《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于多軸加工的普通鉆床改造【全套圖紙】》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于多軸加工的普通鉆床改造【全套圖紙】（37頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、III 摘摘 要要 隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，數(shù)控加工已成為機(jī)加工過(guò)程中的一種主流技術(shù)。 這一技術(shù)的運(yùn)用提高了機(jī)加工過(guò)程中工作效率和加工精度。數(shù)控多工位鉆床就是提高鉆 削加工精度和效率的一種很好的機(jī)加工工具。數(shù)控多工位鉆床的設(shè)計(jì)，采用了普通車(chē)床 設(shè)計(jì)的步驟和方法，綜合考慮數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)。從切削力入手確定主軸及電機(jī)，到整個(gè) 機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)床的控制，最后到對(duì)機(jī)床初始化程序設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)是基于多軸加工 的普通鉆床改造。為了實(shí)現(xiàn)復(fù)合工位的加工，現(xiàn)需要對(duì)普通鉆床進(jìn)行多軸頭的設(shè)計(jì)。普 通鉆床為單軸機(jī)床，但安裝上多軸箱就會(huì)成為多軸的鉆床，改造成多軸鉆床后，能大大 地縮短加工時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。因此本設(shè)

2、計(jì)的重點(diǎn)是多軸箱的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括齒 輪分布與選用、軸的設(shè)計(jì)、多軸箱的選用、導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)等。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞： 復(fù)合工位；多軸鉆床；生產(chǎn)效率；多軸箱 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 IV Abstract With the manufacturing development, numerical control manufacturing has become one of the major advanced technologies. efficiency and accuracy has been improved in application of the techno

3、logy. Numerical control auto-drilling machine is a kind of the new machine tools that can improve the machining accuracy and efficiency. The paner has designed for Numerical control auto-drilling machine, using design method of the ordinary lathe, and considering the characteristic of the numerical

4、control machine tools synthetically. cutting force has been calculated, the structural and the control system has been designed. Finally, the software routine has been explored.This paner has finished completed a investigation of internal and external of current situation for numerical control multi

5、stage-drilling machine, and compared it, put forward a feasible scheme; completed the mechanical structural design an calculated and designed the electric control system, and finished the software and hardware of the control system tentatively.The design is based on the multi-axis machining of commo

6、n drilling machine. To accomplish the manufacture of multi-hole, redesigned the drive mechanism of the ordinary drill press. Mono-spindle be changed into a multiple spindle. It will improve its productive efficiency, shorten its processing time if assembled a multiple spindle case on. That so calls

7、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. Key words: multi-positio

8、n manufacture; multiple drill press; productive efficiency; multiple spindle heads V 目目 錄錄 摘 要.III ABSTRACTIV 目 錄 V 1 緒論.1 1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義1 1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況2 1.2.1 多軸頭.2 1.2.2 多軸箱2 1.2.3 多軸鉆床.3 1.2.4 自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床3 1.2.5 多軸加工趨勢(shì).3 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求4 2 單工位鉆床改為多工位鉆床.5 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)5 2.2 普通立式鉆床的選型.5 2.2.1 計(jì)算所需電機(jī)功率5 2.2.

9、2 立式鉆床的確定6 3 主傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì).7 3.1 設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備.7 3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算.7 4 多軸箱的結(jié)構(gòu)與零部件的設(shè)計(jì).13 4.1 箱蓋、箱體和中間板結(jié)構(gòu)13 4.2 多軸箱軸的設(shè)計(jì)13 5 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì).28 5.1 導(dǎo)向裝置組成28 5.2 導(dǎo)向裝置選擇與設(shè)計(jì)28 6 接桿刀具.30 7 結(jié)論與展望.31 7.1 結(jié)論.31 7.2 不足之處及未來(lái)展望.31 致 謝.32 參考文獻(xiàn).33 基于多軸加工的普通鉆床改造 1 1 緒論緒論 1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義本課題的研究?jī)?nèi)容和意義 畢業(yè)設(shè)計(jì)是在完成了大學(xué)的全部課程之后，進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實(shí)際的綜合運(yùn)用，

10、使我對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)、技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事專(zhuān)業(yè)技術(shù)的工作打下基礎(chǔ)。專(zhuān)用 機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和改進(jìn)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手 段，合理的專(zhuān)用機(jī)床是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備、計(jì)劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測(cè) 和健全勞動(dòng)組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高 經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。 本課題為基于復(fù)合工位加工機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由于零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批大量生產(chǎn)， 故將涉及大批量加工的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)、專(zhuān)用機(jī)床和專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)等，尤其隨著工業(yè)的發(fā) 展，大型復(fù)雜的多軸、多工位加工更是引人注目。結(jié)合多軸、多工位加工不但可以擴(kuò)大 加工范圍，而且在提高精度的基礎(chǔ)上還能

11、大大地提高工效。完成該課題是對(duì)我們大學(xué)期 間所學(xué)知識(shí)進(jìn)行一次全面的專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練，可以培養(yǎng)我們掌握如何運(yùn)用過(guò)去所學(xué)知識(shí)去解決 生產(chǎn)中實(shí)際問(wèn)題的方法，增強(qiáng)從事本專(zhuān)業(yè)實(shí)際工作所必需的基本能力和開(kāi)發(fā)研究能力， 可以提高我們的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，為今后走上工作崗位打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)，因而，其對(duì)我們 實(shí)踐能力的提高和進(jìn)行企業(yè)專(zhuān)用機(jī)床的技術(shù)改造均具有十分重要的意義。 組合機(jī)床上的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約點(diǎn)全部機(jī)床零部件總量的70-80，因此設(shè)計(jì) 和制造周期短，經(jīng)濟(jì)效益好。由于組合機(jī)床目的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件自動(dòng)化程度高，因 而比通用機(jī)床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定勞動(dòng)強(qiáng)度低。組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過(guò)周密 設(shè)計(jì)和長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，

