1目 錄一、課題名稱……………………………………………………………3二、本課題設(shè)計(jì)來源及目的與要求……………………………………3三、設(shè)計(jì)內(nèi)容……………………………………………………………31、確定主參數(shù)………………………………………………………3 2、確定機(jī)械測刀儀方案，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………53、垂直導(dǎo)軌的比較設(shè)計(jì)及方案確定………………………………64、具體的零件設(shè)計(jì)…………………………………………………6四、機(jī)械測刀儀安裝工藝………………………………………………12五、總結(jié)…………………………………………………………………132摘要：加工中心等多軸聯(lián)動的數(shù)控加工機(jī)床已廣泛地應(yīng)用于機(jī)械加工的各個(gè)領(lǐng)域，作為加工中心的主要輔助設(shè)備——測刀儀已廣泛地與加工中心配套使用。本文論述了機(jī)械式測刀儀設(shè)計(jì)過程中零部件設(shè)計(jì)方案的比較和零件設(shè)計(jì)計(jì)算的過程。關(guān)鍵詞：機(jī)械式側(cè)刀儀 設(shè)計(jì) 裝配Summary : Machining center,etc. numerical control that many axle link process lathe apply machined all field to widely already, as the main auxiliary equipment of the machining center - -Examine one one hundred sheets of appearances to already widely use with the machining center together. This text expound the fact machinery type examine one hundred sheetses of appearance design process spare part comparison and part of design plan design the course calculated. Keyword: Machinery type side knife appearance Design Assembly3機(jī)械測刀儀設(shè)計(jì)說明書一、課題名稱：機(jī)械式測刀儀的設(shè)計(jì)二、本課題設(shè)計(jì)來源及目的與要求1、任務(wù)來源：三軸聯(lián)動加工中心類機(jī)床作為現(xiàn)代化的機(jī)械加工設(shè)備，已廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工的各個(gè)領(lǐng)域，包括機(jī)床、模具、汽車、航空航天等等。作為加工中心的主要輔助設(shè)備———測刀儀已廣泛地與加工中心配套使用。其作用是測量加工中心類機(jī)床所用刀具的切削刃跳動與刀具分別裝在刀柄上后，各把刀具的長短差值等，以提高零件的加工精度，節(jié)約機(jī)床的加工時(shí)間。目前國內(nèi)外普遍采用的是數(shù)控光學(xué)測刀儀，精度高、價(jià)格貴。作為一般精度的加工，機(jī)械式測刀儀也有一定的應(yīng)用。我校在先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中，購進(jìn)了美國 HAAS 公司的 VF-3 立式加工中心，目前尚未配備數(shù)控光學(xué)測刀儀，鑒于以教學(xué)為主、滿足一般精度零件的加工的需要，及原理展示的教學(xué)需要，擬定此題目。2、目的：畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們對大學(xué)三年所學(xué)知識的綜合練習(xí)，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)使我們綜合運(yùn)用已學(xué)到的知識，結(jié)合實(shí)踐培養(yǎng)自己的設(shè)計(jì)構(gòu)思和創(chuàng)新能力。