【JC067】T6112卧式镗床系统的设计【3A0】【机械专业毕业设计论文】【优秀】【通过答辩】

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A0-传动系统图.dwg

A0-变速机构.dwg

A2-蜗轮.dwg

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关键词：: t6112 卧式镗床系统设计 a0 机械专业毕业设计论文优秀优良通过答辩

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内容简介：: 班级：机械 08名：周宏伟指导教师：金慧芳开题报告参考提纲 1. 课题研究目的和意义； 2. 文献综述（课题研究现状及分析）； 3. 基本内容、拟解决的主要问题； 4. 技术路线或研究方法； 5. 进度安排； 6. 主要参考文献。一、课题研究目的和意义：镗床类机床的主要工作是用镗刀进行镗孔，所以叫镗床。主要用镗刀对工件已有的预制孔进行镗削的机床。通常，镗刀旋转为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动。它主要用于加工高精度孔或一次定位完成多个孔的精加工，此外还可以从事与孔精加工有关的其他加工面的加工。镗床主要分为卧式镗床、坐标镗床、金刚镗床等。因为卧式镗床除镗孔外，还可钻孔，扩孔，铰孔。尤其适合大型，复杂的箱体类零件的孔加工。一般情况下，零件可以在一次安装中完成大部分甚至全部的加工工序，所以卧式镗床特别适合于加工形状、位置要求严格的孔系和加工尺寸较大、形状复杂且具有孔系的箱体、机架床身等零件。二、文献检索世界上第一台真正的镗床是 1775年由威尔金森发明的。其实，确切地说，威尔金森的镗床是一种能够精密地加工大炮的钻孔机，它是一种空心圆筒形镗杆，两端都安装在轴承上。镗床为瓦特的蒸汽机做出了重要贡献如果说没有蒸汽机的话，当时就不可能出现第一次工业革命的浪潮。国内外发展现状国外数控镗床及卧式加工中心产品大多以普通卧镗为基型，发展成不同水平的产品。如在普通卧镗上配上不同水平的数控系统后成为不同的数控卧镗。在数控卧镗的基础上，再加上刀库和机械手，成为自动换刀型的产品。最终都将会演变成不同布局和不同精度水平的卧式加工中心产品。在国外已普及用柱、滑座等进行优化设计。这样不仅可以大量节约原材料，同时还可缩短设计周期，提高机床的动态特性。更为突出的是，在机床设计中普遍采用模块化设计方法，可较快地开发新品种，满足不同用户的需求。国内最大的交大昆机科技股份有限公司开发出的补了我国在台式数控卧式铣镗床上的空白，各项技术性能指标达到国内镗轴直径 110一步缩短了与国外同类产品的差距。我国机床工业已经取得了巨大的成就，但与世界先进水平相比，还有较大的差距，因而我们必须奋发图强、努力工作，学习和引进国外的先进科学技术，以便早日赶上世界先进水平。三、基本内容、拟解决的主要问题：根据任务书给定的基本技术参数，确定根据总体技术方案进行主传动系统的设计，轴的设计及其校核，齿轮的设计，主轴轴承的设计与校核，键的设计与校核，以及对驱动系统进行选择设计，完成结构图、部件图和零件图的详细设计。解决的主要问题包括：仔细分析了卧式镗床的组成结构及传动系统图，主要针对主轴箱进行了全面细致的研究设计，针对主轴进行了改进，使卧式镗床的应用更为广泛，功能更多，加工的零件精度更高。四、研究思路和方法参阅相关产品的技术资料，如木片工作手册等，设计出若干种实现设计任务的技术方案。分析和比较各方案的优缺点，综合考虑性能和经济性，从中优选确定本课题的总体技术方案。完成各功能部件的结构设计和零部件选型，如机构方案设计、驱动电机选型。进行对主轴箱各组成部件的结构尺寸的计算、强度校核、验算过程、驱动系统的选择等。完成总装配图、部件图、零件图设计和说明书的撰写。五、设计进度安排 1、 2月 27日 3月 27日调研及收集相关资料； 2、 3月 28日 4月 12日方案设计、审查和确定，撰写开题报告； 3、 4月 13日 5月 20日绘制图纸和撰写设计说明书； 4、 5月 21日 5月 27日统一打印 5、 5月 28日 6月 9 日提交图纸，说明书，图审及修改； 6、 6月 10日 6月 15日毕业答辩。六、查阅的主要文献 1 贾亚洲 . 金属切削机床概论 . M 吉林大学 : 机械工业出版社， 2 吴宗泽机械设计 (课程设计 )手册 .M第二版高等教育出版社， 2007 3王晶高等教育出版社， 4戴泽墩北京理工大学出版社， 5张英杰高等教育出版社， 6 刘品机械精度设计与检测基础 . M 第四版哈尔滨工业大学出版社， 2006 7 刘涛变速器壳体加工组合机床设计 J高等教育出版社 . 2005 8 王三民 . 机械原理与设计课程设计 M. 北京：机械工业出版社， 9 , , , et . of 2004 毕业设计任务书学生姓名周宏伟院系机电工程学院专业、班级机械设计制造及其自动化 08 指导教师姓名金慧芳职称副教授从事专业机械工程是否外聘是否题目名称式镗床系统的设计一、设计目的、意义目前在全面了解镗床的结构，工作原理，控制方法的基础上，设计式镗床传动系统及其执行机构。根据卧式镗床的工作原理，即电动机作为工作机构的动力源，结合机床的四个方向的运动，即主轴的上移和下移，工作台的横向和纵向移动，进而完成对工件的全面加工。确定了卧式镗床的结构与技术参数，给出了卧式镗床的总体结构设计方案。