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麗 水 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 任務(wù)書 20 13 屆 題 目 連桿蓋鉆孔專用設(shè)備的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 朱曉虹 院 別 工學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級 機(jī)自 091 學(xué) 號 09105010125 姓 名 王磊 2013 年 3 月 25 日至 2013 年 5 月 19 日共 8 周 1 一 論文 設(shè)計(jì) 方向 本課題主要研究連桿蓋鉆孔專用設(shè)備的設(shè)計(jì) 使連桿蓋的加工適應(yīng)大批量生產(chǎn) 需要 減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度 確保加工精度和生產(chǎn)效率 二 主要參考資料 1 王紹俊 機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊 M 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 1981 2 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 上海工業(yè)大學(xué) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) M 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1991 3 李旦 邵東向 機(jī)床專用夾具圖冊 第二版 M 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 2005 4 程靳 簡明理論力學(xué) M 高等教育出版社 2004 5 韓進(jìn)宏 王長春 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ) M 北京大學(xué)出版社 2006 6 濮良貴 紀(jì)名剛 機(jī)械設(shè)計(jì) M 高等教育出版社 2006 7 羅麗萍 京玉海 機(jī)械制造基礎(chǔ) M 清華大學(xué)出版社 2004 8 袁長良 機(jī)械制造工藝裝備設(shè)計(jì)手冊 M 中國計(jì)量出版社 1992 9 張耀宸 機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊 M 航空工業(yè)出版社 1987 10 凌永成 現(xiàn)代汽車與汽車文化 M 清華大學(xué)出版社 2005 11 陳錫渠 現(xiàn)代機(jī)械制造工藝 M 清華大學(xué)出版社 2006 12 陳 明 機(jī)械制造工藝學(xué) M 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 13 Donald R Askeland Pradeep Prabhakar Phulae 材料科學(xué)與工程基礎(chǔ) M 清華大學(xué)出版社 2005 14 邱仲潘 計(jì)算機(jī)英語 M 科學(xué)出版社 2004 15 大連組合機(jī)床研究所主編 組合機(jī)床設(shè)計(jì) 第一冊 機(jī)械部分 機(jī)械工業(yè) 出版社 1978 16 李洪 實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊 M 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 1999 2 三 課題的內(nèi)容和任務(wù)要求 1 課題的內(nèi)容 連桿蓋鉆孔專用設(shè)備的設(shè)計(jì) 2 任務(wù)要求 1 外文翻譯 文獻(xiàn)綜述 開題報(bào)告各一份 2 專用設(shè)備圖一套 3 設(shè)計(jì)說明書一份 四 畢業(yè)論文 設(shè)計(jì) 進(jìn)度安排 起 訖 日 期 工 作 內(nèi) 容 備 注 3 25 至 3 30 英文翻譯 3 30 至 4 19 任務(wù)書 文獻(xiàn)綜述 開題報(bào)告 4 19 至 4 26 部件 零件設(shè)計(jì)階段 4 26 至 4 30 撰寫說明書 4 30 至 5 08 送審 修改 準(zhǔn)備答辯 5 08 至 5 19 畢業(yè)答辯及資料整理歸檔 學(xué)生 簽名 年 月 日 指導(dǎo)教師 簽名 年 月 日 系畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 工作指導(dǎo)小組意見 組長 簽名 3 年 月 日 二級學(xué)院畢業(yè)論文工作領(lǐng)導(dǎo)小組審核意見 主管領(lǐng)導(dǎo) 簽名 年 月 日 注 1 指導(dǎo)教師填寫 任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師 指導(dǎo)教師和接受任務(wù)的學(xué)生均應(yīng)簽字 2 此任務(wù)書最遲必須在學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 開始前下達(dá)給學(xué)生 麗 水 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 20 13 屆 題 目 連桿蓋鉆孔專用設(shè)備的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 朱曉虹 院 別 工學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級 機(jī)自 091 學(xué) 號 09105010125 姓 名 王磊 2013 年 3 月 25 日至 2013 年 5 月 19 日共 8 周 I 摘 要 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求 某廠需在連桿蓋加工 13 通孔 由于批量大 為提高 效率和保證孔距質(zhì)量 改造立鉆 Z525 設(shè)計(jì)該裝置 本設(shè)計(jì)說明書針對連桿蓋同時(shí)加工分孔裝置的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)進(jìn)行說明 主要內(nèi)容包 括裝置工藝方案的制定 裝置配置型式的選擇 裝置總體設(shè)計(jì)以及主軸箱設(shè)計(jì) 全文主要包括裝置的總體設(shè)計(jì)和主軸箱設(shè)計(jì)兩部分 機(jī)床總體設(shè)計(jì)主要是在選 定工藝方案并確定機(jī)床配置形式 結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上確定 三圖一卡 主軸箱設(shè)計(jì)根 據(jù) 三圖一卡 整理編繪出主軸箱原始依據(jù)圖 重點(diǎn)分析傳動(dòng)系統(tǒng) 經(jīng)過各種方案 的比較 最后確定最優(yōu)方案 關(guān)鍵詞 主軸箱 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 連桿蓋 1 Abstract According to the requirements of the mission design a plant in the connecting rod cap processing 13 through hole as large quantities to improve efficiency and ensure the quality of drill hole distance transformation Z525 the design of the device The design specifications for the connecting rod lid while processing hole device design description The main contents include device craft plan formulation device configuration choice device design and the headstock design The full text mainly includes system design and the headstock design in two parts Machine tool design is mainly in the selected process scheme and determine the form of machine configuration structure