連桿螺栓孔鉆孔夾具及多軸箱設(shè)計【鉆2-Φ16孔氣動夾具優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計+含19張CAD帶任務(wù)書+45頁加正文1.98萬字】

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任務(wù)書.doc

圓柱銷.dwg

墊板.dwg

多軸箱傳動減速機構(gòu).dwg

多軸箱裝配圖.dwg

夾具體.dwg

工件零件圖.dwg

文件清單.txt

機床總裝配圖.dwg

正文.doc

軸02-03.dwg

軸02-10.dwg

軸03-07.dwg

軸03-10.dwg

軸03-11.dwg

連接板.dwg

連桿螺栓孔鉆孔夾具鉆夾具圖集合.dwg

鉆2-Φ16孔氣動夾具.dwg

鉆模板.dwg

齒輪02-07.dwg

齒輪02-12.dwg

齒輪03-06.dwg

齒輪03-13.dwg

連桿螺栓孔鉆孔夾具及多軸箱設(shè)計【鉆2-Φ16孔氣動夾具】

連桿螺栓孔鉆孔夾具及多軸箱設(shè)計【鉆2-Φ16孔氣動夾具

摘    要

    在機械制造各行業(yè)的工藝過程中廣泛應(yīng)用著各種不同的，用以固定加工對象，使之占有正確位置，以便接受施工的一種工藝裝備，統(tǒng)稱為夾具。因此，無論是在機械加工，裝配，檢驗，還是在焊接，熱處理等冷，熱工藝中，以及運輸工作中都大量采用夾具。但在機械加工中應(yīng)用最為廣泛的是金屬切削機床上使用的夾具，我們稱其為機床夾具。它在保證產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)，高產(chǎn)，低成本，充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的潛力，以便工人掌握復(fù)雜或精密零件加工技術(shù)，以減輕繁重的體力勞動等諸方面起著巨大的作用。因此，機床夾具的設(shè)計和使用是促進生產(chǎn)迅速發(fā)展的重要工藝措施之一。為此，在本次畢業(yè)設(shè)計時，選擇了機床夾具設(shè)計。

    本文主要圍繞機床鉆孔夾具設(shè)計為中心。用以鉆連桿零件，首先通過參觀實習(xí)讓我們對夾具設(shè)計有了初步的了解，特別是對鉆模夾具設(shè)計的了解更為深刻。然后，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，對夾具設(shè)計方案進行分析和選擇。選定方案后，。通過查閱相關(guān)夾具設(shè)計書籍和相關(guān)圖例在鉆孔夾具設(shè)計過程中，。在查閱了相關(guān)文獻后完成外文翻譯。參考相關(guān)資料完成夾具的總體設(shè)計。

此次設(shè)計為連桿鉆孔多軸箱的機械設(shè)計。設(shè)計主要介紹了鉆孔多軸箱的設(shè)計原理、調(diào)整方法及設(shè)計計算過程。通過預(yù)先給定的加工要求可確定所需的計算參數(shù)，進而依據(jù)可調(diào)立式鉆孔多軸箱的設(shè)計原理來設(shè)計計算并校核各個部位的零件，然后進行組裝。本次設(shè)計可從五大方面進行設(shè)計。通過預(yù)先給定的加工要求計算并進行了雙頭鉆頭的設(shè)計、傳動系統(tǒng)減速箱的設(shè)計、傳動系統(tǒng)電機的選用、可以保證較高的加工精度和孔間相對位置精度。

關(guān)鍵詞：氣動夾具；電動機；變速箱；

Connecting rod bolt-hole drilling jig and multi-axle pneumatic clamp design

Abstract

In the process machinery manufacturing industries are widely used in a variety of different, to fix the object to be processed so that it occupies a correct position in order to receive a construction of process equipment, collectively referred to as fixtures. Therefore, whether in machining, assembly, inspection, or welding, heat treatment, cold and hot processes, as well as extensive use of transport work in both fixtures. But in machining the most widely used is the fixture for use on metal-cutting machine tools, jigs and fixtures we call it. It is to ensure product quality, high yield, low cost, the full potential of existing equipment in order to grasp the complexity of workers or precision parts processing techniques to reduce the heavy manual labor and other aspects play a huge role. Therefore, the design and use of jigs and fixtures is one of the important technical measures to promote the rapid development of production. For this reason, in this graduation project, select the tool fixture design.

 In this paper, the machine drilling fixture design around the center. For drill rod parts, first by visiting fixture design expertise allows us to have a preliminary understanding, especially understanding the jig fixture design is more profound. Then, under the guidance of instructors, for fixture design analysis and selection. After selecting the program. Through access to relevant books and related fixture design legend in drilling fixture design process. Access to the relevant literature in foreign language translation is completed. References relevant information to complete the overall design fixture.

The design of multi-axle drilling rod mechanical design. Design introduces the drilling of multi-axle box design principles, methods and design adjustment calculation. By processing requirements given in advance to determine the parameters required for the calculation, and then based on adjustable vertical drilling multi-axle box design principles to design calculations and check all parts of the parts, then assembled. This design can be designed from five aspects. By pre-processing requirements of a given calculation and design of the double-headed drill, drive train gearbox design, selection of the motor drive system, ensuring both high precision and accuracy of the relative position of the hole.

