压花镜框专用成型铣削机设计【16张PDF图纸+CAD制图+文档】
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长春工业大学毕业设计（论文）开题报告题目压花镜框成型机设计学院机电工程学院专业班级机械制造及自动化100101班学生姓名于迪学号20100034指导教师关职称讲师2014年2月15日长春工业大学毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）题目压花镜框成型机设计专业班级机械制造100101班学生姓名（学号）于迪（20100034）指导教师（职称）郝兆朋(讲师)毕业设计（论文）的选题依据、背景和意义我国木工机械虽然有了长足的发展，但尚存在不少问题。首先，对研究分析我国木工机械与国外机械差距的关键所在还很不够。我国木工机械的设计制造尚未完全脱离仿制，还没有了解国外先进设备的精髓所在，对引进的高技术产品往往是知其然不知其所以然。这是我国木工机械行业缺乏竞争力的的主要原因。其次，体制混乱，多头管理，只重视短期效益，不重视木材加工机械的特性和基础技术研究，缺少全面和长远研究发展战略，这是影响我国木工机械水平和发展的令一个重要原因。再次，我国木工机械质量低的令一个原因是很多单位只注重开发新产品，却忽视了对老产品的改进研究，致使不少企业没有品牌产品。虽然新产品不断出现，但质量一般，竞争力弱。相比之下，国外一些厂家虽然产品品种少，但他们注重改进提高，保持产品领先于同类产品，因此竞争力极强。随着社会的发展和技术的进步，木工机械的外观质量、配套性、高科技含量、操作性、维护修理等多项指标也将越来越被重视。也就是说，我们必须有全面的质量意识，这点较国外差距较大。毕业设计（论文）的主要内容和设计要求（含论文提纲）基本内容：压花镜框可以由铣刀铣削加工成型或者由雕刻机雕刻成型。雕刻机加工的速率相对较慢，但可以雕刻成多种花纹形状，外形精美，是生产压花镜框不可缺少的设备，在市场上可以找到多种型号的木工雕刻机用于雕刻压花镜框。本课题准备设计出适用于压花镜框的铣削成型机，以镜框的加工要求为基础，设计出低成本、高效率的专用牙镜框成型机。压花镜框成型机是电机通过V带、带动成型铣刀转动、夹紧装置，通过滑动控制台进行前后的铣削加工镜框的过程。设计时可能遇到的问题：1.与夹具相关的刀具和量具的了解还不太清楚。2.系统的设计不太完善，在与计算机配合进行精确的数据采集和控制上还有一些不足。压花镜框成型机的研究途径和可行性分析：压花镜框成型机的设计过程是一个循序渐进，逐步完善的过程。在过程的设计思想是：先概要设计，后详细设计；先总体设计，后零部件的设计；先运动设计，后结构设计；遇到设计难点时，是在满足工作能力和工作环境要求的前提下，首先解决主要矛盾，再逐渐解决其他矛盾。设计要追求实际性，这就需要从多方面加以考虑，使其达到既经济实惠，又有可用性，不忽视每一个细小的环节。在设计的过程中，优先选用标准化，系列化的零件，使得多轴箱的结构安全可靠，经济合理，使用维护方便。压花镜框成型机的研究途径和可行性分析：压花镜框成型机的设计过程是一个循序渐进，逐步完善的过程。在过程的设计思想是：先概要设计，后详细设计；先总体设计，后零部件的设计；先运动设计，后结构设计；遇到设计难点时，是在满足工作能力和工作环境要求的前提下，首先解决主要矛盾，再逐渐解决其他矛盾。设计要追求实际性，这就需要从多方面加以考虑，使其达到既经济实惠，又有可用性，不忽视每一个细小的环节。在设计的过程中，优先选用标准化，系列化的零件，使得多轴箱的结构安全可靠，经济合理，使用维护方便。5毕业论文（设计）完成的预期成果1、拟定了机的总体结构方案，并对结构组成及其工作原理进行了分析。2、设计要以实践为依据。3、由对铣刀的转速要求高，因此轴的强度要求很高，所以选择了较高转速但功率符合额定功率的磁滞同电动机YSM90-2型电机。 4、针对普通压花镜框，设计了其对应的夹具，使其定位。 5、木工刀具主轴转速较金属切削机床高，主要磨损集中在主轴及其轴承。 6、对于传动系统，多采用带传动，既可以传递较高转速又可以过载保护。7、作时要满足对质量的标准和工作效率的要求，因此对的材料，大小，转速，夹具进行合理设计。 7、本机床结构简单，操作方便，能用于铣削多种尺寸的成型截面。本设计有如下特点: 1、构造简单，维修方便； 2、节省时间；3、操作简单； 4、经久耐用； 5、无污染。毕业论文（设计）的进度安排与阶段性成果工作内容完成时间段预计阶段性成果市场调研、资料收集整理、分析3.5-3.15明确设计内容,查找相关的文献资料,完成开题报告外文文献翻译3.16-3.20翻译了字数3000以上的译文总体结构方案的拟定3.21-3.26确定压花镜框成型机的结构设计方案,进行审核零部件设计3.27-4.29压花镜框成型机规程设计及零件设计, 加工铣刀设计及平台夹具设计,滑动工作台设计绘制产品工程图样4.30-5.10绘制压花镜框成型机的总体装配图绘制主要零件工作图5.11-5.22完成压花镜框成型机主要零件的工作图绘制编制设计说明书5.23-6.10将前期工作进行了总结,根据设计编写说明书制作幻灯片及准备答辩6.10-完成所有设计工作准备,进行答辩参考文献综述1 刘德荣，组合夹具结构简图的初步探讨，组合夹具，1982. (1) 2 孙已德，机床夹具图册M，北京：机械工业出版社，1984：20-23。