加工中心辅助设备机械式测刀仪的设计【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

学 毕 业 设 计 说 明 书 班 级： 姓 名 ： 学 院： 专 业： 题 目： 机械式测刀仪的 设计 指导教师： 职称 : 职称 : 20*年 *月 *日 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 开题报告 一、 选题背景、研究意义及文献综述 1 选题背景 三轴联动加工中心类机床作为现代化的机械加工设备，已广泛应用于机械加工的各个领域，包括机床、模具、汽车、航空航天等等。作为加工中心的主要辅助设备 测刀仪已广泛地与加工中心配套使用。其作用是测量加工中心类机床所用刀具的切削刃跳动与刀具分别装在刀柄上后，各把刀具的长短差值等，以提高零件的加工精度，节约机床的加工时间。目前国内外普遍采用的是数控光学测刀仪，精度高、价格贵。作为一般精度的加工，机械式测刀仪也 有一定的应用。 我校在 先进制造技术实验室建设中，购进了美国 前尚未配备 数控光学测刀仪，鉴于以教学为主、满足一般精度零件的加工的需要，及原理展示的教学需要，拟定此题目 。 2 研究意义 （ 1）通过机械式测刀仪的设计， 使我们综合运用已学到的知识，结合实践培养自己的设计构思和创新能力，对所掌握的专业知识进行一次综合性的实用锻炼。 （ 2）通过这个实用工程的设计的训练，初步掌握 工程设计的基本步骤和方法，为将来从事相关工作打下坚实的基础。 （ 3） 通过结构设计，熟悉产品机械零件的设计过 程和参考书的应用。 3 文献综述 关于测刀仪方面的文献，多为制造厂家的内部设计图纸以及一些产品样本上的图片和规格参数。 本设计题目涉及的机械式测刀仪与光学测刀仪原理相同，较为详细具体的资料仅有机械测刀仪生产厂家有，其中 苏州怡信光电科技有限公司 机械测刀仪 产品样本上面的一些参数、图片如图 1 和表 1 所示。另据资料介绍，机械式侧刀仪 测刀仪原理如图 2所示。 功能主要如下： （ 1） 测量刀具的径向值和长度； （ 2） 设置零位坐标； （ 3） 设置线性补偿或非线性补偿； （ 4） 设置数轴方向； （ 5） 数轴可清零或中分； （ 6） 可在 30、 40、 50刀具之间切换。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 图 1： 怡信 刀仪 表 1 长轴测量范围： 0 测量半径： 0 重复测量精度： 设置精度： 4u 显示精度： 同心度： 标准刀柄： 30 40 50 30 40 50 锥孔锥度 7： 24 仪器特点： 护方便。 度高，经济 性好。 完成 轴方向上测量刀具的径向值，在 一种方便的检测工具；效保护切削刃。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 图 2 测刀仪原理图： 1 滑块 2 立柱 3 滑台 4 底座 5 水平导轨座 6 水平导轨 7 主轴压盖 8 蜗杆 9 蜗轮 10 挡圈 11 轴承 12 刀柄 套 13 刀柄 1 4 刀具 15 千分表 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 二、 研究的基本内容，拟解决的主要问题 1 设计内容： （ 1） 主参数的确定 （ 2） 结构方案的确定； （ 3） 装配图、零件图的绘制； （ 4） 设计说明书的编写； 2拟解决的主要问题： 完成机械式侧刀仪的结构设计，达到一般精度零件加工对刀测量和教学演示的目的。具体指标如下： 要求设计的测刀仪能够测量直径 4 160 铣刀的切削刃径向和端向跳动及长度与直径差， 满足基本测量精度的要求。 三、 研究步骤、方法、工作进度 4月 3日 4月 10 日 准备阶段：熟悉课题内容，准备相关 资料，收集产品样本。 