小型多功能工具机的设计毕业设计(论文)

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1、毕业设计（论文）小型多功能工具机的设计Design of Small Multi-Function Machine Tools 毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解*学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有

2、权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名： 指导教师签名： 日期： 日期： 注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字

3、。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订目录摘 要IAbstractII第一章 前言11

4、.1 研究目的和意义11.2 国内外研究现状11.3 研究内容和方法2第二章 小型多功能工具机的总体方案设计321 设计方案的确定322 机械结构3第三章 主电动机的计算与选型531 机床铣削力的计算532 铣削功率的计算533 主电动机的选择5第四章 V带传动的设计741带传动的概述742带传动的类型743 V带传动的设计准则744V带传动的设计计算7第五章 导轨的设计1151导轨的作用与要求1152导轨副间隙调整1153导轨的选择1154导轨的设计计算1355 导轨的材料13第六章 丝杠的设计1461丝杠螺母传动的类型和应用1462滑动丝杠的材料选择1563滑动丝杠副的安装1564滑动丝杠

5、螺母的设计计算16第七章 主轴头形式与刀架的设计2171 主轴端部的结构设计2172 刀架的设计计算21第八章 结论与建议23致谢24参考文献25摘 要随着社会生产和科学技术的不断发展，在机械制造业中，产品种类不断增加，形状结构日趋复杂，精度和质量也在不断提高。普通机床越来越难以满足这种生产需要，因此急需能最大限度满足用户需求的加工设备。多功能工具机，不论就其加工能力还是构造而言，都是最佳的选择。本设计阐明了多功能工具机的总体结构形式及其工作原理，分析了机械结构。就其加工能力来讲，可以完成简单的车、钻、铣功能，本设计同时也完成了机械部件的设计计算过程，主要包括了主电动机的计算选型、支承部件、主

6、传动部件的设计、进给部件的设计。关键词：多功能工具机，支承部件，传动部件，进给部件AbstractWith the development of the social production and technology, In mechanical manufacturing ,the product type is increasingly varying, the shape and structure is more and more complex, and the precision and quality of product are improving in many indus

7、tries. The general machine tool more and more difficult to meet this production need, Therefore starve for the processing equipment that can maximize to meet the user needs. The multi-functional machine tools, Regardless of its processing capacity or structure, that is the best option. The design ha

8、s clarified the overall structure and its working principle of a multi-functinal machine tools, Analysised of the mechanical structure. On its processing capacity, It can complete a simple turning , drillingand milling. At the same time, this design also completed the design of mechanical components

9、 calculation, Including the calculation of the main motor selection, the design of supporting parts, the main drive components and feed components.Key words: multi-function machine tools, supporting parts, transmission parts, feed components25大连海洋大学本科毕业设计（论文） 第一章 前言第一章 前言1.1 研究目的和意义机床既是实施先进制造技术的重要装备

10、，也是制造信息集成的一个重要载体，因此，机床的发展和创新在一定程度上映射出加工技术的主要趋向。多功能机床，就其加工能力和构造而言，摆脱了传统的车削加工和加工中心的限制，给沉闷的机床市场带来几缕火花。多功能机床的销量在所有机床的销量比例增加迅速，一些人甚至认为，多功能机床有可能成为将来的主导机床。多功能机床的主要优点是在相同设置时，可以对机床进行车削、铣削、钻削及其他操作。由于使用同一夹具固定，从而消除了使用多个夹具时产生的公差累积问题。缩短或消除了繁冗的加工工艺，减少了换刀次数，从而为企业增加了利润。当前机床主要沿着以下几个方面迈进： （1）以发展高速切削为先导，并重视对空运行过程的提速，使高

11、速化力求做到全面缩短切削工时和辅助工时。 （2）高效加工在注意提高机床的材料切除率的同时，大力推进以缩短加工过程链目标的复合加工技术。 （3）发展多样化的适用产品，如对于生产中大批生产，以数控机床为核心的柔性生产线仍是主要的发展方向，它们在可重构制造技术支持下构建的制造系统具有高效柔性化的特点。 （4）数控机床的工作精度正以平均每年提长8%10%的幅度（约810年提高1倍），向亚微米级精度迈进，并不断地拓展新的精密加工方法。 （5）多功能、多用途机床，从20世纪60年代起美国提出适应控制机床至今已近半个世纪，由于其技术难度大，目前正由单因素约束控制向多因素控制发展，逐渐向多功能化机床进行探索和

