組合專(zhuān)機(jī)-銑削組合機(jī)床及其工作臺(tái)設(shè)計(jì)

組合專(zhuān)機(jī)-銑削組合機(jī)床及其工作臺(tái)設(shè)計(jì),組合,專(zhuān)機(jī),銑削,機(jī)床,及其,工作臺(tái),設(shè)計(jì) 四 川 理 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）說(shuō) 明 書(shū) 題 目： 銑 削 組 合 機(jī) 床 及其工作臺(tái)設(shè)計(jì) 學(xué) 生： 李 云 江 系 別： 機(jī)電工程系 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 2003級(jí)機(jī)制3班 學(xué) 號(hào)： 2003111037 指 導(dǎo) 教 師： 丁 暉 I 四 川 理 工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)題目： 銑削組合機(jī)床及其工作臺(tái)設(shè)計(jì) 系： 機(jī) 電 專(zhuān)業(yè)： 機(jī) 制 班級(jí)： 033 學(xué)號(hào)： 2003111037 學(xué)生： 李云江 指導(dǎo)教師： 丁 暉 專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人： 接 受 任 務(wù) 時(shí) 間 2007-3-5 教 研 室 主 任 （簽名） 系 主 任 （簽名） 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容及基本要求 1．繪制銑削組合機(jī)床總圖1張 2．設(shè)計(jì)銑削組合機(jī)床工作臺(tái)并繪制工作臺(tái)裝配圖1張 3．繪制銑削組合機(jī)床工作臺(tái)零件圖2張 4．編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份 2．指定查閱的主要參考文獻(xiàn) 1．《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 2．《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)等編 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1985.9 3．《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》 編寫(xiě)組編 上海科學(xué)技術(shù)出版社 1986.4 3．設(shè)計(jì)的原始參數(shù) 1．減荷閥體零件圖1張 2．銑刀盤(pán)直徑φ75-110，YG6 4．進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱(chēng) 起止日期 1 查閱和搜集設(shè)計(jì)資料,撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告 3.5-3.11 2 進(jìn)行銑削組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)并繪制草圖 3.12-4.1 3 設(shè)計(jì)銑削組合機(jī)床工作臺(tái)并繪制裝配圖、零件圖 4.2-4.22 4 繪制銑削組合機(jī)床總圖 4.23-4.29 5 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4.3-5.6 6 檢查、修改 5.7-6.3 摘 要 組合機(jī)床是根據(jù)具體情況的需要，對(duì)機(jī)床進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，使其滿足加工要求。它具有自動(dòng)化程度較高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，工序高度集中等特點(diǎn)。目前，組合機(jī)床的研制正向高效、高精度、高自動(dòng)化和柔性化方向發(fā)展。 本次設(shè)計(jì)是完成對(duì)銑削組合機(jī)床及其工作臺(tái)的設(shè)計(jì)，使其滿足對(duì)減荷閥體的前后兩端面的切削加工。首先針對(duì)所要加工的零件，對(duì)機(jī)床進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，確定機(jī)床的總體布局。然后對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)工作臺(tái)時(shí)，根據(jù)工作臺(tái)移動(dòng)速度，確定絲杠轉(zhuǎn)速，并確定進(jìn)給變速箱傳動(dòng)方案，最后設(shè)計(jì)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)。 關(guān)鍵詞：組合機(jī)床，工作臺(tái)，絲杠，進(jìn)給變速箱 ABSTRACT Combination machine is based on the specific needs of the machine for a reasonable design to meet the processing requirements. It has a fairly high degree of automation, processing, stable quality, highly centralized process characteristics. Currently, the portfolio machine being developed efficient, high-precision, high automation and flexible direction. This design is completed right combination milling machine and its stage design, make it responsive to the valve body by the Security Council ends before and after the cutting. First in response to the processing of parts for machine tools for the overall program design, overall layout of the machine. Then the design stage. In the design stage, according to the speed mobile workstations, set screw speed, and to determine the feed Gearbox Drive program final design stage structure. Keywords: Combination machine, workstations, screw, feed Gearbox 目 錄 中文摘要 Ⅰ 英文摘要 Ⅱ 前言 1 第1章 組合機(jī)床概述 2 1.1 組合機(jī)床及其特點(diǎn) 2 1.2 組合機(jī)床的工藝范圍及加工精度 2 1.3 組合機(jī)床的發(fā)展趨向 3 第2章 機(jī)床總體設(shè)計(jì) 4 2.1 影響組合機(jī)床方案制訂的主要因素 4 2.2機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)的依據(jù) 4 2.2.1 工件 4 2.2.2 刀具 5 2.3工藝分析 5 2.3.1工藝方法的確定 5 2.3.2機(jī)床運(yùn)動(dòng)的確定 6 2.4確定切削用量 7 2.4.1確定工件余量 7 2.4.2選擇切削用量 7 2.5機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)的確定 7 2.5.1主軸轉(zhuǎn)速的確定 7 2.5.2主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定 8 2.5.3進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定 9 第3章 工作臺(tái)設(shè)計(jì)（進(jìn)給傳動(dòng)設(shè)計(jì)） 10 3.1銑刀切削力的分解 10 3.2工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 11 3.2.1工作臺(tái)T形槽的選用 11 3.2.2導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 11 3.3滑動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu) 14 3.3.1移動(dòng)部件重力計(jì)算 15 3.3.2導(dǎo)軌所受力的分解與計(jì)算 15 3.3.3進(jìn)給牽引力的計(jì)算 15 3.3.4傳動(dòng)絲杠直徑設(shè)計(jì) 16 3.3.5傳動(dòng)絲杠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 3.3.6傳動(dòng)絲杠的支承 18 3.3.7傳動(dòng)絲杠螺母的結(jié)構(gòu) 19 3.4支承件的設(shè)計(jì) 20 3.4.1支承件的功用及基本要求 20 3.4.2支承件的結(jié)構(gòu)分析 21 3.5進(jìn)給傳動(dòng)設(shè)計(jì) 22 3.5.1確定絲杠轉(zhuǎn)速 23 3.5.2傳動(dòng)變速箱設(shè)計(jì) 23 3.6標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 27 總結(jié) 30 參考文獻(xiàn) 31 致謝 32 四 川 理 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 前 言 金屬切削機(jī)床（簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)床）是用刀具或磨具對(duì)金屬工件進(jìn)行切削加工的機(jī)器。