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洛陽理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 任務(wù)書 填表時(shí)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 王榮先 課題類型 工程設(shè)計(jì) 題目 連桿螺栓孔鉆孔夾具及多軸箱設(shè)計(jì) 主要研究 目標(biāo) 或研 究內(nèi)容 設(shè)計(jì)鉆連桿螺栓孔機(jī)床多軸箱及工藝裝備 該工裝用于鉆發(fā)動(dòng)機(jī)連桿螺 栓孔 兩工位加工 氣動(dòng)夾緊 大批量生產(chǎn) 年生產(chǎn)量 10000 件 1 設(shè)計(jì)鉆發(fā)動(dòng)機(jī)連桿螺栓孔用機(jī)床多軸箱 繪制總裝圖和零件圖 2 設(shè)計(jì)鉆孔機(jī)床專用氣動(dòng)夾具 繪制總裝圖和零件圖 3 編寫設(shè)計(jì)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?jǐn)?shù) 等 1 獨(dú)立完成不少于 3 張 0 號圖紙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 裝配圖和零件圖 其中應(yīng) 包含 1 張以上用計(jì)算機(jī)繪制的具有中等難度的 1 號圖紙 同時(shí)至少有折合 1 號圖幅以上的圖紙用手工繪制 2 完成 1 5 2 萬字的設(shè)計(jì)說明書 用 A4 紙打印 3 查閱 15 篇以上與課題相關(guān)的文獻(xiàn) 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(jìn)度計(jì)劃 1 3 周 學(xué)習(xí)畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)文件 了解設(shè)計(jì)內(nèi)容 畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí) 4 5 周 查閱文獻(xiàn) 收集資料 翻譯相關(guān)技術(shù)資料 6 7 周 分析設(shè)計(jì)要求 確定總體方案 8 9 周 設(shè)計(jì)機(jī)床多軸箱 繪制總裝圖和零件圖 10 11 周 設(shè)計(jì)機(jī)床夾具 繪制總裝圖和零件圖 12 13 周 修改設(shè)計(jì) 編寫設(shè)計(jì)說明書 14 15 周 準(zhǔn)備答辯 主要參 考文獻(xiàn) 1 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 2 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊 3 機(jī)床設(shè)計(jì)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(jì)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(jì) 氣動(dòng)夾具 指導(dǎo)者 姓 名 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 注 打印時(shí)刪除 評閱者 姓 名 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 注 打印時(shí)刪除 注 20 年 月 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 II 連桿螺栓孔鉆孔夾具及多軸箱設(shè)計(jì) 氣動(dòng)夾具 摘 要 在機(jī)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(jī)械加工 裝配 檢驗(yàn) 還是在焊接 熱處理等冷 熱工藝中 以及運(yùn)輸工作中都 大量采用夾具 但在機(jī)械加工中應(yīng)用最為廣泛的是金屬切削機(jī)床上使用的夾具 我 們稱其為機(jī)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(dòng)等諸方面起著巨大 的作用 因此 機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)和使用是促進(jìn)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(jì)時(shí) 選擇了機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 本文主要圍繞機(jī)床鉆孔夾具設(shè)計(jì)為中心 用以鉆連桿零件 首先通過參觀實(shí)習(xí) 讓我們對夾具設(shè)計(jì)有了初步的了解 特別是對鉆模夾具設(shè)計(jì)的了解更為深刻 然后 在導(dǎo)師的指導(dǎo)下 對夾具設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析和選擇 選定方案后 通過查閱相關(guān)夾 具設(shè)計(jì)書籍和相關(guān)圖例在鉆孔夾具設(shè)計(jì)過程中 在查閱了相關(guān)文獻(xiàn)后完成外文翻譯 參考相關(guān)資料完成夾具的總體設(shè)計(jì) 此次設(shè)計(jì)為連桿鉆孔多軸箱的機(jī)械設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)主要介紹了鉆孔多軸箱的設(shè)計(jì)原 理 調(diào)整方法及設(shè)計(jì)計(jì)算過程 通過預(yù)先給定的加工要求可確定所需的計(jì)算參數(shù) 進(jìn)而依據(jù)可調(diào)立式鉆孔多軸箱的設(shè)計(jì)原理來設(shè)計(jì)計(jì)算并校核各個(gè)部位的零件 然后 進(jìn)行組裝 本次設(shè)計(jì)可從五大方面進(jìn)行設(shè)計(jì) 通過預(yù)先給定的加工要求計(jì)算并進(jìn)行 了雙頭鉆頭的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)系統(tǒng)減速箱的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)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(dòng)夾具 電動(dòng)機(jī) 變速箱 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 III 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 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 IV system ensuring both high precision and accuracy of the relative position of the hole Keywords pneumatic clamps motor gearbox 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 V 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(jì) 時(shí) 主 要 的 工 作 3 2 連桿組合機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體方案 4 2 1 鉆床總體結(jié)構(gòu) 