--[12]雕刻機的多個軸能夠同時、協(xié)調(diào)地進行運動，從而完成更為復雜的雕刻任務(wù)。對于小型廣告雕刻機而言，多軸聯(lián)動技術(shù)可以使其在加工過程中實現(xiàn)更多的自由度，進而提升雕刻的精細度和復雜度。在實際應(yīng)用中，小型廣告雕刻機的多軸聯(lián)動技術(shù)可以用于制作各種復雜的廣告標識、字牌、圖案等。例如，通過多軸聯(lián)動技術(shù)，雕刻機可以實現(xiàn)在不同角度和深度上進行切割和雕刻，從而制作出具有立體感和層次感的廣告作品多軸聯(lián)動化REF_Ref15329\r\h[13]。本次設(shè)計的主要內(nèi)容（1）對本次的課題提出兩種結(jié)構(gòu)方案，包括總體結(jié)構(gòu)方案，并繪制出了它們的結(jié)構(gòu)簡圖，然后分析它們的不同點。（2）對雕刻加工頭主軸（激光雕刻頭）的升降、移動以及工作臺的移動機構(gòu)進行設(shè)計、計算，主要包括對這些移動機構(gòu)中的動力就是伺服電機進行設(shè)計、選型，可以通過運行速度、驅(qū)動力的大小來進行設(shè)計計算。在對滾珠絲杠的尺寸進行計算過程中，通過長行程的運行速度、負載、轉(zhuǎn)矩等，然后通過查詢《機械設(shè)計手冊》中的有關(guān)滾珠絲杠的基本規(guī)格來選擇合適的規(guī)格尺寸，確定好滾珠絲杠的規(guī)格尺寸之后，利用在行程過程中的極限兩個位置，結(jié)合負載、運行速度的情況來校核滾珠絲杠的剛度校核驗算。對滾珠絲杠的設(shè)計中還需要對安裝在滾珠絲杠上的軸承進行選型，并可以對軸承進行使用壽命的校核計算，另外結(jié)合滾珠絲杠螺母副的傳動方式，還有負載的參數(shù)，對導向裝置這里是設(shè)計選型精密直線導軌副的設(shè)計、選型計算，并對直線導軌副進行使用壽命的校核計算。（3）按照已知參數(shù)中的X、Y、Z三軸行程來確定三個方向上的滾珠絲杠的基本長度、導向裝置的長度尺寸計算。

整體方案結(jié)構(gòu)設(shè)計方案提出現(xiàn)在的廣告牌上有很多的圖案、文字，有些還是比較復雜的多樣曲線圖案鎖組成，所謂的在廣告牌上的雕刻也是類似于人工利用雕刻刀在廣告牌上刻印圖案。通過人工雕刻的動作情況來看，就相對于人們使用雕刻刀對雕刻刀實現(xiàn)橫向方向和縱向方向的運動，這樣雕刻出來的是二維幾何圖形，如果需要雕刻出具備有一定的三維圖案的話，那就需要雕刻刀能夠升降運動即可。這樣理解來看，這里研究設(shè)計的廣告牌雕刻機可以認為就是按三個方向上的復合運動即可，并通過已知的參數(shù)可以得知，雕刻刀部分按照主軸來理解，它能夠?qū)崿F(xiàn)升降運動，這里把它認為是Z軸方向；它可以橫向移動把它認為是Y軸方向；工作臺也就是安裝廣告牌被雕刻的物品，這里按照的是X軸方向。那么本次設(shè)計的方案思路就是要實現(xiàn)一個是雕刻刀的升降與橫向移動的復合運動，還有一個是工作臺的縱向移動。這里直線往復移動的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)有多種方式，那么如果按照動力來驅(qū)動的話，有氣動、液壓、電動等三種常見的方式，氣動和液壓的這里不考慮，這里氣動驅(qū)動要考慮使用空氣壓縮機、氣動閥等配件，液壓也是一樣需要配備油箱、油路閥門、電磁閥等配件，這些都是需要很大的成本和精力、物力，所以這里采用的驅(qū)動方式選擇電動。電動驅(qū)動的直線往復運動的結(jié)構(gòu)也是有多種多樣，本次中的螺旋傳動副選擇的是精度更高的滾珠絲杠螺母副，為了能夠驅(qū)動滾珠絲杠螺母副的傳動，驅(qū)動的電機有步進電機、伺服電機、普通的電機，這里普通的電機首先不考慮，比較普通的電機的轉(zhuǎn)速是一定的，這里選擇精度更好的伺服電機。對這里的方案思路了解之后就可以進行后續(xù)的設(shè)計工作了。方案的比較分析按照本次的已知條件得知，本次設(shè)計研究的小型廣告雕刻機需要滿足雕刻主軸的升降移動、雕刻主軸的進給運動、工作臺的進給運動，總共包括有三個方向上的復合進給運動，這里按照本次的條件提出兩種的結(jié)果方案，并進行分析和論證，從而選擇最合適的一種結(jié)構(gòu)方案。圖2-1第一種方案結(jié)構(gòu)簡圖雕刻的加工主軸可以進行升降，工作臺安置在可以橫向移動的機構(gòu)中。雕刻的加工升降機構(gòu)通過伺服電機驅(qū)動，滾珠絲杠螺母副傳動方式進行升降。工作臺橫向移動通過伺服電機驅(qū)動，滾珠絲杠螺母副傳動方式。