畢業(yè)設計--機電外殼高效機床設計（含外文翻譯）

1、<p><b>　　1 概述</b></p><p>　　1.1 本課題研究的目的</p><p>　　電動機外殼加工專用機床的設計主要用于加工鋁合金材料的壓鑄件電動機外殼的毛坯，通常是在普通機床上進行加工，裝夾和測量麻煩，不但加工時間廠，效率低，而且制造誤差大，生產(chǎn)成本高，本設計的目的是使機床的結構盡可能簡化，降低機床購買成本，提高生產(chǎn)效率，從而降低零件的

2、生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的市場競爭力。</p><p>　　1.2 本設計國內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀</p><p>　　專用機床是集機電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質、經(jīng)濟實用,因而被廣泛應用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的主用機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制,它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件

3、(近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額) ,完成鉆孔、擴孔、鉸孔,加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺,在孔內(nèi)鏜各種形狀槽,以及銑削平面和成形面等。專用機床的分類繁多,有大型組合機床和小型組合機床,有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復合式,還有多工位回轉臺式組合機床等;隨著技術的不斷進步,一種新型的組合機床———柔性專用機床越來越受到人們的青睞,它應用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換,配以可編程序控制器(

4、 PLC) 、數(shù)字控制(NC) 等,能任意改變工作循環(huán)控制和驅動系統(tǒng),并能靈活適應多品種加工的可調(diào)可變的專用機床。</p><p>　　由于專用機床及其自動線是一種技術綜合性很高的高技術專用產(chǎn)品,是根據(jù)用戶特殊要求而設計的,它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術。我國專用機床及專用機床自動線總體技術水平比發(fā)達國家要相對落后,國內(nèi)所需的一些高水平專用機床及自動線幾乎都從國外進口。工藝裝

5、備的大量進口勢必導致投資規(guī)模的擴大,并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此,市場要求我們不斷開發(fā)新技術、新工藝,研制新產(chǎn)品,由過去的“剛性”機床結構,向“柔性”化方向發(fā)展,滿足用戶需求,真正成為剛柔兼?zhèn)涞淖詣踊b備。</p><p>　　現(xiàn)僅就近幾年大連組合機床研究所研制的組合機床及其自動線對目前我國組合機床及其自動線裝備技術的基本情況進行說明：</p><p>　　圖1.1 　壓縮機外支撐八工位回轉

6、工作臺組合機床</p><p>　　(1)為某冰箱壓縮機廠提供的ZHS - 1283 冰箱壓縮機外支撐八工位回轉工作臺組合機床,見圖1。鏜孔精度< 9.097 mm ±0.004 mm , 表面粗糙度Ra 0. 8μm ,節(jié)拍時間26 s (2 件) ,采用交流伺服滑臺,HSK 接桿,主軸帶中孔冷卻液通道,全封閉防護。</p><p>　　(2) ZHS - XU86 凸輪

7、軸軸承蓋加工自動線是為某汽車公司研制的用于30 萬輛轎車生產(chǎn)的高精度、高生產(chǎn)率、多品種數(shù)控自動線,見圖1.2 。該線采用多種先進技術:可控扭矩夾緊扳手、氣浮輸送、電液比例閥、高精度空心錐柄接桿、高密度材料鏜桿、數(shù)控精密十字滑臺、分布式控制系統(tǒng)與監(jiān)測系統(tǒng)、故障診斷及顯示系統(tǒng)、大流量冷卻排屑和全封閉防護系統(tǒng),節(jié)拍38 s。</p><p>　　圖1.2 　ZHS - XU86 凸輪軸軸承蓋加工自動線</p>

8、;<p>　　(3) UD80 型換刀換箱柔性加工單元,見圖1.3 。該單元是一種高效、高精度與高柔性的數(shù)控機床,機床有5 個坐標,交換托板尺寸為800 mm ×800 mm ,刀庫容量60 ,120 ,180 任選,箱庫容量12 個,能在一次裝夾下成銑、鉆、鉸、攻絲、鏜孔、鏜車等工序的單軸加工和多軸加工,適合中大批量生產(chǎn)規(guī)模的箱體零件和成組雜件的加工,也適用于中小批量多品種零件的生產(chǎn)。</p>&

9、lt;p>　　圖1.3 　UD80 型換刀換箱柔性加工單元</p><p>　　上述專用機床代表了目前我國專用機床裝備較高的技術水平,但隨著市場競爭的加劇和對產(chǎn)品需求的提高,高精度、高生產(chǎn)率、柔性化、多品種、短周期、數(shù)控專用機床及其自動線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機床行業(yè)企業(yè),因此專用機床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組合機床加工精度、組合機床柔性、組合機床工作可靠性和組合機床技術的成套性為主攻方向。一方面,加強數(shù)控

10、技術的應用,提高組合機床產(chǎn)品數(shù)控化率;另一方面,進一步發(fā)展新型部件,尤其是多坐標部件,使其模塊化、柔性化,適應可調(diào)可變、多品種加工的市場需求。</p><p>　　1.3 目前存在的主要問題</p><p>　　在加工通孔、止口以及兩側表面的零件時，尤其批量生產(chǎn)中，傳統(tǒng)車削加工效率方法是應用車鏜削專機一次將孔和側端面加工完；翻過來二次裝夾加工另側表面。工件在實際加工中二次裝夾導致加工精度低

11、，效率低下。</p><p><b>　　2機床設計總體方案</b></p><p>　　隨著社會的進步，市場經(jīng)濟的發(fā)展，各種產(chǎn)品內(nèi)部及產(chǎn)品之間的競爭日益加強，這使得產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家都設法降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。在這種情況下，針對要求設計一套電動機外殼內(nèi)孔、止口及端面加工的專用機床，所以本設計主要是為了通過盡量簡化機床的結構和減少機床附件來減少機床的制造

12、成本，從而達到降低電機外殼生產(chǎn)成本的目的。</p><p>　　2.1 機床總體方案的設計依據(jù)</p><p>　　2.1.1 被加工零件工藝方案的擬定</p><p>　　工件材料為鑄鋁合金，牌號為ZL102，硬度為HBS50，加工部位是：內(nèi)孔表面1、止口表面2、3，以及外殼表面4、5。工件覺得簡易零件圖如圖2.1所示。其具體加工要求如下 ：</p>

13、<p>　　(1) 需要加工的5個表面均不在同一個加工平面，而設計要求在一次裝夾的</p><p>　　情況下完成工件的加工過程，因此，需要采用多工位刀具加工，使左端面和止口以及內(nèi)孔通過一次走刀過程完成加工，然后再使右邊的止口和端面同時完成加工。</p><p>　　(2) 被加工表面的粗糙度均為Ra3.2。</p><p>　　(3) 被加工表面的尺寸

14、及位置精度為：</p><p>　　兩端面4、5的最小距離為mm；</p><p>　　兩止口2、3的最小尺寸要求為mm；</p><p>　　內(nèi)孔1的尺寸要求為mm；其內(nèi)表面相對于兩止口軸線的圓跳度為0.075mm。</p><p>　　(4) 小批量生產(chǎn)。</p><p>　　圖2.1 加工零件簡易圖</p&

