普通機床改造成鍵槽銑床,普通,機床,造成,鍵槽,銑床
鹽城工學院畢業(yè)設計說明書
0引言
隨著我國社會主義市場經(jīng)濟的逐步建立，科學技術的飛速進步和教育體制改革的不斷深化，要求對教學內(nèi)容和體系進行改革。機械設計課程設計作為培養(yǎng)學生設計能力的一個重要環(huán)節(jié)，正是順應了這一改革的趨勢。
機械設計是學生進行較為全面的機械設計訓練，其性質(zhì)，內(nèi)容以及培養(yǎng)學生設計能力的過程都是為了使學生能夠綜合運用機械設計課程及其他有關已修課程的理論和實際知識進行機械設計訓練，從而使這些知識得到進一步鞏固、加深和擴展。學習和掌握通用機械零部件、機械傳動及一般機械設計的基本方法與步驟，培養(yǎng)學生工程設計能力和分析問題的能力、解決問題的能力。提高學生在計算、制圖，運用設計資料進行經(jīng)驗估算，考慮技術決策等機械設計方面的基本技能以及機械CAD等專用軟件技術。
本次設計按一般設計思路進行。首先閱讀和研究設計任務書，明確設計內(nèi)容和要求，分析設計題目，了解原始數(shù)據(jù)和工作條件，通過工廠的參觀實習以及必要的調(diào)研等途徑了解設計對象，并擬定設計過程和進度計劃。進而進行傳動裝置的運動簡圖，選擇電機計算總傳動比，蝸桿傳動，帶傳動等主要設計參數(shù)。初繪裝置草圖及軸和軸承的零件圖，校對軸的強度、滾動軸承的壽命和強度等。最后完成全部圖紙，并進行說明書的編寫。
必須指出上述步驟不是一成不變的。機械設計和其他設計一樣，從分析方案到完成全部技術設計的整個過程中，由于在擬定傳動方案時，甚至在完成各種計算設計時有一些矛盾尚未暴露，而待結(jié)構(gòu)形狀和具體尺寸表達在圖紙上時，這些矛盾才會充分 暴露出來，故設計時須作必要的修改，才能完善。這種反復修改的工作在設計中是經(jīng)常發(fā)生的，因此設計中要時刻留意變化參數(shù)的影響，考慮各種可能出現(xiàn)的情況，這就需要進行各種方案的可行性比較，從而減少修改的范圍，使設計達到最優(yōu)化。
由于機械設計是學生第一次比較全面的設計訓練，它的意義在于為以后的設計工作打好基礎，因此學生在設計全過程中必須要嚴肅認真，刻苦鉆研，這樣才能在設計中學到東西。
機械設計是在老師的指導下由學生獨立完成的，教師的主導作用在于指明設計思路，啟發(fā)學生。學生必須發(fā)揮設計的主動性，主動思考問題、分析問題、解決問題而不應該過分依賴指導老師，自己主動的進行資料的查閱、收集。
設計中正確處理參考已有資料與創(chuàng)新的關系。設計是一項復雜、細致的勞動，任何設計都不可能是由設計者脫離前人長期經(jīng)驗積累的資料而憑空想象出發(fā)的。熟悉和利用已有的資料，既可以避免許多重復工作，加快設計進程，同時也是提高設計質(zhì)量的重要保證。善于掌握和使用各種資料，如參考和分析已有的結(jié)構(gòu)方案，合理選用已有的經(jīng)驗設計數(shù)據(jù)，也是設計工作能力的重要方面。然而，任何設計任務總是有其特定的設計要求和具體工作條件，因而學生不能盲目地、機械的抄襲資料，而必須具體分析，吸收新的技術成果，注重新的技術方向，創(chuàng)造性地進行設計，鼓勵運用現(xiàn)代設計方法，使設計質(zhì)量和設計能力獲得提高。
同時學生應在老師的指導下訂好設計進程計劃，注意掌握進度，按預定計劃保質(zhì)保量的完成設計任務。邊計算、邊繪圖、邊修改，設計計算與結(jié)構(gòu)設計繪圖交替進行，這與計劃書上的進程并不矛盾，學生應從第一次的系統(tǒng)設計開始注意逐步掌握真確的設計方法，形成自己的特有的設計思路和方法。整個設計過程中注意隨時整理計算結(jié)果，并在設計草稿本上記下重要的論據(jù)、結(jié)果和參考資料的來源，使設計的各個方面做到有理有據(jù)。這對設計的張廠進行，階段自我檢查和編寫說明書是十分必要的。
本次設計需要學生完成總圖和傳動裝置圖（A0或A1圖）1～3張；零件工作圖若干張；設計說明書一份。設計完成后原始數(shù)據(jù)進行保留，參考書目要求編入說明書內(nèi)，自我總結(jié)后準備接受答辯。
1總體方案認證
