2039 B655型牛头刨床总体布局及主轴箱设计
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2039
B655型牛头刨床总体布局及主轴箱设计
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总体布局
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设计
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毕业设计开题报告设 计 题 目: B655型牛头刨床结构设计 院 系 名 称: 机电工程学院 专 业 班 级:机械设计制造及其自动化08-12 学 生 姓 名: 蔡新艺 导 师 姓 名: 金慧芳 开 题 时 间: 2012年3月15日 指导委员会审查意见： 签字： 年 月 日1课题研究的目的和意义在现代化的加工技术中随着电子技术计算机技术信息技术以及激光技术等的发展并应用于机床领域,数控刨床应运而生，使刨床的发展进入了一个新时代。不断提高劳动生产率和自动化程度是刨床发展的基本方向, 国外数控刨床的普及率十分高例如日本、德国所生产的数控刨床占总量的95%以上，加工精度高。通过改进结构使刨床可以实现双向加工，成倍的提高了生产率，并且利用数控技术使刨床的加工领域不再仅仅局限在平面内，可以实现曲面的加工，使刨床更加广泛的应用于现代化加工工业中。牛头刨床是直线型运动机床，它的生产效率比较低，可以用来加工中、小型的工件，有一定的工作长度。它的工件装夹可调整的工作台上或夹在工作台上的平口钳内，利用刨刀的直线往复运动（切削运动）和工作台的间歇移动（进刀运动）进行刨削加工的。本课题研究的意义是通过对传统刨床基础结构的研究可以对刨床的运动特点，力学性能有更深层次的了解从而为设计研究更精密更加现代化的刨床铺平道路。2文献综述（课题研究现状及分析）2.1牛头刨床的发展现状2.1.1牛头刨床国内发展现状我国现有的刨床大多是60年代的产品，随着现代加工工业的发展，老式的牛头刨床逐渐暴露出效率、精度较低等问题。很难适应产品在质量和产量上的要求，成为阻碍生产的“瓶颈”。采用先进、科学、可靠的技术改造在线设备，是充分发挥设备效能，优化设备结构、促进设备资源有效利用的重要途径。有许多公司早已开始研究并取得了很好的效果，实践证明这种办法是可行的。同时有的公司加大投入力度研制出更加先进的刨床。如2006 年2 月14-17 日在上海浦东新国际展览中心举办了“ 中国数控机床展览会”，国内外著名机床厂家都展示了最新数控机床产品。在南京新方达数控有限公司的展台上展出了一台令人耳目一新的数控机床双向数控曲面刨床（图1.1）。该机床既不像传统的牛头床，又不像一般的龙门刨床，外形看上去象一台加工中心，但是它又在双向往复刨削曲面零件这台机床改变了人们对传统刨床的认识，开创了刨床的新时代。它具有三项最新国家专利技术，独特的双向刨刀是高效加工的核心，使得刨床能够双向刨削，加工效率成倍提高；创新的双支承结构是高精度的可靠保证，使得加工精度大大提高；特有的三轴交流伺服数控系统，使得刨床的加工领域充分拓展，可以加工两个剖面方向的曲面、斜面、平面等特型面，甚至扩展加工螺旋面图1.1 数控刨床外观图2.1.2牛头刨床国外发展现状在国外刨床的应用比较早，所以研究比较深入。随着各种先进技术的产生尤其是计算机技术的发展使数控技术应运而生。数控刨床无须人工操作,而是靠数控程序完成加工循环。因此调整方便,适应灵活多变的加工任务,使得中小批生产自动化成为可能。国外数控刨床的普及率十分高例如日本、德国所生产的数控刨床占总量的95%以上。而且他们所生产的刨加工床精度、效率十分高,广泛的应用于柔性自动化生产系统中。2.2牛头刨床的类型根据所能加工工件的长度，牛头刨床可分为大、中、小型三种：小型牛头刨床可以加工长度为400mm以内的工件，如B635-1型牛头刨床；中型牛头刨床可以加工长度为400-600mm的工件，如B650型牛头刨床；大型牛头刨床可以加工长度为400-1000mm的工件，如B665型和B69O型牛头刨床。2.3牛头刨床的特点 牛头刨床主要用于单件小批生产中刨削中小型工件上的平面、成形面和沟槽。它的主要五大特点有： 1、牛头刨床的工作台具有横向和升降的快速移动机构，用以刨削倾斜的平面，从而扩大了使用范围。 2、刨床的进给系统采用凸轮机构，有10级进给量。改变走刀量，也非常方便。 3、牛头刨床在走刀系统内装有过载安全机构，当由于操作不慎或者受到外力影响与切削超载时，走刀自行打滑，无损机件保证机床的正常运行。 4、滑枕和床身导轨间以及具有速度的齿轮付和主要的滑动导轨面，均有油泵打出的润滑油进行循润滑。5、牛头刨床装有离合器及制动停车机构，所以在变换速度，启动机床及停车时，可不必切断电源，制动停车机构能使滑枕当离合器脱开时之惯性冲程量不大于10毫米。3设计的基本内容、拟解决的主要问题3.1本设计结构组成本设计的刨床主体结构是由1床身、2变速箱、3滑枕、4工作台、和5摇臂机构组成。