槽銑削專機設計管理論文

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前言

畢業設計是學生在學完教學計劃所規定的全部課程后，總結在校學習成果，應用自己所學知識和能力進行的一次綜合性的大實踐，在校學習的最后一環，必將對畢業后的工作產生深遠的影響。畢業設計培養和鍛煉自己對所學知識的靈活應用，通過畢業設計，可以掌握正確的設計方法和設計思維方法，進一步提高自己有關機械制造工藝及設備方面的設計能力，提高制圖、計算、文字敘述、運用各種標準、規范、手冊的能力，學會調查研究、理論聯系實際、鍛煉查閱、分析研究國內外有關資料的能力，鞏固并擴大知識領域和視野，學習本專業范圍內與設計題目有關的專業知識，使自己得到更好的鍛煉，以能夠勝任將來的工作的需要。

隨著現代機械工業的發展，機床的種類越來越繁多，機床的功能越來越多，為了適應當今機械生產中的特殊要求，專用機床的應用越來越廣泛。之所以選擇套筒十字槽銑削專機設計作為我的設計題目，是因為我發現以前的銑床雖然功能不少，但是有很多不足之處，比如對工件大批量生產不能滿足，而且生產效率不高，對一些有特殊要求的工件也不能進行批量生產。基于這個前提，我選擇了銑削類的專機設計，主要是針對套筒十字槽的銑削進行加工。通過本次設計，可以生產出一種銑床滿足套筒十字槽的銑削標準化批量生產，這種銑床既可以滿足特殊的加工要求又節省了時間、減少了勞動力。本畢業設計的目的是設計出一種銑削類的專用機床，讓它只對套筒十字槽這一類材料進行銑削加工。本機床結構簡單、集中化程度高、針對性強、工作效率高、能夠適應在生產批量大的生產中的要求。它既提高了生產效率，又簡化了操作程序，而且減輕了工人的勞動強度。

由于較早以前的銑床應用領域比較狹窄，并且對加工特殊要求的工件還不能滿足，這樣就引起了一場技術革命，銑床得到了廣泛改進，它的應用范圍也大幅度擴大，對銑床新的技術研究從未停止過。銑床是用多刃銑刀進行銑削加工的機床，銑刀的旋轉為主運動。由于平面的銑削比刨削生產效率高，因此，早先的銑床是取代刨床而出現的。后來刀具技術提高了，能夠制造各種復雜形狀的銑刀，因而銑床從銑削平面擴大到能加工各種溝槽、螺旋面、回轉面、齒形面以及復雜的空間曲面。銑床的類型較多，為適應加工工件的尺寸和重量，銑床的類型有：升降臺銑床、無升降臺銑床和龍門銑床；為適應批量生產的有：圓工作臺銑床、雙端面銑床和鼓輪銑床；為適應某些特殊工件加工而發展的有：工具銑床、鍵槽銑床、曲軸銑床；為適應加工復雜曲面的有：液壓仿形銑床、電氣仿形銑床、數字程序控制銑床等。此外，還有與鏜削加工相結合的銑鏜床以及與磨削加工相結合的銑磨床。

當然在銑床中夾具的設計也是至關重要的，由于夾具設計過程的隨機因素較多，目前仍有許多企業沿用傳統的設計方法來完成，即由經驗豐富的工藝人員人工設計(或借助二維CAD設計)。很顯然，這種設計方法在很大程度土受夾具設計者的經驗和知識水平的限制，且設計周期長，設計效率低，勞動強度大，已不適應現代制造技術。因此，開發出實用的計算機輔助夾具設計系統是解決這一間題的重要方法和手段。計算機輔助設計可以分為概念設計、技術設計和詳細設計三個階段。概念設計是計算機輔助夾具設計中最關鍵的一個環節,它影響著后續的技術設計和詳細設計,是決定夾具方案優劣的重要階段。由于銑削加工切削用量及切削力較大，又是多刃斷續切削，加工時易產生振動，因此設計銑床夾具時應注意：夾緊力要足夠且反行程自鎖；夾具的安裝要準確可靠，即安裝及加工時要正確使用定向鍵、對刀裝置；夾具體要有足夠的剛度和穩定性，結構要合理。

銑床是用銑刀對工件進行銑削加工的機床。銑床除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外，還能加工比較復雜的型面，效率較刨床高，在機械制造和修理部門得到廣泛應用。