圖2-2第二種總體結(jié)構(gòu)方案簡圖雕刻加工頭可以進行升降，工作臺安置在可以縱向移動的機構(gòu)中。雕刻加工頭升降機構(gòu)通過伺服電機驅(qū)動，滾珠絲杠螺母副傳動方式進行升降。另外雕刻加工頭還可以進行橫向移動，橫向移動同樣通過伺服電機驅(qū)動，滾珠絲杠螺母副傳動方式。工作臺縱向移動通過伺服電機驅(qū)動，滾珠絲杠螺母副傳動方式。滿足可以加工超長件的行程范圍?？傮w結(jié)構(gòu)方案一雕刻加工頭、加工頭升降裝置采用單臂設(shè)計，方案二中雕刻加工頭、升降裝置采用龍門式安裝方式。實踐證明龍門式的安裝穩(wěn)定性和強度都優(yōu)于單臂安裝，所以選擇方案二。本章小結(jié)本章節(jié)就是對這里提出的小型廣告雕刻機進行方案設(shè)計，主要是提出兩個結(jié)構(gòu)方案，從驅(qū)動方式、結(jié)構(gòu)方式、升降方式上進行分別比較，最終選擇合適的結(jié)構(gòu)方案為最后自己設(shè)計的方案。

雕刻頭的選型與升降機構(gòu)設(shè)計此處的雕刻頭也就是雕刻主軸，按照實際廣告牌雕刻機中的調(diào)查結(jié)果來看，雕刻頭一般是一種激光雕刻頭，它是一個標準配件，無需自行設(shè)計，所以本次的設(shè)計當中也是采用這種激光雕刻頭，所以要對這種激光雕刻頭進行選型即可。雕刻頭的選型這里選擇的激光雕刻頭的基本參數(shù)如下：有效的輸出功率：80W；材料：鋁合金+塑料；波長：450nm；點狀：點狀，固定焦點；輸入電壓：12V3.2A/24V1.7A；輸入端口：XH2.54-3P插座；接口參數(shù)：支持TTL信號控制電源；激光模塊凈重：300克；它的主要特點和用途主要如下：1、可以通過空氣噴嘴來吹氣，并提高切割性能從而減少燒傷痕跡；2、可以達到很高的雕刻速度；3、切割能力可以達到1.5mm/s的速度；4、采用定焦的激光頭，適合應(yīng)用在激光雕刻機上；5、使用原裝的二極管，高品質(zhì)，使用壽命達到20000小時；6、兼容性很好，可以適用于激光切割機與雕刻機上。該激光雕刻頭的外形如圖3-1所示。圖3-1激光雕刻頭的外形按照此激光雕刻頭的基本尺寸是150×45×45mm，它的重量是1公斤。雕刻頭升降運動滾珠絲杠選型這里滾珠絲杠的選型計算公式和表格均參照《機械設(shè)計手冊》第六版第三卷，下面簡稱《手冊》第13篇中的內(nèi)容。(1)確定導程參照下式P?≥Vmaxinmax式中——滾珠絲杠螺母副最大速度取值；——驅(qū)動電機最大轉(zhuǎn)速；——滾珠絲杠是和電機直聯(lián)，傳動比按照1，那么絲杠導程就是查詢參考《手冊》表13-1-14，這里取值按照滿足條件的最小導程2.0mm。(2)確定當量載荷和當量轉(zhuǎn)速.最大的載荷按下式計算 (3-2)式中——驅(qū)動運動物體的總質(zhì)量，這里取值（激光雕刻頭的質(zhì)量是1Kg，考慮還有一些連接件，不過也是兩三公斤，這里取一個大值），所以?！球?qū)動運動物體滾珠絲杠螺母副中的導向部位的摩擦系數(shù)數(shù)值，這里按照滑動的摩擦系數(shù)取值為0.1，所以。最小載荷按照下式 (3-3)——這里是導向部位的靜摩擦系數(shù)，取值0.2，所以。當量載荷計算結(jié)果為當量的轉(zhuǎn)動速度按照下面計算結(jié)果，這里的最小轉(zhuǎn)速按照0。(3)額定動載荷的計算滾珠絲杠的使用壽命參照《手冊》表13-1-46，由于是按照平穩(wěn)的載荷，那么對應(yīng)系數(shù)大小是，可靠度的系數(shù)查詢表13-1-45中對應(yīng)的95%的數(shù)值系數(shù)就是；計算額定動載荷 (3-4)式中——預期的工作壽命查詢表13-1-48，取值為；所以；查詢表13-1-44，按照輕負載取值，預加載荷得出，由于，這里取值較大的；(4)估算滾珠絲杠的底徑先估算一下最大的軸向變形量大小——重復定位精度，這里選擇滾珠絲杠的精度是第五等級，查詢表13-1-21為（按照原始參數(shù)得知）；——定位精度，取值為（按照原始參數(shù)得知）那么選擇較小的數(shù)字那么就是，計算結(jié)果如下 (3-5)；式中——滾珠絲杠安裝的時候兩個軸承安裝支點之間的距離，取值公式為，此處行程也就是升降行程也就是按照原始參數(shù)得知的主軸升降的行程是100mm，，那么；——滾珠絲杠的支承系數(shù)，此處按照一端固定一端自由運行的支承方式，查詢表13-1-43為，就是，計算出滾珠絲杠的底徑大小(5)確定滾珠絲杠螺母副規(guī)格代號通過按照《手冊》表13-1-33來選擇滾珠絲杠的規(guī)格型號，另外通過前面計算出來的、、值然后按照從表13-1-33中來選擇合適的規(guī)格代號，要求的是，。