0206-拖拉机拨叉铣专机（立式）【全套8张CAD图+说明书】
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拖拉机
拨叉铣
专机
立式
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说明书
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本课题来源于生产实践，公司在加工拖拉机齿轮箱的拨叉脚厚度时，利用立式铣床X62W人工操作，工人劳动强度大，生产率低。随生产规模不断扩大，产品质量要求不断提高，迫切要求改变这种生产现状。本课题旨在设计一台半自动立式铣专机，以取代现役的立式铣床X62W；加工时，人工上料—自动定位—自动夹紧—自动铣削，铣毕自动松开工件后由操作者取下。
本课题研究的主要目的是降低工人劳动强度，提高生产率，满足生产规模不断扩大，产品质量要求不断提高的要求。实现半自动化加工，在加工时，实现：人工上料-自动定位-自动夹紧-自动铣削，铣削完毕后自动松开，工作由操作者取下。同时，设计时要满足以下几点要求：
1.加工时该工件的主轴孔呈立式安置。
2.工作节拍为每分钟加工18件。
3.工件以其主轴孔定位，定位心轴置于圆盘工作台上，圆盘工作台主轴呈立式安置。
4.专机工作安全，可靠，运行平衡，产品质量稳定，操作维护简单。
5.专机结构紧凑，高度为800mm左右。
- 内容简介：
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目 录 1 前言 . 1 课题的来源、设计的主要目的和技术要求： . 1 课题要解决的主要问题和设计总体思路 : . 1 . 3 3 总体方案论证 : . 4 4 具体设计说明 . 5 加工零件分析 . 5 加工零件毛坯图 . 5 定机械加工工艺路线： . 5 定机械加工余量 ,工序尺寸及公差 . 5 具的设计 . 6 面定心夹紧机构 . 6 紧力 . 7 响夹紧力的因素 . 7 属切削用量的选择与计算 : . 8 具的选择 : . 9 速机的选择与计算： . 10 速机的选择： . 10 动机的选择： . 11 V 带轮的设计计算 : . 12 销的强度计算 : . 14 的设计计算与强度校核 : . 16 5 结论 . 21 主要参考文献 . 22 致 谢 . 23 附 录 . 24 1 1 前言 半自动拨叉铣床专机是 为了实践 ，公司 主要是 为了减少工人的劳动强度，同时提高公司的生产效率 ，不断满足公司的生产规模的不断扩大的要求。 课题的来源、 设计的主要目的 和技术要求： 本 课题来源于 生产实践， 公司在加工拖拉机齿轮箱的拨叉脚厚度时，利用 立式铣床 工操作，工人劳动强度大，生产率低。随生产规模不断扩大，产品质量要求不断提高，迫切要求改变这种生产现状。 本 课题旨在设计一台半自动立式铣专机，以取代现役的立式 铣床 工时，人工上料 自动定位 自动夹紧 自动铣削，铣毕自动松开工件后由操作者取下。 本课题研究的主要目的是降低工人劳动强度，提高生产率，满足生产规模不断扩大，产品质量要求不断提高的要求。实现半自动化加工，在加工时，实现：人工上料 自动夹紧 削完毕后自动松开，工作由操作者取下。同时， 设计时 要 满足以下几点要求 ： 8 件。 位心轴置于圆盘工作台上，圆盘工作台主轴呈立式安置。 ，可靠，运行平衡，产品质量稳定，操作维护简单。 度为 800右。 课题要解决的主要问题和设计总体思路 : 原来的 立式 铣床， 单纯的 人工操作，工人劳动强度 大 ，生产率低。