可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 1 目目 錄錄 目錄目錄 1 中文摘要中文摘要 2 ABSTRACTABSTRACT 2 第第 1 1 章章 緒綸緒綸 3 1 1 多軸加工應(yīng) 3 1 2 多軸加工的設(shè)備 4 1 3 多軸加工的趨勢 5 第第 2 2 章章 普普通通鉆鉆床床改改為為多多軸軸鉆鉆床床 6 2 1 生產(chǎn)任務(wù) 6 2 2 普通立式鉆的選型 6 第第 3 3 章章 多多軸軸齒齒輪輪傳傳動(dòng)動(dòng)箱箱的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì) 7 3 1 設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備 7 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 2 第第 4 4 章章 多多軸軸箱箱的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)與與零零部部件件圖圖的的繪繪制制 14 4 1 箱蓋 箱體和中間板結(jié) 構(gòu) 14 4 2 多軸箱軸的設(shè)計(jì) 14 4 3 軸坐標(biāo)計(jì) 算 30 第第 5 5 章章 導(dǎo)導(dǎo)向向裝裝置置的的設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 31 第第 6 6 章章 接接桿桿刀刀具具 31 外外文文文文獻(xiàn)獻(xiàn) 31 總總 結(jié)結(jié) 36 鳴鳴謝謝 37 參參考考文文獻(xiàn)獻(xiàn) 37 中文摘要中文摘要 本設(shè)計(jì)是關(guān)于可變軸距多軸鉆床設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì) 普通鉆床為單軸機(jī)床 但安裝上多軸箱就會(huì)成 為多軸的鉆床 改造成多軸鉆床后 能大大地縮短加工時(shí)間 提高生產(chǎn)效率 因此本設(shè)計(jì)的重 點(diǎn)是多軸箱的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)容包括齒輪分布與選用 軸的設(shè)計(jì) 多軸箱的選用 導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì) 等 關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞 多軸鉆床 生產(chǎn)效率 多軸箱 Abstract The design is about reconstructing the ordinary drill to a multiple drill The ordinary drill is a single 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 3 drill It will improve its productive efficiency shorten its processing time if assembled a multiple spindle case on That so calls a multiple drill Hereby the keystone of this design paper is how to design a multiple spindle heads The design subjects include the selection and distribution of gear wheel the design of spindle and the guiding equipment and selection of the multiple spindle heads etc Key words multiple drill productive efficiency multiple spindle heads 可變軸距多軸鉆床設(shè)計(jì) 第 1 章 緒論 1 1 多軸加工應(yīng)用 據(jù)統(tǒng)計(jì) 一般在車間中普通機(jī)床的平均切削時(shí)間很少超過全部工作時(shí)間的 15 其余時(shí)間 是看圖 裝卸工件 調(diào)換刀具 操作機(jī)床 測量 以及清除鐵屑等等 使用數(shù)控機(jī)床雖然能提 高 85 但購置費(fèi)用大 某些情況下 即使生產(chǎn)率高 但加工相同的零件 其成本不一定比普通 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 4 機(jī)床低 故必須更多地縮短加工時(shí)間 不同的加工方法有不同的特點(diǎn) 就鉆削加工而言 多軸 加工是一種通過少量投資來提高生產(chǎn)率的有效措施 1 1 1 多軸加工優(yōu)勢 雖然不可調(diào)式多軸頭在自動(dòng)線中早有應(yīng)用 但只局限于大批量生產(chǎn) 即使采用可調(diào)式多軸 頭擴(kuò)大了使用范圍 仍然遠(yuǎn)不能滿足批量小 孔型復(fù)雜的要求 尤其隨著工業(yè)的發(fā)展 大型復(fù) 雜的多軸加工更是引人注目 例如原子能發(fā)電站中大型冷凝器水冷壁管板有 15000 個(gè) 20 孔 若以搖臂鉆床加工 單單鉆孔與锪沉頭孔就要 842 5 小時(shí) 另外還要?jiǎng)澗€工時(shí) 151 1 小時(shí) 但若 以數(shù)控八軸落地鉆床加工 鉆锪孔只要 171 6 小時(shí) 劃線也簡單 只要 1 9 小時(shí) 因此 利用數(shù) 控控制的二個(gè)坐標(biāo)軸 使刀具正確地對(duì)準(zhǔn)加工位置 結(jié)合多軸加工不但可以擴(kuò)大加工范圍 而 且在提高精度的基礎(chǔ)上還能大大地提高工效 迅速地制造出原來不易加工的零件 有人分析大 型高速柴油機(jī) 30 種箱形與桿形零件的 2000 多個(gè)鉆孔操作中 有 40 可以在自動(dòng)更換主軸箱機(jī) 床中用二軸 三軸或四軸多軸頭加工 平均可減少 20 的加工時(shí)間 1975 年法國巴黎機(jī)床展覽 會(huì)也反映了多軸加工的使用愈來愈多這一趨勢 1 2 多軸加工的設(shè)備 多軸加工是在一次進(jìn)給中同時(shí)加工許多孔或同時(shí)在許多相同或不同工件上各加工一個(gè)孔 這不僅縮短切削時(shí)間 提高精度 減少裝夾或定位時(shí)間 并且在數(shù)控機(jī)床中不必計(jì)算坐標(biāo) 減 少字塊數(shù)而簡化編程 它可以采用以下一些設(shè)備進(jìn)行加工 立鉆或搖臂鉆上裝多軸頭 多軸鉆 床 多軸組合機(jī)床心及自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床 甚至可以通過二個(gè)能自動(dòng)調(diào)節(jié)軸距的主軸或多軸 箱 結(jié) 合數(shù)控工作臺(tái)縱橫二個(gè)方向的運(yùn)動(dòng) 加工各種圓形或橢圓形孔組的一個(gè)或幾個(gè)工序 