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1、I摘摘 要要 本文是立式鉆床用多軸頭架設(shè)計(jì)，多軸頭架各軸在圓周方向均布，固定式多軸頭是根據(jù)一個(gè)典型法蘭盤類零件而設(shè)計(jì)的，用于零件中大批量生產(chǎn)要求。多軸頭架的設(shè)計(jì)參數(shù)來源于一般的加工工藝條件，以適應(yīng)更廣闊的加工范圍。針對(duì)工廠里多孔鉆削時(shí)，孔徑一般較小，多在 20mm 左右，而且大部分是箱體、法蘭盤等，箱體、法蘭盤多為鑄造件，材料是鑄鐵，也有個(gè)別的被加工零件的材料是低碳鋼。根據(jù)這些工件的切削條件，可以確定多軸頭架的工藝主參數(shù)?？梢钥闯?，改裝后的多軸鉆床，可以同時(shí)完成多個(gè)孔的鉆、擴(kuò)、鉸等工序。工藝范圍可以滿足一般加工情況的孔類鉆削要求?？烧{(diào)多軸頭架可以起到提高生產(chǎn)效率、降低成本、提高孔系加工精度等作

2、用。參照該調(diào)節(jié)原理可進(jìn)行其他任意孔系加工裝置的設(shè)計(jì)，還可以用于攻絲、擴(kuò)、锪孔等加工裝置。此外該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，值得推廣。關(guān)鍵詞：立式關(guān)鍵詞：立式 鉆床鉆床 多軸頭多軸頭 IIAbstractThe design of multiple spindles heads for drilling machine whose drills spindles are adjustable or fixed are introducedThe adjustable spindles of the multiple spindles heads are located even

3、ly in the circuit and can be adjusted synchronism on the diameters direction to meet the small scale production needs of the screw hole manufacture for flange plate parts.And the fixed multiple spindles heads is design for the big scale production needs of the screw hole manufacture for flange plate

4、 parts,it cant be used to manufacture another farts, because its spindle distance is designed for the only part.Because of the un-development in our manufacture industry ,most companys plant lack of the machine to drill multiple holes at the same time , and its a waste of funding on the manufacturin

5、g facilities which will be laid after the parts are produced . so the economic multiple spindles heads enable the normal company to drill the multiple holes in a fast way .And same company gained the economic performance by the way of reequips the machine tools. Its the fact that the reequipped dril

6、ling machine can satisfy the process precision requirement .so the design is feasible.Key words:drilling machine adjustable multiple spindles headsIII目目 錄錄摘 要.IABSTRACT.II第 1 章 緒 論.11.1 組合機(jī)床的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 .11.1.1 國(guó)內(nèi)組合機(jī)床現(xiàn)狀 .11.1.2 國(guó)外組合機(jī)床現(xiàn)狀 .31.2 多軸鉆床設(shè)計(jì)的目的 .41.3 多軸鉆床的應(yīng)用 .51.4 立式鉆床不同種類 .5第 2 章 概 述.72.1 問題的提出 .

7、72.2 同行業(yè)概況 .72.3 課題的意義 .7第 3 章 總體方案設(shè)計(jì).83.1 對(duì)工件進(jìn)行工藝分析 .83.1.1 檢查圖紙的完整性和正確性 .83.1.2 分析工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) .83.1.3 分析工件的材料及加工性能 .83.1.4 工件的生產(chǎn)批量 .93.2 確定工件的加工方法 .93.3 對(duì)被改裝鉆床的分析 .93.4 總體布局 .10圖 3-2 多軸頭架總體布局 .103.5 其他問題分析 .11第 4 章 齒輪固定式三軸頭架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).124.1 齒輪固定式三軸頭架的傳動(dòng)原理及調(diào)整方法 .124.2 方案的工藝設(shè)計(jì)參數(shù) .134.2.1 Z535 鉆床動(dòng)力所允許的工況條件.13

8、4.2.2 確定用于鉆削計(jì)算的極限值 .164.3 三軸頭架的傳動(dòng)設(shè)計(jì) .18IV4.3.1 齒輪的設(shè)計(jì)演算（參考機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué) I ） .184.3.2 軸承的校核計(jì)算 .224.3.3 鍵的校核計(jì)算 .244.3.4 螺栓的設(shè)計(jì)校核計(jì)算（參考機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué) ）.244.3.5 小軸的設(shè)計(jì)與校核.26第 5 章 潤(rùn)滑與密封.30第 6 章 結(jié) 論.31致 謝.32參考文獻(xiàn).331第第 1 章章 緒緒 論論眾所周知，在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中，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，專用性能低，生產(chǎn)率不高且不能保證精度；而多軸專用鉆床操縱方便、省力、容易掌握，不易發(fā)生操作錯(cuò)誤和故障，不僅能減

9、少工人的疲勞，保證工人和鉆床的安全，還能提高鉆床的生產(chǎn)率。1.11.1 組合機(jī)床的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀組合機(jī)床的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀世界上第一臺(tái)組合機(jī)床于 1908 年在美國(guó)問世，30 年代后組合機(jī)床在世界各國(guó)得到迅速發(fā)展。至今，它已成為現(xiàn)代制造工程（尤其是箱體零件加工）的關(guān)鍵設(shè)備之一?，F(xiàn)代制造工程從各個(gè)角度對(duì)組合機(jī)床提出了愈來愈高的要求，而組合機(jī)床也在不斷吸取新技術(shù)成果而完善和發(fā)展。 1.1.11.1.1 國(guó)內(nèi)組合機(jī)床現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)組合機(jī)床現(xiàn)狀 我國(guó)加入 WTO 以后，制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存、組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時(shí)調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對(duì)策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢(shì)頭，截至2005 年 4 月份，組合機(jī)床行業(yè)

10、企業(yè)僅組合機(jī)床一項(xiàng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量已達(dá)1000 余臺(tái)，產(chǎn)值達(dá) 3.9 個(gè)億以上，較 2004 年同比增長(zhǎng)了 10%以上，另外組合機(jī)床行業(yè)增加值、產(chǎn)品銷售率、全員工資總額、出口交費(fèi)值等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有不同程度的增長(zhǎng)，新產(chǎn)品、新技術(shù)較去年年均有大幅度提高，可見行業(yè)企業(yè)運(yùn)營(yíng)狀況良好。（1）行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)主要針對(duì)汽車、摩托車、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、化工機(jī)械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設(shè)備，隨著我國(guó)加入 WTO 后 與世界機(jī)床進(jìn)一步接軌，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年是企業(yè)生產(chǎn)情況來看，數(shù)控機(jī)床與加工中心的市場(chǎng)需求量在上升，而傳統(tǒng)的 鉆、鏜、銑組合

