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山東輕工業(yè)學(xué)院2009屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
矩形型材端面坡口銑削機(jī)設(shè)計(jì)
作 者 姓 名 席福洋
專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師姓名 宮濤
專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù) 高級(jí)試驗(yàn)師
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目 錄
摘 要 ……………………………………………………………1
第一章 緒論…………………………………………………2
1.1課題來(lái)源及意義……………………………………………………2
1.2矩形型材斷面坡口銑削機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀……………………2
1.3機(jī)械銑削機(jī)發(fā)展趨勢(shì)………………………………………………3
第二章 機(jī)床總體設(shè)計(jì)………………………………………4
2.1機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)的依據(jù)…………………………………………4
2.1.1工件………………………………………………………………4
2.1.2刀具………………………………………………………………5
2.2工藝分析……………………………………………………………5
2.2.1工藝方法的確定…………………………………………………5
2.2.2機(jī)床總體布局……………………………………………………5
2.2.3機(jī)床運(yùn)動(dòng)的確定…………………………………………………6
2.3機(jī)床主要參數(shù)的確定………………………………………………6
2.3.1確定工件余量……………………………………………………6
2.3.2 選擇切削用量……………………………………………………7
2.3.3 運(yùn)動(dòng)參數(shù)—主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定……………………7
2.3.3.1切削力的計(jì)算…………………………………………………7
2.3.3.2切削功率的計(jì)算………………………………………………8
2.4進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定………………………………………8
第三章 端面坡口銑削機(jī)的機(jī)械部分設(shè)計(jì)…………………9
3.1傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)…………………………………………………9
3.1.1絲杠選取和設(shè)計(jì)………………………………………………9
3.1.2.絲杠的校核計(jì)算………………………………………………10
3.2軸承的選取………………………………………………………12
3.3聯(lián)軸器的選取……………………………………………………12
3.4導(dǎo)軌的選取………………………………………………………12
摘 要
矩形型材端面坡口銑削機(jī)是由大量通用部件和少量專(zhuān)用部件組成的工序集中的高效機(jī)床。其特點(diǎn)有: 結(jié)構(gòu)緊湊、工作質(zhì)量可靠、設(shè)計(jì)和制造周期短、投資少、經(jīng)濟(jì)效果好、生產(chǎn)率高等。
本次設(shè)計(jì)的題目是矩形型材端面坡口銑削機(jī)設(shè)計(jì)。首先針對(duì)要加工的型材入手，對(duì)機(jī)床進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，進(jìn)而確定機(jī)床的總體布局，隨后，對(duì)銑削力進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)要求選擇合適的動(dòng)力頭，以加工要求為線索，在滿(mǎn)足要求的前提下完成其它（如絲杠、導(dǎo)軌）所有零件的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：坡口銑削機(jī)；動(dòng)力頭運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
ABSTRACT
Modular Machine, by the large number of common parts and a small number of specialized components of the process focused efficient machine. Its features include: compact, reliable quality, design and manufacturing cycle shorter, less investment and economic effects, and higher productivity .
The design is a rectangular profile of the subject face groove milling machine design. of all, to the processing of the profiles for the start of the overall machine design, machine tool and then determine the overall layout, then the calculation of the milling force, in accordance with the requirements of the driving force for the first choice for processing requests for clues to meet the requirements of under the other (eg, screw, rail) to all parts of the design.
Keywords: Groove milling machine；Power agency head movement.
