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湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計說明書
題 目：立式銑床縱向工作臺設(shè)計
專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化
學(xué) 號： 2010963012
姓 名： 胡鴻輝
指導(dǎo)教師： 馮建軍
完成日期： 2014年5月8號
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書
論文（設(shè)計）題目： 立式銑床縱向工作臺設(shè)計
學(xué)號： 2010963012 姓名： 胡鴻輝 專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化
指導(dǎo)教師： 馮建軍 系主任： 劉柏希
一、主要內(nèi)容及基本要求
該次畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容包括了以下幾個方面。第一，立式銑床縱向工作臺的基本整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。第二，立式銑床縱向工作臺的操作機構(gòu)設(shè)計。第三，工作臺與機體的聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計。第四，設(shè)計立式銑床縱向工作臺傳動部分和運動部分的技術(shù)參數(shù)和功能參數(shù)。第五，計算工作臺傳動和運動部分的參數(shù)，最后在校核該部分，并畫好裝配圖與零件圖。
基本要求如下：銑床縱向工作臺的布局較為合理且便于安裝和拆裝，零件的技術(shù)參數(shù)符合使用要求，保證運動的精確性。移動工作臺的操作機構(gòu)即可以手動也能機動，并且能靈活轉(zhuǎn)換。銑床工作臺能很好的實現(xiàn)其鎖定功能，以便精確控制機床變速運動和其控制操作。工作臺使用螺母絲桿裝置，以此來提高運行精度和可靠性。工作臺的動力主要是由輸入軸帶動錐齒輪，然后再帶動絲桿，以此來實現(xiàn)工作臺的運轉(zhuǎn)。輸入軸不僅可以正反轉(zhuǎn)，工作臺也可以正反兩個方向移動。此外工作臺體積盡可能小，以節(jié)約材料和減少占地面積，并且工作臺的整體運動原理能符合設(shè)計的功能要求，達到工作使用需求，并畫好所需的裝配圖和零件圖以及說明書一份。
二、重點研究的問題
立式銑床縱向移動工作臺的基本工作原理以及基本結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計，操縱裝置的設(shè)計，能夠讓工作臺滿足手動和機動兩種模式的精準變換以及很好的控制工作臺的運動速度。傳動部分的設(shè)計主要包括絲桿，螺母，錐齒輪等機構(gòu)的設(shè)計，以及對其進行計算并且校核和畫圖。以及對工作臺的整體功能進行評估使其達到設(shè)計要求，工作需要。
三、進度安排
序號
各階段完成的內(nèi)容
完成時間
1
查閱資料、調(diào)研、開題報告
第一周和第二周
2
方案設(shè)計和方案設(shè)計計算
第三周和第四周
3
畫CAD圖
第五周至第十周
4
整理修改
第十一周至第十四周
5
答辯
第十五周
四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻
［1］技工學(xué)校機械類通用教材編審委員會.銑工工藝學(xué)[M]. 北京:機械工業(yè)出版 社，1980.
［2］濮良貴， 紀名剛. 機械設(shè)計[M]. 北京:高等教育出版社，2006.
［3］孫椰望，羅扉，楊秋娟. 基于模態(tài)分析原理的機床研究[J]. 制造技術(shù)與機床.2014（2）：48-49.
［4］王小玲.淺談金屬切削機床的發(fā)展[J].機械管理開發(fā).2009,24（5）:152-153.
［5］李必文.機械精度設(shè)計與檢測[M]. 長沙:中南大學(xué)出版社，2011.
［6］潘存云，唐先進. 機械原理[M]. 長沙:中南大學(xué)出版社，2011.
［7］戴曙. 金屬切削機床[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，1999.
［8］機械設(shè)計手冊（新編)[M]. 機械工業(yè)出版社，2004.8.
［9］孟俊煥，孫如軍，孫莉.經(jīng)濟型數(shù)控機床改造優(yōu)化方案研究[J].機床與液壓.2005（7）：200-201.
［10］王先逵.機械制造工藝學(xué)[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，2006.
［11］董潔洪.精密和超精密加工機床的現(xiàn)狀及發(fā)展對策[J].光機電信息.2010,27（10）：1-7.
［12］何絢.未來機床的發(fā)展的方向[J].南北橋.2009（8）：123—124.
［13］牟永言. 機械加工工藝手冊[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，1992.
［14］周良德，朱泗芳，楊世平. 工程圖學(xué)[M]. 長沙:湖南科學(xué)技術(shù)出版社版社，2010.
