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哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目 數(shù)控銑溝機(jī)床銑頭送料
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 號(hào) 1109511211
學(xué) 生 于 明
指 導(dǎo) 教 師 楊 革
答 辯 日 期 2013年 12 月 17日
哈工大華德學(xué)院
哈工大華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ)
姓名： 于明 學(xué)號(hào)：1109511123 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（數(shù)控）
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 數(shù)控銑溝機(jī)床銑頭送料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
工作起止日期：__2013__年_9_月_10_日起 _2013_年__12__月__3_ 日止
指導(dǎo)教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)行情況，完成質(zhì)量及評(píng)分意見(jiàn)：
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _
指導(dǎo)教師簽字： 指導(dǎo)教師職稱：
評(píng)閱人評(píng)閱意見(jiàn)：
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________
評(píng)閱教師簽字：_______________ 評(píng)閱教師職稱：_______________
答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)：
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的材料和學(xué)生的答辯情況，答辯委員會(huì)作出如下評(píng)定：
學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯成績(jī)?cè)u(píng)定為：
對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的特殊評(píng)語(yǔ)：
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答辯委員會(huì)主任（簽字）： 職稱：________________
答辯委員會(huì)副主任（簽字）：
答辯委員會(huì)委員（簽字）： ___________ ___________ ___________ __________ __________ ___________ ___________ ___________ __________ __________ ___________ ___________ ___________ __________ __________
年 月 日
哈工大華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
姓 名：于明 院 （系）：機(jī)電工程系
專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 號(hào)：1095111
任務(wù)起至日期： 2013年 9 月 20 日 至 2013 年 12月 17 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：數(shù)控銑溝機(jī)床銑頭送料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
立題的目的和意義：
1、通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)數(shù)控銑床，掌握現(xiàn)代數(shù)控銑床的總體結(jié)構(gòu)、功能部件和性能指標(biāo)。通過(guò)CAD/CAM軟件對(duì)功能部件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)和加工程序的生成，了解數(shù)控機(jī)床功能部件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法。實(shí)現(xiàn)刀具生產(chǎn)工藝裝備現(xiàn)代化和加工刀具溝槽柔性化，提高刀具制造工藝水平。該課題的研制成功將會(huì)對(duì)大力發(fā)展小而專的數(shù)控自動(dòng)化專機(jī)生產(chǎn)技術(shù)作出貢獻(xiàn)。
2、通過(guò)數(shù)控銑床銑頭送料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高查閱資料、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
3、掌握現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，熟練運(yùn)用和掌握計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和三維設(shè)計(jì)制造方法。
技術(shù)要求與主要內(nèi)容：
1、總體設(shè)計(jì)按專用數(shù)控銑床設(shè)計(jì)，主要參數(shù)自定。
2、銑頭箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
3、送料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
4、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
5、翻譯外文資料。
進(jìn)度安排：
2013.9.10 下達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，收集整理資料文獻(xiàn)、圖紙和設(shè)計(jì)手冊(cè)，確定主機(jī)參數(shù)、總體結(jié)構(gòu)和部件結(jié)構(gòu)方案，填寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)日志。
2013.9.20 開(kāi)題報(bào)告
2013.11.5 中期報(bào)告檢查，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
2013.12.3 結(jié)題驗(yàn)收，基本完成設(shè)計(jì)圖紙、論文。
2013.12.13 上交設(shè)計(jì)圖紙、論文供導(dǎo)師批閱。
2013.12.15—16 導(dǎo)師交叉批閱論文。
2013.12.17 畢業(yè)答辯。
同組設(shè)計(jì)者及分工：
指導(dǎo)教師簽字___________________
年 月 日
系（教研室）主任意見(jiàn)：
系（教研室）主任簽字___________________
年 月 日
哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
I
- 1 -
哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
摘 要
“數(shù)控銑溝機(jī)床”是一種銑制刀具溝槽的高效自動(dòng)化專用機(jī)床，屬于現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)型數(shù)控專機(jī)，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)該種專機(jī)。國(guó)內(nèi)現(xiàn)行銑制刀具溝槽仍采用通用銑床，加工質(zhì)量和加工效率較低，產(chǎn)品無(wú)競(jìng)爭(zhēng)力，滿足不了現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)需求。本文主要設(shè)計(jì)的是數(shù)控銑溝機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)。
銑床的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由二部分組成：
1.銑頭部分 安裝在銑床上并與主軸連接，用于帶動(dòng)銑刀旋轉(zhuǎn)的機(jī)床附件，功能為將驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳給執(zhí)行件，以實(shí)現(xiàn)主切削運(yùn)動(dòng)。
2.自動(dòng)送料系統(tǒng) 它包括動(dòng)力源、傳動(dòng)件及進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行件（工作臺(tái)，刀架）等，其功用是將步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力傳給執(zhí)行件，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給切削運(yùn)動(dòng)。
關(guān)鍵詞 數(shù)控銑溝機(jī)床;銑頭部分;自動(dòng)送料系統(tǒng)
Abstract
Computer numerical control milling groove machine" is a kind of milling cutter groove efficient automatic special machine tool, which belongs to the modern economic type NC plane, there is no such a plane. Current domestic milling cutter grooves are still using the universal milling machine, machining quality and machining efficiency is low, the product is not competitive, can not meet the actual production needs. This paper is the design of the mechanical structure of the machine tool numerical control milling groove.
Milling machine mechanical structure is mainly composed of two parts:
The 1 milling machine mechanical structure is mainly composed of two parts: Milling head part milling machine and connected to the spindle, machine tool accessories used to drive the cutter rotation function for the power to the movement of the drive unit to perform pieces, in order to achieve the main cutting movement.
The2 automatic feeding system comprises a power source, transmission parts and the feed motion actuator (work bench, tool ), its function is the stepping driving device and power transmission to the actuator movement, in order to realize cutting feed motion.
