復(fù)合數(shù)控銑床盤(pán)銑頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要盤(pán)銑頭是高效復(fù)合數(shù)控機(jī)床的重要組成部分之一。我國(guó)近些年在不斷的致力于研制新型航空飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤(pán)的加工方法，因?yàn)檎w葉盤(pán)葉片，葉型比較復(fù)雜。所以加工機(jī)床的精度較高，需要五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)?，F(xiàn)階段的加工工藝存在缺憾。為提高整體葉盤(pán)加工效率，西北工業(yè)大學(xué)提出了研究盤(pán)/插復(fù)合銑削工藝，大幅度的優(yōu)化了現(xiàn)有的工藝流程，為我國(guó)的制造裝備行業(yè)做出了巨大的貢獻(xiàn)。因?yàn)閺?fù)合銑削在加工中承受高載荷的同時(shí)也會(huì)受到大切削應(yīng)力的影響，必須研發(fā)制造大扭矩、高剛性盤(pán)削動(dòng)力頭。本文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：動(dòng)力源電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)的選型，軸承的選擇，錐齒輪的選擇?；竟ぷ髟硎怯梦鏖T(mén)子電機(jī)作為動(dòng)力源，經(jīng)過(guò)聯(lián)軸器和錐齒輪將動(dòng)力輸送至盤(pán)銑主軸頭，實(shí)現(xiàn)刀具的運(yùn)轉(zhuǎn)。本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)包括：選用鼠牙盤(pán)鎖緊機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)盤(pán)銑頭的鎖緊和360°轉(zhuǎn)向。增加一個(gè)銑刀頭，采用雙向盤(pán)銑頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。增大了加工范圍和適應(yīng)性，并且減少了工件的重復(fù)裝夾，提高了加工的精度和效率。關(guān)鍵詞：復(fù)合機(jī)床；雙向盤(pán)銑頭；鼠牙盤(pán)；大扭矩；高剛性；目錄TOC\o"1-3"\h\u27835摘要 第一章緒論1.1研究背景和意義隨著科技的發(fā)展和時(shí)代的進(jìn)步，航天技術(shù)的發(fā)展被越來(lái)越多的國(guó)家所重視。世界各國(guó)花費(fèi)大量的時(shí)間和金錢(qián)用于開(kāi)發(fā)航天航天技術(shù)。航天發(fā)動(dòng)機(jī)作為飛機(jī)的心臟，經(jīng)過(guò)人類數(shù)百年的共同努力發(fā)展。已經(jīng)制造出非常穩(wěn)定的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品。現(xiàn)在主要流行的發(fā)動(dòng)機(jī)有。渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，沖壓式發(fā)動(dòng)機(jī)，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，渦輪噴氣等一系列發(fā)動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)在制造出更快，更高，更遠(yuǎn)的高性價(jià)比的發(fā)動(dòng)機(jī)成為了各個(gè)國(guó)家都要面臨的難題。本文設(shè)計(jì)的是用于加工發(fā)航天動(dòng)機(jī)整體葉盤(pán)的高效數(shù)控盤(pán)銑頭結(jié)構(gòu)。整體葉盤(pán)做為航天發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，優(yōu)化整體葉盤(pán)的加工過(guò)程是制造高性價(jià)比發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵步驟。整體葉盤(pán)是的主要結(jié)構(gòu)是將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片與輪盤(pán)連接成一體，省去了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)連接中的榫頭、榫槽，鎖緊裝置等復(fù)雜零件。