基于多軸加工的普通鉆床改造-多軸傳動的機(jī)構(gòu)設(shè)計

基于多軸加工的普通鉆床改造-多軸傳動的機(jī)構(gòu)設(shè)計,基于多軸加工的普通鉆床改造-多軸傳動的機(jī)構(gòu)設(shè)計,基于,加工,普通,鉆床,改造,傳動,機(jī)構(gòu),設(shè)計 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、題目　　基于多軸加工的普通鉆床改造 　　 2、專題　 --------多軸傳動的機(jī)構(gòu)設(shè)計 二、課題來源及選題依據(jù) 課題來源為無錫某機(jī)械有限公司。通過畢業(yè)設(shè)計是為了培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)和創(chuàng)新機(jī)械產(chǎn)品的能力，要求學(xué)生能夠結(jié)合普通鉆床加工特性，針對實際使用過程中存在的問題，綜合所學(xué)的機(jī)械理論設(shè)計與方法，對單軸普通鉆床根據(jù)多軸加工要求進(jìn)行改進(jìn)，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的。 在設(shè)計傳動件時，在滿足產(chǎn)品工作要求的情況下，應(yīng)盡可能多的采用標(biāo)準(zhǔn)件，提高其互換性要求，以減少產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)成本。 三、本設(shè)計應(yīng)達(dá)到的要求： ①該部件工作時，能運轉(zhuǎn)正常； ②擬定工作機(jī)構(gòu)和傳動系統(tǒng)的運動方案，并進(jìn)行多方案對比分析； ③當(dāng)電動機(jī)輸入功率時，對主要工作機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動和動力分析； ④設(shè)計基于多軸加工的傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1張； ⑤設(shè)計繪制零件工作圖若干； ⑥編制設(shè)計說明書1份。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 班 　　姓名 五、開始及完成日期： 自2012年11月14日至2013年5月25日 六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師　　　　　 簽名 簽名 　　　　 簽名 教研室主任 　　　　　　〔學(xué)科組組長〕　　　 簽名 　　 　　系主任 　　　 簽名 2012年11月14日 I 無無錫錫太太湖湖學(xué)學(xué)院院 20132013 屆屆畢畢業(yè)業(yè)作作業(yè)業(yè)周周次次進(jìn)進(jìn)度度計計劃劃、檢檢查查落落實實表表系別：信機(jī)系班級：機(jī)械97 學(xué)生姓名：黃強(qiáng)周次起止日期工作計劃、進(jìn)度每周主要完成內(nèi)容1-32012.11.14-2012.12.2下達(dá)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)實習(xí)實訓(xùn)，參與工作4-102012.12.3-2013.1.20填寫畢業(yè)設(shè)計開題報告填寫畢業(yè)設(shè)計開題報告11-142013.1.21-2013.3.15檢查畢業(yè)設(shè)計準(zhǔn)備情況 修改完善畢業(yè)設(shè)計開題報告152013.3.18-2013.3.22查閱參考資料查閱與設(shè)計有關(guān)的參考資料不少于10本，其中外文不少于2本162013.3.25-2013.3.29傳動箱的設(shè)計確定箱體結(jié)構(gòu)，計算所需各種尺寸172013.4.2-2013.4.6多軸箱的設(shè)計確定箱體結(jié)構(gòu)，計算所需各種尺寸182013.4.9-2013.4.13導(dǎo)向裝置的設(shè)計確定裝置結(jié)構(gòu)，計算所需各種尺寸192013.4.16-2013.4.20裝配圖初步繪制多軸箱裝配圖202013.4.23-2013.4.27裝配圖修改多軸箱裝配圖212013.4.30-2013.5.4完成零件圖繪制多軸箱零件圖，不少于5個222013.5.7-2013.5.11說明書、摘要、小結(jié)修改設(shè)計說明書、摘要和小結(jié)232013.5.14-2013.5.18檢查、指導(dǎo)設(shè)計說明書、摘要和小結(jié)編寫完成設(shè)計說明書、摘要和小結(jié)242013.5.21-2013.5.25上交資料、答辯整理所有資料上交指導(dǎo)教師，答辯 說明：1、“工作計劃、進(jìn)度”、“指導(dǎo)教師意見并簽字”由指導(dǎo)教師填寫，“每周主要完成內(nèi)容”，“存在問題、改進(jìn)方法”由學(xué)生填寫。2、本表由各系妥善歸檔，保存?zhèn)洳?。系別：信機(jī)系班級：機(jī)械97 學(xué)生姓名：黃強(qiáng) 存檔編碼：課題（設(shè)計）名稱：基于多軸加工的普通鉆床改造開始日期:2012年11月7日存在問題、改進(jìn)方法指導(dǎo)教師意見并簽字備 注存在問題：對于實際操作不是很了解。改進(jìn)方法：參與工作，逐漸了解，參與其中。存在問題：對課題難易程度理解不夠，難點分析不足，分析能力欠缺，許多問題不是很明白。改進(jìn)方法：在指導(dǎo)老師的幫助下，進(jìn)一步消化本課題。存在問題：對課題難點分析不足，分析能力欠缺，對課題理解不深，頭腦里沒設(shè)計的東西的概念改進(jìn)方法：在指導(dǎo)老師的幫助下，整改開題報告。存在問題：由于工作原因，空閑時間很少，查閱資料太少。改進(jìn)方法：利用一切時間，去圖書館和網(wǎng)上查找相關(guān)資料存在問題：缺乏實際操作經(jīng)驗，制定的工藝方案不合理。改進(jìn)方法：多去咨詢師傅了解實際生產(chǎn)過程，重新確立合理的工藝方案。存在問題：箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，尺寸計算有誤差公式運用錯誤。對設(shè)計數(shù)據(jù)不了解改進(jìn)方法：查閱多種參考資料，改進(jìn)箱體結(jié)構(gòu)，提高計算正確率。存在問題：缺乏生產(chǎn)經(jīng)驗，對導(dǎo)向裝置選取不合理改進(jìn)方法：多了解實際生產(chǎn)過程，重新確立合理的方案。無無錫錫太太湖湖學(xué)學(xué)院院 20132013 屆屆畢畢業(yè)業(yè)作作業(yè)業(yè)周周次次進(jìn)進(jìn)度度計計劃劃、檢檢查查落落實實表表存在問題：對CAD運用不熟悉，畫圖速度較慢改進(jìn)方法：重新確定合理的表達(dá)視圖，多加運用繪圖軟件，提高畫圖速度存在問題：2D裝配圖中部分標(biāo)準(zhǔn)件畫法不正確，尺寸不精確。改進(jìn)方法：按機(jī)械制圖要求改正不正確的畫法，修改尺寸。存在問題：2D裝配圖中技術(shù)要求填寫不合理，明細(xì)欄填寫不正確。改進(jìn)方法：按機(jī)械制圖要求改正不當(dāng)之處。存在問題：說明書的格式不規(guī)范，摘要不合理，關(guān)鍵詞不恰當(dāng)。改進(jìn)方法：根據(jù)說明書規(guī)范要求更改，重新按要求編寫摘要。存在問題：說明書的格式不規(guī)范，摘要不合理，關(guān)鍵詞不恰當(dāng)。改進(jìn)方法：根據(jù)說明書規(guī)范要求更改，重新按要求編寫摘要。資料整理欠合理，按學(xué)院要求整理并裝訂，進(jìn)行答辯 說明：1、“工作計劃、進(jìn)度”、“指導(dǎo)教師意見并簽字”由指導(dǎo)教師填寫，“每周主要完成內(nèi)容”，“存在問題、改進(jìn)方法”由學(xué)生填寫。課題（設(shè)計）名稱：基于多軸加工的普通鉆床改造開始日期:2012年11月7日編號 設(shè)計 題目： 基于多軸加工的普通鉆床改造 ------多軸傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計 系 專業(yè) 學(xué) 號： 　 　　 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 　 （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013年5月25日 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的 基于多軸加工的普通鉆床改造 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 學(xué) 號： 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 開題報告 題目： 基于多軸加工的普通鉆床改造 ------多軸傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計 系 專業(yè) 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2012年11月14日 課題來源 無錫某企業(yè)生產(chǎn)實際。 科學(xué)依據(jù)（包括課題的科學(xué)意義；國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應(yīng)用前景等） 本課題為基于多軸加工的普通鉆床改造，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、專用機(jī)床和專用夾具設(shè)計等，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。完成該課題可對我們大學(xué)期間所學(xué)知識進(jìn)行一次全面的專業(yè)訓(xùn)練，可以培養(yǎng)我們掌握如何運用過去所學(xué)知識去解決生產(chǎn)中實際問題的方法，增強(qiáng)從事本專業(yè)實際工作所必需的基本能力和開發(fā)研究能力，可以提高我們的專業(yè)素質(zhì)，為今后走上工作崗位打下一個良好的基礎(chǔ)。 研究內(nèi)容 本課題的專題是基于多軸加工的普通鉆床改造。鉆床被廣泛用于大、中批量零件如：汽車、拖拉機(jī)、摩托車等行業(yè)的汽缸體、變速箱殼體、杠桿撥叉等加工領(lǐng)域。為了適應(yīng)大批量生產(chǎn)，專用基于多軸加工、多工位鉆削加工具有較大的優(yōu)勢，它按照孔的分布位置實行一次加工，從而保證了各孔間的位置及尺寸精度。對于在大批量生產(chǎn)模式下的金屬切削加工應(yīng)保證快速并且穩(wěn)定，必需設(shè)計出高效率的專用加工設(shè)備，并要做到最合理，這樣才能保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率。 擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析 在畢業(yè)實習(xí)調(diào)研以及查閱有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合鉆削加工的特點，設(shè)計多工位加工的多軸鉆床，經(jīng)反復(fù)對各方案對比分析，采用以專用機(jī)床與專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)省勞動時間。通過實驗分析多軸加工的特點，改進(jìn)專用機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并采用動作迅速并安全可靠的機(jī)構(gòu)。 研究計劃及預(yù)期成果 通過現(xiàn)場調(diào)研、模擬、建模、實驗和機(jī)器調(diào)試，根據(jù)加工對象的具體工藝要求來合理地改進(jìn)多軸鉆床的結(jié)構(gòu)形式，提高機(jī)械加工效率以節(jié)省勞動時間，并降低工人的勞動強(qiáng)度和企業(yè)的生產(chǎn)成本。 特色或創(chuàng)新之處 適用于本廠的某加工生產(chǎn)線的優(yōu)化設(shè)計，力求在不影響加工的前提下最大限度的減少成本，并降低工人的勞動強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。 已具備的條件和尚需解決的問題 針對實際機(jī)械加工過程中存在的工時定額問題，綜合所學(xué)的機(jī)械理論設(shè)計、方法及工藝裝備，提高機(jī)械零件加工的精度及工藝成本，進(jìn)而提升學(xué)生開發(fā)和創(chuàng)新機(jī)械產(chǎn)品的能力。 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教研室（學(xué)科組、研究所）意見 教研室主任簽名： 年 月 日 系意見 主管領(lǐng)導(dǎo)簽名： 年 月 日 編號 相關(guān)資料 題目： 基于多軸加工的普通鉆床改造 ------多軸傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計 系 專業(yè) 學(xué) 號： 　　　　　　 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： ?。毞Q：副教授 ） （職稱： ） 2013年5月25日 The Features and Development History and Application of Hydraulic and Pneumatic Transmutation 1.The advantages of hydraulic transmission 1) A hydraulic system can produce higher power than electrical equipment under the same volume . The hydraulic equipment system has smaller volume , light , high power consistency and compact configuration at a given power . The volume and weight of a hydraulic motor are about 12% of an electric motor . 2) Hydraulic equipment has a good working stability . It is because of light , less inertia , quick response : the hydraulic equipment can realize celerity start-up , brake and frequent change in motion direction . 3) The hydraulic transmission can reach a wide range of speed regulation (with the range of 1:2000), and the speed can also be regulated during the work processing . 4) The hydraulic transmission can easily realize automation and the pressure , flow rate and the flow direction can be regulated and controlled . If we combine it with electric , electron or pneumatic control systems , a more complex transmission system with remote control can be realized . 5) The hydraulic system can protect from over-load easily , which cannot be done by electricity or machine equipment . 6) Because of standardization , series , and all-purpose application ; the hydraulic system is easier in design , fabrication and application . 7) The hydraulic system is easier than machine equipment in doing line motion . 2.The shortages of hydraulic transmission 1) Leak . Oil leaks are inevitable because of the loss in fluid flow resistance . So more energy loss exists in a hydraulic transmission . 2) Working temperature . The working temperature has strong effect on the working property of a hydraulic system because of the viscosity-temperature character of hydraulic oil . It is suitable for working in a proper temperature . 3) Cost . The cost is high because of the needs in high precision fabricate for hydraulic elements . 4) It is difficult to find the reasons of fault . 3. The advantages of pneumatic transmission 1) The air can be obtained and expelled from the atmosphere . It cannot bring pollution to the environment . 2) It is of low viscosity and lower pressure loss in pipes . The pressure air is convenient for convergence supply and remote transportation . 3) It is of low working pressure ( usually 0.3-0.8MP a ). Avowers material and fabricate precision is required for the pneumatic transmission elements . 4) The pneumatic transmission has a simple servicing .The air pipe is not easy to be jammed . 5) Safety . The pneumatic system can protect from over-load easily . 4. The shortcomes of pneumatic transmission 1) It is because of air compressibility . The working stabilities for pneumatic transmission system are poorer than those of hydraulic transmission system . 2) Because of lower working pressure and small size in configuration , the push force of pneumatic transmission is usually very lower . 3) Lower transmission efficiency . To sum up , the strong-points of hydraulic and pneumatic transmission have taken the main advantages , and the shortages have been overcome and improved by technical renovation . The fundamental law underlying the whole science of hydraulics was discovered by Blasie Pascal ,a French physicist ,in the seventeenth century .But it was not until the end of the 18 century that man found ways to make the snugly fitting parts required in hydraulic systems and other modern equipment .Since then progress has been rapid . Hydraulic transmission has been experiencing the process as below . The 17th and 18th centuries were a productive period in the development of hydraulic theory . Torricelli studied fluid motion in the early 17th century .Late in that century ,Sir Isaac Newton conducted studies on viscosity and the resistance of submerged bodies in a moving fluid .The key achievements of the period occurred in the middle of the 18th century when Daniel Bullion developed the