拉花机机械结构设计及三维建模【毕业论文+CAD图纸全套】

买 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 毕业设计说明书（论文）中文摘要 首先针对 拉花机 进行总体方案设计，进而确定 拉花机 的总体布局，随后，对主轴组件进行设计。介绍了主轴的工作原理及关键技术。然后，确定了合理的主轴总体结构，分别对主轴的各零部件作了设计，产生了装配图、零件图与设计说明书等设计文档。最后，对主轴的旋转轴和轴承进行了详细的分析和校核，计算表明，该主轴设计符合要求。 对拉花机 夹具内有合理的定位及夹紧，能够实现沿刀具径向和轴向微调，能够沿刀具轴向和径向做精确调整，能够通过简便方法实现不同直径工件的装夹定位，经过设计对拉花机进行了优化设计和合 理设计，取得了良好的效果。 关键词： 拉花机 ， 主轴组件，主轴，轴承，带轮 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 业设计说明书（论文）外文摘要 of of of of is to A do a of of of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 1 绪论 . 1 概述 . 1 课题研究的目的和意义 . 1 国内外研究现状 . 2 2 拉花机的总体参数计算 . 4 毕业设计内容及要求 . 4 总体设计轮廓 . 4 3 电机至回转工作台之间带传动计算 . 5 电动机的选型 . 5 带传动设计 . 6 选择带型 . 7 确定带轮的基准直径并验证带速 . 8 确 定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角 . 8 确定带的根数 z . 9 确定带轮的结构和尺寸 . 9 定带的张紧装置 . 10 带轮 1 上键的选择与校核 . 11 带轮 2 上键的选择与校核 . 13 4 拉花工序夹具及其传 动设计 . 15 夹具的设计要点 . 15 定位机构 . 15 夹紧机构 . 15 零件的夹具的加工误差分析 . 17 确定夹具体结构尺寸和总体结构 . 17 零件的专用夹具简单使用说明 . 18 夹具部位的齿轮的设计计算 . 19 5 回转工作台组件要求与设计计算 . 24 主轴的基本要求 . 24 旋转精度 . 24 刚度 . 24 抗振性 . 25 温升和热变形 . 25 耐磨性 . 26 主轴组件的布局 . 26 主轴结构的初步拟定 . 29 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 主轴的材料与热处理 . 29 主轴的技术要求 . 30 主 轴直径的选择 . 31 主轴前后轴承的选择 . 31 轴承的选型及校核 . 32 主轴前端悬伸量 . 34 主轴支承跨距 . 35 主轴组件的验算 . 35 支承的简化 . 35 主轴的挠度 . 36 主轴倾角 . 37 主轴机构相关部件 . 38 主轴轴承的润滑 . 38 主轴组件的密封 . 38 轴肩挡圈 . 39 挡圈 . 39 圆螺母 . 39 挠度、转角、锁紧力的计算及校核 . 39 直线滚动导轨副的计算、选择 . 41 结束语 . 44 致 谢 . 45 参考文献 . 46 买文档就送您 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 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 1 绪论 概述 机械制造业在国民经济中占有重要的地位，是国民经济各部门赖以发展的基础，是国民经济的重要支柱，是生产力的重要组成部分。机械制造业不仅为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种生产设备、仪器仪表和工具，而且为制造业包括机械制造业本身提供机械制造装备。机械制造业的生产能力和制造水平标志着一个国家或地区的科学技术水平、经济实力。 机械制造业的生产能力和制造水平，主要取决于机械制造装备的先进 程度。机械制造装备的核心是金属切削 拉花机 ，精密零件的加工，主要依赖切削加工来达到所需要的精度。金属切削 拉花机 所担负的工作量约占机器制造总工作量的 40% 60%，金属切削拉花机 的技术水平直接影响到机械制造业的产品质量和劳动生产率。换言之，一个国家的工业水平在很大程度上代表着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。显然，金属切削在国民经济现代化建设中起着不可替代的作用。 纵观几十年来的历史，机械制造业从早期降低成本的竞争，经过 20 世纪 70 年代、80 年代发展到 20 世纪 90 年代乃至 21 世纪初的新的产品的竞争。