【JX456】立式铣床升降工作台的设计[RW+FY]【2A0】
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【JX456】立式铣床升降工作台的设计[RW+FY]【2A0】,jx456,立式,铣床,升降,工作台,设计,rw,fy,a0
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湘 潭 大 学 兴 湘 学 院 毕业论文（设计）任务书 论文（设计）题目： 立式铣床升降工作台设计 姓名 李少哲 学号： 2008963227 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 冯 建 军 系主任： 周 友 行 一、主要内容 及基本要求 : 1. 本论文题目为立式铣床升降工作台设计设计主要针对立式铣床升降工作台部分。 其工作具体内容包括：查询收集相关资料，做准备工作； 双层升降丝杠的设计， 手动换向手柄设计， 燕尾槽导轨的设计， 直齿轮设计， 锥齿轮设计， 直齿 升降工作台总体设计。 最后就是将上述设计结果写成设计说明书并绘出图。 二、重点研究的问题 其工作内容具体为： 双层升降丝杠的设计， 手动换向手柄设计， 燕尾槽导轨的设计， 直齿轮设计， 锥齿轮设计， 直齿 锁紧机构的设计。 该部分所具有的特点 :双层丝杠的设计是考虑到升降行程的原因，可以将升降的距离增大 ，手动换向手柄的设计中， 其包括了垂直方向的移动和横向的移动 ， 用一个手柄操作，可以形成互锁，避免两个方向的移动干涉，起到安全的效果。导轨的组合形式有多种，采用燕尾槽 导轨其特点是 多向受力 ， 一般多有带塞铁 ， 可调间隙 。齿轮的设计主要是考虑到齿轮的传动特点，其具有效率高，结构紧凑，工作可靠，传动比稳定，设计目的是保证齿轮的寿命，设计准则是齿根弯曲疲劳强度及齿面接触疲劳强度。并且考虑到机床的载荷情况，对齿轮的材料进行选择，设计齿轮的尺寸，考虑其热处理方式等。锥齿轮的设计同样考虑齿轮设计的方面。设计直齿 要考虑工作的需要，并且此零件的设计也使得安装简易，所要考虑的问题是如何设计其结构尺寸，以使得零件的加工简易，强度可靠，生产成本在经济允许范围内。锁紧机构的设计是应 机床加工精度的要求而出现的，为了使机床在垂直方向能够有足够的加工精度，故需要在此方向对工作台进行锁紧固定，锁紧机构设计要求结构简单，操作容易。 三、进度安排 序号 各阶段完成的内容 完成时间 1 收集论文资料，填写课题申报表 三月初 2 撰写开题报告 三月中旬 3 方案设计，论证 三月底 4 总体设计，机械设计计算 四月初 5 绘制主要零件图和装配图纸 四月中 6 撰写说明书翻译资料 五月初 7 参加答辩 五月底 四、应收集的资料及主要参考文献： 3濮良贵，纪名刚 M十章，第十二章，第十五章 . 5周良德，朱泗芳 M湖南科学技术出版社 、 10、 11、 12 章 . 6吴宗泽，罗圣国 M高等教育出版社 、五、九章 . 7周增文 M第 4 章 . 1孙恒，陈作模，葛文杰 M高等教育出版社， 、 10、11 章 . 2姜继海 M哈尔滨工业大学出版社， 2007. 4成大先 M 篇，第三卷第 11篇、第 14 篇 11牛锡传、王文生编轴的设计北京：机械工业出版社 8铣工工艺学（初级本）北京：科学普及出版社 10赵家齐机械制造工艺学课程设计指导书（第二版）北京：机械工业出版社， 附录一：英文文献翻译 非圆齿轮与机械压力机运动学优化 1997 年 1 月 8 日研制 摘要：使用金属成形方法来加工生产零件的质量很大取决于压力杆。在机械压力传动时，有一种依赖于驱动旋转角度速度比的非圆齿轮，提供了一种获得这么动作时间的新途径，我们致力于为不同的优化金属成型运作的制造。本文阐述了由汉诺威的大学研究所建成的金属成形和金属成形加工机床的使用原型原则，它就是目前运动学以及在原型产生的力和力矩。此外，本文展示了如何使用拉深和锻造的一个例子，几乎所有的金属 成形操作可有利用于机械传动机构的非圆齿轮。 关键词：压力，齿轮，运动学。 1. 简介 提高质量的要求在生产工程制造，所有的金属成形以及在锻造，有必要去携手制定生产经济。日益增长的市场定位要求技术和经济条件都得到满足。提高质量、生产力、生产手段的创新解决方案 ,是一种用来维持和扩大的市场地位的关键所在。 所生产的金属部件 ,我们需要分清期间所需的形成过程和处理零件所需的时间。随着我们必须添加一些必要的额外工作，例如冷却或润滑的模具一次成型过程。根据质量和产量两个方面，产生了两个最优化方法。为了满足这两个方 面，我们的任务是设计运动学形成过程中考虑到该进程的要求，也考虑到的是改变部分以及与一个优先线辅助运作所需的时间短周期的时间。 2. 压力机的要求 一个生产周期 ,这相当于一个冲程来回压的过程 ,大致经历了三个阶段 :加载、成型和移除零件。相反 ,在加载和移除零件阶段，我们经常发现送料的薄板 ,尤其是在纯粹的切割时候。为此，压力泵必须要一个确定时间的最小高度。成型周期中杆应该有一个特别速度曲线 ,它将会降到最低。这个转变期之间应尽快来确保短周期时间。 短周期的要求是事件的原因 ,以确保通过高产量低成本的部分。基于这个 原因，关于对大型汽车车身冲压片机和自动 1200/深 24/加冲程数是为了减少设计的周期变化导致增加的压实机械应变率 , 然而，这对成形过程有很明显影响 ,使它必须考虑参数确定过程和被它所影响。 1 在拉深成形过程中 ,当敲打板块时的撞击速度应尽量避免产生了深远影响。一方面 ,速度成形时必须充分润滑。