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湖州師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（說(shuō)明書(shū)）
2012屆
題 目 加工管子端面自動(dòng)倒角機(jī)設(shè)計(jì)
專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào) 08082513
指導(dǎo)教師
論文字?jǐn)?shù) 17689
完成日期 2012年5月
湖 州 師 范 學(xué) 院 教 務(wù) 處 印 制
2
原 創(chuàng) 性 聲 明
本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文，是在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。畢業(yè)論文中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的科研成果。對(duì)本文的研究成果做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。
本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。
論文作者簽名： 日 期：
關(guān)于畢業(yè)論文使用授權(quán)的聲明
本人在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下所完成的論文及相關(guān)的資料（包括圖紙、試驗(yàn)記錄、原始數(shù)據(jù)、實(shí)物照片、圖片、錄音帶、設(shè)計(jì)手稿等），知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬湖州師范學(xué)院。本人完全了解湖州師范學(xué)院有關(guān)保存、使用畢業(yè)論文的規(guī)定，同意學(xué)校保存或向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的紙質(zhì)版和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)湖州師范學(xué)院可以將本畢業(yè)論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用任何復(fù)制手段保存和匯編本畢業(yè)論文。如果發(fā)表相關(guān)成果，一定征得指導(dǎo)教師同意，且第一署名單位為湖州師范學(xué)院。本人離校后使用畢業(yè)論文或與該論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時(shí)，第一署名單位仍然為湖州師范學(xué)院。
論文作者簽名： 日 期：
指導(dǎo)老師簽名： 日 期：
摘要
本文介紹了自動(dòng)倒角機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)的發(fā)展前景，為了更好的完成任務(wù)，查閱了大量文獻(xiàn)資料，了解了自動(dòng)上下料及各種傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，此外對(duì)自動(dòng)倒角機(jī)的分類(lèi)作了詳細(xì)的歸納，最后詳細(xì)設(shè)計(jì)了本課題自動(dòng)倒角機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)部分。
關(guān)鍵詞 倒角機(jī)，自動(dòng)化，自動(dòng)上料，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)
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Abstract
This article describes the development status and future prospects for the development of the automatic chamfering machine, access to a large number of documents in order to better complete the task, to understand the automatic up and down and all kinds of transmission structure, in addition to detailed classification of automatic chamfering machineinduction, the final detailed design of mechanical transmission part of the automatic chamfering machine for this topic.
Keywords：Chamfering machine; Automation; Automatic feeding; Transmission structure.
目 錄
第一章 緒論………………………………………………………1
1.我國(guó)機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀及概述…………………………………………1
2.組合機(jī)床的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀………………………………………………2
2.1國(guó)內(nèi)組合機(jī)床現(xiàn)狀 …………………………………………………………3
2.2國(guó)內(nèi)組合機(jī)床現(xiàn)狀 …………………………………………………………4
3.機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、要求………………………………………5
3.1設(shè)計(jì)的目的 …………………………………………………………………5
3.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 ……………………………………………………………………5
3.3設(shè)計(jì)要求 ……………………………………………………………………6
4.機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟………………………………………………………6 4.1調(diào)查研究 ……………………………………………………………………6
4.2擬定方案 ……………………………………………………………………6
4.3工作圖設(shè)計(jì) …………………………………………………………………6
5.自動(dòng)倒角機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀………………………………………………7
6.自動(dòng)倒角機(jī)的發(fā)展前景………………………………………………7
7.倒角機(jī)的分類(lèi)…………………………………………………………8
7.1針對(duì)板材 ……………………………………………………………………8
7.2針對(duì)齒輪 ……………………………………………………………………9
8.倒角機(jī)的適用范圍和用途……………………………………………9
9.本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段…………………9
第二章 自動(dòng)倒角機(jī)總體設(shè)計(jì) …………………………………11
1.機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)的依據(jù) …………………………………………11
2.工藝分析 ……………………………………………………………11
3.加工管子端面自動(dòng)倒角機(jī)的工作原理 ……………………………13
第三章 端面自動(dòng)倒角機(jī)的機(jī)械部分設(shè)計(jì) ……………………16
1.確定切削用量及選擇確定切削用量刀具 …………………………16
2.傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) ………………………………………………………17
3.齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì) ……………………………………………………19
4.軸的設(shè)計(jì) ……………………………………………………………23
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………29
致謝 ………………………………………………………………31
第一章 緒論
1. 我國(guó)機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀及概述
現(xiàn)代社會(huì)中，人們?yōu)榱烁咝?、?jīng)濟(jì)地生產(chǎn)各種高質(zhì)量產(chǎn)品，日益廣泛的使用各種機(jī)器、儀器和工具等技術(shù)設(shè)備與裝備。為制造這些技術(shù)設(shè)備與裝備，又必須具備各種加工金屬零件的設(shè)備，諸如鑄造、鍛造、焊接、沖壓和切削加工設(shè)備等。由于機(jī)械零件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法來(lái)達(dá)到，特別是形狀復(fù)雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機(jī)床上經(jīng)過(guò)幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。因此，機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中最重要的加工設(shè)備。在一般機(jī)械制造廠中，機(jī)床所擔(dān)負(fù)的加工工作量，約占機(jī)械制造總工作量的40%～60%，機(jī)床的技術(shù)性能直接影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而決定著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平?？梢赃@樣說(shuō)，如果沒(méi)有機(jī)床的發(fā)展，如果不具備今天這樣品種繁多、結(jié)構(gòu)完善和性能精良的各種機(jī)床，現(xiàn)代社會(huì)目前所達(dá)到的高度物質(zhì)文明將是不可想象的。
