ZMX粉碎机下机体支承面专用铣床设计说明书.doc

内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）ZMX粉碎机下机体支承面专用铣床设计1.总体方案设计 根据设计任务书的要求，首先需要认真研究被加工零件图，并通过毕业实习和调查研究，了解市场和用户对该设备的设计要求，以及对新设计设备进行功能分析。 图2.1 为粉碎机下机体支承面专用铣床的被加工零件图。 图 2.11.1下机体零件在锤片式饲料粉碎机中的作用和地位锤片式饲料粉碎机由上、下机体构成，箱体内有携带多个筛片的主轴和呈半圆形的筛网，下机体在粉碎机中主要起支承作用。支承面A、B分别安装两轴承座，电动机为主轴提供固定转速，使主轴多个可径向摆动的锤片在高旋转中将筛网中的饲料打碎，粉碎后的饲料通过筛网上小空漏到箱底，同时由筛片旋转造成真空，将箱底饲料吸至出料口，即完成粉碎饲料的功能要求。由此可见下机体支承面A、B对底平面的等高性偏差，以及支承面间的位置度偏差，将影响轴承的使用寿命，还会使粉碎机下体内壁与筛片底部的间隙不均，直接影响粉碎机的工作效率，因此在工艺上如何保证支承面的加工精度和相应技术要求，对提高整机的使用性能，具有重要的实际意义。1.2工艺分析1.2.1定位基准的选择a粗基准的选择：取下机体的侧面为加工底面时的粗基准。由于考虑到下机体零件的侧面在铸造是放置在同一砂箱内，浇铸过程中，侧面在下箱，表面平整，铸造质量好。以该侧面为粗基准加工底平面，能保证侧面与底面的垂直度，使粉碎机工作时筛片两侧与下机体内侧的间隙较为均匀。b精基准的选择：下机体零件的精基准采用“一面两孔”的定位原理，以底平面和两个17孔为精加工的定位基准。后述工序均采用统一的精基准，故而可减少因基准变换带来的基准不重合误差，另外也有利于零件安装，夹紧也较为方便。1.2.2工艺路线的确定根据先粗后精、先基准后其它表面、先主要表面后次要表面的机械加工工序安排的设计原则，对下机体的工艺路线作如下设计：工序1 粗铣底面工序2 粗铣顶面工序3 精铣底面工序4 钻217孔，扩、粗铰、精铰217孔工序5 粗铣支承面及两侧表面，精铣支承面工序6 中间检验工序7 铣出料口底面H工序8 镗56孔工序9 镗筛道尺寸至R214mm工序10 钻H底面66.7孔工序11 钻支承面孔614，钻顶面66.7孔、攻螺纹至M 8工序12 钻侧面孔15，钻孔6.7，攻螺纹至M 8工序13 钻侧面213孔、215孔，钻66.7孔、工螺纹M 8工序14 最终检验。其中工序5，粗铣支承面、两侧面及精铣支承面工序，有本设备“ZMX粉碎机下机体支承面专用铣床”完成，因此，本设备的主要功能是完成两轴承座支承表面A、B对基准底面要求，其尺寸精度为3350.07mm，表面粗糙度为Ra6.3um。两侧表面为风口和出料口表面，表面粗糙度为Ra50um，加工精度要求低，因此可在粗铣支承面时同时完成两侧的铣削加工。1.3 总体布局方案的分析与确定为了使新设计的机床设备能达到上述功能目标。可选用下列原理性的总体布局方案来实现功能原理要求。1.3.1 方案一：采用多工位组合机床的结构布局形式（图2.2所示），工件安装在工作台 图 2.2 图 2.3 上，通过工作台的移动，由工作台带动工件沿各工位顺序逐一地进行加工，即刀具对工件的加工顺序采用直线通过式的平行顺序加工方式。该方案共有三个工位，六个铣削头。工位1为卧式双面组合铣床，能完成零件两侧表面C、D的铣削加工；工位2、3分别用立式双面组合铣床完成两支承面A、B的粗、精加工。该方案通过铣削头主轴的旋转运动（主切削运动）和工作台的纵向进给运动完成被加工表面的铣削加工。这种方案的特点是：自动化程度高，生产效率高，A、B支承面分别由粗铣工位和精铣工位的铣削头完成，有利于提高加工表面的铣削质量。但是该方案需要六个铣削头、六个液压动力滑台、六个侧底面、四个立柱及一个工作台动力滑台。设备制造成本高，与使用单位的现实条件不符。1.3.2 方案二：采用工件固定不变，铣削动力头作纵向进给运动的布局（见图2.3所示） 图 2.4该方案中，工件安装在工作台上。