組合銑床設計說明書

1、機電工程學院畢業(yè)設計說明書設計題目: 減速箱體工藝及裝備設計 學生姓名： xxx 學 號： xxx 專業(yè)班級： xxx 指導教師： xxx 2011年 5 月 27 日目次1設計任務書31.1畢業(yè)設計的主要內容31.2畢業(yè)設計的目的31.3組合機床的發(fā)展32設計分析52.1待加工零件的分析52.2減速箱體零件圖的技術要求53減速箱體加工工藝路線的擬定63.1組合機床總體方案的確定63.2定位基準和夾壓部位的設計73.3繪制加工示意圖83.4刀具的合理選用93.5切削用量的確定93.6 確定工件余量103.7 機床運動的確定103.8 機床總體布局103.9中間底座輪廓尺寸的確定11 4組合機床

2、生產率的計算115銑削力、扭矩和銑削功率的計算135.1切削力的計算135.2切削功率的計算135.3估算電動機功率136組合機床夾具的設計146.1夾具體的設計146.2夾緊元件的設計146.3繪制夾具裝配圖156.4夾緊力的計算166.5定位誤差分析177銑削頭的結構設計197.1主軸與傳動裝置輸出軸的鏈接197.2主軸抗振性207.3 抵抗受迫振動的能力207.4 抵抗切削自激振動的能力217.5主軸溫升和熱變形217.6 耐磨性227.7 主軸組件的布局227.8銑削頭主軸直徑大小確定258傳動系統(tǒng)的設計和計算269主軸的調位機構2810主軸的夾緊機構2911主軸與銑刀的連接2912設

3、計總結30致謝32參考文獻331設計任務書1.1畢業(yè)設計的主要內容本次畢業(yè)設計是進行減速器箱體加工工藝文件的設計；銑四側面工序的組合機床的總體方案設計及銑削頭和本工序夾具結構設計。具體內容包括：了解現(xiàn)有的工藝和裝備情況，完成減速箱體的工藝路線安排和工藝卡設計一份，銑四側面工序的組合機床的總體方案設計（零號圖1張）；銑削頭結構設計（零號圖1張）；銑四側面工序的夾具結構設計（零號圖1張）及零件圖設計（零號圖1張）；完成設計說明書的編寫。1.2畢業(yè)設計的目的提高減速箱體加工精度和生產效率；降低工人的勞動強度；提供了真正的工程設計訓練。通過設計使學生在結構方案，結構設計和裝配，制造工藝及零件設計計算，

4、機械制圖和編寫技術文件等方面得到綜合訓練，并對已經學過的基本知識，理論和技能進行綜合運用，培養(yǎng)結構分析和結構設計的初步能力。1.3組合機床的發(fā)展組合機床是以通用部件為基礎，配以少量專用部件，對一種或若干種工件按預先確定的工序進行加工的機床。組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經標準化和系列化，可根據需要靈活配置，能縮短設計和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產中得到廣泛應用，并可用以組成自動生產線。 組合機床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時，工件一般不旋轉，由刀具的旋轉運動和刀具

5、與工件的相對進給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉，由刀具作進給運動，也可實現(xiàn)某些回轉體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。二十世紀70年代以來，隨著可轉位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術的發(fā)展，組合機床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達0.05毫米1000毫米，表面粗糙度可低達2.50.63微米；鏜孔精度可達it76級，孔距精度可達o.03o.02微米。 專用機床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機床中某些部件因重復使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產生了組合

6、機床。我國傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制,它的加工對象主要是生產批量比較大的大中型箱體類和軸類零件(近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額) ,完成鉆孔、擴孔、鉸孔,加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺,在孔內鏜各種形狀槽,以及銑削平面和成形面等。組合機床的分類繁多,有大型組合機床和小型組合機床,有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復合式,還有多工位回轉臺式組合機床等。我國組合機床及組合機床自動線總體技術水平比發(fā)達國家要相對落后,國內所需的一些高水平組合機床及自動線幾乎都從國外進口。工藝裝備的大量進口勢必導致投資規(guī)模的擴大,并使產品生產成本提高。2設計分析2

7、.1待加工零件的分析本次要設計的是減速箱體工藝及工裝設計。減速箱體（如圖2.1-1所示）屬于箱體類零件，它是機器及其部件的基礎件。箱體類零件將機器及其部件中的軸、軸承、套和齒輪等零件按一定的相互位置關系裝配成一個整體，并按預定傳動關系協(xié)調其運動。因此，箱體的加工質量不僅影響其裝配精度及運動精度，而且影響到機器的工作精度、使用性能和壽命。此外，為滿足箱體加工中的定位需要及箱體與機器總裝要求，箱體的裝配基準面與加工中的定位基準面應有一定的平面度和表面粗糙度要求。圖2.1-1減速箱體通過對箱體類零件的分析，了解到如若采用通用機床或者其他專用機床，那么在工廠需要大量的立鉆、鏜床、銑床等，占用了很大的廠

