机械毕业设计（论文）-针床铣槽机总体设计.doc

上海工程技术大学夜大学毕业设计（论文）-针床铣槽机总体设计针床铣槽机总体设计上海工程技术大学夜大学机电一体化Y02112班学生：吴国斌导师：唐勤生针床铣槽机总体设计摘要：随着纺织业的不断发展，自动化在纺织业中的应用越来越广泛，其中“针板”（用于排放织针）就是实现自动化的一个重要部件。它的加工特殊，精度要求较高，需要有专门的机床加工，这就是我这次的毕业设计课题：铣槽机设计立柱部件设计。铣槽机是用于加工纺织业中“针板”的专用切削机床，属于典型的组合机床，该机床具有四工位、八铣头，能同时加工八个工件，具有较高的加工效率和加工精度，同时还能实现针槽与圆弧口槽同工位一次完成，克服了以前针板加工中加工工序复杂、加工效率低、加工精度不高的缺点，有较好的应用前景。本次设计总共分为四大部分：第一部分组合机床的概述；第二部分铣槽机的总体设计；第三部分铣槽机立柱部件的设计；第四部分结论与展望。其中第三部分的设计是本次设计的重点，设计从机械部件设计，液压部件设计，液压系统控制设计三个方面对铣槽机立柱部件进行的整体细致的设计，不仅从机械和液压的角度对立柱的主要部件进行了校核计算，还从控制上提出了一套可行的控制方案，较好的完成了预期的设计要求。关键字：纺织业，铣槽机，针板Milling groove machineAbstract：Along with the unceasing development of weaving trade, automation in the application in weaving trade is more and more extensive, pin plate (is used in put the needle) is a important parts in weaving trade of realization automation. Its processing is special, it is higher that precision is asked, and need to have the processing of special machine tool, this is me the graduated design program of this time milling groove machine design pillar parts design.Milling groove machine is used in processing weaving trade in pin plate use privately cut machine tool, belong to the modular machine tool, this machine tool have 4 works position and 8 milling heads, can at the same time process 8 workpieces, have higher processing efficiency and processing precision, and can at the same time still realize needle groove and circular arc groove same work position, it surmounted the shortcoming of that machining process complex, processing efficiency low and process precision do not be in height of the processing of pin plate beforetime, so it have better application prospect.This design divide into 4 in all: the first part is the general state of machine tool; second part with the whole design of milling groove machine; the part of 3rd is the design of milling groove machine pillar parts; conclusion and look ahead is the partial of 4th. In which, the design of the part of 3rd is the focal point of the