此設計主要是運用了普通車床也能進行鍵槽加工的特點,在廢舊車床的主體機架上進行改裝設計,提高了機床的回收率。借助原車床的床腳、床身、床鞍、絲杠進行設計,銑頭部件選擇適合三面刃盤銑刀的銑刀柄,以保持銑頭的轉(zhuǎn)速一定同時為適應加工不同深度的鍵槽,銑頭高低位置通過手工轉(zhuǎn)輪來調(diào)整,從而使調(diào)整、改換銑刀簡單易操作。通過電機→減速機→皮帶輪實現(xiàn)傳動,提高了工作效率,保證了銑頭的轉(zhuǎn)速保持一定數(shù)值。皮帶輪傳動處用張緊裝置來調(diào)節(jié)松緊,防止皮帶松脫打滑。同時,該類型張緊裝置結(jié)構(gòu)簡單,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)越于改造前的車床,提高加工精度,同時滿足了不同深度鍵槽的加工要求,達到了廢舊機床的合理改造,提高了機床的回收率,為企業(yè)節(jié)約了機床的處理費用。
1.1機床初步設計
機床的初步設計是機床部件和零件的依據(jù)。這是一項全局性工作,在機床產(chǎn)品中占有重要地位。
1.2機床工藝方案的擬定
工件是機床的加工對象,是機床設計的依據(jù)。不同的工件形狀可以采用不同的加工方法來實現(xiàn).另外,工件的工藝基準、夾具件及刀具選擇等等,也是各式各樣的?？梢?一種工件的加工,可采用多種方案來實現(xiàn)。而選用的工藝方案不同,則設計的機床也就不同。這說明是由工藝方案把工件、刀具與機床聯(lián)系在一起,也可以說明機床是實現(xiàn)工藝方案的一種工具。新工藝的出現(xiàn),必然成為促進機床發(fā)展的重要因素。
工藝方法在很大程度上決定了機床的類別、價格、技術參數(shù)、運動、布局及生產(chǎn)率等。因此,對工件進行工藝分析,通過調(diào)查研究擬訂出經(jīng)濟合理的工藝方案,是機床設計的重要基礎。工藝方案的確定,應考慮加工質(zhì)量、生產(chǎn)率與經(jīng)濟性這三者的關系,即在滿足加工質(zhì)量的前提下,提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟性機床工藝方案的主要內(nèi)容有：確定工件的工藝標準、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機床運動方案的擬定
機床的工藝方案確定后，可進一步擬定機床的運動方案，以便在此基礎上進行機床傳動系統(tǒng)的設計。
機床運動方案的主要內(nèi)容有：確定成形運動和輔助運動，各運動特點（功用，復雜程度，特殊要求及變速方向等），運動的分配，傳動聯(lián)系（內(nèi)聯(lián)系與外聯(lián)系），傳動方式（機械、液壓、電氣）等。
1.4機床技術參數(shù)的確定
機床技術參數(shù)包括主參數(shù)和一般技術參數(shù)。其中一般技術參數(shù)是指機床的尺寸參數(shù)、運動參數(shù)及動力參數(shù)。
（1）主參數(shù)
主參數(shù)是機床各數(shù)中最主要的一個或兩個參數(shù)，它反映機床的加工能力，是確定機床主要零、部件尺寸的依據(jù)。
（2）一般技術參數(shù)
尺寸參數(shù) 一般是機床的主要結(jié)構(gòu)尺寸。
運動參數(shù) 一般是指成形運動和主要輔助運動參數(shù)。成形運動參數(shù)包括：主運動參數(shù)，如進給量或進給速度，進給級數(shù)等。輔助運動參數(shù)包括：快速行程速度，工件夾緊速度，轉(zhuǎn)位速度等。
1.5機床總體布局的確定
合理確定機床的總體布局，是機床設計的重要布署，它對設計、制造與使用都有很大的影響。在機床的工藝方案、運動方案及主要技術參數(shù)確定之后,就可著手進行機床的總體布局。其主要內(nèi)容包括機床具有的主要零部件及其相對位置關系等。
機床的總體布局應注意下述問題：
（1）工件特征
（2）機床性能
對加工精度、表面粗糙度要求高的機床，在總體布局上應采取相應的措施，使之提高傳動精度、剛度、見效振動、熱變形等。例如，為了提高機床剛度，可采用框式支承件結(jié)構(gòu)；為了減少機床加工過程的振動，可使用電動機等振動較大的部件與工作部件分離，中間采用帶傳動等。
（3）生產(chǎn)批量
