木工铣槽机床设计【全套CAD图纸+毕业答辩论文】

买文档就送全套 纸 扣扣交流 414951605 含全套 纸和论文 答辩精品 铣槽机床设计 摘要 木工机械是指在木材加工工艺中，将木材加工的 半成品 加工成为木制品的一类机床。家具机械是木工机械的重要组成部分。 木工机床加工的对象是木材。木材是人类发现利用最早的一种原料，与人类的住、行、用有着密切的关系。人类在长期实践中积累了丰富的木材加 工经验。木工机床正是通过人们长期生产实践，不断发现、不断探索、不断创造而发展起来的。 木家具是指用木制材料制成的用具。根据其结构可分为框架式家具和板工家具两大类。典型框架式家具的结构为榫卯结构，材料为天然实木板、方材，如红木家具、明式家具、清式家具、实木 餐桌椅等。典型的板式家具是指以人造板为 材料，结构采用连接件、圆榫等方式连接的家具。 目前木加工制品在人们的生活当中应用的越来越多，因此近些年来木加工行业得到了飞速发展，对木工机械的加工精度和加工效率越来越高，本次设计的木工铣槽机床主要是用来完成两木料连接处榫槽的加工，两个木料通过铣削出来的槽配合榫的使用，以完成两木料的连接固定。铣槽机床的主要结构是有动力机构、传动机构、夹紧机构和进给机构四部分组成，具体的说，它将包括电动机、皮带传动装置、卡具、直线导轨等部件和组件。本课题所设计的内容主要是掌握机床的技术要求 及其工作特点，对该机床进行总体方案的设计、零件的设计和标准件的选择。方案设计的主要任务有两点 :一是结合产品的技术要求和需要的具体条件确认设备的机械结构 ;二是完成对设备的结构参数和力参数的计算。通过方案的实施初步完成机床的设计，通过对各个部件的校核来确保该方案的可行性。 关键词 木工机械；铣床；槽加工；连接榫槽；木材铣削 买文档就送全套 纸 扣扣交流 414951605 含全套 纸和论文 答辩精品 is to to in a of of is an of is is a of in in is is of to be of as to of of of on to of of of to of of It a so to of of of to of to of of of of of to of 文档就送全套 纸 扣扣交流 414951605 含全套 纸和论文 答辩精品 目录 摘要 . I . 1 章 绪论 . 1 题的目的及意义 . 1 内外研究现状 . 1 展趋势 . 2 工铣槽机床的特点 . 3 要技术参 数 . 4 第 2 章 总体设计方案 . 5 工铣槽机床构成 . 5 动装置的设计 . 5 件的加紧装置的设计 . 6 身的设计 . 6 章小结 . 7 第 3 章 切削力的计算 . 8 度计算 . 8 率计算 . 8 择电机 . 11 算装置的总传动比 . 11 算传动装置的运动和动力参数 . 11 章小结 . 12 第 4 章 皮带传动设计计算及参数选择 . 13 定计算功率 . 13 择带型 . 14 定带轮基准直径 . 14 定皮带的基准长度和传动中心距 . 14 算主动轮上的包角 . 15 算皮带根数 . 15 算初拉力 . 15 算轴上的压力 . 15 章 小结 . 15 第 5 章 主轴的设计 . 16 径的初步估算 . 16 的结构设计 . 16 买文档就送全套 纸 扣扣交流 414951605 - 的强度校核 . 16 的疲劳强度校核 . 18 的静强度校核 . 19 章小结 . 20 第 6 章 轴承的选择与计算 . 21 承的选用 . 21 承的寿命计 算 . 21 章小结 . 23 第 7 章 机床的使用与保养 . 24 滑的作用 . 24 床的保养 . 24 结论 . 25 致谢 . 26 参考文献 . 27 附录 A . 28 附录 B . 32 买文档就送全套 纸 扣扣交流 414951605 - V - 买文档就送全套 纸 扣扣交流 414951605 - 买文档就送全套 纸 扣扣交流 414951605 - 1 - 第 1章 绪论 题 的目的及意义 我国木工机械行业近年来一直高速发展，在国际行业处于领先地位。生产的木工机械，除供国内使用，还大量出口国外，并成了世界贸易的主要组成部分。