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板材
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英文资料 is an a of of of to as of as to a of is of a on a or of DM of is of to to To 1 of of as a in an In in a of by of of in of 0 0 0 0% . be a in to be of of in of to be no so of of at up a of is a of of by or up to in a of to is of is to of a of to be s e we to of be an it be a of We of as of a to be to a of of In a, is of or or of so to to As in of is to is So in a of so to on of of be in a to in of of is if an to to of to is to A is be of a of of to of a of of of In of of of to in NC or in of on of a of in 2 is of of it NC as to a to is in in of of in to of NC a At a of of of a in of NC a At a of of of a in a is 0000 100000 m / 5 or in 0 2 m m. of or be to 0 60 m / of .4 m/s2 0 m/s2 In to a a of to of A to At in on of to in on in at as as to is of it a on of in to as of is ne of as (C) N) so 300 in a BN 67 of be 5 0 50 in be to of or or of is to a In be as of of .2 to of to on to a to to to be to in C As to a of or In of in to to of a or a to of 3 in as a of in DM to 2 15 h, h. to on 0 to in is of in in or of is a of he It in of in in my of to be of to be an of 4 of of of is it to as of do in is in to of . of is in to to of In in of as of to s to in of In a as in a to is to of is by to of of is a of (1)(2)(3)(4)(5)of (6) of a he of to of of of of ) to s of a to of in at to is 1- in 5 A he of to it as of to it as in 1st of in In of as 00,000 / it is be In of of is is or in a as to a of to of to is it 0m/is up 00m/to be to A of in at of up . 1 冲压变形 冲压变形工艺可完成多种工序，其基本工序可分为分离工序和变形工序两大类。 分离工序是使坯料的一部分与另一部分相互分离的工艺方法，主要有落料、冲孔、切边、剖切、修整等。其中有以冲孔、落料应用最广。变形工序是使坯料的一部分相对另一部分产生位移而不破裂的工艺方法，主要有拉深、弯曲、局部成形、胀形、翻边、缩径、校形、旋压等。 从本质上看，冲压成形就是毛坯的变形区在外力的作用下产生相应的塑性变形，所以变形区的应力状态和变形性质是决定冲压成形性质的基本因素。因此，根据变形区应力状态和变形特点进行的冲压成形分类， 可以把成形性质相同的成形方法概括成同一个类型并进行系统化的研究。 绝大多数冲压成形时毛坯变形区均处于平面应力状态。通常认为在板材表面上不受外力的作用，即使有外力作用，其数值也是较小的，所以可以认为垂直于板面方向的应力为零，使板材毛坯产生塑性变形的是作用于板面方向上相互垂直的两个主应力。由于板厚较小，通常都近似地认为这两个主应力在厚度方向上是均匀分布的。基于这样的分析，可以把各种形式冲压成形中的毛坯变形区的受力状态与变形特点，在平面应力的应力坐标系中 (冲压应力图 )与相应的两向应变坐标系中 (冲压应变图 )以应力与 应变坐标决定的位置来表示。也就是说，冲压 应力图与冲压应变图中的不同位置都代表着不同的受力情况与变形特点 (1)冲压毛坯变形区受两向拉应力作用时，可以分为两种情况：即 0 t=0和 0， t=0。再这两种情况下，绝对值最大的应力都是拉应力。以下对这两种情况进行分析。 