叉架上座和上座蓋端面銑床設(shè)計(jì)

1、叉架上座和上座蓋端面專用機(jī)床設(shè)計(jì)目 錄目錄1第一章 概述 2第二章 零件及加工工藝分析 3第三章 機(jī)床總體設(shè)計(jì) 5第四章 零部件設(shè)計(jì) 13結(jié)論21致謝22參考文獻(xiàn)22第一章 概述專用機(jī)床是一種適用于特定零件和特定工序加工的專用機(jī)床，而且往往是組成自動(dòng)生產(chǎn)線式生產(chǎn)制造系統(tǒng)中不可缺的機(jī)床品種。由于專用機(jī)床具有高效自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)，是大批量生產(chǎn)企業(yè)的理想裝備。隨著制造技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控技術(shù)的普及，專用機(jī)床的數(shù)控化發(fā)展也很快，專用機(jī)床在生產(chǎn)實(shí)踐中占有一定的比重。據(jù)有關(guān)資料介紹，日本2008年專用機(jī)床產(chǎn)值占機(jī)床產(chǎn)值的比達(dá)到8.8%；我國臺(tái)灣省這一數(shù)字達(dá)到6.9%;而我國僅為0.67% 。所以，在當(dāng)前產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)

2、整中，發(fā)展專用機(jī)床是行業(yè)發(fā)展中的一個(gè)值得注意的問題。專用機(jī)床適用于單件中、大批量生產(chǎn)的小型零件的加工。它是由已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量專用部件組成的高效專用機(jī)床，便于更換受損部件，因此提高了工件加工的整體效率和減少機(jī)床設(shè)計(jì)周期。目前，在汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電機(jī)、儀表、軍工等重、輕工業(yè)大批、大量生產(chǎn)中獲得了廣泛應(yīng)用。一些中小批量生產(chǎn)的企業(yè)，如機(jī)床，機(jī)車，工程機(jī)械等制造業(yè)中業(yè)已廣泛應(yīng)用。目前，專用機(jī)床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。專用機(jī)床主要由調(diào)整機(jī)構(gòu)、動(dòng)力頭、夾具、動(dòng)力箱、底座以及控制部件和輔助部件等組成。專用機(jī)床及其自動(dòng)化生產(chǎn)線的制造，與大量生產(chǎn)汽車等性質(zhì)不一樣，也與普通機(jī)床的制

3、造性質(zhì)不一樣，它具有兩個(gè)鮮明特征：一是集成性。用戶訂購專用機(jī)床都是要求交鑰匙工程，它集加工工藝（含工藝方法及工藝參數(shù)）、機(jī)床、夾具、工具（包含輔具）的開發(fā)設(shè)計(jì)與選擇、檢驗(yàn)測(cè)量（包括進(jìn)入機(jī)床前的毛坯檢驗(yàn)、加工中及成品的檢驗(yàn)測(cè)量）、物流的輸送、切屑、冷卻液的處理等于一體，它不僅僅解決其中的某一問題，而是要解決涉及較寬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)可能遇到的每一個(gè)問題。二是單一性。專用機(jī)床幾乎都是單臺(tái)生產(chǎn)，要根據(jù)用戶提出的要求，進(jìn)行一次性開發(fā)，一次性制造，而且還要保證一次性成功 。 根據(jù)對(duì)專用機(jī)床及其自動(dòng)生產(chǎn)線等相關(guān)資料的研讀，將專用機(jī)床制造業(yè)的工作歸納為以下五個(gè)特點(diǎn)： 一、技術(shù)難度大。由于它是集中加工工藝、機(jī)床、夾具

