夹板自动钻床总体设计任务书

1 夹板自动钻床总体设计任务书 第一章 夹板自动钻床总体设计 1拟定方案 确定方案 我们小组在接到夹板自动钻床的设计课题后，进行了工艺方案的拟定。为了使工艺方案制定的先进、合理，我们在陈震华老师的指导下，从认真分析被加工 主夹板零件图开始，先后 4次深入到杭州手表等单位调查研究，全面了解该夹板零件的结构特点。我们了解到手表厂加工的零件形状是圆形的，而我们所加工的零件是个类似半圆的。于是我们先考虑到圆形工作台，但最后经组员一起讨论，结合陈震华 老师的指导意见，我们还是决定用直线式的工作台。 手表厂加工的是 24个孔，圆形工作台，而我们加工的孔数是 15 个，这样当我们采用直线式时机床总体尺寸势必有所增加。我们根据所加工孔的尺寸精度、表面粗糙度等方面的技术要求， 2 采用的定位装置、工艺方法及生产率要求等，跟厂里有多年制造经验的楼老师和工人一起分析它们的优点和缺点。总结设计等方面的内容，在手表厂的调研讨论，同时在与陈震华老师的反复讨论后，拟定了工艺方案。我们也大量收集了相关书籍和资料，到各大书店、图书馆查阅了有关资料，这给我们以后的设计带来了许多的方便。 在拟 定加工孔的方案时，我们分析了以下几种方案： 1、 钻削：对一般孔的加工可用钻削方案，对我们这种薄形盘类零件上的孔更适合加工，而且这种加工机床的运动形式简单，工序集中，提高生产率，在大批量生产中，采用多轴钻。 2、 镗削：一般是对孔径较大的毛坯进行加工，而我们所加工的孔径很小，不适合我们的方案。 3、 铣削：由于孔径很小，铣刀无法对孔的内表面进行加工，而且铣削最主要还是用于加工平面。 分析了以上几种方案，比较后得出结论：选用第 1 种方案，钻削后，对精度较高的孔再进行忽油槽。 1术分析 3 通过第一阶段的调查研究，根据现有机 床同类使用特点，以及有关技术方面等要求，依据定制总体设计方案，确定分析过程。 一、 工件分析 1、 被加工工件见主夹板零件图。 2、工件材料选用 ，直径 度 1盘类零件，工件体积小，重量轻（附铜合金性能表） 牌号 硬度 抗拉强度 屈服强度 延伸率 收缩率 140 68 48 3 20 二、 加工工艺分析 因孔径较小，采用钻削方案即可。 经分析比较后，我们小组拟定出了生产工艺如下： 1、 冲工艺孔，落料； 2、 以工艺孔定位，冲各孔位凹孔； 4 3、 钻 15个孔； 4、 倒角； 5、 攻丝。 三、 加工示意 图 加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程，表明机床、夹具、工件三者关系及相对位置关系、机床的工件行程及工作循环等。加工示意图是机床设计的主要图纸之一，在总体设计中占有重要地位，它是刀具、辅具、夹具、动力滑台装置及运动部件选择的主要原始资料，也是整台机床布局和性能的原始依据。同时，它还是调整机床、刀具及试车的依据，其内容包括： 1、反应机床的加工方法，加工条件及加工过程； 2、根据加工部位的特点及加工要求，决定刀具类型、数量、结构、尺寸及钻头直径； 3、决定主轴结构类型、规格尺寸及外伸展度； 4、选择标 准钻头； 5、注明主轴夹具、工件之间的联系尺寸； 5 6、决定机床动力部件的工作行程及工作循环。 以上加工示意图表示： 1、 工艺方法： 15 个钻头分别加工工件上 15 个不同的孔，工件在滑台上移动，钻削时再由 2、 刀具：选用高速钢麻花钻，顶角 120， 15 个钻头，钻头直径分别为 1、 6 3、 切削用量： 主轴转速 n=10000r/削速度 v=给量 f=r 4、 主轴联系尺 寸 5、 主轴直径 6、 主轴端部离工件定位面 7、 刀具之间联系尺寸见装配图 8、 执行部件行程 四、 工件的定位夹紧 定位夹紧由 V 形块定位，以及主轴上的压板夹紧 1机床总体布局 机床总体布局是指按工艺要求，决定机床所需要运动、确定机床组成部件，以及确定各个部 7 件的相对运动和相对位置关系。机床总体布局必须满足机床的加工范围、工作精度、生产率和经济性等要求，确定所采用的工艺方法能实现所要求的工件和刀具的相对位置关系和相对运动关系。 要求所设计的机床体积小，重量轻，质量好，效率高，使用安全，操作方便，结构简单，机床工作平稳，降低 工人劳动强度 一、 机床运动分配 机床运动分配应注意以下几点： 1、 移动部件的重量应尽量轻； 2、 应利于提高加工精度； 3、 应利于提高机床刚度，缩小占地面积 本课题要钻 15 个孔，孔径小，工件体积小，重量轻，为提高生产率，批量生产，采用主轴多轴钻。