普通鉆床改造為多軸鉆床的設(shè)計(jì)含10張CAD圖
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普通鉆床改造為多軸鉆床的設(shè)計(jì)
摘 要
本設(shè)計(jì)是關(guān)于普通鉆床改造為多軸鉆床的設(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。
多軸鉆床是一種能滿足多軸同時(shí)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)工作循環(huán)如快進(jìn)、工進(jìn)與清洗鐵屑等都是自動(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求。
多軸加工生產(chǎn)效率高；投資少；加工零件的適應(yīng)性強(qiáng)；靈活性好；加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度；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。
關(guān)鍵詞： 多軸鉆床；生產(chǎn)效率，多軸箱；導(dǎo)向裝置；齒輪傳動(dòng)箱
ABSTRACT
The design is about reconstructing the ordinary drill to a multiple drill. The ordinary drill is a single 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.
The multiaxial drilling machine is a lind of can meet the requrements of the shaft and processing drilling machine.Such as guidance,power,and speed and processing in range,etc.Paris exhibitiong display in the multiaxial drilling machine attractive to hydraulic into.The whole work cycle such as quick in,work into and cleaning oxide and are automatically.It is worth nothing that,many with single speed changing institutions,so can adapt to a group of different diameter hole processing demand.
Many axis machine high production efficiency;Less investment;The processing components adaptability is strong;Flexibility is good;Processing precisionis high,the product quality is stable;Reduce the labor intensity;Production preparation period is short;The retrofit products when equipment loss less.And with the development of numerical control technology,the axis machining scope will be more and more wide,processing efficiency unceasingly will also improve.
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Key words: Multiple Drill；Productive Efficiency；Multiple Spindle Heads；Orientation Device；Gear Transmission Box
目 錄
摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract ………………………………………………………………………………Ⅱ第 1章 緒論 ………………………………………………………………………… 1
1.1多軸加工應(yīng)用 ………………………………………………………………… 1
1.1.1多軸加工趨勢(shì) ………………………………………………………………1
1.2多軸加工的設(shè)備 …………………………………………………………………1
1.2.1多軸頭 ……………………………………………………………………2
1.2.2多軸箱 ……………………………………………………………………2
1.2.3多軸鉆床 ……………………………………………………………………2
1.2.4自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床 ………………………………………………………3
1.3 多軸加工的趨勢(shì) ………………………………………………………………3第 2章 普通鉆床改為多軸鉆床…………………………………………………4
2.1 生產(chǎn)任務(wù) …………………………………………………………………………4
2.2普通立式鉆的選型……………………………………………………………4
2.2.1計(jì)算所需電機(jī)功率 …………………………………………………………4
2.2.2立式鉆床的確定 ……………………………………………………………5
2.3本章小結(jié)……………………………………………………………………6
第 3 章 多軸齒輪傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì) …………………………………………………7
3.1設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備……………………………………………………………………7
3.2動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算……………………………………………………………8
3.3本章小結(jié)……………………………………………………………………15
第 4 章 多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零部件圖的繪制 ………………………………16
4.1箱蓋箱體和中間板的結(jié)構(gòu) ……………………………………………………16
