丝杠车床改光杠键槽铣专机进给系统设计8毕业设计说明书.doc

盐城工学院毕业设计说明书 1 0 0 引言引言 制造业作为我国的支柱产业 在整个国民经济中占有举足轻重的地位 2000 年 制造产业占全国 GDP36 它是我国比较优势产业 是劳动密集及智力密集型产业 而制造业的主体和基础是机床行业 2002 年中国机床消费 55 亿美元 机床的进口 已超过 31 亿美元 一跃成为世界最大的消费国和全球最大的机床进口国 同时加 入 WTO 以后 全球经济贸易的一体化 这对我国制造业的要求不断提高 各种技术 壁垒已经阻碍了我国机床行业走向国际化 如何刷新今天的被动局面 积极的应对 挑战 抓住机遇 赢得发展的契机 成为机床行业普遍面临的问题 在国外 机床 改造已有较长的历史 美国旧机床买卖组织 MDMA Machine Dealers National Association 成立已有 50 年 由于各国的政治 经济 科学技术的差异 机床的 种类 性能 结构的繁杂多样 使机床的改造内涵更加丰富多彩 出现了机床的翻 修 改进 改装 改造 再生 再造 机床改造在汽车 机床 内燃机 航空等行 业广泛应用 并批量投入生产 一般认为 机床改造就是 利用最新的控制装置和进给系统使旧机床获得新生 再造 Remanufacturing 是一种较高的设备改造形式 国外称这种工程技术是把老 设备 重新回到图板 以进行再设计 再制造 再鉴定的工作过程 通过全面改造 设备主体结构和控制系统 引入最新技术 使机床达到现代化设计的新机床的水平 以满足现代生产率 精度 环静和技术标准 鉴于机床改造工艺技术水平要求较高 一般工厂用户自行改造 往往难于达到技术性能和经济效益 现代制造业的优化 除了信息化以外 还包括加工顺序的工艺优化 加工参数 切削刀具 热处理金属成型的优化设计制造 从而实现降低成本 高效益的运作 达到高标准 高规范的要求 本课题就是从培养我们的工程实践意识 经济意识 树立正确的生产观出发 并结合盐城市机床厂的多年实践总结 提出这种在原有丝杠车床基础上改造成光杆 键槽铣专机 此光杆键槽铣专机是专为铣光杠键槽的光杆类零件而用 并可铣各种 宽度的键槽 设计课题涉及到课题调研报告 资料的查询 阅读有关的资料摘录 并作心得 并加工收集的资料 然后深入盐城市机床厂生产一线向使用者 设计者学习 达到 充分了解所研究的产品的成本 生产效率 新的特殊用途 新的设计理念 以及产 丝杠车床改光杠键槽铣专机进给系统设计 2 品的市场竞争力 具体的了解企业的现有工况 机床的外形 进给箱的大致结构 找到企业存在的问题 并记录了如何有所改进 最后确定设计的进给系统 以及箱 体的结构图 并进行相关零件的选型计算 由于光杆键槽铣专机具有专业化 高效 化的功能 因此是主要实现从高效节能 噪声 环保无污染角度出发 利用原丝杆 车床的床脚 床身 床鞍 丝杆进行改装设计 速度的转换功能的实现 此种机床 的构造设计要求我们具备相当强的实践知识和经济意识工进与快退的功能 具体地 涉及到 动力装置 电机的选用 优化的配置企业内部现有各种资源 真正做到 资源最小化 提高产品精度 实现了经济效益最大化的要求 更好的服务于生产和 经济建设 盐城工学院毕业设计说明书 3 1 1 进给系统总体设计方案进给系统总体设计方案 总体设计方案包括根据课题的具体要求进行原动件的选择 传动装置和工作装置 具体的就是进行电动机的选型 箱体的加工方法选择 设计传动方案的设置比较 确 定进给系统的各种零部件的设计顺序及其设计的基本原则 主要有各个轴的结构设 计和强度校核 刚度校核 齿轮零件的传动方案设计 强度教核 以及精度设计 还要初步确定所选用的各种方案的有机结合 要具备相关性 1 11 1 机床外形结构机床外形结构 见图见图 1 1 主要用途是专为铣长键槽的光杠类零件而用并可铣各种宽度的键槽 图一 机床外形图 