畢業(yè)設(shè)計說明書

1、河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)泵體零件鉆8-8孔專用機(jī)床設(shè)計摘要專用機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機(jī)床。由于組合機(jī)床能夠進(jìn)行多工位加工，提高自動化程度，縮短加工時間和輔助時間，而且組合機(jī)床大部分都是由通用部件組成，研制周期較短，便于設(shè)計，制造和使用維護(hù)，成本低。而且機(jī)床易于改造，產(chǎn)品和工藝變化時，通用部件還能重復(fù)利用，經(jīng)濟(jì)性較好。所以組合機(jī)床在大批量生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛。本次設(shè)計中我主要負(fù)責(zé)主軸箱、夾具、通用進(jìn)給系統(tǒng)及床身聯(lián)系尺寸的設(shè)計。 在進(jìn)行專用機(jī)床設(shè)計之前，要進(jìn)行必要的調(diào)查研究。在調(diào)查研究中進(jìn)行的主要工作有：1、認(rèn)真閱讀被加工零件圖樣，研究

2、其尺寸、形狀、材料、加工部位的結(jié)構(gòu)及加工精度和表面粗糙度要求等內(nèi)容。2深入到專用機(jī)床使用和制造單位。為了全面細(xì)致地了解專用機(jī)床的有關(guān)知識，我們在指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)下，深入到匯翔的加工車間，參觀了專用機(jī)床的工作情況，并聽取了指導(dǎo)老師的詳細(xì)講解。做好任何工作，掌握好調(diào)查研究的工作是必不可少的，只有這樣才能全面、細(xì)致地完成各項任務(wù)，不至于在工作中出現(xiàn)茫然不知所措的情況。由于時間倉促，設(shè)計之處難免有不足之處，還望各位老師多多指正。關(guān) 鍵 詞：主軸箱，夾具，專用機(jī)床，通用進(jìn)給系統(tǒng)the design of the special machine for the drilling 8-7 holeof the

3、 pump abstractthe assembly machine tools processes is according to the requirement of work pieces, and it is made of a lot of general use parts and a little exclusive use parts and it is a kind of a efficiently production machine. because the assembly machine tool can process some parts together ,so

4、 it can boost to automate extent, and shorten the time of process，and that assembly machine tool is made of a lot of general use parts, short the time of design, and the it is convenient for designing, fabrication , the cost is low. and the machine tool is apt to be reconstructed, when the technique

5、s route changes, the general parts can be reused again, so we use assemble machine tool is economicalso large numbers of assembly machine tools are applied in the machine industriali am responsible for what to design is designing spindle box , fixtures, generic processes feeding system and size rela

6、tion drawing before the designing for the special machine, it is necessary to carry out the necessary investigations and studies. in the investigation and study, the major work: 1. seriously read parts processing design, its size, shape, materials, processing location, the structure of the machining

7、 accuracy and surface roughness requirements and so on. 2. go to the use and manufacture of machine tools dedicated units. to detailed and thorough understanding of the relevant knowledge for machine tools, we have a special machine of the work, and to listen to the instructor of detailed briefings.

8、 any work, grasping the investigation and research work is essential so that you can comprehensive and accomplish various tasks.there will not appear of the suggested conditions in the work . due to the short time, it is inevitable that there are some mistakes in the design. i really hope teachers c

9、an give me some corrections.key words: spindle box, fixture, special machine, general feeding system 目 錄前 言1第1章 機(jī)床總體設(shè)計21.1 機(jī)床總體方案的選定21.2 機(jī)床聯(lián)系尺寸的繪制41.3 動力頭工作循環(huán)及工作行程的確定5第2章 主軸箱的設(shè)計82.1 概述82.1 軸的參數(shù)的計算82.3 主軸的支撐方式112.4 傳動系統(tǒng)的選型與計算12第3章 進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計273.1 對進(jìn)給系統(tǒng)的要求273.2 導(dǎo)軌的選型273.3 支撐件的選擇293.4 絲杠螺母副的選型與計算293.5 進(jìn)給系

10、統(tǒng)的控制原理33第4章 專用機(jī)床夾具344.1 定位方案的確定344.2 零件的工藝分析354.3 切削用量的選擇364.4 導(dǎo)向元件的選擇374.5 夾緊元件的選擇384.5 夾緊力的計算38結(jié) 論40參考文獻(xiàn)41致 謝43河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)前言隨著現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，特別是隨著它在自動化領(lǐng)域內(nèi)的快速發(fā)展，組合機(jī)床的研究已經(jīng)成為當(dāng)今機(jī)器制造界的一個重要方向，在現(xiàn)代工業(yè)運(yùn)用中，大多數(shù)機(jī)器的設(shè)計和制造都是用機(jī)床大批量完成的?，F(xiàn)代大型工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，降低了組合機(jī)床的實現(xiàn)成本，軟件支持機(jī)制也使得實現(xiàn)變得更為簡單，因此，研究組合機(jī)床的設(shè)計具有十分重要的理論意義和現(xiàn)實意義。在工業(yè)高速

11、發(fā)展的現(xiàn)代化浪潮中，各種機(jī)械設(shè)計和制造業(yè)中，組合機(jī)床的應(yīng)用越來越廣泛，越來越轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，從這個意義上講，對組合機(jī)床的研究具有重要的現(xiàn)實意義。組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機(jī)床。組合機(jī)床是按系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計的專用部件組成的專用機(jī)床。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，從而縮短了設(shè)計和制造的周期，因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。目前，組合機(jī)床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。平面加工包括銑平面、锪（刮）平面、車端面；