Key words numerical control milling groove machine; milling head part; automatic feeding system
目錄
摘 要 I
Abstract II
II
哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第1章 緒論 1
1.1 課題研究現(xiàn)狀 1
1.2 國(guó)內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析 1
1.3 課題研究方案和預(yù)期達(dá)到的目標(biāo) 2
1.4 設(shè)計(jì)論文的基本內(nèi)容 2
第2章 數(shù)控銑床總體設(shè)計(jì) 3
2.1 數(shù)控銑床的布局 3
2.2 數(shù)控銑床主要規(guī)格與參數(shù) 3
2.3 本章小結(jié) 4
第3章 數(shù)控銑溝機(jī)床的銑頭部分設(shè)計(jì) 5
3.1 銑頭部分的組成 5
3.2 銑頭部分的分類和初步計(jì)算 5
3.3 銑頭部分電機(jī)的選擇 7
3.4 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 8
3.5 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 10
3.6 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 11
3.7 齒輪強(qiáng)度的校核 12
3.8 軸的強(qiáng)度的校核 15
3.9 本章小結(jié) 17
第4章 數(shù)控銑溝機(jī)床自動(dòng)送料機(jī)構(gòu) 18
4.1 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的要求 18
4.2 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18
4.3 本章小結(jié) 19
第5章 數(shù)控銑溝機(jī)床的液壓部分設(shè)計(jì) 20
5.1 液壓系統(tǒng)的組成 20
5.2 液壓傳動(dòng)的應(yīng)用 20
5.3 液壓部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 21
5.4 本章小結(jié) 27
II
哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
結(jié) 論 28
致 謝 29
參考文獻(xiàn) 30
附 錄1 31
附 錄2 34
IV
第1章 緒論
1.1 課題研究現(xiàn)狀
該課題的目的是為解決現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中存在的產(chǎn)品質(zhì)量低，生產(chǎn)效率低和生產(chǎn)加工刀具溝槽的落后現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)刀具生產(chǎn)工藝裝備現(xiàn)代化和加工刀具溝槽柔性化，提高刀具制造工藝水平。該課題的研制成功將會(huì)對(duì)大力發(fā)展小而專的數(shù)控自動(dòng)化專機(jī)生產(chǎn)技術(shù)作出貢獻(xiàn)。
該機(jī)床的主要特色和創(chuàng)新之處在于：加工刀具溝槽(如直柄立銑刀、鍵槽銑刀及直柄鉆頭等)其螺旋角、旋向和齒數(shù)（螺旋槽數(shù)）等參數(shù)，可由數(shù)控系統(tǒng)控制，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了該類產(chǎn)品柔性加工自動(dòng)化，改變了舊有機(jī)床人工調(diào)整以上參數(shù)的落后操作方法，可極大地提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，為專用數(shù)控機(jī)床的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)此類機(jī)床。對(duì)于這次設(shè)計(jì)對(duì)本人的鍛煉意義:
1、通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)數(shù)控銑溝機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)，掌握現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的總體結(jié)構(gòu)、功能部件和性能指標(biāo)。通過(guò)CAD/CAM軟件對(duì)功能部件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，了解數(shù)控機(jī)床功能部件的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和功能。
2、通過(guò)主軸箱差動(dòng)主軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)、自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高查閱資料、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
3、掌握現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，熟練運(yùn)用和掌握計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和解決問(wèn)題的能力。
4、掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件計(jì)算方法。
1.2 國(guó)內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析
“數(shù)控銑溝機(jī)床”是一種銑制刀具溝槽的高效自動(dòng)化專用機(jī)床，屬于現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)型數(shù)控專機(jī)，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)該種專機(jī)。國(guó)內(nèi)現(xiàn)行銑制刀具溝槽仍采用通用銑床，加工質(zhì)量和加工效率較低，產(chǎn)品無(wú)競(jìng)爭(zhēng)力，滿足不了現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)需求。
國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家為加工中心所用的配套刀具基本都采用的磨制刀具，已部分采用磨制刀具溝槽的專機(jī)，如美國(guó)赫特林公司生產(chǎn)的F80非數(shù)控專用機(jī)床價(jià)格昂貴，一般生產(chǎn)廠家很難承受，而且磨制的刀具造價(jià)高于銑制的幾倍，國(guó)內(nèi)加工中心也少用，由于銑制的刀具價(jià)格低，在國(guó)內(nèi)外仍普遍應(yīng)用，如美國(guó)、羅馬尼亞、波蘭等國(guó)常年訂貨。國(guó)內(nèi)無(wú)專機(jī)銑制，質(zhì)量較低，出口受到限制。所以一些刀具生產(chǎn)廠家需要一種數(shù)控機(jī)床，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，滿足國(guó)內(nèi)外的市場(chǎng)需求。該機(jī)的研制成功將會(huì)有效地改變現(xiàn)在落后的生產(chǎn)狀況。
1.3 課題研究方案和預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)