3 贵州工学院机械制造工艺教研室，机床夹具结构图册M，贵阳：贵州任命出版社，1983：42-50。4 刘友才，机床夹具设计 ，北京：机械工业出版社，1992 。5 孟少龙，机械加工工艺手册第1卷M，北京：机械工业出版社，1991。6 金属机械加工工艺人员手册修订组，金属机械加工工艺人员手册M，上海：上海科学技术出版社，1979。7 李洪，机械加工工艺师手册M，北京：机械工业出版社，1990。8 马贤智，机械加工余量与公差手册M，北京：中国标准出版社，1994。9 上海金属切削技术协会，金属切削手册M，上海：上海科学技术出版社，1984。10 周永强，高等学校毕业设计指导M，北京：中国建材工业出版社，2002。11 薛源顺,机床夹具设计(第二版) M,机械工业出版社,2003.112 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计M，重庆：重庆大学出版社，1995。13 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册M，上海：上海科学技术出版社，1980。随着社会的发展和技术的进步，木工机械的外观质量、配套性、高科技含量、操作性、维护修理等多项指标也将越来越被重视。也就是说，我们必须有全面的质量意识，这点较国外差距较大。压花镜框成型机在国内的应用已经十分广泛，因此前人在这方面已经积累了许多宝贵的经验。设计的过程中，在充分了解和学习前人的设计经验的同时，积极思考，努力发现新问题并进行创新设计，力求通过设计锻炼发现问题、分析问题、解决问题的能力。指导教师签名： 时间：长春工业大学毕业论文摘 要压花镜框成型机是电机通过V带带动成型铣刀转动，通过夹紧装置夹紧工件、滑动控制台进行前后的铣削加工镜框的过程。压花镜框成型机在国内的应用已经十分广泛，因此前人在这方面已经积累了许多宝贵的经验。设计的过程中，在充分了解和学习前人的设计经验的同时，积极思考，努力发现新问题并进行创新设计，力求通过设计锻炼发现问题、分析问题、解决问题的能力。本设计压花镜框成型机是由滑动控制台、三相异步电动机、铣削装置及各种夹紧压头组成。通过夹紧装置固定镜框材料，在滑动控制台完成铣削。经过文献的阅读了解压花镜框成型机的基本构造，能够较好的完成设计要求。本设计在可行性分析基础上，确定了压花镜框成型机的总体机构方案，完成了各个部分的结构拟定和结构设计。关键词：滑动；成型；夹紧；带传动；铣刀加工ITitle：Design of Embossing Frame Forming MachineAbstractEmbossing frame forming machine gets the driving force from motor frame through the V belt to driven rotating cutter shape, clamping devices, through the sliding console to the frame before and after the milling process The design process, in full knowledge and learning experience in the design of their predecessors at the same time, positive thinking, and strive to find new and innovative design, and strive to discover problems through the design of training, analysis, problem-solving abilities.The design of embossing machine frame by sliding the console, three-phase asynchronous motor, milling devices and the first composed of a variety of clamping pressure. After reading the literature to understand embossing machine frame the basic structure, to better complete the design requirements.The feasibility of the design basis of the analysis to determine the embossing machine frame of the overall agency program, the completion of the various parts of the structure of the development and