十字轴中心孔及油道钻床
十字轴中心孔及油道钻床,十字,中心,钻床
重庆科技学院 毕业设计(论文)题 目 十字轴中心孔及油道钻床 院 (系) 机械与动力工程学院 专业班级 机设普10-1 学生姓名 张军宏 学号 2010441483 指导教师 李钢 职称 副教授 评阅教师 _ 职称_ _ 2014年6月6日 学生毕业设计(论文)原创性声明本人以信誉声明:所呈交的毕业设计(论文)是在导师的指导下进行的设计(研究)工作及取得的成果,设计(论文)中引用他(她)人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出,论文中的结论和结果为本人独立完成,不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计(研究)所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。毕业设计(论文)作者(签字): 年 月 日摘 要随着全球化竞争的日益加剧,世界发达国家的汽车产业发生了新的变化,汽车零部件行业也呈现出组织集团化、技术高新化、供货系统化和经营全球化等新特点,每个汽车零部件都有其重要作用,传动万向节十字轴是个典型实例。因此设计出一台能够加工十字轴的专用钻床迫在眉睫。十字轴零件小,需加工的地方多,设计要求严格,工序达十多道,它是汽车上的关键零件,起着传递动力的作用,是万向节联轴器上的重要零件,精度要求高,加工难度大。所以在加工十字轴时要注意尺寸,精度,结构,锻造,车削等方面都要进行更精密的加工。汽车零部件如何采用新材料和新技术显得尤为紧迫和重要。通过研究十字轴的一系列产品,加工出高品质,内部质量高的成品。关键字: 十字轴 汽车 专用钻床 机械制造 II重庆科技学院本科毕业设计 ABSTRACTABSTRACTWith the increasing globalization of competition, the automotive industry developed countries in the world new changes have taken place, the auto parts industry is also showing a group of organizations, new and high technologies, systematic and supply business globalization, and other new features, each Auto parts has its own important role in transmission of cross-axis is a typical example. Therefore, one can design a special cross-axis machining drilling is imminent.Cross-axis of small parts, internal processing takes place more stringent design requirements, the process of dozens of multi-channel, which is the key vehicle components, play a dynamic role in transmission, is the universal joint on the important parts, precision Demanding, difficult process. So in processing cross-axis, attention should be paid to size, accuracy, structure, forging, turning the areas to carry out more sophisticated processing. Automotive components and how to use new materials, new technology is particularly urgent and important. By studying the cross-axis range of products, processing of high quality, high