一個(gè)國(guó)家要繁榮富強(qiáng)，必須實(shí)現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化，這就需要一個(gè)強(qiáng)大的機(jī)械制造業(yè)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)提供現(xiàn)代化的先進(jìn)技術(shù)設(shè)備與裝備，即各種機(jī)器、儀器和工具等。然而，一個(gè)現(xiàn)代化的機(jī)械制造業(yè)必須要有一個(gè)現(xiàn)代化的機(jī)床制造業(yè)做后盾。機(jī)床工業(yè)是機(jī)械制造業(yè)的“裝備部”、“總工藝師”，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重大作用。因此，許多國(guó)家都十分重視本國(guó)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展和機(jī)床技術(shù)水平的提高，使本國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展建立在堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)上。
機(jī)床是人類(lèi)在長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中，不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上生產(chǎn)的，并隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而漸趨完善。最原始的機(jī)床是木制的，所有運(yùn)動(dòng)都是由人力或畜力驅(qū)動(dòng)，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它們實(shí)際上并不是一種完整的機(jī)器?，F(xiàn)代意義上的用于加工金屬機(jī)械零件的機(jī)床，是在18世紀(jì)中葉才開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的。當(dāng)時(shí)，歐美一些工業(yè)最發(fā)達(dá)的國(guó)家，開(kāi)始了從工場(chǎng)手工業(yè)向資本主義機(jī)器大工業(yè)生產(chǎn)方式的過(guò)度，需要越來(lái)越多的各種機(jī)器，這就推動(dòng)了機(jī)床的迅速發(fā)展。為使蒸汽機(jī)的發(fā)明付諸實(shí)用，1770年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機(jī)汽缸內(nèi)孔用的鏜床。1797年發(fā)明了帶有機(jī)動(dòng)刀架的車(chē)床，開(kāi)創(chuàng)了用機(jī)械代替人手控制刀具運(yùn)動(dòng)的先聲，不僅解放了人的雙手，并使機(jī)床的加工精度和工效起了一個(gè)飛躍，初步形成了現(xiàn)代機(jī)床的雛型。續(xù)車(chē)床之后，隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，其他各種機(jī)床也陸續(xù)被創(chuàng)制出來(lái)。至19世紀(jì)末，車(chē)床、鉆床、鏜床、刨床、拉床、銑床、磨床、齒輪加工機(jī)床等基本類(lèi)型的機(jī)床已先后形成。
上世紀(jì)初以來(lái)，由于高速鋼和硬質(zhì)合金等新型刀具材料相繼出現(xiàn)，刀具切削性能不斷提高，促使機(jī)床沿著提高主軸轉(zhuǎn)速、加大驅(qū)動(dòng)功率和增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度的方向發(fā)展。與此同時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)、齒輪、軸承、電氣和液壓等技術(shù)有了很大的發(fā)展，使機(jī)床的轉(zhuǎn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)和控制等方面也得到相應(yīng)的改進(jìn)，加工精度和生產(chǎn)率顯著提高。此外，為了滿(mǎn)足機(jī)械制造業(yè)日益廣闊的各種使用要求，機(jī)床品種的發(fā)展也與日俱增，例如，各種高效率自動(dòng)化機(jī)床、重型機(jī)床、精密機(jī)床以及適應(yīng)加工特殊形狀和特殊材料需要的特種加工機(jī)床相繼問(wèn)世。50年代，在綜合應(yīng)用電子技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、自動(dòng)控制和機(jī)床設(shè)計(jì)等各個(gè)領(lǐng)域最新成就的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的數(shù)控機(jī)床，使機(jī)床自動(dòng)化進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段，與早期發(fā)展的僅適用于大批大量生產(chǎn)的純機(jī)械控制和繼電器接觸器控制的自動(dòng)化相比，它具有很高柔性，即使在單件和小批生產(chǎn)中也能得到經(jīng)濟(jì)的使用。
綜觀機(jī)床的發(fā)展史，它總是隨著機(jī)械工業(yè)的擴(kuò)大和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展，并始終圍繞著不斷提高生產(chǎn)效率、加工精度、自動(dòng)化程度和擴(kuò)大產(chǎn)品品種而進(jìn)行的，現(xiàn)代機(jī)床總的趨勢(shì)仍然是繼續(xù)沿著這一方向發(fā)展。
我國(guó)的機(jī)床工業(yè)是在1949年新中國(guó)成立后才開(kāi)始建立起來(lái)的。解放前，由于長(zhǎng)期的封鎖統(tǒng)治和19世紀(jì)中葉以后帝國(guó)主義的侵略和掠奪，我國(guó)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非常落后，既沒(méi)有獨(dú)立的機(jī)械制造業(yè)，更談不上機(jī)床制造業(yè)。至解放前夕，全國(guó)只有少數(shù)城市的一些規(guī)模很小的機(jī)械廠，制造少量簡(jiǎn)單的皮帶車(chē)間、牛頭刨床和砂輪等；1949年全國(guó)機(jī)床產(chǎn)量?jī)H1000多臺(tái)，品種不到10個(gè)。
解放后，黨和人民政府十分重視機(jī)床工業(yè)的發(fā)展。在解放初期的三年經(jīng)濟(jì)恢復(fù)時(shí)期，就把一些原來(lái)的機(jī)械修配廠改建為專(zhuān)業(yè)廠；在隨后開(kāi)始的幾個(gè)五年計(jì)劃期間，又陸續(xù)擴(kuò)建、新建了一系列機(jī)床廠。經(jīng)過(guò)50多年的建設(shè)，我國(guó)機(jī)床工業(yè)從無(wú)到有，從小到大，現(xiàn)在已經(jīng)成門(mén)類(lèi)比較齊全，具有一定實(shí)力的機(jī)床工業(yè)體系，能生產(chǎn)5000多種機(jī)床通用品種，數(shù)控機(jī)床1500多種；不僅裝備了國(guó)內(nèi)的工業(yè)，而且每年還有一定數(shù)量的機(jī)床出口。
我國(guó)機(jī)床行業(yè)的發(fā)展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，與世界先進(jìn)水平相比，還有較大差距。為了適應(yīng)我國(guó)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的需要，為了提高機(jī)床產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力，必須深入開(kāi)展機(jī)床基礎(chǔ)理論研究，加強(qiáng)工藝試驗(yàn)研究，大力開(kāi)發(fā)精密、重型和數(shù)控機(jī)床，使我國(guó)的機(jī)床工業(yè)盡早躋身于世界先進(jìn)行列。
2．組合機(jī)床的國(guó)內(nèi)、外現(xiàn)狀
世界上第一臺(tái)組合機(jī)床于1908年在美國(guó)問(wèn)世，30年代后組合機(jī)床在世界各國(guó)得到迅速發(fā)展。至今，它已成為現(xiàn)代制造工程（尤其是箱體零件加工）的關(guān)鍵設(shè)備之一。
現(xiàn)代制造工程從各個(gè)角度對(duì)組合機(jī)床提出了愈來(lái)愈高的要求，而組合機(jī)床也在不斷吸取新技術(shù)成果而完善和發(fā)展。
2.1 國(guó)內(nèi)組合機(jī)床現(xiàn)狀