通過該題目的設(shè)計(jì)，使我們運(yùn)用已學(xué)過的高等數(shù)學(xué)、工程力學(xué)、機(jī)械制圖、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與分析，先進(jìn)設(shè)計(jì)與制造方法等專業(yè)技術(shù)知識，利用AutoCAD/PROENGINEER 等軟件與手工繪圖相結(jié)合，完成我校先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)驗(yàn)室調(diào)整數(shù)控刀具用的機(jī)械式測刀儀的設(shè)計(jì)。通過實(shí)用工程的設(shè)計(jì)使我們掌握工程設(shè)計(jì)的基本步驟和方法，為將來從事相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。3、要求：設(shè)計(jì)繪制了機(jī)械測刀儀的給定的的七套圖紙，一套裝配圖、六套零件圖、以及零件和裝配的技術(shù)要求、裝配工藝、文件目錄等。4三、設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、確定主參數(shù)我校購進(jìn)的美國 HAAS 公司的 VF-3 立式加工中心，其行程（1016x508x635mm） ，工作臺（1219x457mm） ，定位精度-0.0051~+0.0051mm，重復(fù)精度-0.0025 ~+0.0025mm，使用標(biāo)準(zhǔn)的 BT40 錐度的刀柄，提供 20 刀位刀庫，這里采用 BT40xSOM6-60，其標(biāo)準(zhǔn)配置最大刀具直徑為全裝 D=160mm. L=152.4.mix=60mm,max=250mm,最大高度行程 H=60~250mm,所以可以確定滑臺的水平行程為 d=0~80mm+(5~10)mm 和滑塊的高度行程 h=60-(5~10)mm~250+(5~10)mm.見圖 2, 刀柄尺寸圖見圖 1:圖 1 刀柄尺寸圖5Dmin=4mm、Dmax=160mm、Hmin=60mm、Hmax=250mm圖 22、確定機(jī)械測刀儀方案，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械測刀儀器底座的作用是安裝主軸，再在主軸上安裝刀柄和刀具。當(dāng)測刀儀在測量刀具時(shí)由于刀尖部位與千分表指針（垂直和水平方向）并不會時(shí)刻在同一水平線上，所以必須設(shè)計(jì)主軸的轉(zhuǎn)動， （主軸的轉(zhuǎn)動可以與滾動軸承配合）從而帶動刀柄（刀尖）的轉(zhuǎn)動，使其在同一水平線上。手輪跟蝸桿連接，并使蝸桿隨著手輪的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，同時(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)蝸輪，與蝸桿配合，使其隨著蝸桿轉(zhuǎn)動，并把主軸安裝在蝸輪上，在蝸輪上設(shè)計(jì)一個(gè)鍵槽與主軸配合。所以，主軸的轉(zhuǎn)動就可以全靠手輪的搖動。刀尖可以隨著手輪的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，所以我們總能使刀尖定位在某一固定的水平方向線上， （該方向線與水平千分尺指針在同一垂直面上，并通過主軸圓心） ； 在垂直方向線上，千分表指針只要對準(zhǔn)這一固定的水平方向線就行了；我們設(shè)計(jì)的時(shí)候只要保證垂直滑座只可以在垂直方向上上下移動，在 Y 軸其他方向上限制就行了，只保留一個(gè)自由度。同時(shí)，由于刀具直徑都不一樣，所以在固定的水平方向線上，必須保證千分表指針能移動，其移動范圍為（d=0~80+(5~10 )mm） ；所以必須設(shè)計(jì)一個(gè)能橫向移動的水平導(dǎo)軌座帶動（水平滑座，垂直導(dǎo)軌，垂直滑座）來保證指針的移動。這樣，測量刀具刀尖的時(shí)候就可以在兩個(gè)方向上進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而有效的進(jìn)行測量。具體結(jié)構(gòu)參考圖 3。