十字軸中心孔及油道鉆床,十字,中心,鉆床 重慶科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 十字軸中心孔及油道鉆床 院 （系） 機(jī)械與動力工程學(xué)院 專業(yè)班級 機(jī)設(shè)普10-1 學(xué)生姓名 張軍宏 學(xué)號 2010441483 指導(dǎo)教師 李鋼 職稱 副教授 評閱教師 ___ 職稱__ _ 2014年6月6日 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明 本人以信譽聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文）是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的設(shè)計（研究）工作及取得的成果，設(shè)計（論文）中引用他（她）人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標(biāo)注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果為本人獨立完成，不包含他人成果及為獲得重慶科技學(xué)院或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用其材料。與我一同工作的同志對本設(shè)計（研究）所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 畢業(yè)設(shè)計（論文）作者（簽字）： 年 月 日 摘 要 隨著全球化競爭的日益加劇，世界發(fā)達(dá)國家的汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)生了新的變化，汽車零部件行業(yè)也呈現(xiàn)出組織集團(tuán)化、技術(shù)高新化、供貨系統(tǒng)化和經(jīng)營全球化等新特點，每個汽車零部件都有其重要作用，傳動萬向節(jié)十字軸是個典型實例。因此設(shè)計出一臺能夠加工十字軸的專用鉆床迫在眉睫。 十字軸零件小，需加工的地方多，設(shè)計要求嚴(yán)格，工序達(dá)十多道，它是汽車上的關(guān)鍵零件，起著傳遞動力的作用，是萬向節(jié)聯(lián)軸器上的重要零件，精度要求高，加工難度大。所以在加工十字軸時要注意尺寸，精度，結(jié)構(gòu)，鍛造，車削等方面都要進(jìn)行更精密的加工。汽車零部件如何采用新材料和新技術(shù)顯得尤為緊迫和重要。通過研究十字軸的一系列產(chǎn)品，加工出高品質(zhì)，內(nèi)部質(zhì)量高的成品。 關(guān)鍵字： 十字軸 汽車 專用鉆床 機(jī)械制造 II 重慶科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 ABSTRACT ABSTRACT With the increasing globalization of competition, the automotive industry developed countries in the world new changes have taken place, the auto parts industry is also showing a group of organizations, new and high technologies, systematic and supply business globalization, and other new features, each Auto parts has its own important role in transmission of cross-axis is a typical example. Therefore, one can design a special cross-axis machining drilling is imminent. Cross-axis of small parts, internal processing takes place more stringent design requirements, the process of dozens of multi-channel, which is the key vehicle components, play a dynamic role in transmission, is the universal joint on the important parts, precision Demanding, difficult process. So in processing cross-axis, attention should be paid to size, accuracy, structure, forging, turning the areas to carry out more sophisticated processing. Automotive components and how to use new materials, new technology is particularly urgent and important. By studying the cross-axis range of products, processing of high quality, high internal quality of the finished product. Keywords: Cross-axis Motorcar Special drilling Machine manufacture 33 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 1 緒論 目錄 摘 要 II ABSTRACT III 1 緒 論 6 1.