塑钢门窗三位焊接机中工位设计

目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 焊接机的发展与现状 1
1.1.1 国际焊接机的发展与现状 1
1.1.2 我国焊接机的发展与现状 2
1.2 选题的背景和意义 2
1.3 研究的目的和任务 3
第2章 塑钢门窗三位焊接机中工位总体设计方案 4
2. 1 常见塑钢门窗三位焊接机中工位设计方案分析 4
2.1.1 塑钢门窗三位焊接机中工位的分类 4
2.1.2 立式铣床的常用布局形式 5
2.2 塑钢门窗三位焊接机中工位的布局形式 8
2.3 塑钢门窗三位焊接机中工位总体传动方案的设计 8
第3章 主轴驱动的设计 9
3.1 主轴驱动及其控制 9
3.1.1 对主轴驱动的要求 9
3.1.2 主轴驱动及其控制方式 10
3.2 主传动系统的设计与计算 10
3.2.1 铣削力的计算 10
3.2.2 主轴电机的选择 12
第4章 进给系统的设计 13
4.1 进给系统的机械结构特点 13
4.2 滚珠丝杠的选择与安装方式的选择 14
4.2.1 滚珠丝杠特点 14
4.2.2 安装方式分类 14
4.2.3 丝杠旋转类安装形式 15
4.2.4 支撑轴承选型 17
4.3 Y方向进给系统设计 17
4.3.1 基本导程 17
4.3.2 滚珠丝杠的选择计算 18
4.3.3 刚度的验算 20
4.3.4 稳定性验算 21
4.4 X、Z方向进给系统设计 22
4.5 导轨的选型计算 22
4.5.1 导轨的形式及选择 22
4.5.2 载荷计算 23
4.5.3 安装注意事项 28
4.6 步进电机选型计算 29
第5章 基于PROE的设计与装配 32
5.1 PROE设计 32
5.2 PROE装配 33
结 论 35
致 谢 36
参考文献 37
第2章 塑钢门窗三位焊接机中工位总体设计方案
2. 1 常见塑钢门窗三位焊接机中工位设计方案分析
2.1.1 塑钢门窗三位焊接机中工位的分类
首先数控铣床的布局必须满足如加工范围、工作精度、生产效率和经济性等各种要求；确保铣床具有与所要求的加工精度相适应的刚度、抗振性、热变形及噪音水平；应便于观察加工过程，便于操作、调整和维修，便于输送、装卸工件和清理；结构简单，合理可靠，便于加工和装配[10]。其分类形式主要有两种。

1. 按主轴的位置分类
   (1) 微型数控立式铣床
   数控立式铣床在数量上，一直占据数控铣床的大多数，应用范围也最广泛。从机床数控系统控制的坐标系来看。目前三坐标数控立铣仍占大多数；一般可进行三坐标联动加工，但是也有部分机床只能进行三个坐标中的任意两个坐标联动加工(常称为2.5坐标加工)。此外，还有机床主轴可以绕X、Y、Z坐标轴中的其中一个后两个轴，作数控摆角运动的四坐标和五坐标数控立铣。
   (2) 微型数控卧式铣床
   与通用卧式铣床相同，其主轴轴线平行与水平面。为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现四、五坐标加工。这样，不但工件侧面上的连续回转轮廓可以加工出来，而且可以实现再一次安装中，通过转盘来改变工位，进行四面加工。
   (3) 微型数控立卧两用铣床
   目前，这类数控铣床已不多见，由于这类铣床的主轴方向可以更换，能达到一台机床上，既可以进行立式加工，又可以进行卧式加工，而同时具备上诉两类机床的功能，其使用范围更广阔，功能更全面，选择加工对象的余地更大，切给用户带来不少方便。特别是生产批量小，品种较多，又需要立、卧两种加工方式时，用户只需要买一台这样的机床就行了。
2. 按构造上分类
   (1) 工作台升降式数控铣床。这类数控铣床采用工作台移动、升降、而主轴不动的方式。小型数控铣床一般采用此方式。
   (2) 主轴头升降式数控铣床。这类数控铣床采用工作台纵向和横向移动，且主轴垂直向溜板上下运动；主轴头升降式数控铣床在精度保持、承载重量、系统构成等方面据有很多优点，已成为焊接机的主流。
   (3) 龙门式数控铣床。这类数控铣床可以在龙门架的横向与垂向溜板上运动而龙门架则沿床身作纵向运动。大型数控铣床，因要考虑扩大行程，缩小占地面积及刚性等技术上的问题，往往采用龙门架移动式。
   2.1.2 立式铣床的常用布局形式
   由文献[11,12,13]可知，立式数控铣床是数控铣床中数量最多的一种，应用范围也最为广泛。小型数控铣床一般都采用工作台移动、升降及主轴转动方式，与普通立式升降台铣床结构相似应用全面:中型立式数控铣床一般采用纵向和横向工作台移动方式，且主轴沿垂直溜板上下运动；大型立式数控铣床，因要考虑到扩大行程、缩小占地面积及刚性等技术问题，往往采用龙门架移动式，其主轴可以在龙门架的横向与垂直溜板上运动，而龙门架则沿床身作纵向运动。
   考虑立式铣床的性能要求的影响，如振动、噪声、热变形、刚度和抗振性，操纵方便的影响，模块化设计法的影响等。通过查阅相关的文献资料，了解到立式铣床基本结构形式通常有如图2-1所示的三种方案。
   以下是三种立式铣床常见结构：
   (1) 图2-1所示十字形工作台不易保证大件的结构刚性，当工作台在横向和纵向做大距离滑动时，导轨要承受很大偏载。另外，主轴箱装在立柱上，在加工过程中立柱要承受一个扭转力矩和一个弯曲力矩，因而受力变形大，不利于提高加工精度。立柱带着主轴箱做Z向进给运动的优点是能使三个方向的移动分步进行，互不干扰。但当铣床尺寸规格较大时，立柱较高较重，再加上主轴箱部件，将使Z轴进给的驱动功率增大，而且立柱过高，部件移动的稳定性将变差。

图2-1 单立柱十字滑台结构