《專用鏜削動力頭系統(tǒng)設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《專用鏜削動力頭系統(tǒng)設(shè)計（66頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

河 南 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書專業(yè)班級 學(xué)生姓名 一、題目 二、起止日期 年 月 日至 年 月 日三、主要任務(wù)與要求指 導(dǎo) 教 師 職稱 學(xué) 院 領(lǐng) 導(dǎo) 簽字（蓋章）年 月 日河 南 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱人評語題目 評 閱 人 職稱 工作單位 年 月 日河 南 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）評定書題目 指 導(dǎo) 教 師 職稱 年 月 日河 南 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯許可證答辯前向畢業(yè)設(shè)計答辯委員會（小組）提交了如下資料：1、設(shè)計（論文）說明 共 頁2、圖紙 共 張3、指導(dǎo)教師意見 共 頁4、評閱人意見 共 頁經(jīng)審查， 專業(yè) 班 同學(xué)所提交的畢業(yè)設(shè)計（論文），符合學(xué)校本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）的相關(guān)規(guī)定，達(dá)到畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書的要求，根據(jù)學(xué)校教學(xué)管理的有關(guān)規(guī)定，同意參加畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯。指導(dǎo)教師 簽字（蓋章）年 月 日根據(jù)審查，準(zhǔn)予參加答辯。答辯委員會主席（組長） 簽字（蓋章）年 月 日河 南 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會（小組）決議院（系） 專業(yè) 班 同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計 （論文）于 年 月 日進(jìn)行了答辯。根據(jù)學(xué)生所提供的畢業(yè)設(shè)計（論文）材料、指導(dǎo)教師和評閱人意見以及在答辯過程中學(xué)生回答問題的情況，畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員 會（小組）做出如下決議。一、 畢業(yè)設(shè)計 （論文）的總評語二、畢業(yè)設(shè)計（論文）的總評成績： 三、答辯組組長簽名：答辯組成員簽名：答辯委員會主席： 簽字（蓋章）年 月 日摘 要一臺專用機(jī)床的加工精度主要取決于動力頭及其主軸組件的精度?，F(xiàn)在，很多動力頭基本上已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，這為機(jī)床的制造，改裝帶來了很大的方便，但為了提高精度，工作效率，就需要設(shè)計出更專用化的動力頭部件。鏜削動力頭有很大的發(fā)展空間和廣闊的運(yùn)用前景。它將會降低機(jī)床成本，極大的減輕工人的勞動強(qiáng)度，也更容易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。鏜削動力頭是按系列化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計的專用部件組成的專用機(jī)床．鏜削動力頭由 50% ～ 60%的通用零、部件組成，大多數(shù)零、部件是同類的通用部件，鏜削動力頭三化（標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化）水平高。鏜削動力頭是高效自動化設(shè)備，它在國民經(jīng)濟(jì)中占有較重要的地位．尤其是汽車 、拖拉機(jī)、軍工等大批量生產(chǎn)的行業(yè)，正面臨著產(chǎn)品的更新?lián)Q代和企業(yè)改造任務(wù)，這些行業(yè)又都是組合機(jī)床及自動線的主要用戶,它們需要組合機(jī)床及自動線的數(shù)量較大．鏜削動力頭設(shè)計是一次性設(shè)計，它根據(jù)用戶提供的被加工零件的加工特點、精度和技術(shù)要求、定位夾壓情況以及生產(chǎn)率的要求等制定總體方案，然后進(jìn)行技術(shù)設(shè)計和工作設(shè)計。本設(shè)計主要是對 ZK9350 專用鉆床的動力頭系統(tǒng)及進(jìn)給裝置進(jìn)行設(shè)計計算，并利用繪圖軟件 AUTOCAD 對其設(shè)計的零部件進(jìn)行繪制。關(guān)鍵詞：鏜削動力頭，專用機(jī)床，進(jìn)給機(jī)構(gòu)，CAD 技術(shù)河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）IAbstractA special machine tool processing precision mainly depends on the head and spindle component of the dynamic accuracy. Now, a lot of motivation head basically has standardization, this for machine tools manufacturing, modified bring great convenience, but in order to improve the precision, the work efficiency, need to design more specialty power head piece. Boring cut power head has very big development space and broad prospect of use. It will reduce