普通鉆床改造為多軸鉆床,普通,鉆床,改造 普通鉆床改造為多軸鉆床 1 目 錄 目錄………………………………………………………………………………………………………1 中文摘要…………………………………………………………………………………………………2 ABSTRACT…………………………………………………………………………………………………2 第 1 章 緒綸……………………………………………………………………………………………3 1． 1 多 軸 加 工 應 …………………………………………………………………………………3 1． 2 多 軸 加 工 的 設 備 ……………………………………………………………………………4 1． 3 多 軸 加 工 的 趨 勢 ……………………………………………………………………………5 第 2 章 普 通 鉆 床 改 為 多 軸 鉆 床 ……………………………………………………………………6 2． 1 生 產(chǎn) 任 務 ……………………………………………………………………………………6 2．2 普通立式鉆的選型……………………………………………………………………………6 第 3 章 多 軸 齒 輪 傳 動 箱 的 設 計 ………………………………………………………………………7 3．1 設 計 前 的 準 備 …………………………………………………………………………………7 普通鉆床改造為多軸鉆床 2 第 4 章 多 軸 箱 的 結 構 設 計 與 零 部 件 圖 的 繪 制 ………………………………………14 4．1 箱 蓋 、 箱 體 和 中 間 板 結 構 …………………………………………………………………14 4．2 多 軸 箱 軸 的 設 計 ...................... .......... .......... ....................................14 4．3 軸 坐 標 計 算 ………………………………………………………………………30 第 5 章 導 向 裝 置 的 設 計 …………………………………………………………………31 第 6 章 接 桿 刀 具 …………………………………………………………………………31 外 文 文 獻 ………………………………………………………………………………………………31 總 結 ………………………………………………………………………………………36 鳴 謝 ……………………………………………………………………………………………………37 參 考 文 獻 ………………………………………………………………………………………………37 中文摘要 本設計是關于普通鉆床改造為多軸鉆床的設計。普通鉆床為單軸機床，但安裝上多軸箱就會 成為多軸的鉆床，改造成多軸鉆床后，能大大地縮短加工時間，提高生產(chǎn)效率。因此本設計的 重點是多軸箱的設計，設計內容包括齒輪分布與選用、軸的設計、多軸箱的選用、導向裝置設 計等。 關鍵詞： 多軸鉆床；生產(chǎn)效率；多軸箱 Abstract The design is about reconstructing the ordinary drill to a multiple drill. The ordinary drill is a single drill. It will improve its productive efficiency, shorten its processing time if assembled a multiple spindle case on. That so calls a multiple drill. Hereby, the keystone of this design paper is how to design 普通鉆床改造為多軸鉆床 3 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: multiple drill; productive efficiency; multiple spindle heads 普通鉆床該為多軸鉆床 專業(yè):機械設計制造及其自動化, 學號:2000121316, 姓名:梁顯垣 指導教師：劉杰華，招惠玲，陳敏華 第 1 章 緒論 1.1 多軸加工應用 據(jù)統(tǒng)計，一般在車間中普通機床的平均切削時間很少超過全部工作時間的 15%。其余時間 是看圖、裝卸工件、調換刀具、操作機床、測量 以及清除鐵屑等等。使用數(shù)控機床雖然能提 高 85%，但購置費用大。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 機床低。故必須更多地縮短加工時間。不同的加工方法有不同的特點，就鉆削加工而言，多軸 加工是一種通過少量投資來提高生產(chǎn)率的有效措施。 普通鉆床改造為多軸鉆床 4 1.1.1 多軸加工優(yōu)勢 雖然不可調式多軸頭在自動線中早有應用，但只局限于大批量生產(chǎn)。即使采用可調式多軸 頭擴大了使用范圍，仍然遠不能滿足批量小、孔型復雜的要求。尤其隨著工業(yè)的發(fā)展，大型復 雜的多軸加工更是引人注目。例如原子能發(fā)電站中大型冷凝器水冷壁管板有 15000 個 ψ20 孔， 若以搖臂鉆床加工，單單鉆孔與锪沉頭孔就要 842.5 小時，另外還要劃線工時 151.1 小時。但若 以數(shù)控八軸落地鉆床加工，鉆锪孔只要 171.6 小時，劃線也簡單，只要 1.9 小時。因此，利用數(shù) 控控制的二個坐標軸，使刀具正確地對準加工位置，結合多軸加工不但可以擴大加工范圍，而 且在提高精度的基礎上還能大大地提高工效，迅速地制造出原來不易加工的零件。有人分析大 型高速柴油機 30 種箱形與桿形零件的 2000 多個鉆孔操作中，有 40%可以在自動更換主軸箱機 床中用二軸、三軸或四軸多軸頭加工，平均可減少 20%的加工時間。 1975 年法國巴黎機床展覽 會也反映了多軸加工的使用愈來愈多這一趨勢。 1.2 多軸加工的設備 多軸加工是在一次進給中同時加工許多孔或同時在許多相同或不同工件上各加工一個孔。 