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南京工程學(xué)院 工 業(yè) 中 心 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 題目： 數(shù)控銑床X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： D機(jī)加工121 學(xué) 號(hào)： 231120320 學(xué)生姓名： 李響楠 指導(dǎo)教師： 劉桂芝 2016年 3月 11日 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告 學(xué)生姓名 李響楠 學(xué) 號(hào) 231120320 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造 及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師姓名 劉桂芝 職 稱 教授級(jí)高工 所在院系 工業(yè)中心 課題來源 D 課題性質(zhì) A 課題名稱 數(shù)控銑床X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容和意義? 采用類比法，進(jìn)行數(shù)控銑床X軸進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。達(dá)到X軸向受力要求，以及X軸進(jìn)給系統(tǒng)的強(qiáng)度、剛度要求。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容： 1、 了解數(shù)控銑床X軸進(jìn)給系統(tǒng)主要零件 2、 CAD繪制數(shù)控車床X軸驅(qū)動(dòng)裝配圖以及各個(gè)零件的零件圖 3、 數(shù)控銑床X軸進(jìn)給系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇型 4、 設(shè)計(jì)計(jì)算：X軸向慣量匹配的計(jì)算、X軸向轉(zhuǎn)矩匹配的計(jì)算、X向進(jìn)給力的計(jì) 算、X向滾珠絲杠預(yù)拉伸量的計(jì)算 5、滾珠絲杠的計(jì)算及選擇 6、正確設(shè)計(jì)選擇進(jìn)給系統(tǒng)的各個(gè)部件 7、各個(gè)零件成本計(jì)算以及課題成本計(jì)算 ? 本課題研究的意義： 本課題對(duì)數(shù)控銑床X軸進(jìn)給系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其意義如下： 1、設(shè)計(jì)中的X軸向慣性、扭矩以及進(jìn)給力的計(jì)算，以及各個(gè)零件受力分析計(jì)算有利于更深層次了解數(shù)控銑床，精確的計(jì)算分析可以大大提高今給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和傳動(dòng)的平穩(wěn)性 2、進(jìn)給系統(tǒng)中采用了滾珠絲桿傳動(dòng)，為提高進(jìn)給系統(tǒng)的靈敏度和定位精度且防止爬行，必須降低數(shù)控銑床進(jìn)給系統(tǒng)的摩擦，并減少靜、動(dòng)摩擦系數(shù)差，一般采用滾珠絲杠副。滾珠絲杠副效率可達(dá)85%—98%，是普通滑動(dòng)絲杠副的2-4倍，且摩擦角小于1°，因此不會(huì)產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象。 3、、進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)間的連接環(huán)節(jié)，是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，它包含機(jī)械、電子、機(jī)電等各種部件。伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)是今給系統(tǒng)的動(dòng)力部件，它提高所需要的動(dòng)力。在對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)的同時(shí)也對(duì)銑床整體有了更多的認(rèn)真，對(duì)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)有更多掌握。 4、優(yōu)秀的進(jìn)給系統(tǒng)有利于提高生產(chǎn)質(zhì)量提高生產(chǎn)效率，能夠大大增加零件生產(chǎn)精度，更利于實(shí)現(xiàn)高精度高要求零件生產(chǎn)加工。 文獻(xiàn)綜述 隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品日趨精密復(fù)雜，且需求頻繁改型，特別是在宇航.造船.軍事等領(lǐng)域所需要的機(jī)械零件，精度要求高，形狀復(fù)雜，批量小。加工這類產(chǎn)品需要經(jīng)常改裝或調(diào)整設(shè)備，普通機(jī)床或?qū)Ｓ没潭雀叩淖詣?dòng)化機(jī)床已不能適應(yīng)這些要求。為了解決上述問題，一種新型的機(jī)床——數(shù)控機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。[1]這種新型機(jī)床具有適應(yīng)性強(qiáng)加工精度高加工質(zhì)量穩(wěn)定和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。它綜合應(yīng)用了電子計(jì)算機(jī) 自動(dòng)控制 伺服驅(qū)動(dòng)精密測(cè)量和新型機(jī)械結(jié)構(gòu)等多方面的技術(shù)成果，是今后數(shù)控機(jī)床發(fā)展的方向。 數(shù)控銑床發(fā)展趨勢(shì)是[2]：1952年試制成功世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床試驗(yàn)性樣機(jī)；1953年美空軍與麻省理工學(xué)院協(xié)作，創(chuàng)制APT自動(dòng)編程系統(tǒng)；1958年美國(guó)研制成功自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，稱為“加工中心”；1965年出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到第三代；1970年以后美國(guó)英特爾公司開發(fā)使用了微處理器；20世紀(jì)80年代出現(xiàn)了柔性制造單元FMC。 國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展[3]：中國(guó)從1958年開始研究數(shù)控技術(shù)，到20世紀(jì)60年代中期處于研制開發(fā)階段。1965年進(jìn)入晶體管數(shù)控裝置的研制。60年代末至70年代初研制成功了數(shù)控銑床。20世紀(jì)80 年代，中國(guó)先后從日本美國(guó)等國(guó)家引進(jìn)了部分?jǐn)?shù)控裝置和伺服單元技術(shù)，并于1981年開始批量生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，包括數(shù)控裝置和伺服單元。 數(shù)控銑床X軸進(jìn)給系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)[4-7]：銑刀的旋轉(zhuǎn)為主切削運(yùn)動(dòng)，Y軸的驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)以及X軸驅(qū)動(dòng)裝置通過工作臺(tái)帶動(dòng)工件沿 X 向的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，XY 軸驅(qū)動(dòng)裝置相互配合，可保證銑削沿著加工螺紋的方向進(jìn)給，螺紋的加工采用分層銑削的方式來逐漸達(dá)到螺紋的深度，在每一層采用 XY 兩個(gè)軸同時(shí)進(jìn)給，即XY 平面直線進(jìn)給的方式來合成螺紋的銑削進(jìn)給。對(duì)于不同的螺距，可通過計(jì)算確定相應(yīng)的 XY 同時(shí)進(jìn)給值來保證，對(duì)于多頭螺紋，則按照分頭加工的原則，先加工完一頭后編程讓Y軸驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)過相應(yīng)角度后，再開始加工另一頭螺紋，為保證加工的精度，加工前應(yīng)保證工件軸線與X軸平行，同時(shí)銑刀的軸線要與工件軸線垂直相交；有許多因素均會(huì)對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)精度產(chǎn)生重要影響，如導(dǎo)軌的非線性、摩擦特性等。另外，單從零件精度評(píng)判機(jī)床精度的角度來看，除了伺服運(yùn)動(dòng)軸的動(dòng)態(tài)性能外，機(jī)床的機(jī)械運(yùn)動(dòng)精度的影響因素包括各軸間運(yùn)動(dòng)關(guān)系等因素是不可忽視的，在排除工藝和環(huán)境因素外，找出最能表現(xiàn)機(jī)床精度影響加工誤差的型面有重大意義；用球桿儀和光柵尺同時(shí)測(cè)量了兩軸聯(lián)動(dòng)精密工作臺(tái)的走圓運(yùn)動(dòng)。上述研究中基于平動(dòng)軸的跟蹤誤差研究較為深入細(xì)致，而針對(duì)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的轉(zhuǎn)動(dòng)軸引起的誤差則研究較少；閉環(huán)控制系統(tǒng)中進(jìn)行連續(xù)切削加工時(shí)，輪廓跟隨精度與伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)特性關(guān)系，推導(dǎo)了跟隨誤差與輪廓誤差之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。 英文期刊文章引用：作者. 題名. 期刊名, 出版年份，期號(hào)：起止頁(yè)碼 文獻(xiàn)綜述 伺服進(jìn)給系統(tǒng)的基本要求[8]：定位精度要高，跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快，系統(tǒng)的穩(wěn)定性要好。穩(wěn)定性：所謂穩(wěn)定的系統(tǒng)，即系統(tǒng)在輸入量改變、啟動(dòng)狀態(tài)或外界干擾作用下，其輸出量經(jīng)過幾次衰減振蕩后仍能迅速地穩(wěn)定在新的或原有的平衡狀態(tài)下。它是伺服進(jìn)給系統(tǒng)能夠正常工作的基本條件，包含絕對(duì)穩(wěn)定性和相對(duì)穩(wěn)定性(穩(wěn)定裕度)。精度：所謂伺服進(jìn)給系統(tǒng)的精度，是指系統(tǒng)的輸出量復(fù)現(xiàn)輸入量的精確程度(偏差)，即準(zhǔn)確性。它包含動(dòng)態(tài)誤差，即瞬態(tài)過程出現(xiàn)的偏差；穩(wěn)態(tài)誤差，即瞬態(tài)過程結(jié)束后，系統(tǒng)存在的偏差；靜態(tài)誤差，即元件誤差及干擾誤差。常用的精度指標(biāo)有定位精度、重復(fù)定位精度和輪廓跟隨精度。精度用誤差來表示，定位誤差是指工作臺(tái)由一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)時(shí)，指令值與實(shí)際移動(dòng)距離的最大差值。重復(fù)定位誤差是指工作臺(tái)進(jìn)行一次循環(huán)動(dòng)作之后，回到初始位置的偏差值。