因此，本课题要解决的主要问题是：设计一款半自动立式拨叉铣专机来取代 原有的 立式 铣床， 设计后的机床主要是 采用人工上、下料，自动夹紧和自动加工 的结构 ,该机床在降低工人劳动强度的同时提高了生产率，满足了公司规模不断扩大的要求 。 由于要满足一分钟加工 18 件的要求，而且要实现半自动化加工。因此，必须 要设计出 一个大的圆盘来支撑工件，实现边加工，边上下工件，使得装夹时间和加工时间重叠 ，才能满足一分钟加工 18 件的要求 。在装夹工件时，采用弹簧卡头来固定工件。同时，还 应 设计出与支撑台相应大小的圆盘，在圆盘上设计一凸轮，通过推动弹簧卡头的推杆来实现工件的自动夹紧和自动松开。除了弹簧卡头，还要设计固定销来实现完全固定，保证加工精度和要求。 机床设计要满足每分钟加工 18 件的要求，实现专机结构紧凑，工作安全，可靠，运行平稳，产品质量稳定，操作维护简单。在加工时，实现：人工上料 自动定位 自动夹紧 自动铣削，铣削完毕后自动松开， 工作由操作者取下。本专机的设计充分迎合了了操作者，使得操作者在操作机器的时候感觉到安全、舒拖拉机拨叉铣专机 (立式 ) 2 适，人性化的设计理念贯穿铣专机的整个设计过程。 3 近年来，该行业获得了快速发展，特别是数控机床更是发展迅猛。在国内，机床产品的种类，规模，技术含量上都有较大的提高，但和日本，美国，德国等先进机床大国相比，我国机床产品还存在很大的差距。首先，机床产品技术水平落后，加工精度低，可靠性差。其次，产品结构不合理，存量构成依然落 后，数控化率很低。 高速，高效，复合，智能，高精度，高可靠性和环保是未来几年机床的发展趋势。机床复合化是提高机床精度和效率的主要措施。用复合化机床加工工件，可在一装夹情况下，完成全部工件加工，消除了装夹位置误差，大大减少了零件工序间运输和等待时间，提高了工作效率。智能，代表机床产品较高水平的柔性生产线，可以实现智能化生产，适合批量加工大型零部件等；通过计算机联网，可实现远程诊断和远程服务等 。 拖拉机拨叉铣专机 (立式 ) 4 3 总体方案论证 : 对于机床的设计 布局要合理， 而 合理的布局的基本要求是 ： 整、修理机床；便于输送、装卸工件、排除切屑。 节省材料、减少机床占地面积等。 机床总体布局设计的一般步骤是，首先根据工艺分析分配机床部件的运动，选择传动形式和支承形式；然后安排操作部位，并拟定在布局上改善机床性能和技术经济指标的措施。 5 4 具体设计说明 加工零件分析 图 1 零件毛坯图 表 1 工序 车拨叉头端面 ,钻 ,铰 14孔 ,孔口倒角 ; 工序 校正拨叉脚 ; 工序 粗铣拨叉脚两端面 ; 工序 铣拨叉脚内侧面 ; 工序 铣拨叉脚内侧面倒角 45 ; 工序 铣操纵槽 ; 工序 的孔 ; 工序 去毛刺 ; 工序 拨叉局部淬火 ; 工 序 校正拨叉脚 ; 工序 清洗 ; 工序 检验 ; 工序尺寸及公差 根据机械加工工艺，查机械制造工艺设计简明手册，分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公关如下： 拖拉机拨叉铣专机 (立式 ) 6 表 2 工序 工序内容 单边余量 (工序尺寸 表面粗糙度 ( m) 工序 0 25 4孔 4孔 141 1 45 25 工序 粗铣拨叉脚两端面 2 6 序 铣拨叉内侧面 40序 拨叉内侧面倒角 45 25 工序 铣操纵槽 7 14序 的孔 25 具的设计 图 2 弹簧夹头的结构 常见的定心夹紧机构有 :利用斜面作用的定心夹紧机构 ;利用杠杆作用的定心夹紧机构以及利用薄壁弹性元件的定心夹紧机构等。 弹簧夹头亦属于利用 斜面作用和定心夹紧机构的一种，上图所示为弹簧夹头的结构简图。 