连杆盖钻孔专用设备的设计-优秀机械毕业论文

需要 CAD 图纸，咨询 Q：414951605优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载丽 水 学 院毕业设计（论文）（20 13 届）题 目 连杆盖钻孔专用设备的设计 指导教师 朱晓虹 院 别 工学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机自 091 学 号 09105010125 姓 名 王磊 2013 年 3 月 25 日至 2013 年 5 月 19 日共 8 周I摘 要根据设计任务书的要求, 某厂需在连杆盖加工 13 通孔，由于批量大，为提高效率和保证孔距质量，改造立钻（Z525） ，设计该装置。本设计说明书针对连杆盖同时加工分孔装置的设计设计进行说明。主要内容包括装置工艺方案的制定、装置配置型式的选择、装置总体设计以及主轴箱设计。全文主要包括装置的总体设计和主轴箱设计两部分。机床总体设计主要是在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上确定“三图一卡” ，主轴箱设计根据“三图一卡” ，整理编绘出主轴箱原始依据图，重点分析传动系统，经过各种方案的比较，最后确定最优方案。关键词：主轴箱；机构设计，连杆盖1AbstractAccording to the requirements of the mission design, a plant in the connecting rod cap processing 13 through hole, as large quantities, to improve efficiency and ensure the quality of drill hole distance, transformation (Z525 ), the design of the device.The design specifications for the connecting rod lid while processing hole device design description. The main contents include device craft plan formulation, device configuration choice, device design and the headstock design.The full text mainly includes system design and the headstock design in two parts. Machine tool design is mainly in the selected process scheme and determine the form of machine configuration, structure scheme is determined on the basis of the three drawings and one card , the headstock design according to the three drawings and one card , reorganizes the compilation to the headstock primitive basis chart, the key analysis transmission system, through the comparison of the various programs, and finally determine the optimal scheme.KeyWords: spindle box; mechanism design, the connecting rod cap2目 录摘 要 .IAbstract.1目 录.2第 1 章 绪论.11.1 课题研究意义 .11.2 钻孔专用设备应用 .11.3 钻孔专用设备 .21.3.1 多轴头 .21.3.2 多轴箱 .21.3.3 多轴钻床 .31.3.4 自动更换主轴箱机床 .31.4 钻孔专用设备趋势 .4第 2 章 连杆盖钻孔专用设备装置总体方案.42.1 生产任务 .42.2 普通立式钻床的选型 .42.2.1 计算所需电机功率 .42.2.2 立式钻床的确定 .6第 3 章 传动箱的设计.73.1 设计前的计算 .73.2 传动系统的设计与计算 .8第 4 章 多轴箱的结构设计与零部件的绘制.134.1 箱盖、箱体和中间板结构 .134.2 多轴箱轴的设计 .134.3 轴坐标计算 .32第 5 章 导向装置的设计.33第 6 章 接杆刀具.33第 7 章 装置夹具设计.347.1 夹具概述 .3437.2 定位支承系统概述 .367.2.1 定位支承系统 .367.2.2 夹紧机构 .37总 结.39参考文献.42致 谢.431第 1 章 绪论1.1 课题研究意义市场的开放性和全球化使产品的竞争日趋激烈。