4月 11日 4月 23 日 设计阶段：完成 主参数的确定、 结构方案的确定、零件的结构分析、绘制装配图，设计零件。 4 月 24日 5月 21日 修改阶段：修改设计、 零件装配的技术要求、装配工艺、文件目录等。 5月 22日 6月 10 日 答辩准备阶段：编写设计说明书、准备答辩资料、答辩。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 四、 要参考文献 1 机械零件设计手册 机械工业出版社 2 数控刀具产品样本 成都英格或其它厂家 3 机床夹具设计图册 4 机械工艺师手册 5 机械制图 国家标准 6 公差与配合国家标准 7 现代精密仪器设计 清华大学出版社 8 机械工程材料。许德珠。第二版。 北京：高等教育出版社， 2001 9 机械设计基础。邓昭铭。第二版。 北京：高等教育出版社， 2000 10 数控技术。中国机械工业教育协会组编北京：机械工业出版社， 2001 11 有关 2D、 3D 设计资料，如 械设计、机械制 造、机械制图、公差配合与测量、数控加工方面的教材。 指导教师意见 签名 年 月 日 论文指导委员会意见 签名 年 月 日 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 目录 摘要 . 6 . 8 一、课题名称： . 9 二、本课题设计来源及目的与要求 . 9 1、任务来源： . 9 3、要求： . 9 三、设计内容： . 9 1、确定主参数 . 9 2、确定机械测刀仪方案，进行结构设计 . 11 3、垂直导轨的比较设计及方案确定： . 12 4、具体的零件设计： . 12 五、机械测刀仪安装工艺： . 18 六、总结： . 19 参考资料： . 20 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 摘要 加工中心等多轴联动的数控加工机床已广泛地应用于机械加工的各个领域，作为加工中心的主要辅助设备 测刀仪已广泛地与加工 中心配套使用。本文论述了机械式测刀仪设计过程中零部件设计方案的比较和零件设计计算的过程。 关键词： 机械式侧刀仪 设计 装配 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 to as of of to of of 值后就可以下载此设计说明书（不包含 纸）。我这里还有相应的 明书（附带：开题报告）和 纸（共计 7 张图纸）。 需要全套资料的朋友请 加 1：1459919609 或 2： 1969043202， 需要其他设计题目直接联系！ 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 一、课题名称： 机械式测刀仪的设计 二、本课题设计来源及目的与要求 1、任务来源： 三轴联动加工中心类机床作为现代化的机械加工设备，已广泛应用于机械加工的各个领域，包括机床、模具、汽车、航空航天等等。作为加工中心的主要辅助设备 测刀仪已广泛地与加工中心配套使用。其 作用是测量加工中心类机床所用刀具的切削刃跳动与刀具分别装在刀柄上后，各把刀具的长短差值等，以提高零件的加工精度，节约机床的加工时间。目前国内外普遍采用的是数控光学测刀仪，精度高、价格贵。作为一般精度的加工，机械式测刀仪也有一定的应用。 我校在先进制造技术实验室建设中，购进了美国 司的 式加工中心，目前尚未配备数控光学测刀仪，鉴于以教学为主、满足一般精度零件的加工的需要，及原理展示的教学需要，拟定此题目。 2、目的： 毕业设计是我们对大学三年所学知识的综合练习，通过毕业设计使我们综合运用已学到 的知识，结合实践培养自己的设计构思和创新能力。