【工装夹具类】犁刀变速箱凸台铣削组合机床及其夹具设计【全套CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】
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【工装夹具类】犁刀变速箱凸台铣削组合机床及其夹具设计【全套CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】,工装,夹具,变速箱,铣削,组合,机床,及其,设计,全套,cad,图纸,毕业论文,答辩,通过
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1 外文翻译 基于事例推理的夹具设计研究与应用 摘要 :根据基于事例的设计方法 ,提出采用工序件的特征信息和夹具的结构特征信息来描述夹具的相似性 ,并建立了包括这 2方面主要特征信息为基础的事例索引码 ,设计了事例库的结构形式 ,创建了层次化的事例组织方式 ;同时 ,提出了基于知识引导的夹具事例检索算法 ,以及事例的修改和采用同族事例码进行相似事例的存贮 ,形成了基于事例推理的夹具设计 并取得了令人满意的使用效果 . 关键词 : 基于事例的推理 夹具设计 具是以确定工件安全定位准确为目的的装置，并在加工过程中保持工件与刀具或机床的位置一致不变。因为夹具的结构依赖于产品的特点和在企业规划中加工工序的地位 ,所以它的设计是制造过程中的瓶颈 ,制约着效率的提高 . 夹具设计是一个复杂的过程 ,需要有从大量的设计论文中了解质量知识的经验，这些设计论文包括工件的结构设计、涉及加工工艺，和加工环境。当用这些擅长绘制详细设计图的传统的 具（如 )时 ,这仍然是一项非常耗时的工作，但是利用以往的设计经验和资源也不能提供一些益处 ,而这正 是提高效率的关键因素 . 基于事例推理 (的方法适应以往个案解决的办法 ,建立一个新问题的方法 ,主要有以下四步骤 :检索、利用、修改 ,并保留 为提出一个类似的情况 ,和采用一些修改 ,似乎不言自明 ,而且比人类更直观 在注射成型及设计、建筑设计、模具设计投死 , 规划过程中 ,还有夹具设计 . 孙用六个数字组成代码参数 ,包括工件的形状、机械部分、轴衬 ,第一定位装置 ,第二定位装置和夹紧装置 . 但这个系统不能用于除钻 床夹具外的其他夹具类型 ,不能解决储存需要保留的同一参数代码的问题 ,这在 是非常重要的 . 1 事例参数和事例图书馆的建立 例参数 事例参数应该由工件的所有的特征组成，来区别不同的夹具 . 使用他们能够使操作方便 . 因为零件的形状是多种多样的 , 在生产企业中制造的技术要求也不断发展 ,许多特征作被用做事例参数将会使搜索速度降低 ,其主要特征是不 2 重要的 ,因为分配给每个特征的比重必须减少 . 另一方面 ,事例参数包含所有的特征是困难的。 因此 ,考虑到实际和快速设计的需求 ,事例参数要包含工件的主要特征和夹具的结 构。事例参数代码由 16 位数组成： 13 位数是事例特征 3 位数是事例识别数字。 前 13 位数代表 13 个特征。 每个数字与特征的一个属性相一致 ,这可能是*、 ？ 、 1、 2， ， A、 B, ， Z， ，等其中的一个。其中， *是指任何一个 ,?代表不确定 ,0代表没有。 系统规定 :夹具的类型，工件的形状，位置模式不能是 *和 ?。在设计系统时 ,三个项目的属性信息没有这些选择 ,这就意味着必须选择确定的属性。 最后三位数是事例识别号码 ,如果事例特征的 13 位数是一样的 ,这三个数字就用来区别 他们。 该系统还规定 :000是用于修正的一个典型事例 ,其他事例 001、 002、 ,这些是用于设计师查找参考事例的 . 如果其中一个偶尔需要改变成典型事例 ,首先它必须要求改成 000,前面的自动变成参考事例 . 事例索引码的结构如图 1 所示。 1 夹具类型； 6 工件重量； 11 夹紧模型； 2 工件形状； 7 工件刚度； 12 夹具体； 3 工件材料； 8 加工内容； 13 其他； 4 批 量； 9 过程所有 物； 14 到 16 事例识别码； 5 工件比例； 10 定位模型； 图 1 事例索引码的结构 例库 事例库由许多预定义的事例组成。事例的描述是基于事例推理的最重要的问题之一。所以由索引码复合。 例的层次化 夹具的结构相似被认为是整个夹具，成分和内容相似。