輪輻專用六軸鉆床設(shè)計(jì)本科學(xué)位論文

PAGEPAGE27前言制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱,其發(fā)展水平標(biāo)志著該國(guó)家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、科技水平、生活水平和國(guó)防實(shí)力。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異,機(jī)床制造業(yè)的迅猛發(fā)展,國(guó)內(nèi)、外專用機(jī)床行業(yè)取得了很大的成就。專用機(jī)床,顧名思義,就是針對(duì)某一工件而專門(mén)設(shè)計(jì)制造的機(jī)床。與一般機(jī)床相比,具有設(shè)計(jì)制造周期短、成本低,自動(dòng)化程度高,加工效率高,加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠,能減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)為專用多軸鉆床的設(shè)計(jì),共分五章：第一章、多軸鉆床總體設(shè)計(jì)；第二章、多軸鉆床部件設(shè)計(jì)；第三章、支承件的設(shè)計(jì)；第四章、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；第五章、電器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。多軸鉆床的具體設(shè)計(jì)步驟見(jiàn)本文正文。本人盡管對(duì)論文已多次審查,但因知識(shí)有限,水平有限,時(shí)間有限,錯(cuò)誤與不妥之處在所難免,殷切期望老師們拔冗相助,不吝指教,本人不勝感激。

摘要眾所周知,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。因此,專用機(jī)床的使用,對(duì)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力有著十分重要的作用。本文針對(duì)一般鉆床上述種種缺點(diǎn)及加工對(duì)象的具體情況設(shè)計(jì)一臺(tái)輪輻專用多軸鉆床,力求達(dá)到滿足性能要求,經(jīng)濟(jì)效益和人機(jī)關(guān)系等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

AbstractAsitisknown,thespecial-purposelatheisextensivelydemandedbyenterprisesinthemodernmechanicalmanugfacturingindustry.Theordinarylathenotonlyneedalargenumberofman-power.Buthasalowperformance.Inaddition,itsproductivityislowandtheaccuracycan'tbeensured.However,thespecial-purposelathecannotmerelyhelpenterprisestoboostproductivitygreatly,savingalargenumberofmanpower,thematerialresources,stillcanimprovethequalityoftheproducts.Meanwhile,itiseasilymaneuveredandguaranteesworkers'safty.Hence,theuseofthespecial-purposelatheplaysanimportantpartinthecompetitivenessofenterprises.Owingtothevarietydisadvantagesoftheordinarylathe,thisarticlepresentsanewdesignofmutil-axlesdrillingmachine.Itisdesignedbasedonthespecificinformationoftheobject.Wetryourbeststomakeitsatisfiestheperformancedemandsaswellasotherindexsuchaseconomicefficiencesandrelationbetweenhumenandmachines.Keywords:muti-axlesdrillingmachine.

目錄第一章多軸鉆床總體設(shè)計(jì) 8第一節(jié)概論 8一.性能要求 9二.經(jīng)濟(jì)效益 10三.人機(jī)關(guān)系 11第二節(jié)多軸鉆床總體布局分析 11一.操作、觀察與調(diào)整對(duì)總體布局的影響 11二.零件的加工工藝方法對(duì)總體布局的影響 12三.機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分配對(duì)總體布局的影響 12四.精度等級(jí)對(duì)總體布局的影響 13五.生產(chǎn)效率對(duì)總體布局的影響 13六.機(jī)床的造型對(duì)總體布局的影響 14第三節(jié)多軸鉆床工藝方案的制定 14一.影響機(jī)床工藝方案制定的主要因素 15二.加工工件的工藝分析 15第二章多軸鉆床部件設(shè)計(jì) 16第一節(jié)動(dòng)力部件的選擇 16一.切削用量的選擇 16二.刀具的選擇 17三.動(dòng)力部件的選擇 17第二節(jié)減速器的選取 20第三節(jié)上臺(tái)板的設(shè)計(jì) 21一.材料的選取 22二.尺寸的確定 22三.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23第四節(jié)主軸箱體的設(shè)計(jì) 24第五節(jié)主軸箱零件的設(shè)計(jì) 26一.齒輪的設(shè)計(jì) 26二.齒輪的計(jì)算及校核 28三.軸的設(shè)計(jì) 34第六節(jié)夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 40一.概述 40二.夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 42第三章支承件的設(shè)計(jì) 43第一節(jié)概述 43一.支承件的功能 43二.支承件的靜剛度和形狀選擇原則 44三.支撐件的動(dòng)態(tài)特性 44第二節(jié)導(dǎo)軌（立柱）的設(shè)計(jì) 45一.概述 45二.導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 46第三節(jié)底座的設(shè)計(jì) 48一.材料選擇 48二.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 49三.尺寸確定 49第四章液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 49一.工況分析 50二.確定液壓缸的參數(shù) 52三.繪制工作原理圖 54第五章電器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 55一.方案分析 55二.工作過(guò)程 56后記 58致謝 59參考文獻(xiàn) 60英文翻譯 62附錄英文原文 72

