選煤機主軸鉆锪十字孔專機設計

1、沈陽航空航天大學畢業(yè)設計（論文）摘 要本文設計了專門用于加工選煤機主軸上的徑向十字孔的機床。該機床綜合運用了機械原理，機械加工，機床設計中的知識，并結合實際設計成的。根據(jù)工件特點，以及精度要求，該機床采用雙向同時進給加工，來完成對十字孔的加工。該機床的加工控制采用了國內(nèi)較先進的單片機控制系統(tǒng)，有利于減少輔助時間，提高生產(chǎn)效率、增加控制的靈活性、提高自動化程度、減小控制部分的體積、是現(xiàn)代控制的主要硬件部分。本設計主要設計了動力頭、夾具、液壓系統(tǒng)。動力頭采用了液壓滑套式結構，并設計成即可以讓主軸旋轉，又可以進給的形式，這樣結構簡單，使用方便。夾具采用通用的三爪卡盤和頂尖。分度盤采用普通分度盤。關鍵

2、字：十字孔專用機床，液壓系統(tǒng)，動力頭。abstractthis paper designs a specially used for machining of spindle radial plow chose cross hole of machine tools. the mechanical principles are applied in machine tools, machining, the knowledge of machine design, combined with practical design as made. according to the characte

3、ristics of workpiece, the machine and the accuracy requirement, and adopts two-way also feed processing, to complete the processing of the hole.this machine adopts the processing of domestic advanced mcu control system, to reduce auxiliary time and improve production efficiency, increase flexibility

4、 of control and improve automation degree, reduce the volume control part of modern control, main hardware part. the design of the main design head, fixture,hydraulic system. dynamic head adopts the hydraulic slide type of structure design, and can let spindle rotation, and can enter to form, simple

5、 structure and easy to use. the third claw fixture using universal and the top chuck. indexing plate uses ordinary indexing plate.keywords: cross hole special machine，hydraulic system，dynamic head.目 錄1 概況11.1 機床的發(fā)展11.2 專用機床設計11.3 機床技術性能12 機床的總體設計32.1 設計方案的確定32.2 工件分析42.2.1 工藝分析52.2.2 選擇方案52.3 工藝規(guī)程的制

6、定62.3.1 零件分析62.3.2 工藝路線擬定73 機床各部位組件設計83.1 夾具設計83.1.1 確定夾具的定位方案，計算定位誤差。83.1.2 確定對刀導向方案93.1.3 確定夾具其他部分的結構形式103.1.4 確定夾具體結構形式103.1.5 切削用量的計算103.2 主軸組件設計113.2.1 主軸的選擇123.2.2 主軸的數(shù)據(jù)123.2.3 軸承校核173.3 傳動軸的設計193.3.1 傳動軸材料的選擇193.3.2 傳動軸的結構設計194 液壓系統(tǒng)設計214.1 液壓系統(tǒng)設計要求214.2 工況分析214.2.1 負載分析214.2.2 運動分析234.3 液壓缸的參

7、數(shù)244.3.1 初選液壓缸的工作壓力244.3.2 確定缸的尺寸244.3.3 液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量及功率計算值254.4 繪制液壓缸工況圖264.5 擬定液壓系統(tǒng)圖274.5.1 選擇液壓回路274.5.2 液壓系統(tǒng)合成284.6 選擇液壓元件294.6.1 選擇液壓泵和驅動電機294.7 液壓系統(tǒng)的結構形式和液壓元件配置形式304.7.1 液壓機構結構形式有集中式和分散式兩種。304.7.2 液壓元件的配置形式304.8 液壓系統(tǒng)的控制315 螺旋副設計335.1 材料的選擇與許用應力335.2 彈簧的設計及校核365.2.1 彈簧的數(shù)據(jù)365.2.2 彈簧的驗算375.3

8、 支撐件設計385.3.1 支撐件的基本要求385.3.2 支撐件的設計385.3.3 潤滑和密封396 經(jīng)濟性分析41總結42致謝43參考文獻44441 概況1.1 機床的發(fā)展金屬切削機床是人類在改造自然的長期生產(chǎn)實踐中，不斷改進生產(chǎn)工具的基礎上產(chǎn)生和發(fā)展起來的。最早的機床是靠手搖把柄作為動力的，工作時還要專門配一個助手來搖動把柄。之后，能工巧匠們發(fā)明了以自然的力量作為動力的車床直到20世紀，齒輪變速箱的出現(xiàn)，使機床的結構和性能發(fā)生了根本性的變化。近些年來，隨機電子技術、計算機技術、信息技術以及激光技術的發(fā)展進入了一個新的時代，電子見算計與重型機械想聯(lián)接，人只需要規(guī)定電腦的工作程序，由電腦去

