【正文】 75 2 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 題目 2： 臥式車銑復(fù)合加工中心主軸自動卡盤設(shè)計 學(xué)生姓名： XXX 班級： XXX 學(xué)號： XXX 題目類型：工程設(shè)計 指導(dǎo)教師： XXX 教授 一、 設(shè)計參數(shù) 機床具有數(shù)控車削和銑削復(fù)合加工功能，可實現(xiàn)直徑Φ 800— 1250mm、長度為1500— 3000mm 大型精密零件的數(shù)控車削和銑削加工。復(fù)合加工在保持工序集中和消除（或減少）工件重新安裝定位的總的發(fā)展趨勢中，使更多的不同加工過程復(fù)合在一臺機床上，從而達到減少機床和夾具，免去工序間的搬運和儲存，提高工件加工精度，縮短加工周期和節(jié)約作業(yè)面積的目的。因此研究車銑復(fù)合加工工藝技術(shù)不僅意義重大，而且具有廣闊的應(yīng)用前景。 性化組合效率更高機器人與主機的柔性化組合得到廣泛應(yīng)用，使得柔性線更加靈活、功能進一步擴展、柔性線進一步縮短、效率更高。沈陽一機的 HTM40100h 和大連機床的VHT800 是在五軸聯(lián)動加工中心的基礎(chǔ)上增加了車削功能；江蘇新瑞 LWV600、齊重數(shù)控的 HDVTM160和中傳重機的 DVMT40則是在立式車削中心的基礎(chǔ)上增加了銑削功能。 第二章 總體方案設(shè)計 ： 11 根據(jù)任務(wù)書的要求，我組設(shè)計的臥式車銑復(fù)合加工中心如下圖所示，該機床具有斜導(dǎo)軌，雙動力頭，分別是主動力頭和副動力頭，主動力頭采用四抓卡盤，其特點是夾緊力大，夾持工件的范圍寬，夾持工件的類型多；副動力頭采用三抓自定心卡盤，其特點是夾持準確、可靠，可實現(xiàn)精密切削。主卡盤采用四抓單動卡盤，夾緊力大，夾緊可靠，可進行毛胚件的初步粗加工；副卡盤為三抓卡盤，可實現(xiàn)自定心加工，加工精度高。 2）中間遞力機構(gòu)。夾緊裝置的復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，在保證生產(chǎn)效率的前提下，其結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單，便于制造和維修。 隨著機床行業(yè)迅猛發(fā)展，不僅需求大量的手動卡盤，而且動力卡盤的需求量也在加大，但現(xiàn)有的動卡都為氣動或液壓，電卡是空缺。 主軸電動機的 選擇 車削外圓時的切削抗力分解為 Fx、 Fy、 Fz。 wn 工件轉(zhuǎn)速，單位為 r/s。 設(shè)齒輪模數(shù)為 M=4，則： Za=156 Zb=160 =39 盤絲轉(zhuǎn)速的計算 n= / =卡爪移動速度 22 =nxh==卡盤盤絲的設(shè)計 F總 =3F單爪 =3M/(3r0+)tanβ r0—— 盤絲起點極徑， n—— 扣數(shù)， h—— 絲扣螺距。 足夠的強度，保證軸具有足夠的承載能力，在工作壽命內(nèi)不因強度不夠而失效。對于不重要的或受力較小的軸，可選用普通鋼制造如Ｑ 235，Ｑ 236 等。 形狀復(fù)雜勞動的軸，如凸輪軸，曲軸，空心軸等，有時也可采用鑄鋼或鑄鐵制造，經(jīng)過鑄造成型，可得到比較合理的形狀，而且鑄鐵的吸振性強，耐磨性好，切削性好，對應(yīng)力集中敏感性低，價格便宜。 進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一般應(yīng)己知如下條件：機器部件的裝配簡圖；軸的轉(zhuǎn)速，傳遞的功率，傳動零件類型，主要參數(shù)和尺寸等。轉(zhuǎn)軸是機器最為常見的軸。實心 27 軸加工工藝性好。實驗證明，動態(tài)作用下最優(yōu)跨距很接近與推得最優(yōu)值，因此設(shè)計時盡量達到最優(yōu)值。 （ 1）確定 Cr， Cor 由參考文獻 11 查得 Cr=， Cor=。 又因為 id ≦ ，孔的影響可以忽略，由此可得主軸鋼度滿足設(shè)計要求。