畢業(yè)設(shè)計(jì)---輪輻專用六軸鉆床設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　前言</b></p><p>　　制造業(yè)是一個(gè)國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標(biāo)志著該國家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、科技水平、生活水平和國防實(shí)力。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，機(jī)床制造業(yè)的迅猛發(fā)展，國內(nèi)、外專用機(jī)床行業(yè)取得了很大的成就。</p><p>　　專用機(jī)床，顧名思義，就是針對(duì)某一工件而專門

2、設(shè)計(jì)制造的機(jī)床。與一般機(jī)床相比，具有設(shè)計(jì)制造周期短、成本低，自動(dòng)化程度高，加工效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠，能減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)為專用多軸鉆床的設(shè)計(jì)，共分五章：第一章、多軸鉆床總體設(shè)計(jì)；第二章、多軸鉆床部件設(shè)計(jì)；第三章、支承件的設(shè)計(jì)；第四章、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；第五章、電器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。多軸鉆床的具體設(shè)計(jì)步驟見本文正文。</p><p>　　本人盡管對(duì)論文已多次

3、審查，但因知識(shí)有限，水平有限，時(shí)間有限，錯(cuò)誤與不妥之處在所難免，殷切期望老師們拔冗相助，不吝指教，本人不勝感激。</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　眾所周知，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。一般鉆床勞動(dòng)強(qiáng)度大，專用性能低，生產(chǎn)率不高且不能保證精度；而多軸專用鉆床操縱方便、省力、容易掌握，不易發(fā)生操作錯(cuò)誤和故障，不僅能減少工

4、人的疲勞，保證工人和鉆床的安全，還能提高鉆床的生產(chǎn)率。因此，專用機(jī)床的使用，對(duì)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力有著十分重要的作用。本文針對(duì)一般鉆床上述種種缺點(diǎn)及加工對(duì)象的具體情況設(shè)計(jì)一臺(tái)輪輻專用多軸鉆床，力求達(dá)到滿足性能要求，經(jīng)濟(jì)效益和人機(jī)關(guān)系等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　As it is known, the special

5、-purpose lathe is extensively demanded by enterprises in the modern mechanical manugfacturing industry. The ordinary lathe not only need a large number of man-power. But has a low performance. In addition, its productivi

6、ty is low and the accuracy can't be ensured. However, the special-purpose lathe can not merely help enterprises to boost productivity greatly, saving a large number of manpower, the material resources, still can impr

7、ove the quality of the products. Mean</p><p>　　Key words: muti-axles drilling machine.</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 多軸鉆床總體設(shè)計(jì)8</p><p><b>　　第一節(jié) 概論

8、8</b></p><p><b>　　一．性能要求9</b></p><p><b>　　二．經(jīng)濟(jì)效益10</b></p><p><b>　　三．人機(jī)關(guān)系11</b></p><p>　　第二節(jié) 多軸鉆床總體布局分析11</p><

9、;p>　　一．操作、觀察與調(diào)整對(duì)總體布局的影響11</p><p>　　二．零件的加工工藝方法對(duì)總體布局的影響12</p><p>　　三．機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分配對(duì)總體布局的影響12</p><p>　　四．精度等級(jí)對(duì)總體布局的影響13</p><p>　　五．生產(chǎn)效率對(duì)總體布局的影響13</p><p>　　

10、六．機(jī)床的造型對(duì)總體布局的影響14</p><p>　　第三節(jié) 多軸鉆床工藝方案的制定14</p><p>　　一．影響機(jī)床工藝方案制定的主要因素15</p><p>　　二．加工工件的工藝分析15</p><p>　　第二章 多軸鉆床部件設(shè)計(jì)16</p><p>　　第一節(jié) 動(dòng)力部件的選擇16<

11、;/p><p>　　一．切削用量的選擇16</p><p>　　二．刀具的選擇17</p><p>　　三．動(dòng)力部件的選擇17</p><p>　　第二節(jié) 減速器的選取20</p><p>　　第三節(jié) 上臺(tái)板的設(shè)計(jì)21</p><p>　　一．材料的選取22</p>&

12、lt;p>　　二．尺寸的確定22</p><p><b>　　三．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23</b></p><p>　　第四節(jié) 主軸箱體的設(shè)計(jì)24</p><p>　　第五節(jié) 主軸箱零件的設(shè)計(jì)26</p><p>　　一．齒輪的設(shè)計(jì)26</p><p>　　二．齒輪的計(jì)算及校核28<

13、;/p><p><b>　　三．軸的設(shè)計(jì)34</b></p><p>　　第六節(jié) 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)40</p><p><b>　　一．概述40</b></p><p>　　二．夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)42</p><p>　　第三章 支承件的設(shè)計(jì)43</p>&

14、lt;p>　　第一節(jié) 概述43</p><p>　　一．支承件的功能43</p><p>　　二．支承件的靜剛度和形狀選擇原則44</p><p>　　三．支撐件的動(dòng)態(tài)特性44</p><p>　　第二節(jié) 導(dǎo)軌（立柱）的設(shè)計(jì)45</p><p><b>　　一．概述45</b>

15、;</p><p>　　二．導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)46</p><p>　　第三節(jié) 底座的設(shè)計(jì)48</p><p><b>　　一．材料選擇48</b></p><p><b>　　二．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)49</b></p><p><b>　　三．尺寸確定49</b&

16、gt;</p><p>　　第四章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)49</p><p><b>　　一．工況分析50</b></p><p>　　二．確定液壓缸的參數(shù)52</p><p>　　三．繪制工作原理圖54</p><p>　　第五章 電器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)55</p><p

17、><b>　　一．方案分析55</b></p><p><b>　　二．工作過程56</b></p><p><b>　　后記58</b></p><p><b>　　致謝59</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)60&l

18、t;/b></p><p><b>　　英文翻譯62</b></p><p>　　附錄 英文原文72</p><p>　　第一章 多軸鉆床總體設(shè)計(jì)</p><p><b>　　第一節(jié) 概論</b></p><p>　　多軸鉆床的總體設(shè)計(jì)是機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它

19、對(duì)機(jī)床所達(dá)到的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性能往往起著決定性的作用。</p><p>　　機(jī)床總體設(shè)計(jì)，目前基本上有兩種情況：其一，是根據(jù)具體加工對(duì)象的具體情況進(jìn)行專門設(shè)計(jì)；其二，因機(jī)床在組成部件方面有共性，可設(shè)計(jì)成通用部件，可以利用通用部件來進(jìn)行機(jī)床設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)屬于第一種情況，這也是當(dāng)前最普遍的做法。</p><p>　　一般來說，機(jī)床總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮下列幾點(diǎn):</p><p>

20、;　　用合適的加工工藝，制定最佳方案；</p><p>　　合理的確定機(jī)床工序集中程度；</p><p>　　合適的選擇機(jī)床通用部件；</p><p>　　選擇當(dāng)前機(jī)床的配置形式；</p><p>　　合理的選擇切削用量；</p><p>　　設(shè)計(jì)高效率的夾具，刀具及主軸箱；</p><p>　

21、　要保證給定的工藝過程；</p><p>　　保證機(jī)床的剛度、精度、抗振性和穩(wěn)定性，力求減輕機(jī)床重量；</p><p>　　保證機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，盡量用較短的傳動(dòng)鏈，以提高傳動(dòng)精度和效率；</p><p>　　保證良好的加工工藝性，以便于機(jī)床的加工和裝配；</p><p>　　保證安全生產(chǎn)，便于操作調(diào)整和維修；</p><p&