design, design from mechanical parts design, hydraulic parts design, hydraulic systematic autocontrol design 3 aspects for milling groove machine pillar parts to have a overall careful design, not only from machinery and the angle of hydraulic pressure check calculate for the major parts of pillar, but also have still made a set of feasible control scheme from autocontrol. It is better have completed the design requirement of expection.Key Words: weaving trade，milling groove machine，pin plate目 录前 言1第一章 组合机床概述11-1组合机床及其特点11-2组合机床的工艺范围41-3组合机床通用部件及其选用41-3-1通用部件分类41-3-2 通用部件的选用51、通用部件选用的方法和原则52、通用部件的选用6第二章 组合机床总体设计82-1组合机床的设计步骤82-1-1调查研究82-1-2总体方案设计92-1-3技术设计102-1-4工作设计102-2“三图一卡”102-2-1被加工零件工序图102-2-2加工示意图112-2-3机床联系尺寸总图112-2-4机床生产率计算卡122-3组合机床设计方案132-4拟定方案“三图一卡”制作15第三章 立柱部分设计213-1整体设计213-2机械部分设计213-2-1支承件设计213-2-2.导轨设计211、类型212、组合形式233、材料244、间隙调整245、润滑256、导轨验算257、爬行现象及消除措施303-3液压系统部分设计303-3-1工况分析313-3-2拟定液压系统原理图333-3-3液压系统的计算和选择液压元件381、液压缸主要尺寸的确定382、计算在各工作阶段液压缸所需流量413、确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格414、液压阀的选择435、确定管道尺寸436、液压油箱容积的确定443-3-4液压缸的结构设计443-4系统自动控制设计453-4-1控制方案拟定453-4-2铣槽机自动控制的技术要求453-4-3程序流程图463-4-4主程序483-4-5电器控制原理图513-4-6控制元件选用51第四章 结论与展望524-1结论524-2展望534-3致谢53参考文献55外文原文及外文译文56附录1：表格74附录2：部分图纸83- 77 - 前 言针织槽机的主要部件为“针床”，长方形针床钢板（针板）槽间开有许多细密的“针槽”，用于安装放置“织针”。目前针床钢板上的针槽通常是由人工控制用铣床一条条铣出来的，费工费时，铣槽精度低。而针板铣槽机的出现为我国横机制造业提供了一种新型可靠高效的加工设备，解决了国内横机针板铣槽、开头工序的难题。针板铣槽机，能自动分度与铣槽，铣槽精度高，操作使用方便。该机具有四工位、八铣头，能实现针槽与圆弧口槽同工位一次完成，高精度的分度装置确保了铣槽精度。该机的问世，改变了目前国内落后的针板加工状况，是加工高精度针板的必要设备，也是发展高精度、超细针槽机的关键设备。它的研制成功，将把我国针织槽机加工工业推向一个新的层次，纺织产业走上新高度。针板铣槽机是一种典型的组合机床，因此它也就具有组合机床的一切特征。第一章 组合机床概述1-1 组合机床及其特点组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。它能够对一种(或几种)零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序，生产效率高，加工精度稳定，对操作工的要求低。组合机床与通用机床、其他专用机床比较、具有以下特点：(1)组合机床上的通用部件和标准零件占全部机床零，部件总量的70-80%，因此设计和制造的周期短，投资少，经济效果好。(2)由于组合机床采用多刀加工，并且自动化程度高，因而比通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低。(3)组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，又有专门厂成批制造，因此结构稳定、工作可靠，使用和维修方便。