【導(dǎo)讀】在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中，企業(yè)對(duì)專用機(jī)床有著廣泛的需求。動(dòng)強(qiáng)度大，專用性能低。生產(chǎn)率不高且不能保證精度；而多軸鉆床操控方。強(qiáng)度，保證工人和鉆床的安全，還能提高鉆床的生產(chǎn)率。換句話說(shuō)，專業(yè)化越強(qiáng)，企業(yè)越。能保證其產(chǎn)品質(zhì)量。本設(shè)計(jì)主要解決了兩大問(wèn)題：多軸鉆床的總體設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)。具設(shè)計(jì)問(wèn)題，給出了夾具設(shè)計(jì)方案，其中包括工件的定位分析，誤差分析，從而使工件被加工后達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

　　

【正文】 由計(jì)算得 N m m? 4）ｄ為軸的豎直受力分析圖，由計(jì)算得 V N VF N F N?? 5）ｅ軸的豎直彎矩圖，由計(jì)算得 N m m M N m m?? 6）ｆ合成彎矩圖，由計(jì)算得 123 3 5 5 3 7 .7 8 7 9 2 3 9 4 4 2 .6 4 8M m m M N m m?? 7）ｇ扭矩圖，由計(jì)算得 114600T N mm? 44 / 76 8）由圖 38 可知Ｂ點(diǎn)處為危險(xiǎn)截面，有公式校核 ? ? 3330 .1 0 .1 5 0 1 2 5 0 0W d m m? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?22 11460012500caMTWMP a???????? 9）由表 15－ 1 選得 ? ?1 75MPa?? ? 10） ? ? ? ?1ca???? 11）因此軸Ⅲ滿足強(qiáng)度條件。 Ⅳ軸的強(qiáng)度校核 1）Ⅳ軸受力示意圖如下圖 39 由軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)算得齒輪 8 上的受力如下： Ft １ = Fr1= 45 / 76 圖 39 鉆床工作端軸受力圖 1）圖 39 中ａ為軸的受力示意圖，軸的各段尺寸如下： 32ABl mm? 119BCl mm? 2）圖 39 中 b 為軸的水平受力分析圖，由計(jì)算得 H N HF N F N?? 3）圖 39 中 c 為軸的水平彎矩圖由計(jì)算得 2 8 4 5 7 4 .7 2HM N m m? 4）圖 39 中ｄ為軸的豎直受力分析圖，由計(jì)算得 V N VF N F N?? 5）圖 39 中ｅ軸的豎直彎矩圖，由計(jì)算得 N m m? 6）圖 39 中ｆ合成彎矩圖，由計(jì)算得 123 3 5 5 3 7 .7 8 7 9 2 3 9 4 4 2 .6 4 8M m m M N m m?? 7）圖 39 中ｇ扭矩圖，由計(jì)算得 N mm? 8）由圖 39 可知Ｂ點(diǎn)處為危險(xiǎn)截面，有公式校核 46 / 76 ? ? 3330 .1 0 .1 4 5 9 1 1 2 .5W d m m? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?22 caMTWMP a???????? 9）查文獻(xiàn) [2]由表 15－ 1 選得 ? ?1 75MPa?? ? 10） ? ? ? ?1ca???? 11）因此軸Ⅳ滿足強(qiáng)度條件。 軸承 前面我們對(duì)主軸本身進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核，但是影響剛性主軸性能的因素很 多，除與主軸本身的剛度有關(guān)外，與主軸支承系統(tǒng)的剛性也有很大關(guān)系，由于主軸本身剛性不足引起的變形，占總變形的 50%~70%。因?yàn)橹С袆傂圆蛔?