2473.托辊里孔加工专用机床设计报告毕业设计毕业论文.doc

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1、目录1 前言11.1本课题设计的目的意义11.2本人的工作构思和主要工作任务11.2.1工作构思11.2.2主要工作任务22 机床总体方案设计32.1机床总体设计方案据的依32.1.1 工件32.1.2 使用要求32.2 工艺分析32.2.1 工艺方法的确定43 机床总体布局63.1机床传动形式的选择63.2机床支承形式的选择63.3机床控制部位的布局63.4机床主要技术参数的确定73.4.1切削参数的确定73.4.2主轴转速的确定83.4.3主电机的选择84 主传动设计104.1运动设计104.1.2齿数确定114.1.3绘制主传动系统图114.1.3转速的确定114.2 主传动的零件设计1

2、24.2.1 齿轮设计与校核124.2.2 轴的设计与校核134.2.3 轴承的选择荷校核194.3 联轴器的选择215 夹紧系统锥形套的设计22结束语23参考文献24附录I25附录II27致 谢29摘要随着现在科学技术的发展，现代化工业生产的主要特征表现在高生产率和先进的技术径济指标两方面。正是遵循这个原则。我们设计了托辊里孔加工专用机床。该机床是加工带式输送机托辊管子两端止口的自动化专用设备，能满足目前国内外生产的各种类型托辊管子止口的加工。该机床可以加工管子外径108mm，长度375500mm。除上下料外，全加工工序由机床自动化完成。由拖辊的两端及倒角定位。主轴带动工件旋转，液压夹紧，液

3、压无级调速进刀及液压偏心旋转让刀。电控部分采用了先进的日本进口可编程序控制器（简称PC机）为核心的控制系统。限位采用国内较先进的无接触点开关。使设备的可靠性，适用范围和工作效率都大幅度提高。此设备适用于大批量的专业化生产，生产效率高，调整方便。关键字：总装配图；主轴箱装配图；机床传动原理；锥型套设计AbstractNow with the development of science and technology. Industrial production modernization of the main features of the high-performance productiv

4、ity and advanced technical and economic indicators in two ways. It was followed this principle. We designed a roller Rikon for a special machine. The machine is processing belt conveyor idlers at both ends of the tubes I only special equipment automation, meet current domestic and foreign production

5、 of various types of idler mouth tube processing. The machine can process 108mm diameter tube, length 375500mm. Baiting addition, all processes are completed by the machine automation. Idler from the two ends and chamfering positioning. Led the workpiece spindle rotation, hydraulic clamping, hydraul

6、ic variable speed hydraulic feed and eccentric rotation for a knife. Electric control parts of the Japanese import advanced programmable controller (PC) as the core of the control system. Limit domestic use more advanced non-contact switch. The reliability of the equipment, the scope of application

7、and efficiency are greatly improved. This equipment suitable for mass production of specialized, high production efficiency, easier adjustment. Keywords : Assemble map； spindle box assembly； machine drive principle ；conical design sets1 前言1.1本课题设计的目的意义三年的大学生活就要结束了，我们即将走向社会，走向工作岗位，为了把我们所学的理论知识应用于实际工作

8、中去，更好地理论联系实际，更好地为社会服务，在史春香老师的指导下。我选了托辊里孔加工专用机床的总体设计。1.2本人的工作构思和主要工作任务 1.2.1工作构思主要部件的结构及性能1）主传动系统主传动系统有电机、联轴器、花键杠及主轴箱组成，实现齿轮箱的主传动及工件长度的调整。主轴箱安装在左、右溜板上，左、右对称，由电机带动主轴夹紧及工件旋转。主要功能是定位工件并实现主运动。2）轴向进刀系统轴向进刀系统安装在左右油板上，左右对称。由液压缸传递实现刀具的轴向进刀及轴向退回。3）径向让刀系统径向让刀系统由液压缸传递运动。实现刀具的让刀运动，使刀在轴向退回时，防止刀尖划伤已加工表面，保护加工精度。4）刀

