普通鉆床改造為多軸鉆床的設計含10張CAD圖,普通,鉆床,改造,設計,10,cad 普通鉆床改造為多軸鉆床的設計 摘 要 本設計是關于普通鉆床改造為多軸鉆床的設計。普通鉆床為單軸機床，但安裝上多軸箱就會成為多軸的鉆床，改造成多軸鉆床后，能大大地縮短加工時間，提高生產效率。因此本設計的重點是多軸箱的設計，設計內容包括齒輪分布與選用、軸的設計、多軸箱的選用、導向裝置設計等。 多軸鉆床是一種能滿足多軸同時加工要求的鉆床。諸如導向、功率、進給、轉速與加工范圍等。巴黎展覽會中展出的多軸鉆床多具液壓進給。其整個工作循環(huán)如快進、工進與清洗鐵屑等都是自動進行。值得注意的是，多數具有單獨的變速機構，這樣可以適應某一組孔中不同孔徑的加工需求。 多軸加工生產效率高；投資少；加工零件的適應性強；靈活性好；加工精度高，產品質量穩(wěn)定；減少工人勞動強度；生產準備周期短；產品改型時設備損失少。而且隨著數控技術的發(fā)展，多軸加工的范圍一定會愈來愈廣，加工效率也會不斷提高。 關鍵詞： 多軸鉆床；生產效率，多軸箱；導向裝置；齒輪傳動箱 ABSTRACT The design is about reconstructing the ordinary drill to a multiple drill. The ordinary drill is a single drill. It will improve its productive efficiency, shorten its processing time if assembled a multiple spindle case on. That so calls a multiple drill. Hereby, the keystone of this design paper is how to design a multiple spindle heads. The design subjects include the selection and distribution of gear wheel, the design of spindle, and the guiding equipment and selection of the multiple spindle heads, etc. The multiaxial drilling machine is a lind of can meet the requrements of the shaft and processing drilling machine.Such as guidance,power,and speed and processing in range,etc.Paris exhibitiong display in the multiaxial drilling machine attractive to hydraulic into.The whole work cycle such as quick in,work into and cleaning oxide and are automatically.It is worth nothing that,many with single speed changing institutions,so can adapt to a group of different diameter hole processing demand. Many axis machine high production efficiency;Less investment;The processing components adaptability is strong;Flexibility is good;Processing precisionis high,the product quality is stable;Reduce the labor intensity;Production preparation period is short;The retrofit products when equipment loss less.And with the development of numerical control technology,the axis machining scope will be more and more wide,processing efficiency unceasingly will also improve. 