4 2 2 設(shè)計(jì)方案選擇 4 3 連桿多軸箱的設(shè)計(jì) 7 3 1 預(yù)選加工材料 加工直徑 8 3 2 計(jì)算高速鋼麻花鉆軸向切削力及扭矩 8 3 2 1 計(jì)算單個(gè)鉆頭軸向切削力 8 3 2 2 計(jì)算單個(gè)鉆頭扭矩 9 3 3 鉆頭中各軸及齒輪的計(jì)算 10 3 3 1 齒輪 8 9 10 11 的計(jì)算 10 3 3 2 齒輪 5 6 7 的計(jì)算 14 3 4 雙頭鉆頭內(nèi)各軸的設(shè)計(jì) 16 3 4 1 計(jì)算軸 I VIII 的最小直徑 16 3 4 2 計(jì)算軸 II VII 的最小直徑 16 3 4 3 計(jì)算軸 III 的最小直徑 16 4 傳動(dòng)系統(tǒng)減速設(shè)計(jì) 18 4 1 減速箱內(nèi)各齒輪設(shè)計(jì) 18 4 1 1 傳動(dòng)系統(tǒng)減速箱齒輪 3z 4的設(shè)計(jì) 18 4 1 2 傳動(dòng)系統(tǒng)減速箱齒輪 1 2的設(shè)計(jì) 19 4 2 雙頭鉆頭內(nèi)各軸的設(shè)計(jì) 19 4 2 1 計(jì)算軸 III 的最小直徑 19 4 2 2 計(jì)算軸 IV 的最小直徑 19 4 2 3 計(jì)算軸 V 的最小直徑 20 4 2 4 計(jì)算軸 VI 的最小直徑 20 5 傳動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的選用 21 6 工件的夾緊計(jì)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 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 VI 6 2 2 夾緊力的作用點(diǎn) 25 6 2 3 夾緊力的計(jì)算 25 6 3 氣缸的選型計(jì)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(jì)算與分析 29 7 夾具結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 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(xiàn) 40 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 1 1 前言 1 1 本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(yùn)動(dòng) 鉆頭的軸向移動(dòng)為 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 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(shí) 還可以進(jìn)行鏜孔 在鉆床上配萬能工作臺(tái)還能進(jìn)行分割鉆孔 擴(kuò) 孔 鉸孔 鉆床的特點(diǎn)是工件固定不動(dòng) 刀具做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 加工過程中工件不動(dòng) 讓刀具移動(dòng) 將刀具中心對正孔中心 并使刀具轉(zhuǎn)動(dòng) 主運(yùn)動(dòng) 3 4 鉆床主要分為立式鉆床 臥式鉆床 搖臂鉆床 臺(tái)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(jìn)行 銑削 攻絲等的多功能鉆床 20 世紀(jì) 70 年代初 鉆床還是普遍采用普通繼電器控制的 如 70 年代 80 年代 進(jìn)入中國的美國 ELDORADO 公司的 MEGA50 日本神崎高級精工制作所的 DEG 型 德 國 TBT 公司的 T30 3 250 等 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(jìn)的技術(shù)才迅速推廣 如 TBT 公司 90 年代初上市的 ML 系列深孔鉆床 進(jìn)給系統(tǒng)由 機(jī)械無級變速器改為采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的滾珠絲杠副 進(jìn)給用滑臺(tái)導(dǎo)軌也改為 采用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌 鉆桿箱傳動(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)的有級傳動(dòng)變?yōu)闊o級調(diào)速的變頻電機(jī)到電主軸驅(qū)動(dòng) 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 8 長期以在我國的機(jī)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(jī)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(shí)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(gè)孔 如果要加工 多孔的工件 只有通過移動(dòng)夾具多次對刀來實(shí)現(xiàn) 工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大 生產(chǎn)效率低 很難進(jìn)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(dòng)強(qiáng)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(jì)的快速發(fā)展 進(jìn)入21世紀(jì) 我國機(jī)床制造業(yè)既面臨著提升機(jī)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(jī) 也遭遇到加入WTO后市場激烈的競爭壓 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(jī)床的大量應(yīng)用也日 趨廣泛 但將數(shù)控機(jī)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(diǎn)得 不償失了 單孔搖臂鉆床作為加工孔的通用機(jī)床 生產(chǎn)效率低 操作工勞動(dòng)強(qiáng)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(yùn)用于機(jī)械領(lǐng)域鉆孔 攻 牙的機(jī)床設(shè)備 可以兩軸或兩軸以上同時(shí)鉆孔或攻牙 故稱多軸鉆床 一臺(tái)普通的 多軸鉆床一次能把幾個(gè)乃至十幾個(gè)孔或螺紋同時(shí)加工出來 如果配上液壓或氣壓裝 置 可以方便的自動(dòng)進(jìn)行快進(jìn) 工進(jìn) 工退 快退 停止等動(dòng)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(shí)鉆 2 16 個(gè)孔 而且很多機(jī)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(jìn)行設(shè)計(jì)加工 9 13 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(gè)孔 如果要加工多孔的工件 只有通過移動(dòng)夾具并多次對刀來實(shí)現(xiàn) 