而决定产品竞争力的指标是产品的开发时间(Time ) ， 产品(Quality) ，成本 (Cost)，创新能力(Creation)和服务(Service)。用户在追求高质量产品的同时，会更多的追求较低的价格和较短的交货周期。美国制造业在 20 世纪 50 至 40 年代主要以扩大生产规模作为企业竞争力的第一要素，而在 70 年代竞争力的第一要素为降低生产成本，80 年代为提高产品质量，90 年代为市场响应速度。所以现代企业都期望通过提高自身的科技含量，增强竞争力。制造业是国家重要的基础工业之一，制造业的基础是。是众多机械制造的母机，它的发展水平，与制造业的生产能力和制造精度有着直接关系，关系到国家机械工业以至整个制造业的发展水平.是先进制造技术的基本单元载体，机械产品的质量、更新速度、对市场的应变能力、生产效率等在很大程度上取决于的效能。因此，制造业对于一个国家经济发展起着举足轻重的作用我国是世界上产量最多的国家.根据德国工业协会(VD W )2000 年统计资料，在主要的生产国家中，中国排名为世界第五位。但是在国际市场竞争中仍处于较低水平:即使在国内市场也面临着严峻的形势 :一方面国内市场对各类产品有着大量的需求，而另一方面却有不少国产滞销积压，国外产品充斥市场。1.2 钻孔专用设备应用据统计，一般在车间中普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的15%。其余时间是看图、装卸工件、调换刀具、操作机床、测量以及清除铁屑等等。使用数控机床虽然能提高 85%，但购置费用大。某些情况下，即使生产率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通机床低。故必须更多地缩短加工时间。不同的加工方法有不同的特点，就钻削加工而言，钻孔专用设备是一种通过少量投资来提高生产率的有效措施。虽然不可调式多轴头在自动线中早有应用，但只局限于大批量生产。即使采用可调式多轴头扩大了使用范围，仍然远不能满足批量小、孔型复杂的要求。尤其随着工业的发展，大型复杂的钻孔专用设备更是引人注目。例如原子能发电站中大型冷凝器水冷壁管板有 15000 个 20 孔，若以摇臂钻床加工，单单2钻孔与锪沉头孔就要 842.5 小时，另外还要划线工时 151.1 小时。但若以数控八轴落地钻床加工，钻锪孔只要 171.6 小时，划线也简单，只要 1.9 小时。因此，利用数控控制的二个坐标轴，使刀具正确地对准加工位置，结合钻孔专用设备不但可以扩大加工范围，而且在提高精度的基础上还能大大地提高工效，迅速地制造出原来不易加工的零件。有人分析大型高速柴油机 30 种箱形与杆形零件的 2000 多个钻孔操作中，有 40%可以在自动更换主轴箱机床中用二轴、三轴或四轴多轴头加工，平均可减少 20%的加工时间。1975 年法国巴黎机床展览会也反映了钻孔专用设备的使用愈来愈多这一趋势。1.3 钻孔专用设备钻孔专用设备是在一次进给中同时加工许多孔或同时在许多相同或不同工件上各加工一个孔。这不仅缩短切削时间，提高精度，减少装夹或定位时间，并且在数控机床中不必计算坐标，减少字块数而简化编程。它可以采用以下一些设备进行加工：立钻或摇臂钻上装多轴头、多轴钻床、多轴组合机床心及自动更换主轴箱机床。甚至可以通过二个能自动调节轴距的主轴或多轴箱，结合数控工作台纵横二个方向的运动，加工各种圆形或椭圆形孔组的一个或几个工序。现在就这方面的现状作一简介。1.3.1 多轴头从传动方式来说主要有带传动、齿轮传动与万向联轴节传动三种。这是大家所熟悉的。前者效率较高，结构简单，后者易于调整轴距。从结构来说有不可调式与可调式二种。前者轴距不能改变，多采用齿轮传动，仅适用于大批量生产。为了扩大其赞许适应性，发展了可调式多轴头，在一定范围内可调整轴距。它主要装在有万向.二种。 （1）万向轴式也有二种:具有对准装置的主轴。主轴装在可调支架中，而可调支架能在壳体的 T 形槽中移动，并能在对准的位置以螺栓固定。 （2）具有公差的圆柱形主轴套。主轴套固定在与式件孔型相同的模板中。前一种适用于批量小且孔组是规则分布的工件（如孔组分布在不同直径的圆周上） 。