鉆床主軸箱設(shè)計(jì).doc

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課程設(shè)計(jì) 1機(jī)床課程設(shè)計(jì)的目的 課程設(shè)計(jì)是在學(xué)生學(xué)完相應(yīng)課程及先行課程之后進(jìn)行的實(shí)習(xí)性教學(xué)環(huán)節(jié)，是大學(xué)生的必修環(huán)節(jié)，其目的在于通過(guò)機(jī)床運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使學(xué)生在擬定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案過(guò)程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思，方案分析，結(jié)構(gòu)工藝性，機(jī)械制圖，零件計(jì)算，編寫(xiě)技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并培養(yǎng)學(xué)生具有初步的結(jié)構(gòu)分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力 目錄 一． 主傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 1．主電機(jī)的選定 2．轉(zhuǎn)速圖的擬定 3．齒輪的確定 4．齒輪的布置 二． 傳動(dòng)件的估算與驗(yàn)算 1．傳動(dòng)件的估算與驗(yàn)算 2.齒輪模數(shù)的估算和計(jì)算 3?軸承選擇 三. 夾具設(shè)計(jì) 1.工藝加工過(guò)程 2 .設(shè)計(jì)夾具 四 致謝 五 參 考 資 料 1.1 主傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 1．主電機(jī)的選定 由總體設(shè)計(jì)方案可知：Z5140鉆床的總功率為4kW,轉(zhuǎn)速為1450 r/min，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手選取電機(jī)為JO2-32,其外型見(jiàn)下圖，其安裝尺寸見(jiàn)下表： 機(jī) 座 號(hào) D E M N P R JO2-32 28 60 215 180 250 5 4 120 14 415 其螺栓直徑為12mm。 2．轉(zhuǎn)速圖的擬定 擬定立式鉆床的主傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖，由總體設(shè)計(jì)方按可知：主軸的轉(zhuǎn)速范圍為31.5～1400 r/min，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1450 r/min。 1． 選定公比 中型通用機(jī)床，常用的公比為1.26或1.41，考慮到適當(dāng)減小本鉆床的相對(duì)速度損 失，選定=1.41。 ,取Z=12 按標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列為：31，45，63，90，125，180，1250，355，500，710，1000，1450r/min。 2． 選擇結(jié)構(gòu)式 1）確定變速組的數(shù)目和各變速組中傳動(dòng)副的數(shù)目 大多數(shù)的機(jī)床廣泛應(yīng)用滑移齒輪的變速方式，為了滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和操縱方便的要求，通常采用雙聯(lián)或三聯(lián)滑移齒輪。該機(jī)床的變速范圍較大，必須經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的傳動(dòng)鏈減速才能把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降到主軸所需的轉(zhuǎn)速，故主軸轉(zhuǎn)速為12級(jí)的變速系統(tǒng)需要2個(gè)或3個(gè)變速組，即Z=12=43，或Z=12=422-4,或Z=12=322。為了結(jié)構(gòu)緊湊和主軸箱不過(guò)分的大，故選取Z=12=422-4. 2）確定不同傳動(dòng)副數(shù)的各變速組的排列次序 按著傳動(dòng)順序，各變速組排列方案有： 12=422-4 12=224-4 12=242-4 因本鉆床在結(jié)構(gòu)上有特殊要求，根據(jù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，應(yīng)遵守“前多后少”的原則，選擇12=422-4的方案。 