研究方案：廣泛收集國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料，對(duì)各種主要研究方法成果進(jìn)行整理分析。研制開(kāi)發(fā)直柄立銑刀、鍵槽銑刀規(guī)格在?3-?8，?8-?14，?14-?18三個(gè)系列的經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、可靠、自動(dòng)化程度高的數(shù)控銑溝機(jī)床。先確定主傳動(dòng)功率和主運(yùn)動(dòng)的調(diào)速范圍，再進(jìn)行差動(dòng)主軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)，接著進(jìn)行主軸組件的設(shè)計(jì)其中包括主軸組件的組成、軸承的選型和設(shè)計(jì)及其潤(rùn)滑、主軸組件的前懸伸和跨距及其剛度計(jì)算。然后進(jìn)行自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，自動(dòng)裝卡機(jī)構(gòu)、高精度自動(dòng)分齒機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。期間在設(shè)計(jì)當(dāng)中得考慮加工中的精度、剛度、抗震性、熱穩(wěn)定性，使主傳動(dòng)系統(tǒng)綜合性能達(dá)到最佳。
1.4 設(shè)計(jì)論文的基本內(nèi)容
根據(jù)市場(chǎng)和目前技術(shù)狀況的調(diào)研和分析，以及對(duì)現(xiàn)有技術(shù)成果的分析、消化和吸收，以經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和可靠性等原則，制定總體設(shè)計(jì)方案，采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)和性能的要求，設(shè)計(jì)差動(dòng)主軸系統(tǒng)、自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)、自動(dòng)裝卡機(jī)構(gòu)、高精度自動(dòng)分齒機(jī)構(gòu)、銑頭動(dòng)力箱及調(diào)整支架、機(jī)座部分和液壓系統(tǒng)等。我所設(shè)計(jì)的主要是差動(dòng)主軸系統(tǒng)、自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)、自動(dòng)裝卡機(jī)構(gòu)、高精度自動(dòng)分齒機(jī)構(gòu)四種。差動(dòng)主軸系統(tǒng)是指由渦輪蝸桿和螺旋齒輪共同控制主軸的“又轉(zhuǎn)又移”；自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)指放料箱（料斗）能通過(guò)活塞塞桿的推拉，實(shí)現(xiàn)銑床自動(dòng)上下料；自動(dòng)裝夾機(jī)構(gòu)是指主軸彈簧夾盤(pán)能同過(guò)活塞的控制，與料斗配合共同完成裝夾；高精度自動(dòng)分齒機(jī)構(gòu)是指圓盤(pán)工作臺(tái)分度可以達(dá)到較高精度，以及渦輪蝸桿采用雙螺距漸厚螺桿，可以有效的通過(guò)移動(dòng)蝸桿的軸向位置來(lái)調(diào)整間隙。這種螺桿的左右兩側(cè)面具有不同的螺距，因此螺桿齒厚從一端向另一端逐漸增厚。但由于同一側(cè)的螺距是相同的，所以仍然保持著正常的嚙合。而螺旋齒輪則是通過(guò)偏心軸套消除傳動(dòng)間隙結(jié)構(gòu)。
第2章 數(shù)控銑床總體設(shè)計(jì)
2.1 數(shù)控銑床的布局
臥式數(shù)控銑床的布局形式種類很多，其主要區(qū)別在于立柱的結(jié)構(gòu)形式和X、Z坐標(biāo)軸的移動(dòng)方式上。常用的有數(shù)控立銑、數(shù)控臥銑和數(shù)控龍門(mén)銑三種。我所設(shè)計(jì)的數(shù)控銑溝機(jī)床為立式銑床，屬于專用機(jī)床，它跟傳統(tǒng)的數(shù)控銑床有較大的區(qū)別。這是主要用于銑制刀具的機(jī)床，現(xiàn)擬定主要由主軸箱部分、送料裝置、銑頭部分、基座部分、冷卻系統(tǒng)和微機(jī)數(shù)控部分共六部分組成。主軸由螺旋齒輪和蝸輪蝸桿共同實(shí)現(xiàn)“又轉(zhuǎn)又移”的運(yùn)動(dòng)，主軸端部由彈簧夾頭夾住高速鋼棒料，將棒料送入導(dǎo)套后緩慢的轉(zhuǎn)動(dòng)及向前移動(dòng)，同時(shí)銑頭部分銑刀高速旋轉(zhuǎn)并下壓，銑好一條刀槽之后抬刀，主軸退回并分度，然后將棒料送入導(dǎo)套，重復(fù)剛才的動(dòng)作，直到刀具銑制完畢。最后彈簧夾頭松開(kāi)，棒料被彈簧彈出，一個(gè)刀具就自動(dòng)制作完成了。制作下一個(gè)刀具時(shí)，由液壓缸將送料箱送出，主軸伸出夾住棒料，送料機(jī)構(gòu)退回，便完成了一個(gè)循環(huán)。這個(gè)機(jī)床算是半自動(dòng)加工，工人只需要定時(shí)的向放料箱內(nèi)投置棒料即可，大大提高了加工效率，節(jié)省了人力資源，十分可行。需要注意的是，銑床底座上應(yīng)設(shè)有4個(gè)調(diào)節(jié)螺栓，便于機(jī)床進(jìn)行水平調(diào)整，切削液儲(chǔ)液襤設(shè)在機(jī)床座內(nèi)部。機(jī)床的冷卻系統(tǒng)是由冷卻泵、出水管、回水管、開(kāi)關(guān)及噴嘴等組成，冷卻泵安裝在機(jī)床底座的內(nèi)腔里，冷卻泵將切削液從底座內(nèi)儲(chǔ)液池打至出水管，然后經(jīng)噴嘴噴出，對(duì)切削區(qū)進(jìn)行冷卻。
2.2 數(shù)控銑床主要規(guī)格與參數(shù)
根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，本次設(shè)計(jì)中型數(shù)控銑床。查閱相關(guān)資料，參照國(guó)內(nèi)外各個(gè)廠家生產(chǎn)的中型數(shù)控銑床，現(xiàn)確定數(shù)控銑床的主要規(guī)格與參數(shù)如下：
功率：7.5KW
工作臺(tái)半徑：R340mm
工作臺(tái)最大負(fù)載：500kg
工作臺(tái)距地面高度：600-700mm
主軸頭端面至工作臺(tái)距離：200-400mm
主軸最高轉(zhuǎn)速：450r/min
主機(jī)外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）：1835×1340×1380）
圖2-1 數(shù)控銑溝機(jī)床結(jié)構(gòu)圖
1.主軸箱部分 2.送料裝置 3.銑頭部分 4.基座部分 5.微機(jī)數(shù)控部分
2.3 本章小結(jié)
本章具體的說(shuō)明了銑小刀具螺紋溝槽的數(shù)控專用銑床的結(jié)構(gòu)，各部分部件的功能及其使用特點(diǎn)。進(jìn)而以此達(dá)到合理選用最佳各部分零件。明確了銑床的尺寸參數(shù)等數(shù)據(jù)，使銑小刀具螺紋溝槽的數(shù)控專用銑床能完成任務(wù)書(shū)所要的功能，精度，使小刀具更高柔性化，能夠進(jìn)行各種旋向、導(dǎo)程、齒數(shù)的小刀具設(shè)計(jì)，達(dá)到了本次課題的目的。
第3章 數(shù)控銑溝機(jī)床的銑頭部分設(shè)計(jì)
3.1 銑頭部分的組成
銑頭部分由有級(jí)(或無(wú)級(jí))變速箱和銑頭兩個(gè)部件組成。銑頭主軸支承在高精度軸承上．保證主軸具有高回轉(zhuǎn)精度和良好的剛性；主軸裝有快速換刀螺母，主軸采用機(jī)械無(wú)級(jí)變速，其調(diào)節(jié)范圍寬，傳動(dòng)平穩(wěn)，操作方便。動(dòng)啟動(dòng)主電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)注意松開(kāi)主軸制動(dòng)手柄。銑頭部件還裝有伺服電機(jī)、滾珠絲杠副及主軸套簡(jiǎn)，它們形成垂直方向(z方向)進(jìn)給傳動(dòng)鏈，使主軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
3.2 銑頭部分的分類和初步計(jì)算
3.2.1銑頭的基本分類
銑頭的分類由于銑頭的工業(yè)用途。其具體的分類也就是數(shù)控銑加工床的分類。根據(jù)目前的發(fā)展有以下幾種典型：控制系列(Control) 控制柔性系列（Control Flex) 模塊化系列（Modular) TA45和TR90系列P8和P10系列
3.2.2銑頭部分的初步計(jì)算
從銑削力及銑削功率的計(jì)算可知：
