1.2 工艺分析
要求；用端铣刀进行铣削加工时，生产率不仅提高了，也能满足工件所要求的加工精度，且装夹快速，方便。
与普通机床相比，组合机床具有生产率高，加工精度稳定，研制周期短，便于设计、制造和使用维护、成本低、自动化程度高、劳动强度低，配置灵活等特点，因此，当生产量很大时，用组合机床进行加工更合理。
1.2.2 机床总体布局
机床的总体布局指确定机床的组成部件之间的相对位置及相对运动关系。 合理的总体布局的基本要求有：(1)保证工艺方法所要求的工件与刀具的相对运动关系；(2)保证机床具有足够的加工精度和相适应的刚度和抗振性；(3)便于操纵、调整、维修，便于输送、装卸工件和排屑等；(4)节省材料，占地面积小，即经济效果好；(5)造型美观。
根据减荷阀体的加工要求，机床总体布局图如图1-1所示：
图1-2 机床总体布局图
1.机座 2.动力滑台 3.工件 4.端铣刀 5.电动机 6.变速箱 7.主轴箱
减荷阀体安装在工作台上，铣削动力头带动铣刀作旋转主运动，工作台作纵向进给运动，完成对工件的切削加工。此方案的优点是各部件均是针对减荷阀体设计的，因此，结构紧凑，刚性好，生产率高，加工质量稳定。
1.2.3 机床运动的确定
确定机床运动，指确定机床运动的数目，运动类型以及运动的执行件。
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四川理工学院毕业设计
本次毕业设计的组合机床的工艺方法是，用一把端铣刀直接进行加工。相应的表面成形运动为：单主轴的回转运动，工作台纵向进给运动；辅助运动为：主轴轴向调整运动。
1.3 机床主要技术参数的确定
机床主要技术参数包括主参数和基本参数，基本参数又包括尺寸参数，运动参数，动力参数。
1.3.1 确定工件余量
VF-6/7型空压机减荷阀体，零件材料为HT200，硬度190—210HB，生产类型为大批量，铸造毛坯。
查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2～2.5,取加工余量为2.5mm(此为双边加工)。
1.3.2 选择切削用量
由于被加工零件的铣削宽度为175mm,需进行二次走刀，故一次走刀为90mm(宽度)，二次走刀为175-90=85mm，即：ae=90mm。
根据《组合机床设计简明手册》第132～133页，选择铣削切削用量。
铣削用量的选择与要求的加工表面粗糙度值及其生产率有关系。当铣削表面粗糙度数值要求较低时，铣削速度应选高一些，每齿走刀量应小些。若生产率要求不高，可以取很小的每齿走刀量，一次铣削4～5mm的余量达到Ra=1.6μm的表面粗糙度。这时每齿的进给量一般为0.02～0.03mm。
根据本次设计所加工的零件要求，其表面粗糙度数值较高，加工材料为铸铁，查表6-16得：
af=0.2～0.4mm/z,V=50～80m/min,取af=0.2mm/z。
1.3.3 运动参数
机床的运动参数包括主运动转速和转速范围、进给量范围、进给量数列以及空行程速度等。此次设计主要确定主运动的运动参数。
1.3.3.1 主轴最高，最低转速
按照典型工序的切削速度和刀具(或工件)直径、计算主轴最高转速nmax、最低转速nmin。计算公式如下：
nmax=
1000Vmin1000Vmax ， nmin=
?dmax?dmin 3
1.3 机床主要技术参数的确定
式中：nmax、nmin—主轴最高、最低转速(r/min)
Vmax、Vmin—最高、最低切削速度(m/min) dmax、dmin—最大、最小计算直径(mm)
根据《机械制造工艺金属切削机床设计指导》第69～70页，可查出以下数据： 查表2.2-3 取最大，最小切削速度：
Vmax=200～300m/min， 取Vmax=250m/min Vmin=15～20m/min, 取Vmin=20m/min
铣床的dmax、dmin可取使用的刀具最大、最小直径，即： dmax=110mm, dmin=75mm
则主轴最高转速为
nmax=
取标准数列值：
nmax=1000r/min
最低转速为：
nmin=
取标准数列值：
nmin=56r/min
1.3.3.2 主轴转速的合理排列
最高、最低转速确定后，还需确定中间转速，选择公比Φ，转速级数Z，则转速数列为：
n1= nmin=56r/min, n2= nminΦ, n3= nminΦ2, nz= nminΦ查标准数列，取公比Φ=1.78 (1＜Φ≤2) 转速范围： Rn=
z?11000?2501000Vmax= =1061.6r/min
