3633 銑床縱向工作臺的設(shè)計

3633 銑床縱向工作臺的設(shè)計,銑床,縱向,工作臺,設(shè)計 XXXX 大學(xué) XXXX畢業(yè)設(shè)計說明書題 目： 銑床縱向工作臺的設(shè)計 學(xué) 院： XXXX 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 號： XXXX 姓 名： XXXX 指導(dǎo)教師： XXXX 完成日期： 2012 年 5 月 28 日 XXXX 大學(xué) XXXX畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書設(shè)計題目： 銑床縱向工作臺的設(shè)計 學(xué)號： XXXX 姓名： XXXX 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師： XXXX 系主任： 一、主要內(nèi)容及基本要求本次畢業(yè)設(shè)計的題目是銑床縱向工作臺的設(shè)計 。主要內(nèi)容包括了三個方面。第一，設(shè)計銑床縱向移動工作臺的結(jié)構(gòu)。第二，銑床移動工作臺的傳動部分和運動原理。第三，與銑床機體的聯(lián)接部分?；疽笕缦拢旱谝?，要求銑床縱向移動工作臺的結(jié)構(gòu)合理，性能優(yōu)越，能方便的拆卸和安裝。移動工作臺能實現(xiàn)手動和機動兩種運動方式。銑床工作臺擁有鎖緊裝置，可以在工作中進行鎖定，停止機床的運動。第二，傳動部分使用的是螺母絲桿裝置，運行可靠，精度可以得到保證。機床動力由輸入軸帶動一對錐齒輪，驅(qū)動絲桿，工作效率較高，運動平穩(wěn)，且輸入軸可以正反轉(zhuǎn)，工作臺正、反兩方向移動。第三，工作臺與機體用燕尾槽聯(lián)結(jié)，運動平穩(wěn)可靠。二、重點研究的問題本次畢業(yè)設(shè)計的題目是銑床縱向工作臺的設(shè)計 。主要內(nèi)容包括了三個方面。第一，設(shè)計銑床縱向移動工作臺的結(jié)構(gòu)。第二，銑床移動工作臺的傳動部分和運動原理。第三，與銑床機體的聯(lián)接部分。重點研究的問題：銑床縱向移動工作臺的工作原理，結(jié)構(gòu)設(shè)計。傳動部分的設(shè)計與計算，校核，包括絲桿，螺母，錐齒輪，絲桿裝置設(shè)計。三、進度安排序號 各階段完成的內(nèi)容 完成時間1 查閱資料、調(diào)研 三月初2 開題報告、制訂設(shè)計方案 三月中3 近距離觀察實體 三月末4 開始進行設(shè)計運算 四月初5 畫裝配圖 四月中6 修改 CAD 圖，寫說明書 五月初7 寫出正式稿 五月中8 答辯 五月底四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻1周炳章，銑工工藝學(xué)M.中國勞動社會保障出版社，1996.2濮良貴.紀名剛. 機械設(shè)計M. 北京:高等教育出版社，2006.3晏初宏. 金屬切削機床M. 北京:機械工業(yè)出版社，2007.4羅圣國，吳宗澤. 機械設(shè)計課程設(shè)計手冊M. 北京:高等教育出版社，2006.5阮忠唐. 聯(lián)軸器與離合器設(shè)計與選用指南M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2006.6戴曙. 金屬切削機床設(shè)計M. 北京:機械工業(yè)出版社，1984.7戴曙. 金屬切削機床M. 北京:機械工業(yè)出版社，1999.8梁云高.王建平.CAD2004 機械制圖百例M. 北京:清華大學(xué)出版社，2004.9技工學(xué)校機械類通用教材編審委員會.銑工工藝學(xué)M. 北京:機械工業(yè)出版社，1980.10周增文.張亮峰. 機械加工工藝基礎(chǔ)M.長沙:中南大學(xué)出版社，2003.湘 潭 大 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）評閱表學(xué)號 XXXX 姓名 XXXX 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 畢業(yè)設(shè)計題目： 銑床縱向工作臺的設(shè)計 評價項目 評 價 內(nèi) 容選題1.是否符合培養(yǎng)目標，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點和教學(xué)計劃的基本要求，達到綜合訓(xùn)練的目的；2.難度、份量是否適當；3.是否與生產(chǎn)、科研、社會等實際相結(jié)合。能力1.是否有查閱文獻、綜合歸納資料的能力；2.是否有綜合運用知識的能力；3.是否具備研究方案的設(shè)計能力、研究方法和手段的運用能力；4.是否具備一定的外文與計算機應(yīng)用能力；5.工科是否有經(jīng)濟分析能力。設(shè)計質(zhì)量1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴謹合理；實驗是否正確，設(shè)計、計算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語是否準確，符號是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范；2.文字是否通順，有無觀點提煉，綜合概括能力如何；3.有無理論價值或?qū)嶋H應(yīng)用價值，有無創(chuàng)新之處。 