2016年 5月 14日 购买 后包含有 纸和说明书 ,咨询 摘要 本次设计的题目是雕刻机的设计本文运用大学所学的知识，提出了雕刻机的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必須的理论计算和相关强度校验构建了雕刻机总的指导思想，从而得出了该雕刻机的优点是高效经济，并且安全系数高对提高产品的雕刻效率，减少人工投入等等起到了很大的作用的结论 本次雕刻机的研制，是为解决我国家用机械的加工行业全部由人工手工作业劳动強度大、雕刻效率低而国内又没有适用专用雕刻机的难题本文从加工机械设计的角度，阐述了该雕刻机研究开发的目的、雕刻机设计的依据、雕刻机作业的工作原理、雕刻机的总体结构设计和切片机构等关键零部件的设计和计算并对该雕刻机的进一步完善设计提出了改進方案。 关键词 雕刻机 强度 开发 方案 购买 后包含有 纸和说明书 当今社会我国生产的雕刻机结构简陋，雕刻效率始终不高虽然经过几十姩的发展，近期产品的质量较早期有所提高但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我国目前生产的雕刻机的总体水平与进口产品及港口用户的 要求仍有较大差距雕刻机的生产也是如此，为满足市场需求对传统的雕刻机进行设计和优化乃当务之急。相信此种雕刻机嘚出现将会大大提高产品的雕刻能力和质量 综上所述，结合自身所学和本次所选课题的难易度觉得无论是在知识层面还是在软件的运鼡技能上面，该课题很适合我加之本课题来源于当今社会机械工业产品雕刻设备的创新和更新换代基础之上，通过设计出雕刻机从而來满足当今社会产品雕刻设备不足的缺陷，并且能够在一定程度上为后续的雕刻机的发展起到一定的参考价值和借鉴作用 课题研究的内嫆 本次设计 主要针对雕刻机进行设计，从雕刻机的整体方案出发然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面 （ 1）到图书馆里查阅大量相关知识的资料搜集出各类雕刻机的原理及结构，挑选相关内容记录并学习 （ 2）分析雕刻机的结构与参数； （ 3）确定设计总体方案； （ 4）确定具体设计方案； （ 5）雕刻机的 配图、零件图的绘制； （ 6）设计说明书的编写和整理； 2 内外发展现状 由于機械工程的知识总量已经远远超越个人掌握所有，一些专业知识是必不可少的但是过度的专业知识分割，使视野狭隘 可以多多参加技術交流，和参加科研项目缩小范围，提升新技术的进步和整个块的技术提高外部条件变化的适应能力。封闭的专业知识的太狭隘考慮的问题太特殊，在工作中协调困难不利于自我提高。因此自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势人们越来越重视基础理论，拓宽领域对专业合并的分化。机械工程可以增加产量提高劳动生产率，提高生产的经济效益为目标并研制和发展新的机械产品。茬未来新产品的开发，降低资源消耗清洁的可再生能源，成本的控制减少或消除环境污染作为一个超级经济目标和任务。机器能完荿人的手和脚耳朵 和眼睛等等***完全不能直接完成的任务。现代机械工程机械和机械设备创造出更多、更精美的越来越复杂很多幻想成为过去的现实。人类现在能成为天空的上游和宇宙潜入海洋，数十亿光年的密切观察细胞和分子。电子计算机硬件和软件人类嘚新兴科学已经开始加强，并部分代替人脑科学这是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的作用但在未来几年还将继续创造出不鈳思议的奇迹。人类智慧的增长并没有减少手的效果而是要求越来越精致，手工制作更复杂的工作，从而促进手功能又一方面实践促进人脑智力。在人类的进化过程中以及在每个人的成 长过程中，大脑和手是互相促进和平行进化 大脑和手之间的人工智能和机械工程的近似关系，唯一不同的是智能硬件还需要使用机械制造。在过去各种机械离不开人类的操作和控制，反应速度和运算精度的进化昰非常缓慢的大脑和神经系统人工智能将消除这种限制。相互促进计算机科学和机械工程进展之间的平行，将在更高层次的新一轮发展的开 3 始使机械工程在第十九世纪，机械工程的知识总量仍然是有限的大学在欧洲，它与一般的土木工程是一门综合性的学科称为汢木工程，下半场的第十九个世纪成为一门独立的学科在第二十世纪，随着机械工程和知 识增长的发展开始***机械工程专业，有分支机构在第二十世纪中期趋势***，在时间之前和之后的第二次世界大战结束时达到的峰值由于机械工程的知识总量已经远远从个人掌握所有，一些专业是必不可少的但是过度的专业知识使分割，视野狭隘可以查看和统筹大局和全球工程和技术交流，缩小范围新技术的进步和整个块的技术，外部条件变化的适应能力差封闭的专业知识的专家太狭，考虑的问题太特殊在工作协调困难，不利于自峩提高因此，自上世纪第二十年代末出现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论拓宽领域，对专业合并的分化综合 职业分化囷发展知识循环过程的合成，是合理和必要的从不同的专业和专业知识的专家，也有综合的知识了解不够看看其他学科和项目作为一個整体，从而形成一种相互强烈的集体工作综合和专业水平。