1)当 0且 t=0时，安全量理论可以写出如下应力与应变的关系式： (1 /（ - m） = /（ - m） = t/（ t - m） =k 式中 ， ， t 分 别 是 轴对称冲压 成 形时 的 径向 主 应变 、切向主 应 变和厚度方向上的主 应变 ； ， ， t 分 别 是 轴对称冲压 成 形时 的 径向 主 应 力、切向主 应 力和厚度方向上的主 应 力； m 平均 应 力， m=（ + + t） /3； k 常数 。在平面 应 力 状态 ，式（ 1 1）具有如下形式： 3 /（ 2 ） =3 /（ 2 - t） =3 t/-（ t+ ） =k （ 1 2） 因为 0，所以必定有 2 0 与 0。 这个结 果表明：在 两向 2 拉应 力的平面 应 力 状态时 ，如果 绝对 值 最大 拉应 力是 ，则在这个方向上的主应变一定是正应变，即是伸长变形。 又因为 0，所以必定有 -（ t+ ） 2 时， 0。 的变化范围是 = =0 。在双向等拉力状态时， = ，有式（ 1 2）得 = 0 及 t 0 且 t=0 时，有式（ 1 2）可知：因为 0，所以 1） 定有 2 0 与 0。这个结果表明：对于两向拉应力的平面应力状态，当 的绝对值最大时，则在这个方向上的应变一定时正的，即一定是伸长变形。 又因为 0，所以必定有 -（ t+ ） ， 0。 的变化范围是 = =0 。当 = 时， = 0， 也就是在 双向等拉 力 状态下 ，在 两个拉应 力方向 上产 生 数 值相同的伸 长变形 ；在受 单向拉应 力 状态时 ， 当 =0 时， = /2，也就是说， 在受 单向拉应 力 状态下 其 变形 性 质 与一般的 简单 拉伸是完全一 样 的 。 这种变形与受力情况，处于冲压应变图中的 围内（见图 1 1）；而在冲压应力图中则处于 围内（见图 1 2）。 上述两种冲压情况，仅在最大应力的方向上不同，而两个应力的性质以及它们引起的变形都是一样的。因此，对于各向同性的均质材料，这两种变形是完全相同的。 (1)冲压毛坯变形区受两向压应力的作用，这种变形也分两种情况分析，即 0 与 t0，即在板料厚度方向上的 应变 是正的，板料增厚。 在 方向上的变形取决于 与 的数值：当 =2 时， =0；当 2 时， 0。 这时 的变化范围是 与 0 之间 。当 = 时，是双向等 压 力状态时，故有 = 0 与 t0，即在板料厚度方向上的 应变 是正的，即 为压缩变形 ，板厚增大。 在 方向上的变形取决于 与 的数值：当 =2 时， =0；当 2 ， 0。 这时， 的数值只能在 0。这种变形与受力情况，处于冲压应变图中的 围内（见图 1 1）；而在冲压应力图中则处于 围内（见图 1 2）。 (1)冲压毛坯变形区受两个异号应力的作用，而且拉应力的绝对值大于压应力的绝对 值。这种变形共有两种情况，分别作如下分析。 1）当 0， | |时，由式（ 1 2）可知：因 为 0， | |，所以一定 有 2 0 及 0。 这个结 果表明：在异 号 的平面 应 力 状态时 ，如果 绝对 值最大 应 力是 拉应 力 ，则在这个绝对值最大的拉应力方向上应变一定是正应变，即是伸长变形。 又因为 0， | |，所以必定有 0 0， 0， | |时，由式（ 1 2）可知： 用与前项相同的方法分析可得 0。 即在异 号应 力作用的平面 应 力 状态下 ，如果 绝对 值最大 应 力是 拉应 力 ，则在这个方向上的应变是正的，是伸长变形；而在压应力 方向上的应变是负的（ 0， 0， 0， | |时，由式（ 1 2）可知：因 为 0， | |，所以一定有 2 - 0， 0， 即在 拉应 力方向上的 应变 是正的， 是伸长变形。 这时 的变化范围只能在 = 与 =0 的范围内 。当 = 时， 0 0， 0， | |时，由式（ 1 2）可知： 用与前项相同的方法分析可得 0， 0， 0, 0 + 伸长类 + 伸长类 双向受压 0, | | + 伸长 类 | | | 压缩类 异号应力 0, | | + 伸长类 | | | | 压缩类 7 变形区质量问题的表现形式 变形程度过大引起变形区产生破裂现象 压力作用下失稳起皱 成形极限 1 主要取决于板材的塑性， 与厚度无关 2 可用伸长率及成形极限 断 1 主要取决于传力区的承载能力 2 取决于抗失稳能力 3 与板厚有关 变形区板厚的变化 减薄 增厚 提高成形极限的方法 1 改善板材塑性 2 使变形均匀化，降低局部变形程度 3 工序间热处理 1 采用多道工序成形 2 改变传力区与变形区的力学关系 3 采用防起皱措施 伸 长 类 成 形胀 形拉 深翻 边压 缩 类 成 形 压 缩 类 成 形扩 口拉 深胀 形伸 长 类 成 形缩 口缩 口扩口+ - - + /4 /4翻 边- + + - 图 1 3 冲压应变图 8 冲压成形极限变形区的成形极限传动区的成形极限伸长类变 形压缩类变 形强 度抗拉与抗压缩失衡能力塑 性抗缩颈能 力变形均化与扩展能力塑 性抗起皱能 力变形力及其 变 化各向异性 值硬化性能变形抗力化学成分组 织变形条件硬化性能应力状态应变梯度硬化性能模具状态力学性能值与 值相对厚度化学成分组 织变形条件图 1 3 体系化研究方法举例 9 of be by of be is a of is It is a of It In is in of by of to of on of be to be in of is in is no or on it is to to to on of to of it is on 10 of in of be by in of of of of in of (1)of is it be 0,t=0 0,t=is a as 2)In 0, to /（ =/（ =t/（ t =k 1.1 ， ， t of of ， of of m is m=（ +t） /3; k is a In /（ 2=3/（ 2=3t/-（ t+） =k 0, in if , in be 11 to In 0， （ t+） 2,0. =0 . In = ，=0 t 0 t=0, 2 0 0, is in be it be in of 0， （ t+） ,0. 