12、高精度发展。1.2 国内外研究现状现在美、德、日工业发达国家，正逐步进入知识经济时代，知识在推动工业生产、需求技术方面发展的作用将愈益明显突出。各种工厂、软件将发挥更大的作用。因此，各种产品，特别是作为复杂生产工具机床的先进科研、设计方法，经营方法等将是迅猛发展。目前美国设计的相关产品依然占有大部分市场，同时也是质量较好，能够满足用户需要的。国内有些公司已经能够批量生产低速、小型化产品，特别是近年来，从国内机床的设计制造水平和引进国外先进加工制造技术水平来看，已形成了多样化、多功能、高效自动化的生产模式，我国科技界，特别是高校科研群体以敏锐的创新和实力同样在几年内取得突破，除了研制大连海洋大学

13、本科毕业设计（论文） 第一章 前言出并联结构的虚拟轴机床（例如哈工大一哈量，天津大学一天津一厂，清华大学一大连机床集团，清华大学一昆明机床厂的组合），同时还实现了结合不同用途、巧妙地运用串联并联结构、运用虚拟轴原理达到简化编程、扩大加工空间的目的（清华一江东机床厂，西安交大一秦川机床厂），这些产品或技术都已在中国国际机床展览会上分别登场。以上这些创新之举，说明我国在机床前沿技术探索方面的敏锐性和具备软硬件基础实力。我国机床工业从整体上说，已跨入世界行列的第一方阵，但摆在我们面前的将是更为激烈的竞争。任重道远，时不我待，必须奋力前进，迎接更大的挑战。1.3 研究内容和方法本设计介绍采用单相感应电

14、动机带动V带传动，及滑动丝杠传动研究设计方案；电动机的设计，包括电动机的计算与选型；V带传动设计，包括V带的概述，特点，带传动的失效形式和计算准则，V带的设计计算；导轨的设计，包括导轨副的概述，导轨副应满足的基本要求 ，导轨副间隙调整，滑动导轨特点及选型；丝杠螺母的设计，包括螺旋传动的类型和应用，滑动丝杠副的特点，及滑动丝杠副的选择方法。主轴头形式的选择；刀架的设计，包括刀架尺寸的计算及结构形式。本设计通过查阅网络资料和书籍资料，以及老师的指导和同学之间的讨论，了解多功能机床的总体结构和工作原理，掌握整体部件是如何工作的，并进行设计计算，最后通过图纸表现出来。大连水产学院本科毕业设计（论文）

15、第二章 小型多功能工具机的总体方案设计大连海洋大学本科毕业设计（论文） 第二章 小型多功能工具机的总体方案设计第二章 小型多功能工具机的总体方案设计21 设计方案的确定本设计小型多功能工具机是一种可用于生产实际或教学用的轻型多用机床，能在黑色金属、有色金属、塑料及其其他材料上进行轴类零件、套类零件的车削和镗孔加工，还能车削常用的公制、英制螺纹，利用钻铣头能实现钻孔、铰孔、铣槽、铣平面等加工。它由原动机、立柱、主轴箱、床身、溜板工作台、底板、刀架、尾架等十类模块组成，具有不同性能的各类模块可组成满足用户要求的各种功能机床，其基本型主轴箱模块具有卧式和立式两个主轴1。技术分析：（1）最大加工直径6

16、0mm，最大加工长度170mm。（2）床身上回转直径360mm，两顶间距离300mm。（3） 纵向行程210mm，横向行程145mm。（4）钻铣轴行程80mm。钻孔16mm, 铣削直径12mm。（5）设备的操作方式以手动为主。综合上述分析，该设备的指标要求均为普通级别的精度，适合小行程和小切削力，无特殊要求。机械部件是系统的基础，一般按设备功能来确定系统的基本机构。本多功能机床有两个可控制的轴，即两个可控制的直线运动，考虑到制造成本和工作性能情况，可采用单相感应电动机来作为控制位移的电机。主轴传动机构均采用V带与主轴相连的方式，进给机构均采用滑动丝杠副作为运动形式的转化机构。22 机械结构1.

17、导轨结构（1）平导轨 平导轨有滚动和滑动导轨两种。滑动导轨的特点是结构简单、成本中等、导向精度高，但摩擦力大、行程控制精度低。相比之下，滚动导轨的结构复杂、成本高、导向精度高、摩擦力较小、行程的控制精度较高。（2）圆柱导轨 圆柱导轨也有滚动和滑动两种结构。滑动圆柱导轨的特点是结构简单、加工方便、成本低、导向精度尚好，但精度保持特性较差，摩擦力大，磨损后不能修复，需要更换零件，行程的控制精度较低。滚动圆柱导轨可用直线轴承结构，结构较复杂，且直线轴承需专业厂生产，总成本比滑动圆柱导轨高，但其导向性能好，摩擦力小，精度保持性较好，行程控制精度较高。（3）三角导轨 三角导轨的特点是结构比上述两种类型稍

