汽車(chē)剎車(chē)片專用銑床設(shè)計(jì)含8張CAD圖

汽車(chē)剎車(chē)片專用銑床設(shè)計(jì)含8張CAD圖,汽車(chē),剎車(chē)片,專用,銑床,設(shè)計(jì),cad 摘要 隨著制造業(yè)的發(fā)展穩(wěn)步向前，汽車(chē)進(jìn)入到了千千萬(wàn)萬(wàn)戶家庭之中，方便了人們出行。由于汽車(chē)的產(chǎn)量越來(lái)越多，汽車(chē)配件的生產(chǎn)廠家也如雨后春筍般涌現(xiàn)，在現(xiàn)有的汽車(chē)剎車(chē)片加工中所用設(shè)備大多為盤(pán)片式多功能組合磨床，其價(jià)格高昂。為了滿足小微企業(yè)的生產(chǎn)需求，設(shè)計(jì)一臺(tái)汽車(chē)剎車(chē)片的專用銑床。 首先，本文研究了目前對(duì)于汽車(chē)剎車(chē)片的市場(chǎng)需求，并通過(guò)生產(chǎn)需要確定了銑床設(shè)計(jì)的總體要求，并對(duì)銑床的部分部件進(jìn)行了相應(yīng)設(shè)計(jì)和計(jì)算，選定了合適的部件型號(hào)。最后所設(shè)計(jì)的銑床能夠滿足汽車(chē)剎車(chē)片的生產(chǎn)加工的要求。 關(guān)鍵詞：專用機(jī)床；傳動(dòng)系統(tǒng)；汽車(chē)剎車(chē)片 ABSTRACT With the steady development of manufacturing industry, cars have been introduced into thousands of families and made it convenient for people to travel. As more and more cars are produced, manufacturers of auto parts are springing up, Most of the equipment used in the existing brake pad processing is disc type multi-functional combination grinder, which has a high price. In order to meet the production needs of small and micro enterprises, a special milling machine for automobile brake pads is designed. First of all, this paper studied the current market demand for automotive brake pad, and through the production needs to determine the overall requirements of the milling machine design, and some parts of the milling machine corresponding design and calculation, selected the appropriate part model. Key words: special machine tools; transmission system; automotive brake pads 目錄 摘要 I ABSTRACT II 第一章 緒論 1 1.1 課題研究背景 1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 1 第二章 銑床的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 2.1 銑床的主要結(jié)構(gòu) 4 2.2 工藝流程 4 2.2.1 加工工件的技術(shù)參數(shù) 5 2.3 銑床設(shè)計(jì)的總體方案 6 2.3.1 銑床設(shè)計(jì)的要求 6 2.3.2 確定銑床的總體布局 6 2.3.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案 9 2.4 本章小結(jié) 9 第三章 銑床關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì) 11 3.1 電機(jī)的選擇 11 3.1.1 銑削力的計(jì)算 11 3.1.2 電機(jī)的選擇 12 3.2 主傳動(dòng)系的設(shè)計(jì) 13 3.2.1 主傳動(dòng)系確定的基本原則 13 3.2.2 主傳動(dòng)系的選擇與計(jì)算 13 3.2.3 鍵的選擇與校核 20 3.2.4 主軸的設(shè)計(jì)與選擇 20 3.3 進(jìn)給系統(tǒng)的確定 21 3.3.1 導(dǎo)軌的選擇 21 3.3.2 滾珠絲杠的選擇 22 3.3.3 進(jìn)給系統(tǒng)電機(jī)的選擇 23 結(jié)論 24 致謝 25 參考文獻(xiàn) 26 31 第一章 緒論 1.1 課題研究背景 在21世紀(jì)，我們國(guó)家的經(jīng)濟(jì)和國(guó)際接軌，到了一個(gè)飛速發(fā)展的全新時(shí)期。各行各業(yè)遭遇了加入WTO后帶來(lái)的國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)壓力的同時(shí)也帶來(lái)了許多發(fā)展的機(jī)會(huì)。例如在機(jī)械制造工業(yè)方面，發(fā)達(dá)國(guó)家有許多值得我們學(xué)習(xí)借鑒的地方。機(jī)床是制造機(jī)器的機(jī)器，隨著制造業(yè)的飛速發(fā)展，以及技術(shù)的提高，機(jī)床技術(shù)也有了不小的進(jìn)步。 專用機(jī)床是用于特定工件的特定表面特定尺寸和特定工序加工的機(jī)床，是根據(jù)特定的工藝要求專門(mén)設(shè)計(jì)和制造的，生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度均高，結(jié)構(gòu)比通用機(jī)床簡(jiǎn)單，多用于成批和大量生產(chǎn)[1]。以上優(yōu)點(diǎn)非常契合批量生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)所需。 剎車(chē)片是汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)中不可或缺的部分，剎車(chē)片質(zhì)量的好壞關(guān)系到車(chē)上人員的生命安全，在遇到突發(fā)事件時(shí)，質(zhì)量合格的剎車(chē)片能夠保證較短的剎車(chē)距離。目前我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)日新月異，國(guó)產(chǎn)汽車(chē)品牌也如雨后春筍般越來(lái)越多，雖然較于國(guó)外高端車(chē)型相比還略有不足，但在平民市場(chǎng)卻也是廣受歡迎，使得更多的家庭能夠買(mǎi)得起汽車(chē)。大街上跑的車(chē)多了，那么與之相對(duì)應(yīng)的各種各樣的汽車(chē)修理廠，改裝廠也如雨后春筍般在街頭巷尾冒了出來(lái)。而其中剎車(chē)片作為制動(dòng)系統(tǒng)中重要的一部分，且是一個(gè)相對(duì)來(lái)說(shuō)磨損較快的部件，在一輛汽車(chē)漫長(zhǎng)的生命中需要多次的更換，使得剎車(chē)片的市場(chǎng)相當(dāng)巨大。如此龐大的市場(chǎng)催生了許多大大小小的剎車(chē)片生產(chǎn)廠家。剎車(chē)片生產(chǎn)過(guò)程中，摩擦塊的粗磨、精磨、開(kāi)槽、倒角等加工工藝可以通過(guò)一臺(tái)盤(pán)片式多功能組合磨床完成。相對(duì)與大型工廠，小工廠的資金不是那么充裕，會(huì)選擇價(jià)格相對(duì)較低的專用機(jī)床來(lái)進(jìn)行剎車(chē)片的加工。針對(duì)小企業(yè)的需求，設(shè)計(jì)一臺(tái)專用的汽車(chē)剎車(chē)片銑床，給剎車(chē)片進(jìn)行開(kāi)槽。 本項(xiàng)目在于滿足小企業(yè)的生產(chǎn)需求，提供一臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力強(qiáng)，生產(chǎn)效率高的同時(shí)能降低操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度和安全隱患的專用銑床。