3271 普通鉆床改為多軸鉆床,普通,鉆床,改為,改成 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)普通鉆床改為多軸鉆床系部名稱： 機(jī)電工程系 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)械 08-12 班 學(xué)生姓名： 劉國富 指導(dǎo)教師： 王東勝 職 稱： 副教授 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院二○一二年六月The Graduation Design for Bachelor's DegreeOrdinary Drilling Machine To The Multiaxial Drilling Machine Candidate：Liu GuofuSpecialy：Mechanical Design and Manufacture & AutomationClass： 08-12Supervisor：Wang DongshengTitle：Associate ProfessorHeilongjiang Institute of Technology2012-06·Harbin黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄摘要………………………………………………………………………………………ⅠAbstract ………………………………………………………………………………Ⅱ第 1 章 緒論 ………………………………………………………………………… 11.1 多軸加工應(yīng)用 ………………………………………………………………… 1 1.1.1 多軸加工趨勢 ………………………………………………………………11.2 多軸加工的設(shè)備 …………………………………………………………………11.2.1 多軸頭 ……………………………………………………………………21.2.2 多軸箱 ……………………………………………………………………21.2.3 多軸鉆床 ……………………………………………………………………21.2.4 自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床 ………………………………………………………31.3 多軸加工的趨勢 ………………………………………………………………3第 2 章 普通鉆床改為多軸鉆床…………………………………………………42.1 生產(chǎn)任務(wù) …………………………………………………………………………42.2 普通立式鉆的選型……………………………………………………………42.2.1 計(jì)算所需電機(jī)功率 …………………………………………………………42.2.2 立式鉆床的確定 ……………………………………………………………52.3 本章小結(jié)……………………………………………………………………6第 3 章 多軸齒輪傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì) …………………………………………………73.1 設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備……………………………………………………………………73.2 動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算……………………………………………………………83.3 本章小結(jié)……………………………………………………………………15第 4 章 多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零部件圖的繪制 ………………………………164.1 箱蓋箱體和中間板的結(jié)構(gòu) ……………………………………………………164.2 多軸箱軸的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………164.3 軸坐標(biāo)計(jì)算…………………………………………………………………354.4 本章小結(jié)……………………………………………………………………35黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第 5 章 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)和接桿工具……………………………………………365.1 導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向設(shè)置……………………………………………………………365.1.1 導(dǎo)柱導(dǎo)套布置形式…………………………………………………………365.1.2 導(dǎo)柱導(dǎo)套緊固方法 ……………………………………………………… 36 5.1.3 導(dǎo)柱導(dǎo)套尺寸 ……………………………………………………………365.2 導(dǎo)向裝置組成…………………………………………………………………375.3 接桿工具……………………………………………………………………375.4 本章小結(jié)……………………………………………………………………37結(jié)論 …………………………………………………………………………………38參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………39致謝 …………………………………………………………………………………401普通鉆床改為多軸鉆床第 1 章 緒 論1.1 多軸加工應(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，多軸加工是一種通過少量投資來提高生產(chǎn)率的有效措施。1.1.1 多軸加工優(yōu)勢雖然不可調(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)雜的多軸加工更是引人注目。例如原子能發(fā)電站中大型冷凝器水冷壁管板有 15000個(gè) ψ20 孔，若以搖臂鉆床加工，單單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(duì)準(zhǔn)加工位置，結(jié)合多軸加工不但可以擴(kuò)大加工范圍，而且在提高精度的基礎(chǔ)上還能大大地提高工效，迅速地制造出原來不易加工的零件。