所以，整个夹具事例库，成分事例库，夹具的成分事例库形成相同。整个夹具的设计资料通常是由工件资料和工件加工资料组成 ,这就意味着夹具的设计应满足特别功能的需求 ，它是用功能成分的名字和数字来进行描述 3 的。成分事例代表成员（成分功能和其他结构成分，主要驱动参数，数字，和它们的约束关系）。成分事例（夹具的最低层）是功能成分和和其他成分的结构。在现代夹具设计中有很多参数化准件和普通非标准件。所以成分事例图书馆应记录特殊参数和保持它们的方法。 2 事例修改的策略 在基于事例的夹具设计中，最重要的是相似点的修改，这样能有助于获得最相似的事例，以及缩短适应时间。根据夹具设计的需求，事例修改的策略使最接近的事例方法和知识指导结合起来。首先在深度上查找，然后在宽度上；知识指导策略意 味着在来自客观事物根源的知识规则上查找，这就要首先查找固定类型，然后查找工件的形状，第三查找定位方法。例如，如果事例索引码包括夹具类型的磨削夹具，就只查找所有的磨削夹具，然后查找工件形状的盒子，第三查找一个平面两个销的定位方法。如果没有合适的，就查找深度标点，然后回到最上层，然后再找所有与宽度相关的事例。 修改方法： 1） 根据夹具事例库的事例索引信息，查找有关事例库。 2） 将事例索引码与事例库的每个事例码匹配，然后计算相似尺寸的价值。 3） 整理相似尺寸的次序，最大的架子是最类似的事例。 两个事例之间的相似点是基于 两个事例特征之间的相似点。相似点尺寸的计算依靠特征的类型。相似点的价值可以通过数字化的价值来计算，例如比较重量分别是 50 20工件。非数字化的价值也能计算，例如，现在前13 位索引码都是非数字化的价值。一个夹具的相似尺寸的计算公式如下： 其中 S 表示通用夹具的相似尺寸， n 表示索引特性数， 表示每个特性的重量，表示事例库中特性 和相关夹具的特性 的相似尺寸。同时，数值计算如下： 4 其中 表示第 i 个特征的索引特性值， 表示事例库中第 j 个事例的第 i 个特征的特性值。 所以有两种方法选择相似夹具。一个方法是建立数值。如果通用事例的相似尺寸值比给定的数值小，这些事例就不能选来作相似事例。事例库最初建立的时候，只有一些事例，数值可以建小一点。如果有大量的相似事例，数值就应该建的大一些。另外一个方法是只建立相似事例的数字（例如 10），这是类型单里相似尺寸的最大值。 3 事例的修改和存储 例的修改 夹具设计中相似事例的修改包括以下三个阶段： 1） 成分的替代 2） 保持形式不变，调整成分的特性 3） 模型重新设计 如果夹具的成分是普通的物品，它们能通过使用工具 被修改，代替以及删除，这些已经被设计好了。 例的存储 在将一个新的事例保存到事例库之前，设计者必须考虑保存是否有价值。如果这个事例不能增加系统的知识，就没有必要把它保存到事例库里。如果它有价值的话，设计者在保存之前必须分析一下，看看这个事例是否作为标准事例或参考事例被存储了。一个标准事例是一个描述同族事例主要特征的标准。一个同族事例是有事例库中索引码前 13 位相同而最后三位不同的那些事例组成的。一个标准事例的最后三位通常是“ 000”。一个参考事例属于同族标准事例， 5 最后三位用不同数字区分。 从被解 释的概念中，可采用以下方法： 1）如果一个新的事例和任何一个存在的事例族一致，和一个存在的标准事例的前 13 位数相同，那么这个事例就不能存储因为已经这种标准事例了。或者只能作为一个参考事例保存（最后三位不是“ 000”，而且和其它的不一样）在事例库中。 2）如果一个新的事例和任何一个存在的事例族一致，并且被认为代替这个事例族要比以前的标准事例好，那么这个标准事例就被这个新的事例代替，以前的标准事例作为一个参考事例保存。 3）如果一个新的事例和任何一个存在的事例族不一致，一个新的事例族将会自动产生，并作为标准 事例保存到事例库中。 4 夹具设计中基于事例推理的过程 根据夹具设计的特性，夹具设计的基本信息，例如夹具的名字，零件，生产和设计者等等，必须先输入。然后，输入或设计工件的模型。输入有关工件的细节信息，建立事例索引码，然后 始依靠相似尺寸查找相似事例，选出最相似的事例。如果需要的话，事例要满足通用性设计，再存储到事例库中。程序流程图如图 2 所示 图 2 基于事例推理的夹具设计流程图 6 5 基于事例推理的夹具设计说明 这是一个工件如图 3 所示。材料是 45 钢，底座，形状为块状，生产批量为中批等。需要设计成一个用 来旋转孔的旋转夹具。 