立式單軸木工銑床設計.doc

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1、立式單軸木工銑床設計 摘要 木工機械是指在木材加工工藝中，將木材加工的半成品加工成為木制品的一類機床。家具機械是木工機械的重要組成部分。 木工機床加工的對象是木材。木材是人類發(fā)現(xiàn)利用最早的一種原料，與人類的住、行、用有著密切的關系。人類在長期實踐中積累了豐富的木材加工經驗。木工機床正是通過人們長期生產實踐、不斷發(fā)現(xiàn)、不斷探索、不斷創(chuàng)造而發(fā)展起來的。 木家具是指用木制材料制成的用具。根據(jù)其結構可分為框架式家具和板工家具兩大類。典型框架式家具的結構為榫卯結構，，材料為天然實木板、方材，如紅木家具、明式家具、清式家具、實木餐桌椅等。典型的板式家具是指以人造板為材料，結

2、構采用連接件、圓榫等方式連接的家具。 目前木加工制品在人們的生活當中應用越來越多，因此近些年來木加工行業(yè)得到了飛速發(fā)展，對木工機械的加工精度和加工效率越來越高，本次設計的立式單軸木工銑床主要是用來完成成形銑削、加工榫頭和端面。立式單軸銑床的主要結構是有動力機構、傳動機構、夾緊機構和進給機構四個部分組成，具體說，它將包括電動機、皮帶傳動裝置、卡具、直線導軌等部件和組成。本設計的內容主要是掌握機床的技術要求極其工作特點，對該機床進行總體方案的設計、零部件的設計和標準件的選擇。方案設計的主要任務有兩點：一是結合產品的技術要求和需要的具體條件確認設備的機械機構；二是完成對設備的結構參數(shù)和力參

3、數(shù)的計算。通過方案的實施初步完成機床的設計，通過對各個部件的校核來確保該方案的可行性。 關鍵字：木工機械； 銑床； 成型銑削 目錄 第1章 緒論 1 1.1 選題的目的及意義 1 1.2 國內外研究現(xiàn)狀 1 1.3發(fā)展趨勢 3 1.4 立式單軸木工銑床的特點 4 1.5主要技術參數(shù) 4 第2章 總體設計方案 5 2.1 傳動裝置的設計 5 2.2 工件的夾緊裝置的設計 5 2.3 機身的設計 5 2.4 本章小結 5 第3章 切削力計算 6 3.1速度計算 6 3.2 功率計算 6 3.3 選擇電機 9 3.4 計算裝置的總傳動比 10

4、 3.5 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 10 3.6 本章小結 10 第4章 皮帶傳動設計計算及參數(shù)選擇 11 4.1 確定計算功率Pca（kW） 11 4.2 選定帶型 12 4.3 確定帶輪直徑dd1、dd2 12 4.4 確定中心距a和帶長Ld 13 4.5 驗算小帶輪包角α1 13 4.6 確定V帶根數(shù) 13 4.7 計算單根V帶初拉力F0 14 4.8 計算對軸的壓力FQ 14 4.9 本章小結 14 第5章 主軸的設計 15 5.1 軸徑的初步估算 15 5.2 軸的結構設計 15 5.3 軸的強度校核 16 5.3.1 軸的疲勞強度校核 19 5

5、.4 本章小結 20 第6章 軸承的選擇和計算 21 6.1 軸承的選用 21 6.2 軸承的壽命計算 21 6.3 本章小結 23 第7章 機床的使用和保養(yǎng) 24 7.1 潤滑的作用 24 7.2 機床的保養(yǎng) 25 結論 26 致謝 27 參考文獻 28 附錄 29 第1章 緒論 1.1 選題的目的及意義 我國木工機械行業(yè)今年來一直高速發(fā)展，在國際行業(yè)處于領先地位。生產的木工機械，不僅國內使用，還大量的出口國外，并成了世界貿易的主要組成部分。隨著國民經濟的發(fā)展，人民生活水平的提高，板式家具在人民生活中的地位也越來越重要，應用越來越廣泛。而立

6、式單軸銑床正是隨著板式家具的興起而越來越興旺。由于工廠規(guī)模的限制，小型的立式單軸銑需求量成為木工機械中的佼佼者。 立式單軸木工銑床具有生產效率高，機床結構緊湊，占地面積小，操作靈活方便等特點，它的出現(xiàn)大大的減輕了工人的勞動強度，提高了生產效率。 立式單軸木工銑床只要用于完成成形銑削、加工榫頭和端面等工序的作業(yè)，尤其是對斷面成型的加工靈活方便，同事成型銑削質量好，生產效率高。 板式部件的連接大量的采用圓榫，五金零件逐步取代了其它結合方式。以適應板式家具流水線的需要和連接方便的特點。 1.2 國內外研究現(xiàn)狀 倫教木工機械起步于上世紀80年代初。當時倫教有一

7、定的機械加工能力，隨著順德家具業(yè)興起，原始型木工機械應運而生。進入90年代開始發(fā)展，不斷吸收引進東北、華東、臺灣的先進技術，實現(xiàn)產品更新?lián)Q代。1997年以后借助技術創(chuàng)新、機電一體化、會展經濟等的內外延發(fā)展推動，迎來了跨越式的進步，在國內木工機械行業(yè)中占有舉足輕重的地位，目前以成為中國木工機械行業(yè)最大的制造基地。2004年，倫教的木工機械行業(yè)總產值為10.04億元，擁有制造企業(yè)78家，配套企業(yè)16家，從業(yè)人員近萬人。產品主要有四面刨、多排刨、冷熱壓機、木地板生產線以及各種系列實木家具、纖維板家具的生產設備，產品主要銷往全國各地、歐美和東南亞。2004年木工機械銷售貿易總額占全省的60%，全國的3

