《電動(dòng)機(jī)外殼加工專(zhuān)用機(jī)床的設(shè)計(jì)論文》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《電動(dòng)機(jī)外殼加工專(zhuān)用機(jī)床的設(shè)計(jì)論文（54頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 1 概述 1 1.1 本課題研究的目的 1 1.2 本設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀 1 1.3 目前存在的主要問(wèn)題 4 2機(jī)床設(shè)計(jì)總體方案 5 2.1 機(jī)床總體方案的設(shè)計(jì)依據(jù) 5 2.2 機(jī)床設(shè)計(jì)方案的確定 6 2.2.1 擬定工藝方案的對(duì)比 6 2.2.2 設(shè)計(jì)方案的確定 7 2.3 機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)的確定 7 8溜板箱的設(shè)計(jì) 31 8.1 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 31 8.2 電機(jī)的選擇 31 參考文獻(xiàn) 42 謝 辭 44 附 錄 45 1 The Original English 45 THE KEY TECHNOLOGY OF DESIGN HOB FOR 45 HOBBING SCREW COMPRESSOR ROTORS 45 4 REFERENCES 49 2 中文翻譯 49 設(shè)計(jì)加工螺桿式壓縮機(jī)的內(nèi)擺線(xiàn)—弧輪廓 49 所用滾刀的關(guān)鍵技術(shù) 49 (1) 概述 49 (2) 存在的問(wèn)題 50 (3) 準(zhǔn)確的計(jì)算出中間曲線(xiàn)的最好方法 51  1 概述 1.1 本課題研究的目的 電動(dòng)機(jī)外殼加工專(zhuān)用機(jī)床的設(shè)計(jì)主要用于加工鋁合金材料的壓鑄件電動(dòng)機(jī)外殼的毛坯，通常是在普通機(jī)床上進(jìn)行加工，裝夾和測(cè)量麻煩，不但加工時(shí)間廠(chǎng)，效率低，而且制造誤差大，生產(chǎn)成本高，本設(shè)計(jì)的目的是使機(jī)床的結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)化，降低機(jī)床購(gòu)買(mǎi)成本，提高生產(chǎn)效率，從而降低零件的生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 1.2 本設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀 專(zhuān)用機(jī)床是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國(guó)傳統(tǒng)的主用機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制,它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類(lèi)和軸類(lèi)零件(近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額) ,完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔,加工各種螺紋、鏜孔、車(chē)端面和凸臺(tái),在孔內(nèi)鏜各種形狀槽,以及銑削平面和成形面等。專(zhuān)用機(jī)床的分類(lèi)繁多,有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床,有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式,還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合機(jī)床等;隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,一種新型的組合機(jī)床———柔性專(zhuān)用機(jī)床越來(lái)越受到人們的青睞,它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換,配以可編程序控制器( PLC) 、數(shù)字控制(NC) 等,能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的專(zhuān)用機(jī)床。 由于專(zhuān)用機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專(zhuān)用產(chǎn)品,是根據(jù)用戶(hù)特殊要求而設(shè)計(jì)的,它涉及到加工工藝、刀具、測(cè)量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國(guó)專(zhuān)用機(jī)床及專(zhuān)用機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家要相對(duì)落后,國(guó)內(nèi)所需的一些高水平專(zhuān)用機(jī)床及自動(dòng)線(xiàn)幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢(shì)必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大,并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此,市場(chǎng)要求我們不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新工藝,研制新產(chǎn)品,由過(guò)去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu),向“柔性”化方向發(fā)展,滿(mǎn)足用戶(hù)需求,真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。 現(xiàn)僅就近幾年大連組合機(jī)床研究所研制的組合機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)對(duì)目前我國(guó)組合機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)裝備技術(shù)的基本情況進(jìn)行說(shuō)明： 圖1.1 　壓縮機(jī)外支撐八工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床 (1)為某冰箱壓縮機(jī)廠(chǎng)提供的ZHS - 1283 冰箱壓縮機(jī)外支撐八工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床,見(jiàn)圖1。鏜孔精度< 9.097 mm 0.004 mm , 表面粗糙度Ra 0. 8μm ,節(jié)拍時(shí)間26 s (2 件) ,采用交流伺服滑臺(tái),HSK 接桿,主軸帶中孔冷卻液通道,全封閉防護(hù)。 (2) ZHS - XU86 凸輪軸軸承蓋加工自動(dòng)線(xiàn)是為某汽車(chē)公司研制的用于30 萬(wàn)輛轎車(chē)生產(chǎn)的高精度、高生產(chǎn)率、多品種數(shù)控自動(dòng)線(xiàn),見(jiàn)圖1.2 。該線(xiàn)采用多種先進(jìn)技術(shù):可控扭矩夾緊扳手、氣浮輸送、電液比例閥、高精度空心錐柄接桿、高密度材料鏜桿、數(shù)控精密十字滑臺(tái)、分布式控制系統(tǒng)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、故障診斷及顯示系統(tǒng)、大流量冷卻排屑和全封閉防護(hù)系統(tǒng),節(jié)拍38 s。 圖1.2 　ZHS - XU86 凸輪軸軸承蓋加工自動(dòng)線(xiàn) (3) UD80 型換刀換箱柔性加工單元,見(jiàn)圖1.3 。該單元是一種高效、高精度與高柔性的數(shù)控機(jī)床,機(jī)床有5 個(gè)坐標(biāo),交換托板尺寸為800 mm 800 mm ,刀庫(kù)容量60 ,120 ,180 任選,箱庫(kù)容量12 個(gè),能在一次裝夾下成銑、鉆、鉸、攻絲、鏜孔、鏜車(chē)等工序的單軸加工和多軸加工,適合中大批量生產(chǎn)規(guī)模的箱體零件和成組雜件的加工,也適用于中小批量多品種零件的生產(chǎn)。 