第一章 緒論
1.1課題來(lái)源及意義
在自動(dòng)化焊接生產(chǎn)線上，為了提高焊接質(zhì)量提高生產(chǎn)效率，需要在矩形型材的焊接端面上開(kāi)坡口，人工進(jìn)行坡口工作效率太低而且還浪費(fèi)人力，利用矩形型材端面坡口銑削機(jī)可以提高工作效率，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，并提高破口質(zhì)量。
為了使兩塊矩形鋼材能夠牢固的對(duì)接在一起，需要將兩鋼材開(kāi)坡口，為了滿(mǎn)足這種需要矩形型材端面坡口銑削機(jī)就應(yīng)運(yùn)而生了，這臺(tái)機(jī)器具有操作少，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，效率高等優(yōu)點(diǎn)。既提高焊接強(qiáng)度，又保證焊接成品件的連接質(zhì)量。
在型鋼非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)制作中，經(jīng)常遇到一些尺寸較大、重量較重的部件的破口加工，如型鋼的焊縫坡口加工、短側(cè)板的焊縫坡口加工、分解槽壁板縱焊縫坡口加工等，對(duì)于這些焊縫坡口加工，如果使用火 自動(dòng)切割機(jī)切割，坡口尺寸偏差較大，互換性差，而如果使用刨邊機(jī)，龍門(mén)銑等大型機(jī)床切削，不僅加工臺(tái)班費(fèi)昂貴，而且大型機(jī)床不適于在各個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)之間頻繁搬，針對(duì)以上情況，我們提出了研制坡口專(zhuān)用銑削機(jī)床的課題。為了使研制工作切合實(shí)際、有的放矢，我們首先認(rèn)真分析了矩形型鋼端面的加工特點(diǎn)。
最近由于金融危機(jī)的影響，機(jī)床行業(yè)受宏觀經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的影響，呈現(xiàn)出增長(zhǎng)逐步減緩的趨勢(shì)。自去年下半年以后，機(jī)床市場(chǎng)需求出現(xiàn)了嚴(yán)重滑坡。普通機(jī)床和經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品市場(chǎng)需求急劇下滑，傳統(tǒng)普通產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)庫(kù)存量大幅增加。而中、高檔數(shù)控機(jī)床，成套設(shè)備和大型重型數(shù)控機(jī)床需求相對(duì)集中，這說(shuō)明行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生了非常大的變化，單臺(tái)產(chǎn)品平均價(jià)格走高，市場(chǎng)需求繼續(xù)向高端傾斜，重型機(jī)床領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈。為了使適應(yīng)廣大客戶(hù)的需要，我們要求設(shè)計(jì)了矩形型材端面坡口銑削機(jī)，這種機(jī)械有很大的發(fā)展?jié)摿?，在這次金融危機(jī)的影響下會(huì)有更好的發(fā)展。
1.2矩形型材斷面坡口銑削機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
我國(guó)的無(wú)錫大周焊割機(jī)械有限公司生產(chǎn)的有關(guān)坡口/端面加工設(shè)備就只有三種產(chǎn)品分別是DZXB-銑邊機(jī)，DZX系列端面銑，GD-20滾剪倒角機(jī)。而國(guó)外也只是有一些管道坡口機(jī)等等之類(lèi)的坡口機(jī)，還有十一冶安裝工程公司制作了兩套臥式坡口銑削專(zhuān)用機(jī)床，一次試車(chē)成功，并先后在云南鋁業(yè)公司，河南焦作萬(wàn)方鋁業(yè)公司、山東魯西鋁廠和四川廣興鋁業(yè)公司的電解槽制作工程中投入使用 ，發(fā)揮了重要的作用，解決了電解槽等非標(biāo)設(shè)計(jì)超大零部件坡口機(jī)械化生產(chǎn)問(wèn)題，保證了質(zhì)量和工期，節(jié)約了成本像這種用于銑削矩形型材的坡口銑削機(jī)還不多。
國(guó)外具有代表性的坡口機(jī)產(chǎn)品有以下幾種火焰切割/坡口機(jī)，由美國(guó)H&M公司生產(chǎn)，這種坡口機(jī)身采用鋁制的，重量輕，破口角度可調(diào)。管端坡口機(jī)，由意大利“古倍喜”公司生產(chǎn)，管端坡口機(jī)分為內(nèi)卡式和外卡式，可以滿(mǎn)足不同工作環(huán)境的需求。全自動(dòng)柔性切管機(jī)，由日本開(kāi)發(fā)研制。美國(guó)的爬管式管道切割/坡口機(jī)是一種便攜式銑削機(jī)，包括美國(guó)瓦奇T-L-C爬管式切割/坡口機(jī)，以及美國(guó)Mathey公司生產(chǎn)的爬管式切割/坡口機(jī)，德國(guó)GF公司生產(chǎn)的用于薄壁細(xì)長(zhǎng)管切割/開(kāi)坡口的RA系列管道切割兼坡口機(jī)。
外國(guó)研發(fā)和生產(chǎn)的大多數(shù)都是管道式坡口機(jī)或銑削機(jī)，他們并沒(méi)有太多的涉獵用于矩形型材的坡口銑削機(jī)，也可以說(shuō)這是他們的空白，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?
