前 言毕业设计是高等工业院校毕业生毕业前进行的全面综合训练、是培养学生综合运用所学理论知识与技能解决实际问题能力的一个综合性、实践性教学环节，是使学生在学校获得工程师基本训练的最后机会，同时，也是对学生在校期间整个教学环节中能力培养的检验其目的在于：（1）培养学生综合运用、巩固和扩大已学知识，提高理论联系实际进行设计与计算的综合能力。（2）通过学生自行收集、阅读、整理、分析和运用各种信息，培养和提高独立分析问题、解决问题的能力。（3）使学生初步掌握机械设计专业的全过程，设计方法和步骤，提高结构设计与编制技术文件的能力。（4）通过毕业设计，提高机械设计的基本技能，进一步熟悉、运用和全面贯彻国家技术标准，提高贯彻国家技术标准的自觉性。（5）通过毕业设计，可较全面的考核学生理论知识与解决实际问题的能力。为达到上述目的，要求学生在设计中必须根据设计指导书的要求，在指导教师的指导下，认真独立的完成规定的设计任务。第1章 设计题目及内容1. 1设计题目数控机床（加工中心）镗铣头主传动系统设计。1.2 设计内容设计304000r/min的镗铣头、主轴箱、采用齿轮传动，且采用交流调频电机，其功率,.（1） 主轴双速齿轮变速箱镗铣头结构图，（展开图、剖面图、外观图及操纵机构）（2） 数控镗铣在几种机床上的应用联系图。（3） 设计说明书1份。1.3设计任务（1） 主传动双速齿轮变速齿轮变速箱式镗铣头结构图共零号图纸四张。（2） 译文1份（3） 设计及使用说明书1份（4） 数控镗铣在几种数控机床上应用的联系尺寸图。第2章 数控机床简介 据统计，我国装备工业现有机械设备的役龄超过30年的达32，这些设备大多数为50、60年代的水平。而工程机械制造企业也不例外，这样的传统装备和制造技术，与国外相比有很大的差距。正是由于设计手段落后，又受制造设备、制造工艺的制约，即便是我国科研人员花工夫、倾全力，经科研开发出来的工程机械新产品，从设计、制造、试验、检测到鉴定投产、推广使用其周期必定较长。我们知道，科技发展日新月异，产品市场又瞬息万变，谁及时抓住机遇，谁就能取得主动权。由于周期长往往使有些国产工程机械从一面世起就已是过时、落后，产品缺乏竞争力而惨遭淘汰。因此，提高工程机械制造业的技术装备和工艺水平，对于科研成果的推广、新产品的应用，无疑是一个极为重要的保证。数字控制机床是新型的自动化机床，数控系统的主要特点是：可以进行高精度加工和多样化加工，完全可以取代其他的加工方法。由于数控机床是按照预定的程序自动加工，加工过程不需要人工干预，加工精度还可以通过软件进行校正及补偿，因此可以提高零件的加工精度，稳定产品的质量。特别对于多品种、少批量的零件更是如此可靠性要求高：因为一旦数控系统发生故障，即造成巨大经济损失；有较高的环境适应能力，因为数控系统一般为工业控制机，其工作环境为车间环境，要求它具有在震动，高温，潮湿以及各种工业干扰源的环境条件下工作的能力；接口电路复杂，数控系统要与各种数控设备及外部设备相配套，要随时处理生产过程中的各种情况，适应设备的各种工艺要求，因而接口电路复杂，而且工作频繁，他对解决复杂型和提高精度零件的加工，对单位小批量生产自动化等，都具有重要意义。由于产品多样化和产品更新快，且当前机械制造也的特点因而多品种、小批量生产愈来愈占优势，在机械加工中，加工批量在50件以下的，占很大优势比例，这就要求加工设备具有很大的灵活性；而新型产业，如航空、宇航、造船、电子等工业所需要的零件的精度越来越高，形状也相当复杂，这就要求加工设备应具有很高效率和加工精度。随着近代计算机技术和自动控制，精密测量等科学技术的发展，出现了适应发展要求的机电一体化新型自动化机床数控机床，它具有广泛的通用性而又具有很高自动化程度的全新型机床。