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鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2006 柴油機(jī)齒輪室蓋鉆鏜專機(jī)總體及主軸箱設(shè)計(jì) 摘 要 本課題設(shè)計(jì)一臺(tái)加工柴油機(jī)齒輪室蓋的鉆鏜組合機(jī)床 主要完成機(jī) 床總體和右主軸箱的設(shè)計(jì)工作 根據(jù)柴油機(jī)齒輪室蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 加工部位 尺寸精度 表面粗糙度及生 產(chǎn)率等要求 確定該機(jī)床為單工位臥式組合機(jī)床 為確保加工精度 采用 一 面兩銷 的定位方案 為實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速 安全可靠 選擇液壓滑臺(tái) 根據(jù)零件 的大小及被加工孔的位置確定主軸箱的輪廓尺寸 由加工工藝選擇滾珠軸承主 軸 通過(guò)計(jì)算扭矩確定主軸和傳動(dòng)軸的直徑 齒輪的模數(shù)是通過(guò)類比法確定 齒輪齒數(shù)和中間傳動(dòng)軸的位置是由 計(jì)算 作圖和多次試湊 相結(jié)合的辦法確 定 計(jì)算主軸 傳動(dòng)軸的坐標(biāo)并進(jìn)行中心距驗(yàn)算 確定部分軸上需采用變位齒 輪 軸上的齒輪套 鍵等零件按軸號(hào)選取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件 本課題設(shè)計(jì)的組合機(jī)床采用 一面兩銷 定位 液動(dòng)夾緊 一次裝夾加工 柴油機(jī)齒輪室蓋三個(gè)面上的孔 保證了加工精度 提高了生產(chǎn)效率 減少了工 人的勞動(dòng)強(qiáng)度 而且在設(shè)計(jì)之中 盡量選用通用件 減少了制造成本 增加了 經(jīng)濟(jì)效益 關(guān)鍵詞 組合機(jī)床 主軸箱 主軸 傳動(dòng)軸 齒輪室蓋 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2006 The overall and headstock design of drilling and boring modular machine for diesel engine geal chamber manufacture Abstract This project is to design a modular machine tool for manufacturing the gear chamber cap of diesel engine Mainly work is the design of overall and the right headstock According to the request of construction features processing spot size precision surface roughness and productivity that diesel engine gear chamber cap sets the machine tool for single location horizontal type modular machine tool In order to guarantee the processing precision the localization plan use two sells and a surface In order to implement the stepless speed regulation safe is reliable therefore choice hydraulic pressure sliding table According the size of components and the position of the hole that is processed to set the overall size of the headstock Choicing ball bearing spindle by processing craft The spindle and drive shaft diameter is decided through computation torque The gear modulus is decided through the correlation method The gear mentions and the position of intermediate propeller shaft is decided by the means computation mapping and tries to collect many times Calculates the coordinates of the spindle and drive shaft and checking the center distance determined department spindle must use dislodges the gear The components of tooth wheel cover key and so on that in axis select standard letter by the corresponding number The modular machine tool of this project design use two sells and one surface to locate hydraulic press and clamps In the situation of one clamp the holes three surface of the diesel engine gear chamber cap are guaranteed the processing precision is enhanced the production efficiency is increased worker s labor intensity Moreover during the design the standard parts are selected as far as 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2006 possible reduced the production cost and increased the economic efficiency Key words modular machine tool headstock spindle drive shaft gear chamber cap 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2006 目 錄 1 前言 1 2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 2 2 1 組合機(jī)床工藝方案的制定 2 2 2 組合機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案的確定 2 2 3 各側(cè)具體零部件的設(shè)計(jì) 計(jì)算及選擇 3 2 4 機(jī)床生 產(chǎn)率計(jì)算卡 10 3 組合機(jī)床多 軸箱設(shè)計(jì) 右主軸箱 12 3 1 繪制右主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 12 3 2 主軸 齒輪的 確定及動(dòng)力計(jì)算 13 3 3 主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 13 3 4 多軸箱坐標(biāo)計(jì)算 繪 制坐標(biāo)檢查圖 18 3 5 主軸箱中變位 齒輪的計(jì)算 22 3 6 變位齒輪的 設(shè)計(jì) 22 3 7 齒輪強(qiáng) 度校核 23 3 8 傳動(dòng)軸直徑的確定和軸的 強(qiáng)度校核 25 3 9 主軸箱體及其附件的選 擇設(shè)計(jì) 28 4 結(jié)論 30 參考 文獻(xiàn) 31 致謝 32 附錄 33 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2006 1 1 前言 組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要 以大量通用部件為基礎(chǔ) 配以少量專用部 件組成的一種高效率專用機(jī)床 目前 組合機(jī)床主要用于平面加工和孔加工兩 類工序 平面加工包括銑平面 锪 刮 平面 車平面 孔加工包括鉆 擴(kuò) 鉸 鏜孔以及倒角 切槽 攻螺紋 锪沉孔滾壓孔等 隨著綜合自動(dòng)化的發(fā)展 其工藝范圍正擴(kuò)大到車外圓 行星銑削 拉削 推削 磨削 珩磨及拋光 沖 壓等工序 此外 還可以完成焊接 熱處理 自動(dòng)裝配和檢測(cè) 清洗和零件分 類及打印等非切削工作 組合機(jī)床在汽車 拖拉機(jī) 柴油機(jī) 電機(jī) 儀器儀表 軍工及縫紉機(jī) 自 行車等輕工行業(yè)大批大量生產(chǎn)中已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用 一些中小批量生產(chǎn)是企 業(yè) 如機(jī)床 機(jī)車 工程制造業(yè)中也已推廣應(yīng)用 組合機(jī)床最適宜于加工各種 大中型箱體類零件 如汽缸蓋 汽缸體 變速箱體 電機(jī)座及儀表殼等零件 也可用來(lái)完成軸套類 輪盤類 叉架類和蓋板類零件的部分或全部工序的加工 組合機(jī)床的設(shè)計(jì) 目前基本上有兩種情況 其一 是根據(jù)具體加工對(duì)象的 具體情況進(jìn)行專門設(shè)計(jì) 這是當(dāng)前最普遍的做法 其二 隨著組合機(jī)床在我國(guó) 機(jī)械行業(yè)的廣泛使用 廣大工人總結(jié)自己生產(chǎn)和使用組合機(jī)床的經(jīng)驗(yàn) 發(fā)現(xiàn)組 合機(jī)床不僅在其組成部件方面有共性 可設(shè)計(jì)成通用部件 而且一些行業(yè)在完 成一定工藝范圍內(nèi)組合機(jī)床是極其相似的 有可能設(shè)計(jì)為通用機(jī)床 這種機(jī)床 稱為 專能組合機(jī)床 這種組合機(jī)床就不需要每次按具體加工對(duì)象進(jìn)行專門設(shè) 計(jì)和生產(chǎn) 而是可以設(shè)計(jì)成通用品種 組織成批生產(chǎn) 然后按被加工的零件的 具體需要 配以簡(jiǎn)單的夾具及刀具 即可組成加工一定對(duì)象的高效率設(shè)備 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際 具體的課題是柴油機(jī)齒輪室蓋鉆鏜專 機(jī)總體及主軸箱設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)前認(rèn)真研究被加工零件的圖樣 