銑床設(shè)計(jì)說明書

1、本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文題 目 箱體專用雙面銑床設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 黃興明 學(xué) 號(hào) 201310111518 年級(jí) 2013級(jí) 指導(dǎo)教師 龔一龍 職稱 教授 2017年 5 月 4 日箱體專用雙面銑床設(shè)計(jì) 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)：201310111518 學(xué) 生：黃興明 指導(dǎo)教師： 龔一龍摘要：在我國制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程中，裝備制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)振興，雖然任重道遠(yuǎn)，但必然會(huì)帶來機(jī)床發(fā)展的大機(jī)遇。提高加工效率，減少制造成本，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度是未來機(jī)床發(fā)展的必然趨勢(shì)。雙面銑床的出現(xiàn)大大的提高的加工效率，降低的加工成本。隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，其開發(fā)

2、設(shè)計(jì)制造，也需要不斷創(chuàng)新，達(dá)到高精度、高效率、高可靠性、低成本的目的。 此設(shè)計(jì)主要是組合雙面銑床的設(shè)計(jì)。組合銑床是由通用部件組成，具有制造成本低，個(gè)別部件可以通過計(jì)算選用通用部件。此次設(shè)計(jì)中：主要設(shè)計(jì)X,Y工作臺(tái)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，電機(jī)、滾珠絲杠的選用，零件夾具、機(jī)床導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)，機(jī)床整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。了解設(shè)計(jì)優(yōu)缺點(diǎn)，選擇優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)中充分考慮制造成本與制造難易程度。選擇設(shè)計(jì)最優(yōu)方案，到達(dá)設(shè)計(jì)目的。關(guān)鍵詞：雙面銑床；組合機(jī)床；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；絲杠；夾具Designed for double-sided milling machine for box body Specialty:Mechanical desi

3、gn and Student Number:201310111518 manufacturing and automation Student：Huang xingming Supervisor:Gong YilongAbstract：In the development of our country's manufacturing industry, the industry of equipment manufacturing industry is revitalized, although there is a long way to go, but there will be

4、 great opportunities for the development of machine tools. To improve the efficiency of processing, reduce the manufacturing cost and reduce the labor intensity of workers is the inevitable trend of the development of machine tool. The appearance of double-sided milling machine has greatly improved

5、processing efficiency and reduced processing cost. With the development of new technology, its development design and manufacture, also need to innovate, achieve high accuracy, high efficiency, high reliability, low cost.This design is mainly composed of double-sided milling machine. Combinatorial m

6、illing machines are made of common parts, which have low manufacturing cost, and individual parts can be calculated using common parts. : in the design of the main design X, Y worktable transmission mechanism design, the selection of motor, ball screw, parts, fixture, machine tool guideway design of

7、 the whole structure of machine tool design. To understand the advantages and disadvantages of the design, and to choose the advantages of the design, the manufacturing cost and manufacturing difficulty are fully considered. Choose the optimal design for the design.Key words:Double-sided milling mac

8、hine; composite machine tool; actuator; screw; fixture;目 錄1 緒論12 總體方案設(shè)計(jì)32.1 機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)32.2零件的分析42.2.1 生產(chǎn)類型的分析42.2.2 加工工藝分析42.3刀具的選擇4 3 機(jī)床動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)53.1 切削動(dòng)力計(jì)算53.2 動(dòng)力電機(jī)的選擇53.3 工作電機(jī)的選擇53.4 減速機(jī)的選擇63.5 動(dòng)力頭的選擇64 機(jī)械傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)84.1 機(jī)械傳動(dòng)零件選用設(shè)計(jì)方案84.2 滾珠絲杠的軸承選用84.2.1 軸承的選用84.2.2 軸端的支承形式94.2.3 組配方式94.3 軸承端蓋104.4 絲杠螺母副的

9、選用104.5 主傳動(dòng)系統(tǒng)要求105 進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)115.1 工作臺(tái)外形尺寸及重量估計(jì)115.2 X軸向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)115.3 Y軸向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)136 床身與導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)176.1 床身的基本要求176.2 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)177 夾具設(shè)計(jì)計(jì)算197.1 定位基準(zhǔn)的選擇197.2 切削力與夾緊力的計(jì)算198 機(jī)床精度設(shè)計(jì)與計(jì)算228.1 絲杠軸與軸承的配合228.2 螺栓與螺栓孔的配合238.3 表面粗糙度的選用248.3.1 軸與導(dǎo)軌表面粗糙度的選用25小結(jié)26參考文獻(xiàn)27致謝281 緒論 1.1 研究的目的和意義 隨著現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，組合機(jī)床的研究已經(jīng)成為當(dāng)今機(jī)器制造界的一個(gè)重要方向。

