一种可轴向换刀旋风铣刀的设计（全套含CAD图纸）
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下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985本科毕业设计（论文）题目一种可轴向换刀旋风铣刀的设计专业学生姓名班级学号指导教师二年月日下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985摘要本文主要设计一种旋风铣刀头装置，属于旋风铣床部件。首先介绍了旋风铣头的国内外研究概况，研究意义，然后进行原理分析。其主要包括支座及电机、皮带轮、刀杆，铣刀盘，其特征在于一组刀杆安装在铣刀盘平面上的装刀槽内，铣刀盘与刀轴刚性连接，同时与一皮带传动机构连接，刀轴一端外圆安装轴承，轴承外圈安装在摆动支架上，摆动支架另一端安装电机，电机与皮带传动机构连接，摆动支架两端的摆轴安装在铣刀座上，同时摆动支架的摆轴与一摆动调整机构连接；铣刀盘平面的一组装刀槽，其相应两侧直线分别是相同某一直径外圆的一组切线；摆动支架在与支座的圆弧长通槽相应位置设有锁紧螺钉。铣刀杆可实现切向对刀，操作方便，对刀精度好，铣刀盘可随摆动支架做角度精确调整，可以适应不同零件加工要求。关键词可轴向换刀旋风铣头装置,总体设计,可轴向换刀旋风铣头装置，传动部分下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985ABSTRACTINTHISPAPER,TODESIGNAWHIRLINGHEADMEANSBELONGINGCYCLONESMILLINGMACHINEPARTSITINTRODUCESTHEDOMESTICANDFOREIGNRESEARCHBEFORE,THESIGNIFICANCEWHIRLWINDMILLINGHEAD,THENPRINCIPLEWHICHINCLUDESSEATANDMOTORS,PULLEYS,ARBOR,CUTTER,COMPRISINGAHOLDERMOUNTEDONTHECUTTERPLANELOADEDKNIFEGROOVECUTTERANDARBORRIGIDLYCONNECTEDATTHESAMETIMEWITHABELTDRIVEMECHANISMCONNECTEDTOTHEOUTERENDOFTHEARBORTOINSTALLBEARINGS,THEOUTERRINGISMOUNTEDONTHESWINGFRAME,THEOTHERENDOFTHESWINGMOTORBRACKET,MOTORANDBELTDRIVEMECHANISMCONNECTEDTOBOTHENDSOFTHESWINGINGPENDULUMBRACKETMOUNTEDONTHECUTTERSHAFTSEAT,WHILESWINGINGCRADLEROCKINGSHAFTISCONNECTEDTOASWINGADJUSTMENTMECHANISMAGROOVECUTTERKNIFEASSEMBLYPLANE,WHICHCORRESPONDSTOASIDEOFTHELINEARETHESAMEASTHEOUTERDIAMETEROFATANGENTSWINGBRACKETANDBEARINGLONGARCTHROUGHSLOTSCORRESPONDINGPOSITIONWITHTHELOCKINGSCREWTANGENTIALCUTTERBARCANBEACHIEVEDONTHEKNIFE,EASYOPERATION,GOODACCURACYKNIFE,CUTTERCANDOWITHTHESWINGANGLEBRACKETPRECISEADJUSTMENT,CANADAPTTODIFFERENTPARTSOFTHEPROCESSINGREQUIREMENTSKEYWORDSAXIALMILLINGTOOLCHANGERCYCLONEMEANS,OVERALLDESIGN,AXIALLYWHIRLWINDMILLINGTOOLCHANGERAPPARATUS,TRANSMISSIONPARTS下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985目录第1章绪论111课题目的、意义112旋风铣削技术现状1121旋风铣削原理1122旋风铣削技术国外发展状况2123旋风铣削技术国内发展状况3124旋风铣削技术用途4125台阶轴旋风铣削加工特点及优势413研究方法5第2章可轴向换刀旋风铣头装置机构总体方案6第3章可轴向换刀旋风铣头装置的机械部分计算831电机类型和结构形式的选择832带传动设计8321选择带型9322确定带轮的基准直径并验证带速10323确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角10324确定带的根数Z11325确定带轮的结构和尺寸12326确定带的张紧装置12第4章滚珠丝杠轴向换刀机构结构设计1441确定脉冲当量1442切削力的计算1443进给力与背吃刀力1444滚珠丝杠螺母副的计算和选型1445齿轮传动的计算1946步进电动机的选择2047导轨的特点22下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