11、機(jī)床則有下降趨勢(shì)，中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)學(xué)會(huì)的機(jī)床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報(bào)表是統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個(gè)全國(guó)大型重點(diǎn)企業(yè)生產(chǎn)情況看，2003 年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床 890 臺(tái)，產(chǎn)值 16187 萬元，生產(chǎn)加工中心 148臺(tái)，產(chǎn)值 5770 萬元；2004 年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床 985 臺(tái)，產(chǎn)值 25838 萬元，生產(chǎn)加工中心 159 臺(tái)，產(chǎn)值 7099 萬元；而 2005 年，截至 4 月份，數(shù)控機(jī)床、加工中2心、產(chǎn)值已接近 2003 年全年水平，故市場(chǎng)在向數(shù)控、高精制造技術(shù)和成套工藝裝備方面發(fā)展。（2）行業(yè)企業(yè)的快速轉(zhuǎn)變“九五”后期，在組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)的 50 多家組合機(jī)床分會(huì)會(huì)員中，僅有兩家企業(yè)實(shí)行了股份改造

12、，一家企業(yè)退出國(guó)有轉(zhuǎn)為民營(yíng)，其余的都是國(guó)有企業(yè)。而從 2001 至 2002 年，不到兩年的時(shí)間，就先后有十幾家企業(yè)實(shí)行股份制改造，一些小廠幾乎全部退出國(guó)有轉(zhuǎn)為民營(yíng)，現(xiàn)在一些國(guó)家重點(diǎn)國(guó)有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉(zhuǎn)制已勢(shì)不可檔，“民營(yíng)經(jīng)濟(jì)在經(jīng)歷了從被歧視，被藐視到不可小視和現(xiàn)在高度重視 4 個(gè)階段后，煥發(fā)勃勃生機(jī)。”組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營(yíng)化等多種形式快速發(fā)展。（3）組合機(jī)床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體是綜合自動(dòng)化度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用與工程機(jī)械、交通、能源、 軍工、輕工、家電行業(yè)。我國(guó)的傳統(tǒng)的組合機(jī)床及

13、組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的箱體類和軸類零 件（近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和 成型面等。組合機(jī)床的分類繁多，有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)組合機(jī)床等；隨著技術(shù) 的不斷是進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床柔性組合機(jī)床越來越受人們是親昧，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制 器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系

14、統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外，近年來組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來越大。由 于組合機(jī)床及其自動(dòng)線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計(jì)的，它涉及到加工工藝、刀具、測(cè)量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和 試漏等技術(shù)。我國(guó)組合機(jī)床及其組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家相對(duì)落后，國(guó)內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn) 口勢(shì)必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場(chǎng)要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、新工藝、研制新產(chǎn)品，由過去的“剛性”3機(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向 發(fā)展，滿足用戶需要，

15、真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。1.1.21.1.2 國(guó)外組合機(jī)床現(xiàn)狀國(guó)外組合機(jī)床現(xiàn)狀 80 年 代以來，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，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(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)拍和多功能知道監(jiān)控。組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是：（1）廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù)國(guó)外主要的組合機(jī)床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機(jī)床通用部件,在組合機(jī)床上不僅一般動(dòng)力部件應(yīng)用數(shù)控技術(shù),而且夾具的轉(zhuǎn)位或轉(zhuǎn)角、換箱裝置的自動(dòng)分度與定位也都應(yīng)用數(shù)控技術(shù),從而進(jìn)一步提高了組合機(jī)床的工作可靠性和

16、加工精度。廣州標(biāo)致汽車公司由法國(guó)雷諾公司購置的缸蓋加工生產(chǎn)線,就是由三臺(tái)自動(dòng)換箱組合機(jī)床組成的,其全部動(dòng)作均為數(shù)控,包括自動(dòng)上下料的交換工作臺(tái)、環(huán)形主軸箱庫、動(dòng)力部件和夾具的運(yùn)動(dòng),其節(jié)拍時(shí)間為 58 秒。(2)發(fā)展柔性技術(shù)80 年代以來,國(guó)外對(duì)中大批量生產(chǎn),多品種加工裝備采取了一系列的可調(diào)、可變、可換措施,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉(zhuǎn)塔動(dòng)力頭、可換主軸箱等組成的組合機(jī)床;同時(shí)根據(jù)加工中心的發(fā)展,開發(fā)了二坐標(biāo)、三坐標(biāo)模塊化的加工單元,并以此為基礎(chǔ)組成了柔性加工自動(dòng)線(FTL)。這種結(jié)構(gòu)的變化,既可以實(shí)現(xiàn)多品種加工要求的調(diào)整變化快速靈敏,又可以使機(jī)床配置更加靈活多樣。(3)發(fā)展綜合自

17、動(dòng)化技術(shù)汽車工業(yè)的大發(fā)展,對(duì)自動(dòng)化制造技術(shù)提出了許多新的需求,大批量生產(chǎn)的高效率,要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機(jī)械加工工序,而且能完成零件從毛坯進(jìn)線到成品下線的全部工序,以及下線后的自動(dòng)碼垛、裝箱等。德國(guó)大眾汽車公司 KASSEL 變速箱廠 1987 年投入使用的造價(jià) 9000 萬馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線,就是這種綜合自動(dòng)化制造系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)由兩條相似對(duì)稱布置的自動(dòng)線組成,三班制工作,每條線日產(chǎn) 2000 件,節(jié)拍時(shí)間為 40 秒。全線由 12 臺(tái)雙面組合機(jī)床、18 臺(tái)三坐標(biāo)加工單元、空架機(jī)器人、線兩端的毛坯庫和三坐標(biāo)測(cè)量4機(jī)組成,可實(shí)現(xiàn) 3 種零件的加工。空架機(jī)器人完成工件下線的碼垛

18、裝箱工作。隨著綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了一批專門從事裝配、試驗(yàn)、檢測(cè)、清洗等裝備的專業(yè)生產(chǎn)廠家,進(jìn)一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平。(4)進(jìn)一步提高工序集中程度國(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,通過換刀加工實(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。1.21.2 多軸鉆床設(shè)計(jì)的目的多軸鉆床設(shè)計(jì)的目的據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，在一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，設(shè)備的平均役齡控制在 1020年之間，設(shè)備的“技術(shù)老化”期短于 10