the cost of machine tools, greatly reduce the labor intensity, are also more likely to realize automation production. Boring power pack is cut by series, of standardized design of general parts and the shape of the parts on the processing and processing technology requirements of the design of the special machine tool special parts. Boring head cut power by 50% ~ 60% of general zero, components, most parts is the same kind of general parts, boring cut power head three (standardization, the generalization and seriation) level is high.Boring cut power pack is high automation equipment, it in the national economy has more important position. Especially automobiles, tractors, war industry and mass production industry, is facing the upgrading of products and enterprise reform task, these industries and combination machine tools and machine tool automatic line major user, they need combination machine tools and the number of automatic line is larger. Boring head cut power design is one-time design, it provided by user is processing parts processing characteristics, precision and technical requirements, positioning and productivity of the clamp pressure requirements overall scheme formulated and technical design and design work. This design is mainly to the ZK9350 special drill press power head system and into the device to design calculation, and use of the drawing software for the design of components AUTOCAD draw.KEY WORD：Boring cut power head, special machine tool, and into the mechanism, CAD technology河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）II目錄第一章 引言 .11.1 課題的背景和意義 .11.1.1 組合機(jī)床和組合機(jī)床自動化生產(chǎn)線 11.1.2 高精度鏜銑動力頭 21.2 鏜削動力頭的研究現(xiàn)狀 .31.3 本設(shè)計的主要內(nèi)容 6第二章 動力頭系統(tǒng)設(shè)計方案 .82.1 ZK9350 專用機(jī)床工作原理 .82.2 動力頭傳動方案 .92.2.1 動力參數(shù)選擇 .102.2.2 電動機(jī)的選擇 122.2.3 傳動裝置的動力參數(shù)計算 .122.3 進(jìn)給裝置方案 15第三章 設(shè)計中的有關(guān)計算 .173.1 齒輪的設(shè)計與計算 173.1.1 選擇齒輪材料 173.1.2 齒面接觸疲勞強(qiáng)度簡化設(shè)計公式設(shè)計主要參數(shù) .173.1.3 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 213.1.4 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 .243.2 鏜削動力頭主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計和校核 .263.2.1 確定最小直徑尺寸 283.2.2 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 293.2.3 接觸疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)校核 .313.3 軸承的選擇和校核 353.3.1 角接觸軸承的校核 .38河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）III3.3.2 圓柱滾子軸承的校核 .413.3.3 潤滑與密封 .423.4 鍵的選用與校核 .433.4.1 鍵的選擇 .433.4.2 校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度 .433.5 進(jìn)給裝置滾珠絲桿傳動設(shè)計及校核計算 .443.5.1 螺 旋 副 的 主 要 幾 何 參 數(shù) 的 計 算 443.5.2 靜 載 荷 計 算 .453.5.3 螺 桿 強(qiáng) 度 .463.5.4 壽 命 計 算 .46第四章 鏜削動力頭系統(tǒng)箱體的設(shè)計 484.1 概述 484.2 箱體材料的選擇與主要的加工步驟 484.3 箱體附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .494.4 箱體中的潤滑與密封 504.4.1 箱體的密封 .504.4.2 箱體中齒輪的潤滑 .51結(jié)論 52參考文獻(xiàn) 53致 謝 54河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）1第 一 章 引 言1.1 課 題 的 背 景 和 意 義隨著全球汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，組合機(jī)床行業(yè)也得到了飛速的發(fā)展，越來越多的汽車零部件需要采用組合機(jī)床或組合機(jī)床自動化生產(chǎn)線的方式來進(jìn)行零部件的生產(chǎn)制造，而作為組合機(jī)床和組合機(jī)床自動化生產(chǎn)線設(shè)計制造中的核心通用部件——鏜銑動力頭，其高精度、高強(qiáng)度和高剛度的基本性能是組合機(jī)床和組合機(jī)床自動化生產(chǎn)線能夠生產(chǎn)出高品質(zhì)、高精度產(chǎn)品的基本保證，也是我們提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、保證零部件品質(zhì)的必要條件。而高精度鏜銑動力頭是能夠保證組合機(jī)床等設(shè)備或生產(chǎn)線專業(yè)化生產(chǎn)、自動化生產(chǎn)和大批量生產(chǎn)的必要保證。對高精度鏜銑動力頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計、動靜態(tài)特性分析，在很大程度上決定了組合機(jī)床和組合機(jī)床自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率、生產(chǎn)能力及使用壽命，也是設(shè)備生產(chǎn)高品質(zhì)、高精度產(chǎn)品的重要原因。其主軸結(jié)構(gòu)的研究和動靜態(tài)特性的優(yōu)化，對于進(jìn)一步提高組合機(jī)床和組合機(jī)床自動化生產(chǎn)線的工作性能具有十分重要的意義。1.1.1 組合機(jī)床和組合機(jī)床自動化生產(chǎn)線組合機(jī)床（Modular Machine Tool）是以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件組成的專用機(jī)床（Special Machine Tool）。它適應(yīng)于在大批、大量生產(chǎn)中對一種或幾種類似零件的一道或幾道工序進(jìn)行加工。這種機(jī)床既具有專用機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)率和自動化程度較高的特點，又具有一定的重新調(diào)整能力，以適應(yīng)工件變化的需要。組合機(jī)床可以對工件進(jìn)行多面、多主軸加工，一般是半自動或全自動的。組合機(jī)床自動化生產(chǎn)線是以組合機(jī)床為基礎(chǔ)的進(jìn)行某個零件或某個產(chǎn)品的多工序加工的生產(chǎn)線。無論是組合機(jī)床，還是組合機(jī)床自動化生產(chǎn)線，都是一種專用高效自動化技術(shù)的裝備，是大批量機(jī)械河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）2產(chǎn)品實現(xiàn)高效、高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備，主要被廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)等眾多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。其中，特別是汽車工業(yè)，是組合機(jī)床和組合機(jī)床自動化生產(chǎn)線最大的用戶。例如，德國大眾汽車公司在Salzgitter 的發(fā)動機(jī)生產(chǎn)工廠，90 年代初所采用的金屬切削機(jī)床主要是組合機(jī)床自動化生產(chǎn)線（60% ）、組合機(jī)床（20%）和加工中心（20%）。顯然，在大批量生產(chǎn)的機(jī)械制造行業(yè)，大量采用的加工設(shè)備是組合機(jī)床和組合機(jī)床自動化生產(chǎn)線。因此，組合機(jī)床及其自動化生產(chǎn)線的技術(shù)性能和綜合自動化水平，在很大程度上決定了這些制造行業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品的競爭力。1.1.2 高精度鏜銑動力頭鏜銑動力頭是這些專用設(shè)備和自動化生產(chǎn)線的重要組成部分，是擔(dān)負(fù)著這些專用設(shè)備和自動化生產(chǎn)線加工品質(zhì)、加工能力和使用壽命的責(zé)任；同時，也是這些專用設(shè)備和自動化生產(chǎn)線的重要組成部分。在設(shè)計這些專用設(shè)備和自動化生產(chǎn)線的加工品質(zhì)、加工能力、加工精度時，必須首要的考慮鏜銑動力頭是否能夠勝任這些加工狀態(tài)。而且，鏜銑動力頭在實現(xiàn)機(jī)械加工的時候是單個獨立存在進(jìn)行機(jī)械加工的，相互之間不會有任何加工工序和工藝要求的影響。專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機(jī)床中某些部件因經(jīng)常性的重復(fù)使用，逐步發(fā)展為通用部件，因而在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生了組合機(jī)床。最早的組合機(jī)床是 1911 年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953 年美國福特公司和通用汽車公司與美國機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。通用部件按功能可分為動力部件、支撐部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的部件。主要有動力箱、切削頭和動力滑臺。我們這里所說的高精度鏜銑動力河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）3頭就屬于通用部件的動力部件，包含了動力箱和切削頭部分，同時配合了動力滑臺后就組成了完整的動力部件，是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的部件。