专用铣床进给系统设计【通过答辩说明书+CAD图纸】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 X 院 毕业设计 (论文 ) 专用铣床进给系统设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 要 本论文主要说明 专用 铣床 设计的基本过程及要求。 专用铣床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。它能够对一种（或几种）零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。 专用铣床 的设计，目前基本上有两种情况：其一，是根据具体加工对象的具体情况进行专门设计，这是当前最普遍的做法。其二，随着 专用铣床 在 我国机械行业的广泛使用，广大工人总结自己生产和使用 专用铣床 的经验，发现 专用铣床不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件。而且一些行业的在完成一定工艺范围的 专用铣床 是极其相似的，有可能设计为通用机床，这种机床称为“专能 专用铣床 ”。这种 专用铣床 就不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，而是可以设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工的零件的具体需要，配以简单的夹具及刀具，即可组成加工一定对象的高效率设备。 关键词： 专用 铣床 ；设计；过程；功能 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of is is of of a of of It is of a (or of at is to of is is of of in be in is it is to to be of to of a 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘 要 . . 录 . 1 章 绪论 . 1 题研究意义 . 1 用铣床设备应用 . 1 外进给系统现状与发展 . 2 内进给系统现状与发展 . 2 用铣床设备发展趋势 . 4 第 2 章 铣床总体设计要求 . 5 削参数要求 . 5 给系统设计要求 . 7 第 3 章 专用铣床进给系统设计 . 7 见丝杠支承方式 . 7 冲当量选择 . 8 珠丝杠设计计算 . 8 珠丝杠副的载荷计算 . 9 动效率计算 . 12 定性验算 . 12 度验算 . 12 珠丝杠精度等级确定 . 12 动导轨副的防护 . 15 线滚动导轨副的计算、选择 . 15 机至丝杠之间齿轮减速传动设计 . 17 效转动惯量计算 (不计传动效率 ) . 20 机的计算选型 . 20 轴器选择 . 21 第 4 章 进给变速箱设计 . 21 用进给变速箱设计 . 21 动系统的设计 . 21 轮的设计及参数的确定 . 23 . 23 . 25 承的选择 . 28 结 论 . 30 致 谢 . 31 参考文献 . 32 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章 绪论 题研究意义 市场的开放性和全球化使产品的竞争日趋激烈。而决定产品竞争力的指标是产品的开发时间 ( ， 产品 (成本 (创新能力 (服务(用户在追求高质量产品的同时，会更多的追求较低 的价格和较短的交货周期。美国制造业在 20 世纪 50 至 40 年代主要以扩大生产规模作为企业竞争力的第一要素，而在 70年代竞争力的第一要素为降低生产成本， 80年代为提高产品质量， 90年代为市场响应速度。所以现代企业都期望通过提高自身的科技含量，增强竞争力。 制造业是国家重要的基础工业之一，制造业的基础是。是众多机械制造的母机，它的发展水平，与制造业的生产能力和制造精度有着直接关系，关系到国家机械工业以至整个制造业的发展水平 械产品的质量、更新速度、对市场的应变能力、生产效率等在很大程 度上取决于的效能。因此，制造业对于一个国家经济发展起着举足轻重的作用我国是世界上产量最多的国家 )2000 年统计资料，在主要的生产国家中，中国排名为世界第五位。但是在国际市场竞争中仍处于较低水平 :即使在国内市场也面临着严峻的形势 :一方面国内市场对各类产品有着大量的需求，而另一方面却有不少国产滞销积压，国外产品充斥市场。 用铣床 设备应用 据统计，一般在车间中普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的 15%。其余时间是看图、装卸工件、调换刀具、操作机床、测量以及清除铁屑等等 。使用数控机床虽然能提高 85%，但购置费用大。某些情况下，即使生产率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通机床低。故必须更多地缩短加工时间。不同的加工方法有不同的特点，就钻削加工而言， 专用铣床 专用设备是一种通过少量投资来提高生产率的有效措施。虽然不可调式多轴头在自动线中早有应用，但只局限于大批量生产。即使采用可调式多轴头扩大了使用范围，仍然远不能满足批量小、孔型复杂的要求。