這里選擇的滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號為FFZD1204-3，選擇的是內(nèi)循環(huán)的滾珠絲杠副，它的基本參數(shù)如下表所示。表3-1FFZD1204-3內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副參數(shù)規(guī)格代號鋼球直徑導程絲杠底徑基本額定動載荷基本額定精載荷螺母長度LFFZD1204-32.381mm4mm9.5mm4KN6.7KN63mm由于，絲杠的底徑，選擇的滾珠絲杠合適。(6)行程補償值（3-6）式中——這里取值；——滾珠絲杠副的有效行程，按照，行程是100mm，，所以，此處取值150mm，求出。(7)預拉伸力（式中，）(8)滾珠絲杠副中的安裝軸承型號由于選擇的是一端固定一端自由支承的方式，查詢《自動機與自動線》圖13-13，圖3-1滾珠絲杠安裝方式圖3-1其中固定端部位是采用了兩個背靠背的角接觸球軸承，這樣滾珠絲杠在軸向、徑向上都會受到約束，對軸承的內(nèi)圈和外圈都需要進行固定，然后其另一端完全就是自由狀態(tài)，不需要施加任何的支承，絲杠螺母就安裝在這樣的滾珠絲杠上面。這種方式中軸承的最大軸向載荷計算為FBMax=F——軸承的平均軸向載荷數(shù)值。這里的軸承按照角接觸球軸承選擇型號708AC/DB，查詢該軸承的，軸承的預加的負荷大小就是，軸承選擇合適。升降伺服電機選型計算此處伺服電機選型的計算公式均按照《機械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計指導書》第五章第五節(jié)的滾珠絲杠副傳動部分。(1)驅(qū)動部分的轉(zhuǎn)動慣量1)計算絲杠的轉(zhuǎn)動慣量大小式中——按照FFZD1204-3滾珠絲杠底徑大小為9.5mm；——滾珠絲杠副有效長度150mm。2)驅(qū)動部分折算到滾珠絲杠上所計算出來的轉(zhuǎn)動慣量：3)總的轉(zhuǎn)動慣量(2)轉(zhuǎn)矩的計算1)空載啟動時，電機軸上的加速轉(zhuǎn)矩大小式中——電機最大轉(zhuǎn)速3000r/min；——加速時間取值是2。2)換算到電機軸上計算的摩擦轉(zhuǎn)矩大小式中——6N;——滾珠絲杠傳動效率取值為0.9。3)預緊狀態(tài)下滾珠絲杠折算到電機軸上產(chǎn)生的附加摩擦轉(zhuǎn)矩大小結(jié)果為式中——473N；4)總轉(zhuǎn)矩:伺服電機的規(guī)格參數(shù)如下表3-2表3-2伺服電機參數(shù)表規(guī)格型號額定功率（KW）額定轉(zhuǎn)矩（）額定轉(zhuǎn)速（r/min）相電流（A）轉(zhuǎn)子慣量(）重量（Kg）ACK04005D0.050.15930001.20.0210.4由于0.159Nm大于0.076Nm，電機選擇合適。升降聯(lián)軸器的選型圖3-2LYCA聯(lián)軸器外形聯(lián)軸器的選型時候要考慮一個載荷系數(shù)，然后計算出聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩，此處的載荷系數(shù)取值，計算出的許用轉(zhuǎn)矩為（按照T就是電機的輸出轉(zhuǎn)矩計算的許用轉(zhuǎn)矩）；規(guī)格參照表3-3表3-3聯(lián)軸器規(guī)格參數(shù)表規(guī)格型號額定扭矩（）最大扭矩（）最高轉(zhuǎn)速（r/min）重量（Kg）LYCA30406.513120000.6導向裝置的設(shè)計滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)中，此處的滾珠絲杠螺母是固定的，運動的是滾珠絲杠，由于滾珠絲杠所連接的一端手爪部位有一定的重量，而且滾珠絲杠的長度有一定的長度，為了保證其運動平穩(wěn)性，要考慮設(shè)置導向裝置，這里的導向裝置就在滾珠絲杠的兩側(cè)設(shè)置兩個直線導桿，然后在直線導桿上安裝兩個直線軸承，這里在對導向裝置設(shè)計當中要考慮選型直線軸承，通過直線軸承的尺寸來設(shè)計出導向桿的尺寸。選型直線軸承的時候要按照它的壽命進行驗算（下面公式均按照《ZHOSEN直線軸承選型手冊》中查得）（3-8）式中L──直線軸承壽命（KM）；──基本額定動載荷（N）；──直線軸承工作狀態(tài)下的負載，按照驅(qū)動物體的負載大小為100N；ftf?