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 在美國(guó)，汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的比較早也十分的迅速，在1911年為了滿足當(dāng)時(shí)龐大的汽車(chē)市場(chǎng)，需要一臺(tái)生產(chǎn)效率高而且不浪費(fèi)機(jī)床性能的機(jī)床，自此專用機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生，不久后其各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)便被大批量生產(chǎn)的機(jī)械行業(yè)所應(yīng)用。我們國(guó)家的專用機(jī)床起步較晚但也已經(jīng)有了30余年的發(fā)展，有了一定的生產(chǎn)的能力和科研能力，給各行各業(yè)的發(fā)展提供了不少的支持，也是制造業(yè)不可缺少的設(shè)備。 在2010年，由千千萬(wàn)萬(wàn)勤勞的中國(guó)勞動(dòng)人民不斷地努力下中國(guó)制造業(yè)的產(chǎn)出占到了全球的19.8%，超過(guò)了多年位居榜首的美國(guó)，成為了世界第一，至今美國(guó)也沒(méi)超越。雖然產(chǎn)量很高，但是技術(shù)水平較于發(fā)達(dá)國(guó)家還是有著不少的差距，低端和中端的機(jī)床能夠自給自足甚至出口海外，但是高端機(jī)床還是比較依賴于技術(shù)水平先進(jìn)的國(guó)家的進(jìn)口。機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)是現(xiàn)代先進(jìn)機(jī)床不可缺少的部分，但是目前我們國(guó)家機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)還不是十分完善，其中的主傳動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，控制傳動(dòng)系統(tǒng)等，與西方先進(jìn)國(guó)家的機(jī)床的性能有著較大的差距，而且系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性較西方先進(jìn)國(guó)家的機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)都有著很大的不足，有關(guān)的技術(shù)水平和專業(yè)人才也都參差不齊，較于西方先進(jìn)國(guó)家有很大的學(xué)習(xí)空間，軟件的開(kāi)發(fā)使用還有許多的缺陷和不足，且目前國(guó)外現(xiàn)成的系統(tǒng)比我國(guó)的完善，不少企業(yè)選擇使用國(guó)外的系統(tǒng)，我國(guó)自產(chǎn)的系統(tǒng)缺少市場(chǎng)，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)軟件的工作也就缺少積極性，導(dǎo)致目前我們國(guó)家數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展較為緩慢[2]。 隨著目前制造業(yè)的生產(chǎn)模式從以前大部分靠工人手動(dòng)加工到現(xiàn)在使用數(shù)控機(jī)床和機(jī)械臂的全自動(dòng)加工方式轉(zhuǎn)變，所以對(duì)機(jī)械制造的裝備也提出了更高的要求，為了滿足其生產(chǎn)的要求，目前機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)有以下幾點(diǎn)： Ⅰ、向著更高的效率，更快的速度，更高精度方向發(fā)展 加工制造的技術(shù)是服務(wù)人類科技進(jìn)步的基礎(chǔ)，其發(fā)展水平也能代表人類科技的水平，就像奧林匹克的格言所說(shuō)：更快，更高，更強(qiáng)。機(jī)床也向著更快的加工速度和更高加工效率發(fā)展，其加工精度也在不斷提升。隨著主電動(dòng)機(jī)技術(shù)水平的發(fā)展、軸承技術(shù)水平的提高、刀具的技術(shù)水平的快速進(jìn)步，主軸的轉(zhuǎn)速越來(lái)越高，例如德國(guó)的瓦爾特公司生產(chǎn)的直徑為25mm的銑刀其主軸最快轉(zhuǎn)速可達(dá)40000r/min，極大的提高了加工效率。近年來(lái)，加工精度的提升有著顯著的進(jìn)步，普通數(shù)控機(jī)床和精密級(jí)別的機(jī)床的加工精度較之前提升了兩倍之多，目前也已經(jīng)有了可以進(jìn)行nm級(jí)別加工的超精密機(jī)床。 Ⅱ、向綠色化制造發(fā)展，貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略 制造業(yè)給人們的生活帶來(lái)了自然界所沒(méi)有的各種便利，但同時(shí)其原材料確是取之于自然，各種金屬礦石的開(kāi)采，石油、天然氣等能源的挖掘，這些都對(duì)自然環(huán)境造成了十分嚴(yán)重的破壞。就如習(xí)近平總書(shū)記所說(shuō)：綠水青山就是金山銀山。所以在制造業(yè)的發(fā)展過(guò)程中要更加的重視對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)。對(duì)于廢舊的機(jī)床進(jìn)行重新改造并投入使用，對(duì)一些實(shí)在無(wú)法使用的，可從中拆解有用的部件，進(jìn)一步減少資源的浪費(fèi)[15]。對(duì)于新機(jī)床的設(shè)計(jì)，使用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，減少使用過(guò)程中能源的消耗以及噪聲的產(chǎn)生。 Ⅲ、向著智能化發(fā)展 智能機(jī)床能夠在制造過(guò)程中根據(jù)各種條件因素的變化（例如：加工過(guò)程中刀具的熱變形，機(jī)床的振動(dòng)等）對(duì)加工方式做出改變，以更好地完成產(chǎn)品的加工，智能化的發(fā)展能夠極大的解放勞動(dòng)力，由于其智能化的特點(diǎn)，所加工出來(lái)的工件質(zhì)量更好，精度也更高。由于減少了人工的調(diào)試，也極大的提升了生產(chǎn)的效率，減輕工人的負(fù)擔(dān)。  第二章 銑床的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 銑床的主要結(jié)構(gòu) 銑床的主要結(jié)構(gòu)包括以下幾個(gè)部分： Ⅰ、銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng) 由三相異步電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、主軸等構(gòu)成。其作用是把電機(jī)的動(dòng)力傳遞給銑刀，完成機(jī)床的銑削運(yùn)動(dòng)。 Ⅱ、銑床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) 它的作用是把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力通過(guò)滾珠絲桿和螺母?jìng)鬟f給工作臺(tái)，完成銑床工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 Ⅲ、銑床的控制系統(tǒng) 不同的銑床，其控制系統(tǒng)也各不相同。主要為各種按鈕和電氣控制開(kāi)關(guān)組成，其中數(shù)控銑床還包括有數(shù)控裝置進(jìn)行控制。 Ⅳ、銑床的基礎(chǔ)支承件 支承件是銑床的最基礎(chǔ)也是較為重要的構(gòu)件，它保證了在加工過(guò)程中的機(jī)床的穩(wěn)定性，使工件的加工精度得到了保障，在本次設(shè)計(jì)中包括有機(jī)床底座、固定電動(dòng)機(jī)的立柱、裝有電機(jī)和主軸的箱體、銑刀刀桿、十字工作臺(tái)、等大重量，大尺寸的零部件。 Ⅴ、銑床的輔助裝置 顧名思義，銑床的輔助裝置的作用就是在機(jī)床工作時(shí)給予輔助。例如潤(rùn)滑系統(tǒng)可以延長(zhǎng)銑床和刀具的使用壽命，也能提高工件的質(zhì)量。照明系統(tǒng)可以方便工人的操作，減少錯(cuò)誤的發(fā)生，提高了產(chǎn)量。冷卻系統(tǒng)可以減少機(jī)床部件的熱變形，進(jìn)而提升加工精度。 2.2 工藝流程 汽車(chē)剎車(chē)片作為汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)中不可缺少的部分其產(chǎn)品質(zhì)量需要得到保證。