目前，我 国已加入世界贸易组织，经济全球化时代已经到来，我国机械制造业面临严峻的挑战，也面临着新的形势：知识 技术 产品的更新周期越来越短，产品的批量越来越小，产品的性能和质量的要求越来越高，环境保护意识和绿色制造的呼声越来越强，因而以敏捷制造为代表的先进制造技术将是制造业快速响应市场需要、不断推出新产品、赢得竞争、求得生存和发展的主要手段。 课题研究的 目 的和意义 在国民经济各部门、人民的日常生活中，使用者各种机器设备、仪器工具，这些机器、机械 、仪器和设备和工具大部分是由一定的形状和尺寸的金属零件所组 成的。生产这些零件并将它们装配成机器、机械、仪器和工具的工业，称为机械制造工业。在机械零件的制造过程中，采用铸造、锻压、焊接、冲压等制造方法，可以获得低精度零件。对于精度要求高、表面粗糙度小的零件，主要依靠切削加工的方法获得，尤其是加工精密零件时，需经过多道工序的切削加工才能完成。因此，机械加工设备是机械制造业的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 主要加工设备。在一般的机器制造厂中，金属切削机床所负担的加工工作量，余额占总工作量的 40% 60%。金属切削机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。 机 床是在人类认识和改造自然的过程中产生，又随着社会生产的发展和科学技术的进步而不断发展、不断完成的。最原始的机床是木制的，所有运动由人力或畜力驱动，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它们实际上并不是一种完整的机器。现代意义上的用于加工金属机械零件的机床，是在 18 世纪中叶开始发展起来的。 机床设计是设计人员根据不同使用部门的要求，运用有关的科学技术知识，进行创造性的劳动。随着生产的发展，使用的要求也不断地提高，而科学技术的发展和工艺水平的提高，从而使机床的设计和制造获得了迅速的发展。 毕业设计是培养学生设 计能力的重要实践环节，通过设计掌握机械设计的一般规律，树立正确的设计思想，培养学生分析和解决实际问题的能力，使学生成功的走向工作岗位。通过本次设计毕业设计对 拉花机 组成、控制、结构运动、设计加以了解；通过机床设计掌握 拉花机 设计的基本方法 ,并且对专用机床的设计作进一步了解；通过机床设计培养和锻炼自身的工程素质和工程实践能力。 国内外研究现状 20 世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用，计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。自从 1952 年美国第台数控铣床 问世至今已经历了 50 个年头。 数控设备包括：车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专机，形成庞大的数控制造设备家族，每年全世界的产量有 10 20 万台，产值上百亿美元。 世界制造业在 20 世纪末的十几年中经历了几次反复，曾一度几乎快成为夕阳工业，所以美国人首先提出了要振兴现代制造业。 90 年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。如美国、德国等几大制造商都经过较大变动，从 90 年代初开始已出现明显的回升，在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。如德国机床行业从 2000 年至今已接受个月以后的订货合同，生产任务饱 满。 我国数控机床制造业在 80 年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在 90 年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 生产能力降到 50，库存超过个月。从 1995 年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在 1999 年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造 市场一派繁荣。从 2000 年月份的上海数控机床展览会和 2001 年月北京国际机床展览会上，也可以看到多品种产品的繁荣景象。 数控技术经过 50 年的个阶段和代的发展： 第阶段：硬件数控（ 第代： 1952 年的电子管 第代： 1959 年晶体管分离元件 第代： 1965 年的小规模集成电路。