ZXH54型铣槽机铣头部件设计.doc

摘要
铣边机的设计根据方案的特点，来设定、选定基本参数。本方案机械结构的特点是需求加工典型零件而设计的,它与传统的组合铣不同而创新的一套特殊结构,但它能满足用户的加工需要。本产品是按用户要求而设计的，用户讨论合格后，投入生产，希望指导、鉴定。
设计机械加工工艺规程遵循如下原则[1]：
1） 可靠地保证零件图样上所有技术要求的实现。
2） 必须能满足生产纲领的要求。
3） 在满足技术要求和生产纲领要求的前提下，要求工艺成本最低，低耗节能。
4） 尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全。维护环境卫生。
Abstract
Milling Machine Design according to the characteristics of the programme, to set, selected basic parameters. The programme structure is characterized by machinery for the processing needs of users of the typical design of the parts, with a combination of traditional and innovative milling different set of special structure, but it can meet the processing needs of users.
This product is based on user requirements and design, the user discussion after passing the production, hope the guide, identified.
Design mechanical processing order to follow the following principles [1]:
1) design a reliable guarantee that all parts of the technical requirements to achieve.
2) must meet the requirements of the production program.
3) to meet the technical requirements and requirements of the production program, under the premise of the minimum requirements of cost, low energy.
4) minimize the labor intensity of workers, protection of production safety. Maintaining sanitation.

第一章 前言
随着机床向高精、高速、高效、数控及多功能方向发展，出现了各种各样的机床，但在加工特定产品的时候仍然需要设计者针对这一产品的加工工艺来进行设计、制造。因此，设计了这台铣边机。本铣边机主要是根据用户特定工件，且符合用户要求而研究、设计的一台铣边机。
设计分四个部分来说明。第一部分是用户提出的要求。根据用户的具体要求，对所加工的产品有了深刻的认识。第二部分是加工方案，熟识被加工零件，以及用户所提出的一些具体的要求，就可以制定几种初步的加工方案，来满足用户提出要求的方法，比较几种方案选其最优者。第四部分确定机床的基本参数。根据基本参数设计有关部件、及外购件。

第二章 设计要求
1.1设计名称及数量：
1.1.2设备名称：铣边机。
1.1.2数量：1台。
1.1.3主要用途：用于U型槽轴焊接坡口的加工。
1.2 工艺条件和技术要求
1.2.1产品数量2.11产品形状及尺寸要求详见附图

注：图中带“*”号尺寸设备加工保证尺寸，加工粗糙度Ra12.5。
1.3.1电力：交流380/220V、50Hz.
1.3.2压缩空气：压力0.4-0.5Mpa.
1.3.3环境温度：0度-60度
1.4设备设计、制造原则和执行标准
1.4.1.1设备设计、制造原则
1.4.1.2保证加工精度和粗糙度要求。
1.4.1.3一次装夹完成加工部位的加工。
1.4.1.4可以使用自制刀具，但应考虑刀具的制造成本和互换性。
1.4.1.5工件的定位、夹紧形式不限，但要考虑工件装夹和工人操作的便利，以及切屑可能对装夹的影响，保证切削和切削精度的实现。
1.4.1.6完善的切屑收集装置，避免切屑的飞溅。
1.4.1.7设备可在标准卧室组合铣床的基础上，本着实用、可靠、经济、适当通用、操作方便的原则，改进、设计、制造。
1.4.2执行标准国家及行业颁有关铣床、液压机、组合机床的相关标准。
1.5 设备要求
1.5.1.1主机结构应具有足够的强度和刚性，防止使用过程中的变形。
1.5.12主机台面高度应方便操作工人的操作和观察。
1.6加工时间：一次装夹完成全部加工，单件加工时间为5-8分钟（含工作装夹时间）

第三章 加工方案
1．加工示意图

前序：倒30度角
后序：铣上平面铣刀直径63
铣刀齿数为6
V=198米/分
N=1000转/分
S。=0.1mm/转
Sm=0.6mm/转
铣刀D=63mm
Z=6齿
第2种的加工同上
2.定位夹紧原理参看下图
工件选用一个侧面和一个地面作为定位基准。请参阅JY002-0002被加工零件图。
(1)侧定位将工件靠在动力滚轮上固定不动，一边通过碟形弹簧压紧工件。

