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

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>　　1 六軸鉆床總體設(shè)計(jì)1</p><p><b>　　1.1 概論1</b></p><p>　　1.1.1 性能要求1</p><p&

2、gt;　　1.1.2 經(jīng)濟(jì)效益2</p><p>　　1.1.3 人機(jī)關(guān)系2</p><p>　　1.2 六軸鉆床總體布局分析2</p><p>　　1.2.1 操作、觀察與調(diào)整對總體布局的影響2</p><p>　　1.2.2 零件的加工工藝方法對總體布局的影響3</p><p>　　1.2.3 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)

3、分配對總體布局的影響3</p><p>　　1.2.4 精度等級對總體布局的影響3</p><p>　　1.2.5 生產(chǎn)效率對總體布局的影響3</p><p>　　1.2.6 機(jī)床的造型對總體布局的影響3</p><p>　　1.3 六軸鉆床工藝方案的制定4</p><p>　　2 六軸鉆床部件設(shè)計(jì)5<

4、;/p><p>　　2.1 動(dòng)力部件的選擇5</p><p>　　2.1.1 切削用量的選擇5</p><p>　　2.1.2 動(dòng)力部件的選擇5</p><p>　　2.2 減速器的選取6</p><p>　　2.3 上臺板的設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.3.1 材料的選取7</

5、p><p>　　2.3.2 尺寸的確定7</p><p>　　2.3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.4 主軸箱體的設(shè)計(jì)9</p><p>　　2.5 主軸箱零件的設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.5.1 齒輪的設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.5.2 齒輪的計(jì)算及校核12<

6、;/p><p>　　2.5.3 軸的設(shè)計(jì)17</p><p>　　2.6 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)21</p><p>　　2.6.1 概述21</p><p>　　2.6.2 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)21</p><p>　　3 支承件的設(shè)計(jì)23</p><p><b>　　3.1 概述23&l

7、t;/b></p><p>　　3.1.1 支承件的功能23</p><p>　　3.1.2 支承件的靜剛度和形狀選擇原則23</p><p>　　3.1.3 支撐件的動(dòng)態(tài)特性24</p><p>　　3.2 導(dǎo)軌（立柱）的設(shè)計(jì)24</p><p>　　3.2.1 概述24</p><

8、;p>　　3.2.2 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)24</p><p>　　3.3 底座的設(shè)計(jì)26</p><p>　　3.3.1 材料選擇26</p><p>　　3.3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)26</p><p>　　3.3.3 尺寸確定27</p><p>　　4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)28</p><p>

9、;<b>　　4.1 概述28</b></p><p>　　4.2 工況分析28</p><p>　　4.2.1 液壓執(zhí)行元件的負(fù)載分析28</p><p>　　4.2.2 液壓負(fù)載圖的繪制29</p><p>　　4.3 確定液壓缸的參數(shù)29</p><p>　　4.3.1 初選液壓缸

10、的工作壓力29</p><p>　　4.3.2 確定液壓缸尺寸29</p><p>　　4.3.3 液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力，流量和功率的計(jì)算值30</p><p><b>　　設(shè)計(jì)總結(jié)31</b></p><p><b>　　致謝語32</b></p><p>

11、;<b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p><b>　　輪輻專用六軸鉆床</b></p><p>　　[摘要]　 眾所周知，在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中，企業(yè)對專用機(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，不僅能減少工人的疲勞，保證工人和鉆床的安全

12、，還能提高鉆床的生產(chǎn)率。</p><p>　　本文針對一般鉆床上述種種缺點(diǎn)及加工對象的具體情況設(shè)計(jì)一臺輪輻專用六軸鉆床，包括總體設(shè)計(jì)，導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)，動(dòng)力部件的設(shè)計(jì)和底座的設(shè)計(jì)，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)，以滿足廠方的使用要求。</p><p>　　[關(guān)鍵詞] 六軸鉆床 導(dǎo)軌 生產(chǎn)率 設(shè)計(jì)</p><p>　　[Abstract]