近年來(lái)剎車(chē)片的制造工藝也已經(jīng)相當(dāng)完善。 其主要工序及其工序流程如下圖所示: 圖 2.21工序流程圖 本文所要完成的是對(duì)其中切槽這一工序所用到的汽車(chē)剎車(chē)片專用銑床的研究與設(shè)計(jì)。 2.2.1 加工工件的技術(shù)參數(shù) 機(jī)床的設(shè)計(jì)的主要依據(jù)是工件的加工工藝。汽車(chē)的剎車(chē)片的開(kāi)槽主要是為了減緩剎車(chē)片的熱衰減，同時(shí)也有利于水，污垢，灰塵等會(huì)影響剎車(chē)片性能的雜物從剎車(chē)片表面排走。以下是一些常見(jiàn)汽車(chē)剎車(chē)片的樣式： 圖 2.22 剎車(chē)片 以下是一些常見(jiàn)汽車(chē)剎車(chē)片的尺寸： 表 2.21汽車(chē)剎車(chē)片尺寸表 序號(hào) 尺寸（長(zhǎng)*寬*高）mm 1 131.4*58.5*17.3 2 116.89*59.53*17 3 127.6*52.8*13.8 4 123.5*54.7*17.5 5 140.2*55*15.5 2.3 銑床設(shè)計(jì)的總體方案 2.3.1 銑床設(shè)計(jì)的要求 本次設(shè)計(jì)需要滿足以下幾點(diǎn)基本要求： Ⅰ、滿足加工所需要的精度，加工內(nèi)容為簡(jiǎn)單的開(kāi)槽，故此加工精度不需要太高，可節(jié)約機(jī)床制造成本； Ⅱ、應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和抗振動(dòng)性，能夠保證大批量生產(chǎn)時(shí)的穩(wěn)定性； Ⅲ、盡量使用通用部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，減少制造成本； Ⅳ、操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，能大批量生產(chǎn)汽車(chē)剎車(chē)片； Ⅴ、保證工人加工時(shí)的安全，并能夠減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 2.3.2 確定銑床的總體布局 根據(jù)所加工內(nèi)容為汽車(chē)剎車(chē)片的開(kāi)槽，為了滿足加工所需，需要確定銑床的總體布局，確定該銑床的主要零部件在銑床中位置、布局和它們之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。這也是銑床設(shè)計(jì)的主要步驟，確定了設(shè)計(jì)的方向。 不同的銑床適應(yīng)不同的工件形狀、尺寸及質(zhì)量。根據(jù)被加工工件的尺寸較小，加工內(nèi)容為剎車(chē)片的開(kāi)槽，所需要的加工精度不高以及加工方式簡(jiǎn)單，所加工材料硬度不高等特點(diǎn)，確定銑床類型為輕型臥式銑床。 根據(jù)所加工的內(nèi)容為汽車(chē)剎車(chē)片的開(kāi)槽，其槽寬較窄，一般槽寬為3mm，故此決定選用的刀具為鋸片銑刀。 根據(jù)生產(chǎn)需求，銑床的結(jié)構(gòu)布局部分借鑒XWQ20的設(shè)計(jì)。 XWQ20輕型銑床的結(jié)構(gòu)布局如下： 圖 2.31 XWQ20輕型銑床 XWQ20銑床的主要規(guī)格參數(shù)如下： 表 2.31 XWQ20輕型銑床參數(shù) 主要技術(shù)參數(shù) XWQ20 工作臺(tái)面積（mm） 650*200 工作臺(tái)最大縱向行程（mm） 250 工作臺(tái)最大橫向行程（mm） 240 主軸中心線至工作臺(tái)面最大距離（mm） 400 臥銑主軸孔 莫氏4# 主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) 12級(jí) 主軸轉(zhuǎn)速范圍（rpm） 114-1548 主傳動(dòng)電機(jī)功率（kw） 0.75 機(jī)床外形尺寸（長(zhǎng)*寬*高）（mm） 1110*900*950 在臥式銑床中，工作臺(tái)的橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)在Z軸上，工作臺(tái)的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)在X軸上，主軸箱的升降則在Y軸上。 因?yàn)榧庸さ臑槠?chē)剎車(chē)片中間的槽，在Z軸上無(wú)需過(guò)多的調(diào)整，橫向只需要能夠到達(dá)可以加工的位置即可，故此橫向上無(wú)需安裝電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)橫向工作臺(tái)進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，采用手動(dòng)結(jié)構(gòu)即可，簡(jiǎn)化了銑床的結(jié)構(gòu)，節(jié)約成本。為了滿足大批量的生產(chǎn)，就必須得提高生產(chǎn)效率，為此設(shè)計(jì)一個(gè)專門(mén)的夾具，可一次裝夾多個(gè)工件，減少主軸因?yàn)槊恳淮窝b夾一個(gè)工件而重復(fù)的升降，節(jié)約時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)因?yàn)閯x車(chē)片厚度比較統(tǒng)一，雖然略有不同但也都相差不大，所以主軸箱導(dǎo)軌的長(zhǎng)度也可盡量縮短，減輕機(jī)床重量，節(jié)約成本。 其中，工作臺(tái)的X軸方向上的運(yùn)動(dòng)為主要的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠螺母副中絲杠的旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)化為滾珠絲桿螺母座的直線運(yùn)動(dòng)，由于滾珠絲杠螺母座和工作臺(tái)的連接進(jìn)而使工作臺(tái)在X軸上進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的辦法用來(lái)提高生產(chǎn)效率，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 為了工人操作時(shí)的方便，將縱向工作臺(tái)的電機(jī)通過(guò)電機(jī)支座固定在工作臺(tái)右側(cè)，按鈕等控制開(kāi)關(guān)安裝在銑床右側(cè)，既能方便操作，也能避免在操作過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)多不必要的走動(dòng)。其它輔助加工的部件如照明燈等安裝在合適的位置。 在確定銑床的基本參數(shù)時(shí)，不僅需要滿足銑床的性能上的要求，也需要滿足一定的加工效率。同時(shí)也需要在滿足上述條件的情況下盡可能的減少銑床的成本。結(jié)合本文中的設(shè)計(jì)要求，對(duì)基本參數(shù)的設(shè)計(jì)如下所示： 表 2.32基本參數(shù)表 工作臺(tái)尺寸（mm） 750*210 升降行程（mm） 240 工作臺(tái)縱向行程（mm） 340 工作臺(tái)橫向行程（mm） 100 機(jī)床外形尺寸（mm） 1200*900*900 2.3.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案 確定機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方案，應(yīng)綜合考慮所加工的工件的原材料的材質(zhì)特性、工件加工的尺寸以及加工的位置、工件的重量等各方面的因素[4]。 此次設(shè)計(jì)的汽車(chē)剎車(chē)片專用銑床的主運(yùn)動(dòng)為固定在主軸上的刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為在X軸方向上的工作臺(tái)的縱向運(yùn)動(dòng)。在Z軸上則通過(guò)工作臺(tái)的橫向運(yùn)動(dòng)來(lái)到達(dá)加工所需要的位置。在豎直方向上，為了加工不同厚度的汽車(chē)剎車(chē)片，可以通過(guò)調(diào)節(jié)主軸箱的高度來(lái)實(shí)現(xiàn)。汽車(chē)剎車(chē)片種類繁多，中間的槽的種類也各有不同，有些不在正中為偏心槽，有的是斜的，為了滿足加工所需，則可通過(guò)所設(shè)計(jì)的專用夾具來(lái)實(shí)現(xiàn)加工。 