多軸鉆床的總體設(shè)計(jì)和多孔位加工裝置設(shè)計(jì)【端蓋孔組加工工藝裝備設(shè)計(jì)】

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摘要現(xiàn)代機(jī)械制造企業(yè)對(duì)專用機(jī)床有著廣泛的需求。一般鉆床勞動(dòng)強(qiáng)度大，加工批量的具有多孔位的工件，一則孔位精度難以保證，二則生產(chǎn)效率底下；而多軸鉆床操控比較容易掌握省時(shí)省力，不易發(fā)生操作錯(cuò)誤和故障，除了能減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證工人和鉆床的安全，還能提高鉆床的生產(chǎn)率。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，專用鉆床被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)。也就是說(shuō)，專業(yè)化越強(qiáng)，企業(yè)越能保證其產(chǎn)品質(zhì)量。因此，專用機(jī)床的使用大大提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。 本設(shè)計(jì)主要解決了兩大問(wèn)題：多軸鉆床的總體設(shè)計(jì)和多孔位加工裝置設(shè)計(jì)。為了解決上述兩大難題，首先分析了鉆床總體設(shè)計(jì)，其中包括加工工藝分析、鉆床的鉆削方式的設(shè)計(jì)等，從而解決了鉆床的總體設(shè)計(jì)的難題；然后設(shè)計(jì)了專用零件的多孔位加工裝置。通過(guò)設(shè)計(jì)專門的，以達(dá)到提高生產(chǎn)率和保證加工精度的要求關(guān)鍵詞：多軸鉆床，總體設(shè)計(jì)，多孔位加工裝置設(shè)計(jì)AbstractModern machinery manufacturers have a wide range of requirements for special machine tools. Generally, the drilling machine has high labor intensity, and the workpieces with porous positions are processed in batches. The precision of the hole position is difficult to guarantee and the production efficiency is low. The multi-axis drilling machine operation is easier to control and save time. Efforts are made so that it is not prone to operational errors and failures. In addition to reducing the labor intensity of workers and ensuring the safety of workers and drilling machines, it can also increase the productivity of drilling machines. With the continuous development of science and technology, special drilling machines are widely used in manufacturing. In other words, the stronger the specialization, the more the company can guarantee the quality of its products. Therefore, the use of special machine tools has greatly improved the competitiveness of enterprises.This design mainly solves two major problems: the overall design of the multi-axis drilling machine and the design of the porous bit processing device. In order to solve the above two major problems, the overall design of the drilling machine is first analyzed, including the analysis of the processing technology, the design of the drilling mode of the drilling machine, etc. This solves the problem of the overall design of the drilling machine; then the porous bit processing device for the special parts is designed to meet the requirements of improving the productivity and ensuring the processing accuracy by designing specialized devices.Key words: multi-axis drilling machine, overall design, porous bit processing device目錄1 緒論 ...............................................................................................................................................11.1 本課題研究背景及意義 ................................................................................11.