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1、沈阳理工大学学士学位论文第1章 球面车削专用设备总体设计11.1被加工零件方案设计分析51.2机床的运动的确定51.3机床主要技术参数的确定51.3.1主轴转速的确定51.3.2进给量的确定51.3.3主运动驱动电动机功率的确定5第二章 主传动设计72.1主传动的运动设计72.1.1选定公比82.1.2齿轮齿数的计算92.2主传动的结构设计102.3各齿轮的设计计算112.3.1齿轮接触疲劳强度计算112.3.2 确定主要几何参数和尺寸132.4主轴组件的设计152.4.1主轴组件的功用152.4.2主轴组件的基本要求152.4.3主轴组件的布局152.4.4主轴的设计计算162.5传动轴的设
2、计计算19第三章 主轴箱展开图的设计193.1各零件结构和尺寸设计193.1.1设计内容和步骤193.1.2有关零件结构和尺寸的确定193.1.3各轴结构的设计213.1.4主轴组件的刚度和刚度损失的计算223.1.5轴承的校核243.2装配图的设计26第4章 液压进给机构设计264.1进给机构结构设计264.2纵向进给液压缸性能参数的计算264.2.1纵向进给液压缸主要尺寸的确定264.2.2纵向进给液压缸活塞杆的稳定性验算和强度校核284.3横向进给液压缸主要参数的确定29第5章 液压系统的设计305.1液压系统的组成305.2 液压缸的结构设计305.3计算在各工作阶段液压缸所需流量31
3、5.3.1纵向进给液压缸315.3.2横向进给液压缸325.4油泵电机的选择32第6章 电气部分设计336.1电气设备概述336.1.1电气控制的主电路部分设计336.1.2电气控制的变压系统部分设计336.2 PLC在本课题中的应用336.2.1采用PLC的控制对象分析336.2.2选用和确定I/O设备346.2.3选择PLC的型号及I/O点数的分析346.2.4控制程序设计356.2.5上述控制程序中所应用列的主要元器件介绍40致 谢41参考文献42摘 要我这次毕业设计的题目是球面切削专用设备。该专用设备的设计方案主要依据仿形车削的工作原理。其中包括床头箱的设计和进给机构的设计。床头箱要满
4、足4级变速，并能在更换工件时迅速制动。进给机构包括纵向进给液压缸、横向进给液压缸，曲柄滑块机构和型槽。车刀的纵、横两方向移动均采用液压驱动，因此液压系统的设计是否合理直接影响到机床的工作性能。在液压系统中，床鞍及滑块的运动方向分别由各自的三位四通电磁换向阀控制，其运动速度由安装在各自油缸回油路上的调速阀及二位二通电磁换向阀联合控制。由溢流阀调整系统油压，调整后的数值可由压力表测出。该设备的电气部分采用PLC控制。它可靠性高，抗干扰能力强，结构简单，功耗低，并由实际情况考虑，决定采用F1三菱系列PLC。一个好的专用设备应该达到：1）提高生产率和工人劳动生产率，显著减轻工人劳动强.2）工作稳定可靠
5、，使用寿命长。3）易于维修，成本低。根据理论验证，上述方案基本达到要求。关键词: 仿形车床；液压系统；PLCAbstractThe topic of this graduation project of mine is that the sphere cuts the dedicated device . Operation principle of main basis profile modelling turning of design plan of this dedicated device . Include the design of the bedside case and e
6、nter to the design of the organization. The bedside case wants satisfied 4 grades to change speed, and can apply the brake rapidly while changing the work piece . Enter to the organization including getting vertical, trough of slippery organizations of crank and type. The vertical , two horizontal d
7、irections of the lathe tool move and adopt the hydraulic pressure to urge , so the design systematic in hydraulic pressure influences the working performance of the lathe directly rationally. Among hydraulic pressure system, bed saddle slip sport direction of piece control by ones own 3 electromagne
8、tic reversing valve of Stone separately, sport its speed install in each cylinder going back to transfer speed valve and 2 electromagnetic reversing valves 2 times jointly control oil passaging. Is it flow valve adjust systematic oil pressure , adjust number value after can be measured by the manome