1.3機(jī)械銑削機(jī)發(fā)展趨勢(shì)
機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)賴(lài)以發(fā)展的基礎(chǔ)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱，是生產(chǎn)力的重要組成部分。機(jī)械制造業(yè)不僅為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、科研和國(guó)防等部門(mén)提供各種生產(chǎn)設(shè)備、儀器儀表和工具，而且為制造業(yè)包括機(jī)械制造業(yè)本身提供機(jī)械制造裝備。機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造水平標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的科學(xué)技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)實(shí)力。伴隨著國(guó)際經(jīng)濟(jì)危機(jī)的不斷加深及全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的放緩，機(jī)床行業(yè)受宏觀經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的影響，呈現(xiàn)出增長(zhǎng)逐步減緩的趨勢(shì)。自去年下半年以后，機(jī)床市場(chǎng)需求出現(xiàn)了嚴(yán)重滑坡。
機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造水平，主要取決于機(jī)械制造裝備的先進(jìn)程度。機(jī)械制造裝備的核心是金屬切削機(jī)床，精密零件的加工，主要依賴(lài)切削加工來(lái)達(dá)到所需要的精度。金屬切削機(jī)床所擔(dān)負(fù)的工作量約占機(jī)器制造總工作量的40%～60%，金屬切削機(jī)床的技術(shù)水平直接影響到機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。換言之，一個(gè)國(guó)家的機(jī)床工業(yè)水平在很大程度上代表著這個(gè)國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)能力和科學(xué)技術(shù)水平。顯然，金屬切削機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化建設(shè)中起著不可替代的作用。
縱觀幾十年來(lái)的歷史，機(jī)械制造業(yè)從早期降低成本的競(jìng)爭(zhēng)，經(jīng)過(guò)20世紀(jì)70年代、80年代發(fā)展到20世紀(jì)90年代乃至21世紀(jì)初的新的產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)。目前，我國(guó)已加入世界貿(mào)易組織，經(jīng)濟(jì)全球化時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，也面臨著新的形勢(shì)：知識(shí)——技術(shù)——產(chǎn)品的更新周期越來(lái)越短，產(chǎn)品的批量越來(lái)越小，產(chǎn)品的性能和質(zhì)量的要求越來(lái)越高，環(huán)境保護(hù)意識(shí)和綠色制造的呼聲越來(lái)越強(qiáng)，因而以敏捷制造為代表的先進(jìn)制造技術(shù)將是制造業(yè)快速響應(yīng)市場(chǎng)需要、不斷推出新產(chǎn)品、贏得競(jìng)爭(zhēng)、求得生存和發(fā)展的主要手段。
矩形型材端面坡口銑削機(jī)，是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專(zhuān)用部件組成的一種高效專(zhuān)用機(jī)床。它具有：生產(chǎn)率高；加工精度穩(wěn)定；研制周期短，便于設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)，成本低；配置靈活等。正是由于這些特點(diǎn)的存在，決定了端面坡口銑削機(jī)在焊接領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