structural design.Key words: Sliding ;Forming; Clamping; Belt Drive; Milling processingIII目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 概论11.2 木工机械的现状和发展趋势11.2.1 木工机械11.2.2 木工机械的现状11.2.3 木工机械的发展趋势21.3 压花镜框成型机的总体设计方案31.4 压花镜框成型机的设计原则41.5 压花镜框成型机的设计步骤4第2章 电动机的选择62.1 电动机的选择62.2 本章小结7第3章 成形铣刀轴组件的设计计算83.1 主轴的设计计算83.1.1 初步确定轴的最小直径83.1.2 轴上零件的轴向和周向定位93.1.3 轴的结构设计93.1.4 轴的受力分析103.2 校核轴的强度113.2.1 按当量弯矩校核轴的强度113.3 本章小结15第4章 带传动的设计计算164.1 V带的选用及初步拟定164.1.1 设计功率164.1.2 选择V带的带型174.1.3 传动比174.1.4 带轮的选择174.1.5 带轮的工作图204.2 带传动的轴承选择204.3 平键联结的强度计算214.4 本章小结21第5章 弹簧夹紧装置之弹簧的设计计算225.1 弹簧夹紧装置之弹簧的选用225.2 弹簧夹紧装置之弹簧的计算225.3 弹簧的稳定性计算245.4 本章小结24第6章 轴承的选择校核及箱体及铣刀结构的确定266.1 各轴上的轴承选择266.2 轴承的校核266.3 箱体结构设计276.4 铣刀结构设计286.5 润滑方案286.5.1 轴承的润滑286.5.2 压筒以及手轮压头的润滑286.5.3 滑动系统的润滑286.6本章小结29第7章 机器的使用和维护307.1 使用注意事项307.2 保养与维护307.2.1 V带的保养及维护307.2.2 整机保养307.3 故障排除317.4 本章小结31结 论32致 谢33参考文献34第1章 绪论1.1 概论压花镜框是镜框的一种，一般以木材为原材料，比普通镜框的厚度尺寸稍大，适用于压花的装饰作用。压花镜框可以由铣刀铣削加工成型或者由雕刻机雕刻成型。雕刻机加工的速率相对较慢，但可以雕刻成多种花纹形状，外形精美，是生产压花镜框不可缺少的设备，在市场上可以找到多种型号的木工雕刻机用于雕刻压花镜框。本课题准备设计出适用于压花镜框的铣削成型机，以镜框的加工要求为基础，设计出低成本、高效率的专用压花镜框成型机。压花生产线包括进料部分、模压部分、出料部分、镜框成型、组装部分等等。其中，压花镜框成型机是压花生产线中的重要组成部分，能使压花生产线可以解决当前压花制作的机械化和自动化问题，从而降低压花成本，使其成为人们生活中的低价销费品，让更多的人们能够买得起压花产品。1.2 木工机械的现状和发展趋势1.2.1 木工机械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。木工机械行业的特点是经营的产品种类多，范围广阔，其用户横跨农、轻、重三大经济部门。因此，木工机械行业拥有广阔的国内外市场和发展前途。但是从事木工机械科研、教育、生产、制造等方面工作的单位，分别隶属于不同的主管部门，致使行业内的生产企业分散，条块分割，经营管理水平参差不齐，产品技术水平低品种少不能满足国民经济发展的需要，与国外同行相比，还存在很大差距。这需要在今后的工作中不断完善和提高。1.2.2 木工机械的现状我国经济的发展，与国际市场合作的日益紧密，促进了先进科学技术不断的创新发展，新技术、新材料、新工艺不断涌现，使我国的木工机械行业近些年处在高速发展的状态。并已经跻身国际行业前几位，而木工行业的总产值与销售额增长率近几年不断处于高增长态势，远超其他行业。但我们也看到由于受资金、技术以及规模等影响和限制，民营和个体企业经营发展主要依靠低成本、小批量生产加工来维持生存，更不可能实现规模性，这势必使得他们以及木工机械行业的萎缩和亏损。1.2.3 木工机械的发展趋势随着科学技术的进步、新材料的开发、木材加工工艺的深化，世界木工机械在产品品种规格、数量、动态和静态性能、精度、机械化、自动化、安全性及新技术应用等方面都有了飞速发展。木工机械在自动化、现代化、机电一体化和连续化方面进入了一个新阶段。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，对于国内木工机械而言，挑战与机会并存。（1）高新技术介入木工机械，促进自动化、智能化发展计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助测试，以提高技术水平，缩短设计制造周期，提高制造水平并降低制造成本，最终加速木工机械产品的更新换代。采用新技术、新结构、新材料、新工艺，进一步完善木工机床，并全面提高质量，以保证产品的竞争能力。发达国家在提高木工机床动态性能和静态性能，提高制造精度、工作精度和可靠性的同时，并对机床的外观质量、安全性、操作舒适性、结构布局合理性以及色调协调性等方面都给予足够的重视。