AWC机架现场扩孔机设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀论文 设计，答辩无忧，值得下载！ 架现场扩孔机设计 专用镗床主要用于大批量大件生产，具有生产率高，能加工大型难加工零件，且结构简单，制造成本低等特点 ,复杂箱体零件孔系的加工 ,能在较为复杂的环境下工作且加工精度稳定。 1 1 应用 镗床是一种主要用镗刀在工件上加工孔的机床。通常用于加工尺寸较大，精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上，孔距和位置精度要求较高的孔。如箱体上的孔，还可以进行铣削，钻孔，扩孔，铰孔等工作。 削特点 刀具结构简单 ,通用性达 ,可粗加工也可半精加工和精加工 ,适用批量较小的加工，镗孔质量取 决于机床精度 . 2镗床的发展 2 1 镗床发展历史 金属切削加工在这整个机械制造中占有极重的位置，约占机械制造总工作量的4060。 在 1770 年前后，由于用手工和一般金属加工机具加工蒸汽机气缸不能到达精度要求，人们就创制了专门加工蒸汽机气缸孔的专业机床，于是就诞生了第一台卧式镗床。 20 世纪初期 ,由于钟表仪器制造业的发展 ,需要加工孔距精度较高的设备， 1905 年在瑞士制成小型台式坐标定中心机床。 1917 年，在美国制成单柱坐标镗床。 1920 年瑞士制成双柱坐标镗床。当时绝大多数坐标镗床采用精密丝杠螺母、标准测杆 (或 量块 )和千分表作为坐标定位装置，坐标定位精度仅为 6 10 微米。 30 年代 ,在德国、瑞士等先后出现了以 线纹尺 定位的光学坐标镗床，坐标定位精度提高到 2 6 微米。 60 年代以后，随着电子技术的发展，坐标镗床向数字显示和数字控制方向发展，采用 光栅 、 感应同步器 、 激光干涉仪 和 磁栅 等作为坐标定位装置，有的还增设了自动换刀装置。 到了二十世纪中期，又相继出现了加工各种复杂大型零件的坐标镗床。由于加工零件的不断变化，促进了镗床的不断发展完善。终于发展成为今天具有通用性、万年性的卧式镗床。对于重型制造业来说，那些体积大、吨位重的大型工件的孔加工，由于工件的移动和装夹困难，无法在普通卧式镗床上加工，因此，在卧式镗床的基础上又发展制造了重型落地镗床。 2 2 现代镗床的 现状及发展水平 : 现代机器向着高速度、高效率、高精度发向发展，对机械零件精度要求越来越高，同时机构也日趋复杂，特别是箱体零件具有孔系多的特点它除了本身有尺寸精度要求外，还有形状精度和孔系之间的位置精度要求。镗床在这些加工中由为重要。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀论文 设计，答辩无忧，值得下载！ 现代还出现了一些生产能力强柔性不高的专用镗床。如用了大批量生产连杆轴瓦、活塞孔、油泵壳体等零件上的专门加工精密孔的金刚镗床。 2 3 现代镗床飞速发展主要有一下几种形式 : 主要用于侧面孔的加工。 一种高精度的机床。主要特点：具有坐标 位置的精密测量装置。 种高速精密镗床。主要特点： 高， f 很小，加工精度可达 8m。 专用镗铣头。 主要特点： 结构简单，制造成本低，能适应快速化生产及复杂的生产环境。 坐标镗床 的发展由为迅速，下面介绍一下 坐标镗床 ： 类型 ： 坐标镗床有单柱、双柱和卧式 3 种。 单柱坐标镗床 :主轴垂直布置，并由主轴套筒带动作上下移动以实现垂直进给 ,有的主轴箱可沿立柱导轨上下移动以适应不同高度的工件。工作台沿滑座作纵向移动，滑座沿床身导轨 作横向移动，以配合坐标定位。工作台三面敞开，操作方便。中小型坐标镗床大多采用这种布局形式，坐标定位精度为 2 4 微米。 双柱坐标镗床 :两立柱上部通过顶梁连接，横梁可沿立柱导轨上下调整位置。主轴箱沿横梁导轨作横向移动，工作台沿床身导轨作纵向移动，以配合坐标定位。