矩形型材端面坡口銑削機(jī)采用高速銑削加工，而這種加工可獲得較高的金屬切除率、很高的加工精度和良好的加工表面質(zhì)量，因此，在現(xiàn)代制造業(yè)中受到普遍重視，發(fā)展也相當(dāng)迅速。相對(duì)于傳統(tǒng)的切削加工，高速加工中切削速度、進(jìn)給速度都有了很大的提高，而且切削機(jī)理也不相同。隨著對(duì)高速加工技術(shù)研究的不斷深入，尤其是在加工機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)、CAD/CAM軟件等相關(guān)技術(shù)的推動(dòng)下，高速切削加工技術(shù)已越來(lái)越多地應(yīng)用于模具型腔的加工中。高速銑削加工的特點(diǎn)是熱變形小等優(yōu)點(diǎn)，其單位功率的金屬切除率提高了30%～40%，切削力降低了30%，刀具的切削壽命提高了70%，留于工件的切削熱大幅度降低，低階切削振動(dòng)幾乎消失。隨著切削速度的提高，單位時(shí)間毛坯材料的去除率增加了，切削時(shí)間減少了，加工效率提高了，從而縮短了產(chǎn)品的制造周期，提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，高速加工的小吃刀量、大進(jìn)給速度減少了作用在工件上的切削力，切屑的高速排出減少了傳遞到工件上的切削熱，相應(yīng)地減少了熱應(yīng)力變形，從而提高了工件的加工剛性，并為薄壁零件的切削加工提供了可能。對(duì)硬度超過(guò)HRC60的材料進(jìn)行高速銑削加工，可在一定程度上替代效率較低的電火花加工，這樣，一定程度上縮短了模具的制造周期。與傳統(tǒng)銑削加工相比，高速切削加工具有溫升低等優(yōu)點(diǎn)[9]。
此次設(shè)計(jì)的是由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)。
第二章 坡口銑削機(jī)的總體設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)機(jī)床的第一步，是確定總體方案?？傮w方案是機(jī)床部件和零件的設(shè)計(jì)依據(jù)，對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的影響較大。因此，在擬定總體方案的過(guò)程中，必須全面地、周密地考慮，使所定方案技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。
2.1機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)的依據(jù)
2.1.1工件
工件是機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)的重要依據(jù)之一，設(shè)計(jì)者必須明確工件的特點(diǎn)和加工要求。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一臺(tái)矩形型材端面坡口銑削機(jī)，用于矩形型材斷面軋制或是焊接成型的型材，與底板焊接或是兩型材對(duì)接時(shí)，焊接工藝要求斷面到坡口，工件材料為熱軋45號(hào)鋼，矩形型材200200～400400，硬度為207～241HBS,生產(chǎn)批量為中小批量。加工部位的加工要求如下：
(1) 被加工表面的粗糙度均為R10；
(2) 銑削角度（5～20）×450 。
2.1.2刀具
機(jī)床設(shè)計(jì)力求簡(jiǎn)單實(shí)用，考慮到切削材質(zhì)單一，切削參數(shù)變化范圍十分有限， 因此銑削轉(zhuǎn)速不分檔，銑削高速鋼角銑刀[1]，刀齒材料為YG6，=450，d=80，B=22,D=27,Z=22。
2.2工藝分析
2.2.1 工藝方法的確定
機(jī)床的工藝方法是多種多樣的，按工種可分為車(chē)、銑、刨、鉆、鏜、磨、研磨、電加工、振動(dòng)加工、激光加工等；每一種還可再分，如車(chē)削加工有車(chē)外圓、車(chē)端面、車(chē)槽、車(chē)球面等之分；按加工精度各表面粗糙度可分為粗加工、半精加工、光整加工等；按工序集中程度可分為單刀、多刀、單工件、多工件、單工位、多工位等；按作業(yè)形式可分平行作業(yè)、順序作業(yè)、平行-順序作業(yè)等。
工藝方法對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)和性能的影響很大，工藝方法的改變常導(dǎo)致機(jī)床的運(yùn)動(dòng)、傳動(dòng)、布局、結(jié)構(gòu)、性能以及經(jīng)濟(jì)效果等方面的一系列變化。
加工斷面坡口的方法有很多，比如說(shuō)，銑削，刨削。對(duì)于對(duì)于矩形型材斷面，用刨床進(jìn)行刨削加工時(shí)，機(jī)床需要兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，機(jī)床和刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝夾在工件臺(tái)上快速，穩(wěn)固，但生產(chǎn)率低，加工精度也達(dá)不到工件要求；用角銑刀進(jìn)行銑削加工時(shí)，生產(chǎn)率不僅提高了，也能滿(mǎn)足工件所要求的加工精度，且裝夾快速，方便。與其它機(jī)床相比，矩形型材斷面銑削機(jī)具有生產(chǎn)率高，加工精度穩(wěn)定，研制周期短，便于設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)、成本低、自動(dòng)化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低，配置靈活等特點(diǎn)，因此，當(dāng)生產(chǎn)量很大時(shí)，用矩形型材斷面銑削機(jī)進(jìn)行加工更合理[2]。
2.2.2 機(jī)床總體布局
