畢業(yè)設(shè)計(jì)--柔性制造單元工作臺交換裝置

1、<p>　　前言 畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等職業(yè)教育教學(xué)計(jì)劃的重要組成部分，是加強(qiáng)理論與實(shí)際相結(jié)合的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是各專業(yè)的必修課程，在學(xué)生完成所有專業(yè)課程學(xué)習(xí)、結(jié)合畢業(yè)實(shí)習(xí)進(jìn)行。大學(xué)生活即將結(jié)束,我們也將迎接的最后一次考驗(yàn)和競爭就是畢業(yè)設(shè)計(jì)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我的設(shè)計(jì)題目是：柔性制造單元工作臺交換裝置故障報(bào)警系統(tǒng)構(gòu)建。由于設(shè)計(jì)的需要，我仔細(xì)研究了裝配圖，但在設(shè)計(jì)過程中，因自己經(jīng)驗(yàn)不足，遇到了很多實(shí)際問題，使我體會到了在現(xiàn)場實(shí)習(xí)

2、調(diào)研僅證明可不可以實(shí)干，而不能代表能不能干好。所以我積極與設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師溝通，在老師的全力幫助、指導(dǎo)下問題得到了全面解決，同時(shí)受到老師優(yōu)良工作品質(zhì)的影響，培養(yǎng)出了我緩中求穩(wěn)、虛心求教、實(shí)事求是、一絲不茍的工作作風(fēng)，并樹立了明確的生產(chǎn)觀、經(jīng)濟(jì)觀和全局觀，為今后從事工作打下了良好的基礎(chǔ)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，我真正認(rèn)識到理論和實(shí)踐相結(jié)合的重要性，并培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識和實(shí)際操作知識去理性的分析問題和解決實(shí)際工作中的一般技術(shù)工程問題的能力，使我

3、建立了正確的設(shè)計(jì)思想，掌握了工藝設(shè)計(jì)的一般程序、規(guī)范和方法，并進(jìn)一步鞏固、深化地吸收和運(yùn)用了所學(xué)的基本理論知識和基本操作技能。還有，它提高了我</p><p>　　由于本人能力有限，缺少設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中漏誤在所難免，敬請老師指正批評，以使我對自己的不足得到及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并修改，也使我在今后的工作中避免再次出現(xiàn)。在這里，向在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予過我鼓勵(lì)、指導(dǎo)及幫助的老師表示我虔誠和衷心的感謝！</p>&l

4、t;p><b>　　目錄</b></p><p>　　前言—————————————————————————— 2</p><p>　　一，設(shè)計(jì)任務(wù)書————————————————————— 5</p><p>　　1，設(shè)計(jì)任務(wù)書—————————————————————— 5</p><p>　　2，設(shè)計(jì)內(nèi)

5、容——————————————————————— 8</p><p>　　3，內(nèi)容摘要——————————————————————— 10</p><p>　　二，加工中心概述———————————————————— 13</p><p>　　1，加工中心——————————————————————— 13</p><p>　　2，機(jī)床主要參

6、數(shù)————————————————————— 16</p><p>　　3，加工中心控制系統(tǒng)——————————————————— 18</p><p>　　4，機(jī)床總體布局————————————————————— 19</p><p>　　5，主要參數(shù)——————————————————————— 20</p><p>　　三，方案選擇—

7、————————————————————— 24</p><p>　　四，氣液動技術(shù)的應(yīng)用—————————————————— 32</p><p>　　五，絲杠螺母—————————————————————— 34</p><p>　　六，數(shù)控機(jī)床故障報(bào)警可能出現(xiàn)的原因——————————— 35</p><p>　　七，安裝調(diào)試—————

8、————————————————— 37</p><p>　　八，結(jié)語———————————————————————— 42</p><p>　　九，參考文獻(xiàn)—————————————————————— 42</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p><b>　　一，設(shè)計(jì)目的</

9、b></p><p>　　1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)校學(xué)習(xí)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基本知識、基本理論和基本技能，獨(dú)立進(jìn)行工程設(shè)計(jì)、科學(xué)研究和專業(yè)基本訓(xùn)練，解決實(shí)際工程問題的一個(gè)很重要環(huán)節(jié)。</p><p>　　2. 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計(jì)、思考和研究思想；理論聯(lián)系實(shí)際和嚴(yán)謹(jǐn)、高度合作協(xié)作的工作態(tài)度。</p><p>　　3. 通過畢業(yè)設(shè)

10、計(jì)，使學(xué)生在查閱文獻(xiàn)資料、收資調(diào)研、工程計(jì)算、數(shù)據(jù)處理等各個(gè)方面的能力得到基本的訓(xùn)練。</p><p><b>　　二，設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　柔性制造單元工作臺交換裝置故障報(bào)警系統(tǒng)構(gòu)建</p><p><b>　　三，設(shè)計(jì)要求及條件</b></p><p>　　工作臺交換裝置即工件交

11、換系統(tǒng)，即在加工第一個(gè)工件時(shí)，操作者開始安裝調(diào)整第二個(gè)工件，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)工件加工完后，第二個(gè)工件進(jìn)入加工區(qū)加工，從而使工件的安裝調(diào)整時(shí)間與加工時(shí)間重合，達(dá)到進(jìn)一步提高加工效率的目的。目前常用的工件交換方式為工作臺直接交換（2~5工位）和采用自動隨行夾具等方式。</p><p>　　直接交換式的工件交換系統(tǒng)其整個(gè)交換過程可分為如下幾步：工作臺抬起、交換、夾緊三個(gè)過程。一個(gè)零件加工完成后，根據(jù)控制系統(tǒng)指令，升降缸下腔通油

12、，活塞帶動工作臺托叉向上移動，同時(shí)插銷拔出。當(dāng)托叉上位感應(yīng)開關(guān)產(chǎn)生信號，表明托叉升起到位。然后，起動轉(zhuǎn)位電機(jī)，通過同步帶、蝸輪蝸桿副帶動托叉回轉(zhuǎn)，在交換臺支承軸的下方，安裝著4個(gè)接近開關(guān)感應(yīng)塊，當(dāng)托叉帶動工作臺回轉(zhuǎn)180°時(shí)，感應(yīng)開關(guān)產(chǎn)生信號，表明回轉(zhuǎn)到位，電機(jī)停轉(zhuǎn)剎車。升降缸下缸回油，托叉帶動工作臺下降，插銷插入，托叉準(zhǔn)確定位，當(dāng)托叉下位感應(yīng)開關(guān)產(chǎn)生信號，表明托叉到位，工作臺已放置到鞍座上，工作臺與鞍座由4個(gè)定位錐定位，通過

13、氣缸拉緊拉釘使工作臺與鞍座固定。</p><p>　　部件工作條件擬定應(yīng)按照部件本身運(yùn)轉(zhuǎn)必要條件、部件與部件間的協(xié)調(diào)條件、部件與整機(jī)之間的運(yùn)動關(guān)系全盤考慮。</p><p>　　部件本身正常運(yùn)行所需的檢測信號、控制信號、指示信號應(yīng)按照規(guī)劃統(tǒng)一使用</p><p>　　氣缸、液壓缸均為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，構(gòu)建時(shí)可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)條件選用。</p><p>　　

14、驅(qū)動電機(jī)可以使用普通電機(jī)、伺服電機(jī)、液壓馬達(dá)等旋轉(zhuǎn)動力器件。應(yīng)注意動力元件的規(guī)格的統(tǒng)一（如：電壓等）。</p><p>　　位置檢測可以使用各種光電、感應(yīng)器件</p><p>　　導(dǎo)軌和絲杠為標(biāo)準(zhǔn)件，查閱相關(guān)設(shè)計(jì)手冊或生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品樣本。</p><p><b>　　其它注意事項(xiàng)</b></p><p>　　每個(gè)工作臺最