internal quality of the finished product.Keywords: Cross-axis Motorcar Special drilling Machine manufacture33重庆科技学院本科生毕业设计 1 绪论目录摘 要IIABSTRACTIII1 绪 论61.1国内外研究现状61.2论文工作的意义71.3论文研究的主要工作71.4 本课题的意义82 机床系统设计92.1机床主要参数92.2机床运动参数的计算92.3确定切削用量等计算102.3.1钻中心孔8102.3.2钻中心孔6122.4钻油孔132.5机床系统设计框图152.6系统的详细组成152.6.1 动力系统152.6.2 传动系统152.6.3 数控系统162.7详细技术分析162.8本章小结163.详细设计173.1切削力的计算173.1.1 确定加工工件尺寸173.1.2计算切削力和扭矩173.1.3带轮传动方案的确定183.2主轴的设计及计算183.3轴承的选择193.4系统进给机构设计193.4.1轴向进给机构设计193.4.2进给滚珠丝杆的核算203.4.3回转工作台运动分析213.5导轨的设计233.5.1X轴向移动导轨的预选233.5.2导轨的相关计算243.5.3导轨的压强计算和分布253.5.4导轨传动间隙调整分析253.6计算机数控装置系统设计263.6.1数控装置系统硬件组成263.6.2步进电机的接口电路263.7本章小结264 夹具设计274.1 夹紧力的计算275刀具及量具的选择306结论31参考文献32致谢331 绪 论由于传统机床在生产过程中加工精度、生产率、以及自动化的程度越来越跟不上时代发展的潮流,因此,出现了数控机床,所谓数控机床就是通过编程的方式达到控制机床的目的,相对于人工来讲能够更加精确地完成任务同时还能节省大部分的人力物力,因此在加工中过程中被应用得非常普遍。我们在本次设计数控多工位钻床过程中必须注意这几点:1、对于数控多轴钻床的结构进行设计时,应该尽量减少机床的振动,强迫振动和受迫振动是一般机床最常见的振动,要减少机床在速度不高进给时的不稳定性同时提高运动精度;2、我们在对钻床的主轴元件和主传动元件进行设计计算时,必须做到机床的主轴方向上能自由的轴向运动,同时钻床的主传动元件要能做到多级调速;3、对于数控多轴钻床而言,最主要的就是钻床主轴箱运动以及工作台的转动。在本设计中,进给驱动和传动部件的一个重要组成部分。一般数控机床用步进电机经过联轴器和滚珠丝杠螺母副的结构从而达到传动的目的。我们在设计钻床时需注意,工作台的运动和主轴箱的运动都能够使用单一滑轨来达到目的,而通过几个滑动导轨联合起来使用就能够让数控钻床完成在X轴、Y轴、Z轴的进给运动; 为了完成多工位必须进行零件加工回转工作台的设计,这是完成多钻孔机设计非常关键的一步。4、设计数控机床的数控系统对于我设计的数控机床只需要完成机床的硬件部分,换句话说,选取合适的控制元件,也是设计图。5、在对机床的立柱和床身进行设计时首先要保证机床各部分的刚度。其次如何选择床身和立柱的结构跟材料选择也非常关键。关于这次数控多轴钻床的设计,数控系统很好的让机床的钻削加工更加的自动化:提高了零件的精度等级、生产率,机床的自动化操作节省了很多人力物力。采用多工位则缩短了装夹时间,一次装夹完成零件多步骤加工,使零件的生产率得到大幅度的提升,这符合设计课题的经济意义。1.1国内外研究现状 十字轴在当今社会中应用非常的广泛,特别是在汽车行业中,所以如何能够更快以及更好的加工出十字轴成为当今制造行业的难题。首先,为了能够更快的加工出十字轴,我们必须将其中最关键的中心孔加工单独使用专用的数控钻床来完成,这就需要我们设计一台符合生产要求的专用钻床加工十字轴的中心孔和油道,在这方面技术,国际上存在很大的空缺,我们应该利用这次毕业设计来填补这一空缺。市面上存在各种各样的机床,有好的也有不好的,我们在做的时候应该尽量的吸取现代机床设计中比较好的元素,用在我们的设计中。其次就是更快的加工,所以这次毕业设计我采用了四轴同时加工,提高了加工的效率,也能保证加工的精度,机床的好与不好主要就体现在机床本身的自动化程度是否够高,应为自动化的程度越高就越能减少人力物力的投入,同时也就减少了生产者的成本,创造出跟多的经济利益,这是我们非常看重的。当然,机床发展的方向也是向着自动化的方向发展,在机床的每个机构中我们都能发现自动化的影子,特别是在一些高端机床中更是体现得淋漓尽致。