我國(guó)加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存、組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時(shí)調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對(duì)策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷(xiāo)兩旺的良好勢(shì)頭，截至2005年4月份，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)僅組合機(jī)床一項(xiàng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量已達(dá)1000余臺(tái)，產(chǎn)值達(dá)3.9個(gè)億以上，較2004年同比增長(zhǎng)了10%以上，另外組合機(jī)床行業(yè)增加值、產(chǎn)品銷(xiāo)售率、全員工資總額、出口交費(fèi)值等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有不同程度的增長(zhǎng)，新產(chǎn)品、新技術(shù)較去年年均有大幅度提高，可見(jiàn)行業(yè)企業(yè)運(yùn)營(yíng)狀況良好。
（1）行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化
組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)主要針對(duì)汽車(chē)、摩托車(chē)、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、化工機(jī)械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專(zhuān)用設(shè)備，隨著我國(guó)加入WTO后與世界機(jī)床進(jìn)一步接軌，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開(kāi)始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年是企業(yè)生產(chǎn)情況來(lái)看，數(shù)控機(jī)床與加工中心的市場(chǎng)需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機(jī)床則有下降趨勢(shì)，中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)學(xué)會(huì)的《機(jī)床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報(bào)表》是統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個(gè)全國(guó)大型重點(diǎn)企業(yè)生產(chǎn)情況看，2003年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床890臺(tái)，產(chǎn)值16187萬(wàn)元，生產(chǎn)加工中心148臺(tái)，產(chǎn)值5770萬(wàn)元；2004年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床985臺(tái)，產(chǎn)值25838萬(wàn)元，生產(chǎn)加工中心159臺(tái)，產(chǎn)值7099萬(wàn)元；而2005年，截至4月份，數(shù)控機(jī)床、加工中心、產(chǎn)值已接近2003年全年水平，故市場(chǎng)在向數(shù)控、高精制造技術(shù)和成套工藝裝備方面發(fā)展。
（2）行業(yè)企業(yè)的快速轉(zhuǎn)變
“九五”后期，在組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)的50多家組合機(jī)床分會(huì)會(huì)員中，僅有兩家企業(yè)實(shí)行了股份改造，一家企業(yè)退出國(guó)有轉(zhuǎn)為民營(yíng)，其余的都是國(guó)有企業(yè)。而從2001至2002年，不到兩年的時(shí)間，就先后有十幾家企業(yè)實(shí)行股份制改造，一些小廠幾乎全部退出國(guó)有轉(zhuǎn)為民營(yíng)，現(xiàn)在一些國(guó)家重點(diǎn)國(guó)有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉(zhuǎn)制已勢(shì)不可檔，“民營(yíng)經(jīng)濟(jì)在經(jīng)歷了從被歧視，被藐視到不可小視和現(xiàn)在高度重視4個(gè)階段后，煥發(fā)勃勃生機(jī)?！苯M合機(jī)床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營(yíng)化等多種形式快速發(fā)展。
（3）組合機(jī)床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體是綜合自動(dòng)化度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用與工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國(guó)的傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的箱體類(lèi)和軸類(lèi)零件（近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車(chē)端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。組合機(jī)床的分類(lèi)繁多，有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)組合機(jī)床等；隨著技術(shù)的不斷是進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床——柔性組合機(jī)床越來(lái)越受人們是親昧，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外，近年來(lái)組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來(lái)越大。
由于組合機(jī)床及其自動(dòng)線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專(zhuān)用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶(hù)特殊要求而設(shè)計(jì)的，它涉及到加工工藝、刀具、測(cè)量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國(guó)組合機(jī)床及其組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家相對(duì)落后，國(guó)內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢(shì)必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場(chǎng)要求我們不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新工藝、研制新產(chǎn)品，由過(guò)去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿(mǎn)足用戶(hù)需要，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。
2.2 國(guó)外組合機(jī)床現(xiàn)狀
80年代以來(lái)，國(guó)外組合機(jī)床技術(shù)在滿(mǎn)足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機(jī)床的加工精度、多品種加工的柔性以及機(jī)床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是：
（1）廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù)
國(guó)外主要的組合機(jī)床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機(jī)床通用部件,在組合機(jī)床上不僅一般動(dòng)力部件應(yīng)用數(shù)控技術(shù),而且?jiàn)A具的轉(zhuǎn)位或轉(zhuǎn)角、換箱裝置的自動(dòng)分度與定位也都應(yīng)用數(shù)控技術(shù),從而進(jìn)一步提高了組合機(jī)床的工作可靠性和加工精度。廣州標(biāo)致汽車(chē)公司由法國(guó)雷諾公司購(gòu)置的缸蓋加工生產(chǎn)線,就是由三臺(tái)自動(dòng)換箱組合機(jī)床組成的,其全部動(dòng)作均為數(shù)控,包括自動(dòng)上下料的交換工作臺(tái)、環(huán)形主軸箱庫(kù)、動(dòng)力部件和夾具的運(yùn)動(dòng),其節(jié)拍時(shí)間為58秒。
(2)發(fā)展柔性技術(shù)
80年代以來(lái),國(guó)外對(duì)中大批量生產(chǎn),多品種加工裝備采取了一系列的可調(diào)、可變、可換措施,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉(zhuǎn)塔動(dòng)力頭、可換主軸箱等組成的組合機(jī)床;同時(shí)根據(jù)加工中心的發(fā)展,開(kāi)發(fā)了二坐標(biāo)、三坐標(biāo)模塊化的加工單元,并以此為基礎(chǔ)組成了柔性加工自動(dòng)線(FTL)。這種結(jié)構(gòu)的變化,既可以實(shí)現(xiàn)多品種加工要求的調(diào)整變化快速靈敏,又可以使機(jī)床配置更加靈活多樣。