6圖 31 滑塊 2 立柱 3 滑臺 4 底座 5 水平導(dǎo)軌座 6 水平導(dǎo)軌 7 主軸壓蓋 8 蝸桿 9 蝸輪 10 擋圈 11 軸承 12 刀柄套 13 刀柄 1 4 刀具 15 千分表3、垂直導(dǎo)軌的比較設(shè)計(jì)及方案確定：在設(shè)計(jì)垂直導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)時(shí)所考慮到的有下面三種方案：方案一：7如圖 4 所示，1 所示部分為扁平形狀，其它形狀均為圓形，其側(cè)面圖見 2 部分，1 部分將與水平滑座配合，它的形狀決定了該垂直導(dǎo)軌將不會轉(zhuǎn)動。但因?yàn)槠湫螤畹奶厥庑?，決定了水平滑座內(nèi)孔的特殊性。方案二：如圖 5 所示，固定塊通過開曹防脫螺釘與該垂直導(dǎo)軌在 3 部分相連接，3 部分為正方形，見側(cè)面圖 4 部分，該設(shè)計(jì)同樣考慮到其他部分均為圓形的情況下，保證了該垂直導(dǎo)軌不會因此而轉(zhuǎn)動。同樣的，固定塊內(nèi)孔也必須設(shè)計(jì)成與 3 部分配合的正方形。方案三：如圖 6 所示，5 所示部分為扁形，其側(cè)面圖見圖 6 部分，其它部分均為圓形，6 部分的形狀同樣具有上面兩種方案的功能，保證垂直導(dǎo)軌不會轉(zhuǎn)動。最后我們選擇了方案三，方案二和三與水平滑座的連接是一樣的，雖然其 1部分都是圓形，但都有其它措施保證了設(shè)計(jì)要求，即保證垂直導(dǎo)軌不轉(zhuǎn)動。不同的是兩者與固定塊的連接方法，方案二中的垂直導(dǎo)軌加工復(fù)雜，不及方案三簡單；方案一和三，其 1 部分和 5 部分不一樣，從節(jié)省材料方面來看，方案三更節(jié)省。同時(shí)方案一對水平滑座的內(nèi)孔有要求，須與方案一配套，這樣對水平滑座的設(shè)計(jì)加工要求更復(fù)雜；而方案三只要求與之配合的垂直導(dǎo)軌和水平導(dǎo)軌的內(nèi)孔為圓形就行了；另一方面，方案中的 5 部分必須與滾花螺釘反復(fù)緊固，這樣一來，5 部分就會產(chǎn)生變形，垂直導(dǎo)軌與垂直滑座的配合就出現(xiàn)了問題，保證不了精度?？偟膩碚f，方案三材料節(jié)省，設(shè)計(jì)加工簡單，并且符合要求，保證精度。4、具體的零件設(shè)計(jì)：首先，我們先對機(jī)械測刀儀的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大致的了解。其基本結(jié)構(gòu)，包括底座，水平導(dǎo)軌座，水平導(dǎo)軌，水平滑座，垂直滑座，垂直導(dǎo)軌，主軸壓蓋，固定塊，側(cè)壓蓋，手輪，手輪柄，鎖緊螺母，防松墊圈，主軸，蝸輪，蝸桿。1）底座：在設(shè)計(jì)之初，我對我校 VF-3B 立式加工中心所用各種常用刀具的規(guī)格和刀柄尺寸進(jìn)行了分析，確定了測刀儀的測量范圍，如測量高度行程、測量直徑行程、最大跳動行程、最小跳動，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行了記錄，比較。并最終確定了現(xiàn)在的方案，它既符合了設(shè)計(jì)的要求，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械測刀儀的測量刀具的要求?，F(xiàn)在我對底座進(jìn)行了一些數(shù)據(jù)上的說明，來說明設(shè)計(jì)底座時(shí)的思路。底座的設(shè)計(jì)不僅要保證支撐穩(wěn)定，而且要保證各個(gè)零件與之配合的合理性，即保證配合的穩(wěn)固程度。1．底座的支撐采用螺母和調(diào)平螺釘來調(diào)整整個(gè)機(jī)械測刀儀的水平平衡。2．該底座的長度必須大于主軸壓蓋直徑 150mm+壁厚+水平導(dǎo)軌長度之和，底座的寬度大于主軸壓蓋直徑 150mm+壁厚，底座的高度應(yīng)保證空間合理，以使主軸、渦輪、蝸桿等零件保持合理的體積，同時(shí)要大于刀柄高度。設(shè)計(jì)底座時(shí)，底座上面必須保證可以合理安裝主軸壓蓋，主軸壓蓋直徑為15063，各留 2mm 作為裝配空隙。同時(shí)在底座側(cè)面必須設(shè)計(jì)一個(gè)可以安裝蝸桿的側(cè)壓蓋。同時(shí)配合各零件的安裝尺寸，從整體上勾畫出底座的尺寸，經(jīng)過不斷的修改，從而得出了我較為滿意的底座方案。8具體的尺寸見圖 7，圖 8。