13、 As it is known, the special-purpose lathe is extensively demanded by enterprises in the modern mechanical manufacturing industry. The ordinary lathe not only need a large number of man-power but also has a low performan

14、ce. In addition, its productivity is low and the accuracy can't be ensured. However, the special-purpose lathe can not merely help enterprises to boost productivity great, saving a large number of manpower and materi

15、al resource, still can improve the quality of the pr</p><p>　　Owing to the variety disadvantages of the ordinary drilling machine, this article presents a new design of six-axles drilling machine and include

16、s the design of whole; the design of track as well as the design of basis. It is designed based on the specific information of the object. We try our bests to make it satisfies the performance demands as well as other in

17、dex such as economic efficiency and relation between human and machines</p><p>　　[Key words] six-axis drilling machine track productivity design.</p><p><b>　　1六軸鉆床總體設(shè)計(jì)</b></

18、p><p><b>　　1.1 概論</b></p><p>　　六軸鉆床的總體設(shè)計(jì)是機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它對機(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>　　本設(shè)計(jì)根據(jù)具體加工對象的具體情況進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)用于輪輻加工的六軸鉆床，這也是當(dāng)前最普遍的做法。</p><p>　　評價(jià)機(jī)床性能的優(yōu)劣，

19、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>　　1.1.1性能要求</b></p><p><b>　　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；

20、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：普通精度級，精密級和高精密級。</p><p>　　機(jī)床加工的工件表面粗糙度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)。對表面質(zhì)量要求越高，也就是要求

21、表面粗糙度越小，則對抗振性的要求越高。</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。</p><p><b>　　自動(dòng)化</b&

22、gt;</p><p>　　機(jī)床自動(dòng)化可減少人對加工的干預(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)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><

23、;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，對機(jī)床壽命所要求的時(shí)間也在減短。</p><p><b>　　1.1.2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

24、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。</p><p>　　對于機(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輸入功率之比。</p><p><b>　　1.1.3人機(jī)關(guān)系</b>

25、</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>　　對于上述的各項(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>　　1.2六軸

26、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，它對機(jī)床的部件設(shè)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)床各部件的相對運(yùn)動(dòng)和相對位置的關(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>　　1.2.1操作、觀察與調(diào)整對總體布局的影響</p><p>　

27、　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><p>　　機(jī)床各部件的相對位置的安排，應(yīng)考慮到便于操作和觀察及測量。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

28、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)到的最大視野和反應(yīng)敏銳的視野區(qū)等。</p><p>　　1.2.2零件的加工工藝方法對總體布局的影響</p><p>　　專用機(jī)床加工工件的工藝方法是六種六樣的。在設(shè)計(jì)六軸鉆床時(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。因此在確定專用六軸鉆床的總體布

29、局時(shí)應(yīng)首先分析和選擇合理的加工工藝。</p><p>　　1.2.3機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分配對總體布局的影響</p><p>　　鉆床的工藝方案確定后，刀具與工件在加工時(shí)的相對運(yùn)動(dòng)也隨之被確定了。但此相對運(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。把運(yùn)動(dòng)完全分配給刀具的方案，一般用于重型工件的加工。由于六軸鉆床所加工的輪輻重量不是很大，故本設(shè)計(jì)采用鉆削加工時(shí)的相對運(yùn)動(dòng)由刀具

30、和工件共同完成</p><p>　　1.2.4精度等級對總體布局的影響</p><p>　　由于六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。</p><p>　　1.2.5生產(chǎn)效率對總體布局的影響</p><p&g

31、t;　　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，一次完成六孔加工，效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，從而節(jié)約人力和時(shí)間。</p><p>　　1.2.6機(jī)床的造型對總體布局的影響</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)床各部件的相對運(yùn)動(dòng)和相對位置的關(guān)系，并使機(jī)床具有一個(gè)協(xié)調(diào)完美的造