3）確定變速組的擴(kuò)大順序 根據(jù)“前密后疏”的原則，選擇12=的結(jié)構(gòu)式。 4）驗(yàn)算變速組的變速范圍 最后擴(kuò)大組的變速范圍,在允許的變速范圍之內(nèi)。 3． 確定是否需要增加降速的定比傳動(dòng)副 該銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)的總降速比為30/1450=1/48，三個(gè)變速組的最小降速比都為 1/4，則總降速比為1/64，這樣是無(wú)需增加降速的定比傳動(dòng)副，為使中間的二個(gè)變速組降速緩慢，有利于變型機(jī)床的設(shè)計(jì)，改變降速齒輪副的傳動(dòng)比，就可以將主軸12級(jí)轉(zhuǎn)速一起提高或降低。 4． 分配各變速組的最小傳動(dòng)比，擬定轉(zhuǎn)速圖 鉆床的電機(jī)和輸入軸之間齒輪傳動(dòng)， 運(yùn)動(dòng)由電機(jī)經(jīng)彈性聯(lián)軸節(jié)和一對(duì)齒輪傳動(dòng)軸I，再由傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)中的傳動(dòng)齒輪傳至軸IV，使主軸獲得12級(jí)轉(zhuǎn)速。畫(huà)出轉(zhuǎn)速圖的格線如圖所示。 ① 在軸IⅤ上標(biāo)出12級(jí)轉(zhuǎn)速：30～1500r/min,在第Ⅰ軸上用A點(diǎn)代表電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；最低轉(zhuǎn)速用E點(diǎn)標(biāo)出，因此A、E兩點(diǎn)連線相距約17格，即代表總的降速傳動(dòng)比。 ② 決定III軸和Ⅳ軸之間的最小降速傳動(dòng)比：為了提高主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，主軸上齒輪應(yīng)大一些，能起到飛輪的作用，所以最后一個(gè)變速組的降速傳動(dòng)比取1/3。按公比=1.41，查表可知，，即從E點(diǎn)向上數(shù)3.5格（3lg），在III軸上找出D點(diǎn)，DE傳動(dòng)線表示Ⅳ-Ⅴ軸間變速組（第二擴(kuò)大組）的降速傳動(dòng)比。 ③ 決定其余變速組的最小傳動(dòng)比：根據(jù)降速前慢后快的原則，Ⅲ-Ⅳ軸間變速組（第一擴(kuò)速前慢后快的原則，II-Ⅲ軸間變速組（第一擴(kuò)大組），取u=,即從D點(diǎn)向上數(shù)四格（3lg）,在II軸上找出C點(diǎn)，用CD傳動(dòng)線表示；同理，I-Ⅱ軸見(jiàn)取u=，用BC傳動(dòng)線表示；0-Ⅰ軸間取u=,用AB線表示。 ④畫(huà)出各變速組其他傳動(dòng)線（圖五），-I軸間有一對(duì)齒輪傳動(dòng)，轉(zhuǎn)速圖上為一條AB傳動(dòng)線。I-Ⅱ軸間為基本組，有四對(duì)齒輪傳動(dòng)，級(jí)比指數(shù)，故四條傳動(dòng)線在轉(zhuǎn)速圖上各相距一格，從C點(diǎn)向上每隔一格取、、點(diǎn)，連結(jié)、B和B得基本組四條傳動(dòng)線，它們的傳動(dòng)比分別為、，，。II-Ⅲ軸間為第一擴(kuò)大組也有二對(duì)齒輪傳動(dòng)，級(jí)比指數(shù)=2，二條傳動(dòng)線轉(zhuǎn)速圖上各相距一格，即和CD,它們的傳比分別為，，。III-Ⅳ軸間為第二擴(kuò)大組，有三對(duì)齒輪傳動(dòng)，級(jí)比指數(shù)，兩條傳動(dòng)線在轉(zhuǎn)速圖上應(yīng)相距4格，即D,DE,它們的傳動(dòng)比分別為和。 ⑤ 畫(huà)出全部傳動(dòng)線，即鉆床的主傳動(dòng)轉(zhuǎn)速圖。如前所述，轉(zhuǎn)速圖兩軸之間的平行線代表同一對(duì)齒輪傳動(dòng)，所以畫(huà)II-Ⅲ軸間的傳動(dòng)線時(shí)，應(yīng)從、、兩點(diǎn)分別畫(huà)CD、、C、的平行線，使III軸得到8種轉(zhuǎn)速。由于特殊理由，畫(huà)III-Ⅳ軸間的傳動(dòng)線時(shí)，應(yīng)畫(huà)4條與DE平行的線，8條與D平行的線，使主軸得到12種轉(zhuǎn)速。 3．齒輪的確定 1．齒輪齒數(shù)的確定應(yīng)注意以下問(wèn)題： 1）.不產(chǎn)生根切。一般要求～20。 2）.保證強(qiáng)度和防止熱處理變形過(guò)大，齒輪齒根圓到鍵槽的厚度，一般取，則。 