摘 要
數控機床作為現代工業生產的重要設備，對國民經濟的發展有著重要的作用，立式加工中心作為數控加工技術的核心，通過對其研究，可以深入了解數控技術未來的發展方向。本文主要完成了VMC850立式加工中心Y軸的機械傳動結構設計，主要包括立式加工中心的發展現狀，主要零部件的設計和強度校核。
VMC850立式加工中心的Y軸傳動結構主要是由電機、滾珠絲杠、螺母、直線導軌、聯軸器、軸承以及床身組成，根據設計要求，本文主要完成了以下設計：
（1）完成VMC850立式加工中心Y軸的滾珠絲桿副的設計及校核；
（2）完成VMC850立式加工中心Y軸直線導軌的選型及校核；
（3）完成VMC850立式加工中心Y軸的電機選型計算，聯軸器選型計算，軸承的選型及校核；
（4）完成VMC850立式加工中心Y軸床身的設計。
通過本次VMC850立式加工中心Y軸結構的設計，了解學習到更加先進的數控制造技術，推動了我國工業制造的發展。
關鍵詞：立式加工中心，滾珠絲杠，直線導軌，solidworks
目 ?錄
1 ?緒論?? ?1
1.1 引言?? ?1
1.2 課題研究的目的及意義?? ?1
1.2.1 國內研究現狀?? ?1
1.2.2 ?國外研究現狀?? ?2
1.3 ?本文研究的內容和方法?? ?3
1.3.1 ?設計原始數據?? ?3
1.3.2 ?主要工作內容和方法?? ?3
1.4 ?本章小結?? ?3
2 ?VMC850立式加工中心Y軸結構設計?? ?4
2.1 VMC850立式加工中心的總體介紹?? ?4
2.2 滾珠絲杠的計算選擇?? ?4
2.2.1 ?絲杠螺母機構的介紹?? ?4
2.2.2 ?滾珠絲杠副的組成及特點?? ?5
2.2.3 ?滾珠絲杠機構的優點?? ?5
2.2.4 ?絲杠的選型計算?? ?6
2.2.5 ?螺母的選型?? ?8
2.3 直線導軌的的計算選擇?? ?9
2.3.1 ?直線導軌的介紹?? ?9
2.3.2 ?直線導軌的優點?? ?10
2.3.3 ?直線導軌的選型?? ?10
2.3.4 ?直線導軌的校核?? ?11
2.4 伺服電動機的選擇?? ?12
2.5 聯軸器的選擇?? ?13
2.6 軸承的選型計算及校核?? ?14
2.7 本章小結?? ?15
3 ?VMC850立式加工中心床身結構設計?? ?16
3.1 床身的材料?? ?16
3.2 床身時效處理?? ?16
3.3 床身結構設計?? ?16
3.3.1 ?床身截面形狀設計?? ?16
3.3.2 ?壁厚的確定?? ?17
3.3.3 ?加強肋的設計?? ?17
3.4 床身的熱變形?? ?18
3.5 潤滑與密封?? ?19
3.6 本章小結?? ?19
4 ?VMC850立式加工中心Y軸結構設計?? ?20
4.1 建模軟件介紹?? ?20
4.2 Y軸的結構設計?? ?21
5 ?結論?? ?22
5.1 總結?? ?22
5.2 展望?? ?23
參考文獻?? ?24
致 ?謝?? ?26
1 ?緒論
1.1 引言
數控技術作為現代制造業的關鍵，在國家發展中伴隨著至關重要的角色，可以說在一定程度上，數控技術反映著一個國家制造業的整體水平。立式加工中心作為數控加工的核心設備，通過研究立式加工中心的特點，可以學習到更加先進的數控技術。可以了解高性能加工中心未來的發展趨勢，提高我們國家的自主研發能力。我國是工業制造大國，對數控機床需求比較大，因此設計制造高端立式數控機床就顯得格外重要[1]。
1.2 課題研究的目的及意義
通過對市場的調研，我們發現，目前立式加工中心的發展比較迅速，競爭比較激烈，市場需求大，因此為提高產品的核心市場競爭力，我國急需要開發一種性能強悍的數控立式加工中心。目前發達國家，尤其是德國、日本和美國的數控機床技術處于世界領先地位，而我國作為一個龐大的工業制造大國，數控機床更是被譽為機床之母，因此應提高我國的工業制造能力。目前我國VMC850立式加工中心已經廣泛應用于各行各業中，尤其是航天航空、汽車制造等領域更是離不開數控立式機床，從經濟方面來說，發展數控技術，提高我國的工業水平，也會帶來巨大的經濟收益，推動我國國民經濟的發展。從技術層面講，對于現代數控機床來說，高性能的立式加工中心具有更大的發展潛力，我國從上世紀70年代發展機械加工以來，大部分時間采用的都是普通的機床，相比于國外來說，存在比較大的差距，高性能加工中心除了切削速度提高以外，機器加工的效率也到了大大的提升。。在高速切削狀態下，95%的切削熱還來不及傳遞給工作件就被切屑帶走，工件基本保持冷態，因而特別適合加工容易受熱變形的工件。高速切削時，機床激振頻率遠遠大于機器的固有頻率，從而避免共振的發生，從而使得工件在加工時振動小。于此同時立式加工中心的加工精度也比較高，因此研發設計高速立式數控機床，對推動我國制造業具有深遠的意義[2][3]。
1.2.1 國內研究現狀
從上世紀九十年代末開始，在國家擴大內需的拉動下，國內數控技術快速發展，市場占有率也不斷上升，推動國民經濟增長，為機床領域提供了前所未有的發展機遇。于此同時成立了很多機床制造公司，例如沈陽機床廠、大連機床廠等。隨著科技的發展，開始研究數控機床，不斷追求更高性能的技術。針對高精度數控加工，很多工廠開始自己的探索創新，有一些廠家在立式加工中心的的控制軸方面不斷研發，提出再加1-2個軸，形成多軸控制，這樣對于一些復雜的零件或者復雜曲面可以完成一次裝夾，大大提高機床的工作效率。
在產品的研發設計方面，由于用戶的嚴格要求，數控機床不斷更新換。在數控系統方面，經過20多年的發展，我國已經基本掌握核心技術，建立了我們自己數控系統，培養了一批又一批的數控人才，擁有自主研發設計的數控技術平臺[4][5]。近年來，隨著科學技術的發展，涌現出非常多的結構創新、性能優良的高速數控加工中心[6]。在驅動方式上，已經由原來的伺服電機和滾珠絲杠已經發展成現在的直線電機，從開始的三軸加工發展到現在的五軸加工。從數控機床不斷創新發展的過程中，可以看到無數中國工程師的辛勤付出，目前在我國，高速立式數控加工中心已經廣泛應用于模具生產、工業制造、航天航海等重要領域。
1.2.2 ?國外研究現狀
1952年美國設計制造了第一臺數控系統，開創了世界數控技術發展的先河，20世紀80年代中期，數控基礎進入高速發展階段，1986年，三菱推出32位處理器的高速數控系統[7]，90年代后，隨著計算機數字芯片技術的發展，數控機床也得到了高速的發展，利用計算機強大的數據處理能力，數控系統具有更好地適用性和擴展性。進入21世紀，國外數控技術在控制精度上取得突破進展，推出Ai納米高精度控制技術，可以充分保證插補中控制的精確性，實現納米級插補。如下圖1-1
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