18、复杂，制造成本高，但其导向精度高，且精度的保持情况较好。由于本设计要求精度较低，载荷较轻，因此初步确定采用结构简单、易加工、成本较低的平导轨结构。2.传动系统结构这里的传动系统主要是指手动轮到工作台之间的机构，主要是指将手轮的旋转运动变成工作台的直线运动并传递动力，考虑到控制精度问题和间隙问题等，这里宜采用丝杠传动机构。常用的有普通丝杠、滚珠丝杠和梯形丝杠。普通丝杠 普通丝杠的特点是结构简单、传动精度不高、精度保持性差、滑动摩擦力大、难以消除间隙等，但其加工简单，制造成本最低。滚珠丝杠 滚珠丝杠的特点是结构复杂、传动精度高、精度保持性好、滚动摩擦力小、容易消除间隙等。一般由专业厂生产，但其制造

19、成本较高。梯形丝杠 梯形丝杠的特点是结构简单、传动精度中等、精度保持性较好、摩擦力大，且成本较低。三种结构的丝杠均能完成将旋转运动变成直线运动和传递动力的要求，且能达到精度要求。同时，由于本机床需要传递的动力很小，因此滑动摩擦损耗的功率也很小，可以采用成本最低的普通丝杠结构。但这种机构存在间隙，因此设计要采用消除间隙措施，具体的设计中采用弹簧消隙机构。3.支承部件结构支承部件主要是指承受设备的重力或切削力的部件，这里主要有床身，立柱、拖板和工作台等零部件。（1）床身 床身主要用来承载立柱、工作台等所有零部件的重力，他可以用铸造或焊接方式来制造。由于本轻型多用机床切削力和重量均较小，这里就考虑材

20、料来源和加工方便，因此，采用钢板结构，即用板材加工而成。（2）立柱 立柱主要用来承载主轴部件，他可以用铸造或焊接方式来制造。考虑到加工方便，这里采用圆柱形的管状结构，应用管材加工而成。（3）拖板和工作台 拖板有上、下两层（纵向拖板和横向拖板），拖板和工作台可用铸造或焊接方式制造。这里就考虑到强度、材料来源和加工方便等因素，采用铸造加工方法，即用板材加工而成1。大连海洋大学本科毕业设计（论文） 第三章 主电动机的计算与选型第三章 主电动机的计算与选型31 机床铣削力的计算本设计机床的铣刀刀具为立铣刀，刀具直径50mm，刀具材料为硬质合金，齿数8，被切削材料为碳钢。硬质合金立铣刀铣削力的计算： 3

21、-1式中：铣削深度，单位为mm； 铣削宽度，单位为mm； 每齿进给量，单位为mm； Z 铣刀齿数； 铣刀直径，单位为mm； 铣刀每秒转数，单位为(r/s)。由上式求得: 32 铣削功率的计算铣削功率N切，是指铣削加工时的有效输出功率，单位kW，可按下式计算： 3-2式中，为铣削功率（kW）；为切向铣削分力（N）。根据上述公式可求得：33 主电动机的选择主电动机的功率为铣削功率、各传动副中机械摩擦损耗功率和机床主传动空运转时损耗功率之和： 3-3在决定主电动机功率时，主传动链的结构往往尚未决定，因而也无法计算。这时只能根据铣削功率来确定主电动机功率，可用下式估算： 式中，为主电动机功率（kW）；

22、为铣削(功率); 为主传动链的总效率，=0.70.85。由上式可算得：综合工作性能和制造成本来考虑，决定选用结构简单、成本较低的单相感应电动机作为主电动机。具体选用功率为0.37kW，频率为50HZ，转速为的单相感应电动机。大连海洋大学本科毕业设计（论文） 第四章 V带传动的设计第四章 V带传动的设计41带传动的概述带传动是一种挠性传动。带传动的基本组成零件为带轮（主动带轮和从动带轮）和传动带。当主动带轮转动时，利用带轮和传动带间的摩擦或啮合作用，将运动和动力通过传动带传递给从动带轮。带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等特点，在近代机械中应用广泛2。42带传动的类型按照工作原理的

23、不同,带传动可分为摩擦型带传动和啮合型带传动.在摩擦型带传动中,根据传动带的横截面形状的不同,又可分为平带传动、圆带传动、V带传动和多楔带传动。平带传动结构简单，传动效率高，带轮也容易制造，在传动中心距较大的情况下应用较多。常用的瓶带有帆布芯平带、编织平带（棉织、毛质和缝合棉布带）、锦纶片复合平带等种类。其中以帆布芯平带应用较广，它的规格可查阅国家标准或手册。圆带结构简单，其材料常为皮革、棉、麻、锦纶、聚氨酯等，多用于小功率传动。V带的横截面呈等腰梯形，带轮上也做出相应的轮槽，传动时，V带的两个侧面和轮槽接触。槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。另外，V带传动允许的传动比大，结构紧凑，大多数V带已标

