畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）程控銑鉆專用機(jī)床銑削部分和其支撐座設(shè)計(jì)

1、說明：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）模版（理工類學(xué)生用）燕山大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 程控銑鉆專用機(jī)床銑削部分和其支撐座設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 年級(jí)專業(yè) 02級(jí)機(jī)制3班 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 專業(yè)負(fù)責(zé)人 答辯日期 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)院： 機(jī)械工程學(xué)院 系級(jí)教學(xué)單位： 學(xué)號(hào)020101010374學(xué)生姓名李 鵬專 業(yè)班 級(jí)02級(jí)機(jī)制3課題題 目來 源主要內(nèi)容基本要求參考資料周 次14周58周912周1316周1718周應(yīng)完成的內(nèi)容指導(dǎo)教師：系級(jí)教單位審批：說明：如計(jì)算機(jī)輸入，表題黑體小三號(hào)字，內(nèi)容五號(hào)字。本任務(wù)書一式二份，教師、學(xué)生各執(zhí)一份。摘 要專用機(jī)床是加工某種特定零件，完成某些特定工序的專

2、門性機(jī)床。它能顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度。本課題設(shè)計(jì)的程控銑鉆專用機(jī)床用來加工汽車空調(diào)壓縮機(jī)內(nèi)的活塞零件，是為銑削活塞零件兩端面和鉆削兩端面中心孔兩道工序而設(shè)計(jì)的專用機(jī)床。由于零件的形狀較為復(fù)雜，在通用夾具裝夾中不宜加工，設(shè)計(jì)了專門的鼓輪夾具。本課題的設(shè)計(jì)中介紹了加工此類零件的專用機(jī)床的發(fā)展過程，以及發(fā)展前景。對(duì)本設(shè)計(jì)中的程控銑鉆機(jī)床的加工示意圖，以及機(jī)床的總體設(shè)計(jì)進(jìn)行了說明，對(duì)銑削部分的傳動(dòng)設(shè)計(jì)以及對(duì)應(yīng)的后支撐座進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。分析了銑削部分設(shè)計(jì)的步驟，可行性，優(yōu)缺點(diǎn)等。并且對(duì)本機(jī)床中比較有特色的鼓輪夾具進(jìn)行了說明。為了提高加工效率和機(jī)床的利用率，特地安排兩道工序在一臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行

3、加工，同時(shí)兩端面同時(shí)加工。并通過對(duì)鼓輪夾具的旋轉(zhuǎn)行程的控制，達(dá)到半自動(dòng)化加工的目的。關(guān)鍵詞： 銑削 鉆削 鼓輪 專用機(jī)床abstractthe special purpose machine processes some kind of specific components, completes certain specific working procedures the technicality engine bed. it can obviously enhance the labor productivity, reduces the labor intensity effectiv

4、ely. this topic design program control mill drills the special purpose machine to use for to process in the automobile air conditioning compressor the piston components, is and drills for the milling piston components two end surfaces truncates the special purpose machine which two end surface cente

5、r bore two working procedures design. because the components shape is complex, clamps in the general jig attire processes not suitably, has designed the special drum wheel jig.in this topic design introduced processes this kind of components the special purpose machine developing process, as well as

6、 prospects for development. drills the engine bed to in this design program control mill the processing schematic drawing, as well as the engine bed system design has carried on showing, has carried on the detailed introduction to the milling part transmission design as well as the corresponding aft

7、er support abutment. has analyzed the milling part design step, the feasibility, the good and bad points and so on. and the comparison had the characteristic drum wheel jig to this engine bed in to carry on the explanation. in order to enhance the processing efficiency and the engine bed use factor,

8、 arranges two working procedures to carry on the processing especially on an engine bed, simultaneously two end surfaces also process. and through to the drum wheel jig revolving traveling schedule control, achieves the semiautomatic processing the goal.keywords: milling drills truncates drum wheel

9、dedicated machine tools目 錄摘 要iabstractii第1章 緒論11.1 金屬切削機(jī)床及其重要地位11.2 我國(guó)機(jī)床工業(yè)的狀.21.3 專用機(jī)床概述3第2章 總體方案設(shè)計(jì)12.1 工藝方案的制定1 2.2 機(jī)床總體方案的確定1第3章 13.1 1結(jié) 論2參考文獻(xiàn)3附錄14附錄25致謝6第1章 緒論1.1 金屬切削機(jī)床及其重要地位一金屬切削機(jī)床概述 金屬切削機(jī)床是用切削，特種加工等加工方法加工金屬工件，使之獲得所要求的幾何形狀，尺寸精度和表面質(zhì)量的機(jī)器。在金屬切削加工過程中，刀具和工件之間需要有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相對(duì)位置，合適的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。所有這些都是由金屬切削

10、機(jī)床來實(shí)現(xiàn)。因此，機(jī)床是進(jìn)行金屬切削加工的重要設(shè)備。在現(xiàn)代化機(jī)械制造工業(yè)中，被加工工件，特別是精密零件的最終形狀，尺寸以及表面粗糙度，主要是借助金屬切削機(jī)床的加工來完成的。因此，金屬切削機(jī)床是現(xiàn)代化工業(yè)，尤其是基礎(chǔ)工業(yè)的主要設(shè)備。二金屬切削機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位機(jī)械工業(yè)肩負(fù)著為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門提供先進(jìn)技術(shù)裝備的重要任務(wù)，而機(jī)床工業(yè)則是機(jī)械工業(yè)的重要組成部分，是為機(jī)械工業(yè)提供先進(jìn)加工技術(shù)和裝備的“工作母機(jī)”工業(yè)。機(jī)床的擁有量，產(chǎn)量，品種和質(zhì)量以及先進(jìn)程度，是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。因此，機(jī)床工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位。機(jī)床的“工作母機(jī)”的屬性，決定了它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的關(guān)系。機(jī)