4、、輔具、刀具、檢驗(yàn)測(cè)量、物流等于一體，實(shí)現(xiàn)交鑰匙工程，從而涉及技術(shù)領(lǐng)域?qū)捛覐?fù)雜，又是一次性制造，要保證一次成功，所以技術(shù)難度大。 二、經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)率高。專用機(jī)床（或自動(dòng)線）根據(jù)用戶訂單“量體裁衣”制造的，不可能有試制探索過程，要確保一次成功，有相當(dāng)大的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。由于技術(shù)方案不當(dāng)，造成局部或整體報(bào)廢的情況屢見不鮮；由于一次性制造，在制造調(diào)試過程中難保不出現(xiàn)問題，解決這些問題總是需要時(shí)間，從而按期交貨也有一定的風(fēng)險(xiǎn)；由于裝備是專門為某一用戶訂做的，當(dāng)該用戶因種種原因不能如期付款、甚至無力付款時(shí)，勢(shì)必造成制造企業(yè)的損失；在現(xiàn)行的金融制造還無法約束對(duì)方，產(chǎn)品無法轉(zhuǎn)讓他人的情況下，經(jīng)營(yíng)顯而易見。 三、協(xié)作困

5、難大。由于是一次性制造，它不像汽車零部件那樣大量生產(chǎn)，也不像通用設(shè)備那樣批量生產(chǎn)，找協(xié)作廠家很困難。條件一般的企業(yè)，很難保證一次性制造出合格的產(chǎn)品；條件好的企業(yè)，又不愿當(dāng)配角，對(duì)這種委托協(xié)作看不上。 四、技術(shù)依賴性強(qiáng)。專用機(jī)床及其自動(dòng)線從設(shè)計(jì)、工藝編制、生產(chǎn)制造到裝配調(diào)試的全過程，都需要一批有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員、管理人員和技術(shù)工人。 五、技術(shù)成長(zhǎng)期長(zhǎng)。專用機(jī)床的設(shè)計(jì)制造涉及專業(yè)面廣，要具備較豐富的工藝知識(shí)，要比較熟悉用戶的制造工藝，要保證一次成功，培養(yǎng)一名熟練的主管設(shè)計(jì)師，要花幾年時(shí)間，才能做出好的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、好的制造工藝，生產(chǎn)出好的產(chǎn)品，技術(shù)成長(zhǎng)期要長(zhǎng)。以上特點(diǎn)既相互關(guān)聯(lián)，又各具特性，是影響我國專

6、用機(jī)床制造業(yè)發(fā)展的重要方面。要調(diào)整機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展專用機(jī)床是一項(xiàng)十分重要的工作。第二章 零件及加工工藝分析本章主要進(jìn)行零件的分析、加工工藝分析。從零件入手，根據(jù)加工要求，作出加工工藝，畫出加工示意圖，為后續(xù)工作提供條件。2.1零件簡(jiǎn)介右叉架上座是拖拉機(jī)推土叉架部件中的重要零件，是上軸、叉架直撐桿、叉架斜撐桿三種零件的聯(lián)結(jié)件，其加工質(zhì)量對(duì)推土叉架部件的安裝、使用以及承載能力等有重要影響。叉架上座生產(chǎn)批量為屬于大量生產(chǎn)（生產(chǎn)綱領(lǐng)為30000件），零件毛坯均是材質(zhì)為鑄鋼件，其長(zhǎng)、寬和厚分別為 158mm、134mm和106mm。毛坯圖如圖2-1所示。圖2-1 毛坯圖其加工后零件圖如圖2-2所

7、示。圖2-2 零件圖2.2零件工藝分析叉架上座零件加工精度低（表面粗糙度為Ra12.5），加工余量小，以粗加工就能達(dá)到精度要求。叉架上座的工藝過程如下： 鑄造 時(shí)效 工序：粗銑寬度為158mm的帶凸臺(tái)面 工序：粗銑寬度為87.5mm端面 工序：擴(kuò)鉆2-43.5+0.64孔 工序：粗鏜49+0.62孔 工序：粗精鏜550.14孔 工序：切槽 工序：鉆3-22.2+0.52通孔 工序：銑斷 工序：鉆右叉架上蓋4-21通孔 工序：鉆右叉架上座4-17.3孔 工序：4-17.3孔攻絲成M202.5-2級(jí)，倒邊角 工序：清洗 工序：刷漆 工序：檢驗(yàn)入庫由于零件較大、重量較重，裝卸不便，造成生產(chǎn)率低，勞動(dòng)

