發(fā)展。 數(shù)控車床的發(fā)展不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控車床的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，它對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。從目前世界上數(shù)控車床及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面： 1. 高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢 ??效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會（CIRP）將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。 在加工精度方面，近10年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。 ??在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的MTBF值已達6000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。 為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴大。 2. 5軸聯(lián)動加工和復(fù)合加工機床快速發(fā)展 ??采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展。 ??當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復(fù)合加工機床（含5面加工機床）的發(fā)展。 3. 智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢 21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，它對國計民生的一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個基礎(chǔ)是否牢固直接關(guān)系到一個國家的經(jīng)濟發(fā)展和綜合國力?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展，提高綜合國力和國際地位的重要途徑。 數(shù)控機床是典型的機電一體化課題，通過畢業(yè)設(shè)計可使所學(xué)機械學(xué)、力學(xué)、電工學(xué)知識得到綜合應(yīng)用。結(jié)構(gòu)設(shè)計及控制系統(tǒng)設(shè)計能力都能受到訓(xùn)練，可有力的提高學(xué)生的分析問題、解決問題能力及機電一體化水平。 1.2數(shù)控車床的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1.2.1 數(shù)控車床發(fā)展總趨勢 近年來，隨著數(shù)控加工技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控車床也呈現(xiàn)出一些新的發(fā)展趨勢，如主軸轉(zhuǎn)速的高速化、功能結(jié)構(gòu)的復(fù)合化、柔性化。 （1）高速主軸單元 為了適應(yīng)數(shù)控加工高速化的發(fā)展，目前越來越多的高速數(shù)控車床采用了電主 軸。電主軸又稱內(nèi)置式電動機主軸單元，就是將高速的主軸電動機置于主軸內(nèi)部， 通過交流變頻控制系統(tǒng)，使主軸獲得所需的工作轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)電動機、主軸 的一體化功能；取消了皮帶、帶輪和齒輪等環(huán)節(jié)，大大減少了主傳動的轉(zhuǎn)動慣量， 提高了主軸動態(tài)響應(yīng)速度和工作精度，徹底解決了主軸高速運轉(zhuǎn)時皮帶和帶輪等 傳動的振動和噪聲問題；可精確實現(xiàn)主軸的定位和軸傳動功能。采用電主軸結(jié)構(gòu) 可使主軸轉(zhuǎn)速達到 10000r/min 以上，它融合了尖端的高速精密軸承、潤滑技術(shù)、冷卻技術(shù)、高速變頻驅(qū)動技術(shù)，是技術(shù)含量很高的機電一體化產(chǎn)品。 （2）功能復(fù)合化、柔性化 隨著數(shù)控車床對加工對象的適應(yīng)性的不斷提高，數(shù)控車床的設(shè)計發(fā)生了很大變化，并向著功能復(fù)合化和系統(tǒng)柔性化的方向發(fā)展。功能復(fù)合化的目的是進一步提高機床的生產(chǎn)效率，使用于非加工輔助時間減至最少。通過功能的復(fù)合化，可以擴大車床的使用范圍、提高效率，實現(xiàn)一機多用、一機多能，即一臺數(shù)控車床既可以實現(xiàn)車削功能，也可以實現(xiàn)銑削加工。該機床還配置有強動力刀架和副主軸。