12、又有專(zhuān)門(mén)廠家成批生產(chǎn)，它與一般專(zhuān)用機(jī)床比較，其結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定，工作可靠，使用和維修方便。組合機(jī)床加工工件，由于采用專(zhuān)用夾具組合刀具和 導(dǎo)向裝置等，產(chǎn)品加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對(duì)操作工人的技術(shù)水平要求不高。當(dāng)機(jī)床 被加工的產(chǎn)品更新時(shí)，專(zhuān)用機(jī)床的大部件要報(bào)廢。組合機(jī)床的通用部件是根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)的，并等效于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，因此，其通用部件可以重復(fù)使用。不必加行設(shè)計(jì)和制造。 組合機(jī)床易于聯(lián)成結(jié)合機(jī)床自動(dòng)線，以適應(yīng)大規(guī)模和自動(dòng)化生產(chǎn)需要。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般在車(chē)間中普通機(jī)床的平均切削時(shí)間很少超過(guò)全部工作時(shí)間的15%。其余 時(shí)間是看圖、裝卸工件、調(diào)換刀具、操作機(jī)床、測(cè)量 以及清除鐵屑等等。使用數(shù)控機(jī) 床雖然能提高85

13、%，但購(gòu)置費(fèi)用大。某些情況下，即使生產(chǎn)率高，但加工相同的零件，其 成本不一定比普通機(jī)床低。故必須更多地縮短加工時(shí)間。不同的加工方法有不同的特點(diǎn)， 就鉆削加工而言，多軸加工是一種通過(guò)少量投資來(lái)提高生產(chǎn)率的有效措施。 專(zhuān)用機(jī)床總體設(shè)計(jì)-三圖一卡“被加工零件工序圖”-它是組合機(jī)床的設(shè)計(jì)的主要 依據(jù)，它是制造使用，檢修和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)條件繪制加工示意圖-它是刀具夾具， 多軸箱，液壓電器裝置設(shè)計(jì)及通用部件選擇主要原始資料，它是調(diào)整機(jī)床，刀具及試車(chē) 依據(jù)。繪制聯(lián)系和運(yùn)動(dòng)關(guān)系及檢驗(yàn)機(jī)床各部件相對(duì)位置及聯(lián)系-是滿(mǎn)足加工要求、進(jìn)一 步開(kāi)展主軸箱及夾具等專(zhuān)用部件和零件設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。相對(duì)生產(chǎn)率計(jì)算卡-它用來(lái)反

14、 映機(jī)床的加工過(guò)程，完成這一動(dòng)作所需要的時(shí)間，切削用量，機(jī)床生產(chǎn)率及機(jī)床負(fù)荷率。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 專(zhuān)用機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)，按專(zhuān)用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，由通用零件組成，其主要作用是根據(jù) 被加工零件的要求，安排各主軸位置并將動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)由電機(jī)或動(dòng)力部件傳給各主軸，使 之得到要求的轉(zhuǎn)速，機(jī)床主軸箱選用 400*400，中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)主軸傳動(dòng)。 專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)是按系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的由大量的通用部件和少量的專(zhuān)用部件組合的 工序集中的高效率專(zhuān)用機(jī)床。它能對(duì)工件進(jìn)行多刀，多軸，多面，多工位，同時(shí)加工。 隨著組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展，它以工藝范圍日益擴(kuò)大。 1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況 雖然不可調(diào)式多軸頭

15、在自動(dòng)線中早有應(yīng)用，但只局限于大批量生產(chǎn)。即使采用可調(diào) 式多軸頭擴(kuò)大了使用范圍，仍然遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足批量小、孔型復(fù)雜的要求。尤其隨著工業(yè)的 發(fā)展，大型復(fù)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(gè) 20 孔，若以搖臂鉆床加工，單單鉆孔與锪沉頭孔就要 842.5 小時(shí)，另外還 要?jiǎng)澗€工時(shí) 151.1 小時(shí)。但若以數(shù)控八軸落地鉆床加工，鉆锪孔只要 171.6 小時(shí)，劃線也 簡(jiǎn)單，只要 1.9 小時(shí)。因此，利用數(shù)控控制的二個(gè)坐標(biāo)軸，使刀具正確地對(duì)準(zhǔn)加工位置， 結(jié)合多軸加工不但可以擴(kuò)大加工范圍，而且在提高精度的基礎(chǔ)上還能大大地提高工效， 迅速地制造出原來(lái)不易加工的零件

16、。有人分析大型高速柴油機(jī) 30 種箱形與桿形零件的 2000 多個(gè)鉆孔操作中，有 40%可以在自動(dòng)更換主軸箱機(jī)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(shí)間。1975 年法國(guó)巴黎機(jī)床展覽會(huì)也反映了多軸加工的使 用愈來(lái)愈多這一趨勢(shì)。 多工位加工是在一次進(jìn)給中同時(shí)加工許多孔或同時(shí)在許多相同或不同工件上各加工 一個(gè)孔。這不僅縮短切削時(shí)間，提高零件加工精度，減少零件的裝夾或定位時(shí)間，并且 在數(shù)控機(jī)床加工程序的編制中不必計(jì)算坐標(biāo)，減少了字塊數(shù)而簡(jiǎn)化編程。它可以采用以 下一些設(shè)備進(jìn)行加工：立式鉆床或搖臂鉆床上裝多軸頭、多軸鉆床、多軸組合機(jī)床以及 自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床等。甚至可以通過(guò)二個(gè)能自

17、動(dòng)調(diào)節(jié)軸距的主軸或多軸箱，結(jié)合數(shù)控 工作臺(tái)縱橫二個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，加工各種圓形或橢圓形孔組的一個(gè)或幾個(gè)工序。現(xiàn)在就這 方面的現(xiàn)狀作一簡(jiǎn)介。 1.2.1 多軸頭多軸頭 從傳動(dòng)方式來(lái)說(shuō)主要有齒輪傳動(dòng)與萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)二種。這是大家所熟悉的。前者 效率較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，后者易于調(diào)整軸距。從結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)有不可調(diào)式與可調(diào)式二種。前者 主、從動(dòng)軸間軸距不能改變，多采用齒輪傳動(dòng)，僅適用于大批量生產(chǎn)。為了擴(kuò)大其加工 適應(yīng)性，發(fā)展了可調(diào)式多軸頭，其在一定范圍內(nèi)可調(diào)整軸距。它主要結(jié)構(gòu)形式有兩種： （1）具有對(duì)準(zhǔn)裝置的主軸。主軸裝在可調(diào)支架中，而可調(diào)支架能在殼體的 T 形槽中移動(dòng)， 并能在對(duì)準(zhǔn)的位置以螺栓固定。（2）具有較小公

