第一章 绪  论

1.1 铣床

铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的一种用途广泛的机床，在铣床上可以加工平面（水平面、垂直面）、沟槽（键槽、T形槽、燕尾槽等）、分齿零件（齿轮、花键轴、链轮)、螺旋形表面（螺纹、螺旋槽）及各种曲面。此外，还可用于对回转体表面、内孔加工及进行切断工作等。铣床在工作时，工件装在工作台上或分度头等附件上，铣刀旋转为主运动，辅以工作台或铣头的进给运动，工件即可获得所需的加工表面。由于是多刀断续切削，因而铣床的生产率较高。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。

铣床最早是由美国人E.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J.R.布朗于1862年创制了第一台万能铣床，是为升降台铣床的雏形。1884年前后出现了龙门铣床。20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。

随着机械化进程不断加剧，数控编程开始广泛应用与于机床类操作，极大的释放了劳动力。数控编程铣床将逐步取代现在的人工操作。进入21世纪，军事技术和民用工业的发展对数控机床的要求越来越高，应用现代设计技术、测量技术、工序集约化、新一代功能部件以及软件技术，使数控机床的加工范围、动态性能、加工精度和可靠性有了极大地提高。科学技术特别是信息技术的迅速发展，高速高精控制技术、多通道开放式体系结构、多轴控制技术、智能控制技术、网络化技术、CAD/CAM与CNC的综合集成，使数控机床技术进入了智能化、网络化、敏捷制造、虚拟制造的更高阶段。

1.2 铣刀头

铣刀头是一种用于大件切削的机床附件，如装在龙门铣床上进行铣削加工。铣刀装在铣刀盘上，铣刀盘通过键与轴连接，当动力通过V带传给带轮，经键传到轴，即可带动铣刀盘转动，对零件进行铣削加工。

铣刀头的组成有基础件座体，两端有圆锥滚子轴承支撑轴，轴承外侧有轴承盖；左边带轮为动力输入端，带轮和轴由键连接，带轮的左侧有销、挡圈、螺钉实现定位和紧固。

1.3 Pro/E软件

Pro/E软件是一套集CAD、CAM、CAE于一身发的大型软件，其功能强大，使用该软件进行设计，能直观、准确地反映零、组件的形状、装配关系，可以使产品开发完全实现设计、工艺、制造的无纸化生产，并可使产品设计、零件装配等工作并行开展，大大缩短了生产周期，非常有利于新品试制及多品种产品的设计、开发、制造。

Pro/E 是全球主流MCAD系统，是计算机辅助设计、辅助制造、辅助工程和产品数据管理（CAD/CAM/CAE/PDM)一体化的软件系统之一。自从Pro/E推出以来，在航空航天、汽车、通用机械工业设备、医疗器械以及其他高科技应用领域的机械设计和模具设计、加工等领域得到了广泛的应用。

Pro/E是CAD/CAM/CAE系统提供了一种基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。Pro/E面向过程驱动的技术是虚拟产品开发的关键技术，在面向过程驱动技术的环境中，用户的全部产品及其精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持相关，从而有效地实现了并行工程。

该软件不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和生成工程图等设计功能，而且在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，从而提高了设计的可靠性。同时，可采用建立的三维模型直接生成数控代码用于产品的加工。

第二章 铣刀头各零件尺寸的设计与分析

现在要求设计一铣刀头装置，由挡圈35、螺钉M6×18、销3×12、V带轮、键8×7×40、轴承30307、轴、座体、调整环、螺钉M6×20、端盖、毛毡25、键6×6×20、挡圈B32、螺栓M6×20、垫圈6，共16个零件组成，我们通过分析图纸要求，结合工作条件，查阅有关书籍，得到具体尺寸。

2.1 非标准件尺寸

2.1.1 轴尺寸的确定

通过查阅有关铣床资料的书籍，结合设计要求绘图如2-1-1所示。

图2-1-1

2.1.2 箱体尺寸的确定

通过主轴尺寸，得到箱体尺寸φ115、φ80和箱体底座孔的距离为155、150，结合设计要求绘图如下2-1-2：

图2-1-2

2.2 标准件尺寸

根据设计要求可知挡圈35、螺钉M6×18、销3×12、键8×7×40、轴承30307、螺钉M6×20、键6×6×20、螺栓M6×20、垫圈6，为标准件。

2.2.1 挡圈

通过查阅国标GB/T891中的表4-47得到，选用挡圈为轴端挡圈-A型，公称直径D=3，公称长度L=12，倒角C=0.5，基本结构如图2-1-3所示。

图2-2-1

2.2.2 销

通过查阅国标GB/T 119.1中的表6-15得到，选用销为圆柱销，公称直径D=3，公称长度L=12，倒角C=0.5，基本结构如图2-2-2所示。

图2-2-2

2.2.3 轴承

通过查阅国标 GB/T 297中的表13-1得到，选用轴承为圆锥滚子轴承，根据轴承代号30307、轴承大径=80、d=35，查得T=22.75、B=21、C=18、a=16.8，通过计算A=22.5，基本结构如图2-2-3所示。

图2-2-3

2.2.4 螺钉

通过查阅国标GB/T 70.1中的表 4-27得到，选用螺钉为内六角圆柱头螺钉，螺纹规格d=M6、公称长度L=20mm，K=6、dk=10、t=3，基本结构如图2-2-4所示。

图2-2-4

通过查阅国标 GB/T 5783 中的表4-23得到，选用螺栓为六角头螺栓-全螺纹-A级，螺纹规格d=M6、公称长度L=20、k=4、smin=9.78、emin=11.05，基本结构如图2-2-5所示。

图2-2-5

通过查阅国标 GB/T 68 中的表4-33得到，选用螺钉为开槽沉头螺钉，螺纹规格d=M6、公称长度L=20mm、螺距P=1、amax=2、kmax=3.3、n=1.6、rmax=1.5，基本结构。

2.2.5 键

通过查阅国标 GB/T 1096中的表6-1得到，选用键为圆头普通平键，b=8、h=7、L=40，基本结构如图2-2-6所示。

通过查阅国标 GB/T 1096中的表13-17 得到，选用键为圆头普通平键，b=6、h=6、L=20，基本结构如图2-2-6所示。

图2-2-6

2.2.6 弹簧垫圈

通过查阅国标 GB/T 93中的表4-41得到，选用垫圈为弹簧垫圈，螺纹大径D=10、b=2.6、s=2.6、H=6，基本结构如图2-2-7所示。

图2-2-7