有人分析大型高速柴油機(jī) 30種箱形與桿形零件的 2000多個(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)也反映了多軸加工的使用愈來愈多這一趨勢。1.2 多軸加工的設(shè)備多軸加工是在一次進(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?，F(xiàn)在就這方面的現(xiàn)狀作一簡介。21.2.1 多軸頭從傳動(dòng)方式來說主要有齒輪傳動(dòng)與萬向聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)二種。這是大家所熟悉的。前者效率較高，結(jié)構(gòu)簡單，后者易于調(diào)整軸距。從結(jié)構(gòu)來說有不可調(diào)式與可調(diào)式二種。前者軸距　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(duì)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(duì)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。這種多軸加工方法，由于鉆孔效率、加工范圍及精度的關(guān)系，使用范圍有限。1.2.2 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 300Ｘ300 毫米到 600Ｘ1050 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)。1.2.3 多軸鉆床這是一種能滿足多軸加工要求的鉆床。諸如導(dǎo)向、功率、進(jìn)給、轉(zhuǎn)速與加工范圍等。巴黎展覽會(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。31.2.4 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?？v橫配線盤予先編好工作程序，使相應(yīng)的主軸箱進(jìn)入加工工位，定位緊并與動(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(duì)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(duì)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(duì)象的工序較多、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?？讖綖?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。1．3 多軸加工趨勢多軸加工生產(chǎn)效率高，投資少，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，產(chǎn)品改型時(shí)設(shè)備損失少。而且隨著我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，多軸加工的范圍一定會(huì)愈來愈廣，加工效率也會(huì)不斷提高。4第 2 章 普通鉆床改為多軸鉆床2.1 生產(chǎn)任務(wù)在一批鑄鐵連接件上有同一個(gè)面上有多個(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。設(shè)計(jì)程序介紹如下：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 2.1 所示：圖 2.1 零件圖圖 2.1 為工件零件圖，材料：鑄鐵 HT200；料厚：5mm；硬度：HBS170-240HBS；年產(chǎn)量：1000 萬件；4- 6.7尺寸精度 IT13.?5(1) 確定四個(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?FZYnk由文獻(xiàn)[1] （表 15-37）查得=0.35m/sV則 ?F N09.4136.05217.6.019.3653 ????（2.1）所需電機(jī)功率： KWVFP..94??（2.2）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 2.1所示：6表 2.1 Z525 立式鉆床主要技術(shù)參數(shù)2.3 本章小結(jié)1、 可 實(shí) 現(xiàn) 立 、 臥 銑 兩 種 加 工 功 能 。 2、 立 式 主 軸 套 筒 具 有 手 動(dòng) 和 微 動(dòng) 兩 種 進(jìn) 給 。 3、工作臺(tái)導(dǎo)軌副超音頻淬火后磨削。 4、工作臺(tái)分三種機(jī)動(dòng)進(jìn)給方式：A 型為三向；C 型為單向；D 型為兩向。7第 3 章 多軸齒輪傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì)3.1　設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備1、大致了解工件上被加工孔為 4個(gè) Ф10 的孔。毛坯種類為灰鑄鐵的鑄件，由于石墨的潤滑及割裂作用，使灰鑄鐵很易切削加工，屑片易斷，刀具磨損少，故可選用硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆（GB10946-89） ]2、切削用量的確定　由文獻(xiàn)[1]（表 2-7）查得切削速度 ,進(jìn)給量 .min/21Vc?rmf/17.0?則切削轉(zhuǎn)速 in/98.64320ds??（3.1）根據(jù) Z525機(jī)床說明書，取 i/0rns?故實(shí)際切削速度為： min/2.01967.43dVwc ???（3.2）3、確定加工時(shí)的單件工時(shí) 圖 3.1 為鉆頭工作進(jìn)給長度，8圖 3.1 鉆頭進(jìn)給長度一般 為 5-10mm,取 10mm，切 入L由文獻(xiàn)[5]查得??