研究其尺寸 形 狀 材料 硬度 重量 加工部位的結(jié)構(gòu)及加工精度和表面粗糙度要求等內(nèi)容 為設(shè)計(jì)提供大量的數(shù)據(jù) 資料 作好充分的 全面的技術(shù)準(zhǔn)備 在準(zhǔn)備了充足 的資料之后進(jìn)行總體及零部件的設(shè)計(jì)工作 總體的設(shè)計(jì)的主要工作是完成 三 圖一卡 即繪制機(jī)床的總體尺寸聯(lián)系圖 加工示意圖 零件的工序圖及編制生 產(chǎn)率計(jì)算卡 主軸箱設(shè)計(jì)的方法是 繪制主軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)圖 確定主軸 的結(jié)構(gòu) 軸頸及齒輪模數(shù) 擬訂傳動(dòng)系統(tǒng) 計(jì)算主軸 傳動(dòng)軸坐標(biāo) 繪制坐標(biāo) 檢查圖 繪制多軸箱總圖 零件圖及編制組件明細(xì)表 在此次的設(shè)計(jì)中采用 一面兩銷 定位 液壓夾緊 提高了生產(chǎn)效率 降低了勞動(dòng)強(qiáng)度 同時(shí)在設(shè) 計(jì)中采用了大量的通用零部件 降低了產(chǎn)品的成本 在設(shè)計(jì)過(guò)程中 得到了劉道標(biāo)老師的大力指導(dǎo)和同課題組同學(xué)的熱情幫助 在此謹(jǐn)致謝意 限于本人水平和經(jīng)驗(yàn) 本設(shè)計(jì)中一定有錯(cuò)誤和不妥之處 敬請(qǐng)批評(píng)指正 柴油機(jī)齒輪室蓋鉆鏜專機(jī)總體及主軸箱設(shè)計(jì) 2 2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 通常是根據(jù)與用戶簽定的合同和技術(shù)協(xié)議書 針對(duì)具體 加工零件 擬訂工藝和結(jié)構(gòu)方案 并進(jìn)行方案圖樣和有關(guān)技術(shù)文件的設(shè)計(jì) 2 1 組合機(jī)床工藝方案的制定 工藝方案的擬訂是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步 因?yàn)楣に嚪桨冈诤艽蟪潭壬?決定了組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能 因此 應(yīng)根據(jù)工件的加工要求和特點(diǎn) 按一定的原則 結(jié)合組合機(jī)床常用的工藝方法 充分考慮各種因素 并經(jīng)技術(shù) 經(jīng)濟(jì)分析后擬訂出先進(jìn) 合理 經(jīng)濟(jì) 可靠的工藝方案 此次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床是用于加工柴油機(jī)齒輪室蓋的鉆鏜專用組合機(jī)床 其 工藝方案為鉆孔和鏜孔 其具體的加工工藝如下 a 鉆 6 M6 6H 孔至 5 左側(cè)面 b 鉆 6 9 孔 深 38 右側(cè)面 c 鉆 3 9 孔 深 78 右側(cè)面 d 鏜 45H8 孔至 43 5 后側(cè)面 e 倒孔口角至 46 6 后側(cè)面 正確選擇組合機(jī)床加工工件采用的基準(zhǔn)定位 是確保加工精度的重要條件 本設(shè)計(jì)的柴油機(jī)齒輪室蓋是箱體類零件 箱體類零件一般都有較高精度的 孔和面需要加工 又常常要在幾次安裝下進(jìn)行 因此 定位基準(zhǔn)選擇 一面雙 孔 是最常用的方法 因此該被加工零件采用 一面兩銷 的定位方案 定 位基準(zhǔn)和夾壓點(diǎn)見(jiàn)零件的工序圖 該定位方案限制的自由度敘述如下 以工件 的右側(cè)面為定位基準(zhǔn)面 約束了 y z 向的轉(zhuǎn)動(dòng)和 x 向的移動(dòng) 3 個(gè)自由度 短 定位銷約束了 y z 向的移動(dòng) 2 個(gè)自由度 長(zhǎng)定位銷約束了 x 向的轉(zhuǎn)動(dòng) 1 個(gè)自由 度 這樣工件的 6 個(gè)自由度被完全約束了也就得到了完全的定位 2 2 組合機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案的確定 根據(jù)選定的工藝方案確定機(jī)床的配置型式 并定出影響機(jī)床總體布局和技 術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案 既要考慮能實(shí)現(xiàn)工藝方案 以確保零件的精度 技術(shù)要求及生產(chǎn)率 又要考慮機(jī)床操作方便可靠 易于維修 且潤(rùn)滑 冷卻 排屑情況良好 對(duì)同一個(gè)零件的加工 可能會(huì)有各種不同的工藝方案和機(jī)床配 置方案 在最后決定采取哪種方案時(shí) 絕不能草率 要全面地看問(wèn)題 綜合分 析各方面的情況 進(jìn)行多種方案的對(duì)比 從中選擇最佳方案 各種形式的單工位組合機(jī)床 具有固定式夾具 通常可安裝一個(gè)工件 特 別適用于大 中型箱體類零件的加工 根據(jù)配置動(dòng)力部件的型式和數(shù)量 這種 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2006 3 機(jī)床可分為單面 多面復(fù)合式 利用多軸想同時(shí)從幾個(gè)方面對(duì)工件進(jìn)行加工 但其機(jī)動(dòng)時(shí)間不能與輔助時(shí)間重合 因而生產(chǎn)率比多工位機(jī)床低 在認(rèn)真分析了被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及所選擇的加工工藝方案 又由單工 位組合機(jī)床的特點(diǎn)及適應(yīng)性 確定設(shè)計(jì)的組合機(jī)床的配置型式為單工位臥式組 合機(jī)床 2 3 各側(cè)具體零部件的設(shè)計(jì) 計(jì)算及選擇 2 3 1 刀具的選擇 考慮到工件加工尺寸精度 表面粗糙度 切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素 所以加工 15 個(gè)孔的刀具均采用標(biāo)準(zhǔn)錐柄長(zhǎng)麻花鉆和單導(dǎo)向懸臂鏜刀 2 3 2 右側(cè)面鉆 9 9 a 切削用量的選擇 右側(cè)是鉆削 6 9 深 38 及 3 9 深 78 根據(jù)孔徑的大小和深徑比 以及被加工材料的硬度查參考文獻(xiàn) 9 表 2 17 知 主軸的進(jìn)給量 f 為 0 1 0 18mm r 切削速度 vc 10 18m min 鉆孔的切削用量還與鉆孔的深度有關(guān) 當(dāng)加工鑄鐵件孔深為鉆頭直徑的 6 8 倍時(shí) 在組合機(jī)床上通常都是和其他淺孔一樣采取一次走刀的辦法加工出 來(lái)的 不過(guò)加工這種較深孔的切削用量要適當(dāng)降低些 因此選擇切削速度 vc 13m min 進(jìn)給量 f 0 13mm r 由此主軸轉(zhuǎn)速 n 由公式 2 1 01dvn 計(jì)算出 r min 將主軸轉(zhuǎn)速圓整為 470 r min 4 6914 30 n 實(shí)際切削速度 vc 工進(jìn)速度 vf 工進(jìn)時(shí)間 tf 分別由下列公式求得 2 2 10Dnc 2 3 f 2 4 ffvht 計(jì)算出實(shí)際切削速度 vc 13 282m min 工進(jìn)速度 vf 61 1mm min 工進(jìn)時(shí) 間 tf 1 26min b 切削功率 切削力 轉(zhuǎn)矩以及刀具耐用度的選擇 由參考文獻(xiàn) 9 表 6 20 計(jì)算公式 切削力 2 5 6 08 2HBDfF 切削轉(zhuǎn)矩 2 6 9 1T 柴油機(jī)齒輪室蓋鉆鏜專機(jī)總體及主軸箱設(shè)計(jì) 4 切削功率 2 7 DTVP 9740 刀具耐用度 2 8 8 035 02 6 HBvfn 計(jì)算出切削力 F 1144 5N 切削轉(zhuǎn)矩 T 3 18N m 切削功率 P 0 153kw 刀具耐用度 Tn 768 799min c 動(dòng)力部件的選擇 由上述計(jì)算每根軸的輸出功率 P 0 153kw 右側(cè)共 9 根輸出軸 且每一根 軸都鉆 9 直徑 所以總切削功率 P 切削 0 153 9 1 377kw 則多軸箱的功率 kw 其中 0 8 所以 kw 72 18 03 切 削多 軸 P 72 1 多 軸 因電機(jī)輸出經(jīng)動(dòng)力箱時(shí)還有功率損耗 所以選擇功率為 2 2kw 的電機(jī) 其 型號(hào)為 Y 100L1 4 由參考文獻(xiàn) 9 表 5 39 選取 1TD32 I 型動(dòng)力箱 動(dòng)力箱的主軸 轉(zhuǎn)速 715r min d 確定主軸類型 尺寸 外伸長(zhǎng)度 滾珠軸承主軸 前支承為推力球軸承和向心球軸承 后支承為向心球軸承 或圓錐滾子軸承 因?yàn)橥屏S承設(shè)置在前端 能承受單方向的軸向力 適用于 鉆孔主軸 在右側(cè)面 主軸用于鉆孔 因此選用滾珠軸承主軸 又因?yàn)楦?dòng)卡頭與刀 具剛性連接 所以該主軸屬于長(zhǎng)主軸 所以主軸均為滾珠軸承長(zhǎng)主軸 根據(jù)主軸轉(zhuǎn)矩 T 3 18 N m 由參考文獻(xiàn) 9 表 3 4 可知 2 9 410TBd 其中 B 7 3 則計(jì)算出 d 17 335mm 選取 d 20mm 由參考文獻(xiàn) 9 表 3 6 查得主軸直徑 d 20mm D d 1 30 20 mm 主軸外伸尺 寸 L 115mm 接桿莫氏圓錐號(hào) 1 2 e 導(dǎo)向裝置的選擇 組合機(jī)床鉆孔時(shí) 零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導(dǎo)向裝置來(lái)保證的 導(dǎo)向裝置的作用是 保證刀具相對(duì)工件的正確位置 保證刀具相互間的正確位 置 提高刀具系統(tǒng)的支承剛性 固定式導(dǎo)套 刀具或刀桿本身在導(dǎo)套內(nèi)既有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)又有相對(duì)移動(dòng) 由于 這部分表面潤(rùn)滑困難 工作時(shí)有粉塵侵入 當(dāng)?shù)稐U相對(duì)導(dǎo)套的線速度超過(guò) 20m min 時(shí)就會(huì)有研著的危險(xiǎn) 因此選用導(dǎo)套前計(jì)算一下導(dǎo)套與刀具的線速度 由上述內(nèi)容知導(dǎo)套與刀具的線速度 vc 13 282m min 1 1 1 2 符合 傳動(dòng)要求 同樣求出軸 15 與 16 相嚙合的一對(duì)齒輪的重合度 1 66 1 1 1 2 符合傳動(dòng)要求 3 7 齒輪強(qiáng)度 校核 在初步確定主軸傳動(dòng)系統(tǒng)后還要對(duì)危險(xiǎn)齒輪進(jìn)行強(qiáng)度校核 