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设计（论文）题目：双侧面轮鼓铣专机 铣削头设计及连杆盖夹具设计目 录第一章概述11.1 课题简介11.2课题内容2第二章 铣销头的设计与计算22.1主传动件的设计22.2预 算 各 齿 轮102.3进给机构142.4滑套夹紧机构（手动）152.5操作与使用162.6铣削头的润滑16第三章 夹具设计163.1设计步骤163.2设计过程173.3 工作原理203.4夹具的经济性203.5夹紧力的大小21第四章 刀具选择224.1加工工艺分析224.2铣削用量的计算224.3选用类型23心得与体会25参考文献26连杆双侧面轮鼓铣专机 铣削头设计及连杆盖夹具设计摘要由于机械设备的种类繁多，因而组成各机械设备的零件结构、形状、尺寸及其技术条件也了差别。有些零件不适用组合机应进行加工。在成批生产条件下，为了保证加质量、提高生产效率和降低加工成本，只得自行设计、制造专用机庆。实际组合机床本来就是典型的专用机床。有些工厂习惯上把组合机床与非标组合机床系列的专用机床、统称为“非标准设备”，简称“非标”。下面所述的专用机床是指特殊组合机床之外的专用机术（简称专机、下面称专机）、显然专机是为满足特殊零个的特定工序而设计的。可见，专用机床的范围很大，大至加工重型机械零件的“庞然大物”，小至加工仪器仪表，特别小巧玲珑的台式设务，都属于它的范畴。本工序设计专用机术是扬州银河连杆有限公司所加工连杆盖的一台专用铣床，为提高加工质量，加工效率，并降低加工成，因设计成同时铣双端面，称为连杆盖双侧面轮鼓铣专用机床。本课题设计是加工的切削和零件夹具两方面，铣削头是双面轮鼓铣/专用机床的主要部分，是铣床的切削部分，而双面铣则部置了两个切削削头在轮鼓的两则，其同时铣双端面，精度要求较高。关键词：连杆盖，双侧面，铣专机，铣削头，连杆盖。 第一章 概述1.1 课题简介传动轴的课题名称：连杆盖双侧面轮鼓铣专机产品名称：连杆盖（如图）工序名称：精铣双侧面零件材料：40cr 硬度 163168生产批量：中批量（5万10万件）技术要求：二侧面尺寸40/ -0.15 0.25 垂直度不大于0.06加工面粗糙度rq0.8。双侧面轮鼓铣专用机床是为保证本工序的加工质量和提高加工效率而设计的专用机床，它的加工是在12.2h7(+0.018 0) 和701+6（+0.019 0）两孔堂完后进行的，可以在两个端同时铣削40 / -0.15 -0.25。此前零件的其它平面和孔都已加工完毕，铣完这两个端面，机械加工即全部完成。1.2课题内容本课题设计是加工的切削和零件夹具两方面，铣削头是双面轮鼓铣/专用机床的主要部分，是铣床的切削部分，而双面铣则部置了两个切削削头在轮鼓的两则，其同时铣双端面，精度要求较高，故要装时要求反复试铣。使两个刀头同时铣两个端面是本专机设计中的特点和难点。将主轴装在进给轴的铣削头主轴箱内，使两轴的转速在每分钟内有一、二转的转速着，转速每差一转，主轴中心相对干进给轴中心转一周，使铣刀轴和中心矩，因有振动而处于不断变化中，因此要设计一套齿轮传动方式使传动能平稳进行，这是本次设计的内容。夹具属于圆周连续进给铣夹具，通过螺钉和高支脚固定在轮鼓上，夹具通过一平面两弧定位，二平面夹紧，固定可靠，误差很小，轮鼓上安装十二套夹具，加工时轮鼓转速很低，加工时间轮鼓连续转动（工件的装时与机动时间重合，生产效率高）。第二章 铣销头的设计与计算2.1主传动件的设计主轴箱是机床的主要部件之一，其主要用根据被加工零件的加工要求，安排多重轴的位置，并将动力和运动由机械或动力箱传动到工作轴，使其得到所要求的转速和转向。由于主轴箱和机床应满足大部分技术，和经济指标有着密切关系，如主轴组件精密，刚度抗振性，抗热度及噪音等，对机床加工质量和操作起着重要影响，对其结构地使用，制造成本及维修也有足够的影响。根据被加工的零件，查手册应用不重磨，硬质合金镶齿套或面铣刀，选取直径系列d=160mm，刀具数为16被加工工件材料为40cr hb=163168。切削速度为50200n/mm，根据工件加工特点，确定以下各点【4，9】：1 确定刀具耐用度厂由于刀头刀磨时切削深度较小，应取较大值t=150mm。