(4)在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置等，加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不高。(5)当被加工产品更新时，采用其他类型的专用机床时，其大部分部件要报废。用组合机床时，其通用部件和标准零件可以重复利用，不必另行设计和制造。(6)组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模的生产需要。图1-1和图1-2分别表示由通用部件和少量专用部件组成的卧式和立式组合机床。从图中可以看出，两类机床虽然配置型式不同，但都具有大量的通用部件。利用这些通用部件还可以组成各种不同型式的组合机床。组合机床常用的通用部件有：床身(侧底座)、底座(包括中间底座和立柱底座)、立柱，动力箱、动力滑台，各种工艺切削头等。对于一些按顺序加工的多工位组合机床，还具有移动工作台或回转工作台。动力箱、各种工艺切削头和动力滑台是组合机床完成切削主运动或进给运动的动力部件。其中还有能同时完成切削主运动和进给运动的动力头，而只能完成进给运动的动力部件称为动力滑台。固定在动力箱上的主轴箱是用来布置切削主轴，并把动力箱输出轴的旋转运动传递给各主轴的切削刀具，由于各主轴的位置与具体被加工零件有关，因此主轴箱必须根据被加工零件设计，不能制造成完全通用的部件，但其中很多零件(例如：主轴、中间轴、齿轮和箱体等)是通用的。床身、立柱、中间底座等是组合机床的支承部件，起着机床的基础骨架作用。组合机床的刚度和部件之间的精度保持性，主要是由这些部件保证。移动的或回转的工作台是多工位组合机床的主要部件之一，它起着转换工位和输送工件的作用，因此它们的直线移动和回转运动的重复定位精度直接影响组合机床的加工精度。除了上述主要部件之外，组合机床还有各种控制部件，主要是指挥机床按预定顺序动作，以保证机床按规定的程序进行工作。组合机床的通用部件，绝大多数已由机械工业部颁布成国家标准，并按标准所规定的名义尺寸、主参数、互换尺寸等定型，各种通用部件之间有配套关系。这样，用户可根据被加工零件的尺寸、形状和技术要求等，选用通用部件，组成不同型式的组合机床，以满足生产的需要。目前，我国组合机床已广泛应用到大批大量生产的行业，如汽车、拖拉机、柴油机、电动机、缝纫机等。1-2 组合机床的工艺范围组合机床可完成的工艺有铣平面、刮平面、车端面、钻孔、扩孔；镗孔、铰孔、攻丝、倒角、惚窝、钻深孔、切槽等。随着综合自动化技术的发展，组合机床可完成的工艺范围也在不断扩大，除了上述工艺外，还可完成车外圆、车锥面、车弧面、切削内外螺纹、液压孔、切削内外圆柱面和平面、磨削、抛光、衍磨，甚至还可进行冲压、焊接、热处理、装配、自动测量和检查等。1-3 组合机床通用部件及其选用通用部件是具有特定功能、按标准化、系列化、通用化原则设计制造的组合机床基础部件。它有统一的联系尺寸标准，结构合理、性能稳定。组合机床的通用化程度是衡量其技术水平的重要标志。通用部件的选择是组合机床设计的重要内容之一。1-3-1通用部件按其功能通常分为五大类。1)动力部件 动力部件是用于传递动力，实现工作运动的通用部件。它为刀具提供主运动和进给运动，是组合机床及其自动线的主要通用部件。它包括动力滑台、动力箱、具有各种工艺性能的动力头等。2)支承部件 支承部件是用于安装动力部件、输送部件等的通用部件。它包括侧底座、中间底座、立柱、立柱底座、支架等。它是组合机床的基础部件，机床上各部件之间的相对位置精度、机床的刚度等主要依靠它来保证。3)输送部件 输送部件是具有定位和夹紧装置、用于安装工件并运送到预定工位的通用部件。它包括回转工作台、移动工作台和回转鼓轮等。通常具有较高的定位精度。4)控制部件 控制部件用来控制具有运动动作的各个部件，以保证实现组合机床工作循环。它包括可编程序控制器(PC)、液压传动装置、分级进给机构、自动检测装置及操纵台电柜等。5)辅助部件 辅助部件包括定位、夹紧、润滑、冷却、排屑以及自动线的清洗机等各种辅助装置。上述通用部件中，有一部分通用部件及大量通用零件(特别是控制和辅助部件)，通用范围更广，既可用于通用部件，也可用于专用部件，通常称为“广泛通用部件”(T字头编号)。1-3-2 通用部件的选用一）、通用部件选用的方法和原则通用部件的选用是组合机床设计的主要内容之一。选用的基本方法是：根据所需的功率、进给力、进给速度等要求，选择动力部件及其配套部件。选用原则如下：1)切削功率应满足加工所需的计算功率(包括切削所需功率、空转功率及传动功率)。