869 组合式专用铣齿机床
869 组合式专用铣齿机床,组合式,专用,机床
扬州职业大学 毕 业 设 计(论文)题 目 组合式专用铣齿机床 副标题 性 质: 毕业设计 毕业论文学生姓名 王永玄 年 级 06 机械 班 教 学 点 扬州职业大学 专 业 机械制造与自动化 指导教师 张建宏 评定成绩 优 良 中 及格 不及格扬州职业 大学 毕业设计(论文)任务书系:机械工程系 专业:机电一体化 班级:机电 40406学生姓名 王永玄 指导教师 张建宏 职称 工程师课题名称 组合式专用铣齿机床课题工作内容本项目针对机电一体化机电结合、软硬件结合、综合性、实践性强的特点,为学生提供一个综合应用所学知识、分析解决实现机电一体化的问题。设计一个机电一体化综合设计,学生可以完成组合式铣齿机床设计,包括通用部件计算选型、组合机床部件选型、驱动设备选择、齿轮强度校验、回转支承强度校验。指标目标要求总体的方案设计, 。进程安排12 月 10 日至 12 月 20 日 确定课题及查资料12 月 21 日至 01 月 10 日 查资料、编写论文及画图01 月 11 日至 01 月 15 日 修改论文及图纸01 月 16 日至 01 月 17 日 准备答辩主要参与文献1唐大放,冯晓宁等机械设计工程学II 徐州:中国矿业大学出版社,20012成大先主编机械设计图册零部件的结构与组合 下册北京:化学工业出版社,19973钟毅芳,吴昌林等机械设计(第二版) 武汉:华东科技大学出版社,2001 4 陆元章主编现代机械设备设计手册 第 2 卷北京:机械工业出版社,19967平主编常用机械零件及机构图册北京:化学工业出版社,1999地点扬州职业大学 起止日期2007 年 12 月 10 日 至2008 年 01 月 18 日系主任: 指导教师:年 月 日 年 月 日毕业设计(论文)装订及归档具体要求(学生)总体原则:分“毕业设计(论文)文本”及“毕业设计(论文)相关材料”两类。并按要求分别装订成册后放入专用资料袋中(一个学生一个资料袋) 。装订要求1、 “毕业设计(论文)文本”装订顺序:(1) 封面;(2) 任务书;(3) 中文摘要;(4) 目录;(5) 正文;(6) 致谢;(7) 参考文献目录;(8) 附录。 2、 “毕业设计(论文)相关资料”装订顺序: (1) 毕业设计(论文)课题大纲及选题表; (2) 毕业设计(论文)开题报告; (3) 毕业设计(论文)外文资料翻译及原文;(4) 学生“毕业设计(论文)计划、进度、检查及落实表” 。(5) 学生在校外进行毕业作业情况考核鉴定表。归档要求:资料袋以专业班级为单位,按学生学号为序存放三年。其他:对毕业生所交的材料以专业班级为单位应指定专人进行检查验收,并按规定集中、有序、妥善保管。以上工作要求毕业生在答辩前完成,经指导教师、院系审查合格后方能参加答辩。组合式铣齿机床王永玄常州工学院成人教育学院第 1 页 共 25 页目 录第 1章 绪论 .31.1 毕业设计研究的意义及目的 .31.2 组合机床简介 .31.2.1 组合机床的组成 .31.3 组合机床的发展概况 .41.4 齿轮加工机床概述 .41.4.1 各种类型齿轮加工机床 .41.4.2 铣床 .4第 2章 机床结构方案制定 .52.1 组合式专用铣齿机床 .52.1.1 机床的组成及配置 .52.1.2 机床的技术规格 .52.2 组合式专用铣齿机床结构 .52.2.1 机床结构特点 .52.2.2 机床的冷却系统 .62.2.3 机床的润滑系统 .72.2.4 机床的安全维护 .8第 3章 机床部件设计选型 .83.1 通用部件简介 .83.1.1 组合机床通用部件规格、型号及其配套表 .83.2 通用部件计算选型 .93.2.1 切削用量选择 .93.2.2 电机功率计算 .113.3 组合机床部件选型 .123.3.1 铣削头的选择 .123.3.2 机械滑台的选择 .153.3.3 立柱的选择 .163.4 选型配套表 .16第 4章 回转工作台 .174.1 回转工作台概述 .174.1.1 分度工作台 .174.1.2 铣内齿回转工作台工作原理 .174.2 驱动设备选择 .174.2.1 减速机的选用 .17组合式专用铣齿机床第 2 页 共 25 页4.3 齿轮强度校验 .18第 5章 组合机床刀具及工具 .215.1 组合机床刀具的特点 .215.2 铣齿刀具的选择 .225.2.1 选择铣齿刀具的主要因素 .225.2.2 指形铣刀 .225.2.3 指形刀架的主要技术性能 .22第 6 章 结论 .23结束语 .24参考文献 .25常州工学院成人教育学院第 3 页 共 25 页第 1章 绪论1.1毕业设计研究的意义及目的发展组合机床及其自动线,广泛的推广使用组合机床,对于机械制造工业,特别是汽车、拖拉机、柴油机、电动机仪器仪表以及军工部门等生产的发展,有着很重要的意义。目前,组合机床在机械制造工业中应用越来越普遍,并已经显示出巨大的优越性。