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況 ............................................................................................21.3 研究的主要內(nèi)容 ............................................................................................42 多軸鉆床的總體設(shè)計(jì) ...................................................................................................................52.1 影響機(jī)床總體布局的基本因素 ....................................................................52.1.1 工藝方法的影響 .....................................................................................52.1.2 運(yùn)動(dòng)分配的影響 .....................................................................................52.1.3 機(jī)床性能的影響 .....................................................................................62.1.4 機(jī)床自動(dòng)化的影響 .................................................................................62.1.5 生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)效率的影響 ..................................................................62.1.6 操作調(diào)整的影響 .....................................................................................72.2 機(jī)床總體布局方案分析 ...............................................................................72.3 機(jī)床總體布局方案的確定 ............................................................................82.4 運(yùn)動(dòng)聯(lián)系分析 ................................................................................................92.4.1 運(yùn)動(dòng)聯(lián)系的形式 .....................................................................................92.4.2 該鉆的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系分析 .............................................................................93 鉆床主軸箱零件設(shè)計(jì) .................................................................................................................113.1 齒輪的設(shè)計(jì) ..................................................................................................113.1.1 主軸箱齒輪齒數(shù)的確定 .......................................................................123.1.2 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料： ....................................................133.1.3 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .......................................................................................133.2 齒輪的計(jì)算及校核 ......................................................................................143.2.1 齒輪的計(jì)算及校核 ...............................................................................143.2.2 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 ...........................................................................173.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)： .......................................................................183.2.4 幾何尺寸計(jì)算 .......................................................................................203.3 軸的設(shè)計(jì) ......................................................................................................213.3.1 大齒輪軸的設(shè)計(jì) ...................................................................................243.3.2 小齒輪軸的設(shè)計(jì) ...................................................................................273.3.3 滾動(dòng)軸承的選用 ...................................................................................283.3.4 軸承的校核 ...........................................................................................293.3.5 軸的校核 ...............................................................................................303.4 主軸箱體的設(shè)計(jì) ..........................................................................................363.4.1 材料選擇： ...........................................................................................363.4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...............................................................................................364 總結(jié) .................................................................................................................38致謝 ....................................................................................................................39參考文獻(xiàn) ............................................................................................................4011 緒論1.1 本課題研究背景及意義隨著現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是在自動(dòng)化領(lǐng)域，組合機(jī)床的研究已經(jīng)成為當(dāng)今機(jī)器制造界的一個(gè)重要方向。多軸鉆床在加工業(yè)中有著很大的優(yōu)勢(shì)，像汽車零部件、農(nóng)用機(jī)械及其它大批量生產(chǎn)加工生產(chǎn)多孔零件的地方。它的加工速度很快，因?yàn)楫?dāng)一個(gè)工件在同一平面上有數(shù)個(gè)孔時(shí)，用普通鉆床加工完一個(gè)孔，需要移動(dòng)工件再加工另一個(gè)孔，這樣就需要專人搬動(dòng)工件。這種方法可用于小型工件，但當(dāng)工件很大時(shí)這種方法就很低效，成本增加。所以，就需要一種專門的機(jī)床進(jìn)行批量生產(chǎn)多孔工件，由此多軸鉆床就由單臂鉆床衍生來(lái)了。多軸鉆床相比較于普通鉆床，其主軸箱是像太陽(yáng)系一樣，由中間軸帶動(dòng)繞中間軸均布排列的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸帶動(dòng)刀具轉(zhuǎn)動(dòng)，完成切削工作。這樣多孔工件被一次加工成形，從而大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了產(chǎn)品成本。 本次設(shè)計(jì)的題目為多軸鉆床，專用于加工多孔零件，需要設(shè)計(jì)最佳的工藝方案，確定合適地機(jī)床工序，選擇合理地機(jī)床部件，組合恰當(dāng)?shù)臋C(jī)床的配比型式，選擇合理地切削量。具體的工作就是分析和確定機(jī)床結(jié)構(gòu)方案，進(jìn)行機(jī)床總體設(shè)計(jì)，機(jī)床的部件設(shè)計(jì)和校核，使其具有實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值。21.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況1850 年左右，德國(guó)人馬蒂格諾尼制成了最早的麻花鉆以用于金屬打孔；在英國(guó)倫敦召開(kāi)的 1862 年的國(guó)際博覽會(huì)上，英國(guó)展出了由惠特沃斯設(shè)計(jì)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的鉆床，成了近代鉆床的雛形。之后，接連出現(xiàn)了各種鉆床。隨著工具材料和鉆頭的改進(jìn)，以及電動(dòng)機(jī)的廣泛采用，最終出現(xiàn)了大型高性能鉆床。二戰(zhàn)以后，由于數(shù)控機(jī)床和自動(dòng)生產(chǎn)線的出現(xiàn)，機(jī)床的發(fā)展開(kāi)始進(jìn)入了自動(dòng)化時(shí)期。以美國(guó)和蘇聯(lián)為首的超級(jí)大國(guó)制造業(yè)發(fā)展迅猛，進(jìn)入了電氣化時(shí)代，歐盟和日本先后崛起。機(jī)械化的生產(chǎn)設(shè)備，流程化的生產(chǎn)線，使得制造業(yè)發(fā)展迅速。機(jī)械制造的電氣化大幅度提高了生產(chǎn)的自動(dòng)化，也大幅度提高了生產(chǎn)效率。20 世紀(jì) 70 年代初，鉆床普通采用繼電器控制。如 70 年代至 80 年代美國(guó) ELDORADO 公司的MEGA50，德國(guó) TBT 公司 T30-3-250，NAGEL 公司的 B4-H30-C/L，日本的 DEG 型等鉆床都是采用繼電器控制的。80 年代后期由于數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)深孔鉆床上才逐漸開(kāi)始應(yīng)用，特別在 90 年代這種先進(jìn)技術(shù)才得到推廣。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(wú)級(jí)變速器改為采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠副，進(jìn)給用滑臺(tái)導(dǎo)軌采用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌以外，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(jí)傳動(dòng)變?yōu)闊o(wú)級(jí)調(diào)速的變頻電機(jī)到電主軸驅(qū)動(dòng)，為鉆削小孔深孔鉆床和提高深孔鉆床的水平質(zhì)量創(chuàng)造了有利條件。為了加工某些零件上的相互交叉或任意角度、或3與加工零件中心線成一定角度的斜孔，垂直孔或平行孔等需要，各個(gè)國(guó)家而專門開(kāi)發(fā)研制多種專用深孔鉆床。