圖1.3 　UD80 型換刀換箱柔性加工單元 上述專(zhuān)用機(jī)床代表了目前我國(guó)專(zhuān)用機(jī)床裝備較高的技術(shù)水平,但隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和對(duì)產(chǎn)品需求的提高,高精度、高生產(chǎn)率、柔性化、多品種、短周期、數(shù)控專(zhuān)用機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機(jī)床行業(yè)企業(yè),因此專(zhuān)用機(jī)床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組合機(jī)床加工精度、組合機(jī)床柔性、組合機(jī)床工作可靠性和組合機(jī)床技術(shù)的成套性為主攻方向。一方面,加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用,提高組合機(jī)床產(chǎn)品數(shù)控化率;另一方面,進(jìn)一步發(fā)展新型部件,尤其是多坐標(biāo)部件,使其模塊化、柔性化,適應(yīng)可調(diào)可變、多品種加工的市場(chǎng)需求。 1.3 目前存在的主要問(wèn)題 在加工通孔、止口以及兩側(cè)表面的零件時(shí)，尤其批量生產(chǎn)中，傳統(tǒng)車(chē)削加工效率方法是應(yīng)用車(chē)鏜削專(zhuān)機(jī)一次將孔和側(cè)端面加工完；翻過(guò)來(lái)二次裝夾加工另側(cè)表面。工件在實(shí)際加工中二次裝夾導(dǎo)致加工精度低，效率低下。 2機(jī)床設(shè)計(jì)總體方案 隨著社會(huì)的進(jìn)步，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種產(chǎn)品內(nèi)部及產(chǎn)品之間的競(jìng)爭(zhēng)日益加強(qiáng)，這使得產(chǎn)品的生產(chǎn)廠(chǎng)家都設(shè)法降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。在這種情況下，針對(duì)要求設(shè)計(jì)一套電動(dòng)機(jī)外殼內(nèi)孔、止口及端面加工的專(zhuān)用機(jī)床，所以本設(shè)計(jì)主要是為了通過(guò)盡量簡(jiǎn)化機(jī)床的結(jié)構(gòu)和減少機(jī)床附件來(lái)減少機(jī)床的制造成本，從而達(dá)到降低電機(jī)外殼生產(chǎn)成本的目的。 2.1 機(jī)床總體方案的設(shè)計(jì)依據(jù) 2.1.1 被加工零件工藝方案的擬定 工件材料為鑄鋁合金，牌號(hào)為ZL102，硬度為HBS50，加工部位是：內(nèi)孔表面1、止口表面2、3，以及外殼表面4、5。工件覺(jué)得簡(jiǎn)易零件圖如圖2.1所示。其具體加工要求如下 ： (1) 需要加工的5個(gè)表面均不在同一個(gè)加工平面，而設(shè)計(jì)要求在一次裝夾的 情況下完成工件的加工過(guò)程，因此，需要采用多工位刀具加工，使左端面和止口以及內(nèi)孔通過(guò)一次走刀過(guò)程完成加工，然后再使右邊的止口和端面同時(shí)完成加工。 (2) 被加工表面的粗糙度均為Ra3.2。 (3) 被加工表面的尺寸及位置精度為： 1） 兩端面4、5的最小距離為mm； 2） 兩止口2、3的最小尺寸要求為mm； 3） 內(nèi)孔1的尺寸要求為mm；其內(nèi)表面相對(duì)于兩止口軸線(xiàn)的圓跳度為0.075mm。 (4) 小批量生產(chǎn)。 圖2.1 加工零件簡(jiǎn)易圖 2.2 機(jī)床設(shè)計(jì)方案的確定 2.2.1 擬定工藝方案的對(duì)比 在開(kāi)始本設(shè)計(jì)之前擬定了三套設(shè)計(jì)方案，其具體內(nèi)容如下： （1）在加工通孔、止口以及兩側(cè)表面的零件時(shí)，尤其批量生產(chǎn)中，傳統(tǒng)車(chē)削加工效率方法是應(yīng)用車(chē)鏜削專(zhuān)機(jī)一次將孔和側(cè)端面加工完；翻過(guò)來(lái)二次裝夾加工另側(cè)表面。工件在實(shí)際加工中二次裝夾導(dǎo)致加工精度低，效率低下。 （2）采用雙動(dòng)力頭車(chē)床，通過(guò)兩床頭機(jī)座的軸向進(jìn)給來(lái)完成切削進(jìn)給，這樣使得機(jī)床必須具備兩個(gè)能在導(dǎo)軌上實(shí)現(xiàn)軸向運(yùn)動(dòng)的主軸箱，一方面，這樣的結(jié)構(gòu)為保證電機(jī)外殼止口的同軸度要求，將會(huì)對(duì)導(dǎo)軌的平行度直線(xiàn)度等形位誤差提出更高的要求；另一方面，還要給兩個(gè)主軸箱提供軸向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是加工效率高，缺點(diǎn)是采用雙動(dòng)力頭，使加工精度難以得到保證，且采用雙動(dòng)力頭使得機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)費(fèi)用高。 （3）采用參照6140車(chē)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造而成的簡(jiǎn)易車(chē)床進(jìn)行加工，整個(gè)加工過(guò)程都是由裝夾工件的拖把的進(jìn)給來(lái)完成，機(jī)床的切削主軸分為前鏜頭和后鏜頭兩部分組成，兩鏜頭以及鏜桿上的鏜刀都需要比較高的安裝精度，直接通過(guò)安裝精度來(lái)保證零件的加工精度。其加工過(guò)程為：首先工件向左進(jìn)給，通過(guò)前鏜頭上的內(nèi)孔鏜刀、止口鏜刀和端面鏜刀來(lái)完成內(nèi)孔、左止口和左端面的加工，加工完成后停機(jī)，在前后鏜頭之間加上傳動(dòng)桿使動(dòng)力傳遞給后鏜頭，然后使工件向右進(jìn)給來(lái)完成右端止口和右端面的加工。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是使機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡(jiǎn)化，降低了制造費(fèi)用，保證了較高的加工效率，不足之處是機(jī)床在安裝時(shí)對(duì)安裝的技術(shù)要求較高。 2.2.2 設(shè)計(jì)方案的確定 由上述方案各優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)照，綜合本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求：1、為降低零件的加工成本，應(yīng)使機(jī)床的制造成本盡可能低；2、為提高生產(chǎn)效益，應(yīng)使零件的生產(chǎn)效率盡可能的提高；3、為適應(yīng)一系列零的加工要求，應(yīng)使機(jī)床各部分能做適量的調(diào)整。綜合各方面的設(shè)計(jì)要求，最后確定采用第三套方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2.3 機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)的確定 2.3.1 主軸轉(zhuǎn)速的確定 本設(shè)計(jì)為專(zhuān)用機(jī)床的設(shè)計(jì)，為了適應(yīng)同一系列尺寸產(chǎn)品的加工和工藝上的靈活，針對(duì)零件的加工要求，采用了主軸兩級(jí)變速。 本專(zhuān)用機(jī)床是用來(lái)加工材料為鑄鋁合金的電機(jī)外殼，根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》查得滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求加工精度的切削速度為200~400m/min，此設(shè)計(jì)選擇的切削速度為300m/min。 根據(jù)公式： 由于該專(zhuān)用機(jī)床需加工同一系列的電機(jī)外殼，所以需要幾個(gè)轉(zhuǎn)速來(lái)完成表面的加工。 由于轉(zhuǎn)速對(duì)零件加工精度的影響并不是很大，所以我采用平均速度來(lái)設(shè)計(jì)此專(zhuān)用機(jī)床： 取整數(shù)，則; ; ; 取整數(shù)，則。 2.3.2 進(jìn)給量的確定 專(zhuān)用機(jī)床的切削進(jìn)給量是由所加工材料的性能和加工精度所決定的，根據(jù)《切削用量手冊(cè)》查得加工鑄鋁類(lèi)零件的進(jìn)給量為0.15—0.30mm/r,本設(shè)計(jì)中取進(jìn)給量為0.20mm/r。 2.3.3 主運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定 (1) 切削力的計(jì)算: 車(chē)削過(guò)程中主切削力的計(jì)算公式為： 式中：——切削力的切向分力（主切削力）KgN； ——切削條件系數(shù); ——背吃刀量mm； ——背吃刀量指數(shù)； ——切削進(jìn)給量mm/r； ——進(jìn)給量指數(shù)； ——切削速度m/min； ——總修正系數(shù)。 (2) 切削功率的計(jì)算: 切削功率的計(jì)算公式為： 由《切削用量手冊(cè)》查得利用高速鋼刀具對(duì)鑄鋁合金零件進(jìn)行鏜孔加工時(shí)，其式中各參數(shù)分別取值為：=390，=1.0，=0.75，=1.0。 根據(jù)加工要求取背吃刀量為1mm，將數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得：主切削力=107.8N，切削功率=0.54KW。 (3) 主傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率: 由主傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖（圖2.1）可知：主傳動(dòng)系統(tǒng)包括兩級(jí)齒輪傳動(dòng)和一級(jí)帶輪傳動(dòng)以及三對(duì)滾動(dòng)軸承，設(shè)、、分別為齒輪傳動(dòng)、滾動(dòng)軸承、帶輪傳動(dòng)的效率。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》查得=0.98、=0.98、=0.95，則主傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)效率為： (4) 電動(dòng)機(jī)的選擇: 由于在切削過(guò)程中存在三把刀同時(shí)工作進(jìn)給的情況，以及考慮切削過(guò)程中的不穩(wěn)定因素，需要對(duì)電機(jī)的功率加上一安全系數(shù)，取安全系數(shù)S=1.5，計(jì)算得總功率為： 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》，根據(jù)Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)（IP44）（摘自JB/T9616—1999），取電動(dòng)機(jī)的額定功率為4KW；選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112M—4；其主要參數(shù)為；滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速為1440r/min。 3 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)的組成及要求 實(shí)現(xiàn)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，稱(chēng)為機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)，它和機(jī)床的傳動(dòng)方案和總體布局有關(guān)，對(duì)機(jī)床的使用性能、結(jié)構(gòu)都有明顯的影響。 圖3.1是機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的條件下，本設(shè)計(jì)從節(jié)省成本的角度考慮，使主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)盡量的簡(jiǎn)化，從而得到如圖所示的傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。為滿(mǎn)足工作性能要求，主傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)包括如下幾個(gè)組成部分： 圖3.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 (1) 固定傳動(dòng)比結(jié)構(gòu) 在電動(dòng)機(jī)和第I軸之間采用V帶連接；在第I軸和第二軸之間采用齒輪傳動(dòng)，并且通過(guò)這對(duì)齒輪實(shí)現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)向的改變。 (2) 變速機(jī)構(gòu) 根據(jù)本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求，該機(jī)床主軸只需要有兩種不同的轉(zhuǎn)速，故本設(shè)計(jì)只需要通過(guò)第II軸上的一對(duì)滑移齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)變速即可。 (3) 主軸部件 該機(jī)床的主軸部件包括主軸、主軸支撐和安裝在主軸上的傳動(dòng)件例如齒輪和鍵等零件。 (4) 開(kāi)停裝置 機(jī)床主運(yùn)動(dòng)需要經(jīng)常啟動(dòng)和停止，大多數(shù)采用離合器的方式，有時(shí)用開(kāi)停電動(dòng)機(jī)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 (5) 操作機(jī)構(gòu) 機(jī)床的起停、變速都需要通過(guò)相應(yīng)的操縱機(jī)構(gòu)，才能達(dá)到應(yīng)有的功能。方便實(shí)用的操作裝置可以提高生產(chǎn)效率，減少工人的工作量。 (6) 潤(rùn)滑與密封裝置 為保證上述各種傳動(dòng)元件和機(jī)構(gòu)的正常工作，應(yīng)設(shè)有良好的潤(rùn)滑與密封裝置，防止出現(xiàn)三漏現(xiàn)象。 (7) 箱體 各機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)件的支撐均裝入箱體中，并保證它們相互位置的準(zhǔn)確性。 在設(shè)計(jì)機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，必須滿(mǎn)足以下基本要求： 1) 機(jī)床的主軸應(yīng)有足夠的轉(zhuǎn)速范圍和變速級(jí)數(shù)； 2) 機(jī)床的動(dòng)力源和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都需要保證傳遞足夠功率和扭矩，并且要求傳動(dòng)效率較高； 3) 機(jī)床的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，特別是主軸都需保證足夠的精度、剛度、抗振性能，并且要求溫升較低和熱變形較?。? 4) 機(jī)床的操作和控制需要靈活、輕便和安全可靠，機(jī)床的調(diào)整維修要求簡(jiǎn)單方便，機(jī)床噪音小，以保證工人生產(chǎn)的正常條件； 5) 機(jī)床的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單、緊湊、制造方便、成本低； 6) 機(jī)床的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)率方面的要求，應(yīng)該合理的滿(mǎn)足。 3.2 主傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 3.2.1 傳動(dòng)比的分配 主軸的兩級(jí)轉(zhuǎn)速分別為500r/min和850r/min，而電動(dòng)機(jī)的滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速為1440r/min，由于輸入輸出轉(zhuǎn)速比較小，因此主軸的變速采用一級(jí)滑移齒輪變速，而另一級(jí)齒輪則作為換向齒輪等速傳動(dòng)，而且?guī)л唫鲃?dòng)同樣采用等速傳動(dòng)。 則滑移齒輪兩部分的傳動(dòng)比分別為： 3.2.2 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 在同樣的張緊力下，V帶傳動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦力大于平帶傳動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦力，且摩擦力大，帶傳動(dòng)所傳遞的功率就大，故V帶傳遞的功率比平帶大得多，或者說(shuō)，在同樣的功率下，V帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊。同時(shí)V帶傳動(dòng)具有較大的摩擦因數(shù)，可以減小彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象發(fā)生的機(jī)率。 V帶型號(hào)的選擇是根據(jù)電動(dòng)機(jī)的輸入輸出轉(zhuǎn)速和傳遞功率等方面因素并參考普通V帶選型圖選擇普通V帶的帶型為A型，傳動(dòng)基準(zhǔn)長(zhǎng)度取為1800mm。為保證帶的穩(wěn)定性，根據(jù)單根V帶的基本額定功率和所需傳遞的總功率確定V帶的根數(shù)為Z=3根。 3.2.3 齒輪齒數(shù)的確定 在確定傳動(dòng)系統(tǒng)中各傳動(dòng)副的齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)注意下列幾點(diǎn)： (1) 齒輪的齒數(shù)和不能太大，以免齒輪尺寸過(guò)大而引起機(jī)床結(jié)構(gòu)增大。