，引起的變形，占總變形?30%~50%。這不難看出支承系統(tǒng)的剛性，在剛性主軸設(shè)計(jì)中是不可忽視的一環(huán)。 軸承的選用 剛性主軸的設(shè)計(jì)中對(duì)滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承都采用，但大多數(shù)情況下采用是采用滾動(dòng)軸承，因?yàn)闈L動(dòng)軸承具有尺寸小、轉(zhuǎn)速高、壽命長(zhǎng)、裝配簡(jiǎn)單、密封和潤(rùn)滑也比較簡(jiǎn)單，而且可以直接從樣本中選用等優(yōu)點(diǎn)。但是，因?yàn)榛瑒?dòng)軸承抗震性好，徑向尺寸較小，所以在剛性軸設(shè)計(jì)中經(jīng) 常被采用。在該設(shè)計(jì)中 ，由于所設(shè)計(jì)的多軸鉆床屬于有較小震動(dòng)的機(jī)床，因此選用滾動(dòng)軸承作為 支承。 （ 1） .軸承種類的選用： 47 / 76 在本次設(shè)計(jì)中，采用滾動(dòng)軸承的種類很多，根據(jù)主軸所受載荷的大小，方向和轉(zhuǎn)速的不同而不同，常采用的滾動(dòng)軸承有以下幾種：?jiǎn)瘟邢蛐那蜉S承、單列圓錐滾子軸承，單列向心推力球軸承，雙列向心短圓柱滾子軸承、單列推力球軸承單列向心短圓柱滾子軸承等。其中向心軸承主要承受徑向載荷，也能承受不大的軸向載荷；推力軸承只能承受軸向載荷；向心推力軸承既能承受軸向載荷，又能承受徑向載荷。在本設(shè)計(jì)中，主軸即承受軸向載荷， 有承受徑向載荷，因此選用單列圓錐滾子軸。 （ 2） .軸承型號(hào)的選擇 軸承型號(hào)的選擇不僅與主軸受災(zāi)情況有關(guān)，而且與主軸軸徑尺寸有關(guān)。由于設(shè)計(jì)中主軸安裝支承的軸徑部位尺寸為 30mm，所以根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)便覽》（ GB29784）與之配合的單列圓錐滾子軸承，其軸承型號(hào)和參數(shù)如下表 36： 表 36 軸承型號(hào)及參數(shù) 軸承 型號(hào) 尺寸 mm d D T r1smin r2smin C r3smin r4smin a ?a 輕窄型系列 7207 30 62 16 1 1 1039。2021? 14 48 / 76 軸承型號(hào) 尺寸 mm d D T min2min1ssrr C min43ssmnrr a ?a 輕窄型系列 7207 30 62 16 1 1 1039。2021? 14 軸承型號(hào) 安裝尺寸 mm 1D 2D 3D 4D 1? 2? gr 輕窄系列 7207 36 36 56 57 3 5 1 軸承型號(hào) 額 定動(dòng)載荷 C（ KN） 額定靜載0C （ KN） e Y 0Y 極限轉(zhuǎn)速 脂潤(rùn)滑 油潤(rùn)滑 輕窄系列 7207 5300 6700 其載荷計(jì)算公式為： 49 / 76 當(dāng) arF eF? 時(shí) rPF? arF eF? 時(shí) 0 raP F YF?? 當(dāng) 012arFFY? 時(shí) rPF? 012arFFY? 時(shí) raP F Y F?? 軸承的校核 由于主軸既承受軸向力，又承受徑向力，因此對(duì)初選軸承進(jìn)行校核，從而看其是否滿足強(qiáng)度。 1） .兩軸承受的徑向載荷 1rF 和 2rF 由上面滾動(dòng)軸承的參數(shù)表 可知 7207 軸承的 C=24330N， 0C =21880N。將軸系部件受到的空間力系分解如圖所示，分為鉛直面（圖 a）和水平面（圖 b）兩個(gè)平面力系。 由 力 310 主軸軸承受力情況 50 / 76 12 1 3 5 9 .6 7 6 7 9 .8 2 5 6 7 9 .8 2 5r v r e r vF F F N? ? ? ? ? 2 4 9 . 5 1 3 5 9 . 6 7 4 9 . 5 6 7 9 . 