随着国民经济的发展，人民生活水平的提高，板式家具在人民生活中的地位也越来越重要，应用越来越广泛。而木工榫槽机床正式随板式家具的兴起而越来越兴旺。由于工厂规模的限制，小型榫槽机床的需求量成为钻孔机中的佼佼者。 铣槽机床具有生产效率高，定位精度高，机床结构紧凑，占地面积小，操作灵活方便等特点，它的出现大大地减轻了工人的劳动强度，提高了生产效率。 铣槽机床主要用于圆 孔，圆榫孔，补节孔等工序的作业，尤其是对多孔零部件的加工更为灵活方便，同时钻孔质量好，生产效率极高。 板式部件的连接大量采用圆榫，五金零件并逐步取代了其他结合方式。以适应板式家具流水线的需要和连接方便的特点。 内外研究现状 伦教木工机械起步于上世纪 80年代初。当时伦教有一定的机械加工能力，随着顺德家具业兴起，原始型木工机械应运而生。进入 90年代开始发展，不断吸收引进东北、华东、台湾的先进技术，实现产品更新换代。1997年以后借助技术创新、机电一体化、会展经济等的内外延发展推动，迎来了跨越式的进步，在国内木 工机械行业中占有举足轻重的地位，目前已成为中国木工机械行业最大的制造基地。 2004年，伦教的木工机械行业总产值为 有制造企业 78家，配套企业 16家，从业人员近万人。产品主要有四面刨、多排刨、冷热压机、木地板生产线以及各种系列实木家具、纤维板家具的生产设备，产品主要销往全国各地、欧美和东南亚。 2004年木工机械销售贸易总额占全省的 60%，全国的 30%，年出口产品额为 1200万美元。 伦教的木工机械行业已经出现了专业化生产的趋势，各企业之间有侧重性的发展方向，为整机生产配套刀具、锯片、进料机、 刀头组合等。如“富豪”、“锐亚”成为了“中国木工机械四面刨王国”，“马氏”成为了木工机械高速轴生产基地，“银光”成为木材粗加工机械的排头兵。“威德力”、“同安”成为了木制品冷、热压机床系列专业厂，在深圳经营木工刀具长达 10年之久、产品品质已达国际先进水平的“润祥”公司，到伦教投买文档就送全套 纸 扣扣交流 414951605 - 2 - 资后仍然专做刀具。此外，伦教木工机械制造行业出现了两种发展倾向，一方面规模企业产品向大型、重型机械发展，与此同时，另一方面涌现出十余家新办的木机厂，它们迅速填补通用、小型产品的空白，使木工制造业出现了分层次梯度发展的鲜明特点。不少企业 已经意识到专业化分工协作是降低成本、减少恶性竞争，把产品做精做专做出品牌的必由之路。 据 2013分数据显示八五到九五期间，伦教均保持着惊人的发展速度，工 农业 总产值年均递增 2004年实现地区生产总值 其中三大产业比例为 业总产值 205亿元，同比增长 出口产值 比增长 47%，比 2001年翻一番。伦教街道拥有工业企业 413家，从业人员 75000人， 其中三资企业 143家，出口产值占工业生产总值的 50%以上。 2001年伦教被省科技厅认定为广东省专业镇技术创新试点。 （ 1）制造质量、技术性能和可靠性普遍提高。在结构设计方面，讲求紧凑实用。采用计算机优化设计和组成技术设计，对机床的使用安全性、操作、维修、运输方便和舒适性、色调和环境的和谐性、醒目的安全和危险标志、制造的工艺性、外形的美观和人机工程原理方面都给予足够重视。很多厂家都采用了现代化的计算机辅助设计（ 计算机辅助质量保障系统（ 计算机辅助规划（ 计算机辅助制造（ 计算 机控制（ 技术。 （ 2）在进一步完善、发展适合少品种、少规格大批量生产木制品的各类专门化自动生产线、联合机的同时，适用于加工小批量、多变种的木工机械和木材加工机组有较快的发展。 （ 3）木工刀具在品种规格、精度、耐用度、新材料和新技术的应用等方面的发展很受重视。 （ 4）对科研、教育和新技术、产品开发和投资非常重视。木工机械国际市场的竞争在很大程度上是科学技术的竞争。 展趋势 伴随着科学技术的不断地发展，新技术、新材料、新工艺不断涌现。伴随我国加入 脚步，我国木工机械装备水平与国外的差 距会越来越小，国外的先进技术和设备会不断涌入，对国内木工机械而言，挑战与机会并存。电子技术、数字控制技术、激光技术、微波技术以及高压射流技术的发展，给家具机械的自动化、柔性化、智能化和集成化带来了新的活力，使机床的品种不断增加，技术水平不断提高 。 