19、年，10 年役齡以內(nèi)的設(shè)備數(shù)量能夠達(dá)到設(shè)備總數(shù)的 50%左右，由此可見，設(shè)備更新速度相當(dāng)快，一是用技術(shù) 更為先進(jìn)的新設(shè)備來代替技術(shù)性能“老化”了的舊設(shè)備；另一是進(jìn)行有效的技術(shù)改造，使舊設(shè)備適應(yīng)新的生產(chǎn)需要。 一般，普通單軸搖臂鉆床只在主軸上裝一個(gè)鉆頭，進(jìn)行單孔鉆削。如果大批量生產(chǎn)中也用這種方法加工，不僅生產(chǎn)率低，而且勞動(dòng)強(qiáng)度大。為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，在鉆床主軸上裝一個(gè)多軸頭架，可以同時(shí)加工工件上的幾個(gè)孔。 可以看出，改裝后的多軸鉆床，可以同時(shí)完成多個(gè)孔的鉆、擴(kuò)、鉸等工序。工藝范圍可以滿足一般加工情況的孔類鉆削要求。多軸頭架可以起到提高生產(chǎn)效率、降低成本、提高孔系加工精度等作用。此外該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

20、單、操作方便、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，值得推廣。 這種齒輪式多軸頭架的潤(rùn)滑性能好，不易生熱，適應(yīng)于在較高轉(zhuǎn)速下工作，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜一些，尤其鉆孔主軸比較多時(shí)，更顯的比較突出。機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，就是針 對(duì)具體的被加工零件，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案和圖紙的設(shè)計(jì)。這些圖紙包括：被加工零件工序圖，加工示意圖，生產(chǎn)率計(jì)算卡片，機(jī)床聯(lián)系尺 寸圖等。 本次設(shè)計(jì)的題目為多軸鉆床，多軸鉆床是為加工汽車輪輻，為汽車輪輻外側(cè)的擴(kuò)孔而專門設(shè)計(jì)的專用機(jī)床，由底座、液壓立式滑臺(tái)、立體床身、動(dòng)力頭以及多軸箱、專用夾具等有關(guān)部件組成。 專用機(jī)床區(qū)別于普通機(jī)床的基本特點(diǎn)就是它是專為某一固定工序服務(wù)的。5因此，多軸鉆床機(jī)床

21、又屬于工藝裝備。由于專用機(jī)床是為某一固定的，所以專用機(jī)床的先進(jìn)程度、種類、型式和規(guī)格都取決于工藝需要。只有定出先進(jìn)合理的工藝，才能設(shè)計(jì)出合理的專用機(jī)床。 在生產(chǎn)中用機(jī)械加工方法直接改變毛坯的形狀，尺寸和材料性能，使之成為零件的過程，叫做機(jī)械加工工藝過程。設(shè)計(jì)時(shí)，工藝方案的制定是否合理，對(duì)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量有著極大的影響。制定工藝方案時(shí)，應(yīng)首先分析生產(chǎn)類型。生產(chǎn)類型是衡量生產(chǎn)規(guī)模的標(biāo)志。1 1. .3 3 多多軸軸鉆鉆床床的的應(yīng)應(yīng)用用多軸鉆床廣泛應(yīng)用于機(jī)械行業(yè)多孔零部件的鉆孔及攻絲加工。如汽車、摩托車多孔零部件：發(fā)動(dòng)機(jī)箱體、鋁鑄件殼體、制動(dòng)鼓、剎車盤、轉(zhuǎn)向器、輪轂、差速殼、軸頭、半軸、車橋等，泵

22、類、閥類、液壓元件、太陽能配件等等。多軸鉆床可分為可調(diào)式和固定式兩種規(guī)格，可調(diào)式多軸鉆床在其加工范圍內(nèi)，其主軸的數(shù)量、主軸間的距離，相對(duì)可以任意調(diào)整，一次進(jìn)給同時(shí)加工數(shù)孔。在其配合液壓機(jī)床工作時(shí)，可自動(dòng)進(jìn)行快進(jìn)、工進(jìn)（工退） 、快退、停止.同單軸鉆（攻絲）比較，工件加工精度高、工效快，可有效的節(jié)約投資方的人力、物力、財(cái)力。尤其機(jī)床的自動(dòng)化大大減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。固定式多軸鉆床采用單件（加工件）專機(jī)的設(shè)計(jì)方案，根據(jù)其加工件加工頻率高、量大之原因，專門量身定制一件一機(jī)的設(shè)備，在其工作中勿須擔(dān)心尺寸跑偏而傷腦筋。除用到常規(guī)的產(chǎn)品外，還可根據(jù)客戶的特殊要求進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)磨床的分類1.41.4 立式鉆床

23、不同種類立式鉆床不同種類 加工前，須先調(diào)整工件在工作臺(tái)上的位置，使被加工孔中心線對(duì)準(zhǔn)刀具軸線。加工時(shí)，工件固定不動(dòng)，主軸在套筒中旋轉(zhuǎn)并與套筒一起作軸向進(jìn)給。工作臺(tái)和主軸箱可沿立柱導(dǎo)軌調(diào)整位置，以適應(yīng)不同高度的工件。立鉆有方柱立鉆和圓柱立鉆兩種，還有排式、多軸坐標(biāo)和轉(zhuǎn)塔等多種變型。排式鉆床：一般由 26 個(gè)立柱和主軸箱排列在一個(gè)公用底座上，各主軸順次加工同一工件上的不同孔或分別進(jìn)行各種孔加工工序，可節(jié)省更換刀具的時(shí)間，用于中小批量生產(chǎn)。6多軸立式鉆床：機(jī)床的多個(gè)主軸可根據(jù)加工需要調(diào)整軸心位置，由主軸箱帶動(dòng)全部主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行多孔同時(shí)加工，用于成批生產(chǎn)。坐標(biāo)立式鉆床：在方柱立鉆上加可縱、橫移動(dòng)的十字

24、工作臺(tái)而成，可按坐標(biāo)尺寸進(jìn)行鉆削。轉(zhuǎn)塔立式鉆床：多采用程序控制或數(shù)字控制，使裝有不同刀具的轉(zhuǎn)塔頭自動(dòng)轉(zhuǎn)位、主軸自動(dòng)改變轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量，工件自動(dòng)調(diào)整位置，實(shí)現(xiàn)多工序加工的自動(dòng)化循環(huán)。7第第 2 2 章章 概概 述述2.1 問題的提出問題的提出本次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)的提出，是為適應(yīng)目前我國(guó)大部分制造廠的實(shí)際生產(chǎn)狀況。當(dāng)前制造業(yè)設(shè)備更新特別快，大部分企業(yè)遇到同一端面的多孔鉆削的零件時(shí)，為此購置專用設(shè)備又往往不經(jīng)濟(jì)的條件下，可以通過改造現(xiàn)有普通單軸鉆床使之具有多軸鉆削的能力。既解決了加工要求與現(xiàn)有設(shè)備的矛盾，又有效的利用了閑置機(jī)床，極大的提高了設(shè)備利用率，給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。2.2 同行業(yè)概況同行業(yè)概