图 3 需要设计夹具的一个工件 （最大尺寸 80 工件的特征值，属性值，事例索引码和重量在表 1 中列出。 表 1 工件的事例索引码和重量 特征名称 特性值 索引码 重量 夹具类型 车床夹具 1 100 工件形状 块状 9 90 工件材料 中碳钢 3 70 批量 中批 2 60 工件比例 小 5 60 工件重量 轻 5 60 工件刚度 硬度强 1 60 加工内容 孔 3 80 程序要求 完成加工 3 70 定位方法 三个平面 1 100 夹紧方法 不确定 ？ 90 夹具体 复合 4 80 其他 没有 0 60 7 通 过 查 找 和 计 算 相 似 点 ， 最 相 似 的 事 例 的 事 例 索 引 码 是19325513321402000，细节信息在表 2 中列出。 表 2 最相似事例的事例索引码 特征名称 特性值 索引码 夹具类型 车床夹具 1 工件形状 块状 9 工件材料 中碳钢 3 批量 中批 2 工件比例 小 5 工件重量 轻 5 工件刚度 硬度强 1 加工内容 孔 3 程序要求 完成加工 3 定位方法 三个平面 1 夹紧方法 不确定 ？ 夹具体 复合 4 其他 没有 0 相似点的计算如下： 所以夹具的相似尺寸值是 是在事例库中用于设计的最相似的事例，最相似的事例的结构如图 4 所示 8 图 4 最相似的夹具 当成分替代，修改定位模型和夹紧模型，以及调节相关尺寸之后，新的夹具被设计出来，图形如图 6 所示 图 5 需要设计的新夹具 因为在事例库中没有相似夹具，新夹具被储存到事例库中。事例索引码是19325523311402000。 6 结论 基于事例推理，作为一个问题解决的方法，是一个比模仿人类思想的专业系统更有效的方法，已经在 很多难获取知识的领域里得到发展。基于事例推理的优点如下：它和人类的思想很相似；一个事例库通过保存新事例获得自学能力，它比有惯例库更快更容易，它可以更好的传递和解释新的知识，这和惯例库有 9 很大的不同。基于事例推理中提出的一个夹具设计的框架已经被实行了，使用的是支持基础数据的 ， 脑绘图软件。这个框架也已经和普通成分库和典型夹具库结合起来。这个发展的标准系统，用于航空项目，帮助夹具设计者提高设计效率和重新使用先前的设计资源。 10 英文原文 f in on is in is on in of of of as of of up on in of of at in if is to of in a as of a to on of of in is to is a on 11 a of is a AD ), at of in of of a to a a 1. is a of an to a a to be to So as in in to st nd . be of of to be is . 1 of a he be of of 12 of in of of in of as is to on it is to in of of of is up 6 13 3 3 is to an of be *” , “？” , “ 1” , “ 2” , “ A” ,“ B” , “ Z” , In “ *” “ ?” “ 0” *”?” . is of be 3 of of is “ 000” is a is 13 001” ,“ 002” , to be by If of to be as it be to to 000” , is to of is he of of is of in So he of is as So of of is of is up of by 14 ( of is of In of So in it 2 n of is of to to of to of of of on on to on to is by by of by if of is of 2of If is no of on to on 1)to of 15 2)of of of 3)of is is on of on of of be 0kg 0be 3 is of a is as is of n is of is of is of of of of in At , as 16 . is of of is of of of in So to is to If of of a be as is a be If of is to of is of 3 he of in 1) of 2) of 17 3) of If of be