本毕业设计的研究目的,就是要设计出一台组合式的铣齿机床,实现齿轮加工,提高效率,减少成本,并且在保证工作的前提下,尽可能的满足客户需求。因此,市场要求我们不断开发新技术、新工艺,研制新产品,使真正成为刚柔兼备的自动化装备。1.2组合机床简介以系列化和标准化的通用部件为基础,配以少量专用部件对一种或多种工件按预先确定的工序进行切削加工的机床。兼有万能机床和专用机床的优点。通用零部件通常占整个机床零部件的 7090,只需要根据被加工零件的形状及工艺改变极少量的专用部件就可以部分或全部进行改装,从而组成适应新的加工要求的设备。由于在组合机床上可以同时从几上方向采用多把刀具对一个或数个工件进行加工,所以可减少物料的搬运和占地面积,实现工序集中,改善劳动条件,提高生产效率和降低成本。将多台组合机床联在一起,就成为自动生产线。组合机床广泛应用于需大批量生产的零部件,如汽车等行业中的箱体等。另外在中小批量生产中也可应用成组技术将结构和工艺相似的零件归并在一起,以便集中在组合机床上进行加工。1.2.1组合机床的组成组合机床是以通用部件为基础,配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具,组成的半自动或自动专用机床。通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。通用部件按配置型式,组合机床可分为单工位和多工位两大类。其中单工位组合机床按被加工面的数量又有单面、双面、三面和四面 4 种,通常只能对各个加工部位同时进行一次加工;多工位组合机床则有回转工作台式、往复工作台式、中长立柱式和回转鼓轮式 4 种。1.2.2组合机床的特点组合机床按系列化标准化设计的由大量的通用部件和少量的专用部件组合的工序集中的高效率专用机床。它能对工件进行多刀,多轴,多面,多工位,同时加工。组合式专用铣齿机床第 4 页 共 25 页组合机床与通用机床,其它专用机床比较,具有以下特点:A. 设计和制造周期短,经济效益好。B. 比通用机床生产效率高,产品质量稳定劳动强度低。C. 结构稳定,工作可靠,使用和维修方便。D. 产品加工质量靠工艺装备保证,对操作工人的技术水平要求不高。E. 通用部件可以重复使用。不必进行设计和制造。F. 适应大规模和自动化生产需要1.3组合机床的发展概况最早的组合机床于 1911 年在美国制成,用于加工汽车零件。1953 年,美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商,确定了组合机床通用部件标准化的原则。1973 年,国际标准化组织(ISO)公布了第一批组合机床通用部件标准。1975 年,中国第一机械工业部颁布了中国的第一批组合机床通用部件标准。专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用,逐步发展成为通用部件,因而产生了组合机床。1.4齿轮加工机床概述1.4.1各种类型齿轮加工机床齿轮加工机床主要分为圆柱齿轮加工机床和锥齿轮加工机床两大类。圆柱齿轮加工机床主要用于加工各种圆柱齿轮、齿条、蜗轮。常用的有滚齿机,插齿机、铣齿机、剃齿机等。1.4.2铣床铣床是一种用途广泛的机床。它可以加工平面(水平面、垂直面)铣床 一种用途广泛的机床,在铣床上可以加工平面(水平面、垂直面) 、沟槽(键槽、T 形槽、燕尾槽等) 、分齿零件(齿轮、花键轴、链轮、螺旋形表面(螺纹、螺旋槽)及各种曲面。此外,还可用于对回转体表面、内孔加工及进行切断工作等。铣床在工作时,工件装在工作台上或分度头等附件上,铣刀旋转为主运动,辅以工作台或铣头的进给运动,工件即可获得所需的加工表面。由于是多刀断续切削,因而铣床的生产率较高。常州工学院成人教育学院第 5 页 共 25 页第 2章 机床结构方案制定2.1组合式专用铣齿机床2.1.1机床的组成及配置机床主要由铣削头、动力滑台、工作台、专用工装组成,其中工作台在外周,铣削头及滑台在中央,通过工作台的分度转动实现内齿轮的加工。机床的部件选用与设计:铣削头:可以实现垂直进给,按技术要求选用标准件; 动力滑台:可以实现径向进给,选用标准件;水平移动滑台:根据加工直径的不同用来调整铣削头的水平位置,选用标准件;工作台:具有分度功能;专用工装:根据铣削头垂直行程以及工作台面的位置而设计的。2.1.2机床的技术规格1) 加工齿轮直径范围:25003500mm2) 最大加工宽度:250mm 3) 最大模数:40mm4) 主轴中心位置最大垂直移动距离:280mm5) 工作台最大直径:4000mm6) 外形尺寸:4000x4000x2000mm2.2组合式专用铣齿机床结构2.2.1机床结构特点本机床主要由床身、铣削头、工作台、主轴传动、进给传动和其相应的变速操纵机构、冷却与电气设备等部分组成。现在将各部分概述如下:(1)床身部分:由床身和底座以螺钉紧固连接而成,为箱形结构的铸件,内部采用合理布筋增强刚性,是铣头、等的支承部件,床身后侧装置主传动电机,内部安装主传动系统同时也作润滑油储存槽。