畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）普通鉆床改為多軸鉆床的設(shè)計(jì)（含全套CAD圖紙）

1、 全套cad圖紙，聯(lián)系 153893706第 1 章 緒 論 1.1多軸加工應(yīng)用據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般在車間中普通機(jī)床的平均切削時(shí)間很少超過全部工作時(shí)間的15%。其余時(shí)間是看圖、裝卸工件、調(diào)換刀具、操作機(jī)床、測(cè)量以及清除鐵屑等等。使用數(shù)控機(jī)床雖然能提高85%，但購置費(fèi)用大。某些情況下，即使生產(chǎn)率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通機(jī)床低。故必須更多地縮短加工時(shí)間。不同的加工方法有不同的特點(diǎn)，就鉆削加工而言，多軸加工是一種通過少量投資來提高生產(chǎn)率的有效措施。1.1.1多軸加工優(yōu)勢(shì)雖然不可調(diào)式多軸頭在自動(dòng)線中早有應(yīng)用，但只局限于大批量生產(chǎn)。即使采用可調(diào)式多軸頭擴(kuò)大了使用范圍，仍然遠(yuǎn)不能滿足批量小、孔型復(fù)

2、雜的要求。尤其隨著工業(yè)的發(fā)展，大型復(fù)雜的多軸加工更是引人注目。例如原子能發(fā)電站中大型冷凝器水冷壁管板有15000個(gè)20孔，若以搖臂鉆床加工，單單鉆孔與锪沉頭孔就要842.5小時(shí)，另外還要?jiǎng)澗€工時(shí)151.1小時(shí)。但若以數(shù)控八軸落地鉆床加工，鉆锪孔只要171.6小時(shí)，劃線也簡單，只要1.9小時(shí)。因此，利用數(shù)控控制的二個(gè)坐標(biāo)軸，使刀具正確地對(duì)準(zhǔn)加工位置，結(jié)合多軸加工不但可以擴(kuò)大加工范圍，而且在提高精度的基礎(chǔ)上還能大大地提高工效，迅速地制造出原來不易加工的零件。有人分析大型高速柴油機(jī)30種箱形與桿形零件的2000多個(gè)鉆孔操作中，有40%可以在自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床中用二軸、三軸或四軸多軸頭加工，平均可減少

3、20%的加工時(shí)間。1975年法國巴黎機(jī)床展覽會(huì)也反映了多軸加工的使用愈來愈多這一趨勢(shì)。1.2 多軸加工的設(shè)備多軸加工是在一次進(jìn)給中同時(shí)加工許多孔或同時(shí)在許多相同或不同工件上各加工一個(gè)孔。這不僅縮短切削時(shí)間，提高精度，減少裝夾或定位時(shí)間，并且在數(shù)控機(jī)床中不必計(jì)算坐標(biāo)，減少字塊數(shù)而簡化編程。它可以采用以下一些設(shè)備進(jìn)行加工：立鉆或搖臂鉆上裝多軸頭、多軸鉆床、多軸組合機(jī)床心及自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床。甚至可以通過二個(gè)能自動(dòng)調(diào)節(jié)軸距的主軸或多軸箱，結(jié)合數(shù)控工作臺(tái)縱橫二個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，加工各種圓形或橢圓形孔組的一個(gè)或幾個(gè)工序?，F(xiàn)在就這方面的現(xiàn)狀作一簡介。1.2.1多軸頭從傳動(dòng)方式來說主要有齒輪傳動(dòng)與萬向聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)

4、二種。這是大家所熟悉的。前者效率較高，結(jié)構(gòu)簡單，后者易于調(diào)整軸距。從結(jié)構(gòu)來說有不可調(diào)式與可調(diào)式二種。前者軸距不能改變，多采用齒輪傳動(dòng)，僅適用于大批量生產(chǎn)。為了擴(kuò)大其贊許適應(yīng)性，發(fā)展了可調(diào)式多軸頭，在一定范圍內(nèi)可調(diào)整軸距。它主要裝在有萬向.二種。（1）萬向軸式也有二種:具有對(duì)準(zhǔn)裝置的主軸。主軸裝在可調(diào)支架中，而可調(diào)支架能在殼體的t形槽中移動(dòng)，并能在對(duì)準(zhǔn)的位置以螺栓固定。（2）具有公差的圓柱形主軸套。主軸套固定在與式件孔型相同的模板中。前一種適用于批量小且孔組是規(guī)則分布的工件（如孔組分布在不同直徑的圓周上）。后一種適用于批量較大式中小批量的輪番生產(chǎn)中，剛性較好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模

