板材坡口機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計,板材,坡口機,總體,整體,結(jié)構(gòu)設(shè)計 編號： 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書 題 目： 板材坡口機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 院 （系）： 機電系 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及自動化 學(xué)生姓名： 楊素杰 學(xué) 號： 0953100117 指導(dǎo)教師單位： 桂林電子科技大學(xué) 姓 名： 桂慧 職 稱： 高級實驗師 題目類型：¨理論研究 ¨實驗研究 ¨工程設(shè)計 ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā) ¨應(yīng)用研究 2013年 5 月 1 日 （此頁打印在封面后面） 注：1、本任務(wù)書一式兩份，一份院或系留存，一份發(fā)給學(xué)生，任務(wù)完成后附在 說明書內(nèi) 2、任務(wù)書均要求打印，打印字體和字號按照《本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）統(tǒng)一格式的規(guī)定》執(zhí)行。 3、以下標題為四號仿宋體、加粗，正文中文用小四宋體，英文用小四Times New Roman，日期采用阿拉伯數(shù)字。 4、“一、畢業(yè)設(shè)計（論文）的內(nèi)容、要求”位于頁面最頂端，“任務(wù)下達時間”位于新頁面最頂端。 5、請不要修改 “任務(wù)下達時間”所在頁的內(nèi)容。 一、畢業(yè)設(shè)計（論文）的內(nèi)容 運用機械制造工藝的相關(guān)課程（機械設(shè)計、互換性與技術(shù)測量基礎(chǔ)、機械制圖、機械原理、理論力學(xué)、材料力學(xué)、工藝分析）的知識，結(jié)合生產(chǎn)實踐中學(xué)到的知識，獨立進行板材坡口機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，完成總裝圖的繪制，進行相關(guān)的理論計算。初步具備機械設(shè)計制造及分析的能力。 主要任務(wù)簡述： 1、進行板材坡口機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，完成總裝圖的繪制。進行相關(guān)的理論計算。 2、進行零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，選用零件的材料，繪制零件圖，標注尺寸和技術(shù)要求。 3、材料和熱處理工藝選用的原則。 4、主要零件加工應(yīng)采用的工藝路線及特點； 5、參數(shù)要求：銑削速度200mm/min 二、畢業(yè)設(shè)計（論文）的要求與數(shù)據(jù) 1、要求對型材的兩平行邊同時加工，銑削角度（5-20）°銑削速度200mm/min 2、型材尺寸200200-400400mm 最大長度6m 選用標準動力頭 學(xué)生要求： 就是刀具調(diào)角度那部分用差動齒輪手動調(diào)整角度? 跟銑刀聯(lián)接的軸做成空心軸?就想立銑那樣的 整體結(jié)構(gòu)不要太大?零件圖的粗糙度?基準?公差標的完整些?公差標上下偏差?不要標精度等級?差動齒輪?空心軸都要出零件圖?設(shè)計校核都要有? 用CAD2004出圖 板材不需要固定 淘寶上有那種坡口機的資料 我不要那種的 三、畢業(yè)設(shè)計（論文）應(yīng)完成的工作 1、畢業(yè)生完成2萬字左右的畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）； 2、非英語專業(yè)畢業(yè)生在畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中必須包括詳細的300-500個單詞的英文摘要； 3、非英語專業(yè)畢業(yè)生獨立完成與課題相關(guān)，不少于2萬字符的指定英文資料翻譯（附英文原文）； 4、各系各專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計具體要求完成的工作； 5、導(dǎo)師所指定的其它工作，所有畢業(yè)設(shè)計的工作量要滿足16周的工作量要求。 四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻 1. 范超毅.數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計. 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2007年 版社，2003． 2. 羅永順. 機床數(shù)控化改造技術(shù). 北京：機械工業(yè)出版社，2007年 3. 朱曉春. 數(shù)控技術(shù). 北京：機械工業(yè)出版社，2001 4. 關(guān)美華. 數(shù)控技術(shù)：原理及現(xiàn)代控制系統(tǒng). 成都：西南交通大學(xué)出版社，2003 5. 楊叔子，機械加工工藝師手冊，北京：機械工業(yè)出版社，2002年 6. 濮良貴. 機械設(shè)計. 北京：高等教育出版社，2001 版社． 7. 徐灝．機械設(shè)計手冊．北京：機械工業(yè)出版社，2003 2002． 8. 趙長明．數(shù)控加工工藝及設(shè)備．北京：高等教育出版社，2003 9. Numerical control technology．Wuhan :Wuhan University of Technology Press,2004 10. Dependability of mechanical systems . New York: Elsevier, 1989 任務(wù)下達時間： 2012年 11 月 23 日 畢業(yè)設(shè)計開始與完成時間： 2012年 11 月 24 日至 2013 年 5 月27 日 組織實施單位：桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院 教研室主任意見： 簽字： 年 月 日 系領(lǐng)導(dǎo)小組意見： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）進度計劃表 學(xué)號： 姓名： 序號 起止日期 計劃完成內(nèi)容 實際完成內(nèi)容 檢查日期 檢查人簽名 1 2012年11月19日至26日 第一次導(dǎo)師見面會與課題的選擇 2 2012年11月26日至12月3日 查閱相關(guān)資料，理清相關(guān)問題，完成開題報告 3 2012年12月3日至10日 針對課題完成項目申請書 4 2012年12月10日至17日 構(gòu)建論文整體框架，設(shè)計可能遇到的問題的解決方案 5 2012年12月17日至24日 對論文的目錄的撰寫 6 2012年12月24日至31日 進行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 7 2012年12月31日至2013年1月7日 進行主要零部件設(shè)計 8 2013年1月7日至14日 設(shè)計底座導(dǎo)軌 9 2013年1月14日至21日 主要零件的設(shè)計和校核 10 2013年1月21日至28日 制定齒輪的制造工藝 11 2013年1月28日至2月11日 制定軸的制造工藝 12 2013年2月11日至28日 繪制總體結(jié)構(gòu)圖 13 2013年3月1日至15日 