現(xiàn)在就這 方面的現(xiàn)狀作一簡介 1 2 1 多軸頭 從傳動(dòng)方式來說主要有齒輪傳動(dòng)與萬向聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)二種 這是大家所熟悉的 前者效率較 高 結(jié)構(gòu)簡單 后者易于調(diào)整軸距 從結(jié)構(gòu)來說有不可調(diào)式與可調(diào)式二種 前者軸距 不能改 變 多采用齒輪傳動(dòng) 僅適用于大批量生產(chǎn) 為了擴(kuò)大其贊許適應(yīng)性 發(fā)展了可調(diào)式多軸頭 在一定范圍內(nèi)可調(diào)整軸距 它主要裝在有萬向 二種 1 萬向軸式也有二種 具有對(duì)準(zhǔn)裝置的 主軸 主軸裝在可調(diào)支架中 而可調(diào)支架能在殼體的 T 形槽中移動(dòng) 并能在對(duì)準(zhǔn)的位置以螺栓 固定 2 具有公差的圓柱形主軸套 主軸套固定在與式件孔型相同的模板中 前一種適用于 批量小且孔組是規(guī)則分布的工件 如孔組分布在不同直徑的圓周上 后一種適用于批量較大式 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 5 中小批量的輪番生產(chǎn)中 剛性較好 孔距精度亦高 但不同孔型需要不同的模板 多軸頭可以裝在立鉆式搖臂鉆床上 按鉆床本身所具有的各種功能進(jìn)行工作 這種多軸加 工方法 由于鉆孔效率 加工范圍及精度的關(guān)系 使用范圍有限 1 2 2 多軸箱 也象多軸頭那樣作為標(biāo)準(zhǔn)部件生產(chǎn) 美國 Secto 公司標(biāo)準(zhǔn)齒輪箱 多軸箱等設(shè)計(jì)的不可調(diào) 式多軸箱 有 32 種規(guī)格 加工面積從 300 300 毫米到 600 1050 毫米 工作軸達(dá) 60 根 動(dòng)力 達(dá) 22 5 千瓦 Romai 工廠生產(chǎn)的可調(diào)多軸箱調(diào)整方便 只要先把齒輪調(diào)整到接近孔型的位置 然后把與它聯(lián)接的可調(diào)軸移動(dòng)到正確的位置 因此 這種結(jié)構(gòu)只要改變模板 就能在一定范圍 內(nèi)容易地改變孔型 并且可以達(dá)到比普通多軸箱更小的孔距 根據(jù)成組加工原理使用多軸箱或多軸頭的組合機(jī)床很適用于大中批量生產(chǎn) 為了在加工中 獲得良好的效果 必需考慮以下數(shù)點(diǎn) 1 工件裝夾簡單 有足夠的冷卻液沖走鐵屑 2 夾 具剛性好 加工時(shí)不形變 分度定位正確 3 使用二組刀具的可能性 以便一組使用 另一 組刃磨與調(diào)整 從而縮短換刀停機(jī)時(shí)間 4 使用優(yōu)質(zhì)刀具 監(jiān)視刀具是否變鈍 鉆頭要機(jī)磨 5 尺寸超差時(shí)能立即發(fā)現(xiàn) 1 2 3 多軸鉆床 這是一種能滿足多軸加工要求的鉆床 諸如導(dǎo)向 功率 進(jìn)給 轉(zhuǎn)速與加工范圍等 巴黎 展覽會(huì)中展出的多軸鉆床多具液壓進(jìn)給 其整個(gè)工作循壞如快進(jìn) 工進(jìn)與清除鐵屑等都是自動(dòng) 進(jìn)行 值得注意的是 多數(shù)具有單獨(dú)的變速機(jī)構(gòu) 這樣可以適應(yīng)某一組孔中不同孔徑的加工需 要 1 2 4 自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床 為了中小批量生產(chǎn)合理化的需要 最近幾年發(fā)展了自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床 1 自動(dòng)更換主軸機(jī)床 自動(dòng)更換主軸機(jī)床頂部是回轉(zhuǎn)式主軸箱庫 掛有多個(gè)不可調(diào)主軸箱 縱橫配線盤予先編好 工作程序 使相應(yīng)的主軸箱進(jìn)入加工工位 定位緊并與動(dòng)力聯(lián)接 然后裝有工件的工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng) 到主軸箱下面 向上移動(dòng)進(jìn)行加工 當(dāng)變更加工對(duì)象時(shí) 只要調(diào)換懸掛的主軸箱 就能適應(yīng)不 同孔型與不同工序的需要 2 多軸轉(zhuǎn)塔機(jī)床 轉(zhuǎn)塔上裝置多個(gè)不可調(diào)或萬向聯(lián)軸節(jié)主軸箱 轉(zhuǎn)塔能自動(dòng)轉(zhuǎn)位 并對(duì)夾緊在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 6 工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 通過工作臺(tái)回轉(zhuǎn) 可以加工工件的多個(gè)面 因?yàn)檗D(zhuǎn)塔不宜過大 故它的工位 數(shù)一般不超過 4 6 個(gè) 且主軸箱也不宜過大 當(dāng)加工對(duì)象的工序較多 尺寸較大時(shí) 就不如自 動(dòng)更換主軸箱機(jī)床合適 但它的結(jié)構(gòu)簡單 3 自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床 它由自動(dòng)線或組合機(jī)床中的標(biāo)準(zhǔn)部件組成 不可調(diào)多軸箱與動(dòng)力箱按置在水平底座上 主 軸箱庫轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)整個(gè)裝置緊固在進(jìn)給系統(tǒng)的溜板上 主軸箱庫轉(zhuǎn)動(dòng)與進(jìn)給動(dòng)作都按標(biāo)準(zhǔn)子程序工 作 換主軸箱時(shí)間為幾秒鐘 工件夾緊于液壓分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 以便加工工件的各個(gè)面 好果 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)配以卸料裝置 就能合流水生產(chǎn)自動(dòng)化 在可變生產(chǎn)系統(tǒng)中采用這種裝置 并配以 相應(yīng)的控制器可以獲得完整的加工系統(tǒng) 4 數(shù)控八軸落地鉆床 大型冷凝器的水冷壁管板的孔多達(dá) 15000 個(gè) 它與支撐板聯(lián)接在一起加工 孔徑為 20 毫 米 孔深 180 毫米 采用具有內(nèi)冷卻管道的麻花鉆 5 7 巴壓力的冷卻液可直接進(jìn)入切削區(qū) 有利于排屑 鉆尖磨成 90 供自動(dòng) 定心 它比普通麻花鉆耐用 且進(jìn)給量大 為了縮短加工 時(shí)間 以 8 軸數(shù)控落地加工 1 3 多軸加工趨勢 多軸加工生產(chǎn)效率高 投資少 生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短 產(chǎn)品改型時(shí)設(shè)備損失少 而且隨著我國 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展 