买文档就送全套 纸 扣扣交流 414951605 - 3 - 高速铣削技术是目前木工机械发展的主要趋势，它是将计算机数控技术应用于木材加工机械产品中，结合木材加工高速铣削的特性要求，实现加工刀具在各坐标轴之间内联动插补运动，以达到加工程序要求的精确位置和高速度，从而保证加工部件的质量和实现加工复杂的形状，提高加工产品的精确度 。 国内的发展趋势有以下几点： （ 1）提高机床的可靠性 由于木工机床较复杂，成本也较高，因此它的可靠性是历来使用者所关心的问题。要使机床不仅好用，而且耐用，机床设计必须合理。 （ 2）提高加工精度和表面加工质量 由于木制品的精度和表面粗糙度要求的提高和木工机床本身的精度与机床寿命密切相关，因而，木工机床精度的确定，必须保证达到最大的经济效益。 要提高机床的加工精度和表面加工质量，就要提高机床的传动精度和抗振性。提高机床的抗震性，不只是要增加刚度，重要的是减少引起震动的因素，如减少高速转动件的数量并提高其平衡水 平。 （ 3）改善操作的方便性和舒适性 现代机床应尽量减轻操作者的体力和脑力劳动强度，使操作者操作机床感到轻松，舒适。为此设计者要特别注意掌握人机工程学和机床艺术造型的理论。 （ 4）提高机械化和自动化水平 为了减轻工人的劳动强度，提高劳动生产率和保证加工精度及精度的稳定性，机床应尽量提高机械化，自动化水平。当前主要是实现辅助工序（供料，卸料，检验，中间输送）的机械化和自动化。 （ 5）工序集中 工序集中即在机床上对木件进行一次装夹和定位中就可以完成多工序的加工。由于避免了多次定位带来的定位误差，提高了加工精度， 也节省了辅助时间。多工序同时加工，切削时间重合，将大大提高劳动生产率，如具有立式多片圆锯机构的跑车带锯机，具有卧式多片圆锯机构的卧式带锯机，都是经过一次装夹完成规格板，方才加工的。 工铣槽机床的特点 此机床是木材加工机械产品中，结合木材加工高速铣削的特性要求，实现加工刀具在各坐标轴空间内联动的直线插补运动，以达到加工程序要求的精确位置和高速度，从而保证加工部件的质量和实现加工复杂的形状，提高加工产品技术附加值，木工榫槽机床为通用的木材加工设备，在木材生产中占有相当大的比例。机床包括机身、压紧器的工作台和带 切削刀头的刀架。根据用途木工铣床的传动方式主要为主轴电机直接驱动和主买文档就送全套 纸 扣扣交流 414951605 - 4 - 轴传动并与进给传动为结合，其中主轴直接驱动和手动进给最为常见。主轴用直线运动导轨来实现开槽运动与导轨相比有显著的优越性，它能保证加工面的粗糙度及加工底面的深度。木工铣床多数是连续加工，控制系统的特点是能够对两个或两个以上的坐标同时进行控制，它不仅可控制机床移动部件的起点和终点，而且还可以控制整个加工过程每一点的位移量。刀架是该机床最主要的部分，由于刀架布局的不同和机床的形式不同，通常刀架使该机床分为并列式与转塔式。刀架的上下移动切削加工由交 流伺服电机直接带动精密丝杠传动，使刀架在精密直线导轨上移动，达到铣削的深度和宽度的尺寸要求。机床上装有两个垂直钻头。两个垂直钻头为8 ，且两刀具相对固定，具有横向纵向两自由度，两钻头各由一个三相异步交流电机驱动，由于在木工加工中工作强度较轻，所以电机与刀具采用皮带连接，刀具转速在 5000 转以上。刀具的进给是采取人工手动进给，为了保证加工的精度采用了挡铁，以确保加工的深度。该机床的加紧机构采用凸轮机构，利用凸轮机构的死点确保被加工件的固定。 可以说，板式家具的 兴起促进了榫槽机床的产生同时也促进了该机床的进一步完善，而木工榫槽机的出现与发展又促进了木材加工行业的发展，木工榫槽机成了各家具厂的需求设备。特别随着，近年来乡镇木工企业如雨后春笋般的出现和蓬勃发展，木工榫槽机床将会有更为广阔的市场和发展的天地。所以设计并改进木工榫槽机是十分必要的。 要技术参数 （ 1） 刀具个数： 2 （ 2） 两刀具间距： 20 3） 加工榫槽尺寸： 3535 9 4） 机床总功率： = 5） 刀具最高转速： 6000r/ 6） 机床外型尺 寸： 861 x 539 1048 （ 7） 重量：约 1000文档就送全套 纸 扣扣交流 414951605 - 5 - 第 2章 总体设计方案 工铣槽机床构成 1 2 3 4 5 6 7 8 3压紧装置 图 2槽机床结构图 此机床主要由两部分构成：工件压紧平台和刀具移动平台。