機(jī)床的總體布局指確定機(jī)床的組成部件之間的相對(duì)位置及相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。
合理的總體布局的基本要求有：
(1)保證工藝方法所要求的工件與刀具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系；
(2)保證機(jī)床具有足夠的加工精度和相適應(yīng)的剛度和抗振性；
(3)便于操縱、調(diào)整、維修，便于輸送、裝卸工件和排屑等；
(4)節(jié)省材料，占地面積小，即經(jīng)濟(jì)效果好；
(5)造型美觀。
考慮到工件較大，為簡(jiǎn)化進(jìn)給機(jī)構(gòu)，采用工件固定在裝夾臺(tái)上不動(dòng)，而讓刀具相對(duì)于工 件運(yùn)動(dòng)的加工模式。矩形型材安裝在工作臺(tái)上，銑刀動(dòng)力頭帶動(dòng)銑刀作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)，上下運(yùn)動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，且動(dòng)力頭的主軸可以伸縮，這樣可以完成進(jìn)刀和退刀的要求?？紤]到節(jié)能問(wèn)題，在機(jī)床上安裝了鏈輪和重錘，使重錘平衡掉一部分動(dòng)力頭的重量和滑臺(tái)的重量，這樣使得進(jìn)給動(dòng)力變小，選擇較小的進(jìn)給電機(jī)即可，如臺(tái)灣永坤YK立式減速電機(jī)。此方案的有點(diǎn)是各部件均是針對(duì)矩形型材設(shè)計(jì)的，因此，結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好，生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。
由于本設(shè)備的制造數(shù)量較少，設(shè)計(jì)本專(zhuān)用機(jī)床的出發(fā)點(diǎn)，主要考慮其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證其適用性及安全性，除一些較大部件或遠(yuǎn)動(dòng)部件如支座，滑臺(tái)采用HT200，其余部件均就地取材。
2.2.3 機(jī)床運(yùn)動(dòng)的確定
為適應(yīng)設(shè)備頻繁搬遷，不但整個(gè)機(jī)床可以解體，尺寸較大的零部件也應(yīng)可以分解，同時(shí)設(shè)備應(yīng)易于拆卸、吊裝，易于組合安裝，為防止機(jī)床在頻繁的拆卸、 吊裝過(guò)程中損壞，要適當(dāng)增加零部件的安全裕度。在以上研制原則的指導(dǎo)下，我們?cè)O(shè)計(jì)了坡口銑削專(zhuān)用設(shè)備，它的表面粗糙度可達(dá)6.3。確定機(jī)床運(yùn)動(dòng)，指確定機(jī)床運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，運(yùn)動(dòng)類(lèi)型以及運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行件。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的矩形型材斷面坡口銑削機(jī)的工藝方法是，用兩把角銑刀直接進(jìn)行對(duì)型材端面的兩平行邊同時(shí)加工。相應(yīng)的450坡口成形運(yùn)動(dòng)為：兩動(dòng)力頭主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力頭上下運(yùn)動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；輔助運(yùn)動(dòng)為：動(dòng)力頭主軸伸縮為調(diào)整運(yùn)動(dòng)。通過(guò)著寫(xiě)運(yùn)動(dòng)即可完成所要求的坡口切削[11]。
2.3機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)的確定
機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)包括主參數(shù)和基本參數(shù)，基本參數(shù)又包括尺寸參數(shù)，運(yùn)動(dòng)參數(shù)，動(dòng)力參數(shù)。
2.3.1確定工件余量
矩形型材200200～400400，材料為熱軋45號(hào)鋼，硬度為207～241HBS，生產(chǎn)類(lèi)型為中小批量，熱軋毛坯。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2～2.5,取加工余量為2.5mm。如果余量過(guò)大，不僅浪費(fèi)金屬，增加切削工時(shí)，增加機(jī)床和道具的負(fù)荷，有時(shí)還會(huì)將加工表面所需保存的最耐磨的表面層切掉；如果余量過(guò)小，則不能去掉表面在加工前所存在的誤差和缺陷層以致產(chǎn)生廢品，有時(shí)還會(huì)使刀具處于惡劣的工作條件，例如刀尖要直接切削夾沙外皮和冷硬層加劇了刀具的磨損。為了合理確定加工余量，必須了解加工余量的各項(xiàng)因素如加工表面上的表面粗糙度，加工前的尺寸公差等。