多軸加工的范圍一定會(huì)愈來愈廣 加工效率也會(huì)不斷提高 第 2 章 普通鉆床改為多軸鉆床 2 1 生產(chǎn)任務(wù) 在一批鑄鐵連接件上有同一個(gè)面上有多個(gè)孔加工 在普通立式鉆床上進(jìn)行孔加工 通常是 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 7 一個(gè)孔一個(gè)孔的鉆削 生產(chǎn)效率低 用非標(biāo)設(shè)備 即組合機(jī)床加工 生產(chǎn)效率高 但設(shè)備投資 大 但把一批普通立式普通單軸鉆床改造為立式多軸鉆床 改造后的多軸鉆床 可以同時(shí)完成 多個(gè)孔的鉆 擴(kuò) 鉸 等工序 設(shè)計(jì)程序介紹如下 2 2 普通立式鉆床的選型 2 2 1計(jì)算所需電機(jī)功率 零件圖如圖 1 所示 圖 1 為工件零件圖 材料 鑄鐵 HT200 料厚 5mm 硬度 HBS170 240HBS 年產(chǎn)量 1000 萬件 4 6 7 尺寸精度 IT13 1 確定四個(gè)孔同時(shí)加工的軸向力 公式 F FFFFF knVYZdC 0 式中 365 9 0 661 1 217 0 361 1 1 F C 0 d 3 10 F Z F Y F n F k 0 35m s 表 15 37 文獻(xiàn) 1 V 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 8 則 FN09 4 1 1361 0 35 0 217 1661 0 10 9 365 3 所需電機(jī)功率 KWVFP4 135 0 09 4 2 2 2 立式鉆床的確定 根據(jù)上面計(jì)算所需電機(jī)的功率 現(xiàn)選用 Z525 立式鉆床 其主要技術(shù)參數(shù)如表 1 所示 表 1 Z525 立式鉆床主要技術(shù)參數(shù) 型 號(hào)技 術(shù) 規(guī) 格 Z525 最大鉆孔直徑 mm 25 主軸端面至工作臺(tái)距離 mm 0 700 主軸端面至底面距離 mm 750 110 主軸中心至導(dǎo)軌距離 mm 250 主軸行距 mm 175 主軸孔莫氏解錐度3 號(hào) 主軸最大扭轉(zhuǎn)力矩 N m 245 25 主軸進(jìn)給力 N 8829 主軸轉(zhuǎn)速 r mm 97 1360 主軸箱行程 mm 200 進(jìn)給量 mm r 0 1 0 8 工作臺(tái)行程 mm 325 工作臺(tái)工作面積 mm2 500 375 主電動(dòng)機(jī)功率 kw 2 8 第第 3 3 章章 多軸齒輪傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì)多軸齒輪傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì) 3 1 設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備 1 大致了解工件上被加工孔為 4 個(gè) 10 的孔 毛坯種類為灰鑄鐵的鑄件 由于石墨的潤滑 及割裂作用 使灰鑄鐵很易切削加工 屑片易斷 刀具磨損少 故可選用硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 9 GB10946 89 文獻(xiàn) 2 2 切削用量的確定 根據(jù)表 2 7 文獻(xiàn) 切削速度 進(jìn)給量 min 21mVc rmmf 17 0 則切削轉(zhuǎn)速min 998 7 614 3 2110001000 r d V ns 根據(jù) Z525 機(jī)床說明書 取min 960rns 故實(shí)際切削速度為 min 2 20 1000 9607 614 3 1000 m dn V w c 3 確定加工時(shí)的單件工時(shí) 圖 2 為鉆頭工作進(jìn)給長度 一般為 5 10mm 取 10mm 切入 L 文獻(xiàn) 3 mmdL 2 108 3 7 6 8 3 3 1 切出 mmL5 加工 加工一個(gè)孔所需時(shí)間 min15 0 17 0 960 2 25 1 fn LLL t w m 切出加工切入 單件時(shí)工時(shí) min6 015 0 44 1 tmtm 3 2 動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 10 1 選定齒輪的傳動(dòng)方式 初定為外嚙合 2 齒輪分布方案確定 根據(jù)分析零件圖 多軸箱齒輪分布初定有以下圖 3 圖 4 兩種形式 根據(jù)通常采用的經(jīng)濟(jì)而又有效的傳動(dòng)是 用一根傳動(dòng)軸帶支多根主軸 因此 本設(shè)計(jì)中采用了 圖 3 所示的齒輪分布方案 3 明確主動(dòng)軸 工作軸和惰輪軸的旋轉(zhuǎn)方向 并計(jì)算或選定其軸徑大小 因?yàn)樗x定的 Z535 立式鉆床主軸是左旋 所以工作軸也為左旋 而惰輪軸則為右旋 根據(jù)表 2 確定工作軸直徑 機(jī)械制造 8 97 43 表 2 加工孔徑與工作軸直徑對(duì)應(yīng)表 mm 加工孔徑 1212 1616 20 工作軸直徑152025 因?yàn)榧庸た讖綖?10mm 所以工作軸直徑選 15mm 主動(dòng)軸和惰輪軸的直徑在以后的軸設(shè)計(jì)中確定 4 排出齒輪傳動(dòng)的層次 設(shè)計(jì)各個(gè)齒輪 本設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)為單層次的齒輪外嚙合傳動(dòng) 傳動(dòng)分布圖如圖 4 所示 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 11 在設(shè)計(jì)各個(gè)齒輪前首先明確已知條件 電機(jī)輸入功率 齒輪 轉(zhuǎn)速KWP8 2 1 齒輪 轉(zhuǎn)速 假設(shè)齒輪 的傳動(dòng)比均為min 1360 1 rn min 960 3 rn i 0 84 即齒輪比 u 1 2 工作壽命 15 年 每年工作 300 天 兩班制 選定齒輪類型 精度等級(jí) 材料及齒數(shù) 選用直齒輪圓柱齒輪傳動(dòng) 多軸箱為一般工作機(jī)器 速度不高 故選用 7 級(jí)精度 GB10095 88 材料選擇 由表 10 1 文獻(xiàn) 4 選擇齒輪 材料為 40Cr 調(diào)質(zhì) 硬度為 280HBS 齒輪 材料為 45 調(diào)質(zhì) 硬度為 240HBS 齒輪 材料為 45 常化 硬度 210HBS 選齒輪 齒數(shù) 齒輪 齒數(shù) 取 24 1 Z 8 282 124 12 uZZ29 2 Z 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算 3 2 1 1 1 32 2 H E d t t Z u uTK d 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1 試選載荷系數(shù) 3 1 t K 2 計(jì)算齒輪 傳遞的轉(zhuǎn)矩 mmNnPT 45 11 5 1 