毕业设计（论文）-单面双轴铣床机床总装、加工示意图、轴及花键设计.docx

全套图纸加扣3012250582摘 要本设计是关于单面两轴专用铣床，设计内容包括：课题来源及现实意义，机床整体设计和相关图表内容。其中涉及到机械制造及自动化专业的各科专业课程，包机械设计基础、现代机械设计、机械制造工艺学、材料力学、工程力学等。设计内容以机械传动装置总体设计、移动台的设计、夹具的设计、铣削头的设计计算为主。设计包含设计的整个流程，涉及了与专业结核性较强的课题。铣床设计是一个综合机械生产全面性课题，培养了自己的综合能力、自学能力，从而适应未来社会的需要与科学技术的发展需要。关键词: 铣床 机床总装 加工示意图 花键ABSTRACTThe design specification is on the hot-rolled cone stalk twist drill designed to improve aircraft design including: subject sources and practical significance, the overall design of machine tools and related charts content. Relating to the mechanical manufacturing and automation professional subjects professional courses, including mechanical design basis for modern mechanical design, machinery manufacturing technology, material mechanics and engineering mechanics. Design elements to design mechanical transmission, a rolling mill structure, lubrication and transmission designs, transmission parts of the design and calculation based. Design includes the design of the entire process, involving a tuberculosis strong and professional issues. Mill improved design is a comprehensive integrated production machinery subject to cultivate their comprehensive ability, self-learning ability to adapt to the needs of the community and the future of science and technology development needs.Key Words： Hot-mechanical Mechanical design Transmission Mobile work bench 目 录绪论1第一章 总体方案论证21.1被加工零件21.2机床配置形式的选择21.3定位基准的选择及零件工序图31.4机床联系尺寸图41.5动力部件的选择51.6确定机床装料高度H13第二章 加工示意图142.1总体方案论证142.1刀具的选择152.2导向结构的选择182.3浮动卡头的选择182.4切削用量的选择182.5动力头工作循环及行程的确定192.6其它应注意的问题19第三章 轴II的结构设计以及计算203.1初步估算轴的最小直径203.2轴的结构设计213.3轴的受力分析以及轴的校核22第四章 花键的尺寸设计274.1主轴最小半径校核274.2滑套的设计27结论29致谢30参考文献31绪论进入二十一世纪，我国正逐渐由世界生产大国转变为集设计制造为一体的世界生产强国。在此过程中，机械设备及其工装作为生产工具起到了决定性作用，而生产机械设备及其工装的工作母机犹为重要。铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用，它主要由电动机、传动部分、移动台、夹具以及底座五部分组成，构造简单而又能满足加工质量。此次设计是以河南第一工具厂自行设计的单面两轴专用铣床技术资料为基础，结合其厂内生产经验及相关资料的完成，主要介绍专用铣床部件的设计，包括选材、检验、校核等部分。具体依据类型如图1所示。图-1 单面双轴铣床第一章 总体方案论证1.1 被加工零件该加工零件为缸体,材料HT25-47,所加工的平面为一不规则平面本道工序：铣削缸体的底面，由加工零件知道要铣削的除了缸体的外底表面外还同时包括该面的一处分开面及止口，相当于三个工序，如图1-1，要加工的即外界的水平面和凹槽中的水平面和紧挨底面边缘的止口面即图中加粗部分：图1-1 被加工零件图1.2 机床配置形式的选择各种形式的单工位组合机床，具有固定式夹具，通常可安装一个工件，特别适用于大、中型箱体类零件的加工。根据配制动力部件的型式和数量，这种机床可分为单面、多面复合式。利用多轴箱同时从几个方面对工件进行加工。机床的配置型式主要有卧式和立式两种。卧式机床床身由滑台，侧底座及中间底座组合而成。其优点是加工和装配工艺性好，无漏油现象；同时、安装、调试与运输也都比较方便；而且，机床重心较低，有利于减小振动。立式组合机床由滑台、立柱及立柱底座组成。其优点是占地面积小，自由度大，操作方便。其缺点是重心高，震动大。在认真分析了被加工零件的结构特点及所选择的加工工艺方案，又由组合机床特点及适应性，确定设计的组合机床的配置型式为单工位卧式单面两轴专用组合机床。1.3 定位基准的选择及零件工序图在选择定位基准时，应尽量选择设计基准作为定位基准，即遵循基准统一原则。通过对零件的分析，最后选择缸体的底面作为定位的基准面，这样有利于保证被加工面的位置精度。缸体要固定在机床上就必须限制六个自由度，这样才可以保证加工精度。所以采用“三平面”定位。被加工零件工序图是根据指定的工艺方案，表示所涉及的组合机床上完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、加压部分以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样。除了设计研制合同外，它是组合机床设计的具体依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。绘制的被加工零件工序图如图1-2所示：图1-2 被加工零件工序图a.被加工零件名称及编号：缸体材料及硬度 ： HT25-47b.定位基准及夹压点的选择针对机体的结构特点，定位基准分析如上。在选择夹压部位时应该注意零件加压后定位稳定和避免零件加压后变形的问题，可以选择如图1-2左侧表面夹压。1.4 机床联系尺寸图机床联系尺寸图是用来表示机床的配置型式、主要构成及各部件安装位置、相互联系、运动关系和操作方位的总体布局。用以检验各部件的相对位置及尺寸联系是否满足加工要求和通用部件选择是否合适；它为移动工作台、夹具等专用部件设计提供重要依据；它可以堪称是简化的机床总图，原机床总图为图1-3和图1-4：图1-3 机床总装正视图图1-4机床总装侧视图1.5 动力部件的选择1.5.1移动工作台的选择用于安装夹具和工件，并直线运输到预定工位的输送部件。 移动工作台主要用于交换工件的工序位置，也可用于完成进给运动。移动工作台实际上就是滑台，只是它的主要用途与普通滑台不同，除了要具有普通滑台的移动功能外，还要具有按要求位置移位和准确定位的功能，并在准确定位之后能将工作台牢固夹紧，以防止因切削力的作用使工作台位置发生变化。 滚珠丝杠（如图1-5）是工具机和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反覆作用力即将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚珠丝杆由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作。由于具有很小的摩擦阻力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。