弹簧套筒是一个薄壁带锥面的弹性套筒，带锥面一端开有三条轴向槽。它有三个基本基本部分：一是夹爪 A；二是包括夹爪在内的弹性部分 B，称为簧瓣；三是导向部分 C。当原始作用力 拉杆往左侧移动时 ,通过锥面的 7 作用使簧瓣扩张 ,从面对工件进行定心夹紧采用弹簧夹头夹紧工件时 ,工件被夹紧表面的尺寸偏差不宜太大 夹爪与工件以及夹头锥面与外套锥面的接触不良 ,造成定位精确和夹紧刚度降低 。 在机床结构也在以飞快速度变换着的形势下，能继续保持原 弹簧夹头基本结构保持不变的这一奇迹，主要归功于它特具有的灵巧、精致的结构和功能强大、使用方便以及经济性好等特点。弹簧夹头虽小，但在机床工业中确实起到了很重要的作用，这是都是由于它具有以下很强的功能： 或刀具 )，具有抵抗扭矩和承受来自多方向切削力的功能。 拉力 )和转换驱动力为工件 (或刀具 )夹紧力的功能。 或刀具 )的功能。 紧力损失的能力。 总的来说，弹簧夹头的设计和使用是一个涉及面很宽的领域，它是需要相对应于多种机床系列，以及包括了为体现它与机床各自不同风格和特征 而设计的产品，所以总数已有成千上万。但是现在还有一个普遍的错误观念，认为弹簧夹头只用以夹紧圆柱形工件毛坯。这是不符合事实的，实际上它几乎能对任何形状的工件 (或刀具 )，包括正方形或六边形工件进行定位夹紧。 下面主要介绍影响各种弹簧夹头正确装夹定位和夹紧力的有关因素和工作原理。 夹 紧力是机床经弹簧夹头施加在工件上的力。本文中插图是一个在车床上使用的用以定位、夹紧工件的弹簧夹头 , 同样也可以被用来对刀具、磨削的工件实行 定位、夹紧或许多别的场合。拉杆 (图中未示出 )的外螺纹与弹簧夹头的后端内螺纹连接拉紧，产生轴向拉力。然后由机床主轴前端的被称为锁紧角的锥面，将轴向拉力转换成一垂直于弹簧夹头中心的夹紧力。不仅如此，夹紧力还可以通过锁紧角将其扩大，经过计算得知，根据不同的锁紧角，弹簧夹头夹紧力可扩大3 弹簧夹头是一个结构简单的工艺装置，却有许多影响夹紧力的主要因素 。对于基本原理 的了解可以帮助工件 (或刀具 )正确装夹和迅速查找故障。以下介绍几个影响夹紧力的主要因素和总结的使用经验： 图所示为拉杆施于弹簧夹头的轴向拉力 。在弹簧夹头的使用中，轴向力拉力可由不同的方式施加，但其作用原理基本相同。很明显，大的轴向拉力将产生大的夹紧力，反之亦然。一般拉杆的轴向拉力可由操作员进行调整。 拖拉机拨叉铣专机 (立式 ) 8 计的锁紧角 (或头部倾角 )大小将决定着夹紧力经扩大后能达到的指标， 通常由机床制造商和弹簧夹头制造商决定。当弹簧夹头新的设计还正在探求之中， 从经济性和可靠性考虑， 设计师建议用户使用现有弹簧夹头结构。标准锥度 (或头部倾角 )已根据机床类型 (如车床等 )、使用条件 (动态与静态 )和用途 (工件与刀具 )不同，由设计时确定。 或刀具 )与弹簧夹头之间的总摩擦力将直接 影响夹紧力。小的摩擦值将导致小的夹紧力，反之亦然 。弹簧夹头供应商能采取各种措施，克服弹簧夹头与工件 (或刀具 )之间的相对转动或轴向窜动等，比如弹簧夹头内孔有意制出锯齿形状或将硬质合金微晶粒浸渍在夹紧表面等。 摩擦力大小也直接影响弹簧夹头对工件的夹紧力大小。摩擦力太小 时夹紧力不够，太大的夹紧力，会加快弹簧夹头磨损。使用中弹簧夹头要经常松开实行工件交换，例如在车削加工中心上使用，需在松开时在弹簧夹头内孔表面喷涂一薄层润滑剂。有条件采用冷却剂润滑更好，因为冷却剂提供可冲洗弹簧夹头，而且润滑性效果好。尤其在锁紧角处定期施加冷却剂，则能减少长期磨损和增加夹紧力。一些更多润滑效果更好的材料也可以使用，包括有 限压力 )特性的高质量润脂油或蜡基材料。