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 6 1.2論文工作的意義 7 1.3論文研究的主要工作 7 1.4 本課題的意義 8 2 機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計 9 2.1機(jī)床主要參數(shù) 9 2.2機(jī)床運動參數(shù)的計算 9 2.3確定切削用量等計算 10 2.3.1鉆中心孔ф8 10 2.3.2鉆中心孔Φ6 12 2.4鉆油孔 13 2.5機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計框圖 15 2.6系統(tǒng)的詳細(xì)組成 15 2.6.1 動力系統(tǒng) 15 2.6.2 傳動系統(tǒng) 15 2.6..3 數(shù)控系統(tǒng) 16 2.7詳細(xì)技術(shù)分析 16 2.8本章小結(jié) 16 3.詳細(xì)設(shè)計 17 3.1切削力的計算 17 3.1.1 確定加工工件尺寸 17 3.1.2計算切削力和扭矩 17 3.1.3帶輪傳動方案的確定 18 3.2主軸的設(shè)計及計算 18 3.3軸承的選擇 19 3.4系統(tǒng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計 19 3.4.1軸向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計 19 3.4.2進(jìn)給滾珠絲桿的核算 20 3.4.3回轉(zhuǎn)工作臺運動分析 21 3.5導(dǎo)軌的設(shè)計 23 3.5.1X軸向移動導(dǎo)軌的預(yù)選 23 3.5.2導(dǎo)軌的相關(guān)計算 24 3.5.3導(dǎo)軌的壓強計算和分布 25 3.5.4導(dǎo)軌傳動間隙調(diào)整分析 25 3.6?計算機(jī)數(shù)控裝置系統(tǒng)設(shè)計 26 3.6.1?數(shù)控裝置系統(tǒng)硬件組成 26 3.6.2?步進(jìn)電機(jī)的接口電路 26 3.7本章小結(jié) 26 4 夾具設(shè)計 27 4.1 夾緊力的計算 27 5刀具及量具的選擇 30 6結(jié)論 31 參考文獻(xiàn) 32 致謝 33 1 緒 論 由于傳統(tǒng)機(jī)床在生產(chǎn)過程中加工精度、生產(chǎn)率、以及自動化的程度越來越跟不上時代發(fā)展的潮流，因此，出現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床，所謂數(shù)控機(jī)床就是通過編程的方式達(dá)到控制機(jī)床的目的，相對于人工來講能夠更加精確地完成任務(wù)同時還能節(jié)省大部分的人力物力，因此在加工中過程中被應(yīng)用得非常普遍。我們在本次設(shè)計數(shù)控多工位鉆床過程中必須注意這幾點： 1、對于數(shù)控多軸鉆床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)該盡量減少機(jī)床的振動，強迫振動和受迫振動是一般機(jī)床最常見的振動，要減少機(jī)床在速度不高進(jìn)給時的不穩(wěn)定性同時提高運動精度；? 2、我們在對鉆床的主軸元件和主傳動元件進(jìn)行設(shè)計計算時，必須做到機(jī)床的主軸方向上能自由的軸向運動，同時鉆床的主傳動元件要能做到多級調(diào)速； 3、對于數(shù)控多軸鉆床而言，最主要的就是鉆床主軸箱運動以及工作臺的轉(zhuǎn)動。在本設(shè)計中，進(jìn)給驅(qū)動和傳動部件的一個重要組成部分。一般數(shù)控機(jī)床用步進(jìn)電機(jī)經(jīng)過聯(lián)軸器和滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)從而達(dá)到傳動的目的。我們在設(shè)計鉆床時需注意，工作臺的運動和主軸箱的運動都能夠使用單一滑軌來達(dá)到目的，而通過幾個滑動導(dǎo)軌聯(lián)合起來使用就能夠讓數(shù)控鉆床完成在X軸、Y軸、Z軸的進(jìn)給運動; 為了完成多工位必須進(jìn)行零件加工回轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計，這是完成多鉆孔機(jī)設(shè)計非常關(guān)鍵的一步。 4、設(shè)計數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)對于我設(shè)計的數(shù)控機(jī)床只需要完成機(jī)床的硬件部分，換句話說，選取合適的控制元件，也是設(shè)計圖。 5、在對機(jī)床的立柱和床身進(jìn)行設(shè)計時首先要保證機(jī)床各部分的剛度。其次如何選擇床身和立柱的結(jié)構(gòu)跟材料選擇也非常關(guān)鍵。 關(guān)于這次數(shù)控多軸鉆床的設(shè)計，數(shù)控系統(tǒng)很好的讓機(jī)床的鉆削加工更加的自動化：提高了零件的精度等級、生產(chǎn)率，機(jī)床的自動化操作節(jié)省了很多人力物力。采用多工位則縮短了裝夾時間，一次裝夾完成零件多步驟加工，使零件的生產(chǎn)率得到大幅度的提升，這符合設(shè)計課題的經(jīng)濟(jì)意義。 1.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 十字軸在當(dāng)今社會中應(yīng)用非常的廣泛，特別是在汽車行業(yè)中，所以如何能夠更快以及更好的加工出十字軸成為當(dāng)今制造行業(yè)的難題。首先，為了能夠更快的加工出十字軸，我們必須將其中最關(guān)鍵的中心孔加工單獨使用專用的數(shù)控鉆床來完成，這就需要我們設(shè)計一臺符合生產(chǎn)要求的專用鉆床加工十字軸的中心孔和油道，在這方面技術(shù)，國際上存在很大的空缺，我們應(yīng)該利用這次畢業(yè)設(shè)計來填補這一空缺。市面上存在各種各樣的機(jī)床，有好的也有不好的，我們在做的時候應(yīng)該盡量的吸取現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計中比較好的元素，用在我們的設(shè)計中。其次就是更快的加工，所以這次畢業(yè)設(shè)計我采用了四軸同時加工，提高了加工的效率，也能保證加工的精度，機(jī)床的好與不好主要就體現(xiàn)在機(jī)床本身的自動化程度是否夠高，應(yīng)為自動化的程度越高就越能減少人力物力的投入，同時也就減少了生產(chǎn)者的成本，創(chuàng)造出跟多的經(jīng)濟(jì)利益，這是我們非?？