而本设计中专用铣床移动工作台的移动即由滚珠丝杠传动。1.螺母A 2.垫片 3.螺母B图1-5滚珠丝杠1滚珠丝杠螺母副的结构和工作原理滚珠丝杠螺母副的结构有内循环与外循环两种方式。图1-6为外循环式，图1-7为内循环式。1.丝杠 2.滚珠 3回珠管 4.螺母图1-6 外循环滚珠丝杠螺母副图1-7 内循环滚珠丝杠螺母副2滚珠丝杠螺母副间隙的调整方法为了保证滚珠丝杠螺母副的反向传动精度和轴向刚度，必须消除轴向间隙。常采用双螺母预紧办法，其结构形式有三种，基本原理都是使两个螺母产生轴向位移，以消除它们之间的间隙和施加预紧力。须注意预紧力不能太大，预紧力过大会造成传动效率降低、摩擦力增大，磨损增大，使用寿命降低。其常用的三种方法如下：（1）垫片调整间隙法，如图1-8所示。（2）齿差调整间隙法，如图1-9所示。（3）螺纹调整间隙法，如图1-10所示。1、2 单螺母 3. 螺母座 4. 调整垫片 1、2. 单螺母 3、4.内齿轮图1-8垫片调整法 图1-9 齿差调整法1、2. 单螺母 3. 平键 4. 调整螺母 5. 锁紧螺母图1-10螺纹调整间隙法1.5.2导轨副1.5.2.1导轨的功用与分类导轨的功用是承受载荷和导向。它承受安装在导轨上的运动部件及工件的质量和切削力，运动部件可以沿着导轨运动。运动的导轨称为动导轨，不动的导轨称为静导轨或者支承导轨。动导轨相对于静导轨可以作直线运动或者回转运动。有用于保证主运动轨迹的，也有用于调整部件之间的相对位置的，后者在加工时没有相对运动。动导轨相对于支承导轨只有一个自由度的运动，以保证单一方向的导向性。通常动导轨相对于支承导轨只能作直线运动或圆周轨迹运动。实现直线运动的称为直线运动导轨；实现圆周运动的称为圆周运动导轨。导轨按结构形式可以分为开式导轨和闭式导轨。开式导轨是指在部件自重和载荷的作用下，运动导轨和支承导轨的工作面始终保持接触、贴合，其特点是结构简单，但不能承受较大颠覆力矩的作用，而闭式导轨借助于压板使导轨能承受较大的颠覆力矩作用。本设计中，由于导轨必须承受较大的颠覆力矩作用，经过综合考虑选用闭式导轨。根据导轨面的磨擦性质，导轨又可分为滑动导轨和滚动导轨。特点如下：1）滑动导轨滑动导轨具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高等优点，在数控机床上应用广泛。但对于金属对金属型式，静摩擦系数大，动摩擦系数随速度变化而变化，在低速时易产生爬行现象。为了提高导轨的耐磨性，改善摩擦特性，可通过选用合适的导轨材料、热处理方法等。例如，导轨材料可采用优质铸铁、耐磨铸铁或镶淬火钢导轨，热处理方法采用导轨表面滚压强化、表面淬硬、镀铬、镀钼等方法提高机床导轨的耐磨性能。目前多数使用金属对塑料型式，称为贴塑导轨。贴塑滑动导轨的塑料化学成分稳定、摩擦系数小、耐磨性好、耐腐蚀性强、吸振性好、比重小、加工成形简单，能在任何液体或无润滑条件下工件。其缺点是耐热性差、导热率低、热膨胀系数比金属大、在外力作用下易产生变形、刚性差、吸湿性大、影响尺寸稳定性。2）直线滚动导轨图1-11是直线滚动导轨副的外形图，直线滚动导轨由一根长导轨（导轨条）和一个或几个滑块组成。1. 导轨条 2. 循环滚柱滑座 3. 抗震阻尼滑座图1-11直线滚动导轨副的外形直线滚动导轨的特点是摩擦系数小，精度高，安装和维修都很方便。由于直线滚动导轨是一个独立的部件，对机床支承导轨部分的要求不高，既不需要淬硬也不需要磨削或刮研，只需精铣或精刨。因为这种导轨可以预紧，因此其刚度高。3）液体静压导轨液体静压导轨由于其导轨的工作面完全处于纯液体摩擦下，因而工作时摩擦系数极低（f=0.0005）；导轨的运动不受负载和速度的限制，且低速时移动均匀，无爬行现象；由于液体具有吸振作用，因而导轨的抗振性好；承载能力大、刚性好；摩擦发热小，导轨温升小。但液体静压导轨的结构复杂，多了一套液压系统；成本高；油膜厚度难以保持恒定不变。故液体静压导轨主要用于大型、重型数控机床上。液体静压导轨的结构型式为开式和闭式两种。图1-12为开式静压导轨工作理图。1.油箱 2.滤油器 3.液压泵 4.溢流阀 5.精密滤油器 6.节流阀 7.运动件 8.