9、ter to overflow.A fine dedicated device should reach : 1)Boost productivity and worker labor productivity, lighten worker work strong notably. 2)It is reliable that the work is steady, have long performance life. 3)Easy to maintain, with low costs. Verify according to theory above-mentioned schemes
10、reach demanding basically. Keyword: copying lathe ； hydraulic pressure system ；PLC第1章 球面车削专用设备总体设计1.1被加工零件方案设计分析本次毕业设计我的课题是球面车削专用设备设计，指定的被加工零件为“螺杆保护帽”，零件图见图。工件的材料为钢，被加工的部位是R90的球面，要求加工后表面粗糙度达到Ra6.3，年生产率为50万件。由于其表面粗糙度要求不高，因此采用粗车加工一次走刀完成。1.2机床的运动的确定 一般来说，工艺方法决定机床的运动。由上述分析确定出主轴回转为主运动，由主电动机带动，经床头箱中齿轮传动形成
11、4级转速；纵向进给液压缸及横向进给液压缸形成纵、横两方向运动，由液压泵电机带动。1.3机床主要技术参数的确定1.3.1主轴转速的确定 专用机床用于完成特定的工艺，当该工艺长期稳定时，主轴只需一种固定的转速，但某些专用机床为了工艺上有灵活性和留有一定的技术储备（适应工艺的改变，采用先进刀具，加工其它类似的零件等），也要求主轴变速，但一般变速级数不多。因此，转速范围初定为350700r/min。1.3.2进给量的确定 由于主轴转速为等比数列，因此进给量也为等比数列排布。该工序为粗车。由新编车工计算手册表4-1取最大进给量=0.9mm/r,最小进给量为=0.6mm/r1.3.3主运动驱动电动机功率的
12、确定 电动机功率是计算机床零件和决定结构尺寸的主要依据。机床主运动驱动电动机功率，常采用计算和统计分析相结合的方法来确定。这里主要依据计算法。 机床主运动驱动电动机的功率N为： N=+式中：消耗于切削的功率，又称为有效工率（千瓦） 空载功率（千瓦）载荷附加功率（千瓦）=V/6000式中：切削力的切削分力（牛）=Paf=200050.4=4000牛V切削速度（米/分）= V/6000=4000100/6000=6.7千瓦（2）空载功率包括传动件摩擦、克服空气阻力等消耗的功率，它与有无载荷以及载荷的大小无关，而随传动件的增加而增大。=（+C）(千瓦)式中：K系数，K=3050之间，其中较小的值用于
13、润滑良好、运转灵活的传动件，取K=35除主轴外所有传动轴轴颈的平均直径（厘米）=（4+4）/2=4（厘米）参加空运转的各传动轴转速之和（转/分）空运转时主轴转速（转/分） =700（转/分）C系数，C=系数，对于滚动轴承=1.5 主轴直径（厘米） 取9厘米所以 C=1.59/4=3.375因此 =354(1187+3.375700)/955000=0.52(千瓦)（3）载荷附加功率 是指加上切削载荷后所增加的传动件摩擦功率,它随切削功率的增加而增大。 =-式中：主传动链的机械效率因此，主传动驱动电动机功率为 N=+= +(-)N=+粗略计算可用经验公式N=式中：机床总机械效率，对于主运动为回转
14、运动的机床=0.70.85则：N=9.58（千瓦）由中小型电机选型手册表3-8选取主运动驱动电动机为Y180M-8型,功率11KW,转速727r/min,效率87.5%,功率因数0.85,额定转矩1.8N.mm,额定电流6.0A,净重150kg。第二章 主传动设计2.1主传动的运动设计机床的主传动系因机床的类型、性能、规格尺寸等因数的不同，应满足的要求也不一样。设计机床主传动系时最基本的原则就是以最经济、合理的方式满足既定的要求。在设计时应结合具体机床进行具体分析。一般应满足下述基本要求：（1）满足机床使用性能要求。首先应满足机床的运动特性，如机床的主轴有足够的转速范围和转速级数（对于主传动为
15、直线运动的机床，则有足够的每分钟双行程数范围及边速级数）。传动系设计合理，操作方便灵活、迅速、安全可靠等。（2）满足机床传递力要求。主电动机和传动机构能提供和传递足够的功率和扭矩，具有较高的传动效率。（3）满足机床的工作性能的要求。主传动中所有零、部件要有足够的刚度、精度和抗振性，热变形特性稳定。（4）满足产品设计经济性的要求。传动链尽可能简短，零件数目要少，以便节省材料。降低成本。（5）调整维修方便，结构简单、合理，便于加工和装配。防护性能好，使用寿命长。2.1.1选定公比（1）本次课题中被加工的零件“螺杆保护帽”的年产量为50万件，属于大批量生产，对于此类专用机床，公比应取小一些，所以取公比为1.26由前提可知：最高转速为=700r/min ,最低转速为=350r/min.则变速范围为=