尤其對(duì)低速級(jí) 齒輪或齒根到鍵槽距離較小的齒輪及受轉(zhuǎn)矩較大的齒輪進(jìn)行校核 以保證傳動(dòng) 系統(tǒng)平穩(wěn)準(zhǔn)確 有一定的使用壽命 通過(guò)比較發(fā)現(xiàn) 主軸箱中最薄弱的齒輪是驅(qū)動(dòng)齒輪 因?yàn)槠鋫鲃?dòng)的功率大 如果它能滿足強(qiáng)度要求 則其他的齒輪也應(yīng)滿足要求 驅(qū)動(dòng)軸上的齒輪齒數(shù) zo 24 m 3 與其相嚙合的大齒輪的齒數(shù) z16 36 m 3 驅(qū)動(dòng)軸 所傳遞的功率 P 1 72kw 轉(zhuǎn)速 no 715r min 齒數(shù)比 1 5 齒輪材料為 45 鋼 大 小齒輪的硬度分別為 220HBS 260HBS 3 7 1 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核公式為 3 8 FSaFdFYmzKT 321 確定公式中各參數(shù)值 a 大 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 1liF2liF 查參考文獻(xiàn) 13 圖 6 9 取 Mpa 201lim F 0m b 彎曲疲勞壽命系數(shù) NK 查參考文獻(xiàn) 13 圖 6 7 取 8 9 2FNK 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2006 25 c 許用彎曲應(yīng)力 1F 2 取定彎曲疲勞系數(shù) SF 1 4 應(yīng)力修正系數(shù) YST 2 0 得 Mpa 71 304 801lim11 TNFYK Mpa86 2 92li22FSTF d 齒形系數(shù) 和應(yīng)力修正系數(shù) 1aY21SaY2 查參考文獻(xiàn) 13 表 6 4 得 2 62 2 22 1 59 1 771a2F1Sa2SaY e 計(jì)算大 小齒輪的 與 并加以比較取其中大值帶入公式 1FS 2Sa 計(jì)算 大齒輪的數(shù) 038 7 359621 FSaY 0139 86 72 FSaY 值較大 應(yīng)按大齒輪校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 校核計(jì)算 Mpa 彎曲疲勞強(qiáng)95 7 125 20 1046342 F 2F 度足夠 3 7 2 校核接觸疲勞強(qiáng)度 接觸疲勞強(qiáng)度由公式 進(jìn)行校核 HEHubdKTZ 125 確定公式中各參數(shù)值 a 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T1 N mm297315 0 9105 966 nP b 大 小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限 1limH 2li 按齒面硬度查參考文獻(xiàn) 13 圖 6 8 得大 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 600 Mpa 560 Mpa1limH 2limH c 接觸疲勞壽命系數(shù) 1NK2H 查參考文獻(xiàn) 13 圖 6 6 得 0 9 0 952N d 計(jì)算許用接觸應(yīng)力 取安全系數(shù) SH 1 則 Mpa 54069 01lim1 HS 柴油機(jī)齒輪室蓋鉆鏜專機(jī)總體及主軸箱設(shè)計(jì) 26 Mpa 532609 2lim2 HNHSK Mpa 421 e 確定材料系數(shù) ZE 查參考文獻(xiàn) 13 表 6 3 得 ZE 189 8 Mpa f 計(jì)算圓周速度 v m s695 2106 ndt g 確定載荷系數(shù) K 查參考文獻(xiàn) 13 表 6 2 得使用系數(shù) KA 1 根據(jù) v 2 695m s 7 級(jí)精度查參考 文獻(xiàn) 13 圖 6 10 得動(dòng)載系數(shù) Kv 1 1 查圖 6 13 得 K 1 18 則 K KAKvK 1 1 1 1 18 1 298 校核計(jì)算 Mpa 15 42 5172498 185 225 1 ubdTZEH H 接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求 所以該齒輪滿足使用要求 3 8 傳動(dòng)軸直徑的確定和 軸的強(qiáng)度校核 3 8 1 軸的直徑的確定 T 總 T1i1 T2i2 Tnin 3 5 式中 Tn 作用在第 n 根主軸上的轉(zhuǎn)矩 單位為 N m in 傳動(dòng)軸至第 n 個(gè)主軸之間的傳動(dòng)比 軸 10 T 10 T1i1 T2i2 2T1i1 2 3 18 0 707 4 49 N m 由公式 計(jì)算出直徑 mm 查參考文獻(xiàn) 9 表40Bd 89 14 03 74 d 3 4 選取直徑 d10 20mm 軸 11 因軸 11 上只有一排齒輪 因此軸不承受扭距 其直徑由彎距計(jì)算 可得 因其承受的彎矩也比較小 參照其他軸 選取 d11 25mm 軸 12 其受力情況同軸 11 所以選取 d12 25mm 軸 13 T 13 T7i7 T8i8 T9i9 3T7i7 3 3 18 0 82 7 8228 N m 由公式 計(jì)算出直徑 mm 查參考文獻(xiàn)410Bd 49 238 7103 4 9 表 3 4 選取直徑 d13 30mm 軸 14 由彎矩計(jì)算及參照其他軸取 d14 20mm 軸 15 T 15 3T7i7 2T1i1 3 3 18 1 67 0 82 2 3 18 1 96 0 707 21 78 N m 由公式 計(jì)算出直徑 mm 查參考文獻(xiàn)40TBd 046 287 103 74 9 表 3 4 選取直徑 d15 30mm 軸 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2006 27 16 T 16 4T3i3 3T7i7 2T1i1 4 3 18 0 75 1 25 1 07 3 3 18 0 82 1 67 0 74 2 3 18 0 707 1 96 0 74 28 882 N m 由公式 計(jì)算出直徑 mm 查參考文獻(xiàn) 9 40TBd 49 28 103 74 d 表 3 4 選取直徑 d 16 35mm 軸 17 選取油泵軸的直徑 d 16 20mm 3 8 2 軸的強(qiáng)度校核 軸在初步完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后 進(jìn)行校核計(jì)算 計(jì)算準(zhǔn)則是滿足軸的強(qiáng)度或剛 度要求 進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí) 應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況 采取相 應(yīng)的方法 并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力 對(duì)于用于傳遞轉(zhuǎn)矩的軸應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條 件計(jì)算 對(duì)于只受彎矩的軸 心軸 應(yīng)按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算 兩者都具備的按 疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校核等 在本設(shè)計(jì)中軸的直徑是按強(qiáng)度公式計(jì)算進(jìn)行選擇 因此并不是要對(duì)主軸箱 內(nèi)所有的軸都進(jìn)行校核 只是對(duì)那些承受彎 扭矩相對(duì)交較大的軸進(jìn)行強(qiáng)度校 核 在這里對(duì)長(zhǎng)主軸 7 進(jìn)行強(qiáng)度校核 a 求出主軸上的轉(zhuǎn)矩 T 在工作時(shí) 主軸上所承受的功率 P 0 153kw 不計(jì)齒輪的嚙合損耗和軸承 損耗的功率 則 N mm8 310475 105 9105 966 nPT b 求作用在齒輪上的力 mm82mzd N 59 2TFt N70tan 7an tr c 軸的受力分析 1 畫軸的受力分析圖 2 計(jì)算支承反力 在水平面內(nèi) N 2121lFltH 12 97153 4 82 71 HF N 9 t 在垂直平面內(nèi) N2121 llvr 4 153 9271v N 34 5 rvF 3 畫彎矩圖 見(jiàn)圖 3 8 在水平面內(nèi) a a 剖面左側(cè) MaH Ftl1 75 82 43 3260 26 N mm a a 剖面右側(cè) M aH FH2l2 21 3 153 3258 9 N mm 在垂直平面內(nèi) a a 剖面左側(cè) MaV Frl1 27 59 43 1186 37 N mm 柴油機(jī)齒輪室蓋鉆鏜專機(jī)總體及主軸箱設(shè)計(jì) 28 a a 剖面右側(cè) M aV FV2l2 7 75 153 1185 75 N mm 合成彎矩 a a 剖面左側(cè) N mm4 3697 186 30222 aVaHaM a a 剖面右側(cè) N mm 5 9 5 2 4 畫轉(zhuǎn)矩圖 T 3108 829 N mmFrt V2H1TtFrV12MHVTa bc de fg 圖 3 8 軸的彎矩 扭矩圖 d 危險(xiǎn)截面的判斷 截面左右的合成彎矩右側(cè)相對(duì)左側(cè)大些 扭矩為 T 則判斷左側(cè)為a 危險(xiǎn)截面 只要右側(cè)滿足強(qiáng)度要求即可 e 軸的彎扭合成強(qiáng)度校核 由參考文獻(xiàn) 13 表 11 2 查得 1 60 Mpa 6 010 b a a 剖面左側(cè) mm36 92 3 5201 2 1 033 dtbW MpaTMe 56 9 8 1 4 f 軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 根據(jù)參考文獻(xiàn) 13 表 11 2 查得 MpaB0 271 pa15 2 0 1 截面左側(cè) 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2006 29 32323 5 160 3 20 2 0 mdtbW 由參考文獻(xiàn) 13 附表 11 2 查得 由附表 10 4 查得絕對(duì)1 K8 尺寸系數(shù) 軸經(jīng)磨削加工 由附表 11 4 得表面質(zhì)量系數(shù)95 則0 1 彎曲應(yīng)力 MPaWb97 251643 應(yīng)力幅 pa 平均應(yīng)力 0m 切應(yīng)力 aT67 25 1893 MpTma 安全系數(shù) 9 8702 97 50 11 maKS 62 53 1 92 81 ma 476 5 87222 S 查參考文獻(xiàn) 13 表 