繪制主要零件圖 14 2013年3月15日至25日 完成中期檢查任務(wù) 15 2013年3月25日至4月25日 論文的最后撰寫 16 2013年4月25日至5月27日 進一步完善論文，準備論文答辯 任務(wù)下達時間： 編號： 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文) 題 目： 板材坡口機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 院 （系）： 機電系 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及自動化 學(xué)生姓名： 楊素杰 學(xué) 號： 0953100117 指導(dǎo)教師單位： 桂林電子科技大學(xué) 姓 名： 桂慧 職 稱： 高級實驗師 題目類型：¨理論研究 ¨實驗研究 ¨工程設(shè)計 ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā) ¨應(yīng)用研究 2013年 6 月 15 日 43 摘 要 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求,本設(shè)計說明書針對坡口機機床的設(shè)計進行說明。要內(nèi)容包括坡口機機床工藝方案的制定、坡口機機床配置型式的選擇、機床總體設(shè)計以及軸箱設(shè)計。 全文要包括坡口機機床的總體設(shè)計和主軸箱設(shè)計兩部分。機床總體設(shè)計要是在選定工藝方案并確定機床配置形式、結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上繪出軸箱原始依據(jù)圖，重點分析傳動系統(tǒng)，經(jīng)過各種方案的比較，最后確定最優(yōu)方案。此外，為了提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，保證加工質(zhì)量。 關(guān)鍵詞：坡口機；坡口機機床；主軸箱，傳動系統(tǒng) Abstract According to the design requirements of the task, the design of the machine tool groove machine the design specification is described. Content includes the aggregate machine-tool craft plan formulation, combined machine tool configuration choice, machine tool system design as well as the box design. The overall design and spindle box comprises a machine tool groove machine design two parts. The overall design of machine tools in the selected process and determine the basis of machine tool configuration, structure scheme. In this case primitive basis chart, the key analysis transmission system, through the comparison of various schemes, and finally to determine the optimal scheme. In addition, in order to improve labor productivity, reduce labor intensity, guaranteed the processing quality. Keywords:beveling machine; machine, beveling machine; spindle box, transmission system 目 錄 摘 要 II Abstract 1 1 緒論 1 1.1 課題研究意義 1 1.2坡口機專用設(shè)備應(yīng)用 1 1.3 坡口機專用設(shè)備 2 1.3.1多軸頭 2 1.3.2 主軸箱 2 1.3.3 自動更換軸箱機床 3 1.4 坡口機專用設(shè)備趨勢 4 1.5 坡口機機床總體設(shè)計 4 1.5.1 坡口機機床的概述 4 1.5.2 坡口機機床的技術(shù)發(fā)展趨勢 5 2 坡口機機床的總體設(shè)計 8 2.1 坡口機機床方案的制定 8 2.1.1制定工藝方案 8 2.1.2確定坡口機機床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 8 2.2 確定切削用量及選擇刀具 9 2.2.1確定工序間余量 9 2.2.2選擇切削用量 9 2.2.3確定切削力、切削扭矩、切削功率 10 3 坡口機傳動設(shè)計 12 3 主軸箱的設(shè)計 17 3.1 傳動系統(tǒng)設(shè)計 17 3.1.1 參數(shù)的擬定： 17 3.1.2 傳動結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇 17 3.1.3、轉(zhuǎn)速圖擬定 19 3.1.4、齒輪齒數(shù)的確定及傳動系統(tǒng)圖的繪制 22 3.2 傳動件的估算與驗算 25 3.2.1、傳動軸的估算和驗算 25 3.2.2、齒輪模數(shù)的估算與驗算 28 第4章 插削機構(gòu)部分設(shè)計 33 4.1 對主軸部件的基本要求 33 結(jié) 論 41 致 謝 42 參考文獻 43 1 緒論 1.1 課題研究意義 市場的開放性和全球化使產(chǎn)品的競爭日趨激烈。而決定產(chǎn)品競爭力的指標是產(chǎn)品的開發(fā)時間(Time ) ， 產(chǎn)品(Quality)，成本(Cost)，創(chuàng)新能力(Creation)和服務(wù)(Service)。用戶在追求高質(zhì)量產(chǎn)品的同時，會更多的追求較低的價格和較短的交貨周期。美國制造業(yè)在20世紀50至40年代要以擴大生產(chǎn)規(guī)模作為企業(yè)競爭力的第一要素，而在70年代競爭力的第一要素為降低生產(chǎn)成本，80年代為提高產(chǎn)品質(zhì)量，90年代為市場響應(yīng)速度。所以現(xiàn)代企業(yè)都期望通過提高自身的科技含量，增強競爭力。 制造業(yè)是國家重要的基礎(chǔ)工業(yè)之一，制造業(yè)的基礎(chǔ)是。是眾多機械制造的母機，它的發(fā)展水平，與制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造精度有著直接關(guān)系，關(guān)系到國家機械工業(yè)以至整個制造業(yè)的發(fā)展水平.是先進制造技術(shù)的基本單元載體，機械產(chǎn)品的質(zhì)量、更新速度、對市場的應(yīng)變能力、生產(chǎn)效率等在很大程度上取決于的效能。因此，制造業(yè)對于一個國家經(jīng)濟發(fā)展起著舉足輕重的作用我國是世界上產(chǎn)量最多的國家.根據(jù)德國工業(yè)協(xié)會(VD W )2000年統(tǒng)計資料，在要的生產(chǎn)國家中，中國排名為世界第五位。但是在國際市場競爭中仍處于較低水平:即使在國內(nèi)市場也面臨著嚴峻的形勢:一方面國內(nèi)市場對各類產(chǎn)品有著大量的需求，而另一方面卻有不少國產(chǎn)滯銷積壓，國外產(chǎn)品充斥市場。 