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机电一体化系统设计基础 课程设计报告 专业班级： 机电0912班 课题名称： BX0密封槽数控机床设计 指导教师： 刘云 、柯江岩 2013 年 1 月 18 日 目录 第一节 绪论 3 1.1课程设计目的意义 3 1.2课程设计概述 3 1） 法兰密封槽的结构特点 3 2） 密封槽数控机床的在线修复 4 第二节 密封槽数控机床总体方案设计 5 2.1 技术要求 5 2.2总体方案设计 5 2.3密封槽数控机床的主要设计参数 8 第三节 传动控制系统设计 9 3.1切削力的分析与计算 10 1）车削抗力分析 10 2）拖板工作栽荷的分析 11 3）用单位切削力计算住切削力Fz 12 3.2机械模块的设计计算 12 1）切削力的计算: 12 2）导轨摩擦力的计算 13 3）滚珠螺母丝杆螺母传动副的轴向负载力计算 13 4）确定进给传动链的传动比以及传动级数 13 5）滚珠螺母丝杆的动载荷计算与直径估计 14 6）滚珠螺母丝杆其他参数的确定 15 7）滚珠螺母丝杆计算简图的确定 15 8）滚珠螺母丝杆螺母传动副承载能力的校核 15 9）滚珠螺母丝杆拉压刚度的计算 17 10）滚珠螺母丝杆螺母传动副的其他性能验证 17 3.3机床驱动模块的设计 19 1）密封槽数控机床液压驱动原理 20 2）主要液压元件的选择与动作 21 3）计算这算到电机轴上的加速转矩 23 4）确定最大静转矩 23 3.4 密封槽数控机床控制模块的设计 24 1）密封槽数控机床系统的基本功能如下 24 2）密封槽数控机床控制系统的控制结构 24 3）密封槽数控机床控制系统的方案 25 第四节 电气系统设计 28 4.1主要电路图的说明 28 1）PLC控制电路简图 28 2）液压系统控制电路 28 3）密封槽数控机床电路 28 4）PLC程序设计的软件选用 28 第五节 手提操作盒设计 29 第六节 心得体会 31 参考文献 32 附录 33 附录一、主要电子器件清单 33 第一节 绪论 1.1课程设计目的意义 机电一体化是一门实践性强的综合性技术学科，所涉及的知识领域非常广泛，现代各种先进技术构成了机电一体化的技术基础。机电一体化系统设计基础课程设计属于机械电子工程专业的课程设计，培养学生综合应用所学的知识，进行机电一体化系统设计的能力。 1.2课程设计概述 1） 法兰密封槽的结构特点 随着石油、化工行业的发展，压力容器被广泛使用，压力容器的法兰接口用来对接其他设备，法兰密封槽的损坏直接影响压力容器的安全生产，所以，法兰接口的密封性是每个压力容器都必须长期保证的。常用的法兰结构如图1.1所示。 图1.1 常用法兰结构 2） 密封槽数控机床的在线修复 目前，压力容器的法兰面密封槽一旦出现问题，国内修复压力容器法兰面密封槽所采用的方法基本是离线处理法，即将压力容器运回制造厂家用大型的落地镗床进行返修加工，运输的费用以及返修过程带来的停产，给压力容器使用厂家造成极大的经济损失，实现在线修复技术的难点有：①机床如何安装、找平找正，来保证机床的中心与法兰轴线的中心重合，并在加工时，使法兰端面与其中心线垂直；②机床主要用于现场修复，也可以用于制造厂对法兰密封面的精加工，需机构简单、移动方便，有足够的刚性还要重量轻，传动系统要求结构简单紧凑，传动链尽量短；③加工法兰密封槽时，因设备庞大，只能刀具绕法兰轴线旋转切削加工，机床的旋转部分在转动中由于刀架的移动产生的动平衡问题；④对机床操作的考虑，由于压力容器有几十米高，机床安装在上面加工，操作人员的活动空间很有限，不利于人工操作，采用远程控制操作机床，其控制系统的设计应兼顾远程控制器。 第二节 密封槽数控机床总体方案设计 2.1 技术要求 对密封槽数控机床的要求主要如下：①体积小、质量轻、移动方便，易于实现在线修复法兰面密封槽；②在线修复机床装卡可靠、找正方便、操作简单，使用安全；③具有一定的刚性，加工精度高，满足法兰密封面的加工要求，密封槽表面粗糙度应该满足3.2um，法兰度面与其轴线与其轴线相互垂直，偏差不能超过30；④满足法兰端面直径φ600~φ1250mm，孔径为φ600~φ1100mm的密封面加工，包括直槽、双15°、双20°、双23°、双25°、双30°及双49°梯形槽密封形式，梯形槽角度误差为± 30′。 2.2总体方案设计 大型压力容器法兰密封面现场修复加工装置是在化工、炼油领域，用语现场修复压力容器法兰端面密封槽，回复其形状精度的专用设备。这种设备是通过其自身集体的螺钉通过向外