粗氐摹．?dāng)然，機(jī)床發(fā)展的方向也是向著自動化的方向發(fā)展，在機(jī)床的每個機(jī)構(gòu)中我們都能發(fā)現(xiàn)自動化的影子，特別是在一些高端機(jī)床中更是體現(xiàn)得淋漓盡致。最近幾十年來，組合機(jī)床飛速發(fā)展，它既能保證加工精度，又能保證聲生產(chǎn)效率，還能提高材料的利用率，這是非常不容易的。CNC控制機(jī)床是未來必然的趨勢。 1.2論文工作的意義 數(shù)控系統(tǒng)主要發(fā)揮著對機(jī)床的控制作用。機(jī)床是實現(xiàn)生產(chǎn)的工作者，任何一個國家的制造業(yè)發(fā)達(dá)程度也主要靠數(shù)控機(jī)床的發(fā)展水平來體現(xiàn)，因此如何能設(shè)計出一臺專用的數(shù)控機(jī)床成了機(jī)械行業(yè)共同的難題。制造業(yè)國際化是當(dāng)前發(fā)展的主要方向，數(shù)控機(jī)床的制造水準(zhǔn)仍然是體現(xiàn)國家綜合競爭力的重要標(biāo)志?，F(xiàn)代社會制造業(yè)發(fā)展的主要方向就是完成各個生產(chǎn)過程自動化，同時提高生產(chǎn)效率，節(jié)省人力物力到研究開發(fā)當(dāng)中去。? 在給十字軸鉆孔時，老式鉆床不能滿足客戶對于零件的加工精度、工件的外形、和報價的要求，同時還揮霍了許多的勞動力和加工時間，于是，它逐漸被日新月異的社會所淘汰。另一方面，在當(dāng)代社會競爭這么慘烈的情況下，數(shù)控多軸鉆床的發(fā)展必須適應(yīng)社會發(fā)展和制造。相對傳統(tǒng)鉆床而言，在本文中所提到的數(shù)控多軸鉆床擁有加工精度高、生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)效率高、自動化程度高的特點。同時它能給企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益，有利于生產(chǎn)管理的實施，所以它在未來將成為制造業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。 1.3論文研究的主要工作 本論文重點設(shè)計讓傳統(tǒng)鉆床實現(xiàn)多工位的功能的原理，提升專用鉆床的生產(chǎn)效率，實現(xiàn)專用鉆床的高精度、自動化控制等，從而滿足現(xiàn)代社會的生產(chǎn)要求，創(chuàng)造出一個好的經(jīng)濟(jì)收益。 1.4 本課題的意義 產(chǎn)品的實現(xiàn)離不開制造，它創(chuàng)造了從百分之六十到百分之八十人的社會財富，是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，也是高新技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動力。一個國家的科學(xué)技術(shù)水平往往是制造水平的測定。經(jīng)濟(jì)學(xué)家認(rèn)為，世界上各個國家經(jīng)濟(jì)的競爭力都是通過各個國家所生產(chǎn)的產(chǎn)品在市場上的活躍程度來體現(xiàn)的，說到底就是制造技術(shù)水平的競爭。 最近幾年，汽車鑄造業(yè)最主要的任務(wù)就是使零部件輕量化，要實現(xiàn)零部件的輕量化必須要解決的難題就是怎樣做出高硬度、高品質(zhì)和低成本的零部件，改進(jìn)零件內(nèi)部質(zhì)量?；旧厦恳惠v汽車都要用到十字軸，所以說十字軸是汽車上非常關(guān)鍵的零件，它在萬向節(jié)之間起著傳遞扭力的作用。十字軸的加工精度等級要求高，十字軸應(yīng)該怎樣應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)是研究的重點。同時，怎樣才能加工出輕量化而內(nèi)部質(zhì)量高的成品是非常重要的。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 2機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計 2 機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計 2.1機(jī)床主要參數(shù) 機(jī)床尺寸參數(shù)的確定，主要是確定影響機(jī)床加工性能的一些尺寸。[10]其中包括機(jī)床的主要參數(shù)、第二參數(shù)和其他一些尺寸參數(shù)。[10] 主要尺寸參數(shù)又稱主參數(shù)或主要規(guī)格，是表示機(jī)床加工范圍大小的一種主要規(guī)格參數(shù)，[10]他可以充分體現(xiàn)出機(jī)床的加工能力，[10]他既是機(jī)床設(shè)計的目標(biāo)也是用戶選用機(jī)床的依據(jù)。[10] 表1-1常用機(jī)床組、系代號及主要參數(shù) 設(shè)計專用機(jī)床時，基本上根據(jù)加工工件基本尺寸直接確定他的參數(shù)，但也要考慮到已有的機(jī)床系列，以便充分利用通用件和標(biāo)準(zhǔn)件。 2.2機(jī)床運動參數(shù)的計算 由于多數(shù)機(jī)床都是有電機(jī)驅(qū)動，所以機(jī)床傳動功率主要討論電機(jī)功率。在確定機(jī)床傳動方案時，必須確定機(jī)床各電機(jī)功率，以滿足機(jī)床工作時所需的轉(zhuǎn)矩和扭矩。 由于目前對加工中切削力的規(guī)律還沒有充分的掌握，機(jī)床傳動過程的摩擦損失，尤其是高速下?lián)p失研究的還不夠，因此目前尚無精確的機(jī)床電動機(jī)功率計算法。 機(jī)床運動參數(shù)是指主軸的極限轉(zhuǎn)速和變速范圍，主軸的轉(zhuǎn)速級數(shù)和公比以及進(jìn)給系統(tǒng)的運動參數(shù) 表1-2機(jī)床運動參數(shù)的內(nèi)容 對機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)運動的主要運動，主要參數(shù)為主軸轉(zhuǎn)速，[5]最特殊的機(jī)床主軸只需要一個固定的轉(zhuǎn)速n，他跟切削速度的關(guān)系如下： 2.3確定切削用量等計算 2.3.1鉆中心孔ф8 因為十字軸是對稱的軸，則兩個軸都需要鉆中心孔，現(xiàn)在只需算出一個孔的即可。 ① 粗鉆: 1)選擇鉆頭 硬質(zhì)合金中心鉆頭 2)確定進(jìn)給量f，通過查看《切削用量簡明手冊》[3]表2-7,選用進(jìn)給量f=(0.18到0.22)mm/r。 鉆頭直徑：Φ6～Φ8mm 進(jìn) 給 量：f=0.18mm/r； 切 削 深度：an=0.5 通過查看《切削用量簡明手冊》[3]表2-31，切割速度的計算公式為: 通過查《切削用量簡明手冊》[3]表2.31 得: C v=4.8 ,Z v=0.4 ，X v=0 ，Y v=0.7，m=0.2，修正系數(shù)K v=0.8。 由表2.12得刀具壽命T=25min，所以: 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速: 由銑端面鉆中心孔機(jī)的規(guī)格，取標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速為所以實際切削速度： v=。 切削工時:通過查看《切削用量簡明手冊》[3]中表3-21得知超切量，故走刀長度L=8+4mm,因此切削工時 。 ② 半精鉆孔：同理如上，進(jìn)給量f取0.20毫米每轉(zhuǎn)；計算得出: 取標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速,所以實際切削速度 v= ③ 精鉆：同理如上，進(jìn)給量：f=0.22mm/r；計算得出: 取標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速,所以實際切削速度： v= 2.3.2鉆中心孔Φ6 同理如上因十字軸是對稱的軸，則兩個軸都需要鉆中心孔，現(xiàn)在只需算出一個孔的即可。 ① 粗鉆 1） 選擇鉆頭 刀具: 硬質(zhì)合金中心鉆頭 2） 確定進(jìn)給量f，通過查《切削用量簡明手冊》[3]表2.7,選取進(jìn)給量f=(0.14到0.18)mm/r。 鉆孔: 鉆頭直徑：Φ4～Φ6mm 進(jìn) 給 量：f=0.14mm/r 切削深度：An=0.1mm 由《切削用量簡明手冊》[3]表2.30，切削速度的計算公式為: 通過查《切削用量簡明手冊》[3]表2.30 ,，，，，修正系數(shù)2。 由表2.12得刀具壽命T=15min，所以 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速: 根據(jù)銑端面鉆中心孔機(jī)床說明書，取標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速,所以實際切削速度 v= 切削工時：由《切削用量簡明手冊》[3]表3.21確定超切量，故走刀長度L=6+4mm,因此切削工時 。 ② 半精鉆孔：同理如上，進(jìn)給量：f=0.16mm/r；計算得出: 取標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速,所以實際切削速 v= ③ 精鉆：同理如上，進(jìn)給量：f=0.14mm/r ；計算得出: 取標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速,所以實際切削速: v= 2.4鉆油孔 ① 選擇鉆頭 刀具: 硬質(zhì)合金中心鉆頭 機(jī)床:專用鉆床 ② 確定進(jìn)給量f，通過查看《切削用量簡明手冊》[3]表2.7,選取進(jìn)給量f=(0.10到0.17)mm/r。 鉆孔: 鉆頭直徑：Φ4～Φ25mm 進(jìn)給量：f=0.10mm/r； 切削深度： 通過查看《切削用量簡明手冊》[3]表2-31，切削速度的計算公式為: 通過查看《切削用量簡明手冊》[3]表2-30 ,，，，，修正系數(shù)2。 查表2-12得刀具壽命T=15分鐘，因此 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速: 根據(jù)銑端面鉆中心孔機(jī)的規(guī)格，標(biāo)準(zhǔn)的速度 ,所以實際切削 速度 v=。 切削工件時:通過查看《切削用量簡明手冊》 [3]表3.21確定超切量，故走刀長度L=24mm+4mm=28mm 2.5機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計框圖 圖2-1系統(tǒng)設(shè)計框圖 2.6系統(tǒng)的詳細(xì)組成 電力系統(tǒng)，傳輸系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，進(jìn)料系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)是形成多工位鉆床的必要條件。 2.6.1 動力系統(tǒng) 電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、負(fù)載是首要考慮的因素，動力系統(tǒng)的選取要求就是既適合又經(jīng)濟(jì)，要先確定該機(jī)床最大加工工件時的負(fù)載，我們應(yīng)該以孔加工工件的最大尺寸，再根據(jù)切削力的大小和轉(zhuǎn)矩來確定電機(jī)的型號。詳細(xì)設(shè)計和計算在下一章。 2.6.2 傳動系統(tǒng) 由于電機(jī)的速度不能滿足鉆床扭矩的要求，使用減速降低處理速度增加的扭矩，以滿足加工要求。根據(jù)查閱相關(guān)資料，使用皮帶傳動能滿足加工的要求，并且皮帶傳動有良好的經(jīng)濟(jì)性能和相對簡單的設(shè)計。所以，該論文將用皮帶傳動來作為減速器。 2.6..3 數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)主要是控制機(jī)床總體運動，包括對機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)、分度臺的回轉(zhuǎn)、加工零件定位、主軸轉(zhuǎn)速的控制。我設(shè)計的機(jī)床將采取開環(huán)控制系統(tǒng)，選用單片機(jī)控制系統(tǒng)時一定要用性價比高的控制系統(tǒng)，具體控制系統(tǒng)設(shè)計在論文下章將提到。 