大型的双柱坐标镗床在立柱上还配有水平主轴箱。采用双柱框架式结构 ,刚度很高 ,大中型坐标镗床多为这种形式 ,坐标定位精度为 3 10 微米。 单柱和双柱坐标镗床的主轴都垂直于工作台面，一般适合于加工一个方向上有孔的工件，如钻模、镗模和样板等。加工几个方向都 有孔的工件时，则须使用万能 回转工作台 ，因而工件的尺寸和重量受到限制。 卧式坐标镗床 :两个坐标方向的移动分别为工作台横向移动和主轴箱垂直移动。工作台可在水平面内回转。进给运动由纵向滑座的轴向移动或主轴套筒伸缩来实现。由于主轴平行于工作台面，利用精密回转工作台可在一次安装工件后很方便地加工箱体类零件四周所有的坐标孔，而且工件安 装方便，生产效率较高。这种镗床适合箱体类零件的加工。 2 4 镗床的发展方向 现代镗床由过去的专用镗床发展为今天的通用性机床，具有较大的工艺范围，且运动灵活，柔性高，能加工复杂的零件，通用镗床正向数控化、大型化、超精密、高速度等方向发展。一些专用镗床向标准化发展，使专用镗床生产周期大为降低，生产成本降低，体积更小，能满足各种加工要求。 3镗床的特点 在镗床上镗孔时，镗刀基本与车刀相同，不同之处是工件不动，镗刀在旋转。镗孔加工精度一般为 面粗糙度为 4本课题的作 用 本研究课题主要用于解决新钢钒公司热轧板厂三期技改工程 ,需要对现有的主辊轧机机架进行扩孔 ,以便安装长行程伺服油缸 ,为了降低工程建设费用 ,避免拆卸后引起不必要的安买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀论文 设计，答辩无忧，值得下载！ 装 ,需根据现场环境空间及经济方面合理设计适合的专用镗床进行扩孔。 通过大量的资料收集，我深刻的了解了镗床的发展历史，学习了镗加工工艺，对专用镗床的结构有了一定的了解，为接下来的毕业设计打下了一定的基础，我相信我一定能顺利完成任务的。 参 考 文 献 1 宝成 学普及出版社 2 李庆余、张佳机械设计制造装备设计 业出版社 3 濮良贵、纪名刚 教育出版社 4 高速玉 大型机床零件的加工和重型卧床镗床的制造经验 . 北京 :第一机械工业部第二机器工业管理局设计处 ,1956 5 刘仕良 方建军 . 一种小型专用镗床的设计 . 现代制造工程 )6 宗振华 . 加长专用镗床的设计与制造 . 机械制造 2(3)7 张亮 . 客车构架 70, 80 孔专用镗床优化设计 . 山东机械 )8 王绍俊主编 设计手册 9 乐兑谦主编 机械工业出版社 10 龚溎义主编 高等教育出版社 11 机械设计手册 第 2卷 12 邱宣怀主编 高等教育出版社 13 制造工程与技术（机加工）（英文版） 14 ,15 16 in 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀论文 设计，答辩无忧，值得下载！ 摘 要 解决 攀钢热轧板厂三期技改工程（立辊轧机宽度自动控制系统（ 改造后，需对现有的立辊轧机机架进行扩孔，以便安装长行程伺服油缸。立辊轧机机架扩孔如果送入设备制造厂进行加工，质量保证可靠，但机架还原难于保证安装质量、精度 。为了降低技改工程费用，决定在立辊轧机现场对机架进行扩孔加工。 经过潜心研究，结合现场实际情况设计专用扩孔设备 专用镗床。再 结合专用设备的扩孔工艺 ，提出了切实可行的解决方案，该方案具有经济、实用、可行等特点。 设计的特色：解决了现场安装及镗杆的刚度问题； 满足了扩较大孔的要求 ；此专用设备镗刀系统采用卧式镗床的平旋盘结构，可方便调整刀具切削深度；导轨采用组合式导 轨，使运动平稳，安装便捷；支撑采用组合机床型式支撑，便于拆卸安装，可大大提高生产率 。 关键词 专用设备 ， 专用镗床 ， 加工效率 ， 工艺实验 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀论文 设计，答辩无忧，值得下载！ is an up . t to of a to to is it it t To to - In of a is of as of is is 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀论文 设计，答辩无忧，值得下载！ 目 录 摘 要 I V 1 绪 论 1 计目的和意义 1 孔技术要求 1 解决的问题 1 计项目的发展情况 2 计原理 2 2 总体设计 3 体设计原则 3 艺分析 3 体方案的比较 3 杆的安装形式 3 给方式 4 降运动形式 4 床运动的分配 4 择传动形式和支撑形式 4 3 力能参数计算 6 削用量的选择及转矩、功率的确定原则 6 佳切削用量的选择 6 有镗孔工艺参数 6 削切削速度、扭矩和切削功率公式 7 要镗削参数的计算 7 择电机 9 4 扩孔机传动系统设计 10 定总传动比 10 配传动装置的传动比 10 算总的机械效率 11 算传动装置各轴的运动和动力参数 11 传动设计 12 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀论文 设计，答辩无忧，值得下载！ 动斜齿轮的设计计算 14 定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 14 齿面接触强度设计 14 何尺寸计算 17 算轴间圆柱斜齿轮 18 轮的结构设计 18 的结构设计 18 设计的主要内容 18 的材料 19 的设计计算 19 扭转强度初步估算轴径 19 的机构设计 20 轴上的载荷 21 弯扭合成应力校核的轴的强度 22 确校核轴的疲劳强度 23 轴进行设计 25 所有选用键进行强度校核 30 承受较 大载荷的圆锥滚子轴承进行校核 31 刀系统设计 33 刀头 33 杆选择 34 体的结构设计 34 5 导轨设计 37 6 镗刀强度及镗杆的稳定性验算 39 7 工艺试验 43 结 论 44 参 考 文 献 45 附录 A: 辊轧机机架加工工序图 46 附录 B: 辊轧机机架加工工序图 47 致 谢 48 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀论文 设计，答辩无忧，值得下载！ 1 绪 论 计目的和意义 攀枝花新钢 钒股份有限公司为了适应钢铁市场需求，实现了全连铸，热轧系统进行了大规模的改造，以提高热轧产品质量、成材率和作业效率，以及为冷轧提供高 质量的原料，同时提高热轧产品的市场占有率。为了提高热轧板的外观 增强带钢的市场竞争力，决定在热轧板厂三期技改工程中，对现有的 辊轧机进行改造增添宽度自动控制系统（ 使热轧带钢产品质量达到国内先进水平。 立辊轧机宽度自动控制系统（ 造用长行程伺服液压缸替代原电动机械侧压系统，为保证缸的行程满足原侧压轧辊位置变化要求，在安装伺服油缸位置，需对现有的立辊轧机机 架孔进行扩孔，以便安装长行程伺服油缸。 立辊轧机机架扩孔实施方案 比较突出，如果拆除 ，送入设备制造厂进行加工，质量保证可靠，但机架还原难于保证安装质量。为了降低技改工程建设费用，决定在立辊轧机现场对机架进行扩孔加工。 为了采用经济实用的方案解决机架现场扩孔，结合现场实际情况设计专用扩孔设备，再结合专用设备编制详细的扩孔工艺，提出了切实的解决方案，该方案具有经济、实用、可行等特点。 