10966 1 1360 8 210 5 95 10 5 95 3 由表 10 7 文獻(xiàn) 4 選取齒寬系數(shù) 0 5 d 4 由表 10 6 文獻(xiàn) 4 查得材料的彈性影響系數(shù) 2 1 8 189 MPaZE 5 由表 10 21d 文獻(xiàn) 4 按齒面硬度查得齒輪 的接觸疲勞強(qiáng)度極限 齒輪 MPa H 600 1lim 的接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPa H 550 2lim 6 由表 10 13 文獻(xiàn) 4 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 9 11 10875 5 1530082113606060 h jLnN 99 2 10896 4 2 1 10875 5 N 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 12 7 由表 10 19 文獻(xiàn) 4 查得接觸疲勞壽命系數(shù) 90 0 1 HN K95 0 2 HN K 8 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1 安全系數(shù) 由式 10 12 文獻(xiàn) 4 得 1 S MPa S K HH H 540 1 6009 0 1lim1lim 1 MPa S K HHN H 5 522 1 55095 0 2lim2 2 計(jì)算 1 試算小齒輪分度圓直徑 代入中較小的值 t d1 H 2 4 3 2 1 1 5 522 8 189 2 1 2 2 1 10966 1 3 1 32 2 1 32 2 H E d t t Z u uTK d mm649 53 2 計(jì)算圓周速度 V sm nd V t 81 3 100060 1360649 5314 3 100060 11 3 計(jì)算齒b mmdb Hd 82 26649 535 0 4 計(jì)算齒寬與齒高之比hb 模數(shù) mmzdm tt 235 2 24 649 53 11 齒高 029 5 235 2 25 2 25 2 t mh 3 5029 5 649 53 hb 5 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) v 3 81m s 7 級(jí)精度 由圖 10 8 文獻(xiàn) 4 查得動(dòng)載系數(shù) Kv 1 14 直齒輪 假設(shè) 由表 10 3 文獻(xiàn) 4 查得 mmNbFK ta 100 2 1 FH KK 由表 10 2 文獻(xiàn) 4 查得使用系數(shù) 1 A K 由表 10 4 文獻(xiàn) 4 查得 7 級(jí)精度齒輪 相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí) bK ddH 3 22 1023 06 0118 012 1 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 13 將數(shù)據(jù)代入后得 182 1 649 531023 0 116 0118 0 12 1 322 H K 由 查圖 10 13 文獻(xiàn) 4 得 182 1 3 5 H Khb15 1 F K 故載荷系數(shù)574 1 182 1 2 111 1 1 HHVA KKKKK 6 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 由式 10 10a 文獻(xiàn) 4 得 53 649x 57 18mm t dd 11 3 KtK 3 3 1 574 1 7 計(jì)算模數(shù) m m d1 Z1 57 18 24 2 4mm 圓整為 m 25mm 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式 10 5 文獻(xiàn) 4 得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 m 3 2 1 1 2 F SaFa d YY z kT 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1 由圖 10 20 文獻(xiàn) 4 查得齒輪 的彎曲疲勞極限 500Mpa 1FE 齒輪 的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 380Mpa 2FE 2 由圖 10 18 文獻(xiàn) 4 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 88 0 85 0 21 FNFN KK 3 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S 1 4 由式 10 12 文獻(xiàn) 4 得 1 303 57Mpa F S K FEFN11 4 1 50085 0 238 86MPa 2 F S K FEFN22 4 1 38088 0 4 計(jì)算載荷系數(shù) 532 1 15 1 2 111 1 1 FFVA KKKKK 5 查取齒形系數(shù) 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 14 由表 10 5 文獻(xiàn) 4 查得53 2 65 2 21 FaFa YY 6 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 10 5 文獻(xiàn) 4 查得62 1 58 1 21 sasa YY 7 計(jì)算齒輪 的并加以比較 F SaFaY Y 0 01379 1 11 F SaFaY Y 57 303 58 1 65 2 0 01716 2 22 F SaFa YY 86 238 62 1 53 2 齒輪 的數(shù)值大 設(shè)計(jì)計(jì)算 m 3 2 4 01716 0 245 0 10966 1 532 1 2 5 1 mm 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強(qiáng)度所決定的承載能力 而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載 能力 僅與齒輪直徑 即模數(shù)與齒數(shù)的乘積 有關(guān) 可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 1 5 在零件 圖中可知 主動(dòng)軸與惰輪軸的中心距為 51mm 即齒輪 完全嚙合的中心距 得 m 51 2 21 ZZ 1 5x 51 2 2 1 11 ZZ Z1 31 Z2 37 惰輪軸與工作軸的中心距為 61 5mm 即齒輪 與齒輪 完全嚙合時(shí)中心距 即 m 61 5 2 31 ZZ 1 5 61 5 2 37 3 Z 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 15 Z3 45 幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算分度圓直徑 