11、床工業(yè)可以生產(chǎn)出各種各樣的基礎(chǔ)機(jī)械產(chǎn)品，專用設(shè)備，以及各種先進(jìn)的產(chǎn)品。機(jī)床工業(yè)能為能源，交通，農(nóng)業(yè)，冶金，電子，軍事工業(yè)以及航空航天等各行各業(yè)提供先進(jìn)的制造技術(shù)與優(yōu)質(zhì)高效的工藝裝備，從而推動(dòng)這些工業(yè)的發(fā)展。機(jī)床工業(yè)對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的發(fā)展，對(duì)社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展有著重要的意義。1.2 機(jī)床發(fā)展概況和我國(guó)機(jī)床工業(yè)的現(xiàn)狀一機(jī)床發(fā)展概況機(jī)床的發(fā)展，是隨著社會(huì)的發(fā)展而發(fā)展的。國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)的發(fā)展都依賴于機(jī)床工業(yè)的發(fā)展，反過來現(xiàn)實(shí)中存在的問題又促進(jìn)了機(jī)床工業(yè)的發(fā)展。從內(nèi)部角度來說，機(jī)床的結(jié)構(gòu)與性能的矛盾不斷的產(chǎn)生與不斷的解決，促進(jìn)了機(jī)床工業(yè)的發(fā)展。這些內(nèi)外部的因素促使機(jī)床的性能不斷提高。社會(huì)和生產(chǎn)的發(fā)展

12、對(duì)機(jī)床的性能提出越來越高的要求。如提高加工生產(chǎn)率，提高對(duì)加工工件的精度，降低加工成本，縮短加工周期。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)向多樣化，個(gè)性化，柔性化發(fā)展，對(duì)加工各種工件提出更加苛刻的要求。另一方面，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，如計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，以及新材料的應(yīng)用等為機(jī)床工業(yè)的快速發(fā)展創(chuàng)造了條件。機(jī)床的性能是由機(jī)床的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，故性能要求的提高使機(jī)床原來的機(jī)構(gòu)不能適應(yīng)，這就促使機(jī)床結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。反過來，機(jī)床機(jī)構(gòu)的發(fā)展又促使機(jī)床性能的進(jìn)一步完善和提高。機(jī)床性能的再提高對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)提出了新要求。這樣，機(jī)床的結(jié)構(gòu)和性能之間不斷地演變，派生，向前發(fā)展，形成了產(chǎn)品品種多，規(guī)格全的機(jī)床體系。二我國(guó)機(jī)床工業(yè)現(xiàn)狀我國(guó)的機(jī)床工業(yè)是在解放后

13、逐步建立起來的，從無到有，從小到大不斷地發(fā)展壯大，已形成了布局比較合理，結(jié)構(gòu)比較完整的機(jī)床工業(yè)體系?，F(xiàn)在，我國(guó)機(jī)床的擁有量和產(chǎn)量都已經(jīng)進(jìn)入世界前列，機(jī)床產(chǎn)品的品種和質(zhì)量也有了很大的發(fā)展和提高。目前，我國(guó)的機(jī)床制造廠家遍及全國(guó)。引進(jìn)技術(shù)，合資生產(chǎn)也越來越廣泛，我國(guó)許多機(jī)床產(chǎn)品的性能已經(jīng)接近或達(dá)到世界先進(jìn)水平。一些綜合實(shí)力較強(qiáng)的機(jī)床廠家的先進(jìn)產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。一批綜合性的機(jī)床研究所，以及各種專業(yè)機(jī)床研究所和相關(guān)高等院校，開展了大量的機(jī)床工業(yè)的基礎(chǔ)研究，并且在許多關(guān)鍵技術(shù)和新產(chǎn)品研究上屢有突破。這些研究單位并積極促進(jìn)科技成果的商業(yè)化產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)變。改革開放以來，各機(jī)床生產(chǎn)廠家和機(jī)床技術(shù)研究單位積極參

14、與國(guó)際學(xué)術(shù)技術(shù)交流。最近兩年，我國(guó)機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)積極走出國(guó)門，除了通常的技術(shù)合作，還不斷收購國(guó)外有技術(shù)實(shí)力的機(jī)床制造企業(yè)。大連機(jī)床廠，秦川機(jī)床，沈陽機(jī)床集團(tuán)等都收購了歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)床企業(yè)，也間接擁有了先進(jìn)的技術(shù)，這都促進(jìn)我國(guó)機(jī)床工業(yè)迅速發(fā)展，使我國(guó)機(jī)床制造行業(yè)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。1.3 專用機(jī)床概述專用機(jī)床是加工某種特定零件，完成某些特定工序的專門性機(jī)床。專用機(jī)床區(qū)別于普通機(jī)床的最基本的特點(diǎn)就是它為某一固定工序服務(wù)的。因此，專用機(jī)床又可以廣義地稱為工藝設(shè)備。它包括具有通用部件的組合機(jī)床。專用機(jī)床有利于實(shí)現(xiàn)單機(jī)的自動(dòng)化，組成自動(dòng)生產(chǎn)線。這能夠極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。隨著生產(chǎn)的發(fā)展

15、和自動(dòng)化水平的提高，專用機(jī)床在生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛。因?yàn)閷Ｓ脵C(jī)床的加工對(duì)象多種多樣，專用機(jī)床不可能由機(jī)床生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，只能有使用單位根據(jù)自己生產(chǎn)的具體需要自行設(shè)計(jì)，所以專用機(jī)床的先進(jìn)程度以及種類形式和規(guī)格，都取決于生產(chǎn)和工藝的需要。根據(jù)要加工的工件的形狀和加工精度，并考慮到加工效率和經(jīng)濟(jì)性，制定合理的工藝，才能設(shè)計(jì)出合適的專用機(jī)床。 專用機(jī)床的總體布局需要按照簡(jiǎn)單，合理，經(jīng)濟(jì)的原則，制定一種實(shí)現(xiàn)加工要求的方案。它基本上有工藝方法，運(yùn)動(dòng)分配，工件尺寸，重量，精度，表面粗糙度以及生產(chǎn)效率等因素決定。1. 保證工藝方法所要求的工件與刀具之間的相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)。2. 保證機(jī)床具有與所要求的加工精度

