基于AWC機(jī)架現(xiàn)場擴(kuò)孔機(jī)設(shè)計(全套設(shè)計圖紙+說明書),基于,awc,機(jī)架,現(xiàn)場,擴(kuò)孔,設(shè)計,全套,圖紙,說明書,仿單 開題報告 該課題為：AWC機(jī)架現(xiàn)場擴(kuò)孔機(jī)，要求擴(kuò)機(jī)架上兩孔分別至420mm和520mm，屬于較大孔切削加工且機(jī)架較為龐大笨重，因此只有利用刀具完成進(jìn)給切削加工，采用專用鏜床加工。 1、 本課題的研究意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢。 研究意義：專用鏜床主要用于大批量大件生產(chǎn)，具有生產(chǎn)率高，能加工大型難加工零件，且結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低等特點。 鏜床的發(fā)展：在1770年前后，由于用手工和一般金屬加工機(jī)具加工蒸汽機(jī)氣缸不能到達(dá)精度要求，人們就創(chuàng)制了專門加工蒸汽機(jī)氣缸孔的專業(yè)機(jī)床，于是就誕生了第一臺臥式鏜床。到了二十世紀(jì)初，又相繼出現(xiàn)了加工各種復(fù)雜大型零件的坐標(biāo)鏜床。由于加工零件的不斷變化，促進(jìn)了鏜床的不斷發(fā)展完善。終于發(fā)展成為今天具有通用性、萬年性的臥式鏜床。對于重型制造業(yè)來說，那些體積大、噸位重的大型工件的孔加工，由于工件的移動和裝夾困難，無法在普通臥式鏜床上加工，因此，在臥式鏜床的基礎(chǔ)上又發(fā)展制造了重型落地鏜床。鏜床的不斷進(jìn)步和發(fā)展，已經(jīng)說明本課題研究的重大意義。 金屬切削加工在這整個機(jī)械制造中占有極重的位置，約占機(jī)械制造總工作量的40~60％。現(xiàn)代機(jī)器向著高速度、高效率、高精度發(fā)向發(fā)展，對機(jī)械零件精度要求越來越高，同時機(jī)構(gòu)也日趨復(fù)雜，特別是箱體零件具有空系多的特點她除了本身有尺寸精度要求外，還有形狀精度和空系之間的位置精度要求。鏜床在這些加工中由為重要?，F(xiàn)代還出現(xiàn)了一些生產(chǎn)能力強(qiáng)柔性不高的專用鏜床。如用了大批量生產(chǎn)連桿軸瓦、活塞孔、油泵殼體等零件上的專門加工精密孔的金剛鏜床。 2、 本課題的基本內(nèi)容，預(yù)計可能遇到的困難，提出解決問題的方法和措施。 本課題的基本內(nèi)容：總體方案設(shè)計；能力參數(shù)計算；機(jī)械滑臺設(shè)計；擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計；鏜桿穩(wěn)定性校核。 本課題的難點：在于擴(kuò)孔機(jī)升降運動準(zhǔn)確定位；各類切削用量選擇；鏜桿結(jié)構(gòu)設(shè)計及穩(wěn)定性校核。利用行程開關(guān)限位及定位孔定位。 刀桿形式的選擇，可查相關(guān)資料，借鑒一些經(jīng)驗方案并進(jìn)行強(qiáng)度校核,穩(wěn)定性分析. 3、 本課題擬采用的研究手段和可行性分析。 主要查閱各類相關(guān)設(shè)計手冊,利用類比法和邏輯推理法進(jìn)行研究,并到工廠進(jìn)行參觀實習(xí),向工人師傅請教各類生產(chǎn)實踐經(jīng)驗,結(jié)合理論,在指導(dǎo)老師的輔導(dǎo)下進(jìn)行研究,在條件允許上午情況下借助實驗進(jìn)行論證. 鄭厚羿 2007 4 13 攀枝花學(xué)院 Panzhihua University 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 文獻(xiàn)綜述 院 （系）： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 03級機(jī)制一班 學(xué)生姓名：鄭厚羿 學(xué)號:200310621041 二00七年 4月 文獻(xiàn)綜述 AWC機(jī)架現(xiàn)場擴(kuò)孔機(jī)設(shè)計 1.研究意義 專用鏜床主要用于大批量大件生產(chǎn)，具有生產(chǎn)率高，能加工大型難加工零件，且結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低等特點,復(fù)雜箱體零件孔系的加工,能在較為復(fù)雜的環(huán)境下工作且加工精度穩(wěn)定。 1．1 應(yīng)用 鏜床是一種主要用鏜刀在工件上加工孔的機(jī)床。通常用于加工尺寸較大，精度要求較高的孔，特別是分布在不同表面上，孔距和位置精度要求較高的孔。如箱體上的孔，還可以進(jìn)行銑削，鉆孔，擴(kuò)孔，鉸孔等工作。 1.2 鏜削特點 刀具結(jié)構(gòu)簡單,通用性達(dá),可粗加工也可半精加工和精加工,適用批量較小的加工，鏜孔質(zhì)量取決于機(jī)床精度. 2．鏜床的發(fā)展 2．1鏜床發(fā)展歷史 金屬切削加工在這整個機(jī)械制造中占有極重的位置，約占機(jī)械制造總工作量的40~60％。在1770年前后，由于用手工和一般金屬加工機(jī)具加工蒸汽機(jī)氣缸不能到達(dá)精度要求，人們就創(chuàng)制了專門加工蒸汽機(jī)氣缸孔的專業(yè)機(jī)床，于是就誕生了第一臺臥式鏜床。 20世紀(jì)初期,由于鐘表儀器制造業(yè)的發(fā)展,需要加工孔距精度較高的設(shè)備，1905年在瑞士制成小型臺式坐標(biāo)定中心機(jī)床。1917年，在美國制成單柱坐標(biāo)鏜床。1920年瑞士制成雙柱坐標(biāo)鏜床。當(dāng)時絕大多數(shù)坐標(biāo)鏜床采用精密絲杠螺母、標(biāo)準(zhǔn)測桿(或量塊)和千分表作為坐標(biāo)定位裝置，坐標(biāo)定位精度僅為6～10微米。30年代,在德國、瑞士等先后出現(xiàn)了以線紋尺定位的光學(xué)坐標(biāo)鏜床，坐標(biāo)定位精度提高到2～6微米。60年代以后，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，坐標(biāo)鏜床向數(shù)字顯示和數(shù)字控制方向發(fā)展，采用光柵、感應(yīng)同步器、激光干涉儀和磁柵等作為坐標(biāo)定位裝置，有的還增設(shè)了自動換刀裝置。 到了二十世紀(jì)中期，又相繼出現(xiàn)了加工各種復(fù)雜大型零件的坐標(biāo)鏜床。由于加工零件的不斷變化，促進(jìn)了鏜床的不斷發(fā)展完善。終于發(fā)展成為今天具有通用性、萬年性的臥式鏜床。對于重型制造業(yè)來說，那些體積大、噸位重的大型工件的孔加工，由于工件的移動和裝夾困難，無法在普通臥式鏜床上加工，因此，在臥式鏜床的基礎(chǔ)上又發(fā)展制造了重型落地鏜床。 2．2現(xiàn)代鏜床的現(xiàn)狀及發(fā)展水平: 現(xiàn)代機(jī)器向著高速度、高效率、高精度發(fā)向發(fā)展，對機(jī)械零件精度要求越來越高，同時機(jī)構(gòu)也日趨復(fù)雜，特別是箱體零件具有孔系多的特點它除了本身有尺寸精度要求外，還有形狀精度和孔系之間的位置精度要求。鏜床在這些加工中由為重要。 現(xiàn)代還出現(xiàn)了一些生產(chǎn)能力強(qiáng)柔性不高的專用鏜床。如用了大批量生產(chǎn)連桿軸瓦、活塞孔、油泵殼體等零件上的專門加工精密孔的金剛鏜床。 2．3現(xiàn)代鏜床飛速發(fā)展主要有一下幾種形式: ????a.臥式鏜床：主要用于側(cè)面孔的加工。 ????b.坐標(biāo)鏜床：是一種高精度的機(jī)床。主要特點：具有坐標(biāo)位置的精密測量裝置。 ????c.金剛鏜床：一種高速精密鏜床。主要特點：vc很高，ap和f很小，加工精度可達(dá)IT5--IT6.Ra達(dá)0.63--0.08μm。 d.專用鏜床：專用鏜銑頭。主要特點：結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，能適應(yīng)快速化生產(chǎn)及復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境。 坐標(biāo)鏜床的發(fā)展由為迅速，下面介紹一下坐標(biāo)鏜床： 類型?：坐標(biāo)鏜床有單柱、雙柱和臥式3種。 　　單柱坐標(biāo)鏜床:主軸垂直布置，并由主軸套筒帶動作上下移動以實現(xiàn)垂直進(jìn)給,有的主軸箱可沿立柱導(dǎo)軌上下移動以適應(yīng)不同高度的工件。工作臺沿滑座作縱向移動，滑座沿床身導(dǎo)軌作橫向移動，以配合坐標(biāo)定位。工作臺三面敞開，操作方便。中小型坐標(biāo)鏜床大多采用這種布局形式，坐標(biāo)定位精度為2～4微米。 雙柱坐標(biāo)鏜床:兩立柱上部通過頂梁連接，橫梁可沿立柱導(dǎo)軌上下調(diào)整位置。主軸箱沿橫梁導(dǎo)軌作橫向移動，工作臺沿床身導(dǎo)軌作縱向移動，以配合坐標(biāo)定位。大型的雙柱坐標(biāo)鏜床在立柱上還配有水平主軸箱。采用雙柱框架式結(jié)構(gòu),剛度很高,大中型坐標(biāo)鏜床多為這種形式,坐標(biāo)定位精度為3～10微米。 　　單柱和雙柱坐標(biāo)鏜床的主軸都垂直于工作臺面，一般適合于加工一個方向上有孔的工件，如鉆模、鏜模和樣板等。加工幾個方向都有孔的工件時，則須使用萬能回轉(zhuǎn)工作臺，因而工件的尺寸和重量受到限制。 　 臥式坐標(biāo)鏜床:兩個坐標(biāo)方向的移動分別為工作臺橫向移動和主軸箱垂直移動。