在一般機(jī)械制造廠中，機(jī)床約占機(jī)器設(shè)備總臺(tái)數(shù)的50～70%。 現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的特征主要表現(xiàn)在高生產(chǎn)率和先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)兩方面，而這些則首先取決于機(jī)械制造工業(yè)提高的裝備的技術(shù)水平。機(jī)床工業(yè)是機(jī)器制造業(yè)的重要部門(mén)，擔(dān)負(fù)著為農(nóng)業(yè)、工業(yè)、科學(xué)技術(shù)和國(guó)防現(xiàn)代化提供技術(shù)裝備的任務(wù)，在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。一個(gè)國(guó)家機(jī)床工業(yè)的技術(shù)水平、機(jī)床的擁有量和現(xiàn)代化程度，是衡量這個(gè)國(guó)家工業(yè)生產(chǎn)能力和技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。 從事機(jī)床設(shè)計(jì)的人員，應(yīng)妥善處理既要趕超國(guó)際水平，又要符合我國(guó)國(guó)情；既要技術(shù)上先進(jìn)，又要經(jīng)濟(jì)效果好；既要好造，又要好用、好修。要努力實(shí)踐，大膽創(chuàng)新，更多地設(shè)計(jì)和制造出生產(chǎn)率高、靜、動(dòng)態(tài)性能好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、使用方便、節(jié)省能源、造型美觀的具有我國(guó)風(fēng)格的機(jī)床。 設(shè)計(jì)機(jī)床的步驟歸納起來(lái)大體上可以分為調(diào)查研究、擬定方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零件圖設(shè)計(jì)和試制鑒定五個(gè)階段。 1．調(diào)查研究 調(diào)查研究的內(nèi)容包括調(diào)查使用單位、制造單位，查閱、收集國(guó)內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)、技術(shù)資料等。 2．?dāng)M定總體方案 擬定方案的內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)本機(jī)床理由或必要性；機(jī)床用途和使用范圍，國(guó)內(nèi)外同類(lèi)機(jī)床的比較，本機(jī)床的技術(shù)性能、輪廓尺寸和估計(jì)重量；所采用的工藝方案，總體布局，主要結(jié)構(gòu)，控制方案；機(jī)床的優(yōu)缺點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)分析。 3．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 主要是根據(jù)擬定的方案，繪制機(jī)床各部件裝配圖，同時(shí)畫(huà)出機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)圖、液壓系統(tǒng)圖和電器系統(tǒng)圖，并進(jìn)行必要的計(jì)算。 4．零件圖設(shè)計(jì)與編寫(xiě)技術(shù)文件 繪制全部專(zhuān)用件的工作圖和通用件的補(bǔ)充加工圖，并進(jìn)行必要的計(jì)算。裝配圖和零件圖應(yīng)經(jīng)工藝審查和標(biāo)準(zhǔn)化審查，有時(shí)還須再按已設(shè)計(jì)完的零件重新繪制部件裝配圖和機(jī)床外觀圖，最后編寫(xiě)技術(shù)文件。 5．試制鑒定 工作圖設(shè)計(jì)完成后，如果是通用機(jī)床，須先試制一臺(tái)樣機(jī)，進(jìn)行試驗(yàn)鑒定；如果是專(zhuān)用機(jī)床，由于它的生產(chǎn)數(shù)量一般很少，有時(shí)僅制造一臺(tái)，因此沒(méi)有單獨(dú)的樣機(jī)試制階段。 由于本人能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)。 第一章 組合機(jī)床概述 1.1 組合機(jī)床及其特點(diǎn) 組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量專(zhuān)用部件組成的工序集中的高效率專(zhuān)用機(jī)床。它能夠?qū)σ环N（或幾種）零件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車(chē)削、銑削、磨削等工序，生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。 組合機(jī)床與通用機(jī)床、其他專(zhuān)用機(jī)床比較，具有以下特點(diǎn)： （1）組合機(jī)床上的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約占全部機(jī)床零、部件總量的70%～80%，因此設(shè)計(jì)和制造的周期短，投資少，經(jīng)濟(jì)效果好。 （2）由于組合機(jī)床采用多刀加工，并且自動(dòng)化程度高，因而比通用機(jī)床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動(dòng)強(qiáng)度低。 （3）組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過(guò)周密設(shè)計(jì)和長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，又有專(zhuān)門(mén)工廠成批制造，因此性能穩(wěn)定、工作可靠，使用和維修方便。 （4）在組合機(jī)床上加工零件時(shí)，由于采用專(zhuān)用夾具、刀具和導(dǎo)向裝置等，加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對(duì)操作工人的技術(shù)水平要求不高。 （5）當(dāng)被加工產(chǎn)品改變時(shí)，若采用的是組合機(jī)床，其大多數(shù)通用部件可以重復(fù)利用，不必另行設(shè)計(jì)和制造，節(jié)約了投資，有利于企業(yè)產(chǎn)品的更新?lián)Q代。 （6）組合機(jī)床易于組成組合機(jī)床自動(dòng)線，以適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)需要。 組合機(jī)床常用的通用部件有：床身（側(cè)底座）、底座（包括中間底座和立柱底座）、立柱、動(dòng)力箱、動(dòng)力滑臺(tái)、各種工藝切削頭等。對(duì)于一些按順序加工的多工位組合機(jī)床，還具有移動(dòng)工作臺(tái)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。 組合機(jī)床的通用部件，絕大多數(shù)已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并按標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的名義尺寸、主參數(shù)、互換尺寸等定型，各種通用部件之間有配套關(guān)系。這樣，用戶可根據(jù)被加工零件的尺寸、形狀和技術(shù)要求等，選用通用部件，組成不同型式的組合機(jī)床，以滿足生產(chǎn)的需要。 