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計）評閱表
學(xué)號 2010963012 姓名 胡鴻輝 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
畢業(yè)論文（設(shè)計）題目： 立式銑床縱向工作臺設(shè)計
評價項目
評 價 內(nèi) 容
選題
1.是否符合培養(yǎng)目標，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點和教學(xué)計劃的基本要求，達到綜合訓(xùn)練的目的；
2.難度、份量是否適當；
3.是否與生產(chǎn)、科研、社會等實際相結(jié)合。
能力
1.是否有查閱文獻、綜合歸納資料的能力；
2.是否有綜合運用知識的能力；
3.是否具備研究方案的設(shè)計能力、研究方法和手段的運用能力；
4.是否具備一定的外文與計算機應(yīng)用能力；
5.工科是否有經(jīng)濟分析能力。
論文
（設(shè)計）質(zhì)量
1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴謹合理；實驗是否正確，設(shè)計、計算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語是否準確，符號是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范；
2.文字是否通順，有無觀點提煉，綜合概括能力如何；
3.有無理論價值或?qū)嶋H應(yīng)用價值，有無創(chuàng)新之處。
綜
合
評
價
該生選的課題符合培養(yǎng)目標，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點和教學(xué)計劃的基本要求，達到綜合訓(xùn)練的目的。獨自設(shè)計的能力較強，且能較自主查閱大量的文獻質(zhì)料。用一定綜合運用知識的能力；圖紙也比較正確和規(guī)范，且設(shè)計
有點創(chuàng)新之處。
評閱人：
2014年5月 日
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計）鑒定意見
學(xué)號： 2010963012 姓名： 胡鴻輝 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 41 頁 圖 表 8 張
論文（設(shè)計）題目： 立式銑床縱向工作臺設(shè)計
內(nèi)容提要：
本次畢業(yè)設(shè)計主要是對立式銑床縱向工作臺進行設(shè)計，首先得明白縱向工作的運
動原理，進而好選擇較為先進的絲桿螺母傳動機構(gòu)，然后對絲桿，齒輪，螺母，軸承
等相關(guān)主要零件進行初步選擇，之后在對其計算和校核。設(shè)計主要的內(nèi)容包括以下幾
個方面。
第一，立式銑床縱向工作臺的基本整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。
第二，立式銑床縱向工作臺的操作機構(gòu)設(shè)計。
第三，工作臺與機體的聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計。
第四，計算工作臺傳動和運動部分的參數(shù)，最后在校核該部分，并畫好裝配圖與零件圖
以及寫好說明書。
指導(dǎo)教師評語
該生在本次畢業(yè)設(shè)計中達到了綜合訓(xùn)練的目的，且學(xué)習(xí)比較的刻苦和勤奮，課外時并且積極的查閱相關(guān)的文獻資料，具備綜合運用知識的能力。設(shè)計圖紙比較規(guī)范也
有適當?shù)膭?chuàng)新之處，圖紙其他的小細節(jié)也處理的比較好，能夠很好地達到本次畢業(yè)設(shè)計的要求。
同意參加答辯，推薦畢業(yè)設(shè)計成績等級為
指導(dǎo)教師：
年 月 日
答辯簡要情況及評語
根據(jù)答辯情況，答辯小組同意其成績評定為
答辯小組組長：
年 月 日
答辯委員會意見
經(jīng)答辯委員會討論，同意該畢業(yè)設(shè)計成績評定為
答辯委員會主任：
年 月 日
目錄
·摘要 1
·Abstract 2
第一章 緒論 3
1.1 銑床簡介 3
1.2 國內(nèi)外的發(fā)展狀況 3
1.21國內(nèi)的發(fā)展狀況 3
1.22國外的發(fā)展狀況 4
1.3我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢 5
1.31更加的高速，可靠以及精確化 5
1.32更加的高自能化 6
1.33更加的復(fù)合化 6
1.4更加的個性化是機床發(fā)展的主要方向 6
1.5開放性是體系結(jié)構(gòu)的主要發(fā)展趨勢 6
1.6選題的目的及意義 6
第二章 縱向工作臺的設(shè)計原理 8
2.1設(shè)計的主要內(nèi)容 8
2.2研究的問題 8
2.3銑床的原理圖設(shè)計 8
2.4 方案計算 12
第三章 縱向工作臺的方案設(shè)計 13
3.1. 銑床的主要參數(shù) 13
3.2 縱向工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計 13
3.3導(dǎo)軌的設(shè)計 16
3.4操縱機構(gòu)的設(shè)計 16
3.5離合器的選擇 16
第四章 縱向工作臺的方案設(shè)計計算 17
4.1.錐齒輪的選擇與校核 17
4.2.軸承的選擇與校核 19
4.3滑動絲桿和螺母的選擇與校核. 21
總結(jié) 24
參考文獻 25
附錄：中文譯文及原文 26
立式銑床工作臺設(shè)計
摘要
隨著社會經(jīng)濟飛速的發(fā)展，中國的制造業(yè)也越來越強大，其中機床的的發(fā)展是制造業(yè)發(fā)展的一個重要的支柱。如今機床廣泛應(yīng)用于制造業(yè)的各個領(lǐng)域，如造船，飛機，汽車等各個產(chǎn)業(yè)，所以說機床在制造業(yè)中具有很好的發(fā)展前景，本次畢業(yè)設(shè)計的課題是立式銑床縱向工作臺設(shè)計，主要設(shè)計傳動絲桿及螺母，以及對其他零件的選擇及校核。期間需要完成設(shè)計說明書，以及零件圖和總裝配圖，并且設(shè)計出來的工作臺能達到預(yù)期的要求。
通過對縱向工作臺的設(shè)計，讓我們對機床有了很大的了解，對以后優(yōu)化機床的設(shè)計提供了巨大的幫助，同時對機床的發(fā)展也有巨大的意義，因為此研究能很好的促進機床的發(fā)展，同時也讓制造業(yè)越來越強大。
關(guān)鍵詞：立式銑床；縱向工作臺；傳動絲桿；零件圖和總裝配圖
Vertical milling machine table design
Abstract
With the rapid social and economic development, China's manufacturing industry has become increasingly powerful, the development of the machine which is an important pillar industry development. Now the machine is widely used in various fields of manufacturing, such as shipbuilding, aircraft, automotive and other industries, so that the machine has good prospects in the manufacturing sector, the subject of this graduation project is a longitudinal vertical milling table design, the main design drive screw and nut, as well as other parts of the selection and checked. Need to complete the design specification, and part drawing and assembly drawing period, and designed the table to achieve the desired requirements.
Through the vertical bench design, so we have a great understanding of the machine, after optimization of the machine design provides a great help, but also to the development of the machine has a huge significance, because this study can be a good tool to promote development, but also to manufacturing and more powerful.
