【正文】 學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 袁堃 指導(dǎo)教師姓名： 葛濤 指導(dǎo)教師職稱： 講師 2013年 5 月飛錘4孔組合鉆床設(shè)計(jì)的意義專業(yè)班級(jí)：機(jī)械0902 學(xué)生姓名：袁堃指導(dǎo)老師：葛濤 職稱：講師摘要 本文首先通過分析比較，確定了4孔單工位組合鉆床的配置型式及結(jié)構(gòu)的最佳方案，遵循機(jī)械設(shè)計(jì)中標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化原則， 給出機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，繪制出代表機(jī)床總體設(shè)計(jì)的被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計(jì)算卡。本鉆床的主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)通過采用變位齒輪和滾針軸承等結(jié)構(gòu)方面的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，將常規(guī)方法下不能完成的排箱成為可能。在全面分析被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸精度、被加工孔相互之間位置精度、表面粗糙度和技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，指出采用現(xiàn)有設(shè)備不僅工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)率低，而且零件加工精度難以保證。既大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，又給廠家?guī)砹丝捎^的經(jīng)濟(jì)效益。有遠(yuǎn)見的企業(yè)家根據(jù)國情、廠情，都認(rèn)為只有走技術(shù)改造的道路，按照實(shí)際情況對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行改造，通過強(qiáng)化自身，以求自我發(fā)展，才是一條捷徑。一般來說，企業(yè)加工能力的提高有三條途徑。采用普通方法排箱無法完成對(duì)4孔同時(shí)加工。組合機(jī)床是隨著生產(chǎn)的發(fā)展，由萬能機(jī)床和專用機(jī)床發(fā)展來的。當(dāng)加工對(duì)象改變了，用這些通用部件，只將部分專用部件改造，又可以組成加工新工件的機(jī)床。我國傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件(近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額)，完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。我國組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國家要相對(duì)落后。隨著市場競爭的加劇和對(duì)產(chǎn)品需求的提高，高精度、高生產(chǎn)率、柔性化、多品種、短周期、數(shù)控組臺(tái)機(jī)床及其自動(dòng)線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)，因此組合機(jī)床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組合機(jī)床加工精度、組合機(jī)床柔性、組合機(jī)床工作可靠性和組合機(jī)床技術(shù)的成套性為主攻方向。該屆博覽會(huì)上展出的加工中心，主軸轉(zhuǎn)速10000～200002 r／m in。另外，產(chǎn)品周期的縮短也要求加工機(jī)床能夠隨時(shí)調(diào)整和適應(yīng)新的變化，滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求。在對(duì)這4孔進(jìn)行精度、相互之間位置要求以及零件的裝配要求分析的基礎(chǔ)上， 重新制定出合理的機(jī)械加工工藝方案，將4個(gè)孔安排在一道工序上完成。第二章 組合鉆床總體設(shè)計(jì)2．1組合鉆床工藝方案的制定制定組合鉆床工藝方案是設(shè)計(jì)組合鉆床最重要的內(nèi)容之一。將4孔集中在一個(gè)工位上可確保相互之間的位置精度，對(duì)大量生產(chǎn)及順利裝配創(chuàng)造了條件。工件剛度足夠。(3)定位基準(zhǔn)及加壓部位的選擇被加工件裝配結(jié)合面為設(shè)計(jì)平面，選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為主定位基準(zhǔn)，這樣減少了累積誤差，使加工精度得到有利保證，同時(shí)，此平面最大，用它定位能使切削力均落在定位平面之內(nèi)。 (4)孔間中心距的影響在確定組合機(jī)床完成工藝時(shí)，由于主軸箱的主軸結(jié)構(gòu)和設(shè)置導(dǎo)向的需要，以及保證必須的加工精度和工作可靠性的要求，組合機(jī)床鉆孔時(shí)，對(duì)于通用的主軸箱，其主軸最小中心距為24mm，這時(shí)主軸能鉆由l0mm以下的孔。2．