12、孔加工包括鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋、锪沉孔、滾壓孔等。隨著綜合自動化的發(fā)展，其工藝范圍正擴(kuò)大到車外圓、鉆削、銑削、拉削、推削、磨削、珩磨及拋光、沖壓等工序。此外，還可以完成焊接、熱處理、自動裝配和建材、清洗和零件分類及打印等非切削工作。組合機(jī)床在汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電機(jī)、儀器儀表、軍工、縫紉機(jī)和自行車等工業(yè)領(lǐng)域的大批、大量生產(chǎn)中已獲得廣泛應(yīng)用，一些中小批量生產(chǎn)的企業(yè)，如機(jī)床、機(jī)車、工程機(jī)械制造業(yè)中也亦推廣應(yīng)用。組合機(jī)床最適宜加工各種大中型箱體類零件，如氣缸蓋、氣缸體、變速箱體、電機(jī)座及儀表殼等零件，也可以用來完成軸套類、輪盤類、叉架類和蓋板類零件的部分或全部工序的加工。此次畢業(yè)

13、設(shè)計的選題為八工位專用機(jī)床，其加工范圍為鉆孔。在單件小批生產(chǎn)時可以采用臺鉆或是搖臂鉆床加工，但是在大批量的加工中依靠臺鉆或是搖臂鉆床的生產(chǎn)效率想大批量快捷的加工肯定是不現(xiàn)實的，因此此類專用機(jī)床就應(yīng)運(yùn)而生了。這類專用機(jī)床可以在任何大批量的加工中使用，它只需要在前期設(shè)計階段進(jìn)行艱苦的工作，在專用機(jī)床投產(chǎn)以后將給生產(chǎn)帶來巨大的貢獻(xiàn)。不僅僅能夠提高生產(chǎn)效率，更能夠大幅提高工件的成品率。給企業(yè)帶來一次投入永久獲利的良好局面。在生產(chǎn)線中能夠大量的看到類似的機(jī)床，年產(chǎn)量越大，機(jī)床的設(shè)計水平與先進(jìn)程度越高。因為它可以依靠去較高的生產(chǎn)效率與成品率來換回其低成本。此次設(shè)計中主要要解決的問題有主軸的支撐方式、齒輪的

14、分布、進(jìn)給的選擇、以及適合該專用機(jī)床使用的夾具。由于適用于大批量加工，故機(jī)床組件應(yīng)當(dāng)盡可能的通用，以方便其使用過程中的維修,也有了一定的互換性。在這次設(shè)計中最重要的就是一定要充分考慮其可行性，不能只是能夠?qū)D畫出來，而根本沒有加工的可能。一定要積極與老師溝通，減少自己走的彎路。第1章 機(jī)床總體設(shè)計1.1 機(jī)床總體方案的選定3,4,8,10工藝方案的擬訂是組合機(jī)床設(shè)計的關(guān)鍵一步。因為工藝方案在很大程度上決定了組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，應(yīng)根據(jù)工件的加工要求和特點(diǎn)，按一定的原則、結(jié)合組合機(jī)床常用工藝方法、充分考慮各種影響因素，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后擬出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝方案。1.1.

15、1 確定組合機(jī)床工藝方案的基本原則（1）粗精加工分開原則 粗加工的切削負(fù)荷較大，切削產(chǎn)生的熱變形、較大夾壓力引起的工件變形以及切削振動等，對精加工工序十分不利，影響加工尺寸精度和表面粗糙度。因此，在擬訂工件一個連續(xù)的多工序工藝過程時，應(yīng)選擇粗、精加工工序分開的原則。（2）工序集中原則 組合機(jī)床運(yùn)用多刀集中在一臺機(jī)床上完成一個或多個工件的不同表面的復(fù)雜過程，從而有效的提高生產(chǎn)率。因此，在擬訂工藝方案時，在保證加工質(zhì)量和操作維修方便的情況下，應(yīng)適當(dāng)提高工序集中程度，以便減少機(jī)床臺數(shù)、占地面積和節(jié)省人力，取得理想的效益。1.1.2 組合機(jī)床工藝方案的擬定本次設(shè)計的專用機(jī)床主要用來完成泵體零件上的8-

16、7光孔的加工。這八個孔的中心線對稱的分布在38的圓上。工藝方案分析如下：（1）機(jī)床為單工位的立式鉆床，一次只是鉆一個面上的四個孔，翻動后再加工另一個面上的四個孔，分兩次加工完成。（2）機(jī)床為臥式的雙面組合鉆床，兩個動力頭同時開始加工，一次加工完成。綜上所述，比較以上兩工藝方案，方案（1）結(jié)構(gòu)簡單，成本低，適合小批量生產(chǎn)。方案（2）適合大批量生產(chǎn)。1.2 機(jī)床聯(lián)系尺寸的繪制圖1-1 機(jī)床尺寸聯(lián)系圖1.2.1 被加工零件聯(lián)系尺寸圖的作用1、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)。2、按初步選定的主要通用部件以及確定的主用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。3、可用來表示機(jī)床的配置型式、主要構(gòu)成及

