机电装备设计(13)

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机电装备设计(14)

机电装备设计(14)

2 由于对主轴电动机的伺服系统中加了功率限制,则有 电动机30min超载时,Pgmax=7.5kW; 连续运转时,Pcmax=5.5kW;
3 由于电动机运动经过i=1/2齿形带轮传给主轴,主轴 的转速范围为22.5~2250r/min,主轴计算转速 njz=375r/min;
18
4 主轴恒功率区 转速范围为375~2250r/min,在该 区域内,主轴传递电动机的全部功率为5.5 kW或 7.5 kW 。 5 电动机恒转矩区域转速范围 45~750r/min,其连 续运转的最大输出转矩为70N· m,电动机30min超 载时的最大输出转矩为95.5N· m。 6 主轴恒功率区域的转速范围 22.5~375r/min。 最大输出转矩分别为140N· m和191N· m。
38
6.5.3 安装
1 横向进给系统
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2 纵向进给系统
保证改造后的步进电动机轴与丝杠间的同轴度要求, 改造后可保留车床原纵向手动功能。
40
齿轮调隙结构
41
42
6.5.4 脉冲当量的选择与改造中的传动结构 普通卧式车床进行数控改造时,脉冲当量取值为: 横向0.005mm:纵向0.010mm 而经济型数控车床的脉冲当量是一不可改变的确定值。 对于有特殊加工要求 的车床改造,可采用 以下结构形式的进给 系统改造,以实现多 脉冲当量的任意选择 ,如图所示。
1)同轴安装结构简单,连接 方便; 2)缺点是安装后不能加工穿 出车床主轴孔的零件; 3)异轴安装不受限制。
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5 脉冲发生器的连接方式 刚性连接就是指常用的轴套方式连接,这种连接对连 接件的制造精度和安装精度要求较高。 柔性连接即车床主轴与主轴脉冲发生器之间用弹性 元件连接,常用的元件为波纹管、橡胶管以及专用 的挠性联轴器。 注意: 1)安装时应格外小心; 2)不能超过最高许用 转速 ;

机电装备设计

机电装备设计

美国“别动队”无人 机
法国“红隼”无人机
特种机器人
微型无人机
迎宾机器人
导盲机器人
跳舞机器人
医疗机器人
足球机器人
AIBO机器狗
特种机器人
指挥机器人
消防机器人
室外保安机器人
德国排爆机器人
防暴机器人
管内机器人
大型喷浆机器人
特种机器人
隧道凿岩机器人
注塑成型机
液压机
冲床
瓶奶灌装流水线
• 20世纪70年代以来,微型计算机和微电子 技术应
械系
统、液压、气动系统、检测部件、微电子自动控 制系统
和驱动装置以及信息处理技术按系统工程和整体 优化的
方法组成满足特定功能要求的有机整体。
特点:
◆ 机电装备的结构明显区别于传统的机械装备;
◆ 传感器和微电子控制系统成为现代机电装备重
1.1.3 机电装备组 成由四个部分组成。
1 机械系统
是机电装备中的传动机构和工作执行机构。
4 自动控制与信息处理系统 通过该部分传递信息流,进行决策,保证全 系统
的协调工作。 包括:高精度定位控制,速度控制,力控制, 自
适应控制及自诊断、仿真、校正、补偿、再现 检索
等。
研究的问题有: □ 自适应控制研究; □ 柔性自动化仿真技术的研究; □ 自诊断监控技术及容错技术的研究; □ 智能控制系统研究;
• 详细设计:通常用工程图学、机械零件、 机械
原理、理论力学、材料力学、电子、电工 等的基
础知识,完成产品的设计、计算,画出零 件图、
部件装配图和总装图,亦称常规设计。
通常是以古典力学为基础、大量采用经 验数
据或半经验性的设计方法。按常规、传统

机电装备设计(DOC)

机电装备设计(DOC)