25、況在國(guó)內(nèi)的相關(guān)企業(yè)中已經(jīng)有一部分企業(yè)開始原有設(shè)備的改造以適應(yīng)新的加工生產(chǎn)。其中有一些結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，當(dāng)然這與加工零件的相關(guān)工藝參數(shù)有關(guān)。在法蘭盤周向均布孔的加工上應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛。比如在鄭州的一個(gè)汽車制造車間上，運(yùn)用了改造后的鉆床進(jìn)行加工，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。由于這些廠家的生產(chǎn)對(duì)象的特殊性，他們加工的孔徑一般較大，改造后的鉆床，除了加裝多軸頭架外，還需設(shè)計(jì)額外的夾具以減輕頭架的重量對(duì)鉆床的作用力影響及保證頭架進(jìn)給的精度。2.3 課題的意義課題的意義為了使廣大的一般小型生產(chǎn)廠家具有同一端面的多孔加工能力，我設(shè)計(jì)了重量較輕，鉆削軸均布的三軸頭架?？梢詫?shí)現(xiàn)同時(shí)三孔位的加工，那樣可以節(jié)省時(shí)間、改善

26、工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)效率。齒輪固定式三軸頭架，因?yàn)樗且环N固定式的設(shè)備，所以適應(yīng)生產(chǎn)過程中大批量的生產(chǎn)。根據(jù)多孔的加工要求，確定機(jī)床的主要參數(shù)如下：最大鉆孔深度（單側(cè)鉆） 50mm主軸數(shù)目 3主軸中心線至工作臺(tái)面高 750mm主軸轉(zhuǎn)速 1000r/min 左右8第第 3 3 章章 總體方案設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)總體方案是部件和零件的設(shè)計(jì)依據(jù)，對(duì)整個(gè)機(jī)床的設(shè)計(jì)影響較大。因此，在擬定總體方案的過程中，必須綜合的考慮，使所定方案技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效果好。確定總體方案，包括下列內(nèi)容：3.1對(duì)工件進(jìn)行工藝分析對(duì)工件進(jìn)行工藝分析 3.1.13.1.1 檢查圖紙的完整性和正確性檢查圖紙的完整性和正確性 工件的圖

27、紙應(yīng)能清晰的表達(dá)工件的形狀結(jié)構(gòu)，標(biāo)注全部尺寸及技術(shù)要求，說明工件的材料和所需要的工件數(shù)量等。加工零件為典型的盤類零件，砂輪機(jī)端蓋，如圖： 圖 3-1 砂輪機(jī)端蓋 3.1.23.1.2 分析工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 工件的結(jié)構(gòu)決定了它的安裝方式和加工廠方法。要求用多軸頭架加工的孔為精度要求不甚高的 20mm 螺栓孔，在加工時(shí)，以大端面為基準(zhǔn)裝夾，根據(jù)批量的要求需另外設(shè)計(jì)專用夾具，以適應(yīng)中大批量的生產(chǎn)要求。3.1.33.1.3 分析工件的材料及加工性能分析工件的材料及加工性能9工件的材料對(duì)加工方法有很大的影響。如材料的軟硬對(duì)刀具進(jìn)給量、走刀量都有較大的影響。砂輪機(jī)端蓋的毛坯為鑄件，材料是球

28、墨鑄鐵，可根據(jù)相關(guān)手冊(cè)計(jì)算加工時(shí)的加工參數(shù)，以此來確定多軸頭架的設(shè)計(jì)參數(shù)。3.1.43.1.4 工件的生產(chǎn)批量工件的生產(chǎn)批量被加工工件的生產(chǎn)批量的大小對(duì)改裝方案的制定也有較大的影響。工件的批量大，改裝后的機(jī)床的生產(chǎn)效率則要求高，若工件的批量小，則對(duì)機(jī)床的效率要求不高。工件批量大時(shí)要求要考慮機(jī)床的專用性，工件批量小時(shí)要求要考慮機(jī)床的通用性。砂輪機(jī)端蓋的生產(chǎn)為中批量生產(chǎn)，設(shè)計(jì)周期短、經(jīng)濟(jì)的三軸頭架十分適合它的生產(chǎn)批量加工條件。3.23.2 確定工件的加工方法確定工件的加工方法不同的加工方法可帶來不同的經(jīng)濟(jì)效益，故工件加工方法選擇的是否合適，對(duì)鉆床改裝來說是非常重要的，他不僅關(guān)系到改裝形式，還直接影

29、響改裝后機(jī)床加工質(zhì)量的優(yōu)劣、生產(chǎn)效率的高低等。所以確定工件加工方法時(shí)，應(yīng)考慮以下主要問題：（1）加工表面要求的精度和粗糙度；（2）工件的生產(chǎn)批量；（3）工件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸（4）鉆床改裝的實(shí)際可能性。3.33.3 對(duì)被改裝鉆床的分析對(duì)被改裝鉆床的分析分析被改裝鉆床時(shí)包括的主要內(nèi)容有：（1）分析機(jī)床能否適應(yīng)改裝要求；（2）調(diào)查和了解機(jī)床的使用情況；（3）考慮機(jī)床的動(dòng)力情況；（4）分析改裝后機(jī)床的強(qiáng)度和剛度問題。Z535 型立式鉆床是一種傳統(tǒng)的立式鉆床，在機(jī)械制造和維修中的單件、小批量生產(chǎn)中，對(duì)中小型零件進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、锪孔及攻螺紋等加工工藝上得到了普遍的應(yīng)用。但由于其為單孔鉆床，對(duì)多孔鉆削

30、的加工比較麻煩，很費(fèi)工時(shí)，給操作者增加了勞動(dòng)強(qiáng)度。為此，為了挖掘設(shè)備潛力，將其改裝成多頭鉆床，根據(jù)在實(shí)際加工中的要求，同一加工平面三孔或四孔加工比較常見，設(shè)計(jì)了齒輪式多軸頭架，以便于更高效的使用 Z535 立式鉆床。在完成一批生產(chǎn)任務(wù)后，三軸頭架可以從鉆床上拆下來，立式鉆床恢復(fù)原貌，不會(huì)影響鉆床原來的參數(shù)。有關(guān) Z535 鉆床的動(dòng)力參數(shù)將在以下內(nèi)容進(jìn)行詳盡的分析計(jì)算。103.43.4 總體布局總體布局圖 3-2 多軸頭架總體布局 一般包括：分配運(yùn)動(dòng)、選擇傳動(dòng)形式和支承形式的位置、擬定從布局上改善機(jī)床性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的措施等。最后，繪制多軸頭架與機(jī)床的總聯(lián)系尺寸圖，以表達(dá)所用的總體布局，規(guī)定聯(lián)