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（3.3）單件時(shí)工時(shí)： i6.015.41?tm（3.4）3.2 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：初定為外嚙合。2、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圖 3.2，圖 3.3 兩種形式9圖 3.2 圖 3.3根據(jù)通常采用的經(jīng)濟(jì)而又有效的傳動(dòng)是：用一根傳動(dòng)軸帶支多根主軸。因此，本設(shè)計(jì)中采用了圖 3.3 所示的齒輪分布方案。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 3.1 加工孔徑與工作軸直徑對(duì)應(yīng)表（mm）因?yàn)榧庸た讖綖?Ф10mm,所以工作軸直徑選 15mm.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。①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。②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Ⅰ轉(zhuǎn)速KWP8.21?, 齒輪Ⅲ轉(zhuǎn)速 ,假設(shè)齒輪Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的傳動(dòng)比均為min/1360rn? min/9603rn?i=0.84,即齒輪比 u=1.2,工作壽命 15年（每年工作 300天） ，兩班制。10③選定齒輪類型，精度等級(jí)，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(jí)精度（GB10095-88）;?材料選擇由文獻(xiàn)[1]（表 10-1）查得選擇齒輪Ⅰ材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 280HBS，齒輪Ⅱ材料為 45（調(diào)質(zhì)） ，硬度為240HBS，齒輪Ⅲ材料為 45（?；?，硬度 210HBS;?選齒輪Ⅰ齒數(shù) ,齒輪Ⅱ齒數(shù) ,取 .241?Z 8.2.1412????uZ29Z①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， ? 3211 ][2. ??????????HEdtt uTKd?（3.5）? 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1)試選載荷系數(shù) ;3.1?tK2)計(jì)算齒輪Ⅰ傳遞的轉(zhuǎn)矩mNnPT ?????? 45151 1096.13/8.20.9/0.9（3.6）3) 由文獻(xiàn) [4]（表 10-7）查得選取齒寬系數(shù) =0.5d?4) 由文獻(xiàn) [4]（表 10-6）查得材料的彈性影響系數(shù) 2/18.9MPaZE?5) 由文獻(xiàn) [4]（表 10-21d）查得按齒面硬度查得齒輪Ⅰ的接觸疲勞強(qiáng)度極限？ ;齒輪Ⅱ的接觸疲勞強(qiáng)MPaH601lim??11度極限？ ;MPaH502lim??6) 由文獻(xiàn)[4]（表 10-13）查得計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：??91 10875.308213600 ?????hjLnN（3.7）992.4/875.（3.8）7) 由文獻(xiàn) [4]（表 10-19）查得接觸疲勞壽命系數(shù) , ;90.1?HNK95.2HN8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力:取失效概率為 1%，安全系數(shù) ,S由文獻(xiàn)[4]（表 10-12）查得MPaSKHH540169.0][1limli1 ????（3.9）; aSHNH 5.21095.][2lim2 ????（3.10）?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. ???????????????????HEdtt ZuTKd12m649.53?（3.11）2)計(jì)算圓周速度 V:smndVt /81.310649.53.106?????（3.12）3)計(jì)算齒 bmdH82.649.530?????（3.13）4)計(jì)算齒寬與齒高之比 hb/模數(shù)： zdmtt 235.469.53/1??（3.14）齒高： 0..2.?th（3.15）3.509./64.53/??b（3.16）5)計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) v=3.81m/s,7級(jí)精度，由文獻(xiàn)[4]（表 10-8）查得動(dòng)載系數(shù) Kv=1.14,直齒輪，假設(shè) ,mNbFKta/10/?由文獻(xiàn)[4]（表 10-3）查得 ;2.1??FHK由文獻(xiàn)[4]（表 10-2）查得使用系數(shù) ;A由文獻(xiàn)[4]（表 10-4）查得 7 級(jí)精度齒輪Ⅰ相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)，??bKdH 3210.6.018.2.1 ????????（3.17） 將數(shù)據(jù)代入后得：13;??182.649.53102.16.08.12. 2 ????????HK由 ,.,3.5/?Hhb由文獻(xiàn)[4]（表 10-13）查得 ;15.??FK故載荷系數(shù) 574.182..??????HVA（3.18）6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由文獻(xiàn)[4]（式 10-10a）查得=53.649x =57.18mm td1?3/Kt3.1/574.（3.19）7)計(jì)算模數(shù) mm=d1/Z1=57.18/24=2.4mm,圓整為 m=25mm.⑤按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由文獻(xiàn)[4]（式 10-5）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）由文獻(xiàn)[4]（圖 10-20）查得齒輪Ⅰ的彎曲疲勞極限 =500Mpa;1FE?