8、強(qiáng)度大，特別是對(duì)于大量生產(chǎn)來說顯得更為突出。為提高生產(chǎn)效率，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，生產(chǎn)單位提出針對(duì)該零件的端面銑削專用機(jī)床設(shè)計(jì)的任務(wù)要求。加工工序圖如下圖2-3所示：圖2-3 銑端面加工工序圖 第三章 機(jī)床總體設(shè)計(jì)本章主要進(jìn)行方案分析、銑削用量的制定、銑削力的計(jì)算、總體配置形式的選擇、動(dòng)力傳動(dòng)方案的確定、電機(jī)的選擇等，從整體上進(jìn)行設(shè)計(jì)，并為零部件設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。3.1 方案分析機(jī)床總體方案一：將閑置的舊車床，加以改裝成專用右叉架上座端面機(jī)床。拆去原有的主軸部件、工作臺(tái)、立柱等，在叉座上裝上機(jī)械滑臺(tái)，并設(shè)計(jì)主軸，甚至立柱等。機(jī)床總體方案二：重新設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)床，機(jī)床總體結(jié)構(gòu)包括主軸部件、底座、立柱等

9、。刀具裝在主軸箱上，并隨著主軸旋轉(zhuǎn)，主軸箱裝在立柱上，并把立柱連接到側(cè)底座上，側(cè)底座上安裝機(jī)械滑臺(tái)。上述兩種方案都可以滿足加工要求。方案一雖然利用閑置的機(jī)床能節(jié)約費(fèi)用，但是把機(jī)床上原有的部件拆除再組裝，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，同時(shí)可以利用部分較少。方案二，結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，部分組件可以選用，制作方便，費(fèi)用低。所以方案二較好。3.2確定切削用量加工條件工件材料：鑄鋼,有外皮。加工要求：粗銑47 mm的兩端面，表面精度為Ra12.5。 加工余量：每側(cè)3mm.由于加工余量小，要求表面粗糙度低，故采用一次走刀完成加工。（1） 選用刀具 根據(jù)機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表9.2-1：選用端面鑲齒銑刀，硬質(zhì)合金刀片,刀片牌號(hào)為

10、YT15。銑削寬度為94mm,對(duì)稱加工，根據(jù)表9.2-14:選用6齒D=125mm的端銑刀（GB5342-85）。銑刀角度為： （2） 選用粗銑銑削余量1）確定銑削深度ap=3 mm。2）確定進(jìn)給量：根據(jù)表9.4-12：在ap3 mm時(shí)，暫取af=0.1 mmz。因?yàn)楣ば驗(yàn)榉菑?qiáng)力重負(fù)銑削，故對(duì)刀片的強(qiáng)度、刀桿強(qiáng)度和機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度等可不進(jìn)行校驗(yàn)。3）確定銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度根據(jù)表9.4-6：銑刀后刀面最大磨損限度取為1.0 mm，刀具耐用度取T=180min。4）初定切削速度 可根據(jù)表9.4-12，推薦值: ,。 5） 確定主軸轉(zhuǎn)速 由標(biāo)準(zhǔn)銑削寬度為，實(shí)際銑削寬度，有外皮，查表9.4-11可知

11、=0.75，又=1.25，故=0.96, =1.28，故 ，可得主軸轉(zhuǎn)速：所以實(shí)際切削速度為：進(jìn)而查9.4-11，得=0.75。3.3切削力與切削功率計(jì)算根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)銑削力、扭矩和銑削功率的基本公式：）) ) 由上述公式計(jì)算出： 1) 銑削力：查表9.4-10，將=7550，=1.0，=0.75，=1.1，=1.3，=0.2,以及在第二節(jié)得到的銑削力修正系數(shù)=0.750.96，將其，代入）式中由銑削力可求的主軸扭矩: 2）銑削時(shí)消耗的功率:3.4機(jī)床布局設(shè)計(jì)根據(jù)加工工序圖，所要求設(shè)計(jì)的機(jī)床需要完成對(duì)叉架上座的兩端面進(jìn)行銑削。參考組合機(jī)床設(shè)計(jì)，宜采用立式銑床，工件整體不大，銑削力也不大，