一般推薦齒數(shù)和≤100—120，常用在100之內(nèi)； (2) 同一變速組中的幾對(duì)齒輪，其中心距必須保證相等； (3) 最小的齒輪齒數(shù)Zmin應(yīng)保證不產(chǎn)生根切。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，最小Zmin≥17; (4) 應(yīng)保證最小齒輪裝到軸上或套筒上具有足夠的強(qiáng)度。 為使選用的齒輪標(biāo)準(zhǔn)化，在計(jì)算齒數(shù)的過(guò)程中對(duì)傳動(dòng)比進(jìn)行了修正，其修正后的傳動(dòng)比為：；同時(shí)因?yàn)閭€(gè)齒輪副的速度變化不大，受力情況相差不大，故允許采用同一模數(shù)，且各對(duì)齒輪的齒數(shù)和也也相等。 選擇兩齒輪副的齒數(shù)和=100，則兩對(duì)齒輪副的齒數(shù)分別為： 修正后主軸得到的實(shí)際轉(zhuǎn)速為: 3.3 主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.3.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)的布局及變速機(jī)構(gòu)類(lèi)型 (1) 布局 主傳動(dòng)系統(tǒng)的布局形式取決于機(jī)床的用途、類(lèi)型和尺寸等因素。布局的形式大致有兩種：一是集中傳動(dòng)式布局，變速系統(tǒng)的全部變速機(jī)構(gòu)和主軸部件都安放在同一變速箱內(nèi)；另一種是分離傳動(dòng)式布局，主要變速機(jī)構(gòu)和主軸部件分別裝在變速箱和主軸箱兩個(gè)箱體內(nèi)，中間用皮帶、鏈條或其他方式傳動(dòng)。 本設(shè)計(jì)中，由于滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，所以采用的是集中傳動(dòng)式布局。這種布局的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，主軸和全部傳動(dòng)元件都安裝在一個(gè)箱體內(nèi)，便于集中操縱；箱體數(shù)目少，便于調(diào)整維修。但是變速機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)中的振動(dòng)和發(fā)熱會(huì)直接影響主軸的工作精度。 (2) 變速機(jī)構(gòu)的類(lèi)型 變速機(jī)構(gòu)的類(lèi)型選擇，主要取決于機(jī)床的性能和使用條件。 常用有級(jí)變速機(jī)構(gòu)有： 1) 交換齒輪變速機(jī)構(gòu) 常用的交換齒輪變速方式,多半是更換中心距離不變的兩軸之間一對(duì)齒輪，多用于不經(jīng)常變速的專(zhuān)用機(jī)床、自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床以及齒輪加工機(jī)床等。這種變速機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊。 2) 滑移齒輪變速機(jī)構(gòu) 這種變速方式廣泛應(yīng)用于一般通用機(jī)床中，其優(yōu)點(diǎn)是變速范圍較大，變速級(jí)數(shù)也較多，不論速度高低，所傳遞的功率和扭矩多較大，而變速機(jī)構(gòu)的徑向尺寸較小，不工作的齒輪不嚙合，所以空載功率消耗小，變速方便、省時(shí)。其缺點(diǎn)是變速箱的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，軸向尺寸較大，不能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速。為使滑移齒輪進(jìn)入嚙合，必須用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)性不如斜齒輪傳動(dòng)。 3) 皮帶塔輪變速機(jī)構(gòu) 多半是用于中心距不變的兩軸之間，以皮帶聯(lián)接兩個(gè)可以反向安裝的塔輪所組成，在磨床上使用較多，臺(tái)式鉆床也常用這種機(jī)構(gòu)。 4) 離合器變速機(jī)構(gòu) 離合器可以是牙嵌式、齒輪式和摩擦式離合器。 在本設(shè)計(jì)中，機(jī)床主軸只需要兩種輸出轉(zhuǎn)速，因此，在變速機(jī)構(gòu)中采用滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)，從而使主軸箱的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，操作方便。主軸箱的結(jié)構(gòu)模型如圖3.2所示。 圖3.2主軸箱結(jié)構(gòu)的三維模型 3.3.2 主傳動(dòng)系統(tǒng)中開(kāi)停裝置的設(shè)計(jì) 開(kāi)停裝置用以控制主要執(zhí)行件（如主軸）的啟動(dòng)和停止。其基本要求是方便省力，操作安全可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并能傳遞足夠的扭矩。 對(duì)功率較小，不經(jīng)常啟動(dòng)和停止的機(jī)床，為了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單那，可直接使用電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床的啟動(dòng)和停止。當(dāng)電動(dòng)機(jī)功率較大時(shí)，由于啟動(dòng)電流很大，電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重，同時(shí)由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，傳動(dòng)件不易迅速停止，這時(shí)可在傳動(dòng)鏈中設(shè)置離合器來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的啟停，且離合器可以在電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)主運(yùn)動(dòng)的啟動(dòng)或停止，從而減少電動(dòng)機(jī)的開(kāi)停次數(shù)。 在本設(shè)計(jì)中采用的是電動(dòng)機(jī)和離合器相結(jié)合的開(kāi)停裝置。電動(dòng)機(jī)開(kāi)停主要用于每個(gè)工段之間人員休息和機(jī)器修整時(shí)切斷主電源；離合器開(kāi)停裝置主要用于兩種主軸轉(zhuǎn)速之間的切換，同時(shí)本設(shè)計(jì)中采用電磁離合器。 電磁離合器是里喲激磁線(xiàn)圈電流產(chǎn)生的電磁力來(lái)操縱接合元件，使離合器接合或脫開(kāi)，其特點(diǎn)為：1）起動(dòng)力矩大，動(dòng)作反應(yīng)快，離合迅速； 2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維修方便，使用壽命長(zhǎng)； 3）可實(shí)現(xiàn)集中控制和遠(yuǎn)距離操縱，控制簡(jiǎn)單，功率小。 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第3卷，選擇離合器的型號(hào)為：DLM10(EKE)系列有滑環(huán)濕式多片電磁離合器，規(guī)格為6A/6AG的離合器。 3.3.3 軸承的選擇和組合設(shè)計(jì) 軸承的選定是在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本確定之后進(jìn)行的。因此，軸承類(lèi)型的初步選擇是根據(jù)軸頸尺寸和安裝空間確定的。一般來(lái)說(shuō)，軸頸尺寸較小時(shí)，選用各種球軸承；軸頸尺寸較大時(shí)，選用各種滾子軸承。然后在根據(jù)設(shè)計(jì)所要求的軸承的承載能力、速度特性、運(yùn)轉(zhuǎn)精度等方面的因素最終確定軸承的具體型號(hào)。 傳動(dòng)系統(tǒng)的軸I和軸II主要承受的是軸自身的重力、外力作用下的彎曲應(yīng)力和不平衡作用力等徑向作用力，而且軸I和軸II不需要很精確的軸向定位，工作溫度也不高，在這種工作條件下，軸的最賤支撐是采用雙支點(diǎn)的單向固定支承。 根據(jù)軸的強(qiáng)度估算，兩軸的軸頸處直徑取為50mm和70mm，所以?xún)啥诉x用的軸承分別為30305和30210的圓錐滾子軸承。為滿(mǎn)足低噪聲要求，除保證內(nèi)外圈具有較高的形狀精度和尺寸精度外，還應(yīng)選擇合適的游隙組值，以使軸承在工作中接近零游隙狀態(tài)。 傳動(dòng)系統(tǒng)的軸Ⅲ是機(jī)床的主軸，承受的主要是載荷除自身的重力、彎曲應(yīng)力和不平衡作用力外，還有來(lái)自切削運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的軸向力。