Keywords: pneumatic clamps; motor; gearbox;

目　錄

1 前言 1

1.1 本課題的背景和研究意義 1

1.3 鉆床的發(fā)展趨勢 2

1.4鉆床夾具的概述 2

1.5 本課題解決的問題和設(shè)計時主要的工作 3

2 連桿組合機床結(jié)構(gòu)設(shè)計的總體方案 4

2.1鉆床總體結(jié)構(gòu) 4

2.2設(shè)計方案選擇 4

3 連桿多軸箱的設(shè)計 7

3.1 預(yù)選加工材料，加工直徑 8

3.2 計算高速鋼麻花鉆軸向切削力及扭矩 8

3.2.1 計算單個鉆頭軸向切削力 8

3.2.2 計算單個鉆頭扭矩 9

3.3 鉆頭中各軸及齒輪的計算 10

3.3.1 齒輪8、9、10、11的計算 10

3.3.2 齒輪5、6、7的計算 14

3.4 雙頭鉆頭內(nèi)各軸的設(shè)計 16

3.4.1 計算軸I、VIII的最小直徑 16

3.4.2 計算軸II、VII的最小直徑 16

3.4.3 計算軸III的最小直徑 16

4 傳動系統(tǒng)減速設(shè)計 18

4.1減速箱內(nèi)各齒輪設(shè)計 18

4.1.1傳動系統(tǒng)減速箱齒輪、的設(shè)計 18

4.1.2傳動系統(tǒng)減速箱齒輪、的設(shè)計 19

4.2 雙頭鉆頭內(nèi)各軸的設(shè)計 19

4.2.1 計算軸III的最小直徑 19

4.2.2 計算軸IV的最小直徑 19

4.2.3 計算軸V的最小直徑 20

4.2.4 計算軸VI的最小直徑 20

5 傳動系統(tǒng)電機的選用 21

6 工件的夾緊計算及其選擇 22

6.1 工件的夾緊 22

6.1.1 夾緊基本原理理論 22

6.1.2 夾緊座 23

6.1.3 夾緊壓板 23

6.1.4 夾緊螺釘 24

6.2 夾緊力的選擇 24

6.2.1 夾緊力方向 24

6.2.2 夾緊力的作用點 25

6.2.3 夾緊力的計算 25

6.3 氣缸的選型計算 26

6.3.1 氣缸的直徑確定 27

6.3.2 氣缸的選型 28

6.3.3 夾具精度計算與分析 29

7  夾具結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計 31

7.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 31

7.2 夾具的導(dǎo)向 32

7.3 鉆孔與工件之間的切屑間隙 35

7.4 鉆模板 36

7.5定位誤差的分析 36

7.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 37

結(jié) 論 38

致  謝 39

參考文獻 40

洛陽理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 填表時間： 2015 年 1月 19 日 （指導(dǎo)教師填表） 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 指導(dǎo)教師 課題類型 題目 連桿螺栓孔鉆孔夾具及多軸箱設(shè)計 主要研究 目標 (或研 究內(nèi)容 ) 設(shè)計鉆連桿螺栓孔機床多軸箱及工藝裝備，該工裝用于鉆發(fā)動機連桿螺栓孔，兩工位加工，氣動夾緊，大批量生產(chǎn)，年生產(chǎn)量 10000件。 1．設(shè)計鉆發(fā)動機連桿螺栓孔用機床多軸箱，繪制總裝圖和零件圖。 2．設(shè)計鉆孔機床專用氣動夾具，繪制總裝圖和零件圖。 3．編寫設(shè)計說明書。 課 題 要求、主要任務(wù)及數(shù)量（指圖紙規(guī)格、張數(shù)，說明 書 頁數(shù)、論文字數(shù)等） 1．獨立完成不少于 3張 0號圖紙的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖、裝配圖和零件圖，其中應(yīng)包含 1 張以上用計算機繪制的具有中等難度的 1 號圖紙，同時至少有折合 1 號圖幅以上的圖紙用手工繪制。 2．完成 2萬字的設(shè)計說明書，用 。 3．查閱 15篇以上與課題相關(guān)的文獻； 4．翻譯 1~2萬印刷符（或譯出 3000漢字）以上的有關(guān)技術(shù)資料（并附原文） 。 進度計劃 1～ 3周：學(xué)習(xí)畢業(yè)設(shè)計 相關(guān)文件，了解設(shè)計內(nèi)容，畢業(yè)設(shè)計實習(xí)。 4～ 5周：查閱文獻、收集資料，翻譯相關(guān)技術(shù)資料。 6～ 7周：分析設(shè)計要求，確定總體方案。 8～ 9周：設(shè)計機床多軸箱，繪制總裝圖和零件圖。 10～ 11 周：設(shè)計機床夾具，繪制總裝圖和零件圖。 12～ 13周：修改設(shè)計，編寫設(shè)計說明書。 14～ 15周：準備答辯。 主要參 考文獻 1．機械設(shè)計手冊 2．機床夾具設(shè)計手冊 3．機床設(shè)計手冊 指導(dǎo)教師簽字： 教研室主任簽字： 年 月 日 I 畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 作 者： 學(xué) 號： 系 部： 專 業(yè)： 題 目： 連桿螺栓孔鉆孔夾具及多軸箱設(shè)計【氣動夾具】 指導(dǎo)者： (姓 名 ) (專業(yè)技術(shù)職務(wù) ) 注： 打印時刪除 評閱者： (姓 名 ) (專業(yè)技術(shù)職務(wù) ) 注： 打印時刪除 注： 20 年 月 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 桿螺栓孔鉆孔夾具及多軸箱設(shè)計【氣動夾具】 摘 要 在機械制造各行業(yè)的工藝過程中廣泛應(yīng)用著各種不同的，用以固定加工對象，使之占有正確位置，以便接受施工的一種工藝裝備，統(tǒng)稱為夾具。因此，無論是在機械加工，裝配，檢驗，還是在焊接，熱處理等冷，熱工藝中，以及運輸工作中都大量采用夾具。但在機械加工中應(yīng)用最為廣泛的是金屬切削機床上使用的 夾具，我們稱其為機床夾具。它在保證產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)，高產(chǎn)，低成本，充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的潛力，以便工人掌握復(fù)雜或精密零件加工技術(shù)，以減輕繁重的體力勞動等諸方面起著巨大的作用。因此，機床夾具的設(shè)計和使用是促進生產(chǎn)迅速發(fā)展的重要工藝措施之一。為此，在本次畢業(yè)設(shè)計時，選擇了機床夾具設(shè)計。 本文主要圍繞機床鉆孔夾具設(shè)計為中心。用以鉆 連桿 零件，首先通過參觀實習(xí)讓我們對夾具設(shè)計有了初步的了解，特別是對鉆模夾具設(shè)計的了解更為深刻。