10、現(xiàn)代大型工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，降低了組合機(jī)床的成本。且組合機(jī)床有高效率、成品精度高、質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)，在現(xiàn)代生產(chǎn)中得到十分廣泛的應(yīng)用。本課題針對(duì)箱體專用雙面銑床設(shè)計(jì)根據(jù)加工工件的要求，為了保證加工質(zhì)量，提高加工效率，需要設(shè)計(jì)一臺(tái)箱體專用雙面銑床。 1.2 國內(nèi)外研究狀況在國內(nèi)，我國組合機(jī)床發(fā)展已有28年的歷史其科研和生產(chǎn)都具有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)應(yīng)用也已深入到很多行業(yè)。是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更新進(jìn)行技術(shù)改造提高生產(chǎn)效率和高速發(fā)展必不可少的設(shè)備之一。組合機(jī)床為使用者帶來的效益越來越高，無論從制造成本還是加工質(zhì)量來講組合機(jī)床都是比較優(yōu)質(zhì)的選擇，如今我國組合機(jī)床已經(jīng)獲得愈來愈廣泛的應(yīng)用。 在國外，組合機(jī)床的發(fā)展

11、則更為迅速，保證產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、質(zhì)量以及機(jī)床的性能等各種因素的前提下，向更先進(jìn)方向發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度、加工效率也是越來越高。數(shù)控技術(shù)、CAD、CAE、可編程控制器PLC、柔性生產(chǎn)系統(tǒng)FMS、可謂可變生產(chǎn)線FTL等新興技術(shù)出現(xiàn)保證了組合機(jī)床的可靠性，提高了生產(chǎn)效率以及加工精度。 1.3 發(fā)展趨勢(shì) 組合機(jī)床技術(shù)裝備柔性化、模塊化、高精度、高速度、任意加工型、可調(diào)可變以及通信技術(shù)的應(yīng)用。 1.4 組合機(jī)床的特點(diǎn) 箱體專用雙面組合銑床具有： 1.縮短設(shè)計(jì)制造周期； 2.投資少、成本低、經(jīng)濟(jì)效果好； 3.工作可靠，便于維持，自動(dòng)化程度高； 4.產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，不要求技術(shù)高的操作工人。 組合機(jī)床的諸多

12、優(yōu)點(diǎn)，讓更多設(shè)計(jì)者考慮到會(huì)設(shè)計(jì)一臺(tái)組合機(jī)床來加工大批量生產(chǎn)的零件，不但能滿足加工的要求，設(shè)計(jì)與制造成本也大大降低。與通用機(jī)床的生產(chǎn)率低相比和專用機(jī)床的制造成本高相比，組合機(jī)床是設(shè)計(jì)的優(yōu)質(zhì)之選。因此在前面大的指導(dǎo)思想下，我們自然能想到，如果能設(shè)計(jì)出一臺(tái)組合銑床來進(jìn)行二個(gè)面同時(shí)銑削加工時(shí)，那么優(yōu)越性就顯而易見了。2 總體方案設(shè)計(jì) 2.1 機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 對(duì)于同樣的機(jī)體，為了到達(dá)雙面同時(shí)銑削的加工特點(diǎn)，我們選擇了臥式布置這種機(jī)床配置方案。為了節(jié)省機(jī)床占用空間，考慮到操作使用與維修的方便，機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，通用化程度。機(jī)床工作的可靠性，大批量的生產(chǎn)。銑床總體結(jié)構(gòu)見圖2-1。（a）主視圖（b）俯視圖

