本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）車床轉(zhuǎn)盤加工專用銑床設(shè)計(jì) 系 （部）專 業(yè)學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師提交日期 年 月 日摘 要本設(shè)計(jì)車床轉(zhuǎn)盤零件加工過程的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的夾具設(shè)計(jì)。主要加工部位是平面和孔加工。在一般情況下，確保比保證精密加工孔很容易。因此，設(shè)計(jì)遵循的原則是先加工面后加工孔表面。在零件的夾具設(shè)計(jì)中，主要是根據(jù)零件加工工序要求，分析應(yīng)限的自由度數(shù)，進(jìn)而根據(jù)零件的表面特征選定定位元件，再分析所選定位元件能否限定應(yīng)限自由度。確定了定位元件后還需要選擇夾緊元件，最后就是確定專用夾具的結(jié)構(gòu)形式。本次設(shè)計(jì)的題目是車床轉(zhuǎn)盤加工專用銑床設(shè)計(jì)。首先針對(duì)所要加工的零件入手，對(duì)機(jī)床進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，進(jìn)而確定機(jī)床的總體布局，隨后，對(duì)主軸組件進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)主軸組件時(shí)，以主軸為線索，在滿足剛度、精度等要求下，完成其它（如軸承、軸向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)等）所有零件的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：車床轉(zhuǎn)盤零件；工藝；夾具；組合機(jī)床，主軸組件，剛度，主軸，軸承IIIAbstractFixture design basis for the design of the dial design lathe parts machining process. The main part of the plane and hole machining process. In general, it is easier than to ensure that guarantee precision machining holes. Therefore, the design principle to follow is machined hole surface after the first processing surface. In fixture design parts, primarily based on parts machining process requirements, analysis should be limited to the number of degrees of freedom, and then depending on the surface characteristics of selected parts of the positioning element, and then analyze the selected positioning element can be defined limit freedom. After determining the positioning elements also need to select the clamping element, it is to determine the final form of the structure of the special fixture.This topic is designed turntable lathe milling machining special design. For the first part to be machined start the machine overall program design, and to determine the overall layout of the machine, then the spindle assembly design. In the design of the spindle assembly, the spindle for clues, to meet stiffness and precision requirements, the completion of the other (such as bearings, axial adjustment mechanism, locking mechanism, etc.) the design of all parts.Keywords: carousel lathe parts; crafts; jig; combination of machine tools, spindle assembly, rigidity, spindle bearingsIV目 錄摘 要 .IIAbstractIII第 1 章 車床轉(zhuǎn)盤零件的分析11.1 車床轉(zhuǎn)盤的用途.11.2 車床轉(zhuǎn)盤的技術(shù)要求.11.3 車床轉(zhuǎn)盤的工藝性.11.4 車床轉(zhuǎn)盤的生產(chǎn)類型確定.2第 2 章 車床轉(zhuǎn)盤機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)32.1 分析零件圖.32.2 選擇毛坯制造形式.32.3 擬定工藝路線.32.3.1 劃分加工階段32.3.2 選擇基準(zhǔn)32.3.3 確定加工方案42.4 確定切削用量及工時(shí)定額.6第 3 章 專用銑床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)143.1 要采用專用機(jī)床原因.143.2 工藝分析.143.2.1 