17、各部件安裝位置、相互聯(lián)系運(yùn)動關(guān)系能否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適。4、它為多軸箱、夾具等專用部件設(shè)計提供重要依據(jù)，它可以看成是機(jī)床總體外觀簡圖。1.2.2 被加工零件聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容1、表明機(jī)床的配置型式與總布局。以適當(dāng)數(shù)量的視圖，用同一比例畫出主要部件的外廓形狀和相關(guān)位置，表明機(jī)床基本型式及操作位置等。2、完整齊全的反應(yīng)各部件間的主要裝配關(guān)系和聯(lián)系尺寸，專用部件的主要聯(lián)系尺寸、運(yùn)動部件的機(jī)械極限位置幾、及各滑臺工作循環(huán)總的工作行程和前后行程備量尺寸。3、標(biāo)注主要通用部件的規(guī)格代號和電動機(jī)的型號、功率及轉(zhuǎn)速，并標(biāo)出機(jī)床分組編號及組件名稱，全部組件包括機(jī)床全部通用及專用零部件。4、標(biāo)明機(jī)床

18、驗收標(biāo)準(zhǔn)及安裝規(guī)程。1.2.3繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖之前應(yīng)確定的主要內(nèi)容1.動力部件的選擇動力部件的選擇主要是確定動力箱和滑臺，根據(jù)一定的工藝方案和機(jī)床配置型式并結(jié)合使用及維修等因素，確定機(jī)床為臥式多工位組合鉆床，交流電機(jī)加滾珠絲杠同過plc控制來實現(xiàn)工作進(jìn)給運(yùn)動，。2確定機(jī)床的裝料高度h裝料高度一般指工件安裝基面至地面的垂直距離。選擇h=900mm3確定夾具輪廓尺寸根據(jù)本工序加工內(nèi)容及方式，估算夾具體的大小,夾具高度不小于240mm。夾具的具體設(shè)計結(jié)構(gòu)見夾具總裝圖。4確定中間底座尺寸中間底座的輪廓尺寸在長寬方向應(yīng)滿足夾具的安裝需要。其高度方向尺寸的確定，要根據(jù)選定的滑臺及其相應(yīng)的配套部件（側(cè)底

19、座）的位置關(guān)系，照顧部件聯(lián)系尺寸的合理性。一定要保證加工終了時端面至主軸箱距離不小于加工示意圖規(guī)定的距離。中間底座的寬、高方向輪廓尺寸，除了考慮上述一些有關(guān)因素外，一定要注意不降低剛性，一般中間底座高度不小于540mm，長度、寬度根據(jù)所選工作臺尺寸而定。5主軸箱輪廓尺寸的確定在繪制聯(lián)系尺寸圖時，需要確定主軸箱的寬度b、長度h及最低高度，根據(jù)所加工零件各孔分布位置情況及機(jī)床初步的布置情況，在由此結(jié)合所選滑臺、動力箱，選定主軸箱。1.3 動力頭工作循環(huán)及行程的確定4,8,15動力部件的工作循環(huán)是指加工時，動力部件從原始位置開始運(yùn)動到加工終了位置，又返回到原位的動作過程。動力頭工作循環(huán)一般包括快速引

20、進(jìn)、工作進(jìn)給和快速退回等動作。圖1-2 動力圖工作循環(huán)圖（1） 工作進(jìn)給長度的確定動力頭切入長度是按加工長度最大的孔的深度來確定的，工作進(jìn)給長度 等于刀具的切入長度 、加工孔深度 以及切出值 之和，如下：式中： 工作進(jìn)給長度切入長度加工孔深度切出值 代入數(shù)值得：（2） 快進(jìn)長度的確定快速引進(jìn)是動力頭把刀具送到工作進(jìn)給的位置，其長度按具體工作情況來確定。此處通過類比及估算取快進(jìn)長度為65mm。（3） 快速退回長度的確定快速退回長度=27+65=92mm（4） 動力頭總行程的確定動力頭的總行程除了滿足工作循環(huán)所需長度之外，還要考慮裝卸和調(diào)整刀具的方便。因此確定前備料量為20mm，后備料量為50mm

21、。所以，動力頭的總行程為50+92+20=162mm。第2章 主軸箱設(shè)計2.1 概述1,5,8,9主軸箱是專用機(jī)床的重要組成部件。它是選用通用零件，按專用要求進(jìn)行設(shè)計的，在專用機(jī)床設(shè)計過程中，是工作量較大的部件之一。主軸箱按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為通用（即標(biāo)準(zhǔn)）和專用主軸箱兩大類。前者結(jié)構(gòu)典型，能利用同用的箱體和傳動件；后者結(jié)構(gòu)特殊，往往需要加強(qiáng)主軸系統(tǒng)剛性，而使主軸及某些傳動件必須專門設(shè)計，故專用主軸箱通常指“剛性主軸箱”，即采用不需要刀具導(dǎo)向裝置的剛性主軸和用精密滑臺導(dǎo)軌來保證加工孔的位置精度。通用主軸箱則采用標(biāo)準(zhǔn)主軸，借助導(dǎo)向套引導(dǎo)刀具來保證被加工孔的位置精度。本設(shè)計中所采用的就是通用主軸箱。2.2

22、 軸的參數(shù)的計算4,7,9,112.2.1 主軸轉(zhuǎn)速的計算鉆孔時： （21）v切削速度（m/min）d鉆頭直徑（mm）代入數(shù)值得：=910 r/min2.2.2 主軸切削功率計算（1） 采用高速鋼鉆頭鉆孔時： （22） （23） （24）式中 f軸向切削力（n） d鉆頭直徑（mm） f每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r） t切削轉(zhuǎn)矩（nmm） p切削功率（kw） v切削速度（m/min） hb材料硬度代入數(shù)值得：=687.6 n=1524 nmm =0.145 kw電動機(jī)所需功率為： （25） （26）式中：電動機(jī)所需功率（kw） 實際功率 （kw） 空載功率（kw）傳動效率 常取0.8實際功率 kw空載功

