一种螺旋铣孔装置的机械机构设计【全套设计含CAD图纸及三维模型】
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南京工程学院 工 业 中 心 本科毕业设计说明书（论文） 题 目： 一种螺旋铣孔装置的机械机构设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： D 机加工 123 学 号： 231120510 学生姓名： 陈志斌 指导教师： 刘桂芝、卞荣（教授级高工、讲 师 ) 起迄日期： 设计地点： 工程中心 5 号楼 I 毕业设计说明书（论文）摘要 摘要： 螺旋铣孔加 工作为近几年兴起的加工方式， 在 航空装配加工领域 有了广泛的运用 。 本文介绍螺旋铣孔加工工艺的特点，并对螺旋铣孔机构的组成进行分析。在此基础上，设计了一种卧式螺旋铣孔装置，主要包括自转机构、偏移机构、公转机构以及进给机构等。通过计算分析和对比法设计、选择合适的主传动和进给传动部件，并对各个机构中的主要零部件如滑块、箱体、轴承座、齿轮等零件进行结构设计。同时，通过 X 设计软件对各个单元零部件进行三维实体模型设计，并完成了螺旋铣孔装置的虚拟装配。 关键词： 螺旋铣孔、机构设计、 滑 业设计说明书（论文）英文摘要 of a in as a of in of On we a By of of as a X a 京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 录 前言 . 1 第一章 绪论 . 3 景介绍 . 3 旋铣孔工艺介绍 . 3 旋铣孔 的研究现状 . 4 旋铣孔设备国外的研究现状 . 4 旋铣孔设备国内的研究现状 . 5 究的意义 . 5 第 二章 螺旋铣孔设备的机构分析 . 6 旋铣孔机构分析 . 6 转机构 . 6 移机构 . 8 转机构 . 9 向进给机构 . 10 . 13 第三章 螺旋铣孔机构参数计算 . 14 . 14 . 14 . 15 . 16 . 16 第四章 螺旋铣孔机构的设计 . 17 . 17 . 18 . 19 . 19 . 20 . 20 . 21 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） . 22 . 23 . 24 第五章 润滑与防护 . 25 . 25 . 25 . 26 . 26 第六章 结论与展望 . 27 . 27 . 27 致谢 . 29 参考文献 . 30 第一章 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 1 前言 螺旋铣孔与传统钻孔工艺相比具有切削过程平稳、刀具承受切削力小以及一次可以加工便可以达到所需加工精度要求的优点。在以后螺旋铣孔技术必然代替传统制孔技术。现在螺旋铣孔技术已成为国内外研究的难点与重点之一。由于国外在该技术上对我国实行技术封锁，该技术在国内的研究才刚刚起步，并没有研制出商业产品，而国外在该技术方面的研究研究已经比较的深入，已经研制出了螺旋铣孔设备并已经投入到工业生产中去了。螺旋铣孔设备现在主要应用于飞机上孔的加工。因为飞机上有许多不同规格的孔，采用传统钻孔既费时，又费力 而且精度还不高，还存在毛刺。采用螺旋铣孔设备从而弥补了传统制孔工艺所带来的不足。螺旋铣孔不光在制孔方面有很大的优势，在不同的难加工材料的加工方面也具有很大的优势，尤其是现在很多的大型结构零件都采用复合材料，使用传统制孔方法并不能达到其所需的加工精度，而螺旋铣孔采用铣孔代替传统钻孔完全弥补了传统制孔技术的不足。提高了螺旋铣孔技术在孔加工中的优势，尤其在难加工材料方面。 第一章介绍了螺旋铣孔设备的一般概念。并将螺旋铣孔工艺与传统钻孔工艺的进行对比，以及螺旋铣孔在国内与国外的研究现状。 第二章主要是对螺旋铣孔机构 总体结构与运动方式进行分析。对自传机构、偏移机构、公转机构、轴向进给机构的特点以及它们之间的运动关系进行了分析。