8、房面積和很多的工人，而采用組合機床，由于采用多軸多面加工，就能大大縮小占地面積，幾十倍的提高勞動生產率。同時組合機床比通用機床的生產效率高，產品質量穩(wěn)定、工作可靠，勞動強度低。因此對于減速箱體的加工選擇組合機床。2.2減速箱體零件圖的技術要求1基準面，其表面粗糙度為ra6.3，粗銑加工即可。2基準面六孔9，六孔都是螺栓固定用通孔，加工精度要求是一般精度。3基準面兩錐孔8，為定位孔，表面粗糙度為ra1.6，加工精度較高，要精加工。4箱體四側面的精度要求較高，表面粗糙度均為ra3.2，需要精銑。5箱體四側面孔的加工精度較高，表面粗糙度ra1.6，孔的垂直度為0.05，需要精鏜。3減速箱體加工工藝路

9、線的擬定工藝路線的擬定是組合機床設計的關鍵一步。因為工藝路線在很大程度上決定了組合機床的結構配置和使用性能。因此，應根據工件的加工要求和特點，按一定的原則、結合組合機床常用工藝方法、充分考慮各種影響因素，并經技術分析后擬定出先進、合理的工藝路線。根據粗精加工分開原則和工序集中原則初步擬定的工藝路線如下 ：10 以兩面孔定位粗銑基準面20 以兩面孔定位鉆基準面孔930 以基準面及基準面孔定位粗銑四側面凸臺6030 以基準面及基準面孔定位鏜縱，橫向孔4040 以兩面孔定位精銑基準面50 以基準面及基準面孔定位精銑四側面凸臺6050 以基準面及基準面孔定位精鏜縱，橫向孔4060 以基準面及基準面孔定

10、位鉆左，右面孔70 以基準面及基準面孔定位進行左，右螺孔攻絲3.1組合機床總體方案的確定工藝方案制定得正確與否，將決定機床能否達到“體積小，重量輕，結構簡單，使用方便，效率高，質量好”的要求。為了使工藝方案制定得合理、先進，必須從認真分析被加工零件圖紙開始，深入現(xiàn)場全面了解被加工零件的結構特點、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術要求，定位、加緊方式，工藝方法和加工過程所采用的刀具、輔具，切削用量情況及生產率要求等，分析其優(yōu)缺點，總結設計、制造、使用單位和操作者豐富的實踐經驗，以求理論緊密聯(lián)系生產實際，從而確定零件在組合機床上完成的工藝內容及方法，結構形式、數量及切削用量。本次設計任務是進行銑

11、減速箱體四側面工序組合機床設計。要根據工藝方案確定機床的型式和總體布局。在選擇機床配置時，既要考慮實現(xiàn)工藝方案，保證加工精度，技術要求及生產效率；又要考慮機床操作，維護，修理是否方便，排屑情況是否良好；還要注意被加工零件的生產批量，以便使設計的組合機床符合多快好省的要求。3.2定位基準和夾壓部位的設計銑減速箱體的四側面，對于箱體類零件，其定位通常選用“一面兩孔”，而且將被加工的減速箱體正好符合這些特征要素?！耙幻鎯煽住钡亩ㄎ环椒ê芎啽愕南ぜ牧鶄€自由度，使工件獲得穩(wěn)定的固定位置。這種定位方法使夾緊方便，夾緊結構簡單。容易使夾緊力對準支承，消除夾緊力引起工件變形對加工精度的影響，同時這也使整

12、個工藝過程實現(xiàn)基準統(tǒng)一。減速箱體的夾緊，其夾緊方式采用在基準面上端面用壓板夾緊。這樣有利于刀具的通過和在有足夠的夾緊力下工件產生的變形小。如圖（3.2-1）圖3.2-1減速箱體零件的夾緊3.3繪制加工示意圖 零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出來。加工示意圖表示被加工零件在機床上的加工過程，刀具、輔具的布置情況以及工件、夾具、刀具等機床各部件間的相對位置關系，機床的工作行程及工作循環(huán)等。因此，加工示意圖是組合機床設計的主要圖紙之一，在總體設計中占據重要地位。具體內容包括：（1）應反映機床的加工方法、加工條件及加工過程。（2）根據加工部位特點及加工要求，決定刀具類型、數量、尺寸。（3）決定主

13、軸類型、規(guī)格及外伸長度。（4）選擇標準或設計專用的接桿、導向裝置、刀具托架等，并決定它們的結構、參數及尺寸。（5）標明主軸、接桿、夾具與工件之間的聯(lián)系尺寸、配合及精度。（6）根據機床要求的生產率及刀具、材料特點等，合理確定并標注各主軸的切削用量。（7）決定機床動力部件的工作行程及工作循環(huán)。 如圖(3.3-1)所示：圖3.3-1加工示意圖3.4刀具的合理選用刀具的耐用度問題也是生產中的重要問題。刀具耐用度提高，不僅可以節(jié)約輔助工作時間，又可降低刀具費用，而合理選擇刀具，合理利用刀具是提高刀具耐用度的關鍵。本次要加工的是銑四側面凸臺60，所以選用刀盤直徑為100的面銑刀。3.5切削用量的確定根據g

