机械机床毕业设计77拖拉机拨叉铣专机（卧式）
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机械机床毕业设计77拖拉机拨叉铣专机（卧式）,机械毕业设计论文
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拖拉机拨叉铣专机（卧式） 1 1 前言 某 拖拉机厂是一家专门生产拖拉机及其零部件的厂，卧式 X62W 铣床是该厂用来铣削拖拉机拨叉 脚厚度 的机床。随 生产规模不断扩大，产品质量要求不断提高， 显然 X62W铣床越来越不能满足要求和社会竞争性原则了。 X62W 铣床对于铣削大批量拖拉机拨叉，既不经济也不实惠。在生产拖拉机拨叉， X62W 铣床不仅 人工操作，工人劳动强度大，生产率低 ，而且工人技术水平也要求高。因此厂方必需培训专门的技术人员，工作过程是人工上料 -人工定位 -手动夹紧 -开机 -手动铣削 -铣削完后关机 -松开夹具 -取下工件。从而耗费了大量的时间。由于频繁的开机关机对机器的损耗 很大，多次的冲击也使刀具的使用寿命也大大减小了。人工定位、手动夹紧以及手动铣削使产品的精度降低，废品率的增大，从而使生产成本高，生产率低 ，迫切要求改变这种生产现状 ，设计 X62W型 卧式拨叉铣专机 就是非曲直了解决这一问题的。 X62W 型 卧式拨叉铣专机，主要用于拖拉机齿轮箱的拨叉脚厚度。此专机的工作过程是人工上料 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。 本课题来源于现 某 拖拉机制造股份有限公司。该公 司在加工拖拉机齿轮箱的拨叉脚厚度时，利用卧式铣床 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，因此他们需要一台拨叉铣专机， 对这种专机的技术要求是： a.加工时该工件的主轴孔呈立式安置； b.工作节拍为每分钟加工 20件； c.加工时，由操作员人工上料 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、下料时不停机 )； d.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； e.专机工作安全、可靠，运行平稳，产品质量稳定，操作维护简单； f.专机结构紧凑，装料高度为 800mm左右。 在 黄开 有 老师的指导下，首先进行了方案论证。经过研究和讨论，由于需设计的机床工作节拍为每分钟加工 20件，因此要节省工件的上料时间。这就需要上料和铣加工同时进行。工件夹具设计时要用弹簧夹头来夹紧，工件的支撑台需要是一个大圆盘。另外还要设计一个凸轮机构来实现铣加工。另外工件的定位要精确。这样加工时就会实现人工上料 自动定位 自动夹紧 全速连续自动铣削这个过程。 在这样的设计效果下 X62W型卧式拨叉铣专 机可以使工作的效率大大的提高，生产过程安全、可靠，运行平稳，产品质量稳定，操作维护简单。改造后的 nts湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 2 X62W型卧式拖拉机拨叉铣专机在生产实践中将会得到有效的应用，而且会取得了良好的效果，在满足生产急需的前提下为企业创造了显著的经济效益 。 nts拖拉机拨叉铣专机（卧式） 3 2 总体方案论证 2.1 被加工零件分析 2.1.1 零件的结构特点 拨叉的零件图如图所示，该零件是东风 12 型手扶拖拉机副变速拨叉，拨叉头以 043.00914 H 孔套在轴上，并用销钉与轴联接，拨叉脚在双联交换齿轮的槽中，变速操纵机构通过拨叉头部的操纵槽 带动拨叉与轴一起在变速箱中滑移，从而实现拖拉机的变速。 零件的主要工作表面为操纵槽、拨叉脚拨动双联交换齿轮在花键轴上滑动，从而实现拖拉机的变速。 零件的主要工作表面为操纵槽、拨叉脚两端面，主要配合面为 914H 孔、7.8 孔和拨叉脚内侧面。零件的形状较特殊，属特形零件，结构简单。由于拨叉在工作时承受一定的力，因此要有足够的强度、刚度和韧性。 2.1.2 主要技术要求 零件图上的主要技术要求为：拨叉脚表面淬火回火后硬度不小于 50HRC。去毛刺、锐棱。 