31、系尺寸，并確定主要的技術(shù)參數(shù)。查相關(guān)的機(jī)床手冊(cè)，得到 Z535 的相關(guān)聯(lián)系尺寸，列于下表（單位：mm）11表 2-1 Z535 的相關(guān)聯(lián)系尺寸最大鉆孔直徑 d35最大鉆孔深度 h175從主軸端面到工作臺(tái)端面 H0750從主軸中心到導(dǎo)軌距離 A175從工作臺(tái) T 型槽中心到凸肩距離 B160凸肩高度 h0-3工作臺(tái)最大升高325主軸箱最大垂直移動(dòng)量200主軸最大行程225主軸外徑尺寸40d4錐孔莫式號(hào)數(shù)4 號(hào)3.53.5 其他問題分析其他問題分析在制定改裝方案時(shí)，除了以上各因素外，還要注意維護(hù)要方便、制造和裝陪要簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)要緊湊、通用化程度要高、外型要平整協(xié)調(diào)等，同時(shí)也要考慮因地制宜的改裝問題。

32、考慮到在鉆床上安裝了三軸頭架之后，再裝上鉆頭，鉆頭前端到被加工工件之間必須留有一定的高度用于進(jìn)刀用，在加上工件孔的深度，鉆頭架的垂直尺寸必須滿足一定的范圍。根據(jù)鉆床外的聯(lián)系尺寸、鉆頭長(zhǎng)度和一般被加工工件的尺寸，鉆頭架的垂直尺寸應(yīng)在 400mm 左右。12第第 4 4 章章 齒輪固定式三軸頭架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪固定式三軸頭架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.14.1 齒輪固定式三軸頭架的傳動(dòng)原理及調(diào)整方法齒輪固定式三軸頭架的傳動(dòng)原理及調(diào)整方法固定式三軸頭架的傳動(dòng)原理如圖 1 所示。主軸 1 由鉆床主軸來帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，經(jīng)齒輪副 2 與 3 和 3 與 5，使小軸 4（即鉆削主軸）得到動(dòng)力旋轉(zhuǎn)，于是帶動(dòng)鉆頭進(jìn)行鉆削。圖 4-1

33、 三軸頭架原理圖 13圖 4-2 傳動(dòng)原理簡(jiǎn)圖1.主軸 2.中心輪 3.介輪 4.小軸 5.小齒輪4.24.2 方案的工藝設(shè)計(jì)參數(shù)方案的工藝設(shè)計(jì)參數(shù)4.2.14.2.1 Z535Z535 鉆床動(dòng)力所允許的工況條件鉆床動(dòng)力所允許的工況條件 多軸頭架是根據(jù)加工工件的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)的，與之相配套的立鉆動(dòng)力是否夠用，設(shè)計(jì)前必須驗(yàn)證。常用的驗(yàn)證方法有兩種：一是類比法，即加工同類零件機(jī)床動(dòng)力進(jìn)行比較，以此決定所選用的動(dòng)力是否能滿足要求，另一種是計(jì)算法，將計(jì)算所得的切削功率與配套機(jī)床的動(dòng)力進(jìn)行比較，以此決定配套機(jī)床的動(dòng)力是否夠用。 應(yīng)用公式計(jì)算切削速度、切削力和切削功率，根據(jù)設(shè)計(jì)說明書的要求，最大孔徑為 20

34、mm，此時(shí)在各種工況條件下的 V、F、P?？紤]到齒輪傳動(dòng)有功率損失，單根鉆削軸能承受的最大功率（Z535 的額定功率圍 4.5kw）=1.33kw 664.5/3 0.983PP(1) 用高速鉆頭鉆孔時(shí)查機(jī)械加工工藝師手冊(cè) （以下簡(jiǎn)稱工藝師 ）表 28-14 高速鋼鉆頭鉆削結(jié)構(gòu)鋼（） ，當(dāng) d=10mm 時(shí)，最大進(jìn)給速度為 f=0.25mm/r，對(duì)應(yīng)650bMpa的切削速度 V=15m/min 軸向力 F=3010N轉(zhuǎn)矩 T=10.03Nm14功率 P=0.51KW=1.33KW P查工藝師表 28-15 高速鋼鉆頭鉆削灰鑄鐵（190HBS） ，當(dāng) d=10mm 時(shí)，最大的進(jìn)給速度為 f=0.

35、60mm/r，對(duì)應(yīng)的切削速度 V=12m/min 軸向力 F=3765N轉(zhuǎn)矩 T=13.93Nm功率 P=0.52KW170HBS）,這里按f=0.25mm/r 計(jì)算查表得 22.2vC 0.45vZ 0vX 0.4vy 0.2m 16 410FC 1.2FZ0.75Fy 0.117TC 2.2TZ 0.8Ty 有 0.450.20.31.20.752.20.8022.2 10147.4/min350.25410 100.2512274.50.117 100.2516.1 .6.1 47.40.961.333030 10vmFNTN mTvPkwPkwd 滿足功率要求。則用硬質(zhì)合金鉆頭 YG8

36、 鉆削時(shí)，max0.25/fmm r4.2.24.2.2 確定用于鉆削計(jì)算的極限值確定用于鉆削計(jì)算的極限值由于以上所計(jì)算的進(jìn)給量是在機(jī)床功率允許的最大值，此時(shí)轉(zhuǎn)速為最小值，而在多軸頭架中從主軸到鉆削主軸是升速運(yùn)動(dòng)，可以充分發(fā)揮 Z535 的各級(jí)轉(zhuǎn)速對(duì)比各種工況下的鉆削速度，小軸鉆削速度為：（1） 高速鋼鉆頭鉆削加工碳素結(jié)構(gòu)鋼（）時(shí)650bMpav=16.1m/min n=v/D=16.1/0.010=512.7r/min (2) 高速鋼鉆頭加工灰鑄鐵（190HBS）時(shí)v=13.4m/minn=v/D=13.4/0.010=426.8r/min (3) 用硬質(zhì)合金鉆頭 YG8 加工灰鑄鐵（190

37、HBS）時(shí)v=47.4m/minn=v/D=47.4/0.010=1509.6r/min對(duì)比可以看出在鉆床所允許的功率下，工作最低轉(zhuǎn)速為 426.8 r/min，根據(jù)有關(guān)手冊(cè)查得 Z535 鉆床的各級(jí)轉(zhuǎn)速為：68、100、140、190、275、400、530、750、1100r/min 為了減小軸頭架的尺寸，防止頭架過重，應(yīng)盡量縮小頭架的傳動(dòng)比，取主軸最低轉(zhuǎn)速為 140r/min 進(jìn)行升速，此時(shí)鉆削軸轉(zhuǎn)速為 426.8r/min17 則總的傳動(dòng)比為：426.83.049140nin鉆主考慮鉆頭都有一定的轉(zhuǎn)向，一般為右旋，為了使鉆削主軸與機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致（都為右旋） ，采用兩級(jí)齒輪傳動(dòng)。