1. 銑削分力
2. 銑削時(shí)的切削分力有：圓周力Pz,即主切削力；走刀力Ph，即水平分力：徑向力Py，即銑刀所受的徑向切削力；軸向力Po；壓軸力（垂直分力）Pv。
3. 銑削圓周力的計(jì)算
銑削圓周力的計(jì)算公式： （3-1）
式中---銑刀直徑； ---銑削深度
---每齒走刀量; ---銑削寬度
---銑刀齒數(shù)； ---銑刀轉(zhuǎn)數(shù)
---材料改變時(shí)的修正系數(shù)
是系數(shù)是指數(shù)
4. 銑削扭矩
（3-2）
式中---銑削圓周力 ---銑削直徑
5. 銑削功率
（3-3）
式中---銑削速度
計(jì)算高速鋼銑刀加工工件時(shí)的圓周銑削力 轉(zhuǎn)矩功率
銑刀材料為高速鋼，工件
1. 對(duì)于端銑
由設(shè)計(jì)要求可知，取端銑刀直徑
。
則切削速度 （3-4）
則
2.對(duì)于立銑
由設(shè)計(jì)要求可知，取立銑刀直徑
則切削速度
3.3 銑頭部分電機(jī)的選擇
機(jī)床的工況是選擇主電機(jī)的依據(jù)，機(jī)床零件和結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)也是依據(jù)它進(jìn)行的。它包括切屑功率Nc、空載功率Nmo、附加功率Nmc三部分，即
N=Nc+Nmo+Nmc
其中，切屑功率Nc是按照各個(gè)加工情況下叫經(jīng)常遇到的最大切屑力和最大切屑速度來(lái)計(jì)算，即 Nc=FzV中Fz是主切屑力（N） V是切屑速度（m/s）
至于空載功率和附加功率在此不考慮。
以下是用銑刀來(lái)加工碳鋼、青銅、鋁合金、可鍛鑄鐵切屑力的公式
（3-5）
式中 Cfz——切屑力系數(shù) ——側(cè)吃刀量 ——進(jìn)給量 ——銑刀直徑 ——背吃刀量 Z——銑刀面數(shù)
如果加工灰鑄鐵切屑力的公式為
在加工碳鋼、青銅、鋁合金、可鍛鑄鐵
選擇
Z=3
取
因?yàn)榧庸せ诣T鐵時(shí)遠(yuǎn)小于加工碳鋼的，其算出的功率也一定小于加工碳鋼的Pe所以取電機(jī)功率為7.5kw。
所選取的是130BF05A磁阻式步進(jìn)電機(jī)，它具有以下的優(yōu)點(diǎn)：功率/重量比高：體積小;冷卻的法蘭盤(pán)，用以隔離機(jī)械傳動(dòng)系的熱應(yīng)力：保護(hù)等級(jí)高。
3.4 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
已知：電機(jī)功率，額定功率，傳動(dòng)比，一天工作8小時(shí)。
1.確定設(shè)計(jì)功率查的工作情況的系數(shù)
則。（0.92為帶傳動(dòng)效率） （3-6）
2.確定帶輪直徑
主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑
則從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑
驗(yàn)算帶的速度 （3-7）
帶的速度合適。
3．確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距
根據(jù) 得
初步確定中心距
計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
（3-8）
由標(biāo)準(zhǔn)表中取近似的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
計(jì)算實(shí)際中心距
（3-9）
選取中心距
4．驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角
（3-10）
主動(dòng)輪上的包角合適
5．計(jì)算所需V帶的根數(shù) （3-11）
由帶型號(hào)
查表
查表
則，可取
6．計(jì)算單根帶的預(yù)緊力
（3-12）
查表 得
7.計(jì)算作用在軸上的壓軸力
（3-13）
3.5軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
（3-14）
式中 d——傳動(dòng)軸直徑；
N——該軸傳動(dòng)的功率（kw）；
——該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）；
（）——該軸每米長(zhǎng)度允許扭轉(zhuǎn)角（deg/m），一般傳動(dòng)軸?。ǎ?0.5-1。
對(duì)于軸1，起計(jì)算轉(zhuǎn)速=1500r/min，N=7.5kw，彈性聯(lián)軸器效率1對(duì)軸承的效率；?。ǎ?0.8
取
對(duì)于齒輪的傳遞效率則；=750r/min
取
主軸前徑直徑 功率在5.6kw-7.3kw時(shí) 主軸大徑在75-100mm之間 取D1=90mm，則D2=（0.7-0.85） D1=63-76.5mm 取D2=70mm
3.6齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
（3-15）
式中 ——該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）
——按解除疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù)（mm）；
——驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率（kw）；
u——大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，外齒輪嚙合取“+”號(hào) 內(nèi)齒輪嚙合取“—”號(hào)；
——小齒輪的齒數(shù)；
——齒寬系數(shù)，=（B為齒寬，m為模數(shù)），；
——許用接觸應(yīng)力（Mpa）
，取
；取
；取
套裝在軸上的小齒輪還考慮到齒根圓到它的鍵槽深處的最小尺寸應(yīng)大于基圓齒厚，以防斷裂，則其最小齒數(shù)應(yīng)為
（3-16）
式中 D——齒輪花鍵孔的外徑（mm），單鍵槽的取孔中心至鍵槽槽底的尺寸兩倍
M——齒輪模數(shù)。
Ⅰ軸，D取46，
Ⅱ軸，D取50，
因?yàn)?42，所以滿足要求，大齒輪不會(huì)與軸相碰。
3.7齒輪強(qiáng)度的校核
由于本設(shè)計(jì)中主軸上齒輪的轉(zhuǎn)速較低，扭矩較大，因而最為危險(xiǎn)。選擇主軸上的齒輪副進(jìn)行強(qiáng)度校驗(yàn)?？紤]到此機(jī)構(gòu)為一般機(jī)械，傳遞的功率7.5kw，并不大，工作環(huán)境良好且為閉式傳動(dòng)，由于希望齒輪工作壽命長(zhǎng)，所以采用大小齒輪硬齒面。選用材料為40Cr，加工方法為高頻淬火。查得，大小齒輪的強(qiáng)度極限，屈服極限，硬度48~55HRC，由于所選齒輪的齒數(shù)相同，所以對(duì)該齒輪同時(shí)進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核和接觸疲勞強(qiáng)度校核。
3.7.1對(duì)齒輪進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校驗(yàn)
校驗(yàn)小齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算公式為：
（3-17）
式中 N——傳遞的額定功率，由以上的計(jì)算知N=6.04kw
——計(jì)算轉(zhuǎn)速，由以上的計(jì)算知r/min
M——齒輪的模數(shù)，m=2.5；
B——齒輪的齒數(shù)，B=32；
Z——齒輪的齒數(shù)，Z=43；
Y——齒形系數(shù)，查表，查得Y=0.42；
——齒間載荷分布系數(shù)，查表，查得=1.12
——?jiǎng)虞d荷系數(shù)，考慮齒輪嚙合內(nèi)部因素引起的附加動(dòng)載荷， 查得動(dòng)載荷系數(shù)=1.09；
——工作狀況系數(shù)，查表，查得=1.1；
——壽命系數(shù)；
——工作期限系數(shù)；
T——齒輪在機(jī)床工作期限內(nèi)的總工作時(shí)間，取T=Ts/p，取Ts=18000h，p為該變速組的傳動(dòng)副數(shù)，p=1，則T=18000h。r/min
N1——齒輪的最低轉(zhuǎn)速；
——基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，取彎曲載荷=2
M——疲勞曲線指數(shù)，取m=6.