098548导轨的设计23第5章蜗轮蜗杆传动设计计算2651蜗杆可轴向换刀旋风铣头装置的设计2652轴的设计计算30521连轴器的设计计算30522输入轴的设计计算30523输出轴的设计计算3353滚动轴承的选择及校核计算35531计算输入轴轴承35532计算输出轴轴承3854键及联轴器连接的选择及校核计算39541连轴器与电机连接采用平键连接39542输入轴与联轴器连接采用平键连接39543输出轴与联轴器连接用平键连接40544输出轴与涡轮连接用平键连接40第6章箱体结构与润滑的概要说明4161箱体的结构形式和材料4162铸铁箱体主要结构尺寸和关系41第7章主要零部件的三维建模及介绍4371SOLIDWORKS介绍4372部分零件的效果图4373三维虚拟装配图49总论50参考文献51致谢52下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709851第1章绪论11课题目的、意义螺纹旋风铣是与普通车床或瑞士车配套的高速铣削螺纹装置或专用的高效螺纹加工机床。用装在高速旋转刀盘上的硬质合金成型刀，从工件上铣削出螺纹的螺纹加工方法。因其铣削速度高（速度达到400M/MIN），加工效率快，并采用压缩空气进行排屑冷却。加工过程中切削飞溅如旋风而得名旋风铣。旋风铣可以实现干切削、重载切削、难加工材料和超高速切削，消耗动力小。表面粗糙度能达到RA08M。旋风铣时机床主轴转速慢，所以机床运动精度高、动态稳定性好，是一种先进的螺纹加工方法。旋风铣加工螺纹的优势与其它一般螺纹的加工方法相比，旋风铣切削螺纹有如下的优点1、加工效率高，比传统加工效率可提高10倍以上；2、由于是成型加工，产品一刀成形，偏心切削不需退刀，精度高；3、由车床改造的旋风铣不改动车床结构，螺旋升角可调，安装方便；节省投资专机设备的费用；4、表面粗糙度可达RA08微米，加工精度提高2级；5、车床轴向进给慢，易于操作，对工人专业技术能降低；旋风铣加工的运动形式旋风铣在加工过程中需要完成五个加工运动1刀盘带动硬质合金成型刀高速旋转（主运动）2机床主轴带动工件慢速旋转（辅助运动）3旋风铣根据工件螺距或导程沿工件轴向运动（进给运动）4旋风铣径向运动（切削运动）5旋风铣在一定角度范围内还有螺旋升角调整的自由度。（旋转运动）旋风铣的切削形式及旋风铣可加工的零件种类,旋风铣的切削形式分为内切式和外切式旋风铣可以加工螺纹，接骨螺钉，丝杠，蜗杆，螺杆类零件12旋风铣削技术现状旋风铣削由于其加工效率高、被加工件质量好而倍受青睐，它是一种绿色高效的加工技术。旋风铣技术及其加工工艺的发展十分迅速，利用旋风铣技术的优点，比如成本低廉、加工效率高、可操作性好等，将其应用于轴类零件的加工，将对这一领域造成意义深远的影响。利用旋风铣削切削速度快、加工过程稳定、进给速度快等特点加工轴类零件，其加工效率是车削方式所不能比拟的。121旋风铣削原理如图11所示，完成旋风铣削加工需要的运动有（1）刀盘旋转运动N1；下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709852（2）工件旋转运动N0；（3）刀盘相对工件进给的轴向运动W；（4）刀盘相对工件切削的径向运动X。此运动中，调节参数设定为工件、刀盘轴线的夹角，以及旋风圆的偏心量。当切深为P时，图11中隐影区域为加工切削掉的部分。图11旋风铣削加工原理图容易看出，在加工过程中，切入时切削量逐渐由小增大，而后切出时又由大减小，完成加工后，被加工件表面的切削厚度薄，这也是普通铣削、车削加工后零件表面质量不如旋风铣加工的原因。旋风铣削加工时，主轴旋转缓慢，产生的振动、离心力较小，所以旋风铣床动态稳定特性好、运动精度高、噪声小，旋风铣削技术是一种高级先进的铣削方法。122旋风铣削技术国外发展状况据不完全统计，国外的厂商，比如德国李斯特公司、奥地利林辛格公司等，也都在研究旋风铣削技术，并生产出数控旋风铣削机床。国外一些从事滚珠丝杠生产的知名公司，例如日本精工株式会社、美国拓普森、台湾海威、德国力士乐等也从事这方面的研究。德国的CNC旋风铣机床铣头转速可达4000060000RPM，可加工M06的外螺纹。德国等西方科技较为发达的国家，在世界上首先发明了与旋风铣削机床配合使用的高精度的旋风铣削定位刀盘，并且在北京召开的第四届金属加工展览会上首次向我国展示其产品。德国李斯特公司在参加展会期间还给当时中国的很多机械加工企业和研究设计院介绍了数控旋风铣削技术。国外很多学者在旋风铣削技术领域也有着威望，比如德国的WEBER教授发表的一篇关于旋风铣削加工技术的文章里，采用大量篇幅第一次详细论述了旋风铣削加工轴类零下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709853件时切削参数的选择，在大量研究和实验的基础上，确定出影响被加工件表面精度和质量的因素，对参数选择进行了优化，对设备改进给出了一些建议。该文中提出的使用旋风铣削技术加工轴类零件的思想，是后来旋风铣削技术发展的萌芽。此外，SORGE教授对旋风铣技术加工运动原理进行了深入的研究，为今后旋风铣削螺纹工件奠定了基础。SHULTZ教授对高速旋风铣削加工技术有着独特的理解，拓展出超高速旋风铣技术的新领域。目前，德国的旋风铣削技术世界一流，尤其是德国著名的两所研究旋风铣削技术的实验室。