22、gt;　　盡可能保證占地面積小；</p><p>　　機(jī)床外形美觀大方，符合人機(jī)工程學(xué)原理。</p><p>　　評(píng)價(jià)機(jī)床性能的優(yōu)劣，主要是根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來判斷的。機(jī)床設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可從滿足性能要求，經(jīng)濟(jì)效益和人機(jī)關(guān)系等方面進(jìn)行分析討論。</p><p><b>　　一．性能要求</b></p><p><b

23、>　　工藝范圍</b></p><p>　　機(jī)床的工藝范圍是指機(jī)床適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力。大致包括下列內(nèi)容：在機(jī)床上可完成的工序種類；加工零件的類型，材料和尺寸范圍；毛坯的種類等。</p><p>　　加工精度和表面粗糙度</p><p>　　機(jī)床的加工精度是被加工零件在尺寸，形狀和相互位置等方面所能達(dá)到的準(zhǔn)確程度。機(jī)床精度分三級(jí)：普通精度級(jí)，精密

24、級(jí)和高精密級(jí)。機(jī)床的精度，包括幾何精度，傳動(dòng)精度，運(yùn)動(dòng)精度和定位精度等。幾何精度是指機(jī)床在不運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)的精度，它是由機(jī)床各主要部件的幾何形狀和它們之間的相對(duì)位置與運(yùn)動(dòng)軌跡的精度決定的。傳動(dòng)精度是指內(nèi)傳動(dòng)鏈兩末端件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度，它取決于傳動(dòng)系統(tǒng)中機(jī)件的制造精度和裝配精度以及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性。運(yùn)動(dòng)精度是指機(jī)床的主要部件以工作狀態(tài)的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)的精度。定位精度是指機(jī)床主要部件在運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)所達(dá)到的實(shí)際位置的精度。只有機(jī)床精度達(dá)到

25、一定要求后，才能滿足機(jī)床加工精度的要求。</p><p>　　機(jī)床加工的工件表面粗糙度也是機(jī)床主要性能之一。它與工件和刀具的材料，進(jìn)給量，刀具的幾何形狀和切削時(shí)的振動(dòng)有關(guān)。對(duì)表面質(zhì)量要求越高，也就是要求表面粗糙度越小，則對(duì)抗振性的要求越高。機(jī)床的抗振性包括兩個(gè)方面：抵抗受迫振動(dòng)的能力和抵抗自激振動(dòng)的能力。如果振源的頻率與機(jī)床某主要部件振動(dòng)的固有頻率重合時(shí)，就將發(fā)生共振。振幅大增，加工表面粗糙度將會(huì)大大增加。切削自

26、激振動(dòng)，產(chǎn)生于切削工程中。如果切削不穩(wěn)定，則切過的表面，其波紋度將越來越大，振動(dòng)越來越劇烈，將嚴(yán)重影響加工表面的質(zhì)量。</p><p><b>　　生產(chǎn)率</b></p><p>　　機(jī)床的生產(chǎn)率通常是指在單位時(shí)間內(nèi)機(jī)床所能加工的工件數(shù)量。要提高機(jī)床的生產(chǎn)率，必須縮短加工一個(gè)工件的平均總時(shí)間，其中包括縮短切削加工時(shí)間，輔助時(shí)間以及分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的準(zhǔn)備和結(jié)束時(shí)間。&l

27、t;/p><p><b>　　自動(dòng)化</b></p><p>　　機(jī)床自動(dòng)化可減少人對(duì)加工的干預(yù)，從而保證加工的一致性，即被加工零件的精度穩(wěn)定性。還具有提高生產(chǎn)率和減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。</p><p><b>　　可靠性</b></p><p>　　機(jī)床的工作可靠性也是一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。隨著機(jī)

28、床安全化的發(fā)展，可靠性在機(jī)床設(shè)計(jì)中的地位逐步提高。</p><p><b>　　機(jī)床壽命</b></p><p>　　機(jī)床壽命就是機(jī)床保持它應(yīng)具有的加工精度的時(shí)間。隨著技術(shù)設(shè)備更新的加速，對(duì)機(jī)床壽命所要求的時(shí)間也在減短。對(duì)于本次設(shè)計(jì)的多軸專用鉆床來說，壽命要求短，因?yàn)樗鼘㈦S加工產(chǎn)品的更新而廢棄。這就要求機(jī)床在最高生產(chǎn)率的條件下工作，在使用期內(nèi)充分發(fā)揮機(jī)床的效能，取得最

29、大的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　確保和提高機(jī)床的壽命，主要是提高關(guān)鍵性零件的耐磨性，并使主要傳動(dòng)件的疲勞壽命與之相適應(yīng)。</p><p><b>　　二．經(jīng)濟(jì)效益</b></p><p>　　在保證實(shí)現(xiàn)機(jī)床性能要求的同時(shí)，還必須使機(jī)床具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。不僅要考慮機(jī)床設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是要從用戶出發(fā)，提高機(jī)床使用廠的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)

30、于機(jī)床生產(chǎn)廠的經(jīng)濟(jì)效益，主要反映在機(jī)床成本上。機(jī)床的成本包括材料，加工制造費(fèi)用，而且還包括研制和管理費(fèi)用。</p><p>　　對(duì)于機(jī)床使用廠的經(jīng)濟(jì)效益，首先是提高機(jī)床的加工效率和可靠性。要使機(jī)床能夠充分發(fā)揮其效能，減少能源消耗，提高機(jī)床的機(jī)械效率，也是十分重要的。機(jī)床的機(jī)械效率是有效功率對(duì)輸入功率之比。兩者的差值就是損失，主要是摩擦損失。而且，摩擦功轉(zhuǎn)化為熱量，將引起機(jī)床的熱變形，又對(duì)機(jī)床的工作帶來不良的后果。

31、因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須重視提高機(jī)床的機(jī)械效率。</p><p><b>　　三．人機(jī)關(guān)系</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)中，還應(yīng)該重視人機(jī)關(guān)系問題。</p><p>　　機(jī)床應(yīng)操縱方便，省力，容易掌握，不易發(fā)生操作錯(cuò)誤和故障。這樣不僅能減少工人的疲勞，保證工人和機(jī)床的安全，還能提高機(jī)床的生產(chǎn)率。</p><p>　　防止機(jī)

32、床對(duì)周圍環(huán)境的污染，也是對(duì)機(jī)床設(shè)計(jì)和制造提出的一項(xiàng)主要要求。噪聲要低，不僅噪聲聲級(jí)要達(dá)到規(guī)定值以下，而且不能對(duì)人耳有強(qiáng)烈的不適感。。</p><p>　　對(duì)于上述的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)我們將綜合考慮，并應(yīng)根據(jù)不同的需求，有所側(cè)重。</p><p>　　第二節(jié) 多軸鉆床總體布局分析</p><p>　　機(jī)床布局的設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的全局性問題，它對(duì)機(jī)床的部件設(shè)

33、計(jì)，制造和使用都有較大的影響。機(jī)床總布局的任務(wù)，是解決機(jī)床各部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相對(duì)位置的關(guān)系，并使機(jī)床具有一個(gè)協(xié)調(diào)完美的造型。工藝分析和工件的形狀，尺寸和重量，在很大程度上左右著機(jī)床的布局形式。</p><p>　　一．操作、觀察與調(diào)整對(duì)總體布局的影響</p><p>　　機(jī)床的布局必須充分考慮到操作機(jī)床的人，處理好人機(jī)關(guān)系。充分發(fā)揮人與機(jī)床各自的特點(diǎn)，使人機(jī)的綜合效能達(dá)到最佳。</p