另一方面 ,我们必须要考虑提高产量的相应的压力来增加造成更大的应变速率力 ,这可能导致冲床半径一侧的一部分过渡疲劳而导致断裂。在锻造时，停留时间短的压力是可取的。随着停留时间的压力下降了模具 的表面温度将降低，其结果是热磨损。这是提高抵消了由于机械磨损形成更大的力量，但由于增加的应变率是较低的，因为较低的部分冷却屈服应力补偿。目前，最佳短住压力可以用有限元分析法莱分析。此外 ,避免由于成本降低磨损、短压住时间也是一个重要的技术要求的精密锻造，近净形部分有一个光明的未来。 高质量的要求和高产量将只能通过一个机技术 ,考虑到金属成形过程的考察要求等同于减少工作的目标成本。以前按设计已经不能同时满足这些技术要求和经济的充分程度，或他们是非常昂贵的设计和制造，例如链接驱动压力机。这就需要寻找对泵创新设计的 解决方案，它的设计应主要标准化，模块化，以降低成本。 3非圆齿轮的压力传动 则 使用非圆齿轮传动机械曲柄压力机，它提供了一种新方式的技术和经济需求的压力杆运动。一对非圆齿轮有不变的中心距 , 因此采用了电动马达，或由飞轮、曲柄和驱动机制本身。制服驱动器的速度传送是通过一对非圆齿轮传递给非均匀的偏心轴。如果非圆齿轮的适当设计，从动齿轮的非均匀驱动器会导致泵所需的行程时间行为。调查中心的金属成形和金属成型机床 (诺威的大学已经表明 ,在这个简单的方式所有相关的压力杆的连续运动，可以达到各种成 形过程。 此外从运动学和缩短生产周期，驱动概念导致新的驱动器的优点被以下的良好性能所区分。因为它是一个机械压力机，它具有高可靠性、低维护性和可预期性。对连杆压力机的数量和轴承零件显然是减少。首先，一个基本泵类型可以通过安装不同的齿轮而进一步改变设计，它根据客户的要求而设计。不同环节的驱动器，轴承的安装位置不会随着单一载荷方向的不同运动而改变。因此，上述要求的模块化和标准化是考虑到时间和成本，它降低了设计和冲压生产成本。 型 在金属成型和金属成型工具机（ 1 架的 c 型泵，它已经进行了修整和安装了非圆齿轮副。为达到这种目的，先前的背轮背一个行星齿轮组做取代。这项工作 2 表明了存在的新型传动印刷机是可能的，在最后对标准压力泵的改造在 1 中进行说明。 图表 1 压力机设计是为了所受 1000柱塞力和 200冲压模具缓冲力。 这一对非圆齿轮传动比平均为 1，每个齿轮轮齿有 59，直齿，模数 10 2）齿面宽是 150些齿轮有渐开线轮齿。我假设了非圆曲线设计是以侧面几何设计为基础。因此，一个非圆齿轮的齿形沿齿轮圆周而改变。尽管如此 ,它可以来自知名的梯形齿条 . 然而 提出了一种计算 方法，它精确地把齿顶高和齿根高考虑在内，进行相应的调整。 压力机是为了在单一冲程模式下对零件进行深拉而设计的。最高滑块行程为180程数 32/ 140 毫米的冲压速度几乎保持 71mm/s 不变，它是静点中心线到静点中心线之前的速度。见图 3。这种速度就相当于液压机工作的速度。这个速度影响到曲柄机构，使其与击打具有相同的数目相比较，速度都是 220m/。为了跟一个曲柄压力机具有相同的平均速度击打的数目不得不将减少一半。短周期内的机械改造将导致最后的向上运动。由于压力机是运行在单一的操作模式 ,在设计时对其做相关的处理没有提出特别的要求。 驱动机制的原型与非圆齿轮有另外一个有利的影响及其驱动力矩（图 4）。对于一个曲柄压力机的公称力通常可以降低静点之前把曲柄轴按正常方式旋转 。这对应于公称力作用下相对于击打力的 75%。若要达到 1000准力，该驱动器已提供45 曲柄轴扭矩。 该原型只要求对非圆齿轮传动增加额外的 30矩。他们被传送一个循环，非均匀的曲柄转矩，将导致一个标准力在静点 范围内变化。这相当于 行程。如果非圆齿轮副是在压力机的工作范围，我们总能找到类似的条件。这几乎总是与板料成形及冲压件有关。这样可以设计一些较弱的机器零件，而且节 约成本。 4. 进一步的设计实例 利用二冲程时间行为的设计实例说明了以下几点。假设一系列的零件时通过压力机来加工的。为了达到这一目的，压力杆所需的速度和击打成形速度要求假设成立必须量化。再者，处理零件所需的时间必须确定，而且必须假设在处理时压力杆的最小高度。由此，我们设计动作的顺序，我们用数学含义来描述它。在 ， 3 由该研究所开发使用软件程序。从这个数学描述的冲程运动 ,我们可以计算出所需要的非圆齿轮速度比，从这我们可以得到齿轮的圆周曲线 在第一个例子，在深拉伸冲压速度应该是在静止点前，金 属板材成形保持在至少超过 100的速度应该是约 400m/s。让行程数定为 30/ 450上击打的地方，让处理零件时间和曲柄压力机在 25n 的击打时间相同。图 5 表明了冲程运动情况，这是由一对齿轮的描绘所获得。该齿轮是通过他们的圆周率所描绘。在 25/统的余弦曲线作为比较。除了生产周期时间减少了 20，应把杆速度的影响也大大减少。下静点前 110使用曲柄机构时，冲击速度为 700mm/s，而当使用非圆齿轮时仅仅只有 410mm/s。 第二个例子显示了驱动装置是用于锻造。在图 6 中， 常规锻造曲轴的行程时间是相对于在图片中说明非圆齿轮压力运动学。曲柄压力机的周期时间是 程数是 85/标准力是 20的保压时间为 86 50成形部份时间。非圆齿轮压力机描绘的保压描绘时间 67%减少至 28此，它达到了和锤子一样的幅度。通过增加 的冲程数，周期时间缩短至 46管如此 ,处理时间依旧与常规非圆齿轮曲柄压力机的运动学相同。在这种情况下为了实现这些运动 ,传统的圆弧齿轮可以作为驱动装置，安排偏心。这为齿轮制造降低了成本。 这些例子表明，不同的运动可以通过使用 非圆齿轮驱动装置实现。