5、板。多軸頭可以裝在立鉆式搖臂鉆床上，按鉆床本身所具有的各種功能進(jìn)行工作。這種多軸加工方法，由于鉆孔效率、加工范圍及精度的關(guān)系，使用范圍有限。1.2.2 多軸箱也象多軸頭那樣作為標(biāo)準(zhǔn)部件生產(chǎn)。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。有32種規(guī)格，加工面積從300300毫米到6001050毫米，工作軸達(dá)60根，動(dòng)力達(dá)22.5千瓦。romai工廠生產(chǎn)的可調(diào)多軸箱調(diào)整方便，只要先把齒輪調(diào)整到接近孔型的位置，然后把與它聯(lián)接的可調(diào)軸移動(dòng)到正確的位置。因此，這種結(jié)構(gòu)只要改變模板，就能在一定范圍內(nèi)容易地改變孔型，并且可以達(dá)到比普通多軸箱更小的孔距。根據(jù)成組加工原理使用多軸箱或多軸頭的組合機(jī)

6、床很適用于大中批量生產(chǎn)。為了在加工中獲得良好的效果，必需考慮以下數(shù)點(diǎn)：（1）工件裝夾簡單，有足夠的冷卻液沖走鐵屑。（2）夾具剛性好，加工時(shí)不形變，分度定位正確。（3）使用二組刀具的可能性，以便一組使用，另一組刃磨與調(diào)整，從而縮短換刀停機(jī)時(shí)間。（4）使用優(yōu)質(zhì)刀具，監(jiān)視刀具是否變鈍，鉆頭要機(jī)磨。（5）尺寸超差時(shí)能立即發(fā)現(xiàn)。1.2.3多軸鉆床這是一種能滿足多軸加工要求的鉆床。諸如導(dǎo)向、功率、進(jìn)給、轉(zhuǎn)速與加工范圍等。巴黎展覽會(huì)中展出的多軸鉆床多具液壓進(jìn)給。其整個(gè)工作循壞如快進(jìn)、工進(jìn)與清除鐵屑等都是自動(dòng)進(jìn)行。值得注意的是，多數(shù)具有單獨(dú)的變速機(jī)構(gòu)，這樣可以適應(yīng)某一組孔中不同孔徑的加工需要。1.2.4 自動(dòng)

7、更換主軸箱機(jī)床為了中小批量生產(chǎn)合理化的需要，最近幾年發(fā)展了自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床。1、 自動(dòng)更換主軸機(jī)床自動(dòng)更換主軸機(jī)床頂部是回轉(zhuǎn)式主軸箱庫，掛有多個(gè)不可調(diào)主軸箱。縱橫配線盤予先編好工作程序，使相應(yīng)的主軸箱進(jìn)入加工工位，定位緊并與動(dòng)力聯(lián)接，然后裝有工件的工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到主軸箱下面，向上移動(dòng)進(jìn)行加工。當(dāng)變更加工對(duì)象時(shí)，只要調(diào)換懸掛的主軸箱，就能適應(yīng)不同孔型與不同工序的需要。2、 多軸轉(zhuǎn)塔機(jī)床轉(zhuǎn)塔上裝置多個(gè)不可調(diào)或萬向聯(lián)軸節(jié)主軸箱，轉(zhuǎn)塔能自動(dòng)轉(zhuǎn)位，并對(duì)夾緊在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。通過工作臺(tái)回轉(zhuǎn)，可以加工工件的多個(gè)面。因?yàn)檗D(zhuǎn)塔不宜過大，故它的工位數(shù)一般不超過46個(gè)。且主軸箱也不宜過大。當(dāng)加工對(duì)象的

8、工序較多、尺寸較大時(shí)，就不如自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床合適，但它的結(jié)構(gòu)簡單。3、 自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床它由自動(dòng)線或組合機(jī)床中的標(biāo)準(zhǔn)部件組成。不可調(diào)多軸箱與動(dòng)力箱按置在水平底座上，主軸箱庫轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)整個(gè)裝置緊固在進(jìn)給系統(tǒng)的溜板上。主軸箱庫轉(zhuǎn)動(dòng)與進(jìn)給動(dòng)作都按標(biāo)準(zhǔn)子程序工作。換主軸箱時(shí)間為幾秒鐘。工件夾緊于液壓分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，以便加工工件的各個(gè)面。好果回轉(zhuǎn)工作臺(tái)配以卸料裝置，就能合流水生產(chǎn)自動(dòng)化。在可變生產(chǎn)系統(tǒng)中采用這種裝置，并配以相應(yīng)的控制器可以獲得完整的加工系統(tǒng)。4、數(shù)控八軸落地鉆床大型冷凝器的水冷壁管板的孔多達(dá)15000個(gè)，它與支撐板聯(lián)接在一起加工?？讖綖?0毫米，孔深180毫米。采用具有內(nèi)冷卻管道的麻