根据卧式镗床的设计方案，详细叙述了床执行机构设计，传动系统的设计：电动机规格的选取、主轴设计、主轴变速机构设计、床身与工作台结构设计。二、设计内容、技术要求（研究方法） 1、设计内容根据任务书给定的基本技术参数，确定式镗床系统设计的总体技术方案。根据总体技术方案进行主传动系统的设计，轴的设计及其校核，齿轮的设计，主轴轴承的设计与校核，键的设计与校核，以及对驱动系统进行选择设计，完成结构图、部件图和零件图的详细设计。 2、设计要求完成各功能部件的结构设计和零部件选型，如机构方案设计、驱动电机选型。进行对主轴箱各组成部件的结构尺寸的计算、强度校核、验算过程、驱动系统的选择等。三、设计完成后应提交的成果一、计算说明部分说明书字数在字以上（设计说明书一式一份）二、图纸部分配图纸两张；件图图纸一张；件图图纸一张。四、设计进度安排 1、 2 月 27 日 3 月 27 日调研及收集相关资料； 2、 3 月 28 日 4 月 12 日方案设计、审查和确定，撰写开题报告； 3、 4 月 13 日 5 月 20 日绘制图纸和撰写设计说明书； 4、 5 月 21 日 5 月 27 日统一打印 5、 5 月 28 日 6 月 9 日提交图纸，说明书，图审及修改； 6、 6 月 10 日 6 月 15 日毕业答辩。五、主要参考资料 1 贾亚洲 . 金属切削机床概论 . M 吉林大学 : 机械工业出版社， 2 吴宗泽机械设计 (课程设计 )手册 .M第二版高等教育出版社， 2007 3王晶高等教育出版社， 4戴泽墩北京理工大学出版社， 5张英杰理与应用 6 刘品机械精度设计与检测基础 . M 第四版哈尔滨工业大学出版社， 2006 7 刘涛变速器壳体加工组合机床设计 J高等教育出版社 . 2005 8 王三民 . 机械原理与设计课程设计 M. 北京：机械工业出版社， 9 , , , et . of 2004 六、备注提交光盘一张（内容包括设计图纸、说明书、过程管理材料）。指导教师签字：年月日系主任签字：年月日毕业设计开题报告设计题目 : 式镗床系统的设计院系名称 : 机电工程学院专业班级 : 机械 08 学生姓名 : 周宏伟导师姓名 : 金慧芳开题时间 : 导委员会审查意见：签字：年月日一、课题研究目的和意义：根据所学专业的需要，为了使所学知识得以运用，选择卧式镗床为我的毕业设计题目。镗床类机床的主要工作是用镗刀进行镗孔，所以叫镗床。主要用镗刀对工件已有的预制孔进行镗削的机床。通常，镗刀旋转为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动。镗床主要分为卧式镗床、坐标镗床、金刚镗床等。因为卧式镗床除镗孔外，还可钻孔，扩孔，铰孔。尤其适合大型，复杂的箱体类零件的孔加工。一般情况下，零件可以在一次安装中完成大部分甚至全部的加工工序，所以卧式镗床特别适合于加工形状、位置要求严格的孔系和加工尺寸较大、形状复杂且具有孔系的箱体、机架床身等零件。因此，卧式镗床也是我国重点开发设计的主要机床产品之一。式镗床就是在这种背景下应运而生的。由于式镗床在性能与结构上的诸多优点，它的应用领域越来越宽广，已形成了比较成熟的设计制造技术。卧式镗床主要由工作台，主轴箱，前立柱，后立柱，下滑座，上滑座和床身等部件组成。主要可以完成下列工作运动： 1、镗杆的旋转运动； 2、镗杆的轴向进给运动 3、主轴箱垂直进给运动 4、工作台纵向进给运动 5、工作台横向进给运动 6、辅助运动：主轴箱，工作台，在进给方向上的快速调位运动；通过运用自己所学知识及大量的实际考察和查阅资料，对卧式镗床的传动系统、主轴箱及主轴变速机构进行设计。最终实现卧式镗床的各种加工。二文献检索最早的镗床设计者达芬奇镗床被称为 “机械之母 ”。说起镗床，还先得说说达芬奇。这位传奇式的人物，可能就是最早用于金属加工的镗床的设计者。他设计的镗床是以水力或脚踏板作为动力，镗削的工具紧贴着工件旋转，工件则固定在用起重机带动的移动台上。 1540 年，另一位画家画了一幅火工术的画，也有同样的镗床图，那时的镗床专门用来对中空铸件进行精加工。为大炮炮筒加工而诞生的第一台镗床（威尔金森， 1775 年）到了 17 世纪，由于军事上的需要，大炮制造业的发展十分迅速，如何制造出大炮的炮筒成了人们亟需解决的一大难题。世界上第一台真正的镗床是 1775 年由威尔金森发明的。其实，确切地说，威尔金森的镗床是一种能够精密地加工大炮的钻孔机，它是一种空心圆筒形镗杆，两端都安装在轴承上。 1728 年，威尔金森出生在美国，在他 20 岁时，迁到斯塔福德郡，建造了比尔斯顿的第一座炼铁炉。因此，人称威尔金森为 “斯塔福德郡的铁匠大师 ”。 1775年， 47 岁的威尔金森在他父亲的工厂里经过不断努力，终于制造出了这种能以罕见的精度钻大炮炮筒的新机器。有意思的是， 1808 年威尔金森去世以后，他就葬在自己设计的铸铁棺内。镗床为瓦特的蒸汽机做出了重要贡献如果说没有蒸汽机的话，当时就不可能出现第一次工业革命的浪潮。而蒸汽机自身的发展和应用，除了必要的社会机遇之外，技术上的一些前提条件也是不可忽视的，因为制造蒸汽机的零部件，远不像木匠削木头那么容易，要把金属制成一些特殊形状，而且加工的精度要求又高，没有相应的技术设备是做不到的。比如说，制造蒸汽机的汽缸和活塞，活塞制造过程中所要求的外径的精度，可以从外面边量尺寸边进行切削，但要满足汽缸内径的精度要求，采用一般加工方法就不容易做到了。斯密顿是十八世纪最优秀的机械技师。斯密顿设计的水车、风车设备达 43件之多。在制作蒸汽机时，斯密顿最感棘手的是加工汽缸。