4.2多軸箱軸的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………16
4.3軸坐標(biāo)計(jì)算…………………………………………………………………35
4.4本章小結(jié)……………………………………………………………………35
第 5 章 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)和接桿工具……………………………………………36
5.1導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向設(shè)置……………………………………………………………36
5.1.1導(dǎo)柱導(dǎo)套布置形式…………………………………………………………36
5.1.2導(dǎo)柱導(dǎo)套緊固方法 ……………………………………………………… 36
5.1.3導(dǎo)柱導(dǎo)套尺寸 ……………………………………………………………36
5.2導(dǎo)向裝置組成…………………………………………………………………37
5.3接桿工具……………………………………………………………………37
5.4本章小結(jié)……………………………………………………………………37
結(jié)論 …………………………………………………………………………………38
參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………39
致謝 …………………………………………………………………………………40
第 1 章 緒 論
1.1多軸加工應(yīng)用
相關(guān)部門進(jìn)行過統(tǒng)計(jì)，車間里面使用普通機(jī)床，切削生產(chǎn)平均時(shí)間是所有生產(chǎn)時(shí)間的15%，別的時(shí)候都是查看圖紙，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行裝卸，對(duì)刀具進(jìn)行更換，測(cè)量還有將鐵屑去除掉等。用數(shù)控車床的話，效能提升了85%，只是花的錢比較多。有的時(shí)候，就算是生產(chǎn)率很高，但是生產(chǎn)一樣的東西，前期的投入跟普通機(jī)床相比，也沒有少多少。所以一定要將生產(chǎn)時(shí)間變少，加工辦法不一樣，特點(diǎn)也不一樣，從鉆削生產(chǎn)來說，多軸生產(chǎn)前期投入的錢不多，但是能夠?qū)⑸a(chǎn)率提高的一種辦法。
1.1.1多軸加工優(yōu)勢(shì)
雖然說在自動(dòng)線上早就用了不可調(diào)試的多軸頭，只能是進(jìn)行大批量的生產(chǎn)，就算是多軸頭能夠調(diào)整的，這樣使用地點(diǎn)變大了，但是生產(chǎn)批量要是小，孔非常復(fù)雜的生產(chǎn)需要還是滿足不了，特別是工業(yè)一直在發(fā)展，現(xiàn)在大家關(guān)注大型復(fù)雜的多軸生產(chǎn)。比方說在原子能發(fā)電站里面，冷凝器體型很大，水冷壁管上的ψ20孔有15000個(gè)，要是加工用的搖臂鉆床，只是進(jìn)行鉆沖還有锪沉頭孔花費(fèi)時(shí)間達(dá)到842.5小時(shí)，但是要是加工用的數(shù)控八軸落地鉆床的話，對(duì)孔進(jìn)行鉆锪生產(chǎn)耗時(shí)171.6小時(shí)。所以對(duì)兩個(gè)坐標(biāo)軸控制用數(shù)控，那么刀具進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)候所處地點(diǎn)才是正確的，多軸生產(chǎn)可以將生產(chǎn)范圍變大，精度提高之后還能夠?qū)⒐ば岣撸芸斓纳a(chǎn)出之前沒辦法生產(chǎn)的零件。有人進(jìn)行過分析，對(duì)體型很大的高速柴油機(jī)上面30種相型零件，還有桿形零件進(jìn)行鉆孔，要鉆兩千多個(gè)孔的時(shí)候，超過四成可以自己對(duì)主軸鄉(xiāng)里面的二軸，三軸還有四軸多軸頭進(jìn)行生產(chǎn)，可以節(jié)省最少百分之二十的生產(chǎn)時(shí)間。
1.2 多軸加工的設(shè)備
進(jìn)給一次同時(shí)可以給很多孔進(jìn)行生產(chǎn)，或者是很多個(gè)一樣或者不一樣的產(chǎn)品每一個(gè)都生產(chǎn)一個(gè)孔，這就是多軸生產(chǎn)。這樣切削時(shí)間就變快了，精度變高了，裝夾，定位花的時(shí)間就變快了，還有數(shù)控機(jī)床里面不需要將坐標(biāo)算出來，這樣字塊數(shù)就可以少一些，編程可以簡(jiǎn)單點(diǎn)。生產(chǎn)的時(shí)候能夠用這些機(jī)器：將多軸頭，多軸鉆創(chuàng)裝在立鉆或者要比鉆上。有的還能夠自己對(duì)軸距進(jìn)行調(diào)整的主軸或者多軸箱，加上數(shù)控工作臺(tái)對(duì)縱橫兩個(gè)方向上的動(dòng)作進(jìn)行控制，可以生產(chǎn)各式各樣圓形，橢圓形的孔，工序有一個(gè)或者幾個(gè)。下面就來介紹一下。
1.2.1多軸頭
傳動(dòng)辦法不一樣，傳動(dòng)有兩種，齒輪傳動(dòng)還有萬向聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)，大家都知道，前面一種傳動(dòng)效率很高，結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，后面對(duì)于軸距調(diào)整比較容易。結(jié)構(gòu)上來看有兩種，不可調(diào)整的，可以調(diào)整的。不可調(diào)整的這種傳動(dòng)方式軸距不能變，基本上都用齒輪傳動(dòng)，生產(chǎn)批量很大的時(shí)候才能用。為了讓它的適應(yīng)性更好，研發(fā)出了可調(diào)式多軸頭，對(duì)于軸距能夠在一定區(qū)間里面調(diào)整。（1）萬向軸式種類也有兩個(gè):主軸上擁有對(duì)準(zhǔn)部分，在可調(diào)支架里面裝主軸，它是在殼體的T型槽里面動(dòng)作，對(duì)準(zhǔn)的地方用螺栓將它固定起來。（2）圓柱形主軸套是有公差的。主軸套跟式件孔的樣子一樣的模板里面。前面一種加工的是批量不多的，剛性相當(dāng)不錯(cuò)，孔距有很高的精度，只是孔的型號(hào)不一樣的話，用的模板也就不一樣。
多軸頭能夠在立鉆式搖臂鉆床上進(jìn)行安裝，根據(jù)鉆床的這些功能來工作。這樣多軸的生產(chǎn)辦法，因?yàn)殂@孔對(duì)效率，生產(chǎn)范圍還有精度是有一定要求的，用的地方有一定的限制。
1.2.2 多軸箱
