坡口銑削機(jī)說明書

1、矩形型材端面坡口銑削機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)校沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院姓名戴雙印專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師姓名林靜目錄摘要 (1第一章緒論 (21.1 課題來源及意義(21.2 矩形型材斷面坡口銑削機(jī)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀(21.3 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)(42.1 機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)的依據(jù)(42.1.1 工件 (42.1.2 刀具 (52.2 工藝分析 (52.2.1 工藝方法的確定(52.2.2 機(jī)床總體布局 (52.2.3 機(jī)床運(yùn)動(dòng)的確定(62.3 機(jī)床主要參數(shù)的確定(62.3.1 確定工件余量 (62.3.2 選擇切削用量 (72.3.3 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(72.3.

2、3.1 切削力的計(jì)算 (72.3.3.2 切削功率的計(jì)算(82.4 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)(93.1 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)(93.1.1 絲杠選取和設(shè)計(jì)(93.1.2.絲杠的校核計(jì)算(103.2 軸承的選取 (123.3 聯(lián)軸器的選取 (123.4 導(dǎo)軌的選取 (12第一章緒論1.1 課題來源及意義在自動(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

3、兩鋼材開坡口 ,為了滿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用銑削機(jī)床的課題。為了使研制工作切合實(shí)際、有

4、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)。為了使適應(yīng)廣大客戶的需要 ,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?,即使在金融危機(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)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國的無錫大周焊割機(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)。而國外也只是有一些管道坡口機(jī)等等之類的坡口機(jī) ,還有十一冶安裝工程公司制作了兩套臥式坡口銑削專用機(jī)床 ,一次試車成功 ,并先后在云南鋁業(yè)公司 ,河南焦作萬方鋁業(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

5、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 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) ,由日本開發(fā)研制。美國的爬管式管道切割 /坡口機(jī)是一種便攜式銑削機(jī) ,包括美國瓦奇 T-L-C 爬管式切割 /坡口機(jī) ,以及美國 Mathey 公司生產(chǎn)的爬管式切割 /坡口機(jī)

6、,德國 GF 公司生產(chǎn)的用于薄壁細(xì)長管切割/開坡口的 RA 系列管道切割兼坡口機(jī)。外國研發(fā)和生產(chǎn)的大多數(shù)都是管道式坡口機(jī)或銑削機(jī) ,他們并沒有太多的涉獵用于矩形型材的坡口銑削機(jī) ,也可以說這是他們的空白 ,具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?.3 機(jī)械銑削機(jī)發(fā)展趨勢(shì)機(jī)械制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位 ,是國民經(jīng)濟(jì)各部門賴以發(fā)展的基礎(chǔ) , 是國民經(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)、科研和國防等部門提供各種生產(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

7、際經(jīng)濟(jì)危機(jī)的不斷加深及全球經(jīng)濟(jì)增長的放緩 ,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 ,主要依賴切削加工來達(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)國家的機(jī)床工業(yè)水平在很大程度上代表著這個(gè)國家的工業(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。縱觀幾十年來的

8、歷史 ,機(jī)械制造業(yè)從早期降低成本的競(jìng)爭(zhēng) ,經(jīng)過 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 ,我國機(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)品的更新周期越來越短 ,產(chǎn)品的批量越來越小 ,產(chǎn)品的性能和質(zhì)量的要求越來越高 ,環(huán)境保護(hù)意識(shí)和綠色制造的呼聲越來越強(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) ,配以少量專用部件組

9、成的一種高效專用機(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)已越來越多地應(yīng)用于

10、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 HRC60 的材料進(jìn)行高速銑削加工

11、,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。總體方案是機(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) ,

12、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 200? 200400? 400,硬度為 207241HBS,生產(chǎn)批量為中小批量。加工部位的加工要求如下 :10;(1 被加工表面的粗糙度均為Ra(2 銑削角度 (520 ×450 。2.1.2 刀具機(jī)床設(shè)計(jì)力求簡單實(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

13、多種多樣的,按工種可分為車、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 ,如車削加工有車外圓、車端面、車槽、車球面等之分;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 ,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)簡單 ,裝

14、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

15、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?？紤]到工件較大 ,為簡化進(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

16、 ,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)類型以及運(yùn)動(dòng)的

17、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)。通過著寫運(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 200? 200400? 400,材料為熱軋 45 號(hào)鋼 ,硬度為 207241HBS,生產(chǎn)類型為中小批量 ,熱軋毛坯。查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)表2.2 2.5,取加

18、工余量為 2.5mm。如果余量過大 ,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 ,我確定采用高