工作臺可在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)。進(jìn)給運動由縱向滑座的軸向移動或主軸套筒伸縮來實現(xiàn)。由于主軸平行于工作臺面，利用精密回轉(zhuǎn)工作臺可在一次安裝工件后很方便地加工箱體類零件四周所有的坐標(biāo)孔，而且工件安裝方便，生產(chǎn)效率較高。這種鏜床適合箱體類零件的加工。 2．4 鏜床的發(fā)展方向 現(xiàn)代鏜床由過去的專用鏜床發(fā)展為今天的通用性機(jī)床，具有較大的工藝范圍，且運動靈活，柔性高，能加工復(fù)雜的零件，通用鏜床正向數(shù)控化、大型化、超精密、高速度等方向發(fā)展。一些專用鏜床向標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，使專用鏜床生產(chǎn)周期大為降低，生產(chǎn)成本降低，體積更小，能滿足各種加工要求。 3．鏜床的特點 在鏜床上鏜孔時，鏜刀基本與車刀相同，不同之處是工件不動，鏜刀在旋轉(zhuǎn)。鏜孔加工精度一般為IT9—IT7，表面粗糙度為Ra6.3—0.8mm。 4．本課題的作用 本研究課題主要用于解決新鋼釩公司熱軋板廠三期技改工程,需要對現(xiàn)有的主輥軋機(jī)機(jī)架進(jìn)行擴(kuò)孔,以便安裝長行程伺服油缸,為了降低工程建設(shè)費用,避免拆卸后引起不必要的安裝,需根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境空間及經(jīng)濟(jì)方面合理設(shè)計適合的專用鏜床進(jìn)行擴(kuò)孔。 5.結(jié)語 通過大量的資料收集，我深刻的了解了鏜床的發(fā)展歷史，學(xué)習(xí)了鏜加工工藝，對專用鏜床的結(jié)構(gòu)有了一定的了解，為接下來的畢業(yè)設(shè)計打下了一定的基礎(chǔ)，我相信我一定能順利完成任務(wù)的。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 寶成.鏜工工藝學(xué).學(xué)普及出版社 [2] 李慶余、張佳．機(jī)械設(shè)計制造裝備設(shè)計.機(jī)械工業(yè)出版社.2003 [3] 濮良貴、紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計.教育出版社 [4] 高速玉.白世相. 大型機(jī)床零件的加工和重型臥床鏜床的制造經(jīng)驗. 北京:第一機(jī)械工業(yè)部第二機(jī)器工業(yè)管理局設(shè)計處,1956 [5] 劉仕良 方建軍. 一種小型專用鏜床的設(shè)計. 現(xiàn)代制造工程-2005(4)-116-116 [6] 宗振華. 加長專用鏜床的設(shè)計與制造. 機(jī)械制造-2004:42(3)-74-74 [7] 張亮. 客車構(gòu)架Φ70,Φ80孔專用鏜床優(yōu)化設(shè)計. 山東機(jī)械-1996(2)-25-27 [8] 王紹俊主編.機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社。 [9] 樂兌謙主編.金屬切削刀具.機(jī)械工業(yè)出版社.1985。 [10] 龔溎義主編.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書.高等教育出版社.1990 [11] 機(jī)械設(shè)計手冊.新版.第2卷.機(jī)械工業(yè)出版社 [12] 邱宣懷主編 .機(jī)械設(shè)計.高等教育出版社.1997 [13] S.卡爾帕基安、S.R.施密德主編.制造工程與技術(shù)（機(jī)加工）（英文版） [14] Hindhede,I,uffe..Machine.design Fundamentals—Apractical Approg[M].NewYork: wiley.1983 [15] Serope kalpakjian、steven R.schmid.Manufacturing Engineering and Technology—Hot processe[M].CHINA MACHINE PRESS.2004 [16] Robert.Mott.Machine Elements in mechanical Design[M].PRENTICE HALL.2004 攀枝花學(xué)院 Panzhihua University 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 外文翻譯 院 （系）： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 03級機(jī)制一班 學(xué)生姓名：鄭厚羿 學(xué)號:200310621041 二00七 五月二十日 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 摘要 I 摘 要 解決攀鋼熱軋板廠三期技改工程（立輥軋機(jī)寬度自動控制系統(tǒng)（AWC） ） 改造后，需對現(xiàn)有的立輥軋機(jī)機(jī)架進(jìn)行擴(kuò)孔，以便安裝長行程伺服油缸。立輥 軋機(jī)機(jī)架擴(kuò)孔如果送入設(shè)備制造廠進(jìn)行加工，質(zhì)量保證可靠，但機(jī)架還原難于 保證安裝質(zhì)量、精度。為了降低技改工程費用，決定在立輥軋機(jī)現(xiàn)場對機(jī)架進(jìn) 行擴(kuò)孔加工。經(jīng)過潛心研究，結(jié)合現(xiàn)場實際情況設(shè)計專用擴(kuò)孔設(shè)備專用鏜 床。再結(jié)合專用設(shè)備的擴(kuò)孔工藝，提出了切實可行的解決方案，該方案具有經(jīng) 濟(jì)、實用、可行等特點。 設(shè)計的特色：解決了現(xiàn)場安裝及鏜桿的剛度問題；滿足了擴(kuò)較大孔的要求； 此專用設(shè)備鏜刀系統(tǒng)采用臥式鏜床的平旋盤結(jié)構(gòu)，可方便調(diào)整刀具切削深度； 導(dǎo)軌采用組合式導(dǎo)軌，使運動平穩(wěn)，安裝便捷；支撐采用組合機(jī)床型式支撐， 便于拆卸安裝，可大大提高生產(chǎn)率。 關(guān)鍵詞 專用設(shè)備，專用鏜床，加工效率，工藝實驗 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) Abstract II Abstract This is useful for Pan gang resolve Hot MILL three technical transformation projects (up roller mill width Control System (AWC)). After the transformation,It needs to bore the existing legislation for roller mill housing bore for the installation of a long journey servo tank. If Legislative roll mill housing bore sent to factories to bore, the quality is assurance and reliable, but it fixed back ,it cant assure installation quality and accuracy. To reduce the technological transformation project costs, the legislature decided to roll mill site for reaming rack processing. After painstaking research, combining with the actual prombles work out special equipment bore -- special boring machine. In the light of the special equipment reaming technology, a practical solution. The program is economic, practical, possible features. Characteristic of this design: Has solved the prombles such as installment and the boringrod rigidity; Satisfied expanded compares the pocket therequest; This special purpose equipment boring cutter system uses the horizontal boring machine the Pingxuan plate structure, may facilitate the adjustment cutting tool depth of cut; The guide rail uses the combined type guide rail, causes the movement steadily, the installment is convenient; The strut uses the aggregate machine-tool pattern strut, is advantageous for the