2.1 主传动系统设计定义:运用转速图的基本原理,拟定满足转速数列的经济、合理的传动系统方案,确定主要传动件的空间布置。

内容:★选择变速组及其传动副数;★确定各变速组中的传动比;★计算齿轮齿数和皮带轮直径;★设计主要传动件的空间布置、轴向定位及其结构尺寸。

组成:由动力源、变速装置及执行件(如主轴、刀架、工作台),开停、换向和制动机构等部分组成。

动力源给执行件提供动力,变速装置传递动力以及变换运动速度,执行件执行机床所需的运动,完成旋转或直线运动。

2.1.2 分类和布局形式1、分类1)按动力源的类型,分为交流电动机驱动、直流电动机驱动和液压驱动。

○交流电动机驱动:单速交流电动机、调速交流电动机和交流伺服电动机驱动。

调速交流电动机驱动:多速交流电动机和变频调速交流电动机驱动。

2)按变速的连续性,分为有级变速传动和无级变速传动。

○有级变速传动是在一定的变速范围内均匀、离散地分布着有限级数的转速,变速级数不超过20~30级。

有级变速方式:滑移齿轮变速、交换齿轮变速和离合器变速。

优点:除摩擦片式离合器外,传递功率较大,变速范围广,传动比准确,工作可靠,应用于各种普通机床。

缺点:有速度损失,不能在运转中变速。

摩擦片离合器:可在运转过程中变换转速,操纵方式为机械的、电磁的或液压的,便于实现自动化。

但传动比不准确,发热量大。

无级变速传动:可在一定的变速范围内连续变速,以得到最有利的速度,能在运转中变速,便于实现变速自动化。

构成:由机械摩擦无级变速器、液压无级变速器和无级变速电动机实现。

特点:机械摩擦无级变速器结构简单、使用可靠,常用在中小型车床、铣床等的主传动中。

液压无级变速器传动平稳、运动换向冲击小,易于实现直线运动,常用于主运动为直线运动的机床,如磨床、拉床、刨床等机床的主传动中。

※无级变速电动机:直流电动机或交流变频调速电动机,可大大简化机械结构,便于实现自动变速、连续变速和负载下变速,广泛应用在数控机床上。

机电产品设计范文

机电产品设计范文

机电产品设计范文1.需求分析:在设计机电产品之前,需要对产品的需求进行详细的分析。

这包括对产品功能、性能、成本、可靠性等方面的需求进行明确的定义。

2.概念设计:在需求分析的基础上,进行概念设计。

概念设计是指通过设计草图、手绘等方式,对产品的整体结构和功能进行初步的设计和探索。

在这个阶段,需要考虑到产品的可制造性和可维修性等因素。

3.详细设计:在概念设计阶段确定了基本的产品结构和功能后,需要进行详细的设计。

这包括机械结构设计和电子控制系统设计。

机械结构设计涉及到机械元件的选择和布局、传动系统的设计等。

电子控制系统设计涉及到传感器的选择和布局、信号处理和控制算法的设计等。

4.仿真与测试:在详细设计阶段,可以利用计算机仿真软件对产品进行虚拟仿真,验证其性能和功能。

同时,还需要对机械结构进行物理样机的制作,并进行实际测试,验证设计的可行性和可靠性。

5.制造和生产:在设计验证通过后,可以进行产品的制造和生产。

这包括原材料的采购、加工制造、装配调试等过程。

6.售后服务:机电产品设计完成后,还需要提供相应的售后服务和支持。

这包括产品的维护和保养、故障排除等。

在机电产品设计中,需要考虑到多个重要的因素。

首先是功能性和性能。

机电产品的设计需要满足产品的基本功能需求,并具备一定的性能指标,如速度、功率等。

其次是安全性。

机电产品设计需要考虑到产品的安全性能,确保在使用过程中不会对用户造成伤害。

再次是成本和可制造性。

机电产品设计需要考虑到产品的制造成本,尽可能降低生产成本,提高产品的可制造性。

最后是可维修性和可靠性。

机电产品设计需要考虑到产品的维修性和可靠性,以便在产品发生故障时能够方便维修和修复。

总之,机电产品设计是一个综合性和复杂性较高的过程,需要涉及多个学科领域的知识和技能。

