专业铣床-工作台部件毕业设计部分【毕业论文+CAD图纸全套】

哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 目录 中文摘要、关键词 . 1 英文摘要、关键词 . 2 引言 . 3 第 1章 专用铣床的总体方案设计 . 4 第 2章 工作台部件方案的设计 . 8 . 8 . 8 第 3章 工作台各部件的选用 . 10 度装置的选择 . 10 . 10 . 10 . 13 . 13 . 13 轴承的选用 . 14 . 14 . 15 . 16 . 20 轴 套的选择 . 20 轴套的材料 . 20 轴承的 规格 . 20 轴承的 定位 . 21 结论 . 22 致谢 . 23 参考文献 . 24 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 专用铣床的研制 工作台部件设计部分 摘要 ： 本课题研究的主要任务是满足加工 生产 80T 闭式单点压力机 铣削要求，研制一台专用加工铣床。本课题分为总体设计及 底座设计部分、 主轴组件设计、 立柱及进给系统设计部分 、工作台部件设计四部分，我负责铣床工作台部件的设计。 在认真研究、分析了设计任务书后，针对任务书提出的要求进行了课题调研和现场考察，提出了两个设计方案。经过详细分析、论证，确定采用第 一 种 方案。该方案的结构形式为： 心轴是转动的，它的最下面是角接触球轴承，上面依次是蜗轮，轴套，角接触球轴承，推力轴承，工作台。蜗轮和心轴通过键 连接，工作台和轴也是键连接。工作台上面装齿轮毛坯，齿轮毛坯通过螺栓固定在工作台上。齿轮毛坯、工作台的重量全部压在推力轴承上，然后再传递给底座，最后全部重量压在导轨上。 该方案解决了两个难点：齿轮毛坯的定位和分度。此处定位用的是套筒定位。由于齿轮毛坯与心轴间的间隙较大，需在心轴上加套筒。齿轮毛坯装在套筒上，然后用螺母压紧。分度装置用的蜗轮装在箱体内，避免了对周围的人员、设备、产品质量及自然环境带来的损害与污染，由于箱体的存在，铁屑 、灰尘 等杂质不易对分度装置产生干扰，保证了加工精度。 该方案不仅可以满足加工要求， 而且比较简单实用。 关键词 ： 专用铣床 研制 工作台 设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 of of of is to 0T a is of am In to of of is it is it is is is by at of in to in is to to on in of in to to of of to of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 引 言 本文主要是大型齿轮专用铣床工作台部件的设计部分。 工作台部件是铣床的关键部件。 它的作用是加工时能将齿轮毛坯准确固定在工作台上，以满足加工要求。在切削时刀具与工件之间相互作用的力沿着大部分支承件逐个传递并使之变形。铣床的动态力使工作台和整机振动。支承件的热变形改变执行机构的相对位置或运动轨迹。这些，都将影响加工精度和表 面质量。 工作台的性能对整台机床的性能有很大影响。因此，应该正确地进行设计，并对主要部件进行必要的验算和试验，使得能满足对它的基本要求，并在这个前提下最大限度地采用标准化、系列化及通用化的零部件并尽量满足经济性要求。 毕业设计是四年大学学习的最后一个环节，也是培养大学生综合运用所学知识和技能解决问题能力的一个重要环节，是对大学生阶段所学的知识和能力的一个总检验。通过这次检验，不但可以提高学生的综合训练设计能力。科研能力（包括实际动手能力 写论文能力）。还是一次十分难得的提高创新能力的机会，并 从下面几个方面得到了训练： （ 1）了解设计的一般步骤； （ 2）学会进行方案的可行性论证； （ 3）正确使用常用的工具书和查阅资料的能力； （ 4）培养发现问题和解决实际问题的能力； （ 5）敢于大胆创新的精神 这次设计不仅提高了自己分析、解决实际问题的能力，对自己以后的工作也是一笔不小的财富。