輪廓跟隨誤差是指多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)時(shí)，實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡與給定運(yùn)動(dòng)軌跡之問的最大偏差值。影響精度的參數(shù)很多，關(guān)系也很復(fù)雜。采用數(shù)字調(diào)節(jié)技術(shù)可以提高伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的精度。速度響應(yīng)特性：所謂快速響應(yīng)特性，是指系統(tǒng)對(duì)指令輸入信號(hào)的響應(yīng)速度及瞬態(tài)過程結(jié)束的迅速程度。它包含系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，傳動(dòng)裝置的加速能力。它直接影響機(jī)床的加工精度和生產(chǎn)率。系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，則加工效率越高，軌跡跟隨精度也高。但響應(yīng)速度過快會(huì)造成系統(tǒng)的超調(diào)，甚至?xí)鹣到y(tǒng)不穩(wěn)定。因此，應(yīng)適當(dāng)選擇快速響應(yīng)特性。 數(shù)控銑床X軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求[9]： (1)保證實(shí)現(xiàn)規(guī)定的進(jìn)給量。 (2)能傳遞要求的扭矩。 (3)有足夠的靜剛度和動(dòng)剛度。 (4)保證要求的進(jìn)給傳動(dòng)精度。 (5)低速、微量進(jìn)給系統(tǒng)要保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和靈敏度。 (6)結(jié)構(gòu)緊湊、便于操縱、容易維護(hù)、加工及裝配工藝性好。 數(shù)控銑床X軸進(jìn)給系統(tǒng)影響因素[10-11]：由于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)齒輪副存在間隙，在開環(huán)系統(tǒng)中會(huì)造成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的位移值滯后于指令值；反向時(shí)，會(huì)出現(xiàn)反向死區(qū)，影響加工精度。傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括傳動(dòng)方式的選擇，根據(jù)傳動(dòng)精度要求，確定數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量；滾珠絲杠導(dǎo)程及精度等的確定，滾珠絲杠支承選擇；精度驗(yàn)算等過程。 英文期刊文章引用：作者. 題名. 期刊名, 出版年份，期號(hào)：起止頁(yè)碼 文獻(xiàn)綜述 參考文獻(xiàn)： 1、文懷興．?dāng)?shù)控銑床設(shè)計(jì)．北京：化工工業(yè)出版社，2006.01：1-3 2、王愛玲．現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2009.03：12-13 3、周巍松. 數(shù)控機(jī)床控制原理. 合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社, 2012.08:13-15 4、陳炳森，胡華麗，楊鴻鋒. 簡(jiǎn)易改造立式數(shù)控銑床進(jìn)行螺桿的銑削加工. 第31卷 第 9期 2009-09 5、謝東.丁杰雄.霍彥波.杜麗.王偉. 數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)動(dòng)軸進(jìn)給系統(tǒng)輪廓誤差分析. 國(guó)家科技重大專項(xiàng)（2010ZX04015－011） 6、陶濤，梅雪松,姜歌東.基于球桿儀和光柵尺的工作臺(tái)精度調(diào)整［Ｊ］．納米技術(shù)與精密工程，2005，3(4)：268-272． 7、孫建仁．?dāng)?shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)特性影響加工精度的分析［Ｊ］．蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，30（3）：45-47． 8、周利平.數(shù)控裝備設(shè)計(jì)，重慶：重慶大學(xué)出版社，2011.3：73-76 9、陳立德,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)，高等教育出版社,2010.06：46 10、文懷興．?dāng)?shù)控銑床設(shè)計(jì)．北京：化工工業(yè)出版社，2006.01：44-48 11、文懷興．?dāng)?shù)控銑床系統(tǒng)設(shè)計(jì)．北京：化工工業(yè)出版社，2011.09：119-122 研究?jī)?nèi)容 1、 先熟悉數(shù)控銑床X軸進(jìn)給系統(tǒng)主要零件 2、 進(jìn)給系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選型與計(jì)算 3、 設(shè)定好進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分的剛度要求以及其承載能力 4、 分析計(jì)算X軸向的受力要求 5、滾珠絲杠副的選型與各方面承載能力以及拉伸力預(yù)緊力的計(jì)算，并選擇與其配合軸承型號(hào) ?6、各個(gè)零部件的成本分析 研究計(jì)劃 研究周期與時(shí)間安排 畢業(yè)設(shè)計(jì)起止日期：2.22—6.10（第1周—第16周） 起 止 日 期 工 作 內(nèi) 容 第1周 (2.22-2.26) 收集資料，學(xué)習(xí)有關(guān)書籍文獻(xiàn)，參觀工廠，搜集 設(shè)計(jì)過程中所要遵照的有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行學(xué)習(xí) 第2周 (2.29-3.04) 提出完成課題的基本思路和方法，暨完成該課題 所采用的技術(shù)路線、方案，要設(shè)計(jì)和完成的任務(wù) 第3周 (3.07-3.11） 完成開題報(bào)告及外文材料翻譯 第4周 (3.14-3.18) 完成裝配圖草圖設(shè)計(jì)，繪制進(jìn)給系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 第5周 (3.21-3.25) 完成X軸向慣量,轉(zhuǎn)矩,匹配的計(jì)算和X向進(jìn)給力 第6周 (3.28-4.01) 完成裝配圖設(shè)計(jì) 第7周 (4.04-4.08） 畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查 第8周 (4.11-4.15） 進(jìn)行零件圖計(jì)算機(jī)繪圖 第9周 (4.18-4.22) 完成零件圖計(jì)算機(jī)繪圖 第10周 (4.25-4.29） 完成各零件及課題成本分析，完成各零件成本及 課題成本計(jì)算 第11周 (5.02-5.06) 遞交論文初稿 第12周 (5.09-5.13) 修改論文并定稿 第13周 (5.16-5.20) 論文評(píng)審及答辯資格確定 第14周 (5.23-5.27) 制作答辯PPT，打印圖紙，準(zhǔn)備答辯 第15周（5.30-6.03） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯 第16周（6.06-6.10） 整理資料存檔 特色與創(chuàng)新 本論文特色與創(chuàng)新如下： （1）設(shè)計(jì)中對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)中各個(gè)零件的應(yīng)力以及X軸向慣性、扭矩以及進(jìn)給力的精確計(jì)算增加了進(jìn)給系統(tǒng)的精確度和穩(wěn)定性。 （2）數(shù)控銑床進(jìn)給系統(tǒng)是由數(shù)控銑床工作臺(tái)及X/Y/Z三軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，其中X軸是機(jī)床在加工時(shí)與Y軸聯(lián)動(dòng)直接帶動(dòng)工件作兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 X軸與Y/Z兩軸驅(qū)動(dòng)的伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)不僅對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，還要對(duì)工件相對(duì)于刀具的位置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 （3）對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)各個(gè)部件的強(qiáng)度、剛度以及各項(xiàng)力學(xué)要求承載能力進(jìn)行了計(jì)算分析，以達(dá)到最佳的傳動(dòng)效果、高精度、高效率同時(shí)最大程度降低進(jìn)給系統(tǒng)的制造成本提高了社會(huì)價(jià)值。 指導(dǎo)教師 意 見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 分中心意見 中心意見 分中心主任簽名： 年 月 日 教學(xué)主任簽名： 年 月 日 南京工程學(xué)院工業(yè)中心畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 南京工程學(xué)院 工 業(yè) 中 心 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 題 目： 數(shù)控銑床X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： D機(jī)加工121 學(xué) 號(hào)： 231120320 學(xué)生姓名： 李響楠 指導(dǎo)教師： 劉桂芝（研究員級(jí)高工） 起迄日期： 2016.02.22-2016.06.03 設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 工程中心5-206 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）中文摘要 摘要： 本文主要設(shè)計(jì)數(shù)控銑床X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)部分，熟悉數(shù)控銑床X軸進(jìn)給系統(tǒng)主要零件。設(shè)定好進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分剛度要求以及承載能力，分析計(jì)算X向受力要求，到進(jìn)給傳動(dòng)各零件進(jìn)行成本分析。采用類比法，進(jìn)行數(shù)控銑床X軸進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。保證工作臺(tái)行程能夠達(dá)到要求，進(jìn)給系統(tǒng)要求結(jié)構(gòu)緊湊、便于操縱、容易維護(hù)、加工及裝配工藝性好，同時(shí)要保證足夠傳動(dòng)精度，傳動(dòng)要平穩(wěn)。機(jī)械結(jié)構(gòu)采用伺服電機(jī)與滾珠絲杠間接相連的方式，使用同步帶相連接。設(shè)計(jì)過程中對(duì)各個(gè)零件的受力分析以及X軸向慣量匹配、轉(zhuǎn)矩匹配和進(jìn)給力的精確計(jì)算增加了進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度以及平穩(wěn)性。