34、><p>　　機(jī)床各部件的相對(duì)位置的安排，應(yīng)考慮到便于操作和觀察及測(cè)量。安裝工件部位的高度，應(yīng)正好處于操作者手臂平伸的位置（較重件除外）。為適應(yīng)一般操作者的身材高度，對(duì)安裝工件位置較低的機(jī)床，應(yīng)將床腿或床座墊高。</p><p>　　根據(jù)手臂所能到達(dá)指定位置的難易程度，有最大工作區(qū)，正常工作區(qū)和最佳工作區(qū)之分。為了便于檢修，要考慮人體蹲下是較適于工作的區(qū)域。還應(yīng)考慮到操作者可能達(dá)到的最大視野和

35、反應(yīng)敏銳的視野區(qū)等。</p><p>　　二．零件的加工工藝方法對(duì)總體布局的影響</p><p>　　專用機(jī)床加工工件的工藝方法是多種多樣的。在設(shè)計(jì)多軸鉆床時(shí)，往往由于工藝方法的改變，導(dǎo)致機(jī)床的傳動(dòng)部件配置以及結(jié)構(gòu)等產(chǎn)生一系列的改變。因此在確定專用多軸鉆床的總體布局時(shí)應(yīng)首先分析和選擇合理的加工工藝。</p><p>　　三．機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分配對(duì)總體布局的影響</p

36、><p>　　鉆床的工藝方案確定后，刀具與工件在加工時(shí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)也隨之被確定了。但此相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以完全分配給刀具，也可以完全分配給工件，或由刀具和工件共同完成。下面我們擬定幾種分配方案，分析比較不同方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇最佳運(yùn)動(dòng)方案。</p><p>　　鉆削加工的相對(duì)運(yùn)動(dòng)由刀具實(shí)現(xiàn)</p><p>　　在輪輻專用多軸鉆床上鉆孔時(shí)，主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都有刀具完成，鉆頭的軸向移動(dòng)

37、為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，鉆頭的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)形成了切削加工時(shí)的全部相對(duì)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　鉆削加工時(shí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)由刀具和工件共同完成</p><p>　　在多軸鉆床設(shè)計(jì)中，擴(kuò)鉸輪輻孔時(shí)主運(yùn)動(dòng)分配給鉆頭，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由工件完成，即鉆頭的向下運(yùn)動(dòng)和工件的向上移動(dòng)，該方案用于工件重量不大的設(shè)計(jì)中。</p><p>　　方案比較：把運(yùn)動(dòng)完全分配給刀具的方案，一般用

38、于重型工件的加工。由于多軸鉆床所加工的輪輻重量不是很大，故本設(shè)計(jì)采用第二種方案。具體方案如下圖：</p><p>　　四．精度等級(jí)對(duì)總體布局的影響</p><p>　　由于多軸鉆床的加工精度和光潔度與機(jī)床的剛度和抗震性有關(guān)，為了獲得所要求的加工精度和光潔度，在機(jī)床總體布局上應(yīng)保證有足夠的剛度和抗震性。通常情況下，支承形式為封閉的框架時(shí)，其剛度較好。機(jī)床在加工過程中產(chǎn)生震動(dòng)傳遞給工件和刀具，

39、會(huì)使被加工表面產(chǎn)生震動(dòng)，降低表面光潔度；震動(dòng)也會(huì)使刀具壽命縮短，使機(jī)床零件磨損加快；震動(dòng)所造成的噪音，使工人疲勞。因此，設(shè)計(jì)中應(yīng)采取一定的措施來消除和減少震動(dòng)。</p><p>　　五．生產(chǎn)效率對(duì)總體布局的影響</p><p>　　機(jī)床的生產(chǎn)批量不同，其結(jié)構(gòu)可能完全不同。強(qiáng)力輪輻股份有限公司加工輪輻屬于大批量生產(chǎn)，因此制造輪輻擴(kuò)鉸專用機(jī)床，一次完成多孔加工，效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，從而節(jié)約人力

40、和時(shí)間。</p><p>　　六．機(jī)床的造型對(duì)總體布局的影響</p><p>　　機(jī)床的外觀，應(yīng)尋求整體統(tǒng)一，均衡穩(wěn)定，比例協(xié)調(diào)機(jī)床總布局的任務(wù)，是解決機(jī)床各部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相對(duì)位置的關(guān)系，并使機(jī)床具有一個(gè)協(xié)調(diào)完美的造型。</p><p>　　鉆床一般型式是單臂式和框架式。單臂式的特點(diǎn)是能方便的更換點(diǎn)位進(jìn)行加工。但這類布局型式與框架式相比剛度較差，所以本設(shè)計(jì)采用框架

41、式結(jié)構(gòu)，這種型式的機(jī)床具有占地面積小，工人所處的操作位置比較靈活的特點(diǎn)，且剛度高，加工精度高。本設(shè)計(jì)框架式結(jié)構(gòu)見下圖：</p><p>　　第三節(jié) 多軸鉆床工藝方案的制定</p><p>　　工藝方案制定的正確與否，將決定機(jī)床能否達(dá)到“質(zhì)量輕，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，效率高，質(zhì)量好”的要求。故在確定專用機(jī)床的總體布局方案時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)分析和選擇合理的工藝方案。</p>&l

42、t;p>　　一．影響機(jī)床工藝方案制定的主要因素</p><p>　　被加工零件需要在機(jī)床上完成的工序及加工精度，是制定機(jī)床工藝方案的主要依據(jù)。制定工藝方案時(shí)，首先需要全面的分析工件的加工精度及技術(shù)要求，了解現(xiàn)場(chǎng)加工工藝及保證精度的有效措施。</p><p><b>　　被加工零件的特點(diǎn)</b></p><p>　　工件材料及硬度、加工部件

43、的結(jié)構(gòu)形式、工件的剛性、工藝基面等，對(duì)于機(jī)床工藝方案的制定都有重要的影響。</p><p>　　工件的剛性不足，加工時(shí)工序就不能太集中。有時(shí)為了減少機(jī)床臺(tái)數(shù)，必須采用高度集中工序時(shí)，從安排上，也必須把一些工序從時(shí)間上錯(cuò)開加工，以避免同時(shí)加工時(shí)因工件受力變形、發(fā)熱變形以及振動(dòng)而影響加工精度。</p><p><b>　　工件的生產(chǎn)方式</b></p>&l

44、t;p>　　被加工零件生產(chǎn)批量的大小，對(duì)機(jī)床方案的制定也有影響。對(duì)大批量生產(chǎn)的箱體零件，工序安排上，一般趨于分散。例如加工輪輻螺栓孔，其粗加工，精加工分別在不同的機(jī)床上進(jìn)行。機(jī)床雖多一些，但由于生產(chǎn)批量很大，從提高生產(chǎn)率，穩(wěn)定的保證加工精度的角度來講仍然是合理的。在小批量生產(chǎn)情況下，完成同樣工藝內(nèi)容，則力求減少機(jī)床臺(tái)數(shù)，此時(shí)應(yīng)當(dāng)將工序盡量集中在一臺(tái)或少數(shù)幾臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行加工，以提高機(jī)床的利用率。</p><p&g

