四工位孔加工專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】,含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū),四工位孔,加工,專(zhuān)用,機(jī)床,設(shè)計(jì),cad,圖紙,說(shuō)明書(shū),仿單
I 摘 要 金屬切削機(jī)床是人類(lèi)在改造自然的長(zhǎng)期生產(chǎn)時(shí)間中，不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的基礎(chǔ) 上產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的。最原始的機(jī)床是依靠雙手的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在工件上鉆孔。隨著 加工對(duì)象材料的變化和社會(huì)的進(jìn)步，機(jī)床的種類(lèi)也隨著增加，功能也越來(lái)越多。近 年來(lái)，由于新技術(shù)的發(fā)展并在機(jī)床領(lǐng)域得到應(yīng)用，使機(jī)床的發(fā)展更加迅猛。多樣化、 精密化、高效化、自動(dòng)化是這一時(shí)代機(jī)床發(fā)展的基本特征。也就是說(shuō)，機(jī)床的發(fā)展 緊密迎合社會(huì)生產(chǎn)的多種多樣和越來(lái)越高的要求。 本文介紹了機(jī)床在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用情況和發(fā)展現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì) 的課題要求，研究設(shè)計(jì)了一種四工位孔加工專(zhuān)用機(jī)床。其研究主要包括以下幾個(gè)方 面： 1.論述了機(jī)床的概念以及各種類(lèi)型機(jī)床在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用情況； 2.研究四工位孔加工專(zhuān)用機(jī)床的工作原理并進(jìn)行相關(guān)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，其主要傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：四工位孔加工專(zhuān)用機(jī)床工作原理分析與計(jì)算、四工位孔加工機(jī)床 總體方案設(shè)計(jì)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)； 3.研究四工位孔加工專(zhuān)用機(jī)床關(guān)鍵零部件的校核分析，主要研究?jī)?nèi)容包括：各 傳動(dòng)軸、鍵的強(qiáng)度校核； 關(guān)鍵詞：四工位；專(zhuān)用機(jī)床；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；原理分析 四工位孔加工專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì) II THE FOUR LOCATION SPECIAL MACHINE TOOL Abstract Metal cutting machine tools is generated and developed on the basis of human nature in the transformation of long-term production time, continue to improve production tools on. The machine is to rely on the most primitive reciprocation hands, drill a hole in the workpiece. With the progress of social change and the material to be processed, the type of machine also increases, more and more functions. In recent years, due to the development of new technologies and applied in the field of machine tools, machine tools to make development more rapidly.In other words, the development of social production machine closely meet the diverse and growing demands. This article describes the development of the machine in case of application status at home and abroad and, on this basis, combined with the design requirements of the subject graduate study designed a four-position hole machining special machine. The research includes the following aspects: 1. discusses the concept of machine tools and various types of machine tools in the domestic and international development status and application; 2. Study Four-hole machining special machine works and associated transmission design, the main transmission mechanism design include: Four-hole machining machine tools for analysis and calculation works, Four-hole processing machine overall design, transmission design; 3.research Four-Hole Alignment of machine tools for key parts, the main contents include: each shaft, the key strength check; Keywords: four-station; special machine; transmission mechanism; principle analysis; 四工位孔加工專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì) I 目 錄 摘 要 ................................................................................................................................................................I ABSTRACT .......................................................................................................................................................II 1 緒論 ..................................................................................................................................................................1 1.1 特種機(jī)床的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ..................................................................................................................1 1.2 本設(shè)計(jì)主要研究?jī)?nèi)容 ..............................................................................................................................4 1.3 本章小結(jié) ..................................................................................................................................................4 2 四工位孔加工專(zhuān)用機(jī)床總體方案設(shè)計(jì) .........................................................................................................5 2.1 四工位專(zhuān)用機(jī)床的流程分析 .................................................................................................................5 2.2 四工位專(zhuān)用機(jī)床的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) .........................................................................................................5 3 傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì) .........................................................................................................................................9 3.1 電動(dòng)機(jī) 1 的選擇 .....................................................................................................................................9 3.2 V 帶及帶輪的設(shè)計(jì) ................................................................................................................................10 3.3 減速帶輪 ...............................................................................................................................................12 3.4 變速傳動(dòng)軸承 .......................................................................................................................................12 3.5 齒輪 6、7 的設(shè)計(jì) .................................................................................................................................14 3.6 齒輪的 8、9 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .....................................................................................................................19 3.7 不完全齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...................................................................................................................23 3.8 移動(dòng)推桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ...............................................................................................................27 3.9 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................................................................................................28 3.9.