孔技术要求 辊轧机机架：所加工孔从 300孔至 520实际长度292下孔中心距 1500与油缸间隙单边 5 辊轧机机架 下孔相对地面标高为 +200孔标高为 +1700装面标高为 辊轧机机架：所加工孔从 260大到 420的实际长度108下孔中心距 1240孔与油缸间隙单边 5 辊轧机机架 下孔相对地面标高为 +320孔标高为 +1560装面标高为 解决的问题 如何对较大孔进行扩孔，刀杆系统的稳定性；现场条件的限制问题；由于机架未拆卸下来只能在机器上加工扩孔，必须考虑现场空间大小问题 ,以及专用镗床的生产成本问题 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀论文 设计，答辩无忧，值得下载！ 计项目的发展情况 专用镗床主要用于特殊孔的加工，结构简单，应用范围较广。国内外专用镗床主要向标准化、高精度、高生产率方向发展，以适应复杂多变的生产环境。 计原理 该专用镗床主要由刀具系统、变速装置、动力装置构成。 镗刀可分为镗刀头和镗刀块。 镗杆按支 撑形式分为悬臂式和双支撑式镗杆。 变速装置可由齿轮变速或电机无极变速装置构成，本课题考虑到机械结构及成本因素，选用齿轮组变速。 动力装置主要由各类电机供给。 本设计根据现有坐标镗床及相关组合机 床综合设计利用刀具在导 轨上做进给运动， 导 轨类似 轨。利用组合支架提供不同高度的孔加工。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀论文 设计，答辩无忧，值得下载！ 2 总体设计 体设计原则 采用成熟的经验或经分析实验验证了的方案；结构简单，零部件数量少；多用标准化、通用化零部件；重视维修性，便于检修、调整、拆换；重视关键零件的可靠性和材料选择；充分运用故障 分析成果，及时反馈，尽早改进。 艺分析 设计主要参数 辊轧机机架：所加工孔从 300孔至 520实际长度292下孔中心距 1500与油缸间隙单边 5 辊轧机机架：所加工孔从 260大到 420的实际长度108下孔中心距 1240与油缸间隙单边 5 由于加工孔和加工余量较大，并且只能在现场机器上进行扩孔，普通扩孔钻及通用性镗床无法满足加工要求，需要利用专用镗床进行扩孔，可利用多次进刀完成大余量的切削。 体方案的比较 杆的安装形式 刀杆的形式及卧式镗床的工艺范围如图： 刀杆的安形式： 刀杆直接装于主轴之上。 刀杆安装在平旋盘上。 比较以上方案的优缺点： 此方案对主轴的旋转精度、刚度、承载能力要求较高 ， 刀具的最 大伸长量需达到 292有较大不稳定性，且刀杆较粗，且重力作用较大，将产生较大挠度，影响加工精度。 此方案因刀杆与主轴不同轴，则产生一定的离心力，不能达到动平衡，但可利用加配重的方法，解决这一问题；又因平旋盘的质量较大一些，具有惰轮的作用，储备一定的动能，不易在加工条件发生变化时停转，刀具能方便装夹，容图 式镗床的工艺范围 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀论文 设计，答辩无忧，值得下载！ 易调整长度，能实现一把刀具加工，并使刀具的径向伸出长度缩短，对主轴的性能要求降低，主轴只须传递一定的转矩即可，刀杆具有 较强的刚度。 给方式 进给方式可分为：机械传动进给，手动进给。 由于此专用扩孔机，为现场改造设备时使用，不直接用于工厂生产，为节约成本，简化变速 机构，采用手轮进给方式，通过对铁屑颜色的判别，调试每刀进给 的最佳进给量。 按铁屑颜色、形状酌情调整速度；当采用高速钢镗刀正常切削钢材时，切屑应成白色，切屑呈蓝色时说明切削速度选高了；使用 硬质合金镗刀切削时，正常的切屑应呈蓝色，当出现火花时说明切削速度选高了，出现黑色切屑则是 切削速度未 选足。 降运动形式 升降运动选择：可利用 滑座 在立柱 导 轨 上进行上下升降运动，由于为垂直运动且重力较大，人工较为吃力， 需 采用电机驱动， 这样将增加扩孔机的复杂性，自身重量及生产成本。 由于四个孔具有固定高度位置，可利用 工厂中经常使用的支架设备，变 换不同的高度位置；使主轴箱水平放置于道轨上，可使安装更加容易，导 轨刚度更高，由于部分孔的高度较高，需增加辅助支撑，提高支撑刚度；这样设计将大大简化设备、降低重量。