9、花鉆，57巴壓力的冷卻液可直接進(jìn)入切削區(qū)，有利于排屑。鉆尖磨成90供自動(dòng)定心。它比普通麻花鉆耐用，且進(jìn)給量大。為了縮短加工時(shí)間，以8軸數(shù)控落地加工。1 3 多軸加工趨勢(shì)多軸加工生產(chǎn)效率高，投資少，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，產(chǎn)品改型時(shí)設(shè)備損失少。而且隨著我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，多軸加工的范圍一定會(huì)愈來愈廣，加工效率也會(huì)不斷提高。第2章 普通鉆床改為多軸鉆床2.1生產(chǎn)任務(wù)在一批鑄鐵連接件上有同一個(gè)面上有多個(gè)孔加工。在普通立式鉆床上進(jìn)行孔加工，通常是一個(gè)孔一個(gè)孔的鉆削，生產(chǎn)效率低，用非標(biāo)設(shè)備，即組合機(jī)床加工，生產(chǎn)效率高，但設(shè)備投資大。但把一批普通立式普通單軸鉆床改造為立式多軸鉆床，改造后的多軸鉆床，可以同時(shí)完成多

10、個(gè)孔的鉆、擴(kuò)、鉸、等工序。設(shè)計(jì)程序介紹如下：2.2 普通立式鉆床的選型2.2.1 計(jì)算所需電機(jī)功率零件圖如圖2.1所示：圖2.1 零件圖 圖2.1為工件零件圖，材料：鑄鐵ht200；料厚：5mm；硬度：hbs170-240hbs；年產(chǎn)量：1000萬件；4-6.7尺寸精度it13.(1) 確定四個(gè)孔同時(shí)加工的軸向力，公式：式中：=365.9,=,=0.661,=1.217,=0.361,=1.1,由文獻(xiàn)1 （表15-37）查得=0.35m/s則 （2.1）所需電機(jī)功率： （2.2）2.2.2 立式鉆床的確定根據(jù)上面計(jì)算所需電機(jī)的功率，現(xiàn)選用z525立式鉆床，其主要技術(shù)參數(shù)如表2.1所示： 表2.

11、1 z525立式鉆床主要技術(shù)參數(shù)2.3 本章小結(jié)1、可實(shí)現(xiàn)立、臥銑兩種加工功能。 2、立式主軸套筒具有手動(dòng)和微動(dòng)兩種進(jìn)給。 3、工作臺(tái)導(dǎo)軌副超音頻淬火后磨削。 4、工作臺(tái)分三種機(jī)動(dòng)進(jìn)給方式：a型為三向；c型為單向；d型為兩向。第3章 多軸齒輪傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備1、大致了解工件上被加工孔為4個(gè)10的孔。毛坯種類為灰鑄鐵的鑄件，由于石墨的潤滑及割裂作用，使灰鑄鐵很易切削加工，屑片易斷，刀具磨損少，故可選用硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆（gb10946-89）2、切削用量的確定由文獻(xiàn)1（表2-7）查得切削速度,進(jìn)給量.則切削轉(zhuǎn)速 （3.1）根據(jù)z525機(jī)床說明書，取故實(shí)際切削速度為： （3.2）3、

12、確定加工時(shí)的單件工時(shí) 圖3.1為鉆頭工作進(jìn)給長度，圖3.1 鉆頭進(jìn)給長度一般為5-10mm,取10mm，由文獻(xiàn)5查得 加工一個(gè)孔所需時(shí)間： （3.3）單件時(shí)工時(shí)： （3.4）3.2 動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算1、選定齒輪的傳動(dòng)方式：初定為外嚙合。2、齒輪分布方案確定：根據(jù)分析零件圖，多軸箱齒輪分布初定有以下圖3.2，圖3.3兩種形式圖3.2 圖3.3根據(jù)通常采用的經(jīng)濟(jì)而又有效的傳動(dòng)是：用一根傳動(dòng)軸帶支多根主軸。因此，本設(shè)計(jì)中采用了圖3.3所示的齒輪分布方案。3、明確主動(dòng)軸、工作軸和惰輪軸的旋轉(zhuǎn)方向，并計(jì)算或選定其軸徑大小。因?yàn)樗x定的z535立式鉆床主軸是左旋，所以工作軸也為左旋，而惰輪軸則為右旋。根