9、操縱機床。數(shù)控機床正向更加自動化、精密化、高效化和多樣化的方向發(fā)展，各式各樣的機床用以滿足社會生產(chǎn)多種多樣、越來越高的要求，推動社會生產(chǎn)力的發(fā)展，使人類生活更加美好。1.2 專用機床設計 機床的設計要求達到技術上先進，經(jīng)濟效果好，利于制造，便于維修，生產(chǎn)率高，結構簡單，成本低，使用方便，造型美觀等要求。此設計采用臥式布局，主要是為了利于排屑，減少震動。由于工件時一根長1645mm的選煤機主軸，裝夾和加工均不便，因此便采用三爪卡盤加緊，用頂尖頂住另一端，中間采用中心架支撐。鉆徑向深孔主要是采用液壓深孔動力頭，倒角用機械滑套式動力頭，鉆深孔用單片機控制，并輔以電氣裝置配合。1繪制了四張圖紙，分別是

10、一張零件圖，一張鉆深孔滑套液壓動力頭裝配圖，一張機床聯(lián)系尺寸圖，一張拆分度夾具圖。1.3 機床技術性能1主要規(guī)格：25923201065mm2加工范圍：（1） 鉆削基本直徑：10mm（2） 倒角最大長度：170mm（3） 鉆削最大直徑：10mm3鉆削主軸：（4） 主軸中心線至機床底座導軌面距離：105mm（5） 主軸中心線至地面距離：773mm（6） 主軸鉆速：50轉/分（7） 主軸進給速度：0.13mm/轉4電機容量：（8） 鉆削電機：0.75kw（9） 倒角電機：1.1kw（10） 冷卻泵電機：2.2kw2 機床的總體設計設計機床的第一步，是確定總體方案?？傮w方案是機床部件和零件的設計依據(jù)

11、，對整個設計的影響較大，因此在擬定總體方案的過程中，必須全面地，周密地考慮，使所定的方案技術上合理、先進、經(jīng)濟效益高。機床的總體設計方案包括下列內(nèi)容：1設計準備工作根據(jù)對零件的分析，了解專用鉆頭的使用要求和制造條件，對同類型機床的各個部件進行分析研究，做到理解、消化并能有所改進。在導師的指導下擬定工作計劃，收集和查閱相關技術資料。2工藝分析確定專機的工藝方法、運動，擬定專用的夾具方案，繪制加工示意圖。3機床總體布局在以上基礎上對機床進行分配運動，選擇傳動形式和支撐形式，安排操作部位。4確定機床主要技術參數(shù)計算和選擇尺寸參數(shù)、運動參數(shù)、動力參數(shù)。2.1 設計方案的確定本設計中，專用機床主要用來加

12、工挖掘機主軸上的徑向孔，現(xiàn)在先對工件進行分析：圖1.1工件概況圖 被加工的孔是長140mm，直徑10mm的小孔，其長徑比為=14。屬于深孔加工，此孔道是用來注入潤滑油的，精度要求不高，均為1112級，但是有位置要求，所加工的孔軸線到左端面的距離為451mm，且兩孔垂直分布。主軸的加工為大批大量生產(chǎn)，因此設計的專機用機床自動化程度應較高，裝夾時間應盡可能少，以提高勞動生產(chǎn)率。2.2 工件分析通過分析工件可知，鉆孔精度要求不高，因此重點放在解決深孔加工中出現(xiàn)的問題上。工件材料是45鋼，因此存在下列主要問題：1切削排除困難。由于切削阻塞使扭矩增大，造成鉆頭經(jīng)常折斷。2道具冷卻困難。加工小直徑深孔，冷