1.2坡口機專用設(shè)備應(yīng)用 據(jù)統(tǒng)計，一般在車間中普通機床的平均切削時間很少超過全部工作時間的15%。其余時間是看圖、裝卸工件、調(diào)換刀具、操作機床、測量以及清除鐵屑等等。使用數(shù)控機床雖然能提高85%，但購置費用大。某些情況下，即使生產(chǎn)率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通機床低。故必須更多地縮短加工時間。不同的加工方法有不同的特點，就鉆削加工而言，坡口機專用設(shè)備是一種通過少量投資來提高生產(chǎn)率的有效措施。雖然不可調(diào)式多軸頭在自動線中早有應(yīng)用，但只局限于大批量生產(chǎn)。即使采用可調(diào)式多軸頭擴大了使用范圍，仍然遠不能滿足批量小、孔型復(fù)雜的要求。尤其隨著工業(yè)的發(fā)展，大型復(fù)雜的坡口機專用設(shè)備更是引人注目。例如原子能發(fā)電站中大型冷凝器水冷壁管板有15000個ψ20孔，若以搖臂鉆床加工，單單坡口機與锪沉頭孔就要842.5小時，另外還要劃線工時151.1小時。但若以數(shù)控八軸落地鉆床加工，鉆锪孔只要171.6小時，劃線也簡單，只要1.9小時。因此，利用數(shù)控控制的二個坐標軸，使刀具正確地對準加工位置，結(jié)合坡口機專用設(shè)備不但可以擴大加工范圍，而且在提高精度的基礎(chǔ)上還能大大地提高工效，迅速地制造出原來不易加工的零件。有人分析大型高速柴油機30種箱形與桿形零件的2000多個坡口機操作中，有40%可以在自動更換軸箱機床中用二軸、三軸或四軸多軸頭加工，平均可減少20%的加工時間。1975年法國巴黎機床展覽會也反映了坡口機專用設(shè)備的使用愈來愈多這一趨勢。 1.3 坡口機專用設(shè)備 坡口機專用設(shè)備是在一次進給中同時加工許多孔或同時在許多相同或不同工件上各加工倒角。這不僅縮短切削時間，提高精度，減少裝夾或定位時間，并且在數(shù)控機床中不必計算坐標，減少字塊數(shù)而簡化編程。它可以采用以下一些設(shè)備進行加工：立鉆或搖臂鉆上裝多軸頭、多軸鉆床、多軸坡口機機床心及自動更換軸箱機床。甚至可以通過二個能自動調(diào)節(jié)軸距的軸或主軸箱，結(jié)合數(shù)控工作臺縱橫二個方向的運動，加工各種圓形或橢圓形孔組的一個或幾個工序。現(xiàn)在就這方面的現(xiàn)狀作一簡介。 1.3.1多軸頭 從傳動方式來說要有帶傳動、齒輪傳動與萬向聯(lián)軸節(jié)傳動三種。這是大家所熟悉的。前者效率較高，結(jié)構(gòu)簡單，后者易于調(diào)整軸距。從結(jié)構(gòu)來說有不可調(diào)式與可調(diào)式二種。前者軸距不能改變，多采用齒輪傳動，僅適用于大批量生產(chǎn)。為了擴大其贊許適應(yīng)性，發(fā)展了可調(diào)式多軸頭，在一定范圍內(nèi)可調(diào)整軸距。它要裝在有萬向.二種。（1）萬向軸式也有二種:具有對準裝置的軸。軸裝在可調(diào)支架中，而可調(diào)支架能在殼體的T形槽中移動，并能在對準的位置以螺栓固定。（2）具有公差的圓柱形軸套。軸套固定在與式件孔型相同的模板中。前一種適用于批量小且孔組是規(guī)則分布的工件（如孔組分布在不同直徑的圓周上）。后一種適用于批量較大式中小批量的輪番生產(chǎn)中，剛性較好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多軸頭可以裝在立鉆式搖臂鉆床上，按鉆床本身所具有的各種功能進行工作。這種坡口機專用設(shè)備方法，由于坡口機效率、加工范圍及精度的關(guān)系，使用范圍有限。 1.3.2 主軸箱 也象多軸頭那樣作為標準部件生產(chǎn)。美國Secto公司標準齒輪箱、主軸箱等設(shè)計的不可調(diào)式主軸箱。有32種規(guī)格，加工面積從300Ｘ300毫米到600Ｘ1050毫米，工作軸達60根，動力達22.5千瓦。Romai工廠生產(chǎn)的可調(diào)主軸箱調(diào)整方便，只要先把齒輪調(diào)整到接近孔型的位置，然后把與它聯(lián)接的可調(diào)軸移動到正確的位置。因此，這種結(jié)構(gòu)只要改變模板，就能在一定范圍內(nèi)容易地改變孔型，并且可以達到比普通主軸箱更小的孔距。 根據(jù)成組加工原理使用主軸箱或多軸頭的坡口機機床很適用于大中批量生產(chǎn)。為了在加工中獲得良好的效果，必需考慮以下數(shù)點：（1）工件裝夾簡單，有足夠的冷卻液沖走鐵屑。（2）夾具剛性好，加工時不形變，分度定位正確。（3）使用二組刀具的可能性，以便一組使用，另一組刃磨與調(diào)整，從而縮短換刀停機時間。（4）使用優(yōu)質(zhì)刀具，監(jiān)視刀具是否變鈍，鉆頭要機磨。（5）尺寸超差時能立即發(fā)現(xiàn)。 1.3.3 自動更換軸箱機床 為了中小批量生產(chǎn)合理化的需要，最近幾年發(fā)展了自動更換軸箱坡口機機床。 (1) 自動更換軸機床 自動更換軸機床頂部是回轉(zhuǎn)式軸箱庫，掛有多個不可調(diào)軸箱。縱橫配線盤予先編好工作程序，使相應(yīng)的軸箱進入加工工位，定位緊并與動力聯(lián)接，然后裝有工件的工作臺轉(zhuǎn)動到軸箱下面，向上移動進行加工。當變更加工對象時，只要調(diào)換懸掛的軸箱，就能適應(yīng)不同孔型與不同工序的需要。 (2)多軸轉(zhuǎn)塔機床 轉(zhuǎn)塔上裝置多個不可調(diào)或萬向聯(lián)軸節(jié)軸箱，轉(zhuǎn)塔能自動轉(zhuǎn)位，并對夾緊在回轉(zhuǎn)工作臺的工件作進給運動。通過工作臺回轉(zhuǎn)，可以加工工件的多個面。因為轉(zhuǎn)塔不宜過大，故它的工位數(shù)一般不超過4—6個。且軸箱也不宜過大。當加工對象的工序較多、尺寸較大時，就不如自動更換軸箱機床合適，但它的結(jié)構(gòu)簡單。 (3)自動更換軸箱坡口機機床 它由自動線或坡口機機床中的標準部件組成。不可調(diào)主軸箱與動力箱按置在水平底座上，軸箱庫轉(zhuǎn)動時整個裝置緊固在進給系統(tǒng)的溜板上。軸箱庫轉(zhuǎn)動與進給動作都按標準子程序工作。換軸箱時間為幾秒鐘。工件夾緊于液壓分度回轉(zhuǎn)工作臺，以便加工工件的各個面。好果回轉(zhuǎn)工作臺配以卸料裝置，就能合流水生產(chǎn)自動化。在可變生產(chǎn)系統(tǒng)中采用這種裝置，并配以相應(yīng)的控制器可以獲得完整的加工系統(tǒng)。 (4) 數(shù)控八軸落地鉆床 大型冷凝器的水冷壁管板的孔多達15000個，它與支撐板聯(lián)接在一起加工?？讖綖?0毫米，孔深180毫米。采用具有內(nèi)冷卻管道的麻花鉆，5－7巴壓力的冷卻液可直接進入切削區(qū)，有利于排屑。鉆尖磨成90°供自動定心。它比普通麻花鉆耐用，且進給量大。為了縮短加工時間，以8軸數(shù)控落地加工。 1.4 坡口機專用設(shè)備趨勢 坡口機專用設(shè)備生產(chǎn)效率高，投資少，生產(chǎn)準備周期短，產(chǎn)品改型時設(shè)備損失少。而且隨著我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，坡口機專用設(shè)備的范圍一定會愈來愈廣，加工效率也會不斷提高。 1.5 坡口機機床總體設(shè)計 1.5.1 坡口機機床的概述 坡口機機床是以系列化和標準化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件對一種或多種工件按預(yù)先確定的工序進行切削加工的機床。兼有萬能機床和專用機床的優(yōu)點。通用零部件通常占整個機床零部件的70％～90％，只需要根據(jù)被加工零件的形狀及工藝改變極少量的專用部件就可以部分或全部進行改裝，從而組成適應(yīng)新的加工要求的設(shè)備。