Keywords: vertical milling machine; vertical table; drive screw; parts drawing and assembly drawing
2
第一章 緒論
1.1 銑床的介紹
用銑刀加工各零件表面是銑床加工方法之一，其中銑床的主運動是銑刀進行的旋轉(zhuǎn)運動，而銑床的進給運動是刀具和工件的移動。比如平面，溝槽銑床都能進行加工，曲面銑床也同樣能加工。對工件銑削加工是銑床的主要加工方法之一，銑床不僅能加工平面、溝槽、輪齒等，而且也能加工比較復(fù)雜的曲面，由于銑床的加工效率很高，所以在機械的領(lǐng)域中得到很廣泛的應(yīng)用。
銑床是一種在機械領(lǐng)域應(yīng)用很廣的機床，比如像分齒零件的表面，溝槽以及平面等復(fù)雜的曲面，銑床都能進行加工。除此之外，對圓柱體的表面進行加工以及對內(nèi)外孔加工都可以，還能對零件進行切斷等工作。銑床在進行運行時，工作臺上裝上工件，主運動是銑刀進行的周轉(zhuǎn)運動，輔助運動是銑頭和工作臺的進給運動，這樣綜合起來，工件就能得到所需的加工表面了。銑床的生產(chǎn)效率較高是因為進行了多刀斷續(xù)切削運動?？偠灾姷秾ぜM行銑削加工是銑床主要的加工方法。
1.2 國內(nèi)外的發(fā)展情況
1.21 國內(nèi)的發(fā)展情況
1949年新中國的成立才使我國的機床行業(yè)得到很大的發(fā)展，解放前，由于進行長期的封建統(tǒng)治和帝國主義的侵略和掠奪。我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)十分落后。稱不上是獨立的機械制造行業(yè)，更不用說機床制造業(yè)。只有少數(shù)幾個城市的一些小型機械廠，制造一些簡單的皮帶車床，牛頭刨床和磨床等; 1949年全國機床產(chǎn)量僅1000臺，不到10個品種。可見當時中國的機械制造業(yè)十分的落后。
在解放之后，由于國家領(lǐng)導(dǎo)對機床行業(yè)逐漸的重視起來，在中國的三年經(jīng)濟恢復(fù)期間，把許多的小型加工廠都改建為了專門的機械廠，在隨后的時間內(nèi)，又專門擴建和新增了許多的機械廠。這使得機床行業(yè)得到很大的發(fā)展。之后國內(nèi)又相繼成立研究所和研究院來專門研究機床，這樣使得機床行業(yè)日益壯大。
我們的數(shù)控技術(shù)從20世紀50年代開始。其中發(fā)展的進程可分以為四個階段：1）1958年至1965年，開始研究數(shù)控銑床（管控制，步進電機和液壓拖動放大器的開環(huán)系統(tǒng)），處于試用階段。 2）從1965年的開始。數(shù)控系統(tǒng)的晶體管產(chǎn)品得到大步的開發(fā)。直到20世紀60年代末和70年代初。在這個階段的特點是，雖然有很多數(shù)控機床的數(shù)量和品種，但一些比較復(fù)雜的零件也能進行處理。已經(jīng)開始生產(chǎn)從試驗階段到出產(chǎn)階段。 3）從1972年到1979年，數(shù)控技術(shù)開始試驗和試產(chǎn)兩個階段的。比如說，數(shù)控系統(tǒng)的集成電路研制得到成功，在車，磨，鉆等各種加工方面都應(yīng)用了數(shù)控技術(shù)。數(shù)控機床的研制成功使得數(shù)控線切割機床也取得了非常大的發(fā)展。4）機床的穩(wěn)定發(fā)展階段是在1980年以后，由于從國外得到先進的技術(shù)，以及我國進行相關(guān)的自主研發(fā)，數(shù)控機床的品種類已經(jīng)越來越多，大約已經(jīng)已超過500多種了，其中數(shù)控金屬切削機床的品種率達到20％。雖然，現(xiàn)在數(shù)控機床的發(fā)展取得了巨大成就，但和一些發(fā)達工業(yè)國??家相比起來。還存在很大的差別。我們應(yīng)該需要繼續(xù)進行深入的探索和研究，來提高機床的數(shù)控技術(shù)水平，進而來提高和壯大機床的發(fā)展。
1.22 國外的發(fā)展情況
在當今的世界上，讓機床的設(shè)計，制造及使用在其國家得到較大的發(fā)展是美德日三個國家，這三個國家在數(shù)控機床的研究上也是最先進的，使用經(jīng)驗也是最成熟的，技術(shù)上也是最好的。然而由于其國家的社會條件和社會經(jīng)濟的發(fā)展水平各不相同，所以他們也個具有自己的特點。
以科學(xué)研究為目的是美國發(fā)展機床的主要思想，由于美國的軍隊對機床的需求量較大，其次，美國政府對機床的研究和發(fā)展給予了非常高的重視，所以美國對機床科研以及設(shè)計所投入的科研經(jīng)費較多。而且美國還吸納全世界的許多人才為其工作，在工作上也非常注重效率。所以美國在機床的發(fā)展方面十分的先進，擁有大量頂尖的技術(shù)。比如說，在1952年時成功的研制出了世界上首臺數(shù)控機床，然而在1958年的時候又建立了加工中心。在70年代初時期，F(xiàn)MS研制取得了成工，于是在1987年，又相繼推出了開放式數(shù)控機床系統(tǒng)等。因為美國是第一個實現(xiàn)把汽車的生產(chǎn)，以及軸承的生產(chǎn)相互結(jié)合起來。所以建立了大批自動線來實現(xiàn)自動化的需要。除此之外，美國在電子和計算機的領(lǐng)域遠遠的領(lǐng)先其他國家。所以，美國在數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計和機床的制造發(fā)面擁有非常扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，由于美國有著十分注重創(chuàng)新和科研的態(tài)度，所以使得其數(shù)控機床的技術(shù)遠遠的超先于其他的一些國家。