2 4孔組合鉆床配置型式及結(jié)構(gòu)方案的確定根據(jù)上述工藝方案確定機(jī)床的型式和總體布局。固定式夾具組合鉆床能達(dá)到的鉆孔位置精度最高，采用固定導(dǎo)套一般能達(dá)177。(3)被加工件的尺寸、形狀、加工部位的特征根據(jù)被加工零件的特點(diǎn)，適于采用臥式機(jī)床，再考慮到采用臥式機(jī)床可使定位基面與設(shè)計(jì)基面重合，而且排除切屑容易。(6)使用廠的技術(shù)能力和工作環(huán)境為使鉆床在溫度過高時(shí)工作性能穩(wěn)定，而且由于被加工件不需多次進(jìn)給，故選用機(jī)械通用部件配置鉆床。因是多軸加工不宜采用最大的切削速度和進(jìn)給量。但同一動(dòng)力頭每個(gè)刀具的轉(zhuǎn)速可以不一樣，以便選擇合理的刀具的進(jìn)給量。高速鋼鉆頭在灰鑄鐵上鉆孔的計(jì)算公式為：F= (2．2)M= (2．3)P= (2．3)T= (2．3)式中： F—————軸向切削力(N)D—————鉆頭直徑(mm)f—————每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm／r)P—————切削功率(kw)M—————切削轉(zhuǎn)矩()HB—————零件的布氏硬度 本零件材料為ZG40Gr，取HB247~270v—————切削速度(m／min)T—————刀具耐用度(min)表22各主軸切削力、切削扭矩、切削功率計(jì)算值鉆頭直徑d(mm)軸向切削力F(N)切削轉(zhuǎn)矩M(Nm)切削功率P(kw)刀具耐用度(min),185335由上表，總切削力為： =，總切削功率為： =，總切削扭距= 此圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示在本臺(tái)機(jī)床上完成的工序內(nèi)容、加工部位的尺寸精度、技術(shù)要求、定位基準(zhǔn)、夾緊部位、以及被加工零件的材料、硬度和本機(jī)床加工前毛坯情況。因此，加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要圖紙之一，它是刀具、輔具、夾具、主軸箱、電氣裝置設(shè)計(jì)及通用部件選擇的主要原始資料，也是整臺(tái)組合機(jī)床布局和性能的原始要求，同時(shí)還是調(diào)整機(jī)床、刀具及試車的依據(jù)。③導(dǎo)向參數(shù)的確定導(dǎo)套長度由經(jīng)驗(yàn)公式 =(2～4)d，小直徑時(shí)取大值，大直徑時(shí)取小值。mm)B——系數(shù)，當(dāng)材料的剪切彈性模量G=8．1N／mm時(shí)。由于接桿上的尺寸D與主軸外伸長度上的內(nèi)孔配合，可根據(jù)尺寸及刀具為莫氏l號(hào)。圖22加工示意圖的聯(lián)系尺寸計(jì)算圖該尺寸為：L=++B(+) (2—7) 式中各符號(hào)意義：——————主軸外伸長度——————鉆刀懸伸長度——————接桿伸出長度(可調(diào))——————加工孔深——————刀具的切出值B——————螺母及墊圈厚度經(jīng)計(jì)算調(diào)整后．選擇接桿標(biāo)記如表2．7所示。圖24工作進(jìn)給長度即：=++ (28)按被加工件孔深最大值(長20mm)來選取，一般取為5～10mm，取d+(3～8)，據(jù)此，工進(jìn)長度定為35mm。根據(jù)以上分析計(jì)算確定的數(shù)據(jù)，繪制的加工示意圖如圖24所示。①滑臺(tái)的選用滑臺(tái)渭臺(tái)選用主要取決于驅(qū)動(dòng)方式、所需進(jìn)給力、進(jìn)給速度、最大行程長度和加工精度等因素。D．確定滑臺(tái)行程滑臺(tái)行程除保證足夠的工作行程外，還應(yīng)留有前備量和后備量。E．精度的選擇根據(jù)加工要求，選用普通精度級(jí)?；_(tái)確定后，與之配套的支承部件選為ICC321I側(cè)底座。同時(shí)二進(jìn)給及壓力及電器裝置取1HY32F51,導(dǎo)軌防護(hù)裝置取1HY32F81，分級(jí)進(jìn)給裝置取1HY32F91，立柱取1CL32，立柱側(cè)底座取1CD321.②動(dòng)力箱的選用動(dòng)力箱主要依據(jù)主軸箱所需的電動(dòng)機(jī)功率來選用。因此，選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為的I型動(dòng)力箱，轉(zhuǎn)速1430r／min，輸出軸轉(zhuǎn)速715r／min，動(dòng)力箱與主軸箱結(jié)合面尺寸：長400mm，寬320mrn，高320mm，動(dòng)力箱輸出軸至箱底面高度為125mm。即H=++十 (211)式中：1HY32I液壓滑臺(tái)=280mm，ICC321I側(cè)底座高度=560mm。通過生產(chǎn)率計(jì)算卡，可以分析所擬訂的方案能否滿足用戶對(duì)生產(chǎn)率的要求。由于在本機(jī)床上需同時(shí)加工16個(gè)孔，不僅孔多、間距小，而且孔的排列分散，采用常規(guī)方法排箱無法實(shí)現(xiàn)對(duì)16孔的工序集中。3．1繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖依據(jù)第二章組合鉆床總體設(shè)計(jì)繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖。并繪出主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖31。