11 8 得許用安全系數(shù) 則 5 13 S S 剖面安全 即主軸的強(qiáng)度滿足要求 a 3 9 主軸箱體及其附件的 選擇設(shè)計(jì) 3 9 1 主軸箱的選擇設(shè)計(jì) 該柴油機(jī)氣缸體三面鉆組合機(jī)床主軸箱選用 630 630 的通用主軸箱體 主 軸箱體材料為 HT200 前后蓋的材料是 HT150 雖然主軸箱是通用的 但為了滿足 具體的使用要求 故在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了一系列的補(bǔ)充加工 其補(bǔ)充加工的情況可參 見(jiàn)補(bǔ)充加工圖 3 9 2 主軸箱上的附件材料的設(shè)計(jì) a 分油器 本主軸箱中分油器選用 B ZIR31 2 36 型分油器 其作用是把油分成幾路 分 別潤(rùn)滑不同排數(shù)的齒輪及軸承 以便于保證軸承 齒輪有一定的使用壽命 減 少摩擦和磨損 降低振動(dòng) 消耗發(fā)熱 柴油機(jī)齒輪室蓋鉆鏜專機(jī)總體及主軸箱設(shè)計(jì) 30 b 油杯 油杯是用來(lái)給箱體注油用的 以保證箱體內(nèi)油量滿足使用要求 c 油塞 油塞是用來(lái)放油用的 應(yīng)該置在箱體的底部 由于該主軸箱是臥式組合機(jī) 床 故活塞放置在箱體上 放油孔螺母與凸臺(tái)之間應(yīng)加封油圈密封 d 油標(biāo) 油標(biāo)是用來(lái)指示油的高度的 應(yīng)該放置在便于檢查及油面較穩(wěn)定處 該主 軸箱選用管狀油標(biāo) GB1162 79 放置在箱體側(cè)面上 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2006 31 4 結(jié)論 本課題設(shè)計(jì)的組合機(jī)床采用 一面兩銷 定位 液壓夾緊 一次性加工柴 油機(jī)齒輪室蓋三個(gè)面上的鉆 鏜孔 保證了加工精度 提高了加工效率 減少 了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 而且在設(shè)計(jì)之中 盡量選用通用件 進(jìn)一步減少了制造成 本 從而增加了經(jīng)濟(jì)效益 柴油機(jī)齒輪室蓋鉆鏜專機(jī)總體及主軸箱設(shè)計(jì) 32 參 考 文 獻(xiàn) 1 葉偉昌主編 機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè) 上冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè) 出版社 2001 2 葉偉昌主編 機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè) 下冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè) 出版社 2001 3 胡家秀主編 機(jī)械零件設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1999 4 李益民主編 機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1995 5 艾興等主編 金屬切削用量手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1996 6 范云漲等主編 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1993 7 孟憲椅等主編 機(jī)床夾具圖冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1991 8 韓敬禮等主編 機(jī)械電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1994 9 謝家瀛主編 組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1992 10 楊培元等主編 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1995 11 大連組合機(jī)床研究所編 組合機(jī)床設(shè)計(jì) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1995 12 大連組合機(jī)床研究所編 組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版 社 1986 13 徐錦康主編 機(jī)械設(shè)計(jì) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 14 陳秀寧 施高義 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 杭州 浙江大學(xué)出版社 1995 15 姚永明主編 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì) 上海 上海交通大學(xué)出版社 1999 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2006 33 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我的課題是柴油機(jī)氣缸體三面鉆 鏜孔組合機(jī)床總體及右主 軸箱設(shè)計(jì) 在劉道標(biāo)老師指導(dǎo)下及與同組設(shè)計(jì)人員共同努力下如期完成了任務(wù) 由于我們還是學(xué)生 所以在設(shè)計(jì)這方面還是缺乏經(jīng)驗(yàn)的 但設(shè)計(jì)任務(wù)擺在我 們面前 我們不得不想辦法去完成這設(shè)計(jì)任務(wù) 院里也知道我們學(xué)生只懂得一些 理論知識(shí) 對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐的內(nèi)容知之甚少 所以在做畢業(yè)設(shè)計(jì)之前給我們安排了 為期兩個(gè)星期的畢業(yè)實(shí)習(xí) 在實(shí)習(xí)過(guò)程中 通過(guò)與工廠里的師傅們的交流 我 認(rèn)識(shí)到并非所有的理論知識(shí)都能在實(shí)踐中運(yùn)用 總的來(lái)說(shuō) 通過(guò)這次畢業(yè)實(shí)習(xí) 我對(duì)所要設(shè)計(jì)的組合機(jī)床有了一個(gè)感性的認(rèn)識(shí) 對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)是有很大的幫 助作用 因此在這里對(duì)院里為我們安排的實(shí)習(xí)表示感謝 為期三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已結(jié)束 回顧這三個(gè)月 我覺(jué)得做設(shè)計(jì)并不是十分的 容易的事情 它需要我們查閱大量的文獻(xiàn)資料 將不同課程的知識(shí)綜合地運(yùn)用 起來(lái) 因此它不同于以前單一的課程設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)大學(xué)學(xué)習(xí)的一個(gè) 總結(jié) 它還是對(duì)工作環(huán)境的一種模擬 通過(guò)本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)使我能夠?qū)⒗碚撆c 實(shí)踐融會(huì)貫通 加深了對(duì)理論知識(shí)理解的同時(shí)對(duì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有了進(jìn)一步的提高 只有深入生產(chǎn)實(shí)踐 才能體會(huì)到理論聯(lián)系實(shí)踐的重要性 認(rèn)識(shí)到理論與實(shí)踐之 間的差距 而縮短這一差距的方法只有反復(fù)地去實(shí)踐 本次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床較好的解決了對(duì)柴油機(jī)齒輪室蓋的三面鉆 鏜孔問(wèn)題 在提高生產(chǎn)質(zhì)量 改善操作人員勞動(dòng)條件等方面發(fā)揮了很大的作用 但尚存在 一些問(wèn)題 例如 在定位時(shí)采用兩個(gè)銷定位 這銷是由人工插入銷孔中 這造成 輔助時(shí)間的延長(zhǎng) 一臺(tái)機(jī)床所要設(shè)計(jì)的零件有很多 因此光靠一個(gè)人的力量是不行的 總的 來(lái)說(shuō) 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程 我意識(shí)到了團(tuán)隊(duì)的重要性 作為一個(gè)整體 彼此間的 分工協(xié)助合作是相當(dāng)?shù)闹匾?這對(duì)于即將踏上工作崗位的我來(lái)說(shuō) 無(wú)疑更具有 意義和價(jià)值 本次設(shè)計(jì)任務(wù)業(yè)已順利完成 但限于本人的水平和經(jīng)驗(yàn) 且是第一次做這 樣的工作 本設(shè)計(jì)中一定有錯(cuò)誤和不妥之處 在此懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)期間 我得到了劉道標(biāo)老師的悉心指導(dǎo) 同組同學(xué)的熱心幫 助 在這對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中所有幫助過(guò)我的人一并致謝 柴油機(jī)齒輪室蓋鉆鏜專機(jī)總體及主軸箱設(shè)計(jì) 34 附 錄 序號(hào) 圖名 圖號(hào) 圖幅 1 機(jī)床尺寸聯(lián)系圖 ZH1105W06 01 A0 2 加工示意圖 ZH1105W06 02 A1 3 被加工零件工序圖 ZH1105W06 03 A0 4 右主軸箱裝配圖 ZH1105W06 00 A0 5 坐標(biāo)檢查圖 ZH1105W06 04 A2 6 前蓋補(bǔ)充加工圖 ZH1105W06 05 A2 7 后蓋補(bǔ)充加工圖 ZH1105W06 06 A2 8 上蓋補(bǔ)充加工圖 ZH1105W06 07 A3 9 側(cè)蓋補(bǔ)充加工圖 ZH1105W06 08 A3 10 箱體補(bǔ)充加工圖 ZH1105W06 09 A2 11 主軸 ZH1105W06 10 A3 12 傳動(dòng)軸 ZH1105W06 11 A3 13 變位齒輪 ZH1105W06 12 A3 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 柴油機(jī)齒輪室蓋鉆鏜專機(jī)總體 及主軸箱設(shè)計(jì) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 聞 志 祥 班 級(jí) B 機(jī)制 