──負荷系數(shù)，整個直線軸承運行的速度是在小于15m/min，并且沒有一定的沖擊力，此系數(shù)取值為1.1。直線軸承的壽命L依據(jù)下式（3-9）式中──滾珠絲杠的壽命時間取值15000h；──滾珠絲杠的運行速率是3.6m/min；所以由于得出按照所以計算得出：查詢《ZHOSEN直線軸承選型手冊》，選擇的直線軸承為LMLUU系列。表3-4直線軸承的規(guī)格參數(shù)規(guī)格型號內(nèi)孔直徑（mm）外圓直徑（mm）長度（mm）基本額定動載荷（N）基本額定靜載荷（N）LM12LUU1221576571200圖3-3直線軸承LM12LUU外形激光雕刻頭與升降裝置組合設(shè)計升降機構(gòu)的驅(qū)動電機、滾珠絲杠選型完成后，需要將此激光頭安裝于此機構(gòu)上，按照前面的分析可知，這里的滾珠絲杠是可以進行升降運動的，這里的絲杠螺母是固定不動的，將滾珠絲杠的兩側(cè)分布的是兩個導向桿，導向桿下方可以設(shè)置一個安裝板，此安裝板可以和激光雕刻頭的上端連接，因為雕刻頭的上端是固定孔，將此安裝板與雕刻頭組合即可，得出的激光雕刻頭和升降機構(gòu)的組合如下圖3-4所示。圖3-4雕刻頭與升降機構(gòu)組合圖形本章小結(jié)本章是對激光雕刻頭進行選型，并對雕刻頭升降機構(gòu)進行設(shè)計，包括滾珠絲杠的選型、伺服電機的選型、聯(lián)軸器的選型、直線軸承的選型等。

雕刻頭橫向移動機構(gòu)設(shè)計這里是對雕刻頭橫向移動設(shè)計中也是伺服電機驅(qū)動，滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)形式,如圖4-1。圖4-1雕刻頭橫向移動裝置的固定橫向移動滾珠絲杠設(shè)計這里滾珠絲杠的選型計算公式和表格均參照《機械設(shè)計手冊》第六版第三卷，下面簡稱《手冊》第13篇中的內(nèi)容。(1)確定導程參考《手冊》表13-1-14，這里取值按照滿足條件的最小導程是2.0mm。(2)確定當量載荷和當量轉(zhuǎn)速.最大的載荷公式參照3-2式中──驅(qū)動運動物體的總質(zhì)量，這里取值（按照這里橫向移動是帶動整個雕刻頭升降機構(gòu)的，考慮的重量也是整個雕刻頭升降部分的裝置），所以；──同理得出；最小載荷參照3-3這里同理得出；當量載荷計算結(jié)果為當量的轉(zhuǎn)動速度按照下面計算結(jié)果，這里的最小轉(zhuǎn)速就按照0(3)額定動載荷的計算滾珠絲杠的使用壽命參照《手冊》表13-1-46，由于是按照平穩(wěn)的載荷，那么對應(yīng)系數(shù)大小是，可靠度的系數(shù)查詢表13-1-45中對應(yīng)的95%的數(shù)值系數(shù)就是；計算額定動載荷參照3-4式中──預期的工作壽命查詢表13-1-48，取值為；所以；查詢表13-1-44，按照輕負載取值，預加載荷得出，由于，這里取值較大的；(4)估算滾珠絲杠的底徑先估算一下最大的軸向變形量大小──重復定位精度，這里滾珠絲杠的精度是第五等級，查詢表13-1-21；──定位精度，取值為那么選擇較小的數(shù)字那么就是，計算結(jié)果如下；式中──滾珠絲杠安裝的時候兩個軸承安裝支點之間的距離，取值公式為，此處行程也就是雕刻頭主軸橫向移動的最大行程，按照已知條件得知為800mm，，那么；──查詢《手冊》13-1-43為，就是，計算出滾珠絲杠的底徑大小(5)確定滾珠絲杠螺母副規(guī)格代號通過按照《手冊》表13-1-33來選擇滾珠絲杠的規(guī)格型號，另外通過前面計算出來的、、值然后按照從表13-1-33中來選擇合適的規(guī)格代號，要求的是，。這里選擇的內(nèi)循環(huán)的滾珠絲杠副，規(guī)格代號及它的基本參數(shù)如表4-1所示。表4-1FFZD1604-3內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副參數(shù)規(guī)格代號鋼球直徑D導程P絲杠底徑d基本額定動載荷C基本額定精載荷C螺母長度LFFZD1604-32.381mm4mm13.5mm4800N9700N65mm由于，絲杠的底徑，選擇的滾珠絲杠合適。圖4-2滾珠絲杠外形這里選擇的FFZD1604-3中的，絲杠的底徑，所以選擇的符合要求。(6)行程補償值參照3-6式中──這里取值；──滾珠絲杠副的有效行程，按照，行程是800mm，，所以，此處取值850mm，求出。