LOM快速成型机设计

长春光华学院 毕 业 设 计 速成型机设计 姓 名 教 学 院 机械工程 专 业 班 级 13401 指导教师 序号（学号）： 2017 年 04 月 12 日 长春光华学院 毕业设计专用纸 I 速成型机设计 摘要 在第三次工业革命之后，随着计算机技术的发展和其他新技术不断涌现，制造业再一次焕发了自己的青春，也有了一些新的发展，例如及时库存控制，灵敏制造，外协承包，物流的规划与统筹是一些著名的新技术。这些技术的应用极大地改善了产品的品质，降低了制造成本，尤其对更新换代的产品更有意义。 而近年来，快速成型则是制造领域中倍受瞩目的一种新工艺，它以其优良的产品品质，低廉的制造成本，以及加速产品进入市场等特色，日益成为成功制造厂商的竞争优势。 因此我们也要掌握这项先进技术，并且将之发展壮大， 我相信经过我们共同的努力一定会使我国的制造业得到更大的发展 。 关键词 快速成型技术 控制系统 长春光华学院 毕业设计专用纸 OM of of s is as in of is of in of to in is a of in to as by So we is it to I we to of 毕业设计专用纸 I 目 录 目 录 . I 第 1章 绪论 . 1 述 . 1 . 1 . 2 产品设计中的应用 . 2 模具制造中的应 用 . 2 矫形医学中的应用 . 3 第 2章 . 4 述 . 4 快速成形机原理 . 5 艺过程于特点 . 5 型材料 . 5 机设计 . 6 算机 . 7 光切割机构 . 7 升降工作台 . 7 架 . 8 第 4章 机械部分设计计算 . 9 光切割系统 . 9 . 9 . 15 . 16 机的选用 . 17 轴器的选用 . 18 升降台的设计计算 . 19 . 19 . 22 . 24 第 5章 数控部分设计 . 26 定硬件电路总体方案 . 26 片机的选择 (即主控制器 选择 ) . 26 据存储器的扩展 . 28 O 接口的扩展 . 29 盘、显示器接口电路 . 31 据采集系统的设计 . 31 谢辞 . 33 参考文献 . 34 长春光华学院 毕业设计专用纸 第 1 页 共 34 页 第 1 章 绪论 述 产生于 20 世纪 80 年代的快速成形技术是先进制造技术的重要组成部分。该技术是基于离散，堆积成形原理，集成了计算机、数控、激光、新材料等技术发展起来的，与 60年代的数控技术一样对制造业产生了巨大的影响。 快速成形经过十多年的发展，目前已有几十种工艺及相应的商品化设备。在这一领域，美国一直处于领先地位，各种新工艺大都在美国最新出现，研究，开发的工艺种类也最多。其次在欧洲，日本发展规律也很快。国内在该领域的研究起步较晚， 20 世纪 90 年代初开始涉足，经过几年的努力，在快速成形工艺研究，成形设备开发，数据处理及控制软件，新 材料的研发等方面都做了大量卓有成效的工作，赶上了世界发展的步伐 并有新的创新。 速成形的原理 快速自动成型 (术是近年来发展起来的直接根据 集成了 控技术。激光技术和材料技术等现代科技成果 :是先进制造技术的重要组成部分。与传统制造方法不同，快速成型从零件的 过软件分层离散和数控成型系统，用激光束或其他方法将材料堆积而形成实体零件。由于它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加，因而可以在不用模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件，极大地提高了生产效率和制造柔性。 快速自动成型技术问世不到十年，已实现了相当 大的市场，发展非常迅速。人们对材料逐层添加法这种新的制造方法已逐步适应。