45、t;　　二．加工工件的工藝分析</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的機(jī)床是輪輻螺栓孔專用擴(kuò)鉸多軸鉆床。以下對(duì)所加工工件外形及加工面的位置作詳細(xì)的分析。</p><p>　　由零件圖可以看出，此步工序是對(duì)輪輻面上六個(gè)直徑為32的孔進(jìn)行擴(kuò)鉸加工。如果采用一般鉆床，也可以完成此步工序，但是一次只能加工一個(gè)孔，一個(gè)輪輻需要加工六次，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)率低且不能保證精度。為了保證配合質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率和減輕

46、勞動(dòng)強(qiáng)度，可以使用多軸鉆床一次完成六個(gè)孔的擴(kuò)鉸工作，從而節(jié)省人力和時(shí)間。所加工工件在擴(kuò)孔后的零件圖如下圖所示：</p><p>　　第二章 多軸鉆床部件設(shè)計(jì)</p><p>　　第一節(jié) 動(dòng)力部件的選擇</p><p>　　動(dòng)力部件的選擇在整個(gè)多軸鉆床的設(shè)計(jì)中是至關(guān)重要的。動(dòng)力部件的功率如果選取過大，電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于低負(fù)荷情況，功率因素小，造成電力浪費(fèi)，同時(shí)使轉(zhuǎn)動(dòng)件

47、及相關(guān)尺寸選取過大，浪費(fèi)材料，且機(jī)床笨重。如果選取過小，則機(jī)床達(dá)不到設(shè)計(jì)提出的使用性能要求。本設(shè)計(jì)主運(yùn)動(dòng)采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　一．切削用量的選擇</b></p><p>　　多軸鉆床正常工作與合理地選用切削用量，即確定合理的切削速度和工作進(jìn)給量，有很大的關(guān)系。切削用量選用的恰當(dāng)，能使多軸機(jī)床以最少的停車損失，

48、最高的生產(chǎn)效率，最長的刀具壽命和最好的加工質(zhì)量，也就是“多快好省”的進(jìn)行生產(chǎn)。</p><p>　　工作時(shí)，六軸鉆床的六把刀具同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，為了使鉆床能正常工作，不經(jīng)常停車換刀，而達(dá)到較高的生產(chǎn)率，所選的切削用量比一般鉆床單刀加工要低一些。概括地說，在多軸鉆床上不宜采用較大的切削速度和進(jìn)給量。</p><p>　　對(duì)于擴(kuò)鉸孔，要想達(dá)到較理想的狀態(tài)，除刀具須保證合理的幾何形狀及冷卻充分，很重要的

49、一點(diǎn)是合理選擇切削用量。一般是速度低一點(diǎn)好，進(jìn)給量不宜太大。</p><p>　　查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》第一冊(cè)“機(jī)械部分”表2—13“擴(kuò)孔切削用量”，得V=12~20m/min，f=0.3~0.4mm/r，本設(shè)計(jì)選取v=20m/min,f=0.3mm/r。</p><p><b>　　二．刀具的選擇</b></p><p><b>　　廠

50、方提供現(xiàn)有刀具。</b></p><p><b>　　三．動(dòng)力部件的選擇</b></p><p><b>　　主運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選取</b></p><p>　　查《專用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》選取主運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)：</p><p>　　切削扭矩： </p><

51、;p>　?。?.687(公斤力—米)</p><p><b>　　總切削扭矩：</b></p><p>　　軸向力： </p><p><b>　　總軸向力： </b></p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－2查得使用系數(shù)；</p><p>

52、;　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－4查得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承對(duì)稱布置時(shí)</p><p><b>　　將數(shù)據(jù)代入，得：</b></p><p>　　由， ，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》10－13得 ：</p><p><b>　　故載荷系數(shù)</b></p><p>　　按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由《機(jī)械設(shè)

53、計(jì)》公式10－10a得：</p><p>　　因初選，所以強(qiáng)度合格。</p><p><b>　　計(jì)算模數(shù)m</b></p><p><b>　　按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式10－5得：</p><p>　　確定公式內(nèi)的各個(gè)參數(shù)值</

54、p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10－20d查得小齒輪和大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度分別為：，；</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，；</p><p>　　計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式10－12得：</p><p><b>　　計(jì)算載荷系

55、數(shù)k</b></p><p><b>　　查取齒形系數(shù)</b></p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－5查得 ；</p><p><b>　　查取齒形校正系數(shù)</b></p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－5查得 ；</p><p>　　計(jì)算大小齒輪的

56、并比較大小</p><p><b>　　設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸強(qiáng)度的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，廠方要求的＝75mm，m=3完全可靠。</p><p><b>　　幾何尺寸

57、計(jì)算</b></p><p><b>　　計(jì)算分度圓直徑</b></p><p><b>　　計(jì)算中心距</b></p><p><b>　　計(jì)算齒輪寬度</b></p><p>　　考慮安裝對(duì)中誤差及大小齒輪傳遞扭矩相等等因素，小齒輪齒寬應(yīng)比大齒輪寬5～10mm，

58、故將齒寬就近圓整為。</p><p><b>　　驗(yàn)算</b></p><p><b>　　故設(shè)計(jì)合理。</b></p><p><b>　　三．軸的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件，一般都安裝在軸上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，即傳遞動(dòng)力。因此軸的功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)

59、動(dòng)和動(dòng)力。</p><p>　　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理的確定軸的結(jié)構(gòu)和尺寸。如果軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，則會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件的裝配困難。</p><p>　　軸的工作能力計(jì)算是指軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。一般情況下，軸的結(jié)構(gòu)工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度，因此在設(shè)計(jì)計(jì)算中我們只對(duì)

60、軸的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，防止其斷裂或塑性變形。</p><p><b>　　主軸的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　主軸的型式和直徑，主要取決于刀具的進(jìn)給抗力和切削扭矩或主軸—刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的需要。</p><p>　　軸的分布類型是多種多樣的，結(jié)構(gòu)各有

61、不同，大體可以歸納成下述幾種類型：</p><p>　　單組或多組圓周分布；</p><p>　　等距或不等距直線分布；</p><p>　　圓周或直線混合分布；</p><p><b>　　任意分布。</b></p><p>　　根據(jù)廠方所提供的零件圖，本設(shè)計(jì)采用第一種類型中的單組圓周分布。單軸

62、的結(jié)構(gòu)如下圖：</p><p><b>　　主軸的參數(shù)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　主軸的分布盡管有各種各樣的類型，但通常采用的經(jīng)濟(jì)而又有效的轉(zhuǎn)動(dòng)是：用一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸。本設(shè)計(jì)采用此種設(shè)計(jì)，具體方案如下：在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，首先把所有主軸（6軸）分成一組同心圓，然后在同心圓上放置一根傳動(dòng)軸，來帶動(dòng)一組主軸。接著再用此轉(zhuǎn)動(dòng)軸與動(dòng)力部件驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)結(jié)起來。這就是通常的

63、傳動(dòng)布置次序，即由主軸處布置起，最后再引到動(dòng)力部件的驅(qū)動(dòng)軸上。</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用剛性主軸。設(shè)計(jì)剛性主軸的主要內(nèi)容之一是選擇主軸參數(shù)。主軸參數(shù)確定的正確與否，對(duì)主軸的剛性將有很大的影響。在設(shè)計(jì)剛性主軸時(shí)，若主軸參數(shù)選擇不合理，則被加工零件將達(dá)不到要求的精度和光潔度。</p><p><b>　　求輸出軸上的功率</b></p><p&g