8 3 54 9 . 5 4 9 . 5 2 4 9 . 5rerV FFN ?? ? ??? 1 4 9 . 5 1 1 1 4 4 6 . 9 3 7 2 3 . 8 6 52 4 9 . 5 2 2r H te teF F F N? ? ? ? ? ? ?? 21 1 4 4 6 .9 3 7 2 3 .8 6 5 7 2 3 .8 6 5r H TE r HF F F N? ? ? ? ? 所以 2 2 2 22 1 12 2 2 22 2 2679 .835 723 .865 993 .47679 .835 723 .865 993 .47r r v r Hr r v r HF F F NF F F N? ? ? ? ?? ? ? ? ? 2）．求軸承的計(jì)算軸向力 1aF 和 2aF 該機(jī)床主軸箱上小齒輪軸下端裝調(diào)節(jié)軸和刀具，故估算該部分的重量為 70N，因?yàn)楣ぷ鲿r(shí)鉆頭傳遞給主軸的力為 公斤力，所以軸承 1 承受的壓緊力，軸承 2 是放松的。對(duì)于 70000 型軸承，按表 137，軸承派生軸向力為 2rd FF Y?，由單列圓錐滾子軸承參數(shù)表得 Y=，e=,0Y =, 因此可估算： 11 9 9 3 .0 4 7 2 9 2 .0 72 2 1 .7rd FF Y? ? ?? 由于刀具工作時(shí)對(duì)主軸有軸向力，大小為 公斤力。 故軸承 1承受的力： 1 292 .07 25. 84 10 33. 67dF ? ? ? ? 軸承 2 的派生力： 12 9 9 3 . 0 4 7 2 9 2 . 0 72 2 1 . 7rd FFNY? ? ?? 51 / 76 由于刀具及其主軸下部的重量均由主軸承受，則軸承 2的軸向力為： 2 2 9 2 .0 7 7 0 2 2 2 .0 7dFN? ? ? 由于 2 ? 1 ? 則軸有向上的趨勢(shì) ,即軸承 1 被壓緊 ,軸承 2 被放松 ,但實(shí)際上軸必須處于平衡位置 ,所以被壓緊的軸承 1所受的總軸向力 1aF 必須與 2ae dFF? 相平衡 即： 120 222 .07adF F N? ? ? 而被放松的軸承只承受派生力： 22 ?? N 3） .求軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 1P 和 2P 因?yàn)? 122 2 2 . 0 7 0 . 2 2 4 0 . 3 69 9 3 . 0 4 7arF eF ? ? ? ? 222 2 2 . 0 7 0 . 2 2 4 0 . 3 69 9 3 . 0 4 7arF eF ? ? ? ? 由單列圓錐滾子軸承表查得 Y＝ 由于 11arF eF? 則 11rPF? 代入數(shù)值得 ： ?? 由于 22arF eF ? 則 22rPF? 代入數(shù)值得： ?? N 4） .求軸承當(dāng)量靜載荷 52 / 76 由軸承參數(shù)表查得 0Y ＝ ， 則01 ? 由于 110 24 2arFFY?? 則 1 1 0 raP F Y F??＝ ＋ ＝ 由于 220 24 2arFFY?? 則 2 2 0 raP F Y F??＝ ＋ ＝ 5） .驗(yàn)算軸承壽命 因?yàn)?12PP? ，所以按哪個(gè)校核都可以。現(xiàn)在我們按軸承 1校核 6110 ()60h cL hp?? 63 31 0 2 4 .3 3 1 0()6 0 1 9 8 .7 6 6 9 6 .3 2 3 5???? ? 因?yàn)橐话阒械容d荷軸承壽命 15000h 就可以了，所以該軸承安全。 