制造行业的工作人员都想方设法利用这种现代化手段，与传统制造技术的接轨工作也进展顺利。人们用其长避共短，效益非凡。与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段一起，快速自动成型已成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段，在航空航天、汽车摩托车、家电等领域得到了广泛应用。 快速成型的过程是首先生成一个产品的三维 其转换成 用一软件从 件 切 (设定厚度的一系列的片层， 或者直接从 些片层按次序累积起来仍是所设计零件的形状。然后，将上述每一片层的资料传到快速自动成型机中去，类似于计算机向打印机传递打印信息，用材料添加法依次将每一层做出来并同时连结各层，长春光华学院 毕业设计专用纸 第 2 页 共 34 页 直到完成整个零件。因此，快速自动成型可定义为一种将计算机中储存的任意三维型体信息通过材料逐层添加法直接制造出来，而不需要特殊的模具、工具或人工干涉的新型制造技术。 快速成型技术与传统方法相比具有独特的优越性和特点 : （ 1）产品制造过程几乎与零件的复杂性无关 ， 可实现自由制造 (这是传统方法无法比拟的。 （ 2）产品的单价几乎与批量无关，特别适合于新产品的开发和单件小批量零件的生产。 （ 3）由于采用非接触加工的方式，没有工具更换和磨损之类的问题，可做到无人值守，无需机加工方面的专门知识就可操作。 （ 4）无切割、噪音和振动等，有利于环保。 （ 5）整个生产过程数字化，与 件可大可小，所见即所得，可随时修改，随时制造。 （ 6）与传统方法结合，可实现快速铸造，快速模具制造，小批量零件生产等功能，为传统制造方法注入新的活力。 速成形的应用 产品设计中的应用 快速制作样件，虽然在材质上与最终的实际产品有差异但由于形状及尺寸精度高，可以用来 进行产品的形状和尺寸评判，甚至可以进行部分性能测试，与传统的样机生产相比，不仅大 幅度地节省时间，百且大幅度地节约费用。 快速成形技术与三座标测量、三维激光扫描、工业 可以快速实施反求 (逆向 ) 工程。 模具制造中的应用 (1)快速成形件直接用作模具 作的纸模经表面处理直接代替砂型铸造的木模，对于形状复杂的高精度模具，其优点 尤为突出。 作的纸模具经表面处理直接用作低熔点合金铸造模、试制用注塑模或失蜡铸造中的蜡 模的成形模。 接用作金属模具。 (2)用快速成形件作母模，翻制软模具 所谓软模具，是指用硅橡胶、环氧树脂、聚氨脂等材料制作的模具。用快速成形件作母模浇注上述材料可形成软型腔，形成软模具，这种软模具可用小批量生产，例如：注塑件、低熔点合金离心铸造件等。 对于塑料件，除了常见的热注射成形 (注塑机 )外，还可采用反应式注塑法进行小批量生产 (见附图 )。 反应式注塑的优点是： 长春光华学院 毕业设计专用纸 第 3 页 共 34 页 使用液态原料在室温、低压下注塑，对模具要求不高。 固化后得到的聚氨脂件与通过注塑机得到的工业热塑性材料性能相似，可得到不同颜色的 制件。 所需设备简单、便宜，易于操作，所用材料价格也不高。 (3)用快速成形件翻制硬模具 所谓硬模具是指金属模具、陶瓷模具、石膏模具等。制作方法有两种： 一种是直接用 表面金属电弧喷镀和抛光后研成金属模。 另一种是所谓金属面、硬背衬模具，制作方法是以快速成形件 (如 作母模，用电弧 喷镀法 在母模表面喷镀形成 金属壳体，然后移去母模，在壳的背面注入金属基合成材料 (液态金属 )或环氧树脂，形成所谓金属面、硬背衬模具。 上述硬模具可用于砂型铸造、消失模的压型制作、注塑模以及简易非钢质拉深模。 用快速成形技术制作模具，既避开了复杂的机械切削加工，又可以保证模具的精度，还可以 大大缩短制模时 间、节省制模费用，对于形状复杂的精度模具，其优点尤为突出。