13、圖2-1 銑床總體結(jié)構(gòu)圖 確定傳動(dòng)方式為絲杠進(jìn)給傳動(dòng)銑削方式為：刀具做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工件做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 2.2 零件的分析 2.2.1 生產(chǎn)類型分析此次需要加工的零件是柴油機(jī)的箱體，此類零件在汽車中十分多見，所以零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，確定好零件的生產(chǎn)類型之后對(duì)零件的加工工藝制定也是非常重要的一步。但是此次的設(shè)計(jì)只需要滿足箱體的兩個(gè)側(cè)面銑削，為了提高加工的效率，且箱體的兩個(gè)側(cè)面又是相互不影響的，因此將工藝方案制定為同時(shí)銑削箱體的兩個(gè)側(cè)面，以提高加工效率，縮短加工時(shí)間，減少加工成本。 2.2.2 加工工藝分析 粗銑箱體兩個(gè)側(cè)面，銑削厚度為2mm，銑削寬度為170mm，正負(fù)誤差為0.2mm，使粗糙度

14、為12.5。 2.3 刀具的選擇 此次的技工類型為銑削加工，且銑削寬度為170mm較大，一般的銑刀不能對(duì)銑削加工一次性完成，考慮選擇面銑刀，因?yàn)槊驺姷兜侗P較大，能夠到達(dá)一次銑削完成，無需要進(jìn)行二次銑削，且銑削為雙面銑削，需要選擇銑床左右兩邊刀具，箱體材料為灰鑄鐵，對(duì)灰鑄鐵加工我們選擇硬質(zhì)合金鋼作為刀具的材料，故選用YG類。 結(jié)合零件的分析，根據(jù)銑削寬度d=170mm，銑削寬度較大因此選用選用可轉(zhuǎn)位式面銑刀的C類形式，可轉(zhuǎn)位式套面銑刀參數(shù)見表1-1。表2-1 可轉(zhuǎn)為式套面銑刀基本尺寸btH齒數(shù) 2006025.71826101.6155143263(70)103 機(jī)床動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 切削動(dòng)

15、力計(jì)算 切削動(dòng)力是指在切削過程中，工具機(jī)在不同的加工情況下所做的功率，稱之為切削動(dòng)力，單位表示為：KW。切削動(dòng)力： (3-1)式中 切削深度，取2（mm）； 每齒進(jìn)給量，取2（mm）； 切削寬度，取170（mm）； 齒數(shù)，取10； 刀具直徑，取200(mm）； 硬質(zhì)合金端銑刀銑削力修正系數(shù)，取1 ； 分別為修正系數(shù)，由文獻(xiàn)1里面查得。切削動(dòng)力= 82 （KN）；切削功率P=v/1000=5.5（kw）；轉(zhuǎn)速n=82（r/min）。 3.2 動(dòng)力電機(jī)的選擇 考慮到各傳動(dòng)部件的傳動(dòng)效率，選擇功率較大的電機(jī)作為動(dòng)力電機(jī)。初步選擇電機(jī)型號(hào)為：Y132M-4，其具體參數(shù)見表3-1。表3-1 BYG系列三

16、項(xiàng)混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率（KW）滿載轉(zhuǎn)速（r/min）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩同步轉(zhuǎn)速（r/min）Y132M-47.514402.22.21500 3.3 工作電機(jī)的選擇 由于工作電機(jī)通過絲杠的傳動(dòng)所做的運(yùn)動(dòng)為直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，因?yàn)殂娤鲿r(shí)所做的直線運(yùn)動(dòng)較慢，需要絲杠的轉(zhuǎn)速較小：當(dāng)銑削完成后，工作臺(tái)作空載返回直線運(yùn)動(dòng)，電機(jī)需要反轉(zhuǎn)，同時(shí)為了提高工作效率，此時(shí)的工作臺(tái)返回應(yīng)較快，需要電機(jī)轉(zhuǎn)速較大。為了保證電機(jī)能夠頻繁的正反轉(zhuǎn)交替變換與調(diào)速方便，選用步進(jìn)電機(jī)作為進(jìn)給電機(jī)。選擇電機(jī)型號(hào)為：86BYG350BH-0201，具體參數(shù)見表3-2。表3-2 Y系列三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)及相關(guān)數(shù)據(jù)規(guī)