這不僅縮短切削時間，提高精度，減少裝夾或定位時間，并且在數(shù)控機床中不必計算坐標，減 少字塊數(shù)而簡化編程。它可以采用以下一些設備進行加工：立鉆或搖臂鉆上裝多軸頭、多軸鉆 床、多軸組合機床心及自動更換主軸箱機床。甚至可以通過二個能自動調節(jié)軸距的主軸或多軸 箱，結 合數(shù)控工作臺縱橫二個方向的運動，加工各種圓形或橢圓形孔組的一個或幾個工序?，F(xiàn)在就這 方面的現(xiàn)狀作一簡介。 1.2.1 多軸頭 從傳動方式來說主要有齒輪傳動與萬向聯(lián)軸節(jié)傳動二種。這是大家所熟悉的。前者效率較 高，結構簡單，后者易于調整軸距。從結構來說有不可調式與可調式二種。前者軸距 不能改 變，多采用齒輪傳動，僅適用于大批量生產(chǎn)。為了擴大其贊許適應性，發(fā)展了可調式多軸頭， 在一定范圍內可調整軸距。它主要裝在有萬向.二種。 （1）萬向軸式也有二種:具有對準裝置的 主軸。主軸裝在可調支架中，而可調支架能在殼體的 T 形槽中移動，并能在對準的位置以螺栓 固定。 （2）具有公差的圓柱形主軸套。主軸套固定在與式件孔型相同的模板中。前一種適用于 批量小且孔組是規(guī)則分布的工件（如孔組分布在不同直徑的圓周上） 。后一種適用于批量較大式 中小批量的輪番生產(chǎn)中，剛性較好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。 多軸頭可以裝在立鉆式搖臂鉆床上，按鉆床本身所具有的各種功能進行工作。這種多軸加 工方法，由于鉆孔效率、加工范圍及精度的關系，使用范圍有限。 1.2.2 多軸箱 普通鉆床改造為多軸鉆床 5 也象多軸頭那樣作為標準部件生產(chǎn)。美國 Secto 公司標準齒輪箱、多軸箱等設計的不可調 式多軸箱。有 32 種規(guī)格，加工面積從 300Ｘ300 毫米到 600Ｘ1050 毫米，工作軸達 60 根，動力 達 22.5 千瓦。Romai 工廠生產(chǎn)的可調多軸箱調整方便，只要先把齒輪調整到接近孔型的位置， 然后把與它聯(lián)接的可調軸移動到正確的位置。因此，這種結構只要改變模板，就能在一定范圍 內容易地改變孔型，并且可以達到比普通多軸箱更小的孔距。 根據(jù)成組加工原理使用多軸箱或多軸頭的組合機床很適用于大中批量生產(chǎn)。為了在加工中 獲得良好的效果，必需考慮以下數(shù)點：（1）工件裝夾簡單，有足夠的冷卻液沖走鐵屑。 （2）夾 具剛性好，加工時不形變，分度定位正確。 （3）使用二組刀具的可能性，以便一組使用，另一 組刃磨與調整，從而縮短換刀停機時間。 （4）使用優(yōu)質刀具，監(jiān)視刀具是否變鈍，鉆頭要機磨。 （5）尺寸超差時能立即發(fā)現(xiàn)。 1.2.3 多軸鉆床 這是一種能滿足多軸加工要求的鉆床。諸如導向、功率、進給、轉速與加工范圍等。巴黎 展覽會中展出的多軸鉆床多具液壓進給。其整個工作循壞如快進、工進與清除鐵屑等都是自動 進行。值得注意的是，多數(shù)具有單獨的變速機構，這樣可以適應某一組孔中不同孔徑的加工需 要。1.2.4 自動更換主軸箱機床 為了中小批量生產(chǎn)合理化的需要，最近幾年發(fā)展了自動更換主軸箱組合機床。 (1) 自動更換主軸機床 自動更換主軸機床頂部是回轉式主軸箱庫，掛有多個不可調主軸箱?？v橫配線盤予先編好 工作程序，使相應的主軸箱進入加工工位，定位緊并與動力聯(lián)接，然后裝有工件的工作臺轉動 到主軸箱下面，向上移動進行加工。當變更加工對象時，只要調換懸掛的主軸箱，就能適應不 同孔型與不同工序的需要。 (2)多軸轉塔機床 轉塔上裝置多個不可調或萬向聯(lián)軸節(jié)主軸箱，轉塔能自動轉位，并對夾緊在回轉工作臺的 工件作進給運動。通過工作臺回轉，可以加工工件的多個面。因為轉塔不宜過大，故它的工位 數(shù)一般不超過 4—6 個。且主軸箱也不宜過大。當加工對象的工序較多、尺寸較大時，就不如自 動更換主軸箱機床合適，但它的結構簡單。 (3)自動更換主軸箱組合機床 它由自動線或組合機床中的標準部件組成。不可調多軸箱與動力箱按置在水平底座上，主 軸箱庫轉動時整個裝置緊固在進給系統(tǒng)的溜板上。主軸箱庫轉動與進給動作都按標準子程序工 作。換主軸箱時間為幾秒鐘。工件夾緊于液壓分度回轉工作臺，以便加工工件的各個面。好果 普通鉆床改造為多軸鉆床 6 回轉工作臺配以卸料裝置，就能合流水生產(chǎn)自動化。在可變生產(chǎn)系統(tǒng)中采用這種裝置，并配以 相應的控制器可以獲得完整的加工系統(tǒng)。 (4) 數(shù)控八軸落地鉆床 大型冷凝器的水冷壁管板的孔多達 15000 個，它與支撐板聯(lián)接在一起加工?？讖綖?20 毫 米，孔深 180 毫米。采用具有內冷卻管道的麻花鉆，5－7 巴壓力的冷卻液可直接進入切削區(qū)， 有利于排屑。鉆尖磨成 90°供自動 定心。它比普通麻花鉆耐用，且進給量大。為了縮短加工 時間，以 8 軸數(shù)控落地加工。 1．3 多軸加工趨勢 多軸加工生產(chǎn)效率高，投資少，生產(chǎn)準備周期短，產(chǎn)品改型時設備損失少。而且隨著我國 數(shù)控技術的發(fā)展，多軸加工的范圍一定會愈來愈廣，加工效率也會不斷提高。 第 2 章 普通鉆床改為多軸鉆床 2.1 生產(chǎn)任務 在一批鑄鐵連接件上有同一個面上有多個孔加工。在普通立式鉆床上進行孔加工，通常是 一個孔一個孔的鉆削，生產(chǎn)效率低，用非標設備，即組合機床加工，生產(chǎn)效率高，但設備投資 大。 但把一批普通立式普通單軸鉆床改造為立式多軸鉆床，改造后的多軸鉆床，可以同時完成 多個孔的鉆、擴、鉸、等工序。設計程序介紹如下： 2.2 普通立式鉆床的選型 2.2.1 計算所需電機功率 零件圖如圖 1 所示： 普通鉆床改造為多軸鉆床 7 圖 1 為工件零件圖，材料：鑄鐵 HT200；料厚：5mm；硬度：HBS170-240HBS；年產(chǎn)量：1000 萬件；4- 6.7 尺寸精度 IT13.? (1) 確定四個孔同時加工的軸向力，公式： ?FFFknVYZdC???0 式中： =365.9, = , =0.661, =1.217, =0.361, =1.1,FC0d31?FZYnk =0.35m/s（表 15-37） [文獻 1]V 則 ? N09.4136.0527.6.9.3653 ???? 