计算机数控技术在木工机床上的应用将日益广泛，机电仪一体化的木工机械比重将越来越大。数控机床综合了自动控制、计算机技术、精密机床和机床结构方面的成果。对于家具和木制品生产的“小批量、多品种”较为有效。效率比一般木工机床高3到4倍，加工精度高，质量稳定。可广泛应用于制材生产线，细木工和家具生产上。再者，数控机床可有效的解放劳动力，合乎人类发展需要。无论数控加工技术在木工机械上的应用，还是计算机技术的普及化，都预示高新科技正在向各个技术领域推进。电子技术、纳米技术、太空技术、生物技术等在木工机械领域正在或者将来一定能得到广泛的应用。（2）更多的效仿金属加工手段从世界范围内的木工机械的发展史来看，木材加工方法有与金属加工方法同化的趋势，比如数控镂铣机的出现，便是一个例子。我们可否大胆的预测，将来木材会被像锻造钢铁一样进行重塑定型。（3）产品系列化、组合化、规格化为满足用户的一般使用要求和特殊使用要求，相当部分设备设计成由通用基础部分和任选部分组成，使产品系列化、组合化、规格化，以缩短设计制造周期，尽快将新产品推向市场。例如，德国威力公司生产的成型四面刨床，它分为普通型、经济型、万能型和液压型四种，前两种适用于中小型木工企业的小批量生产，后两种则适用于大中型企业使用。机床可由11种模块组成不同轴数和排列的结构，机床宽度有6种以上规格。这样可组成上百种不同结构的成型四面刨床，以满足不同木材工件规格、不同产品精度要求和不同型面、不同表面粗糙度要求以及不同规格、不同控制方式和不同加工规模的木材加工要求，而成为适应性极强的加工设备。（4） 重视研制和开发小材小料小径木和速生林材加工利用设备以及劣材优化的加工设备。目前许多国家研制成功小型圆锯、小径木制材生产线，设备结构简单，效率高，加工精度高，投资小见效快。还有研制成功的微型排锯机，每分钟行程达400次，锯割表面和加工精度都良好。日本等国研制成功的小径木旋切机，其工作速度和木材利用率都较普通旋切机高。此外，短材接长设备、劣材优化加工设备和地板加工成套设备等都有很大发展。（5）以规模带动效益从国内发展格局看，木材加工企业或木工机械装备，均有大型化、规模化的趋势，否则将被淘汰。我国现阶段落后的、简易的木工机械仍有很大的市场，很多木材加工企业还有推行劳动密集型的经营模式。未来的木材加工企业必然走产业化、大型化、规模化的发展趋势。（6）加强木工刀具材料制造工艺结构设计和品种规格系列的研究和开发。随着科学技术的进步和对木材切削理论及刀具的深入研究，新材料、新刀具不断出现，制造精度和标准有逐渐增高的趋势。近些年，鉴于刨花板、中密度纤维板、硬质纤维板及木质复合板材料的加工特性，原有刀具在硬度、韧性、耐磨性等方面已不能满足要求，相继研制成功超耐热硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具以及烧结金刚石刀具等。此外，激光加工木材也得到较好的发展，由于是不切削接触加工，所以不产生噪音、粉尘和振动，可加工在一般机床上难以加工的复杂形状，该技术前途无量。（7）以人为本，绿色环保我国政府推行退耕还林、天然林保护工程、林业两大体系建设和六大工程建设，均是保护环境明智之举；2002年7月1日起，全面强制执行人造板产品标准，达不到环保要求的不准生产、销售。木材加工行业的发展，必须遵循两条原则，首先是保护环境，最小限度地索取自然资源，最大限度地减少都环境的污染；其次是木材加工制品必须对人体无害或者有害度控制在最低范围内。因此，未来有生命力的木工机械及木材工业产品，必然是按人机工程学设计的，符合环保要求的。 1.3 压花镜框成型机的总体设计方案压花镜框成型机是电机通过V带、带动成型铣刀转动、夹紧装置，通过滑动控制台进行前后的铣削加工镜框的过程。本设计内容主要包括：成型铣刀轴，铣刀结构，V带，夹紧装置的弹簧，轴承。1.4 压花镜框成型机的设计原则在设计的过程中主要坚持以下的设计原则进行设计：1、汲取传统经验，发挥主观能动性，进行创新 压花镜框成型机在国内的应用已经十分广泛，因此前人在这方面已经积累了许多宝贵的经验。设计的过程中，在充分了解和学习前人的设计经验的同时，积极思考，努力发现新问题并进行创新设计，力求通过设计锻炼发现问题、分析问题、解决问题的能力。创造是人类的本领，人类如果不发挥自己的创造性，生产就不能发展，科技就不会进步，也就没有人类的今天，设计只有作为一种创造性活动才具有强大的生命力，因循守旧，不敢创新，只能永远落在别人后面，特别是在当今世界科技飞速发展的情况下，在机械设计中创造性原则尤为重要。2、整个设计力求从整体着眼，提高设计质量压花镜框成型机的设计过程是一个循序渐进，逐步完善的过程。在过程的设计思想是：先概要设计，后详细设计；先总体设计，后零部件的设计；先运动设计，后结构设计；遇到设计难点时，是在满足工作能力和工作环境要求的前提下，首先解决主要矛盾，再逐渐解决其他矛盾。3、一切设计重于实际设计要追求实际性，这就需要从多方面加以考虑，使其达到既经济实惠，又有可用性，不忽视每一个细小的环节。以市场需求为导向的原则，要时时刻刻想着如何才能使产品具有竞争力，能够占领市场，收到用户青睐。4、正确处理传统设计与创新设计的关系在设计的过程中，优先选用标准化，系列化的零件，使得多轴箱的结构安全可靠，经济合理，使用维护方便。