13、卻液不易進入加工空間，鉆頭發(fā)熱嚴重，降低了鉆頭的使用壽命。3鉆孔軸線容易歪斜。由于鉆頭細長，強度與剛度很弱，特別當鉆頭刃磨得不對稱時，鉆孔很容易偏斜。2 通過分析工件可以得出如下結論：1由于排屑困難，可采用深孔加工鉆頭來加工，深孔可以很好地解決排屑不暢的問題，也可使加工表面的精度提高，并可使刀具很好地冷卻。2也可采用麻花鉆來加工，采用分級進給的方式。3針對鉆孔軸線容易歪斜的問題，可以采用固定鉆套和其它的導向裝置。當用深孔鉆孔加工時，就不需要使用分級進給裝置，而且可以采取其它措施來解決鉆深孔軸線容易歪斜的問題。2.2.1 工藝分析鉆深孔時，由于排屑困難以及切削刃得不到及時的冷卻，切削扭矩會隨著鉆

14、孔深度的增加而急劇上升，而使切削難以進行，甚至折斷鉆頭。因此，此道工序加工比較困難。為了能及時清除切屑并冷卻鉆頭，本專用機床可以采用分級進給法或單刃深孔鉆頭來加工。分級進給法就是使鉆頭進給一定深度后，退出一次，以清除切削并冷卻鉆頭。每次鉆孔深度可按鉆孔行程、鉆孔時間或鉆孔扭矩來控制。其中扭矩控制法，能充分發(fā)揮鉆頭的切削能力，減少循環(huán)次數(shù)，提高生產(chǎn)率，但由于結構復雜而應用不廣。本專用機床才讓鉆孔時間控制，第一次行程可達鉆孔直徑的5倍，以后每次鉆孔深度可為（12）d。由于刀具材料和制造技術的發(fā)展，鉆深孔更多地采用單刃深孔鉆頭來加工。如槍鉆、bta內(nèi)排屑深孔鉆頭及噴吸鉆頭等。這些鉆頭，能在一次進給下

15、，鉆出比孔的直徑大幾十倍的深孔來。而且其加工精度也要比采用麻花鉆頭加工時高的多。但是采用這些深孔加工方法，對機床有一些特殊的要求，特別是精度和剛度方面，而且還需要一套大的高壓冷卻液的供應和過濾設備。32.2.2 選擇方案第一方案：采用立式鉆床，由電機帶動主軸實現(xiàn)旋轉主運動，主軸箱安裝在滑臺上，滑臺上安裝有分級進給機構，由液壓缸驅動滑臺實現(xiàn)鉆削過程。中間底座有段的右側底座安放有動力滑臺?；_上有倒角鉆削動力頭。先倒角后再用夾具上的分度機構旋轉90，然后鉆削深孔，鉆完后再分度，倒角，再分度，倒角，鉆削，然后倒角，即完成這一工序。第二方案：采用臥式鉆床，用液壓滑臺帶動動力頭實現(xiàn)分級進給或者實現(xiàn)單刃深

16、孔鉆的加工，同第一種方案一樣，滑臺上設置分級進給裝置，實現(xiàn)鉆削過程，右側安放液壓滑臺驅動的倒角鉆削動力頭。加工過程與第一方案相同。第三方案：采用臥式鉆床，鉆深孔動力頭為自制的滑套式液壓進給式動力頭。整個動力頭為一液壓缸，液壓系統(tǒng)驅動活塞，活塞內(nèi)部安裝有鉆削的主軸，主軸尾部用花鍵連接，由驅動軸帶動主軸旋轉，實現(xiàn)鉆削。在此方案中也采用分級進給的方法，只是不是用分級進給實現(xiàn)鉆削，而是采用單片機控制。第一種方案中，切屑的排除有困難，而且由于從上向下進給慣性力大而且重力大造成整體結構不平衡。第二種方案中，滑臺上的分級結構復雜，而且需要許多電氣開關，造成結構復雜，操縱不方便。因此決定采用第三種方案，第三種

17、方案中的滑套式液壓進給箱體積小、重量輕、結構簡單，能方便地通過控制液壓閥來實現(xiàn)進給。液壓元件做成集成塊式，使機床結構上更為簡單。用單片機控制液壓系統(tǒng)，操縱更為方便，能實現(xiàn)人機對話。右側倒角動力頭選用機械滑套式動力頭1lhj620，實現(xiàn)了快進工進快退工作循環(huán)，無需滑臺，結構簡便。42.3 工藝規(guī)程的制定2.3.1 零件分析圖1.2 某選煤機主軸此次設計的專用機床夾的是選煤機的主軸，軸總長1645mm，軸左端為螺紋部分75mm，螺紋部分開一細鍵槽870，距左端90mm處為一錐柄，錐度為1：15，錐柄上開有32180的防松鍵槽。軸左端部分有長470mm的小孔，前300mm孔徑為14mm，后面孔徑為1

