【正文】 加工完成。多軸頭鉆床設計結構，加工精度高，性能穩(wěn)定，鉆孔能力強。解決了高精度鉆孔，鏜孔上加工中心加工成本高的問題。 齒輪傳動多軸頭設計是一個傳統(tǒng)的機械課題，對設計者的機械基礎知識要求較高。我們應按照設計程序，逐步進行設計與計算。為節(jié)省更換多軸頭所需的輔助時 間，要求設計一套兩種零件都能加工的通用多軸頭。通孔，保證孔間距156 和70， 4162。通孔，保證孔間距156 和70， 4162。 產(chǎn)品圖見圖紙。生產(chǎn)批量：中等批量 。 本工藝卡為產(chǎn)品的工藝過程，本產(chǎn)品的重點工序是 4（ 3）個直徑為 的孔的加工，從產(chǎn)品圖我們可以知道，產(chǎn)品毛坯為鑄造件。 我根據(jù)［ 8］中表 － 7 查得鑄造余量為 4mm，再根據(jù)［ 9］表 1－ 166 查得：當孔徑 時，不需鑄造孔。 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。其中銑這一工藝是為了鉆孔進行的輔助工序或準備工序，只要能達到尺寸及粗糙度要求即可，所以這不是本零件的主要工序。我們?yōu)榱?能提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，我們似乎可以選擇一種可以一次完成加工的設備，這個設備必須滿足零件的設計要求，不需定位直接將零件的幾個孔加工出來。所以對幾個孔的加工我采用多軸頭這一輔助設備來加工。見表 31 和表 32 畢業(yè)設計（論文）說明書 6 我們可以比較，因為圖紙對 產(chǎn)品 有粗糙度要求，所以我認為需要將對產(chǎn)品的加工分為粗加工和精加工，以此滿足產(chǎn)品的表面粗糙度。 表 31：方案一 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 0 鑄造 砂型鑄造，清砂。 10 銑 以上以加工免為精基準，加工下表面，使鉆孔臺厚 度為 ，表面至要求。 20 銑 求。 30 檢驗 檢驗各個尺寸至要求。 5 銑 以零件的下底面為粗基準，銑底蓋的上表面，保證個 尺寸余量 。 15 檢驗 檢驗各個尺寸至要求。 25 檢驗 檢驗各個尺寸至要求。廣義的切削工具既包括刀具，還包括磨具。由于機械制造中使用的刀具基本上都用于切削金屬 材料 ，所以 “刀具 ”一詞一般就理解為金屬切削刀具。 刀具的發(fā)展在人類進步的 歷史 上占有重要的地位。戰(zhàn)國后期 (公元前三世紀 )，由于掌握了滲碳技術，制成了銅質刀 具。 然而，刀具的快速發(fā)展是在 18 世紀后期，伴隨蒸汽機等機器的發(fā)展而來的。 1792 年，英國的莫茲利制出絲錐和板牙。 那時的刀具是用整體高碳工具鋼制造的，許用的切削速度約為 5 米 /分。 1898 年，美國的泰勒和．懷特發(fā)明高速鋼。 在采用合金工 具鋼時，刀具的切削速度提高到約 8 米 /分，采用高速鋼時，又提高兩倍以上，到采用硬質合金時，又比用高速鋼提高兩倍以上，切削加工出的工件表面質量和尺寸精度也大大提高。1949~1950 年間 ,美國開始在車刀上采用可轉位刀片，不久即應用在銑刀和其他刀具畢業(yè)設計（論文）說明書 8 上。 1972 年，美國通用電氣公司生產(chǎn)了聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀片。 1969 年，瑞 典山特維克鋼廠取得用化學氣相沉積法，生產(chǎn)碳化鈦涂層硬質合金刀片的專利。表面涂層方法把基體材料的高強度和韌性，與表層的高硬度和耐磨性結合起來，從而使這種復合材料具有更好的切削性能。加工各種外表面的刀具，包括車刀、刨刀、銑刀、外表面 拉刀和銼刀等；孔加工刀具，包括鉆頭、擴孔鉆、鏜刀、鉸刀和內(nèi)表面拉刀等；螺紋加工工具，包括絲錐、板牙、自動開合螺紋切頭、螺紋車刀和螺紋銑刀等；齒輪加工刀具，包括滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪加工刀具等；切斷刀具，包括鑲齒圓鋸片、帶鋸、弓鋸、切斷車刀和鋸片銑刀等等。 按切削運動方式和相應的刀刃形狀，刀具又可分為三類。 各種刀具的結構都由裝夾部分和工作部分組成。 刀具的裝夾部分有帶孔和帶柄兩類。 帶柄的刀具通常有矩形柄、圓柱柄和圓錐柄三 種。很多帶柄的刀具的柄部用低合金鋼制成，而工作部分則用高速鋼把兩部分對焊而成。有的刀具的工作部分就是切削部分，如車刀、刨刀、鏜刀和銑刀等；有的刀具的工作部分則包含切削部分和校準畢業(yè)設計（論文）說明書 9 部分，如鉆頭、擴孔鉆、鉸刀、內(nèi)表面拉刀和絲錐 等。 