1、需要全部设计资料 +V LW987079291 I 摘 要 随着社会的发展，机械制造业必须适应社会发展的需要，才能不能滞后于人类发展的需要。 随着人类社会进步和发展的需要，过去的很多加工方法很难满足加工的要求了，因为世界上出现了很多很多难加工的材料， 比如说合成塑料、钛镍钴合金等新型材料，所以这个时候就需要在加工方法上不断地改革创新了！所以出现很多特种加工的方法，比如说线切割、激光焊等等！还有电子束加工、铸锻焊等等很多很多，所以说新型的加工 方法还是很好用的，显然水刀切割也是其中的一种，而且还是冷加工的一种。 高压水刀切割机是水射流切割机的一种，它集数 控技术。电气控制技术、计算机技术等新型高
2、端技术于一身的高端机床。它包括超高压发生器、控制系统、切割平台等组成部分。我设计的主要任务是高压水射流切割机的机械结构的设计。该机床能够完成板的切割平面，它包括进给机构，纵向进给机构，并且还包括伺服马达，滚珠丝杠等其他任务。 关键词 高压 水射流切割 XYZ 三自由度 横向进给 纵向进给 伺服电机 滚珠丝杠 II Abstract With the develop ment of society, machinery manufacturers must adept to the development of social. Due to the development needs of th
3、e many difficult materials processing, traditional processing methods have been unable to meet the needs of processing. As a result, many new processing methods, to meet the needs of processing. Waterjet cut is one of the processing methods, it and the emergence of electron beam processing, ultrason
4、ic machining method is called special processing method. CNC waterjet cutting machine is one of a waterjet processing machine; it is NC technology, electrical control technology, Computer technology and other new technologies with the product. It includes extra-high voltage generator, control system
5、, Cutting Platform. This time, I designed CNC waterjet cutting machine designed primarily to its mechanical parts. It includes vertical feed, horizontal feed mechanism design, and servo motor, ball screw options, and other tasks. The waterjet cutting machine to be completed planar sheet cutting . Ke
6、ywords Waterjet cutting Horizontal Feed Vertical Feed Servo motor Ball Screws III 目 录 摘 要 . I Abstract .II 第 1 章 绪论 .1 1.1 水射流的发展历史及应用 .1 1.2 水射流加工技术的应用 .2 1.3 水射流切割的工艺特点 .3 第 2 章 数控水射流切割机床的基本功能和基本参数 .7 2.1 数控切割机床的基本功能 .7 2.1.1 数控水蛇流切割机的原理 .7 2.1.2 水蛇流切割的优点 .7 2.2 机床的基本参数 .8 第 3 章 数控水射流切割机床的布局与结构设计