由于大齒輪一周分布由 五 個(gè)小齒輪，則徑向力為零，僅存在由于自身重力所產(chǎn)生得軸向力，則設(shè)計(jì)時(shí)初選深溝球軸承，根據(jù)《實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 6－ 1（ GB27689）選 212 型深溝球軸 承，參數(shù) 如下表 37 所示 表 37 選用深溝球軸承參數(shù) 軸承 尺寸 mm 額定動(dòng) 額定靜 極限轉(zhuǎn)速 53 / 76 型號(hào) 載荷 載荷 脂潤(rùn)滑 油潤(rùn)滑 d D B minr 1D 2D asT 212 60 110 22 69 101 5600 7000 齒輪當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算，由于大齒輪僅承受軸向載荷，根據(jù)軸得體積估算重量為 80N，所以軸向力 80aFN? 。由于鉆床屬于中等沖擊載荷，則 pf取 ～ ，載本設(shè)計(jì)取 pf 為 。由于齒 輪軸僅有軸向力 aF ，則軸得當(dāng)量載荷應(yīng)為： ()p r ap f XF YF?? 則 80 12 8pap f F N? ? ? ? 1） 算軸承壽命 因?yàn)榇簖X輪僅受軸向力，且下端軸承受擠壓力，故對(duì)下端軸承受力大小驗(yàn)算： 6110 ()60h cL hp?? 63 31 0 2 4 .3 3 1 0()6 0 1 0 1 .4 1 1 2 8???? = 910 h 因?yàn)橐话阒械容d荷軸承壽命 15000h 就可以了，所以該軸承安全。 54 / 76 輪輻五軸鉆床的夾具設(shè)計(jì) 在機(jī)械制造的機(jī)械加工、焊接、熱處理、檢驗(yàn)、裝配等工藝過(guò)程中，為了安裝加工工件，使之占有正確的 位置，以保證零件和產(chǎn)品的質(zhì)量，并提高生產(chǎn)效率，所采用的工藝裝備稱 為夾具。 在機(jī)床上加工工件時(shí)，必須用夾具裝好，就是在機(jī)床上確定工件相對(duì)于刀具的正確位置，這一過(guò)程成為定位。將工件夾牢，就是對(duì)工件施加作用力，使之在已經(jīng)定好的位置上，將工件可靠地加緊。從定位到加緊的全過(guò)程，成為加緊。 夾具是一種裝夾工件的工藝的裝備，它廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造過(guò)程的切屑 加工、熱處理、裝配、焊接檢測(cè)等工藝過(guò)程中，用以安裝加工對(duì)象，使之占有正確的位置，以保證零件和產(chǎn)品的質(zhì)量，并提高生產(chǎn)效率。 零件在工藝規(guī)格制定以后，就要按工藝規(guī)格順序進(jìn)行加工。加工中除了需要機(jī)床，刀具，量具之外，成批生產(chǎn)時(shí)還需要用機(jī)床夾具。它們是機(jī)床和工件之間的連接裝置，是將工件進(jìn)行定位、加緊；將刀具進(jìn)行導(dǎo)向或?qū)Φ?，以保證工件和刀具間的相對(duì)位置關(guān)系的附加裝置，使工件相對(duì)于機(jī)床或刀具獲得正確位置。機(jī)床夾具的好壞直接影響工件加工表面的位置精度，所以機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是裝配設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要的工作，是加工過(guò)程中最活躍的因素之 一。 在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)床夾具是機(jī)械夾具是機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的重要的組成部分，也是機(jī)械加工工藝裝備的重要組成部分。它直接影響著加工的精度、勞動(dòng)生產(chǎn)率、產(chǎn)品的制造成本等，故機(jī)床夾具設(shè)計(jì)在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造及生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備中占有極其重要的位置。 55 / 76 夾具的條件、 設(shè)計(jì) 原則及要求 工作條件 設(shè)計(jì)機(jī)床部件的加緊機(jī)構(gòu)前