滾珠絲杠副即承受轉(zhuǎn)矩又承受扭矩，所以選擇角接觸軸承。軸承采用串聯(lián)背靠背配置方式，絲杠采用兩端固定，在進(jìn)給傳動(dòng)中要求有較好的潤(rùn)滑效果。本論文提高設(shè)計(jì)者對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)零件選擇與設(shè)計(jì)，以及對(duì)零件采購(gòu)與設(shè)計(jì)制造成本進(jìn)行分析計(jì)算的能力。 關(guān)鍵詞：進(jìn)給傳動(dòng) 滾珠絲杠 軸承 I 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）英文摘要 Title Structure design of X axis feed system of NC milling machine Abstract In this paper, the design of CNC milling machine X axis feed system structure, familiar with CNC milling machine X axis feed system main parts. Set up the mechanical drive part of the feed system, as well as the load capacity, the analysis and calculation of the X to the force requirements, to feed and drive the cost analysis of the parts. The design of X axis feed system of CNC milling machine is carried out by analogy method. Ensure that the work station can meet the requirements, the system requires a compact structure, easy to operate, easy maintenance, processing and assembly process is good, but also to ensure adequate transmission accuracy, transmission to smooth. The mechanical structure adopts the method that the servo motor is connected with the ball screw in an indirect way, and the mechanical structure is connected with the synchronous belt. In the design process of the various parts of the force analysis and X axial inertia matching torque matching and the precision of the feed force to increase the transmission accuracy and stability of the feed system. Ball screw pair is bearing torque and torque, solid angle contact bearing. Bearing with series back-to-back configuration, with fixed ends, the feed drive requires a good lubrication effect. In this paper, the designer of the feed system to improve the mechanical transmission parts selection and design, as well as parts procurement and design manufacturing cost analysis and calculation of the ability. Key words: Feed drive Ball screw pair Bearing III 目錄 前言 1 第一章?緒論 2 1.1選題背景及意義 2 1.2數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)與影響 2 1.3數(shù)控系統(tǒng)演變 4 1.4數(shù)控銑床構(gòu)成部件 5 1.5數(shù)控銑床功能特點(diǎn) 6 1.6數(shù)控機(jī)床分類及應(yīng)用 7 第二章數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 8 2.1傳動(dòng)方式選用 8 2.1.1進(jìn)給傳動(dòng)特點(diǎn) 8 2.1.2滾珠絲杠副使用 8 2.2電機(jī)與絲杠連接方式的選擇 10 2.3支承方法的選用 10 2.3.1軸承的選擇 10 2.3.2軸承的配置方式 10 2.3.3預(yù)緊與間隙消除 12 第三章 X向進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 3.1已知條件數(shù)據(jù) 14 3.2滾珠絲杠副的計(jì)算 14 3.3 電機(jī)匹配計(jì)算 14 3.3.1 慣量匹配計(jì)算 14 3.3.2 轉(zhuǎn)矩匹配計(jì)算 16 3.4 進(jìn)給力計(jì)算 16 第四章?數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)的潤(rùn)滑與密封 17 4.1數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)潤(rùn)滑與密封的目的 17 4.2數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)的潤(rùn)滑 17 4.3數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)的密封 18 II 第五章 數(shù)控銑床X軸進(jìn)給傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)分析 19 5.1技術(shù)成本分析的目的與意義 19 5.2成本計(jì)算的依據(jù) 19 5.3成本材料的構(gòu)成 20 5.3.1非標(biāo)準(zhǔn)件費(fèi)用 20 5.3.2標(biāo)準(zhǔn)件購(gòu)買花費(fèi) 21 第六章?總結(jié) 23 致謝 26 參考文獻(xiàn) 28 附錄A 裝配圖 零件圖 29 附錄B 畢業(yè)論文光盤資料 30 III 前言 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代工業(yè)制造的重要基礎(chǔ)，這個(gè)基礎(chǔ)對(duì)一個(gè)優(yōu)秀國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合實(shí)力有很大影響，世界上每一個(gè)優(yōu)秀國(guó)家為了能夠提升國(guó)際地位以及為了得到更大的國(guó)家力量都在大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)。 數(shù)控系統(tǒng)中有很多子系統(tǒng)，其中最主要的有進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)?？梢园褦?shù)控裝置比作為數(shù)控系統(tǒng)的“大腦”，那么我們就可以認(rèn)為進(jìn)給伺服系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)中的“四肢”，進(jìn)給伺服系統(tǒng)能夠絕對(duì)正確地執(zhí)行由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出來的程序指令，用來正確指使運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)方向，運(yùn)動(dòng)速度以及位移量。數(shù)控裝置與機(jī)床本體之間的運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)就是數(shù)控銑床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)，進(jìn)給伺服系統(tǒng)的作用是接收數(shù)控裝置發(fā)出的程序指令信號(hào)，由伺服電機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)部分驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)等執(zhí)行部分來實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的進(jìn)給量和快速運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給伺服系統(tǒng)可以根據(jù)編寫程序準(zhǔn)確地控制運(yùn)動(dòng)零件的位置量和移動(dòng)速度，運(yùn)動(dòng)部件要按一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)軌跡移動(dòng)。 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括電動(dòng)機(jī)及及其控制和驅(qū)動(dòng)裝置等部件組成。伺服電機(jī)是進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)力源，伺服電機(jī)能夠提供執(zhí)行部件所需要的動(dòng)力，伺服電動(dòng)機(jī)有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)和直線電動(dòng)機(jī)。 目前，數(shù)控機(jī)床采用的進(jìn)給伺服系統(tǒng)一般是伺服電動(dòng)機(jī)到滾珠絲杠到運(yùn)動(dòng)零件的方案。而在輕載的設(shè)備上有些已經(jīng)采用直線電動(dòng)機(jī)來直接驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件在導(dǎo)軌上移動(dòng)，國(guó)外也逐漸開始在數(shù)控機(jī)床上采用直線電動(dòng)機(jī)用于伺服機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。 第一章?緒論 1.1選題背景及意義 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床有很多從簡(jiǎn)單的數(shù)控銑床、數(shù)控車床，又慢慢地發(fā)展到加工中心這樣的高精度機(jī)床。數(shù)控銑床用于平面和曲面零件加工，也可加工復(fù)雜面零件，如凸輪、工裝夾具、模型等。并且還可以實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔和鏜孔加工。數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性、加工中的平穩(wěn)程度以及機(jī)器的反應(yīng)速度要求非常高。傳動(dòng)精度主要表現(xiàn)在機(jī)械傳動(dòng)時(shí)誤差要?。灰簿褪沁\(yùn)動(dòng)件的移動(dòng)間距要與程序輸入的數(shù)值要相同。傳動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)程度就是在零件做工的時(shí)候或者多次震動(dòng)后，能迅速地平定下來或保持不動(dòng)的能力。