減少關(guān)鍵結(jié)構(gòu)重量。減少了零件數(shù)量。避免關(guān)鍵部件榫頭氣流損失，。使航天發(fā)動(dòng)機(jī)整體結(jié)構(gòu)得到了大大的優(yōu)化。整體葉盤(pán)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各個(gè)國(guó)家的航天發(fā)動(dòng)機(jī)上，如EJ200、AB200,等軍用發(fā)動(dòng)機(jī)，法國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)公司生產(chǎn)的驗(yàn)證核心機(jī)以及美國(guó) 航天發(fā)動(dòng)機(jī)，公司生產(chǎn)的基準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)等民用大流量比發(fā)動(dòng)機(jī)。加工整體葉盤(pán)主要問(wèn)題有：（1）因?yàn)檎w葉盤(pán)特殊的葉型和通道，所以需要高精度的加工裝備。（2）制造整體葉盤(pán)的材料大多采用高硬度的特殊合金，所以切削時(shí)加工設(shè)備要承受較大的切削力和較高的切削溫度。（3）制造葉盤(pán)的相關(guān)機(jī)床生產(chǎn)的核心工藝流程和設(shè)備維修技術(shù)被其他國(guó)家長(zhǎng)期封鎖，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備加工效率低下。近年來(lái)我國(guó)投入了大量的人力和物力用于航天改革的改革與創(chuàng)新。以西北工業(yè)大學(xué)為代表的許多高校為航天技術(shù)的改革輸送了大量的人才。西北工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院史耀耀教授提出了復(fù)合強(qiáng)力銑加工工藝方法。優(yōu)化了傳統(tǒng)的加工工藝采用盤(pán)銑-插銑-側(cè)銑。采用開(kāi)槽高效粗加工工藝方式也就是盤(pán)銑,對(duì)葉盤(pán)的通道進(jìn)行大余量的切除,極大程度的減少了加工的時(shí)間。通過(guò)新研發(fā)的插銑新工藝對(duì)盤(pán)銑刀不能加工的區(qū)域進(jìn)行快速插銑切除,用來(lái)實(shí)現(xiàn)高效的擴(kuò)槽加工[1]。研發(fā)新型的數(shù)控機(jī)床，打破現(xiàn)有機(jī)床的生產(chǎn)枷鎖。優(yōu)化制造整體葉盤(pán)的加工工藝，具有重要意義。1.2整體葉盤(pán)加工技術(shù)研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀經(jīng)過(guò)先輩們的不斷不努力和奉獻(xiàn)。國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤(pán)的制造技術(shù)的已經(jīng)很成熟，有著成熟的加工工藝獨(dú)立制造整體葉盤(pán)，綜合考慮國(guó)內(nèi)制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和其他因素的影響，國(guó)內(nèi)采用復(fù)合制造工藝。主要步驟為為:（1）做出相應(yīng)的毛坯模型。（2）成型后進(jìn)行一定的簡(jiǎn)單加工。（3）對(duì)工件進(jìn)行表面拋光處理。每個(gè)步驟都需要大量的工藝技術(shù)支撐。其中一些技術(shù)因?yàn)橐恍┛陀^因素的影響還處于繼續(xù)優(yōu)化發(fā)展階段。2004年，國(guó)內(nèi)學(xué)者利用循環(huán)對(duì)稱算法，通過(guò)對(duì)一個(gè)扇子進(jìn)行計(jì)算分析，成功地完成了對(duì)整個(gè)葉盤(pán)的振動(dòng)性分析[2]。銑頭作為五軸數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵功能部件，是國(guó)家大力發(fā)展研究的課題之一。自發(fā)展以來(lái)就備受關(guān)注，機(jī)床銑頭的核心技術(shù)基本上被其他發(fā)達(dá)國(guó)家所掌握，屬于保密技術(shù)。在機(jī)床銑頭初期發(fā)展過(guò)程中。機(jī)床的銑頭大多數(shù)采用的是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的可調(diào)間隙的蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)。