disassemblage installment, may greatly enhance the productivity. Key words Special Equipment, Special boring machine, Processing efficiency, Technology Experiment 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 目錄 III 目 錄 摘 要 I ABSTRACTII 1 緒 論 1 1.1 設(shè)計目的和意義 1 1.2 擴(kuò)孔技術(shù)要求 1 1.3 應(yīng)解決的問題 1 1.4 設(shè)計項目的發(fā)展情況 2 1.5 設(shè)計原理 2 2 總體設(shè)計 3 2.1 總體設(shè)計原則 3 2.2 工藝分析 3 2.3 總體方案的比較 3 2.3.1 刀桿的安裝形式 3 2.3.2 進(jìn)給方式 4 2.3.3 升降運動形式 4 2.3.4 機(jī)床運動的分配 4 2.3.5 選擇傳動形式和支撐形式 4 3 力能參數(shù)計算 6 3.1 鏜削用量的選擇及轉(zhuǎn)矩、功率的確定原則 6 3.2 最佳切削用量的選擇 6 3.2.1 現(xiàn)有鏜孔工藝參數(shù) 6 3.2.2 鏜削切削速度、扭矩和切削功率公式 7 3.2.3 主要鏜削參數(shù)的計算 7 3.3 選擇電機(jī) 9 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 10 4.1 確定總傳動比 10 4.2 分配傳動裝置的傳動比 10 4.3 計算總的機(jī)械效率 11 4.4 計算傳動裝置各軸的運動和動力參數(shù) 11 4.5 帶傳動設(shè)計 12 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 目錄 IV 4.6 傳動斜齒輪的設(shè)計計算 14 4.6.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 14 4.6.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 14 4.6.4 幾何尺寸計算 17 4.6.5 計算軸間圓柱斜齒輪 18 4.6.6 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 18 4.7 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 18 4.7.1 軸設(shè)計的主要內(nèi)容 18 4.7.2 軸的材料 19 4.7.3 軸的設(shè)計計算 19 4.7.4 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估算軸徑 19 4.7.5 軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計 20 4.7.6 求軸上的載荷 21 4.7.7 按彎扭合成應(yīng)力校核的軸的強(qiáng)度 22 4.7.8 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 23 4.7.9 對軸進(jìn)行設(shè)計 25 4.8 對所有選用鍵進(jìn)行強(qiáng)度校核 30 4.9 對承受較大載荷的圓錐滾子軸承進(jìn)行校核 31 4.10 鏜刀系統(tǒng)設(shè)計 33 4.10.1 鏜刀頭 33 4.10.2 鏜桿選擇 33 4.11 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 34 5 導(dǎo)軌設(shè)計 36 6 鏜刀強(qiáng)度及鏜桿的穩(wěn)定性驗算 38 7 工藝試驗 42 結(jié) 論 43 參 考 文 獻(xiàn) 44 附錄 A: E1 立輥軋機(jī)機(jī)架加工工序圖 45 附錄 B: E2 立輥軋機(jī)機(jī)架加工工序圖 46 致 謝 47 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 1 緒論 1 1 緒 論 1.1 設(shè)計目的和意義 攀枝花新鋼釩股份有限公司為了適應(yīng)鋼鐵市場需求，實現(xiàn)了全連鑄，熱軋 系統(tǒng)進(jìn)行了大規(guī)模的改造，以提高熱軋產(chǎn)品質(zhì)量、成材率和作業(yè)效率，以及為 冷軋?zhí)峁└哔|(zhì)量的原料，同時提高熱軋產(chǎn)品的市場占有率。為了提高熱軋板的 外觀增強(qiáng)帶鋼的市場競爭力，決定在熱軋板廠三期技改工程中，對現(xiàn)有的 E1、E2 立輥軋機(jī)進(jìn)行改造增添寬度自動控制系統(tǒng)（AWC） ，使熱軋帶鋼產(chǎn)品質(zhì) 量達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。 立輥軋機(jī)寬度自動控制系統(tǒng)（AWC）改造用長行程伺服液壓缸替代原電動 機(jī)械側(cè)壓系統(tǒng)，為保證缸的行程滿足原側(cè)壓軋輥位置變化要求，在安裝伺服油 缸位置，需對現(xiàn)有的立輥軋機(jī)機(jī)架孔進(jìn)行擴(kuò)孔，以便安裝長行程伺服油缸。 立輥軋機(jī)機(jī)架擴(kuò)孔實施方案比較突出，如果拆除，送入設(shè)備制造廠進(jìn)行加 工，質(zhì)量保證可靠，但機(jī)架還原難于保證安裝質(zhì)量。為了降低技改工程建設(shè)費 用，決定在立輥軋機(jī)現(xiàn)場對機(jī)架進(jìn)行擴(kuò)孔加工。 為了采用經(jīng)濟(jì)實用的方案解決機(jī)架現(xiàn)場擴(kuò)孔，結(jié)合現(xiàn)場實際情況設(shè)計專用 擴(kuò)孔設(shè)備，再結(jié)合專用設(shè)備編制詳細(xì)的擴(kuò)孔工藝，提出了切實的解決方案，該 方案具有經(jīng)濟(jì)、實用、可行等特點。 1.2 擴(kuò)孔技術(shù)要求 E1 立輥軋機(jī)機(jī)架：所加工孔從 300mm 擴(kuò)孔至 520mm，孔實際長度 292mm,上下孔中心距 1500mm，孔與油缸間隙單邊 5mm。 E1 立輥軋機(jī)機(jī)架下孔相對地面標(biāo)高為+200mm，上孔標(biāo)高為+1700mm，安 裝面標(biāo)高為-1600mm。 E2 立輥軋機(jī)機(jī)架：所加工孔從 260mm 擴(kuò)大到 420mm，孔的實際長度 108mm，上下孔中心距 1240mm，孔與油缸間隙單邊 5mm。 E2 立輥軋機(jī)機(jī)架下孔相對地面標(biāo)高為+320mm，上孔標(biāo)高為+1560mm，安 裝面標(biāo)高為-1600mm。 1.3 應(yīng)解決的問題 如何對較大孔進(jìn)行擴(kuò)孔，刀桿系統(tǒng)的穩(wěn)定性；現(xiàn)場條件的限制問題；由于 機(jī)架未拆卸下來只能在機(jī)器上加工擴(kuò)孔，必須考慮現(xiàn)場空間大小問題,以及專用 鏜床的生產(chǎn)成本問題。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 1 緒論 2 1.4 設(shè)計項目的發(fā)展情況 專用鏜床主要用于特殊孔的加工，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用范圍較廣。國內(nèi)外專用 鏜床主要向標(biāo)準(zhǔn)化、高精度、高生產(chǎn)率方向發(fā)展，以適應(yīng)復(fù)雜多變的生產(chǎn)環(huán)境。 1.5 設(shè)計原理 該專用鏜床主要由刀具系統(tǒng)、變速裝置、動力裝置構(gòu)成。 鏜刀可分為鏜刀頭和鏜刀塊。 鏜桿按支撐形式分為懸臂式和雙支撐式鏜桿。 變速裝置可由齒輪變速或電機(jī)無極變速裝置構(gòu)成，本課題考慮到機(jī)械結(jié)構(gòu) 及成本因素，選用齒輪組變速。 動力裝置主要由各類電機(jī)供給。 本設(shè)計根據(jù)現(xiàn)有坐標(biāo)鏜床及相關(guān)組合機(jī)床綜合設(shè)計利用刀具在導(dǎo)軌上做進(jìn) 給運動，導(dǎo)軌類似 CA6140 導(dǎo)軌。利用組合支架提供不同高度的孔加工。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 2 總體設(shè)計 3 2 總體設(shè)計 2.1 總體設(shè)計原則 采用成熟的經(jīng)驗或經(jīng)分析實驗驗證了的方案；結(jié)構(gòu)簡單，零部件數(shù)量 少；多用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化零部件；重視維修性，便于檢修、調(diào)整、拆換； 重視關(guān)鍵零件的可靠性和材料選擇；充分運用故障分析成果，及時反饋，盡 早改進(jìn)。 2.2 工藝分析 設(shè)計主要參數(shù) E1 立輥軋機(jī)機(jī)架：所加工孔從 300mm 擴(kuò)孔至 520mm，孔實際長度 292mm,上下孔中心距 1500mm，孔與油缸間隙單邊 5mm。 E2 立輥軋機(jī)機(jī)架：所加工孔從 260mm 擴(kuò)大到 420mm，孔的實際長度 108mm，上下孔中心距 1240mm，孔與油缸間隙單邊 5mm。 