則
——轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，=0.9
——功率利用系數(shù)，=0.9
——材料強(qiáng)化系數(shù)，=1
則
——許用彎曲應(yīng)力，查表，
——計(jì)入了齒根應(yīng)力修正系數(shù)之后的實(shí)驗(yàn)齒輪的齒根彎曲疲勞的極限應(yīng)力，查得：
——齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算的安全系數(shù)，一般取=1.25
——彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，可根據(jù)齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N查得，取=1.0
則
綜上所述：
=90.16Mpa< 滿足使用條件
3.7.2對(duì)齒輪進(jìn)行齒面接觸疲勞強(qiáng)度校驗(yàn)
由校驗(yàn)齒輪接觸疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算公式為
（3-18）
式中 u——齒數(shù)比u==1，外嚙合取+號(hào)
——壽命系數(shù)
m——齒輪的模數(shù)，m=2.5；
B——大齒輪的齒寬，B=32
Z——齒輪的齒數(shù)，Z=43；
——許用接觸應(yīng)力， = （3-19）
式中 ——試驗(yàn)齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度極限，查得=1200Mpa
——接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)【1】
——為安全系數(shù)，一般取=1.0
所以：=Mpa
綜上所述
校驗(yàn)合格。
3.8軸的強(qiáng)度的校核
3.8.1 選擇軸的材料
選取45鋼，調(diào)制處理，參數(shù)如下:
硬度為HBS＝220 抗拉強(qiáng)度極限σB＝650MPa
屈服強(qiáng)度極限σs＝360MPa 彎曲疲勞極限σ－1＝270MPa
剪切疲勞極限τ－1＝155MPa 許用彎應(yīng)力[σ－1]=60MPa
3.8.2 按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算
求分度圓直徑：已知d1=50mm
求轉(zhuǎn)矩：已知T2=50021.8N·mm
求圓周力：Ft
Ft=2T2/d2=50021.8/50=1000.436N
求徑向力Fr
=1000.436×tan200=364.1N
因?yàn)樵撦S兩軸承對(duì)稱，所以：LA=LB=50mm
1.繪制軸受力簡(jiǎn)圖（如圖a）
2.繪制垂直面彎矩圖（如圖b）
軸承支反力：
FAY=FBY=Fr/2=182.05N
FAZ=FBZ=Ft/2=500.2N
由兩邊對(duì)稱，知截面C的彎矩也對(duì)稱。截面C在垂直面彎矩為
MC1=FAyL/2=182.05×50=9.1N·m
3.繪制水平面彎矩圖（如圖c）
截面C在水平面上彎矩為：
MC2=FAZL/2=500.2×50=25N·m
4.繪制合彎矩圖（如圖d）
MC=(MC12+MC22)1/2=(9.12+252)1/2=26.6N·m
5.繪制扭矩圖（如圖e）
轉(zhuǎn)矩：T=9.55×（P2/n2）×106=48N·m
6.校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度
σe=Mec/0.1d33=99.6/0.1×413=14.5MPa< [σ-1]b=60MPa
∴該軸強(qiáng)度足夠。
繪制水平面彎矩圖
圖3-1 水平面彎矩圖
3.9 本章小結(jié)
通過(guò)對(duì)各部分部件的選用及計(jì)算與校核，得出的結(jié)論完全符合且滿足各項(xiàng)安全指標(biāo)。從而進(jìn)一步確保了本次設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性與合理性。
第4章 數(shù)控銑溝機(jī)床自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)
4.1自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的要求
由于要考慮到自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)與主軸之間的配合，必須保證料斗能準(zhǔn)確的把棒料送到主軸的彈簧夾盤(pán)內(nèi)，因此要采取相應(yīng)的措施，使主軸中心線能與棒料中心線重合。導(dǎo)套中心線也應(yīng)該與主軸中心線重合或達(dá)到較高的配合精度。因?yàn)楸緳C(jī)床要加工三種型號(hào)的刀具，所以主軸夾取棒料的長(zhǎng)短也是考慮的因素之一。因此本數(shù)控專機(jī)必須做到以下幾點(diǎn)：
1.在機(jī)床底部安置四個(gè)螺栓，這樣便可以隨時(shí)調(diào)整料斗部分的高度，使之能很好的與主軸保持統(tǒng)一高度。
2.料斗尾端設(shè)計(jì)成燕尾槽形狀，這樣就可以隨意的橫向移動(dòng)料斗，使其與主軸在同一位置。
3.導(dǎo)套設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)位置的，這樣就可以隨時(shí)調(diào)整，使其與主軸中心線相對(duì)應(yīng)。
4.2自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
送料機(jī)構(gòu)指配合可連續(xù)循環(huán)加工物料的數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料，從而提高設(shè)備的加工效率和自動(dòng)化程度的送料機(jī)器。本銑床的自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)，包括放料箱，在送料箱下方設(shè)置有可前后移動(dòng)的墊板，墊板上設(shè)置有擋板和彈簧，放料箱上裝有固定夾板，固定夾板的上方設(shè)置有活動(dòng)夾板，固定夾板和活動(dòng)夾板通過(guò)設(shè)置在兩者中間部位的軸銷連接在一起，使活動(dòng)夾板以軸銷為支點(diǎn)形成一個(gè)杠桿結(jié)構(gòu)，平時(shí)活動(dòng)夾板被彈簧固定立起。放料箱后端設(shè)置有液壓缸，需要棒料時(shí)，液壓缸將放料箱送出，彈簧夾盤(pán)夾住棒料后，液壓缸將放料箱送回。這時(shí)活動(dòng)夾板會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，待棒料取出后，彈簧將活動(dòng)夾板拉回，完成自動(dòng)上料。以下是自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的外觀圖。
圖4-1 送料機(jī)構(gòu)尺寸聯(lián)系圖
安裝好機(jī)床后，可利用機(jī)床基座上的螺栓來(lái)調(diào)節(jié)料斗的高度，因?yàn)楸緳C(jī)床能加工三種不同型號(hào)的刀具，就防止了因加工刀具不同而產(chǎn)生誤差。調(diào)整安裝好之后，用定位銷鎖好，便可以進(jìn)行加工了。料斗后的燕尾槽也可以調(diào)節(jié)主軸裝夾棒料的長(zhǎng)度，避免了主軸吞入棒料過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短，無(wú)法加工。料斗下方也有一個(gè)螺栓，它的作用也是調(diào)整主軸裝夾棒料的長(zhǎng)短，不過(guò)起到的是微調(diào)的作用。
4.3 本章小結(jié)
通過(guò)對(duì)自動(dòng)上下料系統(tǒng)各部分部件的選用及計(jì)算與校核，得出的結(jié)論完全符合且滿足各項(xiàng)安全指標(biāo)。從而進(jìn)一步確保了本次設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性與合理性。
第5章 數(shù)控銑溝機(jī)床的液壓部分設(shè)計(jì)
5.1液壓系統(tǒng)的組成
在工程控制中，常以空氣、液體作為工作介質(zhì)，利用壓力進(jìn)行能力和力的傳遞來(lái)進(jìn)行控制，這種技術(shù)被稱之為壓力控制。在數(shù)控機(jī)床中，這種控制技術(shù)被廣泛應(yīng)用。
氣壓、液壓傳動(dòng)屬于流體傳動(dòng)的兩個(gè)分支，他們分別是以壓縮空氣和液壓油位工作介質(zhì)，來(lái)進(jìn)行能量的傳遞和控制的傳動(dòng)技術(shù)。相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)、電力傳動(dòng)等傳動(dòng)技術(shù)。由于它們具有許多機(jī)械傳動(dòng)所不具有的優(yōu)點(diǎn)，故其發(fā)展速度較快，應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣，目前已廣泛應(yīng)用于工程技術(shù)中的各個(gè)領(lǐng)域。