64、t;　　由齒輪計(jì)算知 </p><p><b>　　求作用在齒輪上的力</b></p><p><b>　　因?yàn)?lt;/b></p><p><b>　　則：</b></p><p>　　式中各參數(shù)代表的含義：</p><p>　　－小齒輪傳遞

65、的扭矩，單位為Nmm；</p><p>　?。↓X輪的節(jié)圓直徑，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪即為分度圓直徑；</p><p>　　－嚙合角，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪 。</p><p>　　初步確定軸的最小直徑</p><p>　　軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：</p><p><b>　　式中各參數(shù)含義：</b></p>

66、<p>　　－扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為Mpa；</p><p>　　T－軸所受的扭轉(zhuǎn)力，單位為；</p><p>　?。S的抗扭截面系數(shù)，單位為；</p><p>　?。S的轉(zhuǎn)速，單位為r/min；</p><p>　　P－軸傳遞的功率，單位為KW；</p><p>　?。?jì)算截面處軸的直徑，單位為mm；</

67、p><p>　?。S用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為Mpa。</p><p>　　選取軸的材料為45號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)處理），值在25～45之間，值在103～126之間，本設(shè)計(jì)取=126,由上式計(jì)算得軸的直徑：</p><p>　　軸的直徑，考慮鍵槽的削弱影響，對(duì)于單鍵d增大4％～5％，則d=23.6mm，因?yàn)閺S方要求主軸強(qiáng)度要留有一定的富裕量，圓整為30mm。</p>&l

68、t;p><b>　　大齒輪軸的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　大齒輪軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算</b></p><p>　　已知大齒輪軸的功率,轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，則：</p><p>　　式中各參數(shù)含義： －電動(dòng)機(jī)輸出功率；</p><p><b>　?。瓬p速器效率；</b>

69、</p><p><b>　?。B軸器效率；</b></p><p><b>　　－滾動(dòng)軸承效率。</b></p><p>　　將＝7.35kw, =95%,=99%,=99%代入上式</p><p><b>　　＝6.844kw </b></p><p&g

70、t;<b>　　則大齒輪轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　　大齒輪軸的受力分析</b></p><p>　　已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為：</p><p><b>　　則：</b></p><p>　　又因?yàn)榱鶄€(gè)小齒輪均布在大齒輪周圍，徑向力相互抵消，故理論值為零。&l

71、t;/p><p>　　初步確定軸的最小直徑</p><p>　　選取軸的材料為45號(hào)鋼（調(diào)制處理）。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15－3取，則：</p><p>　　考慮到鍵槽的削弱影響，對(duì)于雙鍵d增大7％～10％（本設(shè)計(jì)因單鍵強(qiáng)度不夠，不符合要求，故選用雙鍵），則：</p><p>　　就近圓整為60mm。</p><p>　　輸

72、入軸的最小直徑顯然是聯(lián)結(jié)聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選軸的直徑與連軸器的孔徑相適應(yīng)，故需要同時(shí)選聯(lián)軸器的型號(hào)。</p><p><b>　　聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩：</b></p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－2，考慮到載荷均勻平穩(wěn)，故取，則：</p><p>　　按計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器工程轉(zhuǎn)矩額定條件，查《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》標(biāo)準(zhǔn)(GB/T5015

73、-1985)，選用TL8型彈性套住銷聯(lián)軸器。其公稱轉(zhuǎn)矩為710Nm，許用轉(zhuǎn)速為3000r/min，滿足使用要求。</p><p><b>　　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　根據(jù)軸向定位要求確定軸各段直徑和長度</p><p>　　主軸

74、軸徑d＝30mm，所選軸承型號(hào)為7207，其尺寸為，取齒輪距箱體內(nèi)壁距離為16mm；軸承端蓋總寬度為20mm；軸承距箱體內(nèi)壁距離為2mm；齒輪寬為40mm，則軸I—II段的長度為100mm。</p><p><b>　　軸上零件的周向定位</b></p><p>　　齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接。</p><p><b>　　大齒輪

75、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)軸向定位的要求確定軸各段的直徑和長度</p><p>　　現(xiàn)已知安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，即，安裝齒輪處的軸段考慮到鍵槽的削弱影響，取。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L＝112mm，取。</p><p>　　安裝齒輪處軸徑d取60mm，取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離a=16mm；取軸承距箱體內(nèi)壁距離為s=8mm。已知軸承寬度

76、T=22mm，大齒輪寬B=35mm，與聯(lián)軸器相配合的套筒長度根據(jù)聯(lián)軸器的尺寸A定位d=102mm，則軸II－III的長度為d=102mm.。</p><p>　　=2×(22＋46＋8＋16)＋35＋(102－4)</p><p><b>　　=225mm</b></p><p>　　根據(jù)212軸承的安裝尺寸，選取套筒厚度4.5mm。

77、</p><p><b>　　初選滾動(dòng)軸承</b></p><p>　　因軸承除承受軸的重力外，幾乎不受軸向力，故選用深溝球軸承。</p><p>　　齒輪、半聯(lián)軸器與軸向定位均采用平鍵聯(lián)接，查《實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》續(xù)表3－1選取14×9的鍵，公稱長度為100mm。為了保證齒輪與軸配合具有良好的對(duì)中性，選用齒輪輪轂與軸的配合為H7/h6

78、；同時(shí)半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用平鍵14mm×9mm，其配合為H7/k6。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。</p><p>　　確定軸的圓角和倒角尺寸</p><p>　　參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15－2，取軸端倒角為2×，各軸肩處圓角半徑取R=2。</p><p>　　大齒輪軸的結(jié)構(gòu)如下圖：</p>

79、<p>　　第六節(jié) 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一．概述</b></p><p>　　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)

80、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，是加工過程中最活躍的因素之一。</p><p><b>　　一．一般夾具的組成</b></p><p><b>　　定位元件</b></p><p>　　起定位作用，保證工件相對(duì)夾具的位置，可以用六點(diǎn)定位原理來分

81、析其所受限制的自由度。</p><p><b>　　加緊裝置</b></p><p>　　將工件加緊，以保證在加工時(shí)保持所限制的自由度。</p><p><b>　　導(dǎo)向元件和對(duì)刀裝置</b></p><p>　　用來保證刀具相對(duì)于夾具的位置。本設(shè)計(jì)為擴(kuò)鉸孔，需要夾具具有導(dǎo)向作用。</p>

82、;<p><b>　　連接元件</b></p><p>　　是用來保證夾具和機(jī)床工作臺(tái)之間的相對(duì)位置。對(duì)于鉆床夾具，由于孔加工刀具加工時(shí)只是沿軸向進(jìn)給就可完成，用導(dǎo)向元件就可以保證相對(duì)位置，因此在將夾具安裝在工作臺(tái)上時(shí)，用導(dǎo)向元件直接對(duì)刀具進(jìn)行定位，不必再用連接元件定位了，所以一般鉆床夾具沒有連接元件。</p><p><b>　　二．夾緊機(jī)構(gòu)

83、的功能</b></p><p><b>　　保證加工精度；</b></p><p><b>　　提高生產(chǎn)率；</b></p><p>　　擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍；</p><p>　　減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證生產(chǎn)安全。</p><p>　　加緊機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足的要求<