(3)發(fā)展綜合自動(dòng)化技術(shù)
汽車(chē)工業(yè)的大發(fā)展,對(duì)自動(dòng)化制造技術(shù)提出了許多新的需求,大批量生產(chǎn)的高效率,要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機(jī)械加工工序,而且能完成零件從毛坯進(jìn)線到成品下線的全部工序,以及下線后的自動(dòng)碼垛、裝箱等。德國(guó)大眾汽車(chē)公司KASSEL變速箱廠1987年投入使用的造價(jià)9000萬(wàn)馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線,就是這種綜合自動(dòng)化制造系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)由兩條相似對(duì)稱(chēng)布置的自動(dòng)線組成,三班制工作,每條線日產(chǎn)2000件,節(jié)拍時(shí)間為40秒。全線由12臺(tái)雙面組合機(jī)床、18臺(tái)三坐標(biāo)加工單元、空架機(jī)器人、線兩端的毛坯庫(kù)和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)組成,可實(shí)現(xiàn)3種零件的加工。空架機(jī)器人完成工件下線的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了一批專(zhuān)門(mén)從事裝配、試驗(yàn)、檢測(cè)、清洗等裝備的專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠家,進(jìn)一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平。
(4)進(jìn)一步提高工序集中程度
國(guó)外為了減少機(jī)床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對(duì)組合機(jī)床這種工序集中程度高的產(chǎn)品,繼續(xù)采取各種措施,進(jìn)一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺(tái)、多坐標(biāo)通用部件、移動(dòng)主軸箱、雙頭鏜孔車(chē)端面頭等組成機(jī)床或在夾具部位設(shè)置刀庫(kù),通過(guò)換刀加工實(shí)現(xiàn)工序集中,從而可最大限度地發(fā)揮設(shè)備的效能,獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益。
3．機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、要求
3.1設(shè)計(jì)的目的
機(jī)床設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)，其目的在于通過(guò)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使我們?cè)跀M定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過(guò)程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案的分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫(xiě)技術(shù)文件和查閱資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)基本的設(shè)計(jì)方法，并培養(yǎng)了自己具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。
3.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容
(1)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的被加工零件，確定機(jī)床的切削用量，通過(guò)分析比較擬定傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖，確定傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及齒輪的齒數(shù)，并計(jì)算主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì)誤差。
(2)動(dòng)力設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的工件，初算傳動(dòng)軸的直徑、齒輪的模數(shù)；確定動(dòng)力箱；計(jì)算多軸箱尺寸及設(shè)計(jì)傳動(dòng)路線。完成裝配草圖后，要驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑，齒輪模數(shù)否在允許范圍內(nèi)。還要驗(yàn)算主軸主件的靜剛度。
(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸系、變速機(jī)構(gòu)、主軸主件、箱體、潤(rùn)滑與密封等的布置和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。即繪制裝配圖和零件工作圖。
(4)編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
3.3 設(shè)計(jì)要求
評(píng)價(jià)機(jī)床性能的優(yōu)劣，主要是根據(jù)技術(shù)—經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)判定的。技術(shù)先進(jìn)合理，亦即“質(zhì)優(yōu)價(jià)廉”才會(huì)受到用戶(hù)的歡迎，在國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)上才有競(jìng)爭(zhēng)力。機(jī)床設(shè)計(jì)的技術(shù)—經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以從滿(mǎn)足性能要求、經(jīng)濟(jì)效益和人機(jī)關(guān)系等方面進(jìn)行分析。
4 機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟
4.1調(diào)查研究
研究市場(chǎng)和用戶(hù)對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)床的要求，然后檢索有關(guān)資料。其中包括情報(bào)、預(yù)測(cè)、實(shí)驗(yàn)研究成果、發(fā)展趨勢(shì)、新技術(shù)應(yīng)用以及相應(yīng)的圖紙資料等。甚至還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)檢索技術(shù)查閱先進(jìn)國(guó)家的有關(guān)資料和專(zhuān)利等。通過(guò)對(duì)上述資料的分析研究，擬訂適當(dāng)?shù)姆桨?，以保證機(jī)床的質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，使用戶(hù)有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
4.2 擬定方案
通常可以擬定出幾個(gè)方案進(jìn)行分析比較。每個(gè)方案包括的內(nèi)容有：工藝分析、主要技術(shù)參數(shù)、總布局、傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制操作系統(tǒng)、電系統(tǒng)、主要部件的結(jié)構(gòu)草圖、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等。
在制定方案時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：
（1） 當(dāng)使用和制造出現(xiàn)矛盾時(shí)，應(yīng)先滿(mǎn)足使用要求，其次才是盡可能便于制造。要盡量用先進(jìn)的工藝和創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)；
（2） 設(shè)計(jì)必須以生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，凡是未經(jīng)實(shí)踐考驗(yàn)的方案，必須經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明可靠后才能用于設(shè)計(jì)；
（3） 繼承與創(chuàng)造相結(jié)合，盡量采用先進(jìn)工藝，迅速提高生產(chǎn)力，為實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化服務(wù)。注意吸取前人和國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上有所創(chuàng)造和發(fā)展。
4.3 工作圖設(shè)計(jì)
首先，在選定工藝方案并確定機(jī)床配置形式、結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙的設(shè)計(jì)。這些圖子包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計(jì)算卡，統(tǒng)稱(chēng)“三圖一卡”設(shè)計(jì)。并初定出主軸箱輪廓尺寸，才能確定機(jī)床各部件間的相互關(guān)系。