通过该题目的设计，使我们运用已学过的高等数学、工程力学、机械制图、计算机基础知识、计算机辅助设计与分析，先进设计与制造方法等专业技术知识，利用软件与手工绘图相结合，完成我校先进制造技术实验室调整数控刀具用的机械式测刀仪的设计。 通过实用工程的设计使我们掌握工程设计的基本步骤和方法，为将来从事相关工作打下坚实的基础。 3、要求： 设计绘制了机械测刀仪的给定的的七套图纸，一套装配图、六套零件图、以及零件和装配的技术要求、装配工 艺、文件目录等。 三、设计内容： 1、确定主参数 我 校 购 进 的 美 国 司的 式 加 工 中 心 ， 其 行 程（ 1016工作台（ 1219定位精度 复精度 用标准的 度的刀柄，提供 20 刀位刀库，这里采用 标准配置最大刀具直径为全装 D=160L=0mm,50大高度行程 H=60250以可以确定 滑台的 水 平 行 程 为 d=080510) 滑 块 的 高 度 行 程 h=60-(510)50+(510), 刀柄尺寸图见图 1: 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 图 1 刀柄尺寸图 60050 2 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 2、确定机械测刀仪方案，进行结构设计 机械测刀仪器底座的作用是安装主轴，再在主轴上安装刀柄和刀具。当测刀仪在测量刀具时由于刀尖部位与千分表指针（ 垂直和水平方向）并不会时刻在同一水平线上，所以必须设计主轴的转动，（主轴的转动可以与滚动轴承配合）从而带动刀柄（刀尖）的转动，使其在同一水平线上。手轮跟蜗杆连接，并使蜗杆随着手轮的转动而转动，同时设计一个蜗轮，与蜗杆配合，使其随着蜗杆转动，并把主轴安装在蜗轮上，在蜗轮上设计一个键槽与主轴配合。所以，主轴的转动就可以全靠手轮的摇动。 刀尖可以随着手轮的转动而转动，所以我们总能使刀尖定位在某一固定的水平方向线上，（该方向线与水平千分尺指针在同一垂直面上，并通过主轴圆心）； 在垂直方向线上，千分表指针只要对准这一固定的水平方向线就行了；我们设计的时候只要保证垂直滑座只可以在垂直方向上上下移动，在 Y 轴其他方向上限制就行了，只保留一个自由度。 同时，由于刀具直径都不一样，所以在固定的水平方向线上，必须保证千分表指针能移动，其移动范围为（ d=080+(510)所以必须设计一个能横向移动的水平导轨座带动（水平滑座，垂直导轨，垂直滑座）来 保证指针的移动。 这样，测量刀具刀尖的时候就可以在两个方向上进行调节，从而有效的进行测量。 具体结构参考图 3。 图 3 1 滑块 2 立柱 3 滑台 4 底座 5 水平导轨座 6 水平导轨 7 主轴压盖 8 蜗杆 9 蜗轮 10 挡圈 11 轴承 12 刀柄套 13 刀柄 1 4 刀具 15 千分表 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 3、垂直导轨的比较设计及方案确定： 在设计垂直导轨机构时所考虑到的有下面三种方案： 方案一： 如图 4 所示， 1 所示部分为扁平形状，其它形状均为圆形 ，其侧面图见 2 部分， 1 部分将与水平滑座配合，它的形状决定了该垂直导轨将不会转动。但因为其形状的特殊性，决定了水平滑座内孔的特殊性。 方案二： 如图 5 所示，固定块通过开曹防脱螺钉与该垂直导轨在 3 部分相连接， 3 部分为正方形，见侧面图 4 部分，该设计同样考虑到其他部分均为圆形的情况下，保证了该垂直导轨不会因此而转动。同样的，固定块内孔也必须设计成与 3 部分配合的正方形。 方案三： 如图 6 所示， 5 所示部分为扁形，其侧面图见图 6 部分，其它部分均为圆形， 6 部分的形状同样具有上面两种方案的功能，保证垂直导轨不会转动。 最后我 们选择了方案三，方案二和三与水平滑座的连接是一样的，虽然其 1 部分都是圆形，但都有其它措施保证了设计要求，即保证垂直导轨不转动。