在加工零件時(shí)，零件對(duì)軸向的加工尺寸的加工要求不是很高，故同樣還是采用雙支點(diǎn)的單向固定支承。 根據(jù)主軸的剛度和刀具安裝尺寸等設(shè)計(jì)要求的要求，取軸的軸頸70mm，另一端為85mm，為承受軸向進(jìn)給切削力的作用，兩端軸承型號(hào)選為32214和32217的圓錐滾子軸承。 3.3.4 潤(rùn)滑系統(tǒng) 潤(rùn)滑的基本作用是：降低摩擦阻力，提高機(jī)床傳動(dòng)效率；減小磨損，使機(jī)床保持原有的工作精度；帶走熱量，冷卻摩擦表面保持正常的工作溫度；防止生銹等。潤(rùn)滑時(shí)保證機(jī)床正常工作不可缺少的條件。 3.3.4.1 潤(rùn)滑劑的選擇 機(jī)床上常用的潤(rùn)滑劑有兩種：潤(rùn)滑脂和潤(rùn)滑油。 常用的潤(rùn)滑脂有鈣基潤(rùn)滑脂和鈉基潤(rùn)滑脂兩種。在機(jī)床上主要應(yīng)用鈣基潤(rùn)滑脂，其特點(diǎn)是粘度較大，有耐水的性能，不易流失，密封簡(jiǎn)單，而且不必經(jīng)常加換潤(rùn)滑脂，使用方便；但是其流動(dòng)性差，導(dǎo)熱系數(shù)小，不能做循環(huán)潤(rùn)滑劑，摩擦阻力大，機(jī)械效率低。所以潤(rùn)滑脂主要用于中、低速傳動(dòng)件，外露的齒輪及不易密封的立式主軸等。 潤(rùn)滑油與潤(rùn)滑脂相比，潤(rùn)滑油的粘度小，摩擦系數(shù)低，冷卻效果好，適用于高速傳動(dòng)的摩擦表面和集中自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)中。潤(rùn)滑油多用于機(jī)床部件和零件的相對(duì)速度較快的條件下，不同的速度和所承受的壓力可以選擇不同粘度的潤(rùn)滑油。 3.3.4.2 潤(rùn)滑方式的選擇 常用的潤(rùn)滑方式有：（1）飛濺潤(rùn)滑；（2）循環(huán)潤(rùn)滑；（3）滴油潤(rùn)滑；（4）油霧潤(rùn)滑；（5）噴射（注射）潤(rùn)滑。 普通機(jī)床上廣泛采用的潤(rùn)滑方式是飛濺潤(rùn)滑。飛濺潤(rùn)滑是在箱體底部裝有潤(rùn)滑油，利用最低位置的傳動(dòng)軸上的齒輪或?yàn)R油盤(pán)浸入油內(nèi)一定深度，當(dāng)機(jī)床工作時(shí)，旋轉(zhuǎn)的齒輪或?yàn)R油盤(pán)將潤(rùn)滑油向各方向?yàn)R出，直接落到潤(rùn)滑件的表面上或落到特制的油盤(pán)或油槽中，油液沿著油管或油槽流至需要潤(rùn)滑的表面上。當(dāng)濺油齒輪或?yàn)R油圓盤(pán)的圓周速度適宜時(shí)，還能形成油霧，油霧中的細(xì)小油珠會(huì)落到各摩擦面的間隙中進(jìn)行潤(rùn)滑。 4 主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)校核計(jì)算 4.1 危險(xiǎn)軸截面的校核計(jì)算 4.1.1 危險(xiǎn)截面所在軸的確定 （1）各軸轉(zhuǎn)速n(r/min) 由電動(dòng)機(jī)型號(hào)可以確定電動(dòng)機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)速為1440r/min，同時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中已經(jīng)確定主傳動(dòng)系統(tǒng)中的帶輪傳動(dòng)和第一級(jí)齒輪傳動(dòng)均為等速傳動(dòng)，則軸Ⅰ和軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速均為1440r/min。而在第二級(jí)齒輪傳動(dòng)中具有兩個(gè)的齒輪變速擋位，在主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中均已求得，最后得出各級(jí)轉(zhuǎn)速如下： （2）各軸功率P(KW) 電動(dòng)機(jī)的輸入功率為P=4KW，設(shè)、、分別為齒輪傳動(dòng)、滾動(dòng)軸承、帶輪傳動(dòng)的效率。根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)效率的概略值取得=0.98、=0.98、=0.95，則根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對(duì)各軸功率的計(jì)算如下： （3）各軸轉(zhuǎn)矩 根據(jù)轉(zhuǎn)矩和功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，對(duì)各軸的轉(zhuǎn)矩計(jì)算如下： 各軸的軸徑和動(dòng)力參數(shù)如下表4.1。 表4.1 軸徑和運(yùn)動(dòng)參數(shù) 軸號(hào) 轉(zhuǎn)速n r/min 最小軸徑 mm 功率P kw 轉(zhuǎn)矩T Nm Ⅰ 1440 20 3.80 25.20 Ⅱ 1440 20 3.65 24.21 Ⅲ 510 70 3.51 65.73 857 39.11 由上述表中的幾組數(shù)據(jù)大致確定主傳動(dòng)系統(tǒng)的危險(xiǎn)軸截面存在于軸Ⅲ上，下面以軸Ⅲ為模型校核軸的剛度。 4.1.2危險(xiǎn)面所在軸的校核 （1）受力分析 軸Ⅲ（主軸）和鏜桿組合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及相關(guān)尺寸如下圖所示： 圖4.1主軸結(jié)構(gòu)尺寸圖 齒輪在有較大的傳動(dòng)比時(shí)，齒輪所承受的轉(zhuǎn)矩則會(huì)相應(yīng)的增大，即齒輪對(duì)軸有較大的力的作用，則由表4.1可知，軸Ⅲ所傳遞的功率和轉(zhuǎn)矩分別為P=3.51kw，T=65.37Nm，該齒輪的分度圓直徑為144mm。 此時(shí)齒輪受到的圓周力為： 齒輪的徑向力為： 鏜桿端部所受到的切削力由前面第三部分功率計(jì)算時(shí)可知主切削力=107.8N，徑向切削力為。 圖4.2 主軸及鏜桿結(jié)構(gòu)受力圖 （2）求支反力 水平方向受力分析如圖4.3所示。 由得 解得 由得 圖4.3 主軸及鏜桿結(jié)構(gòu)水平平面受力圖 垂直面內(nèi)的受力分析如圖4.4所示。 由得 解得 由得 圖4.4 主軸及鏜桿結(jié)構(gòu)垂直面受力圖 根據(jù)軸的受力情況作水平面和垂直面中的彎矩M圖，如圖4.5所示。 圖4.5 主軸及鏜桿結(jié)構(gòu)水平和垂直面彎矩圖 （3）軸Ⅲ上危險(xiǎn)截面的判斷與校核 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算出的截面C處的、、的值列于下表： 表4.2 截面C處的相關(guān)參數(shù)值 載荷 水平面x 垂直面y 支反力 彎矩 總彎矩 扭矩T 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度： 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取，軸的計(jì)算力： 由以選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得。 因此，故安全。 5 主軸部件 5.1 對(duì)主軸部件的基本要求 5.1.1 旋轉(zhuǎn)精度 主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度是指機(jī)床在裝配后，在主軸前端等部位的徑向跳動(dòng)、端面跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)的大小。 主軸的旋轉(zhuǎn)精度直接受軸承精度和間隙的影響，同時(shí)也和其他零件（箱體、主軸本身等）的精度有關(guān)。而軸承的精度包括：滾道的徑向跳動(dòng)，軸承內(nèi)孔決定主軸軸承徑的幾何軸心位置；各滾動(dòng)體直徑不一致和形狀誤差，將會(huì)引起主軸旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的徑向跳動(dòng)，使加工表面產(chǎn)生形狀誤差；滾道的端面跳動(dòng)將引起主軸的軸向竄動(dòng)；軸承滾道與滾動(dòng)體間的間隙，使主軸在受到變化的外力時(shí)產(chǎn)生位移，從而使主軸的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)作復(fù)雜的周期運(yùn)動(dòng)，間隙越小，則旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)變動(dòng)越小。 5.1.2 剛度 主軸部件的剛度是指在外加載荷下抵抗變形的能力。影響主軸部件剛度的因素較多，有主軸的結(jié)構(gòu)尺寸、軸承類(lèi)型和配置方式、軸承間隙的大小、傳動(dòng)件的布置方式、主軸部件的制造和裝配質(zhì)量等，如果主軸部件的剛度不足，將使主軸產(chǎn)生較大的彈性變形，容易引起振動(dòng)。