023 學(xué) 號(hào) 0210110316 指導(dǎo)教師 劉 道 標(biāo) 完成日期 2005 年 6 月 5 日 外 文 翻 譯 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名 聞 志 祥 班 級(jí) B 機(jī) 制 023 學(xué) 號(hào) 0210110316 指 導(dǎo) 教 師 劉 道 標(biāo) 1 鉆削與鏜削 Addison Wesley pub Co 聞志祥 譯 摘要 通過(guò)驅(qū)動(dòng)刀具能在工件上鉆出通孔或盲孔 鉆刀是正對(duì)著工件繞著自己的軸 線旋轉(zhuǎn) 當(dāng)然 刀具從其軸線向外的切削距離應(yīng)和需加工的孔的半徑相等 在實(shí)際 生產(chǎn)中 是采用關(guān)于同一軸線對(duì)稱的兩切削刀刃的刀具 鉆削既可被應(yīng)用于手工也 可用于鉆床中 鉆床在尺寸和結(jié)構(gòu)上有所不同 然而 當(dāng)工件被牢固地安裝好后 鉆刀總是繞著自己的軸線旋轉(zhuǎn) 這是和在車床上鉆孔是相反的 鏜孔是擴(kuò)大以前鉆 削或鏜削好了的孔 鏜孔能夠消除鉆空加工時(shí)孔所產(chǎn)生的偏心 使孔擴(kuò)大到需鉸削 的尺寸 下面是對(duì)鉆削 鉆床分類和鏜孔的簡(jiǎn)要介紹 關(guān)鍵詞 鉆削 鏜削 鉆床 鉆削刀具 鏜刀 鉆床的分類 鉆削刀具 在鉆削操作中 采用的是一種柱形的螺旋式刀具 被稱之為鉆刀 鉆刀有一條 或兩條切削刃和相應(yīng)的出屑槽 出屑槽呈直線或螺旋線形 出屑槽的作用是為在鉆 削過(guò)程中產(chǎn)生的切屑提供一個(gè)通道 同時(shí)也是便于潤(rùn)滑劑和冷卻劑到達(dá)鉆刀的切削 刃和工件的被加工表面 以下是普通刀具的概括論述 圖 4 1 麻花鉆 麻花鉆是最普通的一類鉆刀 麻花鉆有兩條切削刃和兩條螺旋線形的 出屑槽 出屑槽連續(xù)地圍繞分布在整個(gè)鉆體上 如圖 4 1 鉆刀除了鉆體部分 還 有鉆頸和鉆柄 鉆柄可以是圓柱形 也可以是錐行 在后者的情況下 鉆柄是通過(guò) 柄舌的楔形作用安裝在主軸的錐形鉆套中 柄舌是安裝在主軸鉆套的狹槽中 這樣 鉆刀和主軸形成一個(gè)整體來(lái)傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 在另一方面 圓柱形鉆柄是被安裝在鉆 鉆體 頂角 楔邊 死頂尖 出屑槽 螺旋角 頸部 柄部 出屑槽 刀刃 刃帶 后刃面 出屑槽 刀刃 刃帶 柄舌 2 夾頭里 然后 以安裝錐形鉆柄的方法將其安裝進(jìn)主軸的鉆套中 從圖 4 1 可以看出 兩條切削邊被稱為刀刃 兩條切削刃是通過(guò)楔子連接在一 起 麻花鉆還有兩條刃帶 其能在鉆削操作中對(duì)刀具起正確的導(dǎo)向和定位的作用 兩條刀刃形成鉆刀的頂角 頂角大小的選擇是依據(jù)被加工材料的特性 工業(yè)生產(chǎn)中 經(jīng)常使用的鉆刀的頂角是 118 其適合鉆削低碳鋼和鑄鐵 對(duì)于硬度和剛度較高 的金屬 譬如 硬剛 黃銅和青銅 宜選用稍大頂角 130 或 140 的鉆刀 常 用麻花鉆的出屑槽的螺旋角是范圍是在 24 30 之間 當(dāng)在鉆削銅或軟塑材料時(shí) 推薦使用螺旋角較大的刀具 35 45 之間 圖 4 2 空心鉆 空心鉆是由倒棱 鉆體 鉆頸和鉆柄組成 如圖 4 2所示 此類的空 心鉆有三條或四條出屑槽和相應(yīng)數(shù)量的刃帶保證良好的導(dǎo)向來(lái)獲得高的加工精度 從圖 4 2還可以看出空心鉆有一平斷 倒棱可能有三條或四條切削邊 或稱為刀刃 頂角可在 90 120范圍內(nèi)變化 空心鉆是用來(lái)擴(kuò)大先前已有的孔 它不是用來(lái)鉆削新 的孔的 空心鉆有高的生產(chǎn)率 高的加工精度和能鉆削出高質(zhì)量的表面的特性 槍孔鉆 槍孔鉆是用來(lái)加工深孔的 所有的槍孔鉆的出屑槽都是直的 只有一 單條切削刃 在槍鉆的鉆體上有一個(gè)孔 其起著導(dǎo)管的作用 冷卻劑在較的壓力下 通過(guò)該孔流到槍鉆的頂尖部位 現(xiàn)有兩種槍鉆 即 用來(lái)加工盲孔的中心鉆和套筒鉆 套筒鉆的中心有一個(gè)圓 柱形孔 鉆孔時(shí)可在工件上形成一個(gè)芯子 當(dāng)鉆頭連續(xù)進(jìn)給進(jìn)行鉆孔時(shí) 芯子對(duì)鉆 起導(dǎo)向作用 平鉆 平鉆是用于鉆削大于 7 2英寸的孔 90mm 乃至更大的孔 該類的鉆易 于磨削 鏜刀 鏜孔是擴(kuò)大以前鉆削或鏜削好了的孔 鏜孔能夠消除鉆空加工時(shí)孔所產(chǎn)生的偏 心 使孔擴(kuò)大到需鉸削的尺寸 平底擴(kuò)孔是指擴(kuò)大一個(gè)鉆孔的末端 這個(gè)擴(kuò)大的孔的底部是平的 它與原來(lái)的 頂角 倒棱 鉆體 鉆頸 鉆柄 3 孔是同軸的 刀具與導(dǎo)向銷一起使用 導(dǎo)向銷裝進(jìn)已鉆好的孔中 用于切削刃對(duì)中 平底擴(kuò)孔主要用于在上面安裝螺栓下面安裝螺釘?shù)目椎募庸?在一個(gè)已加工好的孔 上加工一個(gè)小的平面 該面稱之為刮孔平面 在粗糙的表面上為螺栓提供平滑的沉 頭座的操作是很普遍的 如果把一個(gè)已加工控切成斜邊以便適合一個(gè)平底螺栓的圓 錐座 該操作稱為锪錐面 刀具用于臥式鏜床或是被安裝在一個(gè)大型桿上或是作一個(gè)鏜前頭 它們依次排 布在 機(jī)床的主軸上 絕大多數(shù)鏜孔操作是使用具有一個(gè)單齒的鏜刀 如圖 4 3所示 因?yàn)樗麄円子诎惭b和維修 鏜桿的作用是將來(lái)機(jī)床自軸的動(dòng)力傳遞到刀具上和保持 在切削過(guò)程中的剛性 在加工過(guò)程中 工件通常不動(dòng) 刀具在孔中作旋轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 如圖所示 通常需給鏜桿提供附加支撐 鏜桿必須足夠的長(zhǎng)以達(dá)到末端支撐和為機(jī) 床操作提供一定的縱向空間 圖 4 3 在銑床 坐標(biāo)鏜床 或鉆床上進(jìn)行精密鏜削時(shí) 有必要使用一種帶有千分尺調(diào) 整的工具 這種工具安裝在刀具頭上并作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 因此任何孔徑的增加必須通過(guò) 調(diào)整工具半徑來(lái)獲得 圖 4 3b所示的是最常見(jiàn)的組合式雙鏜刀布置形式 他包括兩 個(gè)相對(duì)的刀具夾在溝槽中 螺柱是用來(lái)在指定位置鎖緊刀具和調(diào)整他們的位置 整 體裝進(jìn)一個(gè)矩形狹槽中 且鎖在固定位置 刀具固定在滑行刀架里 且與頂尖成一條 直線 刀具的精度取決與刀具車間的全體人員而不是操作者 端部支承 鏜桿 工件 主軸 床頭箱 鏜桿 鏜刀 鏜刀 工作臺(tái) 圖 4 4 4 通常用于小型機(jī)床譬如車床的鏜刀是單齒鏜刀 他是被以其能進(jìn)入孔內(nèi)的方式 支承著 圖 4 4a所示刀具的末端事實(shí)鍛造的 然后通過(guò)磨削成型 它是安裝在一個(gè) 單獨(dú)的支承桿上 該支承桿是安裝在車床的刀架上 對(duì)于轉(zhuǎn)塔車床所用的是類似于 圖 4 4b所示的刀具 只是刀桿稍有不同 刀具的修改是鏜桿部分 如圖 4 4c所示 它被設(shè)計(jì)成在鏜桿的末端擁有一個(gè)小型高速鋼刀具 鏜桿的剛度強(qiáng) 其長(zhǎng)度可根據(jù) 孔的長(zhǎng)度作相應(yīng)的調(diào)整 盡管這些刀具的間隙 斜度和切削角應(yīng)該接近那些在車床 操作中推薦使用的相近 但如果孔較小的話 這些角度是不能使用的 在加工工件中 普遍使用多切削刃的鏜刀 如圖 4 4f 這些表面類似筒形絞刀 的刀具 但具有鑲齒銑刀 它們被調(diào)整成補(bǔ)償磨損和直徑變化 這種類型的鏜刀比 單刃刀具有較長(zhǎng)的壽命 因此在加工中更經(jīng)濟(jì) 如圖 4 4e 所示的帶有導(dǎo)向銷的以 保證同軸度的平底擴(kuò)孔刀具是用來(lái)擴(kuò)大孔的末端 鉆床的分類 便攜式的小機(jī)床上可實(shí)現(xiàn)鉆削操作 一般的機(jī)床上也可以實(shí)現(xiàn)鉆削操作 一般 的機(jī)床在形狀和尺寸上不同于便攜式小機(jī)床 但它們也有共同的特征 例如 它們 都擁有一根或更多根的麻花鉆 當(dāng)在加工以被固定裝好了的工件時(shí) 每根麻花鉆繞 著自己的軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 這和在車床上工件被夾緊并隨著卡盤作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行的 鉆削是相反的 下面是對(duì)一些普通式鉆床的概述 臺(tái)式鉆床 臺(tái)式鉆床通常是被放在工作臺(tái)上的普通加工用途的小型機(jī)床 這種 鉆床包括一個(gè)動(dòng)力來(lái)源的電動(dòng)機(jī) 動(dòng)力是通過(guò)滑輪和皮帶傳遞到裝有刀具的主軸上 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是通過(guò)降低操縱桿 由操縱桿帶動(dòng)主軸的下降 或上升 來(lái)實(shí)現(xiàn)的 臺(tái)鉆 的主軸在套筒內(nèi)自由旋轉(zhuǎn) 套筒由操縱桿通過(guò)齒輪齒條系統(tǒng)驅(qū)動(dòng) 但不隨主軸一起 旋轉(zhuǎn) 加工工件時(shí) 工件是被放在機(jī)床的工作臺(tái)上 有時(shí)需要一個(gè)特殊的花鉗來(lái)固定 被加工工件的最大厚度是受機(jī)床主軸與工作臺(tái)之間的間隙限制 立式鉆床 立式鉆床可被用于輕度 中等 甚至相對(duì)重負(fù)荷強(qiáng)度的工作 這主 要取決于立式鉆床的尺寸 立式鉆床與臺(tái)式鉆床基本相似 主要的不同點(diǎn)是里是立式鉆床的底座上裝有一 較長(zhǎng)的圓柱形支柱 在支柱上附加安裝了一個(gè)可以鎖定在任一想要高度的滑動(dòng)工作 臺(tái) 當(dāng)立式鉆床用于中等強(qiáng)度的工作時(shí) 其所需的動(dòng)力要比臺(tái)式鉆床的多 在立式鉆床里有比較的的鉆床 因此 這大的鉆床有一個(gè)箱柱和較高的動(dòng)力 5 以此滿足重負(fù)荷 此外 它是采用齒輪箱為主軸提供不同的旋轉(zhuǎn)速度和軸向進(jìn)給量 通過(guò)齒輪箱可以預(yù)先設(shè)置任何想要的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速率 多軸鉆床 多軸鉆床的結(jié)構(gòu)堅(jiān)固 其工作時(shí)需要很強(qiáng)的動(dòng)力 每臺(tái)多軸鉆床能 同時(shí)鉆削很多孔 為滿足加工要求 不同的刀具是可以調(diào)整的 同時(shí)根據(jù)需要 整 個(gè)床頭箱部分 帶有主軸和刀具 是可以傾斜的 這類的鉆床主要用于批量生產(chǎn)且擁有很多孔的零件的加工 例如汽缸體 排式鉆床 當(dāng)幾個(gè)獨(dú)立的鉆頭 每個(gè)都有一個(gè)單獨(dú)主軸 排列在一個(gè)單獨(dú)的普 通的工作臺(tái)上 此時(shí) 該機(jī)床被稱之為排式鉆床 這種機(jī)床特別地適用于幾種需連 續(xù)進(jìn)行的操作 搖臂鉆床 搖臂鉆床 特別地適合那些不便于安裝在立式鉆床上的大型和重型 工件進(jìn)行鉆孔 在圖 4 5可以看出 搖臂鉆床有一安裝在底座上的立柱 搖臂鉆床 的搖臂帶著鉆床的床頭箱主軸和刀具移動(dòng) 該搖臂能夠沿立柱上升或下降 并可以 鎖緊在任一所需的位置上 床頭箱沿著搖臂滑動(dòng)并使主軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和軸向進(jìn)給運(yùn) 動(dòng) 此外 搖臂能夠擺動(dòng) 因此刀具可移動(dòng)到圓柱坐標(biāo)系統(tǒng)的任一位置 轉(zhuǎn)塔鉆床 歸屬于轉(zhuǎn)塔鉆床類的機(jī)床 或是半自動(dòng)或是全自動(dòng)控制的 轉(zhuǎn)塔機(jī) 床的一個(gè)普遍的設(shè)計(jì)特征是用轉(zhuǎn)塔代替原來(lái)機(jī)床的主軸 轉(zhuǎn)塔上裝有幾把鉆削 鏜 削 和螺紋切削刀具 因此 幾種連續(xù)的操作只需要在一次初安裝下就可以完成 在兩 種操作之間不需要再次裝夾工件 電動(dòng)機(jī) 立柱 底座 主軸 搖臂 鉆床的床頭箱絲桿 圖 4 5 6 如今 由數(shù)字或計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制的自動(dòng)轉(zhuǎn)塔鉆床是相當(dāng)?shù)钠毡榱?