CK6150数控车床主传动系统设计.docx
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CK6150数控车床主传动系统设计
CK6150数控车床主传动系统设计
辽宁科技大学本科生毕业设计
CK6150数控车床主传动系统设计
摘要
机械制造业是国民经济的基础产业,它的发展直接影响到国民经济各部门的发展,也影响到国计民生和国防力量的加强。
而机床在机械制造业中扮演着举足轻重的角色,今天,普通机床已经满足不了加工的需求,从而出现了数控机床。
本设计的题目是设计CK6150主传动系统。
其主要对机床技术参数进行拟定,齿轮模数进行估算和验算,带轮尺寸和v带根数进行设计,根据需要选取适当的电机和轴承,并对轴承进行使用寿命验算,对传动轴进行刚度校核。
CK6150采用电动机的无级变速和机械齿轮的分级变速相结合的方式进行变速,可以在不停车的情况下得到转速范围内的任意转速,减少了速度损失和辅助加工时间,从而提高生产率。
设计过程中尽量使用标准件,使制造和装配更加方便。
设计过程中考虑了各零部件的空间尺寸和拆卸顺序,以保证结构尺寸设计的合理性。
关键词:
数控机床,主传动系统,无级变速,机械制造业
辽宁科技大学本科生毕业设计
CK6150CNClathesMainTransmissionSystem
ABSTRACT
Machinerymanufacturingindustryisthebasicindustryofthenationaleconomy,anditsdevelopmentdirectlyaffectsthedevelopmentofvarioussectorsofthenationaleconomy,butalsoaffectsthestrengtheningofthenationaleconomyandnationaldefenseforces.Themachineplaysapivotalroleinthemachinerymanufacturingindustry,today,generalmachinetoolshasfailedtomeetprocessingdemands,whichappearedinCNCmachinetools.ThedesignofthesubjectistodesignCK6150maindrivesystem.Themaintechnicalparametersofthemachinepreparation,gearmodulusestimateandchecking,vbeltpulleysizeandthenumberofthedesign,accordingtotheneedtoselectasuitablemotorandbearings,andbearinglifechecking,carriedontheshaftstiffnesscheck.CK6150usestheelectricmotorandacontinuouslyvariablemechanicalgearshiftgradingcombinationofvariablespeed,youcangetanyspeedwithinthespeedrangewithoutstopping,reducingthespeedlossandauxiliaryprocessingtime,thusincreasingproductivity.Thedesignprocesstomakeuseofstandardparts,themanufacturingandassemblyeasier.Thedesignprocesstoconsiderthespatialdimensionsofthevariouscomponentsanddisassemblysequenceinordertoensurethereasonablenessofthestructuresizedesign.
Keyword:
CNCmachinetools;maindrivesystem;CVT;machinerymanufacturing
辽宁科技大学本科生毕业设计
1绪论............................................................................................................1
1.1数控机床的特点...........................................................................................................11.2国产数控机床的发展现状...........................................................................................1
1.3国内数控机床的发展趋势...........................................................................................3
1.3.1智能、高速、高精化.........................................................................................3
1.3.2设计、制造绿色化.............................................................................................3
1.3.3复合化于系统化.................................................................................................3
2机床技术参数的拟定.................................................................................4
2.1确定极限转速和转速范围..........................................................................................4
2.1.1计算主轴最高转速............................................................................................4
............................................................52.1.2计算主轴最小转速................................
2.2确定动力参数..............................................................................................................5
2.2.1计算切削力..............................................................................................................5
2.2.2计算切削功率..........................................................................................................6
2.2.3估算电动机功率.......................................................................................................6
3传动部分设计.............................................................................................8
3.1画机床转速图..............................................................................................................83.2计算各轴输出功率和输出转矩................................................................................103.3带轮的设计................................................................................................................10
3.3.1确定计算功率...................................................................................................10
V3.3.2选择带带型...................................................................................................11
3.3.3确定带轮基准直径并验算带速......................................................................11
v3.3.4确定带中心距和基准长度............................................................................12
3.3.5验算小带轮上的包角.......................................................................................12
3.3.6计算带的根数................................................................................................13z
辽宁科技大学本科生毕业设计
3.4齿轮设计....................................................................................................................13
3.4.1确定各齿轮齿数..............................................................................................14
3.4.2估算齿轮模数..................................................................................................14
3.4.3验算齿轮模数..................................................................................................18
284轴的校核..................................................................................................
4.1?
