【正文】 1 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目 立式鉆床用軸均布多軸頭設(shè)計(jì) 2 目 錄 目 錄 ................................................................................................ 2 摘 要 ................................................................................................ 3 ................................................................................................ 4 問題的提出 ........................................................................... 4 同行業(yè)概況 ............................................................................ 4 課題的意義 ............................................................................ 4 .................................................................................. 5 對工件進(jìn)行工藝分析 .............................................................. 5 檢查圖紙的完整性和正確性 ........................................ 5 分析工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ................................................... 6 分析工件的材料及加工性能 ........................................ 6 工件的生產(chǎn)批量 .......................................................... 7 確定工件的加工方法 ............................................................. 7 對被改裝鉆床的分析 ............................................................. 7 總體布局 ............................................................................... 8 其他問題分析 ........................................................................ 9 ............................................................ 10 齒輪可調(diào)式三軸頭架的傳動原理及調(diào)整方法 ......................... 10 方案的工藝設(shè)計(jì)參數(shù) ............................................................. 11 Z535 鉆床動力所允許的工況條件 ............................. 11 三軸頭架的傳動設(shè)計(jì) ............................................................. 18 齒輪的設(shè)計(jì)演算（參考《機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué) I》） ........... 18 軸的設(shè)計(jì)與校核 ......................................................... 23 軸承的校核計(jì)算 ......................................................... 38 鍵的校核計(jì)算 ............................................................ 39 螺栓的設(shè)計(jì)校核計(jì)算（參考〈〈機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)Ⅱ〉〉） 40 夾頭夾緊力的計(jì)算校核 .............................................. 42 ..................................................................................... 