后一种适用于批量较大式中小批量的轮番生产中，刚性较好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多轴头可以装在立钻式摇臂钻床上，按钻床本身所具有的各种功能进行工作。这种钻孔专用设备方法，由于钻孔效率、加工范围及精度的关系，使用范围有限。31.3.2 多轴箱也象多轴头那样作为标准部件生产。美国 Secto 公司标准齿轮箱、多轴箱等设计的不可调式多轴箱。有 32 种规格，加工面积从 300300 毫米到 6001050 毫米，工作轴达 60 根，动力达 22.5 千瓦。Romai 工厂生产的可调多轴箱调整方便，只要先把齿轮调整到接近孔型的位置，然后把与它联接的可调轴移动到正确的位置。因此，这种结构只要改变模板，就能在一定范围内容易地改变孔型，并且可以达到比普通多轴箱更小的孔距。根据成组加工原理使用多轴箱或多轴头的组合机床很适用于大中批量生产。为了在加工中获得良好的效果，必需考虑以下数点：（1）工件装夹简单，有足够的冷却液冲走铁屑。 （2）夹具刚性好，加工时不形变，分度定位正确。 （3）使用二组刀具的可能性，以便一组使用，另一组刃磨与调整，从而缩短换刀停机时间。 （4）使用优质刀具，监视刀具是否变钝，钻头要机磨。 （5）尺寸超差时能立即发现。1.3.3 多轴钻床这是一种能满足钻孔专用设备要求的钻床。诸如导向、功率、进给、转速与加工范围等。巴黎展览会中展出的多轴钻床多具液压进给。其整个工作循坏如快进、工进与清除铁屑等都是自动进行。值得注意的是，多数具有单独的变速机构，这样可以适应某一组孔中不同孔径的加工需要。1.3.4 自动更换主轴箱机床为了中小批量生产合理化的需要，最近几年发展了自动更换主轴箱组合机床。(1) 自动更换主轴机床自动更换主轴机床顶部是回转式主轴箱库，挂有多个不可调主轴箱。纵横配线盘予先编好工作程序，使相应的主轴箱进入加工工位，定位紧并与动力联接，然后装有工件的工作台转动到主轴箱下面，向上移动进行加工。当变更加工对象时，只要调换悬挂的主轴箱，就能适应不同孔型与不同工序的需要。(2)多轴转塔机床转塔上装置多个不可调或万向联轴节主轴箱，转塔能自动转位，并对夹紧在回转工作台的工件作进给运动。通过工作台回转，可以加工工件的多个面。因为转塔不宜过大，故它的工位数一般不超过 46 个。且主轴箱也不宜过大。当加工对象的4工序较多、尺寸较大时，就不如自动更换主轴箱机床合适，但它的结构简单。(3)自动更换主轴箱组合机床它由自动线或组合机床中的标准部件组成。不可调多轴箱与动力箱按置在水平底座上，主轴箱库转动时整个装置紧固在进给系统的溜板上。主轴箱库转动与进给动作都按标准子程序工作。换主轴箱时间为几秒钟。工件夹紧于液压分度回转工作台，以便加工工件的各个面。好果回转工作台配以卸料装置，就能合流水生产自动化。在可变生产系统中采用这种装置，并配以相应的控制器可以获得完整的加工系统。(4) 数控八轴落地钻床大型冷凝器的水冷壁管板的孔多达 15000 个，它与支撑板联接在一起加工。孔径为 20 毫米，孔深 180 毫米。采用具有内冷却管道的麻花钻，57 巴压力的冷却液可直接进入切削区，有利于排屑。钻尖磨成 90供自动定心。它比普通麻花钻耐用，且进给量大。为了缩短加工时间，以 8 轴数控落地加工。1.4 钻孔专用设备趋势钻孔专用设备生产效率高，投资少，生产准备周期短，产品改型时设备损失少。而且随着我国数控技术的发展，钻孔专用设备的范围一定会愈来愈广，加工效率也会不断提高。第 2 章 连杆盖钻孔专用设备装置总体方案2.1 生产任务在一批连杆盖上有同一个面上有 2 个孔加工。在普通立式钻床上进行孔加工，通常是一个孔一个孔的钻削，生产效率低，用非标设备，即组合机床加工，生产效率高，但设备投资大。但把一批普通立式普通单轴钻床改造为立式多轴钻床，改造后的多轴钻床，可以同时完成多个孔的钻、扩、铰等工序。52.2 普通立式钻床的选型2.2.1 计算所需电机功率零件图如图 1 所示：图 1 为工件零件图，材料：45；料厚：27mm；硬度：HBS170-240HBS；年产量：1000 万件；2- 13 尺寸精度 IT13.