84、/p><p><b>　　保證加工精度；</b></p><p>　　夾具的總體方案應(yīng)與年生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)；</p><p>　　安全，方便，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度；</p><p><b>　　排屑順暢；</b></p><p>　　機(jī)床夾具應(yīng)有良好的強(qiáng)度，剛度和結(jié)構(gòu)工藝性。</p&

85、gt;<p><b>　　機(jī)構(gòu)的夾緊過程</b></p><p>　　消除間隙階段：從原動(dòng)操作部分開始動(dòng)作起，到各傳動(dòng)構(gòu)件之間，以及夾緊元件與被夾緊部件之間完全消除間隙，開始接觸為止；</p><p>　　加力與變形階段：夾緊元件被夾緊部位的壓力從零開始逐漸增加，同時(shí)各傳動(dòng)軸構(gòu)件也由于受力而發(fā)生彈性變形，直到夾緊元件對(duì)被夾緊部位的夾緊力達(dá)到預(yù)定值為止。&

86、lt;/p><p><b>　　二．夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)機(jī)床的加緊機(jī)構(gòu)前，應(yīng)明確該部件的工作條件：</p><p>　　作用于部件上切削力的大小，方向和作用點(diǎn)的坐標(biāo)位置；</p><p>　　部件的支承情況，即有關(guān)導(dǎo)軌以及部件與導(dǎo)軌接觸處的各項(xiàng)幾何尺寸；</p><p>　

87、　部件的重量以及重心的坐標(biāo)位置。</p><p>　　以上工作條件，本設(shè)計(jì)在機(jī)床總體設(shè)計(jì)與布局情況下已求得，現(xiàn)選擇夾緊力作用點(diǎn)，夾緊力作用點(diǎn)選擇的原則為：</p><p>　　盡可能以最小夾緊力取得防止機(jī)床部件滑移，顛覆和回轉(zhuǎn)的最大效果；</p><p>　　夾緊點(diǎn)布置在被夾緊零部件上剛度較大的部位，減少夾緊力引起的變形；</p><p>　

88、　盡量減少夾緊機(jī)構(gòu)在夾緊、松開機(jī)床部件時(shí)的位移，保證定位精度。</p><p>　　本設(shè)計(jì)夾緊點(diǎn)選在六個(gè)圓周孔的外邊緣位置。此處離要加工孔的位置較近，可以用較小的夾緊力達(dá)到預(yù)期的夾緊效果，且此處剛度較大，受夾緊力所產(chǎn)生的變形較小。夾具的結(jié)構(gòu)如下圖：</p><p>　　第三章 支承件的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　第一節(jié) 概述</b>&

89、lt;/p><p><b>　　一．支承件的功能</b></p><p>　　機(jī)床的支承件是指床身，立柱，橫梁，底座等。它們相互固定聯(lián)接成機(jī)床的基礎(chǔ)和框架。這些件一般都比較大，所以也成為“大件”。機(jī)床上其他零、部件可以固定在支承件上，或者工作時(shí)在支承件的導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)。工作時(shí)，刀具與工件之間相互作用的力沿著大部分支承件逐個(gè)傳遞并使之變形，機(jī)床的動(dòng)態(tài)力會(huì)使支承件和整機(jī)振動(dòng)，支承

90、件的熱變形將改變執(zhí)行元件的相對(duì)位置和運(yùn)動(dòng)軌跡。以上這些，都將會(huì)影響被加工件的加工精度和表面質(zhì)量。因此，支承件的主要功能是保證機(jī)床有足夠的靜剛度，抗振性，熱穩(wěn)定性和耐用度，且保證機(jī)床各零部件之間的相互位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度。所以，支承件的合理設(shè)計(jì)是機(jī)床設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一。</p><p>　　支承件應(yīng)滿足的基本要求</p><p>　　應(yīng)具有足夠的剛度和較高的剛度—質(zhì)量比；</p>

91、<p>　　應(yīng)具有較好的動(dòng)態(tài)特性，包括較大的位移阻抗（動(dòng)剛度）和阻尼；整機(jī)的低階頻率較高，各階頻率引起結(jié)構(gòu)共振；不會(huì)因薄壁振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲；</p><p>　　熱穩(wěn)定性好，熱變形對(duì)機(jī)床加工精度的影響較??；</p><p>　　排屑順暢，吊運(yùn)安全，并具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，以便于制造和裝配。</p><p><b>　　支承件的分類</b&g

92、t;</p><p>　　支承件根據(jù)其形狀，可分為三大類：</p><p>　　一個(gè)方向的尺寸比另外兩個(gè)方向大得多的零件，這些零件可看作梁類件；</p><p>　　兩個(gè)方向的尺寸比第三個(gè)方向的尺寸大得多的零件，這類零件可看作板類件；</p><p>　　三個(gè)方向的尺寸都差不多的零件，這類零件可看作箱類件。</p><p&

93、gt;　　二．支承件的靜剛度和形狀選擇原則</p><p>　　支承件的變形一般包括三個(gè)部分：自身變形，局部變形和接觸變形。在本設(shè)計(jì)中，載荷是通過立柱（兼作導(dǎo)軌）施加到底座上去的，其變形包括底座的變形，立柱的變形等。在設(shè)計(jì)時(shí)不可忽略局部變形和接觸變形，它們有時(shí)甚至占主要地位。</p><p><b>　　自身剛度</b></p><p>　　支

94、承件所受的載荷，主要是拉壓，彎曲和扭轉(zhuǎn)。其中彎曲和扭轉(zhuǎn)是主要的。因此，支承件的自身剛度，主要應(yīng)考慮彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。其次，如果支承件的壁較薄，特別是支承件的內(nèi)部如果肋板不足或布置不夠合理，受力后會(huì)發(fā)生截面形狀的畸變。自身剛度主要取決于支承件的材料、形狀、尺寸和肋板的布置等。</p><p><b>　　局部剛度</b></p><p>　　局部變形發(fā)生在載荷集中的地

95、方。</p><p><b>　　接觸剛度</b></p><p>　　兩個(gè)平面接觸，由于兩個(gè)面都不是理想的平面，而是有一定的宏觀不平度，因而實(shí)際接觸面積只是名義接觸面積的一部分；又由于微觀不平，所以真正接觸的只是一些高點(diǎn)。這些都會(huì)影響到支承件的接觸剛度。</p><p>　　三．支撐件的動(dòng)態(tài)特性</p><p>　　設(shè)

96、計(jì)支撐件時(shí)，僅滿足靜剛度的要求，往往還是不夠的。還應(yīng)滿足動(dòng)態(tài)特性的要求。即：支撐件的固有頻率與激振頻率相重合；應(yīng)具有較高的動(dòng)剛度（共振狀態(tài)下，激振力的幅值與振幅之比）和較大的阻尼。當(dāng)支撐件受到一定幅值周期性激振力的作用下，受迫振動(dòng)的振幅較小。</p><p>　　支承件的重量往往占機(jī)床總重的80%以上，其性能對(duì)整臺(tái)機(jī)床的有很大的影響。因此，合理的設(shè)計(jì)支承件，在機(jī)床設(shè)計(jì)過程中是很必要的。</p>&l