按照成組生產(chǎn)的原理，用的機(jī)床是多軸箱或者是多軸頭的，組合的，生產(chǎn)批量是中等的或者大的。要想生產(chǎn)效果好一些，那么要注意下面幾點(diǎn)（1）裝夾工件的時(shí)候要簡(jiǎn)單點(diǎn)，需要很多的冷卻液才能把鐵屑給沖掉。（2）夾具的剛性相當(dāng)不錯(cuò)，生產(chǎn)的時(shí)候不會(huì)出現(xiàn)形狀的改變，分度定位很精準(zhǔn)。（3）用兩組刀具的時(shí)候，一組進(jìn)行使用，還有一組進(jìn)行刃磨還有調(diào)整，這樣換刀停機(jī)花的時(shí)間就沒有多少。（4）用的刀質(zhì)量要好，看這個(gè)刀有沒有變鈍，鉆頭要進(jìn)行打磨。（5）尺寸超差的話立馬就能夠看到。
1.2.3多軸鉆床
這個(gè)鉆床可以滿足很多軸的生產(chǎn)，比方說功率，轉(zhuǎn)動(dòng)速度，生產(chǎn)范圍等等。現(xiàn)在的多軸鉆床進(jìn)給是液壓的，在工作的時(shí)候周轉(zhuǎn)都是自動(dòng)化進(jìn)行的，比方說導(dǎo)向，功率，進(jìn)給，轉(zhuǎn)動(dòng)速度等。要關(guān)注，變速裝置基本上都是單獨(dú)的，那么對(duì)于某一組孔直徑不一樣的時(shí)候也能夠生產(chǎn)。
1.2.4 自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床
生產(chǎn)批量比較小或者中等的，要想合理化，現(xiàn)在研發(fā)出來自動(dòng)更換主軸箱的組合機(jī)床。
1、 自動(dòng)更換主軸機(jī)床
頂部用的是回轉(zhuǎn)式主軸箱庫(kù)在自動(dòng)更換主軸機(jī)床上，有很多不可調(diào)主軸箱掛在上面。首先將縱橫配線盤的工作程序編寫好，讓對(duì)應(yīng)的主軸箱進(jìn)到生產(chǎn)的工位上，定位夾緊要連接動(dòng)力，之后將裝有零件的工作臺(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)到主軸箱的下面，之后再向上移，加工就開始了。在加工對(duì)象發(fā)生變化的時(shí)候，只需要將懸掛的主軸箱進(jìn)行調(diào)換，那么對(duì)于不同的孔，還有不一樣的工序要求都能夠滿足。
2、 多軸轉(zhuǎn)塔機(jī)床
裝一些不可以調(diào)整的或者萬向聯(lián)軸節(jié)主軸箱在轉(zhuǎn)塔的上面，轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)位能夠自動(dòng)進(jìn)行，在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上夾緊，工件進(jìn)行的動(dòng)作是進(jìn)給的。工作臺(tái)回轉(zhuǎn)之后，能夠?qū)ぜ暮芏鄠€(gè)面進(jìn)行生產(chǎn)，轉(zhuǎn)塔太大不好，所以它的工位最多只能是四個(gè)到六個(gè)，主軸箱也盡量小一點(diǎn)，生產(chǎn)的時(shí)候工序要是很多，體型又很大的話，那么就比不上自動(dòng)更換主軸箱的機(jī)床，有一點(diǎn)是它的結(jié)構(gòu)不復(fù)雜。
3、 自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床
它的組成有自動(dòng)線或者是組合機(jī)床里面的標(biāo)準(zhǔn)件。在水平底座上安放不可調(diào)多軸箱還有動(dòng)力箱，轉(zhuǎn)動(dòng)主軸箱的時(shí)候，整個(gè)裝置都在進(jìn)給系統(tǒng)的溜板上進(jìn)行緊固。根據(jù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)子程序，主軸箱庫(kù)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)給動(dòng)作也進(jìn)行。對(duì)主軸箱進(jìn)行更換需要幾秒，在液壓分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上對(duì)工件進(jìn)行夾緊，方便對(duì)產(chǎn)品的每個(gè)面進(jìn)行生產(chǎn)?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)跟卸料部分進(jìn)行配合，那么生產(chǎn)就能在流水線上自動(dòng)進(jìn)行。將這種裝置用在可變生產(chǎn)系統(tǒng)里面，跟控制器進(jìn)行配合，這樣生產(chǎn)系統(tǒng)才能是完整的。
1． 3 多軸加工趨勢(shì)
多軸生產(chǎn)效率很高，花銷不多，準(zhǔn)備時(shí)間不長(zhǎng)，改變產(chǎn)品型號(hào)的時(shí)候機(jī)器的虧損不多?，F(xiàn)在數(shù)控技術(shù)發(fā)展很快，相信多軸生產(chǎn)的區(qū)間會(huì)變大，那么生產(chǎn)效率自然就變高了。
第2章 普通鉆床改為多軸鉆床
2.1生產(chǎn)任務(wù)
鑄鐵連接零件上有一個(gè)面要生產(chǎn)好多個(gè)孔，用普通立式鉆床生產(chǎn)孔，一個(gè)一個(gè)的對(duì)孔進(jìn)行鉆削，效率不高，機(jī)器不是標(biāo)準(zhǔn)的，也就是組合機(jī)床，效率不高，只是機(jī)器花的錢很多。
改造普通單軸鉆床成為立式多軸的，之后這個(gè)機(jī)器同一時(shí)間可以對(duì)孔進(jìn)行鉆，擴(kuò)，鉸的生產(chǎn)。
2.2 普通立式鉆床的選型
2.2.1 計(jì)算所需電機(jī)功率
2.1里面是零件：
圖2.1 零件圖
用HT200來加工，物料厚度5mm，硬度在HBS170-240HBS；每年生產(chǎn)一千萬件，尺寸精度是IT13.
(1) 同一時(shí)間生產(chǎn)四個(gè)孔軸向力算出來：
這里頭=365.9,=,=0.661,=1.217,=0.361,=1.1,
查資料[1] （表15-37）：
那么
（2.1）
這個(gè)電機(jī)需要的功率是：
（2.2）
2.2.2 立式鉆床的確定
按照之前算出來電機(jī)的功率，用立式鉆床Z525,表2.1里面是主要技術(shù)數(shù)據(jù)：
表2.1 Z525立式鉆床主要技術(shù)參數(shù)
第3章 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、對(duì)產(chǎn)品上需要生產(chǎn)的Ф10的孔進(jìn)行了解，這個(gè)孔要加工四個(gè)。坯料是灰鑄鐵，因?yàn)樵嚹５臐?rùn)滑性還有割裂的狀況，灰鑄鐵切削起來容易些，屑片會(huì)斷，損耗的刀是沒有那么多，那么確定用錐柄麻花鉆，是硬質(zhì)合金。（GB10946-89）]
2、定下來切削量
從資料里面[1]（表2-7）：
切削加工的快慢,進(jìn)給量.