对各个机构运动部件所要承受的力进行分析，并对传动部件的特点进行比较从而对传动部件的型号选择做出初步的确定。 第三章主要是通过已知参数对机构的传动部件进行校核。通过查阅机床设计手册对电机的转矩惯，丝杠的惯量匹配，预拉伸量以及进给力的计算。通过计算的参数对比从而确定所选机构的传动部件是否复合螺旋铣孔机构的设计要求。如果不符合要求就将要对该机构的传动部件进行重新的选择，一用来满足机构的设计要求。 第四章 主要是对螺旋铣孔机构的全面设计以及主要零部件的设计。根据设计尺寸以及受力方式选择合适的轴承。通过使用 图软件对各个机构的零部件进行三维图的绘制。确定各个机构之间的运动关系，通过绘图软件将各个零部件南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 2 之间装配约束，完成整个机构的装配。从而提前发现机构所存在的问题，并作出修改。 第五章主要对机构润滑与防护的重要性进行分析，并对螺旋铣孔机构中的轴承、滚珠丝杠、滑动导轨的润滑和防护进行分析，并对润滑方式以及防护方法进行对比，从而选择合适的润滑方式。 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 3 第一章 绪论 景介绍 随着时代的进步，工业需求越来越大，其要求也越来越高。因此特种加工就成为了现代研究人员主要的研究方向。而螺旋铣孔现在已经开始代替传统的钻孔工艺。螺旋铣孔在进行加工时与传统工艺相比其在切削材料过程中其运动平稳，而且孔的加工不需要多次换刀，只需一把刀具就可以完成孔的加工，并且提高了刀具的使用寿命。因此螺旋铣孔技术已成为各个国家工业研究的重点之一。现在螺旋铣孔技术普遍使用在飞机制造方面 1。飞机上一般都采用结构复杂，且材料较轻的复合材料，来降低飞机的自身重量。在飞机制造加工是需要加工许多的孔，来对 受力部件进行固定，而且孔必须要有较高的精度。显然普通的传统钻孔技术已经满足不了其所需的要求。而螺旋铣孔技术的高效，高精完全的将传统钻孔技术的不足所代替，其不仅仅有在加工效率方面的优势，在加工不同的材料时，尤其是现在工业制造上最常用的复合材料以及难加工材料都有其很大的优势。因此螺旋铣孔技术将逐渐的代替传统钻孔技术成为主流的制孔技术。 旋铣孔工艺介绍 与传统的钻削加工相比，螺旋铣孔采用了完全不同的加工方式。传统钻孔具有以下特点：在钻孔的过程中，钻削主轴中心的线速度为 0，即钻头的中心不参与切削，完全是通 过钻头先下的推力将所需要加工部分的材料挤压出去；因此，钻头承受很大的轴向力，加工钛合金等一些难加工的金属材料时，刀具磨损程度加剧，很快就会是刀具失效 2。传统钻孔工作的过程是一个连续的切削加工的过程，刀刃一直与工件接触，切削的接触面的具有很高的温度，相对于导热性差的材料，连续切削的过程是温度不断的提高，加剧了刀具的磨损，比且降低了加工表面的表面质量；在传统钻削过程中排屑方式的问题也是导致刀具加快失效的原因之一。在钻孔过程中，切削从排屑槽中排除，速度过慢，但是切削热量主要是通过排屑带走，当切削热不能及时的排 出，大量的热量将集中在刀具和工件上，将加快刀具磨损以及失效；另外，当切屑与以加工表面接触会将以加工表面划伤，降低了加工表面的表面质量。螺旋铣孔顾名思义肯定与螺旋有关。在数控加工中南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 4 心中有一种铣削方式较螺旋下刀，其实和螺旋铣孔是差不都的工作原理。其中一个是刀具在运动，一个是工作台运动。螺旋铣孔主要由 “主轴 ”的自转 ,主轴绕待加工孔中心线做公转这两个运动机构组成的 3。螺旋铣孔在下刀时并不是直线往下，而是沿着螺旋线的轨迹慢慢下刀，也就是说刀具中心和待加工孔中心不在同一条中心线上，具有一定的偏移量和传统的钻孔有了很 大的差别，从而可以更具偏移量采用同一把刀具加工出不同规格尺寸的孔，突破了传统钻孔的一刀一孔的限制，大大提高了加工效率，也是刀具的规格减少，从而降低了刀具的加工成本。在螺旋铣孔时采用的是断续铣削，采用这样的方式有利于刀具热量的散发，从而使刀具因为受热而磨损失效这一缺点得到降低。