其次，繪制機(jī)床的總裝圖、部分部件裝配圖、液壓系統(tǒng)圖、PLC接線圖和梯形圖。
然后，整理機(jī)床有關(guān)部件與主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)，編制各類(lèi)零件明細(xì)表，編寫(xiě)機(jī)床說(shuō)明書(shū)等技術(shù)文件。
最后，對(duì)有關(guān)圖紙進(jìn)行工藝審查和標(biāo)準(zhǔn)化審查。
5. 自動(dòng)倒角機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
自動(dòng)倒角機(jī)是一種自動(dòng)化機(jī)械。機(jī)械自動(dòng)化, 主要指在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù), 實(shí)現(xiàn)加工對(duì)象的連續(xù)自動(dòng)生產(chǎn), 實(shí)現(xiàn)優(yōu)化有效的自動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程, 加快生產(chǎn)投入物的加工變換和流動(dòng)速度【1】。當(dāng)前，中國(guó)機(jī)械制造業(yè)同世界先進(jìn)水準(zhǔn)也存在階段性差距【2】。我國(guó)現(xiàn)階段的機(jī)械制造業(yè)中產(chǎn)品數(shù)量較大的同類(lèi)產(chǎn)品連續(xù)流水作業(yè)的切削加工生產(chǎn)中， 機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備仍然是半自動(dòng)機(jī)床、自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床及其組成的自動(dòng)線、回轉(zhuǎn)體零件加工自動(dòng)線等【3】。
目前國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)大圓鋼棒材產(chǎn)品過(guò)程中，受定尺分段鋸切、冷床收集等工序的影響，在棒材端部易產(chǎn)生飛邊、毛刺及腫頭現(xiàn)象，嚴(yán)重制約著產(chǎn)品表面質(zhì)量的提高【4】。而且，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，棒材深加工單位及使用單位對(duì)棒材產(chǎn)品提出了更高、更嚴(yán)的表面質(zhì)量和包裝質(zhì)量要求【5】。為此，眾多企業(yè)在棒材的精整工序采取了多種措施，如：人工手提砂輪機(jī)修磨方式、固定式砂輪機(jī)修磨方式、機(jī)加工車(chē)床切削方式等，但效果均不理想，主要存在的問(wèn)題有：
其一、作業(yè)率低，不能與生產(chǎn)節(jié)奏有效匹配，易造成棒材積壓，物流不暢。
其二、精整質(zhì)量無(wú)法保證，其人工、砂輪修磨方式，棒材端部的腫頭很難去除。其三、精整工序勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)環(huán)境惡劣。
其四、采用固定式砂輪機(jī)修磨方式及機(jī)加工車(chē)床切削方式時(shí)，棒材在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的不平直度，會(huì)導(dǎo)致棒材精整時(shí)整支旋轉(zhuǎn)進(jìn)給困難，棒材端部周期性擺動(dòng)，對(duì)砂輪片、切削刀片造成較大沖擊，易導(dǎo)致砂輪片、刀片崩裂，存在較大的安全隱患【6】。
6. 自動(dòng)倒角機(jī)的發(fā)展前景
針對(duì)以上問(wèn)題，自動(dòng)倒角機(jī)可利用金屬切削原理，將棒材定位，通過(guò)切削裝置移動(dòng)，刀具旋轉(zhuǎn)完成棒材端部倒角。還可利用棒材步進(jìn)式定位，端部固定，解決倒角過(guò)程中的棒材擺動(dòng)問(wèn)題。同時(shí)設(shè)計(jì)合理限位控制裝置，完成切削裝置的初始、工作、退回等動(dòng)作的連續(xù)切換，同時(shí)根據(jù)生產(chǎn)要求，可連續(xù)調(diào)整倒角量的大小。倒角機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)化、流程化作業(yè)，可與整個(gè)棒材生產(chǎn)工序匹配，達(dá)到工作效率最優(yōu)。該設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，還需有待提高?？删幊炭刂破?、微處理機(jī)、各種傳感器、 新型刀具、控制系統(tǒng)及系統(tǒng)軟件、電子計(jì)算機(jī)等將是今后機(jī)械自動(dòng)化的主要技術(shù)基礎(chǔ)【7】。21世紀(jì)將是以知識(shí)經(jīng)濟(jì)和信息社會(huì)為特征的時(shí)代,制造業(yè)面臨信息社會(huì)中瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)對(duì)小批量多品種產(chǎn)品要求的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的廣闊發(fā)展前景也將越來(lái)越光明所以機(jī)械自動(dòng)化、實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的靈活性將繼續(xù)是未來(lái)發(fā)展的方向，這一方面的技術(shù)仍有待提高【8】。如何發(fā)展我國(guó)的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù), 應(yīng)實(shí)事求是, 一切從我國(guó) 的具體國(guó)情出發(fā), 做好各項(xiàng)基礎(chǔ)工作, 走中國(guó)的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展之路。
7. 倒角機(jī)的分類(lèi)
7.1、針對(duì)板材
按通俗名稱(chēng)分類(lèi)，分為平板倒角機(jī)，鋼板倒角機(jī)兩種。
按機(jī)器使用性質(zhì)分為：手提式倒角機(jī)，便攜式自動(dòng)行走倒角機(jī)，臺(tái)式倒角機(jī)三種。機(jī)器構(gòu)成如下：
（1）手提倒角機(jī)：主要由三相電機(jī)，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、殼體鑄件，支撐擋板，刻度條，人性化手把。銑刀盤(pán)等部件組成，原理是通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)滾銑刀盤(pán)上的刀片，對(duì)工件進(jìn)行倒角作業(yè)
（2）便攜式自動(dòng)行走倒角機(jī)主要是由移動(dòng)式行走架,三相電機(jī). 渦輪,渦桿減速裝置, 控制器：?jiǎn)?dòng)開(kāi)關(guān)、緊急停按鈕、反轉(zhuǎn)按鈕、磁熱保護(hù),殼體鑄件,支撐輪等.角度輪等部件組成，其原理是電機(jī)通過(guò)減速機(jī)帶動(dòng)整體滾洗刀盤(pán)，通過(guò)刀盤(pán)滾動(dòng)進(jìn)行銑切倒角作業(yè)。達(dá)到小板鋼板自走，大板機(jī)器自動(dòng)行走。
（3）臺(tái)式倒角機(jī) 是在由由機(jī)體、外角倒角工作臺(tái)、定位托臺(tái)、內(nèi)角倒角工作臺(tái)、內(nèi)角轉(zhuǎn)動(dòng)刀頭、外角轉(zhuǎn)動(dòng)刀頭、電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，在機(jī)體水平上板上垂直安裝內(nèi)、外角轉(zhuǎn)動(dòng)刀頭，其下端軸部設(shè)置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，垂直升降的內(nèi)角倒角工作臺(tái)中心的內(nèi)角刀頭露孔中露出內(nèi)角轉(zhuǎn)動(dòng)刀頭，位于上述外角轉(zhuǎn)動(dòng)刀頭正上方定位托臺(tái)下側(cè)的凹槽與外角倒角工作臺(tái)的外角刀頭露孔相結(jié)合，端面上構(gòu)成外角轉(zhuǎn)動(dòng)刀頭露出的外角刀頭露孔，外角倒角工作臺(tái)與機(jī)體水平上板之間設(shè)置升降裝置，使外角倒角工作臺(tái)垂直升降，以使外角刀頭露孔中外角轉(zhuǎn)動(dòng)刀頭露出可以調(diào)節(jié)【9】。
7.2、針對(duì)齒輪
齒輪倒角機(jī)適用于汽車(chē)、拖拉機(jī)、機(jī)床等行業(yè)對(duì)各種批量的內(nèi)、外圓柱齒輪軸齒輪端面進(jìn)行倒圓角、倒尖角和棱，能實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化工作循環(huán)。
分類(lèi)：臥式指形銑刀倒角機(jī)、立式指形銑刀倒角機(jī)、端面銑刀倒角機(jī)。工作原理如下：
（1）臥式指形銑刀倒角機(jī)：工件軸線與刀具軸線布置于同一水平面內(nèi)，采用指形銑刀切削、工作連續(xù)分度，工件主軸或刀架沿工件軸向往復(fù)移動(dòng)對(duì)內(nèi)、外圓柱齒輪進(jìn)行倒圓角、倒尖角。具有自動(dòng)進(jìn)給，工件自動(dòng)加緊裝置，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化工作循環(huán)。
（2）立式指形銑刀倒角機(jī):工件軸線布置于垂直面內(nèi)，工作連續(xù)分度，刀架沿工件軸向上、下往復(fù)移動(dòng)對(duì)內(nèi)、外圓柱齒輪進(jìn)行倒圓角、倒尖角。