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...........................................................................................................................28 3.9.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .........................................................................................................................29 3.9.3 V 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................................................................................................29 3.9.4 VI 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .........................................................................................................................30 3.10 本章小結(jié) ..............................................................................................................................................30 4 四工位孔加工專(zhuān)用機(jī)床關(guān)鍵零部件校核與分析 ........................................................................................31 4.1 III 軸及軸承、鍵校核 ........................................................................................................................31 4.2 V 軸及軸承、鍵的校核 ........................................................................................................................33 4.3 本章小結(jié) ................................................................................................................................................36 5 進(jìn)給系統(tǒng)主軸箱技術(shù)設(shè)計(jì) ...........................................................................................................................37 5.1 電動(dòng)機(jī) 2 的選擇 ...................................................................................................................................37 5.2 確定各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比 ...................................................................................................................37 5.3 計(jì)算各軸功率 .......................................................................................................................................37 5.4 齒輪 4、5 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..........................................................................................................................37 5.5 齒輪 1， 、2 ， 、 3 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................................................................................42 總 結(jié) ...............................................................................................................................................................47 參考文獻(xiàn) ...........................................................................................................................................................48 53 致 謝 ...........................................................................................................................................................49 52 1 緒論 1.1 特種機(jī)床的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.機(jī)床的分類(lèi) 機(jī)床是指制造機(jī)器的機(jī)器，亦稱(chēng)工作母機(jī)或工具機(jī)，習(xí)慣上簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)床。一般分為 金屬切削機(jī)床、鍛壓機(jī)床和木工機(jī)床等?，F(xiàn)代機(jī)械制造中加工機(jī)械零件的方法很多： 除切削加工外，還有鑄造、鍛造、焊接、沖壓、擠壓等，但凡屬精度要求較高和表面 粗糙度要求較細(xì)的零件，一般都需在機(jī)床上用切削的方法進(jìn)行最終加工。