丝杠车床改光杠键槽铣专机进给系统设计 4 1 21 2 主要技术参数主要技术参数 原始数据原始数据 床身长 2600mm 丝杠螺距 12mm 丝杠直径 60mm 所加工的键槽宽 6 8mm 工进速度为 237mm min 快退速度为 2800mm min 铣刀转速 121r min 刀盘直径 80mm 主电机 1 1kw 91 0r min 进给电机 1 5kw 1400r min 1 31 3 设计方案的比较设计方案的比较 全部采用易于加工的直齿圆柱齿轮方案 方案 1 传动路线较简单 较平稳 具有制造方便 结构简单 成本低廉 并且采用电磁离合器很容易实现速度的切换 但存在的问题是整体结构不太紧凑 高度方向的尺寸较大 易安装调试其中带传动 承载能力低 但方案考虑到用在光杆键槽铣床工作载荷运动较为合适 齿轮传动是 比较高的 传动精度也是比较高的 使用寿命较长 但是要求润条件较高另外各个 齿轮在轴上的分布相对轴承均匀 载荷沿齿宽方向分布均匀 传动比 工进时 i 快退时 154321 iiiii n n w m 523 2iii n n i w m 盐城工学院毕业设计说明书 5 方案 2 自拟方案 与方案 1 相比较结构较紧凑 更简单传动级数少 但很容易发生运动干涉现象 不易安装调试 且不易达到利用原有机床进行改造的目的 综述可知 选择方案一较为合适 综合工艺较好 易与实现 达到合理分配各 级传动比 使整个进给系统的结构制造性能最优 从而使技术人员与工艺人员的有 机结合 1 41 4 进给系统结构的运动简图 进给系统结构的运动简图 铣刀进给运动路线为 丝杠车床改光杠键槽铣专机进给系统设计 6 工进 电动机 1 4KW 1400r min 皮带轮 3 4 1 轴 齿轮 5 6 电磁离合器 7 2 轴 齿轮 8 9 3 轴 齿轮 10 11 4 轴 齿轮 12 13 5 轴 齿轮 14 15 丝杠螺母副 16 17 带动拖板及铣刀 箱运动从而实现工作进给运动 快退 电动机 1 4KW 1400r min 皮带轮 3 4 1 轴 电磁离合器 18 3 轴 齿轮 12 13 5 轴 齿轮 14 15 丝杠螺母副 16 17 带动拖板及铣刀箱 运动从而实现铣刀快退运动 盐城工学院毕业设计说明书 7 2 2 电动机的选用电动机的选用 2 12 1 电动机选型电动机选型 作为机床的运动的动力和来源 它是机床中驱动各种运动的基础 具有结构简 单工作可靠 维护方便的优点 目前较为流行的直线驱动电机虽然其有较高的速度 和很高的加速度 较高的定位精度 不过本机选用旋转已满足要求 为了提高机床 的响应速度 电动机的选用带有电磁离合器 从而易于实现自动化的要求 满足工 厂的实际需要 选用电磁离合器很容易实现远距离的操控 为满足简化机床结构 提高齿轮箱体的传动刚度 加工精度 实现机床的高频响应动作方面的要求 最根 本的作用在原动机旋转不中断的情况下实现主动件与从动件分离 变速换向 定位 由于生产单位通常采用三相交流电源 故通常采用三相异步交流电动机 且具有具 有良好的启闭性能 2 22 2 其额定的功率选择其额定的功率选择 初选为 1 5 KW 转速选为 1400r min 工作轴的速度 nW 电动机容量的选择 正确选用电动机容量的原则是在能够胜任生产机械负载要求的 前提下 尽量选用容量小的电动机 工作装置所需功率 0 87kw w p 电动机的输出功率按下式计算 0 p k 式中为电动机轴至旋转支架的传动装置总效率 w p p 0 4 w 由式 查机械设计课程设计 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社 2 4321 1993 12 表 2 4 取滑块联轴器效率 0 98 8 级精度齿轮传动 油润滑 效率 1 0 95 滚动轴承效率 0 995 级精度齿轮传动 油润滑 效率 0 