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 第 1章 专用铣床的总体方案设计 设计机床首先要确定定总体方案，机床整体设计是其他机床部件设计和布局的依据，因此在总体的方安设计中要全面、周密，使所选用的方案经济、合理、适用。总体方案设计以能够满足加工要求为 前提，因此在设计专用铣床时要首先考虑所要加工的零件。对整个设计的影响较大。因此，在拟定总体方案的过程中，必须全面地、周密地考虑，使所定方案技术先进、经济合理。 专用铣床总体方案设计的主要依据包括工件、刀具、同类型机床、有关的科技成就、使用要求以及制造条件等。设计者应作充分的调查，明确设计要求，掌握有关资料，在深入分析的基础上，拟定机床的总体方案。 被加工工件是机床总体方案设计的重要依据之一，设计者必须明确工件的特点和加工要求。诸如被加工面的尺寸精度、相互 位置精度、表面粗糙度以及生产率等。本次毕业设计要求设计一台大型齿轮毛胚（如图 用铣床，用于加工大型齿轮毛胚。其主要技术参数如下： 铣削最大外径 864 内径 150 齿轮模数 12齿轮最大厚度 200 齿轮齿数 72 毛胚材料 产批量 100个 /年 一般来讲整体方案设计是研制铣床的关键环节，是设计的主线。整体方案是根据被加图 齿轮毛坯示意图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 工零件的尺寸，加工方式和加工工艺拟定的。整体方案的主要内 容有分配铣床部件的运动，选择传动形式和支承形式；然后安排操作部位，并拟定好在布局上改善铣床性能和技术经济指标的措施。 合理的总体布局的基本要求有： (1)满足加工要求，保证加工精度： (2)保证工件与刀具的正确的相对运动关系，不能使机构干涉； (3)保证铣床自身的运转稳定性和结构强度； (4)节约成本，选用较为常用的材料和构件； 用铣床的总体布局选择论证 根据齿轮毛胚及整体方案设计的基本要求，设计了两种总体布局方案，两种方案的机床的总体布局图如图所示： 图 方案 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 图 方案 2 1 2 34 5 6 7 8 9 10 11 12 13 方案 1采用立式结构，将工件竖直装夹进行生产。床身很低，强度很高，结构可靠，立柱支撑主轴箱，主电动机通过带轮减速减震后和机床主轴箱连接，从而带动主轴的旋转，使刀具进行切削。工作台和溜板连接在一起，进给电动机通过丝杆螺母带动工作运动，完成切削加工是的进给，同是也可以在未加工工件时快进快退。工件通过芯轴固定，芯 轴一端装配有齿轮，用于齿轮加工是分度装置。 方案 2采用卧式结构，将工件定心后，通过螺栓与工作台连接在一起。主电动机和主轴箱固定在溜板上，由溜板一起带动。进给系统通过 件固定在工作台上，同时还要用芯轴定位。工作台下有用于分度的装置为机构生产大齿轮是分度。 方案 1和方案 2都能满足大齿轮的加工要求，结构都比较简单，生产研制也比较容易。方案一采用立式结构，主轴两端支撑，轴比较长，在加工生产时轴容易受力发生弯曲，降低齿轮加工精度，同时工件很重，但用一根轴来承受重力，会增大轴的尺寸，另外立式铣床铣刀必须与工件轴线重合，安装精度难以保证。方案 2主轴箱和主电机装在溜板上，减小买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 了装配尺寸。各部分结构也十分合理，因此选用方案 1。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 第 2章 工作台部件方案的设计 作台的设计步骤 1）根据工作台的使用要求，选择零件的类型和结构。 2）根据工作台的工作要求，计算作用在零件上的载荷。 3）根据零件的工作条件及对零件的特殊要求（如高温或在腐蚀性介质中工作等）选择适当的材料。 4）根据设计准则进行有关的计算，确定出零件的基本尺寸。 5）必要时进行详细的校 核计算，以判定结构的合理性。 6)画出零件的结构图，并写出计算说明书。 案的选用 工作台的设计方案 为了保证齿轮加工的精度，设计了两种方案。