機(jī)床在國(guó)民 經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的建設(shè)中起著重大作用。狹義的機(jī)床僅指使用的最廣泛、數(shù)量最多的金屬 切削機(jī)床。機(jī)床是機(jī)械工業(yè)的基本生產(chǎn)設(shè)備，它的質(zhì)量，品種，以及加工效率直接影 響著其他機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益。因此，機(jī)床工業(yè)的現(xiàn)代化水平和規(guī)模， 以及所擁有機(jī)床的數(shù)量和質(zhì)量是一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志之一。 車(chē)床是主要用車(chē)刀對(duì)旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車(chē)削加工的機(jī)床。在車(chē)床上還可用鉆頭、擴(kuò) 孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進(jìn)行相應(yīng)的加工。車(chē)床主要用于加工軸、盤(pán)、 套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件，是機(jī)械制造和修配工廠中使用最廣的一類(lèi)機(jī)床。 按不同的分類(lèi)方法，由莫茲利發(fā)明的車(chē)床金屬切削機(jī)床可劃分為多種類(lèi)型。 按加工對(duì)象或加工方式可分為車(chē)床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)床、螺紋加 工機(jī)床、花鍵加工機(jī)床、銑床、刨床、插床、拉床、特種加工機(jī)床、鋸床和刻線機(jī)等。 每類(lèi)中又按其結(jié)構(gòu)或加工對(duì)象分為若干組，每組中又分為若干型。 按機(jī)床重量和工件大小可分為儀表機(jī)床、中小型機(jī)床、大型機(jī)床、重型機(jī)床 和超重型機(jī)床；按自動(dòng)化程度可分為手動(dòng)操作機(jī)床、半自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)機(jī)床；按加工 精度可分為普通精度機(jī)床、精密機(jī)床和高精度機(jī)床；按機(jī)床的自動(dòng)控制方式，可分為 仿形機(jī)床、程序控制機(jī)床、數(shù)字控制機(jī)床、適應(yīng)控制機(jī)床、加工中心和柔性制造系統(tǒng)； 按機(jī)床的適用范圍，又可分為通用、專(zhuān)門(mén)化和專(zhuān)用機(jī)床。 有一種以標(biāo)準(zhǔn)的通用部件為基礎(chǔ)的專(zhuān)用機(jī)床中，再配以少量按工件特定形狀或加 工工藝設(shè)計(jì)的專(zhuān)用部件組成的自動(dòng)或半自動(dòng)機(jī)床，稱(chēng)為組合機(jī)床。 對(duì)一種或幾種零件的加工，按先后工序安排一系列機(jī)床，并配以機(jī)床與機(jī)床間的 工件自動(dòng)傳遞裝置和自動(dòng)上下料裝置，由以上的結(jié)構(gòu)組成的一系列機(jī)床稱(chēng)為切削加工 自動(dòng)生產(chǎn)線。柔性制造系統(tǒng)是由一組數(shù)字控制機(jī)床和其他自動(dòng)化工藝裝備組成的，用 電子計(jì)算機(jī)控制，可自動(dòng)地加工有不同工序的工件，能適應(yīng)多品種生產(chǎn)。 鉆床是孔加工機(jī)床，是用鉆頭在工件上加工孔的機(jī)床，在加工尺寸較小，精度要 求不高的孔的時(shí)候，常用這種機(jī)床進(jìn)行加工?？梢酝瓿摄@孔、擴(kuò)孔、鉸孔以及攻螺紋 53 等工序，鉆孔的時(shí)候，工件保持不動(dòng)，固定在一個(gè)位置，刀具一直做旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)，同 時(shí)沿軸向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 銑床是運(yùn)用銑刀對(duì)工件表面，溝槽，多齒零件上的齒槽、螺旋形表面以及各種曲 面進(jìn)行加工的機(jī)床。用途廣泛，生產(chǎn)效率高。 磨床是運(yùn)用磨具、砂輪、砂袋等，對(duì)工件進(jìn)行切削加工的機(jī)床，主要運(yùn)用在零件 的精加工，淬硬零件、高硬度的特殊材料以及非金屬材料的加工。 隨著工業(yè)化的發(fā)展，機(jī)床的品種也越來(lái)越多，技術(shù)也越來(lái)越復(fù)雜，同時(shí)，機(jī)床技 術(shù)水平的高低、質(zhì)量的好壞，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益都有影響，因此，機(jī)床 的合理操作和精密運(yùn)用至關(guān)重要。 本次設(shè)計(jì)的四工位專(zhuān)用機(jī)床主要用于機(jī)械零件的鉆孔，是在四個(gè)工位上分別完成 相應(yīng)的裝卸工件、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔工作。它的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有兩個(gè)：一是裝有四工位工 件的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，二是裝有專(zhuān)用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的三把刀具的主軸箱。主軸箱每向左移動(dòng) 送進(jìn)一次，在四個(gè)工位上分別完成相應(yīng)的裝卸工件、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔工作。當(dāng)主軸 箱右移退回到刀具離開(kāi)工件后，工作臺(tái)回轉(zhuǎn) 90 度，然后主軸箱再次左移。四次工作 循環(huán)后完成裝 、鉆、擴(kuò)、鉸、卸等工序。一個(gè)循環(huán)就有一個(gè)工件完成上述全部工序。 2.機(jī)床的國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì) 機(jī)床工具工業(yè)是國(guó)際公認(rèn)的基礎(chǔ)裝備制造業(yè)，是戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的脊柱 產(chǎn)業(yè)。