18、差的圓柱形主軸。主軸通過(guò)襯套固定在 與零件孔型相同的模板中。前一種適用于批量較小且孔系是規(guī)則分布的工件（如孔系分 布在不同直徑的圓周上）。后一種適用于批量較大的機(jī)械加工中，其剛性較好，孔距精 度亦高，但不同孔型需要不同的模板。 多軸頭可以裝在立式鉆床或搖臂鉆床上，按鉆床本身所具有的各種功能進(jìn)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(guān)系，使用范圍有限。 基于多軸加工的普通鉆床改造 3 1.2.2 多軸箱多軸箱 也像多軸頭那樣作為標(biāo)準(zhǔn)部件生產(chǎn)。美國(guó) Secto 公司標(biāo)準(zhǔn)齒輪箱、多軸箱等設(shè)計(jì)的不 可調(diào)式多軸箱。有 32 種規(guī)格，加工面積從 300 300 毫米到 600 1050

19、毫米，工作軸達(dá) 60 根，動(dòng)力達(dá) 22.5 千瓦。Romai 工廠生產(chǎn)的可調(diào)多軸箱調(diào)整方便，只要先把齒輪調(diào)整到接 近孔型的位置，然后把與它聯(lián)接的可調(diào)軸移動(dòng)到正確的位置。因此，這種結(jié)構(gòu)只要改變 模板，就能在一定范圍內(nèi)容易地改變孔型，并且可以達(dá)到比普通多軸箱更小的孔距。 根據(jù)成組加工原理使用多軸箱或多軸頭的組合機(jī)床很適用于大中批量生產(chǎn)。為了在 加工中獲得良好的效果，必需考慮以下數(shù)點(diǎn)：（1）工件裝夾簡(jiǎn)單，有足夠的冷卻液沖走 鐵屑。（2）夾具剛性好，加工時(shí)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(diào)整，從而縮短換刀停機(jī)時(shí)間。（4）使用優(yōu)質(zhì)刀具，監(jiān)視 刀具是否變鈍，鉆

20、頭要機(jī)磨。（5）尺寸超差時(shí)能立即發(fā)現(xiàn)。 1.2.3 多軸鉆床多軸鉆床 這是一種能滿(mǎn)足多軸加工要求的鉆床。諸如導(dǎo)向、功率、進(jìn)給、轉(zhuǎn)速與加工范圍等。 巴黎展覽會(huì)中展出的多軸鉆床多具液壓進(jìn)給。其整個(gè)工作循環(huán)如快進(jìn)、工進(jìn)與清除鐵屑 等都是自動(dòng)進(jìn)行。值得注意的是，多數(shù)具有單獨(dú)的變速機(jī)構(gòu)，這樣可以適應(yīng)某一組孔中 不同孔徑的加工需要。 1.2.4 自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床 為了中小批量生產(chǎn)合理化的需要，最近幾年發(fā)展了自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床。 自動(dòng)更換主軸機(jī)床 自動(dòng)更換主軸機(jī)床頂部是回轉(zhuǎn)式主軸箱庫(kù)，掛有多個(gè)不可調(diào)主軸箱?？v橫配線盤(pán)予 先編好工作程序，使相應(yīng)的主軸箱進(jìn)入加工工位，定位緊并與動(dòng)力聯(lián)接，

21、然后裝有工件 的工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到主軸箱下面，向上移動(dòng)進(jìn)行加工。當(dāng)變更加工對(duì)象時(shí)，只要調(diào)換懸掛的 主軸箱，就能適應(yīng)不同孔型與不同工序的需要。 多軸轉(zhuǎn)塔機(jī)床 轉(zhuǎn)塔上裝置多個(gè)不可調(diào)或萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)主軸箱，轉(zhuǎn)塔能自動(dòng)轉(zhuǎn)位，并對(duì)夾緊在回轉(zhuǎn)工 作臺(tái)的工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。通過(guò)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)，可以加工工件的多個(gè)面。因?yàn)檗D(zhuǎn)塔不宜過(guò)大， 故它的工位數(shù)一般不超過(guò) 46 個(gè)。且主軸箱也不宜過(guò)大。當(dāng)加工對(duì)象的工序較多、尺寸 較大時(shí)，就不如自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床合適，但它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床 它由自動(dòng)線或組合機(jī)床中的標(biāo)準(zhǔn)部件組成。不可調(diào)多軸箱與動(dòng)力箱按置在水平底座 上，主軸箱庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)整個(gè)裝置緊固在進(jìn)給系統(tǒng)的溜板上。主軸箱庫(kù)轉(zhuǎn)

22、動(dòng)與進(jìn)給動(dòng)作都按 標(biāo)準(zhǔn)子程序工作。換主軸箱時(shí)間為幾秒鐘。工件夾緊于液壓分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，以便加工 工件的各個(gè)面。好果回轉(zhuǎn)工作臺(tái)配以卸料裝置，就能合流水生產(chǎn)自動(dòng)化。在可變生產(chǎn)系 統(tǒng)中采用這種裝置，并配以相應(yīng)的控制器可以獲得完整的加工系統(tǒng)。 數(shù)控八軸落地鉆床 大型冷凝器的水冷壁管板的孔多達(dá) 15000 個(gè)，它與支撐板聯(lián)接在一起加工?？讖綖?20 毫米，孔深 180 毫米。采用具有內(nèi)冷卻管道的麻花鉆，57MPa 壓力的冷卻液可直接 進(jìn)入切削區(qū)，有利于排屑。鉆尖磨成 90供自動(dòng)定心。它比普通麻花鉆耐用，且進(jìn)給量 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 大。為了縮短加工時(shí)間，以 8 軸數(shù)控落地加工。 1.2.5 多

23、軸加工趨勢(shì)多軸加工趨勢(shì) 多軸加工生產(chǎn)效率高，投資少，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，產(chǎn)品改型時(shí)設(shè)備損失少。而且隨 著我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，多軸加工的范圍一定會(huì)愈來(lái)愈廣，加工效率也會(huì)不斷提高。 1.3 本課題本課題應(yīng)達(dá)到的要求應(yīng)達(dá)到的要求 通過(guò)實(shí)際調(diào)研和采集相應(yīng)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、閱讀相關(guān)資料相結(jié)合，在對(duì)金屬切削加工、 金屬切削機(jī)床、機(jī)械設(shè)計(jì)與理論及液壓與氣動(dòng)傳動(dòng)等相關(guān)知識(shí)充分掌握后，分析鉆削加 工的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)多工位加工的多軸鉆床，經(jīng)反復(fù)對(duì)各方案對(duì)比分析，采用以專(zhuān)用機(jī)床與 專(zhuān)用夾具為主組成生產(chǎn)流水線，提高機(jī)械加工效率以節(jié)省勞動(dòng)時(shí)間。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析多軸 加工的特點(diǎn)，改進(jìn)專(zhuān)用機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并采用動(dòng)作迅速并安全可靠的機(jī)構(gòu)。 金