左右两边的侧底座，分别装有可实现纵向进给运动的液压滑台，滑台上分别安装两个卧式铣削头和两个立柱，立柱装有立铣头，分别对零件两侧表面C、D和两支承表面A、B进行铣削加工。该方案结构紧凑，工序集中，生产效率高。但是A、B支承面的粗、精加没分开，并且A、B支承面分别由左、右两个立铣头加工，调整两铣头铣削面的等高性比较麻烦。又由于立铣头是安装在立柱一的，且随液压滑台一起作进给运动，稳定性差，影响A、B支承表面的加工精度。1.3.3 方案三：采用在龙门式专用铣床上设置四个铣削头的总体布局方案（见图2.4所示）。 图 2.5该方案中，铣削头作作旋转主切削运动，工作台作纵向进给运动，由四个铣削头同时分别对两支承表面和两侧表面进行粗铣工步加工。然后再用安装在横梁上的两立铣头，同时完成两支承面精铣这种方案的优点是，由于采用了封闭的龙门式柜架结构，机床结构刚性高，四加工表面同时铣削使机动时间重合，生产效率高。但是在精铣两支承面时，调整两立铣头铣削平面等高度比较困难，不易达到位置度的技术要求，影响被加工零件的加工质量1.3.4 方案四：采用在龙门式专用铣床上设置三个铣削头的总体布局方案（见图2.5所示）。 图 2.6该方案中，除了在立柱上安装左、右两侧铣削头外，横梁上只安装一个立铣头。这种方案先用三个铣销头同时分别粗铣C、D两侧表面和A支承面，再由立铣头沿横梁向左快速移动，工作台反向进给粗铣B支承面，在精铣支承座表面时，用调整好的立铣头，精铣B支承面，然后，把立铣头沿横梁向右快速移动到A支承面位置，再反向精铣A 表面，既可完成精铣支承面工步的要求。这种方案具有整机结构刚性高的优点，且由于采用一个立铣头，同时完成A、B支承面的精铣加工，有利于把A、B表面的位置度偏差控制在技术条件允许的范围之内，可提高被加工零件的制造精度，并且比第一方案少一个立铣头，使机床结构简化，但生产率低于第三方案。鉴于本设备的使用和制造单位是小型农机厂，该厂一方面急需对现有设备进行技术改造，同时又受到经费不足，技术改造能力的限制，并且通过调研了解到，该制造厂有一批废旧的液压动力滑台和立柱、横梁、底座等基础件，因此，在满足生产率要求的前提下，采用第四种布局方案，尽量利用已有的基础件，对降低生产制造成本，提高被加工零件加工质量较为有利。本设计最后选用第四种设计方案。2主要技术参数确定 机床设计的第二阶段是技术设计，即运动设计和动力设计，为了进行该项目的设计，首先要确定机床的主要技术参数，包括机床的尺寸参数，运动参数和动力参数，作为设计数据。2.1 尺寸参数机床的尺寸参数主要是与机床加工性能有关的一些尺寸，其中包括机床的主要参数，第二主参数和主要结构等其他一些尺寸参数。专用铣床，基本上根据加工工件直接决定它的主参数，但在设计时，也要考虑到已有的机床系列，以便充分利用通用件和标准件。2.2 技术参数2.2.1 切削用量的选用切削用量的选择原则：选择切削用量主要应根据工件的材料精度要求以及刀具的材料机床的功率和刚度等情况，在保证工序质量的前提下，充分利用刀具的切削性能和机床的功率转矩等特性，获得高生产率和低加工成本。从刀具耐用度角度出发，首先应选定背吃刀量，其次选定进给量f，最后选定切削速度u。粗加工时，加工精度和表面粗糙度要求不高，毛坯余量较大。因此，选择粗加工的切削用量时，要尽量保证较高的金属切除率，以提高生产率；精加工时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量小且均匀。因此，选择切削用量时应着重保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。2.2.2 背吃刀量的选择粗加工时，背吃刀量应根据加工余量和工艺系统刚度来确定。由于粗加工时是以提高产率为主要目标，所以在留出半精加工精加工余量后，应尽量将粗加工余量一次切除。一般可达810mm。当遇到断续切削加工余量太大或不均匀时，则应考虑多次走刀，而此时的背吃刀量应依次递减，即。精加工时，应根据粗加工留下的余量确定背吃刀量，使精加工余量小而均匀。2.2.3 进给量f的选择粗加工时对表面粗糙度要求不高，在工艺系统刚度和强度好的情况下，可以选用大一些的进给量；精加工时，应主要考虑工件表面粗糙度要求，一般表面粗糙度数值越小，进给量也要相应减小。