確定加工余量的方法，由工序余量確定背吃刀量；根據(jù)加工表面粗糙度要求確定進(jìn)給量：選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及確定刀具耐用度；確定切削速度，并按機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速表選取接近的轉(zhuǎn)速。
根據(jù)以上所說(shuō)，我確定采用高速鋼角銑刀，同時(shí)考慮到該銑床銑削工件的尺寸，初步選擇銑削轉(zhuǎn)速1440r/min左右，在此前提下，我查閱資料得出：
a：當(dāng)進(jìn)給速度在V=440mm/min～270mm/min的范圍內(nèi)、銑削深度為3t0.8時(shí)，銑削粗糙度為100～50：
b：當(dāng)進(jìn)給速度在V=270mm/min～180mm/min的范圍內(nèi)、銑削深度為3t0.8時(shí)，銑削粗糙度為50～25：
c：當(dāng)進(jìn)給速度在V=170mm/min的范圍內(nèi)、銑削深度為t0.8時(shí)，銑削粗糙度為12.5。
由于施工圖部件坡口的粗糙度要求通常在25～50之間，因此結(jié)合工地的實(shí)際情況，采用V=200mm/min，符合加工要求。
2.3.2 選擇切削用量
由于被加工零件的銑削寬度為20mm,需進(jìn)行一次走刀，即：a=20mm。
根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第132～133頁(yè)，選擇銑削切削用量。
銑削用量的選擇與要求的加工表面粗糙度值及其生產(chǎn)率有關(guān)系。當(dāng)銑削表面粗糙度數(shù)值要求較低時(shí)，銑削速度應(yīng)選高一些，每齒走刀量應(yīng)小些。若生產(chǎn)率要求不高，可以取很小的每齒走刀量，一次銑削4～5mm的余量達(dá)到R=1.6μm的表面粗糙度。這時(shí)每齒的進(jìn)給量一般為0.02～0.03mm。
根據(jù)本次設(shè)計(jì)所加工的零件要求，其表面粗糙度數(shù)值較低，加工材料為熱軋鋼，查《切削用量手冊(cè)》表4得：
a=0.03～0.05mm/z,V=15～35m/min,取a=0.04mm/z。
2.3.3 運(yùn)動(dòng)參數(shù)—主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定
機(jī)床的運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括主運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速范圍、進(jìn)給量范圍、進(jìn)給量數(shù)列以及空行程速度等。此次設(shè)計(jì)主要確定主運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。
2.3.3.1切削力的計(jì)算
有工作條件等查《切削用量手冊(cè)》表22得：
F= （2-1）
其中：CF,=45，xF=1.0，yf=0.72，nf=0.88，qf=0，f=0.86，為有關(guān)系數(shù)和指數(shù)
KF為切削條件改變是，切削力的修正系數(shù)
a—銑削寬度，a=20mm
a—銑削深度，由于是一次銑削就能達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸，則銑削深度為工件加工余量，即a=20mm。
af—進(jìn)給量，a=0.04mm/z
Z—齒數(shù)，取Z=22
則切削力大小為:
F=5197.1N 取 F=5200N
2.3.3.2切削功率的計(jì)算
根據(jù)《機(jī)械制造工藝金屬機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》第72頁(yè)，可得切削功率公式為：
P===2.07KW2.1KW （2-2）
由常州市高翔組合機(jī)床制造有限公司提供的TX40銑削動(dòng)力頭功率為7.5Kw，主軸滑套軸向調(diào)整70mm，動(dòng)力頭燕尾導(dǎo)軌軸向位移100mm。使用兩個(gè)這樣的動(dòng)力頭在兩側(cè)面同時(shí)銑削坡口，而型材的規(guī)格為200200～400400，單邊軸向位移量最大為100mm，而常州市高翔組合機(jī)床制造有限公司提供的TX40銑削動(dòng)力頭即可滿(mǎn)足此要求。
2.4進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定
查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》第41頁(yè)，可知：進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率取決于進(jìn)給的有效功率和傳動(dòng)件的機(jī)械效率[9]，
N= （2-3）
式中：N—進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率(KW)
V—進(jìn)給速度(m/min)
Q —進(jìn)給抗力(N)，Q=(0.3～0.5)F （2-4）