23、率 =0.04 kw電動機(jī)所需功率為： =0.04+0.18=0.22 kw又由于有四根主軸同時加工,所以電動機(jī)所需功率為： kw所以所選電動機(jī)型號為：y90l-6同步轉(zhuǎn)速為 1000 r/min 滿載轉(zhuǎn)速為 910r/min2.2.3 主軸直徑的計算按剛度條件計算時，主軸的直徑為 （27）式中： d主軸直徑（mm） t主軸所承受的轉(zhuǎn)矩（nmm） 允許的最大單位長度扭轉(zhuǎn)角（m） b系數(shù) 常取b=2.316 代入數(shù)值得： =14.5 mm所以，主軸直徑選取d=15 mm，主軸外伸直徑為l=85 mm2.2.4 選取主軸端部和可調(diào)刀具接桿由以上可知，主軸箱各主軸的外伸長度為一定值，而刀具的長度也是

24、一定值。因此，為保證主軸箱上各刀具能同時到達(dá)加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設(shè)置可調(diào)環(huán)節(jié)。這個可調(diào)環(huán)節(jié)在組合機(jī)床上是通過可調(diào)整的刀具接桿來解決。主軸端部的尺寸如下：圖2-1 主軸端部尺寸圖可調(diào)刀具接桿如下：圖2-2 可調(diào)刀具接桿2.3 主軸的支撐方式2451314一般情況下，根據(jù)工件加工工藝、刀具和主軸的連接結(jié)構(gòu)和刀具的進(jìn)給抗力及切削轉(zhuǎn)矩來確定主軸的結(jié)構(gòu)形式和支撐方式。鉆削加工零件，需承受較大的單向軸向力，故最好選用向心球軸承和推力球軸承組合的支承結(jié)構(gòu)，且推力球軸承配置在主軸前端。由于四根主軸的間距非常小，所以，本組合機(jī)床的主軸結(jié)構(gòu)形式為： 主軸選用滾針主軸。 2.4 傳動系統(tǒng)的選型與計算

25、2,4,6,12,15組合機(jī)床主軸箱的傳動系，就是用一定數(shù)量的傳動元件，把主軸箱的輸出軸與各主軸連接起來，組成一定的傳動鏈，并滿足各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向要求。主軸箱的特點(diǎn)：針對某零件的特點(diǎn)工序恒速加工，傳動鏈短；多主軸同時加工，傳動鏈分支多。因此，主軸箱的傳動設(shè)計，以獲得需要的主軸轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向為原則。2.4.1 傳動系統(tǒng)的一般要求（1）在保證主軸的強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下，力求傳動軸和齒輪規(guī)格、數(shù)量為最少。為此，應(yīng)盡量用一根中間傳動軸帶動多根主軸，并將齒輪布置在同一排上。當(dāng)中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時，可采用變位齒輪或略微改變傳動比的方法解決。（2）盡量不用主軸帶動主軸的方案，以免增加主軸負(fù)荷。遇到主軸較

26、密時，布置齒輪的空間受到限制或主軸負(fù)荷較小、加工精度要求不高，也可用一根強(qiáng)度較高的主軸帶動12根主軸的傳動方案。（3）為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動比一般要大于1/2（最佳傳動比為111.5），后蓋內(nèi)齒輪齒輪傳動比允許至1/313.5，盡量避免用升速傳動。當(dāng)驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速較低時，允許先升速然后再降一些，使傳動鏈前面的軸、齒輪轉(zhuǎn)矩較小，結(jié)構(gòu)緊湊，但空轉(zhuǎn)功率損失隨之增加，故要求升速傳動比小于等于2；為使主軸上的齒輪不過大，最后一級經(jīng)常采用升速傳動。（4）用于粗加工主軸上的齒輪，應(yīng)盡可能設(shè)置在第排，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形；精加工主軸上的齒輪，應(yīng)設(shè)置在第排，以減少主軸端的彎曲變形。（5）驅(qū)動軸直接帶動的

27、轉(zhuǎn)動軸數(shù)不能超過兩根，以免給裝配帶來困難。2.4.2 擬定主軸箱傳動的基本方法擬定多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法是：先把全部主軸中心盡可能分布在幾個同心圓上，在各個同心圓的圓心上分別設(shè)置中心傳動軸；非同心圓分布的一些主軸，也宜設(shè)置中間傳動軸（如一根傳動軸帶二根或三根主軸）；然后根據(jù)已經(jīng)選定的中心傳動軸再取同心圓，并用最少的傳動軸帶動這些中心傳動軸；最后通過合攏傳動軸與動力箱驅(qū)動軸連接起來。（1）將主軸劃分為各種分布類型：被加工零件上加工孔的位置分布是多種多樣的，但大致可歸納為：同心圓分布、直線分布和任意分布三種類型。因此，多軸箱上主軸分布相應(yīng)分為這三種類型。1）同心圓分布：對這類主軸，可在同心圓處分

28、別設(shè)置中心傳動軸，由其上的一個或幾個（不同排數(shù)）齒輪來帶動各主軸。2）直線分布：對此類主軸，可在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)傳動軸，由其上一個或幾個齒輪來帶動各主軸。3）任意分布：對此類主軸可根據(jù)“三點(diǎn)共圓”原理，任意分布可以看作是同心圓和直線的混合分布形式。 （2）確定驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向極其在多軸箱上的位置：驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速按動力箱型號選定；當(dāng)采用動力滑臺時，驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)方向可任意選擇；動力箱與多軸箱連接時，應(yīng)注意驅(qū)動軸中心一般設(shè)置于多軸箱箱體寬度的中心線上，其高度則決定于所選動力箱的型號規(guī)格。驅(qū)動軸中心位置在機(jī)床聯(lián)系尺寸圖中已經(jīng)確定。（3）用最少的傳動軸及齒輪副把驅(qū)動軸和各主軸連接起來：在多軸箱設(shè)計

