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五轴超声波机床主轴箱结构设计(含CAD零件图装配图)

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资料介绍:

五轴超声波机床主轴箱结构设计(含CAD零件图装配图)(任务书,开题报告,论文说明书16000字,CAD图5张)
摘要
五轴超声波机床主轴箱是五轴超声波机床上的重要部件,用以布置机床工作主轴及其传动零件,包括主轴组件,传动机构,超声波加工机构,制动装置等。它的主要作用是支撑主轴并使其旋转,实现主轴启动、进给、制动、变速;超声波发生、换能等功能。
五轴超声波机床是将特种加工、五轴加工与传统机床有机结合,五轴加工有着高精度、高效率的特点,超声加工则适用于各种硬脆材料的加工。五轴超声波机床的研制有效解决了传统加工方式针对硬脆性材料和硬脆性复合材料高效率加工难的问题。[1]本次设计我要在铣床基础上开发五轴超声波机床,设计包含主轴箱传动结构设计、超声波加工结构、五轴进给机构三个方面。其中主轴箱结构设计采用传统分级变速方式变速,超声波加工机构采用夹心式压电超声换能器结构,五轴进给机构采用双转台机构设计。
其中超声波加工结构在传统的结构基础上,提出了一种新型的旋转超声加工装置,可实现与数控机床或铣床的结合。
关键词:旋转超声加工,五轴加工,传动机构 
Abstract
Five-axis ultrasonic machine spindle box is an important part of the five-axis ultrasonic machine tool, to arrange the machine tool spindle and its transmission parts, including the spindle assembly, transmission mechanism, ultrasonic processing mechanism, braking device. Its main role is to support the main shaft and make it rotate, to achieve the spindle start, feed, brake, speed; ultrasonic, energy conversion and other functions.
Five-axis ultrasonic machine tools combine special machining, five-axis machining and traditional machine tools. Five-axis machining is characterized by high precision and high efficiency. Ultrasonic machining is suitable for the processing of various hard and brittle materials. The development of a five-axis ultrasonic machine tool has effectively solved the problem of high-efficiency machining of hard and brittle materials and hard brittle composite materials in traditional processing methods. The design includes three aspects: spindle box transmission structure design, ultrasonic machining structure, and five-axis feed mechanism. The headstock structure design adopts the traditional stepping speed change method. The ultrasonic processing mechanism adopts a sandwich piezoelectric ultrasonic transducer structure. The five-axis feed mechanism adopts a double turntable mechanism design.
The ultrasonic processing structure is based on the traditional structure, and a new type of rotary ultrasonic machining device is proposed, which can be combined with a numerical control machine tool or a milling machine.
Keywords: rotary ultrasonic machining, five-axis machining, transmission mechanism

2.1、五轴超声波机床简介
五轴超声波铣床是一种用途广泛的机床。它是由三个直线轴和两个回转轴组成的,能够加工各种硬脆性材料以及各种拥有复杂曲面特点的被加工零件。其回转轴一般选择A、C轴或A、B轴,其结构主要可分为双转台型、双摆头型和头摆工作台旋转式三种。其中双转台型结构是将原本安装在摆头上的旋转轴移动到装夹工件的动作台上,结构比较简单。综合考虑本次设计采用双转台型结构。
2.2.1机床的主要技术参数
    设计机床第一步,首先需确定相关的参数,相关参数是主传动和进给传动等结构设计的依据,关系到所设计的机床最终能否达到预期目标正常工作,这里我们主要拟定主传动系统的主要参数。
2.2、五轴超声波机床主轴箱主要参数
    五轴超声波铣床主要参数如下:
    主轴:
    主轴前轴承直径                                         108mm
    主轴轴向移动距离                                        70mm
    部件间主要尺寸:
    主轴端面到工作台面的距离                              50~400mm
    机动性能:
    主轴转速级数                                               18
    主轴转速范围                                        30~1500r/min
    主电机功率                                              7.5KW
   
2.3传动系统的设计
2.3.1拟定参数
    因为设计机床的精度较高,所以将该机床设计为分级变速18级铣床,为了减少速度的相对损失,采用更精准的公比,即φ=1.26,主运动分级z=18,根据主轴参数确定各级转速分别为30,37.5r/min,47.5r/min,60r/min,75r/min,95r/min,118r/min,150r/min,190r/min,235r/min,300r/min,375r/min,475r/min,600r/min,750r/min,950r/min,1180r/min,1500r/min。
 

五轴超声波机床主轴箱结构设计(含CAD零件图装配图)
五轴超声波机床主轴箱结构设计(含CAD零件图装配图)


目录
摘要    I
Abstract    II
第一章绪论    1
1.1设计的背景、目的和意义    1
1.2国内外研究现状    1
1.3课题研究内容、预期目标    1
第二章总体设计    2
2.1、五轴超声波机床简介    2
2.2.1机床的主要技术参数    2
2.2、五轴超声波机床主轴箱主要参数    2
2.3 传动系统的设计    2
2.3.1拟定参数    2
2.3.2 选择传动结构和结构网    3
2.3.3拟定转速图    4
2.3.4确定齿轮齿数、绘制传动系统图    6
2.4  估算、验算传动件    9
2.4.1估算、验算传动轴    9
2.4.2估算、验算齿轮模数    14
2.5 主轴箱展开图的设计    17
2.5.1 齿轮块的设计    17
2.5.2 传动轴设计    18
2.5.3 主轴组件设计    19
2.5.4轴的空间布置    21
2.5.5箱体的设计    22
第三章进给系统设计    22
3.1总体方案设计    22
3.2直线运动机械结构方案配置    22
3.3.回转运动机械结构配置方案    23
3.3.1力矩电机结构与传统结构的比较    23
3.3.2力矩电机直驱双摆式铣头结构方案    24
第四章旋转超声加工结构的设计    25
4.1旋转超生加工简介    25
4.2旋转超声加工的结构及原理    25
4.2.1旋转超声加工的结构    25
4.2.2超声波加工原理    26
4.2.3旋转超声加工的加工原理    27
4.3旋转超声加工装置的组成及选件    27
4.3.1超声波发生器的介绍和选择    27
4.3.2超声波换能器的介绍和选择    28
4.3.3超声变幅杆    28
4.4旋转超声加工装置的设计计算    29
4.4.1超声换能器设计    29
4.4.2变幅杆设计    31
4.5超声波加工装置各部分的连接与固定    34
4.5.1超声波发生器与超声波振荡系统的连接    34
4.5.2变幅杆和换能器的连接方式    34
4.5.3变幅杆的固定    35
4.5.4旋转超声加工机构装置结构上的实现方法    35
第五章总结与展望    36
参考文献    36
致谢    37