16、相適應(yīng)的剛度，抗震性等各方面的要求。3. 保證機(jī)床使用方便，便于工人操作，調(diào)整，檢修等。4. 要求機(jī)床的經(jīng)濟(jì)效益較好。盡量做到造型美觀。第2章總體方案設(shè)計(jì)2.1工藝方案的制定一. 零件圖分析待加工零件為汽車空調(diào)壓縮機(jī)活塞件，是斜板式汽車空調(diào)壓縮機(jī)中最主要的零件。由于是斜板式壓縮機(jī)活塞零件，工件形狀比較復(fù)雜，而且要達(dá)到大批量生產(chǎn)的要求，故可采用金屬型鑄造方法鑄造出毛坯。該零件的材料為日本的ac88-t6，這種材料類似于我國(guó)的材料zalsipmg,是一種鑄鋁零件，強(qiáng)度，硬度比普通鋼要低，散熱的條件比普通鋼好，可切削性也比較好。根據(jù)給定的零件圖可知，該零件加工要求比較高，最高精度達(dá)到6級(jí)，這是因?yàn)榛?/p>

17、塞件是空調(diào)壓縮機(jī)的重要零件?？照{(diào)壓縮機(jī)工作過程中主要靠活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。所以活塞零件的加工精度直接決定了壓縮機(jī)的性能。由于是鑄鋁制造的毛坯，因此不能采用磨削加工的方法。為了達(dá)到加工要求，可以采用粗車，精車，粗銑，精銑的加工方法得以實(shí)現(xiàn)。分析零件圖，需要加工的表面有：兩端面：表面粗糙度為1.6 ，軸向距離為73.160.023，精度等級(jí)為8級(jí)； 鉆直徑為2的中心孔，為以后加工定位；活塞兩端部圓柱面：要求保證直徑為 ，精度等級(jí)為6級(jí)，并要求與中心孔軸線保持同軸度 0.03mm，圓度和同軸度均為0.011mm,并有r0.3以及0.345的倒角，而且表面粗糙度為1.6 ；兩端部槽：要求保證正確的槽形，

18、表面粗糙度為0.8，兩個(gè)徑向尺寸為mm， mm ，精度等級(jí)為6級(jí)，兩個(gè)軸向尺寸為0.25mm，mm ，精度等級(jí)為10級(jí)，并同時(shí)保證槽部靠近端部的側(cè)面與端面的距離為1.4+0.125mm,精度等級(jí)保證12級(jí)。端部槽內(nèi)溝槽：保證正確的溝槽形狀，周向尺寸以及正確的位置，主要尺寸參數(shù)有槽徑 34.5mm，齒節(jié)為24牙/寸，以及尺寸為0.07， ；兩個(gè)內(nèi)部的球窩：保證球窩的直徑為 ，其球心連線即為基準(zhǔn)，與中心線軸線同軸，球心軸向距離為30.03mm，用直徑為的測(cè)定鋼球檢測(cè)時(shí)，接觸面積達(dá)到70%以上，并保證活塞中心與球窩中心的同軸度在 0.02以內(nèi)，球窩內(nèi)表面粗糙度為0.8 ；兩端部?jī)?nèi)側(cè)的凹槽：保證凹槽的

19、形狀，半徑為r27.6mm，圓心在活塞對(duì)稱面內(nèi)，與中心孔周向的距離為38.08mm，并且在與之平行的軸上。保證兩端部加工溝槽后寬度為 ；圓弧面： 保證與兩端部的內(nèi)側(cè)面的凹槽圓心相同，半徑為 45.90.05mm，表面粗糙度為3.2，精度等級(jí)為10級(jí)，并要求倒角r2的圓角。 三種規(guī)格的零件，加工位置均為上述要加工的部位，只是尺寸參數(shù)不同，加工過程中都是一樣的。在設(shè)計(jì)的專用機(jī)床上加工過程中沒有什么區(qū)別。因此，在以后的分析中，僅以上述描述的規(guī)格零件為例，進(jìn)行分析。其他尺寸的零件不在分析。二.毛坯的選擇生產(chǎn)這種汽車空調(diào)壓縮機(jī)的活塞零件的數(shù)量是很大的，因此要求的生產(chǎn)率比較高，屬于大批量生產(chǎn)。由于生產(chǎn)規(guī)模

20、較大，可采用高精度高生產(chǎn)率的毛坯制造方法。雖然初始投資較高，但因?yàn)樯a(chǎn)規(guī)模大，分?jǐn)偟矫總€(gè)零件上的成本并不高。這樣即可以節(jié)約原材料，又可以大大減輕機(jī)械加工過程中的勞動(dòng)量。同時(shí)，因?yàn)槊髦圃炀雀撸梢院?jiǎn)化工藝和工藝加工設(shè)備，從而降低生產(chǎn)中的總成本?；钊慵慕Y(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜，其工作性能對(duì)壓縮機(jī)的工作起著決定性作用。又因?yàn)榛钊慵墓ぷ鳝h(huán)境比較特殊，有高壓，而且要求密封性較好，這決定了零件的強(qiáng)度要求較高，其非加工表面要求的精度也要比較高?？紤]到以上諸多因素，可以采用金屬型壓模鑄造的方法制造毛坯，使之滿足各項(xiàng)要求，使以后的加工過程比較容易，而且可以使總體效果比較好。三定位基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)的選擇兩端面