29、原始依據(jù)圖中確定了各主軸的位置、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上，首先分析主軸位置，擬訂傳動方案，選定齒輪模數(shù)（估算或類比），再通過“計算、作圖和多次試湊”相結(jié)合的方法，確定齒輪齒數(shù)和中間傳動軸的位置及轉(zhuǎn)速2.4.3 帶傳動的設(shè)計計算與校核主軸箱所選電動機(jī)型號為：y90l-6電機(jī)功率0.88 kw同步轉(zhuǎn)速為 1000 r/min 滿載轉(zhuǎn)速為 910r/min傳動比 i2每天工作8小時1、確定計算功率p由機(jī)械設(shè)計查得工作情況系數(shù)k1.1，故=1.10.88=0.968 （28）2、選擇v帶的帶型根據(jù)p、n由機(jī)械設(shè)計圖811用z型帶。3、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑d并驗算帶速v（1）初選小帶輪的直徑d。由機(jī)械設(shè)計表88

30、，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑d125mm（2）驗算帶速v。按下面公式驗算帶的速度 （29）式中：v帶速（m/s）dd1小帶輪直徑 (mm)小帶輪轉(zhuǎn)速 (r/min)代入得： =5.95m/s 因為5 m/sv30 m/s，故帶速合適。（3）計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑。 根據(jù)公式計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2 dd2i d2125250mm4、確定v帶的中心距a和基準(zhǔn)長度l（1）根據(jù)式下列公式，初定中心距a210mm。 （210）式中： 小帶輪直徑（mm） 大帶輪直徑 (mm)代入得：0.7（125+250）2（125+250）即 ： 262.5mm750mm所以初定中心矩為300 mm。（2）計算帶所需的基準(zhǔn)長

31、度 （211）代入得： =1188.75mm根據(jù)機(jī)械設(shè)計表82選帶的基準(zhǔn)長度l1120mm。（3）計算實際中心距a。 （212）式中：v帶的基準(zhǔn)長度 （mm）計算相應(yīng)的帶長 (mm)代入2-12得： =270mm5、驗算小帶輪上的包角 （213）153906、計算帶的根數(shù)z(1)計算單根v帶的額定功率pr由d125mm和n910r/min，查機(jī)械設(shè)計表84a得p0.321kw。根據(jù)n910r/min，i2和z型帶，查機(jī)械設(shè)計表84b得p0kw。查機(jī)械設(shè)計表8-5得k1，表82得k1，于是 （pp）kk（0.3210）11 kw （214） 0.321kw（2）計算v帶的根數(shù)z z3.01根取z

32、3根。7、計算單根v帶的初拉力的最小值由機(jī)械設(shè)計表8-3得z型帶的單位長度質(zhì)量q0.06kg/m，所以 = 42.8 n應(yīng)使帶的實際初拉力f0(f0)min8、計算壓軸力fp壓軸力的最小值為 （215） =249.7n9、帶輪的設(shè)計因為帶輪直徑d125mm dd2=250mm 帶輪直徑d300mm，所以帶輪采用腹板式。2.4.4傳動軸的校核(1) 傳動軸上的功率p1、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩t1 p1= p 2=0.880.970.97=0.828kw= 910 r/min n mm =8689.5 n mm(2) 求作用在齒輪上的力大齒輪 （216） （217） （218）小齒輪帶輪（3）軸的受力分析軸

33、的受力示意圖如圖2-3所示圖2-3 傳動軸受力示意圖圖2-4 v面受力示意圖圖2-5 h面受力示意圖（1）計算v面的軸承力由圖2-4 依據(jù)受力平衡得： （219） 即： （220）又因為 整理的： （221）由2-20、2-21式聯(lián)立得：（2）計算v面的軸承受力由圖2-5依據(jù)受力平衡得： （222）又因為：整理得：（3）畫出v面和h面的彎矩圖通過受力分析可畫出軸的彎矩圖，如圖2-6圖2-6 彎矩圖（4）做出扭矩圖扭矩圖如圖2-7所示圖 2-7 扭矩圖（5）判斷危險截面并校核軸的強(qiáng)度由圖2-4和圖2-5可知危險截面在第一個小齒輪的安裝面上，則： （223）軸的彎扭合成強(qiáng)度條件如下： （224）式

34、中：軸的計算應(yīng)力，mpam軸軸所受的彎矩，nmmt軸所受的扭矩，nmmw軸的抗彎截面系數(shù)，mm3，對稱循環(huán)變應(yīng)力時軸的許用彎曲應(yīng)力代入數(shù)值得： =86.7 mpa由機(jī)械設(shè)計表15-1查得：傳動軸材料為20cr時 因此，傳動軸安全。2.4.5 主軸的校核軸的受力示意圖如圖2-8所示圖2-8 主軸受力示意圖圖2-9 v面的受力示意圖圖2-10 h面的受力示意圖（1）計算v面的軸承力由圖2- 9 依據(jù)受力平衡得： （225）又因為： （226）聯(lián)立公式2-25、2-26得：（2） 計算h面的軸承力由圖2- 10 依據(jù)受力平衡得：聯(lián)立以上式子得： （3）畫出v面和h面的彎矩圖通過受力分析可畫出軸的彎矩