14、b9493-88查得ht200的硬度在hb173-182之間，用硬質合金端銑刀的銑削用量如下表：表3.5-1硬質合金端銑刀的銑削用量加工材料工序銑削深度（毫米）銑削速度v（米/分）每齒走刀量s（毫米/齒） 鑄鐵粗加工2-550-800.2-0.4精加工0.5-180-1300.05-0.2根據組合機床設計簡明手冊第132133頁，選擇銑削切削用量。銑削用量的選擇與要求的加工表面粗糙度值及其生產率有關系。當銑削表面粗糙度數值要求較低時，銑削速度應選高一些，每齒走刀量應小些。若生產率要求不高，可以取很小的每齒走刀量，一次銑削45mm的余量達到r=1.6m的表面粗糙度。這時每齒的進給量一般為0.02

15、0.03mm。根據本次設計所加工的零件要求，其表面粗糙度數值較高，加工材料為鑄鐵，查表6-16得：a=0.20.4mm/z,v=5080m/min,取a=0.3mm/z。最終根據刀具直徑和工件材料，由表（1）選取銑削深度為3毫米/分，v=80米/分，每齒走刀量0.3毫米/齒。3.6 確定工件余量減速箱體，零件材料為ht200，硬度190210hb，生產類型為中批量，鑄造毛坯。查機械制造工藝設計簡明手冊表2.22.5,取加工余量為3mm(此為雙邊加工)。3.7 機床運動的確定確定機床運動，指確定機床運動的數目，運動類型以及運動的執(zhí)行件。本次畢業(yè)設計的組合機床的工藝方法是，用兩個面銑刀直接進行加工

16、。相應的表面成形運動為：單主軸的回轉運動，工作臺縱向進給運動；輔助運動為：主軸軸向調整運動。3.8 機床總體布局機床的總體布局指確定機床的組成部件之間的相對位置及相對運動關系。合理的總體布局的基本要求有：(1)保證工藝方法所要求的工件與刀具的相對運動關系；(2)保證機床具有足夠的加工精度和相適應的剛度和抗振性；(3)便于操縱、調整、維修，便于輸送、裝卸工件和排屑等；(4)節(jié)省材料，占地面積小，即經濟效果好；(5)造型美觀。根據減速箱體四側面的加工要求，機床總體布局圖如圖（3.8-1）所示：圖3.8-1機床總體尺寸布局圖減速箱體安裝在工作臺上，銑削動力頭帶動銑刀作旋轉主運動，工作臺作縱向進給運動

17、，完成對工件的切削加工。此方案的優(yōu)點是各部件均是針對減荷閥體設計的，因此，結構緊湊，剛性好，生產率高，加工質量穩(wěn)定。3.9中間底座輪廓尺寸的確定 中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其上面安裝連接的需要。其長度方向尺寸要根據所選動力部件（滑臺和滑座）及其配套部件（側底座）的位置關系，照顧各部件聯(lián)系尺寸的合理性來確定。一定要保證加工終了位置時，工件端面至主軸箱前端面的距離不小于加工示意圖中所要求的距離。所以選用中間底座尺寸長寬高=760500450mm。4組合機床生產率的計算 機床理想生產率是指機床百分百負荷時，每小時的生產能力。這里僅考慮加工一個工件所需的機動時間（t機）和輔助時間（t輔）。輔助時間

18、是指機床空行程和工件的裝卸、定位、夾緊、和清除切屑所需的時間。機床理想生產率q可按下列公式計算：q=(件/小時)t單= t機+ t輔（分）式中t單單件工時。t機和t輔可按下列公式確定：t機=t輔=t快+t移+t裝卸=式中：l1，l2分別為刀具第一工作進給和第二工作進給的行程長度；s分1，s分2分別為動力頭第一工作進給和第二工作進給的每分鐘進給量；t1當加工沉孔時動力頭在死擋鐵上停留時間，也就是考慮刀具在終點無進給狀態(tài)下旋轉510轉所需的時間；l快進，l快退動力頭快進和快退行程長度；v快動力頭快速行程長度，一般在4.710米/分范圍；t移工作臺的回轉或移動時間；t裝卸工件裝卸、定位、夾緊以及清除

19、定位基面切屑的時間。但必須指出，由于組合機床工作過程中偶然事故以及操作人員的自然需要等所需時間，機床實際可能生產率q1（要求的機床生產率）要低于機床理想生產率q。也就是：負=q1=（件/小時）式中負機床負荷率。下面計算機床理想生產率q：對于雙面單工位組合機床，t單應取大者。（1）加工左面凸臺：l1=60，l2=0，s分1=5000.22mm/min=110mm/mins分2=0，t1=0.124mint快=0.035min,t移=0，t裝卸=0.5min（小工件）t機=0.303min t輔=2mint單左= t機+t輔=2.303min（2）加工右面凸臺：l1=60，l2=0，s分1=500

20、0.22mm/min=110mm/mins分2=0，t1=0.0124mint快=0.035min,t移=0，t裝卸=0.5min（小工件）t機=0.303min t輔=2mint單左= t機+t輔=2.303min綜上可知t單=2.303min,那么q=26.1件/小時若按兩班制（12小時）來計算機床實際生產率，那么全年工時有4000小時，實際生產率q1=（件/小時）=0.5件/小時；機床負荷率 負=0.019即要求的機床生產率為0.019，這是極低的。而機床的理論年生產能力為 400026.1=104400件。5銑削力、扭矩和銑削功率的計算51切削力的計算由前面已知，本次設計的組合機床的最