45 ............................................................................................ 46 ............................................................................................... 47 ........................................................................................ 48 3 立式鉆床用軸均布多軸頭設(shè)計(jì) 摘 要 本文是立式鉆床用軸均布多軸頭設(shè)計(jì)，可調(diào)式多軸頭各軸在圓周方向均布且方向可方便地沿直徑方向同步調(diào)整，以適應(yīng)多種小批量生產(chǎn)條件下法蘭盤類零件的螺孔加工。 多軸頭架的設(shè)計(jì)參數(shù)來源于一般的加工工藝條件，以適應(yīng)更廣闊的加工范圍。針對工廠里多孔鉆削時，孔徑一般較小，多在10cm 左右，而且大部分是箱體、法蘭盤等，箱體、法蘭盤多為鑄造件，材料是鑄鐵，也有個別的被加 工零件的材料是低碳鋼。根據(jù)這些工件的切削條件，可以確定多軸頭架的工藝主參數(shù)。 主參數(shù)確定后便可以進(jìn)行多軸頭架的總體設(shè)計(jì)。多軸頭架的傳動原理是通過齒輪嚙合增加鉆削軸的軸數(shù)，以滿足多孔加工的要求。通過二級齒輪嚙合，輸入軸和輸出軸的轉(zhuǎn)向沒變，但由于齒輪分支傳動，變成多根輸出軸。 工藝范圍可以滿足一般加工情況的孔類鉆削要求?？烧{(diào)多軸頭架可以起到提高生產(chǎn)效率、降低成本、提高孔系加工精度等作用。參照該調(diào)節(jié)原理可進(jìn)行其他任意孔系加工裝置的設(shè)計(jì)，還可以用于攻絲、擴(kuò)、锪孔等加工裝置。此外該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、 應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，值得推廣。 4 問題的提出 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)的提出，是為適應(yīng)目前我國大部分制造廠的實(shí)際生產(chǎn)狀況。當(dāng)前制造業(yè)設(shè)備更新特別快，大部分企業(yè)遇到同一端面的多孔鉆削的零件時，為此購置專用設(shè)備又往往不經(jīng)濟(jì)的條件下，可以通過改造現(xiàn)有普通單軸鉆床使之具有多軸鉆削的能力。既解決了加工要求與現(xiàn)有設(shè)備的矛盾，又有效的利用了閑置機(jī)床，極大的提高了設(shè)備利用率，給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 同行業(yè)概況 在國內(nèi)的相關(guān)企業(yè)中已經(jīng)有一部分企業(yè)開始原有設(shè)備的改造以適應(yīng)新的加工生產(chǎn)。其中有一些結(jié)構(gòu)相對比較復(fù) 雜，當(dāng)然這與白加工零件的相關(guān)工藝參數(shù)有關(guān)。在法蘭盤周向均布孔的加工上應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛。比如在鄭州的一個汽車制造車間上，運(yùn)用了改造后的鉆床進(jìn)行加工，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。由于這些廠家的生產(chǎn)對象的特殊性，他們加工的孔徑一般較大，改造后的鉆床，除了加裝多軸頭架外，還需設(shè)計(jì)額外的夾具以減輕頭架的重量對鉆床的作用力影響及保證頭架進(jìn)給的精度。 課題的意義 為了使廣大的一般小型生產(chǎn)廠家具有同一端面的多孔加工能力，我設(shè)計(jì)了重量較輕，鉆削軸均布的三軸頭架。可以實(shí)現(xiàn)同時 5 三孔位的加工，而且如果孔之間的距離有變化，可以隨時進(jìn) 行孔距的調(diào)節(jié)，使它能夠?qū)崿F(xiàn)多孔位的加工，那樣不僅可以節(jié)省時間、改善工人的勞動強(qiáng)度、提高勞動效率，而且對于機(jī)械行業(yè)也是一種革新。 齒輪可調(diào)式三軸頭架，因?yàn)樗且环N可換的，而且是可以調(diào)節(jié)孔距的設(shè)備，所以適應(yīng)生產(chǎn)過程中的小批量的生產(chǎn)。 根據(jù)多孔的加工要求，確定機(jī)床的主要參數(shù)如下： 最大鉆孔深度（單側(cè)鉆） 50mm 主軸數(shù)目 3 主軸中心線至工作臺面高 750mm 主軸轉(zhuǎn)速 1000r/min 左右 總體方案是部件和零件的設(shè)計(jì)依據(jù)，對整個機(jī)床的設(shè)計(jì)影響較大。