所需電機功率： KWVFP94?? 2.2.2 立式鉆床的確定 根據(jù)上面計算所需電機的功率，現(xiàn)選用 Z525 立式鉆床，其主要技術參數(shù)如表 1 所示： 表 1 Z525 立式鉆床主要技術參數(shù) 型 號技 術 規(guī) 格 Z525 最大鉆孔直徑（mm） 25 主軸端面至工作臺距離(mm) 0-700 主軸端面至底面距離(mm) 750-110 普通鉆床改造為多軸鉆床 8 主軸中心至導軌距離(mm) 250 主軸行距(mm) 175 主軸孔莫氏解錐度 3 號 主軸最大扭轉力矩(N?m) 245.25 主軸進給力(N) 8829 主軸轉速(r/mm) 97-1360 主軸箱行程(mm) 200 進給量(mm/r) 0.1-0.8 工作臺行程(mm) 325 工作臺工作面積(mm 2) 500Ｘ375 主電動機功率(kw) 2.8 第 3 章 多軸齒輪傳動箱的設計 3.1 設計前的準備 （1）大致了解工件上被加工孔為 4 個 Ф10 的孔。毛坯種類為灰鑄鐵的鑄件，由于石墨的潤滑 及割裂作用，使灰鑄鐵很易切削加工，屑片易斷，刀具磨損少，故可選用硬質合金錐柄麻花鉆 （GB10946-89） [文獻 2] （2）切削用量的確定 根據(jù)表 2－7[文獻？]，切削速度 ,進給量 .min/21Vc?rmf/17.0? 則切削轉速 987.64301rdns??? 根據(jù) Z525 機床說明書，取 i/ns 故實際切削速度為： in/2.016.0Vwc ?? （3）確定加工時的單件工時 圖 2 為鉆頭工作進給長度， 普通鉆床改造為多軸鉆床 9 一般 為 5-10mm,取 10mm，切 入L [文獻 3] ??md2.10837.6~31???切 出 m5加 工 加工一個孔所需時間： min15.07.9621 ??fnLtwm切 出加 工切 入 單件時工時： i.05.4???t 3.2 動系統(tǒng)的設計與計算 (1)選定齒輪的傳動方式：初定為外嚙合。 (2)齒輪分布方案確定： 根據(jù)分析零件圖，多軸箱齒輪分布初定有以下圖 3，圖 4 兩種形式 根據(jù)通常采用的經(jīng)濟而又有效的傳動是：用一根傳動軸帶支多根主軸。因此，本設計中采用了 圖 3 所示的齒輪分布方案。 （3）明確主動軸、工作軸和惰輪軸的旋轉方向，并計算或選定其軸徑大小。 普通鉆床改造為多軸鉆床 10 因為所選定的 Z535 立式鉆床主軸是左旋，所以工作軸也為左旋，而惰輪軸則為右旋。 根據(jù)表 2 確定工作軸直徑《機械制造》.8/97：43 表 2 加工孔徑與工作軸直徑對應表（mm） 加工孔徑 ＜12 12－16 16－20 工作軸直徑 15 20 25 因為加工孔徑為 Ф10mm,所以工作軸直徑選 15mm. 主動軸和惰輪軸的直徑在以后的軸設計中確定。 （4） 排出齒輪傳動的層次，設計各個齒輪。 ① 本設計的齒輪傳動為單層次的齒輪外嚙合傳動，傳動分布圖如圖 4 所示。 ② 在設計各個齒輪前首先明確已知條件：電機輸入功率 ,齒輪Ⅰ轉速KWP8.21? , 齒輪Ⅲ轉速 ,假設齒輪Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的傳動比均為min/1360rn? min/9603rn i=0.84,即齒輪比 u=1.2,工作壽命 15 年（每年工作 300 天） ，兩班制。 ③ 選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù) ?選用直齒輪圓柱齒輪傳動； ?多軸箱為一般工作機器，速度不高，故選用 7 級精度（GB10095-88）; ?材料選擇 由表 10-1[文獻 4]選擇齒輪Ⅰ材料為 40Cr（調質） ，硬度為 280HBS，齒輪Ⅱ材料為 45（調質） ， 硬度為 240HBS，齒輪Ⅲ材料為 45（常化） ，硬度 210HBS; ?選齒輪Ⅰ齒數(shù) ,齒輪Ⅱ齒數(shù) ,取 .241?Z 8.2.1412????uZ29Z ④ 按齒面接觸強度設計 由設計計算公式進行試算， ?3 211 ][. ??????????HEdtt uTKd? ? 確定公式內的各計算數(shù)值 1)試選載荷系數(shù) ;3.?tK 2)計算齒輪Ⅰ傳遞的轉矩 普通鉆床改造為多軸鉆床 11 mNnPT ??????? 45151 1096.13/8.20.9/0.9 3)由表 10-7[文獻 4]選取齒寬系數(shù) =0.5d? 4)由表 10-6[文獻 4] 查得材料的彈性影響系數(shù) 2/18.MPaZE 5)由表 10-21d[文獻 4] 按齒面硬度查得齒輪Ⅰ的接觸疲勞強度極限？ ;齒輪ⅡMPaH601lim?? 的接觸疲勞強度極限？ ;PaH502lim?? 6)由表 10-13[文獻 4] 計算應力循環(huán)次數(shù)： ??91 10875.3813606 ?????hjLnN992 0.42/875. 7)由表 10-19[文獻 4] 查得接觸疲勞壽命系數(shù) , ;.1HNK5.2?HN 8)計算接觸疲勞許用應力: 取失效概率為 1%，安全系數(shù) ,由式(10-12) [文獻 4] 得：1?SMPaKHH54069.0][1limli1??? ;SN.2.2li2 ? ?計算 1)試算小齒輪分度圓直徑 ，代入 中較小的值:td1][H?243211 5.819.21096.3.][2. ???????????????????Edtt ZuTKdm649.5? 2)計算圓周速度 V: smndVt /81.310649.53.106????? 3)計算齒 bHd 2..?? 4)計算齒寬與齒高之比 h/ 模數(shù)： mzmtt 35.469.53/1?? 