轴的受力分析.........................................................................................................284.2按弯扭合成应力校核轴强度....................................................................................30
............................................................................314.3轴的刚度校核................................
4.4轴载荷点的挠度计算.................................................................................................32
4.5轴的支撑点的倾角校核.............................................................................................33
4.5.1水平面倾角校核...............................................................................................33
4.5.2垂直面倾角校核...............................................................................................34
365滚动轴承的验算.......................................................................................结论..........................................................................................................38
致谢..........................................................................................................39
参考文献......................................................................................................40
第1页辽宁科技大学本科生毕业设计
1绪论
1.1数控机床的特点
数控机床通常由伺服系统、控制系统、机械传动系统、检测系统系统及其他辅助系统组成。
伺服系统通过控制系统的指令来驱动机床,使刀具和零件按数控代码所规定的运动路线运功;控制系统用于数控机床的运算、管理和控制,通过输入介质得到数据,对这些数据进行解释和运算并对机床产生作用;机床传动系统是由进给伺服驱动元件至机床执行件之间的机械进给传动装置;检测系统则是用来检测机床执行件(工作台、转台等)的角度、位移和速度的变化量,并将检测的结果反馈到输入端,同输入的指令进行对比,根据其不同的地方来重新调整机床的运动;辅助系统种类很多,如:
固定循环系统(能进行多次重复加工)、自动换刀系统(可交换指定刀具)等等。
数控机床的操作和监
[1]控全部在数控机床的控制单元中完成,它是数控机床的大脑。
与普通机床相比,数控机床有如下特点:
1、加工精度很高,具有稳定的加工质量;2、可进行多轴联动,能加工表面形状复杂度较高的零件;3、加工零件改变时,一般只需要更改数控程序,不需
1要过多的改动,从而节省辅助时间,提高生产率;4、机床本身的精度较高、刚性大,可选择更加利于快速切削的加工用量,生产率高(一般为普通机床的3-5倍);5、机床自动化程度高,可以减轻劳动强度;6、对操作人员的技术要求较高,对维修人员的技术要求更高;7、有利于生产管理的现代化;8、有自我诊断和监控能力。
1.2国产数控机床的发展现状
数控机床是当代机械制造业的主要装备,在国内,国产的数控机床经历了30多年的起起落落,已经进入了比较成熟的时期,可提供市场1500多中的数控机床,其中包
[2]括超重型机床、高精度机床、锻压设备、特种加工机床、和前沿的高技术机床等。
在五轴联动数控机床、立卧式加工中心、数控车床、数控超重机床和数控齿轮加工机床领
[3]域的部分的技术已经达到了使劲的先进水平。
其中,五轴联动机床是数控机床技术的标志之一。
他是集高性能伺服驱动机构、精密加工技术和计算机控制于一体的应用于复杂曲面的高精密、高密、自动化加工,是船舶、发电、航空航天、高精密仪器和模具等,民工和军工部门迫切需要的关键性加工设备。
五轴联动机床的应用,使其加工效率大大,,
第2页辽宁科技大学本科生毕业设计提高,大约是三轴机床的两倍。
甚至还可以省略某些大型自动化生产线的投资,大大的节约了成本和占地空间,同时也可以减少零件的辅助加工时间,从而提高生产率。
从技术发展水平来看,随着“高档数控机床与基础制造装备重大专项”任务的陆续完,,