这两所实验室里的设备齐全，功能先进，每年都会发表许多有着极高科学价值的论文。这些研究成果使德国旋风铣机床行业处于世界前列，并给德国带来了许多商业利益。同为旋风铣技术发达的美国，则较为重视旋风铣技术的应用领域，将高速旋风铣技术融入到军工、机床、汽车、工程机械装备等行业。123旋风铣削技术国内发展状况国内也对旋风铣削技术进行了大量研究。其实，旋风铣削技术早已出现在我国制造行业的历史中。在上个世纪六七十年代，旋风铣技术作为一项革新成果，被广为推广。过去生产中，最简单的改造方法就是将车床的刀架卸下，在滑鞍上换上旋风铣头，组成旋风铣削机床，用其加工螺纹类零件，机床加工螺纹零件的典型结构如图12所示。图12旋风铣机床早期的典型结构当年的北京精密机床零件厂，率先使用上述机床进行丝杠的大批大量生产，该厂对旋风铣削技术颇有研究。其生产车间内部的丝杠生产线上大量采用了旋风铣机床加工丝杠，而且生产效率较高。当时，这一工艺被国内许多公司所学习效仿，比如当年的山东丝杠制造厂、江苏丝杠装备制造厂等。旋风铣削机床的技术保密附加值相当高，而且其售价十分昂贵，主要是因为它被看作是一种能够代替车削的专用加工设备。立方氮化硼刀片要比硬质合金刀片的价钱贵上几倍，这也导致了多年以来其在国内难以推广。我们需要巧妙地找到切入点，并将其转化，变成可靠的生产力，引进先进的技术的同时必须结合我国的基本国情，只有各方面因素都考虑周全才能产生良好的经济效益。现阶段，山西风源机械厂和济南第三机床厂在旋风铣机床研发和制造方面处于国内下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709854先进行列。辽宁省高速切削工程技术中心也致力于旋风铣技术的创新研究。东方汽轮机厂将旋风铣削技术应用到大型内螺纹的加工领域，取得了不错的科研成果，并申请了专利，应用此技术加工完成后的工件表面粗糙度值较好。就目前形式而言，我国旋风铣削技术仍处于半精加工水平，尚处于起步阶段，同世界先进水平还是有很大差距的。124旋风铣削技术用途目前，旋风铣削技术首要加工对象仍然是传统的螺纹状零件。按照以往经验，主要是利用车床加工螺纹工件。根据双轴联动原理或靠模原理，借助于车床的小托板和中托板，通过改变刀具的运动轨迹，形成成型面。决定被加工零件的表面轮廓的首要因素是刀具在工件表面的成型轨迹。在切削螺纹的过程中，经常出现的问题有螺纹表面粗糙、乱扣、啃刀、中径不正确、螺距不正确等。利用传统方法切削出的螺纹零件，其生产效率和产品质量不能达到理想状态。按照上面提到的，利用旋风铣削加工螺纹，进行一次思想的转换，往往能够达到高效切削螺纹零件的目的。它的最大的优势在于刀具冷却好，但最大的不足是成型件表面质量不好、加工精度不高。可利用此法完成一次性全牙深的切削，对于批量性规模生产可以提高螺纹粗加工的生产效率。旋风铣削刀盘在高速旋转加工时，可高效地进行切削。被加工件的类型多种多样，不管是体积较小的微型工件，还是体积庞大的特大型工件，不管是形状较为简单的孔系零件，还是三维曲面等各种复杂的轴类形体、回转体零件，都能加工。目前，美国及西方发达国家已将这项技术应用于工件的精加工过程中。多与外界沟通交流的同时，引进先进制造技术，并且探究其中的真谛是十分必要的。作为绿色高效的新型加工技术，旋风铣削加工越来越受到重视。我们需要不断创新开发，将旋风铣削技术与数控技术相融合，研发出高性能、高效率、工作稳定可靠、控制系统相应准确快速的CNC旋风铣机床有利于我国机械行业各个领域的技术渗透，促进我国军工、汽车、机床等行业的发展，这是有无限意义的。125台阶轴旋风铣削加工特点及优势综上所述，旋风铣削是一新型、高效、绿色无污染的加工技术。旋风铣刀盘上有多把刀具，可以同时高效对台阶轴进行切削。根据台阶轴的自身特点，可巧妙地设计铣头上的每把刀具，使刀具之间在轴向、径向上都留有一定的距离。铣头上的每把刀都有各自的切削半径，而且加工时不会产生相互间的干涉，铣头每转一圈，刀具就能分层次地进行切削一周。这样以来，旋风铣削加工台阶轴比传统的车削加工更有优势，特点鲜明，主要表现在（1）旋风铣刀盘上安装有多把刀具同时切削，每把刀具空间分布均匀，互不干涉，各自有独自的切削任务，保证了旋风铣削加工过程的平稳性。进给速度快，散热性好，工件表面质量好。（2）可使用压缩空气冷却，易于排屑。吹飞的切屑带走大部分热量，刀具磨损均匀，下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709855寿命更长，旋风铣削是间断切削，易于断屑，加工现场环境整洁。（3）切削过程中，台阶轴夹紧不动，不会产生由于轴回转而产生的离心力和自转变形，更容易保证台阶轴的圆柱度和同轴度要求。（4）相对于形状细长、质量较大的台阶轴，质量较小的旋风铣头更容易达到较高的转速，而且纵向进给速度较大时工件的表面粗糙度较好，切削效率高。将旋风铣削技术应用到台阶轴加工领域，可以提高台阶轴的加工效率，改善产品品质，有利于台阶轴加工技术的发展。随着科学技术的不断进步，数控机床朝着高、精、尖的方向不断向前发展，人们对数控机床加工出来的产品外形、产品质量和产品性能的要求也是越来越高，而且产品的更新换代更加频繁。机械制造行业科技水平日益提高，机床功能不断完善，并且实时都在发展、变化，以适应生产和工业需求。为了提高生产效率，满足市场经济需求，机械制造行业正经历着翻天覆地的变化，传统的加工方法早已满足不了人们对新型产品的需求，也不适应于现在的市场经济。