2.1.3 加工表面及其要求 a. 914H 孔：孔径 043.0014 mm，两端倒角 1mm 45，表面粗糙度为Ra3.2 m 。 b.拨叉头端面：保证尺寸 25，表面粗糙度为 Ra12.5 m 。 c.操纵槽：宽度为 14 27.00 mm，深度为 16mm，对称面与拨叉头端面的距离为14.5mm，两侧面及底面的表面粗糙度为 Ra12.5 m 。 d.拨叉脚端面：厚度尺寸为 12.024.06 mm，表面粗糙度为 Ra6.3 m 、对 孔914H的轴线的垂直度为 0.1mm，外端面与操纵槽对称面的距离为 50.5mm。 e.拨叉脚内侧面：宽度尺寸为 mmB 43.0 18.01240 ，其对称面与拨叉头对称面之间的夹角为 60，表面粗糙度为 Rd12.5 m 。 f. 7.8 孔：孔径 1.007.8 mm，表面粗糙度为 Ra12.5 m ，孔的轴线对孔 043.0014轴线的位置度误差不超过 0.2mm。 nts湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 4 2.1.4 零件材料 零件材料是精铸 ZG65，是中碳钢，其强度与球铁相近，但其冲击韧性和疲劳极限却比球铁高得多，其铸造工艺性介于低碳钢和高碳钢之间，可进行热处理，以获得所需要的机械性能。 2.2 毛坯的选择 2.2.1 确定毛 坯的类型及制造方法 由于零件的材料为 ZG310 570，零件形状不规则，因此选用铸造毛坯。由于零件年生产量大，属于大批生产，零件的轮廓尺寸不大，而且工件上有很多表面不切削加工，所以选用砂型机器造型。 2.2.2 确定毛坯的形状尺寸如图所示 选择过零件最高线且平行与叉脚对称面的平面（拨叉脚对称面偏右 1.7mm）作分型面。铸件采用带型芯的分模造型，多件同时浇注 ,钢水经两拨叉脚位置经横浇口流入 . 由于该零件属特形零件 ,且利用不加工表面进行定位的情形较多 ,零件图上列出精铸 ,所以确定铸件的尺寸公差等级为 GB641486 的 CT9,机械加工余量等级为AM-H.。 2.2.3 确定毛坯的技术要求 a.铸件无明显的铸造缺陷； b.未注圆角为 R35； c.拨模斜度为 30； d.机加工前正火，消除内应力； 2.2.4 绘制毛坯图 根据零件结构形状，在各加工表面加上加工余量，绘制毛坯图如图所示 nts拖拉机拨叉铣专机（卧式） 5 图 2-1 工件毛坯图 2.3 基准选择 由于图所示的拨叉零件图上多数尺寸及形位公差以 914H 孔及其端面为设计基准，因此必须首先将 914H 孔及其端面加工好，为后 续工作准备基准。根据粗、精基准选择的原则，确定各加工表面的基准如下： a. 914H 孔及其端面：拨叉头的外轮廓及端面（粗基准。 b.拨叉脚端面（粗加工）： 914H 孔及其端面。 c.拨叉脚端面（精加工）： 914H 孔及拨叉脚端面。 d.拨叉脚内侧面： 914H 孔、拨叉脚端面及拨叉脚外侧面。 e.操纵槽： 914H 及其端面、拨叉脚内侧面。 f. 7.8 孔： 914H 孔、操纵槽、拨叉脚内侧面 2.4 拟订机械加工工艺路线 2.4.1 确定各加工表面的加工方法及加工路线 该拨叉的加工表面为： 914H 及端面的两侧面及内侧面、操纵槽、 7.8 孔。 根据各加工表面的精度要求和表面粗糙度要求， 914H 孔的加工路线为钻 镗 较；端面的加工方法为车；拨叉脚端面的加工路线为粗铣 磨；拨 叉脚内侧面的加工方法为铣削；操纵槽的加工方法为铣削； 914H 孔的加工方法为钻削。 nts湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 6 2.4.2 拟订加工工艺路线 a.工艺路线方案一 工序 a 车拨叉头端面，钻、镗、铰 914H 孔，孔口倒角。 工序 b 校正拨叉脚。 工序 c 粗铣拨叉脚两端面。 工序 d 铣拨叉脚内侧面。 工序 e 铣操纵槽。 工序 f 钻 7.8 孔。 工序 g 去毛刺。 工序 h 拨叉脚局部淬火。 工序 i 校正拨叉脚。 工序 j 磨拨叉脚两端面 工序 k 清洗。 工序 l 检验。 b.工艺路线方案二 工序 a 车拨叉头端面。 工序 b 钻、镗、铰 914H 孔，孔口倒角。 工 序 c 914H 孔口倒角。 工序 d 校正拨叉角。 工序 e 粗铣拨叉脚两端面。 工序 f 铣拨叉脚内侧面。 工序 g 铣操纵槽。 工序 h 钻 7.8 孔。 