【導(dǎo)讀】隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在機(jī)械制造業(yè)中，產(chǎn)品種類不斷增加，形狀結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，精度和質(zhì)量也在不斷提高。普通機(jī)床越來越難以滿足這種生產(chǎn)需。要，因此急需能最大限度滿足用戶需求的加工設(shè)備。力還是構(gòu)造而言，都是最佳的選擇。本設(shè)計(jì)闡明了多功能工具機(jī)的總體結(jié)構(gòu)形式及其。就其加工能力來講，可以完成簡(jiǎn)單的車、鉆、銑功能，承部件、主傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)、進(jìn)給部件的設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 由絲杠的扭轉(zhuǎn)變形而引起的螺距變化，一般占得比重較小，常忽略不計(jì)。 （ 2） 支承絲杠 的軸承的軸向接觸變形 2? 。 （ 3） 由于絲杠多用于滾動(dòng)軸承，絲杠的軸向拉伸壓縮變形 1? 。在絲杠長(zhǎng)度較大時(shí)， 1? 較大，此時(shí) 1? 占總量的比重也較大。 （ 4） 螺母座及軸承支座的變形。常為絲杠副系統(tǒng)剛度的薄弱環(huán)節(jié)，其變形量計(jì)算較為困難 。一般根據(jù)其精度要求，在結(jié)構(gòu)上盡量增強(qiáng)其剛度，而不作變形的計(jì)算。 因此，滑動(dòng)絲杠副剛度的核算，主要是校核 1? 和 2? 之和是否大于要求精度的一半。如超過一半，先從改變支承方式及提高軸承剛度方面采取措施，不得已才考慮選用較大直徑的絲杠副。 絲杠的軸向拉伸壓縮變形 1? ，見圖 。 大連海洋大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第六章 絲杠的設(shè)計(jì) 19 圖 絲杠軸向拉伸壓縮變形圖 不同類型的軸承的軸向接觸變形 2? 的公式不同，分為推力球軸承、向心推力球軸承、圓錐滾子軸承和推力滾子軸承等不同情況。 （ 1）推力球軸承，用下式計(jì)算： 2232 0 0 2 dZPa?? 63 （ 2）向心推力球軸承，用下式計(jì)算： ???22232 s ins dZ Pa? 64 （ 3）圓錐滾子軸承，用下式計(jì)算： ??? 2 s ins in0 0 0 Zl Pu a?? 65 大連海洋大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第六章 絲杠的設(shè)計(jì) 20 （ 5） 推力滾子軸承，用下式計(jì)算： 2 0 0 Zl Pu a??? 66 式中： aP —————— 軸承的軸向載荷 kgf ； Z —————— 軸承的滾動(dòng)體數(shù)； d ————— — 軸承的滾動(dòng)體直徑（ mm ）； ? —————— 軸承的接觸角 ? ?deg ； rLlu 2?? —————— L 為滾子長(zhǎng)度 ? ?mm ， r 為滾子的倒圓角半徑 ? ?mm 。 由于本設(shè)計(jì)采用推力球 軸承，所以應(yīng)用公式 61，計(jì)算得 mmdZP a 32 232232 ?????? mmmm 3321 ?? ?????? ??? 根據(jù)上述公式驗(yàn)算，滑動(dòng)絲杠副的剛度滿足要求。 綜上所述，本設(shè)計(jì)選用的絲杠副，各項(xiàng)性能均滿足要求 。大連海洋大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第七章 主軸頭形式與刀架的設(shè)計(jì) 21 第七章 主軸頭形式與刀架的設(shè)計(jì) 7． 1 主軸端部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主軸的結(jié)構(gòu)和形狀取決于主軸上的軸承和傳動(dòng)的類型、數(shù)量、安裝位置和定位調(diào)整方法。主軸端部是主軸與工件或工具聯(lián)系的結(jié)合部位。其結(jié)構(gòu)形狀由機(jī)床類型及夾具或刀具的形狀而定，同時(shí) 應(yīng)使之能保證卡盤和刀具的定位準(zhǔn)確、安裝牢固、裝卸方便，能夠傳遞足夠的轉(zhuǎn)矩，并且有利于減少主軸端部的懸伸長(zhǎng)度。因?yàn)閵A具和刀具都已標(biāo)準(zhǔn)化，所以，通用機(jī)床的主軸軸端形狀和尺寸也已標(biāo)準(zhǔn)化，在設(shè)計(jì)專用機(jī)床時(shí)也應(yīng)根據(jù)用途和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選用相近類型的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，以利于主軸的制造、裝配和使用維修。 