在當今，美國的機床已越來越發(fā)達。他每年都生產(chǎn)大量的高性能機床給大型的客戶，同時也為小中客戶提供廉價的機床，比如像Fadal、Haas等一些公司。
在數(shù)控機床的發(fā)展過程中，由于美國重于數(shù)控機床的研究，而不注重于數(shù)控機床的應(yīng)用，導(dǎo)致機床的發(fā)展進程逐漸的變慢。所以，在1892年的時候，日本的數(shù)控機床產(chǎn)量第一次超過美國，并逐漸實現(xiàn)大量出口。當從1990年起，美國逐漸加強機床的應(yīng)用性，慢慢的美國的數(shù)控機床才實現(xiàn)量產(chǎn)。
德國機床開發(fā)非常注重實用功能。所以德國政府重要戰(zhàn)略地位是機床工業(yè)的發(fā)展，且非常講究效率與實際。他們堅持和諧發(fā)展，同時又注重工人之間的相互交流。并且建立了大量的自動生產(chǎn)線。在1956年的時候，研制出了首臺數(shù)控機床，并且十分注重發(fā)展，把理論聯(lián)系實際，逐漸穩(wěn)步的發(fā)展機床工業(yè)。同時也非常注重科學(xué)研究，把科學(xué)的研究和應(yīng)用技術(shù)兩者相互并合起來，大型企業(yè)和一些好的大學(xué)共同進行學(xué)術(shù)研究，從而使機床得到很好的發(fā)展。在對加工工藝和用戶產(chǎn)品以及機床布局的結(jié)構(gòu)和數(shù)控機床的共性與特性進行了大量而且比較深入的研究。在產(chǎn)品的質(zhì)量上可謂是精中求精啊。德國生產(chǎn)的數(shù)控機床的性能比較好，且其產(chǎn)品的功能性較強，并且實用性較高，機床廣泛的出口國外。特別是在一些重型以及較大大型和精密數(shù)控機床等方面。德國海比較重視機床配件的實用性與先進性，比如說電機，刀具，量具等配件。德國數(shù)控系統(tǒng)中的各種功能部件質(zhì)量和性能等方面都是領(lǐng)先于世界各國的。比如說，Heidenhain公司的精密光柵世界聞名，同時西門子公司的數(shù)控系統(tǒng)也是世界聞名，所以他們均被各國競相采用，并且銷量很大。
然而日本的數(shù)控機床，是先進行仿制，然后在進行自主創(chuàng)新的。機床工業(yè)的發(fā)展在日本也得到十分的重視。日本政府通過相關(guān)的規(guī)劃和立法來幫助日本數(shù)控機床行業(yè)發(fā)展，并規(guī)劃其發(fā)展的方向。日本政府通過給予大量的經(jīng)費，以此來幫助企業(yè)機床的發(fā)展。再人才方面實行引進，并且派人到德國進行學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)德國的配件質(zhì)量，在管理和數(shù)控機床技術(shù)上則向美國進行學(xué)習(xí)。通過綜合兩國的優(yōu)點，于是在機床發(fā)展方面取得了巨大的成功。日本企業(yè)大量發(fā)展大自動化技術(shù)，并且加大力度的發(fā)展柔性生產(chǎn)自動化的數(shù)控機床。在1958年時期，日本成功的研制出首臺數(shù)控機床。在1978年時，數(shù)控機床的產(chǎn)量首次超過美國，并且數(shù)控機床大量出口，出口數(shù)量排名世界第一。在發(fā)展的策略上，日本的數(shù)控機床同樣是先進行仿制，然后在進行自主創(chuàng)新。第一是生產(chǎn)許多的中端數(shù)控機床，這有利于搶占大量的銷售市場。然后在1980年時期，通過自己的努力研究和學(xué)習(xí)，逐漸的向高端數(shù)控機床發(fā)展。日本期間努力的向美國學(xué)習(xí)質(zhì)量管理，進而轉(zhuǎn)變成自己的管理體系，這樣有利于產(chǎn)品質(zhì)量的保證。其次日本把電子與機械融合起來，形成了機電一體化，為數(shù)控機床的發(fā)展開創(chuàng)了捷徑。在發(fā)展數(shù)控機床的過程中，日本企業(yè)注重數(shù)控機床的技術(shù)，并且注重研發(fā)以此來發(fā)展數(shù)控機床。
日本的FANUC公司，也是先進行仿制，然后在進行自主創(chuàng)新的。發(fā)展了各種高中端數(shù)控機床，以此來滿足市場的需要。其公司不僅在技術(shù)上非常的先進，而且在產(chǎn)量上也是世界第一。其銷售額不僅在國內(nèi)占了70%，而且在國外市場也占了50%，即促進了日本數(shù)控機床的發(fā)展，也促進了世界數(shù)控機床的發(fā)展。
1.3 我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢
更加的高速化，更加的可靠化和精度化，還有更加自能化，柔性化，復(fù)合和開放化以及集成化，這些都是今后數(shù)控機床的發(fā)展趨勢。
數(shù)控和技術(shù)的發(fā)展大約已經(jīng)有40多年了，數(shù)控技術(shù)它是一門綜合性很強的學(xué)科，它包括機械，電子，控制以及計算機等多門學(xué)科的綜合而成的，隨著社會的發(fā)展，機械制造業(yè)的增強，對數(shù)控技術(shù)的要求也越來越高了。