翻譯結果重試 抱歉，系統(tǒng)響應超時，請稍后再試 · 支持中文、英文免費在線翻譯 · 支持網頁翻譯，在輸入框輸入網頁地址即可 · 提供一鍵清空、復制功能、支持雙語對照查看，使您體驗更加流暢 Key words: Multiple Drill；Productive Efficiency；Multiple Spindle Heads；Orientation Device；Gear Transmission Box  目 錄 摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract ………………………………………………………………………………Ⅱ第 1章 緒論 ………………………………………………………………………… 1 1.1多軸加工應用 ………………………………………………………………… 1 1.1.1多軸加工趨勢 ………………………………………………………………1 1.2多軸加工的設備 …………………………………………………………………1 1.2.1多軸頭 ……………………………………………………………………2 1.2.2多軸箱 ……………………………………………………………………2 1.2.3多軸鉆床 ……………………………………………………………………2 1.2.4自動更換主軸箱機床 ………………………………………………………3 1.3 多軸加工的趨勢 ………………………………………………………………3第 2章 普通鉆床改為多軸鉆床…………………………………………………4 2.1 生產任務 …………………………………………………………………………4 2.2普通立式鉆的選型……………………………………………………………4 2.2.1計算所需電機功率 …………………………………………………………4 2.2.2立式鉆床的確定 ……………………………………………………………5 2.3本章小結……………………………………………………………………6 第 3 章 多軸齒輪傳動箱的設計 …………………………………………………7 3.1設計前的準備……………………………………………………………………7 3.2動力系統(tǒng)的設計與計算……………………………………………………………8 3.3本章小結……………………………………………………………………15 第 4 章 多軸箱的結構設計與零部件圖的繪制 ………………………………16 4.1箱蓋箱體和中間板的結構 ……………………………………………………16 4.2多軸箱軸的設計…………………………………………………………………16 4.3軸坐標計算…………………………………………………………………35 4.4本章小結……………………………………………………………………35 第 5 章 導向裝置的設計和接桿工具……………………………………………36 5.1導柱導套導向設置……………………………………………………………36 5.1.1導柱導套布置形式…………………………………………………………36 5.1.2導柱導套緊固方法 ……………………………………………………… 36 5.1.3導柱導套尺寸 ……………………………………………………………36 5.2導向裝置組成…………………………………………………………………37 5.3接桿工具……………………………………………………………………37 5.4本章小結……………………………………………………………………37 結論 …………………………………………………………………………………38 參考文獻 ………………………………………………………………………………39 致謝 …………………………………………………………………………………40 第 1 章 緒 論 1.1多軸加工應用 據統(tǒng)計，一般在車間中普通機床的平均切削時間很少超過全部工作時間的15%。其余時間是看圖、裝卸工件、調換刀具、操作機床、測量　以及清除鐵屑等等。使用數控機床雖然能提高85%，但購置費用大。某些情況下，即使生產率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通機床低。故必須更多地縮短加工時間。不同的加工方法有不同的特點，就鉆削加工而言，多軸加工是一種通過少量投資來提高生產率的有效措施。 1.1.1多軸加工優(yōu)勢 雖然不可調式多軸頭在自動線中早有應用，但只局限于大批量生產。即使采用可調式多軸頭擴大了使用范圍，仍然遠不能滿足批量小、孔型復雜的要求。尤其隨著工業(yè)的發(fā)展，大型復雜的多軸加工更是引人注目。例如原子能發(fā)電站中大型冷凝器水冷壁管板有15000個ψ20孔，若以搖臂鉆床加工，單單鉆孔與锪沉頭孔就要842.5小時，另外還要劃線工時151.1小時。但若以數控八軸落地鉆床加工，鉆锪孔只要171.6小時，劃線也簡單，只要1.9小時。因此，利用數控控制的二個坐標軸，使刀具正確地對準加工位置，結合多軸加工不但可以擴大加工范圍，而且在提高精度的基礎上還能大大地提高工效，迅速地制造出原來不易加工的零件。有人分析大型高速柴油機30種箱形與桿形零件的2000多個鉆孔操作中，有40%可以在自動更換主軸箱機床中用二軸、三軸或四軸多軸頭加工，平均可減少20%的加工時間。1975年法國巴黎機床展覽會也反映了多軸加工的使用愈來愈多這一趨勢。 1.2 多軸加工的設備 多軸加工是在一次進給中同時加工許多孔或同時在許多相同或不同工件上各加工一個孔。這不僅縮短切削時間，提高精度，減少裝夾或定位時間，并且在數控機床中不必計算坐標，減少字塊數而簡化編程。它可以采用以下一些設備進行加工：立鉆或搖臂鉆上裝多軸頭、多軸鉆床、多軸組合機床心及自動更換主軸箱機床。