主軸是一空心的階梯軸 ,其內(nèi)孔用來通過棒料和卸頂尖用的鐵棒或通過氣動(dòng)、電動(dòng)或液壓等夾緊驅(qū)動(dòng)裝置。主軸前端的莫氏錐孔用來安裝頂尖或心軸；主軸后端的錐孔是工藝孔。本設(shè)計(jì)中主軸前端采用短法蘭式結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)可用來安裝卡盤或撥盤，它以短套筒和軸肩 端面作定位面。卡盤、撥盤等夾具可通過卡盤座用三個(gè)螺栓固定在主軸上 ,由裝在主軸軸肩端面的套筒來傳遞轉(zhuǎn)矩 ,短套筒上有兩個(gè)定位孔用來定位夾具。這種主軸軸端結(jié)構(gòu)的定位精度較高，連接剛度好，卡盤懸伸長(zhǎng)度短，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，裝卸卡盤也比較方便 [6]。 7． 2 刀架的設(shè)計(jì)計(jì)算 1． 刀架在中心高上的尺寸確定 為滿足在床身上車削最大工件直徑 60mm 的要求，刀架部分首先在機(jī)床中心高應(yīng)達(dá)到362mm，即應(yīng)與主軸中心線在同一高度上，這樣保證了所需的加工高度。 2． 刀架在橫向進(jìn)給方向上的尺寸計(jì)算 刀架在中心高度上的確定，僅是保證了刀具的 對(duì)刀高度，但實(shí)際實(shí)現(xiàn)最大車削直徑 60mm 的要求還必須 保證刀架的橫向進(jìn)給有足夠的尺寸。 刀架部件由方刀架、小拖板、中拖板、轉(zhuǎn)盤及床鞍五部分組成，當(dāng)要求最大車削直徑 60mm時(shí)，橫刀架及其以上部分必須向遠(yuǎn)離主軸中心線方向移動(dòng)，且最大位移應(yīng)使刀具最前端距主軸中心線 30mm。分析橫刀架的移動(dòng)關(guān)系可知，限制刀架最大位移的情況有兩方面： （ 1）橫刀架移至法蘭盤處受限制； （ 2）絲杠螺母移至床鞍支承壁 C 處受限制。 這兩方面須同時(shí)滿足最大位移，方能實(shí)現(xiàn)機(jī)床的最大車削直徑 60mm。 3． 刀架的尺寸計(jì)算 （ 1）橫刀架移至法蘭處， 刀架達(dá)到其最大位移，此時(shí) ,方刀架前端面至中心的最大距離 naxS 為 : mmS 552700514 01m a x ???? 大連海洋大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第七章 主軸頭形式與刀架的設(shè)計(jì) 22 式中 mm140 為法蘭端面到主軸中心線的距離，此處為假設(shè)值， mm50 為刀架豎直方向的中心橫 截面到法蘭端面的距離。 假設(shè)刀具前端伸出方刀架面 mm20 ，則刀具最前端到主軸中心線的距離為： mmS 352055 ???刀具 故車床的最大車削直徑可達(dá)： mmSD 702max ?? 刀具 （ 2）絲杠螺母左移至床鞍支承壁處 當(dāng)絲杠螺母左移至支承壁處時(shí)，即刀架位移限制達(dá)到最大值，此時(shí)，螺母左端面至中心線的最大距離 2maxS 為： mmS 602max ? 同樣假設(shè)刀具最前端伸出方刀架端面 mm20 ,則刀具最前端到主軸中心線的距離為： mmS 402060 ???刀具 故車床的最大車削直徑可達(dá)： 8 0 m m22m a x ?? 刀具SD 綜合以上計(jì)算結(jié)果，留出一定的加工余量及計(jì)算誤差，其最大車削直徑均能達(dá)到 60mm 的要求，即刀架的尺寸可按此計(jì)算結(jié)果來確定 [8]。 大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第八章 結(jié)論與建議 23 第八章 結(jié)論與建議 本次設(shè)計(jì)基本完成了預(yù)期的 設(shè)計(jì)要求，能夠完成簡(jiǎn)單的車、鉆、銑功能 。設(shè)計(jì) 部分 完成 了 機(jī)床的總體結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵導(dǎo)軌、支承、傳動(dòng)形式的設(shè)計(jì)以及主軸與刀架接口的選取。從中了解了多軸加工在多功能加工中的重要性，本設(shè)計(jì)包括兩個(gè)主軸，即臥式主軸和立式主軸 ，基本實(shí)現(xiàn)了主傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)的需要。