24、屬切削加工過(guò)程中的機(jī)床工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)、工件夾緊等方面的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合液壓與 氣動(dòng)傳動(dòng)的相關(guān)理論知識(shí)，完成液壓傳動(dòng)方案分析及液壓原理圖的擬定，設(shè)計(jì)液壓專(zhuān)用 夾具的驅(qū)動(dòng)、夾緊裝置，并進(jìn)行主要液壓元件的設(shè)計(jì)與選擇及傳動(dòng)系統(tǒng)的驗(yàn)算校核等， 來(lái)達(dá)到產(chǎn)品的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。 針對(duì)實(shí)際使用過(guò)程中存在的金屬加工工藝文件編制、工件夾緊及工藝參數(shù)確定及計(jì) 算問(wèn)題，綜合所學(xué)的機(jī)械理論設(shè)計(jì)與方法、機(jī)械加工工藝文件編制及實(shí)施等方面的知識(shí)， 設(shè)計(jì)出一套適合于實(shí)際的零件加工工藝路線，從而實(shí)現(xiàn)適合于現(xiàn)代加工制造業(yè)、夾緊裝 置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 適用某廠的復(fù)合工位專(zhuān)用加工生產(chǎn)線的優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)加工對(duì)象的具體工藝要求來(lái) 合理地改進(jìn)多軸鉆床的結(jié)構(gòu)

25、形式，力求在不影響加工的前提下最大限度的提高機(jī)械加工 效率以節(jié)省勞動(dòng)時(shí)間，并降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和企業(yè)的生產(chǎn)成本。 基于多軸加工的普通鉆床改造 5 2 單工位鉆床改為多工位鉆床單工位鉆床改為多工位鉆床 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù) 在一批鑄鐵連接件上，其同一個(gè)表面上有多個(gè)孔需要進(jìn)行加工。在普通立式鉆床上 進(jìn)行孔系的加工，通常是一個(gè)孔一個(gè)孔的鉆削，生產(chǎn)效率低，用非標(biāo)設(shè)備，即組合機(jī)床 加工，生產(chǎn)效率高，但設(shè)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(shí)完成多個(gè)孔的鉆、擴(kuò)、鉸、等工序。設(shè)計(jì)程序介紹如下： 2.2 普通立式鉆床的選型普通立式鉆床的選型 2.2.1 計(jì)

26、算所需電機(jī)功率計(jì)算所需電機(jī)功率 待加工的零件圖如圖 2.1 所示： 圖 2.1 為工件零件圖，其技術(shù)要求和生產(chǎn)批量如下： 材料：鑄鐵 HT200；料厚：40mm；硬度：HBS170-240HBS； 年產(chǎn)量：1000 萬(wàn)件；4-6.7 尺寸精度 IT13。 確定四個(gè)孔同時(shí)加工時(shí)所需的軸向力，根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 2.3 可知： 式 2-1 FF F ZY X F VfdCF 0 圖 2.1 待加工零 件 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 式中： -切削力系數(shù)，查表得：738.7/457.1=1.62； F C -麻花鉆鉆頭直徑，單位為 mm，根據(jù)已知條件為 7mm； 0 d -背吃刀量影響指數(shù)，查

27、表得：0.667/0.716=0.93； F X -進(jìn)給量,單位為 mm/r，計(jì)算得：0.14mm；f -進(jìn)給量影響指數(shù)，查表得：1.233/1.231=1； F Y -切削速度，單位為 m/min，查表得：8.3m/min；V -切削速度影響指數(shù)，查表得：0.248/0.258=0.96； F Z 則 =1.055N 0.9310.96 0.141.62 78.3F 所需電機(jī)功率： kW8765 . 0 83 . 0 055 . 1 FVP 2.2.2 立式鉆床的確定立式鉆床的確定 根據(jù)上面計(jì)算所需電機(jī)的功率，現(xiàn)選用 Z525 立式鉆床，其主要技術(shù)參數(shù)如表 2-1 所示： 表 2-1 Z52

28、5 立式鉆床主要技術(shù)參數(shù) 型 號(hào) 技 術(shù) 規(guī) 格 Z525 最大鉆孔直徑（mm）25 主軸端面至工作臺(tái)距離(mm)0-700 主軸端面至底面距離(mm)750-110 主軸中心至導(dǎo)軌距離(mm)250 主軸行距(mm)175 主軸孔莫氏解錐度3 號(hào) 主軸最大扭轉(zhuǎn)力矩(Nm)245.25 主軸進(jìn)給力(N)8829 主軸速(r/mm 轉(zhuǎn))97-1360 主軸箱行程(mm)200 進(jìn)給量(mm/r)0.1-0.8 工作臺(tái)行程(mm)325 工作臺(tái)工作面積(mm2)500375 主電動(dòng)機(jī)功率(kw)2.8 基于多軸加工的普通鉆床改造 7 3 主傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì)主傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì) 3.1 設(shè)計(jì)前

29、的準(zhǔn)備設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備 （1）大致了解工件上被加工孔為 4 個(gè) 7 的孔。毛坯種類(lèi)為灰鑄鐵的鑄件，由于 石墨的潤(rùn)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(zhì)合金錐柄麻花鉆（GB10946-89）。 （2）切削用量的確定 根據(jù)金屬切削加工手冊(cè)表 27 可知： 切削速度m/min,進(jìn)給量mm/r21 c V07 . 0 f 則切削轉(zhuǎn)速 r/min998 7 . 614 . 3 2110001000 d V ns 根據(jù) Z525 機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取r/min960 s n 故實(shí)際切削速度為： m/min 2 . 20 1000 9607 . 614. 3 1000 w c dn