在同一时间内，这个驱动器的实用潜力用实现理想的运动学变得清晰，而且生产周期时间减少。例如，通过不同的例子，如果运动的顺序对一系列压力机生产零件有利，可能增加拉深成形后的速度。 5总结 高生产率，降低成本和保证产品质量的高要求，这时所有制造公司所期望的，特别适用于公司的金属加工领域。这种情况导致我们重新考虑压力传动机的使用。 对曲柄与非圆齿轮传动压力机的描述，使我们能够优化简单的机械压力机运动学。这意味着周期时间缩短 ,以达到高生产率和运动学的成形工艺的要求。这个设计工作需要很低。相对于 多连杆压力机驱动器，可以实现其他运动学在其他齿轮轴承位置不改变时的压力机构建使用。这使压力机模块化和标准化。 6致谢 4 作者想表达他们的谢意，感谢德国机床制造商协会 (位于德国法兰克福，其经济援助以及一些成员，感谢他们的支持。 7. 参考文献 I J., 1992, 46, p. 5652 E., M., 1996, , p. 7431 E., H., 1994, of of 43, p. 2414 M., V., 1996, 48, p. 2565 F. L.: 1994, . 6 D., 1992, 92, 7 946, 7 K., Y., T., 1973, on of 16. p. 1433附录二 :英文文献原文 . l ) , M. , 1997 of to a on of to we at as an a 5 in a wa in of a by It as as in of of be on in of in as as in go in to be of by of is of to s of by we to to we to as or of of to of In to is to of to be is as as in of a 2 ne to of of we in a a a be as as to of a is to of 4/of 6 1200/of in to to in a on it to by In of be as as to On be On we to in to an in at to of In is As as a is by to to is by of of be 3. In to to in is an of a of be by a of in to of to a or to as 6. it to of be in to 6. 7 . he of in of a of on of A of a is by or by is to by of If of to of at in of be 2. 8 of is by it is a be In to of is a be by of to of do as a of of is in t a a of by a of is of at of is in . is a ,000 kN 00 kN of of 00 of an 9 0 ). 50 We a of As a of a In of it be 4, 51. An 9 2 of he is of in 80 of 2/At a 40 mm 1 0 mm . to of of of a 10 20 in In to a of to be of is in no of in a on ). a is 0 of to a of 5% to To ,000 to a 5 at 0 on of of to a in a 0 to of We if of is in of be It is to in a to 4 of is in A of is to be by of to be of to be to we of we it At a by is of we of we of l, 2, 7. In a in is to be at 00 mm it is to be 00mm/s. of be 0/50mm of of be as a 5 is by of by 11 5/is In to of 0%, of is mm of 00 10 mm/s A a as is In , of a is of in of .7 s, of 5/0 6 ms a 0 of 7% 8 It By of by a 3% 6 In of to on of of In to in a be as be by in t of to of as of in By it is to in of is of to be on of 5 he of of to to in of us to in up to us to of is to of is In to be of by of 6 12 to to to 7 I J., 1992, 46, p. 5652 E., M., 1996, , p. 7431 E., H., 1994, of of 43, p. 2414 M., V., 1996, 48, p. 2565 F. L.: 1994, . 6 D., 1992, 92, 7 946, 7 K., Y., T., 1973, on e目录 第一章 绪论 . 错误 !未定义书签。 述 . 错误 !未定义书签。 史 . 错误 !未定义书签。 床的简介 . 错误 !未定义书签。 控铣床现状与发展 . 错误 !未定义书签。 控铣床发展动态 . 错误 !未定义书签。 理 . 错误 !未定义书签。 计的主要参数 . 错误 !未定义书签。 