24、准化。V带传动的上述特点是它获得了广泛的应用。多楔带兼有平带柔性好和V带摩擦力大的特点，并解决了多根V带长短不一而使各带受力不均的问题。多楔带主要用于传递功率较大的摩擦力同时要结构紧凑的场合。啮合型带传动一般也称为同步带传动。它通过传动带内表面上等距分布的横向齿和带轮上的相应齿槽的啮合来传递运动。与摩擦型带传动比较，同步带传动的带轮和传动带之间没有相对滑动，能够保证严格传动比。但同步带传动对中心距及其尺寸稳定性要求较高3。考虑到本设计的小型工具机的工作性能，对精度要求并不高以及制造成本等情况，决定选用普通V带传动。43 V带传动的设计准则带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏。因此，带传动的设计

25、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。44V带传动的设计计算1确定计算功率 查机械设计手册3表8-7， 得工作情况系数，故 4-12选择V带的带型根据、，查机械设计手册3 图8-10，选用Z型带。3确定带轮的基准直径并验算带速1）初选小带轮的基准直径。查机械设计手册3表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径2）验算带速。 4-2因为故带速合适。3）计算大带轮的基准直径 4-3根据机械设计手册3表8-8，取圆整为4确定V带的中心距和基准长度1）查机械设计手册3式（8-20），初定中心距2）查机械设计手册3式（8-22），计算带所需要的基准长度 4-4查机械设计手册3表8-2

26、，选带的基准长度3）按机械设计手册3式（8-23），计算实际中心距。 4-55验算小带轮上的包角 4-66计算带的根数1）计算单根V带的额定功率。由和，查机械设计手册3表8-4a,得。根据，和Z型带，查机械设计手册3表8-4b，得。查机械设计手册3表8-5，得 表82得，于是 4-72）计算V带的根数。 4-8带数取2根。计算单根V带的初拉力的最小值查机械设计手册3表8-3，得Z型带的单位长度质量，所以 4-9应使带的实际初拉力。8计算压轴力压轴力的最小值为 4-109带轮的结构设计1）带轮的设计要求 设计带轮时，要避免在铸造或焊接时，产生过长的内应力。带轮质量应分布均匀，重量轻并便于制造。带

27、轮的工作面应精加工，以减少胶带的磨损。当时，应进行动平衡。2）带轮的材料 带轮的材料常采用铸铁、铸钢、钢板（焊接）、铝合金、夹布胶木、工程塑料等，其中铸铁应用最广。当时，用HT200，宜用孕育铸铁或铸钢。当用非金属材料时，如夹布胶木、工程塑料等制作带轮时，他们具有重量轻、与胶带的摩擦因数大的优点。但其强度较低，因此，一般用于轻载、高速的场合。3）带轮的结构形式 V带轮由轮缘、轮辐和轮毂组成。根据轮辐结构的不同，V带轮可以分为实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式。V带轮的结构形式与基准直径有关。当带轮直径为（为安装带轮的轴的直径）时，可采用实心式；当时，可采用腹板式；当，同时时，可采用孔板式；当时

28、，可采用轮辐式。综上所述，本设计采用腹板式带轮，材料为HT2005。 大连海洋大学本科毕业设计（论文） 第五章 导轨的设计第五章 导轨的设计51导轨的作用与要求1导轨的作用 导轨的作用是使运动部件能沿一定轨迹运动(导向),并承受运动部件的重量和切削力(承载)。在导轨副中,运动的一方叫运动导轨；不运动的一方叫支承导轨。运动导轨相对于支承导轨的运动，通常是直线运动或回转运动。2导轨的要求 导轨应满足导向精度高、耐磨性能好、足够的刚度、低速运动平稳和结构工艺性好五个方面要求。（1）导向精度高 导向精度主要是指动导轨沿支承导轨运动的直线度或圆度。影响它的因素有：导轨的几何精度、接触精度、结构形式、刚度

29、、热变形、装配质量以及液体动压和静压导轨的油膜厚度、油膜刚度等。（2）耐磨性能好 是指导轨在长期使用过程中能否保持一定的导向精度。因导轨在工作过程中难免有所磨损，所以应力求减小磨损量，并在磨损后能自动补偿或便于调整。（3）足够的刚度 导轨受力变形会影响导轨的导向精度及部件之间的相对位置，因此要求导轨应有足够的刚度。为减轻或平衡外力的影响，可采用加大导轨尺寸或添加辅助导轨的方法提高刚度。（4）低速运动平稳性 低速运动时，作为运动部件的动导轨易产生爬行现象。低速运动的平稳性与导轨的结构和润滑，动、静摩擦系数的差值，以及导轨的刚度等有关。（5）结构工艺性好 设计导轨时，要注意制造、调整和维修的方便，

