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1、毕业设计（论文）毕业设计（论文）题 目：大模数扇形齿轮对 X718 铣床的改造学生姓名：*学 号：*所在学院：*专业班级：*届 别：*指导教师：*目 录基于成形法加工大模数齿轮对 X718 铣床的改造大模数齿轮对 X718 铣床的改造学生：*（指导老师：*）（机械与电子工程学院）摘 要: 本次毕业设计的内容主要研究的是对 X718 铣床的改造。明白了 X718 铣床的运作原理以及其所能实现的功能，对 X718 铣床有了初步了解。对于成形法加工齿轮的相关运动做了了解，研究了其可行性。决定对 X718 铣床进行机械结构与控制系统的改造。机械结构的改造主要有滚珠丝杠副、伺服电机；控制系统的改造主要有
2、 PLC。关键词：X718；改造； PLCStudyStudy onon MechanismsMechanisms ofof InterferenceInterference ofof 2,4-Dichlorophenol2,4-Dichlorophenol (2,4-DCP)(2,4-DCP) WithWith CellCell ProliferationProliferation inin RootRoot TipsTips ofof PeaPea SeedlingsSeedlingsStudent:* (Faculty Adviser：*)(School of mechanical an
3、d electronic engineering)Abstract:Abstract: The content of this graduation project is mainly to study the transformation of X718 milling machine. After careful study of the basic structure of the X718 milling machine and its basic parameters, understand the operation principle of the X718 milling ma
4、chine and its functions can be achieved, the X718 milling machine has a preliminary understanding. The relative motion of gear is studied, and the feasibility of the method is studied. After reading the relevant books and materials, the decision of the X718 milling machine for mechanical structure a
5、nd control system. Mechanical structure of the main transformation of the ball screw, stepper motor control system of the main PLC.KeyKey wordswords: X718; transformation; PLC前言如今机械行业的发展势头非常迅猛，机床的种类以及功能都在不断增加，市场需求也是日益扩大，在这样的大背景下，竞争也是非常的激烈，所以对于购进的数控机床，需要对其进行改造，使其更加进步，具备更完善的结构。目前市场上的机床中普通机床占主要部分，但普通机床
6、的精度以及安全问题十分重要，若要避免或者降低此类问题，机床的改造则是必然趋势。最近几年机床改造已经成为了企业提高竞争力的一种重要手段，而改造的方面主要是机械结构和控制系统，改造后使得机床的功能更加完善。机床的改造使得我国机械行业向前不断进步，从而有助于推动国民经济。基于成形法加工大模数齿轮对 X718 铣床的改造1 X718 铣床的信息介绍和探究1.1 机床改造的目的及意义数控机床与普通手动机床相比，具有很高的生产效率，并且所生产的产品质量和精度也具有很高的水平，这使得数控机床得到了广泛地应用，保证产品的质量和产量是机床所需达到的基本要求，数控机床很容易达到这样的要求，但是如今数控机床也是越来
7、越普遍，种类和数量都十分惊人，所以要想在机械行业中增强自身的竞争力，提高产品的质量和数量，普通的数控机床的改造便是必然地发展。数控机床改造后的优点：1）机床制造费用降低；2）机床的安全系数提高；3）机床的结构更加简化；4）机床消耗能源降低，环保效果明显；5）机床生产效率提高，产品质量好。1.2 X718 铣床的基本介绍图 11 X718 铣床的传动系统图图 1-2 X718 铣床的结构示意图1.2.1 X718 铣床的基本参数和主要规格1）铣床工作台的基本参数工作台面积（宽长）：8002000mm工作台 T 形槽：槽数 5 个1槽宽 22mm2槽距 125mm3工作台三向行程：最大纵向行程 1
8、800mm1最大横向行程 800mm2最大垂向行程 750mm32）主轴参数主轴转速：302500rpm主轴锥孔锥度：ISO503）三向快速移动速度纵向移动速度：3000mm/min基于成形法加工大模数齿轮对 X718 铣床的改造横向移动速度：3000mm/min垂向移动速度：3000mm/min4）三向切屑进给速度：30mm/min5）部件间主要尺寸主轴端面至工作台的距离：最小 100mm最大 850mm6）动力、体积和动量主电机功率：15kw进给电动机扭矩：30N.m工作台最大承重：2500kg机床净重：10000kg机床外形尺寸（长宽高）：456032003270mm1.31.3 X71