工藝方法的確定143.2.2 機(jī)床總體布局143.2.3 機(jī)床運(yùn)動(dòng)的確定153.3 機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)的確定.153.3.1 確定工件余量153.3.2 選擇切削用量163.3.3 運(yùn)動(dòng)參數(shù)163.3.4 動(dòng)力參數(shù)— 主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定173.4 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定.183.5 主軸組件中相關(guān)部件.193.5.1 軸肩擋圈193.5.2 擋圈193.5.3 圓螺母193.5.4 套筒203.5.5 前、后支承的軸承蓋213.5.6 主軸用套筒及其鎖緊部分223.5.7 主軸尾部的內(nèi)花鍵233.6 主軸組件軸向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu).243.6.1 絲杠螺紋243.6.2 絲杠軸承的選擇243.6.3 絲杠螺母253.6.4 絲杠中段螺紋253.6.5 絲杠上的內(nèi)隔套253.6.6 絲杠上調(diào)節(jié)用錐齒輪26第 4 章 銑兩端面夾具設(shè)計(jì)284.1 設(shè)計(jì)要求284.2 夾具設(shè)計(jì)284.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇284.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算284.3 定位誤差的分析30V4.4 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu).304.5 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明31結(jié) 論33致 謝34參考文獻(xiàn)351第 1 章 車床轉(zhuǎn)盤零件的分析1.1 車床轉(zhuǎn)盤的用途車床“刀架車床轉(zhuǎn)盤”零件它位于刀架部件的上刀架與下刀架之間，它是上刀架的導(dǎo)向件，當(dāng)需要用小刀架車錐面時(shí)，可以通過車床轉(zhuǎn)盤相對(duì)于刀架的轉(zhuǎn)動(dòng)來調(diào)整錐角。1.2 車床轉(zhuǎn)盤的技術(shù)要求車床轉(zhuǎn)盤各加工要求及相關(guān)技術(shù)要求列表如表（一） 加工表面 尺寸及偏差/mm公差及精度等級(jí)表面粗糙度Ra/μm底端面 6 IT12 3.2外圓面 5?IT7 0.8燕尾面 IT7 1.62-φ13mm 孔 φ12IT7 1.6Φ30mm 孔 Φ30 IT7 12.5Φ35 孔 Φ35 IT7 1.61.3 車床轉(zhuǎn)盤的工藝性底端面的表面加工精度為 Ra3.2μm，Ф196 外圓面、燕尾面、上端面的表面加工精度為 Ra1.6μm，Ф13 孔的表面加工精度為 Ra1.6μm，其余表面加工精度為Ra12.5μm。21.4 車床轉(zhuǎn)盤的生產(chǎn)類型確定零件的生產(chǎn)類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地等）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，它對(duì)工藝規(guī)程的制訂具有決定性的影響。生產(chǎn)類型一般可分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三種類型，不同的生產(chǎn)類型有著完全不同的工藝特性。零件的生產(chǎn)類型是按零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品特征來確定的。生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃。年生產(chǎn)綱領(lǐng)是包括備品和廢品在內(nèi)的某產(chǎn)品的年產(chǎn)量。零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng) N 可按下式計(jì)算： (1%)Qmab??式中 N——零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，件/年；Q——產(chǎn)品的年產(chǎn)量，臺(tái)、輛/年；m——每臺(tái)（輛）產(chǎn)品中該零件的數(shù)量，件/ 臺(tái)、輛；a%——備品率，一般取 2%-3%；b%——廢品率，一般取 0.3%-0.7%。根據(jù)上式結(jié)合題目給定數(shù)據(jù)，即可算出車床轉(zhuǎn)盤的生產(chǎn)綱領(lǐng)，進(jìn)而確定出其生產(chǎn)類型。由于車床轉(zhuǎn)盤的質(zhì)量為 2kg，屬于輕型零件，由此再有文獻(xiàn)查表可知，該車床轉(zhuǎn)盤的生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)。3第 2 章 車床轉(zhuǎn)盤機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1 分析零件圖由零件圖可以看出，主要加工表面有：底面 Ф65 外圓面；燕尾導(dǎo)軌面；Ф30 孔；尺寸 132 和尺寸 234 兩側(cè)面及其端面。2.2 選擇毛坯制造形式由于零件料是 HT200 鑄鐵，故可以根據(jù)以下幾個(gè)方面來選擇：（1）.刀架中部結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜，采用鑄造方式比較合適；（2）.按任務(wù)規(guī)定本零件加工是屬于成批生產(chǎn)，而且尺寸精度和表面光潔度要求較高，采用Ⅱ級(jí)精度鑄件；（3）.