湘 潭 大 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）鑒定意見學(xué)號： XXXX 姓名： XXXX 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 42 頁 圖 表 6 張論文（設(shè)計）題目： 銑床縱向工作臺的設(shè)計 內(nèi)容提要：本次設(shè)計主要對其銑床縱向移動工作臺做了詳細的設(shè)計，本次設(shè)計首先確 定工作臺的工作原理，選擇國內(nèi)技術(shù)較為成的絲桿傳動機構(gòu)；其次對絲桿，螺母，軸承，齒輪等關(guān)鍵性零件進行了選擇、設(shè)計計算和多次校核；最后應(yīng)用 autoCAD 軟件畫出了機床移動工作臺的裝配圖以及零件圖，設(shè)計的主要內(nèi)容包括三個方面：第一，設(shè)計機床移動工作臺的結(jié)構(gòu)；第二，機床移動工作臺的傳動部分；第三，機床移動工作臺的運動原理。由于之前沒有經(jīng)驗，難于動手，通過指導(dǎo)老師和同學(xué)的幫助，在不斷的嘗試中逐步的了解了本次設(shè)計的內(nèi)容。通過老師的鼓勵和教導(dǎo)我也逐步明白了此次設(shè)計的真正含義。即：1.要有正確的設(shè)計思想并勇于探索創(chuàng)新；2.掌握通用零件的設(shè)計綜合評價該同學(xué)所選銑床縱向移動工作臺的設(shè)計符合機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)特點和教學(xué)計劃的基本要求，有利于對機械專業(yè)學(xué)生在工程設(shè)計方面的訓(xùn)練，難度和工作量適中。該生具有查閱文獻、利用相關(guān)資料和運用所學(xué)知識進行設(shè)計的能力，基本具備了機械系統(tǒng)方案設(shè)計的能力，具有一定的外文和計算機應(yīng)用能力，設(shè)計的內(nèi)容、設(shè)計計算基本正確，結(jié)構(gòu)設(shè)計尚可，設(shè)計的圖紙基本正確，設(shè)計計算說明書的內(nèi)容表述基本正確，總之該生基本具備了獨立工作的能力。評閱人： 年 月 日原理、方法和一般規(guī)律，進而綜合運用所學(xué)的知識，研究改進或開發(fā)新的基礎(chǔ)件及設(shè)計簡單機械的能力；3.具有運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力；4.掌握典型機械零件的試驗方法，獲得試驗技能的基本訓(xùn)練；5.了解國家當前的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策，并對機械設(shè)計的新發(fā)展有所了解。通過這幾個月的畢業(yè)設(shè)計，我的設(shè)計能力和動手畫圖的能力大大的提高，極大地提高了我的獨立解決事情的能力。在設(shè)計的過程中，遇到了很多以前沒有預(yù)料到的問題，一直重復(fù)著去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程。提高了自己獨立的思考和解決問題的能力；最重要的是提升了自己的自信心，以前覺得自己不能完成的事情一件一件逐漸實現(xiàn)，開始真正的體會到學(xué)以致用。指導(dǎo)教師評語該生設(shè)計了銑床縱向工作臺，主要設(shè)計了工作臺的結(jié)構(gòu)，工作臺的驅(qū)動裝置和移動工作臺與機床的聯(lián)接結(jié)構(gòu)，工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計基本合理，驅(qū)動裝置的設(shè)計計算基本正確，連接結(jié)構(gòu)與軌道可行，所涉及的裝配圖和零件圖的表達基本滿足工程圖的圖紙要求。設(shè)計工作量適中，在設(shè)計期間能自覺的投入大量的時間和精力，態(tài)度積極，表現(xiàn)優(yōu)秀，是一名合格的大學(xué)畢業(yè)生。同意其參加答辯，建議成績評定為：指導(dǎo)教師： 2012 年 月 日 答辯簡要情況及評語答辯小組組長： 2012 年 月 日答辯委員會意見答辯委員會主任： 2012 年 月 日目 錄摘 要 .3Abstract .4第一章 緒 論 .51.1 銑床的簡介 .51.2 國內(nèi)外數(shù)控銑床現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 .51.3 數(shù)控銑床未來發(fā)展動態(tài) .71.4 設(shè)計的主要內(nèi)容 .71.5 設(shè)計的主要參數(shù) .8第二章 銑床縱向工作臺的總體設(shè)計 .102.1 工作臺和底座的結(jié)構(gòu)及調(diào)整 .102.2 工作臺縱向進給運動操縱機構(gòu) .12第三章 銑床縱向工作臺各部件的設(shè)計計算和校核 .143.1 工作臺進給運動分析 .143.2 絲桿和螺母的選擇，計算與校核 .153.2.1 絲桿與螺母的選擇 .153.2.2 絲桿的耐磨性計算 .163.2.3 絲桿強度計算 .173.2.4 螺母強度計算 .183.2.5 絲桿的穩(wěn)定性計算 .183.3 軸承和錐齒輪的選擇，計算與校核 .193.3.1 已知條件 .193.3.2 對軸承的效率統(tǒng)計 .193.3.3 選定齒輪精度等級、材料熱處理方式及齒數(shù) .203.3.4 按齒面接觸疲勞強度計算 .20第四章 銑床縱向工作臺其他主要結(jié)構(gòu)設(shè)計 .234.1 離合器的設(shè)計 .234.2 燕尾槽導(dǎo)軌設(shè)計 .234.3 手輪的設(shè)計 .27結(jié)束語 .28參考文獻 .29外國文獻翻譯 .303摘 要本次設(shè)計的銑床為立式升降臺銑床，這是目前我國使用較廣泛的通用機床。