17、格型號(hào)相數(shù)步距角（°）相電流（A）相電阻（）想電感（mH）保持轉(zhuǎn)矩（N·m）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（g/cm）質(zhì)量(kg）86BYG350BH-020130.6/1.226.9731.1524003 步進(jìn)電機(jī)原理圖見圖3-1。圖3-1 步進(jìn)電機(jī)原理圖3.4 減速機(jī)的選擇 根據(jù)動(dòng)力電機(jī)的型號(hào)為：Y132M-4的轉(zhuǎn)速n=1500r/min。刀具所需轉(zhuǎn)速為n=82r/min。所選電機(jī)的減速比=18。選擇二級(jí)減速機(jī)型號(hào)為：GB/T10090-1988。 3.5 動(dòng)力頭的選擇 動(dòng)力頭應(yīng)滿足能夠夾持銑刀盤刀柄，根據(jù)所選銑刀為可轉(zhuǎn)位式套面銑刀，選擇銑刀盤刀柄為莫式2號(hào)。選擇動(dòng)力頭為單軸銑削頭，其外形尺

18、寸如圖3-2。圖3-2 單軸銑削頭 各通用部件的主要技術(shù)參數(shù)見表3-3。表3-3 典型銑削頭的主要尺寸名義尺寸總寬度b1底面長度7/24錐孔主軸端號(hào)主軸外伸螺栓孔中心距主軸中心高度h螺栓尺寸32032063050160280160M124 機(jī)械傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì) 4.1 機(jī)械傳動(dòng)零件選用設(shè)計(jì)方案 采用步進(jìn)電機(jī)與滾珠絲杠通過聯(lián)軸器直接相聯(lián)的裝置，連接的結(jié)構(gòu)見圖4-1。圖4-1 滾珠絲杠與電機(jī)連接結(jié)構(gòu) 4.2 滾珠絲杠的軸承選用由與所選用的絲杠的型號(hào)是W5006的內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠，絲杠的外徑為50，為了滿足絲杠的定位與旋轉(zhuǎn)要求，需要采用軸承對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行定位安裝，此外所選用軸承還要能夠有預(yù)緊力和軸向力，

19、才能使絲杠固定與軸承高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)保持較高精度。 4.2.1 軸承的選用滾珠絲杠主要承受軸向載荷,除絲杠自重外,一般無徑向載荷,因此,滾珠絲杠副要求軸向精度和剛度較高。進(jìn)給系統(tǒng)要求運(yùn)動(dòng)靈活，對(duì)微小位移響應(yīng)要靈敏，因此，軸承的摩擦力矩盡量小。滾珠絲杠轉(zhuǎn)速不高，且高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間短，因而，發(fā)熱不是主要問題。絲杠軸承的載荷主要是軸向載荷，徑向除絲杠自重外，一般無外載荷，對(duì)絲杠軸承主要要求軸向精度和剛度較高，摩擦力矩要盡量小。經(jīng)計(jì)算確定的絲杠直徑d=50mm,減去1個(gè)軸肩7.5×2=35mm，取為軸承內(nèi)徑d=35mm。由文獻(xiàn)4選擇角接觸球軸承，相關(guān)特點(diǎn)見表4-1。表4-1 角接觸軸承性能和特點(diǎn)類型名

20、稱類型代號(hào)軸承安裝極限轉(zhuǎn)速比摩擦力矩性能和特點(diǎn)接觸角推力角接觸球軸承7簡(jiǎn)單高小不但能單獨(dú)承受軸向載荷，還能同時(shí)承受軸向載荷與徑向載荷。在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下正常工作。接觸角越大承受的軸向載荷越大結(jié)合絲杠的初步選用，選擇角接觸球軸承為7007AC，角接觸球軸承7007AC參數(shù)見表4-2。表4-2 角接觸球軸承軸承代號(hào)軸承外徑D/mm軸承內(nèi)徑d/mm軸承寬度B/mm基本額定載荷KN極限轉(zhuǎn)速r/min7007AC62351418.58500內(nèi)徑d=35mm,外徑D=62mm，軸寬B=14mm，接觸推力角接觸球軸承。角接觸球軸承見圖4-2： 圖4-2 角接觸球軸承 4.2.2 軸端的支承形式采用兩端固定式，左端