21、的加工的粗基準(zhǔn)以兩端面互為基準(zhǔn)，加工出中心孔后粗基準(zhǔn)與精基準(zhǔn)相同。 精基準(zhǔn)的選擇根據(jù)精基準(zhǔn)的選擇中基準(zhǔn)重合和同一的原則，由于柱面上的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)均為中心孔的軸線，因此也可以選擇中心孔的軸線為圓柱型的活塞零件上各加工表面的精基準(zhǔn)。對(duì)于球窩內(nèi)表面以及圓弧面部分，軸向尺寸可以以活塞零件的軸向?qū)ΨQ面為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，但是該對(duì)稱面實(shí)際上并不存在，因此，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)無法重合。在此，以活塞零件的兩端面為精基準(zhǔn)。四主要加工表面加工方法的選擇 兩端面：表面粗糙度要求比較高，可以選擇粗銑，精銑加工，并采用兩組合刀同時(shí)加工兩端面。 中心孔：使用標(biāo)準(zhǔn)中心孔鉆頭鉆削加工。 活塞兩端部圓柱面：選用粗車后精車的加工方法，可保證

22、尺寸精度和表面粗糙度。 兩端部槽：使用成形車刀進(jìn)行加工，先粗車后精車。 兩端部槽內(nèi)溝槽：采用滾齒法進(jìn)行加工。 兩個(gè)內(nèi)部的球窩：使用成型銑刀進(jìn)行加工，先粗銑后精銑，可滿足加工要求。 兩端部?jī)?nèi)側(cè)的凹槽：使用銑刀進(jìn)行加工，先粗銑后精銑。圓弧面：由于形狀比較復(fù)雜，使用成型銑刀進(jìn)行加工，先粗銑后精銑，可滿足加工要求。 五工藝過程和工藝簡(jiǎn)圖的確定通過分析和比較各方案，確定活塞零件的加工工序如下，并制定出各工序的加工示意圖。工序一：銑兩端面，鉆中心孔粗銑，精銑，鉆中心孔在不同工位上進(jìn)行，兩端面的粗銑，精銑使用組合銑刀同時(shí)進(jìn)行。保證尺寸73.160.023，中心孔為a型，d=2,使用程控銑鉆削專用機(jī)床，專用夾

23、具進(jìn)行加工。（工序圖如圖1）。 圖1 工序一工序二：車圓柱臺(tái)肩，在兩端部進(jìn)行倒角，車兩端部的溝槽，以及溝槽內(nèi)的沉槽，并進(jìn)行滾花操作。車削臺(tái)肩時(shí)，先粗車后精車，保證尺寸 ，保證外圓圓度，圓柱度為0.011mm，車溝槽以及溝槽內(nèi)的沉槽時(shí)，使用成形車刀先粗車后精車保證尺寸為1.40.125，以及直徑尺寸 ， ， 滾花在 34.5的槽徑處，齒節(jié)為24節(jié)/寸，深0.07，寬 ，在專用機(jī)床上進(jìn)行加工，使用頂尖裝夾工件（工序圖如圖2）。工序三：銑削圓弧面和兩端部?jī)?nèi)側(cè)面的沉槽使用成形銑刀進(jìn)行加工，先粗銑后精銑，保證正確的形狀，要求銑削兩個(gè)位置的圓弧面的半徑分別為r45.90.023，r27.6，并且端部尺寸為

24、 ，在專用機(jī)床上進(jìn)行加工，使用頂尖裝夾工件（工序圖如圖3）。工序四：銑兩個(gè)內(nèi)部的球窩使用專用的球頭銑刀進(jìn)行銑削，先粗銑后精銑，并且在加工后使用直徑為 13.490.01mm的檢測(cè)鋼球進(jìn)行檢測(cè)，保證加工后尺寸為28.310.011mm，ra0.4，并且球窩中心線與中心孔軸線的同軸度為 0.02，在專用機(jī)床上進(jìn)行加工，使用頂尖裝夾工件（工序圖如圖4）。 圖2 工序二 圖3 工序三工序五：去毛刺 在專用機(jī)床上進(jìn)行加工，使用頂尖裝夾工件（工序圖如圖5）。工序六：清洗，檢驗(yàn) 在普通清洗機(jī)中進(jìn)行清洗，并在此后進(jìn)行檢驗(yàn)。 圖4 工序四 圖5 工序五2-2 機(jī)床總體方案的確定本次設(shè)計(jì)的課題是程控銑鉆專用機(jī)床的

25、設(shè)計(jì)，用于完成活塞零件的加工中的第一道工序。主要是加工活塞的兩個(gè)端面，和在兩個(gè)端面上鉆中心孔。一 工序分析所加工零件的工序安排已經(jīng)在前面有詳細(xì)敘述，現(xiàn)在僅就本課題所涉及的第一道工序進(jìn)行說明。該零件的材料為日本的ac88-t6，這種材料類似于我國(guó)的材料zalsipmg,是一種鑄鋁零件，強(qiáng)度，硬度比普通鋼要低，散熱的條件比普通鋼好，可切削性也比較好。本課題設(shè)計(jì)的專用機(jī)床是使用銑削的方法完成兩端面的加工，使用中心孔鉆完成鉆中心孔的加工。為提高加工效率，采用粗銑，精銑同時(shí)進(jìn)行，并使用鼓輪作夾具，一次裝夾三個(gè)工件，同時(shí)進(jìn)行加工。工件先進(jìn)行粗銑，然后隨鼓輪旋轉(zhuǎn)一定角度，轉(zhuǎn)換工位進(jìn)行精銑，再旋轉(zhuǎn)一定角度，進(jìn)