设计要将设计方案放在大系统中去考虑，寻求最优。5、人机工程原则机器是为人类服务的，但是也是需要人去操作使用的，如何使机器适应人的操作要求。人机合一后，投入产出率高，整体效果最好，这是摆在设计面前一个难题，好的设计一定要符合人机工程学原理。1.5 压花镜框成型机的设计步骤压花镜框成型机的设计特点是程序性强，具体可分为三大步骤：1、设计前的准备工作，主要包括：（1）掌握产品应用范围，工作的性能特点和优势。（2）了解该压花镜框成型机的功率，处理量等一些技术要求2、传动系统的设计，这部分的设计是压花镜框成型机设计的核心部分。（1）电动机的选择；（2）成型铣刀轴的选定计算；（3）V带设计及带轮设计；（4）夹紧装置弹簧选择；（5）轴承的选择。3、滑动工作台的设计组合。第2章 电动机的选择2.1 电动机的选择1、电动机类型选择选择电动机包括选择电动机类型、结构、功率、转速和型号。工业上一般采用三相交流电动机，Y系列三相交流异步电动机是按照国际电工委员会（IEC）标准设计，具有国际互换性的特点。由于具有结构简单、价格低廉、维护方便等特点。一般用于空气中不含易燃、易炸或腐蚀性气体的场所。适用于电源电压为380V无特殊要求的机械上，如机床、泵、风机、各种运输机、搅拌机、农业机械等。故在本输送机的设计中优先考虑。电动机的结构有开启式、防护式、封闭式和防爆式。根据动力源和工作条件，选用Y系列三相异步电动机。它具有防止灰尘、铁屑或其它杂物侵入电机内部之特点。2、电动机功率确定设计任务书给定，电动机的功率为2.2KW。3、电动机转速确定及电动机型号的确定通过类比，选择威海工友电机厂生产的磁滞同电动机YSM90-2型电机，电机功率：2.2/380/50，转速为n=2820 。电动机结构图见图2.2图2-1 电动机实际图 图2-2 电动机结构图4、注意事项(1)电动农机具的金属外壳必须有可靠的接地装置或临时接地装置，以免发生触电事故。(2)移动电动农机具时，必须事先关掉电源，千万不可带电移动。(3)电动农机具的供电线路必须按照照明用电规则安装，严禁乱拉乱接。(4)电动农机具发生故障必须断电检修，不能带电作业。(5)使用单相电动机的农机具，要安装低压触电保安器，并经常保持其灵敏可靠。(6)长期未用或受潮的农机具，在投入正常作业前应进行试运转。如果通电后不运转，必须立即拉闸断电检修。(7)农机具操作人员要加强安全防范意识，严格执行操作规程。在操作时，应穿绝缘鞋，不要用手和湿布擦拭电器设备，不要在电线上悬挂衣物等。(8)一旦发生电器火灾，要立刻拉闸切断电源，不要在拉闸停电之前就泼水救火，以防传电、漏电。如有人触电也要立即切断电源再去救人。2.2 本章小结本章是在捏定总体方案的的前提下，通过类比对设计的电动机和一些基本参数的选择,对工作环境和工作需要有一定帮助，是下一步设计必不可少的一部分。第3章 成形铣刀轴组件的设计计算3.1 主轴的设计计算3.1.1 初步确定轴的最小直径选用45钢，调质处理，估计轴径，由表3.2查得，查表3-1取，由公式得：表3-1 轴常用几种材料的许用扭转切应力及值 轴的材料Q235-A、20Q275、35（1Cr18Ni9Ti） 4540Cr、35SiMn38SiMnMo、3Cr13 许用扭转 切应力1525 20352545 3555149126 135112126103 11297表3-2轴的常用材料记住要力学性能材料及热处理毛胚直径/硬度（HBS）抗拉强度屈服点弯曲疲劳极限应用说明MPa35正火 143187520270250有好的塑性和适当的强度，可作一般的曲轴、转轴等35调制 16320756030026545正火 170217600355260用于较重要的轴，应用最广泛45调制 217225650360270 (3.1) 所求为受扭部分最细处，即安装带轮处的轴径。又因该处有一键槽，故轴径应增大3%，即，考虑其他因素取。3.1.2 轴上零件的轴向和周向定位主动轴各段的直径是在由扭曲强度计算的最小直径的基础上考虑轴上零件的轴向定位及拆装要求，由轴端逐段加以确定的；各段的长度主要取决于各零件与轴配合部分的轴向尺寸和零件间必须的轴向间隔距离，如表3.3所示对主动轴各段进行了说明。铣刀内向采用平键定位联接，内向靠轴肩和轴套定位。选用角接触球轴承承载径向力，推力轴承承载轴向力，轴承内圈与轴采用配合。表3-3 主动轴装配方案 轴 段说 明长度L(mm)及直径d(mm) L1轴与小带轮及端盖配合，是直径最小处，此段长度主要由小带轮宽和装配时要求的距离决定d=25L=83L2该段设置成带螺纹的，段直径在前一段基础上的放大，并带有2mm的退刀槽 d=33 L=60 L3该段安装了一个圆锥滚子轴承和一个轴套，长度由轴承宽度和轴套长度决定 d=35 L=83 L4该段安装了一个角接触球轴承，长度由轴承宽度决定d=40L=13 L5该段为定位角接触球轴承的轴环，轴肩高度为h=3mm，长度端盖宽度及装配要求距离决定 d=46 L=25 L6该段安装了成型铣刀，长度由铣刀宽度决定d=40L=48 L7该段设置成带螺纹的，并带有2mm的退刀槽，用于安装时对成型的定位M36L=233.1.3 轴的结构设计图3-1 轴的简图（1） 初定各段轴径 位置 轴径（） 带轮处 25轴肩处 33 退刀槽 31下轴承处 35上轴承处 40轴肩处 46刀径处 40双螺母处 36 （2）确定各轴段长度初定各段轴长如图3-1所示。