21、單推，右端雙推 4.2.3 軸承的潤滑方式 由于此次的絲杠進(jìn)給系統(tǒng)需要的轉(zhuǎn)速并不是太高，如果選擇油潤滑，將無法達(dá)到潤滑的效果，因此在左右兩邊動(dòng)力部件的絲杠進(jìn)給與工作臺(tái)的絲桿進(jìn)給都選用脂潤滑的方式，脂潤滑軸承可以保持潤滑留在軸承內(nèi)，可以減少保養(yǎng)潤滑所用的次數(shù)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。4.3 軸承端蓋參考文獻(xiàn)4，選擇軸承端蓋的形式為凸緣式軸承端蓋，端蓋參數(shù)見表4-3。表4-3 凸緣式軸承端蓋軸承外徑D螺釘直徑螺釘數(shù)6286 軸承端蓋外徑： 4.4 絲杠螺母副的選用步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，選用滾珠絲杠能達(dá)到要求，滾珠絲杠副具有傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)平穩(wěn)，同步性好，磨損小，壽命長，不自鎖的

22、特點(diǎn)，且經(jīng)過預(yù)緊后，可消除軸向間隙，進(jìn)一步提高傳動(dòng)精度。 4.5 絲杠螺母副與工作臺(tái)的鏈接 絲杠螺母副雖然能將步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)云頂轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，但是要求的是要帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，使工作臺(tái)帶動(dòng)動(dòng)力頭上刀具和工件的移動(dòng)，刀具的工件的相互移動(dòng)才能進(jìn)行切削工作。選用六角頭螺栓將工作臺(tái)與絲杠螺母副進(jìn)行連接，到達(dá)絲杠螺母副帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的效果。5 進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5.1.工作臺(tái)外形尺寸及重量估計(jì) X向工作臺(tái)尺寸：長×寬×高 ，500×360×50； 重量：按重量=體積×材料比重估算： =500×360×50×7.3×N=

23、657N (5-1) 電機(jī)、減速機(jī)及動(dòng)力頭重量?。?600N； X向工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)部分總重量為:=1257N； Y向工作臺(tái)尺寸：800×240×50； 重量：按重量=體積×材料比重估算： =800×240×50×7.3×N=700.8N （5-2） 夾具及工件重量取:=650N；Y向工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)部分總重量為:=1350N。 5.2 X軸向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是為了實(shí)現(xiàn)主軸在 X 軸方向的直線運(yùn)動(dòng)。考慮傳動(dòng)的可靠性、平穩(wěn)性，且加工過程中此系統(tǒng)為固定狀態(tài)，該系統(tǒng)選用手輪搖動(dòng)加鎖緊裝置，傳動(dòng)方式選用滾珠絲杠傳動(dòng)，導(dǎo)軌采用滑動(dòng)導(dǎo)軌

24、(一端矩形一端V形狀）。 絲杠的選型初步選取絲杠數(shù)據(jù)見表5-1。表5-1內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠參數(shù)滾珠絲杠副型號(hào)螺距螺旋升角螺釘尺寸絲杠外徑(d）名義直徑（D）W520662°11M8×284950 X方向的滾珠絲杠的工作長度計(jì)算：L=756mmX方向絲杠的工作載荷:=1257N由于X方向絲杠的工況為，每天開機(jī)八小時(shí)，每年300個(gè)工作日。工作八年以上，依工作要求和工作條件，初選外循環(huán)插管式，預(yù)緊采用雙螺母型，圓螺母調(diào)隙，導(dǎo)珠管突出式，3級(jí)精度.定位滾珠副，絲杠材料：CrWMn鋼；滾道硬度為5862HRC。絲杠的工作時(shí)間： =8×8×300=19200h （5-3

25、）絲杠的轉(zhuǎn)速： =100r/min （5-4）絲杠的工作載荷：=1257N 絲杠的校核： 壽命計(jì)算 =9962.46N<14500N （5-5）式中 軸向載荷，取=1257（N）； 壽命系數(shù)，=（/500）=3.373； 工作壽命，取=19200（h）； 載荷系數(shù)，取=1.2； 動(dòng)載荷硬度影響系數(shù)，取=1.0； 短行程系數(shù)，取=1.0； 轉(zhuǎn)速系數(shù)，取=0.5107； 滿足壽命要求。 靜載條件計(jì)算： =1508N<2950N （5-6）滿足條件。 螺母長度75mm，=6mm，X方向螺紋長度為Lx=440mm； 取支撐跨距為=550mm； 絲杠全長最大為755mm； F-F支撐方式的絲