12、可以采用單立柱形式叉撐。主軸部件經(jīng)由立柱連接到底座上，在底座上安置滑臺(tái)以完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。其整體布局形式示意圖如圖3-1所示。圖3-1布局示意圖1-側(cè)底座 2-滑臺(tái) 3-夾具 4主軸部件5-立柱在示意圖中，主軸完成銑削加工的主運(yùn)動(dòng)，銑刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，滑臺(tái)帶動(dòng)工件完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。最終的總體裝配圖如圖3-2所示。圖3-2 專用機(jī)床總裝圖1-側(cè)底座 2-滑臺(tái) 3-夾具 4-控制盒 5-主軸部件 6-立柱 7-V型帶 8-調(diào)整螺釘 9-帶輪 10-防護(hù)罩 11-電機(jī)3.5電動(dòng)機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇，工業(yè)上一般使用三相交流電源，無特殊要求一般選用三相交流電機(jī)，最常用是Y系列籠型三相異步交流電動(dòng)機(jī)。其效

13、率高，工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、價(jià)格低，適宜于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的場(chǎng)合。電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，按位置的不同，有臥式和立式兩種，可根據(jù)安裝要求和防護(hù)要求選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式。常有的是臥式封閉性電動(dòng)機(jī)。選擇電動(dòng)機(jī)的功率，選擇電動(dòng)機(jī)的功率要考慮三方面的因素：電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱、過載能力和啟動(dòng)能力。但在一般情況下電動(dòng)機(jī)的功率主要有發(fā)熱條件而定。電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱情況與其工作情況有關(guān)。對(duì)于變化不大，且常溫下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)，只要其所需輸出功率不超過其額定功率，工作時(shí)就不會(huì)過熱，可不進(jìn)行發(fā)熱計(jì)算。此電動(dòng)機(jī)按以下確定1） 由上知切削率Pw=3.1 kw 2） 電動(dòng)機(jī)的輸出功率考慮到傳動(dòng)功率的損

14、耗，電動(dòng)機(jī)輸出的功率=式中的為從電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)主軸之間-的總效率查表2-4，V帶、軸承機(jī)械傳遞效率分別為0.95，0.98。所以3） 選擇電動(dòng)機(jī)的速度經(jīng)過對(duì)成本，重量、價(jià)格等多方面的比較分析得出同步轉(zhuǎn)速為750 r/min最合適。查5表20-3得出電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y160M1-8，額定功率為4 kW。3.6 V型帶設(shè)計(jì)1)確定帶輪的直徑查表8-7選=1.2 3.11.2=3.72 kw，根據(jù)3.72 kw，720 r/min，由圖8-10確定選B型，由表8-6,8-8取小帶輪=315 mm,則帶速v:，帶速合適。大帶輪直徑： 代入數(shù)據(jù)（720/275）1250.98320 mm，選取315 mm

15、 此時(shí) ，從而銑削速度 2） 依據(jù)上述計(jì)算所得主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速和銑削功率，重新計(jì)算銑削力、銑削功率以及電機(jī)輸出功率 電機(jī)輸出功率 電機(jī)選擇Y160M2-8,功率為5.5kw，仍然選用B型帶。3）確定V帶長(zhǎng)度初選中心距=850 mm，符合0.72。由=得帶長(zhǎng)=1700+691.15+10.62=2401.72 mm。所以選基準(zhǔn)長(zhǎng)度2500 mm。實(shí)際中心距：小帶輪包角：180（）/5716890=0.0152500=37.5(mm) =0.0302500=75(mm)4) V帶根數(shù)Z由d1=125mm和n=720 rmin,查表8-4a得P0=1.32 kw。根據(jù)n=720 rmin, i=2.52

16、和B型帶。查表8-4b得P0=0.22 kw。查表8-5得K=0.975,表8-2得KL=1.03。于是=4.731.2=5.68（kw）。 以所以取Z=4。5) 計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值:由表8-3得B型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量=0.108kgm，所以應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力。6) 計(jì)算壓軸力:3.6 生產(chǎn)率計(jì)算機(jī)床理想生產(chǎn)率是指機(jī)床在百分之百負(fù)荷的情況下每小時(shí)的生產(chǎn)能力。這里僅考慮加工一個(gè)工件所需的機(jī)動(dòng)時(shí)間(t機(jī))和輔助時(shí)間(t輔)。輔助時(shí)間是指機(jī)床空行程（機(jī)械滑臺(tái)快進(jìn)和快退）和工件的裝卸、定位、夾壓及清除定位面上切屑所需的時(shí)間。(1) 理想生產(chǎn)率理想生產(chǎn)率(單位為件/h)是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A(包括