齒輪Ⅱ的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =380Mpa;22) 由文獻(xiàn)[4]（圖 10-18）查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ;8.0,5.21?FNFNK143)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,由文獻(xiàn)[4]（式 10-12）查得[ ]1= = =303.57Mpa F?SKFEN14.508?（3.20）= =238.86MPa2][FSFEN24.1380?4)計(jì)算載荷系數(shù)532.1.2.????????FVAKK（3.21）5) 查取齒形系數(shù)由文獻(xiàn)[4]（表 10-5）查得53.2,6.1?FaFaY6)查取應(yīng)力校正系數(shù)由文獻(xiàn)[4]（表 10-5）查得62.1,58.1?sasaY7）計(jì)算齒輪Ⅰ、Ⅱ的 并加以比較][FSaY?= =0.01379 1][FSaY?57.30862?（3.22）= =0.017162][FSa86.32?15齒輪Ⅱ的數(shù)值大。?設(shè)計(jì)計(jì)算m≥ 3240176.5.09612??5.?m（3.23）對(duì)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) 1.5。在零件圖中可知，主動(dòng)軸與惰輪軸的中心距為 51mm，即齒輪Ⅰ、Ⅱ完全嚙合的中心距，得：m( )=51 21Z?（3.24）1.5x( )=51 2.1?（3.25）Z1=31, Z2=37惰輪軸與工作軸的中心距為 61.5mm，即齒輪Ⅱ與齒輪Ⅲ完全嚙合時(shí)中心距，即m( )=61.5231?1. 5( )=61.573ZZ3=45⑥幾何尺寸計(jì)算?計(jì)算分度圓直徑：d1=Z1?m=31x1.5=46.5mm 16d2=Z2?m=37x1.5=55.5mmd3=Z3?m=45x1.5=67.5mm?計(jì)算中心中距aⅠ Ⅱ =51mm,aⅡⅢ =61.5mm?計(jì)算齒輪齒寬mdb75.3.6501????（3.26）取 BmB2,,332⑦驗(yàn)算Ft= = =819.2N （3.27）1dT0.4819624?= =35.66N/mmS=1.5 故安全 2??226.1.（4.10）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=39300x =35496.85.7?mN?= = =44.4Mpa b?80.35496（4.11）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??由文獻(xiàn)[4]（附表 3-2）查得因 = =0.05, = =1.25,經(jīng)插值后可查得:a ,adr20.1dD2053.2??6.1?由文獻(xiàn)[4]（附圖 3-1）可得軸提材料的敏性系數(shù)為：q ,q75.0??81.?23由文獻(xiàn)[4]（表 3-4）查得故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式為：k ????213.75.011??????????aq（4.12）k ????5.6.8.??由文獻(xiàn)[4]（附圖 3-2）得尺寸系數(shù) 1???由文獻(xiàn)[4]（附圖 3-3）得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 97.0?軸按磨削加工，由文獻(xiàn)[4]（附圖 3-4）得表面質(zhì)量系數(shù)為 = =0.92???軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 ， ，得綜合系數(shù)值為：1?q?K = - -1= + =2.09?????129.0?K = + -1= + =1.67??7.5312.計(jì)算安全系數(shù)：S = = =2.96 ?maK????1 01.409.275??（4.13）S = = =14.7?ma???1 23.105.267.??Sca= = =2.9>S=1.5 2??22.149.（4.14）24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(duì)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：由文獻(xiàn)[4]（10-5） ????????PCnLh601式中： )(hh額 定 壽 命?min/(rn轉(zhuǎn) 速 )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由文獻(xiàn)[6]（表 3.8-50）得所受徑向力 Fr=945.6/2=472.8N P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x472.8=193.8由文獻(xiàn)[6]（表 13-3）查得> =30000h hLh 641098.193560?????????'L軸承安全(2)惰軸的設(shè)計(jì)①軸材料的選擇25由文獻(xiàn)[4]（表 15-3）查得軸材料選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。②軸徑的確定由文獻(xiàn)[4]（15-2）查得根據(jù)公式 d≥A 0 3nP=110 ，取 d=20mm8.14.136%982??③軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：圖 4.4 惰輪軸?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，由文獻(xiàn)[5]（表 1-14）查得選用 7002c 軸承。?軸上各段直徑，長度如圖 4.4 所示。?鍵的確定由文獻(xiàn)[4]（表 6-1）查得因?yàn)辇X輪寬為 30mm,所以選用 6x6x18平鍵 ?