多軸鉆孔專機(jī)及夾具設(shè)計(jì)

1、編號(hào)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 多軸鉆孔專機(jī)及夾具設(shè)計(jì) 工學(xué)院 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)學(xué) 號(hào)： XXXXX學(xué)生姓名： XXXXX 指導(dǎo)教師： XXX （職稱：XXXX ） （職稱： ）2015年5月25日I本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠 信 承 諾 書本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 多軸鉆孔專機(jī)及夾具設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械XXX 學(xué) 號(hào)： XXXXXX 作者姓名： 2015 年 5 月 25 日XXXX學(xué)院工學(xué)院 機(jī)械工程

2、及自動(dòng)化 專業(yè)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書一、題目及專題：1、題目 多軸鉆孔專機(jī)及夾具設(shè)計(jì) 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù)多軸組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。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，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。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)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。 連接座是機(jī)械加工中常用的一種組裝工件，在機(jī)械裝配中受到廣泛使用，本次設(shè)計(jì)連接座專用多軸鉆孔機(jī)床，該機(jī)床極大提高了連接座的加工生產(chǎn)速率，為機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)提供了極大的便利。本次設(shè)計(jì)主要完成連接座的鉆床夾具

3、設(shè)計(jì)、齒輪箱及其傳動(dòng)設(shè)計(jì)、多軸箱的設(shè)計(jì)及機(jī)床總體裝配。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：查閱與本課題有關(guān)的文獻(xiàn)資料，并綜合分析，合理選用 ； 計(jì)算步驟清晰，計(jì)算結(jié)果正確 ； 設(shè)計(jì)制圖符合國家標(biāo)準(zhǔn) ； 說明書要求文字通順、語言簡(jiǎn)練、字跡工整，圖示清晰 ； 按照規(guī)定的時(shí)間進(jìn)度，在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) ； 應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪圖 。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械XXX 班 姓名 XXX 五、開始及完成日期：自2014年11月10日 至2015年5月25日六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）：指導(dǎo)教師簽名 簽名 簽名教研室主任學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng)簽名 系主任 簽名2014年11月10日摘要摘 要本

4、課題設(shè)計(jì)一臺(tái)加工連接座零件的專用機(jī)床，主要完成機(jī)床總體和主軸箱的設(shè)計(jì)工作，另外設(shè)計(jì)了連接座的夾具。根據(jù)此次加工的工件即連接座的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝要求，可以選取連接座殼體的加工機(jī)械設(shè)備為單站式垂直加工的專用機(jī)床；為了確保加工時(shí)的工件與刀具的相對(duì)位置在可控范圍內(nèi)，本次設(shè)計(jì)采用“兩銷”定位；同時(shí)采取無級(jí)變速的方案。液壓滑臺(tái)必須能夠確保安全在選擇時(shí)；根據(jù)此次要加工的工件上的不同的加工部位和要求的加工工藝來研究出主軸箱的表面的形狀及其大??；由不同的加工工藝選擇不同的軸承和主軸；齒輪齒數(shù)和中間傳動(dòng)軸的位置是都是利用我們?cè)谡n堂學(xué)習(xí)中的“計(jì)算、作圖和多次試湊”相結(jié)合的辦法來確定的；同時(shí)，本次設(shè)計(jì)還需要對(duì)計(jì)算主軸、

5、傳動(dòng)軸的坐標(biāo)并進(jìn)行中心距驗(yàn)算，確定部分軸上需采用變位齒輪；為了降低制造成本、方便后期維護(hù)，軸上的齒輪套、鍵等零件按型號(hào)選取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件。該機(jī)采用設(shè)計(jì)問題相結(jié)合，“兩銷”的定位，手動(dòng)夾緊，夾緊表面加工零件連接座六孔，以確保生產(chǎn)產(chǎn)品連接座的品質(zhì)，節(jié)約加工時(shí)間，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。此次設(shè)計(jì)，盡可能的采用通用件，降低制造成本、方便機(jī)床后期維護(hù)、提高經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞：專用機(jī)床；主軸箱；主軸；傳動(dòng)軸ABSTRACTThis project is to design a special machine tool for processing flangeparts, mainly to complet

6、e the overall design of machine tool and spindle box design, in addition the flange clamp.According to the structural characteristics, the flange parts processing parts, size precision, surface roughness and productivity requirements,determine the machine tool for single station vertical machine; in

7、 order to guarantee the processing precision, using "locating scheme two sells at the same face" in order to realize the stepless speed regulation, safe and reliable, selection of hydraulic slipway; according to the size of components and the hole position to determine the overall size of

8、the headstock; choicing ball bearing spindle by processing craft, by calculating the torque of the spindle and shaft diameter is decided; the modulus gear is determined by analogy method; the number of gear teeth and the position of intermediate shaft is composed of "computation,mapping and tri

9、es to collect many times". To determine the distance and the coordinate calculation; calculation of main shaft, drive shaft portion of the shaft center, determined to use gear; the gear on the shaft sleeve,and other key parts according to axis number selection of standard partscorresponding.Thi

10、s modular machine tool design by using the "two sells at the same face" positioning, manual clamping, clamping a processing coal electric drill eight holes on the surface of the end cover, ensuring the precision of processing, improve production efficiency, reduce the labor intensity of th