(1) 确定 2 个孔同时加工的轴向力，公式： FFFknVYZdC0式中： =365.9, = , =0.661, =1.217, =0.361, =1.1,FC0d31FZFYn=0.35m/s（表 15-37） 文献 1V则 N09.4136.05217.6.019.3653 所需电机功率： KWVFP.9462.2.2 立式钻床的确定根据上面计算所需电机的功率，现选用 Z525 立式钻床，其主要技术参数如表 1 所示：表 1 Z525 立式钻床主要技术参数型 号技 术 规 格Z525最大钻孔直径（mm） 25主轴端面至工作台距离(mm) 0-700主轴端面至底面距离(mm) 750-110主轴中心至导轨距离(mm) 250主轴行距(mm) 175主轴孔莫氏解锥度 3 号主轴最大扭转力矩(Nm) 245.25主轴进给力(N) 8829主轴转速(r/mm) 97-1360主轴箱行程(mm) 200进给量(mm/r) 0.1-0.8工作台行程(mm) 325工作台工作面积(mm 2) 500375主电动机功率(kw) 2.87第 3 章 传动箱的设计 3.1 设计前的计算（1）大致了解工件上被加工孔为 2 个 13 的孔。毛坯种类为灰铸铁的铸件，由于石墨的润滑及割裂作用，使灰铸铁很易切削加工，屑片易断，刀具磨损少，故可选用硬质合金锥柄麻花钻（GB10946-89） 文献 2（2）切削用量的确定根据表 27文献？，切削速度 ,进给量 .min/21Vcrmf/17.0则切削转速 i/9834.10rdns根据 Z525 机床说明书，取 in/6ns故实际切削速度为： min/2.01934.0dVwc （3）确定加工时的单件工时图 2 为钻头工作进给长度，8一般 为 5-10mm,取 10mm，切 入L文献 3 md2.10837.631切 出 mL5加 工加工一个孔所需时间： min15.07.9621 fnLtwm切 出加 工切 入单件时工时： i3.05.21t3.2 传动系统的设计与计算(1)选定齿轮的传动方式齿轮分布方案确定：根据分析零件图，多轴箱齿轮分布初定有以下形式根据通常采用的经济而又有效的传动是。因此，本设计中采用了图 3 所示的齿轮分布方案。9（3）明确主动轴、工作轴和惰轮轴的旋转方向，并计算或选定其轴径大小。因为所选定的 Z535 立式钻床主轴是左旋，所以工作轴也为左旋，而惰轮轴则为右旋。根据表 2 确定工作轴直径机械制造.8/97：43表 2 加工孔径与工作轴直径对应表（mm）加工孔径 12 1216 1620工作轴直径 15 20 25因为加工孔径为 13mm,所以工作轴直径选 20mm.本设计的齿轮传动为单层次的齿轮外啮合传动，传动分布图如图 4 所示。主动轴和惰轮轴的直径在以后的轴设计中确定。（4） 排出齿轮传动的层次，设计各个齿轮。 本设计的齿轮传动为单层次的齿轮外啮合传动，传动分布图如图 4 所示。 在设计各个齿轮前首先明确已知条件：电机输入功率 ,齿轮转速KWP8.21, 齿轮转速 ,假设齿轮、的传动比均为 i=0.84,min/1360rnmin/9603rn即齿轮比 u=1.2,工作寿命 15 年（每年工作 300 天） ，两班制。 选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数选用直齿轮圆柱齿轮传动；多轴箱为一般工作机器，速度不高，故选用 7 级精度（GB10095-88）;材料选择由表 10-1文献 4选择齿轮材料为 40Cr（调质） ，硬度为 280HBS，齿轮材料为 45（调质） ，硬度为 240HBS，齿轮材料为 45（常化） ，硬度 210HBS;选齿轮齿数 ,齿轮齿数 ,取 .201Z20112uZZ 按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算， 3211 . HEdtt uTKd10 确定公式内的各计算数值1)试选载荷系数 ;3.1tK2)计算齿轮传递的转矩 mNnPT 45151 1096.13/8.20.9/0.93)由表 10-7文献 4选取齿宽系数 =0.5d4)由表 10-6文献 4 查得材料的弹性影响系数 2/18.MPaZE5)由表 10-21d文献 4 按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限？ ;齿MPaH601lim轮的接触疲劳强度极限？ ;aH502lim6)由表 10-13文献 4 计算应力循环次数： 91 10875.38136060 hjLnN992.42/875.7)由表 10-19文献 4 查得接触疲劳寿命系数 , ;.1HNK.2HN8)计算接触疲劳许用应力:取失效概率为 1%，安全系数 ,由式(10-12) 文献 4 得：1SMPaSKHH54069.01limli1;N.2.2li2计算1)试算小齿轮分度圆直径 ，代入 中较小的值:td1H243211 5.819.21096.3.2. Edtt ZuTKdm649.52)计算圆周速度 V: smndVt /81.310649.53.103)计算齿 bHd 2.4)计算齿宽与齿高之比 h/模数： mzmtt 35.469.53/111齿高： 029.53.25. tmh5)计算载荷系数根据 v=3.81m/s,7 级精度，由图 10-8文献 4 查得动载系数 Kv=1.14,直齿轮，假设 ,由表 10-3文献 4 查得 ;NbFKta/10/ 2.1FHK由表 10-2文献 4 查得使用系数 ;A由表 10-4文献 4 查得 7 级精度齿轮相对支承非对称布置时，bdH 3210.6.018.2.1 将数据代入后得：;182.649.5. 