scheme is determined on the basis of the three drawings and one card the headstock design according to the three drawings and one card reorganizes the compilation to the headstock primitive basis chart the key analysis transmission system through the comparison of the various programs and finally determine the optimal scheme KeyWords spindle box mechanism design the connecting rod cap 2 目 錄 摘 要 I Abstract 1 目 錄 2 第 1 章 緒論 1 1 1 課題研究意義 1 1 2 鉆孔專用設(shè)備應(yīng)用 1 1 3 鉆孔專用設(shè)備 2 1 3 1 多軸頭 2 1 3 2 多軸箱 2 1 3 3 多軸鉆床 3 1 3 4 自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床 3 1 4 鉆孔專用設(shè)備趨勢 4 第 2 章 連桿蓋鉆孔專用設(shè)備裝置總體方案 4 2 1 生產(chǎn)任務(wù) 4 2 2 普通立式鉆床的選型 4 2 2 1 計(jì)算所需電機(jī)功率 4 2 2 2 立式鉆床的確定 6 第 3 章 傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì) 7 3 1 設(shè)計(jì)前的計(jì)算 7 3 2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 8 第 4 章 多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零部件的繪制 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(jì) 13 4 3 軸坐標(biāo)計(jì)算 32 第 5 章 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì) 33 第 6 章 接桿刀具 33 第 7 章 裝置夾具設(shè)計(jì) 34 7 1 夾具概述 34 3 7 2 定位支承系統(tǒng)概述 36 7 2 1 定位支承系統(tǒng) 36 7 2 2 夾緊機(jī)構(gòu) 37 總 結(jié) 39 參考文獻(xiàn) 42 致 謝 43 1 第 1 章 緒論 1 1 課題研究意義 市場的開放性和全球化使產(chǎn)品的競爭日趨激烈 而決定產(chǎn)品競爭力的指標(biāo)是產(chǎn) 品的開發(fā)時(shí)間 Time 產(chǎn)品 Quality 成本 Cost 創(chuàng)新能力 Creation 和服務(wù) Service 用戶在追求高質(zhì)量產(chǎn)品的同時(shí) 會(huì)更多的追求較低的價(jià)格和較短的交貨 周期 美國制造業(yè)在 20 世紀(jì) 50 至 40 年代主要以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模作為企業(yè)競爭力的第 一要素 而在 70 年代競爭力的第一要素為降低生產(chǎn)成本 80 年代為提高產(chǎn)品質(zhì)量 90 年代為市場響應(yīng)速度 所以現(xiàn)代企業(yè)都期望通過提高自身的科技含量 增強(qiáng)競爭 力 制造業(yè)是國家重要的基礎(chǔ)工業(yè)之一 制造業(yè)的基礎(chǔ)是 是眾多機(jī)械制造的母機(jī) 它的發(fā)展水平 與制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造精度有著直接關(guān)系 關(guān)系到國家機(jī)械工 業(yè)以至整個(gè)制造業(yè)的發(fā)展水平 是先進(jìn)制造技術(shù)的基本單元載體 機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量 更新速度 對市場的應(yīng)變能力 生產(chǎn)效率等在很大程度上取決于的效能 因此 制 造業(yè)對于一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著舉足輕重的作用我國是世界上產(chǎn)量最多的國家 根據(jù) 德國工業(yè)協(xié)會(huì) VD W 2000 年統(tǒng)計(jì)資料 在主要的生產(chǎn)國家中 中國排名為世界第 五位 但是在國際市場競爭中仍處于較低水平 即使在國內(nèi)市場也面臨著嚴(yán)峻的形勢 一方面國內(nèi)市場對各類產(chǎn)品有著大量的需求 而另一方面卻有不少國產(chǎn)滯銷積壓 國外產(chǎn)品充斥市場 1 2 鉆孔專用設(shè)備應(yīng)用 據(jù)統(tǒng)計(jì) 一般在車間中普通機(jī)床的平均切削時(shí)間很少超過全部工作時(shí)間的 15 其余時(shí)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(fèi)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(shí)間 不同的 加工方法有不同的特點(diǎn) 就鉆削加工而言 鉆孔專用設(shè)備是一種通過少量投資來提 高生產(chǎn)率的有效措施 雖然不可調(diào)式多軸頭在自動(dòng)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)雜的鉆孔專用設(shè)備更是引人注目 例如原 子能發(fā)電站中大型冷凝器水冷壁管板有 15000 個(gè) 20 孔 若以搖臂鉆床加工 單單 2 鉆孔與锪沉頭孔就要 842 5 小時(shí) 另外還要?jiǎng)澗€工時(shí) 151 1 小時(shí) 但若以數(shù)控八軸 落地鉆床加工 鉆锪孔只要 171 6 小時(shí) 劃線也簡單 只要 1 9 小時(shí) 因此 利用 數(shù)控控制的二個(gè)坐標(biāo)軸 使刀具正確地對準(zhǔn)加工位置 結(jié)合鉆孔專用設(shè)備不但可以 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(gè)鉆孔 操作中 有 40 可以在自動(dòng)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(shí)間 1975 年法國巴黎機(jī)床展覽會(huì)也反映了鉆孔專用設(shè)備的使 用愈來愈多這一趨勢 1 3 鉆孔專用設(shè)備 鉆孔專用設(shè)備是在一次進(jìn)給中同時(shí)加工許多孔或同時(shí)在許多相同或不同工件上 各加工一個(gè)孔 這不僅縮短切削時(shí)間 提高精度 減少裝夾或定位時(shí)間 并且在數(shù) 控機(jī)床中不必計(jì)算坐標(biāo) 減少字塊數(shù)而簡化編程 它可以采用以下一些設(shè)備進(jìn)行加 工 立鉆或搖臂鉆上裝多軸頭 多軸鉆床 多軸組合機(jī)床心及自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床 甚至可以通過二個(gè)能自動(dòng)調(diào)節(jié)軸距的主軸或多軸箱 結(jié)合數(shù)控工作臺(tái)縱橫二個(gè)方向 的運(yùn)動(dòng) 加工各種圓形或橢圓形孔組的一個(gè)或幾個(gè)工序 現(xiàn)在就這方面的現(xiàn)狀作一 簡介 1 3 1 多軸頭 從傳動(dòng)方式來說主要有帶傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng)與萬向聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)三種 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 前者軸距不能改變 多采用齒輪傳動(dòng) 僅適用于大批量生產(chǎn) 為了擴(kuò) 大其贊許適應(yīng)性 發(fā)展了可調(diào)式多軸頭 在一定范圍內(nèi)可調(diào)整軸距 它主要裝在有 萬向 二種 1 萬向軸式也有二種 具有對準(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(dòng) 并能在對準(zhǔn)的位置以螺栓固定 2 具有公 差的圓柱形主軸套 主軸套固定在與式件孔型相同的模板中 前一種適用于批量小 且孔組是規(guī)則分布的工件 如孔組分布在不同直徑的圓周上 后一種適用于批量較 大式中小批量的輪番生產(chǎn)中 剛性較好 