那么切削轉(zhuǎn)動(dòng)的速度 （3.1）
翻查Z525使用資料定下來
所以真正切削加工的快慢為： （3.2）
3、生產(chǎn)一件產(chǎn)品需要的工時(shí) 圖3.1就是鉆頭工作時(shí)候進(jìn)給多少，
圖3.1 鉆頭進(jìn)給長(zhǎng)度
正常范圍在5-10mm,這里定10mm，
從資料里面[5]：
對(duì)一個(gè)孔進(jìn)行生產(chǎn)需要的時(shí)長(zhǎng)： （3.3）
一個(gè)產(chǎn)品的加工工時(shí)： （3.4）
3.2 動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
1、將齒輪的傳動(dòng)辦法定下來：外齒合。
2、確定齒輪布局：
對(duì)零件圖進(jìn)行分析，圖3.2，3.3里面是多軸箱齒輪的布局，有這兩種布局
圖3.2 圖3.3
傳動(dòng)一般都用的是效果好并且花銷又不多的：多跟主軸被一根傳動(dòng)軸帶著轉(zhuǎn)動(dòng)，所以論文里面齒輪的布局格式用的是3.3圖里面畫的
3、將主動(dòng)軸，工作軸，惰輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向定下來，還要將軸的直徑算出來。
因?yàn)橛玫氖橇⑹姐@床Z535，向左邊旋轉(zhuǎn)，那么工作周也是一樣，但是惰輪軸是向右邊旋轉(zhuǎn)。
按照表2將工作周直徑給定下來
表3.1 加工孔徑與工作軸直徑對(duì)應(yīng)表（mm）
需要生產(chǎn)的孔直徑Ф10mm,那么工作軸直徑是15mm.
主動(dòng)軸還有惰輪軸直徑都在后邊設(shè)計(jì)軸進(jìn)行確定。
4將齒輪傳動(dòng)的層次排出來，對(duì)每個(gè)齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)。
①論文里面?zhèn)鲃?dòng)用的是單層的齒輪，齒合傳動(dòng)是外面的，傳動(dòng)布局在圖4里面。
②對(duì)各個(gè)齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)首先將條件給定下來：電動(dòng)機(jī)輸入功率是,齒輪Ⅰ轉(zhuǎn)速, ,假設(shè)齒輪Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的傳動(dòng)比均為,那么,可以工作十五年（每年工作300天），兩班制。
③將齒輪種類定下來，精度等級(jí)定下來，用什么材料，齒數(shù)多少
?傳動(dòng)用的是直齒輪圓柱齒輪；
?多軸箱這個(gè)機(jī)器是普通的，速度沒有多塊，精度等級(jí)是七級(jí)（GB10095-88）;
?選用材料
從資料里面[1]（表10-1）：
齒輪Ⅰ材料用40Cr生產(chǎn)，調(diào)質(zhì)之后硬度280HBS，用45號(hào)鋼生產(chǎn)齒輪Ⅱ，調(diào)質(zhì)后硬度240HBS，45號(hào)鋼生產(chǎn)齒輪Ⅲ，硬度210HBS;
?將齒輪Ⅰ的齒數(shù)定下來,齒輪Ⅱ齒數(shù),定.
①設(shè)計(jì)根據(jù)齒面接觸強(qiáng)度來進(jìn)行
用下面式子來算? （3.5）
? 將式子里面每個(gè)數(shù)據(jù)給定下來
1)定下來載荷系數(shù);
2)將齒輪Ⅰ傳送的轉(zhuǎn)矩算出來
（3.6）
3) 從資料里面[4]（表10-7）：
將齒寬系數(shù)定下來=0.5
4) 從資料里面[4]（表10-6）：
5) 從資料里面[4]（表10-21d）：
從齒面硬度來確定齒輪Ⅰ的限;齒輪Ⅱ的;
6) 從資料里面[4]（表10-13）：
將應(yīng)力的周轉(zhuǎn)次數(shù)算出來：
（3.7）
（3.8）
7) 從資料里面[4]（表10-19）：
,;
8)將接觸疲勞許用應(yīng)力給算出來:
將失效概率定下來是1%， ,
從資料里面[4]（表10-12）：
（3.9）
; （3.10）
?算一下
1)將小齒輪分度圓直徑給算出來，將比較小的數(shù)據(jù)放進(jìn)去:
（3.11）
2)將圓周速度算出來V:
（3.12）
3)將齒算出來
（3.13）
4)將齒寬比上齒高的值給算出來
模數(shù)： （3.14）
齒輪的高：
（3.15）
（3.16）
5)將載荷系數(shù)算出來
已曉得,精度七級(jí)，
從資料里面[4]（表10-8）：,
直齒輪，如果,
從資料里面[4]（表10-3）：;
從資料里面[4]（表10-2）： ;
從資料里面[4]（表10-4）：精度七級(jí)，對(duì)于支承他們的布局不是等稱的
（3.17）
放到式子里面算：
;
通過,
從資料里面[4]（表10-13）：;
將載荷系數(shù)算出
（3.18）
6)根據(jù)真正的載荷系數(shù)對(duì)算出來分度圓直徑進(jìn)行校正，
從資料里面[4]（式10-10a）：
=53.649x=57.18mm （3.19）
7)將模數(shù)算出來m
,圓整之后就是.
⑤設(shè)計(jì)按照齒根彎曲強(qiáng)度來進(jìn)行按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
從資料里面[4]（式10-5）：
對(duì)彎曲強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)的式子是m≥
?將式子里面每個(gè)數(shù)據(jù)給定下來
1） 從資料里面[4]（圖10-20）：
;
=;
2) 從資料里面[4]（圖10-18）：
彎曲疲勞壽命系數(shù);
3)將彎曲疲勞許用應(yīng)力給算出來
彎曲疲勞安全系數(shù)定,
從資料里面[4]（式10-12）：
[]1==
（3.20）
=
4)將載荷系數(shù)算出來
（3.21）
5) 將齒形系數(shù)給查出來
從資料里面[4]（表10-5）：
6)將應(yīng)力校正系數(shù)給查出來
從資料里面[4]（表10-5）：
7）將Ⅰ、Ⅱ的算出來進(jìn)行對(duì)比
= （3.22）
=
齒輪Ⅱ稍微大一些。
?進(jìn)行計(jì)算
m≥ （3.23）
將算出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，通過齒面接觸疲勞強(qiáng)度將模數(shù)算出來，比按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度算的模數(shù)要大，因?yàn)辇X輪模數(shù)主要在于彎曲強(qiáng)度的承載能力，但是齒面接觸強(qiáng)度定的承載能力知識(shí)跟齒輪直徑有一定關(guān)系，按照彎曲強(qiáng)度將模數(shù)算出來，是1.5.查看圖紙，主動(dòng)軸中心距離惰輪軸中心51mm，也就是齒輪Ⅰ、Ⅱ完全嚙合的中心距：
m()=51 （3.24）
1.5x()=51 （3.25）
惰輪軸的中心距離工作軸的中心是61.5mm，這個(gè)距離同樣也是齒輪Ⅱ與齒輪Ⅲ完全嚙合時(shí)候中心跟中心的距離，那么
m(
1. 5()
⑥算出來幾何尺寸
?將分度圓直徑給算出來：
?將中心距給算出來
?將齒輪齒寬給算出來
（3.26）
定
⑦進(jìn)行驗(yàn)算
Ft===819.2N （3.27）
= 滿足要求
第4章 多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零部件的繪制
4.1箱蓋、箱體和中間板結(jié)構(gòu)
(1)用的是長(zhǎng)方形的箱子，大小240mmx200mm，箱蓋要適合它，箱體原料用的HT20-40, 箱蓋原料HT15-33.