21、高轉速為n=315r/min，則此時的切削速度為： v=108.8m/min200m/min由此可見，切削速度滿足要求。計算銑削工件時的切削力f=9.1854.5aaazd式中：a銑削寬度，a=90mma銑削深度，由于是一次銑削就能達到設計尺寸，則銑削深度為工件加工余量，即a=2.5mm。a每齒進給量，a=0.2mm/rz轉數級數，取z=4則銑削力的大小為： f=9.1854.5900.22.54110=1213.1n5.2切削功率的計算根據機械制造工藝金屬機床設計指導第72頁，可得切削功率公式為：p=2.2kw5.3估算電動機功率根據機械制造工藝金屬機床設計指導第72頁，有p=2.8kw 式

22、中：主傳動系統(tǒng)的機械效率，回轉運動的機床=0.70.85。查機械設計課程設計手冊，選用電動機型號為：y100l2-4。 y100l2-4電動機的參數：額定功率p =4kw，滿載轉速 n =1440r/min，同步轉速n=1500r/min，級數p=4，質量m=43kg。6組合機床夾具的設計6.1夾具體的設計對于單件小批或新產品試制均使用焊接結構，而通用夾具更趨于裝配結構，本次設計的組合機床夾具則是專用夾具，用于批量生產，夾具體一般使用hht200進行鑄造。本夾具選用ht200進行鑄造。6.2夾緊元件的設計在確定夾緊力的方向、作用點的同時，要確定相應的夾緊機構。確定夾緊機構要注意以下幾方面的問題

23、：（1）安全性 夾緊機構應具備足夠的強度和夾緊力，以防止以外傷及夾具操作人員。（2）手動夾具夾緊機構的操作力不應過大，以減輕操作人員的勞動強度。（3）夾緊機構的行程不宜過長，以提高夾具的工作效率。(4) 手動夾緊機構應操作靈活、方便。根據以上條件，設計的夾緊機構如下圖(6.2-1)：圖6.2-1夾緊元件6.3繪制夾具裝配圖把工件視為透明體，用雙點劃線畫出輪廓，畫出定位面、夾緊面和加工表面，無關表面可以省略。畫出定位元件和導向元件，按夾緊狀態(tài)畫出夾緊元件或機構，必要時可用雙點劃線畫出松開位置時的夾緊元件的輪廓，畫出夾具體，其他元件或機構，以及上述各元件與夾具體的聯(lián)結，使夾具形成一體，標注必要的尺

24、寸，配合和技術條件。對零件編號，填寫標題欄和零件明細表。其中還要在定位，導向完成后進行定位精度驗算，在夾緊機構完成后進行夾緊力的驗算，以及重要的受力元件或機構的強度、剛度驗算。（1）總裝配圖應按國家標準盡可能1：1地繪制，這樣圖樣有良好的直觀性。主視圖應按操作實際位置布置，三視圖要能完整清楚表示出夾具的工作原理和結構。 （2）視工件為透明體，用雙點畫線畫出主要部分（如輪廓，定位面夾緊面和加工表面）。畫出定位元件、夾緊機構、導向裝置的位置 （3）按照夾緊狀態(tài)畫出夾緊元件和夾緊機構。 （4）畫出夾具體及其他聯(lián)接用的元件（聯(lián)接體、螺釘等），將夾具各組成元件聯(lián)成一體。 （5）標注必要的尺寸、配合、公差

25、等 夾具的外形尺寸，所設計夾具的最大長、寬、高尺寸。 夾具與機床的聯(lián)系尺寸，即夾具在機床上的定位、國定尺寸。如車床夾具的莫氏硬度、銑床夾具的對定裝置等。 夾具與刀具的聯(lián)系尺寸，如用對刀塊對刀時塞尺的尺寸、對刀塊表面到定位表面的尺寸即公差。 夾具中所有有配合關系的元件間應標注尺寸和配合種類。 各定位元件之間，定位元件與導向元件之間，各導向元件之間應標注裝配后的位置尺寸和形位公差。 （6）標注技術條件。 定位元件的定位面間相互位置精度。 定位元件的定位表面與夾具安裝基面的位置精度。 定位表面與導向元件間的位置精度。 導向元件工作面間的位置精度。 （7）對零件編號，填寫標題欄和零件明細表。 每一個零

26、件都必須有自己的編號，此編號是唯一的。在工廠的生產活動中，生產部件按零件編號生產、查找工作。完整填寫標題欄，如裝配圖號、名稱、單位、設計者、比例等。完整填寫明細表，一般來說，加工工件填寫在明細表的下方，標準件、裝配件填寫在明細表的上方。注意，不能遺漏加工工件和標準件、配套件。6.4夾緊力的計算假設不讓菱形銷承受擠壓，則從工件力矩的平衡得到：k3f（8）48+f（8）11=q（f1+f2）rr為摩擦合力作用點距圓銷中心線中點的距離。因為支承板寬b=32，那么r=，已知k=1.872，求得q=5768.3nk3f（8.4）107.13+f（4.9）43.05= l1為左邊夾緊力作用點距右支承板右棱