甚至可以通過二個能自動調節(jié)軸距的主軸或多軸箱，結合數控工作臺縱橫二個方向的運動，加工各種圓形或橢圓形孔組的一個或幾個工序。現在就這方面的現狀作一簡介。 1.2.1多軸頭 從傳動方式來說主要有齒輪傳動與萬向聯軸節(jié)傳動二種。這是大家所熟悉的。前者效率較高，結構簡單，后者易于調整軸距。從結構來說有不可調式與可調式二種。前者軸距　不能改變，多采用齒輪傳動，僅適用于大批量生產。為了擴大其贊許適應性，發(fā)展了可調式多軸頭，在一定范圍內可調整軸距。它主要裝在有萬向.二種。（1）萬向軸式也有二種:具有對準裝置的主軸。主軸裝在可調支架中，而可調支架能在殼體的T形槽中移動，并能在對準的位置以螺栓固定。（2）具有公差的圓柱形主軸套。主軸套固定在與式件孔型相同的模板中。前一種適用于批量小且孔組是規(guī)則分布的工件（如孔組分布在不同直徑的圓周上）。后一種適用于批量較大式中小批量的輪番生產中，剛性較好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。 多軸頭可以裝在立鉆式搖臂鉆床上，按鉆床本身所具有的各種功能進行工作。這種多軸加工方法，由于鉆孔效率、加工范圍及精度的關系，使用范圍有限。 1.2.2 多軸箱 也象多軸頭那樣作為標準部件生產。美國Secto公司標準齒輪箱、多軸箱等設計的不可調式多軸箱。有32種規(guī)格，加工面積從300Ｘ300毫米到600Ｘ1050毫米，工作軸達60根，動力達22.5千瓦。Romai工廠生產的可調多軸箱調整方便，只要先把齒輪調整到接近孔型的位置，然后把與它聯接的可調軸移動到正確的位置。因此，這種結構只要改變模板，就能在一定范圍內容易地改變孔型，并且可以達到比普通多軸箱更小的孔距。 根據成組加工原理使用多軸箱或多軸頭的組合機床很適用于大中批量生產。為了在加工中獲得良好的效果，必需考慮以下數點：（1）工件裝夾簡單，有足夠的冷卻液沖走鐵屑。（2）夾具剛性好，加工時不形變，分度定位正確。（3）使用二組刀具的可能性，以便一組使用，另一組刃磨與調整，從而縮短換刀停機時間。（4）使用優(yōu)質刀具，監(jiān)視刀具是否變鈍，鉆頭要機磨。（5）尺寸超差時能立即發(fā)現。 1.2.3多軸鉆床 這是一種能滿足多軸加工要求的鉆床。諸如導向、功率、進給、轉速與加工范圍等。巴黎展覽會中展出的多軸鉆床多具液壓進給。其整個工作循壞如快進、工進與清除鐵屑等都是自動進行。值得注意的是，多數具有單獨的變速機構，這樣可以適應某一組孔中不同孔徑的加工需要。 1.2.4 自動更換主軸箱機床　 為了中小批量生產合理化的需要，最近幾年發(fā)展了自動更換主軸箱組合機床。 1、 自動更換主軸機床　　 自動更換主軸機床頂部是回轉式主軸箱庫，掛有多個不可調主軸箱?？v橫配線盤予先編好工作程序，使相應的主軸箱進入加工工位，定位緊并與動力聯接，然后裝有工件的工作臺轉動到主軸箱下面，向上移動進行加工。當變更加工對象時，只要調換懸掛的主軸箱，就能適應不同孔型與不同工序的需要。 2、 多軸轉塔機床　 轉塔上裝置多個不可調或萬向聯軸節(jié)主軸箱，轉塔能自動轉位，并對夾緊在回轉工作臺的工件作進給運動。通過工作臺回轉，可以加工工件的多個面。因為轉塔不宜過大，故它的工位數一般不超過4—6個。且主軸箱也不宜過大。當加工對象的工序較多、尺寸較大時，就不如自動更換主軸箱機床合適，但它的結構簡單。 3、 自動更換主軸箱組合機床 它由自動線或組合機床中的標準部件組成。不可調多軸箱與動力箱按置在水平底座上，主軸箱庫轉動時整個裝置緊固在進給系統(tǒng)的溜板上。主軸箱庫轉動與進給動作都按標準子程序工作。換主軸箱時間為幾秒鐘。工件夾緊于液壓分度回轉工作臺，以便加工工件的各個面。好果回轉工作臺配以卸料裝置，就能合流水生產自動化。在可變生產系統(tǒng)中采用這種裝置，并配以相應的控制器可以獲得完整的加工系統(tǒng)。 4、數控八軸落地鉆床 大型冷凝器的水冷壁管板的孔多達15000個，它與支撐板聯接在一起加工。孔徑為20毫米，孔深180毫米。采用具有內冷卻管道的麻花鉆，5－7巴壓力的冷卻液可直接進入切削區(qū)，有利于排屑。鉆尖磨成90°供自動　定心。它比普通麻花鉆耐用，且進給量大。為了縮短加工時間，以8軸數控落地加工。 1． 3 多軸加工趨勢 多軸加工生產效率高，投資少，生產準備周期短，產品改型時設備損失少。而且隨著我國數控技術的發(fā)展，多軸加工的范圍一定會愈來愈廣，加工效率也會不斷提高。 第2章 普通鉆床改為多軸鉆床 2.1生產任務 在一批鑄鐵連接件上有同一個面上有多個孔加工。在普通立式鉆床上進行孔加工，通常是一個孔一個孔的鉆削，生產效率低，用非標設備，即組合機床加工，生產效率高，但設備投資大。 但把一批普通立式普通單軸鉆床改造為立式多軸鉆床，改造后的多軸鉆床，可以同時完成多個孔的鉆、擴、鉸、等工序。