然后，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，對夾具設(shè)計方案進行分析和選擇。選定方案后，。通過查閱相關(guān)夾具設(shè)計書籍和相關(guān) 圖例在鉆孔夾具設(shè)計過程中，。在查閱了相關(guān)文獻后完成外文翻譯。參考相關(guān)資料完成夾具的總體設(shè)計。 此次設(shè)計為 連桿鉆孔多軸箱 的機械設(shè)計。設(shè)計主要 介紹 了 鉆孔多軸箱 的設(shè)計原理、調(diào)整方法及設(shè)計計算過程。通過預(yù) 先給定 的加工要求可確定所需的計算參數(shù)，進而 依據(jù)可調(diào)立式 鉆孔多軸箱 的設(shè)計原理來 設(shè)計計算并校核 各個部位的零件，然后 進行組裝。本次設(shè)計 可 從五大方面 進行設(shè)計。 通過預(yù) 先給定 的加工要求計算并進行了雙頭鉆頭的設(shè)計、 傳動系統(tǒng)減速 箱的設(shè) 計 、 傳動系統(tǒng)電機的選用、 可以保證較高的加工精度和孔間相對位置精度。 關(guān)鍵詞 ： 氣動夾具 ；電動機 ； 變 速箱 ； 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） n in a of to to be so it a in to a of to as in or as as of in in is on we It is to of in to of or to a of is of to of in In by us to a is of to in to in is to of of By in to on to of be By of a of of 陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） IV of of 陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） V 目 錄 1 前言 ................................................................................................................................... 1 課題的背景和研究意義 ......................................................................................................... 1 床的發(fā)展趨勢 .................................................................................................................... 2 床夾具的概述 ..................................................................................................................... 2 課題解決的問題和設(shè)計時主要的工作 ........................................................................ 3 2 連桿組合機床結(jié)構(gòu)設(shè)計的總體方案 ............................................................................... 4 床總體結(jié)構(gòu) ............................................................................................................................. 4 計方案選擇 ............................................................................................................................. 4 3 連桿多軸箱的設(shè)計 ........................................................................................................... 7 選加工材料，加工直徑 ........................................................................................................ 8 算高速鋼麻花鉆軸向切削力及扭矩 .................................................................................... 8 算單個鉆頭軸向切削力 ............................................................................................ 8 算單個鉆頭扭矩 ........................................................................................................ 9 頭中各軸及齒輪的計算 ...................................................................................................... 10 輪 8、 9、 10、 11 的計算 ........................................................................................ 10 輪 5、 6、 7 的計算 .................................................................................................. 14 頭鉆頭內(nèi)各軸的設(shè)計 .......................................................................................................... 16 算軸 I、 最小直徑 ....................................................................................... 