8、0%，年出口產品額為1200萬美元。 倫教的木工機械行業(yè)已經出現(xiàn)了專業(yè)化生產的趨勢，各企業(yè)之間有側重的發(fā)展方 向，為整機生產配套刀具、鋸片、進料機、刀頭組合等。如“富豪”、“銳亞”成為了“中國木工機械四面刨王國”，“馬氏”成為了木工機械高速軸生產基地，“銀光”成為了木材粗加工機械的排頭兵。“威德力”、“同安”成為了木制品冷、熱壓機床系列專業(yè)廠，在深圳經營木工刀具長達10年之久、產品品質已達國際先進水平的“潤祥”公司，到倫教投資后仍然專做刀具。此外，倫教木工機械制造行業(yè)出現(xiàn)了兩種發(fā)展傾向，一方面規(guī)模企業(yè)產品向大型、重型機械發(fā)展，與此同時，另一方面涌現(xiàn)出十余家新辦的木機廠，它們迅速填補

9、通用、小型產品的空白，使木工制造業(yè)出現(xiàn)了分層次梯度發(fā)展的鮮明特點。不少企業(yè)已近意識到專業(yè)化分工協(xié)作是降低成本、減少惡性競爭，把產品做精做專做出品牌的必由之路。 據(jù)《2013-2017年中國木工機械行業(yè)產銷需求與投資預測分析報告》部分數(shù)據(jù)顯示八五到九五期間，倫教均保持著驚人的發(fā)展速度，工農業(yè)總產值年均遞增30.4%。2004年實現(xiàn)地區(qū)生產總值40.15億元，同比增長18.4%，其中三大產業(yè)比例為8.74:70.98:20.28，工業(yè)總產值205億元，同比增長41.3%，出口產值19.88億美元，同比增長47%，比2001年翻了一番。倫教街道擁有工業(yè)企業(yè)413家，從業(yè)人員75000人，其

10、中三資企業(yè)143家，出口產值占工業(yè)生產總值的50% 以上。2001年倫教被省科技廳認定為廣東省專業(yè)鎮(zhèn)技術創(chuàng)新試點。 （1）制造質量、技術性能和可靠性普遍提高。在結構設計方面，講求緊湊實用。采用計算機優(yōu)化設計和組成技術設計，對機床的實用安全性、操作、維修、運輸方面和舒適性、色調和環(huán)境的和諧性、醒目的安全和危險標志、制造的工藝性、外形的美觀和人機工程原理方面都給予足夠重視。很多廠家都采用了現(xiàn)代化的計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助質量保障系統(tǒng)（CAQ）、計算機輔助規(guī)劃（CAP）、計算機輔助制造（CAM）和計算機控制（CNC）等技術。 （2）在進一步完善、發(fā)展適合少品種、少規(guī)格大批量生產木

11、制品的各類專門化自動生產線、聯(lián)合機的同時、適用于加工小批量、多變種的木工機械和木材加工機組有較快的發(fā)展。 （3）木工刀具在品種規(guī)格、精度、耐用度、新材料和新技術的應用等方面的發(fā)展很受重視。 （4）對科研、教育和新技術、產品開發(fā)和投資非常重視。木工機械國際市場的 競爭在很大程度上是科學技術的競爭。 1.3發(fā)展趨勢 伴隨著科學技術的不斷地發(fā)展，新技術、新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)。伴隨著我國加入WTO的腳步，我國木工機械裝備水平與國外的差距會越來越小，國外的先進技術和設備會不斷涌入，對國內木工機械而言，挑戰(zhàn)與機會并存。電子技術、數(shù)字控制技術、激光技術、微波技術以及高壓射流技術的發(fā)展

12、，給家具機械的自動化、柔性化、智能化和集成化帶來了新的活力，使機床的品種不斷增加，技術水平不斷地提高。 高速銑削技術是目前木工機械發(fā)展的主要趨勢，它是將計算機數(shù)控技術應用于木材加工機械產品中，結合木材加工高速銑削的特性要求，實現(xiàn)加工刀具在各坐標軸之間內聯(lián)動插補運動，以達到加工程序要求的精確位置和高速度，從而保證加工部件的質量和實現(xiàn)加工復雜的形狀，提高加工產品的精確度。國內的發(fā)展趨勢有以下幾點： （1）提高機床的可靠性 由于木工機床較復雜，成本也較高，因此它的可靠性是歷來使用者所關心的問題。 要使機床不僅好用，而且耐用，機床設計必須合理。 （2）提高加工精度和表面加工質

13、量 由于木制品的精度和表面粗糙度要求的提高和木工機床本身的精度與機床壽命 密切相關，因而，木工機床精度的確定，必須保證達到最大的經濟效益。 要提高機床的加工精度和表面加工質量，就要提高機床的傳動精度和抗震性。提高機床的抗震性，不只是要增加剛度，重要的是減少引起震動的因素，如減少高速傳動件數(shù)量并提高其平衡水平。 （3）改善操作的方便性和舒適性 現(xiàn)代機床應盡量減輕操作者的體力和腦力勞動強度，使操作者操作機床感到輕松，舒適。為此設計者要特別注意掌握人機工程學和機床藝術造型的理論。 （4）提高機械化和自動化水平 為了減輕工人的勞動強度，提高勞動生產率和保證加工