12 = =0 =,=0, in in =0, =2, in in is as of of is in ON of of in OH of of of by of is (1)of is to t=0), it be 0 tin of is in on 13 =2,=0;2,0. 0 tin of is in on . =2, =0; 2,0. of is in OL of of in OE of of (3) of is to of is of to be as 14 1)0, |, 2 in if is in is in of 0, |, =0,0,0, |, by of 0, is in If is , in is in of in is =0, 0, 0,|, 2- 0 0. in is or in of =0,0,0, |, .2 by of =0, 0, 0,0 + + 0,| + | of 0,| + | | 20 of in in to by on of is to be by or on in 5 on to of in to of 5 21 an of - - + /4 /4 + + - of 22 re w er t he t re n y an te ca pa as w ce a nd i e ng c r es is ta nc ry c c on di ti on ng c te o f st s tr ai ng c pr oe rt of t n a th ic kn es ry c c on di ti on 编号： 桂林电子科技大学信息科技学院 毕业设计 (论文 )任务书 题 目： 板材坡口机总体结构 设计 院 （系）： 机电系 专 业： 机械设计制造及自动 化 学生姓名： 杨素杰 学 号： 0953100117 指导教师单位： 桂林电子科技大学 姓 名： 桂慧 职 称： 高级实验 师 题目类型 ： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 应用研究 2013 年 5 月 1 日 （此页打印在封面后面） 注： 1、本任务书一式两份，一份院或系留存，一份发给学生，任务完成后附在 说明书内 2、任务书均要求打印，打印字体和字号按照本科生毕业设计（论文）统一格式的规定执行。 3、以下标题为四号仿宋体、加粗，正文中文用小 四宋体，英文用小四 期采用阿拉伯数字。 4、 “一、毕业设计（论文）的内容、要求 ”位于页面最顶端， “任务下达时间 ”位于新页面最顶端。 5、 请不要修改 “任务下达时间 ”所在页的内容 。 一、毕业设计（论文）的内容 运用机械制造工艺的相关课程（机械设计、互换性与技术测量基础、机械制图、机械原理、理论力学、材料力学、工艺分析）的知识，结合生产实践中学到的知识，独立进行 板材坡口机总体结构 设计，完成总装图的绘制，进行相关的理论计算。初步具备机械设计制 造及分析的能力。 主要任务简述： 1、进行 板材坡口机总体 结构设计，完成总装图的绘制。进行相关的理论计算。 2、进行零件的结构设计，选用零件的材料，绘制零件图，标注尺寸和技术要求。 3、材料和热处理工艺选用的原则。 4、主要零件加工应采用的工艺路线及特点； 5、参数要求： 铣削速度 200mm/、毕业设计（论文）的要求与数据 1、要求对型材的两平行边同时加工，铣削角度（ 545 铣削速度 200mm/、 型材尺寸 200 200400大长度 6m 选用标准动力头 学生要求： 就是刀具调角度那部分用差动齿轮手动调整角度 跟铣刀联接的轴做成空心轴 就想立铣那样的 整体结构不要太大 零件图的粗糙度 基准 公差标的完整些 公差标上下偏差 不要标精度等级 差动齿轮 空心轴都要出零件图 设计校核都要有 用 图 板材不需要固定 淘宝上有那种坡口机的资料 我不要那种的 三、毕业设计（论文）应完成的工作 1、 毕业生 完成 2 万字左右的毕业设计说 明书（论文） ； 2、 非英语专业毕业生 在毕业设计说明书（论文）中必须包括详细的 300单 词的英文摘要； 3、 非英语专业毕业生 独立完成与课题相关，不少于 2 万字符的指定英文资料翻译（附英文原文）； 4、 各系各专业的 毕业设计 具体要求完成的工作 ； 5、导师所指定的其它工作，所有毕业设计的工作量要满足 16 周的工作量要求。 四、应收集的资料及主要参考文献 1. 范超毅 武汉： 华中科技大学出版社， 2007年 版社， 2003 2. 罗永顺 . 机床数控化改造技术 . 北京：机械工业出版社， 2007 年 3. 朱晓春 . 数控技术 . 