這樣不僅會(huì)降低加工精度，增加表面粗糙度，也會(huì)使齒輪等傳動(dòng)件和軸承等因不能均勻受力而惡化工作條件。 5.1.3 抗振性 主軸部件的抗振性是指機(jī)床進(jìn)行切削時(shí)，其抵抗振動(dòng)、保持平穩(wěn)工作能力。 抗振性包括兩個(gè)方面：抵抗強(qiáng)迫振動(dòng)的能力和抵抗自激振動(dòng)的能力。 主軸部件的振動(dòng)會(huì)影響工件的表面質(zhì)量、刀具耐用度和主軸軸承的壽命，還會(huì)發(fā)生噪聲。影響主軸部件振動(dòng)的主要因素是主軸部件的阻尼、剛度和固有頻率。因此，提高抗振性必須提高主軸部件的靜剛度，采用較大阻尼比的前軸承，必須時(shí)安裝阻尼器。并且希望在主軸有盡可能高的固有頻率，使它大于激振力。 提高主軸組件抗振性應(yīng)采取的措施主要有：減少產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)的能源，對(duì)高速旋轉(zhuǎn)高速旋轉(zhuǎn)的零件要作靜、動(dòng)平衡，選用傳動(dòng)平穩(wěn)、抗振性好的傳動(dòng)件，提高齒輪、軸承和主軸等的制造精度，以免在傳動(dòng)中產(chǎn)生周期性沖擊，應(yīng)用消振裝置，考慮主軸系統(tǒng)的固有頻率，避免共振，應(yīng)使主軸的臨界轉(zhuǎn)速比實(shí)際應(yīng)用的主軸轉(zhuǎn)速高出或低于25～30%，增加主軸箱體剛度（加大壁厚或設(shè)置加強(qiáng)筋）等。 5.2 主軸部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主軸部件的結(jié)構(gòu)模型如圖5.1所示： 圖5.1 主軸組合三維圖 從上圖可以看出，主軸的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，主要由兩個(gè)圓錐滾子軸承、兩個(gè)齒輪、軸套、圓螺母以及主軸鏜桿組成。主軸上變速用的兩個(gè)齒輪布置在主軸的后部，可以補(bǔ)償主軸鏜桿的懸臂結(jié)構(gòu)引起的撓度變形。 6 加工裝置的設(shè)計(jì) 6.1加工裝置的組成 加工裝置的外型如下： 圖6.1加工裝置的三維造型 電機(jī)外殼加工裝置分為三個(gè)部分，如下圖所示： 圖6.2 加工裝置 1—后鏜桿 2—傳動(dòng)桿 3—前鏜桿 6.1.1 前鏜頭 前鏜頭通過(guò)螺釘安裝在車(chē)床主軸上，并且將用來(lái)車(chē)削殼體左端面的鏜刀通過(guò)螺釘鎖在其上。 6.1.2 鏜桿 鏜桿安裝在之后的莫式錐孔內(nèi)并于前鏜頭一起組成了上圖的前鏜桿，并用拉桿拉緊。在鏜桿上安裝有四把刀，前面兩把分別是粗鏜刀和半精鏜刀，第三把是用來(lái)車(chē)削端面的，第四把(即安裝在前鏜頭的)是用來(lái)車(chē)削止口的。一、二兩把刀其軸向位置由鏜刀本身尺寸保證，徑向位置由鏜床對(duì)刀工具保證；三、四刀的徑向位置由鏜床對(duì)刀工具確定。在鏜桿階梯軸打一彎形槽，且通過(guò)傳動(dòng)桿把其旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)傳給后鏜桿。 6.1.3 傳動(dòng)桿 當(dāng)用后鏜頭鏜削外殼右端各面時(shí)，把傳動(dòng)桿放入前鏜桿于后鏜桿之間，卡在彎槽內(nèi)，把前鏜桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)傳動(dòng)桿傳給后鏜桿。當(dāng)工件加工完畢，工件移向前鏜桿方向，取出傳動(dòng)桿，再把工件移向原傳動(dòng)桿處（傳動(dòng)桿長(zhǎng)度比工件約長(zhǎng)5mm），可以非常方便地進(jìn)行工件的裝卸。 6.1.4 后鏜桿 為保證加工精度，把后鏜桿和尾座里的軸做成整體，裝在一對(duì)正向布置的圓錐滾子軸承內(nèi)，并用端蓋密封。后鏜桿上安裝兩把鏜刀，分別用來(lái)加工外殼右端的止口和右端面。安裝后鏜桿時(shí)，注意保證后鏜桿軸線(xiàn)于前鏜桿軸線(xiàn)的同軸度不大于0.015。 6.1.5 尾座 尾座中裝有一對(duì)正向安裝的圓錐滾子軸承，并把軸承裝在尾座的孔中。 6.2 對(duì)刀工具 圖6.3 對(duì)刀工具 1.螺釘　2.支架　3.鏜桿　4.螺釘　5.刀頭　6.V形架　7.深度千分尺 如上圖所示的鏜床對(duì)刀工具，可使鏜頭方便而精確地定位。使用方法是：將V形架6放在鏜桿3上，使用使用螺釘1將支架2、V形架6固定在鏜桿上，鏜刀頭5的尺寸路超過(guò)所需尺寸，然后用深度千分尺7和刀頭5，迫使刀尖縮至所需要的尺寸位置，用螺釘4鎖緊。 7 夾具的設(shè)計(jì) 夾具的具體結(jié)構(gòu)依據(jù)不同的電機(jī)外殼結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)是針對(duì)臥式機(jī)座而設(shè)計(jì)的夾具。其外形如下圖所示： 圖7.1夾具三維圖 7.1 組合定位及定位誤差的分析與計(jì)算 工件在裝夾的過(guò)程中采用一面兩孔組合定位，即一個(gè)大平面及與該平面相垂直的兩個(gè)圓孔組合定位，夾具上與之相適應(yīng)的定位元件是一面兩銷(xiāo)。工件采用一面兩孔定位能使工件在各道工序上的定位基準(zhǔn)統(tǒng)一，可以減少基準(zhǔn)不重合引起的定位誤差，使各工序所使用的夾具定位部分的結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，有利于自動(dòng)化生產(chǎn)。 如圖7.2（a）所示，當(dāng)工件采用一面兩銷(xiāo)定位時(shí)，由于兩孔、兩銷(xiāo)的直徑、中心距都存在制造誤差，極易出現(xiàn)因過(guò)定位而引起定位銷(xiāo)不能裝入工件孔。為解決這一問(wèn)題，一般有兩種方法：一是減少定位銷(xiāo)2的直徑[圖7.2（b）]；另一種方法是將定位銷(xiāo)2做成菱形銷(xiāo)[圖7.2（d）]。 （1）工件以一面兩孔定位時(shí)的誤差分析 設(shè)、為工件圓孔1、2定位直徑的最小值，、為工件圓孔1、2的定位直徑的最大值；、為夾具圓柱銷(xiāo)1、2定位直徑的最大值，、為夾具圓柱銷(xiāo)1、2定位直徑的最小值；為定位副1之間的最小間隙， 為定位副2之間的最小間隙，為兩孔同時(shí)定位時(shí)，在極限情況下定位孔2和定位銷(xiāo)2之間的最小間隙。為工件兩定位孔之間的中心距尺寸和偏差，為夾具兩定位銷(xiāo)之間的中心距尺寸和偏差。 （a） （d） （b） （e） （c） （f） 圖7.2工件用一面兩銷(xiāo)定位的誤差分析圖 一面兩銷(xiāo)定位的基準(zhǔn)位移誤差，是由定位孔1和定位銷(xiāo)1之間的配合間隙決定的，在工件圖示平面內(nèi)的任何方向上的基準(zhǔn)位移誤差： 轉(zhuǎn)角誤差為，對(duì)于上述圖7.2（a）、（b）兩種方法，轉(zhuǎn)角誤差各不相同： ① 對(duì)于方法一 由于減小了，從而增大了轉(zhuǎn)角誤差：如圖3.3（c） ② 對(duì)于方法二 為保證一批工件都能裝入定位銷(xiāo)，不是通過(guò)減小定位銷(xiāo)2的直徑，而是通過(guò)將定位銷(xiāo)2削邊后增大S值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 如圖7.3（e）所示，由圖中得； 再由圖中得： 將上兩式綜合得： 展開(kāi)上式，并略去等高階無(wú)窮小量，得： 此處的S相當(dāng)于方法一中的，其值為 ，所以 由此可見(jiàn)，在相同中心距補(bǔ)償量（）下，采用第二種方法（即用削邊銷(xiāo)代替圓柱銷(xiāo)）使第二定位副間的最小間隙僅為原來(lái)的。第一種方法是用縮小圓柱銷(xiāo)直徑，增大間隙的方法來(lái)補(bǔ)償中心距偏差，而第二種方法是通過(guò)調(diào)整S值來(lái)達(dá)到同樣的目的，其卻只有原來(lái)值的 ，因而減小了轉(zhuǎn)角誤差[圖7.2（f）]。 7.2 工件以一面兩孔定位時(shí)的設(shè)計(jì)步驟 ①確定夾具兩定位銷(xiāo)之間的中心距及尺寸偏差 夾具兩定位銷(xiāo)之間的中心距與工件兩定位孔之間的中心距的基本尺寸相同，其基本尺寸相同，其公差一般取工件兩定位孔之間的中心距公差的（1/3～1/5），即=(1/5~1/3) ②確定圓柱銷(xiāo)的尺寸和公差 取相應(yīng)圓柱孔的最小直徑為圓柱銷(xiāo)直徑的基本尺寸，其公差一般取g6或f7 。 ③確定菱形銷(xiāo)的寬度、直徑和公差 菱形銷(xiāo)的寬度b可查相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（參見(jiàn)表6.1），然后按下式： 計(jì)算出菱形銷(xiāo)與其所配合的孔的最小間隙； 再計(jì)算出菱形銷(xiāo)直徑的基本尺寸:; 最后按h6或h7選取菱形銷(xiāo)直徑的公差。 