1、本科毕业论文（20 届）面刀自动加工机床的改装设计所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科生毕业论文I摘要当今世界的科学技术快速发展，导致设备更新的速度也越来越快。许多机床还在役龄期内就废弃闲置不用。其实，我们只要对这些废旧的机床稍加改装，就能变废为宝，把它们重新再利用起来。机床改装的效益是显而易见的，它不仅能够充分地利用有限资源，而且大大提高了生产率。不但解决了设备“技术老化”的重要问题，更能够不断满足生产发展的需要，而且可以得到十分可观的经济效益，因此意义重大。本设计的内容主要就是对车床进行改造。以 CA6140 型的普通车床为原型，
2、对它进行改装设计，使它能够实现自动加工切面刀。而此设计的重点就是车床的改装具体方案确定以及实现自动加工这两个机构的设计过程，即自动等分槽间距结构的设计和自动进退刀结构的设计。而其中关键的问题就是机床传动路线的确定。此外必需设定好合理的拆装与连接方案，保证切面刀自动加工机床的正常工作。本课题创新之处就是利用废旧的普通车床，充分地利用有限的资源，满足生产发展的需要。关键词： 机床；改装；面刀；不完全齿轮本科生毕业论文IIAbstractNowdays with the fast development of the technology， the update of the equipment b
3、ecomes so frequent. Many machines leave unused in enlistment. In fact， if we can make some change on this deposed machines .they will be reused，and become more useful .The benefit of modification old machines has varied aspects of effectiveness .It can not only make full use of the limited source .B
4、ut also improves the productivity .Moreover，It is important to solve the technology aging problem of equipments. So that it can both meet the needs for the production development and create great economic effects. All off these are significant. The main part of the design is to refit the machine. We
5、 use the CA6140-model machine as the prototype to design a kind of professional machine which can achieve automatic processing cutting plane tool . The focuses of design on the decision of specific machine refiting and the designing process of two mechanism used to realise automatic polishing . That
6、 is the design for the automatic equation size and the structure design of automatic in and out knife . The most important problem lies in the certainty of machine drive routine。Besides ， reasonable scheme of stripping and linking should be set to make sure the auto-cutting plane tool is function no
7、rmally . This papers creative point lies in the renewing of the ordinary old machine tool，and making full use of limited resource to meet the production needs. Keywords： machine ; refit ; cutting plane tool ; incomplete gear本科生毕业论文III目 录第 1 章 绪论 .11.1 课题的研究背景 .11.2 国内外研究情况 .11.3 本课题研究的主要内容 .1第 2 章 切
8、面刀工艺分析 .32.1 切面刀结构分析 .32.2 切面刀加工分析 .3第 3 章 总体设计方案的确定 .5第 4 章 自动等分槽间距结构设计 .64.1 工作原理 .64.2 传动路线及传动比的确定 .64.3 不完全齿轮机构的结构设计 .104.3.1 光杆上小齿轮与大齿轮的传动机构设计 .104.3.2 丝杆上小齿轮与不完全齿轮的传动机构设计 .134.3.3 不完全齿轮轮齿的设定 .17第 5 章 自动进退刀结构设计 .195.1 工作原理 .195.2 传动路线及传动比的确定 .205.3 圆柱凸轮机构的结构设计 .215.3.1 轴 XXX 与凸轮轴上齿轮传动设计 .215.3.