為了提高機(jī)械加工效率，減少加余量、節(jié)省材料和改善機(jī)械性能，可以采用金屬模鑄造。2.3 擬定工藝路線擬定工藝路線的基本原則是應(yīng)能夠妥善的保證零件的技術(shù)要求，即幾何尺寸精度和相互位置精度等必須得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定成批生產(chǎn)的條件下，為保證有較高的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益，可采用可變的具有較高生產(chǎn)率的專用設(shè)備，或在現(xiàn)有生產(chǎn)條件下，采用萬能機(jī)床加工專用夾具 [8]。2.3.1 劃分加工階段為減少加工時(shí)產(chǎn)生的形對(duì)精度的影響，容易發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，合理使用機(jī)床，在加工中應(yīng)將粗、精加工分開，并且要先進(jìn)行粗加工，然后再進(jìn)行精加工。故刀架中部主要表面的加工分為粗、精、光整加工三個(gè)階段。2.3.2 選擇基準(zhǔn)1. 粗基準(zhǔn)刀架中部上加工精度較高并且對(duì)被加工工件精度影響較大是燕尾導(dǎo)面。為保證其加工精度均勻，以及行度精度要求，選用兩個(gè) 39*234 上表面面作粗基準(zhǔn)。2. 精基準(zhǔn)根據(jù)基準(zhǔn)統(tǒng)一和基準(zhǔn)重合原則，及定位穩(wěn)定可靠，選用銑燕尾槽作為精基準(zhǔn)。42.3.3 確定加工方案1. 方案一10 鑄造 鑄造毛坯20 時(shí)效 時(shí)效處理30 銑 粗銑燕尾槽和兩個(gè) 39*234 上表面40 車 粗車 φ65 圓臺(tái)的端面、外圓面和臺(tái)階面50 車 粗車 φ120 凹槽60 銑 粗銑 φ196 外圓面及連接面65 銑 粗銑 78*227 面80 銑 半精銑兩個(gè) 39*234 上表面90 車 半精車 φ65 外圓面100 車 精車 φ65 外圓面110 鉆 鉆擴(kuò) φ30 孔120 鉆 鉆擴(kuò) φ35 孔130 鉆 鉸 φ35 孔140 銑 粗銑 132*23 和兩個(gè) 39*23 端面150 銑 半精銑 132*23 和兩個(gè) 39*23 端面160 鉆 鉆 2*φ13 孔165 磨削 磨削兩個(gè) 132*234 上表面180 鉗 去毛刺190 終檢 終檢200 入庫 清洗入庫2. 方案二10 鑄造 鑄造毛坯20 時(shí)效 時(shí)效處理30 銑 粗銑燕尾槽和兩個(gè) 39*234 上表面40 車 粗車 φ65 圓臺(tái)的端面、外圓面和臺(tái)階面50 車 粗車 φ120 凹槽60 銑 粗銑 φ196 外圓面及連接面65 銑 粗銑 78*227 面80 銑 半精銑兩個(gè) 39*234 上表面90 車 半精車 φ65 外圓面100 車 精車 φ65 外圓面5110 鉆 鉆擴(kuò) φ30 孔120 鉆 鉆擴(kuò) φ35 孔130 鉆 鉸 φ35 孔140 銑 粗銑 132*23 和兩個(gè) 39*23 端面150 銑 半精銑 132*23 和兩個(gè) 39*23 端面160 鉆 鉆 2*φ13 孔165 磨削 磨削兩個(gè) 132*234 上表面180 鉗 去毛刺190 終檢 終檢200 入庫 清洗入庫3. 工藝方案的比較兩個(gè)方案的區(qū)別主要體現(xiàn)在燕尾面的加工方法和孔 Φ30 孔 2×Φ13 的加工順序上。方案一采用銑削加工燕尾面，并把孔 Φ30 與孔 2×Φ13 孔的加工分別安排在兩道工序中，而方案二采有刨削來加工燕尾面，把孔 Φ30 與孔 2×Φ13 孔安排在一道工序中加工。通過比較，方案二采用刨削由于刨刀有空行程，生產(chǎn)率較銑削低，但加工特型面、大平面、垂直面刨削優(yōu)于銑削。而銑削方案中有磨削彌補(bǔ)了不足并且方案一把孔 Φ30與孔 2×Φ13 孔分開加工有利于提高生產(chǎn)率，提高機(jī)床功率利用率。故采用方案一為設(shè)計(jì)方案。10 鑄造 鑄造毛坯20 時(shí)效 時(shí)效處理30 銑 粗銑燕尾槽和兩個(gè) 39*234 上表面40 車 粗車 φ65 圓臺(tái)的端面、外圓面和臺(tái)階面50 車 粗車 φ120 凹槽60 銑 粗銑 φ196 外圓面及連接面65 銑 粗銑 78*227 面80 銑 半精銑兩個(gè) 39*234 上表面90 車 半精車 φ65 外圓面100 車 精車 φ65 外圓面110 鉆 鉆擴(kuò) φ30 孔120 鉆 鉆擴(kuò) φ35 孔130 鉆 鉸 φ35 孔6140 銑 粗銑 132*23 和兩個(gè) 39*23 端面150 銑 半精銑 132*23 和兩個(gè) 39*23 端面160 鉆 鉆 2*φ13 孔165 磨削 磨削兩個(gè) 132*234 上表面180 鉗 去毛刺190 終檢 終檢200 入庫 清洗入庫2.4 確定切削用量及工時(shí)定額2.4.1 粗銑燕尾槽和兩個(gè) 39X234 上表面1) 粗銑燕尾槽（1） 選擇切削深度：參考［Ⅲ］中 107 頁可知切削深度 ap=2mm（2） 選擇進(jìn)給量：參考［Ⅲ］中 108 表 3-28 選擇每齒進(jìn)給量 af=0.35mm（3） 選擇切削速度：查［Ⅲ］中 113 頁表 3-30 選取 v=0.25m/s（4） 確定刀具參數(shù)：根據(jù)［Ⅲ］中 265 頁表 5-41 選擇 D=100mm,齒數(shù) Z=12（5）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 按機(jī)床選取 nw=47.5r/min實(shí)際切削速度： s/m249.06104.3w???Dnv（6）計(jì)算切削工時(shí)由文獻(xiàn)［10］中 2-82 頁表 7-7 查得2). 