11、e workers. And in the design, as far as possible to select general parts,reduce manufacturing cost, increase the economic benefit.Key words: modular; machie tool; headstock spidle;drive shaftIII目錄目 錄摘 要IIIABSTRACTIV目 錄V1 緒論11.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義11.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況11.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求52 專用多軸機(jī)床總體設(shè)計(jì)72.1 生產(chǎn)任務(wù)72.2 立式鉆床的選型

12、72.2.1 計(jì)算所需電機(jī)功率72.2.2 鉆床的確定82.3 夾具的確定92.3.1 夾緊裝置的設(shè)計(jì)92.3.2 夾具精度分析與計(jì)算92.3.3 切削力及夾緊力計(jì)算102.3.4 夾具的總體設(shè)計(jì)113 專用機(jī)床多軸箱齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)133.1 設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備133.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算133.3 檢查干涉現(xiàn)象184 多軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及零部件繪制194.1 主要結(jié)構(gòu)194.2 多軸箱軸的設(shè)計(jì)194.3接桿刀具284.4多軸專用機(jī)床裝配285 結(jié)論與展望315.1 結(jié)論315.2 不足之處及未來展望31致謝33參考文獻(xiàn)3537Error! No text of specified style

13、in document.1 緒論1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義專用機(jī)床能夠?qū)σ粋€(gè)或多個(gè)部分刀具專用機(jī)，多軸，多方位，多處理，也可以完成鉆孔，擴(kuò)孔，鏜，攻絲等工序。由于特多刀加工，自動(dòng)化程度高。特價(jià)機(jī)是基于系列化，通用標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)和組合機(jī)是由特殊部件和設(shè)計(jì)的組合物是根據(jù)要處理的特定對(duì)象設(shè)計(jì)的過程中加工零件形狀，可以為處理最合理的過程中，你也可以同時(shí)為多個(gè)表面使用多工具加工工件，它是實(shí)現(xiàn)集中處理，以提高生產(chǎn)力的有效途徑的最佳途徑。在專用機(jī)床上加工連接座零件時(shí)，由于是一次性加工完成六個(gè)孔，加工速度快、加工質(zhì)量好并且加工穩(wěn)定性高，連接座零件專用連接座機(jī)床配件容易連接成一組合的自動(dòng)線，適合大規(guī)模生產(chǎn)的需

14、要備件;成本大大降低，提高生產(chǎn)效率。并可以使學(xué)生在工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中得到全面的訓(xùn)練。1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展，老舊的生產(chǎn)模式已被新時(shí)代日新月異的生產(chǎn)要求所淘汰。例如，我們過去所普遍使用的傳統(tǒng)通用機(jī)床是為了滿足各種零件的共同處理的需求，強(qiáng)調(diào)廣泛的處理，以便普遍適用，隨之而來的卻使得機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且在加工時(shí)的某些部分加工表面，使機(jī)器不能發(fā)揮整體的性能，造成了不必要的損失。為了克服一般機(jī)器的工程技術(shù)弊端，工程設(shè)計(jì)人員會(huì)相應(yīng)推出了適用于某一零件的專門機(jī)器。然而，特殊機(jī)是根據(jù)這一特殊零件的生產(chǎn)制造過程的特殊的生產(chǎn)要求由技術(shù)人員特別設(shè)計(jì)的，所以它是專門設(shè)計(jì)和而非通用，

15、因此，專用機(jī)相對(duì)于過去普遍使用的通用機(jī)床，專用機(jī)床有著設(shè)計(jì)復(fù)雜、造價(jià)昂貴的特點(diǎn)。特別是機(jī)械產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，產(chǎn)品的更新?lián)Q代的周期也越來越短，而隨著產(chǎn)品的升級(jí)，原來老舊的的特殊機(jī)是無法滿足新產(chǎn)品的加工的技術(shù)要求的，更糟糕的是前者特種機(jī)全新的產(chǎn)品不能被處理成一個(gè)堆廢金屬，機(jī)器失去了它的作用。為了使該產(chǎn)品在市場(chǎng)上能夠保持長(zhǎng)時(shí)間流通，技術(shù)設(shè)計(jì)人員不得不花費(fèi)大量時(shí)間設(shè)計(jì)，制造新的專用機(jī)。因此，在一個(gè)特殊的機(jī)器在一定程度上阻礙了產(chǎn)品的升級(jí)。在機(jī)械產(chǎn)品日新月異的今天，通過深入探索普通機(jī)床和專用機(jī)床的不同特質(zhì)及其優(yōu)勢(shì)，一種新型的零件加工機(jī)械悄然崛起，它集兩者之長(zhǎng)，在普通機(jī)床和專用機(jī)床逐漸顯露數(shù)頹勢(shì)的當(dāng)今機(jī)械生產(chǎn)加