9、2 凸轮轴的设计 .255.3.3 圆柱凸轮的设计 .27第 6 章 机床的拆装 .29结 论 .30致谢 .31参考文献 .32本科生毕业论文1第 1 章 绪论1.1 课题的研究背景为适应生产需要，如何在数控车床上革新挖潜力，这是我们所需要研究的一个问题。机床的使用与工件、夹具、刀具和其他辅具密切相关，也与操作者的操作技能、维护保养水平和加工方法有着重要的联系，因此主张充分发挥人的聪明才智，以机床为基础，对机床夹具工件刀具这一工艺系统进行全面地分析，为实现预定的目的，采取必要合理的技术措施。在采取技术措施时，要立足于“改” ，即对机床的现有结构进行改装，对机床的使用工艺和装备进行革新；并且强
10、调于“巧” ，也就是提倡技术措施恰当，不是一味地追求先进，应力争改装方案合理、结构简单、巧妙、经济效果好。所以这样因地制宜的巧改机床，不仅造价低上马快，是弥补设备不足或不配套的好办法，也是解决设备技术老化的重要途径。1.2 国内外研究情况全国解放以后，我国机床工业从无到有，从小到大，从修配到制造，从仿制到自行设计，从沿海到内地，从通用机床到专用机床，从单机到配套，不断发展壮大。在一般机械制造厂中，机床约占机器设备总台数的 60%，它所担负的工作量约占总劳动量的一半以上。目前我国的机床工业体系已基本形成，并且已设计和制造了一些具有世界先进水平的机床，逐步掌握了精密、高效、尖端、重型等机床品种。在
11、机床改装方面也取得了十分不错的成绩。能够实现多种机床的不同改装。电子计算机、数显装置、静压技术、激光技术、数控技术等也成功地用到机床改装上。现在国内外机床工业及其相关技术的发展十分迅猛，尤其以计算机数控（CNC）为特征的现代化机床在生产中广泛应用。在我国，机床工业的研究虽然已取得了巨大的成就，但是与世界的先进水平相比，我们还是有比较大的差距。尤其是大部分的高精度和超精密机床的性能还不能满足要求，精度的保持性也比较落后，技术水平和性能方面的差距也很明显。机床改装方面也暂时落后于世界先进水平。因此，我们必须奋发学习，努力工作，不断扩大技术队伍和提高人员的技术水平，学习和引进国外先进的科学技术，以便
12、能早日赶上世界上的先进水平。1.3 本课题研究的主要内容此次课题我研究的主要内容是通过对普通 CA6140 车床的传动系统进行适当的改装，从而设计出一种能够实现加工切面刀的自动加工车床。这是一个循序渐进的过程。首先必须通过对切面刀的结构进行分析，制定出合理的车床加工路线。然后对机床改装的有关知识进行分析，了解有关机床改装的方法技术和技巧。接着我们要对普通车床的传动结构进行分析，进一步掌握车床本身的传动结构，方便以后改装方案的设定。最后我们将重点介绍车床改装本科生毕业论文2的具体方案，设计出合理的机构，并进行适当的拆装和连接，从而设计出新的切面刀自动加工机床。此次研究的重点和难点是车床改装具体方
13、案的确定以及如何实现自动加工的过程，也就是自动进退刀机构的结构设计和自动等分槽间距机构的结构设计。关键问题是机床传动路线的确定。另外必需设定好合理的拆装和连接方案，保证切面刀自动加工机床正常工作。本科生毕业论文3第 2 章 切面刀工艺分析2.1 切面刀结构分析下图所示为切面刀的剖面图。也就是我们改装之后自动车床加工出来的工件。我们对其进行结构分析。图 2.1 切面刀切面刀是用于切面的，可以装在专门的切面机上，作为切面机的刀具。它在结构上比较简单，就有点类似于滚刀的结构。在这里我们设计研究所需要加工的切面刀为长度 280mm，圆柱直径为 40mm(上下偏差分别 0 和-0.02) 的圆柱形工件，
14、工件的两端先用车床和铣床加工好端面，两端端面圆柱直径 25mm。留下中间长度为 252mm 的圆柱就是我们改装后的车床所需自动加工完成的。它是由一些等间距的槽组成。槽的深度和宽度都是 3mm，槽与槽之间的距离也是 3mm。 面条正是由切面机通过切面刀挤压面粉，从而使面粉在槽内形成的。通过改变切面刀槽的深度和宽度，就可以改变生产出来的面条种类，从而可以制造出不同的面条。而且在切面机上，拆装也方便，便于批量生产。2.2 切面刀加工分析首先我们根据切面刀的材料，选择好车床的刀具型号和材料。我们所使用的刀具材料一般为高速钢和硬质合金。高速钢它广泛应用于复杂的刀具和小型刀具的制造。而由于硬质合金的工艺性
