【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 涂覆碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁硬層或復(fù)合硬層。正在發(fā)展的 物理 氣相沉積法不僅可用于硬質(zhì)合金刀具，也可用于高速鋼刀具，如鉆頭、滾刀、絲錐和銑刀等。硬質(zhì)涂層作為阻礙化學(xué)擴(kuò)散和熱傳導(dǎo)的障壁，使刀具在切 削時(shí)的磨損速度減慢，涂層刀片的壽命與不涂層的相比大約提高 1~3倍以上。 由于在高溫、高壓、高速下，和在腐蝕性流體介質(zhì)中工作的零件，其應(yīng)用的難加工材料越來(lái)越多，切削加工的自動(dòng)化水平和對(duì)加工精度的要求越來(lái)越高。為了適應(yīng)這種情況，刀具的發(fā)展方向?qū)⑹前l(fā)展和應(yīng)用新的刀具材料；進(jìn)一步發(fā)展刀具的氣相沉積畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 10 涂層技術(shù)，在高韌性高強(qiáng)度的基體上沉積更高硬度的涂層，更好地解決刀具材料硬度與強(qiáng)度間的矛盾；進(jìn)一步發(fā)展可轉(zhuǎn)位刀具的結(jié)構(gòu)；提高刀具的制造精度，減小產(chǎn)品質(zhì)量的差別，并使刀具的使用實(shí)現(xiàn)最佳化。 這里我選用硬質(zhì)合金鉆頭，鉆 頭直徑為 ，如圖 31。 圖 31 刀具圖 機(jī)床有關(guān)規(guī)格尺寸 1. 概 述 鉆床系指主要用鉆頭在工件上加工孔的機(jī)床。通常鉆頭旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，鉆頭軸向移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。鉆床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工精度相對(duì)較低，可鉆通孔、盲孔，更換特殊刀具，可擴(kuò)、锪孔，鉸孔或進(jìn)行攻絲等加工。鉆床可分為下列類型： (1)臺(tái)式鉆床：可安放在作業(yè)臺(tái)上，主軸垂直布置的小型鉆床。 (2)立式鉆床：主軸箱和工作臺(tái)安置在立柱上，主軸垂直布置的鉆床。 (3)搖臂鉆床：搖臂可繞立柱回轉(zhuǎn)、升降，通常主軸箱可在搖臂上作水平移動(dòng)的鉆床。它適用 于大件和不同方位孔的加工。 (4)銑鉆床：工作臺(tái)可縱橫向移動(dòng)，鉆軸垂直布置，能進(jìn)行銑削的鉆床。 (5)深孔鉆床：使用特制深孔鉆頭，工件旋轉(zhuǎn)，鉆削深孔的鉆床。 (6)平端面中心孔鉆床：切削軸類端面和用中心鉆加工的中心孔鉆床。 (7)臥式鉆床：主軸水平布置，主軸箱可垂直移動(dòng)的鉆床。 2. 我選用立式鉆床 Z535,規(guī)格尺寸如下： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 11 表 31：鉆床規(guī)格尺寸 產(chǎn)品名稱 型號(hào) 最大鉆孔直徑（ mm） 主軸端至底面距離（ mm） 主軸中心線至立柱表面距離（ mm） 主軸轉(zhuǎn)速 主軸行程（ mm） 電機(jī)功率 級(jí)數(shù) 范圍（ r/min） 主電機(jī) 總?cè)萘? 立式鉆床 Z535 35 300 9 681100 225 4 4 重量 外包箱直徑 長(zhǎng) x 寬 x 高（ mm） 外形尺寸 長(zhǎng) x 寬 x 高（ mm） 毛重 凈重 1480x1042x2785 1280x842x2585 夾具圖 機(jī)械制造過程中用來(lái)固定加工對(duì)象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測(cè)的裝置。又稱卡具。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序， 用來(lái)迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。例如焊接夾具、 檢驗(yàn) 夾具、裝配夾具、機(jī)床夾具等。其中機(jī)床夾具最為常見，常簡(jiǎn)稱為夾具 。在機(jī)床上加工工件時(shí)，為使工件的表面能達(dá)到圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其他表面的相互位置精度等技術(shù)要求 ，加工前必須將工件裝好（定位）、夾牢（夾緊）。夾具通常由定位元件（確定工件在夾具中的正確位置）、夾緊裝置 、對(duì)刀引導(dǎo)元件 (確定刀具與工 件的相對(duì)位置或?qū)б毒叻较?)