最近几十年来,组合机床飞速发展,它既能保证加工精度,又能保证声生产效率,还能提高材料的利用率,这是非常不容易的。CNC控制机床是未来必然的趋势。1.2论文工作的意义 数控系统主要发挥着对机床的控制作用。机床是实现生产的工作者,任何一个国家的制造业发达程度也主要靠数控机床的发展水平来体现,因此如何能设计出一台专用的数控机床成了机械行业共同的难题。制造业国际化是当前发展的主要方向,数控机床的制造水准仍然是体现国家综合竞争力的重要标志。现代社会制造业发展的主要方向就是完成各个生产过程自动化,同时提高生产效率,节省人力物力到研究开发当中去。在给十字轴钻孔时,老式钻床不能满足客户对于零件的加工精度、工件的外形、和报价的要求,同时还挥霍了许多的劳动力和加工时间,于是,它逐渐被日新月异的社会所淘汰。另一方面,在当代社会竞争这么惨烈的情况下,数控多轴钻床的发展必须适应社会发展和制造。相对传统钻床而言,在本文中所提到的数控多轴钻床拥有加工精度高、生产成本低、生产效率高、自动化程度高的特点。同时它能给企业带来良好的经济效益,有利于生产管理的实施,所以它在未来将成为制造业的领导者。1.3论文研究的主要工作本论文重点设计让传统钻床实现多工位的功能的原理,提升专用钻床的生产效率,实现专用钻床的高精度、自动化控制等,从而满足现代社会的生产要求,创造出一个好的经济收益。1.4 本课题的意义产品的实现离不开制造,它创造了从百分之六十到百分之八十人的社会财富,是国民经济的支柱产业,也是高新技术发展的驱动力。一个国家的科学技术水平往往是制造水平的测定。经济学家认为,世界上各个国家经济的竞争力都是通过各个国家所生产的产品在市场上的活跃程度来体现的,说到底就是制造技术水平的竞争。最近几年,汽车铸造业最主要的任务就是使零部件轻量化,要实现零部件的轻量化必须要解决的难题就是怎样做出高硬度、高品质和低成本的零部件,改进零件内部质量。基本上每一辆汽车都要用到十字轴,所以说十字轴是汽车上非常关键的零件,它在万向节之间起着传递扭力的作用。十字轴的加工精度等级要求高,十字轴应该怎样应用现代技术是研究的重点。同时,怎样才能加工出轻量化而内部质量高的成品是非常重要的。重庆科技学院本科生毕业设计 2机械系统设计2 机床系统设计2.1机床主要参数机床尺寸参数的确定,主要是确定影响机床加工性能的一些尺寸。10其中包括机床的主要参数、第二参数和其他一些尺寸参数。10主要尺寸参数又称主参数或主要规格,是表示机床加工范围大小的一种主要规格参数,10他可以充分体现出机床的加工能力,10他既是机床设计的目标也是用户选用机床的依据。10表1-1常用机床组、系代号及主要参数设计专用机床时,基本上根据加工工件基本尺寸直接确定他的参数,但也要考虑到已有的机床系列,以便充分利用通用件和标准件。2.2机床运动参数的计算由于多数机床都是有电机驱动,所以机床传动功率主要讨论电机功率。在确定机床传动方案时,必须确定机床各电机功率,以满足机床工作时所需的转矩和扭矩。由于目前对加工中切削力的规律还没有充分的掌握,机床传动过程的摩擦损失,尤其是高速下损失研究的还不够,因此目前尚无精确的机床电动机功率计算法。机床运动参数是指主轴的极限转速和变速范围,主轴的转速级数和公比以及进给系统的运动参数表1-2机床运动参数的内容对机床主轴回转运动的主要运动,主要参数为主轴转速,5最特殊的机床主轴只需要一个固定的转速n,他跟切削速度的关系如下:2.3确定切削用量等计算2.3.1钻中心孔8因为十字轴是对称的轴,则两个轴都需要钻中心孔,现在只需算出一个孔的即可。 粗钻:1)选择钻头 硬质合金中心钻头2)确定进给量f,通过查看切削用量简明手册3表2-7,选用进给量f=(0.18到0.22)mm/r。钻头直径:68mm进 给 量:f=0.18mm/r;切 削 深度:an=0.5 通过查看切削用量简明手册3表2-31,切割速度的计算公式为: 通过查切削用量简明手册3表2.31 得:C v=4.8 ,Z v=0.4 ,X v=0 ,Y v=0.7,m=0.2,修正系数K v=0.8。 由表2.12得刀具寿命T=25min,所以: 确定机床主轴转速: 由铣端面钻中心孔机的规格,取标准转速为所以实际切削速度:v=。切削工时:通过查看切削用量简明手册3中表3-21得知超切量,故走刀长度L=8+4mm,因此切削工时。 