97、t;p>　　第二節(jié) 導(dǎo)軌（立柱）的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一．概述</b></p><p>　　導(dǎo)軌的作用是使運(yùn)動(dòng)部件沿一定軌跡運(yùn)動(dòng)（導(dǎo)向），并承受運(yùn)動(dòng)部件及工件的重量和切削力（承載）。在導(dǎo)軌副中，運(yùn)動(dòng)的一方叫做動(dòng)導(dǎo)軌，不動(dòng)的一方叫做支承導(dǎo)軌。</p><p>　　導(dǎo)軌按運(yùn)動(dòng)性質(zhì)可分為主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，進(jìn)給導(dǎo)軌和移置導(dǎo)軌。主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌

98、的動(dòng)導(dǎo)軌與支撐導(dǎo)軌之間，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度較高；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的動(dòng)導(dǎo)軌與支撐導(dǎo)軌之間，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度較低。按摩擦性質(zhì)可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌（本設(shè)計(jì)采用滑動(dòng)導(dǎo)軌）。</p><p><b>　　導(dǎo)軌應(yīng)滿足下列要求</b></p><p><b>　　精度高，壽命長</b></p><p>　　導(dǎo)軌在空載下運(yùn)動(dòng)和在切削條件下運(yùn)動(dòng)時(shí)

99、，都應(yīng)具有足夠的導(dǎo)向精度。保證動(dòng)導(dǎo)軌的準(zhǔn)確度，是保證導(dǎo)軌工作質(zhì)量的前提。</p><p>　　幾何精度：直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的幾何精度一般包括：導(dǎo)軌在豎直平面內(nèi)的直線度（簡(jiǎn)稱A項(xiàng)精度）；導(dǎo)軌在水平平面內(nèi)的直線度（簡(jiǎn)稱B項(xiàng)精度）；兩導(dǎo)軌面間的平行度，也叫扭矩（簡(jiǎn)稱C項(xiàng)精度）。</p><p>　　接觸精度：影響精度保持性的主要因素是磨損。提高耐磨性以保持精度，是提高機(jī)床質(zhì)量的主要內(nèi)容之一，也是科學(xué)研

100、究的一大課題。常見的磨損形式有磨料磨損，粘著磨損和接觸疲勞。磨料磨損經(jīng)常發(fā)生在邊界摩擦和混合摩擦狀態(tài)。磨粒夾在導(dǎo)軌面間隨之相對(duì)運(yùn)動(dòng)，形成對(duì)導(dǎo)軌面的“切削”，使導(dǎo)軌面產(chǎn)生“劃傷”。磨料的硬度越高，相對(duì)滑動(dòng)速度越大，壓強(qiáng)越大，對(duì)摩擦副的危害也越大。磨料磨損很難避免，是導(dǎo)軌防護(hù)的重點(diǎn)。</p><p><b>　　剛度及承載能力大；</b></p><p>　　摩擦阻力小，

101、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；</p><p>　　結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工，裝配，維修；</p><p><b>　　成本低。</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)導(dǎo)軌的任務(wù)</b></p><p>　　選擇導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型；</p><p>　　選擇導(dǎo)軌的截面形狀；</p><

102、;p><b>　　設(shè)計(jì)導(dǎo)軌的尺寸；</b></p><p>　　設(shè)計(jì)導(dǎo)軌磨損后的補(bǔ)償和間隙（或預(yù)緊力）調(diào)整裝置；</p><p>　　選擇導(dǎo)軌的材料，表面加工和處理方法，表面硬度匹配；</p><p>　　決定導(dǎo)軌的潤滑形式，減小摩擦，磨損，發(fā)熱和爬行；</p><p>　　設(shè)計(jì)完善的防護(hù)裝置；</p>

103、<p>　　確定導(dǎo)軌的技術(shù)要求。</p><p><b>　　二．導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　材料的選取</b></p><p>　　對(duì)導(dǎo)軌材料的主要要求是：耐磨性高，工藝性好和成本低。導(dǎo)軌的常用材料有鑄鐵，鋼件等。鑄鐵是一種成本低，有良好的減振性和耐磨性，易于鑄造和切削加工的金屬材料。本

104、設(shè)計(jì)采用孕育鑄鐵，選擇牌號(hào)為HT300。</p><p>　　制造此材料的工藝過程是在鐵水中加入少量孕育劑硅和鋁，使鑄鐵獲得均勻的珠光體和細(xì)片狀石墨的金相組織，從而得到均勻的強(qiáng)度和硬度。由于石墨微粒能夠產(chǎn)生潤滑作用，又可吸引和保持油膜，因此孕育鑄鐵的耐磨性比灰鑄鐵高。</p><p><b>　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　合理的立柱

105、設(shè)計(jì)是應(yīng)在最小重量的條件下，具有最大的靜剛度。因考慮到方型截面的抗彎剛度好于圓形，故本設(shè)計(jì)采用方型截面（同為廠方要求）。本設(shè)計(jì)為專用多軸鉆床的設(shè)計(jì)，根據(jù)需要，床身導(dǎo)軌兼作立柱，工作臺(tái)可沿立柱上下移動(dòng)作進(jìn)給往復(fù)運(yùn)動(dòng)。但考慮到安裝需要，導(dǎo)軌上半部分（實(shí)質(zhì)上為立柱，此段只起支承作用，不起導(dǎo)向作用）截面形狀本設(shè)計(jì)采用圓形截面，上下兩端加工有螺紋，與上臺(tái)板和底座固定。具體結(jié)構(gòu)形狀如下圖：</p><p><b>

106、　　尺寸的確定</b></p><p>　　導(dǎo)軌的尺寸過大，會(huì)使機(jī)床整體顯得笨重；尺寸過小，則導(dǎo)軌剛度不足，機(jī)床在工作時(shí)，切削載荷（主要為切削轉(zhuǎn)矩和進(jìn)給力）經(jīng)導(dǎo)軌（兼作立柱）傳遞給工作臺(tái)，使導(dǎo)軌產(chǎn)生彈性變形，彎曲或扭轉(zhuǎn)。變形的結(jié)果，主軸軸線在豎直面和水平面內(nèi)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，使線不垂直于底座，影響到加工精度。所以，合理的制定導(dǎo)軌的尺寸，是機(jī)床加工精度保障的前提。具體尺寸見上圖。</p><

107、p><b>　　工藝性</b></p><p>　　采用淬火的方法可以提高鑄鐵導(dǎo)軌表面的硬度，可以增強(qiáng)抗磨料磨損，粘著磨損的能力，防止劃傷與撕傷，提高導(dǎo)軌的耐磨性。鑄造中的殘余應(yīng)力，會(huì)使導(dǎo)軌產(chǎn)生蠕變，因此，必須進(jìn)行時(shí)效處理。時(shí)效最好在粗加工后進(jìn)行。鑄鐵加熱到450℃時(shí)，在內(nèi)應(yīng)力的作用下開始變形，超過550℃硬度反而降低。因此熱時(shí)效處理應(yīng)在530℃~550℃的范圍內(nèi)進(jìn)行,這樣既能消除內(nèi)應(yīng)

108、力，又不致降低硬度。因本設(shè)計(jì)多軸鉆床為普通精度機(jī)床，所以只進(jìn)行一次時(shí)效處理就可以了。</p><p><b>　　導(dǎo)軌間隙的調(diào)整</b></p><p>　　導(dǎo)軌面間的間隙對(duì)機(jī)床工作性能有直接影響，如果間隙過大，將影響運(yùn)動(dòng)精度和平穩(wěn)性；間隙過小，則運(yùn)動(dòng)阻力大，導(dǎo)軌的磨損加快。因此必須保證導(dǎo)軌具有合理間隙，磨損后又能方便的調(diào)整。本設(shè)計(jì)采用螺栓調(diào)整工作臺(tái)動(dòng)導(dǎo)軌與立柱導(dǎo)軌之