第一章多軸鉆床總體設(shè)計(jì)第一節(jié)概論多軸鉆床的總體設(shè)計(jì)是機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),它對(duì)機(jī)床所達(dá)到的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性能往往起著決定性的作用。機(jī)床總體設(shè)計(jì),目前基本上有兩種情況:其一,是根據(jù)具體加工對(duì)象的具體情況進(jìn)行專門(mén)設(shè)計(jì)；其二,因機(jī)床在組成部件方面有共性,可設(shè)計(jì)成通用部件,可以利用通用部件來(lái)進(jìn)行機(jī)床設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)屬于第一種情況,這也是當(dāng)前最普遍的做法。一般來(lái)說(shuō),機(jī)床總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮下列幾點(diǎn):用合適的加工工藝,制定最佳方案；合理的確定機(jī)床工序集中程度；合適的選擇機(jī)床通用部件；選擇當(dāng)前機(jī)床的配置形式；合理的選擇切削用量；設(shè)計(jì)高效率的夾具,刀具及主軸箱；要保證給定的工藝過(guò)程；保證機(jī)床的剛度、精度、抗振性和穩(wěn)定性,力求減輕機(jī)床重量；保證機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,盡量用較短的傳動(dòng)鏈,以提高傳動(dòng)精度和效率；保證良好的加工工藝性,以便于機(jī)床的加工和裝配；保證安全生產(chǎn),便于操作調(diào)整和維修；盡可能保證占地面積小；機(jī)床外形美觀大方,符合人機(jī)工程學(xué)原理。評(píng)價(jià)機(jī)床性能的優(yōu)劣,主要是根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)判斷的。機(jī)床設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可從滿足性能要求,經(jīng)濟(jì)效益和人機(jī)關(guān)系等方面進(jìn)行分析討論。一.性能要求工藝范圍機(jī)床的工藝范圍是指機(jī)床適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力。大致包括下列內(nèi)容:在機(jī)床上可完成的工序種類；加工零件的類型,材料和尺寸范圍；毛坯的種類等。加工精度和表面粗糙度機(jī)床的加工精度是被加工零件在尺寸,形狀和相互位置等方面所能達(dá)到的準(zhǔn)確程度。機(jī)床精度分三級(jí):普通精度級(jí),精密級(jí)和高精密級(jí)。機(jī)床的精度,包括幾何精度,傳動(dòng)精度,運(yùn)動(dòng)精度和定位精度等。幾何精度是指機(jī)床在不運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)的精度,它是由機(jī)床各主要部件的幾何形狀和它們之間的相對(duì)位置與運(yùn)動(dòng)軌跡的精度決定的。傳動(dòng)精度是指內(nèi)傳動(dòng)鏈兩末端件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度,它取決于傳動(dòng)系統(tǒng)中機(jī)件的制造精度和裝配精度以及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性。運(yùn)動(dòng)精度是指機(jī)床的主要部件以工作狀態(tài)的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)的精度。定位精度是指機(jī)床主要部件在運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)所達(dá)到的實(shí)際位置的精度。只有機(jī)床精度達(dá)到一定要求后,才能滿足機(jī)床加工精度的要求。機(jī)床加工的工件表面粗糙度也是機(jī)床主要性能之一。它與工件和刀具的材料,進(jìn)給量,刀具的幾何形狀和切削時(shí)的振動(dòng)有關(guān)。對(duì)表面質(zhì)量要求越高,也就是要求表面粗糙度越小,則對(duì)抗振性的要求越高。機(jī)床的抗振性包括兩個(gè)方面：抵抗受迫振動(dòng)的能力和抵抗自激振動(dòng)的能力。如果振源的頻率與機(jī)床某主要部件振動(dòng)的固有頻率重合時(shí),就將發(fā)生共振。振幅大增,加工表面粗糙度將會(huì)大大增加。切削自激振動(dòng),產(chǎn)生于切削工程中。如果切削不穩(wěn)定,則切過(guò)的表面,其波紋度將越來(lái)越大,振動(dòng)越來(lái)越劇烈,將嚴(yán)重影響加工表面的質(zhì)量。生產(chǎn)率機(jī)床的生產(chǎn)率通常是指在單位時(shí)間內(nèi)機(jī)床所能加工的工件數(shù)量。要提高機(jī)床的生產(chǎn)率,必須縮短加工一個(gè)工件的平均總時(shí)間,其中包括縮短切削加工時(shí)間,輔助時(shí)間以及分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的準(zhǔn)備和結(jié)束時(shí)間。自動(dòng)化機(jī)床自動(dòng)化可減少人對(duì)加工的干預(yù),從而保證加工的一致性,即被加工零件的精度穩(wěn)定性。還具有提高生產(chǎn)率和減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。可靠性機(jī)床的工作可靠性也是一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。隨著機(jī)床安全化的發(fā)展,可靠性在機(jī)床設(shè)計(jì)中的地位逐步提高。機(jī)床壽命機(jī)床壽命就是機(jī)床保持它應(yīng)具有的加工精度的時(shí)間。隨著技術(shù)設(shè)備更新的加速,對(duì)機(jī)床壽命所要求的時(shí)間也在減短。對(duì)于本次設(shè)計(jì)的多軸專用鉆床來(lái)說(shuō),壽命要求短,因?yàn)樗鼘㈦S加工產(chǎn)品的更新而廢棄。這就要求機(jī)床在最高生產(chǎn)率的條件下工作,在使用期內(nèi)充分發(fā)揮機(jī)床的效能,取得最大的經(jīng)濟(jì)效益。確保和提高機(jī)床的壽命,主要是提高關(guān)鍵性零件的耐磨性,并使主要傳動(dòng)件的疲勞壽命與之相適應(yīng)。二.經(jīng)濟(jì)效益在保證實(shí)現(xiàn)機(jī)床性能要求的同時(shí),還必須使機(jī)床具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。不僅要考慮機(jī)床設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益,更重要的是要從用戶出發(fā),提高機(jī)床使用廠的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于機(jī)床生產(chǎn)廠的經(jīng)濟(jì)效益,主要反映在機(jī)床成本上。機(jī)床的成本包括材料,加工制造費(fèi)用,而且還包括研制和管理費(fèi)用。對(duì)于機(jī)床使用廠的經(jīng)濟(jì)效益,首先是提高機(jī)床的加工效率和可靠性。要使機(jī)床能夠充分發(fā)揮其效能,減少能源消耗,提高機(jī)床的機(jī)械效率,也是十分重要的。機(jī)床的機(jī)械效率是有效功率對(duì)輸入功率之比。兩者的差值就是損失,主要是摩擦損失。而且,摩擦功轉(zhuǎn)化為熱量,將引起機(jī)床的熱變形,又對(duì)機(jī)床的工作帶來(lái)不良的后果。因此,設(shè)計(jì)時(shí)必須重視提高機(jī)床的機(jī)械效率。三.人機(jī)關(guān)系在設(shè)計(jì)中,還應(yīng)該重視人機(jī)關(guān)系問(wèn)題。機(jī)床應(yīng)操縱方便,省力,容易掌握,不易發(fā)生操作錯(cuò)誤和故障。