15、大承載工件重量為150千克，工作臺本身的重量為50千克，交換叉和活塞部件的重量約為250千克。在工作中交換臺，應(yīng)舉起的最大重量將大于650千克。</p><p>　　四、畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)完成的技術(shù)文件</p><p>　　按要求設(shè)計(jì)裝配圖，一張，0#。</p><p>　　輔助控制回路工作原理圖</p><p>　　構(gòu)建交換臺工作時(shí)的允許條件及設(shè)置

16、故障發(fā)生時(shí)的報(bào)警信息。</p><p>　　編制故障現(xiàn)象和可能原因的維修說明書。</p><p>　　設(shè)計(jì)說明書，要求1.5萬字以上。</p><p>　　說明： 每個(gè)同學(xué)必須完成一張0號裝配圖，總圖紙折合0號圖紙不少于1.5張。</p><p><b>　　五、設(shè)計(jì)要求</b></p><p>

17、　　1．學(xué)生在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，應(yīng)聽從指導(dǎo)老師的統(tǒng)一安排和指導(dǎo)，遵守規(guī)章制度及紀(jì)律要求；如需請假應(yīng)提供完整的請假手續(xù)和證明材料，并經(jīng)過有關(guān)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)。</p><p>　　2．圖紙繪制：繪圖一律采用標(biāo)準(zhǔn)圖紙，字高按制圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。</p><p>　　3．畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束后，其設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)計(jì)資料統(tǒng)一交指導(dǎo)老師。 </p><p>　　4．凡設(shè)計(jì)期間無故缺勤累計(jì)超過設(shè)計(jì)時(shí)數(shù)

18、三分之一者，其畢業(yè)設(shè)計(jì)成績按不及格計(jì)。</p><p>　　5．參加設(shè)計(jì)的各人之間既要有一定的高度協(xié)作，但又必須獨(dú)立完成設(shè)計(jì)的全過程，充分發(fā)揮自己的主觀能動性，嚴(yán)肅認(rèn)真地完成設(shè)計(jì)任務(wù)。</p><p>　　6．凡在校外（實(shí)習(xí)或工作單位）進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)（頂崗實(shí)習(xí)）的學(xué)生，其設(shè)計(jì)資料（圖紙和說明書）于第六周內(nèi)交回，統(tǒng)一審核，并按時(shí)回校參加小組答辯和統(tǒng)一答辯。頂崗實(shí)習(xí)的同學(xué)必須填寫頂崗實(shí)習(xí)日志，并

19、提交頂崗實(shí)習(xí)報(bào)告。</p><p>　　7．設(shè)計(jì)說明書要求：</p><p>　?、僬J(rèn)真編寫設(shè)計(jì)說明書，做到文字通順、計(jì)算準(zhǔn)確。</p><p>　　②用鋼筆書寫或電腦打印，其內(nèi)容（按順序）包括：</p><p><b>　　設(shè)計(jì)題目；</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書；&

20、lt;/b></p><p><b>　　目錄；</b></p><p>　　內(nèi)容摘要（約200字）；</p><p><b>　　引言；</b></p><p><b>　　正文:</b></p><p>　　1) 工作原理介紹：包含機(jī)械原理、

21、電器控制原理、氣動控制原理。</p><p>　　2） 根據(jù)原理擬定故障維修的文件。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)；</b></p><p><b>　　附錄。</b></p><p>　　③說明書中的曲線、圖表、框圖、示意圖等一律不允許徒手畫，要按制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制。</p>&l

22、t;p>　?、苷f明書不少于1.5萬字。</p><p>　　8．學(xué)生答辯時(shí)應(yīng)寫出答辯提綱，內(nèi)容包括設(shè)計(jì)構(gòu)思、設(shè)計(jì)特點(diǎn)、技術(shù)可行性等。</p><p>　　9．畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間安排： 2007級教學(xué)計(jì)劃確定的畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間：2009～2010學(xué)年第二學(xué)期的第1~7周，共7周，即2010年3月7日～2010年4月24日。</p><p>　　10．畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯時(shí)間： 4

23、月19日、20日（周一、二）小組答辯；</p><p>　　4月23日（周三）班級公開答辯。</p><p>　　六、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)程表。</p><p>　　參考書：1.加工中心結(jié)構(gòu)調(diào)試與維護(hù) 沙杰編著</p><p>　　二，設(shè)計(jì)內(nèi)容———————————設(shè)計(jì)要求</p><p>　　加工中心常用的回轉(zhuǎn)工作臺有分度工

24、作臺和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，分度工作臺的功能只是將工作轉(zhuǎn)位換面，和自動換刀裝置配合使用。工件一次安裝能實(shí)現(xiàn)幾面加工。而數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺除了分度和轉(zhuǎn)位的功能之外，還能實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給運(yùn)動。</p><p>　　分度工作臺的分度，轉(zhuǎn)位和定位工作是按照控制系統(tǒng)的指令自己自動進(jìn)行的，每次轉(zhuǎn)位回轉(zhuǎn)一定的角度（如90度，60度，45度）為滿足分度精度要求，便要使用專門的定位元件，常用的定位方式有插銷定位，齒盤定位和鋼球定位幾種。<

25、/p><p>　　回轉(zhuǎn)分度時(shí)，工作臺須松開、回轉(zhuǎn)、分度定位、夾緊四個(gè)過程。</p><p>　　松開 插銷氣缸上腔通油，活塞不移，插銷桿拔出，止位接近開關(guān)產(chǎn)生感應(yīng)信號，與此時(shí)，溥臘氣缸的下腔回油，釋放制動盤，做好回轉(zhuǎn)準(zhǔn)備。</p><p>　　回轉(zhuǎn) 根據(jù)控制邏輯，上位接近開關(guān)信號有效，啟動回轉(zhuǎn)電機(jī)，通過蝸桿、蝸輪帶動工作臺回轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)部分徑向支承由軸承實(shí)現(xiàn)，軸向作用力由止

26、推軸承承受。</p><p>　　定位 回轉(zhuǎn)工作臺上帶有四個(gè)分度定位塊，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)接近開關(guān)產(chǎn)生信號時(shí)，減速、慢回轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)诙€(gè)接近開關(guān)產(chǎn)生信號時(shí)，準(zhǔn)停，同時(shí)插銷氣缸下腔通油，插銷桿插入回轉(zhuǎn)部分。</p><p>　　夾緊 當(dāng)下位接近開關(guān)產(chǎn)生信號，表明插銷已準(zhǔn)確插入，溥膜氣缸的下腔通氣，壓緊制動盤實(shí)現(xiàn)夾緊。</p><p>　　部件工作條件擬定按照部件本身運(yùn)轉(zhuǎn)必要條件、部

27、件與部件之間的協(xié)調(diào)條件、部件與整機(jī)之間的運(yùn)動關(guān)系全盤考慮。</p><p>　　部件本身正常運(yùn)行所需的檢測信號，控制信號、指示信號應(yīng)按照數(shù)控設(shè)備的PMC規(guī)劃統(tǒng)一使用。 </p><p>　　氣缸、液壓缸均為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)條件選用。</p><p>　　驅(qū)動電機(jī)可以使用普通電機(jī)、伺服電機(jī)、液壓馬達(dá)等旋轉(zhuǎn)動力器件，但要注意元件規(guī)格的統(tǒng)一。（如電壓等）<

28、;/p><p>　　位置檢測可以使用各種光電感應(yīng)器件。</p><p>　　導(dǎo)軌和絲桿均為標(biāo)準(zhǔn)器件，查閱機(jī)關(guān)設(shè)計(jì)手冊或生產(chǎn)商的產(chǎn)品樣本。</p><p><b>　　其他應(yīng)注意事項(xiàng)：</b></p><p>　　按要求設(shè)計(jì)裝配圖，一張，0#。</p><p>　　2）輔助控制回路工作原理圖</p

