多功能机床铣削装置设计论文-学位论文.doc
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1、济南大学毕业设计23摘 要随着现代科技的发展,现代机床向功能多样化发展的趋势日趋明显。追求一次装夹下完成零件的全部加工,已经成为制造业的发展趋势,这样不但可以缩短加工时间,提高加工精度,而且能够缩短生产周期,最终提高整体生产效率。所设计铣削系统的多功能机床是将车削和铣削功能复合于一身的,一次装夹可对工件进行车削和铣削加工。本设计的是多功能机床的的铣削装置,所选电动机功率为0.75Kw,能够实现铣削系统的6种转速: 为350、500、710、1000、1400、2000RPM,在设计系统时在满足结构要求的情况下使结构简单、切换方便,传动精度高,传递扭矩大。此次设计主要就机床的主轴设计及校核、蜗轮
2、蜗杆传动设计、键和轴承的选用进行设计,以及皮带张紧装置、偏心套设计等进行设计。关键词:多功能机床;铣削 ;铣床主轴 ;铣床ABSTRACTAlong with the modern science and technology development, the modern engine bed are tending to the function diversification development day by day. Pursuing an attire to clamp the whole processing of completing the components has a
3、lready became the trend of the development of manufacturing industry, which not only may reduce the process period, increase the working accuracy,but also can reduce the production cycle, raise the whole production efficiency finally. A cutter bar end fixes on the main axle, the other end in is revo
4、lving in the bearing which locates at the cutter bar place. Designs the milling systems multi-purpose engine beds is bonds the turning and the milling function in a body, an attire clamps may carry on the turning and the milling processing to the work piece. What I design is the milling installment
5、of the multi-purpose engine beds, what I choose on the electric motor power is 0.75KW, it can realize the milling systems 6 kind of rotational speeds: for 350, 500, 710, 1000, 1400, 2000RPM, when designs the system in satisfies the structure request in the situation, at the same time,what we need is
6、 that making the structure to be simple, the convenient cut, the high transmission precision, the big transmission torque. This design is mainly on engine beds main axle design, the examination, the worm gear worm drive design, the key and the bearing selects carries on the design, as well as the be