表7.1 菱形銷(xiāo)尺寸 d ＞3~6 ＞6~8 ＞8~20 ＞20~25 ＞25~32 ＞32~40 ＞40~50 B d-0.5 d-1 d-2 d-3 d-4 d-5 d-5 b 1 2 3 3 3 4 5 ④計(jì)算定位誤差 首先計(jì)算基準(zhǔn)位移誤差： 再算轉(zhuǎn)角誤差： 8溜板箱的設(shè)計(jì) 圖8.1溜板箱三維圖 溜板箱的主要作用是將進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或快速移動(dòng)通過(guò)進(jìn)給箱或快進(jìn)電機(jī)傳給拖板或刀架，從而實(shí)現(xiàn)縱、橫向及正反向機(jī)動(dòng)進(jìn)給或快速移動(dòng)。上圖為本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)立體圖。 8.1 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)整個(gè)機(jī)械的工作性能、尺寸、重量、和成本等影響很大，因此，傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)是整個(gè)溜板箱設(shè)計(jì)中的最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。 本設(shè)計(jì)中主要用到齒輪傳動(dòng)和蝸輪蝸桿傳動(dòng)。 8.2 電機(jī)的選擇 普同車(chē)床上進(jìn)給=(0.1~0.6) ，所以取。則工作機(jī)所需的有效功率為： 由溜板箱三維圖（圖8.1）可知：傳動(dòng)鏈包括兩級(jí)齒輪傳動(dòng)和一個(gè)聯(lián)軸器以及三對(duì)滾動(dòng)軸承，設(shè)、、分別為齒輪傳動(dòng)、滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器傳動(dòng)的效率。根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)效率的概率值取得=0.98、=0.99、=0.98，則傳動(dòng)鏈的總效率為： 電動(dòng)機(jī)的功率為： 根據(jù)Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)取電動(dòng)機(jī)的額定功率為0.75kw；選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y90S-6。其主要參數(shù)為：滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速為910r/min。 傳動(dòng)比為：，，所以最后取得。 其后的算法和前面主傳動(dòng)系統(tǒng)的算法及其步驟相同。 9 導(dǎo)軌及機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9.1 導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9.1.1 導(dǎo)軌的功用、分類(lèi)和要求 導(dǎo)軌的功用是導(dǎo)向和承載。有用于保證主運(yùn)動(dòng)或進(jìn)給運(yùn)動(dòng)軌跡，也有用于調(diào)整部件之間的相對(duì)位置的，后者加工時(shí)沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 按結(jié)合面的摩擦性質(zhì)，導(dǎo)軌又分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌兩類(lèi)。按導(dǎo)軌的截面形狀分為矩形、三角形、燕尾形和圓柱形導(dǎo)軌。 導(dǎo)軌是用來(lái)保證運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)方向的，因而要求有較高的導(dǎo)向精度；導(dǎo)軌受力后的變形會(huì)影響運(yùn)動(dòng)部件與固定件的相對(duì)位置，因而要求有較高的剛度；相配合的導(dǎo)軌面因相對(duì)運(yùn)動(dòng)易造成導(dǎo)軌的磨損，影響加工精度，因而要求導(dǎo)軌有較高的耐磨性；運(yùn)動(dòng)部件低速時(shí)易產(chǎn)生爬行，因而還需要導(dǎo)軌能保持低速均勻性。 導(dǎo)向精度主要是指運(yùn)動(dòng)部件沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)的直線(xiàn)性（對(duì)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌）或真圓性（對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌）。耐磨性直接影響機(jī)床的精度保持性，是導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，也是衡量機(jī)床質(zhì)量好壞的重要標(biāo)志。導(dǎo)軌受力后變形會(huì)影響部件之間的相對(duì)位置和導(dǎo)向精度，因此要求導(dǎo)軌有足夠高的剛度。 9.1.2 導(dǎo)軌材料的選擇 在本設(shè)計(jì)中，機(jī)床的床身為型材的焊接結(jié)構(gòu)，因此將導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)和床身的設(shè)計(jì)分開(kāi)來(lái)，通過(guò)機(jī)械加工的方法來(lái)制造。 為保證導(dǎo)軌在機(jī)械加工過(guò)程中的加工性能以及機(jī)床設(shè)計(jì)對(duì)導(dǎo)軌剛度的要求，根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)第1冊(cè)選擇導(dǎo)軌的材料是T10A，導(dǎo)軌的耐磨性在導(dǎo)軌的加工過(guò)程中需進(jìn)行淬火處理來(lái)提高導(dǎo)軌的表面硬度。 9.1.3 導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）導(dǎo)軌截面形狀的選擇 直線(xiàn)滑動(dòng)導(dǎo)軌按截面形狀可分為：矩形導(dǎo)軌、三角形導(dǎo)軌、燕尾形導(dǎo)軌、圓柱形導(dǎo)軌。圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌可分為：平面圓環(huán)導(dǎo)軌、錐形圓環(huán)導(dǎo)軌、V形圓環(huán)導(dǎo)軌。 導(dǎo)軌的組合有：雙三角形組合、雙矩形組合、三角形-平導(dǎo)軌組合、三角形-矩形組合、平-平-三角形組合、三角形-三角形-平形組合。 根據(jù)加工零件的精度要求，選擇導(dǎo)軌的組合形狀為雙三角形組合，因?yàn)檫@種導(dǎo)軌有較高的導(dǎo)向精度，同時(shí)還能起支承、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。截面形狀如圖8.1。 圖9.1 導(dǎo)軌截面圖 由圖中可以看出本設(shè)計(jì)中的導(dǎo)軌采用的是組合式導(dǎo)軌，這樣設(shè)計(jì)的目的是綜合零件加工的可行性考慮得出的。在裝配過(guò)程中，采用就地加工的方法，在導(dǎo)軌與床身裝配完成后進(jìn)行磨削來(lái)保證導(dǎo)軌的精度要求。 （2）導(dǎo)軌尺寸的確定 參考6140車(chē)床的導(dǎo)軌截面尺寸設(shè)計(jì)本機(jī)床的尺寸如圖9.2： 圖9.2 導(dǎo)軌截面尺寸圖 9.2 機(jī)架的設(shè)計(jì) 9.2.1 機(jī)架的設(shè)計(jì)要求 機(jī)架的設(shè)計(jì)主要應(yīng)保證剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性。 1）在滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度的前提下，機(jī)架的重量應(yīng)要求輕、成本低； 2）抗振性好。把受迫振動(dòng)振幅限制在允許范圍內(nèi)； 3）噪聲?。? 4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性良好，便于鑄造、焊接和機(jī)械加工； 5）結(jié)構(gòu)力求便于安裝與調(diào)整，方便修理和更換零部件； 6）有導(dǎo)軌的機(jī)架要求導(dǎo)軌面受力合理、耐磨性良好； 7）造型好。使之既適用經(jīng)濟(jì)，又美觀(guān)大方。 正確合理的床身結(jié)構(gòu)對(duì)提高機(jī)床-刀具-夾具-工件這一彈性系統(tǒng)的剛性和長(zhǎng)久保持機(jī)床工作精度有重要的意義。 剛度可解釋為彈性體抵抗變形的能力，同等條件下，變形越小，剛度就越大。床身的剛度包括靜剛度和動(dòng)剛度，靜剛度主要是指機(jī)床本身的結(jié)構(gòu)剛度和接觸剛度，動(dòng)剛度不僅與靜剛度有關(guān)，而且還與材料的阻尼、固有頻率有關(guān)，由共振條件下的動(dòng)剛度公式可以看出： 式中：——靜剛度； ——阻尼比； ——衰減常數(shù)； ——固有頻率； 熱變形對(duì)精度的影響也是機(jī)床床身設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)考慮的問(wèn)題，盡管熱變形的量通常都比較小，但是對(duì)于加工精度要求比較高的機(jī)床，熱變形將會(huì)嚴(yán)重影響零件的加工質(zhì)量。