中部左右两侧开有两方形窗口,左边装置动变速操纵箱,右边作检查调整用,下部左右两侧则为安装电气设备壁龛;壁龛的门上设有开门断电及密封装置,底座是整个机床的支承,其上还装置冷却液泵,并兼作冷却液箱。组合式专用铣齿机床第 6 页 共 25 页主传动机构直接安装在床身内部,轴一端以弹性联轴器与主轴电机相连,轴末端以螺旋伞齿轮与立铣头相连,中间以直齿轮传递动力,各轴用滚动轴承装在床身壁上,在轴的另一端装有一制动电磁离合器作主轴制动,打开床身右侧方窗口,即可见到主要的传动部分或作检查调整。(2)铣削头部分:铣头安装在床身上部弯头的前面。铣头内装着主轴,主传动系统中输出轴上的伞齿轮与立铣头的伞齿轮啮合,在经过一对正齿轮传动而带动轴套旋转,主轴的上半部分即装于此轴套内,轴套通过滑健带动主轴一同旋转,主轴并可以在轴套内轴向移动。主轴的下半部分则以精密滚动轴承安装在轴套内,套筒能连同主轴一起相对于立铣头本体作轴向移动,最大行程为 85 毫米,用手轮操纵,当摇动手轮时,经一对伞齿轮,再传动丝杠,带动固定于套筒上的托架内的螺母,丝杠转动时,螺母则带着套筒和主轴作轴向移动,以便铣削不同深度的加工面和钻孔,如果加工的轴向精度要求高时,还可以装上千分表,以便观察和检查。主轴套筒在不同的轴向位置上都可以用手柄夹紧。(3)主轴变速操纵部分:变速操纵箱是一个独立的部件,它安装在床身左侧窗口上。利用孔盘齿轮条、拔叉操纵各滑动齿轮的位置,外露部分是转速盘手柄。为了变速时齿轮容易啮合,电气上使手柄转动过程中,主电机有一冲动,其冲动时间的长短与手柄运动的速度有关,为了避免齿轮的过度撞击,希望冲动时间短些为好,因此当手柄退回原位时,要求速度快一些,但得接近终点位置时,又必须把推动减慢,以利啮合。为了避免打开,变速不宜在主轴上高速转动中进行。(4) 进给变速部分:进给变速控制工作台的进给速度和快速移动。由进给电机和快进电机控制。(5) 工作台部分:回转工作台由电机带动减速机,减速机和齿轮通过螺栓连接,同时齿轮与三排滚柱回转支承的外齿圈啮合,同理回转支承的内齿圈通过螺栓与底座相连。制齿工装台与回转支承连接起来,所以当电机通电是,减速机带动齿轮,齿轮带动回转支承,从而实现工件的分度转动,达到生产设计的要求。(6) 冷却部分:冷却液装在机床的底座内,打开床身后罩可以看到冷却液泵将冷却液沿着管子输送到喷嘴,输送量用阀门调节。2.2.2 机床的冷却系统切削液回路先经铁屑箱,过滤后流回流油箱,在油箱内设有磁棒吸引油中的微小铁屑。(1) 切削液的作用在铣削加工过程中,切削液起到冷却、润滑、排屑的作用。若在切削液中加入防锈剂,还有防锈作用。常州工学院成人教育学院第 7 页 共 25 页(2) 切削液的选择切削液有两种:起冷却作用的水溶液、起润滑作用的油溶液和固体润滑剂。选择切削液要能满足铣削加工又要比较经济。表 2-1 列举了各种切削液对铰孔表面粗糙度影响。从表 2-1 看出,用序号 1 N5-N7 高速机油,表面粗糙度虽然不是最低,但是从经济合理以及满足工件表面粗糙度要求方面考虑,完全合适。内齿轮的表面粗糙度要求为 Ra10m,选择序号 1 N5-N7 高速机油是最合适的。表 2-1 切削液序号 切削液种类 表面粗糙度 mRa1 N5N7 高速机油 2.52 10%氯化石蜡+3.5%硫化棉籽油 +86.5% N5-N7 高速机油 2.53 20%氯化石蜡+80% 高速机油 1.254 乳化液 0.805 极压乳化油 0.706 极压切削油(20%氯化石蜡+1% 二烷基二硫代磷酸锌+79% N5-N7 高速机油 0.632.2.3机床的润滑系统机床中有两个润滑油泵润滑各个主要部件,传动箱中油泵除供给润滑油外还供给两个反向结构的电磁达到移动活塞完成反向的目的。传动箱中的油泵还润滑立柱及主刀架。机床的润滑系统:(a)整机的润滑设有油泵站,油箱上面放置齿轮油泵,其流量 Q=25 公升/ 分,压力P=2.5Mpa,油箱容积为 1100 公升。供立柱卸荷,润滑油泵的压力分三路输出二路供传动箱,其一供进给子及反向的驱动油缸,其二是传动箱各部的润滑、箱内还接出铜管供床身前后支架的润滑。压力油另一路通至立柱前面的油管座体。油管座体内分一路供立柱的润滑;一路经伸缩管通油至滑座及主刀架。(b)工作台的润滑是由静压油泵站分支油路,供应导轨,蜗杆支架及付传动箱。工作台主轴是静压轴承,不再供润滑油。(c)床身导轨及立柱垂直导轨的润滑是间断的,当移动时才加润滑油,在立柱侧润滑开关,手动调节,供立柱移动时的润滑。滑座右侧有润滑开关,手动调节,供滑座移动时的润滑。(d)定期加油点,主刀架主轴齿轮付加油点,主刀架后支座加油点,指形刀架加油组合式专用铣齿机床第 8 页 共 25 页点,内指形刀架加油点,切向刀架齿轮付加油点。切向刀架后支座加油点,切向刀架滑板加油点。2.2.4机床的安全维护机床在工作过程中,应注意下列事项,以确保机床安全运转。