半精钻孔:同理如上,进给量f取0.20毫米每转;计算得出:取标准转速,所以实际切削速度v= 精钻:同理如上,进给量:f=0.22mm/r;计算得出:取标准转速,所以实际切削速度:v=2.3.2钻中心孔6同理如上因十字轴是对称的轴,则两个轴都需要钻中心孔,现在只需算出一个孔的即可。 粗钻1) 选择钻头刀具: 硬质合金中心钻头2) 确定进给量f,通过查切削用量简明手册3表2.7,选取进给量f=(0.14到0.18)mm/r。钻孔:钻头直径:46mm进 给 量:f=0.14mm/r切削深度:An=0.1mm 由切削用量简明手册3表2.30,切削速度的计算公式为: 通过查切削用量简明手册3表2.30 ,,修正系数2。 由表2.12得刀具寿命T=15min,所以 确定机床主轴转速:根据铣端面钻中心孔机床说明书,取标准转速,所以实际切削速度v=切削工时:由切削用量简明手册3表3.21确定超切量,故走刀长度L=6+4mm,因此切削工时。 半精钻孔:同理如上,进给量:f=0.16mm/r;计算得出:取标准转速,所以实际切削速v= 精钻:同理如上,进给量:f=0.14mm/r ;计算得出:取标准转速,所以实际切削速:v= 2.4钻油孔 选择钻头刀具: 硬质合金中心钻头机床:专用钻床 确定进给量f,通过查看切削用量简明手册3表2.7,选取进给量f=(0.10到0.17)mm/r。钻孔:钻头直径:425mm进给量:f=0.10mm/r;切削深度:通过查看切削用量简明手册3表2-31,切削速度的计算公式为:通过查看切削用量简明手册3表2-30 ,,修正系数2。 查表2-12得刀具寿命T=15分钟,因此 确定机床主轴转速:根据铣端面钻中心孔机的规格,标准的速度 ,所以实际切削速度v=。切削工件时:通过查看切削用量简明手册 3表3.21确定超切量,故走刀长度L=24mm+4mm=28mm2.5机床系统设计框图图2-1系统设计框图2.6系统的详细组成 电力系统,传输系统,控制系统,进料系统,数控系统是形成多工位钻床的必要条件。2.6.1 动力系统电机的转速、转矩、负载是首要考虑的因素,动力系统的选取要求就是既适合又经济,要先确定该机床最大加工工件时的负载,我们应该以孔加工工件的最大尺寸,再根据切削力的大小和转矩来确定电机的型号。详细设计和计算在下一章。2.6.2 传动系统 由于电机的速度不能满足钻床扭矩的要求,使用减速降低处理速度增加的扭矩,以满足加工要求。根据查阅相关资料,使用皮带传动能满足加工的要求,并且皮带传动有良好的经济性能和相对简单的设计。所以,该论文将用皮带传动来作为减速器。2.6.3 数控系统 数控系统主要是控制机床总体运动,包括对机床进给系统、分度台的回转、加工零件定位、主轴转速的控制。我设计的机床将采取开环控制系统,选用单片机控制系统时一定要用性价比高的控制系统,具体控制系统设计在论文下章将提到。2.7详细技术分析该设计必须在加工零件过程中实现多工位,为了让回转盘可以有多工位的功能,因此在工作台设计过程中尽量选取蜗杆涡轮或者丝杠传动,从而达到实现多工位的目的。2.8本章小结涡轮蜗杆和丝杠传动主要在实现钻床的多工位功能和回转工作台的多工位的功能中采用。因此,我们应该考虑到方案的优缺点,做出最合理的选择。重庆科技学院本科生毕业设计 3详细设计3.详细设计3.1切削力的计算3.1.1 确定加工工件尺寸 由十字轴零件图可知加工零件尺寸为六毫米,刀具为高速钢麻花钻。工件材料为四十五号钢;材料为球墨铸铁;硬度为190HBS;加工精度八到十级。3.1.2计算切削力和扭矩(1)按照参考书机械加工工艺手册查表可知,工件材料为四十五号钢时,高速钢在钻六毫米的孔时初加工进给量为0.23到0.31,而又由表2.4-41得之,查表可得极限进给量F = 0.08mm/r 至 0.30mm/r,算出钻头及工件的转速为n=13.69r/s根据参考书金属切削刀具查得计算钻头的轴向力和扭矩的公式,再由表3-1查出麻花钻轴向力和扭矩计算的经验公式中的系数、脂数和修正系数。(2)当加工零件的材料为灰铸铁时,根据上面同理可得:切削速度,扭矩和轴向力可以选取两个极限值F = 0.12mm/r到0.75mm/r,相应的切削速度v = 0.79m/s 到 0.34m/s,进给量f=0.22到0.28。