刀具工作部分的結構有整體式、焊接式和機械夾固式三種。硬質合金刀具一般制成焊接結構或機械夾固結構；瓷刀具都采用機械夾固結構。增大前角，可減小前刀面擠壓切削層時的塑性變形，減小切屑流經(jīng)前面的摩擦阻力，從而減小切削力和切削熱。 在選擇刀具的角度時，需要考慮多種因素的影響，如工件 材料 、刀具材料、加工性質 (粗、精加工 )等，必須根據(jù)具體情況合理選擇。 制造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性，必要的抗彎強度、沖擊韌性和化學惰性，良好的工藝性 (切削加工、鍛造和熱處理等 )，并不易變形。但材料硬度越高，其抗彎強度和沖擊韌性就越低。 聚晶立方氮化硼適用于切削 高硬度淬硬鋼和硬鑄鐵等；聚晶金剛石適用于切削不含鐵的金屬，及合金、塑料和玻璃鋼等；碳素工具鋼和合金工具鋼現(xiàn)在只用作銼刀、板牙和絲錐等工具。正在發(fā)展的 物理 氣相沉積法不僅可用于硬質合金刀具，也可用于高速鋼刀具，如鉆頭、滾刀、絲錐和銑刀等。 由于在高溫、高壓、高速下，和在腐蝕性流體介質中工作的零件，其應用的難加工材料越來越多，切削加工的自動化水平和對加工精度的要求越來越高。 這里我選用硬質合金鉆頭，鉆 頭直徑為 ，如圖 31。通常鉆頭旋轉為主運動，鉆頭軸向移動為進給運動。鉆床可分為下列類型： (1)臺式鉆床：可安放在作業(yè)臺上，主軸垂直布置的小型鉆床。 (3)搖臂鉆床：搖臂可繞立柱回轉、升降，通常主軸箱可在搖臂上作水平移動的鉆床。 (4)銑鉆床：工作臺可縱橫向移動，鉆軸垂直布置，能進行銑削的鉆床。 (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。 2. 我選用立式鉆床 Z535,規(guī)格尺寸如下： 畢業(yè)設計（論文）說明書 11 表 31：鉆床規(guī)格尺寸 產(chǎn)品名稱 型號 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） 主軸轉速 主軸行程（ mm） 電機功率 級數(shù) 范圍（ r/min） 主電機 總容量 立式鉆床 Z535 35 300 9 681100 225 4 4 重量 外包箱直徑 長 x 寬 x 高（ mm） 外形尺寸 長 x 寬 x 高（ mm） 毛重 凈重 1480x1042x2785 1280x842x2585 夾具圖 機械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序， 用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。其中機床夾具最為常見，常簡稱為夾具 。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 、對刀引導元件 (確定刀具與工 件的相對位置或導引刀具方向 )、分度裝置（使工件在一次安裝中能完成數(shù)個工位的加工，有回轉分度裝置和直線移動分度裝置兩類）、連接元件以及夾具體（夾具底座）等組成。如機用虎鉗、卡盤、分度頭和回轉工作臺等，有很大的通用性，能較好地適應加工工序和加工對象的變換，其結構已定型，尺寸、規(guī)格已系列化，其中大多數(shù)已成為機床的一種標準附件。為某種產(chǎn)品零件在某道工序上的裝夾需要而專門設計制造，服務對象專一，針對性很強，一般由產(chǎn)品制造廠自行設計。 ③ 可調(diào)夾具。 ④ 組合夾具。 夾具是 機械 加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方 向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、 經(jīng)濟方向發(fā)展。 二、高效 為了提高機床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。新型的電控永磁夾 具，加緊和松開工件只用 1～ 2 秒，夾具結構簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。利用模塊化設計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術開發(fā)的基點。模塊化設計為夾具的 計算機 輔助設計與組裝打下基礎，應用 CAD 技術，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和 用戶使用 檔案 庫，進行夾具優(yōu)化設計，為用戶三維實體組裝夾具。 