13、據(jù)表2確定工作軸直徑機(jī)械制造.8/97：43表3.1 加工孔徑與工作軸直徑對(duì)應(yīng)表（mm）因?yàn)榧庸た讖綖?0mm,所以工作軸直徑選15mm.主動(dòng)軸和惰輪軸的直徑在以后的軸設(shè)計(jì)中確定。4、排出齒輪傳動(dòng)的層次，設(shè)計(jì)各個(gè)齒輪。本設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)為單層次的齒輪外嚙合傳動(dòng)，傳動(dòng)分布圖如圖4所示。在設(shè)計(jì)各個(gè)齒輪前首先明確已知條件：電機(jī)輸入功率,齒輪轉(zhuǎn)速, 齒輪轉(zhuǎn)速,假設(shè)齒輪、的傳動(dòng)比均為i=0.84,即齒輪比u=1.2,工作壽命15年（每年工作300天），兩班制。選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)選用直齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)；多軸箱為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（gb10095-88）;材料選擇由文獻(xiàn)1（

14、表10-1）查得選擇齒輪材料為40cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280hbs，齒輪材料為45（調(diào)質(zhì)），硬度為240hbs，齒輪材料為45（?；捕?10hbs;選齒輪齒數(shù),齒輪齒數(shù),取.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算， （3.5） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1)試選載荷系數(shù);2)計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 （3.6）3) 由文獻(xiàn)4（表10-7）查得選取齒寬系數(shù)=0.54) 由文獻(xiàn)4（表10-6）查得材料的彈性影響系數(shù)5) 由文獻(xiàn)4（表10-21d）查得按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限？;齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限？;6) 由文獻(xiàn)4（表10-13）查得計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： （3.7） （3.8）7) 由文

15、獻(xiàn)4（表10-19）查得接觸疲勞壽命系數(shù),;8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力:取失效概率為1%，安全系數(shù),由文獻(xiàn)4（表10-12）查得 （3.9）; （3.10）計(jì)算1)試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值: （3.11）2)計(jì)算圓周速度v: （3.12）3)計(jì)算齒 （3.13）4)計(jì)算齒寬與齒高之比模數(shù)： （3.14）齒高： （3.15） （3.16）5)計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)v=3.81m/s,7級(jí)精度，由文獻(xiàn)4（表10-8）查得動(dòng)載系數(shù)kv=1.14,直齒輪，假設(shè),由文獻(xiàn)4（表10-3）查得;由文獻(xiàn)4（表10-2）查得使用系數(shù);由文獻(xiàn)4（表10-4）查得7級(jí)精度齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)， （3.17

16、） 將數(shù)據(jù)代入后得：;由,由文獻(xiàn)4（表10-13）查得;故載荷系數(shù) （3.18）6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由文獻(xiàn)4（式10-10a）查得=53.649x=57.18mm （3.19）7)計(jì)算模數(shù)mm=d1/z1=57.18/24=2.4mm,圓整為m=25mm.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由文獻(xiàn)4（式10-5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為m 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1） 由文獻(xiàn)4（圖10-20）查得齒輪的彎曲疲勞極限=500mpa;齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380mpa;2) 由文獻(xiàn)4（圖10-18）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,由文獻(xiàn)4（式10-1

17、2）查得 1=303.57mpa （3.20）=238.86mpa4)計(jì)算載荷系數(shù) （3.21）5) 查取齒形系數(shù)由文獻(xiàn)4（表10-5）查得6)查取應(yīng)力校正系數(shù)由文獻(xiàn)4（表10-5）查得7）計(jì)算齒輪、的并加以比較=0.01379 （3.22）=0.01716齒輪的數(shù)值大。設(shè)計(jì)計(jì)算m （3.23）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強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.5。在零件圖中可知，主動(dòng)軸與惰輪軸的中心距為51mm，即齒輪、完全