建國(guó) 60 年來(lái)，在黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人的關(guān)懷下，中國(guó)機(jī)床工具行業(yè)通過(guò)幾代人的 拼搏，從小到大、從無(wú)到有，發(fā)生了天翻地覆的變化，如今發(fā)展成為產(chǎn)品布局合理、 門(mén)類(lèi)齊全、具有較大經(jīng)濟(jì)規(guī)模和較強(qiáng)技術(shù)實(shí)力的產(chǎn)業(yè)。中國(guó)機(jī)床工具行業(yè)已開(kāi)始走出 國(guó)門(mén)參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，在國(guó)際上有了舉足輕重的話語(yǔ)權(quán)和產(chǎn)業(yè)地位，正在向世界機(jī) 床工具制造強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)邁進(jìn)。中國(guó)機(jī)床工具行業(yè)用 60 年的時(shí)間追趕了世界工業(yè)發(fā)達(dá) 國(guó)家 200 余年發(fā)展的歷程，特別是改革開(kāi)放后取得的舉世矚目的高速發(fā)展。從 1949 年全國(guó)生產(chǎn)皮帶簡(jiǎn)易機(jī)床 1600 臺(tái)，發(fā)展到 2008 年金屬切削機(jī)床產(chǎn)量達(dá)到 61.7 萬(wàn)臺(tái)， 其中數(shù)控機(jī)床 12.2 萬(wàn)臺(tái)。2008 年中國(guó)成為世界第三機(jī)床生產(chǎn)大國(guó)，機(jī)床出口居世界 第六位。機(jī)床是一切機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ)裝備，被稱(chēng)之為“工作母機(jī)”.在新中國(guó)的發(fā)展 進(jìn)程中，中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)一直得到黨和國(guó)家的巨大關(guān)懷和重視。 毛澤東同志對(duì)機(jī)床這一“母機(jī)”行業(yè)始終特別關(guān)心。曾多次參觀在中南海舉辦的 小型國(guó)產(chǎn)機(jī)床展示活動(dòng)。第一個(gè)五年計(jì)劃時(shí)期，第一機(jī)械工業(yè)部按中央要求在中南海 內(nèi)舉辦了匯報(bào)性的機(jī)械展覽，毛澤東同志反復(fù)看了六次。劉少奇、鄧小平等中央領(lǐng)導(dǎo) 也觀看了展覽。1958 年 7 月 2 日，毛澤東在中南海瀛臺(tái)舉辦的小型機(jī)床工具展覽上， 詳細(xì)地觀看了機(jī)床操作演示，用哲學(xué)、政治經(jīng)濟(jì)學(xué)的觀點(diǎn)解釋說(shuō)：原材料按照人們的 意愿，通過(guò)了機(jī)床與工具，改變成需要的機(jī)器零件，充分體現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)中人、機(jī)、 52 物三者的辯證關(guān)系。同年 9 月 5 日，毛澤東在最高國(guó)務(wù)會(huì)議中說(shuō)：“機(jī)械里頭有個(gè)工 作母機(jī)，什么礦山，什么煉油，什么電子，什么化學(xué)，什么建筑，什么農(nóng)業(yè)，什么交 通運(yùn)輸，這些機(jī)器都要有個(gè)工作母機(jī)，無(wú)非是車(chē)、銑、鏜、刨、鉆之類(lèi)，這些東西是 根本的。 ”1959 年冬，按毛澤東的要求，在中南海瀛臺(tái)組織了機(jī)床工具展覽。1960 年 4 月 24 日，毛澤東又用三個(gè)小時(shí)觀看機(jī)床操作演示，了解各種機(jī)床性能?？吹娇v 切自動(dòng)車(chē)床能按程序加工出零件，很滿意地說(shuō)：“等于事先做好計(jì)劃了。 ”毛澤東同 志還多次到工廠視察，視察中做了“要自力更生，走自己工業(yè)發(fā)展道路”的指示。 和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)在信息化技術(shù)應(yīng)用上仍然存在很多不足。 一、信息化技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，對(duì)國(guó)外技術(shù)依存度高。我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)總體的技術(shù) 開(kāi)發(fā)能力和技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，信息化技術(shù)應(yīng)用程度不高。行業(yè)現(xiàn)有的信息化技術(shù)來(lái)源主 要依靠引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，對(duì)國(guó)外技術(shù)的依存度較高，對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化吸收仍停留在掌 握已有技術(shù)和提高國(guó)產(chǎn)化率上，沒(méi)有上升到形成產(chǎn)品自主開(kāi)發(fā)能力和技術(shù)創(chuàng)新能力的 高度。具有高精、高速、高效、復(fù)合功能、多軸聯(lián)動(dòng)等特點(diǎn)的高性能數(shù)控機(jī)床基本上 還得依賴(lài)進(jìn)口。 二、產(chǎn)品成熟度較低，可靠性不高。國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)平均無(wú)故障時(shí)間在 10000 小時(shí) 以上，國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)僅 30005000 小時(shí)；整機(jī)平均無(wú)故障工作時(shí)間國(guó)外 達(dá) 800 小時(shí)以上，國(guó)內(nèi)最好只有 300 小時(shí)。 三、創(chuàng)新能力低，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。我國(guó)生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的企業(yè)雖達(dá)百余家，但大 多數(shù)未能形成規(guī)模生產(chǎn)，信息化技術(shù)利用不足，創(chuàng)新能力低，制造成本高，產(chǎn)品市場(chǎng) 競(jìng)爭(zhēng)能力不強(qiáng) 中國(guó) 21 世紀(jì)初期機(jī)械工業(yè)戰(zhàn)略定位為：從機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)大國(guó)變成以市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力 為標(biāo)志的機(jī)械工業(yè)強(qiáng)國(guó)；從機(jī)械設(shè)備進(jìn)口大國(guó)變成機(jī)械產(chǎn)品貿(mào)易大國(guó)；從側(cè)重于以出 口為導(dǎo)向生產(chǎn)轉(zhuǎn)為向生產(chǎn)和消費(fèi)雙重領(lǐng)域拓展。