1.2 鏜 削 動 力 頭 的 研 究 現(xiàn) 狀鏜床主要是用鏜刀對工件已有的孔進(jìn)行鏜削的機(jī)床，使用不同的刀具和附件還可鉆削、銑削、切螺紋及加工外圓和端面等。 1769 年瓦特取得實用蒸汽機(jī)專利后，汽缸的加工精度就成了蒸汽機(jī)的關(guān)鍵問題。1774 年英國人威爾金森發(fā)明炮筒鏜床，次年用于加工蒸汽機(jī)汽缸體。1776 年他又制造了較為精確的汽缸鏜床。1880 年前后，德國開始生產(chǎn)帶前后立柱和工作臺的臥式鏜床。為了能對特大、特重的工件進(jìn)行加工，20 世紀(jì) 30 年代發(fā)展了落地鏜床。隨著銑削工作量的增加，50 年代出現(xiàn)了落地鏜銑床。二十世紀(jì)初，由于鐘表儀器制造業(yè)的發(fā)展，需要加工孔距誤差較小的設(shè)備，在瑞士出現(xiàn)了坐標(biāo)鏜床?，F(xiàn)在的鏜床大多已采用數(shù)字控制系統(tǒng)實現(xiàn)坐標(biāo)定位和加工過程自動化。該機(jī)床是專門加工圓柱型深孔工件的設(shè)備，如加工機(jī)床的主軸孔、盲孔及階梯孔。機(jī)床不但可以承擔(dān)各種鉆削、鏜削，而且還可以進(jìn)行滾壓加工，鉆削時采用內(nèi)排屑法或外排屑法。機(jī)床床身剛性強(qiáng)，精度保持性好，主軸轉(zhuǎn)速范圍廣，進(jìn)給系統(tǒng)由交流伺服電機(jī)驅(qū)動，能適應(yīng)各種深孔加工工藝的需要，授油器緊固和工件頂緊采用液壓裝置，儀表顯示，安全可靠。據(jù)有關(guān)資料報道，在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家里，設(shè)備的平均役齡控制在 10~20年之間，設(shè)備的“技術(shù)老化”期已短于 10 年，10 年役齡以內(nèi)的設(shè)備數(shù)量能夠達(dá)到設(shè)備總數(shù)的 50%左右。由此可見，設(shè)備更新速度相當(dāng)快，一是用技術(shù)更為先進(jìn)的新設(shè)備來代替技術(shù)性能老化的舊設(shè)備；另一是進(jìn)行有效的技術(shù)改造，使舊設(shè)備適應(yīng)新的生產(chǎn)需要。例如，美國和西歐一些工業(yè)先進(jìn)的國家，在鋼鐵企業(yè)中雖然早已經(jīng)實現(xiàn)了現(xiàn)代化，可是舊設(shè)備并沒有全部毀棄，而是通過技術(shù)改河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）4造的方法，使一些舊設(shè)備能夠達(dá)到使用新技術(shù)、新工藝的要求，繼續(xù)生產(chǎn)出具有競爭能力的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。目 前 ， 我 國 的 工 廠 企 業(yè) ， 除 了 新 建 的 單 位 外 ， 大 多 數(shù) 都 存 在 設(shè) 備 “技術(shù) 老 化 ”問 題 ， 設(shè) 備 役 齡 在 15 年 以 上 的 ， 所 占 的 比 例 相 當(dāng) 大 ， 面 對 這 么 多陳 舊 的 設(shè) 備 應(yīng) 該 怎 么 辦 ， 這 是 一 個 急 待 解 決 的 大 問 題 。目前鏜床已受到其他加工形式的挑戰(zhàn)，可以從第七屆中國國際機(jī)床展覽會看出一些跡象。在本屆展會上，圍繞信息產(chǎn)業(yè)需求，各類高精度、超精數(shù)控機(jī)床頗引人注目，甚至已出現(xiàn)了納米級、亞納米級的數(shù)控機(jī)床。國外近年興起的硬切削(Hard turning)新工藝，也對鏜床產(chǎn)生一定的沖擊力。硬切削是指使用CBN 實體刀具、CBN 刀頭或陶瓷刀具來加工淬硬的工件，此方法具有切削成本低、加工精度和光潔度高、不需用專用夾具且能一次裝夾、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，并且有利于環(huán)保。除硬切削外，面對上述兩個方面的挑戰(zhàn)，鏜削專家認(rèn)為，硬切削雖好，但不可能取代鏜削。因為對陶瓷、高溫超級合金之類的新一代材料，鏜削是惟一的加工方法。鏜削有自己的優(yōu)勢，如可實現(xiàn)在線測量、加工時采用閉合循環(huán)等。而對于研鏜機(jī)和拋光機(jī)，在精度和光潔度要求不是十分高的情況下，它們的生產(chǎn)效率比不過平面鏜床。為實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，我們同樣要創(chuàng)造或引進(jìn)新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，進(jìn)行必要的設(shè)備更新。另一方面，動員機(jī)械制造業(yè)的人員，堅持自力更生和勤儉辦企業(yè)的方針，大搞技術(shù)革新，挖掘設(shè)備潛力，更具有現(xiàn)實意義。機(jī)床改裝的效益是多方面的，從提高生產(chǎn)效率來看，假設(shè)改裝機(jī)床 100 萬臺，每臺生產(chǎn)效率平均提高 20%，這就等于多生產(chǎn) 20 萬臺新機(jī)床；反之，如果不對就機(jī)床實行技術(shù)改造，當(dāng)前生產(chǎn)的新機(jī)床在技術(shù)水平上或數(shù)量上又不能及時地滿足生產(chǎn)需要時，那就勢必會影響工業(yè)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。因此，機(jī)床改裝或改造不但是解決設(shè)備“技術(shù)老化”的重要途徑，能夠滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，而且可以獲得十分客觀的經(jīng)濟(jì)效益實踐經(jīng)驗表明，由于各工廠的生產(chǎn)性質(zhì)和設(shè)備條件的不同，機(jī)床的內(nèi)容和河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）5要求也各有差異，概括起來有如下幾方面。