15、gt;<p>　　2.2 機床設計方案的確定</p><p>　　2.2.1 擬定工藝方案的對比</p><p>　　在開始本設計之前擬定了三套設計方案，其具體內(nèi)容如下：</p><p>　　（1）在加工通孔、止口以及兩側表面的零件時，尤其批量生產(chǎn)中，傳統(tǒng)車削加工效率方法是應用車鏜削專機一次將孔和側端面加工完；翻過來二次裝夾加工另側表面。工件在實際加工

16、中二次裝夾導致加工精度低，效率低下。</p><p>　?。?）采用雙動力頭車床，通過兩床頭機座的軸向進給來完成切削進給，這樣使得機床必須具備兩個能在導軌上實現(xiàn)軸向運動的主軸箱，一方面，這樣的結構為保證電機外殼止口的同軸度要求，將會對導軌的平行度直線度等形位誤差提出更高的要求；另一方面，還要給兩個主軸箱提供軸向運動的動力裝置。這種方案的優(yōu)點是加工效率高，缺點是采用雙動力頭，使加工精度難以得到保證，且采用雙動力頭使

17、得機床的結構復雜、生產(chǎn)費用高。</p><p>　?。?）采用參照6140車床的結構進行改造而成的簡易車床進行加工，整個加工過程都是由裝夾工件的拖把的進給來完成，機床的切削主軸分為前鏜頭和后鏜頭兩部分組成，兩鏜頭以及鏜桿上的鏜刀都需要比較高的安裝精度，直接通過安裝精度來保證零件的加工精度。其加工過程為：首先工件向左進給，通過前鏜頭上的內(nèi)孔鏜刀、止口鏜刀和端面鏜刀來完成內(nèi)孔、左止口和左端面的加工，加工完成后停機，在

18、前后鏜頭之間加上傳動桿使動力傳遞給后鏜頭，然后使工件向右進給來完成右端止口和右端面的加工。這種方案的優(yōu)點是使機床的結構進一步簡化，降低了制造費用，保證了較高的加工效率，不足之處是機床在安裝時對安裝的技術要求較高。</p><p>　　2.2.2 設計方案的確定</p><p>　　由上述方案各優(yōu)缺點的對照，綜合本設計的設計要求：1、為降低零件的加工成本，應使機床的制造成本盡可能低；2、為提

19、高生產(chǎn)效益，應使零件的生產(chǎn)效率盡可能的提高；3、為適應一系列零的加工要求，應使機床各部分能做適量的調(diào)整。綜合各方面的設計要求，最后確定采用第三套方案進行設計。</p><p>　　2.3 機床主要技術參數(shù)的確定</p><p>　　2.3.1 主軸轉速的確定</p><p>　　本設計為專用機床的設計，為了適應同一系列尺寸產(chǎn)品的加工和工藝上的靈活，針對零件的加工要求

20、，采用了主軸兩級變速。</p><p>　　本專用機床是用來加工材料為鑄鋁合金的電機外殼，根據(jù)《組合機床設計簡明手冊》查得滿足設計要求加工精度的切削速度為200~400m/min，此設計選擇的切削速度為300m/min。</p><p><b>　　根據(jù)公式：</b></p><p>　　由于該專用機床需加工同一系列的電機外殼，所以需要幾個轉速

21、來完成表面的加工。</p><p>　　由于轉速對零件加工精度的影響并不是很大，所以我采用平均速度來設計此專用機床：</p><p><b>　　取整數(shù)，則;</b></p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　;</b></p><

22、p><b>　　取整數(shù)，則。</b></p><p>　　2.3.2 進給量的確定</p><p>　　專用機床的切削進給量是由所加工材料的性能和加工精度所決定的，根據(jù)《切削用量手冊》查得加工鑄鋁類零件的進給量為0.15—0.30mm/r,本設計中取進給量為0.20mm/r。</p><p>　　2.3.3 主運動電動機功率的確定<

23、/p><p>　　(1) 切削力的計算:</p><p>　　車削過程中主切削力的計算公式為：</p><p>　　式中：——切削力的切向分力（主切削力）KgN；</p><p><b>　　——切削條件系數(shù);</b></p><p><b>　　——背吃刀量mm；</b><

24、;/p><p><b>　　——背吃刀量指數(shù)；</b></p><p>　　——切削進給量mm/r；</p><p><b>　　——進給量指數(shù)；</b></p><p>　　——切削速度m/min；</p><p><b>　　——總修正系數(shù)。</b>&l

25、t;/p><p>　　(2) 切削功率的計算:</p><p>　　切削功率的計算公式為：</p><p>　　由《切削用量手冊》查得利用高速鋼刀具對鑄鋁合金零件進行鏜孔加工時，其式中各參數(shù)分別取值為：=390，=1.0，=0.75，=1.0。</p><p>　　根據(jù)加工要求取背吃刀量為1mm，將數(shù)據(jù)代入公式計算得：主切削力=107.8N，切削

26、功率=0.54KW。</p><p>　　(3) 主傳動系統(tǒng)的傳動效率:</p><p>　　由主傳動系統(tǒng)示意圖（圖2.1）可知：主傳動系統(tǒng)包括兩級齒輪傳動和一級帶輪傳動以及三對滾動軸承，設、、分別為齒輪傳動、滾動軸承、帶輪傳動的效率。根據(jù)《機械設計課程設計》查得=0.98、=0.98、=0.95，則主傳動系統(tǒng)的總傳動效率為：</p><p>　　(4) 電動機的選

27、擇:</p><p>　　由于在切削過程中存在三把刀同時工作進給的情況，以及考慮切削過程中的不穩(wěn)定因素，需要對電機的功率加上一安全系數(shù)，取安全系數(shù)S=1.5，計算得總功率為：</p><p>　　查《機械設計課程設計》，根據(jù)Y系列三相異步電動機技術數(shù)據(jù)（IP44）（摘自JB/T9616—1999），取電動機的額定功率為4KW；選取電動機型號為Y112M—4；其主要參數(shù)為；滿載轉速為1440

28、r/min。</p><p><b>　　3 主傳動系統(tǒng)設計</b></p><p>　　3.1 主傳動系統(tǒng)的組成及要求</p><p>　　實現(xiàn)機床主運動的傳動系統(tǒng)，稱為機床的主傳動系統(tǒng)，它和機床的傳動方案和總體布局有關，對機床的使用性能、結構都有明顯的影響。</p><p>　　圖3.1是機床主傳動系統(tǒng)的傳動簡圖。根

29、據(jù)設計要求，在滿足設計要求的條件下，本設計從節(jié)省成本的角度考慮，使主傳動系統(tǒng)的結構盡量的簡化，從而得到如圖所示的傳動系統(tǒng)簡圖。為滿足工作性能要求，主傳動系統(tǒng)應包括如下幾個組成部分：</p><p>　　圖3.1 主傳動系統(tǒng)簡圖</p><p><b>　　固定傳動比結構</b></p><p>　　在電動機和第I軸之間采用V帶連接；在第I軸和第

