毕业设计(论文)-榫槽成型半自动切削机设计

目前，木工制品在人们生活中的应用越来越多。因此，近年来木工行业发展迅速。木工机械加工精度和效率越来越高。本文设计的木工铣槽机主要用于两种木工材料接合处的榫槽加工。这两种木工材料是用来完成使用榫眼和榫眼通过铣槽。材料连接固定。铣床的主要结构由动力机构、传动机构、夹紧机构和进给机构四部分组成。具体包括电机、皮带传动装置、夹紧装置、直线导轨等零部件。本项目的主要内容是掌握机床的技术要求和工作特点，设计机床的总体方案、零部件和标准件。方案设计主要有两个任务：一是根据产品的技术要求和具体情况确定设备的机械结构；二是完成设备的结构参数和受力参数的计算。通过方案的实施，初步完成关键词木工机械；铣床；槽加工；连接榫槽；木材铣削Withtheuseofwoofproductionandrapiddevelopmentofwoofworkingrecently,thedemandofprecisionandproductivityonwoodbandhigher.Woodworkinslotprocessingoftwotimberconnection,withtheuseofthegrooveoftenonstructurearedynamic,drive,clampingandfeedingelements,specifically,Itincludesmotor,atechnicalrequirementsofmachinetoolsandtheirwoverallprogramdesign,thepartsdesignandchoiceofstantwomaintasks:First,acneedsofproductstoconfirmstructureofmechanicalequipment;Second,thecompletionofequipmentparametersandtheforceparametersofthecalculation.Throughtheimplementationoftheprogramcompletedinitialmachinedesign,thevariouscomponentsofthechecktoensurethefeasibilityoftheprogram.KeywordsWoodMachine;MillingMachine;ConnectiveTenon;Wood-目录 I Ⅲ第1章绪论 1 1 1 2 3 4 5 5 6 6 72.5本章小结 8第3章切削力的计算 9 9 9 3.6本章小结 4.1V带参数的设计计算 4.2V带带轮结构设计 4.3本章小结 5.1轴径的初步估算 215.3轴的强度校核 5.3.1轴的疲劳强度校核 5.3.2轴的静强度校核 5.4本章小结 6.1轴承的选用 6.2轴承的寿命计算 31 第1章绪论1.1选题的目的及意义我国木工机械工业近年来发展迅速，在国际上处于领先地位。生产的木工机械不仅用于国内，而且大量出口国外，已成为世界贸易的重要组成部分。随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，板式家具在人们生活中发挥着越来越重要的作用，其应用越来越广泛。随着板式家具的兴起，木工榫槽机床日益繁荣。由于工厂规模的限制，对小型榫眼机床的需求已铣床具有生产效率高、定位精度高、机床结构紧凑、占地面积小、操作灵活方便等特点。它的出现大大降低了工人的劳动强度，提高了生产效铣床主要用于操作圆孔、凸榫孔、连接孔等工艺，特别是对于加工多圆榫广泛应用于板类零件的连接。五金件逐渐取代了其他组合方式。(1)制造质量、技术性能和可靠性普遍得到提高。在结构设计方面，应力求紧凑实用。通过计算机优化设计和部件技术设计，充分重视机床的安全、操作、维护、运输的方便和舒适性、色调和环境的协调性、醒目的安全和危险标志、制造工艺性、美观性和人机工程学原理。许多制造商采用了现代计算机辅助设计、计算机辅助质量保证系统、计算机辅助规(2)在进一步完善和发展适合大批量生产品种、规格较少的木制品的各种专用自动化生产线和组合机的同时，适合小批量、各种类型加工的(3)木工工具的品种、规格、精度、耐久性、新材料和新技术的应(4)十分重视科学研究、教育和新技术、产品开发和投资。