但是 目前还存在着模具寿命相对较短的缺点， 即使是金属面、硬背衬模具，其使用寿命也不及真正的金属模，所以快速成形模具较适合于单件小批量生产。 矫形医学中的应用 每个人骨骼、牙齿各不相同，在矫形医学中常常遇到对人体的部分骨骼或牙齿进行修补、复制的问题，如何度身定制是一个过去不易解决的难题，常常给医生带来麻烦，给病人带来痛苦。 激光快速成形技术给这一状况带来转机，利用反求 (逆向 )工程的原理，可以方便快捷地解决 这一问题 ， 最近在北大医院就进行了一次成功的应用。一位骨盆癌症患者需要用人工半骨盆置 换其病变损坏的右侧半骨盆，过去 这种手术需要在手术过程中边测量边磨削调整，也难以 达到理想的形状，这一次 则是用 描患者的骨盆 得到 后用健康的左侧半骨盆作镜像，得到右侧半骨盆模型，据此制作出理想的形状，手术一次成功，使手术时间大大缩短。 由于从第一台激光快速成形机问世到现在刚刚十几年，国内的研究历史只有十年左右，进行工业应用则更是近几年才开始的，可以说是方兴未艾，相信激光快速成形技术的研究和应用一定具有广阔的前景 。 长春光华学院 毕业设计专用纸 第 4 页 共 34 页 第 2 章 快速成型机设计 述 目前所研制的快速成形系统的快速成形原理和工作方法 均有很大不同，而且分类的方法亦有多种。现在 已有多种商品化的快速成形技术和快速成形机，其中最典型的有如下几种： 光固化立体造型（ 该技术以光敏树脂为原料，将计算机控制下的紫外激光按预定零件各分层截面的轮廓为轨迹对液态树脂逐点扫描，使被扫描区的树脂薄层产生光聚合反应，从而形成零件的一个薄层截面。当一层固化完毕，移动工作台，在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂以便进行下一层扫描固化。新固化的一层牢固地粘合在前一层上，如此重复直到整个零件原型制造完毕。 一个投入商业应用的 前全球销售的 右。 这种方法的特点是精度高、表面质量好。原材料利用率将近 100，能制造形状特别复杂（如空心零件）、特别精细（如手饰、工艺品等）的零件。 分层物件制造 (于上方的激光器按照 激光束将纸切割成所制零件的内外轮廓，然后新的一层纸再叠加在上面，通过热压装置和下面已切割层粘合在 一起，激光束再次切割，这样反复逐层切割一粘合一切割 直至整个零件模型制作完成。 选择性激光烧结 (该法采用 光器作能源，目前使用的造型材料多为各种粉未材料。在工作台上均匀铺上一层很薄（ 100200 ）的粉未，激光束在计算机控制下按照零件分层轮廓有选择性地进行烧结，一层完成后再进行下一层烧结。全部烧结完后去掉多余的粉未，再进行打磨、烘干等处理便获得零件。目前，成熟的工艺材料为蜡粉及塑料粉，用金属粉或陶瓷粉进行粘接或烧结的工艺还正在实 验研究阶段。 熔融沉积造型 (艺的关键是保持半流动成型材料刚好在熔点之上（通常控制在比熔点高 1左右）。 材直径一般在 喷头中挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层。每层厚度范围在 0 0250 762层叠一层最后形成整个零件模型。 长春光华学院 毕业设计专用纸 第 5 页 共 34 页 快速成形机原理 纸，塑料薄膜等 。片表面事先涂覆上一层热熔胶。加工时，用二氧化碳激光器（或刀）在计算机控制下切割片材，然后通过热压辊热压，使当前层与下面已成形的工件粘接，从而堆积成型。 艺过程于特点 用二氧化碳激光器在刚粘接的新层上切割出零件截面轮廓和工件外框，并在截面与外框之间多余的区域内切割出上下对齐的网络；激光切割完成后，工作台带动已成形的工件下降，与带状片材分离；供料机构转动收料轴和 供料轴，带动料带移动，使新层移到加工区域；工作台上升到加工平面，热压辊热压，工件的层数增加一层，高度增加一个料厚， 再在新层上切割截面轮廓。