如今数控技术不断发展，已逐渐成为现代先进制造技术的核心。机电结合、机床与数控系统相结合已成为历史发展的必然趋势，只有这样，才能跟紧时代的步伐。作为新时代的缔造者，一定要坚定信心，使旋风铣削技术扎根中华神州沃土，硕果累累。13研究方法1根据所学的机械设计、机械原理有关专业知识以及查询的有关文献，根据数控切割的工作原理，确定总体设计方案，拟定设计草图，使用时应达到的安全，效率，可靠性等进行初步设计。2通过考察分析了解可轴向换刀旋风铣头装置系统的工作原理，根据切割工艺的要求，满足生产的控制要求，控制系统经济实用、控制精度高的要求进一步完善和修改设计。3根据所设计的机械传动系统，利用系统相关装配图和零件图的绘制。4综合考虑可轴向换刀旋风铣头装置的应用，进一步完善优化系统。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709856第2章可轴向换刀旋风铣头装置机构总体方案本方案提供一种能够对螺旋类零件进行粗、精一体化加工，进一步提高加工精度和加工效率，减轻劳动强度的可轴向换刀旋风铣头。该可轴向换刀旋风铣头，包括机座、设置在机座上的主轴箱、设置在主轴箱上的装有优刀的主轴、设置在机座上的用于带动主轴转动的动力装置，主轴箱沿着主轴轴向滑动设置在机座上，主轴通过沿着主轴轴向相对于动力装置滑动的结构与动力装置相连，在机座上还设置有用于驱动主轴箱沿着主轴轴向滑动的轴向驱动装置所述铣刀为两把，沿着主轴的轴向设置。本设计旨在提供一种粗加工与精加工一体化的新的旋风切削方式。两把铣刀分别用于零件的粗加工和精加工，实现粗精加工一体化。具体地说，在一把铣刀对零件进行粗加工后，通过轴向驱动装置带动主轴箱沿着主轴轴向相对于机座滑动，再用另一把铣刀对零件进行精加工。因为两把铣刀安装在同一个主轴上，无需把进行粗加工后零件再装夹到另外一台机床上进行精加工，能够提高加工精加工效率。方案总体请见下图21和图22图21方案总体主视图下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709857图22方案总体左视图方案解说参见图1、2所示的数控可轴向换刀外旋风铣头，在机座1上设置有主轴箱座2和动力装置座（主电机座）3；一个用于支撑主轴的主轴辅助支架4和主轴箱5均通过燕尾槽结构6沿着主轴轴向滑动设置在主轴箱座上。沿着主轴的轴向安装有两把铣头11的主轴15设置在主轴箱上。铣头位于主轴辅助支架与主轴箱之间。动力装置包括设置在动力装置座（主电机座）3上的主电机7，主电机的输出轴上设置有第一皮带轮8，主轴上通过花键副与第二皮带轮9相连。第一皮带轮8与第二皮带轮9之间设置有皮带10。驱动主轴箱沿着主轴轴向滑动的轴向驱动装置为螺母丝杠装置，与丝杠12配合的螺母13固定在主轴箱上，带动丝杠转动的驱动电机14设置机座上。驱动电机14动作，丝杠12转动，螺母即沿着丝杠轴向移动，主轴箱（包括主轴）和主轴辅助支架4就沿着主轴轴向相对于主轴箱座滑动。当然，由于主轴与第二皮带轮9通过花键副相连，第二皮带轮9不会轴向移动。串列安装的两把旋风铣头因为主轴箱的轴向窜动而分别用于零件的粗加工和精加工，实现粗精加工一体化。枢轴驱动装置包括转动设置在机座上的蜗杆、与蜗杆配合的蜗轮，蜗轮轴（枢轴）16（图中仅以其中心线表示）的两端分别与主轴箱座和动力装置座相连，蜗轮轴与主轴相垂直。转动蜗杆，带动蜗轮转动，蜗轮轴就带动主轴箱座（包括设置在主轴箱座上的主轴箱5、主轴辅助支架4等）和动力装置座（包括设置在动力装置座上的主电机7绕蜗轮轴的轴线转动，也就是说，主电机座和主轴箱座摆动，使刀具倾斜一定的角度。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709858第3章可轴向换刀旋风铣头装置的机械部分计算31电机类型和结构形式的选择由于直流电机需要直流电源，结构较复杂，价格较高，维护比较不便，因此选择交流电动机。我国新设计的Y系列三相笼型异步电机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上，如金属切削机床、运输机、风机、搅拌机等，由于启动性能较好，也适用于某些要求启动转矩较高的机械，如压缩机等。在这里选择三相笼式异步交流电机，封闭式结构，电压380V，Y型。本次设计为设计不变（或变化很小）下长期连续运行的机械，只有所选电机的额功率PED等于或稍大于所需的电动机工作功率PD,即PEDPD，电动机在工作时就不会过热，通常就不必校验发热和启动力矩。电动机传动装置的运动和动力参数计算公式引自【1】第1220页根据容量和转速，由有关手册查出有两种适合的电机型号，因此有两种传动方案，如下页表31。表31两种电机型号电机转速R/MIN方案电动机型号额定功率KEDPW同步转速满载转速1Y160L61110009602Y160M41115001460综合考虑电机和传动装置的尺寸，重量，价格，可轴向换刀旋风铣头装置的传动比，可见第2中方案比较合理，因此选择电机型号Y90L4,其主要性能表32。