30、二軸之間采用齒輪傳動，并且通過這對齒輪實現(xiàn)主軸轉向的改變。</p><p><b>　　變速機構</b></p><p>　　根據(jù)本設計的設計要求，該機床主軸只需要有兩種不同的轉速，故本設計只需要通過第II軸上的一對滑移齒輪來實現(xiàn)變速即可。</p><p><b>　　主軸部件</b></p><p&g

31、t;　　該機床的主軸部件包括主軸、主軸支撐和安裝在主軸上的傳動件例如齒輪和鍵等零件。</p><p><b>　　開停裝置</b></p><p>　　機床主運動需要經(jīng)常啟動和停止，大多數(shù)采用離合器的方式，有時用開停電動機的方法來實現(xiàn)。</p><p><b>　　操作機構</b></p><p>

32、　　機床的起停、變速都需要通過相應的操縱機構，才能達到應有的功能。方便實用的操作裝置可以提高生產(chǎn)效率，減少工人的工作量。</p><p><b>　　潤滑與密封裝置</b></p><p>　　為保證上述各種傳動元件和機構的正常工作，應設有良好的潤滑與密封裝置，防止出現(xiàn)三漏現(xiàn)象。</p><p><b>　　箱體</b>&

33、lt;/p><p>　　各機構和傳動件的支撐均裝入箱體中，并保證它們相互位置的準確性。</p><p>　　在設計機床的主傳動系統(tǒng)時，必須滿足以下基本要求：</p><p>　　機床的主軸應有足夠的轉速范圍和變速級數(shù)；</p><p>　　機床的動力源和傳動機構都需要保證傳遞足夠功率和扭矩，并且要求傳動效率較高；</p><p

34、>　　機床的傳動機構，特別是主軸都需保證足夠的精度、剛度、抗振性能，并且要求溫升較低和熱變形較小；</p><p>　　機床的操作和控制需要靈活、輕便和安全可靠，機床的調(diào)整維修要求簡單方便，機床噪音小，以保證工人生產(chǎn)的正常條件；</p><p>　　機床的結構應盡量簡單、緊湊、制造方便、成本低；</p><p>　　機床的自動化程度和生產(chǎn)率方面的要求，應該合理

35、的滿足。</p><p>　　3.2 主傳動系統(tǒng)的運動設計</p><p>　　3.2.1 傳動比的分配</p><p>　　主軸的兩級轉速分別為500r/min和850r/min，而電動機的滿載轉速為1440r/min，由于輸入輸出轉速比較小，因此主軸的變速采用一級滑移齒輪變速，而另一級齒輪則作為換向齒輪等速傳動，而且?guī)л唫鲃油瑯硬捎玫人賯鲃印?lt;/p>

36、<p>　　則滑移齒輪兩部分的傳動比分別為：</p><p>　　3.2.2 帶傳動的設計</p><p>　　在同樣的張緊力下，V帶傳動所產(chǎn)生的摩擦力大于平帶傳動所產(chǎn)生的摩擦力，且摩擦力大，帶傳動所傳遞的功率就大，故V帶傳遞的功率比平帶大得多，或者說，在同樣的功率下，V帶傳動結構緊湊。同時V帶傳動具有較大的摩擦因數(shù)，可以減小彈性滑動和打滑現(xiàn)象發(fā)生的機率。</p>

37、<p>　　V帶型號的選擇是根據(jù)電動機的輸入輸出轉速和傳遞功率等方面因素并參考普通V帶選型圖選擇普通V帶的帶型為A型，傳動基準長度取為1800mm。為保證帶的穩(wěn)定性，根據(jù)單根V帶的基本額定功率和所需傳遞的總功率確定V帶的根數(shù)為Z=3根。</p><p>　　3.2.3 齒輪齒數(shù)的確定</p><p>　　在確定傳動系統(tǒng)中各傳動副的齒輪齒數(shù)時應注意下列幾點：</p>

38、<p>　　(1) 齒輪的齒數(shù)和不能太大，以免齒輪尺寸過大而引起機床結構增大。一般推薦齒數(shù)和≤100—120，常用在100之內(nèi)；</p><p>　　(2) 同一變速組中的幾對齒輪，其中心距必須保證相等；</p><p>　　(3) 最小的齒輪齒數(shù)Zmin應保證不產(chǎn)生根切。對于標準齒輪，最小Zmin≥17;</p><p>　　(4) 應保證最小齒輪裝

39、到軸上或套筒上具有足夠的強度。</p><p>　　為使選用的齒輪標準化，在計算齒數(shù)的過程中對傳動比進行了修正，其修正后的傳動比為：；同時因為個齒輪副的速度變化不大，受力情況相差不大，故允許采用同一模數(shù)，且各對齒輪的齒數(shù)和也也相等。</p><p>　　選擇兩齒輪副的齒數(shù)和=100，則兩對齒輪副的齒數(shù)分別為：</p><p>　　修正后主軸得到的實際轉速為:<

40、/p><p>　　3.3 主傳動系統(tǒng)的結構設計</p><p>　　3.3.1 主傳動系統(tǒng)的布局及變速機構類型</p><p><b>　　(1) 布局</b></p><p>　　主傳動系統(tǒng)的布局形式取決于機床的用途、類型和尺寸等因素。布局的形式大致有兩種：一是集中傳動式布局，變速系統(tǒng)的全部變速機構和主軸部件都安放在同一變

41、速箱內(nèi)；另一種是分離傳動式布局，主要變速機構和主軸部件分別裝在變速箱和主軸箱兩個箱體內(nèi)，中間用皮帶、鏈條或其他方式傳動。</p><p>　　本設計中，由于滿足設計要求的傳動裝置的結構比較簡單，所以采用的是集中傳動式布局。這種布局的優(yōu)點是結構緊湊，主軸和全部傳動元件都安裝在一個箱體內(nèi)，便于集中操縱；箱體數(shù)目少，便于調(diào)整維修。但是變速機構運轉中的振動和發(fā)熱會直接影響主軸的工作精度。</p><p

42、>　　(2) 變速機構的類型</p><p>　　變速機構的類型選擇，主要取決于機床的性能和使用條件。</p><p>　　常用有級變速機構有：</p><p>　　交換齒輪變速機構 </p><p>　　常用的交換齒輪變速方式,多半是更換中心距離不變的兩軸之間一對齒輪，多用于不經(jīng)常變速的專用機床、自動和半自動機床以及齒輪加工機床等。

43、這種變速機構的優(yōu)點是構造簡單，結構緊湊。</p><p><b>　　滑移齒輪變速機構</b></p><p>　　這種變速方式廣泛應用于一般通用機床中，其優(yōu)點是變速范圍較大，變速級數(shù)也較多，不論速度高低，所傳遞的功率和扭矩多較大，而變速機構的徑向尺寸較小，不工作的齒輪不嚙合，所以空載功率消耗小，變速方便、省時。其缺點是變速箱的結構比較復雜，軸向尺寸較大，不能在運轉中