1.31 更加的高速，可靠以及精確化
加大機床主軸的轉(zhuǎn)速，提升工件的進給速度是高速化的體現(xiàn)所在。一般來說，數(shù)控系統(tǒng)的可靠性比數(shù)控設(shè)備的可靠性要高出幾個等級，也并不是說數(shù)控可靠性越高越好，它主要還受商品的性價比影響。機床的高精度化就是說精確度是不是能夠精確到微米乃至納米級。
1.32 更加的高智能化
一般來說高自能化主要的體現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)的以下四方面；第一：體現(xiàn)在加工工件的效率以及加工工件的質(zhì)量。第二：數(shù)控機床的機動性能以及機床的使用和安裝是否方便，等等。第三:是否操作方便以及便于編程。第四：是否能減少工人的勞動強度和節(jié)約生產(chǎn)時間。
1.33 更加的柔性化以及集成化
現(xiàn)在數(shù)控機床的柔性化的發(fā)展趨勢是從點和線慢慢的向面和體方面發(fā)展，而另外的一個方面是數(shù)控機床更加的注重于實用性和經(jīng)濟性，慢慢的向這兩個方向進行發(fā)展。數(shù)控系統(tǒng)的柔性化，是產(chǎn)品今后發(fā)展的主要趨勢，也是實現(xiàn)今后市場的需要。數(shù)控系統(tǒng)的柔性化是今后各國機械行業(yè)發(fā)展的一個方向，同時也是機械先進領(lǐng)域發(fā)展的一個方向。
1.34 更加的復(fù)合化
功能的復(fù)合化是今后數(shù)控機床的發(fā)展主要趨勢，它主要是想在一臺機床上實現(xiàn)車，銑，鉆，攻絲，絞孔以及擴孔等多種的復(fù)雜操作工序，這復(fù)合化的主要目的，也是其主要思想。數(shù)控機床的復(fù)合化不僅提高了機床的生產(chǎn)效率，也提高了機床加工產(chǎn)品的質(zhì)量，間接地也提高了生產(chǎn)的柔性化。
1.4 更加的個性化是機床發(fā)展的主要方向
隨著經(jīng)濟的全球化，各國的機械制造業(yè)也越來越強大。在現(xiàn)在的市場上，各國之間相互合作，相互貿(mào)易的格局已經(jīng)基本的形成。同時對產(chǎn)品的要求也越來的越高，比如說生產(chǎn)效率要高，加工質(zhì)量以及產(chǎn)品的精度要高等等一些方面。同時用戶的個性化需求也越來的越明顯。更加的專業(yè)化以及實用化慢慢得到越來越多用戶的喜愛。
1.5 開放性是體系結(jié)構(gòu)的主要發(fā)展趨勢
在當代的社會中，開放性是數(shù)控機床發(fā)展的主流思想和主要的目的。開放性分為兩個部分，一個是軟件平臺開放式的系統(tǒng)，而另外一個是硬件平臺的開放式系統(tǒng)。使用的結(jié)構(gòu)基本上是模塊化和層次化。除此之外，還提供一個向外的程序接口，以供客戶的需要。
為了解決以前數(shù)控系統(tǒng)比較封閉的情況，還有一些產(chǎn)業(yè)化軟件存在相關(guān)問題的現(xiàn)象。所以，很多的國家花費大量的資金對數(shù)控機床的開放性進行深入的研發(fā)，現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)逐漸變得開放化，然而開放化也是數(shù)控系統(tǒng)今后發(fā)展的主要趨勢。當今，當前開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究核心目標是通信規(guī)整，配置較標準，運行平臺較好，以及數(shù)控機床的功能庫和系統(tǒng)的功能軟件等?，F(xiàn)在數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化越來越受到大家的關(guān)注，因為數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化能夠很好的實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的需要，同時也是機械市場的需要。在機械制造行業(yè)中，生產(chǎn)自動線對信息集成的要求越來越高，所以開放式網(wǎng)絡(luò)化是現(xiàn)在制造業(yè)的需要。如今，一些頂級數(shù)控機床的制造國家，已經(jīng)在向數(shù)控機床高開方式方向發(fā)展了.
1.6 選題的意義及目的
隨著社會經(jīng)濟飛快的發(fā)展，我國的制造業(yè)也變得越來的越先進，同時對零件加工的質(zhì)量要求越來越高，加工效率也要求越來越高。機床的發(fā)展方向慢慢的向高效率，高質(zhì)量，高速度，高加工精度以及更加可靠性方面發(fā)展。采用模仿設(shè)計是一般傳通機床非常通用的設(shè)計方法，然而傳統(tǒng)的機床已經(jīng)越來越滿足不了現(xiàn)代制造業(yè)的需要。如今人們對機床的動態(tài)性能要求越來越高，以前只是關(guān)注機床是否能滿足靜態(tài)特性，現(xiàn)在就不同了，現(xiàn)在數(shù)控機床在進行相關(guān)設(shè)計時必須的注重其機床的動態(tài)特性。本次畢業(yè)設(shè)計設(shè)計主要對立式銑床縱向動工作臺做了比較詳細的設(shè)計。