本次設計主要包括兩大部分。

第一部分為套筒十字槽銑削專機的設計，其中包括銑床的基本尺寸的選擇、電機的選擇、傳動系統的設計和銑刀的選擇。

首先，銑床的基本尺寸主要參考常用銑床的外形尺寸，并根據它的需要來確定。可根據45鋼的切削性能及銑削時的銑削用量和銑削速度來估算出銑削力和銑削功率來，并根據銑削功率選擇電動機。然后，根據所選電機的同步轉速和銑削速度來確定傳動比，并用齒輪傳動系統來實現。由于是加工套筒十字槽的銑床，所以根據工件的需要，選擇最有利的銑削速度，不需要變速，采用單級傳動即可。

第二部分為專用夾具的設計，其中包括定位方式的選擇、定位誤差的計算、夾緊方式的確定、夾緊力的確定及夾緊機構的的選擇、導引裝置的確定、夾具體的設計和夾具體在機床上的定位方式。

根據六點定位原理、套筒十字槽的特點及常用定位元件的種類，來確定夾具體的定位方式。由于零件在加工時，總會產生誤差，因此應考慮工件的定位誤差。進行定位誤差的計算，以保證定位誤差在零件加工誤差允許的范圍之內。若不合適，則應選擇更合適的定位方式，以確保零件的加工精度。為了使零件在被加工時保持位置不變，應對零件在被加工時所需的夾緊力進行估算。在此基礎上，綜合考慮零件的定位方式和加工方式，來設計適合的夾緊機構。為保證加工精度，選擇合適的對刀導引裝置，保證工件相對于刀具處于正確的位置。綜合以上各方面的設計和各個裝置的相對位置關系，可以設計出夾具體的結構。并且還要確定夾具體在機床上的定位方法和定位精度。這樣就完成了夾具的設計。

由于此次設計是根據實際生產加工中的需要來進行設計的，因此還從經濟性方面分析了此次設計的可行性。另外，分析了此次設計相對于一般生產加工情況的優點、此次設計的不足，和可能改進的方法。

關鍵詞：銑削加工復雜

Thegraduationprojectisastudentafterstudytheplanofinstructionstipulatedcompletecurriculum,summarizesintheschoolstudyachievement,appliesitselftostudyacomprehensivebigpracticewhichtheknowledgeandabilitycarryon,intheschoolstudythelink,willcertainlytohavetheprofoundinfluencelastafterthegraduationwork.Thegraduationprojectraisesandexercisesitselftostudytheknowledgethenimbleapplication,throughthegraduationproject,maymasterthecorrectdesignmethodandthedesignthoughtmethod,furtherenhancesoneselfrelatedmachinemanufacturecraftandequipmentaspectdesignedcapacity,enhancesthecharting,thecomputation,thewritingnarration,toutilizeeachkindofstandard,thestandard,handbookability,theacademicsocietyinvestigationandstudy,theapplytheorytoreality,theexerciseconsult,analyticalstudydomesticandforeignpertinentdataability,consolidatesandexpandstheareaofknowledgeandthefieldofvision,studiesinthisspecializedscopewiththedesigntopicrelatedspecializedknowledge,enablesitselftoobtainabetterexercise,bycanbecompetentfutureworkneed.

Alongwiththemodernmechanicalindustry''''sdevelopment,enginebed''''stypeisgettingmoreandmore,enginebed''''sfunctionaregettingmoreandmore,toadaptnowinthemachineryproductionspecialrequest,specialpurposemachine''''sapplicationisgettingmoreandmorewidespread.Thereasonthatthechoicesleevecrosstroughmillingspecialplanedesigntakesmydesigntopic,isbecauseIdiscoverthebeforehandmillingmachine,althoughthefunctionmany,buthasmanydeficiencies,forinstancecannotsatisfytotheworkpieceproductioninenormousquantities,moreovertheproductionefficiencyisnothigh,hasthespecialrequestworkpiecetosomenottobeabletocarryonthevolumeproduction.Basedonthispremise,Ihavechosenthemillingclassspecialplanedesign,ismainlyaimsatthesleevecrosstrough''''smillingtocarryontheprocessing.Throughthisdesign,mayproduceonekindofmillingmachinetosatisfythesleevecrosstrough''''smillingstandardizationvolumeproduction,thiskindofmillingmachinebothmightsatisfythespecialprocessingrequestandtosavethetime,toreducethelaborforce.Thisgraduationproject''''sgoalisdesignsonekindofmillingclassthespecialpurposemachine,letsitonlycarryonthemillingprocessingtosleevecrosstroughthiskindofmaterial.Thisenginebedstructureissimple,thecentralizeddegreehigh,pointedstrong,theworkingefficiencyhigh,canadaptintheproductionlotbigproductionrequest.Itbothraisedtheproductionefficiency,andsimplifiedtheoperationsequence,moreoverreducedworker''''slaborintensity.