副主軸采用內(nèi)藏式電主軸結(jié)構(gòu)，通過數(shù)控系統(tǒng)可直接實現(xiàn)主、副主軸轉(zhuǎn)速同步。該機床工件一次裝夾即可完成全部加工，極大地提高了效率。數(shù)控車床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：從點(數(shù)控單機、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展，另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟性方向發(fā)展。柔性自動化技術(shù)是制造業(yè)適應(yīng)動態(tài)市場需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是各國制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢，是先進制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)。其重點是以提高系統(tǒng)的可靠性、實用化為前提，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo)，注重加強單元技術(shù)的開拓和完善。CNC 單機向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展。數(shù)控機床及其構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)能方便地與 CAD、CAM、CAPP 及 MTS等聯(lián)結(jié)，向信息集成方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展 由此可見，現(xiàn)代數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)設(shè)計不僅限于只滿足原有的基本要求，還要綜合考慮現(xiàn)代制造對機床的整體要求，如制造控制、 過程控制以及物料傳送，以縮短產(chǎn)品的加工時間、周轉(zhuǎn)時間、制造時間，以最大限度的提高生產(chǎn)率。 1.2.2我國數(shù)控車床的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，于1958年研制出第一臺數(shù)控機床，近50年的發(fā)展歷程大致可分為3個階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進技術(shù)，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產(chǎn)業(yè)化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實質(zhì)性進步。在“九五”末期，國產(chǎn)數(shù)控機床的國內(nèi)市場占有率達50％，配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達到了10％。 在20余年間，數(shù)控機床的設(shè)計和制造技術(shù)有較大提高，主要表現(xiàn)在三大方面：培訓(xùn)一批設(shè)計、制造、使用和維護的人才；通過合作生產(chǎn)先進數(shù)控機床，使設(shè)計、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進技術(shù)的差距；通過利用國外先進元部件、數(shù)控系統(tǒng)配套，開始能自行設(shè)計及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動加工的數(shù)控機床，供應(yīng)國內(nèi)市場的需求，但對關(guān)鍵技術(shù)的試驗、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國外技術(shù)支撐，不能獨立發(fā)展，基本上處於從仿制走向自行開發(fā)階段，與日本數(shù)控車床的水平差距很大。 從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟的市場需求為導(dǎo)向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。 在高精尖裝備研發(fā)方面，要強調(diào)產(chǎn)、學(xué)、研以及最終用戶的緊密結(jié)合，以“做得出、用得上、賣得掉”為目標(biāo)，按國家意志實施攻關(guān)，以解決國家之急需。在競爭前數(shù)控技術(shù)方面，強調(diào)創(chuàng)新，強調(diào)研究開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。 1.3設(shè)計的主要內(nèi)容 CJK6032主要是由傳動系統(tǒng)，進給系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三部分組成。本次設(shè)計也重點設(shè)計這三個部分。