26、行鉆中心孔的加工，最后旋轉(zhuǎn)到指定位置，鼓輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，卸下工件。這很大的提高了工作效率。工序圖如圖一所示。二 機(jī)床總體布局的要求機(jī)床總體布局是指確定機(jī)床的組成部件以及其在整臺(tái)機(jī)床中的位置安排。包括：各部件的位置和運(yùn)動(dòng)方向的配置，主軸軸向的配置，操作部件的位置安排等。合理的機(jī)床布局應(yīng)考慮以下基本要求：1. 保證給定的工藝過程及要求（對(duì)于組合機(jī)床，還應(yīng)滿足參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的要求），最大限度地考慮機(jī)床部件的通用化。2. 保證機(jī)床的剛度，精度，抗震性和穩(wěn)定性，力求減輕機(jī)床重量。3. 保證機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且盡量采用比較短的傳動(dòng)鏈，以提高傳動(dòng)精度和效率。4. 保證良好的加工工藝性，以便于機(jī)床的加工和裝配。5.

27、保證生產(chǎn)過程中的安全性，并盡量考慮人體工學(xué)因素，便于機(jī)床的操作，調(diào)整和維修。6. 對(duì)于生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度較高的機(jī)床，應(yīng)盡量力求便于自動(dòng)上.下料或把專用機(jī)床納入自動(dòng)生產(chǎn)線，并便于排除加工過程中產(chǎn)生的金屬切屑等雜物。7. 在保證滿足加工要求的前提下，應(yīng)盡量減小專用機(jī)床的外形尺寸，以減少占地面積。8. 在保證滿足前面各條要求的前提下，盡量使設(shè)計(jì)的機(jī)床外形美觀，大方。三. 機(jī)床總體布局的影響因素影響機(jī)床總體布局的因素有很多。表面形成運(yùn)動(dòng)對(duì)機(jī)床的布局有很大影響。不同形狀的加工表面往往采用不同的刀具來加工，從而表面形成運(yùn)動(dòng)的形式和數(shù)目就不同，并會(huì)使機(jī)床的總體布局出現(xiàn)差別。而且工序的集中分散程度以及機(jī)床的

28、萬能性要求不同，機(jī)床的布局也不一樣。因此，工件的表面形成運(yùn)動(dòng)是決定機(jī)床布局的決定性因素。本課題設(shè)計(jì)的機(jī)床已經(jīng)明確了加工工藝，所以表面形成運(yùn)動(dòng)也已經(jīng)確定下來。機(jī)床運(yùn)動(dòng)的分配也會(huì)影響機(jī)床的布局。在分配機(jī)床的運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要考慮以下幾個(gè)方面：（1）移動(dòng)部件的重量要輕。在其他條件相同的條件下，移動(dòng)部件的重量越小，所需電機(jī)的功率越小。為簡(jiǎn)化傳動(dòng)，應(yīng)將運(yùn)動(dòng)分配給重量較小的執(zhí)行件。（2）應(yīng)有利于提高加工精度。（3）應(yīng)有利于提高機(jī)床的剛度，縮小占地面積。工件的尺寸，重量和形狀也會(huì)對(duì)機(jī)床的布局產(chǎn)生影響。此外機(jī)床的振動(dòng)，噪音，熱變形也會(huì)對(duì)其布局有影響。生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)率的要求將影響機(jī)床的主軸數(shù)目，刀架形式，自動(dòng)化程度，

29、排屑和裝卸方便程度等，從而導(dǎo)致機(jī)床布局的不同。此外機(jī)床布局中必須考慮人的因素，即必須滿足工效學(xué)提出的要求。要減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，為操作者提供舒適的工作條件，以保證操作者的身體健康，提高工作效率。如果采用模塊化設(shè)計(jì)，還要考慮模塊化設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)床布局的影響。四.總體方案的確定 具體到本設(shè)計(jì)的程控銑鉆專用機(jī)床，需要考慮到銑削加工以及鉆削加工的要求。鉆床類機(jī)床的布局主要考慮工件的性質(zhì)，機(jī)床的萬能性和精度要求，以及生產(chǎn)率的要求。對(duì)于專用機(jī)床來說，重點(diǎn)考慮工件的形狀，大小和生產(chǎn)效率的影響。對(duì)本設(shè)計(jì)來說，因?yàn)闉閷Ｓ脵C(jī)床，同時(shí)考慮的因素更多，而中心孔的加工，加工方法比較單一，通常只能采用鉆削加工來完成。單純考慮

30、鉆削，也不能有效的提高工作效率，連加工要求的任務(wù)都不能完成。對(duì)銑床來說，需要考慮的因素比較多。如工件的大小，重量和形狀，尤其時(shí)加工表面對(duì)機(jī)床的布局有很大影響，甚至可以決定機(jī)床的類型。機(jī)床的萬能性同樣對(duì)布局有影響，因?yàn)闄C(jī)床的萬能性可以影響機(jī)床的調(diào)整運(yùn)動(dòng)。比如本設(shè)計(jì)中的專用機(jī)床，是用來銑削活塞零件的兩個(gè)端面，所以機(jī)床的布局對(duì)工件高度的適應(yīng)性要求不高，主軸箱可以不作上下調(diào)整。機(jī)床的剛度和抗振性的要求。銑削是斷續(xù)切削，因切削力不斷變化而產(chǎn)生的振動(dòng)較大。因此布局應(yīng)考慮機(jī)床的剛度應(yīng)如何加強(qiáng)。本設(shè)計(jì)中采用機(jī)床主軸箱的銑刀軸加強(qiáng)剛性，并且后支撐座也進(jìn)行了優(yōu)化。對(duì)本設(shè)計(jì)來說，因?yàn)闉閷Ｓ脵C(jī)床，同時(shí)考慮的因素更多。