27、邊的距離；l2為右邊夾緊力作用點距右支承板右棱邊的距離。其中l(wèi)1=124- ，l2= 。求得q=10135.45n。綜上可知：保證工件所需的夾緊力最大為q=10135.45n。6.5定位誤差分析夾具用一面兩孔定位，定位基面是精加工面。本設計在銑四側面時的孔定位選用定位銷（限制兩個自由度）和菱形銷（限制一個自由度）配合使用。一批工件分別在夾具中定位時，各個工件所占據的位置并不完全一致，由于工件在夾具中的定位不準確所引起的加工誤差，稱為定位誤差，用表示，定位誤差產生的原因有：（1）基準不重合誤差 由于工序基準與定位基準不重合而引起的工序基準相對于定位基準在加工尺寸方向上的最大位置變動量，稱為基準不

28、重合誤差，用表示， 式中 工件外圓的直徑誤差（2）基準位移誤差 由于定位副的制造公差及最小配合間隙的影響，會引起定位基準在加工尺寸方向上有位置變動量，其最大位置變動量稱為基準位移誤差，用表示， 式中 s為定位孔與定位銷間最小配合間隙。 s= dmin-dmax（dmin定位孔的最小直徑，dmax定位銷的最大直徑）。查參考文獻4p46表3.4知8定位銷的定位尺寸其上偏差es=-0.016mm，查p41表3.2：it7=0.018mm。定位銷的定位尺寸為mm。同樣查得定位孔的定位尺寸為mm。那么td=td=0.018mm，s=11-（11-0.016）=0.016mm最后 db=0.018+0.0

29、18+0.016=0.052mm本設計中，定位圓柱銷與孔8的配合為，菱形銷與孔8的配合為，兩孔中心線間的距離為183.5mm。由于設計工序的定位基準與工序基準重合，所以基準不重合誤差為 =0由于工序尺寸的方向，與兩定位銷之間存在一定的夾角，所以基準位移誤差為圓柱銷與定位孔之間的最大間隙再乘以，本次設計的夾具中=29.3，故基準位移誤差因此其定位誤差為由計算結果可知，加工尺寸的定位誤差小于其加工誤差的，所以能滿足加工要求。查參考文獻3p220確定檢驗精度：a） 夾具體上平面對其基面的平行度公差為 0.016mmb） 支承板上平面對夾具體基面的平行度公差為 0.016mmc） 導向孔軸線對夾具體基

30、面的平行度公差為0.02mm（僅檢驗總裝檢驗精度用的2個導向孔）d） 導向孔軸線至支承板上平面距離公差為0.05mme） 導向孔軸線與定位銷軸線的距離公差為0.05m7銑削頭的結構設計在組合機床上已越來越廣泛的用銑削的方法進行平面加工或銑槽等，由于被加工零件的形狀和工藝要求不同，銑削部件的結構也是多種多樣的。在完成一些大平面的銑削工藝時，除采用通用銑頭外，根據工藝要求，在通用銑頭不能適應時，也常設計各種專用的銑頭。銑削主軸結構是剛性主軸的一種，可以按一般剛性主軸設計的方式進行，但是，由于銑削工藝的特殊要求，它的結構上也具有一定的特點。7.1主軸與傳動裝置輸出軸的鏈接聯(lián)軸器是用來聯(lián)接不同機構中的

31、兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機大都借助于聯(lián)軸器與工作機相聯(lián)接。聯(lián)軸器種類繁多，一般有剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器。凸緣式聯(lián)軸器特點：構造簡單，成本低，可傳遞較大轉矩。不允許兩軸有相對位移，無緩沖，用途：在轉速低，無沖擊，軸的剛性大，對中性較好的場合應用較廣，屬于剛性聯(lián)軸器。彈性套柱銷聯(lián)軸器，該聯(lián)軸器具有一定補償兩軸線相對偏移和減振緩沖能力，適用于安裝底座剛性好，沖擊載荷不大的中、小功率軸系傳動。因此，兩軸的鏈接選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器。如下圖（7

32、.1-1）所示圖（7.1-1）彈性套柱銷聯(lián)軸器7.2主軸抗振性主軸組件的抗振性是指其抵抗受迫振動和自激振動而保持平穩(wěn)運轉的能力。在切削過程中，主軸組件不僅受靜載荷的作用，同時也受沖擊載荷和交變載荷的作用，使主軸產生振動。如果主軸組件的抗振性差，工作時容易產生振動，從而影響工件的表面質量，降低刀具的耐用度和主軸軸承的壽命，還會產生噪聲影響工作環(huán)境。隨著機床向高精度、高效率方向發(fā)展，對抗振性要求越來越高評價主軸組件的抗振性，主要考慮其抵抗受迫振動和自激振動能力的大小。7.3 抵抗受迫振動的能力主軸組件受迫振動的干擾力，主要包括由于主軸上旋轉零件（主軸、傳動件和所裝的工件或刀具等）的偏心質量而產生的

