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哈爾濱理工大學學士學位論文 銑槽機床設計 摘要 木工機械是指在木材加工工藝中 將木材加工的半成品加工成為木制 品的一類機床 家具機械是木工機械的重要組成部分 木工機床加工的對象是木材 木材是人類發(fā)現(xiàn)利用最早的一種原料 與人類的住 行 用有著密切的關系 人類在長期實踐中積累了豐富的木 材加工經驗 木工機床正是通過人們長期生產實踐 不斷發(fā)現(xiàn) 不斷探索 不斷創(chuàng)造而發(fā)展起來的 木家具是指用木制材料制成的用具 根據(jù)其結構可分為框架式家具和 板工家具兩大類 典型框架式家具的結構為榫卯結構 材料為天然實木板 方材 如紅木家具 明式家具 清式家具 實木餐桌椅等 典型的板式家 具是指以人造板為材料 結構采用連接件 圓榫等方式連接的家具 目前木加工制品在人們的生活當中應用的越來越多 因此近些年來木 加工行業(yè)得到了飛速發(fā)展 對木工機械的加工精度和加工效率越來越高 本次設計的木工銑槽機床主要是用來完成兩木料連接處榫槽的加工 兩個 木料通過銑削出來的槽配合榫的使用 以完成兩木料的連接固定 銑槽機 床的主要結構是有動力機構 傳動機構 夾緊機構和進給機構四部分組成 具體的說 它將包括電動機 皮帶傳動裝置 卡具 直線導軌等部件和組 件 本課題所設計的內容主要是掌握機床的技術要求及其工作特點 對該 機床進行總體方案的設計 零件的設計和標準件的選擇 方案設計的主要 任務有兩點 一是結合產品的技術要求和需要的具體條件確認設備的機械結 構 二是完成對設備的結構參數(shù)和力參數(shù)的計算 通過方案的實施初步完成 機床的設計 通過對各個部件的校核來確保該方案的可行性 關鍵詞 木工機械 銑床 槽加工 連接榫槽 木材銑削 哈爾濱理工大學學士學位論文 I Design of Flute Milling Machine Abstract Woodworking machinery is to point to in the wood processing technology will become a wood products of wood processing semi finished products processing of machine tools Furniture machinery is an important part of woodworking machinery Woodworking machine processing object is wood Wood is a kind of raw material using the earliest humans found with human lives the line with has the close relation Human beings in the long term practice has accumulated rich experience in wood processing Woodworking machine is through the long term production practice and constantly find continuously explore and constantly creating and developing Wood furniture is made of wooden materials According to its structure can be divided into the frame type furniture and board two kinds big Typical structure of mortise and tenon joint structure frame type furniture materials for natural solid wood timber such as mahogany furniture bright type furniture clear pattern furniture solid wood chair etc Typically refers to man made board board type furniture structure using the furniture fittings round tenon connection With the use of woof production and rapid development of woof working recently the demand of precision and productivity on wood becomes higher and higher Woodworking groove milling machine used to complete the tenon slot processing of two timber connection with the use of the groove of tenon fitting to complete the connection and fixation of two timber Plate cutter main structure are dynamic drive clamping and feeding mechanism of four elements specifically It includes motor a belt transmission device fixtures linear guide and so on The topics are mainly designed to master the technical requirements of machine tools and their work features machine overall program design the parts design