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任務(wù) 姓名： 吳彬 一、設(shè)計題目： 320mm數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 二、設(shè)計要求：設(shè)計出經(jīng)濟實用的320mm數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)，其主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、能保證一定的加工的精度和表面質(zhì)量。能熟練使用PRO/E?、AUTOCAD,?等三維CAD,CAM繪圖軟件。隨著數(shù)控加工技術(shù)在汽車、船舶、飛機、模具等各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，對數(shù)控機床的需求量日益增加，數(shù)控機床在加工制造業(yè)中的重要性也日益突出。數(shù)控機床作為一種高度機電一體化的產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個國家加工制造業(yè)水平的重要標志之一 。 三、設(shè)計（論文）主要內(nèi)容：論文包括說明書和圖紙兩部分，說明書主要包括：⑴零件的工藝分析和工藝方案的確定；⑵工藝與設(shè)計計算；⑶各主要零件尺寸的確定。圖紙包括：繪制主軸零件的2D圖；主軸箱的總裝配圖，并繪制箱體零件的2D圖；可以附加機床結(jié)構(gòu)的示意圖；（繪圖量不少于折成A0號圖紙2張） 四、設(shè)計目標：根據(jù)機床結(jié)構(gòu)和工藝特性設(shè)計出經(jīng)濟合理的主傳動系統(tǒng)，其主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、能保證一定的加工的精度和表面質(zhì)量。又能為學(xué)生將來從事相關(guān)設(shè)計工作打下了良好的基礎(chǔ)，并通過設(shè)計完成能培養(yǎng)學(xué)生獨立設(shè)計能力。 320mm數(shù)控車床 320mm數(shù)控車床簡介[3] 該車床為水平床身結(jié)構(gòu)，機床外觀造型為半封閉滑動防護門結(jié)構(gòu)。車床的床座采用優(yōu)質(zhì)鑄鐵整體鑄造而成，不但提高了機床的整體剛性，而且具有較好的吸振性。主軸變速有兩種方式，一種為手動集中變速方式，所有變速機構(gòu)都集中在主軸箱內(nèi)，通過數(shù)控系統(tǒng)對雙速電機的控制，在每一個手動變速檔下，可以有高、低兩檔自動變速。另一種為無級變速方式，由交流變頻調(diào)速電機通過三角膠帶直接帶動主軸，在這種情況下，車床主軸采用高精度主軸專用角接觸球軸承支承，并采用高速潤滑脂潤滑。車床的進給軸由混合式步進電機（或交流伺服電機）直接驅(qū)動滾珠絲杠副，帶動溜板運動。為了提高進給軸的動態(tài)響應(yīng)時間，減少摩擦和磨損，車床的移動副都采用了貼塑工藝。車床的移動導(dǎo)軌副和滾珠絲杠副的潤滑采用手動集中潤滑系統(tǒng)（或間歇式自動潤滑系統(tǒng)），方便了各潤滑點的潤滑。該車床配置了立式四工位電動刀架，可一次裝夾四把刀具，便于工件一次裝夾，多工序加工。對進給軸進行開環(huán)（或半閉環(huán)）控制。該車床適用于中、小型軸類、盤套類零件的內(nèi)、外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面和螺紋面的加工，特別適用于批量生產(chǎn)的加工中。 機床主要技術(shù)參數(shù)和連接尺寸 表1-1 機床的技術(shù)參數(shù) 項目 單位 參數(shù) 床身上最大回轉(zhuǎn)直徑 mm Ф320 最大工件長度 mm 750 刀架上最大回轉(zhuǎn)直徑 mm Ф170 主軸通孔直徑 mm Ф55 主軸內(nèi)孔錐度 ? 莫氏6號 主軸頭部形式 ? A2－5 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) ? 無級 主軸轉(zhuǎn)速范圍 r.p.m 50~2500 進給軸快速移動速度 mm/min 7000（X軸減半） 進給軸驅(qū)動電機功率 kw 1.0 進給軸最小設(shè)定單位 mm 0.001 進給軸重復(fù)定位精度 mm X軸：±0.007? Z軸：±0.01 主電機功率 kw >=5.5 電動刀架刀具容量 支 4 尾座套筒內(nèi)孔錐度 ? 莫氏6號 加工標準試件的表面粗糙度Ra μm ≤1.6 外形尺寸（長×寬×高） mm 2100×1050×1500 機床凈重/機床總重 kg 1900/2100 機床精度的選擇 選擇機床的精度等級應(yīng)根據(jù)典型零件關(guān)鍵部位加工精度的要求來定。 表1-2 (mm) 精度項目 普通型 精密型 單軸定位精度 0.01/0.300或全長 0.005/全長 單軸重復(fù)定位精度 0.006 0.003 銑圓精度 0.03~0.04 0.02 數(shù)控機床的其它精度與表中所列數(shù)據(jù)都有一定的對應(yīng)關(guān)系。定位精度和重復(fù)定位精度綜合反映了該軸各運動元部件的綜合精度。尤其是重復(fù)定位精度，它反映了該控制軸在行程內(nèi)任意定位點的定位穩(wěn)定性。這是衡量該控制軸能否穩(wěn)定可靠工作的基本指標。目前的數(shù)控系統(tǒng)軟件功能比較豐富，一般都具有控制軸的螺距誤差和累積誤差可以用螺距補償功能，能對進給傳動鏈上各環(huán)節(jié)系統(tǒng)誤差進行穩(wěn)定的補償。如絲杠的螺距補償來消除。但這是一種理想的做法，實際造成這反向運動量損失的原因是，存在驅(qū)動元部件的反向死區(qū)、傳動鏈各環(huán)節(jié)的間隙、彈性變形和接觸剛度等變化因素。其中有些誤差是隨機誤差，它們往往隨著工作臺的負載大小、移動距離長短、移動定位的速度改變等反映出不同的損失運動量。這不是一個固定的電氣間隙補償值所能全部補償?shù)?。所以，即使是?jīng)過仔細的調(diào)整補償，還是存在單軸定位重復(fù)性誤差，不可能得到高的重復(fù)定位精度。 總之，力求提高每個數(shù)控坐標軸的重復(fù)定位精度是機床制造廠和用戶的共同愿望。 銑圓精度是綜合評價數(shù)控機床有關(guān)數(shù)控軸的伺服跟隨運動特性和數(shù)控系統(tǒng)插補功能的指標。由于數(shù)控機床具有一些特殊功能，因此在加工中等精度的典型工件時，一些大孔徑、圓柱面和大圓弧面可以采用高切削性能的立銑刀銑削。測定每臺機床的銑圓精度的方法是用一把精加工立銑刀銑削一個標準圓柱試件；中小型機床圓柱試件的直徑一般在左右。將標準圓柱試件放到圓度儀上，測出加工圓柱的輪廓線，取其最大包絡(luò)圓和最小包絡(luò)圓，兩者間的半徑差即為其精度（一般圓輪廓曲線僅附在每臺機床的精度檢驗單中，而機床樣本只給銑圓精度允差） 從機床的定位精度可估算出該機床在加工時的相應(yīng)有關(guān)精度。如在單軸上移動加工兩孔的孔距精度約為單軸定位精度的1.5~2倍（具體誤差值與工藝因素密切相關(guān)）。因此，普通型加工中心可以批量加工出8級精度零件，精密型加工中心可以批量加工出6~7級精度零件。這些都是選擇數(shù)控機床的一些基本參考因素。此外，普通型數(shù)控機床進給伺服驅(qū)動機構(gòu)大都采用半閉環(huán)方式，對滾珠絲杠受溫度變化造成的位置伸長無法檢測，因此會影響工件的加工精度。