由于在坡口機機床上可以同時從幾上方向采用多把刀具對一個或數(shù)個工件進行加工，所以可減少物料的搬運和占地面積，實現(xiàn)工序集中，改善勞動條件，提高生產(chǎn)效率和降低成本。將多臺坡口機機床聯(lián)在一起，就成為自動生產(chǎn)線。坡口機機床廣泛應(yīng)用于需大批量生產(chǎn)的零部件，如汽車等行業(yè)中的箱體等。另外在中小批量生產(chǎn)中也可應(yīng)用成組技術(shù)將結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件歸并在一起，以便集中在坡口機機床上進行加工。 坡口機機床一般可完成的工藝范圍有：銑平面、刮平面、車端面、車錐面、坡口機、擴孔、鉸孔、鏜孔、倒角、切槽、以及加工螺紋、滾壓、拉削、磨削、拋光工序。 坡口機機床一般采用多軸、多刀、多序、多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標準化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計和制造周期。因此，坡口機機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。 坡口機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(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現(xiàn)坡口機、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的坡口機機床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進給運動，也可實現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。 坡口機機床的通用部件按功能分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件5類。動力部件為機床提供主運動和進給運動，主要有動力箱（將電動機的旋轉(zhuǎn)運動傳遞給主軸箱）、切削頭（裝在各個主軸上，用于各單一工序的加工）、動力滑臺（用于安裝動力箱或切削頭，以實現(xiàn)進給運動）；支承部件用以安裝動力滑臺、帶有進給機構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等；輸運部件用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺、分度鼓輪和往復(fù)移動工作臺等；控制部件用以控制機床的自動工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺等；輔助部件包括潤滑、冷卻和排屑裝置等。根據(jù)配置型式，坡口機機床可分為單工位和多工位兩大類。其中單工位坡口機機床按被加工面的數(shù)量又有單面、雙面、三面和四面4種，通常只能對各個加工部位同時進行一次加工；多工位坡口機機床則有回轉(zhuǎn)工作臺式、往復(fù)工作臺式、中長立柱式和回轉(zhuǎn)鼓輪式4種，能對加工部位進行多次加工。通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。 1.5.2 坡口機機床的技術(shù)發(fā)展趨勢 最早的坡口機機床于1911年在美國制成，用于加工汽車零件。1953年，美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機床制造廠協(xié)商，確定了坡口機機床通用部件標準化的原則。1973年，國際標準化組織（ISO）公布了第一批坡口機機床通用部件標準。1975年，中國第一機械工業(yè)部頒布了中國的第一批坡口機機床通用部件標準。坡口機機床現(xiàn)代發(fā)展的方向主要有以下幾個特點： a、坡口機機床品種的發(fā)展重點。在坡口機機床這類專用機床中，回轉(zhuǎn)式多工位坡口機機床和自動線占有很重要的地位。因為這兩類機床可以把工件的許多加工工序分配到多個加工工位上，并同時能從多個方向?qū)ぜ膸讉€面進行加工，此外，還可以通過轉(zhuǎn)位夾具(在回轉(zhuǎn)工作臺機床上)或通過轉(zhuǎn)位、翻轉(zhuǎn)裝置(在自動線上)實現(xiàn)工件的五面加工或全部加工，因而具有很高的自動化程度和生產(chǎn)效率，被汽車、摩托車和壓縮機等工業(yè)部門所采用。 b、自動線節(jié)拍時間進一步縮短。目前，以大批量生產(chǎn)為特征的轎車和輕型載貨車，其發(fā)動機的年產(chǎn)量通常為60萬臺左右，實現(xiàn)這樣大的批量生產(chǎn)，回轉(zhuǎn)式多工位坡口機機床和自動線在三班運行的情況下，其節(jié)拍時間一般為20～30秒，當零件生產(chǎn)批量更大時，機床的節(jié)拍時間還要更短些。自動線的短節(jié)拍，主要是通過縮短基本時間和輔助時間來實現(xiàn)的?？s短基本時間的主要途徑是采用新的刀具材料和新穎刀具，以通過提高切削速度和進給速度來縮短基本時間。縮短輔助時間主要是縮短包括工件輸送、加工模塊快速引進以及加工模塊由快進轉(zhuǎn)換為工進后至刀具切入工件所花的時間。為縮短這部分空行程時間，普遍采用提高工件(工件直接輸送)或隨行夾具的輸送速度和加工模塊的快速移動速度。目前，隨行夾具的輸送速度可達60m/min或更高些，加工模塊快速移動速度達40m/min。 c、坡口機機床柔性化進展迅速。十多年來，作為坡口機機床重要用戶的汽車工業(yè)，為迎合人們個性化需求，汽車變型品種日益增多，以多品種展開競爭已成為汽車市場競爭的特點之一，這使坡口機機床制造業(yè)面臨著變型多品種生產(chǎn)的挑戰(zhàn)。為適應(yīng)多品種生產(chǎn)，傳統(tǒng)以加工單一品種的剛性坡口機機床和自動線必須提高其柔性。坡口機機床的柔性化主要是通過采用數(shù)控技術(shù)來實現(xiàn)的。開發(fā)柔性坡口機機床和柔性自動線的重要前提是開發(fā)數(shù)控加工模塊，而有著較長發(fā)展歷史的加工中心技術(shù)為開發(fā)數(shù)控加工模塊提供了成熟的經(jīng)驗。由數(shù)控加工模塊組成的柔性坡口機機床和柔性自動線，可通過應(yīng)用和改變數(shù)控程序來實現(xiàn)自動換刀、自動更換多軸箱和改變加工行程、工作循環(huán)、切削參數(shù)以及加工位置等，以適應(yīng)變型品種的加工。 坡口機機床自動線柔性化的迅速發(fā)展和節(jié)拍時間的日益縮短，充分顯示了CNC技術(shù)和刀具技術(shù)給坡口機機床自動線帶來的巨大技術(shù)進步，使柔性自動線在多品種、大批量生產(chǎn)中成為重要的技術(shù)裝備。但在這里必須指出，在坡口機機床和自動線實現(xiàn)柔性化發(fā)展的同時，加工中心高速化發(fā)展異常迅速。加工中心與坡口機機床的競爭日趨激烈。 d、加工精度日益提高。特別自80年代中期以來，汽車制造業(yè)為增強其汽車的競爭力，不斷地加嚴其發(fā)動機的關(guān)鍵件的制造公差，并通過計算機輔助測量和分析方法，以及通過設(shè)備能力檢驗來提高其產(chǎn)品的質(zhì)量。這無疑是對坡口機機床和自動線提出了更高的要求。坡口機機床制造廠為了滿足用戶對工件加工精度的高要求，除了進一步提高主軸部件、鏜桿、夾具(包括鏜模)的精度，采用新的專用刀具，優(yōu)化切削工藝過程，采用刀具尺寸測量控制系統(tǒng)和控制機床及工件的熱變形等一系列措施外，目前，空心工具錐柄(HSK)和過程統(tǒng)計質(zhì)量控制(SPC)的應(yīng)用已成為自動線提高和監(jiān)控加工精度的新的重要技術(shù)手段。 e、綜合自動化程度日益提高。