18、0mm，距左端面451mm處鉆有10mm的十字潤滑油孔，軸右端有一36160的鍵槽。52.3.2 工藝路線擬定軸類零件的設計基準是中心線，所以第一道工序為平端面打中心孔；考慮到10470是細長孔鉆頭容易折斷，且無法取出，故鉆該孔工序安排為第二道工序，若鉆頭折斷無法取出，則可將工件調過頭來加工，降低廢品率。為了避免粗車時出現(xiàn)打刀、震動現(xiàn)象，可將十字孔放在粗車之后；熱處理應放在粗加工之后，精加工之前；為了防止磨削加工表面由于其他工序的加緊而損傷，所以磨140兩段軸頸應放在加工鍵槽后，m20攻絲會破壞定位用中心孔，所以該道工序只能安裝在最后。6綜上所述，擬定加工工藝路線為：（1） 平斷面打中心孔（2

19、） 鉆左端面深孔10470（包括14300）（3） 粗車外圓（4） 鉆十字孔（5） 調質處理（6） 精車外圓（7） 攻螺紋m602（8） 銑鍵槽36160（9） 銑鍵槽32180（10） 銑鍵槽875（11） 磨軸頸140（12） 攻螺紋m201.53 機床各部位組件設計3.1 夾具設計此專用機床加工工序為選煤機主軸徑向十字孔。為了保證工件能快速、簡單地裝夾并保證加工質量，所以需要設計的夾具有較高的定位精度。3.1.1 確定夾具的定位方案，計算定位誤差。 經(jīng)過分析可知，加工軸上十字徑向孔要限制5個自由度，只有繞軸中心線轉動的自由度不受限制。設定坐標如下圖：圖3.1自由度限制坐標限制自由度為x

20、y z y z，不限制的自由度為x。根據(jù)上述分析，決定選取以圓柱面為定位基準，選擇三夾盤和尾座頂尖為定位元件，夾緊由三爪夾盤施加。由于工序是加工徑向十字孔，因此需要分度裝置，鉆一個十字孔，而且還要倒角，需最小分度為90。通過選擇比較選擇了楔塊分度裝置，分度機構圖見夾具裝配圖。該分度裝置可分2、4等分。分度原理如下，當順時針轉動手柄時，工字套上的銷子脫離定位銷，在彈簧作用下，定位銷進行對定。繼續(xù)轉動手柄，轉動端頭的楔塊推動用圓柱銷隔開的弓形塊，利用其斜面將錐形環(huán)下壓，從而使轉盤鎖緊。當反轉手柄時，楔塊退出，轉盤即松開，同時工字套隨轉軸轉動，銷子將定位銷壓出，即可進行轉位！7定位簡圖如下：圖3.2

21、定位簡圖計算定位誤差：工件定位后的位置見圖示。兩個孔的工序基準是孔的中心線。三爪夾盤為自動定心定位裝置，基準位置誤差為0，即jw=0定位基準是軸外圓，也就是軸中心線，工序基準是10mm孔中心線，在零件圖中心線垂直度沒要求，因此不考慮。3.1.2 確定對刀導向方案在鉆孔之前需要對刀，以保證加工精度，對刀裝置使刀具相對夾具定位元件定位面處于正確位置。由于是鉆徑向孔，特自制了一對刀塊，見下圖： 圖3.3對刀塊由于是鉆深孔，導向裝置在加工中就很重要，本機床選擇鉆套作為鉆頭的導向元件，用它來確定鉆頭的軸向位置，使用固定鉆套，用鉆模板固定在底座上，鉆套選用標準的尺寸，鉆套長30mm，肩部厚為10mm，可換

22、鉆套外徑為18mm，襯套外徑為25mm。83.1.3 確定夾具其他部分的結構形式分度裝置選擇楔塊分度盤。分度盤為自制（見零件圖），上有4-20.120均布的三個與三爪夾盤連接的螺栓孔。3.1.4 確定夾具體結構形式夾具采取鑄造壁厚取25mm，拔模斜度030。筋板布置在尾部，筋板厚度20mm，夾具體的外形圖見夾具體裝配圖，為一圓柱，為減少材料，內(nèi)部布置了加強筋。底座上鑄出螺栓孔，在前部也布置了一筋板厚度20mm，以增加剛度。3.1.5 切削用量的計算鉆削加工深度140mm，直徑10mm，長徑比為14的深孔。使用高速麻花鉆頭。查7表10.4-1得：進給量：0.120.25mm/r 取0.13mm/