這種機床可以安裝各種類型的銑刀，適宜于對中小型零件進行各種銑削工作，如銑平面、階臺、溝槽、螺旋槽和成型面等等。在同類型銑床中，它的轉(zhuǎn)速高、剛度好、功率大，故可做高速銑削和強力銑削；工作臺縱向絲杠有間隙調(diào)整裝置，因此它既能逆銑又能順銑。設(shè)計主要對其機床縱向移動工作臺做了詳細的設(shè)計，首先確定了工作臺的工作原理，選擇國內(nèi)技術(shù)較為成熟的絲桿傳動機構(gòu)；其次對絲桿，螺母，軸承，齒輪等關(guān)鍵性零件進行了設(shè)計選擇和多次校核；最后用 autoCAD 軟件畫出了機床移動工作臺的裝配圖以及零件圖以確定其結(jié)構(gòu)的合理性和進行優(yōu)化設(shè)計。關(guān)鍵詞銑床；移動工作臺；絲桿傳動機構(gòu)4AbstractThe design of the milling machine for vertical milling machine, it is at present our country is the widely used general machine tool.This machine can be installed various types of milling cutter, is suitable for medium and small-sized parts of various milling work, such as milling plane, terraces, grooves, spiral grooves and the molding surface and so on.In the same type of milling machine, the high speed, good rigidity, big power, so can be used in high speed milling and strong milling; table longitudinal screw clearance adjusting device, so it not only can inverse milling and milling.The design of its main machine longitudinal mobile platform to do the detailed design, first determine the working principle of the stage, choose domestic technology is more mature screw drive mechanism; the screw rod, nut, bearing, gear and other key parts of the design choices and repeatedly check; finally using autoCAD software to draw moving working table of machine tool assembly drawing and parts drawing in order to determine its structure is reasonable and optimized design.Keywordmilling machine; mobile workbench；screw transmission mechanism5第一章 緒 論1.1 銑床的簡介銑床一種用途廣泛的機床，在銑床上可以加工平面（水平面、垂直面） 、溝槽（鍵槽、T 形槽、燕尾槽等） 、分齒零件（齒輪、花鍵軸、鏈輪乖、螺旋形表面（螺紋、螺旋槽）及各種曲面。此外，還可用于對回轉(zhuǎn)體表面、內(nèi)孔加工及進行切斷工作等。銑床在工作時，工件裝在工作臺上或分度頭等附件上，銑刀旋轉(zhuǎn)為主運動，輔以工作臺或銑頭的進給運動，工件即可獲得所需的加工表面。由于是多刀斷續(xù)切削，因而銑床的生產(chǎn)率較高。1.2 國內(nèi)外數(shù)控銑床現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢在工業(yè)生產(chǎn)中，金屬熱切割一般有氣割、等離子切割、數(shù)控銑床等。其中數(shù)控銑床與氣割相比，其切割范圍更廣、效率更高。而精細等離子切割技術(shù)在材料的切割表面質(zhì)量方面已接近了激光切割的質(zhì)量，但成本卻遠低于激光切割。因此，數(shù)控銑床自 20 世紀 50 年代中期在美國研制成功以來，得到迅速發(fā)展。（1） 、國外數(shù)控銑床現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢國外數(shù)控銑床的生產(chǎn)廠家主要集中在德國、美國和日本。從機械結(jié)構(gòu)上看，其發(fā)展經(jīng)歷了十字架型（輕型） 、門型（小型） 、龍門型（大型）3 個階段，相應(yīng)的型號種類繁多。能夠代表數(shù)控銑床技術(shù)最高水平的廠家主要集中在德國，目前，國外已有廠家在龍門式切割機上安裝一個專用切割機械手，開發(fā)出五軸控制系統(tǒng)的龍門式專用切割工具，該系統(tǒng)可以在空間切割出各種軌跡，利用特殊的跟蹤探頭，在切割過程中控制切割運行軌跡。相比之下，國內(nèi)雖然十字架型、門型、龍門型都有所生產(chǎn)，但廣度不夠，生產(chǎn)廠家產(chǎn)品型號較為單一，尚無龍門式專用型材切割機產(chǎn)品。