動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。指電腦從下達(dá)指令開始到運(yùn)動(dòng)件完成移動(dòng)之間的時(shí)間多少，以及部件瞬時(shí)加大運(yùn)動(dòng)速度的能力。在數(shù)控裝置中為保證數(shù)控銑床進(jìn)紿系統(tǒng)的傳動(dòng)精度、數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)中的穩(wěn)定性和數(shù)控程序的響應(yīng)特性，對(duì)數(shù)控銑床機(jī)械傳動(dòng)裝置總體要求是消除間隙、保證密封與潤(rùn)滑、減少摩擦力、減少傳動(dòng)件運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的慣量、提高傳動(dòng)零件剛度和安裝精度。 優(yōu)秀的進(jìn)給系統(tǒng)有利于提高生產(chǎn)質(zhì)量提高生產(chǎn)效率，能夠大大增加零件生產(chǎn)精度，更利于實(shí)現(xiàn)高精度高要求零件生產(chǎn)加工。在這幾個(gè)月時(shí)間里面增加了我的自學(xué)能力以及查閱書籍的能力。在討論組中我們應(yīng)該相互學(xué)習(xí)一起交流我們的心得，要準(zhǔn)備一些需要的資料和文庫(kù)，為后面計(jì)算、畫圖以及撰寫論文做準(zhǔn)備。因此對(duì)數(shù)控銑床X軸進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有很重要的意義。 1.2數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)與影響 數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)械的簡(jiǎn)稱[1]，它安裝了可以指示運(yùn)動(dòng)件移動(dòng)的系統(tǒng)，而且通過寫出編寫一些數(shù)字類型的命令就可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工。這樣的機(jī)械機(jī)床通過這些數(shù)字命令就可以完成制造的辦法有很好的自動(dòng)化效果。數(shù)控機(jī)床按照人工輸入這些有規(guī)律的尺寸數(shù)值就能夠自己加工制造好所需要的工件。數(shù)控制造可以制造形狀不規(guī)律的工件，尺寸準(zhǔn)確性程度高的產(chǎn)品以及加工個(gè)數(shù)不多的東西加工生產(chǎn)。數(shù)控機(jī)床也成為了現(xiàn)代化制造生產(chǎn)的新目標(biāo)。 伴隨著現(xiàn)代加工水平的不停發(fā)展，對(duì)于機(jī)械零件產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率要求逐漸變高。在機(jī)械加工工藝過程機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化生產(chǎn)是達(dá)到加工要求的最主要方法之一。它不但可以提高零件精度產(chǎn)品質(zhì)量、提高加工效率，而且可以降低生產(chǎn)成本同時(shí)改善工人的工作環(huán)境減少勞動(dòng)力。大批大量生產(chǎn)加工方法廣泛采用自動(dòng)化機(jī)床、組合機(jī)床、標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床和自動(dòng)生產(chǎn)線，實(shí)行多個(gè)刀具、多工位、幾個(gè)零件表面同時(shí)加工，以用來提高加工效率和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。這樣的加工方法是剛性自動(dòng)化，不適用于批量小的零件加工，因?yàn)樾∨考庸どa(chǎn)經(jīng)常變化產(chǎn)品的種類，這要求生產(chǎn)線屬于柔性自動(dòng)化。數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)正好實(shí)現(xiàn)了這種加工方法。 1952年，三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床問世，由美國(guó)麻省理工成功研制出利用脈沖原理的數(shù)控裝置，并且把與一臺(tái)普通立式銑床相連接。這是世界上的第一臺(tái)也是第一代數(shù)控機(jī)床。1958年我國(guó)數(shù)控技術(shù)是起步階段，直到63左右我們也生產(chǎn)出了優(yōu)秀的數(shù)控裝置[2]。剛剛開始時(shí)是一些有名的地方大學(xué)使用電子管進(jìn)行生產(chǎn)制造的。我們一直到了65年也成功開發(fā)晶體管數(shù)控機(jī)床。1972年開始我國(guó)數(shù)控技術(shù)在車、銑、刨、磨、鏜、鉆等領(lǐng)域全面展開，加工中心在北京上海兩地也研制成功。并且線切割機(jī)床由于結(jié)構(gòu)不復(fù)雜、加工操作簡(jiǎn)單、使用方便、使用成本低因此在模具加工生產(chǎn)中得到了廣泛推廣。我國(guó)在80年代向日本引進(jìn)5、7、3等一系列的數(shù)控系統(tǒng)和交流伺服電機(jī)和主軸私服電機(jī)技術(shù)，并且從美國(guó)、德國(guó)引進(jìn)新的數(shù)控技術(shù)。我國(guó)數(shù)控機(jī)床能夠在加工能力和產(chǎn)品質(zhì)量方面有了很大提升。90年代以后我國(guó)主要是向高效高端數(shù)控機(jī)械靠步。 當(dāng)今社會(huì)的數(shù)控裝備發(fā)的展趨勢(shì)有7點(diǎn)： 1、高速、高精密化 數(shù)控機(jī)床能夠高效的縮短工進(jìn)行程自動(dòng)生成最短的加工路線從而增加其制造速度。在如今這個(gè)年代速度和準(zhǔn)確度決定著一切，數(shù)控機(jī)床恰恰滿足了這兩個(gè)要求，能夠縮短零件生產(chǎn)用的時(shí)間與此同時(shí)還可以保證工件的形狀精度以及尺寸要求，進(jìn)入21世紀(jì)的同時(shí)也表明使用的機(jī)械產(chǎn)品也進(jìn)入了高要求高精度時(shí)期。 2、CAD化 越來越多人可以使用計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)也與非常多的家用設(shè)備、機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備相結(jié)合，因此CAD技術(shù)也發(fā)展了起來得到了普及。從此機(jī)械零件圖的繪制工作不需要使用過多人力，它能夠取代人力畫出圖形。同時(shí)會(huì)對(duì)工件要求方面進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，提升了零件生產(chǎn)速度之外也降低了操作者在計(jì)算時(shí)的錯(cuò)誤率，減少了機(jī)械零件報(bào)廢率從而達(dá)到提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。 3、功能復(fù)合化 我經(jīng)常見到的加工中心就是復(fù)合化里面的一種。這樣的機(jī)床加工工件時(shí)，能夠大大減少被加工零件裝拆需要的時(shí)長(zhǎng)。因?yàn)椴恍枰?jīng)常換加工刀具因此零件加工過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤就會(huì)變少，可以大大保證工件的形狀與尺寸要求，工件加工需要的時(shí)間也得到了縮短。 4、控制智能化 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床本身可以做到自我檢測(cè)機(jī)床發(fā)生的故障，同時(shí)可以最大程度化自動(dòng)修復(fù)出現(xiàn)的問題。 5、極端化 由于現(xiàn)代社會(huì)的需要數(shù)控生產(chǎn)正在向兩個(gè)方向發(fā)展。分別是非常小的工件加工以及體積很大的工件加工生產(chǎn)。 6、加工過程綠色化 數(shù)控加工生產(chǎn)能夠最大限度的使用毛坯材料，加工過后產(chǎn)生廢料會(huì)減少到最少，避免不必要的浪費(fèi)。加工生產(chǎn)綠色化已經(jīng)成為可持續(xù)發(fā)展中最為重要的一環(huán)，工業(yè)生產(chǎn)中必須要提升對(duì)環(huán)境保護(hù)。 7、多媒體技術(shù)的應(yīng)用 多媒體技術(shù)的使用將數(shù)控加工生產(chǎn)操作變得不再困難，可以滿足普通工人操作加工生產(chǎn)零件。能夠做到對(duì)信息處理優(yōu)越化與人工智能化，還能監(jiān)控在數(shù)控加工操作過程中發(fā)生的故障等等。 1.3數(shù)控系統(tǒng)演變 最早的計(jì)算機(jī)于1953年投入使用，這證明人類發(fā)明了可以增進(jìn)和取代腦力做一定分工的工具，它為人類步入信息時(shí)代奠定了基礎(chǔ)。以計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)的核心技術(shù)，既可以通過現(xiàn)代通信等提高了人類生活的質(zhì)量，還可以提高生產(chǎn)效率的飛速發(fā)展，開創(chuàng)了人類生產(chǎn)史的新紀(jì)元。信息技術(shù)的快速發(fā)展直接影響了未來知識(shí)經(jīng)濟(jì)的到來。 1952年計(jì)算機(jī)與機(jī)械機(jī)床相互連接產(chǎn)生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。計(jì)算機(jī)技術(shù)及控制技術(shù)在機(jī)械制造設(shè)備中的應(yīng)用對(duì)制造業(yè)發(fā)展有著很好的提升是技術(shù)的進(jìn)步。普通機(jī)床變化很大，到現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床有兩個(gè)階段六代機(jī)床發(fā)展。 數(shù)控系統(tǒng)在過去50年經(jīng)歷了兩個(gè)階段的發(fā)展以及有了六代機(jī)床產(chǎn)生，從五代以后發(fā)展起來的，從根本上解決了低可靠性，價(jià)格昂貴，應(yīng)用極不方便這些極為關(guān)鍵的問題。因此在機(jī)械發(fā)達(dá)國(guó)家，大規(guī)模應(yīng)用和普及數(shù)控系統(tǒng)也是在80年代初以后實(shí)現(xiàn)的，即數(shù)控技術(shù)經(jīng)過近30年的發(fā)展，得到了推廣和應(yīng)用普及。一直以來都被國(guó)外稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC），而在中國(guó)，它通常被稱為數(shù)控（NC）。通常所說的“數(shù)控”就是“計(jì)算機(jī)數(shù)控”。 1.4數(shù)控銑床構(gòu)成部件 數(shù)控銑床由五部分組成： 1.信息載體。用來記錄機(jī)械加工過程中工件生產(chǎn)時(shí)的信息，比如加工時(shí)刀具走刀位置，以及加工參數(shù)。給進(jìn)給系統(tǒng)發(fā)出命令進(jìn)行生產(chǎn)加工。 2.數(shù)控系統(tǒng)。用來保存與執(zhí)行操作者輸入的數(shù)字程序，通過計(jì)算機(jī)整理為加工程序傳達(dá)到伺服裝置，它是機(jī)床中最重要最核心的東西。我們經(jīng)常使用的數(shù)控系統(tǒng)有西門子、法蘭克等等。 3.伺服系統(tǒng)[3]。是數(shù)控機(jī)床傳達(dá)運(yùn)動(dòng)的部分，包括動(dòng)力源方面和機(jī)械傳遞運(yùn)動(dòng)方面，它根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)提供的命令，來指示運(yùn)動(dòng)零件工作。