9、行程调整部分刀行程调整部分装在进刀油缸活塞杆的尾部，通过丝杠与螺母的配合来调整刀具的行程，达到需要加工的止口深度。5）夹紧系统夹紧是由液压缸传动的，通过活塞杆运动，推动左右油板运动，实现被加工的夹紧与松开。6）液压站液压站实现进刀、让刀、夹紧油缸的运动，调整刀具进给速度。7）电器系统电器系统实现启动和循环加工。1.2.2主要工作任务设计题目：托辊里孔加工专用机床设计要求：托辊的加工应首先保证内外圆同轴度0.06mm.其次不能破坏外圆的直线度0.40mm.应能保证加工后内孔径向尺寸mm和两端加工深度mm，加工后加工面的粗糙度：径向6.3，轴向3.2。如图所示： 图1-1 托辊Fig 1-1 Ro

10、ller a. 总装配图 b. 机床传动原理 c. 主轴箱装配图 d. 锥型套 e. 设计说明书及相关文件 f . 外文翻译2 机床总体方案设计机床总体设计是设计机床首先要解决的问题，它关系但机床部件及零件的设计。因此拟定总体方案必须全面，周密考虑，使所定方案技术合理，先进，径济效益高。 机床总体设计按以下内容进行： 调查研究 工艺分析 机床总体布局 确定机床主要技术参数2.1机床总体设计方案据的依 机床总体设计的主要依据包括工件，使用要求，同类型机床及制造条件等。2.1.1 工件 所给工件为带式输送机托辊，其外径108mm。为不加工表面。长度为375500mm。要求加工部件是两端止口。设计基

11、准径向为中心轴线，轴向是端面。其加工要求详见“设计任务书” 此外，工件材料为热轧45# 无缝钢管，硬度H B217 ，重量4.76.3Kg，人工装卸2.1.2 使用要求首先，所设计机床加工的产品要符合设计任务书的要求。其次，所设计机床要适合现代化工业生产的特点，自动化程度高，生产率高，能够减轻工人的劳动强度。再有，机床结构简单，操作方便，工作可靠性好。最后，尽量采用通用或标准零部件，维修方便，径济性好。2.2 工艺分析 2.2.1 工艺方法的确定机床上的加工工艺方法是多种多样的。根据托辊的特点和加工要求，显然只有采用车或镗，具体工艺方法的确定如下：第一方案：单头车（如图2.1）图2-1单头车1

12、床身 2主轴箱 3三爪卡盘 4工件5刀具 6刀杆 7油板箱 8导轨Fig 2-1 Single-truck1、Lathe Bed 2、Spindle Box 3、Scroll Chuck 4、Workpiece5、Tool 6、Arbor 7、Slip-box 8、Guide工件作回转运动，刀具直线进给，加工一头后再调头加工另一头，此方案的优点是结构简单紧凑，容易制造。缺点是加工过程中，需要装夹两次，外圆又是未加工表面，调头后可能使工件绕两个回转轴线旋转，不能保证内外圆的同轴度，并且增加了装夹时间，生产效率低。 第二方案：两头车（如图2-2）采用此方案加工时，要求工件不动，刀具旋转并同时进给。

13、两端同时加工，此方案的优点是工件一次装夹，两端同时加工，工序集中，生产效率高。能够保证工件内外圆同轴度。缺点是 由于两端同时加工，必须需要很大的加紧力。若采用外圆表面定位的夹具就会造成外圆表面变或破坏外圆直线度，为加工带来误差。 图 2-2 两头车1- 床身 2-动力头 3-刀具 4-工件 5-夹具 6-导轨Fig 1-2 Two Lathe1、 Lathe Bed 2、Cabinet 3、Tool 4、Workpiece 5、Fixture 6、Guide 工件一次装夹，两端同时加工，工序集中，生产效率高。能够保证工件内外圆的同轴度。缺点是由于两端同时加工，必须需要很大的夹紧力，若采用外圆表