对应应的速度分别为N1 = 25.17r/s N2 = 10.52r/s根据参考书金属切削刀具中表3-1查出麻花钻的轴向力计算公式和扭矩表达式中的指数系数和修正参数为:当进给速度F=0.12mm/r,由公式(1)(2)(3)可计算出T=3.78N.MF=768.14NPm=0.597KW当进给速度F=0.7mm/r,同样由公式(1)(2)(3)可计算出T=15.49N.MF=3.149KNPm=1020W所以,计算出钻头=3.2KN、最大转矩=15.5Nm、最大功率=1020w同时钻头的主轴功率Pm=0.970.9930.982=0.904所以P=1.02/0.904=1130w接下来开始选择电机的型号,根据机械设计课程设计副录电动机的型号选择完全达不到主轴(=15.5Nm)的要求。于是,用皮带进行减速同时增大转矩是最好的选择。在对数控多工位钻床进行设计时,其中一个必要条件就是机床要能完成无级变速。在这个条件下,无极变速器可以满足主轴扭矩和传递相应的要求。然后,根据设计,主轴要能在轴向上运动,这就要求上带轮需将电动机的运动传送到主轴,因此主轴传送为主轴电机通过无级变速器连接到联轴器然后再通过皮带传送给主轴。3.1.3带轮传动方案的确定主轴电机输出功率P=1.13/0.99=1.16Kw根据参考书机械设计课程设计8附录电动机表一大致选用Y90S-2型号的电机,额定状态下功率为1.5KW,电压为380V,电流为3.4A,转速为2840转/分,最大转矩为2.2N.M。选取了电动机之后就可以依据所选出的电动机选出对应的无级变速器。通过电动机额定功率及额定转矩和主轴所必需达道的最小转矩的值,可确定变速器,根据参考书机械设计手册1第卷选取出无级变速器型号为:hzx-1500L。根据CVT和主轴扭矩所需的相关数据,我们选择出的无级变速器主轴的扭矩和转速完全能够满足要求。对于皮带轮组的设计就是要完成传动。为了设计需要,可以仅设计一组皮带轮即可。同时由于扭矩肯定可以达到要求,扭矩需求的差值很小,我们可以由主轴箱结构设计着手,可以把齿轮换成带轮,既不使变速器的转矩发生变化也不破坏转速,只需要把扭矩传给主轴,从而完成了设计需求和目的。3.2主轴的设计及计算主轴的材料为四十五号钢,硬度HB220到HB250根据参考书主现代实用机床设计手册式3-8-25轴的最小直径d=12mm P=1130W=2840r/min对于d14mm,因为轴的直径应为圆形的标准值,选取D = 20mm再根据轴的最小直径的确定各主轴轴径。 3.3轴承的选择根据主轴示意图,可选用深沟球轴承和角接触球轴承。传动轴左支承处离受力较的右支承较远,载荷不是很大,选择一个深沟球轴承。传动轴右支承处既要承受主动齿轮的径向力,又有皮带轮,载荷比较大,选择调心滚子轴承。3.4系统进给机构设计3.4.1轴向进给机构设计 由电机带动丝杆做旋转运动,丝杆推动主轴箱在轴向上做往复运动,具体设计见机床装配图摩擦力=0.1设:工作台的总质量=500Kg,横向导轨质量=400Kg,因为 =1180N于是=(500+400)10+11800.1=917.5N(1)计算等效转动惯量设:=0.8t0=6=0.01所以I =2.08所以取Z1=25;Z2=52;m=1.5;b=25mm;=df1=mZ1=1.525=37.5mm df2=mZ2=1.552=78mmde140.5mm de2=81mm选择的滚珠丝杠直径为二十五毫米,长度为七百毫米,材料为四十五号钢,因此,丝杠的JS粗略计算:JS=7.82.547010-4=2.1310-4Kgm2叠加到电机轴上的总转动惯量为JM =M1=400Kg I =2.08因此可以计算出J = 7.2610 Kg m2因为我们选择的是滚珠丝杆,所以它们之间的摩擦力非常小,因此摩擦力矩几乎完全可以不计。(2)等效负载转矩的计算:Tm = ( +)/由(3)计算启动惯性阻力矩快速启动的最不利的条件下,启动加减速时间TT = 0.1到1秒,所以选取中间T0.5s步进电机的角速度因此启动时的惯性阻力矩a=6.2810173.45=0.12Nm步进电机的负载转矩为:= Tm+ = 0.36+0.11=0.47Nm(4)步进电机选择已知预选的步进电机,三相六拍,步骤0.75。T = 4.9nm的最大扭矩,以确保正常的启动和停止,满足步进电动机的转矩的条件,通过资料知道0.866,因此选择的点击是合理的3.4.2进给滚珠丝杆的核算粗选取丝杆型号是2504-3,必需有良好的载重能力且必须保证压杆稳定性良好。