另外采用数控机床可以提高生产率，一般可以提高生产效率23倍，对于某些复杂零件的加工精度，生产率可提高10几倍，甚至更高。一些数控机床，具有多工序、自动换刀装置，因此可以实现一机多用，不但提高了生产效率，也能节省厂房面积。因此，数控机床对品种改型频繁、新产品试制来说、其优越性非常突出。近10年来，我国数控系统产业，根据用户特殊的要求开发了百余种以上的专用系统，如等离子切割机、火焰切割机、激光切割机、弯板机、弯管机、绕簧机、各种类型的激光淬火机、活塞裙部椭圆车床、变螺距变底径异形螺杆铣床、花健铣床、梯形环车床、管螺纹车床、螺纹磨床、丝锥磨床、各类成型磨床、轧辊磨床、曲轴磨床、凸轮轴磨床等专用的数控系统。配“华中数控”专用系统的汽车工业专用扇形齿插齿机的售价只有国外的1/8。用“航天数控”系统的瓦楞辊专用磨床造价只有德国进口机床的1/10，加工效率还提高了一倍。此外，还为纺织、轮胎、医疗、钢铁等部门开发了一系列专用系统。现在在我国市场使用较多的FANUC 0系列数控系统就是一种高精度、全功能的数控系统。它具有较好的柔性，非常适合机械零件的加工。数控是先进制造技术的基础技术。数控加工在现代化生产中显示出很大的优越性。(1) 提高通用部件的水平衡量通用部件技术水平的主要标准是：品种规格齐全，动、静态性能参数先进，工艺性好，精度高和精度保持性好。目前应注意开发适应强力铣削的大功率动力滑台，以及适应中、小批生产的快调、速换动力部件和支承部件。机械驱动的动力部件具有性能稳定，工作可靠等优点。目前，机械驱动的动力部件应用了交流变频宽调速电机和直流伺服电机等，使机械驱动的动力部件增添了新的竞争能力。动力部件采用镶钢导轨、滚珠丝杠、静压导轨、静压轴承、齿形皮带等新结构。支承部件采用焊接结构等。由于提高了部件的精度和动、静态性能，因而使被加工的工件精度明显提高，表面粗糙度小。(2) 发展适应中、小批生产的组合机床在机械制造工业中，中、小批生产占80%。在某些中批生产的企业中，如机床、阀门行业等，其关键工序采用组合机床。其中机床厂用组合机床加工主轴变速箱孔系，产品质量稳定，生产率高，技术经济效果显著。发展具有可调、快调、装配灵活、适应多品种加工特点的组合机床十分迫切。转塔主轴箱式组合机床，可换主轴箱式组合机床以及自动换刀式数控组合机床可用于中、小批生产。但这类机床结构复杂，成本较高。对于现代制造业，数控机床非常适合那些形状复杂、精密和批量小的零件。而一般的普通机床根本无法满足这个要求。就连仿形机床和组合机床也解决不了高精度与小批量这个矛盾。因此数控加工非常适合航空、航天、电力、交通和电子等制造业的零件加工技术。带转塔式主轴箱的组合机床，由于转塔不能制造的太大，安装的主轴箱数量有限，因此只适应工序不多，形状不太复杂的零件加工。(3) 采用新刀具近年来出现了多种新刀具，如具有镀层的硬质合金刀片、立方氮化硼刀具、各种可转位的密齿铣刀、喷吸钻头、镶有可转位刀片的“短钻头”等。一般情况下，采用先进刀具的工时为原工时的。由于提高了刀具的耐用度，大大缩短了多刀组合机床停机换刀时间，提高了组合机床的经济效益。(4) 发展自动检测技术组合机床的自动检测通常作为一个工位出现。自动检测包括对毛胚尺寸和工件硬度的检查。主动检查是将不合格的工件剔出，使之不往下个工位输送。被动检查则是发现不合格的工件时停机信号。目前主动检查应用的日趋广泛。由于电子元件迅速发展，集成控制器、微处理机的应用，使自动检测技术更加可靠。自动检测工位要进行数据处理，统计计算以及打印出有关数据或做数字显示。还可以把加工后的工件按公差带进行分组，以便按分组的公差带装配，实际表明，采用分组装配法提高产品的精度要比用单纯提高设备精度更为经济。