①使舊型號機(jī)床達(dá)到新型號機(jī)床的性能指標(biāo)。②擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。③改變機(jī)床的工藝范圍。④提高機(jī)床的自動化程度。⑤改善機(jī)床的操作性能和勞動條件。⑥使機(jī)床能夠適應(yīng)新技術(shù)、新工藝的要求。⑦適合于組成生產(chǎn)流水線。鏜床應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步完善，拓展它的應(yīng)用空間，從容應(yīng)對挑戰(zhàn)。為使鏜床保持穩(wěn)定發(fā)展的局面，當(dāng)前專家提出應(yīng)該從下列幾個方面拓展：1、向高精度、超精加工發(fā)展。隨著 IT 產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，對加工的精度提出了更高的要求。因此，研制超精鏜床已提上議事日程。在開發(fā)超精鏜床方面，工業(yè)發(fā)達(dá)國家都予以極大重視，尤其是日本已走在前列。爭取早日為 IT 產(chǎn)業(yè)等工業(yè)部門提供這類設(shè)備。 2、跳出鏜床只鏜削內(nèi)孔的框框。鏜床向成形鏜削發(fā)展，這是擴(kuò)展鏜削功能的重要手段。國內(nèi)平鏜床中，成形鏜床的比重很小，而工業(yè)發(fā)達(dá)國家一些鏜削制造廠如德國 BLO H M 公司、ELB 公司，其產(chǎn)品中絕大多數(shù)都是能進(jìn)行成形鏜削削。因此，我們應(yīng)積極推廣緩進(jìn)給成形鏜削工藝，開發(fā)一些適應(yīng)多種用途的成形鏜床，真正使鏜床能加工各種型面、曲面，可直接用坯件成型。逐步提高緩進(jìn)給成形鏜床在鏜削中的比重。3、研究用戶加工工藝，拓展應(yīng)用領(lǐng)域。在一些工業(yè)部門可能存在盲區(qū)，如過去磁鋼行業(yè)從不使用雙端面鏜床。經(jīng)過深入細(xì)致地工作，在這個行業(yè)推廣雙端面鏜床，現(xiàn)在許多磁鋼廠都使用了雙端面鏜床。4、開發(fā)復(fù)合機(jī)床。適應(yīng)發(fā)展潮流，開發(fā)電火花復(fù)合鏜床等復(fù)合機(jī)床，以及能鏜平面、外圓、內(nèi)圓等的復(fù)合型鏜床，拓展使用范圍。河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）65、開發(fā)高效鏜床。為提高鏜削效率，應(yīng)發(fā)展高速鏜床、高效深切鏜床、快速短行程鏜床以及鏜削加工中心等先進(jìn)的鏜削加工設(shè)備，以應(yīng)對硬切削的挑戰(zhàn)。 6、 鏜 削 加 工 由 原 來 的 恒 轉(zhuǎn) 速 已 經(jīng) 向 恒 線 速 度 進(jìn) 行 發(fā) 展 并 進(jìn) 行 拓 展 ， 以提 高 切 削 的 精 度 。1.3本 設(shè) 計 的 主 要 內(nèi) 容目前軸承行業(yè)使用的軸承保持架鉆孔設(shè)備是傳統(tǒng)的沒有采用數(shù)控技術(shù)的加工機(jī)床，主軸驅(qū)動采用普通三相異步電機(jī)通過減速箱有級調(diào)速的方式，傳動不穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)速不可實現(xiàn)無級調(diào)速。工作臺分度采用機(jī)械分度機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分度精度低，夾緊工件時采用手動夾緊，效率低下。鉆孔時刀具進(jìn)給方式為采用液壓驅(qū)動的滑臺結(jié)構(gòu)進(jìn)給方式，定位精度低，加工精度低，刀具裝夾時手動拉緊，自動化程度低，效率較低。另外，傳統(tǒng)加工設(shè)備沒有采用自動排屑機(jī)構(gòu)，以及防護(hù)較差，均不利于生產(chǎn)加工，環(huán)境保護(hù)。ZK9350 數(shù)控軸承保持架鉆床是為軸承行業(yè)開發(fā)的一種高效率、高精度、高自動化、數(shù)字化機(jī)床加工設(shè)備，是采用了先進(jìn)數(shù)控技術(shù)的機(jī)電液一體化產(chǎn)品，液壓夾緊工件，數(shù)控通孔立式回轉(zhuǎn)工作臺伺服驅(qū)動進(jìn)行精確分度，可手動或程序控制加工，可軸向和徑向鉆、鉸、鏜孔，且采用全封閉防護(hù)結(jié)構(gòu)，自動排屑，清潔環(huán)保。本設(shè)計主要是對 ZK9350 專用鉆床的動力頭系統(tǒng)及進(jìn)給裝置進(jìn)行設(shè)計計算，并利用繪圖軟件 AUTOCAD 對其設(shè)計的零部件進(jìn)行繪制。ZK9350 數(shù)控軸承保持架鉆床技術(shù)參數(shù)：1.機(jī)床的主要規(guī)格:最大工件直徑 400mm最大鉆孔直徑 50mm2.主軸:主軸速度范圍(無級) 50-2500r/min主軸最大移動行程 500mm河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）7主軸錐孔 BT503.工作臺工作臺型號 TK13400EL 工作臺面直徑 400mm 工作臺最大移動距離 300 mm 工作臺最高轉(zhuǎn)速 10r/min最小分度為 0.001°分度定位精度 20〃 重復(fù)精度 6〃 最大允許載荷量為 250kg 轉(zhuǎn)臺剎緊壓力 油壓 1.5MPa 工作臺底座旋轉(zhuǎn) 100° 4.冷卻系統(tǒng)冷卻泵型號 MC4180 冷卻泵流量 25 L/min冷卻箱容量 300L 5．潤滑系統(tǒng)自動集中潤滑裝置型號 YESC容 量 2 L6．動力系統(tǒng)伺服主軸電機(jī) FANAUC α22/6000ipZ 向電機(jī)扭矩 22N.m Z 向進(jìn)給扭矩 66N.m（1：3 減速器）工作臺分度電機(jī)型號 FANAUC α12/3000i冷卻泵電機(jī) MC41807．機(jī)床外形尺寸長×寬×高 機(jī)床占地 3020×1555×1835河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）88．機(jī)床凈重 約 4000kg9．