工序 i 去毛刺。 工序 j 拨叉脚局部淬火。 工序 k 校正拨叉脚。 工序 l 磨拨叉脚两端面。 工 序 m 清洗。 工序 n 检验。 工艺路线方案分析 : 工艺路线方案一是按工序集中原则组织工序， 914H 孔及端面需采用六角车床和专用夹具加工，优点是工艺路线短，优点是工艺路线短，914H 孔及其端面的加工在一台机床上完成，减少工件装夹次数，易于保证加工面相互位置精度，需要的机床数量少，减少工件在工序间的运输，减少辅助时间和准备终结时间。工艺路线方案二是按工序分散原则组织工序，拨叉头端面可在普通车床上用通用卡盘装夹加工， 914H 孔可在普通钻床上用钻模加工，孔口倒角在另一抬车床上加工。优点是可以采用通用机床和通用夹具、缺点是工艺路线长，增加了工件的装夹次数，而且工序和工序重复使用粗基准。由于本零件形状不规则，加工面分散，而且生产纲领已确定为大批生产，可以采用万能性机nts拖拉机拨叉铣专机（卧式） 7 床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。综合上述两工艺路线方案的优缺点，选择第一种方案。 2.5 确定机械加工余量、工序尺寸及公差 根据上述原始资料及加工工艺，查机械制造工艺设计简明手册（以下简称 工艺手册），分别确定各加工表面的 加工余量、工序尺寸及公差如表 1。 表 2-1 加工余量、工序尺寸及公差 工序 工序内容 单边余量 工序尺寸 表面粗糙度Ra 工序 1车拨叉头端面 3.5mm 25mm 12.5 m 2.钻914H 孔 6.5mm mm13 12.5m 3.铰914H 孔 0.5mm mm14 6.3m 4.孔口倒角 1mm 1mm 45 12.5m 工序 粗铣拨叉脚两端面 3 mm 612.024.0 mm 12.5 m 工序 铣拨叉脚内侧面 3.5mm 43.0 18.01240 B12.5 m 工序 铣操纵槽 7mm 14HB27.00 12.5 m 工序 钻7.8 孔 4.35mm 7.8 1.00 12.5 m 工序 磨拨叉脚两端面 0.3mm 15.005.07 6.3 m 2.6 选择机床设备及工艺装备 根据一般工厂现有的生产条件，为了满足生产需要，现选用各工序所用的设备为： 工序 a C366 1 回转式六角车床， YT15 外圆车刀，卡尺， 5.6 标准锥柄麻花钻 ， YT15 铣刀 914H 孔用塞规， YT15 外圆车刀。 工序 b 钳工台、校正工具。 工序 c X62W 卧式铣床， YT15 三面刃铣刀，专用夹具， 0200/0.02mm 游标卡尺。 工序 d X62W 卧式铣床， YT15 三面刃铣刀，专用夹具， 0200/0.02mm 游nts湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 8 标卡尺。 工序 e X62W 卧式铣床， YT15 三面刃铣刀，专用夹具， 0200/0.02mm 游标卡尺。 工序 f Z515 钻床， 7.8 锥柄麻花钻，钻用夹具， 0200/0.02 游标卡尺。 工序 g 钳工台，校正工具， 0200/0.02mm 游标卡尺。 工序 h M7120A 平面磨床，砂轮，专用夹具， 0200/0.02mm 游标卡尺。 3.金属切削用量的选择与计算 3.1 刀具的选择 铣刀的直径的 大小直接影响切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能任意取， 根据被加工零件的分析，选择镶齿三面刃铣刀。铣刀的尺寸为：122280 BdD 。 由于加工零 件的材质为 ZG65，所以刀具的材料选择 YT15。其工艺性好，满足加工工艺要求。 3.2 切削用量的选择 以及计算 a.确定背吃刀量，由毛坯图得 ae=18mm,ap=4mm. b.确定每齿进给量 根据切削用量简明手册表 3 5 得 每齿进给量为 fz=0.009 0.18mm, 取 fz=0.09 c.选择铣刀磨钝标准以及耐用度：根据切削用量简明手册表 3.7 铣刀刀齿后面最大磨损量为 1.2 mm，耐用度 T=150mm。 d.