14、面定位的夹具，就会造成外圆表面变形，破坏外圆直线度，为加工带来误差。第三方案：两头镗 如图2-3 图2-3两头镗1进刀油缸 2刀杆 3刀具 4主轴箱 5夹具 6工件Fig 1-3 Two Boring Machine1、Feed Cylinder 2、Arbor 3、Tool 4、Main oil tank5、Workpiece 6、Fixture 7、Lathe Bed 8、Guide3 机床总体布局机床总体布局是指确定机床组成部件以及各部件和控制机构在机床中的配置3.1机床传动形式的选择 机床的传动有机械的、液压的、电气的、气动的及其综合的多种形式。对于本机床来说，其主运动是工件的回转运动

15、。传动形式选择齿轮变速的机械驱动形式，它有许多有点：1）通过齿轮变速，可以实现工件的回转。2）由于本机床是专用机床，有特定转速，采用齿轮有极变速，提高传动精度和运动精度。3)齿轮的制造要求一般，且工作可靠，径济性好。对于进给运动，采用液压缸传动，它的优点是：1)传动平稳，能够无极调速。2)通过液压元件容易实现自动化控制。对于压紧运动，采用液压传动，其优点是：1）运动平稳，速度可调。2）液压回路实现自锁，保证夹套夹紧工件后，溜板不能自动退回，夹紧力恒定。3.2机床支承形式的选择通过对同类型机床支承形式的调整，此机床选用“”字形支承，卧式布局。3.3机床控制部位的布局该机床的控制部位有：按钮、手柄

16、、左右螺母、主轴，他们离地面高度分别为：按钮 650mm手柄 790mm左、右螺母及主轴 834.5mm这样布局保证操作者和工件间有合适的相对位置，以便装卸工件、调整刀具、观察加工情况，使操作方便、省力。3.4机床主要技术参数的确定机床主要技术参数包括主参数和基本参数，基本参数包括尺寸参数、运动参数、动力参数。主参数：机床主轴中心高 835mm到主轴中心高 184.5mm机床总长度 2600mm机床宽度 680mm机床高度 1077mm加工管子外径 108mm加工管子长度 375-500mm运动参数溜板移动速度 液压无级调速刀具进给速度 液压无级调速至于主轴转速和电机功率须根据切削参数才能确定

17、。3.4.1切削参数的确定6a) 刀具选择材料 YT15前角 V=150后角 =50主偏角 =900刃倾角 刀类半径 r=1.0尺寸 BHL=121240b) 切削用量切削深度 =2mm进给量 f =0.4mm/r 表2-15切削速度 V =100m/min 表2-15c) 切削力8 单位切削力 P =1962N/mm 表3-1进给量修正系数 表3-2 切削速度修正参数 表3-3 主偏角修正参数 表3-5 切削力比值 表3-6 刃倾角修正参数 表3-7 主切削力 切深抗力 进给抗力 3.4.2主轴转速的确定本机床是加工托辊里孔止口的专用机床，工艺范围窄，主轴只需一种固定转速n，根据已选定的切削

18、速度V可得：主轴转速 3.4.3主电机的选择主电机用来驱动工件旋转，它的功率由主削力决定。切削功率： 电机功率： 取 参机械另件课程设计手册表17-5取主电机为：型号 Y160M-6功率 =7.5KW转速 4 主传动设计机床的主传动是用来实现机床主运动的，它对机床的使用性质，结构和制造成本都有明显的影响。主传动设计必须满足设计要求：机床的主轴转速满足实际使用要求。传动机构必须能传递足够的功率和扭矩，并且具有较高的传动效率。执行件须有足够的精度、刚度，抗震性和小子许可限度的热变形和湿生。操作要轻便、灵活、迅速、安全、可靠，并且便于调整和维修。结构简单，润滑与密封良好，便于加工和转配，成本低。4.