、分度裝置（使工件在一次安裝中能完成數(shù)個(gè)工位的加工，有回轉(zhuǎn)分度裝置和直線移動(dòng)分度裝置兩類）、連接元件以及夾具體（夾具底座）等組成。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 12 夾具種類按使用特點(diǎn)可分為： ① 萬(wàn)能通用夾具。如機(jī)用虎鉗、卡盤、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等，有很大的通用性，能較好地適應(yīng)加工工序和加工對(duì)象的變換，其結(jié)構(gòu)已定型，尺寸、規(guī)格已系列化，其中大多數(shù)已成為機(jī)床的一種標(biāo)準(zhǔn)附件。 ② 專用性?shī)A具。為某種產(chǎn)品零件在某道工序上的裝夾需要而專門設(shè)計(jì)制造，服務(wù)對(duì)象專一，針對(duì)性很強(qiáng)，一般由產(chǎn)品制造廠自行設(shè)計(jì)。常用的有車床夾具、銑床夾具、 鉆模 (引導(dǎo)刀具在工件上鉆孔或鉸孔用的機(jī)床夾具 )、鏜模 (引導(dǎo)鏜刀桿在工件上鏜孔用的機(jī)床夾具 )和隨行夾具（用于組合機(jī)床自動(dòng)線上的移動(dòng)式夾具）。 ③ 可調(diào)夾具。可以更換或調(diào)整元件的專用夾具。 ④ 組合夾具。由不同形狀、規(guī)格和用途的標(biāo)準(zhǔn)化元件組成的夾具，適用于新產(chǎn)品試制和產(chǎn)品經(jīng)常更換的單件、小批生產(chǎn)以及臨時(shí)任務(wù)。 夾具是 機(jī)械 加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方 向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、 經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。 一、高精 隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對(duì)夾具的制造精度要求更高。 二、高效 為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來(lái)越多。為了減少工件的安裝時(shí)間，各種自動(dòng)定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動(dòng)和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾 具，加緊和松開工件只用 1～ 2 秒，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。 三、模塊、組合 夾具元件模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計(jì)的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點(diǎn)。省工、省時(shí)，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計(jì)為夾具的 計(jì)算機(jī) 輔助設(shè)計(jì)與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用 CAD 技術(shù)，可建立元件庫(kù)、典型夾具庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)和 用戶使用 檔案 庫(kù)，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)，為用戶三維實(shí)體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗(yàn)，了解 市場(chǎng) 需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。 四、通用、經(jīng)濟(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 13 夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。采用模塊、組合式的 夾具系統(tǒng)，一次性 投資 比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性好。 底蓋的鉆孔夾具設(shè)計(jì)由于時(shí)間緊張，未能將完整設(shè)計(jì)圖紙畫出來(lái)，現(xiàn)在只將設(shè)計(jì)方案表達(dá)如下，如圖 32，底蓋的夾緊和固定都采用定位銷，用定位銷和平臺(tái)將底蓋的各個(gè)自由度限制，這樣就能滿足底蓋鉆孔的要求。