中小风机壳铣双端面专机设计

目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1设计的目的和意义 (1)1.2铣床的国内外发展现状 (1)1.3设计内容 (4)2 整机结构设计 (4)2.1总体方案论证 (4)2.2总体方案的确定 (6)3 铣削头的设计计算 (8)3.1铣削头设计 (8)3.2动力系统的设计 (8)3.3同步带的设计 (9)3.4传动轴和花键的设计与计算 (13)4 滑台的设计计算 (22)4.1滑台的结构设计 (22)4.2电机的选用 (22)4.3传导螺旋的设计计算 (23)4.4轴的设计 (28)5 中间工作台的设计计算 (29)5.1中间工作台的结构 (29)5.2电机的选用 (29)5.3同步带的设计计算 (30)5.4丝杆的设计计算 (34)6 结论与建议 (40)参考文献 (41)致谢 (42)中小风机壳铣双端面专机设计摘要中小风机的外壳，结构尺寸大，普通机床很难提高加工效率。

为解决该加工零件的效率问题，需要设计一种大型的专用铣床。

通过对国内外铣床的调研和资料检索，设计了一种实用的专用铣床。

该专用机床主要有四大部分组成。

包括中间工作台、立柱滑台、卧式滑台、铣削头部分。

加工的机壳在液压夹具的作用下固定于中间工作台上，配套的伺服电机驱动中间工作台移动完成进给运动，卧式滑台完成进刀和退刀运动。

相应的配套电机带动铣削头旋转完成铣削运动。

在完成一个水平面上的铣削后。

立柱滑台在电机的作用下垂直移动进行下一水平面的铣削。

加工时采用双面同时加工的方法，从而保证了端面的精度、提高加工的效率。

该机整机布置合理，加工效率和精度高，适合大批量铣削中小风机的端面。

关键词：专用铣床；双端面；滑台；1 绪论1.1 设计的目的和意义鼓风机产品广泛应用于电力、石油、化工、钢铁、水泥、环保等多种行业和领域。

因此，对风机的需求量较大。

机壳是风机的重要部分，为保证重要部件的精度和加工的效率，提高铣削机壳的效率，所以研究一种专用的铣床来加工中小风机端面是必然的。

一般的数控铣床是指规格较小的升降台式数控铣床，其工作台宽度多在400mm以下，规格较大的数控铣床（如工作台宽度在500mm以上的），其功能已向加工中心靠近，进而演变成荣幸加工单元。

数控铣床多为三坐标、两轴联动的机床，也称两轴半控制，即在³、Y、Z三个坐标轴中，任意两轴都可以联动。

一般情况下，在数控铣床上只能用来加平面曲线的轮廓。

对于有特殊要求的数控铣床，还可以加进一个回转的A坐标或C坐标，即增加一个数控分度头或数控回转工作台，它可安装在机床工作台的不同位置，这时机床的数控系统为四坐标的数控系统，可用来加工螺旋槽、叶片等立体曲面零件。

与普通铣床相比，数控铣床的加工精度高，精度稳定性好，适应性强，操作劳动强度低，特别适应于板类、盘类、壳具类、模具类等复杂形状的零件或对精度保持性要求较高的中、小批量零件的加工。

1.2 铣床的国内外发展现状铣床（milling machine）系指主要用铣刀在工件上加工各种表面的机床。

通常铣刀旋转运动为主运动，工件(和)铣刀的移动为进给运动。

它可以加工平面、垂直面、斜面、各种沟槽或成型面，如果配一些附件（如分度头）也可以加工螺旋槽，凸轮、成型面等。

铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。

铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。

中国铣床产业发展出现的问题中，许多情况不容乐观，如产业结构不合理、产业集中于劳动力密集型产品；技术密集型产品明显落后于发达工业国家；生产要素决定性作用正在削弱；产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏力大；企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后等。

中国铣床产业发展研究报告阐述了世界铣床产业的发展历程，分析了中国铣床产业发展现状与差距，开创性地提出了“新型铣床产业” 及替代品产业概念，在此基础上，从四个维度即“以人为本”、“科技创新”、“环境友好”和“面向未来”准确地界定了“新型铣床产业” 及替代产品的内涵。