因?yàn)槲佪單仐U的間隙是負(fù)值，所以蝸輪蝸桿在工作過(guò)程中，蝸輪蝸桿的傳功部件會(huì)發(fā)生一定的彈性變形，在實(shí)際工作過(guò)程中抗變形能力較差。隨著加工工藝的不斷優(yōu)化，有學(xué)者提出將齒輪和鎖緊裝置定位結(jié)構(gòu)相結(jié)合?？梢杂行У靥嵘到y(tǒng)的剛性，優(yōu)化后的加工工藝可以提高復(fù)雜形狀和難加工材料工件的加工效率，為我國(guó)的數(shù)控機(jī)床事業(yè)做出了巨大的奉獻(xiàn)[3]。近２０年以來(lái)，盡管因?yàn)樽灾餮邪l(fā)技術(shù)水平低以及質(zhì)量原因，中高檔數(shù)控機(jī)床配套的機(jī)床附件銑頭產(chǎn)品仍然依賴從國(guó)外進(jìn)口，但是隨著我國(guó)新興機(jī)床工具行業(yè)在國(guó)家的大力支持下的不斷被崛起飛快的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床附件也逐漸專業(yè)化、系列化，發(fā)展迅速[4]。如果說(shuō)機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)是其“軀干”，那么控制系統(tǒng)無(wú)疑就是“大腦”，它指揮著“軀干”的運(yùn)動(dòng)，國(guó)內(nèi)機(jī)床的現(xiàn)狀是“軀干”不斷健壯，“大腦”卻反應(yīng)滯后，“軀干”和“大腦”間的不協(xié)調(diào)發(fā)育嚴(yán)重制約我國(guó)機(jī)床的發(fā)展，從國(guó)內(nèi)使用的數(shù)控系統(tǒng)來(lái)看，絕大數(shù)屬于國(guó)外產(chǎn)品[5]。以一種可觀正確的態(tài)度對(duì)待西方的先進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)，取其精華，去其糟粕。直面自己的技術(shù)缺陷。國(guó)家對(duì)數(shù)控機(jī)床銑頭技術(shù)的發(fā)展提供了大量的財(cái)力支持，未來(lái)中國(guó)數(shù)控機(jī)床核心關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距會(huì)越來(lái)越小。1.2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀機(jī)床設(shè)備技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家制造整體葉盤(pán)的主要加工工藝有:（1）焊接工藝技術(shù)。（2）銑削加工技術(shù)。（3）精鍛制造技術(shù)。（4）電解加工技術(shù)等。制造整體葉盤(pán)采用的工藝流程為:（1）精密鍛造+數(shù)控加工。（2）精密焊接+數(shù)控加工。（3）高溫毛坯后靜態(tài)處理。美國(guó)、英國(guó)、日本等國(guó)家在整體葉盤(pán)制造領(lǐng)域處于先進(jìn)的領(lǐng)先地位。就目前的情況來(lái)看，發(fā)達(dá)國(guó)家的整體葉盤(pán)生產(chǎn)加工技術(shù)趨于成熟。20世紀(jì)80年代初期，日本制造的航天發(fā)動(dòng)機(jī)軸承葉片就選用整體葉盤(pán)作為核心部件。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，西方發(fā)達(dá)國(guó)家的整體葉盤(pán)生產(chǎn)工藝變得越來(lái)越先進(jìn)而又成熟[6]。生產(chǎn)雙銑頭及相關(guān)配件的廠商大多數(shù)在德國(guó)、美國(guó)和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家。德國(guó)代表廠商包括CYTEC、FOTEC、REICHENBACHER、等，意大利包括FIDIA、SCM、BACCI、COSMEC、PADE、MORBIDELLI和H.S.D等，日本主要是SHODA和HEIAN兩家。其中，德國(guó)的XSCBA公司和 日本的VGBS公司、英國(guó)CHED公司和俄羅斯H.S.D公司。機(jī)床技術(shù)先國(guó)家進(jìn)生產(chǎn)的木工雙擺角銑頭，被世界各國(guó)加工工廠所喜歡。被木材高速加工行業(yè)所重視，形成了系列化和專業(yè)化的發(fā)展趨勢(shì)[7]。