小型鑄件粗加工專業(yè)龍門銑設(shè)計

1、麗水學(xué)院2013屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計論文麗水學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）（2013 屆）題 目 小型鑄件粗加工專業(yè)龍門銑設(shè)計 指導(dǎo)教師 院 別 班 級 學(xué) 號 0 姓 名 二 一三 年 五 月 二十一 日小型鑄件粗加工專用龍門銑設(shè)計機械設(shè)計制造及其自動化 機自091 廖鵬超 指導(dǎo)教師 葉曉平摘要本課題為解決機械粗加工時，生產(chǎn)效率跟機床壽命之間的矛盾。根據(jù)生產(chǎn)效率的要求，我們把原來有的普通龍門銑床簡化結(jié)構(gòu)，使其在滿足加工要求的情況下，盡可能的增加切削量和進給速度，在很大程度上來縮短毛胚機械粗加工的時間，同時也保證了機床的使用壽命，盡可能的減少機床導(dǎo)軌的磨損和變形。綜合運用所學(xué)的基本理論，基本知識和相關(guān)的機械

2、設(shè)計專業(yè)知識，擬定小型龍門銑的總體方案，解決加工難題。并繪制總裝圖和必要的零件圖。關(guān)鍵詞：龍門銑special gantry milling small cast rough designabstractto address this issue mechanical roughing, the production efficiency with the contradiction between the tool life. according to the requirements of efficiency, we had some general milling machine si

3、mplified structure, to meet the processing requirements in the case as far as possible the zengjia cutting volume and the feed rate to shorten the hair in largely roughing the embryo jixie time, but also ensure the service life of machine tools, machine tools as possible to reduce rail wear and defo

4、rmation.integrated use of the basic theory, basic knowledge and expertise related to mechanical design, develop small-scale gantry milling of the overall program to address the processing problems. and draw the necessary parts assembly diagrams and plans.keywords: gantry milling20目錄第一章 緒論21.1研究動機與目的

5、21.2課題主要研究內(nèi)容3第二章微型龍門銑設(shè)計方向及達到的效果42.1龍門銑的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及加工零件范圍42.2本章小結(jié)4第三章微型龍門銑零部件設(shè)計及其他相關(guān)參數(shù)53.1機床底座53.2工作臺底座53.3工作臺63.4立柱73.5滑動橫梁83.6主軸相關(guān)參數(shù)設(shè)計及主軸選用93.7其他機構(gòu)相關(guān)設(shè)計153.8本章小結(jié)17第四章結(jié)論與展望18致謝19參考文獻20第一章 緒論1.1課題研究目的科學(xué)技術(shù)和社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對機械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來越高的要求。機械加工工藝過程的改進是實現(xiàn)上述要求的最重要措施之一。它不僅能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，還能夠大大性改善工人的勞動條件。許多

6、生產(chǎn)企業(yè)（例如汽車，拖拉機，家用電器等制造廠）已經(jīng)采用了自動機床，組合機床和專用自動生產(chǎn)線。導(dǎo)軌是機床的基礎(chǔ)件，其性能的對機床的整體性能有較大的影響。在毛胚粗加工的時候，很多機床都不能用大切削量和大進給量，因為大的切削和大的進給會直接影響機床的整體精度，尤其是對鑄件的斷續(xù)切削，對機床的導(dǎo)軌和主軸的精度都是一種嚴(yán)厲的考驗?，F(xiàn)在的銑床還是以其精度來作為衡量它的標(biāo)準(zhǔn)，一臺銑床一旦失去了它應(yīng)有的精度，也就意味著失去它應(yīng)有的價值。雖然很多時候，一些重型的銑床，例如北京1號萬能銑床，龍門銑床等，可以滿足粗加工時的各種要求，但是，這些機床的價格很高，而且如果用作中小件的毛胚件加工的話，這些機床就有些殺雞用牛

7、刀的味道了不合算！而且，許多低層次的企業(yè)，做的是薄利的毛胚粗加工，那么去購買這些重型機床是不現(xiàn)實的，進而購買的都是些像杭州銑床廠產(chǎn)的xq6225這種機型的萬能銑床。相對于別的機床來說，這些機床性價比較高，而且這種機床生產(chǎn)時間相對于別的而言要長很多，是比較成熟的一種機型。那么一旦長期進行斷續(xù)的大刀量的機加工時，這些機床不論是導(dǎo)軌，還是主軸頭，都會出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損和變形。小的磨損和變形可以進行適當(dāng)?shù)男迯?fù)，一旦到了不能修復(fù)的地步，那么這臺機床就失去了它應(yīng)有的價值了。怎樣去解決既要保證加工效率又要保證機床使用壽命呢？一，不減少加工時的進給量和背吃刀量；二，要有足夠的剛度和強度，保證機器運行時的平穩(wěn)；三，