a in is If of it is to it in If it is it it to is as a or as A is a of a A of 3 in of a 000” . A to as is by 1) If a it 3 as an so is it is by Or is as a 000” , in 2) If a is to be at 18 is by is as a 3) If a a be is as in 4 BR to of of as of be is up in of of is or is is BR to on is If is to of is 19 5 is a 5# is is is A is to to be of of 20 is n of 9325513321402000, is n 3. is as 21 So of of to be in of is is is n 22 As is in is in to 9325513311402000. 6 as a is a an to in is to of BR as it of a by is of a it a of is A on BR by +, PI n as 2D is to 毕 业 设 计（论 文）说 明 书 题 目 犁刀变速箱凸台 铣削组合机床及 其夹具设计 系 别 专 业 班 级 摘 要 组 合机床，是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率机床。其特点有：结构紧凑、工作质量可靠、设计和制造周期短、投资少、经济效果好、生产率高等。 本次设计的题目是铣削组合机床及主轴组件。首先针对所要加工的零件入手，对机床进行总体方案设计，进而确定机床的总体布局，随后，对零件夹具进行设计。在设计夹具时，以零件为线索，在满足刚度、精度等要求下，完成设计。 关键词： 组合机床，主轴组件，刚度，主轴，轴承，夹具 夹紧 by of a of of is of in to of of of in a to of of 目 录 摘要 . 1 . 2 前言 . 第 1 章 机床总体设计 .床总体方案设计的依据 . 1 件 . 1 具 . 1 艺分析 . 1 艺方法的确定 . 1 床总体布局 . 2 床运动的确定 . 2 床主要技术参数的确定 . 3 定工件余量 . 3 择切削用量 . 3 动参数 . 3 轴最高，最低转速 . 3 轴转速的合理排列 . 4 力 参数 主运动驱动电动机功率的确定 . 4 削力的计算 . 5 削功率的计算 . 5 算电动机功率 . 5 择主电机 . 5 给驱动电动机功率的确定 . 5 第 2 章 主轴组件设计 .轴的基本要求 . 6 转精度 . 6 度 . 6 振性 . 7 抗受迫振动的能力 . 8 抗切削自激振动的能力 . 8 升和热变形 . 8 磨性 . 9 他 . 9 轴组件的布局 . 9 应刚度和承载能力的要求 . 10 应转速要求 . 11 应精度的要求 . 11 应结构的要求 . 11 应经济性要求 . 11 轴结构的初步拟定 . 12 轴的材料与热处理 . 13 轴的技术要求 . 13 颈 . 13 锥孔 . 14 轴组件的计算 . 14 轴直径的选择 . 14 轴前后支承轴承的选择 . 15 轴前支承轴承的选择 . 15 轴后支承轴承的选择 . 16 轴内孔直径 . 16 轴前端悬伸量 . 17 轴支承跨距 . 18 轴结构图 . 18 轴组件的验算 . 18 轴端部挠度 . 19 承的简化 . 19 轴的挠度 . 20 轴倾角 . 20 轴组件的润滑和密封 . 21 轴轴承的润滑 . 21 轴组件的密封 . 21 轴组件密封装置的功用 . 22 主轴组件密封装置的要求 . 22 轴组件密封装置的类型 . 22 轴组件密封装置的选择 . 22 轴组件中相关部件 . 23 肩挡圈 . 23 圈 . 23 螺母 . 23 筒 . 24 、后支承的轴承盖 . 25 轴用套筒及其锁紧部分 . 26 轴尾部的内花键 . 27 轴组件轴向调节机构 . 28 杠螺纹 . 28 杠轴承的选择 . 28 杠螺母 . 29 杠中段螺纹 . 29 杠上的内隔套 . 29 杠上调节用锥齿轮 . 30 体设计 . 30 第三章 组合机床夹具设计 31 组合机床夹具概述 32 定位支承系统概述 33 定位支承系统 34 夹紧机构 35 第四章 结论 .