theory of transmission of energy in fluid streams and Blasé Pascal ,at about the same time ,established the principle of hydrostatic pressure transmission . This principle was first used in the latter part of the 18th century .The first hydraulic pressure machine was manufactured by England in the late 18th century .The fundamentals of fluid theory were established by the above work and refinements were added by Navier who derived the mathematics of motion in liquids including equations for fluid flow with friction .This was early in the 19th century .It was followed by the work of Stokes ,who independently discovered the same equations and further extended the work of Navicert . Recently hydraulic and pneumatic pressure transmission technology has been developed with a large scale petrolic industry in the 19th century ,and the barbette displace was the first one successful using hydraulic equipment ,and then hydraulic machine tool .In World War I many new machines based on the principles of hydraulics had been used .The great automotive industy introduced hydraulic brakes in the early thirties and hydraulic transmissions in the late thirties .The tractor industry began using hydraulics in 1940 to increase the flexibility and utility of farm equipment .In World War II because of the demand transmission and control equipments in fast reaction ,precision action and high output powers boosted development in hydraulic theology .After the War ,the hydraulic development turned into civil industry ,such as machine tool ,engineering ,metallurgy ,plastic machine ,farm machine ,vehicle and watercraft .In more recent years ,the role of leadership in hydraulic power application has been taken over largely by some of the large earthmoving and construction equipment manufacturers .The total power involved is often greater than that required in even the largest aircraft systems . With the development of higher automation of hydraulic machines and increasing use of hydraulic and pneumatic elements ,the scaled elements and integrated hydraulic system with miniaturization is inevitable .Especially in recent years hydraulic and pneumatic transmission is combined closely with the sensor and micro-electricity technology .It has been emerging amounts of new valves such as hydraulic-electricity proportional valves ,digital valves ,hydraulic and electro-hydraulic servo cylinders and the integrative elements ,which will lead the hydraulic and pneumatic technology to the development of higher pressure ,higher speed ,larger power ,lower energy wastage and noise ,longevity and high integration .Computer aided design (CAD ) and test (CAT ) and practical control technology used in hydraulic and pneumatic system will be the trend .Nowadays the application of hydraulic transmission system has become one of the important indications of industry level for a country .In developed countries ,95%of engineering machine ,90%of numerical control center and more than 95%of automation assembly lines use the hydraulic transmission system . 液壓與氣壓傳動的特點及發(fā)展應(yīng)用概況 1.液壓傳動有以下優(yōu)點 1）在同等體積下，液壓裝置畢電氣裝置產(chǎn)生更高的動力。再同等功率下，液壓裝置體積小，重量輕，功率密度大，結(jié)構(gòu)緊湊。液壓馬達(dá)的體積和重量只有同等功率電動機(jī)的12%左右。 2）液壓裝置工作比較平穩(wěn)。由于重量輕、慣性小、反應(yīng)快，液壓裝置易于實現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向。 3）液壓裝置能在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速（調(diào)速范圍可達(dá)2000），它還可以在運行過程中進(jìn)行調(diào)速。 4）液壓傳動易于自動化，它對液體壓力、流量或流動方向易于進(jìn)行調(diào)節(jié)或控制。當(dāng)將液壓控制和電氣控制、電子控制或氣動控制結(jié)合起來使用時，整個傳動裝置能實現(xiàn)復(fù)雜的順序動作，也能方便的實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。 5）液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護(hù)，這是電氣傳動裝置和機(jī)械傳動裝置無法辦到的。 6）由于液壓元件已經(jīng)實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，液壓系統(tǒng)的設(shè)計、制造和使用都比較方便。 7）用液壓傳動實現(xiàn)直線運動遠(yuǎn)比用機(jī)械傳動簡單。 2.液壓傳動的缺點 1）由于流體流動的阻力損失和泄露是不可避免的，所以液壓傳動在工作過程中常有較多的能量損失。 2）工作性能易受溫度變化的影響，因此不宜在很高或很低的溫度下工作。 3）為了減少泄漏，液壓元件的制造精度要求較高，因而價格較貴。 4）液壓傳動出現(xiàn)故障時不易找出原因。 3.氣壓傳動的優(yōu)點 1）空氣可以從大氣中取得，同時，用過的空氣可直接排放到大氣中去，處理方便，萬一空氣管路有泄漏，除引起部分功率損失外，不知產(chǎn)生不利于工作的嚴(yán)重影響，也不會污染環(huán)境。 2）空氣粘度很小，在管道中的壓力損失較小，因此壓縮空氣便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送。 3）因壓縮空氣的工作壓力較低（一般為0.3~0.8Mpa），因此，對氣動元件的材料和制造精度上的要求較低。 4）氣動系統(tǒng)維護(hù)簡單，管道不易堵塞。 5）使用安全，并且便于實現(xiàn)過載保護(hù)。 4.氣壓傳動的缺點 1）由于空氣具有可壓縮的特性，因此運動速度的平穩(wěn)性不如液壓傳動。 2）因為工作壓力較低和結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，因而氣壓傳動裝置的總推力一般不可能很大。 3）傳動效率低。 總的說來，液壓與氣壓傳動的優(yōu)點是主要的，而它們的缺點通過技術(shù)進(jìn)步和多年的不懈努力，已得到克服或得到了很大的改善。 雖然在17世紀(jì)中葉法國物理學(xué)家伯雷斯.帕斯卡提出了靜壓傳遞原理，但在18世紀(jì)末才開始找到應(yīng)用在液壓系統(tǒng)和其他現(xiàn)代裝備中合適的元件。從那以后，液壓技術(shù)得到迅速發(fā)展。 17、18世紀(jì)是液壓基礎(chǔ)理論的建立最興旺的時期。其中在17世紀(jì)初期，意大利數(shù)學(xué)和物理學(xué)家托里切利研究流體運動原理；17世紀(jì)后期艾沙克牛頓研究物體在流動的液體中的粘性和阻力問題；18世紀(jì)中葉是最關(guān)鍵的時期，主要的成就有丹萊爾.箔某里發(fā)展了流體能量傳遞原理，同時伯雷斯.帕斯卡建立并提出了靜壓傳遞原理。從此靜壓傳遞原理奠定了流體傳動（液壓、氣壓傳動）的理論基礎(chǔ)。 靜壓傳遞原理在18 世紀(jì)后期得到廣泛運用。世界上第一臺水壓機(jī)是在18 世紀(jì)末由英國制造的。 在上述理論基礎(chǔ)上，納維推倒流體運動方程，到了19世紀(jì)初期斯托克斯葉獨立發(fā)現(xiàn)相同的方程并進(jìn)一步發(fā)展了納維的流體運動方程。 