承导件图1-12 开式静压导轨工作原理图对于闭式液体静压导轨，其导轨的各个方向导轨面上均开有油腔，所以闭式导轨具有承受各方向载荷的能力，且其导轨保持平衡性较好。滑动导轨的结构简单，便于制造，精度和刚度易于保证，故在通用机床上得到广泛的应用；但其摩擦因素较大，易磨损，低速运动平稳性较差。而滚动导轨的优点是摩擦系数小，动静摩擦系数很近，因此摩擦阻力小，运动轻便灵活，灵敏度高；运动所需功率小，摩擦生热少，磨损也小，精度保持性高；低速运动平稳性好，不易产生爬行，移动精度和定位精度都较高；滚动导轨的润滑简单，以及高速运动时不会像滑动导轨那样因动压效应而使导轨浮起等优点。但由于滚动体与导轨面之间的接触面积较小，不易形成油膜阻尼，因而刚度较低，抗振性也较差。如果对它进行预紧，可在原有刚度的基础上提高数倍。滚动导轨的结构比较复杂，往往需要淬火的镶钢导轨，再加上滚动导轨的平直度和粗糙度比较敏感，导轨对脏物也比较敏感，因此制造精度也要求较高，而且需要有较好的导轨防护装置，故其制造成本较高。因此选用滑动导轨。又由于实现的是直线运动，因此本设计中选用直线运动导轨。1.5.2.2导轨的结构类型选择合适的结构，以减小导轨的比压，力求磨损均匀，并使导轨从结构上保证磨损后能调整间隙及磨损后对精度影响尽可能小。为了能承受更大的颠覆力矩（在垂直于运动的平面内），减少导轨上的单位压力，一般机床导轨都采用两根导轨组成。在引导同一部位的一组导轨中，根据受力大小和方向不同，并考虑到工艺性等要求，各根导轨常做成不同形状，组合在一起来应用。三角形导轨的导向性好，能自动补偿间隙，矩形导轨的工艺性好，因此这两种型式的导轨组合应用最普遍。导轨组合型式与应用见表1-1：表1-1 导轨的组合形式特点及其应用导轨的组合形式特点与应用双三角型无间隙，导向精度高，磨损后相对位置变化小，精度保持性好，但工艺性差，制造困难，加工检修困难。适用于高精度机床。一山一矩型不需要用镶条调整间隙，导向精度中等，刚度也较高，易于制造，加工、检验和维修方便，但由于两条导轨磨损不同，因而会引起移动部件的偏移。适用于一般机床。双矩型主要承受于主支撑面相垂直的作用力，刚度较高，加工、检验和维修方便，能承受大载荷，但导向精度低，存在侧向间隙，必须用镶条进行调整，适用于重型机床。双圆型易于制造，两导轨间平行度要求高，磨损后很难调整和补偿间隙，圆柱直径较小时刚度较差，直径较大时难以保证加工精度。综合表1-1导轨的组合型式的不同特点，再结合所设计的组合机床的特点，双矩形导轨具有主要承受于主支撑面相垂直的作用力，刚度较高，加工、检验和维修方便，能承受大载荷，适用于重型机床等优点，是最适合的导轨类型。所以应采用双矩形导轨。1.5.2.3导轨材料的热处理导轨的材料要耐磨性好、工艺性好、成本低，常用铸铁、钢、有色金属和塑料。这里常选用灰铸铁HT200，孕育铸铁HT300，耐磨铸铁如高磷铸铁、磷铜铸铁等。而HT200用于精度保持要求不高，载荷较小，需刮研加工的导轨。HT300 用于较精密的机床导轨。耐磨铸铁用于精密机床。综合上述材料特点，滑座材料应该选用灰铸铁HT200。为提高导轨的硬度，对铸铁导轨常采用高频淬火，超高频淬火，中频淬火及电接触自冷淬火，提高表面硬度，表面淬火硬度一般在4555HRC左右，增加抗硬粒的磨损能力和防止撕伤。1.5.3夹紧装置的选择减少停工检修期是提高生产力、使生产能力利用系数最大化的一项重要因素。然而零件加工过程中的精确定位和装夹的重复精度也是改进效率和质量的关键。 譬如柔性加工中心的产生就是为了减少产品循环周期。 在一个固定夹具体上，采用机械定位、夹紧加工后再除去它们，这通常是很花时间的一个步骤。为了实现高产高效，工件的定位、支撑、夹紧和夹具的快速松开，以及操作方便、安全都是非常重要的环节。对于加工一个较大的工件，并且工序间隔时间短，选用半自动化或全自动化夹具是非常具有经济价值的。液压定位和夹紧是一项非常可靠而且有效的技术。 使用液压夹具的主要优势是能节省夹紧和松卸工件时所花的大量的时间。传统的机械夹具在松开和夹紧工件时都要费力的用扳手旋拧螺母和移动压板。然而液压夹具只需要通过控制油路的通断就可实现夹具的完整的顺序动作控制。有关统计资料表明液压夹紧相比机械夹紧节省90%95%的时间，缩小了生产循环周期，从而增加了产量也就意味着降低了成本。 