都是采用蜗轮蜗杆机构进行分度来保证加工质量。 图 案 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 图 案 2 1. 对于方案 1 心轴是转动的，它的最下面是角接触球轴承，上面依次是轴肩，蜗轮，轴套，角接触球轴承，推力轴承，工作台。蜗轮和心轴通过键连接，工作台和轴也是键连接。工作台上面装齿轮毛坯，工作台上有 轮 毛坯通过螺栓固定在工作台上。齿轮毛坯、工作台的重量全部压在推力轴承上，然后再传递给底座，最后全部重量压在导轨上。该方案满足了加工的要求。 2. 对于方案 2 心轴是固定不动的，它直接装在底座上，装配方式为过盈配合，然后用键连接以防止松动。底座上面装推力轴承，推力轴承上面依次为蜗轮，轴套，工作台，工作台上面装齿轮毛坯，齿轮毛坯还是用螺栓连接在工作台的 轮和工作台都装在轴承上，工作台和蜗轮又用销钉和螺栓连接在一起，工作台的全部压力压在底座上，最后传递给导轨。方案 2 可以满足加工要求，但相对于方案 1，它没有 方案 1 保证加工精度。工作台和蜗轮连接在一起，保证了可以同时转动，它比方案 2结构更为简单。由于方案 2没有箱体，所以须在外边加防护装置，以防止切屑灰尘等杂物。综合考虑各种因素最终选定方案 1。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 第 3章 工作台各部件的选用 度装置的选择 简单分度装置有多种，常用的有丝杠螺母、有齿轮齿条、蜗杆传动等。这里优先选用蜗杆传动。蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动的一种传动机构，两轴线交错的夹角可为任意值，常用的为 90o。蜗杆和蜗轮传动的特点是传动平稳，噪音小，降速比大，并能进行准确的微量转动，因此 ，蜗杆和蜗轮除了用作一般的动力传动外，还常用于分度机构。另外，蜗杆蜗轮传动尚有一个独具的特点：当蜗杆的导程角小于 60左右时，它还有自锁作用，即只能由蜗杆带动蜗轮旋转，反之，则卡住。 蜗轮蜗杆示意图如图 蜗杆一般是用碳钢或合金钢制成。高速重载蜗杆常用 15 20经常淬火，也可用 40、 45或 40样可以提高表面硬度，增加耐磨性。通常要求蜗杆淬火后的硬度为 40 55氮化处理后的硬度为 55 62般不太重要的低速中载的蜗杆，可用 40或 45 钢， 并经调质处理，其硬度为 220 300 常用的蜗杆材料为铸造锡青铜，铸造铝铁青铜及灰铸铁。为了防止变形，常对蜗杆进行时效处理。 普通圆柱蜗杆传动的主要参数有模数 m、压力角 a，蜗杆头数 轮齿数 行蜗杆传动的设计时首先要正确地选择参数。 1、模数 蜗杆和蜗轮啮合时，在中间平面上，蜗杆的轴面模数、压力角应与蜗杆的端面模数、压力角相等。即： m ， 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 a 为标准值（ 20o） 。 由于所要加工的齿轮为 72齿，模数为 12，而且是专用铣床。只要满足加工条件即可。可选用与齿轮毛坯齿数相同的蜗轮。蜗杆用单头蜗杆，蜗杆每旋转一周，蜗轮只转过一个齿距。蜗轮和蜗杆模数相同，蜗杆为 72 齿，蜗轮要装在轴承上，考虑到蜗轮上又要装销钉，螺栓，所以模数不能太小，蜗杆为标准件，参考蜗杆模数 下。最后选择蜗杆的模数为 查蜗杆的基本尺寸和参数（ 10085得 蜗杆的分度圆直径 6顶圆直径 齿根圆直径 向齿距为 度圆圆柱导程为 10133 ，该蜗杆具有自锁性。 蜗轮的分度圆直径 D= 2=76 =轮喉径 +2 = 轮外径 H+2 = 轮 和 蜗杆 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 蜗轮根径 ） =轮宽度 = B=30杆的齿宽 （ 11+Z ） m =（ 11+72） 49据实际需要选 5后蜗轮和蜗杆的参数为 表 1蜗轮蜗杆参数 蜗轮 蜗杆 材料 锡青铜 5钢 齿数（头数） 72 1 模数 度圆直径（ 2 齿顶圆直径（ 根圆直径（ 度（ 30 75 图 杆 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 图 蜗 轮 的设计 轴的主要用途是支承回转零件，传递力矩，力和运动。