第一的是我們應(yīng)該要確定好工作臺的工作原理，其次就是要選擇國內(nèi)技術(shù)比較先進的絲杠螺母作為傳動機構(gòu)。之后的話，就大概的確定好工作臺的基本結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)；然后在對絲杠，螺母，軸承以及齒輪等比較重要的性零件進行必要的選擇、設(shè)計和計算并進行多次的校核。最后一點的是我們要完成好設(shè)計說明書，還要用autoCAD軟件畫出了機床縱向移動工作臺的裝配圖以及零件圖。如今國家對銑床的需求量越來越大，銑床在國內(nèi)的技術(shù)發(fā)展還不太成熟，而且銑床在國內(nèi)有著很好的發(fā)展前景，所以本課題的研究在制造業(yè)中十分重要，對銑床的發(fā)展乃至制造業(yè)有著一定的貢獻，同時對我們大學(xué)知識的實踐有很大幫助，有利于對大學(xué)知識的掌握及鞏固。
第二章 縱向工作臺的設(shè)計原理
2.1 設(shè)計的主要內(nèi)容
該次畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容包括了以下幾個方面：
第一， 立式銑床縱向工作臺的基本整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。
第二， 立式銑床縱向工作臺的操作機構(gòu)設(shè)計。
第三， 工作臺與機體的聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計。
第四， 設(shè)計立式銑床縱向工作臺傳動部分和運動部分的技術(shù)參數(shù)和功能參數(shù)。
第五，計算工作臺傳動和運動部分的參數(shù)，最后在校核該部分，并畫好裝配圖與零件圖。
2.2 研究的問題
立式銑床縱向移動工作臺的基本工作原理以及基本結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計，操縱裝置的設(shè)計，能夠讓工作臺滿足手動和機動兩種模式的精準變換以及很好的控制工作臺的運動速度。傳動部分的設(shè)計主要包括絲桿，螺母，錐齒輪等機構(gòu)的設(shè)計，以及對其進行計算并且校核和畫圖。以及對工作臺的整體功能進行評估使其達到設(shè)計要求，工作需要。
2.3 銑床的原理圖設(shè)計
根據(jù)自己的想法設(shè)計了以下三種方案。
圖 2-1
圖 2-2
圖 2-3
以上是我的設(shè)計原理簡圖，共設(shè)計了3種方案。但本人覺得圖 2-3這種方案最好，所以選擇方案圖 2-3進行計算和設(shè)計。理由如下：方案圖 2-3比方案圖 2-1和方案圖 2-2的結(jié)構(gòu)更為優(yōu)化，且附加磨損更小，傳動結(jié)構(gòu)精密，整體體積較小，所以能使整臺機器更為節(jié)省材料和減小廠房占地面積，以此降低成本，且方案圖 2-3便于安裝和維修，也利于工人師傅對機器進行調(diào)試，重要的是方案圖 2-3傳動比較高，所以是生產(chǎn)效率較高，而且其穩(wěn)定性較好，功能也比較好，整體的結(jié)構(gòu)質(zhì)量也較好，使機器的使用壽命得到很好的延長。所以綜合以上的考慮，選擇方案圖 2-3。
2.4 方案計算
(1):齒輪的的齒數(shù)如下,符號已在表中標出.
表 2-1
Z 1
Z 2
Z 3
Z 4
Z 5
Z 6
Z 7
Z 8
Z 9
Z 10
Z 11
Z 12
Z 13
Z 14
26
44
24
64
27
36
18
27
18
21
24
36
18
45
Z 15
Z 16
Z 17
Z 18
Z 19
Z 20
Z 21
Z 22
Z 23
Z 24
Z 25
Z 26
Z 27
Z 28
57
37
21
34
40
13
28
43
18
35
33
37
18
18
（2）：聯(lián)軸器參數(shù)：M2 和M3參數(shù)都為40. 其中MT為18.
（3）進給電機參數(shù)：（P=1.5KW n=1450r/min）
（4）縱向工作臺運動傳動鏈結(jié)構(gòu)式如下：
進給電機—VI——VII——VIII— —IX— —X—
— —XI————XIV————XVI—工作臺縱向進給絲桿。
根據(jù)以上的進給運動鏈結(jié)構(gòu)式，我們可知縱向方向的進給運動級數(shù)為3*3*2=18種，下面我們就算出縱向工作臺的18種速度。
由以上的數(shù)據(jù)可算的縱向進給速度范圍是39.92~263.27(mm/min).
第三章 縱向工作臺的方案設(shè)計
3.1銑床的主要參數(shù)
工作臺工作面積（寬*高） 360*960mm
工作臺最大行程（手動/機動） 700/680mm
T型槽數(shù) 3
T 型槽寬度 18mm
T 型槽間距 70mm
工作臺工作進給量 18級 23.5~1180mm/min
工作臺縱向快速移動量 2300 mm/min
最大載重量 500KG
進給電動機功率 1.5KW
進給電動機轉(zhuǎn)速 1450r/min
加工表面平面度 0.02mm
加工表面平行度 0.02mm
加工表面垂直度 0.02mm/100mm
表面粗糙度 1.6um
3.2 縱向工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計