7、lt stretcher, the main axle inner cone holes design and so on.Key words: multi-purpose engine beds; milling;milling machine main axle ; milling machine目 录摘要. .IABSTRACT.II1 前言 .12 铣削装置系统的总体设计.32.1 铣削装置的传动方案. 32.2 铣削装置的工作原理.33 皮带传动的设计. 52.1 带传动整体结构 .52.2 皮带的选用. . 82.3带轮张紧装置与防护罩的设计4 主轴的设计. .94.1 概述. 9
8、4.2 主轴的机构设计.95 蜗轮蜗杆传动设计. 115.1蜗杆传动设计准则. 115.2 蜗杆尺寸与蜗轮尺寸.115.3 蜗轮齿根弯曲强度计算. 12.6 滚动轴承的选用. . 187 键的选择. . . 198 偏心轮的设计. . .209 结论.22参考文献.23致谢.241 前言1.1 机床行业大背景机床是工作母机,制造机器的机器。没有强大的机床工业,振兴装备制造业就成了无本之木、无源之水。而其中多功能机床,集高效、柔性、复合、集成诸多优点于一身,一次装夹,实现多种加工操作,已经成为当下装备制造业的主力加工设备和机床市场的主流产品。作为机械行业中的重要子行业之一,机床行业主要应用在制造
9、业前端,将明显受益于经济增长以及产业升级。从历史数据来看,我国机床行业销售额占工业增加值的比重基本上围绕0.8%上下波动,相对于德国的1.2%、日本的1.5%,这一比例偏低,随着我国工业化进程的深入,这一比例将会有所提升,即使仍按0.8%作保守计算,2020年我国机床行业的市场空间将达到670亿美元。另一方面,从国际对比来看,我国机床行业的规模相对于下游行业而言仍然偏小,作为装备制造业的母机,日、德等发达国家机床行业的规模均不小于工程机械和重型机械等下游行业的规模。而我国2008年机床行业的销售收入仅为工程机械行业的37%,重型机械行业的20%,这一规模很难满足装备制造业大发展的需求,因此机床
10、行业未来还有很大的成长空间。专家预测,在经济的发展、国家政策大力支持、上下游产业振兴等背景下,机床行业的旺盛需求仍将保持高速增长,但对高档数控机床需求将不断上升,对中低档机床工具产品的需求则将不断下降。此种情况,为多功能机床的发展提供了有利时机。多功能机床的显著特点使其在此机床的发展中脱颖而出。1.2多功能机床的特点多功能机床就其加工能力和构造而言,摆脱了传统的单一车削加工和铣削加工的限制,在今后机床业中定会占据中小型机床大部分市场。多功能机床有以下几个突出特点:l 工序集中;l 加工精度高;l 适应性强;l 生产效率高;l 经济效益好;l 结构简单、操作方便。多功能机床的主要优点是对工件进行
11、一次装夹,就可以对其进行车削、铣削操作。由于使用同一夹具固定,从而消除了向其他单一机床一样使用多个夹具时产生的公差累积问题。消除或缩短了繁冗的加工工艺,减少了换刀次数,从而为加工工厂增加了利润。多功能机床的结构特点如下:l 机床的刚度高、稳定性好;l 机床的传动系统结构简单,传递精度高;l 主轴系统结构简单,操作方便;多功能机床是一种能进行集合几种机床操作的加工机床,就其加工能力和构造而言,摆脱了传统的单一车削加工和铣削加工的限制。多功能机床有可能成为将来的主导机床。而现在多功能机床的机构设计等很多地方还有待改进,节约成本,缩短加工时间成为现在机床发展的主流方向。多功能机床的主要装置为车削与铣
12、削装置,一次装夹,完成多步操作的方式。这种机床设计思路,决定了其在机床业会有好的发展前景。1.3铣削装置铣床是用于铣削加工的机床。铣床的类型主要有:卧式铣床、立式铣床、工作台不升降铣床、龙门铣床、工具铣床等。多功能机床是在车床与铣床的基础上,整合机床,实现多功能性。铣削装置是多功能机床的主要组成部分之一。整合的情况下,与车削装置共用电机,共用工作台等,节省材料与机床所占空间。机床的设计包括动力源、传动装置、执行件。本次设计主要研究铣削装置的设计,抛除其与车削装置的共用系统,重点设计传动装置与执行件部分。2 铣削装置系统的总体设计2.1 铣削装置的传动方案根据本设计题目要求,(1)与车削装置共用
13、电机,铣削装置可实现三挡转速;(2)铣削装置可实现六挡转速,转速为350、500、710、1000、1400、2000RPM; (3)功率按0.75KW选定;(4)采用手动进给,铣削加工有微调机构 车铣装置共用电机,可以使电机传动三种切削速度,再由两种带轮形式的转换,从而使铣削系统达到六种速度的铣削加工。而带轮转换速度的方式可通过改变带轮直径的大小来实现。手动进给与微调机构的差别,可使微调进给时采用传动比较大的蜗轮蜗杆机构,蜗杆带动蜗轮。手动进给时将此机构悬空,只加载传动比小的传动系统。 采用带传动,传动平稳,造价低廉以及缓冲吸振等特点,在现代的机械中广泛被使用。2.2 铣削装置传动的工作原理