2 进结量：由于铣刀切削力不大，因此tz= 9.8154.5a e 10 04 0.74 aq 0.9 zd0-10查ae=0.40.81 d=50100 bc ae=50ap=5 af=0.0710.25取af=0.2所以切削速度： （2.1）刀轴转速：取u=320r/mim3 求切削力 （2.2）切削功率：4 电动机功率的验算 电动机初定功率为7.5kw p电=pw/y查手册得 y轴小=0.99 =0.97 （查机床零件设计） （2.3）所以 = 0.990.97=0.96 p电= pw/y=6.21/0.96=6.471kwp电p电 故选用电动机功率合格经查资料应选用电机y160m6b3i型、其转速为970r/mm，起动转矩2.33nm最大转矩为2.33n.m安装尺寸如下：中心高h=200mm ab =745480轴伸尺寸 ed = 6028 而键 fgd1=108铣销头与电动机的配置形式：根据资料及机床尺寸用表，铣削头与电动机的配置形式定如下图2.1所示，根据有关资料把基本尺寸查阅定下： 2.1铣削头配置形式图1） 基本参数下：主轴中心高200mm 刀盘直径160400nm功率7.5kw2) 传动比分配根据上述功率与被加工零件的性能查得与之配套的传动顶置式齿轮传动装置传动系统。电动机由联轴器，经 o轴上齿轮通过4对齿轮减速至花键盘，速度变更五对交换齿轮（z0zb）现实z1、z0为分组齿轮，齿数比29：55为低速组138：46为高速组，传动比9=1.25。在转速级够满足要求的前提下，推荐选用低速传动转速图如图2.5所示和转速表（表2-2）。本传动装置除油泵齿轮外，全部采用斜齿传动，传动平稳，可靠装在关键套上的大斜齿轮重量较大，具有飞轮作用。能吸收由于铣削工艺的断续加工引起的振动，并保持切削平稳。图2-2传动系统图总传动k可算得： k =n/nw970/3203.03 （2.4）传动比分配：本系统采用4根心轴和电动机轴共5根轴来传动，决定iiiiv轴的最小降速传动比是轴上齿轮希望大一些，能起到飞轮的作用，最后一个降速组的最小降速不大于1/3，取1/2.32。决定其余降速组的齿数比1根据前缓后急的原则。轴 oii轴u1=1/1.4轴iii轴u2=1/1.89iiiii u3=1齿数的齿数不能太大，以免产生齿轮尺寸过大，而引起机床结构增大，一般推荐齿数和y100120，常先在100之内最大齿数应保证不产生根切，对标准齿轮数与mim17。查顶置式传动装置转速表与转速图，得z1= 321 z2 =z2/v1 = 45 zc=38 zd=ec/v1=40za=34 zb = za/v3 =34 z3 =25 e4 = e3/v3 =58 选螺旋角=10o 选一组齿轮进行模核a 按接触强度设计 （2.5）查相关资料表得:载荷系数=1.2 弹性系数ze=节点区域系数 zh= （2.6）因为tgat=tgdn/cos=tg20o/cos10o=0.3696dt=20.280tgbb=tgb.cosat =tg10o cos20.28o =0.1654 bb=9.39所以zh= d =1.88-3.2(+)cos =1.88-3.2(+)cos10o=1.684 = =0.77螺旋角系数 取 主要尺寸计算模数m = m=2(mm)中心距: （2.7）计算实际螺旋角: 改变不大。分变圆直径d: （2.8）齿轮齿顶圆直da da1 = d1+2mn.ha*n=63.306+221=67.306(mm) da2 =d2+2mn/zan*. =91.837 （2.9）齿根圆直径df:df1=d1- 2mn(ha*n+cn*.) =63.306-22(1+0.25) =58.306(nm)df2=d2- 2mn(ha*n+cn*.) =95.837-22(1+0.25) =90.837(nm)齿宽b2=dd1=163=63(mm)b1=63+5=65(mm) 按齿根弯曲疲劳强度校核当量齿数: zv1 = z1/cos3=32/cos3902=33.33zv2=z2/cos=45/cos3902=46.88由表查得齿形系数 yfal=2.50yfa2=2.34由表查得应力修正系数 ysa1 = k64 ysa2 = 1.69重合度系数螺旋角系数:弯曲应力:所以齿根弯曲强度足够 确定齿轮传动精度等级计算齿轮圆周速度确定齿轮精度等级及侧隙.