在設(shè)計(jì)過(guò)程中通常用控制發(fā)熱或使熱量均勻分布等措施來(lái)減小熱變形的影響。 機(jī)床的床身在鑄造、焊接和粗加工的過(guò)程中，材料內(nèi)部將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，使床身或者導(dǎo)軌變形，從而引起零件的系統(tǒng)誤差，在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中通常采用實(shí)效的辦法解決。 9.2.3 機(jī)架結(jié)構(gòu)類(lèi)型的選擇 由于所設(shè)計(jì)的專(zhuān)用機(jī)床的生產(chǎn)屬于小批量生產(chǎn)，因而在床身的生產(chǎn)制造中不宜采用制造成本高的鑄造方式生產(chǎn)，為降低成本，本設(shè)計(jì)中的床身是通過(guò)型材焊接的方法來(lái)制造的。焊接的制造方法具有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：(1) 滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)使用性要求 焊接接頭的強(qiáng)度一般可達(dá)到與母材等強(qiáng)，能夠承受基本金屬所能承受的各種載荷的作用。焊接是一種金屬原子間的連接，剛度大，整體性好。(2) 可節(jié)約金屬材料 焊接結(jié)構(gòu)的零件或部件可以直接通過(guò)焊接的方法進(jìn)行連接，不需要附加連接件（如鉚接時(shí)常用的連接角鋼等）。與鉚接相比，相同結(jié)構(gòu)的重量可減輕10%~20%。(3) 工藝靈活性大 根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以將幾何尺寸大，形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)分解，對(duì)分解后的零件或部件分別進(jìn)行加工，然后，通過(guò)總體裝配焊接整體結(jié)構(gòu)。(4) 對(duì)金屬材料的適應(yīng)性強(qiáng) 通過(guò)焊接可將多種不同形狀與厚度的鋼材（或其他金屬材料）連接起來(lái)，也可將不同種類(lèi)金屬材料（鑄鋼件，鍛壓件等）連接起來(lái)，從而使焊接結(jié)構(gòu)的材料分布，性能的匹配更加合理。(5) 投資少，見(jiàn)效快 焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)一般不需要大型的，貴重的設(shè)備，而且對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模適應(yīng)性強(qiáng)，更換產(chǎn)品型號(hào)和品種都比較方便。焊接結(jié)構(gòu)較之鑄造結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度和剛度高、重量輕、生產(chǎn)周期短以及施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。而且單件小批生產(chǎn)的重型機(jī)床、專(zhuān)用機(jī)床以及組合機(jī)床的床身、立柱等零件，宜選用焊接結(jié)構(gòu)。所以本設(shè)計(jì)采用焊接結(jié)構(gòu)。 9.2.4 機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為保證床身的剛度和強(qiáng)度，在選擇型材的過(guò)程中綜合了機(jī)架外觀(guān)設(shè)計(jì)的考慮，根據(jù)GB707-1988選擇牌號(hào)為的熱軋普通槽鋼。其截面形狀及尺寸如圖9.3所示。 圖9.3 機(jī)架材料截面圖 機(jī)架的結(jié)構(gòu)示意圖如圖9.4所示： 圖9.4 機(jī)架三維圖 10 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 10.1 操縱機(jī)構(gòu)的功用和要求 機(jī)床操縱機(jī)構(gòu)的功用是控制機(jī)床各工作運(yùn)動(dòng)的啟動(dòng)、停止、變速、換向以及控制各種輔助運(yùn)動(dòng)等。操縱機(jī)構(gòu)雖不直接參與機(jī)床的工作運(yùn)動(dòng)，與機(jī)床的精度、剛度、壽命等無(wú)直接關(guān)系，但對(duì)機(jī)床使用性能、生產(chǎn)率等都有直接的影響。對(duì)操縱機(jī)構(gòu)基本要求如下： 1） 操縱要靈活省力，以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 2） 操縱要方便。常用操縱件應(yīng)布置在便于操縱的區(qū)域，不應(yīng)過(guò)高、過(guò)低或過(guò)遠(yuǎn)。 3） 操縱機(jī)構(gòu)工作要安全可靠。每個(gè)操縱件周?chē)仨毩粲谐浞值牟僮骺臻g，以免碰撞。 10.2 操縱機(jī)構(gòu)的組成 一般操縱機(jī)構(gòu)由操縱件、傳動(dòng)裝置、控制元件與執(zhí)行件四部分組成。操縱件如手輪、按鈕等，大部分以標(biāo)準(zhǔn)，可選用標(biāo)準(zhǔn)件。傳動(dòng)裝置有機(jī)械的、電氣的、氣動(dòng)的、液體的。傳動(dòng)裝置常用機(jī)械的，如杠桿、凸輪、齒輪、齒條、絲桿螺母等機(jī)構(gòu)?？刂圃锌妆P(pán)、公用凸輪、液壓預(yù)選閥等。執(zhí)行件有撥叉、滑塊等。 10.3 操縱系統(tǒng)的分類(lèi) （1）按一個(gè)操縱件所控制的被操縱件數(shù)目可分為單獨(dú)操縱機(jī)構(gòu)和集中操縱機(jī)構(gòu)。 一個(gè)操縱件只控制一個(gè)被操縱件的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為單獨(dú)操縱機(jī)構(gòu)。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造、廣泛用于被操縱件少、操縱不太頻繁的機(jī)床上。缺點(diǎn)是當(dāng)被操縱件較多時(shí)，操縱手柄也相應(yīng)增多，使用不便，操縱時(shí)間長(zhǎng)。 一個(gè)操縱件控制兩個(gè)以上的被操縱件的機(jī)構(gòu)被稱(chēng)為集中操縱機(jī)構(gòu)。這種操縱機(jī)構(gòu)使用方便，操作輔助時(shí)間短，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。集中變速操縱機(jī)構(gòu)有順序變速操縱機(jī)構(gòu)（如凸輪式）、選擇變速操縱機(jī)構(gòu)（如孔盤(pán)式）、預(yù)選變速操縱機(jī)構(gòu)（如液壓式）三種。 （2）按執(zhí)行件撥動(dòng)被操縱件的方式可分為移動(dòng)式操縱機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)式操縱機(jī)構(gòu) 移動(dòng)式操縱機(jī)構(gòu)是通過(guò)帶導(dǎo)向桿或帶導(dǎo)向孔的撥叉、軸心拉桿撥銷(xiāo)來(lái)?yè)軇?dòng)被操縱件的，這種機(jī)構(gòu)用于操縱行程較大的滑移齒輪。 擺動(dòng)式操縱機(jī)構(gòu)是通過(guò)擺桿、滑塊撥動(dòng)被操縱件的。 10．4 操縱機(jī)構(gòu)的選擇 根據(jù)上述操縱機(jī)構(gòu)的介紹，由于本設(shè)計(jì)的操縱件只控制一個(gè)被操縱件（即滑移齒輪），而且操縱行程較小，所以本設(shè)計(jì)采用擺動(dòng)式偏側(cè)作用的單獨(dú)操縱機(jī)構(gòu)。該操縱機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如10.1所示。 圖10.1操縱機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 設(shè)計(jì)此操縱機(jī)構(gòu)時(shí)，為減少滑塊的偏移量，擺桿軸布置在滑移齒輪的行程中點(diǎn)的垂直面內(nèi)。手柄位置如圖10.2所示。 圖10.2 手柄位置示意圖 如圖10.2所示的換檔手柄兩個(gè)位置的狀態(tài)分別為：在位置1時(shí)，擺桿軸上的滑塊撥動(dòng)花鍵軸上的滑移齒輪向右邊運(yùn)動(dòng)使主軸的轉(zhuǎn)速變?yōu)榈退贆n；在位置3時(shí)擺桿軸上的滑塊撥動(dòng)花鍵軸上的滑移齒輪向左邊運(yùn)動(dòng)，使主軸的轉(zhuǎn)速變?yōu)楦咚贆n。 參考文獻(xiàn) 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