2)进给部件应满足加工所需的最大计算进给力、进给速度和工作行程及工作循环的要求，同时还需考虑装刀、调刀的方便性。3)动力箱与多轴箱尺寸应相适应和匹配。根据加工主轴分布位置可大致算出多轴箱尺寸(边缘主轴与多轴箱边缘最小距离为70100mm)，并圆整后选用相近尺寸的标准规格多轴箱，据此选择结合尺寸相适应的动力箱。4)应满足加工精度的要求。选用时应注意结构不同或者结构相同、精度等级不同的动力部件所能达到的加工精度是不同的。5)尽可能按通用部件的配套关系选用有关通用部件。二）、通用部件的选用1.动力部件的选用选用动力部件主要是确定动力部件的品种和规格。(1)动力部件品种的确定 在设计组合机床时，究竞选用哪种动力部件，应当根据具体的加工要求、机床的配置型式、制造及使用条件等确定。对于完成主运动的动力部件，如钻削头、铣削头、镗削头等，通常是根据加工工艺要求和配置型式等确定。例如：设计一台铿孔加工的立式组合机床时，宜选用捏削头并配以尾置式的主传动装置；对于完成进给运动的动力部件，如液压滑台、机械滑台，通常是根据进给速度的稳定性、进给量的可调性、工作循环等要求来确定。还要注意用户所在地区气温条件及用户使用的方便性。例如：设计的组合机床要求进给速度稳定、工作循环不太复杂、进给量又不需要无级调速时，一般可选用机械滑台；不太炎热的地区可选用液压滑台；对自动线或流水线各台机床一般选用同一传动方式的滑台，以便设计制造和使用维护；批量不大的多品种柔性化生产，应考虑选用数控滑台。(2)动力部件规格的确定 影响动力部件规格的因素有功率、进给力、进给速度、最大行程及多轴箱外形尺寸等。在确定动力部件规格时，一般先进行功率和进给力计算，再根据选用动力部件的原则。综合地、全面地考虑其它因素来确定其规格。必须强调的是最后所确定的动力部件的规格，应全部满足原则中的各项要求。当遇到动力部件的功率或进给力不能满足要求，但又相差不太大时，不要轻易地选用大一规格的动力部件，而应适当调整切削用量或改变工艺方法，如将同一面部分通孔顺序钻削，刮削端面改为车端面等，但必须以不影响加工精度和生产率要求为前提。2.其它通用部件的确定对于支承部件如侧底座、立柱等通用部件，可选与动力滑台规格相配套的相应规格。对于输送部件可按所需工作台的运动形式、工作台台面尺寸(根据估算或夹具草图)、工位数、驱动方式及定位精度等来选用。通常根据运动形式及驱动方式等要求，确定输送部件的品种；根据所需工作台台面的大小、工位数及行程等要求，确定输送部件的规格。选择通用部件时，还应根据加工精度要求、制造成本等确定通用部件的精度等级。 第二章 组合机床总体设计2-1 组合机床的设计步骤组合机床一般都是根据和用户签订的设计、制造合同进行设计的。合同中规定了具体的加工对象(工件)、加工内容、加工精度、生产率要求、交货日期及价格等主要的设计原始数据。在设计过程中，应尽量做到采用先进的工艺方案和合理的机床结构方案；正确选择组合机床通用部件及机床布局型式；要十分注意保证加工精度和生产效率的措施以及操作使用方便性，力争设计出技术上先进、经济上合理和工作可靠的组合机床。组合机床设计的步骤大致如下。一）、调查研究调查研究的主要内容包括以下几个方面：1)认真阅读被加工零件图样，研究其尺寸、形状、材料、硬度、重量、加工部位的结构及加工精度和表面粗糙度要求等内容。通过对产品装配图样和有关工艺资料的分析，充分认识被加工零件在产品中的地位和作用。同时必须深入到用户现场，对用户原来生产所采用的加工设备、刀具、切削用量、定位基准、夹紧部位和加工质量及精度检验方法、装卸方法及装卸时间、加工时间等作全面的调查研究。2)深入到组合机床使用和制造单位，全面细致地调查使用单位车间的面积、机床的布置、毛坯和在制品流向、工人的技术水平、刀具制造能力、设备维修能力、动力和起重设备等条件以及制造单位的技术能力、生产经验和设备状况等条件。3)研究分析合同要求，查阅、搜集和分析国内外有关的技术资料，吸取先进的科学技术成就。对于满足合同要求的难点拟采用的新技术、新工艺应要求进行必要的试验，以取得可靠的设计依据。总之，通过调查研究应为组合机床总体设计提供必要的大量的数据、资料，作好充分的、全面的技术准备。二）、总体方案设计总体方案的设计主要包括制定工艺方案(确定零件在组合机床上完成的工艺内容及加工方法，选择定位基准和夹紧部位，决定工步和刀具种类及其结构形式，选择切削用量等)、确定机床配置形式、制订影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。总体方案的拟定是设计组合机床最关键的一步。方案制定得正确与否，将直接影响机床能否达到合同要求，保证加工精度和生产率，并且结构简单、成本较低和使用方便。