近代液壓氣壓傳動是有19 世紀(jì)崛起并蓬勃發(fā)展的石油工業(yè)推動起來的，最早實踐成功的液壓傳動裝置是艦艇上的炮塔轉(zhuǎn)位器，其后才在機(jī)床上應(yīng)用。第一次世界大戰(zhàn)引入基于液壓原理的新武器。在20 世紀(jì)30 年代初期和后期在大型工業(yè)自動化中引入液壓制動。1940年代開始使用拖拉機(jī)以增強(qiáng)農(nóng)機(jī)設(shè)備的機(jī)動性和效率。第二次世界大戰(zhàn)期間，由于軍事工業(yè)和裝備迫切需要反應(yīng)迅速、動作準(zhǔn)確、輸出功率大的液壓傳動及控制裝置，促使液壓技術(shù)迅速發(fā)展；戰(zhàn)后，液壓技術(shù)很快轉(zhuǎn)入民用工業(yè)。在機(jī)床、工程機(jī)械、冶金機(jī)械、塑料機(jī)械。農(nóng)林機(jī)械、汽車、船舶等行業(yè)得到大幅度的應(yīng)用和發(fā)展。近幾年液壓傳動應(yīng)用到大型挖掘機(jī)和建筑施工的設(shè)備中，所涉及的總的動力常常比最大型的航空系統(tǒng)所需的動力還高。 隨著液壓機(jī)械自動化程度的不斷提高，液壓、氣動元件應(yīng)用數(shù)量急劇增加，元件小型化、系統(tǒng)集成化是必然的發(fā)展趨勢。特別是近十年來，液壓和氣動技術(shù)與傳感技術(shù)、微電子技術(shù)密切結(jié)合，出現(xiàn)了許多諸如電液比例控制閥、數(shù)字閥、電液伺服液壓缸等機(jī)（液）電一體化元器件，使液壓技術(shù)在高壓高速大功率節(jié)能高低噪聲使用壽命長高度集成化等方面取得了重大進(jìn)展。無疑，液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）計算機(jī)輔助試驗（CAT）和計算機(jī)實時控制也是當(dāng)前液壓和氣動技術(shù)的發(fā)展方向?，F(xiàn)今采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。如發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)的95%的工程機(jī)械、90%的數(shù)控加工中心、95%以上的自動生產(chǎn)線都采用了液壓傳動。 摘 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)加工過程中的一種主流技術(shù)。 這一技術(shù)的運用提高了機(jī)加工過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，采用了普通車床 設(shè)計的步驟和方法，綜合考慮數(shù)控機(jī)床的特點。從切削力入手確定主軸及電機(jī)，到整個 機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計和機(jī)床的控制，最后到對機(jī)床初始化程序設(shè)計。本設(shè)計是基于多軸加工 的普通鉆床改造。為了實現(xiàn)復(fù)合工位的加工，現(xiàn)需要對普通鉆床進(jìn)行多軸頭的設(shè)計。普 通鉆床為單軸機(jī)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(shè)計的重點是多軸箱的設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容包括齒 輪分布與選用、軸的設(shè)計、多軸箱的選用、導(dǎo)向裝置設(shè)計等。 關(guān)鍵詞： 復(fù)合工位；多軸鉆床；生產(chǎn)效率；多軸箱 I 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 technology. 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 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 multistage-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 common 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 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-position manufacture; multiple drill press; productive efficiency; multiple spindle heads 目 錄 摘 要 .III ABSTRACT .IV 目 錄 .V 1 緒論 .1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 .1 1.2 國內(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 自動更換主軸箱機(jī)床 .3 1.2.5 多軸加工趨勢 .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)計任務(wù) .5 2.2 普通立式鉆床的選型 .5 2.2.1 計算所需電機(jī)功率 .5 2.2.2 立式鉆床的確定 .6 3 主傳動齒輪傳動箱的設(shè)計 .7 3.1 設(shè)計前的準(zhǔn)備 .7 3.2 傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算 .7 4 多軸箱的結(jié)構(gòu)與零部件的設(shè)計 .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 .13 5 導(dǎo)向裝置的設(shè)計 .28 5.1 導(dǎo)向裝置組成 .28 5.2 導(dǎo)向裝置選擇與設(shè)計 .28 6 接桿刀具 .30 7 結(jié)論與展望 .31 7.1 結(jié)論 .31 7.2 不足之處及未來展望 .31 致 謝 .32 參考文獻(xiàn) .33 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 0 1 緒論 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 設(shè)計是在完成了大學(xué)的全部課程之后，進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運用，使我 對專業(yè)知識、技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下基礎(chǔ)。專用機(jī)床 的結(jié)構(gòu)設(shè)計和改進(jìn)是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段， 合理的專用機(jī)床是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備、計劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測和健 全勞動組織的重要依據(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，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、專用機(jī)床和專用夾具設(shè)計等，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)上還能大大地提高工效。完成該課題是對我們大學(xué)期 間所學(xué)知識進(jìn)行一次全面的專業(yè)訓(xùn)練，可以培養(yǎng)我們掌握如何運用過去所學(xué)知識去解決 生產(chǎn)中實際問題的方法，增強(qiáng)從事本專業(yè)實際工作所必需的基本能力和開發(fā)研究能力， 可以提高我們的專業(yè)素質(zhì)，為今后走上工作崗位打下一個良好的基礎(chǔ)，因而，其對我們 實踐能力的提高和進(jìn)行企業(yè)專用機(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)零件約點全部機(jī)床零部件總量的70-80，因此設(shè)計 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)定勞動強(qiáng)度低。組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過周密 設(shè)計和長期生產(chǎn)實踐考驗的，又有專門廠家成批生產(chǎn)，它與一般專用機(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，專用機(jī)床的大部件要報廢。組合機(jī)床的通用部件是根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計的，并等效于國際標(biāo)準(zhǔn)，因此，其通用部件可以重復(fù)使用。不必加行設(shè)計和制造。 組合機(jī)床易于聯(lián)成結(jié)合機(jī)床自動線，以適應(yīng)大規(guī)模和自動化生產(chǎn)需要。 據(jù)統(tǒng)計，一般在車間中普通機(jī)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(diào)換刀具、操作機(jī)床、測量以及清除鐵屑等等。使用數(shù)控機(jī) 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(jī)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。 專用機(jī)床總體設(shè)計-三圖一卡 “被加工零件工序圖 ”-它是組合機(jī)床的設(shè)計的主要 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 依據(jù)。繪制聯(lián)系和運動關(guān)系及檢驗機(jī)床各部件相對位置及聯(lián)系-是滿足加工要求、進(jìn)一 步開展主軸箱及夾具等專用部件和零件設(shè)計的主要依據(jù)。相對生產(chǎn)率計算卡-它用來反 映機(jī)床的加工過程，完成這一動作所需要的時間，切削用量，機(jī)床生產(chǎn)率及機(jī)床負(fù)荷率。 基于多軸加工的普通鉆床改造 1 專用機(jī)床主軸箱設(shè)計，按專用要求進(jìn)行設(shè)計，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力和運動由電機(jī)或動力部件傳給各主軸，使 之得到要求的轉(zhuǎn)速，機(jī)床主軸箱選用 400*400，中間傳動軸帶動主軸傳動。 專用機(jī)床設(shè)計是按系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的由大量的通用部件和少量的專用部件組合的 工序集中的高效率專用機(jī)床。它能對工件進(jìn)行多刀，多軸，多面，多工位，同時加工。 