原創(chuàng)】鏜孔專用機(jī)床畢業(yè)論文設(shè)計(jì)(20201002120649

1、重慶科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目鏜孑1專用機(jī)床院（系）機(jī)械與動力工程學(xué)院專業(yè)班級學(xué)生姓名學(xué)號指導(dǎo)教師職稱副教授評閱教師職稱副教授2013年6月4日學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明本人以信譽(yù)聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下 進(jìn)行的設(shè)計(jì)（研究）工作及取得的成果，設(shè)計(jì)（論文）中引用他（她） 人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標(biāo)注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果 為本人獨(dú)立完成，不包含他人成果及為獲得重慶科技學(xué)院或其它教育 機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用其材料。與我一同工作的同志對本設(shè)計(jì)（研 究）所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者（簽字）： 年摘要首先進(jìn)行組合機(jī)床的總

2、體設(shè)計(jì)，然后根據(jù)根據(jù)工件的材料及硬度選擇刀具、 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)、切削用量，計(jì)算切削力、切削轉(zhuǎn)矩及切削功率，并以此選擇主軸軸頸 及外伸尺寸，動力部件，滑臺，并繪制加工示意圖和尺寸聯(lián)系圖。專用主軸箱根 據(jù)加工零件特點(diǎn)，及其加工工藝要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，由大量的專用零件組成。設(shè)計(jì)的 內(nèi)容包括：繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)；確定軸頸及齒輪模數(shù)； 擬定傳動系統(tǒng)；計(jì)算主軸、傳動軸坐標(biāo)；繪制坐標(biāo)檢查圖；繪制多軸箱總圖、零 件圖。本文主要內(nèi)容包括專用夾具、主軸箱和專用機(jī)床總體設(shè)計(jì)的必要性分析。通 過對設(shè)計(jì)的機(jī)床的功能分解與功能合成，以及對工件加工方案的設(shè)計(jì)從而提出專 用機(jī)床的加工方案。通過對定位方式的選擇和對工件

3、工藝性的分析，以及對零件 工序圖和機(jī)床聯(lián)系尺寸的分析，提出對臥式鏜床的總體設(shè)計(jì)方案。關(guān)鍵詞：夾具主軸箱專用機(jī)床ABSTRACTFirst the overall design of modular machine tool, then according to the workpiece material and , by a large nu mber of special parts. The contents in clude: draw ing desig n accord ing to the desig n of the orig inal spin dle box. Determ

4、 ine the spin dle structure, Determi ne the shaft n eck and gear module, Tran smissi on systems; worked Coordin ate calculation, a transmission axis, Check, drawing coordinates. Spindle box layout draw ing parts.This paper includes special fixture, the spindle box for machine design and analysis of

5、the need. Through the design of the machines function and function of decompositi on, and the process ing of the workpiece to the desig n of the process ing machine dedicated to the programme. By way of the choice and positioning of the workpiece process of an alysis, and parts of the process map an

6、d machi ne the size of con tact an alysis, the programme.Keywords： fixture ；, f = 0.15 0.5 mmr, ap= 0.6 1.2 mm2確定切削速度V削速度D直徑f切削用量V=40100 米分f=0.4毫米轉(zhuǎn)故鏜桿的轉(zhuǎn)速應(yīng)在398716.6 (rpm)之間從上述兩個(gè)范圍中選取一個(gè)適中的數(shù)值，即n=600rpm,由此倒過去，由公式由此可算出鏜 40 mm孔的切削速度取76(mmin)。進(jìn)給速度Vf 二 nf = 750 0.4 = 300mm/min3確定進(jìn)給量與背吃刀量根據(jù)上述范圍取進(jìn)給量f = 0.4 mm

7、r。因加工孔取背吃刀量ap = 1.0 mm。4.計(jì)算切削力與切削功率切削力的計(jì)算可參考機(jī)械加工工藝手冊，根據(jù)加工類型選擇計(jì)算公式和 相 關(guān)計(jì)算參數(shù)，分別計(jì)算主切削力、背向力和進(jìn)給力，再根據(jù)切削速度計(jì)算切削功 率。關(guān)于切削力計(jì)算的相關(guān)參數(shù)如表 1-1所示。加工材料刀具材料加工形式HT200硬質(zhì)合金鏜孔主切削力Fc背向力Fp進(jìn)給力FfCFcxFc yFc nFcCFpxFp yFp nFpCFfxFf yFf nFf900 1.0 0.75 0530 0.9 0.750450 1.0 0.4 0計(jì)算結(jié)果如下：主切削力：Fc=397N背向力：Fp=357N進(jìn)給力：Ff=619N由于一次性完成粗精加