結(jié)合以上的方案，簡(jiǎn)述機(jī)床各個(gè)部件在汽車(chē)剎車(chē)片的加工中的運(yùn)動(dòng)過(guò)程如下： Ⅰ、安裝工件 將工作臺(tái)停在合適的位置，裝夾工件。調(diào)整工作臺(tái)位置，使其到達(dá)機(jī)床定位工件的位置附近，方便進(jìn)行下一步的操作。 Ⅱ、加工工件 工件完成裝夾后，先調(diào)節(jié)主軸箱在Y軸方向上的位置以及工作臺(tái)在Z軸方向上的位置使它們到達(dá)合適加工的位置。啟動(dòng)銑床，主軸開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)主軸箱的位置在Y軸方向上到達(dá)汽車(chē)剎車(chē)片開(kāi)槽所需深度時(shí)，停止主軸的升降，同時(shí)工作臺(tái)在X軸方向上上啟動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)縱向運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行汽車(chē)剎車(chē)片中間的槽的銑削。 Ⅲ、加工完成，取下工件 汽車(chē)剎車(chē)片完成槽的銑削后，主軸箱開(kāi)始上升，工作臺(tái)分別在橫向和縱向上向著進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的反方向運(yùn)動(dòng)，退回到初始位置時(shí)停止。松開(kāi)夾具，取下工件。 2.4 本章小結(jié) 本章節(jié)對(duì)汽車(chē)剎車(chē)片專用銑床作了整體方案的設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容如下： Ⅰ、講述了銑床的主要結(jié)構(gòu)組成和加工汽車(chē)剎車(chē)片時(shí)所需要的加工工序。 Ⅱ、根據(jù)剎車(chē)片的加工流程，確定了本次設(shè)計(jì)專用銑床的主要結(jié)構(gòu)布局，該專用銑床所用刀具的選擇以及確定了該專用銑床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案。 Ⅲ、機(jī)床的部分結(jié)構(gòu)借鑒XWQ20輕型銑床的設(shè)計(jì)，根據(jù)總體的設(shè)計(jì)要求，確定了本文接下來(lái)主要的設(shè)計(jì)方向?yàn)殡姍C(jī)的選擇，主傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)，進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。 第三章 銑床關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì) 在銑床的設(shè)計(jì)中，各個(gè)部件的參數(shù)是由其動(dòng)力參數(shù)確定的，如銑刀工作時(shí)的功率。動(dòng)力參數(shù)合理的計(jì)算以及選擇在銑床的設(shè)計(jì)過(guò)程中起到了至關(guān)重要的作用。其中，如果動(dòng)力參數(shù)選擇過(guò)大，則導(dǎo)致其對(duì)應(yīng)的部件過(guò)于臃腫，進(jìn)而使銑床整體體型過(guò)于龐大，不便運(yùn)輸，安裝，且浪費(fèi)材料。如果動(dòng)力參數(shù)選擇的過(guò)小，雖能減小體積，但會(huì)導(dǎo)致銑床的工作性能不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致電機(jī)超負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)，或有損壞電機(jī)和電器元件的風(fēng)險(xiǎn)，無(wú)法按要求完成加工，加工質(zhì)量也不合格。故此，動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算以及選擇需小心謹(jǐn)慎，在滿足加工所需的情況下，盡可能的減小體積[1]。 3.1 電機(jī)的選擇 3.1.1 銑削力的計(jì)算 目前汽車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)中的剎車(chē)片主要使用半金屬摩擦材料、無(wú)石棉有機(jī)摩擦材料、陶瓷剎車(chē)片等。 根據(jù)以上幾點(diǎn)汽車(chē)剎車(chē)片的材料特性，決定使用的鋸片銑刀的材料為高速鋼。根據(jù)所開(kāi)的汽車(chē)剎車(chē)片的槽寬度為3mm深度為10mm的特點(diǎn)，選用的鋸片銑刀的尺寸如下： 銑刀直徑 60mm、齒寬 3mm、齒數(shù) 30、銑刀內(nèi)徑16mm。 根據(jù)所加工材料為合成材料且硬度不高，在40-60HB之間，查表HSS鋸片銑刀參數(shù)表可得銑削速度可為60m/min到150m/min之間，每齒進(jìn)給量為0.04mm到0.08mm之間。因?yàn)闉榇笈康纳a(chǎn)，且加工質(zhì)量所需要求不是太高，最終確定銑削速度V選擇150m/min，每齒進(jìn)給量fz選擇0.08mm。既保證了加工速度也能保證加工質(zhì)量。鋸片銑刀轉(zhuǎn)速和銑削速度的關(guān)系式為： n=1000×Vπd#3. 式中：V=150m/min,銑刀直徑d=60mm，p取3.14. 將各數(shù)值代入公式（3.1）中，算得在此工作條件下鋸片銑刀的轉(zhuǎn)速n=796r/min，為方便計(jì)算確定轉(zhuǎn)速為800r/min。 鋸片銑刀的銑削功率的經(jīng)驗(yàn)公式為： pc=1.54×10-5×kp×d0.14×ae1×fz×ap0.86×z×n#3. 式中：修正系數(shù)kp 取1，銑刀直徑d=60mm，側(cè)吃刀量ae=3mm，每齒進(jìn)給量fz=0.08mm，切深ap=10mm，齒數(shù)z=30，轉(zhuǎn)速n=800r/min。 將各數(shù)值代入公式（3.2）中，得鋸片銑刀的工作功率pc=1.14KW。 鋸片銑刀銑削力的公式為： Ft=60×103×pcV#3. 式中：銑削功率pc=1.14KW,V=150m/min 最后計(jì)算得到鋸片銑刀銑削力Ft=456N。 3.1.2 電機(jī)的選擇 本次所設(shè)計(jì)的為專用銑床，加工時(shí)的功率較為固定，不像通用機(jī)床加工內(nèi)容繁多功率需要盡可能大一點(diǎn)來(lái)滿足不同加工的需要，所以在電機(jī)的選擇上較為簡(jiǎn)單無(wú)需考慮過(guò)多的情況只需達(dá)到剎車(chē)片的加工所需的功率即可。 轉(zhuǎn)矩 T 與主銑削力 Ft 的關(guān)系式為： T=Ft×d2 #3. 轉(zhuǎn)矩T和功率P的關(guān)系式為： T=9550Pn#3. 式中：Ft=456N，d=60mm=0.06m，n=800r/min。 將各數(shù)值代入公式（3.4）和公式（3.5）中得功率P=1.146KW，轉(zhuǎn)矩T=13.68N*m。與上文銑刀銑削功率1.14KW所差不大，計(jì)算正確?？紤]到電機(jī)在工作過(guò)程中由于傳動(dòng)效率機(jī)械效率等損耗，為了保證電機(jī)的安全性，保障加工質(zhì)量，故選取電機(jī)的功率為1.5KW。 經(jīng)過(guò)對(duì)市場(chǎng)上各類電機(jī)的對(duì)比，最終選擇所用電機(jī)為1.5KW三相四級(jí)異步電動(dòng)機(jī)，其型號(hào)為YE3-90L-4，最大功率為1.5KW，最高轉(zhuǎn)速為1440r/min。該三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)身尺寸為345mm*255mm*180mm，機(jī)型小巧，便于安裝。 3.2 主傳動(dòng)系的設(shè)計(jì) 主傳動(dòng)系由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、變速機(jī)構(gòu)、執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的部件組成。其中，電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)給主軸等提供動(dòng)力，變速機(jī)構(gòu)則負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)遞運(yùn)動(dòng)部件所需要的動(dòng)力并能夠改變運(yùn)動(dòng)的速度，執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的部件完成機(jī)床加工所需要的運(yùn)動(dòng)，例如主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或者主軸進(jìn)給的直線運(yùn)動(dòng)等。 