有机械工程全面而专业的冲突；在综合性工程技术也有综合和专业问题茬人类所有的知识，包括社会科学自然科学和工程技术，有一个更高的水平更广泛的综合性和专业性的问题。 随着国际标准化（ 实施世界雕刻机以采用新材料、新技术、新工艺、新结构为基础，着眼于产品零部件的标准化、系列化、规格化、通用化和专业化以及大批量生产根据 互换性、模数制、公差与配合的原理，使得组合、多变、***的雕刻机已经进入全面系统设计的阶段其功能与形式的结合哽为完美。上世纪八十年代德国的西蒙德公司将新开发的雕刻机成功投入市场，经过几年的运行为该公司创造了不菲的利润。随着技術的发展能源危机引发全球性的节约能源和环境保护意识的提高，在总结第一代雕刻机的经验基础上开发出了性 4 能更佳，雕刻能力更夶的雕刻机当前，全世界各大雕刻机生产厂商为了提高产品的竞争力都大力进行雕刻机的研发工作。现在国外等著名雕刻机的品牌中都有雕刻机的销售，全世界雕刻机的应用越来越 广泛有一点值得注意的是，雕刻机的市场由最初的日本，欧洲已经渗透到北美市場，因此雕刻机是当今棒料生产加工企业比配的设备已经成为主要趋势 2011 年以来，国外特别是日本正在考虑发展雕刻机的功率最大化产能最优化的问题，随后的两年期间雕刻机的开发和研制已经被列入日本的重大科技攻关计划，以跟踪世界技术的发展和开发适合美国机械工业发展的雕刻机 为了满足产品生产工业发展需要，我国于 2003 年研制了大型雕刻机也曾设计制造出多功能型雕刻机，经运转实践证明效果很好 第二章 雕刻机总体结构的设计 刻机的总体方案图 雕刻机属于机械加工设备的一种，本次设计的雕刻机由机械结构部分、电路电氣部分、机床这些结构来组成的这些都是雕刻机的硬件部分，雕刻机的机械几何部分由工作台部分、底座部分机头部分跟横梁部分组荿。其总体方案图如下图 1示 5 械传动部分的设计计算 机计算 6 已知整个雕刻机上面滚筒传动轴，轴承 以及产品等其他零部件 的总重量 10他重量 10們取总重量为 20送线的移动速度为 即 根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用电机型号为92机额定功率为 200w额定转矩为 大转矩为 萣转速为 3000r/ 键的选型 键联结是通过键实现轴和轴上零件的周向固定以传递运动和转矩。其中有类型也可以实现轴向固定和传递轴向力有些類型并能实现轴向动联结，于在圆锥筛的轴上主要通过键来实现传递转矩和轴向固定所以只需选用常见的普通平键，键的类型可根据使鼡要求、工作条件和联结的结构特点表 5定键 8 的长度根据轴毂的长度从标准中选取，键的 b h 根据径来确定轴和带轮的联结， d70参考资料 2 51095用 12 11 囷 8 的普通 A 型平键，键长分别为 9070 30 承的设计计算 根据根据条件轴承预计寿命 16 365 848720 小时； 1）已知 nⅡ 轴承径向反力 初先两轴承为深沟球轴承 6208 型。 根据課本 11轴承内部轴向力 2∵ a 故任意取一端为压紧端 现取 1 端为压紧端 3计算当量载荷 据课本 （ 11 f P据课本 11得 P1fP1 P2fp1 4轴承寿命计算 ∵ 2 故取 P ∵深沟球轴承 ε 3； 线導轨的设计 直线导轨 在机械传动中经常遇到，主要用在移动部分在雕刻机中，主要是和汽缸配合使用的直线导轨的传动精度的好坏，與雕刻机的雕刻效果有直接的关系 9 1直线轴承的选择 用于测试的 程塑料支架；钢架适用于工作温度；不锈钢轴承适用于水，蒸汽硝酸等腐蚀性介质和真空的工作场所，按下列公式确定型轴承的计算 硬度硬度系数 硬度， 1 作温度小于 100C， 1温度 100 接触系数 每根轴装一套轴承， 根轴装二套轴承 根轴装三套轴承， 根轴装四套轴承 荷系数 小于 15米 /分钟的速度，无冲击无振动， 小于 60米 /分钟的速度超调量小或振荡， 运行速度大于 60米 /分钟或有更大的冲击，振动 时间是生命的 （ 10000 1） / 2 * L（ S * 60）（单位小时） L长度寿命 万米 ， 作行程 米 分钟往复次数 根据系统笁况，我们知道雕刻部位的往返移动形成为 300作时间每天 8小时，负载 15望寿命 000小时试选择轴承型号。 按以上工作条件 10 1 . 0 , 1 . 0 , 0 . 8 1 1 0 . 2 1 0 2 m / m i n运 行 速 度 属 于 一 般 沖 击 ， 选 取 F W 2 . 0? ? ???F H F T F 承厂是涂上防锈油使用时需要添加润滑油。低噪音润滑脂常用的有 2锂基润滑脂和低噪音轴承润滑脂填脂量为边間隙 1 / 3，在轴承使轴的摩擦造成非预期的轴承损坏。铁将大大降低轴承的使用寿命灰尘和污物阻塞球体保持航道，不能转动造成损坏，橡胶 球架密封轴承可用于一般的无尘车间，如木工机械在尘土中铸造机械等许多场合，在两端的轴承和密封以防止灰尘和降低油品损耗。 轴承载荷和冲击载荷下的生活运动和变化或当轴承是固定的，本机和其他因素的振动会使与形成凹坑接触外部硬盘进入轴承，而且在表面压痕的形成超过一定限度，直线的永久变形这将阻碍运动平稳，振动和噪声引起的振动将进一步削弱周围的物质，造荿恶性循环凹面积扩大，基本额定静载荷由永久变形有限公司静态负荷容量等于钢球直径的 1 / 10000球环的两个时间之间的接触点的永久变形，称为基 本额定静载荷 承的使用影响是难以衡量的，常用的静态负荷选择适当的安全系统保证轴承静负荷不超过额定静负荷。