尤其随着工业的发展，大型复杂的 专用铣床 专用设备更是引人注目。例如原子能发电站中大型冷凝器水冷壁管板有 15000个 20孔，若以摇臂 铣床 加工，单单 专用铣床 与锪沉头孔就要 外还要划线工时 时。但若以数控八轴落地 铣床 加工，钻锪孔只要 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 划线也简单，只要 时。因此，利用数控控制的二个坐标轴，使刀具正确地对准加工位置，结合 专用铣床 专用设备不但可以扩大加工范围，而且在提高精度的基础上还能大大地提高工效，迅速地制造出原来不易加工的零件。有人分析大型高速柴油机 30 种箱形与杆形零件的 2000 多个 专用铣床 操作中，有 40%可以在自动更换 进给变速箱 机床中用二轴、三轴或四轴多轴头加工，平均可减少 20%的加工时间。 1975年法国巴黎机床展览会也反映了 专用铣床 专用设备的使用愈来愈多这一趋势。 外进给系统现状与发展 专用铣床 专用设备是在一次进给中同时加工许多孔或同时在许多相同或不同工件上各加工一个孔。这不仅缩短切削时间，提高精度，减少装夹或定位时间，并且在数控机床中不必计算坐标，减少字块数而简化编程。它可以采用以下一些设备进行加工：立钻或摇臂钻上装多轴头、多轴 铣床 、多轴 专用 铣床 心及自动更换 进给变速箱 机床。甚至可以通过二个能自动调节轴距的主轴或多轴箱，结合数控工作台纵横二个方向的运动，加工各种圆形或椭圆形孔组的一个或几个工 序。现在就这方面的现状作一简介。 内进给系统现状与发展 从传动方式来说主要有带传动、齿轮传动与万向联轴节传动三种。这是大家所熟悉的。前者效率较高，结构简单，后者易于调整轴距。从结构来说有不可调式与可调式二种。前者轴距不能改变，多采用齿轮传动，仅适用于大批量生产。为了扩大其赞许适应性，发展了可调式多轴头，在一定范围内可调整轴距。它主要装在有万向 1）万向轴式也有二种 :具有对准装置的主轴。主轴装在可调支架中，而可调支架能在壳体的 能在对准的位置以螺栓固定。（ 2）具有公差的圆柱形主轴 套。主轴套固定在与式件孔型相同的模板中。前一种适用于批量小且孔组是规则分布的工件（如孔组分布在不同直径的圆周上）。后一种适用于批量较大式中小批量的轮番生产中，刚性较好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多轴头可以装在立钻式摇臂 铣床上，按 铣床 本身所具有的各种功能进行工作。这种 专用铣床 专用设备方法，由于 专用铣床 效率、加工范围及精度的关系，使用范围有限。 也象多轴头那样作为标准部件生产。美国 司标准齿轮箱、多轴箱等设计买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 的不可调式多轴箱。有 32种规格，加工面积从 300 300毫米到 600 1050 毫 米，工作轴达 60 根，动力达 瓦。 厂生产的可调多轴箱调整方便，只要先把齿轮调整到接近孔型的位置，然后把与它联接的可调轴移动到正确的位置。因此，这种结构只要改变模板，就能在一定范围内容易地改变孔型，并且可以达到比普通多轴箱更小的孔距。 根据成组加工原理使用多轴箱或多轴头的 专用 铣床 很适用于大中批量生产。为了在加工中获得良好的效果，必需考虑以下数点：（ 1）工件装夹简单，有足够的冷却液冲走铁屑。（ 2）夹具刚性好，加工时不形变，分度定位正确。（ 3）使用二组刀具的可能性，以便一组使用，另一组刃磨与调整 ，从而缩短换刀停机时间。（ 4）使用优质刀具，监视刀具是否变钝，钻头要机磨。（ 5）尺寸超差时能立即发现。 这是一种能满足 专用铣床 专用设备要求的 铣床 。诸如导向、功率、进给、转速与加工范围等。巴黎展览会中展出的多轴 铣床 多具液压进给。其整个工作循坏如快进、工进与清除铁屑等都是自动进行。值得注意的是，多数具有单独的变速机构，这样可以适应某一组孔中不同孔径的加工需要。 为了中小批量生产合理化的需要，最近几年发展了自动更换 进给变速箱 专用 铣床 。 (1) 自动更换主轴机床 自动更换主轴机床顶部是回转式 进给变速箱 库，挂有多个不 可调 进给变速箱 。纵横配线盘予先编好工作程序，使相应的 进给变速箱 进入加工工位，定位紧并与动力联接，然后装有工件的工作台转动到 进给变速箱 下面，向上移动进行加工。当变更加工对象时，只要调换悬挂的 进给变速箱 ，就能适应不同孔型与不同工序的需要。 (2)多轴转塔机床 转塔上装置多个不可调或万向联轴节 进给变速箱 ，转塔能自动转位，并对夹紧在回转工作台的工件作进给运动。通过工作台回转，可以加工工件的多个面。因为转塔不宜过大，故它的工位数一般不超过 4 6 个。且 进给变速箱 也不宜过大。当加工对象的工序较多、尺寸较大时，就不如自动更 换 进给变速箱 机床合适，但它的结构简单。 (3)自动更换 进给变速箱 专用 铣床 它由自动线或 专用 铣床 中的标准部件组成。不可调多轴箱与动力箱按置在水平底买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 座上， 进给变速箱 库转动时整个装置紧固在进给系统的溜板上。 进给变速箱 库转动与进给动作都按标准子程序工作。换 进给变速箱 时间为几秒钟。工件夹紧于液压分度回转工作台，以便加工工件的各个面。好果回转工作台配以卸料装置，就能合流水生产自动化。