18、嚙合的中心距，得：m()=51 （3.24）1.5x()=51 （3.25）z1=31, z2=37惰輪軸與工作軸的中心距為61.5mm，即齒輪與齒輪完全嚙合時(shí)中心距，即m()=61.51. 5()=61.5z3=45幾何尺寸計(jì)算計(jì)算分度圓直徑：d1=z1m=31x1.5=46.5mm d2=z2m=37x1.5=55.5mmd3=z3m=45x1.5=67.5mm計(jì)算中心中距a=51mm,a=61.5mm計(jì)算齒輪齒寬 （3.26）取驗(yàn)算ft=819.2n （3.27）=35.66n/mm100n/mm 合格3.3 本章小結(jié)本章確定了多軸齒輪傳動(dòng)箱的動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，確定了齒輪分布方案。明

19、確主動(dòng)軸、工作軸和惰輪軸的旋轉(zhuǎn)方向，并計(jì)算或選定其軸徑大小。第4章 多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零部件的繪制多軸箱的傳動(dòng)方式為外嚙合，齒輪傳動(dòng)的排列層次為一層。4.1箱蓋、箱體和中間板結(jié)構(gòu)(1)箱體選用240mmx200mm長方形箱體，箱蓋與之匹配。箱體材料為ht20-40, 箱蓋為ht15-33.(2)中間板的作用：箱內(nèi)部分是軸承的支承座，伸出箱外的部分是導(dǎo)向裝置中的滑套支承座，為便于設(shè)計(jì)人員選用，已將中間板規(guī)范為23mm和28mm兩種厚度的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)選用23mm厚的中間板，材料為ht15-33。4.2多軸箱軸的設(shè)計(jì)(1)主動(dòng)軸的設(shè)計(jì)軸材料的選擇由文獻(xiàn)4（表15-3）查得軸材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理。軸徑

20、的確定根據(jù)公式da0(15-2) （4.1）式中a0=,由文獻(xiàn)4（表15-3）a0取110d110x=13.9mm,取d=25mm軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖4.1 主動(dòng)軸選擇滾動(dòng)軸承因?yàn)檩S承同時(shí)受有徑向載荷及軸向載荷，故前、后端均選用單列向心球軸承，由文獻(xiàn)5（表1-14）查得選用7204c軸承。 軸上各段直徑，長度如圖4.1所示。鍵的確定因?yàn)辇X輪寬為35mm,所以選用8x7x22平鍵，由文獻(xiàn)4（表6-1）查得確定軸上圓角和倒角尺寸由文獻(xiàn)4（表15-2）查得取軸端倒角2x450,各軸肩的圓角半徑為r=1.0mm.按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度作出軸的計(jì)算簡圖圖4.2 主動(dòng)軸計(jì)算簡圖軸上扭轉(zhuǎn)力矩為m=9549x=954

21、9x=19.7 （4.2）周向力為py=1970n （4.3）徑向力為pz=0.48 py=0.48x1970=945.6n圖4.3 主動(dòng)軸的載荷分析圖 根據(jù)軸的計(jì)算簡圖，分別作出軸的扭矩圖、垂直圖的彎矩my圖和水平平面內(nèi)的彎矩mz圖，如圖4.3所示。從圖中可知，截面e為危險(xiǎn)截面，在截面e上，扭矩t和合成彎矩m分別為t=19.7;m=39.3 （4.4）軸材料選用45鋼，=355mpa,許用應(yīng)力=文獻(xiàn)5,為許用應(yīng)力安全系數(shù)，取=1.5,則=237mpa按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核公式， （4.5）由文獻(xiàn)4（表15-4）查得w為軸的抗彎截面系數(shù)，w=- w=1533.2-105.8=1427.4

22、（4.6）=30.8mpas=1.5 故安全 （4.10）截面e右側(cè)面校核：抗彎截面系數(shù)w為：w=0.1d3=0.1x203=800mm3抗扭截面系數(shù)wt為：wt=0.2d3=0.2x203=1600mm3彎矩m及彎曲應(yīng)力為:m=39300x=35496.8=44.4mpa （4.11）扭矩t3及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：t3=19700 =12.3mpa截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)a及a由文獻(xiàn)4（附表3-2）查得因=0.05,=1.25,經(jīng)插值后可查得:a,a由文獻(xiàn)4（附圖3-1）可得軸提材料的敏性系數(shù)為：q,q由文獻(xiàn)4（表3-4）查得故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式為：k （4.12）k由文獻(xiàn)4（附圖3