在這種 情況下 人的工作只是對(duì)工件進(jìn)行初安裝和對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控 這類機(jī)床就空間要求 機(jī)床的物理尺寸 和工件裝夾次數(shù)而言比排式鉆床有優(yōu)越性 長(zhǎng)孔鉆床 長(zhǎng)孔鉆床是一類特殊的被用作鉆削長(zhǎng)孔的機(jī)床 譬如 槍管的長(zhǎng)孔 就是用此類機(jī)床加工 通常長(zhǎng)孔鉆在使用時(shí)對(duì)工件的進(jìn)給速度是較慢的 這類機(jī)床 在工作時(shí) 工件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 而刀具不作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 長(zhǎng)孔鉆床有立式結(jié)構(gòu)也有臥式 結(jié)構(gòu) 然而 這兩種結(jié)構(gòu)的共同特征是在鉆削過(guò)程中工件的精確導(dǎo)向和剛性支承 坐標(biāo)鏜床 這類機(jī)床是為獲得高的精確性和精密性而特別設(shè)計(jì)的 這類機(jī)床不 但鉆孔而且能夠給孔定位 因?yàn)楣ぷ髋_(tái)的運(yùn)動(dòng)由電子測(cè)量裝置監(jiān)控著 7 DRILLING AND BORING Addison Wesley pub Co Abstract Drilling involves producing through or blind holes in a workpiece by forcing a tool which rotates around its axis against the workpiece Consequently the range of cutting from that axis of rotation is equal to the radius of the required hole In practice two symmetrical cutting edges that rotate about the same axis are employ Drilling operations can be carried out by using either hand drills or drilling machine The latter differ in size and construction Nevertheless the tool always rotates around its axis while the workpiece is kept firmly fixed This is contrary to drilling on a lathe Boring is enlarging holes previously drilled or bored Drilled holes are frequently bored to eliminate any possible eccentricity and to enlarge the hole to a reaming size Following is a survey of drilling drilling machine tool and boring Keyword drilling boring drilling machine tool classification of drilling machine cutting tool for drilling operations cutting tool for boring operations CUTTING TOOL FOR DRILLING OPERATIONS In drilling operations a cylindrical rotary end cutting tool called a drill is employed The drill can have either one or more cutting edges and corresponding flutes which can be straight or helical The function of the flutes is to provide outlet passages for the chips generated during the drilling operation and also to allow lubricants and coolants to reach the cutting edges and the surface being machined Following is a survey of the commonly used drills Twist drill The twist drill is the most common type of drill It has 8 two cutting edges and two helical flutes that continue over the length of the drill body as shown in Fig 4 1 The drill also consists of a neck and a shank that can be either straight or tapered In the latter case the shank is fitted by the wedge action into the tapered socket of the spindle and has a tang which goes into a slot in the spindle socket thus acting as a solid means for transmitting rotation On the other hand straight shank drills are held in a drill chuck that is in turn fitted into the spindle socket in the same way as tapered shank drills Fig 4 1 The twist drill As can be seen in Fig 4 1 the two cutting edges are referred to as the lips and are connected together by a wedge which is a chisel like edge The twist drill also has two margins which enable proper guidance and locating of the drill while it is in operation The tool point angle TPA is formed by the two lips and is chosen based on the properties of the material to be cut The usual TAP for commercial drills is 118 which is appropriate for drilling low carbon steels and cast irons For harder and tougher metals such as hardened steel brass and bronze larger TAPs 130or 140 give better performance The helix angle of the flutes of the commonly used twist drills ranges between 24 and 30 When drilling copper or soft plastics higher values for the helix angle are recommended between35 and 45 9 Fig 4 2 The core drill Core drills A core drill consists of the chamfer body neck and shank as shown in Fig 4 2 This type of drill may have either three or four flutes and an equal number of margins which ensure superior guidance thus resulting in high machining accuracy It can also be seen in Fig 4 2 that a core drill has flat end The chamfer can have three or four cutting edges or lips and the lip angle may vary between 90 and 120 Core drills are employed for enlarging previously made holes and not for originating holes This types of drill is characterized by greater productivity high machining accuracy and superior quality of the drilled surfaces Gun drills Gun drills are used for drilling deep