（3）传动零件的周向固定带轮处采用平键连接，A型普通平键：根据表3.4 键845 GB109679（4）其他尺寸为加工方便，并参照轴承的安装尺寸，根据表3.5得，轴上过渡圆角半径全部取r=1，轴端倒角全部都为145轴的直径d68810101212171722223030383844键宽b键高h2233 44 5566 87 108 128键的长度系列L6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110表3-4 普通平键和普通楔键的主要尺寸表3-5 零件倒角C与圆角半径R的推荐值直径d610101818303050508080120120180C或R0.50.60.81.01.21.6 2.02.5 3.03.1.4 轴的受力分析（1）求轴传递的转矩 （2）求轴上作用力a)带轮压轴力由带传动设计计算可知b)成形铣刀铣削作用力的计算现已知道成形铣刀外径 ，主轴转速 ，功率从而有： 角速度 切削速度 切削力 c)确定轴的跨距据所选轴承及轴的草图有：带轮对轴力的作用点距下轴承支反力作用点间距为：80 两轴承支反力作用点间距为：84 成形铣刀力的作用点距上轴承支反力作用点间距为：60 3.2 校核轴的强度3.2.1 按当量弯矩校核轴的强度（1）作轴的空间受力简图，如图3-2 图3-2轴的空间受力图图中 角度与刀具的结构有关，本机所用刀具此角应为45（2）作水平面受力图及弯矩图，如图3-3图3-3水平面受力图及弯矩图对A点取矩有： 对B点取矩有： 即 （3）作垂直面受力图及弯矩图，如图3-4对A点取矩有： 即 对B点取矩有： 即 .mm.mm图3-4垂直面受力及弯矩图（4）作合成弯矩图图，如图3-5图3-5合成弯矩图（5）作转矩图图，如图3-6图3-6转矩图（6）作当量弯矩图图，如图3-7 (3.2)式中：考虑到弯矩与转矩性质不同而设的校正系数，取合适 图3-7当量弯矩图（7）按当量弯矩校核轴的强度由图3.4和图3.7可知，A处为危险截面，故应对其进行校核。由上步可知，查表3-6得，表3-6轴的常用材料记住要力学性能材料及热处理毛胚直径/硬度（HBS）抗拉强度屈服点弯曲疲劳极限应用说明MPa35正火143187520270250有好的塑性和适当的强度，可作一般的曲轴、转轴等35调制16320756030026545正火170217600355260用于较重要的轴，应用最广泛45调制217225650360270对于45钢，时 ， 故按公式得： 故强度足够。3.3 本章小结本章是在满足工作能力要求的前提下，合理确定工作轴及主动轴结构形状和全部尺寸，并进行了校核。轴的结构设计主要取决于：轴上载荷的性质、大小、方向及分布情况轴上零件的类型、数量、尺寸、安装位置、定位及固定方式；轴的加工及装配工艺等。第4章 带传动的设计计算4.1 V带的选用及初步拟定带传动的设计准则是:在保证不打滑的条件下,带传动具有一定的疲劳强度和寿命。已知：电动机转速，功率，主轴（小带轮）转速4.1.1 设计功率式中：工况系数，由表4.1查得工况系数； 传递的功率，。表4-1带传动工作情况系数载荷性质工作机原动机电动机（交流启动、三角启动直流并励）、四缸以上的内燃机电动机（联机交流启动、直流复励或串励）四缸以下的内燃机每天工作小时数/h1616载荷变动最小液体搅拌机、通风机和鼓风机（kW）、离心式水泵和压缩机、轻负荷运输机1.01.11.21.21.21.3载荷变动小带式输送机（不均匀负荷）、通风机（7.5kW）、旋转式水泵和压缩机（非离心式）、发电机、金属切削机床、印刷机、旋转筛、锯木机和木工机械1.11.21.31.31.31.4载荷变动较大制砖机、斗篷提升机、往复式水泵和压缩机、起重机、磨粉机、冲剪机床、橡胶机械、振动筛、纺织机械、重载输送机1.21.31.41.41.51.6载荷变动较大破碎机（旋转式、颚式等）、磨碎机（球磨、棒磨、管磨）1.31.41.51.51.61.8代入数值有： 4.1.2 选择V带的带型根据和小带轮转速查看文献4如表4-2，选取A型带合适。表4-2单根普通V带额定功率的增量带型小带轮转速传动比i1.001.011.021.041.051.081.091.121.131.181.191.241.251.341.351.511.521.99A4000.000.010.010.020.020.030.030.040.040.057300.000.010.020.030.040.050.060.070.080.098000.000.010.020.030.040.050.060.080.090.109800.000.010.030.040.050.060.070.080.100.1112000.000.020.030.050.070.080.100.110.130.1514600.000.020.040.060.080.090.110.130.150.1728000.000.040.080.110.150.190.230.260.300.344.1.3 传动比 (4.1)式中: 大带轮转速，即电极转速，； 小带轮节圆直径，； 大带轮节圆直径，。