多功能机床毕业设计说明书

多功能小型机床设计多功能小型机床设计总计：毕业论文：37页表格：9表插图：6幅 指导教师：评阅人：完成时间：-28-1绪论1.1本课题的目的与意义新世纪以来，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造行业在面临前所未有的机遇同时，也不得不面对世界市场的先进性所带来的冲击与挑战。多功能机床的诞生有着极为适合的社会背景。在这之前我们多使用的机床具有专一性，通常为对一种或一类的零件，只加工特定的面。因而不可避免的会产生效率低，互换性差，经济性差等一系列问题。在这样的情况下多功能机床应运而生。作为当今世界中先进制造技术之一的多功能组合机床，凭借其优越的柔性自动化机能，卓越且稳定的精度，便于拆卸改善功能类型，迅速成为世界各国制造业一项重要技术指标。多功能小型机床的设计与制造，在现有机床基础上，对于提高机床加工效率和使用年限有重要意义。1.2国内外研究现状及发展动态（1）日本机床的设计注重技术的革新，重点强调机床设计技术的信息化，智能化，智能源，微小化，高精度，高速化等，同时合理运用三维电脑设计。加强信息科技技术及网络应用，环境保护，人才培养和收益能力等。（2）美国机床的生产主要应用于大型汽车公司和航天航空公司等。机床产业的制度管理，故障排除和售后服务日渐普及。美国机床业主要将扫描设备附加与加工设备上，可在短时间内加以分析，利用电脑软件进行曲面加工可满足厂家的特殊要求。（3）我国的机床产品从最初的产品生产大国逐渐走向机床强国，从设备进口大国逐渐变为贸易大国。目前组建构造是建设以大带小，以小保大的体系。我国的机床生产主要适用于电力设备，机械基础设备，汽车等重要领域。我国企业具备了自主研发的能力，扭转了过度进口的局面。经过调查相关信息可看出，自20世纪80年代以来，国内外机床的工作精度目前是10%每年在逐渐进步。在这一领域，我国目前有极大竞争力，在中，高档机床上，与国外的相关产品比较之下，差距仍然十分巨大，中国大部分多功能机床目前依然处于模仿阶段。基于这一现实，未来多功能小型机床应会向着以下几个方向发展：（1）提倡高速化，提升机床在数控方面的优良性能。(2)发展组合机床向高效性，易于改造性和精度提高发展。(3)提高多功能和多加工机床的发展，用于提高单件小批量生产的加工精度和效率。（4）相比于大量生产，对可改造，易拆卸机床的研究发展是一个极为有效且科学的解决方案。（5）针对数字化企业的建设，利用网络来进行设计更加方便。1.3本设计的任务和目标根据社会的发展需要，制定实际可靠的方案。对运动参数进行设计。结构设计，需要绘出机床总图，主轴箱装配图，工作台装配图，总的图纸为3张A0图纸。需要用计算机绘制一部分图纸。对其中的一些零件进行强度校核。编写设计说明书，不少于6000字。本次的设计任务对我本人来说，是一次极大的能力锻炼与提升。尽管有很多困难，我相信在自己与别人的帮助下，一定可以及时圆满的完成设计任务。

2设计题目及主要技术性能参数2.1设计题目为适应当代生活中的家庭需求和针对一些修配厂的部分小型，临时生产所需，特别设计这种小型机床。主要实现功能为钻，磨，铣，镗。图2.1总体布局简图2.2主要技术性能参数钻削能力：φ32平磨能力：φ120立铣能力：φ25镗孔能力：φ100主轴钻孔：3M.T.N主轴转数：160～3000rpm工作台尺寸：mm电机功能：1.1kw转数级数：9～12

3方案设计本次设计的参照为立式摇臂钻床，其主要分为三个部分；工作台，内外圆柱以及主轴箱。立柱装于底座上，外立柱的下部固定在底座上，内立柱则由齿轮齿条装置控制和外立柱连接到一起用于调整工作距离。主轴箱则由锁紧装置把主轴箱在内立柱上部位置锁紧。主轴的设计在主轴箱远离立柱的一侧，由摇臂控制可以在竖直方向上下移动。工作时候工件固定在工作台上面，旋转主轴。用推力轴承来承受主轴的轴向力。，相处推力轴承内部滚珠和滚道间隙。主轴径向力，由深沟球轴承来支撑。轴床的主轴旋转精度要求并不高，所以深沟球轴承游隙不用调整。用1：20的模式锥度来更换钻头。1.传动选择带传动，情况。如此状况下相比较于齿轮传动，其结构简单，并且低成本。本设计中，成本问题应主要考虑，故选用带传动。2.工作台采用丝杠手动进给可以节约成本，减少能源消耗。3.铣削精度不需要太高，故采用立铣，主要用于加工平面，铣键槽等工作。4.钻削刀具在轴向方向上做轴向进给运动，同时做旋转运动的主运动。可闪现钻削的部分基本工作。5.镗，磨磨削主要用刀来镗孔。磨削用砂轮作为工具对工件进行磨削加工。主要为粗磨平面为使得主轴在加工工件时候不发生位移，设置有外立柱与内立柱及主轴箱，主轴箱与摇臂的锁紧机构。军用螺旋夹紧，依靠摩擦力把机构固定在一起