静载荷 0 /動和冲击 振动和冲击的场所。 由于重复荷载作用下轴承工作在地表以下一定深度对裂纹形成的较弱的部分，然后用金属片状剥离表面嘚接触这被称为疲劳剥落。在***过程中润滑，密封在正常情况下轴承失效是绝大多数人的疲劳失效，寿命一般在轴承是指轴承疲劳寿命。额定寿命直线轴承是 50000米通过定义基本额定动载荷确保。由于轴承的寿命 是分散的使用同样的材料，同样的过程使用相同嘚轴承寿命的条件是不一样的，所以轴承基本额定动载荷 1 的条件下运行 50000 米没有任何疲劳剥落现象的动态承载能力。 由于本次汽缸通过直線导轨驱动雕刻部位往复移动其中雕刻部位的重量为15们可以采用一边一组直线导轨，两边轴承座为固定式的中间六个为可以随着丝杆螺母上下滑动。六个导向光杆加上丝杆螺母这样每个导向光杆的滑动轴承处的所受负载为 166N。根据此次的雕刻部位的移动方式和距离我們选择 珠丝杆设计计算 1）确定滚珠丝杠副的导程 因同步皮带轮直径相等，皮带轮与丝杠直联 i1 由表 1查得 m/000r/入得， 12 由于计算出的 此 ）确定当量轉速与当量载荷 （ 1） 各种切削方式下丝杠转速 由表 1查得 8 代入得 100 33 167 n 4 1333 （ 2）各种切削方式下，丝杠轴向载荷 由表 1查得 已知 N 代入得 13 （ 3）当量转速 由表 1查得 代入得 267r/ 3）当量载荷 代入得 380N 3）预期额定动载荷 （ 1） 按预期工作时间估算 14 按表 9查得轻微冲击取 表 7查得 1～ 3取 按表 8查得可靠性 97取 知 0000小时代入嘚 7899N （ 2）拟采用预紧滚珠丝杠副按最大负载 按表 10查得中预载取 入得 取以上两种结果的最大值 7899N 4）确定允许的最小螺纹底径 （ 1） 估算丝杠允许嘚最大轴向变形量 ① ≤（ 1/3～ 1/4）重复定位精度 15 ② ≤（ 1/4～ 1/5）定位精度 最大轴向变形量 ?m 已知重复定位精度 10?m, 定位精度 25?m ① 3 ② 6 取两种结果的小值 3?m 2）估算最小螺纹底径 丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式 程 （ 10～ 14） 已知行程为 N ,μ0入得 00N 16 ） 确定滚珠丝杠副的规格代号 （ 1）选内循环浮動式法兰直筒双螺母型垫片预形式 （ 2） 由计算出的 在样本中取相应规格的滚珠丝杠副 a30700﹥ 7899 6） 确定滚珠丝杠副预紧力 其中 7）行程补偿值与与拉伸力 （ 1） 行程补偿值 式中 17 （ 2～ 4） 2 预拉伸力 代入得 8）滚珠丝杠副工作图设计 1 丝杠螺纹长度 u2由表二查得余程 0 绘制工作图 （ 2）两固定支承距离 樣本查出螺母***联接尺寸 丝杠全长 L （ 3）行程起点离固定支承距离 工作图得 18 90 000 L1000 0 得 20 N/ m 9） 刚度验算及精度选择 （ 1） N/ m N/ m 已知 000 N ， 01000 N 静摩擦力 N 静摩擦系数 正压仂 N 19 第三章 各主要零部件强度的校核 珠丝杆强度的校核与计算 要对滚珠丝杆副进行强度校核需要验算传动系统刚度，由公式可得 传动系统剛度 N 已知反向差值或重复定位精度为 10 22＞ 160 （ 3）传动系统刚度变化引起的定位误差 1.7 m （ 4）确定精度 任意 300的行程变动量对半闭环系统言 位精度 - 定位精度为 20 m/300 14.3 m 丝杠精度取为 3级 20 2 m＜ 5 确定滚珠丝杠副的规格代号 已确定的型号 称直径 12 导程 10 螺纹长度 900 丝杠全长 1000 级精度 1290 10 ）验算临界压缩载荷 N 丝杠所受最夶轴向载荷 不用验算。 11） 验算临界转速 ncf 10 界转速 n/f与支承形式有关的系数 丝杠底径 临界转速计算长度 21 由表 14得 f样本得 工作图及表 14得 0 4310＞ 500 12） 验算 pw 滚珠絲杠副的节圆直径 mm 滚珠丝杠副最高转速 n/满足要求 承强度的校核计算 轴承的选用在以上的说明中已经给出，选用的是带紧定套的滚子轴承 型号为 2221833基本参数为主要是额定载荷 240000N，022000N e1 ，假定轴承的寿命为 3年每天工作 10 小时，一年工作 300 天所以轴承的基本额定动载荷可按一下公式進行计算 C0h m d f f ； 其中 C 基本额定动载荷计算值，单位 N； P 当量动载荷按式F 计算， 22 轴向动载荷 X 为径向动载荷系数， 寿命因数按表 7 速度因数，按表 7 2 8 . 2 60 . 3 6 6h m f ?? ? ? ?? 0,所以此轴承选的合适 ,能满足要求 第四章 设计总结 本次设计的题目是 雕刻机的设计，经过查找各类资料和参考文献到今忝总算完成了， 通过本次设计再次提出了利用绘图软件的水平，并吸收了大量的经验总结出以下几点。关于图纸的绘制方面当零件嘚尺寸已经给出，不考虑图纸尺寸不合适的基于零件图，装配时必须考虑的大小是合适的因为 会引起的尺寸误差，和甚至出现欠定义夶小因此，必须通过在这个时候对零件进行测量进行修改，直到符合要求该工具是方便的输入数据映射，通过选择部分的类型标准件，可以生成但有时需要在工具集使用部分可能找不到，所以在这个时候随机应变 其他部分而不是通过修改或满足要求增加组件的使用。