14、 在多功能机床铣削装置的设计中,铣削装置与车削装置共用一个电机,并且此电机可实现三档转速的换挡,从而传递给铣削装置三种速度。在此铣削装置中,有两个方向的传动。一个是电机传递的转速通过带轮传递给主轴,主轴带动铣刀转动,从而实现铣削运动。第二是铣刀上下的移动。存在手动进给运动与微量进给运动两种进给运动方式。铣削运动,手动进给方式与微量进给方式的传动原理图如下:、1. 小带轮 2.大带轮 3.主轴 4齿条 5.齿轮 6.轴 7.蜗轮 8.手柄 9.蜗杆 10.手柄轴 11.手柄图2.1 铣削装置传动设计 铣削装置与车削装置共用电机,当离合器打在铣削装置时,电机轴通过塔轮将运动传递给连接轴,小带轮1通
15、过皮带传动将运动传递给大带轮2,从而带动主轴3实现铣削运动。手动进给方式是当蜗轮7与蜗杆9分离时,旋动手柄8带动轴6转动,齿轮5与主轴3上齿条4啮合,将圆周运动转化为直线运动,带动主轴3上下运动,实现铣刀的上下移动。微调进给方式是在手动进给的基础上,增加蜗轮蜗杆传动环节,进行调节。具体过程为:拨动手柄10,使蜗轮7与蜗杆9啮合,转动手柄11,通过蜗轮蜗杆的传动,带动手柄轴6转动,通过齿轮5与齿条4的传动,实现铣刀头的微量进给。3皮带的传动设计3.1 带传动的整体结构设计图 3.1 皮带传动机床动力轴传递过来的速度经由皮带传动传到铣削系统的主轴上,进而带动机床进行铣削加工。带轮有张紧装置能够实现
16、带轮的张紧。3.2皮带的选用本设计为普通经济型多功能机床的铣削系统,所以就经济性的要求而言,选用皮带类型为A型。 已知电动机功率P=750W,转速n1=2000r/min,每天工作8小时,载荷变动小,轻载启动,故传动比取i=1.416。1)确定计算功率Pca查表得工作情况系数Ka=1.1,故 Pca=KaP=1.1750W=825W (3.1)2)选择V带的带型根据Pca、n1,选用A型。3)确定V带轮的基准直径dd1并验算带轮的速度v初选小带轮基准直径dd1=60mm。验算带速v。 (3.2)因为5,故带速合适。计算大带轮的基准直径。 Dd2=idd1=1.4180=112mm,圆整后取dd
17、2=112mm。然后取da=112mm。确定中心距a,并选择V带的基准长度Ld: 根据带传动总体尺寸的限制条件,结合上式初定中心距:式中:a0为初选的带传动中心距200mm。 (3.3),选取a0=217mm。 计算相应的带长Ld: (3.4)即,Ld=514+1.07192+328/217=720mm。根据Ld,由V带的基准长度系列及长度系数Kl表知,基准长度Ld0=900mm,带长修正系数KL=0.87。 计算中心距及带变动范围:传动的实际中心距近似为 (3.5)考虑到带轮的制造误差、带长误差、带的弹性以及因带的松弛而产生的补充张紧的需要,常给出中心距的变动范围: (3.6)故, amin
18、=217-0.015720=206.2mm (3.7) amax=217+0.03720=238.6mm (3.8)(5)验算小带轮上包角:由于小带轮的包角小于大带轮上的包角,且小带轮上的总摩擦力小于大带轮上的总摩擦力。因此,打滑只可能在小带轮上发生。为提高带传动的工作能力,应使 (3.9) (3.10)可知,包角符合要求。(6)确定带的根数: (3.11)式中:Pca计算功率,kW; Pr单根V带的额定功率,KW; KA工作情况系数(本设计取KA=1.1); P 所需传递的额定功率,kW(本设计P=0.75kW); P0 单根普通V带的基本额定功率,KW(本设计P0=1.66kW); 当传动
19、比不等于1时,单根V带额定功率的增量(本设计=0.16); 当包角不等于180时的修正系数(本设计=1.98); KL 当带长不等于试验规定的特定带长时的修正系数(本设计KL =0.87).所以, (3.12)因此,使用一根V带即可。查机械设计书,可得参数如下:节宽bp = 11mm顶宽b = 13mm高度h = 13mm横截面积A = 81mm楔角= 32节圆直径 dd= 80mm顶圆直径 da = 86mm,节圆尺宽 bd= 11mm圆角 r1 = 0.5mm,圆角 r2 =0.5mm,齿顶高 ha = 3mm齿根高 hf =10mm包角= 323.3 带轮张紧装置1 支撑座 2、支撑轴
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