要想将一个大型的汽缸内圆加工成圆形，是相当困难的。为此，斯密顿在卡伦铁工厂制作了一台切削汽缸内圆用的特殊机床。用水车作动力驱动的这种镗床，在其长轴的前端安装上刀具，这种刀具可以在汽缸内转动，以此就可以加工其内圆。由于刀具安装在长轴的前端，就会出现轴的挠度等问题，所以，要想加工出真正圆形的汽缸是十分困难的。为此，斯密顿不得不多次改变汽缸的位置进行加工。对于这个难题，威尔金森于 1774 年发明的镗床起了很大的作用。这种镗床利用水轮使材料圆筒旋转，并使其对准中心固定的刀具推进，由于刀具与材料之间有相对运动，材料就被镗出精确度很高的圆柱形孔洞。当时、用镗床做出直径为 72 英寸的汽缸，误差不超过六便士硬币的厚度。用现代技术衡量，这是个很大的误差，但在当时的条件下，能达到这个水平，已经是很不简单了。但是，威尔金森的这项发明没有申请专利保护，人们纷纷仿造它，安装它。1802 年，瓦特也在书中谈到了威尔金森的这项发明，并在他的索霍铁工厂里进行仿制。以后，瓦特在制造蒸汽机的汽缸和活塞时，也应用了威尔金森这架神奇的机器。原来，对活塞来说，可以在外面一边量着尺寸，一边进行切削，但对汽缸就不那么简单了，非用镗床不可。当时，瓦特就是利用水轮使金属圆筒旋转，让中心固定的刀具向前推进，用以切削圆筒内部，结果，直径 75 英寸的汽缸，误差还不到一个硬币的厚度，这在当对是很先进的了。作台升降式镗床诞生（赫顿， 1885 年）在以后的几十年间，人们对威尔金森的镗床作了许多改进。 1885 年，英国的赫顿制造了工作台升降式镗床，这已成为了现代镗床的雏型。 2、国外镗床行业发展的现状镗削加工是一种比较传统的加工方法。目前，在 21 世纪初期，美、德、日等各国镗床的发展历史，大致可分为以下三个阶段： (1)二十世纪初期，即镗床的诞生阶段。 (2)到二次大战前，这是镗床行业从诞生到形成较完整体系的阶段。 (3)从二次大战到现在，是镗床的质量、性能、水平大发展的阶段。目前，随着电子技术、计算机、自动化、控制测量技术和材料工业的发展，国外镗床的控制技术、镗削工艺、结构设计及外围设备均有了新的发展，达到了与 70 年代明显不同的新高度。其主要发展现状和趋势归纳如下： (1)镗床数控技术得到迅速发展。 (2)卧式镗床设计结构和工艺的发展。 (3)向柔性化、无人化、超精密化的开拓性研究。国外数控镗床及卧式加工中心产品大多以普通卧镗为基型，发展成不同水平的产品。如在普通卧镗上配上不同水平的数控系统后成为不同的数控卧镗。在数控卧镗的基础上，再加上刀库和机械手，成为自动换刀型的产品。最终都将会演变成不同布局和不同精度水平的卧式加工中心产品。在国外已普及用机床的基础大件如床身、立柱、滑座等进行优化设计。这样不仅可以大量节约原材料，同时还可缩短设计周期，提高机床的动态特性。更为突出的是，在机床设计中普遍采用模块化设计方法，可较快地开发新品种，满足不同用户的需求。当新技术、新结构、新材料在机床上大量应用时，使机床技术水平有明显的高，促使加工零件高精度化，高效化和高速化。 3、我国镗床行业发展的现状经过将近半个世纪的发展，我国镗床行业已经发展成一个具有相当规模、门类齐全、有一定技术水平以及生产能力的金属切削机床行业。目前，国内最大的控落地铣镗床在齐齐哈尔第二机床公司设计制造完成。这次最大的铣镗床是为武汉船用机械厂生产的。是目前同类产品中规格最大，技术含量最高，具有自主知识产权且结构新颖的重型机床，具有十二轴控制，任意四轴联动功能。以落地铣镗床为主体的高技术含量机电一体化重型金切机床装备，已成为齐二机床公司参与市场竞争，实现企业快速发展的支柱性主导优势产品，市场占有率已达 85%以上，引领国内数控落地铣镗床快速发展。由交大昆机科技股份有限公司开发出的控铣镗床，填补了我国在台式数控卧式铣镗床上的空白，各项技术性能指标达到国内镗轴直径 110格的台式数控卧式铣镗床的领先水平，进一步缩短了与国外同类产品的差距。我国机床工业已经取得了巨大的成就，但与世界先进水平相比，还有较大的差距，因而我们必须奋发图强、努力工作，学习和引进国外的先进科学技术，以便早日赶上世界先进水平。三、基本内容、拟解决的主要问题：计基本内容： 1. 根据任务书给定的基本技术参数，确定式镗床系统设计的总体技术方案。 2. 根据总体技术方案进行主传动系统的设计，轴的设计及其校核，齿轮的设计，主轴轴承的设计与校核，键的设计与校核，以及对驱动系统进行选择设计，完成结构图、部件图和零件图的详细设计。解决的主要问题包括：仔细分析了卧式镗床的组成结构及传动系统图，主要针对主轴箱进行了全面细致的研究设计，针对主轴进行了改进，使卧式镗床的应用更为广泛，功能更多，加工的零件精度更高。四、研究思路和方法（ 1）参阅相关产品的技术资料，如木片工作手册等，设计出若干种实现设计任务的技术方案。分析和比较各方案的优缺点，综合考虑性能和经济性，从中优选确定本课题的总体技术方案。（ 2）完成各功能部件的结构设计和零部件选型，如机构方案设计、驱动电机选型。（ 3）进行对主轴箱各组成部件的结构尺寸的计算、强度校核、验算过程、驱动系统的选择等。（ 4）完成总装配图、部件图、零件图设计和说明书的撰写。五、设计进度安排 1、 2 月 27 日 3 月 27 日调研及收集相关资料； 2、 3 月 28 日 4 月 12 日方案设计、审查和确定，撰写开题报告； 3、 4 月 13 日 5 月 20 日绘制图纸和撰写设计说明书； 4、 5 月 21 日 5 月 27 日统一打印 5、 5 月 28 日 6 月 9 日提交图纸，说明书，图审及修改； 6、 6 月 10 日 6 月 15 日毕业答辩。