由于加工孔和加工余量較大，并且只能在現(xiàn)場機(jī)器上進(jìn)行擴(kuò)孔，普通擴(kuò)孔 鉆及通用性鏜床無法滿足加工要求，需要利用專用鏜床進(jìn)行擴(kuò)孔，可利用多次 進(jìn)刀完成大余量的切削。 2.3 總體方案的比較 2.3.1 刀桿的安裝形式 刀桿的形式及臥式鏜 床的工藝范圍如圖： 刀桿的安形式： 刀桿直接裝于主軸之 上。 刀桿安裝在平旋盤上。 比較以上方案的優(yōu)缺點： 此方案對主軸的旋轉(zhuǎn) 精度、剛度、承載能力要求較高，刀具的最 大伸長量需達(dá)到 292mm，具有較大不穩(wěn)定性，且刀桿較粗，且重力作用較大， 將產(chǎn)生較大撓度，影響加工精度。 此方案因刀桿與主軸不同軸，則產(chǎn)生一定的離心力，不能達(dá)到動平衡， 但可利用加配重的方法，解決這一問題；又因平旋盤的質(zhì)量較大一些，具有惰 圖 2.1 臥式鏜床的工藝范圍 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 2 總體設(shè)計 4 輪的作用，儲備一定的動能，不易在加工條件發(fā)生變化時停轉(zhuǎn)，刀具能方便裝 夾，容易調(diào)整長度，能實現(xiàn)一把刀具加工，并使刀具的徑向伸出長度縮短，對 主軸的性能要求降低，主軸只須傳遞一定的轉(zhuǎn)矩即可，刀桿具有較強(qiáng)的剛度。 2.3.2 進(jìn)給方式 進(jìn)給方式可分為：機(jī)械傳動進(jìn)給，手動進(jìn)給。 由于此專用擴(kuò)孔機(jī)，為現(xiàn)場改造設(shè)備時使用，不直接用于工廠生產(chǎn)，為節(jié) 約成本，簡化變速機(jī)構(gòu)，采用手輪進(jìn)給方式，通過對鐵屑顏色的判別，調(diào)試每 刀進(jìn)給的最佳進(jìn)給量。 按鐵屑顏色、形狀酌情調(diào)整速度；當(dāng)采用高速鋼鏜刀正常切削鋼材時，切 屑應(yīng)成白色，切屑呈藍(lán)色時說明切削速度選高了；使用硬質(zhì)合金鏜刀切削時， 正常的切屑應(yīng)呈藍(lán)色，當(dāng)出現(xiàn)火花時說明切削速度選高了，出現(xiàn)黑色切屑則是 切削速度未選足。 2.3.3 升降運動形式 升降運動選擇：可利用滑座在立柱導(dǎo)軌上進(jìn)行上下升降運動，由于為垂 直運動且重力較大，人工較為吃力，需采用電機(jī)驅(qū)動，這樣將增加擴(kuò)孔機(jī)的復(fù) 雜性，自身重量及生產(chǎn)成本。由于四個孔具有固定高度位置，可利用工廠中 經(jīng)常使用的支架設(shè)備，變換不同的高度位置；使主軸箱水平放置于道軌上，可 使安裝更加容易，導(dǎo)軌剛度更高，由于部分孔的高度較高，需增加輔助支撐， 提高支撐剛度；這樣設(shè)計將大大簡化設(shè)備、降低重量。但生產(chǎn)時間因安裝支架 而有所增加。 2.3.4 機(jī)床運動的分配 由于現(xiàn)場機(jī)架固定不動，因此在鏜孔時，進(jìn)給和升降運動必須由刀具運動 完成，這樣將影響加工精度，一般情況為刀具只做切削運動，而工件進(jìn)給實現(xiàn) 金屬切削，但本設(shè)計中屬于特殊情況，需增加機(jī)床剛度，提高加工質(zhì)量。 2.3.5 選擇傳動形式和支撐形式 為了簡化機(jī)床結(jié)構(gòu)、降低生產(chǎn)成本，采用交流異步電機(jī)驅(qū)動機(jī)械裝置傳動， 它具有傳遞功率大，變速范圍較廣，傳動比準(zhǔn)確、工作可靠等優(yōu)點。電機(jī)與主 軸箱之間利用帶輪連接，具有過載保護(hù)、減小振動等優(yōu)點；電機(jī)安裝于主軸箱 外部，可減少熱源傳遞熱量到主軸箱影響加工精度。 機(jī)床形式采用臥式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)類似于 CA6140 尾座，可便于安裝，其結(jié) 構(gòu)具有較高的剛度。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 2 總體設(shè)計 5 綜上，主軸箱的 大致結(jié)構(gòu)類似與普通鏜銑頭 結(jié)構(gòu)，如圖 2.2所示。 擴(kuò)孔機(jī)布置情況 如圖 2.3 所示，此方案結(jié)構(gòu) 簡單緊湊，能滿足現(xiàn)場的加工要求，當(dāng)加工下孔時，移去支撐中箱，加工上孔 時加上中箱；當(dāng)加工另外兩個孔時可在底座的下面加鋼板以滿足孔的位置要求， 不用更換刀具，能快速實現(xiàn)徑向進(jìn)給。 補(bǔ)充說明，由于皮帶暴露于主軸箱外部，為保證操作人員安全，需加防護(hù) 罩。 圖 2.2 鏜銑削頭 圖 2.3 擴(kuò)孔機(jī)原理圖 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 3 力能參數(shù)計算 6 3 力能參數(shù)計算 3.1 鏜削用量的選擇及轉(zhuǎn)矩、功率的確定原則 鏜削用量的選擇原則 鏜削用量直接影響被加工孔的鏜削質(zhì)量和生產(chǎn)效率，對鏜削用量的選擇應(yīng) 盡量的選擇合理、先進(jìn)。鏜用量與工件材料及幾何形狀、工序精度要求、機(jī)床、 刀具工件系統(tǒng)剛度和冷卻情況等許多因數(shù)有關(guān)。 吃刀深度 決定于加工余量。走刀次數(shù)的多少直接影響加工時間，因此粗pa 鏜時，吃刀深度應(yīng)盡可能取大。本設(shè)計中選 =5mm。pa 進(jìn)給量 的選擇同吃刀深度類似，粗加工時主要考慮切削效率。f 切削速度可以憑經(jīng)驗，根據(jù)孔徑大小、材質(zhì)情況來選擇，亦可以按工件材 料的硬度值，選定的吃刀深度、進(jìn)給量和選取的刀具壽命計算出來。 3.2 最佳切削用量的選擇 3.2.1 現(xiàn)有鏜孔工藝參數(shù) 根據(jù)現(xiàn)有的鏜孔工藝參數(shù)，T612 普通鏜床偏心盤加工孔可以加工到 550mm，主軸電機(jī)功率為 7.5KW;T615-K 普通鏜床偏心盤加工孔可以加工到 950mm,用鏜桿加刀罐可以加工到 700mm。 參考表 ，鏜削用量105-6 表 3.1 工件材料 工序 /minv(/)fr()pam 低碳結(jié)構(gòu)鋼 粗鏜 3070 0.30.6 26 高碳結(jié)構(gòu)鋼 粗鏜 3070 0.30.6 24 查表 鏜削用量12.4- 表 3.2 刀具材料 工件材料 工序 /minv(/)fr()pam 硬質(zhì)合金 鋼、鑄鋼 粗鏜 4060 0.31 58 查表 ，硬質(zhì)合金車外圓縱車切削用量及功率12.4-9 表 3.3 刀具材料 工件材料 (/)fr/inv()mPkw YT15 碳素結(jié)構(gòu)鋼 1.0 1.27 13.1 YT15 碳素結(jié)構(gòu)鋼 1.5 1.05 15.3 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 3 力能參數(shù)計算 7 綜上，選取 =5mm， ，當(dāng) 選取最佳切削速度pa0.5/fmr260Dm 。40/min.67/cvs 3.2.2 鏜削切削速度、扭矩和切削功率公式 查表 ，鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔切削速度計算公式12.-8 表 3.4 工件材料 刀具材料 切削速度（m/s） 碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼 0.637()bGPaYT15 0.60.75.2.3vpdvkTaf 查表 ，鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔的軸向力、扭矩和切削功率計算公式124-9 表 3.5 工件材料 刀具材料 扭矩（ ）.Nm切削功率 （kw） 碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金 結(jié)構(gòu)鋼 0.637()bGPa 硬質(zhì)合金 YT15 0.75.80959.814pmMdafk02MvPd 3.2.3 主要鏜削參數(shù)的計算 當(dāng) 時，轉(zhuǎn)力矩2Dm0.75.80959.814pmdafk 查表 ，使用條件變換時的軸向力和扭轉(zhuǎn)修正系數(shù)1.4-7 查得 ， ， ， 。05fk.3ovkxmk.wf74.089movxmwf （參見式 ）.70.8959.8pMda 13. 即 0.75.809524pmfk ..0.956 14N 切削力 （參見式 ）0 .612zFD 13.2 由于此切削為恒功率切削,可根據(jù)以下公式初步確定所需的切削功率。 （見式 ）0289.4067.32mMvPkwd 13. （式 3.4）169/minnrD 當(dāng) 時5 由于利用手動調(diào)整進(jìn)給速度達(dá)到恒功率切削，且轉(zhuǎn)速相同可求出切削速度。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 3 力能參數(shù)計算 8 （式 3.5）1152017.34/06Dnv ms 由于為恒功率切削 12mMP14.6352089.4Nv 根據(jù) 得.7.509.8pmdafk （見式 ） 0.5.75.81.4pfD 13.6 0.950.758928..9.2/mr 切削力 01.43.zMFN 計算軸向力和徑向力 查表 ，24- 車鏜時的切削力及切削功率的計算公式 切削力 （見式 ）zF9.81(60)FzFzzxynpCafvk 23.7 背向力 （見式 ）y.