对于同一加工内容，有各种不同的工艺方案和机床配置方案，在最后决定采用哪种方案时，必须对各种可行的方案作全面分析比较，并考虑使用单位和制造单位等诸方面因素，综合评价，选择最佳方案或较为合理的方案。总体方案设计的具体工作是编制“三图一卡”，即绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图，编制生产率计算卡。在设计联系尺寸图过程中，不仅要根据动力计算和功能要求选择各通用部件，往往还应对机床关键的专用部件结构方案有所考虑。例如影响加工精度的较复杂的夹具要画出草图，以确定可行的结构及其主要轮廓尺寸；多轴箱是另一个重要专用部件，也应根据加工孔系的分布范围确定其轮廓尺寸。根据上述确定的通用部件和专用部件结构及加工示意图，即可绘制机床总体布局联系尺寸图。三）、技术设计技术设计就是根据总体设计已经确定的“三图一卡”，设计机床各专用部件正式总图，如设计夹具、多轴箱等装配图以及根据运动部件有关参数和机床循环要求，设计液压和电气控制原理图。设计过程中，应按设计程序作必要的计算和验算等工作，并对第二、三阶段中初定的数据、结构等作相应的调整或修改。四）、工作设计当技术设计通过审查(有时还须请用户审查)后即可开展工作设计，即绘制各个专用部件的施工图样、编制各部件零件明细表。2-2 “三图一卡”一）、被加工零件工序图被加工零件工序图是根据制订的工艺方案，表示所设计的组合机床(或自动线)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、夹压部位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。被加工零件工序图是在被加工零件图基础上，突出本机床或自动线的加工内容，并作必要的说明而绘制的。其主要内容包括：1)被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。当需要设置中间导向时，则应把设置中间导向临近的工件内部肋、壁布置及有关结构形状和尺寸表示清楚，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉。2)本工序所选用的定位基准、夹压部位及夹紧方向。以便据此进行夹具的支承、定位、夹紧和导向等机构设计。3)本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。4)注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。二）、加工示意图加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。它是设计刀具、辅具、夹具、多轴箱和液压、电气系统以及选择动力部件、绘制机床总联系尺寸图的主要依据；是对机床总体布局和性能的原始要求；也是调整机床和刀具所必需的重要技术文件。加工示意图应表达和标注的内容有：机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程；工件、刀具及导向、托架及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸；主轴结构类型、尺寸及外伸长度；刀具类型、数量和结构尺寸(直径和长度)；接杆(包括镗杆)、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模装置等结构尺寸；刀具、导向套间的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式及配合尺寸等。三）、机床联系尺寸总图机床联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按初步选定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的。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图。用以检验各部件相对位置及尺寸联系能否满足加工要求和通用部件选择是否合适；它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据；它可以看成是机床总体外观简图。由其轮廓尺寸、占地面积、操作方式等可以检验是否适应用户现场使用环境。机床联系尺寸总图表示的内容：1)表明机床的配置型式和总布局。以适当数量的视图(一般至少两个视图，主视图应选择机床实际加工状态)，用同一比例画出各主要部件的外廓形状和相关位置。表明机床基本型式(卧式、立式或复合式、单面或多面加工、单工位或多工位)及操作者位置等。