38、如果把傳動(dòng)比分配的合理，傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、對(duì)機(jī)床的作用力就小，潤(rùn)滑條件也好。若分配不合理，可能會(huì)造成種種不便，因此分配傳動(dòng)比時(shí)要考慮以下原則：（1） 各級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)在每一級(jí)傳動(dòng)的范圍內(nèi)，各類傳動(dòng)比允許的推薦值可參見實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) （以下簡(jiǎn)稱實(shí)用手冊(cè) ）表 1-3：（2） 各級(jí)傳動(dòng)尺寸要協(xié)調(diào)合理。 取 211.4ii 總傳動(dòng)比 221211.4ii iii 13.0491.51.4i 23.0492.01.5i 為保證頭架總體尺寸不至于過大，取小齒輪的齒數(shù)取 Z3=20，根據(jù)有關(guān)資料的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，取模數(shù) m=2則個(gè)齒輪的尺寸為： 小齒輪 Z3=20Z3=20 mm3320 240dZm 介

39、輪 mm2220 1.53030 260Zd 中心輪 1230 26060 2120Zdmm齒輪齒數(shù)確定后，算得傳動(dòng)比誤差，總齒數(shù)比為：212360 30330 20ZZuZZ18傳動(dòng)比誤差為： 3.04931.6%3.049uuuuu 誤差在內(nèi)，滿足誤差要求。5% 圖 4-3 三軸頭架的俯視圖則軸頭架的工藝尺寸（見圖 3）（1） 進(jìn)行正式的三孔加工時(shí) 312min12060402 ()2 ()20222222ddddmm 31max2401202 ()2 (60)2802222ddddmm但由于支架的尺寸影響，不可能達(dá)到理論最小均布直徑，根據(jù)支架的外型尺寸，頭架能夠加工的最小均布直徑為 50

40、mm.(20) 作雙軸頭架使用，鉆削雙孔時(shí) 但是，0maxmax001223mincos30242.51206060402cos302cos3039.622222222LdmmddddLmm19作用軸頭架使用時(shí)算的是達(dá)不到的，因?yàn)殂@削主軸支架的厚度限制，具體minL尺寸在裝配圖完全確定后才能確定。 （約為 50mm）4.34.3 三軸頭架的傳動(dòng)設(shè)計(jì)三軸頭架的傳動(dòng)設(shè)計(jì)4.3.14.3.1 齒輪的設(shè)計(jì)演算齒輪的設(shè)計(jì)演算（參考機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué) I ） （?。┻x擇齒輪的材料 查表 817 小齒輪選用 40Cr 調(diào)制處理 介輪選用 45 調(diào)質(zhì)處理 中心輪選用 45 正火處理（2） 對(duì)中心輪進(jìn)行齒根彎曲強(qiáng)度

41、校核計(jì)算 由式（866） 112aaFFSFKTY Y Ybd m 確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，小齒輪的轉(zhuǎn)速算得為 426.8r/min 以上，最高達(dá) 1000r/min 左右，小齒輪的圓周速度 1426.8 0.0453.6/minvndm 21100 0.04138.2/minvndm 參考表 814，815 選取齒寬系數(shù) 查表 823 按齒輪相對(duì)軸承為懸臂布置0.4b小齒輪轉(zhuǎn)矩，按最大值計(jì)算為 T3=13.1Nm(高速鋼鉆頭鉆削灰鑄鐵時(shí))，根據(jù)介輪受力分析 322313.16019.6540TTdNmd載荷系數(shù) K 由式（854）得 AVKK K K K使用系數(shù) 查表 8-201.25AK 動(dòng)

42、載荷系數(shù) 查表 8-571.07VK 齒向載荷分布系數(shù) 查表 8-601.11K齒間載荷分布系數(shù) 查表 8-55 及=0 得1.15K20 查表 8-21 并查值則動(dòng)載荷系數(shù) K=1.251.071.111.15=1.71齒型動(dòng)載荷系數(shù) 查圖 8-67 得aFY 中心輪 12.28aFY 介輪 22.52aFY 應(yīng)力修正系數(shù) 查圖 8-681aSY 中心輪 11.73aSY 介輪 21.625aSY 重合度系數(shù) 由式 8-67Y =0.25+0.75/=0.25+0.75/1.72=0.69Y 許用彎曲應(yīng)力 由式 8-71F =/FlimF222lim2/FFNxFY YS FS 彎曲疲勞極限

43、 查圖 8-72limF應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式 8-70 得）816060 140 1 (8 200 8)3.2 10hNnjL =2N860 140 2 (8 200 8)2.2 10 彎曲壽命系數(shù) 查圖 8-731NY 尺寸系數(shù) 查圖 8-741xY 安全系數(shù) 查圖 8-271.3FS 則 =39011/1.3=300N/mm111lim1/FFNxFY YS =46011/1.3=354N/mm222lim2/FFNxFY YS 又因?yàn)橹行妮嘄X寬21 320.4 601616dbdmmbbmm介輪齒寬較大，在計(jì)算時(shí)按 （已經(jīng)取得比實(shí)際值大，若校核安全，則肯定32(510)20bbmm安全）故

44、2 1.71 196502.28 1.73 0.6976.220 60 2F 2 1.71 196502.28 1.73 0.6958.626 60 2F（3） 對(duì)小齒輪進(jìn)行齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 由式 8-63 得 12121HEHKT uZ Z Zbdu齒寬系數(shù)查表 8-23，按齒輪相對(duì)軸承為懸臂布置，取齒寬 30.4 6016dbdmm 介輪齒寬暫取，實(shí)際不止這尺寸，則按照他校核安全，則介輪216bbmm肯定安全。小齒齒寬 32(510)20bbmm小齒輪轉(zhuǎn)矩 （注：為極大值） 313.1TN m載荷系數(shù) K 由式（854）得 AVKK K K K使用系數(shù) 查表 8-201.25AK

45、動(dòng)載荷系數(shù) 查表 8-571.07VK 齒向載荷分布系數(shù) 查表 8-601.11K齒間載荷分布系數(shù) 查表 8-55 及=0 得1.10K222311111.883.2 () cos1.883.2 ()1.623020vZZ 查表 8-21 并查值則載荷系數(shù)1.25 1.07 1.11 1.101.63K 彈性系數(shù) 查表 8-22lim2H189.8EZ 節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 查表 8-642.5HZ重合度系數(shù) 查表 8-65（）0.9Z0許用接觸應(yīng)力 式 8-69 得H 2lim3/HHNWHZZZ 接觸疲勞極限應(yīng)力、查圖 8-69lim2570/HN mmlim31480/HN mm 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由