23、-2）得尺寸系數(shù)由文獻(xiàn)4（附圖3-3）得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)軸按磨削加工，由文獻(xiàn)4（附圖3-4）得表面質(zhì)量系數(shù)為=0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，得綜合系數(shù)值為：k=-1=+=2.09k=+-1=+=1.67計(jì)算安全系數(shù)：s=2.96 （4.13）s=14.7sca=2.9s=1.5 （4.14）故該軸在截面右側(cè)面是安全的，又因?yàn)檩S無大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。軸承的校核機(jī)床一般傳動(dòng)軸的滾動(dòng)軸承失效形式，主要是疲勞破壞，故應(yīng)進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算。滾動(dòng)軸承疲勞壽命計(jì)算公式：由文獻(xiàn)4（10-5）式中：因?yàn)樗艿妮S向力太小，所以忽略不計(jì),fa=0由文獻(xiàn)6（表3.8-50）得所受徑向

24、力fr=945.6/2=472.8n p=0.41fr+0.87pa=0.41x472.8=193.8由文獻(xiàn)6（表13-3）查得=30000h 軸承安全(2)惰軸的設(shè)計(jì)軸材料的選擇由文獻(xiàn)4（表15-3）查得軸材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理。軸徑的確定由文獻(xiàn)4（15-2）查得根據(jù)公式da0 =110，取d=20mm軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：圖4.4 惰輪軸選擇滾動(dòng)軸承因?yàn)檩S承同時(shí)受有徑向載荷及軸向載荷，選用單列向心球軸承，由文獻(xiàn)5（表1-14）查得選用7002c軸承。軸上各段直徑，長度如圖4.4所示。鍵的確定由文獻(xiàn)4（表6-1）查得因?yàn)辇X輪寬為30mm,所以選用6x6x18平鍵 軸上圓角和倒角尺寸由文獻(xiàn)4（表15

25、-2）查得取軸端倒角2x450,各軸肩的圓角半徑為r=1.0mm.扭合成校核軸的強(qiáng)度作出軸的計(jì)算簡圖圖4.5 惰輪軸計(jì)算簡圖軸上扭轉(zhuǎn)力矩為m=9549x=9549x=23.2 （4.15）周向力為py=2320n （4.16）徑向力為pz=0.48 py=0.48x2320=1113.6n圖4.6 惰輪軸的載荷分析圖根據(jù)軸的計(jì)算簡圖，分別作出軸的扭矩圖、垂直圖的彎矩my圖和水平平面內(nèi)的彎矩mz圖，如圖4.6所示。從圖中可知，截面e為危險(xiǎn)截面，在截面e上，扭矩t和合成彎矩m分別為t=23.2;m=32.8 （4.17）按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核公式，由文獻(xiàn)4（表15-4）查得w為軸的抗彎截面系數(shù)

26、，w=- w=785-81=704=70mpas=1.5 故安全截面e右側(cè)面校核：抗彎截面系數(shù)w為：w=0.1d3=0.1x153=337.5mm3抗扭截面系數(shù)wt為：wt=0.2d3=0.2x153=675mm3彎矩m及彎曲應(yīng)力為:m=32800x=22707.7=67.3mpa扭矩t3及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：t3=23200=34.4mpa截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)a及a由文獻(xiàn)4（附表3-2）查得因=0.07,=1.33,經(jīng)插值后可查得:a,a可得軸提材料的敏性系數(shù)為：q,q由文獻(xiàn)4（附3-4）查得故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式為：kk由文獻(xiàn)4（附圖3-2）得尺寸系數(shù)由文獻(xiàn)4（附圖3-3）得扭轉(zhuǎn)

27、尺寸系數(shù)軸按磨削加工，由文獻(xiàn)4（附圖3-4）得表面質(zhì)量系數(shù)為=0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，得綜合系數(shù)值為：k=-1=+=1.93k=+-1=+=1.58計(jì)算安全系數(shù)：s=2.12s=5.53sca=1.99s=1.5故該軸在截面右側(cè)面是安全的，又因?yàn)檩S無大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。軸承的校核因?yàn)樗艿妮S向力太小，所以忽略不計(jì),fa=0所受徑向力fr=1113.6/2=556.8np=0.41fr+0.87pa=0.41x556.8=228.3n7002c向心球軸承校核=30000h(表13-3) 文獻(xiàn)6 軸承安全（3）工作軸的設(shè)計(jì)軸材料的選擇由文獻(xiàn)4（表15-