技術(shù)先進(jìn)的制造廠家都會(huì)專門(mén)成立相關(guān)的技術(shù)研發(fā)小組，每年都會(huì)在世界各地招聘大量相關(guān)專業(yè)的人才，該生產(chǎn)小組的主要任務(wù)是是收集世界各地制造企業(yè)的需求，并且將這些需求研究開(kāi)發(fā)用于航空零件加工的工藝和程序[8]。國(guó)外對(duì)于用有限元分析的熱邊界條件及熱載荷造成精度不理想的難題，嘗試了許多方法最終采用紅外熱成像法。解決了載荷及邊界條件難以確定的問(wèn)題[9]。每個(gè)廠家都注重性能可靠性和效率的具體保證，特別是數(shù)控銑床，復(fù)雜尺寸鏈都是靠機(jī)床保證[10]。國(guó)外的數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家特別注重刀具的加工空間，大范圍的機(jī)床加工角度，有利于提高加工質(zhì)量和加工效率[11]。根據(jù)美國(guó)國(guó)防部發(fā)布的最新消息，根據(jù)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)第三階段的技術(shù)要求。戰(zhàn)斗機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)要全部裝配整體葉盤(pán)。1.2.3未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)整體葉盤(pán)作為航天發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部件，它的制造難題一直是制約發(fā)動(dòng)機(jī)性能的主要因素之一。經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外學(xué)者共同努力，已經(jīng)形成了比較成熟的制造整體葉盤(pán)的加工工藝?，F(xiàn)在主要流行的加工工藝有，電子束焊接法，線性摩擦焊接法，計(jì)算機(jī)五軸坐標(biāo)法。普遍現(xiàn)象都是首先選擇合適的機(jī)床，設(shè)計(jì)專用裝置，數(shù)控銑削加工工藝，選擇合適的刀具，采取有效的減震和變形控制措施。數(shù)控機(jī)床技術(shù)的快速發(fā)展給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了很大的影響，加快了傳統(tǒng)制造業(yè)向智能化的方向發(fā)展，智能化和高效化已經(jīng)成為新時(shí)代制造業(yè)的主要象征，為我國(guó)走向航天強(qiáng)國(guó)打過(guò)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著科技的不斷進(jìn)步，復(fù)合銑削工藝將會(huì)越來(lái)越完善，逐步取代傳統(tǒng)工藝，成為制造裝備業(yè)的新潮流。第二章總體方案的設(shè)計(jì)2.1傳動(dòng)方案的確定傳動(dòng)方案如圖2-SEQ圖\*ARABIC\s11所示：圖2-SEQ圖\*ARABIC\s11傳動(dòng)方案比較傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，由變頻電機(jī)作為初始動(dòng)力，經(jīng)過(guò)錐齒輪將動(dòng)力傳輸?shù)奖P(pán)銑動(dòng)力頭，通過(guò)錐齒輪軸帶動(dòng)盤(pán)銑刀，進(jìn)行切削工作。本文設(shè)計(jì)的方案在傳統(tǒng)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一定的改良，增加了鎖緊裝置和銑刀盤(pán)。增加銑刀盤(pán)的目的是防止銑刀盤(pán)在工作中過(guò)程中發(fā)生故障，另一個(gè)銑刀盤(pán)可以繼續(xù)工作。本次設(shè)計(jì)主要難點(diǎn)是，盤(pán)銑主軸頭要求輸出一定的轉(zhuǎn)速，擁有較大的剛性，輸出較大的扭矩。主軸頭能夠?qū)崿F(xiàn)多角度的加工。為了克服這些問(wèn)題，故設(shè)計(jì)采用鼠牙盤(pán)作為鎖緊機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)通過(guò)鼠牙盤(pán)齒面之間的嚙合產(chǎn)生的鎖緊力，鎖緊力矩大，可以滿足加工過(guò)程中高剛性，大扭矩的要求，并且實(shí)現(xiàn)一定的轉(zhuǎn)向功能。