這樣不僅能減少工人的疲勞,保證工人和機(jī)床的安全,還能提高機(jī)床的生產(chǎn)率。防止機(jī)床對(duì)周圍環(huán)境的污染,也是對(duì)機(jī)床設(shè)計(jì)和制造提出的一項(xiàng)主要要求。噪聲要低,不僅噪聲聲級(jí)要達(dá)到規(guī)定值以下,而且不能對(duì)人耳有強(qiáng)烈的不適感。。對(duì)于上述的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),在機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)我們將綜合考慮,并應(yīng)根據(jù)不同的需求,有所側(cè)重。第二節(jié)多軸鉆床總體布局分析機(jī)床布局的設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的全局性問(wèn)題,它對(duì)機(jī)床的部件設(shè)計(jì),制造和使用都有較大的影響。機(jī)床總布局的任務(wù),是解決機(jī)床各部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相對(duì)位置的關(guān)系,并使機(jī)床具有一個(gè)協(xié)調(diào)完美的造型。工藝分析和工件的形狀,尺寸和重量,在很大程度上左右著機(jī)床的布局形式。一.操作、觀察與調(diào)整對(duì)總體布局的影響機(jī)床的布局必須充分考慮到操作機(jī)床的人,處理好人機(jī)關(guān)系。充分發(fā)揮人與機(jī)床各自的特點(diǎn),使人機(jī)的綜合效能達(dá)到最佳。機(jī)床各部件的相對(duì)位置的安排,應(yīng)考慮到便于操作和觀察及測(cè)量。安裝工件部位的高度,應(yīng)正好處于操作者手臂平伸的位置（較重件除外）。為適應(yīng)一般操作者的身材高度,對(duì)安裝工件位置較低的機(jī)床,應(yīng)將床腿或床座墊高。根據(jù)手臂所能到達(dá)指定位置的難易程度,有最大工作區(qū),正常工作區(qū)和最佳工作區(qū)之分。為了便于檢修,要考慮人體蹲下是較適于工作的區(qū)域。還應(yīng)考慮到操作者可能達(dá)到的最大視野和反應(yīng)敏銳的視野區(qū)等。二.零件的加工工藝方法對(duì)總體布局的影響專用機(jī)床加工工件的工藝方法是多種多樣的。在設(shè)計(jì)多軸鉆床時(shí),往往由于工藝方法的改變,導(dǎo)致機(jī)床的傳動(dòng)部件配置以及結(jié)構(gòu)等產(chǎn)生一系列的改變。因此在確定專用多軸鉆床的總體布局時(shí)應(yīng)首先分析和選擇合理的加工工藝。三.機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分配對(duì)總體布局的影響鉆床的工藝方案確定后,刀具與工件在加工時(shí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)也隨之被確定了。但此相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以完全分配給刀具,也可以完全分配給工件,或由刀具和工件共同完成。下面我們擬定幾種分配方案,分析比較不同方案的優(yōu)缺點(diǎn),選擇最佳運(yùn)動(dòng)方案。鉆削加工的相對(duì)運(yùn)動(dòng)由刀具實(shí)現(xiàn)在輪輻專用多軸鉆床上鉆孔時(shí),主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都有刀具完成,鉆頭的軸向移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng),鉆頭的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)形成了切削加工時(shí)的全部相對(duì)運(yùn)動(dòng)。鉆削加工時(shí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)由刀具和工件共同完成在多軸鉆床設(shè)計(jì)中,擴(kuò)鉸輪輻孔時(shí)主運(yùn)動(dòng)分配給鉆頭,進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由工件完成,即鉆頭的向下運(yùn)動(dòng)和工件的向上移動(dòng),該方案用于工件重量不大的設(shè)計(jì)中。方案比較：把運(yùn)動(dòng)完全分配給刀具的方案,一般用于重型工件的加工。由于多軸鉆床所加工的輪輻重量不是很大,故本設(shè)計(jì)采用第二種方案。具體方案如下圖：四.精度等級(jí)對(duì)總體布局的影響由于多軸鉆床的加工精度和光潔度與機(jī)床的剛度和抗震性有關(guān),為了獲得所要求的加工精度和光潔度,在機(jī)床總體布局上應(yīng)保證有足夠的剛度和抗震性。通常情況下,支承形式為封閉的框架時(shí),其剛度較好。機(jī)床在加工過(guò)程中產(chǎn)生震動(dòng)傳遞給工件和刀具,會(huì)使被加工表面產(chǎn)生震動(dòng),降低表面光潔度；震動(dòng)也會(huì)使刀具壽命縮短,使機(jī)床零件磨損加快；震動(dòng)所造成的噪音,使工人疲勞。因此,設(shè)計(jì)中應(yīng)采取一定的措施來(lái)消除和減少震動(dòng)。五.生產(chǎn)效率對(duì)總體布局的影響機(jī)床的生產(chǎn)批量不同,其結(jié)構(gòu)可能完全不同。強(qiáng)力輪輻股份有限公司加工輪輻屬于大批量生產(chǎn),因此制造輪輻擴(kuò)鉸專用機(jī)床,一次完成多孔加工,效率高,勞動(dòng)強(qiáng)度低,從而節(jié)約人力和時(shí)間。六.機(jī)床的造型對(duì)總體布局的影響機(jī)床的外觀,應(yīng)尋求整體統(tǒng)一,均衡穩(wěn)定,比例協(xié)調(diào)機(jī)床總布局的任務(wù),是解決機(jī)床各部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相對(duì)位置的關(guān)系,并使機(jī)床具有一個(gè)協(xié)調(diào)完美的造型。鉆床一般型式是單臂式和框架式。單臂式的特點(diǎn)是能方便的更換點(diǎn)位進(jìn)行加工。但這類布局型式與框架式相比剛度較差,所以本設(shè)計(jì)采用框架式結(jié)構(gòu),這種型式的機(jī)床具有占地面積小,工人所處的操作位置比較靈活的特點(diǎn),且剛度高,加工精度高。本設(shè)計(jì)框架式結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖：第三節(jié)多軸鉆床工藝方案的制定工藝方案制定的正確與否,將決定機(jī)床能否達(dá)到“質(zhì)量輕,體積小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,效率高,質(zhì)量好”的要求。故在確定專用機(jī)床的總體布局方案時(shí),應(yīng)重點(diǎn)分析和選擇合理的工藝方案。一.影響機(jī)床工藝方案制定的主要因素被加工零件需要在機(jī)床上完成的工序及加工精度,是制定機(jī)床工藝方案的主要依據(jù)。制定工藝方案時(shí),首先需要全面的分析工件的加工精度及技術(shù)要求,了解現(xiàn)場(chǎng)加工工藝及保證精度的有效措施。被加工零件的特點(diǎn)工件材料及硬度、加工部件的結(jié)構(gòu)形式、工件的剛性、工藝基面等,對(duì)于機(jī)床工藝方案的制定都有重要的影響。工件的剛性不足,加工時(shí)工序就不能太集中。有時(shí)為了減少機(jī)床臺(tái)數(shù),必須采用高度集中工序時(shí),從安排上,也必須把一些工序從時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)加工,以避免同時(shí)加工時(shí)因工件受力變形、發(fā)熱變形以及振動(dòng)而影響加工精度。