轴的设计与机器的总体安排和轴上零件（轴承、齿轮等）的布置及固定等密切相关，在进行轴的设计时主要考 虑选材、结构，强度、刚度等问题。 轴的设计步骤为： （ 1） 根据传动方案拟定轴上零件的布置。 （ 2） 选择轴的材料。 （ 3） 初步估算轴的直径。 （ 4） 进行轴的结构设计。 （ 5）验算轴的强度。 轴的材料品种很多，设计时主要是根据对轴的强度、刚度、耐磨性以及加工、热处理及经济性等要求进行选择。这里轴的材料选用的是经调质处理的 45 钢。 查参考文献 5表 10轴的强度计算方法 得： 143221( ）（ （ 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 1422)1(d （ 3 式中 计算截面处轴所受当量弯曲力（ d 计算截面处轴的直径（ M,T 计算截面处轴所受的弯矩和转矩（ 铣刀切削力 F=1504N，齿轮毛坯半径 r=432mm=d 则扭矩 M=1504 432 =649728 轴不转动，转矩 T=0，查参考文献 5表 10 1 =54 1422)1(d ）（= 根据实际需要，取 d=100为实心圆柱。 轴承的选用 滚动轴承是现在机器中广泛应用的部件之一，它是依靠主演元件间的滚动接触来支承转动零件的。滚动轴承绝大多数已经标准化，并由专业工厂大量制造及供应各种常用规格 的轴承。滚动轴承具有摩擦阻力小，功率消耗少，启动容易等优点。 轴承的内外圈和滚动体，一般是用高碳铬轴承钢或渗碳轴承钢制造的，热处理硬度一般不低于 60于一般轴承的这些元件都会超过 150以通常当轴承的工作温度不低于 120件的硬度不会 下降。 对于那些在正常载荷下基本上不旋转的轴承，或者慢慢地摆动以及转速极低的轴承，滚动接触应力过大，从而使材料表面引起不允许的塑性变形才是轴承的失效形式。这时应按轴承的静强度来选择轴承的尺寸。为此，必须对每个型号的轴承规定一个不能超过的外载荷买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 界限。 4662 1993规定，使受载最大的滚动体与滚道接触的接触应力达到一定值（对于向心球轴承为 420载荷，作为轴承静载荷的界限，称为基本额定静载荷，用 示。实践证明，在上述接触应力作用下所产生的永久接 触变形差，除了对于那些要求转动灵活性高和振动低的轴承外，一般不影响其正常工作。 轴承样本中列有各种型号轴承的基本额定静载荷值，以供选择轴承时查用。 轴承上作用的径向载荷 a，应折合成一个当量静载荷 （ 3 式中，0值可查轴承手册。 按轴承静载荷能力选择轴承的公式为： 000 （ 3 式中0 工作台的定位心轴要用到 3个轴承，其中 2个向心轴承， 1个推力轴承， 2个向心轴承的型号是一样的。由于心轴是固定在底座上，心轴无法转动，所以轴承是不承受径向力的，只承受齿轮毛坯的自重。心轴的直径为 100机械设计手册表 122个轴承的型号分别为： 表 2 向心轴承轴承参数 向心轴承轴承尺寸 基本额定载荷 /限转速/承代号 安装尺寸 d D B r 润滑 油润滑 6000型 00 150 24 800 5000 7020c 109 141 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 表 3 推力轴承轴承参数 推力轴承轴承尺寸 基本额定载荷 /限转速/承代号 安装尺寸 d D T a 润滑 油润滑 51000型 00 135 25 102 1 68 1000 2400 51120 121 114 1 查 参考文献 5表 10向当量静载荷0 查 参考文献 1表 13 静强度安全系数 0S=00 =0.5（F ） =0.3 于轴承是不常旋转的， 0，3350N， 0C= 以选用的轴承满足使用要求 栓组连接的设计 螺栓组连接结构设计的目的，在于根据连接接合面的形状合理地确定螺栓的布置方式，力求使各螺栓接合面间受力均匀，便于加工和装配。为此，设计时要综合考虑以下几个方面的问题。 （ 1） 接合面的几何形状应与机器的结构形状相适应。一般都设计成轴对称的简单几何形状。这样不但便与加工制造，而且便于对称布置螺栓，使接合面受力比较均匀。 （ 2） 分布在底座上的螺栓数目，应取 4、 6、 8、 12等易于分度的数目，以便于划线钻孔。 （ 3） 螺栓排列应有合理的钉距、边距，注意留必要的扳 手空间。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 （ 4）螺栓与螺母底面的支撑应平整，并与螺栓轴线相垂直，以免引起偏心载荷。 确定螺栓的直径 ： 螺栓的受力分析 ，如图 图 图 受力分析 1 图 受力分析 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 （ 1） 在总载荷 F 的作用下，螺栓组连接受到一下各力和倾覆力矩的作用：（假设铣刀切削力与水平面夹角为 030 ） 轴向力（ F 的水平分力 ,作用于螺栓组中心，水平向右） F =60 = 1303N 向力（ F 的垂直分力作用于结合面，垂直向下） F =60 =752N 覆力矩 (顺时针方向 ) M=F 2） 在轴向力 的作用下，各螺栓的工作拉力为 aF=41303N=326N （ 3） 覆力矩的作用下，左边 2螺栓受压，右边 2螺栓受拉，故右边的螺栓受力较大，所受的载荷力为 23(2322310112822 N 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 =1108N （ 3 故右边的螺栓所受的轴向工作载荷为 F=aF+=326N+1128N =1454N （ 4） 在横向力的作用下 各螺栓所受的预紧力 0F 。底座与尾座体的接合面可能生滑移。根据不滑移条件： m )(（ 3 查参考文献 1表 5 f=取=1=防滑系数 各螺栓需要的预紧力为 )(10 = )13 5 1 N=1670N （ 5） 确定螺栓的直径 将齿轮毛坯的 平移到螺栓组，螺栓组所受的总载荷为F=6000N,在轴向力 作用下，各螺栓所受的工作拉力为 415044 76N 选择螺栓材料为 45，性能等级为 参考文献 1表 5300 表 5= 螺栓材料的许用应力 = =20 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 根据公式 入数据，可求得螺栓危险截面的直径（螺纹小径 1d ）为： 考虑到铣床还要加工其它工件，为了提高安全系数，根据实际需要，选用 （ 6） 校核螺栓的预紧力是否合适 查 参考文献 1（式 5对碳素钢螺栓，要求 0 ( 0 . 6 0 . 7 ) (3已知S=30 1A = 124d=4 28 2取预紧力下限即 =（ 300 N =9043N 要求的预紧力0F=1670N,小于上值，故满足要求。 套的使用 套的选择 轴套 是 做成整圆筒形的轴瓦。 轴套是轴承中的重要零件，它的结构设计是否合理对轴承性能影响很大。为了节省贵重合金材料或者由于结构上的需要，常常需要加上合适 的轴套。 轴套在转轴上起到定位和保护轴的作用，比如转轴和填料之间就要用轴套，轴套磨损了就更换。在此处工作台的设计中，需要在心轴与加工工件之间加上轴套，以保护心轴，降低心轴的磨损，延长其使用寿命。 套的材料 轴套成本低，一般用铸铁或铸钢做成。 套的 规格 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 在此大型齿轮专业铣床工作台的设计中，心轴直径是 100大外径 864径 150图 故选择轴套规格为内径 100套外径为 150套与心轴，轴套与工件均为间隙配合。 套的定位 轴套和轴承不允许有相对移动。为了防止轴套沿轴向移动，使其一端紧贴工作台，另一端使用螺栓 、垫片 使其 定位。 图 轴套与心轴的配合 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 结 论 本次 毕业 设计 对大型齿轮毛坯专用铣床整体进行了设计，我主要针对工作台部件设计开发，通过此次设计： 1. 确定了工作台部件件的结构参数，如选