1)随时观察分度蜗轮的啮合情况,注意润滑是否充分;2)刀架后支承是否充满油;3)机床上切屑要及时清理,以免影响冷却液的回流;4)冷却箱要定期清除其吸收的铁屑;5)机床工作一段时间后,检查蜗轮运转的振摆,发现超差时及时处理;6)在加工过程中,要经常注意油压是否稳定,如果压力降低,要调整到所要求的压力,尤其特别注意油泵的滤油器有无堵塞;7)铣齿进行中停车,必须脱开进给结合子,在无进给的情况下运转几圈后再停车。第 3章 机床部件设计选型3.1通用部件简介3.1.1组合机床通用部件规格、型号及其配套表表 3-1 通用部件配套表名 义 尺 寸 (mm)部件名称 标准号200 250 320 400 500 630液压滑台 HY20AHY20B HY25AHY25B HY32AHY32B HY40AHY40B HY50AHY50B HY63AHY63B机械滑台JB1521-75HJ20AHJ20BHJ25AHJ25BHJ32AHJ32BHJ40AHJ40BHJ50AHJ50BHJ63AHJ63B齿轮传动的动力箱 JB1523-75 X TD25 TD32 TD40 TD50 TD63侧底座 JB1525-75 X CC25 CC32 CC40 CC50 CC63立柱 JB1526-75 X CL25ACL25B CL32ACL32B CL40ACL40B CL50ACL50B CL63ACL63B立柱底座 JB1527-75 X CD25 CD32 CD40 CD50 CD63铣削头 JB1530-75 TX20ATX20B TX25ATX25B TX32ATX32B TX40ATX40B TX50ATX50B TX63ATX63B镗削头 JB1531-75 TA20 TA25 TA32 TA40 TA50 TA63常州工学院成人教育学院第 9 页 共 25 页钻削头 JB1532-75 TZ20 TZ25 TZ32 TZ40 TZ50 TZ63液压镗孔车端面头 JB1533-75 - TC25ATC25B TC32ATC32B TC40ATC40B TC50ATC50B TC63ATC63B注:1.表中“x” 表示标准中无此规格, “-”表示尚未设计。2. 铣削头与大一规格的滑台配套使用,其他部件均为同一规格配套使用。3.立柱型号中带“A”的用于配置液压滑台,带“B”的用于配置机械滑台。3.2通用部件计算选型3.2.1切削用量选择在铣床上(或者加工中心等机床上)用铣刀进行切削的过程称为铣削。铣削是一种应用非常广泛的切削加工方法。它可以对许多不同形状的表面进行粗加工和半精加工,其加工精度一般为 IT9IT8,表面粗糙度为 Ra=6.31.6m。由于铣刀多为多齿刀具,所以具有较高的生产率。本机床是设计用来铣削直齿圆柱齿轮的齿廓面的,其所使用的刀具为指形铣刀,与常规的盘形齿轮铣刀切削方式类似,故在计算铣削力和铣削功率方面采用了下面所引用的方法。(1) 铣削要素铣削时调整机床的参量称为铣削用量要素,如图 3-1 示。图 3-1 铣削用量要素铣削速度 铣削速度为铣刀主运动的线速度(单位为 m/min),可用公式计算:cv10nd式中 d0-铣刀直径,mm;n -铣刀转速,r/min.进刀量 进刀量是铣刀与工件在进给运动方向上的相对运动位移量。它有进给速度() ,每进给量(f) ,每齿进给量( )等三种表示方式:v zf组合式专用铣齿机床第 10 页 共 25 页进给速度 单位时间内工件与铣刀的相对位移,单位为 mm/min.tv每进给量 f 铣刀每转一转时,工件与铣刀的相对位移,单位为 mm/r。每齿进给量 铣刀每转过一个刀齿时,工件与铣刀的相对位移,单位为 mm/zz通常铣床铭牌上只列出进给速度,因此首先应根据具体加工条件选择 ,然后计算出zf,并按铭牌上实有的 调整机床。三种进给量的关系为fvfvnzf式中 z-铣刀齿数。背吃刀量 背吃刀量指在通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量的吃刀刃pa量。它是平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸,单位为 mm。侧吃刀量 侧吃刀量平行于工作平面并垂直于切削刃基点的进给运动方向上测量的e吃刀量,即垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸,单位为 mm。切削层横截面积 铣刀每个切削齿的切削层公称横截面积 。铣刀的总DavA DbhA切削层横截面积应为同时参加切削的刀齿切削层面积之和。但是由于切削时切削厚度、切削宽度和同时工作的齿数均随时间变化而变化,所以总切削面积也随时间而变化,从而计算较为复杂。为了简化计算,常采用平均切削总面积 这一参数,其计算公式如Dav下: 00dzfanvQApefpecDav 式中 -平均切削面积,av 2mQ-材料切除率, in/3切削力一般只计算切削力 ,然后算出其他力的大小。