7、.10 3.1 数水射流切割机床的控结构方案设计 .10 3.2 机床支撑件的设计 . 11 3.2.1 对支撑件的要求 . 11 3.2.2 撑件的选材与连接 .13 3.3 提高支撑件刚度的措施 .13 第 4 章 数控水射流切割 机床的传动系统设计 .15 4.1 伺服系统的发展 .15 4.2 数控水射流切割机的驱动系统设计 .16 4.2.1 对数控机床机械 系统的基本要求 .16 4.2.2 驱动系统的设计 .16 4.3 机床传动部件的选择 .17 IV 4.4 电机及滚珠丝杠的选择计算 . 20 4.4.1 X 方向电机的选择计算 . 20 4.4.2 X 向滚珠丝杠的选择计算
8、 . 23 4.4.3 Y 方向电机的选择计算 . 26 4.4.4 Y 向滚珠丝杠的选择计算 . 29 4.4.5 Z 向电机的选择 . 32 4.4.6 Z 向 滚珠丝杠的选择计算 . 36 4.5 机床导轨的选择 . 39 4.5.1 滚动导轨的结构 . 39 4.5.2 滚动导轨的特点 . 40 4.5.3 滚动导轨的寿命计算 . 41 4.6 联轴器的选择 . 45 4.6.1 联轴器的种类及功用 . 45 4.6.2 联轴器的选用 . 46 第 5 章 误差来源及分析 . 47 5.1 误差及误差来源 . 47 5.1.1 误差研究的意义 . 47 5.1.2 误差的来源和传递规律
9、 . 48 5.2 举例说明安装误差对机床精度的影响 . 49 5.3 提高传动精度减小传动误差的措施 . 49 5.4 减小安装误差举例 . 50 第 6 章 机床的维护与润滑 . 53 6.1 轴 承的润滑与防护 . 53 6.2 导轨的润滑与防护 . 53 6.3 滚珠丝杠的防护与润滑 . 54 结 论 . 55 参考文献 . 56 V 附录 1 英文翻译 . 错误 !未定义书签。 附录 2 英文原文 . 错误 !未定义书签。 附录 3 开题报告 . 错误 !未定义书签。 致谢 .58 1 第 1 章 绪论 1.1 高压 水射流的发展及应用 19 世 纪中叶，在北美洲，利用水射流开采松散
10、沉积物是该项技术的第一次使 1。 50 年代初，中国和苏联开始用水射流（即水力采煤）开采煤矿。 通过使用水力挖掘技术 的 推 广，人们认识到， 适当降低喷嘴直径可以 提高水的压力， 同时 水射流 的 击穿效果 也会明显改善 2。于是人们开始研究高压力源（高压泵和涡轮增压）和高压脉冲喷射。 20 世纪 60 年代以前， 低压水射流 这项技术 主要 被人类用来 研究开采 煤矿石矿 15， 所以该项技术那时 处于 不成熟的阶段 ;到 了 七十 年代初， 世界上技术 领先的国家的研究 的主要方向 都是 高压油泵，增压器 和 高压管，水射流清洗技术， 处 在 设备的发展阶段 8;到 20 世纪 80 年
11、代，水射流技术的应用开始 发生 改变，同时也不断地向前发展 着，从采煤领域 逐步发展到其他领域，大量的采煤机 、 水射流切割机 和 清洗机层出不穷 9； 在这之后，水射流进入了 一个 发展 非常快速的 阶段， 水射流技术也随之很快地 进一步 发展到 磨料水射流，空化射流，自激振荡射流喷射等新技术发展， 这类机床市场上的销售 也很好。 20 世纪 60 年代，高压柱塞泵和涡轮增压逐渐成为了水射流技术的主要研究方向 12。当时，有学者认为，水射流压力越高越好，显然是不对的。日本开发的涡轮增压器 1700 兆帕，苏联 、 美国研制 也同时研制出了 5600兆帕的脉冲 式 射流发生器 19。 到了 2
12、0 世纪 70 年代后期 ,水射流技术有一个新的方向，也就是从单一地 增加水射流的压力，转移到了的如何提高水射流功率的研究 14。所以开始出现了 很多类似 磨料射流 、 高频率冲击射流和 共振 射流 等 新兴的 技术，虽然 他们的 水压力不算高，但他们的力量 却 比在相同的压力水平 下的的 常规 水射流 高得多 17。 进入 20 世纪 80 年代，磨料射流、空化射流和自然喷射等技术的持续2 发展，水射流技术已经扩展到一个新的发展阶段。与此同时，各国的学者也对该项技术的基本理论和各种射流切割机构都有了较深入的研究 8。水射流技术的应用也不仅仅应用于采矿业了，已经逐渐的扩大到化工，机械，航空航天
13、，建筑，市政建设 以及 医 药等领域。作为一个 实用 的粉碎，清洗和 保洁工具， 水射流切割机 逐渐被 世人所 认可。大量的 不同用途的 水射流切割机， 如 采煤机，液压锤 等设备 的市场占有率不断提高 7。 1.2 高压 水射流加工技术的应用 水射流该项技术具有很独特的优点，所以在很多领域上应用的十分广泛。 工业清洗领域：在小空间、难操作的工况下很有优势，例如热交换管的内以及汽车业中的喷漆房清洗等，在石化工业中，橡胶跑道的表面处理，工业设备表面的防锈和防腐蚀工程，清洁航空发动机部件工业，辐射污染等行业也有较大的用武之地 16。 切割 领域：在造纸工业和 橡胶工 业 中主要使用的是纯水 ， 而