液压夹具系统的第二项重要特点是可实现非常高的定位精度。关键在于夹紧力在定位和夹紧过程中保持恒定不变。从而确保了同一道工序下的加工质量一致性，即提高重复精度，故此由于变形造成的废品率将会微乎其微。成批零部件的互换性也会达到理想的指标。然而这一点几乎是机械夹具无法做到的。 在针对无法设定刚性支撑或加工薄壁零件时，液压辅助支撑是最佳的选择。它可以在任意的位置对工件产生支撑力，起到辅助定位的作用，尤其对于非加工表面的支撑定位更是非它莫属，有力的解决了困扰我们的过定位问题。 液压夹具的第三个优势就是最适合加工零件摆放紧凑和采用手动夹紧时空间受限制的场合，这是流体控制得天独厚的优势。这就可以实现多个零件在一个夹具体上同时装夹和加工。所以本设计毫无疑问的选择液压夹紧。1.5.4机床控制系统的选择传统式以继电器为主的电机控制系统中, 每当变更设计时,整个系统几乎都要重新制作, 不但费时又费力;同时由於继电器还有接点接触不良、磨损、体积大之缺点, 因此造成成本升高、可靠性低、不易检修等问题。PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。它具有高可靠性、抗干扰能力强、功能强大、灵活，易学易用、体积小，重量轻和价格便宜的特点。因此本机床的电气采用PC机控制。1.6 确定机床装料高度H装料高度是指机床上工件的定位基准面到地面的垂直距离。在确定机床装料高度时，首先要考虑人工操作的方便性；对于流水线要考虑车间运送工件的滚道高度；对于自动线要考虑中间底座的足够高度，以便允许内腔通过随行夹具返回系统或冷却排泄系统。组合机床标准中考虑到人体高度，所以推荐的装料高度为1060mm,具体设计情况在850-1060mm范围内取由中间底座和夹具计算的装料高度尺寸式中H装料高度-支撑块高度-夹具底座高度-中间底座高度由公式中可知，当装料高度和通用部件选定后，便可以计算夹具底座高度，H=1060mm。第二章 加工示意图2.1 总体方案论证在编制加工示意图的过程中，首先遇到的是刀具的选择，而一台机床刀具选择是否合理，直接影响到机床的加工精度、生产效率和工作情况。因而，正确的选择刀具是一个相当重要的工作。所以，在工序计算中首要的是选择刀具。数控铣床切削加工具有高速，高效的特点，与传统铣床切削相比较，数控铣床对切削加工的要求更高，铣削刀具的刚性，强度，耐用度和安装调整方法都会直接影响切削加工的工作效率；刀具的本身精度，尺寸的稳定性都会直接影响到工件的加工精度及表面的教工质量，合理选用切削刀具也是数控加工工艺中的重要内容之一。2.1 刀具的选择金属在切削过程中，刀具切削部分是在较大的切削压力、较高的切削温度级剧烈摩擦条件下工作的。在切削余量不均匀级断续加工时，刀具受到很大的冲击和振动，因此，刀具切削部分材料应具备如下性能：1）高硬度。硬度是刀具材料最基本的性能，其硬度必须高于工件材料的硬度，方能将工件上多余的金属切削掉。2）高耐磨性。高耐磨性是刀具抵抗磨损的能在编制加工示意图的过程中，首先遇到的是刀具的选择，而一台机床刀具选择是否合理，直接影响到机床的加工精度、生产效率和工作情况。因而，正确的选择刀具是一个相当重要的工作。所以，在工序计算中首要的是选择刀具。数控铣床切削加工具有高速，高效的特点，与传统铣床切削相比较，数控铣床对切削加工的要求更高，铣削刀具的刚性，强度，耐用度和安装调整方法都会直接影响切削加工的工作效率；刀具的本身精度，尺寸的稳定性都会直接影响到工件的加工精度及表面的教工质量，合理选用切削刀具也是数控加工工艺中的重要内容之一。金属在切削过程中，刀具切削部分是在较大的切削压力、较高的切削温度级剧烈摩擦条件下工作的。在切削余量不均匀级断续加工时，刀具受到很大的冲击和振动，因此，刀具切削部分材料应具备如下性能：1）高硬度。硬度是刀具材料最基本的性能，其硬度必须高于工件材料的硬度，方能将工件上多余的金属切削掉。2）高耐磨性。高耐磨性是刀具抵抗磨损的能力，在剧烈的摩擦下刀具磨损要小高耐磨性一方面取决于它的硬度；另一方面与它的化学成分、纤维组织有关。材料硬度越高，耐磨性越好；含有耐磨的合金化合物越多，晶粒越细，分布均匀则耐磨性越好。3）足够的强度和韧度。切削时刀具要能承受各种压力与冲击。