用語單件小批量生產(chǎn)的機床，其布局應能保證工藝范圍廣、調(diào)整方便，而生產(chǎn)率可低些。用于大批量生產(chǎn)的機床，布局則應適合于提高生產(chǎn)率要求，而工藝范圍和調(diào)整方便程度可低些。
1.6機床原理圖的擬定
1.7機床總體尺寸聯(lián)系圖的繪制
1.8其他
在機床初步設計中，還有下述工作：
(1)試驗研究
采用新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)時，應提出必要的試驗課題，得出滿意的試驗研究結(jié)果，才允許用于機床產(chǎn)品上。此外要注意試驗結(jié)果的完善和推廣工作。
（2）方案比較
對不同方案進行價值分析，必要時還需要繪出主要部件結(jié)構(gòu)草圖進行比較。還要對不同的造型與色彩方案進行對比。注意某些容易忽視的問題，如操作、防護等。
2 計算部分
2.1銑刀銑削功率的確定
每齒進給量和銑削速度的參考數(shù)值表
刀具名稱
鑄 鐵
鋼
每齒進給量
銑削速度
每齒進給量
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
初選電機功率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確定電動機傳動裝置總效率
取V帶傳動效率η=0.96 ，滾動軸承效率η=0.995
2.2.3確定轉(zhuǎn)速
工作軸轉(zhuǎn)速n=6x10v/πD
V帶傳動比范圍i=2～4
故電機轉(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，為了減小電動機重量和價格，選常用的同步周轉(zhuǎn)速為1000r/min的Y系列電機100L-6型，其滿載轉(zhuǎn)速940r/min
2.3減速機的選擇
按此類鍵槽加工銑床的銑刀轉(zhuǎn)速需求，查《星河傳動機械產(chǎn)品選型手冊》得所選電機參數(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－機型號 KW-p－電機功率-極數(shù)
2.4V帶設計
2.4.1確定計算功率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
由《機械設計 》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帶帶輪的基準直徑系列
基準直徑
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）驗算帶速v=πdn/60000=8.4m/s
（3）從動帶輪直徑d2=ixd=nd/n=293.24
查表V帶帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸，取d=280mm
（4）傳動比 i=d/d=280/112=2.5
（5）從動帶輪轉(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《機械設計》包角α=180、特定帶長、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，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查得長度系數(shù)K=0.99
長度系數(shù)K
基準長度
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為每米帶長的質(zhì)量，可查表得到
2.4.8計算對軸的壓力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，對其重量和尺寸也無特殊要求，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)設計
（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處開始逐步確定直徑。下一級軸由于連接許要有退刀槽，故選擇下一級軸徑為60mm。同理，可選出另外一級軸的直徑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，又應符合軸承內(nèi)徑系列，故取直徑72mm。