2)完整齐全地反映各部件问的主要装配关系和联系尺寸、专用部件的主要轮廓尺寸、运动部件的运动极限位置及各滑台工作循环总的工作行程和前后行程备量尺寸。3)标注主要通用部件的规格代号和电动机的型号、功率及转速，并标出机床分组编号及组件名称，全部组件应包括机床全部通用及专用零部件，不得遗漏。四）、机床生产率计算卡根据加工示意图所确定的工作循环及切削思量等，就可以计算机床生产率并编制生产率计算卡。生产率计算卡是反映机床生产节拍或实际生产率和切削用量、动作时间、生产纲领及负荷率等关系的技术文件，也可据此确定需要设置几台机床。它是用户验收机床生产效率的重要依据。2-3 组合机床设计方案针板铣槽机是专门用于长方形针床钢板成型加工的铣床，根据产品的加工特性，生产效率，拟定以下几种方案：方案一：采用卧式床身，机械动力滑台，单工位式组合机床；每个工件使用一把刀具，由下至上顺铣。方案二：采用卧式床身，液压动力滑台，多工位式组合机床；每个工件使用一把刀具，由下至上逆铣。方案三：采用立式床身，液压动力滑台，多工位式组合机床；每个工件使用多把组合刀具，由上至下逆铣。下面对这三种方案分析说明：1.卧式床身与立式床身相比较，卧式床身占地面积较大，适用于大型零件的加工；立式床身占地面积较小，主要用于中小型零件的加工。因为零件为长方形钢板，所以应选立式床身机构。2.单工位与多工位相比较，单工位机床可同时加工一个或两个工件，其加工精度较高，但生产率较低，适用于大、中型箱体类零件的加工；多工位机床可同时加工一个或几个零件，其加工精度比单工位机床低，但生产率高，因此，多用于大批量生产中，它特别适用于中小型零件的加工。3.机械动力滑台与液压动力滑台比较：(1)进给稳定性。机械滑台可以比较容易地得到较小的进给量，且一般也不会因承受的载荷发生变化而引起进给量的变化，在电源电压比较稳定的情况下，可以认为机械滑台的进给量是桓定不变的。液压滑台的进给量则往往不够稳定，特别是当承受的载荷或温度发生变化时，其进给稳定性更差。(2)进给量的可调性。液压滑台的进给量可在允许的范围内进行无级调整，且调整方便；机械滑台的进给量则只能进行有级调整，且一般采用配换齿轮来调整，比较麻烦费时。另外，当机械滑台用于实现二次工作进给工作循环时，其二次进给量只能由多速电机来实现，二次进给量与一次进给量的比值是定值，所以机械滑台一般不适用于实现二次工作进给的工作循环。而液压滑台只要将液压系统中的一次工作进给回路改为二次工作进给回路，便可实现二次工作进给的工作循环，且每次进给量均可进行无级调整。(3)转换精度。液压滑台的转换位置误差一般为0.10.5mm；机械滑台的转换位置误差一般为0.52mm。另外，机械滑台当电气转换开关失灵时，则会出现运动速度不能进行转换的现象，往往因此而损坏刀具或机床，而液压滑台只要死挡铁不失灵，一般不会出现进给速度不能转换的现象。4.一把刀具与多把组合刀具比较，零件的加工工艺要求在长方形针床钢板上铣出多条细小的槽，从效率的角度来讲，一把刀具加工速度较慢，效率也较低，但单刀加工所受切削阻力较小，发热量也较小，工件不容易变形；用多把组合刀具同时加工，所受切削阻力较大，也会降低加工速度，同时发热量也也会增加，工件容易变形，影响加工精度。相比下还是一把刀具加工比较合理。5.由下至上逆铣与由上至下逆铣相比，由下至上逆铣时由于工件自身的重力，在切削过程中，工件紧紧的压在刀具上，使得整个切削过程平稳，没有跳动；而由上至下逆铣就没有这个好处。图2-3-1 切削示意图 a) 逆铣 b) 顺铣综上所述，采用第二种设计方案。2-4 拟定方案“三图一卡”制作1.被加工零件工序图本次毕业设计的任务是设计针板式铣槽组合机床，用于加工针床（针板）。针床是用45碳素钢钢板经刨床、磨床、铣床等加工成的。每块针床上有四百条左右的针槽，利用盘型铣刀进行铣削加工，因此此次设计任务就是铣刀的选用、主轴箱的设计、分度箱的设计、液压系统和电气系统的设计以及床身的设计等。图2-4-1 被加工零件工序图在表2-4-1列出的就是加工针槽的所须尺寸。表2-4-1：针槽的尺寸机号G针 槽 宽N槽 距T加工长度a加工深度p31.501.528.4661294.7541.301.356.3501294.75801154.75610.41.064.2331154.7570.880.903.6281154.7590.860.882.8221144.72100.760.782.5401144.7210.50.760.782.4191144.72110.760.782.3091144.72120.760.782.1161144.72注：针床材料为45碳素钢，选用铣刀材料为高速钢。2.加工示意图图2-4-2 加工示意图主要参数计算注：数据处理中数据查取书目用代号表示。