孔距精度亦高 但不同孔型需要不同的模 板 多軸頭可以裝在立鉆式搖臂鉆床上 按鉆床本身所具有的各種功能進(jìn)行工作 這種鉆孔專用設(shè)備方法 由于鉆孔效率 加工范圍及精度的關(guān)系 使用范圍有限 3 1 3 2 多軸箱 也象多軸頭那樣作為標(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(jì)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(dòng)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(dòng)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(diǎn) 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(shí)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(shí)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(shí)能立即發(fā)現(xiàn) 1 3 3 多軸鉆床 這是一種能滿足鉆孔專用設(shè)備要求的鉆床 諸如導(dǎo)向 功率 進(jìn)給 轉(zhuǎn)速與加 工范圍等 巴黎展覽會(huì)中展出的多軸鉆床多具液壓進(jìn)給 其整個(gè)工作循壞如快進(jìn) 工進(jìn)與清除鐵屑等都是自動(dòng)進(jìn)行 值得注意的是 多數(shù)具有單獨(dú)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 3 4 自動(dòng)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(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床 1 自動(dòng)更換主軸機(jī)床 自動(dòng)更換主軸機(jī)床頂部是回轉(zhuǎn)式主軸箱庫 掛有多個(gè)不可調(diào)主軸箱 縱橫配線 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(dòng)力聯(lián)接 然后 裝有工件的工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到主軸箱下面 向上移動(dòng)進(jìn)行加工 當(dāng)變更加工對象時(shí) 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 2 多軸轉(zhuǎn)塔機(jī)床 轉(zhuǎn)塔上裝置多個(gè)不可調(diào)或萬向聯(lián)軸節(jié)主軸箱 轉(zhuǎn)塔能自動(dòng)轉(zhuǎn)位 并對夾緊在回 轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 通過工作臺(tái)回轉(zhuǎn) 可以加工工件的多個(gè)面 因?yàn)檗D(zhuǎn)塔 不宜過大 故它的工位數(shù)一般不超過 4 6 個(gè) 且主軸箱也不宜過大 當(dāng)加工對象的 4 工序較多 尺寸較大時(shí) 就不如自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床合適 但它的結(jié)構(gòu)簡單 3 自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床 它由自動(dòng)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(dòng)力箱按置在水平 底座上 主軸箱庫轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)整個(gè)裝置緊固在進(jìn)給系統(tǒng)的溜板上 主軸箱庫轉(zhuǎn)動(dòng)與進(jìn)給 動(dòng)作都按標(biāo)準(zhǔn)子程序工作 換主軸箱時(shí)間為幾秒鐘 工件夾緊于液壓分度回轉(zhuǎn)工作 臺(tái) 以便加工工件的各個(gè)面 好果回轉(zhuǎn)工作臺(tái)配以卸料裝置 就能合流水生產(chǎn)自動(dòng) 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) 4 數(shù)控八軸落地鉆床 大型冷凝器的水冷壁管板的孔多達(dá) 15000 個(gè) 它與支撐板聯(lián)接在一起加工 孔 徑為 20 毫米 孔深 180 毫米 采用具有內(nèi)冷卻管道的麻花鉆 5 7 巴壓力的冷卻 液可直接進(jìn)入切削區(qū) 有利于排屑 鉆尖磨成 90 供自動(dòng)定心 它比普通麻花鉆耐 用 且進(jìn)給量大 為了縮短加工時(shí)間 以 8 軸數(shù)控落地加工 1 4 鉆孔專用設(shè)備趨勢 鉆孔專用設(shè)備生產(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 鉆孔專用設(shè)備的范圍一定會(huì)愈來愈廣 加工效率也 會(huì)不斷提高 第 2 章 連桿蓋鉆孔專用設(shè)備裝置總體方案 2 1 生產(chǎn)任務(wù) 在一批連桿蓋上有同一個(gè)面上有 2 個(gè)孔加工 在普通立式鉆床上進(jìn)行孔加工 通常是一個(gè)孔一個(gè)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(shí)完成多個(gè)孔的鉆 擴(kuò) 鉸等工序 5 2 2 普通立式鉆床的選型 2 2 1 計(jì)算所需電機(jī)功率 零件圖如圖 1 所示 圖 1 為工件零件圖 材料 45 料厚 27mm 硬度 HBS170 240HBS 年產(chǎn)量 1000 萬件 2 13 尺寸精度 IT13 1 確定 2 個(gè)孔同時(shí)加工的軸向力 公式 FFFknVYZdC 0 式中 365 9 0 661 1 217 0 361 1 1 FC0d31 FZFYn 0 35m s 表 15 37 文獻(xiàn) 1 V 則 N09 4136 05217 6 019 3653 所需電機(jī)功率 KWVFP 94 6 2 2 2 立式鉆床的確定 根據(jù)上面計(jì)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 1 所示 表 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(tái)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 主軸轉(zhuǎn)速 r mm 97 1360 主軸箱行程 mm 200 進(jìn)給量 mm r 0 1 0 8 工作臺(tái)行程 mm 325 工作臺(tái)工作面積 mm 2 500 375 主電動(dòng)機(jī)功率 kw 2 8 7 第 3 章 傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì) 3 1 設(shè)計(jì)前的計(jì)算 1 大致了解工件上被加工孔為 2 個(gè) 13 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 文獻(xiàn) 2 2 切削用量的確定 根據(jù)表 2 7 文獻(xiàn) 切削速度 進(jìn)給量 min 21Vc rmf 17 0 則切削轉(zhuǎn)速 i 9834 10rdns 根據(jù) Z525 機(jī)床說明書 取 in 6ns 故實(shí)際切削速度為 min 2 01934 0dVwc 3 確定加工時(shí)的單件工時(shí) 圖 2 為鉆頭工作進(jìn)給長度 8 一般 為 5 10mm 取 10mm 切 入L 文獻(xiàn) 3 md2 10837 6 31 切 出 mL5加 工 加工一個(gè)孔所需時(shí)間 min15 07 9621 fnLtwm切 出加 工切 入 單件時(shí)工時(shí) i3 05 21 t 3 2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1 選定齒輪的傳動(dòng)方式 齒輪分布方案確定 根據(jù)分析零件圖 多軸箱齒輪分布初定有以下形式 根據(jù)通常采用的經(jīng)濟(jì)而又有效的傳動(dòng)是 因此 本設(shè)計(jì)中采用了圖 3 所示的齒輪分 布方案 9 3 明確主動(dòng)軸 工作軸和惰輪軸的旋轉(zhuǎn)方向 并計(jì)算或選定其軸徑大小 因?yàn)樗x定的 Z535 立式鉆床主軸是左旋 所以工作軸也為左旋 而惰輪軸則為右旋 根據(jù)表 2 確定工作軸直徑 機(jī)械制造 8 97 43 表 2 加工孔徑與工作軸直徑對應(yīng)表 mm 加工孔徑 12 12 16 16 20 