计算切削力 的实验公式很cFcF多,但大多较烦琐,现介绍一种简便实用的公式如下:HBSAFDavC式中:-多刃刀具切削面积的平均值, ;av 2mHBS -被加工材料的布氏硬度。式中算出切削力 为铣刀 个同时工作刀齿切削力的平均值,铣刀的总切削力 应为CFez CF常州工学院成人教育学院第 11 页 共 25 页与 的乘积,即CFezec从式中可直接看出,工件材料的硬度很高,切削力很大。还可通过切削面积间接得知,切削时的背吃刀量 和进给量 的增大,都会导致切削力 的增大,但是对 的影pazf CFzf响要比 对 影响小。这一点与车削时是相同的。所以在生产中常在切削面积一定的条paCF件下,选用较小的背吃刀量和较大的进给量,以减小切削变形和振动,从而减小铣削力和铣削功率。基于以上原理,在粗铣平面时,常采用阶梯形面铣刀,使到齿在颈向和轴向呈阶梯形分布,以减小 ,增大 。pazf3.2.2电机功率计算铣削功率的计算:铣削时消耗的功率 (单位为 KW)其计算方法与车削相同。即按总切削力CP和主运动的切削速度 来计算:CFcv106cCF式中 的单位 N, 单位为 m/min。cv根据实际情况,进给运动所消耗的功率 一般为 0.15 左右,所以总的铣削功率fPc为:mPcfcP15.机床的电动功率 应为 =E/E式中:-机床效率,一般 =0.700.85。本组合铣床铣削功率计算如下:所需铣削加工的齿的最大模数 m=40mm,铣削加工时刀具进给速度 =1.3mm/r,Zf指状铣刀转速 n=75r/min。0 40753min11cdnmnv组合式专用铣齿机床第 12 页 共 25 页2006.1875403.1.5.2.mnfdzfadvavQAZpefpecDaNHBSAFDavC586.30说明:由于目前所需要加工的工件的硬度一般为 HB207262,故本计算中取 HBS为 300,这也是为了以后可以对机床加工能力进行一定的扩展。 zFecC586.KWvP8.210635.PPcfcm3.5.为了保证机床的足够动力、载荷承受及其购买价格等要素,选用功率 5.5KW 的主轴电机。3.3组合机床部件选型3.3.1铣削头的选择*1TX 系列铣削头 GB 3668.9-83本系列铣削头用于钢、铸铁及有色金属零件的平面铣削和铣槽及铣扁工艺。普通级精度的铣削头用于粗铣,采用密齿端铣刀可以进行大走刀强力铣削;高精度级(G)铣削头用于高效高精度铣削,最大进给速度可达 2500mm/min,最高加工精度:平面度 0.01-0.03/1000,表面粗糙度为 。常州工学院成人教育学院第 13 页 共 25 页本铣头分为:I 型( 手动移动和夹紧滑套),II 型(带液压自动让刀机构) 。 铣削头配有四种传动装置:皮带传动装置,主轴转速较高,用于有色金属的加工;尾置式传动装置,主要用于立式配置型式;手柄变速传动装置,用于要求经常改变切削速度的场合;顶置式传动装置,应用范围较广。 表 3-2 主要技术性能及配套关系 主轴转速 (r.p.m)型号传动装置型号功率(kw)低速组(A 型) 高速组(B 型)套筒调整(mm)主轴端号(mm)刀盘直径(mm)1TX201TX20GINGe20I 型:1.1II 型:1.5125-630 200-10006340(88.882)80-2001TX251TX25GINGe25I 型:2.2II 型:3100-500 160-800 6340(88.882)100-2501NG32 I 型:3 500-16001NGb32 80-400 125-6301NGC32 125-400 320-10001TX321TX32G1NGd32II 型:4III 型:5.5100-320 200-630125-3201NG40 400-12501NGb40I 型:7.563-320 100-5001NGc40 100-320 250-8001TX401TX40G1NGd40II 型:1180-250 160-50050(128.57)160-4001NG50 15 320-10001NGb50 50-250 80-4001NGc50 80-250 200-6301TX501TX50G1NGd50I 型:15II 型:18.5III 型:22低速 A 型 63-125,中速 B 型 125-250,高速 C 型 200-4008060(221.44)200-5001TX63 1NGb63I 型:22II 型:30III 型:3740-160 80-320 100 250-630组合式专用铣齿机床第 14 页 共 25 页1TX63G 1NGc63I 型:15II 型:18.5III 型:22IV 型:3063-200 160-500注 1、1NG*为皮带传动装置;1NGb*、1NGe*为顶置式齿轮传动装置;1NGc* ,为尾置式齿轮传动装置;INGd*为手柄变速齿轮传动装置。