【正文】 分類號(hào)學(xué) 號(hào)2009090205Yuncheng University學(xué)士學(xué)位論文大型螺旋槳雙面加工銑床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)科門類： 機(jī) 械 類 學(xué)位申請(qǐng)人： 張 麗 隸屬系部： 機(jī)電工程系 指導(dǎo)教師： 張慧鵬 講師 董芬 助教 申請(qǐng)日期： 2013年6月 大型螺旋槳雙面加工銑床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)總說(shuō)明螺旋槳是一類典型的自由曲面零件廣泛應(yīng)用于航天、航海等行業(yè)。它的曲面形狀和制造精度直接決定了推進(jìn)的效率和噪音的大小，研究其設(shè)計(jì)與加工對(duì)于軍工和整個(gè)航運(yùn)都有著極其重要的意義。本論文主要針對(duì)螺旋槳的結(jié)構(gòu)、加工特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種能夠同時(shí)加工兩個(gè)自由曲面的雙面加工銑床的結(jié)構(gòu)部分，重點(diǎn)包括整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和主軸裝夾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 該機(jī)床主要由機(jī)架部分、兩套主軸裝夾機(jī)構(gòu)和螺旋槳裝夾機(jī)構(gòu)組成。螺旋槳安裝后，機(jī)床能同時(shí)加工螺旋槳槳葉的上下兩面，并且使兩面產(chǎn)生的加工應(yīng)力基本抵消，既提高了銑削的精度，又避免了換面安裝時(shí)所帶來(lái)的定位誤差。另外，當(dāng)一個(gè)槳葉加工完成后，可通過(guò)螺旋槳裝夾機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)，來(lái)加工其他葉片，一次安裝即可加工所有槳葉，加工精度和加工效率都可以提高。 銑床整體為立式混聯(lián)機(jī)床；主軸裝夾機(jī)構(gòu)由2維平動(dòng)工作臺(tái)和3軸并聯(lián)工作臺(tái)組成，能實(shí)現(xiàn)5個(gè)自由度的移動(dòng)；螺旋槳夾緊機(jī)構(gòu)由1維平動(dòng)工作臺(tái)、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)和夾緊機(jī)構(gòu)組成，可以方便螺旋槳的安裝和轉(zhuǎn)動(dòng)。 該銑床的設(shè)計(jì)，對(duì)提高螺旋槳的加工精度和加工效率有著重要意義。關(guān)鍵詞：并聯(lián)機(jī)床；螺旋槳加工；雙面銑床 The Propeller Doublesided Processing Structure Design Design DescriptionPropeller is a kind of typical freeform surface parts widely used in aerospace, navigation, etc. Its curved shape and manufacture of precision directly determines the efficiency of propulsion and the size of the noise, studies the design and processing for the military and the whole shipping has extremely important significance.In this thesis, the physical construction of doublesided milling machine that can machining doublefreeform surface at the same time is designed, in accordance with the structure and processing characteristics of large propeller, the design highlights include the whole structure design and spindle clamping mechanism design. This machine is posed of two sets of spindle clamping institutions and propeller clamping mechanism position. The doublefreeform surface of propeller blade can be machined by the milling machine at the same time after the propeller is installation ,so the two machining stress can be counteract each other. In this way, not only improves the precision of milling, but also avoid the positioning error when changing face when installed .In addition, after the machining of a propeller blade is finished, the propeller can roll by the propeller clamping mechanism position, then all propeller blades of the propeller can be machined, so the quality and efficiency of the machining can improve.The