首先，對其傳動系統(tǒng)設(shè)計時，先進行總體方案的確定，畫出簡易的傳動系統(tǒng)圖。然后，根據(jù)給定的設(shè)計參數(shù)來確定傳動和進給系統(tǒng)。滾珠絲杠由步進電機來驅(qū)動，從而實現(xiàn)進給系統(tǒng)的進給。步進電機由控制系統(tǒng)來驅(qū)動?？刂葡到y(tǒng)是由鍵盤，顯示，變頻器，脈沖發(fā)生器和電機驅(qū)動部分組成。CJK6032是無級調(diào)速的，本次設(shè)計通過三相異步電動機加變頻器來實現(xiàn)無級調(diào)速。最后通過技術(shù)經(jīng)濟分析，可以看出設(shè)計生產(chǎn)該產(chǎn)品是經(jīng)濟合理的。 第2章 總體方案設(shè)計 2.1 設(shè)計參數(shù) 數(shù)控車床CJK6032，最大加工直徑160mm，變頻調(diào)速（手動三檔），開環(huán)系統(tǒng)，脈沖當(dāng)量0.005mm。 2.2總體方案的確定 初步對CJK6032-4型數(shù)控車床的主軸箱設(shè)計有兩種設(shè)計方案。 1、用皮帶輪降速到軸上，再用一個二聯(lián)滑塊實現(xiàn)兩檔變速，最后用一個一比一的定比傳到主軸上，電機用變頻電機。轉(zhuǎn)速圖如圖2.1 圖2.1 CJK6032轉(zhuǎn)速圖1 2、用普通電機帶皮帶輪降速到軸上，再用一個二聯(lián)滑塊實現(xiàn)兩檔變速，最后用一個傳動比為1:2的定比傳動齒輪來傳到主軸上，加變頻器經(jīng)過傳動比為1：1齒輪傳到主軸上。轉(zhuǎn)速圖如圖2.2： 圖2.2 CJK6032轉(zhuǎn)速圖2 對于第一種方案雖然要簡單，它不需要變頻器要比第二種方案少一根軸，但是由于它的變頻范圍使它皮帶輪上的傳動比很大，對于帶傳動來說要不合適，且所選電機為變頻電機，耗資較大，我們不采用這種結(jié)構(gòu)。第二種方案雖然要多一根軸來連接變頻器，但是它由于有定比為1：2的傳動使的皮帶輪的傳動比降低，這個方案比較合理，在帶傳動結(jié)構(gòu)中這樣的傳動比很常見，而且不是很大可以采用。而且?guī)л啿皇呛艽蟛粫椭鬏S存在干涉現(xiàn)象。 縱向和橫向進給是靠絲杠來實現(xiàn)的，絲杠用步進電機來帶動。因為脈沖當(dāng)量小于0.005。所以在步進電機和絲杠之間，我采用傳動比為1：2的齒輪來降低脈沖當(dāng)量。 大帶輪與帶輪軸連接采用卸荷方式，可以使大帶輪的重量不壓在軸上，減輕了軸的負荷，使傳動更平穩(wěn)。主軸箱內(nèi)有一對滑移齒輪，把它們放在第一根軸上，將第 一根軸做成花鍵軸，使整體結(jié)構(gòu)更緊湊，更合理。主軸與脈沖發(fā)生器連接采用齒輪一比一傳動，這樣方便計算主軸轉(zhuǎn)一圈，絲杠進給多少。 縱、橫向進給系統(tǒng)選擇的步進電機步距角都為0.36°，縱向進給的最小進給量為0.002mm，橫向進給的最小進給量為0.01mm，所以必須通過減小步距角來實現(xiàn)這個最小進給量。減小步距角一可以通過齒形帶傳動來減小，二是通過齒輪傳動來減小，由于齒形帶傳動精度沒有齒輪傳動精度高，而機床的進給精度要求較高，所以選擇齒輪傳動來減小步距角，采用雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法來消除傳動齒輪間隙。 2.3 傳動原理 1、傳動原理主要滿足設(shè)計任務(wù)所給出的精度要求。 2、應(yīng)當(dāng)在保證精度的情況下盡量使結(jié)構(gòu)簡單。 3、主軸的轉(zhuǎn)速范圍為50—2000r/min，若采用變頻配合普通電機，則需要采用換擋控制主軸轉(zhuǎn)速。 4、脈沖當(dāng)量為0.001—0.003m/min，若采用較高級數(shù)的步進電機，通過齒輪減速來帶動絲杠就可以達到，并且結(jié)構(gòu)簡單，在該處還沒有傳動誤差，可以使電控部分的結(jié)構(gòu)及程序編制更為簡單。 因此，得到如下傳動原理，如圖2.3。 2.4 基本參數(shù)的確定 1、通過主軸孔最大棒料直徑 mm （2.1） 2、床身寬度 mm （2.2） 3、經(jīng)濟合理的工件或刀具直徑按照以下幾種經(jīng)驗公式估定 圖2.3 傳動方案總圖 mm mm （2.3） 4、運動參數(shù) 可通過類比實驗和計算等方法綜合確定 （2.4） 、、、為經(jīng)濟加工切削速度和經(jīng)濟合理的工件或刀具直徑。、是機床的最低、最高轉(zhuǎn)速，其中常用經(jīng)濟加工切削速度硬質(zhì)合金刀具精車中碳鋼=200220m/min，取=220m/min，取高速鋼刀具精車絲杠速度=1.5m/min。 r/min r/min 取50~1800r/min 主軸計算轉(zhuǎn)速 r/min 5、動力參數(shù) 據(jù)下列公式及數(shù)據(jù)估算電機功率P。 總切削力 （kgN） —單位切削面積上的切削力，取硬質(zhì)合金刀加工中碳鋼=200（kgN/mm2）； —切削深度； —進給量。 