（3）端面銑刀倒角機(jī)：工件軸線布置于垂直面內(nèi)，工件間斷分度并自動(dòng)定位。刀具主軸或工件主軸實(shí)現(xiàn)沖程運(yùn)動(dòng)，對(duì)內(nèi)、外圓柱齒輪進(jìn)行倒尖角【10】。
8．倒角機(jī)的適用范圍和用途
倒角機(jī)的用途很廣，它可用于工件焊接前邊緣的倒角，使用于焊接前金屬板材的去毛刺和倒角加工，對(duì)鋼板邊緣按所需角度進(jìn)行洗切，以得到焊接所需的倒角角度。倒角機(jī)還可用于齒輪、鋼筋連接套等零件邊緣的倒角。倒角機(jī)的種類(lèi)很多，針對(duì)不同工件的加工需要，有雙面自動(dòng)倒角機(jī)，單面自動(dòng)倒角機(jī)等。倒角機(jī)適用于鋼材、鑄鐵、硬質(zhì)塑料、有色金屬等材料【11】。
9. 本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段：
本次任務(wù)的設(shè)計(jì)題目是管材端面自動(dòng)倒角機(jī)設(shè)計(jì)，是一種對(duì)外圓Ф100~Ф200、長(zhǎng)度為200~300的管子外圓作2×45°倒角的設(shè)備。隨著工業(yè)產(chǎn)品的大型化，該設(shè)備在機(jī)械行業(yè)中的使用越來(lái)越廣泛，是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是開(kāi)發(fā)一套管子端面自動(dòng)倒角設(shè)備。該設(shè)備的特點(diǎn)如下：
(1)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上料、自動(dòng)夾緊定位及自動(dòng)卸料功能，節(jié)省人力。
(2)可對(duì)多種不同外徑的管子進(jìn)行外緣倒角加工。
(3)設(shè)備通過(guò)簡(jiǎn)單的調(diào)整，能夠滿(mǎn)足多種不同尺寸的管子的加工。
需要解決的問(wèn)題是:可實(shí)現(xiàn)管子的自動(dòng)上料、氣動(dòng)滑塊夾緊、車(chē)刀自動(dòng)進(jìn)刀與退刀、工件自動(dòng)下料等功能。
該設(shè)備能加工的工件范圍為：外圓Ф100～Ф200、長(zhǎng)度為200～300的管子。
第二章 自動(dòng)倒角機(jī)的總體設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)該機(jī)床的第一步，是確定總體方案?？傮w方案是機(jī)床部件和零件的設(shè)計(jì)依據(jù)，對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的影響較大。因此，在擬定總體方案的過(guò)程中，必須全面地、周密地考慮，使所定方案技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。
1.機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)的依據(jù)
1.1工件
工件是機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)的重要依據(jù)之一，設(shè)計(jì)者必須明確工件的特點(diǎn)和加工要求。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一臺(tái)管子端面自動(dòng)倒角機(jī)，用于圓形管材焊接成型的型材，與底板焊接或是兩型材對(duì)接時(shí)，工件材料為熱軋普通碳素鋼，圓形管材Ф100～Ф200，長(zhǎng)度為200～300mm。硬度為HRB65.7～78.7,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2×450 。
1.2刀具
機(jī)床設(shè)計(jì)力求簡(jiǎn)單實(shí)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，刀齒材料為YG6，=450，d=80，B=22,D=27,Z=22。
2.工藝分析
2.1 工藝方法的確定
機(jī)床的工藝方法是多種多樣的，按工種可分為車(chē)、銑、刨、鉆、鏜、磨、研磨、電加工、振動(dòng)加工、激光加工等；每一種還可再分，如車(chē)削加工有車(chē)外圓、車(chē)端面、車(chē)槽、車(chē)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(duì)機(jī)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(jī)床的運(yùn)動(dòng)、傳動(dòng)、布局、結(jié)構(gòu)、性能以及經(jīng)濟(jì)效果等方面的一系列變化。
加工管子端面倒角的方法有很多，比如說(shuō)，銑削，刨削。對(duì)于加工管子端面，用角銑刀進(jìn)行銑削加工時(shí)，生產(chǎn)率不僅提高了，也能滿(mǎn)足工件所要求的加工精度，且裝夾快速，方便。與其它機(jī)床相比，管子端面自動(dòng)倒角機(jī)具有生產(chǎn)率高，加工精度穩(wěn)定，研制周期短，便于設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)、成本低、自動(dòng)化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低，配置靈活等特點(diǎn)，因此，當(dāng)生產(chǎn)量很大時(shí)，用自動(dòng)倒角機(jī)進(jìn)行加工更合理[2]。
2.2 機(jī)床總體布局
機(jī)床的總體布局指確定機(jī)床的組成部件之間的相對(duì)位置及相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系；
(2)保證機(jī)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(jì)效果好；
(5)造型美觀。
考慮到工件較大且要求適應(yīng)不同長(zhǎng)度的，為簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，采用機(jī)床兩端帶有可調(diào)裝置以適應(yīng)不同長(zhǎng)度的工件，通過(guò)由氣缸驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手將工件插入和轉(zhuǎn)移，工件通過(guò)夾緊氣缸固定在裝夾臺(tái)上不動(dòng)，而讓刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的加工模式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。管材通過(guò)安裝在工作臺(tái)上，傳動(dòng)軸帶動(dòng)切削頭作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)，且動(dòng)力頭的主軸可以伸縮，這樣可以完成進(jìn)刀和退刀的要求。此方案的優(yōu)點(diǎn)是各部件均是針對(duì)圓形管材設(shè)計(jì)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(jì)本專(zhuān)用機(jī)床的出發(fā)點(diǎn)，主要考慮其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證其適用性及安全性，除一些較大部件或運(yùn)動(dòng)部件如支座，墻板采用Q235，其余部件均就地取材。
2.3 機(jī)床運(yùn)動(dòng)的確定
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的加工管子端面自動(dòng)倒角機(jī)的工藝方法是，用一個(gè)切削頭直接對(duì)管材端面進(jìn)行加工。相應(yīng)的450倒角成形運(yùn)動(dòng)為：動(dòng)力頭主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；輔助運(yùn)動(dòng)為：動(dòng)力頭主軸伸縮為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。通過(guò)這些運(yùn)動(dòng)即可完成所要求的倒角切削[11]。
3．加工管子端面自動(dòng)倒角機(jī)的工作原理
3.1構(gòu)成機(jī)組
如圖1所示，管子端面自動(dòng)倒角機(jī)由主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、刀架機(jī)構(gòu)、動(dòng)力機(jī)構(gòu)、切削頭、輸送裝置、夾緊裝置、輔機(jī)機(jī)構(gòu)等七部分組成。圓形管材適用范圍直徑：Ф100～Ф200，長(zhǎng)度：200～300mm，材料為熱軋普通碳素鋼，硬度為HRB65.7～78.7，生產(chǎn)類(lèi)型為中小批量。我們?cè)謩e考慮利用刀具切削和砂輪磨削兩種方法來(lái)倒角，但管子兩端的磨削狀態(tài)較為復(fù)雜，主要有以下幾個(gè)因素存在：
1) 磨削倒角過(guò)程中工件的平直度，對(duì)中性難以保證。
2) 磨削倒角機(jī)的輔助機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，維修不便，且一次性投資較大。
3) 刀具切削倒角的精度較高，角度寬度可根據(jù)生產(chǎn)需要人為調(diào)節(jié)。
鑒于以上原因，經(jīng)反復(fù)比較，認(rèn)為采用刀具切削倒角較為穩(wěn)妥。
圖1 自動(dòng)倒角機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
3.2工作過(guò)程