一般用抗弯强度和冲击来衡量材料强度与韧度的高低。4） 高耐热性与化学稳定性。高耐热性，是指刀具在高温下仍能保持原有的硬度，强度，韧度还耐磨性能。化学稳定性，是指高温下不易与加工材料或周围介质发生化学反应的能力，包括抗氧化能力和粘结能力。化学稳定性越高，刀具磨损越慢，加工表面质量越好 目前刀具材料有高速钢、硬质合金钢和其他加工材料。陶瓷、人造金刚石和立方氮化硼都以广泛应用于刀具当中。铣床刀具分为粗齿锥柄立铣刀、细齿锥柄立铣刀、长刃锥柄立铣刀、粗齿直柄立铣刀、细齿直柄立铣刀、直柄键槽铣刀、锥柄键槽铣刀、套式面铣刀、粗齿圆柱形铣刀、细齿圆柱形铣刀、直齿三面刃铣刀、错齿三面刃铣刀、粗齿锯片铣刀、细齿锯片铣刀、粗齿切口铣刀、细齿切口铣刀、凸半圆铣刀、凹半圆铣刀、T形槽铣刀、半圆键槽铣刀、镶齿三面刃铣刀、镶齿套式面铣刀、单角度铣刀、不对称双角铣刀、对称双角铣刀等。铣床刀具的选择分铣刀直径选择和铣刀齿数选择。铣刀直径的选择：一般尽可能选用小直径规格的铣刀，因为铣刀直径大，切削力矩增大，易造成切削振动，而且铣刀的切入长度增加，使铣削效率下降。当然，也不尽然，当铣刀的刚性较差，则应按加工情况尽可能选用较大直径的铣刀，以增加铣刀的刚性。1）孔加工刀具的选用:1数控加工孔加工一般无钻模，由于钻头得刚性和切削条件差。选用钻头直径D应满足长径比小于5的刀具。2钻孔前先用中心孔定位，保证孔加工的定位精度。3精铰孔可选用浮动铰刀。3尽量选择较粗和较短的刀杆，一减少切削振动。2）镶装不重磨可转动位硬质合金刀片的铣刀主要用于铣削平面，粗铣时铣刀直径选小一些，精铣时铣刀直径选大一些，当加工余量大且余量不均匀时，刀具直径选小一些，否则会造成应接刀刀痕过深而影响工件的加工质量。对立体曲面或斜角轮廓外形工件加工时，常采用球刀铣头、环形铣头、鼓形铣头、锥形铣头、盘形铣头。3）高速钢立铣刀多用于加工凸台和凹槽。如果加工余量较小，表面粗糙度要求较高时，可选用镶陶刀片的端面铣刀4）毛坯表面或孔的粗加工，可选用镶硬质合金的玉米铣刀进行切削。5） 加工精度要求较高的凹槽，可选用直径比槽小的铣刀，先铣槽的中间的部分，然后利用刀具半径补偿功能铣削槽的两边。所有的理论公式是vc=DN/1000vc-切削速度d-刀具的直径n-转速我们可以根据公式算出在什么工作环境下该选择什么刀具。一般说来，数控机床所用刀具应具有较高的耐用度和刚度，刀具材料抗脆性好，有良好的断屑性能和可调、易更换等特点。1）平面铣削应选用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀。一般采用二次走刀，第一次走刀最好用端铣刀粗铣，沿工件表面连续走刀。注意选好每次走刀宽度和铣刀直径，使接刀刀痕不影响精切走刀精度。因此加工余量大又不均匀时，铣刀直径要选小些。精加工时铣刀直径要选大些，最好能包容加工面的整个宽度。2）立铣刀和镶硬质合金刀片的端铣刀主要用于加工凸台、凹槽和箱口面。为了提高槽宽的加工精度，减少铣刀的种类，加工时可采用直径比槽宽小的铣刀，先铣槽的中间部分，然后用刀具半径补偿功能铣槽的两边。3）铣削平面零件的周边轮廓一般采用立铣刀。4）加工型面零件和变斜角轮廓外形时常采用球头刀、环形刀、鼓形刀和锥形刀等因此根据加工零件的材料及尺寸及要求本设计刀具选用硬质合金钢。在立式铣床、组合铣床上加工的工序，均选用GB1129-85选择镶齿套式面铣刀（端铣刀）B类200 L：45 d：50齿数为20，材料选择：YG6硬质合金。2.2 导向结构的选择在组合机床上加工面时，除用刚性主轴加工的方案外，其尺寸和位置精度都是依靠夹具导向来保证的。2.3 浮动卡头的选择为了提高加工精度，减少主轴位置误差和主轴振摆对加工精度的影响，在采用长导向或多个导向进行铣削，镗杆与主轴均用浮动卡头连接。浮动卡头的选择，与轴的选择有关，和轴联系选择。2.4 切削用量的选择组合机床切削用量的选择必须从实际出发，根据加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等进行分析，在满足加工要求的前提下，按照经济性原则，合理地选择切削用量。在确定切削用量时注意以下问题：1）尽量做到合理利用所有刀具，充分发挥其性能。