??75?dmin1000?201000Vmin= =57.9r/min
?110?dmax
nmax1000==17.8 56nmin转速级数： Z=
logR n+1=5.99 取Z=6 logΦ由于本次设计的要求，主轴转速级数只需设计四级就能满足要求，故取Z=4。即：
n1=56， n2=100, n3=180, n4=315 (r/min)
1.3.4动力参数—主运动驱动电动机功率的确定
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四川理工学院毕业设计
1.3.4.1 切削力的计算
由前面已知，本次设计的组合机床的最高转速为n4=315r/min，则此时的切削速度为： V=
n4?d315?3.14?110==108.8m/min<200m/min
10001000由此可见，切削速度满足要求。 计算铣削工件时的切削力
.9.00?1.0Fz=9.18×54.5a1×a0f.74×a0 ep×Z×d0式中：ae—铣削宽度，ae=90mm
ap—铣削深度，由于是一次铣削就能达到设计尺寸，则铣削深度为工件加
工余量，即ap=2.5mm。
af—每齿进给量，af=0.2mm/r Z—转数级数，取Z=4 则铣削力的大小为：
Fz=9.18×54.5×901.00×0.20.74×2.50.9×4×110?1.0=1213.1N
1.3.4.2 切削功率的计算
根据《机械制造工艺金属机床设计指导》第72页，可得切削功率公式为：
Pm=
FzV1213.1?108.8==2.2KW
60000600001.3.4.3 估算电动机功率
根据《机械制造工艺金属机床设计指导》第72页，有
Pe=
Pm?=
2.2=3.14KW 0.7式中：η—主传动系统的机械效率，回转运动的机床η=0.7～0.85。 1.3.4.4 选择主电机
查《机械设计课程设计手册》第155页表12-1，选Y112-4电机，主要参数有： 额定功率Pe=4KW，满载转速 ne=1440r/min，同步转速n=1500r/min，级数P=4，质量m=43kg。
1.4 进给驱动电动机功率的确定
查《金属切削机床设计》第41页，可知：进给驱动电动机功率取决于进给的有效功率和传动件的机械效率，即：
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第二章 主轴组件设计
Ns=
QVs 60000?s式中：Ns—进给驱动电动机功率(KW) Q —进给抗力(N) Vs—进给速度(m/min)
ηs—进给传动系统的总机械效率(一般取0.15～0.2)
粗略计算时，可根据进给传动与主传动所需功率之比值来估算进给驱动电机功率。 对于铣床： Ns=0.2×N=0.2×4=0.8KW
查《机械设计课程设计手册》第155页表12-1，选Y90S-4电机，主要参数有： 额定功率Pe=1.1KW，满载转速ne=1440r/min，同步转速n=1500r/min，级数P=4，质量m=22kg。
第二章 主轴组件设计
主轴组件是机床的执行件，它的功用是支承并带动工件或刀具旋转，完成表面成形运动，同时还起传递运动和扭矩、承受切削力和驱动力等载荷的作用。由于主轴组件的工作性能直接影响到机床的加工质量和生产率，因此它是机床中的一个关键组件。
主轴和一般传动轴的相同点是，两者都传递运动、扭矩并承受传动力，都要保证传动件和支承的正常工件条件，但主轴直接承受切削力，还要带动工件或刀具，实现表面成形运动，因此对主轴有较高的要求。
2.1 主轴的基本要求 2.1.1 旋转精度
主轴的旋转精度是指主轴在手动或低速、空载时，主轴前端定位面的径向跳动△r、端面跳动△a和轴向窜动值△o。如图2-1所示：图中实线表示理想的旋转轴线，虚线表示实际的旋转轴线。当主轴以工作转速旋转时，主轴回转轴线在空间的漂移量即为运动精度。
主轴组件的旋转精度取决于部件中各主要件（如主轴、轴承及支承座孔等）的制造精度和装配、调整精度；运动精度还取决于主轴的转速、轴承的性能和润滑以及主轴部件的动态特性。各类通用机床主轴部件的旋转精度已在机床精度标准中作了规定，专用机床主轴部件的旋转精度则根据工件精度要求确定。
2.1.2 刚度
主轴组件的刚度K是指其在承受外载荷时抵抗变形的能力，如图2-2所示，即K=F/y（单位为N/?m），刚度的倒数y/F称为柔度。主轴组件的刚度，是主轴、轴承和支承座
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