2.2電動(dòng)機(jī)的選型電動(dòng)機(jī)參數(shù)計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)主要參數(shù)計(jì)算：盤(pán)銑主軸最高轉(zhuǎn)速：250r/mm直徑2000mm×3000mm；最大扭矩：≥500N.m；B1軸擺角：-180o--180o；B1軸定位精度：12"；加工范圍：直徑300--500mm；X軸行程：1000mm；Y軸行程：700mm；Z1軸行程：700mm；Z2軸行程：700mm；根據(jù)功率計(jì)算公式 （2-2）式中T-主軸輸出轉(zhuǎn)矩（N.m）P-主軸的功率（Kw）N-主軸輸出的轉(zhuǎn)速（r/min）根據(jù)功率計(jì)算公式公式轉(zhuǎn)換得 （2-2）則電動(dòng)機(jī)機(jī)所需要的功率 （2-3）n-電動(dòng)機(jī)至主軸的傳動(dòng)效率傳遞效率： （2-4）則電動(dòng)機(jī)所需要的功率： （2-5）2.所選西門(mén)子電動(dòng)機(jī)相關(guān)參數(shù)根據(jù)穩(wěn)定性，精度，尺寸等多方面因素考慮選擇西門(mén)子交流伺服電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)如表2-1所示：表2-SEQ表\*ARABIC\s11電動(dòng)機(jī)參數(shù)機(jī)座號(hào)型號(hào)標(biāo)稱功率（KW）額定轉(zhuǎn)速（rpm）額定電流（A）額定轉(zhuǎn)矩（N.m）起動(dòng)電流/額定電流起動(dòng)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩300S1TL0002-1EB23-318.51470803.8電動(dòng)機(jī)外形圖如圖2-2所示圖2-SEQ圖\*ARABIC\s12電動(dòng)機(jī)外形2.3確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比與各軸的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩根據(jù)傳動(dòng)比計(jì)算公式得 （2-6）所以采用一級(jí)減速器，傳動(dòng)比i=61.經(jīng)減速器后各軸的理論轉(zhuǎn)速與理論轉(zhuǎn)矩。(1)輸入軸：理論轉(zhuǎn)速；；；(2)輸出軸：；；；由此可得所選電機(jī)符合要求。

第三章傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1齒輪部分的設(shè)計(jì)計(jì)算1確定錐齒輪的各項(xiàng)參數(shù)（1）根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》材料選擇：錐齒輪材料選用45號(hào)鋼，錐齒面平均硬度為250HBS；（2）錐齒輪設(shè)計(jì)精度初步定為6級(jí)。（3）錐齒輪齒數(shù)初選為Z1=30，，錐齒輪傳動(dòng)比i=1。（4）壓力角α=20°。軸交角為90。2.合理設(shè)計(jì)錐齒輪參數(shù)式中 （3-1）根據(jù)計(jì)算公式得平均分度圓直徑。 （3-2）同理第二個(gè)錐齒輪的平均分度圓直徑。式中。由計(jì)算公式得錐齒輪大端模數(shù)。 （3-3）錐齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算（1）根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得，錐齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，錐齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù),錐齒輪的彎曲疲勞安全系數(shù)。由計(jì)算公式得彎曲疲勞許用應(yīng)力 （3-4）（2）計(jì)算錐齒輪載荷系數(shù) 。 （3-5）（3）錐齒輪的齒形系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得2.9。（4）錐齒輪的應(yīng)力校正系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得1.56。（5）根據(jù)公式計(jì)算大，小齒輪的。并對(duì)其進(jìn)行比較，所以取==0.01047（6）根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》彎矩強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式 （3-6）根據(jù)m=5>0.33,所以錐齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度符合要求。