1.2 組合機(jī)床的工藝范圍及加工精度 組合機(jī)床可完成的工藝有銑平面、刮平面、車(chē)端面、鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔、鉸孔、攻絲、倒角、锪窩、鉆深孔、切槽等。隨著綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床可完成的工藝范圍也在不斷擴(kuò)大，除了上述工藝外，還可完成車(chē)外圓、車(chē)錐面、車(chē)弧面、切削內(nèi)外螺紋、滾壓孔、拉削內(nèi)外圓柱面和平面、磨削、拋光、珩磨，甚至還可進(jìn)行沖壓、焊接、熱處理、裝配、自動(dòng)測(cè)量和檢查等。 組合機(jī)床中平面加工的加工精度簡(jiǎn)述如下： 在組合機(jī)床及其自動(dòng)線上常用銑削、刮削、車(chē)削（端面）和拉削等方法加工平面。銑削平面時(shí)，一般采用銑削頭、滑臺(tái)和滑座等通用部件，根據(jù)被加工工件的工藝要求組成單面、雙面以及立式、回轉(zhuǎn)臺(tái)式等多種型式的組合銑床。當(dāng)加工大型的箱體類(lèi)工件時(shí)，一般采用銑削頭固定、工件安裝在工作臺(tái)上移動(dòng)的布局型式。這樣的機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性較好，加工精度較高。在加工中小型工件時(shí)，通常將銑削頭組成鼓輪式組合機(jī)床或立式連續(xù)回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合機(jī)床，這類(lèi)機(jī)床生產(chǎn)效率高，加工精度較低。 在組合機(jī)床上加工平面的平直度可以達(dá)到在1000毫米長(zhǎng)度內(nèi)偏差0.02～0.05毫米，表面粗糙度3.2微米。對(duì)定位基面的平行度可以保證在0.05毫米以內(nèi)，到定位基面的距離（一般在500毫米以內(nèi)）尺寸公差可以保證在0.05毫米以內(nèi)。 1.3 組合機(jī)床的發(fā)展趨向 一、提高通用部件的水平 二、發(fā)展適應(yīng)中、小批生產(chǎn)的組合機(jī)床 三、采用新刀具 四、開(kāi)發(fā)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù) 五、擴(kuò)大工藝范圍 31 四 川 理 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第二章 機(jī)床總體設(shè)計(jì) 2.1 影響組合機(jī)床方案制訂的主要因素 1、 被加工零件的加工精度和加工工序 被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度，是制定機(jī)床方案的主要依據(jù)。例如精度為H7的孔加工工序，不僅工步數(shù)多（通常4～8個(gè)），而且對(duì)于不同尺寸的孔徑，也須采取不同的工藝方法（鏜或鉸）。當(dāng)孔與孔之間有較高位置精度要求（如≤0.05毫米）時(shí)，安排工藝應(yīng)考慮在一個(gè)安裝工位上對(duì)所有孔同時(shí)進(jìn)行最終精加工。如果同一軸線上有幾個(gè)孔同軸度要求較高時(shí)（≤0.05毫米），其最后精加工應(yīng)從一面進(jìn)行。 2、 被加工零件特點(diǎn) 這主要指零件的材料、硬度、加工部位的結(jié)構(gòu)形狀、工件剛性、定位基準(zhǔn)面的特點(diǎn)等。它們對(duì)機(jī)床工藝方案制定有著重要的影響。同樣精度的孔，因材料、硬度的不同，其工藝方案也不同，如鋼件一般比鑄鐵的加工工步數(shù)多。加工薄壁易振的工件，安排工序時(shí)，必須考慮防止共振。加工箱體零件多層壁同軸線等直徑孔，通常在一根鏜桿上安裝多個(gè)鏜刀頭進(jìn)行鏜削。 3、 零件的生產(chǎn)批量 零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位、多工位或自動(dòng)線，還是按中小批生產(chǎn)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要因素。有時(shí)從工件外形及輪廓尺寸看，本來(lái)可以采取單工位固定式夾具的機(jī)床配置型式，但由生產(chǎn)批量較大，就不得不采取多工位的機(jī)床配置方案，以使裝卸工件時(shí)間與機(jī)動(dòng)時(shí)間重合。 4、 機(jī)床的使用條件 （1） 車(chē)間布置情況 （2） 工藝間的聯(lián)系 （3） 使用廠的技術(shù)能力和自然條件 2.2 機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)的依據(jù) 2.2.1 工件 工件是機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，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)組合機(jī)床，用于加工VF-6/7型空壓機(jī)減荷體（如圖2－1）的兩側(cè)面，工件材料為HT200硬度為190～210HB。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)被加工表面的相互位置精度為： 圖2－1 減荷閥體簡(jiǎn)圖 平面1與2之間的距離為225mm； 平面1～2與φ95中心線的垂直度要求為0.03mm。 2.2.2刀具 硬質(zhì)合金端銑刀，牌號(hào)為YG6，銑刀盤(pán)直徑為φ75～110，刀具齒數(shù)Z=4。 2.3 工藝分析 2.3.1 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)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。 加工平面的方法有很多，比如說(shuō)車(chē)削，銑削，刨削。對(duì)于VF-6/7型空壓機(jī)減荷閥體，用車(chē)床進(jìn)行車(chē)削加工時(shí)，由于減荷閥體外形復(fù)雜，且為殼類(lèi)零件，不宜裝夾在車(chē)床 四 川 理 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 主軸上進(jìn)行加工，裝夾穩(wěn)定性也不高；用刨床進(jìn)行刨削加工時(shí)，機(jī)床需要兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，機(jī)床和刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝夾在工件臺(tái)上快速，穩(wěn)固，但生產(chǎn)率低，加工精度也達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；用端銑刀進(jìn)行銑削加工時(shí)，生產(chǎn)率不僅提高了，也能滿足設(shè)計(jì)所要求的加工精度，且裝夾快速，方便。 與普通機(jī)床相比，組合機(jī)床具有生產(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，用組合機(jī)床進(jìn)行加工更合理。 根據(jù)減荷閥體的加工要求，采用一臺(tái)組合銑床進(jìn)行加工，如圖2－2所示： 圖2－2 加工減荷閥體的工藝方法方案 1.機(jī)座 2.動(dòng)力滑臺(tái) 3.工件 4.端銑刀 5.電動(dòng)機(jī) 6.變速箱 7.主軸箱 減荷閥體安裝在工作臺(tái)上，銑削動(dòng)力頭帶動(dòng)銑刀作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)作縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)工件的切削加工。此方案的優(yōu)點(diǎn)是各部件均是針對(duì)減荷閥體設(shè)計(jì)的，因此，結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好，生產(chǎn)率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。 2.3.2 機(jī)床運(yùn)動(dòng)的確定 確定機(jī)床運(yùn)動(dòng)，指確定機(jī)床運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，運(yùn)動(dòng)類(lèi)型以及運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行件。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的組合機(jī)床的工藝方法是，用一把端銑刀直接進(jìn)行加工。