5.2液壓傳動(dòng)的應(yīng)用
液壓傳動(dòng)是以液壓泵為動(dòng)力源，以液壓油位工作介質(zhì)，進(jìn)行能量傳遞和信號(hào)傳遞的一門(mén)工程技術(shù)。液壓傳動(dòng)與其他傳動(dòng)方式相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1.易于實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速和大范圍調(diào)速，一般可達(dá)到100:1~2000：1的傳動(dòng)比。
2．單位功率的傳動(dòng)裝置重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，可產(chǎn)生和傳遞較大的力和力矩。
3.慣性小、反應(yīng)快、沖擊小、工作平穩(wěn)，易于實(shí)現(xiàn)高速啟動(dòng)、制動(dòng)和換向。液壓傳動(dòng)裝置的換向頻率，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)每分鐘可達(dá)500次，往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)每分鐘可達(dá)1000次。
4.易控制、易調(diào)節(jié)、操作方便，易于與電氣控制相結(jié)合，用以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和復(fù)雜hi順序控制的自動(dòng)化、易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。
5.液壓傳動(dòng)具有自潤(rùn)滑、自冷卻作用，可以減少因摩擦和高溫產(chǎn)生的液壓元件損壞，故工作壽命較長(zhǎng)。
6.液壓元器件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、故可以降低制造、使用成本。
7.數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的制動(dòng)、離合器的控制、齒輪撥叉掛檔的實(shí)現(xiàn)等。
8.數(shù)控機(jī)床中運(yùn)動(dòng)部件的平衡。
9.數(shù)控機(jī)床防護(hù)罩、板、門(mén)的自動(dòng)打開(kāi)與關(guān)閉。
10.工作臺(tái)的松開(kāi)與加緊，交換臺(tái)的自動(dòng)交換動(dòng)作。
11.夾具的自動(dòng)松開(kāi)和夾緊。
12.自動(dòng)換刀所需動(dòng)作。
5.3 液壓部分的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.3.1集成塊的設(shè)計(jì)
集成塊設(shè)計(jì)步驟為:
1.制作液壓元件樣板。
2.決定通道的孔徑。集成塊上的公用通道，即壓力油孔P、回油孔T、泄漏孔L、及四個(gè)安裝孔。壓力油孔由液壓泵流量決定，回油孔一般不得小于壓力油孔。直接與液壓元件連接的液壓油孔有選定的液壓元件規(guī)格確定?？着c孔之間的連接孔用螺塞在集成塊表面堵死。
3.集成塊上液壓元件的布置。把制作好的液壓元件樣板放在集成塊各式圖上進(jìn)行布局，有的液壓元件需要連接板，則樣板應(yīng)以連接板為準(zhǔn)。
4.液壓元件在水平面上的孔道若與公共油孔相通，則盡可能地布置在同一垂直位置或在直徑d范圍，否則要鉆中間孔道，集成塊前后與左右連續(xù)的孔道應(yīng)互相垂直，不然也要鉆中間孔道。
5.3.2液壓泵的選擇
齒輪泵是一種常見(jiàn)的液壓泵。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、價(jià)格低廉、體積小、質(zhì)量小、自吸性能好、對(duì)油液污染不敏感、工作可靠。其主要缺點(diǎn)是:流量和壓力脈動(dòng)大、噪聲大、排量不可調(diào)是一種定量泵。齒輪泵被廣泛地應(yīng)用在采礦、冶金、建筑、航空、航海、農(nóng)林等各類機(jī)械中。
一般在負(fù)載小、功率小的機(jī)械設(shè)備中，可用齒輪泵、雙作用葉片泵；精度較高的機(jī)械設(shè)備可用螺桿泵、雙作用葉片泵；在負(fù)載較大并有快速和慢速工作行程的機(jī)械設(shè)備中，可使用限壓式變量葉片泵；對(duì)負(fù)載大、功率大的機(jī)械設(shè)備，可使用柱塞泵；而在機(jī)械設(shè)備的輔助裝置可使用價(jià)廉的齒輪泵。
在設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)所要求的工作情況正確合理的選擇液壓泵。為比較各類液壓泵的性能，有利用選用，將他們的主要性能及應(yīng)用場(chǎng)合列于表中。
圖5-1集成塊圖
類型 齒輪泵
工作壓力/MPa ＜20 轉(zhuǎn)速范圍/(r/min) 300~7000
容積效率 0.70~0.95 總效率 0.60~0.85
功率重量比 中等 流量脈動(dòng)率 大
自吸特性 好 對(duì)油污的污染敏感性 不敏感
噪聲 大 壽命 較短
單位功率造價(jià) 最低
應(yīng)用范圍機(jī)床、工程機(jī)械、農(nóng)機(jī)、航空、船舶、一般機(jī)械
類型 雙作用葉片泵
工作壓力/MPa 6.3~21 轉(zhuǎn)速范圍/(r/min) 500~4000
容積效率 0.80~0.95 總效率 0.75~0.85
功率重量比 中等 流量脈動(dòng)率 小
自吸特性 較差 對(duì)油污的污染敏感性 敏感
噪聲 小 壽命 較長(zhǎng)
單位功率造價(jià) 中等
應(yīng)用范圍 機(jī)床、注塑機(jī)、液壓機(jī)、起重運(yùn)輸機(jī)械、工程機(jī)械、飛機(jī)
類型 限壓式變量葉片泵
工作壓力/MPa ≤7 轉(zhuǎn)速范圍/(r/min) 500~2000
容積效率 0.80~0.90 總效率 0.70~0.85
功率重量比 小 流量脈動(dòng)率 中等
自吸特性 較差 對(duì)油污的污染敏感性 敏感
噪聲 較大 壽命 較短
單位功率造價(jià) 較高
應(yīng)用范圍機(jī)床、工程機(jī)械、注塑機(jī)
5.3.2其它的選擇與計(jì)算
表5-1按負(fù)載選擇工作壓力
負(fù)載/ KN
<5
5~10
10~20
20~30
30~50
>50
工作壓力/MPa
<0.8~1
1.5~2
2.5~3
3~4
4~5
≥5
表5-2按工作壓力選取d/D
工作壓力/MPa
≤5.0
5.0~7.0
≥7.0
d/D
0.5~0.55
0.62~0.70
0.7
表5-3各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力
機(jī)械類型
機(jī) 床
農(nóng)業(yè)機(jī)械
小型工程機(jī)械
建筑機(jī)械
液壓鑿巖機(jī)
液壓機(jī)
大中型挖掘機(jī)
重型機(jī)械
起重運(yùn)輸機(jī)械
磨床
組合機(jī)床
龍門(mén)刨床
拉床
工作壓力/MPa
0.8~2
3~5
2~8
8~10
10~18
20~32
表5-4執(zhí)行元件背壓力
系統(tǒng)類型
背壓力/MPa
簡(jiǎn)單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)
0.2~0.5
回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng)
0.4~0.6
回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)
0.5~1.5
用補(bǔ)油泵的閉式回路
0.8~1.5
回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械
1.2~3
回油路較短且直接回油
可忽略不計(jì)
表5-5按速比要求確定d/D
2/1
1.15
1.25
1.33
1.46
1.61
2
d/D
0.3
0.4
0.5
0.55
0.62
0.71
注：1—無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度；
2—有桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度。
由式
得
（5-1）
則活塞直徑 （5-2）
參考表，得d0.71D =77mm，圓整后取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值得 D=110mm， d=80mm。
由此求得液壓缸兩腔的實(shí)際有效面積為
5.3.2.1確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率
(1) 計(jì)算液壓泵的最大工作壓力
小流量泵在快進(jìn)和工進(jìn)時(shí)都向液壓缸供油，由表可知，液壓缸在工進(jìn)時(shí)工作壓力最大，最大工作壓力為p1=3.96MPa，如在調(diào)速閥進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路中，選取進(jìn)油路上的總壓力損失∑?p=0.6MPa，考慮到壓力繼電器的可靠動(dòng)作要求壓差Dpe=0.5MPa，則小流量泵的最高工作壓力估算為