第二章 升降台总体设计 . 错误 !未定义书签。 局设计 . 错误 !未定义书签。 降台的结构和操纵 . 错误 !未定义书签。 第三章 机床零件设计 . 错误 !未定义书签。 纵机构设计 . 错误 !未定义书签。 层丝杠设计 . 错误 !未定义书签。 尾槽导轨设计 . 错误 !未定义书签。 轮的设计 . 错误 !未定义书签。 第四章 传动部分设计 . 错误 !未定义书签。 齿轮设计 . 错误 !未定义书签。 齿轮设计 . 错误 !未定义书签。 齿 . 错误 !未定义书签。 第五章 轴的设计与强度校核 . 错误 !未定义书签。 的尺寸设计 . 错误 !未定义书签。 的强度校核 . 错误 !未定义书签。 总结 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 附 录 :翻译 . 错误 !未定义书签。 立式铣床工作台升降机构设计 摘要 本论文设计主要针对机床的升降机构部分，其中包括以下几个部分： (1)双层升降丝杠的设计， (2)手动换向手柄设计，（ 3）燕尾槽导轨的设计，（ 4）直齿轮设计，（ 5）锥齿轮设计，（ 6）直齿 7）锁紧机构的设计。 部分所具有的特点，双层丝杠的设计是考虑 到升降行程的原因，可以将升降的距离大大的增加，手动换向手柄的设计中，其包括了垂直方向的移动和横向的移动，用一个手柄操作，可以形成互锁，避免两个方向的移动干涉，起到安全的效果。导轨的组合形式有多种，采用燕尾槽导轨其特点是多向受力，一般多有带塞铁，可调间隙。齿轮的设计主要是考虑到齿轮的传动特点，其具有效率高，结构紧凑，工作可靠，传动比稳定，设计目的是保证齿轮的寿命，设计准则是齿根弯曲疲劳强度及齿面接触疲劳强度。并且考虑到机床的载荷情况，对齿轮的材料进行选择，设计齿轮的尺寸，考虑其热处理方式等。锥齿轮的设计同样考 虑齿轮设计的方面。设计直齿 要考虑工作的需要，并且此零件的设计也使得安装简易，所要考虑的问题是如何设计其结构尺寸，以使得零件的加工简易，强度可靠，生产成本在经济允许范围内。锁紧机构的设计是应机床加工精度的要求而出现的，为了使机床在垂直方向能够有足够的加工精度，故需要在此方向对工作台进行锁紧固定，锁紧机构设计要求结构简单，操作容易。 关键词 导轨，换向手柄，直齿轮，锁紧机构，塞铁，齿根弯曲疲劳强度，齿面接触疲劳强度。 湘潭大学兴湘学院 毕业设计说明书 学 院： 兴 湘 学 院 题 目： 立式铣床升降工作台设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 李少哲 学 号： 2008963227 指导教师： 冯 建 军 完成日期： 2012 1 湘 潭 大 学 兴 湘 学 院 毕业论文（设计）任务书 论文（设计）题目： 立式铣床升降工作台设计 姓名 李少哲 学号： 2008963227 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 冯 建 军 系主任： 周 友 行 一、主要内容及基本要求 : 1. 本论文题目为立式铣床升 降工作台设计设计主要针对立式铣床升降工作台部分。 其工作具体内容包括：查询收集相关资料，做准备工作； 双层升降丝杠的设计， 手动换向手柄设计， 燕尾槽导轨的设计， 直齿轮设计， 锥齿轮设计， 直齿 升降工作台总体设计。 最后就是将上述设计结果写成设计说明书并绘出图。 二、重点研究的问题 其工作内容具体为： 双层升降丝杠的设计， 手动换向手柄设计， 燕尾槽导轨的设计， 直齿轮设计， 锥齿轮设计， 直齿 锁紧机构的设计。 该部分所具有的特点 :双层丝杠的设计是考虑到升降行程的原因，可以将升降的距离增大 ，手动换向手柄的设计中， 其包括了垂直方向的移动和横向的移动 ， 用一个手柄操作，可以形成互锁，避免两个方向的移动干涉，起到安全的效果。导轨的组合形式有多种，采用燕尾槽导轨其特点是 多向受力 ， 一般多有带塞铁 ， 可调间隙 。齿轮的设计主要是考虑到齿轮的传动特点，其具有效率高，结构 紧凑，工作可靠，传动比稳定，设计目的是保证齿轮的寿命，设计准则是齿根弯曲疲劳强度及齿面接触疲劳强度。并且考虑到机床的载荷情况，对齿轮的材料进行选择，设计齿轮的尺寸，考虑其热处理方式等。锥齿轮的设计同样考虑齿轮设计的方面。设计直齿 要考虑工作 2 的需要，并且此零件的设计也使得安装简易，所要考虑的问题是如何设计其结构尺寸，以使得零件的加工简易，强度可靠，生产成本在经济允许范围内。锁紧机构的设计是应机床加工精度的要求而出现的，为了使机床在垂直方向能够有足够的加工精度，故需要在此方向对工作台进行锁紧固定 ，锁紧机构设计要求结构简单，操作容易。 三、进度安排 序号 各阶段完成的内容 完成时间 1 收集论文资料，填写课题申报表 三月初 2 撰写开题报告 三月中旬 3 方案设计，论证 三月底 4 总体设计，机械设计计算 四月初 5 绘制主要零件图和装配图纸 四月中 6 撰写说明书翻译资料 五月初 7 参加答辩 五月 底 四、应收集的资料及主要参考文献： 3濮良贵，纪名刚 M十章，第十二章，第十五章 . 5周良德，朱泗芳 M湖南科学技术出版社 、 10、 11、 12 章 . 6吴宗泽 ，罗圣国 M高等教育出版社 、五、九章 . 7周增文 M第 4 章 . 11牛锡传、王文生编轴的设计北京：机械工业出版社 1孙恒，陈作模，葛文杰 M高等教育出版社， 、 10、 11 章 . 2姜继海 M哈尔滨工业大学出版社， 2007. 