第阶段：软件数控（ 第代： 1970 年的小型计算机 第代： 1974 年的微处理器 第代： 1990 年基于个人 （ 第代的系统优点主要有： （） 元器件集成度高，可靠性好，性能高，可 靠性已可达到万小时以上； （ 2） 提供了开放式基础，可供利用的软、硬件资源丰富，使数控功能扩展到很宽的领域（如 接网卡、声卡、打印机、摄影机等）； （ 3） 对数控系统生产厂来说，提供了优良的开发环境，简化了硬件。 目前，国际上最大的数控系统生产厂是日本 司，年生产万套以上系统，占世界市场约 40左右，其次是德国的西门子公司约占 15以上，再次是德海德汉尔，西班牙发格，意大利菲亚，法国的，日本的三菱、安川。 发展趋势 制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱 ，机械制造是制造业的核心。数控技术的应用使得传统的制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国民生计起着越来与重要的作用。当前数控技术及其装备的发展的趋势： 1、高速、精密化 2、可靠性 3、数控机床设计 、功能多样化 4、智能化、网络化、柔性化、集成化 5、开放性 6、复合性 7、串行总线计算机数控系统 8、重视新技术标准、规范的建立 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 2 拉花机 的 总体 参数计算 毕业设计内容及要求 1、 功能要求： 1）能够完成调整环外圆面拉花工序 加工。 2）满足零件加工精度及生产率的要求。 3）零件应当在夹具内有合理的定位及夹紧，能够实现沿刀具径向和轴向微调。 4）主轴转速应当满足工艺要求，进给精度符合要求。 2、 技术要求： 1）采用高速钢刀具加工铝合金材料的切削速度为 1500m/ 2）加工生产率约为： 1 件 /每分钟。 3）加工工艺系统能够沿刀具轴向和径向做精确调整。 4）性能稳定可靠、便于调整和维护。 5）能够通过简便方法实现不同直径工件的装夹定位。 6) 便于操作，操作人员可以采用坐姿完成操作加工任务。 总体设计轮廓 该拉花机用 于 加工调整环外圆面拉花工序，需要实现刀具径向和轴向微调，采用的是导轨结构，水平方向采用的是直线导轨副，竖直方向采用燕尾槽导轨，中间有个大圆盘，下面由一对带轮进行驱动选择，拉花工序由拉花夹具装夹工件，该夹具采用锥形套和联动的螺旋机构（利用杠杆原理，当调整后面的锥形套时，那一对压紧的 可以实现 松开或卡紧，能快速装夹工件，提高效率） 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 3 电机至回转工作台之间带传动计算 电动机的选型 根据加工加工效率，初选 系列三相异步电动机 表 2Y 系列三相异步电动机 电动机型号 额定功率 载转速 r/转转矩 /额定转矩 最大转矩 /额定转矩 质量 100 同步 转速 1500 r/ 级 满载转速 1440 r/8 （ a） 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 （ b） 图 电动机的安装及外形尺寸示意图 带传动设 计 输出功率 P=3速 440r/440r/表 4 工作情况系数原动机 类 类 一天工作时间 /h 10 1016 16 10 1016 16 载荷 平稳 液体搅拌机；离心式水泵；通风机和鼓风机（ ）；离心式压缩机；轻型运输机 荷 变动小 带式运输机（运送砂石、谷物），通风机（ ）；发电机；旋转式水泵；金属切削机床；剪床；压力机；文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 印刷机；振动筛 载荷 变动较大 螺旋式运输机；斗式上料机；往复式水 泵和压缩机；锻锤；磨粉机；锯木机和木工机械；纺织机械 荷 变动很大 破碎机（旋转式、颚式等）；球磨机；棒磨机；起重机；挖掘机；橡胶辊压机 据 V 带的载荷 平稳 ，两班工作制（ 16 小时），查机械设计 4， 取 1 . 1 3 3 . 3 k e P k W 选择带型 普通 V 带的带型根据传动的设计功率 小带轮的转速 机械设计 13 11 选取。 根据算出的 小带轮转速 1440r/查图得： 0 100 可知应选取 A 型 V 带。 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 确定带轮的基准直径并验证带速 由机械设计 13 7 查得，小带轮基准直径为 80 100取 075 据 13得） 表 3 V 带带轮最小基准直径Y Z A B C D E 0 75 125 200 355 500 21211 , = 8 0 m md 所 以 由机械设计 13 “ V 带轮的基准直径 ” ，得20 误差验算传动比：2180= 1 . 