普通機(jī)床改造成鍵槽銑床,普通,機(jī)床,造成,鍵槽,銑床
鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
引言
本設(shè)計(jì)是利用原絲杠車(chē)床的床腳、床身、床鞍、絲杠進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)。要求銑頭轉(zhuǎn)速一定,銑頭高低位置可手工微調(diào),銑頭轉(zhuǎn)速傳動(dòng)采用電機(jī)、減速機(jī)通過(guò)皮帶輪實(shí)現(xiàn)。在銑頭部件設(shè)計(jì)時(shí)要驗(yàn)算銑刀銑槽加工時(shí)的進(jìn)給量是否合理,立柱的行程要滿足加工不同深度的銑槽加工。皮帶輪處用張緊裝置調(diào)節(jié)皮帶松緊
總體方案認(rèn)證
此設(shè)計(jì)主要是運(yùn)用了普通車(chē)床也能進(jìn)行鍵槽加工的特點(diǎn),在廢舊車(chē)床的主體機(jī)架上進(jìn)行改裝設(shè)計(jì),提高了機(jī)床的回收率。借助原車(chē)床的床腳、床身、床鞍、絲杠進(jìn)行設(shè)計(jì),銑頭部件選擇適合三面刃盤(pán)銑刀的銑刀柄,以保持銑頭的轉(zhuǎn)速一定同時(shí)為適應(yīng)加工不同深度的鍵槽,銑頭高低位置通過(guò)手工轉(zhuǎn)輪來(lái)調(diào)整,從而使調(diào)整、改換銑刀簡(jiǎn)單易操作。通過(guò)電機(jī)→減速機(jī)→皮帶輪實(shí)現(xiàn)傳動(dòng),提高了工作效率,保證了銑頭的轉(zhuǎn)速保持一定數(shù)值。皮帶輪傳動(dòng)處用張緊裝置來(lái)調(diào)節(jié)松緊,防止皮帶松脫打滑。同時(shí),該類型張緊裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,調(diào)節(jié)方便,便于維修更換。
總之,改裝之后的銑床性能優(yōu)越于改造前的車(chē)床,提高加工精度,同時(shí)滿足了不同深度鍵槽的加工要求,達(dá)到了廢舊機(jī)床的合理改造,提高了機(jī)床的回收率,為企業(yè)節(jié)約了機(jī)床的處理費(fèi)用。
1.1機(jī)床初步設(shè)計(jì)
機(jī)床的初步設(shè)計(jì)是機(jī)床部件和零件的依據(jù)。這是一項(xiàng)全局性工作,在機(jī)床產(chǎn)品中占有重要地位。
1.2機(jī)床工藝方案的擬定
工件是機(jī)床的加工對(duì)象,是機(jī)床設(shè)計(jì)的依據(jù)。不同的工件形狀可以采用不同的加工方法來(lái)實(shí)現(xiàn).另外,工件的工藝基準(zhǔn)、夾具件及刀具選擇等等,也是各式各樣的。可見(jiàn),一種工件的加工,可采用多種方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。而選用的工藝方案不同,則設(shè)計(jì)的機(jī)床也就不同。這說(shuō)明是由工藝方案把工件、刀具與機(jī)床聯(lián)系在一起,也可以說(shuō)明機(jī)床是實(shí)現(xiàn)工藝方案的一種工具。新工藝的出現(xiàn),必然成為促進(jìn)機(jī)床發(fā)展的重要因素。
工藝方法在很大程度上決定了機(jī)床的類別、價(jià)格、技術(shù)參數(shù)、運(yùn)動(dòng)、布局及生產(chǎn)率等。因此,對(duì)工件進(jìn)行工藝分析,通過(guò)調(diào)查研究擬訂出經(jīng)濟(jì)合理的工藝方案,是機(jī)床設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。工藝方案的確定,應(yīng)考慮加工質(zhì)量、生產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)性這三者的關(guān)系,即在滿足加工質(zhì)量的前提下,提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性機(jī)床工藝方案的主要內(nèi)容有：確定工件的工藝標(biāo)準(zhǔn)、工藝方法（包括加工方法、刀具選擇、切削用量等）及夾具部件。
1.3機(jī)床運(yùn)動(dòng)方案的擬定
機(jī)床的工藝方案確定后，可進(jìn)一步擬定機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方案，以便在此基礎(chǔ)上進(jìn)行機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
機(jī)床運(yùn)動(dòng)方案的主要內(nèi)容有：確定成形運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)，各運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)（功用，復(fù)雜程度，特殊要求及變速方向等），運(yùn)動(dòng)的分配，傳動(dòng)聯(lián)系（內(nèi)聯(lián)系與外聯(lián)系），傳動(dòng)方式（機(jī)械、液壓、電氣）等。
1.4機(jī)床技術(shù)參數(shù)的確定
機(jī)床技術(shù)參數(shù)包括主參數(shù)和一般技術(shù)參數(shù)。其中一般技術(shù)參數(shù)是指機(jī)床的尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)。
（1）主參數(shù)