4成大先 M 篇，第三卷第 11 篇、第14 篇 8铣工工艺学（初级本）北京：科学普及出版社 10赵家齐机械制造工艺学课程设计指导书（第二版）北京：机械工业出版社， 3 湘 潭 大 学 毕业论文（设计）评阅表 学号 2008963227 姓名 李少哲 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目： 立式铣床升降工作台设计 评价项目 评 价 内 容 选题 现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的； 量是否适当； 研、社会等实际相结合。 能力 合归纳资料的能力； 究方法和手段的运用能力； 论文 （设计）质量 述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范； 无观点提炼，综合概括能力如何； 无创新之处。 4 综 合 评 价 李少哲同学所选的立式铣床升降工作台设计符合机械设计制造及其自动化专业特点和教学计划的基本要求，有利于对机械专业学生在工程设计方面的训练，难度和工作量较大。该生具有查阅文献、利用相关资料和运用所 学知识进行设计的能力，具备了的机械系统方案设计的能力，具有外文和计算机应用能力，设计的内容、设计计算合理并且基本正确，结构设计合理、设计计算说明书的内容表述正确，总之该生基本具备了独立工作和解决问题的能力。 评阅人： 2010年 月 日 湘 潭 大 学 兴 湘 学 院 毕业论文（设计）鉴定意见 学 号： 2008963227 姓名： 李少哲 专 业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 38 页 图表 9 张 论文（设计）题目 立式铣床升降工作台 内容提要：内容提要：本次的毕业设计主要是对立式铣床的升降工作台作一个整体的设计，设计首先要对升降工作台工作原理理解，选取 对丝杠、轴承、螺母、齿轮等零件进行了选择设计计算和校核；对整体设计有个总体的布局，最后运用 件画出升降工作台的总的装配图和各重要零件图，设计的主要内容包括四个部分：设计工作台升降部分的结构；工作台齿轮传动部分设计；工作台升降丝杠传动部分设计，该部分的设计也是整天设计的核 心之处，通过手柄机构离合器的啮合与脱开带动齿轮的传动，齿轮在把运动传给丝杠机构从而带动工作台的升降，在解决好这一核心理论之后，其他工作都是为它而服务进行合理的辅助设计。通过这 5 次难忘的毕业设计，在老师的鼓励和指导下，我明白了一些设计机械产品的大概思路，也深刻的意识到了机械设计是一个非常严谨的工作，需要耐心和毅力，并具备一定得探索精神；通过对一些重要的零件的设计原理、方法的掌握，加深了自己的专业知识，也学会了去运用书本上面的知识的能力，开拓了自己的视野，起到了很好的锻炼作用；具有运用标准，公差，绘图手册，查阅相 关技术资料的能力，都是机械设计过程中必备的；通过毕业设计，加深我们对机械设计行业的了解，在这几个月的设计当中，我的设计思维和动手能力都有了很大的提高，也增强了自己的独立解决问题的能力。当然，在设计的过程当中，也遇到很多以前没有遇到过的问题，这需要耐心、自信、毅力，也体会到了学以致用的感觉。 指导教师评语 该生的毕业设计为立式铣床升降工作台，在整个设计过程当中，学习态度积极，表现优秀，按时按质的认真完成了规定设计任务，包括 纸部分升降工作台的总装配图，各重要零件图和设计说明书，设计、计算基本正确和合 理。通过毕业设计的考察，该生具备了独立工作的能力，是一名合格的大学毕业生。 同意其参加毕业答辩，建议成绩评定为： 指导教师： 年 月 日 答辩简要情况及评语 答辩小组组长： 年 月 日 6 答辩委员会意见 答辩委员会主任： 年 月 日 7 目录 第一章 绪论 . 9 述 . 9 史 . 9 床的简介 . 10 控铣床现状与发展 . 10 控铣床发展动态 . 12 理 . 12 . 13 第二章 升降台总体设计 . 14 局设计 . 14 降台的结构和操纵 . 15 第三章 机床零件设计 . 19 纵机构设计 . 19 层丝杠设计 . 20 尾槽导轨设计 . 22 轮的设计 . 25 第四章 传动部分设计 . 28 齿轮设计 . 28 齿轮设计 . 32 齿 . 39 第五章 轴的设计与强度校核 . 44 的尺寸设计 . 44 的强度校核 . 45 总结 . 47 参考文献 . 48 附 录 :翻译 . 错误 !未定义书签。 8 立式铣床工作台升降机构设计 摘要 本论文设计主要针对机床的升降机构部分，其中包括以下几个部分： (1)双层升降丝杠的设计， (2)手动换向手柄设计，（ 3）燕尾槽导轨的设计，（ 4）直齿轮设计，（ 5）锥齿轮设计，（ 6）直齿 7）锁紧机构的设计。 部分所具有的特点，双层丝杠的设计是考虑到升降行程的原因，可以将升降的距离大大的增加，手动换向手柄 的设计中，其包括了垂直方向的移动和横向的移动，用一个手柄操作，可以形成互锁，避免两个方向的移动干涉，起到安全的效果。导轨的组合形式有多种，采用燕尾槽导轨其特点是多向受力，一般多有带塞铁，可调间隙。齿轮的设计主要是考虑到齿轮的传动特点，其具有效率高，结构紧凑，工作可靠，传动比稳定，设计目的是保证齿轮的寿命，设计准则是齿根弯曲疲劳强度及齿面接触疲劳强度。并且考虑到机床的载荷情况，对齿轮的材料进行选择，设计齿轮的尺寸，考虑其热处理方式等。锥齿轮的设计同样考虑齿轮设计的方面。设计直齿 要考虑工作的需 要，并且此零件的设计也使得安装简易，所要考虑的问题是如何设计其结构尺寸，以使得零件的加工简易，强度可靠，生产成本在经济允许范围内。