16 算軸 最小直徑 ....................................................................................... 16 算軸 最小直徑 ................................................................................................ 16 4 傳動系統(tǒng)減速設(shè)計 ......................................................................................................... 18 速箱內(nèi)各齒輪設(shè)計 ............................................................................................................... 18 動系統(tǒng)減速 箱齒輪3z、4......................................................................... 18 動系統(tǒng)減速箱齒輪1z、2......................................................................... 19 頭鉆頭內(nèi)各軸的設(shè)計 .......................................................................................................... 19 算軸 最小直徑 ................................................................................................ 19 算軸 最小直徑 ............................................................................................... 19 算軸 V 的最小直徑 ................................................................................................. 20 算軸 最小直徑 ............................................................................................... 20 5 傳動系統(tǒng)電機的選用 ..................................................................................................... 21 6 工件的夾緊計算及其選擇 ............................................................................................. 22 件的夾緊 ............................................................................................................................. 22 緊基本原理理論 ........................................................................................................ 22 緊座 ............................................................................................................................ 23 緊壓板 ........................................................................................................................ 23 緊螺釘 ........................................................................................................................ 24 緊力的選擇 .......................................................................................................................... 24 緊力方向 .................................................................................................................... 24 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 夾緊力的作用點 ............................................................................................................ 25 緊力的計算 ................................................................................................................ 25 缸的選型計算 ...................................................................................................................... 26 缸的直徑確定 ............................................................................................................ 27 缸的選型 .................................................................................................................... 28 具精度計算與分析 .................................................................................................... 