對(duì)伺服系統(tǒng)的理解要求要很好，需要在最短時(shí)間內(nèi)做出所需要的運(yùn)動(dòng)。 4.測(cè)量反饋裝置。用來計(jì)算運(yùn)動(dòng)零件在工作時(shí)的移動(dòng)距離以及加工速度，將得到數(shù)值再傳達(dá)到機(jī)床的大腦里面。 5.機(jī)床主體。床體是數(shù)控銑床的主體，機(jī)床本體的組成部分有床身、底座、立柱、橫梁、滑塊、工作臺(tái)部分、主軸箱部分、進(jìn)給系統(tǒng)、刀架等機(jī)械零件。 機(jī)床本體在起步時(shí)期在通用機(jī)床上只是單單在變速裝置、工作臺(tái)、刀架換位等方面做出變化。實(shí)踐表明，數(shù)控銑削除了切削用量大、連續(xù)加工時(shí)所產(chǎn)生的熱量較多等影響加工精度外，還和是因?yàn)閰⑴c自動(dòng)控制方法，在銑削加工過程中不能夠像在普通機(jī)床上那樣由人工進(jìn)行干預(yù)加工或停止加工。所以數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)比普通機(jī)床設(shè)計(jì)要求更高更加嚴(yán)格，制造精度要求要更精密。因此，在數(shù)控銑床設(shè)計(jì)過程中，有許多增加剛度、減少熱變形、提高安裝精度等措施，使數(shù)控銑床的外觀造型、整體布局、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和工裝都有了較大的改善。 主傳動(dòng)系統(tǒng)。它包括伺服電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)部分和主運(yùn)動(dòng)件（主軸）組成，主傳動(dòng)是將伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳到運(yùn)動(dòng)部件上來實(shí)現(xiàn)主切削運(yùn)動(dòng)。 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。它包括伺服電機(jī)、傳動(dòng)部分和進(jìn)給機(jī)構(gòu)（如工作平臺(tái)、刀架）等，其功能是將專用的私服驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給執(zhí)行器以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給切割運(yùn)動(dòng)。 支承件。它是指床體、立柱、運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和工作臺(tái)等等，用來支承機(jī)械機(jī)床的各個(gè)部件，并使各個(gè)部件能夠保持相對(duì)正確位置。 輔助裝置。不同的數(shù)控機(jī)床輔助裝置也有所不同，如氣壓裝置、換刀裝置、液壓裝置、冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)等等。 1.5數(shù)控銑床功能特點(diǎn) 數(shù)控銑床的主要功能： （1）點(diǎn)位控制功能。實(shí)現(xiàn)孔系之間位置精度要求高場(chǎng)合加工。 （2）連續(xù)輪廓控制功能。實(shí)現(xiàn)直線、圓弧插補(bǔ)及非圓曲線加工。 （3）刀具半徑補(bǔ)償功能。根據(jù)標(biāo)注尺寸直接編寫程序，不需要考慮加工刀具半徑，能夠縮短編寫程序計(jì)算時(shí)間減少工時(shí)。 （4）刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能。自動(dòng)調(diào)整補(bǔ)償所使用刀具長(zhǎng)度。 （5）旋轉(zhuǎn)功能?？蓪⒕幒玫某绦蛟谄矫婕庸r(shí)改變角度執(zhí)行。 （6）宏程序功能?？梢允惯\(yùn)動(dòng)部分靈敏性得到提升，更方便工件加工。 數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)： (1)加工精度高?，F(xiàn)代數(shù)控零件加工時(shí)可以有效保證零件的形狀與尺寸精度。在數(shù)控系統(tǒng)中，有對(duì)于加工刀具設(shè)定的補(bǔ)償技能，提升了加工誤差的校正和補(bǔ)償，零件機(jī)械加工精度得到了很大提升。 (2)提高生產(chǎn)效率。數(shù)控生產(chǎn)會(huì)根據(jù)輸入的數(shù)字信息自動(dòng)選擇最短的走刀路線，可以大大減少切削使用的時(shí)間，提升了加工速度。 (3)適應(yīng)性與靈活性好。數(shù)控生產(chǎn)只要改變輸入機(jī)床大腦的數(shù)字信息就可以對(duì)另一個(gè)工件工作，可以生產(chǎn)一些傳統(tǒng)機(jī)械生產(chǎn)不了的工件。 (4)一機(jī)多用。現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備會(huì)安裝有刀庫(kù)，機(jī)床下達(dá)命令可以隨時(shí)更換加工中需要的刀具，這樣就可以完成工件很多個(gè)面生產(chǎn)，大大降低了機(jī)器的成本，減少了空間大小。 (5)數(shù)控生產(chǎn)方便預(yù)算出生產(chǎn)線所需要的成本，為企業(yè)下一步工作帶來很多方便。 （6）不需要專用夾具。在數(shù)控銑床生產(chǎn)中被加工零件可以使用螺栓、臺(tái)虎鉗等等普通的工具就可以達(dá)到安裝固定的效果。不需要復(fù)雜的專用工具對(duì)零件進(jìn)行裝夾，可以減少使用復(fù)雜機(jī)械花費(fèi)的金錢。 （7) 自動(dòng)化加工。數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)工件時(shí)，只要輸入準(zhǔn)確的數(shù)字指令，把毛坯固定在工作臺(tái)上面，開動(dòng)機(jī)器就可以加工好需要的產(chǎn)品。上班的工人不一定要死死盯在機(jī)器上面，可以監(jiān)控好幾臺(tái)機(jī)器，解放工人的同時(shí)也減低了成本。 數(shù)控機(jī)床是可以生產(chǎn)任何工件又可以完成自己控制加工的機(jī)械機(jī)床。它能夠決定機(jī)器移動(dòng)部件誰(shuí)先工作哪一個(gè)后工作，而且可以指揮進(jìn)給部分的運(yùn)動(dòng)快還是慢，也可以根據(jù)輸入數(shù)字信息指揮刀具運(yùn)動(dòng)路徑。 1.6數(shù)控機(jī)床分類及應(yīng)用 按運(yùn)動(dòng)控制分類：點(diǎn)控制、線控制與連續(xù)控制 按私服控制分類：開環(huán)、半閉環(huán)與閉環(huán) 按功能水平分類：經(jīng)濟(jì)型、普及型與高檔型 按工藝用途分類：金屬加工機(jī)床、造型機(jī)床、特別加工機(jī)床 機(jī)床應(yīng)用[4]：1、生產(chǎn)加工批量小的零件；2、零件精度要求嚴(yán)格，零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如箱體類零件；3、需要進(jìn)行多次改變?cè)O(shè)計(jì)的零件；4、尺寸要求高的零件；5、價(jià)格高的零件，這樣零件雖然生產(chǎn)批量不大，但是如果在加工過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤零件則會(huì)報(bào)廢，會(huì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失。 第二章數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 2.1傳動(dòng)方式選用 2.1.1進(jìn)給傳動(dòng)特點(diǎn) 數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)對(duì)工件輪廓精度、運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性、反應(yīng)速度和生產(chǎn)平穩(wěn)性能都有影響[5]。為此，進(jìn)給傳動(dòng)有下面三個(gè)優(yōu)點(diǎn)。 (1)摩擦抗力小 為增加進(jìn)給傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性，必須減小各個(gè)零件之間的摩擦抗性還有動(dòng)靜阻力之間的差距。為了能夠縮小進(jìn)給零件在運(yùn)動(dòng)中的摩擦抗力，在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中會(huì)大量使用滾動(dòng)導(dǎo)軌等等這樣的滾動(dòng)摩擦。為了確保系統(tǒng)一致性，需要考慮有適當(dāng)?shù)淖枘帷? (2)傳動(dòng)精度和剛度高 進(jìn)給傳動(dòng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度主要由機(jī)床進(jìn)給結(jié)構(gòu)、移動(dòng)工件中間的空隙是按組裝零件的尺寸精度和形狀定的。所以在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)中常常使用加大預(yù)載力量或其它措施來消除空隙。減少傳動(dòng)鏈中齒輪個(gè)數(shù)，增加運(yùn)動(dòng)精度，增加螺釘?shù)闹睆?，可以提高剛度? (3)運(yùn)動(dòng)部件慣量小 運(yùn)動(dòng)部件產(chǎn)生的慣性對(duì)伺服機(jī)構(gòu)傳動(dòng)有著重要影響，特別是對(duì)在高速工作中的部件。如果在組成傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的工件達(dá)到了硬度條件以及運(yùn)動(dòng)條件情況下，盡量降低組成工件自身的體重以及空間尺寸大小，可以用來減少慣量。 圖2-1工作原理圖 2.1.2滾珠絲杠副使用 滾珠絲杠副將轉(zhuǎn)動(dòng)與移動(dòng)相互轉(zhuǎn)換，廣泛應(yīng)用于數(shù)控銑床中。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在絲杠與絲杠螺母之間裝上滾珠，使絲杠與螺母的運(yùn)動(dòng)形式為滾動(dòng)方式，這樣可以運(yùn)動(dòng)時(shí)的減少摩擦。 (1)滾珠絲杠螺母副的工作原理 如圖2-1所示是滾珠絲杠副的工作原理。如圖所示是分別加工有螺旋槽的絲杠與螺母，將滾珠安裝在絲杠與螺母之間形成 圖2-2外循環(huán) 圖2-3內(nèi)循環(huán) 螺旋滾道中，當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠沿螺旋槽方向向前滾動(dòng)從而帶動(dòng)螺母移動(dòng)，滾珠在螺旋滾道中形成一個(gè)回路。 (2)滾珠的循環(huán)方式 有外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種方法。 ①外循環(huán)[6]。（圖2-2）滾珠通過螺母外表面進(jìn)入到螺旋滾道中的形式被稱為外循環(huán)。 如圖所示。滾珠絲杠螺母副工作原理?面上的螺旋槽或插管返回絲杠間重新進(jìn)入循環(huán)。圖(a)是插管式，滾珠返回螺旋滾道的方式是通過螺母外部彎管，插管式結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，加工工藝性能好，但由于管道在螺母外面，所以空間尺寸較大。圖(b)是螺旋槽式，螺旋槽的結(jié)構(gòu)比插管式結(jié)構(gòu)徑向尺寸小占用的空間體積小，但是螺旋槽式的加工工藝過程復(fù)雜。 ②內(nèi)循環(huán)?