35、圖，如圖2-11圖2-11 彎矩圖（4）做出扭矩圖如圖2-12所示扭矩圖如圖2-12所示圖 2-12 扭矩圖（5）判斷危險截面并校核軸的強(qiáng)度由圖2-4和圖2-5可知危險截面在小齒輪的安裝面上，則：軸的彎扭合成強(qiáng)度條件如下：式中：軸的計算應(yīng)力，mpam軸軸所受的彎矩，nmmt軸所受的扭矩，nmmw軸的抗彎截面系數(shù)，mm3，對稱循環(huán)變應(yīng)力時軸的許用彎曲應(yīng)力代入數(shù)值得： =10.5mpa由機(jī)械設(shè)計表15-1查得：主軸材料為20cr時 因此，主軸安全。2.4.6 齒輪的校核（1）主軸齒輪的校核。齒輪材料為40cr；1） 對齒輪進(jìn)行受力分析：= kw 主軸轉(zhuǎn)速 n =910 r/min小齒輪所傳遞的轉(zhuǎn)矩

36、為：2） 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核:齒輪在受載荷時，齒根所受的彎矩最大，因此，齒根處的彎曲疲勞強(qiáng)度最弱。齒根危險截面的彎曲疲勞強(qiáng)度條件式為： （227） 式中： k載荷系數(shù)齒輪的齒形系數(shù)齒輪的應(yīng)力校正系數(shù)b齒輪寬度（mm）m齒輪模數(shù)代入數(shù)據(jù)得: =129.3 mpa計算彎曲疲勞許用應(yīng)力： （228）因,顯然齒根強(qiáng)度滿足要求。3） 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算公式為： (229) =945.7 mpa式中：彈性影響系數(shù)， 數(shù)值為189.8區(qū)域系數(shù)=1071mpa式中： 齒輪的接觸疲勞極限 接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù) 接觸疲勞強(qiáng)度計算的壽命系數(shù) 工作硬化系數(shù)因為，可見齒面接觸強(qiáng)度也滿足要求。綜

37、上所述，該齒輪滿足使用要求。（2） 傳動軸上大齒輪的校核 齒輪材料40cr，滲碳淬火。1) 對齒輪進(jìn)行受力分析2） 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核:齒輪在受載荷時，齒根所受的彎矩最大，因此，齒根處的彎曲疲勞強(qiáng)度最弱。齒根危險截面的彎曲疲勞強(qiáng)度條件式為： 式中： k載荷系數(shù)齒輪的齒形系數(shù)齒輪的應(yīng)力校正系數(shù)b齒輪寬度（mm）m齒輪模數(shù)代入數(shù)據(jù)得: 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力：顯然，,齒根強(qiáng)度滿足要求。3) 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算公式為： =351.8mpa式中：彈性影響系數(shù)， 數(shù)值為189.8區(qū)域系數(shù)式中： 齒輪的接觸疲勞極限 接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù) 接觸疲勞強(qiáng)度計算的壽命系數(shù) 工作硬化系數(shù)因為

38、，可見齒面接觸強(qiáng)度也滿足要求。綜上所述，該齒輪滿足使用要求。第3章 進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計3.1 對進(jìn)給系統(tǒng)的要求1,7,9,10對進(jìn)給系統(tǒng)的要求進(jìn)給系統(tǒng)即進(jìn)給驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置是指將伺服電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)楣ぷ髋_直線運(yùn)動的整個機(jī)械傳動鏈，主要包括減速裝置、絲杠螺母副及導(dǎo)向元件。為確保數(shù)控銑床進(jìn)給系統(tǒng)的傳動精度、系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)響應(yīng)特性，對驅(qū)動裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)總的要求是消除間隙，減少摩擦，減少運(yùn)動慣量，提高部件精度和剛度。為此，采用了低摩擦的傳動副滾動導(dǎo)軌和滾珠絲杠。保證機(jī)械部件的精度，采用合理的預(yù)緊、合理的支承形式以提高傳動系統(tǒng)的剛度。選擇最佳降速比，以提高銑床的分辨率，并使系統(tǒng)折算到驅(qū)動軸上的慣量減

39、少。盡量消除傳動間隙，減小反向死區(qū)誤差，提高位移精度等。3.2 導(dǎo)軌的選型3.2.1 導(dǎo)軌的功用導(dǎo)軌的功用是支承并引導(dǎo)運(yùn)動部件沿一定的軌跡運(yùn)動。按運(yùn)動性質(zhì)分為主運(yùn)動導(dǎo)軌、進(jìn)給運(yùn)動導(dǎo)軌和移置導(dǎo)軌。3.2.2 導(dǎo)軌的基本要求導(dǎo)軌具有承載和導(dǎo)向功能，且多數(shù)導(dǎo)軌的摩擦狀態(tài)為混合摩擦。所以，導(dǎo)軌應(yīng)滿足如下要求。1、導(dǎo)向精度導(dǎo)向精度是指運(yùn)動構(gòu)件沿支承導(dǎo)軌運(yùn)動時其運(yùn)動軌跡的準(zhǔn)確程度。影響導(dǎo)向精度的主要因素有導(dǎo)軌導(dǎo)面的幾何精度、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型、導(dǎo)軌副的接觸精度、表面粗糙度、導(dǎo)軌和支承件的剛度、導(dǎo)軌副的油膜厚度及油膜剛度，以及導(dǎo)軌和支承件的熱變形等。直線運(yùn)動導(dǎo)軌的幾何精度一般包括：垂直平面和水平平面內(nèi)的直線度；