（5-3）
大流量泵只在快進(jìn)和快退時(shí)向液壓缸供油，由表7可見(jiàn)，快退時(shí)液壓缸的工作壓力為p1=1.43MPa，比快進(jìn)時(shí)大?？紤]到快退時(shí)進(jìn)油不通過(guò)調(diào)速閥，故其進(jìn)油路壓力損失比前者小，現(xiàn)取進(jìn)油路上的總壓力損失∑?p=0.3MPa，則大流量泵的最高工作壓力估算為
(2) 計(jì)算液壓泵的流量
由表7可知，油源向液壓缸輸入的最大流量為0.5×10-3 m3/s ，若取回路泄漏系數(shù)K=1.1，則兩個(gè)泵的總流量為
（5-4）
考慮到溢流閥的最小穩(wěn)定流量為3L/min，工進(jìn)時(shí)的流量為0.84×10-5 m3/s =0.5L/min，則小流量泵的流量最少應(yīng)為3.5L/min。
(3) 確定液壓泵的規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率
根據(jù)以上壓力和流量數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，并考慮液壓泵存在容積損失，最后確定選取PV2R12-6/33型雙聯(lián)葉片泵。其小流量泵和大流量泵的排量分別為6mL/r和33mL/r，當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速np=940r/min時(shí)，其理論流量分別為5.6 L/min和31L/min，若取液壓泵容積效率ηv=0.9，則液壓泵的實(shí)際輸出流量為
（5-5）
由于液壓缸在快退時(shí)輸入功率最大，若取液壓泵總效率ηp=0.8，這時(shí)液壓泵的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率為
（5-6）
根據(jù)此數(shù)值查閱產(chǎn)品樣本，選用規(guī)格相近的Y100L—6型電動(dòng)機(jī)，其額定功率為1.5KW，額定轉(zhuǎn)速為940r/min。
5.3.2.2確定液壓泵的容量及電動(dòng)機(jī)功率
液壓泵的工作壓力和流量計(jì)算。
進(jìn)油路的壓力損失取，回路泄露系數(shù)取，則液壓泵的最高工作壓力和流量為：
（5-7）
根據(jù)上述計(jì)算數(shù)據(jù)查泵的產(chǎn)品目錄，選用ＹＢ－６型定量葉片泵。
（２）確定驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率。
由工況圖表明，最大功率出現(xiàn)在快退階段，液壓泵總
效率η＝0.75,則電動(dòng)機(jī)功率為：
（5-8）
進(jìn)出液壓缸無(wú)桿腔的流量，在快退和差動(dòng)工況時(shí)為，所以管道流量按計(jì)算。取壓油管流速
，取內(nèi)徑為的管道。
吸油管的流速，通過(guò)流量為，則
，取內(nèi)徑為管道。
確定管道尺寸應(yīng)與選定的液壓元件接口處的尺寸一致。
5.3.2.3液壓系統(tǒng)的效率
（經(jīng)計(jì)算，）
取泵的效率，液壓缸的機(jī)械效率，回路效率為：
（5-9）
當(dāng)工進(jìn)速度為時(shí)，
當(dāng)工進(jìn)速度為時(shí)，
5.3.2.4液壓系統(tǒng)的溫升
（只驗(yàn)算系統(tǒng)在工進(jìn)時(shí)的發(fā)熱和溫升）定量泵的輸入功率為：
工進(jìn)時(shí)系統(tǒng)的效率，系統(tǒng)發(fā)熱量為：
取散熱系數(shù)，油箱散熱面積時(shí)，
計(jì)算出油液溫升的近似值：
5.4 本章小結(jié)
本章主要是液壓部分設(shè)計(jì)的計(jì)算，其中集成塊和液壓泵的選擇是本章的主要內(nèi)容，液壓泵的容量和電動(dòng)機(jī)功率的選擇，液壓板件的裝配情況，液壓系統(tǒng)的效率問(wèn)題都在本章做出了詳細(xì)的介紹。
結(jié) 論
大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，使我掌握了機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)和相關(guān)技能，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)就是對(duì)于自己所學(xué)知識(shí)的一次較全面的實(shí)踐。本次設(shè)計(jì)的是數(shù)控銑溝機(jī)床，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，所要接觸的專業(yè)知識(shí)范圍很廣，可以說(shuō)包括了我所學(xué)過(guò)的決大部分專業(yè)課程的知識(shí)。通過(guò)一個(gè)學(xué)期的研究和設(shè)計(jì)，我不僅復(fù)習(xí)并鞏固了以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，還學(xué)到了許多新的知識(shí)，并且看到了自身一些不足之處和今后應(yīng)該努力的方向。
本文的內(nèi)容是設(shè)計(jì)中型數(shù)控銑床的主機(jī)，本文的主要研究工作如下：
1.主傳動(dòng)系統(tǒng) 它包括動(dòng)力源、傳動(dòng)件及主運(yùn)動(dòng)執(zhí)行件（主軸）等，功能時(shí)將驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳給執(zhí)行件，以實(shí)現(xiàn)主切削運(yùn)動(dòng)。
2.進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) 它包括動(dòng)力源、傳動(dòng)件及進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行件（工作臺(tái)，刀架）等，其功用是將伺服驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力傳給執(zhí)行件，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給切削運(yùn)動(dòng)。
3.基礎(chǔ)支撐件 它是指床身、立柱、工作臺(tái)等，它支撐機(jī)床的各主要部件，并使他們?cè)陟o止或運(yùn)動(dòng)中保持相對(duì)正確的位置。
在主軸進(jìn)給系統(tǒng)中選用滾珠絲杠螺母副及燕尾形導(dǎo)軌作為主要的傳動(dòng)元件。采用滾珠絲杠螺母副可以充分利用傳動(dòng)平穩(wěn)的特性。采用燕尾形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)緊湊，可自成封閉式結(jié)構(gòu)，可以承受任何方向的力和傾覆力矩且間隙調(diào)整方便。
在主傳動(dòng)系統(tǒng)中選用蝸輪蝸桿傳動(dòng)作為減速機(jī)構(gòu)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）可以較好地轉(zhuǎn)變運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力地傳遞路徑；
（2）能實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比。
致 謝
在本文即將完成之際，謹(jǐn)向所有給予我關(guān)心、幫助和支持的老師、同學(xué)們致以我最真摯的謝意。
首先我要感謝我的指導(dǎo)老師楊革老師，沒(méi)有他的指點(diǎn)和教誨，就沒(méi)有我這次設(shè)計(jì)的完成，從開(kāi)題到中期答辯再到最后的終期審核，楊老師都給力我很大幫助，給我提出了很多建設(shè)性的意見(jiàn)和建議，開(kāi)拓了我的思路，同時(shí)也感謝其他各科老師。由于我以前曾參加過(guò)數(shù)控機(jī)床的操作實(shí)習(xí)，所以對(duì)于數(shù)控機(jī)床的加工過(guò)程比較熟悉，但是對(duì)于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)卻不甚了解。通過(guò)前期查閱了大量的技術(shù)資料以及導(dǎo)師的講解，使我對(duì)于加工中心主軸組件的結(jié)構(gòu)有了進(jìn)一步的了解。然而，在隨后的設(shè)計(jì)過(guò)程中還是有一定的阻礙。但是在參考了其它機(jī)床的主軸結(jié)構(gòu)，在楊革老師的悉心指導(dǎo)、啟發(fā)和幫助下，并通過(guò)我的努力，使這次設(shè)計(jì)得以很好地完成，也使我進(jìn)一步掌握了加工中心的加工原理。
此次設(shè)計(jì)要求把以前所學(xué)到的專業(yè)課知識(shí)貫通起來(lái)，我不時(shí)的向各位老師請(qǐng)教過(guò)，他們都很負(fù)責(zé)的幫助我解釋我提出的問(wèn)題。在此我也感謝華德學(xué)院為我提供良好的生活和學(xué)習(xí)環(huán)境。
最后，對(duì)所有幫助過(guò)我的老師和同學(xué)表示感謝!