3）.同一傳動(dòng)組的各對(duì)齒輪副的中心距應(yīng)當(dāng)相等。若模數(shù)相等時(shí)，則齒數(shù)和亦應(yīng)當(dāng)相等。但由于傳動(dòng)比的要求，尤其是在傳動(dòng)中使用了公用齒輪后，常常滿足不了上述要求。機(jī)床上可用修正齒輪，在一定范圍內(nèi)調(diào)整中心距使其相等。但修正量不能太大，一般齒數(shù)差不能超過(guò)3～4個(gè)齒。 4）.防止各種碰撞和干涉。 5）.應(yīng)保證最小齒輪裝到軸上或套筒上具有足夠的強(qiáng)度。 6）.保證主軸的轉(zhuǎn)速誤差在規(guī)定范圍之內(nèi)。 2．齒數(shù)的計(jì)算 1）.同一變速組內(nèi)模數(shù)相同的齒數(shù)的確定 為了便于設(shè)計(jì)和制造，主傳動(dòng)系統(tǒng)中所采用的齒輪模數(shù)的種類(lèi)盡可能少一些。在同一個(gè)變速組內(nèi)一般都采用相同的模數(shù)，這是因?yàn)楦鼾X輪副的速度變化不一樣，受力情況差別不大。 當(dāng)各對(duì)齒輪模數(shù)相同，且不采用變位齒輪時(shí)，則各對(duì)齒輪的齒數(shù)和也必須相等，其間的關(guān)系是： （3-1） 式中 —主動(dòng)齒輪的齒數(shù) —被動(dòng)齒輪的齒數(shù) —一對(duì)齒輪的傳動(dòng)比 —一對(duì)齒輪的齒數(shù)和 為了保證不產(chǎn)生根切，必須先找出具有最少齒數(shù)的傳動(dòng)副（一般出現(xiàn)在最高升速或最低降速的傳動(dòng)副上），確定最小齒數(shù)，然后確定最合適的齒數(shù)和，再根據(jù)傳動(dòng)比確定其它齒輪的齒數(shù)。 由上面兩個(gè)公式得： （3-2） 一般=17~30,初選=18,參考有關(guān)資料選取m為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3。 由a=()和選取的=1.41，查表2-1《金屬切削機(jī)床》，得=76 故=-=76-18=58　 所以=(18+58)=114=0.31 ===0.31 ==31.50.31=101.6r/min III軸的最高轉(zhuǎn)速 ==101.61.41=1125.r/min U=14001125.7=1.24 Z=S==42 Z=S-Z=76-42=34 3齒輪參數(shù)的確定 分度圓直徑∶ d=mZ=342=126mm d=mZ=334=102mm 齒頂高∶ h=m=3mm 齒根高∶ h=1.25m 全齒高∶ h= h+ h 頂隙∶ C= h- h=0.25m=0.75mm 齒頂圓直徑∶ d= d+2 h=126+23=132mm d= d+2 h=108mm 齒根圓直徑∶d= d-2 h=118.5mm d= d-2 h=94.5mm 齒寬∶ B=13mm B=18mm 4．齒輪的布置 為了使變速箱結(jié)構(gòu)緊湊，必須合理布置齒輪。因?yàn)樗苯佑绊懙阶兯傧涞某叽?，變速操縱的方便性和結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的可能性等問(wèn)題。在考慮主軸適當(dāng)?shù)闹С芯嗪蜕釛l件下，一般應(yīng)盡可能減少變速箱尺寸，但是變速箱的軸向尺寸和徑向尺寸經(jīng)常不可能同時(shí)縮小。 為了防止一對(duì)齒輪尚未完全脫開(kāi)，另一對(duì)齒輪就開(kāi)始進(jìn)入嚙合狀態(tài)，如圖七所示。尺寸L應(yīng)比2B大2～4mm,其中B為齒寬，這是設(shè)計(jì)是排列齒輪首先要注意的問(wèn)題。 二.傳動(dòng)件的估算與驗(yàn)算 傳動(dòng)方案確定之后，要進(jìn)行方案的機(jī)構(gòu)化，確定各零件的實(shí)際尺寸和有關(guān)布置。為此，常對(duì)傳動(dòng)件的尺寸先進(jìn)行估算，如傳動(dòng)軸的軸徑等。在這些尺寸的基礎(chǔ)上，畫(huà)出草圖，得到初步結(jié)構(gòu)化的有關(guān)布置與尺寸；然后按結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行主要零件的驗(yàn)算，如軸的剛度、齒輪的疲勞強(qiáng)度等，必要時(shí)做結(jié)構(gòu)和方案上的修改，從新驗(yàn)算，知道滿足要求。 1． 傳動(dòng)軸的估算和驗(yàn)算 傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度要求。