29 7 夾具結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計 ................................................................................................... 31 具的夾緊裝置和定位裝置 .................................................................................................. 31 具的導(dǎo)向 ............................................................................................................................. 32 孔與工件之間的切屑間隙 .................................................................................................. 35 模板 ..................................................................................................................................... 36 位誤差的分析 ....................................................................................................................... 36 定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) .................................................................................................. 37 結(jié) 論 ................................................................................................................................... 38 致 謝 ................................................................................................................................. 39 參考文獻 ............................................................................................................................. 40 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 1 前言 課題的背景和研究意義 鉆床主要用在工件上 孔的 加工 。通常鉆頭 的 旋轉(zhuǎn)為主運動，鉆頭 的 軸向移動為進給運動。 普通鉆床的 結(jié)構(gòu) 比較 簡單，加工精度 較低，可鉆通孔、盲孔。 在鉆床上配有工藝裝備時，還可以進行鏜孔 ,在鉆床上配萬能工作臺還能進行分割鉆孔、擴孔、鉸孔。 鉆床的特點是工件固定不動，刀具做旋轉(zhuǎn)運動 。 加工過程中工件不動，讓刀具移動，將刀具中心對正孔中心，并使刀具轉(zhuǎn)動 (主 運動 ) [3 鉆床主要分為立式鉆床、臥式鉆床 、搖臂鉆床、臺式鉆床、深孔鉆床和中心孔鉆床 等。為了滿足模具制造業(yè)發(fā)展的需要，又開發(fā)了除鉆削深孔以外，還可以進行銑削、攻絲等的多功能鉆床。 20 世紀 70 年代初，鉆床 還是 普遍 采用普通 繼電器 控制的。如 70 年代 代進入 中國 的美國 司的 日本 神崎高級精工制作所的 德國30 。 80年代后期 數(shù)控 技術(shù) 逐漸開始在 深孔鉆床 上 應(yīng)用，特別是 90年 代 以后這種先進的 技術(shù)才 迅速推廣 。如 0年代初上市的 進給系統(tǒng)由機械無級變速器改為采用 交流伺服電機 驅(qū)動 的 滾珠絲杠副，進給用滑臺 導(dǎo)軌 也改為 采用滾動直線導(dǎo)軌 。 鉆桿箱傳動為了保證高速旋轉(zhuǎn)、 精度 平穩(wěn)，由交換 皮帶 輪及皮帶，和 雙速電機 驅(qū)動的有級傳動變?yōu)闊o級調(diào)速的變頻電機到電 主軸 驅(qū)動，為鉆削小孔深孔和提高深孔鉆床的水平質(zhì)量 提供 了有利條件 [5 長期以在我國的機械制造業(yè)中鉆床加工的 工作量在總的制造工作量中占有很大的比重。制造業(yè)中孔類加工多數(shù)由傳統(tǒng)鉆床來完成。 單頭鉆床是機械行業(yè)最通用的設(shè)備 ， 主要用于工件上孔的加工 。 但是傳統(tǒng)的單孔鉆床在大批量生產(chǎn)時存在許多的不足之處。 由于單頭鉆床只有一根主軸 ， 因此，一次只能加工一個孔 。 如果要加工多孔的工件 ， 只有通過移動夾具多次對刀來實現(xiàn) ， 工人的勞動強度大 ,生產(chǎn)效率低，很難進行大批量的生產(chǎn)， 而且孔的位置精度較低。隨著工業(yè)的發(fā)展，對產(chǎn)品質(zhì)量、加工效率、 加工零件方式多樣性以及工藝發(fā)展的 要求的不斷提升 ， 生產(chǎn)效率低、操作工人勞動強度大、加工精度較低的傳統(tǒng)單頭鉆床 已不適用于大批量的產(chǎn)品生產(chǎn) 。隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，進入 21世紀，我國機床制造業(yè)既面臨著提升機械制造業(yè)水平的需求而引發(fā)的制作裝備發(fā)展的良機，也遭遇到加入 烈的 競爭壓力。 隨著工業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量和加工效率的不斷提升，數(shù)控機床的大量應(yīng)用也日趨廣泛。但將數(shù)控機床作為加工孔的專用設(shè)備與多軸鉆床相比，投入資金就有點得不償失了。單孔搖臂鉆床作為加工孔的通用機床，生產(chǎn)效率低、操作工勞動強度大，已不適用于大批量的成線生產(chǎn)。于是，多軸鉆床加工成為一種提高生產(chǎn)率的有效措施。而多軸加工逐漸成為一種新的加工趨勢。 多軸 鉆床俗稱多軸器、多孔鉆或多軸鉆孔器。是一種運用于機械領(lǐng)域鉆孔、攻牙的機床設(shè)備。 可以 兩軸 或兩軸 以上同時鉆孔或攻牙 ，故稱多軸鉆床。一臺普通的多軸鉆床一次能把幾個乃至十幾個孔或螺紋 同時 加工出來。