32K由 ,查图 10-13文献 4得， ;18,35/Hhb FK故载荷系数 7.21.HVAK6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a） 文献 4 得，=53.649x =57.18mmtd13/t3./574.17)计算模数 mm=2mm.按齿根弯曲强度设计由式（10-5） 文献 4 得弯曲强度的设计公式为 m 321FSadYzkT确定公式内的各计算数值1） 由图 10-20文献 4 查得齿轮的弯曲疲劳极限 =500Mpa;1FE齿轮的弯曲疲劳强度极限 =380Mpa;2FE2)由图 10-18文献 4 查得弯曲疲劳寿命系数 ;8.0,5.21FNFNK3)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 S=1.4,由式（10-12） 文献 4 得： 1= = =303.57MpaFSKFEN14.508= =238.86MPa22.34)计算载荷系数 532.1.21.FVAKK125) 查取齿形系数由表 10-5文献 4 查得 53.2,6.1FaFaY6)查取应力校正系数由表 10-5文献 4 查得 .1,8.21sasa7）计算齿轮、的 并加以比较FSY= =0.013791FSaY57.30862= =0.017162FSa.齿轮的数值大。设计计算m 3240176.5.096125.m对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数 2。在零件图中可知，主动轴与惰轮轴的中心距为 40mm，即齿轮、完全啮合的中心距，得：几何尺寸计算计算分度圆直径：d1=Z1m=20x2=40mmd2=Z2m=20x2=40mm计算中心中距a =40mm,a =40mm计算齿轮齿宽 mdb2045.1取 B,2验算13Ft= = =819.2N12dT0.481964= =35.66N/mmS=1.5 故安全2226.351.7截面 E 右侧面校核：抗弯截面系数 W 为：W=0.1d 3=0.1x203=800mm3抗扭截面系数 WT为：W T=0.2d3=0.2x203=1600mm3弯矩 M 及弯曲应力为:M=39300x =35496.85.7mN= = =44.4Mpab80.35496扭矩 T3及扭转应力 为：T 3=19700 mN= = =12.3MpaTW316097截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数 a 及 a 按附表 3-2 查取 文献 4 ，因 = =0.05, = =1.25,经插值后可查得:a ,adr20.1dD2053.26.1又由附图 3-1文献？可得轴提材料的敏性系数为：q ,q75.08.故有效应力集中系数按式（附 3-4） 文献 4 为：k 213.75.011aqk 5.6.8.由附图 3-2文献 4 得尺寸系数 1由附图 3-3文献 4 得扭转尺寸系数 97.019轴按磨削加工，由附图 3-4文献 4 得表面质量系数为 = =0.92轴未经表面强化处理，即 ，则按式（3-12）及（3-12） 文献 4 ，得综合1q系数值为：K = - -1= + =2.091219.0K = + -1= + =1.677.532.计算安全系数：S = = =2.96maK1 01.409.275S = = =14.7ma1 23.5.67.Sca= = =2.9S=1.52227.1496.故该轴在截面右侧面是安全的，又因为轴无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。轴承的校核机床一般传动轴的滚动轴承失效形式，主要是疲劳破坏，故应进行疲劳寿命计算。滚动轴承疲劳寿命计算公式：（10-5） 文献 4PCnLh60120式中： )(hLh额 定 寿 命min/(rn转 速，表 3.8-50文献 6)C额 定 动 载 荷动 载 荷P3因为所受的轴向力太小，所以忽略不计,Fa=0所受径向力 Fr=945.6/2=472.8N 表 3.8-50文献 6 P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x472.8=193.8 =30000h(表 13-3) 文献 6 hLh 641098.193560L轴承安全(2)惰轴的设计轴材料的选择表 15-3文献 4 轴材料选用 45 钢，调质处理。