国际木高速铣削技术是当前木工机械发展的主要趋势。它将计算机数控技术应用于木材加工机械产品中，根据木材加工中高速铣削的特点，实现坐标轴间插补运动能达到加工程序要求的精确位置和高速，保证加工件的(1)提高机床的可靠性由于木工机床的复杂性和高成本，其可靠性一直是用户关注的问题。(2)提高加工精度和表面加工质量由于木工制品的精度和表面粗糙度与木工机床本身的精度和机床的寿为了提高机床的加工精度和表面质量，必须提高机床的传动精度和抗振性。提高机床的抗震性能，不仅要提高机床的刚度，而且要减少引起振(3)提高操作的方便性和舒适性现代机床应尽量减少操作者的身心劳动强度，使操作者能够轻松、舒适地操作机床。为此，设计人员应特别注意掌握人机工程学理论和机床艺术造型。(4)提高机械化、自动化水平为了降低工人的劳动强度，提高劳动生产率，保证加工精度和精度的稳定性，机床应努力提高机械化和自动化水平。目前主要实现辅助工序 (上料、下料、检验、中间运输)的机械化和自动化。(5)工艺浓度工序集中是指在机床上对木件进行一次夹紧定位，即可完成多工序加工。避免了多次定位造成的定位误差，提高了加工精度，节省了辅助时间。多工序同时加工，切割时间吻合，将大大提高劳动生产率，如跑车带锯机采用立式多刃圆锯机，卧式多刃圆锯机采用卧式多刃带锯机，都是通本机床是一种木材加工机械产品。根据木材加工中高速铣削的特点，实现刀具在坐标轴空间的直线插补运动，达到加工程序要求的精确位置和高速，保证加工件的质量，实现T形件的复杂形状。他加工，提高加工产品的附加值，而木工榫槽机床是通用的。木材加工设备在木材生产中占有相当大的比重。机床包括机体、压路机工作台和带刀头的刀架。根据木工铣床的使用情况，其主要驱动方式是主轴电机直接驱动和主轴驱动与进给驱动相结合，其中主轴直接驱动和手动进给最为常见。与导轨相比，主轴直线运动导轨具有显著的优越性。保证加工表面的粗糙度和加工底部的深度。大多数木工铣床都是连续加工。控制系统的特点是可以同时控制两个或多个坐标。它不仅可以控制机床运动部件的起点和终点，而且可以控制整个加工过程中各点的位移。刀架是机床最重要的部件。由于刀架布局的不同和机床形式的不同，刀架通常将机床分为并联型和转塔型。刀架上下移动切削由交流伺服电机直接驱动，使刀架在精密直线导轨上移动，以满足铣削深度和宽度的尺寸要求。这台机床装有两个立式钻头。两个垂直钻为8毫米，两个工具相对固定。它们在横向和纵向上有两个自由度。两台钻机均由三相异步交流电动机驱动。由于木工工作强度轻，电机与刀具之间采用皮带连接，刀具转速在5000转以上。刀具送料为手动送料，为保证加工精度，采用铁夹持器保证加工深度。机床的强化机构采用凸轮机可以说，板式家具的兴起促进了榫眼机床的生产和机床的进一步完善，而木工榫眼机的出现和发展促进了木材加工业的发展，木工榫眼机已成为家具的需求设备。工厂。特别是近年来随着乡镇木工企业的兴起和蓬勃发展，木工榫眼机床将有更广阔的市场和发展。因此，有必要对木工榫(1)刀具个数：2(2)两刀具间距：20mm(3)加工榫槽尺寸：35×35×9mm(4)机床总功率：0.75kw×2=1.5kw(5)刀具最高转速：6000r/min(6)机床外型尺寸：861×539×1048mm(7)重量：约1000kg第2章总体设计方案该机床主要由两部分组成：工件冲压平台和刀具移动平台。有两个主要的工件压实平台，一个是水平压实机，另一个是垂直压实机，与挡板配合，确保工件的定位。工具移动平台主要由主电机、刀架、水平移动平台和垂直移动平台组成，其中水平和垂直移动平台由带滑块的直线导轨使用。此外，还有其它辅助部件，包括底座、机架、切割机和电机，底座与地角螺栓连接，以确保整个机体在工作中的稳定性，机架与角钢焊接。由于机床同时加工工件上的两个槽，考虑到加工精度和刀具高速减振，选用了两台同型号的小电机并固定在底座上。本文设计的木工榫槽机床的主要运动是刀具在水平和垂直方向上的横向运动，进给运动由手动控制。为了保证刀架运动的精度，机床采用高精度直线导轨。由于采用手动送料，为了保证加工槽的深度和宽度，在设计中采用了挡铁，以保证刀具的范围。