粗銑兩個(gè) 39*234 上表面(1) 選擇切削深度：參考文獻(xiàn)［10］表 2.1-77 可知切削深度 ap=1mm(2) 選擇進(jìn)給量：參考文獻(xiàn)［10］表 2.1-77 選取每齒進(jìn)給量 af=0.1mm(3) 選擇切削速度：參考文獻(xiàn)［10］表 2.1-81 選取 v=0.35m/s(4) 確定刀具參數(shù)：參考文獻(xiàn)［10］選擇刀具 D=100mm,齒數(shù) Z=12,d=32,B=50(5) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：按機(jī)床選取： nw=75r/min實(shí)際切削速度：in/r7.410.25.1.0s ???vin025.13.852z1j ????fMlTmin/r8.61014.3510???Dvsmin/52.30175.01.??wv7s/m016.in/95.60941w????dv（6）計(jì)算切削工時(shí)查文獻(xiàn)［10］表 2.1-99 得 工序 40 粗車 φ65 圓臺(tái)的端面、外圓面和臺(tái)階面加工條件：工件材料：HT200，HB152-241，鑄件機(jī)床：CA6140刀具：端面車刀 材料：YT15，刀桿尺寸：16X25mm 2外圓車刀 材料：YT15，刀桿尺寸：16X25mm 21. 粗車端面（1） 選擇切削深度：參考文獻(xiàn)[10]1.2-33 可知 ap =2.2mm（2） 選擇進(jìn)給量：參考文獻(xiàn)［10］1.2-33 選取每齒進(jìn)給量 af=0.6mm/r（3） 選擇切削速度：參考文獻(xiàn)［10］1.2-33 取 ap=2.2mm（4） 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：按機(jī)床選取速度nw=100r/min實(shí)際切削速度（5）計(jì)算切削工時(shí)工序 50 粗車 φ120 凹槽(1)選擇切削深度：參考文獻(xiàn)[10]1.2-33 可知 ap=1.0mm (2)選擇進(jìn)給量：參考文獻(xiàn)[10]1.2-33 取 af=0.6mm/r(3)選擇切削速度：參考文獻(xiàn)[10]1.2-33 v =1.5m/s(4)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：按機(jī)床選取轉(zhuǎn)速nw=160r/min實(shí)際切削速度：min694.35.102321??FMzLTj min/r45.9816010s ????dvmin/r67.14905.10s ????dvs/63.1104.3w??dv inj?fLT8min6875.01.j ???fnLT(5)計(jì)算切削工時(shí)工序 60：粗銑 φ196 外圓面及連接面。機(jī)床：臥式銑床 X62W刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒數(shù)1YT0D?，此為粗齒銑刀。5Z?因其單邊余量：Z=2.2mm所以銑削深度 ：pa2.m?每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表 2.4～73，取 ：根據(jù)參考文f 0.15/famZ?獻(xiàn)[3]表 2.4～81，取銑削速度 .8/Vs每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表 2.4～73，取 根據(jù)參考文獻(xiàn)f f/8.[3]表 2.4～81，取銑削速度 2.47/?機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n10.601.9/min31rd????按照參考文獻(xiàn)[3]表 3.1～74，取 475?實(shí)際銑削速度 ：v.402.9/106ns???進(jìn)給量 ： fV.185701/ffaZm工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： m./47.5infV??：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表 2.4～81,取?aa6?切削工時(shí)被切削層長(zhǎng)度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 1l'8l刀具切入長(zhǎng)度 ：120.5()(~3lDa????206)2m?刀具切出長(zhǎng)度 ：取2lm走刀次數(shù)為 1機(jī)動(dòng)時(shí)間 ： jt1240.36in7.5jmlf????機(jī)動(dòng)時(shí)間 ：'1j' 682.19.j所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間 '10injjtt??9工序 70：粗銑 78*227 面。機(jī)床：臥式銑床 X62W刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒數(shù) 8，15YT0Dm?此為細(xì)齒銑刀。因其單邊余量：Z=2.2mm所以銑削深度 ：pa2.m?每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表 2.4～73，取 根據(jù)參考文獻(xiàn)f Zaf/18.0?[3]表 2.4～81，取銑削速度 .47/Vs每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表 2.4～73，取 ：根據(jù)參考文f .5/fm獻(xiàn)[3]表 2.4～81，取銑削速度 2.8/?機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n10.6053/min314rd????按照參考文獻(xiàn)[3]表 3.1～31，取 實(shí)際銑削速度 ：v.10.14/ds???進(jìn)給量 ：fV0.586/2ffaZn工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： m7/infVms被切削層長(zhǎng)度 ：由毛坯尺寸可知 ，l 14l'68l刀具切入長(zhǎng)度 ：精銑時(shí)11lD?