80 年代以來(lái)，國(guó)外組合機(jī)床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜合成套和柔性的方向發(fā)展。組合機(jī)床的加工精度、多品種加工的柔性以及機(jī)床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能監(jiān)控。 國(guó)外為了減少機(jī)床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對(duì)組合機(jī)床這種工序集中程度高的產(chǎn)品,繼續(xù)采取各種措施,進(jìn)一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺(tái)、多坐標(biāo)通用部件、移動(dòng)主軸箱、雙頭鏜孔車端面頭等組成機(jī)床或在夾具部位設(shè)置刀庫(kù), 通過(guò)換刀加工實(shí)現(xiàn)工序集中,從而可最大限度地發(fā)揮設(shè)備的效能,獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)加入 WTO 以后，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存、機(jī)床企業(yè)調(diào)整戰(zhàn)略，采取積極的策略。截至 2005 年 4 月份，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅組合機(jī)床產(chǎn)量已達(dá) 1000 余臺(tái)，產(chǎn)值 3.9 個(gè)億以上，同比增長(zhǎng) 10%以上，另外機(jī)床行業(yè)附加值、營(yíng)銷率、工資總額等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有不同程度的增長(zhǎng)，新產(chǎn)品、新技術(shù)均有大幅度提高，行業(yè)企業(yè)運(yùn)營(yíng)狀況良好。 我國(guó)傳統(tǒng)的機(jī)床及自動(dòng)生產(chǎn)線主要采用機(jī)電液氣控制，加工對(duì)象主要是大中型的箱體類和軸類零件中生產(chǎn)批量比較大的，完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái)，鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。近年來(lái)我國(guó)的組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)等在世界市場(chǎng)中所占份額也越來(lái)越多。4隨著信息化快速發(fā)展以及電子科技的廣泛的應(yīng)用，取代了復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，完善了自動(dòng)化程度。在硬件方面，各種芯片的研發(fā)和模塊化嵌入系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)都使復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)微電子化。在軟件方面，從機(jī)器語(yǔ)言發(fā)展到匯編語(yǔ)言，后來(lái)又出現(xiàn)了如 C 語(yǔ)言， C++語(yǔ)言等高級(jí)語(yǔ)言，都促進(jìn)了機(jī)械加工的數(shù)字化，各式各樣的數(shù)控鉆床應(yīng)用的生產(chǎn)之中。1.3 研究的主要內(nèi)容本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)多軸鉆床進(jìn)行設(shè)計(jì)，從多軸鉆床的總體布局方案出發(fā)，然后具體細(xì)化出具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個(gè)方面：1) 分析多軸鉆床及其技術(shù)條件，收集設(shè)計(jì)資料；2) 總體方案的確定；3) 主要零部件的設(shè)計(jì)校核；4) 繪制裝配圖及重要零件圖等52 多軸鉆床的總體設(shè)計(jì)機(jī)床總布局的目的是使機(jī)床具有一個(gè)協(xié)調(diào)完善的造型和各部件間合理的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和位置關(guān)系。機(jī)床的布局形式受工藝分析和工件的形狀、尺寸和重量的影響很大，機(jī)床的運(yùn)動(dòng)由工藝需求決定，執(zhí)行部件來(lái)完成每個(gè)運(yùn)動(dòng)，部件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系由傳動(dòng)解決。機(jī)床總布局的設(shè)計(jì)是具有全局性的問(wèn)題，它很大程度上影響機(jī)床部件的設(shè)計(jì)制造。2.1 影響機(jī)床總體布局的基本因素2.1.1 工藝方法的影響加工工件的工藝方法是多種多樣的。在進(jìn)行總體布局時(shí)，經(jīng)常由于改變了工藝方法，導(dǎo)致機(jī)床的運(yùn)動(dòng)、傳動(dòng)、部件配置以及結(jié)構(gòu)等產(chǎn)生一系列變化。例如，工序的集中程度及機(jī)床通用性能要求不同，機(jī)床的布局也不同。故在確定總體布局時(shí)，首先應(yīng)確定合理的工藝方法。工藝方法不同，刀具、運(yùn)動(dòng)以及機(jī)床布局也不同。2.1.2 運(yùn)動(dòng)分配的影響工藝方法確定后，加工時(shí)刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)也隨之確定了。此時(shí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以完全分配給刀具，也可完全分配給工件，或者同時(shí)分配給刀具和工件。不同的機(jī)床運(yùn)動(dòng)分配，就有的機(jī)床布局。在分配機(jī)床的運(yùn)動(dòng)時(shí)，移動(dòng)部件的重量應(yīng)盡量輕；要有利于提高加工精度；有利于提高機(jī)床剛度，減小占地面積。 62.1.3 機(jī)床性能的影響為了達(dá)到指定的加工精度和粗糙度，應(yīng)確保有足夠的剛度和抗振性。加工過(guò)程中的振動(dòng)傳給工件和刀具，會(huì)在加工表面留下振動(dòng)痕，降低表面粗糙度；振動(dòng)還會(huì)縮短刀具壽命，加快機(jī)床零件磨損；振動(dòng)所制造的噪音更容易使人疲勞。