0 2 0 4 0 8( 1 ) 8 0 ( 1 2 % )d 误（ 为弹性滑动率） 误差111 . 0 2 11 0 0 % 1 0 0 % 2 % 5 %1 误 符合要求 带速 1 8 0 1 4 4 0v = 6 . 7 9 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 满足 5m/以宜选用 E 型轮辐式带轮。 总之，小带轮选 H 型孔板式结构，大带轮选择 E 型轮辐式结构。 带轮的材料：选用灰铸铁， 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 选用结构简单，调整方便的定期调整中心距的张紧装置。 算压轴力 由机械设计 13 12 查得， A 型带的初拉力 面已得到 1a =z=8，则 1a 1 5 3 . 72 s i n = 2 8 1 3 3 . 4 6 s i n N = 2 0 7 9 . 2 8 z F 对带轮的主要要求是质量小且分布均匀、工艺性好、与带接触的工作表面加工精度要高，以减少带的磨损。转速高时要进行动平衡，对于铸造和焊接带轮的内应力要小 , 带轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分 称为轮缘，轮缘是带轮的工作部分，用以安装传动带，制有梯形轮槽。由于普通 V 带两侧面间的夹角是 40，为了适应 V 带在带轮上弯曲时截面变形而使楔角减小，故规定普通 为 32、 34、 36、 38（按带的型号及带轮直径确定），轮槽尺寸见表 7在轴上的筒形部分称为轮毂，是带轮与轴的联接部分。中间部分称为轮幅（腹板），用来联接轮缘与轮毂成一整体。 表 普通 V 带轮的轮槽尺寸（摘自 项目 符号 槽型 Y Z A B C D E 基准宽度 b p 基准线上槽深 h 基准线下槽深 h 槽间距 e 8 12 15 19 37 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 第一槽对称面至端面的距离 f 6 7 9 16 23 28 最小轮缘厚 5 6 10 12 15 带轮宽 B B =( z e + 2 f z 轮槽数 外径 d a 轮 槽 角 32 对应的基准直径 d d 60 - - - - - - 34 - 80 118 190 315 - - 36 60 - - - - 475 600 38 - 80 118 190 315 475 600 极限偏差 1 V 带轮按腹板（轮辐）结构的不同分为以下几种型式： （ 1） 实心带轮：用于尺寸较小的带轮 (3)d 时 )，如图 7 （ 2） 腹板带轮：用于中小尺寸的带轮 ( 300 )，如图 7 （ 3） 孔板带轮：用 于尺寸较大的带轮 (d) 100 )，如图 7 （ 4） 椭圆轮辐带轮：用于尺寸大的带轮 ( 500 )，如图 7 （ a） （ b） （ c） （ d） 图 7轮 结构类型 根据设计结果，可以得出结论：小带轮选择实心带轮，如图（ a） ,大带轮选择 实心带轮 如图（ a） 6 键的选择与校核 带轮 1上键的选择与校核 的选择 在本设计中，所选择的键的类型均为 A 型圆头普通平键，其材料为 45 钢，在带轮1 上键的尺寸如下表所示： 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 轴 键 键 槽 半径 r 公 称 直 径 d 公称 尺寸 b h 宽度 b 深度 公称 尺寸 b 极限偏差 轴 t 毂 1t 一般键联结 轴 公称 尺寸 极限 偏差 公称尺寸 极限偏差 最小 最大 28 8 7 8 0 5带轮 1 上键的尺寸 键的校核 键在传递动力的过程中，要受到剪切破坏，其受力如下图所示： 图 5键剪切受力图 键的剪切受力图如图 3示，其中 b=8 =25 =30 由前面计算可得，轴上受到的转矩 T=55 N m ，由键的剪切强度条件： 2 Tb （其中 D 为带轮轮毂直径） （ 5 3 3 32 5 58 1 0 2 5 1 0 5 5 1 0 =10 M 30 （结构合理） 键在传递动力过程中，由于键的上下两部分之间有力偶矩的作用，迫使键的上下部分产生滑移，从而使键的上下两面交界处产生破坏，其受力情况如下图所示：（初取键买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 的许用挤压应力 =100 ） 图 5键挤压受 力图 由 b l （ 5 3 3 68 1 0 2 5 1 0 1 0 1 0 =2000 N 又有 s b （ 5 3320002 5 1 0 1 0 1 0 8 结构合理 带轮 2上键的选择与校核 键的选择 同上所述，带轮 2 上所选择的键的类型均为 A 型圆头普通平键，其材料为 45 钢，键的尺寸如下表所示： 