()FFyyxnpf 2.8 進(jìn)給力 （見式 ）xF9.81(60)FFxxynpCafvk 23.9 表 3.6 切削力 系數(shù)z.zFx.75zFy0.15zFn270zFC 背向力 系數(shù)y09y 6y 3y 9y 進(jìn)給力 系數(shù)x1.x .x .4x 4x 由于機(jī)架材料的性能如下: ZG200-4, , si=0.5, Mn=0.8,02c ,, , 。可根據(jù)以下條件選擇系數(shù)。20s40b25 查表 ，鋼和鑄鐵的強(qiáng)度和硬度改變時切削力的修正系數(shù) 。2-3 mFK 加工材料為結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼時 ()0.67FnbmFK 刀具為硬質(zhì)合金， 時0.5bGPa 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 3 力能參數(shù)計算 9 ， 。1.0 xFn.35yF 查表 ，加工鑄鐵及鋼時刀具幾何參數(shù)改變時切削力的修正系數(shù)。24- 刀具為硬質(zhì)合金時 ，.89ykrFK1.7xkrF 綜上，可求得 ()0.5.63FyynbFmkrF 1.42687().0.FnbFxmkrFxK1.073463 當(dāng) 時，26D0.9. 0.39.815(6)28.94y N1..5.4471706xF 當(dāng) 時，m0.90.60.3.2(1.).2y 1..5.498 984x 3.3 選擇電機(jī) 由于機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)未定，可按下式粗略估算主電機(jī)功率。 （式 ）P切主 總 3.10 為機(jī)床總的機(jī)械效率，主運動為旋轉(zhuǎn)運動的機(jī)床， 0.70.85，機(jī)總 總 構(gòu)較簡單和主軸轉(zhuǎn)速較低時 取大值。根據(jù)本設(shè)計的特點選擇 0.85?？?總4.635.708Pkw切主 總 根據(jù)上述計算選擇初選電機(jī)。 選擇型號為 Y132-M2-6 電機(jī)，額定功率為 5.5KW，滿載轉(zhuǎn)速為 960r/min， 同步轉(zhuǎn)速為 1000 r/min，轉(zhuǎn)動慣量為 0.0449 ,凈重為 85kg。2kgm 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 10 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求傳動原理圖，如圖 4.1： 4.1 確定總傳動比 由電機(jī)滿載轉(zhuǎn)速為 960r/min 及恒定切削轉(zhuǎn)速 49r/min 得： 總傳動比 。9601.524i 主軸箱采用二級齒輪傳動，在設(shè)計機(jī)床傳動時，為防止傳動比過小造成從 動輪太大，增加變速箱的尺寸，一般限制最小傳動比為 ，螺旋圓柱齒min1/4 輪 ，綜合選擇圓柱斜齒輪傳動，選擇傳動比 。max2.5i 2.5 4.2 分配傳動裝置的傳動比 在主軸箱內(nèi)，從電機(jī)到主軸通過帶輪傳動，可使機(jī)床結(jié)構(gòu)更加緊湊，傳動 更加平穩(wěn)，利用平均分配傳動比及盡量減小主軸箱尺寸、降低加工難度，選擇 兩對圓柱斜齒輪傳動，一普通 V 帶傳動，并選擇 V 帶傳動比為： 。3.2vi 查表 ，常見機(jī)械傳動的主要性能41 表 4.1 類型 傳遞功率（kw） 速度(m/s) 效率 傳動比 普通帶輪傳動 500 2530 0.940.97 24 二級減速器 50 540 0.940.96 840 圖 4.1 擴(kuò)孔機(jī)傳動原理圖 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 11 4.3 計算總的機(jī)械效率 滾動軸承（每對）傳動效率 0.980.995 圓柱齒輪（每對）傳動效率 0.960.99（閉式） 0.940.97（開式） 普通 V 帶傳動 0.940.97 計算從電機(jī)軸到主軸的傳動效率分別為： 01.962783.4 （式 ）420.960.9.8總 4.1 4.4 計算傳動裝置各軸的運動和動力參數(shù) （1） 各軸轉(zhuǎn)速（以下三軸為主軸箱內(nèi)傳動軸） 軸 0963/min.2mnri 軸 15. 軸 248/in.nri 根據(jù)以上計算，更改第 3 節(jié)力能參數(shù)所確定的轉(zhuǎn)速 為49/minr 。48/minr （2） 各軸輸入功率 軸 015.96.43dPkw 軸 27085.1 軸 3..9 鏜桿 4 .624k鏜 桿 （3） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電動機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩 （式 ）5.950.71960ddmPTNmn24. 軸 014.32.68.di 軸 1268.5097.39.4Ti N 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 12 軸 2349.250.978.09783.1Ti Nm 4.5 帶傳動設(shè)計 設(shè)計要點 a) 設(shè)計所需的原始數(shù)據(jù)主要是：工件條件及對外輪廓尺寸、傳動位置的要 求；原動機(jī)種類和所需的傳動功率；主動輪和從動輪的轉(zhuǎn)速等。 b) 設(shè)計計算需確定的主要內(nèi)容是：V 帶傳動的型號、長度和根數(shù)；中心距、 安裝要求對軸的作用力；帶輪直徑、材料、結(jié)構(gòu)尺寸和加工要求等。 c) 設(shè)計時應(yīng)注意檢查帶輪尺寸和傳動裝置外輪廓尺寸的相互關(guān)系。 d) 帶輪結(jié)構(gòu)形式主要由帶輪直徑大小而定。 e) 應(yīng)計算出初拉力以便安裝時檢查張緊要求及考慮張緊方式。 帶傳動設(shè)計計算 查表 （以下帶傳動設(shè)計所查圖表均來自14） ，普通 V 帶和基準(zhǔn)寬148-2 度制窄 V 帶設(shè)計計算（摘自 GB/T 1375.1-1992） 。 1） 設(shè)計功率 根據(jù)工作情況由表 8-1-26 查得工況系數(shù) 1AK （式 4.3）15.dApKPkw 2） 選擇帶型 根據(jù) 和 ，由圖 8-1-3 選擇 A 型皮帶。.dk096/minnr 3） 確定傳動比 根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)傳動比分配 。3.2i 4） 小帶輪的基準(zhǔn)直徑 1d 由表 8-1-15 和表 8-1-17 取小帶輪基準(zhǔn)直徑 =100mm。1d 5）大帶輪基準(zhǔn)直徑 213.02dim 6）帶速 v1965.03/dDns 7）初定軸間距 0a1212.()()dd0330 ，取 =350mm。0948 8） 所需 V 帶基準(zhǔn)長度 0dL120120()2()4ddLaa （見式 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 13 ）14. 20235041394.5m 查表 8-1-8 選取 。dL 9） 實際軸間距 a （見式 ）001439.3552.82d14.5 min..801Lm ax 4.d 10）小帶輪包角 1 （見式 ）2118057.3d 14.6 3. 4.2 11） 單根 V 帶的基本額定功率 1P 根據(jù) =100mm 和 ，由表 8-1-33 查得 V 帶 。1d960/minnr10.97P 12） 額定功率的增量 1 根據(jù) 和 ，由表 8-1-33（c）查得 A 型 V 帶的1960/inr3.2 。1.5Pkw 13） V 帶的根數(shù) Z 根數(shù)計算公式如下： （見式 ）1()dlzk 14.7 根據(jù) 查表 8-1-27 得 。4.27 0.91k 根據(jù) 查表 8-1-29 得 。0dLm6l5..7(.9)91.6z 取 根。6 14） 單根 V 帶的預(yù)緊力 0F 查表 8-1-28 查得 A 型帶單位長度質(zhì)量為 0.1/mkg （見式 ）202.5(1)dPFmvk 14.82..0.15948.N 15） 壓軸力 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 14 （式 4.9）102sinQFZ4.348.6259N 16） 帶輪寬度 （式 4.10）(1)Bzef6293m 4.6 傳動斜齒輪的設(shè)計計算 由于軸間所受載荷較大，先選擇設(shè)計此二軸間的圓柱斜齒輪，主軸 箱內(nèi)的兩對斜齒輪傳遞均相對較小，因此采用軟齒面齒輪傳動。 4.6.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 按傳動方案，選用圓柱斜齒齒輪傳動。擴(kuò)孔機(jī)是一般專用機(jī)器，速度不高， 故選用 7 級精度（GB10095-88） 。選擇小齒輪材料為 45Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 280HBS,大齒輪的材料選用 45 鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為 240HBS，其材料硬度相差 40HBS。