因此，設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)應(yīng)采取措施來(lái)消除或減少振動(dòng)。加工中常采取用縮短傳動(dòng)鏈的方法來(lái)提高加工精度。另外，機(jī)床因傳動(dòng)所產(chǎn)生的熱，會(huì)使機(jī)床部件產(chǎn)生熱變形，降低加工精度。2.1.4 機(jī)床自動(dòng)化的影響機(jī)床布局時(shí)，為了便于排屑，刀架和床身導(dǎo)軌宜作成傾斜式和垂直式，便于自動(dòng)上、下料或列入自動(dòng)線。床身分別設(shè)置導(dǎo)軌使各刀架在自動(dòng)化循環(huán)中有獨(dú)立的動(dòng)作，便于操作便于調(diào)整機(jī)床和刀具便于觀察加工情況；刀具的布局應(yīng)根據(jù)工藝要求，生產(chǎn)率要求來(lái)選定。2.1.5 生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)效率的影響機(jī)床的主軸數(shù)目、自動(dòng)化程度、排屑和裝卸方便程度等會(huì)受到生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)效率的影響到，從而導(dǎo)致機(jī)床布局不同。機(jī)床結(jié)構(gòu)會(huì)因生產(chǎn)批量的不同產(chǎn)生很大不同。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的加工零件需要大批量生產(chǎn)，所以設(shè)計(jì)成專用機(jī)床。72.1.6 操作調(diào)整的影響設(shè)計(jì)機(jī)床必須考慮人體構(gòu)造和四肢運(yùn)動(dòng)范圍，以減輕工人的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。為了便于操作者觀察和操縱機(jī)床，工件與刀具至地面應(yīng)有適當(dāng)?shù)母叨?。設(shè)計(jì)合理的工人操作位置和操作部位。操縱手柄和控制按鈕盡量靠近操作者。為了便于觀察加工進(jìn)度，大型機(jī)床刀架上設(shè)有操縱臺(tái)，工人應(yīng)隨刀架前進(jìn)，并在刀架上操縱機(jī)床。影響機(jī)床布局的因素是多方面的，工藝方法，機(jī)床運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)分配是決定因素；工件的重量、形狀、尺寸、精度等是考慮的重要因素。此外還應(yīng)兼顧其他各種因素。專用機(jī)床具有固定的加工對(duì)象，生產(chǎn)批量較大，對(duì)機(jī)床的生產(chǎn)效率要求較高，因此，必須選擇正確的加工方法，并配備專門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的工藝要求。2.2 機(jī)床總體布局方案分析上面敘述了各種因素對(duì)機(jī)床總體布局的影響，就機(jī)床總體布局而言，還需對(duì)專用機(jī)床的支承部件、傳動(dòng)部件和執(zhí)行部件的布局方案進(jìn)行分析。支撐部件通常是由床身、立柱、底座、橫梁等組成，這些部件組合起來(lái)，用做機(jī)床的支撐。這些部件安放位置的不同，支撐形式也不同的。立式機(jī)床占地面積小，運(yùn)動(dòng)自由度大，操作方便，操作者可站在8機(jī)床的前面及兩側(cè)操作但如果工件較長(zhǎng)時(shí)，機(jī)床的重心偏高，容易造成工件的振動(dòng)，適用于加工徑向尺寸大而軸向尺寸短的工件。臥式機(jī)床占地面積較大，機(jī)床的重心低，振動(dòng)會(huì)減輕，機(jī)床的執(zhí)行部件可以在縱橫兩方面移動(dòng)，適用于加工細(xì)而長(zhǎng)的工件。單臂式機(jī)床可加工橫向尺寸較大的工件，但受力時(shí)橫梁相當(dāng)于懸臂梁，機(jī)床的剛度地較低。橫梁越大，則可加工的橫向尺寸越大，但剛度也就越低，適用于方便地更換點(diǎn)位進(jìn)行加工。龍門機(jī)床的支撐部件組成了封閉的方框，大大提高了機(jī)床的剛度。但支撐部件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大，布局時(shí)要避免支撐部件對(duì)操作者視線的妨礙。適用于箱體件的平面加工。 機(jī)床上的傳動(dòng)方案主要可分為集中傳動(dòng)和分離傳動(dòng)，無(wú)級(jí)變速與齒輪變速。執(zhí)行部件一般指安裝刀具與工件的部件，如主軸部件，工作臺(tái)部件及刀架等，2.3 機(jī)床總體布局方案的確定臥式機(jī)床：考慮到零件的夾具設(shè)計(jì)，采用臥式機(jī)床將導(dǎo)致零件裝夾難度的增加；懸臂式機(jī)床：考慮到零件的橫向尺寸不大，所以沒(méi)有必要采用該型式機(jī)床；9立式機(jī)床：立式機(jī)床運(yùn)動(dòng)自由度大，操作方便，足可以滿足該零件的加工。占地面積小，自由度大，操作方便，操作者可站在機(jī)床的前面，兩側(cè)操作。綜上所述，決定采用立式機(jī)床這一形式。運(yùn)動(dòng)分配：在本設(shè)計(jì)中，采用多軸立式鉆床，主軸箱固定，工作臺(tái)手動(dòng)調(diào)整移動(dòng)。布局特點(diǎn)：生產(chǎn)率較高，通過(guò)更換鉆頭，可適應(yīng)同類型不同工件的成批生產(chǎn)。2.4 運(yùn)動(dòng)聯(lián)系分析2.4.1 運(yùn)動(dòng)聯(lián)系的形式機(jī)床的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系是指動(dòng)力源和運(yùn)動(dòng)之間，或者運(yùn)動(dòng)與運(yùn)動(dòng)之間聯(lián)系。機(jī)床的各種運(yùn)動(dòng)一般是通過(guò)機(jī)械，電器和液壓傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，總體設(shè)計(jì)的任務(wù)之一就是確定機(jī)床運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)形式。機(jī)械、液壓、電氣等各種運(yùn)動(dòng)聯(lián)系方式都各有其優(yōu)缺點(diǎn)。設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)應(yīng)發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，滿足機(jī)床的工作和使用要求。機(jī)械聯(lián)系較為可靠，目前應(yīng)用較廣泛，對(duì)設(shè)計(jì)、制造的技術(shù)水平要求較低。多用于加工螺紋、齒輪、花鍵等復(fù)雜表面。