确定切削速度和工作台每分钟进给量，根据切削用量简明手册表 3.27 Cv=600， qv=0.21 ， xv=0， yv=0.21， uv=0.4， pv=0， m=3.5， kv=1.1 m i n/17.1201.1108.109.04150 80600 04.012.0035.0 21.0 mmkzafaT dcv vpueyzxpmqvc vvvvv m in/38.4 7 880 17.1 2 01 0 0 0 rn s 根据切削用量简明手册表 3.30 与 475.38r/min 相近的主轴转速为 475r/min和 600r/min。取 n=475r/min。实际切削速度为 vc=119.32mm/min。 工件每分钟进给量为 fmz=fz 60 10=0.09 10 60=54mm/min. 根据 切削用量简明手册 表 3.30X62w 铣床与 54mm/min相近的工作台进给量为 47.5mm/min和 60mm/min。选择 60mm/min 。 则实际每齿进给量为 zmmfz /1.06010 60 nts拖拉机拨叉铣专机（卧式） 9 4.机械传动装置的总体设计 4.1 分析和拟订传动装置 经过分析和比较，决定采用如下的传动装置， 铣削运动通过 电机带动 V 带轮，通过带轮传递动力，带动轴传动，通过扭矩带动铣刀做切削运动。 而零件的运动通过减速机 带动活动盘运动，从而实现零件的连续不段地运转。整个部分 结构紧凑，传动平稳。 4.2 减速机的选择 因为实际每齿进给量为 fz=0.1mm/z 所以纵向进给量 vf=fzzn=0.1 10 475=475 则 10184.086.0 kkafacFzezppC由表 2 5实用金属切削计算手册得 cp=50 由实用金属切削计算手册表 2 6 得 k=1.2， 由实用金属切削计算手册表 2 7 得 k1=0.94 36.1 0 0 81094.02.180 10181.0282 86.0 84.086.0 cF N kwvFp ccc 260000 3.11936.100860000 带轮传动比在 85.075.0 ，在这里取 85.0 电机功率为 kwPP c 35.285.0/2 查双级减速机电动机功率表取传动比 i=2537 输入转速 n1=1500r/min 21nni min/6.02537150012 rinn 由输出轴许用扭矩为 115083.571 ，故取电机型号为 BLE2215-59 43-0.55 即 P=0.55kw. nts湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 10 图 4-1 减速机 减速机的主要尺寸为： D=340， L=443， L1=382， D1=310， D2=270， E=80，h=15,R=4, 安 装 螺 孔 ： n=6,d0=13,d1=55,b1=16,C1=59,l1=75,S 为 M10 ，d2=30,b2=8,C2=33,l1=44,重量为 100kg.。 摆线针轮减速机广泛应用于化工、石油、制药、轻工、印染、纺织、起重运输、工程机械、造船、冶金、矿山、环境保护以及国防等工业内部，作为驱动装置以及减速传动装置，产品有如下特点： a.传动比大。 b.传动效率高。 c.使用寿命长。 d.承载能力高，并可以承受较大过载及冲击载荷。 e.运转平稳可靠，噪音低。 f.容易拆卸以及装配，维修方便。 g.结构紧凑，体积小。 标准型行星摆线针轮减速机是按每日八小时的单向连续运转，载荷平稳的条件下设计的。如负荷性质，工作条件变化，应考虑工作情况系数 K。即应将所需功率 乘以工作情况系数 K，作为选择机型的设计功率。 如果输入转速是变化的，则所传选的功率也应变化。在使用变速原动机驱动时，应确定工作条件是“恒功率”还是“恒扭矩”。“恒功率”时应按最低速选择机型号，“恒扭矩”时按最高转速选择机型号。 4.3 带轮的设计计算 A.选择 v带型号 a.确定计算功率 Pca 查机械设计表 4.6 得工作情况系数 KA=1.1 由机械设计式 4.22 得 Pca=KAP=1.1 3=3.3kw b.选择 V带型号 按 Pca=3.3kw、 n1=1500r/min查图 4.1 选 A型 V带 B.确定带轮直 径 dd1、 dd2 a.选取小带轮直径 dd1 参考图 4.11及表 4.4，选小带轮直径 dd1=90mm 即 dd1=90mm b.