北京：机械工业出版社， 2001 4. 关美华 . 数控技术：原理及现代控制系统 . 成都：西南交通大学出版社， 2003 5. 杨叔子，机械加工工艺师手册，北京：机械工业出版社， 2002 年 6. 濮良贵 . 机械设计 . 北京：高等教育出版社， 2001 版社 7. 徐灏 机械设计手册 北京：机械工业出版社， 2003 2002 8. 赵长明 数控加工工艺及设备 北京：高等教育出版社， 2003 9. 004 10. of 1989 任务下达时间： 2012 年 11 月 23 日 毕业设计开始与完成时间： 2012 年 11 月 24 日至 2013 年 5 月 27 日 组织实施单位： 桂林电子科技大学信息科技学院 教研室主任意见： 签字： 年 月 日 系 领导小组意见： 签字： 年 月 日 毕业设计（论文）进度计划表 学号： 姓名： 序号 起止日期 计划完成内容 实际完成内容 检查日期 检查人签名 1 2012年 11 月 19日 至 26 日 第一次导师见面会 与课题的选择 2 2012年 11 月 26日至 12 月 3 日 查阅相关资料，理清相关问题，完成开题报告 3 2012 年 12 月 3日至 10 日 针对课题完成项目 申请书 4 2012年 12月 10日至 17 日 构建论文整体框架，设计可能遇到的问题的解决方案 5 2012年 12月 17日至 24 日 对论文的目录的撰 写 6 2012年 12月 24日至 31 日 进行整体结构设计 7 2012年 12月 31日至 2013 年 1月 7 日 进行主要零部件设计 8 2013 年 1 月 7日至 14 日 设计底座导轨 9 2013 年 1 月 14日至 21 日 主要零件的设计和 校核 10 2013 年 1 月 21日至 28 日 制定齿轮的制造工 艺 11 2013 年 1 月 28日至 2 月 11 日 制定轴的制造工艺 12 2013 年 2 月 11日至 28 日 绘制总体结构图 13 2013 年 3 月 1日至 15 日 绘制主要零件图 14 2013 年 3 月 15日至 25 日 完成中期检查 任务 15 2013 年 3 月 25日至 4 月 25 日 论文的最后撰写 16 2013 年 4 月 25日至 5 月 27 日 进一步完善论文， 准备论文答辩 任务下达时间 ： I 编号： 桂林电子科技大学信息科技学院 毕业设计 (论文 ) 题 目： 板材坡口机总体结构设计 院 （系）： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师单位： 姓 名： 职 称： 题目类型 ： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 应用研究 2013 年 6 月 15 日 要 根据设计任务书的要求 ,本设计 说明书针对 坡口机 机床的设计进行说明。要内容包括 坡口机 机床工艺方案的制定、 坡口机 机床配置型式的选择、机床总体设计以及轴箱设计。 全文要包括 坡口机机床 的总体设计和 主轴 箱设计两部分。机床总体设计要是在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上绘出轴箱原始依据图，重点分析传动系统，经过各种方案的比较，最后确定最优方案。此外，为了提高劳动生产率，降低劳动强度，保证加工质量。 关键词： 坡口机 ； 坡口机 机床； 主轴箱，传动系统 V V to of of is as as a of in of In of to In in to 录 摘 要 . . 绪论 . 1 题研究意义 . 1 口机专用设备应用 . 1 口机专用设备 . 2 轴头 . 2 轴箱 . 2 动更换轴箱机床 . 3 口机专用设备趋势 . 4 口机机床总体设计 . 4 口机机床的概述 . 4 口机机床的技术发展趋势 . 5 2 坡口机机床的总体设计 . 8 口机机床方案的制定 . 8 定工艺方案 . 8 定坡口机机床的配置形式和结构方案 . 8 定切削用量及选择刀具 . 9 定工序间余量 . 9 择切削用量 . 9 定切削力、切削扭矩、切削功率 . 10 3 坡口机传动 设计 . 12 3 主轴箱的设计 . 17 动系统设计 . 17 数的拟定： . 17 动 结构或结构网的选择 . 17 速图拟定 . 19 轮齿数的确定及传动系统图的绘制 . 22 动件的估算 与验算 . 25 动轴的估算和验算 . 25 轮模数的估算与验算 . 28 第 4章 插削机构部分设计 . 33 主轴部件的基本要求 . 33 结 论 . 41 致 谢 . 42 参考文献 . 43 1 1 绪论 题研究意义 市场的开放性和全球化使产品的竞争日趋激烈。而决定产品竞争力的指标是产品的开发时间 ( ， 产品 (成本 (创新能力 (服务(用户在追求高质量产品的同时，会更多的追求较低的价格和较短的交货周期。美国制造业在 20 世纪 50至 40年代要以扩大生产规模作为企业竞争力的第一 要素，而在 70年代竞争力的第一要素为降低生产成本， 80年代为提高产品质量， 90年代为市场响应速度。所以现代企业都期望通过提高自身的科技含量，增强竞争力。 制造业是国家重要的基础工业之一，制造业的基础是。