因此，在擬定總體方案的過程中，必須綜合的考慮，使所定方案技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效果好。確定總體方案，包括下列內(nèi)容： 對工件進(jìn)行工藝分析 檢查圖紙的完整性和正確性 工件的圖紙應(yīng)能清晰的表達(dá)工件的形狀結(jié)構(gòu)，標(biāo)注全部尺寸及技術(shù)要求，說明工件的材料和所需要的工件數(shù)量等。加工零件為典型的盤類零件，砂輪機(jī)端蓋，如圖： 6 圖 1 砂輪機(jī)端蓋 分析工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 工件的結(jié)構(gòu)決定了它的安裝方式和加工廠方法。要求用多軸頭架加工的孔為精度要求不甚高的 9mm? 螺栓孔，在加工時，以大端面為基準(zhǔn)裝夾，根據(jù)批量的要求需另外設(shè)計(jì)專用夾具，以適應(yīng)中批量的生產(chǎn)要求。 分析工件的材料及加工性能 工件的材料對加工方法有很大的影響。如材料的軟硬對刀具進(jìn)給量、走刀量都有較大的影響。砂輪機(jī)端蓋的毛坯為鑄件，材料是球 墨鑄鐵，可根據(jù)相關(guān)手冊計(jì)算加工時的加工參數(shù)，以此來確定多軸頭架的設(shè)計(jì)參數(shù)。 7 工件的生產(chǎn)批量 被加工工件的生產(chǎn)批量的大小對改裝方案的制定也有較大的影響。工件的批量大，改裝后的機(jī)床的生產(chǎn)效率則要求高，若工件的批量小，則對機(jī)床的效率要求不高。工件批量大時要求要考慮機(jī)床的專用性，工件批量小時要求要考慮機(jī)床的通用性。砂輪機(jī)端蓋的生產(chǎn)為中批量生產(chǎn)，設(shè)計(jì)周期短、經(jīng)濟(jì)的三軸頭架十分適合它的生產(chǎn)批量加工條件。 確定工件的加工方法 不同的加工方法可帶來不同的經(jīng)濟(jì)效益，故工件加工工廠方法選擇的是否合適 ，對鉆床改裝來說是非常重要的，他不僅關(guān)系到改裝形式，還直接影響改裝后機(jī)床加工質(zhì)量的優(yōu)劣、生產(chǎn)效率的高低等。所以確定工件加工方法時，應(yīng)考慮以下主要問題：（ 1）加工表面要求的精度和粗糙度；（ 2）工件的生產(chǎn)批量；（ 3）工件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸（ 4）鉆床改裝的實(shí)際可能性。 對被改裝鉆床的分析 分析被改裝鉆床時包括的主要內(nèi)容有：（ 1）分析機(jī)床能否適應(yīng)改裝要求；（ 2）調(diào)查和了解機(jī)床的使用情況；（ 3）考慮機(jī)床的 8 動力情況；（ 4）分析改裝后機(jī)床的強(qiáng)度和剛度問題。 Z535 型立式鉆床是一種傳統(tǒng)的立式鉆床，在機(jī)械制造 和維修中的單件、小批量生產(chǎn)中，對中小型零件進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、锪孔及攻螺紋等加工工藝上得到了普遍的應(yīng)用。但由于其為單孔鉆床，對多孔鉆削的加工比較麻煩，很費(fèi)工時，給操作者增加了勞動強(qiáng)度。為此，為了挖掘設(shè)備潛力，將其改裝成多頭鉆床，根據(jù)在實(shí)際加工中的要求，同一加工平面三孔或四孔加工比較常見，設(shè)計(jì)了齒輪十多軸頭架，以便于更高效的使用 Z535 立式鉆床。在完成一批生產(chǎn)任務(wù)后，三軸頭架可以從鉆床上拆下來，立式鉆床恢復(fù)原貌，不會影響鉆床原來的參數(shù)。當(dāng)參數(shù)發(fā)生改變、被加工工件尺寸發(fā)生變化時，可調(diào)式頭架的鉆削主軸軸距可以調(diào) 節(jié)，適應(yīng)被加工工件上孔距在一范圍內(nèi)的變化，從而擴(kuò)大了三軸頭架的使用范圍。 有關(guān) Z535 鉆床的動力參數(shù)將在以下內(nèi)容進(jìn)行詳盡的分析計(jì)算。 總體布局 一般包括：分配運(yùn)動、選擇傳動形式和支承形式的位置、擬定從布局上改善機(jī)床性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的措施等。最后，繪制多軸頭架與機(jī)床的總聯(lián)系尺寸圖，以表達(dá)所才用的總體布局，規(guī)定聯(lián)系尺寸，并確定主要的技術(shù)參數(shù)。 查相關(guān)的機(jī)床手冊，得到 Z535 的相關(guān)聯(lián)系尺寸，列于下表（單位： mm） 9 最大鉆孔直徑 d 35 最大鉆孔深度 h 175 從主軸端面到工作臺端面 H 0~750 從主軸中心到導(dǎo)軌距離 A 175 從工作臺 T 型槽中心到凸肩距離 B 160 凸肩高度 h0 3 工作臺最大升高 325 主軸箱最大垂直移動量 200 主軸最大行程 225 主軸外徑尺寸 40d4 錐孔莫式號數(shù) 4 號 其他問題分析 在制定改裝方案時，除了以上各因素外，還要注意維護(hù)要方便、制造和裝陪要簡單、結(jié)構(gòu)要緊湊、通用化程度要高、外型要平整協(xié)調(diào)等，同時也要考慮因地制宜的改裝問題?？紤]到在鉆床上安裝