在与传统钻孔相比螺旋铣孔由于是偏心加工，所以使得有足够的空间来排除切屑，不会因为切削而是刀具磨损，并且加工出来的工件是不需要去除毛刺。由此可见，该项技术有着广阔的发展空间和良好的市场前景，但作为新的加工方式，其加工机理有待进一步研究探讨 。 旋铣孔的研究现状 旋铣孔设备国外的研究现状 在工业生产中美国、日本、德国、瑞士等一些国家的机械制造技术在全球以属于领先水平。比如螺旋铣孔技术这些国家的技术水平以遥遥领先国内的研究水平。在国外螺旋铣孔技术已经在飞机的制造过程中普遍使用。因为螺旋铣孔可以使用一把刀具进行不同孔径的制孔加工，不需要跟换刀具，其与传统钻孔技术相比大大的缩短了其制孔时间，提高了加工效率。在国外 其对螺旋铣孔技术在飞机制造上的应用进行了研究与分析； i5其对螺旋 铣孔的机构运动原理以及机构在运动过程中的动力学进行了分析与研究并取得了一定的成果； 等这些人对螺旋铣孔设备进行孔加工时对道具寿命的影响进行了分析与研究。国外的一些飞机制造公司已经开始相互合作对螺旋铣孔设备进行研制与开发，并且已经在飞机制造上开始使用。最近 客已经将该项技术应用到了装配生产线上，并且验证了其生产能力，各公司纷纷效仿，部署这项技术的研发工作 7。 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 5 旋铣孔设备国内的研究现状 现在随着我国国内 经济技术的飞快发展，我国在国际上的地位也不断的提高。因此由于国际上大量的订单，因此国外的一些先进的加工技术以及加工设备不断的出现，提高了我国原本的加工技术。现在我国已成为飞机零部件的生产大国，许多世界出名的飞机制造商在我国进行飞机零部件的生产。由于飞机制造上需要加工大量的且规格不同的孔，而我国对于螺旋铣孔技术的研究与实验才刚开始，许多的方面还存在一些缺陷。使得我国在对飞机制造过程中还是采用传统的钻孔工艺既费时有费力，很大的影响了对飞机制造以及研发的进度。因为这个原因国内的一些飞机制造商也已经开始对螺旋铣孔技 术进行研究，并且国内的一些机械方面的专家也对螺旋铣孔技术和螺旋铣孔设备进行了研究与设备的试制。滑松8人根据螺旋铣孔的运动原理以及其在加工时对工件的切削加工特性进行分析，并且自主研制了一个包括自传机构、公转机构和径向偏移机构的虚拟样机，并对其进行了虚拟装配和有限元分析。单以才 10等人对螺旋铣孔的运动过程进行逐步的分析和研究，对螺旋铣孔机构的每个部分进行分析与设计，从而确定了各个机构的运动方式，并对刀具的装夹部分进行了设计，通过试验机对工件进行了试切。目前，我国关于螺旋铣孔设备的研究与设计还处于 实验的阶段，具备完整的功能的商品机面试还需要进一步的研究。 究的意义 在时代的发展中，由于科学技术的不断提高，工业产品的更新换代变得很快，产品的精度要求也越来越高，从而使得以前的机械设备并不能满足现在的加工需求。螺旋铣孔相对于传统钻削工艺制孔不仅提高了产品的加工精度，产品的加工质量以及加工效率，还降低了加工成本。在现在的工业生产中螺旋铣孔作为一种新型的制孔工艺，主要应用于在难加工材料的制孔，加工精度要求较高的制孔以及制孔量特别大的场合。因为螺旋铣孔可一个别根据偏移量的调节使用同一把刀具加工出不同规 格孔径的孔，不需要更换刀具进行精加工，这样大大提高了加工效率。 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 6 第二章 螺旋铣孔设备的机构分析 旋铣孔机构分析 螺旋铣孔机构主要有自转机构、公转机构、径向偏移机构以及进给机构组成的，它们彼此之间具都有联系，因此这些机构中的各个执行单元选择以及安装都会互相影响。在装配时就会出现一个机构包含了另一个机构，就比如公转机构就包含了偏移机构，偏移机构包含了自转机构。因此公转机构的外形尺寸就必须根据偏移机构的外形尺寸来进行设计，偏移机构的外形尺寸就必须按照自转机构的外形尺寸来进行设计。如下图 图 构简图 转机构 自转机构也就是刀具自转是整个机构的切削主运动。