錐齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于嚙合角=20的直角錐齒輪，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得區(qū)域系數(shù)=2.6,彈性影響系數(shù)=189MPa，=580MPa。 （3-7）則=20.44MPa580MPa。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式校核得 （3-8）=19.40mm根據(jù)d=150，所以經(jīng)過(guò)校核錐齒輪接觸疲勞強(qiáng)度符合要求。主要設(shè)計(jì)結(jié)論如表3-1所示表3-SEQ表\*ARABIC\s11錐齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)名稱錐齒輪小齒輪錐齒輪大齒輪齒數(shù)3030模數(shù)5分錐角39°57′46″50°2′13″齒厚70分度圓150150齒頂圓直徑152152齒根圓直徑1481483.2傳動(dòng)軸部分設(shè)計(jì)與校核1.錐齒輪受力分析因?yàn)殄F齒輪的傳動(dòng)比為1。則: （3-9） （3-10） （3-11）Ft-錐齒輪圓周力；Fa-錐齒輪軸向力；-錐齒輪分度角；2.初步確定軸的最小直徑根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知。45號(hào)鋼因?yàn)榫哂衅漭^好的耐磨性，耐沖擊性，價(jià)格低廉，在機(jī)械制造和工業(yè)生產(chǎn)生活中得到廣泛使用。經(jīng)過(guò)多種因素考慮齒輪軸選取45號(hào)鋼作為軸的材料，并經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理提高鋼的力學(xué)性能。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手》45鋼的A0取值范圍為A0=100~126，取A0=125。由公式計(jì)算可得軸的最小直徑： （3-12）取dmin=50mm。3.第一根軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖圖3-SEQ圖\*ARABIC\s11第一齒輪軸4.確定兩根軸軸的各段直徑和長(zhǎng)度1）根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》初步選擇滾動(dòng)軸承。在加工過(guò)程中，第一齒輪軸承受的徑向載荷較大，承受的軸向載荷較小。選擇深溝球軸承，并成對(duì)使用。根據(jù)使用情況和最小直徑dmin=50mm，從軸承選型手冊(cè)大全中選取尺寸為d×D×T=50×100×21mm（d為直徑）的深溝球軸承，所選型號(hào)為6311，則直徑?56=50mm。錐齒輪輪轂的直徑選為90mm，選擇尺寸為，d×D×T=90×160×30mm（d為直徑）的深溝球軸承，所選型號(hào)為6219。2）根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》取直徑?1=55mm；直徑?2=50mm；取l1=160mm,軸肩；l2=15mm，l3=730mm，軸肩；l4=10mm，l5=120mm。5.做兩個(gè)軸的受力分析和校核計(jì)算1）作軸的等效力學(xué)模型（見(jiàn)圖3-3，1所示）：根據(jù)計(jì)算右側(cè)軸中心點(diǎn)，與軸承中心點(diǎn)的距離La=432mm。根據(jù)計(jì)算軸承中心點(diǎn)，與第二段軸中心點(diǎn)的距離Lb=85mm。錐齒小齒輪輪齒寬中心點(diǎn)，距支撐軸承中心點(diǎn)的距離Lc=100mm。2）計(jì)算分析兩個(gè)錐齒輪軸軸的支座反力：根據(jù)計(jì)算公式得水平面的支座反力FNH （3-13） （3-14）根據(jù)計(jì)算公式得垂直面的支座反力FNV（見(jiàn)圖3-3,4所示）： （3-15） （3-16）3）計(jì)算軸的彎矩：根據(jù)彎矩公式計(jì)算截面C處的水平彎矩： （3-17）根據(jù)彎矩公式計(jì)算截面C處的垂直彎矩： （3-18） （3-19）在載荷分布圖中作出水平面上的彎矩MH圖（圖3-3，3所示）。在載荷分布圖中做出垂直面上的彎矩MV圖（圖3-2e所示）。根據(jù)公式計(jì)算出截面B、C處的合成彎矩： （3-20） （3-21）在軸的載荷分布圖中，作出合成彎矩M圖（圖3-,3，6）。4）在軸的載荷分布圖中，作出轉(zhuǎn)矩T圖（圖3-3,7）。5）計(jì)算軸的強(qiáng)度校核：因?yàn)榻孛鍯在軸上承受最大的彎矩和轉(zhuǎn)矩。