29、><p>　　3）構(gòu)建交換臺工作時(shí)的允許條件及設(shè)置故障發(fā)生時(shí)的報(bào)警信息。</p><p>　　編制故障現(xiàn)象和可能原因的維修說明書</p><p><b>　　4）設(shè)計(jì)說明書</b></p><p><b>　　內(nèi)容摘要：</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要是完成加工中心工作

30、臺柔性制造單元的設(shè)計(jì)。</p><p>　　柔性制造單元由一臺或數(shù)臺數(shù)控機(jī)床或加工中心構(gòu)成的加工單元。該單元根據(jù)需要可以自動更換刀具和夾具，加工不同的工件。柔性制造單元適合加工形狀復(fù)雜，加工工序簡單，加工工時(shí)較長，批量小的零件。它有較大的設(shè)備柔性，但人員和加工柔性低?！　∷^柔性，是指一個(gè)制造系統(tǒng)適應(yīng)各種生產(chǎn)條件變化的能力，它與系統(tǒng)方案、人員和設(shè)備有關(guān)。系統(tǒng)方案的柔性是指加工不同零件的自由度。人員柔性是指操作人

31、員能保證加工任務(wù)，完成數(shù)量和時(shí)間要求的適應(yīng)能力。設(shè)備柔性是指機(jī)床能在短期內(nèi)適應(yīng)新零件的加工能力。　　面對產(chǎn)品個(gè)性化的需求，和不斷上升的制造成本，改進(jìn)生產(chǎn)的柔性一直是制造業(yè)者的企求，柔性制造單元（FMC）和柔性制作系統(tǒng)應(yīng)用而生。　　FMC實(shí)際上是數(shù)控加工中心的擴(kuò)展，一般是由加工中心和工業(yè)機(jī)器人各一臺組成，并由后臺計(jì)算機(jī)統(tǒng)一作可編程控制?！　∮蒁NC演進(jìn)而來的FMS，一般由數(shù)臺加工中心、工業(yè)機(jī)器人和自動制導(dǎo)車輛（AGV）組成，由后臺計(jì)

32、算機(jī)統(tǒng)一控制?！　MC/FMS具有一定的柔性，但是由于有限的裝備硬件功能和巨額設(shè)備投資，面對多變的市場需求，常不能產(chǎn)生期望效益。因此選擇此技術(shù)時(shí)要進(jìn)行詳細(xì)的投入產(chǎn)出評估。</p><p>　　Summary:This system is mainly to complete processing center table flexible manufacturing cell design.Flexibl

33、e manufacturing cell by one or several numerical control machine tools or machining centers constitute the processing unit.The unit can automatically replace the necessary tools and fixtures, processing of different work

34、pieces.Flexible Manufacturing Cell for processing of complex shape, a simple processing procedure and processing man-hours long, small batch parts.It has a large Flexible</p><p><b>　　二，加工中心概述</b>

35、</p><p><b>　　1，加工中心</b></p><p><b>　　1.1加工中心簡介</b></p><p>　　加工中心(Machining Center)簡稱MC,是指備有刀庫，具有自動換刀功能，對工件一次裝夾后進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床。加工中心是高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，工件裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同

36、工序自動選擇、更換刀具，自動對刀、自動改變主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量等，可連續(xù)完成鉆、鏜、銑、鉸、攻絲等多種工序。因而大大減少了工件裝夾時(shí)間，測量和機(jī)床調(diào)整等輔助工序時(shí)間，對加工形狀比較復(fù)雜，精度要求較高，品種更換頻繁的零件具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。</p><p>　　1.2加工中心的分類</p><p>　　(1)臥式加工中心：是指主軸軸線與工作臺平行設(shè)置的加工中心，主要適用于加工箱體類零件。<

37、/p><p>　　臥式加工中心一般具有分度轉(zhuǎn)臺或數(shù)控轉(zhuǎn)臺，可加工工件的各個(gè)側(cè)面；也可作多個(gè)坐標(biāo)的聯(lián)合運(yùn)動，以便加工復(fù)雜的空間曲面。</p><p>　　(2)立式加工中心：是指主軸軸線與工作臺垂直設(shè)置的加工中心，主要適用于加工板類、盤類、模具及小 型殼體類復(fù)雜零件。</p><p>　　立式加工中心一般不帶轉(zhuǎn)臺，僅作頂面加工。</p><p>　

38、　此外，還有帶立、臥兩個(gè)主軸的復(fù)合式加工中心，和主軸能調(diào)整成臥軸或立軸的立臥可調(diào)式加工中心，它們能對工件進(jìn)行五個(gè)面的加工。</p><p>　　(3)萬能加工中心(又稱多軸聯(lián)動型加工中心)：是指通過加工主軸軸線與工作臺回轉(zhuǎn)軸線的角度可控制聯(lián)動變化，完成復(fù)雜空間曲面加工的加工中心。適用于具有復(fù)雜空間曲面的葉輪轉(zhuǎn)子、模具、刃具等工件的加工。</p><p>　　多工序集中加工的形式擴(kuò)展到了其他

39、類型數(shù)控機(jī)床，例如車削中心，它是在數(shù)控車床上配置多個(gè)自動換刀裝置，能控制三個(gè)以上的坐標(biāo)，除車削外，主軸可以停轉(zhuǎn)或分度，而由刀具旋轉(zhuǎn)進(jìn)行銑削、鉆削、鉸孔和攻絲等工序，適于加工復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)體零件。</p><p>　　1.3加工中心新型結(jié)構(gòu)及可交換工作臺</p><p>　　傳統(tǒng)的加工中心都是單工作臺工作的,對于批量相對比較大的產(chǎn)品加工時(shí),由于輔助時(shí)間比較多,嚴(yán)重地阻礙了生產(chǎn)效率,由此也催生了可

40、交換工作臺加工中心,即是雙工作臺輪流工作的加工中心。為了提高加工中心的加工效率，利用可交換的雙工作臺實(shí)現(xiàn)工件加工中的裝、卸時(shí)間與加工時(shí)間重合的方法，是批量生產(chǎn)中常用提高生產(chǎn)效率的法。</p><p>　　雙工作臺最常見于臥式加工中心,但根據(jù)用途需要,同時(shí)也為了提高生產(chǎn)效率,立式加工中心也設(shè)有雙工作臺。我們設(shè)計(jì)的是柔性制造單元，如下圖所示</p><p>　　我們設(shè)計(jì)的是H400加工中心，隨

41、著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，加工中心在機(jī)械制造領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，教學(xué)型加工中心設(shè)計(jì)的基本原則是結(jié)構(gòu)及控制原理要先進(jìn)且符合實(shí)際機(jī)床精度可適當(dāng)降低機(jī)床制造成本降低操作運(yùn)動機(jī)構(gòu)增加安全性設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　1.4機(jī)床總體布局</b></p><p>　　H400加工中心總體布局見圖1該加工中心XYZ三軸聯(lián)動工作臺四分度回轉(zhuǎn)雙工作臺轉(zhuǎn)位180交換可實(shí)現(xiàn)柔性連續(xù)加工&

42、lt;/p><p>　　機(jī)床采用半動柱T型結(jié)構(gòu)布局即主軸實(shí)現(xiàn)XZ兩座標(biāo)運(yùn)動工作臺實(shí)現(xiàn)Y</p><p>　　軸運(yùn)動該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是</p><p>　　1、機(jī)床整體尺寸較小結(jié)構(gòu)緊湊降低了成本；</p><p>　　2、工作臺具有前后兩極限位置當(dāng)工作臺在前位時(shí)工作臺有足夠的空間可便于實(shí)現(xiàn)加工過程中的零件交換；</p><p>

43、　　3、機(jī)床的排屑溝對稱分布在機(jī)床的左右兩側(cè)切屑的散熱對機(jī)床的整體熱穩(wěn)定性影響很?。?lt;/p><p>　　4、機(jī)床的床身結(jié)構(gòu)采用T型結(jié)構(gòu)三點(diǎn)支承保證了底座處于正確的狀態(tài)使?jié)L動導(dǎo)軌獲得較高的精度。</p><p>　　加工中心還配有雙工位工作臺交換系統(tǒng)上料工位與加工工位的工作臺回轉(zhuǎn)交換解決了上料時(shí)間與加工時(shí)間的重合問題縮短了輔助加工時(shí)間提高了工作效率</p><p>

