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毕业设计(论文) 大型曲拐车铣加工盘铣刀设计 摘要 船用曲轴是大型船用发动机的重要部件，而曲拐是曲轴的关键部分，它的加工质量对曲轴的工作性能有直接影响。要想提高曲拐的加工质量，就要对加工它的刀具进行设计和研究。目前，对用于加工曲拐的大型盘铣刀的研究还不是很多。 为了设计出高质量的盘铣刀，主要进行的工作如下： 研究了曲拐车铣加工机床和车铣加工特点，确定出了轴向车铣加工曲拐的方案，并分析了车铣加工技术工艺参数对工件质量、工件理论粗糙度的影响和车铣加工效率。研究了曲拐的工况和结构特点，在以上分析基础上，编制出一套高质量的曲拐加工工艺路线，这为盘铣刀的结构设计提供了参考。 依据车铣加工原理和盘铣刀的性能特点，对盘铣刀的刀体、刀块、刀片进行了设计和研究，确定出盘铣刀采用的结构形式、刀片形式、机床的链接形式和切削角度。并利用Pre/E软件建模，最终设计出了车铣大型曲拐的盘铣刀产品。 为了保证盘铣刀在加工时的稳定性，通过对刀具的振动机理分析，提出了一种在盘铣刀刀盘体上安装冲击减振器的减振方案，然后采用有限元方法对不同结构的盘铣刀进行分析来预测减振器的最佳安装参数。这为盘铣刀的结构改进提供了一种新方法。 此外，还对减振器的结构进行简化，设计了盘铣刀的减振装置，研究了减振器的运动状态和减振原理，这为更好的设计减振器以提高减振效果打下了基础。引言 曲轴是发动机对外输出动力的核心部件。船用半组合式曲轴制造难点在于曲拐的制造，曲拐不仅整体质量大，材质要求特殊而且加工精度要求也比较高。因此，从某种程度上说能否制造出高质量的曲拐代表着我国船舶制造业的发展水平。为了解决曲轴曲拐空挡加工难的问题，本章设计了如图3.1所示的大型盘铣刀，介绍了盘铣刀的结构特点，并对其关键部件刀体、刀块、刀片进行了设计和研究，并利用Pro/E软件对各组成部件进行了建模，以求达到加工出高质量曲拐的目的。 图3.1大型盘铣刀 盘铣刀工作原理 盘铣刀在车铣曲拐空档时，其工作原理如图3.2所示。加工时，曲拐固定在夹具上，夹具固定在工作台上。工作台做两种运动：水平平移，主轴旋转。相应曲拐在工作台的作用下也做两种运动：水平进给和旋转。盘铣刀也做两种运动：随主轴一起旋转和升降，这样可使盘铣刀在一次装夹中完成对曲拐空挡上下表面和轴颈表面的粗、精加工。 图3.2盘铣刀工作原理示意图 盘铣刀的结构特点 3.1盘铣刀的组成 盘铣刀主要有圆盘式刀体、44个机夹刀块、刀片组成，每个部件在切削过程都具有各自的独特作用。刀体是所有零件的载体，刀具和机床的连接主要依靠刀体来实现；刀块是刀片的载体，在其上面可以安装不同数量的刀片；刀片主要是承担切削以形成加工表面。盘铣刀的结构组成见图3.3所示。 图3.3盘铣刀主要组成 3.2可转位刀片的夹紧方式 刀片在刀体上装夹方式对刀具的切削性能、定位精度等有重要影响，同时也影响到夹紧的可靠性、刀片转位和更换等。因此合理的刀片夹紧方式对刀具来说非常重要。盘铣刀的常见的刀片夹紧方式有楔块前压式、楔块后压式、杠杆楔块式、弹簧楔块式、压板压紧式、螺钉压紧式、压紧销夹紧式、弹性壁压紧式等[]，如表3.1所示。 表3.1夹紧方式分类 盘铣刀在车铣曲拐时，尽管转速不是很大，由于其质量很大，在旋转过程刀体和刀片均受很大的离心力作用。因此，要求刀体与刀片之间的连接要有足够的夹紧力。这里刀片必须采用带中心孔的结构，采用螺钉压紧式，如图3.4所示。 图3.4刀片夹紧形式 3.3刀具的结构形式 与刀具切削性能与加工质量的有重要关系的是刀具的结构形式，刀具的结构形式决定着刀体和刀片的空间位置安排，合理的刀具结构形式能够保证刀具的刚性、容屑空间和结构尺寸的紧凑，保证刀具几何参数的合理性。本文所设计的刀具结构形式是模块式结构，即将预先加工好的刀块，用机械夹紧方式固定在刀体上。刀块安装与调整过程如图3.5所示。 图3.5刀块安装与调整 这种结构有调整比较方便的优点，刀块对刀体也有保护作用。当一刀块损坏后，只需要更换刀块，不会导致昂贵的铣刀体的报废，刀体使用寿命长。刀具的结构形式还有以下形式[]： （1）整体式及微型刀具 就是在刀体上直接制出切削刃，因刀具的切削部分与刀体连成整体，其结构简单、紧凑、性能稳定，制造加工方便，主要用于制造小型、微型刀具。 （2）镶嵌式刀具 它又分为焊接式刀具、机械加固式重磨刀具、可转位刀具、粘结式刀具。这些刀具都是通过焊接、机械加固等不同方法把刀片固定在刀体上，其结构紧凑，使用灵活。 （3）特殊功能结构式刀具 它包含复合式刀具、多功能结构式刀具、可调式刀具、减振式刀具等。这种刀具由于结构特殊，设计比较先进，可以完成特定的功能。 3.4盘铣刀的连接结构 刀具的刀体及柄部是与机床连接的载体，其结构形式影响到刀具的切削加工性能、安全性和加工质量等，选择合理的刀具与机床的链接方式，可