自转运动也就是主轴自南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 7 转， 在现代数控机床上主轴自转基本上采用电主轴或者是气动马达以实现超高速加工的基础。在选择主轴的时候要考虑到主轴是否可以满足切削用量，能否发挥刀具的切削性能，是否具有足够的精度与刚度，从而达到机构所需的要求。 现在数控机床主要采用电主轴。电主轴具有高转速、高精度、高速精密和高效率特性，并且具有结构紧凑、惯性小、动态特性好等优点，并可以改善机床的动平衡，避免震动，污染和噪声，他在高速机床上得到广泛的应用，在机床发达的国家比如日本、德国、美国、瑞士等都在高速机床上采用电主轴结构。气动马达的特点：在用作主轴使用时气动马 达相对于电主轴而言其不需要冷却装置对主轴进行散热降温，而电主轴由于连续的高速运转必须安装冷却装制进行降温来稳定其工作状态，因此气动马达的制造成本相对于电主轴要低很多并且结构简单。而且气动马达也具有电主轴所具有的运动特性。但在气动马达加工时也存在缺陷，在其运动时会使机构产生震动，噪声大，并且在加工时稳定性不高，效率低等等。 电主轴在工作时产生很大的热量，在电主轴高速旋转是需要及时的将热量释放出去，因此在电主轴的外壁安装一个循环冷却装置，冷却装置的作用是保持冷却剂的温度。并且电主轴的价格相对于气动马达要贵上很多 ，气动马达反而相对比较成本低，功率范围及转速范围均较宽，可以达到该机构切削力和功率，转矩以及转速的要求。 图 该气动马达的型号为 1071120 具体参数如下表 表 动马达的参数表 编号 转速 矩 Nm 重量 右旋 左旋 空载时 最大功率时 最大功率时 最大扭矩 0711201 10721201 12500 6300 京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 8 移机构 在螺旋铣孔的机构中主要的特征机构就是偏移机构。其主要实现的是刀具自转中心线与所加工孔的 中心线之间的偏差，需要通过改变偏移量来获取加工孔径的大小。因为偏移量对加工孔有很大的影响，所以偏移机构必须具有较高的移动精度。 该机构使用的是滑块偏移机构，因为滑块机构具有结构简便直观，方便与加工与制造，成本低廉。但是该机构也存在着一些问题。因为在完成了偏移之后，在加工过程中没有双重偏心机构稳定。在滑块完成偏移之后需要进行在偏移方向上的固定对支撑机构的要求比较高。 在滑块的偏移上采用的是步进电机加丝杆螺母形式的直线电机进行偏移。采用直线电机的特点具有： （ 1）直线电机不需要通过介质就可以实现机构的直线运动， 从而可以使机构的结构尺寸变得简化，并且减少机构的运动惯量，提高了机构的运动精度和定位精度。 （ 2）有直线电机不需要传动介质所以成本低，制造维护方便。又因为指直接与移动部件相连接，可靠性高。 （ 3）由于其属于电机可以通过改变电压与电机频率，得到机构所需的移动速度和推力。因此便于调节与控制，适用于低速往复的运动场合。 电机型号选择海顿直线电机 5700 图 1为直线电机的外观图，图 2为该直线电机的步长，表 2为电机的各个参数。 图 直线电机 图 线电机的步长 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 9 表 3:57合式直线电机（ 1.8 零件编号 固定轴式 57X） 7X） 通轴式 57X） 7X） 部驱动式 X） 57X） 组类型 双极性 单极性 工作电压 2 2 箱电流 2 A 每箱电阻 每箱电感 3.5 0.5 8 .3 3.6 耗 13 W 转子惯量 166 温升 135（ 75C） 量 18511 g） 绝缘电阻 20 转机构 在螺旋铣孔机构中公转机构在其中就是实线螺旋铣孔的圆周进给运动。由于公转机构包含了刀具的自转，偏移机构，结构比较的复杂，因此必须具有较高的抗震强度以及刚度，并且要具有运 动平稳、传动准确等。在本课题中为了要实现机构的公转可以采用带传动、链传动以及齿轮传动等来通过电机来实现其公转运动。 在这些传动机构中每个机构都有各个机构的特点。