2.7詳細(xì)技術(shù)分析 該設(shè)計必須在加工零件過程中實現(xiàn)多工位，為了讓回轉(zhuǎn)盤可以有多工位的功能，因此在工作臺設(shè)計過程中盡量選取蝸桿渦輪或者絲杠傳動，從而達(dá)到實現(xiàn)多工位的目的。 2.8本章小結(jié) 渦輪蝸桿和絲杠傳動主要在實現(xiàn)鉆床的多工位功能和回轉(zhuǎn)工作臺的多工位的功能中采用。因此，我們應(yīng)該考慮到方案的優(yōu)缺點，做出最合理的選擇。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 3詳細(xì)設(shè)計 3.詳細(xì)設(shè)計 3.1切削力的計算 3.1.1 確定加工工件尺寸 由十字軸零件圖可知加工零件尺寸為六毫米,刀具為高速鋼麻花鉆。工件材料為四十五號鋼；材料為球墨鑄鐵；硬度為190HBS；加工精度八到十級。 3.1.2計算切削力和扭矩 （1）按照參考書《機(jī)械加工工藝手冊》查表可知，工件材料為四十五號鋼時，高速鋼在鉆六毫米的孔時初加工進(jìn)給量為0.23到0.31，而又由表2.4-41得之，查表可得極限進(jìn)給量F = 0.08mm/r 至 0.30mm/r，算出鉆頭及工件的轉(zhuǎn)速為n=13.69r/s 根據(jù)參考書《金屬切削刀具》查得計算鉆頭的軸向力和扭矩的公式，再由表3-1查出麻花鉆軸向力和扭矩計算的經(jīng)驗公式中的系數(shù)、脂數(shù)和修正系數(shù)。 （2）當(dāng)加工零件的材料為灰鑄鐵時，根據(jù)上面同理可得：? 切削速度，扭矩和軸向力可以選取兩個極限值F = 0.12mm/r到0.75mm/r，相應(yīng)的切削速度v = 0.79m/s 到 0.34m/s，進(jìn)給量f=0.22到0.28。對應(yīng)應(yīng)的速度分別為N1 = 25.17r/s N2 = 10.52r/s 根據(jù)參考書《金屬切削刀具》中表3-1查出麻花鉆的軸向力計算公式和扭矩表達(dá)式中的指數(shù)系數(shù)和修正參數(shù)為：? 當(dāng)進(jìn)給速度F=0.12mm/r，由公式(1)(2)(3)可計算出 T=3.78N.M F=768.14N Pm=0.597KW 當(dāng)進(jìn)給速度F=0.7mm/r，同樣由公式(1)(2)(3)可計算出 T=15.49N.M F=3.149KN Pm=1020W 所以，計算出鉆頭=3.2KN、最大轉(zhuǎn)矩=15.5Nm、最大功率=1020w 同時鉆頭的主軸功率Pm=0.97×0.993×0.982=0.904? 所以P=1.02/0.904=1130w 接下來開始選擇電機(jī)的型號，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》副錄Ⅲ?電動機(jī)的型號選擇完全達(dá)不到主軸(=15.5Nm)的要求。于是，用皮帶進(jìn)行減速同時增大轉(zhuǎn)矩是最好的選擇。? 在對數(shù)控多工位鉆床進(jìn)行設(shè)計時，其中一個必要條件就是機(jī)床要能完成無級變速。在這個條件下，無極變速器可以滿足主軸扭矩和傳遞相應(yīng)的要求。然后，根據(jù)設(shè)計，主軸要能在軸向上運動，這就要求上帶輪需將電動機(jī)的運動傳送到主軸，因此主軸傳送為主軸電機(jī)通過無級變速器連接到聯(lián)軸器然后再通過皮帶傳送給主軸?。 3.1.3帶輪傳動方案的確定 主軸電機(jī)輸出功率P=1.13/0.99=1.16Kw? 根據(jù)參考書《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》[8]附錄Ⅲ?電動機(jī)?表一?大致選用Y90S-2型號的電機(jī)，額定狀態(tài)下功率為1.5KW，電壓為380V，電流為3.4A，轉(zhuǎn)速為2840轉(zhuǎn)/分，最大轉(zhuǎn)矩為2.2N.M。? 選取了電動機(jī)之后就可以依據(jù)所選出的電動機(jī)選出對應(yīng)的無級變速器。通過電動機(jī)額定功率及額定轉(zhuǎn)矩和主軸所必需達(dá)道的最小轉(zhuǎn)矩的值，可確定變速器，根據(jù)參考書《機(jī)械設(shè)計手冊》[1]第④卷選取出無級變速器型號為：hzx-1500L。? 根據(jù)CVT和主軸扭矩所需的相關(guān)數(shù)據(jù)，我們選擇出的無級變速器主軸的扭矩和轉(zhuǎn)速完全能夠滿足要求。 對于皮帶輪組的設(shè)計就是要完成傳動。為了設(shè)計需要，可以僅設(shè)計一組皮帶輪即可。同時由于扭矩肯定可以達(dá)到要求，扭矩需求的差值很小，我們可以由主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計著手，可以把齒輪換成帶輪，既不使變速器的轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化也不破壞轉(zhuǎn)速，只需要把扭矩傳給主軸，從而完成了設(shè)計需求和目的。 3.2主軸的設(shè)計及計算 主軸的材料為四十五號鋼，硬度HB220到HB250? 根據(jù)參考書主《現(xiàn)代實用機(jī)床設(shè)計手冊》式3-8-2[5]軸的最小直徑?d=12mm P=1130W???=2840r/min? 對于d14mm，因為軸的直徑應(yīng)為圓形的標(biāo)準(zhǔn)值，選取D = 20mm再根據(jù)軸的最小直徑的確定各主軸軸徑。 3.3軸承的選擇 根據(jù)主軸示意圖，可選用深溝球軸承和角接觸球軸承。 傳動軸左支承處離受力較的右支承較遠(yuǎn)，載荷不是很大，選擇一個深溝球軸承。傳動軸右支承處既要承受主動齒輪的徑向力，又有皮帶輪，載荷比較大，選擇調(diào)心滾子軸承。 3.4系統(tǒng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計 3.4.1軸向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計 由電機(jī)帶動絲桿做旋轉(zhuǎn)運動，絲桿推動主軸箱在軸向上做往復(fù)運動，具體設(shè)計見機(jī)床裝配圖 摩擦力=????μ=0.1? 設(shè)：工作臺的總質(zhì)量=500Kg，橫向?qū)к壻|(zhì)量=400Kg，因為 =1180N?于是==[（500+400）×10+1180]×0.1=917.5N? （1）?計算等效轉(zhuǎn)動慣量 設(shè)：α=0.8??t0=6??