14、精度及精度的穩(wěn)定性，機床應盡量提高機械化、自動化水平。當前主要是實現(xiàn)輔助工序（供料，卸料，檢驗，中間輸送）的機械化和自動化。 （5）工序集中 工序集中即在機床上對木件進行一次裝夾和定位中就可以完成多工序的加工。由于避免了多次定位帶來的定位誤差，提高了加工精度，也節(jié)省了輔助時間。多工序同時加工，切削時間重合，將大大提高勞動生產率，如具有立式多片圓鋸機構的跑車帶鋸機，具有臥式多片圓鋸機構的臥式帶鋸機，都是經過一次裝夾完成規(guī)格板，方才加工的。 1.4 立式單軸木工銑床的特點 此機床是木材加工機械產品中，結合木材加工高速銑削的特性要求，實現(xiàn)刀具固定，通過手工送料實現(xiàn)加工過程

15、，通過更換不同的刀具，達到加工不同形狀，提高加工產品技術附加值。立式單軸木工銑床為通用的木材加工設備，在木材生產中占有相當大的比例。機床包括機身、工作臺、帶刃切削刀頭。根據(jù)用途木工銑床的傳動方式主要為主軸電機直接驅動和主軸轉動并與進給傳動相結合，其中主軸直接驅動和手工進給最為常見。主軸固定不動，通過更換不同的刀具，通過手動來實現(xiàn)進給，它能保證加工面的粗糙度及加工面的深度。木工銑床多采用連續(xù)加工，刀具和主軸采用皮帶和電機連接，刀具轉速在4500r/min。工件的進給采用人工手動進給。 可以說，家具加工行業(yè)的發(fā)展促進了該機床的進一步完善，而立式單軸木工銑床的出發(fā)和發(fā)展又促進了木材加工行業(yè)

16、的發(fā)展。立式單軸銑床成為各個家具廠需求設備。特別是隨著今年來鄉(xiāng)鎮(zhèn)木工企業(yè)如雨后春筍般的出現(xiàn)和蓬勃發(fā)展，立式單軸木工銑床將會有更為廣闊的市場和發(fā)展空間。所以設計并改進立式單軸木工銑床是十分必要的。 1.5主要技術參數(shù) （1）銑刀直徑：125mm （2）主軸轉速：4500r/min （3）工作臺尺寸：1200*600mm （4）電機功率：3.0KW （5）操作高度：850mm 第2章 總體設計方案 2.1 傳動裝置的設計 本次設計的立式單軸木工銑床主運動為刀具的旋轉運動，進給運動由人工手動控制。為了確保工件運動的準確性，本機床采用了靠板，本機床為

17、木工機床，體積和功率較小，考慮到機床工作時的特點和對工作環(huán)境的考慮，并且機床占地面積不大，所以刀具與電機之間采用皮帶傳動以節(jié)省空間，再者刀具在工作時轉速在4500r/min以上，考慮用齒輪傳動難以適應如此高速的轉速，所以綜合考慮采用皮帶傳動。 2.2 工件的夾緊裝置的設計 為了確保夾緊可靠，動作迅速，操作簡便，維護簡便，較小成本。該銑床的夾緊采用四輪八速送料機夾緊，同時，用輔以人工固定。 2.3 機身的設計 機身由支座、橫梁等組成，為了保證機床的剛度與穩(wěn)定不變形，底座由鋼板沖壓成矩形并焊接使其具有足夠的剛度，機身其它部分都采用焊接而成。整體采用槽鋼，從而大大節(jié)省了材料，

18、簡化了機身，減輕了機身自重，詳細的機構見裝配圖。 2.4 本章小結 本章介紹了機床的總體設計方案，對機床的功能進行了講解，并對各個部件的選取進行了說明，其中包括我對我任務總的要求做出了自己的設計方案和理念。 第3章 切削力計算 3.1速度計算 速度計算主要包括刀具的切削速度和加工時的進給速度，通過對機床的工作技術參數(shù)要求，進行分析計算確定各個速度，進一步選取部件。 （1） 切削速度v V = πDn6104 （3-1）

19、 式中： D = 銑刀直徑mm n = 銑刀轉速r/min 刀具的最大切削速度： =29.437m/s （2）進給速度U U = Unn1000 （3-2） 該機床Un一般取（0.1-0.5）mm/r。 Umin=45000.1/1000 = 0.45 m/min Umax=45000.5/1000 = 2

20、.25 m/min 3.2 功率計算 （1）切削功率Np Np = Kq1000 （KW） （3-3） 式中： K — 切削比功（Jcm3） ； q — 每分鐘切下的切削體積（cm3s）； q = πD24+ID0.1U(cm3) （3-4） D — 刀具直徑（cm）； U — 進給速度（mms）。 （2）切削比功K 切削比功可根據(jù)下式確定

21、 K =K0KhKzKuzKγKd 式中K0— 系數(shù)。表3.1 列出了每刀進給量Uz對切削比功K影響的修正系數(shù)Kuz,同時也列出了白樺及云杉K0值，對其他樹種的木材必須在乘以樹種修正系數(shù)。 Kh — 銑削深度修正系數(shù) （見表3-2）； Kz — 刀具側刃數(shù)修正系數(shù)（見表3-3）； Kγ — 刀具前角的修正系數(shù)（見表3-4）； Kd — 切削直徑的修正系數(shù)（見表3-5）。 根據(jù)上各表確定K值，并求出每秒切削體積q，按公式可求得切削功率。 查表得： K0=26.3 Kuz=1.50 Kh=1.29

22、 Kz=4.50 Kγ=0.46 Kd=0.29 Ks = 2.0 K = 26.31.501.294.500.460.292.0=61.10 q = πD24+ID0.1U(cm3) 式中： q — 每分鐘銑下的木屑體積； D — 銑刀直徑（cm） D = 1.25cm； l — 極端銑頭中心間的距離 l = 2.7cm； u — 進給速度 u = 10cm/s； q = 3.14（1.25）24+2.71.250.1100 =46 c

23、m3 Np = 61.10461000 = 2.8 kW 3.3 選擇電機 （1）選擇電機類型 按工作要求條件選用Y系列三項異步電動機。 （2）選擇電機容量 工作有效功率Pw = 2.8kW 電機輸出功率P0 P0= Pwη kW （3-5） 公式中η為電動機到刀具的傳動裝置總效率。 取皮帶傳功效率η帶 = 0.96； 滾動軸承效率η滾 = 0.995 η = 0.96 (0.995)4 = 0.