不僅工人的勞動(dòng)強(qiáng)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(shí) 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(jī)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(dòng)機(jī)箱體 鋁鑄件殼體 制動(dòng)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(zhǔn)備周期短 產(chǎn)品改型時(shí)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 1 2 鉆床的發(fā)展趨勢 鉆 床 系 指 主 要 用 鉆 頭 在 工 件 上 加 工 孔 的 機(jī) 床 通 常 鉆 頭 旋 轉(zhuǎn) 為 主 運(yùn) 動(dòng) 鉆 頭 軸 向 移 動(dòng) 為 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 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(kuò) 锪 孔 鉸 孔 或 進(jìn) 行 攻 絲 等 加 工 鉆 床 可 分 為 下 列 類 型 1 臺(tái) 式 鉆 床 可 安 放 在 作 業(yè) 臺(tái) 上 主 軸 垂 直 布 置 的 小 型 鉆 床 2 立 式 鉆 床 主 軸 箱 和 工 作 臺(tái) 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(dòng) 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(tái) 可 縱 橫 向 移 動(dòng) 鉆 軸 垂 直 布 置 能 進(jìn) 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(dòng) 的 鉆 床 鉆 床 相 關(guān) 標(biāo) 準(zhǔn) 與 其 他 金 屬 切 削 機(jī) 床 相 關(guān) 標(biāo) 準(zhǔn) 大 體 相 同 其 專 用 標(biāo) 準(zhǔn) 有 GB6477 4 86 金 屬 切 削 機(jī) 床 術(shù) 語 鉆 床 GB2815 89 JB T5763 91 鉆 床 聯(lián) 接 尺 寸 標(biāo) 準(zhǔn) GB9461 88 JB Z108 89 搖 臂 鉆 床 參 數(shù) 及 系 列 型 譜 標(biāo) 準(zhǔn) 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(jī) 床 廠 寧 夏 大 河 機(jī) 床 廠 魯 南 機(jī) 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(gè) 國 家 及 地 區(qū) 1 3 鉆床夾具的概述 鉆 床 夾 具 用 干 各 種 鉆 床 鏜 床 組 合 機(jī) 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(diǎn) 在 一 般 鉆 床 對 工 件 進(jìn) 行 空 加 工 多 具 一 下 特 點(diǎn) 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(kuò) 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(kuò) 鉸 等 孔 加 工 刀 具 多 為 多 刃 刀 具 當(dāng) 刀 刃 分 布 不 對 稱 或 刀 刃 分 布 不 對 稱 或 刀 刃 長 度 不 等 會(huì) 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(yán) 重 影 響 孔 的 形 狀 位 置 精 度 再 有 就 是 普 通 麻 花 鉆 頭 起 鉆 時(shí) 孔 的 精 度 極 差 普 通 麻 花 鉆 軸 向 尺 寸 大 結(jié) 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 3 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(yùn) 動(dòng) 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(jìn) 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(jìn) 和 夾 具 對 刀 具 的 嚴(yán) 格 引 導(dǎo) 解 決 綜 合 以 上 孔 加 工 特 點(diǎn) 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(yán) 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(jìn) 行 正 確 引 導(dǎo) 和 對 孔 位 進(jìn) 行 強(qiáng) 制 性 限 制 尤 其 是 對 箱 體 蓋 板 類 工 件 的 鉆 孔 往 往 要 同 時(shí) 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(gè) 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(diǎn) 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(rèn) 知 1 4 本課題解決的問題和設(shè)計(jì)時(shí)主要的工作 單頭鉆床是機(jī)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(shí)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(gè)孔 如果要加工多孔的工件 只有通過移動(dòng)夾具多次對刀來實(shí) 現(xiàn) 工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大 生產(chǎn)效率低 很難進(jìn)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(dòng)強(qiáng)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(jì)了這么一種連桿組合機(jī)床 這種鉆床價(jià)格相對低廉 體積小 重 量輕 操作方便 可靠性高 且可以同時(shí)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(gè)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(jī)床的設(shè)計(jì)原理 提出多種連桿組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)方案 進(jìn)行各功能的求解 通過分析各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn) 確定了最優(yōu)方案 3 設(shè)計(jì)連桿組合機(jī)床的整體結(jié)構(gòu) 4 對鉆床整體及各個(gè)零件進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)并進(jìn)行校核 合理調(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(jì) 論文 4 2 連桿組合機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體方案 