2.2.4 切削速度u的选择切削速度主要应根据工件和刀具的材料来确定。粗加工时，u主要受刀具寿命和机床功率的限制。如超出了机床许用功率，则应适当降低切削速度；精加工时，和选用得都较小，在保证合理刀具寿命的情况下，切削速度应选取的尽可能高，以保证加工精度和表面质量，同时满足生产率的要求。2.3 参数确定与计算切削用量选定后，应根据已选定的机床，将进给量f和切削速度u修定成机床所具有的进给量f和转速n，并计算出实际的切削速度工序卡上填写的切削用量应是修定后的进给量f转速n及实际切削速度转速n(r/min)的计算公式如下：n=u/d1000式中d刀具（或工件）直径（mm）; u切削速度（m/min）.因此，被加工零件支承面总余量为3mm，其中粗铣余量取2mm，精铣余量取1mm。2.3.1 粗铣支承面工步机床：ZMX粉碎机下机体支承面专用铣床：刀具：硬质合金套式端面铣刀，选用YG6端面铣刀，=100mm. z=4;铣削面宽度：=55mm；切削深度：=2mm；主轴转速n：切削速度=1.00m/s2.00m/s，取=1.5m/s，=则n= =286.6r/min，取n=280r/min，实际切削速度=1.47m/s；进给量f：=0.2mm/z0.5mm/z，取=0.4mm/z 则f=0.4 mm/z4=1.6mm/r每分钟进给量：=fzn=448mm/min；铣削力：=9.8154.5z=1114N铣削功率：=1.64kw2.3.2 精铣支承面工步可采用上述相同方法计算。得：d=100mm z=4 a=55mm a=1mm n=280r/min,选择可与粗铣支撑面的切削速度相同=1.47m/s，精铣时的进给量应比粗铣时小，=0.2mm/z，f=0.8mm/z每分钟进给量：=fn=0.8280=224mm/min铣削力：=9.8154.5z=357.5N铣削功率：=0.525 kw2.3.3 粗铣侧面工步方法同上，可得d=100mm z=4 a=80mm a=1mm n=280r/min,=1.47m/s f=1.6mm/r =448mm/min P=1.28kw2.3.4 粗铣顶面工序该设备除了加工下机体支承面与两侧表面外，也能对下机体顶面底面等工序进行铣削加工，以便扩大设备的使用范围。粗铣顶面的切削用量取为：d=315mm z=16 a=227mm a=3.7mm =1.48m/s,f=0.22mm/r =316.8mm/min n=90r/min P=2.13kw2.4电机功率的确定电动机是常用的原动机,具有结构简单,工作可靠,控制简便和维护容易等优点，电动机的选择主要包括选择其类型和结构型式,容量(功率)和转速,确定具体型号.2.4.1 电动机类型和结构的选择电动机已经系列化,标准化,在设计时应根据工作载荷(大小,特性和变化情况),工作要求(转速高低,调速要求,起动和反转的频繁程度),工作环境(尘土,油,高温及爆炸气体等)，安装要求及尺寸重量的特殊限制等条件进行选择。工业上广泛应用三相交流电动机，尤以三相鼠笼型异步电动机应用最多，其中Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型异步电动机广泛应用于输送机,搅拌机。本设备选择的就是Y112M4型异步电动机为机床主变速箱的驱动电机。2.4.2 确定电动机的功率电动机的功率主要根据工作装置的功率来确定。工作装置的功率根据工作阻力和速度确定，即： P = Fv /1000或 P = T n/9550式中 F工作装置的阻力，N v 工作装置的线速度，m/s 工作装置的效率 T工作装置的转矩，Nm n工作装置的转速，r/min电动机所需的输出功率： P = P/其中为由电动机到工作装置的传动装置总效率，可按下式计算 =123n式中1.2.3.n为传动装置中各零部件的效率。 计算传动装置的效率时要注意以下几点： 轴承效率通常指一对轴承而言； 推荐的效率一般有个范围，当工作条件差,加工精度低,维护不良时应取较低值,反之应取较高值。电动机的额定功率应等于或略大于电动机所需的输出功率，以使电动机工作时不会过热，通常按来确定。