通过科学的设计方法和流程,可以设计出满足用户需求的高性能、高可靠性的机电产品。

机电装备设计--机电装备创新设计方法 ppt课件

机电装备设计--机电装备创新设计方法  ppt课件
大量生从产单可以件降小低批成到本大、提量高生质产量
PPT课件
9
20世纪初的制造车间
拥挤、昏暗、嘈杂
由集中动力源驱
动的架空天轴
带传动
工人劳动强度大
变速用的 多级带轮
工作环境不安全
PPT课件
工人操作车床
10
“奔驰”汽车博物馆的车间模型
将动力分配 到不同设备
架空天轴
铣床
带传动
锯床
砂轮机
车床
PPT课件
直流发电机 --电动1机1 组
械工业出版社,1999.
PPT课件
2
课程的目的与任务
本课程是机械设计制造及其自动化专业与机械电子工程专 业的一门重要且实践性较强的专业课,是研究如何利用系 统设计原理和综合集成技巧,将机械系统、驱动装置、传 感检测部件、自控和信息处理系统等机电一体化要素组成 各种性能优良、可靠的机电装备。
内容以机为主,机电结合。学习相关的设计理
PPT课件
32
1.2 设计类型
机电装备设计可分为:创新设计、变型设计和组合
设计等类型。
创新设计:依据市场需求发展预测,在无样机可供
参考的条件下,根据对新产品预期的功能要求和性能指
标,发挥设计者的创造力,利用已有技术成果进行创新
构思,设计出具有新颖性、创造性及实用性的机电装备
的一种实践活动。
包含两部分:
◆ 高性能直线电动机的研制。
PPT课件
28
3 传感与检测部件
装置在机械的各敏感部位,实时采集温度、速度、
力、振动、声学与光学信号,及时反馈给控制系统,实
现对机械工作的实时控制以及对工作状态的监控。
研究的问题有:
★ 提高各种敏感材料和元件的灵敏度和可靠性;

机电专业毕业设计组装配件清单

机电专业毕业设计组装配件清单

机电专业毕业设计组装配件清单一、引言机电专业毕业设计是机电工程学生在大学阶段的重要课程之一,旨在培养学生的实践能力和综合素质。

毕业设计组装配件清单是毕业设计中必不可少的一部分,它详细列出了所需的组装配件及其数量,为毕业设计的顺利进行提供了重要的参考。

二、组装配件清单根据机电专业毕业设计的具体要求和设计方案,下面是一个全面的详细组装配件清单。

其中,按照不同模块或部分进行分类,并列出了所需配件的名称、规格、数量等详细信息。

1. 电气控制模块1.1 电气控制柜- 名称:电气控制柜- 规格:1200mm*800mm*2000mm- 数量:1台1.2 开关元件- 名称:断路器- 规格:AC220V, 10A- 数量:2个- 名称:接触器- 规格:AC220V, 20A- 数量:3个1.3 传感器元件- 名称:温度传感器- 规格:PT100, -50°C~150°C- 数量:2个- 名称:压力传感器- 规格:0-10MPa- 数量:2个2. 机械结构模块2.1 机架- 名称:机架- 规格:1200mm*600mm*800mm - 数量:1个2.2 轴承- 名称:滚动轴承- 规格:6204, 钢制材料- 数量:4个- 名称:直线导轨- 规格:HG20, 铝合金材料- 数量:2条3. 液压传动模块3.1 液压泵站- 名称:液压泵站- 规格:工作压力10MPa, 流量30L/min- 数量:1台3.2 液压缸体- 名称:液压缸体- 规格:直径80mm, 行程200mm, 工作压力10MPa - 数量:2个4. 气动传动模块4.1 气源处理单元名称: 气源处理单元规格: 工作压力0.5~0.8MPa,流量1500L/min数量: 1台4.2 气缸名称: 双作用气缸规格: 直径50mm,行程100mm数量: 3个5. 控制系统模块5.1 PLC名称: 可编程逻辑控制器规格: 输入点16个,输出点16个数量: 1个5.2 人机界面名称: 触摸屏规格: 7寸彩色触摸屏,分辨率800*480数量: 1个三、总结通过以上的组装配件清单,我们可以清晰地了解到机电专业毕业设计所需的各种配件和元件。