（2）軸的受力分析（見機械設計書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，該截面左側(cè)可能是危險截面；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)也可能是危險剖面。若以疲勞強度考慮，a-a,b-b截面均有應力集中，且b-b截面處應力集中更嚴重，故a-a截面左側(cè)和b-b截面左右側(cè)又均有可能是危險剖面。
2.5.4軸的彎扭合成強度校核
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]
3 設計部份
3.1蝸輪傳動部分
蝸輪蝸桿傳動是用來傳遞空間交錯軸之間的運動和動力的，它廣泛的運用于機器和儀器設備中。
蝸輪蝸桿傳動的主要優(yōu)點有：1、傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊；2、傳動平穩(wěn)振動小，噪聲低；3、具有自鎖性。故本設計中運用蝸輪蝸桿傳動，正是利用它的這些優(yōu)點。傳動比大，加工精度高，生產(chǎn)效益高；傳動平穩(wěn)，刀具跳動小，加工出的鍵槽平整均齊，容易達到加工精度要求。其主要缺點是摩擦損失大，效率低；因采用減摩材料，故成本高；同時對制造和安裝誤差很敏感，安裝時對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效率在50KW以下，滑動速度在15m/s以下的機器設備中。
蝸桿傳動的失效形式主要有輪齒的點蝕、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具有足夠強度，更重要的還應具有良好的跑合性、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。同時實踐證明比較理想的材料組合是淬硬并經(jīng)過磨削的鋼蝸桿和青銅蝸輪齒圈。本設計中正是采用了此類組合，使得機床的效率達到最佳生產(chǎn)狀況。
3.2帶傳動部分
帶傳動是機械設備中應用較多的傳動裝置之一，主要有主動帶輪，從動帶輪和傳動帶3部分組成。工作時，靠帶與帶輪間的摩擦或嚙合實現(xiàn)主從動輪間的運動和動力的傳遞。
帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、價格低廉、緩沖吸振及過載打滑以保護氣壓零部件等優(yōu)點。缺點主要是傳動比不穩(wěn)定，傳動裝置外形尺寸較大，效率較低，帶的壽命較短以及不適合高溫易燃場合等。帶傳動多用于高速級，一般不宜用于大功率傳動（通常不超過50Kw），帶的工作速度一般為5～30m/s，高速帶可達60m/s。平帶傳動比通常在3左右，最大可達6，有張緊輪時可用到10。V帶傳動比一般不超過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帶傳動能產(chǎn)生跟大的摩擦力。加之V帶已標準化并大量生產(chǎn)，因而V帶傳動的應用比平帶傳動廣泛的多。故本課題設計中采用V帶進行傳動，不僅因為該類傳動具有較大的傳動比，同時它也適合小功率傳動的需求，結(jié)構(gòu)簡單，市場運用廣泛，更換維修容易，適合于經(jīng)濟化的生產(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)方向與工件的進給方向相反叫逆銑。這種銑削形式在刀具剛接觸工件時刀齒不能立即切下切屑，知識對工件一面擠壓，一面滑行，從而使工件表面在這一段上形成了冷硬層。當切削厚度增大到一定數(shù)值時，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?shù)诙€刀齒切入工件時，在這已冷硬的表面又擠壓又滑行了一段，再切入工件，如此下去，使刀刃后面的磨損較大。同時，由于切屑分力的作用，銑切時有使工件從夾具中拉出的趨勢，易使機床振動。逆向銑削適宜加工有硬皮一類的工件，如鑄件等。