由于连接动力部件的主轴箱上同时工作的刀具种类不同且直径大小不等:因此其切削用量选择也各有特点。2）复合刀具切削用量选择，应考虑刀具的使用寿命。进给量通常按复合刀具最小直径选择，切削速度按复合刀具的最大直径选择。3）选择切削用量时，应注意零件生产批量的影响。生产率要求不高时，就没有必要将切削用量选得过高，以免降低刀具耐用度。对于要求生产率高的大批大量生产用组合机床，也只是提高那些耐用度低，刃磨困难，造价高的所谓“限制性”工序刀具的切削用量。但须注意不能影响加工精度，也不能使刀具耐用度降低。对于“非限制性”刀具，应采取不使刀具耐用度降低的某一极限值，这样可减少切削功率。组合机床通常要求切削用量的选择使刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于4 小时。4）切削用量选择应有利于主轴箱设计。若能作到相邻主轴转速接近相等，则可使主轴箱传动链简单，某些刀具带导向加工，若不便冷却润滑，则应适当降低切削速度。5）选择切削用量时，还必须考虑所选动力滑台的性能。动力头铣削速度 V1=120m/min，V2=132m/min 进给量 S1=1.6mm/r ,S2=3mm/r转速n1=200r/min,n2=105r/min 进刀量So1=1.6mm/r, So2=3mm/r Sm1=320mm/min Sm2=320mm/min2.5 动力头工作循环及行程的确定动力头工作循环一般包括快速引进、工作进给和快速退回等动作。有的中间还有停止、多次往复进给以及跳越进给等。这是根据具体的工艺来定的。由于本机床设置的是动力头固定，由移动工作台的运动来进行对工件的铣削所以我们只考虑由移动工作台的工作循环分快速引进、工作进给、工作退回和快速退回。1）工作进给长度的确定工作进给长度是按加工长度最大距离来选取, 由零件图尺寸确定工进的距离1735mm。2）快进行程的确定快速引进是移动工作台把工件送到进给的位置，其长度由工作情况来定，主要考虑工件的长度，综合考虑工作台快进行程为1800mm。3）工作退回长度和快退长度的确定工作退回长度和快退长度分别与工作进给、快进长度相等。4）工作台总行程移动工作台总行程除了满足工作循环所需长度外，还需考虑装卸和调整刀具的方便。装卸刀具的理想情况是：刀具退离导向套外端面的距离大于刀杆插入凹槽的长度。所以移动工作台的总行程选择为2000 mm。2.6 其它应注意的问题1）加工示意图应有足够的联系尺寸，并标注恰当。2）应有足够得说明。3）加工部位的示意图。4）两主轴的相对位置，必须在展开图上按比例画在一起，以便检查主轴、接杆、导向及浮动夹头等是否相碰。5）加工示意图按加工终了状态绘制。加工示意图见加工示意图图纸。第三章 轴II的结构设计以及计算轴是组成及其的主要零部件之一。一切做回转的传动零件（例如齿轮、蜗轮等），都必须安装在轴上才能进行运动及动力传动。因此轴的主要功能是支撑回转零件及传递运动和动力。按照承受载荷的不同，分为转轴、心轴、和传动轴三类。工作中即承受弯矩又承受扭矩的轴叫转轴，这类轴在各种机器中最为常见。只承受弯矩不承受扭矩的轴叫做心轴，心轴又分为转动心轴和固定心轴两种。只承受扭矩而不承受弯矩的叫传动轴。轴还可以按照轴线形状的不同，分为曲轴和直轴两大类。曲轴通过连杆可以将旋转运动改变为往复运动，或者做相反的运动交换。直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴两种。光轴形状简单，加工容易，应力集中源少，但轴上的零件不易装配定位；阶梯轴则正好相反。因此光轴主要用于心轴和传动轴，阶梯轴主要用于转换。为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上的零件除了有游动或空转的要求外，都必须进行轴向和周向的定位，以保证其准确度的工作位置。轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、轴端挡圈、轴承端盖和圆螺母等来保证的。考虑到轴上的两个齿轮分别是由轴的两端装拆，并且1轴上的齿轮与2轴上的齿轮不发生干涉现象，其中齿轮2一端除了采用轴环轴肩定位以外，另一端可以采用垫定位如果采用套筒定位的话，会使得零件之间的间距过大，这样会增加结构的重量，所以最好是采用圆螺母和止动动垫圈定位，圆螺母固定可靠，装拆方便，可以承受较大轴向力。