44、變速。為使滑移齒輪進入嚙合，必須用直齒圓柱齒輪傳動，傳動平穩(wěn)性不如斜齒輪傳動。</p><p><b>　　皮帶塔輪變速機構</b></p><p>　　多半是用于中心距不變的兩軸之間，以皮帶聯(lián)接兩個可以反向安裝的塔輪所組成，在磨床上使用較多，臺式鉆床也常用這種機構。</p><p><b>　　離合器變速機構</b>&l

45、t;/p><p>　　離合器可以是牙嵌式、齒輪式和摩擦式離合器。</p><p>　　在本設計中，機床主軸只需要兩種輸出轉速，因此，在變速機構中采用滑移齒輪變速機構，從而使主軸箱的結構簡單、緊湊，操作方便。主軸箱的結構模型如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2主軸箱結構的三維模型</p><p>　　3.3.2 主傳動系統(tǒng)中開停裝置的設計

46、</p><p>　　開停裝置用以控制主要執(zhí)行件（如主軸）的啟動和停止。其基本要求是方便省力，操作安全可靠，結構簡單并能傳遞足夠的扭矩。</p><p>　　對功率較小，不經(jīng)常啟動和停止的機床，為了結構簡單那，可直接使用電動機來實現(xiàn)機床的啟動和停止。當電動機功率較大時，由于啟動電流很大，電機發(fā)熱嚴重，同時由于轉動慣量較大，傳動件不易迅速停止，這時可在傳動鏈中設置離合器來實現(xiàn)機床運動的啟停，

47、且離合器可以在電動機運轉的情況下實現(xiàn)對主運動的啟動或停止，從而減少電動機的開停次數(shù)。</p><p>　　在本設計中采用的是電動機和離合器相結合的開停裝置。電動機開停主要用于每個工段之間人員休息和機器修整時切斷主電源；離合器開停裝置主要用于兩種主軸轉速之間的切換，同時本設計中采用電磁離合器。</p><p>　　電磁離合器是里喲激磁線圈電流產(chǎn)生的電磁力來操縱接合元件，使離合器接合或脫開，其

48、特點為：1）起動力矩大，動作反應快，離合迅速；</p><p>　　2）結構簡單，安裝維修方便，使用壽命長；</p><p>　　3）可實現(xiàn)集中控制和遠距離操縱，控制簡單，功率小。</p><p>　　根據(jù)《機械設計手冊》第3卷，選擇離合器的型號為：DLM10(EKE)系列有滑環(huán)濕式多片電磁離合器，規(guī)格為6A/6AG的離合器。</p><p>

49、;　　3.3.3 軸承的選擇和組合設計</p><p>　　軸承的選定是在軸的結構設計基本確定之后進行的。因此，軸承類型的初步選擇是根據(jù)軸頸尺寸和安裝空間確定的。一般來說，軸頸尺寸較小時，選用各種球軸承；軸頸尺寸較大時，選用各種滾子軸承。然后在根據(jù)設計所要求的軸承的承載能力、速度特性、運轉精度等方面的因素最終確定軸承的具體型號。</p><p>　　傳動系統(tǒng)的軸I和軸II主要承受的是軸自身

50、的重力、外力作用下的彎曲應力和不平衡作用力等徑向作用力，而且軸I和軸II不需要很精確的軸向定位，工作溫度也不高，在這種工作條件下，軸的最賤支撐是采用雙支點的單向固定支承。</p><p>　　根據(jù)軸的強度估算，兩軸的軸頸處直徑取為50mm和70mm，所以兩端選用的軸承分別為30305和30210的圓錐滾子軸承。為滿足低噪聲要求，除保證內(nèi)外圈具有較高的形狀精度和尺寸精度外，還應選擇合適的游隙組值，以使軸承在工作中接

51、近零游隙狀態(tài)。</p><p>　　傳動系統(tǒng)的軸Ⅲ是機床的主軸，承受的主要是載荷除自身的重力、彎曲應力和不平衡作用力外，還有來自切削運動時所產(chǎn)生的軸向力。在加工零件時，零件對軸向的加工尺寸的加工要求不是很高，故同樣還是采用雙支點的單向固定支承。</p><p>　　根據(jù)主軸的剛度和刀具安裝尺寸等設計要求的要求，取軸的軸頸70mm，另一端為85mm，為承受軸向進給切削力的作用，兩端軸承型號選

52、為32214和32217的圓錐滾子軸承。</p><p>　　3.3.4 潤滑系統(tǒng)</p><p>　　潤滑的基本作用是：降低摩擦阻力，提高機床傳動效率；減小磨損，使機床保持原有的工作精度；帶走熱量，冷卻摩擦表面保持正常的工作溫度；防止生銹等。潤滑時保證機床正常工作不可缺少的條件。</p><p>　　3.3.4.1 潤滑劑的選擇</p><p&

53、gt;　　機床上常用的潤滑劑有兩種：潤滑脂和潤滑油。</p><p>　　常用的潤滑脂有鈣基潤滑脂和鈉基潤滑脂兩種。在機床上主要應用鈣基潤滑脂，其特點是粘度較大，有耐水的性能，不易流失，密封簡單，而且不必經(jīng)常加換潤滑脂，使用方便；但是其流動性差，導熱系數(shù)小，不能做循環(huán)潤滑劑，摩擦阻力大，機械效率低。所以潤滑脂主要用于中、低速傳動件，外露的齒輪及不易密封的立式主軸等。</p><p>　　潤

54、滑油與潤滑脂相比，潤滑油的粘度小，摩擦系數(shù)低，冷卻效果好，適用于高速傳動的摩擦表面和集中自動潤滑系統(tǒng)中。潤滑油多用于機床部件和零件的相對速度較快的條件下，不同的速度和所承受的壓力可以選擇不同粘度的潤滑油。</p><p>　　3.3.4.2 潤滑方式的選擇</p><p>　　常用的潤滑方式有：（1）飛濺潤滑；（2）循環(huán)潤滑；（3）滴油潤滑；（4）油霧潤滑；（5）噴射（注射）潤滑。<

55、/p><p>　　普通機床上廣泛采用的潤滑方式是飛濺潤滑。飛濺潤滑是在箱體底部裝有潤滑油，利用最低位置的傳動軸上的齒輪或濺油盤浸入油內(nèi)一定深度，當機床工作時，旋轉的齒輪或濺油盤將潤滑油向各方向濺出，直接落到潤滑件的表面上或落到特制的油盤或油槽中，油液沿著油管或油槽流至需要潤滑的表面上。當濺油齒輪或濺油圓盤的圓周速度適宜時，還能形成油霧，油霧中的細小油珠會落到各摩擦面的間隙中進行潤滑。</p><p

56、>　　4 主傳動系統(tǒng)結構校核計算</p><p>　　4.1 危險軸截面的校核計算</p><p>　　4.1.1 危險截面所在軸的確定</p><p>　　（1）各軸轉速n(r/min)</p><p>　　由電動機型號可以確定電動機的額定輸出轉速為1440r/min，同時在結構設計中已經(jīng)確定主傳動系統(tǒng)中的帶輪傳動和第一級齒輪傳動均為