本机床是一种体积小、功率小的木工机床。针对机床工作的特点和工作环境的考虑，设计了机床。刀架的尺寸和两个刀片之间的距离是有限的。刀架与电机的尺寸在同一移动平台上，因此刀架的尺寸受到限制。因此，为了节省空间，在刀具和电机之间使用皮带传动。此外，该工具在工作时的速度超过6000r/min。齿轮传动很难适应这样的高速行驶，因此对皮革进行了综合考虑。皮带传动。为了保证夹紧可靠，动作迅速，操作简单，维护简单，降低成本。铣床的夹紧机构为凸轮机构，采用凸轮机构的死点原理夹紧工件。其原理图如图2-2。由于机床工作时刀具速度快，切削力大，必须保证工件的固定。为此，在机床上安装了四台压路机和两个垂直水平仪，以保证工件的固定。由于加工件的加工端面倾斜45度，为了保证加工精度，采用铁夹持器对加工件进行定位。详见装配图。机身由支架、导轨和横梁组成。为了保证机床的刚度和稳定性，将底座用钢板冲压成矩形，焊接成足够的刚度。机身的其他部分是焊接的。整体采用槽钢，大大节省材料，简化机身，减轻机身重量。具体机构见装配本章介绍了机床的总体设计方案，阐述了机床的功能，并说明了各种部件的选择，包括我自己的设计方案和概念，以满足我的任务要求。第3章切削力的计算3.1速度计算速度计算主要包括刀具的切削速度和加工过程中的进给速度。通过对机床工作技术参数要求的分析计算，确定了机床各转速，并对各部件进行了进一步的选型。式中：D—钻头直径mmn—钻头转速r/min刀具的最大切削速度：Umin=6000×0.1/1000=0.6Umax=6000×0.5/1000=33.2功率计算式中：K—切削比功(J/cm³);q—每分钟切下的切屑体积(cm³/s);D—钻头直径(cm);U—进给速度(mm/s)。(2)切削比功KK=K₀·K·K₂·K·K,·KaK,—钻削深度修正系数(见表3-2);K₂—刀具侧刃数修正系数(见表3-3);K,—刀具前角的修正系数(见表3-4);Ka—切削直径的修正系数(见表3-5)。树种当没齿进给量U₂为下列值是的K05云杉12白桦63表3-2钻削深度修正系数K树种云杉白桦树种123云杉白桦表3-4刀具前角的修正系数K,树种刀具前角γ的修正系数K,云杉白桦表3-5切削直径的修正系数K。树种切削直径D(mm)的修正系数Kd云杉白桦表3-6树种修正系数K,树种山杨云杉赤扬松冈水曲柳系数K₀=26.3K=1.50K=1.29K₂=4.50K,=K=26.3×1.50×1.29×4.50×0.46×0.29×2.0式中：q—每分钟钻下的木屑体积；D—钻头直径(cm)D=0.8cm;l—极端位置钻头中心间的距离3.3选择电机(1)选择电机类型按工作要求条件选用微型异步电动机B型号(2)选择电机容量工作有效功率P=0.16kW电机输出功率P₀公式中η为电动机到刀具的传动装置总效率。取皮带传动效率7带=0.96;因为载荷平稳，电动机额定功率只需略大于P₀即可，查电动机技术数据选择额定功率Pm为0.25kw,B3微型电动机(最高转速1500)。3.4计算装置的总传动比3.5计算传动装置的运动和动力参数(1)各传动部件转速(2)各部件功率(3)各轴扭矩将上述结果汇总于表3-7,以备查用。表3-7汇总表轴名转动比i效率η电机轴1主轴3.6本章小结本章通过对各个部件的分析计算，从基本参数入手，通过分析计算确定了其它重要的参数，并通过计算选取电机。传动装置是任何机械系统的主要组成部分，传动装置的选择是非常重要的。本机床是一种体积小、功率小的木工机床。考虑到机床的工作特点和工作环境的考虑，机床占地面积小，刀架的空间尺寸和两个刀具之间的距离有限，刀架与电机在同一个移动平台上，因此刀架的尺寸有限。因本设计选择普通V带形式进行传动，本设计中选用的原动机是型号B3的微型电动机，该型号的电动机对应的额定功率大小为p=2.5Kw,该型号的电动机对应的速度是1500r/min,对应的V带传动比大小是i=4。本设计中的载荷变动相对较大，而且设计中V带的速度也是频繁的变Pa=KAP=1.2×2.5=3Kw2.对本设计中的V带带型进行选择确定通过分析功率以及该设计中电机转速大小，本设计先用B型V带进本设计中的V带对应的小带轮基准直径为：d₁=15mm,对应的大V带带速v的速度范围为5~25m/s,计算得到的带速较为合适。