六、查阅的主要文献 1 贾亚洲 . 金属切削机床概论 . M 吉林大学 : 机械工业出版社， 2 吴宗泽机械设计 (课程设计 )手册 .M第二版高等教育出版社， 2007 3王晶高等教育出版社， 4戴泽墩北京理工大学出版社， 5张英杰理与应用 6 刘品机械精度设计与检测基础 . M 第四版哈尔滨工业大学出版社， 2006 7 刘涛变速器壳体加工组合机床设计 J. 组合机床与自动化加工技术，2005 8 王三民 . 机械原理与设计课程设计 M. 北京：机械工业出版社， 9 , , , et . of 2004 黑龙江工程学院本科生毕业设计 I 摘要在全面了解卧式镗床的结构、工作原理、控制方法的基础上，设计式镗床传动系统及其执行机构。根据卧式镗床的工作原理，即电动机作为工作机构的动力源，结合机床的四个方向的运动，即主轴的上移和下移，工作台的横向和纵向移动，进而完成对工件的全面加工。确定了卧式镗床的结构与技术参数，给出了卧式镗床的总体结构设计方案。根据卧式镗床的设计方案，文中详细叙述了床执行机构设计，传动系统的设计：电动机规格的选取、主轴设计、主轴变速机构设计、床身与工作台结构设计。关键词：卧式镗床；主轴箱；主轴变速机构；电机；工作台黑龙江工程学院本科生毕业设计 n of of 6112 to of in is of is up of of of of is to of of of 龙江工程学院本科生毕业设计 3 目录摘要 . 1 章绪论 . 错误 !未定义书签。题的背景及意义 . 错误 !未定义书签。内外发展和现状 . 错误 !未定义书签。究设想 . 错误 !未定义书签。体设计方案 . 错误 !未定义书签。期结果 . 错误 !未定义书签。第 2 章卧式镗床总体设计方案 . 错误 !未定义书签。式镗床的工作原理 . 错误 !未定义书签。式镗床的总体布局 . 错误 !未定义书签。要技术参数 . 错误 !未定义书签。式镗床 . 错误 !未定义书签。成部件及运动 . 错误 !未定义书签。轴部件机构 . 错误 !未定义书签。具 . 错误 !未定义书签。章小结 . 错误 !未定义书签。第 3 章卧式镗床传动系统设计 . 错误 !未定义书签。传动系统的运动设计 . 错误 !未定义书签。机的选择 . 错误 !未定义书签。理分配传动比一般应注意以下几点： . 错误 !未定义书签。算传动装置的运动和动力参数 . 错误 !未定义书签。的设计及其校核 . 错误 !未定义书签。轴的设计 . 错误 !未定义书签。主电机连接的轴的设计与校核 . 错误 !未定义书签。联齿轮（）上的轴的校核 . 错误 !未定义书签。轮和蜗杆的计算与校核 . 错误 !未定义书签。黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 轮的设计 . 错误 !未定义书签。轮的设计计算方法与材料选择原则 . 错误 !未定义书签。轮的失效形式 . 错误 !未定义书签。轮的结构设计及参数的确定 . 错误 !未定义书签。轴轴承的设计与校核 . 错误 !未定义书签。的设计与校核 . 错误 !未定义书签。章小结 . 错误 !未定义书签。结论 . 错误 !未定义书签。参考文献 . 错误 !未定义书签。致谢 . 错误 !未定义书签。本科学生毕业设计镗床设计系部名称：机电工程学院专业班级：机械设计制造及其自动化机械 08 学生姓名：周宏伟指导教师：金慧芳职称：副教授黑龙江工程学院 s 6112 08龙江工程学院本科生毕业设计 I 摘要在全面了解卧式镗床的结构、工作原理、控制方法的基础上，设计式镗床传动系统及其执行机构。根据卧式镗床的工作原理，即电动机作为工作机构的动力源，结合机床的四个方向的运动，即主轴的上移和下移，工作台的横向和纵向移动，进而完成对工件的全面加工。确定了卧式镗床的结构与技术参数，给出了卧式镗床的总体结构设计方案。根据卧式镗床的设计方案，文中详细叙述了床执行机构设计，传动系统的设计：电动机规格的选取、主轴设计、主轴变速机构设计、床身与工作台结构设计。关键词：卧式镗床；主轴箱；主轴变速机构；电机；工作台黑龙江工程学院本科生毕业设计 n of of 6112 to of in is of is up of of of of is to of of of 龙江工程学院本科生毕业设计目录摘要 . I . 1 章绪论 . 1 题的背景及意义 . 1 内外发展和现状 . 1 究设想 . 3 体设计方案 . 3 期结果 . 3 第 2 章卧式镗床总体设计方案 . 4 式镗床的工作原理 . 4 式镗床的总体布局 . 4 要技术参数 . 5 式镗床 . 6 成部件及运动 . 6 轴部件机构 . 6 具 . 7 章小结 . 8 第 3 章卧式镗床传动系统设计 . 9 传动系统的运动设计 . 9 机的选择 . 9 理分配传动比一般应注意以下几点： . 10 算传动装置的运动和动力参数 . 11 的设计及其校核 . 12 轴的设计 . 12 主电机连接的轴的设计与校核 . 13 联齿轮（）上的轴的校核 . 16 轮和蜗杆的计算与校核 . 19 轮的设计 . 21 黑龙江工程学院本科生毕业设计轮的设计计算方法与材料选择原则 . 21 轮的失效形式 . 22 轮的结构设计及参数的确定 . 22 轴轴承的设计与校核 . 27 的设计与校核 . 29 章小结 . 33 结论 . 34 参考文献 . 35 致谢 . 