26、杠不受壓縮力作用，不校核壓桿穩(wěn)定性。 絲杠彎曲振動(dòng)臨界轉(zhuǎn)速： （5-7）查表可得式中：=4.73； =-1.2=50-1.2×2.318=47.21mm=0.04721m； =540mm=0.54m； =9910×4.73×=35895r/min>>100r/min； 預(yù)拉深量：取溫升3.5°c。 螺紋深長度：=2.55×10×3.5×0.435=3.8824um 絲杠全長深度：=2.55×10×3.5×0.756=6.7473um 取預(yù)拉伸量：=4.5um 預(yù)拉伸力： =3802

27、N>1257/3 N （5-8） 所選絲杠預(yù)拉伸滿足要求。 5.3 Y軸向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是為了實(shí)現(xiàn)主軸在 Y 軸方向的直線運(yùn)動(dòng)?？紤]傳動(dòng)的可靠性、平穩(wěn)性，且加工過程中此系統(tǒng)為固定狀態(tài)，該系統(tǒng)傳動(dòng)電機(jī)選用步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)方式選用滾珠絲杠傳動(dòng)，導(dǎo)軌采用滑動(dòng)導(dǎo)軌(一端矩形一端V形狀）。 絲杠的選型：初步選取絲杠數(shù)據(jù)見表5-2。表5-2內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠參數(shù)滾珠絲杠副型號(hào)螺距螺旋升角螺釘尺寸絲杠外徑(d）名義直徑（D）W500662°11M8×284950 Y方向的滾珠絲杠的工作長度計(jì)算：L=1750mm Y方向絲杠的工作載荷:=1350N由于X方向絲杠的工況為，每

28、天開機(jī)八小時(shí)，每年300個(gè)工作日。工作八年以上，依工作要求和工作條件，初選外循環(huán)插管式，預(yù)緊采用雙螺母型，圓螺母調(diào)隙，導(dǎo)珠管突出式，3級(jí)精度.定位滾珠副，絲杠材料：CrWMn鋼；滾道硬度為5862HRC。絲杠的工作時(shí)間：=8×8×300=19200h絲杠的轉(zhuǎn)速：=72r/min絲杠的工作載荷：=1350N 絲杠的校核： 壽命計(jì)算 =10699.5N<14500N （5-9）式中 軸向載荷，取=1350（N）； 壽命系數(shù)，=（/500）=3.373； 工作壽命，取=19200（h）； 載荷系數(shù)，取=1.2； 動(dòng)載荷硬度影響系數(shù)，取=1.0； 短行程系數(shù)，取=1.0； 轉(zhuǎn)

29、速系數(shù)，取=0.5107；滿足壽命要求。 靜載條件計(jì)算： =1620N<2950N （5-10） 滿足條件 螺母長度75mm，=6mm，Y方向螺紋長度為Ly=1100mm； 取支撐跨距為=1450mm； 絲杠全長最大為1750mm； F-F支撐方式的絲杠不受壓縮力作用，不校核壓桿穩(wěn)定性， 絲杠彎曲振動(dòng)臨界轉(zhuǎn)速： （5-11） 查表可得式中 =4.73； =-1.2=50-1.2×2.318=47.21mm=0.04721m； =1100mm=1.1m； =9910×4.73×=8650r/min>>72r/min； 預(yù)拉深量：取溫升3.5

30、6;c。 螺紋深長度：=2.55×10×3.5×1.1=9.8175um 絲杠全長深度：=2.55×10×3.5×1.75=15.6188um 取預(yù)拉伸量：=9um 預(yù)拉伸力： =3007 N>1350/3 N （5-12） 所選絲杠預(yù)拉伸滿足要求。 6 床身與導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 6.1 床身的設(shè)計(jì)要求床身的設(shè)計(jì)，基本結(jié)構(gòu)滿足整個(gè)工作臺(tái)的滑動(dòng)行程以及能夠承載整個(gè)銑床的重量與支撐銑床上體結(jié)構(gòu)，除此以外還保證有抗震性，高剛度。在保證有抗震性和高剛度的前提下盡量使銑床床身的重量輕，減少材料的使用與空間的占用。在銑床床身的上表面用來設(shè)計(jì)滑動(dòng)導(dǎo)軌