轴径的确定根据公式 dA 0 (15-2) 文献 4 3nP=110 ，取 d=20mm8.14.0136%98221轴的结构设计：选择滚动轴承因为轴承同时受有径向载荷及轴向载荷，选用单列向心球轴承，由表 1-14文献 3,选用 7002c 轴承。轴上各段直径，长度如图 8 所示。键的确定因为齿轮宽为 30mm,所以选用 6x6x18 平键，表 6-1文献 4 轴上圆角和倒角尺寸参考表 15-2文献 4 ，取轴端倒角 2x450,各轴肩的圆角半径为 R=1.0mm.扭合成校核轴的强度作出轴的计算简图22轴上扭转力矩为M=9549x =9549x =23.2nP84.0136%92mN周向力为Py= = =2320NdM2310.径向力为 Pz=0.48 Py=0.48x2320=1113.6N根据轴的计算简图，分别作出轴的扭矩图、垂直图的弯矩 My 图和水平平面内的弯矩 Mz 图，如图 10 所示。从图中可知，截面 E 为危险截面，在截面 E 上，扭矩 T 和合成弯矩 M 分别为T=23.2 ;mNM= = =32.82zy22.34.15mN按第三强度理论进行强度校核 文献 5:公式 ，W12TM23W 为轴的抗弯截面系数，W= - (表 15-4) 文献 4 32dtb2W= =785-81=7040632014.=W2TM232310.18.74=70MpaS=1.5 故安全228.16截面 E 右侧面校核：抗弯截面系数 W 为：W=0.1d 3=0.1x153=337.5mm3抗扭截面系数 WT为：W T=0.2d3=0.2x153=675mm3弯矩 M 及弯曲应力为:M=32800x =22707.7912mN= = =67.3Mpab5.372025扭矩 T3及扭转应力 为：T 3=23200mN= = =34.4MpaTW367520截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数 a 及 a 按附表 3-2 查取 文献 4 ，因 = =0.07, = =1.33,经插值后可查得:a ,adr150.dD152012.60.又由附图 3-1文献？可得轴提材料的敏性系数为：q ,q75.81.故有效应力集中系数按式（附 3-4） 文献 4 为：k 84.12.75.011aqk 9.6.8.由附图 3-2文献 4 得尺寸系数 1由附图 3-3文献 4 得扭转尺寸系数 0.轴按磨削加工，由附图 3-4文献 4 得表面质量系数为 = =0.92轴未经表面强化处理，即 ，则按式（3-12）及（3-12） 文献 4 ，得综合1q系数值为：K = - -1= + =1.93184.192.0K = + -1= + =1.581.计算安全系数：26S = = =2.12maK1 01.3679.25S = = =5.53ma1 24.5.2458.Sca= = =1.99S=1.522253.1.故该轴在截面右侧面是安全的，又因为轴无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。轴承的校核因为所受的轴向力太小，所以忽略不计,Fa=0所受径向力 Fr=1113.6/2=556.8nP=0.41Fr+0.87Pa=0.41x556.8=228.3N7002c 向心球轴承校核 =30000h(表 13-3) 文献 6 hLh 34860.2684.01366L轴承安全（3）工作轴的设计轴材料的选择表 15-3文献 4 轴材料选用 45 钢，调质处理。轴径的确定在传动系统的设计与计算中已的工作轴的直径定为 d=15mm。27轴的结构设计：择滚动轴承因为轴承同时受有径向载荷及轴向载荷，故前、后端均选用单列向心球轴承，又因工作轴用于钻削，在后端加单向推力球轴承。由表 1-14文献 3，单列向心球轴承选用 102 轴承，后端单向推力球轴承选用 8102 轴承。各段直径，长度如图 11 所示。键的确定因为齿轮宽为 25mm,所以选用 5x5x20 平键，表 6-1文献 4 轴上圆角和倒角尺寸参考表 15-2文献 4 ，取轴端倒角 2x450,各轴肩的圆角半径为 R=0.8mm.