(7)預拉伸力（式中，）。(8)滾珠絲杠副中的安裝軸承型號由于選擇的是兩端固定支承的方式，查詢《自動機與自動線》圖13-13，圖4-3滾珠絲杠安裝方式這樣的滾珠絲杠兩端固定支承都采用的是兩個背靠背安裝的角接觸球軸承，滾珠絲杠在軸向、徑向上也都受到了約束，這樣的軸承的內(nèi)圈和外圈都需要固定。這種方式中軸承的最大軸向載荷計算為:數(shù)值就是。這里的軸承按照角接觸球軸承選擇型號7201AC/DB，查詢該軸承的，軸承的預加的負荷大小就是，軸承選擇合適。伺服電機的選型(1)驅(qū)動部分的轉(zhuǎn)動慣量1)計算絲杠的轉(zhuǎn)動慣量大小式中──按照FFZD1604-3滾珠絲杠底徑大小為13.5mm；──滾珠絲杠副有效長度850mm；2)驅(qū)動部分折算到滾珠絲杠上所計算出來的轉(zhuǎn)動慣量；3)總的轉(zhuǎn)動慣量(2)轉(zhuǎn)矩的計算1)空載啟動時，電機軸上的加速轉(zhuǎn)矩大小式中──電機最大轉(zhuǎn)速3000r/min；──加速時間取值是2。2)換算到電機軸上計算的摩擦轉(zhuǎn)矩大小式中──40N;──滾珠絲杠傳動效率取值為0.9。3)預緊狀態(tài)下滾珠絲杠折算到電機軸上產(chǎn)生的附加摩擦轉(zhuǎn)矩大小結(jié)果為式中──1108.5N;──電機的效率也是0.9。4)總轉(zhuǎn)矩伺服電機的規(guī)格參數(shù)如下表4-2表4-2伺服電機參數(shù)表規(guī)格型號額定功率（KW）額定轉(zhuǎn)矩（）額定轉(zhuǎn)速（r/min）重量（Kg）DM1M-01A40L8S_A00.20.6430001.1由于0.64Nm大于0.36Nm，電機選擇合適。聯(lián)軸器的選型計算聯(lián)軸器的選型時候要考慮一個載荷系數(shù)，然后計算出聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩，此處的載荷系數(shù)取值，計算出的許用轉(zhuǎn)矩為（按照T就是電機的輸出轉(zhuǎn)矩計算許用轉(zhuǎn)矩）；這里選擇的聯(lián)軸器采用LYCA系列彈性聯(lián)軸器，基本規(guī)格參數(shù)表4-3所示。表4-3聯(lián)軸器規(guī)格參數(shù)表規(guī)格型號額定扭矩（）最大扭矩（）最高轉(zhuǎn)速（r/min）重量（Kg）LYCA35501632110000.1導向裝置的設(shè)計滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)中，此處的滾珠絲杠是固定的，滾珠絲杠螺母相對于滾珠絲杠上下運動，由于滾珠絲杠的長度有一定的長度，為了保證其運動平穩(wěn)性，要考慮設(shè)置導向裝置，這里的導向裝置就在滾珠絲杠的兩側(cè)設(shè)置兩個直線導軌滑塊副，所以這里要對這里的直線導軌滑塊副進行選型，此處的直線導軌滑塊副選擇HWIN也就是臺灣上銀品牌，查詢《上銀直線導軌選型手冊》，先對滾動直線導軌的壽命進行驗算參考3-8式中──直線導軌工作狀態(tài)下的負載，按照驅(qū)動物體的負載大小為200N；直線軸承的壽命L依據(jù)公式參考3-9；由于得出（4-1）按照所以計算得出：查詢《上銀直線導軌選型手冊》，選擇的直線導軌型號為HGH15CA。表4-4直線導軌的規(guī)格參數(shù)規(guī)格型號基本動額定負荷（KN）基本靜額定負荷（KN）直線導軌副寬度W（mm）直線導軌副高度H（mm）直線導軌的寬度WRHGH15CA11.3825.31342815圖4-4直線導軌副HGH15CA規(guī)格尺寸本章小結(jié)本章是對激光雕刻頭橫向移動機構(gòu)進行設(shè)計，包括滾珠絲杠的選型、伺服電機的選型、聯(lián)軸器的選型、直線導軌副的選型等。

工作臺的移動裝置設(shè)計這里的工作臺移動是對工作臺進行縱向移動的裝置，工作臺就是來安裝廣告牌的，這里的工作臺考慮使用鋁合金的材料來制造成為類似于機床上的工作臺，此是一個矩形的方形物體，上有很多的T型槽，就是方便使用螺栓壓板來壓緊住廣告牌的。這里的工作臺按照的尺寸是800×800mm，厚度是27mm，整個工作臺的質(zhì)量是27.5Kg，考慮上面要放上廣告牌，這里取值45Kg，也就是工作臺的負載質(zhì)量即可。滾珠絲杠設(shè)計選型計算這里滾珠絲杠的選型計算公式和表格均參照《機械設(shè)計手冊》第六版第三卷，下面簡稱《手冊》第13篇中的內(nèi)容。