工作軸直徑 15 20 25 因?yàn)榧庸た讖綖?13mm 所以工作軸直徑選 20mm 本設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)為單層次的齒輪外嚙合傳動(dòng) 傳動(dòng)分布圖如圖 4 所示 主動(dòng)軸和惰輪軸的直徑在以后的軸設(shè)計(jì)中確定 4 排出齒輪傳動(dòng)的層次 設(shè)計(jì)各個(gè)齒輪 本設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)為單層次的齒輪外嚙合傳動(dòng) 傳動(dòng)分布圖如圖 4 所示 在設(shè)計(jì)各個(gè)齒輪前首先明確已知條件 電機(jī)輸入功率 齒輪 轉(zhuǎn)速KWP8 21 齒輪 轉(zhuǎn)速 假設(shè)齒輪 的傳動(dòng)比均為 i 0 84 min 1360rn min 9603rn 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(dòng) 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 201 Z20112 uZZ 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算 3 211 HEdtt uTKd 10 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1 試選載荷系數(shù) 3 1 tK 2 計(jì)算齒輪 傳遞的轉(zhuǎn)矩 mNnPT 45151 1096 13 8 20 9 0 9 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) 2 18 MPaZE 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 齒MPaH601lim 輪 的接觸疲勞強(qiáng)度極限 aH502lim 6 由表 10 13 文獻(xiàn) 4 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 91 10875 38136060 hjLnN992 42 875 7 由表 10 19 文獻(xiàn) 4 查得接觸疲勞壽命系數(shù) 1 HNK 2HN 8 計(jì)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 1 SMPaSKHH54069 0 1limli1 N 2 2li2 計(jì)算 1 試算小齒輪分度圓直徑 代入 中較小的值 td1 H 243211 5 819 21096 3 2 Edtt ZuTKdm649 5 2 計(jì)算圓周速度 V smndVt 81 310649 53 10 3 計(jì)算齒 bHd 2 4 計(jì)算齒寬與齒高之比 h 模數(shù) mzmtt 35 469 53 1 11 齒高 029 53 25 tmh 5 計(jì)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(dòng)載系數(shù) Kv 1 14 直齒輪 假設(shè) 由表 10 3 文獻(xiàn) 4 查得 NbFKta 10 2 1 FHK 由表 10 2 文獻(xiàn) 4 查得使用系數(shù) A 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(shí) bdH 3210 6 018 2 1 將數(shù)據(jù)代入后得 182 649 5 32 K 由 查圖 10 13 文獻(xiàn) 4 得 18 35 Hhb FK 故載荷系數(shù) 7 21 HVAK 6 按實(shí)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 649x 57 18mmtd1 3 t3 574 1 7 計(jì)算模數(shù) m m 2mm 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式 10 5 文獻(xiàn) 4 得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 m 321 FSadYzkT 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1 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 380Mpa 2FE 2 由圖 10 18 文獻(xiàn) 4 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 8 0 5 21 FNFNK 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 由式 10 12 文獻(xiàn) 4 得 1 303 57MpaF SKFEN14 508 238 86MPa22 3 4 計(jì)算載荷系數(shù) 532 1 21 FVAKK 12 5 查取齒形系數(shù) 由表 10 5 文獻(xiàn) 4 查得 53 2 6 1 FaFaY 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(jì)算齒輪 的 并加以比較 FSY 0 013791 FSaY 57 30862 0 017162 FSa 齒輪 的數(shù)值大 設(shè)計(jì)計(jì)算 m 32 40176 5 09612 5 m 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) m 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) 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) 2 在零件圖中可知 主動(dòng)軸與惰輪軸的中心距為 40mm 即齒輪 完全嚙合的 中心距 得 幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算分度圓直徑 d1 Z1 m 20 x2 40mm d2 Z2 m 20 x2 40mm 計(jì)算中心中距 a 40mm a 40mm 計(jì)算齒輪齒寬 mdb2045 1 取 B 2 驗(yàn)算 13 Ft 819 2N12dT0 48196 4 35 66N mm 100N mm 合格bFKtA5 第 4 章 多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零部件的繪制 4 1 箱蓋 箱體和中間板結(jié)構(gòu) 1 箱體選用 240mmx200mm 長方形箱體 箱蓋與之匹配 箱體材料為 HT200 箱 蓋為 HT200 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(jì)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 HT200 4 2 多軸箱軸的設(shè)計(jì) 1 主動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 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 A 0 15 2 文獻(xiàn) 4 3nP 式中 A0 查表 15 3 文獻(xiàn) 4 A 0取 110 2 95T d 110 x 13 9mm 取 d 25mm31608 14 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 選擇滾動(dòng)軸承 因?yàn)檩S承同時(shí)受有徑向載荷及軸向載荷 故前 后端均選用單列向心球軸承 由表 1 14 文獻(xiàn) 3 選用 7204c 軸承 軸上各段直徑 長度如圖 5 所示 鍵的確定 因?yàn)辇X輪寬為 35mm 所以選用 8x7x22 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 2x450 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(jì)算簡圖 15 軸上扭轉(zhuǎn)力矩為 M 9549x 9549x 19 7nP13608 2mN 周向力為 Py 1970NdM23107 9 徑向力為 Pz 0 48 Py 0 48x1970 945 6N 根據(jù)軸的計(jì)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 7 所示 從圖中可知 截面 E 為危險(xiǎn)截面 在截面 E 上 扭矩 T 和合成彎矩 M 分別為 16 T 19 7 mN M 39 32zyM 24 3517mN 軸材料選用 45 鋼 355Mpa 許用應(yīng)力 