17、備品及廢品率)所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。它與全年工時(shí)總額tA有關(guān)，一般情況下，單班制tA取2350 h,兩班制tA取4600 h。單班制生產(chǎn)tA=2350 h A=30000則：(2) 實(shí)際生產(chǎn)率實(shí)際生產(chǎn)率 (單位為件/h)是指所設(shè)計(jì)機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可以生產(chǎn)的零件數(shù)量，即：其中：?jiǎn)紊a(chǎn)一個(gè)零件所需時(shí)間，可按下式計(jì)算:圖3-3工作循環(huán)圖因?yàn)樵摴ぜ啥硕夹杓庸ぃ淮畏艃蓚€(gè)工件，所以式中： 工件切削部分長(zhǎng)度，單位為mm； 切入量，,取l1=10mm；（表9.4-33） 切出量，取15 mm； 進(jìn)給次數(shù)； 主軸轉(zhuǎn)速； 每齒進(jìn)給量；、 分別為機(jī)械滑臺(tái)快進(jìn)、快退行程長(zhǎng)度，單位為mm； 機(jī)械滑臺(tái)快速移動(dòng)速度。 工

18、件裝、卸(包括定位或撤消定位、夾緊或松開、清理基面或切屑及吊運(yùn)工件等)時(shí)間。本次設(shè)計(jì)取 1 min則：滿足要求第四章 零部件設(shè)計(jì)本章在前兩章的加工工藝分析以及總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)機(jī)床的零部件設(shè)計(jì)和選用，包括主軸部分、側(cè)底座、夾具和立柱的設(shè)計(jì)和機(jī)械滑臺(tái)的選用等。使主軸帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)完成銑削主運(yùn)動(dòng)，滑臺(tái)帶動(dòng)工件移動(dòng)完成銑削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。主軸可以進(jìn)行最大為70mm的軸向調(diào)整，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確對(duì)刀；大帶輪的卸荷機(jī)構(gòu)用于提高主軸的旋轉(zhuǎn)精度4.1主軸部件設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括軸的定位和結(jié)構(gòu)尺寸，主要取決于軸的安裝，軸上零件的類型、尺寸、數(shù)量以及聯(lián)接的方法，載荷的性質(zhì)、大小及分布情況，軸的加工工藝等。不論何種條件，軸的結(jié)構(gòu)

19、都應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件準(zhǔn)確的準(zhǔn)確定位、便于裝拆和調(diào)整、具有良好的制造工藝性等。主軸結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。圖4-1 主軸結(jié)構(gòu)1-主軸 2-圓錐滾子軸承 3-調(diào)整錐齒輪 4-主軸套筒5-深溝球軸承 6-鎖緊螺母 7-大帶輪主軸通過軸肩、軸承、鎖緊螺母等進(jìn)行軸向定位。軸上選用的深溝球軸承只受徑向載荷，其剛度和承載能力很高，經(jīng)濟(jì)成本較低。單列圓錐滾子軸承可同時(shí)承受徑向和軸向載荷，剛度和承載能力高，抗振性好，發(fā)熱大，極限轉(zhuǎn)速較低，可調(diào)整徑向間隙，是高精度、高剛度、低轉(zhuǎn)速的徑向軸承。并把圓錐滾子軸承進(jìn)行反裝，不僅擁有較好的剛度，還可以預(yù)防軸受熱伸長(zhǎng)時(shí)致使軸承卡死。電機(jī)經(jīng)帶輪把扭矩傳遞給主軸是通過花鍵實(shí)