109、間的間隙，具體方案如下圖：</p><p>　　第三節(jié) 底座的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一．材料選擇</b></p><p>　　剛件雖然強(qiáng)度高，但是相對(duì)與鑄件來說，其價(jià)格高，減振性差。所以本設(shè)計(jì)底座的材料采用鑄鐵，牌號(hào)為HT200。</p><p><b>　　二．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b><

110、;/p><p>　　如圖所示，本設(shè)計(jì)底座四角有四個(gè)凸臺(tái)，底座鑄造成型后，在銑床上加工這四個(gè)凸臺(tái)，使之具有一定的平面度和粗糙度。在這里，凸臺(tái)有兩個(gè)作用：首先，用來支承工作臺(tái)，把工作臺(tái)的重量通過底座傳到地面，從而不會(huì)使液壓缸直接受壓。其次，安裝導(dǎo)軌時(shí)，起到支承和配合的作用，使導(dǎo)軌具有一定的垂直度。如果凸臺(tái)的精度不夠，則導(dǎo)軌的垂直度就會(huì)受到影響，從而最終影響到工件的加工精度。具體結(jié)構(gòu)如下圖：</p><

111、p><b>　　三．尺寸確定</b></p><p>　　根據(jù)導(dǎo)軌之間的距離確定底座的長度和寬度。導(dǎo)軌之間長度距離為900mm，寬度距離為680mm，確定底座的長度為1530mm，寬度為1130mm。工作臺(tái)高度為605mm，考慮到工人安裝工件時(shí)的工作高度，根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，確定底座高度為450mm。</p><p>　　第四章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p&g

112、t;<p>　　液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是根據(jù)主機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)提出的要求和綜合運(yùn)用液壓元件和液壓回路基本知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。</p><p>　　液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求具體包括：</p><p>　　主機(jī)的用途、工藝過程和總體布置以及對(duì)液壓傳動(dòng)裝置的位置及空間尺寸的要求；</p><p>　　主機(jī)的工作循環(huán)、各執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)形式及其工作范圍；</p>&l

113、t;p>　　執(zhí)行元件在各工作階段的負(fù)載大小和性質(zhì)以及運(yùn)動(dòng)速度的變化范圍；</p><p>　　主機(jī)各運(yùn)動(dòng)部件之間的動(dòng)作順序、自動(dòng)循環(huán)和互鎖關(guān)系；</p><p>　　對(duì)系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性、換向定位精度、停留時(shí)間等方面的要求；</p><p>　　液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境如溫度、濕度、震動(dòng)沖擊是否有腐蝕性和易燃物質(zhì)存在等情況。</p><p>　

114、　本設(shè)計(jì)為多軸鉆床的設(shè)計(jì)，對(duì)液壓系統(tǒng)的要求：</p><p><b>　　加工精度7級(jí)；</b></p><p>　　進(jìn)給速度要平穩(wěn)，能調(diào)速；</p><p>　　液壓系統(tǒng)應(yīng)基本滿足自動(dòng)化要求。</p><p>　　工作臺(tái)快進(jìn)、快退速度為0.075m/s，工作進(jìn)給速度為0.001m/s，加速時(shí)間為0.2s，工作臺(tái)采用立柱

115、導(dǎo)軌，工作臺(tái)快進(jìn)行程265mm，工進(jìn)行程為15mm，動(dòng)摩擦系數(shù)。</p><p><b>　　一．工況分析</b></p><p>　　工況分析的目的是明確主機(jī)在工作中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度和負(fù)載的大小及其變化規(guī)律。</p><p>　　液壓執(zhí)行元件的負(fù)載分析</p><p>　　根據(jù)給定條件，其負(fù)載由六部分組成，即工作阻力

116、，摩擦阻力，，慣性阻力，重力G，密封阻力為，背壓阻力。所以作用在活塞上的機(jī)械負(fù)載R為：</p><p><b>　　工作阻力</b></p><p>　　就本鉆床而言，工作阻力為工作運(yùn)動(dòng)方向的軸向力，即</p><p><b>　　摩擦阻力，</b></p><p>　　摩擦阻力為工作臺(tái)動(dòng)導(dǎo)軌與導(dǎo)軌

117、之間的摩擦力。由于工作臺(tái)作垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，立柱預(yù)緊力N=50N，所以</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　重力G</b></p><p>　　估算工作臺(tái)、工件等重力為G=2211.3N</p>

118、<p><b>　　慣性阻力</b></p><p><b>　　液壓負(fù)載圖的繪制</b></p><p>　　液壓缸在各工況階段的負(fù)載值如下表所示： </p><p>　　二．確定液壓缸的參數(shù)</p><p>　　初選液壓缸的工作壓力</p><p>　　查《液壓

119、傳動(dòng)與控制技術(shù)》表4-3，初選工作壓力為。</p><p><b>　　確定液壓缸尺寸</b></p><p>　　由于鉆床工作臺(tái)快進(jìn)和快退速度相同，因此選用單桿活塞式液壓缸，并使，快進(jìn)速度采取差動(dòng)連接。</p><p><b>　　確定液壓缸直徑</b></p><p>　　按負(fù)載和選定的工作壓力

120、計(jì)算，即</p><p><b>　　式中液壓缸的外負(fù)載</b></p><p>　　查《液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6－2取活塞桿外徑d=35mm，則</p><p>　　根據(jù)GB2348－80就近圓整到D=70mm，為活塞桿的2倍。于是液壓缸實(shí)際有效工作面積為：</p><p>　　液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力，流量和功率的

121、計(jì)算值</p><p><b>　　三．繪制工作原理圖</b></p><p>　　第五章 電器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　為了提高機(jī)床的自動(dòng)化程度和安全可靠度，本設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)采用電器控制。由于液壓系統(tǒng)有三個(gè)電磁閥，線圈由PLC控制，其工作順序功能圖如下圖所示。本系統(tǒng)需要四個(gè)輸入點(diǎn)，三個(gè)輸出點(diǎn)，采用FX0N-24MR型，電源電壓AC1

122、00240V，滿足使用要求。</p><p><b>　　一．方案分析</b></p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),考慮到立式鉆床的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，若“工進(jìn)”狀態(tài)采用行程開關(guān)控制，必將和“快退”狀態(tài)發(fā)生沖突。因而將工進(jìn)狀態(tài)改用延時(shí)定時(shí)器控制，便能很好地解決該問題。</p><p><b>　　二．工作過程</b></p&

123、gt;<p>　　系統(tǒng)的工作過程如圖所示，按動(dòng)開關(guān)S20,X001接通，Y000線圈通電，常開觸點(diǎn)動(dòng)作，X001自鎖，動(dòng)作啟動(dòng)。電磁換向閥①和③接通。工作臺(tái)快速上升，與此同時(shí)，定時(shí)器開始計(jì)時(shí)3s,T0的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)打開，延時(shí)3s后，線圈失電，的常開觸點(diǎn)復(fù)位，即快進(jìn)過程結(jié)束。且的常閉觸點(diǎn)復(fù)位，進(jìn)入工進(jìn)過程。此時(shí)，Y001線圈接通，即電磁換向閥②動(dòng)作，當(dāng)工作臺(tái)碰到行程開關(guān)S22時(shí)，X002接通，Y002線圈通電，則其