and choice of standard parts Design of two main tasks First according to the technical requirements and the specific needs of products to confirm structure of mechanical equipment Second the completion of equipment parameters and the force parameters of the calculation Through the implementation of the program completed initial machine design the various components of the check to ensure the feasibility of the program Keywords Wood Machine Milling Machine Connective Tenon Wood milling 哈爾濱理工大學學士學位論文 II 目錄 摘要 I Abstract II 第 1 章 緒論 1 1 1 選題的目的及意義 1 1 2 國內外研究現(xiàn)狀 1 1 3 發(fā)展趨勢 2 1 4 木工銑槽機床的特點 2 1 5 主要技術參數(shù) 3 第 2 章 總體設計方案 4 2 1 木工銑槽機床構成 4 2 2 傳動裝置的設計 4 2 3 工件的加緊裝置的設計 5 2 4 機身的設計 5 2 5 本章小結 6 第 3 章 切削力的計算 7 3 1 速度計算 7 3 2 功率計算 7 3 3 選擇電機 10 3 4 計算裝置的總傳動比 10 3 5 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 10 3 6 本章小結 11 第 4 章 皮帶傳動設計計算及參數(shù)選擇 12 4 1 確定計算功率 kW 12caP 4 2 選擇帶型 13 4 3 確定帶輪基準直徑 13 4 4 確定皮帶的基準長度和傳動中心距 13 4 5 演算主動輪上的包角 14 4 6 計算皮帶根數(shù) 14 4 7 計算初拉力 14 4 8 計算軸上的壓力 14 4 9 本章小結 14 第 5 章 主軸的設計 15 5 1 軸徑的初步估算 15 5 2 軸的結構設計 15 哈爾濱理工大學學士學位論文 III 5 3 軸的強度校核 15 5 3 1 軸的疲勞強度校核 17 5 3 2 軸的靜強度校核 18 5 4 本章小結 19 第 6 章 軸承的選擇與計算 20 6 1 軸承的選用 20 6 2 軸承的壽命計算 20 6 3 本章小結 22 第 7 章 機床的使用與保養(yǎng) 23 7 1 潤滑的作用 23 7 2 機床的保養(yǎng) 23 結論 24 致謝 25 參考文獻 26 附錄 A 27 附錄 B 32 哈爾濱理工大學學士學位論文 0 第 1 章 緒論 1 1 選題的目的及意義 我國木工機械行業(yè)近年來一直高速發(fā)展 在國際行業(yè)處于領先地位 生產的木工機械 除供國內使用 還大量出口國外 并成了世界貿易的主 要組成部分 隨著國民經濟的發(fā)展 人民生活水平的提高 板式家具在人 民生活中的地位也越來越重要 應用越來越廣泛 而木工榫槽機床正式隨 板式家具的興起而越來越興旺 由于工廠規(guī)模的限制 小型榫槽機床的需 求量成為鉆孔機中的佼佼者 銑槽機床具有生產效率高 定位精度高 機床結構緊湊 占地面積小 操作靈活方便等特點 它的出現(xiàn)大大地減輕了工人的勞動強度 提高了生 產效率 銑槽機床主要用于圓孔 圓榫孔 補節(jié)孔等工序的作業(yè) 尤其是對多 孔零部件的加工更為靈活方便 同時鉆孔質量好 生產效率極高 板式部件的連接大量采用圓榫 五金零件并逐步取代了其他結合方式 以適應板式家具流水線的需要和連接方便的特點 1 2 國內外研究現(xiàn)狀 倫教木工機械起步于上世紀80年代初 當時倫教有一定的機械加工能 力 隨著順德家具業(yè)興起 原始型木工機械應運而生 進入90年代開始發(fā) 展 不斷吸收引進東北 華東 臺灣的先進技術 實現(xiàn)產品更新?lián)Q代 1997年以后借助技術創(chuàng)新 機電一體化 會展經濟等的內外延發(fā)展推動 迎來了跨越式的進步 在國內木工機械行業(yè)中占有舉足輕重的地位 目前 已成為中國木工機械行業(yè)最大的制造基地 2004年 倫教的木工機械行 業(yè)總產值為10 04億元 擁有制造企業(yè)78家 配套企業(yè)16家 從業(yè)人員近 萬人 產品主要有四面刨 多排刨 冷熱壓機 木地板生產線以及各種系 列實木家具 纖維板家具的生產設備 產品主要銷往全國各地 歐美和東 南亞 2004年木工機械銷售貿易總額占全省的60 全國的30 年出口產 品額為1200萬美元 倫教的木工機械行業(yè)已經出現(xiàn)了專業(yè)化生產的趨勢 各企業(yè)之間有側 重性的發(fā)展方向 為整機生產配套刀具 鋸片 進料機 刀頭組合等 如 富豪 銳亞 成為了 中國木工機械四面刨王國 馬氏 成為了木 工機械高速軸生產基地 銀光 成為木材粗加工機械的排頭兵 威德力 同安 成為了木制品冷 熱壓機床系列專業(yè)廠 在深圳經營木工刀具 長達10年之久 產品品質已達國際先進水平的 潤祥 公司 到倫教投資 哈爾濱理工大學學士學位論文 1 后仍然專做刀具 此外 倫教木工機械制造行業(yè)出現(xiàn)了兩種發(fā)展傾向 一 方面規(guī)模企業(yè)產品向大型 重型機械發(fā)展 與此同時 另一方面涌現(xiàn)出十 余家新辦的木機廠 它們迅速填補通用 小型產品的空白 使木工制造業(yè) 出現(xiàn)了分層次梯度發(fā)展的鮮明特點 不少企業(yè)已經意識到專業(yè)化分工協(xié)作 是降低成本 減少惡性競爭 把產品做精做專做出品牌的必由之路 據(jù) 2013 2017年中國木工機械行業(yè)產銷需求與投資預測分析報告 部分數(shù)據(jù)顯示八五到九五期間 