切削深度及進給量取半精車中碳鋼，故取1mm；取0.2mm；=190m/s kw （2.5） 2.5 本章小結(jié) 本章對整個數(shù)控車床的原理做了詳細的介紹，并重點分析和計算了兩種設(shè)計方案，通過比較，確定了第二種方案作為本次設(shè)計的方案，第二種方案雖然要多一根軸來連接變頻器，但是它由于有定比為1:2的傳動使的皮帶輪的傳動比降低達到2.8，這個方案比較合理，在帶傳動結(jié)構(gòu)中這樣的傳動比很常見，而且不是很大可以采用。而且?guī)л啿皇呛艽蟛粫椭鬏S存在干涉現(xiàn)象。另外，還確定了機床的一些基本的設(shè)計參數(shù)，主要有床身寬度，最大加工棒料直徑，運動參數(shù)，動力參數(shù)等。 第3章 傳動設(shè)計 3.1 設(shè)計參數(shù) 為了方便計算，現(xiàn)將主要技術(shù)參數(shù)列表如下： 表3.1 CJK6032 主要技術(shù)參數(shù) 項 目 單 位 參 數(shù) 床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 mm Ф320 拖板上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 mm Ф160 最大工件長度 mm 750 主軸轉(zhuǎn)速范圍 rpm 35～1910 主軸通孔直徑 mm Ф38 主軸錐孔 --- 主軸錐孔 主軸電機功率 kW 3 刀架刀位數(shù) --- 4 車刀刀桿最大尺寸（寬×高） mm 20×20 進給電機扭矩（功率）橫向（X） Nm 7 縱向（Z） Nm 7 尾架套筒錐孔 --- 莫氏3號 機床外形尺寸（長×寬×高） mm 1680×740×1160 機床重量（毛重/凈重） kg 450 3.2 減速齒輪設(shè)計及校核 設(shè)計齒輪的輸入功率是2.07kw，小齒輪的轉(zhuǎn)速=330r/min，齒數(shù)比 =75/22，工作壽命15年（設(shè)每年工作300天），兩班制。 1、選齒輪的類型、精度等級、材料及齒數(shù) （1）按傳動方案選用直齒圓柱柱齒輪傳動。 （2）速度不是很高，選用7級精度（GB10095―88）。 （3）材料的選擇。由參考文獻[1]表10―1常用齒輪材料及力學(xué)特性選小齒輪的材料是40Cr(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS，大齒輪的材料為45鋼 (調(diào)質(zhì))，硬度為240HBS，二者材料硬度差40HBS。 （4）選小齒輪的齒數(shù)=22,大齒輪的齒數(shù)=75。 2、按齒面接觸強度設(shè)計 由參考文獻[1]設(shè)計計算公式（10―9a）進行試算，即 2.32 （3.1） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 （1）試選載荷系數(shù)=1.3。 （2）計算小齒輪傳遞的扭矩 =9550000×p/ =9550000×2.07/330=59904.5N·mm 由參考文獻[1]表10—7圓柱齒輪的齒寬系數(shù)根據(jù)齒輪相對支撐非對稱布置選取齒寬系數(shù)=1。 （3）由參考文獻[1]表10—6彈性影響系數(shù)查的材料的彈性影響系數(shù)=189.8。 （4）由參考文獻[1]表10—21d齒輪的接觸疲勞強度查按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限=600Mpa，大齒輪的接觸疲勞強度極限=550Mpa。 （5）由參考文獻[1]式10—13計算應(yīng)力循環(huán)的次數(shù) =60×330×(2×8×300×15)×1=1.426× （3.2） =1.426×/3.3=4.32× （6）由參考文獻[1]圖10—19查得接觸疲勞壽命系數(shù)=0.92； =0.96 （7）計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù)=1，由參考文獻[1]式10—12得 =0.92×600=552MPa （3.3） =0.96×550=528 MPa （3.4） 3、齒輪主要尺寸計算 （1）試算小齒輪分度圓直徑,代入中較小的值 2.32 =2.32×=54.7mm （2）計算圓周速度 m/s （3.6） 計算齒寬b mm （3.7） （3）計算齒寬與齒高之比 模數(shù) =54.7/22=2.486mm （3.8） 齒高 mm （3.9） =54.7/5.59=9.785 （3.10） （4）計算載荷系數(shù) 根據(jù)=1.18m/s，7級精度，由圖參考文獻[1]10—8查得動載荷系數(shù)=1.03；直齒輪，假設(shè)/㎜。