2、订货时必须说明传动装置的型号、转速范围、电机功率主轴端部尺寸(JB2324-78)(单位 mm)表 3-3 主轴端部尺寸表型 号 D D1 B D3 D4 D2 H L L1 d 1TX201TX20G 88.882 44.45 15.9 26 17 66.7 8 100 18 M12 1TX251TX25G 88.882 44.45 15.9 26 17 66.7 8 100 18 M12 1TX321TX32G 1TX401TX40G 128.57 69.85 25.4 42 27 101.6 12.5 140 30 M16 1TX501TX50G 1TX63 1TX63G 221.44 107.95 25.4 62 35 177.8 12.5 220 35 M20 注:1TX 为普通级,1TXG 为高精度级根据铣削力和铣削功率的计算,选择型号 1TX32 的铣削头。由表 3-1 选择组合机床的其他部件。现将滑台和立柱的标准列如下。常州工学院成人教育学院第 15 页 共 25 页3.3.2机械滑台的选择*1HJ.1HJb 系列机械滑台 GB 3668.4-83本系列机械滑台是根据国家标准 GB3688.4-83( 等效国际标准 IS02562-1973) 设计的,它是用来实现进给运动的动力部件。 1HJ 系列采用滚珠丝杠, 1HJb 系列采用铜螺母丝杠。本滑台选用优质铸铁导轨或镶钢导轨,电气挡铁安装位置有左型或右型等型式。本滑台采用 ( 两导轨之间 ) 双封闭结构,精度高;精密级采用塑料导轨板,动态性能好。本滑台刚度高,热变形小,进给稳定性高,从而保证了加工状态下 ( 负荷下 ) 的实际精度。本滑台很容易实现无级变速及数控化。所以本滑台是实现高精度柔性化的理想部件。表 3-5 主要技术性能表最大行程 (mm) 工作进给 快速移动 型号 滑台台 面宽 (mm) 滑台台 面长 (mm) I II III 最大 进给 力(N) 电机 功率 (kw) 速度范围 mm/min 电机 功率 (kw) 移动 速度 (m/min) 制动器额定制动扭矩(Nm) 1HJ25 1HJ25M 20.6380 8.01 1HJb25 1HJb25M 250 500 250 400 8000 0.37 20.8383 1.1 8.07 20 1HJ32 1HJ32M 19.14530.8 1HJb32 1HJb32M 320 630 400 630 12500 19.22533.4 7.8 1HJ40 1HJ40M 9.62425.8 1HJb40 1HJb40M 400 800 400 630 1000 20000 0.55 或 0.75 15.4681.4 1.1 或 1.5 6.3 50 1HJ50 1HJ50M 12.3561 6.8 1HJb50 1HJb50M 500 1000 400 630 1000 32000 1.5 或 2.2 12.2557 2.2 成 3 6.03 100 组合式专用铣齿机床第 16 页 共 25 页1HJ63 1HJ63M 12.5569 6.16 1HJb63 1HJb63M 630 1250 400 630 1000 50000 12.3561 6.8 注:最大进给力为在滑台中心线上距台面高等于台面宽 1/2 处所能保证的进给力。本设计中需要用到两个机械滑台,水平移动滑台用来调整铣削头的水平位置,满足各种不同直径大小的工件加工;垂直径向滑台用来实现径向进给,实现刀具切削。又因为要满足组合机床的通用部件配置,因此机械滑台的选型是一样的,只是滑台的行程不一样。3.3.3立柱的选择立柱、立柱底座是滑台的支承部件,它与相应的液压滑台及机械滑台配套,用以组成立式组合机床及其自动线。3.4选型配套表由切削用量计算得到电机主轴功率,从而对组合机床的通用部件基本选型如下图 3-8 所示:表 3-8 选型配套表选型型号 1T X32 传动型号 1NGb32功率 5.5KW主轴转速 500-160080-400r/m刀盘直径 125-320mm铣销头外形 910mm320mm590mm型号 1HJ40台面宽长 400mm800mm行程 400mm、630mm最大进给力 20000N滑台外形 1873mm473mm320mm立 型号 1CLb40常州工学院成人教育学院第 17 页 共 25 页柱 800mm500mm2785mm注:水平机械滑台选用行程 630mm,垂直径向滑台选用行程 400mm.第 4章 回转工作台4.1回转工作台概述回转工作台是数控铣床、数控镗床、加工中心等数控机床不可缺少的重要附件 ( 或部件 ) 。它的作用是按照控制装置的信号或指令作回转分度或连续回转进给运动,以使数控机床能完成指定的加工工序。常用的回转工作台有分度工作台和数控回转工作台。 4.1.1分度工作台 分度工作台的功能是完成回转分度运动,即在需要分度时,将工作台及其工件回转一定角度。其作用是在加工中自动完成工件的转位换面,实现工件一次安装完成几个面的加工。由于结构上的原因,通常分度工作台的分度运动只限于某些规定的角度;不能实现 范围内任意角度的分度。 