57、等速傳動，則軸Ⅰ和軸Ⅱ的轉速均為1440r/min。而在第二級齒輪傳動中具有兩個的齒輪變速擋位，在主傳動系統(tǒng)結構設計中均已求得，最后得出各級轉速如下：</p><p>　　（2）各軸功率P(KW)</p><p>　　電動機的輸入功率為P=4KW，設、、分別為齒輪傳動、滾動軸承、帶輪傳動的效率。根據(jù)機械傳動效率的概略值取得=0.98、=0.98、=0.95，則根據(jù)傳動系統(tǒng)的結構對各軸功率的

58、計算如下：</p><p><b>　?。?）各軸轉矩</b></p><p>　　根據(jù)轉矩和功率與轉速的關系，對各軸的轉矩計算如下：</p><p>　　各軸的軸徑和動力參數(shù)如下表4.1。</p><p>　　表4.1 軸徑和運動參數(shù)</p><p>　　由上述表中的幾組數(shù)據(jù)大致確定主傳動系統(tǒng)的

59、危險軸截面存在于軸Ⅲ上，下面以軸Ⅲ為模型校核軸的剛度。</p><p>　　4.1.2危險面所在軸的校核</p><p><b>　?。?）受力分析</b></p><p>　　軸Ⅲ（主軸）和鏜桿組合結構的結構簡圖及相關尺寸如下圖所示：</p><p>　　圖4.1主軸結構尺寸圖</p><p>

60、　　齒輪在有較大的傳動比時，齒輪所承受的轉矩則會相應的增大，即齒輪對軸有較大的力的作用，則由表4.1可知，軸Ⅲ所傳遞的功率和轉矩分別為P=3.51kw，T=65.37N·m，該齒輪的分度圓直徑為144mm。</p><p>　　此時齒輪受到的圓周力為：</p><p><b>　　齒輪的徑向力為：</b></p><p>　　鏜桿端部

61、所受到的切削力由前面第三部分功率計算時可知主切削力=107.8N，徑向切削力為。</p><p>　　圖4.2 主軸及鏜桿結構受力圖</p><p><b>　?。?）求支反力</b></p><p>　　水平方向受力分析如圖4.3所示。</p><p><b>　　由得</b></p>

62、;<p><b>　　解得</b></p><p><b>　　由得</b></p><p>　　圖4.3 主軸及鏜桿結構水平平面受力圖</p><p>　　垂直面內(nèi)的受力分析如圖4.4所示。</p><p><b>　　由得</b></p><

63、;p><b>　　解得</b></p><p><b>　　由得</b></p><p>　　圖4.4 主軸及鏜桿結構垂直面受力圖</p><p>　　根據(jù)軸的受力情況作水平面和垂直面中的彎矩M圖，如圖4.5所示。</p><p>　　圖4.5 主軸及鏜桿結構水平和垂直面彎矩圖</p&g

64、t;<p>　?。?）軸Ⅲ上危險截面的判斷與校核</p><p>　　從軸的結構圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險截面。現(xiàn)將計算出的截面C處的、、的值列于下表：</p><p>　　表4.2 截面C處的相關參數(shù)值</p><p>　　按彎扭合成應力校核軸的強度：</p><p>　　進行校核時，通常只校核軸上承受最大

65、彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度。根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)以及軸單向旋轉，扭切應力為脈動循環(huán)應力，取，軸的計算力：</p><p>　　由以選定軸的材料為45鋼，調(diào)質處理，查得。</p><p><b>　　因此，故安全。</b></p><p><b>　　5 主軸部件</b></p><p>　　

66、5.1 對主軸部件的基本要求</p><p>　　5.1.1 旋轉精度</p><p>　　主軸部件的旋轉精度是指機床在裝配后，在主軸前端等部位的徑向跳動、端面跳動和軸向竄動的大小。</p><p>　　主軸的旋轉精度直接受軸承精度和間隙的影響，同時也和其他零件（箱體、主軸本身等）的精度有關。而軸承的精度包括：滾道的徑向跳動，軸承內(nèi)孔決定主軸軸承徑的幾何軸心位置；各

67、滾動體直徑不一致和形狀誤差，將會引起主軸旋轉軸線的徑向跳動，使加工表面產(chǎn)生形狀誤差；滾道的端面跳動將引起主軸的軸向竄動；軸承滾道與滾動體間的間隙，使主軸在受到變化的外力時產(chǎn)生位移，從而使主軸的旋轉軸線作復雜的周期運動，間隙越小，則旋轉軸線變動越小。</p><p><b>　　5.1.2 剛度</b></p><p>　　主軸部件的剛度是指在外加載荷下抵抗變形的能力。

68、影響主軸部件剛度的因素較多，有主軸的結構尺寸、軸承類型和配置方式、軸承間隙的大小、傳動件的布置方式、主軸部件的制造和裝配質量等，如果主軸部件的剛度不足，將使主軸產(chǎn)生較大的彈性變形，容易引起振動。這樣不僅會降低加工精度，增加表面粗糙度，也會使齒輪等傳動件和軸承等因不能均勻受力而惡化工作條件。</p><p><b>　　5.1.3 抗振性</b></p><p>　　主

69、軸部件的抗振性是指機床進行切削時，其抵抗振動、保持平穩(wěn)工作能力。</p><p>　　抗振性包括兩個方面：抵抗強迫振動的能力和抵抗自激振動的能力。</p><p>　　主軸部件的振動會影響工件的表面質量、刀具耐用度和主軸軸承的壽命，還會發(fā)生噪聲。影響主軸部件振動的主要因素是主軸部件的阻尼、剛度和固有頻率。因此，提高抗振性必須提高主軸部件的靜剛度，采用較大阻尼比的前軸承，必須時安裝阻尼器。并

70、且希望在主軸有盡可能高的固有頻率，使它大于激振力。</p><p>　　提高主軸組件抗振性應采取的措施主要有：減少產(chǎn)生強迫振動的能源，對高速旋轉高速旋轉的零件要作靜、動平衡，選用傳動平穩(wěn)、抗振性好的傳動件，提高齒輪、軸承和主軸等的制造精度，以免在傳動中產(chǎn)生周期性沖擊，應用消振裝置，考慮主軸系統(tǒng)的固有頻率，避免共振，應使主軸的臨界轉速比實際應用的主軸轉速高出或低于25～30%，增加主軸箱體剛度（加大壁厚或設置加強筋

71、）等。</p><p>　　5.2 主軸部件的結構設計</p><p>　　主軸部件的結構模型如圖5.1所示：</p><p>　　圖5.1 主軸組合三維圖</p><p>　　從上圖可以看出，主軸的結構相對比較簡單，主要由兩個圓錐滾子軸承、兩個齒輪、軸套、圓螺母以及主軸鏜桿組成。主軸上變速用的兩個齒輪布置在主軸的后部，可以補償主軸鏜桿的懸臂