由參考文獻[1]表10—3查得==1.2;由參考文獻[1]表10—2查得使用系數(shù)=1.25，由參考文獻[1]表10—4查得7級精度、小齒輪相對支撐非對稱布置時， （3.11） 將數(shù)據(jù)代入后得 =1.44381 （3.12） 由=5.59, =1.44381查參考文獻[1]圖10—13得=1.35 故載荷系數(shù) =1×1.03×1.2×1.44381=1.649 （3.13） （5）按實際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑，由參考文獻[1]式（10—10a）得 （6）計算模數(shù) =59.2/22=2.69mm （3.14） 4、按齒根彎曲強度設(shè)計 由參考文獻[1]式（10—5）得彎曲強度的設(shè)計公式為 （3.15） （1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 由參考文獻[1]圖10—20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限=500MPa；小齒輪的彎曲疲勞強度極限=380MPa； （2）由參考文獻[1]圖10—18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.83 ,=0.84: （3）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)=1.4 由參考文獻[1]公式（10—12）得 MPa （3.16） MPa （3.17） （4）計算載荷系數(shù) 1×1.03×1.2×1.35=1.6686 （3.18） （5）查取齒形系數(shù) 由參考文獻[1]表10—5查得 2.72，2.22 （6）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由參考文獻[1]表10—5查得 1.57，1.77 （7）計算大、小齒輪的并加以比較 （3.19） 大齒輪的數(shù)值大。 （8）設(shè)計計算 mm 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強度算得的模數(shù)1.93并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值=2㎜，按接觸強度算得的分度圓直徑=59.2mm算出小齒輪齒數(shù) 取30 （3.20） 大齒輪的齒數(shù)=3.3×30=99 這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。 5、幾何尺寸計算 （1）計算分度圓直經(jīng) =30×2=60mm （3.21） =99×2=198mm （3.22） （2）計算中心距 =（60+198）/2=129mm （3.23） （3）計算齒輪寬度 根據(jù)經(jīng)驗一般齒寬取模數(shù)的610倍取 =8×2=16mm 3.3 帶輪及帶的計算 選用窄V帶傳動，設(shè)已知電動機的型號為Y100L1-2，額定功率P=2.2kw，轉(zhuǎn)速n1=2800r/min 傳動比i=2.8 一天的運轉(zhuǎn)時間10h。 1、確定計算功率Pca 由參考文獻[1]表8—6查得工作情況系數(shù)=1.3，故 kw （3.24） 2、選取窄V帶帶型 根據(jù)、Pca ，n1由參考文獻[1]圖8—9確定選用A型。 3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑 由表參考文獻[1]表8—7，選取主動輪基準(zhǔn)直徑dd1=100mm 根據(jù)參考文獻[1]式（8—15），從動輪基準(zhǔn)直徑dd2 dd2=i．dd1=2.8×100=280mm （3.25） 根據(jù)參考文獻[1]表8—7，取dd2=280mm 按參考文獻[1]式（8—13）驗算帶的速度 11.97435 （3.26） 帶的速度合適。 4、確定窄V帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距 根據(jù)初步確定中心距=800mm 根據(jù)參考文獻[1]式（8—20）計算帶所需的基準(zhǔn)長度 2430mm （3.27） 由參考文獻[1]表8—2選帶的基準(zhǔn)長度2500mm 按參考文獻[1]式（8—21）計算實際中心距 =800+1/2（2500-2430）=835mm （3.28） 5、驗算主動輪上的包角 由參考文獻[1]式（8—6）得 （3.30） 主動輪上的包角合適。 6、計算窄V帶的根數(shù) 由參考文獻[1]式（8—22）知 （3.31） 由、mm、查參考文獻[1]表8－5c和表8－5d得 2.61kw 0.56kw 查參考文獻[1]表8—8得0.98，查表8－2得1.00則 取2。 3.4 軸的初步確定 1、第一根軸 設(shè)其傳動效率為則其功率為kw，r/min，按參考文獻[1]式（15—2）初步估算軸的最小直徑，選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)15—3取于是得： mm （3.31） 軸徑取30㎜。 2、第二根軸 齒輪和軸的傳動效率是則其功率為2.112×0.97=2.0486，330，按參考文獻[1]式（15—2）初步估算軸的最小直徑，選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)參考文獻[1]表15—3取于是得： mm 軸徑取30mm。 