机电装备设计(1)-03

机电装备设计(1)-03

2)完善装配图
在绘制零件图时,从结构强度、工艺性和标准化等 方面进
识别需求是一个创造性的过程,细心观察发现那 些社会
上没有注意的潜在需求。
需求分析包括对销售市场和原材料市场的分析, 如:
◇ 明确社会消费群体对产品功能、技术性能、质量、 数量
和价格等方面的要求; ◇ 分析现有类似产品的功能、技术性能、价格、市 场占有
情况和发展趋势。
◇ 分析竞争对手在技术、经济方面的优势和劣势及
3、逆反原 理
4、变性原 理
事实上,对事物非对称的属性如形状、尺寸、 结
构、材料等进行变化,也会导致发明创造,这 种创造 原理被称为变性原理。
火车车轮在铁轨上滚动时,在铁轨的接缝处 会产 生冲击,发生强烈刺耳的噪声。国外的一项无
5、移植原 理
移植就是把已知对象中的概念、原理、结构、方法 等内容 轴承是一种常用的机械零件,提高轴承寿命一般采 用加强
3)动力设计 在传动系统运动设计的基础上,确定作用在机械 系统各 构件的载荷,并进行机械功率和能量计算。动力设 计内容包 括动力分析、功能关系、真实运动求解、速度调节 和机械的 平衡等。 4)结构设计 结构设计价段的主要任务是在总体设计的基础上, 对结 构原理方案结构化,绘制产品总装图、部件装配图, 同时为
1.4 设计过 程
1.4.1 典型步骤 机电装备设计步骤可划分为产品规划、方案设计、 技术设 计和施工设计等四个阶段。 1、产品规划阶段 在产品设计前必须进行产品规划,产品规划阶段的 任务是明 确设计任务。 应识别产品需求,确定新产品功能、技术性能和开 发日程 表,保证产品及时,或适当超前地研制出来,投放市 场,以减
4)编制设计任务 书 2、方案设计阶段
方案设计实质上是根据设计仟务书的要求,进行产 品功能 原理的设计。 ★ 要广泛收集同类或相近机电装备的性能参数,使用 情况,

机电装备设计

机电装备设计
第三章 机电装备传动部件设计
Transmission Part Design for Electro-
mechanical Equipment
此次课讲授内容
3.5 轴系 3.5.1 概述 3.5.2 主轴轴系旳基本要求 3.5.3 主轴轴承选择 3.5.4 主轴滑动轴承 3.5.5 主轴组件布局 3.5.6 轴系组件初步计算 3.5.7 主轴滚动轴承旳预紧 3.5.8 主轴组件旳润滑和密封
主轴旳温升梯度不要大,要温度场对称.
8
2)热位移 定义:使主轴工作端截面形心相对固定坐标产生旳位移。
热线位移可在笛卡尔坐标中产生三个坐标轴方向旳分量。 3)轴系主要热特征参数 主要特征参数:热源强度、温升和工作部分旳热位移。 热源强度: 轴系旳热源有轴承、传动件、密封件等单位时间 内发烧量旳总和。
1
3.5.9 提升主轴组件性能旳措施
3.5.1 轴系概述
定义:轴系由轴、轴承和安装于轴上旳传动体、密 封件及定位件构成。 功能:支承旋转零件、传递转矩和运动。 构成:轴系按其在传动链中所处旳地位不同可分为 传动轴轴系和主轴轴系,一般对传动轴旳要求不 高,对主轴有较高旳要求。
2
3.5.2 对主轴(spindle)轴系旳要求
整体要求:确保在一定旳载荷与转速下,主轴组件 精确而稳定地绕其轴心旋转,并长久地保持这种性 能。从下列五方面分析: 1 回转精度 2 静刚度 3 动态特征 4 热特征与热变形 5 精度保持性
3
1 回转精度 定义:指主轴装配后,在无载荷、低转速条件下,主轴前端 旳径向和轴向跳动量。 回转中心线:轴件作回转运动时线速度为零旳点旳连线。
置形式和预紧、滑动轴承旳油膜刚度、支承距离,主轴前端悬伸
量,组件旳装配等。