在可变生产系统中采用这种装置，并配以相应的控制器可以获得完整的加工系统。 (4) 数控八轴落地 铣床 大型冷凝器的水冷壁管板的孔多达 15000 个，它与支撑板联接在一起加工。孔径为 20 毫米，孔深 180 毫米。采用具有内冷却管道的麻花钻， 5 7 巴压力的冷却液可直接进入切削区，有利于排屑。钻尖磨成 90供自动定心。它比普通麻花钻耐用，且进给量大。为了缩短加工时间，以 8轴数控落地加工。 用 铣床 设备 发展 趋势 专用铣床 专用设备生产效率高，投资少，生产准备周期短，产品改型时设备损失少。而且随着我国数控技术的发展， 专用铣床 专用设备的范围一定会愈来愈广，加工效率也会不断提高。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 第 2 章 铣床 总体设计要求 削 参数要求 确定了在 专用 铣床 上完成的工艺内容了，就可以着手选择切削用量了。因为所设计的 专用 铣床 为加工在大多数情况下，所选切削用量，根据经验比一般通用机床单刀加工低 30%左右多轴 进给变速箱 上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台，工作时，要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量（ mm/是适合有刀具的平均值 。 因此，同一 进给变速箱 上的刀具主轴可设计成同转速和 同的每转进给量（ mm/r）与其适应 。 以满足 直径的加需要，即： 1 1 2 2 . f n f n f v f 中： 各主轴转速（ r/ 12, , . if f f 各主轴进给量（ mm/r） 动力滑台每分钟进给量（ mm/ 由于 专用铣床 的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等， 按照经济地选择满足加工要求的原则， 工作台进给速度 300mm/ 纵向快速进给 2m/机功率 工作台，工件，夹具总质量： 700 进给变速箱只需 4 个变速，铣刀直径： 30数 7 由公式 1000vn d 30 根据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要考虑： 允许 的切速极限参考值如下： 表 工 条 件 m/m/硬质合金刀具粗加工铸铁工件 30 50 硬质合金刀具半精或精加工碳钢工件 150 300 螺纹加工和铰孔 3 8 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 选取 m / m m a x 6 0 / m m i 0 0 0 6 4 / m i 3 . 1 4 m a x 6 0 1 0 0 0 6 3 7 / m i 3 . 1 4 根据同组同学计算 主传动的变速在 63r/ 当刀具材料为高速钢时端铣加工的圆周切削力： N (1) N (2) 式 (1)为端铣刀加工碳钢、青铜合金，可锻铸铁等材料的切削力计算公式 式 (2)为端铣刀加工灰铸铁的切削力计算公式 式中： 铣削的背吃刀量，端铣时为切削深度， 铣削的侧吃刀量，端铣时为加工表面宽度， 每齿进给量， 0d 铣刀直径 ， Z 铣刀齿数 端铣刀加工不同材料时的铣削系数 碳钢： 锻铸铁： 50 灰铸铁： 50 青铜： 合金： 18 当刀具材料为硬质合金时，不同材料端铣加工的圆周切削力为： 碳钢： N 灰铸铁： N 可锻铸铁： N 式中： n 铣刀转速 铣削功率： 955000029550 0 C 式中： 铣刀圆周切削力 N 0d 铣刀直径 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 n 铣刀转速 给系统设计 要求 进给机构 设计应满足一下几个条件 首先就是必须 保证工件定位可靠 的可靠性，去选择合适的定位机构 。 再者就是要 有足够的强度和刚度除了受到工件、工具的重量，还要受到本身的重量，还受到焊接 枪 在运动过程中产生的惯性力和振动的影响，没有足够的强度和刚度 可能会 发生折断或 者 弯曲变形， 所以 对于受力较大的进行强度、刚度计算 是非常必要的 。 最后要 尽可能 做到 具有一定的通用性 如果可以 ，应考虑到产品零件变换的问题 。为适应不同形状和尺寸的 零件 ， 为满足这些要求， 可将制 成组合式结构，迅速更换不同的部件及附件来扩大机构的使用范围。 电动机 齿轮传动 滚珠丝杠 进给变速箱 工作台 第 3 章 专用 铣床 进给系统设计 见丝杠支承方式 表 3支承方式 简图 特 点 一端固定一端自由 结构简单，丝杆的压杆的稳定性和临界转速都较低设 计时尽量使丝杆受拉伸。这种安装方式的承载能力小，轴向刚度底，仅仅适用于短丝杆。 一端固定需保证螺母与两端支承同轴，故结构较复杂，工艺较困难，丝杆的轴向刚度与两端相同，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 一端游动 压杆稳定性和临界转速比同长度的较高，丝杆有膨胀余地，这种安装方式一般用在丝杆较长，转速较高的 场合，在受力较大时还得增加角接触球轴承的数量，转速不高时多用更经济的推力球轴承代替角接触球轴承。 两端固定 只有轴承无间隙，丝杆的轴向刚度为一端固定的四倍。一般情况下，丝杆不会受压，不存在压杆稳定问题，固有频率比一端固定要高。