相應(yīng)的表面成形運(yùn)動(dòng)為：?jiǎn)沃鬏S的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；輔助運(yùn)動(dòng)為：主軸軸向調(diào)整運(yùn)動(dòng)。 2.4 確定切削用量 2.4.1 確定工件余量 VF-6/7型空壓機(jī)減荷閥體，零件材料為HT200，硬度190—210HB，生產(chǎn)類(lèi)型大批量，鑄造毛坯。 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2～2.5,取加工余量為2.5mm(此為雙邊加工)。 2.4.2 選擇切削用量 由于被加工的銑削寬度為175mm,需進(jìn)行二次走刀，故一次走刀為90mm(寬度)，二次走刀為175-90=85mm，即：=90mm。 根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第132～133頁(yè)，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(dāng)銑削表面粗糙度數(shù)值要求較低時(shí)，銑削速度應(yīng)選高一些，每一齒走刀量應(yīng)小一些。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(dá)到R=1.6μm的表面粗糙度，這時(shí)每齒的進(jìn)給量一般為0.02～0.03mm。 根據(jù)本次設(shè)計(jì)所加工的零件要求，其表面粗糙度數(shù)值較高，加工材料為鑄鐵，查表6-16得： 0.2～0.4mm/z，50～80mm, 取mm/z。 2.5 機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)的確定 機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)包括主參數(shù)和基本參數(shù)，基本參數(shù)又包括尺寸參數(shù)，運(yùn)動(dòng)參數(shù)，動(dòng)力參數(shù)。 2.5.1 主軸轉(zhuǎn)速的確定 2.5.1.1 主軸最高，最低轉(zhuǎn)速 按照典型工序的切削速度和刀具(或工件)直徑、計(jì)算主軸最高轉(zhuǎn)速、最低轉(zhuǎn)速。計(jì)算公式如下： ， 式中：、————主軸最高、最低轉(zhuǎn)速(r/min) 、————最高、最低切削速度(m/min) 、————最大、最小計(jì)算直徑(mm) 根據(jù)《機(jī)械制造工藝金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》第69～70頁(yè)，可查出以下數(shù)據(jù)： 查表2.2-3 取最大，最小切削速度： m/min， 取m/min ～20m/min, 取m/min 銑床的、可取使用的刀具最大、最小直徑即： mm, mm 則主軸最高、最低轉(zhuǎn)速為 r/min 取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列值： r/min r/min 取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列值： r/min 2.5.1.2 主軸轉(zhuǎn)速的合理排列 最高、最低轉(zhuǎn)速確定后，還需確定中間轉(zhuǎn)速，選擇公比Φ，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z，則轉(zhuǎn)速數(shù)列為： r/min, , , 查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列，取公比(1＜≤2) 轉(zhuǎn)速范圍： 轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)： 取 由于本次設(shè)計(jì)的要求，主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)只需設(shè)計(jì)四級(jí)就能滿足要求，取。即： ，, , (r/min) 2.5.2主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定 由前面已知，本次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床的最高轉(zhuǎn)速為=315r/min，則這時(shí)的切削速度為： =108.8m/min<200m/min 由此可見(jiàn)，切削速度滿足要求。 計(jì)算銑削工件時(shí)的切削力 式中：——銑削寬度，=90mm ——銑削深度，由于是一次銑削就能達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸，則銑削深度為工件加工余量，即=2.5mm ——每齒進(jìn)給量，=0.2mm/r ——轉(zhuǎn)速級(jí)速，=4 ——銑刀直徑，取=110mm 則銑削力的大小為： N 根據(jù)《機(jī)械制造工藝金屬機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》第72頁(yè)，可得切削功率公式為： KW 估算電動(dòng)機(jī)功率 式中：——主轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床=0.7～0.85。 選擇電動(dòng)機(jī)：Y112-4 =4 KW =1440 r/min =43 kg 2.5.3 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率取決于進(jìn)給的有效功率和傳動(dòng)件的機(jī)械效率，即： 式中：————進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率(KW) ————進(jìn)給抗力(N) ————進(jìn)給速度(m/min) ————進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的總機(jī)械效率(一般取0.15～0.2) 粗略計(jì)算時(shí)，可根據(jù)進(jìn)給傳動(dòng)與主傳動(dòng)所需功率之比值來(lái)估算進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率。 對(duì)于銑床： KW 選擇電動(dòng)機(jī)： Y90S-4 =1.1 KW =1440 r/min =22 kg 第三章 工作臺(tái)設(shè)計(jì)（進(jìn)給傳動(dòng)設(shè)計(jì)） 3.1 銑刀切削力的分解 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第84～85頁(yè)，可得各類(lèi)銑刀切削力的分解及其比例關(guān)系： 圖3－1 銑削切削力的分解 端銑 不對(duì)稱(chēng)順銑 FH=(0.15～0.30)FZ FV=(0.90～1.00)FZ FO=(0.50～0.55)FZ 由前一章計(jì)算可知，F(xiàn)Z=1213.1N 則 FH=0.30FZ=0.30×1213.1=364N FV=1.00FZ=1213.1N FO=0.55FZ=0.55×1213.1=667N 3.2 工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的目的和要求，所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床的工作臺(tái)為單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的工作臺(tái)，工作臺(tái)下面為導(dǎo)軌面，直接與床身導(dǎo)軌相接觸，起到定位和承受重力的作用。 工作臺(tái)材料：HT200。 3.2.1 工作臺(tái)T形槽的選用 查《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3.15得： 圖3－2 T形槽尺寸 選基本尺寸A=18mm,則其余尺寸為： Bmax=32，Bmin=30,Cmax=14,Cmin=12,Hmax=36,Hmin=30,E=1.6,F=1,G=1.6 圖3－3 T形槽間距尺寸 查表3.16得，T形槽間距尺寸：P=80 3.2.2 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 導(dǎo)軌主要用來(lái)支承和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件，沿著一定的軌跡運(yùn)動(dòng)。機(jī)床上兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的配合面組成一對(duì)導(dǎo)軌副，其中，不動(dòng)的配合面稱(chēng)為固定導(dǎo)軌，運(yùn)動(dòng)的配合面稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。