带传动的特点：结构简单，成本低使用维护方便；带传动中带具有挠性和弹性能在机构运动是起到缓冲的作用且机构运动平稳噪音低；适合需要较大中心距传动；过载时容易打滑可以防治机构部件的损坏。带传动缺点：不能保证传动比；在机构中的尺寸占有量很大；需要安装张紧轮对带的松紧进行调节。链传动的特点：优点：平均速比 i 准确；可传递远距离传动；成本低。缺点：瞬时传动比不恒定 i；传动不平衡；传动时有噪音、冲击；对安装粗度要求较高。 适于两轴相距较远，工作条件恶劣等。 在带传动，链传动以及齿轮传动中齿轮传动的平稳性最好，而且传动效率高，并且可以保证准确的传动比，使用寿命长，运动速度高等特点。 由于齿轮传动的特点南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 10 本课题选择齿轮传动与步进电机的配合实线螺旋铣孔机构的公转运动。 在螺旋铣孔中步进电机作为公转运动的驱动部分，在选择电机型号的时候应将电机的额定转数，转矩，功率，以及电机的转动惯量等考虑进去，这些参数必须比螺旋铣孔机构的参数大，我们可以 根据 螺旋铣孔的参数来选择电机型号，应尽量选择参 数比机构参数大 12倍的电机参数。 根据 所给参数选择电机型号为 130表 表 向进给机构 在螺旋铣孔机构中轴向进给机构就是整个螺旋铣孔机构相对于待加工工件的法线方向上的运动。在整个机构中，进给机构的传动精度、灵敏度以及稳定性将会直接影响工件的加工精度。因此，进给机构必须要有以下特点： （ 1） 由于在进给机构中要使工作台移动需要很大的驱动力矩，然而在进给机构中的联轴器部分会产生弹性从而会影响在工作台的运动时间上的起停。因此这将会使机构的快速响应能力有所降低。因此进给机构必须要有较高的传动精度以及刚度。 （ 2） 进给机构的快速响应还与机构中存在的摩擦力有关。因为机构中存在摩擦力，从而使机 构的传动效率降低，并影响了机构的快速响应的能力。因此进给机构中为了提高快速响应的能力，必须是运动部件的摩擦阻力降低。所以进给机构必须具有低摩擦阻力。 （ 3） 在进给机构中运动部件快速运动时，存在很大的惯量，因此在机构起停时对机构的运动特性有很大的影响。因此进给机构在满足部件刚度和强度的前提型号 步距 角 相数 电压 电流 静转矩 空载运行频率 转动惯 量 机身 长 单位 度 V A Nm gc 30 110 25 18 18 177 130 110 35 18 30 230 130 110 50 18 48 282 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 11 下，尽可能的减少运动部件的质量，减小工作台的质量，来减少机构工作室运动部件所带的惯量。 由于进给机构的性能特点，所以本课题选择最常见的滚珠丝杠加滑动导轨作为螺旋铣孔机构中进给机构。滑动导轨是用于支撑整个机构的重量，滚珠丝杠是为了整 个机构提供轴向进给运动的。滚珠丝杆的特点： （ 1）在滚珠丝杠中采用的是哥德式沟槽的形状，从而使丝杠的轴向间隙可以通过调整变得非常的小，但并不影响其传动。在丝杠中通过添加预紧载荷，消除轴向间隙，可使丝杆具有更佳的刚性，在承载时减少滚珠和螺母、丝杆间的弹性变形，达到更高的精度。 （ 2）滚珠丝杆由于属于球运动，起动扭矩极小，滑动不会出现爬行现象，从而可以实现微进给。 （ 3）因为移动的高效率，高速进给可采用滚珠丝杠，因为其发热小，所以能够实现高速进给。 （ 4）相对于其他传输设备，液压，滚珠丝杠系统的故障率是非常低并 且维护比较简单，仅需要一般润滑和防尘。因此具有较高的可靠性。 （ 5）无侧隙、刚性高 滚珠丝杆副可以加予压，由于预紧压力可使轴向间隙达到负值 ,进而得到较高的刚性。 综上所述可以先选择丝杠型号为 图 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 12 图 杠参数 在螺旋铣孔机构中进给机构需要支撑整个机构的重量。而可以实现进给运动又要承载一定的重量的机构，在本课题中可以采用滑块导轨来进行实现。