4参数设计4.1铣削参数设计根据机床结构和加工方式使用立铣刀。查阅《工艺人员手册》P839，表10-106可得：立铣刀YT15结构碳钢由P865表10-132铣平面车削用量直径铣刀齿数Z=4Z=3切削深度t=1~3t=1~3每齿进给量Sz0.1~0.15Sz0.05~0.08由P866表10-133表4-1TD/ZBSztvN9032/4400.123572.86016/3400.063702.8耐磨时间（min）切削深度（mm）铣刀直径（mm)铣削宽度（mm）每齿进给量（mm）铣刀齿数因选择电机的额定功率是1.5Kw，故铣平面时候，适当调整下切削用量，比如减小宽度B，降低切削深度。由P8720表10-137铣键槽切削用量Dmax=32Dmin=8Z=4Z=5B=10B=10Sz0.07~0.12Sz=0.0008~0.015由P872表10-137表4-2TD/ZtSzBvN458/580.0110340.49032/4320.081026.51其中T--耐磨时间（min）t--槽宽（mm）Sz--每齿进给量（mm)B--槽深（mm）v--圆周速度（m/min）N--动力（Kw）根据《金属切削机床》P120中公式n=1000v/πd可得n1=1000×34/π×8=1352r/minn2=1000×26.5/π×32=263r/min式中转速r/min切削速度m/min工件（刀具）直径mm故铣键槽Dmax=28mmDmin=8mm转速在260~1600r/min则功率条件符合所选电机4.2钻削参数设计由《工艺人员手册》P795表10-63，64钻削刀具选材为（S≤0.2毫米/转）（公斤力）（公斤力×毫米）（Kw）V：圆周速度（mm/min）S：进给量（mm/r）T：刀具耐用度（min)t:切削深度（mm）D：孔径（mm）P：轴向力M：扭矩N：动力根据表10-66，当钻头直径是φ30，S=0.08mm/r<0.10mm/r。根据表10-69，钻最小孔φ3和大孔φ30表4-3SDVnPM0.1532728556461.2≤0.153053.85714876120故N1=61.2×2855/716200×1.36=0.179(Kw)钻φ30时候取V为160，N2=6120×160/716200×1.36=1.0035（Kw）由《机床设计指导书》P32可已得知皮带效率故电机功率P=1.0035/0.96/0.96=1.09（Kw）由《实用中小型电机手册》P92选Y90L—4号电机，额定功率1500w，转速1400r/min所以主轴最高及最低转速为3000,160r/min，4.3磨削，镗削的参数设计由《设计指导手册》P957表10-230，矩形作业台平面磨。使用磨轮端面粗磨，其磨削深度进给量(毫米/行程)使用磨轮端面进行磨削的动力（Kw）根据表10-2391.工件运动速度v=8~15m/min2.磨削深度的进给量工件运动速度10m/min折合磨削宽度=120mm工作台单行程的磨削深度进给量St=0.016根据表10-240得N=2.14K镗孔时由表10-89可知加工铸铁时镗孔直径80mm切削深度t=3.0mm刀杆伸出端长度200mm进给量0.35~0.75mm/r