根据齿轮圆周速度和对噪音的要求确定齿轮精度等级及侧隙分别为小齿轮=8gj大齿轮 = 8fh 计算口齿合力圆周力:径向力: r=fttgen/cos=3573tg20/cos9021 = 1327(n) 轴向力:fa = fttgb = 3573tg9021=578(n)其余齿轮同理如表2.1示。 齿轮齿轮2cdab34材料及热外理45钢调质45钢正火调质正火调质正火基本合力数齿数3245384638302558法面模数2223分度圆面压力角2n20螺旋角及方向82左9298左97左97右98左98右法面齿顶高系数h*a/齿面顶隙数a*n0.250.250.250.25主要尺寸中心距788569127分度圆直径d63.306691.83777.55193.8877.55161.22476.142176.649齿顶圆直径da67.30695.837.62.55199.8883.55167.22480.142180.649齿宽6686382778277817658.36齿底圆直径df58.3069.83770.05186.03870.03153.72471.142171.649精量等级(gb/t100951988)8gj8h+8gj8h+8gj8h+8gj8h+啮合力圆用力ft4617438133627549经向力fv1696160912352773轴向力fa7487015381208表2.12.2预 算 各 齿 轮1查表y电机=0.85 y齿=0.97 y轴承=0.99pi = p0y电机 y齿 = 110.8450.97 = 9.016(kw) 查机械课程设计手册pii = piy电机 y 轴承 = 9.0160.8450.99=7.542(kw)piii= pii 电机 y轴承 = 7.5420.8450.99 = 6.309(kw) （2.10）piv=piii 电机 y轴际 = 6.0390.8450.99 =5.278(kw)轴的最小直径计算公式为dmim 由表查得: a=118107轴: d1mim (118-107)=28.3225.68(mm)轴: d2mim (118-107)=27.1424.61(mm)轴: d3mim (118-107)=25.9623.54(mm)轴：d4mim (118-107)=23.621.4(mm) （2.11）在o轴上,估取安装轴承处的轴径d055(mm)，轴上具余轴径尺寸由结构要求而定。其余iii轴于轴一样都是传动轴即轴径分别为d1=50(mm) d(mm)=d32主轴设计及计算主轴结构是影响铣削头的铣销度，刚度及热弯形的关键。其设计符合车际标准。(1) 轴承的选用主轴前端轴承由于受到铣销力的作用，查相关资料选用型双型列60接触角推力向心球轴承（优点是转速高用于机床主轴时，多与双列短圆柱滚子轴承配合使用）。末端采用型单列向心短圆柱滚子轴承（如图）其结构特点是刚性好、精度高、温升低、主轴的径向和轴向间隙可遇过旋转锁紧螺母进行调整，使其达到标准规定的精度要求。轴承安装示意图如图2.3所示。图2.3 轴承安装示意图图2-4轴系空间力图由2.4图可知iv轴的结构设计和轴系部件结构图，图中d1=128.75 公差带取r71d2=114mm, d3=d4=d5=100 ,d6=100公差带取k6，d7=81公差带取r6，l1=25mm l2=20mm l3=43mm l4=31mm l5=62mm l6=80mml7=427mm l8=31mm l9=100mm l10=281mm l11=31mm,退刀槽取5mm（2）轴的强度计算由前面计算可知：t2=157.51nm, ft2=2971nfr2=1095n fa2=513n根据轴系部件结构图，作出轴系空间力图，如图作出轴垂直平面受力图，求支反力rav、rbv绘制矩图mv如图齿轴中心面左侧弯矩mv1为 （2.12）mv1=齿轴中心面右侧弯矩mv2为mv2=作出轴承平面受力面，求支反力rah1、rbh2绘弯矩图mh1、如图2-4所示支反力ra、rb绘总弯矩图m，如图24所示 （2.13）齿轮中心面左侧总变矩m1为齿轮中心面右侧总变矩m2为绘制矩图，如图24（f）所示绘当量变矩图mc，如图24（g）所示图为铣刀直接安装在主轴上单向转动，从安全角度出发，轴上转t2按脉冲循环考虑，故取校正系数，齿面中心面处最大当量变矩mc为：取 （2.15） 选择危险截面，进行强度核算根据当量变矩图，初取中心面为危险截面。