31、根據(jù)加工工藝大致確定了機(jī)床布局的一部分。如采用鼓輪作夾具，為達(dá)到加工效率的要求，使鼓輪同時(shí)裝夾三個(gè)工件，并且兩個(gè)端面同時(shí)加工，這都決定了機(jī)床布局中，應(yīng)以鼓輪為中心，以鼓輪裝夾的工件的位置以及加工要求出發(fā)。因?yàn)楣ぜ募庸すば蚴窍冗M(jìn)行粗銑，再進(jìn)行精銑，最后鉆中心孔，所以安排粗銑刀以及粗銑刀軸在鼓輪的上面，而精銑刀以及精銑刀軸在鼓輪的下面，在此之后，才安排鉆削加工的主軸，在下面偏前，最后再旋轉(zhuǎn)一定角度，鼓輪停止，裝上待加工的工件，卸下已加工完畢的工件。所以綜合考慮以上要求，程控銑鉆專用機(jī)床的總體布局如圖所示。1.床身 2.主軸箱 3.粗銑刀 4.鼓輪 5.支撐架 6.手輪 7.鉆頭 8.精銑刀三.機(jī)

32、床總體布局的說明 本課題設(shè)計(jì)的程控銑鉆專用機(jī)床，主要為床身，進(jìn)給箱，主軸箱，夾具（鼓輪部分），托架（刀桿支撐座）五大部分。其中床身內(nèi)安裝有電機(jī)和進(jìn)給箱，主軸箱和刀桿支撐座安裝在床身上，進(jìn)給箱通過一根斜軸和錐齒輪把運(yùn)動(dòng)傳遞給鼓輪軸部分。主軸箱內(nèi)安裝有銑刀的傳動(dòng)軸和鉆中心孔的傳動(dòng)軸。具體到我設(shè)計(jì)的部分為銑削傳動(dòng)設(shè)計(jì)和銑刀支撐架設(shè)計(jì)。 機(jī)床傳動(dòng)過程中運(yùn)動(dòng)的分配比較特別。為了簡(jiǎn)化機(jī)床的傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)，提高加工精度，并且滿足高效率.大批量生產(chǎn)的需要，本機(jī)床的銑刀設(shè)計(jì)繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)通過鼓輪傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，鉆頭繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)沿軸向移動(dòng)，進(jìn)行鉆中心孔的加工。其中動(dòng)力配置設(shè)計(jì)安排了三個(gè)電機(jī)。其中進(jìn)給箱部分一個(gè)電

33、機(jī)，帶動(dòng)鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)。銑削部分一個(gè)電機(jī)，完成粗銑和精銑的操作。鉆削部分一個(gè)電機(jī)，用于完成鉆中心孔的操作。 機(jī)床的傳動(dòng)形式的分配：加工此類活塞零件，機(jī)床的運(yùn)動(dòng)形式可采取多種樣式。但傳動(dòng)形式的不同會(huì)產(chǎn)生效率，經(jīng)濟(jì)性，加工精度的不同?？紤]到本課題設(shè)計(jì)的專用機(jī)床的加工任務(wù)，加工零件的要求精度，以及加工批量的要求，本機(jī)床采用機(jī)械傳動(dòng)的形式。 機(jī)床的支撐形式：因?yàn)樵O(shè)計(jì)的機(jī)床需要完成粗銑，精銑，和鉆中心孔的加工，而且考慮到工件裝夾在鼓輪上，并且是安裝多件工件，工件隨鼓輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，加工過程中是多件工件同時(shí)加工，工位的不同完全有鼓輪的旋轉(zhuǎn)決定的，而安裝銑刀的刀桿軸在固定位置轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆頭也只是在固定的位置運(yùn)動(dòng)。所以機(jī)床

34、的總體采用臥式支撐，即采用一字型布局。第三章 程控銑鉆機(jī)床銑削部分的總體設(shè)計(jì)3-1 傳動(dòng)方案的擬定 機(jī)器一般有原動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)裝置，和工作機(jī)三部分組成。在本課題的設(shè)計(jì)中，原動(dòng)機(jī)的選擇比較狹窄，所以本設(shè)計(jì)中選擇最普遍使用的電動(dòng)機(jī)。傳動(dòng)裝置的選擇有多種。由于本設(shè)計(jì)的專用機(jī)床加工的零件安裝在鼓輪上，尺寸較大。傳動(dòng)裝置為帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)，工作機(jī)為兩個(gè)組合的三面刃銑刀。傳動(dòng)裝置在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并藉以改變運(yùn)動(dòng)的形式，速度大小和轉(zhuǎn)矩大小。傳動(dòng)裝置一般分為傳動(dòng)件（齒輪傳動(dòng)，蝸桿傳動(dòng)，帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)等）和支撐件（軸，軸承，機(jī)體等）兩部分。它的重量和成本在機(jī)器中占有很大比重，其性能和質(zhì)量對(duì)機(jī)器的工

35、作影響很大。 滿足工作機(jī)性能的傳動(dòng)方案，可以由不同傳動(dòng)結(jié)構(gòu)類型以不同的組合形式和布置順序組成。合理的方案應(yīng)保證工作可靠，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，加工方便，成本低廉，傳動(dòng)效率高和使用維護(hù)便利。一種方案要同時(shí)滿足這些要求往往是困難的，因此在設(shè)計(jì)過程中要保證重點(diǎn)要求。 綜合考慮銑削部分的工作加工要求和夾具體（鼓輪部分）的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，銑削部分的傳動(dòng)裝置由帶傳動(dòng)和二級(jí)齒輪傳動(dòng)組成，粗銑和精銑均如此，區(qū)別僅在于銑削的速度不同。這樣，在二件的一次裝夾中，就可以完成工件的粗加工和精加工，加工效率較高。傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖如圖7 圖 7 傳動(dòng)方案圖 該方案的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承載能力強(qiáng)，適用于高速切削狀況，傳動(dòng)化恒定，外廓尺寸小