近十年來，為進一步提高工件的加工精度和減少工件在生產(chǎn)過程中的中間儲存、搬運以及縮短生產(chǎn)流程時間，將工件加工流程中的一些非切削加工工序(如工序間的清洗、測量、裝配和試漏等)集成到自動線或自動線組成的生產(chǎn)系統(tǒng)中，以實現(xiàn)工件加工、表面處理、測量和裝配等工序的綜合自動化。 f、其它技術(shù)的應(yīng)用動向。在工業(yè)發(fā)達國家的坡口機機床行業(yè)中，下列技術(shù)得到了較為廣泛的應(yīng)用。坡口機機床設(shè)計普及CAD技術(shù)在國外許多公司中，坡口機機床設(shè)計已普遍采用CAD工作站，在設(shè)計室?guī)缀鹾茈y見到傳統(tǒng)的繪圖板。CAD除應(yīng)用于繪圖工作外，并在構(gòu)件的剛度分析(有限元方法)、坡口機機床及自動線設(shè)計方案比較和選擇，以及方案報價等方面均已得到廣泛應(yīng)用，從而顯著地提高了設(shè)計質(zhì)量和縮短了設(shè)計周期。加之國外許多公司在坡口機機床和自動線組成模塊方面的系列化和通用化程度很高(一般達90%以上)，使坡口機機床和自動線的交貨期進一步縮短。 2 坡口機機床的總體設(shè)計 2.1 坡口機機床方案的制定 工件是機床總體方案設(shè)計的重要依據(jù)之一，設(shè)計者必須明確工件的特點和加工要求。本次畢業(yè)設(shè)計要求設(shè)計一臺矩形型材端面坡口銑削機，用于矩形型材斷面軋制或是焊接成型的型材，與底板焊接或是兩型材對接時，焊接工藝要求斷面到坡口，工件材料為熱軋45號鋼，板材200200～400400，硬度為207～241HBS,生產(chǎn)批量為中小批量。加工部位的加工要求如下： (1) 被加工表面的粗糙度均為R10； (2) 銑削角度（5～20）×450 。 機床設(shè)計力求簡單實用，考慮到切削材質(zhì)單一，切削參數(shù)變化范圍十分有限， 因此銑削轉(zhuǎn)速不分檔，銑削高速鋼角銑刀[1]，刀齒材料為YG6，=450，d=80，B=22,D=27,Z=22。 2.1.1制定工藝方案 機床的工藝方法是多種多樣的，按工種可分為車、銑、刨、鉆、鏜、磨、研磨、電加工、振動加工、激光加工等；每一種還可再分，如車削加工有車外圓、車端面、車槽、車球面等之分；按加工精度各表面粗糙度可分為粗加工、半精加工、光整加工等；按工序集中程度可分為單刀、多刀、單工件、多工件、單工位、多工位等；按作業(yè)形式可分平行作業(yè)、順序作業(yè)、平行-順序作業(yè)等。 工藝方法對機床的結(jié)構(gòu)和性能的影響很大，工藝方法的改變常導(dǎo)致機床的運動、傳動、布局、結(jié)構(gòu)、性能以及經(jīng)濟效果等方面的一系列變化。 加工斷面坡口的方法有很多，比如說，銑削，刨削。對于對于矩形型材斷面，用刨床進行刨削加工時，機床需要兩個運動，機床和刀具結(jié)構(gòu)簡單，裝夾在工件臺上快速，穩(wěn)固，但生產(chǎn)率低，加工精度也達不到工件要求；用角銑刀進行銑削加工時，生產(chǎn)率不僅提高了，也能滿足工件所要求的加工精度，且裝夾快速，方便。與其它機床相比，矩形型材斷面銑削機具有生產(chǎn)率高，加工精度穩(wěn)定，研制周期短，便于設(shè)計、制造和使用維護、成本低、自動化程度高、勞動強度低，配置靈活等特點，因此，當生產(chǎn)量很大時，用矩形型材斷面銑削機進行加工更合理[2]。 2.1.2確定坡口機機床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 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(guān)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(guān)系； (2)保證機床具有足夠的加工精度和相適應(yīng)的剛度和抗振性； (3)便于操縱、調(diào)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(jīng)濟效果好； (5)造型美觀。 考慮到工件較大，為簡化進給機構(gòu)，采用工件固定在裝夾臺上不動，而讓刀具相對于工 件運動的加工模式。矩形型材安裝在工作臺上，銑刀動力頭帶動銑刀作旋轉(zhuǎn)主運動，上下運動為進給運動，且動力頭的主軸可以伸縮，這樣可以完成進刀和退刀的要求?？紤]到節(jié)能問題，在機床上安裝了鏈輪和重錘，使重錘平衡掉一部分動力頭的重量和滑臺的重量，這樣使得進給動力變小，選擇較小的進給電機即可，如臺灣永坤YK立式減速電機。此方案的有點是各部件均是針對矩形型材設(shè)計的，因此，結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好，生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。 由于本設(shè)備的制造數(shù)量較少，設(shè)計本專用機床的出發(fā)點，主要考慮其結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證其適用性及安全性，除一些較大部件或遠動部件如支座，滑臺采用HT200，其余部件均就地取材。 2.2 確定切削用量及選擇刀具 2.2.1確定工序間余量 為使加工過程順利進行并穩(wěn)定的保證加工精度，必須合理地確定工序余量。生產(chǎn)中常用查表給出的坡口機機床對孔加工的工序余量，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。Φ25mm的孔在坡口機時，直徑上工序間余量均為0.2mm。 2.2.2選擇切削用量 確定了在坡口機機床上完成的工藝內(nèi)容了，就可以著手選擇切削用量了。因為所設(shè)計的坡口機機床為多軸同步加工在大多數(shù)情況下，所選切削用量，根據(jù)經(jīng)驗比一般通用機床單刀加工低30%左右．多軸軸箱上所有刀具共用一個進給系統(tǒng)，通常為標準動力滑臺，工作時，要求所有刀具的每分鐘進給量相同，且等于動力滑臺的每分鐘進給量（mm/min）應(yīng)是適合有刀具的平均值。因此，同一軸箱上的刀具軸可設(shè)計成同轉(zhuǎn)速和同的每轉(zhuǎn) 進給量（mm/r）與其適應(yīng)。以滿足直徑的加需要，即： …………………………………2.1 式中： … ——各軸轉(zhuǎn)速（r/min） ——各軸進給量（mm/r） ——動力滑臺每分鐘進給量（mm/min） 由于被加工零件的銑削寬度為20mm,需進行一次走刀，即：a=20mm。 根據(jù)《機床設(shè)計簡明手冊》第132～133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(chǎn)率有關(guān)系。當銑削表面粗糙度數(shù)值要求較低時，銑削速度應(yīng)選高一些，每齒走刀量應(yīng)小些。若生產(chǎn)率要求不高，可以取很小的每齒走刀量，一次銑削4～5mm的余量達到R=1.6μm的表面粗糙度。 根據(jù)本次設(shè)計所加工的零件要求，其表面粗糙度數(shù)值較低，加工材料為熱軋鋼，查《切削用量手冊》表4得： a=0.03～0.05mm/z,V=15～35m/min,取a=0.04mm/z。 2.2.3確定切削力、切削扭矩、切削功率 有工作條件等查《切削用量手冊》表22得： F= （2-1） 其中：CF,=45，xF=1.0，yf=0.72，nf=0.88，qf=0，f=0.86，為有關(guān)系數(shù)和指數(shù) KF為切削條件改變是，切削力的修正系數(shù) a—銑削寬度，a=20mm a—銑削深度，由于是一次銑削就能達到設(shè)計尺寸，則銑削深度為工件加工余量，即a=20mm。 af—進給量，a=0.04mm/z Z—齒數(shù)，取Z=22 則切削力大小為: F=5197.1N 取 F=5300N 根據(jù)《機械制造工藝金屬機床設(shè)計指導(dǎo)》第72頁，可得切削功率公式為： P===2.15KW2.2KW （2-2） 由常州市高翔組合機床制造有限公司提供的TX40銑削動力頭功率為7.5Kw，主軸滑套軸向調(diào)整70mm，動力頭燕尾導(dǎo)軌軸向位移100mm。