取小齒輪齒數(shù) =24，大齒輪齒數(shù) ，取1z2.52476.8zi =77。并初選螺旋角 。 （以下齒輪設(shè)計圖表及設(shè)計過程均參見6）2z4 4.6.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 由設(shè)計公式進(jìn)行計算，即 （見式 ） 3212.t EtdHKTZud 14. 1） 確定公式內(nèi)的各計算參數(shù) （1）試選用載荷系數(shù) =1.6。t （2）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 1T=39.4NM （3）查表 10-7 選取齒寬系數(shù) =1。d （4）由表 10-6 查得材料的彈性系數(shù) 。1289.EaZMP （5）由圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ，lim160HaMP 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 。lim250Ha （6）根據(jù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （式 4.12）710610(831).4560hNnjL 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 15 7723.45610.8N （7）由圖 10-19 查得接觸疲勞壽命系數(shù)： ， 。1.HK2.4HN （8）計算接觸疲勞許用應(yīng)力 計算過程及說明 取失效概率為 1，安全系數(shù) S=1，得 （式 4.13）lim1.36078HNMPaS2li452K （9）又圖 1030 選取區(qū)域系數(shù) 。HZ.3 （10）又圖 1026 查得 ， ，則 。10.782712.65 （11）許用接觸應(yīng)力 1265.HMPa 2） 計算 （1）試計算小齒輪的分度圓 ，代入 中較小的值1tdH （見式 ） 3213 232.69.410..43189.526580t EtdHKTZum14. （2）計算圓周速度 v1802.5/60tdnvms （3）計算齒寬及模數(shù) 由表 107 取 =1.2d180dtb 計算齒寬和齒高之比 b/h 模數(shù)： （式 4.15）11 cos8cos4/23.nttmzm 齒高： 2.5.37.hb/807=9 （4）計算縱向重合度 （式 4.16）1.3tan0.8124tan1.903dZ （5）計算載荷系數(shù) K 根據(jù) v=0.5 m/s，齒輪 7 級精度，由圖 10-8 查得動載系數(shù) Kv=1.02 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 16 斜齒輪，假設(shè) 。由圖 103 查得/10/AtKFbNm 1.HaFK 表 10-2 查得兩段的齒輪的使用系數(shù) .251A 由表 10-4，7 級精度、小齒輪相對支承對稱布置時 （式 4.17）23.8().0Hdb 將數(shù)據(jù)代入后得 31.0.618.426K 由 , =1.426，查圖 10-13 得 =1.35b/h72=9 HK FK 故載荷系數(shù) （式 4.18）.502.3.5AVH （6）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（1010a）可得 （見式 ） 331.89.16tdmK 14.9 （7）計算模數(shù) （見式 ）cos93.5cs4.782mz1 14.20 4.6.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計 設(shè)計計算公式 （式 4.21） 32FaSdYKTz 1）確定計算公式內(nèi)的各計算參數(shù) （1）計算載荷系數(shù) K （式 4.23）1.50.41352.AVHF （2）根據(jù)縱向重合度 ，查得螺旋角影響系數(shù) 。9 0.8Y （3）計算當(dāng)量齒數(shù) （式 4.24）133246.7cos1vZ 28.9v （4）查取齒形系數(shù) 由表 10-5 查得 ， ；1.59FaY2.1FaY （5）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 10-5 可查得 ， ；1.6Sa2.74Sa （6）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4 由圖 10-20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ；大齒輪的彎150FEMPa 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 17 曲疲勞強(qiáng)度極限 。2380FEMPa 由圖 10-18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ， ；10.9FNK.95N 由下式得 （式 4.25）10.324FEaS2851.NF MP （7）計算大、小齒輪的 并加以比較FaSY （式 4.26）1.59.60.253FaSY2.1.74.128F 由上式可得大齒輪的數(shù)值較大。 2）設(shè)計計算 3123 22.490.8(cos14)0.7652.1FaSdYKTmz 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算得法面模數(shù) 大可選擇齒根彎曲nm 疲勞強(qiáng)度計算得法面模數(shù)，取 ，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時滿足3nm 接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 來計算應(yīng)有的齒180d 數(shù)。 1cos80cs1425.863dZ2.63i 4.6.4 幾何尺寸計算 1）計算分度圓直徑 280cos14nzmdm3572 2）計算中心距 （式 4.27）802168.9da1 3） 按圓整后的中心距修正螺旋角 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 18 （式 4.28）121093()4.65nZmarcarc 4）計算齒輪寬度 18db 圓整后取 。2170,B 5）驗算 （式 4.29）139.48tTFNd ，合適。.7025/10/AtKmb 4.6.5 計算軸間圓柱斜齒輪 同理，計算軸間的一對圓柱斜齒輪得標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 2.5nm 小齒輪齒數(shù) =24，大齒輪齒數(shù) ，取 =771z2.54768ziz 螺旋角 。42.56cosnmdm171984z2 中心距 （式 4.30）1230da 齒寬選擇 15,6B 4.6.6 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 因兩個小齒輪分度圓直徑均小于 160mm,可做成實心齒輪，而兩個大齒輪均 大于 160mm，可做成空心結(jié)構(gòu)齒輪以減小轉(zhuǎn)動慣量，降低電機(jī)驅(qū)動功率。齒輪 的具體結(jié)構(gòu)參見附錄零件圖。 4.7 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 由于第軸承受的載荷較大，先對第進(jìn)行設(shè)計。 4.7.1 軸設(shè)計的主要內(nèi)容 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則 （1） 軸上零件的布置應(yīng)使受力合理； （2） 軸上零件的定位可靠，裝拆方便； （3） 采用各種減小應(yīng)力集中和提高疲勞強(qiáng)度的措施； （4） 有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，便于加工制造和保證精度； （5） 對于要求剛性大的軸，還應(yīng)從結(jié)構(gòu)上考慮減小軸的變形。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要 求，合理的確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，會影響軸的工作 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 19 能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的難度 等。因此軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是軸設(shè)計中的重要內(nèi)容。 軸的工作能力所指的是軸的強(qiáng)度、剛度、振動、穩(wěn)定性等方面的計算。多 數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。 4.7.2 軸的材料 材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直 接用圓鋼。 