3.5 軸的校核 校核床頭箱內(nèi)第一根軸軸上的功率= 2.07kw ， 轉(zhuǎn)速n = 330r/min 轉(zhuǎn)矩 N·mm作用在齒輪上的力Ft , Fr 齒輪分度圓直徑 d = 60mm N （3.32） N （3.33） 軸上受力情況見圖5.1 求軸上的載荷 水平面H 故有 FNH1 + FNH2 = Ft 聯(lián)立解得： FNH1 = 1736.7N FNH2 = 300.585N 在垂直面V： FNV1 + FNV2 = Fr 聯(lián)立解得： FNV1 = 632N FNV2 = 109N 彎矩 = FNV2×260 = 109×260= 28340N·mm = FNV1×45= 632×45= 28440N·mm MH = FNH1 ×45 =1736.7×45 = 78152.175 N·mm 總彎矩： N·mm N·mm 扭矩： T = 59904.5N·mm 作出軸的彎矩圖扭矩圖如圖（3.1）。 進行校核時通常只校核軸上承受最大彎矩的截面（即危險截面C）的強度，根據(jù)參考文獻[1]式（15—5）及上表中的數(shù)值并取，由參考文獻[1]表15—4抗彎矩截面系數(shù)計算公式由軸的形式查得： （3.34） 軸的計算應(yīng)力： MPa （3.35） 前已選定軸的材料 為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由參考文獻[1]表15-1查得，因此，故安全。 圖3.1 軸的載荷分析圖 3.6 本章小結(jié) 本章主要設(shè)計計算了數(shù)控機床的各個主要部分的尺寸，包括齒輪減速器，主要設(shè)計計算了軸1:2配合的二聯(lián)齒輪和三聯(lián)齒輪的大小齒輪的幾何尺寸，并進行了校核；帶傳動的設(shè)計，主要有大小帶輪的幾何尺寸及V帶的選取。另外，還初步設(shè)計了軸，并校核了主要的受力軸。 第4章 進給系統(tǒng)設(shè)計 4.1縱向進給絲杠設(shè)計 4.1.1 滾動螺旋傳動工作原理 螺桿和螺母的螺紋軌道間放置有滾動體，當(dāng)螺桿或螺母轉(zhuǎn)動時，滾動體在螺紋滾道里滾動，使螺桿和螺母作相對運動時為滾動摩擦，提高了傳動效率和傳動精度。 多數(shù)滾動螺旋的螺母或螺桿上有滾動體內(nèi)循環(huán)通道，與螺紋軌道形成循環(huán)回路，使得滾動體在螺紋滾道內(nèi)循環(huán)。 4.1.2 絲杠設(shè)計計算 1、最小載荷 Fmin為機床空載時作用在滾珠絲杠上的軸向載荷。此時 Fx = Fy = Fz = 0 ,CJK6032型數(shù)控機床的拖板加電動四方刀架的重量約為 25+20=45㎏, 查參考文獻[2]三角形組合導(dǎo)軌摩擦系數(shù)為0.15，F(xiàn)min = 45×0.15×9.8=66N . 2、最大載荷 Fmax為機床承受最大切削力時作用于滾珠絲杠的軸向載荷，F(xiàn)max等于最大進給力加摩擦力。已知最大進為560N，則Fmax=560+66=626N 平均載荷 Fm =N （4.1） 因為 CK6163×3000絲杠 nmax = 600r/min CK6180×5000 絲杠 nmax = 500r/min 拖板的最低速度為 1mm/min 故絲杠最低轉(zhuǎn)速可為0 CK6163×3000絲杠的平均轉(zhuǎn)速為300r/min CK6180×5000 絲杠的平均轉(zhuǎn)速為250r/min 類比法 CJK6032絲杠的平均轉(zhuǎn)速nm = 200r/min 3、計算絲杠 （1）額定載荷Fc = KF·KH·K1·Fm = 1.2×1×1×439 = 495.6N （4.2） （2）求必需的額定動載荷 Lh′= 15000h Ca′= N （4.3） （3）選擇滾珠絲杠的型號和主要尺寸 根據(jù)查參考文獻[11]選取內(nèi)循環(huán)浮動返回器雙螺母對旋預(yù)緊滾珠絲杠副，Ca′選取?GL40×08-3-E2型號滾珠絲杠，Ca =9800N ，dm = 40mm，P = 8mm，Dw = 4.763mm 材料為CrWMn ，d = 39mm，RC = 9800N/μm 表4.1 絲杠主要參數(shù)表 主要尺寸 符號 計算公式 結(jié)果 螺 紋 滾 道 公稱直徑 dm 40 mm 螺距 P 8 mm 接觸角 β 45° 鋼球直徑 Dw Dw≈0.6p 4.8 mm 螺紋滾道曲率半徑 rs,rm rs(rm)≈（0.51～0.56）Dw 2.5 mm 偏心距 e e=(rs- Dw /2)sinβ或 e=0.707(rs- Dw /2) 0.0707 mm 螺紋升腳 λ λ=arctan(p/πdm) 3°39’ 螺 桿 螺桿大徑 d d= dm -(0.2～0.25) Dw 39 mm 螺桿小徑 d1 d1= dm +2e-2rs 35 mm 螺桿接觸點直徑 dK dK = dm - Dw cosβ 37.5 mm 螺桿牙頂圓角半徑 ra ra=(0.1～0.15) Dw 0.5 mm 螺母 螺母螺紋大徑 D D= dm -2e+2rM 45 mm 螺母螺紋小徑 D1 D1= dm +0.5(dm -d) 40.5 mm （4）穩(wěn)定性驗算D1 因螺桿較長，應(yīng)驗算螺桿的穩(wěn)定性，臨界載荷為 （4.4） E — 螺桿材料的彈性模量 E = 2.06×105N/mm2 Ia — 螺桿危險截面的軸慣性矩 mm （4.5） μ — 長度系數(shù) 按一端固定一端鉸支 μ = 0.7 l1 — 絲杠螺紋全長 l1 = lu+2le = 750+2×24 =798 mm N （4.6） 故＞2.5～4 合格。 （5）剛度驗算 按最不利情況考慮，即在螺距（應(yīng)為導(dǎo)程）內(nèi)受軸向力引起的彈性變形與受轉(zhuǎn)矩引起彈性變形方向一致，此時變形量為最大，計算公式為： （4.7） 式中： （4.8） = = 442N·mm 式中磨擦系數(shù)f按0.0025計，當(dāng)量摩擦角ρv = 8′40″ 剪切彈性模量 G = 8.33×104 N/mm2 則 =0.06122μm 每米螺桿長度上的螺距的彈性變形 μm/m （6）計算效率 （4.9） = = 0.95 式中 （5.0） 4.2 橫向進給絲杠設(shè)計 同縱向進給系統(tǒng)設(shè)計相類似，根據(jù)查參考文獻[11]選取內(nèi)循環(huán)浮動返回器雙螺母對旋預(yù)緊滾珠絲杠副，Ca′選取GL40×08-3-E2型號滾珠絲杠Ca =9800N ，dm = 40mm，P = 8mm，Dw = 4.763mm，材料為CrWMn ，d = 39mm，RC = 9800N/μm 4.3 步進電機的選擇 4.3.1步進電機的工作原理 1、基本原理 步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進電機來控制變的非常的簡單。 雖然步進電機已被廣泛地應(yīng)用，但步進電機并不能象普通的直流電機，交流電機在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。 2、分類 感應(yīng)子式步進電機以相數(shù)可分為：二相電機、三相電機、四相電機、五相電機等。以機座號（電機外徑）可分為：42BYG(BYG為感應(yīng)子式步進電機代號）、57BYG、86BYG、110BYG（國際標(biāo)準(zhǔn)），而像70BYG、90BYG、130BYG等均為國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。 圖4.1 型號說明 3、驅(qū)動控制系統(tǒng)組成 使用控制步進電機必須由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統(tǒng)，其方框圖如下： 圖4.2 驅(qū)動控制框圖 （1）脈沖信號的產(chǎn)生 脈沖信號一般由單片機或CPU產(chǎn)生，一般脈沖信號的占空比為0.3-0.4左右，電機轉(zhuǎn)速越高，占空比則越大。 （2）信號分配 感應(yīng)子式步進電機以二、四相電機為主，二相電機工作方式有二相四拍和二相八拍二種，具體分配如下：二相四拍為,步距角為1.8度；二相八拍為,步距角為0.9度。四相電機工作方式也有二種，四相四拍為AB-BC-CD-DA-AB,步距角為1.8度；四相八拍為AB-B-BC-C-CD-D-AB,(步距角為0.9度）。 （3）功率放大 功率放大是驅(qū)動系統(tǒng)最為重要的部分。步進電機在一定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩取決于它的動態(tài)平均電流而非靜態(tài)電流（而樣本上的電流均為靜態(tài)電流）。平均電流越大電機力矩越大，要達到平均電流大這就需要驅(qū)動系統(tǒng)盡量克服電機的反電勢。因而不同的場合采取不同的的驅(qū)動方式，到目前為止，驅(qū)動方式一般有以下幾種：恒壓、恒壓串電阻、高低壓驅(qū)動、恒流、細分數(shù)等。 SH系列二相恒流斬波驅(qū)動電源與單片機及電機接線圖如下： 圖4.3 接線圖 現(xiàn)在步進電機的驅(qū)動都已模塊話，這里僅大致介紹。 4.3.2 步進電機的選取 進電機有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進電機的型號便確定下來了。 1、步距角的選擇 電機的步距角取決于負載精度的要求，將負載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機軸上，每個當(dāng)量電機應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場上步進電機的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機）、0.9度/1.8度（二、四相電機）、1.5度/3度?（三相電機）等。 2、靜力矩的選擇 步進電機的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機工作的負載，而負載可分為慣性負載和摩擦負載二種。單一的慣性負載和單一的摩擦負載是不存在的。直接起動時（一般由低速）時二種負載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負載，恒速運行進只要考慮摩擦負載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機的機座及長度便能確定下來（幾何尺寸） 3、電流的選擇 靜力矩一樣的電機，由于電流參數(shù)不同，其運行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機的電流（參考驅(qū)動電源、及驅(qū)動電壓） 綜上所述選擇電機一般應(yīng)遵循以下步驟： 圖4.4 步進電機選擇步驟框圖 4、力矩與功率換算 步進電機一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用、其功率是變化的，一般只用力矩來衡量，力矩與功率換算如下： P=?