31、，與工作臺(tái)的導(dǎo)軌相配合。滿足上述要求，結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)銑床床身，見圖6-1。圖6-1 銑床床身 6.2 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)1.對(duì)導(dǎo)軌的要求對(duì)導(dǎo)軌的要求,要有一定的導(dǎo)向精度,要有良好的耐磨性,要有足夠的剛度,要減少熱變形影響,要使運(yùn)動(dòng)輕便平穩(wěn),要有一定的工藝性。2.滑動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)軌按照接觸面的摩擦情況而言。可分為:滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等三大類型。該次設(shè)計(jì)的雙面銑床采用滑動(dòng)導(dǎo)軌?；瑒?dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造方便，承載面積大，接觸剛度好，抗振性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)?；瑒?dòng)導(dǎo)軌一般用于定位精度要求不高的開環(huán)系統(tǒng)中，本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)為開環(huán)系統(tǒng)故滿足設(shè)計(jì)要求，故采用滑動(dòng)導(dǎo)軌。 3.導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)銑床的兩個(gè)進(jìn)給方向都使用滑動(dòng)導(dǎo)軌，且都采用

32、一V一平的結(jié)構(gòu)，左端為V形導(dǎo)軌，右端為平導(dǎo)軌，V導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度高，下導(dǎo)軌采用凹型的，可以便于存油，頂角采用90。平導(dǎo)軌起到支撐作用。這樣結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌不僅能讓工作臺(tái)的安裝變的十分方便，而且維修與保養(yǎng)也十分簡(jiǎn)單。7夾具的設(shè)計(jì)計(jì)算 7.1 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，所要加工的兩個(gè)面屬于箱體的側(cè)面，初步選擇夾具設(shè)計(jì)方式為一面兩銷式。選擇箱體的地面作為定位基準(zhǔn)面，因此夾具一面確定好，同時(shí)選擇箱體底面的兩個(gè)深孔作為兩銷的定位孔，兩個(gè)銷選擇為固定式定位銷，一個(gè)銷作為削邊銷，避免重復(fù)定位。夾緊裝置使用壓板，對(duì)箱體上平面兩端壓緊，使夾緊力向下，達(dá)到夾緊的效果，夾具圖見圖7-1。圖 7-1 夾具圖 7.2切削力

33、及夾緊力的的計(jì)算 銑削力的計(jì)算： （7-1）式中 到夾工件材料性能影響銑削力的因素； 銑削深度； 銑刀每齒進(jìn)給量； B 銑削寬度； z 銑刀齒數(shù)； D 銑刀直徑； K 銑削前角影響銑削力的系數(shù)； 銑削速度影響銑削力的系數(shù)；根據(jù)文獻(xiàn)15可知上述各參數(shù)，見表7-1,7-2,7-3。表7-1工件材料性能影響銑削力的常數(shù)表工件材料圓柱形銑刀端面銑刀鑄鐵3050表7-2 銑削前角影響銑削力的系數(shù)K表前角15°10°5°0°-5°-10°-15°-20°系數(shù)值0.911.11.21.31.41.51.6表7-3 銑削速度影響銑

34、削力的系數(shù)表前角15°10°5°0°-5°-10°-15°-20°系數(shù)值0.911.11.21.31.41.51.6 所得銑削力為；F=1.940（KN）。 在計(jì)算切削力時(shí)，必須把安全因素考慮在內(nèi)，由文獻(xiàn)2可知： K= （7-2）式中 基本安全系數(shù)，取1.5； 加工性質(zhì)系數(shù)，取1.1； 刀具鈍化系數(shù)，取1.1； 繼續(xù)切削系數(shù)，取1.1； 夾緊力穩(wěn)定系數(shù)，去1.3； 手動(dòng)夾緊手柄位置系數(shù)，取1.0； 得K=2.6。 為了客服水平銑削力，實(shí)際夾緊力N應(yīng)為：N(）=K。其中及為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)，由文獻(xiàn)2可知

35、=0.18，=0.22。 所以12610 取定位心軸螺栓預(yù)緊力=12000N。 由文獻(xiàn)15可知，左右兩端選取M20的粗牙螺紋螺栓，材料為45#鋼，則： 遠(yuǎn)小于45#鋼的許永拉應(yīng)力600MPa，故可以用M20螺紋連接來夾緊工件。8 機(jī)床精度設(shè)計(jì)與計(jì)算 8.1 絲杠軸與軸承的配合由于軸承的選用已經(jīng)確定為7007AC，軸承內(nèi)徑徑d=35mm，軸承外徑D=62mm，額定動(dòng)負(fù)載荷C=18.5KN。計(jì)算軸承當(dāng)量徑載荷： （8-1） 式中 分別為軸承承受的徑向載荷和軸向載荷； X、Y 分別為分別為軸承的徑向與軸向動(dòng)載荷系數(shù)； 載荷系數(shù)。軸承當(dāng)量徑載荷P=2400N，所以P/C=2400/18500=0.12