強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭轉(zhuǎn)載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大的變形。因此疲勞強(qiáng)度一般不是主要矛盾。除了載荷很大的情況外，可不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求保證軸在載荷下（彎曲、軸向、扭轉(zhuǎn)）不致產(chǎn)生過(guò)大的變形（彎曲、失穩(wěn)、轉(zhuǎn)角）。如果剛度不足，軸上的零件如齒輪、軸承等將由于軸的變形過(guò)大而不能正常工作，或者產(chǎn)生震動(dòng)和噪聲、發(fā)熱、過(guò)早磨損而失效。因此，必須保證傳動(dòng)軸具有足夠的剛度。通常，先按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑，畫(huà)出草圖之后，再根據(jù)受力情況，結(jié)構(gòu)布置和有關(guān)尺寸，驗(yàn)算彎曲剛度。 1） 傳動(dòng)軸直徑的估算 傳動(dòng)軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下列公式估算傳動(dòng)軸直徑： d=91mm 其中： N—該傳動(dòng)軸的輸入功率 N=kW —電機(jī)額定功率 —從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積 —該傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min 計(jì)算轉(zhuǎn)速是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)關(guān)系而確定，而中型車(chē)、鉆床主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為： （主）= []—每米長(zhǎng)度上允許的扭轉(zhuǎn)角（deg/m）,可根據(jù)傳動(dòng)軸的要求選取。 估算是應(yīng)該注意： ①．[]值為每米長(zhǎng)度上允許的扭轉(zhuǎn)角，而估算的傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度往往不足一米，因此在計(jì)算時(shí)應(yīng)按軸的實(shí)際長(zhǎng)度進(jìn)行折算和修正。 ②．效率對(duì)估算軸徑d影響不大，可以不計(jì)，也可以用有關(guān)傳動(dòng)件效率的概略值的積求出。 ③．如使用花鍵時(shí)，可根據(jù)估算的軸徑d選取相近的標(biāo)準(zhǔn)花鍵軸的規(guī)格。主軸前徑可參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定。 2） 傳動(dòng)軸剛度的驗(yàn)算 ① 軸的彎曲變形的條件和允許值 機(jī)床主傳動(dòng)軸的彎曲剛度驗(yàn)算，主要驗(yàn)算軸上裝齒輪和軸承處的撓度y和傾角。各類(lèi)軸的撓度y和裝齒輪和軸承處的傾角，應(yīng)小于彎曲剛度的許用值[Y]和[]值，即： y[Y]; [] ② 軸的彎曲變形計(jì)算公式 當(dāng)軸的直徑相差不大且計(jì)算精度要求不高時(shí)，可把軸看作等徑軸，采用平均直徑（）來(lái)進(jìn)行 計(jì)算，計(jì)算花鍵軸的剛度時(shí)可采用平均直徑（）或當(dāng)量直徑（）。 計(jì)算公式為： 圓軸：平均直徑= 慣性矩I= 矩形花鍵軸：平均直徑= 當(dāng)量直徑= 慣性矩I= ③ 軸的力分解和變形合成 對(duì)于復(fù)雜受力軸的變形，先將受力分解成三個(gè)垂直平面上的分力，應(yīng)用彎曲變形的公式求出所 要求截面的兩個(gè)垂直平面內(nèi)的y和值，然后進(jìn)行疊加：在同一平面內(nèi)的可進(jìn)行代數(shù)疊加，在兩垂直平面內(nèi)的按幾何向量合成，求出該截面的總撓度和總傾角。 ④ 危險(xiǎn)工作條件的判斷 主軸變速箱傳動(dòng)軸的工作條件有多種，驗(yàn)算剛度時(shí)應(yīng)選擇最危險(xiǎn)的工作條件進(jìn)行。 一般是：軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速低，傳動(dòng)齒輪的直徑小且位于軸的中央，這時(shí)，軸受力將總變形劇增。如果對(duì)二、三種工作條件難以判斷是那一種最危險(xiǎn)，就應(yīng)分別進(jìn)行計(jì)算，找到最大彎曲變形值y和。 ⑤ 提高軸剛度的一些措施 加大軸的直徑；減少軸的跨距或增加第三支承；從新安排齒輪在軸上的位置；改變軸間的布置方式等。