齒高： 022.?th 普通鉆床改造為多軸鉆床 12 3.5029./64.53/??hb 5)計算載荷系數(shù) 根據(jù) v=3.81m/s,7 級精度，由圖 10-8[文獻 4] 查得動載系數(shù) Kv=1.14, 直齒輪，假設 ,由表 10-3[文獻 4] 查得 ;mNbFKta/10/? 2.1??FHK 由表 10-2[文獻 4] 查得使用系數(shù) ;?A 由表 10-4[文獻 4] 查得 7 級精度齒輪Ⅰ相對支承非對稱布置時，??bdH 3210.6.018.2.1 ???????? 將數(shù)據(jù)代入后得： ;182.649.5.... 32???K 由 ,查圖 10-13[文獻 4]得， ;18,35/??Hhb ?FK 故載荷系數(shù) 7..21.??????HVAK 6)按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a） [文獻 4] 得， =53.649x =57.18mmtd1?3/tK3./574.1 7)計算模數(shù) m m=d1/Z1=57.18/24=2.4mm,圓整為 m=25mm. ⑤按齒根彎曲強度設計 由式（10-5） [文獻 4] 得彎曲強度的設計公式為 m≥ 321][????????FSadYzkT? ?確定公式內的各計算數(shù)值 1） 由圖 10-20[文獻 4] 查得齒輪Ⅰ的彎曲疲勞極限 =500Mpa;1FE 齒輪Ⅱ的彎曲疲勞強度極限 =380Mpa;2FE? 2)由圖 10-18[文獻 4] 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ;8.0,5.21?FNFNK 3)計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4,由式（10-12） [文獻 4] 得： [ ]1= = =303.57MpaF?SKFEN14.508? 普通鉆床改造為多軸鉆床 13 = =238.86MPa2][F?SKFEN24.1380? 4)計算載荷系數(shù) 532.1.2.????????FVA 5) 查取齒形系數(shù) 由表 10-5[文獻 4] 查得 .,65.21FaFaY 6)查取應力校正系數(shù) 由表 10-5[文獻 4] 查得 .1,8.21?sasa 7）計算齒輪Ⅰ、Ⅱ的 并加以比較][FSY? = =0.013791][FSaY?57.30862? = =0.017162][FSa. 齒輪Ⅱ的數(shù)值大。 ?設計計算 m≥ 32 40176.5.09612??5.?m 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于 齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載 能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關，可取由彎曲強度算得的模數(shù) 1.5。在零件 圖中可知，主動軸與惰輪軸的中心距為 51mm，即齒輪Ⅰ、Ⅱ完全嚙合的中心距，得： m( )=5121Z? 1.5x( )=51.1 Z1=31, Z2=37 惰輪軸與工作軸的中心距為 61.5mm，即齒輪Ⅱ與齒輪Ⅲ完全嚙合時中心距，即 普通鉆床改造為多軸鉆床 14 m( )=61.5231Z? 1. 5( )=61.573 Z3=45 ⑥幾何尺寸計算 ?計算分度圓直徑： d1=Z1?m=31x1.5=46.5mm d2=Z2?m=37x1.5=55.5mm d3=Z3?m=45x1.5=67.5mm ?計算中心中距 aⅠ Ⅱ =51mm,aⅡⅢ =61.5mm ?計算齒輪齒寬 mdb75.3.6501???? 取 BmB2,,32 ⑦驗算 Ft= = =819.2N1dT0.48196 4? = =35.66N/mm<100N/mm 合格bFKtA25 第 4 章 多軸箱的結構設計與零部件的繪制 多軸箱的傳動方式為外嚙合，齒輪傳動的排列層次為一層。 4.1 箱蓋、箱體和中間板結構 (1)箱體選用 240mmx200mm 長方形箱體，箱蓋與之匹配。箱體材料為 HT20-40, 箱蓋為 HT15-33. (2)中間板的作用：箱內部分是軸承的支承座，伸出箱外的部分是導向裝置中的滑套支承座，為 普通鉆床改造為多軸鉆床 15 便于設計人員選用，已將中間板規(guī)范為 23mm 和 28mm 兩種厚度的標準，現(xiàn)選用 23mm 厚的中間板， 材料為 HT15-33。 4.2 多軸箱軸的設計 (1)主動軸的設計 ①軸材料的選擇 表 15-3[文獻 4] 軸材料選用 45 鋼，調質處理。 ②軸徑的確定 根據(jù)公式 d≥A 0 (15-2) [文獻 4] 3nP 式中 A0= ,查表 15-3[文獻 4] ，A 0取 110][2.95T? d≥110 x =13.9mm,取 d=25mm3168. ③軸結構設計 ?選擇滾動軸承 因為軸承同時受有徑向載荷及軸向載荷，故前、后端均選用單列向心球軸承，由表 1-14 [文獻 3] ，選用 7204c 軸承。 ?軸上各段直徑，長度如圖 5 所示。 普通鉆床改造為多軸鉆床 16 ?鍵的確定 因為齒輪寬為 35mm,所以選用 8x7x22 平鍵，表 6-1[文獻 4] ?確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表 15-2[文獻 4] ，取軸端倒角 2x450,各軸肩的圓角半徑為 R=1.0mm. ?按彎扭合成校核軸的強度 作出軸的計算簡圖 軸上扭轉力矩為 M=9549x =9549x =19.7nP13608.2mN? 周向力為 Py= = =1970NdM23107.9?? 徑向力為 Pz=0.48 Py=0.48x1970=945.6N 普通鉆床改造為多軸鉆床 17 根據(jù)軸的計算簡圖，分別作出軸的扭矩圖、垂直圖的彎矩 My 圖和水平平面內的彎矩 Mz 圖，如 圖 7 所示。從圖中可知，截面 E 為危險截面，在截面 E 上，扭矩 T 和合成彎矩 M 分別為 T=19.7 ;mN? M= = =39.32zyM?24.3517mN? 