32、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。</p><p>　　1.3六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，

33、體積小，結(jié)構(gòu)簡單，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><p>　　本次設(shè)計(jì)的機(jī)床是輪輻螺栓孔專用擴(kuò)鉸六軸鉆床。以下對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

34、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)效率和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，可以使用六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。。這樣我們就確定設(shè)計(jì)一臺為加工上述零件使用的6軸鉆床的工藝方案。所加工工件在擴(kuò)孔后的零件圖如下圖所示：</p><p><b>　　2六軸鉆床部件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1動(dòng)力部件的選擇</

35、p><p>　　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>　　2.1．1切削用量的選擇</p><p>　　切削用量選用的恰當(dāng)，能使六軸機(jī)床以最少的

36、停車損失，最高的生產(chǎn)效率，最長的刀具壽命和最好的加工質(zhì)量。</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，在六軸鉆床上不宜采用較大的切削速度和進(jìn)給量。</p><p>　　查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》第一冊“機(jī)械部分”表2—13“擴(kuò)孔切削用量”，得V=12~20m/min，f=0.

37、3~0.4mm/r，本設(shè)計(jì)選取v=20m/min，f=0.3mm/r。</p><p>　　2.1.2動(dòng)力部件的選擇</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><

38、;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><b>　　切削功率：</b></p>&l

39、t;p>　　根據(jù)以上計(jì)算，選取主運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，選取型號為Y160L—8。</p><p><b>　　工作條件：</b></p><p>　　環(huán)境溫度不超過+40℃；</p><p>　　相對濕度不超過95％；</p><p>　　海拔不超過1000m；</p><p>　

40、　額定電壓380V；</p><p><b>　　頻率50Hz；</b></p><p><b>　　2.2減速器的選取</b></p><p>　　減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的封閉傳動(dòng)裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要。本設(shè)計(jì)減速器位于鉆床頂部，所處空間有限，故選用單級行星齒輪減速器。行星齒輪減速器與普

41、通圓柱齒輪減速器相比，尺寸小，重量輕，一般用在結(jié)構(gòu)緊湊的動(dòng)力傳動(dòng)中。根據(jù)需要，本設(shè)計(jì)選用立式NGW—L型行星齒輪減速器，這類減速器的工作條件為：</p><p>　　高速軸轉(zhuǎn)速不超過1500r/min；</p><p>　　齒輪圓周速度不超過15m/s；</p><p>　　工作環(huán)境溫度為-40～+45℃；</p><p><b>

42、　　可正反兩向運(yùn)轉(zhuǎn)。</b></p><p>　　查《新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊》上冊表6.1—139，選擇型號為NGW—L11，公稱傳動(dòng)比為7.1。再查《新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊》表601—142“單級NGW—L型減速器外型和安裝尺寸”，具體參數(shù)如下：</p><p><b>　　2.3上臺板的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中上臺板的

43、主要作用是安裝電動(dòng)機(jī)和減速器，用來承受電動(dòng)機(jī)和減速器的重量，并吸收電動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的一部分振動(dòng)。</p><p>　　2.3．1材料的選取</p><p>　　為了更好的吸收電動(dòng)機(jī)和減速器產(chǎn)生的振動(dòng)，上臺板的材料選用鑄鐵HT300。</p><p>　　2．3.2尺寸的確定</p><p>　　尺寸的確定在上臺板的設(shè)計(jì)中至關(guān)重要。上臺板如果設(shè)

44、計(jì)的過厚，將增加機(jī)床的整體重量，還浪費(fèi)材料；如果設(shè)計(jì)的過薄，則剛度不夠，電動(dòng)機(jī)和減速器的重量通過上臺板作用于減速箱上，影響正常的工作。</p><p>　　查《新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊》表1.2—1“鑄鐵最小允許壁厚”，鑄鐵尺寸在500mm500mm以上，鑄鐵最小允許壁厚為20mm。因本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)尺寸遠(yuǎn)大于此值，所以本設(shè)計(jì)上臺板厚度取為40mm。</p><p>　　查《新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊》表6