軸上圓角和倒角尺寸26由文獻(xiàn)[4]（表 15-2）查得取軸端倒角 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)算簡圖圖 4.5 惰輪軸計(jì)算簡圖軸上扭轉(zhuǎn)力矩為M=9549x =9549x =23.2 nP84.0136%92?mN?（4.15）周向力為Py= = =2320N dM2310.??（4.16）徑向力為 Pz=0.48 Py=0.48x2320=1113.6N27圖 4.6 惰輪軸的載荷分析圖根據(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 4.6 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= = =32.8 2zy?22.34.15?mN?（4.17）按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核公式 ，W12TM?由文獻(xiàn)[4]（表 15-4）查得W為軸的抗彎截面系數(shù)，W= - 32d???tb2?W= =785-81=704??0632014.??=WTM???232310.18.7??=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=32800x =22707.7912?mN?= = =67.3Mpab?5.3720扭矩 T3及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 為：T 3=23200??= = =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??由文獻(xiàn)[4]（附表 3-2）查得因 = =0.07, = =1.33,經(jīng)插值后可查得:a ,adr150.dD152012.??60.?可得軸提材料的敏性系數(shù)為：q ,q75.0??8.?由文獻(xiàn)[4]（附 3-4）查得故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式為：k ????84.12.75.011??????????aqk 9.6.8.??30由文獻(xiàn)[4]（附圖 3-2）得尺寸系數(shù) 1???由文獻(xiàn)[4]（附圖 3-3）得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 0.?軸按磨削加工，由文獻(xiàn)[4]（附圖 3-4）得表面質(zhì)量系數(shù)為 = =0.92???軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 ，得綜合系數(shù)值為：1?q?K = - -1= + =1.93?????184.92.0?K = + -1= + =1.58??1..計(jì)算安全系數(shù)：S = = =2.12?maK????1 01.3679.25??S = = =5.53?ma??1 24.5.2458.Sca= = =1.99>S=1.52???223.1.??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(duì)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=556.8nP=0.41Fr+0.87Pa=0.41x556.8=228.3N7002c向心球軸承校核31> =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)①軸材料的選擇由文獻(xiàn)[4]（表 15-3）查得軸材料選用 45鋼，調(diào)質(zhì)處理。②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。③軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：圖 4.7 工作軸?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，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 4.7 所示。?鍵的確定由文獻(xiàn)[4]（表 6-1）查得因?yàn)辇X輪寬為 25mm,所以選用 5x5x20平鍵 ?軸上圓角和倒角尺寸32由文獻(xiàn)[4]（表 15-2）查得取軸端倒角 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)算簡圖圖 4.8 工作軸計(jì)算簡圖軸上扭轉(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=1754.5N33圖 4.9 工作軸載荷分析圖根據(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 4.9 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)度校核公式 ，W12TM由文獻(xiàn)[4]（表 15-4）查得W為軸的抗彎截面系數(shù)，W= - 32d???tb2?W= =331.2-56.3=274.9??153214.??=WTM???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?= = =161。8Mpab?5.37460扭矩 T3及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 為：T 3=27300??= = =40.4MpaT?W367520由文獻(xiàn)[4]（附圖 3-4）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??由文獻(xiàn)[4]（附圖 3-2）得尺寸系數(shù) 8.0???由文獻(xiàn)[4]（附圖 3-3）得扭轉(zhuǎn)尺寸 1?軸按磨削加工，由文獻(xiàn)[4]（附圖 3-4）查得得表面質(zhì)量系數(shù)為 = =0.92???36軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 ，得綜合系數(shù)值為：1?q?K = - -1=0+ =0.09?????192.0?