44、　　1.5 主要技術(shù)參數(shù) </p><p>　　H400教學(xué)型加工中心主要技術(shù)參數(shù)如下 </p><p>　　工作臺尺寸480320最大承載400 kg主軸；轉(zhuǎn)速0~3000 r/min；主軸功率3.75~5.5 kW；工作行程X軸400 mm；Y軸320 mm；Z軸400 mm；最大進(jìn)給速度XY為10 m/min；Z為5 m/min；定位精度0.022 mm/；全長重復(fù)定位精度0.01/

45、全長；刀庫容量10個(gè)刀位換刀時(shí)間8 s</p><p><b>　　2，機(jī)床主要結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　2.1 主軸</b></p><p>　　H400教學(xué)型加工中心主軸電機(jī)采用主軸交流調(diào)速電機(jī)，傳動采用同步帶實(shí)現(xiàn)；由于主軸轉(zhuǎn)速較低，主軸承受的負(fù)荷小故采用了簡化設(shè)計(jì)，主軸前后支承各采用1個(gè)向心推力球軸承

46、組成主軸的支承體系，支承結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)整方便。主軸軸承采用特殊潤滑油脂潤滑，油脂封在主軸套內(nèi)一般不許更換。由于主軸發(fā)熱主要是主軸軸承部分，設(shè)</p><p>　　計(jì)時(shí)將切削液回路經(jīng)過軸承外面的主軸箱內(nèi)腔，從而對軸承進(jìn)行了冷卻，減少了熱變形對主軸回轉(zhuǎn)精度的影響。</p><p><b>　　2.2 刀庫</b></p><p>　　H400型加

47、工中心刀庫部分采用PICK-UP刀庫的設(shè)計(jì)形式，由主軸直接完成刀庫的取刀動作。刀庫驅(qū)動由普通電機(jī)通過外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動，可靠性高，控制簡單，制造成本較低。在加工中心操作過程中換刀過程，最容易產(chǎn)生事故，根據(jù)教學(xué)型的要求，該加工中心針對刀庫部分特別加強(qiáng)了安全設(shè)計(jì)：</p><p>　　安全防撞設(shè)計(jì)：刀庫與底座連接支架之間增加了一個(gè)傳動軸，操作如有不當(dāng)，刀庫本體可反時(shí)針轉(zhuǎn)動一個(gè)角度，使刀庫與連接支架之間的形成開關(guān)斷

48、開，控制系統(tǒng)及時(shí)停機(jī)：</p><p>　　2刀盤上10對刀爪的轉(zhuǎn)動銷軸上，增加了安全剪斷槽的設(shè)計(jì)，意外動作時(shí)，如發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞，應(yīng)優(yōu)先剪斷銷軸。</p><p>　　2.3 工作臺交換系統(tǒng)</p><p>　　工作臺交換系統(tǒng)是由托叉帶動工作臺回轉(zhuǎn)180°實(shí)現(xiàn)，可分為工作臺抬起、交換、夾緊3個(gè)過程。為了省略液壓油源，簡化結(jié)構(gòu)，托叉的升降采用氣壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)?；?/p>

49、轉(zhuǎn)到加工工位的工作臺與鞍座由4</p><p>　　個(gè)定位錐定位，通過氣缸拉緊拉釘使工作臺與鞍座固定。相配合的錐面孔與錐面銷經(jīng)配磨加工而成，實(shí)踐證明，上述方法定位精度穩(wěn)定，接觸剛性好。</p><p>　　3 加工中心控制系統(tǒng)</p><p>　　3.1 CNC數(shù)控系統(tǒng)</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)是機(jī)床的控制核心，教學(xué)型加工中心數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)滿

50、足教學(xué)和加工兩種功能的需要。這就要求具有：（1）系統(tǒng)界面友好，幫助能力較強(qiáng)（2）系統(tǒng)開放，可進(jìn)行自我開發(fā)（3）具有網(wǎng)絡(luò)等多種接口；根據(jù)上述要求，加工中心數(shù)控系統(tǒng)選擇臺灣智研科技公司生產(chǎn)的INCON-M40F開放體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)。 </p><p>　　INCON-M40F數(shù)控系統(tǒng)基于IPC，各個(gè)控制模塊(含接口電路板、CPU板等)均插接在系統(tǒng)總線母板上構(gòu)成靈活開放的總線式結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)利用硬盤作為NC大容量緩沖內(nèi)存

51、，可由軟盤或由RS-232連接外部CAD工作站執(zhí)行DNC加工，充分利用了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的豐富資源。數(shù)控系統(tǒng)PMC程序采用C++高級語言編制，與一般的梯形圖、語句表相比，語法限制較少，結(jié)構(gòu)更靈活，簡單。 </p><p>　　3.2 電氣控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) </p><p>　　該加工中心電氣控制系統(tǒng)是基于INCON-M40F數(shù)控系統(tǒng)，配接三套MELSERVO-J2-A系列交流伺服驅(qū)動器及伺服電動

52、機(jī)，完成XYZ軸的伺服進(jìn)給；配接一套MDS-A-SPJA系列主軸伺服驅(qū)動器及主軸伺服電機(jī)，完成主軸速度控制及定位控制；配接1#、2#兩塊ICON-EQ型PLC擴(kuò)展中繼板，完成共64路輸入、32路輸出的加工中心邏輯控制加工中心電氣控制。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖如圖2</p><p><b>　　4，工作臺基本結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　H400是具有480 mmx500

53、mm雙工作臺的臥式加工中心，通過交換機(jī)構(gòu)可以輪流將兩個(gè)工作臺分別送人加工區(qū)域，加工過程中根據(jù)需要還可以實(shí)現(xiàn)固定位置的分度停止(90?；?5。)。為降低數(shù)控機(jī)床的整體制造成本，由氣壓驅(qū)動實(shí)現(xiàn)工作臺與底座的同聯(lián)以及加工中工作臺位置的鎖定，由此可以省去有較高成本的液壓系統(tǒng)，使數(shù)控機(jī)床具有更高的性價(jià)比?？山粨Q工作臺結(jié)構(gòu)如圖1所示。工作臺2通過4個(gè)60。錐角的定位錐3在底座上定位，底座上的固鎖氣缸4通過工作臺上的拉釘將工作臺與底座同聯(lián)為一個(gè)整體。

54、鎖緊機(jī)構(gòu)用氣壓驅(qū)動，常態(tài)為鎖緊狀態(tài)。當(dāng)工作臺因加工需要需完成轉(zhuǎn)位動作時(shí)，首先活塞7松開鎖止碟片6，由伺服電動機(jī)1帶動蝸桿副5實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的傳遞，工作臺及底座可以在滾動導(dǎo)軌上實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。旋轉(zhuǎn)到位由數(shù)控機(jī)床的PLC模塊發(fā)出控制指令，在伺服電動機(jī)運(yùn)動停止的同時(shí)，氣缸進(jìn)氣活塞7鎖緊碟片6，工作臺可進(jìn)入加工狀態(tài)。該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是保證工作臺固聯(lián)機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)鎖止機(jī)構(gòu)的可靠性。工作臺固聯(lián)機(jī)構(gòu)應(yīng)保證在承受數(shù)控機(jī)床加工中產(chǎn)生的切削力及振動的共同作用下，工

55、作臺在底座上的固聯(lián)穩(wěn)定；而旋轉(zhuǎn)鎖止機(jī)構(gòu)則應(yīng)具有足夠的止轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，此止轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于數(shù)控機(jī)</p><p><b>　　5、固鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　5．1工作臺與底座固聯(lián)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　固聯(lián)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是保證工作臺在底座上的準(zhǔn)確定位及固聯(lián)強(qiáng)度。如圖2所示，工作臺由4個(gè)錐面機(jī)構(gòu)同時(shí)定位，安裝在底座上。錐面定位屬多自