下面对刚度进行校核(1)验算丝杠的承载能力(L为滚珠丝杠寿命系数(转6101)=+0+917.5917.5NfH=1fW=1.2T=15000n=n=L=由参考书得知=8.1KN远远大于Q因此Q符合设计需要(2)验算压杆稳定性取双推简支式支承,由FK=2通过课本查表知道钢的弹性模量E = 2.110丝杠小径的截面惯性矩I=通过机械设计手册4查得丝杆的最小径:d=10mm压杆稳定安全系数K=4丝杠长度L=LS=700mm所选丝杠满足设计要求(3)验算丝杠刚度丝杠刚度是保证第一导程的变动量必须要在允许范围内丝杠最小截面积设T0=0.5I=2.26cm “”号用于拉伸,“一”号用于压缩,都取“”号,则:由于选择要求滚珠丝杠精度等级为C级,L0=4m0.681m因此,本设计选取的丝杆能够达到刚度要求,设计合理3.4.3回转工作台运动分析在蜗杆与蜗轮传动的旋转工作台中,传动比 I = 30。下面是对蜗轮蜗杆的计算过程:设:VS=4m/s,查图13.11在I =30线上选取A点,查得d1/a0.25、r=130(Z1=2)、1=0.88(1)计算中心距根据表12.9查得系数Ka = 1转速系数Zn=0.81通过查表查得弹性参数=146寿命系数ZH=1.131.6通过图13-12查出接触系数=3.35查表13.2得接触疲劳极限接触疲劳最小安全系数:所以中心距a=103.72取标准值中心距a=125mm(2)确定基本传动尺寸根据表13-11查出蜗杆的齿数 r=120Z1=2因此蜗轮的齿数为:Z2=iZ1=302=60模数m=(1.41.7)a/Z2=2.923.54取模数m=3.15蜗杆的分度直径值d=d/aa=0.25125=31.25mm蜗杆的分度直径取d35.5mm蜗杆导程角r=10.060涡轮宽度b2 = 26mm蜗杆圆周速度:V1=1.86m/s相对滑动速度:Vs=1.89m/s由表13.6查得当量摩擦系数v=0.043v=2.4度(3)齿面接触疲劳强度验算如下:许用接触应力:h=186.58MPa最大接触应力:经核算,设计合格(4)轮齿弯曲疲劳强度验算:齿轮根部的弯曲疲劳极限:从表13-2中查得弯曲疲劳最小安全系数:许用弯曲疲劳应力:f =82MPa轮齿最大弯曲应力:f=32.58MPa82MPa经核算,设计合格(7)润滑油粘度和润滑方法油的粘度:根据VS = 6.19m/s从表13.7中选择从表13-7中选取渗透润滑电机的选择:伺服电机js1-023.5导轨的设计通过参考书金属切削机床设计3可知,轨道的剖面外形与双矩形导轨相似(带滑轨的塑料适用于数控钻床,而不需要滚动导轨)。我们所设计的导轨刚度十分的高,跟三角形导轨相比该导轨的当量摩擦系数要小很多,而且导轨的承载能力很强,在加工过程中检查和维护都非常简单,滑动导轨其最常见的形式就是在动导轨上贴塑胶软带,尤其是数控机床轨道为双矩形时最突出。长方形导轨有侧方向上的间隔,需要用嵌条进行调整间隙使其在一个可控的范围内。3.5.1X轴向移动导轨的预选根据已知条件和加工要求,选择指导机床坐标系如图3-4所示:图3-4机床导轨坐标通过“设计手册”机版本(2)表9.3-7,X轴运动导轨预选H=20B=50B1=12 A=400h=12h1=H-0.5b=6图3-5T型导轨剖面结构3.5.2导轨的相关计算受力分析图如图3-6所示:3-6导轨受力分析简图(1)a、X轴对坐标取矩当机床为钻床时,FC=0FQ=0相对于X轴所以b、Y轴对坐标轴取矩设工件与工作台共重500Kg,即W=500Kg存在两个极值:当工作台在最远的地方=0.05+0.35=0.4C、Z轴对坐标轴取矩由各方面的分析可知MZ=0(2)各导轨面上的集中支反力对于钻床FP=0,所以RC=FP=0(3)各导轨面上的支反力矩通过该论文第一章和第二章可知MX=0My1=751.08NmMy2=2151Nm3.5.3导轨的压强计算和分布本论文钻床导轨按线性分布当钻床的滑动导轨在一个相对比较低的速度下进给时,平均压力为1.21MPa,最大允许压力2.54MPa。如果导轨的滑动速度小于一米每分钟时,许用压强则小于0.2兆帕;如果滑动速度大于1米每分钟时,P则取0.2兆帕。然而当我们选择的导轨在不加塑料板的情况下,P和P两个都符合设计需要,在镶入塑料板的情况下P则达到0.25兆帕,可是我们设计中的滑动速度是2米每分钟时P =0.2兆帕,不能满足要求,必需对导轨的参数从新选取。数控钻床在加工过程中,切削力的变化不会影响工件的进给运动,因此塑料导轨板上的P是能够适量的增涨的。在这种条件下,P取0.608兆帕,因此导轨的P=0.35兆帕远远小于0.608Mpa,所以论文中设计的导轨是可以的。