是众多机械制造的母机，它的发展水平，与制造业的生产能力和制造精度有着直接关系，关系到国家机械工业以至整个制造业的发展水平 械产品的质量、更新速度、对市场的应变能力、生产效率等在很大程度上取决于的效能。因此，制造业对于一个国家经济发展起着举足轻重的作用我国是世界上产量最多的国家 )2000 年统计资料，在要的生产国家中，中国排名为世界第五位。但是在国际市场竞争中仍处于较低水平 :即使在国内市场也面临着严峻的形势 :一方面国内市场对各类产品有着大量的需求，而另一方面却有不少国产滞销积压，国外产品充斥市场。 口机 专用设备应用 据统计，一般在车间中普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的 15%。其余时间是看图、装卸工件、调换刀具、操作机床、测量以及清除铁屑等等。使用数控机床虽然能提高 85%，但购置费用大。某些情况下，即使生产率高，但加工相同的零件，其成本 不一定比普通机床低。故必须更多地缩短加工时间。不同的加工方法有不同的特点，就钻削加工而言， 坡口机 专用设备是一种通过少量投资来提高生产率的有效措施。虽然不可调式多轴头在自动线中早有应用，但只局限于大批量生产。即使采用可调式多轴头扩大了使用范围，仍然远不能满足批量小、孔型复杂的要求。尤其随着工业的发展，大型复杂的 坡口机 专用设备更是引人注目。例如原子能发电站中大型冷凝器水冷壁管板有 15000个 20孔，若以摇臂钻床加工，单单 坡口机 与锪沉头孔就要 时，另外还要划线工时 若以数控八轴落地钻床 加工，钻锪孔只要 时，划2 线也简单，只要 此，利用数控控制的二个坐标轴，使刀具正确地对准加工位置，结合 坡口机 专用设备不但可以扩大加工范围，而且在提高精度的基础上还能大大地提高工效，迅速地制造出原来不易加工的零件。有人分析大型高速柴油机 30 种箱形与杆形零件的 2000多个 坡口机 操作中，有 40%可以在自动更换轴箱机床中用二轴、三轴或四轴多轴头加工，平均可减少 20%的加工时间。 1975年法国巴黎机床展览会也反映了坡口机 专用设备的使用愈来愈多这一趋势。 口机 专用设备 坡口机 专用设备是在一 次进给中同时加工许多孔或同时在许多相同或不同工件上各加工 倒角 。这不仅缩短切削时间，提高精度，减少装夹或定位时间，并且在数控机床中不必计算坐标，减少字块数而简化编程。它可以采用以下一些设备进行加工：立钻或摇臂钻上装多轴头、多轴钻床、多轴 坡口机 机床心及自动更换轴箱机床。甚至可以通过二个能自动调节轴距的轴或 主轴箱 ，结合数控工作台纵横二个方向的运动，加工各种圆形或椭圆形孔组的一个或几个工序。现在就这方面的现状作一简介。 轴头 从传动方式来说要有带传动、齿轮传动与万向联轴节传动三种。这是大家所熟悉的。前者 效率较高，结构简单，后者易于调整轴距。从结构来说有不可调式与可调式二种。前者轴距不能改变，多采用齿轮传动，仅适用于大批量生产。为了扩大其赞许适应性，发展了可调式多轴头，在一定范围内可调整轴距。它要装在有万向 1）万向轴式也有二种 :具有对准装置的轴。轴装在可调支架中，而可调支架能在壳体的 T 形槽中移动，并能在对准的位置以螺栓固定。（ 2）具有公差的圆柱形轴套。轴套固定在与式件孔型相同的模板中。前一种适用于批量小且孔组是规则分布的工件（如孔组分布在不同直径的圆周上）。后一种适用于批量较大式中小批量的轮番生产 中，刚性较好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多轴头可以装在立钻式摇臂钻床上，按钻床本身所具有的各种功能进行工作。这种 坡口机 专用设备方法，由于 坡口机 效率、加工范围及精度的关系，使用范围有限。 轴箱 也象多轴头那样作为标准部件生产。美国 司标准齿轮箱、 主轴箱 等设计的3 不可调式 主轴箱 。有 32种规格，加工面积从 300 300毫米到 600 1050 毫米，工作轴达 60 根，动力达 瓦。 厂生产的可调 主轴箱 调整方便，只要先把齿轮调整到接近孔型的位置，然后把与它联接的可调轴移 动到正确的位置。因此，这种结构只要改变模板，就能在一定范围内容易地改变孔型，并且可以达到比普通 主轴箱 更小的孔距。 根据成组加工原理使用 主轴箱 或多轴头的 坡口机 机床很适用于大中批量生产。为了在加工中获得良好的效果，必需考虑以下数点：（ 1）工件装夹简单，有足够的冷却液冲走铁屑。（ 2）夹具刚性好，加工时不形变，分度定位正确。（ 3）使用二组刀具的可能性，以便一组使用，另一组刃磨与调整，从而缩短换刀停机时间。（ 4）使用优质刀具，监视刀具是否变钝，钻头要机磨。（ 5）尺寸超差时能立即发现。 动更换轴箱机床 为 了中小批量生产合理化的需要，最近几年发展了自动更换轴箱 坡口机 机床。 (1) 自动更换轴机床 自动更换轴机床顶部是回转式轴箱库，挂有多个不可调轴箱。纵横配线盘予先编好工作程序，使相应的轴箱进入加工工位，定位紧并与动力联接，然后装有工件的工作台转动到轴箱下面，向上移动进行加工。当变更加工对象时，只要调换悬挂的轴箱，就能适应不同孔型与不同工序的需要。 (2)多轴转塔机床 转塔上装置多个不可调或万向联轴节轴箱，转塔能自动转位，并对夹紧在回转工作台的工件作进给运动。通过工作台回转，可以加工工件的多个面。因为转塔不宜过 大，故它的工位数一般不超过 4 6 个。且轴箱也不宜过大。当加工对象的工序较多、尺寸较大时，就不如自动更换轴箱机床合适，但它的结构简单。 (3)自动更换轴箱 坡口机 机床 它由自动线或 坡口机 机床中的标准部件组成。不可调 主轴箱 与动力箱按置在水平底座上，轴箱库转动时整个装置紧固在进给系统的溜板上。轴箱库转动与进给动作都按标准子程序工作。换轴箱时间为几秒钟。工件夹紧于液压分度回转工作台，以便加工工件的各个面。好果回转工作台配以卸料装置，就能合流水生产自动化。在可变生产系统中采用这种装置，并配以相应的控制器可以获得完整的加 工系统。 (4) 数控八轴落地钻床 4 大型冷凝器的水冷壁管板的孔多达 15000个，它与支撑板联接在一起加工。孔径为20 毫米，孔深 180 毫米。采用具有内冷却管道的麻花钻， 5 7 巴压力的冷却液可直接进入切削区，有利于排屑。钻尖磨成 90供自动定心。它比普通麻花钻耐用，且进给量大。为了缩短加工时间，以 8轴数控落地加工。 口机 专用设备趋势 坡口机 专用设备生产效率高，投资少，生产准备周期短，产品改型时设备损失少。而且随着我国数控技术的发展， 坡口机 专用设备的范围一定会愈来愈广，加工效率也会不断提高。 口机 机床总体设计 口机 机床的概述 坡口机 机床 是 以系列化和标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件对一种或多种工件按预先确定的工序进行切削加工的机床。兼有万能机床和专用机床的优点。通用零部件通常占整个机床零部件的 70 90，只需要根据被加工零件的形状及工艺改变极少量的专用部件就可以部分或全部进行改装，从而组成适应新的加工要求的设备。由于在 坡口机 机床上可以同时从几上方向采用多把刀具对一个或数个工件进行加工，所以可减少物料的搬运和占地面积，实现工序集中，改善劳动条件，提高生产效率和降低成本。将 多台 坡口机 机床联在一起，就成为自动生产线。 坡口机 机床广泛应用于需大批量生产的零部件，如汽车等行业中的箱体等。另外在中小批量生产中也可应用成组技术将结构和工艺相似的零件归并在一起，以便集中在 坡口机 机床上进行加工。 坡口机 机床一般可完成的工艺范围有：铣平面、刮平面、车端面、车锥面、 坡口机 、扩孔、铰孔、镗孔、倒角、切槽、以及加工螺纹、滚压、拉削、磨削、抛光工序。 坡口机 机床一般采用多轴、多刀、多序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能 缩短设计和制造周期。因此， 坡口机 机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。 坡口机 机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现 坡口机 、扩孔、锪孔、铰孔、镗5 孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的 坡口机 机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件 (如飞轮、汽车后桥半轴等 )的外圆和端面加工。 坡口机 机床的通用部件按功能分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部 件和辅助部件 5类。动力部件为机床提供主运动和进给运动，主要有动力箱（将电动机的旋转运动传递给主轴箱）、切削头（装在各个主轴上，用于各单一工序的加工）、动力滑台（用于安装动力箱或切削头，以实现进给运动）；支承部件用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等；输运部件用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等；控制部件用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等；辅助部件 包括润滑、冷却和排屑装置等。根据配置型式， 坡口机 机床可分为单工位和多工位两大类。其中单工位 坡口机 机床按被加工面的数量又有单面、双面、三面和四面 4种，通常只能对各个加工部位同时进行一次加工；多工位 坡口机 机床则有回转工作台式、往复工作台式、中长立柱式和回转鼓轮式4 种，能对加工部位进行多次加工。通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。 口机 机床的技术发展趋势 最早的 坡口机 机床于 1911 年在美国制成，用于加工汽车零件。 1953 年，美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机 床制造厂协商，确定了 坡口机 机床通用部件标准化的原则。 1973 年，国际标准化组织（ 布了第一批 坡口机 机床通用部件标准。 1975年，中国第一机械工业部颁布了中国的第一批 坡口机 机床通用部件标准。 坡口机 机床现代发展的方向主要有以下几个特点： a、 坡口机 机床品种的发展重点 。 在 坡口机 机床这类专用机床中，回转式多工位 坡口机 机床和自动线占有很重要的地位。因为这两类机床可以把工件的许多加工工序分配到多个加工工位上，并同时能从多个方向对工件的几个面进行加工，此外，还可以通过转位夹具 (在回转工作台机床上 )或通过转位、翻转 装置 (在自动线上 )实现工件的五面加工或全部加工，因而具有很高的自动化程度和生产效率，被汽车、摩托车和压缩机等工业部门所采用。 