24、941 P0= 2.80.941 =2.975 kW 因為載荷平穩(wěn)，電動機額定功率只需略大于P0即可，查電動機技術數(shù)據(jù)選擇額定功率Pm為3.0kW，型號Y100L-2，最高轉速2870r/min。 3.4 計算裝置的總傳動比 I = nmnw = 28704500 = 0.638 3.5 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) （1）各傳動部件轉速 n電機 = 2870r/min

25、 n主軸 = n電機i = 28700.638 = 4500r/min （2）各部件功率 P0 = 3.0 kW （3）各軸扭矩 T電機= 9550 P0nm = 9550 2.82870 = 9.317Nm

26、 T主軸= 9550 P0nm = 9550 2.9754500 = 6.313Nm 3.6 本章小結 本章通過對給個部件的分析計算，從基本參數(shù)入手，通過分析計算確定了其它重要的參數(shù)，并通過計算選取電機。 第4章 皮帶傳動設計計算及參數(shù)選擇 傳動裝置是任何機械系統(tǒng)的主要組成部分，傳動裝置的選擇十分重要。此機床為木工機床，體積和功率較小，考慮到機床工作時的特點和對工作環(huán)境的考慮，機床占地面積不大，所以刀具與電機之間采用皮帶傳動以節(jié)省空間，再者刀具在工作時轉速在6000r/min以上，考慮用齒輪傳動難以適應如此高的

27、轉速，所以綜合考慮采用皮帶傳動。 4.1 確定計算功率Pca（kW） Pca=KA （4-1） 式中：P — 傳遞的額定功率（kW），如電機的額定功率； KA — 工作情況系數(shù)，見表4-1。 注：1.空、輕載啟動—電動機（交流啟動、三角啟動、直流并勵），四缸以上的內燃 機，裝有離心式離合器、液力聯(lián)軸器的動力機； 2.重載啟動—電動機（聯(lián)機交流啟動、直流復勵或串聯(lián)），四缸以下的內燃機； 3.反復啟動、正反轉頻繁、工作條件惡劣等場合，KA應乘以

28、1.2。 4.增速傳動時，KA應乘以下列系數(shù)： 當 i≥1.25～1.74時為1.05； i≥1.75～2.49時為1.11； i≥2.50～3.49時為1.18； i≥3.50時為1.25。 由表4.1查得工作情況系數(shù)KA=1.18，故 Pca = KAP = 1.18 3 = 3.54 kW 4.2 選定帶型 根據(jù)Pca和n有機械設計手冊查得，選擇A型V帶。 4.3 確定帶輪直徑dd1、dd2 （1）選擇小帶輪基準直徑dd1。 由機械設計手冊查得，取小帶輪直徑dd1 = 75 mm （2）驗算帶速ν。 ν1 = πdd1

29、n1601000 = π754500601000 ≈ 17.6625 m/s, ν1在5～25m/s內，帶的速度合適 （3）計算大帶輪基準直徑dd2 dd2 = idd1 = n1n2dd1 = 45002870 75 = 117.59 mm 查機械設計手機，取dd2 = 118 mm （4）傳動比 i = dd1dd2 = 75118 ≈ 0.635 （5）從動輪轉速n1 n1 = n2i = 28700.635 ≈ 4519r/min 4519-45004500 100% = 0.4% ＜ 5% 允許 4.4 確定中心

30、距a和帶長Ld （1）初選中心距a0 0.7 （dd1+dd2）≤ a0 ≤2（dd1+dd2） 0.7 （75+118）≤ a0 ≤2（75+118） 135.1 mm ≤ a0 ≤ 386 mm，取a0 = 292 mm （2）計算帶的基準長度L0 L0 = 2a0 + π2(dd1+dd2) + (dd2-dd1)24a0 = 2 292 +

31、 π2(75+118)+ (118-75)24292 ≈888mm 取帶的基準長度Ld = 900 （3）計算實際中心距 a = a0 + Ld- L0 2 = 292 + 900-888 2 = 298 mm （4）確定中心距調整范圍 amax = a + 0.03Ld = 298 + 0.03 900 ≈ 325 mm amin = a - 0.015Ld = 298 – 0.015 900 ≈ 284.5 mm 4.5 驗算小帶輪包角α1 α1 = 180－d2- d1 a 60

32、 = 180－ 118-75 298 60 ≈ 171.34 ＞ 120 滿足 4.6 確定V帶根數(shù) （1）查表的 dd1 = 75 mm，n1=4500 r/min P0 = 1.07 kW （2）查表的△P0 = 0.48 kW （3）查表得包角系數(shù)Kα ≈ 0.98 （4）查表得長度系數(shù)KL = 0.87 （5）計算V帶根數(shù)z z ≥ Pca(P0+△P0)KαKL = 3.541.07+0.480.980.87 ≈ 2.403 ， 取z = 3 根。 4.7 計算單根V帶初拉力F0 F0 = 500Pcauz（2.5Kα -