在運(yùn)動(dòng)部件（工作臺(tái)）與固定不動(dòng)的部件（床身）之間只許有一個(gè)自由度。為此，導(dǎo)軌副必須限制運(yùn)動(dòng)部件的其它五個(gè)自由度。導(dǎo)軌按運(yùn)動(dòng)軌跡可分為直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。 3.2.2.1 直線滑動(dòng)導(dǎo)軌的截面形狀 直線滑動(dòng)導(dǎo)軌一般由若干個(gè)平面組成，從制造、裝配和檢驗(yàn)來(lái)說(shuō)，平面的數(shù)量應(yīng)盡可能少，常用的有矩形、三角形、燕尾形及圓形截面。截面形狀如圖3－4： 　　　　　　　　　　　　圖3－4 直線滑動(dòng)導(dǎo)軌的截面形狀 矩形導(dǎo)軌（圖3－4a）：該導(dǎo)軌制造簡(jiǎn)便，剛度和承載能力大，水平方向和垂直方向上的位移互不影響，因此安裝、調(diào)整都比較方便。矩形導(dǎo)軌中起導(dǎo)向作用的導(dǎo)軌面磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償間隙，所以需要有間隙調(diào)整裝置。 三角形導(dǎo)軌（圖3－4b）：該導(dǎo)軌在水平布置時(shí)，在垂直載荷作用下，導(dǎo)軌磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償，不會(huì)產(chǎn)生間隙，因此導(dǎo)向性好。此外，當(dāng)兩導(dǎo)軌面上受力不對(duì)稱(chēng)、相差較大時(shí)，為使導(dǎo)軌面上壓力分布均勻，可采用不對(duì)稱(chēng)導(dǎo)軌。三角形導(dǎo)軌的頂角一般取90度；重型機(jī)床上承受載荷較大，為增大承載面積，可取110～120度，但導(dǎo)向精度變差；在精密機(jī)床上，采用小于90度的頂角以提高導(dǎo)向精度。 燕尾形導(dǎo)軌（圖3－4c）：該導(dǎo)軌磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償間隙，需用鑲條調(diào)整。兩燕尾面起壓板面作用，可承受傾覆力矩，用一根鑲條就可調(diào)整水平、垂直方向的間隙。導(dǎo) 軌制造、檢驗(yàn)和修理較復(fù)雜，摩擦阻力大。當(dāng)承受垂直作用力時(shí)，它以支承平面為主要工作面，它的剛度與矩形導(dǎo)軌相近；當(dāng)承受傾覆力矩時(shí)，斜面為主要工作面，則剛度較低。一般用于要求高度小的多層移動(dòng)部件。燕尾形導(dǎo)軌可以看成是三角形導(dǎo)軌的變型，兩個(gè)導(dǎo)軌面間的夾角為55度。 圓柱形導(dǎo)軌（圖3－4d）：該導(dǎo)軌制造簡(jiǎn)單，內(nèi)孔可珩磨，外圓經(jīng)過(guò)磨削可達(dá)到精密配合，但磨損后調(diào)整間隙困難。為防止轉(zhuǎn)動(dòng)，可在圓柱表面上開(kāi)鍵槽或加工出平面，但不能承受大的扭矩，主要用于受軸向載荷的場(chǎng)合，如拉床、珩磨機(jī)及機(jī)械手等。 3.2.2.2直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的組合 就相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件而言，如果導(dǎo)軌面窄，便不能限制繞X軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)，所以在機(jī)床上一般都采用兩條導(dǎo)軌來(lái)承受載荷和導(dǎo)向。在重型機(jī)床上，根據(jù)機(jī)床受載情況，可用三至四條導(dǎo)軌。導(dǎo)軌有下述的組合型式（如圖3－5）： 圖3－5 導(dǎo)軌的組合型式 雙三角形組合（圖3－5a）：這種導(dǎo)軌同時(shí)起支承、導(dǎo)向作用。磨損后相對(duì)位置不變，能自行補(bǔ)償垂直方向及水平方向的磨損。導(dǎo)向精度高，但要求四個(gè)表面的刮削或磨削后同時(shí)接觸，工藝性較差，床身與運(yùn)動(dòng)部件熱變形不一樣時(shí)，難保證四個(gè)面同時(shí)接觸。這種導(dǎo)軌用于龍門(mén)刨床與高精度車(chē)床。 雙矩形組合(圖3－5b)：這種導(dǎo)軌主要承受與主支承面相垂直的作用力，承載能力大，但導(dǎo)向性差。雙矩形組合導(dǎo)軌制造、調(diào)整簡(jiǎn)單，閉合導(dǎo)軌有壓板面，用壓板調(diào)整間隙，導(dǎo)向面用鑲條調(diào)整間隙，用于普通精度機(jī)床，如升降臺(tái)銑床、龍門(mén)銑床。 三角形－平導(dǎo)軌組合(圖3－5c)：這種導(dǎo)軌通常用于磨床、精密鏜床和龍門(mén)刨床上。由于磨削力主要是向下的壓力，精鏜切削力很小，工作臺(tái)實(shí)際上沒(méi)有抬起的可能性。 三角形－矩形組合(圖3－5d)：這各導(dǎo)軌兼有導(dǎo)向性好、制造方便和剛度高的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最廣泛。三角形導(dǎo)軌作主要導(dǎo)向面，具有雙三角形的優(yōu)點(diǎn)，但比雙三角形制造方便，導(dǎo)向性比雙矩形好。矩形導(dǎo)軌作主要承載面，承載能力較大。三角形導(dǎo)軌磨損后不能調(diào)整，對(duì)位置精度有影響。 平－平－三角形組合：在龍門(mén)銑床機(jī)床工作臺(tái)寬度大于3000毫米、龍門(mén)刨床工作臺(tái)寬度大于5000毫米時(shí)，為了不使工作臺(tái)中間撓度過(guò)大，可用三根導(dǎo)軌的組合。三角形導(dǎo)軌主要起導(dǎo)向作用，平導(dǎo)軌主要起承載作用，不需用鑲條調(diào)整間隙。工作臺(tái)用雙齒條傳動(dòng)，使偏轉(zhuǎn)力矩較小。 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求，并通過(guò)對(duì)直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的組合進(jìn)行比較，選擇三角形－矩形導(dǎo)軌更為合理。 工作臺(tái)形狀及其尺寸見(jiàn)工作臺(tái)零件圖。 3.2.2.3.估算工作臺(tái)的質(zhì)量 估算工作臺(tái)體積 V工=74×320×800＋26×20×800－3×800×(18×18＋30×12)－×30×30×800－2×42×26×600－2×50×42×280 =18944000＋416000－1641600－360000－1310400－1176000 =14872000㎜2 查《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1－15得，鑄鐵HT200的密度ρ=7000㎏/m3,則工作臺(tái)的質(zhì)量m1=ρV工=7000×14872000×10-9≈104㎏。 3.3 滑動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu) 滑動(dòng)絲杠螺母是指螺紋的表面直接接觸的絲杠螺母機(jī)構(gòu)。 滑動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)： （1）降速比大 絲杠導(dǎo)程小，當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)速較高時(shí)，螺母的移動(dòng)速度仍較低，因此，在傳動(dòng)鏈中其他傳動(dòng)副降速比不大的情況下就能獲得低速運(yùn)動(dòng)，換句話說(shuō)，可以縮短傳動(dòng)鏈，有利于提高傳動(dòng)精度。因此，這種機(jī)構(gòu)適用于中、低速進(jìn)給傳動(dòng)。 （2）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)和傳動(dòng)精度高 適用于精密位移傳動(dòng)，如果與螺距校正裝置和消除間隙機(jī)構(gòu)配合應(yīng)用，則可用于精密位移，位移精度可達(dá)0.001毫米。一般在精密絲杠車(chē)床和螺紋磨床等內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)中廣泛應(yīng)用。 （3）軸向牽引力大 由于降速比大，在傳遞扭矩較小的情況下，可獲得較大的軸向牽引力。 （4）自鎖性能好 一般情況下，螺旋角小于摩擦角，有自鎖性能。因此，適用于垂直移動(dòng)部件的傳動(dòng)（如銑床工作臺(tái)或橫梁升降），可防止部件因自重而下滑。 （5）傳動(dòng)效率低 螺旋面之間屬于滑動(dòng)摩擦，摩擦損失較大，其機(jī)械效率一般為0.2～0.4。與滾動(dòng)摩擦相比，其磨損較快。 （6）剛度低 絲杠為細(xì)長(zhǎng)軸，依靠?jī)啥酥С校荒芟颀X條那樣固定在床身或工作臺(tái)上，因此剛度較低。 