为了保证加工精度,分度工作台的定位精度 ( 定心和分度 ) 要求很高。实现工作台转位的机构很难达到分度精度的要求,所以要有专门定位元件来保证。按照采用的定位元件不同,有定位销式分度工作台和鼠齿盘式分度工作台。 4.1.2铣内齿回转工作台工作原理回转工作台由电机带动减速机,减速机和齿轮通过螺栓连接,同时齿轮与三排滚柱回转支承的外齿圈啮合,同理回转支承的内齿圈通过螺栓与底座相连。制齿工装台与回转支承连接起来,所以当电机通电是,减速机带动齿轮,齿轮带动回转支承,从而实现工件的分度转动,达到生产设计的要求。4.2驱动设备选择 4.2.1减速机的选用回转支承的摩擦力矩(主要是由于外载所引起的摩擦力矩): LrLakr DFM05.21.42驱动回转支承所需功率:组合式专用铣齿机床第 18 页 共 25 页5.91nMPrr其中, 径向负荷 KNrF 轴向负荷 KNa 倾翻力矩 KNmkM 滚道中心圆直径 mLD 摩擦系数 角速度 每分钟转速n 传动效率计算如下:=177.43 KN =1774 KN = 0 KN =4000mmaFrFkMLD=0.003 =0.5r/m =0.75n带入数据计算: LrLakr FDM05.21.42= 41743703=1282.78Nm=1.28KNm由于考虑到其他参数影响的情况下,取参考系数为 1.5,因此=1.281.5 =1.92 KNmMr通过查阅湖北行星减速机产品目录得,选取减速机型号为 PX190 的产品。4.3齿轮强度校验工作台驱动部分齿轮的强度分析:所设计的机床的工作台部分的驱动使用的是直齿圆柱齿轮传递运动的形式,使用的是小齿轮驱动回转支承的形式。工作过程中,回转支承转速为 0.5r/min,回转支承上部负荷总计为:轴向力 Fa=177428N,径向力 Fr=17742.8N,倾翻力矩 Mk=0。工作台每天工作24 小时,使用寿命 10 年,间歇转动,齿轮为非对称放置,轴的刚性较大,原动机为伺服常州工学院成人教育学院第 19 页 共 25 页电动机,工作机载荷为轻微冲击载荷。 , , , ,18Z02m24b180。大齿轮(回转支承)材料为 42CrMo,调质,小齿轮材料为 45,调质。齿mb1702轮精度为 10 级,则有如下计算:以下所有图与表均查来自钟毅芳,吴昌林主编,机械设计(第二版) 武汉:华东科技大学出版社,20011) 、确定许用应力查图 3-16,得 ;MPaH702lim1li查图 3-17,得 ;F8lili查表 3-4,取 , ;.minHS5.1minS102Zu 62 102.436510.6tanN71 .u查图 3-18,得 , ;.1NZ2N查图 3-19,得 。YMPaSHNP 701.70min1l1 ZP 2.8.3in2l2 PaaYSNFTPF 3.71.0minl21 2)验算齿面接触疲劳强度条件a) 计算工作转矩回转支承的摩擦力矩(主要是由于外载所引起的摩擦力矩): LrLakr DFFM05.21.42驱动回转支承所需功率: 5.91nPrr组合式专用铣齿机床第 20 页 共 25 页其中, 径向负荷 KNrF 轴向负荷 KNa倾翻力矩 KNmkM滚道中心圆直径 mLD摩擦系数 角速度每分钟转速n传动效率 LrLakr DFFM05.21.4212804Nm.4728.1.48.7.3 K5.91nMPrrKW1.0759.28.b) 确定载荷系数 K工作机为回转工作台,可以认为有轻微冲击,查表 3-1 , 。齿轮精度较25.1AK高,取 ;齿轮非对称布置,取 ; 。06.1v 08.1.15746.25.1KvAc) 计算齿面接触应力查图 3-11, 。查表 3-2, 。MPaZE8.9因齿数较多,取 。6.0ubdKTEH21)(常州工学院成人教育学院第 21 页 共 25 页21262.151043785.8.09HPMa齿面接触强度满足要求。3) 、验算轮齿弯曲强度由图 3-14 查得, , ;92.1FaY15.Fa查图 3-15 得, , 。取 。53S84S68.0YmbdKTSaFF2226.068.0415.4317805.FPMa2121SaFFY170.84.5396FPM故两齿轮的轮齿弯曲强度都满足要求。第 5章 组合机床刀具及工具5.1组合机床刀具的特点组合机床刀具是组合机床主要组成部分之一。组合机床刀具设计、制造和使用的情况,将影响到组合机床加工出零件的质量、组合机床的生产率及经济效果。要使组合机床刀具很好的工作,就必须了解组合机床刀具与一般刀具不同的特点。(1) 要求有较高的耐用度和可靠性,并用于装卸和调整。(2) 有较高的复合程度(3) 有良好的导向(4) 具有一定的通用性组合式专用铣齿机床第 22 页 共 25 页5.2铣齿刀具的选择5.2.1选择铣齿刀具的主要因素a) 铣刀的类型铣刀的类型选择决定于加工的性质、加工表面的分布情况及形状、加工表面的尺寸、所要求加工表面粗糙度、工件材料及其他因素。