倫教均保持著驚人的發(fā)展速度 工農業(yè)總 產值年均遞增30 4 2004年實現(xiàn)地區(qū)生產總值40 15億元 同比增長18 4 其中三大產業(yè)比例為8 74 70 98 20 28 工業(yè)總產值205億元 同比增 長41 3 出口產值19 88億美元 同比增長47 比2001年翻一番 倫教 街道擁有工業(yè)企業(yè)413家 從業(yè)人員75000人 其中三資企業(yè)143家 出口 產值占工業(yè)生產總值的50 以上 2001年倫教被省科技廳認定為廣東省專 業(yè)鎮(zhèn)技術創(chuàng)新試點 1 制造質量 技術性能和可靠性普遍提高 在結構設計方面 講 求緊湊實用 采用計算機優(yōu)化設計和組成技術設計 對機床的使用安全性 操作 維修 運輸方便和舒適性 色調和環(huán)境的和諧性 醒目的安全和危 險標志 制造的工藝性 外形的美觀和人機工程原理方面都給予足夠重視 很多廠家都采用了現(xiàn)代化的計算機輔助設計 CAD 計算機輔助質量保障 系統(tǒng) CAQ 計算機輔助規(guī)劃 CAP 計算機輔助制造 CAM 和計算機 控制 CNC 等技術 2 在進一步完善 發(fā)展適合少品種 少規(guī)格大批量生產木制品的 各類專門化自動生產線 聯(lián)合機的同時 適用于加工小批量 多變種的木 工機械和木材加工機組有較快的發(fā)展 3 木工刀具在品種規(guī)格 精度 耐用度 新材料和新技術的應用 等方面的發(fā)展很受重視 4 對科研 教育和新技術 產品開發(fā)和投資非常重視 木工機械 國際市場的競爭在很大程度上是科學技術的競爭 1 3 發(fā)展趨勢 伴隨著科學技術的不斷地發(fā)展 新技術 新材料 新工藝不斷涌現(xiàn) 伴隨我國加入 WTO 的腳步 我國木工機械裝備水平與國外的差距會越來越 小 國外的先進技術和設備會不斷涌入 對國內木工機械而言 挑戰(zhàn)與機 會并存 電子技術 數(shù)字控制技術 激光技術 微波技術以及高壓射流技 術的發(fā)展 給家具機械的自動化 柔性化 智能化和集成化帶來了新的活 力 使機床的品種不斷增加 技術水平不斷提高 高速銑削技術是目前木工機械發(fā)展的主要趨勢 它是將計算機數(shù)控技 哈爾濱理工大學學士學位論文 2 術應用于木材加工機械產品中 結合木材加工高速銑削的特性要求 實現(xiàn) 加工刀具在各坐標軸之間內聯(lián)動插補運動 以達到加工程序要求的精確位 置和高速度 從而保證加工部件的質量和實現(xiàn)加工復雜的形狀 提高加工 產品的精確度 國內的發(fā)展趨勢有以下幾點 1 提高機床的可靠性 由于木工機床較復雜 成本也較高 因此它的可靠性是歷來使用者 所關心的問題 要使機床不僅好用 而且耐用 機床設計必須合理 2 提高加工精度和表面加工質量 由于木制品的精度和表面粗糙度要求的提高和木工機床本身的精度與 機床壽命密切相關 因而 木工機床精度的確定 必須保證達到最大的經 濟效益 要提高機床的加工精度和表面加工質量 就要提高機床的傳動精度和 抗振性 提高機床的抗震性 不只是要增加剛度 重要的是減少引起震動 的因素 如減少高速轉動件的數(shù)量并提高其平衡水平 3 改善操作的方便性和舒適性 現(xiàn)代機床應盡量減輕操作者的體力和腦力勞動強度 使操作者操作機 床感到輕松 舒適 為此設計者要特別注意掌握人機工程學和機床藝術造 型的理論 4 提高機械化和自動化水平 為了減輕工人的勞動強度 提高勞動生產率和保證加工精度及精度的 穩(wěn)定性 機床應盡量提高機械化 自動化水平 當前主要是實現(xiàn)輔助工序 供料 卸料 檢驗 中間輸送 的機械化和自動化 5 工序集中 工序集中即在機床上對木件進行一次裝夾和定位中就可以完成多工序 的加工 由于避免了多次定位帶來的定位誤差 提高了加工精度 也節(jié)省 了輔助時間 多工序同時加工 切削時間重合 將大大提高勞動生產率 如具有立式多片圓鋸機構的跑車帶鋸機 具有臥式多片圓鋸機構的臥式帶 鋸機 都是經過一次裝夾完成規(guī)格板 方才加工的 1 4 木工銑槽機床的特點 此機床是木材加工機械產品中 結合木材加工高速銑削的特性要求 實現(xiàn)加工刀具在各坐標軸空間內聯(lián)動的直線插補運動 以達到加工程序要 求的精確位置和高速度 從而保證加工部件的質量和實現(xiàn)加工復雜的形狀 提高加工產品技術附加值 木工榫槽機床為通用的木材加工設備 在木材 生產中占有相當大的比例 機床包括機身 壓緊器的工作臺和帶切削刀頭 的刀架 根據(jù)用途木工銑床的傳動方式主要為主軸電機直接驅動和主軸傳 動并與進給傳動為結合 其中主軸直接驅動和手動進給最為常見 主軸用 直線運動導軌來實現(xiàn)開槽運動與導軌相比有顯著的優(yōu)越性 它能保證加工 哈爾濱理工大學學士學位論文 3 面的粗糙度及加工底面的深度 木工銑床多數(shù)是連續(xù)加工 控制系統(tǒng)的特 點是能夠對兩個或兩個以上的坐標同時進行控制 它不僅可控制機床移動 部件的起點和終點 而且還可以控制整個加工過程每一點的位移量 刀架 是該機床最主要的部分 由于刀架布局的不同和機床的形式不同 通常刀 架使該機床分為并列式與轉塔式 刀架的上下移動切削加工由交流伺服電 機直接帶動精密絲杠傳動 使刀架在精密直線導軌上移動 達到銑削的深 度和寬度的尺寸要求 機床上裝有兩個垂直鉆頭 兩個垂直鉆頭為 8 且兩刀具相對固定 具有橫向縱向兩自由度 兩鉆頭各由一個三相異步交 流電機驅動 由于在木工加工中工作強度較輕 所以電機與刀具采用皮帶 連接 刀具轉速在 5000 轉以上 刀具的進給是采取人工手動進給 為了 保證加工的精度采用了擋鐵 以確保加工的深度 該機床的加緊機構采用 凸輪機構 利用凸輪機構的死點確保被加工件的固定 可以說 板式家具的興起促進了榫槽機床的產生同時也促進了該機床 的進一步完善 而木工榫槽機的出現(xiàn)與發(fā)展又促進了木材加工行業(yè)的發(fā)展 木工榫槽機成了各家具廠的需求設備 特別隨著 近年來鄉(xiāng)鎮(zhèn)木工企業(yè)如 雨后春筍般的出現(xiàn)和蓬勃發(fā)展 