（2） 、國內(nèi)數(shù)控銑床現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢我國工廠的板材下料中應(yīng)用最為普遍的是數(shù)控銑床和等離子切割，所用的設(shè)備包括手工下料、仿形機下料、半自動切割機下料及數(shù)控切割機下料等。與6其他切割方式比較而言，手工下料隨意性大、靈活方便，并且不需要專用配套下料設(shè)備。但手工切割下料的缺點也是顯而易見的，其割縫質(zhì)量差、尺寸誤差大、材料浪費大、后道加工工序的工作量大，同時勞動條件惡劣。用仿形機下料，雖可大大提高下料工件的質(zhì)量，但必須預(yù)先加工與工件相適應(yīng)的靠模，不適于單件、小批量和大工件下料。半自動切割機雖然降低了工人勞動強度，但其功能簡單，只適合一種形狀的切割。上述 3 種切割方式，相對于數(shù)控切割來說由于設(shè)備成本較低、操作簡單，所以在我國的中小企業(yè)甚至在一些大型企業(yè)中仍在廣泛使用。隨著國內(nèi)經(jīng)濟形勢的蓬勃發(fā)展以及“以焊代鑄趨勢的加速，數(shù)控銑床的優(yōu)勢正在逐漸為人們所認識。數(shù)控銑床不僅使板材利用率大幅度提高，產(chǎn)品質(zhì)量得到改進，而且改善了工人的勞動環(huán)境，勞動效率進一步提高。目前，我國金屬加工行業(yè)使用的數(shù)控銑床是以火焰和普通等離子切割機為主，但純火焰切割，已不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，該類切割機可滿足不同材料、不同厚度的金屬板材的下料以及金屬零件的加工的需要，因此需求量將會越來越大，但與國外的差距仍極為明顯，主要表現(xiàn)為：發(fā)達國家金屬加工行業(yè) 90%為數(shù)控切割機下料，僅 10%為手工下料；而我國數(shù)控切割機下料僅占下料總量的 10%，其中數(shù)控銑床下料所占比例更小。我國數(shù)控銑床每年市場需求量約在 400500 臺之間。相較而言，仿形切割機每年銷售幾千臺，半自動切割機每年銷售達上萬臺。由此可見，我國數(shù)控切割市場，尤其是數(shù)控銑床市場的發(fā)展?jié)摿κ蔷薮蟮?。計算機技術(shù)的飛速發(fā)展推動了數(shù)控技術(shù)的更新?lián)Q代，而這也日益完善了數(shù)控銑床的高精、高速、高效功能。代表世界先進水平的歐洲、美國、日本的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)商利用工控機豐富的軟硬件資源開發(fā)的新一代數(shù)控系統(tǒng)具有開放式體系結(jié)構(gòu)，即數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象（數(shù)控功能） ，形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次產(chǎn)品的開發(fā)。開放式體系結(jié)構(gòu)使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴展性，并向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。7近幾年來，由于對切割質(zhì)量、勞動環(huán)境等的要求越來越高，其相應(yīng)產(chǎn)品在我國的市場需求量也逐年上升。在我國的數(shù)控銑床設(shè)備生產(chǎn)行業(yè)中，由于缺乏切割理論研究與生產(chǎn)實踐相轉(zhuǎn)換的機制，因此新技術(shù)運用不廣、新產(chǎn)品開發(fā)速度不快，制約了數(shù)控銑床技術(shù)的進一步發(fā)展和運用。1.3 數(shù)控銑床未來發(fā)展動態(tài)中國數(shù)控銑床雖說價格便宜，但在性能方面還存在不足之處。未來數(shù)控銑床技術(shù)將朝數(shù)字化、高速 高精化、復(fù)合化、智能化等方向發(fā)展。1、高速高精與多軸加工成為數(shù)控銑床的主流，納米控制成為高速高精加工的潮流。 2、多任務(wù)和多軸加工數(shù)控銑床越來越多地應(yīng)用到能源、航空航天等行業(yè)。 3、機床與機器人的集成應(yīng)用日趨普及，且結(jié)構(gòu)形式多樣化，應(yīng)用范圍擴大化，運動速度高速化，多傳感器融合技術(shù)實用化，控制功能智能化，多機器人協(xié)同普及化。 4、智能化加工與監(jiān)測功能不斷擴充，車間的加工監(jiān)測與管理可實時獲取機床本身的狀態(tài)信息，分析相關(guān)數(shù)據(jù)，預(yù)測機床的狀態(tài)，提前進行相關(guān)的維護，避免事故的發(fā)生，減少機床的故障率，提高機床的利用率。 5、最新的機床誤差檢測與補償技術(shù)能夠在較短的時間內(nèi)完成對機床的補償測量，與傳統(tǒng)的激光干涉儀相比，對機床誤差的補償精度能夠提高 34 倍，同時效率得到大幅度提升。 6、CAD/CAM 技術(shù)為多軸多任務(wù)數(shù)控銑床的加工提供強有力的支持，可以大幅度提高加工效率。 7、刀具技術(shù)發(fā)展迅速，眾多刀具的設(shè)計涵蓋了整個加工過程，并且新型刀具能夠滿足平穩(wěn)加工以及抗振性能的要求。81.4 設(shè)計的主要內(nèi)容本設(shè)計以 X62W 型臥式萬能銑床為原型，是目前應(yīng)用最廣泛的一種升降臺式銑床。X62W型銑床是用圓柱銑刀、圓盤銑刀、角度銑刀、成型銑刀及端面銑刀來加工平面、成型面、各種形式的溝槽、螺旋槽及齒輪等。