72、結構引起的撓度變形。</p><p><b>　　6 加工裝置的設計</b></p><p>　　6.1加工裝置的組成</p><p>　　加工裝置的外型如下：</p><p>　　圖6.1加工裝置的三維造型</p><p>　　電機外殼加工裝置分為三個部分，如下圖所示：</p>&

73、lt;p><b>　　圖6.2 加工裝置</b></p><p>　　1—后鏜桿 2—傳動桿 3—前鏜桿</p><p><b>　　6.1.1 前鏜頭</b></p><p>　　前鏜頭通過螺釘安裝在車床主軸上，并且將用來車削殼體左端面的鏜刀通過螺釘鎖在其上。</p><p

74、><b>　　6.1.2 鏜桿</b></p><p>　　鏜桿安裝在之后的莫式錐孔內(nèi)并于前鏜頭一起組成了上圖的前鏜桿，并用拉桿拉緊。在鏜桿上安裝有四把刀，前面兩把分別是粗鏜刀和半精鏜刀，第三把是用來車削端面的，第四把(即安裝在前鏜頭的)是用來車削止口的。一、二兩把刀其軸向位置由鏜刀本身尺寸保證，徑向位置由鏜床對刀工具保證；三、四刀的徑向位置由鏜床對刀工具確定。在鏜桿階梯軸打一彎形槽，

75、且通過傳動桿把其旋轉主運動傳給后鏜桿。</p><p><b>　　6.1.3 傳動桿</b></p><p>　　當用后鏜頭鏜削外殼右端各面時，把傳動桿放入前鏜桿于后鏜桿之間，卡在彎槽內(nèi)，把前鏜桿的旋轉運動通過傳動桿傳給后鏜桿。當工件加工完畢，工件移向前鏜桿方向，取出傳動桿，再把工件移向原傳動桿處（傳動桿長度比工件約長5mm），可以非常方便地進行工件的裝卸。<

76、/p><p><b>　　6.1.4 后鏜桿</b></p><p>　　為保證加工精度，把后鏜桿和尾座里的軸做成整體，裝在一對正向布置的圓錐滾子軸承內(nèi)，并用端蓋密封。后鏜桿上安裝兩把鏜刀，分別用來加工外殼右端的止口和右端面。安裝后鏜桿時，注意保證后鏜桿軸線于前鏜桿軸線的同軸度不大于0.015。</p><p><b>　　6.1.5 尾

77、座</b></p><p>　　尾座中裝有一對正向安裝的圓錐滾子軸承，并把軸承裝在尾座的孔中。</p><p><b>　　6.2 對刀工具</b></p><p><b>　　圖6.3 對刀工具</b></p><p>　　1.螺釘　2.支架　3.鏜桿　4.螺釘　5.刀頭　6.V形架　

78、7.深度千分尺</p><p>　　如上圖所示的鏜床對刀工具，可使鏜頭方便而精確地定位。使用方法是：將V形架6放在鏜桿3上，使用使用螺釘1將支架2、V形架6固定在鏜桿上，鏜刀頭5的尺寸路超過所需尺寸，然后用深度千分尺7和刀頭5，迫使刀尖縮至所需要的尺寸位置，用螺釘4鎖緊。</p><p><b>　　7 夾具的設計</b></p><p>　　

79、夾具的具體結構依據(jù)不同的電機外殼結構而設計，本設計是針對臥式機座而設計的夾具。其外形如下圖所示：</p><p><b>　　圖7.1夾具三維圖</b></p><p>　　7.1 組合定位及定位誤差的分析與計算</p><p>　　工件在裝夾的過程中采用一面兩孔組合定位，即一個大平面及與該平面相垂直的兩個圓孔組合定位，夾具上與之相適應的定位元

80、件是一面兩銷。工件采用一面兩孔定位能使工件在各道工序上的定位基準統(tǒng)一，可以減少基準不重合引起的定位誤差，使各工序所使用的夾具定位部分的結構統(tǒng)一，有利于自動化生產(chǎn)。</p><p>　　如圖7.2（a）所示，當工件采用一面兩銷定位時，由于兩孔、兩銷的直徑、中心距都存在制造誤差，極易出現(xiàn)因過定位而引起定位銷不能裝入工件孔。為解決這一問題，一般有兩種方法：一是減少定位銷2的直徑[圖7.2（b）]；另一種方法是將定位銷2

81、做成菱形銷[圖7.2（d）]。</p><p>　?。?）工件以一面兩孔定位時的誤差分析</p><p>　　設、為工件圓孔1、2定位直徑的最小值，、為工件圓孔1、2的定位直徑的最大值；、為夾具圓柱銷1、2定位直徑的最大值，、為夾具圓柱銷1、2定位直徑的最小值；為定位副1之間的最小間隙， 為定位副2之間的最小間隙，為兩孔同時定位時，在極限情況下定位孔2和定位銷2之間的最小間隙。為工件兩定位

82、孔之間的中心距尺寸和偏差，為夾具兩定位銷之間的中心距尺寸和偏差。</p><p>　?。╝） （d）</p><p>　?。╞） （e）</p><p>　　（c） （f）&

83、lt;/p><p>　　圖7.2工件用一面兩銷定位的誤差分析圖</p><p>　　一面兩銷定位的基準位移誤差，是由定位孔1和定位銷1之間的配合間隙決定的，在工件圖示平面內(nèi)的任何方向上的基準位移誤差：</p><p>　　轉角誤差為，對于上述圖7.2（a）、（b）兩種方法，轉角誤差各不相同：</p><p><b>　　對于方法一<

84、;/b></p><p>　　由于減小了，從而增大了轉角誤差：如圖3.3（c）</p><p><b>　　對于方法二</b></p><p>　　為保證一批工件都能裝入定位銷，不是通過減小定位銷2的直徑，而是通過將定位銷2削邊后增大S值來實現(xiàn)的。</p><p>　　如圖7.3（e）所示，由圖中得；</p&

85、gt;<p><b>　　再由圖中得：</b></p><p><b>　　將上兩式綜合得：</b></p><p>　　展開上式，并略去等高階無窮小量，得：</p><p>　　此處的S相當于方法一中的，其值為 ，所以</p><p>　　由此可見，在相同中心距補償量（）下，采用第二

86、種方法（即用削邊銷代替圓柱銷）使第二定位副間的最小間隙僅為原來的。第一種方法是用縮小圓柱銷直徑，增大間隙的方法來補償中心距偏差，而第二種方法是通過調(diào)整S值來達到同樣的目的，其卻只有原來值的 ，因而減小了轉角誤差[圖7.2（f）]。</p><p>　　7.2 工件以一面兩孔定位時的設計步驟</p><p>　　①確定夾具兩定位銷之間的中心距及尺寸偏差</p><p>

87、;　　夾具兩定位銷之間的中心距與工件兩定位孔之間的中心距的基本尺寸相同，其基本尺寸相同，其公差一般取工件兩定位孔之間的中心距公差的（1/3～1/5），即=(1/5~1/3) </p><p>　?、诖_定圓柱銷的尺寸和公差</p><p>　　取相應圓柱孔的最小直徑為圓柱銷直徑的基本尺寸，其公差一般取g6或f7 。</p><p>　?、鄞_定菱形銷的寬度、直徑和公差&