似乎有些奇怪的是，一些聪明的操作者在加工难度大，而且在一般的冷却润滑的效果都不佳时，选用女士们使用的唇膏，据称效果很好。 合适的弹簧夹头名义直径尺寸，以保证弹簧夹头对工件的完全支撑是增大夹紧力和可靠夹紧保证高质量加工的必要条件。如果弹簧夹头的名义孔直径选择太大，工件仅仅由弹簧夹头的孔口部分将工件夹紧，将引起工件外圆和弹簧夹头内孔之间几何形状的不匹配，因而降低夹紧力。如果如果夹头名义孔直径选择太小，只有头部倾角的内部与工件接触，相对而言，夹紧力增大，但引起夹头与工件的不同心问题。在一个名义尺寸下，它可对名义直径相同的工件进行装夹定位。当选择弹簧夹头名义的孔径尺寸， 围发生变 化 。 属切削用量的选择与计算 : 取圆盘的直径 D=1000具的直径 0d =80刀的中心轨迹线距圆盘的中心距离 R=545 2R=1090由条件 :1 分钟加工 18 件 ,得加工 1 个工件的时间为 t=1860=310s 令两相邻两工件之间的距离 s=95以 v=)1860(95=s=2 所以 n= 每 2 分钟圆盘转 1 圈 ,活动盘上放工件的个数为 : 9 Z=95D= 33 个 根据零件的材料 ,选择镶齿三面刃铣刀 ,片， 查表得 :铣刀的尺寸为 D d B=80 22 12， 齿数 z=10。专用夹具，柴油冷却。 工序 粗铣拨叉脚两端面 : 1. 确定背吃刀量 :由毛坯图已知铣削宽度 18削深度 2. 每齿进给量 :根据 表 : 每齿的进给量z。 由于工件的刚性差 ,且采用对称加工 ,故取z。 3. 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 : 根据 表 刀刀齿后面最大磨损量为 取最大磨损量为 铣刀的直径为0d =80根据 表 :刀具寿命 :T=120 4. 确定切削速度和每分钟进给量据 表 : 600; 0; 0;m=公式 : 0 dV c kT a f a Zp z = 0 0 =n =据 表 :与 近的主轴转速为475r/ 600r/与 相接近的值 )n=475r/ m 10 00 8047 5 m 工作台的每分钟的进给量为m 4601009.0 ,根据 表 62W 铣床与 54mm/近的工作台进给量为 60mm/择实际进给量为mm/z 拖拉机拨叉铣专机 (立式 ) 10 速机的选择与计算： 速机的选择： 实际进给量为mm/z 得进给速度fv:= m 50 7 5 由式 0 . 8 6 0 . 7 410 . 8 6010zc c a za f k kF d 根据 表 , 82 , 2.1k ,表 k ,根据实用金属切削手册表 2 ,切削力的公式为 : 0 . 8 6 0 . 7 410 . 8 6010zc c a za f k kF d 其中 : B 为铣削宽度 B=工件材料对切削力的影响系数； K 为刀具前角对切削力的影响系数； 1k 为切 削速度对切削力的影响系数 所以 由 : 0 . 8 6 0 . 7 410 . 8 6010zc c a za f k kF d = 4 980 切削功率： 10060 所以实际切削电机切削功率为： 实(其中 ) c 12 101 0 9 4 923 查双级减速机电机功率表 ,取传动比 2537i ,输入转速 5001 由 21 : m 715 0012 由输出轴许用扭矩为 m表 , 82 , 2.1k ,表 k 所以 0 . 8 6 0 . 7 410 . 8 6010zc c a za f k kF d = 4 980 由于 实( ) 由于 ，根据机械设计课程设计表 20，选择电动机的型号为： 动机主要参数为： P=3速 1n =1500r/拉机拨叉铣专机 (立式 ) 12 封闭式三相异步电动机的主要性能及结构特点：效率高，耗电少，性能好，噪声低，振动小，重量轻，运行可靠，维修方便。