δ=0.01 所以I =2.08 所以取Z1=25?；?Z2=52?；?m=1.5?；?b=25mm??；?= df1=mZ1=1.5×25=37.5mm df2=mZ2=1.5×52=78mm de1＝40.5mm de2=81mm 選擇的滾珠絲杠直徑為二十五毫米,?長度為七百毫米,材料為四十五號鋼，因此，絲杠的JS粗略計算：JS=7.8×2.54×70×10-4=2.13×10-4Kgm2 疊加到電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為J M =M1=400Kg?? I =2.08 因此可以計算出J = 7.26×10 Kg m2 因為我們選擇的是滾珠絲桿，所以它們之間的摩擦力非常小，因此摩擦力矩幾乎完全可以不計。 （2）??等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計算： Tm = ( +)?/? 由 （3）?計算啟動慣性阻力矩? 快速啟動的最不利的條件下，啟動加減速時間ΔT ΔT = 0.1到1秒，所以選取中間ΔT＝0.5s 步進(jìn)電機(jī)的角速度 因此啟動時的慣性阻力矩 ＝×a=6.28×10×173.45=0.12Nm 步進(jìn)電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為： = Tm?+ = 0.36+0.11=0.47Nm （4）步進(jìn)電機(jī)選擇? 已知預(yù)選的步進(jìn)電機(jī)，三相六拍，步驟0.75。T = 4.9nm的最大扭矩，以確保正常的啟動和停止，滿足步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩的條件，通過資料知道∑＝0.866，因此選擇的點擊是合理的 3.4.2進(jìn)給滾珠絲桿的核算 粗選取絲桿型號是2504-3，必需有良好的載重能力且必須保證壓桿穩(wěn)定性良好。 下面對剛度進(jìn)行校核? (1)驗算絲杠的承載能力? Ｑ＝??????（L為滾珠絲杠壽命系數(shù)（轉(zhuǎn)6101′）） =+＝0+917.5＝917.5N fH=1fW=1.2????????????T=15000 n=n= L= Ｑ＝==′′由參考書得知=8.1KN遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Q?因此Q符合設(shè)計需要 （2）?驗算壓桿穩(wěn)定性 取雙推—簡支式支承，由FK=2? 通過課本查表知道鋼的彈性模量E = 2.1×10 絲杠小徑的截面慣性矩I= 通過《機(jī)械設(shè)計手冊》[4]查得絲桿的最小徑：d=10mm 壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)K=4 絲杠長度L=LS=700mm 所選絲杠滿足設(shè)計要求 （3）?驗算絲杠剛度 絲杠剛度是保證第一導(dǎo)程的變動量必須要在允許范圍內(nèi) 絲杠最小截面積 設(shè)T0=0.5? I=2.26cm “＋”號用于拉伸，“一”號用于壓縮，都取“＋”號，則: 由于選擇要求滾珠絲杠精度等級為C級，ΔL0=±4μm>0.681μm 因此，本設(shè)計選取的絲桿能夠達(dá)到剛度要求，設(shè)計合理 3.4.3回轉(zhuǎn)工作臺運動分析 在蝸桿與蝸輪傳動的旋轉(zhuǎn)工作臺中，傳動比 I = 30。下面是對蝸輪蝸桿的計算過程：?設(shè)：VS=4m/s， 查圖13.11在I =30線上選取A點，查得[d1/a]＝0.25、r=130(Z1=2)、η1=0.88 （1）?計算中心距 根據(jù)表12.9查得系數(shù)Ka = 1 轉(zhuǎn)速系數(shù)Zn=0.81 通過查表查得彈性參數(shù)=146 壽命系數(shù)ZH===1.131.6 通過圖13-12查出接觸系數(shù)=3.35 查表13.2得接觸疲勞極限 接觸疲勞最小安全系數(shù)：? 所以中心距a=103.72 取標(biāo)準(zhǔn)值中心距a=125mm （2）?確定基本傳動尺寸 根據(jù)表13-11查出蝸桿的齒數(shù) r=120??????Z1=2? 因此蝸輪的齒數(shù)為：Z2=iZ1=30×2=60? 模數(shù)m=（1.41.7）a/Z2=2.923.54? 取模數(shù)m=3.15? 蝸桿的分度直徑值d=[?d/a]a=0.25×125=31.25mm 蝸桿的分度直徑取d＝35.5mm?? 蝸桿導(dǎo)程角r=10.060 渦輪寬度b2 = 26mm 蝸桿圓周速度：V1=1.86m/s 相對滑動速度：Vs=1.89m/s 由表13.6查得當(dāng)量摩擦系數(shù)μv=0.043??ρv=2.4度 （3）齒面接觸疲勞強度驗算如下： 許用接觸應(yīng)力：[σh]=186.58MPa 最大接觸應(yīng)力： 經(jīng)核算，設(shè)計合格? （4）?輪齒彎曲疲勞強度驗算： 齒輪根部的彎曲疲勞極限：從表13-2中查得 彎曲疲勞最小安全系數(shù)： 許用彎曲疲勞應(yīng)力：[σf ] =82MPa 輪齒最大彎曲應(yīng)力：σf=32.58MPa≤82MPa 經(jīng)核算，設(shè)計合格 （7）?潤滑油粘度和潤滑方法 油的粘度：根據(jù)VS = 6.19m/s從表13.7中選擇 從表13-7中選取滲透潤滑 電機(jī)的選擇：伺服電機(jī)js1-02 3.5導(dǎo)軌的設(shè)計 通過參考書《金屬切削機(jī)床設(shè)計》[3]可知，軌道的剖面外形與雙矩形導(dǎo)軌相似（帶滑軌的塑料適用于數(shù)控鉆床，而不需要滾動導(dǎo)軌）。? 我們所設(shè)計的導(dǎo)軌剛度十分的高，跟三角形導(dǎo)軌相比該導(dǎo)軌的當(dāng)量摩擦系數(shù)要小很多，而且導(dǎo)軌的承載能力很強，在加工過程中檢查和維護(hù)都非常簡單，滑動導(dǎo)軌其最常見的形式就是在動導(dǎo)軌上貼塑膠軟帶，尤其是數(shù)控機(jī)床軌道為雙矩形時最突出。長方形導(dǎo)軌有側(cè)方向上的間隔，需要用嵌條進(jìn)行調(diào)整間隙使其在一個可控的范圍內(nèi)。 