(2)中間板的作用：對(duì)軸承來說支撐座就是箱內(nèi)部分，導(dǎo)向裝置里面的滑套支撐座就是伸到箱子外面的，要想方便設(shè)計(jì)者拿來用，中間板的厚度有23mm和28mm兩種厚，論文里面選用的中間板厚是23mm，原材料用HT15-33。
4.2多軸箱軸的設(shè)計(jì)
(1)設(shè)計(jì)主動(dòng)軸
①確定軸的材料
從資料里面[4]（表15-3）：
用45鋼生產(chǎn)軸，對(duì)它調(diào)質(zhì)。
②定下來軸的直徑
按照式子d≥A0(15-2) （4.1）
式子里頭A0=,
從資料里面[4]（表15-3）
A0=110
d≥110x=13.9mm,這里d=25mm
③將軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出來
圖4.1 主動(dòng)軸
?定滾動(dòng)軸承
因?yàn)檩S向還有徑向都有載荷作用在軸承上，所以前面后面軸承都用單列向心球，
從資料里面[5]（表1-14）：
軸承用7204c的。
?每一段軸的直徑，圖4.1里面長(zhǎng)都有表示。
?將鍵定下來
已然知道齒輪寬是35mm,那平鍵就用8x7x22，
從資料里面[4]（表6-1）：
?將軸上圓角還有倒角的大小都定下來
從資料里面[4]（表15-2）：
將軸一頭的倒角定為2x450,每一個(gè)軸肩圓角半徑就是R=1.0mm.
?對(duì)軸強(qiáng)度進(jìn)行校核根據(jù)彎扭合成來進(jìn)行
將軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖給畫出來
圖4.2 主動(dòng)軸計(jì)算簡(jiǎn)圖
處于軸上面的扭轉(zhuǎn)力矩
M=9549x=9549x=19.7 （4.2）
算軸向力
Py===1970N （4.3）
算徑向力
圖4.3 主動(dòng)軸的載荷分析圖
從算的軸的數(shù)據(jù)將圖畫出來，有扭矩圖，垂直圖，彎矩圖還有水平面里面的彎矩圖，4.3里面有。查看圖，危險(xiǎn)截面是截面E，算出扭矩還有合成彎矩
;
M==
（4.4）
45號(hào)鋼生產(chǎn)軸，=355Mpa,許用應(yīng)力[]=[文獻(xiàn)5], =1.5,則[]==237Mpa
強(qiáng)度校核根據(jù)第三強(qiáng)度理論來
式子， （4.5）
從資料里面[4]（表15-4）：
W代表的是軸抗彎截面的系數(shù)，W=-
W= （4.6）
=
Mpa<[]
也就是軸強(qiáng)度符合要求。
?對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行精準(zhǔn)校核
前面就說了危險(xiǎn)截面是截面E，現(xiàn)在只要對(duì)這個(gè)面兩邊來進(jìn)行校驗(yàn)就行，別的截面不需要校核。
校核截面E左邊的面：
:
==
（4.7）
===3.6Mpa
45鋼生產(chǎn)軸，對(duì)它調(diào)質(zhì) =640Mpa,=275Mpa,=155Mpa。
過盈配合的地方值，
從資料里面[4]（附表3-8）：
插入法可以算出來,
那么知道,
磨削生產(chǎn)軸，
從資料里面[14]（附表3-4）：
那表面質(zhì)量系數(shù)=
所以算出來綜合系數(shù)：
K=- （4.8）
K=+
將安全系數(shù)給算出來：
S== （4.9）
S==
Sca== 所以很安全
（4.10）
校核截面E右邊的面：
算彎矩還有彎曲應(yīng)力:
== （4.11）
將扭矩還有扭轉(zhuǎn)應(yīng)力給算出來：
==
因?yàn)檩S肩而出現(xiàn)的理論應(yīng)力出現(xiàn)在截面上，它的集中系數(shù)是a及a
從資料里面[4]（附表3-2）：
因==0.05,==1.25,用插值法：:a,a
從資料里面[4]（附圖3-1）
那軸原材料的敏性系數(shù)就是：q,q
從資料里面[4]（表3-4）：
用式子將有效應(yīng)力集中系數(shù)算出來：
k （4.12）
k
從資料里面[4]（附圖3-2）尺寸系數(shù)就知道
從資料里面[4]（附圖3-3）扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)就知道
磨削生產(chǎn)軸，
從資料里面[4]（附圖3-4）那表面質(zhì)量系數(shù)==0.92
軸的面沒有進(jìn)行強(qiáng)化處理，那么綜合系數(shù)的數(shù)據(jù)是：
K=--1=+
K=+-1=+
將安全系數(shù)給算出來：
S== （4.13）
S==
Sca== （4.14）
所以這個(gè)軸截面右邊的面是安全的，再加上軸沒有太大的一瞬間過載狀況還有很厲害的應(yīng)力周轉(zhuǎn)，那么肯定是不對(duì)稱的，那么不需要校核靜強(qiáng)度
?校核軸承
機(jī)床上普通的傳動(dòng)軸滾動(dòng)軸承要是失效了，那么會(huì)出現(xiàn)疲勞損壞，那么一定要算滾動(dòng)軸承的疲勞使用時(shí)間
從資料里面[4]（10-5）
式子里頭：
軸向力作用沒有多大，這里不考慮
從資料里面[6]（表3.8-50）
承受的徑向力是
從資料里面[6]（表13-3）：
安全性不錯(cuò)
(2)設(shè)計(jì)惰輪軸
①確定軸的原材料