主參數(shù)是機(jī)床各數(shù)中最主要的一個(gè)或兩個(gè)參數(shù)，它反映機(jī)床的加工能力，是確定機(jī)床主要零、部件尺寸的依據(jù)。
（2）一般技術(shù)參數(shù)
尺寸參數(shù) 一般是機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)尺寸。
運(yùn)動(dòng)參數(shù) 一般是指成形運(yùn)動(dòng)和主要輔助運(yùn)動(dòng)參數(shù)。成形運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括：主運(yùn)動(dòng)參數(shù)，如進(jìn)給量或進(jìn)給速度，進(jìn)給級(jí)數(shù)等。輔助運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括：快速行程速度，工件夾緊速度，轉(zhuǎn)位速度等。
1.5機(jī)床總體布局的確定
合理確定機(jī)床的總體布局，是機(jī)床設(shè)計(jì)的重要布署，它對(duì)設(shè)計(jì)、制造與使用都有很大的影響。在機(jī)床的工藝方案、運(yùn)動(dòng)方案及主要技術(shù)參數(shù)確定之后,就可著手進(jìn)行機(jī)床的總體布局。其主要內(nèi)容包括機(jī)床具有的主要零部件及其相對(duì)位置關(guān)系等。
機(jī)床的總體布局應(yīng)注意下述問(wèn)題：
（1）工件特征
（2）機(jī)床性能
對(duì)加工精度、表面粗糙度要求高的機(jī)床，在總體布局上應(yīng)采取相應(yīng)的措施，使之提高傳動(dòng)精度、剛度、見(jiàn)效振動(dòng)、熱變形等。例如，為了提高機(jī)床剛度，可采用框式支承件結(jié)構(gòu)；為了減少機(jī)床加工過(guò)程的振動(dòng)，可使用電動(dòng)機(jī)等振動(dòng)較大的部件與工作部件分離，中間采用帶傳動(dòng)等。
（3）生產(chǎn)批量
用語(yǔ)單件小批量生產(chǎn)的機(jī)床，其布局應(yīng)能保證工藝范圍廣、調(diào)整方便，而生產(chǎn)率可低些。用于大批量生產(chǎn)的機(jī)床，布局則應(yīng)適合于提高生產(chǎn)率要求，而工藝范圍和調(diào)整方便程度可低些。
1.6機(jī)床原理圖的擬定
1.7機(jī)床總體尺寸聯(lián)系圖的繪制
1.8其他
在機(jī)床初步設(shè)計(jì)中，還有下述工作：
(1)試驗(yàn)研究
采用新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)提出必要的試驗(yàn)課題，得出滿意的試驗(yàn)研究結(jié)果，才允許用于機(jī)床產(chǎn)品上。此外要注意試驗(yàn)結(jié)果的完善和推廣工作。
（2）方案比較
對(duì)不同方案進(jìn)行價(jià)值分析，必要時(shí)還需要繪出主要部件結(jié)構(gòu)草圖進(jìn)行比較。還要對(duì)不同的造型與色彩方案進(jìn)行對(duì)比。注意某些容易忽視的問(wèn)題，如操作、防護(hù)等。
計(jì)算部分
2.1銑刀銑削功率的確定
每齒進(jìn)給量和銑削速度的參考數(shù)值表
刀具名稱
鑄 鐵
鋼
每齒進(jìn)給量
銑削速度
每齒進(jìn)給量
銑削速度
圓柱形銑刀
0.12-0.2
15-20
0.1-0.15
30-35
三面刃銑刀
0.15-0.25
20-25
0.06-0.08
35-40
立銑刀
0.08-0.15
12-20
0.03-0.06
18-22
端銑刀
0.15-0.3
20-25
0.06-0.1
25-35
表1-1
由圖視表格選取進(jìn)給量S=0.06mm，銑削速度40m/min，切削深度1mm，銑刀直徑d=80mm，齒數(shù)16
主銑削力P=c·t·sBZkk/D
=23.42kg
C－工作材料性能影響銑削力常數(shù)；
t－ 銑削深度（毫米）；
S－銑刀每齒進(jìn)給量（毫米/齒）；
B－銑削密度（毫米）；
Z－銑刀齒數(shù)；
D－銑刀直徑（毫米）；
K－銑刀前角影響銑削力的系數(shù)；
K1－銑削速度影響銑削力的系數(shù)
銑削功率N=Px40/6120
=0.1513kw
2.2電機(jī)的選擇
已知銑削功率P=0.1513kw
由P>P/η
一般取η=0.75～0.85
所以P>0.18kw
2.2.1初選電機(jī)
初選電機(jī)功率P=1.5KW，取工作裝置的效率η=0.94
則P=Pη=1.5X0.94=1.41KW
2.2.2確定電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置總效率
取V帶傳動(dòng)效率η=0.96 ，滾動(dòng)軸承效率η=0.995
2.2.3確定轉(zhuǎn)速
工作軸轉(zhuǎn)速n=6x10v/πD
V帶傳動(dòng)比范圍i=2～4
故電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為n=i n=(2～4)x414.01
=828.02～1656.04r/min
故符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有1000r/min－1500r/min，為了減小電動(dòng)機(jī)重量和價(jià)格，選常用的同步周轉(zhuǎn)速為1000r/min的Y系列電機(jī)100L-6型，其滿載轉(zhuǎn)速940r/min
2.3減速機(jī)的選擇