3.3.1 移動(dòng)部件重力計(jì)算 由上節(jié)計(jì)算可知： 工作臺(tái)重量為m1=104kg 由減荷閥體零件圖可知： 減荷閥體重量為13.5kg 估算傳動(dòng)絲杠螺母部分的重量為m2=6.5kg 則移動(dòng)部件的重量為m=104＋6.5＋13.5=124kg 即移動(dòng)部件的重力G=mg=124×10=1240N 3.3.2 導(dǎo)軌所受力的分解與計(jì)算 導(dǎo)軌所受的力可分解成以下三個(gè)力： ——導(dǎo)軌的縱向（長(zhǎng)度方向）分力； ——垂直于導(dǎo)軌的分力； ——導(dǎo)軌的橫向分力。 根據(jù)減荷閥體和銑刀盤(pán)之間作用力與反作用力的關(guān)系，且減荷閥體是固定在工作臺(tái)上進(jìn)行加工的，則減荷閥體所受的力也是工作臺(tái)（導(dǎo)軌）所受到的力，即導(dǎo)軌所受分力的大小為： 3.3.3.進(jìn)給牽引力的計(jì)算 根據(jù)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表1－3，可得進(jìn)給牽引力的公式： 式中：——進(jìn)給牽引力（N）； ——考慮傾覆力矩影響的系數(shù)；三角形和矩形導(dǎo)軌K=1.1～1.5；燕尾形導(dǎo)軌K=1.4； ——當(dāng)量摩擦系數(shù)；在正常潤(rùn)滑條件下，鑄鐵三角形導(dǎo)軌副=0.17～0.18；鑄件矩形導(dǎo)軌副=0.12～0.13；鑄鐵燕尾形導(dǎo)軌副=0.2；鑄鐵(或淬火)與氟塑料組成的導(dǎo)軌副=0.03～0.05。 ——導(dǎo)軌的縱向(長(zhǎng)度方向)分力（N）； ——垂直于導(dǎo)軌面的分力（N）； ——導(dǎo)軌的橫向分力（N）； ——移動(dòng)部件的重力（N）。 代入前兩節(jié)所計(jì)算得到的數(shù)據(jù)，得 3.3.4.傳動(dòng)絲杠直徑設(shè)計(jì) 絲杠工作時(shí)，主要承受扭矩、拉力或壓力。絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)主要失效形式是磨損，因此應(yīng)通過(guò)耐磨性計(jì)算來(lái)決定絲杠的直徑。根據(jù)《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》第102頁(yè)，計(jì)算方法如下： 每一圈螺紋的工作面積為 式中：——螺紋中徑； ——螺紋的工作高度。 螺母全長(zhǎng)上的螺紋圈數(shù)為 式中：——螺距； ——導(dǎo)程； ——螺紋頭數(shù)。 螺紋全長(zhǎng)上的工作面積為 如果最大牽引力為（牛），則平均單位面積壓力為 （帕） 式中的、、、的單位均為毫米。 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)梯形螺紋，，代入上式可得： 許用單位壓力值見(jiàn)表3－1。 表3－1 許用單位壓力 （帕） 應(yīng) 用 范 圍 絲 杠—螺 母 材 料 不淬硬鋼—鑄鐵 不淬硬鋼—青銅 淬硬鋼—青銅 精密傳動(dòng)絲杠 一般傳動(dòng)絲杠 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求，絲杠—螺母材料選用不淬硬鋼—青銅，應(yīng)用范圍為一般傳動(dòng)絲杠，則許用單位壓力（帕）。 螺母全長(zhǎng)的設(shè)計(jì)： 由工作臺(tái)結(jié)構(gòu)可知，螺母的長(zhǎng)度為120mm。 根據(jù)許用單位壓力公式，可推導(dǎo)出傳動(dòng)絲杠直徑按耐磨性設(shè)計(jì)公式： mm 取中徑mm。 查《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6－7至表6－9，可計(jì)算出梯形螺紋的基本參數(shù)： 螺距mm，公稱(chēng)直徑mm，外螺紋小徑mm，內(nèi)螺紋大徑mm，內(nèi)螺紋小徑mm。 3.3.5 傳動(dòng)絲杠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 參考自貢山川空壓機(jī)廠使用的組合銑床,設(shè)計(jì)傳動(dòng)絲杠結(jié)構(gòu)如圖3－6: 圖3－6 傳動(dòng)絲杠結(jié)構(gòu)圖 3.3.6 傳動(dòng)絲杠的支承 滑動(dòng)絲杠的徑向支承一般采用滑動(dòng)軸承，由于絲杠轉(zhuǎn)速低、載荷小，軸承的材料常用耐磨鑄鐵和青銅；而在中等精度，高速重載的情況下采用滾動(dòng)軸承?；瑒?dòng)絲杠的軸向支承一般采用推力滾動(dòng)軸承；在精度要求較高的精密機(jī)床中采用推力滑動(dòng)軸承；目前在數(shù)控機(jī)床中，常采用接觸角為60°的向心推力球軸承，既能承受較大的軸向力，又可減少軸承數(shù)量。由于本次設(shè)計(jì)的組合銑床精度要求較高，所以滑動(dòng)絲杠的支承采用滾動(dòng)軸承。 絲杠支承的布置，一般采用兩端支承，對(duì)于要求不高的短絲杠（如普通車(chē)床上的刀架絲杠），常采用一端支承，而利用螺母起第二個(gè)支承作用。絲杠的一對(duì)推力軸承應(yīng)盡可能地布置在絲杠的同一端，而絲杠的另一端只有徑向支承，并在結(jié)構(gòu)上能讓絲杠自由伸縮，以免受熱伸長(zhǎng)而頂彎。此外，推力軸承的布置，應(yīng)盡量使絲杠在大部分工作時(shí)間內(nèi)受接力。對(duì)于大型機(jī)床和精密機(jī)床的水平絲杠，為了防止絲杠自重引起的撓曲，應(yīng)在中間加輔助支承。 在本次設(shè)計(jì)中，絲杠的支承采用一端固定，一端游動(dòng)支承的方式。固定端采用一對(duì)角接觸球軸承進(jìn)行固定，另一端采用一對(duì)深溝球軸承游動(dòng)支承。絲杠的支承方式如圖3－7： 圖3－7 傳動(dòng)絲杠的支承方式 3.3.7 傳動(dòng)絲杠螺母的結(jié)構(gòu) 螺母結(jié)構(gòu)形式很多，機(jī)床上常用的有單螺母、雙螺母、半螺母和開(kāi)合螺母等。 （1）單螺母 在普通車(chē)床小滑板的絲杠螺母機(jī)構(gòu)中，常采用浮動(dòng)安裝方式，螺母的圓柱頭裝入移動(dòng)部件孔內(nèi)，螺母能沿垂直方向浮動(dòng)，并在垂直方向自動(dòng)地對(duì)正絲杠中心線，但剛度較低。另一種方式是將單螺母直接固定在移動(dòng)部件上，剛度較高，但裝配調(diào)整麻煩。這種結(jié)構(gòu)適用于要求不高或不太重要的進(jìn)給傳動(dòng)中。 （2）雙螺母 主要用來(lái)消除絲杠和螺母之間的間隙，以保證機(jī)床正常工作和加工質(zhì)量。 （3）半螺母 半螺母結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配方便，絲杠與螺母的間隙可借墊片調(diào)整。缺點(diǎn)是絲杠受單方向徑向力，引起彎曲變形。與全螺母相比較，接觸剛度低，所以，半螺母只適用于受力較小的地方。 （4）開(kāi)合螺母 主要用于普通車(chē)床溜板箱中，接通和斷開(kāi)車(chē)螺紋傳動(dòng)鏈。 通過(guò)分析和比較，選用單螺母更為合適。為了提高螺母的使用壽命，使用一銅螺母嵌入螺母底座內(nèi)，并用一鎖緊螺釘將其周向固定。螺母底座的結(jié)構(gòu)如圖3－8： 圖3－8 絲杠螺母底座 銅螺母結(jié)構(gòu)如圖3－9： 圖3－9 銅螺母 3.4支承件的設(shè)計(jì) 機(jī)床中的支承件主要是指床身、立柱、橫梁、搖臂、底座、刀架、工作臺(tái)、箱體和升降臺(tái)等尺寸在的零件，也稱(chēng)是大件，它是機(jī)床的基礎(chǔ)構(gòu)件。 3.4.1 支承件的功用及基本要求 機(jī)床的各種支承件有的互相固定連接，有的在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)。支承件起著支承機(jī)床部件的作用，并承受重力、切削力、慣性力、摩擦力等的作用；支承件內(nèi)部空間常作為變速箱、液壓油箱，或安置電氣箱、冷卻和潤(rùn)滑裝置及電動(dòng)機(jī)；正確設(shè)計(jì)支承件結(jié)構(gòu)及其布局對(duì)保證各部件之間的相對(duì)位置精度和運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)精度具有重要意義。 對(duì)支承件的基本要求是： 1.足夠的靜剛度 在機(jī)床額定載荷作用下，變形量不得超出規(guī)定值，以保證刀具和工件在加工過(guò)程中相對(duì)位移不超過(guò)加工允許誤差。支承件靜剛度包括三個(gè)方面。 （1）自身剛度 支承件抵抗自身變形的能力，稱(chēng)為自身剛度。支承件的自身剛度主要為彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。自身剛度主要取決于支承件材料、構(gòu)造、形狀、尺寸及隔板的布置等。 （2）局部剛度 支承件抵抗局部變形的能力，稱(chēng)為局部剛度。局部變形主要發(fā)生在支承件上載荷較集中的局部結(jié)構(gòu)處。局部剛度主要取決于受載部位的構(gòu)造、尺寸以及肋條的設(shè)置。 （3）接觸剛度 支承件的結(jié)合面在外載荷作用下抵抗接觸變形的能力，稱(chēng)為接觸剛度。 2.良好的動(dòng)態(tài)特性 在規(guī)定的切削條件下工作時(shí)，使受迫振動(dòng)的振幅不超過(guò)允許 值，不產(chǎn)生自激振動(dòng)等，保證切削的穩(wěn)定性。要求有較大動(dòng)剛度和阻尼。 3.較小的熱變形和內(nèi)應(yīng)力 在機(jī)床工作過(guò)程中的摩擦熱、切削熱等熱量會(huì)引起支承件的熱變形和熱應(yīng)力；支承件在鑄造、焊接、粗加工過(guò)程中會(huì)形成內(nèi)應(yīng)力，在使用中內(nèi)應(yīng)力重新分布并逐漸消失，導(dǎo)致支承件變形。 4.較高的剛度/質(zhì)量比 在滿足剛度的前提下，應(yīng)盡量減小支承件的質(zhì)量。支承件的質(zhì)量往往占機(jī)床總質(zhì)量的80%以上，所以它在很大程度上反映了支承件設(shè)計(jì)的合理性。 5.支承件的設(shè)計(jì)應(yīng)便于制造、裝配、維修、排屑及吊運(yùn)等。 3.4.2 支承件的結(jié)構(gòu)分析 支承件結(jié)構(gòu)及布局是否合理將直接影響機(jī)床的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，因此，應(yīng)該正確地選用。合理的結(jié)構(gòu)通常是根據(jù)使用要求和受力情況，參考同類(lèi)型機(jī)床，初步確定其形狀和尺寸。 在支承件設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮如何提高剛度、減少熱變形、合理選用材料及熱處理方式、有較好的結(jié)構(gòu)工藝性。 提高支承件自身剛度和局部剛度 1.正確選擇截面的形狀和尺寸 支承件主要是承受彎矩、扭矩以及彎扭復(fù)合載荷，所以自身剛度主要是考慮彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。截面積相同時(shí)空心截面剛度大于實(shí)心截面剛度，封閉的截面剛度大于不封閉的截面剛度，方形截面的抗彎剛度比圓形的大，而抗扭剛度較低。因此，設(shè)計(jì)支承件時(shí)總是采用空心截面、適當(dāng)加大輪廓尺寸并在工藝允許的前提下減小壁厚；在可能的條件下，盡量把支承件的截面設(shè)計(jì)成封閉的框形，如數(shù)控車(chē)床要有高的剛度，以適應(yīng)粗加工要求，故床身為四面封閉結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)軌傾斜以利于排屑；在支承件以承受彎矩為主時(shí)，則應(yīng)采用方形截面或矩形截面；矩形截面在其高度方向的抗彎剛度比方形截面高，但抗扭剛度則較低，支承件以承受一個(gè)方向的彎矩為主時(shí)，常取矩形截面，并以其高度方向作為受彎方向；當(dāng)支承件以承受扭矩為主時(shí)，應(yīng)采用圓形（空心）截面；如果所承受的彎矩和扭矩都相當(dāng)大，則常取近似方形截面。 2.合理布置隔板和加強(qiáng)肋 在兩壁之間起連接作用的內(nèi)壁稱(chēng)為隔板。隔板的功用在于把作用于支承件局部地區(qū)的載荷傳遞給其它壁板，從而使整個(gè)支承件能比較均勻地承受載荷。因此，當(dāng)支承件不能采用全封閉截面時(shí)，應(yīng)布置隔板和加強(qiáng)肋來(lái)提高支承件的剛度。 隔板布置有橫向、縱向和斜向等基本形式。橫向隔板主要可提高抗扭剛度；縱向隔板主要可提高抗彎剛度；斜向隔板則兼有提高抗彎和抗扭的效果。 為了便于排屑，床身一般由前壁、后壁隔板組成。普通機(jī)床的隔板的基本形式如圖3－10： 圖3－10 機(jī)床隔板 圖3－10a在床身前后壁間用T形隔板聯(lián)接，主要提高水平面抗彎剛度，對(duì)提高垂直面抗彎剛度和抗扭剛度作用不顯著，多用在剛度要求不高的床身上，但這種床身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，鑄造工藝性好。 圖3－10b的 形隔板具有一定的寬度和高度,在垂直面上和水平面上的抗彎剛度都比上一種好，鑄造工藝性也不差，在很多大中型機(jī)床上都可看到。 圖3－10c的斜向隔板在床身的前后壁間呈W形布置，能較大地提高水平面的抗彎抗扭剛度。在中心距超過(guò)1500毫米的長(zhǎng)床身，收效最為顯著。在機(jī)床中心距為750～1000毫米時(shí)，斜向隔板的剛度與 形隔板的差不多，而鑄造則較困難，故斜向隔板只在長(zhǎng)床身中才推薦采用。相鄰兩斜板間的夾角一般為60°～100°。 通過(guò)比較，床身隔板的形式選用第二種。 3.5進(jìn)給傳動(dòng)設(shè)計(jì) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)一般是由動(dòng)力源、變速機(jī)構(gòu)、換向機(jī)構(gòu)、分配機(jī)構(gòu)、安全機(jī)構(gòu)、快速運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈、變回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、執(zhí)行件等部分組成。 進(jìn)給傳動(dòng)的特點(diǎn)： 1.進(jìn)給傳動(dòng)速度低、受力小、消耗功率少 一般機(jī)床的進(jìn)給量都比較小，最小進(jìn)給量可達(dá)0.01毫米/轉(zhuǎn)，甚至幾微米/轉(zhuǎn)。為了實(shí)現(xiàn)這樣低的速度，須解決降速問(wèn)題。常采用降速很大的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如絲杠螺母、蝸桿蝸輪、行星機(jī)構(gòu)等，以便縮短進(jìn)給傳動(dòng)鏈。進(jìn)給傳動(dòng)受力比較小，因此各傳動(dòng)件的尺寸比較小，箱體內(nèi)結(jié)構(gòu)較緊湊。 2.進(jìn)給傳動(dòng)中對(duì)傳動(dòng)鏈換接的要求比較多 多數(shù)機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的數(shù)目比較多。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)一般需要換向。執(zhí)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件，往往還需作快速運(yùn)動(dòng)和調(diào)整運(yùn)動(dòng)等。因此，進(jìn)給傳動(dòng)中傳動(dòng)鏈換接要求比較多。 3.進(jìn)給傳動(dòng)的載荷特點(diǎn)為恒扭矩工作 進(jìn)給傳動(dòng)的載荷特點(diǎn)與主傳動(dòng)不同，當(dāng)粗加工進(jìn)給量較大時(shí)，一般采用較小的切削深度；當(dāng)切削深度較大時(shí)，多采用較小的進(jìn)給量，所以，在各種不同進(jìn)給量的情況下，產(chǎn)生的切削力大致相同，即都有可能達(dá)到最大進(jìn)給力，因此，最后輸出軸最大扭矩基本不變，這就是進(jìn)給傳動(dòng)的恒扭矩工作特點(diǎn)。 3.5.1．確定絲杠轉(zhuǎn)速 加工減荷閥體的兩側(cè)面時(shí)，我們可選用主軸轉(zhuǎn)速為180r/min進(jìn)行加工。銑刀每齒進(jìn)給量mm，則銑刀進(jìn)給量mm。由于在銑削加工中，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由工作臺(tái)來(lái)完成的，則工作臺(tái)的移動(dòng)速度就是銑刀的進(jìn)給速度。即工作臺(tái)的移動(dòng)速度為： mm/min 則絲杠此時(shí)的轉(zhuǎn)速應(yīng)為 r/min 取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列數(shù)值：r/min 根據(jù)《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》表2－4，取公比 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求：轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=3 查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列，取傳動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)速分別為 r/min，r/min，r/min 3.5.2．傳動(dòng)變速箱設(shè)計(jì) 由于最大傳動(dòng)比，且轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=3，故采用一對(duì)蝸桿蝸輪傳動(dòng)，進(jìn)行大傳動(dòng)比的降速，再采用一對(duì)三聯(lián)滑移齒輪進(jìn)行三級(jí)變速。