30、V （3）確定加工時(shí)的單件工時(shí) 一般為 5-10mm，取 10mm 切入 L mm 2 . 108 3 7 . 6 83 3 1 dL切出 mm40 加工 L 加工一個(gè)孔所需時(shí)間： 1 40.2 0.598min 960 0.07 m w LLL t n f 切入切出 加工 單件時(shí)工時(shí)： 1 44 0.5982.392min m ttm 3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 根據(jù)零件的技術(shù)要求及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主傳動(dòng)的傳動(dòng)方式選定為齒輪傳動(dòng)，齒輪結(jié)構(gòu) 的布局初定為外嚙合。 （1）齒輪分布方案確定： 根據(jù)零件圖的分析，多軸箱齒輪分布初定有以下兩種形式，分別如圖 3.1 和圖 3.2 所示。

31、 根據(jù)通常采用的經(jīng)濟(jì)而又有效的傳動(dòng)是：用一根傳動(dòng)軸帶支多根主軸。因此，本 設(shè)計(jì)中采用了圖 3.2 所示的齒輪分布方案。 （2）明確主動(dòng)軸、工作軸和惰輪軸的旋轉(zhuǎn)方向，并計(jì)算或選定其軸徑大小。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 因?yàn)樗x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(jù)表 3-1 確定工作軸直徑,其由機(jī)械設(shè)計(jì)表 8/97 可得: 表 3-1 加工孔徑與工作軸直徑對(duì)應(yīng)表（mm） 因?yàn)榧庸た讖綖?7mm，所以工作軸直徑選 15mm。 主動(dòng)軸和惰輪軸的直徑在以后的軸設(shè)計(jì)中確定。 排出齒輪傳動(dòng)的層次，設(shè)計(jì)各個(gè)齒輪。 本設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)為單層次的齒輪外嚙合傳動(dòng)，傳動(dòng)

32、分布圖如圖 3.2 所示。 在設(shè)計(jì)各個(gè)齒輪前首先明確已知條件：電機(jī)輸入功率kW,齒輪轉(zhuǎn)速8 . 2 1 P r/min, 齒輪轉(zhuǎn)速r/min，假設(shè)齒輪、的傳動(dòng)比均為1360 1 n960 3 n 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。 選定齒輪類(lèi)型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)： 選用直齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)； 多軸箱為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7 級(jí)精度（GB10095-88） ； 材料選擇 由表 10-1文獻(xiàn) 4選擇齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 280HBS，齒輪材料 為 45（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 240HBS，齒輪材料為 45（?；?

33、，硬度 210HBS; 選齒輪齒數(shù)，齒輪齒數(shù)，取。24 1 Z 8 . 282 . 124 12 uZZ29 2 Z 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算： 3 2 1 1 1 32 . 2 H E d t t Z u uTK d 加工孔徑1212161620 工作軸直徑152025 圖 3.1 齒輪布置方案一圖 3.2 齒輪布置方案二 基于多軸加工的普通鉆床改造 9 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1)試選載荷系數(shù)；3 . 1 t K 2)計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩： Nmm 45 11 5 1 10966 . 1 1360/8 . 210 5 . 95/10 5 . 95nPT 3)由表 10-7文

34、獻(xiàn) 4選取齒寬系數(shù)： =0.5 d 4)由表 10-6文獻(xiàn) 4 查得材料的彈性影響系數(shù)： MPa 8 . 189 E Z 5)由表 10-21d文獻(xiàn) 4 按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限： MPa600 1lim H 齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限： MPa550 2lim H 6)由表 10-13文獻(xiàn) 4 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 9 11 10875 . 5 1530082113606060 h jLnN 99 2 10896 . 4 2 . 1/10875 . 5 N 7)由表 10-19文獻(xiàn) 4 查得接觸疲勞壽命系數(shù)，；90 . 0 1 HN K95 . 0 2 HN K 8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)

35、力: 取失效概率為 1%，安全系數(shù)，由式(10-12) 文獻(xiàn) 4 得：1S MPa540 1 6009 . 0 1lim1lim 1 S K HH H MPa5 .522 1 55095 . 0 2lim2 2 S K HHN H 計(jì)算 1)試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值: t d1 H 2 4 3 2 1 1 5 . 522 8 . 189 2 . 1 2 . 2 1 10966 . 1 3 . 1 32 . 2 1 32 . 2 H E d t t Z u uTK d mm649.53 2)計(jì)算圓周速度 V: m/s81 . 3 100060 1360649.5314 . 3 100

36、060 11 nd V t 3)計(jì)算齒b mm82.26649.535 . 0 Hd db 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 4)計(jì)算齒寬與齒高之比hb/ 模數(shù)： mm235 . 2 24/649.53/ 11 zdm tt 齒高： mm029 . 5 235 . 2 25 . 2 25 . 2 t mh 3 . 5029 . 5 /649.53/hb 5)計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) v=3.81m/s，7 級(jí)精度，由圖 10-8文獻(xiàn) 4 查得動(dòng)載系數(shù) Kv=1.14, 直齒輪，假設(shè)，由表 10-3文獻(xiàn) 4 查得；mm/N100/bFK ta 2 . 1 FH KK 由表 10-2文獻(xiàn) 4 查得使用系數(shù)

37、；1 A K 由表 10-4文獻(xiàn) 4 查得 7 級(jí)精度齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)， bK ddH 3 22 1023 . 0 6 . 0118 . 0 12 . 1 將數(shù)據(jù)代入后得： ; 182 . 1 649.531023 . 0 116 . 0118 . 0 12 . 1 322 H K 由,查圖 10-13文獻(xiàn) 4得，；182 . 1 , 3 . 5/ H Khb15 . 1 F K 故載荷系數(shù)： 574 . 1 182 . 1 2 . 111 . 1 1 HHVA KKKKK 6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）文獻(xiàn) 4 得， =53.649=57.18mm

38、t dd 11 3 / KtK 3 3 . 1/574 . 1 7)計(jì)算模數(shù) m m= =57.18/24=2.4mm 11/Z d 圓整為 m=2.5mm 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式（10-5）文獻(xiàn) 4 得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 m3 2 1 1 2 F SaFa d YY z kT 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 由圖 10-20文獻(xiàn) 4 查得齒輪的彎曲疲勞極限=500Mpa； 1FE 齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380Mpa 2FE 2)由圖 10-18文獻(xiàn) 4 查得彎曲疲勞壽命系數(shù);88 . 0 ,85 . 0 21 FNFN KK 基于多軸加工的普通鉆床改造 11 3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲

39、勞安全系數(shù) S=1.4,由式（10-12）文獻(xiàn) 4 得： =303.57Mpa 1 F S K FEFN11 4 . 1 50085 . 0 =238.86MPa 2 F S K FEFN22 4 . 1 38088 . 0 4)計(jì)算載荷系數(shù) 532 . 1 15 . 1 2 . 111 . 1 1 FFVA KKKKK 5) 查取齒形系數(shù) 由表 10-5文獻(xiàn) 4 查得53 . 2 ,65 . 2 21 FaFa YY 6)查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 10-5文獻(xiàn) 4 查得62 . 1 ,58 . 1 21 sasa YY 7）計(jì)算齒輪、的并加以比較 F SaFaY Y =0.01379 1 11

40、 F SaFaY Y 57.303 58 . 1 65 . 2 =0.01716 2 22 F SaFa YY 86.238 62 . 1 53 . 2 齒輪的數(shù)值大。 設(shè)計(jì)計(jì)算 mmm 3 2 4 01716 . 0 245 . 0 10966 . 1 532 . 1 2 5 . 1 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸 疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎 曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 1.5。在零件圖中可知，主動(dòng)軸與惰輪軸的中心距為 51mm，即

41、齒輪 、完全嚙合的中心距，得： m()=51 2 21 ZZ 1.5 ()=51 2 2 . 1 11 ZZ =31, =37 1 Z 2 Z 惰輪軸與工作軸的中心距為 61.5mm，即齒輪與齒輪完全嚙合時(shí)中心距，即 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 m()=61.5 2 32 ZZ 1.5 ()=61.5 2 37 3 Z =45 3 Z 幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算分度圓直徑： =m=31 1.5=46.5mm 1 d 1 Z =m=37 1.5=55.5mm 2 d 2 Z =m=45 1.5=67.5mm 3 d 3 Z 計(jì)算中心距 a=51mm,a=61.5mm 計(jì)算齒輪齒寬 mm75.33 5

42、 . 675 . 0 1 db d 取mm25,mm30,mm35 323 BBB 驗(yàn)算 Ft=819.2N 1 1 2 d T 0 . 48 10966 . 1 2 4 =35.66N/mmS=1.5 22 SS SS 22 6 . 351 . 7 6 . 351 . 7 故安全。 截面 E 右側(cè)面校核： 抗彎截面系數(shù) W 為： W=0.1d3=0.1x203=800mm 抗扭截面系數(shù) WT 為： WT=0.2d3=0.2x203=1600mm 彎矩 M 及彎曲應(yīng)力為: M=39300 x=35496.8Nm 5 . 77 5 . 7 5 . 77 =44.4Mpa b W M 800 8

43、. 35496 扭矩 T3 及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：T3=19700Nm T =12.3Mpa T T W T3 1600 19700 基于多軸加工的普通鉆床改造 17 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) a 及 a 按附表 3-2 查取文獻(xiàn) 4 ，因 =0.05,=1.25,經(jīng)插值后可查得:a,a d r 20 0 . 1 d D 20 25 33 . 2 66 . 1 又由附圖 3-1文獻(xiàn) 4可得軸肩材料的敏性系數(shù)為：q，q75 . 0 81 . 0 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（附 3-4）文獻(xiàn) 4 為： k2133 . 2 75 . 0 111 aq k53 . 1 166 . 1 81 . 0

44、111 aq 由附圖 3-2文獻(xiàn) 4 得尺寸系數(shù)1 由附圖 3-3文獻(xiàn) 4 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)97 . 0 軸按磨削加工，由附圖 3-4文獻(xiàn) 4 得表面質(zhì)量系數(shù)為=0.92 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按式（3-12）及（3-12）文獻(xiàn) 4 ，得綜合系1 q 數(shù)值為： =-1=+=2.09 K 1 1 2 1 92 . 0 1 =+-1=+=1.67 K 1 97 . 0 53 . 1 1 92 . 0 1 計(jì)算安全系數(shù)： =2.96 S ma K 1 01 . 0 4 . 4409 . 2 275 =14.7 S ma K 1 2 3 . 12 05 . 0 2 3 . 12 67 . 1 155

45、 Sca=2.9S=1.5 22 SS SS 22 7 . 1496 . 2 7 . 1496. 2 故該軸在截面右側(cè)面是安全的，又因?yàn)檩S無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì) 稱(chēng)性，故可略去靜強(qiáng)度校核。 軸承的校核 機(jī)床一般傳動(dòng)軸的滾動(dòng)軸承失效形式，主要是疲勞破壞，故應(yīng)進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算。 滾動(dòng)軸承疲勞壽命計(jì)算公式： （10-5）文獻(xiàn) 4 P C n Lh 60 106 式中：)(hLh額定壽命 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 min)/(rn轉(zhuǎn)速 ，表 3.8-50文獻(xiàn) 6)(nC額定動(dòng)載荷 動(dòng)載荷P 3 因?yàn)樗艿妮S向力太小，所以忽略不計(jì),Fa=0 所受徑向力 Fr=945.6/2=472.8

46、N 表 3.8-50文獻(xiàn) 6 P=0.41Fr+0.87Pa=0.41 472.8+0.87=193.8Pa =30000h(表 13-3) 文獻(xiàn) 6hLh641098 8 . 193 14500 136060 10 3 6 h L 軸承安全。 (2)惰軸的設(shè)計(jì) 軸材料的選擇 表 15-3文獻(xiàn) 4 軸材料選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 軸徑的確定 根據(jù)公式 d(15-2) 文獻(xiàn) 4 0 A 3 n P =110，取 d=20mm 8 . 14 84 . 0 1360 %998 . 2 3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 根據(jù)多軸箱結(jié)構(gòu)可以初步擬定惰輪軸結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖 4.4 所示。 選擇滾動(dòng)軸承 因?yàn)檩S承同時(shí)受

47、有徑向載荷及軸向載荷，選用單列向心球軸承，由表 1-14文獻(xiàn) 3,選 用 7002c 軸承。 軸上各段直徑，長(zhǎng)度如圖 8 所示。 圖 4.4 惰輪軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 基于多軸加工的普通鉆床改造 19 鍵的確定 因?yàn)辇X輪寬為 30mm,所以選用 6 6 18 平鍵，表 6-1文獻(xiàn) 4 軸上圓角和倒角尺寸 參考表 15-2文獻(xiàn) 4 ，取軸端倒角 2 450,各軸肩的圓角半徑為 R=1.0mm。 扭合成校核軸的強(qiáng)度 作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，如圖 4.5 所示。 軸上扭轉(zhuǎn)力矩為 M=9549=9549=23.2Nm n P 84 . 0 1360 %998 . 2 圓周力為 Py=2320N d M2 3 1020