文獻(xiàn) 5 為許用應(yīng)力安全系數(shù) s sns 取 1 5 則 237Mpas 5 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 32d tb 2 W 1533 2 105 8 1427 4 532514 W2TM 2323107 910 94 17 30 8MpaS 1 5 故安全2 226 351 7 截面 E 右側(cè)面校核 抗彎截面系數(shù) W 為 W 0 1d 3 0 1x203 800mm3 抗扭截面系數(shù) WT為 W T 0 2d3 0 2x203 1600mm3 彎矩 M 及彎曲應(yīng)力為 M 39300 x 35496 85 7 mN 44 4Mpab 80 35496 扭矩 T3及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 為 T 3 19700 mN 12 3MpaT W316097 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 2 6 1 又由附圖 3 1 文獻(xiàn) 可得軸提材料的敏性系數(shù)為 q q75 0 8 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式 附 3 4 文獻(xiàn) 4 為 k 213 75 011 aq k 5 6 8 由附圖 3 2 文獻(xiàn) 4 得尺寸系數(shù) 1 由附圖 3 3 文獻(xiàn) 4 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 97 0 19 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1 q 系數(shù)值為 K 1 2 09 1219 0 K 1 1 67 7 532 計(jì)算安全系數(shù) S 2 96 maK 1 01 409 275 S 14 7 ma 1 23 5 67 Sca 2 9 S 1 52 227 1496 故該軸在截面右側(cè)面是安全的 又因?yàn)檩S無大的瞬時(shí)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(dòng)軸的滾動(dòng)軸承失效形式 主要是疲勞破壞 故應(yīng)進(jìn)行疲勞壽命計(jì) 算 滾動(dòng)軸承疲勞壽命計(jì)算公式 10 5 文獻(xiàn) 4 PCnLh601 20 式中 hLh額 定 壽 命 min rn轉(zhuǎn) 速 表 3 8 50 文獻(xiàn) 6 C額 定 動(dòng) 載 荷 動(dòng) 載 荷P3 因?yàn)樗艿妮S向力太小 所以忽略不計(jì) 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 41x472 8 193 8 30000h 表 13 3 文獻(xiàn) 6 hLh 641098 193560 L 軸承安全 2 惰軸的設(shè)計(jì) 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 A 0 15 2 文獻(xiàn) 4 3nP 110 取 d 20mm8 14 0136 982 21 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 選擇滾動(dòng)軸承 因?yàn)檩S承同時(shí)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 鍵的確定 因?yàn)辇X輪寬為 30mm 所以選用 6x6x18 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 2x450 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(jì)算簡圖 22 軸上扭轉(zhuǎn)力矩為 M 9549x 9549x 23 2nP84 0136 92 mN 周向力為 Py 2320NdM2310 徑向力為 Pz 0 48 Py 0 48x2320 1113 6N 根據(jù)軸的計(jì)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 10 所示 從圖中可知 截面 E 為危險(xiǎn)截面 在截面 E 上 扭 矩 T 和合成彎矩 M 分別為 T 23 2 mN M 32 82zy 22 34 15 mN 按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核 文獻(xiàn) 5 公式 W12TM 23 W 為軸的抗彎截面系數(shù) W 表 15 4 文獻(xiàn) 4 32d tb 2 W 785 81 704 0632014 W2TM 232310 18 74 70MpaS 1 5 故安全2 28 16 截面 E 右側(cè)面校核 抗彎截面系數(shù) W 為 W 0 1d 3 0 1x153 337 5mm3 抗扭截面系數(shù) WT為 W T 0 2d3 0 2x153 675mm3 彎矩 M 及彎曲應(yīng)力為 M 32800 x 22707 7912 mN 67 3Mpab 5 3720 25 扭矩 T3及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 為 T 3 23200 mN 34 4MpaT W367520 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) 可得軸提材料的敏性系數(shù)為 q q75 81 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式 附 3 4 文獻(xiàn) 4 為 k 84 12 75 011 aq k 9 6 8 由附圖 3 2 文獻(xiàn) 4 得尺寸系數(shù) 1 由附圖 3 3 文獻(xiàn) 4 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 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1 q 系數(shù)值為 K 1 1 93 184 192 0 K 1 1 58 1 計(jì)算安全系數(shù) 26 S 2 12 maK 1 01 3679 25 S 5 53 ma 1 24 5 2458 Sca 1 99 S 1 52 2253 1 故該軸在截面右側(cè)面是安全的 又因?yàn)檩S無大的瞬時(shí)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?yàn)樗艿妮S向力太小 所以忽略不計(jì) Fa 0 所受徑向力 Fr 1113 6 2 556 8n P 0 41Fr 0 87Pa 0 41x556 8 228 3N 7002c 向心球軸承校核 30000h 表 13 3 文獻(xiàn) 6 hLh 34860 2684 01366 L 軸承安全 3 工作軸的設(shè)計(jì) 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 在傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算中已的工作軸的直徑定為 d 15mm 27 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 擇滾動(dòng)軸承 因?yàn)檩S承同時(shí)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?yàn)辇X輪寬為 25mm 所以選用 5x5x20 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 2x450 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(jì)算簡圖 28 軸上扭轉(zhuǎn)力矩為 M 9549x 9549x 27 3nP960 8 2 mN 周向力為 Py 3640NdM23105 7 徑向力為 Pz 0 48 Py 0 48x3640 1754 5N 根據(jù)軸的計(jì)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 13 所示 從圖中可知 截面 E 為危險(xiǎn)截面 在截面 E 上 扭 矩 T 和合成彎矩 M 分別為 T 27 3 mN M 54 62zy 22 497 3 mN 按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核 文獻(xiàn) 5 29 公式 W12TM W 為軸的抗彎截面系數(shù) W 表 15 4 文獻(xiàn) 4 32d tb 2 W 331 2 56 3 274 9 153214 W2TM 232310 706 