(2)底面定位是工件的主定位面，将工件放在滚轮上，上面用带滚轮的气缸压向主动滚轮，即摩擦力带动工件前进。
第四章 计算
本设备针对用户提供的零件加工图纸为依据完全满足对该零件的加工要求,特别是保证零件加工时间为5-8分钟(含工件装夹时间)，零件长度为2500mm的要求.
如下:
(一）计算说明:
此方案的重点是解决高效加工问题.它包括两部分:一是提高机械加工的效率.二是缩短装卸料时间;首先是提高机械加工效率.因为工件长度为1400-2500mm,要在5-8分钟(含装卸料时间)完成对一般组合铣是无法实现的,因为他的转速特别是铣削转速达不到高速铣的目的.要能满足用户对加工一件时间在5-8分钟之内,要求走刀量在每分钟400mm 左右,本方案针对解决这一关键问题,采用小铣刀(直径为63)大转速(1000转/分)线速度198米/分,硬质合金可转位铣刀,推荐线速度为220米/分,本方案已达到了极限,就只有这样能达到机械加工时间的要求;二是缩短装卸料时间.本方案采用连续加工方案.基本可以使装卸料时间和机械加工同时进行.所以本方案的最大特点是能满足用户对单件加工工时的要求.
（二）结构特点
本方案机械结构的特点是针对用户提出需求加工典型零件而设计的,它与传统的组合铣不同而创新的一套特殊结构,但它完成能满足加工的需要,祥见图,现简述如下:
(1)进给系统采用动力轮带动工件进给实现加工;本方案针对被加工工件(最长2.5米)减少机床占地长度,减少工件因加工快速(装卸工件)的时间,采用了用动力滚轮带动工件前进实现加工的目的,确保加工中的正常进给.共采用七组动力滚轮在1000mm范围内同时带动工件前进.传动动力源为一套0.5马力机械无级调速装置,它传达的力为72kg/m,而且七组滚轮表面采用镶嵌橡胶, 摩擦系数可达0.8Kg/mm,因此它有足够的力量带动工件前进,为了有足够刚性和韧度.动力轮
数为3,轴承内径为50滚动轴承,动力轮直径为100mm
(2)工件的径向定位
动力轮两端有凸缘,可以实现工件的定位牵记,为解决工件+1-2的公差也能传动轮凸缘能起到定位作用,将动力轮的一端设有碟形弹簧装置,使工件端是大或
小都能紧帖动力轮的导向定位凸缘.
（3）工件的压紧，起和止的动力轮组的上方，设有一气动压紧滚轮，为防止加工工件可能变形，用一气动轮向下压在工件内槽起到对工件的压紧在中防止抬器加工中引起震动而打刀，由于源是压缩空气因而带缓冲作用，压下滚轮的下面
带动力的传动滚轮，故不至于上面向下压而使用工件变形。
（4）铣削动力头：共有四个铣削动力头。其中两个为斜铣倒30度角，两个直铣加工两边平面。为了实现高速的铣削动力头，本方案针对加工情况设计成专用的，主轴为一对减速齿轮传动，实现告诉主轴的目的，因传动的刚性，便于调整对刀。在动力头后面设有独立的微调装置，斜洗头为3KW，直洗头为0.75KW保证铣削时有足够动力。四个动力头分别安装在机械中部的立柱两侧为了适合不同情况的加工需要，电机为变频电机。可充分发挥最优的切削参数。
（5）排屑：铣削通过装在刀具周围的防护罩将切削挡在流向下部斜槽内，设在斜槽底部为漏斗形，铁屑集中处理。
（6）刀具：采用四个直径63可转位硬质合金铣刀，每个铣盘上有5个刀齿，硬质合金刀片选用日本住友生产的不需水冷却，因此本方案没有冷却装置，为了保证刀具质量有哈尔滨数控刀具公司生产。
（7）风冷刀具：考虑本方案是连续切削加工为充分发挥硬质合金刀的优势。
（8）进出料滚道高度的调整，在滚道的首和尾下部设有一个可调整的丝杆装置，适当调整丝杆可使划架向上或向下移动。
（9）机床的防护：在动力滚轮部分周围为半封闭护，铣刀及传动链全部封闭，为了调整刀具两边设有拉门
（三）方案的特点
1．高效率：由于采用了小刀盘（直径63）高转速1000转/分，铣削进给梁可达500mm/min。由于本方式设计成连续加工形式工件不断的往前送就不断的加工，因此装卸料的时间与加工时间基本重合，装卸料时间基本为零，所以保证加工长度在2.5米，能在8分钟内完成。
2．结构简单，刚性好，用动力滚轮带动工件进给，与传统的移动工作台相比结构大为简单刚性进一步提高，降低了机床制造的价格。
3．操作简单：设备有一个普通按钮和一个急停按钮，当工件被工人送入指定位置，按下普通按钮即可。
4占地面积小，由于它是连续切削，他的上下料时工作可以允许一小部分长度漏出料架工件放在滚道上也只有5米长，宽度更窄，因为它只需要放下一个工件只有铣削部分宽一点，也只有1.2米。直径63。
5节能环保，本机床总功率为8.5KW，机床为半封闭，由于刀具没有采用水冷却而不污染工作环境，故十分环保有由于一些配套部件采用国内外名牌产品。
（四）基本参数
1．加工一件的时间（最长计算）
（1）切削加工时间
（2）辅助时间：为0.2分钟（工件送进矫正）
（3）加工一件的时间：=6+0.6=6.6取六分钟
2．铣刀直径63 齿数6
3．额定功率：
（1）动力头：立斜2个=3KW
立式2个=0.75KW
（2）进给=1/2HP=375W
（3）照明等
（4）轮廓尺寸
5X1.2X1.3米
（5）压缩空气：0.4-0.6MP
（五）主要组成部件
1．进给系统 1套
2．压紧装置 1套
3．动力头（带微调） 4套
4．床身 1套
5．进出料支架 1套
6．集屑箱 1套
7．刀具 4套
8．气动系统 1套
9．电控 1套
根据已知的加工工件，首先计算出切斜面电动机的功率。
方法一：
根据切削量图表
计算公式法：
可以根据给定的工件得出一些数据 已知：切削速度V=200m/min 加工时间在5分钟-8分钟，工件长1400-2500mm
约一分钟走60mm,即600道，最大切削深度ap=12.5mm
[2]根据《切削量图表》第22页端铣刀加工钢时求N的计算公式
得：