33、1）+ qv2 =500 3.5417.663 （2.50.98 - 1）+ 0.1 17.662 ≈ 83 N 4.8 計算對軸的壓力FQ 由公式： FQ ≈ 2zF0sinα12 = 2 3 83 sin1712 ≈ 495 N 4.9 本章小結 本章主要對轉動裝置進行了選取，通過分析選用皮帶作為傳動裝置，并對皮帶進行了設計計算和校核，以確保機床工作時的穩(wěn)定性。 第5章 主軸的設計 軸的結構設計必須經過初步強度計算，在確定了軸的最小直徑之后才能進行。主要的步驟為：1.確定軸上零件的裝配方案，軸

34、的結構形式與軸上主要零件的位置及裝配方案有關，確定裝配方案就是定出軸上主要零件的裝配方向和順序；2.確定軸上的零件定位和固定方法；3.確定各個軸段的直徑長度；4.對軸進行校核。 5.1 軸徑的初步估算 軸的材料選用45鋼。根據(jù)表得A = 107-118。 d ≥ A3Pn （5-1） 式中： A — 與材料有關的系數(shù)； P — 軸傳遞的功率kW； n — 軸的轉速r/min； d — 危險截面的直徑尺寸mm。

35、 故d≥ （107-118）33 0.964500 = 9.22 – 10 mm 又因為銑刀的直徑為125mm，刀體的安裝尺寸為30mm，所以，軸的最小直徑選擇為30mm。 5.2 軸的結構設計 （1）擬定裝配方案。 軸上的上端蓋，套，上端軸承，以及仿型靠輪刀體由軸的上端裝配；下端蓋，下端軸承由下端裝配。 （2）根據(jù)軸向定位及固定要求，確定軸的各段直徑和長度見下表 軸段位置 軸段直徑和長度 說明 1-2 D1-2 = 22mm、L1-2 = 15mm 自由段 2-3 D2-3 = 30mm、L2-3 = 30mm 上端螺帽位置 3-4

36、D3-4 = 30mm、L3-4 = 204mm 刀體安裝位置 4-5 D4-5 = 35mm、L4-5 = 17mm 軸承安裝位置 5-6 D5-6 = 44mm、L5-6 = 237mm 自由段 6-7 D6-7 = 35mm、L6-7 = 44mm 軸承安裝位置 7-8 D7-8 = 30mm、L7-8 = 65mm 帶輪安裝位置 （3）軸上零件的周向固定 帶輪的固定采用平鍵連接，刀體的固定采用螺紋與壓板的壓緊力固定。按軸的直徑尺由手冊查得，D7-8初采用的平鍵尺寸為b h l = 8 7 63（GB/T 1095-2003），同時為了保證

37、帶輪與軸有良好的對中性，故采用H7/k6的配合。 5.3 軸的強度校核 強度校核計算是設計軸的重要內容之一，其目的在于根據(jù)軸的受載荷情況及相應的強度條件來確定軸的直徑。若軸的直徑已由經驗方法或結構設計所確定，則計算的目的就是驗算已確定的軸的直徑是否滿足強度條件。 常用的軸的強度計算方法有：（1）按扭轉強度條件計算；（2）按彎扭合成強度條件計算；安全系數(shù)校核計算。本章選用按彎扭合成條件計算，當軸的支撐位置和軸所受載荷的大小、方向及作用點等均已確定，支點反力及彎矩可以求得時，可按彎扭合成強度條件對軸進行強度計算。 軸的材料：該軸吳特殊要求，因而選用45鋼，調質處理。查

38、機械設計手冊可得，由需要調質處理，因此，性能數(shù)據(jù)按毛坯直徑≤200mm的選用，查得 σB = 650 MPa， σS = 360 MPa， σ-1 = 300 MPa， τ-1 = 155 MPa。 許用應力：查機械設計手冊可得[σ+1]b = 215 MPa，[σ0]b = 100 MPa，[σ-1]b = 155 MPa。 由（3-1）和（3-3）得知刀具的切削速度v = 29.437m/m，功率P = 2.8kW FAH = pv = 280029.437 = 98.51

39、N 對B點求矩： FAH 158 - FCH 258 = 0 FAH + FBH + FCH = 0 從而求得FBH = -158.81N ，F(xiàn)CH = 60.32 N 對B點求矩： FCY 158 – Q 74.5 = 0

40、 FCY + FBY – Q = 0 Q = 495 N 從而求得FCY =142.93 N，F(xiàn)BY = 352.07N。 5.3.1 軸的疲勞強度校核 確定危險截面 根據(jù)載荷分布及應力集中部選取截面B為危險截面。 校核危險截面安全系數(shù) S = SσSτSσ2+Sτ2 ≥ [S] 因計算不夠精確，材質不夠均勻 [ S ] 取1.5 – 1.8 Sσ = σ-1kσβεσ σa

41、+ψσσm Sτ = τ-1kτβετ τa+ψττm 式中 Kσ — 彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)； σa — 平均應力幅； σm — 平均應力； ψτ、ψσ — 材料特性。 計算軸的工作應力 首先計算彎曲正應力及其循環(huán)特征 M = FAH 158 = 98.51 158 = 15564.58 Nmm 取α = 1,扭轉剪應力按對稱循環(huán)變化，由計算可得T = 6.313Nm。 Me = M2+（αT）2 = 16796

42、Nmm W = 0.1d3 = 0.1 (0.035)3 = 0.0000042875 m3 σa = MeqmaxW = 167960.0000042875 = 39.17 Mpa σm = 0 其次計算扭轉切應力及其循環(huán)特征 Wt = 0.2d3 = 0.2 (0.035)3 = 0.000008575 m3 τmax = TmaxWt = 6.3130.000008575