36、，工作可靠，效率高壽命長(zhǎng)，基本上滿足了加工要求。3-2銑削基本參數(shù)的確定一.銑刀的選擇： 銑刀的類型：直齒的三面刃銑刀 銑刀的材料：高速鋼 銑刀的直徑：200mm 銑刀的齒數(shù)：40 粗銑和精銑都是各由兩個(gè)三面刃銑刀組合成組合銑刀，同時(shí)加工活塞的兩個(gè)端面。二.精銑的銑削參數(shù)查手冊(cè)可以知道：每齒進(jìn)給量a：0.06mm/z銑削深度a：0.1mm計(jì)算銑削速度的公式：v=k：銑削條件改變時(shí)銑削速度修正系數(shù)，取k=1t：銑刀耐用度，t=180查手冊(cè)得各個(gè)系數(shù)，帶入公式，得三.粗銑的銑削參數(shù) 由于精銑，粗銑均用同一鼓輪作夾具，根據(jù)切削速度，加工工時(shí)的要求，精，粗銑應(yīng)與鼓輪的轉(zhuǎn)速相協(xié)調(diào)。因此，精銑參數(shù)確定后，

37、應(yīng)根據(jù)鼓輪的運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定粗銑的銑削參數(shù)。 精銑與粗銑時(shí)銑刀轉(zhuǎn)速不一樣，相對(duì)于進(jìn)給位移量成一定比例，工進(jìn)轉(zhuǎn)速相同，則有 每齒進(jìn)給量a：0.07mm/z銑削深度a：1.82mm 綜上所述，粗銑，精銑的銑削參數(shù)如下： 粗銑精銑銑刀直徑do/mm200200銑刀齒數(shù)z4040每齒進(jìn)給量a0.07mm/z0.06mm/z銑削深度a1.82mm0.1mm銑削速度v/m/s2.252.26 表1 銑削參數(shù)表3-3加工示意圖的確定本課題設(shè)計(jì)的程控銑鉆專用機(jī)床，主要為提高加工效率，設(shè)計(jì)的鼓輪同時(shí)裝夾四件工件，粗銑，精銑，鉆中心孔對(duì)不同的工件同時(shí)進(jìn)行。對(duì)于一件工件來說，在一個(gè)位置裝夾，然后旋轉(zhuǎn)一定角度進(jìn)行粗銑加工

38、，再旋轉(zhuǎn)一定角度進(jìn)行精銑加工，再旋轉(zhuǎn)一定角度，定位后進(jìn)行鉆中心孔的操作。最后在某個(gè)位置卸下.加工好的零件，并且放入另一個(gè)待加工的毛坯件。 可根據(jù)結(jié)構(gòu)確定鉆中心孔的位置與豎直平面成30度的夾角。其中，豎直平面通過鼓輪中心，加工示意圖如圖八所示。 圖 8 加工示意圖鼓輪的外徑由結(jié)構(gòu)確定。為了便于銑刀的安裝，鼓輪上銑出一段半徑為r 100的圓弧缺口。3-4 電動(dòng)機(jī)的選擇一. 選擇電動(dòng)機(jī)的類型 按照工作要求和條件，選擇三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380v，y2 型。二. 選擇電動(dòng)機(jī)的容量1. 銑削力，扭矩和銑削功率的計(jì)算計(jì)算公式：銑削力 扭矩 m=粗銑: 粗銑功率：精銑： 精銑功率：銑削總功率

39、：2.電動(dòng)機(jī)的容量由電動(dòng)機(jī)至銑刀的傳動(dòng)總效率為：式子中，分別為帶傳動(dòng)，軸承，齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率，取0.960.98，0.97（齒輪傳動(dòng)精度為8級(jí)，不包括軸承的效率），可得： 所以電動(dòng)機(jī)所需要的工作功率：綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸，重量，價(jià)格和帶傳動(dòng)以及齒輪副的傳動(dòng)比，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為系列的100l6型，其主要性能參數(shù)如下表二：型號(hào)額定功率（kw）滿載時(shí)起動(dòng)電 流起動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速（r/min）電流(a)效率(%)功率因素額定電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩-100l-61.59403.9777.50.74602.02.0表2 電動(dòng)機(jī)性能表 3-5 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比一. 粗銑部分傳動(dòng)

40、比的分配分配傳動(dòng)比，既各級(jí)傳動(dòng)化如何取值，是設(shè)計(jì)中的重要問題。傳動(dòng)化分配得合理，可以使傳動(dòng)裝置獲得較小的外廓尺寸或減輕重量，以實(shí)現(xiàn)降低成本或結(jié)構(gòu)緊湊的目的；也可以使傳動(dòng)零件獲得較底的周圍速度以減小動(dòng)載荷或降低傳動(dòng)精度的等級(jí)；還可以得到較好的潤(rùn)滑條件。分配傳動(dòng)比時(shí)應(yīng)考慮以下原則：（1） 各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比應(yīng)在合理范圍內(nèi)，不允許超出最大值，以符合各種傳動(dòng)形式的工作特點(diǎn)。（2） 應(yīng)注意使各級(jí)傳動(dòng)件尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱合理。（3） 盡量使傳動(dòng)裝置外廓尺寸緊湊或重量減少。（4） 盡量使大齒輪浸油深度合理。（5） 要考慮傳動(dòng)件間不會(huì)干涉碰撞。對(duì)于本機(jī)床的粗銑傳動(dòng)裝置：動(dòng)力機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為：n=940r/min銑