它的特點是不受機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)實際中機床的生產(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、車刀和齒輪刀具，故本設計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，另一種為交錯齒。直齒用于加工一定寬度，深度較淺的溝槽；錯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。但直徑過大時，銑刀的切入長度增加，工作時間長。另外直徑增加后，細小力矩增加，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選擇的，一般用硬質(zhì)合金銑刀頭銑削時，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)，以用于設計計算中。
3.4軸的選用
軸是組成機器的重要兩件之一。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），并傳遞運動和動力。
它一般可分為軟軸和剛性軸兩大類
3.4.1軸的設計要求及設計步驟
軸的設計主要要解決的兩方面問題：（1）設計計算。 為了保證軸具有足夠的稱載能力，要根據(jù)軸的工作要求對軸承進行強度計算，有些軸還要進行剛度或振動穩(wěn)定性計算（如機床主軸及汽輪機軸）；（2）結(jié)構(gòu)設計。 根據(jù)軸上零件裝拆定位和加工等結(jié)構(gòu)設計要求，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，可把心軸和傳動軸看作轉(zhuǎn)軸的特例。
對于轉(zhuǎn)軸，如果知道了軸所受的轉(zhuǎn)矩和彎矩，利用材料力學的知識，就可以算出軸的各段尺寸（直徑和長度）但在一般情況下，開始計算時并不知道軸的結(jié)構(gòu)和尺寸，無法確定軸的跨矩和力的作用點，也就無法求出彎矩。為了解決這個問題，軸的設計分三步進行：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，校核計算。包括計算軸的受力、驗算軸的強度和必要時驗算軸的剛度、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，應靠下列因素：（1）軸的強度、剛度及耐磨性要求；（2）日處理方法；（3）材料的來源；（4）材料的加工工藝性；（5）材料價格等。
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。為了提高其力學性能，通常進行調(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)鋼的力學性能和淬火性能比碳素鋼要好，但對應力集中比較敏感，而且價格較貴，多用于對強度和耐磨性能要求較高的場合。
3、球墨鑄鐵 球墨鑄鐵具有較好的制造工藝性和吸振性，對應力集中不敏感，適于制造結(jié)構(gòu)形狀復雜的軸。
3.4.3軸的結(jié)構(gòu)設計
軸的結(jié)構(gòu)設計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)沒有標準形式。設計時，必須針對軸的具體情況作具體分析，全面考慮解決。軸的結(jié)構(gòu)設計的主要要求是：
（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現(xiàn)的。
軸的結(jié)構(gòu)工藝性是指軸的結(jié)構(gòu)應便于加工和裝配，并保證精度，以提高勞動生產(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間，軸的一些應力求同意并符合規(guī)定。如各軸段的過渡圓角、倒角、退刀槽和砂輪越程槽等尺寸；當軸上有兩個以上的鍵槽時，槽寬應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制成45°的倒角；過盈配合的軸段，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提高軸的疲勞強度