20、現(xiàn)的。設(shè)計(jì)的帶輪與花鍵之間是間隙配合，使主軸不承受來自帶輪的徑向力，這對(duì)主軸的精度和受力情況有極大的改善。而帶輪是連接在主軸箱體上，由箱體承受徑向力，屬于卸荷機(jī)構(gòu)。同時(shí)，也能夠完成主軸的軸向調(diào)整運(yùn)動(dòng)。主軸套筒與箱體之間是可以滑動(dòng)的。導(dǎo)向有安裝在主軸套筒上的滑鍵完成，調(diào)整有安裝在箱體上的圓錐齒輪等實(shí)現(xiàn)，在調(diào)整完后有圖4-2所示的鎖緊裝置鎖緊，使主軸套筒與箱體之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，保證加工精度。主軸套筒與箱體之間的配合為，查幾何精度規(guī)范學(xué)，選用。 圖4-2 鎖緊裝置 1-箱體 2-主軸套筒 3-鎖緊塊 4-鎖緊螺柱4.1.1主軸設(shè)計(jì)主軸是主軸結(jié)構(gòu)的核心，其余相應(yīng)的構(gòu)件都是圍繞主軸展開的。要求主軸有足夠的

21、剛度，以保證加工精度，同時(shí)主軸在軸向有一定的調(diào)整量，以便于對(duì)刀。鑒于此，帶輪與主軸之間不能用普通平鍵固定連接，須使用滑鍵。考慮到鍵僅起到傳遞扭矩的作用，采用矩形花鍵。同時(shí)，主軸與大帶輪之間需要調(diào)整主軸的軸向位置，采用間隙配合。考慮到剛度要求以及主軸內(nèi)需要安裝25mm的拉桿，選取主體為90mm。查設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-3-16，選取矩形花鍵的規(guī)格為10727812，長(zhǎng)度為255mm。軸承在主軸上由軸肩、套筒、和鎖緊螺母定位，其中查表3-2-73，選取M852的鎖緊螺母，相應(yīng)的主軸上應(yīng)加工M852的螺紋。如圖4-3所示：軸是專用銑床中結(jié)構(gòu)性較強(qiáng)的部件，其他部件均通過裝配在其上，實(shí)現(xiàn)可靠的工作，除了滿足結(jié)構(gòu)

22、上的需要，軸要具有足夠的強(qiáng)度、剛度。因此對(duì)軸的危險(xiǎn)區(qū)域要進(jìn)行校核。由于軸所受的力不大，不會(huì)存在剛度不足的情況。如上圖4-3中，最危險(xiǎn)截面應(yīng)出現(xiàn)在主軸安裝圓錐滾子軸承的軸肩處，所以應(yīng)對(duì)其校核。其計(jì)算步驟如下：1. 作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖2. 作出彎矩圖3. 作出扭矩圖4. 校核軸的強(qiáng)度其中銑刀對(duì)主軸的各個(gè)方向銑削力按車削端面計(jì)算，查加工工藝手冊(cè)表8.4-10有下面的公式： 其中， 查表8.4-12，刀具幾何參數(shù)改變時(shí)，修正系數(shù)： 將銑削參數(shù) 代入公式計(jì)算得， 銑刀所受的軸向力和徑向力分別為： 在3.6中，計(jì)算得： 故徑向力 由于銑刀對(duì)軸的軸向力是沿主軸中心均勻分布，可以不考慮，而銑削力可以看作沿圓周分

23、，簡(jiǎn)化為以主軸為中心的扭矩。其結(jié)構(gòu)如下圖4-4所示：圖4-4 主軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖主軸載荷分析如圖4-5所示：圖4-5 主軸載荷分析分析計(jì)算：圖4-5中由得： 又有 彎矩： 扭矩： B處為危險(xiǎn)截面，軸的應(yīng)力為：根據(jù)軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表15-1得許用彎曲應(yīng)力。因?yàn)?，故安全?.1.3帶輪設(shè)計(jì)在主軸結(jié)構(gòu)中，大帶輪是通過安裝在叉座上的，而叉座通過止口定位和螺栓聯(lián)結(jié)到主軸箱體上，其中大帶輪安裝如圖4-6中所示。圖中可知，帶輪叉撐屬于懸臂叉撐，危險(xiǎn)截面發(fā)生在靠上軸承的安裝處，按照軸的校核過程進(jìn)行校核。圖4-6大帶輪安裝結(jié)構(gòu)大帶輪受力分析如圖4-7所示：所以可得危險(xiǎn)截面彎矩： 同時(shí)還受到扭矩：圖4-