49 7 222MpaS 1 5 故安全2 2248 5 1 截面 E 左側(cè)面校核 抗彎截面系數(shù) W 為 W 0 1d 3 0 1x153 337 5mm3 抗扭截面系數(shù) WT為 W T 0 2d3 0 2x153 675mm3 彎矩 M 及彎曲應(yīng)力為 M 54600 mN 31 161 8Mpab WM5 37460 扭矩 T3及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 為 T 3 27300 mN 40 4MpaT 367520 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 k0 54 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1 q 系數(shù)值為 K 1 0 0 09 1192 0 K 1 1 63 154 計(jì)算安全系數(shù) S 18 89 maK 1 01 8609 275 S 4 57 ma 1 24 5 243 32 Sca 4 4 S 1 52 2257 489 1 故該軸在截面右側(cè)面是安全的 又因?yàn)檩S無大的瞬時(shí)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(dòng)軸的滾動(dòng)軸承失效形式 主要是疲勞破壞 故應(yīng)進(jìn)行疲勞壽命計(jì) 算 1 36102 向心球軸承校核 由第一章可知主動(dòng)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 41x877 25 0 87x4 091 363 2N 30000h 表 13 3 文獻(xiàn) 6 hLh 8392 65091 L 軸承安全 2 8102 推力球軸承校核 P Fa 表 3 8 54 jj P 4 091N 30000h 表 13 3 文獻(xiàn) 6 36091 45 hL hL 軸承安全 33 4 3 軸坐標(biāo)計(jì)算 為方便在多軸箱上鏜孔 因此進(jìn)行軸坐標(biāo)計(jì)算是十分重要的 建立如圖 14 坐標(biāo)系 多軸箱里尺寸如圖示為 220 x180mm 在多軸箱中心安裝主 動(dòng)軸 則主動(dòng)軸坐標(biāo)可知 110 90 則根據(jù)零件圖 可算出其他各軸坐標(biāo) 第 5 章 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì) 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(dòng)配合 下端安裝在夾具的鉆模板上 1 選擇彈簧 用四根彈簧支撐整個(gè)多軸箱 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 彈簧中徑 節(jié)距 mD0 162 mt640 彈簧絲直徑 工作圈數(shù) 自由高度 md8 1 30 nHo4 2 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 第 6 章 接桿刀具 接桿一端為梯形螺紋 與主動(dòng)軸的內(nèi)孔滑動(dòng)配合 通過鍵傳遞扭矩 在梯 形螺紋段并設(shè)計(jì)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 34 第 7 章 裝置夾具設(shè)計(jì) 7 1 夾具概述 夾具是組合機(jī)床的重要組成部件 是根據(jù)機(jī)床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而 設(shè)計(jì)的 它是用于實(shí)現(xiàn)被加工零件的準(zhǔn)確定位 夾壓 刀具的導(dǎo)向 以及裝卸工件 時(shí)限位等等作用的 組合機(jī)床夾具跟一般夾具所起的作用看起來好像很接近 但其結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求 卻有著很顯著的甚至是根本的區(qū)別 組合機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)和性能 對組合機(jī)床配置 方案的選擇有很大的影響 下面介紹一下組合機(jī)床夾具的一些主要特點(diǎn) 關(guān)于自動(dòng) 線機(jī)床夾具設(shè)計(jì)特點(diǎn)將在第六章 組合機(jī)床自動(dòng)線 中專門敘述 機(jī)械制造過程中用來固定加工對象 使之占有正確的位置 以接受施工或檢測 的裝置 又稱卡具 從廣義上說 在工藝過程中的任何工序 用來迅速 方便 安 全地安裝工件的裝置 都可稱為夾具 例如焊接夾具 檢驗(yàn)夾具 裝配夾具 機(jī)床 夾具等 其中機(jī)床夾具最為常見 常簡稱為夾具 在機(jī)床上加工工件時(shí) 為使工 件的表面能達(dá)到圖紙規(guī)定的尺寸 幾何形狀以及與其他表面的相互位置精度等技術(shù) 要求 加工前必須將工件裝好 定位 夾牢 夾緊 夾具通常由定位元件 確 定工件在夾具中的正確位置 夾緊裝置 對刀引導(dǎo)元件 確定刀具與工件的相對 位置或?qū)б毒叻较?分度裝置 使工件在一次安裝中能完成數(shù)個(gè)工位的加工 有 回轉(zhuǎn)分度裝置和直線移動(dòng)分度裝置兩類 連接元件以及夾具體 夾具底座 等組成 夾具種類按使用特點(diǎn)可分為 萬能通用夾具 如機(jī)用虎鉗 卡盤 分度頭和回轉(zhuǎn) 工作臺(tái)等 有很大的通用性 能較好地適應(yīng)加工工序和加工對象的變換 其結(jié)構(gòu)已 定型 尺寸 規(guī)格已系列化 其中大多數(shù)已成為機(jī)床的一種標(biāo)準(zhǔn)附件 專用性夾 具 為某種產(chǎn)品零件在某道工序上的裝夾需要而專門設(shè)計(jì)制造 服務(wù)對象專一 針 對性很強(qiáng) 一般由產(chǎn)品制造廠自行設(shè)計(jì) 常用的有車床夾具 銑床夾具 鉆模 引導(dǎo) 刀具在工件上鉆孔或鉸孔用的機(jī)床夾具 鏜模 引導(dǎo)鏜刀桿在工件上鏜孔用的機(jī)床 夾具 和隨行夾具 用于組合機(jī)床自動(dòng)線上的移動(dòng)式夾具 可調(diào)夾具 可以更換 或調(diào)整元件的專用夾具 組合夾具 由不同形狀 規(guī)格和用途的標(biāo)準(zhǔn)化元件組成 的夾具 適用于新產(chǎn)品試制和產(chǎn)品經(jīng)常更換的單件 小批生產(chǎn)以及臨時(shí)任務(wù) 35 除虎鉗 卡盤 分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)之類 還有一個(gè)更普遍的叫刀柄 一般說來 刀具夾具這個(gè)詞同時(shí)出現(xiàn)時(shí) 大多這個(gè)夾具指的就是刀柄 a 一般的機(jī)床夾具是作為機(jī)床的輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的 而組合機(jī)床夾具是機(jī) 床的主要組成部分 其設(shè)計(jì)工作是整個(gè)組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要部分之一 b 組合機(jī)床夾具和機(jī)床其他部件有極其密切的聯(lián)系 如回轉(zhuǎn)或移動(dòng)工作 臺(tái) 回轉(zhuǎn)鼓輪 主軸箱 刀具和輔具 鉆模板和托架 以及支承部件 等等 正確地解決它們之間的關(guān)系 是保證組合機(jī)床的工作可靠和使 用性能良好的重要條件之一 而且夾具的結(jié)構(gòu)也要按這些部件的具體 要求來確定 如在液壓驅(qū)動(dòng)的立式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)機(jī)床上的夾具 其夾壓 系統(tǒng)就可采用液壓作為動(dòng)力 而在臥式鼓輪機(jī)床上的夾具 則多采用 電氣 機(jī)械的夾緊方法 c 由于組合機(jī)床常常是多 多面和多工序同時(shí)加工 會(huì)產(chǎn)生很大的切削 力和振動(dòng) 因此組合機(jī)床夾具必須具有很好的剛性和足夠的夾壓力 以保證在整個(gè)加工過程中工件不產(chǎn)生任何位移 同時(shí) 也不應(yīng)使工件 產(chǎn)生不容許的變形 d 組合機(jī)床夾具是保證加工精度 尺寸精度 幾何精度和位置精度等 的關(guān)鍵部件 其實(shí)設(shè)計(jì) 制造和調(diào)整都必須有嚴(yán)格的要求 使其能持 久地保持精度 e 組合機(jī)床夾具應(yīng)便于實(shí)現(xiàn)定位和夾壓的自動(dòng)化 并有動(dòng)作完成的檢 查信號 保證切屑從加工空間自動(dòng)排除 便于觀察和檢查 以及在 不從機(jī)床上拆下夾具的情況下 能夠更換易損件和維護(hù)調(diào)整 