表32电机型号Y90L4性能表型号额定功率KW同步转速R/MIN满载转速R/MIN堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y160L611KW1000960202032带传动设计输出功率P11KW,转速N1960R/MIN,I16EDADPK下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709859表33工作情况系数AK原动机类类一天工作时间/H工作机101016160101616载荷平稳液体搅拌机；离心式水泵；通风机和鼓风机（）；75KW离心式压缩机；轻型运输机101112111213载荷变动小带式运输机（运送砂石、谷物），通风机（）；75KW发电机；旋转式水泵；金属切削机床；剪床；压力机；印刷机；振动筛111213121314载荷变动较大螺旋式运输机；斗式上料机；往复式水泵和压缩机；锻锤；磨粉机；锯木机和木工机械；纺织机械121314141116载荷变动很大破碎机（旋转式、颚式等）；球磨机；棒磨机；起重机；挖掘机；橡胶辊压机131411111618根据V带的载荷平稳，两班工作制（16小时），查机械设计P296表4，取KA11。即112KWDAEDPK下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098510321选择带型普通V带的带型根据传动的设计功率PD和小带轮的转速N1按机械设计P297图1311选取。图31带型图根据算出的PD121KW及小带轮转速N1960R/MIN，查图得DD80100可知应选取A型V带。322确定带轮的基准直径并验证带速由机械设计P298表137查得，小带轮基准直径为80100MM则取DD2100MMDDMIN75MM（DD1根据P295表134查得）表34V带带轮最小基准直径MIND槽型YZABCDEMIND205075125200355500126,016M由机械设计P295表134查“V带轮的基准直径”，得160MM2D误差验算传动比（为弹性滑动率）211602DIA误差符合要求216053I带速190V7/6DNMS下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098511满足5M/S300MM，所以宜选用E型轮辐式带轮。总之，小带轮选H型孔板式结构，大带轮选择E型轮辐式结构。带轮的材料选用灰铸铁，HT200。326确定带的张紧装置选用结构简单，调整方便的定期调整中心距的张紧装置。对带轮的主要要求是质量小且分布均匀、工艺性好、与带接触的工作表面加工精度要高，以减少带的磨损。转速高时要进行动平衡，对于铸造和焊接带轮的内应力要小,带轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮缘，轮缘是带轮的工作部分，用以安装传动带，制有梯形轮槽。由于普通V带两侧面间的夹角是40，为了适应V带在带轮上弯曲时截面变形而使楔角减小，故规定普通V带轮槽角为32、34、36、38（按带的型号及带轮直径确定），轮槽尺寸见表73。装在轴上的筒形部分称为轮毂，是带轮与轴的联接部分。中间部分称为轮幅（腹板），用来联接轮缘与轮毂成一整体。表37普通V带轮的轮槽尺寸（摘自GB/T13575192）槽型项目符号YZABCDE基准宽度BP5385110140190270320下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098513基准线上槽深HAMIN162027535488196基准线下槽深HFMIN477087108143199234槽间距E80312031503190425505370644507第一槽对称面至端面的距离FMIN679111162328最小轮缘厚555675101215带轮宽BBZ1E2FZ轮槽数外径DA32603480118190315366047560038对应的基准直径DD80118190315475600轮槽角极限偏差105V带轮按腹板（轮辐）结构的不同分为以下几种型式（1）实心带轮用于尺寸较小的带轮DD253D时，如图32A。（2）腹板带轮用于中小尺寸的带轮DD300MM时，如图32B。（3）孔板带轮用于尺寸较大的带轮DDD100MM时，如图32C。（4）椭圆轮辐带轮用于尺寸大的带轮DD500MM时，如图32D。（A）（B）（C）（D）图32带轮结构类型根据设计结果，可以得出结论小带轮选择实心带轮，如图（A）,大带轮选择孔板带轮如图（C）下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098514第4章滚珠丝杠轴向换刀机构结构设计41确定脉冲当量一个进给脉冲，使机床运动部件产生位移量，也称为机床的最小设定单位。脉冲当量是衡量数控机床加工精度的一个基本技术参数。经济型数控车床铣床常采用的脉冲当量是0010005MM/脉冲。根据机床精度要求确定脉冲当量，Z向001MM/脉冲，X向001MM/脉冲。42切削力的计算切削力是指在切屑过程中产生的作用在工件和刀具上的大小相等、方向相反的切削力，或通俗的讲是在切削加工时，工件材料抵抗刀具切削时产生的阻力。车削外圆时的切削力如图41所示。主切削力与切削速度的方向一致，垂直向下，是计算车床主轴ZF电动机切削功率的依据；进给力与进给方向平行且方向相反；背向力与进给方向相XYF垂直，对加工精度的影响较大。选工件材料碳素结构钢，650MP；选用刀具材料为高速钢；BA刀具几何参数主偏角，前角，刃倾角；RK。750。