24、7 大帶輪載荷分析圖對(duì)空心軸，查理論力學(xué)，抗彎截面系數(shù)和抗扭截面系數(shù)分別為： 則按第三強(qiáng)度理論，大帶輪的彎扭合成強(qiáng)度條件：遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力，可以用。4.2滑臺(tái)選用查組合機(jī)床講義對(duì)液壓滑臺(tái)與機(jī)械滑臺(tái)的特點(diǎn)進(jìn)行了比較，如表4-1。液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)都是組合機(jī)床的重要通用部件之一，也用于實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。液壓滑臺(tái)的主要元件有液壓泵、電液換向閥、順序閥、背壓閥、液壓缸。液壓滑臺(tái)以壓力油為動(dòng)力，推動(dòng)液壓缸活塞桿，帶動(dòng)滑臺(tái)體實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。液壓滑臺(tái)組成的組合機(jī)床需要單獨(dú)的液壓站，液壓站供給的壓力油雖然能驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)、實(shí)現(xiàn)被加工工件的定位、夾緊、輸送等動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)整臺(tái)機(jī)床的自動(dòng)化?，F(xiàn)在由于沒有單獨(dú)的液壓站，所以不易使

25、用液壓滑臺(tái)。而機(jī)械滑臺(tái)有兩個(gè)電機(jī)，一個(gè)用來快速移動(dòng)，一個(gè)用以工作進(jìn)給。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、剛性好、精度高、性能可靠、外形美觀、配置是組合機(jī)床及其自動(dòng)線不可缺少的基礎(chǔ)動(dòng)力部件。使用機(jī)械滑臺(tái)可以節(jié)約加工的輔助時(shí)間，提高機(jī)械效率。因此，機(jī)床選用的是機(jī)械滑臺(tái)。選用的滑臺(tái)型號(hào)是1HJ40，該滑臺(tái)最大行程為400 mm，最大進(jìn)給力為20000 N，工作進(jìn)給電機(jī)功率為0.75 KW，速度范圍9.62425.8 mmmin，快速移動(dòng)電機(jī)功率是1.5 KW，速度是6.3 mmin。滑臺(tái)高度為320mm。通過螺栓固定在側(cè)底座上。表4-1 液壓滑臺(tái)與機(jī)械滑臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)液壓滑臺(tái)機(jī)械滑臺(tái)優(yōu)點(diǎn)1. 在相當(dāng)大的范圍內(nèi)進(jìn)給量可以無

26、級(jí)調(diào)速2. 可以獲得較大的進(jìn)給力3. 由于液壓驅(qū)動(dòng),零件磨損小,使用壽命長(zhǎng)4. 工藝上要求多次進(jìn)給時(shí),通過液壓換向閥,很容易實(shí)現(xiàn)5. 過載保護(hù)簡(jiǎn)單可靠6. 由行程調(diào)速閥來控制滑臺(tái)的快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn),轉(zhuǎn)換精度高,工作可靠1. 進(jìn)給量穩(wěn)定,慢速五爬行,高速無振動(dòng),可以降低加工工件的表面粗糙度2. 具有較好的抗沖擊能力,斷續(xù)銑削,鉆頭鉆通孔將要出口時(shí),不會(huì)因沖擊而損壞刀具3. 運(yùn)行安全可靠,易發(fā)現(xiàn)故障,調(diào)整維修方便4. 沒有液壓驅(qū)動(dòng)的管路,泄漏,噪聲和液壓站占地的問題缺點(diǎn)1. 進(jìn)給量載荷的變化和溫度的影響而不夠穩(wěn)定2. 液壓系統(tǒng)漏油影響工作環(huán)境,浪費(fèi)能源3. 調(diào)整維修比較麻煩1. 只能有級(jí)調(diào)速,變速比較麻