8、工，所以鏜桿上安裝四把鏜刀所以鏜孔的主切削功率為Pc= 4FcVc =4 397 76 =2.01KW60000 60000Pc 2 01機(jī)床主軸電機(jī)功率為大于 Pe的值：Pe= 08 =2.5、W根據(jù)電機(jī)相關(guān)手冊查得：主軸箱部分所選電機(jī)型號為 丫160M1-8進(jìn)給裝置所選電機(jī)的型號為 YCT180-4A電機(jī)型號額定功率KW電機(jī)同步轉(zhuǎn)速rmi n電機(jī)滿載轉(zhuǎn)速rmi nY160M1-84750720YCT180-4A412512503.4繪制加工示意圖1選擇刀具根據(jù)工件的材料硬度選擇 YT15硬質(zhì)合金鏜刀頭。有與鏜桿的直徑較小, 因此選擇較小的鏜刀體，取其截面尺寸為6mm 6mm2確定鏜桿結(jié)構(gòu)及

9、尺寸(1) 鏜桿結(jié)構(gòu)及直徑鏜桿工作時(shí)在鏜模中移動，鏜模中有油杯，便于潤滑，半精鏜與精鏜的軸向距離為被加工孔的長度；取14mm待加工孔的直徑為 40mm查閱機(jī)床夾具設(shè) 計(jì)手冊，鏜孔直徑為 3040 mm時(shí)，鏜桿直徑為 2030 mm采用浮動鏜桿， 取鏜桿直徑為 30 mm由此可確定鏜套的基本直徑為 30 mm（2）確定鏜桿的軸向尺寸導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)要求開始加工時(shí)鏜桿深入導(dǎo)向裝置的長度應(yīng)不小于鏜桿直徑， 這里取32mm根據(jù)這一要求可以算出鏜刀端部到鏜桿連接主軸部分的長度： 32+520+50=602mm故鏜桿的軸向尺寸 L=602mm（3）確定加工循環(huán)根據(jù)工件結(jié)構(gòu)確定鏜頭的工作循環(huán)為：原位快進(jìn) （ S

10、 1）工進(jìn)（ S2）-快進(jìn)（S3）工進(jìn)（S4） 快退（S0）。工作進(jìn)給長度的確定 工作進(jìn)給長度應(yīng)等于被加工部位長度與刀具切入和切出長度之和。動力頭工 作進(jìn)給長度是按加工長度最大的孔來造取，切入長度根據(jù)工件端面的誤差情況 ，選 510 毫米為第一工作進(jìn)給長度，第二工作進(jìn)給常常比第一工作進(jìn)給要小得多， 在有條件，應(yīng)力法做到轉(zhuǎn)入第二工作進(jìn)給時(shí)，除倒大角的刀具外，其余刀具都離 開加工表面，不再切削。否則，將降低刀具使用壽命，且破壞已加工的表面。快速退回長度的確定 一般在固定式夾具機(jī)床上，動力頭快速引進(jìn)和工作進(jìn)給長度之和。動力頭快 速退回的行程，只要把所有刀具都退至導(dǎo)套內(nèi)，不影響工件的裝卸就行了。動力頭

11、總行程的確定 動力頭的總行程除了滿足工作循環(huán)所需長度外，還要考慮裝卸和調(diào)整刀具的方便性。裝卸刀具的理想情況是：刀具退離導(dǎo)向套外端面的距離，需大于刀桿插 入主軸孔內(nèi)的長度。動力頭的工作進(jìn)給行程 S=217+14+5+79+14+5=334mmS=40（ 4）最大行程的確定 動力頭最大允許行程，除滿足機(jī)床工作循環(huán)的要求外，還必須保證調(diào)整和裝卸刀具的方便性，在使用時(shí)要兼顧刀具來考慮。試確定動力頭最大行程為4主要部件設(shè)計(jì)4.1傳動件設(shè)計(jì)1確定主軸傳動方式及傳動比工藝要求主軸轉(zhuǎn)速n=600rmin,電動機(jī)根據(jù)鏜床主軸選擇齒輪傳動方式轉(zhuǎn)速nd=720rmin，因此傳動比為鬻兒22確定齒輪模數(shù)m及齒數(shù)z 參