23、r鉆孔切削速度為：v= (3.1)其中系數(shù)=4.4，=0.4，m=0.2，=0，=0.7。刀具耐用度m=25，切削深度=5 v= (3.2) =22.6 取v=22m/min由于是深孔加工，v取11m/min 軸向力、扭矩、切削功率計算查7表10.4-11軸向力、扭矩、切削功率計算公式如下： f= （n） (3.3) m= （nm） (3.4) = （kw） (3.5)軸向力公式中：=600，=1，=0.7，=0.942. f= (3.6) =600 0.942=1355（n）扭矩公式中：=0.305，=2，=0.8，=0.942. m= (3.7) =0.305 0.942 =5.62（nm

24、）切削功率公式：= (3.8) = =0.2067（kw）轉速： n= (3.9) = =350（轉/分）3.2 主軸組件設計主軸組件是機床的一個重要的組成部分。在本專用機床中，主軸夾持接桿再夾持鉆頭，進行分級進給鉆深孔，由于主軸的重要作用，因此主軸需要有很高的精度、強度、剛度和耐磨性。在本機床中，為了提高加工精度，對主軸的旋轉精度有較高的要求。旋轉精度取決于主要件如主軸、軸承、殼體孔等的制造、裝配和調整精度。工作轉速下旋轉的精度還決定于主軸的鉆速、軸承的設計和性能，潤滑劑和主軸組件的平衡。93.2.1 主軸的選擇軸承在主軸組件中起著重要作用，它起著支撐軸的作用，滾動軸承由于具有啟動靈敏，運轉

25、時摩擦阻力小、效率高、潤滑簡便、易于互換等優(yōu)點而被廣泛應用。鉆床主軸的精度和剛度要求不是很高，因此選用深溝球軸承，而鉆削時所受到的軸向載荷則由推力球軸承承受。推力球軸承不能承受徑向載荷，高速時離心力大，鋼球與保持架之間摩擦發(fā)熱嚴重，會使壽命降低，故其極限鉆速較低。本機床用于鉆削深孔，鉆速不高，推力球軸承符合要求，但是需要夠大的軸向載荷予以壓緊。軸承的精度。軸承的精度主要取定于旋轉精度，影響旋轉精度的主要是徑向力和軸向力。本鉆床所受徑向力很小，主要承受軸向力，且鉆削孔是潤滑油孔，精度要求不高，因此軸承選用普通精度級，但是軸承的精度越高，各滾動體受力越均勻，有利于提高剛度和抗震性，減少磨損，提高壽

26、命。因此選擇（sp）級的軸承。3.2.2 主軸的數(shù)據(jù)一般來說，為了提高剛度，主軸的直徑應盡量大一些。前軸承至主軸前端面的距離稱為懸伸。懸伸盡量小一些。1計算主軸軸徑：該主軸傳遞功率較小，轉速較低，無特殊要求，故選用45優(yōu)質碳素結構鋼調質處理。機械性能為：強度極限b=650n/,屈服極限s=360n/， -1=300n/，-1=155n/，=0.2，=0.1.按扭轉強度初步計算軸徑：由2中式（11-2）及表11-2得： d (3.10) d=9.9（mm）取軸徑d=20mm 2軸的結構設計：以20的等直徑軸為基礎進行設計。3軸上零件的布置：支撐軸的前支承軸承采用兩個深溝球軸承，選用：滾動軸承20

27、6 gb276-89 d=30 d=62 此軸承安放于距軸端面150mm處，右方用鎖緊圓螺母定位，左方用軸肩定位。軸徑為30mm。后支撐用推力球軸承，軸承左圈用活塞體的階梯結構定位固定，不隨軸旋轉，右圈用軸肩定位，軸后端是花鍵形狀，主軸的旋轉運動也是由軸后端的花鍵傳入。在安裝軸承的基礎上也完成了主軸的結構設計，主軸前端采用的是鉆床主軸結構形式，前伸量為115mm，裝接桿出軸徑和外徑是30/20 mm，接桿用兩個螺母鎖緊。定位206軸承的軸肩查11為36mm，在裝推力球軸承右端加一擋圈，因推力球軸承有段定位軸肩需38mm，而軸為30mm，擋圈寬4mm，直徑38mm。安裝推力球軸承軸徑為20mm。