四、通用、經(jīng)濟 畢業(yè)設計（論文）說明書 13 夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟性。 底蓋的鉆孔夾具設計由于時間緊張，未能將完整設計圖紙畫出來，現(xiàn)在只將設計方案表達如下，如圖 32，底蓋的夾緊和固定都采用定位銷，用定位銷和平臺將底蓋的各個自由度限制，這樣就能滿足底蓋鉆孔的要求。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 。 核對可知： ，滿足設計要求 。齒輪傳動系統(tǒng)的設計與計算，其內(nèi)容包括：齒輪模數(shù)和工作軸直徑的確定，傳動方式的選擇，主動軸中心位置的確定，傳動比及齒輪齒數(shù)的確定，布置惰輪，檢查結構上的干涉現(xiàn)象，傳動系統(tǒng)圖的坐標計算與繪制等。齒輪中心及分度圓應盡可能畫得準確（精度在 ～ ），這樣便于用圖解法核對所計算的坐標尺寸。同時還應在圖旁注明：工作軸每分鐘轉速、工作軸每分鐘進給量及傳動比等。 齒輪模數(shù)的確定 在一般齒輪傳動設計中，齒輪模數(shù)是按齒輪的抗彎強度和齒面疲勞強度計算的，然后經(jīng)過試驗確定。 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)設計（論文）說明書 16 從中查得：主動輪的模數(shù) m＝ 。 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。 但由于被加工孔之間的相互位置有許多不同的排列形式，使得傳動系統(tǒng)圖隨之也出現(xiàn)了多種多樣的類型。 （ 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，即每個軸上只有一個齒輪與其他齒輪嚙合傳動。 （ 2）、按齒輪傳動方式分 A、外嚙合傳動。工作軸成 “八 ”字形分布的 。 B、內(nèi)嚙合傳動。 畢業(yè)設計（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。 確定主動軸中心位置 從多軸頭工作平穩(wěn)性方面考慮，主動軸中心應與各個工作軸所受軸向力的合力作用點（稱為壓力中心）重合。 從多軸頭結構的對稱性方面考慮，主動軸應處于多軸頭本體的幾何中心上。 對于加工孔對稱分布的多軸頭，使主動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。或同時進行鉆、擴、鉸等多工序加工的多軸頭，壓力中心往往偏向某些加工孔。所以在傳動系統(tǒng)的設計中，通常采取如下處理方法：如果多軸頭與機床的連接是法蘭盤式的。但由于結構要求，主動軸中心不得不遠離壓力中心時，應采用較粗的導柱，或使多軸頭與機床主軸箱作固定式連接。 當四孔加工時，壓力中心正好在對稱中心 A 點上（見圖 41），即 A 點可作為主動軸中心。當按三孔加工時，壓力中心在 B 點上（見圖 42），其計算坐標如下： 圖 41 壓力中心示意圖 畢業(yè)設計（論文）說明書 19 圖 42 壓力中心示意圖 B 點與 A 點在 x 方向上重合，在 y 方向上相差 ，遠小于法蘭盤直徑，所以，選 A 點為主動軸中心。 2 、 本設計的齒輪，外嚙合傳動比一般應不大于 ，最好等于 1。 4 、 攻絲多軸頭的對工作軸的每轉進給量必須與絲錐的螺距相等。工作軸轉速是按工藝要求確定的。 當傳動比初步確定后，可按照工藝規(guī)定的對工作軸每轉進給量計算出主動軸每轉進給量： （ 48） 式中 為主動軸每轉進給量（ mm/r）， 為對工作軸每轉進給量（ mm/r）。然后，再按所選取的主軸每轉進給量計算出對工作軸每轉進給量。 上述所確定的傳動比是理論值，當主動軸與對工作軸齒輪的齒數(shù)確定之后，按此數(shù)計算出來的傳動比是實際值。 攻絲多軸頭傳動比的確定方法 攻絲多軸頭傳動比的確定可按如下步驟進行： 畢業(yè)設計（論文）說明書 21 1）選定機床主軸進給量 。 2）按選定的 ，求出多軸頭的理論傳動比 。 3）按求出的 值，選擇齒輪，并求出實際傳動比 及實際每轉進 給量 。 5）選擇機床轉速 n。 6）驗算攻絲切削速度：攻絲切削速度應在表 43。 各軸上齒輪的齒數(shù)確定方法介紹如下： 主動軸和工作軸上齒輪的齒數(shù)可按傳動比進行分 配。然后按傳動比求出另一個齒輪的齒數(shù)。此外還應盡可能選擇奇數(shù)齒數(shù)。 從機床主軸各級進給量 中選取相接近的一級，即為 。 選工作軸齒輪齒數(shù)