工件的生產(chǎn)方式被加工零件生產(chǎn)批量的大小,對(duì)機(jī)床方案的制定也有影響。對(duì)大批量生產(chǎn)的箱體零件,工序安排上,一般趨于分散。例如加工輪輻螺栓孔,其粗加工,精加工分別在不同的機(jī)床上進(jìn)行。機(jī)床雖多一些,但由于生產(chǎn)批量很大,從提高生產(chǎn)率,穩(wěn)定的保證加工精度的角度來(lái)講仍然是合理的。在小批量生產(chǎn)情況下,完成同樣工藝內(nèi)容,則力求減少機(jī)床臺(tái)數(shù),此時(shí)應(yīng)當(dāng)將工序盡量集中在一臺(tái)或少數(shù)幾臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行加工,以提高機(jī)床的利用率。二.加工工件的工藝分析本次設(shè)計(jì)的機(jī)床是輪輻螺栓孔專用擴(kuò)鉸多軸鉆床。以下對(duì)所加工工件外形及加工面的位置作詳細(xì)的分析。由零件圖可以看出,此步工序是對(duì)輪輻面上六個(gè)直徑為
32的孔進(jìn)行擴(kuò)鉸加工。如果采用一般鉆床,也可以完成此步工序,但是一次只能加工一個(gè)孔,一個(gè)輪輻需要加工六次,勞動(dòng)強(qiáng)度大,生產(chǎn)率低且不能保證精度。為了保證配合質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,可以使用多軸鉆床一次完成六個(gè)孔的擴(kuò)鉸工作,從而節(jié)省人力和時(shí)間。所加工工件在擴(kuò)孔后的零件圖如下圖所示:第二章多軸鉆床部件設(shè)計(jì)第一節(jié)動(dòng)力部件的選擇動(dòng)力部件的選擇在整個(gè)多軸鉆床的設(shè)計(jì)中是至關(guān)重要的。動(dòng)力部件的功率如果選取過(guò)大,電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于低負(fù)荷情況,功率因素小,造成電力浪費(fèi),同時(shí)使轉(zhuǎn)動(dòng)件及相關(guān)尺寸選取過(guò)大,浪費(fèi)材料,且機(jī)床笨重。如果選取過(guò)小,則機(jī)床達(dá)不到設(shè)計(jì)提出的使用性能要求。本設(shè)計(jì)主運(yùn)動(dòng)采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng),進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。一.切削用量的選擇多軸鉆床正常工作與合理地選用切削用量,即確定合理的切削速度和工作進(jìn)給量,有很大的關(guān)系。切削用量選用的恰當(dāng),能使多軸機(jī)床以最少的停車損失,最高的生產(chǎn)效率,最長(zhǎng)的刀具壽命和最好的加工質(zhì)量,也就是“多快好省”的進(jìn)行生產(chǎn)。工作時(shí),六軸鉆床的六把刀具同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn),為了使鉆床能正常工作,不經(jīng)常停車換刀,而達(dá)到較高的生產(chǎn)率,所選的切削用量比一般鉆床單刀加工要低一些。概括地說(shuō),在多軸鉆床上不宜采用較大的切削速度和進(jìn)給量。對(duì)于擴(kuò)鉸孔,要想達(dá)到較理想的狀態(tài),除刀具須保證合理的幾何形狀及冷卻充分,很重要的一點(diǎn)是合理選擇切削用量。一般是速度低一點(diǎn)好,進(jìn)給量不宜太大。查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》第一冊(cè)“機(jī)械部分”表2—13“擴(kuò)孔切削用量”,得V=12~20m/min,f=0.3~0.4mm/r,本設(shè)計(jì)選取v=20m/min,f=0.3mm/r。二.刀具的選擇廠方提供現(xiàn)有刀具。三.動(dòng)力部件的選擇主運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選取查《專用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》選取主運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī):切削扭矩:

＝1.687(公斤力—米)總切削扭矩:


軸向力:

總軸向力:
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－2查得使用系數(shù)；由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－4查得7級(jí)精度,小齒輪相對(duì)支承對(duì)稱布置時(shí)將數(shù)據(jù)代入,得:由
,
,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》10－13得:故載荷系數(shù)按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑,由《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式10－10a得:因初選
,所以強(qiáng)度合格。計(jì)算模數(shù)m按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式10－5得:確定公式內(nèi)的各個(gè)參數(shù)值由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10－20d查得小齒輪和大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度分別為:
,
；由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)
,
；計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)
,由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式10－12得:計(jì)算載荷系數(shù)k查取齒形系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－5查得；查取齒形校正系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－5查得；計(jì)算大小齒輪的并比較大小設(shè)計(jì)計(jì)算對(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疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力,而齒面接觸強(qiáng)度的承載能力,僅與齒輪直徑有關(guān),廠方要求的
＝75mm,m=3完全可靠。幾何尺寸計(jì)算計(jì)算分度圓直徑計(jì)算中心距計(jì)算齒輪寬度考慮安裝對(duì)中誤差及大小齒輪傳遞扭矩相等等因素,小齒輪齒寬應(yīng)比大齒輪寬5～10mm,故將齒寬就近圓整為