27、煩2. 一般沒有可靠的過載保護(hù)3. 快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn),轉(zhuǎn)換位置精度較低4.3側(cè)底座設(shè)計(jì)基于機(jī)械滑臺(tái)的選擇，可以選擇配套的滑臺(tái)側(cè)底座1CC401，高560mm，再算上機(jī)械滑臺(tái)的高度320mm，則夾具的底面水平高度至少為880mm(還要再加上調(diào)整墊片等)，則安裝工件的高度在1000mm以上，這對(duì)于工人操作是不合適的，故需要自己設(shè)計(jì)側(cè)底座。如圖4-8所示。該底座高度為280mm，算上機(jī)械滑臺(tái)320mm,和在夾具上工件的底面高度225mm,裝料高度為825mm,適合一般高度的工人。圖4-8 側(cè)底座圖中，主視圖的6個(gè)M20螺紋孔是用來聯(lián)接立柱的，并通過圓錐銷定位，便于拆卸和安裝。而俯視圖的16個(gè)M16的螺紋孔

28、是用來固定機(jī)械滑臺(tái)的，并通過定位銷定位，便于多次安裝。底座主要起叉撐作用，查機(jī)械工程材料可以用HT150鑄造，機(jī)械加工性能也較好。4.5立柱設(shè)計(jì)由于側(cè)底座是自己設(shè)計(jì)的，在通用部件當(dāng)中無法找到合適高度的的立柱，需自己設(shè)計(jì)。如圖4-10。在左視圖下端有六個(gè)22mm的通孔，經(jīng)M20螺栓與底座聯(lián)接，并通過定位銷定定。上端，有八個(gè)M20的螺紋孔，通過M20的螺栓把主軸部件固定在立柱上。立柱內(nèi)部有縱橫的加強(qiáng)筋來增加立柱的剛度，以保證加工質(zhì)量。通過鑄造得到毛坯，再進(jìn)行加工，材料為HT150。圖4-10立柱結(jié) 論本次設(shè)計(jì)的課題來源是實(shí)際加工設(shè)計(jì)，主要是針對(duì)右叉架上座及上座蓋銑端面而設(shè)計(jì)的專用機(jī)床。根據(jù)零件的生

29、產(chǎn)批量及精度要求，完成該專用機(jī)床的設(shè)計(jì)。具體如下：（1） 完成了對(duì)專用機(jī)床的總體設(shè)計(jì)。根據(jù)零件加工要求，制定零件的加工工藝，明確銑端面工序的機(jī)械加工余量、工序尺寸以及毛坯尺寸，確定該工序的所需的機(jī)床、刀具和夾具。從而對(duì)專用機(jī)床的設(shè)計(jì)有了基本的認(rèn)識(shí)和方向。（2）進(jìn)行了專用機(jī)床零部件設(shè)計(jì)。根據(jù)切削力的擬定傳動(dòng)方案，計(jì)算選擇電機(jī)以及傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)及校核。之后進(jìn)行主軸部件和機(jī)械滑臺(tái)的選用，以及側(cè)底座和立柱的設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行氣動(dòng)夾緊夾具的設(shè)計(jì)。該右叉架上座及上座蓋銑端面專用機(jī)床的設(shè)計(jì)不僅滿足加工要求，保證加工質(zhì)量，提高加工效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而且主軸能夠軸向手動(dòng)調(diào)整便于對(duì)刀，帶傳動(dòng)采用卸荷機(jī)構(gòu)，減輕主軸載荷，提其旋轉(zhuǎn)精度從而提高加工質(zhì)量。致 謝本論文是在陳超英老師的悉心教誨、指導(dǎo)下完成的，在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，得到了導(dǎo)師的認(rèn)真指導(dǎo)和幫助，導(dǎo)師的嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)和淵博學(xué)識(shí)使本人受益匪淺，在此表示誠摯的敬意和由衷的感謝。同時(shí)要感謝本單位的領(lǐng)導(dǎo)和老師傅們給我提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和熱心指導(dǎo)。在此也同樣表示感謝。 最后感謝浙江機(jī)電學(xué)院給與本人深造的機(jī)會(huì)。經(jīng)三個(gè)月的緊張工作，在陳老師的不知疲倦的精心指導(dǎo)下和同組同學(xué)的大力幫助下，我完成了此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)叉架上座和上座蓋端