机电装备设计思路课件

机电装备设计思路课件

2 设计步骤
1)受力和变形分析,确定力和力矩; 2)利用类比设计法初定其形状和尺寸; 3)采用有限元法(FEA),利用计算机进行验算或分析; 4)在分析基础上,进行热变形和热应力分析; 5)修改原设计方案,综合对比,从中择优。
4.2 静力分析
保证支承件具有足够的刚度。 先进行受力和变形分析→由变形及引起有关零部件之间相对运 动误差→合理地进行支承件的结构设计→使其变形控制在允许的误 差范围之内→保证机电装备的工作精度。
支承件是机电装备中的重要基本构件之一。 组成:机身、立柱、横梁、底座、工作台、箱体及升降 台等大件。 功用:支承其他零部件,使它们之间保持正确的相互位 置和相对运动。支承件还承受各种作用力,不仅承受重 力,还承受切削力、摩擦力、夹紧力等。有些支承件的 内部空间较大,常被利用作为切削液、润滑液的储存器 或液压油的油箱;有时,也可将变速箱、电动机和电气 箱等部件放在其中。
当支承件以凸缘连接时,连接刚度取决于螺钉刚 度、凸缘刚度和接触刚度。为了保证支承件具有一定的 接触刚度,接合面上的压力应不小于1.5~2.0MPa,
图a)无肋板刚度较低;图b)加了4条肋板刚度较高;图 c)店面为封闭式结构,向内加了工艺凹孔,6个螺钉在4 个方向,其刚度最高。图4-13显示了在两种不同的连接设 计中,受载时E点处在y方向上的变形量。
改善动态特性措施:
1 提高静态刚度
合理地设计支承件的结构和尺寸,合理地布置肋 板和肋条。此外,还应注意支承件的整体刚度、局部 刚度和接触刚度的匹配等。
2 增加阻尼
在振动频率较高且接近固有频率时,增加阻尼是 提高支承件动刚度的有力措施,可大大降低其振幅, 减小振动。
常用方法:保留铸件中的型芯,采用具有阻尼性能的 焊接结构,在支承件中灌注混凝土,表面喷涂具有高 内阻尼的粘滞性材料 ,利用接合面间的摩擦阻尼来减 小振动。

机电一体化装备简称机电装备

机电一体化装备简称机电装备

1.1机电一体化装备简称机电装备,,指将机械系统、液压、气动系统部件、检测部件、微电子自动控制系统和驱动装置以及信息处理技术按系统工程和整体优化的优化的方法组成满足特定功能要求的有机整体。

1.2机电装备的分类:加工机电装备、包装机电装备、仓储输送机电装备、工业机器人、自动导引车系统(AGVS)、塑料成形机电装备、皮革机电装备以及纺织机电装备等。

主传动系统的布局形式。

1.3机电装备组成由四个部分组成:机械系统、驱动系统、传感与检测部件、自动控制与信息处理系统。

2.1主传动布局形式分类:1)集中传动布局:传动系统的全部传动件、变速装置和执行件集中装在一个箱体内,称为集中传动式布局。

多数通用机床的主传动系统都采用这种布局。

优点:结构紧凑,便于实现集中操纵和调整与维修,箱体数目少,降低了成本。

缺点:高速运转的传动件所产生的振动和发热会直接影响主轴的工作精度。

这种传动布局适用于普通精度的大中型机床。

2)分离传动式:有些高速、高精度机电装备,为了避免变速箱的振动和热变形对执行件的影响,常把变速箱与执行件分开,即把传动系统的主要传动件和变速机械与执行构件分别装在两个不同的箱体内,中间用皮带、链条等方式传动,称为分离传动式布局。

优点:●变速箱各传动件所产生的振动和热量不会传给或少传给主轴,减少了主轴的振动和热变形,提高了机床的工作精度;●高速运转时,运动由皮带经齿轮离合器直接传动,传动链短,主轴高速转时平稳,传动效率高,转动惯量小,便于启动和制动;●主轴作低速运转时,运动经背轮机构的两对降速齿轮传动后,转速显著降低,达到扩大变速范围的目的。