。驗(yàn)算故設(shè)計(jì)合理。三.軸的設(shè)計(jì)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件,一般都安裝在軸上進(jìn)行運(yùn)動(dòng),即傳遞動(dòng)力。因此軸的功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求,合理的確定軸的結(jié)構(gòu)和尺寸。如果軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,則會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性,還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件的裝配困難。軸的工作能力計(jì)算是指軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。一般情況下,軸的結(jié)構(gòu)工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度,因此在設(shè)計(jì)計(jì)算中我們只對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算,防止其斷裂或塑性變形。主軸的設(shè)計(jì)主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主軸的型式和直徑,主要取決于刀具的進(jìn)給抗力和切削扭矩或主軸—刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的需要。軸的分布類型是多種多樣的,結(jié)構(gòu)各有不同,大體可以歸納成下述幾種類型：?jiǎn)谓M或多組圓周分布；等距或不等距直線分布；圓周或直線混合分布；任意分布。根據(jù)廠方所提供的零件圖,本設(shè)計(jì)采用第一種類型中的單組圓周分布。單軸的結(jié)構(gòu)如下圖:主軸的參數(shù)設(shè)計(jì)主軸的分布盡管有各種各樣的類型,但通常采用的經(jīng)濟(jì)而又有效的轉(zhuǎn)動(dòng)是:用一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸。本設(shè)計(jì)采用此種設(shè)計(jì),具體方案如下:在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí),首先把所有主軸（6軸）分成一組同心圓,然后在同心圓上放置一根傳動(dòng)軸,來(lái)帶動(dòng)一組主軸。接著再用此轉(zhuǎn)動(dòng)軸與動(dòng)力部件驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)結(jié)起來(lái)。這就是通常的傳動(dòng)布置次序,即由主軸處布置起,最后再引到動(dòng)力部件的驅(qū)動(dòng)軸上。本設(shè)計(jì)選用剛性主軸。設(shè)計(jì)剛性主軸的主要內(nèi)容之一是選擇主軸參數(shù)。主軸參數(shù)確定的正確與否,對(duì)主軸的剛性將有很大的影響。在設(shè)計(jì)剛性主軸時(shí),若主軸參數(shù)選擇不合理,則被加工零件將達(dá)不到要求的精度和光潔度。求輸出軸上的功率由齒輪計(jì)算知求作用在齒輪上的力因?yàn)閯t:式中各參數(shù)代表的含義:
－小齒輪傳遞的扭矩,單位為N
mm；
－小齒輪的節(jié)圓直徑,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪即為分度圓直徑；
－嚙合角,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪
。初步確定軸的最小直徑軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為:式中各參數(shù)含義:
－扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,單位為Mpa；T－軸所受的扭轉(zhuǎn)力,單位為
；
－軸的抗扭截面系數(shù),單位為
；
－軸的轉(zhuǎn)速,單位為r/min；P－軸傳遞的功率,單位為KW；
－計(jì)算截面處軸的直徑,單位為mm；
－許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,單位為Mpa。選取軸的材料為45號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)處理）,
值在25～45之間,
值在103～126之間,本設(shè)計(jì)取
=126,由上式計(jì)算得軸的直徑：軸的直徑,考慮鍵槽的削弱影響,對(duì)于單鍵d增大4％～5％,則d=23.6mm,因?yàn)閺S方要求主軸強(qiáng)度要留有一定的富裕量,圓整為30mm。大齒輪軸的設(shè)計(jì)大齒輪軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算已知大齒輪軸的功率
,轉(zhuǎn)速
和轉(zhuǎn)矩
,則:式中各參數(shù)含義:
－電動(dòng)機(jī)輸出功率；－減速器效率；－連軸器效率；－滾動(dòng)軸承效率。將＝7.35kw,=95%,=99%,=99%代入上式＝6.844kw則大齒輪轉(zhuǎn)速大齒輪軸的受力分析已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為:則:又因?yàn)榱鶄€(gè)小齒輪均布在大齒輪周圍,徑向力相互抵消,故
理論值為零。初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45號(hào)鋼（調(diào)制處理）。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15－3取
,則:考慮到鍵槽的削弱影響,對(duì)于雙鍵d增大7％～10％（本設(shè)計(jì)因單鍵強(qiáng)度不夠,不符合要求,故選用雙鍵）,則:就近圓整為60mm。輸入軸的最小直徑顯然是聯(lián)結(jié)聯(lián)軸器處軸的直徑,為了使所選軸的直徑與連軸器的孔徑相適應(yīng),故需要同時(shí)選聯(lián)軸器的型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩:查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－2,考慮到載荷均勻平穩(wěn),故取
,則:
按計(jì)算轉(zhuǎn)矩
應(yīng)小于聯(lián)軸器工程轉(zhuǎn)矩額定條件,查《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》標(biāo)準(zhǔn)(GB/T5015-1985),選用TL8型彈性套住銷聯(lián)軸器。其公稱轉(zhuǎn)矩為710Nm,許用轉(zhuǎn)速為3000r/min,滿足使用要求。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):根據(jù)軸向定位要求確定軸各段直徑和長(zhǎng)度主軸軸徑d＝30mm,所選軸承型號(hào)為7207,其尺寸為
,取齒輪距箱體內(nèi)壁距離為16mm；軸承端蓋總寬度為20mm；軸承距箱體內(nèi)壁距離為2mm；齒輪寬為40mm,則軸I—II段的長(zhǎng)度為100mm。軸上零件的周向定位齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接。大齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)軸向定位的要求確定軸各段的直徑和長(zhǎng)度現(xiàn)已知安裝聯(lián)軸器處軸的直徑,即
,安裝齒輪處的軸段考慮到鍵槽的削弱影響,取
。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L＝112mm,取
。安裝齒輪處軸徑d取60mm,取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離a=16mm；取軸承距箱體內(nèi)壁距離為s=8mm。已知軸承寬度T=22mm,大齒輪寬B=35mm,與聯(lián)軸器相配合的套筒長(zhǎng)度根據(jù)聯(lián)軸器的尺寸A定位d=102mm,則軸II－III的長(zhǎng)度為d=102mm.。=2×(22＋46＋8＋16)＋35＋(102－4)=225mm根據(jù)212軸承的安裝尺寸