56、由度約束，4個(gè)錐面機(jī)構(gòu)同時(shí)定位，屬過約束。在定位錐安</p><p>　　裝時(shí)需進(jìn)行精確的測量和調(diào)整，否則會影響工作臺的定位精度。工作臺的固聯(lián)使用鋼球和拉釘機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，氣缸產(chǎn)生的向下的拉力，由鋼球通過拉釘施加到工作臺上。由于工作臺底座的結(jié)構(gòu)尺寸限制，氣缸尺寸不能太大，最終設(shè)計(jì)是氣缸內(nèi)徑75 mm，活塞桿直徑取30 mm。在額定供氣壓力下單個(gè)活塞缸能產(chǎn)生向下的拉力為F：孚(D2一d2)×P4</p&g

57、t;<p>　?。簕l(o．0752—0．032)×0．5 X 106：l 855 N4式中D——?dú)飧變?nèi)徑，m卜氣缸活塞桿直徑。m 作臺固聯(lián)可靠性產(chǎn)生影響，在每個(gè)氣缸的周圍增加6 卜額定供氣壓力0．5 MPa 個(gè)強(qiáng)力彈簧，共提供600 N向下的拉力，施加在氣缸活考慮到加工過程中的瞬時(shí)切削負(fù)荷波動可能對工塞上。因此，單個(gè)氣缸產(chǎn)生的拉力和彈簧力合計(jì)達(dá)到2 455 N，整個(gè)工作臺共可產(chǎn)生9 820 N的向下拉力。試加工

58、后驗(yàn)證，此設(shè)計(jì)可滿足切削加工的需要。在固鎖氣缸的活塞中心設(shè)置有小活塞，在彈簧5</p><p>　　的作用下可以自動復(fù)位。在小活塞的中間加工有通氣孔，當(dāng)工作臺交換時(shí)，可以輸出高速氣流，沖刷可能掉落在定位錐表面上的雜物。</p><p>　　5．2分度工作臺鎖止機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　旋轉(zhuǎn)鎖止機(jī)構(gòu)如圖3所示。在分度工作臺的旋轉(zhuǎn)部件上安裝有鎖止碟片2，在鞍座l上固

59、定有可產(chǎn)生微量位移的活塞3。鎖止碟片處于鞍座l和活塞3之間，在設(shè)計(jì)時(shí)要保證其間隙在0．1 lnm左右。鎖止碟片2和活塞3采用彈性較好的65Mn制造，在制造時(shí)保留其表面的自然加工紋路，以提高其摩擦系數(shù)，并通過熱處理使其具有較高的表面硬度。</p><p>　　工作中需要鎖止動作時(shí)，氣管4進(jìn)氣，活塞3下部為壓力腔，活塞在壓力下產(chǎn)生彈性變形，同時(shí)作微量移動，將鎖止碟片2鎖定在鞍座上。活塞3在額定氣壓o．5 MPa下，于

60、200 mm碟片上可產(chǎn)生止轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，其計(jì)算過程如下。額定壓力F=詈(D2一d2)×P=—q-i"(0．22—0．122)×0．5×106：10 048 N式中D——?dú)飧變?nèi)徑，m 出t缸活塞桿直徑，mP-額定供氣壓力0．5 MPa碟片工作時(shí)為兩個(gè)摩擦面，其計(jì)算直徑為184</p><p>　　mill?？捎?jì)算出其靜態(tài)最大轉(zhuǎn)矩為M：2彤譬：2×10 048×0

61、．7×．半：1 294 Nm4式中卜碟片計(jì)算直徑，1'111卜碟片承受正壓力，N卜鋼一鋼靜摩擦系數(shù)，取0．7考慮活塞工作中的彈性變形會抵消一部分鎖緊力，取其折算系數(shù)為0．8。計(jì)算可知其靜態(tài)最大止轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩約為1 000 Nm，完全可以滿足加工過程中的需要。</p><p>　　定位面的自動吹屑清理工作原理：交換臺是實(shí)現(xiàn)雙工作臺交換的關(guān)鍵部件，由于加工中心交換臺提升載荷較大（達(dá)12000N），工作臺過

62、程沖擊較大，設(shè)計(jì)上升、下載動作時(shí)間為3S，且交換臺位置空間較大，故采用大直徑氣缸（D=350mm），6mm內(nèi)徑的氣管，可滿足設(shè)計(jì)載荷和交換時(shí)間的要求。機(jī)床在無工作臺時(shí)交換，在兩位雙電控電磁閥HF3的控制下交換臺托升缸處于下位感應(yīng)LS17有信號，工作臺與托叉分離，工作臺可以進(jìn)行自由的運(yùn)動。當(dāng)進(jìn)行自動和物動的雙工作臺交換時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)通過PMC發(fā)出信號，使用兩位雙電控電磁閥HF3的3YA得電，拖開缸下腔通入高壓氣，活塞帶動托叉連同工作臺一起上

63、升，當(dāng)達(dá)到上下運(yùn)動的上終點(diǎn)位置時(shí)，由接近LS16檢測其位置信號，并通過變送擴(kuò)展板傳送到CNC的PMC,控制交換臺回轉(zhuǎn)180運(yùn)動開始動作，接近開關(guān)LS18檢測到回轉(zhuǎn)到位的信號，并通過變送擴(kuò)展板傳送板到CNC的PMC，雙工作臺交換過程結(jié)束，機(jī)床可以進(jìn)行下一步的操作。在該支路中采用DJ3、DJ4單向節(jié)流閥調(diào)節(jié)交換臺上升和下降的速度，避免較大的載荷沖擊及機(jī)械部件的損傷。</p><p>　　工作臺夾緊支路工作原理：由于加

64、工中心要求進(jìn)行雙工作臺的交換，為了節(jié)約交換時(shí)間，保證交換的可靠，所以工作臺與鞍座之間必須具有能夠快速可靠的定位，夾緊及速度脫離的功能?？山粨Q臺的工作臺固定于鞍座上，由四個(gè)帶定位錐的氣缸夾緊，并且為了達(dá)到拉力大于12000N的可靠工作要求，以及受位置結(jié)構(gòu)的限制，該氣缸采用了彈簧示增力結(jié)構(gòu)，在氣缸內(nèi)徑僅Φmm的情況下酒達(dá)到了設(shè)計(jì)接力要求。該支路采用兩位雙電控磁閥HF4進(jìn)行控制，當(dāng)雙工作臺交換將要進(jìn)行或已進(jìn)行完畢時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)通過PMC控制電磁

65、閥HF4，使線圈5YA或6YA得電，分別控制氣缸活塞的上升或下降，通過鋼珠拉套機(jī)構(gòu)放松或拉緊工作臺上的拉釘，完成鞍座下工作臺之間的放松或夾緊。為了避免活塞運(yùn)動時(shí)的沖擊，在該支路采用具有得電動作，失電不動作，雙線圈同時(shí)得電不動作特點(diǎn)的兩位雙電控電磁閥HF4進(jìn)行控制，可避免在動作過程中突然斷電造成的機(jī)械部件沖擊損傷。并采用單向節(jié)流閥DJ5、DJ6來調(diào)節(jié)夾緊的速度，避免較大的沖擊載荷。該位置由于受結(jié)構(gòu)限制，用感應(yīng)開關(guān)檢測放松與拉緊信號較為困難

66、，故采用可調(diào)工作點(diǎn)的壓力繼電YK3、YK4檢測壓力信號，并以此信號作為氣缸到位的信號。</p><p><b>　　三、方案選擇</b></p><p>　　氣動傳動和液壓傳動屬于流體傳動的兩個(gè)分支，它們分別是以壓縮空氣和液壓油為工作介質(zhì)，進(jìn)行能量的傳遞和控制的傳動技術(shù)。相等于機(jī)械傳動、電力傳動等傳動技術(shù)，氣、液液壓傳動是新興的技術(shù)工程。由于它們具有許多機(jī)械傳動所不具