36 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1 章绪论题的背景及意义根据所学专业的需要，为了使所学知识得以运用，选择卧式镗床为我的毕业设计题目。镗床类机床的主要工作是用镗刀进行镗孔，所以叫镗床。镗床主要分为卧式镗床、坐标镗床、金刚镗床等。因为卧式镗床除镗孔外，还可钻孔，扩孔，铰孔。尤其适合大型，复杂的箱体类零件的孔加工。一般情况下，零件可以在一次安装中完成大部分甚至全部的加工工序，所以卧式镗床特别适合于加工形状、位置要求严格的孔系和加工尺寸较大、形状复杂且具有孔系的箱体、机架床身等零件。因此，卧式镗床也是我国重点开发设计的主要机床产品之一。式镗床就是在这种背景下应运而生的。由于式镗床在性能与结构上的诸多优点，它的应用领域越来越宽广，已形成了比较成熟的设计制造技术。卧式镗床主要由工作台，主轴箱，前立柱，后立柱，下滑座，上滑座和床身等部件组成。主要可以完成下列工作运动： 1、镗杆的旋转运动； 2、平旋盘的旋转主运动； 3、镗杆的轴向进给运动 4、主轴箱垂直进给运动 5、工作台纵向进给运动 6、工作台横向进给运动 7、平旋盘径向刀架进给运动 8、辅助运动：主轴箱，工作台，在进给方向上的快速调位运动；后立柱纵向调位运动，后支架垂直调位运动。通过运用自己所学知识及大量的实际考察和查阅资料，对卧式镗床的传动系统、主轴箱、平旋盘及主轴变速机构进行设计。最终实现卧式镗床的各种加工。内外发展和现状 1、国外镗床行业发展的现状镗削加工是一种比较传统的加工方法。目前，在 21 世纪初期，美、德、日等各国镗床的发展历史，大致可分为以下三个阶段：黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 (1)二十世纪初期，即镗床的诞生阶段。 (2)到二次大战前，这是镗床行业从诞生到形成较完整体系的阶段。 (3)从二次大战到现在，是镗床的质量、性能、水平大发展的阶段。目前，随着电子技术、计算机、自动化、控制测量技术和材料工业的发展，国外镗床的控制技术、镗削工艺、结构设计及外围设备均有了新的发展，达到了与 70年代明显不同的新高度。其主要发展现状和趋势归纳如下： (1)镗床数控技术得到迅速发展。 (2)卧式镗床设计结构和工艺的发展。 (3)向柔性化、无人化、超精密化的开拓性研究。国外数控镗床及卧式加工中心产品大多以普通卧镗为基型，发展成不同水平的产品。如在普通卧镗上配上不同水平的数控系统后成为不同的数控卧镗。在数控卧镗的基础上，再加上刀库和机械手，成为自动换刀型的产品。最终都将会演变成不同布局和不同精度水平的卧式加工中心产品。在国外已普及用机床的基础大件如床身、立柱、滑座等进行优化设计。这样不仅可以大量节约原材料，同时还可缩短设计周期，提高机床的动态特性。更为突出的是，在机床设计中普遍采用模块化设计方法，可较快地开发新品种，满足不同用户的需求。当新技术、新结构、新材料在机床上大量应用时，使机床技术水平有明显的提高，促使加工零件高精度化，高效化和高速化。 2、我国镗床行业发展的现状经过将近半个世纪的发展，我国镗床行业已经发展成一个具有相当规模、门类齐全、有一定技术水平以及生产能力的金属切削机床行业。目前，国内最大的控落地铣镗床在齐齐哈尔第二机床公司设计制造完成。这次最大的铣镗床是为武汉船用机械厂生产的。是目前同类产品中规格最大，技术含量最高，具有自主知识产权且结构新颖的重型机床，具有十二轴控制，任意四轴联动功能。以落地铣镗床为主体的高技术含量机电一体化重型金切机床装备，已成为齐二机床公司参与市场竞争，实现企业快速发展的支柱性主导优势产品，市场占有率已达 85%以上，引领国内数控落地铣镗床快速发展。由交大昆机科技股份有限公司开发出的控铣镗床，填补了我国在台式数控卧式铣镗床上的空白，各项技术性能指标达到国内镗轴直径 110格的台式数控卧式铣镗床的领先水平，进一步缩短了与国外同类产品的差距。我国机床工业已经取得了巨大的成就，但与世界先进水平相比，还有较大的差黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 距，因而我们必须奋发图强、努力工作，学习和引进国外的先进科学技术，以便早日赶上世界先进水平。究设想本文仔细分析了卧式镗床的组成结构及传动系统图，主要针对主轴箱进行了全面细致的研究设计，针对主轴，平旋盘进行了改进，使卧式镗床的应用更为广泛，功能更多，加工的零件精度更高。体设计方案本机床主运动采用二个三联滑移齿轮和一个双联滑移齿轮实现变速，电机运动传至空心主轴，由齿轮副传动主轴得到 18 级低档转速，当其中一个齿轮移时，又由另一组齿轮副传动主轴得到 6 级高档转速，因此共有 24 级转速，若轴的滑移齿轮平旋盘主轴上轮啮合，运动被传到平旋盘上，使平旋盘获得 18 级转速。期设想能够顺利完成设计，实现对卧式镗床主轴和变速机构的创新与改进。黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 第 2 章卧式镗床总体设计方案式镗床的工作原理卧式镗床主要由工作台，主轴箱，前立柱，后立柱，下滑座，上滑座和床身等部件组成。主轴箱可沿前立柱的导轨上下移动。在主轴箱中，装有主轴部件、主运动和进给运动变速机构以及操纵机构。根据加工情况不同，刀具可以装在镗杆上或平旋盘上。加工时，镗杆旋转完成主运动，并可沿轴向移动完成进给运动；平旋盘只能做旋转主运动。装在后立柱上的后支架用于支撑悬伸长度较大的镗杆的悬伸端，以增加刚性。后支架可沿后立柱上的导轨与主轴箱同步升降，以保持镗杆不同长度的需要。