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 國內(nèi)外的發(fā)展概況 雖然不可調(diào)式多軸頭在自動線中早有應(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 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，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(biāo)軸，使刀具正確地對準(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， 迅速地制造出原來不易加工的零件。有人分析大型高速柴油機(jī) 30 種箱形與桿形零件的 2000 多個鉆孔操作中，有 40%可以在自動更換主軸箱機(jī)床中用二軸、三軸或四軸多軸頭 加工，平均可減少 20%的加工時間。1975 年法國巴黎機(jī)床展覽會也反映了多軸加工的使 用愈來愈多這一趨勢。 多工位加工是在一次進(jìn)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，提高零件加工精度，減少零件的裝夾或定位時間，并且 在數(shù)控機(jī)床加工程序的編制中不必計算坐標(biāo)，減少了字塊數(shù)而簡化編程。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 自動更換主軸箱機(jī)床等。甚至可以通過二個能自動調(diào)節(jié)軸距的主軸或多軸箱，結(jié)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。現(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(jié)構(gòu)簡單，后者易于調(diào)整軸距。從結(jié)構(gòu)來說有不可調(diào)式與可調(diào)式二種。前者 主、從動軸間軸距不能改變，多采用齒輪傳動，僅適用于大批量生產(chǎn)。為了擴(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， 并能在對準(zhǔn)的位置以螺栓固定。（2）具有較小公差的圓柱形主軸。主軸通過襯套固定在 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。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 1.2.2 多軸箱 也像多軸頭那樣作為標(biāo)準(zhǔn)部件生產(chǎn)。美國 Secto 公司標(biāo)準(zhǔn)齒輪箱、多軸箱等設(shè)計的不 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 毫米，工作軸達(dá) 60 根，動力達(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：（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(diào)整，從而縮短換刀停機(jī)時間。（4）使用優(yōu)質(zhì)刀具，監(jiān)視 刀具是否變鈍，鉆頭要機(jī)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(dǎo)向、功率、進(jìn)給、轉(zhuǎn)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(jìn)給。其整個工作循環(huán)如快進(jìn)、工進(jìn)與清除鐵屑 等都是自動進(jìn)行。值得注意的是，多數(shù)具有單獨的變速機(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)展了自動更換主軸箱組合機(jī)床。 自動更換主軸機(jī)床 自動更換主軸機(jī)床頂部是回轉(zhuǎn)式主軸箱庫，掛有多個不可調(diào)主軸箱?？v橫配線盤予 先編好工作程序，使相應(yīng)的主軸箱進(jìn)入加工工位，定位緊并與動力聯(lián)接，然后裝有工件 的工作臺轉(zhuǎn)動到主軸箱下面，向上移動進(jìn)行加工。當(dāng)變更加工對象時，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)塔上裝置多個不可調(diào)或萬向聯(lián)軸節(jié)主軸箱，轉(zhuǎn)塔能自動轉(zhuǎn)位，并對夾緊在回轉(zhuǎn)工 作臺的工件作進(jìn)給運動。通過工作臺回轉(zhuǎn)，可以加工工件的多個面。因為轉(zhuǎn)塔不宜過大， 故它的工位數(shù)一般不超過 46 個。且主軸箱也不宜過大。當(dāng)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(jī)床合適，但它的結(jié)構(gòu)簡單。 自動更換主軸箱組合機(jī)床 它由自動線或組合機(jī)床中的標(biāo)準(zhǔn)部件組成。不可調(diào)多軸箱與動力箱按置在水平底座 上，主軸箱庫轉(zhuǎn)動時整個裝置緊固在進(jìn)給系統(tǒng)的溜板上。主軸箱庫轉(zhuǎn)動與進(jìn)給動作都按 標(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)工作臺，以便加工 工件的各個面。好果回轉(zhuǎn)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(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，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供自動定心。它比普通麻花鉆耐用，且進(jìn)給量 基于多軸加工的普通鉆床改造 3 大。為了縮短加工時間，以 8 軸數(shù)控落地加工。 1.2.5 多軸加工趨勢 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，多軸加工的范圍一定會愈來愈廣，加工效率也會不斷提高。 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 通過實際調(diào)研和采集相應(yīng)的設(shè)計數(shù)據(jù)、閱讀相關(guān)資料相結(jié)合，在對金屬切削加工、 金屬切削機(jī)床、機(jī)械設(shè)計與理論及液壓與氣動傳動等相關(guān)知識充分掌握后，分析鉆削加 工的特點，設(shè)計多工位加工的多軸鉆床，經(jīng)反復(fù)對各方案對比分析，采用以專用機(jī)床與 專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)省勞動時間。通過實驗分析多軸 加工的特點，改進(jìn)專用機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并采用動作迅速并安全可靠的機(jī)構(gòu)。 金屬切削加工過程中的機(jī)床工作臺驅(qū)動、工件夾緊等方面的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合液壓與 氣動傳動的相關(guān)理論知識，完成液壓傳動方案分析及液壓原理圖的擬定，設(shè)計液壓專用 夾具的驅(qū)動、夾緊裝置，并進(jìn)行主要液壓元件的設(shè)計與選擇及傳動系統(tǒng)的驗算校核等， 來達(dá)到產(chǎn)品的最優(yōu)化設(shè)計。 針對實際使用過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 算問題，綜合所學(xué)的機(jī)械理論設(shè)計與方法、機(jī)械加工工藝文件編制及實施等方面的知識， 設(shè)計出一套適合于實際的零件加工工藝路線，從而實現(xiàn)適合于現(xiàn)代加工制造業(yè)、夾緊裝 置的優(yōu)化設(shè)計。 適用某廠的復(fù)合工位專用加工生產(chǎn)線的優(yōu)化設(shè)計，根據(jù)加工對象的具體工藝要求來 合理地改進(jìn)多軸鉆床的結(jié)構(gòu)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)省勞動時間，并降低工人的勞動強(qiáng)度和企業(yè)的生產(chǎn)成本。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 2 單工位鉆床改為多工位鉆床 2.1 設(shè)計任務(wù) 在一批鑄鐵連接件上，其同一個表面上有多個孔需要進(jìn)行加工。在普通立式鉆床上 進(jìn)行孔系的加工，通常是一個孔一個孔的鉆削，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 時完成多個孔的鉆、擴(kuò)、鉸、等工序。設(shè)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(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 萬件；4-6.7 尺寸精度 IT13。 確定四個孔同時加工時所需的軸向力，根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表 2.3 可知： 式 2-1FFZYXVfdC0 圖 2.1 待加工零 件 基于多軸加工的普通鉆床改造 5 式中： -切削力系數(shù)，查表得：738.7/457.1=1.62；FC -麻花鉆鉆頭直徑，單位為 mm，根據(jù)已知條件為 7mm；0d -背吃刀量影響指數(shù)，查表得：0.667/0.716=0.93 ；FX -進(jìn)給量,單位為 mm/r，計算得：0.14mm；f -進(jìn)給量影響指數(shù)，查表得： 1.233/1.231=1；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；FZ 則 =1.055N0.9310.96416278F 所需電機(jī)功率： kW75.5.VP 2.2.2 立式鉆床的確定 根據(jù)上面計算所需電機(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 Z525 立式鉆床主要技術(shù)參數(shù) 型 號技 術(shù) 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 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 主軸最大扭轉(zhuǎn)力矩(N m) 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 工作臺行程(mm) 325 工作臺工作面積(mm2) 500 375 主電動機(jī)功率(kw) 2.8 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 3 主傳動齒輪傳動箱的設(shè)計 3.1設(shè)計前的準(zhǔn)備 （1）大致了解工件上被加工孔為 4 個 7 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(zhì)合金錐柄麻花鉆（GB10946-89）。 （2）切削用量的確定 根據(jù)金屬切削加工手冊表 27 可知： 切削速度 m/min,進(jìn)給量 mm/r21cV0.f 則切削轉(zhuǎn)速 r/min987.61432dVns 根據(jù) Z525 機(jī)床說明書，取 r/min90s 故實際切削速度為： m/min2.01967.43wcdnV （3）確定加工時的單件工時 一般 為 5-10mm，取 10mm切 入L mm2.10837.631dL切 出 mm40加 工 加工一個孔所需時間： 1 40.2.598min967mwLtnf切 入 切 出 加 工 單件時工時： 14.58.3imt 3.2 傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算 根據(jù)零件的技術(shù)要求及結(jié)構(gòu)特點，主傳動的傳動方式選定為齒輪傳動，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。 根據(jù)通常采用的經(jīng)濟(jì)而又有效的傳動是：用一根傳動軸帶支多根主軸。因此，本 設(shè)計中采用了圖 3.2 所示的齒輪分布方案。 （2）明確主動軸、工作軸和惰輪軸的旋轉(zhuǎn)方向，并計算或選定其軸徑大小。 基于多軸加工的普通鉆床改造 7 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 3-1 確定工作軸直徑,其由機(jī)械設(shè)計表 8/97 可得: 表 3-1加工孔徑與工作軸直徑對應(yīng)表（mm） 因為加工孔徑為 7mm，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(shè)計中確定。 排出齒輪傳動的層次，設(shè)計各個齒輪。 本設(shè)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 3.2 所示。 在設(shè)計各個齒輪前首先明確已知條件：電機(jī)輸入功率 kW,齒輪轉(zhuǎn)速8.21P r/min, 齒輪 轉(zhuǎn)速 r/min，假設(shè)齒輪、的傳動比均為1360n 9603n 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(jī)器，速度不高，故選用 7 級精度（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（常化） ，硬度 210HBS; 選齒輪齒數(shù) ，齒輪 齒數(shù) ，取 。241Z 8.2.1412uZ29Z 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計，由設(shè)計計算公式進(jìn)行試算： 3211 . HEdtt uTKd 加工孔徑 12 1216 1620 工作軸直徑 15 20 25 圖 3.1 齒輪布置方案一 圖 3.2 齒輪布置方案二 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1)試選載荷系數(shù) ；3.1tK 2)計算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩： Nmm45151 1096.13/8.20.9/0.9 nPT 3)由表 10-7 文獻(xiàn) 4選取齒寬系數(shù)： =0.5d 4)由表 10-6文獻(xiàn) 4 查得材料的彈性影響系數(shù)： MPa8.19EZ 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： MPa601limH 齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限： MPa52li 6)由表 10-13文獻(xiàn) 4 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 91 10875.308136060 hjLnN992 6.42/875. 7)由表 10-19文獻(xiàn) 4 查得接觸疲勞壽命系數(shù) ， ；1HNK.2HN 8)計算接觸疲勞許用應(yīng)力: 取失效概率為 1%，安全系數(shù) ，由式(10-12) 文獻(xiàn) 4 得：1S MPa540169.0limli1 KHHMPa.2.2li2SN 計算 1)試算小齒輪分度圓直徑 ，代入 中較小的值:td1H24321 5.819.21096.3.2. Edtt ZuTKdm649.5 2)計算圓周速度 V: m/s81.310649.53.106ndt 3)計算齒 bm2.49.530Hd 基于多軸加工的普通鉆床改造 9 4)計算齒寬與齒高之比 hb/ 模數(shù)： m235.4/69.53/1zdmtt 齒高： mm0.2.th359/6453/b 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(xiàn) 4 查得動載系數(shù) Kv=1.14, 直齒輪，假設(shè) ，由表 10-3文獻(xiàn) 4 查得 ；m/N10/bFKta 2.1FHK 由表 10-2文獻(xiàn) 4 查得使用系數(shù) ；1AK 由表 10-4文獻(xiàn) 4 查得 7 級精度齒輪相對支承非對稱布置時， bdH 3210.6.08.2.1 將數(shù)據(jù)代入后得： ;82.649.53.1.0. 2K 由 ,查圖 10-13文獻(xiàn) 4得， ；182,3.5/Hhb 1FK 故載荷系數(shù)： 574.82.1HVAK 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(xiàn) 4 得， =53.649 =57.18mmtd13/t3./574. 7)計算模數(shù) m m= =57.18/24=2.4mm1/Z 圓整為 m=2.5mm 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計 由式（10-5 ） 文獻(xiàn) 4 得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式為 m 321FSadYzkT 確定公式內(nèi)的各計算數(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 =380Mpa2FE 2)由圖 10-18文獻(xiàn) 4 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ;8.0,5.21FNFNK 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 3)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4,由式（10-12）文獻(xiàn) 4 得： = = =303.57Mpa1FSKFEN14.508 = = =238.86MPa22.3 4)計算載荷系數(shù) 532.1.21.FVAKK 5) 查取齒形系數(shù) 由表 10-5文獻(xiàn) 4 查得 53.,6.221FaFaY 6)查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 10-5文獻(xiàn) 4 查得 .1,8.21sasa 7）計算齒輪、的 并加以比較FSY = =0.013791Sa57.3086 = =0.017162FSaY.2 齒輪的數(shù)值大。 設(shè)計計算 m mm32 40176.5.096125. 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)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(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，主動軸與惰輪軸的中心距為 51mm，即齒輪 、完全嚙合的中心距，得： m( )=5121Z 1.5 ( )=51.1 =31, =37Z2 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中心距，即 基于多軸加工的普通鉆床改造 11 m( )=61.523Z 1.5 ( )=61.57 =453Z 幾何尺寸計算 計算分度圓直徑： = m=31 1.5=46.5mm1d = m=37 1.5=55.5mm2Z = m=45 1.5=67.5mm3 計算中心距 a=51mm,a =61.5mm 計算齒輪齒寬 mm75.3.6501db 取 m2,30,m5323BB 驗算 Ft= = =819.2N1dT0.48196 4 = =35.66N/mm100N/mm bFKtA25. 故合格。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 4 多軸箱的結(jié)構(gòu)與零部件的設(shè)計 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(jié)構(gòu) (1)箱體選用 240mm 200mm 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(nèi)部分是軸承的支承座，伸出箱外的部分是導(dǎo)向裝置中的滑 套支承座，為便于設(shè)計人員選用，已將中間板規(guī)范為 23mm 和 28mm 兩種厚度的標(biāo)準(zhǔn)， 現(xiàn)選用 23mm 厚的中間板，材料為 HT15-33。 4.2 多軸箱軸的設(shè)計 (1)主動軸的設(shè)計 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) 40A3nP 式中 = ,查表 15-3文獻(xiàn) 4 ， 取 1100A2.095T0A d110 =13.9mm,取 d=25mm31608.2 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計 初步擬定主動軸的結(jié)構(gòu)如圖 4.1 所示。 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 圖 4.1 主動軸結(jié)構(gòu)圖 基于多軸加工的普通鉆床改造 13 圖 4.3 主動軸的載荷分析圖 表 1-14文獻(xiàn) 3 ，選用 7204c 軸承。 軸上各段直徑，長度如圖 4.1 所示。 鍵的確定 因為齒輪寬為 35mm,所以選用 8 7 22 平鍵，表 6-1文獻(xiàn) 4 確定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. 按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度 作出軸的計算簡圖，如圖 4.2 所示。 