d1 Z1 m 31x1 5 46 5mm d2 Z2 m 37x1 5 55 5mm d3 Z3 m 45x1 5 67 5mm 計(jì)算中心中距 a 51mm a 61 5mm 計(jì)算齒輪齒寬 mmdb d 75 33 5 675 0 1 取mmBmmBmmB25 30 35 323 驗(yàn)算 Ft 819 2N 1 1 2 d T 0 48 10966 1 2 4 35 66N mm 100N mm 合格 b FK tA 25 2 8191 第第 4 4 章章 多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零部件的繪制多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零部件的繪制 多軸箱的傳動(dòng)方式為外嚙合 齒輪傳動(dòng)的排列層次為一層 4 1 箱蓋 箱體和中間板結(jié)構(gòu) 1 箱體選用 240mmx200mm 長方形箱體 箱蓋與之匹配 箱體材料為 HT20 40 箱蓋為 HT15 33 2 中間板的作用 箱內(nèi)部分是軸承的支承座 伸出箱外的部分是導(dǎo)向裝置中的滑套支承座 為 便于設(shè)計(jì)人員選用 已將中間板規(guī)范為 23mm 和 28mm 兩種厚度的標(biāo)準(zhǔn) 現(xiàn)選用 23mm 厚的中間板 材料為 HT15 33 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 16 4 2 多軸箱軸的設(shè)計(jì) 1 主動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 軸材料的選擇 表 15 3 文獻(xiàn) 4 軸材料選用 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 軸徑的確定 根據(jù)公式 d A0 15 2 文獻(xiàn) 4 3 n P 式中 A0 查表 15 3 文獻(xiàn) 4 A0取 110 2 0 9550000 T d 110 x 13 9mm 取 d 25mm 3 1360 8 2 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 選擇滾動(dòng)軸承 因?yàn)檩S承同時(shí)受有徑向載荷及軸向載荷 故前 后端均選用單列向心球軸承 由表 1 14 文獻(xiàn) 3 選用 7204c 軸承 軸上各段直徑 長度如圖 5 所示 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 17 鍵的確定 因?yàn)辇X輪寬為 35mm 所以選用 8x7x22 平鍵 表 6 1 文獻(xiàn) 4 確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表 15 2 文獻(xiàn) 4 取軸端倒角 2x450 各軸肩的圓角半徑為 R 1 0mm 按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度 作出軸的計(jì)算簡圖 軸上扭轉(zhuǎn)力矩為 M 9549x 9549x 19 7 n P 1360 8 2 mmN 周向力為 Py 1970N d M2 3 1020 7 192 徑向力為 Pz 0 48 Py 0 48x1970 945 6N 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 18 根據(jù)軸的計(jì)算簡圖 分別作出軸的扭矩圖 垂直圖的彎矩 My 圖和水平平面內(nèi)的彎矩 Mz 圖 如 圖 7 所示 從圖中可知 截面 E 為危險(xiǎn)截面 在截面 E 上 扭矩 T 和合成彎矩 M 分別為 T 19 7 mN M 39 3 22 zy MM 22 4 3517 mN 軸材料選用 45 鋼 355Mpa 許用應(yīng)力 文獻(xiàn) 5 為許用應(yīng)力安全系數(shù) 取 1 5 則 s s s n s s 237Mpa 5 1 355 按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核 公式 W 1 22 TM W 為軸的抗彎截面系數(shù) W 表 15 4 文獻(xiàn) 4 32 3 d d tdbt 2 2 W 1533 2 105 8 1427 4 252 22525 32 2514 3 2 3 W 1 22 TM 2 3 2 3 10 7 1910 3 39 4 1427 1 30 8MpaS 1 5 故安全 22 SS SS 22 6 351 7 6 351 7 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 20 截面 E 右側(cè)面校核 抗彎截面系數(shù) W 為 W 0 1d3 0 1x203 800mm3 抗扭截面系數(shù) WT為 WT 0 2d3 0 2x203 1600mm3 彎矩 M 及彎曲應(yīng)力為 M 39300 x 35496 8 5 77 5 7 5 77 mmN 44 4Mpa b W M 800 8 35496 扭矩 T3及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 T3 19700 T mmN 12 3Mpa T T W T3 1600 19700 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) a及 a 按附表 3 2 查取 文獻(xiàn) 4 因 0 05 1 25 經(jīng)插值后可查得 a a d r 20 0 1 d D 20 25 33 2 66 1 又由附圖 3 1 文獻(xiàn) 可得軸提材料的敏性系數(shù)為 q q75 0 81 0 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式 附 3 4 文獻(xiàn) 4 為 k 2133 2 75 0 111 aq k 53 1 166 1 81 0 111 aq 由附圖 3 2 文獻(xiàn) 4 得尺寸系數(shù)1 由附圖 3 3 文獻(xiàn) 4 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)97 0 軸按磨削加工 由附圖 3 4 文獻(xiàn) 4 得表面質(zhì)量系數(shù)為 0 92 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理 即 則按式 3 12 及 3 12 文獻(xiàn) 4 得綜合系數(shù)值為 1 q K 1 2 09 1 1 2 1 92 0 1 K 1 1 67 1 97 0 53 1 1 92 0 1 計(jì)算安全系數(shù) 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 21 S 2 96 ma K 1 01 0 4 4409 2 275 S 14 7 ma K 1 2 3 12 05 0 2 3 12 67 1 155 Sca 2 9 S 1 5 22 SS SS 22 7 1496 2 7 1496 