由于大多數(shù)軸工作時承受變應力，因此設計時要采取措施來提高軸的疲勞強度，特別要注意結(jié)構(gòu)的每個具體部分的設計。
1、降低應力集中
（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渡圓角，盡量避免在軸上開橫孔、切口或凹槽。
（2）對于安裝平鍵的軸槽，用盤銑刀銑出的鍵槽槽底比端銑刀銑出的過渡平緩，因而應力集中小。
（3）過盈配合的軸段，除了在保證傳遞載荷的前提下盡量減少過盈外，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力集中小
3.4箱體
箱體是主傳動不見的基本零件，在箱體內(nèi)外還安裝著許多其他的零件。機床工作時，箱體應使各零件（尤其是主軸）保持足夠準確的相對位置，以便保證部件的正常工作并滿足加工質(zhì)量的需求。因此，對箱體的要求是：有一定的制造精度；有足夠的強度和剛度；內(nèi)應力要小；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，形狀復雜，大多采用鑄造結(jié)構(gòu)。鑄鐵材料常用HT150，如果形狀簡單，強度要求較高時，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，材料應根據(jù)床身或?qū)к壱蠖?。為了減少鑄件箱體的殘留內(nèi)應力，鑄件澆鑄后的冷卻速度要緩慢，并應進行時效處理。
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，螺釘分布要使結(jié)合面的壓強均勻。緊固螺釘裝在箱體外部的凸緣上或凹槽內(nèi)應有足夠的緊固厚度，以提高聯(lián)接處的剛度；不要使用過長的螺釘。
輪廓尺寸 箱體輪廓尺寸的確定，應根據(jù)總體設計要求，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)、剛度及輪廓儲存，并參考同類型的機床的合理壁厚，過大過小的壁厚都是不合理的。
潤滑與密封 箱體上應設有必要的油孔、油槽，并安裝油標等。
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箱體技術要求
一般傳動軸承的孔徑公差等級多為7級，主軸孔徑公差等級為5，6級，主軸的后孔徑公差等級可比前一級孔徑低一級。各空的圓度和圓柱度不超過孔徑公差的1/4～1/2。需要標注基準面的直線度、平面度，基準面之間的平行度或垂直度，各孔軸心線對端面的垂直度公差等。
4 結(jié)論
經(jīng)過各類方案的比較，得出的設計數(shù)據(jù)能夠符合設計的要求，加工出的鍵槽寬度也符合設計要求的需要，證明此類設計方案是切實可行的，不僅起到了廢舊機床的合理運用，同時增加了工廠的產(chǎn)品生產(chǎn)范圍，這在大型機床里是一項很好的舉措，使得企業(yè)不用耗費大量資金用于廢舊機床的維護。所以我們可以看出這一設計方案很有市場前景，可向企業(yè)進行宣傳推廣，最大限度的節(jié)約能源，充分發(fā)掘出廢舊品的利用價值，為企業(yè)和國家減輕負擔，加速企業(yè)的現(xiàn)代化改造步伐，振興機床工業(yè)的發(fā)展。
工作小結(jié)
通過進三個月的畢業(yè)設計，我已圓滿的完成了所分配的設計任務。雖然過程是辛苦的，但讓我學到了很多東西，反而是苦中也有樂了。
首先是通過設計，使我們大學四年所學的各類知識進行了依次綜合的運用。從各類大件的配合關系到小件的型號選擇，都是靠以前的專業(yè)知識為基礎的,同時結(jié)合工廠參觀實習,翻閱有關文獻,經(jīng)過計算校核,從而得出設計成果。三個月的實習過程,也充分鍛煉了我們的動手能力。在輔導老師的指導下,所有的圖紙,設計計算全是靠我們自己獨立完成的。同時,借鑒前人的技術成果,充分發(fā)揮我們的主觀能動性,在原有的基礎上大膽的提出改良方案,從而提高了我們的創(chuàng)新能力。