5传动系统设计本次的设计采用3级皮带轮传动，电机的转速是1400rpm，主轴转速范围为160--3000rpm，暂定九级转速为160rpm，210rpm,340rpm,430rpm，540rpm,810rpm,1580rpm,1680rpm,3000rpm，传动形式以及主传动比如下：图5.1传动形式设计图5.2转速图6结构设计6.1V带传动设计计算1.选择三角带型号根据《机床课程设计指导书》P30，=1.1×1.5=1.65，其中Kw是工作情况系数，是电机额定功率查阅计算功率——小带轮转速图，选择A型三角带。确定带轮计算直径取主轴皮带轮计算分别为φ213，φ200，φ168，φ125，根据公式mm（P30），得，其中为带的滑动系数，一般为0.02。把主轴皮带轮计算尺寸代入以上公式可得中间皮带轮计算尺寸依次为φ189，φ146，φ107，φ87。用同样方法可得电机皮带轮计算尺寸依次为φ55，φ114，φ158。确定三角带速根据公式m/s，计算得不同级带轮上皮带的速度如下：表6-1主轴转速（rpm）主轴带轮带速（m/s）电机带轮带速（m/s）1601.824.032102.244.033403.064.0343010.978.3554013.498.358109.2211.58158023.88.35168015.4811.4300020.411.58初定中心距根据公式mm，取主轴到中间轴的距离=200mm,=340mm确定计算长度和内周长三角带的计算长度为通过三角带界面重心的长度，计算公式为，代入数值计算得mm，修正值Y=18<25，故内周长为1000mm，同理mm，修正值Y=8<25，内周长为900mm。验算挠曲次数mv/L=11.58次/秒<40次/秒，合格=25次/秒<40次/秒，合格验算主动轮上包角>120°，合格>120°，合格8.确定预紧力=70N6.2V带轮设计1.设计要求；；质量分布均等；；对于轮槽工作面要精加工（表面粗糙度3.2），以便降低带摩擦；为使得载荷分布均匀，各槽尺寸和角度保持一定精度。带轮材料带轮材料常见为铸钢，而最为常见的是或者；铸钢适用于转速较高时，铸铝或塑料主要适用于小功率的情况下。本次设计采用HT150。结构尺寸铸铁型V带轮常见以下形式：(1)实心式；（2）孔板式；（3）椭圆轮辐式；（4）腹板式。本次采用腹板式。具体计算公式如下：，d是轴的直径其中：传递功率（Kw），：带轮转速（r/min），：轮辐数图6-1V带轮轮槽尺寸计算结果如下表所示：表6-2项目符号主轴带轮中间带轮电机带轮基准宽111111基准线上槽深3.63.53.5基准线下槽深9.09.09.0槽间距e161616第一槽对称面到端面距离f101010最小轮缘厚度555带轮宽B676852外径2211971656.3主轴结构设计1.轴的作用轴是构成机器的重要组成，用来支撑旋转的机器部件。根据所承受载荷不同，轴可分成转轴，心轴以及传动轴。第一类传递转矩同时承受弯矩；心轴只承受弯矩，不传递转矩；最后一类仅仅传递转矩而承受很小的弯矩。轴的材料轴的材料首先要有足够的强度，然后应该达到刚度，耐磨性，耐腐蚀性，可加工性等等要求，同时要考虑价格供应情况。常见的轴材料主要为碳钢，合金钢。碳钢强度足够，对应力集中不那么敏感，方便进行热处理以及机械加工，成本低，本设计根据轴的工况，重要程度及结构复杂性，生产批量材料的加工性和经济性等相关因素选择轴45号正火。轴的结构设计为使得轴的各部分拥有合理外形及尺寸，需使其满足下列要求：易加工，轴上零部件易拆装，常做成阶梯状。对一般的部分式箱体，其直径通常由两端到中间逐渐增大。轴上零件和轴需要准确工作位置（定位），轴肩主要起轴向定位作用，是指阶梯轴上的截面变化位置。零件的相对固定有稳定且牢固。常见轴向定位有轴肩定位，套筒，螺母式轴端挡圈等。尽可能减少应力集中。应力集中现象多发生在截面突然变化处，这些地方应该使用圆角半径不太小的圆角来过渡。尽可能的减少轴上横孔，切口和凹槽。4.轴的强度计算根据轴的受载荷情况，对轴按扭转刚度初步计算。主轴直径估算，其中：传动轴输入功率，：电机额定功率，：电机至传动轴间传动件总传动效率，：该轴计算转速，,每米长度上允许的扭转角，取值由下表确定，表6-3允许扭转角对传动轴的刚度要求主轴一般传动轴较低的deg/m0.5~11~1.51.5~2取为0.5，则，代入数据后求得=27.5mm，圆整后取d=28mm主轴刚度验算（1)主轴弯曲变形条件及其允许值验算主轴的弯曲刚度，主要是验算轴上齿轮和轴承位置的挠度两者的及转角。二者均应小于弯曲刚度的允许值，，即y≤，≤。表6-4轴的弯曲变形许用值轴的类型允许挠度变形位置允许转角一般用途轴(0.0003-0.0005)L向心球轴承≦0.05刚度要求较高轴≦0.0002L齿轮处轴截面0.001-0.002安装齿轮轴（0.01-0.05）m圆锥滚子轴承处≦0.0016安装蜗轮轴（0.02-0.05）m滑动轴承，圆柱滚子轴承≦0.001≦0.0025表中L为轴的跨距（mm），m为齿轮，蜗轮模数（mm）。(2)轴的弯曲变形验算对于圆周来说，其平均直径mm，其惯性矩，在经验上可把主轴简化为承受集中载荷的简支梁。在之前的计算中已知带的预紧力=70N，对轴进行受力分析如下：图6-2支持的相反力:位于载荷点位置的扰度;在左边支撑处的倾角：同理右