46、式 8-70 得 （已算得）822.2 10N 816060 426.8 1 (8 200 8)3.28 10hNnjL 則查圖 8-70 得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)、（不允許有點(diǎn)蝕）2NZ3NZ 硬化系數(shù) 查圖 8-71 及說明WZ 接觸強(qiáng)度安全系數(shù) 查表 8-27，按一般可靠度查得HS 取min1.01.1HS =57011/1.1=518N/mm3H =148011/1.1=1345N/mm3H 齒數(shù)比 故23301.520ZuZ 222 1.63 13100 (1.5 1)189.8 2.5 0.9581.4/24 401.5HN mm 23322 1.63 13100 (1.5 1)189

47、.8 2.5 0.9649.6/20 401.5HN mm4.3.24.3.2 軸承的校核計(jì)算軸承的校核計(jì)算 （1）中心軸上 36207 型角接觸球軸承的校核 1） 計(jì)算軸承支反力 合成支反力 22221266.396.9283.4AtArRFFN 222221161422.61235.5BtBrRFFN1）軸承的派生軸向力 由式 5-8，估計(jì) A（軸向力即頭架重力）為 200N，取 e=0.38 得/200/175000.011orA C 110.38 283.4107.7SeR 220.38 1235.5469.5SeR2）軸承所承受的軸向載荷 因 由式 5-1022200469.5669

48、.5KSASS 1222669.5469.5AASAS 4）軸承當(dāng)量動(dòng)載荷（1） 因 ，查表 5-1211/2.36ARe ， 式 5-710.44X 11.47Y 111110.44 283.4 1.47 699.5rPX RY A （2） 查表 5-12 22/0.38ARe 式 5-721X 20Y 222221 1235.50 469.5rPX RY A 5）軸承的動(dòng)載荷要求，接受力要求軸承應(yīng)當(dāng)具有的當(dāng)量動(dòng)載荷，由表 5-9、表21rrPP245-10 得，按式 5-6 1.5pf 1tf 336660 1408 200 8601.5 1235.510110phtf PnLCf =89

49、12.5Cr=23500 36207 型角接觸球軸承校核安全（2） 小軸上 8205 型單向推力軸承的校核 由于單向推力軸承只承受軸向力，在鉆削時(shí)，（硬質(zhì)合金 YG8 鉆削灰鑄鐵時(shí)）則max2274.5FN max2274.5rPFN 001.2 2274.52729.427500rrS PNCN（查表 5-16，旋轉(zhuǎn)軸承的安全系數(shù)取 1.2） ，合格。0S0S4.3.34.3.3 鍵的校核計(jì)算鍵的校核計(jì)算 （1）小軸上的平鍵校核 選用的是 6616，A 型平鍵。由式 2-49，得2ppTdkl 2 1310032.7510012020 (63.5) 16pp 查表 2-21（軸聯(lián)接的許用擠壓

50、應(yīng)力）按有輕微沖擊載p荷取，校核合格。（3） 中心軸上的平鍵校核選用的是 10818A 型平鍵，有 2 14175098.410012030 (105) 18pp 稍微有些危險(xiǎn)，改為采用雙鍵，成對(duì)稱布置，考慮到制0180造誤差使鍵上載荷分布不均，按 1.5 個(gè)鍵計(jì)算，安全。98.465.61001201.5pp 4.3.44.3.4 螺栓的設(shè)計(jì)校核計(jì)算螺栓的設(shè)計(jì)校核計(jì)算（參考機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué) ）25 在多軸頭架中，只有介輪軸上的螺紋比較重要，需要進(jìn)行校核。（1） 螺栓材料及其性能等級(jí)螺栓材料 45 鋼性能等級(jí) 查表 27 選 6.8 級(jí)，2600/BM mm2600/sM mm（2） 螺栓受力分

51、析計(jì)算螺栓在頭架中只承受介輪軸往下的零件（介輪軸、介輪、支架、小齒輪、小軸及鉆頭）的重力，經(jīng)過估算，承受的重量約為 5.5kg。受力為P=5.59.8=53.9N 螺栓工作拉力 由式 2-15 F=P/Z=53.9/1=53.9N殘余預(yù)緊力 查表 2-5 選 00.60.6 53.932.34FFN螺栓總拉力 由式 2-26032.3453.986.24FFFN相對(duì)剛度系數(shù) 查表 2-6 /0.3bmbccc螺栓預(yù)緊力 由式 2-27/=86.24-53.90.3=70.07N0FFF/bmbccc （3）初定螺栓直徑 選安全系數(shù) 查表 2-11 1.5S 許用拉應(yīng)力 由式 2-33 2/48

52、0/1.5320/sSN mm所需螺栓小徑 由式 2-29 cm 14 1.34 1.3 86.240.67320Fd 螺栓大徑 查有關(guān)手冊(cè)并根據(jù)軸的直徑 取 d=20mm,其 d1=17.294mm（4）螺栓疲勞強(qiáng)度校核螺栓尺寸系數(shù) 查表 2-9 0.8螺栓材料的疲勞極限 210.340.34 600204/BN mm應(yīng)力幅安全系數(shù) 查表 2-11 1.6aS 26應(yīng)力集中系數(shù) 查表 2-10 3.9K螺栓許用應(yīng)力幅 由式 2-36 210.8 20426/3.9 1.6aaN mmk S 螺栓應(yīng)力幅 由式 2-30 222122 53.90.30.03/17.294baambcFN mmd

53、cc4.3.54.3.5 小軸的設(shè)計(jì)與校核小軸的設(shè)計(jì)與校核 1）小軸最大轉(zhuǎn)矩 313.1/TN m 2）作用在齒輪的力 圓周力 3313.1226550.04tTFNd 徑向力 0tan20238.4rtFFN 3）確定軸的最小直徑 選取軸的材料為 45 鋼調(diào)質(zhì)處理，按式 4-2 初估軸的最小直徑，查表 4-2取 A=115，可得 高速鋼鉆頭鉆削碳素鋼時(shí) 3min10.5411511.7512.7dmm 高速鋼鉆頭鉆削灰鑄鐵時(shí) 3min20.5911513.5426.8dmm 硬質(zhì)合金鉆頭鉆削灰鑄鐵時(shí) 3min30.961159.91509.6dmm 當(dāng)軸上開有鍵槽時(shí)會(huì)削弱軸的強(qiáng)度，要適當(dāng)增大