33、離心力，傳動件運動速度不均勻而產生的慣性力，以及斷續(xù)切削產生的周期性變化的切削力。由于這些干擾力，引起主軸并帶著刀具或工件一起振動，而在加工表面上留下振紋，使工件表面粗糙度提高。根據所設計的機床加工表面粗糙度的要求，確定主軸前端的允許振幅，然后計算或測定主軸組件在各種動態(tài)干擾力的作用下，其前端的振幅，并同允許值比較，評價是否滿足要求。在單獨分析主軸組件時，只能求得主軸前端在切削部位的絕對振幅，它只能部分地反映刀具和工件之間的相對振幅。兩者關系與激振頻率有關，目前主要由試驗來確定。此外，主軸組件的低階固有頻率與振型也是其抗振性的評價指標。一般來說，低階固有頻率應高些，并遠離激振頻率；主軸振型的節(jié)

34、點應靠近切削部位。7.4 抵抗切削自激振動的能力金屬切削加工時，雖然沒有外界動態(tài)干擾力的作用，但由于機床工件刀具彈性系統(tǒng)振動對切削過程的反饋作用，刀具與工件之間發(fā)生了周期性的強烈的相對振動，稱為切削自激振動，簡稱為顫振。顫振將使加工表面質量惡化，甚至使切削過程無法繼續(xù)下去，從而不得不降低切削用量來避免之，所以機床的切削用量極限往往不是由機床的功率來決定，而是由加工時發(fā)生顫振的條件來決定。機床切削時，從沒有顫振到顫振的產生之間存在著明顯的界限，這個界限即是穩(wěn)定性的極限，或稱為機床穩(wěn)定性的條件。對現(xiàn)有機床的試驗表明，切削自振頻率往往接近于主軸組件彎曲振動的低階固有頻率。即主軸組件是顫振的主振部分，

35、它的低階彎曲振動模態(tài)是決定機床抵抗切削自振能力的主要模態(tài)。因此，在單獨分析主軸組件時，可以認為主軸前端在切削部位激振點動柔度（在主振方向）的最大負實部，反映了主軸組件抵抗切削自振的能力。對于粗加工機床，切削寬度大，切削自振的可能性大，但加工表面質量要求不高，可主要考慮不產生顫振的條件。對于精密機床，切削用量小，切削自振的可能性小，但允許的振幅小，可主要考慮抵抗受迫振動的能力。對于高速機床，因為激振力的頻率和幅值均隨著轉速提高而劇增，受迫振動和自激振動都比較突出。因此，在設計和評價高速機床時，自激和受迫振動均應考慮。7.5主軸溫升和熱變形主軸組件工作時因各種相對運動處的摩擦和攪油等而發(fā)熱，產生了

36、溫升，溫升使主軸組件的形狀和位置發(fā)生畸變，稱為熱變形。熱變形應以主軸組件運轉一定時間后各部分位置的變化來度量。主軸組件溫升和熱變形，使機床各部件間相對位置精度遭到破壞，影響工件加工精度，高精度機床尤為嚴重；熱變形造成主軸彎曲，使傳動齒輪和軸承的工作狀態(tài)變壞；熱變形還使主軸和軸承，軸承與支承座之間已調整好的間隙和配合發(fā)生變化，影響軸承正常工作，間隙過小將加速齒輪和軸承等零件的磨損，嚴重時甚至會發(fā)生軸承抱軸現(xiàn)象。影響主軸組件溫升、熱變形的主要因素有：軸承的類型和布置方式，軸承間隙及預緊力的大小，潤滑方式和散熱條件等。目前，對各種類型機床連續(xù)運轉下的允許溫升都有一定的規(guī)定。7.6 耐磨性主軸組件的耐

37、磨性是指長期保持其原始精度的能力，即精度的保持性。因此，主軸組件各個滑動表面，包括主軸端部定位面、錐孔，與滑動軸承配合的軸頸表面，移動式主軸套筒外圓表面等，都必須具有很高的硬度，以保證其耐磨性。為了提高主軸組件的耐磨性，應該正確地選用主軸和滑動軸承的材料及熱處理方法、潤滑方式，合理調整軸承間隙，良好的潤滑和可靠的密封。7.7 主軸組件的布局主軸組件的設計，必須保證滿足上述的基本要求，從而從全局出發(fā)，考慮主軸組件的布局。機床主軸有前、后兩個支承和前、中、后三個支承兩種，以前者較多見。兩支承主軸軸承的配置型式，包括主軸軸承的選型、組合以及布置，主要根據對所設計主軸組件在轉速、承載能力、剛度以及精度

38、等方面的要求，并考慮軸承的供應、經濟性等具體情況，加以確定。本次銑削頭主軸的設計采用前后兩個支撐。7.71適應剛度和承載能力的要求主軸軸承選型應滿足所要求的剛度和承載能力。徑向載荷較大時，可選用滾子軸承；較小時，可選用球軸承。雙列滾動軸承的徑向剛度和承載能力，比單列的大。同一支承中采用多個軸承的支承剛度和承載能力，比采用單個軸承的大。一般來說，前支承的剛度，應比后支承的大。因為前支承剛度對主軸組件剛度的影響要比后支承的大。表（7.7.1-1）所示為滾動軸承和滑動軸承的比較：表（7.7.1-1） 滾動軸承和滑動軸承的比較基本要求滾動軸承滑 動 軸 承動壓軸承靜壓軸承旋轉精度精度一般或較差。可在無