2 1 鉆床總體結(jié)構(gòu) 立式連桿組合機(jī)床主要由床身 工作臺(tái) 鉆頭 主傳動(dòng)系統(tǒng) 電機(jī)等部分組成 立式連桿組合機(jī)床的設(shè)計(jì)需要完成以下幾個(gè)步驟 1 雙頭鉆頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 通過齒輪間的位置轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)兩鉆頭間距離的可調(diào)性 2 傳動(dòng)系統(tǒng)變速箱的設(shè)計(jì) 鉆床的主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn) 由主電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 動(dòng)力通過皮帶輪傳遞給主軸箱 主軸 箱是鉆床的主要驅(qū)動(dòng)裝置 主運(yùn)動(dòng) 旋轉(zhuǎn) 及進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行 主軸箱驅(qū)動(dòng)軸的 運(yùn)轉(zhuǎn)由主電機(jī)經(jīng)過交換齒輪來驅(qū)動(dòng) 3 傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型 通過將加工工件時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩折算到電機(jī)主軸上 通過電機(jī)主軸上的轉(zhuǎn)矩和電 機(jī)轉(zhuǎn)速算出功率 然后進(jìn)行電機(jī)的篩選 2 2 設(shè)計(jì)方案選擇 本設(shè)計(jì)根據(jù)可調(diào)鉆頭實(shí)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(jì)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(dòng)軸件 股在限定 范圍內(nèi)可左右移動(dòng) 萬向聯(lián)軸器的共同特點(diǎn)是角向補(bǔ)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 45 之間 萬向聯(lián)軸器利用其機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 使兩軸不在同一 軸線 存在軸線夾角的情況下能實(shí)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(yùn)動(dòng) 萬向聯(lián)軸器最大的特點(diǎn)是具有較大的角向補(bǔ)償能力 結(jié)構(gòu)緊湊 傳動(dòng)效率高 圖 2 1 可伸縮焊接方式萬向聯(lián)軸器 工作原理 多軸鉆床的實(shí)現(xiàn)主要是由于有多軸器的存在才得以實(shí)現(xiàn)的 主軸旋 轉(zhuǎn)帶到多軸器中的其他軸轉(zhuǎn)動(dòng) 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(dòng)軸件 故在限定范圍內(nèi)可左右移動(dòng) 在調(diào)整加多軸頭箱內(nèi)有一個(gè)主動(dòng) 輪和多個(gè)從動(dòng)輪 主動(dòng)輪與電機(jī)聯(lián)結(jié) 將動(dòng)力傳給多個(gè)從動(dòng)輪 從動(dòng)輪再驅(qū)動(dòng)鉆頭 對工件進(jìn)行加工 多軸鉆床廣泛應(yīng)用于機(jī)械行業(yè)多孔零部件的鉆孔及攻絲加工 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 5 優(yōu)點(diǎn) 在調(diào)整加工孔距時(shí)不受齒輪所限制 適合加工不定性孔件 使用范圍較 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(jìn)給同時(shí)加工數(shù) 孔 在其配合液壓機(jī)床工作時(shí) 可自動(dòng)進(jìn)行快進(jìn) 工進(jìn) 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(cái)力 尤其機(jī)床的自動(dòng)化大大減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度 缺點(diǎn) 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(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)的 即 行星 繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng) 衛(wèi)星繞行星轉(zhuǎn)動(dòng) 利用這個(gè)運(yùn)動(dòng)規(guī)律 還可實(shí)現(xiàn)鉆孔軸相對位置的調(diào) 整 此連桿組合機(jī)床原理如圖 圖 2 2 兩軸鉆孔動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)調(diào)整圖 此次設(shè)計(jì)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(gè)工位上同時(shí)加工兩個(gè)孔 很大程度上擴(kuò)大了鉆床加工范圍 提高了機(jī)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 Lmin Lmax之間的圓環(huán)范圍 并可通過調(diào)整鉆頭的位置在一個(gè)圓上進(jìn)行等分圓的加工 鉆孔頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 以兩軸鉆孔頭為例進(jìn)行說明 圖2 3所示兩軸鉆孔頭的結(jié)構(gòu)圖 鉆孔頭通過連 接體1 與鉆床主軸的不回轉(zhuǎn)部分連接 連接體1 是一個(gè)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(dòng)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(shí)它只能和整個(gè)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(shí) 行星 齒輪軸14 距離調(diào)整塊13可帶動(dòng)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(dòng) 調(diào)整角度 松開連接體1 的鎖緊螺釘 整個(gè)鉆孔頭可以繞太陽 齒輪3 自由轉(zhuǎn)動(dòng) 調(diào)整回補(bǔ)轉(zhuǎn)角 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 6 圖2 3 兩軸鉆孔頭結(jié)構(gòu)圖 1 連接體 2 鉆床主軸 3 太陽齒輪 4 9 18 滾針軸承 5 隔套 6 行星齒輪 7 隔墊 8 衛(wèi)星齒 輪 10 隔離塊 11 殼體 12 前端法蘭 13 距離調(diào)整塊 14 行星齒輪軸 15 襯套 16 止推軸承 17 鉆 孔主軸 19 緊定螺釘 20 鉆孔主軸套 21 彈簧卡頭 優(yōu)點(diǎn) 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(diǎn) 