加大軸徑有時(shí)受到軸上小齒輪體厚的限制，增加第三支承使軸的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，都不是最有效和最理想的措施，應(yīng)首先從齒輪在軸上的布置、軸的相互方位關(guān)系來(lái)改善受力狀態(tài)，看是否在不加大軸徑、不改變軸的基本形式的前提下，提高軸的剛度。 為了提高軸的剛度，有時(shí)寧愿多增加一對(duì)固定傳動(dòng)齒輪，增加一根軸，從傳動(dòng)方案上保證中間軸不會(huì)太長(zhǎng)。 2． 齒輪模數(shù)的估算和計(jì)算 ① 估算 按接觸疲勞和彎曲強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)比較復(fù)雜，而且有些系數(shù)只有在齒輪各參數(shù)都 已知道后就可確定，所以只在草圖畫(huà)完之后效核用。在畫(huà)草圖之前，先估算，再選用標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù)。 齒輪彎曲疲勞的估算： 齒面點(diǎn)蝕的估算： 其中為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，為齒輪中心距。 由中心距及齒數(shù)，求出齒數(shù)： 根據(jù)估算所得和中較大的值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。 ② 計(jì)算 結(jié)構(gòu)確定以后，齒輪的工作條件，空間安排，材料和精度等級(jí)都已確定，才肯能 核驗(yàn)齒輪的接觸疲勞和彎曲疲勞強(qiáng)度值是否滿足要求。 根據(jù)接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)公式為： 根據(jù)彎曲疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)公式為： 式中：N—計(jì)算齒輪傳遞的額定功率N=kW； —計(jì)算齒輪（小齒輪）的計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min； —齒寬系數(shù)=b/m, 常取6～10； —計(jì)算齒輪的齒數(shù)，一般取傳動(dòng)中最小齒輪的齒數(shù)； i---大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比， i=; —壽命系數(shù)，； —工作期限系數(shù)，=； 齒輪等傳動(dòng)件在接觸和彎曲交變載荷下的疲勞曲線指數(shù)m和基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)； —轉(zhuǎn)速變化系數(shù)； —功率利用系數(shù)； n—齒輪的最低轉(zhuǎn)速r/min; —材料強(qiáng)化系數(shù)。幅值低的交邊載荷可使金屬材料的晶粒邊界強(qiáng)化，起到阻止疲勞細(xì)縫擴(kuò)散的作用。 3軸承選擇 根據(jù)軸的數(shù)據(jù),從參考書(shū)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》（第二版）查的 推力球軸承，軸承型號(hào)51305。其尺寸參數(shù)為：d=30mm，D=52mm，B =16mm。技術(shù)參數(shù)為：C=21500N =43200N 計(jì)算軸承動(dòng)負(fù)荷C： （3.10） 式中 ——壽命系數(shù) ——轉(zhuǎn)速系數(shù) [9] （3.11） 由公式（3.11）得 [9] （3.12） 由公式（3.12）得 把、代入，由公式（3.10）得 =24947N <28000N 滿足強(qiáng)度要求。 深溝軸承：軸承型號(hào)6005，其尺寸參數(shù)為：d=25mm，D=47mm，B =12mm。 軸承型號(hào)6206，其尺寸參數(shù)為：d=30mm，D=62mm，B =16mm。 軸承型號(hào)6210，其尺寸參數(shù)為：d=50mm，D=90mm，B =20mm。 軸承型號(hào)6212，其尺寸參數(shù)為：d=60mm，D=110mm，B =22mm。 軸承型號(hào)6305，其尺寸參數(shù)為：d=25mm，D=80mm，B =17mm。 軸承型號(hào)6208，其尺寸參數(shù)為：d=40mm，D=80mm，B =18mm。 三.夾具設(shè)計(jì) 3．1 工藝加工過(guò)程 1． 模鍛 2． 正火 3． 車(chē)小頭端面,鉆尖孔粗車(chē)各外圓,留加工余量3mm,倒角 4． 