由于碳鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或 化學(xué)熱處理的辦法提高耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其 中最常用的是 45 鋼。常見幾種鋼材的特性如下： 表 4.2 材料牌 號 熱 處 理 毛坯直 徑 （mm） 硬度 （HBS） 抗拉強(qiáng) 度極限 （MPa） 彎曲疲勞 極限 （MPa） 剪切疲 勞極限 （MPa） 需用彎曲 應(yīng)力 （MPa） 45 正 火 100 170217 590 255 140 55 40Cr 調(diào) 質(zhì) 100 241286 735 355 200 70 40CrNi 調(diào) 質(zhì) 100 270300 900 430 260 75 45 鋼應(yīng)用最廣泛，材料獲得較為方便，且有優(yōu)良的性能；40Cr 合金鋼用于 載荷較大，而無很大沖擊的重要軸；40CrNi 具有較高的力學(xué)性能，用于重要軸。 根據(jù)此專用擴(kuò)孔機(jī)的受力特點及生產(chǎn)條件，第軸選擇 45 鋼。 4.7.3 軸的設(shè)計計算 21048/min.5nri37.904.15Pkw242970.8.9783.1Ti Nm 求作用在齒輪上的力 因低速級大齒輪的分度圓直徑為 28357cos1nzmdm29.60.0tTFNantan25.614.9coscos.5rt697t87at 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 20 4.7.4 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估算軸徑 主軸材料 45 鋼，調(diào)質(zhì)到 HB220250 左右，45 鋼 T=45Mpa，又 。4.915,8/minPkwr 根據(jù)公式 （見式 ）3950.2TPd 14.33417..8 當(dāng)軸上有鍵槽時，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對軸強(qiáng)度的削弱，對于 的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大 57。10dm 另調(diào)整 為 （15）50mm47. 同理，求得、軸的最小直徑分別為 ， 31min950.43926.8.2dm32in950.1735.2.4dm 輸出的最小直徑顯然是安裝平旋盤處的直徑 ,選擇此處 ,0d 為螺紋 。M 4.7.5 軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計 1）擬定軸上零件的裝配方案 現(xiàn)選用圖所示的裝配方案及結(jié)構(gòu)。 圖 4.2 軸的結(jié)構(gòu)圖 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 （1）為了滿足平旋盤的軸向定位要求，-軸段右端需制出一軸肩，故取 -的直徑 ；平旋盤與軸配合的應(yīng)略長 2mm，使螺母提供一定5Vdm 的軸向預(yù)緊力。 （2）初步選擇滾動軸承。因軸承主要受徑向力的作用，故用單列角接觸球軸承。 參照工作要求并根據(jù) ，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游隙組、0 標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列角接觸 7011AC，其尺寸為 ，5918dDBm 故 ；而 。5Vdm19Vlm 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 21 （3）取安裝齒輪處的軸段-的直徑 ；齒輪的左端采用彈性擋62Vdm 圈定位。已知齒輪輪轂的寬度為 70，齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度 ，取 ，則軸環(huán)處的直徑 。軸環(huán)寬度 ，取0.7hd5hm70 1.4bh 。2Vl 3）軸上零件的周向定位 齒輪、平旋盤與軸的周向定位均采用鍵聯(lián)接。 用 A 型平鍵，由手冊查Vd 得 A 型平鍵截面 （GB109679） ，鍵長為 63mm，同時為了保證齒輪與18 軸配合有良好的對中性，故選取齒輪輪轂與軸的配合為 ；同樣，平旋盤76Hn 與軸的聯(lián)接，選用 C 型平鍵為 （GB1096 79） ，平旋盤與軸的配合1608 為 。滾動軸承與軸的周向定位是借助過渡配合來保證的，此處選軸的直7Hk 徑尺寸公差為 。6m 4）確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表 ，取軸端倒角為 ，各軸肩處的圓角半徑均為 1mm。145-2145 4.7.6 求軸上的載荷 在確定軸承的支點位置時，應(yīng)從手冊14中查取 值。對于 7011AC 型角接a 觸球軸承，由手冊14 中查得 。因此，作簡支梁的軸的支承跨距29.5am 。根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖 4.3 所示。379.5lm 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 22 圖 4.3 彎矩圖和扭矩圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面 C 是軸的危險截面?，F(xiàn)將 計算出軸的受力情況。 （式 4.32）120NHtF （式 4.33）23()tll 由上式求得 236950.71.253tNHlFN12.48tNH （式 4.34）0NVr （式 4.35）232()Fll 由上式求得 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 23 23614.937.45.rNVFl N12..169.rNV （式 4.37）481708HMl m1269.53.2.5vNVF23(1).34l N 表 4.3 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 1438N25169.5NF24V 彎矩 M 1.Vm8.3Mm 總彎矩 22608498.56072.134.N 扭矩 T 31N 4.7.7 按彎扭合成應(yīng)力校核的軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時，只需對軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面 C）的 強(qiáng)度。根據(jù)3365 頁公式 155 及上表中的數(shù)值，并取 ，軸的計算應(yīng)力0.6a （見式 ） 33 36297.8Wdm 14.38 （見式 ） 2 22 250..691036378caMTMPa14.9 前已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由3355 頁表 151 查得 。因此 ，故安全。15P1ca 4.7.8 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 1） 判斷危險截面 截面 A，，，B 只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的 應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕 地確定的，所以截面 A，，，B 均無需校核。 從應(yīng)力集中對軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面和處過盈配合引起的應(yīng) 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 24 力集中最為嚴(yán)重；從受載的情況來看，截面 C 上的應(yīng)力最大。截面 V 的應(yīng)力集 中的影響和截面的相近，但截面不受扭矩作用，同時軸徑也較大，故不必 作強(qiáng)度校核。截面 C 上雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大（過盈配合及鍵槽引起 的應(yīng)力集中均在兩端） ，而且這里的軸徑最大，故截面 C 不必校核。截面和 顯然更不必校核。鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)不過盈配合小，因而該軸的校核截面 左右兩側(cè)即可。 2）截面左側(cè) 抗彎截面系數(shù) （式 4.40）3330.1.5167.5Wdm 抗扭截面系數(shù) （式 4.41）22T 截面左側(cè)的彎矩 M 為 （式 4.42）7.6.8480.13Nm 截面上的扭矩 3 （式 4.43）90TNm 截面上的彎矩應(yīng)力 （式 4.44）4812.79.635b MPaW 截面上的扭矩切應(yīng)力 （式 4.45）0.4T 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表 151 查得 ，640ba ， 。1275MPa15Pa 截面上由于環(huán)槽而形成的理論集中系數(shù) 及 ，查14表 5114 環(huán)槽 處有效應(yīng)力集中系數(shù)得，因 ， ，經(jīng)插值后可查得0.86rd2.75Dd ，2.761.82 又由附表 31 查得軸的敏感系數(shù)為 ，0.q.5 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 （式 4.46）()0.82(.761)2.4k （式 4.47）11 由表 5116 查得絕對尺寸影響系數(shù) ，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 。