9、8X718 铣床改造的内容及要求铣床改造的内容及要求1.3,1 设计内容基于成形法加工大模数扇形齿轮对 X718 铣床的改造的方案设计以及最优选择，对成形法加工大模数扇形齿轮对 X718 铣床的改造机械运动零件设计及其优化，基于成形法加工大模数扇形齿轮对 X718 铣床的改造的 PLC 控制的设计及其优化，写出改造的总体方案的论文并用相关软件绘制出所改造后的 X718 铣床的三维图。1.3.2 设计的要求1）改造为专用铣床的需求分析2）改造为专用铣床的方案确定3）改造为专用铣床的机械结构设计4）改造为专用铣床的 PLC 控制系统内的设计14 探究 X718 铣床改造的可行性普通 X718 铣床
10、加工齿轮的特点：1）所加工的刀具可更换，根据所加工零件选择所需要的刀具。2）铣床在加工过程中工作台需要不断重复循环运动，从而导致铣床加工效率降低。3）所加工的齿轮精度不，一般为 7-9 级。对于基于成形法加工大模数扇形齿轮所要求的精度，普通 X718 铣床所能达到的精度可以满足，所以改造为专用齿轮的铣床是可以实施的。综合考虑各种因素改造后的专用铣床的系统采用开环控制系统。机械结构和 PLC 控制系统改造的可行性：通过改造普通 X718 铣床的机械结构，使其成为满足基于成形法加工大模数扇形齿轮的专用铣床，可以使其加工精度提高，同时加工的稳定性加强，使产品的质量更好，并且对于铣床机械结构的改造，只
11、是改进了一小部分，铣床的主要参数以及工作性能不受影响，所以机械结构的改造是可行的；对于铣床的 PLC 控制系统的改造，改造后的铣床仍然属于经济型数控铣床，在不影响铣床的工作性能的前提下，铣床的原有机构尽量保证不变，从而降低了机床改造成本。控制方面使用伺服电机的开环控制系统便可达到要求。1.5 X718 铣床的改造设计方案所要改造的铣床选定为X718立式铣床，将其改造成为基于成形法加工大模数扇形齿轮的专用铣床，所要改造的方面分为机械机构和控制两个部分，机械结构方面：首先要选择确定所需刀具的规格；设计加工齿轮所需的夹具；滚珠丝杠的设计；选择伺服电机的型号以及参数计算。对于加工齿轮的刀具选择，本次加
12、工刀具选择为盘形刀具，从盘形刀具中选择合适的规格；对于加工齿轮所需的夹具的选择设计是必不可少的步骤，夹具的规格对于所要加工的齿轮的质量十分重要，夹具的设计涉及到心轴、尾架和轴承；伺服电机主要对工作台的运动起到影响作用，对其参数型号进行选择以满足要求。控制方面：要想把齿轮加工到所要求的规格，提前设计好刀具行程，控制刀具按行程进行加工；对刀具的行程控制主要通过PLC控制，因此需要对本次所选定的PLC控制进行改造。本次的改造需先对机械结构部分进行改造，才能确定所要控制的加工路线和铣床的运动。1.6 铣削力的计算所选定的改造方案必然是既经济又结构简单的改造，避免了改造成本的升高，改造的前提条件是满足所
13、要加工的齿轮，所以改造的结构以及控制部分，尽可能保证最小幅度，以达到经济型铣床的条件。此次改造方案中，对于 X718 铣床的大部分参数不基于成形法加工大模数齿轮对 X718 铣床的改造做改动，小部分参数规定如下：脉冲当量：X、Y 向 0.01mm/步铣削齿轮的宽度：=15mme一般精铣的切削厚度为 0.15mm，规定精铣齿轮的切削厚度：=0.15mm/zf一般铣削深度为 1.25mm，根据题目此处规定铣削深度为： p=5mm铣刀的直径规定为：d0=30mm一般铣刀齿数比铣刀加工一次进程加工的齿数不多于两个，从而规定齿数：z=3由机械工艺手册查得铣削力的计算公式为：其中铣削力系数 Cf的值查得：
14、Cf=68计算铣削力所需求的竖直，由前述规定可得：e=15mm，f=0.15mm/z，p=5mm，d0=30mm，z=3各项数据确定后，根据公式计算铣削力得：=9.8168150.860.150.72530-0.863=2068N根据 X718 铣床的承重为 2500kg，故所计算的铣削力足以满足此要求。2.刀具的选择2.1 齿轮铣刀的介绍扇形齿轮铣刀是按仿形法或无瞬心包络法原理工作的一种切齿刀具。一般齿轮铣刀应用范围广，在加工各类齿轮时不需专用的铣刀，且其结构简单，易设计制造满足设定条件的铣刀，虽然铣刀的精度并不完美，但是仍然得到广泛运用。2.2 所要求的加工齿轮的基本参数所加工的齿轮与铣床
15、的夹具是配套的，而将 X718 铣床改造为专用基于成形法加工大模数扇形齿轮的铣床，需要专用的夹具，所以需要先确定齿轮的基本参数，一般齿轮大模数范围为 4 到 8，齿数为 17 到 100，此处选定模数为 8，即 m=4；齿数选为 100，即 z=100；所选定的数值则可满足所有范围内的尺寸。则齿轮的分度圆直径 d 为模数 m 乘以齿数 z，即 d=mz=8100=800mm加工精度为 9 级（尺寸单位为：mm，国家标准 GB/T13562001 中规定：ha*=1，c*=0.25）名称代号 计算公式 计算结果齿数z100 100模数m 8 8压力角 选择标准值 20。分度圆直径d mz 800
16、齿顶高ha ha*m 8齿根高 hf（ha*+c*）m10齿顶圆直径da(z+2ha*)m816齿根圆直径df(z-2ha*-2c*)m780齿厚s12.57齿槽宽e12.57齿距p25.142.3 齿轮铣刀类型的选择铣刀是一种具有多个刀齿的进行旋转铣削加工的刀具，主要用于在铣床上加工平面、台阶、沟槽、成形表面和切断工件等。而加工齿轮的铣刀常用的种类有盘形齿轮铣刀和指状齿轮铣刀。盘形齿轮铣刀是按成形法加工齿轮的刀具，铣刀廓形应按被切齿槽的廓形确定，盘形齿轮铣刀主要用于加工中小模数齿轮且强度高；指状齿轮铣刀同样是按成形法加工齿轮的刀具，指状齿轮铣刀主要用于加工大模数或人字齿，但指状齿轮铣刀的强度低；由于本次设计方案要求高强