圖3－2 齒輪的最小壁厚1）最小齒數(shù)的確定為保證齒輪齒根強(qiáng)度，應(yīng)使齒根到孔壁或鍵槽的厚度a2m,驅(qū)動(dòng)軸的直徑為d=30mm,有《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》知，如圖2－10所示齒輪t=37mm,當(dāng)m1=2時(shí)?？紤]軸3,4的轉(zhuǎn)速較高，因此齒輪基圓相對(duì)較小，考慮齒輪不發(fā)生根切，選取參數(shù)==17，m=2，=17。那么驅(qū)動(dòng)軸0軸與傳動(dòng)軸5軸，6軸的傳動(dòng)比如下：===由式33可得驅(qū)動(dòng)軸最小齒數(shù)為29，m=2，因此驅(qū)動(dòng)軸上齒輪半徑290軸與5軸，6軸均相距太近無法直接傳動(dòng)，必須添加中間傳動(dòng)軸7，由于對(duì)稱關(guān)系，傳動(dòng)軸軸心同樣位于對(duì)稱軸上。 （2）基于原則之上，選取定位銷為坐標(biāo)軸原點(diǎn)，定位銷豎直向上的方向?yàn)閥軸，定位銷水平方向?yàn)閤軸。為使軸的強(qiáng)度足夠，每個(gè)鍵槽處直徑增加5％，計(jì)算結(jié)果按通用傳動(dòng)軸的系列參數(shù)圓整。因是鉆削加工主軸，需承受較大的單向軸向力，所以優(yōu)選向心球軸承和推力球軸承組合的支承結(jié)構(gòu)，且推力球軸承配置在主軸前端。2．本組臺(tái)鉆床主軸所采用的支承結(jié)構(gòu)（1）前支承為推力球軸承和向心球軸承組合，后支承為向心球軸承。通常油泵齒輪放在第Ⅰ排，以便于維修。手柄軸轉(zhuǎn)速盡量高些，其周圍應(yīng)有較大孔間。它是用于實(shí)現(xiàn)被加工零件的準(zhǔn)確定位、夾壓、刀具的導(dǎo)向、以及裝卸工件時(shí)起限位作用的。工件在夾具定位之后引進(jìn)加工之前必須將工件夾緊，使其在加工時(shí)在切削力的作用下不離開已獲得的定位，有時(shí)同一個(gè)元件既能定位，也具有夾緊的雙重功效。機(jī)床夾具的種類很多，形狀千差萬別，為了設(shè)計(jì)和制造方便，一般按某一屬性進(jìn)行分類，如按所使用的機(jī)床分：車床夾具，銑床夾具，鏜床夾具，磨床夾具和鉆床夾具?？紤]夾具的工作效率時(shí)與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相協(xié)調(diào)，沒有盲目地追求先進(jìn)。在設(shè)計(jì)定位支承系統(tǒng)時(shí)，遵循以下原則：(1)合理布置定位支承元件，力求使其組成較大的定位支承平面。4．2．2定位支承元件及其布置由于飛錘R801外部形狀比較不規(guī)則，所以對(duì)飛錘的定位設(shè)計(jì)可以尋找加工好的面或者不需要加工的面。（1）夾具體，如夾具體裝配圖中所示，其一個(gè)水平面控制了兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和一個(gè)移動(dòng)自由度。其作用在于：保證刀具對(duì)于工件的正確位置；保證各刀具相互問的正確位置和提高刀具系統(tǒng)的支承剛度。固定導(dǎo)套結(jié)構(gòu)簡單，能達(dá)到較高的位置精度要求?？蓳Q導(dǎo)套壓入鉆模板的襯套孔中，并用螺釘?shù)募绮垦剌S向夾壓，以防止導(dǎo)套在鉆孔過程中轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向位移。從導(dǎo)向設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，提高這一精度的措施主要在于縮短導(dǎo)套至工件端面的距離和減小導(dǎo)套的配合間隙。這里的配合間隙包括鉆頭與導(dǎo)套之間的間隙，還包括中問套和鉆模體之間的配合間隙。固定鉆模板直接安裝在夾具體底座上而無相對(duì)移動(dòng)，鉆模板上的鉆套相對(duì)于定位元件的安裝位置也是確定的。確保鉆套軸線相對(duì)于定位支承的定位精度及對(duì)夾具的第一安裝面的相互位置精度是鉆模板的主要技術(shù)要求之一。鉆模板的設(shè)計(jì)如圖42所示。即設(shè)計(jì)兩個(gè)帶有開槽墊圈的螺母夾緊，螺母外徑小于工件在此處的孔徑，稍松螺母，取下開口墊圈，工件即可穿過螺母取出。具體設(shè)計(jì)如圖43所示結(jié)論在深入了解企業(yè)需求及現(xiàn)狀，了解被加工零件的加工特點(diǎn)、精度和技術(shù)要求、定位夾壓情況以及生產(chǎn)率的要求的基礎(chǔ)上，從企業(yè)實(shí)際情況出發(fā)，研制了這臺(tái)組合鉆床。當(dāng)齒輪嚙合中心距不符和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，采用了變位齒輪。(5)鉆削加工切削力大，為了減少主軸的扭曲變形，主軸上的齒輪盡量安排靠近前支承。同時(shí)，在研制16孔單工位組合鉆床時(shí)，遵循機(jī)械設(shè)計(jì)中標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化原則，其他零部件都是通過設(shè)計(jì)計(jì)算選擇相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，大大縮短了設(shè)計(jì)周期。在課題進(jìn)行中，導(dǎo)師不辭辛苦、耐心細(xì)致的指導(dǎo)，精神上給予我的鼓勵(lì)，將永存在我