验算带速 nts拖拉机拨叉铣专机（卧式） 11 smsmndv d /065.7/)100060/(150090)100060/(1 11 V=7.065在 5-25m/s内，合适。 c.确定从动带轮直径 dd2 28490475/150012 dd idd查表 4.4取 dd1=280mm d.计算实际传动比 11.39028012 ddddie.验算从动轮实际转速 m in/48211.3150012 rinn （ 482-475） /475 100%=1.47%5% n2=482r/min允许 C.确定中心距 a和带轮 Ld a.初选中心距 a0 由 机械设计 式 4.23 )(2)(7.0 21021 dddd ddadd mmamm )28090(2)28090(7.0 0 740259 0 a 取 a0=500mm b.求带的计算基准长度 L0 由式 4.24 mmmmaddddaL dddd95.1598)5004/()90280(2/)28090(50024)()(22202122100 查表 4.2得 Ld=1600mm c.计算中心距 a 由式 4.25 mmLLaa d 501)2 95.15981600500(2 00 d.确定中心距调整范围 由式 4.26 mmLaa d 5 4 91 6 0 003.05 0 103.0m a x mmLaa d 4771600015.0500015.0m i n nts湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 12 amax=549mm amin=477mm D.验算小带轮包角 1 由式 4.12 12015760501 9028018060180 121 dd dd 1571 合适 E.确定 V带根数 z a.确定 额定功率 Po 由 dd1=90mm，、 n1=1460r/min 以及 n1=1600r/min， 查表 4.5 得单根 A 型v带的额定功率分别 1.07kw和 1.15kw。用线性插值法求 n1=1500r/min 时的额定功率 P0值 kWkwP 09.1)14601500(14601600 07.115.107.10 b.确定 V带根数 z 由式 4.28 Lca KKPP Pz 00 确定 P0 查表 4.7得 P0=0.17kw 确定包角系数 K查表 4.8得 K=0.95 确定长度系数 KL 查表 4.2得 KL=0.99 计算 V带根数 根根 78.299.095.017.009.1 3.3 z取 z=3根合适 F.计算 V带初拉力 F0 查表 4.1得 q=0.1kg/m 由式 4.29 20 15.2500 qvKvzPF ca NNF 132065.71.0195.0 5.23065.7 3.3500 20 G.计算对轴的压力 由式 4.30 得 NzFF Q 7762157s in132322s in2 10 nts拖拉机拨叉铣专机（卧式） 13 H.确定带轮的结构尺寸，绘制带轮工作图 dd2=280mm，采用孔板式结构，其工作图如图 1， 图 4-2 大带轮 dd1=90mm，采用实心式结构，工作图如图 2 图 4-3 小带轮 nts湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 14 5. 弹簧夹头的特点以及设计计算 5.1 弹簧夹头的介绍 在现代复杂的制造环境中，想在最佳状态下保持连续切削加工，大多数工厂都必须经过机床制造商的严格培训，认真学习新设备的加工运动原理、结构特征和使用技巧，方能进行操作使用。尤其对于顶端的技术系统，更是如此。例如，先进 的机床控制系统，复杂形状零件的轴加工程序的汇编等。 庆幸的是，有一种与此相反的处理方案，这就是截止目前已经开发出的一些功能强大、精度 高，但又容易操作 (勿须专门培训 )和使用寿命长的工艺装备。用以快速定位、夹紧工件(或刀具 )的相对卡盘定位精度高的弹簧夹头 (或称弹簧套 )就属于这一范畴 。 一个好的工件夹头的使用，能提高生产效率和加工零件精度。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： a.能精确地定位与夹紧工件 (或刀具 )，具有抵抗扭矩和承受来自多方向切削力的功能。 b.具有增大驱动力 (拉力 )和转换驱动力为工件 (或刀具 )夹紧力的 功能 。 