39、隙或預加載荷下工作。精度也可以很高，但制造困難單油楔軸承一般，多油楔軸承較高可以很高剛 度僅與軸承型號有關，與轉速、載荷無關，預緊后可提高一些隨轉速和載荷升高而增大與節(jié)流形式有關，與載荷轉速無關承載能力一般為恒定值，高速時受材料疲勞強度限制隨轉速增加而增加，高速時受溫升限制與油腔相對壓差有關，不計動壓效應時與速度無關抗振性能不好，阻尼系數d=0.029較好，阻尼系數d=0.055很好，阻尼系數d=0.4速度性能高速受疲勞強度和離心力限制，低中速性能較好中高速性能較好。低速時形不成油漠，無承載能力適應于各種轉速摩擦功耗一般較小，潤滑調整不當時則較大f=0.0020.008較小f=0.0010.0

40、08本身功耗小，但有相當大的泵功耗f=0.00050.001噪 聲較大無噪聲本身無噪聲，泵有噪聲壽 命受疲勞強度限制在不頻繁啟動時，壽命較長本身壽命無限，但供油系統(tǒng)的壽命有限通過表（7.7.1-1）的比較，本次設計選用的軸承為滾動軸承。7.7.2 主軸結構的初步擬定主軸的結構主要決定于主軸上所安裝的刀具、夾具、傳動件、軸承和密封裝置等的類型、數目、位置和安裝定位的方法，同時還要考慮主軸加工和裝配的工藝性，一般在機床主軸上裝有較多的零件，為了滿足剛度要求和能得到足夠的止推面以及便于裝配，常把主軸設計成階梯軸，即軸徑從前軸頸起向后依次遞減。主軸是空心的或者是實心的，主要取決于機床的類型。此次設計的

41、主軸，也設計成階梯形，同時，在滿足剛度要求的前提下，設計成空心軸，以便通過刀具拉桿。主軸端部系指主軸前端。它的形狀決定于機床的類型、安裝夾具或刀具的形式，并應保證夾具或刀具安裝可靠、定位準確，裝卸方便和能傳遞一定的扭矩。查金屬切削機床設計第135頁中通用機床主軸端部的形狀圖，選短圓錐法蘭盤式主軸端部結構形式。其特點是：主軸端面上有四個螺孔，用來固定和傳遞扭矩給刀具。主軸是空心的，前端有錐度為7:24的錐孔，結構如下圖（7.7.2-1）所示： 圖(7.7.2-1) 短圓錐法蘭盤式主軸端部結構7.8銑削頭主軸直徑大小確定根據扭轉剛度初定主軸及傳動軸直徑，計算公式為：d(厘米)則通常，主軸允許最大扭

42、轉角b為0.62，傳動軸的最大允許扭轉角為0.47。計算結果為：主軸直徑d10mm，傳動軸直徑d9mm。因此，主軸直徑d=20,滿足設計要求。7.8.1主軸結構圖根據以上的分析計算，可初步得出主軸的結構如圖(7.8.1-1)所示：圖(7.8.1-1)銑削頭主軸7.8.2主軸組件的驗算主軸在工作中的受力情況嚴重，而允許的變形則很微小，決定主軸尺寸的基本因素是所允許的變形的大小，因此主軸的計算主要是剛度的驗算，與一般軸著重于強度的情況不一樣。通常能滿足剛度要求的主軸也能滿足強度的要求。剛度乃是載荷與彈性變形的比值。當載荷一定時，剛度與彈性變形成反比。因此，算出彈性變形量后，很容易得到靜剛度。主軸組

43、件的彈性變形計算包括：主軸端部撓度和主軸傾角的計算。主軸端部撓度直接影響加工精度和表面粗糙度，因此必須加以限制，一般計算主軸端部最大撓度。查材料力學i第188頁的表6.1，對主軸作更進一步的分析，根據最大撓度公式：=-故可計算出，主軸端部的最大撓度：=-1.8710 mm主軸上安裝主軸和安裝傳動齒輪處的傾角，稱為主軸的傾角。此次設計的主軸主要考慮主軸前支承處的傾角。若安裝軸承處的傾角太大，會破壞軸承的正常工作，縮短軸承的使用壽命。根據圖2-10，可得此時的最大傾角=-故可計算出，主軸傾角為：=-2.310 rad查組合機床設計第一冊中機械部分的第670頁，可知：當x0.0002l mm0.00

44、1 rad時，剛性主軸的剛度滿足要求。此處的x，即為最大撓度和最大傾角，l為主軸支承跨距。將已知數據和代入，即可得：初步設計的主軸滿足剛度要求。8傳動系統(tǒng)的設計和計算傳動系統(tǒng)的設計是主軸箱、特別是大型標準主軸箱設計中最關鍵的一環(huán)，所謂傳動系統(tǒng)的設計，就是通過一定的傳動鏈，按要求把動力從動力部件的驅動軸傳遞到主軸上去，同時，滿足主軸箱其他結構和傳動的要求。一般來說，同一個主軸箱的傳動系統(tǒng)，可以設計出幾種方案來，因此，設計時，必須對各種傳動方案進行分析比較，從中選出最佳方案，因為，傳動系統(tǒng)設計的好與不好，將直接影響主軸箱的質量、通用化程度、設計和制造工作量的大小，以及其成本的高低等等各齒輪模數的確