holes All gun drills are straight fluted and each had a single cutting edge A hole in the body acts as a conduit to transmit coolant under considerable pressure to the tip of the drill There are two kinds of gun drills namely the center cut dill used for drilling blind holes and the trepanning drill The latter has a cylindrical groove at its center thus generating a solid core which guides the tool as it proceeds during the drilling operation Spade drill Spade drills are used for drilling large holes of 7 2in 90mm or more Their which results in a marked saving in cost of the tool as well as a tangible reduction in its weight which facilitates its handling Moreover this type of drill is easy to grind BORING TOOLS Boring is enlarging holes previously drilled or bored Drilled holes are frequently bored to eliminate any possible eccentricity and to enlarge 10 the hole to a reaming size Counterboring is enlarging one end of a dilled hole The enlarged hole which is concentric with the original one is flat on the bottom The tool is provided with a pilot pin that fits into the drilled hole to center the cutting edges Counterboring is used principally to set bolt heads and nuts below the surface To finish off a small surface around a drilled hole is known as spot facing This is a customary practice on tough surface to provide smooth seats for bolt heads If the top of a drilled hole is beveled to accommodate the conical seat pf a flat head screw the operation is called countersinking Fig 4 3 Tools used in horizontal boring machines are mounted in either a heavy bar or a boring head which in turn is connected to the main spindle of the machine Most boring operations use a single point cutter as shown in Fig 4 3 because they are simple to set up and maintain The bar serves to transmit power from the machine spindle to the cutter as well as to hold it rigidly during the cutting operation The workpiece is normally stationary and the rotating cutter is fed through the hole It is often necessary to provide additional support for the bar as shown in the figure The bar must be long enough to reach the end support and also must provide the necessary longitudinal traverse for the machining operation For precision boring work on milling machines jig bore or drill presses it is necessary to use a tool having micrometer adjustment Such 11 tools are held in a cutter head and rotate Hence any increase in hole size must be obtained by adjusting the tool radially from its center The most popular double cutter arrangement is the block type shown in Fig 4 3b which consists of two opposing cutters resting in grooves on the block Screws are provided to lock the cutters in position as well as to adjust them The entire assembly fits into a rectangular slot in the cutters in position as well as to adjust them The entire assembly fits into a rectangular slot in the bar and is keyed in place Cutters are ground while assembled in the block and are held in alignment by the center holes provided The responsibility for tool accuracy and setup belongs to the toolroom personnel rather than the operator Fig 4 4 Types of boring tools The boring tool commonly use in small machines such as lathes is a single pointed tool supported in a manner that permits its entry into a hole This tool shown in Fig 4 4a is forged at the end and then ground to shape It is supported in a separate holder that fits into a lathe tool post For turret lathes slightly different holders and forged tools similar to the one shown in Fig 4 4b are used A modification of this tool is the boring bar shown in Fig 4 4c which is designed to hold a small high speed steel tool bit at the end The bar supporting the tool is rigid and may be adjusted according to the hole length Although the clearance rake and cutting angles cannot be used if the tools should be similar to those recommended for lathe work these angles cannot be used if the holes are small 12 In production work boring cutters with multiple cutting edges are widely used These cutters shown in Fig 4 4f resemble shell reamers in appearance but are usually provided with inserted tooth cutters that may be adjusted radially to compensate for wear and variations of diameter Boring tools of this type have longer life than single pointed tools and hence are more economical for production jobs The counterboring tool shown in Fig 4 4e provided with pilots to ensure concentric diameters Is designed to recess or enlarge one end of a hole CLASSIFICATION OF DRILLING MACHINES Drilling operations can be carried out by employing either portable small machines or appropriate machine tools The latter differ in shape and size although they have common features For instance they all involve one or more twist drills each rotating around its own axis while the work piece is kept firmly fixed This is contrary to the drilling operation on a lathe where the work piece is held in and rotates with the chuck Following is a survey of the commonly used types of drilling machines Beach