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 14 核算多 軸頭的總軸向力（ ）和消耗的總功率（ ） 要核算多軸頭的總軸向力和消耗的總功率，使其不超過機(jī)床允許的最大軸向力和機(jī)床的額定功率。核算公式如下： (31) (32) 式中： N 為多軸頭各工作軸消耗的功率的總和 。 為多軸頭每個(gè)工作軸消耗的功率 為機(jī)床的額定功率 P 為多軸頭各工作軸軸向力的總和 為各工作軸的軸向力 為機(jī)床允許的最大軸向力 首先計(jì)算每個(gè)工作軸的切削扭矩（ ）和軸向力（ ）： （ ） (33) (N) (34) 因?yàn)槊總€(gè)工作軸的 和 相等，所以多軸頭的總軸向力和消耗的總功率為： （ N） (kW) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 15 查 Z235 機(jī)床說明書，機(jī)床主軸最大進(jìn)給抗力 ，主電機(jī)功率 。 核對(duì)可知： ，滿足設(shè)計(jì)要求 。 第 4 章 設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)圖 多軸頭齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)既要保證工藝要求，又要保證多軸頭的結(jié)構(gòu)的緊湊性。齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算，其內(nèi)容包括：齒輪模數(shù)和工作軸直徑的確定，傳動(dòng)方式的選擇，主動(dòng)軸中心位置的確定，傳動(dòng)比及齒輪齒數(shù)的確定，布置惰輪，檢查結(jié)構(gòu)上的干涉現(xiàn)象，傳動(dòng)系統(tǒng)圖的坐標(biāo)計(jì)算與繪制等。 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)圖應(yīng)按照所規(guī)定的符號(hào)繪制。齒輪中心及分度圓應(yīng)盡可能畫得準(zhǔn)確（精度在 ～ ），這樣便于用圖解法核對(duì)所計(jì)算的坐標(biāo)尺寸。 在齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)圖中應(yīng)清晰的表明：齒輪的傳動(dòng)方式，各齒輪的齒數(shù)及模數(shù)，主動(dòng)軸 及工作軸的旋轉(zhuǎn)方向，齒輪層數(shù)（對(duì)兩層以上）。同時(shí)還應(yīng)在圖旁注明：工作軸每分鐘轉(zhuǎn)速、工作軸每分鐘進(jìn)給量及傳動(dòng)比等。 下面按設(shè)計(jì)步驟分別討論每項(xiàng)內(nèi)容的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)方法。 齒輪模數(shù)的確定 在一般齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，齒輪模數(shù)是按齒輪的抗彎強(qiáng)度和齒面疲勞強(qiáng)度計(jì)算的，然后經(jīng)過試驗(yàn)確定。但是由于齒輪傳動(dòng)多軸頭在生產(chǎn)中早已廣泛應(yīng)用，在使用和制造方面已有一定的經(jīng)驗(yàn)，在［ 1］中，有關(guān)多軸頭齒輪的結(jié)構(gòu)和規(guī)格參數(shù)，以及齒輪的 材料 、熱處理、齒寬及工作條件都作了規(guī)定，所以當(dāng)利用 [1]所介紹的齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)加工孔徑，按表 41 查得齒輪模數(shù)，此表查得的模數(shù)為主動(dòng)輪的模數(shù)，每個(gè)主動(dòng)齒輪可帶動(dòng)三個(gè)工作軸。 表 41 加工孔徑與模數(shù) 加工孔徑 8 8~15 15~20 模數(shù) ~2 2~ ~3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 16 從中查得：主動(dòng)輪的模數(shù) m＝ 。 確定工作軸直徑 多軸頭工作軸直徑是按扭轉(zhuǎn)剛度所計(jì)算的，若工作軸不兼做中間軸使用時(shí)，其直徑可按表 42 查得。 表 42 加工孔徑與工作軸直徑 加工孔徑 6 6~9 9~12 12~16 16~20 工作軸直徑 9 12 15 20 25 查表 42 得：工作軸直徑 d＝ 20mm。 選擇傳動(dòng)方式 多軸頭的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)一般是定軸輪系， [ 即主動(dòng)軸、工作軸、惰輪軸的中心距是固定的。 