2 故該軸在截面右側(cè)面是安全的 又因?yàn)檩S無大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性 故可略 去靜強(qiáng)度校核 軸承的校核 機(jī)床一般傳動(dòng)軸的滾動(dòng)軸承失效形式 主要是疲勞破壞 故應(yīng)進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算 滾動(dòng)軸承疲勞壽命計(jì)算公式 10 5 文獻(xiàn) 4 P C n Lh 60 106 式中 hLh額定壽命 min rn轉(zhuǎn)速 表 3 8 50 文獻(xiàn) 6 nC額定動(dòng)載荷 動(dòng)載荷 P 3 因?yàn)樗艿妮S向力太小 所以忽略不計(jì) Fa 0 所受徑向力 Fr 945 6 2 472 8N 表 3 8 50 文獻(xiàn) 6 P 0 41Fr 0 87Pa 0 41x472 8 193 8 30000h 表 13 3 文獻(xiàn) 6 hLh641098 8 193 14500 136060 10 3 6 h L 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 22 軸承安全 2 惰軸的設(shè)計(jì) 軸材料的選擇 表 15 3 文獻(xiàn) 4 軸材料選用 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 軸徑的確定 根據(jù)公式 d A0 15 2 文獻(xiàn) 4 3 n P 110 取 d 20mm 8 14 84 0 1360 998 2 3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 選擇滾動(dòng)軸承 因?yàn)檩S承同時(shí)受有徑向載荷及軸向載荷 選用單列向心球軸承 由表 1 14 文獻(xiàn) 3 選用 7002c 軸承 軸上各段直徑 長度如圖 8 所示 鍵的確定 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 23 因?yàn)辇X輪寬為 30mm 所以選用 6x6x18 平鍵 表 6 1 文獻(xiàn) 4 軸上圓角和倒角尺寸 參考表 15 2 文獻(xiàn) 4 取軸端倒角 2x450 各軸肩的圓角半徑為 R 1 0mm 扭合成校核軸的強(qiáng)度 作出軸的計(jì)算簡圖 軸上扭轉(zhuǎn)力矩為 M 9549x 9549x 23 2 n P 84 0 1360 998 2 mN 周向力為 Py 2320N d M2 3 1020 2 232 徑向力為 Pz 0 48 Py 0 48x2320 1113 6N 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 24 根據(jù)軸的計(jì)算簡圖 分別作出軸的扭矩圖 垂直圖的彎矩 My 圖和水平平面內(nèi)的彎矩 Mz 圖 如 圖 10 所示 從圖中可知 截面 E 為危險(xiǎn)截面 在截面 E 上 扭矩 T 和合成彎矩 M 分別為 T 23 2 mN M 32 8 22 zy MM 22 2 32 4 15 mN 按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核 文獻(xiàn) 5 公式 W 1 22 TM W 為軸的抗彎截面系數(shù) W 表 15 4 文獻(xiàn) 4 32 3 d d tdbt 2 2 W 785 81 704 202 22026 32 2014 3 2 3 W 1 22 TM 2 3 2 3 10 2 2310 8 32 704 1 70MpaS 1 5 故安全 22 SS SS 22 8 18 6 8 18 6 截面 E 右側(cè)面校核 抗彎截面系數(shù) W 為 W 0 1d3 0 1x153 337 5mm3 抗扭截面系數(shù) WT為 WT 0 2d3 0 2x153 675mm3 彎矩 M 及彎曲應(yīng)力為 M 32800 x 22707 7 39 1239 mmN 67 3Mpa b W M 5 337 7 22707 扭矩 T3及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 T3 23200 T mmN 34 4Mpa T T W T3 675 23200 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) a及 a 按附表 3 2 查取 文獻(xiàn) 4 因 0 07 1 33 經(jīng)插值后可查得 a a d r 15 0 1 d D 15 20 12 2 60 1 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 26 又由附圖 3 1 文獻(xiàn) 可得軸提材料的敏性系數(shù)為 q q75 0 81 0 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式 附 3 4 文獻(xiàn) 4 為 k 84 1 112 2 75 0 111 aq k 49 1 160 181 0111 aq 由附圖 3 2 文獻(xiàn) 4 得尺寸系數(shù)1 由附圖 3 3 文獻(xiàn) 4 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)0 1 軸按磨削加工 由附圖 3 4 文獻(xiàn) 4 得表面質(zhì)量系數(shù)為 0 92 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理 即 則按式 3 12 及 3 12 文獻(xiàn) 4 得綜合系數(shù)值為 1 q K 1 1 93 1 1 84 1 1 92 0 1 K 1 1 58 1 1 49 1 1 92 0 1 計(jì)算安全系數(shù) S 2 12 ma K 1 01 0 3 6793 1 275 S 5 53 ma K 1 2 4 34 05 0 2 4 34 58 1 155 Sca 1 99 S 1 5 22 SS SS 22 53 5 12 2 53 5 12 2 故該軸在截面右側(cè)面是安全的 又因?yàn)檩S無大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性 故可略 去靜強(qiáng)度校核 軸承的校核 因?yàn)樗艿妮S向力太小 所以忽略不計(jì) Fa 0 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 27 所受徑向力 Fr 1113 6 2 556 8n P 0 41Fr 0 87Pa 0 41x556 8 228 3N 7002c 向心球軸承校核 30000h 表 13 3 文獻(xiàn) 6 hLh348604 3 228 6600 84 0 136060 10 3 6 h L 軸承安全 3 工作軸的設(shè)計(jì) 軸材料的選擇 表 15 3 文獻(xiàn) 4 軸材料選用 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 軸徑的確定 在傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算中已的工作軸的直徑定為 d 15mm 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 擇滾動(dòng)軸承 因?yàn)檩S承同時(shí)受有徑向載荷及軸向載荷 故前 后端均選用單列向心球軸承 又因工作軸用于 鉆削 在后端加單向推力球軸承 由表 1 14 文獻(xiàn) 3 單列向心球軸承選用 102 軸承 后端單向 推力球軸承選用 8102 軸承 各段直徑 長度如圖 11 所示 鍵的確定 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 28 因?yàn)辇X輪寬為 25mm 所以選用 5x5x20 平鍵 表 6 1 文獻(xiàn) 4 軸上圓角和倒角尺寸 參考表 15 2 文獻(xiàn) 4 取軸端倒角 2x450 各軸肩的圓角半徑為 R 0 8mm 扭合成校核軸的強(qiáng)度 作出軸的計(jì)算簡圖 軸上扭轉(zhuǎn)力矩為 M 9549x 9549x 27 3 n P 960 99 998 2 mN 周向力為 Py 3640N d M2 3 1015 3 272 徑向力為 Pz 0 48 Py 0 48x3640 1754 5N 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 29 根據(jù)軸的計(jì)算簡圖 分別作出軸的扭矩圖 垂直圖的彎矩 My 圖和水平平面內(nèi)的彎矩 Mz 圖 如 圖 13 所示 從圖中可知 截面 E 為危險(xiǎn)截面 在截面 E 上 扭矩 T 和合成彎矩 M 分別為 T 27 3 mN M 54 6 22 zy MM 22 2 49 7 23 mN 按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核 文獻(xiàn) 5 公式 W 1 22 TM W 為軸的抗彎截面系數(shù) W 表 15 4 文獻(xiàn) 4 32 3 d d tdbt 2 2 W 331 2 56 3 274 9 152 21525 32 1514 3 2 3 W 1 22 TM 2 3 2 3 10 3 2710 6 54 9 274 1 222MpaS 1 5 故安全 22 SS SS 22 48 4 85 1 48 4 85 1 截面 E 左側(cè)面校核 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 31 抗彎截面系數(shù) W 為 W 0 1d3 0 1x153 337 5mm3 抗扭截面系數(shù) WT為 WT 0 2d3 0 2x153 675mm3 彎矩 M 及彎曲應(yīng)力為 M 54600mmN 161 8Mpa b W M 5 337 54600 扭矩 T3及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 T3 27300 T mmN 40 4Mpa T T W T3 675 27300 在附表 3 4 文獻(xiàn) 4 用插入法求得軸上鍵槽處的有效應(yīng)力集中系數(shù) k k0 54 1 由附圖 3 2 文獻(xiàn) 4 得尺寸系數(shù)88 0 由附圖 3 3 文獻(xiàn) 4 得扭轉(zhuǎn)尺寸1 軸按磨削加工 由附圖 3 4 文獻(xiàn) 4 得表面質(zhì)量系數(shù)為 0 92 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理 即 則按式 3 12 及 3 12 文獻(xiàn) 4 得綜合系數(shù)值為 1 q K 1 0 0 09 1 1 92 0 1 K 1 1 63 1 1 54 1 1 92 0 1 計(jì)算安全系數(shù) S 18 89 ma K 1 01 0 8 16109 0 275 S 4 57 ma K 1 2 4 40 05 0 2 4 40 63 1 155 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 32 Sca 4 4 S 1 5 22 SS SS 22 57 4 89 18 57 4 89 18 故該軸在截面右側(cè)面是安全的 又因?yàn)檩S無大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性 故可略 去 靜強(qiáng)度校核 軸承的校核 機(jī)床一般傳動(dòng)軸的滾動(dòng)軸承失效形式 主要是疲勞破壞 故應(yīng)進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算 1 36102 向心球軸承校核 由第一章可知主動(dòng)軸的軸向力 Fa 4 091N 所受徑向力 Fr 1754 5 2 877 25N 表 3 8 50 文獻(xiàn) 6 P 0 41Fr 0 87Pa 0 41x877 25 0 87x4 091 363 2N 30000h 表 13 3 文獻(xiàn) 6 hLh883839 2 363 6250 96060 10 3 6 h L 軸承安全 2 8102 推力球軸承校核 P Fa 表 3 8 54 jj P 4 091N 30000h 表 13 3 文獻(xiàn) 6 3 6 091 4 10500 96060 10 h L h L 軸承安全 4 3軸坐標(biāo)計(jì)算 為方便在多軸箱上鏜孔 因此進(jìn)行軸坐標(biāo)計(jì)算是十分重要的 建立如圖 14 坐標(biāo)系 多軸箱里尺寸如圖示為 220 x180mm 在多軸箱中心安裝主動(dòng)軸 則主動(dòng)軸坐 標(biāo)可知 110 90 則根據(jù)零件圖 可算出其他各軸坐標(biāo) 分別如圖所示 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 33 第第 5 5 章章 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì) 5 1 導(dǎo)向裝置組成 導(dǎo)向裝置主要由導(dǎo)柱 導(dǎo)套 彈簧組成 導(dǎo)柱的上端與多軸箱中間板上的導(dǎo)套滑動(dòng)配合 下端 安裝在夾具的鉆模板上 1 選擇彈簧 用四根彈簧支撐整個(gè)多軸箱 粗略估算多軸箱重量 NG 9 4978 9105058200240108 9 93 每根彈簧負(fù)荷 F 124 5N 選圓柱螺旋壓縮彈簧 表 12 文獻(xiàn) 7 彈簧中徑 節(jié)距 彈簧絲直徑mmD0 16 2 mmt640 6 工作圈數(shù) 自由高度 mmd8 1 30 nmmHo140 3 導(dǎo)柱 導(dǎo)套的選擇 導(dǎo)柱材料為直徑 16mm 長 303mm 15 r Gc 導(dǎo)套材料為 20 號(hào)鋼 第第 6 6 章章 接桿刀具接桿刀具 接桿一端為梯形螺紋 與主動(dòng)軸的內(nèi)孔滑動(dòng)配合 通過鍵傳遞扭矩 在梯形螺紋段并設(shè)計(jì) 有斜面 以便調(diào)整接桿的延伸量來補(bǔ)償?shù)毒叩哪p量 接桿另一端的莫氏錐孔與刀具的莫氏錐 柄相配合 