Becausethebeforehandmillingmachineapplicationdomainisquiteearlynarrow,andtoprocessesthespecialrequesttheworkpiecenottobeabletosatisfy,likethiscausedatechnologicalrevolution,themillingmachineobtainedthewidespreadimprovement,itsapplicationscopealsolargescaleexpanded,hasneverstoppedtothemillingmachinenewengineeringresearch.Themillingmachineiscarriesonthemillingprocessingwiththemulti-edgemillingcuttertheenginebed,millingcutter''''srevolvingprimarilymovement.Becausetheplanemillingishigherthantheshapingproductionefficiency,therefore,thepreviousmillingmachinesubstitutesforthemechanicalslicertoappear.Afterwardthecuttingtooltechnologyenhanced,canmakeeachkindofcomplexshapethemillingcutter,thusthemillingmachineexpandsfromthemillingplanetocanprocesseachkindoftrench,thehelicoid,theplaneofrotation,thetoothprofilesurfaceaswellasthecomplexspace-likesurface.Millingmachine''''stypearemany,fortheadaptationprocessingworkpiece''''ssizeandtheweight,millingmachine''''stypeincludes:Fluctuationbenchmiller,non-fluctuationbenchmillerandplaner-typemillingmachine;Includesfortheadaptationvolumeproduction:Circleworkbenchmiller,double-endsurfacemillingmachineanddrumwheelmillingmachine;Inordertoadaptcertainspecialworkpieceprocessingtodevelopincludes:Toolmillingmachine,slot-millingmachine,crankmillingmachine;Includesfortheadaptationprocessingcomplexsurface:Hydraulicpressureprofilingmachine,electricityprofilingmachine,digitalprocesscontrolmillingmachineandsoon.Inaddition,butalsohasthemillboringlathewhichaswellasthemillgrinderwhichunifieswiththeboringprocessingunifieswiththeabrasivemachining.

Certainlyinthemillingmachinejig''''sdesignisalsoveryimportant,aremanyasaresultofthejigdesignprocess''''srandomfactors,atpresentstillhadmanyenterprisestocontinuetousetraditionalthedesignmethodtocomplete,namelydesignsartificiallybytheexperiencedcraftpersonnel(ordrawssupportfromthetwo-dimensionalCADdesign).Veryobviously,thisdesignmethodinverygreatdegreeearthjigdesigner''''sexperienceandstate-of-artlimit,andthedesigncycleislong,theratedcapacityislow,thelaborintensityisbig,didnotadaptthemoderntechniqueofmanufacture.Therefore,developsthepracticalcomputerauxiliaryjigdesignsystemissolvesthistopicimportantmethodandthemethod.Thecomputer-aideddesignmaydivideintotheconceptualdesign,thetechnicaldesignandthedetaileddesignthreestages.Theconceptualdesignisinthecomputerauxiliaryjigdesignamostessentiallink,itisaffectingthefollowingtechnicaldesignandthedetaileddesign,isdecidesthejigplanfitandunfitqualitythecrucialstage.Becausethemillingprocessingcuttingspecificationsandthecuttingforcearebig,whenisthemulti-edgeinterruptedcutting,theprocessingeasytohavethevibration,thereforetimedesignmillingjigshouldpayattention:Theclampingforcemustandenoughcounter-travelingscheduleself-locking;Jig''''sinstallmentwantsaccuratelyreliable,namelywheninstallmentandprocessingmustusethedirectionalkey,installcorrectlytotheknife;Thejigbodymusthavetheenoughrigidityandthestability,thestructuremustbereasonable.