41、刀的轉(zhuǎn)速為：n=215r/min總傳動(dòng)化為：i=4.372分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)化i=ii式中i， i分別是帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)化。為使v帶傳動(dòng)外廓尺寸不至于過大，既取i=1.5則齒輪箱傳動(dòng)比i=2.915齒輪箱為二級(jí)齒輪傳動(dòng)，查手冊(cè)可以知道i=ii=20261.096=2.915i=2.66，i=1.096z=70，z=64，z=24二. 精銑部分傳動(dòng)比的分配 n=940r/min精銑刀轉(zhuǎn)速 n=250r/min總傳動(dòng)比：i=3.760齒輪箱傳動(dòng)比i=2.507i= i i=2.660.942=2.507其中i i所以z4=64, z5=60綜上所述，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)中的轉(zhuǎn)速，和銑刀的規(guī)格查出的

42、銑刀的轉(zhuǎn)速，再考慮到傳動(dòng)比分配的原則，確定出在主軸箱中，從軸到軸上的齒輪齒數(shù)分別為： z=70，z=64，z=24 z4=64, z5=603-6 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)一. 各軸的轉(zhuǎn)速 根據(jù)選定的電動(dòng)機(jī)的型號(hào)-100l-6（b35系列），其轉(zhuǎn)速為940 r/min，就可以確定軸的轉(zhuǎn)速，再根據(jù)前面確定的五根軸的各級(jí)傳動(dòng)比，以及各軸的傳動(dòng)關(guān)系（如前面主軸箱示意圖所示）計(jì)算出其余各軸的轉(zhuǎn)速。軸: n= 軸： n=軸： n=軸： n=軸： n=二各軸的輸入功率 根據(jù)選定的電動(dòng)機(jī)的型號(hào)-100l-6（b35系列），其功率為1.5kw，再根據(jù)帶傳動(dòng)的傳動(dòng)效率，0.96就可以確定軸的輸入功率，根據(jù)前

43、面確定的軸承，齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)效率0.98，0.97，以及各軸的傳動(dòng)關(guān)系（如前面主軸箱示意圖所示），結(jié)合已經(jīng)計(jì)算出的計(jì)算出軸的輸入功率，依次可以計(jì)算出軸，軸，軸，軸的轉(zhuǎn)速。 軸： p= 軸： p= p 軸： p= p 軸： p= p 軸： p= p三. 各級(jí)的輸入轉(zhuǎn)矩 根據(jù)選定的電動(dòng)機(jī)的型號(hào)-100l-6（b35系列），其功率為1.5kw，轉(zhuǎn)速為940r/min,由公式可得電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 再根據(jù)前面確定的五根軸的各級(jí)傳動(dòng)比，依次可以計(jì)算出軸，軸，軸，軸，軸的轉(zhuǎn)矩。 軸： t 軸： t= t 軸： tt 軸： tt 軸： tt運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果整理于下表：軸 號(hào)功率p（kw）轉(zhuǎn)矩t()轉(zhuǎn)速n

44、(r/min)輸入輸出輸入輸出電動(dòng)機(jī)軸1.5940軸1.3281.30158.9857.818215軸1.3831.35556.0654.94235.6軸1.441.4121.9621.50626.67軸1.3831.35556.0654.94235.6軸1.3281.30150.7149.70250表三 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)表3-7三角膠帶傳動(dòng)的計(jì)算和選定三角帶的選用應(yīng)保證有效的傳遞最大功率（不打滑）并且有足夠的使用壽命（一定的疲勞強(qiáng)度）。計(jì)算是按已知條件-傳遞的功率，主動(dòng)輪，被動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速和工作情況-確定帶輪直徑，中心矩，膠帶型號(hào)，長(zhǎng)度和根數(shù)及作用在支撐軸上的往向力。1. 確定計(jì)算功率n n=k（

45、kw）主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)的功率n=1.5kw工作情況系數(shù)k=1.2n=1.21.5=1.8 kw2. 三角帶的型號(hào)根據(jù)計(jì)算功率 n=1.8 kw和小帶輪的轉(zhuǎn)速n=940r/min查手冊(cè)可以知道選擇a帶。3. 確定帶輪的直徑d ，d小輪直徑d應(yīng)滿足：dd（mm）d為三角膠帶帶輪的最小計(jì)算直徑，d盡量選用較大的直徑，以減少膠帶的彎曲應(yīng)力，從而提高膠帶的使用壽命。取d=100mm選取d=140mm d=140mm大輪直徑d= d=i d=1.5140=210mm公式中n，n為小輪及大輪的轉(zhuǎn)速。4. 計(jì)算膠帶的轉(zhuǎn)速vv=（m/s）=6.89m/s5. 初定中心矩為a 兩輪的中心矩應(yīng)在a=（0.62）（d+

46、d）mm的范圍內(nèi)選定。中心矩過小時(shí)，膠帶短因而增加膠帶的單位時(shí)間彎曲次數(shù)，降低膠帶的壽命；反之，中心矩過大，在帶速較高時(shí)容易引起振動(dòng)。 取a=1（d+ d）=140+210=350mm6. 計(jì)算膠帶長(zhǎng)度l膠帶的長(zhǎng)度的按膠帶的截面中心層計(jì)算的。l=2 a+（d+ d）+（mm） =2 350+（140+210）+ =1253.3，mm查表得計(jì)算長(zhǎng)度l=1250mm，y=25mm帶標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算長(zhǎng)度 l= l+y=1257mm5. 計(jì)算膠帶的彎曲次數(shù)=10.8s40sm-帶輪的個(gè)數(shù)8. 計(jì)算實(shí)際中心矩a=（mm）公式中，a=2l（d+ d） =21275350 =1450.4a=360（mm）為了張緊和裝拆帶輪的需要，中心矩的最小調(diào)整范圍為：a既a。9. 定小帶輪的包角 =180 =180=168.812010. 單根v帶的基本額定功率