1S。5切削用量为背吃刀量2MM，进给量08MM/R，切削速度1M/MIN。PAFCV由表（21）查得1770100750CFCFXCFYCFN由表（22）查得主偏角修正系数092,前角，刃倾角修正系数都为10；RKK代入公式CCFCFNYXPCVFA9201821707501275492N43进给力与背吃刀力由经验公式103504CFFP知275492NZ035X27549296422NXF04X275492110197NYP下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709851544滚珠丝杠螺母副的计算和选型滚珠丝杠副的作用是将旋转运动转变为直线运动，其螺旋传动是在丝杠和螺母滚道之间放人适量的滚珠，使螺纹间产生滚动摩擦。丝杠转动时，带动滚珠沿螺纹滚道滚动。螺母上设有返向器，与螺纹滚道构成滚珠的循环通道。为了在滚珠与滚道之间形成无间隙甚至有过盈配合，可设置预紧装置。为延长工作寿命，可设置润滑件和密封件。441精度的选择滚珠丝杠副的精度直接影响数控机床的定位精度，在滚珠丝杠精度参数中，其导程误差对机床定位精度最明显。一般在初步设计时设定丝杠的任意300行程变动量M应小于目标设定定位精度值的1/31/2,在最后精度验算中确定。对于车床，选用滚30V珠丝杠的精度等级X轴为13级（1级精度最高），Z轴为25级，考虑到本设计的定位精度要求和改造的经济性，选择X轴精度等级为3级，Z轴为4级。442丝杠导程的确定选择导程跟所需要的运动速度、系统等有关，通常在4、5、6、8、10、12、20中选择，规格较大，导程一般也可选择较大（主要考虑承载牙厚）。在速度满足的情况下，一般选择较小导程（利于提高控制精度），本设计中初选Z向丝杠导程为8，X向丝M杠导程为5。M443最大工作载荷的计算最大工作载荷是指滚珠丝杠螺母副在驱动工作台时所承受的最大轴向力，也叫进MF给牵引力,其实验计算公式如表41所示。表41实验计算公式及参考系数MF导轨类型实验公式K矩形导轨GFKYZX11015燕尾导轨2FYZXM1402综合或三角导轨KZX115015018表中为考虑颠覆力矩影响时的实验系数；为滑动导轨摩擦系数；为移动部KG件总重量。G1000N查表31选择综合导轨，取115,取018,为1000；GN算得1151197018（34201000）GFZXM下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098516217155N444最大动载荷的计算载荷随时间急剧变化且使构件的速度有显著变化（系统产生惯性力），此类载荷为动载荷。比如起重机以等速度吊起重物，重物对吊索的作用为静载，起重机以加速度吊起重物，重物对吊索的作用为动载。对于滚珠丝杠螺母副的最大动载荷计算公式如下QFMHWQFL3式中滚珠丝杠副的寿命系数，单位为R，（T为使用寿命，普通机L610610/NL床T取500010000H，数控机床T取15000H；N为丝杠每分钟转速）；载荷系数，一般取1215，本设计取12；WF硬度系数（HRC58时取10；等于55时取111；等于525时取135；等H于50时取156；等于45时取240）；滚珠丝杠副的最大工作载荷，单位为N。MF本设计中车床Z向承受最大切削力条件下最快的进给速度,初选丝杠基MIN/60AXVJ本导程，则丝杠转速。取滚珠丝杠使用寿PH875/10MAXRPNHJ命，带入得90；取，代入T1506/TLL21WFHF，求得17390N。MHWQFF3Q445滚珠丝杠螺母副的选型初选滚珠丝杆副时应使其额定动载荷,当滚珠丝杠副在静态或低速状态下QAFC长时间承受工作载荷时，还应使额定静载荷。IN/10RMOAF32根据计算出的最大动载荷,选择江苏启东润泽机床附件有限公司生产的FL40083型QF内循环式滚珠丝杠副，采用双螺母螺纹式预紧，精度等级为4级，其参数如表41所示。图41FL40083型内循环式滚珠丝杠副下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098517表42FL40083型滚珠丝杠相关参数公称直径/M导程/钢球直径/M丝杠外径/丝杠底径/M额定载荷/KN接触刚度/1M0DHPWD1D2OACA4084763386352466311897446滚珠丝杠副的支承方式滚珠丝杠副的支承主要用来约束丝杠的轴向窜动，为了提高轴向刚度，丝杠支承常用推力轴承为主的轴承组合。考虑到Z向丝杠长度较大，本设计Z向丝杠采用双推简支支承方式，该方式临界转速、压杆稳定性高，有热膨胀的余地。447传动效率的计算滚珠丝杠的传动效率一般在0809之间，其计算公式如下TAN式中螺距升角，根据,可得291；0H143PD摩擦角，一般取10。算得966792TAN448刚度的验算滚珠丝杠副工作时受轴向力和转矩的作用，引起导程的变化，从而影响定位精度和运动的平稳性。轴向变形主要包括丝杠的拉伸或压缩变形、丝杠与螺母间滚道的接触1变形、支承滚珠丝杆的轴承的轴向接触变形。23因转矩和丝杠螺母滚道接触对丝杠产生的导程变化很小，所以、可以忽略不计，23所以丝杠的拉伸或压缩变形量为（“”号代表拉伸，“”代表压缩）1ESLFUM式中丝杠的最大工作载荷，单位为；MFN下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098518丝杠Z向最大有效行程，单位为；ULM丝杠材料的弹性模量，钢；EMPAE5102丝杠的横截面面积，单位按丝杠螺纹的底径确定。