b、 自动线节拍时间进一步缩短 。 目前，以大批量生产为特征的轿车和轻型载货车，6 其发动机的年产量通常为 60 万台左右，实现这样大的批量生产，回转式多工位 坡口机机床和自动线在三班运行的情况下，其节拍时间一般为 20 30 秒，当零件生产批量更大时，机床的节拍时间还要更短些。自动线的短节拍，主要是通过缩短基本时间和辅助时间来实现的。缩短基本时间的主要途径是采用新的刀具材料和新颖刀具，以通过提高切削速 度和进给速度来缩短基本时间。缩短辅助时间主要是缩短包括工件输送、加工模块快速引进以及加工模块由快进转换为工进后至刀具切入工件所花的时间。为缩短这部分空行程时间，普遍采用提高工件 (工件直接输送 )或随行夹具的输送速度和加工模块的快速移动速度。目前，随行夹具的输送速度可达 60m/工模块快速移动速度达 40m/ c、 坡口机 机床柔性化进展迅速 。 十多年来，作为 坡口机 机床重要用户的汽车工业，为迎合人们个性化需求，汽车变型品种日益增多，以多品种展开竞争已成为汽车市场竞争的特点之一，这使 坡口机 机床制造 业面临着变型多品种生产的挑战。为适应多品种生产，传统以加工单一品种的刚性 坡口机 机床和自动线必须提高其柔性。 坡口机 机床的柔性化主要是通过采用数控技术来实现的。开发柔性 坡口机 机床和柔性自动线的重要前提是开发数控加工模块，而有着较长发展历史的加工中心技术为开发数控加工模块提供了成熟的经验。由数控加工模块组成的柔性 坡口机 机床和柔性自动线，可通过应用和改变数控程序来实现自动换刀、自动更换多轴箱和改变加工行程、工作循环、切削参数以及加工位置等，以适应变型品种的加工。 坡口机 机床自动线柔性化的迅速发展和节拍时间的日益缩短 ，充分显示了 口机 机床自动线带来的巨大技术进步，使柔性自动线在多品种、大批量生产中成为重要的技术装备。但在这里必须指出，在 坡口机 机床和自动线实现柔性化发展的同时，加工中心高速化发展异常迅速。 加工中心与 坡口机 机床的竞争日趋激烈。 d、 加工精度日益提高 。 特别自 80年代中期以来，汽车制造业为增强其汽车的竞争力，不断地加严其发动机 的 关键件的制造公差，并通过计算机辅助测量和分析方法，以及通过设备能力检验来提高其产品的质量。这无疑是对 坡口机 机床和自动线提出了更高的要求。 坡口机 机床制造厂为了满足用户 对工件加工精度的高要求，除了进一步提高主轴部件、镗杆、夹具 (包括镗模 )的精度 ， 采用新的专用刀具，优化切削工艺过程，采用刀具尺寸测量控制系统和控制机床及工件的热变形等一系列措施外，目前，空心工具锥柄 (过程统计质量控制 (应用已成为自动线提高和监控加工精度的新的重要技术手段。 7 e、 综合自动化程度日益提高 。 近十年来，为进一步提高工件的加工精度和减少工件在生产过程中的中间储存、搬运以及缩短生产流程时间，将工件加工流程中的一些非切削加工工序 (如工序间的清洗、测量、装配和试漏等 )集成到自动线或自动线组 成的生产系统中，以实现工件加工、表面处理、测量和装配等工序的综合自动化。 f、 其它技术的应用动向 。 在工业发达国家的 坡口机 机床行业中，下列技术得到了较为广泛的应用。 坡口机 机床设计普及 坡口机 机床设计已普遍采用 设计室几乎很难见到传统的绘图板。 在构件的刚度分析 (有限元方法 )、 坡口机 机床及自动线设计方案比较和选择，以及方案报价等方面均已得到广泛应用，从而显著地提高了设计质量和缩短了设计周期。加之国外许多公司在 坡口机 机床和自动线组成模块方面的系列化 和通用化程度很高 (一般达90%以上 )，使 坡口机 机床和自动线的交货期进一步缩短。 8 2 坡口机 机床的 总体设计 口机 机床 方案的制定 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。本次毕业设计要求设计一台矩形型材端面坡口铣削机，用于矩形型材断面轧制或是焊接成型的型材，与底板焊接或是两型材对接时，焊接工艺要求断面到坡口，工件材料为热轧 45号钢， 板 材 200 200 400 400，硬度为 207 241产批量为中小批量。加工部位的加工要求如下： (1)被加工表面的粗糙度均为 (2)铣削角度（ 5 20） 450 。 机床设计力求简单实用，考虑到切削材质单一，切削参数变化范围十分有限， 因此铣削转速不分档，铣削 高速钢角铣刀 1，刀齿材料为 =450， d=80， B=22,D=27,Z=22。 定工艺方案 机床的工艺方法是多种多样的，按工种可分为车、铣、刨、钻、镗、磨、研磨、电加工 、振动加工、激光加工等；每一种还可再分，如车削加工有车外圆、车端面、车槽、车球面等之分；按加工精度各表面粗糙度可分为粗加工、半精加工、光整加工等；按工序集中程度可分为单刀、多刀、单工件、多工件、单工位、多工位等；按作业形式可分平行作业、顺序作业、平行 工艺方法对机床的结构和性能的影响很大，工艺方法的改变常导致机床的运动、传动、布局、结构、性能以及经济效果等方面的一系列变化。 加工断面坡口的方法有很多，比如说，铣削，刨削。对于对于矩形型材断面，用刨床进行刨削加工时，机床需要两个运动，机床和刀具结 构简单，装夹在工件台上快速，稳固，但生产率低，加工精度也达不到工件要求；用角铣刀进行铣削加工时，生产率不仅提高了，也能满足工件所要求的加工精度，且装夹快速，方便。