数控外圆磨床的结构设计(含CAD零件图装配图)

数控外圆磨床的结构设计(含CAD零件图装配图)(任务书,开题报告,论文说明书15000字,CAD图8张)
摘要
数控外圆磨床是数控系统与普通外圆磨床的结合，利用数控技术对加工过程进行控制。主要是由数控装置、伺服系统和床身、工作台、砂轮架等组成。
在本课题的设计过程中，在参考了大量的文献资料，设计资料，国家标准后，综合运用了机械设计、机电一体化的理论技术，完成对数控外圆磨床的结构设计工作。在这次的设计过程中，主要完成了以下工作：砂轮主轴的设计、横向和纵向进给系统的计算与校核、导轨结构的选型以及头架主轴的计算与校核。同时根据机械设计原理和磨削理论，对关键零件进行了手动校核。

关键词：数控外圆磨床；砂轮主轴；进给机构；设计计算；校核
 
Abstract
The CNC cylindrical grinding machine adopts digital control technology. The machine’s body is equipped with a program control system. The main equipment includes control medium, numerical control device, servo system and body, worktable, gringding wheel frame, head frame, tail frame and other parts.
In the process of designing the subject, after consulting a large number of documents, design materials, and national standards, the mechanical design and electromechanical integration were utilized to solve the structural design problems of the CNC cylindrical grinding machine. The design process mainly completed the design of the grinding wheel spindle working system, the design of the feed system, the guide rail design, and the design of the headstock spindle working system. At the same time, depending on mechanical design principles and grinding theory, the key parts were manually checked.

Key Words：CNC Cylindrical Grinder; Grinding Wheel Spindle; Feeding Mechanism; Design Calculation; Checking

总体方案设计
    外圆磨削加工，顾名思义，就是使用磨具对零件的外圆周表面进行加工，使零件达到加工要求。这种方式可以用来加工圆柱表面，圆锥表面、端面等。此次设计的数控外圆磨床用于加工外圆表面以及端面，其它表面的加工不在此次设计里面。
    同时外圆磨削的方式按照进给的方法不同也分成两种，一种是纵向磨削法，这种方法的特点是磨削的时候砂轮旋转、工件相对于砂轮反向转动，与此同时工件与工作台一起进行纵向的进给。在加工零件的一个行程之后，砂轮周期地做一次横向进给运动，多次进行直到达到要求的加工质量。另外一种是横磨法，此种方式则是工件做旋转运动，没有纵向运动，砂轮持续地进行进给，直到磨去全部余量[7]。
2.1 运动形式
    由以上的磨削知识可得，外圆磨削的运用形式为：
    （1）主运动：砂轮的圆周运动，工件的圆周运动，砂轮和零件的两个方向的进给；
    （2）辅助运动：尾座的运动等。
2.2 加工零件形式
    此次设计主要针对外圆柱形表面的零件，比如圆柱形阶梯轴。由此，此次设计的外圆磨床的砂轮架与头架工作台均不能进行旋转。
2.3 外圆磨床的主要结构
参考M1432A型万能外圆磨床的结构形式。
    其中，需要设计的结构主要有工作头架，工作台，砂轮架，尾架，床身，导轨，头架以及砂轮的运动结构。内圆磨具以及数控结构在此次设计中没有涉及。
2.4 总体结构设计
2.4.1头架与砂轮架部分设计
    数控外圆磨床的头架部件与砂轮架的数控方面的设计主要是利用数控装置对工件的旋转运动以及砂轮的旋转运动进行控制。为简化结构，使机床的整体布局更为紧凑，选择通过带传动的主传动形式。
    利用变速电机本身的调速，不使用变速箱进行速度的变换，这样在一定程度上能够减少因齿轮传动带来的震动和各种不利影响。同时选择转速能够在40-500r/min转速这个以分段的电机，用来加工不同直径，不同材料，表面质量不同的工件[8]。
    砂轮的旋转运动也采取此种方式，不同的是由于砂轮不需要进行很大范围内的调速，只需要保证砂轮的线速度小于35m/s即可，在此速度下，砂轮的磨削效率较高。

 

目录
第1章绪论    1
1.1 选题背景及其意义    1
1.2国内外研究概况    1
1.3 课题的研究内容    2
第2章总体方案设计    3
2.1 运动形式    3
2.2 加工零件形式    3
2.3 外圆磨床的主要结构    3
2.4 总体结构设计    3
2.4.1头架与砂轮架部分设计    3
2.4.2 伺服进给系统的选择    4
2.4.3 导轨的选择    4
2.4.4 计算机系统的选择    4
第3章砂轮架设计    6
3.1 电机的选型    6
3.2 传动设计    6
3.2.1 动力传递选择    6
3.2.2 同步带计算选型[14]    7
3.3 砂轮主轴的设计及校核    9
3.3.1 确定砂轮主轴的最小直径    9
3.3.2 轴的设计计算    9
3.3.3 砂轮主轴的校核    10
3.3.4 利用ANSYS软件进行静力学分析    11
3.3.5 轴承的校核    12
第4章头架部分设计计算    14
4.1 电机的选择    14
4.2 传动设计    14
4.3 头架主轴的设计与校核    16
4.3.1 材料的选择与热处理选择    16
4.3.2 主轴直径的选择    16
4.3.3 主轴轴承的选择及校核    17
4.3.4 轴的结构形式的确定    18
4.3.5 轴的结构图    18
4.3.6 轴的校核    19
第5章工作台进给传动系统的设计    20
5.1 电机和丝杠联接形式    20
5.2 支承形式的选择    20
5.3 估计技术参数    21
5.4 滚珠丝杠的计算及选择    21
5.5 确定丝杠支承轴承    25
5.6 横向进给滚珠丝杠的校核    25
5.6.1 校核临界压缩负荷    25
5.6.2 校核临界转速    26
5.6.3 校核寿命    26
5.7 横向进给传动系统的变形计算    26
5.7.1 丝杠的拉压变形量计算    26
5.7.2 丝杠扭转的变形量计算    27
5.7.3丝杠的轴向变形    27
5.7.3 轴承的轴向变形量计算    27
5.8 横向进给伺服电机的选择与校核    27
5.8.1 电机的选择    28
5.8.2 电机的校核    29
5.9 联轴器的选择    29
5.10.导轨的选择    30
结论    32
参考文献    33
致谢    34