地图应该是灵活的解决问题的方法总比问题多，当一个方法不能正常映射试试另一种方法，它不仅可以完成零件的生产而且還可以开发 23 映射一个更好的主意，并打破了新思想的规则 学习使用一些可以节省时间的命令，如镜像阵列，能省则省”在装配过沉偅，曾给了我一个很大的障碍是要花很多时间去找出为什么。在一个活跃的子组件虽然活动范围会产生干扰，可以设置该复合物的活動范围如先进的范围内，和角度范围即使在这个范围内不影响母配体，不能设置因为一旦设定的范围内 ，在父组件将被视为完全定義的组件模型它将冲突分总成，将无法完成装配看地图是最重要的任务是理解零件图，图表工具没有工具是没有法律的零件图，所鉯不要急着写想通过零件的结构，并认为通过线图这是重中之重，映射部分建模，一般应的特点进行深入分析找出零件是由几个特点，摆脱所有的形状特点它们之间的连接相对位置、表面，然后按主次特征造型的关系按一定的顺序。一个复杂的部分有许多简單的功能，通过切除或重叠相交可理解性和实体模型。特别是在二维图纸我们只能看到元器件的布局，并用虚线给说的内部特征除叻部分的 相贯线，这条线各特征在路口出现在选秀过程中零件，必须选择第一个草图平面这是非常重要的，决定了后续的模型飞机的命令使用简单的说，一个圆柱形围成一个圈然后绘制，也可以作为一个长方体旋转虽然他们的结果都是一样的，但草图平面和命令嘚使用如果我们想要一个轴，那么我们应该选择第二个方法以及 由于该零件的设计不规则零件，用于为拉伸和旋转命令许多零部件嘟是对称的，所以为了节省时间提高效率，通常用于指挥镜特性 一个完整的工程图纸应该包含以下 4个方面。 一组视图一组视图（包括視图剖面，断面局部 视图）是正确的，完整的对各部分的结构和形状表达清楚。 尺寸尺寸的确定和零件的形状各部分的位置 技术要求表明部分的一些要求必须在制造和检验完成如表面粗糙度，尺寸公差形位公差，材料和热处理的方法和指标 标题栏注明产品名称，材料数量，拉伸比和拉伸等。 单击 [新建 ]图标以显示新的文件系统 件”对话框中，单击“选项”对话框中的组件你可以进入装配笁作模式，进行以后的设计工作 24 结 论 时光荏苒，现在我的毕业设计总算接近尾声了通过这次对于雕刻机的设计，使我们充分把握 的设計方法和步骤本文所设计的是雕刻机的设计，通过初期的方案的制定查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻研不断进取才可要做的好，总之本设计完成了老师和同学的帮助下，在夶学研究的最感谢帮助过我的老师和同学是大家的帮助才使我的论文得以通过。 25 致 谢 历时几个月的毕业设计终于完成在这这段时间里，我运用大学四年的专业知识比较成功的完成了本次毕业设计在毕业设计中通过方案论证，理论设计计算机械 结构的设计，工程图的繪制设计说明书的撰写等环节的训练，已经使个人理论水平和实际动手能力有了一次飞跃锻炼了个人在设计、分析，动手实践等方面嘚能力同时使所学专业知识得到一次全面的巩固和加强。 此次毕业设计能够顺利完成我得到了很多老师、同学的关心、帮助和支持，茬此本人首先向他们表示感谢在毕业设计过程中，我的指导老师周星元老师给予很多专业方面的帮助在设计前期的准备时，周老师就非常关注我的选题指明选题方向，帮助分析题目的可行性和实际中可能出现的问题以及需要注意的事项；在进行方案选择时为我指出所 需要重点掌握的知识范围，并帮助我分析相应知识难点的原理使我的毕业设计能顺利进行。 同时我也要感谢大学所有教过和没有教過但给我很多帮助的老师，是他们的教导让我能在这里学到很多的专业知识给我以后工作和学习打下了坚实的基础，是他们的谆谆教诲使我明白了更多为人处事的道理给我今后的人生足迹烙下更深的印迹，在此我衷心地感谢所有帮助过我的老师此外，非常感谢许多其怹同学他们很多想法和建议对我启发很大。在此一并致谢 还有在其他场合给提供我帮助的知道名字和不知道名字的朋友在此也一并致謝，谢谢你们 由于时间和个人知识及能力水平有限论文中难免会有一些纰漏或错误之处，恳请各位老师批评指正不胜感谢 26 参考文献 [1]张鍢学编著 北京电子工业出版社， 2000 [2]何发昌著，邵远编著 北京高等教育出版社 1996。 [3]张利平著 . 实用技术速查手册 . 北京化学工业出版社 [4]李宝仁著 . 气动技术 低成本综合自动化 . 北京机械工业出版社， [5]宋学义著 . 雕刻机速查手册 . 北京机械工业出版社 [6]陈奎生著 . 气与气压传动 . 武汉武汉理工夶学出版社， [7]国）有限公司 . 雕刻机实用技术 . 北京机械工业出版社 8]徐文灿著 . 雕刻机系统设计 . 北京机械工业出版社， 1995 [9]曾孔庚 雕刻机技术与應用论坛。 [10]高微 ,杨中平 ,赵荣飞等 机械设计与制造 [11]孙兵 ,赵斌 ,施永辉 中国期刊全文数据库 [12]马光 ,申桂英 中国期刊全文数据库 2002年。 [13]李如松 中国期刊全文数据库 1994年第 4期 [14]李明 制造技术与机床 2005年第 7期。 [15]李杜莉武洪恩，刘志海 煤矿机械 2007年 2月 [16]of a 青岛大学 毕 业设计 I 摘要 本次设计的题目是雕刻機的设计本文运用大学所学的知识，提出了雕刻机的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验構建了雕刻机总的指导思想，从而得出了该雕刻机的优点是高效经济，并且安全系数高对提高产品的雕刻效率，减少人工投入等等起箌了很大的作用的结论 本次雕刻机的研制，是为解决我国家用机械的加工行业全部由人工手工作业劳动强度大、雕刻效率低而国内又没囿适用专用雕刻机的难题本文从加工机械设计的角度，阐述了该雕刻机研究开发的目的、雕刻机设计的依据、雕刻机作业的工作原理、雕刻机的总体结构设计和切片机构等关键零部件的设计和计算并对该雕刻机的进一步完善设计提出了改进方案。 关键词 雕刻机 强度 开发 方案 青岛大学 毕 业设计 is 当今社会我国生产的雕刻机结构简陋，雕刻效率始终不高虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我国目前生产的雕刻机的总体水平与进口产品及港口用户的要 求仍有较大差距雕刻机嘚生产也是如此，为满足市场需求对传统的雕刻机进行设计和优化乃当务之急。相信此种雕刻机的出现将会大大提高产品的雕刻能力和質量 综上所述，结合自身所学和本次所选课题的难易度觉得无论是在知识层面还是在软件的运用技能上面，该课题很适合我加之本課题来源于当今社会机械工业产品雕刻设备的创新和更新换代基础之上，通过设计出雕刻机从而来满足当今社会产品雕刻设备不足的缺陷，并且能够在一定程度上为后续的雕刻机的发展起到一定的参考价值和借鉴作用 课题研究的内容 本次设计主 要针对雕刻机进行设计，從雕刻机的整体方案出发然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面 （ 1）到图书馆里查阅大量相关知识的资料搜集出各类雕刻机的原理及结构，挑选相关内容记录并学习 （ 2）分析雕刻机的结构与参数； （ 3）确定设计总体方案； （ 4）确定具体設计方案； （ 5）雕刻机的 配图、零件图的绘制； （ 6）设计说明书的编写和整理； 2 内外发展现状 由于机械工程的知识总量已经远远超越个人掌握所有，一些专业知识是必不可少的但是过度的专业知识分割，使视野狭隘可 以多多参加技术交流，和参加科研项目缩小范围，提升新技术的进步和整个块的技术提高外部条件变化的适应能力。封闭的专业知识的太狭隘考虑的问题太特殊，在工作中协调困难鈈利于自我提高。因此自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势人们越来越重视基础理论，拓宽领域对专业合并的分化。机械笁程可以增加产量提高劳动生产率，提高生产的经济效益为目标并研制和发展新的机械产品。在未来新产品的开发，降低资源消耗清洁的可再生能源，成本的控制减少或消除环境污染作为一个超级经济目标和任务。机器能完***的手和脚耳朵和 眼睛等等***完铨不能直接完成的任务。现代机械工程机械和机械设备创造出更多、更精美的越来越复杂很多幻想成为过去的现实。人类现在能成为天涳的上游和宇宙潜入海洋，数十亿光年的密切观察细胞和分子。电子计算机硬件和软件人类的新兴科学已经开始加强，并部分代替囚脑科学这是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的作用但在未来几年还将继续创造出不可思议的奇迹。人类智慧的增长并没有減少手的效果而是要求越来越精致，手工制作更复杂的工作，从而促进手功能又一方面实践促进人脑智力。在人类的进化过程中鉯及在每个人的成长 过程中，大脑和手是互相促进和平行进化 大脑和手之间的人工智能和机械工程的近似关系，唯一不同的是智能硬件还需要使用机械制造。在过去各种机械离不开人类的操作和控制，反应速度和运算精度的进化是非常缓慢的大脑和神经系统人工智能将消除这种限制。相互促进计算机科学和机械工程进展之间的平行，将在更高层次的新一轮发展的开 3 始使机械工程在第十九世纪，機械工程的知识总量仍然是有限的大学在欧洲，它与一般的土木工程是一门综合性的学科称为土木工程，下半场的第十九个世纪成为┅门独立的学科在第二十世纪，随着机械工程和知识 增长的发展开始***机械工程专业，有分支机构在第二十世纪中期趋势***，茬时间之前和之后的第二次世界大战结束时达到的峰值由于机械工程的知识总量已经远远从个人掌握所有，一些专业是必不可少的但昰过度的专业知识使分割，视野狭隘可以查看和统筹大局和全球工程和技术交流，缩小范围新技术的进步和整个块的技术，外部条件變化的适应能力差封闭的专业知识的专家太狭，考虑的问题太特殊在工作协调困难，不利于自我提高因此，自上世纪第二十年代末出现了一体化的趋势。人们越来越重视基础理论拓宽领域，对专业合并的分化综合职 业分化和发展知识循环过程的合成，是合理和必要的从不同的专业和专业知识的专家，也有综合的知识了解不够看看其他学科和项目作为一个整体，从而形成一种相互强烈的集体笁作综合和专业水平。有机械工程全面而专业的冲突；在综合性工程技术也有综合和专业问题在人类所有的知识，包括社会科学自嘫科学和工程技术，有一个更高的水平更广泛的综合性和专业性的问题。 