刀具切出長(zhǎng)度 ：取2l走刀次數(shù)為 1機(jī)動(dòng)時(shí)間 ：2jt12402.34min7jmlf???機(jī)動(dòng)時(shí)間 ：j' 68.j?所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間 '20.5ijjtt??工序 80：半精銑兩個(gè) 39*234 上表面。機(jī)床：臥式銑床 X62W刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（面銑刀） ，材料： ， ，齒數(shù) 8，15YT0Dm?此為細(xì)齒銑刀。因其單邊余量：Z=2.2mm所以銑削深度 ：pa2.m?每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表 2.4～73，取 根據(jù)參考文獻(xiàn)f Zaf/18.0?[3]表 2.4～81，取銑削速度 .47/Vs每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表 2.4～73，取 ：根據(jù)參考文f .5/fm10獻(xiàn)[3]表 2.4～81，取銑削速度 2.8/Vms?機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n10.6053/in314rd????按照參考文獻(xiàn)[3]表 3.1～31，取 實(shí)際銑削速度 ：v.10.14/ds???進(jìn)給量 ：fV0.586/2ffaZnm工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： m7/infVs被切削層長(zhǎng)度 ：由毛坯尺寸可知 ，l 14l'68l刀具切入長(zhǎng)度 ：精銑時(shí)11lD?刀具切出長(zhǎng)度 ：取2l走刀次數(shù)為 1機(jī)動(dòng)時(shí)間 ：2jt12402.34min7jmlf???機(jī)動(dòng)時(shí)間 ：j' 68.j?所以該工序總機(jī)動(dòng)時(shí)間 '20.5ijjtt??工序 90 半精車 φ65 外圓面（1） 選擇切削深度：參考文獻(xiàn)[10]可知 ap=0.8mm（2） 選擇進(jìn)給量： af=0.6mm/r（3） 選擇切削速度：根據(jù)已知條件：按機(jī)床選取切削速度 v=1.5m/s（4） 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速按機(jī)床選取實(shí)際轉(zhuǎn)速n =160r/minw實(shí)際切削速度（5） 計(jì)算切削工時(shí)工序 100 精車 φ65 外圓面(1)已知切削深度：參考文獻(xiàn)[10]1.2-33 可知 ap=3.3mm(2)選擇進(jìn)給量：參考文獻(xiàn)[10]1.2-33 查得 =0.6mm/rfmin/r6.147.30s?dvs/63.109410????dv s25.4min87.6.jfnLT11min347.026.015321j ??????fnlfLT s/56.i/.0w??ndvmin/r8.34s/r5.763.101ws ????dvn in/4.761032w????ndvmin234.06.5???fnLTj(3)選擇切削速度：根據(jù)已知條件：材料 HT200，硬度 HB190～241，a p=3.3mm，=0.6mm/r，參考文獻(xiàn)[10]1.2-33 選取 v=1.333m/sfa(4)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：n =340r/min實(shí)際切削速度(5)計(jì)算切削工時(shí)：工序 120 鉆、擴(kuò) Φ35 孔加工條件：工件材料：HT200，HB190～241，鑄件加工要求：表面粗糙度 Ra1.6μm機(jī) 床：Z3040 搖臂鉆床刀 具：麻花鉆（高速鋼） 、擴(kuò)孔鉆、鉸刀1. 鉆孔 Φ33（1） 選擇進(jìn)給量：參考文獻(xiàn)[14]443 頁 9-33 取 =0.66mm/rfa（2） 選擇切削速度：參考文獻(xiàn)[14]446 頁 9-34 取 v=0.35m/s（3） 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： min/r20s/r38./35.1/10ws ???v選取機(jī)床轉(zhuǎn)速 nw=200r/min實(shí)際切削速度（4）計(jì)算切削工時(shí)2. 擴(kuò)孔至 Φ34.75（參考文獻(xiàn)同上）（1） 選擇進(jìn)給量：選取 =0.9mm/rfa（2） 選擇切削速度：選取 v=0.33m/s（3） 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：12min/r18s/r2.375.4010ws ????dvn min208.9.045321????fnlTj s/364.i/.10.0wnvs/m15.0in/93.6105w????ndv min/r514s/r69.8135.010ws ????dvn s/340.in/42.0150w???nv 選取機(jī)床轉(zhuǎn)速 nw=200r/min 實(shí)際切削速度（4）計(jì)算切削工時(shí)： 工序 130 精鉸 Φ35（1） 選擇進(jìn)給量：可知 =1.6mm/rfa（2） 選擇切削速度：取 v=0.173m/s（3） 計(jì)算機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 按機(jī)床選取實(shí)際轉(zhuǎn)速 nw=63r/min 實(shí)際切削速度工序 160 鉆 2×Φ13 孔（參考文獻(xiàn)同上）（1）選擇進(jìn)給量：取 =0.39mm/rfa（2）選擇切削速度：取 v=0.35mm/r（3）確定機(jī)床 