对于导轨要求的特点： （ 1） 采用导轨主要是用来实现机构运 动部件的直线运动，而运动的精度，以及相互之间的位置精度，都取决于导轨的导向精度。因此导轨在加工制造时，不关要有合理的结构、较高的刚度和硬度、还必须要有较高的导向精度以及装配质量。 （ 2） 导轨是进给机构的主要部分，在工作过程中由于导轨的频繁使用会使导轨产生一定的磨损，从而降低了导轨的导向精度。为了确保导轨的导向精度在导轨加工时需要较好的耐磨性。以减少磨损量。 （ 3） 由于导轨支撑着整个主传动机构的重量，导轨长期承受较大的载荷会使其发生一定的变形从而影响导轨的导向精度，以及导轨与工作台的位置精度。因此导轨需要较高的刚度来预防 导轨变形对机构运动的影响。 （ 4） 由于在机构运动时要求导轨上的摩擦阻力小，工作台移动平稳，低速时无爬行现象，因此导轨要具有低速平稳性好。 （ 5） 机构中的导轨要便于制造、调整与维护，因此导轨的结构必须简单，工艺性好。 因此选取型号为 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 13 图 型号 章小结 本章主要是对螺旋铣孔机构总体结构与运动方式进行分析。对自传机构、偏移机构、公转机构、轴向进给机构的特点以及它们之间的运动关系进行了分析。对各个机构运动部件所要承受的力进行分析，并对传 动部件的特点进行比较从而对传动部件的型号选择做出初步的确定。 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 14 第三章 螺旋铣孔机构参数计算 杠惯量匹配计算 已知电机型号为 130知其转矩以及转动惯量 其他I (3惯量匹配的计算，主要用以检查负载惯量对系统的灵敏度和加速度，如果负载惯量过大，则电机加速时间较长。若负载发生变化，则加速时间也将发生变化，因此要负载惯量与电机的惯量要合理匹配。一般负载惯量与电机惯量 1。 200 2m (3= （ 3 （ 3 可见本机床选用的此电机均可满 足 J1的条件，故选择为合理。 机转矩匹配的计算 由于数控机床对动态响应特性要求较高，所以电机的转矩主要用来产生加速度。 3 2321010 2333 0 5 0 5 1 14 22南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 15 m a x(3载运动时折算到电机轴上的加速度力矩 算到电机轴上的摩擦力矩 杠预 紧 力折算到电机轴上的附加摩擦力矩 kfm (3kgfm (3T 统响应时间常数， 一般为 0.1 r/ 转摩擦力（ S 杆导程（ 动链效率，一般 = 轴丝杆的预加载荷 0 o= 333 ， 系统开环增益， 于系统的灵敏度过高而使系统的运动部件惯量过大，从而影响定位精度。对一般数控机床取 25。本机床取 0。根据以上公式计算加速力矩，忽略 电机 过以上计算 该电机符合。 给力的计算 进给机构电机所能提供的最大扭矩为 27 Nm，经过减速器 1:30 的降速比降速，机械效率为 = 2200 1012 .9 m a 0 0 m a 文） 16 = (3杠预拉伸量的计算 本机床通过对机床丝杆进行预拉伸来消除加工过程中由于丝杆的热变形对加工精度的影响，并进一步提高丝杆的刚度。 (3= / t=3 = =章小结 本章主要是通过已知参数对机构的传动部件进行校核。通过查阅机床设计手册对电机的转矩惯，丝杠的惯量匹配，预拉伸量以及进给力的计算。通过计算的参数对比从而确定所选机构的传动部件是否复合螺旋铣孔机构的设计要求。如果不符合要求就将要对该机构的传动部件进行重新的选择，一用来满足机构的设计要求。 10 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 17 第四章 螺旋铣孔机构的设计 于 件的分析 X)是 司出品的一个可以用来解决产品过程的应用新软件，主要是用户通过它对产品的设计以及加工过程提供虚拟造型和检验。同类的软件还有 而确定和验证该产品的是否复合要求。 时也是用户指南 (普遍语法 (缩写。 