,選取套筒厚度4.5mm。初選滾動(dòng)軸承因軸承除承受軸的重力外,幾乎不受軸向力,故選用深溝球軸承。齒輪、半聯(lián)軸器與軸向定位均采用平鍵聯(lián)接,查《實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》續(xù)表3－1選取14×9的鍵,公稱長(zhǎng)度為100mm。為了保證齒輪與軸配合具有良好的對(duì)中性,選用齒輪輪轂與軸的配合為H7/h6；同時(shí)半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接,選用平鍵14mm×9mm,其配合為H7/k6。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的,此處選軸的直徑尺寸公差為m6。確定軸的圓角和倒角尺寸參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15－2,取軸端倒角為2×
,各軸肩處圓角半徑取R=2。大齒輪軸的結(jié)構(gòu)如下圖:第六節(jié)夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一.概述零件在工藝規(guī)格制定以后,就要按工藝規(guī)格順序進(jìn)行加工。加工中除了需要機(jī)床,刀具,量具之外,成批生產(chǎn)時(shí)還需要用機(jī)床夾具。它們是機(jī)床和工件之間的連接裝置,是將工件進(jìn)行定位、加緊；將刀具進(jìn)行導(dǎo)向或?qū)Φ?以保證工件和刀具間的相對(duì)位置關(guān)系的附加裝置,使工件相對(duì)于機(jī)床或刀具獲得正確位置。機(jī)床夾具的好壞直接影響工件加工表面的位置精度,所以機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是裝配設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要的工作,是加工過(guò)程中最活躍的因素之一。一.一般夾具的組成定位元件起定位作用,保證工件相對(duì)夾具的位置,可以用六點(diǎn)定位原理來(lái)分析其所受限制的自由度。加緊裝置將工件加緊,以保證在加工時(shí)保持所限制的自由度。導(dǎo)向元件和對(duì)刀裝置用來(lái)保證刀具相對(duì)于夾具的位置。本設(shè)計(jì)為擴(kuò)鉸孔,需要夾具具有導(dǎo)向作用。連接元件是用來(lái)保證夾具和機(jī)床工作臺(tái)之間的相對(duì)位置。對(duì)于鉆床夾具,由于孔加工刀具加工時(shí)只是沿軸向進(jìn)給就可完成,用導(dǎo)向元件就可以保證相對(duì)位置,因此在將夾具安裝在工作臺(tái)上時(shí),用導(dǎo)向元件直接對(duì)刀具進(jìn)行定位,不必再用連接元件定位了,所以一般鉆床夾具沒(méi)有連接元件。二.夾緊機(jī)構(gòu)的功能保證加工精度；提高生產(chǎn)率；擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍；減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,保證生產(chǎn)安全。加緊機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足的要求保證加工精度；夾具的總體方案應(yīng)與年生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)；安全,方便,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度；排屑順暢；機(jī)床夾具應(yīng)有良好的強(qiáng)度,剛度和結(jié)構(gòu)工藝性。機(jī)構(gòu)的夾緊過(guò)程消除間隙階段:從原動(dòng)操作部分開(kāi)始動(dòng)作起,到各傳動(dòng)構(gòu)件之間,以及夾緊元件與被夾緊部件之間完全消除間隙,開(kāi)始接觸為止；加力與變形階段:夾緊元件被夾緊部位的壓力從零開(kāi)始逐漸增加,同時(shí)各傳動(dòng)軸構(gòu)件也由于受力而發(fā)生彈性變形,直到夾緊元件對(duì)被夾緊部位的夾緊力達(dá)到預(yù)定值為止。二.夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)機(jī)床的加緊機(jī)構(gòu)前,應(yīng)明確該部件的工作條件:作用于部件上切削力的大小,方向和作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置；部件的支承情況,即有關(guān)導(dǎo)軌以及部件與導(dǎo)軌接觸處的各項(xiàng)幾何尺寸；部件的重量以及重心的坐標(biāo)位置。以上工作條件,本設(shè)計(jì)在機(jī)床總體設(shè)計(jì)與布局情況下已求得,現(xiàn)選擇夾緊力作用點(diǎn),夾緊力作用點(diǎn)選擇的原則為:盡可能以最小夾緊力取得防止機(jī)床部件滑移,顛覆和回轉(zhuǎn)的最大效果；夾緊點(diǎn)布置在被夾緊零部件上剛度較大的部位,減少夾緊力引起的變形；盡量減少夾緊機(jī)構(gòu)在夾緊、松開(kāi)機(jī)床部件時(shí)的位移,保證定位精度。本設(shè)計(jì)夾緊點(diǎn)選在六個(gè)圓周孔的外邊緣位置。此處離要加工孔的位置較近,可以用較小的夾緊力達(dá)到預(yù)期的夾緊效果,且此處剛度較大,受夾緊力所產(chǎn)生的變形較小。夾具的結(jié)構(gòu)如下圖：

第三章支承件的設(shè)計(jì)第一節(jié)概述一.支承件的功能機(jī)床的支承件是指床身,立柱,橫梁,底座等。它們相互固定聯(lián)接成機(jī)床的基礎(chǔ)和框架。這些件一般都比較大,所以也成為“大件”。機(jī)床上其他零、部件可以固定在支承件上,或者工作時(shí)在支承件的導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)。工作時(shí),刀具與工件之間相互作用的力沿著大部分支承件逐個(gè)傳遞并使之變形,機(jī)床的動(dòng)態(tài)力會(huì)使支承件和整機(jī)振動(dòng),支承件的熱變形將改變執(zhí)行元件的相對(duì)位置和運(yùn)動(dòng)軌跡。以上這些,都將會(huì)影響被加工件的加工精度和表面質(zhì)量。因此,支承件的主要功能是保證機(jī)床有足夠的靜剛度,抗振性,熱穩(wěn)定性和耐用度,且保證機(jī)床各零部件之間的相互位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度。所以,支承件的合理設(shè)計(jì)是機(jī)床設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一。支承件應(yīng)滿足的基本要求應(yīng)具有足夠的剛度和較高的剛度—質(zhì)量比；應(yīng)具有較好的動(dòng)態(tài)特性,包括較大的位移阻抗（動(dòng)剛度）和阻尼；整機(jī)的低階頻率較高,各階頻率引起結(jié)構(gòu)共振；不會(huì)因薄壁振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲；熱穩(wěn)定性好,熱變形對(duì)機(jī)床加工精度的影響較??；排屑順暢,吊運(yùn)安全,并具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性,以便于制造和裝配。