可以预拉伸，预拉伸后可减少丝杆自重的下垂和 热膨胀的问题，结构和工艺都比较困难，这种装置适用于对刚度和位移精度要求较高的场合。 冲当量选择 由已知设计参数 初选三相电机，按三相六拍工作时，步矩角 =,初定脉冲当量 =p 珠丝杠设计计算 （ 1） 由 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导书表 5得 ,选择外循环插管式 （ 2） 预紧目的在于消除滚珠螺旋传动的间隙 ,避免间 隙引起的空程 ,从而提高传动精度 . 由 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导书表 5得 ,采用双螺母垫片预紧方式。 2）滚珠丝杠副直径和基本导程系列 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 由 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导书表 5得 , 珠丝杠副的 载荷计算 工作负载是指机床工作时，实际作用在滚珠丝杆上的轴向压力， 他的数值用进给牵引力的实验公式计算。选定导轨为滑动导轨，取摩擦系数为 K 为颠覆力矩影响系数，一般取 课题中取 丝杆所受的力为 铣削力： 灰铸铁： 式中： 铣削深度 每齿进给量 铣削宽度 刀具直径 n 刀具转速 Z 刀齿数 3， 20， ， 30， 则有： 工作台纵向进给分力载荷 : 887N x 2 1 5 52 2-)2 2(-)2 2( 3a x ）（）（）（ 0F 其等效载荷按下式计算（式中取 21 ， 12 2n n ） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 m 1494)( 312211223m i a x 316 060 )nT(查表：取 （查表：取 ） 表：取 1） 表：取 1） 查表：取 1） 丝杆的工作寿命为 15000h 由上式计算得 7300N 采用丝杠直径 40程为 5算得出 则 23) 称直径 选择 预紧滚珠丝杆副，丝杆的型号为 3。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 滚珠丝杠螺母副的几何参数的计算如下表 名称 计算公式 结果 公称直径0d 40距 t 触角 045 钢球直径 纹滚道法向半径 R 心距 e ( 2 ) s i d 纹升角 0d 0433 螺杆外径 d 0 ( 0 . 2 0 . 2 5 ) bd d d 杆内径1d e R 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 螺杆接触直径2c o d d 母螺纹外径 D 0 22D d e R 母内径（外循环）1 0 . 2 0 . 2 5 5 ) bD d d动效率计算 丝杠螺母副的传动效率为：)( tg =10 ，为摩擦角； 为丝杠螺旋升角。 00 4 3 3() ( 4 3 3 1 0 ) 0 . 9 6t 定性验算 丝杠两端采用止推轴承时不需要稳定性验算。 度验算 滚珠丝杠受工作负载引起的导程变化量为：1 (Y 向所受牵引力大 ,故用 60622 2 21 . 6 5 1261 2 5 1 . 8 2 0 . 51 2 0 . 6 1 0 2 . 1 41 2 5 2 . 6 2 10 . 52 0 . 6 1 0 ( / )3 . 1 4 ( ) 2 . 1 46 . 1 2 1 0c C C M 丝杠受扭矩引起的导程变化量很小，可忽略不计。导程变形总误差 为 0641 0 0 1 0 01 0 . 56 . 1 2 1 0 1 2 . 2 4 1 0 1 2 . 2 4 lL u m E 级精度丝杠允许的螺距误差 =15 m/m。 珠丝杠精度等级确定 （ 1） 由 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导书 表 5得 0 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 导轨总长 210+120+20=350以丝杠总长 35030 2） 根据有效行程内的平均行程允许偏差 00350103= 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导书 表 5 精度等级为 ）滚珠丝杠副支承形式选择 滚珠丝杠主要承受轴向载荷 ,应选用运转精度高 ,轴向刚度高、摩擦力距小的滚动轴承 串动 ,其次才是径向约束。 由 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导书 表 5得 ,采用一端固定一端游动 (承形式 . 5）滚珠丝杠副的选择 高速或较高转速情况 按额定动负荷 (60(106)1/3 式中 N) 杠 轴 向 当 量 负 荷 (N) ， 取 进 给 抗 力 和 摩 擦 力 之 和 的 一 半 . 120+20)/2=r/ 50r/h). 查考 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导书 表 5 5000 h. 查 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计