为了设计的V带的传送能力最大使用，实际生产中V带带传动的最佳带速度在10-20m/s的范围之中。5.对本设计中的V带中心a以及该V带的基准长度进行设计在0.7(D₁+D₂)<a₀<2(D₁+D)的中心范围中，初定该设计V带的中根据设计经验，选定A型V带的标准基准长度为：L=360mm。则该V带对应的实际中心距大小计算如下：中心距可调范围：amin=a-0.015L=(111.25-0.015×360amax=a+0.03L=(111.25+0.03×366.对本设计的V带的小带包角进行验算计算得该包角适宜7.对本设计的V带带的根数Z进行确定由n电机=1500r/min,D₁=60查手册的Ka=0.98;K,=1.0,于是8.对本设计的V带的初拉力进行确定计算单根普通V带对应的初拉力大小是：9.对本设计的V带带轴所受压力进行计算可得1、V带带轮设计原则首先需轻量化，带轮的质量应该要小；带轮的结构工艺性要好，便于生产；带轮的制造内应力不能太大；所设计带轮的质量分布需要均匀，使其在高速运转下可以处于动态平衡；所设计带轮与V带所接触的面需要尽量高的精度，从而减少V带损耗。2、确定所设计带轮的制造材料根据条件V带的带速应该是小于30m/s,故本设计V带的带轮选择铸铁HT200进行制造即可。同时V带带轮直径需要满足d₂≤300mm以及V带轮有椭圆轮辐式、实心式、孔板式、腹板式4种。D₀<2.5d,用实心式；当D₀<300mm,用腹板式；当D₀>300mm,用轮辐式。根据V带带轮对应的基准直径进行选择，故本设计用实心式V4.3本章小结本章主要对转动装置进行了选取，通过分析第5章主轴的设计轴是一种非常重要的机械部件，生产实际中应用颇多，凡是需要进行旋转运动的机械零件全都需要安装在对应的轴上，才可以完成所需要的旋转运动，也只有轴方便运动与动力的同时传递。故此，轴较为主要的功用便是作为支撑回转的机械零部件，起到传递运动以及传递动力的作用。影响轴结构设计的因素有很多，首先需要满足轴上各个相应零件的安装需求，对各个零件实现定位限制，轴的生产工艺及其制造要求，较为合理便于使用安装的结构及其尺寸。轴的结构设计一旦不合理，便会对其本身以及工作设备产生相应的影响，会影响到各个部件的工作性能，严重的还会存在安全隐患。在考虑机构的设计同时，轴的设计还需要考虑到轴的工作计算。一般情况下，从设计轴需要安装的零件，轴上零件的定位，该设计轴制造过程中所需要的工艺等三个较为重要的方面进行考虑，从而对该设计轴的结构形式及其各个部位尺寸进行设计确定。正常情况下，轴零件在装配中对应的难度以及设计轴在工作中的工作状态都会直接影响到该轴的制造成本。轴的工作能力的好坏常常是取决于该设计轴的振动稳定性好坏，以及该设计轴的强度大小与该设计轴刚度的大小。任何时候，轴对应的强度大小都将是轴工作能力评定的重要指标参数。尽量保证轴的弹性变形不要太大，需要对应力较大的轴进行必要的刚度计算设计，从而避免该轴在使用过程中产生影响使用的共振效应，需要进行高速使用的轴还需要对其振动稳定性进行设计计算，在轴的结构设计方面，其对应的外形形状及其尺寸大小都是十分重要的考虑方面。轴的生产制造工艺，与各配套配件的连接型式，轴各部位对应的尺寸大小，配套配件的数量，轴对应的负荷特性以及轴向尺寸大小与分布，轴对应的机械总成相应位置与形式等诸多方面都会直接影响到轴的结构设计。轴的结构设计影响因素诸多，轴的结构也没有一个统一的标准，往往情况不同，所设计的轴的结构也是不一样的。轴类零件要容易的进行处理以及进行调整；轴的各个工作部件的位置以及配合零件的位置需要准确；轴的加工制作需要较好的工艺9等方面都是非常值得考虑的因素。5.1轴径的初步估算式中：c—与材料有关的系数；P—轴传递的功率kW;n—轴的转速r/min;d—危险截面的直径尺寸mm。5.2轴的结构设计如图5.1所示，根据轴的受力选2060800型和1060098型轴承，为便于装配轴承内经，取端部尺寸d=8mm装轴处d=10mm左端轴承内经d=10mm轴环取直径d=12mm。轴的轴向尺寸如图5.1强度验算是轴设计的重要内容之一。