從資料里面[4]（表15-3）：用45鋼生產(chǎn)軸，對(duì)它調(diào)質(zhì)。
②定下來軸的直徑
從資料里面[4]（15-2）：
按照式子
定下來
③設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)：
圖4.4 惰輪軸
?定滾動(dòng)軸承
因?yàn)檩S向還有徑向都有載荷作用在軸承上，軸承用的是單列向心球的，
從資料里面[5]（表1-14）：軸承型號(hào)7002c。
?每一段軸的直徑，4.4圖紙里面有它的長(zhǎng)。
?將鍵定下來
從資料里面[4]（表6-1）：
已然知道齒輪寬是30mm,那么平鍵用的是6x6x18
?在軸上面圓角的大小，倒角的大小
從資料里面[4]（表15-2）：
將軸一頭的倒角定為2x450,每一個(gè)軸肩圓角半徑就是.
?對(duì)軸強(qiáng)度校核按照扭合成來進(jìn)行
將軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖給畫出來
圖4.5 惰輪軸計(jì)算簡(jiǎn)圖
處于軸上面的扭轉(zhuǎn)力矩
（4.15）
算軸向力
Py== （4.16）
算徑向力
圖4.6 惰輪軸的載荷分析圖
從算的軸的數(shù)據(jù)將圖畫出來，有扭矩圖，垂直圖，彎矩圖還有水平面里面的彎矩圖，如圖4.6所示。查看圖，危險(xiǎn)截面是截面E，算出扭矩還有合成彎矩
;
M== （4.17）
強(qiáng)度校核根據(jù)第三強(qiáng)度理論來
式子，
從資料里面[4]（表15-4）：
W代表的是軸抗彎截面的系數(shù)，W=-
W=
=
也就是軸強(qiáng)度符合要求。
?對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核
前面就說了危險(xiǎn)截面是截面E，現(xiàn)在只要對(duì)這個(gè)面兩邊來進(jìn)行校驗(yàn)就行，別的截面不需要校核。
校核截面E左邊的面：
算彎矩還有彎曲應(yīng)力:M=32800x=22707.7
===14.5Mpa
算出扭矩跟扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的數(shù)據(jù)：
==
45鋼生產(chǎn)軸，對(duì)它調(diào)質(zhì) =640Mpa,=275Mpa,=155Mpa。
過盈配合的地方值，
從資料里面[4]（附表3-8）：
插入法可以算出來=0.8,
那么知道,
磨削生產(chǎn)軸，從資料里面[4]（附表3-4）：
定面的質(zhì)量系數(shù)是=
所以算出來綜合系數(shù)：K=--1=2.69+=2.8
K=+=2.24
將安全系數(shù)給算出來：
S===6.8
S===1.8
Sca== 所以很安全
校核截面E右邊的面：
算彎矩還有彎曲應(yīng)力:M=32800x=22707.7
===67.3Mpa
===34.4Mpa
因?yàn)檩S肩而出現(xiàn)的理論應(yīng)力出現(xiàn)在截面上，它的集中系數(shù)是a及a
從資料里面[4]（附表3-2）：
因==0.07,==1.33,用插值法：:a,a
那軸原材料的敏性系數(shù)就是：q,q
從資料里面[4]（附3-4）：
用式子將有效應(yīng)力集中系數(shù)算出來：
k
k
從資料里面[4]（附圖3-2）尺寸系數(shù)就知道
從資料里面[4]（附圖3-3）扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)就知道
磨削生產(chǎn)軸，
從資料里面[4]（附圖3-4）那表面質(zhì)量系數(shù)==0.92
軸的面沒有進(jìn)行強(qiáng)化處理，即，那么綜合系數(shù)的數(shù)據(jù)是：
K=--1=+=1.93
K=+-1=+=1.58
將安全系數(shù)給算出來：
S===2.12
S===5.53
Sca==
所以這個(gè)軸截面右邊的面是安全的，再加上軸沒有太大的一瞬間過載狀況還有很厲害的應(yīng)力周轉(zhuǎn)，那么肯定是不對(duì)稱的，那么不需要校核靜強(qiáng)度
?校核軸承
軸向力作用沒有多大，這里不考慮
承受的徑向力是
校核向心球軸承7002c
>表13-3) [文獻(xiàn)6]
安全性不錯(cuò)
（3）設(shè)計(jì)工作軸
①確定軸的原材料
從資料里面[4]（表15-3）：
用45鋼生產(chǎn)軸，對(duì)它調(diào)質(zhì)。
②定下來軸的直徑
設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)候，算出來工作軸直徑是。
③設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)：
圖4.7 工作軸
?定滾動(dòng)軸承
因?yàn)檩S向還有徑向都有載荷作用在軸承上，所以前面后面軸承都用單列向心球，再加上工作軸進(jìn)行鉆削生產(chǎn)，將單向推力球軸承加在后面一頭。從表1-14[文獻(xiàn)3]，單列向心球軸承用的型號(hào)102，后端單向推力球軸承型號(hào)8102。
?每一段的直徑，長(zhǎng)都在圖紙4.7展示。
?將鍵定下來
從資料里面[4]（表6-1）：
已然知道齒輪寬是25mm,平鍵用的5x5x20
?在軸上面圓角的大小，倒角的大小
從資料里面[4]（表15-2）：