为 构为全封闭，自扇冷式，能防灰尘，铁屑，杂物侵入电动机内部。冷却方式为 他安装尺寸及外形尺寸见表。 V 带轮的设计计算 : 由 Y 系 列的三相异步电动机驱动，转速 1n =1500r/动轮转速2n =475r/动机的 功率 P=3 天工作 16小时（ 2班工作制）。 1. 选择 查表 工作情况系数 : 1)确定 功率 计算公式 : 由式 =3=2)选择 按n =1500r/图 :选皮带的型号为 A 型 2. 确定带轮直径1)选取小带轮的直径1考图 取小带轮直径202) 验算带速 :由式 v = 1160 1000dd n = 100060 =s (在 525m/s 之间 ,合适 ) (3)确定从动轮直径2di d= 904751500 =表 2804)计算实际传动比 i :i = 210280 5)验算从动轮实际转速 2n : 2n = 1r/100475 )475484( =表 , 82 , 2.1k ,表 k 所以 ,工件所受到的削铣力 : 0 . 8 6 0 . 7 410 . 8 6010c a za f z k kF d = 4 980 电动机主轴所受到的转矩 : c 12 101 0 9 4 92 3 假设作用在挡销上的作用力为 F ,根据力矩平衡原理 得 : 作用在挡销上的力矩 M F 644 弯曲正应力 M P aI 弯曲时的切应力 : 54 2 拖拉机拨叉铣专机 (立式 ) 16 的设计计算与强度校核 : 1、计算轴上转矩和齿轮作用力 轴传递的转矩： 63671500 612、选择轴的材料和热处理方式 选择轴的材料为 45钢，经调质处理 , 其机械性能由 表 7 650=360=300 155 查 表 7 60 3、初算轴的最小轴径 由 表 7 =110 则轴的最小直径为： 41 5 0 031 1 0 33m i n 4、 初选轴承 选用 滚动 轴承。根据工作要求及输入端的直径 (为 42由轴承产品目录中选取型号为 6207的滚动轴承，其尺寸（内径 外径 宽度）为d D b=35 72 17。 5、轴的结构 设计 (1)拟定轴上零件的装配方案 据轴上零件定位、加工要求以及不同的零件装配方案，参考轴的结构设计的基本要求，得出如图所示结构。 轴的结构设计 (2)确定轴的各段直径 17 故轴段 6的直径即为相配合的半联轴器的直径，取为 45 联轴器是靠轴段 5 的轴肩来进行轴向定位的，为了保证定位可靠，轴段 5 要比轴段 6的直径大 5 10轴段 5的直径为 52 轴段 1和轴段 4均是放置滚动轴承的，所以直径与滚动轴承内圈直径一样，为 55 考虑拆卸的方便，轴段 3的直径只要比轴段 4的直 径大 1 2里取为 58 轴段 2是一轴环，右侧用来定位齿轮，左侧用来定位滚动轴承，查滚动轴承的手册，可得该型号的滚动轴承内圈安装尺寸最小为 64时轴环的直径还要满足比轴段 3 的直径(为 58 5 10这段直径最终取为 66 (3)确定轴的各段长度 轴段 6的长度比半联轴器的毂孔长度要 (为 84 2 3样可保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故该段轴长取为 82 同理，轴段 3的长度要比齿轮的轮毂宽度 (为 100 2 3该段轴长取为 98 轴段 1的长度即为滚动轴承的宽度，查手册为 21 轴环 2宽度取为 18 轴承端盖的总宽度为 20减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 l=25取轴段 5的长度为 45 取齿轮距箱体内壁之距离为 10虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取 5知滚动轴承宽度为 21轮轮毂长为 100轴段 4的长度为： 10 5 (10021=384) 轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。