不同的是两者与固定块的连接方法，方案二中的垂直导轨加工复杂，不及方案三简单；方案一和三，其 1 部分和 5 部分不一样，从节省材料方面来看，方案三更节省。同时方案一对水平滑座的内孔有要求，须与方案一配套，这样对水平滑座的设计加工要求更复杂；而方案三只要求与之配合的垂直导轨和水平导轨的内孔为圆形就行了；另一方面，方案中的 5 部分必须与滚花螺钉反复紧固，这样一来， 5 部分就会产生变形，垂直导轨与垂直 滑座的配合就出现了问题，保证不了精度。总的来说，方案三材料节省，设计加工简单，并且符合要求，保证精度。 4、具体的零件设计： 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 首先，我们先对机械测刀仪的结构进行了大致的了解。其基本结构，包括 底 座 ，水平导轨座，水平导轨，水平滑座， 垂直滑座 ， 垂直导轨 ， 主轴压盖， 固定块 ， 侧压盖，手轮，手轮柄，锁紧螺母，防松垫圈，主轴， 蜗轮 ， 蜗杆 。 1）底座： 在设计之初，我对我校 式加工中心所用各种常用刀具的规格和刀柄尺寸进行了分析，确定了测刀仪的测量范围，如测量高度行程、测量直径行程、最大跳动行程、最小跳动，并对数据 进行了记录，比较。并最终确定了现在的方案，它既符合了设计的要求，实现了机械测刀仪的测量刀具的要求。现在我对底座进行了一些数据上的说明，来说明设计底座时的思路。 底座的设计不仅要保证支撑稳定，而且要保证各个零件与之配合的合理性，即保证配合的稳固程度。 1 底座的支撑采用螺母和调平螺钉来调整整个机械测刀仪的水平平衡。 2 该底座的长度必须大于主轴压盖直径 150厚 +水平导轨长度之和，底座的宽度大于主轴压盖直径 150厚，底座的高度应保证空间合理，以使主轴、涡轮、蜗杆等零件保持合理的体积，同时要大于刀 柄高度。 设计底座时，底座上面必须保证可以合理安装主轴压盖，主轴压盖直径为 15063，各留 2为装配空隙。同时在底座侧面必须设计一个可以安装蜗杆的侧压盖。同时配合各零件的安装尺寸，从整体上勾画出底座的尺寸，经过不断的修改，从而得出了我较为满意的底座方案。 具体的尺寸见图 7，图 8。 图 7 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 图 8 2）蜗杆，蜗轮： 蜗杆， 蜗轮 是机械测刀仪整体框架中的重要部分，蜗杆保证着蜗轮的运动，同时确 定与蜗轮紧固联接的主轴的运动，从而带动刀具（刀尖）的运动，实现测量。 利用手轮对键的钮矩，产生轴向的力，作用于蜗杆，从而使蜗杆发生转动。 1 8b 10089定 模数 m=直径系数 q=杆头数 z=1，蜗轮齿数 6， 传动笔 i=1： 36 齿顶高系数 1，齿根高系数 力角 =20度 所以： 蜗杆分度圆直径 d1=8 蜗轮分度圆直径 d2=0 中心距 a=m/2(q+59 蜗杆螺纹部分长度 11+m=60 蜗杆齿顶圆直径 m(q+2)=33 蜗杆齿根圆直径 m(22 x=隙 C=轮 齿顶圆直径 m()=95 蜗轮最大外圆直径 m=99 蜗轮齿根圆直径 m(84 b=20 因为底座宽度为 180以蜗杆的长度必须大于 180+15+空隙 +螺纹长度，便于一侧安装手轮，同时在一侧设计一个键槽使其与手轮紧固连 接。这里L 蜗杆 =227图 9 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 图 9 蜗杆 3 因为该蜗轮要与主轴相配合，而与之配合的主轴直径为 50以设计蜗轮的内孔直径为 50了实现主轴随蜗轮转动而转动，所以必须在两者之间设计一个键槽，把键放进去的时候就可以实现两者的紧固连接，蜗轮转动，通过 钮矩，带动主轴转动， 实现该功能。 