缺点:多了一个箱体,增加加工成本;低速时皮带负荷大,容易打滑。

这种布局方式适用于中、小型高速精密机床。

2.2公比φ标准值遵循的原则:☆转速由nmin至nmax 递增,1 <φ。

为限制最大相对转速损失率不超过50%,故1 <φ<2。

☆为便于采用双速或多速电动机驱动,简化机床的变速机构φ应满足φ=,双速电动机的两个转速的比值通常为2,如3000/1500或3000/1500/750等。

机电方案介绍

机电方案介绍

机电方案1. 引言机电方案是指在某个工程项目中,为了解决机械和电子设备的协同工作而设计的一套解决方案。

它涵盖了从机械设计、电路设计、控制系统设计等多个方面,以确保设备能够正常工作并实现预期功能。

本文将以一个示例工程为例,介绍机电方案设计的基本流程和注意事项。

2. 设计流程2.1 需求分析在进行机电方案设计前,首先需要进行需求分析。

了解项目的背景信息,明确用户的需求和项目的预期目标。

通过与用户的沟通和讨论,确定项目的功能要求、性能参数、工作环境条件等关键因素。

2.2 机械设计机械设计是机电方案设计的重要部分之一。

根据需求分析的结果,开始进行机械设计的工作。

•确定机械结构:根据项目要求和功能要求,确定合适的机械结构。

可以采用既有的机械结构,也可以进行创新设计。

•选取材料:根据项目的使用环境和功能需求,选取合适的材料,包括结构强度、耐磨性、耐腐蚀性等。

•制定装配方案:根据机械结构和材料选择,制定详细的装配方案,确保各部件之间的配合精度和可靠性。

•进行仿真分析:利用专业的仿真软件,对机械结构进行力学分析、热学分析等,检验设计方案的可行性和合理性。

2.3 电路设计电路设计是机电方案设计中的另一个重要环节。

根据机械设计的需求和系统功能要求,开始进行电路设计的工作。

•确定电路模块:根据项目的功能要求,确定所需的各种电路模块,如电源模块、信号处理模块、驱动模块等。

•选取电子元器件:根据电路设计需要,选取合适的电子元器件,包括集成电路、电容电阻等。

•进行电路布局和连线:根据电路设计的需求和限制条件,进行电路布局和连线,确保电路稳定可靠。

•进行电路仿真:利用电路仿真软件,对设计的电路进行仿真分析,验证电路性能和稳定性。

2.4 控制系统设计控制系统设计是机电方案设计的关键一环。

根据项目的要求和功能需求,开始进行控制系统设计的工作。

•确定控制策略:根据项目的需求和功能要求,确定合适的控制策略,如PID控制、模糊控制等。

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6.1.4 总体结构方案设计
机床几何运动机构原理图是根据工艺要求确定 的,所确定的仅仅是刀具与工件之间的相对运动。 所确定的仅仅是刀具与工件之间的相对运动。 如刨削平面,可以由刀具作往复运动如牛头刨 床,也可以由工件作往复运动如龙门刨床实现,两者 也可以由工件作往复运动如龙门刨床实现, 效果是一样的。至于哪些运动由刀具一侧完成, 效果是一样的。至于哪些运动由刀具一侧完成,哪些 运动由工件一侧完成还未确定, 运动由工件一侧完成还未确定,基础支承件设在何处 是未知数。所以,首先要进行运动功能的分配。 是未知数。所以,首先要进行运动功能的分配。 进行运动功能的分配
6
五轴镗铣机床的结构布局形态图
7
3 总体结构草绘设计
进行运动或支承部件的概略形状和尺寸设计。 进行运动或支承部件的概略形状和尺寸设计。 设计主要依据:机床总体结构布局形态图, 设计主要依据:机床总体结构布局形态图,驱动与 传动设计结果、机床动力参数、 传动设计结果、机床动力参数、加工空间尺寸参数 以及机床整机的刚度及精度分配。 以及机床整机的刚度及精度分配。 设计过程如下: 设计过程如下:
2)进给传动系统驱动功率的确定 )
机床进给运动驱动功率的确定有几种情况: 机床进给运动驱动功率的确定有几种情况: (1) 进给运动与主运动共用一个电动机,如卧式车床、钻床等。 进给运动与主运动共用一个电动机,如卧式车床、钻床等。 统计结果:卧式车床进给功率P 钻床P 统计结果:卧式车床进给功率 f=(0.03~0.04) PL,钻床 f =(0.03~0.04) PL,铣床 f=(0.03~0.04) PL。 铣床P ~ (2) 进给运动中工作进给与快速进给共用一个电动机,由于快速 进给运动中工作进给与快速进给共用一个电动机, 进给所需功率远大于工作进给的功率,且两者不同时工作, 进给所需功率远大于工作进给的功率,且两者不同时工作,所 以不必单独考虑工作所需功率,如升降台铣床。 以不必单独考虑工作所需功率,如升降台铣床。 (3) 进给运动采用单独电动机驱动,则需要确定进给运动所需功 进给运动采用单独电动机驱动, 或转矩)。 率(或转矩 。对普通交流电动机,进给电动机功率由下式计算 或转矩 对普通交流电动机,