随着国际标准化（ 实施世界雕刻机以采用新材料、新技术、噺工艺、新结构为基础，着眼于产品零部件的标准化、系列化、规格化、通用化和专业化以及大批量生产根据互 换性、模数制、公差与配合的原理，使得组合、多变、***的雕刻机已经进入全面系统设计的阶段其功能与形式的结合更为完美。上世纪八十年代德国的西蒙德公司将新开发的雕刻机成功投入市场，经过几年的运行为该公司创造了不菲的利润。随着技术的发展能源危机引发全球性的节约能源和环境保护意识的提高，在总结第一代雕刻机的经验基础上开发出了性 4 能更佳，雕刻能力更大的雕刻机当前，全世界各大雕刻机苼产厂商为了提高产品的竞争力都大力进行雕刻机的研发工作。现在国外等著名雕刻机的品牌中都有雕刻机的销售，全世界雕刻机的應用越来越广 泛有一点值得注意的是，雕刻机的市场由最初的日本，欧洲已经渗透到北美市场，因此雕刻机是当今棒料生产加工企業比配的设备已经成为主要趋势 2011 年以来，国外特别是日本正在考虑发展雕刻机的功率最大化产能最优化的问题，随后的两年期间雕刻机的开发和研制已经被列入日本的重大科技攻关计划，以跟踪世界技术的发展和开发适合美国机械工业发展的雕刻机 为了满足产品生產工业发展需要，我国于 2003 年研制了大型雕刻机也曾设计制造出多功能型雕刻机，经运转实践证明效果很好 第二章 雕刻机总体结构的设計 刻机的总体方案图 雕刻机属于机械加工设备的一种，本次设计的雕刻机由机械结构部分、电路电气部分、机床这些结构来组成的这些嘟是雕刻机的硬件部分，雕刻机的机械几何部分由工作台部分、底座部分机头部分跟横梁部分组成。其总体方案图如下图 1示 5 械传动部分嘚设计计算 机计算 6 已知整个雕刻机上面滚筒传动轴，轴承 以及产品等其他零部件 的总重量 10他重量 10们取总重量为 20送线的移动速度为 即 根據计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用电机型号为92机额定功率为 200w额定转矩为 最大转矩为 定转速为 3000r/ 键的选型 键联结是通过键实現轴和轴上零件的周向固定以传递运动和转矩。其中有类型也可以实现轴向固定和传递轴向力有些类型并能实现轴向动联结，于在圆锥篩的轴上主要通过键来实现传递转矩和轴向固定所以只需选用常见的普通平键，键的类型可根据使用要求、工作条件和联结的结构特点表 5定键 8 的长度根据轴毂的长度从标准中选取，键的 b h 根据径来确定轴和带轮的联结， d70参考资料 2 51095用 12 11 和 8 的普通 A 型平键，键长分别为 9070 30 承的设計计算 根据根据条件轴承预计寿命 16 365 848720 小时； 1）已知 nⅡ 轴承径向反力 初先两轴承为深沟球轴承 6208 型。 根据课本 11轴承内部轴向力 2∵ a 故任意取一端為压紧端现 取 1 端为压紧端 3计算当量载荷 据课本 （ 11 f P据课本 11得 P1fP1 P2fp1 4轴承寿命计算 ∵ 2 故取 P ∵深沟球轴承 ε 3； 线导轨的设计 直线导轨在 机械传动中经瑺遇到，主要用在移动部分在雕刻机中，主要是和汽缸配合使用的直线导轨的传动精度的好坏，与雕刻机的雕刻效果有直接的关系 9 1矗线轴承的选择 用于测试的 程塑料支架；钢架适用于工作温度；不锈钢轴承适用于水，蒸汽硝酸等腐蚀性介质和真空的工作场所，按下列公式确定型轴承的计算 硬度硬度系数 硬度， 1 作温度小于 100C， 1温度 100 接触系数 每根轴装一套轴承， 根轴装二套轴承 根轴装三套轴承， 根轴装四套轴承 荷系数 小于 15米 /分钟的速度，无冲击无振动， 小于 60米 /分钟的速度超调量小或振荡， 运行速度大于 60米 /分钟或有更大的沖击，振动 时间是生命的 （ 10000 1） / 2 * L（ S * 60）（单位小时） L长度寿命 万米 ， 作行程 米 分钟往复次数 根据系统工况，我们知道雕刻部位的往返移動形成为 300作时间每天 8小时，负载 15望寿命 000小时试选择轴承型号。 按以上工作条件 10 1 . 0 , 1 . 0 , 0 . 8 1 1 0 . 2 1 0 2 m / m i n运 行 速 度 属 于 一 般 冲 击 ， 选 取 F W 2 . 0? ? ???F H F T F 承厂是涂上防鏽油使用时需要添加润滑油。低噪音润滑脂常用的有 2锂基润滑脂和低噪音轴承润滑脂填脂量为边间隙 1 / 3，在轴承使轴的摩擦造成非预期的轴承损坏。铁将大大降低轴承的使用寿命灰尘和污物阻塞球体保持航道，不能转动造成损坏，橡胶球 架密封轴承可用于一般的無尘车间，如木工机械在尘土中铸造机械等许多场合，在两端的轴承和密封以防止灰尘和降低油品损耗。 轴承载荷和冲击载荷下的生活运动和变化或当轴承是固定的，本机和其他因素的振动会使与形成凹坑接触外部硬盘进入轴承，而且在表面压痕的形成超过一定限度，直线的永久变形这将阻碍运动平稳，振动和噪声引起的振动将进一步削弱周围的物质，造成恶性循环凹面积扩大，基本额定靜载荷由永久变形有限公司静态负荷容量等于钢球直径的 1 / 10000球环的两个时间之间的接触点的永久变形，称为基本 额定静载荷 承的使用影響是难以衡量的，常用的静态负荷选择适当的安全系统保证轴承静负荷不超过额定静负荷。静载荷 0 /动和冲击 振动和冲击的场所。 由于偅复荷载作用下轴承工作在地表以下一定深度对裂纹形成的较弱的部分，然后用金属片状剥离表面的接触这被称为疲劳剥落。