代入数值有： 4.1.4 带轮的选择（1）小带轮基准直径由文献4手册中表22.114和22.115，为提高V带寿命选取较大直径，取（2）大带轮基准直径式中：弹性滑动率，忽略。查看文献4如表4-3取标准值，则表4-3单根普通V带的基本额定功率型号小带轮基准直径小带轮转速200400800960120014501600200024002800320036004000A750.150.260.450.510.600.680.730.840.921.001.041.081.09900.220.390.680.770.931.071.151.341.501.641.751.831.871000.260.470.830.951.141.321.421.661.872.052.192.282.341120.310.561.001.151.391.611.742.042.302.512.682.782.831250.370.670.191.371.661.922.072.442.742.983.153.263.281400.430.781.411.621.962.282.452.873.223.483.653.723.671600.510.941.691.952.362.732.543.423.804.064.194.173.981800.591.091.972.272.743.163.403.394.324.544.584.404.00（3）验算带速V 带速v太高，则离心力过大，使带与带轮间的正压力过小，传动能力弱，易打滑；同时离心应力大，带易疲劳破坏。带速v太低，则要求有效拉力F过大，使带的根数过多。在范围内，故合适。（4）初定轴间距，取（5）确定V带基准长度 所需带长 由文献4查看，取（6）实际轴间距a （7）小带轮包角 故合适。（8）单根V带所传递的额定功率根据带型A，及由文献4查手册中表22.113C有（9）传动比时的额定功率增量仍由文献4查表22.113C知（10） 计算V带根数 (4.2)式中 ： 小带轮包角修正系数，由文献4查手册中表22.110有, 带长修正系数，由文献4查手册中表22.111有则 ，取（11）单根V带的预紧力最小值 应使带的实际预紧力大于最小值式中：V带每米长的质量，由文献4查手册中表22.112有（12）作用在轴上的力 4.1.5 带轮的工作图a)大带轮工作图图4-1 大带轮工作图b)小带轮工作图见图纸4.2 带传动的轴承选择轴承的选择：因要求转速高，承受载荷较小，且承受径向和轴向载荷。综合以上，选取上下两轴承为角接触球轴承和圆锥滚子轴承。 4.3 平键联结的强度计算 平键联结挤压强度条件为： (4.3)式中：键所传递的扭矩； 轴的直径； 键的高度； 键的工作长度； 许用挤压应力，由文献17查表取。 对于主轴上固定小带轮的键 GB109679来说代入数值有： 故合适。4.4 本章小结本章主要对V带的选择和设计，通过计算选用A型带，并确定带轮的大小及键的选择和校核，结果键的强度符合要求。第5章 弹簧夹紧装置之弹簧的设计计算5.1 弹簧夹紧装置之弹簧的选用通过类比类似的夹紧装置，采取查表法，由文献4手册选取丝径d=4mm的碳素弹簧钢丝弹簧，从而查得如下尺寸参数：（1）弹簧中径， （2）节距（3）工作极限载荷（4）单圈弹簧工作极限载荷下变形量（5）单圈弹簧刚度（6）最大心轴直径（7）最小导筒直径5.2 弹簧夹紧装置之弹簧的计算材料直径，由文献4手册，选(1)弹簧中径由文献4手册中表30.28，选取标准值 (2)弹簧内径(3)弹簧外径(4)有效圈数由文献4手册中表30.24得切变模量，一般2。弹簧刚度根据式手册中30.25知弹簧的有效圈数(5)总圈数压缩弹簧为：冷卷，取(6)节距查手册中表30.28有综合考虑后取(7)间距(8)自由高度压缩弹簧，两端圆磨平，时，(9)压缩弹簧高径比(10)螺旋角(11)弹簧展开长度(12)单件重(13)工作极限载荷下的变形量(14)极限载荷下的高度压缩弹簧8829.5858.42mm(15)最小工作载荷及其作用下的弹簧长度，根据实际情况取合适。(16)最大工作载荷及其作用下的弹簧长度根据实际需要及结构要求给定N，(17)弹簧工作图展开长度：L=811mm, 2.旋向：右旋，3.有效圈数：n=8, 4.总圈数：4图5-1弹簧工作图为弹簧未受载时的自由高度，为最小工作载荷，它使弹簧处于安装位置的初始载荷。在的作用下，弹簧从自由高度被压缩到，相应的弹簧压缩变形量为13mm，在弹簧的最大工作载荷的作用下，弹簧的压缩变形量增至25mm，25-13=12mm，称为弹簧的工作行程。5.3 弹簧的稳定性计算为了保证弹簧的稳定性，应校核其高径比，即。当两端固定时，。此设计加套弹簧满足上述条件，故此弹簧稳定。5.4 本章小结本章主要是弹簧的选择和弹簧的稳定性计算，是夹紧装置中必不可少的一部分。经过设计，此弹簧满足要求。第6章 轴承的选择校核及箱体及铣刀结构的确定6.1 各轴上的轴承选择轴承所受载荷的大小、方向和性质是选择轴承的类型时的主要依据。