（圖2-3）螺母上裝裝有反向器使?jié)L珠在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)循環(huán)，在運(yùn)動(dòng)過程中滾珠與絲杠一直相互接觸，如圖所示滾珠從滾道進(jìn)入反向器，通過反向器滾珠通滾道滾到絲杠通道，從而能夠?qū)崿F(xiàn)滾珠循環(huán)。內(nèi)循環(huán)式優(yōu)點(diǎn)是徑向尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、剛性好、滾珠摩擦損失小。缺點(diǎn)是反小向器加工制造困難。 在本次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中則是使用雙螺母內(nèi)循環(huán)。 2.2電機(jī)與絲杠連接方式的選擇 電機(jī)與絲杠的連續(xù)方式可分為直接連接與間接連接兩大類。 使用聯(lián)軸器、聯(lián)軸套等將電動(dòng)機(jī)與絲杠直接相連的連接方式為直接連接。 本次進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電機(jī)與絲杠是采用間接連接方式連接，使用同步帶傳動(dòng)將電機(jī)與絲杠相連接，因?yàn)樵O(shè)計(jì)中有足夠大的空間滿足使用間接連接的基本要求，同時(shí)使用間接連接存在降速比以滿足轉(zhuǎn)矩匹配和慣量匹配，增加傳動(dòng)效率。 2.3支承方法的選用 本傳動(dòng)系統(tǒng)的絲杠采用兩端固定的結(jié)構(gòu)方式，并使用兩個(gè)串聯(lián)角接觸軸承背靠背形式支承絲杠傳動(dòng)。 2.3.1軸承的選擇 軸承[7]。用于決定回轉(zhuǎn)軸與它相連接工件直間的位置，能夠達(dá)到支撐工件和達(dá)到導(dǎo)軌固定方向的做用。軸承屬于滾動(dòng)摩擦因此可以減少運(yùn)動(dòng)工件之間產(chǎn)生的摩擦。軸承安工作方法的不一樣有滾動(dòng)和滑動(dòng)兩種。滾動(dòng)軸承內(nèi)部的滾動(dòng)體有：滾珠、圓柱、滾針等等，滾動(dòng)軸承可以用于高的轉(zhuǎn)動(dòng)速度場(chǎng)合?；瑒?dòng)軸承可以抵抗高的壓力，工作的時(shí)候不會(huì)有震動(dòng)現(xiàn)象并且轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)出來的聲響低。這個(gè)大部分被安裝在動(dòng)力元件上面，體型大的電動(dòng)機(jī)等等。 滾動(dòng)軸承由外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體和保持架組成，滾動(dòng)軸承體積嬌小、滾珠與內(nèi)外圈之間的阻力不高、轉(zhuǎn)動(dòng)準(zhǔn)確性好、裝拆方便等因此使用廣泛。 軸承的制造加工精度要求很高，與軸承配合安裝的零件加工精度要求也很高，軸承受損后就不能達(dá)到正常使用效果，可能會(huì)導(dǎo)致軸承里面的滾動(dòng)體和支架出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備中如果出現(xiàn)由于軸承卡死而引發(fā)的故障，一般情況下都是軸承與配合件安裝沒有達(dá)到要求造成的。準(zhǔn)確的將軸承與相配合的工件連接在一起能夠增加它的使用時(shí)長(zhǎng)。 本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用角接觸軸承，軸承型號(hào):25X52X15(4)/D66205 2.3.2軸承的配置方式 軸一般情況下需要在兩個(gè)端部都要固定，正常情況都是使用成對(duì)的軸承來做支承。如果軸就受到與軸垂直方向的力時(shí)就可以用向心軸承來固定軸的位置。在傳動(dòng)中軸不但受到與軸心垂直的力量還感受到和軸線平行的力時(shí),需要使用接觸球軸承來做固定。 常用的配置與固定的方法有。（圖2-4） a背對(duì)背排列 b面對(duì)面排列 c串聯(lián)排列 圖2-5兩端固定 圖2-4軸承配置方式 1、背對(duì)背排列 當(dāng)承受載荷中心位于軸承中心線外面時(shí)，此軸承配置方式稱背對(duì)背排列方式。這種排列方法支承間距離大，懸臂距離小因此剛性好。軸承受到高溫時(shí)軸承間隙增大[8]，因此軸承不會(huì)卡死現(xiàn)象出現(xiàn)。 2、面對(duì)面排列 當(dāng)支承載荷作用中心位于軸承中心線里面時(shí)，此軸承配置方式稱為面對(duì)面排列方式。面對(duì)面排列結(jié)構(gòu)不復(fù)雜、裝拆方便。軸受在高溫容易出現(xiàn)軸承卡死，因此這樣排列應(yīng)該嚴(yán)格控制軸承間隙。 3、串聯(lián)排列 當(dāng)如果受到力量作用點(diǎn)在軸線同一方向的方式稱為串聯(lián)排列。這種排列適合于軸向載荷大，需多個(gè)軸承聯(lián)合承載的場(chǎng)合。 軸的徑向位置通常由兩個(gè)支承配合控制，而軸向位置的限定方式和支承方式有這些。 1、兩端固定 指軸的兩個(gè)端部都固定住的支承方法（圖2-5）。 在傳動(dòng)中軸不但受到與軸心垂直的力量還感受到和軸線平行的力時(shí)，一般采用接觸球軸承。使用兩個(gè)端部固定的支撐形式軸承的開口和開口相對(duì)或者相反組合使用。在往軸上面組裝軸承是通過移動(dòng)軸套所在的地方，就可以得到想要的空隙大小和松緊程度。正是因?yàn)榭障犊梢匀我飧淖儯栽谝恍?zhǔn)確性條件高的運(yùn)動(dòng)中都用軸承來支撐固定。 2、固定一游動(dòng)支承 軸在安裝過程中將一個(gè)端部上面裝配的軸承和箱體固定在一起不可以移動(dòng)，還有的那個(gè)端部裝配軸承時(shí)可以和軸產(chǎn)生相互移動(dòng)。這樣可以彌補(bǔ)軸在高溫下申長(zhǎng)和在零件生產(chǎn)裝配是準(zhǔn)確性不高產(chǎn)生軸尺寸變化引起的誤差。 不可移動(dòng)的端部位置準(zhǔn)確性要求高，通常用接觸球軸承來做支撐固定。 3、兩端游動(dòng)支承 軸的兩個(gè)端部都是不用準(zhǔn)確局限位置的，所以在生產(chǎn)裝配時(shí)不用考慮軸線方向的間隙。在一些機(jī)械傳動(dòng)中軸被一些工件固定好了位置基本上都是使用這樣的支撐方法。 在傳動(dòng)過程中軸受到了高溫變形，軸承都不可能被卡住不動(dòng)。 在速度快、準(zhǔn)確性要求高和發(fā)出聲音要求小的機(jī)械運(yùn)動(dòng)中使用接觸球軸承。本次設(shè)計(jì)是將兩接觸球軸承，兩個(gè)兩個(gè)裝配在一起并且兩對(duì)的開口向反采用兩端固定支承，可以承受結(jié)構(gòu)傳動(dòng)中所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與扭矩。 圖2-7定位預(yù)緊 2.3.3預(yù)緊與間隙消除 滾動(dòng)軸承的預(yù)緊：指在軸承裝配的時(shí)候在滾珠與內(nèi)圈和外圈相互之間存在一些作用力和可以恢復(fù)的形狀改變，可以降低在機(jī)械做工時(shí)出現(xiàn)的形狀變化數(shù)值，提升準(zhǔn)確性和傳動(dòng)可靠性。 軸承的預(yù)緊方式有軸向預(yù)緊和徑向預(yù)緊兩種方式[9]，軸向預(yù)緊方式有定位預(yù)緊（圖2-7）和定壓預(yù)緊（圖2-8）兩種方式。 將軸承外圈或者內(nèi)圈磨去一定厚度，以使軸承在一定的軸向載荷作用下產(chǎn)生預(yù)變形的方法稱定位預(yù)緊。利用彈簧力承受承軸向載荷并預(yù)緊的方法稱定壓預(yù)緊。 軸承與軸頸采用過盈配合連接這樣軸承內(nèi)圈膨脹，用來消除徑向間隙并且產(chǎn) 圖2-8定壓預(yù)緊 生一定預(yù)變形的方法，稱軸承的徑向預(yù)緊。通常情況下這種預(yù)緊可以通過帶有錐孔的軸承內(nèi)圈在帶有錐面的襯套或者軸頸上位移來實(shí)現(xiàn)。 本次數(shù)控銑床X軸進(jìn)給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用支承形式以及配置方法如圖2-9所示。 圖2-9本次設(shè)計(jì)配置與支承方式 本次數(shù)控銑床X軸進(jìn)給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用雙螺母內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副，具有結(jié)構(gòu)緊湊，強(qiáng)度剛性好等特點(diǎn)，并且采用雙螺母能夠有效的消除間隙。絲杠采用角接觸球軸承串聯(lián)背靠背形式支承，具有承載能力大，不容易出現(xiàn)“卡死”現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)。 第三章 X向進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1已知條件數(shù)據(jù) 數(shù)控銑床X軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù) 1、X向最快行動(dòng)速度為10m\min 2、X向加工速度4000mm\min 最小進(jìn)給單位X:0.0005 3、X向絲杠型號(hào)：FFZD3206-3 4、X向行程：600mm. 5、X向伺服電機(jī)型號(hào)：西門子 1FK7060-5 6、軸承型號(hào):25X52X15(4)/D66205 7、工作臺(tái)尺寸 800X316. 工作臺(tái)T形槽尺寸 14H8） 8、進(jìn)給系統(tǒng)X向傳動(dòng)齒形皮帶降速比30/60 3.2滾珠絲杠副的計(jì)算 X向滾珠絲杠預(yù)拉伸量的計(jì)算 DL=a×L×Dt= （3-1） a——絲桿受熱申長(zhǎng)系數(shù)，a=/℃ Dt——絲桿的溫度，Dt=3℃ L——絲桿固定螺母中間的長(zhǎng)度 螺紋占絲杠全長(zhǎng)760/12028=73.9% 絲杠在不一樣的環(huán)境情況下受到高熱量時(shí)形狀會(huì)發(fā)生改變，取滾珠絲杠拉伸量為0.0279mm。因絲杠上面螺紋長(zhǎng)度是整個(gè)絲杠長(zhǎng)度的73.9%，則絲杠的方向目標(biāo)值為0.0113x49%=-0.00251mm 3.3 電機(jī)匹配計(jì)算 3.3.1 慣量匹配計(jì)算 根據(jù)文獻(xiàn)查的公式： 移動(dòng)部件的慣量: (3-2) 轉(zhuǎn)動(dòng)部件的慣量： （3-3） 有降速比時(shí)，各部件折算到電機(jī)軸上的慣量： （3-4） 工作臺(tái)及螺母質(zhì)量: 通過公式得： 工作臺(tái)到絲光的慣量： 通過公式得： 同步帶帶輪1轉(zhuǎn)動(dòng)慣量: 同步帶帶輪2轉(zhuǎn)動(dòng)慣量: 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量: 電機(jī)電子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為7.95x10-4kg.m2 滿足 所以該電動(dòng)機(jī)慣量與負(fù)載慣量匹配。 3.3.2 轉(zhuǎn)矩匹配計(jì)算 電機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式為： M=Mamax+Mf+Mo[10] （3-5） Mamax——不做工時(shí)到電機(jī)軸上面的力矩 Mf——到電機(jī)軸上阻力產(chǎn)生的力矩 Mo—— Mamax= （3-6） T——系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間常數(shù) nmax——電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（r/min） Jr=JL+JM （3-7） T為 ，KS為系統(tǒng)開環(huán)增益，KS的數(shù)值大小決定機(jī)床加工的反應(yīng)速度，KS越大反應(yīng)速度越快，當(dāng)KS數(shù)值非常大時(shí)反應(yīng)速度過快，使得傳動(dòng)零件慣性變大，影響了位置準(zhǔn)確性。