5
2 结构布局设计
结构布局形式:立式、卧式及斜置式等; ● 结构布局形式:立式、卧式及斜置式等; 基础支承件形式:底座式、柱式和龙门式等; ● 基础支承件形式:底座式、柱式和龙门式等; 基础支承件结构:一体式和分离式等等; ● 基础支承件结构:一体式和分离式等等; 结构布局形式: ● 结构布局形式:运动分配设计阶段评价后保留下来 的运动分配式方案的全部结构布局方案有很多种, 的运动分配式方案的全部结构布局方案有很多种,因 此需要再次进行评价,去除不合理方案; 此需要再次进行评价,去除不合理方案; 评价依据:主要定性分析机床的刚度、 ● 评价依据:主要定性分析机床的刚度、占地面积以 及对物流系统开放性等因素; 及对物流系统开放性等因素; 设计结果:机床总体结构布局形态图。 ● 设计结果:机床总体结构布局形态图。
19
2 基本要求 (1)满足工艺要求; (1)满足工艺要求; 满足工艺要求 为了实现在工件的一次安装中完成多工序加工, 为了实现在工件的一次安装中完成多工序加工, 要求刀架、 要求刀架、刀库可以方便转位 。 (2) 保证足够的重复定位精度 ; (3) 具有足够的刚度 ; (4) 提高可靠性; 提高可靠性; (5) 缩短换刀时间; 缩短换刀时间; (6) 操作方便和安全 。
3 动力参数
动力参数包括电动机的功率、液压缸的牵引力、 动力参数包括电动机的功率、液压缸的牵引力、 液压马达或步进电机的额定转矩等。 液压马达或步进电机的额定转矩等。 机床各传动件的结构参数是根据动力参数设计计 算的。 算的。 如果动力参数定得过大,将使机床过于笨重, 如果动力参数定得过大,将使机床过于笨重,浪费 材料和电力:如果定得过小,又将影响机床的性能。 材料和电力:如果定得过小,又将影响机床的性能。 计算方法在现阶段只能做为参考,原因为: 计算方法在现阶段只能做为参考,原因为: 通用机床使用情况复杂,切削用量的变化较大; ① 通用机床使用情况复杂,切削用量的变化较大; ② 对某些加工过程中切削力和进给力的规律还没有很 好地掌握; 好地掌握; 机床传动系统中的摩擦损失, ③ 机床传动系统中的摩擦损失,尤其是高速下的损失 研究得也不够。 研究得也不够。 16
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6.2 主要技术参数设计
包括机床的尺寸参数、运动参数和动力参数。 包括机床的尺寸参数、运动参数和动力参数。 6.2.1 主参数和尺寸参数 机床主参数代表机床规格大小, ● 机床主参数代表机床规格大小,反映机床最大工 作能力的一种参数。有些机床还规定有第二主参数, 作能力的一种参数。有些机床还规定有第二主参数, 通用机床主参数已有标准。专用机床的主参数,一般 通用机床主参数已有标准。专用机床的主参数, 以加工零件或被加工面的尺寸参数来表示。 以加工零件或被加工面的尺寸参数来表示。 金属切削机床型号编制方法 GB/T 15375一1994 一
Pf =
Fv f 60000η f
kw, 式中
F − −进给牵引力(N) v f − −进给速度(m/min)
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6.3刀架和自动换刀装置设计 刀架和自动换刀装置设计
6.3.1 功能和基本要求 1 功能 刀架是安放刀具的重要部件, 刀架是安放刀具的重要部件,直接承受极大的 切削力,是工艺系统中的较薄弱的环节。 切削力,是工艺系统中的较薄弱的环节。 随着自动化技术的发展, 随着自动化技术的发展,采用自动更换刀具装 实现了大容量存储刀具和自动交换刀具的功能, 置 ,实现了大容量存储刀具和自动交换刀具的功能, 存放刀具的数量从几十把到上百把, 存放刀具的数量从几十把到上百把,自动交换刀具 的时间从几十秒减少到几秒甚至零点几秒。 的时间从几十秒减少到几秒甚至零点几秒。 ——加工中心 (MC) 加工中心
Metal-cutting machine tools Method of type designation
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机床的类和分类代号
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机床 的 通 用特性代号