14、 陶瓷， 石材， 航空航天工业，金属加工业 以及汽车制造 中 磨料水射流所 使用 的水多加磨料 。特别值得一提的是汽车行业，随着中国汽车产业在最近国内外各大 市场中 的快速发展， 中国汽车厂商以难以置信的速度 扩大 着 生产 规模 ，同时 不断 的更新车型，缩短生产周期，早期 汽车内饰件（如汽车地毯，仪表板，顶棚等） 的 制造商，修整和人工处理初汽车内饰件的钻孔方法效率低下，产品精度 低 ，劳动强度大，显然不能满足 当时 汽车行业 的发展 需求 19。在这种情况下，水射流 切割 机器人装置脱颖而出。目前在 中 国，包括 广州本田 ， 一汽大众， 上海通 用， 天津丰田， 雪铁龙， 上海大众，
15、南京南亚内饰等诸多车型 厂家 已配套 使 用 了 高压水射流设备加工内部零件。 除了以上所述，近年来，外国公司已 厂家 通过 了该技术在食品保鲜领域上实现了对 食品杀菌 的目的了 ，并 且 已成功进入 到了 生鲜食品行业（如著名的美国 HEMELL 公司使用 的 超高压设备食品保鲜），并取得了 一致的好评 18。 3 1.3. 高压 水射流切割的工艺特点 在 400MPa左右的压力下，水射流或磨料水混合物从直径 0.1毫米 0.2毫米的喷嘴喷射出来，水射流或磨料水混合物的速度可达到 100m / s 左右。当磨料水射流切割时，水从小直径硬质合金喷嘴（约 1mm）喷射出来，同时从专用料斗吸入磨料
16、粉末，水和磨料的混合流体由此从在坯料切割除去微碎屑。在这种情况下，产生的热能会随着流通的水磨料混合流体流出，从而可以实现切割表面完全不变形，并且该材料的无毛刺和组织变形 13。 当 切削功率可达到 30 千瓦 甚至更高时 ， 工作装置可 用手工或机器人夹持。机器人的微处理器数控装置可以 实现空间内 任意角度的 切割 。水射流切割设备可以 切割 片 状 ，直角 以及钻孔等，甚至是 位于非常接近表面 的 （包括非导热材料） 开放的窄槽等等 。 切口可以从工件表面 的任何点开始。切口 宽度 很 小（ 磨料 混合的 水射流切割时 切口 为 1mm 1.5 毫米， 当被 水 切割 时 成 0.1 毫米
17、0.3mm），从而确保节省材料，降低能源消耗 ，具有较好的 生态清洁功能， 该设备的快速重调特性使加工过程非常的 灵活 ， 可以 非常完美的 完成订单的要求。 各种 板材切割方法（根据流动的数据） 的评价结果 示于表 116。 机床的 切割速度 V 是 该设计过程的 主要 的 工艺参数。 大多数 的 水射流切割装置中切割速度 V 一般处在 0.001m/min-12m/min 的范围左右 ， 一般的切割精度 为 0.1mm 。 美国著名水射流机床公司 Flow 公司 对 磨 料水切割各种材料的速度与毛坯厚度有关的数据 做了很详细的分析 。 本论文 列在了 表 2中 20。 德国的 Ingers
18、oll-Rand 公司关于 不同 水射流切割 机床的切割 速度的数据 则列在了 表 3 中。 4 表 1 不同 切割方法的比例 及评 定 表 2 切割速度 统计 5 表 3 德国 Ingersoll-Rand 公司采用的切割速度 由于现代水射流切割设备可以结合计算机使用，利用它的大量数据库（包括实时优化），和解决材料优化的任务， 优化进行的切割过程， 所以可以显著扩大 本方法的 工艺性 12。 目前 水射流 切割机床 设备的布局 有 带回转工作台的形式 、 机器人 配套的形式等， 不过 使用最广的还 是 固定龙门架 和移动龙门架 的布局。 在移动龙门架的 一系列 装置内 ， 辅助角坐标 是其 首 先考虑 的 参数 。当工作头具有足够快速 的 动作 。 开口槽处在工作台的下面，用以消除射流的余能，导致生态环境的恶化。池污泥必须使用刮板输送机，螺旋输送机，涡旋液压机等进行定期的清理。粗定位时可用不锈钢板，金属丝网，磨尖锐的销钉做成格子的形状来加工制作工作台 ;工作台的表面可用 散 粒 材料等表面 22。 Watejet 公司 采用 的工作台具有很大的一个优点是其采用 （ 1200 毫米 1200 毫米） 的正方形工作台，其优势在于是 一个坚固的 网格式的 框架，深殿箱 中 使用的是 耐腐蚀钢 材 ，在框架的外部尺寸 上配置传动装置 ， 并且