16、工領(lǐng)域，聯(lián)合機(jī)（如圖1.1）得到越來越多的應(yīng)用和廣泛的發(fā)展。國內(nèi)外的開發(fā)工具的組合出現(xiàn)在50年前，在世界上多年的歷史。我們的事業(yè)是從零開始開發(fā)的工具組合。從1956年到今天，我國的機(jī)床在設(shè)計(jì)、制造方面都取得了極大大發(fā)展。在國家政策鼓勵(lì)下，一大批由政府支持的機(jī)械廠如雨后春筍般崛起。尤其是著名的上海機(jī)床廠，其生產(chǎn)的組合機(jī)床通用部件，為全國各地的現(xiàn)代新型的多軸類機(jī)械加工設(shè)備提供的非凡的資源。在技術(shù)創(chuàng)新，設(shè)備更新的熱潮中，組合機(jī)場(chǎng)及其生產(chǎn)線將人類的雙手從繁重的勞作中解放出來，同時(shí)也加快了機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。組合機(jī)床和自動(dòng)相結(jié)合的生產(chǎn)線已經(jīng)占據(jù)了我國機(jī)械生產(chǎn)的不少份量，尤其是在汽車制造行業(yè)。近年來，聯(lián)合機(jī)機(jī)

17、械經(jīng)過生產(chǎn)驗(yàn)證，其規(guī)模大，效率高，同時(shí)使用聯(lián)合機(jī)的成本不高昂。綜上所述，推廣應(yīng)用組合機(jī)床已變得更快，更好，更省的機(jī)械加工行業(yè)的一個(gè)重要的方式來開發(fā)，其多、快、好、省的有特點(diǎn)恰好與社會(huì)主義關(guān)于工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的目標(biāo)一致。不斷開發(fā)新的聯(lián)合機(jī)，運(yùn)用新技術(shù)改良聯(lián)合機(jī)，使其更加完善，與生產(chǎn)流水線相結(jié)合，為工業(yè)化建設(shè)注入新的活力。圖1.1通用機(jī)床縱觀世界四大機(jī)床展之前，我們可以在未來的發(fā)展看機(jī)具有以下特點(diǎn)：（1）從開發(fā)FA，CIM等制造系統(tǒng)進(jìn)入的單一和技術(shù)的積極方面進(jìn)一步發(fā)展，以改善其先進(jìn)性，可靠性，可用性和性價(jià)比，力爭(zhēng)廉價(jià)，有效的生產(chǎn)工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。（2）進(jìn)一步完善和發(fā)展高精度，高效率，高自動(dòng)化（“三高”）

18、和多樣性，完整的，全面的（簡(jiǎn)稱“自然”）聯(lián)合機(jī)及其作業(yè)線。這是全世界機(jī)械領(lǐng)域的發(fā)展的基本趨勢(shì)。（3）各種類型的單機(jī)版產(chǎn)品和不同程度的低、中、高檔機(jī)電一體化的進(jìn)一步發(fā)展，并將其鏈接于不同的生產(chǎn)規(guī)模，中，小工廠不同的技能水平，提高加工精度，效率，自動(dòng)化，提高生產(chǎn)技術(shù)水平，這是對(duì)長(zhǎng)期趨勢(shì)有利于勢(shì)。1專用機(jī)床多軸頭專用多軸頭如圖1.2可以安裝在垂直和水平鉆孔機(jī)，根據(jù)鉆孔機(jī)械本身的功能進(jìn)行工作。圖1.2鉆床多軸頭現(xiàn)階段大家所熟悉的主要的機(jī)械傳動(dòng)方式有齒輪傳動(dòng)(圖1.3)和萬向聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)(圖1.4)這兩種傳動(dòng)方式。由下表1-1可知兩種傳動(dòng)方式的特點(diǎn)。圖1.3 齒輪傳動(dòng)圖1.4 萬向聯(lián)軸節(jié)表1-1傳動(dòng)方式對(duì)

19、比性質(zhì)齒輪傳動(dòng)萬向聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)效率高低結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單復(fù)雜精度低高調(diào)整軸距否是適用場(chǎng)合大規(guī)模生產(chǎn)大、中、小規(guī)模2專用機(jī)床多軸箱機(jī)床多軸箱是機(jī)械加工行業(yè)非常常見的一種機(jī)床制造部件，也是機(jī)床結(jié)構(gòu)中的一個(gè)重要組成部分。其典型代表是美國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。而另一代表則是調(diào)整方便的可調(diào)多軸箱由Romai工廠生產(chǎn)，只要在第一次通過調(diào)整齒輪關(guān)閉位置，那么它被加上可動(dòng)軸即可被安置到恰當(dāng)?shù)奈恢?。這種可以被輕易更改的結(jié)構(gòu)只是一種模板，在一定范圍內(nèi)，你可以很容易地改變這種多軸箱的內(nèi)部連接，來加工各種不同的工件，滿足不同的需求，實(shí)現(xiàn)一種多軸箱滿足多種不同的機(jī)床、完成各式各樣的加工生產(chǎn)任務(wù)。使

20、其使用范圍更普遍。多軸或多軸加工頭根據(jù)原則設(shè)置組合機(jī)床采用適用于中型和大型批量生產(chǎn)。為了獲得在這個(gè)過程中的好成績(jī)，就必須要考慮以下幾點(diǎn)：（1）零件的裝夾裝置必須足夠簡(jiǎn)便以方便操作人員進(jìn)行操作與更換，制冷液的能力足夠強(qiáng)大保持工件與刀具的溫度不至太高而損壞。 （2）零件的夾持裝置得具有足夠的剛性，使其在零件的加工處理過程中能夠保持其不形變且能夠準(zhǔn)確定位。 （3）機(jī)床工作的刀具由刀庫中的兩套刀具輪換進(jìn)行加工，以防在換刀的工程中機(jī)器停止工作，發(fā)生事故。 （4）提高機(jī)床所使用的刀具的質(zhì)量，鉆頭必須能夠輕易地加工工件，保持刀具鋒利注意觀察機(jī)床刀具是否已被磨損，及時(shí)更換刀具保持加工過程順暢。 （5）注意觀察