因此當(dāng)制造廠的技術(shù)水平較低時(shí)多采用機(jī)械聯(lián)系。非機(jī)械聯(lián)系（液壓、氣壓、電氣、電磁等）具有某些優(yōu)點(diǎn)，可簡(jiǎn)化機(jī)床的結(jié)構(gòu)。隨著非機(jī)械聯(lián)系可靠性的提高和設(shè)計(jì)、維修、制造技10術(shù)的不斷進(jìn)步，它在機(jī)床中的應(yīng)用正在日益增多。目前這種聯(lián)系形式多用于自動(dòng)化程度較高的機(jī)床。液壓、電氣的綜合應(yīng)用，簡(jiǎn)化了機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，在現(xiàn)代化的自動(dòng)機(jī)床中被廣泛的應(yīng)用。2.4.2 運(yùn)動(dòng)聯(lián)系分析本次設(shè)計(jì)的為立式鉆床，該鉆床采用機(jī)械聯(lián)系。其傳動(dòng)系統(tǒng)圖如下所示：圖 2—1 傳動(dòng)系統(tǒng)圖11工作原理：1、主軸回轉(zhuǎn)的傳動(dòng)路線為：電機(jī) 6 通過(guò)皮帶輪 5 帶動(dòng)皮帶輪 4，使得主軸上部 3 轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸下部與 7 通過(guò)花鍵連接，獲得回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)手柄 2，轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪 1，可以使鉆頭沿著花鍵副做縱向運(yùn)動(dòng)，最終通過(guò)齒輪 8，將運(yùn)動(dòng)傳遞給 4 個(gè)齒輪 9，帶動(dòng)鉆頭工作。該機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)為電動(dòng)機(jī)經(jīng)主軸箱變速傳遞為鉆頭的旋轉(zhuǎn)。鉆孔時(shí)，工作臺(tái)上的工件在托盤上移動(dòng)，整個(gè)鉆孔過(guò)程便由兩個(gè)簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)組成，即主軸帶動(dòng)鉆頭的主運(yùn)動(dòng)和工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。122.4.3 總體布局圖中間移動(dòng)平臺(tái)上有一個(gè)固定端蓋孔的裝置，按照端蓋孔的輪廓尺寸，加工出一個(gè)端蓋孔形狀的孔，用來(lái)固定它，限制其六個(gè)自由度。133 鉆床主軸箱零件設(shè)計(jì)3.1 齒輪的設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，就是通過(guò)傳動(dòng)鏈，把動(dòng)力從動(dòng)力部件傳遞到主軸上去，是主軸箱設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的一環(huán)。傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般要求在保證主軸的強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速要求的前提下，用最少的傳動(dòng)軸。盡量用一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸；當(dāng)齒輪嚙合中心距不符合要求時(shí)，可采用齒輪變位的方法來(lái)湊中心距；當(dāng) 時(shí)，采用正常齒輪；15.021??????mzA）（時(shí)，采用修正齒輪。.21?z）（式中：A——實(shí)際中心矩；M——為模數(shù)；、 ——分別為兩嚙合齒輪齒數(shù)。1z2在保證有足夠強(qiáng)度的前提下，主軸、傳動(dòng)軸和齒輪的種類要盡可能少。傳動(dòng)比一般為 1～1.5 ，但允許采用到 3～4。粗加工的齒輪，應(yīng)盡量靠前，以減少主軸的扭曲變形。143.1.1 主軸箱齒輪齒數(shù)的確定齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。可分為開(kāi)式、半開(kāi)式和閉式傳動(dòng)，本設(shè)計(jì)依據(jù)工作情況采用半開(kāi)式。齒輪應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，以保證在整個(gè)工作壽命期間不致失效。通常，在設(shè)計(jì)齒輪時(shí)按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度和齒面接觸疲勞強(qiáng)度兩個(gè)準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算。下面對(duì)齒輪進(jìn)行具體的參數(shù)計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?？紤]加工工件的兩對(duì)稱孔之間中心距，主軸箱內(nèi)的齒輪應(yīng)足夠結(jié)實(shí)，故初選主軸箱齒輪模數(shù)為 2d= + =2a=m（ ）1d221z?式中各參數(shù)含義：d—所加工對(duì)稱孔的中心距；—大齒輪分度圓直徑；2m—齒輪模數(shù)；—小齒輪齒數(shù)；1z—小齒輪齒數(shù)；2a—中心距15把 d=43.4mm, m=2 代入上式即： + =43.41z2齒輪齒數(shù)為整數(shù)，所以 43.4 可以就近圓整為 43，因此 + =43，由于1z2齒輪齒數(shù)應(yīng)該遵循互質(zhì)原則，查《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》 ，初定 =22，=21z3.1.2 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料：齒輪因不受軸向載荷，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。鉆床為一般的工作機(jī)器，速度又不高，故選用 7 級(jí)精度（GB10095— 88）材料的選擇： 隨著熱處理工藝的技術(shù)進(jìn)步，為了減小齒輪尺寸，節(jié)省材料，延長(zhǎng)齒輪 的壽命，故高速小齒輪采用硬齒面。小齒輪：20CrMnTi ， 調(diào)制 HB1 = 300 HBS大齒輪：40Cr，調(diào)制 HB2 = 280 HBS 163.1.3 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與齒輪的與齒輪的幾何尺寸、材料、加工方法及使用要求等因素有關(guān)。