但由于被加工孔之間的相互位置有許多不同的排列形式，使得傳動(dòng)系統(tǒng)圖隨之也出現(xiàn)了多種多樣的類型。下面列出各種傳動(dòng)類型，供參考。 （ 1）、按齒輪組合形式分 按齒輪組合形式分有如下兩種形式： A、單式傳動(dòng)，即每個(gè)軸上只有一個(gè)齒輪與其他齒輪嚙合傳動(dòng)。 B、復(fù)式傳動(dòng)，即每個(gè)軸櫖上 有兩個(gè)、三個(gè)或多個(gè)齒輪與其他齒輪嚙合，分成兩層、三層及多層傳動(dòng)，稱為二級(jí)、三級(jí)及多級(jí)傳動(dòng)。 （ 2）、按齒輪傳動(dòng)方式分 A、外嚙合傳動(dòng)。外嚙合傳動(dòng)有如下幾種傳動(dòng)分布形式：工作軸成長(zhǎng)方形分布的；工作軸成 “一 ”字形分布的；工作軸成框形分布的 。工作軸成 “八 ”字形分布的 。工作軸成圓形分布的；工作軸成環(huán)形分布的。 B、內(nèi)嚙合傳動(dòng)。 C、內(nèi)嚙合與外嚙合聯(lián)合傳動(dòng)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 17 （ 3）、按工作軸布置情況分 按工作軸布置情況可分為規(guī)則分布和不規(guī)則分布的。 在這個(gè)設(shè)計(jì)中，按照工作軸分布情況，可選擇工作軸成長(zhǎng)方形分布的外嚙合傳動(dòng)形式。 確定主動(dòng)軸中心位置 從多軸頭工作平穩(wěn)性方面考慮，主動(dòng)軸中心應(yīng)與各個(gè)工作軸所受軸向力的合力作用點(diǎn)（稱為壓力中心）重合。此時(shí)，機(jī)床主軸及多軸頭本身均不受彎曲力矩。 從多軸頭結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性方面考慮，主動(dòng)軸應(yīng)處于多軸頭本體的幾何中心上。此時(shí)，多軸頭外形勻稱。 對(duì)于加工孔對(duì)稱分布的多軸頭，使主動(dòng)軸中心既要與壓力中心重合，又要與多軸頭本體的幾何中心重合，是比較容易做到的。 對(duì)于加工孔不對(duì)稱分布的，或同時(shí)加工不同孔徑的?；蛲瑫r(shí)進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸等多工序加工的多軸頭，壓力中心往往偏向某些加工孔。此時(shí)，若只是考慮到主動(dòng)軸中心與壓 力中心重合，將會(huì)造成齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)布置困難，及多軸頭本體對(duì)主動(dòng)軸中心不對(duì)稱等缺點(diǎn)。所以在傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，通常采取如下處理方法：如果多軸頭與機(jī)床的連接是法蘭盤式的。則壓力中心不應(yīng)超過法蘭盤半徑。但由于結(jié)構(gòu)要求，主動(dòng)軸中心不得不遠(yuǎn)離壓力中心時(shí)，應(yīng)采用較粗的導(dǎo)柱，或使多軸頭與機(jī)床主軸箱作固定式連接。 壓力中心相對(duì)于各個(gè)工作軸的坐標(biāo)計(jì)算公式如下： (41) (42) 式中： 為壓力中心的橫坐標(biāo) 為壓力中心的縱坐標(biāo) 為各工作軸的軸向力 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 18 為工作軸中心的橫坐標(biāo) 為工作軸中心的縱坐標(biāo) 若 ，則公式變?yōu)椋? (43) (44) 其中： N 為工作軸個(gè)數(shù)。 當(dāng)四孔加工時(shí)，壓力中心正好在對(duì)稱中心 A 點(diǎn)上（見圖 41），即 A 點(diǎn)可作為主動(dòng)軸中心。 A 點(diǎn)坐標(biāo)為： ＝ 78mm, =35mm。當(dāng)按三孔加工時(shí)，壓力中心在 B 點(diǎn)上（見圖 42），其計(jì)算坐標(biāo)如下： 圖 41 壓力中心示意圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 19 圖 42 壓力中心示意圖 B 點(diǎn)與 A 點(diǎn)在 x 方向上重合，在 y 方向上相差 ，遠(yuǎn)小于法蘭盤直徑，所以，選 A 點(diǎn)為主動(dòng)軸中心。 確定傳動(dòng)比及齒輪的齒數(shù) 確定傳動(dòng)比 一、確定傳動(dòng)比的原則 l 、 要保證工藝對(duì)工作軸所提出的轉(zhuǎn)速、切削速度及每轉(zhuǎn)進(jìn)給量的要求。 2 、 本設(shè)計(jì)的齒輪，外嚙合傳