通常情況數(shù)控機(jī)床KS=8—25。本次設(shè)計(jì)中取KS=10。根據(jù)以上公式計(jì)算y向的加速力矩，忽略Mo、Mf的影響， < （3-8） 通過以上計(jì)算，電機(jī)轉(zhuǎn)矩匹配。 3.4 進(jìn)給力計(jì)算 X向電機(jī)能夠提供的最大靜扭矩為6N(m，經(jīng)1:2降速，機(jī)械效率0.9， 則 進(jìn)給力： (3-9) 本章節(jié)公式3-1到3-9出自機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第三版。  第四章?數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)的潤(rùn)滑與密封 4.1數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)潤(rùn)滑與密封的目的 數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)潤(rùn)滑的目的[11]：減小摩擦發(fā)熱，避免工作溫度過高，降低磨損量，防止銹蝕量，散熱(油潤(rùn)滑)，密封(脂潤(rùn)滑)。 數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)密封的目的：可以防止?jié)櫥瑵?rùn)滑油的流失；防止灰塵進(jìn)入機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部； 4.2數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)的潤(rùn)滑 選擇潤(rùn)滑劑時(shí)應(yīng)考慮的因素有： 1)軸承的工作溫度?不一樣的潤(rùn)滑劑適于的溫度范圍不同。過高溫度的工作環(huán)境下潤(rùn)滑劑的粘度下降、潤(rùn)滑效果降低、甚至導(dǎo)致潤(rùn)滑失效。正常的工作環(huán)境，應(yīng)保證潤(rùn)滑油的粘度，對(duì)于球軸承不低于1．3×10m2／s，對(duì)于滾子軸承不低于2×10m2／s。 2)軸承的工作載荷?潤(rùn)滑油的粘度是隨工作壓力變化而變化的，當(dāng)軸承所受載荷增大時(shí)，潤(rùn)滑區(qū)里面潤(rùn)滑油的壓力也隨之增加、粘度會(huì)降低，會(huì)導(dǎo)致油膜厚度減薄，以至于破裂。因此，軸承工作載荷越大的場(chǎng)合，所選潤(rùn)滑油的粘度也應(yīng)該越大。 數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)的潤(rùn)滑一般有兩種： 1、潤(rùn)滑脂 潤(rùn)滑脂是由潤(rùn)滑油、稠化劑和添加劑在高溫環(huán)境下混合制成的。根據(jù)稠化劑的種類不同潤(rùn)滑脂可分為鈣基潤(rùn)滑脂、鈉基潤(rùn)滑脂等。潤(rùn)滑脂的選擇依據(jù)是根據(jù)軸承的工作條件、溫度、載荷的不同進(jìn)行選擇。 大部分支承軸承潤(rùn)滑方式都采用脂潤(rùn)滑，脂潤(rùn)滑油膜強(qiáng)度高、粘度高、使用壽命長(zhǎng)、軸承密封簡(jiǎn)單、防塵、防水進(jìn)入軸承內(nèi)部等優(yōu)點(diǎn)。脂潤(rùn)滑的缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)速較高時(shí)，產(chǎn)生摩擦消耗的功率比較大。潤(rùn)滑脂量的不足或者過多，都會(huì)導(dǎo)致軸承在工作過程中溫升增大，過多潤(rùn)滑脂會(huì)加快軸承磨損，固潤(rùn)滑脂的用量要適當(dāng)。潤(rùn)滑脂填充量占內(nèi)部空間的1／3～1／2。 2、潤(rùn)滑油 潤(rùn)滑油包括特制的礦物油、植物油和合成潤(rùn)滑油。潤(rùn)滑油內(nèi)部運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生摩擦阻力叫粘度。粘度數(shù)值能夠影響潤(rùn)滑油的流動(dòng)性以及在軸承表面形成潤(rùn)滑油膜的能力，潤(rùn)滑油選擇的標(biāo)準(zhǔn)是粘度。在高速或者高溫機(jī)械傳動(dòng)中的軸承，一般使用油潤(rùn)滑。油潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)是：潤(rùn)滑可靠性高、摩擦系數(shù)小、有較好的冷卻和清洗作用、同時(shí)可以使用很多種潤(rùn)滑方式以用來適應(yīng)不同的工作條件。潤(rùn)滑油潤(rùn)滑需要復(fù)雜的密封裝置以及供油設(shè)備，用來保證潤(rùn)滑油不會(huì)流失以及供油的連續(xù)性。 當(dāng)軸承完全淹沒在潤(rùn)滑油中時(shí)，油面的高度要低于滾動(dòng)體中心。轉(zhuǎn)速較高情況下應(yīng)使用滴油或油霧潤(rùn)滑。 4.3數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)的密封 數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)密封方式有靜密封和動(dòng)密封兩大類。按密封件和零部件是否接觸分接觸式密封和非接觸式密封。密封方式有機(jī)械密封以及壓力密封。 機(jī)械密封組成零件形狀復(fù)雜不容易加工屬于高要求工件，機(jī)械密封件的形狀、尺寸大小要求以及裝配的方式方法直接影響密封的可靠性和工作時(shí)間的長(zhǎng)短。。 機(jī)械零部件表面精度要求高且表面干凈時(shí)通常使用壓力密封。大部分是采用密封圈密封，用油液的壓力使密封元件發(fā)生形狀改變出而完成密封要求。 本次設(shè)計(jì)中軸承使用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑密封方式采用接觸式密封（密封圈密封）。油潤(rùn)滑可以降低工作中產(chǎn)生的溫度、潤(rùn)滑效果良好。接觸式密封能夠減少潤(rùn)滑油的流失同時(shí)可以防止雜質(zhì)、灰塵進(jìn)入，保證良好的工作環(huán)境。 第五章 數(shù)控銑床X軸進(jìn)給傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)分析 5.1技術(shù)成本分析的目的與意義 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析可以增加經(jīng)濟(jì)利益、帶動(dòng)現(xiàn)代生產(chǎn)水平，雖然生產(chǎn)水平和經(jīng)濟(jì)科學(xué)是不相同的兩個(gè)方面，但是兩者密不可分，先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)可以帶動(dòng)一個(gè)國(guó)家發(fā)展，但這一切都是要建立在優(yōu)秀的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)上。 技術(shù)經(jīng)濟(jì)是利用總體計(jì)算生產(chǎn)設(shè)備以及所用原材料在不相同的時(shí)候，企業(yè)支出的本金不一樣的問題。設(shè)計(jì)中通過對(duì)原材料的使用，加工方法設(shè)備的改變以及加工方式的改變來最大限度提升利益。通過利益分析，可以為公司帶來不同盈利額，因此合理的成本分析是機(jī)械加工生產(chǎn)中對(duì)成本規(guī)劃最有利的結(jié)果，為公司擬定經(jīng)營(yíng)方案時(shí)提供了很好的指標(biāo)。 在做產(chǎn)品設(shè)計(jì)的同時(shí)，要找出直接關(guān)系到生產(chǎn)本金存在的問題，加工生產(chǎn)前有一個(gè)好的利益分析計(jì)算能夠給企業(yè)帶來最大程度的利益效果。 5.2成本計(jì)算的依據(jù) 在課題設(shè)計(jì)時(shí)統(tǒng)計(jì)出每一個(gè)組成零件的個(gè)數(shù)，以及每一個(gè)組成件的生產(chǎn)費(fèi)用就可以準(zhǔn)確的計(jì)算出總的設(shè)計(jì)費(fèi)用。 依據(jù)計(jì)算公式： 零件成本=材料費(fèi)用+加工工時(shí)費(fèi)用 材料費(fèi)用=材料的單價(jià)×材料的毛坯重量 毛坯的重量=凈重/材料的利用率 原材料的利用效率：,45鋼是60%-70%，尼龍1010為60%-70%，LY12鋁棒為60%-70%。 工時(shí)費(fèi)：重要零件=毛坯費(fèi)用×8；普通零件=毛坯費(fèi)用×（4-5） 熱處理工時(shí)的費(fèi)用 熱處理零件統(tǒng)計(jì)如表1所示： 表1熱處理零件統(tǒng)計(jì) 序號(hào) 名稱 材料 熱處理要求 凈重（Kg） 1 法蘭 LY12 涂灰色油漆 1.38 2 限位塊 45 發(fā)藍(lán) 2.5 3 連接套 45 調(diào)制 2.25 4 支承套 45 調(diào)制 1.83 5 絲杠 45 調(diào)制 7.64 6 軸套 45 發(fā)藍(lán) 0.48 熱處理的價(jià)格如下表2所示。 表2目前熱處理的價(jià)格 序號(hào) 名稱 單價(jià)（元/Kg） 1 涂油漆 1.5 2 發(fā)藍(lán) 1 3 調(diào)制 1.5 根據(jù)計(jì)算得出熱處理費(fèi)用為22.55元。 5.3成本材料的構(gòu)成 5.3.1非標(biāo)準(zhǔn)件費(fèi)用 裝配圖中非標(biāo)準(zhǔn)件的統(tǒng)計(jì)，非標(biāo)準(zhǔn)件外購(gòu)費(fèi)用統(tǒng)計(jì)，如表3所示。 表3非標(biāo)準(zhǔn)件統(tǒng)計(jì) 序號(hào) 名稱 材料 數(shù)量 凈重（Kg） 1 法蘭 LY12 2 2.76 2 漲套 40Cr 2 0.008 3 套筒 45 2 0.187 4 套 40Cr 1 0.006 5 接套 LY12 1 4.283 6 套 45 1 0.243 7 法蘭 LY12 1 0.748 8 限位塊 45 1 2.5 9 密封環(huán) 尼龍1010 2 0.001 10 套筒 45 3 1.44 11 工作臺(tái) 45 1 150 12 拖板 HT250 1 250 13 左側(cè)板 45 1 30 14 右側(cè)板 45 1 30 45鋼總凈重：G1=2.88Kg；尼龍凈重：G2=0.002Kg,LY12鋁棒總凈重G6=5.171Kg；合金重：G4=0.014Kg 目前，45鋼的價(jià)格為3400元/噸；合金鋼的價(jià)格5850元/噸；尼龍1010的價(jià)格75000元/噸；LY12鋁棒的價(jià)格28000元/噸。 45鋼毛坯重量：（0.187+0.243+2.5+1.44+150+30+30)/0.6=357.28Kg LY12毛坯重量：（2.76+4.283+0.748)/0.7=11.3Kg 40Cr毛坯重量：0.02Kg 材料費(fèi)=357.28*3.4+11.3*28+0.02*5.85+0.001*75=1530.92元 工時(shí)費(fèi)=1190*4.5=（1530.92-1190）*8=8082.36元 非標(biāo)準(zhǔn)件零件成本費(fèi)用=1530.92=8082.36=9613.28元 5.3.2標(biāo)準(zhǔn)件購(gòu)買花費(fèi) 裝配圖中標(biāo)準(zhǔn)件的統(tǒng)計(jì)，如表4所示。 