2.4.3 电动机转速的确定额定功率相同的电动机有四种同步转速可供选用。电动机的转速越高，则磁极越少，尺寸及重量越小，价格也越低；但电动机的转速较高，也引起传动装置的尺寸和重量增大，使成本增加。铣床主轴箱电机的功率，可按下式选取P /式中，为机床总机械效率，主运动为旋转运动的机床，=0.750.85，大值用于新机床，小值用于旧机床，本设计取=0.8，P为切削功率。由切削用量计算分析结果可知，铣削功率P在粗精铣支承面。粗铣侧面。粗铣顶面时的最大值为2.13 kw。取P=P,则=2.67kw 因此，本设备选用Y112M-4型三相异步电动机为机床主变速箱的驱动电机，其额定功率为4kw，电动机转速为1440r/min。2.5主传动系统运动参数的确定 运动参数是指机床的主运动，进给运动和辅助运动的执行件的运动速度。 1、标准公比（1）公比的范围：机床的转速是从小到大依次递增的，因此1，同时设计机床时的要求最大相对转速损失率不大于50%，即：则，所以（2）标准公比在上述范围内，并根据下列原则，取标准的值为设计和使用方便，希望转速数列采用十进制，每一个转速都是10的幂数或开方根值，也就是在数列中，如有转速值n，则在此数列中每隔几级也必须有差十倍的数值，则应满足下列关系式： 为任意正整数应便于采用双速或多速电机，我国机床专业标注规定了7个标准公比 即=1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78、22、公比的选用当转速范围确定后，就要选用公比，从使用性能上考虑，公比最好选的小一些，以便减少相对转速损失，级数多也变于选择，但公比越小，机床的结构也越复杂。因此对于通用机床，为了使相对转速损失较小，以利于提高生产率，机床的结构又不过于复杂，一般选用1.26、1.41；对于大批、大量生产用的专用机床、自动化机床，为了提高生产率，公比选小些，常用为1.12或1.26，对于大型机床，因此切削加工时间，相对较长，其转速损失的影响就较显著，公比应选的更小些，一般选取=1.26、1.12、1.06。根据上述原则：选用标准公比=1.262.5.1.主运动参数回转主运动的机床，主运动参数是主轴转速。转速（r/min）与切削速度的关系是n=1000u/d (a)式中 n转速（r/min）;u切削速度（m/min）;d工件（或刀具）直径（mm）。主运动是直线运动的机床，如插床或刨床，主运动参数是每分钟的往复次数。对于不同的机床，主运动参数的不同要求。专用机床和组合机床是为某一特定工序而设计制造的，每根主轴一般只须有一个转速，根据最有利的切削速度和直径而定，故没有变速要求。通用设计是为适应多种零件加工而设计制造的，主轴需要变速。因此需确定它的变速范围，即最低与最高转速。如果采用分级变速，则还应确定转速级数。2.5.2 最低（）和最高（n）转速的确定根据式（a）可知：=1000u/d; n=1000u/d和的比值是变速范围 R： R= /在确定切削速度时应考虑到多种工艺的需要。切削速度主要与刀具和工件的材料有关。常用的刀具材料有高速钢硬质合金和陶瓷等。工件材料可以是钢铸铁以及铜铝等有色金属。切削速度可通过切削试验查切削用量手册和通过调查得到。在计算时，不是把一切可能出现的u，d代入公式中（对也同理），而是在实际使用的情况下，采用u (或u)是常用的d (或d)值。这样就可以通过计算得到较为合理的和以及变速范围Rn。对于卧式车床，如用D表示床身上的最大回转直径（即其主参数），通常可取最大和最小加工直径d=(0.50.6)D, d=(0.20.25) d;对于摇臂钻床，如用D表示最大钻孔直径（即其主参数），通常可取d=D， d=(0.20.25) d。在确定了和后，如采用分级变速（大多数普通机床），则应进行转速分级；如采用变速电动机进行无级变速（大多数数控和重型机床），有时也需用分级变速机构来扩大其调速范围。分级变速时的主轴转速数列，如某机床的分级变速机构工有Z级，其中n=,n=,Z级本设计是专用铣床，专用铣床是为了某一个零件的特定工序设计制造的，当工艺稳定时，只要一种转速就可以满足加工要求，选定最佳转速 n=280r/min，但是为了扩大设备的使用范围，可以加工其他表面，如顶面n=90r/min，根据切削用量及上述分析结果，取主轴的变速范围：90r/min280r/min，变速范围=3.113加工示意图的绘制图6为ZMX粉碎机下机体支承面专用铣床的加工示意图。