19、1运动设计 4.1.1转速图的拟定选择公比时，一般取小些，以减小现对速度损失。参金属切削机床设计表1-4和P16取公比 总降速比 则主传动系统转速图为： 图4-1 主传动系统转速图Fig 4-1 Main drive system Speed Figure4.1.2齿数确定参金属切削机床设计齿数如下表：表4-1Tob 4-1序号齿数405950100405950100转速误差：满足要求。4.1.3绘制主传动系统图根据以上对主传动的分析。如图图4-2 主传动系统图Fig 4-2 Main drive system plans4.1.3转速的确定本专用机床主轴只有一种转速。则：主轴计算转速为： n

20、j=325r/min其它各轴及齿轮计算转速如下：表4-2Tob 4-2轴序号I(II) III(IV) V(VI)nj=(r/min)970 650 325齿轮序号Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8nj=(r/min)970 650 650 325 970 650 650 3254.2 主传动的零件设计4.2.1 齿轮设计与校核1.Z1和Z2齿轮采用直齿圆柱齿轮传动 小齿轮Z1采用45#，调质 HB=236 大齿轮Z2采用45#正火 HB=190 每天两班制工作，每年300天，使用8年。 Z1=40 Z2=59 传动比i=1.48 小齿轮转速n1 =970r/min 则： mj16

21、338 削机床设计表2-1 式中： 取m=3 参考机械另件见附录I所以，弯曲疲劳强度足够2 .Z3与Z4采用斜齿圆柱齿轮传动 小齿轮Z3采用43 调质 HB=236 左旋 大齿轮Z4采用ZG55 调质 HB=260 右旋每天两班制工作，每年300天，使用8年 Z3=50 Z4=100 i=2 =93739，小齿轮转速 nj=650r/min 则：mnj 式中：m=10 =600Mpa mnj =1.9取 mn=4参考机械零件附录II弯曲强度足够4.2.2 轴的设计与校核 1. ()轴的设计 1）为了保证主传动的定心精度核运动精度，满足加工精度要求。用花键杠传动，并且采用外径定心，便于加工制造。

22、材料 45 B=650Mpa热处理 调质 HB=229-286估算轴径: dA 式（11-2）式中： A计算常数 取A=118 表11-2 d118=20mm 取 d=40mm以上参考机械零件 轴的校核受力如图所示：当加工工件为500mm时，弯曲最大。参机械零件T=9.55=9.55F大=Fr=F大tg=620tg20=226N垂直面内弯矩RvA260Fr740=0 RvA=F大740/260=-621740/260=-1767N RHC=1146N MHB左=RHA260=1767260=459420Nmm MHB右=RHC740=1146740=848040Nmm合成弯矩： 图4-3 弯矩

23、图 Fig 4-3 Moment mapMB左=MB右=转矩： 图4-4转矩图Fig 4-4 Torque map参机械零件P269取 =0.59 T=0.593.7=21830Nmm当量弯矩：图4-5 弯矩图Fig 4-5 Moment mapMeB左=MB左=488893NmmMeB左= =894413Nmm 由弯矩图可知：C处弯矩最大 d=42mm ec=894413/0.1 参机械零件表11-3 故强度足够。2）花键校核： 参机械零件课程设计手册表4-5 取花键: 6-484212 参机械零件式（4-5）式中：各齿载荷分布不均匀系数。 一般取=0.70.8 花键齿数 C倒角尺寸，取C=

24、1 花键平均半径，= h=花键齿侧面的工作高度 h=2C查表42，取15MPa 故花键强度足够。3） 平键校核 由 d=40mm 参机械零件课程设计手册表41采用键（C型） 1270 GB109679 A6 b=14 h=8 L=70参机械零件式（41） =7.34Mpa参表41， =40Mpa 强度足够4） （）轴的设计：1） （）采用45制造 估算轴径: dA因轴上需开两键槽，故增大7% d=21/93%=23mm 取d=50mm轴的校核: 受力如图所示，图4-5受力分析图Fig 4-5 Analysis plansT=9.55F大1=Fa1=F大1tg=542tg=92NF大2=Fr2=