但生产时间因安装支架而有所增加。 床运动的分配 由于现场 机架固定不动，因此在镗孔时，进给和升降运动必须由刀具运动完成 ，这样将影响加工精度，一般情况为刀具只做切削运动，而工件进给实现金属切削，但本设计中属于特殊情况，需增加机床刚度，提高加工质量 。 择传动形式和支撑形式 为了简化机床结构、 降低生产成本， 采用交流异步电机驱动机械装置传动，它具有传递功率大，变速范围较广，传动比准确、工作可靠等优点。电机与主轴箱之间利用带轮连接，具有过载保护、 减小振动等优点；电机安装于主轴箱外部，可减少热源传递热量到主轴箱影响加工精度。 机床形式采用卧式结构，其结构类似于 座，可便于安装，其结构具有较高的刚度。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀论文 设计，答辩无忧，值得下载！ 综上，主轴箱的大致结构类似与普通镗铣头结构，如图 示。 扩孔机 布置情况如 图 示， 此方案结构简单紧凑 ，能满足现场的加工要求，当加工下孔时，移去支撑中箱，加工上孔时加上中箱；当加工 另外两个孔时可在底座的下面加钢板以满足孔的位置要求 ，不用更换刀具，能快速实现径向进给 。 补充说明，由于皮带暴露于主轴箱外部，为保证操作人员安全，需加防护罩。 图 铣削头 图 孔机原理图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀论文 设计，答辩无忧，值得下载！ 3 力能参数计算 削用量的选择及 转矩、功率的确定原则 镗削用量的选择 原则 镗削用量直接影响 被加工孔的镗削质量和生产效率，对镗削用量的选择应尽量的选择 合理 、 先进。镗用量与工件材料 及几何形状、工序精度要求、机床、刀具 工件系统刚度和冷却情况等许多因数有关。 吃刀深度 走刀次数的多少直接影响加工时间，因此粗镗时，吃刀深度应尽可能取大。本设计中选 进给量 f 的选择同吃刀深度类似，粗加工时主要考虑切削效率。 切削速度可以凭经验，根据孔径大小、材质情况来选择，亦可以按工件材料的硬度值， 选定的吃刀深度、进给量和选取的刀具寿命计算出来。 佳切削用量的选择 有镗孔工艺参数 根据现有的镗孔工艺参数， 通镗床偏心盘加工孔可以加工到 550轴电机功率为 615通镗床偏心盘加工孔可以加工到 950镗杆加刀罐可以加工到 700 参考 表 105镗削用量 表 件材料 工序 / ( / )f mm r ()pa 低碳结构钢 粗镗 30 70 6 高碳结构钢 粗镗 30 70 4 查 表 1削用量 表 具材料 工件材料 工序 / ( / )f mm r ()pa 硬质合金 钢、铸钢 粗镗 40 60 1 5 8 查 表 1硬质合金车外圆纵车切削用量及功率 表 具材料 工件材料 ( / )f mm r / ()mP 素结构钢 素结构钢 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀论文 设计，答辩无忧，值得下载！ 综上，选取f mm r ， 当 260D 选取最佳切削速度4 0 / m i n 0 . 6 7 /cv m m s。 削切削速度、扭矩和切削功率公式 查 表 1钻孔、扩孔和铰孔切削速度计算公式 表 件材料 刀具材料 切削速度 （ m/s） 碳素结构钢、合金结构钢 0 7 ( )b G P a . 600 . 7 5 0 . 2 5 0 . 2 0 . 32 0 . 6 a f查 表 1钻孔、扩孔和铰孔的轴向力、扭矩和切削功率计算公式 表 件材料 刀具材料 扭矩（ 切削功率（ 碳素结构钢、合金结构钢 0 7 ( )b G P a 硬质合金 . 7 5 0 . 8 0 . 9 509 . 8 1 0 . 8 4 d a f k 02d 要镗削参数的计算 当 260D 时， 转力矩 0 . 