它適用于單件小批生產(chǎn)及成批生產(chǎn)中對中小型零件的加工。本機床具有轉(zhuǎn)速高、功率大、剛性好及操縱方便等特點。加工時，銑刀的旋轉(zhuǎn)運動為主體運動，工作臺相對刀具的直線運動為進給運動。由于工作臺縱向絲桿有間隙調(diào)整裝置，故它既可順銑也可逆銑。機床的主要特點：1、工作臺沿床鞍移動實現(xiàn)縱向運動；床鞍沿升降臺移動實現(xiàn)橫向運動；其垂向運動由升降臺沿床身導(dǎo)軌移動實現(xiàn)； 2、機床具有基礎(chǔ)鑄件鋼性好，能承受重負荷切削； 3、主軸傳動和進給傳動均采用18級齒輪變速，具有較寬的變速范圍和很寬的加工范圍。 4、機床電氣控制貫徹了國家GB5226.1-2002標準，提高了安全性和可靠性。5、機床通用性強、互換性好，可以配置分度頭、圓工作臺、鏜刀架、銑夾頭等附件，進一步擴大機床加工范圍； 6、容易磨損的部分都有消除間隙的調(diào)整裝置。保證機床的精度和工作平穩(wěn)；1.5 設(shè)計的主要參數(shù)本次設(shè)計的機床的主要技術(shù)規(guī)格如下：（1） 工作臺工作面積（寬 長） 320 1250 mm（2） 工作臺最大行程（手動/機動）縱向 700680 mm橫向 255 240 mm9垂向 320 300 mm（3） 工作臺最大回轉(zhuǎn)角度 45 （4） 工作臺 T 型槽 （寬度距離條數(shù)） 18 mm70 mm3 （5） 主軸孔錐度 7：24（6） 主軸軸心線至橫梁的距離 30 mm（7） 床身垂直導(dǎo)軌至工作臺中心的距離最大 470 mm最小 215 mm（8） 主軸轉(zhuǎn)速 18 級 301500 r min（9） 工作臺工作進給量 18 級縱向、橫向 23.51500 mm min（10）主電動機功率 7.5KW（11）進給電動機功率 1.5KW（12）最大載重量 500Kg（13）機床的工作精度 加工表面不平度 0.02/150 毫米加工表面不平行度 0.02/150 毫米加工表面不垂直度 0.02/150 毫米本次設(shè)計主要針對機床移動工作臺進行討論，著重于機床工作臺的結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計，對絲桿，螺母，軸承，齒輪等關(guān)鍵性零件進行了設(shè)計選擇和多次校核。其設(shè)計主要內(nèi)容如下：緒論主要介紹了銑床的由來，銑床在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和動態(tài)，以及數(shù)控銑床未來發(fā)展情況；還有本課題設(shè)計的主要課題，工作內(nèi)容和主要參數(shù)。第二章介紹銑床縱向工作臺的總體設(shè)計。第三章是整個設(shè)計說明書的最核心的部分。這里包括了對絲桿，螺母，軸承，錐齒輪的選擇，計算和校核。第四章主要介紹銑床縱向工作臺其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計。 10設(shè)計說明書的結(jié)尾部分，列出了這次畢業(yè)設(shè)計的成果以及心得，并且完成了機床移動工作臺 CAD 的繪圖工作，并對進行檢查，以確定其結(jié)構(gòu)的合理性和對模型進行優(yōu)化設(shè)計。第二章 銑床縱向工作臺的總體設(shè)計2.1 工作臺和底座的結(jié)構(gòu)及調(diào)整X62W 型臥式萬能銑床的主要部件有床身、主軸、懸梁、托架、縱向工作臺、回轉(zhuǎn)盤、床鞍及升 降臺。床身內(nèi)裝有主體運動傳動機構(gòu)，升降臺內(nèi)裝有進給運動和快速移動傳動機構(gòu)。工作臺與回轉(zhuǎn)盤可以繞床鞍頂面上的圓型導(dǎo)軌中心轉(zhuǎn)動，用來調(diào)整工作臺的回轉(zhuǎn)角度。工作臺可沿回轉(zhuǎn)盤上的燕尾型導(dǎo)軌做縱向進給運動，床鞍沿升降臺頂面的矩形導(dǎo)軌作橫向進給運動，升降臺沿床身側(cè)導(dǎo)軌作垂直進給運動。銑床工作時，夾具或工件固定在工作臺上，由工作臺帶動夾具或工件實現(xiàn)進給運動。底 座是用來調(diào)整工作臺的搬轉(zhuǎn)方向和使工作臺得到橫向進給的部件。圖為 X62W 型銑床工作臺及底座的結(jié)構(gòu)圖。工作臺 1 由縱向絲桿 2 帶動，沿底座上部的回轉(zhuǎn)盤 3 頂面上的燕尾導(dǎo)軌作縱向進給運動。燕尾導(dǎo)軌的間隙由鑲條調(diào)整。工作臺頂面上有縱向“T”型槽，用來固定夾具或工件。轉(zhuǎn)動手柄 8 經(jīng)偏心銷的作用，可以將床鞍溜板夾緊在升降臺上。工作臺隨回轉(zhuǎn)盤 3 一起可繞固定在溜板上的圓環(huán) 5 相對溜板做 的調(diào)整轉(zhuǎn)動。調(diào)45整后用 4 個頭部是錐體的螺釘 6 和穿在溜板頂面環(huán)形“T”形槽里的銷子 7，將回轉(zhuǎn)盤固定在溜板上?？v向絲桿 2 由錐齒輪 9 帶動旋轉(zhuǎn)，與絲桿 2 配合的螺母 12，13 固定在轉(zhuǎn)盤的左軸承座內(nèi)，由絲桿移動帶動工作臺作縱向進給運動。縱向絲桿上有長鍵槽，用滑11鍵與長套筒 10 配合，長套筒又以花鍵與牙嵌式離合器 M5 配合。圓錐齒輪 9 的轉(zhuǎn)動，牙嵌式離合器、套筒傳給縱向絲桿。用操作手把經(jīng)撥叉 18 撥動牙嵌式離合器，可接通或斷開工作臺的縱向進給運動?？v向絲桿支承在工作臺兩端的滑動軸承上，兩端均裝有推力球軸承，承受縱向絲桿帶動工作臺移動時產(chǎn)生的軸向力。絲桿左端的空套手輪 14，用于手動移動工作臺。