【正文】 （）預(yù)期壽命校核假設(shè)機(jī)床每天工作12小時(shí)，一年工作350天，額定工作年限為20年，其中單個(gè)并聯(lián)桿的使用時(shí)間比為70%，則預(yù)期壽命為 （）之前滾珠絲杠的軸向尺寸已經(jīng)確定大于450mm，對(duì)于這個(gè)長(zhǎng)度的滾珠絲杠導(dǎo)程一般都大于5mm，故取導(dǎo)程為5mm。因?yàn)閯?dòng)平臺(tái)在3維空間里進(jìn)行多自由度轉(zhuǎn)動(dòng)，不易找到受最大軸向載荷的位置，所以在設(shè)定較大安全系數(shù)的情況下，采用下動(dòng)平臺(tái)在水平位置時(shí)的軸向載荷。對(duì)于下工作臺(tái)，工作臺(tái)因?yàn)橹亓图庸さ姆聪蜃饔昧Φ姆较蚴冀K為銳角，所以受最大軸向載荷的絲杠一定在下工作臺(tái)上。并聯(lián)桿機(jī)構(gòu)中最中心的零件也是最重要的零件是滾珠絲杠，滾珠絲杠是并聯(lián)桿的驅(qū)動(dòng)件和主要支撐件，確定了滾珠絲杠的尺寸，才能進(jìn)一步確定并聯(lián)軸的其余部件的徑向尺寸。對(duì)進(jìn)行修正取整為200mm（適當(dāng)放大可以為各部件留下一定的設(shè)計(jì)余量），這樣定平臺(tái)的半徑尺寸設(shè)定為 （）已知并聯(lián)桿的伸縮量為450mm；則滾珠絲杠的導(dǎo)程必須大于450mm，取值為540mm，留出螺母90mm的余量。所以初步設(shè)并聯(lián)桿的伸縮量為450mm；由于并聯(lián)桿上的導(dǎo)軌（大套筒）和滾珠絲杠的尺寸一定會(huì)大于并聯(lián)桿的伸縮量，滾珠絲杠是驅(qū)動(dòng)軸，需要連接電機(jī)，還會(huì)需要一定的距離，設(shè)定為200mm，另外各個(gè)連接件之間還會(huì)需要一定的預(yù)留空間，預(yù)定為100mm。故可以確定動(dòng)平臺(tái)中心到球形副（虎克鉸的第二級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)副）的距離為： （）動(dòng)平臺(tái)的尺寸半徑約為 （） 考慮到與動(dòng)平臺(tái)相連接的零件圓柱形主軸和3個(gè)均勻分布的軸承座，動(dòng)平臺(tái)最終形狀也可以確定（如圖33中的粗線所示）。這樣一來(lái)，電機(jī)可以安裝在并聯(lián)桿所屬的平行空間中，減少了并聯(lián)的軸向長(zhǎng)度，避免了與2維串聯(lián)平臺(tái)直接的干涉，使主軸裝夾機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)緊湊，有利于機(jī)床的裝配。散體螺旋槳是典型的自由曲面結(jié)構(gòu)，曲面的法相角度一般在左右，有時(shí)也可能接近，大型螺旋槳的軸向尺寸也比較大，可以達(dá)到300~350mm。主軸裝夾機(jī)構(gòu)是整個(gè)機(jī)床的核心，是保證機(jī)床達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)的關(guān)鍵部件，同時(shí)也是整個(gè)機(jī)床中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的部件。在本機(jī)床所采用的整體設(shè)計(jì)方案中，主軸裝夾機(jī)構(gòu)是整個(gè)機(jī)床的核心部件，對(duì)螺旋槳的加工起關(guān)鍵性的作用。綜上，螺旋槳裝夾機(jī)構(gòu)既可以方便地安放螺旋槳、夾緊螺旋槳，又可以由程序控制螺旋槳的精準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)，不僅保證了螺旋槳在雙面銑床上的安裝，而且實(shí)現(xiàn)了一次安裝就可以加工所有槳葉的設(shè)想。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，通過把一根主軸安放在滑動(dòng)軸承上，在電機(jī)的帶動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)又帶動(dòng)了螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣螺旋槳可以在程序控制下實(shí)現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以保證在銑床加工完一個(gè)槳葉后，通過轉(zhuǎn)動(dòng)加工其余的槳葉。 并聯(lián)工作臺(tái)安裝時(shí)既要正向放置，又要倒掛放置，設(shè)計(jì)時(shí)上下兩套并聯(lián)工作臺(tái)應(yīng)該一致，以減少機(jī)床成本，保證上下主軸加工質(zhì)量的一致性。此零件的一端連接定平臺(tái)，一端通過軸承連接并聯(lián)桿。