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附 錄1
數(shù)控技術(shù)
1 當(dāng)前世界NC機(jī)床的研究現(xiàn)狀
世界各國(guó)對(duì)數(shù)控機(jī)床、加工中心以至FMS、CIMS等各種新技術(shù)的研究與發(fā)展進(jìn)程，是與世界經(jīng)濟(jì)形勢(shì)緊密相連的。機(jī)床工業(yè)有世界經(jīng)濟(jì)相互促進(jìn)和發(fā)展，進(jìn)入21世界知識(shí)機(jī)警時(shí)代，人們的知識(shí)所起的作用更加突出，而機(jī)床工業(yè)作為機(jī)器制造業(yè)的基礎(chǔ)，其重點(diǎn)地位與戰(zhàn)略意義也更加明顯。在1991—1994年間，世界經(jīng)濟(jì)衰退，昂貴的FMS，CIMS降溫，1995—2000年間，世界經(jīng)濟(jì)在低速增長(zhǎng)，根據(jù)當(dāng)前世界市場(chǎng)各方面用戶為提高生產(chǎn)率對(duì)NC機(jī)床的要求以及世界四大國(guó)際機(jī)床展（歐洲的EMO、美國(guó)的IMTS、日本的JIMTOF、中國(guó)的CIMT）上展品的分析，當(dāng)前世界NC機(jī)床的技術(shù)研究主要有以下幾點(diǎn)：
（1） 更加重視新技術(shù)和創(chuàng)新
在世界范圍內(nèi)，對(duì)新工藝、新材料、新結(jié)構(gòu)、新單元、新元件的研究開(kāi)發(fā)工作正在大力開(kāi)展，如新的刀具材料、新的主軸結(jié)構(gòu)、高速電主軸、高速直線電機(jī)等的開(kāi)發(fā)研究。以加工工藝的改進(jìn)創(chuàng)新為基礎(chǔ)，為加工超硬、難切削材料及特殊復(fù)合材料及復(fù)雜零件、不規(guī)則曲面等在不斷研究開(kāi)發(fā)新機(jī)種。
（2）提高機(jī)床加工的精度和研究
為了提高加工中心的加工精度，不斷提高機(jī)床的剛度、減少振動(dòng)，消除熱變形，降低噪聲，提高NC機(jī)床的定位精度、重復(fù)精度、工作可靠性、穩(wěn)定性、精度保持性，世界很多國(guó)家都在進(jìn)行機(jī)床熱誤差、機(jī)床運(yùn)動(dòng)及負(fù)載變形誤差的軟件補(bǔ)償技術(shù)研究，并采取精度補(bǔ)償、軟件補(bǔ)償?shù)却胧┘右愿纳?，有的已?jīng)可以使此類誤差消除60%。并在不斷開(kāi)發(fā)精細(xì)加工，納米加工。
（3）提高機(jī)床加工生產(chǎn)率的研究
世界NC機(jī)床、加工中心及相應(yīng)的高速點(diǎn)主軸、直線電機(jī)、測(cè)量系統(tǒng)、NC系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，均以提高生產(chǎn)率為前提。
2 加工中心的分類
（1）按工藝用途分類有：
鏜銑加工中心，分為立式樘銑加工中心、臥式樘銑加工中心和龍門(mén)樘銑加工中心。其加工工藝以樘銑為主，用于箱體，殼體以及各種復(fù)雜零件特殊曲線和曲面輪廓的多工序加工，適合多品種小批量生產(chǎn)。
復(fù)合加工中心，主要指五面復(fù)合加工，主軸頭可自動(dòng)回轉(zhuǎn)，進(jìn)行立，臥加工，在主軸自動(dòng)回轉(zhuǎn)后，在水平和垂直方向?qū)崿F(xiàn)知道變換。
（2）按特殊功能分類有：
單工作臺(tái)、雙工作臺(tái)加工中心；
單軸、雙軸、三軸及可換主軸箱的加工中心；
立式轉(zhuǎn)塔加工中心和臥式轉(zhuǎn)塔加工中心；
刀庫(kù)加主軸換刀加工中心；
刀庫(kù)接寫(xiě)手加主軸換刀加工中心；
刀庫(kù)加機(jī)械手加雙主軸轉(zhuǎn)塔加工中心。
3 當(dāng)今數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)：
目前，世界先進(jìn)制造技術(shù)不斷興起，超高速切削、超精密加工等技術(shù)的應(yīng)用，柔性制造系統(tǒng)的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)的不斷成熟，對(duì)數(shù)控加工技術(shù)提出了更高的要求。當(dāng)今數(shù)控機(jī)床正在朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展。
（1）高速度、高精度化速度和精度是數(shù)控機(jī)床的兩個(gè)重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。目前，數(shù)控系統(tǒng)采用位數(shù)、頻率更高的處理器，以提高系統(tǒng)的基本運(yùn)算速度。同時(shí)，采用超大規(guī)模的集成電路和多微處理器結(jié)構(gòu)，以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，即提高插補(bǔ)運(yùn)算的速度和精度。并采用直線電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)的直線伺服進(jìn)給方式，其高速度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性相當(dāng)優(yōu)越。采用前饋控制技術(shù)，使追蹤滯后誤差大大減小，從而改善拐角切削的加工精度。
（2）可靠性最大化數(shù)控機(jī)床的可靠性一直是用戶最關(guān)心的主要指標(biāo)。數(shù)控系統(tǒng)將采用更高集成度的電路芯片，利用大規(guī)?；虺笠?guī)模的專用及混合式集成電路，以減少元器件的數(shù)量，來(lái)提高可靠性。通過(guò)硬件功能軟件化，以適應(yīng)各種控制功能的要求，同時(shí)采用硬件結(jié)構(gòu)機(jī)床本體的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化及系列化，使得既提高硬件生產(chǎn)批量，又便于組織生產(chǎn)和質(zhì)量把關(guān)。還通過(guò)自動(dòng)運(yùn)行啟動(dòng)診斷、在線診斷、離線診斷等多種診斷程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)硬件、軟件和各種外部設(shè)備進(jìn)行故障診斷和報(bào)警。利用報(bào)警提示，及時(shí)排除故障；利用容錯(cuò)技術(shù)，對(duì)重要部件采用“冗余”設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)故障自恢復(fù)；利用各種測(cè)試、監(jiān)控技術(shù)，當(dāng)生產(chǎn)超程、刀損、干擾、斷電等各種意外時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。
附 錄2
NC Technology
1、Research current situation of NC lathe in our times
Research and development process to such various kinds of new technologies as numerical control lathe , machining center , FMS , CIMS ,etc. of countries all over the world, linked to with the international economic situation closely. The machine tool industry has international economy to mutually promote and develop, enter 21 alert eras of World Affairs, the function that people's knowledge plays is more outstanding , and the machine tool industry is regarded as the foundation of the manufacturing industry of the machine, its key position and strategic meaning are more obv