锁紧机构的设计是应机床加工精度的要求而出现的，为了使机床在垂直方向能够有足够的加工精度，故需要在此方向对工作台进行锁紧固定，锁紧机构设计要求结构简单，操作容易。 关键词 导轨，换向手柄，直齿轮，锁紧机构，塞铁，齿根弯曲疲劳强度，齿面接触疲劳强度。 9 第一章 绪论 述 为了便于机床的工件加工，机床 安装工件的工作台必须做成活动式的，可以在横向、纵向、垂直方向移动。本说明书主要涉及垂直方向（即升降台）的工作原理、工作方式及相关的方面。 升降台是一种垂直运送人或物的 起重机械 。也指在工厂、自动仓库等物流系统中进行垂直输送的设备，升降台上往往还装有各种平面输送设备，作为不同高度输送线的连接装置。一般采用液压驱动，故称 液压升降台 。除作为不同高度的货物输送外，广泛应用于高空的安装、维修等作业。升降台自由升降的特点目前已经广泛运用于市政维修，码头、物流中心货物运输，建筑装潢等，安装了汽车底盘、电瓶车底盘等能自由行走，工作高度空间也有所改变，具有重量轻、自行走、电启动、自支腿、操作简单、作业面大，特别是能够跨越障碍进行高空作业等 360 度自由旋转优点。 最近升降机产品改为柴油机、电动两用旋转式 升降机 ，又研制、生产出电瓶车载 高空作业平台 升降台，它的特点是利用电瓶驱动、电瓶升降、无级变速，使用户的高空作业更安全、更方便，噪音大大降低且环保节能。 简史 对垂直运送的需求与人类的文明一样久远，最早的升降机使用人力、畜力和水力来提升重量。升降装置直到工业革命前都一直依靠这些基本的 动力方式。 阿基米德开发了经过改进的用绳子和滑轮操作的升降装置，它用绞盘和杠杆把提升绳缠绕在绕线柱上。 角斗士和野生动物乘坐原始的升降机到达罗马大剧场中竞技场的高度。中世纪的纪录包括无数拉升升降装置的人和为孤立地点进行供给的图案。其中最著名的是位于希腊的圣巴拉姆修道院的升降机。这个修道院位于距离地面大约 61米高的山顶上， 提升机 使用篮子或者货物网，运送人员与货物上下。 18 世纪，机械力开始被用于升降机的发展。 1743 年，法国路易十五授权在凡尔赛的私人宫殿安装使用平衡物的人员升降机。 1833 年，一种使用往复杆的系统在德国哈尔茨山脉地区升降矿工。 1835 年，一种被称为“绞盘机”的用皮带牵引的升降机安装在英国的一家工厂。 1846 年，第一部工业用水压式升降机出现。然后其他动力的升降装置紧跟着很快出现了。 10 1854 年，美国技工奥蒂斯发明了一个棘轮机械装置，在纽约贸易展览会上展示了安全升降机。 1889 年，埃菲尔铁塔建塔时安装了以蒸汽为动力的升降 机，后改用电梯。 1892 年，智利阿斯蒂列罗山的升降设备建成，直到现在， 15 台升降机仍然使用着 110 多年前的机械设备。 目前，瑞士格劳宾登州正在兴建的“圣哥达隧道”是一条从阿尔卑斯山滑雪胜地通往欧洲其他国家的地下铁路隧道，全长 57公里，预计 2016 年建成通车。在距地面大约 800 米的“阿尔卑斯”高速列车站，将兴建一个直接抵达地面的升降机。建成后，它将是世界上升降距离最长的一部升降机了。旅客通过升降机抵达地面后，便可搭乘阿尔卑斯冰河观光快速列车，两个小时后就能到达山上的度假村了。 床的简介 铣床一种用途广泛的机床，在铣床上可以加工平面（水平面、垂直面）、沟槽（键槽、 尾槽等）、分齿零件（齿轮、花键轴、链轮乖、螺旋形表面（螺纹、螺旋槽）及各种曲面。此外，还可用于对回转体表面、内孔加工及进行切断工作等。铣床在工作时，工件装在工作台上或分度头等附件上，铣刀旋转为主运动，辅以工作台或铣头的进给运动，工件即可获得所需的加工表面。由于是多刀断续切削，因而铣床的生产率较高。 控铣床现状与发展 在工业生产中，金属热切割一般有气割、等离 子切割、数控铣床等。其中数控铣床与气割相比，其切割范围更广、效率更高。而精细等离子切割技术在材料的切割表面质量方面已接近了激光切割的质量，但成本却远低于激光切割。因此，数控铣床自 20 世纪 50 年代中期在美国研制成功以来，得到迅速发展。 （ 1）、国外数控铣床现状与发展趋势 国外数控铣床的生产厂家主要集中在德国、美国和日本。从机械结构上看，其发展经历了十字架型（轻型）、门型（小型）、龙门型（大型） 3 个阶段，相应的型号种类繁多。能够代表数控铣床技术最高水平的厂家主要集中在德国，目前，国外已有厂家在龙门式切割 机上安装一个专用切割机械手，开发出五轴控制系统的龙门式专用切割工具，该系统可以在空间切割出各种轨迹，利用特殊的跟踪探头，在切割过程中控制切割运行轨迹。相比之下，国内虽然十字架型、门型、龙门型都有所生产，但广度不够，生产厂 11 家产品型号较为单一，尚无龙门式专用型材切割机产品。 （ 2）、国内数控铣床现状与发展趋势 我国工厂的板材下料中应用最为普遍的是数控铣床和等离子切割，所用的设备包括手工下料、仿形机下料、半自动切割机下料及数控切割机下料等。与其他切割方式比较而言，手工下料随意性大、灵活方便，并且不需要专用配套下料 设备。但手工切割下料的缺点也是显而易见的，其割缝质量差、尺寸误差大、材料浪费大、后道加工工序的工作量大，同时劳动条件恶劣。用仿形机下料，虽可大大提高下料工件的质量，但必须预先加工与工件相适应的靠模，不适于单件、小批量和大工件下料。半自动切割机虽然降低了工人劳动强度，但其功能简单，只适合一种形状的切割。上述 3 种切割方式，相对于数控切割来说由于设备成本较低、操作简单，所以在我国的中小企业甚至在一些大型企业中仍在广泛使用。 随着国内经济形势的蓬勃发展以及“以焊代铸趋势的加速，数控铣床的优势正在逐渐为人们所认识。数 控铣床不仅使板材利用率大幅度提高，产品质量得到改进，而且改善了工人的劳动环境，劳动效率进一步提高。