使用兩個這樣的動力頭在兩側(cè)面同時銑削坡口，而型材的規(guī)格為200200～400400，單邊軸向位移量最大為100mm，而常州市高翔組合機床制造有限公司提供的TX40銑削動力頭即可滿足此要求。 查《金屬切削機床設(shè)計》第41頁，可知：進給驅(qū)動電動機功率取決于進給的有效功率和傳動件的機械效率[9]， N= （2-3） 式中：N—進給驅(qū)動電動機功率(KW) V—進給速度(m/min) Q —進給抗力(N)，Q=(0.3～0.5)F （2-4） η—進給傳動系統(tǒng)的總機械效率(一般取0.15～0.2) 粗略計算時，可根據(jù)進給傳動與主傳動所需功率之比值來估算進給驅(qū)動電機功率。 銑床的進給功率P’=0.5P=0.5KW 采用臺灣永坤YK立式減速機，采取全封閉全壽命機電一體化設(shè)計，硬齒面斜齒傳動，低噪聲、高效率。整體結(jié)構(gòu)、重量輕，適應(yīng)性強，可附加電磁制動器，輸出轉(zhuǎn)速：69～260r/min，輸出轉(zhuǎn)矩：高至1500Nm。電機功率：0.12～4Kw。安裝形式：安裝法蘭方式安裝，電機型號為CV 25-750-25-C。 3 坡口機傳動設(shè)計 3.1.1絲杠選取和設(shè)計 根據(jù)本設(shè)計中對銑削速度及加工精度的要求，減速電機的輸出最高轉(zhuǎn)速n設(shè)為200 r/min。減速電機通過連軸器與絲杠直接連接，即i=1，動力頭快速進給的最高速度要求達到v=1m/min。進給速度為v=200mm/min,減速電機的輸出最高轉(zhuǎn)速為200 r/min，則絲杠的最高轉(zhuǎn)速也為200 r/min?；窘z杠導(dǎo)程 P= ==5(mm) （3-1） 絲杠中徑d2==30mm （3-2） Pp=7.5—13MPa低速潤滑良好，材料為鋼， 查《機械零件設(shè)計手冊》[19]表5-13得： d=48mm,p=5mm,d2=D2=44.752mm,D4=42.587,d3=29,D1=42.587 螺目工作高度H=d2=(1.2～1.5)44.752=53～67mm圓整為60mm。 螺紋的工作高度h=0.5p=3mm 螺牙根部的寬度b=0.65p=3.9mm 絲杠所受的軸向力為Q=(0.3～0.5)F=1560取Q=1600N 驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 T=T1+T2+T3 （3-3） T2,T3—軸承摩擦力矩 T1—螺紋力矩 T1=F24.5N·M （3-4） T2+T3=0.5 N·M T=25 N·M,減速電機的轉(zhuǎn)矩為26 N·M，符合要求。 3.1.2絲杠的校核計算 由絲杠的設(shè)計計算可得：P=6mm， 查《機械設(shè)計師手冊》表18-10得： 選擇滑動螺旋副材料：螺桿螺母材料均為鋼，摩擦系數(shù)f=0.11～0.17(定期潤滑)，8到10級精度，需用壓強[P]=7.5～13MPa，取10MPa 選擇30o梯形螺紋,整體螺母=1.2～1.5，取1.5 計算螺旋副壓強p= （3-5） 由公式可得：p==1.95MPa （3-7） p [p]螺旋副強度符合要求。 旋合圈數(shù)n=H/P=45/6=7.510～12 驗算自鎖=arctan通常 （3-8） =3.30自鎖性好。 驗算螺牙強度： 螺桿和螺母的材料相同，只需校核螺桿的螺牙強度。 螺桿剪切強度 （3-9） 螺桿彎曲強度 （3-10） 所以螺牙的強度符合要求。 螺桿的穩(wěn)定性校核：臨界載荷 先計算 （3-11） ——長度系數(shù)，與螺桿的端部結(jié)構(gòu)有關(guān)，查《機械零件設(shè)計手冊》表17-7得 =0.6 ——螺桿最大工作長度，1000mm ——螺桿危險截面的慣性半徑 mm ==29/4=7.25 （3-12） ==8285 所以=10927N （3-13） 穩(wěn)定條件是2.5～4 （3-14） =4.374所以螺桿的穩(wěn)定性良好。 螺桿的剛度校核： 軸向載荷使導(dǎo)程產(chǎn)生的彈性變形 （3-15） =11.3 轉(zhuǎn)矩使導(dǎo)程產(chǎn)生的彈性變形== （3-16） ==5.4 （3-17） 導(dǎo)程的總彈性變形量=+=16.7 （3-18） 每米螺紋距離上的彈性變形量/S=20.9/m 查《機械零件設(shè)計手冊》表17-9得7級精度的=30 所以/S=30螺桿的剛度滿足要求。 綜上校核可得,絲杠符合要求。 3.2軸承的選取 根據(jù)載荷的方向選擇軸承的類型，絲杠安裝在滾動軸承上，由于軸承需要承受2500N的軸向力，受到較大的軸向載荷，選擇圓錐滾子軸承。根據(jù)絲杠的公稱直徑和安裝條件查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》表6-7得：選取型號為圓錐滾子軸承30000型23系列和雙列圓錐滾子軸承20系列。對于實際工作的圓錐滾子軸承，為了保證它的可靠地工作，應(yīng)使它至少下半圈的滾動體全部受載。因此，在安裝這類軸承時，不能有較大的軸向竄動量[10]。 3.3聯(lián)軸器的選取 由工作條件和受力情況，選擇GYH2型凸緣聯(lián)軸器[10]，凸緣聯(lián)軸器的材料是用灰鑄鐵或碳鋼，這種聯(lián)軸器需要兩軸的對中性要求很高，但由于結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，故坡口銑削機所用的聯(lián)軸器選用凸緣聯(lián)軸器。由《機械設(shè)計師手冊》表4-2灰鑄鐵的牌號和力學(xué)性能得，選取HT250，公稱轉(zhuǎn)矩63N·m,許用轉(zhuǎn)速10000r/min,軸孔直徑25mm，軸孔長度62mm。如圖所示： 圖1 GHY2型聯(lián)軸器 3.4導(dǎo)軌的選取 銑床上的直線運動部件都是沿著它的床身、立柱、橫梁等支承件上的導(dǎo)軌進行運動的，導(dǎo)軌的作用概括地說是對運動部件起導(dǎo)向和支承作用，導(dǎo)軌的制造精度及精度保持性對機床加工精度有著重要的影響。 本設(shè)計中一是對精度的要求不高，二是要控制加工成本，綜上考慮，決定用矩形導(dǎo)軌，動力頭上下運動完成了銑削的進給運動，為了使銑削表面具有較好的粗糙度選擇矩形導(dǎo)軌，而且動力頭的運動使導(dǎo)軌受到一定的顛覆力矩，由常州市斯德利精工機械有限公司提供的直線導(dǎo)軌滑塊系列中的BRH45BL型號的導(dǎo)軌，此導(dǎo)軌的基本負荷,動額定載荷8330kgf，靜額定載荷14950kgf，容許靜力矩MX=267kgfm,MY=210kgfm,MZ=210kgfm.滑塊重量2.8kg滑軌重量12.3kg。 3.5 T型槽選取 圖2 T型槽尺寸 根據(jù)GB/T158-1996，A=18mm，B=32mm，C=12～14mm取C=14mm，H=30～36mm取H=36,P=32～100取P=100mm。EMAX=1.6mm,FMAX=1mm。 與此T型槽配套使用的螺栓是M16,SMAX=28mm,KMAX=10mm。 3 主軸箱的設(shè)計 3.1 傳動系統(tǒng)設(shè)計 3.1.1 參數(shù)的擬定： 選定公比，確定各級傳送機床常用的公比 為1.26或1.41，考慮適當減少相對速度損失，這里取公比為 =1.26，根據(jù)給出的條件：主運動部分Z=18級，根據(jù)標準數(shù)列表，確定各級轉(zhuǎn)速為：（30，37.5，47.5，60，75，95，118，150，190，235，300，375，475，600，750，950，1180，1500R/min）. 