12、考同類鏜床類比分析，取齒輪模數(shù)z1iz0(z1z0)m2=Am=2.5mm按如下關(guān)系可求出齒輪齒數(shù)。（41）（42）式中z0 z1電動機(jī)主軸齒輪齒數(shù):A 嚙合齒輪中心距（mn）序 號名稱 代號計(jì)算公式幾何參數(shù)大齒輪小齒輪1理論 中心 距az0+z1A)=m2A30+36 lA=2.5 匯=82.5 mm22嚙合角“o A0ccos=COS0A=20343變?yōu)?系數(shù) 和遷運(yùn)=(invP-ing)查表：2ta nginv20 24=0.0136 inv20 = 0.0149迂=0.1274變?yōu)?系數(shù)產(chǎn)c亠“ 斥根據(jù)選定的變位制加以分配 -0 + 5 =亞0 =0.064 =0.0645中心 距變

13、化系 數(shù)入A _A0 入=A0入=0.126齒頂 高降 低系c =匕工K 0.007數(shù)7齒頂 高h(yuǎn)ehe0 = m( f 0 + 亡0 -er) he1 = m( f 1 +-r)he0 = he1 = 2.6mm8全齒 高h(yuǎn)h =m(2f0+C0r)h = 5.6mm9齒根 高h(yuǎn)ihi = h hehi0 = hi1 = 3mm10分度 圓直 徑dfdf =mzdf0 = 75mm df1 = 90mm11尺頂 圓直徑dede=df+2hede0 = 80.2mmde1 = 95.2mm12齒根 圓直徑didi=df-2hidi0 = 69mm di1 = 84mm13跨側(cè) 齒數(shù)na疋 ta

14、nan = z+0.52：180兀計(jì)算 n1=4 n1=514法長L 公線度L=mco* (0.5zin a )2 tan L0=26.9776mmL1=34.5641mm3.選擇齒輪材料和等級精度因主軸箱與鏜桿采用浮動聯(lián)接，所以鏜孔精度主要取決于鏜模精度，且齒輪 載荷不大，故選用一般材料即可。查閱機(jī)械傳動設(shè)計(jì)手冊得相關(guān)數(shù)據(jù)如下：材料：45鋼，熱處理：調(diào)質(zhì)，230260HBS傳動比為1.2兩個(gè)齒輪采用相 同的材料4. 齒輪結(jié)構(gòu)主軸齒輪見圖t #ft40CrI I. Ill | i2,擊面沖火2HRC圖1.2主軸齒輪4.2主軸組件設(shè)計(jì)1主軸箱的傳動方案專用主軸箱的傳動方案可選用帶傳動或者齒輪傳動

15、?？紤]到拆卸工件方便， 因此為縮短軸向尺寸，使結(jié)構(gòu)緊湊，專用主軸箱采用齒輪傳動方案。傳動方式如下：電機(jī)一齒輪1齒輪2主軸一鏜桿2.確定主軸材料及尺寸(1) 主軸材料主軸的載荷相對較小，一般情況下，引起的應(yīng)力遠(yuǎn)小于鋼的屈服極限，故機(jī)械強(qiáng)度不是選擇主軸的材料的依據(jù)。當(dāng)主軸的直徑、支承、跨距、懸伸量等 尺寸參數(shù)一定時(shí)，主軸的慣性矩未定值，主軸的剛度取決于材料的彈性模量。但各種鋼材的彈性模量E = 2.06 X 105 MPa幾乎沒什么差別，因此剛度也不是主軸選材 的依據(jù)。主軸的材料只能是根據(jù)耐磨性、熱處理方法及熱處理的變形大小來選擇， 而耐磨性取決于硬度，估機(jī)床主軸為淬火鋼或滲碳淬火鋼，高頻淬硬，普