考文献 .谢 . 毕 业 设 计（论 文）说 明 书 题 目 犁刀变速箱凸台 铣削组合机床及 其 夹具 设计 系 别 专 业 班 级 1 摘 要 组合机床，是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率机床。其特点有：结构紧凑、工作质量可靠、设计和制造周期短、投资少、经济效果好、生产率高等。 本次设计的题目是铣削组合机床及主轴组件。首先针对所要加工的零件入手，对机床进行总体方案设计，进而确定机床的总体布局，随后，对 零件夹具 进行设计。在设计夹具时，以零件 为线索，在满足刚度、精度等要求下 ，完成设计。 关键词 ： 组合机床，主轴组件，刚度，主轴，轴承， 夹具 夹紧 2 by of a of of is of in to of of of in a to of of 3 目 录 摘要 . 1 . 2 前言 . 第 1 章 机床总体设计 . 1 床总体方案设计的依据 . 1 件 . 1 具 . 1 艺分析 . 1 艺方法的确定 . 1 床总体布局 . 2 床运动的确定 . 2 床 主要技术参数 的确定 . 3 定工件余量 . 3 择切削用量 . 3 动参数 . 3 轴最高，最低转速 . 3 轴转速的合理排列 . 4 力 参数 主运动驱动电动机功率的确定 . 4 削力的计算 . 5 削功率的计算 . 5 算电动机功率 . 5 择主电机 . 5 给驱动电动机功率的确定 . 5 第 2 章 主轴组件设计 . 6 轴的基本要求 . 6 转精度 . 6 度 . 6 振性 . 7 抗受迫振动的能力 . 8 抗切削自激振动的能力 . 8 升和热变形 . 8 磨性 . 9 他 . 9 轴组件的布局 . 9 应刚度和承载能力的要求 . 10 应转速要求 . 11 应精度的要求 . 11 应结构的要求 . 11 应经济性要求 . 11 轴结构的初步拟定 . 12 轴的材料与热处理 . 13 轴的技术要求 . 13 颈 . 13 锥孔 . 14 轴组件的计算 . 14 轴直径的选择 . 14 轴前后支承轴承的选择 . 15 轴前支承轴承的选择 . 15 轴后支承轴承的选择 . 16 轴内孔直径 . 16 轴前端悬伸量 . 17 轴支承跨距 . 18 轴结构图 . 18 轴组件的验算 . 18 轴端部挠度 . 19 承的简化 . 19 轴的挠度 . 20 轴倾角 . 20 轴组件的润滑和密封 . 21 轴轴承的润滑 . 21 轴组件的密封 . 21 轴组件密封装置的功用 . 22 主轴组件密封装置的要求 . 22 轴组件密封装置的类型 . 22 轴组件密封装置的选择 . 22 轴组件中相关部件 . 23 肩挡圈 . 23 圈 . 23 螺母 . 23 筒 . 24 、后支承的轴承盖 . 25 轴用套筒及其锁紧部分 . 26 轴尾部的内花键 . 27 轴组件轴向调节机构 . 28 杠螺纹 . 28 杠轴承的选择 . 28 杠螺母 . 29 杠中 段 螺纹 . 29 杠上的内隔套 . 29 杠上调节用锥齿轮 . 30 体设计 . 30 第三章 组合机床夹具设计 31 组合机床夹具概述 32 定位支承系统概述 33 定位支承系统 34 夹紧机构 35 第 四 章 结论 . 35 参考文献 . 37 致谢 . 38 I 前 言 机械制造业在国民经济中占有重要的地位，是国民经济各部门赖以发展的基础，是国民经济的重要支柱，是生产力的重要组成部分。机械制造业不仅为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种生产设备、仪器仪表和工具，而且为制造业包括机械制造业本身提供机械制造装备。机械制造业的生产能力和制造水平标志着一个国家或地区的科学技术水平、经济实力。 机械制造业的生产能力和制造水平，主要取决于机械制造装备的先进程度。机械制造装备的核心是金属切削机床，精密零件的加工，主要依赖切削加工来达到所需要的精度。金属切削机 床所担负的工作量约占机器制造总工作量的 40% 60%，金属切削机床的技术水平直接影响到机械制造业的产品质量和劳动生产率。换言之，一个国家的机床工业水平在很大程度上代表着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。显然，金属切削机床在国民经济现代化建设中起着不可替代的作用。 