数控双柱立式车床右垂直进给箱结构设计数控双柱立式车床右垂直进给箱结构设计 学学 号：号： 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师：设计背景l数控车床是是数控机床的主要产品之一，在数控机床中占有非常重要的位置。l数控立式车床应用范围广泛，可加工内外回转表面、端面、及各种内外螺纹等。l数控双柱立式车床适用于加工较大、较重、难于在普通车床上安装的工件。设计背景l国内某数控车床：底座工作台左、右立柱横梁左右垂直刀架顶梁操作台垂直刀架滑枕设计背景l德国C20U数控车床国外数控车床发展趋势：高精度化、高速化、高可靠性、系统化、智能化、模块化。设计题目内容主要设计内容：l右垂直进给箱结构设计；l箱体内部各传动级分配；l主要零部件的设计校核；l润滑回路的设计。工作内容简述主要包括5部分内容：l三维软件建模；l工程图纸绘制；lANSYS有限元分析；l关键零件工艺分析；l毕业论文编写。设计工作流程数控双柱立式车床总体技术指标最大车削直径5000mm右刀架进给范围CNC0.11000mm/min工作台直径4550mm右刀架快速移动速度4000 mm/min最大工件高度3500mm右刀架滑枕行程1750mm工作台最大扭矩100kNm滑枕截面尺寸250工作台转速范围1.2540r/min(16级)刀架搬度极限右刀架最大切削力50kN主电机功率DC75右垂直进给箱技术指标l输出转速：400r/min l输出转矩：89.4 Nm l输入轴与输出轴间距：大于300mm 小于350mm传动方案设计电机选择电机型号额定转速rpm额定功率kW额定转矩Nm1FT6105-1AC71 16008.038.0电机选取西门子伺服电机传动方案设计输入转速输出转速传动比传动级模数m齿数z1齿数z2齿数z316004004.00高速2.52745低速2.5254560传动机构三维建模校核轴系相关零部件 根据专业所学习知识，对轴、齿轮以及轴承进行强度校核。主要参考书籍：l机械设计l机械设计手册l机械原理l机械精度设计基础设计轴系相关附件附件主要包括：l轴承；l胀套；l隔套；l调整垫。箱体设计三维模型总体装配三维爆炸图机构运动动画丝杠伺服电机油标润滑泵接口ANSYS 有限元分析选取关键机构进行分析l轴系部分；l轴系部分；l箱体有限元分析流程l使用ANSYS Workbench作为分析软件lPro/E与ANSYS可以进行无缝导入；l在Workbench中建立分析模型包括： 网格划分、施加约束、施加载荷、选择求解器；l合理划分网格。有限元模型导入轴系部分轴系部分网格划分施加约束模态分析结果轴系前六阶模态 轴系前六阶模态模态频率Hz12.124553.634555.246587.357284.867315.2模态频率Hz10.724420.634422.046216.756228.866705.8进给箱内激扰主要为机构传动，频率为720Hz，因此轴系不会产生剧烈震动。静力学分析结果应力图应变图静力学分析结果应力图应变图有限元分析结论l进给箱内各轴系振动性能良好；l各轴与齿轮强度与理论计算相符合；l轴与齿轮满足强度条件，工作性能良好；l进给箱箱体机械性能良好。典型零件工艺分析主要任务：l确定毛坯及加工余量；l设计工艺路线；l编写机械加工工艺过程卡；l编写重要工序的机械 加工工序卡。 矩形花键轴矩形花键轴确定毛坯及加工余量毛坯选取自由锻的方法获得：（L-零件总长，D-零件直径，A-加工余量）设计过程加工l外圆柱面：精度 粗车半精车精度 粗车半精车磨削l 端面：精度 粗车半精车精车l 花键：精度 粗铣精铣磨削l 方头：精度 粗铣精铣加工选用车床、道具及量具l机床：卧式车床CA6140 、万能升降台铣床X6120B 、摇臂钻床Z35 、万能磨床M1420E、外圆磨床MB1620 。l刀具：90外圆车刀、45倒角车刀、端面车刀、切槽车刀、圆柱形铣刀、三面刃铣刀、平行砂轮、中心孔钻头。l量具：游标卡尺、百分表、高度尺（键宽对称度）。设计结论l设计箱体满足安放要求；l满足输出端技术要求；l箱体内主要零部件满足强度、寿命要求；l通过ANSYS有限元分析表明，各轴系模态分布远离外界激扰，不会发生剧烈震动；l典型零件工艺路线可行，可在工厂中生产。设计展望l在结构强度允许的情况下，减小进给箱尺寸。l对箱体内部机构进行动力学及瞬态分析，尽可能提高颤动精度。l通过对减震知识的学习，对右垂直进给箱进行整体的结构修改，提高系统的稳定性。l进行实地调研，选取标准化零件，避免多余的加工，降低成本。感谢各位老师！