28、3）查得軸材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理。軸徑的確定在傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算中已的工作軸的直徑定為d=15mm。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：圖4.7 工作軸選擇滾動(dòng)軸承因?yàn)檩S承同時(shí)受有徑向載荷及軸向載荷，故前、后端均選用單列向心球軸承，又因工作軸用于鉆削，在后端加單向推力球軸承。由表1-14文獻(xiàn)3，單列向心球軸承選用102軸承，后端單向推力球軸承選用8102軸承。各段直徑，長度如圖4.7所示。鍵的確定由文獻(xiàn)4（表6-1）查得因?yàn)辇X輪寬為25mm,所以選用5x5x20平鍵 軸上圓角和倒角尺寸由文獻(xiàn)4（表15-2）查得取軸端倒角2x450,各軸肩的圓角半徑為r=0.8mm.扭合成校核軸的強(qiáng)度作出軸的計(jì)算簡圖圖4.8 工

29、作軸計(jì)算簡圖軸上扭轉(zhuǎn)力矩為m=9549x=9549x=27.3周向力為py=3640n徑向力為pz=0.48 py=0.48x3640=1754.5n圖4.9 工作軸載荷分析圖根據(jù)軸的計(jì)算簡圖，分別作出軸的扭矩圖、垂直圖的彎矩my圖和水平平面內(nèi)的彎矩mz圖，如圖4.9所示。從圖中可知，截面e為危險(xiǎn)截面，在截面e上，扭矩t和合成彎矩m分別為t=27.3;m=54.6按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核公式，由文獻(xiàn)4（表15-4）查得w為軸的抗彎截面系數(shù)，w=- w=331.2-56.3=274.9=222mpas=1.5 故安全截面e左側(cè)面校核：抗彎截面系數(shù)w為：w=0.1d3=0.1x153=337.5

30、mm3抗扭截面系數(shù)wt為：wt=0.2d3=0.2x153=675mm3彎矩m及彎曲應(yīng)力為:m=54600=161。8mpa扭矩t3及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：t3=27300=40.4mpa由文獻(xiàn)4（附圖3-4）用插入法求得軸上鍵槽處的有效應(yīng)力集中系數(shù)：k,k由文獻(xiàn)4（附圖3-2）得尺寸系數(shù)由文獻(xiàn)4（附圖3-3）得扭轉(zhuǎn)尺寸軸按磨削加工，由文獻(xiàn)4（附圖3-4）查得得表面質(zhì)量系數(shù)為=0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，得綜合系數(shù)值為：k=-1=0+=0.09k=+-1=+=1.63計(jì)算安全系數(shù)：s=18.89s=4.57sca=4.4s=1.5故該軸在截面右側(cè)面是安全的，又因?yàn)檩S無大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)

31、稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。軸承的校核機(jī)床一般傳動(dòng)軸的滾動(dòng)軸承失效形式，主要是疲勞破壞，故應(yīng)進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算。1) 36102向心球軸承校核由第一章可知主動(dòng)軸的軸向力fa=4.091n所受徑向力fr=1754.5/2=877.25n (表3.8-50) 文獻(xiàn)6p=0.41fr+0.87pa=0.41x877.25+0.87x4.091=363.2n=30000h(表13-3) 文獻(xiàn)6 軸承安全2) 8102推力球軸承校核p=fa (表3.8-54)jj p=4.091n=30000h(表13-3) 文獻(xiàn)6 軸承安全4.3 軸坐標(biāo)計(jì)算為方便在多軸箱上鏜孔，因此進(jìn)行軸坐標(biāo)計(jì)算是十分重要的。建立如圖4

32、.10坐標(biāo)系，多軸箱里尺寸如圖示為220x180mm,在多軸箱中心安裝主動(dòng)軸，則主動(dòng)軸坐標(biāo)可知（110，90），則根據(jù)零件圖，可算出其他各軸坐標(biāo)，分別如圖所示。 圖4.10 軸坐標(biāo)圖4.4 本章小結(jié)多軸箱是組成機(jī)床的重要專用部件，它是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量和位置、切削用量和主軸類型設(shè)計(jì)的傳遞各主軸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。第5章 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)和接桿工具5.1 導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向裝置5.1.1 導(dǎo)柱導(dǎo)套布置形式冷擠壓模具的導(dǎo)柱導(dǎo)套布置方式有（1）雙導(dǎo)柱中間布置；（2）雙導(dǎo)柱對(duì)角布置；（3）四導(dǎo)柱封閉布置。其中四導(dǎo)柱封閉布置適用于模板面積較大，受力不均勻有偏心載荷的場合，是冷擠壓模具中采用得較多