轴 键 键 槽 半径 r 公 称 直 径 d 公称 尺寸 b h 宽度 b 深度 公称 尺寸 b 极限偏差 轴 t 毂 1t 一般键联结 轴 公称 尺寸 极限 偏差 公称尺寸 极限偏差 最小 最大 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 30 10 8 10 0 5带轮 2 上键的尺寸 键的校核 键的剪切受力图如图 5示，其中 b=10 = =30 由前面计算可得，轴上受到的转矩 T=110 N m ，由键的剪切强度条件： 2 Tb （其中 D 为带轮轮毂直径） （ 5 3 3 32 1 1 01 0 1 0 5 0 1 0 7 0 1 0 = 30 （结构合理） 同理校核键的挤压强度，其受力如图 5取键的许用挤压应力 =100 由 b l （ 5 3 3 61 0 1 0 5 0 1 0 6 . 3 1 0 =3150 N 又有 s b （ 5 3331501 0 1 0 5 0 1 0 6.3 结构合理 买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 4 拉花工序夹具及其传动设计 夹具的设计要点 （ 1）定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求 当加工回转表面时，要求工件加工面的轴线与机床 主轴轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点 。 当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时，则应以夹具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。 工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转，故在加工过程中工件除受切削力矩的作用外，整个夹具还要受到重力和离心力的作用，转速越高离心力越大，这些力不仅降低夹紧力，同时会使主轴振动。因此，夹紧机构必须具有足够的夹紧力，自锁性能好，以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具，夹紧力的施力方式要注意防止引起夹具变形。 （ 2）夹 具与主轴的连接 对于主轴前端为圆锥体并有凸缘的结构，过渡盘在其长锥面上配合定心，用 活套 在主轴上的螺母锁紧，由键传递扭矩。这种安装方式的定心精度较高，但端面要求紧贴，制造上较困难。 定位机构 由零件图分析工件加工要求，必须保证孔轴向和径向的加工尺寸，得出，夹具必须限制工件的六个自由度，才可以达到加工要求。先设计夹具模型如下： 选择定位元件为：支承板，心轴，定位销。可见，定位方案选择 合理。 夹紧机构 选择工件的夹紧方案，夹紧方案的选择原则是夹得稳，夹得牢，夹得快。选择夹紧机构时，要合理确定夹紧力的三要素：大小、方向、作用点。夹紧装置的基本要求如下： 二、 夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置； 三、 夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不震动，又不因夹紧力过大而使工件表面损伤、变形。 四、 夹紧机构的操作应安全、方便、迅速、省力。 五、 机构应尽量简单，制造、维修要方便。 根据工件受力 切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧 力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为买文档就送 您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 实际所需夹紧力的数值。即： 安全系数 K 可按下式计算 有： ： 6543210 式中：60全系数，查参考文献 5 表 121 可得： 1 . 2 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 3 1 . 0 1 . 0 1 . 5 6 1 . 2 1 . 2 1 . 0 5 1 . 2 1 . 3 1 . 0 1 . 0 2 . 3 6 1 . 2 1 . 2 1 . 0 1 . 2 1 . 3 1 . 0 1 . 0 2 . 2 5 所以有： 1 1 9 3 . 0 8 ( )K C F N 7 6 6 . 3 7 ( )K P F N 1 3 5 9 . 9 0 ( )K f F N 该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做