30、力求结构简单，工艺性及经济性好4。52导轨副间隙调整为保证导轨正常工作，导轨滑动表面之间应保持适当的间隙。间隙过小，会增加摩擦阻力；间隙过大，会降低导向精度。导轨的间隙如依靠刮研来保证，要费很大的劳动量，而且导轨经长期使用后，会因磨损而增大间隙，需要及时调整，故导轨应有间隙调整装置。矩形导轨需要在垂直和水平两个方向上调整间隙4。常用的调整方法有压板和镶条法两种方法。对燕尾形导轨可采用镶条(垫片)方法同时调整垂直和水平两个方向的间隙。对矩形导轨可采用修刮压板、修刮调整垫片的厚度或调整螺钉的方法进行间隙的调整。53导轨的选择1导轨的结构类型常用的导轨按摩擦情况分为滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。1）

31、滑动导轨具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高等优点。2）滚动导轨灵敏度高，摩擦阻力小，且其动摩擦与静摩擦系数相差甚微，因而运动均匀，尤其是低速移动时，不易出现爬行现象；定位精度高，重复定位误差小；牵引力小，移动轻便；磨损小，精度保持好，寿命长。但滚动导轨抗振较差，对防护要求较高，结构复杂，制造比较困难，成本较高。3）静压导轨摩擦系数小，机械效率高，能长期保持导轨的导向精度。其承载油膜有良好的吸振性，低速像不易产生爬行。这种导轨的缺点是结构复杂，且需要专门的供油系统。此外还有以空气为介质的空气静压导轨，这种导轨不仅内摩擦力低而且还有很好的冷却作用，可减少热变形。2滑动导轨1）选择滑动导轨的截

32、面形状常见的滑动导轨截面形状有三角形（分对称和不对称两类）、矩形、燕尾形及圆形四种，每种又分为凸形和凹形两类，如表所示。凸形导轨不易积存切屑等脏物，也不易储存润滑油，宜在低速下工作。凹形导轨则相反，可用于高速，但必须有良好的防护装置，以防切屑等脏物落入导轨。导轨的截面形状如下表所示。截面形状不同的各种滑动导轨的特点如下：（1）三角形导轨 在垂直载荷的作用下，磨损后能自动补偿，不会产生间隙，故导向精度较高。但压板面仍需有间隙调整装置。（2）矩形导轨 矩形导轨的特点是结构简单，制造、检验和维修方便，导轨面较宽，承载能力大，刚度高，应用广泛。矩形导轨的导向精度每有三角形导轨高，磨损后不能自动补偿，须

33、有调整间隙装置。 （3）燕尾形导轨 燕尾形导轨磨损后不能自动补偿间隙，需设调整间隙装置。导轨高度小，结构紧凑，可以承受颠覆力矩。但其刚度较大，摩擦力较大，制造、检验和维修都不方便。燕尾形经常用于运动速度不高，受力不大，高度尺寸受到限制的场合。（4）圆形导轨 圆形导轨结构简单、制造方便，外圆采用磨削，内孔经过珩磨，可达到较高的配合精度；但磨损后很难调整和补偿间隙。圆形导轨有两个自由度，适用于同时做直线运动和转动的地方。圆形导轨用于承受轴向载荷的场合。 54导轨的设计计算选用导轨时，首先应从导轨的承载能力考虑，由机械机构图估算切削时方向导轨所承受的载荷为 向： 5-1 ： 5-2由上述两式可得：

34、综合上述分析与计算，最后决定选用燕尾形导轨。55 导轨的材料1）铸铁铸铁具有耐磨性和减振性好，热稳定性高，易于铸造和切削加工，成本低等特点，常用铸铁有灰铸铁、高磷铸铁、低合金铸铁、稀土铸铁和孕育铸铁等。2）钢为提高导轨的耐磨性，可以采用淬硬的钢导轨，淬火的钢导轨都是镶装或焊接上去的。淬硬钢导轨的耐磨性比不淬硬的钢导轨高出510倍。常用的钢有：45钢、40、等淬火；或、钢等渗碳淬火。3）有色金属常用的有色金属有黄铜,锡青铜，铝青铜和锌合金等。4）贴塑导轨这是一种金属对塑料摩擦形式，动导轨面上贴有一层抗磨软带，定导轨面为淬火磨削面。软带是以聚四氟乙烯为基摩材，添加合金粉和氧化物的高分子复合材料。贴

35、塑导轨刚度好，动、静摩擦系数差值小，耐磨性好，无爬行，减振性好。综上所述，根据本设计机床的具体工作情况，选择导轨的材料为灰铸铁。大连海洋大学本科毕业设计（论文） 第六章 丝杠的设计第六章 丝杠的设计61丝杠螺母传动的类型和应用常用的丝杠螺母传动机构有滑动丝杠螺母传动、滚动丝杠螺母传动和静压丝杠螺母传动三种类型。 它们的特点和应用如下：（1）滑动丝杠螺母传动 特点：结构简单，加工方便，成本廉价；当螺纹升角小于摩擦角时，能自锁；传动平稳；摩擦阻力大，效率低，仅在0.30.7之间，自锁时低于0.5，常在0.30.4间；螺纹间有侧向间隙，反向时有空行程，定位精度及轴向刚性较差；磨损快；低速及微调时可能