η—進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的總機(jī)械效率(一般取0.15～0.2)
粗略計(jì)算時(shí)，可根據(jù)進(jìn)給傳動(dòng)與主傳動(dòng)所需功率之比值來(lái)估算進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率。
銑床的進(jìn)給功率P’=0.5P=0.5KW
采用臺(tái)灣永坤YK立式減速機(jī)，采取全封閉全壽命機(jī)電一體化設(shè)計(jì)，硬齒面斜齒傳動(dòng)，低噪聲、高效率。整體結(jié)構(gòu)、重量輕，適應(yīng)性強(qiáng)，可附加電磁制動(dòng)器，輸出轉(zhuǎn)速：69～260r/min，輸出轉(zhuǎn)矩：高至1500Nm。電機(jī)功率：0.12～4Kw。安裝形式：安裝法蘭方式安裝，電機(jī)型號(hào)為CV 25-750-25-C。
第三章 端面坡口銑削機(jī)的機(jī)械部分設(shè)計(jì)
3.1傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)
3.1.1絲杠選取和設(shè)計(jì)
根據(jù)本設(shè)計(jì)中對(duì)銑削速度及加工精度的要求，減速電機(jī)的輸出最高轉(zhuǎn)速n設(shè)為200 r/min。減速電機(jī)通過(guò)連軸器與絲杠直接連接，即i=1，動(dòng)力頭快速進(jìn)給的最高速度要求達(dá)到v=1m/min。進(jìn)給速度為v=200mm/min,減速電機(jī)的輸出最高轉(zhuǎn)速為200 r/min，則絲杠的最高轉(zhuǎn)速也為200 r/min。基本絲杠導(dǎo)程
P= ==5(mm) （3-1）
絲杠中徑d2==30mm （3-2）
Pp=7.5—13MPa低速潤(rùn)滑良好，材料為鋼，
查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》[19]表5-13得：
d=48mm,p=5mm,d2=D2=44.752mm,D4=42.587,d3=29,D1=42.587
螺目工作高度H=d2=(1.2～1.5)44.752=53～67mm圓整為60mm。
螺紋的工作高度h=0.5p=3mm
螺牙根部的寬度b=0.65p=3.9mm
絲杠所受的軸向力為Q=(0.3～0.5)F=1560取Q=1600N
驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 T=T1+T2+T3 （3-3）
T2,T3—軸承摩擦力矩
T1—螺紋力矩
T1=F24.5N·M （3-4）
T2+T3=0.5 N·M
T=25 N·M,減速電機(jī)的轉(zhuǎn)矩為26 N·M，符合要求。
3.1.2絲杠的校核計(jì)算
由絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算可得：P=6mm，
查《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》表18-10得：
選擇滑動(dòng)螺旋副材料：螺桿螺母材料均為鋼，摩擦系數(shù)f=0.11～0.17(定期潤(rùn)滑)，8到10級(jí)精度，需用壓強(qiáng)[P]=7.5～13MPa，取10MPa
選擇30o梯形螺紋,整體螺母=1.2～1.5，取1.5
計(jì)算螺旋副壓強(qiáng)p= （3-5）
由公式可得：p==1.95MPa （3-7）
p [p]螺旋副強(qiáng)度符合要求。
旋合圈數(shù)n=H/P=45/6=7.510～12
驗(yàn)算自鎖=arctan通常 （3-8）
=3.30自鎖性好。
驗(yàn)算螺牙強(qiáng)度：
螺桿和螺母的材料相同，只需校核螺桿的螺牙強(qiáng)度。
螺桿剪切強(qiáng)度 （3-9）
螺桿彎曲強(qiáng)度 （3-10）
所以螺牙的強(qiáng)度符合要求。
螺桿的穩(wěn)定性校核：臨界載荷
先計(jì)算 （3-11）
——長(zhǎng)度系數(shù)，與螺桿的端部結(jié)構(gòu)有關(guān)，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表17-7得
=0.6
——螺桿最大工作長(zhǎng)度，1000mm
——螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑 mm
==29/4=7.25 （3-12）
==8285
所以=10927N （3-13）
穩(wěn)定條件是2.5～4 （3-14）
=4.374所以螺桿的穩(wěn)定性良好。
螺桿的剛度校核：
軸向載荷使導(dǎo)程產(chǎn)生的彈性變形 （3-15）
=11.3
轉(zhuǎn)矩使導(dǎo)程產(chǎn)生的彈性變形== （3-16）
==5.4 （3-17）
導(dǎo)程的總彈性變形量=+=16.7 （3-18）
每米螺紋距離上的彈性變形量/S=20.9/m
查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表17-9得7級(jí)精度的=30
所以/S=30螺桿的剛度滿(mǎn)足要求。
綜上校核可得,絲杠符合要求。