機(jī)床總?cè)萘? 45 KVA河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）8第 二 章 動 力 頭 系 統(tǒng) 設(shè) 計 方 案鏜削動力頭是在通用機(jī)床，在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，它可完成的加工工序種類及工藝方法比較成熟，分期工藝范圍的側(cè)重點是在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上盡可能的擴(kuò)大其工藝范圍，在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)萬能性，比如：鏜削動力頭的主軸斷面采用的莫氏 5 號錐孔，并且可以加卡盤等其它的夾具，實現(xiàn)多種加工的能力。通用程度較高。主軸懸伸量較小，故還能夠進(jìn)行較強(qiáng)力銑削加工，主軸箱前端面積較大，可提供安裝較大的鏜銑附件進(jìn)行加工，但不便于接近工件。2.1 ZK9350專 用 機(jī) 床 工 作 原 理ZK9350 專用機(jī)床的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2.1 所示。結(jié)合圖 2.1 介紹一下機(jī)床工作原理：在床身 1 上固定著床鞍、滑板 7，滑板在床鞍之上，可沿燕尾導(dǎo)軌橫向滑動，通過搖動手柄，利用絲杠螺母副傳動可調(diào)整滑板在床鞍上的位置?；迳瞎潭ㄖ剞D(zhuǎn)工作臺，松開回轉(zhuǎn)盤鎖緊螺母后，可使回轉(zhuǎn)工作臺在半周內(nèi)調(diào)整至任一位置進(jìn)行固定，調(diào)整時有微調(diào)機(jī)構(gòu)。這樣可以在工作臺面上鉆削斜孔?；剞D(zhuǎn)工作臺為一伺服電機(jī)驅(qū)動、液壓剎緊的精確分度立式工作臺，專業(yè)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，分度精度 20〃，重復(fù)定位精度 6〃，剎緊力矩 2000NM。回轉(zhuǎn)工作臺上安裝有液壓油缸，可利用液壓夾緊工件。鏜削動力頭 3 通過支承件固定在可沿床身縱向移動的滾子式滾動直線導(dǎo)軌副上，導(dǎo)軌由進(jìn)給裝置 5 的伺服電機(jī)通過絲杠螺母副傳動驅(qū)動，帶動動力頭實現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動。鏜削動力頭由專業(yè)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，主軸裝刀結(jié)構(gòu)為自動拉緊液壓松開的 7：24 標(biāo)準(zhǔn)錐度配合刀柄結(jié)構(gòu)，驅(qū)動電機(jī)為主軸伺服電機(jī)，可無級調(diào)速。液壓站 6 提供必要的液壓驅(qū)動動力源，排屑機(jī) 8 由專業(yè)廠家生產(chǎn)，其將切屑自動輸送至切屑箱中，冷卻箱部分包括冷卻液泵及冷卻箱等，分幾個噴嘴噴出冷卻液，沖涮切屑并冷卻潤滑刀具。電氣箱 10 中為電氣元件及驅(qū)動模塊河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）9等，機(jī)床由數(shù)控系統(tǒng)控制，通過操縱箱進(jìn)行編程或手動操縱進(jìn)行加工。機(jī)床工作時，安裝在回轉(zhuǎn)工作臺上的圓形軸承保持架在回轉(zhuǎn)油缸的液壓壓緊情況下牢固地固定在工作臺上，工作臺按程序進(jìn)行精確回轉(zhuǎn)分度，鏜削動力頭安裝好刀具后，高速旋轉(zhuǎn)并向前按設(shè)定速度進(jìn)給，鉆削后再退出，然后等工件分度后再進(jìn)行另一次進(jìn)給加工，如此循環(huán)，直至加工完一個工件上所有孔?；剞D(zhuǎn)工作臺可在半周內(nèi)調(diào)整其在滑板上固定位置，因此既可加工工件上的軸向孔，也可加工件上的徑向孔，甚至斜向孔。當(dāng)工件需要擴(kuò)孔時，利用工裝上的定位銷可以對軸向孔進(jìn)行重復(fù)裝夾定位，利用徑向定位銷可對徑向孔進(jìn)行重復(fù)裝夾定位，方便可靠。機(jī)床采用全封閉防護(hù)，水槍噴射清掃切屑并自動排屑，操縱箱固定在機(jī)床床身支架上，上部操縱面板可自由轉(zhuǎn)動角度，方便操縱，射燈照明，美觀大方。2.2 動 力 頭 傳 動 方 案鏜 削 動 力 頭 的 工 藝 范 圍 比 萬 能 型 的 要 窄 一 些 ， 適 用 于 成 批 生 產(chǎn) 的 場 合 。鏜 削 動 力 頭 主 要 用 于 粗 加 工 的 工 序 要 求 。 因 此 主 軸 設(shè) 計 中 只 需 較 大 的 切 削 力 ，精 度 不 高 。 粗 加 工 鋸 去 多 余 部 分 、 銑 端 面 打 中 心 孔 和 荒 車 外 圓 等 。 這 個 階 段的 主 要 目 的 是 ： 用 大 的 切 削 用 量 切 除 大 部 分 余 量 ， 把 毛 坯 加 工 至 接 近 工 件 的最 終 形 狀 和 尺 寸 ， 只 留 下 少 量 的 加 工 余 量 。 通 過 這 個 階 段 還 可 以 及 時 發(fā) 現(xiàn) 鍛件 裂 縫 等 缺 陷 ， 做 出 相 應(yīng) 措 施 。鏜削動力頭屬于臥式鏜床的切削動力源。機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單維護(hù)容易，操縱機(jī)構(gòu)能較多的集中在主軸箱中。主電動機(jī)與主軸采用上下平行，無相對移動環(huán)節(jié)，但主軸箱與減速箱采取相對鑄造的方式，安裝簡易。河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）10圖(a) 圖(b) 圖 2-2 鏜削動力頭傳動方案合理的傳動方案要滿足機(jī)械的功能的需要，此外，還要適應(yīng)工作條件(工作場地、工作制度等)，滿足工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、傳動效率高，使用維護(hù)便利、工藝性、經(jīng)濟(jì)性合理等要求。在圖 2-2 中的(a)、(b)為鏜削動力頭的兩種傳動方案，圖(a)方案中成本低，但在長期使用過程中壽命低，且傳動精度低等，故選擇圖(b)方案。