8、保證機器運行時的功率夠大；四，降低機床產(chǎn)成本，簡化機床多余功能。1.2研究主要內(nèi)容普通龍門銑由立柱和頂梁構(gòu)成門式框架。橫梁可沿兩立柱導(dǎo)軌區(qū)別在于它橫梁和立柱上裝的不是刨刀刀架而是帶有主軸箱的銑刀架，外形與龍門刨床相似。并且龍門銑床的縱向工作臺的往復(fù)運動不是主運動，而是進給運動，而銑刀的旋轉(zhuǎn)運動是主運動。由于其框式結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，時其在進行大進給量大背吃刀量的切削運動時，顯得十分扎實和平穩(wěn)。在市場上出現(xiàn)的龍門銑床都是比較大型的，適用的加工對象也是比較大件的導(dǎo)軌，平面，端面等等。而對于一些小型的鑄件加工時，顯得很不方便。而微型龍門銑正好彌補了這個領(lǐng)域的空白。很多時候，在粗加工一些小的毛胚鑄件時，并不

9、需要太多的變速要求，也不需要復(fù)雜的角度變化，只需要切削時的功率大，運行時平穩(wěn)，切出來的面平整，加工速度快，生產(chǎn)效率能提高就行。而微型龍門銑正是出于這個目的而設(shè)立。第二章 微型龍門銑設(shè)計方向及達到效果2.1設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及加工零件范圍1.微型龍門銑采用類似于大型龍門銑的門式框架，由機床底座，工作臺底座，工作臺，立柱，橫梁和移動橫梁等組成。為了簡化其導(dǎo)軌的復(fù)雜性，一律采用相對應(yīng)要求的直線滾動導(dǎo)軌來代替各種滑動組合導(dǎo)軌。一則簡化了加工時的難度；二則，降低了生產(chǎn)時的成本；三則，容易更換和維護；四則，可長期性的使用機架。2.微型龍門銑必須簡化普通龍門銑的銑頭。很多龍門銑都配備的是動力頭，帶變速功能，成本大，使

10、用性能好，使用范圍廣。然而對于一些相對于比較單一的零件加工時，并不需要這些優(yōu)點。于是，微型龍門銑去掉了其繁瑣的齒輪箱結(jié)構(gòu)，銑頭直接由軸和軸承構(gòu)成，主軸箱不具備了變速結(jié)構(gòu)。這樣有一個好處，雖然速度相對而言比較單一了，但是主軸的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固，使用壽命也更加的長。而變速采用的是2檔皮帶輪變速。不僅降低了生產(chǎn)成本，還減輕了主軸頭的重量，使切削時的負(fù)荷可以降低。3.進給系統(tǒng)中應(yīng)該去掉普通龍門銑的變頻電機加變速箱走刀，采用手動加減檔的機動設(shè)施，因為機身比較小，加工工件也比較輕，或者說工作臺移動比較輕松，能降低生產(chǎn)成本.4.微型龍門銑應(yīng)改掉普通龍門銑很長的工作臺，使其工作臺長度降為跟機身相適應(yīng)的長度。這也意

11、味著如果想像普通龍門銑加工側(cè)面或者說兩面同時加工時造成一定的不便。5.微型龍門銑是針對于粗加工毛胚鑄件設(shè)計的，不適宜精加工。適于一些細(xì)長型的平板等零件加工，例如動導(dǎo)軌下的壓板，和導(dǎo)軌貼合的鑲板，一些細(xì)長的平面尺等。機床的具體信息為，電機功率2.2kw，主軸內(nèi)孔為4號莫氏錐度，使用盤形銑刀加工平面。機床總高為1560mm,總長為1600mm，總寬為1000mm機床加工工件尺寸：長900mm，寬400mm，高195mm2.2本章小結(jié) 通過以上設(shè)計使微型龍門銑在降低成本的情況下，提高工作效率，能更好的加工小型零件。第三章 微型龍門銑零部件設(shè)計及其他相關(guān)參數(shù)3.1機床底座機床底座用ht200通過砂型鑄