扭合成校核轴的强度作出轴的计算简图28轴上扭转力矩为M=9549x =9549x =27.3nP960%8.2mN周向力为Py= = =3640NdM23105.7径向力为Pz=0.48 Py=0.48x3640=1754.5N根据轴的计算简图，分别作出轴的扭矩图、垂直图的弯矩 My 图和水平平面内的弯矩 Mz 图，如图 13 所示。从图中可知，截面 E 为危险截面，在截面 E 上，扭矩 T 和合成弯矩 M 分别为T=27.3 ;mNM= = =54.62zy22.497.3mN按第三强度理论进行强度校核 文献 5:29公式 ，W12TMW 为轴的抗弯截面系数，W= - (表 15-4) 文献 4 32dtb2W= =331.2-56.3=274.9153214.=W2TM232310.706.49.7=222MpaS=1.5 故安全22248.5.1截面 E 左侧面校核：抗弯截面系数 W 为：W=0.1d 3=0.1x153=337.5mm3抗扭截面系数 WT为：W T=0.2d3=0.2x153=675mm3弯矩 M 及弯曲应力为:M=54600 mN31= = =161。8MpabWM5.37460扭矩 T3及扭转应力 为：T 3=27300mN= = =40.4MpaT367520在附表 3-4文献 4 用插入法求得轴上键槽处的有效应力集中系数：k ,k054.1由附图 3-2文献 4 得尺寸系数 8.0由附图 3-3文献 4 得扭转尺寸 1轴按磨削加工，由附图 3-4文献 4 得表面质量系数为 = =0.92轴未经表面强化处理，即 ，则按式（3-12）及（3-12） 文献 4 ，得综合1q系数值为：K = - -1=0+ =0.091192.0K = + -1= + =1.63154.计算安全系数：S = = =18.89maK1 01.8609.275S = = =4.57ma1 24.5.243.32Sca= = =4.4S=1.522257.489.1故该轴在截面右侧面是安全的，又因为轴无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。轴承的校核机床一般传动轴的滚动轴承失效形式，主要是疲劳破坏，故应进行疲劳寿命计算。1) 36102 向心球轴承校核由第一章可知主动轴的轴向力 Fa=4.091N所受径向力 Fr=1754.5/2=877.25N (表 3.8-50) 文献 6P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x877.25+0.87x4.091=363.2N =30000h(表 13-3) 文献 6 hLh 8392.65091L轴承安全2) 8102 推力球轴承校核P=Fa (表 3.8-54)jj P=4.091N =30000h(表 13-3) 文献 6 36091.45hLhL轴承安全334.3 轴坐标计算为方便在多轴箱上镗孔，因此进行轴坐标计算是十分重要的。建立如图 14 坐标系，多轴箱里尺寸如图示为 220x180mm,在多轴箱中心安装主动轴，则主动轴坐标可知（110，90） ，则根据零件图，可算出其他各轴坐标第 5 章 导向装置的设计导向装置主要由导柱、导套、弹簧组成。导柱的上端与多轴箱中间板上的导套滑动配合，下端安装在夹具的钻模板上。（1） 选择弹簧 用四根弹簧支撑整个多轴箱，粗略估算多轴箱重量： NG9.478.105820418.993 每根弹簧负荷：F=124.5N选圆柱螺旋压缩弹簧(表 12) 文献 7 ，弹簧中径 ,节距 ，mD0.162mt640.弹簧丝直径 ，工作圈数 ,自由高度 .md8.130nHo4(2)导柱、导套的选择导柱材料为 直径 16mm,长 303mm,15rGc导套材料为 20 号钢。第 6 章 接杆刀具接杆一端为梯形螺纹，与主动轴的内孔滑动配合，通过键传递扭矩。在梯形螺纹段并设计有斜面，以便调整接杆的延伸量来补偿刀具的磨损量。接杆另一端的莫氏锥孔与刀具的莫氏锥柄相配合。34第 7 章 装置夹具设计 7.1 夹具概述夹具是组合机床的重要组成部件，是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而设计的。它是用于实现被加工零件的准确定位，夹压，刀具的导向，以及装卸工件时限位等等作用的。组合机床夹具跟一般夹具所起的作用看起来好像很接近，但其结构和设计要求却有着很显著的甚至是根本的区别。组合机床夹具的结构和性能，对组合机床配置方案的选择有很大的影响。下面介绍一下组合机床夹具的一些主要特点。关于自动线机床夹具设计特点将在第六章“组合机床自动线”中专门叙述。机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见，常简称为夹具 。