S2D根据前面的设计，为323436，取1665，算得MFNUL001597159712545132067M查表43可知，,所以刚度足够。45HRC,可从从教材【1】P254表117查得蜗轮的基本许用应力268。由教材【1】P254A应力循环次数下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098527应力循环次数N606014367（3815365）123HLJN2810其中,为蜗轮转速24367MIRJ为蜗轮每转一周每个轮齿啮合的次数J13班制，每班按照8小时计算，寿命15年。6取中心距A125MM,因I243,故从教材【1】P245表112中取模数M5MM,蜗轮分度圆直径50MM这时0315从教材【1】P253图1118中可查得接触系数291DAD1因为,因此以上计算结果可用。寿命系数7HN810K323则61954MPA6计算中心距22333200109519564ZEAKTMH下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098528514蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸1蜗杆轴向尺距MM直径系数314507AM10Q齿顶圆直径121506ADHM齿根圆直径3FC蜗杆齿宽B195009M25112MM2Z蜗杆轴向齿厚MM；分度圆导程角145078AMS“18362蜗轮蜗轮齿数Z12，由于查表没有Z240,所以取Z241变位系数MM205演算传动比MM,这时传动误差比为,是14ZI243051495允许的。蜗轮分度圆直径MM250412DMZ蜗轮喉圆直径（412X1）X5215MM2AAH蜗轮齿根圆直径29FFM蜗轮咽喉母圆半径215175GARD蜗杆和轴做成一体，即蜗杆轴。由参考文献【1】P270图蜗轮采用齿圈式，青铜轮缘与铸造铁心采用H7/S6配合，并加台肩和螺钉固定，螺钉选6个515校核齿根弯曲疲劳强度FFAFYMDKT22153当量齿数334148COSS86“Z根据从教材【1】P255图1119中可查得齿形系数2205,X1FAY螺旋角系数“836091244下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098529从教材P25知许用弯曲应力FNFK从教材【1】P256表118查得由ZCUSN10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力56FMPA由教材P255寿命系数6699FN710K02451F5602437PAB1（由于蜗杆齿顶圆直径756MM，则做成齿轮轴6段直径D6D48MM长度L680MM7段直径D7D340MM长度L7L320MM图51输入轴各段轴初选用30208型单列圆锥滚子轴承，其内径为40MM，宽度为18MM。由上述轴各段长度可算得轴支承跨距LL4L6L52TA2（挡油环壁2MM）28970MM290MM。为提高刚度，尽量缩小支承跨距L（0911）DA1（27223326）MM,则290MM满足要求。（3）按弯矩复合强度计算求小齿轮分度圆直径已知D10063MD23024MM03024M求转矩已知T237428NMT1350NM求圆周力FT根据教材P252（103）式得2T1/D1235/0063111111N1TFA22T2/D2237428/03024N24754NT求径向力FR根据教材【1】P252（103）式得FRTAN24754TAN200901N2TF因为该轴两轴承对称，所以LALB145MM1、绘制轴的受力简图下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985322、绘制垂直面弯矩图轴承支反力NDF61829034751L2ARR1V6890R1VER2N5TRHR1由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为MC2FRHL5556145805NM3103、绘制水平面弯矩图截面C在水平面上弯矩为MC1DFT/21111163/235NM34、绘制合弯矩图MCMC12MC221/235280521/2878NM5、绘制扭矩图转矩TTI350NM校核危险截面C的强度图52输入轴扭矩图下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098533由教材P373式（155）经判断轴所受扭转切应力为脉122WCCA动循环应力,取06,MP0627610358WTM22321CA）（前已选定轴的材料为45钢,调质处理,由教材P362表151查得,因此A60146720H故所选轴承满足寿命要求。H39862510679PCN60L31RH下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098538532计算输出轴轴承图56输出轴轴承初选两轴承为30212型圆锥滚子轴承查圆锥滚子轴承手册可知其基本额定动载荷103KN基本额定静载荷130KNRCORC1求两轴承受到的径向载荷和1F2R将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面图2和水平面图3两个平面力系。