3.5.1X軸向移動導(dǎo)軌的預(yù)選 根據(jù)已知條件和加工要求，選擇指導(dǎo)機(jī)床坐標(biāo)系如圖3-4所示： 圖3-4機(jī)床導(dǎo)軌坐標(biāo) 通過“設(shè)計手冊”機(jī)版本（2）表9.3-7，X軸運動導(dǎo)軌預(yù)選 H=20?????????B=50??????????B1=12????? ?A=400???h=12???????h1=H-0.5?????b=6 圖3-5T型導(dǎo)軌剖面結(jié)構(gòu) 3.5.2導(dǎo)軌的相關(guān)計算 受力分析圖如圖3-6所示： 3-6導(dǎo)軌受力分析簡圖 （1） a、X軸對坐標(biāo)取矩? 當(dāng)機(jī)床為鉆床時，F(xiàn)C=0??FQ?=0? 相對于X軸? 所以? b、?Y軸對坐標(biāo)軸取矩 設(shè)工件與工作臺共重500Kg，即W=500Kg? 存在兩個極值：當(dāng)工作臺在最遠(yuǎn)的地方=0.05+0.35=0.4 C、Z軸對坐標(biāo)軸取矩? 由各方面的分析可知MZ=0 （2）各導(dǎo)軌面上的集中支反力 對于鉆床FP=0，所以RC=FP?=0 （3）各導(dǎo)軌面上的支反力矩 通過該論文第一章和第二章可知??MX=0??My1=751.08Nm????My2=2151Nm? 3.5.3導(dǎo)軌的壓強計算和分布 本論文鉆床導(dǎo)軌按線性分布 當(dāng)鉆床的滑動導(dǎo)軌在一個相對比較低的速度下進(jìn)給時，平均壓力為1.21MPa,最大允許壓力2.54MPa。如果導(dǎo)軌的滑動速度小于一米每分鐘時，?許用壓強則小于0.2兆帕；如果滑動速度大于1米每分鐘時，P則取0.2兆帕。然而當(dāng)我們選擇的導(dǎo)軌在不加塑料板的情況下，P和P兩個都符合設(shè)計需要，在鑲?cè)胨芰习宓那闆r下P則達(dá)到0.25兆帕，可是我們設(shè)計中的滑動速度是2米每分鐘時P =0.2兆帕，不能滿足要求，必需對導(dǎo)軌的參數(shù)從新選取。數(shù)控鉆床在加工過程中，切削力的變化不會影響工件的進(jìn)給運動，因此塑料導(dǎo)軌板上的P是能夠適量的增漲的。在這種條件下，P取0.608兆帕，因此導(dǎo)軌的P=0.35兆帕遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.608Mpa，所以論文中設(shè)計的導(dǎo)軌是可以的。 3.5.4導(dǎo)軌傳動間隙調(diào)整分析 （1）軌道的選取：選取導(dǎo)軌時的基本要點：1、有一個良好的指導(dǎo)精度和線性度；2、耐磨的程度要高，加工精度等級高；3、必須具有足夠的強度，以保持軌道部件之間的相對位置和方向的準(zhǔn)確性；4、當(dāng)導(dǎo)軌在低速條件下運動要保持平衡。因為加工精度為7級，對于一般的機(jī)床鉆削，我們完全可以選取長方形的滑軌塑料。 由于機(jī)床的主要運動是沿著導(dǎo)軌移動的，所以導(dǎo)軌的損耗不低，因此我們必須要采用相應(yīng)的手段降低軌道的磨損。首先我們要選取適合的材料，同時導(dǎo)軌進(jìn)行熱處理和油脂的潤滑，另外必須選用防護(hù)罩，保證機(jī)床的軌道不漏在外面，如此能有效的預(yù)防切屑或者灰塵進(jìn)入到導(dǎo)軌中，降低導(dǎo)軌磨損。 3.6?計算機(jī)數(shù)控裝置系統(tǒng)設(shè)計 整個多工位鉆床設(shè)計的中心就是數(shù)控裝置，計算機(jī)用控制面板上輸入的代碼掌控鉆床整個工作臺的運動以及主軸的旋轉(zhuǎn)，以便能夠加工出合格的零件。 3.6.1?數(shù)控裝置系統(tǒng)硬件組成 圖3-8、計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)組成 3.6.2?步進(jìn)電機(jī)的接口電路 前面完成了數(shù)控系統(tǒng)的軟、硬件的設(shè)計，所以接下來應(yīng)該設(shè)計步進(jìn)電機(jī)的接口電路，由于采用的是開環(huán)控制，且采用單片機(jī)控制，控制信號由單片機(jī)產(chǎn)生，通過環(huán)形放大器對信號進(jìn)行放大，再通過軟件完成對信號的處理和接收 3.7本章小結(jié) 通過對傳動部分、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、導(dǎo)軌和工作臺的設(shè)計和計算，特別是對工作臺的設(shè)計，使其實現(xiàn)了多工位的功能，達(dá)到了設(shè)計要求。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 4夾具設(shè)計 4 夾具設(shè)計 專用機(jī)床上必須配備專用夾具，它的存在不僅可以保證加工精度和生產(chǎn)量，而且能夠提高我們的生產(chǎn)率，同時降低我們的勞動強度使企業(yè)的成本能夠得到控制。 當(dāng)工件在機(jī)床上加工的時候，為了確保加工表面相對于另外加工面的尺寸和位置精度，必須要讓工件在機(jī)床上據(jù)有正確的位置，并且在加工過程中能夠承受各種力的作用而保持開始的位置不變，這就是我們機(jī)床夾具所發(fā)揮的作用。 在本次設(shè)計中選定設(shè)計銑床夾具和銑鉆夾具，銑床夾具和銑鉆夾具,將用于z8206銑端面鉆中心孔機(jī)床上工作。本夾具是用來銑定位基準(zhǔn)面的專用夾具,其它平面內(nèi)圓面相對其都有一定的形位公差,該工序的各項技術(shù)要求得不到保證,將會影響整個零件加工的垂直度等等,造成不必要的損失,因此在該工序的加工過程中,重重點應(yīng)該考慮垂直問題,保證后續(xù)工序。 銑夾具中需要夾具體，V型塊，鉤型壓板，檔銷等，具體圖中以畫出，銑鉆夾具中需要上齒盤，下齒盤坐，頂柱，偏心手柄，V型塊，鉤型壓板，檔銷等等，具體圖中也畫出。 4.1 夾緊力的計算 單件生產(chǎn)或者小批生產(chǎn)應(yīng)盡量選取通用夾具和機(jī)床附件，其中卡盤、平口虎鉗、分度頭是機(jī)床中最常見的；對于一些大批量生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)率，應(yīng)使用有效的夾具；多品種小批量的生產(chǎn)，均使用可調(diào)夾具或者組合夾具。 (1)定位基準(zhǔn)的選擇 由于該平面的加工是第一道工序，其他的定位基準(zhǔn)及表面加工都以其為基準(zhǔn)進(jìn)行。