12、造制得，ht250主要用于承受較大的彎曲應(yīng)力（3*107pa），摩擦面間壓強大于5*105pa的鑄件。鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。由于砂型鑄造所用的造型材料價廉易得，鑄型制造簡便，對鑄件的單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)均能適應(yīng)，長期以來，一直是鑄造生產(chǎn)中的基本工藝。 砂型鑄造所用鑄型一般由外砂型和型芯組合而成。為了提高鑄件的表面質(zhì)量，常在砂型和型芯表面刷一層涂料。涂料的主要成分是耐火度高、高溫化學(xué)穩(wěn)定性好的粉狀材料和粘結(jié)劑，另外還加有便于施涂的載體（水或其他溶劑）和各種附加物。因此采用砂型鑄造機床底座。也在一定程度上降低了生產(chǎn)成本。而工作臺的結(jié)構(gòu)為長方體臺狀，基本長度為16

13、00mm，寬度為1000mm，高度。為500mm。此結(jié)構(gòu)設(shè)計一是為了有較大的質(zhì)量，能是能使機床工作時相對平穩(wěn)可靠，其次是四角結(jié)構(gòu)對機床安放要求低，簡化機床水平調(diào)整的時間。 圖3-1 底板3.2工作臺底座工作臺底座采用ht200砂型鑄造而成，ht150流動性好。用于承受中等彎曲應(yīng)力（約為107pa），摩擦面間壓強大于5*105pa的鑄件。工作臺的結(jié)構(gòu)為長方形，基本長度為1400mm，寬度為500mm，高度為200mm。工作臺底座與機床底座用簡單的螺絲螺母連接。主要考慮是為了拆裝和安裝的方便，以及更改結(jié)構(gòu)時的方便。工作臺底座的兩邊采用傳統(tǒng)式的滑動組合導(dǎo)軌，兩個方導(dǎo)軌組合，在長期使用過程中，容易磨損

14、，尤其是加工鑄鐵工件，鐵末飛進導(dǎo)軌之后，對導(dǎo)軌的磨損會大大的加劇，從而影響到導(dǎo)軌的精度，減少機床的使用壽命。而現(xiàn)在解決的辦法就是在磨損之后采用貼塑導(dǎo)軌貼上去修補。采用貼塑導(dǎo)軌的好處有以下幾點：1，安裝方便，運動平穩(wěn)，不會出現(xiàn)滑動導(dǎo)軌的一些爬坡等問題；2，貼塑導(dǎo)軌價格便宜，購買方便，一旦精度達不到要求或者磨損嚴(yán)重了之后，可以及時的更換；3，滑動導(dǎo)軌一旦嚴(yán)重磨損之后就不能再使用連體的機架了，而貼塑導(dǎo)軌可以彌補這個漏洞，使機架使用壽命更長。 圖3-2.1 導(dǎo)軌剖面 h:25 b:40100 b1:16,20a:180500 h:16 h1：24.5 b：8 圖3-2.2 工作臺底座3.3工作臺工作臺

15、也用ht200澆注。工作臺具有較大的臺面，主要考慮是一次裝夾多個小型的零件，然后一次加工完成，能有效的提高生產(chǎn)效率。工作臺的臺面采用的是與xq6225萬能銑床的工作臺面相似的結(jié)構(gòu)，只是工作臺取消了蓄水的功能，也就意味著加工時的冷卻液不能像xq6225一樣，能順著下水管流回冷卻液池。t形槽的尺寸與xq6225萬能銑床的工作臺的尺寸一樣，方便各種銑床夾具的通用。工作臺底部留有兩個平整的平面，是用于安裝直線導(dǎo)軌的滑塊。這兩個導(dǎo)軌和平面平行，保證工件加工之后的平面度與垂直度。由于采用的是ggb30aal四方向等載荷型滾動直線導(dǎo)軌，所以工作臺本身并不具備導(dǎo)軌，于是對于工作臺的加工就變得非常的簡單和方便，

16、在一定程度上也大大降低了龍門銑床的生產(chǎn)成本和使用價值。 圖3-3工作臺簡圖3.4立柱同樣，立柱也是通過鑄造工藝加工而成的，立柱的整體結(jié)構(gòu)于普通龍門銑床類似，只是在立柱上的本來的燕尾型導(dǎo)軌被取消了，同樣是為了降低生產(chǎn)成本于簡化加工過程，同時也為了時立柱使用壽命增加。立柱上所使用的也是方型滑動導(dǎo)軌副。由于該導(dǎo)軌的額定力矩至少都大于560（n.m）額定靜載達到45.8kn。立柱的基本長度為1000mm，寬度為150mm，采用螺絲于導(dǎo)軌底座相連，形成框式構(gòu)架。立柱上裝有絲杠，于滑動橫梁上的螺母形成絲杠螺母機構(gòu)，以實現(xiàn)滑動橫梁的上下移動，從而可以使銑頭能夠?qū)崿F(xiàn)進刀，以及一些臺階面的加工。 圖3-4.1左