88、lt;/p><p>　　菱形銷的寬度b可查相關標準（參見表6.1），然后按下式：</p><p>　　計算出菱形銷與其所配合的孔的最小間隙；</p><p>　　再計算出菱形銷直徑的基本尺寸:;</p><p>　　最后按h6或h7選取菱形銷直徑的公差。</p><p>　　表7.1 菱形銷尺寸</p>&l

89、t;p><b>　?、苡嬎愣ㄎ徽`差</b></p><p>　　首先計算基準位移誤差：</p><p><b>　　再算轉角誤差：</b></p><p><b>　　8溜板箱的設計</b></p><p>　　圖8.1溜板箱三維圖</p><p>

90、;　　溜板箱的主要作用是將進給運動或快速移動通過進給箱或快進電機傳給拖板或刀架，從而實現(xiàn)縱、橫向及正反向機動進給或快速移動。上圖為本設計的傳動系統(tǒng)立體圖。</p><p>　　8.1 傳動方案的設計</p><p>　　傳動方案設計是否合理，對整個機械的工作性能、尺寸、重量、和成本等影響很大，因此，傳動方案設計是整個溜板箱設計中的最關鍵的環(huán)節(jié)。</p><p>　　

91、本設計中主要用到齒輪傳動和蝸輪蝸桿傳動。</p><p><b>　　8.2 電機的選擇</b></p><p>　　普同車床上進給=(0.1~0.6) ，所以取。則工作機所需的有效功率為：</p><p>　　由溜板箱三維圖（圖8.1）可知：傳動鏈包括兩級齒輪傳動和一個聯(lián)軸器以及三對滾動軸承，設、、分別為齒輪傳動、滾動軸承、聯(lián)軸器傳動的效率。

92、根據(jù)機械傳動效率的概率值取得=0.98、=0.99、=0.98，則傳動鏈的總效率為：</p><p><b>　　電動機的功率為：</b></p><p>　　根據(jù)Y系列三相異步電動機技術數(shù)據(jù)取電動機的額定功率為0.75kw；選取電動機型號為Y90S-6。其主要參數(shù)為：滿載轉速為910r/min。</p><p>　　傳動比為：，，所以最后取得

93、。</p><p>　　其后的算法和前面主傳動系統(tǒng)的算法及其步驟相同。</p><p>　　9 導軌及機架的結構設計</p><p>　　9.1 導軌的結構設計</p><p>　　9.1.1 導軌的功用、分類和要求</p><p>　　導軌的功用是導向和承載。有用于保證主運動或進給運動軌跡，也有用于調(diào)整部件之間的相對

94、位置的，后者加工時沒有相對運動。</p><p>　　按結合面的摩擦性質，導軌又分為滑動導軌和滾動導軌兩類。按導軌的截面形狀分為矩形、三角形、燕尾形和圓柱形導軌。</p><p>　　導軌是用來保證運動部件的運動方向的，因而要求有較高的導向精度；導軌受力后的變形會影響運動部件與固定件的相對位置，因而要求有較高的剛度；相配合的導軌面因相對運動易造成導軌的磨損，影響加工精度，因而要求導軌有較高

95、的耐磨性；運動部件低速時易產(chǎn)生爬行，因而還需要導軌能保持低速均勻性。</p><p>　　導向精度主要是指運動部件沿導軌運動時的直線性（對直線運動導軌）或真圓性（對圓周運動導軌）。耐磨性直接影響機床的精度保持性，是導軌設計的關鍵，也是衡量機床質量好壞的重要標志。導軌受力后變形會影響部件之間的相對位置和導向精度，因此要求導軌有足夠高的剛度。</p><p>　　9.1.2 導軌材料的選擇&l

96、t;/p><p>　　在本設計中，機床的床身為型材的焊接結構，因此將導軌的設計和床身的設計分開來，通過機械加工的方法來制造。</p><p>　　為保證導軌在機械加工過程中的加工性能以及機床設計對導軌剛度的要求，根據(jù)機床設計手冊第1冊選擇導軌的材料是T10A，導軌的耐磨性在導軌的加工過程中需進行淬火處理來提高導軌的表面硬度。</p><p>　　9.1.3 導軌的結構設

97、計</p><p>　?。?）導軌截面形狀的選擇</p><p>　　直線滑動導軌按截面形狀可分為：矩形導軌、三角形導軌、燕尾形導軌、圓柱形導軌。圓周運動導軌可分為：平面圓環(huán)導軌、錐形圓環(huán)導軌、V形圓環(huán)導軌。</p><p>　　導軌的組合有：雙三角形組合、雙矩形組合、三角形-平導軌組合、三角形-矩形組合、平-平-三角形組合、三角形-三角形-平形組合。</p&

98、gt;<p>　　根據(jù)加工零件的精度要求，選擇導軌的組合形狀為雙三角形組合，因為這種導軌有較高的導向精度，同時還能起支承、導向作用，磨損后相對位置不變，能自行補償垂直方向及水平方向的磨損。截面形狀如圖8.1。</p><p>　　圖9.1 導軌截面圖</p><p>　　由圖中可以看出本設計中的導軌采用的是組合式導軌，這樣設計的目的是綜合零件加工的可行性考慮得出的。在裝配過程

99、中，采用就地加工的方法，在導軌與床身裝配完成后進行磨削來保證導軌的精度要求。</p><p>　?。?）導軌尺寸的確定</p><p>　　參考6140車床的導軌截面尺寸設計本機床的尺寸如圖9.2：</p><p>　　圖9.2 導軌截面尺寸圖</p><p><b>　　9.2 機架的設計</b></p>

100、<p>　　9.2.1 機架的設計要求</p><p>　　機架的設計主要應保證剛度、強度和穩(wěn)定性。</p><p>　　1）在滿足強度和剛度的前提下，機架的重量應要求輕、成本低；</p><p>　　2）抗振性好。把受迫振動振幅限制在允許范圍內(nèi)；</p><p><b>　　3）噪聲??；</b></p

101、><p>　　4）結構設計合理，工藝性良好，便于鑄造、焊接和機械加工；</p><p>　　5）結構力求便于安裝與調(diào)整，方便修理和更換零部件；</p><p>　　6）有導軌的機架要求導軌面受力合理、耐磨性良好；</p><p>　　7）造型好。使之既適用經(jīng)濟，又美觀大方。</p><p>　　正確合理的床身結構對提高機床

102、-刀具-夾具-工件這一彈性系統(tǒng)的剛性和長久保持機床工作精度有重要的意義。</p><p>　　剛度可解釋為彈性體抵抗變形的能力，同等條件下，變形越小，剛度就越大。床身的剛度包括靜剛度和動剛度，靜剛度主要是指機床本身的結構剛度和接觸剛度，動剛度不僅與靜剛度有關，而且還與材料的阻尼、固有頻率有關，由共振條件下的動剛度公式可以看出：</p><p><b>　　式中：——靜剛度；<