表 2-1 鏜削動力頭傳動方案比較項目 圖(a)方案 圖( b)方案結(jié)構(gòu)尺寸傳動效率工作壽命成本連續(xù)工作性環(huán)境適應(yīng)性大較高短低較好差較大高常中等好較差2.2.1 動力參數(shù)選擇鏜削動力頭的主要設(shè)計技術(shù)指標(biāo)與參數(shù)：加工材料 HT200，硬度 HB160-200；刀具材料，硬質(zhì)合金 YG8；鏜孔直徑 50-160mm；主軸轉(zhuǎn)速 50-320rpm；進(jìn)給量 0.25-0.8m/s；切削速度 35-50 m/s。粗加工時的切削功率 P 為最大，此時的切削速度較小，由資料 查得鏜m ??1床的切削力 F ≤5.5kw。如圖 2.3 切削力的合力與分力。c河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）11圖 2.3 切削力的合力與分力消耗在切削過程中的功率稱為 P ，且切削功率為切削力 F 和進(jìn)給力 F 所mcf消耗功率之和，因背向力 F 沒有位移，所以不消耗功率，于是切削功率(W)為：p=10 ( + )mP3?cv10f式中： —切削力(N)cF—切削速度(m/s)v—進(jìn)給力(N)f—進(jìn)給速度(m/s)f一般情況下，F(xiàn) 所消耗功率(約占 P 的 1%～２%)遠(yuǎn)小于 F 的消耗功率，f mc因此式中可簡化為：P =10 F vm3?c由上述可知，鏜削動力頭的最大切削功率為(F 代入鏜床最大切削力5.5kw，v 代入最小的切削速度 35m/min,即 583.33mm/s)c=10 mP3?cFv=10 5.5 10 583.33?3河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）12=3.208kw要保證鏜床的穩(wěn)定、安全加工，故加入 20%的安全系數(shù)= (1+20%)EPm=3.208 (1+20%)?=3.8496kw2.2.2 電動機(jī)的選擇由于鏜床動力頭無特殊機(jī)械要求，如空氣中不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的場所，工作環(huán)境不超過+40 ℃，相對濕度不超過 95%，故選用 Y 系列三相異步電動機(jī)( 全封閉自扇冷式籠形三相異步電動機(jī))，額定電壓 380V，頻率50Hz。根據(jù) 2.1 所得結(jié)果，查資料 得，功率為 4kw 的 Y 系列三相異步電動機(jī)有??23 種:①、Y112M-2 形三相異步電動機(jī)，額定功率為 4kw,滿載轉(zhuǎn)速為2890r/min；②、Y112M-4 形三相異步電動機(jī)，額定功率為 4kw,滿載轉(zhuǎn)速為1440r/min；③、Y1160M-8 形三相異步電動機(jī)，額定功率為 4kw,滿載轉(zhuǎn)速為720r/min；Y112M-2 形三相異步電動機(jī)，額定轉(zhuǎn)速過高，不適用單級或兩級齒輪傳動；此外根據(jù)市場調(diào)查，Y160M-8 形三相異步電動機(jī)，為 8 極轉(zhuǎn)子的電動機(jī)，價格比同類的 4 極轉(zhuǎn)子電動機(jī)的價格高出 800 元左右，與鏜床動力頭的自身價格相比，選用 Y160M-8 形三相異步電動機(jī)會增加鏜床動力頭的價格，不適于市場競爭。故選用 Y112M-4 形三相異步電動機(jī)，額定功率為 4kw,滿載轉(zhuǎn)速1440r/min。2.2.3 傳動裝置的動力參數(shù)計算由電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速 n 和鏜削動力頭主軸的轉(zhuǎn)速 n ,可確定傳動裝置應(yīng)有mw的齒輪首末傳動比：河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）13i = = =7.2齒 wmn2014要設(shè)計計算傳動件，與要知道各軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩或功率，i 為 7.2，顯然，齒傳動比過大，不適應(yīng)在 2.1 節(jié)中預(yù)先設(shè)計的如圖 2-1(b)的傳動方案：采用一級齒輪傳動，加一介輪的傳動方案。需要對其進(jìn)行改進(jìn)，采用兩級齒輪傳動。結(jié)構(gòu)如圖 2-2 所示的傳動裝置，從電動機(jī)到主軸共有 3 根軸，依次為Ⅰ軸、Ⅱ軸、Ⅲ軸，則可按電動機(jī)軸到鏜削動力頭主軸，推算各軸的運(yùn)動和動力參數(shù)。對于此種的兩級齒輪傳動減速，為使齒輪不發(fā)生如圖 2-4 所示的，齒輪與齒輪軸發(fā)生干涉的現(xiàn)象。故在設(shè)計的過程中，選擇高速級的傳動比 i 和低速級1的傳動比 i ,可按下述的方法進(jìn)行分配。2=(1.1～1.5) 1i2i已知傳動比的計算公式為 = ，且在選擇齒輪的傳動比的過程中，傳齒 ?2動比不能為整數(shù)，因為傳動比為整數(shù)，會造成兩齒輪周期性的相同的兩齒的接觸，易發(fā)生齒面點蝕。首先試選擇 =2.3， =3.1 的傳動比。1i2i河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）14圖 2.4 齒輪與齒輪軸發(fā)生干涉的現(xiàn)象① 各軸轉(zhuǎn)速n =n =1440rpm1mn = = =626.09rpm1i3.240n = n = = =201.96rpm w2i1.96式中：n 、n 、n —從電動機(jī)到主軸的Ⅰ軸、Ⅱ軸、Ⅲ軸(主軸)的1各軸轉(zhuǎn)速；n —電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速；mi 、i —高低兩級齒輪的傳動比。12轉(zhuǎn)速的相對誤差為： =0.98%＜5%，因此，此傳動比合理。096.?② 各軸功率= =4kw 1Pd= = =3.8024kw 21?98.074?= =3.8024 =3.6514kw 13.式中： —電動機(jī)輸出功率；dP、 、 —為Ⅰ軸、Ⅱ軸、Ⅲ軸上的各軸的輸入功率；11河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）15、 —分別為高速級和低速級上齒輪傳動的效率；1?3—Ⅱ軸上的一對球軸承的傳動效率；2—Ⅲ軸(主軸)上的軸承的傳動效率。