自由高度的极限偏差按表8的规定。
O形橡胶密封圈的选择：[9]
《技术档案》 第107页
已知条件：应用与气动动密封，缸内径d4=90+0.11
O形圈的选用，查表6得“气动动密封”一栏，其中缸内径范围d4=100.160-103.117,可使用于d4min=150t=5.95,安式1可得d3的最大直径。即：
d3max=d4min-2t
=100.160-2x5.3
=89.44
因此，d3=89.44+0.09
选择第3-6.3SDA不锈钢管气缸
可调行程型-SDAL
缸径20mm
气体冷却剂《机床设计手册》3部件、机构及总体设计 机械工业出版社[10]第五章冷却系统 书1567页 气体冷却剂
1压缩空气
把压缩空气由喷嘴直接输送到切削区，用强制对流的办法带走切削热。可用于加工铸铁、有色金属等脆性材料。用压缩空气作冷却剂的冷却效果不如喷雾冷却法，更不如二氧化碳、氮等气体冷却剂。但压缩空气来源方便，使用简单，而且能吹掉切屑，更便于观察加工情况。起缺点是会产生噪音，切屑粉末容易侵入机床导轨、轴承等的间隙中。
GB72 M10X16开槽锥端定位螺钉
标记：螺纹d=M10,长度l=16mm,性能等级14H级，不经表面处理的开槽锥端定位螺钉的标记： 螺钉GB72 M10X16
齿轮选自《材料190Z-4》大连组合机床研究所[11]
编号CZD27-42 第一页
主要参数的确定
行星轮数目的确定
行星轮数目与传动比范围
在传递动力时，星星轮数目越多越容易发挥行星齿轮传动的优点，但行星齿数目的增加会使载荷均衡困难，而且由于邻接条件限制又会减小传动比的范围。因而在设计行星齿轮传动时，在此采用3个行星轮。常用的行星齿轮传动的行星轮数目与传动比范围如下：
与定轴线齿轮传动比较，行星齿轮传动具有体积小、重量轻、承载能力大、效率高和工作平稳等优点；差动齿轮传动还可以用于速度的合成与分解或用于变速传动。
我国已制定了NGW型行星齿轮减速器标准，并成批生产。这种减速器与普通圆柱齿轮减速器比较，体积可以减少1/2-1/4，效率可达百分之98-99
传动比条件：保证实现给定的传动比，传动比的计算。
原理：为了保证实现给定的传动比，传动比的中心距必须相等。
由于工件所用的力M≈13N，所用的力很小，所以选取M=3 Z=44 的齿轮就可以保证实现稳定的传动。
齿轮模数m=3 h1=3.5 r=2.0 am=7.5 Y=0.5
圆柱齿轮的公称公法线长度W
齿型角为20度懂得直齿圆柱齿轮W通过查表法
m=3 z=44 w=50.601
已知m=3 d=132 公差等级7-8-8-7C，求ESS 和ESI
解：根据齿轮侧隙和第Ⅱ公差精度等级 查表339页得ESS=-0.090
齿厚公差等级7级查表得 TS=0.090
ESI=ESS-TS=-0.090-0.090=-0.180
已知：m=3 d=132 公差等级7-8-8-7C，求Ewms 和Ewmi
解：根据齿轮副侧隙和第Ⅱ公差组精度等级8级查得Ewms=-0.100
根据齿厚公差登记7级查得Twm=0.050
Ewmi=Ewms-Twm=-0.100-0.050=-0.150
轻型缸
选自《中国烟台法斯特自动装备有限责任公司》[12]
LGB普通标准气缸
气缸选自《CHELIC》亚立可[13]
气动控制系统，具有经济、安全可靠、便于操作之特性。利用气动技术实现工业自动化，可提高劳动生产率，提高产品质量，改善劳动条件。
一个典型的气动系统是由方向控制阀、气动执行元件、各种气动辅助元件及气动清净化元件所组成。
执行元件：气缸
切换方向控制阀，向执行元件导入压缩空气，以推动执行元件作直线运动。
本产品为单杠双作用带可调缓冲普通标准气缸，前后端盖铝合金压铸，铝合金缸筒内外径表面硬质阳极氧化，活塞杆外表面滚压工艺加工，活塞密封星形密封圈，产品质量高，技术性能卓越，外观美。应用气缸推、拉力带动负载，是设备配套，生产自动线，应用面广量大的理想气动执行元件
选用LGB LGA标准气缸 SD基本型
带阀气缸基本系列气缸-F带阀系列-D缸径-S行程 即SD-F-31X110
性能参数：
接口尺寸：G1/8-G1/2
电磁阀选自《SMC》
5通先导式电磁阀
共同规定
电磁线圈规格
使用压力：0.15-1.0MP
环境温度：0-55
使用电源：DC24V、AC220V
AC10.20空气组合元件，组件空气过滤器、减压阀、油雾器。
共同规格
电器控制部分设计[14]
电路图和控制图
电源开关启动，带动三相电，取其中两条能产生220V的电压。启动开关SQ2，机器处于自锁状态，控制电磁阀的继电器导通，此时KM1、KM2、KM3、KM4、KM5接触器通过继电器FR1、FR2、FR3、FR4、FR5的动断接触点接电并分别自锁，五个电机同时工作。
SQ1为急停按钮，当启动SQ1时，快退回原位使KM1、KM2、KM3、KM4、KM5断电。电机分别停止。
按钮 选自《北京机床电器厂》BJA-C-R-Nc
按钮代号C 含义紧停按钮（蘑菇头） 颜色R红 常闭体Nc Nc<8
BJA-A-G-No
代号A普通按钮 颜色G绿色 常开体No No<8
DZ47-63-H/3P小型断路器 DZ低压断路器 47设计序号 63壳架等级3P级数代号3 级数3P