图中表示出以下几方面的内容： 3.1 机床的工艺方法本机床采用三个铣削头，同时分别对支承面和两侧表面进行铣削加工，其中主轴1用100mmYG6端面铣刀完成对A、B支承面的粗。精铣加工，主轴2、3分别用100mmYG6端铣刀对C、D两侧表面进行粗铣加工。 图 63.2 机床的工作进给长度工作进给长度包括切入长度、加工长度和切出长度。本机床取切入长度为10mm，切出长度为3mm。加工长度取决于被加工表面的长度和铣刀直径尺寸。3.3 机床的切削用量由于粗铣支承面A和粗铣两侧面C、D取工步是在工作台工作进给时同时完成，因此，可采用“试凑法”确定该工步选用的进给速度u。结果取v=448mm/min，切削速度v=88m/min，主轴转速n=280r/min。精铣A、B支承面工步的进给速度v=224mm/min, v=88m/min,n=280m/min。但是该加工示意图的视图数量尚欠不足，除图中所示的侧向视图外，再增加一个主视图就可准确。清楚的表示出工作台的自动工作循环过程。图中还应标出端铣刀的刀盘直径和宽度尺寸。刀夹直径尺寸，及主轴套筒端面至主轴箱端面的距离等联系尺寸。4机床生产率计算卡的编制根据加工示意图选定的工作循环，工作行程长度。切削用量。动力部件的快进及进给速度等，就可以计算机床的生产率。编制生产率计算卡。生产率计算卡能反映机床的加工过程。工作循环中每一动作所需时间。切削用量。以及机床生产率与负荷率等技术指标。4.1工作定额计算粗铣支承面机动工作行程时间切入行程L1=10mm，切出行程L2=3mm，工作行程：两支承面工作行程L分别为420mm和340mm，故而t=0.97min t=0.79min.精铣支承面机动工作行程时间，可计算得：t=1.58min t=1.93min.粗铣侧面机动工作行程时间t=t=0.73min工步五的总工作行程机动时间由于粗铣侧面的机动工作行程时间重合，因此=t+t+t+t=5.27min。机动空行程时间和辅助时间t机动空行程时间包括：工作台快进，快退时间，立铣头横向快进，快退时间，辅助时间包括：工件装入时间，工件定位夹紧，对刀，调速，松开工件，卸下工件等时间。和t的具体数值见表4.1中所示。单件生产时间 =( + + t)(1+4.1%)=11.72min式中4.1%为技术服务时间。理想生产率 =A/t=10000/2000=5.1件/h式中t为年生产小时数。实际生产率 =60 / =5.13件/h机床负荷率 =/=86%4.2 生产率计算卡表4.1 为ZMX下机体支承面专用铣床铣削支承面和两侧面工序的。 表 4.1 机床生产率计算卡加工零件图号毛坯种类铸件名称粉碎机下机体毛坯重量材料HT200硬度260HB工序名称粗精铣两支承面和侧面工序号序号工步名称被加工零件数加工直径mm加工长度mm工作行程mm切削速度m/ min转速r/min每转进给量mm/r每分钟进给量mm/ min工时 min机动时间辅助时间共计1装入工件10.52工件定位夹紧0.53对刀0.154工作台快进2207680.295工进320433882801.64480.976快进2857680.377立铣横向进33425000.138工作台快退3257680.419工退240353882801.64480.7910快退2607680.3411调速0.112对刀0.413工作台快进2607680.3414工进240353882800.82241.5815快进3257680.4116立铣横向进33425000.1317工作台快退2857680.3718工退320433882241.9319快退2207680.2920松开工件0.221卸下工件0.3备注单件工时11.72min机床实际生产率5.93件/h机床理想生产率5.1件/h负荷率0.865.机床主运动系统设计5.1主传动系统的组成及要求 实现机床主运动的传动系统，称为机床的主传动系统。