【轻型龙门铣床设计】其中的“垂直铣头水平运动进给箱的设计”
【摘要】： 本课题通过对各种龙门铣床的分析研究，将对龙门铣床垂直铣头水平运动进给箱系统进行了详细的、具有改进性的设计。除此之外，还将利用二维装配图对所有的零部件进行模拟模拟装配。可以更加直观，清晰的了解机床结构。最重要的是，可以利用装配模型可以进行后续的装配干涉分析、运动仿真模拟，还可以在装配环境中对零件进行设计、编辑、修改。利用这些功能，能有效避免产品设计中经常带来的尺寸不匹配，零件干涉等问题。
关键词： 龙门铣床 铣头 进给箱
Bstract：This paper through the analysis and study of various Longmen milling machine, milling machine vertical milling head of Longmen horizontal movement of the feed box system is designed with detailed and improved. In addition, will also use 2D assembly drawing simulation assembly of all components. Can be more intuitive, clear understanding of the structure of machine tool. The most important is, can use the assembly model can be used for subsequent assembly motion simulation and interference analysis, but also in the assembly of parts of the design, edit and modify. Using these features, can effectively avoid the frequent product design size does not match the parts, interference and other issues.
Keywords: Longmen milling machine feed box
目录
绪论 6
第一章 龙门铣床的简介 7
1.1龙门铣床的发展及分类 7
1.1.1 国内数控龙门铣床发展 7
1.1.2我国数控龙门铣床发展趋势 7
1.2.1龙门铣床的定义 9
1.2.2龙门铣床的结构 9
1.3龙门铣床的划分 10
1.3.1能力划分 10
1.3.2系统划分 10
第二章 龙门铣床铣头进给箱的设计 11
2.1铣头进给箱的设计原理 11
2.2箱体的设计及规范 11
2.2.1箱体的主要功能 11
2.2.2设计的主要问题和设计要求 11
2.2.3箱体结构设计 11
2.3各轴承的选择 12
2.4蜗轮蜗杆的设计 12
2.4.1蜗轮蜗杆设计概述 12
2. 4.2设计准则 13
第三章 牙嵌式离合器的设计 14
3.1牙嵌式离合器的简单介绍 14
3.1.1牙嵌式离合器的安转安装 14
3.1.2工作环境 14
3.2牙嵌离合器的操纵机构的设计 14
3.2.1结构设计 14
3.2.2设计要点 15
3.2.3效果 15
第四章 变频电机的设计 17
4.1变频调速系统 17
4.1.1变频调速电动机 17
4.2 变频调速系统主要特性 17
4.2.1转矩/转速性能 17
4.2.2电压/转速特性 18
4.3变频电机的设计 19
4.3.1电磁设计 19
4.3.2结构设计 19
4.3.3绝缘强度 19
4.3.4冷却方式 20
4.3.4滑动轴承 20
4.3.5轴电流防止 21
结束语 23
致谢 24
参考文献 25
一、选题简介、意义
龙门铣床加工精度和生产率均较高，适合在成批和大量生产中加工大型工件的平面和斜面。数控龙门铣床还可加工空间曲面和一些特型零件。龙门铣床由立柱和顶梁构成门式框架。横梁可沿两立柱导轨作升降运动。横梁上有1~2个带垂直主轴的铣头，可沿横梁导轨作横向运动。两立柱上还可分别安装一个带有水平主轴的铣头，它可沿立柱导轨作升降运动。这些铣头可同时加工几个表面。每个铣头都具有单独的电动机（功率最大可达 150千瓦）、变速机构、操纵机构和主轴部件等。加工时，工件安装在工作台上并随之作纵向进给运动。龙门铣床包括有床身、架设在该床身上的工作台及数控电路控制系统。