在此定位下，到 2005 年，培育成 50 個(gè)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的大型企業(yè)，爭(zhēng)取一至二個(gè)企業(yè)進(jìn)入世界前 500 名，前 100 個(gè)企業(yè) 集中度達(dá) 30%以上。組織結(jié)構(gòu)由“橄欖型”向“啞鈴形”轉(zhuǎn)變，建立以大帶小，以小 保大的組織體系。電力設(shè)備、nc 機(jī)床、機(jī)械基礎(chǔ)設(shè)備、轎車(chē)等重點(diǎn)領(lǐng)域的大型企業(yè) 具備自主開(kāi)發(fā)能力，扭轉(zhuǎn)主力產(chǎn)品技術(shù)過(guò)分依賴(lài)國(guó)外的局面。 隨著柔性制造系統(tǒng)的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)的不斷成熟。對(duì)數(shù)控加工技術(shù)提 出了更高的要求。當(dāng)今數(shù)控機(jī)床信息化正朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展。 高速度、高精度化。速度和精度是數(shù)控機(jī)床的兩個(gè)重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到加工 效率和產(chǎn)品質(zhì)量。目前，我國(guó)生產(chǎn)的第六代數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)均采用位數(shù)、頻率更高的處 理器，以提高系統(tǒng)的基本運(yùn)算速度，使得高速運(yùn)算、模塊化及多軸成組控制系統(tǒng)成為 可能。同時(shí)，新一代數(shù)控機(jī)床將來(lái)用超大規(guī)模的集成電路和多微處理器結(jié)構(gòu)，以提高 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力。 53 智能化?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的智能化發(fā)展將通過(guò)對(duì)影響加工精度和效率的物理量進(jìn)行 檢、建模、提取特征、自動(dòng)感知加工系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)及外部環(huán)境，快速作出實(shí)現(xiàn)最佳 目標(biāo)的智能決策，對(duì)機(jī)床的工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，使機(jī)床的加工過(guò)程處于最佳狀態(tài)。 1.2 本設(shè)計(jì)主要研究?jī)?nèi)容 根據(jù)四工位孔加工專(zhuān)用機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)要求，完成四工位孔加工專(zhuān)用機(jī)床的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其主要內(nèi)容如下： 1.完成四工位孔加工專(zhuān)用機(jī)床的工作原理分析與計(jì)算； 2.完成四工位孔加工專(zhuān)用機(jī)床的總體方案設(shè)計(jì)； 3.完成四工位孔加工專(zhuān)用機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算； 4.完成四工位孔加工專(zhuān)用機(jī)床的關(guān)鍵零部件校核分析。 1.3 本章小結(jié) 本章簡(jiǎn)要介紹了四工位孔加工機(jī)床的概念，并對(duì)當(dāng)前機(jī)床的國(guó)內(nèi)外形勢(shì)進(jìn)行了回 顧和分析。提出了本課題的研究背景和主要研究?jī)?nèi)容。 52 工 作 臺(tái) 刀 具 主 軸 箱A1nn2134機(jī) 架2 四工位孔加工專(zhuān)用機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)2.1 四工位專(zhuān)用機(jī)床的流程分析對(duì)于四工位專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)區(qū)別于普通機(jī)床的最基本特點(diǎn)就是它是專(zhuān)為某一固定工序服務(wù)的。因此，專(zhuān)用機(jī)床又可廣義地稱(chēng)為工藝裝備，它包括具有通用部件的組合機(jī)床。由于專(zhuān)用機(jī)床是服務(wù)于某一固定工序的，所以專(zhuān)用機(jī)床的先進(jìn)程度，以及種類(lèi)，型式和規(guī)格都取決于工藝需要。只有制定出先進(jìn)的合理的工藝，才能設(shè)計(jì)出先進(jìn)合理的專(zhuān)用機(jī)床。 本次設(shè)計(jì)的四工位專(zhuān)用鉆孔機(jī)床是臥式鉆床，四工位專(zhuān)用機(jī)床是在四個(gè)工位上分別完成相應(yīng)的裝卸工件、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔工作，如圖 2.1 所示。它的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有兩個(gè)：一是裝有四工位工件的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，二是裝有專(zhuān)用電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)的三把刀具的主軸箱。主軸箱每向左移動(dòng)送進(jìn)一次，在四 個(gè)工位上分別完成相應(yīng)的裝卸工件、鉆孔、 擴(kuò)孔、鉸孔工作。當(dāng)主軸箱右移退回到刀 具離開(kāi)工件后，工作臺(tái)回轉(zhuǎn) 90 度，然后主 軸箱再次左移。很明顯 ，對(duì)某一個(gè)工件來(lái) 圖 2.1 四工位專(zhuān)用機(jī)床執(zhí)行動(dòng)作圖 說(shuō)，要在四次工作循環(huán)后完成裝 、鉆、擴(kuò)、鉸、卸等工序。但對(duì)于專(zhuān)用機(jī)床來(lái)說(shuō)， 一個(gè)循環(huán)就有一個(gè)工件完成上述全部工序。 四工位專(zhuān)用機(jī)床可以大批量加工零件，大大提高了工作效率和自動(dòng)化程度。 1.設(shè)計(jì)要求 1）刀具頂端距離工作表面 65mm,快速移動(dòng)送進(jìn) 60mm 后，再勻速送進(jìn) 60mm（包括 5mm 刀具切入量，45mm 工件孔深，10mm 刀具切出量).然后快速返回。