在進(jìn)給方面采用滾珠絲杠副作為運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu) ，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的要求。對(duì)于機(jī)床的整體剛度而言，基本可以達(dá)到加工要求，總體結(jié)構(gòu)基本合理。 在現(xiàn)實(shí)的工作生產(chǎn)中，還有許多要完善的地方，比如加工時(shí)的精度控制、加工 操作中的安全性與方便性、機(jī)床的固有剛度與動(dòng)態(tài)剛度、機(jī)床加工的自動(dòng)化程度等。 本次設(shè)計(jì)只是 初步完成加工的多功能性 。要設(shè)計(jì)出一個(gè)完善的多功能加工設(shè)備 ，還需要我們進(jìn)行 不斷的學(xué)習(xí)， 不斷的改進(jìn)。 大連水產(chǎn)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 致謝 24 致謝 在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際 ，首先應(yīng)感謝我敬愛的雙親和弟弟，是他們讓我能順利的完成大學(xué)四年的學(xué)業(yè)，而且在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中給與我莫大的鼓勵(lì)。 在做畢業(yè)設(shè)計(jì)過程 中 ，最應(yīng)該感謝的是我的指導(dǎo)教師劉輝老師，在我對(duì)小型多功能工具機(jī)還沒有任何頭緒的情況下，老師給了很多指導(dǎo)和幫助，使我對(duì)小型多功能工具機(jī)有了明確地認(rèn)識(shí)。劉輝老師工作特別繁忙，每次走進(jìn)老師的辦公室都能感覺到他的忙碌，好像有總也忙不完的事，在感謝老師的同時(shí)也想說：老師，您辛苦了！ 還要感謝寢室的同學(xué)，在我的設(shè)計(jì)上幫了很大的忙， 還有系里其他和班里的同學(xué)也要說謝謝。通過這次設(shè)計(jì)也讓我感受到同學(xué)之間的情誼。 還要感謝教 育 過我的每一位老師，老師們授予我的知識(shí)，會(huì)使我終身受益。 在此感謝所有幫助過我的人，謝 謝。 大連水產(chǎn)學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 參考文獻(xiàn) 25 參考文獻(xiàn) [1] 現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì) . 現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20208 第一版： 669～ 678， 925～ 957， 1526～ 1589， [2] 鞏云鵬等 . 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) .北京：東北大學(xué) 出版社， 202012： 107～ 170 [3] 成大先 . 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020 年： 1236～ 1237 [4] 施海鋒 吳江柳 . 機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 . 北京：清華大學(xué) 出版社， 202012： 7～ 43 [5] 濮良貴 紀(jì)名剛 . 機(jī)械設(shè)計(jì) .北京：高等教育出版 社 ， 20205 第八 版： 139～ 164 [6] 張普禮 楊琳 . 機(jī)械加工設(shè)備 .北京：機(jī)械工業(yè) 出版社， 20208： 10～ 57 [7] 孫桓 陳作模 . 機(jī)械原理（第七 版） .北京：高等 教育出版社， 20205： 30～ 45 [8] 龔慶壽 . 機(jī)械制造基礎(chǔ) .北京：高等教育 出版社， 20205： 6～ 45 [9]Mou J. A System Tic Approach Toe Chance Machine Tool Accuracy For Precision Manufacturing[J]. International Journal Of Machine Tools amp。 Manufacture, 1997， 623629 [10] Rajput R K. Elements of Mechanical Engineering. Katson Pub Publ. House,1985 [11] Westkaeper E,OstenSacken. Product Life Cycle Costing Applied to Manufacturing System. Annals of the CIRP,:353～ 35