3.2.1 主傳動(dòng)系確定的基本原則 各種不同的銑床它們的類型、尺寸規(guī)格、銑床性能等條件都不盡相同，所以他們的主傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)所需要滿足的內(nèi)容也不一樣。設(shè)計(jì)時(shí)最基本的要求是要以最少的成本完成設(shè)計(jì)的同時(shí)還能符合其工作要求。本次設(shè)計(jì)需要滿足以下幾個(gè)基本要求： Ⅰ、能滿足銑床使用過(guò)程中其性能上的要求。能滿足銑床使用時(shí)所需要的轉(zhuǎn)速，本次設(shè)計(jì)為專用銑床，轉(zhuǎn)速固定無(wú)需變速，達(dá)到加工所需轉(zhuǎn)速即可 Ⅱ、電機(jī)功率需要達(dá)到加工剎車(chē)片所要求的大小，同時(shí)還需要有較高的傳動(dòng)效率，減少能耗，響應(yīng)綠色化制造的號(hào)召。 Ⅲ、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以節(jié)省材料，降低成本。 Ⅳ、使用過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)故障，所以設(shè)計(jì)時(shí)要考慮維修的方便，組成傳動(dòng)系的各個(gè)部件也需要便于加工和裝配。 3.2.2 主傳動(dòng)系的選擇與計(jì)算 主傳動(dòng)系的傳動(dòng)方式主要有以下兩種： Ⅰ、分離傳動(dòng)方式 主傳動(dòng)系中的主軸通過(guò)皮帶的連接，連接到變速箱，由于帶連接具有良好的減振性，而且變速箱離主軸較遠(yuǎn)，能減少主軸的振動(dòng)保證主軸在工作時(shí)有著十分良好的穩(wěn)定性，可以提高加工精度。 Ⅱ、集中傳動(dòng)方式 主傳動(dòng)系的所有機(jī)構(gòu)都安裝在主軸箱中。其優(yōu)點(diǎn)是整體體積小，可以增加空間利用率，但由于所有機(jī)構(gòu)都安裝在一起，在工作時(shí)他們所產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)通過(guò)各個(gè)連接在一起的齒輪傳遞給主軸，導(dǎo)致主軸的不穩(wěn)定。所以這種集中傳動(dòng)的方式適用于精度要求不高的普通大中型機(jī)床。 本文設(shè)計(jì)的汽車(chē)剎車(chē)片專用銑床是一臺(tái)專用的銑床，其工藝范圍單一主要為汽車(chē)剎車(chē)片的開(kāi)槽，變速范圍較小滿足在800r/min左右即可，使用條件相對(duì)于通用機(jī)床來(lái)說(shuō)較為簡(jiǎn)單。主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速和實(shí)際傳遞的功率是比較穩(wěn)定的。所以所選用的三相異步電機(jī)和主軸之間不需要過(guò)多的變速機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 根據(jù)以上幾點(diǎn)要求，最終確定的主傳動(dòng)系的傳動(dòng)方式為分離傳動(dòng)方式。傳動(dòng)采用帶傳動(dòng)的方式，由三相異步電機(jī)連接皮帶輪通過(guò)傳動(dòng)皮帶帶動(dòng)連接主軸的皮帶輪旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)遞電機(jī)的動(dòng)力進(jìn)而使得主軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 帶傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)，通過(guò)皮帶輪和皮帶之間的摩擦來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)或者動(dòng)力，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，由于采用的皮帶是一種柔性帶，所以能夠緩沖吸收徑向和軸向的振動(dòng)，因此主軸的運(yùn)動(dòng)也較為平穩(wěn)。而且?guī)鲃?dòng)的造價(jià)低廉，相比較于齒輪傳動(dòng)需要潤(rùn)滑而且維護(hù)困難的缺點(diǎn)，帶傳動(dòng)不需要潤(rùn)滑，維護(hù)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)也符合此次設(shè)計(jì)的汽車(chē)剎車(chē)片專用銑床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于維護(hù)的要求[6]。 帶傳動(dòng)中所使用的皮帶根據(jù)不同的生產(chǎn)需求出現(xiàn)了許多不同的類型，根據(jù)加工需求，選擇V帶傳動(dòng)。 V帶傳動(dòng)工作的時(shí)候，皮帶放在帶輪相應(yīng)的槽內(nèi)，靠皮帶和相應(yīng)的槽的左右兩個(gè)槽面的摩擦來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的傳遞。用V帶傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于皮帶和皮帶輪的接觸狀況好，在張緊力的作用下，槽面的摩擦相對(duì)于普通平帶的摩擦可以提供更大的摩擦力，所以皮帶不容易打滑，傳動(dòng)比相對(duì)于普通平帶更穩(wěn)定。V帶傳動(dòng)能在垂直和傾斜的工作狀態(tài)中保持平穩(wěn)，也能勝任中心距較短的情況。上述特點(diǎn)使得V帶傳動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)景十分廣泛，同時(shí)十分契合本次汽車(chē)剎車(chē)片專用銑床的設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)的帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)布局如下圖所示： 圖 3.21 帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)布局圖 其中，帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比公式為： i=n主n從=D從D主#3. 根據(jù)之前所選用的電機(jī)，以及確定的工作轉(zhuǎn)數(shù)，n主=1440r/min，n從=800/min，代入公式（3.6）計(jì)算得傳動(dòng)比i=1.8。 在工作時(shí)出現(xiàn)了打滑的現(xiàn)象和由于長(zhǎng)時(shí)間的使用出現(xiàn)了損壞就表明該皮帶失效了，所以在設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)時(shí)既要防止在加工過(guò)程中皮帶出現(xiàn)打滑，還需要使皮帶能夠長(zhǎng)時(shí)間的工作不出現(xiàn)破損。為了滿足以上要求，需要根據(jù)已知條件并通過(guò)計(jì)算來(lái)確定選用的V帶的帶型、帶長(zhǎng)和帶的根數(shù)等基本參數(shù)。 Ⅰ、確定計(jì)算功率 查工作情況系數(shù)表可得工作情況系數(shù)KA=1.1，電動(dòng)機(jī)的額定功率 P=1.5KW,計(jì)算功率的公式如下： Pca=KA×P#3. 代入公式（3.7）得Pca=1.65KW。 Ⅱ、選擇V帶的帶型 根據(jù)所求得的Pca=1.65kw，電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為1440r/min。查閱資料，并根據(jù)設(shè)計(jì)所需要求，選擇V帶的類型為A型帶。 Ⅲ、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗(yàn)算帶速 根據(jù)所選的傳動(dòng)帶為A型帶，參考普通V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列表確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd為75mm。 根據(jù)公式驗(yàn)算帶速，公式如下： v=πddn60×1000#3. 