如 此反复直至零件的所有截面切割，粘接完，得到三维的实体零件。 不用扫描整个截面。因此易于制造大型，实体零件。零件的精度较高。工件外框与截面轮廓之间的多余材料在加工中起到了支撑作用，所以 型材料 艺中的成型材料涉及三个方面的问题，即纸，热熔胶和涂布工艺。纸材料的选取，热熔胶的配置即涂布工艺的研究均要从保证最终成形零件的质量发出，同时要考虑成本 （ 1）抗湿性 保证纸原料不会因时间长而吸水。纸的施胶度可用来表示纸 张抗水能力的大小。 （ 2）良好的浸润性 保证良好的涂胶性能。 （ 3）抗拉强度 保证在加工过程中不被拉断。 （ 4）收缩率小 保证热压过程中不会因部分水分损失而导致变形，可用纸的伸缩率参数计量。 （ 5）剥离性能好 因剥离时，在纸张内部发生破坏，要求纸的垂直方向抗拉强度不是很大。 （ 6）易打磨 表面光滑。 （ 7）稳定性 成型材料可长时间保存。 实践证明，这类纸坚如硬木，能承受高达 200摄氏度的温度，粘接后不会开裂，只需轻轻振动制品中的方块型废料小碎片，并用普通小刀挑剔就能方便的使嵌在工件中的废料与工件分离。工件有 很好的弹性，表面光滑，如同塑料，用纸厚 长春光华学院 毕业设计专用纸 第 6 页 共 34 页 机设计 快速成形机是有计算机，原材料，热碾压机构，激光切割系统，可升级工作台，机架和数控等组成。其中计算机用于接受和存储工作的三维模型，沿模型的高度方向提取一系列的横截面轮廓线，发出控制指令。原材料存储及送进机构将存于其中的原材料（如底面有热熔胶和添加剂的纸），逐步送至工作台上方。热粘压机构将一层层材料粘合在一起。激光切割系统按照计算机提供的横截面轮廓线，逐一在工作台上方的材料上切割出轮廓线，并将无轮廓线区切割成小方网络，这是为了在成形之后能剔除废料。网络的大小据被成形件的复杂程度选定，网络愈小，愈容易剔除 废料，但花费的时间较长，否则反之。可升降工作台支撑正在成形的工件，并在每层成形之后，降低一个材料厚度（通常为 以便送进，粘合和切割新的一层材料。数控系统执行计算机发出的指令，使一段段的材料逐步送至工作台的上方，然后粘合，切割，最终形成三维工件。机架是整个机器的支撑。其系统见下图： 整机布局 计算机原材料存储及送进机构工作台热粘压机构激光切割系统长春光华学院 毕业设计专用纸 第 7 页 共 34 页 第 3 章 各功能单元原理设计（通用方案及整体概况） 算机 键 盘 鼠 标显示器激光切割系统中 方向的步进电机激光切割系统中 光切割机构 激光切割系统由激光器、外光路、切割头、 机和排烟除尘器组成。其中激光器的功率为 50W，配有 1625W 的冷却器，产生激光束稳定，连续运行70个月的功率波仅为，即 5W，保证使用寿命 20000小时，外光器由两个反光镜和一个聚焦镜组成，它能保证焦距稳定切割光斑的直径为 上切割速度与切割功率的自动匹配控制后，光束能恰好切透正在成形的一层纸材而不会损伤以成形的下一层截面轮廓，激光头由两台电机驱动， 烟除尘装置包括鼓风机，抽风机和 高压电子除尘器。除尘器中有两级除尘设施，一是有过滤网过滤切割时产生的烟尘，二是用带高压静电的金属丝吸附烟尘，从而可以有效的净化排出的烟气 。 升降工作台 同激光切割系统类似要在 Z 方向上作快速，精密往复运动。由于大型 以要考虑承重问题。 长春光华学院 毕业设计专用纸 第 8 页 共 34 页 架 机架主要尺寸根据以上四部分装配后而定，机架的四角装有可调支撑和移动滚轮，以便调整机器的水平和搬运。 长春光华学院 毕业设计专用纸 第 9 页 共 34 页 第 4 章 机械部分设计计算 光切割系统 动装置设计 为保证本机的技术要求，激光头最大切割速度 500mm/s，激光头定位精度 +行传动装置的设计 。 