木工榫槽機床將會有更為廣闊的市場和發(fā) 展的天地 所以設計并改進木工榫槽機是十分必要的 1 5 主要技術參數(shù) 1 刀具個數(shù) 2 2 兩刀具間距 20mm 3 加工榫槽尺寸 35 35 9mm 4 機床總功率 0 75kw 2 1 5kw 5 刀具最高轉速 6000r min 6 機床外型尺寸 861 x 539 1048mm 7 重量 約 1000kg 哈爾濱理工大學學士學位論文 4 第 2 章 總體設計方案 2 1 木工銑槽機床構成 12345678 1 擋板 2 工件壓緊平臺 3 壓緊裝置 4 底座 5 刀具 6 移動平臺 7 電機工作平臺 8 電動機 圖 2 1 銑槽機床結構圖 此機床主要由兩部分構成 工件壓緊平臺和刀具移動平臺 工件壓緊 平臺主要有水平壓緊器和垂直壓緊器各兩個 配合擋板以確保被加工件的 定位 刀具移動平臺主要由主電機 刀架 橫向移動平臺和縱向移動平臺 其中橫 縱向移動平臺都是由直向導軌配合滑塊使用 另外還有其它輔助 部件其中包括底座 機架 刀具和電機 其中底座與地面采用地角螺栓連 接 以確保在工作是整個機體的穩(wěn)定 機架采用角鋼焊接 由于此機器同 時在一個被加工件上加工兩個槽 考慮到加工的準確度和刀具在高轉速時 減小振動 所以選用兩個相同型號的小型電機 并緊固于底座 2 2 傳動裝置的設計 本次設計的木工榫槽機床主運動為刀具的橫向和縱向的交叉運動 進 給運動由人工手動控制 為了確保刀架運動的準確性 本機床采用高精度 直線滑塊導軌 由于采用了人工手動進給 為了確保加工槽的深度和寬度 在設計時采用了擋鐵以確保刀具的行進范圍 本機床為木工機床 體積和 功率較小 考慮到機床工作時的特點和對工作環(huán)境的考慮 所以機床占地 面積不大 刀架的空間大小和兩刀之間的距離有限 刀架與電機在同一運 哈爾濱理工大學學士學位論文 5 動平臺 所以限制了刀具平臺的大小 所以刀具與電機之間采用皮帶傳動 以節(jié)省空間 再者刀具在工作時轉速在 6000 r min 以上 考慮用齒輪傳動 難以適應如此高的轉速 所以綜合考慮采用皮帶傳動 2 3 工件的加緊裝置的設計 為了確保夾緊可靠 動作迅速 操作簡便 維護簡便 減小成本 該 銑床的夾緊采用凸輪機構 利用凸輪機構死點原理對工件進行夾緊 其原 理圖如圖 2 2 1 凸輪機構 2 彈簧 3 夾緊手柄 4 橡膠墊片 圖 2 2 壓緊器原理圖 由于機床在工作時刀具轉速高 切削力大 所以一定要確保被加工件 的固定 為此機床上設置了四個壓緊器 兩個豎直兩個水平 以確保工件 的固定 由于被加工件的加工端面為斜度是 的斜面 所以為了確保加45 工精度采用擋鐵對被加工件進行定位 詳細見裝配圖 2 4 機身的設計 機身由支座 導軌 橫梁等組成 為了保證機床的剛度與穩(wěn)定不變形 底座由鋼板沖壓成矩形并焊接使具有足夠的剛度 機身其他部分都采用焊 接而成 整體采用槽鋼 從而大大節(jié)省了材料 簡化了機身 減輕了機身 哈爾濱理工大學學士學位論文 6 的自重 詳細的機構見裝配圖 2 5 本章小結 本章介紹了機床的總體設計方案 對機床的功能進行了講解 并對各 個部件的選取進行了說明 其中包括我對我任務中的要求做出的自己的設 計方案和理念 哈爾濱理工大學學士學位論文 7 第 3 章 切削力的計算 3 1 速度計算 速度計算主要包括刀具的切削速度和加工時的進給速度 通過對機床 的工作技術參數(shù)的要求 進行分析計算確定各個速度 進一步選取部件 1 切削速度 v 3 1 DnV 60 式中 D 鉆頭直徑 mm n 鉆頭轉速 r min 刀具的最大切削速度 2 512 m s 2 進給速度 U m min 3 2 10n 該機床 一般取 0 1 0 5 mm r n 6000 0 1 1000 0 6 m minmi 6000 0 5 1000 3 m minax 3 2 功率計算 1 切削功率 Np KW 3 3 Kq10p 式中 切削比功 J K3cm 每分鐘切下的切屑體積 s q3c 3 4 2D 1U4ql 鉆頭直徑 cm D 進給速度 mm s U 2 切削比功 K 切削比功可根據(jù)下式確定 0hzudK 式中 系數(shù) 表 3 1 列出了每刀進給量 對切削比功 K 影響的修正0 Uz 系數(shù) 同時也列出了白樺及云杉的 值 對其他樹種的木材必須在乘以uz 0 樹種修正系數(shù) 哈爾濱理工大學學士學位論文 8 鉆削深度修正系數(shù) 見表 3 2 hK 刀具側刃數(shù)修正系數(shù) 見表 3 3 z 刀具前角的修正系數(shù) 見表 3 4 切削直徑的修正系數(shù) 見表 3 5 d 根據(jù)上各表確定 值 并求出每秒切削體積 按公式可求得切削功率 q 表 3 1 每刀進給量 對切削比功 K 影響的修正系數(shù)Uz uz 表 3 2 鉆削深度修正系數(shù) hK 表 3 3 刀具側刃數(shù)修正系數(shù) zK 當沒齒進給量 為下列值是的 uz 樹 種 0 K 0 0 1 0 0 2 0 04 0 06 0 08 0 10 0 15 0 30 0 35 0 4 0 0 45 云 杉 8 2 16 2 10 6 7 12 5 48 4 61 3 15 2 88 2 68 2 52 2 4 1 2 32 白 樺 26 3 12 5 8 1 1 5 60 4 50 3 24 2 76 2 36 2 11 1 95 1 8 6 1 83 鉆削深度為 h mm 時的修正系數(shù) h 樹 種 10 20 30 40 50 60 云 杉 1 27 1 38 1 42 1 47 1 50 1 53 白 樺 1 52 1 72 1 85 1 95 2 03 2 10 刀具側刃數(shù)為 z 時的修正系數(shù) z 樹種 1 2 3 云杉 1 0 1 17 1 29 白樺 1 0 1 40 1 71 哈爾濱理工大學學士學位論文 9 表 3 4 刀具前角的修正系數(shù) K 表 3 5 切削直徑的修正系數(shù) dK 表 3 6 樹種修正系數(shù) sK 樹 種 椴木 山楊 云杉 松木 赤揚 落葉 松 楊木 水青 岡 櫟木 水曲 柳 系 數(shù) 0 