手動工作臺時，將手輪向右推移，使其與固定在縱向絲桿上的牙嵌式離合器 15 結(jié)合，手輪方可帶縱向絲桿旋轉(zhuǎn)。松開手輪時，由于彈簧的作用，手輪自動與牙嵌式離合器脫開，保證工作臺在機動進給或快速移動時，手輪不轉(zhuǎn)，以免打傷操作工人。縱向絲桿的右端有帶鍵槽的軸頭，用來安裝配換掛輪，將縱向絲桿的運動傳給工作臺上的附件，如分度頭等。絲桿螺母機構(gòu)使用一定時間后，由于磨損要產(chǎn)生間隙。順銑時，水平切削分力與工作臺進給方向相同，絲桿螺母機構(gòu)中存在間隙，會使工作臺產(chǎn)生跳動或振動，嚴重時會損壞刀具。為了消除間隙采用了雙螺母機構(gòu)，螺母 13 在回轉(zhuǎn)盤的軸承座中固定不動，螺母 12 外緣銑有左旋齒，與蝸桿 11 嚙合，蝸桿 11 可帶動螺母 12 轉(zhuǎn)動。調(diào)整時打開回轉(zhuǎn)盤上的蓋板，擰松螺釘 17，順時針轉(zhuǎn)動蝸桿 11，帶動螺母 12 轉(zhuǎn)動，由于兩螺母的端面緊靠著，結(jié)果使螺母 13 和 12 分別與絲桿兩側(cè)面靠緊，消除了絲桿與螺母間存在的間隙。 13 108AA145 214M52543 ?2512713A6圖 21 工作臺及其底座2.2 工作臺縱向進給運動操縱機構(gòu)圖 2-2 是工作臺縱向進給運動操縱機構(gòu)示意圖。工作臺縱向進給運動操縱機構(gòu)的作用是控制進給電動機正反轉(zhuǎn)開關(guān)的壓合和離合器 M 的結(jié)合，從而獲縱得工作臺的縱向進給運動。手柄 1 處于中間位置（如圖示位置） ，開關(guān) 9,10 處于斷位，進給電動機不轉(zhuǎn)（即無動力） ，并且離合器 M 處于脫離位置（彈簧 5 受壓） ，故此時縱向工縱作臺無縱向進給運動。圖 2-2 工作臺縱向進給運動操作機構(gòu)示意圖1-手柄 2-靠板 3-柱銷 4-杠桿板 5-彈簧 6內(nèi)花鍵 137-縱向絲桿 8-軸 9，10-開關(guān)手柄 1 向右扳時，手柄軸帶動靠板 2 逆時針轉(zhuǎn)過一個角度。靠板 2 尾部壓合開關(guān) 9，使進給電動機啟動，同時靠板 2 不再頂住柱銷 3，于是軸 8 上的彈簧向左推動，杠桿板 4 逆時針轉(zhuǎn)過一個角度，離合器 M 隨之結(jié)合，則縱向絲桿縱7 被帶動旋轉(zhuǎn)，并連動工作臺一起向右移動（即工作臺向右進給） 。手柄 1 向左扳時，手柄軸帶動靠板 2 順時針轉(zhuǎn)過一個角度?？堪?2 尾部壓合開關(guān) 10，使進給電動機啟動，同時靠板 2 不再頂住柱銷 3，于是軸 8 上的彈簧向右推動，杠桿板 4 順時針轉(zhuǎn)過一個角度，離合器 M 隨之結(jié)合，則縱向絲縱桿 7 被帶動旋轉(zhuǎn)，并連動工作臺一起向左移動（即工作臺向左進給） 。另外，工作臺橫向和垂向進給運動操縱機構(gòu)中，也有控制進給電動機正，反轉(zhuǎn)的兩個開關(guān)。當兩個開關(guān)之一處于壓合狀態(tài)時，工作臺即橫向或垂向做進給運動；若開關(guān) 9 或者 10 兩者之一被壓和，均使進給電動機的電路切斷，電機切斷，進給運動停止。反之，也是如此。所以工作臺橫向和垂向進給與工作臺進給是電器互鎖。14第三章 銑床縱向工作臺各部件的設(shè)計計算和校核3.1 工作臺進給運動分析銑床縱向工作臺進給運動由進給電動機帶動，此次電動機的功率為1.5KW，轉(zhuǎn)速為 1410r/min,經(jīng)過傳動比為 兩對齒輪的減速傳動，使軸642以 1410 =320 r/min 的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。再經(jīng)軸 和軸上的兩個三聯(lián)滑移642齒輪，分別與軸上的固定齒輪齒合，使軸有 33=9 種轉(zhuǎn)速。當軸上的空套齒輪（Z=40）右移時，其右側(cè)齒狀離合器與離合器結(jié)合，將軸的 9 種轉(zhuǎn)速，經(jīng) 傳動比為 1 的一對齒輪及離合器傳至軸，使軸獲得與軸相同的 9 種4較快的轉(zhuǎn)速。當軸上的空套齒輪（Z=40）左移時（其右側(cè)離合器脫開） ，與軸上的雙聯(lián)空套齒輪中 Z=18 的齒輪齒合，同時仍與軸上的 Z=40 的寬齒輪齒合。則軸上的 9 種傳速，經(jīng)傳動比為 的三對齒輪傳動，再經(jīng)離合401853器傳至，其中因有兩次減速 使軸又獲得 9 種較慢的轉(zhuǎn)速。因此軸401共有 9+9=18 種轉(zhuǎn)速。在經(jīng)過傳動比為 的一對齒輪傳至軸，最后經(jīng)過若干32齒輪、軸和離合器縱、橫和垂分別傳給縱向、橫向和垂向的絲杠，使工作臺獲得三個方向 18 種工作進給量。電機傳動到絲桿則經(jīng)過了十對齒輪的傳動，則設(shè)經(jīng)過每對齒輪的傳動效率=0.99 而經(jīng)過每對齒輪的傳動比分別為:1i1=26/44；i 2=24/64；i 3=18/36；i 4=18/40；i 5=13/45；i 6=40/40；i 7=28/35；i8=18/33；i 9=33/37；i 10=37/33?？v向絲桿的最大進給量絲/18068371528403186410max S縱向絲桿的最小進給量15絲/18068 3718524018534624min S由此可知：（3-1）r/min 3.92IN絲（3-2）1.45085P則可計算處絲杠的扭矩為：（3-3）6627.31.9T絲絲N查0（高約束） ，見7細節(jié)。本文件的目的是展示如何在 T-脅迫對裂紋擴展的方向和因此混合模式下的負載條件下裂紋的路徑。在同一時間內(nèi)，限制影響對疲勞裂紋在混合模式的條件下繁殖速度進行了討論?