龙门铣床床身上装设有X轴导轨，龙门铣床工作台跨越紧固在该床身上。工作台上方活动跨越架设有龙门架，龙门架还包括有：龙门架拖板，龙门架拖板活动夹持于该X轴导轨上。Z轴导轨，装设于龙门架上。横梁，该横梁装设有一Z轴拖板，横梁通过该Z轴拖板而活动夹持于该Z轴导轨上，横梁上还装设有Y轴导轨。铣削装置，龙门铣床铣削装置活动装设于该Y轴导轨上，使该龙门架在数控电路控制系统的控制下，作X、Y、Z三轴的立体空间切削加工。
二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）
课题通过对各种龙门铣床的分析研究将对龙门移动式龙门铣床的横向进给系统进行了详细的、具有改进性的设计。除此之外，还将利用三维建模软件对所有的零部件做实体建模、模拟装配和运动仿真。三维建模软件是对所有的零部件做实体建模、模拟装配和运动仿真是基于特征的实体造型软件建立的三维模型比二维平面图更加直观、清晰。最重要的是，可以利用装配模型可以进行后续的装配干涉分析、运动仿真模拟、物性分析、有限元分析、数控代码生成等，还可以在装配环境中对零件进行设计、编辑、修改。利用这些功能，能有效避免产品设计中经常带来的尺寸不匹配，零件干涉等问题。
三、设计（论文）体系、结构（大纲）
1：查阅相关文献资料，翻译外文资料。
2：查阅、分析相关资料，准备开题报告。
3：查阅、分析相关资料，准备开题报告。
4：龙门铣床工作原理研究。
5：确定龙门铣床垂直铣头水平运动进给箱的设计方案。
6：设计龙门铣床总体布局。
7：龙门铣床垂直铣头水平运动进给箱的设计。
8：龙门铣床垂直铣头水平运动进给箱的设计。
9：龙门铣床垂直铣头水平运动进给箱的设计。
10：垂直铣头水平运动进给箱AutoCAD绘图。
11：垂直铣头水平运动进给箱AutoCAD绘图。
12：垂直铣头水平运动进给箱AutoCAD绘图。
13：完善、整理，开始写毕业论文。
14：总结，写毕业论文，准备答辩。
15：答辩。
绪论
上世纪80年代欧美日等先进工业国家先后完成了数控机床产业进程。并致力于科技创新和新产品的研发。美国英格索尔公司和德国惠勒喜乐公司引导用于汽车工业和航空工业高速数控铣床的发展，日本牧野公司在高效精密加工中心方面做出了巨大贡献，德国瓦德里希公司侧重于重型龙门五面加工铣床的开发，日本马扎克公司研发的车铣中心推进了对高效复合加工机床的发展。
如今五轴联动数控机床代表了数控机床发展的最高水平，五轴联动数控机床的发展重点是：高速、高精度、环保、智能、复合化。其中数控龙门加工中心成为多家国际公司研究的重点。德国兹默曼公司推出的FZ100六轴数控龙门铣床配备采用配备3根回转轴的M3 ABC铣头显著地提高数控铣床在加工盒状工件和模具时的生产效率。美国Ingersoll公司的7m龙门移动式龙门铣采用闭环控制系统，同步误差只有0.0025-0.035mm。日本大隅的NCR-A56五轴动梁龙门加工中心主轴采用气浮结构最高转速达4000r/min，采用完全热对称结构使机床热变形控制在10μm以下，大大提高机床加工精度。法国FIRST-LINE公司生产的AEROMINUMAC型高速龙门铣床采用多铣头同时高精密度加工以适应航空工业产品多维曲面框架结构主体零件的加工。
目前针对数控数控龙门铣床设计，又提出了一些新的理念，很可能成为今后研究的热点：
(1) 主动振动控制(Active VibrationContr01)——将振动减至最小。切削加工时，各坐标轴运动的加／减速度产生的振动，影响加工精度、表面粗糙度、刀具磨损和加工效率。具有此项智能的龙门铣床可使振动减至最小。例如，在进给量为3000mm／min、加速度为0．43g时，量大振幅由4kim减至1um。
(2) 智能热屏障(IntelligentThermalShield)——热位移控制。由于龙门铣床部件的运动或动作产生的热量及室内温度的变化会产生定位误差，此项智能可对这些误差进行自动补偿，使其值为最小。
(3) 智能安全屏障(Inteligent Safety Shield)——防止部件碰撞。当操作工人为了调整、测量、更换刀具而手动操作机床时，一旦“将”发生碰撞(即在发生碰撞前的一瞬间)，运动龙门铣床立即自行停止。
(4) 马扎克语音提示(MazakVoiceAdviser)——语音信息系统。当工人手动操作和调整时，用语音进行提示，以减少由于工人失误而造成的问题。
参考文献
1成大先.机械设计图册.第1卷.北京：化学工业出版社，2000.5
2关慧贞，冯辛安.机械制造装备设计.北京：机械工业出版社，2009.11
3濮良贵. 机械设计(第八版).北京：高等教育出版社,2005
4 杨可桢 机械设计基础 北京高等教育出版社
5 贾亚州 现代金属切削机床概论 机械工业出版社