对于齿轮，由手册查得平键的截面尺寸宽 高 =1610(79)，键槽用键槽铣刀加工，长为 80准键长见 同时为了保证齿轮轮毂与轴的配合为 H7/样，半联轴器与轴的联接，选用平键为 14963 ，半联轴器与轴的配合为 H7/动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 (5)确定轴上圆角和倒角尺寸。 取轴端倒角为 2 45 7、按弯扭合成校核 (1)画受力简图 (如图 7画轴空间受力简图 c，将轴上作用力分解为垂直面受力图 e。分别求出垂直面上的支反力和水平面上支反力。对于零件作用于轴上的分布载荷或转矩 (因轴上零件如齿轮、联轴器等均有宽度 )可当作集中力作用于轴上零件的宽度中点。对于支反力的位置，随轴承类型和布置方式不同而异，一般可按 图拖拉机拨叉铣专机 (立式 ) 18 7中 距较大时可近似认为支反力位于轴承宽度的中点。 (2)计算作用于轴上的支反力 水平面内支反力 N 垂直面内支反力 N N (3)计算轴的弯矩，并画弯、转矩图 分别作出垂直面和水平面上的弯 矩图 f、 g，并按 计算合成弯矩。 画转矩图 h。 (4)计算并画当量弯矩图 转矩按脉动循环变化计算 , 取 , 则 5)校核轴的强度 一般而言，轴的强度是否满足要求只需对危险截面进行校核即可，而轴的危险截面多发生在当量弯矩最大或当量弯矩较大且轴的直径较小处。根据轴的结构尺寸和当量弯矩图可知， 面处弯矩最大 , 且截面尺寸也非最大 , 属于危险截面； 属于危险截面。而对于 面尺寸，仅受纯转矩作用，虽 面尺寸最小，但由于轴最小直径是按扭转强度较为宽裕地确定的，故强度肯定满足，无需校核弯扭合成强度。 面处当量弯矩为： 面处当量弯矩为 度校核 : 考虑键槽的影响，查附表 7算， 19 然： ， 故安全。 8、按安全系数校核 一般用途的轴按前述弯扭合成强度校核后就足够了，对于重要的轴可直接用下述的安全系数法校核。这两种方法不必同时进行。 (1)判断危险截面 截面 键槽、齿轮和轴的配合、过渡圆角等 )，且当量弯矩均较大，故确定为危险截面，下面仅以 (2)疲劳强度校核 a、 弯曲应力幅（对称循环）： 剪应力幅（脉动循环）： 曲平均应力： =0 扭剪平均应力： = =b、材料的疲劳极限：根据 650 360 0.1 c、 附表 7 拉机拨叉铣专机 (立式 ) 20 d、表面状态系数及尺寸系数：查 附表 7附表 7得： e、分别考虑弯矩或转矩作用时的安全 系数： 故安全。 21 5 结论 通过此次设计 彻底解决了工人劳动强度大，生产率低的问题，在很大程度上满足了工厂对生产规模的不断扩大，产品质量不断提高的要求。实现了零件的半自动化加工。此次设计的半自动立式铣专机用 以取代现役的立式铣床 现 加工时，人工 上料 自动定位 自动夹紧 自动铣削，铣毕自动松开工件后由操作者取下。 解决 了 以下几个问题： 8 件； 操作员人工上料 自动定位 自动夹紧 全速连续自动铣削；铣毕工件被自动松开，后由操作者取下并上下一个料 (上料
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