回程和工作行 程的平均速度比 K=2； 2）刀具勻速進(jìn)給速度為 2mm/s；工件裝、卸時(shí)間不超過(guò) 10s； 3）生產(chǎn)率為 75 件/h； 4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)能裝入機(jī)體內(nèi)。 2.2 四工位專(zhuān)用機(jī)床的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 1. 工藝動(dòng)作分解和機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 本機(jī)床主要有兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)件回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和主機(jī)箱。它可分解為下列幾個(gè)工藝 動(dòng)作： 1)安置工件的工作臺(tái)要求進(jìn)給間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的速度為 n2（r/min） 。 53 電動(dòng)機(jī) 1，n 電 刀具轉(zhuǎn)動(dòng) 2)安裝刀具的主軸箱能實(shí)現(xiàn)靜止、快進(jìn)、進(jìn)給、快退的動(dòng)作。 3)刀具以速度 n1（r/min）轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)切削工件。 根據(jù)上述要求可畫(huà)出樹(shù)狀功能圖，如圖 2.2 所示。 圖 2.2 四工位專(zhuān)用機(jī)床樹(shù)狀功能圖 由生產(chǎn)率可求出一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)所需時(shí)間 T=3600/75 s = 48s,刀具勻速送進(jìn) 60mm 所需時(shí)間 t 勻 =60/2 s=30 s，刀具其余移動(dòng)（包括快速送進(jìn) 60mm，快速返回 120mm） 共需 18s，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)靜止時(shí)間為 36s，因此足夠工件的裝、卸所需時(shí)間。其機(jī)運(yùn)動(dòng) 循環(huán)情況如表 2.1 所示。 表 2.1 機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)情況 執(zhí)行構(gòu)件 運(yùn) 動(dòng) 情 況 工 作 行 程 空 回 行 程刀具（主軸箱） 刀具在工件外 刀具在工件內(nèi) 刀具在工件外 回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 轉(zhuǎn) 位 靜 止 轉(zhuǎn) 位 2.四工位專(zhuān)用機(jī)床的總體設(shè)計(jì)方案選定 圖 2.3 為四工位專(zhuān)用機(jī)床的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能圖。選用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)，由三條傳動(dòng)來(lái)實(shí) 施運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換（其符號(hào)含義見(jiàn)表 2.2 及有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)） ，以滿足三種工藝動(dòng)作的需 要。 四工位專(zhuān)用機(jī)床機(jī)床 工作臺(tái)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的速度為 n2 主軸箱進(jìn)、退刀運(yùn)動(dòng) 刀具轉(zhuǎn)動(dòng)速度為 n1（r/min ） 靜止 快進(jìn) 進(jìn)給 快退 52 電 動(dòng) 機(jī) 12345678910a) 工作臺(tái)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)主軸箱往復(fù)移動(dòng) s=s(t)b)圖 2.3 四工位專(zhuān)用機(jī)床運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能圖表 2.2 四工位專(zhuān)用機(jī)床形態(tài)學(xué)矩陣 分 功 能 解 （功能載體）分功能 1 2 3 4 5減速 A 帶傳動(dòng) 鏈傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) 擺線針輪傳動(dòng)減速 B 帶傳動(dòng) 鏈傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) 行星傳動(dòng)工作臺(tái)間歇轉(zhuǎn)動(dòng) C 圓柱凸輪間歇 機(jī)構(gòu) 弧面間歇 機(jī)構(gòu) 曲柄搖桿棘 輪機(jī)構(gòu) 不完全齒輪 機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu)工作臺(tái)間歇轉(zhuǎn)動(dòng) D 移動(dòng)推桿圓柱 凸輪機(jī)構(gòu) 擺動(dòng)推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) 擺動(dòng)推桿盤(pán)形凸輪與滑 塊機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊 機(jī)構(gòu) 六桿機(jī)構(gòu)下面有兩種總統(tǒng)布局方案可供選擇： 圖 2.4 四工位專(zhuān)用機(jī)床總體布局方案 1電動(dòng)機(jī) 2擺線針輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 3小帶輪 4V 帶 5減速帶輪 6，7齒輪 8 電動(dòng)機(jī) 2 ,n 電 2 53 911213電 動(dòng) 機(jī) 1234678035槽輪機(jī)構(gòu) 9回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 10移動(dòng)推桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu) 11刀具主軸箱 圖 2.5 四工位專(zhuān)用機(jī)床總體布局方案 1電動(dòng)機(jī) 2小帶輪 3V 帶 4減速帶輪 5減速軸承 6，7齒輪 8，9齒輪 10不完全齒輪機(jī)構(gòu) 11回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 12主軸箱 13移動(dòng)推桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu) 方案采用擺線針輪傳動(dòng)系統(tǒng)直接和電動(dòng)機(jī) 1 相連來(lái)實(shí)現(xiàn)減速，導(dǎo)致小帶輪轉(zhuǎn)速 特別低，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的帶輪無(wú)法滿足要求，擺線針輪減速比過(guò)大，使機(jī)床結(jié)構(gòu)變大，又 其電動(dòng)機(jī)和 V 帶傳動(dòng)都在機(jī)體內(nèi)部，使系統(tǒng)產(chǎn)生震動(dòng)，使機(jī)器的精度降低。