milling machine is vertical Parallel Machine Tool. The spindle clamping institutions is consist of 2degreeoffreedom translation worktable and 3 axis parallel translation worktable of workbench. So the spindle clamping institutions can move in 5degreeoffreedom. The propeller clamping mechanism consists of a 1degreeoffreedom translation worktable a rotary worktable and clamping mechanism position. So the propeller clamping mechanism position can plete the installation and rotation of the propeller. The design of the milling machine makes great importance for improving the quality and the efficiency of machining of the large propeller. Key words: propeller blade。 Parallel Machine Tool。 Doublesided milling machineIII目錄第1章 緒 論 1 選題目的、價(jià)值和意義 1 本課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì) 1 螺旋槳雙面加工銑床的國(guó)外研究狀況 1 2 2 3第2章 機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 4 確定機(jī)床各部件自由度 5 5 6 6 7 9第3章 并聯(lián)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 11 11 12 12 13 14 16 17 軸承的選擇 18 本章小結(jié) 20第4章 串聯(lián)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 21 21 22 23 25 25 27 27 28 28 29 31 32 本章小結(jié) 33結(jié) 論 35參考文獻(xiàn) 36致 謝 37第1章 緒論第1章 緒 論 選題目的、價(jià)值和意義螺旋槳是一類典型的自由曲面零件廣泛應(yīng)用于航天、航海等行業(yè)。由于螺旋槳是由復(fù)雜幾何形狀組成的工件，直徑大、葉片多，空間重疊區(qū)域大，吸力面和壓力面均為空間自由曲面，導(dǎo)邊隨邊均采用空間曲線圓滑過(guò)渡，葉片葉片與槳轂之間過(guò)度圓角半徑由導(dǎo)邊到隨便不斷變化。所以螺旋槳葉片的設(shè)計(jì)加工精度，將直接影響推進(jìn)速度和和噪音的大小，研究其設(shè)計(jì)與加工對(duì)于軍工和整個(gè)航運(yùn)都有著極其重要的意義[1]。對(duì)于螺旋槳的加工而言，先進(jìn)且合適的加工設(shè)備對(duì)于獲得理想的精度至關(guān)重要。目前，我國(guó)的螺旋槳加工通常采用銑床或者機(jī)械臂單面進(jìn)行粗加工，再通過(guò)大量的人工修磨來(lái)完成，此方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且加工的精度難以滿足設(shè)計(jì)的需要。特別是對(duì)于大尺寸螺旋槳加工而言，扁薄的葉片受到單面加工應(yīng)力后很容易發(fā)生彎曲變形，其形狀與尺寸更加難以保證。因此，設(shè)計(jì)生產(chǎn)一種多自由度，并且能極大減小或消除加工應(yīng)力和多次裝夾對(duì)加工精度的影響的加工設(shè)備，對(duì)于提高螺旋槳的加工精度有著重要意義。進(jìn)而也對(duì)加強(qiáng)我國(guó)國(guó)防建設(shè)，促進(jìn)國(guó)名經(jīng)濟(jì)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展都具有十分重要的意義。所以，設(shè)計(jì)一種大型螺旋槳雙面加工銑床對(duì)我國(guó)的國(guó)防和經(jīng)濟(jì)建設(shè)有極其重要的意義。 本課題在國(guó)內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì) 螺旋槳雙面加工銑床的國(guó)外研究狀況國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在加工設(shè)備方面起步早、發(fā)展充分，也注重高性能加工設(shè)備的研發(fā)，各國(guó)競(jìng)相發(fā)展機(jī)電一體化、高精、高效、高自動(dòng)化先進(jìn)機(jī)床，以加強(qiáng)工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。目前，國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在高性能加工設(shè)備方面的研發(fā)、生產(chǎn)和生產(chǎn)方面處于領(lǐng)先地位；其國(guó)內(nèi)全部生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床、加工中心、高精度機(jī)床、高端流水線等先進(jìn)加工設(shè)備，普通加工機(jī)床等設(shè)備已逐步甩給第三世界國(guó)家去經(jīng)營(yíng)。日本、德國(guó)、美國(guó)等三國(guó)生產(chǎn)的加工系統(tǒng)約占國(guó)際市場(chǎng)的三分之二，高端加工設(shè)備方面，更是近乎壟斷，并全力限制其對(duì)外出口，以限制新型工業(yè)化國(guó)家的發(fā)展和壯大[2]。