例：3代表机械制造工艺设计手册。尔后给出所在页数。1）铣削力计算铣削力Fz = 9.81CFZ t0.36Sz0.72D-0.86B0.95Z 3P86铣削力系数CFZ =68.3 3P86 t=4.724.75 mm Sz=0.0075D=80mm B=0.761.52 mm Z=90Fz = 55.35107.17 N FH为沿铣削方向的分力 FV为垂直于铣削方向的分力FH = (0.60.9) Fz = 33.2196.45 N FV = (0.450.70) Fz = 24.9175.02 N 3P852）铣削功率的计算铣削功率 Pm = Fz V10-3kw 3P88 Fz = 55.35107.17 N V = 0.330.67 m/min Pm = 0.0180.071 kw3）伸出轴扭矩的计算扭矩 Tn = Fz D/2 = 2.24.3 kNm4）耐用度计算。切削速度V选择范围为2040 m/min 1P46-343铣刀直径D=80mm 齿数Z=90 5P617系数Cv=60.2 5P842 每齿进给量Sz=0.0075 5P874铣削深度t=4.724.75 mm 槽宽B=0.761.52 mm根据切削速度公式V=CvD0.25/T0.2t0.3Sz0.2B0.2Z0.1 5P842 可推算出耐用度T的大小。当t=4.75 mm B=1.52 mm V=40 m/min时，耐用度应为最小：T=1650 min加工零件最长为1000 mm，若槽间距为2.116 mm，则所需铣削的槽有约474条。转速n =1000V/D=80160 r/min 每转进给量f = ZSz = 0.675 mm/r每分钟进给量Vf = ZSzn= 54108 mm/minL=l+l1+l2 5P992 L：工作台的行程长度 l：加工长度 l1：切入长度 l1：超出长度l=114129 mm（工件参数） l1=19.5 mm l2=2.5 mm 5P994L=136151 mm加工一条槽所需时间为ts = L/ Vf = 1.262.8 min 则加工一个工件所需时间约为Ts = 474ts = 597.241327.2 minT=1650 min Ts = 1327.2 min因此，原理上当切削速度V=40 m/min时可以满足所需耐用度要求。5）其他方面计算若V = 50 m/min 时 耐用度T = 541 minn=1000V/D=199 r/min Vf = 134.3 mm/min f = ZSz = 0.675 mm加工一条槽所需时间为ts = 1.011.12 min则加工一个工件所需时间约为Ts = 480533 minT= 541 min Ts = 533 min因此，原理上当切削速度V= 50 m/min时也可以满足所需耐用度要求，考虑V的两种选取，我认为当V = 50 m/min时，更能符合实际需求。在耐用度达到要求的同时，尽量使切削速度增大，从而使加工表面精度增加，并且加工一个工件的时间缩短，提高加工效率。铣削功率 Pm = 0.0460.089 kw表2-4-2 主要参数切削速度50m/min切削功率0.0460.089kw转速80160r/min工作台行程136151mm每转进给量0.675mm单槽加工时间1.011.12min每分钟进给量54108mm/min工件加工时间480533min耐用度541min切削力切向55.35107.17N33.2196.45N径向24.9175.02N3. 机床联系尺寸总图图2-4-3 机床联系尺寸总图（简）4. 机床生产率计算卡表2-4-3 生产率计算卡被加工零件图 号毛 坯 种 类名 称毛 坯 重 量材 料45硬 度工 序 名 称工 序 号序号工步名称被加工零件数量加工直径(mm)加工长度(mm)工作行程(mm)切削速度(m/min)每分钟转速(rmin)进给量(mm/r)进给速度(mm/min)工时(min)机加工时间(s)辅助时间共计(min)1进刀/30.5/1.052工进8/129151501600.67510867.25333快退/151/2.2654退刀/30.5/1.05备注总 计单件工时540min机床生产率机床负荷率第三章 立柱部分设计3-1 整体设计根据针板铣槽机的总体设计方案要求，铣槽机共设有4个立柱，每个立柱上设有一个主液压缸驱动工作台工进，在工作台上又上下设有2个辅液压缸控制铣刀的进退，其实现的工作循环为：进刀（辅液压缸工作）工进（主液压缸工作）退刀（辅液压缸工作）工作台快退（主液压缸工作）。立柱总体结构见图0300，立柱安装位置见机床总图。3-2 机械部分设计立柱导轨的作用主要有两个：承载和导向。