3.1.1床身 床身为铸铁的箱形壳体固定在底座上。床身内装有变速机构和摇臂机构，床身上部装有两斜箱条与床身上平面组成供滑枕移动用的燕尾形导轨，二箱条中一个是固定的，另一个可以调整滑枕与导轨的间隙，床身前面为垂直方形导轨，横梁滑面沿此导轨移动，后面装一后罩，作防护用。3.1.2变速箱变速箱由P=3千瓦，n=960转/分三相异步电动机驱动，电动机固定在床身后壁的支架上，变速箱内装有三根支撑于滚动轴承上的平行轴，下轴装有由齿轮，通过三角皮带得转动，伸在外面的操纵手柄，将这些齿轮拨到适当位置，与中轴上的齿轮相啮合，使中轴得到三种速度。3.1.3摇臂机构变速箱里的旋转运动，经过摇臂机构变成滑枕的直线往复运动。摇臂上部用接头与滑枕活动连接，使滑枕产生往复运动。滑枕移动有六级速度。 3.1.4滑枕滑枕是一个长的空心铸件，其下面为燕尾形导轨，上面有长槽，穿以连接螺杆，将滑枕和摇臂机构连接起来。滑枕以刨削斜面，沿燕尾形导轨，刀架溜板可垂直移动。刨刀装于刀夹坐中刀夹座可以绕一水平小轴转动，以使刨刀于返回行程时在工件上滑行。3.1.5工作台工作台横行滑板都是夹固工件用的，为此在工作台上面和右恻面有T形槽和固定圆形工件用的菱形槽，左恻面还有几列圆孔，在用户提出要求时可拆下工作台，则用横行滑板来固定夹具，工作台前部支持在支架上，以保证有足够的刚性。 3.2牛头刨床的运动形式牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属切削机床，多用于单件或小批量生产。为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主执行构件刨刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往复直线移动，且切削时刨刀的移动速度低于空行程速度，即刨刀具有急回现象。刨刀可随小刀架作不同进给量的垂直进给；安装工件的工作台应具有不同进给量的横向进给，以完成平面的加工，工作台还应具有升降功能，以适应不同高度的工件加工。3.3设计基本内容（1）阐述课题背景，对国内外相关研究现状进行总结和分析；（2）根据主要技术指标，在分析国内外研究现状的基础上制定总体设计方案，并阐明方案制定依据；（3）完成刨床传动方案设计、零部件的具体结设计；（4）对所设计的结构进行精度和刚度校核；（5）得出设计结论：滑枕最大行程，滑枕最小行程，刀架最大垂直行程，刀架最大调转角度。3.4拟解决的主要问题本题以刨床为研究对象，根据主要技术指标，在分析国内外研究现状的基础上制定合理的总体结构设计方案，并阐明方案制定的依据。在设计过程中主要解决的问题是对刨床的传动系统及曲柄摆杆机构的设计，各个零部件的结构设计，并完成精度和刚度的校验4 技术路线（1）收集资料，分析研究资料，明确设计内容；（2）查阅有关的资料，弄清楚刨床的工作原理和工作过程，拟定设计方案；（3）根据拟定的设计方案进行尺综合，以满足根据刨床的用途，功能和工艺性要求；（4）根据刨床加工的精度和运动的要求，以及工作环境、成本、效率等条件，设计刨床的床身工作台及传动系统结构组成；（5）对主要零件进行工作能力设计，确定其合理的几何形状和结构尺寸。5 进度安排3月1日-3月7日：查阅相关资料，熟悉课题意义，理解题目设计意义；3月8日-3月23日：撰写开题报告，制定总体设计方案；3月24日-4月23日：计算数据，进行具体结构设计；4月24日-5月24日：细化结构设计，完成设计图纸；5月25日-6月9 日：完善结构设计，整体设计说明书；6月10日-6月15日：完成设计，提交所有文件，准备答辩。6 参考文献1 王正山.牛头刨床的平面六杆机构运动分析J.科技信息出版社，2006.2 何建民.刨工操作技术与窍门M.北京：机械工业出版社，2008.3 陈江义.课程设计任务J.郑州工业大学学报：2009.35（1）：101-106.4 吴宗泽.机械设计课程设计手册S.北京：高等教育出版社，2007. 5 尚德波.现代机床数控技术发展动态J. 职大学报, 2005, (04) .6 陈华.牛头刨床上用的安全防护装置J. 机械工人.冷加工, 2008, (11). 8 吴坷军.刨床加工快速对刀装置J.工具技术,2003(10):55-57.9 鹿跃丽,陈江义,张明成,熊滨生.牛头刨床六杆机构的优化设计J. 郑州工业大学学报,2009,(03).10 胡志刚，王旺平，张永林，王玉成.牛头刨床六杆机构的多体动力学分析及优化设计J.三峡大学学报（科学自然版）.2006(03).11 陈丽萍.刨床的刨削J.山东农机化,2005（4）：16-17.12 邓文英.金属工艺学M.北京：高等教育出版社，200113 王三民.机械原理与设计课程设计M.北京：机械工业出版社，2010.14 柯开波,邱复兴.刨床的几种误区J.汽车维修与保养,2
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