組合機(jī)床夾具是組合機(jī)床的組成部件 其設(shè)計(jì)應(yīng)按如下的程序進(jìn)行 1 認(rèn)真研究分析所要設(shè)計(jì)夾具的原始數(shù)據(jù)和要求 因?yàn)樵跀M訂組合機(jī)床 的工藝和結(jié)構(gòu)方案時(shí) 對夾具的結(jié)構(gòu)型式和主要性能已提出了原則要求 2 擬訂夾具結(jié)構(gòu)方案和進(jìn)行必要的計(jì)算 根據(jù)機(jī)床總體設(shè)計(jì)中確定的工件 定位基面 夾壓位置 加工方法和刀具導(dǎo)向方式等 制定夾具的總體方案 3 組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的總圖和零件 在已確定的夾具結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上 設(shè) 計(jì)生產(chǎn)用的夾具總圖和零件圖 按照組合機(jī)床夾具的主要功能 其結(jié)構(gòu)可以分為三大部分 即定位支承系 36 統(tǒng) 夾緊機(jī)構(gòu)和刀具導(dǎo)向裝置 7 2 定位支承系統(tǒng)概述 在組合機(jī)床上加工時(shí) 必須使用權(quán)被加工零件對刀具及其導(dǎo)向體質(zhì)正確的相對位 置 這是靠夾具的定位支承系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的 定位支承系統(tǒng)除用以確定被加工零件的位 置外 還要承受被加工零件的生量和夾壓力 有時(shí)還要取受切削力 定位支承系統(tǒng)主要由定位支承 輔助支了和一些限位元件組成 定位支承是指 在加工過程中維持被子加工零件有一定位置的元件 輔助支承是公用作增加被加工 零件在加工過程中的剛度及穩(wěn)定性的一種活動(dòng)式支承元件 由于定位支承元件直接與被加工零件接觸 因此其尺寸 結(jié)構(gòu) 精度和布置都 直接影響被子加工零件的精度 為了避免產(chǎn)生廢品以及經(jīng)常修理定位支承元件的麻 煩 設(shè)計(jì)時(shí)必須注意以下的問題 a 合理布置支承元件 力求使其組成較大的定位支承平面 最好使夾壓力的 位置對準(zhǔn)定位支承元件 當(dāng)受工件結(jié)構(gòu)限制不能實(shí)現(xiàn)時(shí) 也應(yīng)使定位支承元件盡量 接近夾壓力的作用線 并使夾壓力的合力中心處于定位支承平面內(nèi) b 提高剛性 減少定位支承系統(tǒng)的變形 應(yīng)力求使定位元件 如定位銷 不 要受力 c 提高定位支承系統(tǒng)的精度及其元件的耐磨性 以便長期保持夾具的定位精 度 d 可靠地?zé)犭姀S除定位支承部位的切屑 使用權(quán)切屑不堵塞和粘創(chuàng)刊在定位 支承系統(tǒng)上 對保證定位的準(zhǔn)確性和工作可靠性有很大的影響 因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng) 盡可能不使用權(quán)切屑落到定位支承系統(tǒng)上 當(dāng)切屑有可能落在其上時(shí) 必須采 取有效的熱電廠屑和清理措施 7 2 1 定位支承系統(tǒng) 定位支承系統(tǒng)主要由定位支承 輔助支承和一些限位元件組成 1 定位支承元件及其布置 組合機(jī)床常用的定位支承元件有 支承板 支承塊 支承銷 下圖 a 支承板是 本設(shè)計(jì)中采用的支承件 在組合機(jī)床夾具上采用支承板定位時(shí) 工件通常用四個(gè)或理多一些的支承板 定位 這樣可增加定位系統(tǒng)的剛度 心防止當(dāng)夾緊力和切削力不是對支承板時(shí)瑞 37 士引起工件的變形 為了減小支承板的不共面度的誤差 可裝配后合磨 通常不 共面度誤差為 0 01 0 03mm 對于采用毛坯面定位夾具 從理論上講是應(yīng)當(dāng)采用三點(diǎn)支承的 并采用帶圓頭的 支承銷定位 但當(dāng)采用三個(gè)以上的壓板而不能確保同時(shí)動(dòng)作時(shí) 實(shí)際上是達(dá)不到 同時(shí)動(dòng)作 常常會(huì)把工件夾歪 因此需要采用四點(diǎn)支承的方法 在布置支承點(diǎn)時(shí) 應(yīng)按工件定位而后情況 使支承點(diǎn)之間的距離盡量遠(yuǎn)一些 以增加定位的穩(wěn)定性 支承板應(yīng)該放在切屑不易落到的地方 當(dāng)工件在夾具上以 側(cè)面及其上面的定位孔定位時(shí) 定位塊就放在加工部位的上方或是切屑易落到的 地方 且在布置上應(yīng)保證支承塊之間有較大的距離 不應(yīng)連續(xù)排列 2 定位銷 在組合機(jī)床及其自動(dòng)線上加工箱體類零件時(shí) 多采用 一面兩銷 的定位方法 以消除工件在空間的六個(gè)自由度 實(shí)現(xiàn)工件在夾具中的準(zhǔn)確定位 為了能以最簡 單的運(yùn)動(dòng)形式裝卸工件 如單機(jī)夾具上的推進(jìn)和拉出 流水線和自動(dòng)線上工件在 夾具上的送進(jìn)和推出 多采用伸縮式定位銷 除此以外 還可采用固定式定位銷 1 固定式定位銷 當(dāng)要求被加工孔與定位銷孔之間的位置精度高與 0 05 或是 0 05mm 或是受結(jié) 構(gòu)的限制不能采用伸縮式定位銷 以及加工裝卸比較容易的輕小零件時(shí) 為了簡 化夾具的結(jié)構(gòu)均采用固定式定位銷 采用固定式定位銷時(shí) 為了使工件的定位基面能很好地與支承元件相接觸 除采 用圓柱銷和削邊銷相結(jié)合的定位方法以補(bǔ)償孔間距的誤差外 定位銷還必須有適 當(dāng)?shù)母叨?以補(bǔ)償定位孔與定位基面的垂直度誤差 對于削邊銷 要采用可靠的 防轉(zhuǎn)措施 對于定位銷 還應(yīng)考慮拆裝方便 定位銷與安裝孔的配合 定位銷的 尺寸及公差等 詳見 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊 7 2 2 夾緊機(jī)構(gòu) 夾緊機(jī)構(gòu)通常由以下三個(gè)部分組成 夾緊動(dòng)力部分 中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 夾緊元件 1 夾緊動(dòng)力 夾緊機(jī)構(gòu)可公為手動(dòng)夾緊和自動(dòng)夾緊兩種 本設(shè)計(jì)采用受動(dòng)夾緊的氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu) 38 2 氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu) 液壓夾緊機(jī)構(gòu)是利用壓力油作為夾緊動(dòng)力 再通過中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 使夾具的夾緊 元件執(zhí)行夾緊動(dòng)作的機(jī)構(gòu) 在組合機(jī)床夾具上 常采用液壓夾緊機(jī)構(gòu) 采用聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)注意以下問題 1 應(yīng)保證夾緊機(jī)構(gòu)的剛性 為此給合機(jī)床夾具的夾緊螺桿桿徑 壓板厚度和傳 動(dòng)杠桿徑通常應(yīng)設(shè)計(jì)得大些 應(yīng)避免采用細(xì)長桿件 2 在聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)中 就設(shè)置必要的浮動(dòng)環(huán)節(jié) 并使它們有足夠的浮動(dòng)量 以便保證各壓均能壓緊工件現(xiàn)時(shí)不相互干涉 此設(shè)計(jì)夾具聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的 浮動(dòng)五一節(jié) 采用了球面墊圈 3 采用聯(lián)動(dòng)夾緊 要保證松夾時(shí) 所有壓板都能松開工件 39 總 結(jié) 兩個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)在忙碌中就快要結(jié)束了 在這兩個(gè)多月的時(shí)間里 在畢業(yè)設(shè) 計(jì)之余還要兼顧找工作 因此 在這段時(shí)間里我覺得生活非常的充實(shí) 不但在畢業(yè)設(shè) 計(jì)中鞏固了以前的知識(shí) 而且在人生道路上學(xué)到在校園學(xué)不到的社會(huì)交際 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一個(gè)考察 它兼顧了四年中所學(xué)的基礎(chǔ)和專業(yè)知 識(shí) 因此不同于以前的課程設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是課程設(shè)計(jì)一個(gè)質(zhì)的飛越 