目前，我国金属加工行业使用的数控铣床是以火焰和普通等离子切割机为主，但纯火焰切割，已不能适应现代生产的需要，该类切割机可满足不同材料、不同厚度的金属板材的下料以及金属零件的加工的需要，因此需求量将会越来越大，但与国外的差距仍极为明显，主要表现为：发达国家金属加工行业 90%为数控切割机下料，仅 10%为手工下料；而我国数控切割机下料仅占下料总量的 10%，其中数控铣床下料所占比例更小。 我国数控铣床每年市场需求量约在 400500 台之间。相较而言，仿形切割机每年销售几千台，半自动切割机每年销售达上万台。由此可见，我国数控切割市场，尤其是数控铣床市场的发展潜力是巨大的。 计算机技术的飞速发展推动了数控技术的更新换代，而这也日益完善了数控铣床的高精、高速、高效功能。代表世界先进水平的欧洲、美国、日本的数控系统生产商利用工控机丰富的软硬件资源开发的新一代数控系统具有开放式体系结构，即数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集 成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次产品的开发。 开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，并向智能化、网络化方向发展。 近几年来，由于对切割质量、劳动环境等的要求越来越高，其相应产品在我国的市场需求量也逐年上升。在我国的数控铣床设备生产行业中，由于缺乏切割理论研究与生产实践相转换的机制，因此新技术运用不广、新产品开发速度不快，制约了数控铣床技术的进一步发展和运用。 12 控铣床发展动态 中国数控铣床虽说价格便宜，但在性能方面还存在不足之处。未来数控铣床技术将朝数字化、高 速 高精化、复合化、智能化等方向发展。 1、高速高精与多轴加工成为数控铣床的主流，纳米控制成为高速高精加工的潮流。 2、多任务和多轴加工数控铣床越来越多地应用到能源、航空航天等行业。 3、机床与机器人的集成应用日趋普及，且结构形式多样化，应用范围扩大化，运动速度高速化，多传感器融合技术实用化，控制功能智能化，多机器人协同普及化。 4、智能化加工与监测功能不断扩充，车间的加工监测与管理可实时获取机床本身的状态信息，分析相关数据，预测机床的状态，提前进行相关的维护，避免事故 的发生，减少机床的故障率，提高机床的利用率。 5、最新的机床误差检测与补偿技术能够在较短的时间内完成对机床的补偿测量，与传统的激光干涉仪相比，对机床误差的补偿精度能够提高 3 4 倍，同时效率得到大幅度提升。 6、 术为多轴多任务数控铣床的加工提供强有力的支持，可以大幅度提高加工效率。 7、刀具技术发展迅速，众多刀具的设计涵盖了整个加工过程，并且新型刀具能够满足平稳加工以及抗振性能的要求。 原理 升降台工作原理 : 操纵手柄运 动，带动主动轴和直齿轮转动。与之啮合的直齿锥齿组合齿轮转动。从而带动锥齿轮和双层丝杆转动，实现了升降工作台的上下运动。 双层丝杠升降原理 工作台升降丝杠是采用双层丝杠，这是因为升降台内安装丝杠的距离限制，用单根丝杠又不能满足工作台行程的要求 在丝杠套筒 2 内旋至末端时，由于阶台螺母 3的限制而不能再向上旋转，此时就带动丝杠套筒 2向上旋。丝杠套筒内孔的上部是与丝杠 1配合的螺母，其外圆是丝杠，在螺母 4内旋上或旋下。螺母 4就固定在安装底座上的套筒内。 13 图 1升降台原理 计的主要参数 本次设计的机床的主要技术规格如下： （ 1） 工作台工作面积（宽长） 3201250 2） 工作台 最大行程（手动 /机动） 纵向 700680 向 255 240 向 320 300 3） 工作台最大回转角度 45 （ 4） 工作台 T 型槽 （宽度距离条数） 18 70 3 （ 5） 主轴孔锥度 7： 24 （ 6） 主轴轴心线至横梁的距离 30 7） 床身垂直导轨至工作台中心的距离 最大 470 小 215 8） 主轴转速 18 级 30 1500 r 9） 工作台工作进给量 18级 纵向、横向 1500 10）主电动机（功率转速） 1450 r 11）进给电动机（功率转速） 1450r 14 （ 12）最大载重量 500 13） 工作精度 加工表面平行度 150： 工表面平面度 150： 工表面垂直度 150： 二章 升降台总体设计 布局设计 布局设计如下 : 15 图 2升降台结构 主要部件：丝杠底座，双层丝杠，工作箱，锥齿轮，直齿轮，推力滚子轴承 , 手动操作手柄，滑动手柄，工作台，连接螺栓，垂直方向导轨， T 形槽 . 降台的结构和操纵 图 2示是升降台的的展开图。运动从进给变速箱中的轴 过 Z=28 的齿轮带动轴 Z=35 的齿轮，传如升降台内。轴 Z=18 的齿轮 1 带动齿轮 2、 3、 4 旋转，把运动传给纵向，横向和升降系统。齿轮 2 和轴 空套的，所以必须把离合器 M 与齿轮 2 啮合后，才能把运动传给传给垂直进给系统。齿轮 3 通过鞘 10 带动 16 轴 把运动传给纵向进给系统。齿轮 4 也像 2 一样，必须与离合器 M 啮合后才能把运动传给横向进给丝杠。 图 2降台传动系统展开图 当工作台做横向或升降运动时，尤其做快速运动时， 为了防止因手柄旋转而造成工伤事故，进给结构特设有安全装置，即在机动进给时，手柄一定脱开而空套在轴上，就是使机动与手动产生的联锁作用。即当拨叉把离合器 啮合时，是作垂直机动进给。此时由于离合器 ，丝杠 6绕鞘 5 移动时，下端向外摆而把柱鞘 7向外推，柱鞘 7通过套圈 8把手柄连同作手动进给的离合器向外顶，让手柄上的离合器脱开而使手柄不跟轴转。