95 则 2 3 4 88 0 995 0 95 0 95 0 98 0 2 故kw p p w 02 1 98 0 1 0 因载荷平稳 且考虑到实际的工作需要 电动机的功率选为 1 5KW m p 丝杠车床改光杠键槽铣专机进给系统设计 8 2 32 3 确定电动机的转速确定电动机的转速 对额定功率相同的电机 额定转速越高 其体积越小 造价越低 但电机是用 来拖动机械的 而生产机械的转速一般是由生产过程的要求所决定的 电动机转速 越高 减速机构的传动比就得越大 因而使机械传动部分的结构复杂 增加其造价 和传动损耗 由于本设计需要经常启动 制动和反转的生产机械 根据经验应选用 转速高的电动机 转动支架相当于工作轴 其转速为r min 按表 2 1 推荐33 13 n 的各传动机构的传动比范围得 单级齿轮传动比范围 多级展开式圆柱齿轮53 1 i 减速机的传动比范围 则总传动比范围应为408 2 i2002440583 i r min 所以电动机的转速选用 1400r min 查246632033 1320024 nin 表可知选用 Y60L L 查 系列三相异步电机技术参数 2 42 4 电磁离合器的选用电磁离合器的选用 设计的进给系统采用了 个电磁离合器 很大程度上提高了其自动化的程度 很容易实现动作的切换 动作和停止 大大简化了主轴箱内部结构 关于离合器其 类型很多 有通电工作的 也有失电工作的 按其传递扭矩形式可分为摩擦式离合 器 牙嵌式离合器 磁粉式离合器以及转差式离合器 按其工作条件可分为湿式离 合器和干式离合器 按其电流馈入的方式可分为有滑环离合器和无滑环离合器 选择离合器的型号规格之前 我充分了解各种离合器的动作特性及其优缺点 在选择离合器过程中最重要的因素是扭矩 扭矩表示所传递的动力 假如摩擦片数 一定 则所传递扭矩大小和离合器有效半径相对应 但在实际上 速度 温度 摩 擦片的磨损情况 污染情况都影响工作扭矩等 在设计过程中 计算扭矩是工作载荷的惯性和运动载荷的惯性之和 用 T 表示 计算扭矩可用下式求出 13 2 308 mkg ttg VRSW tt NSKW T m L m r 式中 旋转组件的重量 r W K 旋转组件的回转半径 N 回转转速 S 工作安全系数 直线运动组件的重量 L W 盐城工学院毕业设计说明书 9 V 线性速度 R 变旋转运动为直线运动皮带轮的半径 g 9 8 t 机器启动所需时间 电磁离合器吸合时间 m t 但在实际工作中 很多设备的精确载荷难以计算 一般是根据输入动力确定所需 扭矩 11 975 mkg N PS T 式中 P 输入功率 S 工作安全系数 N 输入转数 从上式中看出 对扭矩影响最大的是安装离合器轴的回转转数 因此 一定动 力下 较高的转数对应低的扭矩 因此 在设计中尽可能将离合器装在传动链中转 速较高的位置 这通常要求离合器和电机同 在实际的工作中 可直接由输入轴传 递的扭拒确定 T 1 00275N mm 本设计中的主轴箱采用的是油润滑 所以选用的电 磁式离合器是湿式的 根据轴之间的相互关系 而且 轴的扭矩小于 轴的扭矩 经合理的论证分析后 选择在轴上的离合器为 DLY0 系列离合器 其型号为 DLY0 10 轴上的扭矩大于 轴 其型号可选为 DLMO 2 5 丝杠车床改光杠键槽铣专机进给系统设计 10 配作 配作 配作 配作 均布 均布 均布 均布 3 3 箱体结构的设计箱体结构的设计 箱体的结构设计 由于是单件生产 采用钢板旱接工艺较合理 由于进给箱内要按 装零件较多 所要求的机加工精度较高 箱体类零件结构的复杂性 箱体零件上各 个加工特征的加工组成了箱体零件的加工 因此各加工特征加工链的合理组合就构 成了整个零件的工艺路线 箱体的加工质量直接影响整个机器的运转状况 因为孔 作为轴的定位支撑 箱体孔同轴度要求 是评价箱体零件十分重要一项指标由于 