如 果 配上 液 壓 或氣壓 裝置，可 以方便的 自動進行快進、工進（工退）、快退、停止 等動作，加工效率更高 。多軸鉆床也稱群鉆床 ， 一般型號 的 可 以 同時鉆 2 ， 而且很多機種都沒有軸數(shù)限制 ， 鉆 頭主 軸形式 、 尺寸大小 也 可 以 依客戶之需進行設(shè)計加工 [9 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 如今 多 軸 鉆床在生產(chǎn)中 的 應(yīng)用已 經(jīng)十分 廣泛，主要用于工件上 多 孔的加工 。 由于 普通單軸 鉆床 只有一根主軸， 一次 只能加工一個孔 ，如果要加工多孔的工件，只有通過移動夾具 并 多次對刀 來 實現(xiàn)，不僅工人的勞動強度大 ， 而且孔的位置精度低 。而多 軸 鉆床不僅效率高，在加工成角度的孔時，角度精確，再與數(shù)控相結(jié)合更可以保證距離精度 [4]。 多軸鉆床廣泛應(yīng)用于機械行業(yè)多孔零部件的鉆孔及攻絲加工。如汽車、摩托車多孔零部件 、 發(fā)動機箱體、鋁鑄件殼體、制動鼓、剎車盤、轉(zhuǎn)向器、輪轂、差速殼、軸頭、半軸、車橋等，泵類、閥類、液壓元件、太陽能配件等等。多軸加工生產(chǎn)效率高，投資少，生產(chǎn)準備周期短 ， 產(chǎn)品改型時設(shè)備損失少。而且隨著我國數(shù)控技術(shù) 的發(fā)展，多軸加工的范圍 變的 愈來愈廣，加工效率也 在 不斷提高 。 床的發(fā)展趨勢 鉆床系指主要用鉆頭在工件上加工孔的機床。通常鉆頭旋轉(zhuǎn)為主運動，鉆頭軸向移動為進給運動。鉆床結(jié)構(gòu)簡單，加工精度相對較低，可鉆通孔、盲孔，更換非凡刀具，可擴、锪孔，鉸孔或進行攻絲等加工。鉆床可分為下列類型： (1)臺式鉆床：可安放在作業(yè)臺上，主軸垂直布置的小型鉆床。 (2)立式鉆床：主軸箱和工作臺安置在立柱上，主軸垂直布置的鉆床。 (3)搖臂鉆床：搖臂可繞立柱回轉(zhuǎn)、升降，通常主軸箱可在搖臂上作水平移動的鉆床。它適用于大件和 不同方位孔的加工。 (4)銑鉆床：工作臺可縱橫向移動，鉆軸垂直布置，能進行銑削的鉆床。 (5)深孔鉆床：使用特制深孔鉆頭，工件旋轉(zhuǎn)，鉆削深孔的鉆床。 (6)平端面中心孔鉆床：切削軸類端面和用中心鉆加工的中心孔鉆床。 (7)臥式鉆床：主軸水平布置，主軸箱可垂直移動的鉆床 鉆床相關(guān)標準與其他金屬切削機床相關(guān)標準大體相同，其專用標準有：屬切削機床術(shù)語鉆床》， 5763床聯(lián)接尺寸標準》， 108臂鉆床參數(shù)及系列 型譜標準》 等，出口產(chǎn)品不得低于一等品。 主要生產(chǎn)廠家有：中捷友誼廠、沙市第一機床廠、寧夏大河機床廠、魯南機床廠、保定鉆床廠等。鉆床主要出口日本、東南亞、歐、美、非洲及港、澳等 30 余個國家及地區(qū) 。 床夾具的概述 鉆床夾具：用干各種鉆床（鏜床組合機床）上的夾具，又稱鉆模，鏜模。主要目的保證孔的精度（位置）。要想對鉆床夾具有深刻的了解，就要先知道鉆床夾具的特點。 在一般鉆床對工件進行空加工，多具一下特點 : 首先是刀具本身的剛性比較差。鉆床上所加工的空多為小尺寸的孔，其工序內(nèi)容不外乎鉆、擴、鉸、锪或攻螺 紋等加工，所以，刀具直徑往往比較小，而軸向尺寸比較啊，刀具的剛性均較差。 其次是多刃刀的不對稱，易造成空的形位公差。鉆、擴、鉸等孔加工刀具，多為多刃刀具，當(dāng)?shù)度蟹植疾粚ΨQ，或刀刃分布不對稱，或刀刃長度不等，會造成被加工孔的制造誤差，尤其是采用普通麻花鉆鉆孔，手工刃磨鉆頭所造成的兩側(cè)不對稱，極易造成被加工孔的孔位偏移、孔徑增大及孔軸線的彎曲和歪斜，嚴重影響孔的形狀、位置精度。 再有就是普通麻花鉆頭起鉆時，孔的精度極差。普通麻花鉆軸向尺寸大，洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 結(jié)構(gòu)剛性差，加上鉆心結(jié)構(gòu)所形成的橫刃，破壞定心，使鉆尖運動布穩(wěn)定，往往 在起鉆過程造成較大的孔位誤差。在單件、小批量生產(chǎn)種中，往往要考操作工在起鉆過程中不斷地進行人工矯正控制孔位精度，而在大批生產(chǎn)中，則需依靠刀刃結(jié)構(gòu)的改進和夾具對刀具的嚴格引導(dǎo)解決。 綜合以上孔加工特點，鉆床夾具的主要任務(wù)是解決好工件相對刀具的正確加工位置的嚴格控制問題。在大批量生產(chǎn)中，為有自傲解決鉆頭鉆孔的精度不穩(wěn)定的問題，多直接設(shè)置帶有刀具引導(dǎo)的鉆模板，對鉆頭進行正確引導(dǎo)和對孔位進行強制性限制。尤其是對箱體、蓋板類工件的鉆孔，往往要同時有多支鉆頭一次性鉆出眾多的孔，為保證加工孔隙的位置精度，一定要通過一塊精 確的模版，把多個孔位由引導(dǎo)限制好。這種用來正確引導(dǎo)鉆頭控制孔位精度的模版。專業(yè)化、高效生產(chǎn)中的鉆床夾具，通常具有較精確的鉆模版，以正確、快速地引導(dǎo)鉆頭控制孔位精度，這是鉆床夾具的最主要的特點。所以，習(xí)慣上又把鉆床夾具稱為鉆模。為防止鉆刃破壞鉆模板上引導(dǎo)孔的孔壁，多在引導(dǎo)孔中設(shè)置高硬度的鉆套，以維持鉆模板的孔系精度。 對鉆床夾具的類型要有一定的認知。 課題解決的問題和 設(shè)計時 主要 的 工作 單頭鉆床是機械行業(yè)最通用的設(shè)備 ， 主要用于工件上孔的加工 。 但是傳統(tǒng)的單孔鉆床在大批量生產(chǎn)時存在許多的不足之處。 由于單頭 鉆床只有一根主軸 ， 因此，一次只能加工一個孔 。 如果要加工多孔的工件 ， 只有通過移動夾具多次對刀來實現(xiàn) ，工人的勞動強度大 ,生產(chǎn)效率低， 很難進行大批量的生產(chǎn)， 而且孔的位置精度較低。隨著工業(yè)的發(fā)展，對產(chǎn)品質(zhì)量、加工效率、 加工零件方式多樣性以及工藝發(fā)展的 要求的不斷提升 ， 生產(chǎn)效率低、操作工人勞動強度大、加工精度較低的傳統(tǒng)單頭鉆床已不適用于大批量的產(chǎn)品生產(chǎn)，而多軸加工逐漸成為一種新的加工趨勢。 本課題就設(shè)計了這么一種 連桿組合機床 ，這種鉆床 價格相對低廉，體積小、重量輕、操作方便 、 可靠性高，且 可以 同時鉆兩孔的工作方式大大提高 了工作效率，減輕 了 工作量，提高 了 工作效率 和加工精度 。 本課題的主要工作包括以下幾個方面： 1. 廣泛查閱 國內(nèi)外 關(guān)于 多軸鉆床的研究資料，闡述了課題的研究意義，在綜述了國內(nèi)外研究資料 和研究目的 之后，給出了本文研究的主要內(nèi)容。 2. 深入研究 連桿組合機床 的設(shè)計原理， 提出 多種 連桿組合機床 的總體設(shè)計方案，進行各功能的求解，通過分析各個方案的優(yōu)缺點，確定了最優(yōu) 方案。 桿組合機床 的 整體 結(jié)構(gòu) 。 理調(diào)整各零件的相對位置 ， 并繪制鉆床的裝配圖和主要零件的零件圖。