36、9，為正常負(fù)荷。根據(jù)滾動(dòng)軸承配合的孔、軸尺寸公差帶，見表8-18-2。表8-1 向心軸承公差表 軸公差代號(hào)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)負(fù)荷狀態(tài)角接觸球軸承內(nèi)徑公差帶旋轉(zhuǎn)的內(nèi)圈負(fù)荷及擺動(dòng)負(fù)荷輕負(fù)荷18100m6表8-2 向心軸承和外殼配合 孔公差代號(hào)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)負(fù)荷狀態(tài)公差帶旋轉(zhuǎn)的外圈負(fù)荷輕K7由于軸承與軸的配合屬于基孔制配合，基孔制配合代號(hào)為“H”；軸承與軸承座的配合屬于基軸制，基軸制配合代號(hào)為“h”。軸承與絲杠軸的配合，軸承與軸承座的配合，軸承座與床身的配合精度等屬于一般精度等級(jí)，確定軸承與絲杠的配合35H7/m6，軸承與軸承座的配合62K7/h6，軸承座與床身的配合102H7/g6。具體配合尺寸，見圖8-1。8-

37、1 配合尺寸圖 8.2 螺栓與螺栓孔配合螺栓與螺栓孔的配合屬于間隙配合，對(duì)于螺栓與螺栓孔的配合，配合精度要求不高，選用公差等級(jí)為IT8，孔尺寸22。計(jì)算公稱尺寸的幾何平均值:=23.24標(biāo)準(zhǔn)公差因子:=1.31 由文獻(xiàn)9表3-1得IT7=25=32.75，修約為33。確定孔、軸公差帶，采用基孔制，其公差代號(hào)為22H7，EI=0，ES=+33m 因才用基孔制間隙配合，座椅軸的基本偏差應(yīng)從a-h中選取，其基本偏差為上偏差。選出的軸的基本偏差應(yīng)滿足： es=0-20=-20m （8-2） es=33+25-90=-32m （8-3）即由文獻(xiàn)9中表3-4得，軸的基本偏差代號(hào)為p，故公差帶號(hào)位22p6，

38、確定配合代號(hào)為22H7/p6。具體尺寸配合見圖8-2。8-2 螺栓與螺栓孔配合圖 8.3 表面粗糙度輪廓的選用參數(shù)值的選用，表面粗糙度參數(shù)值得選用原則首先是滿足功能需求，其次在考慮工藝和經(jīng)濟(jì)性。在滿足功能需求的前提下，盡可能的選取較大的表面粗糙度參數(shù)值，表面粗度的選取原則見文獻(xiàn)9。 軸與導(dǎo)軌的表面粗糙度選用粗糙度的選用采取類比法，表8-3,8-4,分別列出了表面粗糙度的選取。表8-3 表面粗糙度的表面特征，經(jīng)濟(jì)加工方法及應(yīng)用舉例表面微觀特征Ra/應(yīng)用舉例光表面（微辨加工跡方向）普通車床的導(dǎo)軌面、與滾動(dòng)軸承配合的表面表8-4 軸的表面粗糙度輪廓參數(shù)值推薦表面特征公差等級(jí)基本尺寸Ra/滾動(dòng)軸承的配合表面8500.8根據(jù)表8-3與表8-4，由于設(shè)計(jì)的軸為絲杠軸需要配合滾動(dòng)軸承選取表面粗糙度的值為Ra的上限值為0.8。設(shè)計(jì)的導(dǎo)軌為滑動(dòng)導(dǎo)軌，機(jī)床為雙面組合銑床，因此選取導(dǎo)軌的表面粗糙度Ra的上限值為1.25。結(jié)論畢業(yè)設(shè)計(jì)的步伐已經(jīng)慢慢邁向盡頭了，此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)也即將結(jié)束了，慢慢迎來的是對(duì)們這四年學(xué)習(xí)成果的驗(yàn)收了。本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)