按此類鍵槽加工銑床的銑刀轉(zhuǎn)速需求，查《星河傳動(dòng)機(jī)械產(chǎn)品選型手冊(cè)》得所選電機(jī)參數(shù)：
Na Ma
1/min Nm f size KW－p
149 70 2.10 2 1.1－4
Na－輸出轉(zhuǎn)速；
Ma－輸出轉(zhuǎn)矩
f－使用系數(shù) size－機(jī)型號(hào) KW-p－電機(jī)功率-極數(shù)
2.4V帶設(shè)計(jì)
2.4.1確定計(jì)算功率Pca
(1)由表1.4-1查得工作情況系數(shù)Ka=1.1
(2)由Pca=KaP=1.1x1.1kw=1.21kw
2.4.2選擇V帶型號(hào)
由《機(jī)械設(shè)計(jì) 》普通V帶選型圖5-12a，選A型V帶
2.4.3確定帶輪直徑
（1）參考下表選取小帶輪直徑d1=112mm
V帶帶輪的基準(zhǔn)直徑系列
基準(zhǔn)直徑
截 型
Y
Z
A
B
C
D
E
外 徑
50
53.2
54
63
66.2
67
71
74.2
75
75
74.2
79
80.5
80
83.2
84
85.5
85
83.2
84
90.5
90
93.2
94
95.5
95
93.2
94
100.5
100
103.2
104
105.5
106
103.2
104
115.5
112
115.2
116
117.5
118
115.2
116
123.5
125
128.2
129
130.5
132
132
136
137.5
139
140
144
145.5
147
150
154
155.5
157
160
164
165.5
167
170
164
165.5
177
180
184
185.5
187
200
204
205.5
207
212
204
205.5
219
224
228
229.5
231
236
228
229.5
243
250
254
255.5
257
表1-2
（2）驗(yàn)算帶速v=πdn/60000=8.4m/s
（3）從動(dòng)帶輪直徑d2=ixd=nd/n=293.24
查表V帶帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸，取d=280mm
（4）傳動(dòng)比 i=d/d=280/112=2.5
（5）從動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速n=n/i=1440/2.5=576r/min
2.4.4確定中心距a和帶長(zhǎng)Ld
（1）初選中心距0.7x(112+280)mm
120
所以包角合適
2.4.6確定V帶根數(shù)Z
（1）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》包角α=180、特定帶長(zhǎng)、工作平穩(wěn)情況下普通V帶的額定功率P0表查得d1=112mm，n1=1200r/min及n1=1460r/min 時(shí)，單根A型V帶的額定功率分別為1.39kw和1.26kw，用線性插值法求n1=1440r/min時(shí)的額定功率P0值
（2）由表單根普通V帶額定功率值的增量△P，查得△P=0.17kw
（3）由表1-3查得包角系數(shù)K≈0.95
包角系數(shù)K
小帶輪包角α1
180°
175°
165°
160°
155°
150°
145°
140°
135°
K
1
0.99
0.96
0.95
0.93
0.92
0.91
0.89
0.88
表1-3
（4）由表1-4查得長(zhǎng)度系數(shù)K=0.99
長(zhǎng)度系數(shù)K
基準(zhǔn)長(zhǎng)度
K
普通V帶
Y
Z
A
B
C
D
E
400
0.96
0.87
450
1
0.89
500
1.02
0.91
560
0.94
630
0.96
0.81
710
0.99
0.82
800
1
0.85
900
1.03
0.87
0.81
1000
1.06
0.89
0.84
1120
1.08
0.91
0.86
1250
1.11
0.93
0.88
1400
1.14
0.96
0.9
1600
1.16
0.99
0.93
0.84
1800
1.18
1.01
0.95
0.85
2000
1.03
0.98
0.88
2240
1.06
1
0.91
2500
1.09
1.03
0.93
2800
1.11
1.05
0.95
0.83
3150
1.13
1.07
0.79
0.86
3550
1.17
1.1
0.98
0.89
4000
1.19
1.13
1.02
0.91
4500
1.15
1.04
0.93
0.9
5000
1.18
1.07
0.96
0.92
表1-4
（5）計(jì)算V帶根數(shù)Z
Z>P/(P+ △P)kk
=6.05/[(1.60+2.17)x0.95x0.99]
=1.47
所以取Z=2根
2.4.7計(jì)算單根V帶的初拉力F
F=[500 P（2.5/k-1）/v]+qv
=[500x6.05x(2.5/0.95-1) /(8.44x4)+0.1x8.44
=153.43N
q為每米帶長(zhǎng)的質(zhì)量，可查表得到
2.4.8計(jì)算對(duì)軸的壓力F
F=2ZFsina(d/2)
=1204N
2.4.9確定帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸，繪制帶輪工作圖
2.5主軸剛度、強(qiáng)度校核
2.5.1選擇軸的材料及熱處理
由于減速器傳遞的功率不大，對(duì)其重量和尺寸也無(wú)特殊要求，故常選擇材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。
2.5.2初估軸徑
按扭矩初估軸的直徑，查表1-5得C=106～117