式中轉(zhuǎn)速n=1440r/min，小帶輪基準(zhǔn)直徑dd=75mm，p取3.14。 代入公式（3.8）得帶速V=5.65m/s。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)所得，帶速不應(yīng)該過(guò)高或者過(guò)低，一般來(lái)說(shuō)帶速應(yīng)該在5m/s到25m/s之間。所得帶速在合理范圍之內(nèi)，故小帶輪基準(zhǔn)直徑dd所選的75mm符合要求。 Ⅳ、計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 根據(jù)式子（3.6）可得大帶輪的基準(zhǔn)直徑d=i*dd,并根據(jù)普通V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列表加以適當(dāng)圓整。傳動(dòng)比依據(jù)加工所需要求以求得i=1.8。 根據(jù)上述要求，最后取得大帶輪的基準(zhǔn)直徑d=140mm。 Ⅴ、確定中心距a，選擇V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld 根據(jù)帶傳動(dòng)的總體的尺寸的限制或者加工所需的中心距，根據(jù)公式初定中心距a0。 其公式如下： 0.7d+dd≤a0≤2d+dd#3. 求得初定的中心距a0在150.5mm到430mm之間。依據(jù)汽車(chē)剎車(chē)片專用銑床的結(jié)構(gòu)布局較為緊湊的特點(diǎn)，所以中心距在符合標(biāo)準(zhǔn)的情況下應(yīng)該盡可能的小一點(diǎn)。因此最后初定的中心距a0選擇151mm。 根據(jù)公式計(jì)算帶長(zhǎng)，帶長(zhǎng)的計(jì)算公式為： Ld0≈2a0+π2d+dd+d-dd24a0#3. 已求得d=140mm，dd=75mm，代入公式（3.10） 計(jì)算得帶長(zhǎng)Ld0=646.7mm。根據(jù)普通V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld（mm）及帶長(zhǎng)修正系數(shù)KL表取得帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=630mm，其對(duì)應(yīng)的帶長(zhǎng)修正系數(shù)KL=0.81。 Ⅵ、計(jì)算中心距a及其變動(dòng)的范圍 公式如下： a≈a0+Ld-Ld02#3. 計(jì)算得a=142.65mm。 帶輪在制造的過(guò)程中由于基準(zhǔn)誤差和定位誤差等的影響，造成的皮帶長(zhǎng)度的不準(zhǔn)確以及由于皮帶自身所具有的彈性的影響，再加上皮帶在長(zhǎng)時(shí)間的使用過(guò)程中彈性變?nèi)酰兊盟沙?。根?jù)以上幾點(diǎn)影響，需要中心距能夠在一定的范圍內(nèi)調(diào)整，使得皮帶能夠張緊在皮帶輪上。計(jì)算公式如下： amin=a-0.015Ld#3. amax=a+0.03Ld#3. 計(jì)算得amin=133.2mm，amax=161.55mm。 Ⅶ、驗(yàn)算小帶輪上的包角α1 一般來(lái)說(shuō)小帶輪的包角α1比大帶輪的包角α2要小。小帶輪的臨界摩擦力的大小小于大帶輪的臨界摩擦力。因?yàn)樯鲜鲈颍云л喌拇蚧话愣及l(fā)生在小帶輪上。為了提高帶傳動(dòng)的工作能力，應(yīng)該使小帶輪的包角α1大于等于120°，其驗(yàn)算公式如下： α1≈180°-d-dd57.3°a≥120°#3. 計(jì)算得小帶輪的包角α1=153.87°，大于120°，符合加工所需的要求。 Ⅷ、確定帶的根數(shù)z 其確定的公式如下： z=PcaPr=KAPP0+?P0KαKL#3. 查單根普通V帶的基本額定功率P0表可得p0=0.68KW。根據(jù)包角修正系數(shù)表可得Kα=0.93。查表得帶長(zhǎng)修正系數(shù)KL=0.81。根據(jù)單根普通V帶額定功率的增量DP0表可知DP0=0.15KW。已經(jīng)求得Pca =1.65KW。 將以上數(shù)值代入公式（3.15）求得z=2.64，確定帶的根數(shù)z=3。符合一般所要求的10根以下。 Ⅸ、確定皮帶的初拉力F0 帶的初拉力的確定在加工過(guò)程中有著至關(guān)重要的作用，其中如果初拉力F0太小的話，那么皮帶所傳遞的動(dòng)能就會(huì)太小，容易使皮帶打滑。如果初拉力F0太大的話，會(huì)導(dǎo)致皮帶的壽命縮短，同時(shí)對(duì)連接皮帶的軸及其軸承的壓力也會(huì)過(guò)大，影響加工質(zhì)量。所以在確定初拉力的時(shí)候，首先要保證帶的傳動(dòng)能力，其次還需要考慮帶的壽命，保障其耐久度。單根V帶的初拉力F0的確定公式如下： F0=5002.5-KαPcaKαzv+qv2#3. 其中通過(guò)查V帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量表，可得A型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.105kg/m，其余數(shù)值已經(jīng)知曉。 代入公式（3.16）求得單根V帶的初拉力F0=85.5N 。 Ⅹ、帶傳動(dòng)的壓軸力FP 不考慮帶兩邊的拉力差的情況下，壓軸力可以近似的按照兩邊帶的初拉力的合力來(lái)計(jì)算，其公式如下： Fp=2zF0sinα12#3. 帶入公式可得FP=497.6N。 經(jīng)過(guò)計(jì)算與選擇，最終確定的Ｖ帶的參數(shù)如下： 表 3.21 V帶參數(shù)表 V帶的類型 A型帶 中心距a 142.65mm 小帶輪基準(zhǔn)直徑dd 75mm 大帶輪基準(zhǔn)直徑d 140mm 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld 630mm 帶的根數(shù)Z 3 帶的初拉力F0 85.5N 帶的壓軸力 497.6N 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下： V帶輪的種類根據(jù)實(shí)際應(yīng)用所需的不同以及輪輻的不同，分為有實(shí)心、腹板、孔板、橢圓輪輻四種樣式。其中，當(dāng)帶輪的直徑D≤2.5d（d為軸的直徑）時(shí)選用實(shí)心式，當(dāng)D＞30cm時(shí)，選擇輪輻式，當(dāng)30cm≥D＞2.5d時(shí)選用腹板式，其中輪輻式和腹板式能夠在減少材料的情況下保證帶輪強(qiáng)度。 在本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)所選電機(jī)以及主軸的實(shí)際情況，其安裝帶輪的軸的直徑均為24mm。根據(jù)以上條件，確定所選小帶輪樣式為實(shí)心式、大帶輪樣式為腹板式。帶輪結(jié)構(gòu)示意圖如下： 圖 3.22 帶輪結(jié)構(gòu)示意圖 1、小帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 已知，軸孔直徑d=24mm，帶輪基準(zhǔn)直徑dd75mm。 d1=2d#3. da=dd+2ha#3. B=z-1×e+2×f#3. C=0.25B#3. L=2d#3. 將各數(shù)值代入以上公式，公式中e，f，ha根據(jù)輪槽截面尺寸表可知A型帶槽的e=15mm，f=9mm，ha=2.75mm。 計(jì)算可得。d1=48mm；da=80.5mm，B=48mm，C=12mm，L=48mm。 2、大帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 已知，軸孔直徑d=24mm，帶輪基準(zhǔn)直徑dd=140mm。 將各數(shù)值代入上述公式，計(jì)算可得。d1=48mm；da=145.5mm，B=48mm，C=12mm，L=48mm。 3.2.3 鍵的選擇與校核 為軸與轂類零件的連接，故選用B型普通平鍵連接，根據(jù)軸的直徑為24mm，查表得b*h=8mm*7mm。根據(jù)鍵長(zhǎng)一般等于或者略短于輪轂的寬度的經(jīng)驗(yàn)，已知輪轂寬為48mm，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的長(zhǎng)度系列，選擇鍵長(zhǎng)為45mm。 帶輪所用材料為鑄鐵，所承受的載荷類型為輕微沖擊，查表可得其許用擠壓應(yīng)力為60MPa。 鍵工作時(shí)的擠壓應(yīng)力計(jì)算公式如下： σp=4000Thld#3. 式中：T=13.68N*m，h=7mm，d=24mm，代入公式可得擠壓應(yīng)力=7.2MPa＜60MPa，符合使用要求。 