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 2 連桿組合機床 結(jié)構(gòu)設(shè)計的總體方案 床總體結(jié)構(gòu) 立式 連桿組合機床 主要由床身、工作臺、 鉆 頭、主傳 動系統(tǒng) 、電 機 等部分組成。立式 連桿組合機床 的設(shè)計需要完成以下 幾 個步驟 ： 通過齒輪間的位置轉(zhuǎn)動實現(xiàn)兩鉆頭間距離的可調(diào)性。 鉆床的主運動為旋轉(zhuǎn)，由主電動機驅(qū)動，動力通過皮帶輪傳遞給主軸箱 ,主軸箱是鉆床的主要驅(qū)動裝置。主運動（旋轉(zhuǎn)）及進給運動同時進行。主軸箱驅(qū)動軸的運轉(zhuǎn)由主電機經(jīng)過交換齒輪來驅(qū)動。 通過將加工工件時所需的轉(zhuǎn)矩折算 到電機主軸上，通過電機主軸上的轉(zhuǎn)矩和電機轉(zhuǎn)速算出功率，然后進行電機的篩選。 計 方案選擇 本設(shè)計根據(jù)可調(diào)鉆頭實現(xiàn)可調(diào)功能的原理不同可有兩種 鉆孔頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計 方案。 ：通過可伸縮式萬向聯(lián)軸器調(diào)節(jié) 本結(jié)構(gòu)用齒輪箱配合萬向節(jié)頭所組成，由于萬向節(jié)頭是可活動軸件，股在限定范圍內(nèi)可左右移動。 萬向聯(lián)軸器的共同特點是角向補償量較大，不同結(jié)構(gòu)型式萬向聯(lián)軸器兩軸線夾角不相同，一般 ≤5° 之間。萬向聯(lián)軸器利用其機構(gòu)的特點，使兩軸不在同一軸線，存在軸線夾角的情況下能實現(xiàn)所聯(lián)接的兩軸連續(xù)回轉(zhuǎn)，并可靠地傳遞轉(zhuǎn)矩和運動。萬向聯(lián)軸器最大的特點是具有較大的角向補償能力，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高。 圖 伸縮焊接方式萬向聯(lián)軸器 工作原理： 多軸鉆床的實現(xiàn)主要是由于有多軸器的存在才得以實現(xiàn)的。主軸旋轉(zhuǎn)帶到多軸器中的其他軸轉(zhuǎn)動。多軸器結(jié)構(gòu)由齒輪箱配合萬向節(jié)頭所組成，由于萬向節(jié)是可活動軸件，故在限定范圍內(nèi)可左右移動。在調(diào)整加多軸頭箱內(nèi)有一個主動輪和多個從動輪 ， 主動輪與電機聯(lián)結(jié)，將動力傳給多個從動輪 ， 從動輪再驅(qū)動鉆頭對工件進行加工。多軸鉆床廣泛應(yīng)用于機械行業(yè)多孔零部件的鉆孔及攻絲加工。 優(yōu)點：在調(diào)整加工孔距時不受齒輪所限制，適 合加工不定性孔件，使用范圍較洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 廣多軸鉆床在其加工范圍內(nèi)，其主軸的數(shù)量、主軸間的距離，相對可以任意調(diào)整，一次進給同時加工數(shù) 孔。在其配合液壓機床工作時 ， 可自動進行快進 、 工進（工退）、快退、停止同單軸鉆（攻絲）比較，工件加工精度高、工效快，可有效的節(jié)約投資方的人力、物力、財力。尤其機床的自動化大大減輕操作者的勞動強度 。 缺點：精度方面控制有所欠缺，長期使用跑位率相比略高。適合單件加工量不大，長年更換加工件的企業(yè)。 ：通過齒輪調(diào)節(jié) 該多軸鉆孔頭是根據(jù)太陽系中太陽、行星及衛(wèi)星的運動規(guī)律設(shè)計的，即：行星繞太 陽轉(zhuǎn)動，衛(wèi)星繞行星轉(zhuǎn)動，利用這個運動規(guī)律，還可實現(xiàn)鉆孔軸相對位置的調(diào)整。 此 連桿組合機床 原理如圖： 圖 軸鉆孔動力頭結(jié)構(gòu)調(diào)整圖 此次設(shè)計主要目的在于改造單頭鉆床為多頭鉆床。使其可以在較大的范圍和多個工位上同時加工兩個孔，很大程度上擴大了鉆床加工范圍，提高了機床適用性，并保證兩孔的相對位置精度。鉆頭可加工的范圍為： 可通過調(diào)整鉆頭的位置在一個圓上進行等分圓的加工。 鉆孔頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計： 以兩軸鉆孔頭為例進行說明，圖 孔頭通過連接體 1 與鉆床主軸的不回轉(zhuǎn)部分連接，連接體 1 是一個開口套，用螺釘鎖緊在主軸上；太陽齒輪 3通過錐孔套在主軸回轉(zhuǎn)部分的錐體上，靠摩擦傳遞扭矩。通過行星齒輪 6，太陽齒輪把動力傳給鉆孔主軸 17，行星齒輪 6 在這里是惰輪（ 過橋齒輪 ），在調(diào)整時它只能和整個鉆孔頭一起繞太陽齒輪公轉(zhuǎn)。主軸端部靠彈簧卡頭 21，夾緊鉆頭。為了使該鉆頭結(jié)構(gòu)盡量緊湊，我們盡量選用小尺寸齒輪，衛(wèi)星齒輪 8 與鉆孔主軸 17靠過盈配合傳遞扭矩，所采用的軸承均為無內(nèi)外圈滾針軸承。調(diào)整時，行星齒輪軸14， 距離調(diào)整塊 13可帶動衛(wèi)星齒輪 8，滾針軸承 9、 18， 隔離塊 10，襯套 15，止推軸承 16，鉆孔主軸 17，緊定螺釘 19，鉆孔主軸套 20 及彈簧卡頭 21 等繞行星輪軸 14 自由轉(zhuǎn)動，調(diào)整角度 α 。松開連接體 1 的鎖緊螺釘，整個鉆孔頭可以繞太陽齒輪 3，自由轉(zhuǎn)動，調(diào)整回補轉(zhuǎn)角 θ 。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 圖 軸鉆孔 頭結(jié)構(gòu)圖 4、 9、 孔主軸 優(yōu)點：該系列鉆孔頭，結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整方便，使用可靠，加工效率高，可以在中小批量生產(chǎn)中推廣使用。 缺點： 由于鉆孔主軸相對位置固定，大大限制了調(diào)整鉆孔主軸位置的靈活性，使得該系列鉆孔頭，在同時加工 3個或 4個孔時，孔分布比較規(guī)則時，可以比較方便地調(diào)整鉆孔位置，而且不會使鉆床主軸的受力情況惡化；但當(dāng)孔分布不規(guī)則時，調(diào)整比較麻煩，多數(shù)情況，根本調(diào)不出來，即使可以調(diào)整到位，加工時也會使鉆床主軸受力惡化。 選用該系列鉆孔頭時，要考慮鉆床的最大加工能力和待加工孔大小相匹配 [12]。 綜上，經(jīng)過比較后選定方案 二為設(shè)計方案 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 3 連桿多軸箱 的設(shè)計 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 圖 配圖 選加工材料，加工直徑 查表 3]得 ， 鋼 =735(M Pa)b?選用鉆頭直徑 d=16( 設(shè)定鉆頭轉(zhuǎn)速 960(r/查表 3]在 d=16(，取 0 ( m m / r )f ? 