54、軸的直徑。軸段上有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大 35%，故27 minmin2(1 5%)14.5 (1 5%)14.175ddmm 4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) A 擬定軸上零件的裝配方案（見圖 4） B 按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度 軸段 1 齒輪左端用彈簧擋圈定位，按軸段 1 的直徑，取擋圈120dmm直徑 D=18.5mm(GB894.1-86).取. 119.9dmm 軸段 2 該軸段安裝滾動(dòng)軸承。此軸承主要承受切削力，即軸向力，選用單向推力軸承，取軸段直徑，選用 8205 型單向推力軸承，尺寸225dmmdDT=254715.取齒輪墊圈的厚度為 2mm,銅套的長(zhǎng)度取為 45mm,3245 156

55、2Lmm 軸段 3 該軸段為夾頭，起加緊鉆頭的作用，其具體尺寸有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，此處不再詳細(xì)分析。夾頭 圖 3-4 小軸的裝配簡(jiǎn)圖 5）軸上零件的周向定位 齒輪與軸的周向定位采用 A 型普通平鍵，尺寸為，為了6 6 16b h l 保證齒輪與軸有良好的對(duì)中性，取齒輪與軸的配合為。7/ 6Hr 滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是采用過渡配合保證的，此軸段公差取為。6j 6）確定軸上零件圓角和倒角尺寸 各軸肩處的圓角半徑見圖 3，軸端倒角取。01 45 7）軸的強(qiáng)度校核 A）求軸的載荷28 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出計(jì)算簡(jiǎn)圖，在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，因其只承受軸向力，對(duì)軸的強(qiáng)度無影響，而銅套與軸的配合段可視為墻壁。 根

56、據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖和彎矩圖可以看出，A 截面的當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面。 A 截面處的 、 、及的數(shù)值如下M 260/N mm 彎矩 和 HMVM 水平面 26200HMN mm 垂直面 9536VMN mm 合成彎矩M 2222(262009536 )27881.5 .HVMMMN mm 扭矩 T 13100 .TN mm 當(dāng)量彎矩 2222()(8364.4(0.6 13100)11477.9.caMMTN mm B）校核軸的強(qiáng)度 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表 4-1 查得 ，則2650.BN mm，即 5865N/mm,取，軸的計(jì)算

57、應(yīng)力為 0.090.1B 260/N mm 2327811.547.860/1 18cacaMN mmW 根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，該軸滿足強(qiáng)度要求。29 圖 3-5 小軸的受力分析簡(jiǎn)圖30第第 5 5 章章 潤(rùn)滑與密封潤(rùn)滑與密封 作為一個(gè)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，為避免齒輪表面直接接觸，以減小磨檫，減輕磨損，降低工作表面溫度，應(yīng)對(duì)齒輪進(jìn)行適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑，潤(rùn)滑方式應(yīng)該根據(jù)輪齒速度來選擇。在固定式三軸頭架中，最高轉(zhuǎn)速在 1000r/min 左右，對(duì)于分度圓最大的中心輪半徑，它的最高齒輪速度是主軸在 1100r/min 工作時(shí)的速度，此時(shí),查機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)表 4-2 應(yīng)采用油3110050 102.88/min60Vm浴

58、潤(rùn)滑，但由于頭架加工時(shí)位置擺放的特殊性豎直安裝，采用油浴潤(rùn)滑很難實(shí)現(xiàn)，而壓力噴油潤(rùn)滑又因?yàn)橹Ъ艿某叽缣∫膊缓貌贾茫?采用人工定期潤(rùn)滑，這是本次設(shè)計(jì)改進(jìn)的地方之一。頭架中軸孔連接的部位都必須密封防塵及防止漏油，由于齒輪在工作時(shí)相當(dāng)于平放，頭架下端的密封顯得格外重要，而且屬于動(dòng)密封，加上軸與孔之間的配合的限制，只能采用接觸式密封。31第第 6 6 章章 結(jié)結(jié) 論論1.經(jīng)過改造的單軸立式鉆床變?yōu)榱⑹蕉噍S頭鉆床，具有勞動(dòng)強(qiáng)度小，專用性能高，生產(chǎn)率高且能保證精度；而且多軸鉆床操縱方便、省力、容易掌握，不易發(fā)生操作錯(cuò)誤和故障，不僅能減少工人的疲勞，保證工人和鉆床的安全，還能提高鉆床的生產(chǎn)率。2.我們

59、在了解和掌握鉆削加工國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用所掌握的機(jī)械方面知識(shí)，按照所給定的技術(shù)要求，對(duì)傳統(tǒng)的單軸立式鉆床進(jìn)行改造，采用多刀加工思路，從而提高鉆削效率。3.固定式多軸鉆床采用單件（加工件）專機(jī)的設(shè)計(jì)方案，根據(jù)其加工件加工頻率高、量大之原因，專門量身定制一件一機(jī)的設(shè)備，在其工作中勿須擔(dān)心尺寸跑偏而傷腦筋 。4.這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我建立了正確的設(shè)計(jì)思想，初步掌握了解決本專業(yè)工程技術(shù)問題的方法和手段，鍛煉了自己查閱資料的能力，讓我熟悉有關(guān)技術(shù)政策，熟練運(yùn)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范手冊(cè)，圖冊(cè)等工具書進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件的獨(dú)立工作能力。從而，讓我受到了一次工程師般的訓(xùn)練，相信在以后的學(xué)習(xí)

60、、工作中一定會(huì)大有用處的。 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1楊叔子 .機(jī)械加工工藝手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.2吳相憲，王正為，黃玉堂.實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：中國(guó)礦大出版社，1993.3王洪欣，李木，劉秉忠.機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)M.北京：中國(guó)礦大出版社，2001.4唐大放，馮小寧，楊現(xiàn)卿.機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)M.北京：中國(guó)礦大出版社，2001.5陳榕林，張磊.巧改機(jī)床M.北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，1985.6中國(guó)紡織大學(xué)工程圖學(xué)教研室.畫法幾何及工程制圖M.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1997.7孔慶華，劉傳紹.極限配合與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)M.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社， 2002.8顧崇銜.機(jī)械制造工藝學(xué)M.陜西

61、：陜西科學(xué)技術(shù)出版社.1999.9濮良鬼，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京：高等教育出版社，1960.10吳宗澤.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988.11汝元功，唐照民.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：高等教育出版社，1995.12馮辛安.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.13吳相憲，王正為.實(shí)用機(jī)械手冊(cè)M.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.3214徐灝.新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1995.15濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京：高等教育出版社,2001(2004).16李天無.簡(jiǎn)明機(jī)械工程師手冊(cè)M.云南：云南科技出版社，1988.17Robet J Schilling.Fundamentals of Robotics-Analysis and ControlM.New Jersey:Prentice Hall,1990.18Aguilar R J. Systems Analysis and DesignM.Prentice-Hall Inc.Englewood,Cliff N.J.1973.19Gill P E,Murray W,Wright M H.Practical OptimizationM.Academic Press Inc London:LTD,1981.