该截面有花键联接，故应将轴径加大6%，由此得轴径d为：由计算结果可知，轴径小于安装齿轮处实际轴径，所以满足强度要求。其余四轴由于都是传动轴，因此计算方法与之相同即它们的尺寸分别按上述计算。图2.5 传动装置转速图 传动装置转速（r/min）如下表2.2所示表2.2传动装置转速2.3进给机构不同类型的机床，由于加工对象，成形运动，进给精度和平稳性以及生产率等要求不同，实现进给运动的传动方案类型很多，如机械传动、液压传动、何服传动等。机械传动系统虽其结构一般较复杂，制造及装配工作量较大，但由于工作可靠，便于检查和维修，因而仍是很多机床最常用的。对于铣床类机床，由于铣刀齿数的不同，采用转进给量不能直接反映出母齿的进给量，即切屑的断面积，采用分进给量则能反映出加工的生产率。因而由粗铣改为精铣时，主轴转速提高，即使行进给量不变，母齿进给量也要减少可提高表面光洁度。这类机床的进给运动与主运动之间无须保持严格的联系，通常用各自的运动源驱动，可简化机床结构。重型机床中，甚至每个方向的进给运动均用单独电机驱动。本课题双面轮鼓铣专机，由于专用机床，因此对进给调节次数不是太多，因而选用手动进给机构，它的特点和要求是平稳性好，在低速进给时速度均匀，不出现爬行。或选用螺杆结构，螺杆传动平稳，调整方便。由于调整时带动滑套移动，因此称为滑套移支机构如图2.6所示。手动滑套移动动构，可分左式和右式。滑套的轴向移动由滑套移动手柄，通过锥齿轮带动螺杆传动，使联接在轴套上的进给螺母沿着螺杆作轴向移动，实现滑套位置的轴向移动调整。进给螺母与滑套联设计活动联接式，如图2.6中所示。为改变传动方向，选用圆锥齿轮传动，锥齿轮传动制造容易，成本较低、轴向力较小且方向固定。在齿轮轴上安装刻厚圈，其中每格的分度0.02mm，供移动滑套时参考。加工时调整好进给后，应将滑套固定，防止加工误差，减少加工精度。 图2.6滑套移动机构2.4滑套夹紧机构（手动）铣削头对工件进行铣削工艺时，铣削力会对滑套发生冲击，冲击会影响铣削精度，长时间的铣削冲击力会引起滑套的轴向移动，从而影响正常的铣削工艺，导制铣削头的精度严重降低甚至损坏铣削头。为防止上述情况发生，在铣削头上必须安装设计削削滑套夹紧机构，由于铣削头对加工精度要求甚高，夹紧机构如须占用空间小，结构简单，操作方便。 图2.7 夹紧机构手动旋转螺杆时，带动楔块1、2联动夹紧滑套，反向旋转螺杆时，则松开滑套，这种机构简单，操作方便，夹紧可靠，且经济，为夹紧可靠，可在滑套两端部都设置夹紧，如图2.7所示。2.5操作与使用铣削头安装好，还需全面检查，一次电器设备与紧固件连接情况，铣削开动前，应注意滑套是否夹紧，若要移动滑套需先松开夹紧机构，待位置调整好后，再旋转螺杆夹紧，夹紧力大小是以正常操作力，旋转标准板手，以滑套无袖向移动为标准。2.6铣削头的润滑铣削头主轴滚动轴承处采用1号合成钠基润滑脂，装配时注满，使用后每隔半年再加一次油。滑套的润滑见图，每周在10gb1155油杯处加入一次n46机油。第三章 夹具设计3.1设计步骤1、设计前的准备工作：（1）了解零件的生产纲领。它是决定夹具总体方案，结构的机械化、自动化程度的依据。因为连杆盖的双面铣工序属于大批量生产，一般应采用自动反程度很高的气动或其它机动夹具，但由于装夹的工件数量较多，而且其加工特点和结构都很简单，因此可选用结构稍简单，成本低的手动夹紧装置。（2）研究零件图及工序图，零件图是夹具设计的重要资料之一，它给出了工件的尺寸，形状和位置精度等技术要求。工序图则出示了设计夹具所必须的原始资料，如零件的工序尺寸，工序基准，已加工表面、待加工表面、工序精度等，它是夹具设计的直接依据。