將軸一頭的倒角定為2x450,每一個(gè)軸肩圓角半徑就是
?對(duì)軸強(qiáng)度校核按照扭合成來進(jìn)行
將軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖給畫出來
圖4.8 工作軸計(jì)算簡(jiǎn)圖
處于軸上面的扭轉(zhuǎn)力矩
=9549x=27.3
算軸向力
Py==
算徑向力
圖4.9 工作軸載荷分析圖
從算的軸的數(shù)據(jù)將圖畫出來，有扭矩圖，垂直圖，彎矩圖還有水平面里面的彎矩圖，如圖4.9所示。查看圖，危險(xiǎn)截面是截面E，算出扭矩還有合成彎矩
T=27.3;
M===54.6
強(qiáng)度校核根據(jù)第三強(qiáng)度理論來
式子，
從資料里面[4]（表15-4）：
W代表的是軸抗彎截面的系數(shù)，W=-
W==331.2-56.3=274.9
=
=222Mpa<[]=237Mpa
也就是軸強(qiáng)度符合要求。
?對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核
前面就說了危險(xiǎn)截面是截面E，現(xiàn)在只要對(duì)這個(gè)面兩邊來進(jìn)行校驗(yàn)就行，別的截面不需要校核。
校核截面E右邊的面：
算彎矩還有彎曲應(yīng)力:
===49.1Mpa
扭矩還有扭轉(zhuǎn)應(yīng)力給算出來：
==
45鋼生產(chǎn)軸，對(duì)它調(diào)質(zhì) =640Mpa,=275Mpa,=155Mpa。
過盈配合的地方值，
從資料里面[4]（附表3-8）：
插入法可以算出來=0.8,
那么知道=2.93,
磨削生產(chǎn)軸，
從資料里面[4]（附圖3-4）：
面的質(zhì)量系數(shù)就是==0.92
所以算出來綜合系數(shù)：K=--1=2.93+=3.02
K=+-1=2.35+=2.44
將安全系數(shù)給算出來：
S===1.85
S===4.48
Sca== 所以很安全
校核截面E左邊的面：
算彎矩還有彎曲應(yīng)力:
==
算扭矩還有扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的大?。?
===40.4Mpa
從資料里面[4]（附圖3-4）插入法就能夠?qū)㈡I槽上有效應(yīng)力集中系數(shù)給定下來：k,k
從資料里面[4]（附圖3-2）尺寸系數(shù)就知道
從資料里面[4]（附圖3-3）扭轉(zhuǎn)的大小是
磨削生產(chǎn)軸，
從資料里面[4]（附圖3-4）：
那表面質(zhì)量系數(shù)==0.92
軸的面沒有進(jìn)行強(qiáng)化處理，即，那么綜合系數(shù)的數(shù)據(jù)是：
K=--1=0+=0.09
K=+-1=+=1.63
將安全系數(shù)給算出來：
S===18.89
S===4.57
Sca===4.4>S=1.5
所以這個(gè)軸截面右邊的面是安全的，再加上軸沒有太大的很快的超載，并且應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性很嚴(yán)重，所以這里不說了。
校核靜強(qiáng)度。
?校核軸承
機(jī)床上普通的傳動(dòng)軸滾動(dòng)軸承要是失效了，那么會(huì)出現(xiàn)疲勞損壞，那么一定要算滾動(dòng)軸承的疲勞使用時(shí)間
1) 對(duì)向心球軸承36102進(jìn)行軸承
從第一張能夠曉得主動(dòng)軸上的軸向力是
承受的徑向力是 (表3.8-50) [文獻(xiàn)6]
>=30000h(表13-3) [文獻(xiàn)6]
安全性不錯(cuò)
2) 校核推力球軸承8102
P=Fa (表3.8-54)[jj] P=4.091N
>=30000h(表13-3) [文獻(xiàn)6]
安全性不錯(cuò)
4.3 軸坐標(biāo)計(jì)算
要想在多軸箱上鏜孔便利些，那么算軸坐標(biāo)的數(shù)據(jù)很關(guān)鍵。
將坐標(biāo)系建立起來，圖4.10里面展示，多軸箱里面的大小是220x180mm,將主動(dòng)軸裝在多軸箱中心，那么主動(dòng)軸坐標(biāo)就可以知道了（110，90），查看零件圖紙，可以把別的軸坐標(biāo)都算出來，按照?qǐng)D紙里面展示。
圖4.10 軸坐標(biāo)圖
第5章 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)和接桿工具
5.1 導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向裝置
5.1.1 導(dǎo)柱導(dǎo)套布置形式
模具是冷擠壓的，它的導(dǎo)柱導(dǎo)套布局（1）兩個(gè)導(dǎo)柱中間布局；（2）兩個(gè)導(dǎo)柱對(duì)角布局；（3）四個(gè)導(dǎo)柱的布局是封閉的。這個(gè)里面四導(dǎo)柱封閉布局用在很大模板上的，受力沒有那么勻稱，并且有偏心載荷的地方，對(duì)于冷擠壓模具里面，這種布局用的是最多的。
5.1.2 導(dǎo)柱導(dǎo)套緊固方法