纵观几十年来的历史，机械制造业从早期降低成本的竞争，经过 20世纪 70年代、80 年代发展到 20 世纪 90 年代乃至 21 世纪初的新的产品的竞争。目前，我国已加入世界贸易组织，经济全球化时代已经到来，我国机械制造业面临严峻的挑战，也面临着新的形势：知识 技术 产品的更新周期越来越短，产品的批量越来越小，产品的性能和质量的要求越来越高，环境保护意识和绿色制造的呼声越来越强，因而以敏捷制造为代表的先进制造技术将是制造业快速响应市场需要、不断推出新产品、赢得竞争、求得生存和发展的主要手段。 金属切削机床中的组合机床，是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。它具有：生产率高；加工精度稳定；研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低；配置灵活等。正是由于这些特点的存在，决定了组合机床在当今新形势下仍能被广泛应用于汽车、 拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工及自行车等轻工行业和机床、机车、工程机械等制造业中。 此次设计的是 犁刀变速箱铣削组合机床及夹具设计 。首先，对机床进行总体设计，确定总体方案后得到机床总体布局图；再着重进行 夹具的 设计，其中包括 定位的设计、夹紧力 的设计，夹紧和定位原件的选 。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。 1 第一 章 机床总体设计 设计 机床的第一步，是确定总体方案。总体方案是机床部件和零件的设计依据，对整个设计的影响较大。因此，在拟定总体方案的过程中，必须全面地、周密地考虑 ，使所定方案技术先进、经济合理。 床总体方案设计的依据 件 工件是机床总体方案设计的重要依据之一，设计者必须明确工件的特点和加工要求。本次毕业设计要求设计一台组合机床，用于加工 犁刀变速箱凸台面 ，工件材料为度为 190 210产批量为大批量，铸造毛坯。加工部位的加工要求如下： (1)被加工表面的粗糙度均为 具 硬质合金端铣刀 ，刀齿材料为 刀盘直径为 75 110，刀具齿数 Z=4。 工艺分析 艺分析 2 艺方法的确定 机床的工艺方法是多种多样的，按工种可分为车、铣、刨、钻、镗、磨、研磨、电加工、振动加工、激光加工等；每一种还可再分，如车削加工有车外圆、车端面、车槽、车球面等之分；按加工精度各表面粗糙度可分为粗加工、半精加工、光整加工等；按工序集中程度可分为单刀、多刀、单工件、多工件、单工位、多工位等；按作业形式可分平行作业、顺序作业、平行 工艺方法对机床的结构和性能的影响很大，工艺方法的改变常导致机床的运 动、传动、布局、结构、性能以及经济效果等方面的一系列变化。 加工平面的方法有很多，比如说车削，铣削，刨削。对于 对犁刀变速箱箱 体 凸台，用车床进行车削加工时，由于犁刀变速箱比较复杂 ，且为壳类零件，不宜装夹在车床主轴上进行加工，装夹稳定性也不高；用刨床进行刨削加工时，机床需要两个运动，机床和刀具结构简单，装夹在工件台上快速，稳固，但生产率低，加工精度也达不到工件要求；用端铣刀进行铣削加工时，生产率不仅提高了，也能满足工件所要求的加工精度，且装夹快速，方便。 与普通机床相比，组合机床具有生产率高，加工精度稳定，研制 周期短，便于设计、制造和使用维护、成本低、自动化程度高、劳动强度低，配置灵活等特点，因此，当生产量很大时，用组合机床进行加工更合理。 床 总体布局 机床 的总体布局指确定机床的组成部件之间的相对位置及相对运动关系。 合理的总体布局的基本要求有： (1)保证工艺方法所要求的工件与刀具的相对运动关系； (2)保证机床具有足够的加工精度和相适应的刚度和抗振性； (3)便于操纵、调整、维修，便于输送、装卸工件和排屑等； (4)节省材料，占地面积小，即经济效果好； (5)造型美观。 根据犁刀变速箱箱体 加工要求，机床总 体布局图如图 1 3 图 1床总体布局图 减荷阀体安装在工作台上，铣削动力头带动铣刀作旋转主运动，工作台作纵向进给运动，完成对工件的切削加工。此方案的优点是各部件均是针对减荷阀体设计的，因此，结构紧凑，刚性好，生产率高，加工质量稳定。 床运动的确定 确定机床运动，指确定机床运动的数目，运动类型以及运动的执行件 。 本次毕业设计的组合机床的工艺方法是，用一把端铣刀直接进行加工。相应的表面成形运动为：单主轴的回转运动，工作台纵向进给运动；辅助运动为：主轴轴向调整运动。 