粗車(chē)大端200mm外圓,車(chē)內(nèi)肩孔,留加工余量3mm,深度車(chē)至尺寸要求. 5． 調(diào)質(zhì)HB217至255 6． 精車(chē)各外圓,留加工余量0.3mm 7． 精車(chē)200mm、50mm和104mm至圖紙要求，內(nèi)孔80mm，留加工余量1mm,車(chē)端面取總長(zhǎng)，鉆大端內(nèi)頂尖孔 8． 車(chē)30斜面 9． 鉆20mm孔留加工余量1mm，孔口倒角 10． 磨小端各外圓至圖紙要求 11． 車(chē)80mm孔至圖紙要求 12． 鏜6-20mm孔至圖紙要求 13． 洗鍵槽至尺寸 14． 鉆斜孔兩處8mm至圖紙要求 15． 配鉆8mm孔 16． 檢驗(yàn) 3．2 設(shè)計(jì)夾具 為了提高生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。 在該零件的夾具設(shè)計(jì)中， 選擇第九道工序——鉆6-20孔的鉆床夾具。本鉆模用于Z5140立式鉆床中。工件以外圓70和端面在定位套中定位,6個(gè)被加工的孔程環(huán)行均勻分布在平面上。傳動(dòng)圖以錐柄和機(jī)床主軸連接，并用鍥鐵夾緊。機(jī)床工作時(shí)，主軸通過(guò)內(nèi)齒輪帶動(dòng)6根工作主軸傳動(dòng)，并與主軸作送進(jìn)運(yùn)動(dòng)。工作主軸多用推力軸承作為支承。鉆模板裝在兩根導(dǎo)桿上，導(dǎo)桿的下端和夾具體上的兩個(gè)導(dǎo)孔為間隙配合，以確定鉆模板對(duì)夾具的相對(duì)位置。隨著機(jī)床主軸下降，鉆模板借助彈簧的壓力通過(guò)擺塊將工件壓緊。機(jī)床主軸繼續(xù)送進(jìn)，鉆頭即同時(shí)鉆削6個(gè)孔。鉆削完畢，鉆模板隨機(jī)床主軸上升，直至鉆頭退出工件；然后，自動(dòng)恢復(fù)原始位置。由于鉆模板采用活動(dòng)連接定位，被加工孔與定位基準(zhǔn)之間的位置精度只能控制在0.05至0.45mm之間。 設(shè)計(jì)鉆模板時(shí)應(yīng)注意的地方是: (1) 鉆模板上安裝鉆套的孔之間及孔與定位元件的位置應(yīng)有足夠的精度。 (2) 鉆模板應(yīng)有足夠的剛度,以保證鉆套位置的準(zhǔn)確性,但又不能設(shè)計(jì)的太厚太重。鉆模板一般不應(yīng)承受夾緊反力。 (3) 為保證加工的穩(wěn)定性，鉆模板導(dǎo)桿上的彈簧力必須足夠，以使鉆模板在夾具上維持足夠的定位壓力，如果鉆模板本身產(chǎn)生的重力超過(guò)800N，則導(dǎo)桿上可不裝彈簧。 該夾具以圓錐面、軸肩和頂尖孔定位，圓錐面和頂尖可消除， ， ， 四個(gè)自由度，軸肩消除 自由度。工件繞的自由度可以不限制。 結(jié)構(gòu)示意圖如下： 1.定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是該頂尖孔的中心線，為了使定位誤差為零，鉆六個(gè)孔時(shí)，以頂尖孔為第一定位面，軸肩為第二定位面,圓錐面為底三頂位面。 2.切削力 刀具：選直徑為Φ20的直柄麻花鉆，因在鉆孔過(guò)程中的鉆削力最大，故只計(jì)算這個(gè)切削力。 (1).軸向力：查《工藝手冊(cè)》表3--36 F=CFd0XFffFKF 式中CF=833.85，XF＝1， yF＝0.7，d0＝20mm f＝0.25mm/r F＝833.852010.250.71＝6319.4N 機(jī)床轉(zhuǎn)速：查《工藝手冊(cè)》表4-4-1， 選n＝400r/min＝6.67r/s 切削扭矩：查《工藝手冊(cè)》表3--36 M＝CMd0XMfyM KM10-3, 式中 CM=333.54，d0=5，XM=1.9，yM=0.8，KM=1，f=0.25 ∴M＝333.54200.250.8110-3 ＝34.64NM 切削功率：Pm＝2πMn10-3 ＝2π34.646.6710-3 ＝1.45Kw （3）定位誤差分析 ： 20與頂尖孔中心線的位置度公差為0.15mm。 3.夾具元件的設(shè)計(jì) (1).鉆套的選擇 由<<機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)>>查得： 孔徑Φ20的鉆套： d＝20mm H＝32mm D＝35mm，r=2mm，c=0.6mm 四 致謝 我本次設(shè)計(jì)的為Z5140立式鉆床的主軸箱及多軸鉆削頭，在設(shè)計(jì)的開(kāi)始覺(jué)得有些困難，感覺(jué)無(wú)從下手。