43、= 0.73 Mpa τm = τa = τmax2 = 0.365 Mpa 查手冊確定各系數(shù) Sσ = σ-1kσβεσ σa+ψσσm = 3001.90.820.88 39.17+0 = 8.183 Sτ = τ-1kτβετ τa+ψττm = 1551.50.820.81 0.365+0.210.365 = 188 S = SσSτSσ2+Sτ2 = 8.183 1888.1832+1882 8.183 ≥ [S] 由計算所得安全系數(shù)大于許用值，故軸的疲勞強度合適。 5.4 本章小結 本

44、章通過計算對軸進行了設計和校核，從軸的工作要求以及裝配條件出發(fā)，對軸的外形進行設計，并結合傳動裝置，考慮力和力矩的作用對其進行校核，選取危險截面進行計算，結果軸符合要求。 第6章 軸承的選擇和計算 選用軸承首先是選擇類型。要合理選擇軸承的類型，則必須根據(jù)各類軸承的結構和性能特點，綜合考慮軸承的載荷、轉速、剛度及調心性能要求、裝配條件、經濟性等各種因素來進行。 6.1 軸承的選用 （1）由工作條件及軸頸直徑，查機械設計手冊，初選深溝球軸承 6207-LS。按軸承樣本和機械手冊查得軸承的Cr = 25500 N，C0 = 15200 N。 （2

45、）由于單面防塵深溝球在承受徑向力時不會引起軸向力，所以在一根上裝兩個軸承以使主軸能夠穩(wěn)定工作。 （3）根據(jù)要求的精度，選軸承精度0級。 （4）軸向固定方式：采用雙固定方式。 6.2 軸承的壽命計算 （1）對兩個軸承進行受力分析。 （2）計算軸承的徑向載荷Fr1、Fr2 由靜力學公式計算軸承支反力。得FCY =142.93 N，F(xiàn)BY = 352.07N；軸承的徑向載荷Fr1 = FBY= 352.07N，F(xiàn)r2 = FCY =142.93 N （3）計算軸承的軸向載荷S1、S2 軸承的內部軸向力為： S = 0.6

46、8F S = 0.68Fr1 = 239.4 N S = 0.68Fr2 = 91.19 N S + Fa = 239.4 + 168.2 = 407.6 ＞ S 故 S1 = S = 239.4 N，S2 = S +Fa = 239.4 + 168.2 = 407.6 N （4）軸承當量載荷計算 當量載荷P 的一般計算公式 P = fp（XFr+YFa） 式中X 、 Y 為徑向和軸向的載荷系數(shù)，其值見

47、表6-2. fp 為考慮載荷性質引入的載荷系數(shù)。 S1C0 = 0.0157，按表， S1C0 在0.014 – 0.028 之間，e應該在0.19 – 0.22 之間。 取 e = 0.014 S1Fr1 = 239.4352.07 = 0.67 ＞ e 按表，則 X1 = 0.56，Y1 = 2.30 S2C0 = 0.0268，按表， S1C0 在0.014 – 0.028 之間，e應該在0.19 – 0.22 之間。 取 e = 0.014 S2Fr2 = 407.6142.93 = 2.85 ＞ e 按表，則 X2 = 0.56，Y2

48、= 2.30 按表6 – 2 fp = 1.2 – 1.8，取fp = 1.5. P1 = fp（X1Fr1+Y1S1）= 1121.65 N P2 = fp（X2Fr2+Y2S2）= 1526.28 N （5）計算軸承的基本額定壽命Lh （P1 ＜ P2,故以軸承二為標準計算） Lh2 = 166704500 255001526.283 = 17240 軸承的壽命足夠大，故選用深溝球軸承 6207-LS符合要求。 6.3 本章小結 本章通過計算對軸承進行了選取和校核，考慮到對軸承的工作要求以及傳動方式的限制，采用雙固定方式。通過力和力矩的計算對軸承行了校核

49、，結論兩個軸承全部符合要求。 第7章 機床的使用和保養(yǎng) 7.1 潤滑的作用 潤滑對機械設備的正常運轉起著重要的作用。其作用主要是： （1）控制摩擦 在摩擦表面之間加入潤滑劑，形成潤滑油膜層，就可以降低摩擦系數(shù)，減低摩擦阻力，減少功率消耗。例如在良好的液體摩擦條件下，其摩擦系數(shù)可以降低到0.001，甚至更低。此時的摩擦阻力主要是液體潤滑膜內部分子間互相滑移的剪切阻力。 （2）減少磨損 潤滑劑在摩擦表面之間，可以減少硬粒磨損，表面銹蝕和金屬表面間咬焊與撕裂等造成的磨損。只要選用合適的潤滑劑，就能形成良好的潤滑

50、條件，避免油膜的破壞，保持零件配合精度，從而大大較少磨損。 （3）降低溫度 潤滑劑能夠降低摩擦系數(shù)，減少摩擦熱的產生。機床運轉時，摩擦消耗的機械能轉化為熱能，引起摩擦部件的溫度升高。使用潤滑劑，不僅降低了摩擦阻力，使摩擦產生的熱量減少，部件的溫度相應的降低，可使摩擦表面溫度降低，起到降溫冷卻的作用，使機械控制在所要求的溫度范圍內運轉。 （4）防止腐蝕，保護金屬表面 機械表面不可避免地要和周圍介質接觸（如空氣，水濕，蒸汽，腐蝕性氣體以及液體等），而使機械的金屬表面生銹，腐蝕進而被損壞。尤其是高溫及腐蝕性很強的工作環(huán)境，腐蝕磨損顯得更為嚴重。 （5）密封作用 潤滑劑不僅能

