机械创新设计大赛 模板 - 图文

便携式教学用微型数控铣床设计说明书

作品名称：便携式教学用微型数控铣床 设 计 者：陈科百、乔鹏飞、张杰、严东、贾咏明

指导老师：安治国 参赛单位：重庆交通大学

便携式教学用微型数控铣床设计说明书

设计者：陈科百、乔鹏飞、张杰、严东、贾咏明

指导老师：安治国

联系人：杨钢 电话：13617680211

摘要：以重量轻，体积小，模块化，易携带为特点，着重帮助课堂教学。提出将数控铣床

微型化，模块化，使其可拆分和组装，拆分后能装入工具箱中，仅需一人便可携带。采用透明结构，将机械传动结构凸显出来，便于教学理解。该设备性能稳定，操作简单，是效果较好的教学用具。

关键词：便携式、微型、可拆分、数控铣床、教学用具 1、 研究背景及意义

本次创新大赛的主题为“梦幻教室”，通过机械创新设计对教室环境进行改善，使老师和学生在一个更加轻松的环境内更好的交流。在课堂教学中，由于教学用具有限，学生不能直观地看到机床的结构及加工工作状态，对机床的组成及工作原理的理解难度较大。

本作品根据本届机械创新大赛的主旨要求而设计，用于教师的课堂教学演示及学生的实际操作。将数控铣床微型化，模块化。将其体积缩小到能作为教具放置在讲桌上，在课堂上现场演示加工过程。将其结构拆分成独立模块，便于拆卸，可装入工具箱中一人携带。对于教师使用，既可用于讲解铣床的组成、基本结构以及铣削加工的特点，亦可用于讲解和演示数控程序的编写以及实际操作等。对于学生使用，既可在课堂上和教师同步练习编程和操作，亦可用于科技作品小型零件加工。本作品作为教学用具，对机械设计、机电传动、金属工艺学、数控机床与编程等课程的教学有很好的辅助作用。

2、 设计方案

2.1总体设计构想

工业机床主要由机床本体、数控系统、伺服系统、润滑系统、冷却系统以及机电接口等

部分组成。为了更好地达到教学使用目的，同时尽量与企业中的机床相似，我们向工业机床靠拢，只是少了润滑冷却系统，极大地减小了和真实机床的差别。本作品主要由机床本体、数控系统、伺服系统及以及机电接口等部分组成。

为了实现机床的易拆卸和易携带的功能，我们缩小了平时常见的数控铣床的尺寸。这样就能满足老师携带其到课堂上演示讲解相关的专业类知识，加深相关专业知识的理解，增强教学质量的要求。另外，机床结构采用模块化设计，将X、Y、Z、主轴及控制箱设计成独立模块，便于拆装，可以放于工具箱中。 同时考虑到用电安全及用电方便快捷，我们接入的电压是220伏特的家用电压即市电供电，电机工作额定电压为低电压，安全可靠。此外，机床的功率不大，损耗低，实用性强。

2.2设计过程

我们初步的的构想尺寸是长宽高： 350mm*250mm*200mm 重量设计是12kg-18kg

如下图所示，是我们的初步构想的一个小模板。板材为12mm铝板。

但是后来考虑到机床过小，加工工作量也相应减小，同时某些结构会使加工难度提升，所以我们又改变了设计图纸，在保证强度硬度要求下，尽量控制机床的重量在最初的设计范围之内。

图一 初始结构图

后来经过商讨和计算，成形后的机床总重量接近25kg，拆卸后的长宽高

450mm*380mm*300mm，这样就不能满足一个人方便携带。后来经过进一步的改进、计算，我们最终确定了比较精确的图纸尺寸。如图下：

图二 最终确定模型图

图三 二维侧视图

安装好的长宽高是452mm*280mm*450mm，拆卸后的工具箱的长宽高是491mm*448mm*235mm。

图3、 理论设计计算

4 装箱图

轴平均压强计算

Fp??[p]

Bd B为轴承工作宽度

[p]为轴瓦材料的许用压强

3.1强度校核

最大挠度为：y?FtI?FrI48EI22L'3?[y]

E：材料弹性模量 I：危险截面惯性矩 L'：两端面支持跨距

3

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