40、兩條導(dǎo)軌面間的平行度。導(dǎo)軌幾何精度可以用導(dǎo)軌全長上的誤差或單位長度上的誤差表示。2、精度保持性精度保持性是指導(dǎo)軌工作過程中保持原有幾何精度的能力。導(dǎo)軌的精度保持性主要取決于導(dǎo)軌的耐磨性極其尺寸穩(wěn)定性。耐磨性與導(dǎo)軌副的材料匹配、受力、加工精度、潤滑方式和防護(hù)裝置的性能的因素有關(guān)，另外，導(dǎo)軌及其支承件內(nèi)的殘余應(yīng)力也會影響導(dǎo)軌的精度保持性。3、運(yùn)動靈敏度和定位精度運(yùn)動靈敏度是指運(yùn)動構(gòu)件能實現(xiàn)的最小行程；定位精度是指運(yùn)動構(gòu)件能按要求停止在指定位置的能力。運(yùn)動靈敏度和定位精度與導(dǎo)軌類型、摩擦特性、運(yùn)動速度、傳動剛度、運(yùn)動構(gòu)件質(zhì)量等因素有關(guān)。4、運(yùn)動平穩(wěn)性導(dǎo)軌運(yùn)動平穩(wěn)性是指導(dǎo)軌在低速運(yùn)動或微量移動時不出現(xiàn)

41、爬行現(xiàn)象的性能。平穩(wěn)性與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)、導(dǎo)軌副材料的匹配、潤滑狀況、潤滑劑性質(zhì)及導(dǎo)軌運(yùn)動之傳動系統(tǒng)的剛度等因素有關(guān)。5、抗振性與穩(wěn)定性抗振性是指導(dǎo)軌副承受受迫振動和沖擊的能力，而穩(wěn)定性是指在給定的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下不出現(xiàn)自激振動的性能。6、剛度導(dǎo)軌抵抗受力變形的能力。變形將影響構(gòu)件之間的相對位置和導(dǎo)向精度，這對于精密機(jī)械與儀器尤為重要。導(dǎo)軌變形包括導(dǎo)軌本體變形導(dǎo)軌副接觸變形，兩者均應(yīng)考慮。7、結(jié)構(gòu)工藝性結(jié)構(gòu)工藝性是指導(dǎo)軌副(包括導(dǎo)軌副所在構(gòu)件)加工的難易程度。在滿足設(shè)計要求的前提下，應(yīng)盡量做到制造和維修方便，成本低廉。3.2.3 導(dǎo)軌的選擇這里選用v平導(dǎo)軌。它的優(yōu)點(diǎn)較多，摩擦系數(shù)小，動、靜摩擦系數(shù)很接近。

42、因此，運(yùn)動輕便，摩擦力小，摩擦發(fā)熱少，磨損小，可避免出現(xiàn)爬行，可得到較高的定位精度。并且經(jīng)濟(jì)實用，也可得到較小的摩擦系數(shù)。3.3 支撐件的設(shè)計支承件是機(jī)床的基礎(chǔ)構(gòu)件，包括床身、立柱、箱體和工作臺等。這些一般稱為大件。3.3.1 對機(jī)床支撐件的基本要求（1）應(yīng)具有足夠的靜剛度和較高的剛度重量比。后者在很大程度上反映了設(shè)計的合理性。設(shè)計時應(yīng)力求在滿足剛度的基礎(chǔ)上，減輕機(jī)床重量，節(jié)約原材料，降低機(jī)床造價。（2）應(yīng)有較好的動態(tài)特性。這包括有較大的動剛度和阻尼；與其他部件相配合，使整機(jī)的各階固有頻率不致與激振頻率重合而產(chǎn)生共振；不會發(fā)生薄壁振動而產(chǎn)生噪聲等。（3）應(yīng)具有較好的熱變形特性，使整機(jī)的熱變形較

43、小或熱變形對加工精度、表面質(zhì)量的影響較小。（4）應(yīng)考慮到便于排屑、清砂，吊運(yùn)安全，合理地布置電氣等氣件，并具有良好的工藝性，便于制造和裝配。3.3.2 支撐件形狀的選擇原則支承件的變形，主要是彎曲和扭轉(zhuǎn)，是與截面慣性矩密切關(guān)聯(lián)的。首先，在同等面積下，空心截面的慣性矩比實心的大，加大輪廓尺寸，減小壁厚，可以大大提高剛度。其次，方形截面的抗彎剛度比圓形的大，而抗扭剛度則較低，因此，如果支承件所受的主要是彎矩，則截面形狀以方形和矩形為佳。矩形截面在其高度較高方向的抗彎剛度比方形的高，但抗扭剛度較低，因此，以承受一個方向的彎矩為主的支承件以矩形為好。再次，不封閉的截面比封閉的截面的剛度顯著降低，特別是

44、抗扭剛度，下降更多。但由于排屑、清砂、安裝電器件等，往往很難做到四面封閉。3.4 絲杠螺母副的選型與計算3.4.1 滾珠絲杠螺母副的工作原理絲杠和螺母上都磨有圓弧形的螺旋槽，這兩個圓弧形的螺旋槽對合起來就形成螺旋線滾道，在滾道內(nèi)裝有滾珠。絲杠與螺母之間基本上為滾動摩擦。為了防止?jié)L珠從螺母中滾出來，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，使?jié)L珠能循環(huán)流動。圖3-1 滾珠絲杠螺母3.4.2 滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn)1、摩擦損失小，傳動效率高。 2、運(yùn)動平穩(wěn)無爬行。 3、可以預(yù)緊，反向時無空程。 4、磨損小，精度保持性好，使用壽命長。 5、具有運(yùn)動的可逆性。 6、不能自鎖，特別是用作垂直安裝的滾珠絲杠傳動，