它和机床的传动方案和总体布局有关，对机床的使用性能、结构都有明显的影响，主传动系统包括下列几个部分：（1）固定传动比部分 用齿轮或皮带传动，用以达到升速或降速的目的，或者由于结构面原因，需要在两轴间采用固定传动比结构。（2）变速结构 一般采用各种型式的齿轮变速机构，它由两轴间的几对齿轮副组成，或由几根轴之间的若干齿轮副所组成，或者采用挂轮结构，但是挂轮结构一般应用在专用铣床。（3）主轴部件包括主轴、主轴支撑和安装在主轴上的传动件。在设计机床主传动系统时，必须满足下列基本要求：机床的末端的执行件应该有足够的转速范围和变速级数；机床的动力源和传动机构都需要保证足够的功率和扭矩并且要求传动效率高；保证主轴有足够的精度、刚度、抗振性，并且热变形小；机床的结构应尽量简单，制造方便，成本低本机床的主传动系统采用集中传动布局形式。本传动系统中为了适当扩大设备的工艺范围，在整机结构不作重大改变的情况下，增加n=90r/min的主轴速度，可使该设备能完成铣削下机体顶面和底面等工序的加工要求，有利于提高的利用律。5.2主运动链转速图的拟定 在基本确定了主轴的最高转速和最低转速，公比之后，开始确定转速图，它能直观的表示出传动系统中各轴转速的变化规律和传动副的速比关系。 根据前面推导的数据，取主轴转速的变速范围：280r/min90r/min； 公比为： 变速级数：z=6 主轴各级转速为按标准转速数列查得主轴转速系列：280 r/min,224r/min,180 r/min，140r/min,112r/min,90r/min;电动机转速：n=1440r/min5.2.1确定传动组和传动副数 传动组和传动副数可能的方案有： 在上列方案中，第一行的方案可以省掉一根轴。缺点是增加了双联滑移齿轮。使操纵机构复杂，加大了设计的困难程度。第二行的三个方案可根据下列原则比较：从电动机到主轴，一般为降速传动。接近电动机处的零件，转速较高，从而转矩较小，尺寸也较小。如使传动副较多的传动组放在接近电动机处，则可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件少些，就省材料了。这就是“前多后少”的原则。从这个角度考虑，以取的方案为好。5.2.2传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围 在降速传动时，为防止被动齿轮的直径过大而使径向尺寸太大，长限制最小传动比。在升速时，为防止产生过大的振动和噪声，长限制最大传动比。因此，主传动链任一传动组的最大变速范围一般为。对于进给传动链，由于转速通常较低，零件尺寸也较小，上述限制可放宽些。在检查传动组的变速范围时，只需检查最后一个扩大组。因为其它传动组的变速范围都比较小。其根据式，应为： 因为上面选的传动副的级比指数是都是1，所以该方案是可行的。 基本组和扩大组的排列顺序的选用原则是选中间的传动轴变速范围最小的方案。因为如果各方案同号传动轴的最高转速相同，则变速范围小的，最低转速较高，转矩较小，传动的尺寸也可以小些。如果没有别的要求，则应尽量使扩大顺序与传动顺序一致。因此上述的方案是可行的。 5.2.3拟定转速图 电动机和主轴的转速是已定的，当选则了结构网或结构式后，就可以分配各传动组的传动比并确定中间轴的转速。在加上定比传动，就可画出转速图。中间轴的转速如果能够高一些，转动件的尺寸也就可以小一些。但是，中间轴如果转速过高，将会引起振动、发热和噪声。通常，希望齿轮的转速不超过1215m/s。对于中型车、钻、铣床，中间轴的最高转速不宜超过电动机的转速。对于小型机床和精密机床，由于功率较小，传动件不大。这时振动、发热、和噪声是应该考虑的主要问题了。因此，要限制中间轴的转速，不使过高。 我们选定的结构式共有三个传动组，变速机构供需4轴。加上电动机共5轴。故转速图需5条竖线。主轴共6速，电动机转速与主轴的转速相差很大，故需要14根横线。注明主轴的各级转速。电动机轴转速也应在电动机轴上注明。 中间各轴的转速可以从电动机轴开始往后推，也可以从主轴开始往前推。通常，以往前推比较方便。即先决定轴的转速。 随后决定轴的转速。传动组b的级比指数为1，所以传动比。 