方案將 電動(dòng)機(jī)和 V 帶傳動(dòng)設(shè)在機(jī)體外部，可減小機(jī)床的震動(dòng)；使用減速帶輪和減速軸承結(jié)合 的減速方式可使機(jī)床的結(jié)構(gòu)變??；減速帶輪節(jié)約空間，減速軸承傳動(dòng)效率高，節(jié)約能 源；采用的不完全齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，制造容易，比槽輪機(jī)構(gòu)等其他間 歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)用廣泛。 綜上，選擇方案 2.3 本章小結(jié) 本章主要介紹了四工位孔加工機(jī)床的工作原理及總體方案設(shè)計(jì)，闡述了設(shè)計(jì)要求 及流程分析。并結(jié)合設(shè)計(jì)要求，確立本次設(shè)計(jì)的總體布局方案。 52 3 傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì) 3.1 電動(dòng)機(jī) 1 的選擇 1.電動(dòng)機(jī)參數(shù)的確定 電動(dòng)機(jī)的功率消耗主要有兩部分：一部分是工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)，估計(jì) P 轉(zhuǎn)盤(pán) =0.15KW ；一部分是移動(dòng)推桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)工作臺(tái)左右移動(dòng)所消耗的功率約為 P 進(jìn) =0.30 KW。則總功率為 P 總 =P 轉(zhuǎn)盤(pán) P 進(jìn) =0.15 KW 0.30 KW = 0.45 KW。估計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng) 總機(jī)械效率 總 為 0.85，則電動(dòng)機(jī)的功率至少應(yīng)為 P 電 = P 總 / 總 =0.45/0.85=0.53 KW.由此選擇 Y8014 型 Y 系列鼠籠三相異步電動(dòng)機(jī)。P 額 =0.55 KW。其主要技術(shù)數(shù)據(jù)、 外形和安裝尺寸見(jiàn)表 3.1： 表 3.1 電動(dòng)機(jī)主要技術(shù)數(shù)據(jù)、外形和安裝尺寸表 型號(hào) 額定功率/ KW 滿載轉(zhuǎn)速 r/min 最大轉(zhuǎn)矩（額定轉(zhuǎn)矩） Y8014 0.55 1390 2.3 外形尺寸/ mmmmmm L(AB/2+AD)+HD 中心高/mm H 安裝尺寸/mm AB 軸伸尺寸/ mmmmmm DE 295232.5175 80 125100 1940 2. 確定各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比 因 n 電 =1390r/min，n 工作機(jī) =1.25 r/min 則外總傳動(dòng)比為 i 總 =n 電 / n 工作機(jī) =1390/1.25=1112 由帶傳動(dòng)比不易太大,故取帶傳動(dòng)比 i 帶 =4,減速帶輪傳動(dòng)比 i 輪減 =12.636,減速軸承的傳動(dòng)比 i 減軸承 =10,齒輪 6、7 的傳動(dòng)比 i6，7 =2.2, 齒輪 8、9 的傳 動(dòng)比 i8,9=1。 3. 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速和功率 （1）各軸的轉(zhuǎn)速 n1= n 電 =1390 r/min n2 = min/750.2in/63.12490rri 帶 減帶 電 n3 = i/r.i/r57i2減 53 n4 = min/r25.1i/r.275i,63 （2）各軸的功率 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，效率取 帶 =0.96， 齒 =0.98， 軸承 =0.99， 聯(lián)軸器 =0.992， 減軸承 =0.94， 帶減 =0.94。電動(dòng)機(jī)的輸出功率估計(jì)為 0.54KW. I 軸 P 1=P0=0.54 KW. II 軸 P 2= P1 帶 帶減 =0.54 0.96 0.94=0.487KW III 軸 P 3= P2 減軸承 聯(lián)軸器 軸承 =0.4870.940.9920.99=0.454 KW IV 軸 P 4= P3 齒 軸承 =0.4540.980.99=0.440 KW V 軸 P 5=P4 齒 軸承 =0.4400.980.99=0.427 KW VI 軸 P 6= P5 齒 軸承 =0.4270.980.99=0.414 KW VII 軸 P 7= P4 聯(lián)軸器 軸承 =0.4400.9920.99=0.432 KW 3.2 V 帶及帶輪的設(shè)計(jì) 1.確定計(jì)算功率 Pca(KW) Pca=KAP （3-1） KA ---工況因數(shù) P---所需傳遞的功率 由此電機(jī)每天工作 16 個(gè)小時(shí)，載荷變動(dòng)小。由參考文獻(xiàn)6查表選取 KA=1.2， 又 P=0.55KW,則 P ca=1.20.55KW=0.66 KW。 2.選擇帶型 根據(jù)計(jì)算的功率 Pca =0.66 KW 和小帶輪的轉(zhuǎn)速 n1=1390r/min,選用普通 V 帶 A 型。 3.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 D1和 D2 （1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 D1。根據(jù) V 帶截面型，參考文獻(xiàn)6查表選取。 D1D min ，D min=75mm,取 D1 =75mm。 （2）驗(yàn)算帶的速度 v（m/s） 5.m/s0639706nv1 （3）計(jì)算大帶輪基本直徑 D2 D2= i 帶 D1=475=300mm 4. 確定中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ld 由下式初選 a0 0.7（D 1D 2）
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