因此，進(jìn)行齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮上述各方面的因素。具體設(shè)計(jì)如下：齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有以下原則：當(dāng)齒頂圓直徑小于 160mm 時(shí)，一般做成實(shí)心結(jié)構(gòu)，當(dāng)齒頂圓直徑在 160～500mm 之間時(shí)，一般做成腹板式結(jié)構(gòu)。1、小齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因小齒輪齒頂圓直徑 =m （z+2 ）=2 23=46mm﹤160mmad?ah?本設(shè)計(jì)選用實(shí)心結(jié)構(gòu)，即盤式齒輪。其結(jié)構(gòu)尺寸為:e>(2～2.5)m 則e>2.5×3=7.5mm.2、大齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因大齒輪齒頂圓直徑 =m （z+2 ）=2 24=48mm87600h(3.1926016?????????pcnLh 68.403即高于預(yù)期計(jì)算壽命，所選軸承經(jīng)壽命驗(yàn)算后合格。2、大齒輪軸上軸承的校核大齒輪上所選軸承為深溝球軸承，同理，經(jīng)壽命驗(yàn)算后合格。393.3.5 軸的校核因?yàn)榇簖X輪軸不受徑向力，所以基本上不受彎矩的作用。我們把這種只承受扭矩不承受彎矩的軸稱為傳動(dòng)軸。校核大齒輪軸時(shí)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件進(jìn)行校核。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版式（15－1） ][TTW????式中： ——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為 ；T aMPT ——軸所受的扭矩，單位為 ；m?N——軸的抗扭截面系數(shù)，單位為 ；W3[ ] ——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為 ；T? aMP確定式中各參數(shù)的具體數(shù)值mNT???521038.6查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表 15－3， ；45~2][?T?aMP此軸只對(duì)兩處有鍵槽的軸段和軸段進(jìn)行扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核a、對(duì)于與聯(lián)軸器配合的軸段來(lái)說(shuō)其上有一個(gè)鍵槽，40則：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表 15－4 查得，抗扭截面系數(shù)的計(jì)算公式： dtbWT2163）（ ???323 6.450..1450m????）（式中：d——軸直徑，此處 d＝50mm；b——鍵槽的寬度，此處 b＝14mm；t——鍵槽的深度，此處 t＝5.5mm；所以有： ][9.286.410535TaTMPW??????故，此軸徑強(qiáng)度符合要求。b、對(duì)于與聯(lián)軸器配合的軸段來(lái)說(shuō)其上有兩個(gè)鍵槽，則：查《機(jī)械設(shè)計(jì)第七版》表 15－3 得，抗扭截面系數(shù)的計(jì)算公式： dtbWT2316）（ ????323 .47657185m??）（41式中：d——軸直徑，此處 d＝65mm；b——鍵槽的寬度，此處 b＝18mm；t——鍵槽的深度，此處 t＝7mm ；所以有：][8.132.47650TaTMPW?????故，此軸徑強(qiáng)度符合要求。2、小齒輪軸的校核a、小齒輪的受力計(jì)算： NdTFt 60.7814.321???tr 48.2tan.an01?NFra 6.320cos48.1??首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖 3—3）和小齒輪的受力情況做出小齒輪軸的空間受力圖。圖 3—5（a） 。b、求垂直面內(nèi)的支撐反力，作垂直面內(nèi)的彎矩圖 3-5（b 和 c），??0cMNlFRtAY 3.42605.78121＝????42， ??0Y NRFAYCY 3.5.426.781t ???－求垂直面內(nèi) B 點(diǎn)的彎矩 mlMAY ?????21350.461作垂直面內(nèi)的彎矩圖，如圖 3-5（c）所示c、. 求水平面內(nèi)的支撐反力，作水平面內(nèi)的彎矩圖 3-5（d 和 e），??0cMNlFRrAZ 156048.21＝????， AZCZ 48.29.r ??－求水平面內(nèi) B 點(diǎn)的彎矩 m7501????NlRB＝作水平內(nèi)的彎矩圖，如圖 3-5（e ）所示d、求合成彎矩，作合成彎矩圖如圖 3-5（f ）所示求 B 點(diǎn)的合成彎矩值：2BZYM?? mN????268075132e、軸的扭矩圖，如圖 3-5（g）所示扭矩： mNT??340143f、從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面 B 是軸的危險(xiǎn)截面。gfedcbaMBZBYDCARCZRAZFr CYAYtFrtRZRZTL12L3小齒輪軸的載荷分析圖B 處載荷值載荷 水平面 Z 垂直面 Y44支反力 R,NAZ15?CZ48.29 ，NRAY3.426?C.5彎矩 M mBZ??750 mMBY??213總彎矩 N?268扭矩 T ??340g、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版式（15－5）軸的計(jì)算應(yīng)力為： WTMBca22）（ ?????aMP69.52.536140802??）（式中：軸所受的扭矩： ；mNT??340總彎矩： ；MB?26845折合系數(shù)： ；6.0??軸的抗彎截面系數(shù)：查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表 15－4 得dtbW23）（ ?????325.61405140m???）（其中：鍵槽寬度 b＝12 mm；軸的直徑 d＝40mm；軸上鍵槽深度 t＝5mm ；查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表 15－1：因?yàn)樾↓X輪軸的材料為 40Cr,軸的許用彎曲應(yīng)力 aMP70][1???因此有： ，故安全。][1???ca463.4 主軸箱體的設(shè)計(jì)3.4.1 材料選擇：為了便于制造，該多軸鉆床選用 HT200。