横向进给手柄处的联锁装置也是如此，而纵向手柄在弹簧力的的作用下，经常处于脱开状态。 图 2动从轴 的齿轮 9（见图 2动短轴上的齿轮 1，在通过锥齿轮 2和 3使丝杠 4旋转，以达到工作台垂直进给的目的。 由于升降台的行程比较大，升降台内装丝杠处到底座之间的最大距离小于行程的 2倍，用单根丝杠就不能满足要求。因此采用双层丝杠，双层丝杠的结构如图 2丝杠 4在丝杠套筒 5内旋至末端时，由于阶台螺母 6的限制面不能再向上旋。此时就带动丝杠套筒 5向上旋。丝杠套筒内孔的上部是与丝杠 4配合的螺母，其外圆是丝杠，在螺母 7内旋上或旋下。螺母 7就固定在安装于底座上的套筒内。 轴 与横向、升降进给之间的互锁，是由电器保证的。而横向与升降之间的互锁是由操纵机构中的机械动作获得的。图 2两个进给运动时由一个操纵手柄控制的。 当需要时工作台作垂直方向进给时，可将手柄向上提或向下压。向上提时，手柄以中间球运动。 17 图 2 18 19 图 2第三章 机床零件设计 操纵机 构设计 工作原理 铣床的纵向进给与横向、升降进给之间的互锁是由电器保证的。而横向与升降之间的互锁是由操作机构中的机械动作获得的（见部装图）。需要工作台横向进给时，可将手柄向前推或向后拉。向前推时鼓轮便向后移动鼓轮水平截面的廓形，是根据移动横向离合器 ,时摇臂 2的一大个支点 另一个支点 是，推杆 3；便推动拨叉 4使它按反时针方向摆动，接通横向离合器 在鼓轮做轴向运动的同时，其相应部位的斜面将触杆 7 压下，接通行 程开关 8，电动机通电，工作台开始横向进给。 相反，若将手柄向后拉，鼓轮 1则向前移动。但这时摇臂 2和拨叉 4的摆动方向仍是反时针的，也即离合器 不同的只是鼓轮相应部位的斜面压下 20 触杆 5,接通了另一个行程开关 6,使进给电动机反转，工作台作相反方向的横向进给。若要工作台作上下移动，可将手柄向上提或向下压，使得鼓轮转动一个角度。鼓轮的两周有一个斜面，其能够满足方向的调节。因此手柄向上或向下移动时，摇臂上的触电 n和 和拨叉 4作顺时针方向转动，接通垂直进给离合器另外一 方则断开使得横向不能够移动，达到运动自锁的效果。 手柄上下移动的同时，鼓轮使得电动机获得正转与反转，工作台就上下移动。用单手柄操纵机构能够减少失误，达到安全的效果。 图 3作机构 1234 层丝杠设计 工作原理 : 工作台升降丝杠是采用双层丝杠，见图纸（ 3是因为升降台内安装丝杠的距离限制，用单根丝杠又不能满足工作台行程的要求 . 当丝杠 1在丝杠套筒 2内旋至末端时，由于阶台螺母 3的限制而不能再向上旋转，此时就带动丝杠套筒 2向上旋。丝杠套筒内孔的上部是与丝杠 1配合的螺母，其外圆是丝杠，在螺母 4内旋上或旋下。螺母 4就固定在安装底座上的套筒内。 材料 其中 1234用 45 钢制作， 5造成型后加工而来。圆锥销具有 1： 50 的锥度，在受到竖直方向的载荷时能够产生自锁。安装方便，定位准确，多次折装而不影响精度。垂直进给丝杠上升到一定高度时，其底部与丝杠套筒互锁带动其转动，达到足够的 21 上升行程 . 图 3工作台升降双层丝杠 12345 双层丝杆设计计算 已知条件： 工作台重量： W=890F=8892N 滚珠丝杠基本导程： 程： S=375速进给速度： 1机床设计手册可知，切削功率 (3式中： 机床说明书， N=W； 般为 = 为 K= 则有： 22 切向铣削力： 103 N (3式中： m/s） 则有： V= D 95/60000=s=102m/ (3102 =2964（ N） 进给工作台工作载荷计算 从数控铣床中表 2一般立式铣削时， 工作台纵向进给方向载荷： 294 N (3工作台横向进给方向载荷： 2964=1185 N (3工作台横向进 给方向载荷： 2964=592 N (3由简明机械加工工艺手册可知，如用燕尾导轨，导轨铣床丝杠的轴向力： 采用燕尾导轨 )( (3式中 K= f =有： NF m 4860)88921185592( 尾槽导轨设计 丝杠中径在扭矩推力关系中没有直接联系，仅通过影响螺旋升角间接影响（但在校验时，须在计算推力与对应中径的丝杠的轴向额定负载中取小值）；当量摩擦角仅影响滚道受力状态（参与丝杠副受力分析），但对推力扭矩的关系不产生影响；上例为： F=2 M/P=18692 N；（相同扭矩下，推力仅是导程的函数）转速对推力没有影响，但对于运动过程表征其与机械效率的函数，功率校验时建议取 = 注：目前业内常常将机械效率在受力分析 中体现，实为误区，效率是一个过程量，力则是点量，好比电压与电流分别跟电阻的关系。 23 导轨的作用和设计要求： 当运动件沿着承导件作直线运动时，承导件上的导轨起支承和导向的作用，即支承运动件和保证运动件在外力（载荷及运动件本身的重量）的作用下，沿给定的方向进行直线运动。 对导轨的要求如下： 向精度是指运动件沿导轨移动的直线性，以及它与有关基面间的相互位置的准确性。 作时，应轻便省力，速度均匀，低速时应无爬行现象。 。导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。导轨在使用过程中要磨损，但应使磨损量小，且磨损后能自动补偿或便于调整。 4. 动件所受的外力，是由导轨面承受的，故导轨应有足够的接触刚度。为此，常用加大导轨面宽度，以降低导轨面比压；设置辅助导轨，以承受外载 保证导轨在工作温度变化的条件下， 仍能正常工作。 保证导轨其它要求的前提下，应使导轨结构简单，便于
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