45、.1—142“單級NGW—L型減速器外型和安裝尺寸”，根據(jù)，，確定上臺板中間安裝減速器的凸臺內(nèi)孔壁直徑分別為360mm，280mm。</p><p>　　查《新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊》表7.2—27“TL型彈性套柱銷聯(lián)軸器外型和安裝尺寸”，根據(jù)，結(jié)合主軸II—III段的長度，確定中間凸臺的高度為148mm。</p><p>　　因立柱橫向之間的距離為900mm，立柱直徑為120mm，取上臺板外緣

46、凸臺壁厚為60mm，則上臺板長度為1155mm。</p><p>　　因立柱縱向之間的距離為680mm，立柱直徑為120mm，取上臺板外緣凸臺壁厚為60mm，則上臺板寬度為918mm。</p><p><b>　　2.3.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　為了便于安裝聯(lián)軸器，上臺板中間凸臺設(shè)計(jì)為敞開式。因聯(lián)軸器D=224mm，中間凸臺內(nèi)徑

47、為280mm，所以可以很方便的進(jìn)行安裝，維護(hù)和維修。</p><p>　　查《新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊》表1.2—2“外壁，內(nèi)壁與肋板的厚度”。零件最大外型尺寸小于1250mm的鑄件，肋的厚度最小為8mm?？紤]安全問題，取肋的厚度為14mm。</p><p>　　查《新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊》表1.2—6“鑄造外圓角半徑R值”，表面的最小邊尺寸在25mm~60mm之間，外圓角取4mm。</p&g

48、t;<p>　　查《新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊》表1.2—11“孔邊凸臺”，具體計(jì)算如下：</p><p>　　r=0.25a=0.2540mm=10mm；</p><p>　　R=0.75a=0.7540mm=30mm；</p><p>　　H=2a=240=80mm。</p><p>　　經(jīng)尺寸確定，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，最終確定上臺板結(jié)構(gòu)如

49、下圖</p><p>　　2.4主軸箱體的設(shè)計(jì)</p><p>　　主軸箱體是機(jī)床的重要組成部分，按專門要求或需要來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，在機(jī)床設(shè)計(jì)過程中，是工作量較大的部件之一。</p><p>　　對于主軸箱體設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)采用一般設(shè)計(jì)法。一般設(shè)計(jì)法是根據(jù)主軸的分布，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)向以及尺寸要求等，由設(shè)計(jì)者進(jìn)行全部設(shè)計(jì)工作，這也是當(dāng)前主軸箱設(shè)計(jì)中最常用的方法。主軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)

50、，包括下述的全部或部分內(nèi)容：</p><p>　　所有主軸的位置關(guān)系；</p><p>　　要求的主軸轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向</p><p>　　主軸的工序內(nèi)容和主軸外伸部分尺寸；</p><p>　　主軸箱的外型尺寸與其他部件的聯(lián)系尺寸；</p><p>　　動(dòng)力部件（包括主電機(jī)）的型號；</p><p>

51、;　　托架或鉆模板的支桿在主軸箱上的安裝位置及有關(guān)要求；</p><p><b>　　工藝上的要求；</b></p><p><b>　　其他要求。</b></p><p>　　主軸箱體設(shè)計(jì)具體步驟如下：</p><p><b>　　材料選擇：</b></p>&

52、lt;p>　　因?yàn)樵摿S鉆床主軸箱尺寸較小，為了便于制造，故選用45鋼。</p><p><b>　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)采用聯(lián)結(jié)在立柱上的兩正方形鋼板（隔板）圍成主軸箱上下箱壁?？紤]到齒輪的安裝，套筒的固定，側(cè)壁設(shè)計(jì)成可拆卸式。</p><p><b>　　主軸箱體的壁厚</b></