67、有的優(yōu)點(diǎn)，故其發(fā)展速度較快，應(yīng)用范圍越來也越廣，目前已廣泛應(yīng)用于工程技術(shù)中的各個(gè)領(lǐng)域。 </p><p>　　近20年來，隨著現(xiàn)代制造技術(shù)，密封技術(shù)等的發(fā)展，液壓傳動技術(shù)高壓、高速、大功率、低噪音、節(jié)能、高效和提高使用壽命等方面取得了巨大的進(jìn)展，并在交流液壓技術(shù)、機(jī)電液組全傳動、液壓系統(tǒng)的喚回設(shè)計(jì)、液壓技術(shù)計(jì)算機(jī)化等方面進(jìn)行了有益的探索，取得了不定式的成效，并在工程實(shí)際中開始推廣應(yīng)用。氣動技術(shù)目前已發(fā)展成為一門獨(dú)

68、立的技術(shù)領(lǐng)域，在各方面的應(yīng)用范圍在不斷地?cái)U(kuò)大。近年來，氣動技術(shù)在向小型化、集成化、無油化（由不供油潤滑和無潤滑元件組成的系統(tǒng)），提高元大器件和系統(tǒng)可靠性及使用壽命，反戰(zhàn)節(jié)能技術(shù)。電氣一體化（如壓力閥、流量比例閥、數(shù)字控制氣缸等氣、電技術(shù)結(jié)合的自適應(yīng)控制氣動元件等），提高撥動系統(tǒng)的機(jī)電一體化和自動化水平（如PLC控制氣動系統(tǒng)）等方面進(jìn)行發(fā)展。</p><p>　　與機(jī)械傳動、電氣傳動相比，液壓傳動具有以下優(yōu)點(diǎn)：　　

69、</p><p>　　1、傳動的各種元件，可以根據(jù)需要方便、靈活地來布置。　　 </p><p>　　2、重量輕、體積小、運(yùn)動慣性小、反應(yīng)速度快。</p><p>　　3、操縱控制方便，可實(shí)現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速（調(diào)速范圍達(dá)2000：1）。</p><p>　　4、可自動實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。</p><p>

70、;　　5、一般采用礦物油作為工作介質(zhì)，相對運(yùn)動面可自行潤滑，使用壽命長；</p><p>　　6、很容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動/</p><p>　　7、很容易實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動化，當(dāng)采用電液聯(lián)合控制后，不僅可實(shí)現(xiàn)更高程度的自動控制過程，而且可以實(shí)現(xiàn)遙控?！?lt;/p><p>　　液壓的缺點(diǎn) 　　1、阻力和泄露較大，所以效率較低。如果處理不當(dāng)，泄露不僅污染場地，而且還可能引起火災(zāi)

71、和爆炸事故。</p><p>　　2、由于工作性能易受到溫度變化的影響，因此不宜在很高或很低的溫度條件下工作。</p><p>　　3、液壓元件的制造精度要求較高，因而價(jià)格較貴。</p><p>　　4、由于液體介質(zhì)的泄露及可壓縮性影響，不能得到嚴(yán)格的傳動比。</p><p>　　5、動出故障時(shí)不易找出原因；使用和維修要求有較高的技術(shù)水平。&

72、lt;/p><p><b>　　氣動技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　　1、裝置結(jié)構(gòu)簡單、輕便、安裝維護(hù)簡單。壓力等級低、故使用安全。</p><p>　　2、作介質(zhì)是取之不盡的空氣、空氣本身不花錢。排氣處理簡單，不污染環(huán)境，成本低。</p><p>　　3、輸出力以及工作速度的調(diào)節(jié)非常容易。氣缸的動作速度一般為50~

73、500mm/s，比液壓和電氣方式的動作速度快。</p><p>　　4、可靠性高，使用壽命長。電器元件的有效動作次數(shù)約為百萬次，而SMC的一般電磁閥的壽命大于3000萬次，小型閥超過2億次。</p><p>　　5、利用空氣的壓縮性，可貯存能量，實(shí)現(xiàn)集中供氣?？啥虝r(shí)間釋放能量，以獲得間歇運(yùn)動中的高速響應(yīng)。可實(shí)現(xiàn)緩沖。對沖擊負(fù)載和過負(fù)載有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。在一定條件下，可使氣動裝置有自保持能力

74、。</p><p>　　6、全氣動控制具有防火、防爆、防潮的能力。與液壓方式相比，氣動方式可在高溫場合使用。</p><p>　　7、由于空氣流動損失小，壓縮空氣可集中供應(yīng)，遠(yuǎn)距離輸送。氣動技術(shù)的缺點(diǎn)：</p><p>　　1、由于空氣有壓縮性，氣缸的動作速度易受負(fù)載的變化而變化。采用氣液聯(lián)動方式可以克服這一缺陷。</p><p>　　2、氣

75、缸在低速運(yùn)動時(shí)候，由于摩擦力占推力的比例較大，氣缸的低速穩(wěn)定性不如液壓缸。</p><p>　　3、雖然在許多應(yīng)用場合，氣缸的輸出力能滿足工作要求，但其輸出力比液壓缸小。</p><p>　　氣壓傳動還是液壓傳動都要以實(shí)際的工作環(huán)境來定。我覺得這次的回路更合用氣動回路，因?yàn)閺慕?jīng)濟(jì)的角度來說，它更實(shí)惠，空氣來源更豐富，抽取方便，成本低廉，有較好的工作環(huán)境，無污染噪音等。從加工方面來說，氣動回

76、路加工方便，氣壓傳動反應(yīng)靈敏，動作迅速，易維護(hù)和調(diào)節(jié)。如果用油液控制，加工時(shí)油液到處亂飛，對環(huán)境造成了一定的影響，噪音大，隨著機(jī)器的老化，也同時(shí)會出現(xiàn)泄露現(xiàn)象，造成資源的浪費(fèi)。</p><p>　　綜合上述種種情況，氣動回路更適合此機(jī)器。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　氣缸的輸出力：單作用氣缸的輸出推力為：F

77、=A1P1-(f+ma-LoKs）式中，A1的活塞的工作面積，P1為作用于活塞上的壓力，f為摩擦阻力（包括活塞與氣缸以及活塞桿和氣缸密封圈等）：m為運(yùn)動時(shí)構(gòu)件質(zhì)量:a為運(yùn)動構(gòu)件加速度：Lo為活塞位移L和彈簧預(yù)壓縮量的總和：Ks為彈簧剛度。雙作用氣缸（2）輸出的推力為：F=P1A1-P2A2-(f+ma）式中，P1,P2為輸入側(cè)和側(cè)氣壓的氣壓;A1,A2為輸入側(cè)和排氣側(cè)的面積；一般在計(jì)算過程中，用下式求雙雙作用缸活塞上輸出的推力，即F=(

78、P1A1-P2A2)*η η為罐子缸的效率。一般取η=0.8———0.9。</p><p>　　氣缸的速度：由于活塞兩側(cè)壓力為P1P2的變化比較復(fù)雜，因?yàn)槎苿踊钊牧Φ淖兓脖容^復(fù)雜，再加上氣體的可壓縮性，要使氣缸體質(zhì)準(zhǔn)確的運(yùn)動速度是比較困難的，氣缸的平均速度可按進(jìn)氣量的大小求出即：V=P/A，式中P為壓縮空氣的體積流量，A為活塞的有效面積，約為0.5m/s左右。</p><p>　　氣