(1)確定導程參照3-1、3-2式中──是驅(qū)動運動物體的總質(zhì)量，這里取值（前面分析為45Kg），所以；──驅(qū)動導向部位的摩擦系數(shù)，按照滑動的摩擦系數(shù)取值為0.1，所以；最小載荷公式參照3-3這里這里是導向部位的靜摩擦系數(shù)，取值0.2，所以；當量載荷計算結(jié)果為當量的轉(zhuǎn)動速度按照下面計算結(jié)果，這里的最小轉(zhuǎn)速就按照0。(2)額定動載荷的計算參照《手冊》由于是按照平穩(wěn)的載荷，那么對應(yīng)系數(shù)大小是，可靠度的系數(shù)查詢表13-1-45中對應(yīng)的95%的數(shù)值系數(shù)就是；計算額定動載荷公式參照3-4所以；參照公式3-5所以；──滾珠絲杠安裝的時候兩個軸承安裝支點之間的距離，取值公式為，此處行程也就是縱向移動的行程按照已知參數(shù)就是800mm，，那么；──滾珠絲杠的支承系數(shù)，此處按照兩端固定的支承方式，查詢表13-1-43為，就是，計算出滾珠絲杠的底徑大小(3)確定滾珠絲杠螺母副規(guī)格代號通過《手冊》表13-1-33來選擇規(guī)格型號，另外通過前面計算出來的、、值然后按照從表13-1-33中來選擇合適的規(guī)格代號，要求的是，。這里選擇的規(guī)格型號為FFZD2505-3，它的基本參數(shù)如下表5-1所示。表5-1FFZD2505-3內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副參數(shù)規(guī)格代號鋼球直徑D導程P絲杠底徑d基本額定動載荷C基本額定精載荷C螺母長度LFFZD2505-33.5mm5mm16.9mm10.KN23.6KN84mm由于，絲杠的底徑，選擇的滾珠絲杠合適。(4)計算預緊力（5-1）上式中所以。(5)行程補償值參照3-6式中──這里取值；──滾珠絲杠副的有效行程，按照，行程是800mm，，所以，此處取值850mm，求出。(6)預拉伸力（式中，）。驅(qū)動伺服電機的選型此處伺服電機選型的計算公式均按照《機械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計指導書》第五章第五節(jié)的滾珠絲杠副傳動部分。(1)驅(qū)動部分的轉(zhuǎn)動慣量1)計算絲杠的轉(zhuǎn)動慣量大小式中──按照FFZD2505-3滾珠絲杠底徑大小為16.9mm；──滾珠絲杠副有效長度850mm；2)驅(qū)動部分折算的轉(zhuǎn)動慣量。3)總的轉(zhuǎn)動慣量(2)轉(zhuǎn)矩的計算1)空載啟動時，電機軸上的加速轉(zhuǎn)矩大小式中──電機最大轉(zhuǎn)速3000r/min；──加速時間取值是2。2)換算到電機軸上計算的摩擦轉(zhuǎn)矩大小式中────90N;────傳動效率取值為0.9。3)預緊轉(zhuǎn)矩大小結(jié)果為式中──1887.3N;──電機的效率也是0.9。4)總轉(zhuǎn)矩伺服電機的規(guī)格參數(shù)如下表5-2伺服電機參數(shù)表規(guī)格型號額定功率（KW）額定轉(zhuǎn)矩（）額定轉(zhuǎn)速（r/min）重量（Kg）80ST-M013300.41.2730001.78由于1.27Nm大于0.46Nm，電機選擇合適。聯(lián)軸器的選型（按照T就是電機的輸出轉(zhuǎn)矩計算許用轉(zhuǎn)矩）；規(guī)格參數(shù)參照表5-3。表5-3聯(lián)軸器規(guī)格參數(shù)表規(guī)格型號額定扭矩（）最大扭矩（）最高轉(zhuǎn)速（r/min）重量（Kg）LYCA40781632100000.2導向裝置設(shè)計滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)中，此處的滾珠絲杠是固定的，滾珠絲杠螺母相對于滾珠絲杠上下運動，由于滾珠絲杠的長度有一定的長度，為了保證其運動平穩(wěn)性，要考慮設(shè)置導向裝置，這里的導向裝置就在滾珠絲杠的兩側(cè)設(shè)置兩個直線導軌滑塊副，所以這里要對這里的直線導軌滑塊副進行選型，此處的直線導軌滑塊副選擇HWIN也就是臺灣上銀品牌，查詢《上銀直線導軌選型手冊》，先對滾動直線導軌的壽命進行驗算參照公式3-8式中Pc──直線導軌工作狀態(tài)下的負載，按照驅(qū)動物體的負載大小為450N直線軸承的壽命L依據(jù)參照3-9按照所以計算得出：查詢《上銀直線導軌選型手冊》，選擇的直線導軌型號為HGH15CA。表5-4直線導軌的規(guī)格參數(shù)規(guī)格型號基本動額定負荷（KN）基本靜額定負荷（KN）直線導軌副寬度W（mm）直線導軌副高度H（mm）直線導軌的寬度WRHGH25CA26.4856.19484023本章小結(jié)本章是對工作臺移動部分機構(gòu)進行設(shè)計，同樣也是包括滾珠絲杠的選型、伺服電機的選型、聯(lián)軸器的選型、直線導軌副的選型等。

