龙门式可换头五轴联动加工中心3d设计-论文(编辑修改稿)

龙门式可换头五轴联动加工中心3d设计-论文(编辑修改稿)内容摘要：

触变形、固定螺钉的变形以及机架联接部位的局部变形。 为了保证机架的联接刚度，设计时应注意以下几点： ，一般不应低于 ▽ 6，最好能经过初刮工序，每 25*25mm2 面积内的接触点数不少于 4～ 8 点。 ，以期有足够的抗拉刚度。 数量需充分，一般用 8～ 12 个，布置在接合部分的整个四周。 装配时应保证接合面上的预压力为 15～ 20kgf/cm2。 机架连接部位的构造 有三类：爪座式、翻边式、壁龛式 二 . 机架刚度、变形及其对刀具工件相对位移量的影响 在机床和大件的主要尺寸、结构初步确定后，即可用一定方法核算机架的刚度、变形和所引起的刀具工件相对位移量的大小。 机架变形与相对移量的计算，大致按以下步骤进行： （ 1） 绘制机床和机架结构尺寸的计算简图； （ 2） 选定大件的代表性断面，计算其抗弯和抗扭惯性矩 I、 In,或直接计算抗弯和抗扭断面刚度系数 EI、 GIn。 （ 3） 根据机架的结构情况 ,确定有关修正系数 ,如剪切分配系数 ,轮廓畸变系数等； （ 4） 列出机架变形反应至刀具与工件相对位于量的计算式 ,将以上已确定的数据代入 ,计算相对位移量的大小。 高速钢铣刀铣削力计算式 (查表 ) 在什么地方或标准。 Fc= 式中 CF—系数 见表 ae—铣削接触弧 (mm) af—每齿进给量 ( mm/齿 ) dt—铣刀直径 ( mm) ap—铣削深度 (mm) z—铣刀齿数 各系数的取值 CF =82 ae =50mm af =ap = z=4 工件材料为 45 计算结果 P(所需功率 )= KW 进给力约为 1382 N 径向力约为 2303 N 主切削力约为 4606 N 切削分力的计算 (查表 ) FH/FG= FH=1380 N FV/FG=1 FV=4600 N Fa/FG= Fa=2300 N 计算公式（查表 － 96） fx=px[lp3/3EIy+u2lp/GF+yp2lpN3/k0GInpyxpyplpN4/koGIn pzxplpN1/px2EIy ] fy=py[lp3/3EIyu1lp/GFxp2lpN5/k0GIn+pxxpypN4/pyk0GIn +pzyplpN6/py2EIx] fz=pz[yp2/EIxxp2lpN2/EIy+pylp2ypN6/pz2EIx+ pxlp2xpN1/pz2EIy] 式中 L— 立柱高度 (cm) b—立柱宽度 (cm) h—立柱长度 (cm) c—刀具至立柱侧面距离 (cm) lp—立柱的计算高度 (cm) 取 2L/3 xc—立柱侧面至立柱主形心轴距离 (cm) Ix、 IZ—立柱断面抗弯惯性矩 (cm4) In—立柱断面抗扭惯性矩 (cm4) F—力柱断面面积 (cm2) Px 、 Py 、 Pz—切削分力 (kgf) 建议比例取 ： ： 1 u1 u2—剪切分配系数，见图 － 90 K0—窗孔系数，见图 － 91 N1 N2 N3 N4 N5 N6 –断面畸变系数，确定方法见表 － 99 或表 － 100 其中 L=300cm b=60cm h=70cm c=68cm lp=200cm xc=30cm a=50cm Ix=*105cm4 Iz=*105cm4 u1= u2= K0= N1= N2= N3= N4= N5=15 N6= F=256cm2 In=*105cm4 E=1*106kgf/cm2 G=*106kgf/cm2 计算结果 fx= fy= fz= 计算公式（见表 － 102） fx=pxL3/48EIz+(PxZppzxp)Lzp/4GIn fz=pz/E(zp2L/12Ix+xp2L/12Iz) fy=pyL3/48EIx(pxzppzxp)LS/4GIn 式中 L—立柱跨距（ cm） h—横梁高度 (cm) x1 z1—横梁重心位置 (cm) xp=zp=x1 Ix Iz In—横梁断面的 抗弯和抗扭惯性矩 (cm4) G—主轴箱系统的重量 (kgf) 其中 L=240cm h=70cm x1 =z1=200cm Ix=Iz=*105cm4 In=*105cm4 E=1*106kgf/cm2 G=*106kgf/cm2 计算结果 fx= fy= fz= 结论。 是否满足要求。 第二节 导轨设计计算 导轨的作用是使运动部件能沿一定轨迹运动，并承受 运动部件及工件的重量和切削力。 导轨的设计应满足：精度高、寿命长、刚度及承载能力大、摩擦阻力小、运动平稳、结构简单、便于加工、装配、调整、维修、成本低。 一 .纵向导轨 由于工作台只做直线往复运动，承受的载荷较大，且不受向上的力和大的颠覆力矩；因此，工作台导轨选用两条 淬火贴塑 矩形滑动导轨。 