3.5.4导轨传动间隙调整分析(1)轨道的选取:选取导轨时的基本要点:1、有一个良好的指导精度和线性度;2、耐磨的程度要高,加工精度等级高;3、必须具有足够的强度,以保持轨道部件之间的相对位置和方向的准确性;4、当导轨在低速条件下运动要保持平衡。因为加工精度为7级,对于一般的机床钻削,我们完全可以选取长方形的滑轨塑料。由于机床的主要运动是沿着导轨移动的,所以导轨的损耗不低,因此我们必须要采用相应的手段降低轨道的磨损。首先我们要选取适合的材料,同时导轨进行热处理和油脂的润滑,另外必须选用防护罩,保证机床的轨道不漏在外面,如此能有效的预防切屑或者灰尘进入到导轨中,降低导轨磨损。3.6计算机数控装置系统设计整个多工位钻床设计的中心就是数控装置,计算机用控制面板上输入的代码掌控钻床整个工作台的运动以及主轴的旋转,以便能够加工出合格的零件。3.6.1数控装置系统硬件组成图3-8、计算机数控系统组成3.6.2步进电机的接口电路前面完成了数控系统的软、硬件的设计,所以接下来应该设计步进电机的接口电路,由于采用的是开环控制,且采用单片机控制,控制信号由单片机产生,通过环形放大器对信号进行放大,再通过软件完成对信号的处理和接收3.7本章小结通过对传动部分、进给机构、导轨和工作台的设计和计算,特别是对工作台的设计,使其实现了多工位的功能,达到了设计要求。 重庆科技学院本科生毕业设计 4夹具设计4 夹具设计专用机床上必须配备专用夹具,它的存在不仅可以保证加工精度和生产量,而且能够提高我们的生产率,同时降低我们的劳动强度使企业的成本能够得到控制。 当工件在机床上加工的时候,为了确保加工表面相对于另外加工面的尺寸和位置精度,必须要让工件在机床上据有正确的位置,并且在加工过程中能够承受各种力的作用而保持开始的位置不变,这就是我们机床夹具所发挥的作用。在本次设计中选定设计铣床夹具和铣钻夹具,铣床夹具和铣钻夹具,将用于z8206铣端面钻中心孔机床上工作。本夹具是用来铣定位基准面的专用夹具,其它平面内圆面相对其都有一定的形位公差,该工序的各项技术要求得不到保证,将会影响整个零件加工的垂直度等等,造成不必要的损失,因此在该工序的加工过程中,重重点应该考虑垂直问题,保证后续工序。铣夹具中需要夹具体,V型块,钩型压板,档销等,具体图中以画出,铣钻夹具中需要上齿盘,下齿盘坐,顶柱,偏心手柄,V型块,钩型压板,档销等等,具体图中也画出。4.1 夹紧力的计算单件生产或者小批生产应尽量选取通用夹具和机床附件,其中卡盘、平口虎钳、分度头是机床中最常见的;对于一些大批量生产,为提高生产率,应使用有效的夹具;多品种小批量的生产,均使用可调夹具或者组合夹具。(1)定位基准的选择由于该平面的加工是第一道工序,其他的定位基准及表面加工都以其为基准进行。分析零件图,选择表6-3,V型块铣端面应用V型块将两边定位加紧,防止零件上下晃动,在另个轴上按档销防止其左右晃动,然后将零件上部用两个钩型压板加紧。(2)夹紧力的计算 由切削手册6 表3.28,查得切削力式中:,所以: 在切削力的计算中必须考虑安全系数K,式中:由机床夹具设计手册9表1-2-1查的各安全系数,所以故切削力,上述计算过程是相对金属铣削时的切削力计算,对碳素合金材料的工件 水平分力:垂直分力:圆周切削力将使得铣刀产生切削阻力矩M: 该夹具采用联动机动夹紧机构,为克服水平分力实际的夹紧力应有如下关系:式中:,为切削力作用点到各个夹紧力的受力点的距离,;所以: 即夹紧工件每个夹紧点需要767N的夹紧力。根据工件夹紧部位的尺寸选择的钩形压板,的钩形螺栓的许用夹紧力为2354N,可以足以保证工件被夹紧,但在实际生产中,考虑到螺栓的寿命和疲劳强度,应该选择直径更大的螺栓来确保夹紧的稳定可靠和生产的安全性。根据夹紧力计算所需要的的外力大小,并校核夹紧机构中的钩形螺栓的强度能否满足要求即将工件夹紧。根据下式: 式中:057;r=7.5; =0.18; 950,由机床夹具设计手册9表1-2-13查得L=110mm,代入上式计算:上述计算表明本夹具安全可靠。下面图4.1为钻夹具简图:图4.1 钻夹具 重庆科技学院本科生毕业设计 5 刀具及量具的选择5刀具及量具的选择一般优先采用标准刀具。如果我们采取机械联动的方式,就会需要采取种种专用刀具、复合刀具或者多刃刀具来保证我们的加工效率和加工精度。而且不管是刀具的种类还是规格或者精度等级都必须符合加工要求。根据零件需要加工此零件需要标准刀具即可,标准刀具都有一定尺寸符合所需要求,则选择标准即可。单件或者小批量生产时应尽量采用通用型测量工具,比如卡尺,千分尺,百分尺。