（5）数控机床的特点数控车床是高度自动化机床，数控车床主传动系统的特点是：1）机床有足够高的转速和大的功率，以适应高效率加工的需要；2）主轴转速的变换迅速可靠，一般能自动变速；3）主轴应有足够高的刚度和回转精度；4）主轴转速范围应很广，如对铝合金材料的高速切削，几乎没有上限的限制，主轴最高转速取决于主传动系统中传动元件的允许极限(如主轴轴承允许的极限转速)，而最低转速则根据加工不锈钢等难加工材料的要求来确定。通过对数控铣床工作时状态的观察以及设计方案构想的出台以及最终实施，就充分考虑到其可操作性必须符合操作者的工作习惯、便利。当然全自动控制吸尘器的方式不必操心了。而半自动及强制不吸尘的工作方式，由于要人工干预，在实际设计中尽量采用与数控铣床设备上较为一致的操作方式方法。其安装的物理位置绝对不可远离操作面板，否则设计再怎么完善而不利于操作，可以说应是一败笔。基于这一基本原则，我们利用操作面板上第三号轴的控制位置（指合资生产的数控铣床为2轴加工方式，但操作面板上有三个轴的控制位置），装入二级三状态控制开关，这样操作者在操作上十分方便可靠，同时开关的工作状态有附加的醒目的指示灯来显示，采用了普遍符合人们视觉及习惯效果的颜色及提示。在信号线的撮及所用电源电压均采用机器内部提供的电源电压，无附加电源。从安全角度上考虑均采用低电压小电流，所以绝对不会对设备造成任何危害。尽管吸尘器功率较大，但由于采用功率隔离启动方式，因此到吸尘器上的控制信号对设备上的信号不会产生任何不良影响。组合机床除完成切削加工等工序外，还在逐步设计制造用于焊接、热处理、自动装配、自动打印、性能试验以及清洗和包装等用途的组合机床。第3章 概 论3.1模块化 模块化是通用化的发展模块化的应用，是使各个部件独立，并有几种方案可供选择。模块化的进一步发展是生产的社会化。各模块（称为功能部件或单元）由专门的工厂制造，作为商品向社会供应。机床制造厂可根据要求的功能来采购。有各功能部件或单元来集中加工生产，质量易于保证。因此，模块化社会生产近年得到迅速发展。在功能部件社会话生产的基础上，可以很快的设计制造。3.2铣削头3.2.1铣削头的用途 铣削头与相应规格1HJ系列滑台配套，或与1XG系列铣削工作台配套，可组成各种型式组合铣床，用以完成对铸铁以及有色金属件的平面铣削。沟槽铣和成型铣等工艺。铣削操作：使用具有一个或一个以上之切刃并绕著某一固定轴旋转的刀具来进行切削的操作，切削时刀具固定而工件进给以完成加工。由切削所产生的切屑形状可以更进一步区别出此切削操作与其他金属切削操作不同的地方，铣削所产生的切屑一般都是短而不连续的碎片，在此强调的是，铣削时会产生不连续切屑是由于刀具的几何形状所造成的；而不是如车削加工一样不连续切屑是由于切屑的破裂所产生的。对于大多数的铣削操作而言，未变形的切屑厚度由切屑的一端到另外一端都一直在改变，最大切屑厚度可能发生在切屑的任一端或者是在靠近切屑中央的位置，但这完全视切削过程而定。铣削时由于切屑成规则性的不连续变化，使得切削力与切削温度也呈周期性的变化，而并非稳定状态。当刀具切入工件时，刀尖会受到强烈的冲击陡震，接著是切削负载一直在改变。当刀具切入工件时，刀具表面是冷的，但是在切屑形成过程中逐渐受到加热，当切屑形成以后又开始受到冷却，直到下一个切入动作产生。刀具切入时的陡震现象对刀具本身的寿命很不利，而冷却周期则是有帮助的，除非所使用的材料对于热陡震很敏感。切削过程中，由于切削负载是呈周期性的变化，此提供了引起工具机任一部份之振动的自然模态所需的能量，此种振动会使得表面粗度很差，而且将使刀具寿命降低。铣削加工操作的最大优点之一就是小而轻的刀具很容易在高速率下旋转，以便在尺寸及形状变化很大的工件上製造出平坦或弯曲的表面。 1TX系列铣削头可配六种传动装置。图3.1为齿行