实现转动变为直线运动的传动装置有以下四个方案： 链传动特点：属于具有中间挠性件的啮合传动，兼有齿轮传动和带传动的一些特点缺点：能保持瞬时传动比恒定，工作时有噪音，磨损有易发生跳齿，不适用空间限制要求，中心距小的，以及急速反向传动的场合。 带传动特点：结构简单，传动平稳，能缓冲吸震，能实现远距离传动，根据带传动原理不同，可分摩擦型 和啮合型两类，前者过载可以打滑，传动比不准确（滑动率在 2%），后者可保证同步传动 。 齿轮传动特点：瞬时传动比恒定，传动比范围大，可用于减速或增速，速度和传动功率范围大，可用于高速，中速和低速。传动效率高，结构紧凑 。 螺旋传动特点：传动平稳，摩擦阻力小，传动精度高，无爬行现象，寿命长，经调整和预警可实现高精度定位。 对以上四方案的性能分析，由于激光切割系统中，激光头的定位精度要求较高，故设计时侧重定位精度的要求。所以选取螺旋传动作为工作台在 且有运转平稳，无爬行，启动无抖动，摩擦阻力小 等多处优点，符合本机设计。 螺旋传动是由螺杆（丝杠）和螺母组成的螺旋副组成的螺旋副来实现传动要求。它主要是将回转运动变为直线运动，同时完成运动和动力的传递。 螺旋传动按用途的不同分为： 传力螺旋：以传递能量为主，将较小的转矩转换成较大的轴想推力，如各种启重螺旋或加压装置的螺旋。 传导螺旋：传导螺旋以传递运动为主，并应有较高的传动精度，也可承受较大的轴向载荷，如机床进给机构的螺旋。 调整螺旋：以调整固定零件间的相互位置为主，如机床，仪器，及测试装置中的微调机构的螺旋，轧钢机，轧辊的压下螺旋。 按螺旋副摩擦性质 的不同，又可分为：滑动螺旋，滚动螺旋及静压螺旋。 滑动螺旋特点：结构简单，制造方便，成本低，易于实现自锁，运转平稳，但当低速或做运动的微调时，可能出现爬行，摩擦阻力大，传动效率低，螺纹间有侧向间隙，反向时有空行程，磨损大。 滚动螺旋特点：摩擦阻力小，传动效率高达 90%以上，运转平稳，低速时不爬行，启动是无抖动，经调整和预警，可实现高精度定位，传动具有可逆性，寿命长。 静压螺旋特点：摩擦阻力小，传动精度高达 99%以上，运转平稳，传动具有可长春光华学院 毕业设计专用纸 第 10 页 共 34 页 逆性，反向时无空行程。定位精度高，轴向钢度大，结构复杂，制造困难，供油系统要求高，磨损小，寿命长。 根据对以上三种螺旋方式特点的讨论，不难看出，为达到本机设计要求，可以采用滚动螺旋和静压螺旋，但考虑到成本问题，制造问题，决定采用滚动螺旋。 滚动螺旋概述：滚动螺旋间的滚动体绝大多数为刚球或称滚珠，也有采用圆柱滚子圆锥滚子及圆片滚子等，滚珠丝杠副分为定位滚珠丝杠副（称 传动滚珠丝杠副（称 T 类）前者是通过旋转角度和导程，控制轴向位移量的滚珠丝杠副，后者是与螺旋角度无关，用于传递动力的滚珠丝杠副，根据以上对滚 珠丝杠副的研究，我们采用滚动体为滚珠的定位滚珠丝杠副（称 螺纹滚道形面的选用，结构形式有如下三种： 制造方便，接触应力高，承载能力低，适用于轴向载荷小及要求不高的传动 。 为保证 =45 度，必须严格控制径向间隙，消除间隙和消除预紧，必须采用双螺母结构 。 接触较稳定，轴向和径向间隙理论上为零，接触强度较高，消除间隙和调整预紧通常采用双螺母结构，也可采用单螺母和增大钢球直径。 根据以上分析，选用双圆弧形式的滚道形面。 钢球的循环方式选择 外循环螺旋槽式结构简单，回球槽与通空连接处曲率半径小，钢球的流畅性较差，挡球器端部易磨损 。 插管式结构简单，工艺性好，弯管可制成流畅性好的通道，但弯管突出于螺母外部，外形尺寸较大，若用弯管端部做挡球器，耐磨性差 。 内循环镶块式螺母的外部尺寸小，和滑动螺旋副大致相同，钢球循环通道短，有利于减小钢球数量，减小摩擦损失，提高传动效率 。 