53、p><p>　　為了減輕機(jī)床重量，在保證主軸箱足夠剛度的前提下，主軸箱體應(yīng)盡量選取較小的壁厚。但本設(shè)計(jì)須在箱體內(nèi)、外壁之間安裝軸承等，故受其裝配尺寸限制，按需要適當(dāng)加厚。因軸承寬度為17.25mm，端蓋厚度為20mm，軸承距離主軸箱體內(nèi)壁為8mm，則主軸箱體的厚度為17.25mm+20mm+8mm=45.25mm，圓整取為46mm。</p><p><b>　　主軸箱體內(nèi)壁的距離&l

54、t;/b></p><p>　　主軸箱體內(nèi)壁之間用來安裝齒輪，因?yàn)樾↓X輪齒寬大于大齒輪齒寬，所以根據(jù)小齒輪計(jì)算距離。小齒輪齒寬為40mm，距內(nèi)壁距離都為16mm，所以內(nèi)壁的距離為40mm+ 16mm+16mm=72mm；外壁距離（也就是主軸箱體的輪廓高度）為72mm+46mm+46mm=164mm。</p><p><b>　　主軸箱體尺寸的確定</b><

55、/p><p>　　已知大齒輪分度圓尺寸為147mm，小齒輪分度圓尺寸為75mm，齒全高為5.94mm，則小齒輪齒頂圍繞大齒輪軸旋轉(zhuǎn)的軌跡為直徑是112mm的圓。取齒輪輪齒距主軸箱側(cè)壁距離為16mm（考慮安裝誤差），側(cè)壁板因只起到防止灰塵，污物的侵入，為了減輕主軸箱重量，可取較小的壁厚，但考慮裝配原因，定為20mm。則主軸箱體的外型輪廓尺寸L×B×H（長×寬×高）=339mm&#

56、215;339mm×164mm。參考《機(jī)床課程設(shè)計(jì)》，圖具體結(jié)構(gòu)形狀如下：</p><p>　　2.5主軸箱零件的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.5.1齒輪的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　主傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般要求：</p><p>　　在保證主

57、軸的強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向要求的前提下，力求傳動(dòng)軸和齒輪最少；應(yīng)盡量用一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)六根主軸；當(dāng)齒輪嚙合中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可采用齒輪變位的方法和湊中心距離。</p><p>　　在保證有足夠強(qiáng)度的前提下，主軸，傳動(dòng)軸和齒輪的規(guī)格要盡可能少，以減少各類零件的品種。</p><p>　　通常應(yīng)避免主軸帶動(dòng)主軸，否則將增加主動(dòng)主軸的負(fù)荷。</p><p>　　粗加工主軸

58、上的齒輪，應(yīng)盡可能靠近前支承，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形。</p><p>　　主軸箱齒輪齒數(shù)的確定</p><p>　　齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一，其主要特點(diǎn)有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，并且該傳動(dòng)比較平穩(wěn)。本設(shè)計(jì)依據(jù)具體情況設(shè)計(jì)為半開式。</p><p>　　齒輪應(yīng)具有足夠的工作能力，以保證在整個(gè)工作壽命期間不致失效。通常，在設(shè)計(jì)齒輪時(shí)只按齒根

59、彎曲疲勞強(qiáng)度和齒面接觸疲勞強(qiáng)度兩個(gè)準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算。 下面對齒輪進(jìn)行具體的參數(shù)計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 </p><p>　　因所加工工件的兩對稱孔之間中心距為222.25mm。根據(jù)要求，主軸箱內(nèi)的齒輪應(yīng)足夠結(jié)實(shí)，故初選主軸箱齒輪模數(shù)為3mm。</p><p><b>　　齒輪齒數(shù)：</b></p><p>　　兩對稱孔中心距與齒數(shù)的關(guān)系為：</p&