36、出现爬行。应用举例：广泛应用于金属切削机床的进给和分度机构的传导螺旋，摩擦压力机及千斤顶的传力螺旋。 （2）滚动丝杠螺母传动 特点: 传动效率高达，平均为滑动丝杠螺母传动的倍，可节省动力，有利于主机的小型化及建勤劳动强度；有效力矩小，解除刚度高，使升温及热变性减小，有利于改善主机的动态性能和提高工作精度；工作寿命长，平均可达滑动丝杠螺母机构的10倍左右；传动无间隙，无爬行，运转平稳，传动精度高；具有很好的高速性能，其临界转速之值（为轴径，单位为，为转速，单位为）可达4万以上，可实现线速度高速驱动；具有传动的可逆性，即可把螺旋运动变为直线运动，又可把直线运动转化为螺旋运动，且逆传动效率与正传动的

37、相近；已经实现系列尺寸标准化，并出现了冷轧滚珠丝杠，提供了多用途的廉价产品，共精度要求不很高的场合使用，节能并延长寿命；不能自锁；抗冲击正当性能较差；承受径向载荷的能力差；结构较复杂，成本较高（但结构比静压丝杠螺母传动机构简单且维修方便）。应用举例：随着机电一体化而迅速发展起来，广泛用于各种精度的数控机床，加工中心，FMS柔性制造系统，电子设备，各种仪表仪器；交通运输，起重卸载机械；钢铁冶金设备；核工业及武器系统，医疗机械，化工机械，纺织，办公，建筑等 （3）静压丝杠螺母传动的特点：摩擦阻力小，传动效率高（可达）；承载能力大，刚度高，抗震性好，传动平稳；磨损小，寿命长；能实现无间隙正反向传动，

38、定位精度高；油膜有均化螺旋螺母误差的作用，大大提高了传动精度；传动具有可逆性；结构复杂，加工困难，安装调整较困难；需要一套压力稳定，温度恒定，过滤要求较高的供油系统；不能自锁。应用举例：精密机床进给几分离机构的传导螺旋根据上述的丝杆螺母传动机构的传动特点，本设计选用滑动丝杠螺母传动机构1。62滑动丝杠的材料选择7级7级以上精度等级的丝杠需淬硬的可选用合金工具钢9Mn2V和CrW-Mn等，不淬硬的可选用高碳工具钢调质。8级和8级以上精度等级的丝杠需淬硬的可选用合金刚40Cr等，不淬硬的可选用45钢等。63滑动丝杠副的安装丝杠的轴承组合及轴承座、螺母座以及其它零件的连接刚性，对滚珠丝杠副传动系统的

39、刚度和精度都有很大影响，需在设计、安装时认真考虑。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，仅当轴向载荷很小时，才用向心推力轴承。以下列出了四种典型支承方式及其特点。6-1 单推-单推1轴向刚度较高；2预拉伸安装时，须加载荷较大，轴承寿命比方案2低；3适宜中速、精度高。6-2 双推-双推1轴向刚度最高；2预拉伸安装时，须加载荷较小，轴承寿命较高3适宜高速、高刚度、高精度。6-3 双推-简支 1轴向刚度不高，与螺母位置有关；2双推端可预拉伸安装；3适宜中速、精度较高的长丝杠。6-4 双推-自由1轴向刚度低，与螺母位置有关；2双推端可预拉伸安装；3适宜中小载荷与低速，更适宜垂直安装，短

40、丝杠4。 根据本设计的需要结合上述特点，选择双推-自由式安装方式。64滑动丝杠螺母的设计计算1滑动丝杠副的结构根据防尘防护条件以及对调隙预紧的要求，可选择适当的结构形式。例如，当允许有间隙存在时（如垂直运动）可选用单螺母滑动丝杠副；当必须有预紧或在使用过程中因磨损而需要定期调整时，应采用双螺母螺纹预紧或齿差预紧式结构；当具备良好的防尘条件，且只需在装配时调整间隙及预紧力时，可采用结构简单的双螺母垫片调整预紧式结构。2滑动丝杠螺母的设计计算（1）耐磨性的计算螺纹工作面上单位压力的大小直接影响丝杠磨损的速度，应限制工作面上的单位压力，以确保丝杠的耐磨性。由耐磨性决定丝杠中径大小的公式为： 6-1式