8 0 85 0 9 1 0 1 05 1 1 1 2 1 3 1 3 1 5 1 5 1 2 1 5 2 0 查表得 26 3 1 50 1 29 4 50 0 460KuzhKzK 0 29 2 0ds 26 3 1 50 1 29 4 50 0 46 0 29 2 0 61 10 2Dl0 1U4q 3cm 式中 q 每分鐘鉆下的木屑體積 鉆頭直徑 cm 0 8cm DD 極端位置鉆頭中心間的距離 2 7cm l l 進給速度 10cm s u u2 33 14 0 8 q 70 1 027cm p6N 6kW 刀具前角 的修正系數(shù) 樹種 15 20 25 30 35 云杉 0 29 0 26 0 23 0 21 0 20 白樺 0 52 0 49 0 46 0 44 0 43 切削直徑 D mm 的修正系數(shù) d 樹 種 6 0 8 00 10 0 12 0 15 0 20 0 云 杉 0 58 0 53 0 49 0 46 0 43 0 40 白 樺 0 51 0 36 0 32 0 30 0 27 0 23 哈爾濱理工大學學士學位論文 10 3 3 選擇電機 1 選擇電機類型 按工作要求條件選用微型異步電動機 B 型號 2 選擇電機容量 工作有效功率 0 16 kWwP 電機輸出功率 0 3 5 w0PkW 公式中 為電動機到刀具的傳動裝置總效率 取皮帶傳動效率 0 96 帶 滾動軸承效率 0 995滾 4 0 96 5 0 91 1P7k 因為載荷平穩(wěn) 電動機額定功率只需略大于 即可 查電動機技術數(shù)據(jù)0P 選擇額定功率 為 0 25kw B3 微型電動機 最高轉速 1500 mP 3 4 計算裝置的總傳動比 mwn150i 26 3 5 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 1 各傳動部件轉速 1500 r minn電 機 150r 6mini 2電 機主 軸 2 各部件功率 0P 7kw AHMF813 N 3 各軸扭矩 0m 7T 95 02mn15 電 機 哈爾濱理工大學學士學位論文 11 P0 235T 950 74Nmn6 主 軸主 軸 主 軸 將上述結果匯總于表 3 7 以備查用 表 3 7 匯總表 軸名 功率 P kw 轉矩 T Nm 轉速 n r min 轉動比 i 效率 電機軸 0 17 1 082 1500 1 0 990 主軸 0 235 0 374 6000 0 25 0 941 3 6 本章小結 本章通過對各個部件的分析計算 從基本參數(shù)入手 通過分析計算確 定了其它重要的參數(shù) 并通過計算選取電機 哈爾濱理工大學學士學位論文 12 第 4 章 皮帶傳動設計計算及參數(shù)選擇 傳動裝置是任何機械系統(tǒng)的主要部分 傳動裝置的選擇十分重要 此 機床為木工機床 體積和功率較小 考慮到機床工作時的特點和對工作環(huán) 境的考慮 所以機床占地面積不大 刀架的空間大小和兩刀之間的距離有 限 刀架與電機在同一運動平臺 所以限制了刀具平臺的大小 所以刀具 與電機之間采用皮帶傳動以節(jié)省空間 再者刀具在工作時轉速在 6000 r min 以上 考慮用齒輪傳動難以適應如此高的轉速 所以綜合考慮采用 皮帶傳動 4 1 確定計算功率 kW caP 4 1 caA KP 式中 P 傳遞的額定功率 kW 如電機的額定功率 工作情況系數(shù) 見表 4 1 AK 表 4 1 工作情況系數(shù) AA 軟 起 動 負 載 起 動 每天工作小時 h 工 況 10 10 16 16 10 10 16 16 載荷變 動微小 液體攪拌機 通風機和 鼓風機 離心泵和壓縮 機 輕型輸送機 1 0 1 1 1 2 1 1 1 2 1 3 載荷變 動小 帶式輸送機 不均勻載 荷 通風機 旋轉式 水泵和壓縮機 發(fā)電機 金屬切削機床 印刷機 鋸木機和木工機械 1 1 1 2 1 3 1 2 1 3 1 4 載荷變 動較大 制磚機 斗式提升機 往復式水泵和壓縮機 起重機 磨粉機 沖剪 機 橡膠機械 震動篩 紡織機械 重載運輸機 1 2 1 3 1 4 1 4 1 5 1 6 載荷變 動很大 破碎機 旋轉式 顎式 等 磨碎機 球磨 棒磨 管磨 1 3 1 4 1 5 1 5 1 6 1 8 注 1 軟起動 電動機 交流起動 三角形起動 直流并勵 四缸以上的內燃 機 裝有離心式離合器 液力聯(lián)軸器的動力機 負載起動 電動機 聯(lián)機交流起動 直流復勵或串勵 四缸以下的內燃機 2 反復起動 正反轉頻繁 工作條件惡劣等場合 應乘以 1 2 AK 哈爾濱理工大學學士學位論文 13 3 增速傳動時 應乘以下列系數(shù) AK 增速比 1 25 1 74 1 75 2 49 2 5 3 49 3 5 系 數(shù) 1 05 1 11 1 18 1 28 由表 4 1 查得工作情況系數(shù) 1 2 故A 1 2 2 5 3 caAP kW 4 2 選擇帶型 根據(jù) 和 n 有機械設計基礎手冊查得 確定選用氨酯高速平皮帶 ca 4 3 確定帶輪基準直徑 由機械設計手冊查得 取主動輪基準直徑 根據(jù)1D60m 4 2 12wni 2D0 56 驗算帶的速度 1n1V4 735s60 帶的速度合適 4 4 確定皮帶的基準長度和傳動中心距 0 4 3 c1212 7DaD 2S 226 3578 63578 S 由計算所得安全系數(shù)大于許用值 故軸的疲勞強度合適 5 3 2 軸的靜強度校核 1 確定危險截面 根據(jù)載荷較大及截面較小的原則選取截面 B 為危險截面 2 校核危險截面系數(shù) 0002S 因 0 55 0 6 故 取 1 2 1 4sb 353 10 32 2089 534 16 570maxsS axseqWM3 353 10 16 374 185 23 16 50as 3 2216 578 3 因 故軸的靜強度足夠 0 哈爾濱理工大學學士學位論文 19 表 5 1 軸的材料及其主要機械性能 鋼號 45 熱處理 調質 毛坯直徑 200 硬度 217 255HBS 抗拉強度 637b MPa屈服強度 