2、拟定夹具总体方案，所谓夹具的总体方案，主要指下述几个方面：（1）定位方案的确定（2）确定工件的夹紧方案；（3）确定刀具的对刀或引导方式；（4）确定夹具其它组成部分的结构形式；（5）确定夹具体的结构型式，绘出结构总图。3、夹具装配草图的绘制结构方案经审定后，为了保证良好的直观性，一般可按1:1的比例绘制装配总图。绘图方面可参照以下顺序。（1）绘制工件图，用双点画线绘制工件图，表示工件是假想的，透明的。不遮挡夹具的任何部位。同时工件图只需绘制外形轮廓，待加工表面，以及与定位，夹紧有关的部分，其它细结构均可略去。（2）绘制定位元件 绘制好工件图后，就可以按预定的定位方案，选用合适的标准定位元件，或者设计特殊的定位元件，布置在元件的适当位置绘出元件的结构。（3）绘制对刀引导元件及其它元件。（4）设计夹紧结构 夹紧结构在前面总体方案中已经确定，参照有关资料，如金属切削机床夹具设计手册，按夹紧力的大小，决定夹紧机构。此设计的手支夹紧的小型专用夹具，可不估算夹紧力，用类比 定有关尺寸。（5）绘制夹具体 当夹紧的有关元件，机构、装置设计好以后，最后用夹具体把它们联接起来，形成一个有机的整体。现连杆盖夹具设计过程如下。3.2设计过程工件零件图零件工艺过程1、铣两端面（由两侧轮鼓铣专机加工）根据零件图和工艺过程确定定位夹紧方案根据定位夹紧方案设计夹具总体结构1）布置定位元件2）布置引导文件3）布置夹紧装置设计夹具体、完成夹具总图 3.3 工作原理旋转方头圆柱紧固螺钉6由辅助板11带动压板9上滑动，将工件8放在支承板1上，然后反向旋转紧固螺钉6，压板9向下压住工件，压板和支承板形成双面夹紧，来拆消铁时带夹的冲力，固定板3由工件两面固定，防止工件在支承板上移动，压板与支承板的夹紧，构成了工件的夹紧，达到铣削要求。在压板上加两个导向衬套，可减少反复滑动对之和9的磨损，影响夹具的定位，夹紧精度，提高夹具的使用寿命和经济性。3.4夹具的经济性根据工件的加工工艺要求，选择设计何种类型和结构的夹具时，还须仔细分析该夹具的经济性。根据夹具是否经济、合理、然后作出最终选择的结论。因为机床夹具费用是工艺成本的组成部分，它直接影响工艺过程的经济性及产品成本。机床夹具的经济性可用下述不等式评价：snc式中s使用机床夹具后节约的生产费用，即经济效果n用机床夹具全年加工的工件数量，即工件的年产量c使用机床夹具的全年费用。使用机床夹具的全年费用一套专用夹具的全年费用为式中a1专用夹具的设计系数1通常取0.5a2专用夹具的使用系数1一般取夹具制造价格的0.20.3t专用夹具的使用年限，简单夹具t=1年，c1专用夹具的制造价格夹具有关计算夹紧力作用及方向如下图所示夹紧示意图3.5夹紧力的大小计算夹紧力时，根据工件所受切削力p（或切削力矩mp），对在工件还应考虑重力g1运动的工件还受考虑惯性力等，绘制夹紧示意图，上图，然后根据静力平衡条件，计算出理论夹紧力wp，再乘以安全系数k1得出实际夹紧力w。在不考虑重力和其他伴生力的情况下，夹紧力的大小既与切削力的大小有关，也与切削力的对支承的作用力方向有关，见上图夹紧示意图，所需夹紧力为：w=kp/（f1+f2）n其中 k安全系数，可按下式计算 k=k1k2k3k4m切削根矩f1f2夹紧元件，定位元件各自与工件接触表面的磨擦系数0.160.80k工件半径k1一般安全系数，取k1=1.52k2加工性质系数，粗加工取1.2精加工取1k3刀具钝反系数，考虑刀具磨钝后，切削力增大，一般取k3=1.11.3k4断续切削系数。断续切削时，取k4=1.2夹紧力w= kp/（f1+f2）n=k1k2k3k4 p/（f1+f2）=1.511.21.2p/(0.3+0.4)3.09pp销削力在加工端面时，由于是双面铣，轴向切削力可相互抵削一部分，因此剩下作用在工件上的切削力将不会太大，故夹紧力w不需过大，只须考虑圆周作用力，本工序可采用一次进给切削加工两个端面。加工时，轮鼓转动时，夹具和铣刀处在两个水平线上，铣刀的中心线在轮鼓夹具的基准线之下，加工的铣削力和冲击力都由夹具转向轮鼓，故夹具的固定要求不是特别严格。第四章 刀具选择4.1加工工艺分析本工序采用双面铣加工两端面，轴向切削力可由两端铣刀相互抵消一部分，因此夹具的夹