51、起到潤滑減摩作用，而且還有增強密封的效果，防止水濕或其它灰塵，雜質侵入摩擦副而起到良好的密封效果。 此外，潤滑油還可以起到減少震動和噪音的效能。 7.2 機床的保養(yǎng) 每日操作準備： （1）開始安裝（開動機床前），應看懂熟悉裝配圖。 （2）嚴格按照機床潤滑點潤滑。 （3）電源為3相 380V，需4 6mm 2銅導線接在電源上，然后檢查旋轉方向是否正確，方能切削。 結論 4月我開始了我的畢業(yè)設計，時至今日，設計基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進入狀態(tài)，再到對思路逐漸的清晰，整個設計過程難

52、以用語言來表達。歷經了幾個月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實的畢業(yè)設計終于落下了帷幕?；叵脒@段日子的經歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業(yè)設計的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。 我在圖書館搜集資料，還在網上查找各類相關資料，將這些寶貴的資料全部記在U盤上，盡量使我的資料完整、精確、數(shù)量多，這有利于完成設計。然后我將收集到的資料仔細整理分類。資料查找完了，我開始著手設計。在設計過程中遇到困難我就及時和指導老師聯(lián)系，并和同學互相交流，請教專業(yè)課老師。在大家的幫助下，困難一個一個解決掉，設計也慢慢成型。 當我終于完成了所有打字、繪圖、排版、校對的任務后整個人都很累，但同時看著電腦熒屏上的畢

53、業(yè)設計稿件我的心里是甜的，我覺得這一切都值了。這次畢業(yè)設計的設計過程是我的一次再學習，再提高的過程。在設計中我充分地運用了自考期間所學到的知識。 我不會忘記這難忘的幾個月的時間。畢業(yè)設計的制作給了我難忘的回憶。在我徜徉書海查找資料的日子里，面對無數(shù)書本的羅列，最難忘的是每次找到資料時的激動和興奮；親手設計零件圖的時間里，記憶最深的是每一步小小思路實現(xiàn)時那幸福的心情；為了論文我曾趕稿到深夜，但看著親手打出的一字一句，心里滿滿的只有喜悅毫無疲憊。這段旅程看似荊棘密布，實則蘊藏著無盡的寶藏。我從資料的收集中，掌握了很多機械制造的知識，讓我對我所學過的知識有所鞏固和提高，并且讓我對當今機械制

54、造的最新發(fā)展技術有所了解。在整個過程中，我學到了新知識，增長了見識。在今后的日子里，我仍然要不斷地充實自己，爭取在所學領域有所作為。 腳踏實地，認真嚴謹，實事求是的學習態(tài)度，不怕困難、堅持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設計中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對我實際能力的一次提升，也會對我未來的學習和工作有很大的幫助。 致謝 本設計是對自考所學知識的綜合運用。通過本次設計，我對以前所學的知識又進行了一遍復習，解決了以前存在的一些問題，更深一層的理解力已經掌握的知識。本次設計是在李老師的關系和悉心指導下完成的。從選題到結束李老師都給予了我許多的幫助。在老師的

55、幫助和指導下，我現(xiàn)在已熟練掌握了CAXA等軟件，并對銑床有了一定的了解。我向李老師表示誠摯的謝意。在此期間很多自考的同學也給予了我很多幫助，再次也一并表示深深的感謝。 參考文獻 [1] 聞邦椿 機械設計手冊.第3卷.-5版 北京：機械工業(yè)出版社，2010.1 [2]吳總澤/羅圣國 機械設計課程設計手冊-3版 北京：高等教育出版社，2006.5 [3]陳于萍/高曉康 互換性與測量技術-2版 北京：高等教育出版社，2005.7 [4]馬永林 機械原理 北京：高等教育出版社，1992.4 [5]鄭志祥 機械零件-2版 北

56、京：高等教育出版社，2000 [6]吳清 木材切削原理與刀具 北京：中國林業(yè)出版社，1995 [7]東北林業(yè)大學機械系木工機械教研室編 木工銑床設計 哈爾濱：東北林業(yè)大學出版社，1983 34 附錄 銑床 銑床（millingmachine）系指主要用銑刀在工件上加工各種表面的機床。通常銑刀旋轉運動為主要運動，工件和銑刀的移動為進給運動。它可以加工平面、溝槽，也可以加工各種曲面、齒輪等。銑床是用銑刀對工件進行銑削加工的機床。銑床除能銑削平面、溝槽、齒輪、螺紋和花鍵軸外，還能加工比較復雜的型面，效率較刨床高，在機械制造和修理部門得到廣泛應用。 銑床是一種用途

57、廣泛的機床，在銑床上可以加工平面（水平面、垂直面）、溝槽（鍵槽、T型槽、燕尾槽等）、分齒零件（齒輪、花鍵軸、鏈輪）、螺旋線表面（螺紋、螺旋槽）及各種曲面。此外，還可以用于對回轉體表面、內孔加工及進行切斷工作等。銑床在工作時，工件裝在工作臺上或分度頭等附件上，銑刀旋轉為主運動，輔以工作臺或銑頭的進給運動，工件即可獲得所需的加工表面。由于是多刃斷續(xù)切削，因而銑床生產效率較高。簡單來說，銑床可以對工件進行銑削、鉆削和鏜孔加工的機床。 銑床最早是由美國人E.惠特尼于1818年創(chuàng)制的臥式銑床。為了銑削麻花鉆頭的螺旋槽，美國人J.R.布朗于1862年創(chuàng)制了第一臺萬能銑床，是為升降臺銑床的雛形。1