3.2.4 主軸的設(shè)計(jì)與選擇 主軸是銑床的重要的零件之一，主軸的主要的作用為支撐回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的刀具以及給作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的刀具轉(zhuǎn)遞運(yùn)動(dòng)以及動(dòng)力，同時(shí)需要承受切削力還有驅(qū)動(dòng)力的載荷。一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的刀具如鋸片銑刀、三面刃銑刀、立銑刀等都必須安裝在與主軸相連接的刀桿上才能進(jìn)行切削運(yùn)動(dòng) 軸的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要根據(jù)安裝在軸上的各個(gè)零件來(lái)確定，例如傳動(dòng)件、刀桿、軸承等零件的類型、數(shù)量、位置和定位安裝的方法，正確合理的確定軸的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和尺寸的選擇能夠提高軸在工作時(shí)的可靠性，合理的尺寸還能減少軸的制造成本，以及方便軸上零件的安裝。 一般主軸的類型為空心的階梯軸，本次設(shè)計(jì)的汽車(chē)剎車(chē)片專用銑床部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)借鑒XWQ20輕型臥式銑床，其主軸材料的選用及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理可靠，符合本次設(shè)計(jì)所需，故此本次設(shè)計(jì)的專用銑床的主軸選用和XWQ20輕型臥式銑床相同的主軸結(jié)構(gòu)，其中與主軸相連接的刀桿為配合所用的鋸片銑刀的內(nèi)徑大小為16mm，選用的刀桿安裝鋸片銑刀的位置的直徑為16mm。 3.3 進(jìn)給系統(tǒng)的確定 進(jìn)給系統(tǒng)主要是由各類驅(qū)動(dòng)電機(jī)、執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)以及連接兩者的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。進(jìn)給系統(tǒng)是銑床加工過(guò)程中不可或缺的部分，其重要性與主軸相同，兩者缺一不可。 3.3.1 導(dǎo)軌的選擇 導(dǎo)軌是床身與工作臺(tái)等相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件相接觸的接觸面組成的滑動(dòng)副，其主要的作用是承受工作臺(tái)等運(yùn)動(dòng)部件的載荷以及在運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行導(dǎo)向。 導(dǎo)軌在選擇時(shí)，根據(jù)汽車(chē)剎車(chē)片專用銑床的工作情況，應(yīng)該滿足以下要求： Ⅰ、承載能力要適當(dāng)。 工作臺(tái)上進(jìn)行加工的工件為汽車(chē)的剎車(chē)片，其重量輕，體積小，加工工藝簡(jiǎn)單，所以需要適當(dāng)?shù)倪x擇的導(dǎo)軌截面形狀以及尺寸以減少材料的使用，在保證導(dǎo)軌剛度的情況下，進(jìn)一步簡(jiǎn)化銑床的結(jié)構(gòu)。 Ⅱ、需要保持一定的精度 主軸箱以及電機(jī)與立柱之間的導(dǎo)軌，由于電機(jī)以及主軸等配件都安裝在一起，為了保障其加工精度，所以所使用的導(dǎo)軌精度一定要高，有足夠的剛度。橫向工作臺(tái)的主要運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)，用來(lái)確定加工位置，精度要求所需不高，故此材料的選擇則可以較電機(jī)與立柱之間的導(dǎo)軌相比價(jià)格稍微低廉，節(jié)約專用銑床的設(shè)計(jì)制造的成本。 Ⅲ、結(jié)構(gòu)需要簡(jiǎn)單、便于維護(hù) 專用銑床相比于通用機(jī)床，具有著加工效率高，加工模式單一的特點(diǎn)，常用于大批量的生產(chǎn)。在機(jī)械結(jié)構(gòu)中，越是復(fù)雜的機(jī)械其出現(xiàn)故障的概率就越大，而且也難以維修。為了保障大批量生產(chǎn)的需求，在加工過(guò)程中減少故障的發(fā)生，即使發(fā)生故障也能快速維修，所以所使用的導(dǎo)軌的需要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維修。 根據(jù)上述要求，工作臺(tái)橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌選擇燕尾型導(dǎo)軌，其獨(dú)特的形狀可以保證工作臺(tái)在進(jìn)給到最遠(yuǎn)處時(shí)不會(huì)發(fā)生傾倒，在縱向上可以設(shè)置更長(zhǎng)的工作行程提升工作效率?？v向進(jìn)給的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌因?yàn)椴挥贸惺茴嵏擦?，而且所承載的工件剎車(chē)片重量較輕，故此選用普通矩形導(dǎo)軌即可。 導(dǎo)軌的材料的選擇關(guān)乎著銑床的成本，在選擇時(shí)要恰到好處，不能偷工減料也不能鋪張浪費(fèi)。根據(jù)加工要求所需，工作臺(tái)的橫向運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌材料選擇為鑄鐵，鑄鐵有著不錯(cuò)的抗振性、耐磨性高、工藝性好的特點(diǎn)，價(jià)格也較為低廉，符合設(shè)計(jì)所需要求?？v向?qū)к壥侵饕墓ぷ鲗?dǎo)軌，來(lái)回次數(shù)多為了保證其耐用，所以導(dǎo)軌的耐磨性需要得到保障，根據(jù)要求選擇的材料為鑲鋼導(dǎo)軌，其耐磨性相較于鑄鐵導(dǎo)軌有著十分大的提升，提高了5~10倍，符合所設(shè)計(jì)的銑床的工作所需。 3.3.2 滾珠絲杠的選擇 滾珠絲杠是一種能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成與其連接的部件的直線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。其樣式以及結(jié)構(gòu)布局如下圖所示： 圖 3.31滾珠絲杠 滾珠絲桿螺母副相較于普通滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)有以下優(yōu)點(diǎn)： Ⅰ、在工作時(shí)，滾珠、螺母、絲杠之間的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦為滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)摩擦相較于滑動(dòng)摩擦有著摩擦力小的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槟Σ了鶕p失的動(dòng)力也少，能傳遞更多的動(dòng)力。 Ⅱ、使用壽命長(zhǎng)，由于其使用材料采用優(yōu)質(zhì)的合金鋼，摩擦損耗小，其使用壽命比普通的滑動(dòng)絲杠高出不少，符合本次設(shè)計(jì)的專用銑床的大批量生產(chǎn)的要求所需。 根據(jù)以上設(shè)計(jì)要求，選擇工作臺(tái)的絲杠類型為滾珠絲杠螺母副。主軸箱由于處在豎直的位置，而且由于滾珠絲杠螺母副的摩擦系數(shù)小，無(wú)法自鎖，所以主軸箱的絲杠選擇為普通的滑動(dòng)絲杠。且由于主軸箱在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)并不頻繁，所以選用普通絲杠也能夠符合使用壽命的要求。 3.3.3 進(jìn)給系統(tǒng)電機(jī)的選擇 在本文的設(shè)計(jì)中，為了滿足批量加工所需工作臺(tái)的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)需要由電機(jī)進(jìn)行控制以提高加工效率。由于所加工工件工藝單一，進(jìn)給速度較為固定，無(wú)需變速，故選用普通的三相異步電機(jī)即可，電機(jī)與絲杠的連接選用聯(lián)軸器連接，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定所選電機(jī)為：0.25KW的三相異步電動(dòng)機(jī)，其尺寸為238mm*145mm*122mm，最高轉(zhuǎn)速為1400r/min。  