工件压紧平台主要有水平压紧器和垂直压紧器各两个，配合挡板以确保被加工件的定位。刀具移动平台主要由主电机、刀架 、横向移动平台和纵向移动平台，其中横、纵向移动平台都是由直向导轨配合滑块使用。另外还有其它辅助部件其中包括底座、机架、刀具和电机，其中底座与地面采用地角螺栓连接，以确保在工作是整个机体的稳定，机架采用角钢焊接。由于此机器同时在一个被加工件上加工两个槽，考虑到加工的准确度和刀具在高转速时减小振动，所以选用两个相同型号的小型电机，并紧固于底座。 动装置的设计 本次设计的木工榫槽机床主运动为刀具的横向和纵向的交叉运动，进给运动由人工手动控制。为了确保刀架运动的准确性，本机床采用高精度直线滑块导轨，由于采用了人工 手动进给，为了确保加工槽的深度和宽度，在设计时采用了挡铁以确保刀具的行进范围，本机床为木工机床，体积和功率较小，考虑到机床工作时的特点和对工作环境的考虑，所以机床占地面积不大，刀架的空间大小和两刀之间的距离有限，刀架与电机在同买文档就送全套 纸 扣扣交流 414951605 - 6 - 一运动平台，所以限制了刀具平台的大小，所以刀具与电机之间采用皮带传动以节省空间，再者刀具在工作时转速在 6000 r/上，考虑用齿轮传动难以适应如此高的转速，所以综合考虑采用皮带传动。 件的加紧装置的设计 为了确保夹紧可靠，动作迅速，操作简便，维护简便，减小成本。该铣床的夹紧采 用凸轮机构，利用凸轮机构死点原理对工件进行夹紧。其原理图如图 2 图 2紧器原理图 由于机床在工作时刀具转速高，切削力大，所以一定要确保被加工件的固定，为此机床上设置了四个压紧器，两个竖直两个水平，以确保工件的固定。由于被加工件的加工端面为斜度是 45 的斜面，所以为了确保加工精度采用挡铁对被加工件进行定位。详细见装配图。 身的设计 机身由支座、导轨、横梁等组成，为了保证机床的刚度 与稳定不变形，底座由钢板冲压成矩形并焊接使具有足够的刚度，机身其他部分都采用焊接而成。整体采用槽钢，从而大大节省了材料，简化了机身，减轻了买文档就送全套 纸 扣扣交流 414951605 - 7 - 机身的自重，详细的机构见装配图。 章小结 本章介绍了机床的总体设计方案，对机床的功能进行了讲解，并对各个部件的选取进行了说明，其中包括我对我任务中的要求做出的自己的设计方案和理念。 买文档就送全套 纸 扣扣交流 414951605 - 8 - 第 3章 切削力的计算 度计算 速度计算主要包括刀具的切削速度和加工时的进给速度，通过对机床的工作技术参数的要求，进行分析计算确定各个速度，进一步选取部件。 （ 1） 切削速度 v 60 （ 3 式中： D 钻头直径 n 钻头转速 r/具的最大切削速度： = =m/s （ 2） 进给速度 U 1000n n m/ （ 3 该机床 mm/r。 000000 = 0.6 m/000000 = 3 m/率计算 （ 1）切削 功率 000p （ （ 3 式中： K 切削比功（ J/ 3） ; q 每分钟切下的切屑体积（ 3s） ; 2D D 0 . 1 ( 3 （ 3 D 钻头直径（ ; U 进给速度（ mm/s）。 （ 2）切削比功 K 切削比功可根据下式确定 K =0 h z u z K K K K 式中0K 系数 出了每刀进给量 影响的修正系数时也列出了白桦及云杉的0对其他树种的木材必须在乘以树种修正系数。 买文档就送全套 纸 扣扣交流 414951605 - 9 - 钻削深度修正系数（见表 3 刀具侧刃数修正系数 （见表 3 K 刀具前角的修正系数 （见表 3 切削直径的修正系数 （见表 3 根据上各表确定 K 值 ,并求出每秒切削体积 q ,按公式可求得切削功率。 表 3刀进给量 影响的修正系数削深度修正系数刀具侧刃数修正系数0杉 桦 种 钻削深度为 h（ 时的修正系数0 30 40 50 60 云杉 桦 种 刀具侧刃数为 2 3 云杉 桦 文档就送全套 纸 扣扣交流 414951605 - 10 - 表 3具前角的修正系数 K表 3削直径的修正系数种修正系数椴木 山杨 云杉 松木 赤扬 落叶松 杨木 水青冈 栎木 水曲 柳 系数 表得 : 0K= K= =D l D 0 . 