21、機(jī)床的所有尺寸是否存在超差的現(xiàn)象，如果存在超差必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)并更正，保證操作安全。3專用多軸鉆床顧名思義多軸鉆床是一個(gè)可以容納多根工作軸同時(shí)運(yùn)動(dòng)并且同時(shí)完成多個(gè)不同孔的鉆孔任務(wù)的機(jī)床從而滿足不同的需求如下圖1.3。在去年的廣州舉辦的廣交會(huì)上展出的一種多軸液壓進(jìn)給鉆削機(jī)床。其整個(gè)機(jī)床的加工工作循壞都是由機(jī)械本身自動(dòng)操作進(jìn)行的，節(jié)約成本的同時(shí)也提高了生產(chǎn)速率。并且該機(jī)床有一個(gè)單獨(dú)的傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)，可以同時(shí)對(duì)多個(gè)不同孔徑不同需要的孔進(jìn)行不同的加工處理。圖1.5 多軸鉆床4自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床（1）自動(dòng)更換主軸機(jī)床自動(dòng)更換新機(jī)是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的主軸床頭箱頂庫，掛多個(gè)非調(diào)節(jié)啟閉。垂直和水平分配板到第一系列做好程序，

22、從而相應(yīng)的刀頭到處理站，位于緊并與電源連接，然后轉(zhuǎn)向包含工件主軸箱下方向上移動(dòng)處理該表面。當(dāng)對(duì)象的變化，只要交換主軸箱，就能夠滿足對(duì)不同孔型和工藝需求的孔進(jìn)行加工。（2）多軸機(jī)床刀架轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)備或多個(gè)不可調(diào)整的萬向節(jié)的啟閉自動(dòng)索引炮塔。工件被夾緊裝置夾持在工作臺(tái)上，做進(jìn)給加工。炮塔工位數(shù)不超過4-6個(gè)。主軸箱太大會(huì)致使機(jī)床運(yùn)行不便。(3)自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床此種機(jī)床是由可自動(dòng)生產(chǎn)的流水線和組合機(jī)械設(shè)備中經(jīng)常使用的一些部件組成的。多軸箱與動(dòng)力箱一般由螺栓固定在機(jī)床的底座上，在機(jī)床工作時(shí)主軸箱的轉(zhuǎn)動(dòng)工件是在夾具夾持的情況下，由夾具帶動(dòng)完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。機(jī)床控制系統(tǒng)的子程序按照操作人員事先設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)控制整

23、個(gè)機(jī)床的工作和運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了加工生產(chǎn)自動(dòng)化。待加工零件被專用夾具固定在工作臺(tái)，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以幫助工件運(yùn)動(dòng)以便完成不同的，組合成可以自動(dòng)完成多種不同加工任務(wù)的流水線。在機(jī)床設(shè)備中加裝適用的控制器來掌控整個(gè)機(jī)床在加工過程，完整加工系統(tǒng)。5專用機(jī)床多軸加工趨勢(shì)專用機(jī)床多軸相比于傳統(tǒng)的通用機(jī)床有著效率高、投資少、周期短、損失小等優(yōu)勢(shì)。隨著機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)也得到長(zhǎng)足進(jìn)步，專用機(jī)床與數(shù)控技術(shù)的結(jié)合也是勢(shì)在必行，如此才能夠真正實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工生產(chǎn)的自動(dòng)化、無人化，而這也是機(jī)械產(chǎn)業(yè)的一次大幅度進(jìn)步。1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求本次設(shè)計(jì)采用設(shè)計(jì)問題相結(jié)合的研究方式，“兩銷”的定位，手動(dòng)夾緊，夾緊表面加工零件

24、連接座六孔，以確保生產(chǎn)產(chǎn)品連接座的品質(zhì)，節(jié)約加工時(shí)間，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。2 專用多軸機(jī)床總體設(shè)計(jì)2.1 生產(chǎn)任務(wù)在若干鑄鐵件具有多個(gè)通孔加工的同一表面上?？准庸な墙?jīng)常垂直鉆井進(jìn)行，通常是單個(gè)孔的加工而非批量進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)，由此造成了在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量的消耗和浪費(fèi)導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高。專用多軸鉆床可以對(duì)一個(gè)工件的多個(gè)面同時(shí)進(jìn)行加紅，即可同時(shí)完成對(duì)該工件上的多個(gè)孔的鉆、擴(kuò)、鉸、等。設(shè)計(jì)程序介紹如下。2.2 立式鉆床的選型2.2.1 計(jì)算所需電機(jī)功率連接座零件如圖2.1所示。圖2.1 連接座零件圖由6個(gè)孔的加工軸向力：F=CF·d0·ZF·YF