工件安装在工作台上，可与工作台一起随下滑座或上滑座作纵向或横向移动。工作台还可绕上滑座的圆导轨在水平平面内转位，以便加工互相成一定角度的平面或孔。当刀具装在平旋盘的径向刀架上时，径向刀架可带着刀具作径向进给，以车削端面。综上所述，卧镗具有下列工作运动： 1. 镗杆的旋转运动。 2. 平旋盘的旋转主运动 3. 镗杆的轴向进给运动 4. 主轴箱垂直进给运动 5. 工作台纵向进给运动 6. 工作台横向进给运动 7. 平旋盘径向刀架进给运动 8. 辅助运动：主轴箱，工作台，在进给方向上的快速调位运动；后立柱纵向调位运动，后支架垂直调位运动。式镗床的总体布局 1、本镗床按照以下要求进行总体布局 : （ 1）保证工艺方法所要求的工件和刀具的相对位置和相对运动；（ 2）保证机床具有与所要求的加工精度相适应的刚度和抗震性；（ 3）便于观察加工过程；便于操作、调整和修理机床；便于输送、装卸工件和排除切削，并保证工件安全；（ 4）经济性好，如节省材料，减少占地面积。 2、式镗床的传动形式黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 本镗床采用机械传动。机械传动的优点是：实现回转运动的结构简单；机械故障一般容易发现。另外，机械传动的传动比较为准确，实现定比传动较方便。要技术参数机床的主要技术参数包括主参数和基本参数。基本参数包括尺寸参数、运动参数、动力参数。主参数，或称主要规格，表示机床的加工范围。机床的尺寸参数是指机床的主要结构尺寸。主要技术参数如下：主轴直径 125轴最大许用扭转力矩 3432 主轴承受最大轴向进给抗力 29420 N 平旋盘最大许用扭转力矩 4987 N. m 主轴内锥孔公制 80 主轴最大行程 1000 旋盘径向刀架最大行程 300 轴中心线距工作台距离 01400 主轴转速范围（ 24 级） 4800r/ 平旋盘转速范围（ 18 级） 25r/轴每转时进给量范围 4200mm/ 平旋盘每转时进给量范围 0mm/ 工作台尺寸 1400 1600作台最大行程纵向 1600向 1400作台机动回转速度 1r/工作承受最大重量 5000 工作台快速移动速度 2m/ 机床重量约 23 吨机床外形尺寸 7225 3350 3355电机：功率 13 速 970 r/速移动电机：黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 功率 4速 960r/立柱快速电机功率速 960r/泵电机 : 功率速 1380r/学测量读数精度床总量 5000床外型尺寸（长宽高） 222523002580 式镗床成部件及运动卧式镗床的外形由下滑座、上滑座、和工作台组成的工作台部件装在床身导轨上。上滑座可沿下滑座的导轨作横向移动，下滑座又可沿床身导轨作纵向移动，从而组成水平面内 X,Y 两个坐标方向的进给和定位移动系统。工作台还可在上滑座的环形导轨上绕垂直轴线转位，使工件能在水平面内调整至一定角度，以便在一次安装中对相互平行或成一定角度的孔或平面进行加工。主轴轴线为水平方向布置，主轴箱可沿前立柱上的导轨在垂直方向上下移动，以实现垂直进给运动或使主轴轴线处在了保证孔与孔以及孔与基准面的距离精度，机床上具有坐标测量装置，以实现主轴箱和工作台的准确定位。主轴箱内装有主运动和进给运动的变速传动机构及操纵机构等。根据加工情况不同，刀具可以装在镗轴前端的锥孔中，或装在平旋盘的径向刀具溜板上。加工时，镗轴旋转完成主运动，并可沿其轴线移动作轴向进给运动；平旋盘只能作旋转主运动，装在平旋盘导轨上的径向刀具溜板，除了随平旋盘一起旋转外，还可沿导轨移动作径向进给运动。装在后立柱垂直导轨上可上下移动的后支架，用以支承长刀杆（镗杆）的悬伸端，以增加其刚性。后立柱可沿床身导轨调整纵向位置，以适应支承不同长度的刀杆。轴部件机构卧式镗床主轴部件的结构形式较多。本床为三层主轴带固定式平旋盘的主轴部件，它由层层套装的镗轴、空心主轴和平旋盘主轴组成。镗轴和平旋盘主轴用来安装刀具并带动其旋转，两者可单独转动。空心主轴用作镗轴的支撑和导向，并传动黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 其旋转。平旋盘主轴由装在主轴箱体左壁和中间壁孔内的两个精密圆锥滚子轴承支承，轴承间隙可用螺母调整。空心主轴同样用两个圆锥滚子轴承支承，其前轴承装在平旋盘主轴前端的孔中，后轴承装在主轴箱体右壁的孔中，轴承间隙用螺母调整。在空心主轴的内孔中，装有三个淬硬的精密衬套，用以支承镗轴。镗轴用 38有很高的表面硬度（ 10001200它和衬套的配合间隙很小（约右），而前后衬套间的距离较大，因而可长期地保持较高的导向精度，并使主轴部件有较高的刚度。镗轴的前端有精密的莫氏锥孔，供安装刀具和刀杆用。它由齿轮经空心主轴和两个导键传动旋转。导键固定在空心主轴上，其突出部分嵌在镗轴的两条长键槽内，使镗轴既能由空心主轴带动旋转，又可在衬套中沿轴向移动。镗轴的后端通过推力球轴承和圆锥滚子轴承与支承座连接。支承座装在后尾筒的水平导轨上，可由丝杠经螺母传动移动，带动镗轴作轴向进给运动。镗轴不做进给时，利用支承座中的推力球轴承和圆锥滚子轴承使镗轴实现轴向定位。其中圆锥滚子轴承还可以作为镗轴的附加径向支承，以免镗轴后部的悬伸端下垂。平旋盘主轴的前端，用螺钉和定位销固定地安装着平旋盘，它由齿轮传动旋转。平旋盘的端面上铣有四条径向 T 型槽，供紧固刀架或刀盘之用；在它的燕尾导轨上，装有径向刀具溜板。