支承件的分類支承件根據(jù)其形狀,可分為三大類:一個(gè)方向的尺寸比另外兩個(gè)方向大得多的零件,這些零件可看作梁類件；兩個(gè)方向的尺寸比第三個(gè)方向的尺寸大得多的零件,這類零件可看作板類件；三個(gè)方向的尺寸都差不多的零件,這類零件可看作箱類件。二.支承件的靜剛度和形狀選擇原則支承件的變形一般包括三個(gè)部分：自身變形,局部變形和接觸變形。在本設(shè)計(jì)中,載荷是通過(guò)立柱（兼作導(dǎo)軌）施加到底座上去的,其變形包括底座的變形,立柱的變形等。在設(shè)計(jì)時(shí)不可忽略局部變形和接觸變形,它們有時(shí)甚至占主要地位。自身剛度支承件所受的載荷,主要是拉壓,彎曲和扭轉(zhuǎn)。其中彎曲和扭轉(zhuǎn)是主要的。因此,支承件的自身剛度,主要應(yīng)考慮彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。其次,如果支承件的壁較薄,特別是支承件的內(nèi)部如果肋板不足或布置不夠合理,受力后會(huì)發(fā)生截面形狀的畸變。自身剛度主要取決于支承件的材料、形狀、尺寸和肋板的布置等。局部剛度局部變形發(fā)生在載荷集中的地方。接觸剛度兩個(gè)平面接觸,由于兩個(gè)面都不是理想的平面,而是有一定的宏觀不平度,因而實(shí)際接觸面積只是名義接觸面積的一部分；又由于微觀不平,所以真正接觸的只是一些高點(diǎn)。這些都會(huì)影響到支承件的接觸剛度。三.支撐件的動(dòng)態(tài)特性設(shè)計(jì)支撐件時(shí),僅滿足靜剛度的要求,往往還是不夠的。還應(yīng)滿足動(dòng)態(tài)特性的要求。即:支撐件的固有頻率與激振頻率相重合；應(yīng)具有較高的動(dòng)剛度（共振狀態(tài)下,激振力的幅值與振幅之比）和較大的阻尼。當(dāng)支撐件受到一定幅值周期性激振力的作用下,受迫振動(dòng)的振幅較小。支承件的重量往往占機(jī)床總重的80%以上,其性能對(duì)整臺(tái)機(jī)床的有很大的影響。因此,合理的設(shè)計(jì)支承件,在機(jī)床設(shè)計(jì)過(guò)程中是很必要的。第二節(jié)導(dǎo)軌（立柱）的設(shè)計(jì)一.概述導(dǎo)軌的作用是使運(yùn)動(dòng)部件沿一定軌跡運(yùn)動(dòng)（導(dǎo)向）,并承受運(yùn)動(dòng)部件及工件的重量和切削力（承載）。在導(dǎo)軌副中,運(yùn)動(dòng)的一方叫做動(dòng)導(dǎo)軌,不動(dòng)的一方叫做支承導(dǎo)軌。導(dǎo)軌按運(yùn)動(dòng)性質(zhì)可分為主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌,進(jìn)給導(dǎo)軌和移置導(dǎo)軌。主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的動(dòng)導(dǎo)軌與支撐導(dǎo)軌之間,相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度較高；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的動(dòng)導(dǎo)軌與支撐導(dǎo)軌之間,相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度較低。按摩擦性質(zhì)可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌（本設(shè)計(jì)采用滑動(dòng)導(dǎo)軌）。導(dǎo)軌應(yīng)滿足下列要求精度高,壽命長(zhǎng)導(dǎo)軌在空載下運(yùn)動(dòng)和在切削條件下運(yùn)動(dòng)時(shí),都應(yīng)具有足夠的導(dǎo)向精度。保證動(dòng)導(dǎo)軌的準(zhǔn)確度,是保證導(dǎo)軌工作質(zhì)量的前提。幾何精度：直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的幾何精度一般包括：導(dǎo)軌在豎直平面內(nèi)的直線度（簡(jiǎn)稱A項(xiàng)精度）；導(dǎo)軌在水平平面內(nèi)的直線度（簡(jiǎn)稱B項(xiàng)精度）；兩導(dǎo)軌面間的平行度,也叫扭矩（簡(jiǎn)稱C項(xiàng)精度）。接觸精度：影響精度保持性的主要因素是磨損。提高耐磨性以保持精度,是提高機(jī)床質(zhì)量的主要內(nèi)容之一,也是科學(xué)研究的一大課題。常見(jiàn)的磨損形式有磨料磨損,粘著磨損和接觸疲勞。磨料磨損經(jīng)常發(fā)生在邊界摩擦和混合摩擦狀態(tài)。磨粒夾在導(dǎo)軌面間隨之相對(duì)運(yùn)動(dòng),形成對(duì)導(dǎo)軌面的“切削”,使導(dǎo)軌面產(chǎn)生“劃傷”。磨料的硬度越高,相對(duì)滑動(dòng)速度越大,壓強(qiáng)越大,對(duì)摩擦副的危害也越大。磨料磨損很難避免,是導(dǎo)軌防護(hù)的重點(diǎn)。剛度及承載能力大；摩擦阻力小,運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于加工,裝配,維修；成本低。設(shè)計(jì)導(dǎo)軌的任務(wù)選擇導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型；選擇導(dǎo)軌的截面形狀；設(shè)計(jì)導(dǎo)軌的尺寸；設(shè)計(jì)導(dǎo)軌磨損后的補(bǔ)償和間隙（或預(yù)緊力）調(diào)整裝置；選擇導(dǎo)軌的材料,表面加工和處理方法,表面硬度匹配；決定導(dǎo)軌的潤(rùn)滑形式,減小摩擦,磨損,發(fā)熱和爬行；設(shè)計(jì)完善的防護(hù)裝置；確定導(dǎo)軌的技術(shù)要求。二.導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)材料的選取對(duì)導(dǎo)軌材料的主要要求是:耐磨性高,工藝性好和成本低。導(dǎo)軌的常用材料有鑄鐵,鋼件等。鑄鐵是一種成本低,有良好的減振性和耐磨性,易于鑄造和切削加工的金屬材料。本設(shè)計(jì)采用孕育鑄鐵,選擇牌號(hào)為HT300。制造此材料的工藝過(guò)程是在鐵水中加入少量孕育劑硅和鋁,使鑄鐵獲得均勻的珠光體和細(xì)片狀石墨的金相組織,從而得到均勻的強(qiáng)度和硬度。由于石墨微粒能夠產(chǎn)生潤(rùn)滑作用,又可吸引和保持油膜,因此孕育鑄鐵的耐磨性比灰鑄鐵高。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的立柱設(shè)計(jì)是應(yīng)在最小重量的條件下,具有最大的靜剛度。因考慮到方型截面的抗彎剛度好于圓形,故本設(shè)計(jì)采用方型截面（同為廠方要求）。本設(shè)計(jì)為專用多軸鉆床的設(shè)計(jì),根據(jù)需要,床身導(dǎo)軌兼作立柱,工作臺(tái)可沿立柱上下移動(dòng)作進(jìn)給往復(fù)運(yùn)動(dòng)。但考慮到安裝需要,導(dǎo)軌上半部分（實(shí)質(zhì)上為立柱,此段只起支承作用,不起導(dǎo)向作用）截面形狀本設(shè)計(jì)采用圓形截面,上下兩端加工有螺紋,與上臺(tái)板和底座固定。具體結(jié)構(gòu)形狀如下圖:尺寸的確定導(dǎo)軌的尺寸過(guò)大,會(huì)使機(jī)床整體顯得笨重；尺寸過(guò)小,則導(dǎo)軌剛度不足,機(jī)床在工作時(shí),切削載荷（主要為切削轉(zhuǎn)矩和進(jìn)給力）經(jīng)導(dǎo)軌（兼作立柱）傳遞給工作臺(tái),使導(dǎo)軌產(chǎn)生彈性變形,彎曲或扭轉(zhuǎn)。變形的結(jié)果,主軸軸線在豎直面和水平面內(nèi)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn),使線不垂直于底座,影響到加工精度。所以,合理的制定導(dǎo)軌的尺寸,是機(jī)床加工精度保障的前提。