353s MPa 彎曲疲勞強度 2681 許用靜應力 216 1 扭轉疲勞強度 155 a許用脈動應力 980a 許用疲勞應力 59 1 等效系數(shù) 0 2 0 1 5 4 本章小結 本章通過計算對軸進行了設計和校核 從軸的工作要求以及裝配條件出發(fā) 對 軸的外形進行了設計 并結合傳動裝置 考慮力和力矩的作用對其進行校核 選取危險截面進行計算 結果軸符合要求 哈爾濱理工大學學士學位論文 20 第 6 章 軸承的選擇與計算 選用軸承首先是選擇類型 要合理選擇軸承的類型 則必須根據(jù)各類 軸承的結構和性能的特點 綜合考慮軸承的載荷 轉速 剛度及調心性能 要求 裝配條件 經濟性等各種因素了來進行 6 1 軸承的選用 1 由工作條件及軸頸直徑 初選單面防塵深溝球軸承 2060800 和 1060098 按軸承樣本和設計手冊查得軸承的 8300N 13200N 0C 2 由于單面防塵深溝球軸承在承受徑向力時不會引起軸向力 所 以在一根上裝四個軸承以使主軸能穩(wěn)定工作 3 根據(jù)受力情況 將這對軸承安裝成正排方式 4 根據(jù)要求的精度 選軸承精度 0 級 5 軸向固定方式 采用雙固定方式 游隙的調整采用加調整墊片 方式 6 2 軸承的壽命計算 1 對兩軸承進行受力分析 如圖 6 1123456 1 軸承座 2 擋圈 3 單面防塵深溝球軸承 2060800 4 前座壓蓋 5 單面防塵深溝 球軸承 1060098 6 O 型密封圈 圖 6 1 刀架 2 計算軸承的徑向載荷 和1rF2r 由靜力學公式計算軸承支反力 如圖 6 2 所示 得 1686 88N CYF 哈爾濱理工大學學士學位論文 21 597 88N 軸承的徑向載荷 1686 88N 597 88N BYF1rFBY2rFCY 圖 6 2 軸承支反力 3 計算軸承的軸向載荷 1S2 軸承的內部軸向力為 0 68F 1147 08N 1r 406 56N 2 S N 47309 8A S 故 1147 08N N 1S 2 47162309 8A 4 軸承當量載荷計算 當量載荷 P P 或 P N 的一般計算公式ra 6 1 PrafXFY 式中 X Y 為徑向和軸向載荷系數(shù) 其值見表 6 2 為考慮載荷性質引入的載荷系數(shù) Pf 表 6 2 載荷系數(shù) 載荷性質 Pf 舉例 無沖擊或輕微沖擊 1 0 1 2 電機 氣輪機 通風機 水泵等 中等沖擊或中等慣 性力 1 2 1 8 車輛 動力機械 起重機 造紙機 冶 金機械 選礦機 卷揚機 機床等 強大沖擊 1 8 3 0 破碎機 軋鋼機 鉆探機 振動篩等 0 138 按表 在 0 094 0 141 之間 e 應在 0 30 0 34 之間 10SC10SC 線形插值得 0 314 34 1380 94 25e 1147 08 1686 88 0 68 e1rSF 按表 則 0 56 在 1 45 1 31 之間1XY 線形插值得 哈爾濱理工大學學士學位論文 22 1 4513 0 4 138 3 9Y 0 157 按附表 E 查得 1 0 20SC2X2Y 按表 6 2 取 1 5 28pfpf 688 72N111 rPFS 96 82N22pf 5 計算軸承的基本額定壽命 故以軸承一為準 hL1P 184036h0 64hC 式中 軸承壽命指數(shù) 深溝球軸承 3 軸承壽命足夠大 故初選軸承 2060800 和軸承 1060098 符合要求 6 3 本章小結 本章通過計算對軸承進行了選取和校核 考慮到對軸的工作要求以及傳 動方式的限制 所以在一根軸上選用了四個軸承來確保工作的穩(wěn)定 通過力 和力矩的計算對軸承進行了校核 結論四個軸承全部符合要求 哈爾濱理工大學學士學位論文 23 第 7 章 機床的使用與保養(yǎng) 7 1 潤滑的作用 潤滑對機械設備的正常運轉起著重要的作用 其作用主要是 1 控制摩擦 在摩擦表面之間加入潤滑劑 形成潤滑油膜 減磨層 就可以減低摩 擦系數(shù) 減少摩擦阻力 減少功率消耗 例如在良好的液體摩擦條件下 其摩擦系數(shù)可以降低到 0 001 甚至更低 此時的摩擦阻力主要是液體潤 滑膜內部分子間互相滑移的剪切阻力 2 減少磨損 潤滑劑在摩擦表面之間 可以減少硬粒磨損 表面銹蝕和金屬表面間 咬焊與撕裂等造成的磨損 只要選用合適的潤滑劑 就能形成良好的潤滑 條件 避免油膜的破壞 保持零件配合精度 從而大大減少磨損 3 降低溫度 潤滑劑能夠降低摩擦系數(shù) 減少摩擦熱的產生 機床運轉時 摩擦消 耗的機械能轉化為熱能 引起摩擦部件的溫度升高 使用潤滑油 不僅降 低了摩擦阻力 使摩擦產生的熱量減少 部件的溫度相應降低 可使摩擦 表面溫度降低 起到降溫冷卻作用 使機械控制在所要求的溫度范圍內運 轉 4 防止腐蝕 保護金屬表面 機械表面不可避免地要和周圍介質接觸 如空氣 水濕 蒸汽 腐蝕 性氣體及液體等 而使機械的金屬表面生銹 腐蝕進而被損壞 尤其是 高溫及腐蝕性很強的工作環(huán)境 俯視磨損顯得更為嚴重 5 密封作用 潤滑劑不僅能起到潤滑減摩作用 而且還有增強密封的效果 防止水 濕或其他灰塵 雜質侵入摩擦副而起到良好的密封效果 此外 潤滑油還可以起到減少震動和噪音的效能 7 2 機床的保養(yǎng) 每日操作準備 a 開始安裝 開動機床前 應看懂熟悉裝配圖 b 嚴格按照機床潤滑點潤滑 c 電源為 3 相 380V 需 4 6mm2 銅導線接在電源上 然后檢查鉆組 鉆軸旋轉方向是否正確 方能切削 哈爾濱理工大學學士學位論文 24 結論 1 通過對產品技術要求和具體條件的分析 討論 完成了木工銑槽機 床的方案設計 在此過程中 計算出設備的結構參數(shù)和力參數(shù) 依據(jù)木工銑 床的工作特點 完成了進給裝置的原理設計并計算出其主要的參數(shù) 2 在方案的基礎上 對其機架進行靜力分析和機構優(yōu)化 利用現(xiàn)有公 式對方案中的機架靜態(tài)應力進行計算 結合應力的分布情況對其從機構和 強度兩方面進行校核 使該機床在機身強度和加工精度上達到最佳 3 對機架的工作狀態(tài)進行應力分析 并對測點實測的應力值進行計算 計算出的應力值進行比較和分析 