軸材料選用 45 鋼， =355Mpa,許用應力[ ]= [文獻 5], 為許用應力安全系數(shù)，取 =1.5,則s??sns?s? [ ]= =237Mpa?5.13 按第三強度理論進行強度校核 公式 ，W2TM? W 為軸的抗彎截面系數(shù)，W= - (表 15-4) [文獻 4] 3d???tb2? W= =1533.2-105.8=1427.4??523514. 2?? =2TM???2323107.910.94.71?? =30.8MpaS=1.5 故安全2???226.31.? 截面 E 右側面校核： 抗彎截面系數(shù) W 為：W=0.1d 3=0.1x203=800mm3 抗扭截面系數(shù) WT為：W T=0.2d3=0.2x203=1600mm3 彎矩 M 及彎曲應力為:M=39300 x =35496.85.7?mN? = = =44.4Mpab?80.35496 普通鉆床改造為多軸鉆床 19 扭矩 T3及扭轉應力 為：T 3=19700 ?mN? = = =12.3Mpa?W16097 截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù) a 及 a 按附表 3-2 查取 [文獻 4] ，因?? = =0.05, = =1.25,經(jīng)插值后可查得:a ,adr20.dD2053.2?6.1? 又由附圖 3-1[文獻？]可得軸提材料的敏性系數(shù)為：q ,q750?8? 故有效應力集中系數(shù)按式（附 3-4） [文獻 4] 為： k ????213.75.011??????????a k 5.68??q 由附圖 3-2[文獻 4] 得尺寸系數(shù) ?? 由附圖 3-3[文獻 4] 得扭轉尺寸系數(shù) 97.0?? 軸按磨削加工，由附圖 3-4[文獻 4] 得表面質量系數(shù)為 = =0.92??? 軸未經(jīng)表面強化處理，即 ，則按式（3-12）及（3-12） [文獻 4] ，得綜合系數(shù)值為：1q? K = - -1= + =2.09????129.0? K = + -1= + =1.67???7.531. 計算安全系數(shù)： S = = =2.96?ma????1 01.409.25?? S = = =14.7?maK??1 23.5.67. Sca= = =2.9>S=1.52???22.149.?? 故該軸在截面右側面是安全的，又因為軸無大的瞬時過載及嚴重的應力循環(huán)不對稱性，故可略 普通鉆床改造為多軸鉆床 20 去靜強度校核。 ?軸承的校核 機床一般傳動軸的滾動軸承失效形式，主要是疲勞破壞，故應進行疲勞壽命計算。 滾動軸承疲勞壽命計算公式： （10-5） [文獻 4] ????????PCnLh601 式中： )(hh額 定 壽 命?mi/(r轉 速 ，表 3.8-50[文獻 6])nC額 定 動 載 荷動 載 荷?P3?? 因為所受的軸向力太小，所以忽略不計,Fa=0 所受徑向力 Fr=945.6/2=472.8N 表 3.8-50[文獻 6] P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x472.8=193.8 > =30000h(表 13-3) [文獻 6] hLh 641098.193560?????????'L 軸承安全 (2)惰軸的設計 ①軸材料的選擇 表 15-3[文獻 4] 軸材料選用 45 鋼，調質處理。 ②軸徑的確定 根據(jù)公式 d≥A 0 (15-2) [文獻 4] 3nP =110 ，取 d=20mm8.14.136%982?? 普通鉆床改造為多軸鉆床 21 ③軸的結構設計： ?選擇滾動軸承 因為軸承同時受有徑向載荷及軸向載荷，選用單列向心球軸承，由表 1-14[文獻 3],選用 7002c 軸承。 ?軸上各段直徑，長度如圖 8 所示。 ?鍵的確定 因為齒輪寬為 30mm,所以選用 6x6x18 平鍵，表 6-1[文獻 4] ?軸上圓角和倒角尺寸 參考表 15-2[文獻 4] ，取軸端倒角 2x450,各軸肩的圓角半徑為 R=1.0mm. ?扭合成校核軸的強度 作出軸的計算簡圖 普通鉆床改造為多軸鉆床 22 軸上扭轉力矩為 M=9549x =9549x =23.2nP84.0136%92?mN? 周向力為 Py= = =2320NdM230.? 徑向力為 Pz=0.48 Py=0.48x2320=1113.6N 根據(jù)軸的計算簡圖，分別作出軸的扭矩圖、垂直圖的彎矩 My 圖和水平平面內的彎矩 Mz 圖，如 圖 10 所示。從圖中可知，截面 E 為危險截面，在截面 E 上，扭矩 T 和合成彎矩 M 分別為 T=23.2 ;mN? M= = =32.82zyM?22.34.15?mN? 按第三強度理論進行強度校核 [文獻 5]: 公式 ，W2T W 為軸的抗彎截面系數(shù)，W= - (表 15-4) [文獻 4] 3d???tb2? W= =785-81=704??0263014.?? =2TM?232310.18.7?? =70MpaS=1.5 故安全2???28.16? 截面 E 右側面校核： 抗彎截面系數(shù) W 為：W=0.1d 3=0.1x153=337.5mm3 抗扭截面系數(shù) WT為：W T=0.2d3=0.2x153=675mm3 彎矩 M 及彎曲應力為:M=32800 x =22707.7912?mN? = = =67.3Mpab?5.3720 扭矩 T3及扭轉應力 為：T 3=23200?? = = =34.4Mpa?W6 截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù) a 及 a 按附表 3-2 查取 [文獻 4] ，因?? = =0.07, = =1.33,經(jīng)插值后可查得:a ,adr150.dD152012.?60.? 又由附圖 3-1[文獻？]可得軸提材料的敏性系數(shù)為：q ,q75?81? 