參照銑床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，按照本次設(shè)計(jì)要求，確定該進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)方案如圖3－11： 圖3－11 組合銑床進(jìn)給傳動(dòng)方案 假設(shè) 即 Ⅰ軸與Ⅱ軸之間為蝸桿傳動(dòng)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1－8，蝸桿傳動(dòng)傳動(dòng)比，取。 Ⅰ軸為電動(dòng)機(jī)軸，則r/min r/min 則Ⅱ軸到Ⅲ軸之間的三聯(lián)滑移齒輪的傳動(dòng)比分別為： 3.5.2.1 確定蝸桿蝸輪參數(shù) 蝸桿頭數(shù) 蝸輪齒數(shù) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13.4得： 齒形角，模數(shù) 蝸桿分度圓直徑mm 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13.5，得： 蝸桿直徑系數(shù) 蝸輪分度圓直徑mm 蝸輪齒寬 mm 取齒寬mm 中心距（未變位蝸桿蝸輪傳動(dòng)） mm 3.5.2.2 齒輪傳動(dòng)參數(shù)的確定 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表12.3，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 由于進(jìn)給傳動(dòng)變速箱采用的是三聯(lián)滑移齒輪傳動(dòng)，則三對(duì)傳動(dòng)齒輪之和應(yīng)相等。根據(jù)傳動(dòng)比要求，確定滑移齒輪的齒數(shù)： ， ， ， 則分度圓直徑為 mm mm mm mm mm mm 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表12.13，選齒面為硬齒面,由于傳動(dòng)齒輪為直齒圓柱齒輪,則可取齒寬系數(shù) 由于齒寬系數(shù)是齒寬和小齒輪分度圓直徑的比值，則按小齒輪來(lái)設(shè)計(jì)齒寬，即三對(duì)傳動(dòng)齒輪的齒寬為: mm mm mm 為便于裝配和調(diào)整，分別取齒寬: mm,mm,mm 則進(jìn)給傳動(dòng)示意圖如圖3－12： 圖3－12 進(jìn)給傳動(dòng)示意圖 四 川 理 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 3.6 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 1.深溝球軸承的選擇 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6－1，深溝球軸承結(jié)構(gòu)如圖3－13： 圖3－13 深溝球軸承 在本次設(shè)計(jì)中，只有一種規(guī)格的深溝球軸承，則選軸承代號(hào)為6205，即其基本尺寸為： d=25,D=52,B=15 2、角接觸球軸承 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6－6，角接觸球軸承結(jié)構(gòu)如圖3－14： 圖3－14 角接觸球軸承 本次設(shè)計(jì)中，共有兩種不同規(guī)格的角接觸球軸承，則選軸承代號(hào)為7026C和7208C，即其基本尺寸分別為： d1=30,D1=62,B=16 d2=40,D2=80,B=18 3.圓錐滾子軸承 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6－7，圓錐滾子軸承結(jié)構(gòu)如圖3－15： 圖3－15 圓錐滾子軸承 本次設(shè)計(jì)中，共有兩種規(guī)格的圓錐滾子軸承，則選軸承代號(hào)為30206和30210，即其基本尺寸分別為： d1=30,D1=62,T1=17.25，B1=16，C1=14 d2=40,D2=80,T2=21.75，B2=20，C2=17 4.圓螺母 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表5－6，圓螺母結(jié)構(gòu)如圖3－16： 圖3－16 圓螺母 在本次設(shè)計(jì)中，共有三種不同規(guī)格的圓螺母，其螺紋公稱(chēng)直徑分別為M24、M30、M36，查表得其基本尺寸為： ： ： ： 5.螺釘鎖緊擋圈 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表5－2，螺釘鎖緊擋圈結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3－17： 圖3－17 螺釘鎖緊擋圈 在本次設(shè)計(jì)中，只有一個(gè)螺釘鎖緊擋圈，其公稱(chēng)直徑，則其基本尺寸為： ，螺釘（GB71-85）: 6.聯(lián)軸器 參照《機(jī)械設(shè)計(jì)》第408頁(yè)，按照本次設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和要求，聯(lián)軸器選擇牙嵌聯(lián)軸器。牙嵌聯(lián)軸器由兩個(gè)端面都有凸牙和凹槽的半聯(lián)軸器組成。每個(gè)凸牙都嵌在對(duì)應(yīng)的半聯(lián)軸器中的凹槽內(nèi)，當(dāng)兩軸作軸向位移時(shí)，凸牙可在凹槽內(nèi)滑移，從而構(gòu)成一動(dòng)聯(lián)接。為便于兩軸對(duì)中，在左方的半聯(lián)軸器中裝有定中環(huán)，并有螺釘固定，右端的軸則伸入該環(huán)內(nèi)。關(guān)于牙嵌聯(lián)軸器的計(jì)算和尺寸可參考牙嵌離合器。牙嵌聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖3－18： 圖3－18 牙嵌聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)尺寸 結(jié) 論 在過(guò)去的三個(gè)月里，我們從接受畢業(yè)設(shè)計(jì)課題開(kāi)始，到查閱相關(guān)文獻(xiàn)，再對(duì)組合機(jī)床進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后編寫(xiě)技術(shù)文件。在這期間，我們查閱了相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下，我們從一張僅有的零件圖到寫(xiě)完整個(gè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和畫(huà)出所有規(guī)定的設(shè)計(jì)圖，每一個(gè)環(huán)節(jié)都是從無(wú)到有，使我們真正的了解了設(shè)計(jì)的基本過(guò)程，鍛煉了我們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和查閱相關(guān)文獻(xiàn)的能力。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及到的知識(shí)面很廣，涉及到了《材料力學(xué)》、《機(jī)械工程材料》、《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》、《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》、《公差配合與技術(shù)測(cè)量》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《金屬材料及熱處理》等課程的相關(guān)知識(shí)，同時(shí)還聯(lián)系到了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的一些經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用到的知識(shí)廣、全面。 通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成，使我進(jìn)行了一次對(duì)本專(zhuān)業(yè)知識(shí)的一個(gè)綜合運(yùn)用練習(xí)，這是我們?cè)谛Ｆ陂g的最后一次設(shè)計(jì)，這不僅能反映出我們?cè)趯W(xué)習(xí)上的知識(shí)度,更是為我們以后的社會(huì)實(shí)踐積累了一定的寶貴經(jīng)驗(yàn)。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 王紹?。畽C(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1985.11 [2] 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