79、缸的耗氣量：氣缸的耗氣量與活塞的直徑D、活塞桿的直徑d，活塞的行程L以及單位時(shí)間往復(fù)次數(shù)N有關(guān)，活塞桿伸出和退回行程的耗氣量分別為：V1=πD^2L,V2=π（D^2-d^2)L/4所以活塞往復(fù)一次所耗壓縮空氣量為：V=V1+V2=π（2D^2-d^2）L/4.若活塞每分鐘往返N次，則每分鐘活塞運(yùn)動的耗氣量為V‘=NV為理論耗氣量，實(shí)際耗氣量要比理論值大，因泄漏存在，因此時(shí)間耗氣量：Vs=（1.2~1.5）V‘。未經(jīng)壓縮的自由空氣量Vs

80、時(shí)，其自由空氣的耗氣量Vs2為：Vs2=Vs（P+0.1013）/0.1013P為氣體的工作壓力（mpa）。</p><p>　　氣缸的直徑D：D≥（4F/πp）^1/2,所求的D的值，一般要提高20%，再圓整到系列標(biāo)準(zhǔn)值。見表：標(biāo)準(zhǔn)氣缸的缸徑和活塞直徑系列表如下圖所示</p><p>　　活塞行程：L一般根據(jù)實(shí)際需要來確定，通常L值取（0.5~5）D氣缸進(jìn)、排氣口直徑do的大小，直接決定

81、氣缸進(jìn)氣速度，亦決定了活塞的運(yùn)行速度。設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分重視直徑do。速度[V]來計(jì)算，一般取[V]=10^25m/s，因而do=（4q/π[V]^1/2,q為工作臺壓力輸入氣缸的空氣流量。</p><p>　　在設(shè)計(jì)氣缸各部分機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)，主要要確定各部分結(jié)構(gòu)型式及主要尺寸：（1）氣缸筒的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)，氣缸筒的主要作用是提供壓縮空氣的儲存與膨脹空間及活塞實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向，從而通過活塞將壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，氣缸筒的主要作用是提

82、供壓縮：</p><p>　　a：氣缸筒直徑（即為罐子缸直徑）D</p><p>　　b：氣缸筒的長度L，長度L應(yīng)為活塞行程L和活塞寬度H之和，即為L≥L+H</p><p>　　c：氣缸筒的壁厚δ 壁厚可利用薄壁筒的計(jì)算來確定δ=PD/2[δ]+C式中P為罐子缸工作壓力（MPa);D為氣缸內(nèi)徑（mm），[δ]為氣缸材料的許用拉應(yīng)力（MPa）；[δ]=σb/n；σb

83、為缸體材料的抗拉強(qiáng)度（MPa）；n為安全系數(shù)，一般取6~8；（為考慮到剛度、加工制造、腐蝕等要求所得裕量，氣缸材料的許用拉應(yīng)力通常去下列數(shù)據(jù)：鑄鐵HT150和HT200，）[δ]=30MPa；Q235鋼管，[δ]=60MPa；45鋼管，[δ]=120MPa；鋁合金2L203，[δ]=30MPa。氣缸進(jìn)、排氣口直徑：</p><p><b>　　氣缸筒壁厚</b></p><

84、;p>　　6,活塞桿及其強(qiáng)度校核：活塞桿的作用是將活塞轉(zhuǎn)換出的機(jī)械以機(jī)械力的形式推動負(fù)載運(yùn)動，對活塞桿不僅要進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（如活塞和外接負(fù)載的連接方式等）還要進(jìn)行強(qiáng)度校核?；钊麠U在工作中，即要受到軸向拉伸，也往往要受到軸向壓縮，因此要用強(qiáng)度校核和穩(wěn)定性校核。當(dāng)活塞桿在工作中，活塞桿的長度L=10d時(shí)，要進(jìn)行強(qiáng)度校核，即活塞桿的直徑d≥（4F/πp）1/2式中，F(xiàn)為活塞所受外力[δ]為活塞桿的材料許用應(yīng)力，當(dāng)活塞桿的計(jì)算長度L>

85、10d時(shí)，要進(jìn)行壓桿穩(wěn)定性校核，以保證活塞桿不產(chǎn)生彎曲。</p><p>　　經(jīng)計(jì)算出的活塞桿直徑可按表標(biāo)準(zhǔn)氣缸的缸徑和活塞桿直徑系列選取標(biāo)準(zhǔn)值。為降低數(shù)控機(jī)床的整體制造成本，山氣壓驅(qū)動實(shí)現(xiàn)工作臺與底座的固聯(lián)以及加工中工作臺位置的鎖定，由此可以省去有較高成本的液壓系統(tǒng)，使數(shù)控機(jī)床具有更高的性價(jià)比。I_J交換T作臺結(jié)構(gòu)如圖l所示。工作臺2通過4個(gè)60。錐角的定位錐3在底座上定位，底座t的固鎖氣缸4通過工作臺E的拉釘

86、將工作臺與底座固聯(lián)為一個(gè)整體.鎖緊機(jī)構(gòu)用氣壓驅(qū)動，常態(tài)為鎖緊狀態(tài)。當(dāng)工作臺因加工需要需完成轉(zhuǎn)位動作時(shí)，首先活塞7松開鎖止碟片6，由伺服電動機(jī)1帶動蝸桿副5實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的傳遞，工作臺及底座可以在滾動導(dǎo)軌J二實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。旋轉(zhuǎn)到佗由數(shù)控機(jī)床的Pl_c模塊發(fā)出控制指令，在伺服電動機(jī)運(yùn)動停止的同時(shí)，氣缸進(jìn)氣活塞7鎖緊碟片6，工作臺可進(jìn)入加：T-#t態(tài)。該機(jī)構(gòu)沒計(jì)的重點(diǎn)是保證工作臺同聯(lián)機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)鎖止機(jī)構(gòu)的Hj靠性一j二作臺固聯(lián)機(jī)構(gòu)應(yīng)保汪在承受數(shù)控

87、機(jī)床加工中產(chǎn)生的切削力及振動的共同作用下，工作臺在底座上的同聯(lián)穩(wěn)定；而旋轉(zhuǎn)鎖止機(jī)構(gòu)則應(yīng)具有足夠的止轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，此止轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于數(shù)控機(jī)床工作過程中繞垂直軸作用在工作臺上的轉(zhuǎn)矩。2固鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1工作臺與底座固聯(lián)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)固聯(lián)</p><p>　　四、氣液動技術(shù)的應(yīng)用</p><p>　　機(jī)床上采用氣、液壓技術(shù)的方面很多，但主要是利用氣、液傳動在工作中可以實(shí)現(xiàn)無級變速，易于實(shí)現(xiàn)自動化，可頻繁換

88、向等優(yōu)點(diǎn)。一般氣、液傳動常在機(jī)床的以下一些裝置使用。</p><p><b>　　進(jìn)給運(yùn)動傳動</b></p><p>　　機(jī)床種類不同，進(jìn)給運(yùn)動的特點(diǎn)也不同。如磨床砂輪架，車床刀架，磨床、鉆床、銑床、刨床的工作臺或主軸箱，組合機(jī)床動力滑臺等，有的要求快速移動，有的要求慢快兼具，有的要求有較大的調(diào)整范圍，有的要求有良好的頻繁換向性能等，氣、液壓傳動都能滿足這些要求。&

89、lt;/p><p>　　數(shù)控機(jī)床工作臺的直線或回轉(zhuǎn)進(jìn)給，也可以由電氣信號控制電液伺服系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。如加上相應(yīng)的檢測裝置構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)則可實(shí)現(xiàn)高精度和大進(jìn)給力或力矩的進(jìn)給活動。</p><p><b>　　往復(fù)直線運(yùn)動</b></p><p>　　龍門刨床工作臺，在工作時(shí)要求具有高速的往復(fù)直線運(yùn)動，前者可達(dá)60~90m/min的速度，后者可達(dá)30`5