圖 7圖 82）蝸桿，蝸輪：蝸桿，蝸輪是機(jī)械測刀儀整體框架中的重要部分，蝸桿保證著蝸輪的運(yùn)動，同時(shí)確定與蝸輪緊固聯(lián)接的主軸的運(yùn)動，從而帶動刀具（刀尖）的運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)測量。利用手輪對鍵的鈕矩，產(chǎn)生軸向的力，作用于蝸桿，從而使蝸桿發(fā)生轉(zhuǎn)動。1 .采用標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注: 8b GB/T 10089-1998，確定模數(shù) m=2.5, 直徑系數(shù) q=11.2蝸桿頭數(shù) z=1，蝸輪齒數(shù) Z2=36， 傳動筆 i=1：36齒頂高系數(shù) 1，齒根高系數(shù) 0.2壓力角 α=20 度所以：蝸桿分度圓直徑 d1=mq=28蝸輪分度圓直徑 d2=mz=90中心距 a=m/2(q+Z2)=59蝸桿螺紋部分長度 b1=(11+0.06Z2)m=60蝸桿齒頂圓直徑 da1=m(q+2)=33蝸桿齒根圓直徑 df1=m(q-2.4)=22Sx=3.927Px=7.8549頂隙 C=0.2m=0.5蝸輪齒頂圓直徑 da2=m(z2+2)=95蝸輪最大外圓直徑 de2=da2+2m=99蝸輪齒根圓直徑 Df2=m(z2-2.4)=84b=20Rg2=11.52．因?yàn)榈鬃鶎挾葹?180mm，所以蝸桿的長度必須大于 180+15+空隙+螺紋長度，便于一側(cè)安裝手輪，同時(shí)在一側(cè)設(shè)計(jì)一個(gè)鍵槽使其與手輪緊固連接。這里 L蝸桿=227mm 。見圖 9圖 9 蝸桿3．因?yàn)樵撐佪喴c主軸相配合，而與之配合的主軸直徑為 50mm，所以設(shè)計(jì)蝸輪的內(nèi)孔直徑為 50mm，為了實(shí)現(xiàn)主軸隨蝸輪轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，所以必須在兩者之間設(shè)計(jì)一個(gè)鍵槽，把鍵放進(jìn)去的時(shí)候就可以實(shí)現(xiàn)兩者的緊固連接，蝸輪轉(zhuǎn)動，通過鈕矩，帶動主軸轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)該功能。見圖 1010圖 10 蝸輪 3）固定塊：固定塊的主要目的是固定住兩根垂直導(dǎo)軌，使其不移動，提高測量精度。固定塊的設(shè)計(jì)與垂直導(dǎo)軌，垂直滑座互相聯(lián)系，兩根垂直導(dǎo)軌的距離決定了固定塊兩孔的距離，孔的直徑也由垂直導(dǎo)軌的直徑?jīng)Q定，同時(shí)在兩孔上方設(shè)計(jì)開槽防脫螺釘孔。見圖 11圖 114）垂直導(dǎo)軌：垂直滑座可以在垂直導(dǎo)軌上上下移動，而安裝在垂直滑座上的千分尺隨著垂直滑座的移動而上下移動，垂直導(dǎo)軌的作用是便于安裝在垂直滑座上的千分尺可以上下移動，垂直導(dǎo)軌的直徑設(shè)計(jì)為 20mm，為了保證垂直導(dǎo)軌不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，所11以設(shè)計(jì)主體部分采用扁圓形，其下方尺寸較小并與水平滑座緊固連接，用螺冒緊密配合，防止松脫；上方與固定塊連接，配合開槽防脫螺釘。見圖 12圖 125）垂直滑座：垂直滑座是機(jī)械測刀儀中的重要的部分，千分尺就安裝在上面，其兩內(nèi)孔與垂直導(dǎo)軌配合，兩旁分別安裝滾花螺釘使其穩(wěn)固， 。其延長部分主要是用來安裝千分尺，分別在水平和垂直方向，千分尺通過在延長部分上的內(nèi)孔 2 向下探出表頭，其中滾花螺釘穿過 1 產(chǎn)生拉力使千分尺在 2 處固定，3 部分是工藝要求，保證拉力產(chǎn)生的變形作用在 3 部分上。見圖 13 圖 14 圖 15 圖 16圖 13圖 1412圖 15圖 16設(shè)計(jì)小結(jié)：螺釘在聯(lián)接中起著重要的作用，對零件的緊固和防松起著重要作用，其它各部分的聯(lián)結(jié)也必須保持著相對的穩(wěn)定，該機(jī)械測刀儀缺少潤滑裝置，大多在聯(lián)接上采用最原始的磨擦緊固，.對整個(gè)機(jī)械測刀儀的壽命影響會很大，所以在使用當(dāng)中須多用潤滑劑。五、機(jī)械測刀儀安裝工藝：13在機(jī)械測刀儀器的所有零件制造完成后，就要開始把散件安裝組成一個(gè)完整的整體了，安裝機(jī)械測刀儀器的步驟：（見裝配圖）1）水平滑座 6 與垂直導(dǎo)軌 9 安裝在一起配裝，用彈簧墊圈 3 和螺母 2 固定。