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6.2.2 运动参数
运动参数:指机床执行件如主轴、 运动参数:指机床执行件如主轴、工作台和刀架等的 运动速度。 运动速度。 1 主运动参数 对于主运动是回转运动的机床, 对于主运动是回转运动的机床,其主运动参数是 主轴转速, 主轴转速,它与切削速度的关系是 1000v n= r / min πd 对于主运动是直线运动的机床, 对于主运动是直线运动的机床,如插床或牛头 刨床, 刨床,主运动参数是插刀或刨刀的每分钟往复次数 (次/分)。 次分。
Hale Waihona Puke 11 几何运动功能分配设计
影响几何运动功能分配的因素为 加工卷料的小型自动车床, ● 坯料的形式 如,加工卷料的小型自动车床,由于 工件不能旋转,主运动必须由刀具来完成。 工件不能旋转,主运动必须由刀具来完成。刀具装在 刀具盘上,刀具盘绕工件高速旋转,常称为“套车” 刀具盘上,刀具盘绕工件高速旋转,常称为“套车”。 立式钻床和摇臂钻床, ● 加工的尺寸比例 如,立式钻床和摇臂钻床,由钻 头同时作回转主运动和轴向进给运动。 头同时作回转主运动和轴向进给运动。但在深孔钻床 上钻深孔时,为了减少孔的歪斜和便于排屑,常由工 上钻深孔时,为了减少孔的歪斜和便于排屑, 件作回转主运动,钻头只作轴向进给运动。 件作回转主运动,钻头只作轴向进给运动。 一般来说, ● 工件的重量 一般来说,都是使重量较轻的部件运 动。
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主轴要进行变速,确定变速范围及最低和最高转速, ● 主轴要进行变速,确定变速范围及最低和最高转速, 并确定采用无级变速,还是采用有级变速。 并确定采用无级变速,还是采用有级变速。 的方法, ● 确定nmax和nmin的方法,主要是分析所设计的机床 可能进行的工序,从中选择要求最高、 可能进行的工序,从中选择要求最高、最低转速的 典型工序,按照典型工序刀具、工件材料、 典型工序,按照典型工序刀具、工件材料、切削速 度和刀具(或工件 的直径,计算出nmax、nmin及变速 度和刀具 或工件)的直径,计算出 或工件 的直径 范围R 范围Rn
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通过几何运动功能分配设计确定了基础支承件, 通过几何运动功能分配设计确定了基础支承件,即运动功能 式中“接地”的位置, 符号表示。 式中“接地”的位置,用“●”符号表示。“●” 符号左侧的运 动由工 动由工 完成,右侧的运动由刀具完成。 刀具完成 件完成,右侧的运动由刀具完成。机床的运动功能式中添加上 接地符号后,可称为运动分配式 一个运动功能方案, 运动分配式。 “●”接地符号后,可称为运动分配式。一个运动功能方案,经 过 铣床的运动功能关系式为W / X f Z 运动功能分配设计,可以得几个运动分配式。 运动功能分配设计,可以得几个运动分配式。 fY f C p / T
1) 主传动电动机功率的确定
机床主传动电动机的功率为 PC PL = + P q , 式中
ηC
PC − −切削功率(kw) Pq − −空载功率(kw)
空载功率:机床主运动空转时,由于传动件摩擦、 空载功率:机床主运动空转时,由于传动件摩擦、 搅油、空气阻力和其他动载荷等原因, 搅油、空气阻力和其他动载荷等原因,电动机要消耗 一部分功率,为空转功率损失P 一部分功率,为空转功率损失 q,其值随传动件转速 的增大而增大,与传动件预紧程度及装配质量有关。 的增大而增大,与传动件预紧程度及装配质量有关。17
1) 首先确定末端执行件的概略形状与尺寸; 首先确定末端执行件的概略形状与尺寸; 2) 设计末端执行件与其相邻的下一个功能部件的结合部的 形式、概略尺寸; 形式、概略尺寸; 3)确定下一个功能部件(即滑台侧 的概略形状与尺寸; )确定下一个功能部件 即滑台侧)的概略形状与尺寸; 即滑台侧 的概略形状与尺寸 4) 基础支承件 底座、立柱、床身等 设计; 基础支承件(底座 立柱、床身等)设计 底座、 设计; 5)进行机床结构模块设计; )进行机床结构模块设计; 6) 初步进行造型与色彩设计; 初步进行造型与色彩设计; 7) 机床总体结构方案的综合评价。 机床总体结构方案的综合评价。
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