主軸轉(zhuǎn)速： 按機(jī)床選取實(shí)際轉(zhuǎn)速 =500r/min實(shí)際切削速度工序 170 磨削兩個(gè) 132*234 上表面（1） 選擇切削深度： ap=3mm（2） 選擇進(jìn)給量：取 af=0.35mm（3） 選擇切削速度：取 v=0.25m/s（4） 確定刀具參數(shù)：選取端砂輪 D=100mm，Z=12in/r635017.01s ?????dn13（5） 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速按機(jī)床選取切削速度 =47.5r/min wn實(shí)際切削速度(6)計(jì)算切削工時(shí)min/r7.4s/r95.012.10????Dvns s/249.0170vmin1.325.21j ????fMzllT14第 3 章 專用銑床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 要采用專用機(jī)床原因與普通機(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，當(dāng)生產(chǎn)量很大時(shí)，用組合機(jī)床進(jìn)行加工更合理。3.2 工藝分析3.2.1 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、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，如車削加工有車外圓、車端面、車槽、車球面等之分；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，比如說車削，銑削，刨削。對(duì)于 VF-6/7 型空壓機(jī)減荷閥體，用車床進(jìn)行車削加工時(shí)，由于減荷閥體外形復(fù)雜，且為殼類零件，不宜裝夾在車床主軸上進(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)不到工件要求；用端銑刀進(jìn)行銑削加工時(shí)，生產(chǎn)率不僅提高了，也能滿足工件所要求的加工精度，且裝夾快速，方便。3.2.2 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。根據(jù)減荷閥體的加工要求，機(jī)床總體布局圖如圖 1-1 所示：15圖 1-2 機(jī)床總體布局圖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)零件設(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。3.2.3 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)。3.3 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)。3.3.1 確定工件余量零件材料為 HT200，硬度 190—210HB，生產(chǎn)類型為大批量，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)。163.3.2 選擇切削用量由于被加工零件的銑削寬度為 234mm,需進(jìn)行二次走刀。根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第 132～133 頁，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，每齒走刀量應(yīng)小些。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。a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：a =0.2～0.4mm/z,V=50～80m/min,取 a =0.2mm/z。f f3.3.3 運(yùn)動(dòng)參數(shù)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括主運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速范圍、進(jìn)給量范圍、進(jìn)給量數(shù)列以及空行程速度等。此次設(shè)計(jì)主要確定主運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。1.3.3.1 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 n 、最低max轉(zhuǎn)速 n 。計(jì)算公式如下：min = ， n =maxinmax10dV? iaxin10dV?17式中：n 、n —主軸最高、最低轉(zhuǎn)速(r/min)maxiV 、V —最高、最低切削速度(m/min)id 、d —最大、最小計(jì)算直徑(mm)axin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，可查出以下數(shù)據(jù)： 查表 2.2-3 取最大，最小切削速度：V =200～300m/min， 取 V =250m/minmax maxV =15～20m/min, 取 V =20m/minin in銑床的 d 、d 可取使用的刀具最大、最小直徑，即：axid =110mm, d =75mmmmin則主軸最高轉(zhuǎn)速為n = = =1061.6r/min axinax10?10257??取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列值：n =1000r/minmax最低轉(zhuǎn)速為：n = = =57.9r/miniaxin10dV?102?