c.具有快速松开工件 (或刀具 )的功能。 d.具有在不降低加工精度 和使工件不受损害前提下的高重复精度。 e.具有能在较宽的主轴转速范围内工作与只有极小的夹紧力损失的能力。 f.在高速切削中的转动惯量最小。 5.2 弹簧夹头的夹紧力的影响因素 ： 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 讲的 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 3-4 倍。 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： nts拖拉机拨叉铣专机（卧式） 15 a.轴向作用力。如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。 b.在弹簧夹头使用中，设计的锁紧角 (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。 c.工件 (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。 d.主轴锥面与弹簧夹头在锁紧角处产生摩擦。其摩 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 EP(极限压力 )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。 e.选择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， Hardinge 公司推荐指标为能在 0.0254mm 范围发生变化 。 nts湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 16 6.轴的强度校核 6 1 求轴上载荷 A.计算带轮受力 轴传递的转矩： mmNnpT 210101500 3.31055.91055.9 661 带轮的拉应力 NzFF Q 7 7 621 5 7s in1 3 2322s in2 10 带轮的离心拉应力 NAqvb 88.7142/065.710.0/ 222 带轮的弯曲应力 NdhEdb8.10280 75.255022 Fa 对轴心产生的弯矩 mmNdFM aa 4862/901082/2 B.求支反力 轴承的支点位置 参见图 由轴承座 查手册为 a=10mm 带轮中点距左支点距离 mmL 75.127103325.472/752 带轮中心距左支点的位置 75.24511875.1273 L 左支点的水平面的支反力 NLFLFM NHD 77 6/,0 3131 右支点的水平面的支 反力 NLFLFM NHD 4045.245/77675.127/,0 3122 左支点垂直面的支反力 NLNNLMFLF arNV 8.9/)48688.75.245(/ 3331 右支点垂直面的支反力 NNNLMFLF arNV 65.245/)48688.775.127(/ 322 nts拖拉机拨叉铣专机（卧式） 17 6.2 计算 弯矩和扭矩 截面 C 处水平面弯矩 mmNmmNLFM NHH 9913475.12777621 截面 C 处垂直面弯矩 mmNmmNLFM NVV 95.1 2 5 175.1 2 78.9211 mmNmmNLFM NVV 15735.2456322 截面 C 处合成弯矩 mmNMMM VH 99 14295.12 5199 134 222 121 mmNMMM VH 100 374157 3991 34 222 222 6.3 弯矩合成强度校核 截面 C 处计算弯矩 考虑启动、停机的影响，扭矩为脉动循环变应力， ,6.0 mmNTMca 99940210106.099142M 222321 截面 C 处计算应力 M P aM P aWM caca 2.18381.0/99940/ 强度校核： 45 钢经调质处理由机械设计表 11.2 得 MPa601 , 1 ca 弯矩合成强度满足要求 。 6.4 疲劳强度安全系数 不计轴向力1NVF产生的压应力va的影响 A.确定危险截面 由于 dmin 在估算时放大了 5%以考虑键槽的影响，而且截面 A，、 B只承受转矩，故不必校核 。 