分析零件圖，選擇表6-3，V型塊銑端面應(yīng)用V型塊將兩邊定位加緊，防止零件上下晃動，在另個軸上按檔銷防止其左右晃動，然后將零件上部用兩個鉤型壓板加緊。 (2)夾緊力的計算 由《切削手冊》[6] 表3.28，查得切削力 式中:，，，，，，，所以: 在切削力的計算中必須考慮安全系數(shù)K, 式中：由《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》[9]表1-2-1查的各安全系數(shù)，，，，，，所以 故切削力，上述計算過程是相對金屬銑削時的切削力計算,對碳素合金材料的工件 水平分力： 垂直分力： 圓周切削力將使得銑刀產(chǎn)生切削阻力矩M: 該夾具采用聯(lián)動機(jī)動夾緊機(jī)構(gòu)，為克服水平分力實際的夾緊力應(yīng)有如下關(guān)系： 式中：，，為切削力作用點到各個夾緊力的受力點的距離，，，；；所以: 即夾緊工件每個夾緊點需要767N的夾緊力。 根據(jù)工件夾緊部位的尺寸選擇的鉤形壓板，的鉤形螺栓的許用夾緊力為2354N，可以足以保證工件被夾緊，但在實際生產(chǎn)中,考慮到螺栓的壽命和疲勞強度，應(yīng)該選擇直徑更大的螺栓來確保夾緊的穩(wěn)定可靠和生產(chǎn)的安全性。 根據(jù)夾緊力計算所需要的的外力大小,并校核夾緊機(jī)構(gòu)中的鉤形螺栓的強度能否滿足要求即將工件夾緊。根據(jù)下式： 式中：0°57′；r′=7.5；； =0.18； 9°50′，由《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》[9]表1-2-13查得L=110mm，代入上式計算： 上述計算表明本夾具安全可靠。下面圖4.1為鉆夾具簡圖： 圖4.1 鉆夾具 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 5 刀具及量具的選擇 5刀具及量具的選擇 一般優(yōu)先采用標(biāo)準(zhǔn)刀具。如果我們采取機(jī)械聯(lián)動的方式，就會需要采取種種專用刀具、復(fù)合刀具或者多刃刀具來保證我們的加工效率和加工精度。而且不管是刀具的種類還是規(guī)格或者精度等級都必須符合加工要求。根據(jù)零件需要加工此零件需要標(biāo)準(zhǔn)刀具即可，標(biāo)準(zhǔn)刀具都有一定尺寸符合所需要求，則選擇標(biāo)準(zhǔn)即可。 單件或者小批量生產(chǎn)時應(yīng)盡量采用通用型測量工具，比如卡尺，千分尺，百分尺。而當(dāng)我們生產(chǎn)的零件為大批量生產(chǎn)時我們就必須選用極限量塊以及高效的檢驗夾具等到。同時我們必須保證量具的精度和加工精度達(dá)到要求。 為檢驗加工出的零件能否滿足實際要求,各個部位要用專用量具進(jìn)行檢驗,此零件較小，所以不需要專用量具，只需游標(biāo)卡尺，直尺即可量出其規(guī)格。 ? 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 6 結(jié)論 6結(jié)論 一個國家能不能制造出高水平的設(shè)備能直接體現(xiàn)出這個國家的制造技術(shù)水平，同時這也是國家綜合國力的象征。制造業(yè)是當(dāng)代社會經(jīng)濟(jì)和綜合國力的首要撐持，同時也是高新技術(shù)的載體和高新技術(shù)發(fā)展的動力。制造業(yè)作為現(xiàn)代國民經(jīng)濟(jì)和綜合國力的重要支柱，自然汽車制造成為其主導(dǎo)力量。隨之汽車大量的生產(chǎn)，其生產(chǎn)總值一般占一個國家國內(nèi)生產(chǎn)總值的百分之二十到百分之五十五。制造業(yè)是制造資源通過制造過程可以被轉(zhuǎn)換成用于人用工業(yè)品和消費品行業(yè)。因為制造出了產(chǎn)品，制造業(yè)創(chuàng)造出來的經(jīng)濟(jì)效益占人類社會總財富的百分之六十到百分之八十。對高新技術(shù)的發(fā)展起著推動作用，同時也是國民經(jīng)濟(jì)的主要來源。制造業(yè)的發(fā)展象征著國家的科學(xué)技術(shù)水平和綜合國力。 本次畢業(yè)設(shè)計，需要運用四年來所學(xué)的知識，針對現(xiàn)實中遇到的實際問題做到學(xué)以致用。能使我們把選修的基礎(chǔ)課程和專業(yè)基礎(chǔ)課程中所獲得的理論知識在實際的設(shè)計工作中綜合地加以應(yīng)用；它可以讓我們參考數(shù)據(jù)，圖表，手冊更熟練的應(yīng)用，熟悉相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)則的頒布；整個過程中涉及的不僅是知識，還有一些新的概念，這就要求我們回顧以前的知識，學(xué)習(xí)新的知識。還可以熟悉一下計算機(jī)繪圖軟件的應(yīng)用。整體設(shè)計只靠少許參考資料肯定是不行的，如此設(shè)計出來的組合機(jī)床沒有實用性，因此我們設(shè)計前要去一些企業(yè)實習(xí)，積累一定的寶貴知識和豐富的實踐經(jīng)驗。能使我們具有獨立設(shè)計思考的能力，可以培養(yǎng)我們做事的嚴(yán)謹(jǐn)性和理論與實際相結(jié)合的能力。使我們在未來的工作生活中能保持強大的自信。 不足之處就是對數(shù)控部分的設(shè)計，該部分遇到了很多問題，經(jīng)過老師的知道和對資料的查閱，基本完成了對數(shù)控部分的設(shè)計。? 經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，使我得到了很好的鍛煉，拓展了專業(yè)知識，在以后的工作中遇到困難時，它將增強我解決問題的能力。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) [1] 濮良貴等. 機(jī)械設(shè)計。 高等教育出版社。2006.5 [2] 盧秉恒等. 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ). 機(jī)械工業(yè)出版社. 2005.5 [3] 隋秀凜，高安邦.實用機(jī)床設(shè)計手冊［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2010. 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