取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列值：n =56r/minmi1.3.3.2 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：n = n =56r/min, n = n Φ, n = n Φ , n = n Φ1mi 2mi3mi2zmi1?z查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列，取公比 Φ=1.78 (1＜Φ≤2)轉(zhuǎn)速范圍： R = = =17.8niax5610轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)： Z= +1=5.99 取 Z=6Φlog R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，故取 Z=4。即：n =56， n =100, n =180, n =315 (r/min)12343.3.4 動(dòng)力參數(shù)—主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定183.3.4.1 切削力的計(jì)算由前面已知，本次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床的最高轉(zhuǎn)速為 n =315r/min，則此時(shí)的切削4速度為：V= = =108.8m/min200m/min10n4d?014.35?由此可見，切削速度滿足要求。計(jì)算銑削工件時(shí)的切削力F =9.18×54.5a ×a ×a ×Z×dz0.1e74.f9.0p0.1?式中：a —銑削寬度，a =90mmea —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p加工余量，即 a =2.5mm。pa —每齒進(jìn)給量，a =0.2mm/rf fZ—轉(zhuǎn)數(shù)級(jí)數(shù)，取 Z=4則銑削力的大小為：F =9.18×54.5×90 ×0.2 ×2.5 ×4×110 =1213.1Nz 0.174.09.00.1?3.3.4.2 切削功率的計(jì)算根據(jù)《機(jī)械制造工藝金屬機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》第 72 頁，可得切削功率公式為：P = = =2.2KWm60Vz08.1.23?3.3.4.3 估算電動(dòng)機(jī)功率根據(jù)《機(jī)械制造工藝金屬機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》第 72 頁，有P = = =3.14KW e?m7.02式中：η—主傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床 η=0.7～0.85。3.3.4.4 選擇主電機(jī)查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 155 頁表 12-1，選 Y112-4 電機(jī)，主要參數(shù)有：額定功率 P =4KW，滿載轉(zhuǎn)速 n =1440r/min，同步轉(zhuǎn)速 n=1500r/min，級(jí)數(shù)e eP=4，質(zhì)量 m=43kg。3.4 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》第 41 頁，可知：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：19N =ssQV?60式中：N —進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率(KW)sQ —進(jìn)給抗力(N)V —進(jìn)給速度 (m/min)sη —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)所需功率之比值來估算進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率。對(duì)于銑床： N =0.2×N=0.2×4=0.8KWs查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 155 頁表 12-1，選 Y90S-4 電機(jī)，主要參數(shù)有：額定功率 P =1.1KW，滿載轉(zhuǎn)速 n =1440r/min，同步轉(zhuǎn)速 n=1500r/min，級(jí)數(shù)e eP=4，質(zhì)量 m=22kg。3.5 主軸組件中相關(guān)部件3.5.1 軸肩擋圈前支承雙列向心短圓柱滾子軸承和推力球軸承之間所用的擋圈，可查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 56 頁表 5-1，可得此次選用的擋圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)如下圖 2-12 所示：圖 2-12 軸肩擋圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)其中，D=95，d=80，H=63.5.2 擋圈兩推力球之間用的擋圈為非標(biāo)準(zhǔn)件，徑向尺寸依主軸套筒尺寸而定，軸向尺寸可初取為 6mm。3.5.3 圓螺母鎖緊靠主軸后支承一邊的推力球軸承以及鎖緊兩推力球軸承內(nèi)的套筒，分別采用兩個(gè)圓螺母，為了增加可靠性，再加一止動(dòng)螺釘。