刀具溜板的左侧面上铣有两条供紧固刀架用 T 型槽，有侧面的矩形槽中固定着齿条，由与其啮合的齿轮传动，使刀具溜板作径向进给运动。燕尾导轨的间隙可用镶条进行调整。当加工过程中刀具溜板不需作径向进给时，可拧紧螺塞，通过小丁将其锁紧在平旋盘上。平旋盘上装有刀具溜板的进给机构。运动由齿轮 2 传入，然后经齿轮 18、蜗杆、蜗轮、齿轮 25、和齿条传动刀具溜板移动。上述这些齿轮、蜗杆、蜗轮等，在工作过程中一面随平旋盘一起绕它的轴线旋转面绕其自身的轴线旋转轮 2 空套在平旋盘的轮毂上，由伸出在主轴箱体外面的齿轮 17 传动旋转。当齿轮 2 的转速、转向与平旋盘相同时，由于齿轮 18 与 2 之间无相对运动，齿轮 18、蜗杆 19 和蜗轮 26 等不能产生自传运动，因而刀具溜板不作进给运动。当齿轮 2 的转速与平旋盘不相等时，则齿轮 18 将沿着齿轮 2 滚动，产生自传运动。于是蜗杆 19、蜗轮 26、和齿轮 25 等也都被带动作自传运动，从而传动刀具溜板进给。具在机床上加工工件，要求将工件迅速准确的安装在机床上并保证工件与刀具之间有一个准确可靠的加工位置，这就需要用一种工艺装置来实现，这种用来使工件定位和夹紧的工艺装备，简称夹具。黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 夹紧装置是使工件在外力作用下仍能保持其正确位置的装置。机床夹具采用机械、液动、气动夹紧装置等。为了使工件在加工过程中不产生位移和振动，必须将工件紧固的夹住，并具有足够的夹压刚度。夹压点的布置应使夹压合力落在定位平面之内，接近定位平面的中心。主切削力方向与夹紧方向一致，卡具的作用：（ 1）保证加工精度。（ 2）扩大机床使用范围。（ 3）减少辅助时间，提高生产效率。（ 4）减轻操作者劳动强度，有利于安全生产。章小结本章就卧式镗床做了大致的概括性的介绍，并介绍了重要的机构的传动原理。列出了本机床的各个主要部分的参数并说明了卡具的一些问题。黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 第 3 章卧式镗床传动系统设计卧式镗床的主运动有：镗轴和平旋盘的旋转运动；进给运动有：镗轴的轴向运动，平旋盘刀具溜板的径向进给运动，主轴箱的垂直进给运动，工作台的纵向和横向进给运动 ;辅助运动有：工作台的转位，后立柱纵向调位，后支架的垂直方向调位，以及主轴箱沿垂直方向和工作台沿纵向、横向的快速调位运动。传动系统的运动设计设计主传动系统时，一般应满足下列要求： 1) 机床的主轴需有足够的转速范围和转速级数（对于主传动系统为直线运动的机床，则为直线速度的变速范围和变速级数），以便满足实际使用的要求。 2) 主电动机和全部机构需能传递足够的功率和扭矩，并具有较高的传动功率。 3) 执行件（如主轴组件）需有足够的强度、刚度，具有较大的抗热衰减性能及较大的摩擦系数和耐磨寿命。 4) 操作要轻便灵活、迅速、安全可靠，并便于调整和维修。 5) 结构简单、润滑与密封良好，便于加工和装配，成本低。机的选择根据动力源的不同，常用原动机可以分为四大类，即电动机，工业发展各有不同，工业发展各有区别，但共同的是，都在大力加强科研。目前世界镗床的科研针对三大方向、 6 大课题。三大方向是：（ 1）发展高精度、高效率镗床；（ 2）保护环境，发展省能、绿色的环保镗床；（ 3）为发展高精度机器、装置，加速研究超精密加工技术，发展纳米镗床。结合当前现代化床技术发展需求，其共同的科研6 大课题为：（ 1）先进高速主轴；（ 2）直线电机驱动；（ 3）复合加工技术、进一步提高效率；（ 4）适应各种环境的保护，发展绿色镗床；（ 5）超精密加工技术；（ 6）发展各种新型并联机构镗床。下一代新机床的发展动向将是：（ 1）在上述三个方向、六大课题完善的基础上，进一步开发出各色新工艺、新结构的机床；（ 2）今后机床结合的智能化，网络化将成为主流；（ 3）不断向纳米技术进军；（ 4）在单机技术基础上，进而向制造系统推进。内燃机，液压马达和气压马达等，在选择原动机的类型时，主要应该从以下三个方面进行考虑：黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 （ 1）执行构件的载荷特性，运动特性，机械的结构布局，工作环境，环保要求等；（ 2）原动机的机械特性，适应的工作环境，输出参数可控性，能源供应情等；（ 3）机械的经济性，效率，重量，尺寸等。由于电力供应的普遍性，且电动机具有结构简单，价格便宜，效率高，控制使用方便等优点，目前，大部分固定机械均优先选用电动机作为原动机。电动机是一种标准系列产品，使用时只需合理选择其类型和参数即可。电动机的类型有交流电动机，直流电动机，步进电动机和伺服电动机等。直流电动机和伺服电动机造价高，多用于一些有特殊需求的场合；步进电动机常用于数控设备中。由于交流异步电动机结构简单，成本低，工作稳定可靠，容易维护，且交流电源易于获得，故是机械设备最常用的原动机。电动机容量用额定功率表示，对于标准电动机，要求其额定功率等于或大于工作机所需的电动机功率。根据此原则选择电动机的容量。同步转速低的电动机，磁极数多，其外廓尺寸及重量大，价格高；而同步转速高的电动机，磁极数少，尺寸和重量小，价格低。因此，确定电动机转速时，应该从电动机和传动装置的总费用，机械传动系统的复杂程度及其机械效率等综合考虑。当执行构件的转速较高时，选用高速电动机能缩短运动链，简化传动环节，提高传动效率。