机床主要技术参数的确定 机床主要技术参数包括主参数和基本参数，基本参数又包括尺寸参数，运动参数，动力参数。 艺分析 4 定工件余量 犁刀变速箱箱体 ，零件材料为 度 190 210产类型为大批量，铸造毛坯。 查机械制造工艺设计简明手册表 加工余量为 为双边加工 )。 择切削用量 由于被加工 零件的铣削宽度为 44进行二次走刀，故一 次走刀即可完成 根据组合机床设计简明手册第 132 133页，选择铣削切削用量。 铣削用量的选择与要求的加工表面粗糙度值及其生产率有关系。当铣削表面粗糙度数值要求较低时，铣削速度应选高一些，每齿走刀量 应小些。若生产率要求不高，可以取很小的每齿走刀量， 一次铣削 4 5余量达到 m 的表面粗糙度。这时每齿的进给量一般为 根据本次设计所加工的零件要求，其表面粗糙度数值较高，加工材料为铸 铁，查表6 z,V=50 80m/ z。 动参数 机床的运动参数包括主运动转速和转速范围、进给量范围、进给量数列以及空行程速度等。此次设计主要确定主运动的运动参数。 轴最高，最低转速 按照典型工序的切削速度和刀具 (或工件 )直径、计算主轴最高转速 低转速 计算公式如下： ， 4 式中： 主轴最高、最低转速 (r/ 最高、最低切削速度 (m/ 最大、最小计算直径 (根据机械制造工艺金属切削机床设计指导第 69 70页，可查出以下数据： 查表 最大，最小切削速度： 00 300m/ 取 50m/15 20m/ 取 20m/床的 取使用的刀具最大、最小直径，即： 10 75主轴最高转速为 = 1000 25075 = 取 标准数列值： 000r/低转速为： = 110 201000 =标准数列值： 56r/轴转速的合理排列 最高、最低转速确定后，还需确定中间转速，选择公比，转速级数 Z，则转速数列为： 56r/ , 2 , 1z 查标准数列，取公比 =(1 2) 转速范围： Rn=61000=速级数： Z=n +1= 取 Z=6 由于本次设计的要求，主轴转速级数只需设计四级就能满足要求 ，故 取 Z=4。即： 56， 100, 80, 15 (r/力参数 主运动驱动电动机功率的确定 5 削力的计算 由前面已知，本次设计的组合机床的最高转速为 15r/此时的切削速度为： V=1000n4 d=1000 =据上表所列，所设计的组合机床属于型，所以取 a/ ： a=（ （ 80=100 200 初取 a=120。轴结构图 18 轴支承跨距 主轴支承跨距 L 是指主轴前、后支承支承反力作用点之间的距离。 合理确定主轴支承跨距，可提高主轴部件的静刚度。可以证明，支承跨距越小，主轴自身的刚度越大，弯曲变形越小，但支承的变形引起的主轴前端的位移量将增大；支承跨距大，支承的变形引起的主轴前端的位移量较小，但主轴本身的弯曲变形将增大。可见，支承跨距过大或过小都会降低主轴部件的刚度。 有关资料对合理跨距选择的推荐值可作参考： （ 1） 4 5） （ 2） 3 5） a，用于悬伸长度较小时； （ 3） 1 2） a，用于悬伸长度较大时。 根据此次设计的组合机床刚性主轴的悬伸量较大，取 宜。即此次设计的主轴两支承的合理跨距 120=300 初取 L=280。 轴 结构图 根据以上的分析计算，可初步得出主轴的结构如图 2 锥 度 7 : 2 4图 2 - 7 主 轴 结 构 轴 组件的验算 19 主轴在工作中的受力情况严重，而允许的变形则很微小，决定主轴尺寸的基本因素是所允许的变形的大小，因此主轴的计算主要是刚度的验算，与一般轴着重于强度的情况不一样。通常能满足刚度要求的主轴也能满足强度的要求。 刚度乃是载荷与弹性变形的比值。当载荷一定时，刚度与弹性变形成反比。因此，算出弹性变形量后，很容易得到静刚度。主轴组件的弹性变形计算包括：主轴端部挠度和主轴倾角的计 算。 轴端部挠度 主轴端部挠度直接影响加工精度和表面粗糙度，因此必须加以限制，一般计算主轴端部最大挠度 承的简化 对于两支承主轴，若每个支承中仅有一个单列或双列滚动轴承，或者有两个单列球轴承，则可将主轴组件简化为简支梁，如下图 2前支承有两个以上滚动轴承， 图 2主轴组件简化为简支梁 可认为主轴在前支承处无弯曲变形，可简化为固定端梁，如下图 2 图 2主轴组件简化为固定端梁 此次设计的主轴，前支承选用了一个双列向心短圆柱滚子轴承和两个推力球轴承作为支承，即可认为主轴在前支承处无弯曲变形，可简化为上图 2轴组件的验算 20 轴的挠度 查材料力学 I第 188页的表 图 2下图 2 根据图 2得此时的最大挠度 其中， F 主轴前 端受力。