Themillingmachineiscarriesonthemillingprocessingwiththemillingcuttertotheworkpiecetheenginebed.Themillingmachinebesidescanthemillingplane,thetrench,thegearteeth,thethreadandthesplineshaft,butcanalsoprocessthequitecomplexprofile,theefficiencycomparesthemechanicalslicertobehigh,obtainsthewidespreadapplicationatthemachinemanufactureandtherepairdepartment.

Thisdesignmainlyincludestwomajorparts.

Thefirstpartforsleevecrosstroughmillingspecialplane''''sdesign,includingmillingmachine''''sbasicsizechoice,electricalmachinery''''schoice,transmissionsystem''''sdesignandmillingcutter''''schoice.

First,millingmachine''''sbasicsizemainreferencecommonlyusedmillingmachine''''sexternaldimensions,andneedtodetermineaccordingtoit.Mayactaccordingto45steeltimethecuttingvaluesandthemillingmillingamountusedandthemillingspeedestimatesthemillingstrengthandthemillingpowercomes,andaccordingtomillingpowerchoiceelectricmotor.Then,accordingtochooseselectricalmachinery''''ssynchronousspeedandthemillingspeeddeterminesthevelocityratio,andrealizeswiththegeardrivesystem.Becauseprocessesthesleevecrosstrough''''smillingmachine,thereforeaccordingtotheworkpieceneed,choosesthemostadvantageousmillingspeed,doesnotneedtochangespeed,usesthesinglestagetransmissionthen.

Thesecondpartforunitclamp''''sdesign,includingthelocatemodethechoice,positionerror''''scomputation,theclampwaydetermination,theclampingforcedeterminationandtheclamporganizationchoice,guidancedevicedetermination,jigbody''''sdesignandjigbody''''sonenginebedlocatemode.

Accordingtosixlocalizationprinciples,sleevecrosstrough''''scharacteristicandthecommonlyusedsettingelement''''stype,determinesthejigbody''''slocatemode.Becausecomponentsinprocessingtime,thegeneralmeetinghastheerror,thereforeshouldconsidertheworkpiecethepositionerror.Carriesonpositionerror''''scomputation,guaranteesthepositionerror,inthecomponentsprocessingerrorpermitsinscope.Ifisinappropriate,shouldchoosethemoreappropriatelocatemode,guaranteesthecomponentstheworkingaccuracy.Inordertocausethecomponentswhenisprocessedtheholdpositionisinvariable,dealswiththecomponentswhenisprocessedneedstheclampingforcecarriesontheestimate.Basedonthis,theoverallevaluationcomponents''''locatemodeandtheprocessingway,designthesuitableclamporganization.Fortheguaranteeworkingaccuracy,choosesappropriatelytotheknifeguidancedevice,guaranteedthattheworkpieceisoppositeinthecuttingtoolisinthecorrectposition.Abovethesynthesisvariousaspects''''designandeachinstallment''''srelativepositionrelations,maydesignthejigbody''''sstructure.Andmustdeterminethejigbody''''sonenginebedlocalizationmethodandthepointingaccuracy.Thishascompletedjig''''sdesign.

Becausethisdesignisneedstocomeaccordingtotheactualproductionprocessingtocarryonthedesign,thereforehasalsoanalyzedthisdesignfeasibilityfromtheefficientaspect.Moreover,analyzedthisdesigntobeoppositeinthegeneralproductionprocessingsituationmerit,thisdesigninsufficiency,withmethodwhichpossiblyimproved.

銑床的簡介

最早的銑床是美國人惠特尼于1818年創制的臥式銑床；為了銑削麻花鉆頭的螺旋槽，美國人布朗于1862年創制了第一臺萬能銑床，這是升降臺銑床的雛形；1884年前后又出現了龍門銑床；二十世紀20年代出現了半自動銑床，工作臺利用擋塊可完成“進給-決速”或“決速-進給”的自動轉換。