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(shí)加工3個(gè)或4個(gè)孔時(shí) 孔分布比較規(guī)則時(shí) 可以比較方便 地調(diào)整鉆孔位置 而且不會(huì)使鉆床主軸的受力情況惡化 但當(dāng)孔分布不規(guī)則時(shí) 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(shí)也會(huì)使鉆床主 軸受力惡化 選用該系列鉆孔頭時(shí) 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(jì)方案 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 7 3 連桿多軸箱的設(shè)計(jì) 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 8 圖 3 1 裝配圖 3 1 預(yù)選加工材料 加工直徑 查表 3 10 1 得 鋼 735 MPa b 選用鉆頭直徑 d 16 mm 設(shè)定鉆頭轉(zhuǎn)速 960 r min 查表 3 11 1 在 d 16 mm 時(shí) 取 0 1 m r f 3 2 計(jì)算高速鋼麻花鉆軸向切削力及扭矩 3 2 1 計(jì)算單個(gè)鉆頭軸向切削力 查表 3 10 1 得 軸向切削力公式 3 1 0 FyxCdfKN 查表 3 10 1 得 加工鋼 時(shí) 735MPab 83 5FC 1x0 7y 1 當(dāng)鉆頭未磨損時(shí) 0 9FK 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 9 0 783 51291 8 kN F 2 當(dāng)鉆頭未磨損時(shí) K0 783 5122 k 3 2 2 計(jì)算單個(gè)鉆頭扭矩 查表 3 10 1 得 扭矩公式 3 2 0d Nm FMMyxCfK 查表 3 10 1 得 3 4MC19x 0 8y 1 鉆頭未磨損 0 87MK 2 鉆頭磨鈍后 1 0M 90 83 42 15 9 kNm 1 90 83 42 75 2 k 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 10 圖 3 2 雙頭鉆頭及傳動(dòng)系統(tǒng)中各齒輪和軸所受轉(zhuǎn)矩簡圖 3 3 鉆頭中各軸及齒輪的計(jì)算 3 3 1 齒輪 8 9 10 11 的計(jì)算 1 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 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(jì)算時(shí)只計(jì)算一 對齒輪副 8 11 即可 小齒輪 8 轉(zhuǎn)速 設(shè)計(jì)工作壽命 15 年 每年工作960 r min 300 天 兩班制 每班 8 小時(shí) 初選 小齒輪材料 調(diào)制 硬度 280 HBs 齒數(shù)40rC814z 大齒輪材料 45 鋼 調(diào)制 硬度 240 HBs 齒數(shù) 2 2 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算 即 3 3 213 8 12 EtdHKTuZd 1 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1 試選載荷系數(shù) 1 3tK 2 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 由 2 2 2 計(jì)算所得的鉆頭扭矩即為小齒輪傳遞扭矩15 9 Nm T 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 11 3 由表 10 7 2 選取齒寬系數(shù) 1d 4 由表 10 6 2 查的材料的彈性影響系數(shù) 1289 MPa EZ 5 由圖 10 21d 2 按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 大lim860 MPa H 齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 lim950 a H 6 由式 3 4 60hNnjL 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 98 60913015 4 70hj 28 998914 7 65Nu 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) Lh 齒輪工作壽命 h u 齒輪傳動(dòng)比 7 由圖 10 19 2 取接觸疲勞壽命系數(shù) 80 9HNK 90 5HN 8 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 安全系數(shù) S 1 由式1 3 5 得lim HNS 8li 0 9654 MPa HNK 9lim 2 S 2 計(jì)算 1 計(jì)算小齒輪分度圓直徑 代入 中較小的值 8td H 213 8 22 590 89 576 m EtdHKTuZ 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 12 故 取整 8 2m td 2 計(jì)算圓周速度 v 8 27 6901 4 m s 601tdn 3 計(jì)算齒寬 b 81827 69 dt 4 計(jì)算齒寬與齒高之比 8 bh 8 27 6918 m 4ttdmz 8 8 5 5th 827 694b 5 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) 7 級精度 由圖 10 8 2 查得動(dòng)載系數(shù) 8 1 4 vms 8 1 07vK 直齒輪 8 HFK 由表 10 2 2 查得使用系數(shù) 8 1A 由表 10 4 2 用插值法查得 7 級精度 小齒輪相對支撐非對稱布置時(shí) 81 423H 由 查圖 10 13 2 得 故載荷系數(shù) 8 6 2bh 8 423H 81 3FK 188 07 42 56AvHK 6 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 1338 5267 99 18 m td 7 計(jì)算模數(shù) 8m 829 108 4dz 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 13 3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為 3 6 13828 FaSdYKTmz 1 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1 由圖 10 20c 2 查得小齒輪 8 的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪 9 的850 MPa FE 彎曲疲勞強(qiáng)度極限 930 MPa FE 2 由圖 10 18 2 取彎曲疲勞壽命系數(shù) 80 FNK 9 N 3 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S 1 4 由下式得 8 5 30 7 Pa 14FNES 9 8 2 6 M FK 4 計(jì)算載荷系數(shù) 1881 07 319AvF 5 查取齒形系數(shù) 由表 10 5 2 查得 82 0FaY92 5FaY 6 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 10 