25、3;V·nF·k式中： CF=365.9, d0=10-3 ， ZF=0.661, YF=1.217, nF=0.361, kF=1.1, V=0.35m/s;則：F=365.9×103×0.661×1.217×0.35×0.361×0.114.09N電機(jī)功率：P=F·V=4.09×0.35=1.4KW2.2.2 鉆床的確定確定電機(jī)的功率，選用Z535立式鉆床，其主要參數(shù)如下表2-1。表2-1 Z535立式鉆床主要技術(shù)參數(shù)技術(shù)規(guī)格參數(shù)型號(hào)Z535最大鉆孔直徑（mm）45主軸端面至水平工作臺(tái)距離(

26、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(hào)主軸最大扭轉(zhuǎn)力矩(Nm)245.25主軸進(jìn)給力(牛)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(mm2)500×375主電動(dòng)機(jī)功率(kw)2.82.3 夾具的確定本夾具用于加工7孔。粗糙度要求為Ra1.6。本到工序?yàn)橛抑Ъ茏庸すば蛑械淖詈笠坏拦ば?，加工到本道工序時(shí)其余部分均已被加工完成。因此本道工序加工時(shí)主要考慮在加工時(shí)保證其尺寸精度和表面粗糙度，同時(shí)提高勞動(dòng)生

27、產(chǎn)率，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。2.3.1 夾緊裝置的設(shè)計(jì)當(dāng)機(jī)床給工件進(jìn)行加工的時(shí)候，為確保加工人員及機(jī)械設(shè)備的安全以及加工任務(wù)順利完成，同時(shí)為了保證加工工件相對(duì)于加工中心形狀、位置、精度等要求，因此需要對(duì)工件進(jìn)行定位與夾緊。夾具在加工過程中發(fā)揮著不可忽略的作用。本夾具是以連動(dòng)壓板組成的。2.3.2 夾具精度分析與計(jì)算該圖顯示了部件，夾具的設(shè)計(jì)需要，以確保該處理的要求是7孔。DWA=0，DWB=1/2D，DWC=1/2D，參照國標(biāo)，由互換性與技術(shù)測(cè)量表1-25，可知：以m（中等級(jí)）尺寸偏差為11-0.015+0，即DWB=1/2D=0.15，DWC=1/2D=0.15 ；本次設(shè)計(jì)的夾具概述：該夾

28、持裝置應(yīng)用于加工連接座的本次設(shè)計(jì)的專用鉆床，為了保證加工安全以及加工完成，同時(shí)為了保證加工工件相對(duì)于加工中心形狀、位置、精度等要求，根據(jù)零件本身的特質(zhì)和工件材料的性質(zhì)，分析切削力，以確定夾緊力。該夾具為了實(shí)現(xiàn)完全定位，以工件的兩個(gè)端面為定位基準(zhǔn)，此兩端面在連接座零件圖上的F和G。同時(shí)為了簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，降低操作人員使用難度，方便操作，縮短加工時(shí)間，特采用了手動(dòng)夾緊方式（螺旋夾緊機(jī)構(gòu)）。2.3.3 切削力及夾緊力計(jì)算由資料機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)查表1-2-7可得：切削力公式：Ff=412D12f0.75KP式中:D=6mm f=0.25mm/r 查表1-2-8得：KP=(HB190)0.6=1.03即：

29、Ff=1288.16N 切削扭矩公式 ：M=0.12D2.2f0.8Kp即：M=2.1(N·m) 由理論基礎(chǔ)分析得出的結(jié)果并不是最終的結(jié)論，其與實(shí)際生產(chǎn)加工中的情況有很大差距，我們還需要對(duì)工件在處理過程中說好搜到的各種力學(xué)影響做深入的探討。實(shí)際夾緊力，由表1-2-11得：WK=FfK1+1式中: K=2.251=0.16,2=0.2 即：WK=8051N 螺旋夾緊公式：W0=QL,tg1+,tg(+2)查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)，式中：=6.67 ， rz=5， 1=0°， =9°50， =3°1其中：L=120mm，Q=25N螺旋夾緊力：W0=5282N。螺栓

30、夾緊裝置受力如圖2.2所示：圖2.2 夾裝受力圖由表1-2-26，原動(dòng)力計(jì)算公式 ：WQ=WK·lL·10即: WE=W0L0l=11067.4NWQ=WK·lL·10=2.3N由上述計(jì)算易得:MQM，W'K=WK因此我們可以得知此種工裝的機(jī)構(gòu)是符合我們?cè)诹慵庸r(shí)的工藝要求的。2.3.4 夾具的總體設(shè)計(jì)夾具體如圖2.3。圖2.3 連接座3 專用機(jī)床多軸箱齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備（1）毛坯鑄造型為45，麻花鉆選擇（GB10946-89）（2）確定切削參數(shù)根據(jù)表2-74，切削VC=21mmin，f=0.17mmr.則切削轉(zhuǎn)速ns=10

31、00VD=1000×213.14×6.7=998rmin根據(jù)Z535機(jī)床說明書，取ns=960rmin因此，實(shí)際切削速度為：VC=dn1000=3.14×6.7×9601000=20.2mmin（3）確定工時(shí)L取10mmL切出=13d=10.2mm 3L加工=20mm加工一個(gè)孔：tml=L切入+L切出+L加工nwf=30.2960×0.17=0.185min單件工時(shí)：tm=6tm=6×0.185=1.11 min3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算結(jié)構(gòu)中，處理部件，精密機(jī)械加工，表面粗糙度和技術(shù)要求的連接基部分的全面理解，設(shè)計(jì)草圖3.1。1根