41、中：丝杠中径（）；丝杠所受的最大轴向力（N）；螺母长径比；，为螺母的长度（），一般取1.24；为许用单位压力（），见表6.1。 表6.1 丝杠螺母的许用压力 丝杠螺母材料丝杠螺母精度等级钢（不淬硬）铸铁钢（不淬硬）青铜钢（淬硬）青铜 57级 20 30 60 810级 50 90 120注：(1) 对于开合螺母，应降低15%20%。 (2) 对于半螺母，应降低50%。由式6-1，可算得，因为取，所以满足耐磨性要求。螺母的螺纹圈数一般不超过10，因为圈数越多，载荷分布越不均匀，第10圈以后的螺纹，实际上起不到分担载荷的作用4。（2）稳定性计算当丝杠的长径比较大（一般大于10），且承受轴向压力时，

42、如压力大于临界力，丝杠因失稳而发生纵向弯曲（侧向鼓出）的危险，因此，需进行稳定性核算。丝杠具有良好稳定性时的最大允许轴向压缩载荷，又称为临界力，可用材料力学的欧拉公式来计算: 6-2式中：压杆稳定支承系数（双推-双推时为4，单推-单推时为1，双推-简支时为2，双推-自由时为0.25）； 材料弹性模量，钢为； 丝杠内径的断面惯性矩，；为内径；一般取2.54，垂 值安装时取最小值。由上式计算，可得（3）刚度核算滑动丝杠副系统的轴向变形主要是以下几方面变形量之和：（1） 由丝杠的扭转变形而引起的螺距变化，一般占得比重较小，常忽略不计。（2） 支承丝杠的轴承的轴向接触变形。（3） 由于丝杠多用于滚动轴

43、承，丝杠的轴向拉伸压缩变形。在丝杠长度较大时，较大，此时占总量的比重也较大。（4） 螺母座及轴承支座的变形。常为丝杠副系统刚度的薄弱环节，其变形量计算较为困难。一般根据其精度要求，在结构上尽量增强其刚度，而不作变形的计算。因此，滑动丝杠副刚度的核算，主要是校核和之和是否大于要求精度的一半。如超过一半，先从改变支承方式及提高轴承刚度方面采取措施，不得已才考虑选用较大直径的丝杠副。丝杠的轴向拉伸压缩变形，见图6.5。图6.5 丝杠轴向拉伸压缩变形图不同类型的轴承的轴向接触变形的公式不同，分为推力球轴承、向心推力球轴承、圆锥滚子轴承和推力滚子轴承等不同情况。（1）推力球轴承，用下式计算： 6-3（2

44、）向心推力球轴承，用下式计算： 6-4（3）圆锥滚子轴承，用下式计算： 6-5（5） 推力滚子轴承，用下式计算： 6-6式中：轴承的轴向载荷； 轴承的滚动体数； 轴承的滚动体直径（）； 轴承的接触角； 为滚子长度，为滚子的倒圆角半径。由于本设计采用推力球轴承，所以应用公式6-1，计算得 根据上述公式验算，滑动丝杠副的刚度满足要求。综上所述，本设计选用的丝杠副，各项性能均满足要求。大连海洋大学本科毕业设计（论文） 第七章 主轴头形式与刀架的设计第七章 主轴头形式与刀架的设计71 主轴端部的结构设计主轴的结构和形状取决于主轴上的轴承和传动的类型、数量、安装位置和定位调整方法。主轴端部是主轴与工件或

45、工具联系的结合部位。其结构形状由机床类型及夹具或刀具的形状而定，同时应使之能保证卡盘和刀具的定位准确、安装牢固、装卸方便，能够传递足够的转矩，并且有利于减少主轴端部的悬伸长度。因为夹具和刀具都已标准化，所以，通用机床的主轴轴端形状和尺寸也已标准化，在设计专用机床时也应根据用途和结构特点选用相近类型的标准结构，以利于主轴的制造、装配和使用维修。主轴是一空心的阶梯轴,其内孔用来通过棒料和卸顶尖用的铁棒或通过气动、电动或液压等夹紧驱动装置。主轴前端的莫氏锥孔用来安装顶尖或心轴；主轴后端的锥孔是工艺孔。本设计中主轴前端采用短法兰式结构，此结构可用来安装卡盘或拨盘，它以短套筒和轴肩端面作定位面。卡盘、拨

46、盘等夹具可通过卡盘座用三个螺栓固定在主轴上,由装在主轴轴肩端面的套筒来传递转矩,短套筒上有两个定位孔用来定位夹具。这种主轴轴端结构的定位精度较高，连接刚度好，卡盘悬伸长度短，结构较简单，装卸卡盘也比较方便6。72 刀架的设计计算1刀架在中心高上的尺寸确定为满足在床身上车削最大工件直径60mm的要求，刀架部分首先在机床中心高应达到362mm，即应与主轴中心线在同一高度上，这样保证了所需的加工高度。2刀架在横向进给方向上的尺寸计算刀架在中心高度上的确定，仅是保证了刀具的对刀高度，但实际实现最大车削直径60mm的要求还必须保证刀架的横向进给有足够的尺寸。刀架部件由方刀架、小拖板、中拖板、转盘及床鞍五