5 2 查得 1 5S 1 6S 7 計(jì)算大 小齒輪 并加以比較 Fa 82 015 43 37FaSY 9 6 FaS 大齒輪的數(shù)值大 2 設(shè)計(jì)計(jì)算 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 14 3821 950 17 3 m 4m 對比計(jì)算結(jié)果 由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的 模數(shù) 由于齒輪模數(shù) 的大小主要取決于彎曲疲勞強(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 以取由彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù) 1 131 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 按接觸1 5 疲勞強(qiáng)度計(jì)算得的分度圓直徑 算出小齒輪齒數(shù)829 m d 8 101 452 zz 大齒輪齒數(shù) 911 5203z 8 9 5m 這樣計(jì)算出的齒輪傳動(dòng) 既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度 又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng) 并做到了結(jié)構(gòu)緊湊 避免浪費(fèi) 4 幾何尺寸計(jì)算 1 計(jì)算分度圓直徑 8120 530 m dzmd 934 2 計(jì)算中心距 89 90537 m 2da 3 計(jì)算齒輪寬度 1830 db 圓柱齒輪的實(shí)用齒寬在按 計(jì)算后適當(dāng)圓整 且常將小齒輪的齒寬在整值的 基礎(chǔ)上人為的加寬 以防大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位 導(dǎo)致嚙合510 m 齒寬減小而增大齒輪單位齒寬的工作載荷 故取 83 B 93B 3 3 2 齒輪 5 6 7 的計(jì)算 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 選定齒輪 5 齒輪 6 齒輪 7 為相同的齒輪 并設(shè)計(jì) 齒輪 6 與齒輪 9 合為雙聯(lián)齒輪 并設(shè)計(jì)齒輪 7 與齒輪 10 合為雙聯(lián)齒輪 又因?yàn)橐?洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 15 算出齒輪 9 10 的模數(shù)為 1 5 所以給定齒輪 5 6 7 模數(shù)為 1 5 工作壽命 15 年 每年工作 300 天 兩班制 每班工作 8 小時(shí) 初選 齒輪材料 45 鋼 調(diào)制 硬度 240 HBs 齒數(shù) 56740z 故得 5670 m d 齒輪的校核 因?yàn)辇X輪 5 6 7 為相同材料 相同模數(shù) 相同齒數(shù)的材料 且齒輪 5 受到的轉(zhuǎn) 矩為齒輪 6 7 的兩倍 故 只需分析校核齒輪 5 即可 1 齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 計(jì)算齒輪 6 7 的扭矩 9 6 183015 9 2 Nm 2zT 式中 傳動(dòng)效率 0 計(jì)算齒輪 5 的轉(zhuǎn)矩 3 6 9 12 209 Nm zT 2 計(jì)算過程參照齒輪 8 9 10 11 的計(jì)算過程 計(jì)算后的 56740z 1 m m 2 幾何尺寸計(jì)算 1 計(jì)算分度圓直徑 5675401 6 dz 2 計(jì)算中心距 56 6 0 m 2da 57 7 3 計(jì)算齒輪寬度 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 16 5 250 63 m db 圓柱齒輪的實(shí)用齒寬在按 計(jì)算后適當(dāng)圓整 且常將齒輪 6 7 的齒寬在整 值的基礎(chǔ)上人為的加寬 以防齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位 導(dǎo)致嚙合10 m 齒寬減小而增 6 7 齒輪單位齒寬的工作載荷 故取 64 B 536B 3 4 雙頭鉆頭內(nèi)各軸的設(shè)計(jì) 設(shè)定軸的材料為 45 鋼 3 4 1 計(jì)算軸 I VIII 的最小直徑 由 3 2 2 知單個(gè)鉆頭扭矩 1 90 83 42 5 9 kNm 5 9 M 3 7 131 2 Td 式中 軸 1 最細(xì)處直徑 1dm 軸 1 傳遞的扭矩 TN 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 MPa 由于 18M 又查表 15 3 2 的 為 25 T 3315 901 6 m 2d 當(dāng)軸截面上開有鍵槽時(shí) 應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對軸強(qiáng)度的削弱 對于直徑 的軸 有一個(gè)鍵槽時(shí) 軸徑增大 有兩個(gè)鍵槽時(shí) 應(yīng)增大10 m d 0 07 故 取整值 67 1 342 m 18 d 3 4 2 計(jì)算軸 II VII 的最小直徑 軸 2 7 不轉(zhuǎn)動(dòng) 故不受扭矩 故給定軸 2 7 直徑為 2 d 齒輪 的轉(zhuǎn)矩為 6 9 z 1 39 6 1 7 1 8305 9 2 Nm 910 z zTT 3 4 3 計(jì)算軸 III 的最小直徑 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 17 353 6 9 1401229 2 Nm 10 zT 查表 15 3 2 的 為 25 T 332016 39 0 5Td 軸截面上開有鍵槽 應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對軸強(qiáng)度的削弱 對于直徑 的軸 有一個(gè)鍵槽時(shí) 軸徑增大 有兩個(gè)鍵槽時(shí) 應(yīng)增大10 m d 0 07 故 取整數(shù)值36 97 1 54 m 318 m d 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 18 4 傳動(dòng)系統(tǒng)減速設(shè)計(jì) 4 1 減速箱內(nèi)各齒輪設(shè)計(jì) 設(shè)定齒輪箱中兩對齒輪 與 與 有相同的齒數(shù)比 1 51z234z 4 1 1 傳動(dòng)系統(tǒng)減速箱齒輪 的設(shè)計(jì) 工作壽命 15 年 每年工作 300 天 兩班制 每班工作 8 小時(shí) 初選 齒輪 4 材料 45 鋼 調(diào)制 硬度 240HBs 齒輪 3 材料 調(diào)制 硬度40Cr 280HBs 齒數(shù) 30z 45 1 計(jì)算齒輪 3 的扭矩 32 Nm T 431 5 小齒輪傳遞扭矩 42 5 T 式中 傳動(dòng)效率 0 9 2 計(jì)算過程參照齒輪 8 9 10 11 的計(jì)算過程 計(jì)算的 1 341 5 m 373 dz 大齒輪齒數(shù) 41 5z 2 幾何尺寸計(jì)算 1 計(jì)算分度圓直徑 3341 5 m dz 4 76m 2 計(jì)算中心距 34 451 6375 m 2da 3 計(jì)算齒輪寬度 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 19 330 651 m db 圓柱齒輪的實(shí)用齒寬在按 