成,国产机床的数控化由以前的35.5%提高到现在的51.9%。
我国在数控系统方面已经,
开发出多轴多轨道、总线式高档数控装置产品。
武汉华中数控有限公司、沈阳高精数控,
技术有限公司等单位已经完成50多套开放式全数字的高档数控装置的生产。
,
从市场的需求情况来看,我国是目前世界上最大的数控机床的进口国和消费国,2010年,中国机床消费同比增长43%,达到284.8亿美元,进口约为94亿美元,成为世界上第一大机床消费大国。
虽然“十一五”期间机床行业实现了快速发展,但是高档的,
数控机床产值仅仅占行业总产值的10,15%,面对这国内的巨大消费市场,国内的机床企业无法满足国内的市场需求,大多数的高档数控机床还是需要从国外进口。
,
由于国内的技术水平和工业基础还是比较落后的,数控机床的性能、水平和可靠性,
于发达国家相比,还是有很大的差距,特别是在数控系统的控制可靠性上,数控产业还没有真正的形成。
因此,加快进行数控系统的工程化、和商品化攻关的速度,尽快建设成完善的数控机床和数控产业成为当前的主要任务。
目前还存在这许多的问题:
1、严重缺乏核心技术。
统计数据表明,机床的核心技术90%需要进口,几乎所有的核心技术多掌握在外方手中,国内能做的中、高端的数控机床更多的处于组装和制造的环节。
国产的数控机床的关键零部件和主要的技术,大多是依赖进口,国内真正强大的企业并不,,,多。
国内的数控系统才刚刚开始产业化,但水平质量一般,华中数控这几年的发展比较迅速,软件水平相当不错,但在电器硬件上还有待提高。
目前国内的大企业基本上还没,,,有用华中数控的系统。
数控功能部件这一方面,国内的技术也是比较欠缺的,从某种意义上讲,功能部件将构筑现代机床。
数控机床的性能和价格都取决于功能部件的性能和价格。
功能部件是数控机床的核心代表,是影响国产数控机床使用的主要因素。
从国产数控机床的开发,
和使用上来看,功能部件急需快速改进,尤其是在数控刀具滞后现象上的反映巨大。
国,
产机床在刀具的可靠性和使用寿命上也好似比国外罗逊一筹。
总之,在某些方面上,国产数控机床还是与发达国家有相当大的差距,需要尽快赶上。
第3页辽宁科技大学本科生毕业设计1.3国内数控机床的发展趋势
1.3.1智能、高速、高精化
新一代的数控机床,为了提高生产率,向超高速方向发展,采用新型的功能部件,使主轴的转速高达15000r/min以上,计算机和软件控制技术在机床产品技术上扮演着越来越重要的角色,应用软件和计算机系统的完善,使机床系统和结构得到简化,其智能化也越来越高。
机床的重复定位精度达到0.005mm以下,就是超高精机床,随着电脑辅助制造系统的发展,精密度已经达到微米级别。
数控机床向着智能化、高速化和高精化发展。
1.3.2设计、制造绿色化
随着经济的发展,环保的话题越来越受到重视,在各行各业,都兴起了环保的主题,数控机床行业也不例外,提出了设计制造的绿色化理念。
绿色设计是一种综合考虑了产品设计、制造、使用和回收等整个生命周期的环境特性和资源效率的先进设计理念和方[4]法。
它是在不影响产品性能的前提下,考虑产品的开发、制造及其使用对环境造成的影响,从而使得产品在整个生命周期中对环境额影响最小化,资源利用率的最大化。
在进行绿色设计时要考虑:
绿色材料设计、可拆卸性设计、节能性设计、可回收设计等等。
机床行业作为装备制造业的核心,绿色设计与制造的程度将影响着经济发展。
1.3.3复合化与系统化
零件的一次装夹,如果可以进行多道工序的加工,可大大减少辅助加工时间,从而,
大大的提高生产效率和加工精度,是数控机床所追求的。
由于产品开发周期越开越短,,,,对制造速度的要求也就越来越高,数控机床也朝着高效能的方向发展。
现在,可以用,,
一台电脑对一台机床甚至是一条数控生产线进行控制,数控机床已经逐渐成为系统化,,
产品。
人们的审美观念越来越高,对产品的外形设计要求也越来越高,其产品外形的复杂程度就越高,机床加工的复合化是不可避免的发展趋势。
第4页辽宁科技大学本科生毕业设计
2机床技术参数的拟定
毕业设计任务书上给定的主参数为500mm。
车床的工艺范围:
出车、精车、半精车外圆、车螺纹、车端面等。
加工用的刀具的材料为:
硬质合金刀具和高速钢刀具。
加工材料一般为:
钢和铸铁。
加工范围:
0~500mm。
2.1确定极限转速和转速范围
查《机械制造工艺金属切削机床设计指导》可知:
1000vmax,n(2-1a)max,dmin
1000vmin,n(2-1b)min,dmax
、——典型工艺选取的最大、最小切削速度m/min;式中vvmaxmin
、——典型工艺选取的最大、最小直径mm;ddmaxmin
d,KD;max
K——系数;
D——可能加工的最大直径mm,通常取D为主参数;
d,Rdmm;minbmax
——计算直径范围。
Rb
2.1.1计算主轴最高转速
在采用硬质合金刀具精车或者半精车碳钢时,切削速度最高,查机械制造工艺金属切削机床设计指导》表2.2-3可知:
=150~250m/min,这里取=250m/min。
vvmaxmax
的范围是=0.2~0.25这里取0.2。
则:
RRbb
d,Rd,0.2,500mm,50mmminbmax
1000vmaxn,max,dmin
第
- 配套讲稿:
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- CK6150 数控车床 传动系统 设计