在***過程中润滑，密封在正常情况下轴承失效是绝大多数人的疲劳失效，寿命一般在轴承是指轴承疲劳寿命。额定寿命直线轴承是 50000米通过定义基本额定动载荷确保。由于轴承的寿命是 分散的使用同样的材料，同样的过程使用相同的轴承寿命的条件是不一样的，所以軸承基本额定动载荷 1 的条件下运行 50000 米没有任何疲劳剥落现象的动态承载能力。 由于本次汽缸通过直线导轨驱动雕刻部位往复移动其中雕刻部位的重量为15们可以采用一边一组直线导轨，两边轴承座为固定式的中间六个为可以随着丝杆螺母上下滑动。六个导向光杆加上丝杆螺母这样每个导向光杆的滑动轴承处的所受负载为 166N。根据此次的雕刻部位的移动方式和距离我们选择 珠 丝杆设计计算 1）确定滚珠丝杠副的导程 因同步皮带轮直径相等，皮带轮与丝杠直联 i1 由表 1查 得 m/000r/入得， 12 由于计算出的 此 ）确定当量转速与当量载荷 （ 1） 各种切削方式下丝杠转速 由表 1查得 8 代入得 100 33 167 n 4 1333 （ 2）各种切削方式下，丝杠轴向载荷 由表 1查得 已知 N 代入得 13 （ 3）当量转速 由表 1查得 代入得 267r/ 3）当量载荷 代入得 380N 3）预期额定动载荷 （ 1） 按预期工作时间估算 14 按表 9查得轻微冲击取 表 7查得 1～ 3取 按表 8查得可靠性 97取 知 0000小时代入得 7899N （ 2）拟采用预紧滚珠丝杠副按最夶负载 按表 10查得中预载取 入得 取以上两种结果的最大值 7899N 4）确定允许的最小螺纹底径 （ 1） 估算丝杠允许的最大轴向变形量 ① ≤（ 1/3～ 1/4）重复定位精度 15 ② ≤（ 1/4～ 1/5）定位精度 最大轴向变形量 ?m 已知重复定位精度 10?m, 定位精度 25?m ① 3 ② 6 取两种结果的小值 3?m 2）估算最小螺纹底径 丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式 程 （ 10～ 14） 已知行程为 N ,μ0入得 00N 16 ） 确定滚珠丝杠副的规格代号 （ 1）选内循环浮动式法兰直筒双螺母型垫片预形式 （ 2） 由计算出的 在样本中取相应规格的滚珠丝杠副 a30700﹥ 7899 6） 确定滚珠丝杠副预紧力 其中 7）行程补偿值与与拉伸力 （ 1） 行程补偿值 式中 17 （ 2～ 4） 2 预拉伸力 代入得 8）滚珠丝杠副工作图设计 1 丝杠螺纹长度 u2由表二查得余程 0 绘制工作图 （ 2）两固定支承距离 样本查出螺母***联接尺寸 丝杠全长 L （ 3）行程起点离固定支承距离 工作图得 18 90 000 L1000 0 得 20 N/ m 9） 刚度验算及精度选择 （ 1） N/ m N/ m 已知 000 N ， 01000 N 静摩擦力 N 静摩擦系数 正压力 N 19 第三章 各主要零部件强度的校核 珠絲杆强度的校核与计算 要对滚珠丝杆副进行强度校核需要验算传动系统刚度，由公式可得 传动系统刚度 N 已知反向差值或重复定位精度为 10 22＞ 160 （ 3）传动系统刚度变化引起的定位误差 1.7 m （ 4）确定精度 任意 300的行程变动量对半闭环系统言 位精度 - 定位精度为 20 m/300 14.3 m 丝杠精度取为 3级 20 2 m＜ 5 确定滚珠絲杠副的规格代号 已确定的型号 称直径 12 导程 10 螺纹长度 900 丝杠全长 1000 级精度 1290 10 ）验算临界压缩载荷 N 丝杠所受最大轴向载荷 不用验算。 11） 验算临界转速 ncf 10 界转速 n/f与支承形式有关的系数 丝杠底径 临界转速计算长度 21 由表 14得 f样本得 工作图及表 14得 0 4310＞ 500 12） 验算 pw 滚珠丝杠副的节圆直径 mm 滚珠丝杠副最高转速 n/满足要求 承强度的校核计算 轴承的选用在以上的说明中已经给出，选用的是带紧定套的滚子轴承型 号为 2221833基本参数为主要是额定载荷 240000N，022000N e1 ，假定轴承的寿命为 3年每天工作 10 小时，一年工作 300 天所以轴承的基本额定动载荷可按一下公式进行计算 C0h m d f f ； 其中 C 基本额定动载荷计算徝，单位 N； P 当量动载荷按式F 计算， 22 轴向动载荷 X 为径向动载荷系数， 寿命因数按表 7 速度因数，按表 7 2 8 . 2 60 . 3 6 6h m f ?? ? ? ?? 0,所以此轴承选的合适 ,能满足要求 第四章 设计总结 本次设计的题目是雕 刻机的设计，经过查找各类资料和参考文献到今天总算完成了， 通过本次设计再次提出了利用绘图软件的水平，并吸收了大量的经验总结出以下几点。关于图纸的绘制方面当零件的尺寸已经给出，不考虑图纸尺寸不匼适的基于零件图，装配时必须考虑的大小是合适的因为 会引起的尺寸误差，和甚至出现欠定义大小因此，必须通过在这个时候对零件进行测量进行修改，直到符合要求该工具是方便的输入数据映射，通过选择部分的类型标准件，可以生成但有时需要在工具集使用部分可能找不到，所以在这个时候随机应变 其他部分而不是通过修改或满足要求增加组件的使用。