軸上扭轉(zhuǎn)力矩為 M=9549 =9549 =19.7NmmnP13608.2 圓周力為 Py= = =1970NdM327.9 徑向力為 Pz=0.48 Py=0.48x1970=945.6N 圖 4.2 主動軸受力簡圖 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 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(nèi)的 彎矩 Mz 圖，如圖 4.3 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=19.7Nm; M= = =39.3Nm2zyM24.3517 軸材料選用 45 鋼， =355Mpa,許用應(yīng)力 = 文獻(xiàn) 5, 為許用應(yīng)力安全系ssns 數(shù)，取 =1.5，則 = =237Mpas5.13 按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核 公式 W12TM W 為軸的抗彎截面系數(shù)，W = - (表 15-4) 文獻(xiàn) 4 32dtb W= =1533.2-105.8=1427.45514. 2 =2TM2323107.910.94.7 =30.8MpaS=1.52S2.351.7 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 =35496.8Nm5.7 = = =44.4MpabWM803496 扭矩 T3 及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 為： T3=19700NmT = = =12.3MpaT3167 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 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 ,adr20.1dD2053.26.1 又由附圖 3-1文獻(xiàn) 4可得軸肩材料的敏性系數(shù)為：q ，q75081. 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（附 3-4）文獻(xiàn) 4 為： k 213.75.011a k 5.68q 由附圖 3-2文獻(xiàn) 4 得尺寸系數(shù) 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1q 數(shù)值為： = - -1= + =2.09K219.0 = + -1= + =1.6717.53. 計算安全系數(shù)： = = =2.96SmaK1 01.409.2 = = =14.7a1 23.5.67. Sca= = =2.9S=1.52S2.149. 故該軸在截面右側(cè)面是安全的，又因為軸無大的瞬時過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對 稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。 軸承的校核 機(jī)床一般傳動軸的滾動軸承失效形式，主要是疲勞破壞，故應(yīng)進(jìn)行疲勞壽命計算。 滾動軸承疲勞壽命計算公式： （10-5 ） 文獻(xiàn) 4 PCnLh601 式中： )(Lh額 定 壽 命 基于多軸加工的普通鉆床改造 17 min)/(rn轉(zhuǎn) 速 ，表 3.8-50文獻(xiàn) 6C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(xiàn) 6 P=0.41Fr+0.87Pa=0.41 472.8+0.87=193.8Pa =30000h(表 13-3) 文獻(xiàn) 6hLh 641098.193560L 軸承安全。 (2)惰軸的設(shè)計 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) 40A3nP =110 ，取 d=20mm8.14.16%9823 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計： 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(xiàn) 3,選 用 7002c 軸承。 軸上各段直徑，長度如圖 8 所示。 圖 4.4 惰輪軸結(jié)構(gòu)簡圖 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 鍵的確定 因為齒輪寬為 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 作出軸的計算簡圖，如圖 4.5 所示。 軸上扭轉(zhuǎn)力矩為 M=9549 =9549 =23.2NmnP84.0136%92 圓周力為 Py= = =2320NdM32. 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(nèi)的 圖 4.5 惰輪軸受力簡圖 圖 4.6 惰輪軸的載荷分析圖 基于多軸加工的普通鉆床改造 19 彎矩 Mz 圖，如圖 4.6 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=23.2Nm M= = =32.8Nm2zyM22.34.15 按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核: 公式 W12T W 為軸的抗彎截面系數(shù)，W = - (表 15-4) 文獻(xiàn) 4 32dtb W= =785-81=704026014. =2TM23310.18.7 =70MpaS=1.5 2S28.16 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 =22707.7Nm3912 = = =67.3MpabWM5.70 扭矩 及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 為： =23200Nmm3TT3 = = =34.4MpaT62 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 ,adr150.dD152012.60. 又由附圖 3-1文獻(xiàn) 8可得軸提材料的敏性系數(shù)為：q ,q7581. 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（附 3-4）文獻(xiàn) 4 為： 基于多軸加工的普通鉆床改造 21 k 84.12.75.011aq k 968 由附圖 3-2文獻(xiàn) 4 得尺寸系數(shù) 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q 數(shù)值為： K = - -1= + =1.93184.192.0 K = + -1= + =1.58. 計算安全系數(shù)： S = = =2.12ma1 01.3679.25 S = = =5.53aK1 24.248. Sca= = =1.99S=1.52S53.1. 故該軸在截面右側(cè)面是安全的，又因為軸無大的瞬時過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對 稱性，故可略去靜強(qiáng)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=0.41 556.8+0.87Pa=229.16Pa 7002c 向心球軸承校核 =30000h(表 13-3) 文獻(xiàn) 6hLh 34860.2684.0136 6L 軸承安全。 （3）工作軸的設(shè)計 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。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 軸徑的確定 在傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算中已的工作軸的直徑定為 d=15mm。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計： 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(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，長度如圖 11 所示。 鍵的確定 因為齒輪寬為 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 15-2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 作出軸的計算簡圖，如圖 4.8 所示。 圖 4.7 工作軸結(jié)構(gòu)簡圖 圖 4.8 工作軸受力簡圖 基于多軸加工的普通鉆床改造 23 軸上扭轉(zhuǎn)力矩為 M=9549 =9549 =27.3Nm960%8.2 圓周力為 Py= = =3640NdM315.7 徑向力為 Pz=0.48 Py=0.48 3640=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(nèi)的 彎矩 Mz 圖，如圖 4.9 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=27.3Nm M= = =54.6Nm2zyM22.497.3 按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核文獻(xiàn) 5: 公式 W12T W 為軸的抗彎截面系數(shù)，W= - (表 15-4) 文獻(xiàn) 4 32dtb W= =331.2-56.3=274.91514. 2 =2TM232310.706.49.7 =222MpaS=1.5 2S2248.5.1 故安全。 截面 E 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 = = =161.8MpabWM5.37460 扭矩 及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 為： =27300Nmm3TT3 = = =40.4MpaT62 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 ，k054.1 由附圖 3-2文獻(xiàn) 4 得尺寸系數(shù) 8.0 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)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q 數(shù)值為： = - -1=0+ =0.09K92.0 = + -1= + =1.63541. 