所以對(duì)該截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。根據(jù)公式（3-3）： （3-22）根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》取α=0.6，則有： （3-23）所以設(shè)計(jì)的軸符合要求。軸的載荷分布圖如圖3-2如下：圖3-3輸入軸的載荷分布6.因?yàn)閮蓚€(gè)錐齒輪軸的傳動(dòng)比為1，設(shè)計(jì)和校核原理相同。同理可得第二根軸的外形和尺寸，如圖3-3所示：圖3-4第二根軸7.刀具軸的選型1）根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》考慮切削受力，切削溫度等因素選取刀具軸的型號(hào)為JT60。外形如下圖3-5所示：圖3-5錐柄外形3.4聯(lián)軸器的選擇1.選擇聯(lián)軸器是為了降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速，增大其扭矩。經(jīng)過(guò)錐齒輪的傳動(dòng)，使盤(pán)銑主軸輸出符合要求的轉(zhuǎn)速和扭矩。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》的相關(guān)計(jì)算選取電動(dòng)機(jī)軸與減速器輸入軸處聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩：由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》工作情況使用系數(shù)KA，取KA=1.7，故得聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩為： （3-24）2.型號(hào)選擇選用LK10-55-1924型梅花彈性體漲套聯(lián)軸器。其特點(diǎn)有：（1）零回轉(zhuǎn)間隙，（2）順時(shí)針和逆時(shí)針特性相同，（3）可吸收振動(dòng)，補(bǔ)償徑向。聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩[T]=500N.m，；聯(lián)軸器的最大轉(zhuǎn)速[n]=6000r/min。。聯(lián)軸器的外形如下圖3-7所示，圖3-6聯(lián)軸器外形3.校核聯(lián)軸器： （3-25）所選聯(lián)軸器盤(pán)銑頭結(jié)構(gòu)要求要求。4.同理可得減速器軸與第一根軸處聯(lián)軸器也選用LK10-55-1924型梅花彈性體漲套聯(lián)軸器。第四章鎖緊裝置的選擇及分度轉(zhuǎn)向裝置的設(shè)計(jì)4.1鎖緊裝置的選擇鎖緊裝置參考于西北工業(yè)大學(xué)的發(fā)明專利鼠牙盤(pán)鎖緊裝置。該裝置專門(mén)解決了整體葉盤(pán)數(shù)控復(fù)合銑削盤(pán)銑裝置液壓鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊力差的技術(shù)性難題。其鎖緊裝置裝配圖如圖4-1所示圖4-SEQ圖\*ARABIC\s11鼠牙盤(pán)鎖緊裝置裝配圖鼠牙盤(pán)鎖緊裝制的主要工作流程為：在油孔出注入高壓液壓油，在液壓油的推動(dòng)下使推動(dòng)環(huán)將鼠牙盤(pán)推開(kāi)。通過(guò)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。將動(dòng)力傳動(dòng)到盤(pán)銑箱體上。使盤(pán)銑箱體擺動(dòng)到指定的角度。滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求。4.2相關(guān)零部件的選型4.2.1蝸輪蝸桿副的選擇1.蝸輪蝸桿外形圖如圖4-4所示圖4-SEQ圖\*ARABIC\s14蝸輪蝸桿外形蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)擁有傳動(dòng)較大的傳動(dòng)比、成本低廉、結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊等一系列優(yōu)點(diǎn)。所以采用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)。用來(lái)實(shí)現(xiàn)盤(pán)銑主軸頭在加工過(guò)程中可以在-180°-180°進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。