90、0m/min的速度，這種情況下采用液壓傳動，在減少換向沖擊、降低能耗、縮短換向時(shí)間等方面都很有利。</p><p><b>　　回轉(zhuǎn)運(yùn)動和仿形運(yùn)動</b></p><p>　　無級變速的回轉(zhuǎn)運(yùn)動通過液壓傳動可以實(shí)現(xiàn)提高機(jī)床負(fù)載變化時(shí)的穩(wěn)定性，提高加工精度、液壓伺服系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)車、銑、刨床上的仿形加工，并達(dá)到0.01~0.1mm的加工精度。</p><

91、;p><b>　　輔助裝置</b></p><p>　　機(jī)床上的工件的夾緊，操縱機(jī)構(gòu)，消除裝置，垂直移動部件的自重平衡、分度裝置、工件和刀具的裝卸、輸送和儲存等，一般采用液壓撥動裝置來實(shí)現(xiàn)，既簡化了機(jī)床結(jié)構(gòu)，又提高了機(jī)床的自動化程度，還可以節(jié)省空間體積。</p><p><b>　　靜壓支承</b></p><p>

92、　　隨著機(jī)床在工作平穩(wěn)性和運(yùn)動精度等方面要求的不斷提高。近年來采用氣體或液體靜壓支承的軸承導(dǎo)軌和絲杠螺母機(jī)構(gòu)在重型機(jī)床、高速機(jī)床和高精度機(jī)床上得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。</p><p>　　就數(shù)控機(jī)床而言，氣、液壓傳動的應(yīng)用主要在靜壓和輔助運(yùn)動的實(shí)現(xiàn)方面，如主軸靜壓軸承、靜壓導(dǎo)軌，工件夾緊，裝卸，刀具的更換，垂直移動部件的自重平衡，托盤的交換，工作臺的回轉(zhuǎn)分度等，有時(shí)機(jī)床和工件的清理，冷卻等場合也應(yīng)用到氣、液壓系統(tǒng)

93、。</p><p>　　綜合以上氣、液傳動的特點(diǎn)與本身活塞的設(shè)計(jì)相結(jié)合，如果選用液壓傳動方式，可以達(dá)到其工作要求，但其噴嘴通進(jìn)壓縮空氣。如果選用氣壓傳動方式，其壓縮空氣可以達(dá)到完成所要的過程，而且在放松與平緊時(shí)氣體可以通過活塞導(dǎo)向杠內(nèi)的管道通到噴嘴，從而把加工工件時(shí)飛濺到空位錐附近的鐵屑和雜物吹走，防止鐵屑和雜物進(jìn)入拉釘?shù)墓ぷ鞣秶?。所以其活塞的傳動選用氣壓傳動方式比液壓傳動方式好。</p><

94、p><b>　　五、絲杠螺母</b></p><p>　　滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)形式繁多，但歸納起來下列三方面：</p><p>　　1，螺級滾道的截面形狀 螺級滾道的截面形狀和尺寸是滾珠絲杠最基本的結(jié)構(gòu)特征，常用為單圓弧和雙圓弧兩種截面。</p><p>　　2，滾珠循環(huán)方式 循環(huán)方式及其相應(yīng)結(jié)構(gòu)滾珠絲杠的加工工藝以及工作可靠性和使用壽命都

95、有很大的影響。目前主要是外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種。</p><p>　　3，軸向間隙消除方法 軸向間隙通常是絲杠和螺母無相對轉(zhuǎn)動時(shí)。絲杠和螺母之間的最大軸向竄動。常用雙螺母結(jié)構(gòu)消除間隙。</p><p>　　它的結(jié)構(gòu)是在絲杠螺母上加工油弧形螺旋槽，當(dāng)它們套裝在一起的時(shí)候就形成了螺旋式滾道，在滾道內(nèi)填滿滾珠。當(dāng)絲杠相對于螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)。二者發(fā)生軸向位移，而滾珠則沿著滾道滾動。螺母螺旋槽的兩端用回珠管

96、連接起來，使?jié)L珠能作周而復(fù)始的循環(huán)運(yùn)動，管道的兩端還起著擋珠的作用，以防滾珠從滾道掉出。滾珠絲杠的特點(diǎn)：</p><p>　　高傳動效率 滾珠絲杠副的傳動效率高達(dá)90%~99%，約為一般滑動絲杠副的2~4倍，所以移動相同的負(fù)荷所需的動力就小得多。</p><p>　　運(yùn)動平穩(wěn) 滾珠絲桿的啟動力矩和運(yùn)動力矩基本相等，所以運(yùn)動平穩(wěn)，啟動時(shí)無顫振，低速時(shí)無爬行。</p><

97、;p>　　壽命高 機(jī)床上使用的滾珠絲杠壽命按累計(jì)行程距離計(jì)算可達(dá)250km，數(shù)控機(jī)床的滾珠絲杠，其尺寸主要有剛度來決定，而實(shí)際載荷遠(yuǎn)小于許用載荷，因此它的實(shí)際壽命將超過它的設(shè)計(jì)壽命。</p><p>　　磨損小，精度保持性好 滾珠絲杠不僅在設(shè)計(jì)上保證了很高的精度，而且由于磨損小而使它有良好的精度保持性。</p><p>　　可預(yù)緊消除，提高系統(tǒng)的剛度 經(jīng)過適當(dāng)?shù)念A(yù)緊能提高其反向傳

98、動精度和剛度，但是滾珠絲杠和螺母等元件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，而且要求較高的加工精度和表面質(zhì)量，因此價(jià)格較貴，還因?yàn)闈L珠絲杠具有可逆?zhèn)鲃犹卣?，沒有自鎖能力，因此，在垂直升降系統(tǒng)或高速大小慣量系統(tǒng)中必須有預(yù)緊裝置或制動機(jī)構(gòu)。</p><p>　　六、數(shù)控機(jī)床故障報(bào)警構(gòu)建可能出現(xiàn)的原因</p><p><b>　　七、安裝調(diào)試</b></p><p><

99、;b>　　注意事項(xiàng)：</b></p><p>　　裝配活塞時(shí)應(yīng)用柴油通過高壓噴槍把活塞內(nèi)的所有元件噴洗干凈，防止有鐵屑和雜物停留在里面。</p><p>　　裝配滾動導(dǎo)軌和滾動絲杠時(shí)進(jìn)行滾動體的潤滑。</p><p>　　保證其定位錐的安裝尺寸。</p><p>　　工作臺與定位錐裝配后，用1+3D042-0檢測椎體檢測四個(gè)

100、定位錐套，保證四處錐套等高在0.01mm內(nèi)。</p><p>　　定位錐體與鞍座裝配后用H3D042-0檢測錐套檢測四個(gè)定位錐體，保證四處等高在0.01mm內(nèi)。</p><p><b>　　維修與保養(yǎng)</b></p><p><b>　　八、結(jié)語</b></p><p>　　經(jīng)過一個(gè)半月的努力，我和

101、我同組的同學(xué)們終于把大學(xué)唯一一次的畢業(yè)設(shè)計(jì)從剛開始的毫無下手之處到了解了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的步驟，從老師給我們的A0圖紙開始一步一步地了解，到工作臺的結(jié)構(gòu)和我們所設(shè)計(jì)的柔性制造單元，從控制回路的選擇到最后的確定最佳方案，每個(gè)步驟都要認(rèn)真地考慮，比如在設(shè)計(jì)中要考慮它會不會承受的壓力會不會太大什么的。在設(shè)計(jì)的過程中，感謝老師給了我們很多意見和提醒，讓我們在無從下手的時(shí)候可以找到明路下手，并有時(shí)監(jiān)督我們，讓我們不會因?yàn)樵趯?shí)習(xí)然后就拖慢了進(jìn)度，在此向

102、老師表示衷心的感謝!</p><p><b>　　九、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]林巖主編，加工中心電氣維修技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　[2]姜耕華，胡來瑢主編，機(jī)械傳達(dá)設(shè)計(jì)手冊，北京媒碳工業(yè)出版社</p><p>　　[3]沙杰主編，加工中心機(jī)構(gòu)、調(diào)試與維護(hù)，機(jī)械工業(yè)出版社</p&g