具體尺寸見(jiàn)上圖。工藝性采用淬火的方法可以提高鑄鐵導(dǎo)軌表面的硬度,可以增強(qiáng)抗磨料磨損,粘著磨損的能力,防止劃傷與撕傷,提高導(dǎo)軌的耐磨性。鑄造中的殘余應(yīng)力,會(huì)使導(dǎo)軌產(chǎn)生蠕變,因此,必須進(jìn)行時(shí)效處理。時(shí)效最好在粗加工后進(jìn)行。鑄鐵加熱到450℃時(shí),在內(nèi)應(yīng)力的作用下開(kāi)始變形,超過(guò)550℃硬度反而降低。因此熱時(shí)效處理應(yīng)在530℃~550℃的范圍內(nèi)進(jìn)行,這樣既能消除內(nèi)應(yīng)力,又不致降低硬度。因本設(shè)計(jì)多軸鉆床為普通精度機(jī)床,所以只進(jìn)行一次時(shí)效處理就可以了。導(dǎo)軌間隙的調(diào)整導(dǎo)軌面間的間隙對(duì)機(jī)床工作性能有直接影響,如果間隙過(guò)大,將影響運(yùn)動(dòng)精度和平穩(wěn)性；間隙過(guò)小,則運(yùn)動(dòng)阻力大,導(dǎo)軌的磨損加快。因此必須保證導(dǎo)軌具有合理間隙,磨損后又能方便的調(diào)整。本設(shè)計(jì)采用螺栓調(diào)整工作臺(tái)動(dòng)導(dǎo)軌與立柱導(dǎo)軌之間的間隙,具體方案如下圖:第三節(jié)底座的設(shè)計(jì)一.材料選擇剛件雖然強(qiáng)度高,但是相對(duì)與鑄件來(lái)說(shuō),其價(jià)格高,減振性差。所以本設(shè)計(jì)底座的材料采用鑄鐵,牌號(hào)為HT200。二.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖所示,本設(shè)計(jì)底座四角有四個(gè)凸臺(tái),底座鑄造成型后,在銑床上加工這四個(gè)凸臺(tái),使之具有一定的平面度和粗糙度。在這里,凸臺(tái)有兩個(gè)作用：首先,用來(lái)支承工作臺(tái),把工作臺(tái)的重量通過(guò)底座傳到地面,從而不會(huì)使液壓缸直接受壓。其次,安裝導(dǎo)軌時(shí),起到支承和配合的作用,使導(dǎo)軌具有一定的垂直度。如果凸臺(tái)的精度不夠,則導(dǎo)軌的垂直度就會(huì)受到影響,從而最終影響到工件的加工精度。具體結(jié)構(gòu)如下圖：三.尺寸確定根據(jù)導(dǎo)軌之間的距離確定底座的長(zhǎng)度和寬度。導(dǎo)軌之間長(zhǎng)度距離為900mm,寬度距離為680mm,確定底座的長(zhǎng)度為1530mm,寬度為1130mm。工作臺(tái)高度為605mm,考慮到工人安裝工件時(shí)的工作高度,根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理,確定底座高度為450mm。第四章液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是根據(jù)主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)提出的要求和綜合運(yùn)用液壓元件和液壓回路基本知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求具體包括:主機(jī)的用途、工藝過(guò)程和總體布置以及對(duì)液壓傳動(dòng)裝置的位置及空間尺寸的要求；主機(jī)的工作循環(huán)、各執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)形式及其工作范圍；執(zhí)行元件在各工作階段的負(fù)載大小和性質(zhì)以及運(yùn)動(dòng)速度的變化范圍；主機(jī)各運(yùn)動(dòng)部件之間的動(dòng)作順序、自動(dòng)循環(huán)和互鎖關(guān)系；對(duì)系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性、換向定位精度、停留時(shí)間等方面的要求；液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境如溫度、濕度、震動(dòng)沖擊是否有腐蝕性和易燃物質(zhì)存在等情況。本設(shè)計(jì)為多軸鉆床的設(shè)計(jì),對(duì)液壓系統(tǒng)的要求:加工精度7級(jí)；進(jìn)給速度要平穩(wěn),能調(diào)速；液壓系統(tǒng)應(yīng)基本滿足自動(dòng)化要求。工作臺(tái)快進(jìn)、快退速度為0.075m/s,工作進(jìn)給速度為0.001m/s,加速時(shí)間為0.2s,工作臺(tái)采用立柱導(dǎo)軌,工作臺(tái)快進(jìn)行程265mm,工進(jìn)行程為15mm,動(dòng)摩擦系數(shù)
。一.工況分析工況分析的目的是明確主機(jī)在工作中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度和負(fù)載的大小及其變化規(guī)律。液壓執(zhí)行元件的負(fù)載分析根據(jù)給定條件,其負(fù)載由六部分組成,即工作阻力
,摩擦阻力
,
,慣性阻力
,重力G,密封阻力為
,背壓阻力
。所以作用在活塞上的機(jī)械負(fù)載R為:
工作阻力就本鉆床而言,工作阻力為工作運(yùn)動(dòng)方向的軸向力,即摩擦阻力
,
摩擦阻力為工作臺(tái)動(dòng)導(dǎo)軌與導(dǎo)軌之間的摩擦力。由于工作臺(tái)作垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng),立柱預(yù)緊力N=50N,所以==重力G估算工作臺(tái)、工件等重力為G=2211.3N慣性阻力液壓負(fù)載圖的繪制液壓缸在各工況階段的負(fù)載值如下表所示:工況負(fù)載計(jì)算公式液壓缸負(fù)載F（W）液壓缸推力起動(dòng)F=+G2221.32468N加速F=+G+2299.222554.7N快進(jìn)F=+G2216.32462.6N工進(jìn)F=+G+3766.74185.2N反向起動(dòng)F=a-2201.32445.9N反向加速F=G--2123.376252359.31N快退F=G-2206.32451.4N二.確定液壓缸的參數(shù)初選液壓缸的工作壓力查《液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)》表4-3,初選工作壓力為
。確定液壓缸尺寸由于鉆床工作臺(tái)快進(jìn)和快退速度相同,因此選用單桿活塞式液壓缸,并使
,快進(jìn)速度采取差動(dòng)連接。確定液壓缸直徑按負(fù)載和選定的工作壓力計(jì)算,即式中液壓缸的外負(fù)載查《液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6－2取活塞桿外徑d=35mm,則根據(jù)GB2348－80就近圓整到D=70mm,為活塞桿的2倍。于是液壓缸實(shí)際有效工作面積為:液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力,流量和功率的計(jì)算值工況計(jì)算公式液壓缸快進(jìn)起動(dòng)24681.40.00065243.1加速2554.73.84衡速2462.63.74工進(jìn)4185.211.0145×5.51快退起動(dòng)2201.37.590.00022167.42加速2123.387.3衡速2206.37.61三.繪制工作原理圖

第五章電器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為了提高機(jī)床的自動(dòng)化程度和安全可靠度,本設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)采用電器控制。由于液壓系統(tǒng)有三個(gè)電磁閥,線圈由PLC控制,