3.1 初步估算轴的最小直径零件在轴上的定位和装拆方案确定以后，轴的形状便大体确定。各轴段所需的直径与轴上的载荷大小有关。初步确定轴的直径时通常还不知道支反力的作用点，不能决定弯矩的大小与分布情况，因而还不能按轴所受的扭矩。因此，可按照轴所受的扭矩初步估算轴所需的直径。选择轴的材料为45钢，调质处理。由机械设计【1】得，故取取最小直径为60mm。3.2 轴的结构设计图4-1轴2示意图3.2.1拟定轴上零件的装配方案如上图所示3.2.2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）装轴承段：该段轴径由滚动轴承的内圈孔来决定，轴承4型号为圆锥滚子轴承30214，尺寸为，故取=70mm，=93.5mm； 2）此处存在轴肩知轴肩高度，=68mm，=4mm； 3）装大齿轮2段：根据大齿轮设计尺寸，故=75mm，已知齿轮轮毂的宽度为90mm，轴段长度应比轮毂宽度小，故l3=58mm； 4）齿轮的右端采用轴肩定位。轴肩高度知=73mm，=4mm 5）过渡段：根据装配关系，故=92mm，l5=94mm； 6）齿轮的左端采用轴肩定位。轴肩高度知=78mm，=4mm； 7）装轴承段（第7段）：该段轴径由滚动轴承的内圈孔来决定，轴承5型号为圆柱滚子轴承NU216，尺寸为，故取=80mm，轴段3的长度由滚动轴承宽度B，取=36mm； 8）齿轮5段，根据齿轮5设计轴段，故d8=80mm，长度不长于轮毂宽度，故l8=82mm。3.2.3轴上零件的周向固定齿轮与轴的周向固定采用平键联接。同时为了保证带轮与轴的良好对中性，根据=75mm查机械设计【1】得平键截面22x14x100，采用H7/js6的配合，滚动轴承与轴的周向定位由过的配合来保证配合为js6，螺母采用螺纹联接。3.2.4定向轴肩处的圆角半径R的值见机械设计【1】得。轴端倒角取。3.3 轴的受力分析以及轴的校核3.3.1作用在齿轮上的力 作用在齿轮4的力 作用在齿轮5的力 3.3.2根据轴的结构图做出轴的结构简图在确定的轴承的支点位置a=23mm，因此作为简支梁的轴的支承跨距为。3.3.3计算支承反力在水平面 在垂直面上 由得 求得2311.176N 总支承反力：3.3.4画出弯矩图 水平方向 垂直方向 故 如计算画出下面的受力图图4-2弯扭结合图3.3.5轴的强度校核低速小齿轮剖面，因弯矩大有转矩还有键槽引起的应力集中，故低速小齿轮5剖面为危险截面。 对于单向转动的转轴，通常转矩按脉动循环处理，取折合系数为，对弯扭合成最大截面C左侧剖面，其中,d=80mm,M=，T=T 带入数据计算得31.5MPa =60MPa故安全。3.3.6校核键的强度 齿轮和轴的配合键22x14x50, =75mm, ，求得MPa查机械设计【1】得，=100120MPa故强度足够。3.3.7校核轴承寿命 查机械设计【1】得，轴承4 6287.96N轴承5 11778.28N向左因此左轴承被压紧，右端被放松。故稳定轴向力轴承3 =N轴承4 =11778.28N 因此轴承5为受载较大的轴承，按照轴承5计算故=5018.36h38400h 故选择的轴承满足寿命要求。第四章 花键的尺寸设计 设花键长度为40mm，外花键直径120mm，内花键直径100mm，齿数10，齿面经过热处理查表得。 花键的连接强度校核所以花键的材料和尺寸满足工作需求，设计达到标准，如图5-5所示。图5-5花键轴4.1 主轴最小半径校核选择轴的材料为45钢，调质处理。由机械设计【1】得，故取直径满足要求。 轴承的选择 左边主轴上在距离左端面180mm处加装型号B2268132-5的滚动轴承，该轴承的尺寸为160x240x96mm。 在主轴右端距离右端面270mm处加装型号为D3282130K的滚动轴承，该轴承的尺寸为150x225x56mm。4.2 滑套的设计 该滑套是安装在主轴外表面上的，用于保护主轴的装置，在工作过程中它起到一定的缓冲作用，由于液压机构有时需要在主轴上作用很大的压力，所以很有可能导致主轴表面的损伤，而滑套就起到了一个缓冲的作用，