60、gt;<p><b>　　式中各參數(shù)含義：</b></p><p>　　—所加工對稱孔中心距；</p><p>　　—大齒輪分度圓直徑；</p><p><b>　　—齒輪模數(shù)；</b></p><p><b>　　—小齒輪齒數(shù)；</b></p>&

61、lt;p><b>　　—大齒輪齒數(shù)；</b></p><p><b>　　—中心距。</b></p><p>　　把d＝222.25mm，m＝3mm代入上式得：</p><p>　　齒輪齒數(shù)為整數(shù)，所以74.1可以就近圓整為74，因此。由于齒輪齒數(shù)應(yīng)該遵循互質(zhì)原則，查《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》，初定＝49，＝25。<

62、/p><p>　　已知主軸轉(zhuǎn)速n＝199.04r/min，即小齒輪轉(zhuǎn)速為199.04r/min，齒數(shù)比u＝1.96，即i＝1.96。</p><p>　　選擇齒輪類型、精度等級及材料</p><p>　　齒輪應(yīng)因不受軸向載荷，故選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)；</p><p>　　因?yàn)榱S鉆床為一般工作機(jī)器，轉(zhuǎn)速不高，故選用7級精度（GB10095-88）

63、；</p><p><b>　　齒輪的材料選擇</b></p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－1選擇小齒輪材料為20CrMnTi，硬度為300HBS，齒面硬度60HRC；大齒輪材料為40Cr，硬度為280HBS。</p><p><b>　　齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)

64、計(jì)與齒輪的幾何尺寸、材料、加工方法及使用要求等因素有關(guān)。因此進(jìn)行齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮上述各方面的因素。具體設(shè)計(jì)如下：</p><p>　　齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有以下原則：當(dāng)齒頂圓直徑小于160mm時(shí)，一般做成實(shí)心結(jié)構(gòu)；當(dāng)齒頂圓直徑在160～500mm之間時(shí)，一般做成腹板式結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　小齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　

65、　因小齒輪齒頂圓直徑<160mm，本設(shè)計(jì)選用實(shí)心結(jié)構(gòu)，即盤式齒輪。其結(jié)構(gòu)尺寸為：，則。</p><p><b>　　大齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　因?yàn)榇簖X輪分度圓直徑＝=mm=147mm <160mm，所以大齒輪同樣選為實(shí)心結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)與小齒輪一樣。</p><p>　　大齒輪和小齒輪參數(shù)如下所示</p>

66、<p>　　2.5.2齒輪的計(jì)算及校核</p><p><b>　　齒輪的計(jì)算和校核</b></p><p>　　按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p><b>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得：</b></p><p>　　確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值</p><p><b&

67、gt;　　選載荷系數(shù)</b></p><p>　　計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)便覽》表41－2“各種性能減速器主要性能比較”查得減速器效率為η＝95％～96％；由《實(shí)用機(jī)械手冊》查得軸承效率為η＝99％；聯(lián)軸器效率為99％。主軸箱齒輪布置為六個(gè)小齒輪均勻分布在一個(gè)大齒輪的邊沿，并被大齒輪帶動(dòng)，所以主軸箱輸出功率為：</p><p&

68、gt;　　式中各參數(shù)含義： －輸入減速器的功率</p><p><b>　?。瓬p速器效率</b></p><p><b>　?。?lián)軸器效率</b></p><p><b>　?。瓭L動(dòng)軸承效率</b></p><p>　　將＝7.35，＝95％，＝99％，＝99％

69、代入上式得：</p><p><b>　　小齒輪轉(zhuǎn)速的計(jì)算：</b></p><p><b>　　把 代入上式，得：</b></p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－7選取齒寬系數(shù)＝0.53；</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－6查得材料的彈性影響系數(shù) ；</p><p