其目的是根据轴的载荷条件和相应的强度条件来确定轴的直径。如果轴的直径是通过经验法或结构设计确定的，计算的目的是检查确定的轴的直径是否满足强度条件。常用的轴强度计算方法有：(1)按扭转强度条件计算；(2)按弯扭复合强度条件计算；(3)安全系数计算。本章根据弯扭复合强度条件计算轴的强度，确定轴的支承位置和载荷大小、方向和作用点，得到支点反作用力和弯曲距离。Qp=0.16kW对B点求矩：从而求得FH=-98.66N,FcH=-34.97NFcr+FBy-Q=05.3.1轴的疲劳强度校核确定危险截面根据载荷分布及应力集中部位选取截面B为危险截面。校核危险截面的安全系数因计算不够精确，材质不够均匀[S]取1.5-1.8式中K。—弯曲疲劳极限的综合影响系数；计算轴的工作应力首先计算弯曲正应力及其循环特征α=1,扭转剪应力按对称循环变化；由表5.2得知T=0.374N·m。其次计算扭转切应力及其循环特征确定疲劳极限影响系数根据;查表得K。=1.98,由计算所得安全系数大于许用值，故轴的疲劳强度合适。5.3.2轴的静强度校核1.确定危险截面根据载荷较大及截面较小的原则选取截面B为危险截面2.校核危险截面系数,因S₀>[S。],故轴的静强度足够。钢号热处理调质毛坯直径硬度抗拉强度屈服强度弯曲疲劳强度许用静应力扭转疲劳强度许用脉动应力许用疲劳应力5.4本章小结在本章中，通过计算对轴进行了设计和检查。根据轴的工作要求和装配条件，设计了轴的形状。结合传动装置，考虑受力和力矩的影响，对轴进行检查，选择危险截面进行计算。结果表明，该轴满足设计要求。轴承的选择是首选类型。为了合理选择轴承的类型，需要根据各种轴承的结构和性能特点，综合考虑载荷、速度、刚度、对中性能要求、装配(1)由工作条件及轴颈直径，初选单面防尘深沟球轴承2060800和(2)由于单面防尘深沟球轴承在承受径向力时不会引起轴向力，所(3)根据受力情况，将这对轴承安装成正排方式。(4)根据要求的精度，选轴承精度0级。(5)轴向固定方式：采用双固定方式，游隙的调整采用加调整垫片(1)对两轴承进行受力分析。如图6-14前座压盖5.单面防尘深沟球轴承(1060098)6.0型密封圈图6-1刀架(2)计算轴承的径向载荷F₁和F₂由静力学公式计算轴承支反力，如图6.2所示。得Fcr=1686.88N,Fpy=597.88N;轴承的径向载荷F₁=Fgy=1686.88N,F₁₂=Fcγ=597.88N。(3)计算轴承的轴向载荷S₁、S₂轴承的内部轴向力为：故S₁=S'=1147.08N,S₂=S+FA=11(4)轴承当量载荷计算当量载荷P(P,或P。)(N)的一般计算公式式中X、Y为径向和轴向载荷系数，其值见表6-2。fp为考虑载荷性质引入的载荷系数。载荷性质举例电机、气轮机、通风机、水泵等中等冲击或中等惯性力车辆、动力机械、起重机、造纸机、冶强大冲击,按表，在0.094-0.141之间，e应在0.3间。线形插值得按表，则X₁=0.56,Y在1.45-1.31之间线形插值得,,式中：8—轴承寿命指数(深沟球轴承ε=3)。6.3本章小结本次设计是对一个榫槽成型切削机床进行设计，使其结构能够满足绝大多数实际使用要求。然后利用二维软件对其结构进行二维绘图的处理，让他的结构可以进行直观表达出来。通过对本设计的结构进行分析设计，使其自由度能够符合实际应用，并对该设计的动力传递进行针对性设计。并对该产品的具体使用范围做了说明，对其重要部件传动结构进行设计，同时完成必要的校核，保证该设计使用的安全性和可靠性。本次设计完成对榫槽成型切削机床的设计，让我更加深入的了解了榫槽成型切削机床，通过整个设计过程，让我将所学的各种知识进行一个融合，进行综合使用的锻炼。同时设计需要绘制图纸，锻炼了我图纸设计和二维绘图的水平。通过学习已让我看到国内外这方面设计的差距，让我有动力去提升自身素质，为祖国的机械制造业添砖加瓦。此次设计虽初步完成榫槽成型切削机床整体设计方案，但是不足之处依然，像此机构的实际生产简单与否，工作运动合理与否都有待验证，设计精度也欠考虑，后续再有此类设计的人员，可进行完善，让此类设计更加能够符合实际的应用需求，提高质量，实现真正的中国制造、中国创毕业设计完成在即，感慨颇