25、F大2tg=620tg20=226N垂直面内弯矩。图4-6垂直面内弯矩图Fig 4-6 Figure moment in the vertical planeFa1d1+Fr2150+RVB100+Fr250=0RVB=RVD=174N MVB=Fr150+Fa1d1=20050+92203=28676N mmMvc=RvD50=17450=8700N mm水平面内弯矩：图4-7 水平面内弯矩图Fig 4-7 Water level in the moment plansF大1150+RHB100-F大250=0 RHB=RHD=581.5N MHB=F大150=54250=27100N mm

26、MHC=RHD50=581.550=29075N mm合成弯矩： 图4-8合成弯矩图Fig4-8 Moment of plansMB=转矩：图4-9转矩图Fig4-9 Torque map取 当量弯矩：图4-10当量弯矩图Fig4-10 Equivalent moment map由弯矩图可知： B处弯矩最大 d=50mm故，强度足够。2）平键校核： 由d=50mm,参机械零件课程设计手册表4-1取键（A型） 1425 GB1095-79 A6 b=14 h=9 L=25参机械零件式（4-1）参表4-1 =100120Mpa 故系数强度足够。3. （）轴的设计 （）轴既是主轴又具有夹具的作用，简

27、称主轴夹套。材料 50 热处理 HB255302 调质处理4.2.3 轴承的选择荷校核根据各轴的轴径，选择轴承如下表。表4-3Tab4-3轴序号轴承型号，208 212，36210，36232校核轴承208，212.参机械零件课程设计手册表6-1.208 212 在（）轴上，208为C点， 212为A点 1) 寿命计算。 Fa=0 X=1 Y=0 参机械零件表12-6参机械零件式（12-22）式中：温度系数，取=1，表12-4 寿命指数，取=3故寿命足够。2）静载校核： 参机械零件表12-9.取 由式（1232） 参 故，轴承强度足够。4.3 联轴器的选择由于主传动系统要求传动精度高，且稳定性

28、好。故选用弹性圆柱销联轴器。它适于联接两同心轴的轴承，能补偿两轴相对位移。具有减震性，不需润滑。型号： 联轴器 注： 半联轴器和轴端应采用小于的配合，电机轴端则采用的配合。 5 夹紧系统锥形套的设计本机床的夹紧系统是液压缸推动左、右油板运动来实现工件的夹紧的。由于工件具有45倒角，故与之相配合的锥形套应具有90锥角。为不妨碍进给，锥形套的小端直径不能过小。因工件加工后内径为102mm,故取锥形套小端直径为104mm.45斜面长度取10mm.锥形套与大齿轮用M8螺钉相连接，锥形套结构见图03-07。因为该夹具夹紧力与切削力呈垂直状态，夹紧是通过锥形套与工件45倒角之间的摩擦力来实现的。故对锥形套

29、来说，应有较高的硬度和耐磨性。14取材料: 50Mn2, 热处理： 调质 HB 255-302.结束语径过几个月的紧张工作，在各位老师的帮助指导下，通过自己的努力，终于完成了这次毕业设计任务托辊里孔加工专用机床。通过这次毕业设计，使我们综合运用了所学的基础理论课，技术基础课鹤专业课知识。比较系统地对所学知识进行了一次全面复习，并基本上掌握了设计的一般程序、规范和方法。提高了设计、计算、制图、编写技术要求、查阅技术资料标准、手册等工具书的能力。对以后的工作进行了一次大练兵。通过大量的调查研究，现在设计工作已径结束。在设计过程中受到很多老师和工人师傅的指导帮助，特别是史春香老师，在此特向关心帮助过

30、我们的各位老师及工人师傅表示感谢。由于我们的实践径验缺乏，时间又比较紧张，手头资料有限，本次设计难免有不少纰漏不足之处，请各位老师指正。参考文献1 吴宗泽主编.机械零件第一版 .中央广播电视大学出版社，1986.12 郑修本主编.机械制造工艺第二版.机械工业出版社，2006.13 陈剑中，孙家宁主编.金属切削原理与刀具.机械工业出版社，1990.114 薛祖德主编.液压传动.中央广播电视大学出版社 ，1985.125 煤炭工业部编.液压传动设计手册.上海科技出版社，1979.116金属机械加工工艺人员手册 .上海科技出版社，1979.17 刘友才，肖继德主编.机械夹具设计.机械工业出版社，19