而当我们生产的零件为大批量生产时我们就必须选用极限量块以及高效的检验夹具等到。同时我们必须保证量具的精度和加工精度达到要求。为检验加工出的零件能否满足实际要求,各个部位要用专用量具进行检验,此零件较小,所以不需要专用量具,只需游标卡尺,直尺即可量出其规格。重庆科技学院本科生毕业设计 6 结论6结论一个国家能不能制造出高水平的设备能直接体现出这个国家的制造技术水平,同时这也是国家综合国力的象征。制造业是当代社会经济和综合国力的首要撑持,同时也是高新技术的载体和高新技术发展的动力。制造业作为现代国民经济和综合国力的重要支柱,自然汽车制造成为其主导力量。随之汽车大量的生产,其生产总值一般占一个国家国内生产总值的百分之二十到百分之五十五。制造业是制造资源通过制造过程可以被转换成用于人用工业品和消费品行业。因为制造出了产品,制造业创造出来的经济效益占人类社会总财富的百分之六十到百分之八十。对高新技术的发展起着推动作用,同时也是国民经济的主要来源。制造业的发展象征着国家的科学技术水平和综合国力。本次毕业设计,需要运用四年来所学的知识,针对现实中遇到的实际问题做到学以致用。能使我们把选修的基础课程和专业基础课程中所获得的理论知识在实际的设计工作中综合地加以应用;它可以让我们参考数据,图表,手册更熟练的应用,熟悉相关的国家标准和准则的颁布;整个过程中涉及的不仅是知识,还有一些新的概念,这就要求我们回顾以前的知识,学习新的知识。还可以熟悉一下计算机绘图软件的应用。整体设计只靠少许参考资料肯定是不行的,如此设计出来的组合机床没有实用性,因此我们设计前要去一些企业实习,积累一定的宝贵知识和丰富的实践经验。能使我们具有独立设计思考的能力,可以培养我们做事的严谨性和理论与实际相结合的能力。使我们在未来的工作生活中能保持强大的自信。不足之处就是对数控部分的设计,该部分遇到了很多问题,经过老师的知道和对资料的查阅,基本完成了对数控部分的设计。经过这次毕业设计,使我得到了很好的锻炼,拓展了专业知识,在以后的工作中遇到困难时,它将增强我解决问题的能力。重庆科技学院本科生毕业设计 参考文献参考文献1 濮良贵等. 机械设计。 高等教育出版社。2006.52 卢秉恒等. 机械制造技术基础. 机械工业出版社. 2005.53 隋秀凛,高安邦.实用机床设计手册M.北京:机械工业出版社.2010.4 机械加工工艺手册(软件版)编委会.机械加工工艺手册(软件版)Z.机械工业出版社,2000.5 机械设计手册编委会.机械设计手册M.新版.北京:机械工业出版社,2004. 6 现代实用机床设计手册编委会.现代实用机床设计手册M.北京:机械工业出版社. 2006. 7 艾兴、肖诗钢.切削用量手册.北京:机械工业出版社,19868 黄鹤汀,扬州大学. 金属切削机床设计M.北京:机械工业出版社.2005.9 谢家瀛等. 机械工程及自动化简明设计手册. 机械工业出版社. 2003.310 机械手册编委会.机械设计手册.北京.机械工业出版社,2004 11 吴宗泽. 机械设计课程手册. 高等教育出版社.1999.6重庆科技学院本科生毕业设计 致谢致谢经过毕业设计,使我对机械设计制造有了更深的认识,也让我更加牢固了所学的知识。这次设计提高了我的更认真设计的能力等,有了进一步的了解与提高。在这次毕业设计中,我学到了许多平时学不到的东西.一方面锻炼了我动手动脑的能力,另一方面使我学会了查阅资料的能力,使我受益非浅。本次设计中,非常的感谢我的指导老师如果没有李钢老师的指导,我认为我不可能这样的认真,仔细的完成。即使在设计的过程中存在着一些缺陷和漏洞。在这期间我们与导师沟通信息,讨论关键问题,尽力以全新的最好的成绩完成了这次毕业设计,指导老师还在各个方面指导我们。本次我毕业设计的题目是“十字轴中心孔及油道钻床”。在此以前我对不是很了解,可经过几个多月的设计学习,使我对机床的设计有了初步的了解。专用机床在机械加工等方面起到不可低估的作用。毕业设计过程中,我了解了一直贯穿这两个特点-质量和速度。一个企业在生产中没有这两个特点是不能生存下去的。质量是消费者对产品的要求,速度是企业对谋求利益的要求。虽然这两点表面上看是相背的,但是一家好的企业要有能力处理好这两点的平衡,对于新技术和新想法,也要遵循这个规律。总之,在设计中我学习了很多更新的知识,更加巩固了大学四年的学习,以后我会更加努力。
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