查取《機(jī)械設(shè)計(jì)》確定蝸輪蝸桿的中心距a=200mm，模數(shù)為15，傳動(dòng)比為36/3。4.2.2分度控制伺服電機(jī)選擇選擇穩(wěn)定性高的西門(mén)子交流交流伺服電機(jī)JSF-42-3-AS功率10KW轉(zhuǎn)速500r/min扭矩1.0N.m。4.2.3箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)盤(pán)銑主軸箱體的主要作用是固定和支撐，容納箱體內(nèi)部的重要零部件，使其具有一定的密封性和降噪性。經(jīng)過(guò)多方面因素考慮，箱體材料初選為HT300。確定箱體外形尺寸長(zhǎng)950mm。寬640mm。高500mm。結(jié)論本文的設(shè)計(jì)內(nèi)容是高效強(qiáng)力復(fù)合數(shù)控銑床的盤(pán)銑頭結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)靈感來(lái)源于制造航天發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤(pán)的新工藝復(fù)合銑削-盤(pán)銑。盤(pán)銑可以大幅度減少傳統(tǒng)制造整體葉盤(pán)的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。所以越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始致力于繼續(xù)優(yōu)化復(fù)合銑削工藝。對(duì)于本次設(shè)計(jì)，我查閱了相關(guān)文獻(xiàn)與資料。了解了國(guó)內(nèi)外的研究發(fā)展現(xiàn)狀，確定了本文要設(shè)計(jì)出一個(gè)高剛性，大扭矩的機(jī)床銑頭。設(shè)計(jì)步驟主要是：選取動(dòng)力源電動(dòng)機(jī)選取聯(lián)軸器（降低動(dòng)力源電機(jī)的轉(zhuǎn)速，增大扭矩）合理設(shè)計(jì)輸入，輸出軸（選型，尺寸，進(jìn)行相關(guān)的校核計(jì)算）合理設(shè)計(jì)兩個(gè)錐齒輪（確定傳動(dòng)比，模數(shù)，進(jìn)行相關(guān)的校核計(jì)算）合理選擇鎖緊裝置（鼠牙盤(pán)鎖緊裝置）主軸箱體的設(shè)計(jì)，及其他零部件的選型。參考文獻(xiàn)[1]史耀耀,趙鵬兵.小曲率整體葉盤(pán)復(fù)合高效強(qiáng)力銑加工基礎(chǔ)試驗(yàn)研究[J].航空制造技術(shù),2011(19):44-47.[2]王洪波.航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤(pán)結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析與非線性振動(dòng)研究[D].北京工業(yè)大學(xué),2019.[3]趙鵬兵.高效強(qiáng)力銑數(shù)控A軸的動(dòng)力學(xué)及控制技術(shù)研究[D].西北工業(yè)大學(xué),2014.[4]趙學(xué)茹.數(shù)控機(jī)床角度頭建模及振動(dòng)特性分析[D].北京化工大學(xué),2020.[5]譚偉強(qiáng).雙銑頭數(shù)控螺桿銑床包絡(luò)法加工及LABVIEW程序的優(yōu)化[D].五邑大學(xué),2016.[6]PengbingZhao,JinHuang,YaoyaoShi.Structuredesignandrotationcontrolofthediscmillingheadinbliskmanufacturing[J].TheInternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology,2017,88(5-8).[7]王雙永.木工雙擺角銑頭動(dòng)態(tài)特性研究[D].中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院,2015.[8]宋齊嬰.飛機(jī)制造業(yè)對(duì)機(jī)床設(shè)備的需求[J].制造技術(shù)與機(jī)床,2008(12):67-69.[9]李樹(shù)枝.基于混合算法的雙擺角銑頭熱分析及誤差建模[D].燕山大學(xué),2016.[10]盛元燕.提高數(shù)控龍門(mén)鏜銑床鏜銑頭主軸轉(zhuǎn)位、定位精度的研究[D].湖南大學(xué),2014.[11]馬吉陽(yáng).多軸數(shù)控機(jī)床幾何誤差的敏感性分析與全微分運(yùn)動(dòng)學(xué)求解[D