3.1.2 傳動結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇 1，確定變數(shù)組數(shù)目和各變數(shù)組中傳動副的數(shù)目 該機床的變數(shù)范圍較大，必須經(jīng)過較長的傳動鏈減速才能把電機的轉(zhuǎn)速降到主軸所需的轉(zhuǎn)速。級數(shù)為Z的傳動系統(tǒng)由若干個傳動副組成，各傳動組分別有. .`````````個傳動副，即Z=```````。傳動副數(shù)由于結(jié)構(gòu)的限制，通常采用P=2或3，即變速Z應(yīng)為2或3的因子：Z=x 因此，這里18=3x3x2，共需三個變速組。 2，傳動組傳動順序的安排 18級轉(zhuǎn)速傳動系統(tǒng)的傳動組，可以排成：3x3x2，或3x2x3。 選擇傳動組安排方式時，要考慮到機床主軸變速率的具體結(jié)構(gòu)，裝置和性能。I軸如果安置制動的電磁離和器時，為減少軸向尺寸。第一傳動組的傳動副數(shù)不能多，以2為宜，有時甚至用一個定比傳動副；主軸對加工精度，表面粗糙度的影響很大，因此主軸上齒輪少些為好，最后一個傳動組的傳動副選用2 ，或一個定比傳動副。 這里，根據(jù)前多后少的原則，選擇18=3x3x2方案。 3，傳動系統(tǒng)的擴大順序安排 對于18=3x3x2的傳動，有3！=6種可能安排，亦即有6種機構(gòu)副和對應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)，傳動方案中，擴大順序與傳動順序可以一致，，結(jié)構(gòu)式18=xx的傳動中，擴大順序與傳動順序一致，稱為順序擴大傳動，而，18=xx的傳動順序不一致，根據(jù)“前密后疏”的原則，選擇18=xx的結(jié)構(gòu)式。 4驗算變速組的變速范圍 齒輪的最小傳動1/4，最大傳動比2，決定了一個傳動組的最大變速范圍=/ 因此，可按下表，確定傳動方案： 根據(jù)傳動比及指數(shù) x, 的值 公比 極限值傳動比指數(shù) 1.26 x值: =1/=1/4 6 值: ==2 3 （x+）值：==8 9 因此，可選擇18=xx的傳動方案。 5、最后擴大傳動組的選擇： 正常連續(xù)順序擴大傳動（串聯(lián)式）的傳動式為： Z=* 最后擴大傳動組的變速范圍為： r== 按原則，導(dǎo)出系統(tǒng)的最大收效Z和變速范圍為： 2 3 1.26 Z=18 R=50 Z=12 R=12.7 因此，傳動方案18=3*3*2符合上述條件，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下圖2.1： 圖1.1 結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖 3.1.3、轉(zhuǎn)速圖擬定 運動參數(shù)確定后，主軸各級轉(zhuǎn)速就已知，切削耗能確定電機功率。在此基礎(chǔ)上，選擇電機的型號，分配個變速組的最小傳動比；擬定轉(zhuǎn)速圖，確定各中間軸的轉(zhuǎn)速。 1，主電機的選擇 中型機床上，一般都采用交流異步電動機為動力源，可在下列中選用，在選擇電機型號時，應(yīng)注意： （1）電機的N： 根據(jù)機床切削能力的要求確定電機功率，但電機產(chǎn)品的功率已標準化，因此，按要求應(yīng)選取相近的標準值。 （2）電機的轉(zhuǎn)速 異步電動機的轉(zhuǎn)速有：3000，1500，1000，750，r/min,這取決于電動機的極對數(shù)P =60f/p=60x50/p ( r/min) 機床中最常用的是1500 r/min和3000r/min 兩種，選用是要使電機轉(zhuǎn)速與主軸最高速度和工軸轉(zhuǎn)速相近為宜，以免采用過大或過小的降速傳動。 2、分配最小傳動比，擬定轉(zhuǎn)速圖 （1）軸的轉(zhuǎn)速： 軸從電機得到運動，經(jīng)傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為主軸各級轉(zhuǎn)速，電機轉(zhuǎn)速和主軸最小轉(zhuǎn)速應(yīng)相近，顯然，從動件在高速運轉(zhuǎn)下功率工作時所受扭矩最小來考慮，軸轉(zhuǎn)速不宜將電機轉(zhuǎn)速降得太低。弱軸上裝有離合器等零件時，高速下摩檫損耗，發(fā)熱都將成為突出矛盾，因此，軸轉(zhuǎn)速也不宜也太高，軸轉(zhuǎn)速一般取700~1000r/min左右較合適。 因此，使中間變速組降速緩慢。以減少結(jié)構(gòu)的徑向尺寸，在電機軸I到主傳動系統(tǒng)前端軸增加一對26/54的降速齒輪副，這樣，也有利于變型機床的設(shè)計，改變降速齒輪傳動副的傳動比，就可以將主軸18級轉(zhuǎn)速一起提高或降低。 （2）中間軸的轉(zhuǎn)速 對于中間傳動軸的轉(zhuǎn)速的考慮原則是：妥善解決結(jié)構(gòu)尺寸大小和噪音，振動等性能要求之間的矛盾。 中間傳動軸轉(zhuǎn)速較高時，中間傳動軸和齒輪承受扭矩小，可以使軸徑和齒輪模數(shù)小些： d, m從而可使結(jié)構(gòu)緊湊。但這樣引起空載功率和噪音加大： =1/(3.5+cn)KW 式中：C——系數(shù)，兩支承滾動軸承和滑動軸承C=8.5，三支承滾動軸承C=10； ——所有中間軸軸徑的平均值； ——主軸前后軸徑的平均值 ——中間傳動軸的轉(zhuǎn)速之和 n——主軸轉(zhuǎn)速（r/min） =20lg-K 式中：（——所有中間傳動齒輪的分度圓直徑的平均值mm; ——主軸上齒輪分度圓直徑的平均值mm; q——傳到主軸上所經(jīng)過的齒輪對數(shù) ——主軸齒輪螺旋角 ,K——系數(shù)，根據(jù)機床類型及制造水平選取，我國中型車床，銑床=3.5，銑床K=50.5 從上述經(jīng)驗公式可知，主軸n和中間傳動軸的轉(zhuǎn)速和 對機床噪音和發(fā)熱的關(guān)系，確定中間軸轉(zhuǎn)速時，應(yīng)結(jié)合實際情況做相應(yīng)的修正。 a，對高速輕載或精密機床，中間軸轉(zhuǎn)速宜取低些 b,控制齒輪圓周速度v<8m/s(可用７級齒輪精度)，在此條件下，可適當選用較高的中間軸轉(zhuǎn)速。 （3），齒輪傳動比的限制 機床主傳動系統(tǒng)中，齒輪副的極限傳動比： a, 升速傳動中，最大傳動比 2 ，過大，容易引起振動的噪音。 b, 降速傳動中，最小傳動比 1/4。過小，則主動齒輪與被動齒輪的直徑相差太大將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)龐大。 （4）分配最小傳動比 a,決定軸V-VI和VI-的傳動比，根據(jù)臺式銑床的結(jié)構(gòu)特點，及對同類車床的比較，為使傳動平穩(wěn)取其傳動比為1， b,決定各變速組的傳動比； 由前面2軸的轉(zhuǎn)速及中間軸轉(zhuǎn)速的分析，及齒輪傳動比的現(xiàn)在，根據(jù)“前緩后急”的原則，取軸IV-V的最小降速比為極限值的1/4，=1.26，=4，軸III-IV和軸II-III均取=1/ （5）擬定轉(zhuǎn)速圖： 根據(jù)結(jié)構(gòu)圖及結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖及傳動比的分配，擬定轉(zhuǎn)速圖，如下圖2.2所示： 圖1.2 傳動系統(tǒng)圖 3.1.4、齒輪齒數(shù)的確定及傳動系統(tǒng)圖的繪制 1，齒輪齒數(shù)的確定的要求： 可用計算法或查表確定齒輪齒數(shù)，后者更為簡便，根據(jù)要求的傳動比u和初步定出的傳動副齒數(shù)和，查表即可求出小齒輪齒數(shù)： 選擇是應(yīng)考慮： a,傳動組小齒輪不應(yīng)小于允許的最小齒數(shù)，即： 推薦： 對軸齒輪=12，特殊情況下=11， 對套裝在軸上的齒輪，=16，特殊情況下=14， 對套裝在滾動軸承上的空套齒輪，=20； 當齒數(shù)少于不發(fā)生根切的最小齒數(shù)時（壓力角a=20的直齒標準，=17），一般需對齒輪進行正變位修正。 