3.2軸承的選取
根據(jù)載荷的方向選擇軸承的類(lèi)型，絲杠安裝在滾動(dòng)軸承上，由于軸承需要承受2500N的軸向力，受到較大的軸向載荷，選擇圓錐滾子軸承。根據(jù)絲杠的公稱(chēng)直徑和安裝條件查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6-7得：選取型號(hào)為圓錐滾子軸承30000型23系列和雙列圓錐滾子軸承20系列。對(duì)于實(shí)際工作的圓錐滾子軸承，為了保證它的可靠地工作，應(yīng)使它至少下半圈的滾動(dòng)體全部受載。因此，在安裝這類(lèi)軸承時(shí)，不能有較大的軸向竄動(dòng)量[10]。
3.3聯(lián)軸器的選取
由工作條件和受力情況，選擇GYH2型凸緣聯(lián)軸器[10]，凸緣聯(lián)軸器的材料是用灰鑄鐵或碳鋼，這種聯(lián)軸器需要兩軸的對(duì)中性要求很高，但由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，故坡口銑削機(jī)所用的聯(lián)軸器選用凸緣聯(lián)軸器。由《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》表4-2灰鑄鐵的牌號(hào)和力學(xué)性能得，選取HT250，公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩63N·m,許用轉(zhuǎn)速10000r/min,軸孔直徑25mm，軸孔長(zhǎng)度62mm。如圖所示：
圖1 GHY2型聯(lián)軸器
3.4導(dǎo)軌的選取
銑床上的直線運(yùn)動(dòng)部件都是沿著它的床身、立柱、橫梁等支承件上的導(dǎo)軌進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的，導(dǎo)軌的作用概括地說(shuō)是對(duì)運(yùn)動(dòng)部件起導(dǎo)向和支承作用，導(dǎo)軌的制造精度及精度保持性對(duì)機(jī)床加工精度有著重要的影響。
本設(shè)計(jì)中一是對(duì)精度的要求不高，二是要控制加工成本，綜上考慮，決定用矩形導(dǎo)軌，動(dòng)力頭上下運(yùn)動(dòng)完成了銑削的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，為了使銑削表面具有較好的粗糙度選擇矩形導(dǎo)軌，而且動(dòng)力頭的運(yùn)動(dòng)使導(dǎo)軌受到一定的顛覆力矩，由常州市斯德利精工機(jī)械有限公司提供的直線導(dǎo)軌滑塊系列中的BRH45BL型號(hào)的導(dǎo)軌，此導(dǎo)軌的基本負(fù)荷,動(dòng)額定載荷8330kgf，靜額定載荷14950kgf，容許靜力矩MX=267kgfm,MY=210kgfm,MZ=210kgfm.滑塊重量2.8kg滑軌重量12.3kg。
3.5 T型槽選取
圖2 T型槽尺寸
根據(jù)GB/T158-1996，A=18mm，B=32mm，C=12～14mm取C=14mm，H=30～36mm取H=36,P=32～100取P=100mm。EMAX=1.6mm,FMAX=1mm。
與此T型槽配套使用的螺栓是M16,SMAX=28mm,KMAX=10mm。
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致 謝
本次設(shè)計(jì)是在導(dǎo)師宮濤老師的悉心指導(dǎo)下完成的。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，宮濤老師傾注了大量的時(shí)間和精力，對(duì)我進(jìn)行了耐心的指導(dǎo)和幫助。宮濤老師知識(shí)淵博、治學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)。我順利地完成論文與宮濤老師高度的責(zé)任心是分不開(kāi)的。
宮濤老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神、淵博的知識(shí)、敏銳的思維、對(duì)工作的熱情態(tài)度和樸素高尚的人格修養(yǎng)，使我受益終生。在此論文完成之際，謹(jǐn)向我敬愛(ài)的老師表示最誠(chéng)摯的敬意和衷心的感謝。
我的設(shè)計(jì)能夠順利完成與老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助是分不開(kāi)的，再次對(duì)他們表示感謝！
在畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束之際，本該是一件值得很慶幸的好事，但卻苦于不知道以怎樣的方式來(lái)表達(dá)在畢業(yè)設(shè)計(jì)中幫助過(guò)我的老師、同學(xué)及學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)，更不知道用什么樣的詞句來(lái)形容此時(shí)此刻的心情，我想沒(méi)有他們的幫助，畢業(yè)設(shè)計(jì)就不會(huì)做得這么順利，我在這兒只有向所有幫助過(guò)我的同學(xué)、老師和領(lǐng)導(dǎo)說(shuō)一聲：你們辛苦了，謝謝！