此專(zhuān)機(jī)在兩端帶有可調(diào)裝置以適應(yīng)不用長(zhǎng)度的管件，工件放置在滾軸傳送料架上，通過(guò)氣缸分配器使工件自動(dòng)進(jìn)料，通過(guò)由氣缸驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手將工件插入和轉(zhuǎn)移，工件通過(guò)夾緊氣缸固定在裝夾臺(tái)上不動(dòng)，而讓刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的加工模式，切削完成后，由氣缸驅(qū)動(dòng)出料單元將工件自動(dòng)卸料。傳動(dòng)軸帶動(dòng)切削頭作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)，且動(dòng)力頭的主軸可以伸縮，這樣可以完成進(jìn)刀和退刀的要求。工件在加工的時(shí)候必須夾緊，以防切削加工時(shí)工件移動(dòng)。通過(guò)一個(gè)液壓緩沖器與工作平臺(tái)平行連接，可保證工作平臺(tái)的平滑進(jìn)給。
3.3主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
根據(jù)加工管子端面2×45°的倒角工藝要求，整個(gè)加工運(yùn)作過(guò)程均在床案和導(dǎo)軌面上進(jìn)行，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶帶動(dòng)傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切削運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳動(dòng)軸底部的直線滑軌可前進(jìn)和后退，完成進(jìn)刀和退刀的動(dòng)作。由夾緊氣缸和機(jī)臺(tái)對(duì)圓管進(jìn)行夾緊定位，以滿(mǎn)足切頭倒角均勻、對(duì)中性好的工藝要求。
3.4切削裝置
切削裝置分為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和移動(dòng)機(jī)構(gòu)。刀具和刀片安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)管材的倒角；移動(dòng)機(jī)構(gòu)保證旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)完成快進(jìn)、工進(jìn)、快退整個(gè)倒角過(guò)程，而且移動(dòng)機(jī)構(gòu)在專(zhuān)用導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，很好地保證了旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在移動(dòng)過(guò)程中中心線的準(zhǔn)確性。
刀架機(jī)構(gòu)利用安裝在自制刀架盤(pán)上的等軸槽中的車(chē)刀，繞自身軸線連續(xù)而穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)，從而進(jìn)行動(dòng)態(tài)切削。車(chē)刀采用內(nèi)六角螺釘緊固，通過(guò)扳手將外加力矩均勻的傳遞給夾緊螺釘，可保證其接觸點(diǎn)有較小的應(yīng)力，因而可避免扳手與螺釘頂部菱形槽之間產(chǎn)生打滑、松脫和螺釘損壞等現(xiàn)象。
這種切削刀盤(pán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：
1) 具有機(jī)加工的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，安裝方便、快速、準(zhǔn)確，能保證換刀后刀具至工件的準(zhǔn)確位置。
2) 刀具可重復(fù)刃磨，修復(fù)再用。
3) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾緊元件少，容削空間大。
3.5動(dòng)力機(jī)構(gòu)
動(dòng)力機(jī)構(gòu)采用,0.85kW電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，通過(guò)皮帶輪帶動(dòng)刀架傳動(dòng)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
3.6夾緊裝置
夾緊裝置采用兩個(gè)夾緊氣缸及一個(gè)底座將工件夾緊，原理與車(chē)床的三爪卡盤(pán)類(lèi)似，此裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以滿(mǎn)足本機(jī)床自動(dòng)上料的要求。
3.7輔助機(jī)構(gòu)
為保證整個(gè)管材倒角過(guò)程順利、自動(dòng)完成，倒角機(jī)系統(tǒng)還配備了一些必要的輔助設(shè)備，主要包括：自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)、輸送輥道、撥料裝置、自動(dòng)卸料裝置、液壓緩沖裝置等。
第三章 端面自動(dòng)倒角機(jī)的機(jī)械部分設(shè)計(jì)
1． 確定切削用量及選擇確定切削用量刀具
1.1確定切削用量
根據(jù)工件材料、工件的工作環(huán)境、加工精度及技術(shù)要求，按照經(jīng)濟(jì)地滿(mǎn)足加工精度要求的原則以及考慮工作臺(tái)特征，是否便于主軸設(shè)計(jì)等，合理地選擇切削用量以達(dá)到合理使用刀具的目的。
適合本機(jī)床加工的零件材料是多樣的，現(xiàn)以材料Q235，硬度HB150～200，為例計(jì)算切削用量等各數(shù)據(jù)。
查表可知切削速度
進(jìn)給量
初定刀盤(pán)直徑 D=140mm
具體選擇如下： 取 ；
則輸出軸轉(zhuǎn)速
每分鐘進(jìn)給量
=341×0.2
1.2確定切削力
主切削力
式中：—影響系數(shù)，其大小與實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)；
—被吃刀量對(duì)切削各分力的影響指數(shù)；
—進(jìn)給量f對(duì)切削各分力的影響指數(shù)；
—切削速度v對(duì)切削各分力的影響指數(shù)；
—實(shí)驗(yàn)條件與計(jì)算條件不同時(shí)的修正系數(shù)。
根據(jù)本機(jī)床的特點(diǎn)及實(shí)際情況以上各系數(shù)和指數(shù)均取1。
最大切削深度3mm×sin45°=mm
=500
=mm×0.2×500
=213N
切削功率指在切削過(guò)程中消耗的功率，它是各分力方向上所消耗功率的和。由于主運(yùn)動(dòng)方向的功率消耗最大，通常用主運(yùn)動(dòng)消耗的功率表示切削功率（kW）:
=
=0.3065 kW
2．傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)
2.1 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)
2.1.1傳動(dòng)裝置效率；
η1為一對(duì)滾子軸承的效率，取η1＝0.99;
η2為一對(duì)齒輪的效率，取η2＝0.97
2.1.2 總傳動(dòng)比：
（1） 經(jīng)過(guò)多次選擇，最后確定小齒輪的齒數(shù)為，大齒輪的齒數(shù)為
（2） 傳動(dòng)比：
2.1.3 運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算
（1）各軸轉(zhuǎn)速；
Ⅰ軸；
Ⅱ軸；
（2）各軸上的功率；
Ⅰ軸；
Ⅱ軸；
（3）各軸上的扭矩：
Ⅰ軸：
Ⅱ軸；
將以上算出的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)列表如表1.1所示。
表1.1 電機(jī)軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)表
參數(shù) 軸名
Ⅰ軸
Ⅱ軸
轉(zhuǎn)數(shù)n(r/min)
1100
341
功率P(kw)
0.58
0.55697
扭矩T(N·m)
0.5
1.14
傳動(dòng)比i
2.36
效率
0.96
3．齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
3.1選擇齒輪材料及熱處理方法
倒角機(jī)是一般的機(jī)器，沒(méi)有太大的特殊要求，從降低成本、減少結(jié)構(gòu)尺寸和易于取材的原則出發(fā)，決定小齒輪選45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為217～255HBS。大齒輪選45鋼正火，齒面硬度為169～217BHS.
3.2 計(jì)算齒輪的許用應(yīng)用
（1）計(jì)算許用接觸應(yīng)力
查教材，得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為：
小齒輪（217～255BHS）
大齒輪（169～217BHS）
σHlim2=540 MPa
循環(huán)次數(shù)：
由教材查得：
齒面接觸應(yīng)力為：
取最小值
（2）計(jì)算許彎曲應(yīng)力
由教材查得：
小齒輪（217～255HBS）
大齒輪（169～217HBS）
齒輪彎曲許應(yīng)力為：
3.3 齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)
因?yàn)樗O(shè)計(jì)的齒輪為軟齒面齒輪，故按齒面接觸強(qiáng)度確定齒輪的基本參數(shù)和主要尺寸。
初選參數(shù)：
選小齒輪齒數(shù)；大齒輪齒數(shù)
主要尺寸計(jì)算：