0.80.76 軸按磨削加工，由附表查得表面質(zhì)量系數(shù)為 0.92 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 ，計算綜合系數(shù)為1q1.43.80.92k.7.6 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 25 碳鋼的特性系數(shù) 取0.12:0.1 取5 5 于是計算安全系數(shù) （見式 ）1273.053.91.camSk 14.8 （見式 ）1 4.876.846.2..2 14.9 （見式 ）223.057.51..caS:14.50 故可知其安全。 3）截面右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 3330.1.6282.Wdm 抗扭截面系數(shù) 4765T 截面右側(cè)的彎矩 M 為 .157.80.3Nm 截面上的扭矩 3 90TNm 截面上的彎矩應(yīng)力 4812.70.3b MPaW 截面上的扭矩切應(yīng)力 39.465.T 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表 151 查得 ，640ba ， 。1275MPa15Pa 查表 環(huán)槽處有效應(yīng)力集中系數(shù)得 4 過盈配合處的 值，用插值法求出，并取 ，于是得/k /.8/k ，/.k0.8/.25 軸按磨削加工，由附表查得表面質(zhì)量系數(shù)為 .92 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 ，計算綜合系數(shù)為1q1.53.092k 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 26 1212.30.9k 碳鋼的特性系數(shù) 取0.:. 取51 5 于是計算安全系數(shù) 275.23.90.31camSk1 7.98.48.4..22531.5.3.9caS: 故可知其安全。 4.7.9 對軸進(jìn)行設(shè)計 1） 軸的設(shè)計計算 1250/min.nri2439.7085.1Pkw1693.4Ti Nm 求作用在齒輪上的力 圖 4.4 軸受力分析圖 對軸進(jìn)行受力分析，如圖 4.4 所示： 由第軸上齒輪受力可知 16950tFN24.r87a 因低速級大齒輪的分度圓直徑為 219cosnzmd 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 27 239.40518tTFNd2tantan213.coscosrt4035t06a 2）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估算軸徑 主軸材料 45 鋼，調(diào)質(zhì)到 HB220250 左右，45 鋼 T=45Mpa，又 。5.17,2/minPkwr 根據(jù)公式 3950.TPd317.24 當(dāng)軸上有鍵槽時，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對軸強(qiáng)度的削弱，對于 的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大 57。10dm 另調(diào)整 為 （15）35mm3 輸出的最小直徑顯然是安裝軸承的直徑 ,選擇此處 。d35dm 3）軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計 （1）擬定軸上零件的裝配方案 現(xiàn)選用圖 4.5 所示的裝配方案及結(jié)構(gòu)。 圖 4.5 軸的結(jié)構(gòu)圖 （2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 為了滿足軸承的軸向定位要求，-軸段右端需制出一軸肩，故取- 的直徑 。軸段為實心軸齒輪，軸段安裝大齒輪，齒45dm 輪寬為 ，為了便于軸套安裝，在安裝齒輪軸段需比齒輪寬度略短。l （4） 初步選擇滾動軸承 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 28 因軸承主要受徑向力的作用并有一定得軸向力，故用單列角接觸球軸承。 參照工作要求并根據(jù) ， ，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選40dmV35dm 取 0 基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列角接觸球軸承 7207AC，其尺寸分別為： ， ，4918dDB721DB 。53Vlm （3）取安裝大齒輪處的軸段-的直徑 ；大齒輪的右端采用軸40Vd 套定位。已知齒輪輪轂的寬度為 55mm，齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度 ，取 ，則軸環(huán)處的直徑 。軸環(huán)寬度 ，0.7hdh6m 1.4bh 取 。2Vl （4）軸上零件的周向定位 齒輪與軸的周向定位均采用鍵聯(lián)接。 用 A 型平鍵，由手冊查得 A 型Vd 平鍵截面 （GB109679） ，鍵長為 50mm，同時為了保證齒輪150,6Ahm 與軸配合有良好的對中性，故選取齒輪輪轂與軸的配合為 。76Hn （5）確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表 ，取軸端倒角為 ，各軸肩處的圓角半徑均為 1mm。142145 （6）求軸上的載荷 在確定軸承的支點位置時，應(yīng)從手冊中查取 值。對于 7207AC 型角接觸a 球軸承，由手冊中查得 。因此，作簡支梁的軸的支承跨距29.am 。根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖如圖 4.6 所示：37lm 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 29 圖 4.6 軸的彎矩圖和扭矩圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面 B 是軸的危險截面?，F(xiàn)將 計算出軸的受力情況。 已知 56,25ABCDBClml 水平方向 12120NHttFF 對 A 點求力偶得 122tBNHADtClll 由上式求得 214035(62)950.7629.5tAtBNHDFll N1212..1ttNH 垂直方向 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 30 12120NVrFF 對 A 點求力偶得 A212NVBrrDlll 由上式求得 122614.953.2817.7rABrCNVDFll N112...4.rNV87061NVa 表 4.4 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 152N09.1274.NF8V 彎矩 M 173Hm2530.8N46H10Mm237.V 總彎矩 21192670Vm22184HM233VN4429H 扭矩 T 390.Nm （7）按彎扭合成應(yīng)力校核的軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時，只需對軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面 B）的 強(qiáng)度。根據(jù)3365 頁公式 155 及上表中的數(shù)值，并取 ，軸的計算應(yīng)力0.6a2 22239670.947398caMTMPW 前已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由3355 頁表 151 查得 。因此 ，故安全。15P 1ca 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文 ) 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計 31 同理，對軸進(jìn)行設(shè)計，由于軸小于以上兩軸得載荷，無需進(jìn)行強(qiáng)度校 核。 確定最小直徑為 。 31min950.43926.8.2dm 軸的具體結(jié)構(gòu)，如圖 4.9 所示： 圖 4.9 軸的結(jié)構(gòu)圖 4.8 對所有選用鍵進(jìn)行強(qiáng)度校核 已知軸上選擇鉤頭楔鍵 1087bhl 軸上選擇圓頭普通平鍵 250A 軸上選擇圓頭普通平鍵 63l 對所有鍵進(jìn)行強(qiáng)度校核 軸上鉤頭楔鍵 已知 ，對鑄鐵和鋼 選擇 ，1680TNm0.12.7f:0.14f 。,7,3bmLd 根據(jù) （見式 ）12()ppGbf 14.5 68081.2107(.43)p p 查表 333 鍵的連接的許用應(yīng)力 ，因此符合設(shè)計要求。0MPa 軸上圓頭普通平鍵 根據(jù) ， 得2ppTkld2Tdbl 已知 ，23940Nm1,50,4,42hLmdk