設計程序介紹如下： 2.2 普通立式鉆床的選型 2.2.1 計算所需電機功率 零件圖如圖2.1所示： 圖2.1 零件圖 圖2.1為工件零件圖，材料：鑄鐵HT200；料厚：5mm；硬度：HBS170-240HBS；年產量：1000萬件；4-6.7尺寸精度IT13. (1) 確定四個孔同時加工的軸向力，公式： 式中：=365.9,=,=0.661,=1.217,=0.361,=1.1, 由文獻[1] （表15-37）查得 =0.35m/s 則 （2.1） 所需電機功率： （2.2） 2.2.2 立式鉆床的確定 根據上面計算所需電機的功率，現選用Z525立式鉆床，其主要技術參數如表2.1所示： 表2.1 Z525立式鉆床主要技術參數 2.3 本章小結 1、可實現立、臥銑兩種加工功能。 2、立式主軸套筒具有手動和微動兩種進給。 3、工作臺導軌副超音頻淬火后磨削。 4、工作臺分三種機動進給方式：A型為三向；C型為單向；D型為兩向。 第3章 多軸齒輪傳動箱的設計 3.1　設計前的準備 1、大致了解工件上被加工孔為4個Ф10的孔。毛坯種類為灰鑄鐵的鑄件，由于石墨的潤滑及割裂作用，使灰鑄鐵很易切削加工，屑片易斷，刀具磨損少，故可選用硬質合金錐柄麻花鉆（GB10946-89）] 2、切削用量的確定　 由文獻[1]（表2-7）查得 切削速度,進給量. 則切削轉速 （3.1） 根據Z525機床說明書，取 故實際切削速度為： （3.2） 3、確定加工時的單件工時 圖3.1為鉆頭工作進給長度， 圖3.1 鉆頭進給長度 一般為5-10mm,取10mm， 由文獻[5]查得 加工一個孔所需時間： （3.3） 單件時工時： （3.4） 3.2 動系統(tǒng)的設計與計算 1、選定齒輪的傳動方式：初定為外嚙合。 2、齒輪分布方案確定： 根據分析零件圖，多軸箱齒輪分布初定有以下圖3.2，圖3.3兩種形式 圖3.2 圖3.3 根據通常采用的經濟而又有效的傳動是：用一根傳動軸帶支多根主軸。因此，本設計中采用了圖3.3所示的齒輪分布方案。 3、明確主動軸、工作軸和惰輪軸的旋轉方向，并計算或選定其軸徑大小。 因為所選定的Z535立式鉆床主軸是左旋，所以工作軸也為左旋，而惰輪軸則為右旋。 根據表2確定工作軸直徑《機械制造》.8/97：43 表3.1 加工孔徑與工作軸直徑對應表（mm） 因為加工孔徑為Ф10mm,所以工作軸直徑選15mm. 主動軸和惰輪軸的直徑在以后的軸設計中確定。 4、排出齒輪傳動的層次，設計各個齒輪。 ①本設計的齒輪傳動為單層次的齒輪外嚙合傳動，傳動分布圖如圖4所示。 ②在設計各個齒輪前首先明確已知條件：電機輸入功率,齒輪Ⅰ轉速, 齒輪Ⅲ轉速,假設齒輪Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的傳動比均為i=0.84,即齒輪比u=1.2,工作壽命15年（每年工作300天），兩班制。 ③選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數 ?選用直齒輪圓柱齒輪傳動； ?多軸箱為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）; ?材料選擇 由文獻[1]（表10-1）查得 選擇齒輪Ⅰ材料為40Cr（調質），硬度為280HBS，齒輪Ⅱ材料為45（調質），硬度為240HBS，齒輪Ⅲ材料為45（?；捕?10HBS; ?選齒輪Ⅰ齒數,齒輪Ⅱ齒數,取. ①按齒面接觸強度設計　 由設計計算公式進行試算，? （3.5） ? 確定公式內的各計算數值 1)試選載荷系數; 2)計算齒輪Ⅰ傳遞的轉矩 （3.6） 3) 由文獻[4]（表10-7）查得 選取齒寬系數=0.5 4) 由文獻[4]（表10-6）查得 材料的彈性影響系數 5) 由文獻[4]（表10-21d）查得 按齒面硬度查得齒輪Ⅰ的接觸疲勞強度極限？;齒輪Ⅱ的接觸疲勞強度極限？; 6) 由文獻[4]（表10-13）查得 計算應力循環(huán)次數： （3.7） （3.8） 7) 由文獻[4]（表10-19）查得 接觸疲勞壽命系數,; 8)計算接觸疲勞許用應力: 取失效概率為1%，安全系數, 由文獻[4]（表10-12）查得 （3.9） ; （3.10） ?計算 1)試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值: （3.11） 2)計算圓周速度V: （3.12） 3)計算齒 （3.13） 4)計算齒寬與齒高之比 模數： （3.14） 齒高： （3.15） （3.16） 5)計算載荷系數 根據v=3.81m/s,7級精度， 由文獻[4]（表10-8）查得動載系數Kv=1.14, 直齒輪，假設, 由文獻[4]（表10-3）查得; 由文獻[4]（表10-2）查得使用系數; 由文獻[4]（表10-4）查得7級精度齒輪Ⅰ相對支承非對稱布置時， （3.17） 將數據代入后得： ; 由, 由文獻[4]（表10-13）查得; 故載荷系數 （3.18） 6)按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑， 由文獻[4]（式10-10a）查得 =53.649x=57.18mm （3.19） 7)計算模數m m=d1/Z1=57.18/24=2.4mm,圓整為m=25mm. ⑤按齒根彎曲強度設計 由文獻[4]（式10-5）得 彎曲強度的設計公式為m≥ ?