但如果执行构件的速度低，则选用高速电动机时会使减速装置增大，机械传动部分的成本会大幅度增加，且机器的机械效率也会降低很多。因此，电动机的转速的选择，必须从整机的设计要求出发。根据选定的电动机类型，结构，功率和转速，从标准中查出电动机型号后，应该将其型号，额定功率，满载转速，电动机中心高，轴身尺寸，键槽尺寸记录下备用。根据以上叙述原则和条件，对整个设计的动力部件进行设计。该机床是一般的金属切削机床，无特殊的性能要求，采用 Y 系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电机具有高效低能耗起动转矩大、噪音低、振动小、运行安全可靠的特点。工作条件：环境温度不超过 +40C;相对湿度不超过 95%；海拔不超过 1000m；额定电压 380V，频率 50根据卧式镗床加工的技术要求，选定 13电机：3 转速 70r/ 理分配传动比合理分配传动比一般应注意以下几点：（ 1）各级传动机构的传动比应尽量在推荐范围内选取。黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 （ 2）应使传动装置结构尺寸较小、重量较轻。（ 3）应使各传动件尺寸协调，结构匀称合理，避免干涉碰撞。（ 4）各传动副的传动比应尽可能不超过极限传动比（ 5）各中间传动轴应有适当转速。（ 6）为了便于设计使用，传动比最好取标准公比的整数次幂。算传动装置的运动和动力参数设计计算传动件时，需要知道各轴的转速、转矩或功率，因此应将工作机上的转速、转矩或功率推算到各轴上。传动装置从电动机到工作机有六轴，依次为、、轴，已知：功率 3 转速 70r/ 2n = 10126970 =n= 22129.2 r/n =3350.7 r/n=4492.3 r/n=5527.9 r/1p = 0113p = 121 p =4)=p=232 p=5)=p =343 p=5)=p=454 p=3)=p=565 p=6)=黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 55055097013=T = 010 1281 8) 4 412112 23223 9 1)34334 56556 的设计及其校核轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。拟定轴上零件的装配方案。拟定轴上零件的装配方案是进行轴的结构设计的前提，它决定着轴的基本形式。所谓装配方案，就是预定出轴上各零件的装配方向，顺序和相互关系。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。零件的轴向定位：轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、轴端挡圈和圆螺母等来保证的。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。因此，轴肩位多用于轴向力较大的场合。定位轴肩的高度 h 一般取为 h=（ d, d 为与零件相配处的轴的直径，单位为动轴承的定位轴肩高度必须低于轴承内圈端面的高度，以便拆卸轴承。非定位轴肩是为了加工和装配方便而设置的，其高度一般取为 1 2 轴的设计 1、轴的计算准则轴的计算准则是满足轴的强度或刚度要求，必要时还应校核轴的振动稳定性。轴的扭转强度条件为： 5 0 0 0 03 （黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 式中： r 扭转切应力单位为 T 轴所受的扭矩，单位为 N 轴的抗扭截面系数，单位为 n 轴的转速，单位为 r/ P 轴传递的功率，单位为 d 计算截面处轴的直径，单位为 T 许用扭转切应力，单位为由上式可得轴的直径 d 3 3339 5 5 0 0 0 9 5 5 0 0 0 00 . 2 0 . 2 n n （式中， A= 3 , 341 ， 1, 即空心轴的内径外径 d 之比，通常取 = （ 1）选择轴的材料，确定许用应力镗轴用 38经氮化处理制成。具有很高的表面硬度（ 10001200 29， b=1000s=850 95 85 （ 2）初步估算轴的最小直径由文献 1查得，取 A=98106 由公式（ 33 41 代入数据： n=P=得 d虑轴上同一截面有两个键槽需将轴颈加大 7%， d=d （ 1+7） =73.8 机床主轴部件由主轴和轴套等组成。轴套采用三支撑，前支承由轴承产品目录中初步选取双列向心短圆柱滚子轴承，相应的轴套直径为 d =190，中间和后支承为单列圆锥滚子轴承 32032，相应的轴套直径为 d =160，又考虑主轴上开有两个长键槽，用一对键将轴套和主轴相连接，故主轴轴颈 d =125 主电机连接的轴的设计与校核 1、与主电机连接的轴的设计黑龙江工程学院本科生毕业设计 14 5 3 5 1 45 1 45 3 520?50图主电机连接的轴 1）选择轴的材料，确定许用应力因传递的功率属中小功率，对材料无特殊要求，故选用 45 钢并经调质处理。由文献查得强度极限 37 ，许用弯曲应力 =60 2）初步估算轴的最小直径由文献 1查得，取 A=107118 由公式（ 33 41 代入数据： n=970r/P=得 d 1）初步选择滚动轴承因左端轴端的轴承受径向力的作用，故选用深沟球轴承。由轴承

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