分析以上三个方案发现，第一和第二方案都有耐磨性差的缺点，并且第一方案，钢球的流畅性差，第二方案，尺寸过大，本机要求滚动螺旋副结构紧凑，精度高，所以尺寸不易过大，耐磨性好，满足以上条 件的只有第三方案。所以选第三方案。 消除间隙和调整预紧的结构形式选择 垫片式特点：结构简单，装卸方便，刚度高，但调整不方便，滚道有磨损时不能随时消除间隙和预紧。 螺纹式特点：结构紧凑，工作可靠，调整方便，但准确性差 。 齿差式特点：能够精确的调整预紧力，装配调整比较复杂，适用于高精度的传动机构 。 综上所述，为满足精度要求，我们采用齿差式。 根据以上多方面研究讨论，最后决定采用双螺母内循环齿差调整式的滚动螺旋副。计计算 由于电动机布局等的考虑，将 向滚珠丝杠之下，而且丝杠所受到的载荷主要是滚珠丝杠副所受的摩擦力（重力由导轨部分来抵消，其它力暂时忽略不计）。由于 向大，故所选用的丝杠型号以 向。 计算 经初步估算，上拖板、 线导轨轴和激光头及安装座，等的重量约为 22 长春光华学院 毕业设计专用纸 第 11 页 共 34 页 工作台滚动导轨摩擦系数为 机床设计手册第 3卷 86年 12月版），由于激光器的最大切 割速度 00 ，相当于 0m ，采用滚动导轨，摩擦系数小，而且几乎与运动速度无关，中等尺寸部件的摩擦力一般为 ，而且低速时无爬行，精度满足要求，且寿命长（ 10年），精度保持性高。类比用于坐标镗床工作台的滚动导轨，数控机床等高精度机床中，这种导轨副的摩擦系数如下表： 导轨材料 摩擦系数铸铁 为提高 X、 杠两端采用固定支承（ 每个轴承座内安装一个角接触球轴承。 由于本机要求的定位精度为 m且工作台的最大行程为 移动最大速度为 ）（ m 0/5 0 0 ；同时，设丝杠寿命 15000，工作可靠性 %96 ；滚珠丝杠副的传动效率可达 %98%85 (电 传动可逆性好，效率与正传动几乎相同。依据以上的这些设计参数，可得： 1丝杠载荷： 对于采用三角形或综合导轨的机床，滚珠丝杠副的轴向载荷可以近似使用以下公式计算 )( （考虑颠覆力矩影响的实验系数）； （导轨上的摩擦系数）； 2 2 1 0 2 2 0G m g N （移动部件的重量） 0, 的切削分力为F 所以， 1 . 1 5 0 0 . 1 8 ( 0 2 2 0 ) 3 9 . 6 导轨摩擦力 0 . 0 0 2 5 2 2 1 0 0 . 5 5F m g N 快速移动载荷为 N 导轨摩擦力丝杠移动部件轴向载荷总载荷（ 3 9 . 6 0 . 5 5 4 0 . 1 5 总 以上为螺旋副的轴向载荷计算。 工作台最大速度： .m i n/30m i n/3 0 0 0 0605 0 0/5 0 0m a x 长春光华学院 毕业设计专用纸 第 12 页 共 34 页 3 7 5 0 / m 滚珠丝杠导程：（电 算见 工作台最大速度 m i n/30000m a x 8hP （ 1）计算动负荷C寿命系数 : 31)500( K 50001 ）（转速系数 : 11333 3 . 3 3 3 . 3( ) ( ) 0 . 1 7 76000nK n 查表，选用两端固定（ , 可提高 X、 适用于高速、高精度、高刚度的丝杠。 影响滚珠丝杠副寿命的综合系数 (电 （ 2）t h a f f ff f 当滚珠丝杠副在较高转速（一般转速 000 ）下工作时，应按其使用寿命选 择基本尺寸，并校核其承载能力是否超过额定动负荷。 由表查得 温度系数 1作温度小于 10 ） 硬度系数 )6258(1 精度系数 0.1度等级 4级） 可靠性系数 f 负荷性质系数 1f 滚珠丝杠副的轴向负荷 3 9 总N 长春光华学院 毕业设计专用纸 第 13 页 共 34 页 3 以上是在较高速和定工作负荷的情况下，滚珠丝杠副的运用方法。 （ 3）滚珠丝杠副的型号 由表，选用 号为：定负荷 2 7 7 5 0 1 . 1 8 .a a C K N 预紧力为合要求。 4 0 0 2 7 5 2 1 0 04 0 0 7 5 2 1 0 0 2 7 5 0l u m m m m m 工 作 台 最 大 行 程 （ ） 螺 母 长 度 （ ） 两 端 余 程 （ ） 支承距离 l 应大于 2 取 900 工作表面硬度 58称直径 40md 距 8P 铜球直径 圈数列数 1 3 螺纹升角 0339 7750 4700 0 . 6 0 . 6 8 4 . 8 螺纹滚道曲率半径 0 . 5 1 0 . 5 6 0 . 5 2 4 . 7 6 3 2 . 4 7 6 7 6 偏心距 s i n 0 . 0 6 7 3 4 4 8 2 0 . 0 6 7 3 52s 丝杠螺纹底径： 1 2 2 4 0 2 0 . 0 6 7 3 5 2 2 . 4 7 6 7 6 3 5 . 1 8d e r 螺杆接触点直径 长春光华学院 毕业设计专用纸 第 14 页 共 34 页 c o s 4 0 4 . 7 6 3 0 . 7 0 7 3 6 . 6 3 2 5 5 9d D w 螺杆牙顶圆角半径 0 . 1 0 . 1 5 0 . 4 7 6 3 w 螺母螺纹大径 2 2 4 4 . 8 1 8 8 2 4 4 . 8d e r 螺母螺纹小径 1 0 . 5 4 0 0 . 5 0 . 1 2 4 0 . 5 9 5 4 0 . 6d d d 螺杆 20 渗碳淬火 长度 1的精度螺杆 螺母 15 整体淬火 长度 60 62 反向器 15 整体淬火 长度 58 60 m (9910 2 222 rL 高速运转的丝杠有可能发生共振，需要校核临界转速，不发生共振的最高转速称为临界转速，以 示。 丝杠支承方式系数 f 丝杠螺纹底径： 1 2 2 4 0 2 0 . 0 6 7 3 5 2 2 . 4 7 6 7 6 3 5 . 1 8d e r m m 临界转速计算长度 7 5 9 0 0 7 5 04 0 0 1 0 0 5 1 2 . 522cL m m 224 . 7 3 0 . 0 3 59 9 0 0 3 1 0 0 8 . 8 40 . 5 所以，非常符合要求。 两端固定支承，丝杠不受压缩，因而不必校核稳定性。 温升为 ，工作前均衡温度场） （ 1）温升引起的伸长量ttut 线膨胀系数 长春光华学院 毕业设计专用纸 第 15 页 共 34 页 丝杠温升 t ，一般取 C53 螺纹有纹长度 61 1 1 0 3 . 5 7 5 0 0 . 0 2 8 8 7 5 2 8t m m m m m （ 2）丝杠全长伸长量1 1 1 0 3 . 5 9 0 0 0 . 0 3 4 6 5 3 5tZ m m m （ 3）预拉力 0 0 . 0 2 8 9 42 . 1 1 0 8 8 8 8 . 40 . 5 3 6 使用寿命 66010 疲劳寿命 3 疲劳寿命 341 . 6 7 1 0 滚动螺旋副的其他计算，如强度，刚度，临界载荷，临界转速，螺杆的稳定性等在所选尺寸下均可保证，其重要程度也较以上次之，故略。 承的选择 根据丝杠的结构尺寸和丝杠承载方式设计，由于丝杠公称直径为 40 和丝杠承受径向和轴向两个方向上的力所以采用角接触球轴承 292体参数如下 轴承尺寸 基本额定载荷 极限转速 轴承代号 安装尺寸 d D B 油润滑 2 16 1 000 13000 7206C 36 56 1 丝杠转速计算 根据激光头最大切割速度： 500mm/s 计算得丝杠转速 n=3750r/算附加轴向力 40 S=算单个轴承的轴向载荷1+2由设计已知 S1+ 1111 F长春光华学院 毕业设计专用纸 第 16 页 共 34 页 计算