见图 10 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 图 10 蜗轮 3）固定块： 固定块的主要目的是固定住两根垂直导轨，使其不移动， 提高测量精度。固定块的设计与垂直导轨，垂直滑座互相联系，两根垂直导轨的距离决定了固定块两孔的距离，孔的直径也由垂直导轨的直径决定，同时在两孔上方设计开槽防脱螺钉孔。见图 11 图 11 4）垂直导轨： 垂直滑座可以在垂直导轨上上下移动，而安装在垂直滑座上的千分尺随着垂直滑座的移动而上下移动，垂直导轨的作用是便于安装在垂直滑座上的千分尺可以上下移动，垂直导轨的直径设计为 20了保证垂直导轨不产生旋转，所以设计主体部分采用扁圆形，其下方尺寸较小并与水平滑座紧固连接，用螺冒紧 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 密配合，防止松脱；上方与固定块连 接，配合开槽防脱螺钉。 见图 12 图 12 5）垂直滑座： 垂直滑座是机械测刀仪中的重要的部分，千分尺就安装在上面，其两内孔与垂直导轨配合，两旁分别安装滚花螺钉使其稳固，。其延长部分主要是用来安装千分尺，分别在水平和垂直方向，千分尺通过在延长部分上的内孔 2 向下探出表头，其中滚花螺钉穿过 1 产生拉力使千分尺在 2 处固定， 3 部分是工艺要求，保证拉力产生的变形作用在 3 部分上。 见图 13 图 14 图 15 图 16 图 13 图 14 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 图 15 图 16 设计小结： 螺钉在联接中起着重要的作用，对零件的紧固和防松起着重要作用，其它各部分的联结也必须保持着相对的稳定，该机械测刀仪缺少润滑装置，大多在联接上采用最原始的磨擦紧固， 以在使用当中须多用润滑剂。 五、机械测刀仪安装工艺： 在机械测刀仪器的所有零件制造完成后，就要开始把散 件安装组成一个完整 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图 纸 的整体了，安装机械测刀仪器的步骤：（见装配图） 1） 水平滑座 6 与垂直导轨 9 安装在一起配装，用弹簧垫圈 3 和螺母 2 固定。 2） 把安装在一起的水平滑座 6 与垂直导轨 9，通过水平滑座 6 与水平导轨 5相联结。 3） 把按照（ 2）步骤联结在一起的组合与水平导轨座 4 一起安装在底座 1 上。 4） 把水平导轨座 4 通过四个圆柱头螺钉 27 和两个内螺纹圆锥销 18 固定在底座 1 上。 5） 将紧定螺钉 29 安装在水平导轨座 4 上。 6） 圆锥滚子轴承 19 装入底座 1。 7） 深沟球轴承 26 装入底座 1。 8） 将主轴压盖 10 安装在底座 1 上面，并用四个圆柱头螺钉 27 固定。 9） 将 键 22 与蜗轮 24 配合在一起 10） 装入主轴 23并通过套 33，接着通过配合在一起的普通平键 22与蜗轮 24。 11） 接着通过防松垫圈 21 和锁紧螺母 20，将锁紧螺母 20 拧紧。 12） 将手轮柄 17 装入手轮 16。 13） 把侧滑盖 14 装入底座 1，并用四个圆柱头螺钉 27 固定。 14） 将套 32 装入蜗杆 25。 15） 装入蜗杆 25 并与蜗轮 24 吻合。 16） 装入普通平键 15 在蜗杆 25 上，并把手轮 16，同时安装上去，垫上弹簧垫 圈，用螺母 2 将其拧紧。 17） 将垂直滑座 8 套入垂直导轨 9 上。 18） 将滚花螺钉 28 装入垂直滑座 8 上。 19） 用固定块 12 将垂直导轨 9 固定住，并用开槽防脱螺钉 11 固定 。 20） 将水平千分尺 13 套入垂直滑座上，并用滚花螺钉 7 固定。 21） 将螺母 30 和调平螺钉 31 装入底座。 六、总结： 这次设计是我们对大学三年所学知识的综合练习。在设