103、;/b></p><p><b>　　——阻尼比；</b></p><p><b>　　——衰減常數(shù)；</b></p><p><b>　　——固有頻率；</b></p><p>　　熱變形對精度的影響也是機床床身設計中應當重點考慮的問題，盡管熱變形的量通常都比較小，但是

104、對于加工精度要求比較高的機床，熱變形將會嚴重影響零件的加工質量。在設計過程中通常用控制發(fā)熱或使熱量均勻分布等措施來減小熱變形的影響。</p><p>　　機床的床身在鑄造、焊接和粗加工的過程中，材料內(nèi)部將產(chǎn)生內(nèi)應力，使床身或者導軌變形，從而引起零件的系統(tǒng)誤差，在實際的生產(chǎn)過程中通常采用實效的辦法解決。</p><p>　　9.2.3 機架結構類型的選擇</p><p&g

105、t;　　由于所設計的專用機床的生產(chǎn)屬于小批量生產(chǎn)，因而在床身的生產(chǎn)制造中不宜采用制造成本高的鑄造方式生產(chǎn)，為降低成本，本設計中的床身是通過型材焊接的方法來制造的。焊接的制造方法具有如下幾個優(yōu)點：(1) 滿足結構使用性要求 焊接接頭的強度一般可達到與母材等強，能夠承受基本金屬所能承受的各種載荷的作用。焊接是一種金屬原子間的連接，剛度大，整體性好。(2) 可節(jié)約金屬材料焊接結構的零件或部件可以直接通過焊接的方法進行連接，不需要附加連接件

106、（如鉚接時常用的連接角鋼等）。與鉚接相比，相同結構的重量可減輕10%~20%。(3) 工藝靈活性大根據(jù)產(chǎn)品結構特點，可以將幾何尺寸大，形狀復雜的結構分解，對分解后的零件或部件分別進行加工，然后，通過總體裝配焊接整體結構。(4) 對金屬材料的適應性強通過焊接可將多種不同形狀與厚度的鋼材（或其他金屬材料）連接起來，也可將不同種類金屬材料（鑄鋼件，鍛壓件等）連接起來，從而使焊接結構的材料分布，性能的匹配更加合理。(5) 投資少，見效快焊

107、接結構生產(chǎn)一般不需要大型的，貴重的設備，而且對產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模適應性強，更換產(chǎn)品型號和品種都比較方便。焊接結構較之鑄造結構具有強度</p><p>　　9.2.4 機架的結構設計</p><p>　　為保證床身的剛度和強度，在選擇型材的過程中綜合了機架外觀設計的考慮，根據(jù)GB707-1988選擇牌號為的熱軋普通槽鋼。其截面形狀及尺寸如圖9.3所示。</p><p>　

108、　圖9.3 機架材料截面圖</p><p>　　機架的結構示意圖如圖9.4所示：</p><p>　　圖9.4 機架三維圖</p><p><b>　　10 操縱機構設計</b></p><p>　　10.1 操縱機構的功用和要求</p><p>　　機床操縱機構的功用是控制機床各工作運動的啟動、

109、停止、變速、換向以及控制各種輔助運動等。操縱機構雖不直接參與機床的工作運動，與機床的精度、剛度、壽命等無直接關系，但對機床使用性能、生產(chǎn)率等都有直接的影響。對操縱機構基本要求如下：</p><p>　　操縱要靈活省力，以減輕工人的勞動強度。</p><p>　　操縱要方便。常用操縱件應布置在便于操縱的區(qū)域，不應過高、過低或過遠。</p><p>　　操縱機構工作要安

110、全可靠。每個操縱件周圍必須留有充分的操作空間，以免碰撞。</p><p>　　10.2 操縱機構的組成</p><p>　　一般操縱機構由操縱件、傳動裝置、控制元件與執(zhí)行件四部分組成。操縱件如手輪、按鈕等，大部分以標準，可選用標準件。傳動裝置有機械的、電氣的、氣動的、液體的。傳動裝置常用機械的，如杠桿、凸輪、齒輪、齒條、絲桿螺母等機構?？刂圃锌妆P、公用凸輪、液壓預選閥等。執(zhí)行件有撥叉、

111、滑塊等。</p><p>　　10.3 操縱系統(tǒng)的分類</p><p>　　（1）按一個操縱件所控制的被操縱件數(shù)目可分為單獨操縱機構和集中操縱機構。</p><p>　　一個操縱件只控制一個被操縱件的機構稱為單獨操縱機構。它的特點是結構簡單、易于制造、廣泛用于被操縱件少、操縱不太頻繁的機床上。缺點是當被操縱件較多時，操縱手柄也相應增多，使用不便，操縱時間長。<

112、/p><p>　　一個操縱件控制兩個以上的被操縱件的機構被稱為集中操縱機構。這種操縱機構使用方便，操作輔助時間短，但結構較復雜。集中變速操縱機構有順序變速操縱機構（如凸輪式）、選擇變速操縱機構（如孔盤式）、預選變速操縱機構（如液壓式）三種。</p><p>　?。?）按執(zhí)行件撥動被操縱件的方式可分為移動式操縱機構和擺動式操縱機構</p><p>　　移動式操縱機構是通過

113、帶導向桿或帶導向孔的撥叉、軸心拉桿撥銷來撥動被操縱件的，這種機構用于操縱行程較大的滑移齒輪。</p><p>　　擺動式操縱機構是通過擺桿、滑塊撥動被操縱件的。</p><p>　　10．4 操縱機構的選擇</p><p>　　根據(jù)上述操縱機構的介紹，由于本設計的操縱件只控制一個被操縱件（即滑移齒輪），而且操縱行程較小，所以本設計采用擺動式偏側作用的單獨操縱機構。該

114、操縱機構簡圖如10.1所示。</p><p>　　圖10.1操縱機構簡圖</p><p>　　設計此操縱機構時，為減少滑塊的偏移量，擺桿軸布置在滑移齒輪的行程中點的垂直面內(nèi)。手柄位置如圖10.2所示。</p><p>　　圖10.2 手柄位置示意圖</p><p>　　如圖10.2所示的換檔手柄兩個位置的狀態(tài)分別為：在位置1時，擺桿軸上的滑塊

115、撥動花鍵軸上的滑移齒輪向右邊運動使主軸的轉速變?yōu)榈退贆n；在位置3時擺桿軸上的滑塊撥動花鍵軸上的滑移齒輪向左邊運動，使主軸的轉速變?yōu)楦咚贆n。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]金屬切削機床設計編寫組.金屬切削機床[M].上海：上海科學技術出版社，1985.5</p><p>　　[2]機床設計手冊編寫組.機床

116、設計手冊（第三冊）[M].北京：機械工業(yè)出版社，1986.12</p><p>　　[3]浦林祥主編.金屬切削機床夾具設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社,2002.6</p><p>　　[4]曹桄、高學滿主編.金屬切削機床掛圖[M].上海：上海交通大學出版社,2006.10</p><p>　　[5]寇尊權,王多主編.機械設計課程設計[M].北京：機械工業(yè)出版社