33、的一種布置形式。5.1.2 導(dǎo)柱導(dǎo)套緊固方法 導(dǎo)柱導(dǎo)套與模板的緊固方法主要有三種：（1）基孔制過渡配合。該方法采用壓板螺釘將導(dǎo)柱、導(dǎo)套緊固在上、下模板上。（2）基孔制過盈配合，將導(dǎo)柱、導(dǎo)套直接壓入上、下模板。（3）采用低熔點(diǎn)合金、環(huán)氧樹脂或無機(jī)粘結(jié)劑將導(dǎo)柱導(dǎo)套直接緊固在上、下模板上。5.1.3 導(dǎo)柱導(dǎo)套尺寸 為了克服擠壓時(shí)可能產(chǎn)生的偏心負(fù)荷，導(dǎo)柱導(dǎo)套的剛性要盡可能設(shè)計(jì)得高些。根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)柱直徑d一般取4060mm，有時(shí)壓入模板長度l不得小于1.5d，總長度l一般按模具的結(jié)構(gòu)尺寸來確定，但必須保證凸模進(jìn)入凹模之前，導(dǎo)柱伸入導(dǎo)套10 mm以上。導(dǎo)套內(nèi)孔徑d0與導(dǎo)柱直徑d的配合為基孔制間隙配合

34、。由于導(dǎo)套壓入上模板后其內(nèi)孔要略有縮小，因此d尺寸應(yīng)比導(dǎo)柱直徑d大0.5 mm以上。導(dǎo)套壓入段的長度l及其外徑d不得小于1.5d；導(dǎo)向段長度（l-l）（23）d0。滑動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套在工作時(shí)為了保持良好的潤滑狀態(tài)，要在導(dǎo)柱或?qū)咨祥_油槽，以便貯存潤滑油。當(dāng)擠壓件精度要求高時(shí)，可采用滾珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套來確保上、下模更高的導(dǎo)向精度。導(dǎo)柱導(dǎo)套材料常用滲碳鋼來制造，經(jīng)表面滲碳淬火處理，以保證其表面硬度高而耐磨性好、同時(shí)其芯部又有較高的韌性。導(dǎo)柱導(dǎo)套相配合部分的表面粗糙度不高于ra0.2m。52導(dǎo)向裝置組成導(dǎo)向裝置主要由導(dǎo)柱、導(dǎo)套、彈簧組成。導(dǎo)柱的上端與多軸箱中間板上的導(dǎo)套滑動(dòng)配合，下端安裝在夾具的鉆模板上。（

35、1） 選擇彈簧 用四根彈簧支撐整個(gè)多軸箱，粗略估算多軸箱重量：每根彈簧負(fù)荷：f=124.5n選圓柱螺旋壓縮彈簧由文獻(xiàn)7（表12）查得彈簧中徑,節(jié)距，彈簧絲直徑，工作圈數(shù),自由高度.(1) 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選擇導(dǎo)柱材料為直徑16mm,長303mm導(dǎo)套材料為20號(hào)鋼。53接桿工具接桿一端為梯形螺紋，與主動(dòng)軸的內(nèi)孔滑動(dòng)配合，通過鍵傳遞扭矩。在梯形螺紋段并設(shè)計(jì)有斜面，以便調(diào)整接桿的延伸量來補(bǔ)償?shù)毒叩哪p量。接桿另一端的莫氏錐孔與刀具的莫氏錐柄相配合。54本章小結(jié) 介紹了導(dǎo)向裝置的組成，固定位置。多軸箱的支撐。接桿與主動(dòng)軸的配合。結(jié) 論三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)在忙碌中就快要結(jié)束了,在這三個(gè)多月的時(shí)間里,在畢業(yè)設(shè)計(jì)之余還要兼顧找工作,因此,在這段時(shí)間里我覺得生活非常的充實(shí).不但在畢業(yè)設(shè)計(jì)中鞏固了以前的知識(shí),而且在人生道路上學(xué)到在校園學(xué)不到的社會(huì)交際.畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一個(gè)考察,它兼顧了四年中所學(xué)的基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí),因此不同于以前的課程設(shè)計(jì),畢業(yè)設(shè)計(jì)是課程設(shè)計(jì)一個(gè)質(zhì)的飛越.認(rèn)識(shí)到這點(diǎn),我對(duì)待畢業(yè)設(shè)計(jì)的態(tài)度也不敢懶散,一直抱以認(rèn)真謹(jǐn)慎的學(xué)習(xí)態(tài)度.總的來講，整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)給我留下深刻的印象，不僅僅是由于設(shè)計(jì)時(shí)間長，更多的是在畢業(yè)設(shè)計(jì)中我嘗到了辛、酸、苦、甜，它將會(huì)在人生道路上留下不可抹殺的一頁