然而四年的學習內(nèi)容畢竟是有限的,很多實際生產(chǎn)中的問題很難從書本中找到答案并得以解決,這就需要我們在生產(chǎn)實際中去發(fā)現(xiàn)差異,找出差異的原因,從而在實際設計中充分考慮這一類因素的存在性,再通過進行各類方案的比較,從而得出生產(chǎn)實際的合理數(shù)據(jù)。因此,實習過程也是我們設計中不可忽視的一個重要環(huán)節(jié),它是我們理論聯(lián)系實際的一個戰(zhàn)場,也是我們接觸了解生產(chǎn)實際工作情況的一次機會。在實習過程中,我們帶著各種問題去參觀實習，工人師傅作為企業(yè)的主人,在生產(chǎn)實際操作方面具有絕對的經(jīng)驗,這正是我們學習的一個絕好的機會。通過工人師傅的耐心講解,我們的疑問被一一解答,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,借助工人師傅的長年經(jīng)驗基礎,從而能夠變?yōu)榍袑嵖尚械木唧w方案,通過不斷的驗算校核,力求做出最合理的原始數(shù)據(jù)。但畢竟生產(chǎn)實踐經(jīng)驗有限,做出的成果和理論生產(chǎn)還有一定的差距,這就需要我們在以后的生活中不斷的改進和改良。
畢業(yè)設計已經(jīng)結(jié)束,但這段特殊的經(jīng)歷必然會給我們以后的生活、學習產(chǎn)生重要的影響。它不僅使我們形成了自己獨自的思考問題,解決問題的方式,同時也增強了我們的個人能力,為我們以后走出校園步入社會,解決各種問題打下堅實的基礎。同時,增強了我們的自信心,面對未來的挑戰(zhàn),我們能夠從容不迫的去對待,在日益發(fā)達的現(xiàn)代社會為我們自己謀得一席生存之地。
致謝
在三個月的課題研究過程中，自始至終得到了導師沙愛明的無微不至的關懷和悉心指導,使本論文的研究工作得以順利完成。導師學識淵博，經(jīng)驗豐富，思維敏捷，時時給我熱情的鼓勵和不倦的教誨，在研究思想和研究方法上給我諸多啟示，解答了許多難題，從課程學習、論文選題、課題研究到論文撰寫無不凝聚著老師的心血和汗水。
導師待人誠懇，心胸寬大，精深的知識令我受益匪淺,對事業(yè)的執(zhí)著追求精神和求實創(chuàng)新的工作作風體現(xiàn)了一個現(xiàn)代學者的風采，是我人生的楷模。在此特向沙老師表示忠心的感謝和誠摯的敬意！
同時此課題能夠順利完成也離不開本組王成、石耀宇等同學的悉心幫助和熱情指導。朝夕相伴、和睦相處的同學為我營造了一個良好的學習生活環(huán)境，使我感到了家庭般的溫暖，共度的這段時光令我難以忘懷。感謝他們在生活和學習中給予我的關心與鼓勵。在此也特別向他們表示深深的謝意！
感謝我的父母多年來對我的教誨與鼓勵，感謝我的朋友們對我的理解、支持與鼓勵。
謝謝所有關心、愛護我的人!
最后，向?qū)忛啽菊撐牡睦蠋熤戮矗?
參考文獻
1、 陳易新．金屬切削機床課程設計指導書．北京：機械工業(yè)出版社，1987．
2、 徐錦康．機械設計．北京：機械工業(yè)出版社,1996．
3、 沈海珊．實用銑工手冊．上海：上?？茖W技術出版社,1987．
4、 蔡群禮、李華．金屬切削機床課程設計指導書．沈陽：東北工學院,1988．
5、 陳秀寧、施高義．機械設計課程設計．浙江：浙江大學出版社,1995．
6、 胡家秀．簡明機械零件設計實用守則．北京：機械工業(yè)出版社,1999．
7、 王定國、周光．機械原理與機械零件．北京：高等教育出版社，1995．
8、 機械工業(yè)部統(tǒng)編．銑工工藝學．科學普及出版社，1992．
9、 閻蔭棠．幾何量精度設計與檢測．北京：機械工業(yè)出版社，1995．
10、 喻懷仁、陳世忠譯．金屬切削刀具．北京：機械工業(yè)出版社，1985．
附件清單
設計過程中所涉及的圖紙包含：
銑頭立柱部件裝配圖 XZ-001，A0 1張
箱體零件圖 XZ-120，A1 1張
立柱零件圖 XZ-136，A1 1張
滑板零件圖 XZ-121，A1 1張
主軸零件圖 XZ-119，A2 1張
銑刀柄零件圖 XZ-112，A2 1張
升降螺桿零件圖 XZ-141，A3 1張
光桿鍵槽銑專機總圖 XZ-000，A3 1張
螺母零件圖 XZ-134，A3 1張
銑刀零件圖 XZ-111，A3 1張
帶輪零件圖 XZ-131，A3 1張
軸承蓋零件圖 XZ-127，A4 1張
軸承蓋零件圖 XZ-110，A4 1張
隔套零件圖 XZ-128，A4 1張
隔套零件圖 XZ-135，A4 1張
25