同理，对轴一，可取： 这样就确定了轴的转速，然后根据转速画出转速图，如下图7(a)。 图 75.3齿轮齿数的确定 当传动比采用标准公比的整数次方时，齿数和以及小齿轮齿数可以从各种常用传动比的适用齿数表中查的。如上图的传动组a， ， ， ，。查为1,1,1.26,1.58,2和2.5的六行。有数字的即为可能方案。其结果如下： .，59，61，63，65，66，68， ，60，63，66，68，70，72，,，59，61，63，65，66，68，, ，57，59，61，63，65，67，从以上四行中可以挑出， 是适用的。则从表中可查出小齿轮的齿数分别为44，39，34，30，26，22。即 ，。 有时为了满足传动比的要求，可以使同一传动驵内各传动副的齿数和不等，然后采用变位的方法使中心距相等。但各传组的齿数和不能相差太多。5.4主传动系统图的确定以上在A组中推算出的各齿轮的齿数，在本系统中并不采用多联滑移齿轮的形式来实现，因为在同一轴上安装两个三联滑移齿轮的操纵机构必须互锁以防止两个滑移齿轮同时啮合。再就是本机床是为专用机床，被加工零件是固定不变的，因此主轴不需要变速就行，只要把主轴设计成n=280r/min就能完成粗，精铣支承面和粗铣两侧面的工艺要求。本传动系统采用交换齿轮变速机构实现主轴转速从90r/min280r/min的变速要求。交换齿轮不需要增加专门的变换操纵机构，具有结构简单，轴向尺寸小的优点。经配齿计算后，绘制如图 下图7(b)所示的主传动系统图。 图75.5 主轴箱的设计 主轴箱中有主轴、变速机构，操纵系统和润滑系统等。如果主轴箱与变速机构分离，则除主轴箱外还有变速箱。本机床的变速机构不需要设计，即只需要设计主轴箱的结构。主轴箱除应保证运动参数外，还应具有较高的传动效率，传动件具有足够的强度或刚度，噪音要底，振动要小，操作要方便，具有良好的工艺性，便于检修，成本底，防尘、防漏、外形美观等。5.5.1 主轴箱的构造确定本主轴箱的结构特点是：（1） 铣削头主轴组件的前支承采用两个背对背排列的7211/P5型圆锥滚子轴承结构，后支承为32209/P6型单列向心圆柱滚子轴承。这种结构形式的支承刚度好，结构简单，调整方便，能满足普通级精度的加工要求。（2） 铣刀铣削平面轴向位置的调整时通过转动手柄，经一对螺旋圆柱齿轮，使小齿轮转动，再经主轴滑套上的齿条，带动主轴套筒移动，实现刀盘位置的轴向调整。（3） 由于铣削头主轴既要高速旋转，又要作轴向调整运动，因此主轴尾端采用花键轴与传动轴的花键孔相配合的结构形式，把动力转矩传入铣削头主轴。采用交换齿轮变速机构调整主轴的转速，仅用5对10个配换齿轮就能实现变换6种主轴转速的设计要求。6.主轴零件图设计主轴箱中的主轴零件图以及相应的技术条件6.1 轴的用途及分类 轴是组成机器的主要零件之一。一切作回转运动的传动零件（例如齿轮、蜗轮等），都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此轴的主要功用是支承回转零件以及传递运动和动力。 按照承受载荷的不同，轴可以分为转轴、心轴和传动轴三类。 轴还可按照轴线形状的不同，分为曲轴和直轴两大类。直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴两种。6.2 轴设计的主要内容轴的设计也和其他零件的设计相似，包括结构设计和工作能力计算两方面的内容。轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理的确定轴的结构形状和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响到轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难等。因此，轴的结构设计是轴设计中的重要内容。轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度。这时只需对轴进行强度计算，以防止断裂和塑性变形。而对刚度要求高的轴（如车床主轴）和受力的细长轴，还应进行刚度计算，以防止工作时产生过大的弹性变形。