7 5 0 . 8 0 . 9 509 . 8 1 0 . 8 4 d a f k查表 1使用条件变换时的轴向力和扭转修正系数 查得 ， ， 1， 。 1 . 7 4 1 . 3 3 1 0 . 8 4 0 . 8 9 8m m f o v x m w fk k k k k 0 . 7 5 0 . 8 0 . 9 509 . 8 1 0 . 8 4 d a f k （ 参见 式 1 即 0 . 7 5 0 . 8 0 . 9 508 . 2 4 d a f k0 . 7 5 0 . 8 0 . 9 58 . 2 4 2 6 0 5 0 . 5 1 0 0 0 . 8 2 0 . 8 9 8 8 9 8 . 4 9 切削力0 02 2 8 9 8 . 4 9 69110 . 2 6 0 （参见 式 1 由于此切削为恒 功率切削 ,可根据以下公式初步确定所需的切削功率。 02 2 8 9 8 . 4 9 0 . 6 7 4 . 6 3260k （ 见 式 1 01 0 0 0 6 0 6 0 0 0 0 0 . 6 7 4 9 / m i （式 当 520D 时 由于利用手动调整进给速度达到恒 功率切削，且转速相同可求出切削速度。 11 5 2 0 1 7 2 1 . 3 3 4 /1 0 0 0 6 0 6 0 0 0 0m s （式 由于为恒功率切削 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀论文 设计，答辩无忧，值得下载！ 112 114 . 6 3 5 2 0 8 9 9 . 4 22 2 1 . 3 3 4 根据 0 . 7 5 0 . 8 0 . 9 509 . 8 1 0 . 8 4 d a f k得 0 . 9 50 . 7 5 0 . 819 . 8 1 0 . 8 4 a k （ 见 式 1 0 . 9 50 . 7 5 0 . 88 9 9 . 4 29 . 8 1 0 . 8 4 5 2 0 5 0 . 8 9 80 . 2 8 9 5 /m m r 切削力0 12 2 8 9 9 . 4 2 3 4 5 9 . 30 . 5 2 计算轴向力和径向力 查 表 24 车镗时的切削力及切削功率的计算公式 切削力 8 1 ( 6 0 )z F p a f v k （ 见 式 2 背向力 8 1 ( 6 0 )F F Fy y y p a f v k（ 见 式 2 进给力 8 1 ( 6 0 )F F Fx x y p a f v k （ 见 式 2 表 削力270背向力199进给力 294由于机架 材料的性能如下 : , , , 200s , 400b , 25 。可根据以下条件选择系数。 查 表 24钢和铸铁的强度和硬度改变时切削力的修正系数 加工材料为结构钢和铸钢时 ()0 7 刀具为硬质合金， 0 8b G P a 时 ， 。 查 表 24加工铸铁及钢时刀具几何参数改变时切削力的修正系数。 刀具为硬质合金时 ， 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀论文 设计，答辩无忧，值得下载！ 综 上，可求得 ( ) 0 . 50 . 6 3 7 m F k r K 1 . 3 50 . 4( ) 0 . 5 0 . 2 6 6 80 . 6 3 7 ( ) 1 . 1 70 . 6 3 7 x m F k r F K 1 . 00 . 4( ) 1 . 1 7 0 . 7 3 4 70 . 6 3 7 当 260D 时， 0 . 9 0 . 6 0 . 39 . 8 1 1 9 9 5 0 . 5 ( 6 0 0 . 6 7 ) 0 . 2 6 6 8 4 8 2 . 9 4 1 . 0 0 . 5 0 . 49 . 8 1 2