材料
Q215，20
Q275，35
45
40Cr等高強(qiáng)度鋼
[τ]/Mpa
12～20
20～35
30～40
40～52
C
158～134
134～117
117～106
106～97
表1-5
2.5.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）各軸段直徑的確定 初估軸徑后，就可按軸上零件的安裝順序，從d處開(kāi)始逐步確定直徑。下一級(jí)軸由于連接許要有退刀槽，故選擇下一級(jí)軸徑為60mm。同理，可選出另外一級(jí)軸的直徑66mm。由于第四段軸上裝有軸承，軸承的直徑由銑刀柄處尺寸確定，其徑向便于軸承安裝，又應(yīng)符合軸承內(nèi)徑系列，故取直徑72mm。
（2）軸的受力分析（見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)P249）
F=F+L+Fd/2=1600x60+600x240x2/(60+60)
=1400N
F= F- F=(1600-1400)N
=200N
在垂直面上
F=F=F/2=4500/2=2250N
（3）畫(huà)彎矩圖
如圖示(c、d、e)，在水平面上，a-a剖面左側(cè)
M= FL2=1400x60=84000Nmm
a-a剖面右側(cè)
M= FxL=2250x60=135000Nmm
在垂直面上
M=FxL=2250x60=135000Nmm
合成彎矩，a-a剖面左側(cè)
M=161640Nmm
a-a-剖面右側(cè)
M=261100Nmm
（4）畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖
如圖示(f)，在a-a截面左側(cè)合成彎矩最大，扭矩為T(mén)，該截面左側(cè)可能是危險(xiǎn)截面；b-b截面處合成彎矩雖不是最大，但該截面左側(cè)軸徑小于a-a-截面處軸徑，故b-b截面左側(cè)也可能是危險(xiǎn)剖面。若以疲勞強(qiáng)度考慮，a-a,b-b截面均有應(yīng)力集中，且b-b截面處應(yīng)力集中更嚴(yán)重，故a-a截面左側(cè)和b-b截面左右側(cè)又均有可能是危險(xiǎn)剖面。
2.5.4軸的彎扭合成強(qiáng)度校核
由表14-5查得[σ]=[σ]=60MP,[ σ]=100Mp
（1）a-a-截面左側(cè)
w=0.1d-bl(d-t)/2d=12107mm
σ=30MP<[σ]
（2）b-b截面左側(cè)
w=0.1d=0.1x50=12500mm
b-b截面處合成彎矩M：
M=M(L2-28)/L2=84800Nmm
σ=26.8MP<[σ]
設(shè)計(jì)部份
3.1蝸輪傳動(dòng)部分
蝸輪蝸桿傳動(dòng)是用來(lái)傳遞空間交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，它廣泛的運(yùn)用于機(jī)器和儀器設(shè)備中。
蝸輪蝸桿傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)有：1、傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊；2、傳動(dòng)平穩(wěn)振動(dòng)小，噪聲低；3、具有自鎖性。故本設(shè)計(jì)中運(yùn)用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，正是利用它的這些優(yōu)點(diǎn)。傳動(dòng)比大，加工精度高，生產(chǎn)效益高；傳動(dòng)平穩(wěn)，刀具跳動(dòng)小，加工出的鍵槽平整均齊，容易達(dá)到加工精度要求。其主要缺點(diǎn)是摩擦損失大，效率低；因采用減摩材料，故成本高；同時(shí)對(duì)制造和安裝誤差很敏感，安裝時(shí)對(duì)中心距的尺寸精度要求較高。
綜上所述，蝸輪蝸桿常用于傳動(dòng)效率在50KW以下，滑動(dòng)速度在15m/s以下的機(jī)器設(shè)備中。
蝸桿傳動(dòng)的失效形式主要有輪齒的點(diǎn)蝕、彎曲折斷、磨損及膠合失效等。根據(jù)蝸輪蝸桿的失效形式可知，制造蝸桿副的組合材料首先應(yīng)具有足夠強(qiáng)度，更重要的還應(yīng)具有良好的跑合性、減摩性和耐磨性。因此蝸桿一般采用碳鋼或合金鋼，而蝸輪則一般采用鑄造錫青銅，鑄造鋁青銅，灰鑄鐵等。同時(shí)實(shí)踐證明比較理想的材料組合是淬硬并經(jīng)過(guò)磨削的鋼蝸桿和青銅蝸輪齒圈。本設(shè)計(jì)中正是采用了此類組合，使得機(jī)床的效率達(dá)到最佳生產(chǎn)狀況。
3.2帶傳動(dòng)部分
帶傳動(dòng)是機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用較多的傳動(dòng)裝置之一，主要有主動(dòng)帶輪，從動(dòng)帶輪和傳動(dòng)帶3部分組成。工作時(shí)，靠帶與帶輪間的摩擦或嚙合實(shí)現(xiàn)主從動(dòng)輪間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。
帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、價(jià)格低廉、緩沖吸振及過(guò)載打滑以保護(hù)氣壓零部件等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)主要是傳動(dòng)比不穩(wěn)定，傳動(dòng)裝置外形尺寸較大，效率較低，帶的壽命較短以及不適合高溫易燃場(chǎng)合等。帶傳動(dòng)多用于高速級(jí)，一般不宜用于大功率傳動(dòng)（通常不超過(guò)50Kw），帶的工作速度一般為5～30m/s，高速帶可達(dá)60m/s。平帶傳動(dòng)比通常在3左右，最大可達(dá)6，有張緊輪時(shí)可用到10。V帶傳動(dòng)比一般不超過(guò)7，最大用到10。V帶與平帶相比，由于槽面摩擦原理，在同樣的張緊力下，V帶傳動(dòng)能產(chǎn)生跟大的摩擦力。加之V帶已標(biāo)準(zhǔn)化并大量生產(chǎn)，因而V帶傳動(dòng)的應(yīng)用比平帶傳動(dòng)廣泛的多。故本課題設(shè)計(jì)中采用V帶進(jìn)行傳動(dòng)，不僅因?yàn)樵擃悅鲃?dòng)具有較大的傳動(dòng)比，同時(shí)它也適合小功率傳動(dòng)的需求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，市場(chǎng)運(yùn)用廣泛，更換維修容易，適合于經(jīng)濟(jì)化的生產(chǎn)需求。
3.3銑刀的選用
3.3.1銑削方式的選擇
銑刀的旋轉(zhuǎn)方向與工件的進(jìn)給方向相反叫逆銑。這種銑削形式在刀具剛接觸工件時(shí)刀齒不能立即切下切屑，知識(shí)對(duì)工件一面擠壓，一面滑行，從而使工件表面在這一段上形成了冷硬層。當(dāng)切削厚度增大到一定數(shù)值時(shí)，刀齒才真正的切入工件。因此，它的切屑厚度是由小到大的。當(dāng)?shù)诙€(gè)刀齒切入工件時(shí)，在這已冷硬的表面又?jǐn)D壓又滑行了一段，再切入工件，如此下去，使刀刃后面的磨損較大。同時(shí)，由于切屑分力的作用，銑切時(shí)有使工件從夾具中拉出的趨勢(shì)，易使機(jī)床振動(dòng)。逆向銑削適宜加工有硬皮一類的工件，如鑄件等。它的特點(diǎn)是不受機(jī)床絲杠螺母間隙的影響，是一種常用的銑削方法。
3.3.2銑削用量的選擇
銑削用量包括銑削速度v，每齒進(jìn)給量s，銑削深度t，銑削寬度B等。銑削用量選擇的合理與否將直接影響銑削效果，它隨機(jī)床、刀具、夾具和加工要求等條件的不同而變化，盡管如此，但首先應(yīng)保證在工件的加工精度和刀具耐用度的前提下，盡一切可能提高銑削用量。
銑削用量的選擇原則是：首先選取銑削深度t和銑削寬度B，然后選取每齒進(jìn)給量s，最后確定銑削速度v。銑削寬度B一般決定工件的加工寬度。
3.3.3銑刀材料的選擇
銑刀材料的基本切屑性能比較
材料名稱
冷硬性
熱硬性
韌性
切削速度
碳素工具鋼
最差
最差
較好
7
高速鋼
好
好
好
30
硬質(zhì)合金
最好
最好
較差
90
表1-6
由上表可以看出高速鋼的整體性能較其他材料均較為突出，可以滿足生產(chǎn)實(shí)際中機(jī)床的生產(chǎn)要求。
通用型高速鋼材料W18Cr4V，其硬度為62～65HRC，主要用于制造中等的麻花鉆、螺紋刀具、銑刀、車(chē)刀和齒輪刀具，故本設(shè)計(jì)中采用此種材料的銑刀作為加工刀具，可以滿足刀具冷硬性、熱硬性、韌性等各種不同的加工要求，達(dá)到產(chǎn)品生產(chǎn)的合理化配置。
3.3.4 銑刀形狀的選擇
三面刃銑刀有兩種齒型：一種為直齒，另一種為交錯(cuò)齒。直齒用于加工一定寬度，深度較淺的溝槽；錯(cuò)齒用于加工較深的溝槽或作粗加工用，其材料主要是W18Cr4V或其他類型的高速鋼制造，其硬度為HRC63～66，因此可以看出該類刀具滿足刀具的材料及加工要求的需要。
銑刀直徑越大，散熱條件好，刀桿剛度高，所允許的切削速度高。但直徑過(guò)大時(shí)，銑刀的切入長(zhǎng)度增加，工作時(shí)間長(zhǎng)。另外直徑增加后，細(xì)小力矩增加，刀具材料消耗也大。所以直徑是根據(jù)工件寬度和切削深度來(lái)選擇的，一般用硬質(zhì)合金銑刀頭銑削時(shí)，銑刀直徑和工件寬度之比為1.6：1到1.2：1。
銑刀參數(shù)示意表
基本尺寸
參 考 數(shù) 據(jù)
D
B
d
d1
γ
λ
α
α1
直 齒
公稱尺寸
Ⅰ型
Ⅱ型
63
6
22
35
15°
15°
12°
6°
16
14
8
10
12
14
80
8
27
40
18
16
10
12
14
20°
16
100
10
32
45
15°
20
18
12
14
16
20°
18
20
表1-7
由上述直徑選用原則，在這三類直徑的銑刀中，最理想的銑刀直徑就是80mm的這一組數(shù)據(jù)參數(shù)，得到銑刀直徑和齒數(shù)，以用于設(shè)計(jì)計(jì)算中。
3.4軸的選用
軸是組成機(jī)器的重要兩件之一。其主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件（如齒輪、蝸輪、帶輪、鏈輪、聯(lián)軸器等），并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。
它一般可分為軟軸和剛性軸兩大類
3.4.1軸的設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)步驟
軸的設(shè)計(jì)主要要解決的兩方面問(wèn)題：（1）設(shè)計(jì)計(jì)算。 為了保證軸具有足夠的稱載能力，要根據(jù)軸的工作要求對(duì)軸承進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，有些軸還要進(jìn)行剛度或振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算（如機(jī)床主軸及汽輪機(jī)軸）；（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 根據(jù)軸上零件裝拆定位和加工等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，確定軸的外形結(jié)構(gòu)和部分尺寸。