此处， F=l A、 处， l=a=12固定端梁在载荷作用下的变形 E 主轴材料的弹性模量。 45钢的 E=107 N/I 主轴截面的平均惯性矩。当主轴平均直径为 D，内孔直径为 I=64 )(44 。此处， D=2128128 =133 故可计算出，主轴端部的最大挠度： 104 轴倾角 主轴上安装主轴和安装传动齿轮处的倾角，称为主轴的倾角。此次设计的主轴主要考虑主轴前支承处的倾角。若安装轴承处的倾角太大，会破坏轴承的正常工作，缩短轴承的使用寿命。 根据图 2得此时的最大倾角 B =- 其中， 21 F 主轴前端受力。此处， F=l A、 处， l=a=12 主轴材料的弹性模量。 45钢的 E=107 N/I 主轴截面的平均惯性矩。当主轴平均直径为 D，内孔直径为 I=64 )(44 。此处， D=2128128 =133 故可计算出， 主轴倾角为： B =106 组合机床设计第一册中机械部分的第 670页，可知： 当 大 ，刚性主轴的刚度满足要求。 此处的 大即为最大挠度和最大倾角， 将已知数据 B 代入，即可得： 初步设计的主轴满足刚度要求。 轴 组件的润滑和密封 轴轴承的润滑 润滑的作用是降低摩擦，减小温升，并与密封装置在一起，保护轴承不受外物的磨损和防止腐蚀。润滑剂和润滑方式决定于轴承的类型、速度和工作负荷。如果选择得合适，可以降低轴承的工作温度和延长使用期限。 滚动轴承可以用润滑油或润滑脂来润滑。试验证明，在速度较低时，用润滑脂比用润滑油温升低。所以，此次设计的主轴支承均 采用润滑脂。同时，主轴是装在主轴套筒内的，为防止使用润滑油时泄漏，也应采用润滑脂润滑。 加润滑脂时，应该注意润滑脂的充填量不能过多，不能把轴承的空间填满，否则会引起过高的发热，并使润滑脂熔化流出而恶化润滑效果。 轴组件的密封 密封对主轴组件的工作性能与润滑影响也较大。机床主轴密封不好，将使润滑剂外流，造成浪费，加速零件的磨损，还会严重地影响到工作环境及机床的外观。轴组件的润滑和密封 22 轴组件密封装置的功用 密封装置的功用是：防止润滑剂从主轴组件及传动部件中泄漏，从而避免浪费，保护工作环境，防止冷 却液及杂物（如灰尘、脏物、水气和切屑等）从外面进入部件内，以减少机床零件的腐蚀及磨损，延长其使用寿命。 主轴组件密封装置的要求 对主轴组件密封装置的要求是：在一定的压力、温度范围内具有良好的密封性能；由密封装置所形成的摩擦力应尽量小，摩擦系数应尽量稳定；耐腐蚀、磨损小、工作寿命长，磨损后，在一定程度上能自动补偿；结构简单、装卸方便。对具体的主轴组件及传动部件，应根据实际情况选择有效而又经济密封装置。 主轴组件密封装置的类型，主要有以下几种：具有弹性元件 的接触式密封装置；皮碗（油封）式密封装置；具有金属和石墨元件的接触式密封装置；挡油圈式和螺旋沟式密封装置；圈形间隙式、油沟式和迷宫式密封装置；立式主轴的密封装置等。 轴组件密封装置的选择 选用密封装置时，应考虑到主轴组件的下列具体工作条件：密封处主轴颈的线速度；所用润滑剂的种类及其物理化学性质；主轴组件的工作温度；周围介质的情况；主轴组件的结构特点；密封装置的主要用途等。 综合考虑上述因素，主轴前支承处，为了更好地防止外界的灰尘屑末等杂物进入，故考虑选用迷宫式密封，形成一条长而曲曲折折的通 道，径向尺寸不超过 填润滑脂，轴向尺寸不超过 查机械设计课程设计手册第 87 页表 7得此次选用的迷宫式密封装置的结构参数如下图 2示： 图 2迷宫式密封装置的结构参数 其中， d=80， D=130， e=1 23 轴 组件中相关部件 肩挡圈 前支承双列向心短圆柱滚子轴承和推力球轴承之间所用的挡圈，可查机械设计课程设计手册第 56 页表 5得此次选用的挡圈的结构参数如下图 2 图 2轴肩挡圈的结构参数 其中， D=95， d=80， H=6 圈 两推力球之间用的挡圈为非标准件，径向尺寸依主轴套筒尺寸而定，轴向尺寸可初取为 6 螺母 锁紧靠主轴后支承一边的推力球轴承以及锁紧两推力球轴承内的套筒，分别采用两个圆螺母，为了增加可靠性，再加一止动螺钉。圆螺母具体的参数可查机械设计课程设计手册第 60页表 5构如下图 2示： 图 2圆螺母（ h 4 50 30120C 轴组件中相关部件 24 其中，
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