Ω·M?Ω=2π·n/60?P=2πnM/60 （4.1） 其P為功率單位為瓦，Ω為每秒角速度，單位為弧度，n為每分鐘轉(zhuǎn)速，M為力矩單位為牛頓·米 P=2πfM/400(半步工作） （4.2） 其中f為每秒脈沖數(shù)（簡稱PPS) 5、步進電機選取 對于本次設(shè)計，縱向與橫向進給步進電機根據(jù)同型號機床縱向保持靜轉(zhuǎn)矩為8N·m,橫向保持靜轉(zhuǎn)矩為12N·m,采用類比法選擇： 圖4.5 步進電機參數(shù) 由圖4.5選取110BYG5200B型步進電機。其外形及基本參數(shù)如圖4.6： 圖4.6 步進電機簡圖 4.4 本章小結(jié) 本章通過對進給系統(tǒng)的設(shè)計，主要是對進給絲杠的設(shè)計校核，選取?GL40×08-3-E2型號滾珠絲杠，Ca =9800N，dm = 40mm，P = 8mm，Dw = 4.763mm，材料為CrWMn ，d = 39mm，RC = 9800N/μm。并對步進電機原理進行了解和選取，完成了機床機械部分的設(shè)計和校核。  第5章 經(jīng)濟技術(shù)分析 隨著技術(shù)的進步，數(shù)控車床正在迅速普及和發(fā)展，并已形成了一個縱深而廣闊的市場。數(shù)控車床是具有高技術(shù)附加值的高技術(shù)產(chǎn)品，其市場占有能力遠遠高于傳統(tǒng)的普通車床。因此企業(yè)可以通過產(chǎn)品的規(guī)?；鴶U大市場占有率，從中獲得巨大的技術(shù)經(jīng)濟效益。 市場競爭規(guī)律要求產(chǎn)品不僅應(yīng)具有高性能，而且要有低價格，從而給數(shù)控車床的設(shè)計提出了越來越高的要求，此外，種類繁多、性能各異的集成電路、傳感器和新材料等，也給數(shù)控車床的設(shè)計提供了眾多的可選方案，使設(shè)計工作具有很大的靈活性，如何充分利用這些條件，設(shè)計出滿足市場需求的數(shù)控產(chǎn)品. 提高技術(shù)經(jīng)濟價值可以從以下四個方面著手： 1、進一步改善和簡化設(shè)計，減少零件數(shù)目，提高標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度； 2、采用廉價材料； 3、改善毛坯、零件加工、裝配等工藝性，合理選擇精度、公差和配合以及其他技術(shù)條件； 4、改善生產(chǎn)、經(jīng)營管理制度。 技術(shù)和經(jīng)濟在人類進行物質(zhì)生產(chǎn)，交換活動中始終并存，是不可分割的兩個方面。兩者相互促進又相互制約。技術(shù)具有強烈的應(yīng)用性和明顯的經(jīng)濟目的性，沒有應(yīng)用價值和經(jīng)濟效益的技術(shù)是沒有生命力的。而經(jīng)濟的發(fā)展必須依賴于一定的技術(shù)手段，世界上不存在沒有技術(shù)基礎(chǔ)的經(jīng)濟發(fā)展。技術(shù)與經(jīng)濟的這種特性使得它們之間有著密切而不可分割的聯(lián)系，所以有必要對設(shè)計方案進行經(jīng)濟技術(shù)分析。 對工程技術(shù)進行經(jīng)濟性評價，其核心內(nèi)容是經(jīng)濟效果的評價。為了確保經(jīng)濟決策的正確性和科學(xué)性，研究經(jīng)濟效果評價的指標(biāo)和方法是十分必要的。經(jīng)濟效果評價的指標(biāo)和方法是多種多樣的，它們從不同程度反映工程技術(shù)方案的經(jīng)濟性，這些指標(biāo)主要可以分為三大類：第一類是以時間作為計量單位的時間型指標(biāo)，如投資回收期，貸款償還期等；第二類是以貨幣單位計量的價值型指標(biāo)，如凈現(xiàn)值，費用現(xiàn)值等；第三類是反映資源利用效率型指標(biāo)，如投資利潤率，內(nèi)部收益率等。 本篇設(shè)計的CJK6032型數(shù)控車床機身凈重450kg，本機床的3/4為鑄鐵，1/4為普通鋼材。 成本核算： 表5.1原材料成本 序號 名稱 單價 每臺所用量 每臺成本 1 40Cr 3500（元/噸） 1（kg） 3.5（元） 2 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 3200（元/噸） 112.5（kg） 360（元） 3 鑄鐵 2500（元/噸） 337.5（kg） 843.75（元） 4 鐵皮 5（元/平方米） 3（平方米） 15（元） 5 不銹鋼 14000（元/噸） 80（kg） 1120（元） 綜述上表原材料總成本大約為P1=2342.25元 表5.2外構(gòu)件成本 序號 名稱 單價 每臺所用量 每臺成本 1 電機 1500（元/臺） 3（臺） 4500（元） 2 絲杠 1500（元/根） 2（根） 3000（元） 3 V帶 10（元/根） 2（根） 20（元） 4 軸承 15（元/個） 30（個） 450（元） 5 液晶顯示 3000（元/臺） 1（臺） 3000（元） 6 單片機 3000（元/臺） 1（臺） 3000（元） 7 變頻器 1500（元/臺） 1（臺） 1500（元） 8 脈