48、 2 . 232 徑向力為 Pz=0.48 Py=0.48x2320=1113.6N 根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，分別作出軸的扭矩圖、垂直圖的彎矩 My 圖和水平平面內(nèi)的 圖 4.5 惰輪軸受力簡(jiǎn)圖 圖 4.6 惰輪軸的載荷分析圖 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 彎矩 Mz 圖，如圖 4.6 所示。從圖中可知，截面 E 為危險(xiǎn)截面，在截面 E 上，扭矩 T 和合成彎矩 M 分別為： T=23.2Nm M=32.8Nm 22 zy MM 22 2 . 32 4 . 15 按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核: 公式 W 1 22 TM W 為軸的抗彎截面系數(shù)，W=-(表 15-4) 文獻(xiàn) 4 32 3 d d td

49、bt 2 2 W=785-81=704 202 22026 32 2014 . 3 2 3 = W 1 22 TM 2 3 2 3 10 2 . 2310 8 . 32 704 1 =70MpaS=1.5 22 SS SS 22 8 . 18 . 6 8 . 18 . 6 故安全。 截面 E 右側(cè)面校核： 抗彎截面系數(shù) W 為： W=0.1d=0.1x15=337.5mm 抗扭截面系數(shù) WT 為： WT=0.2d=0.2x15=675mm 彎矩 M 及彎曲應(yīng)力為: M=32800=22707.7Nm 39 1239 =67.3Mpa b W M 5 . 337 7 . 22707 扭矩及扭轉(zhuǎn)應(yīng)

50、力為：=23200Nmm 3 T T 3 T =34.4Mpa T T W T3 675 23200 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) a 及 a 按附表 3-2 查取文獻(xiàn) 4 ，因 =0.07，=1.33，經(jīng)插值后可查得:a,a d r 15 0 . 1 d D 15 20 12 . 2 60 . 1 又由附圖 3-1文獻(xiàn) 8可得軸提材料的敏性系數(shù)為：q,q75 . 0 81 . 0 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（附 3-4）文獻(xiàn) 4 為： 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 k84 . 1 112 . 2 75 . 0 111 aq k49. 1160 . 1 81. 0111 aq 由附圖

51、3-2文獻(xiàn) 4 得尺寸系數(shù)1 由附圖 3-3文獻(xiàn) 4 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)0 . 1 軸按磨削加工，由附圖 3-4文獻(xiàn) 4 得表面質(zhì)量系數(shù)為=0.92 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按式（3-12）及（3-12）文獻(xiàn) 4 ，得綜合系1 q 數(shù)值為： K =-1=+=1.93 1 1 84. 1 1 92 . 0 1 K =+-1=+=1.58 1 1 49. 1 1 92 . 0 1 計(jì)算安全系數(shù)： S =2.12 ma K 1 01 . 0 3 . 6793. 1 275 S =5.53 ma K 1 2 4 . 34 05 . 0 2 4 . 34 58 . 1 155 Sca=1.99S=1.5

52、22 SS SS 22 53 . 5 12 . 2 53 . 5 12 . 2 故該軸在截面右側(cè)面是安全的，又因?yàn)檩S無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì) 稱(chēng)性，故可略去靜強(qiáng)度校核。 軸承的校核 因?yàn)樗艿妮S向力太小，所以忽略不計(jì),Fa=0 所受徑向力 Fr=1113.6/2=556.8N P=0.41Fr+0.87Pa=0.41 556.8+0.87Pa=229.16Pa 7002c 向心球軸承校核 =30000h(表 13-3) 文獻(xiàn) 6hLh348604 3 . 228 6600 84 . 0 136060 10 3 6 h L 軸承安全。 （3）工作軸的設(shè)計(jì) 軸材料的選擇 表 15-3文獻(xiàn)

53、 4 軸材料選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 基于多軸加工的普通鉆床改造 23 軸徑的確定 在傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算中已的工作軸的直徑定為 d=15mm。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 根據(jù)工作軸的受力需要，初步擬定其結(jié)構(gòu)如圖 4.7 所示。 擇滾動(dòng)軸承 因?yàn)檩S承同時(shí)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(xiàn) 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(zhǎng)度如圖 11 所示。 鍵的確定 因?yàn)辇X輪寬為 25mm,所以選用 5 5 20 平鍵，表 6-1文獻(xiàn) 4 軸上圓角和倒角尺寸 參考表 15

54、-2文獻(xiàn) 4 ，取軸端倒角 2 450,各軸肩的圓角半徑為 R=0.8mm。 扭合成校核軸的強(qiáng)度 作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，如圖 4.8 所示。 圖 4.7 工作軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖 4.8 工作軸受力簡(jiǎn)圖 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 軸上扭轉(zhuǎn)力矩為 M=9549 =9549=27.3Nm 960 %99%998 . 2 圓周力為 Py=3640N d M2 3 1015 3 . 272 徑向力為 Pz=0.48 Py=0.48 3640=1754.5N 根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，分別作出軸的扭矩圖、垂直圖的彎矩 My 圖和水平平面內(nèi)的 彎矩 Mz 圖，如圖 4.9 所示。從圖中可知，截面 E 為危險(xiǎn)截面，在截

55、面 E 上，扭矩 T 和合成彎矩 M 分別為 T=27.3Nm M=54.6Nm 22 zy MM 22 2 . 49 7 . 23 按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核文獻(xiàn) 5: 公式 W 1 22 TM W 為軸的抗彎截面系數(shù)，W=-(表 15-4) 文獻(xiàn) 4 32 3 d d tdbt 2 2 W=331.2-56.3=274.9 152 21525 32 1514 . 3 2 3 = W 1 22 TM 2 3 2 3 10 3 . 2710 6 . 54 9 . 274 1 =222MpaS=1.5 22 SS SS 22 48. 485 . 1 48 . 4 85 . 1 故安全。 截面 E

