车削中心CXK40的理论设计

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  摘要:从近几年市场反馈情况来看看,用户对加工直径在350-480的卧式车削中心机床的需求量越來越大,本产品就是为了实现以上需求而开发,其理论设计主要包括主动力设计,进给设计,主要部件校核及变形分析等部分。
  关键词:车削中心;主动力;进给;变形分析
  1.车削中心CXK40的组成、加工对象及设计要求
  1.1车削中心CXK40的组成和加工对象
  机床主要组成部分有主轴、副主轴、床身、卡盘、动力刀塔、Z轴驱动及X轴驱动等。本机床适用于不同材料的各类盘类、轴类零件加工。
  1.2车削中心CXK40的设计要求
  所设计车削中心要满足以下要求
  最大加工径Φ400mm;
  床身上最大回转径Φ675 mm;
  车削线速度要达到120 m/min以上;
  2.动力系统计算
  根据设计要求,确定动力系统的输出功率、转速,选择适当的主电机及进给电机;根据传动扭矩计算选择相匹配的传动元件。
  2.1主运动设计
  根据机床最大加工能力,取最大加工直径70%为机床切削计算直径,按切削速度V=120m/min,进给速度f=0.5mm/r,切削材质45号钢及其他参数并选择电主轴为主传动。经计算确定主运动(包括主轴与副主轴)的功率扭矩图如下图所示:
  2.2动力铣削部分设计
  根据主轴功率选择相匹配的刀具,以迪普马为选型,选择SM-BR20,参数最匹配。
  动力刀塔选择参数如下:
  车刀方:25;镗刀杆直径:φ40;刀具驱动最大扭矩:40;转速:4000rpm。
  根据西门子电机选型铣削驱动:1FT6086-8AH71-1DG0
  额定转速:4500r/min
  额定扭矩:12Nm
  2.3进给运动设计
   根据整机设计要求,对进给运动各轴快移速度、扭矩及惯量、丝杠规格及轴承寿命等进行计算校核,选择参数如下表所示:
  3.关键零部件的变形分析
  重要工作部件须进行有限元分析,观察应力集中状况,保证结构设计合理。
  3.1床身的变形分析
  
  3.2床鞍的变形分析
  
  通过以上不同方案的变形量对比,确定采用变形量较小的方案进行设计,床鞍采用斜床鞍。
  参考文献:
  [1]陈心昭.现代实用机床设计手册[M].北京:机械工业出版社,2006
  [2]中国机械工程学会.中国机械设计大典编委会.机械设计手册[M].北京:电子工业出版社,2007
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