轉(zhuǎn)軸在工作中既受彎矩又受轉(zhuǎn)矩，因此，可把心軸和傳動(dòng)軸看作轉(zhuǎn)軸的特例。
對(duì)于轉(zhuǎn)軸，如果知道了軸所受的轉(zhuǎn)矩和彎矩，利用材料力學(xué)的知識(shí)，就可以算出軸的各段尺寸（直徑和長(zhǎng)度）但在一般情況下，開(kāi)始計(jì)算時(shí)并不知道軸的結(jié)構(gòu)和尺寸，無(wú)法確定軸的跨矩和力的作用點(diǎn)，也就無(wú)法求出彎矩。為了解決這個(gè)問(wèn)題，軸的設(shè)計(jì)分三步進(jìn)行：第一，初定軸徑、包括擬定軸上零件的布置、選擇軸的材料及初步估算軸的直徑等。第三，校核計(jì)算。包括計(jì)算軸的受力、驗(yàn)算軸的強(qiáng)度和必要時(shí)驗(yàn)算軸的剛度、臨界轉(zhuǎn)速，以及繪制工作圖等。
3.4.2軸的材料及其選擇
選擇軸的材料，應(yīng)靠下列因素：（1）軸的強(qiáng)度、剛度及耐磨性要求；（2）日處理方法；（3）材料的來(lái)源；（4）材料的加工工藝性；（5）材料價(jià)格等。
軸的常用材料有以下幾種：
1、碳素結(jié)構(gòu)鋼 35、45及50等優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼具有較好的綜合性能，其中尤以45鋼最為常用。為了提高其力學(xué)性能，通常進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理。不重要的或受力較小的軸，可采用Q235、Q255、Q275等碳素結(jié)構(gòu)剛。
2、合金結(jié)構(gòu)鋼 合金結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能和淬火性能比碳素鋼要好，但對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，而且價(jià)格較貴，多用于對(duì)強(qiáng)度和耐磨性能要求較高的場(chǎng)合。
3、球墨鑄鐵 球墨鑄鐵具有較好的制造工藝性和吸振性，對(duì)應(yīng)力集中不敏感，適于制造結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的軸。
3.4.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是使軸的各部分具有合理的結(jié)構(gòu)和尺寸。影響軸的結(jié)構(gòu)的因素很多，因此軸的結(jié)構(gòu)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)形式。設(shè)計(jì)時(shí)，必須針對(duì)軸的具體情況作具體分析，全面考慮解決。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要要求是：
（1） 裝載軸上的零件有確定的位置。且布置合理。
（2） 軸受力合理，能可靠地傳遞力和轉(zhuǎn)矩，有利于提高強(qiáng)度和剛度。
（3） 具有良好的工藝性。
（4） 便于裝配和調(diào)整。
（5） 節(jié)省材料，減輕質(zhì)量。
為了便于軸上零件的裝拆，常將軸做成階梯形，它的直徑從軸端逐漸向中間增大，因而為了便于拆裝齒輪，軸段的直徑比軸段略大些。
分析軸上零件的固定。齒輪用軸環(huán)和套筒作軸向固定，用平鍵作圓周方向的固定。裝在軸段上的滾動(dòng)軸承用軸肩和軸承蓋固定其軸向位置。軸承內(nèi)圈于軸之間的配合實(shí)現(xiàn)的。
軸的結(jié)構(gòu)工藝性是指軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工和裝配，并保證精度，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本。。為了減少加工刀具的種類和減少刀具的更換時(shí)間，軸的一些應(yīng)力求同意并符合規(guī)定。如各軸段的過(guò)渡圓角、倒角、退刀槽和砂輪越程槽等尺寸；當(dāng)軸上有兩個(gè)以上的鍵槽時(shí)，槽寬應(yīng)盡量一致且置于同一母線上。為了便于裝拆軸上的零件，軸端及各軸段的端部均應(yīng)制成45°的倒角；過(guò)盈配合的軸段，軸上零件壓入端可做出錐度或在同一直徑段上采用不同的尺寸公差。
3.4.4提高軸的疲勞強(qiáng)度
由于大多數(shù)軸工作時(shí)承受變應(yīng)力，因此設(shè)計(jì)時(shí)要采取措施來(lái)提高軸的疲勞強(qiáng)度，特別要注意結(jié)構(gòu)的每個(gè)具體部分的設(shè)計(jì)。
1、降低應(yīng)力集中
（1）盡量避免截面形狀的突然變化，在截面尺寸變化處盡量采用較大的過(guò)渡圓角，盡量避免在軸上開(kāi)橫孔、切口或凹槽。
（2）對(duì)于安裝平鍵的軸槽，用盤(pán)銑刀銑出的鍵槽槽底比端銑刀銑出的過(guò)渡平緩，因而應(yīng)力集中小。
（3）過(guò)盈配合的軸段，除了在保證傳遞載荷的前提下盡量減少過(guò)盈外，還可以在軸上或輪轂上加工載槽。
（4）打穿的銷孔比未打穿的銷孔的應(yīng)力集中小
3.4箱體
箱體是主傳動(dòng)不見(jiàn)的基本零件，在箱體內(nèi)外還安裝著許多其他的零件。機(jī)床工作時(shí)，箱體應(yīng)使各零件（尤其是主軸）保持足夠準(zhǔn)確的相對(duì)位置，以便保證部件的正常工作并滿足加工質(zhì)量的需求。因此，對(duì)箱體的要求是：有一定的制造精度；有足夠的強(qiáng)度和剛度；內(nèi)應(yīng)力要??；節(jié)省材料，結(jié)構(gòu)緊湊，工藝性好。