；炯僭O(shè)該文件是小屈服條件（對應(yīng)于高周疲勞條件下） ，對應(yīng)的二維平面應(yīng)變近似條件根據(jù) ASTM 標準 E467。2 理論背景2.1 對裂紋擴展方向一個疲勞裂紋擴展，通常用數(shù)字的離散遞增的數(shù)字模擬步驟。在每個裂紋長度的增加相應(yīng)的裂紋擴展方向，必須零假設(shè)計算。因此，估計在零假設(shè)是非常重要的。不同的裂紋擴展準則在混合模式加載方向已經(jīng)提出在文獻中，例如見8。在本文件一兩參數(shù)的最大拉伸應(yīng)力修改（MTS）的標準是用于確定零假設(shè)值。多邊貿(mào)易體制的標準是由上海實業(yè)推出埃爾多安和1,9,10，是使用最廣泛的理論之一混合模式 I 和 II 裂紋增長。它指出，裂紋傳播的方向為其切線應(yīng)力最大。它是一個本地方法，因為對裂紋擴展的方向是確定的直接在一個半徑為 r 的小圈子局部應(yīng)力場集中在裂紋尖端。對傳播的方向角通過求解裂紋計算公式如下：( 3 ) ;-2/sinK0)1sin3(sin 0I001 withKI其中和是為初始裂紋應(yīng)力強度因子對應(yīng)的模式，我和 II 型載入中，分別與h0 為預(yù)測的方向角。多邊貿(mào)易體制的兩個標準參數(shù)修改考慮到第二屆的存在在威廉姆斯的應(yīng)力33場擴建，見式。 （1） ，并具有以下形式（如見詳細信息11）：( 3 ) 02cossin316)cos3(sin 0000 rTKII 這里 T 是在 T-應(yīng)力對應(yīng)的值。裂紋擴展方向的現(xiàn)在可以表示為格式如下：( 5 ) dTI,/0其中 d 是一個額外的長度占規(guī)模斷裂過程區(qū)的大小，例如見由金正日的文章等 12?；?Eq（4）可發(fā)現(xiàn)，負向 T-應(yīng)力降低了裂紋萌生角零假設(shè)，但陽性 T-應(yīng)力增大的角度假設(shè)。2.2 疲勞裂紋擴展速率在混合模式條件下的疲勞裂紋擴展率通常取決于價值改良巴黎埃爾多安混合模式疲勞裂紋擴展速率估計法通常用于（例如參見由亨恩等工作。13） 。該方法的缺點是事實，相應(yīng)的材料常數(shù)不知道在大多數(shù)情況下。越來越多的自然彎曲裂縫通常是輕微的。在按 Knesl14,15，疲勞裂紋紙稍微改變混合模式下繁殖的條件進行了研究，得出的結(jié)論是在條件，裝載剪切模式影響的路徑，因此裂紋的應(yīng)力值強度因子但估計的疲勞裂紋擴展速率，巴黎的標準版本埃爾多安法律為正常模式加載，da / dN 的= C 米，都可以使用。為了評估約束水平的變化對疲勞裂紋擴展速率的影響，修改后的期雙參數(shù)斷裂力學(xué)巴黎埃爾多安法律的形式被引入16。這使得可能占了約束的形式對疲勞擴展速率的影響：( 6 ) ,/0mIaKTCdN其中 C 和 M 是相應(yīng)的物質(zhì)條件為 T=0，為獲得常數(shù)循環(huán)屈服應(yīng)力。在 T-式中應(yīng)力值。 （六）代表相應(yīng)的約束水平給定的幾何形狀和標本( 7 )302000 6.3.1/ TTT的逼近式。 （七）持有的-0.6T/0.4。方程的基礎(chǔ)上的理論分析的結(jié)果。（6）及（7）對應(yīng)與實驗數(shù)據(jù)，詳見16,17。3 實驗 -裂紋接近一個洞34本節(jié)描述了一個測試程序的實驗驗證所使用的建模技術(shù)提出了預(yù)測混合模式下的彎曲裂縫第一和第二加載疲勞問題。為此，實驗進行了兩個孔（見中心裂紋板拉伸試樣（建）圖。1）. 裂紋路徑，光學(xué)測量與分辨率 0.1 毫米。所用的材料（中碳鋼）具有以下參數(shù)：楊鈥檚模量，E= 2.1 MPa 和路鈥檚泊松比，v=0.3。該在巴黎埃爾多安地區(qū)中常數(shù)為 C =2.49 和 m= 2.97。對于模式的臨界值發(fā)現(xiàn)是=6.0 MPa 和循環(huán)屈服應(yīng)力= 202MPa。實驗進行負載（負載幅度保持不變）控制的條件。經(jīng)過實驗得出裂紋路徑圖 2 所示。 請注意，所有沿裂縫長度一裂紋路徑量測?？梢钥闯鲈谠摱锤浇钠诹鸭y路徑是彎曲的作為加載剪切模式的后果造成漏洞。在所有情況下（即繁殖率和裂紋尖端位置）的實驗數(shù)據(jù)被作為測量兩側(cè)（正面和背面）和四個裂縫長度平均值估計試樣，以確保打擊對稱性要求得到滿足，看到標準試驗方法 E 647。對于關(guān)于三個標本的測量值最終結(jié)果進行研究。圖 1。中心有兩個洞破獲張力（CCT）的標本。35圖 2。裂紋路徑與孔建標本。三角點對應(yīng)于實驗獲得裂紋路徑，全行擁有一個參數(shù)和兩個參數(shù)斷裂力學(xué)的虛線。圖 3。應(yīng)力強度因子（全行）和 T -應(yīng)力標準建，無孔（參考裂紋）標本（虛線） 。4 數(shù)值模擬和結(jié)果應(yīng)力強度因子 T -應(yīng)力值的計算是采用商業(yè)有限元（遠東）軟件 ANSYS（分別見 Knesl18和 Seitl19） 。首先，應(yīng)力強度因子值和標準建，無孔樣品的 T -應(yīng)力（即參考裂紋）進行了計算- 見圖 3。有很好的對應(yīng)的值從文獻中的數(shù)據(jù)，例如見20然后對修改后的 CCT 的標本的值，和 T 有孔和參考裂縫估計，見圖 4 和 5。此外，在有孔的試樣裂紋路徑進行了數(shù)值模擬。為了達到這個標準數(shù)值模36擬過程相似，11,21使用的是使用：（一）該拿下的有限元模型具有指定在試樣中心初步解決了裂紋試樣，以獲取初始和 T -應(yīng)力;（二）相應(yīng)的裂紋擴展方向計算; （三）破解遞增在由（?。