承载主要指立柱上各部件的自重和各种工作载荷的承受；导向是指机床实现各种工作运动的定位，这里主要指工进和进、退刀。1.支承件设计立柱是立式机床的基本部件，它主要起支撑作用。机床的一些部件固定在上面，有些部件是在立柱的导轨面上运动，立柱起基准的作用，以保证各种部件正确的相对位置，并且使整个机器组成一个整体。在其他部件及工件本身的重量和工作过程中的载荷作用下，立柱要有足够的强度而且变形不超过允许值，在这里我们立柱采用铸造的形式。此外，还应考虑立柱的动刚度、阻尼、热变形、尺寸稳定性和疲劳强度等，这里不是设计的重点，不详细说明了。2.导轨设计1）类型：导轨的类型按不同的分类方法有许多种，按安装位置分为水平导轨和垂直导轨，按结构分为开式导轨和闭式导轨，按相对运动分为滑动导轨和滚动导轨，按截面形状可分为三角形、矩形、燕尾形和圆柱形等。表3-2-1 导轨的结构形式本次设计采用垂直闭式燕尾型滑动导轨。采用滑动导轨还是滚动导轨时，比较两者的优缺点，滑动导轨有：优点：结构简单，制造和维护均方便，所需费用在各类导轨中最低。由于表面直接接触，所以刚度好，承载能力大。抗振性好。缺点：摩擦系数大，磨损大，所需的驱动功率大。动静摩擦系数差大，摩擦系数与运动速度是非线性关系，在低速运动60mm/min时容易产生爬行。所以对于本次设计决定采用滑动导轨比较合适。根据上述立柱总体方案要求，铣槽机工作台的运动方向是在竖直方向上的，所以导轨必需采用垂直导轨。垂直导轨，它的运动部件垂直就造成了一个倾覆力矩，因此它必须采用闭式导轨，为了提高运动灵敏度，常采用平衡移动部件的重量，可以减小它所产生的倾覆力矩。它不易积存异物，防护简单，但也不易积油，因此润滑条件比较差，一般不宜于高速运动。闭式和开式导轨：开式导轨：在运动部件和外载荷的作用下，导轨面在导轨全长上始终贴合而不需任何附加机构的导轨，它属于力封闭型。这种导轨结构简单，调整简单。它只适于作水平式倾斜角度不大的安装位置，不能承受向上使导轨分离的力，所能承受的倾覆力矩受到限制。闭式导轨：将开式导轨加上压板就成为闭式导轨，它属于结构封闭型。这种导轨可以承受任何方向的力和力矩，它可以在垂直位置安装。由于要承受倾覆力矩，要采用结构型封闭导轨，燕尾导轨就属于结构型封闭导轨，不必另加压板就是封闭式导轨，且纵向尺寸最小，但它的加工、测量比较困难。燕尾型导轨，它由四个平面组成导向面，夹角为55，它是一个封闭式的结构，可以承受倾覆力矩，导轨高度小，特别适用于多层导轨结构。自成封闭式，只用一个根镶条或塞铁就可方便的调整间隙，但缺点是加工检测都比较困难，摩擦阻力大，适用于低速运动，受力不大的场合。2）组合形式从限制自由度的角度出发，采用一条导轨即可。但用一条导轨时，移动部件无法承受颠覆力矩。因此，直线运动导轨一般都有两条导轨组合而成。对重型机床，由于其移动部件宽度较大，又承受较重载荷，因此常采用三条或三条以上导轨的组合，来实现导向并承受载荷。常见的导轨组合形式见图3-2-1。图3-2-1 直线运动滑动导轨常用组合形式设计采用燕尾形组合形式，两个燕尾平面同时起导向及压板作用，用一根镶条就可调整各接触面的间隙，它尺寸小、调整间隙方便，但不能承受过大的颠覆力矩，摩擦损失也较大，适用于要求层次多、移动速度不大的场合。3）材料：灰铸铁灰铸铁铸铁是一种成本很低的材料，有良好的耐磨性，它所含石墨细片能起润滑作用，还可以吸引和保持油膜，有比钢还要好的抗振性，很适于做导轨，同时它还易于铸造和切削加工，一般支撑导轨采用HT200300，动导轨采用HT150200。铸铁主要用于滑动导轨，因为滚动导轨的滚动体与导轨为点或线接触，铸铁硬度低，易压出凹痕。4）间隙调整导轨接合面之间都存在间隙。若间隙过小，不但增加运动阻力，而且会加速导轨磨损；若间隙过大，又会使导向精度降低，还容易产生振动。因此，除装配过程中应仔细调整导轨的间隙外，在使用一段时间后，因磨损还需重调。常用镶条、塞铁和压板来调整导轨的间隙。镶条用来调整矩形和燕尾形导轨的侧面间隙，以保证导轨面的正常接触。图示镶条2与支承导轨3之间的间隙用螺钉1进行调整，用螺母锁紧。平镶条制造容易，调整方便；但因各螺钉单独分别拧紧，难以保证镶条受力均匀，因此容易变形，刚度较低。5）润滑导轨润滑的目的是：减少磨损以延长导轨使用寿命；降低温度以改善工作条件；降低摩擦力以提高机械效率；保护导轨表面以防止发生锈蚀。导轨的润滑方法很多，这里采用压力油强制润滑，这种方法效果较好，可保证充分润滑，不断地冲洗和冷却表面，与运动速度无关，但必须有专门的供油系统，可能成本较高。为了使润滑油在导轨面上均匀分布，保证充分的润滑效果，在导轨面上要开出油沟。润滑油的粘度可根据导轨的工作条件和润滑方式加以选择。对于小载荷、低中速小型机床进给导轨，可选用N32机械油；对