对高速运转的轴，还应进行振动稳定性计算，以防止发生共振而破坏。6.3 轴的材料 轴的材料主要是碳钢和合金钢。 由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常用的是45钢。 合金钢比碳钢具有高的力学性能和更好的淬火性能。因此，在传递大动力，并要求减少尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，故采用合金钢。本主轴选用的是优质合金调质钢（38CrMoAlA）其毛坯的直径为100mm抗拉强度极限为835Mpa屈服极限为685Mpa弯曲疲劳极限为410Mpa剪切疲劳极限为270Mpa许用弯曲应力为75Mpa热处理是调质处理。主要用于要求高耐磨性，高强度且热处理（氮化）变形很小的轴。必须指出：在一般工作温度下（低于200），各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多，因此在选择钢的种类和决定钢的热处理方法时，所根据的是强度与耐磨性，而不是轴的弯曲或扭转刚度。但也应当注意，在既定条件下，有时也可选择强度较低的钢材，而用适当增大轴的截面面积的办法来提高轴的刚度。各种热处理（如高频淬火、渗碳、氮化等）以及表面强化处理（如喷丸、滚压等），对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效果6.4 轴上零件的定位为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或空转的要求者外，都必须进行轴向和周向定位，以保证其准确的工作位置。6.4.1零件的轴向定位主轴零件的轴向定位是以轴肩、套筒、螺母、挡圈、垫片及主轴套和主轴端盖等来保证。轴肩分为定位轴肩和非定位轴肩两类。利用轴肩定位是最方便可靠 的方法，但采用轴肩就必然会使轴的直径加大，而且轴肩处将因截面突变而引起应力集中。故本主轴仅采用了4处轴肩。6.4.2 零件的周向定位周向定位的目的是限制轴上零件发生相对转动。常用的周向定位零件有键、花键、销、紧定螺钉以及过盈配合等，其中紧定螺钉只用在传力不大之处。6.5 轴的结构工艺性轴的结构工艺性是指轴的结构形式应便于加工和装配轴上的零件，并且生产率高，成本低。一般地说，轴的结构越简单，工艺性越好。因此，在满足使用要求的前提下，轴的结构形式应尽量简化。为了便于装配零件并去掉毛刺，轴端应制出45的倒角；需要磨削加工的轴段，应留有砂轮越程槽；需要切制螺纹的轴段，应留有退刀槽。为了减少装夹工件的时间，同一轴上不同轴段的键槽应布置在轴的同一母线上。为了减少加工刀具种类和提高劳动生产率，轴上直径相近处的圆角、倒角、键槽宽度、砂轮越程槽宽度和退刀槽宽度等应可能采用相同的尺寸。轴上零件的装配方案对轴的结构形式起着决定性的作用。主轴箱中的主轴零件图及其相应的技术条件见主轴零件图所示。6.6 主轴的设计在主轴的部件中，主轴是一个关键零件，对主轴部件的工作性能有着很大的影响。主轴设计可根据机床的要求选择主轴的结构形状和尺寸后，进行必要的计算来决定其主要尺寸好，合理选择主轴材料和热处理方法，以及制定主轴的技术条件。1.主轴的设计轴的材料一般根据如果主轴没有特殊要求，可以采用45钢，将45钢调质硬度220250HBS,按扭转强度估算出最小轴径，取C=110 P=3.49kw n=112r/min=34.4mm选取标准直径 20mm根据估算，由于主轴是旋转，又要作轴向调整运动，因此尾端采用花键轴与传动轴的花键相配合，采用花键将转矩传给主轴，则花键直径为=42，选择花键的尺寸是，根据机床的结构要求；（1）轴上零件的轴向定位花键上的轴肩在轴上的最上位置时与法兰还有些距离，花键离箱体外壁有一定距离，利用轴承靠套筒端部，前端轴承采用两个圆锥滚子轴承的组合。（2）轴上的周向定位从轴传来的转矩由套筒的键来传递，套筒与主轴采用花键连接。（3）轴的尺寸轴前端结构在前面讨论，采用阶梯轴，轴采用中空心轴的前轴承采用锥孔，后用拉杆锁紧。轴径为846655525442。 具体尺寸见零件图：主轴是铣削头，铣削头由铣头及传动装置组成。主轴的前轴采用了两个圆锥