故有效應力集中系數(shù)按式（附 3-4） [文獻 4] 為： k ????84.12.75.011??????????a k 968??q 由附圖 3-2[文獻 4] 得尺寸系數(shù) ?? 由附圖 3-3[文獻 4] 得扭轉尺寸系數(shù) 0.1?? 軸按磨削加工，由附圖 3-4[文獻 4] 得表面質量系數(shù)為 = =0.92??? 軸未經(jīng)表面強化處理，即 ，則按式（3-12）及（3-12） [文獻 4] ，得綜合系數(shù)值為：q? K = - -1= + =1.93????184.1920? K = + -1= + =1.58???. 計算安全系數(shù)： 普通鉆床改造為多軸鉆床 25 S = = =2.12?maK????1 01.3679.25?? S = = =5.53?ma??1 24.5.2458. Sca= = =1.99>S=1.52???223.1.?? 故該軸在截面右側面是安全的，又因為軸無大的瞬時過載及嚴重的應力循環(huán)不對稱性，故可略 去靜強度校核。 ?軸承的校核 因為所受的軸向力太小，所以忽略不計,Fa=0 所受徑向力 Fr=1113.6/2=556.8n P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x556.8=228.3N 7002c 向心球軸承校核 > =30000h(表 13-3) [文獻 6] hLh 34860.2684.01366?????????'L 軸承安全 （3）工作軸的設計 ①軸材料的選擇 表 15-3[文獻 4] 軸材料選用 45 鋼，調質處理。 ②軸徑的確定 在傳動系統(tǒng)的設計與計算中已的工作軸的直徑定為 d=15mm。 ③軸的結構設計： 普通鉆床改造為多軸鉆床 26 ?擇滾動軸承 因為軸承同時受有徑向載荷及軸向載荷，故前、后端均選用單列向心球軸承，又因工作軸用于 鉆削，在后端加單向推力球軸承。由表 1-14[文獻 3]，單列向心球軸承選用 102 軸承，后端單向 推力球軸承選用 8102 軸承。 ?各段直徑，長度如圖 11 所示。 ?鍵的確定 因為齒輪寬為 25mm,所以選用 5x5x20 平鍵，表 6-1[文獻 4] ?軸上圓角和倒角尺寸 參考表 15-2[文獻 4] ，取軸端倒角 2x450,各軸肩的圓角半徑為 R=0.8mm. ?扭合成校核軸的強度 作出軸的計算簡圖 軸上扭轉力矩為 M=9549x =9549x =27.3nP960%8.2?mN? 周向力為 Py= = =3640NdM2315.7?? 徑向力為 普通鉆床改造為多軸鉆床 27 Pz=0.48 Py=0.48x3640=1754.5N 根據(jù)軸的計算簡圖，分別作出軸的扭矩圖、垂直圖的彎矩 My 圖和水平平面內的彎矩 Mz 圖，如 圖 13 所示。從圖中可知，截面 E 為危險截面，在截面 E 上，扭矩 T 和合成彎矩 M 分別為 T=27.3 ;mN? M= = =54.62zyM?22.497.3?mN? 按第三強度理論進行強度校核 [文獻 5]: 公式 ，W12T W 為軸的抗彎截面系數(shù)，W= - (表 15-4) [文獻 4] 3d???tb2? W= =331.2-56.3=274.9??152314. 2?? =W2TM???232310.706.49.7?? =222MpaS=1.5 故安全2???2248.5.1? 截面 E 左側面校核： 抗彎截面系數(shù) W 為：W=0.1d 3=0.1x153=337.5mm3 抗扭截面系數(shù) WT為：W T=0.2d3=0.2x153=675mm3 彎矩 M 及彎曲應力為:M=54600 mN? = = =161。8Mpab?5.37460 扭矩 T3 及扭轉應力 為：T 3=27300?? = = =40.4Mpa?TW67520 在附表 3-4[文獻 4] 用插入法求得軸上鍵槽處的有效應力集中系數(shù)：k ,k0??54.1? 由附圖 3-2[文獻 4] 得尺寸系數(shù) 8.0??? 由附圖 3-3[文獻 4] 得扭轉尺寸 1? 軸按磨削加工，由附圖 3-4[文獻 4] 得表面質量系數(shù)為 = =0.92??? 軸未經(jīng)表面強化處理，即 ，則按式（3-12）及（3-12） [文獻 4] ，得綜合系數(shù)值為：?q? K = - -1=0+ =0.09????1192.0? K = + -1= + =1.63???54. 計算安全系數(shù)： S = = =18.89?maK????1 01.8609.275?? S = = =4.57?ma??1 24.5.243.? 普通鉆床改造為多軸鉆床 30 Sca= = =4.4>S=1.52???2257.489.1?? 故該軸在截面右側面是安全的，又因為軸無大的瞬時過載及嚴重的應力循環(huán)不對稱性，故可略 去 靜強度校核。 ?軸承的校核 機床一般傳動軸的滾動軸承失效形式，主要是疲勞破壞，故應進行疲勞壽命計算。 1) 36102 向心球軸承校核 由第一章可知主動軸的軸向力 Fa=4.091N 所受徑向力 Fr=1754.5/2=877.25N (表 3.8-50) [文獻 6] P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x877.25+0.87x4.091=363.2N > =30000h(表 13-3) [文獻 6] hLh 8392.65091?????????'L 軸承安全 2) 8102 推力球軸承校核 P=Fa (表 3.8-54)[jj] P=4.091N > =30000h(表 13-3) [文獻 6] 36091.45????????hL'hL 軸承安全 4.3 軸坐標計算 為方便在多軸箱上鏜孔，因此進行軸坐標計算是十分重要的。 建立如圖 14 坐標系，多軸箱里尺寸如圖示為 220 x180mm,在多軸箱中心安裝主動軸，則主動軸坐 標可知（110，90） ，則根據(jù)零件圖，可算出其他各軸坐標，分別如圖所示。 普通鉆床改造為多軸鉆床 31 第 5 章 導向裝置的設計 5．