3.4.1箱體材料及熱處理
主軸變速箱體一般尺寸較大，形狀復(fù)雜，大多采用鑄造結(jié)構(gòu)。鑄鐵材料常用HT150，如果形狀簡(jiǎn)單，強(qiáng)度要求較高時(shí)，可用HT200，只有在特殊情況下，才采用合金鑄鐵。與床身做成一體的箱體，材料應(yīng)根據(jù)床身或?qū)к壱蠖?。為了減少鑄件箱體的殘留內(nèi)應(yīng)力，鑄件澆鑄后的冷卻速度要緩慢，并應(yīng)進(jìn)行時(shí)效處理。
3.4.2箱體結(jié)構(gòu)形狀及尺寸
箱體結(jié)構(gòu)形狀及尺寸的確定，必須考慮結(jié)構(gòu)和工藝性等方面的要求。
（1）結(jié)構(gòu)要求
緊固方式 固定式箱體用螺釘緊固在床身或底座上，為了減小聯(lián)接處的受力變形，緊固螺釘不少于4～6個(gè)，螺釘分布要使結(jié)合面的壓強(qiáng)均勻。緊固螺釘裝在箱體外部的凸緣上或凹槽內(nèi)應(yīng)有足夠的緊固厚度，以提高聯(lián)接處的剛度；不要使用過(guò)長(zhǎng)的螺釘。
輪廓尺寸 箱體輪廓尺寸的確定，應(yīng)根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求，在能夠安裝全部零件的前提下，考慮制造、維修及調(diào)整的條件，盡量做到尺寸小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。
壁厚 根據(jù)箱體的結(jié)構(gòu)、剛度及輪廓儲(chǔ)存，并參考同類型的機(jī)床的合理壁厚，過(guò)大過(guò)小的壁厚都是不合理的。
潤(rùn)滑與密封 箱體上應(yīng)設(shè)有必要的油孔、油槽，并安裝油標(biāo)等。
其他 為了降低噪聲，可增加壁厚或涂一定厚度的吸聲材料等。
3.4.3箱體技術(shù)要求
一般傳動(dòng)軸承的孔徑公差等級(jí)多為7級(jí)，主軸孔徑公差等級(jí)為5，6級(jí)，主軸的后孔徑公差等級(jí)可比前一級(jí)孔徑低一級(jí)。各空的圓度和圓柱度不超過(guò)孔徑公差的1/4～1/2。需要標(biāo)注基準(zhǔn)面的直線度、平面度，基準(zhǔn)面之間的平行度或垂直度，各孔軸心線對(duì)端面的垂直度公差等。
結(jié)論
經(jīng)過(guò)各類方案的比較，得出的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)能夠符合設(shè)計(jì)的要求，加工出的鍵槽寬度也符合設(shè)計(jì)要求的需要，證明此類設(shè)計(jì)方案是切實(shí)可行的，不僅起到了廢舊機(jī)床的合理運(yùn)用，同時(shí)增加了工廠的產(chǎn)品生產(chǎn)范圍，這在大型機(jī)床里是一項(xiàng)很好的舉措，使得企業(yè)不用耗費(fèi)大量資金用于廢舊機(jī)床的維護(hù)。所以我們可以看出這一設(shè)計(jì)方案很有市場(chǎng)前景，可向企業(yè)進(jìn)行宣傳推廣，最大限度的節(jié)約能源，充分發(fā)掘出廢舊品的利用價(jià)值，為企業(yè)和國(guó)家減輕負(fù)擔(dān)，加速企業(yè)的現(xiàn)代化改造步伐，振興機(jī)床工業(yè)的發(fā)展。
工作小結(jié)
通過(guò)進(jìn)三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我已圓滿的完成了所分配的設(shè)計(jì)任務(wù)。雖然過(guò)程是辛苦的，但讓我學(xué)到了很多東西，反而是苦中也有樂(lè)了。
首先是通過(guò)設(shè)計(jì)，使我們大學(xué)四年所學(xué)的各類知識(shí)進(jìn)行了依次綜合的運(yùn)用。從各類大件的配合關(guān)系到小件的型號(hào)選擇，都是靠以前的專業(yè)知識(shí)為基礎(chǔ)的,同時(shí)結(jié)合工廠參觀實(shí)習(xí),翻閱有關(guān)文獻(xiàn),經(jīng)過(guò)計(jì)算校核,從而得出設(shè)計(jì)成果。三個(gè)月的實(shí)習(xí)過(guò)程,也充分鍛煉了我們的動(dòng)手能力。在輔導(dǎo)老師的指導(dǎo)下,所有的圖紙,設(shè)計(jì)計(jì)算全是靠我們自己獨(dú)立完成的。同時(shí),借鑒前人的技術(shù)成果,充分發(fā)揮我們的主觀能動(dòng)性,在原有的基礎(chǔ)上大膽的提出改良方案,從而提高了我們的創(chuàng)新能力。
然而四年的學(xué)習(xí)內(nèi)容畢竟是有限的,很多實(shí)際生產(chǎn)中的問(wèn)題很難從書(shū)本中找到答案并得以解決,這就需要我們?cè)谏a(chǎn)實(shí)際中去發(fā)現(xiàn)差異,找出差異的原因,從而在實(shí)際設(shè)計(jì)中充分考慮這一類因素的存在性,再通過(guò)進(jìn)行各類方案的比較,從而得出生產(chǎn)實(shí)際的合理數(shù)據(jù)。因此,實(shí)習(xí)過(guò)程也是我們?cè)O(shè)計(jì)中不可忽視的一個(gè)重要環(huán)節(jié),它是我們理論聯(lián)系實(shí)際的一個(gè)戰(zhàn)場(chǎng),也是我們接觸了解生產(chǎn)實(shí)際工作情況的一次機(jī)會(huì)。