計(jì)算后適當(dāng)圓整 且常將小齒輪的齒寬在整值 的基礎(chǔ)上人為的加寬 以防大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位 導(dǎo)致嚙510 m 合齒寬減小而增大齒輪單位齒寬的工作載荷 故取 36 B 43B 4 1 2 傳動(dòng)系統(tǒng)減速箱齒輪 的設(shè)計(jì)1z2 由于齒輪副 與齒輪副 有相同的傳動(dòng)比 又因?yàn)辇X輪副 比齒輪副 1z234 3z41z 傳遞的轉(zhuǎn)矩大 故齒輪副 可選用與齒輪副 完全相同的齒輪2z123z4341 5 m m 1z21 3 d 24576z B 241m 4 2 雙頭鉆頭內(nèi)各軸的設(shè)計(jì) 設(shè)定軸的材料為 45 鋼 4 2 1 計(jì)算軸 III 的最小直徑 353 6 9 1012 92 04 N 2 10 m 4zT 查表 15 3 2 的 為 25 T 3320416 5Td 軸截面上開有鍵槽 應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對軸強(qiáng)度的削弱 對于直徑 的軸 有一個(gè)鍵槽時(shí) 軸徑增大 有兩個(gè)鍵槽時(shí) 應(yīng)增大10 m d 0 07 故 取整數(shù)值36 907 1 5 m 318 m d 4 2 2 計(jì)算軸 IV 的最小直徑 3342 046 N 9zT 查表 15 3 2 的 為 25 433414 8 m 0 2 5Td 軸截面上開有鍵槽 應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對軸強(qiáng)度的削弱 對于直徑 的軸 有一個(gè)鍵槽時(shí) 軸徑增大 有兩個(gè)鍵槽時(shí) 應(yīng)增大10 m d 0 07 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 20 故 取整數(shù)值41 807 5 8 m d 416 m d 4 2 3 計(jì)算軸 V 的最小直徑 3154236 2 09N 0 zT 查表 15 3 2 的 為 25 T 53312096 4 m Td 軸截面上開有鍵槽 應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對軸強(qiáng)度的削弱 對于直徑 的軸 有一個(gè)鍵槽時(shí) 軸徑增大 有兩個(gè)鍵槽時(shí) 應(yīng)增大10 m d 0 07 故 取整數(shù)值53 407 1 2 m 51 d 4 2 4 計(jì)算軸 VI 的最小直徑 3651 963 4 Nm 40 0T 查表 15 3 2 的 為 25 T 6336140 9 0 2 5Td 軸截面上開有鍵槽 應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對軸強(qiáng)度的削弱 對于直徑 的軸 有一個(gè)鍵槽時(shí) 軸徑增大 有兩個(gè)鍵槽時(shí) 應(yīng)增大10 m d 0 07 故 取整數(shù)值63 907 14 8 m 615 m d 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 21 5 傳動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的選用 由 3 2 2 知單個(gè)鉆頭扭矩 1 90 83 42 5 9 kNm 5 9 M 故 185 NmT 9 6 1 7 1 8305 9 2 2z zTT 53 6 9 4 04 Nm z 34112 06 9Tz 1542 N 651 0963 4 m T 所需電機(jī)功率 62 0 kW nP 式中 軸 6 的轉(zhuǎn)速 注 為齒輪 1 的轉(zhuǎn)速 nr mi6 1 n 軸 6 的轉(zhuǎn)矩 TN 所需電機(jī)功率 PkW 綜上 由表 12 1 3 得 選用 型電機(jī) 電機(jī)額定功率 2 2kW 同步轉(zhuǎn)速Y10L 4 1500r min 滿載轉(zhuǎn)速 1430r min 電機(jī)質(zhì)量 34kg 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 22 6 工件的夾緊計(jì)算及其選擇 6 1 工件的夾緊 6 1 1 夾緊基本原理理論 夾緊的目的是保證工件在夾具中的定位 不致因工時(shí)受切削力 重力或伴生離 心力 慣性力 熱應(yīng)力等的作用產(chǎn)生移動(dòng)或振動(dòng) 夾緊裝置是夾具完成夾緊作用的 一個(gè)重要的而不可以缺少的組成部分 除非工件在加工過程中所受到的各種力不會(huì) 使它離開定位時(shí)所需確定的位置 才可以設(shè)有夾緊裝置 夾緊裝置設(shè)計(jì)的優(yōu)劣 對 于提高夾緊的精度和加工作效率 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度都有很大的影響 夾緊對象特征 加工信息特征 夾緊要求特征 動(dòng)力源項(xiàng) 元功能解項(xiàng) 技術(shù)性 經(jīng)濟(jì)性 社會(huì)性 應(yīng)用實(shí)例 技術(shù)參數(shù) 夾 緊 功 能 原 理 方 案 設(shè) 計(jì) 功能項(xiàng) 原理解項(xiàng) 評價(jià)項(xiàng) 備注項(xiàng) 圖 3 1 夾緊功能原理方案設(shè)計(jì)組成結(jié)構(gòu) 分析各類夾具的基本功能要求可以將夾緊裝置概括為兩類 第一類是性能要求 主要指定位唯一性 定位穩(wěn)定性 夾緊穩(wěn)定性及總體約束 第二類要求是夾具的結(jié) 構(gòu)剛性 成本及易操作性 易于維修等要求 本設(shè)計(jì)目錄中功能項(xiàng)包括夾緊對象特 征項(xiàng) 加工信息特征及夾緊要求特征 夾緊對象特征項(xiàng)目 包括夾緊對象類型 材料 形狀 體積 數(shù)量 物理特性 磁性 導(dǎo)電性 剛性等信息 加工信息特征項(xiàng) 加工類型 機(jī)加工 裝配 檢測 焊接等 加工參數(shù) 切削 參數(shù) 運(yùn)動(dòng)參數(shù) 幾何參數(shù)等 夾緊要求特征項(xiàng) 主要指性能要求 包括定位要求 定位基準(zhǔn)選擇 如特征點(diǎn) 特征面 夾緊力大小 夾緊方向 夾緊行程 夾緊松開速率 自鎖性等 元件功能分析 夾緊功能主要包括四種元功能 它們是 定位功能 傳動(dòng)功能 執(zhí)行功能和分度功能等輔助功能 定位功能由定位元件完成 定位元件按定位面特 征分為平面定位元件 圓孔定位元件 外圓定位元件 傳動(dòng)功能由中間遞力機(jī)構(gòu)完 成 該機(jī)構(gòu)一般有三個(gè)作用 改變作用力的力一向 大小和自鎖作用 目前常用的 有以下機(jī)構(gòu) 斜楔機(jī)構(gòu) 螺旋機(jī)構(gòu) 圓偏心機(jī)構(gòu) 杠桿鉸鏈機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu) 聯(lián)動(dòng) 機(jī)構(gòu) 對中機(jī)構(gòu) 定心機(jī)構(gòu)等 設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí) 應(yīng)滿足下述主要要求 2 1 夾緊裝置在對工件夾緊時(shí) 不應(yīng)破壞工件的定位 為此 必須正確選擇夾緊 力的方向及著力點(diǎn) 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 23 2 夾緊力的大小應(yīng)該可靠 適當(dāng) 