通過(guò)老師的耐心指導(dǎo)和自己的學(xué)習(xí)，終于完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我明白設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題的過(guò)程，使設(shè)計(jì)更加完善，但同時(shí)也覺(jué)得這個(gè)設(shè)計(jì)還存在很多不足之處有待改進(jìn)，由于本人學(xué)識(shí)有限，不能使其在我手中設(shè)計(jì)的更好。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中是深刻地體會(huì)到自己所學(xué)實(shí)在有限，以后更應(yīng)該努力學(xué)習(xí)，為爭(zhēng)做一個(gè)合格的工程技術(shù)人員而不斷努力。 本次設(shè)計(jì)是在尊敬的老師的精心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完成的。他以其淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、開(kāi)拓進(jìn)取精神和高度的責(zé)任心,給我的學(xué)習(xí)、工作、生活以很大的影響,使我受益終生。值此論文完成之際,謹(jǐn)向?qū)煴硎局孕牡母兄x,并致以崇高的敬意! 五 參 考 資 料 1.機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 教材 2.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 3. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二卷 機(jī)械工業(yè)出版社 4. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷 機(jī)械工業(yè)出版社 5. 機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo) 機(jī)械工業(yè)出版社 6. 金屬切削機(jī)床 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 7 組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出 8 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版 9 機(jī)械制圖 高等教育出版社 10 機(jī)械設(shè)計(jì) 高等教育出版社 11幾何量公差與檢測(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 12 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 華中科技大學(xué)出版社 13 機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè) 上海科學(xué)技術(shù)出版社 14 金屬切削機(jī)床夾具圖冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版 15 金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 按照鉆孔原理有兩種實(shí)現(xiàn)方案：一種是工件固定，鉆頭在回轉(zhuǎn)過(guò)程中向工件方向運(yùn)動(dòng)；另一種是工件回轉(zhuǎn)，鉆頭向工件方向移動(dòng)。 由于使鉆頭回轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)比起工件回轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)要小得多，因此在專(zhuān)門(mén)用于鉆孔的裝置中均采用鉆頭回轉(zhuǎn)，工件固定的方案來(lái)達(dá)到鉆孔的目的。所以方案一來(lái)進(jìn)行Z535立式鉆床的設(shè)計(jì)。 方案一中：鉆頭做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以便通過(guò)切削刀來(lái)加工出所需的孔徑。另一方面，鉆頭要往鉆孔方向做直線運(yùn)動(dòng)才能加工出空的深度，因此鉆頭的的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是鉆孔的主體運(yùn)動(dòng)，鉆頭的直線運(yùn)動(dòng)是鉆頭的輔助運(yùn)動(dòng)。只有這兩種運(yùn)動(dòng)相結(jié)合才能鉆出一定長(zhǎng)度的孔徑來(lái)。 24