計算安全系數(shù)： = = =18.89SmaK1 01.8609.27 = = =4.57a1 24.5.243. Sca= = =4.4S=1.52S7.89.1 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 故該軸在截面右側(cè)面是安全的，又因為軸無大的瞬時過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對 稱性，故可略去。 靜強(qiáng)度校核。 軸承的校核 機(jī)床一般傳動軸的滾動軸承失效形式，主要是疲勞破壞，故應(yīng)進(jìn)行疲勞壽命計算。 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(xiàn) 6 P=0.41Fr+0.87Pa=0.41 877.25+0.87 4.091=363.2N =30000h(表 13-3) 文獻(xiàn) 6hLh 8392.65091L 軸承安全。 8102 推力球軸承校核 P=Fa (表 3.8-54)文獻(xiàn) 4 P=4.091N =30000h(表 13-3) 文獻(xiàn) 6 36091.45hLhL 軸承安全。 基于多軸加工的普通鉆床改造 27 5 導(dǎo)向裝置的設(shè)計 5.1 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 選擇彈簧 考慮到導(dǎo)向裝置一方面對麻花鉆進(jìn)行導(dǎo)向，另一方面還需要對所加工工件進(jìn)行夾 緊，它兼有鉆模板的作用，并且為了避免加工中對鉆頭的影響，因此采用了柔性壓板， 設(shè)計中采用四根彈簧支撐整個多軸箱，為了確定彈簧的參數(shù)，現(xiàn)粗略估算多軸箱重量。 NG9.478.105820418.993 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)m0.162Dm640.t m8.1d ,自由高度 。30n4oH 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選擇 導(dǎo)柱材料為 直徑 16mm,長 303mm,15rGc 導(dǎo)套材料為 20 號鋼。 鉆套的選擇 鉆套用來引導(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)確的相對位置精度。 根據(jù)鉆套的結(jié)構(gòu)和使用特點，主要有四種類型。 （1）固定鉆套 圖 5.1 所示為固定鉆套的兩種形式，該類鉆套外圓以 H7/n6 或 H7/r6 配合，直接壓 入鉆模板上的鉆套底孔內(nèi)。在使用過程中若不需要更換鉆套（據(jù)經(jīng)驗統(tǒng)計,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，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。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 28 (3）快換鉆套 當(dāng)被加工孔需依次進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸時，由于刀具直徑逐漸增大，應(yīng)使用外徑相同 而內(nèi)徑不同的鉆套來引導(dǎo)刀具，這時使用快換鉆套可減少更換鉆套的時間，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，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，有時需要設(shè)計特殊結(jié)構(gòu)的鉆套，如圖 5.4 所示。在斜面上鉆孔時，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，可將鉆套孔上部的直徑加大（一般取 0.1mm） ，以減少導(dǎo)向長度。 在凹坑內(nèi)鉆孔時，常用圖 5.4b 所示的加長鉆套（H 為鉆套導(dǎo)向長度） 。圖 5.4c、d 為鉆兩個距離很近的孔時所設(shè)計的非標(biāo)準(zhǔn)鉆套。 根據(jù)本零件的加工要求，現(xiàn)選擇如圖所示的鉆套，其可根據(jù)不同的工序要求，可 快速地對鉆套進(jìn)行更換，適合于快速更換加工所用的刀具。 (a)無肩 (b)帶肩 圖 5.1 固定鉆套 1-鉆套 2-襯套 3-鉆模板 4-螺釘 圖 5.2 可換鉆套 圖 5.3 快換鉆 套 （a） （b） （c） （d） 圖 5.4 特殊鉆套 基于多軸加工的普通鉆床改造 29 6 接桿刀具 為了便于麻花鉆頭與多軸箱的聯(lián)接，現(xiàn)在四個加工主軸上安裝了連接刀具的裝置- -接桿。 秸稈一端為梯形螺紋，與主動軸的內(nèi)孔滑動配合，通過鍵傳遞扭矩。在梯形螺紋 段并設(shè)計有斜面，以便調(diào)整接桿的延伸量來補(bǔ)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。 其具體的結(jié)構(gòu)見接桿零件圖。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 30 7 結(jié)論與展望 7.1 結(jié)論 由本文的論述，我們了解到：通過對多軸箱的結(jié)構(gòu)及零部件的設(shè)計，在齒輪及各 種輔助零部件方面進(jìn)行合理設(shè)計和選擇，有效提高了加工效率和社會效益，為解決此 類多孔零件的加工問題舉了一個實例。 通過本次畢業(yè)設(shè)計，從收集資料到系統(tǒng)方案的設(shè)計，再到繪制裝配圖和部分零件 圖，我學(xué)到了不少知識，能綜合應(yīng)用機(jī)械設(shè)計課程及 AUTOCAD 等系統(tǒng)軟件，進(jìn)行系統(tǒng) 的機(jī)械設(shè)計，培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計及制造的技能，并鞏固所學(xué)知識，尤其更熟練掌握了 AUTOCAD 繪圖軟件工具。同時，也發(fā)現(xiàn)了自己許多不足的地方，還有待改正和完善，是 自己不斷進(jìn)步。 7.2 不足之處及未來展望 在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是 通過這次做畢業(yè)設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的 一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來 知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么 東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程， 在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 基于多軸加工的普通鉆床改造 31 致 謝 時間轉(zhuǎn)眼而逝，經(jīng)過了幾個月的努力，我終于完成了此次的畢業(yè)設(shè)計。想想當(dāng)初 剛拿到這個課題時，根本對此一無所知，還好在經(jīng)過了老師的講解和查閱相關(guān)資料后， 慢慢的了解了這個課題。 這篇論文是在韓邦華老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的，從課題的選擇到具體 的寫作過程，無不凝聚了韓老師的心血和汗水，在我的畢業(yè)論文寫作期間，韓老師為 我提供了各種專業(yè)知識上的指導(dǎo)和一些富有創(chuàng)造性的建議，沒有這樣的幫助和關(guān)懷， 我不會這么順利的完成我的畢業(yè)論文。在此再次向韓老師表示深深的感謝和崇高的敬 意。韓老師不辭辛勞地定期與我們碰面，為我們講授相關(guān)知識，使我們獲益良多。 當(dāng)然，在寫這篇論文的時候，我也遇到過相當(dāng)多的困難。在經(jīng)過韓老師的指導(dǎo)和 自己的研究后，最終還是克服了這些困難，完成了我的畢業(yè)設(shè)計。在做這篇論文的時 候，需要用到很多的專業(yè)知識，所以我非常感謝在這幾年中給予了我?guī)椭椭笇?dǎo)的所 有老師，感謝他們幾年來的辛勤栽培。不積跬步何以至千里，各位任課老師認(rèn)真負(fù)責(zé)， 在他們的悉心幫助和教育下，使我能夠很好的掌握和運用這些專業(yè)知識，并在實際設(shè) 計中得以體現(xiàn)，順利的完成畢業(yè)論文。 我覺得這次的畢業(yè)設(shè)計對我的影響很大。它不僅讓我這四年來學(xué)到的知識得以應(yīng) 用，而且也很好地鍛煉了我分析事物，解決困難的能力。同時，也教會我對待什么事 情都要腳踏實地，進(jìn)一步培養(yǎng)了我獨立思考的能力，增長了我的實踐經(jīng)驗，為我以后 走向工作崗位能獨立擔(dān)任某項工作打下了堅實的基礎(chǔ)。 最后，我還要借此機(jī)會向我還要感謝同組的各位同學(xué)，在畢業(yè)設(shè)計的這段時間里， 你們給了我很多的啟發(fā)，提出了很多寶貴的意見，對于你們幫助和支持，在此我表示 深深地感謝。同時，在論文寫作過程中，我還參考了有關(guān)的書籍和論文，在這里一并 向有關(guān)的作者表示謝意。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 32 參考文獻(xiàn) 1 王先逵. 機(jī)械加工工藝設(shè)計實用手冊( 第二冊)M. 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社, 1998. 2 李益民. 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊M. 湛江海洋大學(xué)印 , 2003. 3 大連組合機(jī)床研究所. 組合機(jī)床設(shè)計( 第一冊)機(jī)械部分M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1978. 4 濮良貴, 紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計( 第七版)M. 北京:高等教育出版社, 2002. 5 劉鴻文. 材料力學(xué)(第三版上冊 )M. 北京:高等教育出版社, 2001. 6 李洪. 實用機(jī)床設(shè)計手冊M. 北京: 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社, 1999. 7 馮炳堯, 韓泰榮, 蔣文森. 模具設(shè)計與制造簡明手冊( 第二版)M. 上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,2000. 8 吳慧媛. 零件制造工藝與裝備M. 電子工業(yè)出版, 2010. 9 艾興, 肖詩剛. 切削用量手冊M. 機(jī)械工業(yè)出版社, 1985. 10 李益民. 機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊M. 機(jī)械工業(yè)出版社 , 199