要保證工件在夾緊后的變形和受壓表面的損 傷不致超出允許的范圍 3 夾緊裝置結(jié)構(gòu)簡單合理 夾緊動(dòng)作要迅速 操作方便省力 安全 4 夾緊力或夾緊行程在一定范圍內(nèi)可進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償 6 1 2 夾緊座 在不考慮重力和其它的伴生力的情況下 夾緊力的大小既與切削力的大小有 關(guān) 也與切削力對支承的作用有關(guān) W KM f1Rf1 f2Rf2 N 其中 K K1K2K3K4 K 1 1 5 2 K 2 1 2 K 3 1 1 1 3 K 4 1 2 M 為切削扭矩 W 1 8 1 2 1 2 1 2 85 0 2 7 0 2 7 740 28 N Q 需 KP f1 f2 1 8 1 2 1 2 1 2 100 0 2 0 2 777 4N Q 需 為切削力 為簡化夾具的成本及考慮工廠實(shí)際情況 擬用螺釘夾緊裝置 計(jì)算螺釘?shù)膴A緊 力 W 2QL D 中 tg 1 此公式采用中的數(shù)據(jù)以 M16 標(biāo)準(zhǔn)螺紋計(jì)算 為螺紋升角 t g S D 中 1螺紋摩擦角 D 中 螺紋中徑 Q 人工作用力 其中有 f 0 1 螺母端面與工件間的摩擦系數(shù) 1 6 34 計(jì)算 W 836 8 N 很明顯 可以使用螺釘夾緊機(jī)構(gòu) 夾緊座加工要求 1 表面發(fā)藍(lán)或其它的防銹處理 2 熱處理 T10A 淬火 HRC60 64 滲碳深度 0 2 0 6mm 3 銳邊無毛刺 4 螺紋孔以國家標(biāo)準(zhǔn)的 M16 配做 6 1 3 夾緊壓板 夾緊支板和夾緊座的目的相同 都是夾緊工件的 保證在加工過程中工件不移 動(dòng) 限制它的自由度 夾緊支板的工件接觸裝置擬用夾緊螺釘 支板在其中是輔助 支承的 最終起決定作用的還是人的操作 不同人操作同樣的夾具或者是在夾緊的 過程中用力和速度的不同 都對工件的加工精度有影響 由于取用的夾緊螺釘是一 樣的 前面已經(jīng)計(jì)算過了 在此不重復(fù)了 5 具體的結(jié)構(gòu)見零件圖 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是指螺旋副與其他元件 壓板 墊片 螺釘?shù)?相結(jié)合 對工件實(shí)施 夾緊的機(jī)構(gòu) 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)在生產(chǎn)中使用極為普遍 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單 夾緊 行程大 且自鎖性能好 增力比大 是手動(dòng)夾緊中用的最多的一種夾緊機(jī)構(gòu) 常用 的夾緊形式有 單個(gè)螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu) 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 24 圖 3 2 壓板 夾緊壓板加工要求 1 表面發(fā)藍(lán)或其它的防銹處理 2 熱處理 T10A 淬火 HRC38 45 滲碳深度 0 2 0 6mm 3 銳邊無毛刺 4 螺紋孔以國家標(biāo)準(zhǔn)的 M27 配做 1 6 6 1 4 夾緊螺釘 根據(jù)公司的實(shí)際情況選用夾緊螺釘 人工操作 節(jié)省成本 制造夾具的時(shí)間縮 短并以國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格生產(chǎn) 夾緊功能的原理方案設(shè)計(jì)目錄是設(shè)計(jì)目錄應(yīng)用的具體體現(xiàn) 由于夾具種類繁多 如何對其進(jìn)行抽象化整理 以利于運(yùn)用設(shè)計(jì)目錄的結(jié)構(gòu)形式 還需要更深入的研究 建立原理方案設(shè)計(jì)目錄涉及的知識面較廣 難度較大 目錄本身的構(gòu)造規(guī)律也很復(fù) 雜 這里僅作最基本的原理方案設(shè)計(jì)研究 為使工件在定位件上所占有的規(guī)定位置在加工過程中保持不變 就要用夾緊裝 置將工件夾緊 保證工件的定位基準(zhǔn)與夾具上的定位表面可靠的接觸 防止在加工 過程中移動(dòng) 振動(dòng) 或變形 因?yàn)榇颂讑A具加工的工件剛度較好 防止了切削力作用是所引起的振動(dòng) 側(cè)面 在加上移動(dòng)壓板的定位 免除夾緊力對加工表面幾何形狀精度的不利影響夾具的夾 緊選用加工表面的松態(tài)夾緊 夾緊力的作用線不通過加工表面的周圍 使加工表面 的材料處在自由狀態(tài)下 6 2 夾緊力的選擇 6 2 1 夾緊力方向 在保證安裝的真確可靠 減少工件的變形 定位方便和在可以減少所需夾緊力 的大小的前提下 此套夾具的夾緊方向和工件重力方向和切削方向相同 工件的定 位工作面為垂直方向上 則工件的夾緊通過工件的一個(gè)定位銷與水平方向的移動(dòng)壓 塊完成 夾緊力的方向?yàn)槠叫兄亓Ψ较虼怪眾A緊 2 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 25 在本次夾具設(shè)計(jì)中 夾緊力是由中心螺桿和一邊壓板提供的 6 2 2 夾緊力的作用點(diǎn) 夾緊力的作用點(diǎn)是指夾緊元件與工件相接觸的一小塊面積 現(xiàn)在夾緊力的方案 已定 考慮夾具的結(jié)構(gòu)尺寸特征可以確定夾緊力的作用點(diǎn)個(gè)數(shù)為2個(gè) 考慮夾緊力作用點(diǎn)的一般要求 1 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)能保持工件定位穩(wěn)定 而不至引起工件發(fā)生位移和偏轉(zhuǎn) 夾緊力的作用點(diǎn) 應(yīng)使被夾緊的夾緊變形盡可能的小些 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近加工表面 以提高定位穩(wěn)定性 6 2 3 夾緊力的計(jì)算 夾緊力的大小重要取決于切削P和重力G 重力是可認(rèn)為不變的 而切削力在切 削的過程中是變化的 影響切削力的大小因素很多 如工件質(zhì)量的不均勻 加工質(zhì) 量的不均勻 刀具磨損以及切削用量的變化等等 同時(shí)夾緊力也和其他因素有關(guān) 如夾緊件和工件及工件與定位件間接觸表面的光潔度 工藝系統(tǒng)的剛性等等 因此 夾具夾緊力的設(shè)計(jì)只能對其作初略的估算 W 實(shí)際夾緊力 Wi 理論夾緊力 K 安全系數(shù) 安全系數(shù) K K 1 K2 K3 K4 式中 K1 基本安裝系數(shù) K2 加工安裝系數(shù) K3 刀具鈍化系數(shù) K4 切削特點(diǎn)系數(shù) 其加工直徑全部為16 刀具 鉆頭 D 16 則軸向力 見 工藝師手冊 表 28 4 F C d f k 3 1F0zFy 式中 C 420 Z 1 0 y 0 8 f 0 35FF k 07 1 92 103 nHB F 420 237 35 0 18 N 轉(zhuǎn)矩 T C d f kT0ZTy 式中 C 0 206 Z 2 0 y 0 8TT T 0 206 2 0 85317 34 M 功率 P mKWdV260950 在計(jì)算切削力時(shí) 必須考慮安全系數(shù) 安全系數(shù) K K K K K1234 式中 K 基本安全系數(shù) 1 5 K 加工性質(zhì)系數(shù) 1 1 2 K 刀具鈍化系數(shù) 1 1 3 K 斷續(xù)切削系數(shù) 1 14 則 F KF 1 5 42391 1 N 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 26 鉆