70、>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限， ；</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)系數(shù)</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－19查得接觸疲勞強(qiáng)度系數(shù)， ；</p><p><b>　　計(jì)算接觸許用應(yīng)力</b></p><p>　　取失效概率為1％，安全系

71、數(shù)為s=1。</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式10－12得：</p><p><b>　　按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p>　　計(jì)算小齒輪分度圓直徑 。代入中較小的值，得：</p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　計(jì)算圓周

72、速度V</b></p><p><b>　　計(jì)算齒寬b</b></p><p>　　計(jì)算齒寬與齒高之比b/h</p><p><b>　　計(jì)算載荷系數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)v＝0.686m/s，7級精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10－8查得動(dòng)載系數(shù)。假設(shè)直齒輪，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－

73、3查得：</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－2查得使用系數(shù)；</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－4查得7級精度，小齒輪相對支承對稱布置時(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&g

74、t;　　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)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>

75、<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</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&g

76、t;　　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><

77、/p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10－5查得 ；</p><p>　　計(jì)算大小齒輪的并比較大小</p><p><b>　　設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　對比計(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

78、力，僅與齒輪直徑有關(guān)，所以完全可靠。</p><p><b>　　幾何尺寸計(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>

79、<p>　　考慮安裝對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，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>　　2.5.3軸的設(shè)計(jì)</b></p>&

80、lt;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)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。在設(shè)計(jì)計(jì)算中我們對軸的強(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>

81、<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>　　本設(shè)計(jì)采用單組圓周分布。參考《機(jī)床課程設(shè)計(jì)圖冊》單軸的結(jié)構(gòu)如下圖：</p><p><b>　　主軸的參數(shù)設(shè)計(jì)</b></p>&

82、lt;p>　　本設(shè)計(jì)采用一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)六根主軸的設(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，對主軸的剛性將有

83、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>　　由齒輪計(jì)算知 </p><p>　　N?mm </p><p><b>　　求作用在齒輪上的力</b&

84、gt;</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>　?。↓X輪傳遞的扭矩，單位為Nmm；</p><p>　　－小齒輪的節(jié)圓直徑，對標(biāo)準(zhǔn)齒輪即為分度圓直徑；</p>

85、;<p>　?。瓏Ш辖?，對標(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><p>　?。まD(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為Mpa；</p><p>　　T－軸所受的扭轉(zhuǎn)力，單位為N?mm；

86、</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；</p><p>　　－許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為MPa。</p><p>　　選取軸的材

87、料為45號鋼（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><p><b>　　大齒輪軸的設(shè)計(jì)</b></p><p><b&

88、gt;　　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></p><p><b>　?。B軸器效率；</b></p>&

89、lt;p><b>　?。瓭L動(dòng)軸承效率。</b></p><p>　　將＝7.35kw， =95%，=99%，=99%代入上式</p><p><b>　?。?.844kw </b></p><p><b>　　則大齒輪轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　　大

90、齒輪軸的受力分析</b></p><p>　　已知低速級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。</p><p>　　初步確定軸的最小直徑</p><p>　　選取軸的材料為4

91、5號鋼（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。</p&g

92、t;<p><b>　　聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩：</b></p><p>　　查《機(jī)械工程手冊》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《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊》標(biāo)準(zhǔn)(GB/T5015-1985)，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。&l

93、t;/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>　　主軸軸徑d＝30mm，所選軸承型號為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

94、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

95、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

96、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。</p><p><b>　　初選滾動(dòng)軸承</b></p>

97、<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)械手冊》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中性，參考《公差與配合手冊》選用齒輪輪轂與軸的配合為H7/h6；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

98、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><p>　　2.6夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p><b

99、>　　2.6.1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位置關(guān)系的附加裝置，使工件相對于機(jī)床或刀具獲得正確位置。</p><p>　　2.6.2夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)&l

100、t;/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>　　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

101、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>　　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>

102、　　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><b>　　3支承件的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1概述</b></p><p>　　3.1.1支承件的功能</p