47、部分组成，当要求最大车削直径60mm时，横刀架及其以上部分必须向远离主轴中心线方向移动，且最大位移应使刀具最前端距主轴中心线30mm。分析横刀架的移动关系可知，限制刀架最大位移的情况有两方面：（1）横刀架移至法兰盘处受限制；（2）丝杠螺母移至床鞍支承壁C处受限制。这两方面须同时满足最大位移，方能实现机床的最大车削直径60mm。3刀架的尺寸计算（1）横刀架移至法兰处，刀架达到其最大位移，此时,方刀架前端面至中心的最大距离为: 式中为法兰端面到主轴中心线的距离，此处为假设值，为刀架竖直方向的中心横截面到法兰端面的距离。假设刀具前端伸出方刀架面，则刀具最前端到主轴中心线的距离为：故车床的最大车削直径

48、可达： （2）丝杠螺母左移至床鞍支承壁处当丝杠螺母左移至支承壁处时，即刀架位移限制达到最大值，此时，螺母左端面至中心线的最大距离为： 同样假设刀具最前端伸出方刀架端面,则刀具最前端到主轴中心线的距离为：故车床的最大车削直径可达： 综合以上计算结果，留出一定的加工余量及计算误差，其最大车削直径均能达到60mm的要求，即刀架的尺寸可按此计算结果来确定8。大连水产学院本科毕业设计（论文） 第八章 结论与建议第八章 结论与建议本次设计基本完成了预期的设计要求，能够完成简单的车、钻、铣功能。设计部分完成了机床的总体结构，关键导轨、支承、传动形式的设计以及主轴与刀架接口的选取。从中了解了多轴加工在多功能加

49、工中的重要性，本设计包括两个主轴，即卧式主轴和立式主轴，基本实现了主传动运动的需要。在进给方面采用滚珠丝杠副作为运动形式的转化机构，实现了进给运动的要求。对于机床的整体刚度而言，基本可以达到加工要求，总体结构基本合理。在现实的工作生产中，还有许多要完善的地方，比如加工时的精度控制、加工操作中的安全性与方便性、机床的固有刚度与动态刚度、机床加工的自动化程度等。本次设计只是初步完成加工的多功能性。要设计出一个完善的多功能加工设备，还需要我们进行不断的学习，不断的改进。大连水产学院本科毕业设计（论文） 致谢致谢 在毕业设计完成之际，首先应感谢我敬爱的双亲和弟弟，是他们让我能顺利的完成大学四年的学业，

50、而且在毕业设计过程中给与我莫大的鼓励。 在做毕业设计过程中，最应该感谢的是我的指导教师刘辉老师，在我对小型多功能工具机还没有任何头绪的情况下，老师给了很多指导和帮助，使我对小型多功能工具机有了明确地认识。刘辉老师工作特别繁忙，每次走进老师的办公室都能感觉到他的忙碌，好像有总也忙不完的事，在感谢老师的同时也想说：老师，您辛苦了！ 还要感谢寝室的同学，在我的设计上帮了很大的忙，还有系里其他和班里的同学也要说谢谢。通过这次设计也让我感受到同学之间的情谊。 还要感谢教育过我的每一位老师，老师们授予我的知识，会使我终身受益。 在此感谢所有帮助过我的人，谢谢。大连水产学院本科毕业设计（论文） 参考文献参考

51、文献1 现代实用机床设计手册编委会. 现代实用机床设计手册.北京：机械工业出版社，2006-8第一版：669678，925957，15261589，2 巩云鹏等. 机械设计课程设计.北京：东北大学出版社，2000-12：1071703 成大先. 机械设计手册.北京：化学工业出版社，2004年：12-3612-374 施海锋 吴江柳. 机械自动化系统设计指导书. 北京：清华大学出版社，2008-12：7435 濮良贵 纪名刚. 机械设计.北京：高等教育出版社，2006-5 第八版：1391646 张普礼 杨琳. 机械加工设备.北京：机械工业出版社，2005-8：10577 孙桓 陈作模. 机械原

52、理（第七版）.北京：高等教育出版社，2006-5：30458 龚庆寿. 机械制造基础.北京：高等教育出版社，2006-5：6459Mou J. A System Tic Approach Toe Chance Machine Tool Accuracy For Precision ManufacturingJ. International Journal Of Machine Tools & Manufacture, 1997，623-62910 Rajput R K. Elements of Mechanical Engineering. Katson Pub Publ. House,198511 Westkaeper E,Osten-Sacken. Product Life Cycle Costing Applied to Manufacturing System. Annals of the CIRP,1998.47:353356