type drilling machines Beach type drilling machines are general purpose small machine tools that are usually placed on benches This type of drilling machine includes an electric motor as the source of motion which is transmitted via pulleys and belts to the spindle where the tool is mounted The feed is manually generated by lowering a lever handle which is designed to lower or raise the spindle The latter rotates freely inside a sleeve which is actuated by the lever through a rackpinion system but does mot rotate with the spindle The workpiece is mounted on the machine table although a special vise is sometimes used to hold the workpiece The maximum height of a workpiece to be machined is limited by the maximum gap between the spindle and the machine table Upright drilling machines Depending upon the size upright drilling 13 machine tools can be used for light medium and even relatively heavy jobs It is basically similar to bench type machines the main difference being a longer cylindrical column fixed to the basic Along that column is an additional sliding table for fixing the workpiece which can be locked in position at any desired height The power required for this type is more than that for bench type drilling machines since this type is employed in performing medium duty job There are also large drilling machines of the upright type In this case the machine has a box column and a higher power to deal with large jobs Moreover gear boxes are employed to provide different rotational spindle speeds as well as the axial feed motion which can be preset at any desired rate Multispindle drilling machines Multispindle drilling machines have sturdy construction and require high power each is capable of drilling many holes simultaneously The positions of the different tools spindles can be adjusted as desired Also the whole head which carries the spindles and tools can sometimes be titled as required This type of drilling machine is used mainly for mass production in jobs having many holes such as cylinder blocks Gang drilling machines When several separate heads each with a single spindle are arranged on a single common table the machine tool is then referred to as a gang drilling machine This type of machine tool is particularly suitable where several operations are to be performed in succession 14 Fig 4 5 A Sketch of radial drill Radial drill A radial drill is particularly suitable for drilling holes in large and heavy workpiece that are inconvenient to mount on the table of an upright drilling machine As you can see in Fig 4 5 a radial drilling machine has a main column which is fixed to base The cantilever guide arm which carries the drilling head spindle and tool can be raised or lowered along the column and clamped at any desired position The drill head slides along the arm and provides rotary motion and axial feed motion Again the cantilever guide arm can be swung thus enabling the tool to be moved in all directions according to a cylindrical coordinate system Turret drilling machines Machines tools that belong to the turret drilling machines are either semi or fully automatic A common design feature is that the main spindle is replaced by a turret which carries several drilling boring reaming and threading tools Consequently several successive operations can be carried out with only a single initial setup and without the need for setting up the workpiece again between two operations Nowadays automatic turret drilling machines that are operated by NC or CNC systems are quite common In this case the human role is limited to the initial setup and monitoring This type of machine tool therefore has advantages over the gang drilling machines with respect to space required 15 physical size of the machine tool and the number of workpiece setup Deep hole drilling machines Deep hole drilling machines are special machines employed for drilling long holes like those of rifle barrels Usually gun type drills are used these are fed slowly against the workpiece In this type of machine tool it is the workpiece that is rotated while the drill is kept from rotary motion A deephole drilling machine may have either a vertical or horizontal construction However in both case the common feature is the precise guidance and positive support of the workpiece during the drilling operation Jig boring machine These machine tools are specially designed to posses high precision and accuracy A machine of this type not only drills the holes but also locates them because the table movements are monitored by electronic measuring devices References 1 Valliere D Computer Aided Designing Manufacturing Prentic Hall 1990 2 Goetsch D L Midern Manufacturing Process Delmar Publishers Inc 1991 3 Goetsch D L Advanced Manufacturing Technology Delmar Publishers Inc 1990 4 Amstead B H Manufacturing Processes 1987 5 Metalforming Digest ASM international 1993 6 Edwards Tr K S McKee R B Fundamentals of Mechanical Component Design 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