31、91.48组大连组合机床研究所编.合机床设计第一册. 机械工业出版社，1973.2 9 黄鹤订主编.金属切削机床设计.机械工业出版社，1991.310 顾维邦主编.金属切削机床概论.机械工业出版社，1991.411机械原理.中央电大出版社，1983.212 机械设计手册联合编写组编.机械设计手册.化工工业出版社，1987.413 卢颂峰主编.机械零件课程设计手册.中央电大出版社，1985.1214黄凯主编.机械零件设计手册.国防工业出版社，1986.1215 北京市教育委员会编.高等学校毕业设计（论文）指导手册机械卷.国家教委高等教育司.北京：高等教育出版社，径济日报出版社，2006.12附录

32、I计算项目计算依据单位结果齿面接触疲劳强度计算许用接触应力1）总工作时间tntn=163008ntn2）当量循环次数NvNv1=600n1th Nv2=Nv1/iNv1=2.23109Nv2=1.51093）接触寿命系数Zn图7-27Zn1=1.06 Zn2=1.084）工作硬化系数Zw图7-28Zw=1.05）安全系数SH表7-9SH=16）接触疲劳强度极限Htim图7-26MpaHtim1=570Htim2=4607）许用接触应力XHXH=MPaH1=604H2=497验算弯曲强度1）小齿轮扭矩T1T1=9.95N mmT1=369202)工作情况系数KA表7-6KA=13）动载系数Kv图

33、7-9和=1.18Kv=1.184）齿向载荷分布系数图7-12=1.1255）齿间载荷分布系数图7-13=1.186）载荷系数KK=KAKvKdK=1.577）寿命系数YN图7-30YN1=1YN2=18)弯曲疲劳强度极限Ftin图7-29MpaFtin1=430Ftin2=3709)安全系数SF表7-9SF=110）尺寸系数Yx图7-31Yx=111）许用弯曲应力YNYxMPa1=43012)齿形系数YFa图7-23Yfa1=2.48Yfa2=2.3513）齿根应力集中系数Ysa图7-24Ysa1=1.65Ysa2=1.71附录II计算题目计算根据单位结果齿面接触疲劳强度计算许用接触应力1)

34、总工作时间thth=163008hth=384002)当量循环次数NvNv1=60n/thNv2=Nv1/iNv1=1.5109Nv2=7.51083)接触寿命系数Zn图7-29Zn1=1.07Zn2=1.04)工作硬化系数Zw图7-28Zw=1.05)安全系数SH表7-9SH=1.06)接触疲劳强度极限Htim图7-26MpaHtim1=550Htim2=5707)许用接触应力HH=ZnZwMpaH1=589H2=570验算疲劳强度1)小齿轮扭矩T1T1=9.55N mmT1=550962)工作情况系数KA表7-6KA=1.253)动载系数Kv图7-9和=1.9Kv=1.14)齿向载荷分布系

35、数图7-12=1.0355)齿间载荷分布系数图7-13=0.82+0.84=1.66=0.55=0.55+1.66=2.21=1.216)载荷系数KK=KAKvK=1.727）寿命系数YN图7-30YN1=1YN2=18）弯曲疲劳强度极限Ftim图7-29MpaFtim1=430Ftim2=4409）安全系数SF表7-9SF=110）尺寸系数Yx图7-31Yx=111）螺旋角系数图7-38=0.9512）许用弯曲应力FF=YNYxMPaF1=409F2=41813）齿形系数YFa图7-23Yfa1=2.4Yfa2=2.214）齿根应力集中系数Ysa图7-24Ysa1=1.654Ysa2=1.7

36、54致 谢经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个大专生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个论文是难以想象的。 在这里首先要感谢我的指导老师。老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细定稿等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是张老师仍然细心地纠正我的错误。他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。 然后还要感谢大学三年来所有的老师，为我们打下机械专业知识的基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成。