32、據(jù)連接座零件6個(gè)加工孔的坐標(biāo)位置確定驅(qū)動(dòng)軸及各傳動(dòng)軸的位置配置，進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)并選擇出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。2根據(jù)連接座零件的6個(gè)加工孔的位置關(guān)系選取箱體尺寸，確定切削力、切削扭矩、切削功率。3驅(qū)動(dòng)軸和傳動(dòng)軸以及各零部件的設(shè)計(jì)和選型，并進(jìn)行各軸、齒輪、軸承的校核計(jì)算。采用一個(gè)主軸帶動(dòng)6個(gè)齒輪。齒輪之間的傳動(dòng)比為1：1.5，速度均勻，加工精度高，齒輪之間沒有干涉。另一方面，增加了加工成本，由于是大批量生產(chǎn)，增加的成本可以抵消（參考圖3.1）。設(shè)計(jì)使用的可以同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)多根軸的加工該特質(zhì)零件的專用機(jī)床，其提供動(dòng)力的主要軸運(yùn)動(dòng)是向左的旋進(jìn)，而加工工件輸出動(dòng)力對(duì)零件進(jìn)行處理的軸是向右的旋進(jìn)（參考圖3.1）。確定

33、軸直徑，見表3-1。我們可以從表中看出，此次選用的軸應(yīng)選擇20mm。圖3.1 傳動(dòng)分布草圖表3-1加工孔徑與工作軸直徑對(duì)應(yīng)表（mm）加工孔徑1212161620工作軸直徑2025304設(shè)計(jì)齒輪層數(shù)齒輪為單級(jí)外齒輪嚙合傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，如圖3.2中所示的傳輸分布。在之前首次明確已知條件各齒輪的設(shè)計(jì)：電機(jī)輸入功率，高速齒輪，檔速度，假設(shè)齒輪，即傳動(dòng)比U =1.0，壽命15年，兩班。選擇齒輪a刺激圓柱齒輪選擇；b選擇七級(jí)精度（GB10095-88）；c材料的選擇；材料選擇見下表3-2。表3-2 齒輪材料齒輪齒輪齒輪材料40Cr4545處理調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)?；捕?80HBS240HBS210HBS圖3.2 傳動(dòng)分

34、布圖d齒數(shù)Z1=24,Z2=Z1·u=24×1.0=24e齒面接觸強(qiáng)度 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1)載荷系數(shù);2)齒輪轉(zhuǎn)矩T1=95.5×105P1n1=1.966×104N·mm3)表 10-74,齒寬系數(shù)d=0.54)表10-64,彈性系數(shù)5)表10-214，疲勞強(qiáng)度,疲勞強(qiáng)度;6)表10-134，應(yīng)力循環(huán)：7) 表10-194，疲勞壽命系數(shù),;8)疲勞許用應(yīng)力:失效率1%，安全系數(shù),由式(10-12)4得：;計(jì)算1)分度圓直徑，代入:dlt=53mm2)圓周速度V:3)齒4)齒寬高比5)載荷系數(shù)已知v=3.81m/s,7級(jí)精度， Kv=1.

35、14,表10-34，;表10-24，;表10-44，齒輪非對(duì)稱，代入數(shù)據(jù)：;由得，;6)由式（10-10a）4 ，校正=53.649x=57.18mm齒根彎曲強(qiáng)度由式（10-5）4 ，m計(jì)算數(shù)值1)由圖10-204，齒輪彎曲疲勞極限=500 MPa;齒輪彎曲疲勞極限=380 MPa;2)由圖10-184， 查得彎曲疲勞壽命系數(shù);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）4 得：1=303.57MPa=238.86 MPa4)載荷系數(shù)：5)齒形系數(shù)：表10-44，6)應(yīng)力校正系數(shù)：表10-54，7比較：=0.01379=0.01716>齒輪計(jì)算：m由齒根計(jì)算的

36、模數(shù)較大。由于大小齒輪的模數(shù)m主要取決于它本身能后被彎的形變的能夠不被破壞的一種能力。模量表明可取53mm中心軸，即齒輪的驅(qū)動(dòng)軸和共同步行距離，除輪完全中心的距離：m()=53得Z1=24，Z2=24。分度圓直徑：d1=Z1m=53mm，d2=Z2m=53mm；計(jì)算中心距a=53.0mm，a=53.0mm；齒輪齒寬取B1=30mm, B2=50mm;驗(yàn)算Ft=819.2N，=35.66Nmm<100Nmm；綜上，合格。3.3 檢查干涉現(xiàn)象(1)檢查齒頂圓干涉,在圖中，各軸齒輪均為外嚙合傳動(dòng)，所以齒頂圓不會(huì)發(fā)生干涉。(2)檢查軸承干涉,如工作軸直徑d=15mm,軸承的外徑為32.5mm，輸