56、 左側(cè)面校核： 抗彎截面系數(shù) W 為： W=0.1d=0.1 15=337.5mm 抗扭截面系數(shù) WT 為： WT=0.2d=0.2 15=675mm 彎矩 M 及彎曲應(yīng)力為:M=54600Nmm =161.8Mpa b W M 5 . 337 54600 扭矩及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：=27300Nmm 3 T T 3 T =40.4Mpa T T W T3 675 27300 在附表 3-4文獻(xiàn) 4 用插入法求得軸上鍵槽處的有效應(yīng)力集中系數(shù)：k，k0 54 . 1 由附圖 3-2文獻(xiàn) 4 得尺寸系數(shù)88 . 0 由附圖 3-3文獻(xiàn) 4 得扭轉(zhuǎn)尺寸1 軸按磨削加工，由附圖 3-4文獻(xiàn) 4 得表面質(zhì)量系數(shù)

57、為=0.92 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按式（3-12）及（3-12）文獻(xiàn) 4 ，得綜合系1 q 數(shù)值為： =-1=0+=0.09 K 1 1 92 . 0 1 =+-1=+=1.63 K 1 1 54. 1 1 92 . 0 1 計(jì)算安全系數(shù)： =18.89 S ma K 1 01 . 0 8 . 16109 . 0 275 =4.57 S ma K 1 2 4 . 40 05 . 0 2 4 . 40 63 . 1 155 Sca=4.4S=1.5 22 SS SS 22 57 . 4 89.18 57 . 4 89.18 基于多軸加工的普通鉆床改造 27 故該軸在截面右側(cè)面是安全的，又因

58、為軸無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì) 稱(chēng)性，故可略去。 靜強(qiáng)度校核。 軸承的校核 機(jī)床一般傳動(dòng)軸的滾動(dòng)軸承失效形式，主要是疲勞破壞，故應(yīng)進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算。 36102 向心球軸承校核 由第一章可知主動(dòng)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(xiàn) 6 P=0.41Fr+0.87Pa=0.41 877.25+0.87 4.091=363.2N =30000h(表 13-3) 文獻(xiàn) 6hLh883839 2 . 363 6250 96060 10 3 6 h L 軸承安全。 8102 推力球軸承校核 P=Fa (表 3.8-54)文

59、獻(xiàn) 4 P=4.091N =30000h(表 13-3) 文獻(xiàn) 6 3 6 091 . 4 10500 96060 10 h L h L 軸承安全。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 28 5 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì) 5.1 導(dǎo)向裝置組成導(dǎo)向裝置組成 導(dǎo)向裝置主要由導(dǎo)柱、導(dǎo)套、彈簧組成。導(dǎo)柱的上端與多軸箱中間板上的導(dǎo)套滑 動(dòng)配合，下端安裝在夾具的鉆模板上。 5.2 導(dǎo)向裝置選擇與設(shè)計(jì)導(dǎo)向裝置選擇與設(shè)計(jì) 選擇彈簧 考慮到導(dǎo)向裝置一方面對(duì)麻花鉆進(jìn)行導(dǎo)向，另一方面還需要對(duì)所加工工件進(jìn)行夾 緊，它兼有鉆模板的作用，并且為了避免加工中對(duì)鉆頭的影響，因此采用了柔性壓板， 設(shè)計(jì)中采用四根彈簧支撐整個(gè)多軸箱，為

60、了確定彈簧的參數(shù)，現(xiàn)粗略估算多軸箱重量。 NG 9 . 4978 . 9105058200240108 . 9 93 每根彈簧負(fù)荷：F=124.5N 選圓柱螺旋壓縮彈簧(表 12) 文獻(xiàn) 7 ，彈簧各參數(shù)如下： 彈簧中徑,節(jié)距，彈簧絲直徑，工作圈數(shù)mm 0 . 16 2 Dmm640 . 6 tmm8 . 1d ,自由高度。30nmm140 o H 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選擇 導(dǎo)柱材料為直徑 16mm,長(zhǎng) 303mm,15 r Gc 導(dǎo)套材料為 20 號(hào)鋼。 鉆套的選擇 鉆套用來(lái)引導(dǎo)鉆頭、鉸刀等孔加工刀具，增強(qiáng)刀具剛度，并保證被加工孔和工件 其它表面準(zhǔn)確的相對(duì)位置精度。 根據(jù)鉆套的結(jié)構(gòu)和使用特點(diǎn)，主要有

61、四種類(lèi)型。 （1）固定鉆套 圖 5.1 所示為固定鉆套的兩種形式，該類(lèi)鉆套外圓以 H7/n6 或 H7/r6 配合，直接壓 入鉆模板上的鉆套底孔內(nèi)。在使用過(guò)程中若不需要更換鉆套（據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì),鉆套一般可 使用 100012000 次） ，則用固定鉆套較為經(jīng)濟(jì)，鉆孔的位置精度也較高。 (2）可換鉆套 當(dāng)生產(chǎn)批量較大，需要更換磨損的鉆套時(shí)，則用可換鉆套較為方便，如圖 5.2 所示。 可換鉆套裝在襯套中，襯套是以 H7/n6 或 H7/r6 的配合直接壓入鉆模板的底孔內(nèi)，鉆套 外圓與襯套內(nèi)孔之間常采用 F7/m6 或 F7/k6 配合。 基于多軸加工的普通鉆床改造 29 (3）快換鉆套 當(dāng)被加工孔需依次進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸時(shí)，由于刀具直徑逐漸增大，應(yīng)使用外徑相同 而內(nèi)徑不同的鉆套來(lái)引導(dǎo)刀具，這時(shí)使用快換鉆套可減少更換鉆套的時(shí)間，如圖 5.3 所 示?？鞊Q鉆套的有關(guān)配合與可換鉆套的相同。更換鉆套時(shí)，將鉆套的削邊處轉(zhuǎn)至螺釘 處，即可取出鉆套。鉆套的削邊方向應(yīng)考慮刀具的旋向，以免鉆套隨刀具自行拔出。 (4）特殊鉆套 由于工件形狀或被加工孔位置的特殊性，有時(shí)需要設(shè)計(jì)特殊結(jié)構(gòu)的鉆套，如圖 5.4 所示。在斜面上鉆孔時(shí)，應(yīng)采用圖 5.4a 所示的鉆套，鉆套應(yīng)盡量接近加工表面，并使 之與加工表面的形狀相吻合。如果鉆套較長(zhǎng)，可將鉆套孔上部的直徑加大