┲付ú介L的方向;（四）在此之后，該模型被重新網(wǎng)狀到帳戶為新的裂紋尺寸;及（五）的過程是反復(fù)進行，直至所需的最終達成了裂紋尺寸。在（二）中裂紋擴展方向的計算方程的手段。 （3） ，沒有的 T-應(yīng)力（標準的影響方法） ，或通過式的手段。 （4）采取的 T-考慮到應(yīng)力（雙參數(shù)法） 。結(jié)果二破解路徑顯示了 T -對裂紋應(yīng)力路徑的影響獲得。見圖 2。曲值和 T -應(yīng)力的模擬裂紋路徑圖所示 6 和 7。該值在曲裂紋路徑接近于零和疲勞裂紋擴展速率由值控制和 T.所產(chǎn)生的疲勞裂紋擴展率（均通過實驗和數(shù)值確定仿真）載于圖 8。圖 4。同為參考裂紋孔建標本的 K -校正曲線。全行對應(yīng)值和虛線至值。37圖 5。為與參考裂紋計算孔建標本的 T-應(yīng)力值。圖 6。同為數(shù)值模擬裂紋路徑孔建標本的 K -校正曲線。全行對應(yīng)實線值和虛線至值。圖 7。為與數(shù)值模擬的裂紋路徑計算孔建標本的 T-應(yīng)力值。38圖 8。裂紋擴展方向估計在零假設(shè)式的手段。 （4）作為比例為 T= 100，0 和 100 MPa 的功能。5 討論一個裂紋擴展路徑建模是在估計的工程疲勞壽命至關(guān)重要結(jié)構(gòu)。在文件中的疲勞裂紋路徑的影響約束下混合模式 I 和，裝載條件進行了研究和實驗和理論上。為此，該組試件兩孔，見圖 1，進行了審議。由于樣本中存在的漏洞，疲勞裂紋的在傳播中的身體混合模式下發(fā)起第一和第二條件和相應(yīng)的疲勞裂紋路徑是彎曲的。本文的目的是評估對疲勞裂紋的約束的影響路徑和相應(yīng)的疲勞裂紋擴展速率。首先，標準色溫標本（即樣本無孔）被認為是和（a）和T（a）值計算。結(jié)果列于圖 3 并注明該限制的損失（由負向 T-應(yīng)力值量化） 。以下的思路兩參數(shù)約束的斷裂力學(xué)，約束較低水平（T 為負）表示（為相同的值）較高的疲勞裂紋擴展的結(jié)構(gòu)相比，與利率高約束水平（T 為正） ，見16。在建的有孔的試樣，控制變量的情況對疲勞裂紋擴展速率的路徑和應(yīng)力強度因子，和相應(yīng)的價值 T 型的壓力。首先，裂紋路徑試驗確定的，看圖 2 全線可以看出，裂紋路徑受影響的孔存在裂紋長度幾乎只有一個 a 4 毫米，其中值 0。那么相應(yīng)的疲勞裂紋進行了數(shù)值模擬。在斷裂力學(xué)的標準，即案件沒有約束的影響，方程的審議。 （3）用于估算裂紋擴展方向角零假設(shè)。在這種情況下，裂紋擴展的方向，給出相應(yīng)的比例由/。隨著評估該路徑上的裂縫意圖約束水平的影響，數(shù)值模擬反復(fù)，但估計式裂紋擴展方向。 （4） ，是應(yīng)用。在這種情況下，裂紋擴展方向取決于比例/和 T-應(yīng)力對應(yīng)的值。期間，在每個模擬裂紋增量的，值和 T -應(yīng)力和有相應(yīng)39的價值來計算的。該結(jié)果顯示在圖 6 和 7。這種依賴取 （/，T，d）繼從方程。（4）所示圖 8。它從以上結(jié)果為配置研究了疲勞的 T -應(yīng)力的影響裂紋擴展路徑是非常小的。零假設(shè)值之間的最大差異取得及格。 （3）和（4）約幾度。因此，對于有孔建標本是研究的影響對裂紋路徑約束可以忽略不計。這是記錄在圖 2，其中兩個模擬的結(jié)果（帶或不使用 T-應(yīng)力）實際上是相同的。由于孔相比，新的應(yīng)力強度因子下降值與標準的存在 CCT 的標本;見圖 3，4 和 6?？椎拇嬖谝哺淖兞思s束水平。該 T 值標準樣品的 CCT 是否定并注明約束損失，見圖 3。在案件與孔建標本約束的損失不那么高，見圖 5（參考曲線），以及圖 7（模擬裂紋路徑） 。該限制水平的提高導(dǎo)致了普遍的下降疲勞裂紋擴展速率17。這表現(xiàn)在圖 9，那里的疲勞的計算值裂紋擴展速率基于一個和兩個參數(shù)斷裂力學(xué)的方法介紹。該疲勞的裂紋擴展速率實驗測定值吻合與兩參數(shù)方法，見圖 9。圖 9。疲勞裂紋擴展速率計算有孔建標本，一個參數(shù)（全系列） ，兩個參數(shù)（虛線）斷裂力學(xué)和實驗測定值（點）進行了比較。6。結(jié)論雙參數(shù)約束下采用基于斷裂力學(xué)評估約束的影響對疲勞裂紋擴展行為。兩方面的疲勞裂紋擴展，即疲勞裂紋傳播方向和疲勞裂紋擴展速率，進行了分析。一般在混合模式條件下，疲勞裂紋擴展速率路徑和相應(yīng)的是受約束水平。該洞附近的疲勞裂紋的試樣拉伸建有洞的行為進行了實驗研究和取得的成果是與相應(yīng)的數(shù)值模擬比較。疲勞裂紋路徑進行了預(yù)測使用改進的最大拉應(yīng)力準則。結(jié)果如下獲得：40在拉伸試樣中的疲勞裂紋擴展有兩個孔的影響本案對疲勞裂紋路徑的約束是不顯著。這兩種模擬裂紋路徑（有，無 T 應(yīng)力）實際上是相同的，對應(yīng)的實驗測定曲線很好。約束水平影響的疲勞裂紋擴展速率。對于存在的配置研究這些漏洞導(dǎo)致約束值增加，有助于減少疲勞裂紋擴展速率。對于在自然生長的裂紋裂縫曲率輕微的疲勞裂紋擴展速率可以通過使用巴黎埃爾多安相對應(yīng)的法律只加載正常負荷計算，但 T 相應(yīng)的值必須為彎曲的裂紋路徑計算。由此產(chǎn)生的疲勞機架擴展速率是受約束的水平，并估計它及格（6）及（7）必須應(yīng)用。41致謝這項調(diào)查報告是由本文第 101/04/P001 補助，補助金的機構(gòu)支持捷克共和國的制度研究計劃的 AV OZ 204 105 07。參考文獻1 Sih GS. 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