统也就是计算机辅助设计与制造。在数控以及模具方面应用比较广泛，由于造型强大，可以很轻松的实现各种复杂的结构造型。随着现代 技术的进步 件也在不断的更新，功能也变得越来越强大，俨然已经成为模具行业三维设计的一个主流应用软件。在 际的虚拟操作过程也就是产品的在实际生产中的操作过程，在产品的设计过程中可以对虚拟模型进行运动仿真以及有限元的分析，对产品的研发有很大的帮助；在产品设计时可用采用 的 统对三位实体模型进行模拟加工并生成数控代码，以便于数控机床的加工，并且支持法那科，西门子等数控机床。在 功能中还可以将三维虚拟造型通过系统功能将其转为 式也就是二维图型，大大减少了设计人员的工作量。具体来说，该软件 具有以下特点： (1)数据库的统一性，在进行产品设计时可以在多个模块之间自由的相互变换比如建模、制图、装配等等，也可以同时进行。 (2)采用多个建模技术相结合，在实体建模过程中将实体建模、曲面建模、线框建模、现实等等将其荣为一体。 (3)在一些简单的结构部分可以采用软件自带功能进行绘制比如倒角、开槽等。标准件可以采用 自带的插件，通过已知条件调用出来不需要进行手动绘制。 (4)由于在软件中的曲面都采用了 非均匀有理 B 样条作为设计的基础，可以和一样可以用多种方法生成复杂曲面，因此在汽车外形和有曲面设计的地方应用 广泛。 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 18 (5)可以通过制图部分将三维实体模型直接生成二维图，并且可以和样进行 尺寸标注、形位公差和汉字说明等。还可以对实体模型进行剖解从而直接生成剖视图和局部剖视图从而大大的节省了设计员的工作量，增强了绘图的实用性。 该软件在实体造型方面已处于同类软件的领先位置，现在的 文在螺旋铣孔机构的各个零部件的实体进行设计时均在该软件中进行绘制与修改。 块结构设计 滑块是螺旋铣孔机构中主要是实现机构的径向偏移，在滑块中是按放机构的自转机构也就是气 动马达。为了要实现螺旋铣孔机构中的偏移，所以滑块的表面粗糙度较低并且进行一的表面热处理。只有这样才能达到机构工作时的要求。在滑块内部是放置机构的自转运动的部分，是通过气动马达的外形尺寸进行结构设计，所以设计的是一个阶梯孔这样有助于自转机构的定位。因为考虑到自传机构的轴向固定的问题，在滑块的前端会安装法兰用螺钉进行锁紧，从而达到机构轴向固定。在滑块的上表面有一个安装直线电机的螺母安装孔，采用 3 个螺钉连接可以通过它与直线电机形成螺旋副从而实现螺旋铣孔机构中的径向偏移。在滑块的右端设计了一个螺纹孔，这个螺纹孔是用 来安装一个紧定螺钉的，为了实现自传机构也就是气动马达的周向固定，使得自传机构也就是气动马达与滑块和法兰之间达到一个刚性连接，使整个机构运动稳定。图 （ a） (b) 图 块 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 19 壳的设计 外壳的设计是整个机构中的公转机构的承载部分，在公转机构的内部有径向偏移机构以及自传机构这三个机构相互配合，所以外壳的加工质量将直接影响到机器或部件的精度、性能和寿命。外壳的外形尺寸 只通过滑块的外形尺寸进行设计，在外壳的表面需要安装轴承和齿轮来实现机构的公转，还要安装直线电机来实现机构的径向偏移。在设计的时候要考虑到各个配合面的定位精度以及轴承、直线电机、齿轮、轴承的安装精度。外壳的内部就相当于一个导轨，与滑块相互配合实现偏移，对机构的径向偏移以及公转有以很大的影响，又因为其内壁是与滑块进行配合，所以其内壁要进行表面热处理已达到所要的表面粗糙度。在外壳的安装轴承的部位还要保证其与轴承的同轴度要求。外壳的设计分为内外两个部分，内部是与滑块相配合，外部两端靠轴肩的是安装轴承的，左端还有一个 齿轮的安装，在两端分别各有 6个螺纹孔是用来安装轴端挡板，通过 6 螺栓连接从而达到对外壳内部滑块的轴向固定，以及对左端齿轮的轴向固定。在左端外表面有一
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