58、884年前后出現(xiàn)了龍門銑床。20世紀20年代出現(xiàn)了半自動銑床，工作臺利用擋塊可完成“進給-快速”或“快速-進給”的自動轉換。 1950年以后，銑床在控制系統(tǒng)方面發(fā)展很快，數(shù)字控制的應用大大提高了銑床的自動化程度。尤其是70年代以后，微處理機的數(shù)字控制系統(tǒng)和自動換刀系統(tǒng)在銑床上得到應用，擴大了銑床的加工范圍，提高了加工精度與效率。 隨著機械化進程不斷加劇，數(shù)控編程開始廣泛應用與于機床類操作，極大的釋放了勞動力。數(shù)控編程銑床將逐步取代人工操作。對員工要求也會越來越高，當然帶來的效率也會越來越高。 按布局形式和適用范圍加以區(qū)分銑床 （1）升降臺銑床：有萬能式、臥式和立式等，

59、主要用于加工中小型零件，應用最廣。 （2）龍門銑床：包括龍門銑鏜床、龍門銑刨床和雙柱銑床，均用于加工大型零件。 （3）單柱銑床和單臂銑床：前者的水平銑頭可沿立柱導軌移動，工作臺作縱向進給；后者的立銑頭可沿懸臂導軌水平移動，懸臂也可沿立柱導軌調整高度。兩者均用于加工大型零件。 （4）工作臺不升降銑床：有矩形工作臺式和圓工作臺式兩種，是介于升降臺銑床和龍門銑床之間的一種中等規(guī)格的銑床。其垂直方向的運動由銑頭在立柱上升降來完成。 （5）儀表銑床：一種小型的升降臺銑床，用于加工儀器儀表和其他小型零件。 （6）工具銑床：用于模具和工具制造，配有立銑頭、萬能角度工作臺和插頭等多種附件，

60、還可進行鉆削、鏜削和插削等加工。 （7）其他銑床：如鍵槽銑床、凸輪銑床、曲軸銑床、軋輥軸頸銑床和方鋼錠銑床等，是為加工相應的工件而制造的專用銑床。 按結構分 （1）臺式銑床：小型的用于銑削儀器、儀表等小型零件的銑床。 （2）懸臂式銑床：銑頭裝在懸臂上的銑床，床身水平布置，懸臂一般可沿床身一側立柱導軌作垂直移動，銑頭沿懸臂導軌移動。 （3）滑枕式銑床：主軸裝在滑枕上的銑床。 （4）龍門式銑床：床身水平布置，其兩側的立柱和連接梁構成門架的銑床。銑頭裝在橫梁和立柱上，可沿其導軌移動。通常橫梁可沿立柱導軌垂向移動，工作臺可沿床身導軌縱向移動，用于大件加工。 （5）平面銑床：用

61、于銑削平面和成形面的銑床。 （6）仿形銑床：對工件進行仿形加工的銑床。一般用于加工復雜形狀工件。 （7）升降臺銑床：具有可沿床身導軌垂直移動的升降臺的銑床，通常安裝在升降臺上的工作臺和滑鞍可分別作縱向、橫向移動。 （8）搖臂銑床：搖臂銑床亦可稱為炮塔銑床，搖臂銑，萬能銑，機床的炮塔銑床是一種輕型通用金屬切削機床，具有立、臥銑兩種功能，可銑削中、小零件的平面、斜面、溝槽和花鍵等。 （9）床身式銑床：工作臺不能升降，可沿床座導軌作縱向、橫向移動，銑頭或立柱可作垂直移動的銑床。 （10）專用銑床：例如工具銑床：用于銑削工具模具的銑床，加工精度高，加工形狀復雜。 按控制方式分

62、 （1）銑床又可分為仿形銑床。 （2）程序控制銑床和數(shù)控銑床。 銑刀分類 銑刀按用途區(qū)分有多種常用的型式： （1）圓柱形銑刀：用于臥式銑床上加工平面。刀齒分布在銑刀的圓周上，按齒形分為直齒和螺旋齒兩種。按齒數(shù)分粗齒和細齒兩種。螺旋齒粗齒銑刀齒數(shù)少，刀齒強度高，容屑空間大，適用于粗加工；細齒銑刀適用于精加工。 （2）面銑刀：用于立式銑床、端面銑床或、龍門銑床、上加工平面，端面和圓周上均有刀齒，也有粗齒和細齒之分。其結構有整體式、鑲齒式和可轉位式3種。 （3）立銑刀：用于加工溝槽和臺階面等，刀齒在圓周和端面上，工作時不能沿軸向進給。當立銑刀上有通過中心的端齒時，可軸向進給（通常

63、雙刃立銑刀又被稱之為“鍵槽銑刀”可軸向進給）。 （4）三面刃銑刀：用于加工各種溝槽和臺階面，其兩側面和圓周上均有刀齒。 （5）角度銑刀：用于銑削成一定角度的溝槽，有單角和雙角銑刀兩種。 （6）鋸片銑刀：用于加工深槽和切斷工件，其圓周上有較多的刀齒。為了減少銑切時的摩擦，刀齒兩側有15’～1的副偏角。此外，還有鍵槽銑刀 燕尾槽銑刀 T形槽銑刀和各種成形銑刀等。 銑刀的結構分為4種： （1）整體式：刀體和刀齒制成一體。 （2）整體焊齒式：刀齒用硬質合金或其他耐磨刀具材料制成，并釬焊在刀體上。 （3）鑲齒式：刀齒用機械夾固的方法緊固在刀體上。這種可換的刀齒可以是整體刀具材料的刀頭，也可以是焊接刀具材料的刀頭。刀頭裝在刀體上刃磨的銑刀稱為體內刃磨式；刀頭在夾具上單獨刃磨的稱為體外刃磨式。 （4）可轉位式：這種結構已廣泛用于面銑刀、立銑刀和三面刃銑刀等。