圓螺母具體的參數(shù)可查《機(jī)械設(shè)計(jì)20課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 60 頁表 5-6，結(jié)構(gòu)如下圖 2-13 所示：圖 2-13 圓螺母（GB812-88）其中，鎖緊靠主軸后支承一邊的推力球軸承用的圓螺母，D×p=M80×2，d =115，d =103，m=15，h =10.36，h =10，t =4.75，tK1maxminaxmin=4，C=1.5，C =11鎖緊兩推力球軸承內(nèi)的套筒用的圓螺母，D×p=M72×2，d =105，d =93，m=15，h =10.36，h =10，t =4.75，t =K1maxminaxmin4，C=1.5，C =113.5.4 套筒兩推力球軸承之間用的套筒，根據(jù)以上計(jì)算，可知，軸向尺寸取為 92，徑向厚度取為 2.5mm，一端加工出長(zhǎng)為 26 的外螺紋 M80×1.5，一端用一緊定螺釘鎖緊在主軸上，套筒結(jié)構(gòu)如圖 2-14 所示；緊定螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)參數(shù)可查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 43 頁表 3-17，如圖 2-15 所示；主軸上的小孔的結(jié)構(gòu)參數(shù)可查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 61 頁表 5-8，如圖 2-16 所示：其中，緊定螺釘?shù)膮?shù)有：M8×1.25，l=10，d =5.5，n=1.2 , t=2pkDC×4503°221圖 2-14 兩推力球軸承內(nèi)用套筒結(jié)構(gòu)參數(shù)軸上固定螺釘用的孔的參數(shù)有：d =6，c =5，h ≥511圖 2-15 開槽平端緊定螺釘圖 2-16 軸上固定螺釘用的孔3.5.5 前、后支承的軸承蓋為了保證軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，防止外界雜物進(jìn)入影響軸承的使用壽命，前、后軸承應(yīng)安裝上軸承蓋，并將其固定在套筒上，與主軸配合處采用間隙配合，初步設(shè)計(jì)如下22圖 2-17、2-18 所示：圖 2-17 前支承用軸承蓋其中，d=124，D=153圖 2-18 后支承用軸承蓋其中，d=64，D=153，a=5，b=553.5.6 主軸用套筒及其鎖緊部分根據(jù)前面的計(jì)算和設(shè)計(jì)，可以直接得到主軸用套筒的結(jié)構(gòu)及參數(shù)如圖 2-19 所示：套筒的鎖緊部分采用彈性套，當(dāng)調(diào)節(jié)螺栓時(shí)，彈性套就會(huì)隨之變形，從而鎖緊或松開套筒。主軸需要軸向移動(dòng)（調(diào)節(jié)）時(shí)，便松開螺栓，彈性套也隨之松開套筒，調(diào)節(jié)完主軸軸向位置后，應(yīng)擰緊螺栓以鎖緊主軸。同時(shí)，彈性套和螺栓固定在主軸組件的箱體上，彈性套的結(jié)構(gòu)及其參數(shù)如下圖 2-20 所示：鎖緊螺栓的結(jié)構(gòu)及其參數(shù)可查《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 102 頁表 6-9，取 M24 螺栓，23圖 2-19 主軸用套筒的結(jié)構(gòu)及參數(shù)結(jié)構(gòu)如下圖 2-21 所示，參數(shù)有：l=100，b=54，c=0.2，d =26.4，d =24，d =33.6，e =40，f =4，k=15amaxsinwminax，k′ =10.3，r=0.8， s=36，l =31，l =46min insg圖 2-20 彈性套結(jié)構(gòu)及參數(shù)3.5.7 主軸尾部的內(nèi)花鍵組合銑床的主軸組件和傳動(dòng)裝置采用花鍵連接，查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第 468 頁表 8-6，花鍵采用外徑定心方式，其特點(diǎn)是：定心精度高，加工方便，外花鍵的外徑可在普通機(jī)床上加工至所需的精度。內(nèi)花鍵的硬度不高時(shí)，可由拉刀保證其外徑精度。結(jié)構(gòu)如圖 2-22 所示，參數(shù)可查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第 468 頁表 8-7，有：24d=42，N=8，D=46，B=8圖 2-21 鎖緊螺栓的結(jié)構(gòu)及參數(shù)25圖 2-22 主軸尾部的內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)及參數(shù)3.6 主軸組件軸向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主軸組件的軸向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用一對(duì)圓錐齒輪并經(jīng)絲杠螺母手動(dòng)調(diào)節(jié)。它具有傳動(dòng)比小，傳動(dòng)精度高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，能自鎖等特點(diǎn)。絲杠主要承受軸向力，故采用兩推力球軸承作為絲杠的支承，螺母支承的軸和主軸套筒上的孔相配合，實(shí)現(xiàn)主軸的軸向調(diào)節(jié)。該絲杠螺母支承簡(jiǎn)圖如圖 2-23 所示：3.6.1 絲杠螺紋絲杠采用梯形螺紋，其牙根強(qiáng)度高，螺紋副對(duì)中性好，加工時(shí)可以銑和磨，工藝簡(jiǎn)單。查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第 413 頁，取螺紋直徑為 36，其余參數(shù)有：圖 2-23 絲杠螺母支承簡(jiǎn)圖P=6，d=36，d =33，d =29，l=70233.6.2 絲杠軸承的選擇絲杠的調(diào)節(jié)精度直接影響主軸軸向移動(dòng)精度，而絲杠的精度除靠梯形螺紋自身保證外，還靠支承的精度保持，故需考慮支承精度。該絲杠采用兩相同推力球軸承承受軸向力，其精度應(yīng)選用常用的 D 級(jí)精度軸承，查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第365 頁，選用推力球軸承的型號(hào)為 8209，其結(jié)構(gòu)如下圖 2-24 所示，相關(guān)參數(shù)有：