<1> 模數(shù)：m=1.25
<2> 分度圓錐角：tanδ2＝i＝2.36
δ2=67.01°
δ1＝90°－δ2＝22.99°
<3> 齒頂高： ha=m=1.25 mm
<4> 齒根高：hf=1.2m=1.5 mm
<5> 全齒高：h=2.2m=2.75 mm
<6> 齒頂間隙：c=0.2m=0.25 mm
<7> 分度圓直徑：d1=mz1=1.25×14=17.5 mm
d2=mz2=1.25×33=41.25 mm
<8> 齒頂圓直徑：da1=d1+2mcosδ1=17.5+2×1.25×cos22.99°＝19.80 mm
da2=d2+2mcosδ2＝41.25+2×1.25×cos67.01＝42.23 mm
<9> 齒根圓直徑：
df1=d1-2.4mcosδ1＝17.5-2.4×1.25×cos22.99＝14.74 mm
df2=d2-2.4mcosδ2=41.25-2.4×1.25×cos67.01°＝38.25 mm
<10> 錐距：
R=d1/2sinδ1=d2/2sinδ2=17.5/2sin22.99°=41.25/2sin67.01°＝22.4
<11> 齒頂角：
<12> 齒根角：
<13> 齒寬：
<14> 頂錐角：
<15> 根錐角：
<16> 節(jié)錐頂點(diǎn)到輪冠距離：
AK1=d2/2-hasinδ1＝41.25/2-1.25×sin22.99°＝20.14°
AK2=d1/2-hasinδ2＝17.5/2-1.25×sin67.01°＝7.60°
按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：
直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算，可近似按平均直徑出的一對(duì)當(dāng)量直齒輪的傳動(dòng)進(jìn)行齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算：
校核公式
σH=≤
設(shè)計(jì)公式
D1≥195.1
若兩輪材料不是鋼-鋼，而是鋼-鑄鐵或是鑄鐵-鑄鐵，則系數(shù)195.1分別改為175.6和163.9。
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算：
校核公式
設(shè)計(jì)公式
式中：YFS---復(fù)合性系數(shù)，按當(dāng)量齒數(shù)Zv查表得
其余各參數(shù)的含義、單位及許應(yīng)力計(jì)算方法與直齒圓柱齒輪相同。
經(jīng)過(guò)計(jì)算得出齒輪的硬度足夠。
3.4 確定齒輪的傳動(dòng)精度等級(jí)
計(jì)算齒輪圓周速度ν。
ν＝
確定齒輪精度等級(jí)及側(cè)隙。
根據(jù)齒輪的圓周速度和對(duì)噪音的要求確定齒輪的精度等級(jí)及側(cè)隙分別為：
小齒輪：8GJ
大齒輪：8FH
3.5 計(jì)算嚙合力
圓周力
徑向力
計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表：
齒輪嚙合力計(jì)算表
項(xiàng) 目
小 齒 輪
大 齒 輪
材料及熱處理
45鋼調(diào)
45鋼正火
基本參數(shù)
齒數(shù)
14
33
法面齒頂高系數(shù)
1
1
法面頂隙系數(shù)
0．25
0．25
法面模數(shù)
1．25
1．25
主要尺寸
齒頂高
1．25
齒根高
1．5
全齒高
2．75
齒頂間隙
0．25
分度圓錐角
22．99
67．01
分度圓直徑
17．5
41．25
齒頂圓直徑
19．80
42．23
齒根圓直徑
14．74
38．25
齒頂角
3．18
齒根角
3．83
齒寬
5．6
錐距
22．4
頂錐角
26．17
70．19
根錐角
19．16
63．18
精度等級(jí)（GB/T10095-1988）
8GJ
嚙合力
圓周力
0．03
徑向力
0.02156
4．軸的設(shè)計(jì)
4.1 選取軸的材料和熱處理的方法
倒角機(jī)是一般用途的減速器，所以軸的材料選用45鋼，粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理后，硬度為217～255HBS，由教材查表得：
4.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)軸的時(shí)候要確定軸的外徑和結(jié)構(gòu)尺寸。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求是：
1) 軸和軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；
2) 各零件要可靠地相互聯(lián)系；
3) 軸應(yīng)便于加工，軸上零件要易于裝拆；
4) 盡量減少應(yīng)力集中；
5) 軸各部分的直徑和長(zhǎng)度尺寸要合理。
軸一般在變應(yīng)力狀態(tài)下工作，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量減少應(yīng)力集中。對(duì)階梯軸相鄰段直徑不宜相差太大，在軸徑變化處的過(guò)渡圓角半徑不宜過(guò)小。盡量避免在軸上開(kāi)凹槽和加工螺紋。在重要結(jié)構(gòu)中可采用凹切圓角、過(guò)渡肩環(huán)等措施，減少應(yīng)力集中。提高軸的表面質(zhì)量，降低表面粗糙度，采用輾壓，噴丸和表面熱處理方法，也可顯著提高軸的疲勞強(qiáng)度。其次，在軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)合理布置軸上的零件，減輕軸所受載荷，減少軸向尺寸，以提高強(qiáng)度。
4．3 軸的強(qiáng)度計(jì)算
軸的設(shè)計(jì)過(guò)程包括軸的強(qiáng)度計(jì)算和軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，兩者一般結(jié)合在一起進(jìn)行。最初，只能根據(jù)軸系簡(jiǎn)圖和一些基本數(shù)據(jù)，按軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩，初估軸的直徑。然后以初估直徑為基礎(chǔ)，進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，得出結(jié)構(gòu)草圖，從而得知各軸段的直徑和長(zhǎng)度，載荷作用點(diǎn)和支點(diǎn)位置，然后再進(jìn)行強(qiáng)度校核。
4.3.1 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑
軸的最少直徑計(jì)算公式：
dmin≥A
由教材表，查得：
A=118～107
軸： dmin≥（118～107）=7.65～9.251
在軸上處，估取安裝軸承處的軸徑，軸上其余軸徑尺寸由結(jié)構(gòu)要求而定。
4.3.2 軸承的選擇
在軸上，既作用著徑向力，又作用著軸向力，故選用圓錐滾子軸承，型號(hào)為1000088。其主要尺寸如下：d=8mm，D=16mm，B=4mm。
4.3.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在軸上零件的裝拆的先后順序，周向及軸向固定方法以及工藝性等要求，作出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其中d1=φ8mm，公差帶取r6，d2=φ10mm，d3=φ12mm，d4=φ30mm，公差帶取k6，d5=φ5mm，公差帶取r6，L1=1Omm，L2=18mm，L3=10mm，L4=15mm，L5=5mm。
4.3.4 軸的強(qiáng)度計(jì)算
取L=144mm，L/2=72mm，由前面計(jì)算可知：T2=429.16 N·m，F(xiàn)T2=3733 N，F(xiàn)r2=1372 N，F(xiàn)a2=532 N。
1) 根據(jù)軸系部件結(jié)構(gòu)圖，作出軸系空間力圖，如下圖所示(b)。
2) 作出軸的垂直平面受力圖，求支反力RAv、RBv，繪彎矩圖Mv，如圖（c）：
RAV=RBV-Fr2=1409.62-1372=37.62(N)
齒輪中心面左側(cè)彎矩MV1為：
MV1=RAV· L/2=37.62×44=1655.28(N·mm)
齒輪中心面右側(cè)彎矩MV2為：
MV2=RB2· L/2=1409.62×44=62023.28(N·mm)
3) 作出軸水平受力面圖，求支反力RAH,RBH,繪彎矩圖MH,如圖所示(d)：
RAH=RBH=Ft/2=3733/2=1866.5(N)
MH=RAH·L/2=1866.5×44=82126(N·mm)
4) 支反力RA，RB，繪總彎矩圖M，如圖所示（e）。
RA= (N)
RB=(N)
齒輪中心面左側(cè)總彎矩M1為：
(N·mm)
齒輪面右側(cè)總彎矩M2為：
(N·mm)
(5) 繪轉(zhuǎn)矩圖，如圖所示（f）
(6) 繪當(dāng)量彎矩圖Mc，如圖所示（g）
因?yàn)榈菇菣C(jī)為單向傳動(dòng)，從安全角度出發(fā)，軸上轉(zhuǎn)矩T2按脈沖循環(huán)考慮，故取校正系數(shù)=0.6，齒面中心面處最大當(dāng)量彎矩Mc為：
選擇危險(xiǎn)截面，進(jìn)行強(qiáng)度核算。
根據(jù)當(dāng)量彎矩圖，初取中心面為危險(xiǎn)截面。該截面有鍵槽，故應(yīng)將軸徑加大5%，由此得軸徑d為：
由計(jì)算結(jié)果可知，軸徑小于安裝齒輪處實(shí)際軸徑，所以強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。
軸上安裝刀具的槽，用電脈沖挖槽。
4.3.5 加工工藝分析：
加工兩端面孔時(shí)，左右兩面的軸向切削力可抵消一部分。因此夾緊力不需很大，本工序直徑Φ8.0mm，采用一次進(jìn)給加工，復(fù)合鉆，另因水平鉆削，排屑容易。切削時(shí)間短，切削熱量較小，可不必考慮冷卻問(wèn)題。鉆孔的孔徑尺寸精度及位置精度的保證。主要是靠提高鉆套的尺寸及位置精度，鉆頭刃磨，質(zhì)量，導(dǎo)套和