由于較早以前的銑床應用領域比較狹窄，并且對加工特殊要求的工件還不能滿足，這樣就引起了一場技術革命，銑床得到了廣泛改進，它的應用范圍也大幅度擴大，對銑床新的技術研究從未停止過。銑床是用多刃銑刀進行銑削加工的機床，銑刀的旋轉為主運動。由于平面的銑削比刨削生產效率高，因此，早先的銑床是取代刨床而出現的。后來刀具技術提高了，能夠制造各種復雜形狀的銑刀，因而銑床從銑削平面擴大到能加工各種溝槽、螺旋面、回轉面、齒形面以及復雜的空間曲面。銑床的類型較多，為適應加工工件的尺寸和重量，銑床的類型有：升降臺銑床、無升降臺銑床和龍門銑床；為適應批量生產的有：圓工作臺銑床、雙端面銑床和鼓輪銑床；為適應某些特殊工件加工而發展的有：工具銑床、鍵槽銑床、曲軸銑床；為適應加工復雜曲面的有：液壓仿形銑床、電氣仿形銑床。

工件的加工工藝性分析

因采用立式鉆床，待加工孔處于垂直位置。若設平行于待加工孔的面分別為頂面和底面，則使多孔那面為底面，即定位基準面。以基準面上的直徑為的兩孔以及基準面定位。

鉆模板應垂直與定位基準面，鉆套中心線與待加工孔中心線同軸。夾緊件由工件頂面向定位基準面夾緊。采用螺旋夾緊機構。

夾緊機構的選擇及設計

從前面提到的夾緊裝置組成中可以看出，不論采用何種力源（手動或機動）形式，一切外加的作用力要轉化為夾緊力均需通過夾緊機構。因此，夾緊機構是夾緊裝置中的一個很重要的組成部分。

夾緊機構可分為斜楔夾緊機構、螺旋夾緊機構、偏心夾緊機構、定心對中夾緊機構等。斜楔夾緊機構中最基本的形式之一，螺旋夾緊機構、偏心夾緊機構及定心對中夾緊機構等都是斜楔夾緊機構的變型。

斜楔夾緊機構主要是利用其斜楔面移動時所產生的壓力來夾緊工件的，亦即一般所謂的楔緊作用。斜楔的斜度一般為1:10，其斜度的大小主要是根據滿足斜楔的自鎖條件來確定。

一般對夾具的夾緊機構，都要求具有自鎖性能。所謂自鎖，也就是當外加的作用力Q一旦消失或撤除后，夾緊機構在純摩擦力的作用下，仍應保持其處于夾緊狀態而不松開。

螺旋夾緊機構中所用的螺旋，實際上相當于把斜楔繞在圓柱體上因它的夾緊作用原理與斜楔時一樣的。不過這里是通過轉動螺旋，使繞在圓柱體上的斜楔高度發生變化來夾緊工件的。

根據齒輪泵殼體的結構特點和對齒輪泵在機床上的位置要求分析，選擇了可行的定位方案。同時根據加工回油孔時泵體所處的位置，并通過計算夾緊力來選定了夾緊機構。在鉆孔時，用于對刀導引的裝置為鉆套。根據實際加工情況的需要，決定采用長型快換鉆套。最后把夾具體的結構確定下來，并選擇夾具在機床上的定位方式。

技術經濟性分析

對本次的技術經濟性分析，應從以下幾方面進行考慮：

1)從影響成本的各個因素綜合考慮：考慮的回油孔是深孔，但采用深孔加工機床來加工成本太高，所以一般情況下，生產齒輪泵的企業，會選擇普通的立式鉆床、臺式鉆床或搖臂鉆床來加工齒輪泵殼體的回油孔。并不能滿足回油孔加工的條件。另外，普通的鉆床由于考慮到一機多用，為滿足多種加工要求，采用了多級變速的傳動結構。而對于采用流水線式的加工方式來加工的情況來說，采用普通機床就是進行了不必要的投資，同時也閑置了普通機床一機多用的功能。由此來看，設計加工回油孔的專機，不僅降低了成本，還能夠滿足加工的需要。

2)從設計、生產周期的長短考慮：由于現今機床的生產已成規模，并且機械傳動和夾具設計方法也已成熟。設計新型的機床，需要考慮可加工同類或相似的工件來設計，這樣就需要根據長時間經驗的積累和創新能力來完成，需要的設計周期也長。而本次設計的專用機床只需滿足加工回油孔的需要即可，因此設計周期就大大的縮短了。對于加工回油孔，采用專用機床和夾具更能節省時間，提高生產效率。

由此可見，設計齒輪泵殼體回油孔加工專機和夾具的可行性極大，對于降低資金的投入、提高生產效率有很大的幫助。