對測試的數(shù)據(jù)進行分析 并與被加工件 硬度結合選擇刀具及其轉速 計算出驅動功率并選擇適合的電機 對被加 工件進行受力分析 計算出夾具所受的應力從而選擇加緊裝置 哈爾濱理工大學學士學位論文 25 致謝 本設計是對大學四年所學知識的綜合運用 通過本次設計 我對以前 所學的知識又進行了一遍復習 解決了以前存在的一些問題 更深一層的 理解了已經掌握的知識 本次畢業(yè)設計是在趙巖老師的關懷和悉心指導下 完成的 從選題到說明書的撰寫趙老師都給予了我許多幫助 在整個畢業(yè) 設計過程中 趙老師嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L 刻苦鉆研的學術精神和誨人不倦的 教師風范給我留下了深刻的印象 他不但在設計中給予我細心指導 而且 不斷鼓勵我在學習中的探索創(chuàng)新精神 在設計過程中 他嚴格要求我們 但對我的提問總是不厭其煩地講解 并為我提供了豐富的資料 以助于我 的理解運用 在老師的幫助和指導下 我現(xiàn)已熟練掌握了 CAD 等軟件 并對銑槽機床有了一定的了解 我向趙老師表示誠摯的謝意 在此期間很 多老師給我很大幫助 在此謝謝給我?guī)椭拿课焕蠋?此次設計中也得到了許多同學的幫助 在此也一并向他們表示深深的 感謝 哈爾濱理工大學學士學位論文 26 參考文獻 1 陳立周 機械優(yōu)化設計方法 M 上海 科學技術出版社 2005 45 87 2 王海文 首鋼機械設計 第 I 版 北京 機械工業(yè)出版社 1983 37 62 3 雷天覺 高等工程手冊 S 北京 機械工業(yè)出版社 1990 35 125 4 張英會 木工加工 M 北京 中國林業(yè)出版社 1993 1 75 5 吳清 木材切削原理與刀具 北京 M 中國林業(yè)出版社 1995 58 72 6 王三民 機械原理與設計 M 北京 機械工業(yè)出版社 2000 42 101 7 王立秋等 工程數(shù)值分析 山東 山東大學出版 2002 78 114 8 東北林業(yè)大學機械系木工機械教研室編 木工銑床設計 M 哈爾濱 東北 林業(yè)大學出版社 1983 59 87 9 王世剛 張秀親 機械設計實踐 M 哈爾濱工程大學出版社 2001 28 87 10 機床設計手冊 編寫組編 機床設計手冊 第三冊 G 機械工業(yè)出版 社 2000 98 144 11 機械工程手冊 編輯委員會編 機械工程手冊 第 6 卷 G 機械工業(yè) 出版社 2000 11 118 12 Patton Mechanical Power Transmission New York printice hall 1996 5 11 13 Meirovich L Eliements of Vibration analysis New York McGraw Hill 1994 18 25 14 D G Flom lmplementation of High Speed Machining SME Technical Paper 2002 哈爾濱理工大學學士學位論文 27 附錄 A Milling Machines Milling machine refers to the main processing of various milling cutter on the workpiece surface of machine tools Usually cutter rotating movement is given priority to and the movement of the cutter for the workpiece feeding movement It can be made flat grooved can also be processing of curved surface the gear etc Milling machine is a workpiece in milling cutter milling machine tool Milling machine in addition to milling flat grooved screw thread gear and spline shaft still can processing complex surface high efficiency of a planer widely used in machinery manufacturing and repair department Milling machine is a kind of widely used machine tools can be processed on milling machine plane horizontal plane vertical plane trench key T slot dovetail groove etc gear parts gear spline shaft wheel spiral surface threads spiral groove and various surface In addition can also be used on the surface of a solid of revolution the inner hole machining and cutting work Milling machine at work the workpiece on the workbench or dividing first class accessories cutter rotating movement accompanied by a table or milling head feed movement the workpiece can obtain the required processing surface Because it is intermittent cutting blade and the productivity of milling machine is higher Simply put