在螺旋槳加工設(shè)備中，國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和制造強(qiáng)國(guó)早已擁有像大型螺旋槳雙面加工銑床這樣的專業(yè)化加工設(shè)備，借助其國(guó)內(nèi)優(yōu)良的裝備制造基礎(chǔ)，其研制出的加工設(shè)備在加工精度、自動(dòng)化程度、可靠性及智能化程度等方面都處于領(lǐng)先地位。也正因?yàn)榇耍@些國(guó)家成為向高性能潛艇、螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)、先進(jìn)船舶等提供高性能、高質(zhì)量的螺旋槳產(chǎn)品。由于螺旋槳在軍事領(lǐng)域和國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有著重要作用，國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家嚴(yán)格限制相關(guān)先進(jìn)加工設(shè)備對(duì)我國(guó)的出口[3]。我國(guó)的裝備制造業(yè)，起步晚、時(shí)間短，發(fā)展不充分、不系統(tǒng)、不完善，但是經(jīng)過(guò)不懈努力我國(guó)的裝備制造無(wú)論從產(chǎn)品種類、技術(shù)水平、質(zhì)量和產(chǎn)量上都取得了很大的發(fā)展，在一些關(guān)鍵技術(shù)方面也取得了重大突破。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)可供市場(chǎng)的制造裝備，單數(shù)控機(jī)床就有1500種，幾乎覆蓋了整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。這標(biāo)志著國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床已進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)期。但是在螺旋槳加工領(lǐng)域，我國(guó)已研制出多重加工設(shè)備，由湖北完成的國(guó)家“863計(jì)劃”數(shù)控重型螺旋槳七軸五聯(lián)動(dòng)車銑復(fù)合加工機(jī)床研制項(xiàng)目就在主機(jī)、控制和空間曲面加工等方面均取得了自主創(chuàng)新成果，不僅填補(bǔ)了我國(guó)復(fù)合加工機(jī)床研制的空白，而且多項(xiàng)技術(shù)為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)；同時(shí)，也為我國(guó)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的制造提供了高性能的國(guó)產(chǎn)裝備，對(duì)加強(qiáng)我國(guó)國(guó)防建設(shè)，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展都具有十分重要的意義。但是，我國(guó)的先進(jìn)螺旋槳加工設(shè)備，無(wú)論在加工精度、自動(dòng)化水平，還是在可靠性方面都還沒(méi)有達(dá)到發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的先進(jìn)水平，這也在一定程度上限制了我國(guó)在潛艇、螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)、先進(jìn)水面艦艇等的發(fā)展。目前，我國(guó)還沒(méi)有專用于大型螺旋槳的雙面加工銑床。隨著制造加工水平和設(shè)計(jì)水平的提高，機(jī)床的加工精度和速度越來(lái)越高，機(jī)床的種類也越來(lái)越多。此次設(shè)計(jì)的雙面加工銑床，就采用了并聯(lián)軸結(jié)構(gòu)，屬于混聯(lián)機(jī)床[4]?；炻?lián)機(jī)床，作為上世紀(jì)90年代機(jī)床技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)機(jī)床相比具有很多的優(yōu)點(diǎn)：1）剛度重量比大：因采用并聯(lián)閉環(huán)靜定或非靜定桿系結(jié)構(gòu)，且在準(zhǔn)靜態(tài)情況下，傳動(dòng)構(gòu)件理論上為僅受拉壓載荷的二力桿，故傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的單位重量具有很高的承載能力。2）響應(yīng)速度快：運(yùn)動(dòng)部件慣性的大幅度降低，有效地改善了伺服控制器的動(dòng)態(tài)品質(zhì)，允許動(dòng)平臺(tái)獲得很高的進(jìn)給速度和加速度，因而特別適于各種高速數(shù)控作業(yè)。3）環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)：便于可重組和模塊化設(shè)計(jì)，且可構(gòu)成形式多樣的布局和自由度組合。在動(dòng)平臺(tái)上安裝刀具可進(jìn)行多坐標(biāo)鉆、磨、拋光，以及異型刀具刃磨等加工。裝備機(jī)械手腕、高能束源或CCD攝像機(jī)等末端執(zhí)行器，還可完成精密裝配、特種加工與測(cè)量等作業(yè)。4）技術(shù)附加值高：并聯(lián)機(jī)床具有“硬件”簡(jiǎn)單，“軟件”復(fù)雜的特點(diǎn)，是一種技術(shù)附加值很高的機(jī)電一體化產(chǎn)品，因此可望獲得高額的經(jīng)濟(jì)回報(bào)[5]。因此，并聯(lián)結(jié)構(gòu)在機(jī)床上的采用可以看