在實(shí)習(xí)過(guò)程中,我們帶著各種問(wèn)題去參觀實(shí)習(xí)，工人師傅作為企業(yè)的主人,在生產(chǎn)實(shí)際操作方面具有絕對(duì)的經(jīng)驗(yàn),這正是我們學(xué)習(xí)的一個(gè)絕好的機(jī)會(huì)。通過(guò)工人師傅的耐心講解,我們的疑問(wèn)被一一解答,我們的思路也不斷得到拓展,各種新思路、新方法被大膽的提出,借助工人師傅的長(zhǎng)年經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ),從而能夠變?yōu)榍袑?shí)可行的具體方案,通過(guò)不斷的驗(yàn)算校核,力求做出最合理的原始數(shù)據(jù)。但畢竟生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有限,做出的成果和理論生產(chǎn)還有一定的差距,這就需要我們?cè)谝院蟮纳钪胁粩嗟母倪M(jìn)和改良。
畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束,但這段特殊的經(jīng)歷必然會(huì)給我們以后的生活、學(xué)習(xí)產(chǎn)生重要的影響。它不僅使我們形成了自己獨(dú)自的思考問(wèn)題,解決問(wèn)題的方式,同時(shí)也增強(qiáng)了我們的個(gè)人能力,為我們以后走出校園步入社會(huì),解決各種問(wèn)題打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí),增強(qiáng)了我們的自信心,面對(duì)未來(lái)的挑戰(zhàn),我們能夠從容不迫的去對(duì)待,在日益發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會(huì)為我們自己謀得一席生存之地。
致謝
在三個(gè)月的課題研究過(guò)程中，自始至終得到了導(dǎo)師沙愛(ài)明的無(wú)微不至的關(guān)懷和悉心指導(dǎo),使本論文的研究工作得以順利完成。導(dǎo)師學(xué)識(shí)淵博，經(jīng)驗(yàn)豐富，思維敏捷，時(shí)時(shí)給我熱情的鼓勵(lì)和不倦的教誨，在研究思想和研究方法上給我諸多啟示，解答了許多難題，從課程學(xué)習(xí)、論文選題、課題研究到論文撰寫(xiě)無(wú)不凝聚著老師的心血和汗水。
導(dǎo)師待人誠(chéng)懇，心胸寬大，精深的知識(shí)令我受益匪淺,對(duì)事業(yè)的執(zhí)著追求精神和求實(shí)創(chuàng)新的工作作風(fēng)體現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)代學(xué)者的風(fēng)采，是我人生的楷模。在此特向沙老師表示忠心的感謝和誠(chéng)摯的敬意！
同時(shí)此課題能夠順利完成也離不開(kāi)本組王成、石耀宇等同學(xué)的悉心幫助和熱情指導(dǎo)。朝夕相伴、和睦相處的同學(xué)為我營(yíng)造了一個(gè)良好的學(xué)習(xí)生活環(huán)境，使我感到了家庭般的溫暖，共度的這段時(shí)光令我難以忘懷。感謝他們?cè)谏詈蛯W(xué)習(xí)中給予我的關(guān)心與鼓勵(lì)。在此也特別向他們表示深深的謝意！
感謝我的父母多年來(lái)對(duì)我的教誨與鼓勵(lì)，感謝我的朋友們對(duì)我的理解、支持與鼓勵(lì)。
謝謝所有關(guān)心、愛(ài)護(hù)我的人!
最后，向?qū)忛啽菊撐牡睦蠋熤戮矗?
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4、 蔡群禮、李華．金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)．沈陽(yáng)：東北工學(xué)院,1988．
5、 陳秀寧、施高義．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)．浙江：浙江大學(xué)出版社,1995．
6、 胡家秀．簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)實(shí)用守則．北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1999．
7、 王定國(guó)、周光．機(jī)械原理與機(jī)械零件．北京：高等教育出版社，1995．
8、 機(jī)械工業(yè)部統(tǒng)編．銑工工藝學(xué)．科學(xué)普及出版社，1992．
9、 閻蔭棠．幾何量精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995．
10、 喻懷仁、陳世忠譯．金屬切削刀具．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1985．
附件清單
設(shè)計(jì)過(guò)程中所涉及的圖紙包含：
銑頭立柱部件裝配圖及機(jī)床總裝圖—XZ001，A0 一張
箱體零件圖 —XZ120，A1 一張
立柱零件圖 —XZ136，A1 一張
主軸零件圖 —XZ119，A2 一張
滑板零件圖 —XZ121，A1 一張
銑刀柄零件圖—XZ112，A2 一張
螺母零件圖 —XZ134，A3 一張
銑刀零件圖 —XZ111，A3 一張
帶輪零件圖 —XZ131， A3 一張
軸承蓋零件圖—XZ127，A4 一張
軸承蓋零件圖—XZ110，A4 一張
隔套零件圖 —XZ128，A4 一張
隔套零件圖 —XZ135，A4 一張
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