28、4軸上零件的裝拆：考慮零件的裝拆方便及定位需要，主軸由右方裝入，軸承事先裝到軸上，裝好后再用鎖緊園螺母鎖緊。此螺母上有密封槽，可安放氈圈油封，油封尺寸為：d=30mm的氈圈油封氈圈：30jb/zq4606-86.軸承用脂潤滑。鎖緊螺母用自制螺釘擰緊。主軸端蓋為特制端蓋，帶有內(nèi)螺紋，與活塞的外螺紋相配合。5軸的校核：本主軸不受徑向載荷，只受鉆削時的軸向載荷。按彎扭合成強度計算。軸所受轉矩為： t= (3.11) = =5640nmm 其計算彎矩為：= (3.12)由于此轉矩為不變化轉矩：=0.3，m=0. =t=0.3 5640 =1692nmm 對實心圓軸強度校核公式為： ca=b-1 (3.

29、13) b-1查10得： b-1=55n/ ca=2.12b-16精確校核軸的疲勞強度。判斷危險剖面：圖3.4為危險剖面圖（、為危險剖面）圖3.5主軸受應力圖i剖面產(chǎn)生的扭應力、應力幅、平均應力為： max= (3.14) =3.525n/ a=m=max2=3.5252 (3.15) =1.763n/絕對尺寸影響系數(shù)由2表查3-4查得： =0.92 =0.89表面質量系數(shù)由附表3-5查得： =0.92 =0.92剖面安全系數(shù)為： =-1k+m (3.16) = =60 s取1.31.5 ss合格。剖面產(chǎn)生的扭應力、應力幅、平局應力為： max= (3.17) =1.81n/ a=m= (3.

30、18) =0.905n/剖面安全系數(shù)為： s=s= (3.19) = =65s 滿足要求。1判斷危險剖面：在主軸上，剖面軸徑最小，且有軸肩有應力集中，因此剖面為最危險剖面。校核公式： so=smax (3.20) =1403.525=39 so取1.42 soso 滿足要求。2校核剛度：主軸只受軸向力和扭矩因此對周的剛度有較高的要求，當受災和變形過大時，會影響主軸的工作性能和工作能力，因此要對剛度進行校核。單位長度扭轉角： =mngip180 (3.21) =56408000015700180 =0.000257(mm)=0.257(0.257m)查2表11-4，取=0.51(m) =0.25

31、73.2.3 軸承校核動力頭所選用的軸承為： 2個滾動軸承：206 gb276-89 1個滾動軸承：205 gb276-89 1個滾動軸承：8205 gb301-84軸承也只承受軸向力，沒有徑向力。滾動軸承壽命計算公式： l10h=10660n（cp）h (3.22)已知：n=350轉/min c為基本額定動載荷。 p為當量動載荷、 ：壽命指數(shù) 球軸承=3當量動載荷計算公式： p=xr+ya (3.23)x為徑向系數(shù)，因r=0，則這一項為0 p=ya (3.24)206軸承：查11表2.5-1,得y=0.5軸承受中等沖擊載荷：fd =0.5 p=fdya (3.25) =1.5 0.5 135

32、5 =1016.25(n) l10h=10660*350（1150001016.25）3h (3.26) =153127(h)查2表12-5，機床主軸軸承推薦的軸承預期壽命為： l10h=2000030000 l10h l10h 滿足要求。205軸承： p=fdya (3.27) =1.50.51355 =1016.25(n) l10h=10660*350（1*108001016.25）3 (3.28) =57154(h) l10h l10h 滿足要求。8206軸承： p=1016.25(n) l10h=10660*350（1*21.2*1031016.25）3 (3.29) =432301(

33、h) l10h l10h 滿足要求。3.3 傳動軸的設計3.3.1 傳動軸材料的選擇動力由電動機傳出，經(jīng)減速裝置減速，由傳動軸傳入，再由主軸尾部花鍵帶動主軸旋轉。驅動軸輸入的功率較小，轉速較低，因此和主軸選用一樣的材料，其機械性能見主軸組件設計。傳動軸最小軸徑?。篸=15mm鉆床主軸由液壓缸內(nèi)的活塞帶動，進行快進工進快退的工作過程，由于加工的工藝性不好，驅動軸上不能做成帶花鍵套，而要另外自制花鍵套，花鍵套與驅動軸用短銷連接。3.3.2 傳動軸的結構設計以15的等直徑軸為基礎進行設計。軸上零件有：一個深溝球軸承 一個深溝球軸承 傳動的齒輪。軸承安裝在距離軸端面70mm處，軸徑為25mm，由于主軸