根据“新型铣床产业” 及替代品的评价体系和量化指标体系，从全新的角度对中国铣床产业发展进行了推演和精准预测，在此基础上，对中国的行政区划和四大都市圈的铣床产业发展进行了全面的研究。

最早的铣床是美国人惠特尼于1818年创制的卧式铣床；为了铣削麻花钻头的螺旋槽，美国人布朗于1862年创制了第一台万能铣床，这是升降台铣床的雏形；1884年前后又出现了龙门铣床；二十世纪20年代出现了半自动铣床，工作台利用挡块可完成“进给-快速”或“快速-进给”的自动转换。

1950年以后，铣床在控制系统方面发展很快，数字控制的应用大大提高了铣床的自动化程度。

尤其是70年代以后，微处理机的数字控制系统和自动换刀系统在铣床上得到应用，扩大了铣床的加工范围，提高了加工精度与效率。

国内外现阶段铣床按不同的分类方式可分为以下几类：铣床按其结构分：(1)台式铣床：小型的用于铣削仪器、仪表等小型零件的铣床。

(2)悬臂式铣床：铣头装在悬臂上的铣床，床身水平布置，悬臂通常可沿床身一侧立柱导轨作垂直移动，铣头沿悬臂导轨移动。

(3)滑枕式铣床：主轴装在滑枕上的铣床，床身水平布置，滑枕可沿滑鞍导轨作横向移动，滑鞍可沿立柱导轨作垂直移动。

(4)龙门式铣床：床身水平布置，其两侧的立柱和连接梁构成门架的铣床。

铣头装在横梁和立柱上，可沿其导轨移动。

通常横梁可沿立柱导轨垂向移动，工作台可沿床身导轨纵向移动。

用于大件加工。

(5)平面铣床：用于铣削平面和成型面的铣床，床身水平布置，通常工作台沿床身导轨纵向移动，主轴可轴向移动。

它结构简单，生产效率高。

(6)仿形铣床：对工件进行仿形加工的铣床。

一般用于加工复杂形状工件。

(7)升降台铣床：具有可沿床身导轨垂直移动的升降台的铣床，通常安装在升降台上的工作台和滑鞍可分别作纵向、横向移动。

(8)摇臂铣床：摇臂装在床身顶部，铣头装在摇臂一端，摇臂可在水平面内回转和移动，铣头能在摇臂的端面上回转一定角度的铣床。

(9)床身式铣床：工作台不能升降，可沿床身导轨作纵向移动，铣头或立柱可作垂直移动的铣床。

(10)专用铣床：例如工具铣床：用于铣削工具模具的铣床，加工精度高，加工形状复杂。

按布局形式和适用范围分主要的有升降台铣床、龙门铣床、单柱铣床和单臂铣床、仪表铣床、工具铣床等。

升降台铣床有万能式、卧式和立式几种，主要用于加工中小型零件，应用最广；龙门铣床包括龙门铣镗床、龙门铣刨床和双柱铣床，均用于加工大型零件；单柱铣床的水平铣头可沿立柱导轨移动，工作台作纵向进给；单臂铣床的立铣头可沿悬臂导轨水平移动，悬臂也可沿立柱导轨调整高度。

单柱铣床和单臂铣床均用于加工大型零件。

仪表铣床是一种小型的升降台铣床，用于加工仪器仪表和其他小型零件；工具铣床主要用于模具和工具制造，配有立铣头、万能角度工作台和插头等多种附件，还可进行钻削、镗削和插削等加工。