与其它机床相比，矩形型材断面铣削机具有生产率高，加工精度稳定，研制周期短，便于设计、制造和使用维护、成本低、自动化程度高、劳动强度低，配置灵活等特点，因此，当生产量很大时，用矩形型材断面铣削机进行加工更合理 2。 定 坡口机 机床的配置形式和结构方案 机床的总体布局指确定机床的组成部件之间的相对位置及相对运动关系。 9 合理的总体布局的基本 要求有： (1)保证工艺方法所要求的工件与刀具的相对运动关系； (2)保证机床具有足够的加工精度和相适应的刚度和抗振性； (3)便于操纵、调整、维修，便于输送、装卸工件和排屑等； (4)节省材料，占地面积小，即经济效果好； (5)造型美观。 考虑到工件较大，为简化进给机构，采用工件固定在装夹台上不动，而让刀具相对于工 件运动的加工模式。 矩形型材安装在工作台上，铣刀动力头带动铣刀作旋转主运动，上下运动为进给运动，且动力头的主轴可以伸缩，这样可以完成进刀和退刀的要求。考虑到节能问题，在机床上安装了链轮和重锤，使 重锤平衡掉一部分动力头的重量和滑台的重量，这样使得进给动力变小，选择较小的进给电机即可，如台湾永坤 式减速电机。 此方案的有点是各部件均是针对矩形型材设计的，因此，结构紧凑，刚性好，生产效率高，加工质量稳定。 由于本设备的制造数量较少，设计本专用机床的出发点，主要考虑其结构设计，保证其适用性及安全性，除一些较大部件或远动部件如支座，滑台采用 余部件均就地取材。 定切削用量及选择刀具 定工序间余量 为使加工过程顺利进行并稳定的保证加工精度，必须合理地确定工序余量。 生产中常用 查表给出的 坡口机 机床对孔加工的工序余量， 以消除转、定位误差的影响。 25口机 时 ，直径上工序间余量 均为 择切削用量 确定了在 坡口机 机床上完成的工艺内容了，就可以着手选择切削用量了。因为所设计的 坡口机 机床为多轴同步加工在大多数情况下，所选切削用量，根据经验比一般通用机床单刀加工低 30%左右多轴轴箱上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台，工作时，要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量（ mm/是适合有刀具的平均值 。 因此，同一轴箱上的刀具轴 可设计成同转速和 同的每转 进给量（ mm/r）与其适应 。 以满足 直径的加需要，即： 10 1 1 2 2 . f n f n f v f 中： 各轴转速（ r/ 12, , . if f f 各轴进给量（ mm/r） 动力滑台每分钟进给量（ mm/ 由于被加工零件的铣削宽度为 20进行一次走刀，即： 0 根据机床设计简明手册第 132 133页，选择铣削切削用量。 铣削用量的选择与要求的加工表面粗糙度值及其生产率有关系。当铣削表面粗糙度数值要 求较低时，铣削速度应选高一些，每齿走刀量应小些。若生产率要求不高，可以取很小的每齿走刀量，一次铣削 4 5a= 根据本次设计所加工的零件要求，其表面粗糙度数值较低，加工材料为热轧钢，查切削用量手册表 4得： z,V=15 35m/ z。 定切削 力 、切削扭矩、切削功率 有 工作条件等查切削用量手册表 22得： F= （ 2 其中： 45， ， f=有关系数和指数 切削条件改变是，切削力的修正系数 铣削宽度， 0mm 铣削深度，由于是一次铣削就能达到设计尺寸，则铣削深度为工件加工余量，即 0 进给量， z Z 齿数，取 Z=22 则切削力大小为 : F= 取 F=5300N 根据机械制造工艺金属机床设计指导第 72页，可得切削功率公式为： 11 00000000205300 = （ 2 由常州市高翔组合机床制造有限公司提供的 削动力头功率为 轴滑套轴向调整 70力头燕尾导轨轴向位移 100使用两个这样的动力头在两侧面同时铣削坡口，而型材的规格为 200 200 400 400，单边轴向位移量最大为 100 常州市高翔 组合机床制造有限公司提供的 可满足此要求。 查金属切削机床设计第 41 页，可知：进给驱动电动机功率取决于进给的有效功率和传动件的机械效率 9， Ns=0000（ 2 式中： 进给驱动电动机功率 (进给速度 (m/Q 进给抗力 (N)， Q=( （ 2 s 进给传动系统的总机械效率 (一般取 粗略计算时，可根据进给传动与主传动所需功率之比值来估算进给驱动电机功率。 铣床的进给功率 P =用 台湾永坤 式减速机 ， 采取全封闭全寿命机电一体化设计，硬齿面斜齿传动，低噪声、高效率。整体结构、重量轻，适应性强，可附加电磁制 动器，输出转速： 69260r/出转矩：高至 1500机功率： 4装形式：安装法兰方式安装 ，电机型号为 5 12 3 坡口 机传动 设计 杠选取和设计 根据本设计中对铣削速度及加工精度的要求，减速电机的输出最高转速 r/速电机通过连轴器与丝杠直接连接，即 i=1，动力头快速进给的最高速度要求达到 m/进给速度为 v=200mm/速电机的输出最高转速为 200 r/丝杠的最高转速也为 200 r/本丝杠导程 P h = v=200 11000 =5( （ 3 丝杠中径 d2=30 （ 3 13料为钢， 查机械零件设
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