2）把安裝在一起的水平滑座 6 與垂直導(dǎo)軌 9，通過水平滑座 6 與水平導(dǎo)軌 5 相聯(lián)結(jié)。3）把按照（2）步驟聯(lián)結(jié)在一起的組合與水平導(dǎo)軌座 4 一起安裝在底座 1 上。4）把水平導(dǎo)軌座 4 通過四個(gè)圓柱頭螺釘 27 和兩個(gè)內(nèi)螺紋圓錐銷 18 固定在底座1 上。5）將緊定螺釘 29 安裝在水平導(dǎo)軌座 4 上。6）圓錐滾子軸承 19 裝入底座 1。7）深溝球軸承 26 裝入底座 1。8）將主軸壓蓋 10 安裝在底座 1 上面，并用四個(gè)圓柱頭螺釘 27 固定。9）將鍵 22 與蝸輪 24 配合在一起10） 裝入主軸 23 并通過套 33，接著通過配合在一起的普通平鍵 22 與蝸輪24。11） 接著通過防松墊圈 21 和鎖緊螺母 20，將鎖緊螺母 20 擰緊。12） 將手輪柄 17 裝入手輪 16。13） 把側(cè)滑蓋 14 裝入底座 1，并用四個(gè)圓柱頭螺釘 27 固定。14） 將套 32 裝入蝸桿 25。15） 裝入蝸桿 25 并與蝸輪 24 吻合。16） 裝入普通平鍵 15 在蝸桿 25 上，并把手輪 16，同時(shí)安裝上去，墊上彈簧墊圈，用螺母 2 將其擰緊。17） 將垂直滑座 8 套入垂直導(dǎo)軌 9 上。18） 將滾花螺釘 28 裝入垂直滑座 8 上。19） 用固定塊 12 將垂直導(dǎo)軌 9 固定住，并用開槽防脫螺釘 11 固定。20） 將水平千分尺 13 套入垂直滑座上，并用滾花螺釘 7 固定。21） 將螺母 30 和調(diào)平螺釘 31 裝入底座。六、總結(jié)：這次設(shè)計(jì)是我們對大學(xué)三年所學(xué)知識的綜合練習(xí)。在設(shè)計(jì)時(shí)我們綜合運(yùn)用已學(xué)到的知識，如機(jī)械制圖、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與分析，先進(jìn)設(shè)計(jì)與制造方法等專業(yè)技術(shù)知識，利用 AutoCAD 等軟件，在實(shí)踐中培養(yǎng)自己的設(shè)計(jì)構(gòu)思和創(chuàng)新能力。在這次設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了很多東西。設(shè)計(jì)過程中，我碰到了很多難題，許多以前沒有掌握的知識也在本次設(shè)計(jì)中重新掌握，同時(shí)也對新的知識有了一定的認(rèn)識，它使我明白了自己所欠缺的，以及在以后工作中要注意學(xué)習(xí)的地方。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓受益匪淺，最后要感謝各位老師的悉心指導(dǎo)。參考資料：1 《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》 機(jī)械工業(yè)出版社2 《數(shù)控刀具產(chǎn)品樣本》 成都英格或其它廠家143 《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)圖冊》4 《機(jī)械工藝師手冊》 5 《機(jī)械制圖》 國家標(biāo)準(zhǔn)6 《公差與配合》國家標(biāo)準(zhǔn)7 《現(xiàn)代精密儀器設(shè)計(jì)》 清華大學(xué)出版社 8 《機(jī)械工程材料》 。許德珠。第二版。 北京：高等教育出版社，20019 《 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 》 。鄧昭銘，張瑩。第二版。 北京：高等教育出版社，200010 《 數(shù)控技術(shù) 》 。中國機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會組編。 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200111 有關(guān) 2D、3D 設(shè)計(jì)資料，如 AutoCAD、ProEngineer，機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、機(jī)械制圖、公差配合與測量、數(shù)控加工方面的教材。