矩形导轨制造维修方便，承载能力大，新导轨导向精度高，磨损后不能自动补偿，可用镶条调节，保证导向精度。 1. 导轨的截面形状 图 8 导轨的截面形状 这种导轨的特点：承载能力大，制造简便 ；必须留有侧面间隙，磨损后不能自动补偿，需用镶条调整，将降低导向精度；应注意导轨的防护。 2. 导轨的尺寸（查表 － 9 矩形导轨型式尺寸 单位： mm） 图 9 矩形导轨型式尺寸 H=80 B=280 B1=65 A=1360 h=50 h1=h1=49 b=20 3. 导轨的比压计算 （ 1） 计算目的 导轨的损坏形式主要是磨损，而导轨的磨损又与导轨表面的比压有密切的关系，随着比压的增加，导轨的磨损量也增加。 此外，导轨面的接触变形又与比压近似成正比。 在初步选定导轨的结构尺寸后， 应核算导轨面的比压，时期限制在允许范围内。 此外，通过导轨的受力计算，可以求出牵引力的大小，判断其配置是否合理；得知是否必须设置压板。 分析导轨面上比压的分布情况，还可检验设计是否合理。 （ 2） 导轨面比压的分布规律及比压计算公式 导轨面比压分布比较复杂，为了能进行工程计算，作如下假设： A． 导轨所在部件本身刚度很高，受力后导轨接触面仍保持为一平面； B． 导轨面上的接触变形与比压成正比例； C． 导轨面宽度远比接触长度小，沿导轨宽度方向上的比压各处相等。 导轨面平均比压 图 10 导轨的压强 如图 10 所示，由 F 和 M 在导轨上引起的压强为 Pm=F/S (Mpa) S=La 式中 F— 作用在导轨面上的法向力（ N） S— 动导轨的承载面积 (mm2) L— 导轨接触面长度（ mm） a— 导轨接触面宽度 ( mm) 其中 F=20xx0kg L=4000mm a－ 280mm P m= (Mpa) Pm=1/2(Pmax+Pmin) 按梯型分布的比压与一个按矩形分布的比压等效时 ,按矩形分布比压图形的高度就等于平均比压。 这时只要平均比压不超过许用的平均比压，则最大比压必然不会超过许用的最大比压。 如果导轨受力后导轨面没有脱离接触，则只须计算平均比压。 铸铁导轨的许用平均比压 Pm=~ (Mpa) 由于导轨的平均比压在许用平均比压范围内 ,因此 ,导轨的结构尺寸符合要求。 4. 导轨的间 隙调整装置 平面导轨的间隙调整装置广泛采用了镶条和压板。 设计时，除了考虑保证调整容易外，应注意增强它们的刚性。 当压板受力不大，或导轨工作长度较长时，只须在运动部件的两端或中间（受力区）装短的压板。 短压板的长度可取为导轨工作长度的 1/3～ 1/4。 （ 1）镶条、压板的材料和技术要求 查表 － 25 材料与热处理 ZQSn663 ZQAl94 特点 加工、配刮容易，耐磨性好，成本高 应用场合 用于较大压力，中等尺寸，运动平稳性、移动精度和耐磨性要求较高的精密机床作镶条 查表 － 26 镶 条 滑动接合面 平面度 由接触点保证 接触点 10～ 12 点 /25*25mm 装配后允许间隙 滑动接合面 接触点 6～ 8 点 /25*25mm 接触点 10～ 12 点 /25*25mm 压 板 滑动接合面 平面度 由接触点保证 接触点 6～ 8 点 /25*25mm 接触点 10～ 12 点 /25*25mm 滑动接合面 平面度 由接触点保 证 接触点 10～ 12 点 /25*25mm 装配后允许间隙 镶条或压板上可开适当的润滑油槽，保证有足够的润滑油。 用于机床导轨的材料，应具有以下性能： （ 1） 良好的耐磨性。 导轨的磨损不但影响机床加工精度的保持性，而且在许多情况下还影响与导轨相联系的摩擦副的工作性能。 决定捣鬼耐磨性的因素很多，但最重要的四导轨配合副所用的材料以及工作表面的加工质量。 材料硬度本身并不一定能保证导轨具有较高的耐磨性能，有时在同样使用条件下，硬的材料反而比软的材料容易磨损。 （ 2） 良好的摩擦特性。 包括较小的静摩擦系数和它受静接触延续时间的影响小，较小的动摩擦系数和它在低速进给范围内受滑动速度的影响小等。 还希望静、动摩擦系数较小。 （ 3） 加工与使用中由于残留内应力产生的变形小。 （ 4） 工作环境与自身温升的尺寸稳定，强度不变。 导轨摩擦副应尽量由异种材料相配组成。 在直线运动的导轨副中，较长的一条导轨用较耐磨的和较硬的材料制造，这是因为：长导轨在全长上磨损不均匀，而且磨损后不能用调整的办法来补偿，对加工精度影响较大；短导轨耐磨性较低，使用中误差会较快地消除，且便于刮研，减少修理的劳动量；长导轨通常 是外露的，容易受到意外的损伤。 表 － 37 导轨材料匹配及其相对寿命 序号 导轨材料和热处理 相 对 寿 命 1 铸铁 /铸铁 1 2 铸铁 /淬火铸铁 2～ 3 3 铸铁 /淬火钢 2 4 淬火铸铁 /淬火铸铁 4～ 5 6 塑料 /铸铁 主要用于不易润滑和能保护下导轨，提高耐磨性 7 有色金属板 /铸铁。