緊固導(dǎo)柱導(dǎo)套還有模板的時(shí)候，有三種辦法：（1）基孔制過渡配合。這個(gè)方式在上下莫班上將導(dǎo)柱導(dǎo)套固定在上面，通過壓板螺釘來實(shí)現(xiàn)。（2）基孔制過盈配合，在上下模板上將導(dǎo)柱導(dǎo)套直接壓在上面。（3）在上下模座上將導(dǎo)柱導(dǎo)套直接固定在上面，用的是低熔點(diǎn)合金、環(huán)氧樹脂或無機(jī)粘結(jié)劑。
5.1.3 導(dǎo)柱導(dǎo)套尺寸
要想將擠壓式出現(xiàn)的偏心負(fù)荷給克服掉，設(shè)計(jì)的導(dǎo)柱導(dǎo)套剛性一定要好，按照模具的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)柱的直徑是d=φ40～60mm，在模板里面壓進(jìn)去的長(zhǎng)最小1.5d，根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)大小將總長(zhǎng)給定下來，但是一定要確保進(jìn)到凹模里面之前的凸模，導(dǎo)柱伸到導(dǎo)套里面超過10 mm。導(dǎo)套里面孔的直徑跟導(dǎo)柱的直徑在配合的時(shí)候是基孔制間隙配合。因?yàn)閴旱缴夏０宓膶?dǎo)套，它里面的孔稍微變小了，那么這個(gè)直徑肯定要超過導(dǎo)柱的直徑，導(dǎo)套壓進(jìn)去這個(gè)部分長(zhǎng)還有它的直徑最小是1.5d；導(dǎo)向段長(zhǎng)度（L-l）＝（2～3）d0。
工作的時(shí)候，要想滑動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套的潤(rùn)滑狀態(tài)很好，開一個(gè)油槽在導(dǎo)柱或者導(dǎo)套上，這樣可以將潤(rùn)滑油保存在這。在擠壓零件對(duì)精度有很高要求的，那么使用導(dǎo)柱導(dǎo)套是滾珠式的，這樣能夠?qū)ι舷履５膶?dǎo)向精度進(jìn)行確保。
導(dǎo)柱導(dǎo)套的原料用的滲碳鋼，對(duì)他的面進(jìn)行滲碳淬火，這樣它的面硬度很高，耐磨性相當(dāng)不錯(cuò)，并且里面的芯韌性才能高。導(dǎo)柱跟導(dǎo)套配合的地方，表面粗糙度最多是Ra0.2μm。
5．2導(dǎo)向裝置組成
導(dǎo)向部分的組成有：
（1） 選擇彈簧
這個(gè)多軸箱用四根彈簧進(jìn)行支承，初步估算一下多軸箱有多重：
作用在一根彈簧上的載荷：
彈簧用的是圓柱螺旋壓縮式的
從資料里面[7]（表12）：
彈簧中徑,節(jié)距，彈簧絲直徑，工作圈數(shù),自由高度.
(1) 確定導(dǎo)柱導(dǎo)套
用生產(chǎn)導(dǎo)柱，直徑16mm,長(zhǎng)303mm
20號(hào)鋼生產(chǎn)導(dǎo)套。
5．3接桿工具
接桿一頭螺紋是梯形的，它跟主動(dòng)軸里面的孔進(jìn)行滑動(dòng)配合，鍵的作用下對(duì)扭矩進(jìn)行傳送。設(shè)計(jì)一個(gè)斜面在梯形螺紋段上，這樣可以對(duì)接桿的延伸長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整，對(duì)刀具的磨損量進(jìn)行補(bǔ)償，接桿另外一頭莫氏錐孔與刀具的莫氏錐柄相配合。
結(jié) 論
三個(gè)多月過去了，論文也快寫完了，這段時(shí)間我不光要寫論文，還要忙著考研，這段生活非常的緊湊，對(duì)于我的專業(yè)知識(shí)復(fù)習(xí)了不少，學(xué)到了很多書本上沒有的東西。
畢業(yè)論文實(shí)際上是將我大學(xué)四年學(xué)到的東西再一次溫習(xí)，不光用到專業(yè)知識(shí)，還能夠?qū)⒗碚摳鷮?shí)踐結(jié)合起來，在寫論文的時(shí)候，我一直都很認(rèn)真，也很嚴(yán)肅，只有這樣才能很好的將論文完成。
這段時(shí)間我印象深刻，不光光是花了很長(zhǎng)時(shí)間，還有我體會(huì)到了不少待人處事的規(guī)矩，對(duì)待學(xué)術(shù)的態(tài)度，對(duì)于大學(xué)生活讓我難忘。
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致 謝
大學(xué)幾年的時(shí)間，謝謝所有老師對(duì)我的教導(dǎo)，你們讓我學(xué)會(huì)了怎么樣去認(rèn)真學(xué)習(xí)，怎么樣踏實(shí)的去做事情，讓我向著正確的方向去奮斗。生活的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，讓我形成了正確的價(jià)值觀，世界觀。
本次設(shè)計(jì)特別要謝謝我的論文指導(dǎo)老師。這篇論文因?yàn)槔蠋煹膸椭也拍茏罱K完成，一開始確定論文的題目，制定寫論文的計(jì)劃，將技術(shù)路線寫出來，不管是哪一點(diǎn)都有老師的指導(dǎo)。從老師的身上，我學(xué)到了老師對(duì)待專業(yè)的態(tài)度，還有為人處世的態(tài)度，這些都讓我印象深刻，將來也是我工作中需要繼續(xù)履行的。
謝謝我的父母，因?yàn)槟銈儗?duì)我的支持，寬容，我才能最終完成大學(xué)的學(xué)業(yè)，因?yàn)橛心銈?，我才感受到家庭的幸福，謝謝你們對(duì)我的理解，支持，這些都是我努力奮斗的動(dòng)力。
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