34、要在活塞內(nèi)隨活塞一塊進給，因此驅動軸做成中空的。以容納花鍵主軸在其中運動，因此軸徑取為32mm，中間孔為22mm，在與花鍵套連聯(lián)接處減少軸徑，使其與30mm的花鍵套用短銷連接。軸上零件的定位軸端處用鍵與減速器中的齒輪相連，齒輪孔徑為15mm。減速器與主軸箱體可做成內(nèi)連接的，也可以做成外連接的。距軸端面70mm的軸承選用深溝球軸承： 滾動軸承205 gb276-89 d=25mm d=52mm軸承內(nèi)圈用軸肩定位，軸肩為32mm，軸承外圈用套體階梯部分定位。軸上零件的裝拆：考慮零件的裝拆方便及定位需要，花鍵套與軸聯(lián)接是在外部裝好后再一起送入套內(nèi)，205深溝球軸承從左端裝入，減速器也是在左方裝入。1

35、04 液壓系統(tǒng)設計4.1 液壓系統(tǒng)設計要求本機床是專用機床，動力頭采用液壓滑套式結構，用于鉆深徑比為14的長140mm的深孔。采用分級進給的方式，其循環(huán)方式為：圖4.1動力頭進給循環(huán)方式經(jīng)過計算：工件重2226n，動力頭重500n，鉆削阻力為1355n，動力頭快進、快退速度為35mm/s，動力頭進給速度為0.758mm/s，慢進給速度為0.379mm/s,加速時間為0.05s，取靜摩擦系數(shù)為0.16。動摩擦系數(shù)為0.12。動力頭快進形成72mm，工進行程153mm。4.2 工況分析4.2.1 負載分析根據(jù)給定條件，滑套式動力頭運動中慣性力為fm，滑套與缸壁的動摩擦阻力和靜摩擦阻力為： fm=f

36、gvgt=27260.0359.8*0.05=180(n) (4.1) ffd=fdfg=0.12500=60(n) (4.2) ffj=fjfg=0.16500=80(n) (4.3)液壓缸密封裝置的摩擦阻力的大小取決于密封裝置的結構形式、材料和油液的壓力等因素，一般都計入液壓缸的機械效率中。本機床取液壓缸的機械效率m=0.9鉆削最大阻力按最大值考慮 ft=1355n。工作中液壓缸在各工況階段的負載值見下表：表4.1各階段負載值工況負載值計算公式液壓缸負載f（n）液壓缸推理fd（n）起動f= ffj8089加速f=ffd+fm180200快進f=ffd6067工進f=ffd+ft153517

37、06反向起動f= ffj8089反向加速f=ffd+fm180200快退f=ffd6067圖4.2負載循環(huán)圖4.2.2 運動分析根據(jù)給定條件，快進快退速度為35mm/s,其行程分別為72mm和225mm，工進速度為0.758mm/s，慢進給速度為0.379mm/s,工作進程分別為125mm、28mm。出速度循環(huán)圖如圖所示圖4.3速度循環(huán)圖4.3 液壓缸的參數(shù)4.3.1 初選液壓缸的工作壓力根據(jù)液壓缸推力為1706n。按4中4-2和表4-3的推薦值，初選工作壓力為：25105pa4.3.2 確定缸的尺寸由于考慮到是鉆深孔，結構上需要滑套式動力頭進給，選用雙作用單桿活塞缸，缸桶固定?？爝M，快退時回

38、油路壓力損失都取為p=5105pa，工進時為使運動平穩(wěn)，在液壓缸回油路上須加背壓閥。11活塞桿直徑：根據(jù)結構需要，主軸裝在滑套中，中間有軸承固定，因此取活塞直徑為80mm，按此值選標準液壓缸，查3得推力為4948n，校核： d4ftp (4.4)液壓缸材料選用ht200,p=177.5(mpa) d44948177.5=36mm (4.5) d取80mm大于36mm合適?；钊谐踢x250mm。根據(jù)p1a1-p2a2=f0 (4.6) a1=p2a2+f0p1=81050.310-3+170625105=0.005024m2液壓缸內(nèi)徑為：r12-r12= a1 (4.7) （r12-0.032）