b) 铣刀的尺寸铣刀尺寸的选择决定于加工表面的尺寸及铣刀深度,同时铣刀的夹持方法也影响铣刀构造的选择。铣刀的材料铣刀材料的选择决定于工件的材料、加工的方法、加工精度和表面粗糙度的要求、以及机床的情况:如有效功率、主轴转数和进给量等等。用碳素工具钢制成的铣刀仅用于加工黄铜、紫铜及其他类似的材料。5.2.2指形铣刀本设计中加工回转支承的内齿轮圈时用到指形铣刀。用指形铣刀加工内齿轮,但是必须用户特殊定货才可以。如图 5-1 所示,为刀杆在主轴中配合简图,主刀架主轴中心至工作台中心距离范围为 100mm1200mm。指形刀转速范围为 36r/m510r/m,级数为无级调速。5.2.3指形刀架的主要技术性能表 5-1 指形刀架的主要技术性能参数最大 毫米 3500加工直径 最小 毫米 2500指 形 刀 最大模数 毫米 40图 5-1 刀杆在主轴中配合简图常州工学院成人教育学院第 23 页 共 25 页最大螺旋角 度 45最大加工宽度 毫米 1200级数 无级铣刀转速范围 转/分 36510架进给量范围 毫米/每转 0.121.3第 6 章 结论大型回转支承是起重机、风机以及轮船等工程行业中的主要部件,根据大直径回转支承内齿轮的加工需要,本文设计了一套专门用于铣内齿的组合机床。在铣齿机床设计过程中采用了计算选型方法,按照技术要求选用标准铣削头和动力滑台,可以实现垂直进给与径向进给,根据加工直径的不同选用标准水平移动滑台来调整铣削头的水平位置;另外,自行设计了回转工作台,工作台具有分度功能,它的作用是按照控制装置的信号或指令作回转分度或连续回转进给运动,以使机床能完成指定的加工工序。通过对回转工作台中回转支承的强度校核,以及外齿轮的强度校核,该组合式专用铣齿机床能够满足大直径回转支承内齿轮加工使用要求,提高了生产率。 组合式专用铣齿机床第 24 页 共 25 页结束语本次毕业设计虽然仅仅经历了短暂的一个多月,浓缩了大学三年学习的全过程,体现了我们对所学知识的掌握和领悟程度。由于我们是第一次进行整体性地设计,不可避免地碰到了许多困难,有时甚至会感到无法下手。无论碰到什么样的困难,我都没有退缩,凭借着一股求知的热情,再加上指导老师的帮助,然后再回到书本攻克一个又一个的难题,最终圆满地完成了本次设计。通过本次毕业设计,使我在各个方面都有了很大的提高,具体地表现在以下几个方面:1)对大学三年学到的东西进行了归纳总结,找到了各种学科之间的交叉点,同时构成了一个知识网络,形成了一个整体的知识体系,进一步完善了自己的知识结构。2)所学习知识点进行查漏补缺,并了解学习了新的知识,开阔了视野,拓宽了自己的知识面。养成了勤学好问的习惯,同时具有了一定的创新思维。3)利用理论知识解决实际问题的能力得到了提高,为以后正确解决工作和学习中的问题打下了坚实的基础。4)学会了充分地利用网络资源查阅相关资料,以及借助前人的研究成果寻求解决问题的思维方法,对新信息和新知识及时做笔记。5)敢于面对困难,同时也懂得了互助合作的重要性。但是,设计研究过程中仍然存在不足之处,有的问题还待于进一步深入,具体如下:1)缺乏实际工厂经验,对一些参数和元件的选用可能不是非常合理。2)与夹具相关的刀具和量具的了解还不太清楚。3)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。本文能够顺利完成,与王明军老师的悉心指导和精心的培养分不开的。对老师一个多月来学习上的关怀和帮助,作者表示衷心的感谢。老师严谨的治学态度、一丝不苟的工作作风、谦和的待人方式以及自由的学术氛围,无不给作者以深刻的印象,必将对作者以后的发展产生重要的影响。老师的亲切关怀和热忱指导,作者将铭刻在心。最后,衷心地感谢所有关心和帮助过我的老师和同学!常州工学院成人教育学院第 25 页 共 25 页参考文献1唐大放,冯晓宁等机械设计工程学II 徐州:中国矿业大学出版社,20012成大先主编机械设计图册零部件的结构与组合 下册北京:化学工业出版社,19973钟毅芳,吴昌林等机械设计(第二版) 武汉:华东科技大学出版社,2001 4 陆元章主编现代机械设备设计手册 第 2 卷北京:机械工业出版社,19965成大先主编机械设计手册 第 4 卷北京:化学工业出版社,19936中国工程学会,中国机械设计大典编委会编 机械设计大典 第 5 卷南昌:江西科学技术出版社, 20027紧固件连接设计手册编写委员会编紧固件连接设计手册北京: 国防工业出版社,19908黄平主编常用机械零件及机构图册北京:化学工业出版社,19999机械设计手册编委会机械设计手册(新版)第卷北京:机械工业出版社,200410赵如福. 金属机械加工工艺人员手册. 上海科学技术出版社,199011徐灏. 机械设计手册 . 机械工业出版社,199112张树森. 机械制造工程学. 东北大学出版社,200113钟毅芳 吴昌林等 . 机械设计(第二版). 华中科技大学出版社,2001
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