通過升降臺中的軸XIV轉(zhuǎn)動帶動兩對錐齒輪運動，再錐齒輪把運動傳給縱向進給絲杠,這就是縱向工作臺運動的基本原理。如圖2-1.所示運動傳到錐齒輪后，因錐齒輪和絲杠沒有直接相聯(lián)系，所以必須通過拔叉和滑套讓離合器和錐齒輪嚙合，再通過離合器內(nèi)的滑鍵帶動絲杠轉(zhuǎn)動。第二就是螺母固定在縱向工作臺的底座上，當絲杠進行轉(zhuǎn)動時就會帶動工作臺一起作縱向進給。縱向工作臺在臺底座的燕尾槽內(nèi)作直線往復(fù)運動，燕尾導(dǎo)軌的間隙由鑲條調(diào)整。當橫向進給絲杠帶動作橫向進給。通過轉(zhuǎn)動手柄的偏心輪作用，然后把工作臺底座固定在升降臺上。由于這樣可使工作臺隨工作臺底座繞鞍座上的環(huán)形槽向左右擺動作450范圍的修整。修整后用四個螺栓和穿在鞍座環(huán)形“T”形槽內(nèi)的銷子，將工作臺底座牢固固定。
絲杠螺母傳動機構(gòu)的螺紋之間是有間隙的，隨著使用時間的增長，它們之間磨損量就愈來愈大，從而使間隙增大。然而順銑時為了保證加工精度，不允許絲杠螺母之間有很大間隙，因此必須把間隙修整到允許的偏差范圍內(nèi)（0.02mm左右）。當調(diào)整間隙時，應(yīng)首先揭開工作臺底座上的蓋板，然后在擰松螺釘，當順時針轉(zhuǎn)動螺桿會同時帶動螺母轉(zhuǎn)動。其間隙的存在情況是有的，當在螺母沒有轉(zhuǎn)動時。由于另一個螺母是固定的，此時兩個螺母在絲杠上作相對運動產(chǎn)生相互推力，當螺母轉(zhuǎn)動時候。這樣的話兩個螺母便向絲杠上螺紋面的兩側(cè)靠緊，因此可減小間隙。當修整好間隙后，應(yīng)該擰緊法蘭盤上的緊固螺釘，可以通過環(huán)將蝸桿和可調(diào)螺母固定在調(diào)好的位置上，最后蓋好蓋板。如下圖3-1所示，是本次設(shè)計的縱向工作臺的基本結(jié)構(gòu)圖。
如圖所示，兩端支撐縱向絲杠的角接觸球軸承是用來承受銑削力產(chǎn)生的軸向推力的。然而絲杠左邊的空套手輪是用來手動操縱工作臺的。將手輪往右推，可以使其和離合器沾合，因此手輪便可帶動絲杠作旋轉(zhuǎn)運動，從而使工作臺縱向進給。然而當松開手輪時，由于彈簧作用使離合器脫開，從而可避免機動和手動之間的沖突。絲杠右邊帶有鍵的軸頭，可用來安裝和配換齒輪，最后將齒輪傳給分度頭等附件的。
這個圖是借鑒銑工工藝學(xué)的，用來更好地解釋工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
圖3-1 工作臺結(jié)構(gòu)示意圖
1、手輪 2、離合器 3、工作臺臺面 4、調(diào)整螺母 5、固定螺母 6、絲杠
7、花鍵套筒 8、縱向離合器 9、工作臺底座 10、錐齒輪 11、傳動軸
3.3 導(dǎo)軌的設(shè)計
1.導(dǎo)軌類型的選擇
機床常用的導(dǎo)軌種類非常的多，但是滑動導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、剛度好、抗振性高等優(yōu)點，而且運動精度較高，不容易毀壞且好操作?；瑒訉?dǎo)軌在機床上應(yīng)用也十分廣泛。所以，本次設(shè)計采用滑動導(dǎo)軌。
2.導(dǎo)軌截面形狀的選擇
銑床工作臺導(dǎo)軌不僅要求有較大的承載能力而且要求有較高的運動精度，燕尾槽導(dǎo)軌運動精度較高，且操作方便，平穩(wěn)性也好，同時具有很好的載重能力，所以本次設(shè)計選擇選擇燕尾槽導(dǎo)軌。
3.4 操縱機構(gòu)設(shè)計
1.手動進給操縱機構(gòu)
在工作臺正面安裝了一個手動搖柄，使操作更加方便靈活，通過一對錐齒輪和直齒圓柱齒輪帶動縱向離合器轉(zhuǎn)動，從而使絲杠轉(zhuǎn)動，以此來實現(xiàn)縱向進給。
2.自動進給操縱機構(gòu)
工作臺操縱機構(gòu)自動部分安裝在工作臺底座上，縱向操作手柄以及橫向和升降操縱手柄都有兩副，是可以聯(lián)動復(fù)試的操縱機構(gòu)。當手柄在中間位置時，模板的凸出部位把杠桿給頂緊，從而杠桿板上的銷子就把軸往右邊推，因此軸此時便可以通過拔叉把離合器脫開，這樣可使工作臺不在工作的狀態(tài)。要是把手柄向兩邊任何一個方向撥動一個位置后，通過軸來撥動模板。要是模板隨便擺過一個角度，這樣杠桿板上的銷和模板斜面之間就可能出現(xiàn)了間隙。因此，軸在彈簧的作用下移動，軸通過拔叉的作用又使離合器進行嚙合。由軸XIV通過錐齒輪傳來的進行運動，通過離合器帶動縱向絲杠使工作臺來進行縱向進給?？v向工作臺的運動方向，由手柄處的兩個電器開關(guān)進行控制。如果手柄往左推，縱向臺則向左移動，反之亦然。手柄在左、中、右三個位置是用定位板來進行定位的。所以板上有三個V形得缺口，由于在彈簧的作用下可使用定位板相對于銷子有三個穩(wěn)定的相對位置。又因為定位板是與杠桿一起進行轉(zhuǎn)動的，所以通過杠桿和模板可使手柄穩(wěn)定在這三個位置。
3.5 離合器的選擇
在這次畢業(yè)設(shè)計過程中，我選的是齒形離合器，因為與牙嵌離合器相似，結(jié)構(gòu)比較簡單且緊湊。其外形的尺寸也相對來說比較的小，并且接觸時的幾率相當?shù)母撸引X形離合器也適用于轉(zhuǎn)矩比較大的場合。綜合以上的觀點，所以我選擇齒形離合器。
42
第四章 縱向工作臺的方案設(shè)計計算
4.1錐齒輪的選擇與校核
1. 本次兩個錐齒輪均選用7級精度，材料為45cr。并都進行調(diào)質(zhì)處理，硬度為240HBS；且齒數(shù)均為18，傳動比為1.