16、通機(jī)床 主軸可選45鋼。此處主軸可取相同的材料 45號鋼。(2) 主軸直徑d =B計(jì)F則由切削扭矩計(jì)算主軸直徑公式n ( P-所選電機(jī)的功率KVyB系數(shù))計(jì)算得主軸最小直徑d=25mm確定主軸直徑 根據(jù)鏜桿尾部結(jié)構(gòu)，主軸前端 應(yīng)為萬向節(jié)結(jié)構(gòu)形式。其直徑取90mm據(jù)此確定主軸前支撐軸頸 D仁65m，后 支撐根據(jù)D2=( 0.70.85 ) D仁45.555.25mm的關(guān)系，取D2=55mm中間過度直徑 (平均直徑)取D=60mm確定主軸前端結(jié)構(gòu)主軸前段與鏜桿浮動連接。選擇主軸支撐的配置形式 根據(jù)精鏜主軸的特點(diǎn)，承受的軸向力、徑向力都較小，主軸 轉(zhuǎn)速較高。從軸承手冊中查出前支撐軸承為 7013AC

17、根據(jù)以上方法求得絲桿的最 小直徑為 d 絲桿 =28mm。4.3 工作臺設(shè)計(jì) 機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)是指將電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞給工作臺或刀架 以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動的整個(gè)機(jī)械傳動鏈， 包括齒輪傳動副、 絲杠螺母副，（或蝸桿蝸輪 副）及其支承部件等。 為 了保證機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度， 設(shè)計(jì)進(jìn)給機(jī)械傳動機(jī) 構(gòu)，應(yīng)該著重考慮以下幾方面的要求：1高的傳動剛度 進(jìn)給傳動系統(tǒng)的剛度主要取決于絲杠螺母副（直線運(yùn)動）或蝸輪蝸桿副（回轉(zhuǎn)運(yùn) 動）及其支承部件的剛度。剛度不足與摩擦阻力一起會導(dǎo)致工作臺產(chǎn)生爬行現(xiàn)象 以及造成反向死區(qū)，影響傳動準(zhǔn)確性。縮短傳動鏈，合理選擇絲杠尺寸以及對絲 杠螺母副及支承部件等預(yù)緊是提高傳

18、動剛度的有效措施。2. 低的摩擦 進(jìn)給傳動系統(tǒng)要求運(yùn)動平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確，快速響應(yīng)特性好，因此，必須減小運(yùn)動件的，摩擦阻力和動、靜摩擦因數(shù)之差。這除了與導(dǎo)軌有關(guān)外，在進(jìn)給系統(tǒng) 中還普遍采用了滾珠絲杠副，靜壓絲杠副。3小的慣量 進(jìn)給系統(tǒng)由于經(jīng)常需進(jìn)行起動、 停止、變速或反向， 若機(jī)械傳動裝置慣量大，會增大 負(fù)載并使系統(tǒng)動態(tài)性能變差。 因此在滿足強(qiáng)度與剛度的前提下， 應(yīng)盡可能 減小運(yùn)動執(zhí)行部 件的重量以及各傳動元件的直徑和重量，以減小慣量。4消除傳動間隙 機(jī)械間隙是進(jìn)給系統(tǒng)降低傳動精度、剛度和造成進(jìn)給系統(tǒng)反向死區(qū)的主要原因之一， 因此對傳動鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括：聯(lián)軸器、齒輪副、絲杠螺母副、蝸桿 蝸輪副及其支承部件等均應(yīng)采用消除間隙的措施。4.4 進(jìn)給裝置的設(shè)計(jì) 首先明確你使用滾珠絲桿的工作件的工作功率，及工作速度。然后選擇原動 機(jī)，再設(shè)計(jì)傳動方案，滾珠絲桿屬于傳動方案中的一個(gè)機(jī)構(gòu)。滾珠絲桿的主要參數(shù)有：絲桿外徑，導(dǎo)程。這兩個(gè)參數(shù)決定了滾珠絲桿的負(fù) 載（負(fù)荷及速度），它們是標(biāo)準(zhǔn)值， 通過上面說的條件進(jìn)行計(jì)算選擇。 還有一個(gè)在 選擇絲桿進(jìn)行考慮的參數(shù)： 滾珠列數(shù) （負(fù)載回路列圈數(shù)也決定負(fù)載能力） 。其它的 外形尺 寸，滾珠螺母是依據(jù)絲桿、列數(shù)、循環(huán)方式、安裝形式來確定，桿端尺寸 及形式主要取決于安裝形式。4.5鏜模設(shè)計(jì)圖3鏜模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1 .確定鏜桿直徑。待加工孔的直徑為 40mm