1 導向裝置組成 導向裝置主要由導柱、導套、彈簧組成。導柱的上端與多軸箱中間板上的導套滑動配合，下端 安裝在夾具的鉆模板上。 （1） 選擇彈簧 用四根彈簧支撐整個多軸箱，粗略估算多軸箱重量： ??NG9.478.10582048.993 ??????? 每根彈簧負荷：F=124.5N 選圓柱螺旋壓縮彈簧(表 12) [文獻 7] ，彈簧中徑 ,節(jié)距 ，彈簧絲直徑mD0.162 mt640.? ，工作圈數(shù) ,自由高度 .md8.130?nHo4 (3)導柱、導套的選擇 導柱材料為 直徑 16mm,長 303mm,5rGc 導套材料為 20 號鋼。 第 6 章 接桿刀具 接桿一端為梯形螺紋，與主動軸的內孔滑動配合，通過鍵傳遞扭矩。在梯形螺紋段并設計 有斜面，以便調整接桿的延伸量來補償?shù)毒叩哪p量。接桿另一端的莫氏錐孔與刀具的莫氏錐 柄相配合。 外 文 文 獻 普通鉆床改造為多軸鉆床 32 It is the new-type inject by shaping technology 1. inject by shaping altogether( inject shaping of at core layers) Adopt and inject shaping help and observe and make one unique structure altogether. " first" of plastic is injected and fill and enter some types first, then the plastic: " second" follow " first" inject person who enter one and keep initial to drive pressure field of flowing closely. At epidermis district and core the sizes of one, measure and publish" first" and the materials quantities of" second" according to correct proportionate relationship, Make one at" first" complete at" second" to make one parcel appearance core each. In addition, in cosmetics application, the material is put after" second" material injecting to have" first" of epidermis of the small part, So that the epidermis of the part of the runner can be totally closed. Inject making one of shaping altogether with the resin of 2 kinds of different colors, form a piece of a layer of blocks of epidermis and core apt to distinguish (Realize inject shaping one as much as all have and have and one very much important this core similar epidermis. )If there is not advanced detection technique, usually difficult to distinguish the epidermis - core area and boundary of layer. Inject shaping a new technology altogether. British ici company began to use this technology in the 1970s early, and had made the basic theory of including, Produce several patents, such as the products and machinery equipment,etc.. Now similar to " mould mould sandwiches" what has been adopted generally ici production technologies,last outer the materials of the epidermis at moulds and in layers is material different on core occasionally, So two a kind of material person who a certain one inclusives, and core require and have high radiations very, issue and steep shaping and retrieve performance of utilizing etc at 100% by layers of material. Should be fixed relatively by the excellent choice to select the material for use. After injecting the shaping technology and come out in 15 altogether, can really just popularize and popularize . One a kind of adoptions inject the thick teeth of shaping fails and produces horizontal cross-section altogether. Material