the workpiece for milling drilling and milling machine can bore processing of machine tools A milling machine is a power driven machine that cuts by means of a multitooth rotating cutter The mill is constructed in such a manner that the fixed work piece is fed into the rotating cutter Varieties of cutters and holding devices allow a wide rage of cutting possibilities The mills in the Student Shop are vertical milling machines commonly called Bridgeport style mills These versatile mills are capable of performing many operations include some that are similar to those performed on the drill press like drilling reaming countersinking and counter boring Other operations performed on the mill include but are not limited to side and face milling fly cutting and precision boring Mills are classified on the basis of the position of their spindle The spindle operates in either vertical or horizontal position The amount of horsepower the mill is able to supply to the cutter is also often important Mill Construction The vertical milling machine is made up of five major groups base and column knee saddle table and head see figure The base and column are one piece that forms the major structural component of the milling machine They 哈爾濱理工大學學士學位論文 28 are cast integrally ad provide the mill with its stability and rigidity The front of the column has a machined face which provides the ways for the vertical movement of the knee The knee supports the saddle and table It contains the controls for raising and lowering the saddle Sitting atop the knee is the saddle which supports the table The saddle slides in dovetailed grooves into and away from the machine providing the mill with its Y axis movement On top of the saddle sits the table Being moved side to side left right over the saddle furnishes the mill with its X axis movement The work piece is secured to the table through the use of various types of holding devices The head is the most complex assembly in the major parts groups This contains The following components 1 The drive motor and on off switch 2 Drive belt gear train and range lever selector 3 Quill spindle and draw bar 4 Quill feed lock and digital depth read out Z axis The on off switch is an electrical switch with positions marked high and low This is nothing more than an electrical reversing drum switch Its position selection is done to match that of the range lever selector Changing the range from high to low or vice versa is done through the use of the range lever selector and not the on off drum switch This is a static adjustment and done with the motor turned OFF Check to be sure the gears are fully engaged bef