19、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3 t 0.8時(shí) ,銑削粗糙度為 10050:b :當(dāng)進(jìn)給速度在 V=270mm/min 180mm/min 的范圍內(nèi)、銑削深度為3 t 0.8時(shí) ,銑削粗糙度為 5025:c :當(dāng)進(jìn)給速度在 V=170mm/min 的范圍內(nèi)、銑削深度為t 0時(shí).8,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2550之間 ,因此結(jié)合工地的實(shí)際情況 ,采用 V=200mm/min , 符合

20、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 e =20mm 。 根據(jù)組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)第132133頁,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 45mm 的余量達(dá)到 R a =1.6 m的表面粗糙度。這時(shí)每齒的進(jìn)給量一般為 0.020.03mm 。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 f =0.030.05mm/z,

21、V=1535m/min,取 a f =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=f f f f f f n d k z a a a C q k n e y fx pf 6081?.?90? ? ? ? ? ? (2-1其中 :C F ,=45,x F =1.0,y f =0.72,n f =0.88,q f =0,為有關(guān)f=0系.數(shù)86,和指數(shù)K F 為切削條件改變是 ,切削力的修正系

22、數(shù)a e 銑削寬度 ,a e =20mma p 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 p =20mm 。a f 進(jìn)給量 ,a f =0.04mm/zZ 齒數(shù) ,取 Z=22則切削力大小為 :F=5197.1N 取 F=5200N2.3.3.2 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,可得切削功率公式為 :P m =60000V F z =60000205200? =2.07KW 2.1KW (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 10

23、0mm 。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200? 200400? 400,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,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 s =ss QV 60000 -(23 式中 :N s 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率 (KWV s 進(jìn)給速度 (m/minQ 進(jìn)給抗力 (N,Q=(0.30.5F (2-4 s 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的總機(jī)械效率(一般取 0.150.2粗略計(jì)算時(shí) ,可根據(jù)進(jìn)給傳動(dòng)與主傳動(dòng)所需

24、功率之比值來估算進(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 :69260r/min ,輸出轉(zhuǎn)矩 :高至 1500Nm 。電機(jī)功率 :0.124Kw 。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 max設(shè)為 200 r/min 。減速電機(jī)通

25、過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 max =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 ?；窘z杠導(dǎo)程P h = max max 1000n v =20011000? =5(mm (3-1絲杠中徑 d 2=pp F ?=30mm (3-2P p =7.5 13MPa 低速潤滑良好 ,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,d 2=D 2=44.752mm,D 4=42.587,d 3=29,D 1=42.587螺目工作高

26、度 H=?d 2=(1.21.5? 44.752=5367mm 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=(0.30.5F=1560 取 Q=1600N驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 T=T 1+T 2+T 3 (3-3 T 2,T 3 軸承摩擦力矩T 1螺紋力矩 T 1=Ftan(2'2p d +? 24.5N · M-4(3T 2+T 3=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

27、,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=0.110.17(定期潤滑 ,8 到 10 級(jí)精度 ,需用壓強(qiáng) P=7.513MPa ,取 10MPa 選擇 30o 梯形螺紋 ,整體螺母?=1.21.5,取 1.5 計(jì)算螺旋副壓強(qiáng) p=nH d F12 (3-5由公式可得 :p=2005.33514.3601500?=1.95MPa (3-7p p螺旋副強(qiáng)度符合要求。旋合圈數(shù) n=H/P=45/6=7.5 1012驗(yàn)算自鎖 =arctanv d S2通常 '304? -(38336arctan= =3.30'304? 自鎖性好。 驗(yàn)

28、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 p bnF=1d (3-9p =? =035.02009.32914.31500螺桿彎曲強(qiáng)度 BP B nb d d d F-=212(3 (3-10 BP B=? -? =08.02009.32914.33336(150032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 cr F 先計(jì)算il (3-11 長度系數(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 =0.6l 螺桿最大工作長度 ,1000mm i 螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑mmi =41d A I a =29/4=7.25 (3-12

29、i l =25.710006?=82.0 85所以 cr F =4102148021(42d il? +- 10927N (3-13穩(wěn)定條件是FF cr 2.54 (3-14FF cr=4.37 4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21310Ed FSS F ±-15=(3232920614.346150010?± =F S =± 11.3m轉(zhuǎn)矩使導(dǎo)程產(chǎn)生的彈性變形T S =P GI S ST 21013±=4122131610Gd S T±-16(3T S =4122131610Gd S T± =&

30、#177; 5.4m-17 (3導(dǎo)程的總彈性變形量 S =T S +F S =16.7m-18 每(3米螺紋距離上的彈性變形量 S /S=20.9m /m P SS( 查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)表17-9 得 7 級(jí)精度的 P SS( =30所以 S /S P SS( =30 螺桿的剛度滿足要求。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

31、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,公稱轉(zhuǎn)矩 63N·m,許用轉(zhuǎn)速10000r/min,軸孔直徑 25mm,軸孔長度 62mm。如圖所示 :圖 1

32、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,