確定公式內的各計算數值 1） 由文獻[4]（圖10-20）查得 齒輪Ⅰ的彎曲疲勞極限=500Mpa; 齒輪Ⅱ的彎曲疲勞強度極限=380Mpa; 2) 由文獻[4]（圖10-18）查得 彎曲疲勞壽命系數; 3)計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數S=1.4, 由文獻[4]（式10-12）查得 []1===303.57Mpa （3.20） ==238.86MPa 4)計算載荷系數 （3.21） 5) 查取齒形系數 由文獻[4]（表10-5）查得 6)查取應力校正系數 由文獻[4]（表10-5）查得 7）計算齒輪Ⅰ、Ⅱ的并加以比較 ==0.01379 （3.22） ==0.01716 齒輪Ⅱ的數值大。 ?設計計算 m≥ （3.23） 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數，由于齒輪模數m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數與齒數的乘積）有關，可取由彎曲強度算得的模數1.5。在零件圖中可知，主動軸與惰輪軸的中心距為51mm，即齒輪Ⅰ、Ⅱ完全嚙合的中心距，得： m()=51 （3.24） 1.5x()=51 （3.25） Z1=31, Z2=37 惰輪軸與工作軸的中心距為61.5mm，即齒輪Ⅱ與齒輪Ⅲ完全嚙合時中心距，即 m()=61.5 1. 5()=61.5 Z3=45 ⑥幾何尺寸計算 ?計算分度圓直徑： d1=Z1?m=31x1.5=46.5mm d2=Z2?m=37x1.5=55.5mm d3=Z3?m=45x1.5=67.5mm ?計算中心中距 aⅠⅡ=51mm,aⅡⅢ=61.5mm ?計算齒輪齒寬 （3.26） 取 ⑦驗算 Ft===819.2N （3.27） ==35.66N/mm<100N/mm 合格 3.3 本章小結 本章確定了多軸齒輪傳動箱的動力系統(tǒng)的設計和計算，確定了齒輪分布方案。明確主動軸、工作軸和惰輪軸的旋轉方向，并計算或選定其軸徑大小。 第4章 多軸箱的結構設計與零部件的繪制 多軸箱的傳動方式為外嚙合，齒輪傳動的排列層次為一層。 4.1箱蓋、箱體和中間板結構 (1)箱體選用240mmx200mm長方形箱體，箱蓋與之匹配。箱體材料為HT20-40, 箱蓋為HT15-33. (2)中間板的作用：箱內部分是軸承的支承座，伸出箱外的部分是導向裝置中的滑套支承座，為便于設計人員選用，已將中間板規(guī)范為23mm和28mm兩種厚度的標準，現選用23mm厚的中間板，材料為HT15-33。 4.2多軸箱軸的設計 (1)主動軸的設計 ①軸材料的選擇 由文獻[4]（表15-3）查得 軸材料選用45鋼，調質處理。 ②軸徑的確定 根據公式d≥A0(15-2) （4.1） 式中A0=, 由文獻[4]（表15-3） A0取110 d≥110x=13.9mm,取d=25mm ③軸結構設計 圖4.1 主動軸 ?選擇滾動軸承 因為軸承同時受有徑向載荷及軸向載荷，故前、后端均選用單列向心球軸承， 由文獻[5]（表1-14）查得 選用7204c軸承。 ?軸上各段直徑，長度如圖4.1所示。 ?鍵的確定 因為齒輪寬為35mm,所以選用8x7x22平鍵， 由文獻[4]（表6-1）查得 ?確定軸上圓角和倒角尺寸 由文獻[4]（表15-2）查得 取軸端倒角2x450,各軸肩的圓角半徑為R=1.0mm. ?按彎扭合成校核軸的強度 作出軸的計算簡圖 圖4.2 主動軸計算簡圖 軸上扭轉力矩為 M=9549x=9549x=19.7 （4.2） 周向力為 Py===1970N （4.3） 徑向力為 Pz=0.48 Py=0.48x1970=945.6N 圖4.3 主動軸的載荷分析圖 根據軸的計算簡圖，分別作出軸的扭矩圖、垂直圖的彎矩My圖和水平平面內的彎矩Mz圖，如圖4.3所示。從圖中可知，截面E為危險截面，在截面E上，扭矩T和合成彎矩M分別為 T=19.7; M===39.3 （4.4） 軸材料選用45鋼，=355Mpa,許用應力[]=[文獻5],為許用應力安全系數，取=1.5,則[]==237Mpa 按第三強度理論進行強度校核 公式， （4.5） 由文獻[4]（表15-4）查得 W為軸的抗彎截面系數，W=- W==1533.2-105.8=1427.4 （4.6） = =30.8Mpa<[] 即軸的強度足夠。 ?精確校核軸的疲勞強度 在上面的分析中已判定E截面為危險截面，所以現在校校E面左右兩側即可，其他截面均無需校核。 截面E左側面校核： 抗彎截面系數W為：W=0.1d3=0.1x303=2700mm3 抗扭截面系數WT為：WT=0.2d3=0.2x303=5400mm3 彎矩M及彎曲應力為:M=39300x=35496.8 ===13.1Mpa （4.7） 扭矩T3及扭轉應力為：T3=19700 ===3.6Mpa 軸的材料為45鋼，調質處理， =640Mpa,=275Mpa,=155Mpa。 