箱体的尺寸较复杂 3 13 1 加工工艺加工工艺 标注尺寸时既要考虑到其焊接工艺 加工工艺 形状尺寸表明箱体的壁厚 长 宽 高孔径及其深度和宽度螺纹孔的尺寸 凸缘尺寸 圆角半径 加强筋的厚度 高度 曲线的曲率半径 槽的深度和宽度 各倾斜部分的斜度等 3 23 2 箱体尺寸确定 见下图 箱体尺寸确定 见下图 箱座底面至部分高度的偏差 加工剖分式箱体时 相对于基准的位置尺寸 如 孔的中心线 曲线的曲率中心位置 孔的轴线及斜度的起点等与相应基准间的距离 及夹角 这些尺寸最易遗漏 应特别注意 标注尺寸时所选的基准面 最好以加工 基准面作为基准 这样对加工和测量有利 盐城工学院毕业设计说明书 11 4 4 齿轮的设计计算齿轮的设计计算 4 14 1 设计原则设计原则 根据工况的实际需要 齿轮具有传动效率高的特点 工作可靠 寿命长 传 动比准确 结构紧凑等优点 故皆用直齿圆柱齿轮易于加工制造 齿轮的传动采 用闭式传动 这样更能保证良好的润滑和良好的啮合精度 而且由于齿轮的尺寸 有统一的计算模式 考虑到选用用计算机编程的方法处理较方便为防止齿轮失效 故选用合适的材料为 钢 保证齿根有足够的韧性 改善密封和润滑条件在油 中加入减磨添加济 保持油的清洁 提高齿面硬度 进而提高抗磨能力 且所有 的齿轮均采标准安装 化设计计算得程序 2 2 基本参数得计算基本参数得计算 根据机械原理的相关知识选择 当压力角增大 能使得轮齿的齿厚和接点处 的齿廓曲率半径增大 可以提高齿轮的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度 一般传动 的齿轮 压力角 航空用的齿轮传动 压力角 a 选用 由于本设计的 20 a 25 齿轮传动属于一般的传动 所以压力角采用 20 a 4 2 14 2 1 齿轮设计计算程序 用 编的简单的程序实现齿轮的基齿轮设计计算程序 用 编的简单的程序实现齿轮的基 本参数的电算化 本参数的电算化 附件清单附件清单 丝杠车床改光杠键槽铣专机进给系统设计 12 1 进给系统展开图 XZ 001 A0 1 张 2 齿轮零件图 XZ 104 A3 1 张 3 齿轮零件图 XZ 111 A3 1 张 4 齿轮零件图 XZ 110 A3 1 张 5 齿轮零件图 XZ 115 A3 1 张 6 齿轮零件图 XZ 116 A3 1 张 7 齿轮零件图 XZ 117 A3 1 张 8 齿轮零件图 XZ 119 A3 1 张 9 齿轮零件图 XZ 122 A3 1 张 10 轴类零件图 XZ 107 A3 1 张 11 轴类零件图 XZ 105 A3 1 张 12 轴类零件图 XZ 109 A3 1 张 13 轴类零件图 XZ 112 A3 1 张 14 轴类零件图 XZ 118 A3 1 张 15 皮带轮图 XZ 106 A3 1 张 16 箱体图 XZ 102 A0 1 张 17 箱盖零件图 XZ 121 A1 1 张 18 油塞零件图 XZ 101 A4 1 张 19 轴套零件图 XZ 114 A4 1 张 20 轴套零件图 XZ 123 A4 1 张 21 轴承盖零件图 XZ 113 A4 1 张 22 轴承盖零件图 XZ 103 A4 1 张 23 光杠键槽铣专机总图 XZ 103 A3 1 张 0 0 引言引言 1 1 1 进给系统总体设计方案进给系统总体设计方案 3 盐城工学院毕业设计说明书 13 1 11 1 机床外形结构机床外形结构 见图见图 1 1 3 1 21 2 主要技术参数主要技术参数 原始数据原始数据 3 1 31 3 设计方案的比较设计方案的比较 4 1 41 4 进给系统结构的运动简图 进给系统结构的运动简图 5 2 2 电动机的选用电动机的选用 7 2 12 1 电动机选型电动机选型 7 2 22 2 其额定的功率选择其额定的功率选择 7 2 32 3 确定