根据实际工作需要，由于轴承要求能够同时承受径向载荷和单向轴向载荷，同时轴的转速较高，故选择角接触球轴承。6.2 轴承的校核图6-1轴承部分受载荷示意图 根据工况，初选轴承7008C，查文献5滚动轴承样本及设计手册，得查文献5得1.2 （轴承所承受载荷平均）1)计算派生轴向力查相关手册得7000C型轴承的派生轴向力为：S=0.5，则可求得轴承、的派生轴向力分别为2)计算轴承所受的轴向载荷3)因为 424+54=478N4)并由图分析知，轴承被压紧，轴承被放松。由此可得5)计算当量动载荷轴承：用线性插值法可求得：由查表并用线性插值法求得：，。由此可得1.2（0.448881.40424）N=1181N轴承：0.031查表用线性插值法求得：0.40由查表并用线性插值法求得：，。由此可得1.2（0.444841.40478）N=1059N6)轴承寿命计算因为,所以按轴承计算轴承寿命：6550H=4500h所以轴承7008C合格6.3 箱体结构设计压花镜框成型机箱体主要由一个半封闭箱体组成，箱体采用HT200，铸造而成，并在铸成后进行时效处理。支架板由于承受电动机的重量，因此采用45钢，铸成后进行调质处理，使硬度达到269298 HBS。根据传动齿轮的位置分布和实际工作情况，将箱体设计成方形箱体。箱体尺寸，见图纸。6.4 铣刀结构设计 铣刀设计根据实际工作受力和一些技术要求参考一些文献，最终材料采用45号钢，铣刀角度，铣刀为4头铣刀，铣刀上刀臂为20，下臂18，铣刀上臂直径140，下臂直径130，铣刀宽50。如图6-2所示。图6-2铣刀6.5 润滑方案6.5.1 轴承的润滑根据公式： （7.1）轴承主要采用润滑脂进行润滑，润滑脂的充填量为轴承室的1/21/3，每隔半年左右补充更换一次。6.5.2 压筒以及手轮压头的润滑压筒以及手轮压头主要以轴和螺纹的配合，因此采用油进行润滑。此机器因加工木质材料，润滑前需擦拭外表木削，3到4个月需润滑一次。6.5.3 滑动系统的润滑滑动系统包括滑轮滑杆，属间隙配合，因此采用油润滑。此机器因加工木质材料，润滑前需擦拭外表木削，3到4个月需润滑一次。6.6本章小结本章通过对各轴上的轴承设计，根据轴的受力分析及其工作条件，和轴承各种类型的特点，经过计算验证，经校核均合格。对压花镜框成型机的箱体叶轮的结构设计和机器的润滑方案，根据成型机的工作情况和一些技术要求，对箱体、铣刀的材料和大小进行选择，并根据传动系统的参数对轴承及主要滑动系统确定了润滑方案。第7章 机器的使用和维护7.1 使用注意事项（1）使用新机器前，必须认真检查固定在工作台上的铣刀是否紧固，传动是否合适，电源接线是否良好并在无负荷条件下磨合2分钟左右。（2）检查各压头是否良好，滑轨是否合适，有无损坏之处，用手推动滑动控制台，检查滑轨转动是否灵活，有无卡碰和摩擦声。（3）工作前要空转半分钟，当达到额定转速且转动平稳后才可工作，检查转子方向是否正确，声音是否正常，若无异常响声时，方可投料，开车时，不得打开箱体。（4）机器运转时，操作人员不得离开机组，也不要在运转中拆机观察加工零件的工作情况，维修工具不得放在机器上或料堆上，工作时必须把袖口扎紧，站在机器的侧面，面部避开铣刀飞削。（5）当平铣时，应将木料斗清干净。（6）经常检查轴承温度。正常工作时，温度不要超过25度。（7）铣刀是压花镜框成型机的主要易磨损件，应经常检查其磨损情况。当磨损过大时，应当及时更换铣刀应保证加工零件的精度。7.2 保养与维护7.2.1 V带的保养及维护1、安装V带时应先缩小中心距，将带套在带轮上后，再慢慢调大中心距，使V带达到规定的初拉力。2、带轮两轴线必须平行，两轮轮槽要对齐，否则将加剧带的磨损，传动带不应折扭和急剧弯曲。 3、在贮存和运输过程中，避免阳光直射、雨雪浸淋；防止与酸、卤、有机溶剂、水蒸气等影响产品性能的物质接触。 4、使用中定期检查胶带状况，发现其中某一根过度松弛或疲劳时，应全部更换新带，不能新旧并用。如果一些旧带尚可使用，应选长度相同的旧带组合使用。常温下贮存,一般温度为-2050;并距热源至少一米以外。 5、贮存期间要防止承受过大人重量而变形，不得折压堆放，不得将带直接放在地上，应将带悬挂在架子或凭证地放在货架上。 6、带轮成品应放在干燥和通风的环境中贮存和运输，带轮成品应进行防锈处理。 7.2.2 整机保养1、每班工作结束时，必须清除残留在机器上的灰尘和杂物，特别是轴承座周围和机体内部的残余碎屑，以防止机器生锈。擦净外露导轨后并按规定润滑各部。空运转并察看润滑系统是否正常。2、检查润滑情况，在经常作业情况下，每半个月加一次润滑油。3、传动轴无轴向窜动，更换磨损件。4、检查横梁两侧及主轴箱，检查调整导轨付间隔，达到规定要求。清除导轨面毛刺。检查调整横梁对工作台的平行度。5、存放时放在干燥处，以免机器生锈。6、修理后的压花镜框成型机应做静平衡实验，经检查后方可开车。对重要部位进行检查。 7.3 故障排除1、轴承升温过快轴承是冲孔机上较为重要的配件，其性能直接影响到到设备的正常运行及生产效率。设备运行过程中，使用者要特别注意轴承的升温和轴承部位
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