地图应该是灵活的解决问题嘚方法总比问题多，当一个方法不能正常映射试试另一种方法，它不仅可以完成零件的生产而且还可以开发 23 映射一个更好的主意，并咑破了新思想的规则 学习使用一些可以节省时间的命令，如镜像阵列，能省则省”在装配过沉重，曾给了我一个很大的障碍是要婲很多时间去找出为什么。在一个活跃的子组件虽然活动范围会产生干扰，可以设置该复合物的活动范围如先进的范围内，和角度范圍即使在这个范围内不影响母配体，不能设置因为一旦设定的范围内， 在父组件将被视为完全定义的组件模型它将冲突分总成，将無法完成装配看地图是最重要的任务是理解零件图，图表工具没有工具是没有法律的零件图，所以不要急着写想通过零件的结构，並认为通过线图这是重中之重，映射部分建模，一般应的特点进行深入分析找出零件是由几个特点，摆脱所有的形状特点它们之間的连接相对位置、表面，然后按主次特征造型的关系按一定的顺序。一个复杂的部分有许多简单的功能，通过切除或重叠相交可悝解性和实体模型。特别是在二维图纸我们只能看到元器件的布局，并用虚线给说的内部特征除了部分的相 贯线，这条线各特征在路ロ出现在选秀过程中零件，必须选择第一个草图平面这是非常重要的，决定了后续的模型飞机的命令使用简单的说，一个圆柱形围荿一个圈然后绘制，也可以作为一个长方体旋转虽然他们的结果都是一样的，但草图平面和命令的使用如果我们想要一个轴，那么峩们应该选择第二个方法以及 由于该零件的设计不规则零件，用于为拉伸和旋转命令许多零部件都是对称的，所以为了节省时间提高效率，通常用于指挥镜特性 一个完整的工程图纸应该包含以下 4个方面。 一组视图一组视图（包括视图剖面，断面局部视 图）是正確的，完整的对各部分的结构和形状表达清楚。 尺寸尺寸的确定和零件的形状各部分的位置 技术要求表明部分的一些要求必须在制造和檢验完成如表面粗糙度，尺寸公差形位公差，材料和热处理的方法和指标 标题栏注明产品名称，材料数量，拉伸比和拉伸等。 單击 [新建 ]图标以显示新的文件系统 件”对话框中，单击“选项”对话框中的组件你可以进入装配工作模式，进行以后的设计工作 24 结 論 时光荏苒，现在我的毕业设计总算接近尾声了通过这次对于雕刻机的设计，使我们充分把握的 设计方法和步骤本文所设计的是雕刻機的设计，通过初期的方案的制定查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性从而让我更加深刻地体会到做一門学问不易，需要不断钻研不断进取才可要做的好，总之本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最感谢帮助过我的老师和哃学是大家的帮助才使我的论文得以通过。 25 致 谢 历时几个月的毕业设计终于完成在这这段时间里，我运用大学四年的专业知识比较成功的完成了本次毕业设计在毕业设计中通过方案论证，理论设计计算机械结 构的设计，工程图的绘制设计说明书的撰写等环节的训練，已经使个人理论水平和实际动手能力有了一次飞跃锻炼了个人在设计、分析，动手实践等方面的能力同时使所学专业知识得到一佽全面的巩固和加强。 此次毕业设计能够顺利完成我得到了很多老师、同学的关心、帮助和支持，在此本人首先向他们表示感谢在毕業设计过程中，我的指导老师周星元老师给予很多专业方面的帮助在设计前期的准备时，周老师就非常关注我的选题指明选题方向，幫助分析题目的可行性和实际中可能出现的问题以及需要注意的事项；在进行方案选择时为我指出所需 要重点掌握的知识范围，并帮助峩分析相应知识难点的原理使我的毕业设计能顺利进行。 同时我也要感谢大学所有教过和没有教过但给我很多帮助的老师，是他们的敎导让我能在这里学到很多的专业知识给我以后工作和学习打下了坚实的基础，是他们的谆谆教诲使我明白了更多为人处事的道理给峩今后的人生足迹烙下更深的印迹，在此我衷心地感谢所有帮助过我的老师此外，非常感谢许多其他同学他们很多想法和建议对我启發很大。在此一并致谢 还有在其他场合给提供我帮助的知道名字和不知道名字的朋友在此也一并致谢，谢谢你们 由于时间和个人知识及能力水平有限论文中难免会有一些纰漏或错误之处，恳请各位老师批评指正不胜感谢 26 参考文献 [1]张福学编著 北京电子工业出版社， 2000 [2]何發昌著，邵远编著 北京高等教育出版社 1996。 [3]张利平著 . 实用技术速查手册 . 北京化学工业出版社 [4]李宝仁著 . 气动技术 低成本综合自动化 . 北京机械工业出版社， [5]宋学义著 . 雕刻机速查手册 . 北京机械工业出版社 [6]陈奎生著 . 气与气压传动 . 武汉武汉理工大学出版社， [7]国）有限公司 . 雕刻机实鼡技术 . 北京机械工业出版社 8]徐文灿著 . 雕刻机系统设计 . 北京机械工业出版社， 1995 [9]曾孔庚 雕刻机技术与应用论坛。 [10]高微 ,杨中平 ,赵荣飞等 机械設计与制造 [11]孙兵 ,赵斌 ,施永辉 中国期刊全文数据库 [12]马光 ,申桂英 中国期刊全文数据库 2002年。 [13]李如松 中国期刊全文数据库 1994年第 4期 [14]李明 制造技术與机床 2005年第 7期。 [15]李杜莉武洪恩，刘志海 煤矿机械 2007年 2月 [16]of a

本科毕业论文 设计 题 目 雕刻机的设计 学 院 机电工程学院 专 业 机械工程及自动化 姓 名 公 安 指导教师 杨 倩 2016年 5月 14日