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.?Sca= = =4.4>S=1.52???227.489.1?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(duì)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372) 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 4.10 坐標(biāo)系，多軸箱里尺寸如圖示為 220x180mm,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)，分別如圖所示。圖 4.10 軸坐標(biāo)圖4.4 本章小結(jié)多軸箱是組成機(jī)床的重要專用部件，它是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量和位置、切削用量和主軸類型設(shè)計(jì)的傳遞各主軸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。第 5 章 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)和接桿工具385.1 導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向裝置5.1.1 導(dǎo)柱導(dǎo)套布置形式冷擠壓模具的導(dǎo)柱導(dǎo)套布置方式有（1）雙導(dǎo)柱中間布置；（2）雙導(dǎo)柱對(duì)角布置；（3）四導(dǎo)柱封閉布置。其中四導(dǎo)柱封閉布置適用于模板面積較大，受力不均勻有偏心載荷的場合，是冷擠壓模具中采用得較多的一種布置形式。5.1.2 導(dǎo)柱導(dǎo)套緊固方法 導(dǎo)柱導(dǎo)套與模板的緊固方法主要有三種：（1）基孔制過渡配合。該方法采用壓板螺釘將導(dǎo)柱、導(dǎo)套緊固在上、下模板上。 （2）基孔制過盈配合，將導(dǎo)柱、導(dǎo)套直接壓入上、下模板。 （3）采用低熔點(diǎn)合金、環(huán)氧樹脂或無機(jī)粘結(jié)劑將導(dǎo)柱導(dǎo)套直接緊固在上、下模板上。5.1.3 導(dǎo)柱導(dǎo)套尺寸 為了克服擠壓時(shí)可能產(chǎn)生的偏心負(fù)荷，導(dǎo)柱導(dǎo)套的剛性要盡可能設(shè)計(jì)得高些。根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)柱直徑 d一般取 φ 40～60mm，有時(shí)壓入模板長度 l不得小于1.5d，總長度 L一般按模具的結(jié)構(gòu)尺寸來確定，但必須保證凸模進(jìn)入凹模之前，導(dǎo)柱伸入導(dǎo)套 10 mm以上。導(dǎo)套內(nèi)孔徑 d0與導(dǎo)柱直徑 d的配合為基孔制間隙配合。由于導(dǎo)套壓入上模板后其內(nèi)孔要略有縮小，因此 d１ 尺寸應(yīng)比導(dǎo)柱直徑 d大 0.5 mm以上。導(dǎo)套壓入段的長度 l及其外徑 D不得小于 1.5d；導(dǎo)向段長度（ L-l）＝（2～3） d0。滑動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套在工作時(shí)為了保持良好的潤滑狀態(tài)，要在導(dǎo)柱或?qū)咨祥_油槽，以便貯存潤滑油。當(dāng)擠壓件精度要求高時(shí)，可采用滾珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套來確保上、下模更高的導(dǎo)向精度。導(dǎo)柱導(dǎo)套材料常用滲碳鋼來制造，經(jīng)表面滲碳淬火處理，以保證其表面硬度高而耐磨性好、同時(shí)其芯部又有較高的韌性。導(dǎo)柱導(dǎo)套相配合部分的表面粗糙度不高于Ra0.2μm。5．2 導(dǎo)向裝置組成導(dǎo)向裝置主要由導(dǎo)柱、導(dǎo)套、彈簧組成。導(dǎo)柱的上端與多軸箱中間板上的導(dǎo)套滑動(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： ??NG9.478.10582048.993 ???????每根彈簧負(fù)荷：F=124.5N選圓柱螺旋壓縮彈簧由文獻(xiàn)[7]（表 12）查得39彈簧中徑 ,節(jié)距 ，彈簧絲直徑 ，工作圈數(shù) ,mD0.162?mt640.?md8.1?30?n自由高度 .Ho4(1)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(hào)鋼。5．3 接桿工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。5．4 本章小結(jié)介紹了導(dǎo)向裝置的組成，固定位置。多軸箱的支撐。接桿與主動(dòng)軸的配合。結(jié) 論三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)在忙碌中就快要結(jié)束了,在這三個(gè)多月的時(shí)間里,在畢業(yè)設(shè)40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(duì)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.總的來講，整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)給我留下深刻的印象，不僅僅是由于設(shè)計(jì)時(shí)間長，更多的是在畢業(yè)設(shè)計(jì)中我嘗到了辛、酸、苦、甜，它將會(huì)在人生道路上留下不可抹殺的一頁。參考文獻(xiàn)[1]關(guān)醒凡.泵的理論與設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2007.41[1]王先逵主編.機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(第二冊)[S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1998. 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