表4標(biāo)準(zhǔn)件外購(gòu)費(fèi)用統(tǒng)計(jì) 序號(hào) 名稱 規(guī)格 數(shù)量 單價(jià)（元/件） 1 內(nèi)六角螺釘 M6×12 12 0.2 2 內(nèi)六角螺釘 M8×25 25 0.2 3 內(nèi)六角螺釘 M6×25 6 0.2 4 內(nèi)六角螺釘 M8×35 20 0.2 5 內(nèi)六角螺釘 M8×16 4 0.2 6 內(nèi)六角螺釘 M4×12 2 0.2 7 銷 8×25 2 0.55 8 圓柱銷 M6×16 3 0.53 9 軸承 D66205 4 16 10 密封圈 50×3.55 1 2.16 11 密封圈 44×6 2 3.56 12 內(nèi)六角螺釘 M5×10 6 0.2 13 螺母 M24×1.5 4 1 14 內(nèi)六角螺釘 M6×16 12 0.2 15 內(nèi)六角螺釘 M5×10 4 0.2 16 內(nèi)六角螺釘 M6×20 28 0.2 17 內(nèi)六角螺釘 M8×20 10 0.2 18 M8×45 1 0.2 19 M6×25 1 0.2 標(biāo)準(zhǔn)件的外購(gòu)件費(fèi)用為107.77元。 在本次設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)制造總成本為： 22.55+9613.28+107.77=9743.5元 在做成本分析是購(gòu)買材料和配件要懂得貨比三家，在保證達(dá)到設(shè)計(jì)制造要求的前提下要盡可能的減少采購(gòu)成本，為企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益做考慮。 第六章?總結(jié) 1、 主要工作及結(jié)論 在這個(gè)學(xué)期剛剛開始的時(shí)候，大部分的同學(xué)都是在玩就算是到了教室也都是在玩玩電腦，同學(xué)們要么是不了解課題無從下手要么是認(rèn)為設(shè)計(jì)并不是什么困難，主要畫畫圖和做做計(jì)算就可以了，事實(shí)上并不是這樣的，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中有太多太多我們沒有學(xué)習(xí)到的內(nèi)容，它所包含的知識(shí)面太多太廣，需要我們通過查閱資料文獻(xiàn)以及利用現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)來學(xué)習(xí)更多的內(nèi)容。在設(shè)計(jì)過程中你會(huì)慢慢意識(shí)到大學(xué)四年學(xué)到的專業(yè)知識(shí)都太渺小，它給你帶來的幫助并不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的整理以前學(xué)習(xí)的知識(shí)，更多的是在你一個(gè)人工作時(shí)自學(xué)能力；集體工作時(shí)與同學(xué)朋友之間相互學(xué)習(xí)相互探討的團(tuán)隊(duì)合作能力；鍛煉你查閱資料的能力。剛開始我同樣感覺進(jìn)給運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)不是什么困難的事，但是開始畫運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖時(shí)才方向設(shè)計(jì)中要考慮的東西好多，設(shè)計(jì)要經(jīng)濟(jì)實(shí)用感覺很好的造型好多事運(yùn)動(dòng)不了的，甚至于有一些部分根本生產(chǎn)不出來，在傳動(dòng)方面會(huì)出現(xiàn)很多缺陷，例如在剛開始設(shè)計(jì)工作臺(tái)行程是總體體積做的很大自己感覺應(yīng)該達(dá)到行程要求了，可是通過后期計(jì)算并不是這樣，需要改進(jìn)的太多。本以為在大學(xué)四年學(xué)到的東西有很多，什么東西自己都會(huì)，現(xiàn)實(shí)中也確實(shí)什么都會(huì)但都是會(huì)一點(diǎn)點(diǎn)皮毛，到了真正設(shè)計(jì)時(shí)可以說是舉步維艱。所以在學(xué)習(xí)過程中有自己不會(huì)不了解甚至于自己不確定的方面都要虛心向老師學(xué)習(xí)，這樣才會(huì)有好的發(fā)展。通過幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，人是不會(huì)一口吃成胖子，所以說知識(shí)是累積起來的，你需要的是經(jīng)常查閱國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及要放低姿態(tài)和同學(xué)們一起探討。 在設(shè)計(jì)的過程中不單單只要查閱資料就可以了，老師與同學(xué)們同樣可以給我們很大幫助，我們需要一起學(xué)習(xí)一起進(jìn)步，使得自己學(xué)到了很多已不是向之前那樣60分萬歲的時(shí)期，感覺到自己在三個(gè)月的學(xué)習(xí)里面過的很充實(shí)，與老師同學(xué)的關(guān)系越來越好壓力也減少了很多。 三個(gè)月的設(shè)計(jì)時(shí)間很快就要結(jié)束了，自己也能夠如期完成老師擬定的設(shè)計(jì)任務(wù)，對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過程，軸承的選擇要求，軸承的支承方式要求以及滾珠絲杠副的選用多有了更深入的理解；我要很感謝在這三個(gè)月里老師和同學(xué)給我的幫助與支持。設(shè)計(jì)過程中我們從圖書館借取了大量的機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)的書籍，了了更多的進(jìn)給傳動(dòng)類型，與討論組里面的同學(xué)一起探討研究，互相幫助能夠相互分享自己的心得以及書籍共享，遇到比較復(fù)雜的問題能夠第一時(shí)間向老師請(qǐng)教，老師解答的很詳細(xì)，老師會(huì)很認(rèn)真指導(dǎo)，幫忙解決問題同時(shí)還會(huì)幫忙檢查我們制圖里面出現(xiàn)的錯(cuò)誤讓我們多注意細(xì)節(jié)問題。短短三個(gè)月的時(shí)間我相信會(huì)對(duì)我將來生活有很大影響，畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中不但培養(yǎng)了我們自主學(xué)習(xí)解決困難的能力，還培養(yǎng)了我們團(tuán)隊(duì)合作資源共享以及社會(huì)交際能力?？赡茏罱K我的設(shè)計(jì)成果并不是很理想，但我同樣收獲了很多很多，通過自己雙手完成的東西自己都會(huì)感覺是美好的，可能作品有所不知但是我認(rèn)為學(xué)校安排畢業(yè)設(shè)計(jì)并不是單單的想要我們?cè)O(shè)計(jì)的成果，更重要的是鍛煉我們的自學(xué)與交流能力。 二、發(fā)展與展望 數(shù)控銑床X軸進(jìn)給系統(tǒng)正往高精度高傳動(dòng)效果方向發(fā)展，進(jìn)給系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床上不可缺少的部分，我國(guó)在進(jìn)給結(jié)構(gòu)系統(tǒng)方面有很大發(fā)展傳動(dòng)的準(zhǔn)確性、傳動(dòng)靈敏性都提高了很多。我相信進(jìn)給結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在未來發(fā)展中會(huì)越來越完善，越來越人性化智能化，未來的機(jī)械行業(yè)值得我們期待，值得我們?nèi)ヅΑ? 三、存在的問題 1.設(shè)計(jì)方案不完善 設(shè)計(jì)初期沒有明確的設(shè)計(jì)方案，前一分鐘文獻(xiàn)，過了一會(huì)又開始做尺寸計(jì)算，沒多久又開始做裝配圖以及零件圖繪制，自己都不知道先做什么后做什么。設(shè)計(jì)過程中不考慮先后順序，想到哪里就做到哪里，結(jié)果做好的東西也非常亂沒有一點(diǎn)點(diǎn)完整的東西，什么東西都做的亂七八糟的，自己都不知道重點(diǎn)是什么。 2.自學(xué)能力薄弱 在設(shè)計(jì)中難免會(huì)遇到一些國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與一些專用零件的設(shè)計(jì)與選擇，只時(shí)候就需要自己去上網(wǎng)或者使用書籍查閱資料，然而這并不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的，自己能夠查到的資料什么有限，然后只能一直去問指導(dǎo)老師，可是老師還需要上課這難免會(huì)有不方便的時(shí)候，而且老師又不是你一個(gè)人的，所以需要我們自己能夠有足夠的自學(xué)能力，懂得如何查閱資料如何利用文獻(xiàn)。 3.專業(yè)基礎(chǔ)薄弱 對(duì)于以前學(xué)習(xí)過的專業(yè)知識(shí)了解迷糊，看到需要用到的知識(shí)點(diǎn)非常熟悉卻又想不起來具體細(xì)節(jié)方面，沒有更深入的理解。這就表明我們所學(xué)習(xí)到的知識(shí)十分薄弱，這需要我們花更多的時(shí)間去學(xué)習(xí)，通過查閱資料來鞏固我們之前所學(xué)習(xí)過的專業(yè)知識(shí)。 4.知識(shí)面不廣 由于四年大學(xué)學(xué)習(xí)都是以考試過關(guān)為主，所以學(xué)習(xí)的知識(shí)面不廣，主要就是學(xué)習(xí)一些考試要考到的東西，其它的專業(yè)知識(shí)都是某一方面懂一點(diǎn)點(diǎn)，卻又說不出來具體的工作原理，沒有做深入理解知識(shí)面太狹窄了。 5繪圖的功底不扎實(shí) 在三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)中會(huì)經(jīng)常使用AUTACAD、CAXA等制圖軟件，在畫圖過程中會(huì)出現(xiàn)很多錯(cuò)誤甚至于會(huì)出現(xiàn)不會(huì)使用的功能命令，比如形狀位置公差與剖面線的使用以及圖層使用等等問題，綜合來說是自己對(duì)于機(jī)械制圖功能軟件了解不深，以及對(duì)于制圖中所使用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)理解的不全面使得在裝配圖與零件圖繪制過程中做了很多無用功。機(jī)械制圖是機(jī)械設(shè)計(jì)者必須掌握的基礎(chǔ)，唯有熟悉掌握畫圖工具以及深入了解機(jī)械制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)才能夠算是一位合格的設(shè)計(jì)師。 致謝 這幾個(gè)月的學(xué)習(xí)要感謝我的指導(dǎo)老師劉老師，劉老師的做事風(fēng)格是我一直敬仰的，即將步入社會(huì)嚴(yán)謹(jǐn)敬業(yè)有責(zé)任心是我們不可缺少的條件，而劉老師正詮釋著這一點(diǎn)。外人可能認(rèn)為遇到這樣的導(dǎo)師可以會(huì)很累，其實(shí)并不是這樣在完成任務(wù)的基礎(chǔ)上，我們的空余時(shí)間有很多老師也不會(huì)給太多壓力。她是我今后工作中的榜樣，有了這一份敬業(yè)的精神我相信今后的生活會(huì)很美。 在對(duì)劉老師表達(dá)謝意之前，我想對(duì)我們這一組可愛的同學(xué)們說一句謝謝。在這幾個(gè)月的學(xué)習(xí)里面我們一大家子人一直在一起，今天有一個(gè)人不在大家都會(huì)有所察覺。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中每一位同學(xué)多多少少會(huì)遇到不會(huì)的東西，在老師不方便的時(shí)候我們就只能互相之間探討，尺有所短寸有所長(zhǎng)，他所不足的地方可能是你精通的，你的缺陷同樣其他同學(xué)也可以彌補(bǔ)一些，就是在這樣你幫幫我我?guī)蛶湍闱闆r下各自都完成了自己的課題設(shè)計(jì)。中間可能有過爭(zhēng)執(zhí)有過不愉快，但是歸根結(jié)底都是一些瑣事引起的，現(xiàn)在的大學(xué)生都懂得孰輕孰重，不會(huì)因?yàn)橐恍┬∶芤恢编┼┎恍?。我們來自于各個(gè)不同的班級(jí)，剛剛接觸可能還有一些不習(xí)慣，時(shí)間一長(zhǎng)就變成了勾肩搭背的好兄弟，變成了一個(gè)整體。