過盈配合處的值， 由文獻[4]（附表3-8）查得 用插入法求出，并取=0.8, 于是得=2.85, =0.8x2.85=2.28 軸按磨削加工， 由文獻[14]（附表3-4）查得 得表面質量系數為==0.92 故得綜合系數為：K=--1=2.85+=2.94 （4.8） K=+-1=2.28+=2.37 計算安全系數： S===7.1 （4.9） S===35.6 Sca===6.9>S=1.5 故安全 （4.10） 截面E右側面校核： 抗彎截面系數W為：W=0.1d3=0.1x203=800mm3 抗扭截面系數WT為：WT=0.2d3=0.2x203=1600mm3 彎矩M及彎曲應力為:M=39300x=35496.8 ===44.4Mpa （4.11） 扭矩T3及扭轉應力為：T3=19700 ===12.3Mpa 截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數a及a 由文獻[4]（附表3-2）查得 因==0.05,==1.25,經插值后可查得:a,a 由文獻[4]（附圖3-1） 可得軸提材料的敏性系數為：q,q 由文獻[4]（表3-4）查得 故有效應力集中系數按式為： k （4.12） k 由文獻[4]（附圖3-2）得尺寸系數 由文獻[4]（附圖3-3）得扭轉尺寸系數 軸按磨削加工， 由文獻[4]（附圖3-4）得表面質量系數為==0.92 軸未經表面強化處理，即，，得綜合系數值為： K=--1=+=2.09 K=+-1=+=1.67 計算安全系數： S===2.96 （4.13） S===14.7 Sca===2.9>S=1.5 （4.14） 故該軸在截面右側面是安全的，又因為軸無大的瞬時過載及嚴重的應力循環(huán)不對稱性，故可略去靜強度校核。 ?軸承的校核 機床一般傳動軸的滾動軸承失效形式，主要是疲勞破壞，故應進行疲勞壽命計算。 滾動軸承疲勞壽命計算公式： 由文獻[4]（10-5） 式中： 因為所受的軸向力太小，所以忽略不計,Fa=0 由文獻[6]（表3.8-50）得 所受徑向力Fr=945.6/2=472.8N P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x472.8=193.8 由文獻[6]（表13-3）查得 >=30000h 軸承安全 (2)惰軸的設計 ①軸材料的選擇 由文獻[4]（表15-3）查得軸材料選用45鋼，調質處理。 ②軸徑的確定 由文獻[4]（15-2）查得 根據公式d≥A0 =110，取d=20mm ③軸的結構設計： 圖4.4 惰輪軸 ?選擇滾動軸承 因為軸承同時受有徑向載荷及軸向載荷，選用單列向心球軸承， 由文獻[5]（表1-14）查得選用7002c軸承。 ?軸上各段直徑，長度如圖4.4所示。 ?鍵的確定 由文獻[4]（表6-1）查得 因為齒輪寬為30mm,所以選用6x6x18平鍵 ?軸上圓角和倒角尺寸 由文獻[4]（表15-2）查得 取軸端倒角2x450,各軸肩的圓角半徑為R=1.0mm. ?扭合成校核軸的強度 作出軸的計算簡圖 圖4.5 惰輪軸計算簡圖 軸上扭轉力矩為 M=9549x=9549x=23.2 （4.15） 周向力為 Py===2320N （4.16） 徑向力為Pz=0.48 Py=0.48x2320=1113.6N 圖4.6 惰輪軸的載荷分析圖 根據軸的計算簡圖，分別作出軸的扭矩圖、垂直圖的彎矩My圖和水平平面內的彎矩Mz圖，如圖4.6所示。從圖中可知，截面E為危險截面，在截面E上，扭矩T和合成彎矩M分別為 T=23.2; M===32.8 （4.17） 按第三強度理論進行強度校核 公式， 由文獻[4]（表15-4）查得 W為軸的抗彎截面系數，W=- W==785-81=704 = =70Mpa<[]=237Mpa 即軸的強度足夠。 ?校核軸的疲勞強度 在上面的分析中已判定E截面為危險截面，所以現在校校E面左右兩側即可，其他截面均無需校核。 截面E左側面校核： 抗彎截面系數W為：W=0.1d3=0.1x253=1562.5mm3 抗扭截面系數WT為：WT=0.2d3=0.2x253=312.5mm3 彎矩M及彎曲應力為:M=32800x=22707.7 ===14.5Mpa 扭矩T3及扭轉應力為：T3=23200 ===74.2Mpa 軸的材料為45鋼，調質處理， =640Mpa,=275Mpa,=155Mpa。 過盈配合處的值， 由文獻[4]（附表3-8）查得 用插入法求出，并取=0.8, 于是得=2.69, =0.8x2.69=2.15 軸按磨削加工， 由文獻[4]（附表3-4）查得 表面質量系數為==0.92 故得綜合系數為：K=--1=2.69+=2.8 K=+-1=2.15+=2.24 計算安全系數： S===6.8 S===1.8 Sca===1.55>S=1.5 故安全 截面E右側面校核： 抗彎截面系數W為：W=0.1d3=0.1x153=337.5mm3 抗扭截面系數WT為：WT=0.2d3=0.2x153=675mm3 彎矩M及彎曲應力為:M=32800x=22707.7 ===67.3Mpa 扭矩T3及扭轉應力為：T3=23200 ===34.4Mpa 截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數a及a 由文獻[4]（附表3-2）查得 因==0.07,==1.33,經插值后可查得:a,a 可得軸提材料的敏性系數為：q,q 由文獻[4]（附3-4）查得 故有效應力集中系數按式為： k k 由文獻[4]（附圖3-2）得尺寸系數 由文獻[4]（附圖3-3）得扭轉尺寸系數 軸按磨削加工， 由文獻[4]（附圖3-4）得表面質量系數為==0.92 軸未經表面強化處理，即，得綜合系數值為： K=--1=+=1.93 K=+-1=+=1.58 計算安全系數： S===2.12 S===5.53 Sca===1.99>S=1.5 故該軸在截面右側面是安全的，又因為軸無大的瞬時過載及嚴重的應力循環(huán)不對稱性，故可略去靜強度校核。 ?軸承的校核 因為所受的軸向力太小，所以忽略不計,Fa=0 所受徑向力Fr=1113.6/2=556.8n P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x556.8=228.3N 7002c向心球軸承校核 >=30000h(表13-3) [文獻6] 軸承安全 （3）工作軸的設計 ①軸材料的選擇 由文獻[4]（表15-3）查得 軸材料選用45鋼，調質處理。 ②軸徑的確定 在傳動系統(tǒng)的設計與計算中已的工作軸的直徑定為d=15mm。 ③軸的結構設計： 圖4.7 工作軸 ?選擇滾動軸承 因為軸承同時受有徑向載荷及軸向載荷，故前、后端均選用單列向心球軸承，又因工作軸用于鉆削，在后端加單向推力球軸承。由表1-14[文獻3]，單列向心球軸承選用102軸承，后端單向推力球軸承選用8102軸承。 ?各段直徑，長度如圖4.7所示。 ?鍵的確定 由文獻[4]（表6-1）查得 因為齒輪寬為25mm,所以選用5x5x20平鍵 ?軸上圓角和倒角尺寸 由文獻[4]（表15-2）查得 取軸端倒角2x450,各軸肩的圓角半徑為R=0.8mm. ?扭合成校核軸的強度 作出軸的計算簡圖 圖4.8 工作軸計算簡圖 軸上扭轉力矩為 M=9549x=9549x=27.3 周向力為 Py===3640N 徑向力為 Pz=0.48 Py=0.48x3640=1754.5N 圖4.9 工作軸載荷分析圖 根據軸的計算簡圖，分別作出軸的扭矩圖、垂直圖的彎矩My圖和水平平面內的彎矩Mz圖，如圖4.9所示。從圖中可知，截面E為危險截面，在截面E上，扭矩T和合成彎矩M分別為 T=27.3; M===54.6 按第三強度理論進行強度校核 公式， 由文獻[4]（表15-4）查得 W為軸的抗彎截面系數，W=- W==331.2-56.3=274.9 = =222Mpa<[]=237Mpa 即軸的強度足夠。 ?校核軸的疲勞強度 在上面的分析中已判定E截面為危險截面，所以現在校校E面左右兩側即可，其他截面均無需校核。 截面E右側面校核： 抗彎截面系數W為：W=0.1d3=0.1x173=491.3mm3 抗扭截面系數WT為：WT=0.2d3=0.2x173=982.6.5mm3 彎矩M及彎曲應力為:M=54600x=24125.6 ===49.1Mpa 扭矩T3及扭轉應力為：T3=27300 ===27.8Mpa 軸的材料為45鋼，調質處理， =640Mpa,=275Mpa,=155Mpa。 過盈配合處的值， 由文獻[4]（附表3-8）查得 用插入法求出，并取=0.8, 于是得=2.93, =0.8x2.93=2.35 軸按磨削加工， 由文獻[4]（附圖3-4）查得 表面質量系數為==0.92 故得綜合系數為：K=--1=2.93+=3.02 K=+-1=2.35+=2.44 計算安全系數： S===1.85 S===4.48 Sca===1.7>S=1.5 故安全 截面E左側面校核： 抗彎截面系數W為：W=0.1d3=0.1x153=337.5mm3 抗扭截面系數WT為：WT=0.2d3=0.2x153=675mm3 彎矩M及彎曲應力為:M=54600 ===161。8Mpa 扭矩T3及扭轉應力為：T3=27300 ===40.4Mpa 由文獻[4]（附圖3-4）用插入法求得軸上鍵槽處的有效應力集中系數：k,k 由文獻[4]（附圖3-2）得尺寸系數 由文獻[4]（附圖3-3）得扭轉尺寸 軸按磨削加工， 由文獻[4]（附圖3-4）查得 得表面質量系數為==0.92 軸未經表面強化處理，即，得綜合系數值為： K=--1=0+=0.09 K=+-1=+=1.63 計算安全系數： S===18.89 S===4.57 Sca===4.4>S=1.5 故該軸在截面右側面是安全的，又因為軸無大的瞬時過載及嚴重的應力循環(huán)不對稱性，故可略去 靜強度校核。 ?軸承的校核 機床一般傳動軸的滾動軸承失效形式，主要是疲勞破壞，故應進行疲勞壽命計算。 1) 36102向心球軸承校核 由第一章可知主動軸的軸向力Fa=4.091N 所受徑向力Fr=1754.5/2=877.25N (表3.8-50) [文獻6] P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x877.25+0.87x4.091=363.2N >=30000h(表13-3) [文獻6] 軸承安全 2) 8102推力球軸承校核 P=Fa (表3.8-54)[jj] P=4.091N >=30000h(表13-3) [文獻6] 軸承安全 4.3 軸坐標計算 為方便在多軸箱上鏜孔，因此進行軸坐標計算是十分重要的。 