其中图3中的为通过另加转矩而平移到指定轴线图1中的亦通过另加弯矩而平移到作用于TFAF轴线上。由力分析知NN4275TR90212AN976R1V13RV713FH5896221H2244FFRRVR（2）求两轴承的计算轴向力1A和对于30213型轴承,按教材P322表137,其中,E为教材P321表135中的判断YFRD系数E04,因此估算N842915Y2FRD1R按教材P322式1311A152641FD2AE1415N23求轴承当量动载荷和1P2下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709853946720H故所选轴承满足寿命要求。H412739530826PCN60L301RH54键及联轴器连接的选择及校核计算541连轴器与电机连接采用平键连接查表P174的Y132M轴径D138MM，E80MM取L电机50MM查参考文献5P140选用A型平键，得B10H8L50即键A1050GB/T10962003T额20000NM根据教材P106式61得表53键的参数P2T2/DHL220000/（10850）10MPA2M2DAE156取18MM下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098543第7章主要零部件的三维建模及介绍71SOLIDWORKS介绍三维采用SW软件进行绘制，介绍一下SW软件的知识，纯属凑个字数，SOLIDWORKS为达索系统（DASSAULTSYSTEMESSA）下的子公司，专门负责研发与销售机械设计软件的视窗产品。达索公司是负责系统性的软件供应，并为制造厂商提供具有INTERNET整合能力的支援服务。该集团提供涵盖整个产品生命周期的系统，包括设计、工程、制造和产品数据管理等各个领域中的最佳软件系统，著名的CATIAV5就出自该公司之手，目前达索的CAD产品市场占有率居世界前列。据世界上著名的人才网站检索，与其它3DCAD系统相比，与SOLIDWORKS相关的招聘广告比其它软件的总和还要多，这比较客观地说明了越来越多的工程师使用SOLIDWORKS，越来越多的企业雇佣SOLIDWORKS人才。据统计，全世界用户每年使用SOLIDWORKS的时间已达5500万小时。在美国，包括麻省理工学院（MIT）、斯坦福大学等在内的著名大学已经把SOLIDWORKS列为制造专业的必修课，国内的一些大学（教育机构）如哈尔滨工业大学、清华大学、中山大学、中南大学、重庆大学、浙江大学、华中科技大学、北京航空航天大学、大连理工大学、北京理工大学、武汉理工大学等也在应用SOLIDWORKS进行教学。72部分零件的效果图1动力装置座图71动力装置座下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985442大带轮160X42图72大带轮160X423小带轮100X30图73小带轮100X30下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985454燕尾槽图74燕尾槽5滑块图75滑块6主轴下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098546图76主轴7主轴座固定端图77主轴座固定端下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985478丝杆图78丝杆9轴承座上盖图79轴承座上盖10轴承座下下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098548图710轴承座下11铣刀图711铣刀12轴承盖闷下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098549图712轴承盖闷73三维虚拟装配图图713装配效果图下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或1197098550总论机械设计综合毕业设计是针对机械设计系列课程的要求，是继机械原理与机械设计课程后，理论与实践紧密结合，培养功课学生机械设计能力是课程。随着科学技术发展的日新月异，可轴向换刀旋风铣头装置已经成为当今机电一体化的工业应用中空前活跃的领域，可以说机械无处不在。因此作为一名机械专业的大学生来说掌握可轴向换刀旋风铣头装置的设计是十分重要的。在老师的指导下组设计可轴向换刀旋风铣头装置。设计过程，我遇到了很多困难，设计方案问题、计算问题、画图问题等等。通过小组谈论还有老师的指导，问题才得以解决。在此期间我得到了老师和同学的帮助，特别是在计算和用电脑画图的时候，在此我要向他们表示真诚的谢意。经过这近两星期的设计，不仅使我融合了本学期所学习的机械设计的知识，而且在这其中还学习到了很多之前在课本上难以学到的东西，同时经过这此这次毕业设计，还加强了我的AUTOCAD、PRO
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