結(jié)論 此次在了解了國(guó)內(nèi)外專用銑床的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展的方向的基礎(chǔ)上，結(jié)合汽車(chē)剎車(chē)片的工藝要求，給出了汽車(chē)剎車(chē)片專用銑床的設(shè)計(jì)方案。 本次設(shè)計(jì)主要完成了以下幾個(gè)方面內(nèi)容的研究： 1、 根據(jù)汽車(chē)剎車(chē)片的加工的工藝要求，以及剎車(chē)片生產(chǎn)廠家的需求，確定了本次設(shè)計(jì)的專用銑床類型為臥式銑床，加工所用刀具為鋸片銑刀。 2、 專用銑床的設(shè)計(jì)一般都是在通用銑床的基礎(chǔ)上進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)改造，本次設(shè)計(jì)的專用銑床參考的機(jī)床為XWQ20輕型臥式銑床，借鑒的部分包括工作臺(tái)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)、主軸的選擇等部分。對(duì)銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)、電機(jī)的選擇進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析計(jì)算。 3、 計(jì)算得出所選擇的電機(jī)為：1.5KW三相四級(jí)異步電動(dòng)機(jī)，帶傳動(dòng)系統(tǒng)選用A型的V帶3根，每根帶長(zhǎng)確定為630mm。 4、 粗略的選擇的了專用銑床的進(jìn)給系統(tǒng)中的導(dǎo)軌類型、傳動(dòng)絲杠類型以及所用電機(jī)。其中工作臺(tái)的橫向運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌材料選擇為鑄鐵，縱向運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌選擇為鑲鋼導(dǎo)軌，傳動(dòng)絲杠選擇為滾珠絲杠螺母副, 主軸箱和電機(jī)與立柱之間的導(dǎo)軌選擇的材料為鑄鐵，傳動(dòng)絲桿選擇為普通滑動(dòng)絲杠?？v向進(jìn)給所用電機(jī)選擇為0.25KW的三相異步電動(dòng)機(jī)。 本次設(shè)計(jì)的汽車(chē)剎車(chē)片專用銑床，降低了中小企業(yè)生產(chǎn)剎車(chē)片的成本，也減少了工人的工作量，保障了加工時(shí)的安全，同時(shí)也能提升企業(yè)生產(chǎn)的效率，增加了企業(yè)的效益，但由于設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和能力的不足，還有許多值得改進(jìn)和完善的地方： 1、 在銑床發(fā)展逐漸數(shù)控化的今天，本次設(shè)計(jì)的銑床并沒(méi)有數(shù)控系統(tǒng)，如果安裝設(shè)計(jì)了數(shù)控系統(tǒng)，則能使該銑床的加工效率更進(jìn)一步，進(jìn)一步的解放勞動(dòng)力。 2、 目前機(jī)床的設(shè)計(jì)都向著模塊化發(fā)展，只需要更換相應(yīng)模塊就能加工不同的工件，如果進(jìn)行了模塊化的設(shè)計(jì)，則可以在保證專用銑床的特點(diǎn)的情況下，擴(kuò)大工藝范圍。 3、 隨著機(jī)器人工業(yè)的發(fā)展，越來(lái)越多的生產(chǎn)線采用了機(jī)器人代替人工來(lái)操作，如果運(yùn)用了機(jī)器人自動(dòng)上下料的方法，可以大幅度提高廠家的生產(chǎn)效率。  致謝 我的論文是在我的指導(dǎo)老師王輝老師的悉心指導(dǎo)和幫助下完成，從論文的選題到完結(jié)，都凝聚了王老師的精力和心血，沒(méi)有他對(duì)我進(jìn)行的不厭其煩的指導(dǎo)和幫助，無(wú)私的為我的論文修正和改進(jìn)，我的論文就無(wú)法完成。王老師在課堂上的幽默詼諧的教學(xué)風(fēng)格深受同學(xué)們的喜愛(ài)也給我留下了深刻的印象。王老師在學(xué)術(shù)上學(xué)識(shí)淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是，在日常生活中平易近人、代人以寬、心系學(xué)生。學(xué)習(xí)期間，王老師給予了我無(wú)私的教導(dǎo)和幫助，在此，我對(duì)王老師致以崇高的敬意和衷心的感謝。 此外還要感謝在論文的完成過(guò)程中家人們對(duì)我的支持以及同學(xué)們對(duì)我的幫助。 最后，衷心感謝各位老師們能在百忙之中抽出時(shí)間來(lái)對(duì)我的論文進(jìn)行審閱。 參考文獻(xiàn) [1] 關(guān)慧貞．機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014. [2] 高峰．目前我國(guó)機(jī)床制造企業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].南方農(nóng)機(jī)，2018(8):163. [3] 陳海勝．曲軸復(fù)合車(chē)削機(jī)床的結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)[J]．機(jī)械工程師，2011(3):28-29. [4] 劉漫．細(xì)長(zhǎng)軸鍵槽專用銑床的研究與設(shè)計(jì)[D]．山東大學(xué)，2014. [5] 于駿一，鄒青．機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009. [6] 濮良貴，陳國(guó)定，吳立言．機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．北京：高等教育出版社，2013. [7] 趙為鐸．金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)[M]．北京：中國(guó)工業(yè)出版社，1962. [8] 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組．機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1979-1986. [9] 陳矛圻．機(jī)械制造工藝學(xué)[M]．沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1990. [10] 李國(guó)林．專用銑床的設(shè)計(jì)和制造[J]．有色礦冶，2007(03):51-52+55. [11] 梁意良，呂允剛，葉正余．摩托車(chē)輪轂專用銑床的設(shè)計(jì)[J] ．摩托車(chē)技術(shù)，2011(08):36-38. [12] 張芹，黃葉明．一種汽車(chē)剎車(chē)片的設(shè)計(jì)[J] ．內(nèi)燃機(jī)與配件，2018(13):21-23. [13] Development and application of an ultra-precision lathe. Kim, Jeong-Du,Kim, Dong-Sik. International Journal of Advanced Manufacturing Technology . 1997 [14] Jedd Cole. Machine Performs 3+2, Simultaneous Five-Axis Milling[J]. Modern Machine Shop,2018,91(3). [15] Eva Martínez Herrero,Lorena Pereda Pereda,Fernando Huidobro Fernández,Juan Carlos Monje Pardo,Blanca Urquidi Sandoval. An environmental evaluation of a milling machine range: a case study on reconfigurable approach[J]. SN Applied Sciences,2019,1(11). [16] Borivoj Novakovi?,Mi?a ?ur?ev,Ljiljana Radovanovi?,James G. Speight. OPTIMIZATION OF MANUFACTURING PROCESSES USING MODERN AUTOMATED CNC MILLING MACHINES[J]. Applied Engineering Letters,2018,3(4).