強度校核計算滾珠絲杠的強度校核滾珠絲杠長度的確定(1)絲杠的螺紋長度按照式子，式中是余程距離取值20mm，是前面計算出來的850mm（絲杠螺紋的有效長度），所以得出。(2)兩固定支撐距離此處設(shè)計的滾珠絲杠是兩端固定，采用的都是兩端安裝軸承的型號是一對背靠背安裝的角接觸球軸承型號是7202AC/DB，支承的距離按照下面6-1示意圖。圖6-1滾珠絲桿示意圖(3)運行過程的起點位置到支承的距離運行過程的起點的時候到達軸承安裝支承的距離是98mm，那么運行到終點的時候到達它最近的軸承支承距離也是98mm，離著最遠軸承安裝位置的距離就可以求出，所以得知滾珠絲杠的總長就是996mm。滾珠絲杠的強度校核(1)值校驗這里滾珠絲杠的制造方式是軋制的，那么校驗的時候按照下式 (6-1)式中──節(jié)圓直徑就是，這里是滾珠絲杠的底徑是16.9mm，是鋼球的直徑為3.5mm，所以──滾珠絲杠副的最大轉(zhuǎn)速所以校驗合格。(2)滾珠絲杠副的臨界轉(zhuǎn)速 (6-2)式中──支承系數(shù)，查詢《手冊》表12-1-47，這里取值（滾珠絲杠的支承方式是兩端固定）──臨界轉(zhuǎn)速的計算長度，查詢《手冊》表12-1-47，按照左側(cè)的安裝軸承的中間位置到絲杠螺母移動到靠近右側(cè)安裝軸承的中間位置，這兩者的距離按照滾珠絲杠的安裝距離確定為，那么計算出臨界轉(zhuǎn)速結(jié)果就是(3)滾珠絲杠壓桿穩(wěn)定性驗算式中──臨界壓縮載荷；──安全系數(shù)，這里的滾珠絲杠是水平安裝所以選擇的是；──支承系數(shù)，查詢表12-1-47為；──絲杠的最大受壓的長度，查詢表12-1-47，按照右側(cè)的安裝軸承的中間位置到絲杠螺母移動到靠近左側(cè)安裝軸承的中間位置；──滾珠絲杠副所承受的最大的軸向壓縮載荷按照下式所以驗算合格。(4)額定靜載荷驗算按照下式的條件來驗算 (6-3)式中──額定靜載荷，這里選擇FFZD2505-3，對應(yīng)的；──靜態(tài)的安全系數(shù)，一般選取為1～2，這里選擇為1.5；──滾珠絲杠副最大軸向載荷，本次為；由于，所以驗算合格。(5)絲杠軸拉壓的強度驗算驗算公式如下 (6-4)式中──絲杠軸的許用拉壓應(yīng)力，材質(zhì)是40Cr，范圍在165～265MPa，這里選取所以驗算合格。滾珠絲杠剛度校核計算(1)抗壓剛度校核計算:1)最小的抗壓剛度計算按照下式Ksmin=6.6式中──就是最小的抗壓剛度代碼；──滾珠絲杠底徑大小是16.9mm；──。所以2)計算最大抗壓的剛度按照下式

K所以得出K(2)一對安裝的軸承的合成剛度計算1)按照安裝好的一對預緊狀態(tài)下的軸承的合成剛度計算按照下式 (6-6)式中──角接觸球軸承7202AC/DB中滾動體直徑大小是；──角接觸球軸承7202AC/DB中滾珠的個數(shù)是11個；──角接觸球軸承7202AC/DB的接觸角，查詢后得知；──前面計算結(jié)果2)一對支承的軸承所計算出來的剛度大小這里是兩端固定的軸承，所以3)滾珠絲杠螺母副中內(nèi)側(cè)的滾珠和相應(yīng)的滾道所產(chǎn)生接觸剛度大小按照下式 (6-7)式中──滾珠絲杠螺母副中內(nèi)側(cè)的滾珠和相應(yīng)的滾道所產(chǎn)生的接觸剛度；──滾珠絲杠螺母副中軸向接觸的剛度大小，按照這里的規(guī)格型號是FFZD2505-3，：：FFZD2505-3為所以計算為(3)剛度和精度的校核計算1)2)(4)傳動系統(tǒng)中的剛度校核計算由于，重復定位精度按照，所以因為，所以符合要求。(5)變化的誤差校核(6)精度的校核是任意在300mm中行程的變化精度這里的滾珠絲杠副對應(yīng)的精度等級變動量大小是，計算數(shù)值小于這個數(shù)所以剛度校核符合要求。(7)確定滾珠絲桿副的規(guī)格代號型號為FFZD型，公稱直徑是25mm，導程5mm，螺紋的長度是898mm，絲桿全長是998mm，選擇P類五級精度，型號選擇FFZD2505-3-P5/898×998。(8)臨界狀態(tài)下的壓縮部分的載荷驗算這里情況下是滾珠絲杠中的最大軸向載荷是小于它的預緊拉深力大小的，這里就無需進行驗算。軸承的校核滾珠絲杠副采用的是兩端固定安裝方式，安裝方式的示意圖如下圖所示。圖6-2兩端固定安裝查詢《手冊》，軸承的基本額定載荷：7204AC：,角接觸球軸承當量動載荷就是最大的軸向載荷，（這里的Y取值為1.23）額定動載荷這里的L?，所以選擇的軸承校核強度合格。