1 ( 3 式中： q 每分钟钻下的木屑体积； D 钻头直径（ D = l 极端位置钻头中心间的距离 l = u 进给速度 u =10cm/s。 2 33 . 1 4 ( 0 . 8 )q = 2 . 7 0 . 8 0 . 1 1 0 0 0 . 0 0 2 7 c p 6 1 . 1 0 2 . 7N 0 . 1 6 k 树种 刀具前角 的修正系数 K15 20 25 30 35 云杉 桦 种 切削直径 D（ 杉 桦 文档就送全套 纸 扣扣交流 414951605 - 11 - 择电机 （ 1）选择电机类型 按工作要求条件选用微型异步电动机 B 型号 （ 2）选择电机容量 工作有效功率机输出功率0P (3公式中 为电动机到刀具的传动装置总效率。 取皮带传动效率 带=滚动轴承效率 滚= 0 . 9 6 . 9 9 5 = 0 . 9 4 1 （ 0 ） 0 0 . 1 6P = = 0 . 1 7 k 9 4 1因为载荷平稳 ,电动机额定功率只需略大于0查电动 机技术数据选择额定功率3 微型电动机（最高转速 1500）。 算装置的总传动比 500i = 0 . 2 5n 6 0 0 0 算传动装置的运动和动力参数 （ 1）各传动部件转速 =1500 r/n 1500 = = 6 0 0 0 m i . 2 5电 机主 轴（ 2）各部件功率 0P F 2 8 1 7 8 3 . 3 2 N m m （ 3）各轴扭矩 0 . 1 7T = 9 5 5 0 = 9 5 5 0 = 1 . 0 8 2 N 5 0 0 电 机买文档就送全套 纸 扣扣交流 414951605 - 12 - P 0 . 2 3 5T = 9 5 5 0 = 9 5 5 0 = 0 . 3 7 4 N 0 0 0 主 轴主 轴 主 轴将上述结果汇总于表 3备查用。 表 3总表 轴名 功率 P（ 转矩 T （ ） 转速 n（ r/ 转动比 i 效率 电机轴 500 1 轴 000 章小结 本章通过对各个部件的分析计算，从基本参数入手，通过分析计算确定了其它重要的参数，并通过计算选取电机。 买文档就送全套 纸 扣扣交流 414951605 - 13 - 第 4章 皮带传动设计计算及参数选择 传动装置是任何机械系统的主要部分，传动装置的选择十分重要。此机床为木工机床，体积和功率较小，考虑到机床工作时的特点和对工作环境的考虑，所以机床占地面积不大，刀架的空间大小和两刀之间的距离有限，刀架与电机在同一运动平台，所以限制了刀具平台的大小，所以刀具与电机之间采用皮带传动以节省空间，再者刀具在工作时转速在 6000 r/上，考虑用齿轮传动难以适应如此高的转速，所以综合考虑采用皮带传动。 定计算功率 P =K P（ 4 式中： P 传递的额定功率 （ ，如电机的额定功率； 工作情况系数，见表 4 表 4作情况系数 况 起 动 负 载 起 动 每天工作小时 /h 10 10 16 10 10 16 载荷变动微小 液体搅拌机，通风机和鼓风机，离心泵和压缩机，轻型输送机 荷变动小 带式输送机（不均匀载荷），通风机，旋转式水泵和压缩机，发电机，金属切削机床，印刷机，锯木机和木工机械 荷变动较大 制砖机、斗式提升机、往复式水泵和压缩机，起重机、磨粉机、冲剪机、橡胶机械、震动筛、纺织机械、重载运输机 荷变动很大 破碎机（旋转式、颚式等），磨碎机（球磨、棒磨、管磨） ： 电动机（交流起动、三角形起动、直流并励），四缸以上的内燃买文档就送全套 纸 扣扣交流 414951605 - 14 - 机、装有离心式离合器、液力联轴器的动力机。负载起动 机交流起动，直流复励或串励），四缸以下 的内燃机。 反转频繁，工作条件恶劣等场合， 增速比： 数： 表 P =K P= 择带型 根据n 有机械设计基础手册查得，确定选用氨酯高速平皮带。 定带轮基准直径 由机械设计手册查得，取主动轮基准直径1D 60根据 12w 2 1 （ 4 21D i D 0 . 2 5 6 0 1 5 m m 验算带的速度 1 0 1 5 0 0 = = 4 . 1 7