17、立柱簡圖 圖3-4.2右立柱簡圖3.5滑動橫梁滑動橫梁主要是給銑頭一個支撐，可以令銑頭上下左右在一定范圍內(nèi)移動，可以加工一定的區(qū)域，時加工的范圍擴大，同時也增加了臺階加工等功能。滑動橫梁是與裝在立柱上的直線導(dǎo)軌滑塊相連，在滑動橫梁上裝有燕尾型導(dǎo)軌用于安裝銑頭。橫梁上也裝有絲杠，與銑頭的螺母形成絲杠螺母機構(gòu)，以實現(xiàn)銑頭左右的移動。從而可以實現(xiàn)加工多個平面。 圖3-5滑動橫梁簡圖3.6主軸的相關(guān)參數(shù)設(shè)計及軸承選用主軸電機選用的是功率2.2kw， ，y系列(ip44)三相異步電動機 (機座號132s) ，電機帶底腳 ，端蓋上無凸緣的。選用的依據(jù)主要是參照xq6225萬能回轉(zhuǎn)頭銑床的主軸電機，由于它的

18、主軸電機選用的是2.2kw的功率，所以該龍門銑也選用2.2kw功率的主軸電機。因為不需要過多的變速裝置，所以銑頭最主要的主軸就以最簡單的結(jié)構(gòu)而設(shè)計。主軸軸承選用的圓錐滾子軸承。根據(jù)機械設(shè)計手冊描述：受徑向和軸向聯(lián)合作用的軸，多采用角接觸軸承面對面或背對背排列組成兩端固定支撐?？梢栽诎惭b或檢修時，通過調(diào)整某個軸承套圈的軸向位置，使軸承達到所要求的游隙或預(yù)緊量?，F(xiàn)在選用的是背對背的方式排列，出現(xiàn)三種形式：（如圖a，b，c）abc現(xiàn)在選用兩個33212圓錐滾子軸承。該種軸承的基本信息： 圖3-6.1軸承代號|30000型: 33212基本尺寸/mm|d: 60基本尺寸/mm| d: 110基本尺寸/

19、mm|t: 38基本尺寸/mm|b: 38基本尺寸/mm|c: 29安裝尺寸/mm|da(min): 69安裝尺寸/mm|db(max): 69安裝尺寸/mm| da(min): 93安裝尺寸/mm|da(max): 101安裝尺寸/mm|db(min): 105安裝尺寸/mm|a1(min): 6安裝尺寸/mm|a2(min): 9安裝尺寸/mm|ra(max): 2安裝尺寸/mm|rb(max): 1.5其他尺寸/mm|a: 27.5其他尺寸/mm|r(min): 2其他尺寸/mm|r1(min): 1.5計算系數(shù)|e: 0.4計算系數(shù)|y: 1.5計算系數(shù)|y0: 0.8基本額定載荷/k

20、n|cr: 165基本額定載荷/kn|c0r: 230極限轉(zhuǎn)速/(r/min)|脂: 3600極限轉(zhuǎn)速/(r/min)|油: 4500重量/kg|w: 1.51 由于主軸所使用的盤形銑刀是根據(jù)xq6225萬能銑床所使用的銑刀所設(shè)計的，所以主軸的內(nèi)部是4號莫式錐度。內(nèi)孔大經(jīng)約為31.6mm，小徑約為26mm。根據(jù)電動機的功率為2.2kw，設(shè)計的主軸，為階梯軸圖3-6.2階梯主軸圖軸設(shè)計的有關(guān)信息： 圖3-6.3軸承受力分析圖3.7其他相關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作臺進給裝置為手動，有絲杠螺母機構(gòu)完成工作臺的縱向移動。也可改裝同時可以在絲杠頂端可加裝齒輪，同步帶輪等，同步帶輪與底下電機形成帶輪傳動機構(gòu)，實行機