致 谢
本课题是在我的指导老师王伟老师的指导下完成的。王老师严谨的治学态度和踏实的工作作风使我受益非浅。他不但使我学会了很多书本上学不到的东西，更教会了我许多做人做事的道理,让我对今后的学习和生活充满信心。在此，我要衷心地感谢王老师，感谢他在学习上给予我的帮助、指导的同时，还给予我关心和鼓励，让我在大学生活的最后阶段，得到了很多。
同时在此感谢那些在课题的完成过程中给予了大量的支持和帮助的老师和同学，是他们的鼎力相助才使我的设计得以圆满完成。
除此之外，我还要感谢和我一起搞设计的同学们。在设计中，我们互相帮助，相互学习，共同进步。由此我感觉到团队的智慧与力量。也正因为我们的相互讨论，相互合作，才使得我在这次设计中收获颇多。
再次向各位给予我帮助、指导和鼓励的老师，同学们致以衷心的感谢

参考文献
[1]王先逵，机器加工工艺规定设计。机械加工工艺规程的设计原则。机械工业出版社
[2]根据《切削量图表》
[3] 王先逵，铣削刀、铣削功率计算，选自《机械加工工艺手册》第2版 机械工业出版社
[4]立式减速机附无段变速选自《新实际的传动艺术》 B29页
[5]电动机的选择第十篇 第一章常用电器设备，《机床设计手册》中册 第二版 化学工业出版社，1986年6月
[6]铣刀的选择《哈尔滨工量数控刀具有限责任公司》
[7]在B-B面选用的轴承为穆德易格斯固定轴承《工程塑料轴承》固定轴承
[8]弹簧《技术档案》
[9] O形圈的选用《技术档案》
[10] 第五章冷却系统 书1567页 气体冷却剂，气体冷却剂《机床设计手册》3部件、机构及总体设计 机械工业出版社
[11]齿轮，编号CZD27-42 第一页，选自《材料190Z-4》大连组合机床研究所
[12]选自《中国烟台法斯特自动装备有限责任公司》
LGB普通标准气缸
[13]气缸选自《CHELIC》亚立可
[14]《机床电器设计手册》大连组合机床研究所电气室 电路

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