103、><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)力會使支承件和整機(jī)振動(dòng)，支承件的熱變形將改變執(zhí)行元件的相對位置和運(yùn)動(dòng)軌跡。以上這些，都將會影響被加工件的加工精度和表面質(zhì)量。因此，支承件的

104、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>　　3.1.2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

105、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，受力后會發(fā)生截面形狀的畸變。自身剛度主要取決于支承件

106、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

107、一部分；又由于微觀不平，所以真正接觸的只是一些高點(diǎn)。這些都會影響到支承件的接觸剛度。</p><p>　　3.1.3支撐件的動(dòng)態(tài)特性</p><p>　　設(shè)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

108、較小。</p><p>　　支承件的重量往往占機(jī)床總重的80%以上，其性能對整臺機(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><p>　　3.2導(dǎo)軌（立柱）的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3．2.1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

109、受運(yùn)動(dòng)部件及工件的重量和切削力（承載）。</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><b>　　剛度及承載能力大；</b></p><p>　　摩擦阻力小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；</p><

110、;p>　　結(jié)構(gòu)簡單，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><p><b>　　設(shè)計(jì)導(dǎo)

111、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><p>　　確定導(dǎo)軌的技術(shù)

112、要求。</p><p>　　3.2.2導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　材料的選取</b></p><p>　　對導(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。本設(shè)計(jì)采用孕育鑄鐵，選擇牌號為HT300。</p><

113、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

114、好于圓形，故本設(shè)計(jì)采用方型截面。本設(shè)計(jì)為專用六軸鉆床的設(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，與上臺板和底座固定。具體結(jié)構(gòu)形狀如下圖：</p><p><b>　　尺寸的確定</b></p><p>　　導(dǎo)軌的尺

115、寸過大，會使機(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，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><p><b>　　工藝性</b></p><

116、;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)力，又不致降低硬度。因本設(shè)計(jì)六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。&l

117、t;/p><p><b>　　導(dǎo)軌間隙的調(diào)整</b></p><p>　　導(dǎo)軌面間的間隙對機(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)整工作臺動(dòng)導(dǎo)軌與立柱導(dǎo)軌之間的間隙，具體方案如下圖：</p><p><b>　

118、　3.3底座的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.3.1材料選擇</b></p><p>　　剛件雖然強(qiáng)度高，但是相對與鑄件來說，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，牌號為HT200。</p><p><b>　　3.3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　如

119、圖所示，本設(shè)計(jì)底座四角有四個(gè)凸臺，底座鑄造成型后，在銑床上加工這四個(gè)凸臺，使之具有一定的平面度和粗糙度。在這里，凸臺有兩個(gè)作用：首先，用來支承工作臺，把工作臺的重量通過底座傳到地面，從而不會使液壓缸直接受壓。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。如果凸臺的精度不夠，則導(dǎo)軌的垂直度就會受到影響，從而最終影響到工件的加工精度。具體結(jié)構(gòu)如下圖：</p><p><b>　　3.3.3

120、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><b>　　4液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</b></p>

121、<p><b>　　4.1概述</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是根據(jù)主機(jī)對液壓系統(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的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。</p><p>　　本設(shè)計(jì)為六軸鉆床的設(shè)計(jì)，對液壓系統(tǒng)的要求：</p><p><b>　　加工精度7級；</b></p><p>

122、;　　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，工作臺采用立柱導(dǎo)軌，工作臺快進(jìn)行程265mm，工進(jìn)行程為15mm，動(dòng)摩擦系數(shù)。</p><p><b>　　4.2工況分析</b></p>

123、<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>　　4.2.1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，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

124、></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>　　摩擦阻力為工作臺動(dòng)導(dǎo)軌與導(dǎo)軌之間的摩擦力。由于工作臺作垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，立柱預(yù)緊力N=50N，所以</p><p><b>　　=</b></p>