21、動進給，方便加工時的進給量控制與調(diào)節(jié)，同步帶輪傳動機構(gòu)中的帶輪采用是多級帶輪，以實現(xiàn)不同速度的需要。由于進給運動所使用的是開式的傳動連接，所以還有很多的外部設(shè)備可以介入，例如調(diào)速電機加變速箱，數(shù)控設(shè)備加步進電機等等。進給用的絲桿采用的是梯形螺紋，特點是牙型角a=30，螺紋副的大經(jīng)和小徑處有相等的徑向間隙。牙根強度高，螺紋的工藝性好（可以用高生產(chǎn)率的方法制造）；內(nèi)外螺紋以錐面貼合，對中性好，不易松動；暫不采用破分式螺母，不可以調(diào)整和消除間隙。由于它主要是用于傳力螺旋和傳動螺旋如金屬切削機床的絲桿，載重螺旋式起重機，鍛壓機的傳力螺旋。所以選用梯形螺紋絲桿來實現(xiàn)進給傳動。圖3-7階梯螺紋梯形螺紋的中

22、經(jīng)公差帶如表所示：我選擇中等的精度等級。螺桿選用45號鋼正火170200hbs 調(diào)質(zhì)220250hbs螺母選用zqa110fe3主軸頭的動力是通過電機帶動皮帶輪在通過中間過渡軸，然后用2：1的皮帶輪傳動 的，皮帶輪的確定以及設(shè)計過程分析表見下圖：3.8本章小結(jié)本次設(shè)計參考了大量資料，通過對比和所設(shè)計的要求選擇軸，并做內(nèi)力分析考驗是否正確。這次設(shè)計最大的突破時導(dǎo)軌的選擇，對應(yīng)微型龍門銑床的需要而進行設(shè)計。在老師和同學(xué)的幫助下終于得以確定。第四章 結(jié)論畢業(yè)設(shè)計是完成教學(xué)計劃達到專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的一個重要的教學(xué)環(huán)節(jié)；是教學(xué)計劃中綜合性最強的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，它在培養(yǎng)和提高我們綜合運用專業(yè)知識分析和解決實際

23、問題的能力，并進行工程技術(shù)人員所必須具備的基本素質(zhì)的訓(xùn)練等方面具有很重要的意義。是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會，通過這次比較完整的設(shè)計，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設(shè)計的目的所在。歷時三個月的畢業(yè)設(shè)計接近尾聲了，我的設(shè)計也基本上圓

24、滿完成了。此時回想過去設(shè)計的日子，體會多多，感慨也不少。我基本上按照我初定的計劃認(rèn)真做我的畢業(yè)設(shè)計的。設(shè)計過程也如我所料，遇到不少的問題。在查閱資料學(xué)習(xí)階段，我不但認(rèn)真閱讀了從重新溫習(xí)了我們以前所學(xué)過的數(shù)控機床、以及機械設(shè)計，還常去圖書館，翻閱了幾乎所有有關(guān)數(shù)控銑床、龍門銑床的圖書資料和部分?jǐn)?shù)控控制方面的書籍。經(jīng)過這一階段的學(xué)習(xí)，我對銑床的類別、工作原理及銑削方面有了大體的認(rèn)識，這為接下來最主要的具體設(shè)計階段打下堅實的基礎(chǔ)。具體設(shè)計階段是最主要，最重要，最艱難的階段。萬事開頭難，這一階段的第一個難點就是總體方案的確定。我是在前階段學(xué)習(xí)了磨削形式，磨床類別的基礎(chǔ)上，認(rèn)真研究往屆的設(shè)計方案，再比較

25、現(xiàn)在有類似磨床所應(yīng)用的導(dǎo)軌，工作臺裝置后，最終確定自己的設(shè)計方案的。我本以為總體方案確定后，接下來的設(shè)計應(yīng)該就不難了，但真正的設(shè)計過程中的困難超出我的所料。不管是具體零部件分析選擇和計算校核，還是工作圖的繪制，我都遇到不少問題，充分暴露以往學(xué)習(xí)的知識缺漏，自己獨立解決實際問題能力的不足。幸好在此過程中常得到指導(dǎo)老師李老師的指導(dǎo)、同學(xué)們的幫助，讓我基本上解決了問題，完成了這一階段的設(shè)計。最后的修改階段。首先我自己先認(rèn)真檢查修改一遍自己的設(shè)計，包括裝配圖，零件圖以及說明書。然后交給指導(dǎo)老師，請他幫我檢查。指導(dǎo)老師經(jīng)過詳細(xì)的檢查后對我的設(shè)計給予詳細(xì)的、全面的批評指正和修改建議。我根據(jù)指導(dǎo)老師的修改建議，進行第二輪的修改，修改完后再請老師過目指導(dǎo)，直到指導(dǎo)老師認(rèn)為基本沒什么錯