本章小結(jié)本章是對這里的主要部分進行強度校核，此處的強度選擇的是運動以及受到的驅(qū)動力最大的滾珠絲杠部分的校核，對滾珠絲杠的強度和剛度進行校核，還對其安裝在滾珠絲杠兩端上的角接觸球軸承進行了校核。

產(chǎn)品經(jīng)濟分析和社會的影響分析經(jīng)濟分析所謂的經(jīng)濟分析就對廣告雕刻機中的各個零件按照成本價將它們匯總出來，得出的成本匯總表格如下所示。表8-1總體結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟分析表格部件分類主要零部件名稱件數(shù)單件價格總數(shù)價格雕刻頭升降機構(gòu)激光雕刻頭1100100驅(qū)動電機1400400聯(lián)軸器15050滾珠絲杠1200200導向桿22550安裝板250100滑動板1100100雕刻頭橫向移動機構(gòu)伺服電機1500500直線導軌副2200400滾珠絲杠1600600滾珠絲杠螺母1150150基座1600600軸承41560套筒、套筒蓋、鎖緊螺母250100工作臺移動伺服電機1700700直線導軌副2300600滾珠絲杠1800800滾珠絲杠螺母1200200軸承座2150300軸承42080套筒、套筒蓋、鎖緊螺母2100100人工安裝成本2000運輸費用成本2000現(xiàn)場調(diào)試、售后服務(wù)成本2000合計12190通過對該設(shè)備的上面的經(jīng)濟分析來看，該裝置的制造成本和人工安裝、人工的售后服務(wù)和現(xiàn)場調(diào)試這些初步估計就需要總共12190元，由于這些都是屬于非標的設(shè)備，非標的設(shè)備都需要考慮一個不確定的因素分析，一般可以按照10%到25%的設(shè)備總價格來進行估算，這里的范圍是不可確定因素所產(chǎn)生的費用，加上最多可能產(chǎn)生的費用是3000元，那么設(shè)備總價格就在15190元左右即可。社會影響分析設(shè)計該雕刻機的產(chǎn)品，應(yīng)對應(yīng)社會影響分析，可以從對生產(chǎn)社會、人身安全、環(huán)境三個方面上來分析。環(huán)境方面上，此裝置雕刻過程中會產(chǎn)生一定的廢屑，這些廢屑會影響環(huán)境衛(wèi)生，所以在考慮使用的過程中要及時清理雕刻后產(chǎn)生的廢屑，以免影響環(huán)境衛(wèi)生，通過優(yōu)化設(shè)計降低機器運行時的噪聲，減少對周圍環(huán)境的干擾。在人身安全方面上，高速運轉(zhuǎn)的部件可能導致切割、擠壓等傷害，所以一般整機外側(cè)都會有保護罩，避免對人身安全產(chǎn)生影響。降低因機械故障或操作不當導致的人身傷害風險。從生產(chǎn)社會上來看，促進就業(yè)、帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)、在廣告行業(yè)提供先進的生產(chǎn)工具，并且它體現(xiàn)了自動化的快速產(chǎn)品，促進整個社會發(fā)展的進步，它在這方面上的影響是優(yōu)越性的。

結(jié)論本文對目前雕刻機方面的產(chǎn)品展開調(diào)研，主要是結(jié)合國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀進行闡述，與其理論方面的分析，也有從實際的成果過程來進行分析。完成機械部分、動力部分、傳動部分的設(shè)計、計算、校核，確定好伺服電機、滾珠絲杠、聯(lián)軸器等的基本規(guī)格參數(shù)和尺寸，確定滾珠絲杠的規(guī)格尺寸，并對滾珠絲杠進行強度、剛度的校核，還有安裝方式的確定，對支承的兩個軸承進行了強度校核計算。結(jié)合本次課題設(shè)計的任務(wù)，提出了兩種結(jié)構(gòu)方案，并且繪制出了兩個結(jié)構(gòu)方案的簡圖，然后分別進行分析，主要是兩者相互進行比較，從各方面上進行比較分析，得出最終的結(jié)構(gòu)方案。最終的結(jié)構(gòu)方案是采用三軸坐標的方式，雕刻頭被安裝在一個龍門立柱架上，可以實現(xiàn)橫向移動和垂直移動。工作臺是單獨可以縱向移動。所有的運動