37、入軸直徑d=20mm,軸承的外徑為37mm，在圖中畫出軸承外圓，沒有發(fā)生干涉見圖3.3。圖3.3 結(jié)構(gòu)干涉圖 4 多軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及零部件繪制4.1 主要結(jié)構(gòu)此設(shè)計(jì)的多軸箱采用外嚙合的傳動(dòng)方式，選取兩層的齒輪傳動(dòng)層次。（1）選用"251×211" mm方形外殼盒大小，封面相匹配。該機(jī)箱是由"HT20-40" ，覆蓋"HT15-33" 。（2）作用在中間板的：內(nèi)框外延伸的支撐底座支承部的一部分是在所述引導(dǎo)套筒軸承座，為了便于設(shè)計(jì)人員選用，具有為"20mm" 的中間板和25毫米兩種規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)厚度，選擇第二種中間板

38、，此種中間板由"HT15-33" 制作。4.2 多軸箱軸的設(shè)計(jì)(1)主動(dòng)軸材料表15-34，選45鋼（調(diào)質(zhì)）。軸徑根據(jù)公式dA0式中：A0=，表15-34，A0=110；d110x=13.9mm,取d=20mm軸結(jié)構(gòu)如下圖4.1。圖4.1 主動(dòng)軸結(jié)構(gòu)滾動(dòng)軸承a分析軸承所受載荷，表1-144，選擇7002c軸承。b各段落軸的直徑，長(zhǎng)度，如圖4.1所示。由于25mm的齒輪寬度，選6×6×22mm平鍵，表6-14c圓角和倒角表15-24，該軸承上的倒角2×45°，圓角半徑R =1.0mm。d檢查合成軸做如下簡(jiǎn)圖4.2。圖4.2 主軸計(jì)算簡(jiǎn)圖

39、扭轉(zhuǎn)力矩：M=9549×Pn=9549×2.8/1360=19.7N·mm軸向力為：Py=2Md=2×19.720×10-3=1970N徑向力為：Pz=0.48Py=945.6N圖4.3 主動(dòng)軸載荷分析圖作載荷分析如上圖4.3。從圖中，危險(xiǎn)段為E節(jié)T=19.7;M=39.3材料45鋼，=355Mpa，許用應(yīng)力=sns， s=1.5，則=sns=237MPa按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核公式:，抗彎截面系數(shù)W，W=-W=1533.2-105.8=1427.4=30.8MPa<強(qiáng)度合格。疲勞強(qiáng)度已知在該軸上的E是危險(xiǎn)截面，故校核E兩側(cè)，而不需檢查

40、所有其它的橫截面。檢查左側(cè)剖E：抗彎系數(shù)W：w=0.1d3=0.1x303=2700mm3抗扭系數(shù)Wr：wr=0.2d3=0.2x303=5400mm3彎矩M及彎曲應(yīng)力b:M=39300x=35496.8b=MW=13.1MPa扭矩T3及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：T3=19700 =3.6MPa軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理， B=640MPa， -1=275MPa -1=155MPa的值，表3-84,取=0.8,得：=2.85，=0.8x2.85=2.28軸磨削加工，由圖3-44，得表面質(zhì)量系數(shù)=0.92故得綜合系數(shù)為： K=K+1-1=2.85+1/0.92-1=2.94K=K+1-1=2.28+10.92

41、-1=2.37安全系數(shù)：S=7.1S=35.6Sca=6.9>S=1.5 故安全。E右側(cè)面校核：抗彎系數(shù)W:W=0.1d3=0.1x203=800mm3抗扭截面系數(shù)WT：WT=0.2d3=0.2x203=1600mm3彎矩M及彎曲應(yīng)力b：M=39300x=35496.8b=MW=3596.8800=44.4MPa扭矩T3及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：T3=19700 =12.3MPa軸肩應(yīng)力系數(shù)a及a,表3-24，因rD=1.025=0.04dD=2520=1.25經(jīng)插值后可查得:a,a由圖3-14，敏性系數(shù)：q,q有效應(yīng)力集中系數(shù)按式3-14 為：kk由圖3-24 ，尺寸系數(shù)由圖3-34 ，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)

42、軸磨削加工，由圖3-44 ，表面質(zhì)量系數(shù)為=0.92未強(qiáng)化處理，即，則按式（3-12）及（3-12）4 ，得綜合系數(shù)為：K=K+1-1=21+10.92-1=2.09K=K+1-1=1.53/0.97+1/0.92-1=1.67安全系數(shù)：S=2.96S=14.7Sca=2.9>S=1.5E面右側(cè)安全。軸承檢查在一般情況下，主要是疲勞破壞機(jī)器主軸的軋制故障模式，它應(yīng)該被稱作疲勞壽命。滾動(dòng)疲勞壽命：式中：，表3.8-505，軸向力忽略，F(xiàn)a=0徑向力Fr：Fr=945.6/2=472.8N，查表3.8-505：P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x472.8=193.8Lh=10660&

43、#215;960105004.091=641098h>Lh=30000h軸承安全（2）工作軸的設(shè)計(jì)選擇軸材料表15-34，45鋼，淬火和回火。軸徑在傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算它一直工作軸的直徑為d=8mm。轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)如下圖4.4。圖4.4 轉(zhuǎn)軸圖a滾動(dòng)軸承軸前裝置型號(hào)102，后裝置105，這兩種都是單列向心球軸承。b每個(gè)部分的尺寸如圖4.4。c鍵的確定由于為18mm的齒輪寬度，表6-14,選使用5×5×20mm平鍵，d圓角、倒角參考表15-24，倒角2×45°，圓角半徑r=0.8mm。e校核作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖4.5。圖4.5 軸力簡(jiǎn)圖扭轉(zhuǎn)力矩M：M=9