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 34 外外 文文 文文 獻(xiàn)獻(xiàn) ItIt isis thethe new typenew type injectinject byby shapingshaping technologytechnology 1 inject by shaping altogether inject shaping of at core layers Adopt and inject shaping help and observe and make one unique structure altogether first of plastic is injected and fill and enter some types first then the plastic second follow first inject person who enter one and keep initial to drive pressure field of flowing closely At epidermis district and core the sizes of one measure and publish first and the materials quantities of second according to correct proportionate relationship Make one at first complete at second to make one parcel appearance core each In addition in cosmetics application the material is put after second material injecting to have first of epidermis of the small part So that the epidermis of the part of the runner can be totally closed Inject making one of shaping altogether with the resin of 2 kinds of different colors form a piece of a layer of blocks of epidermis and core apt to distinguish Realize inject shaping one as much as all have and have and one very much important this core similar epidermis If there is not advanced detection technique usually difficult to distinguish the epidermis core area and boundary of layer Inject shaping a new technology altogether British ici company began to use this technology in the 1970s early and had made the basic theory of including Produce several patents such as the products and machinery equipment etc Now similar to mould mould sandwiches what has been adopted generally ici production technologies last outer the materials of the epidermis at moulds and in layers is material different on core occasionally So two a kind of material person who a certain one inclusives and core require and have high radiations very issue and steep shaping and retrieve performance of utilizing etc at 100 by layers of material Should be fixed relatively by the excellent choice to select the material for use After injecting the shaping technology and come out in 15 altogether can really just popularize and popularize One a kind of adoptions inject the thick teeth of shaping fails and produces horizontal cross section altogether Material to pack nylon epidermis and pearl material pack the nylon at glass layers of material core A rate that shrinks material of pearl of glass is extremely low in core one have good size stabilities Nylon prevent pearl from grains of material easy problem of denuding that produces by epidermis person who give good and lubricated tooth tooth gear wheel Already developed several kinds and processed the method of improving new typly at present on the basis of the basic theory of injecting shaping altogether At however in the mould and gas assist paint mould mould Mould have and paint processing method to adopt low molecular weight polymers as the outer material Gas assist mould mould shaping to adopt the nitrogen or another kind of gas as the core one or core ones material Produce and process equipment constant to perfect and improve satisfy of different use newly and the new technologies demands with product 可變軸距多軸鉆床設(shè) 計(jì) 35 design Inject technology and will become