4③ 各軸的轉(zhuǎn)矩= =9550 =9550 =26.53N 1Tdnp140?m?= =26.53 =58N 221?i 98.73.?= =58 =172.66N 343式中： 、 、 —為Ⅰ軸、Ⅱ軸、Ⅲ軸上的各軸的輸入轉(zhuǎn)矩；1T2為了便于下一階段設(shè)計、計算傳動零件，將最后結(jié)果列表如下。表 2-2 傳動主要數(shù)據(jù)軸名參數(shù)Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ軸轉(zhuǎn)速 n(rpm) 1440rpm 626.09rpm 201.96rpm功率 P/(kw) 4kw 3.8024kw 3.6514kw轉(zhuǎn)矩 T/( N )m?26.53N m?58N m?172.66N m?2.3 進(jìn) 給 裝 置 方 案與動力頭系統(tǒng)相連接的進(jìn)給裝置是指機(jī)床的縱向進(jìn)給。進(jìn)給裝置設(shè)計方案較為簡單，其主要主體由伺服電機(jī)驅(qū)動，伺服電機(jī)通過行星減速器作 1：3 減速，通過聯(lián)軸器與滾珠絲杠直聯(lián)，滾珠絲杠副帶動主軸箱作縱向運(yùn)動。如圖 2-4 所示。河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）16圖 2-4 進(jìn)給裝置結(jié)構(gòu)圖河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）17第 三 章 設(shè) 計 中 的 有 關(guān) 計 算3.1 齒 輪 的 設(shè) 計 與 計 算此鏜削動力頭采用兩級圓柱直齒輪傳動，已知在高速級中的小齒輪傳遞的額定功率 P=4kw，小齒輪的轉(zhuǎn)速 =1440rpm,一級齒輪的傳動比 =2.3；二級齒dn1i輪減速中的小齒輪傳遞的額定功率 =3.8024kw，小齒輪的轉(zhuǎn) =626.09rpm,第Pdn二級齒輪減速的傳動比 =3.1；已知單向傳遞扭矩，滿載工作時間 35000h.傳1i遞比誤差不超過 。%5?3.1.1 選擇齒輪材料初步選擇兩個小齒輪用 40C 鋼調(diào)質(zhì)，硬度 241～286HBS；兩個大齒輪選用r45 號鋼正火，硬度為 162～217HBS.由資料 ，按 MQ 等級查得：??1=720MP =550MPlimH?a2limH?a=290MP =210MPliFliF3.1.2 齒面接觸疲勞強(qiáng)度簡化設(shè)計公式設(shè)計主要參數(shù)由設(shè)計公式≥476(u+1)???uKTHa213??① 、兩小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩= =9550 =9550 =26.531Tdnp140?mN?= =26.53 =221?i 98.73. ?05.63②、兩齒輪的初步傳動比河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）18=2.3， =3.11i2i③、齒寬系數(shù)取 =0.3a?④、載荷系數(shù)取 K=1.75⑤、接觸疲勞強(qiáng)度，許用應(yīng)力 ??H?= 取 S =1.1 代入式中得??H?limSlim= =655MPa1.720= =500MPa??2H?.5因為 ＞ ，故應(yīng)以 為計算依據(jù)1??2H?將上述各值代入公式，計算所需的中心距：≥476(2.3+1) =101.42mm1a3.250.6713?≥476(3.1+1) =148.05mm2 823分別取兩級齒輪間的中心距為 =102mm、 =150mm?12⑥按經(jīng)驗公式選取模數(shù)=(0.007～0.02) =(0.007～0.02) 105=0.714～2.04mm1nm1a?=(0.007～0.02) =(0.007～0.02) 150=1.05～3mm22因此，根據(jù)資料 選取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，高速級的一對齒輪的模數(shù)選為??=2mm；低速級的一對齒輪扭矩大，為了增加齒輪的接觸強(qiáng)度選取模數(shù)1n=2.5mm。 2m⑦計算主要參數(shù)河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）19⑴計算齒數(shù)Z = = =311)(21?iman)13.2(0?Z = i Z =2.3 31=722Z = = =293)1(2ian)1.3(50?Z = i Z =3.1 29=9043?傳動比誤差：△i = i - =2.3- =2.26%﹤2.5%112z7△i = i - =2.9- =0.323%﹤2.5%23490傳動誤差都小于 5%，故齒數(shù)合適。⑵計算分度圓直徑= =2 31=62mm1dnm1Z?= =2 72=144mm22= =2.5 29=72.5mm3n3= =2.5 90=225mm4d24Z?計算中心據(jù)= = =103mm1D2?16= = =148.75mm243d5.7計算齒寬b= =0.2 103=21a?1D?mb =b+(4～10)=25 b =b=212mb = =0.2 148.75=30'a2河南理工大學(xué) 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）20b = b +(4～10) =34 b = b =303' m4'm故電動機(jī)主軸與鏜削頭主軸的中心距為= =103+148.75=251.75mmD21?由資料 查得 Y112-2 型電動機(jī)的安裝尺寸，并且根據(jù) 3.1 節(jié)軸的設(shè)計推??測箱體尺寸，中心距 D=251.75 不合適，需要擴(kuò)大齒數(shù)增加中心距，使得中心距 295mm≤D≤300mm.(注: )1H?圖 3-1 箱體的主要聯(lián)系尺寸故調(diào)整齒數(shù)為：421?Z9731?Z964計算分度圓直徑= =2 42=84mm1dnm1?= =2 97=194mm22Z= =2.5 31=77.5mm3n3= =2.5 96=240mm4d24?計算齒頂圓直徑d = d +2h =1a1*namm828??d = d +2h =2 1994?d = d +2h =3ana* 55.7