45、定初選模數可由下式確定： 因此模數定為m=2各級傳動比： =2.4 =1.6 =1.6根據總傳動比，可以大概確定各傳動軸齒輪的分度圓大小 由m=2可以計算出各齒輪的的齒數：=23=57=30=50=29=519主軸的調位機構被加工零件改變或銑刀刃磨后，需要前后調整一下銑刀的位置，要求主軸套筒能夠前后移動，常用的主軸調位機構有兩種，一種是沿著軸向方向放置手柄的結構，另一種是為了結構需要和操作方便而使用垂直軸向放置的手柄結構，通過錐齒輪傳動實現(xiàn)調位，由于齒輪傳動的精度高，并能夠達到銑頭的精度要求，傳動平穩(wěn)，振動較小，因此，采用垂直軸向放置的手柄結構如下圖（9-1）所示。圖（9-1）主軸調節(jié)結構10

46、主軸的夾緊機構在主軸移動調位后，主軸套必須夾緊，有兩種方式可以實現(xiàn)夾緊，一種是楔塊夾緊機構，另一種是彈性漲套夾緊，通過擰緊螺栓，使螺栓向右移動，帶動壓在彈性漲套上的壓蓋向右移動，夾緊力通過與螺栓成布置的過渡壓點均勻的傳到彈性漲套上，彈簧漲套外壁向外變形，與箱體頂緊，內壁向內收縮，將主軸抱緊，這種夾緊機構夾緊剛度好，對中性好，操縱簡單，夾緊可靠，因此，主軸的夾緊機構采用彈性漲套夾緊方式，如下圖（10-1）所示圖（10-1）彈性漲套11主軸與銑刀的連接專用銑頭通?？梢圆捎脴藴抒姷侗P或專用銑刀盤，為了使銑頭能裝標準銑刀，設計銑頭時應當使主軸前端的法蘭和止口能適應裝標準銑刀的需要。應用最廣泛的有兩種主

47、軸和刀盤的連接結構。一種是用于裝置較大的刀盤的結構，采用圓柱和端面定位，另一種是用于裝小直徑的刀盤的結構，銑刀盤通過錐柄固定在銑頭主軸上，由于本次設計的零件尺寸較小，因此選用裝小直徑刀盤的結構。12設計總結做到這里，意味著本次課程設計就要完成了，往回看才發(fā)現(xiàn)，自己還有好多東西沒有學會或者是沒有熟練掌握，仔細想想才發(fā)現(xiàn)，自己的不足依然那么多。首先，對于一些基本的公式掌握的不夠熟練，理解的不夠透徹，很多公式使用起來都是按部就班，生搬硬套，不能熟練應用。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高，通過這次畢業(yè)設計，使我熟練掌握了cad等繪圖軟件，也能夠熟練的操作word、e

48、xcel等辦公軟件，同時由于我設計的題目是組合機床的設計，在做畢業(yè)設計之前，我們畢業(yè)實習時也去洛陽一拖看過相類似的機床，為這次畢業(yè)設計有了實踐上的準備，對組合機床有一個立體感，對畢業(yè)設計有很大的幫助，同時，我知道了汽車，拖拉機等上面的減速箱的作用和操作原理，以及通過小組討論而最終定下來的符合實際情況的，經濟又效率的減速箱箱的工藝過程，在設計過程中，涉及到了夾具的設計，銑削頭的設計，這次是一個綜合性的設計，需要考慮的方面增多了，這使我明白了自己原來知識還比較欠缺，自己要學的東西還太多，例如，在鉆基準面六孔的多軸箱的設計中，在設計傳動軸的布置以及如何帶動主軸傳動時，由于我的主軸數較多，傳動軸的布置

49、有許多種方案。以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低，通過這次畢業(yè)設計，我們才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷地學習，努力提高自己的知識和綜合素質。畢業(yè)設計在我們的大學生涯中是一門比較重要的課程，它是一項綜合性設計，這一點我在做畢業(yè)設計的過程中已經深深的體會到了，例如，我所做的這一項畢業(yè)設計綜合了機械設計，機械制造技術基礎，機械制造工藝學，機械制圖等學科的知識，做畢業(yè)設計是一個運用知識的過程，通過做畢業(yè)設計，我漸漸發(fā)現(xiàn)我之前所學的知識還有許多的不足之處，例如，我的夾具設計這一部分在校核定位誤差和夾緊力的時候，不能夠熟練的掌握一些基本的方法，還有就是鉆基準面六孔的多軸箱的設計這一部分，雖然，畢業(yè)設計是一項大的設計，但在設計過程中的一些細節(jié)問題，都已經在以前做過的課程設計中遇到并解決過，與以往不同的是，