建立如圖4.10坐標系，多軸箱里尺寸如圖示為220x180mm,在多軸箱中心安裝主動軸，則主動軸坐標可知（110，90），則根據零件圖，可算出其他各軸坐標，分別如圖所示。 圖4.10 軸坐標圖 4.4 本章小結 多軸箱是組成機床的重要專用部件，它是根據加工示意圖所確定的工件加工孔的數量和位置、切削用量和主軸類型設計的傳遞各主軸運動的動力部件。 第5章 導向裝置的設計和接桿工具 5.1 導柱導套導向裝置 5.1.1 導柱導套布置形式 冷擠壓模具的導柱導套布置方式有（1）雙導柱中間布置；（2）雙導柱對角布置；（3）四導柱封閉布置。其中四導柱封閉布置適用于模板面積較大，受力不均勻有偏心載荷的場合，是冷擠壓模具中采用得較多的一種布置形式。 5.1.2 導柱導套緊固方法 導柱導套與模板的緊固方法主要有三種：（1）基孔制過渡配合。該方法采用壓板螺釘將導柱、導套緊固在上、下模板上。（2）基孔制過盈配合，將導柱、導套直接壓入上、下模板。（3）采用低熔點合金、環(huán)氧樹脂或無機粘結劑將導柱導套直接緊固在上、下模板上。 5.1.3 導柱導套尺寸 為了克服擠壓時可能產生的偏心負荷，導柱導套的剛性要盡可能設計得高些。根據模具的結構，導柱直徑d一般取φ40～60mm，有時壓入模板長度l不得小于1.5d，總長度L一般按模具的結構尺寸來確定，但必須保證凸模進入凹模之前，導柱伸入導套10 mm以上。導套內孔徑d0與導柱直徑d的配合為基孔制間隙配合。由于導套壓入上模板后其內孔要略有縮小，因此d１尺寸應比導柱直徑d大0.5 mm以上。導套壓入段的長度l及其外徑D不得小于1.5d；導向段長度（L-l）＝（2～3）d0。 滑動式導柱導套在工作時為了保持良好的潤滑狀態(tài)，要在導柱或導套上開油槽，以便貯存潤滑油。當擠壓件精度要求高時，可采用滾珠式導柱導套來確保上、下模更高的導向精度。 導柱導套材料常用滲碳鋼來制造，經表面滲碳淬火處理，以保證其表面硬度高而耐磨性好、同時其芯部又有較高的韌性。導柱導套相配合部分的表面粗糙度不高于Ra0.2μm。 5．2導向裝置組成 導向裝置主要由導柱、導套、彈簧組成。導柱的上端與多軸箱中間板上的導套滑動配合，下端安裝在夾具的鉆模板上。 （1） 選擇彈簧 用四根彈簧支撐整個多軸箱，粗略估算多軸箱重量： 每根彈簧負荷：F=124.5N 選圓柱螺旋壓縮彈簧 由文獻[7]（表12）查得 彈簧中徑,節(jié)距，彈簧絲直徑，工作圈數,自由高度. (1) 導柱、導套的選擇 導柱材料為直徑16mm,長303mm 導套材料為20號鋼。 5．3接桿工具 接桿一端為梯形螺紋，與主動軸的內孔滑動配合，通過鍵傳遞扭矩。在梯形螺紋段并設計有斜面，以便調整接桿的延伸量來補償刀具的磨損量。接桿另一端的莫氏錐孔與刀具的莫氏錐柄相配合。 5．4本章小結 介紹了導向裝置的組成，固定位置。多軸箱的支撐。接桿與主動軸的配合。 結 論 三個多月的畢業(yè)設計在忙碌中就快要結束了,在這三個多月的時間里,在畢業(yè)設計之余還要兼顧找工作,因此,在這段時間里我覺得生活非常的充實.不但在畢業(yè)設計中鞏固了以前的知識,而且在人生道路上學到在校園學不到的社會交際. 畢業(yè)設計是大學四年所學知識的一個考察,它兼顧了四年中所學的基礎和專業(yè)知識,因此不同于以前的課程設計,畢業(yè)設計是課程設計一個質的飛越.認識到這點,我對待畢業(yè)設計的態(tài)度也不敢懶散,一直抱以認真謹慎的學習態(tài)度. 總的來講，整個畢業(yè)設計給我留下深刻的印象，不僅僅是由于設計時間長，更多的是在畢業(yè)設計中我嘗到了辛、酸、苦、甜，它將會在人生道路上留下不可抹殺的一頁。 參考文獻 [1]關醒凡.泵的理論與設計[M].機械工業(yè)出版社,2007. [1]王先逵主編.機械加工工藝設計實用手冊(第二冊)[S].北京：機械工業(yè)出版社,1998. [2]李益民主編.機械制造工藝設計簡明手冊[S].湛江海洋大學印,2003. [3]大連組合機床研究所主編.組合機床設計[M]（第一冊）機械部分.北京：機械工業(yè)出版社,1998. [4]濮良貴，紀名剛編.機械設計（第七版）[M].北京：高等教育出版社,2002. [5]劉鴻文主編.材料力學（第三版上冊）[M].北京：高等教育出版社,2001. [6]李洪主編.實用機床設計手冊[S].北京：遼寧科學技術出版社,1999. [7]馮炳堯，韓泰榮，蔣文森編.模具設計與制造簡明手冊（第二版）[S].上海： 上?？茖W技術出版社,2000. [8]馬曉湘，鐘均祥主編.畫法幾何及機械制圖[M].廣州：華南理工大學出版社，2002. [9]李丙才，蔡善樂，謝黎明.CW6163普通車床CNC改造技術[J].甘肅：甘肅工業(yè)大學學報，1994. 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