45、會因部件的自重而自動下降，當(dāng)向下驅(qū)動部件時，由于部件的自重和慣性，當(dāng)傳動切斷時，不能立即停止運(yùn)動，必須增加制動裝置。7、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。3.4.3 滾珠絲杠螺母副的消除間隙和預(yù)加載荷滾珠絲杠的傳動不允許存在軸向間隙，不僅因為它會造成反向沖擊，更主要是產(chǎn)生定位誤差，影響機(jī)床的精度穩(wěn)定性。為了提高系統(tǒng)的剛度，使?jié)L珠絲杠在過盈條件下工作更為有利，即進(jìn)行預(yù)加載荷或稱為預(yù)緊。消除間隙的方法常采用雙螺母結(jié)構(gòu)，利用兩個螺母的相對軸向位移，使兩個滾珠螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋滾道的兩個相反的側(cè)面上。常用的有墊片調(diào)節(jié)式和齒差式。這里我們用雙螺母墊片調(diào)節(jié)式。先將一端螺母固定在螺母座上，使另一端螺母貼緊螺母座

46、并使螺紋孔對齊，然后旋緊該端螺母，達(dá)到所需的預(yù)加載荷時，旋轉(zhuǎn)了一個角度，然后反向回轉(zhuǎn)此角度，中間加厚度為360 l 的墊片，其中l(wèi)為絲杠導(dǎo)程，擰緊螺釘固定住即可。3.4.4 滾珠絲杠螺母副的計算（1） 計算進(jìn)給牽引力 （31）式中： g移動部件的重量； k考慮顛覆力矩影響的實驗系數(shù)，綜合導(dǎo)軌取k=1.15；導(dǎo)軌摩擦系數(shù)；進(jìn)給牽引力其中，主切削力為：四根軸為 那么，=688n代入牽引力公式得： =921n(2) 計算最大動載荷c式中，壽命，以106轉(zhuǎn)為單位 n絲杠轉(zhuǎn)速（r/min）v為最大切削力條件下的寄給速度（m/min）l0絲杠導(dǎo)程（mm）t使用壽命（h）fw運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)代入數(shù)值得：3.4.5

47、滾珠絲杠的選型查機(jī)床數(shù)控化改造指導(dǎo)手冊可用w1d2505，1列2.5圈，名義直徑為25mm的外循環(huán)墊片調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副。 其額定動載荷為9700n。表5-1 w1d2505 滾珠絲杠幾何參數(shù)名稱符號計算螺紋滾道公稱直徑25導(dǎo)程5接觸角剛球直徑3.175螺紋滾道法面半徑1.651偏心距0.045螺紋升角螺桿螺桿外徑24.5螺桿內(nèi)徑21.788螺桿接觸直徑21.835螺母螺母螺紋直徑28.212螺母螺紋內(nèi)徑3.4.6 傳動效率的計算由機(jī)床數(shù)控化改造指導(dǎo)手冊知： （32）3.5 進(jìn)給系統(tǒng)的控制原理進(jìn)給系統(tǒng)是由plc來控制的。為力實現(xiàn)快進(jìn)工進(jìn)及快退時進(jìn)給速度的不同，交流異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速也要不同

48、，因此選用變頻器來獲得電機(jī)所需的轉(zhuǎn)速。由plcl來控制快進(jìn)工進(jìn)及快退的長度和位置第4章 夾具設(shè)計4.1 定位方案的確定4,5,7,13零件圖如圖4-1（a）（b）（c）所示( a )(b) （c）圖4-1 泵體零件圖分析可知，此零件加工87孔采用一面、兩銷定位方式，此定位方式可以限制工件的六個自由度，使工件在加工時具有穩(wěn)定的位置，夾緊方便，夾緊機(jī)構(gòu)簡單。容易使夾緊力對準(zhǔn)支撐，消除夾緊力引起工件變形對加工精度的影響。4.2 零件的工藝分析本零件需加工表面和孔較多，零件尺寸小，加工比較集中。零件是批量生產(chǎn)，為了減少工序，提高精度與生產(chǎn)效率，優(yōu)先采用專用機(jī)床和組合機(jī)床加工。因此，在設(shè)計時注重考慮了以

49、下幾個方面：（1）由于各孔系相對于回轉(zhuǎn)中心有較高的位置精度要求，其中大部分平面及孔內(nèi)表面有較高的加工精度要求，因此，擬采用在一次裝夾中施行多工位一次加工完成。（2）零件有相互位置精度要求的孔，為了提高精度，采用一次加工，但零件尺寸小，加工集中，需用專用機(jī)床。（3）為了便于工件的裝夾、減少裝夾次數(shù)、節(jié)約裝夾時間、提高工件和刀具的剛度，擬采用專用夾具。該工件工藝流程如下所示：工序1、 銑削d面，以及該面上的油槽，并鏜削內(nèi)孔 ；工序2、 銑削c面，以及該面上的油槽 ；工序3、 去毛刺；工序4 、中間檢驗；工序5 、 鉆通孔、深度為8的盲孔、鉸深度為6的盲孔。工序6、鉆的出油孔，以及該面上的4-的螺紋底孔；工序7 、鉆的入油孔，以及該面上的4-的螺紋底孔；工序8 、兩面攻絲；工序9、去毛刺，銳邊；工序10 、清洗；