其他铣床还有键槽铣床、凸轮铣床、曲轴铣床、轧辊轴颈铣床和方钢锭铣床等，它们都是为加工相应的工件而制造的专用铣床。

按控制方式分铣床又可分为仿形铣床、程序控制铣床和数控铣床等[1]。

1.3 设计内容设计一台专用的铣床用于铣削中小风机壳的端面，该机床既能提高铣削的效率同时又保证加工的精度，能够降低加工成本。

结构简单工作平稳，为后续的加工创造了基准面，降低了加工时的误差，为产品的质量提供了保障。

2 整机结构设计2.1 总体方案论证(1).确保铣床运转顺畅和连续作业。

各工作部件要求能相互协调地紧密配合工作，确保铣床拥有较高的生产效率和较好的作业质量；(2).保证铣削头加工机壳的两对立面时始终在同一水平面上。

铣削时两面要同步进行，否侧会使零件孔的加工精度严重降低，甚至不合要求。

(3).整体设计合理，生产效率高，结构简单。

在整体设计上，要保证铣床整体设计合理，结构简单，便于操作。

方案一：1.中间工作台2.机壳3.立柱滑台4.铣削头5. 卧式滑台图2.1方案一示意图该方案的工作过程是铣削头4在立柱滑台3的带动下完成进刀和快速退刀的运动，进刀完成后，机壳在中间工作台1的带动下完成前后方向的进给运动，左右方向的进给运动则由卧式滑台5来完成。

方案二：1.工作台2.卧式滑台3.铣削头4.立柱滑台5.机壳图2.2方案示意图该方案两边的铣削头3分别在卧式滑台2的带动下完成进刀和快速退刀的运动，进刀完成后，机壳固定不动，铣削头在工作台1的带动下完成前后方向的进给运动，上下方向的进给运动则由立柱滑台4来完成。

左右两端面的加工是同步进行，两铣头都以相同的转速铣削并且在同一水平面上，左右保证对称加工。

方案三：1.立柱滑台2.机壳3.铣削头4.卧式滑台5.中间工作台图2.3方案三示意图该方案两边的铣削头3分别在卧式滑台4的带动下完成进刀和快速退刀的运动，进刀完成后，机壳在中间工作台5的带动下完成前后方向的进给运动。

铣削头在立柱滑台1的带动下完成上下方向的进给运动。

左右两端面的加工是同步进行，两铣头都以相同的转速铣削并且在同一水平面上，左右保证对称加工。

2.2 总体方案的确定方案一加工机壳时的进给运动是由中间工作台和卧式滑台配合来完成。

铣削头完成旋转铣削运动和左右方向的进给运动，中间工作台来完成机壳的前后进给运动，保证了机壳的加工精度。

但此方案只能完成一个端面的铣削，加工效率较低。

方案二采用对称加工，提高了加工的效率。

但机壳固定不动，进给运动在工作台和立柱滑台带动下由铣削头来完成，铣削头既要完成旋转铣削运动而且要完成全部的进给运动，造成了加工过程中进给运动不够平稳，加工精度不高。

方案三不但保证了左右的对称加工，提高了工作效率。

而且，将加工时的进给运动分别由中间工作台带动机壳完成和立柱滑台带动铣削头完成，这样就保证了加工过程中的稳定性，进而提高了加工的精度。

通过对上述三种方案分析比较，第三种方案既能提高生产效率又能提高加工精度，因此，方案三为最佳的方案。

此方案设计的专用机床分为四部分：铣削头、立柱滑台、卧式滑台和中间工作台。

铣削头完成旋转铣削运动，立柱滑台完成上下方向的进给运动，卧式滑台完成进刀和退刀运动，中间工作台完成前后方向的进给运动即完成加工时主要的进给运动。

3 铣削头的设计计算3.1铣削头设计该部分用于完成铣削机壳，工作过程如图3.1电机传递的动力通过同步带的减速后带动铣削头进行旋转，对机壳进行铣削加工。

1.电机2.小带轮3.同步带4.大带轮5.铣削头图3.1铣削头部分示意图3.2 动力系统的设计铣削头采用端铣刀。

铣刀直径为d 0=200mm ；进给量a f =0.1mm/z ；切削深度a p =3mm ； 切削宽度a e =（0.4~0.8）d o =0.8³200=160mm ；铣削力F z =9.81³54.5a e 1.0³a f 0.74³a p 0.9³zd 0-1.0 公式（3.1） =9.81³54.5³1601.0³0.10.74³30.9³12³200-1.0=2510N[2]铣刀的转速n刀=240r/min;铣削速度v=πd0n刀/1000=2.5m/s;公式（3.2）P m =Fzv³10-3=6.3Kw;机床主轴电机功率PE≥6.3/0.85=7.4 Kw;查表取P=7.5Kw，n电机=970r/min的电机[3]；电机的代号为Y160M-6-B3；轴的材料为40Cr。