認(rèn)識(shí)到這點(diǎn) 我 對待畢業(yè)設(shè)計(jì)的態(tài)度也不敢懶散 一直抱以認(rèn)真謹(jǐn)慎的學(xué)習(xí)態(tài)度 在接到畢業(yè)設(shè)計(jì)課題后首先要做的就是搜集各方面的資料 以前的課程設(shè)計(jì)都 是老師給出的 不用自己去煩惱 但是畢業(yè)設(shè)計(jì)就不同了 它是一個(gè)綜合設(shè)計(jì) 很 多資料 數(shù)據(jù)都需要自己通過各種途徑搜集得到 因此經(jīng)常跑圖書館 但是 組合 機(jī)床設(shè)計(jì) 找遍整個(gè)圖書館都找不到 然而我的設(shè)計(jì)是根據(jù)這本書上所講的設(shè)計(jì)方 法來做的 找不到絕對是一個(gè)沉重的打擊 幸好 在指導(dǎo)老師的指引和幫助下在機(jī) 械系資料室找到了 在以后的設(shè)計(jì)中 組合機(jī)床設(shè)計(jì) 起到了很大的作用 是我 畢業(yè)設(shè)計(jì)能順利按時(shí)完成的法寶 接下來的工作根以前課程設(shè)計(jì)都差不多了 寫說明書 繪圖 但是最后就多 了一步以前課程設(shè)計(jì)從未出現(xiàn)過的 就是實(shí)體繪制 在使用 Pro E 前 只是學(xué)過去 時(shí) CAXA 因此有點(diǎn)害怕實(shí)體繪制 但是路還是要繼續(xù)走下去的 不能因?yàn)槲窇志?停下來的 更何況這是我畢業(yè)設(shè)計(jì)的最后一關(guān)呢 因此面對這道難關(guān) 我決定勇敢 地面對 于是去圖書館借來了許多 Pro E 的書來看 從書店買來例題分析的書來研 究 在繪制過程中遇到了不少的問題 但在自己探索 同學(xué)的幫助 老師的指引下 我的實(shí)體還是趕上了 當(dāng)時(shí)我真的很高興 按時(shí)完成自然值得高興 但我覺得更自 豪的是通過自學(xué) 我學(xué)會(huì)了許多以前在學(xué)習(xí)中學(xué)不到的東西 那只有通過自學(xué)才會(huì) 領(lǐng)悟得到的 畢竟就快離開校園 走向社會(huì)了 在將來的人生道路上 學(xué)習(xí)是陪伴 我們終生的 正所謂 活到老 學(xué)到老 在人生道路上很多知識(shí)都是自學(xué)而獲得 的 40 畢業(yè)設(shè)計(jì)是完成教學(xué)計(jì)劃達(dá)到專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié) 是教學(xué)計(jì) 劃中綜合性最強(qiáng)的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié) 它在培養(yǎng)和提高我們綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)分析和 解決實(shí)際問題的能力 進(jìn)行真正工程技術(shù)人員所必須具備的基本素質(zhì)的訓(xùn)練等方面 具有很重要的意義 畢業(yè)設(shè)計(jì)能使我們在以下幾個(gè)方面得到很好的訓(xùn)練 1 在搜集論文素材時(shí)閱讀的大量相關(guān)資料 使我們的專業(yè)知識(shí)有了很大的拓展 和深入 2 在提取論文材料時(shí) 我們會(huì)融匯 貫通幾年里所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)理 論知識(shí) 形成自己的專業(yè)知識(shí)體系 3 在課題設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)將理論和實(shí)際相結(jié)合 培養(yǎng)了我們運(yùn)用綜合的專業(yè)理論知識(shí) 進(jìn)行獨(dú)立分析問題 解決問題 4 在完成課題設(shè)計(jì)的過程中 使我們了解到較全面的專業(yè)發(fā)展方向及領(lǐng)域內(nèi)出 現(xiàn)的新技術(shù)新進(jìn)展 5 在課題設(shè)計(jì)的全過程中 提高了相互幫助 相互配合的工作能力 增強(qiáng)了與 人合作的團(tuán)隊(duì)意識(shí) 歷時(shí) 2 個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)接近尾聲了 我基本上圓滿完成了課題研究任務(wù) 此 時(shí)回想過去的日子 感慨頗深 我基本上是按照我初定的計(jì)劃來開展的 設(shè)計(jì)過程 也如我所料 遇到不少的問題 在查閱資料學(xué)習(xí)階段 我認(rèn)真閱讀了從各處借來的關(guān)于 X53K 立式銑床 數(shù)控銑 床以及數(shù)控化改造的書籍資料 重新溫習(xí)了我們以前所學(xué)過的 機(jī)械制圖 機(jī)械 設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 等相關(guān)課程 還常去閱覽室 查閱了大量的電氣控制 電路基礎(chǔ)等多方 面的資料 經(jīng)過這一階段的學(xué)習(xí) 我對數(shù)控銑床工作原理 相關(guān)電路知識(shí)及其電液 控制方面有了大體的認(rèn)識(shí) 這為接下來最主要的具體設(shè)計(jì)階段打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 具體設(shè)計(jì)階段是最主要 最重要 最艱難的階段 萬事開頭難 這一階段的第 一個(gè)難點(diǎn)就是總體方案的確定 我是在深入了解了銑床數(shù)控化改造的原理意義的基 礎(chǔ)上 認(rèn)真研究以往的設(shè)計(jì)方案 再比較現(xiàn)在有銑床數(shù)控化改造思路方法后 最終 確定自己的設(shè)計(jì)方案的 我本以為總體方案確定后 接下來的設(shè)計(jì)應(yīng)該就不難了 但真正的設(shè)計(jì)過程中的困難超出我的所料 不管是具體零部件分析選擇和計(jì)算校核 還是工作圖的繪制 我都遇到不少問題 充分暴露以往學(xué)習(xí)的知識(shí)缺漏 自己獨(dú)立 41 解決實(shí)際問題能力的不足 幸好在此過程中常得到多位老師的指導(dǎo) 多位同學(xué)的幫 助 讓我基本上解決了問題 完成了這一階段的設(shè)計(jì) 最后的修改階段 首先我自己先認(rèn)真檢查修改一遍自己的設(shè)計(jì) 包括裝配圖 電氣原理圖 然后交給指導(dǎo)老師 請他幫我檢查 指導(dǎo)老師經(jīng)過詳細(xì)的檢查后對我 的設(shè)計(jì)給予詳細(xì)的 全面的批評指正和修改建議 我根據(jù)指導(dǎo)老師的修改建議 進(jìn) 行第二輪的修改 修改完后再請老師過目指導(dǎo) 直到指導(dǎo)老師認(rèn)為基本沒什么錯(cuò)誤 為止 這一階段指導(dǎo)老師的點(diǎn)睛之筆是我設(shè)計(jì)不斷完善的關(guān)鍵 在此表示衷心的感 謝 設(shè)計(jì)完成以后 接下來的主要任務(wù)就是準(zhǔn)備答辯 這是決定畢業(yè)設(shè)計(jì)成敗的關(guān) 鍵階段 我必須在再次認(rèn)真檢查設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上 認(rèn)真論證我改造銑床的可行性 合 理性等等 為答辯作好充分的準(zhǔn)備 通過整個(gè)設(shè)計(jì)階段的自己的努力 老師的指導(dǎo) 和同學(xué)們的幫助 我有信心順利通過畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 最后 在此對在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中 給予我指導(dǎo)和幫助的老師 同學(xué)表示衷心的 感謝 特別是我的指導(dǎo)老師 對我設(shè)計(jì)給予悉心的指導(dǎo) 她對工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度 也是我學(xué)習(xí)的好榜樣 讓我受益匪淺 在此再次表示衷心的感謝 42 參考文獻(xiàn) 1 張耀宸 主編 機(jī)械加工工藝手冊 航空工業(yè)出版社 1987 2 李洪主編 機(jī)械加工工藝手冊 北京出版社 1990 3 機(jī)械制造工藝設(shè)備設(shè)計(jì)手冊編寫組編 機(jī)械制造工藝及設(shè)備手冊 機(jī)械工業(yè)出版 社 1992 4 機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊 王紹俊 主編 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 1984 5 沈陽工業(yè)高等?？茖W(xué)校 劉克明主編 公差與檢測 機(jī)械工藝出版社 1995 4 東北重型機(jī)械學(xué)院