39、=0.005024 r1 =0.05（m） d1=2r1=0.1m=100mm4.3.3 液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量及功率計算值表4.2液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量及功率計算值液壓缸工況計算公式f0（n）p2105（pa）p105（pa）q（m3/s）n（w）快進起動加速恒速p1=f0a1+pq=a1+v1n=p1q89200670550.185.405.140.1810-392.5工進慢進給工進p1=p2a2+f0a1q=a1v1n=p1q1706814.050.0210-32.810.0410-35.62快退起動加速恒速p1=f0a1+pq=a2v2n=p2q8920067p

40、2105（pa）0550.3210.7110.230.1810-3184.14.4 繪制液壓缸工況圖圖4.4液壓缸工況p-l圖圖4.5液壓缸工圖q-l圖圖4.6液壓缸工況n-l圖4.5 擬定液壓系統(tǒng)圖4.5.1 選擇液壓回路1調速回路由工況圖可知，改鉆床系統(tǒng)功率小，因此選用截流調速方式。由于是鉆深孔，了保證速度穩(wěn)定用調速閥。圖4.7液壓系統(tǒng)圖2換向回路和荷回路該鉆床采用雙作用單桿活塞液壓缸驅動，由工況圖可知，系統(tǒng)壓力和流量都不大，選用三位五通o型電磁換向閥。123快速運動回路為了實現(xiàn)工作臺快速前進和后退，選用三位五通o型電磁閥，見2）圖4壓力控制回路圖4.8液壓缸壓力控制或路途4.5.2 液壓

41、系統(tǒng)合成根據(jù)以上選用的液壓回路，合成為圖示的變量泵容積節(jié)流聯(lián)合調速液壓系統(tǒng)圖。圖4.9變量泵容積節(jié)流聯(lián)合調速液壓系統(tǒng)圖4.6 選擇液壓元件4.6.1 選擇液壓泵和驅動電機 取液壓系統(tǒng)的泄漏系數(shù)k=1.1，則液壓泵的最大流量qbkqmax qbkqmax (4.8)=1.10.1810-3=0.19810-3 （m3/s）因此油路壓力損失選取p=5105pa，故液壓泵工作壓力為： pb= p1+p =（14.5+5）105 (4.9) =19.05105考慮到系統(tǒng)動態(tài)、壓力因素的影響，液壓泵額定工作壓力為： pb =19.05105（1+25%） (4.10) =23.81105（pa）根據(jù)qb

42、、pb和已選定的穩(wěn)流量式變量泵，查8選用ybn-20m-jb，由工況圖可知，最大功率在快退階段，如果取液壓泵的效率為0.75，驅動液壓泵最大輸入功率nb為： nb=qbpbb=10.711050.210-30.75=286(w) (4.11)查9選550w的電動機y801-44.7 液壓系統(tǒng)的結構形式和液壓元件配置形式4.7.1 液壓機構結構形式有集中式和分散式兩種。為使結構簡單便于操縱，我選用了集中式，將液壓系統(tǒng)的油源和控制調節(jié)元件集中設置，獨立于主機外建立一個液壓泵站。4.7.2 液壓元件的配置形式其配置形式分為分板式和集成式兩種。集成式配置減少了大量油管和接頭，使結構緊湊、體積小、易于安放。由于液壓系統(tǒng)是由若干基本回路組成的，在實際中，工廠已將不同功用的基本回路分別做成通用化集成塊，根據(jù)需要再將集成塊拼接成各種液壓系統(tǒng)。集成塊的上下面為塊與塊之間的連接面，四周表面用以安裝標準元件和通往執(zhí)行元件的管接頭。4.8 液壓系統(tǒng)的控制本液壓系統(tǒng)由于用在專用機床上，而且其功能是實現(xiàn)分級進給鉆削小直徑深孔，因此擬定一單片機控制這一工作循環(huán)。本液壓系統(tǒng)采用三個電磁閥，其中工進和慢進使用的電磁閥是兩位兩通，實現(xiàn)快進快退的是三位五通電磁閥，其控制情況見下表：表4.3液壓系統(tǒng)控制情況表電磁鐵工步1ct2ct3ct4ct快進+-慢進+-+工進+-+-慢速切出+-+快退-+-原位停止-在控制中，以單