算高速鋼麻花鉆 軸向 切削力 及 扭矩 算 單個鉆頭 軸向 切削力 查表 3]得 ， 軸向切削力 公式 0 () d f K N?（ 查表 3]得，加工鋼（ = 7 3 5 M P 時： 1 (1) 當(dāng)鉆頭未磨損時 0 . 78 3 3 . 3 5 1 2 0 . 1 0 . 9 1 . 8 ( k N )F ? ? ? ? ? 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 (2) 當(dāng)鉆頭未磨損時 10 . 78 3 3 . 3 5 1 2 0 . 1 1 2 . 0 ( k N )F ? ? ? ? ? 算單個鉆頭扭矩 查表 3]得 扭矩公式 0d ( N m m ) f K??（ 查表 3]得 = （ 1） 鉆頭未磨損 （ 2） 鉆頭磨鈍 后 1 . 9 0 . 83 3 3 . 4 1 . 2 ( 0 . 1 0 ) 1 . 0 5 . 9 5 ( k N m m )M ? ? ? ? ? ?（ ） 1 . 9 0 . 83 3 3 . 4 1 . 2 ( 0 . 1 0 ) 0 . 8 7 5 . 2 ( k N m m )M ? ? ? ? ? ?（ ）洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 圖 頭鉆頭及傳動系統(tǒng)中各齒輪和軸所受轉(zhuǎn)矩簡圖 頭中各軸及齒輪的計算 輪 8、 9、 10、 11 的計算 選定齒輪 8，齒輪 11 為配對齒輪副中的小齒輪。齒輪 9，齒輪 10 為配對齒輪副中的大齒輪。 且兩對齒輪副完全相同 ，故計算時只計算一對齒輪副 8、 11 即可。 小齒輪 8 轉(zhuǎn)速 960(r / ， 設(shè)計工作壽命 15 年，每年 工作 300 天，兩班制，每班 8 小時。 初選 ： 小齒輪 材料 40制）硬度 280(齒數(shù)8 14z ?大齒輪材料 45 鋼（調(diào)制）硬度 240(齒數(shù)11 21z ?由設(shè)計計算公式進行計算，即 21 1 13( 8 )1112 . 3 2 ( )[]Et u ??? （ （ 1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1)試選載荷系 數(shù)1 2）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 由 1 5 ( N m )T ??洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 3）由表 10]選取齒寬系數(shù) 1d? ?。 4）由表 10]查的材料的彈性影響系數(shù) 121 8 9 . 8 ( M P a )5）由圖 10]按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強度極限l i m 8 6 0 0 ( M P a )H? ?，大齒輪的接觸疲 勞強度極限l i m 9 5 5 0 ( M P a )H? ?6）由式 60hN 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 9886 0 = 6 0 9 6 0 1 3 0 0 1 5 = 4 . 1 4 7 1 0hN n j L? ? ? ? ? ? ? ?（ ） （ 28 ） 9 989 1 4 . 1 4 7 1 0 2 . 7 6 5 1 01 . 5NN u ?? ? ? ?式中 n—齒輪轉(zhuǎn)速 j—齒輪每轉(zhuǎn)一圈，同一齒面嚙合次數(shù) 輪工作壽命（ h） u— 齒輪傳動比 7）由圖 10]取接觸疲勞壽命 系數(shù) ,8 0 ；9 0 。 8) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力 ， 取失效概率為 001 ，安全系數(shù) S=1，由式 H N S?? ?（ 得 8 l i m 88[ ] 0 . 9 6 0 0 5 4 0 ( M P a )H N S?? ? ? ? ?9 l i m 99[ ] 0 . 9 5 5 5 0 5 2 2 . 5 ( M P a )H N S?? ? ? ? ?（ 2）計算 1）計算小齒輪分度圓直徑8入 []H?中較小的值。 21 1 13( 8 )112312 . 3 2 ( )[]1 . 3 5 9 5 0 2 . 5 1 8 9 . 82 . 3 2 ( )1 1 . 5 5 2 2 . 52 7 . 6 9 ( m m ) u ????? ? ??故，取整( 8 ) 2 8 ( m m )洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 2）計算圓周速度 v。 ( 8 ) ( 8 )( 8 ) 2 7 . 6 9 9 6 0 1 . 4 ( m / s )6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 ? ??? ? ??? 3）計算齒寬 b ( 8 1 8 1 2 7 . 6 9 2 7 . 6 9 ( m m ) ? ? ? ?） （ ）4）計算齒寬與齒高之比8(8)）( 8 )( 8 )82 7 . 6 9 1 . 9 7 8 ( m m )14? ?( 8 ) ( 8 )2 . 2 5 2 . 2 5 1 . 9 7 8 4 . 4 5 ( m m )? ? ?( 8 )( 8 )2 7 6 4 ? 5）計算載荷系數(shù) 根據(jù)( 8 ) 1 v m s?， 7級精度，由圖 10]查得動載系數(shù)8 =8=1?由表 10]查得使用系數(shù)8=1 由 表 10]用插值法查得 7級精度、 小齒輪相對支撐非對稱布置時 ，8 ?由 (8)(8) ， 8 ? ,查圖 10]得8 ?；故載荷系數(shù) 1 8 8 8 8 1 1 . 0 7 1 1 . 4 2 3 1 . 5 2 2 6A v H K K K??? ? ? ? ? ?6）按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 1 338811 . 5 2 2 62 7 . 6 9 2 9 . 1 8 ( m m )1 . 3t ? ? ?（ ） （ ）7)計算模數(shù)8m（ ）8882 9 . 1 8 2 . 0 8 ( m m )14dm z? ? ?（ ）（ ） 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 按齒根彎曲強度設(shè)計公式為 1138 2182 ()[]F a S z???（ ）（ （ 1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1）由圖 10]查得小齒輪 8的彎曲疲勞強度極限8 5 0 0 ( M P a )?；大齒輪 9的彎曲疲勞強度極限9 3 8 0 ( M P a )?； 2）由圖 10]取彎曲疲勞壽命系數(shù)8 ，9