截面 C 上应力最大，但由于过盈配合及键槽引起的应力集中均在该轴段两端，故不必校 核 。 截面、处应力接近最大，应力集中相近，且最严重，但截面不受转矩作用，故不必校核。截面为危险截面，截面的左右两侧均需校核。 nts湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 18 B.截面左侧强度校核 抗弯截面系数 333 6.4 6 6 5361.01.0 mmdW 333 2.9331362.02.0 mmdW T 截面左侧的弯矩 mmNM 70 97 613 2/5.3713 299 14 2 截面上的弯曲应力 M P aWMb 156.4 6 6 5/7 0 7 9 6/ 截面上的扭转切应力 M P aWT TT 25.22.9331/21010/3 平均应力 ：弯曲正应力为对 称循环弯应力， 02/m i nm a x m扭转切应力为脉动循环变应力， M P am 125.12/m i nm a x 应力幅 M P aba 152/)( m i nm a x M P ama 125.12/)( m i nm a x 材料的力学性能 45 钢调质，查表 11.2 得 MPaMPaMPaB15527564011 轴肩理论应力集中系数 05 6.136/38/ 02 8.036/1/ dD dr查表 1.6 并经插植计算 MPaMPa43.105.2 材料的敏感系数 由 r=1.0mm, MPaB 640 查图 2.8 并经插值得82.0075rqq 有效应力集中系数 35.1143.182.01117875.115.275.0111rrbqk qk nts拖拉机拨叉铣专机（卧式） 19 尺寸及截面形状系数 由 h=4mm.d=36mm 查图 2.9 得 71.0扭转剪切尺寸系数 由 D=d34=36mm 查表 2.10 8.0r 表面质量系数 轴按磨削加工 MPaB 640 查图 2.12 92.0r 表面强化系数 轴未经表面强化处理 1q疲劳强度综合影响系数 6.2192.0/171.0/7 8 7 5.11/1/ kK 77.1192.0/18.0/35.11/1/ rrrr kK 等效系数 45 钢： 2.01.0取 1.01.005.0r 取 05.0仅有弯曲正应力时的计算安全 系数 05.701.0156.22751 maKS 仅有扭转切应力时的计算安全系数 68125.105.0125.177.11551 mrar KS 弯扭联合作用下的计算安全系数 01.76805.7 6805.7 2222 rca SSSSS 设计安全系数 材料均匀，载荷应力计算精确时： S=1.31.5 取 S=1.5 疲劳强度安全系数校核 SSca 左侧疲劳强度合格 同理右侧合格 C.静强度安全系数校核 该设备无大的瞬时过载和严重的应力循环不对称，无需静强度校核 nts湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 20 D.绘制轴的零件工作图 附图 图 6-1 轴 nts拖拉机拨叉铣专机（卧式） 21 7 结论 通过对 X62 型铣床的改进，设计出 X62W 型拨叉铣专机，两种铣床相比较，X62W 型拨叉铣专机具有如下优点： 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 20 件； 3.加工时，由操作员人工上料 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、下料时不停机 )； 4.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； 5.专机工作安全、可靠，运行平稳，产品质量稳定，操作维护简单； 改造后的 X62W 型卧式拖拉机拨叉铣专机在生产实践中将会得到有效的应用，而且会取得了良好的效果，在满足生产急需的前提下为企业创造了显著的经济效益。 nts湖南工业大学本科生毕业设计（论文） 22 参考文献 1 徐 灏 . 机械设计手册 M. 北京：机械工业出版社， 1991
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