to pack nylon epidermis, and pearl material pack the nylon at - - glass layers of material core. A rate that shrinks material of pearl of glass is extremely low in core one, have good size stabilities. Nylon prevent pearl from grains of material easy problem of denuding that produces by epidermis person who give good and lubricated tooth tooth gear wheel. Already developed several kinds and processed the method of improving new- typly at present on the basis of the basic theory of injecting shaping altogether. At however, in the mould"" and gas assist paint mould mould. Mould have and paint processing method to adopt low molecular weight polymers as the outer material, Gas assist mould mould shaping to adopt the nitrogen or another kind of gas as the core one( or core ones) material. Produce and process equipment constant to perfect and improve, satisfy of different use newly and the new technologies demands with product design, Inject technology and will become the rich and potential industrialized extensive production technology method altogether. 2. inject by - it compress shaping Inject and compress shaping move perpendicular on dividing into mould line direction by medium- sized s of walls at -. Adopt the method at the shaping, fill mould stage and produce pressure drive melting body flow according to process, But this flowed the degree of depth of one melted variably. At 普通鉆床改造為多軸鉆床 33 flowing one deeply relatively, pressure drop relatively low, so that heavy areas make pieces of shaping excessive to pigeonhole melting body, And has prevented the material in the twinkling of an eye from responding, these 2 kinds of factors will hinder the flow of the melting body equally. It injects forming process type make pieces of the 14%s of thickness finally by s of degree of depth, After the plastic has been packed 60% - 75% of the type roughly, stop injecting, a of walls of mould is bulldozed at the same time , Until make the wall original shaping of one finally. The final size of making one is defined at this stage . If at mould wall at process fulling of more type before moving, this kind of technology is usually called and cast and press shaping. On the whole, cast and press shaping to adopt pressure that become to making one go on and protect and pigeonhole in one a piece of variable the type ones of volumeses. Cast and press stage to increase the stages of density, density and then in lying between and solid state plastic change melting body. Adopt and cast and press way shaping pre- pressing discs, remaining stress degree of minimising, Make pieces of have remain stress produce and be