2. 齒根彎曲疲勞強度計算；
1）計算XVI縱向絲桿的功率P;
(KW)
其中選取機械傳動效率；
2）計算XVI縱向絲桿扭矩T
其中轉(zhuǎn)速n=23.5（r/min），以此來確定最大的扭矩T；
3）查錐齒輪彎曲疲勞強度設(shè)計公式為：
4）計算載荷系數(shù)K
圖10-8得動載系數(shù)得
由表10-2查得
由表10-3的載荷分配系數(shù)：
由表10-4查得
所以
5）計算彎曲疲勞許應(yīng)用力
由圖10-18得
由圖10-20c查得
取安全系數(shù)S=1.4;代入上式求得：
MPa
6）由表10-5查取齒形系數(shù)
由表10-5查取應(yīng)力校正系數(shù)
一般取齒寬系數(shù)
傳動比u=1
把以上各數(shù)據(jù)帶入式=7.05
圓整m；取m=8；
7）齒寬b==30.51
圓整b=31
把m=8，b=31；
=8140.9（N）
代入式=268.49MPa
所以齒根彎曲疲勞強度符合要求。
3.齒輪接觸疲勞強度計算
其中對于的直齒錐齒輪，取
1)計算接觸疲勞許用應(yīng)力。
取安全系數(shù)S=1;
由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù);
由圖10-20d查得齒輪接觸疲勞強度極限
所以=784MPa
由表10-6查取彈性影響系數(shù)
把以上各數(shù)據(jù)帶入下式中：
=159.82mm；
綜上可得模數(shù)m應(yīng)取9；
即＞159.82mm
所以，Z=18，m=9錐齒輪的齒輪接觸疲勞強度符合要求；
由上所求可知齒輪寬度b==34.36mm;
其中常取；
圓整寬度b=35mm。
4.2 軸承的選擇與校核
1)根據(jù)生活中的使用情況，我們可假定他的預(yù)期壽命為h；
然而絲桿即受到縱向力，也受到軸向力，因此，我在這里采用角接觸球軸承。
2)兩對軸承選用相同的型號，且成對稱分布。
3）軸承所受徑向力=2011.37N；
軸承所受軸向力=1717.9N；
其中上式中； ；
由上面的錐齒輪計算可得；
4）又因為兩個軸承型號一樣，即選擇受載荷力大的一個進行計算；
5）確定絲桿的直徑
查表15-3德：??；
所以=41.84mm
根據(jù)軸承型號的國標取絲桿的直徑d=44mm；
6）所以選取角接觸球軸承代號為7008AC，查機設(shè)手冊其額定動載荷為C=19KN;
7）計算派生軸向力；
由銑床縱向工作臺結(jié)構(gòu)圖可知軸承1被壓緊，軸承2被放松；
所以；
;
又由表13-7得角接觸球軸承代號為7008AC時，派生力=683.87N;
8)計算軸向力：；
；
由表13-5查得判斷系數(shù)e=0.68；
2.39＞e；
所以X=0.41 Y=0.87
0.6799＜e;
所以X=1 Y=0
9)計算當量重載荷；
取溫度系數(shù)；
載荷系數(shù)；
所以=3003.3N;
=1005.7N;
又因為；
因此軸承較低些；
所以按軸承1進行計算；
所以壽命=1.8＞;
所以選擇7008AC角接觸球軸承符合要求；
4.3滑動絲杠和螺母的選擇與校核
1）絲桿要求的精度比較高，選用10級精度，所以絲桿材料選擇40Cr；然而螺母要求略低選用8級精度，所以選用45鋼，螺紋型號選擇梯形螺紋。
2）確定絲桿的直徑
查表15-3德：?。?
所以=37mm;
3）耐磨性計算；
螺紋中徑;
又因為對于梯形螺紋，一般h=0.5P;
而 F=1717.9N;
由表5-12查得許用壓力 =2MPa；摩擦系數(shù)f=0.08；
又因為一般取=2
所以=16.5mm
綜上可查機械手冊按國標選取螺紋直徑d=44mm，螺距p=7mm；
且螺母高度=83mm；螺母大徑D=44.3mm；
所以耐磨符合要求。
3）螺桿的的強度計算；
；
因為查機械手冊=37mm
其中截面面積A==1075.21
由表5-13查得；
由表5-8查得720MPa；
所以=240MPa；
把以上數(shù)據(jù)帶入26.9MPa＜；
所以螺桿的強度符合要求。
4)螺母螺紋牙的強度計算
1.螺紋牙危險截面剪切強度的條件為；
；
其中對于梯形螺紋牙根厚度b=0.65p=4.55mm；
由表5-13查得=144MPa；
由表5-14查得螺桿長度系數(shù)u=0.50；
把上述數(shù)據(jù)帶入公式；
所以剪切強度條件符合要求。
2. 螺紋牙危險截面彎曲強度的條件為；
；
因為彎曲力臂L==1.4mm；
查表5-13得=1=240MPa；
把以上數(shù)據(jù)帶入公式=31.47MPa；
所以螺紋牙危險截面彎曲強度符合要求。
綜上可的螺母螺紋牙的強度符合要求。
4）螺桿的穩(wěn)定性計算
螺桿穩(wěn)定性條件為;
查機設(shè)書得=4；
又因為臨界；
其中拉壓彈性模量E=；查機設(shè)書可得；
慣性矩I==91951；
把以上數(shù)據(jù)帶入公式得=1.52N;
所以
所以螺桿的穩(wěn)定性符合要求；
所以取螺桿螺紋直徑d=44mm，螺距p=7mm；中徑mm。
且螺母高度=83mm；螺母大徑D=44.3mm；中徑=41.5mm。
總結(jié)
到這里我的設(shè)計說明書已基本完成了，其中我通過大量的閱讀書籍，學(xué)到了很多的東西，知道了知識的可貴性。通過搞畢業(yè)設(shè)計，讓我學(xué)會了獨立自主的學(xué)習(xí)，不再依靠別人，也漸漸的豐富的自己的大學(xué)知識，把所學(xué)的大學(xué)知識應(yīng)用于實踐，同時自己也積累了設(shè)計機器這方片的經(jīng)驗。所以我覺得搞畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)生的必經(jīng)之路。因為只有通過畢業(yè)設(shè)計才能提高自己的專業(yè)知識，才能讓自己的知識應(yīng)用與實踐，才能為以后的工作做好鋪墊。在此，我非常感謝我的老師對我的教導(dǎo)，以及同學(xué)對我的幫助。
參考文獻
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［2］濮良貴， 紀名剛. 機械設(shè)計[M]. 北京:高等教育