懸伸量與主軸部件的剛度及抗振性成反比，故應(yīng)盡量取小值。 ，軸可分為實心軸和空心軸。 （ 2）傳動軸 工作時只承受轉(zhuǎn)矩不承受彎矩的軸。設(shè)計 26 時必 須針對軸的具全情況具體分析，綜合考慮，確定出軸的合理結(jié)構(gòu)。 另外，合金鋼對應(yīng)力集中比較敏感。碳素鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性低，還可進行熱處理或化學(xué)處理改善其力學(xué)性能及工藝性，所以應(yīng)用廣泛。 (終止點螺旋升角） 所以 β =（β 0+β 1） /2=176。 根據(jù)卡盤的大小 , 選定齒輪直徑和設(shè)計齒輪的模數(shù)后即可得到各齒輪的齒數(shù)。 Vc切削速度，單位為 m/s。齒輪 2以偏心套 3的偏心距為半徑，圍繞某一中心作兩個坐標方向的平移，從而撥動內(nèi)齒輪 1慢速轉(zhuǎn)動，齒輪帶動盤絲 4 回轉(zhuǎn)，帶動卡抓 5夾持工件。在數(shù)控車床中，動力卡盤是最常用的工件夾具 ,它是機床電主軸與工件之間的連接接口 , 機床電主軸的轉(zhuǎn)速、扭矩和旋轉(zhuǎn)精度通過動力卡盤傳遞給工件。既要保證工件在整個加工過程中其位置穩(wěn)定不變、振動小，又要使工件不產(chǎn)生過大的夾緊變形。 2．夾緊部分 接受和傳遞原始作用力使之變?yōu)閵A緊力并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分，一般由下列機構(gòu)組成： 1）接受原始作用力的機構(gòu)。下圖是滿足該機床功能的方案圖： 13 主動力頭變頻電機； 皮帶輪； 主軸箱； 主卡盤； 主動力刀架；前立柱； 刀庫； 副卡盤； 操控面板； 多刀位回轉(zhuǎn)刀架； 1副動力頭變頻電機； 1副主軸箱； 1床身； 1電控柜； 1前立柱縱向進給系統(tǒng)； 1副動力頭縱向進給系統(tǒng)； 1多刀位刀架縱向進給系統(tǒng)。隨著航空 航天、軍工、船舶領(lǐng)域產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度日益加快，工序分散的加工設(shè)備將會被工序集中的柔性、自動化設(shè)備所取代，這為車銑復(fù)合加工中心提供了更為廣闊的發(fā)展和應(yīng)用空間。以銑削為主的銑車復(fù)合加工中心均為多軸五聯(lián)動機床。 控機 床的智能化技術(shù)有新的突破，在數(shù)控系統(tǒng)的性能上得到了較多體現(xiàn)。車銑復(fù)合加工運動復(fù)雜，影響表面加工質(zhì)量的因素多 (如刀具轉(zhuǎn)速、工件轉(zhuǎn)速、軸向進給量、切削深度、工件直徑、刀具直徑、刀齒數(shù)、工件與刀具的夾角和偏心量、刀具角度等 )，而且這些因素的影響又相互耦合，使得車銑復(fù)合加工工藝參數(shù)選擇變得尤為復(fù)雜，目前尚未完全揭示出車銑復(fù)合加工參數(shù)對加工表面質(zhì)量的影響規(guī)律，這在一定程度上影響了車銑復(fù)合加工技術(shù)的推廣和應(yīng)用。其中主軸自動卡盤部件的設(shè)計及校核是核心內(nèi)容，主要包括：自動卡盤結(jié)構(gòu)設(shè)計、方案比較與制定、變頻調(diào)速電動機的選擇、卡盤盤絲的設(shè)計、齒輪的設(shè)計及校核、偏心軸的設(shè)計及校核、軸承的選擇及軸承壽命的校核等。同時具有雙刀架、自動對刀、自動換刀功能。這不僅能夠滿足用戶在減少占地面積，減少零件傳送和庫存，保證加工精度等方面的需求，而且也適應(yīng)了現(xiàn)代社會的節(jié)能 7 減排要求。 與 其它科學(xué)技術(shù)一樣，車銑技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展與生產(chǎn)實踐是分不開的。機器人與加工中心、車銑復(fù)合機床、磨床、齒輪加工機床、工具磨床、電加工機床、鋸床、沖壓機床、激光加工機床、水切 割機床等組成多種形