（花鍵軸一端固定在滾珠螺母上，一端與花鍵套筒相配合） 圖27 并聯(lián)桿的結(jié)構(gòu)圖如圖28所示，虎克鉸與移動(dòng)副之間的連接：為了節(jié)省空間，縮短并聯(lián)桿的長(zhǎng)度，虎克鉸的第一級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過螺紋緊固到移動(dòng)副的伸縮桿上。如圖26所示[8]，虎克鉸通過3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副來(lái)達(dá)到和球形鉸鏈一樣的功能，但是轉(zhuǎn)動(dòng)角度沒有限制，可以很好的滿足并聯(lián)機(jī)床對(duì)球形副的要求。圖24 串聯(lián)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖25所示[6]，并聯(lián)工作臺(tái)需要滿足3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，采用3個(gè)并聯(lián)桿相配合，使每個(gè)并聯(lián)桿包含一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，一個(gè)移動(dòng)副和一個(gè)球形副的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。二維串聯(lián)工作臺(tái)的兩個(gè)自由度都是直線型的，采用直線導(dǎo)軌和滾珠絲杠組合的方式。圖23 機(jī)架的主體結(jié)構(gòu)這樣的整體布局既滿足了雙面加工的需要，又可以保證螺旋槳一次裝夾就可加工所有槳葉，符合之前的方案設(shè)計(jì)。因此，為了方便螺旋槳所有槳葉的加工，實(shí)現(xiàn)一次裝夾就可加工整個(gè)螺旋槳的目標(biāo)，螺旋槳裝夾機(jī)構(gòu)還需要有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，可以程序控制螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)。分析：對(duì)于a方案，可以實(shí)現(xiàn)螺旋槳葉片兩個(gè)自由度曲面各自的加工需求，但是具有不方便兩個(gè)自由曲面之間的協(xié)調(diào)、可加工的曲面具有局限性、機(jī)床整體機(jī)構(gòu)龐大、占地面積大等缺點(diǎn)。如果采用雙面加工，加工過程只有一次裝夾定位和一次走刀，耗時(shí)少，加工效率較高。這是單面加工所存在的缺陷。 大型螺旋槳的槳葉比較薄，而且受力面積很大，葉片遠(yuǎn)端距離輪轂的距離較遠(yuǎn)，因此在單面加工時(shí)可以看作是一個(gè)懸臂梁，在受到加工應(yīng)力時(shí)，很容易發(fā)生形變，引起較大的加工誤差。合理設(shè)計(jì)主軸裝夾機(jī)構(gòu)，使其能滿足復(fù)雜自由平面的加工要求。目前，國(guó)際學(xué)術(shù)界和工程界對(duì)研究與開發(fā)并聯(lián)機(jī)床非常重視，各種新型的并聯(lián)機(jī)床層出不窮，我國(guó)也已將并聯(lián)機(jī)床的研究與開發(fā)列入國(guó)家“九五”攻關(guān)計(jì)劃和863高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，相關(guān)基礎(chǔ)理論研究連續(xù)得到國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家攀登計(jì)劃的資助。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。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]。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。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]。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)。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。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]。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。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。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)。 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。 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