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求 ，加工前必须将工件装好（定位） 、夹牢（夹紧） 。夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置） 、夹紧装置 、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类） 、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。夹具种类按使用特点可分为：万能通用夹具。如机用虎钳、卡盘、分度头和回转工作台等，有很大的通用性，能较好地适应加工工序和加工对象的变换，其结构已定型，尺寸、规格已系列化，其中大多数已成为机床的一种标准附件。专用性夹具。为某种产品零件在某道工序上的装夹需要而专门设计制造，服务对象专一，针对性很强，一般由产品制造厂自行设计。常用的有车床夹具、铣床夹具、钻模(引导刀具在工件上钻孔或铰孔用的机床夹具)、镗模(引导镗刀杆在工件上镗孔用的机床夹具)和随行夹具（用于组合机床自动线上的移动式夹具） 。可调夹具。可以更换或调整元件的专用夹具。组合夹具。由不同形状、规格和用途的标准化元件组成的夹具，适用于新产品试制和产品经常更换的单件、小批生产以及临时任务。 35除虎钳、卡盘、分度头和回转工作台之类，还有一个更普遍的叫刀柄，一般说来，刀具夹具这个词同时出现时，大多这个夹具指的就是刀柄！（a） 一般的机床夹具是作为机床的辅助机构设计的，而组合机床夹具是机床的主要组成部分，其设计工作是整个组合机床设计的重要部分之一。（b） 组合机床夹具和机床其他部件有极其密切的联系：如回转或移动工作台，回转鼓轮，主轴箱，刀具和辅具，钻模板和托架，以及支承部件等等。正确地解决它们之间的关系，是保证组合机床的工作可靠和使用性能良好的重要条件之一。而且夹具的结构也要按这些部件的具体要求来确定。如在液压驱动的立式回转工作台机床上的夹具，其夹压系统就可采用液压作为动力；而在卧式鼓轮机床上的夹具，则多采用电气机械的夹紧方法。（c） 由于组合机床常常是多、多面和多工序同时加工，会产生很大的切削力和振动。因此组合机床夹具必须具有很好的刚性和足够的夹压力，以保证在整个加工过程中工件不产生任何位移。同时，也不应使工件产生不容许的变形。（d） 组合机床夹具是保证加工精度（尺寸精度、几何精度和位置精度等）的关键部件，其实设计、制造和调整都必须有严格的要求，使其能持久地保持精度。（e） 组合机床夹具应便于实现定位和夹压的自动化，并有动作完成的检查信号；保证切屑从加工空间自动排除；便于观察和检查，以及在不从机床上拆下夹具的情况下，能够更换易损件和维护调整。组合机床夹具是组合机床的组成部件，其设计应按如下的程序进行：（1）认真研究分析所要设计夹具的原始数据和要求 因为在拟订组合机床的工艺和结构方案时，对夹具的结构型式和主要性能已提出了原则要求。（2）拟订夹具结构方案和进行必要的计算 根据机床总体设计中确定的工件定位基面、夹压位置、加工方法和刀具导向方式等，制定夹具的总体方案。（3）组合机床夹具设计的总图和零件 在已确定的夹具结构方案基础上，设计生产用的夹具总图和零件图。按照组合机床夹具的主要功能，其结构可以分为三大部分，即定位支承系36统，夹紧机构和刀具导向装置。7.2 定位支承系统概述在组合机床上加工时,必须使用权被加工零件对刀具及其导向体质正确的相对位置,这是靠夹具的定位支承系统来实现的,定位支承系统除用以确定被加工零件的位置外,还要承受被加工零件的生量和夹压力,有时还要取受切削力。定位支承系统主要由定位支承、辅助支了和一些限位元件组成。定位支承是指在加工过程中维持被子加工零件有一定位置的元件。辅助支承是公用作增加被加工零件在加工过程中的刚度及稳定性的一种活动式支承元件。由于定位支承元件直接与被加工零件接触，因此其尺寸、结构、精度和布置都直接影响被子加工零件的精度。为了避免产生废品以及经常修理定位支承元件的麻烦，设计时必须注意以下的问题：（a）合理布置支承元件，力求使其组成较大的定位支承平面。最好使夹压力的位置对准定位支承元件。当受工件结构限制不能实现时，也应使定位支承元件尽量接近夹压力的作用线，并使夹压力的合力中心处于定位支承平面内。（b）提高刚性，减少定位支承系统的变形。应力求使定位元件（如定位销）不要受力。（c）提高定位支承系统的精度及其元件的耐磨性，以便长期保持夹具的定位精度。（d）可靠地热电厂除定位支承部位的切屑。使用权切屑不堵塞和粘创刊在定位支承系统上，对保证定位的准确性和工作可靠性有很大的影响。因此设计时应尽可能不使用权切屑落到定位支承系统上。当切屑有可能落在其上时，必