15、比较差，所以主要仅用于制造简单的刀具。由于切面刀结构还较简单，所以我们一般选用硬质合金来作为车床的刀具材料。我们先设计制定好改装后的自动车床的刀具车削路线。将工件安装在主轴箱的卡盘上，主轴转动带动工件旋转，此时形成主运动。刀具的运动路线成为车削工件结构的主要因素。根据切面刀的结构我们可以确定车刀的运动路线。如图下图所示：车刀先平行于主轴纵本科生毕业论文4向进给 3mm。然后纵向进给停止，车刀实现横向进给 3mm，因为槽的深度为 3mm，此时横向进给停止。接着车刀再次横向进给 3mm，车削出槽的宽度，此时纵向进给停止。再接着车刀退出车削，横向进给-3mm。这样车刀就完成了一个运动循环，车削出了切
16、面刀的一个槽和一个间距。如此往复不断的循环运动便可以加工出切面刀的具体结构，直到工件加工完成为止。图 2.2 车刀的运动路线由车刀的运动路线我们可以知道，车刀的运动由两个部分组成，一个是纵向运动，一个是横向运动。纵向运动是每运动 3mm 停止一下，再向前运动 3mm，这样就形成了等间距的间歇性运动，完成了一个自动等分槽间距的功能。而横向方面的进给是每向前车削 3mm 就停止一段时间，再向后倒退运动 3mm。退回到原来的横向位置，这样就形成了一个间歇性的往复直线运动，完成一个自动进退刀的功能。这两个运动是相互配合的，即在横向进给停止的时间内纵向进给刚好完成，而在纵向进给停止的时间内刚好完成横向进
17、给。这也就是自动进退刀和自动等分槽间距两个运动相互配合。本科生毕业论文5第 3 章 总体设计方案的确定一、 设计方案的构思前面在第二章中我们分析了切面刀的加工路线，我们根据车刀的运动路线可以分别设计出两个机构，分别实现车刀的纵向和横向进给两个运动。纵向运动方面，这是一个自动等分槽间距的运动，也就是一个间歇性的直线运动，根据这一点，我们需要设计一个机构可以实现该车刀的纵向间歇性直线运动。可以实现间歇性运动的机构主要有槽轮机构，棘轮机构和不完全齿轮机构。而横向运动则是一个自动进退刀的运动，也是一个间歇性的往复直线运动，但这个运动除了间歇运动外，还需要实现来回的往复直线运动。连杆机构、凸轮机构和棘轮
18、机构都可以完成这一向运动。.二、 设计方案的比较首先考虑棘轮机构，棘轮机构虽然结构简单而且易于制造，但是棘轮机构的转速比较难控制，传动比也难于确定，所以难于制定合理的车刀的进给速度，而且也容易卡死。所以说本设计不适合用棘轮机构来实现车刀的进给。槽轮机构也存在同样的问题，较难于实现运动的来回往复直线运动，进给速度难于控制。而连杆机构则更是不可能运用于车床的传动中。所以对于自动等分槽间距的运动，我们设计由一个不完全齿轮机构来实现，好的合理的传动路线就可以较好的实现车刀的纵向运动。对于车刀横向自动进退刀的运动，我们可以设计一个圆柱凸轮机构来实现这一运动。圆柱凸轮通过旋转，带动从动杆上下移动，而从使动
19、杆上下移动正好推动刀具的横向进给，而且还可以实现间歇性自动进给。根据车刀上下移动的路线，我们则可以很方便的设计出该圆柱凸轮的轮廓。所以此设计原理比较简单，而且容易实现传动，这一设计方案比较合理。三、 设计方案的确定由上面的分析比较我们可以确定本次设计的总体方案。我们可以设计一个不完全齿轮机构和一个圆柱凸轮机构来实现车刀的纵向和横向进给。同时又满足两个机构相互配合相互运动的要求。不完全齿轮机构我们可以安装在光杆和丝杠的加强轴上。圆柱凸轮机构则可以安装在原车床控制横向进给的轴上。具体的原理和方案可以见下面设计。本科生毕业论文6第 4 章 自动等分槽间距结构设计4.1 工作原理改装后的自动车床的纵向
20、进给是由自动等分槽间距结构来控制的。要实现自动等分槽间距的这个功能，我们需要设计一个不完全齿轮机构，来实现纵向进给的自动等分。首先，我们来分析一下我们设计的不完全齿轮机构的工作原理。如下图 4.1。因为主动齿轮 10 和中间齿轮 7 之间的传动比相对较大，所以可以缩短进退刀的时间，减小了不完全齿轮 5 对被动齿轮 11 的惯性冲击，可以提机构准确性 6。运作时，我们将机床上用于控制长丝杠的手柄放在空挡上，合上溜板箱上的开合螺母。传动杆 2 带动主动轮 10 旋转，主动轮 10 与中间齿轮 7 啮合，然后通过中间齿轮 7、不完全齿轮 5 控制被动轮 11 做间歇运动，进而使长丝杠做间歇运动（床鞍做纵向的间歇运动） ，实现等分槽间距。图 4.1 自动等分槽间距结构原理1.长丝杠 2.传动杆 3.床身 4.传动杆加强轴5.不完全齿轮 6.双联齿轮套 7 中间齿轮8.长丝杠加强轴 9.中间齿轮固定轴 10 主动齿轮11 被动齿轮4.2 传动路线及传动比的确定一、确定车床切削用量三要素