3.4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、主軸箱體壁厚為了減輕機(jī)床重量，在保證主軸箱足夠強(qiáng)度的前提下，主軸箱體應(yīng)采用較小的壁厚。但本設(shè)計(jì)須在箱體內(nèi)、外壁之間安裝軸承等，故受其裝配尺寸限制，按需要適當(dāng)加厚。則主軸箱體的壁厚度選用為8mm。2、主軸箱體內(nèi)壁的距離主軸箱體內(nèi)壁之間用來(lái)安裝齒輪，因?yàn)樾↓X輪的齒寬大于大齒輪齒寬，所以根據(jù)小齒輪計(jì)算距離。小齒輪的齒寬為 20mm，距內(nèi)壁的距離為 10mm，所以內(nèi)壁的距離為 83mm，外壁是距離為（也就是主軸箱體的輪廓高度）為 100mm，3、主軸箱體尺寸的確定已知大齒輪分度圓的尺寸為 44mm,小齒輪分度圓尺寸為 42mm,取齒輪距齒輪主軸箱側(cè)壁距離為 10mm（考慮安裝誤差） ，側(cè)壁板因只起47到防護(hù)灰塵，污物的進(jìn)入，為了減輕主軸箱重量，可取較小的壁厚，但考慮裝配原因，定為 8mm，則主軸箱體的外形輪廓尺寸可以算出484 總結(jié)通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的收獲很大，畢業(yè)設(shè)計(jì)用的知識(shí)很多，幾乎包含全部專業(yè)課程知識(shí)。 這個(gè)課題對(duì)我來(lái)說(shuō)是個(gè)巨大挑戰(zhàn)，我從未自己動(dòng)手自下而上完成類似設(shè)計(jì)，所以更能激發(fā)我投入大量的時(shí)間來(lái)對(duì)它進(jìn)行研究。我相信通過(guò)此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)可以綜合運(yùn)用從課本上學(xué)到的知識(shí)，既能綜合運(yùn)用又鞏固了所學(xué)知識(shí)，又提高了理論聯(lián)系實(shí)際的能力。初步培養(yǎng)我們提出問(wèn)題，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力,提高了獨(dú)立工作的能力。樹(shù)立了正確的設(shè)計(jì)思想，掌握一般機(jī)械設(shè)計(jì)的基本方法和步驟，為以后進(jìn)行設(shè)計(jì)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。能夠熟練地應(yīng)用相關(guān)參考資料、計(jì)算圖表、手冊(cè)，熟悉相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)，以完成一個(gè)工程技術(shù)人員在機(jī)械設(shè)計(jì)方面所必須具備的基本技能訓(xùn)練。我的專業(yè)課知識(shí)不太扎實(shí)，許多基礎(chǔ)知識(shí)又有大部分遺忘，完成如此復(fù)雜的的畢業(yè)設(shè)計(jì)，這個(gè)過(guò)程就是對(duì)我的一種鍛煉。就我目前的水平來(lái)說(shuō)，一人獨(dú)立設(shè)計(jì)一臺(tái)機(jī)床是很艱難的，又缺乏具體的實(shí)踐鍛煉，做這個(gè)題目就非常有難度了。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的原理是將一組主軸沿一個(gè)圓周分布，再將一個(gè)傳動(dòng)軸放在圓心處，動(dòng)力從電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速器傳給傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸通過(guò)齒輪傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞給四根主軸。鉆孔時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使得托盤中的工件對(duì)準(zhǔn)鉆頭，再通過(guò)鉆頭的縱向移動(dòng)完成加工。 對(duì)于一個(gè)即將踏入社會(huì)的學(xué)生來(lái)講，將會(huì)面臨更多、更強(qiáng)的考驗(yàn)和鍛煉，而這次無(wú)疑增加了我們?nèi)ッ鎸?duì)未來(lái)，迎接挑戰(zhàn)的信心，只要通過(guò)努力，我們一定能登上成功的殿堂。49然而由于我的能力有限，加之時(shí)間倉(cāng)促，設(shè)計(jì)中一定會(huì)存在很多問(wèn)題，歡迎各位老師、同學(xué)多加批評(píng)指正，我將不勝感激！50參考文獻(xiàn)[1] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)，上海工業(yè)大學(xué). 機(jī)床設(shè)計(jì)[M]. 上海科學(xué)技術(shù)出版社，1989.[2] 吳圣莊.金屬切削機(jī)床[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，1980.[3] 大連組合機(jī)床研究所.組合機(jī)床設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1975.[4] 王愛(ài)玲.機(jī)床數(shù)控技術(shù)[M]. 高等教育出版社，2006.[5] 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組. 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.[6] 陳心昭，權(quán)義魯.現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社， 2006.[7] 王宛山，刑敏. 機(jī)械制造手冊(cè). 沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2002.[8] 大連組合機(jī)床研究所.組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè) [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，1975.[9] 馮辛安. 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.[10] 戴曙. 金屬切削機(jī)床. 大連理工大學(xué) . 機(jī)械工業(yè)出版社，2000.[11] 宋亞林.軸深孔組合鉆床的設(shè)備改造[J]. 鄂州大學(xué)學(xué)報(bào).，2017(04).[12] 朱耀祥. 組合夾具. 北京：高等教育出版社， 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