44、549×Pn=27.3N·mm軸向力Py：Py=2Md=2×27.315×10-3=3640N徑向力Pz： Pz=0.48Py=1754.6N作出載荷分析圖4.6。從圖中，可知險(xiǎn)段為E節(jié)。扭矩T：T=27.3，M=54.6按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核4:公式：1W，抗彎截面系數(shù)：W=-W=331.2-56.3=274.91w=222 MPa <=237MPa即軸的強(qiáng)度足夠。圖4.6 載荷分析圖f疲勞強(qiáng)度已知E截面危險(xiǎn)，故校核E兩側(cè)，而不需檢查所有其它的橫截面。校核E右側(cè)：抗彎截面系數(shù)W：W=0.1d3=0.1x173=491.3mm3抗扭截面系數(shù)WT

45、為：WT=0.2d3=0.2x173=982.65mm3彎矩M：M=54600x=24125.6彎曲應(yīng)力b：b=49.1MPa扭矩T3： T3=27300扭轉(zhuǎn)應(yīng)力=27.8MPa軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，B=640MPa，-1=275MPa-1=155MPa值，表3-84,取=0.8,得=2.93，=0.8x2.93=2.35軸磨削加工，由圖3-44 得表面質(zhì)量系數(shù)=0.92綜合系數(shù)：K=K+1-1=2.93+1/0.92-1=3.02K=K+1-1=2.35+10.92-1=2.44計(jì)算安全系數(shù)：S=1.85S=4.48Sca=1.7>S=1.5故安全。校核E左側(cè)：抗彎截面系數(shù)W：W

46、=0.1d3=0.1x153=337.5mm3抗扭截面系數(shù)WT：WT=0.2d3=0.2x153=675mm3彎矩為M：M=54600彎曲應(yīng)力b：b=161 MPa扭矩T3：T3=27300扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：=40.4 MPa表3-44，集中系數(shù)：k,k，表3-24，尺寸系數(shù)，表3-34，扭轉(zhuǎn)尺寸，軸按磨削加工，表3-44 ，表面質(zhì)量系數(shù)=0.92。未強(qiáng)化處理，即，則按式（3-12）及（3-12）4 ，得綜合系數(shù)值為：K=K+1-1=21+10.92-1=2.09K=K+1-1=1.53/0.97+1/0.92-1=1.67計(jì)算安全系數(shù)：S=18.89 S=4.57Sca=4.4>S=1.5E右

47、側(cè)安全。靜態(tài)強(qiáng)度校核。g軸承檢查在一般情況下，主要是疲勞破壞機(jī)器主軸的軋制故障模式，它被稱為疲勞壽命。檢查型號(hào)3610。軸向力Fa=4.091N徑向力Fr=1754.5/2=877.25 N P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x877.25+0.87x4.091=363.2 NLh=10660×960105004.091=641098h>Lh=30000h故軸承安全8102推力球軸承校核P=Fa，P=4.091N；Lh=10660×960105004.091=641098h>L_h=30000h故軸承安全。4.3 接桿刀具梯形螺紋為設(shè)計(jì)的專用機(jī)床的刀具的一

48、個(gè)側(cè)面，然后刀具必須能夠連接在機(jī)床發(fā)出動(dòng)力驅(qū)動(dòng)整個(gè)設(shè)備的軸。如此便可以方便操作人員調(diào)整刀具與工件相交的距離。刀具連接處另一個(gè)接桿的部位配合于莫氏錐柄。裝配如下圖4.7。圖4.7 多軸箱裝配圖4.4 多軸專用機(jī)床裝配通過以上對(duì)專用機(jī)床各組裝部件的分析與計(jì)算，綜合各個(gè)零部件組合機(jī)床裝配圖，詳見下圖4.8。圖4.8 多軸鉆孔專機(jī)裝配圖5 結(jié)論與展望5.1 結(jié)論畢業(yè)設(shè)計(jì)在一番艱苦卓絕的奮斗后緩緩落下了帷幕，這個(gè)過程并不容易，充滿著辛勤的汗水。但這次設(shè)計(jì)鞏固了在大學(xué)期間學(xué)習(xí)的知識(shí)，并且將理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐。畢業(yè)是一個(gè)為期四年的大學(xué)學(xué)習(xí)考查。學(xué)到的東西，它既是基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)，也是在課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中的實(shí)踐運(yùn)用。這次設(shè)計(jì)讓我明白了我們?cè)谛@學(xué)習(xí)的知識(shí)只是一些最基本的理論，如果想要將這些理論知識(shí)很好的發(fā)揮出來，將其運(yùn)用于實(shí)踐，我們還有很長(zhǎng)的路要走，還有很多需要我們?cè)谝院蟮墓ぷ?、學(xué)習(xí)中去總結(jié)、探索。這就要求我們不能懈怠，雖然我們即將離開學(xué)校，但是社會(huì)是一個(gè)更大的學(xué)校，我們要完全依靠自己在工作和生活