b,保證強度和防止熱處理變形過大，齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚，一般取則，如圖2.3所示。 c、同一傳動組的個齒輪副的中心矩應(yīng)相等。若摸數(shù)相等時，則齒數(shù)和亦相等， 但由于傳動比要求，尤其是在傳動中使用了公用齒輪后，常常滿足不了上述要求， 機床上可用修正齒輪，在一定范圍內(nèi)調(diào)整中心矩使其相等但修正量不能太大，一般齒數(shù)差不能夠超過3~4個齒。 2，變速傳動組中齒輪齒數(shù)的確定 為了減少齒輪數(shù)目和縮短變速箱的軸向尺寸，這里采用了公用齒輪。但由于公用齒輪的采用，使兩個傳動組間的傳動比互相牽制，不能獨立地按照最緊湊的原則決定傳動件的尺寸，因此，徑向尺寸一般較大，此外，公用齒輪的兩側(cè)齒面同時嚙合會影響其磨損和壽命。這里我們采用查表法來確定齒輪的齒數(shù)。查《機床設(shè)計手冊》確定個齒輪齒數(shù)如下： 軸II-III間變速齒輪齒數(shù)的確定： 由于公比=1.26，傳動比為=1/=，=1/=，=1/ 設(shè)：傳動組中最小齒輪齒數(shù)=16，查《機床設(shè)計手冊》表7.3-14 可查得：=16/39 （0.1%），=19/36 （0.9%），=22/33 （-0.3%） 齒數(shù)和為=55 公用齒輪選為=39 軸III-IV間變速組齒輪齒數(shù)的確定： 傳動比為=1/ =1/ = 根據(jù)=，主動輪齒數(shù)為39，從表7.3-14可查得：=18/47 （-0.1%），=28/37 （0.9%），=39/26 （-0.3%） 齒數(shù)和為：=65 軸IV-V間變速組齒輪齒數(shù)的確定： 由于變數(shù)組齒輪傳動比和各傳動副上受力差別較大齒輪副的速度變化，受力差別較大，為了得到合理的結(jié)構(gòu)尺寸，可采用不同模數(shù)的齒輪副。 軸IV-V間的兩對齒輪，其傳動比為=1/4, =2分別?。剑?，＝３則 ／＝／＝3／4 ?。耍?0，＝30x3=90, =30x4=120 按傳動比將齒數(shù)分配如下： =1/4=18/7219/71 ，=2=80/4082/38軸V-VI及VI-VII間齒數(shù)確定，由于這兩個傳動組只是改變傳動方向，不起便速度作用，只需考慮其結(jié)構(gòu)尺寸及磨損振動和噪音等因素。，取V-VI軸間錐材料齒輪齒數(shù)為29，ＶI-VII軸間齒輪齒數(shù)為67。 3、主軸轉(zhuǎn)速系列的驗算： 主軸轉(zhuǎn)速在使用上并要求十分準確，轉(zhuǎn)速稍高或稍低并無太大影響，但標牌上標準數(shù)列的數(shù)值一般也不允許與實際轉(zhuǎn)速相差太大。 由確定的齒輪齒數(shù)所得的實際轉(zhuǎn)速與傳動設(shè)計理論值難以完全相符，需要驗算主軸各級轉(zhuǎn)速，最大誤差不得超過即 % 主軸的各級實際轉(zhuǎn)速分別為：29.4，37.8，47.7，58，74.6，94.3，115，148，187，236.7，304.5，384.6，468，602，760，927，1192.6，1526.5 r/min ==2% 而%=2.6%故符合條件 同理：經(jīng)驗算，其他各級轉(zhuǎn)速也滿足要求。 4、傳動系統(tǒng)圖的繪制 轉(zhuǎn)速圖和齒輪齒數(shù)確定后，變速箱的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度也基本確定了（如齒輪個數(shù)，軸數(shù)，支承軸，為使變速箱的結(jié)構(gòu)緊湊，合理布置齒輪是一個重要的問題，因為它直接影響變速箱的尺寸，變速操作的方便性和結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的可行性問題，在考慮主軸適當?shù)闹С芯嗪蜕釛l件下，一般應(yīng)盡可能減少變速箱尺寸。這里為使變速操作的方便，提高效率采用電磁離合器操縱方式。 主運動傳動鏈的傳動路線表達式如下： 電動機I——II——III——IV—=V——VI——VIII（主軸） 3.2 傳動件的估算與驗算 3.2.1、傳動軸的估算和驗算 傳動軸除應(yīng)滿足強度要求外，還應(yīng)滿足剛度要求。強度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭轉(zhuǎn)載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機床主傳動系統(tǒng)精度要求高，不允許有較大的變形因此，疲勞強度一般不是主要矛盾，除載荷很大的情況下，可以不必驗算軸的強度。剛度要求保證軸在載荷下不致產(chǎn)生過大的變形（彎曲，失穩(wěn)，轉(zhuǎn)角）。若剛度不足，軸上的零件如齒輪，軸承等將由于軸的變形過大而不能正常工作，或產(chǎn)生振動和噪聲，發(fā)熱，過早磨損而失效。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度?？梢韵扰まD(zhuǎn)剛度估算軸的直徑，畫出草圖后，再根據(jù)受力情況，結(jié)構(gòu)布置和有關(guān)尺寸，驗算彎曲剛度。 1，傳動軸直徑的估算 傳動軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下列公式估算傳動軸直徑： d=91mm 式中：N——該傳動軸的輸入功率 N= KW ——電機額定功率 ——從電機到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積（不計該軸軸承上的效率）。 ——該傳動軸的計算轉(zhuǎn)速； 計算轉(zhuǎn)速是傳動件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速，各傳動件的計算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動關(guān)系而確定，而中型車，銑床主軸的計算轉(zhuǎn)速為： （主）= ——每米長度上允許的扭轉(zhuǎn)角（deg/m）;可根據(jù)傳動軸的要求選取。 對傳動軸剛度要求 允許扭轉(zhuǎn)角 主軸 一般傳動軸 較低的軸 （deg/m） 0.5-1 1-1.5 1.5-2 估算時應(yīng)注意： （1）值為每米長度上允許的扭轉(zhuǎn)角，而估算的傳動軸的長度往往不足1m，因此，在計算時應(yīng)按軸的實際長度計算和修正，如軸為500mm，取=1deg/m則 d=91 mm （2）效率y對估算軸徑d影響不大，可以忽略 （3）如使用花鍵是可根據(jù)估算的軸徑 d選取相近的標準花鍵軸的規(guī)格，主軸總軸徑可參考統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定； 1.5-2.8 2.8-4 4.5-7.5 5.5-7.5 7.5-11 車床 60-80 70-90 70-105 95-130 110-145 升降臺銑床 50-90 60-90 60-95 75-100 90-105 各軸的計算轉(zhuǎn)速： =95 r/min =118 m/min =300 r/min =750 r./min =1450 r/min 軸徑的估算： =91x=24.4 =91x=28.78 =91x=36.18 =91x =45.69 =91x=48.24 2、傳動軸剛度的驗算 （1）軸的彎曲變形的條件和允許值 機床的主傳動軸的彎曲剛度驗算，主要驗算軸上裝齒輪和軸承出的撓度y和傾角。各類軸的撓度y，裝齒輪和軸承處的傾角，應(yīng)小于彎曲剛度的許用值和，即 軸的彎曲變形的允許值： 軸的類型