加工时，钻头旋转并作舟轴向进给运动，工件在送料板上做直线进给运动。钻头钻孔时，工件以用 V 块、压板定位夹紧。这样定位和夹紧方案确定了了钻削过程较易得到保证，也提高被 8 加工孔中心线的直线度和便于润滑 工件的进给由凸轮控制，钻削孔靠钻削凸轮控制，定位靠定位凸轮控制，而加工完毕后的整理靠理齐凸 轮控制，这 4 个凸轮装在同一根分配轴上，同时各凸轮转动的时间分配都应相配合好。送料 定位 钻削 理齐，同时主轴的进给应按快进 工进 快退的过程，其加工路线如图： 快进快退工进二、 生产规模和生产率对机床总体布局的影响 设计任务中规定 500 个 /班， 6 小时 /班，属批量生产。若加工零件时间 1个 /一天加工 883 个人，已达到产量要求。 三、 机床传动形式的选择 机床传动形式有机械的、液压的 、气动的、电气的，综合各种形式，选取机床传动形式要满足加工要求实现所需运动，即机床导轨上的工件直线送进运动、主轴的旋转和直线 进给运动， 9 满足运动形式、运动性能要求，以交流电机作为动力源，利用皮带传动机构进行变速，而分配轴则由蜗轮蜗杆变速来进行减速，因分配轴速度较低，而蜗轮蜗杆减速能得到较大传动比，机床运动形式如图； 电机变速装置主轴第二章 主传动系统的设计 2电机的选择 一、主传动电机功率的确定 电动机功率由切削功率和空载功率决定，当我们粗略估算时可用公式： P 电 =P 切 / 机 （金属 切削机床设计式 2 7） 10 对于主运动为回转运动的机床， 机 =们这里取 于钻、扩等工序的切削功率为 P 切 =Mn 主 /9550 （金属切削机床设计式 2 M 为主轴运转时的扭矩，根据机械加工工艺手册 104=里加工 15 个孔，分别为 1（ 2 个）、 6 个）、 5个）、 个孔加工时所产生的扭矩分别为： 当孔为 1 时， m 当孔为 ， m 当孔为 ， m 当孔为 ， m 当孔 为 ， m n 为主轴转速根据所加工零件，由机械加工工艺手册 20查得主轴转速范围为 600012000r/定主轴转速为 10000r/ 11 由上述可知，切削功率 P 分别为： 当孔为 1 时， 孔为 ， 孔为 ， 孔为 ， 孔为 ， P 切 =以 P 电 =P 切 / 机 =动机的额定功率应大于计算功率，所以取 、确定电动机转速 主轴转速为 10000r/传动比为 电机转速为 2688r/重量与性价比等各方面考虑，由机械设计手册表 10用同步转速为选同步钻速 3000r/电动机，其额定转速为 2810r/ 12 三、分配轴电机的选择 分配轴采用三角带、蜗轮蜗杆减速，分配轴 1r/3s，即 20r/知，三角带传动比 24，蜗轮蜗杆传动比 7160，则分配轴电机转速范围为： 2803200r/配轴电机功率应比主电机功率小，符合这一标准的电机，查机械设计手册表 10 1390r/同步转速 Y 系列电动机 P 额 = 2技术参数的确定 一、 外形尺寸 (1010 580 880 二、 各技术参数的确定 1、 主轴头数： 15 头 2、 最大钻孔直径： 1 3、 主轴端面到定位面距离： 20、 主轴行程： 1813 5、 钻削凸轮开程： 20位凸轮开程： 13料凸轮开程： 齐凸轮开程： 、 运动和动力参数 1、 各轴转速 电动机轴 n 电 =2810r/带轮轴 n 皮 =2810 2=5620r/轴 n 主 =5620 0000r/、 各轴功率 要求功率必须知道各传动器件的传动效率，由机械设计手册附表 10滚动轴承 三角带 形带 平行带 14 电动机轴 P 电 =带轮轴 P 皮 1= 皮 2= 皮 3=速轴 P 高 1= 高 2= 高 3= 高 4= 高 5= 高 6=、 各轴扭矩 电动机轴 T 电 =9550 810=m 皮带轮轴 T 皮 1=9550 620=m 15 T 皮 2=m T 皮 3=m 2刀具的选择 一、 刀具的材料选择 刀具切削部分材料应具备的性能： 1） 硬度必须高于工件材料的硬度； 2） 足够的强度及韧性 ； 3） 较高的耐热性 ; 4） 较高的耐磨性； 5） 良好的工艺性。 综上所诉，选择高速钢较好 种类 硬度 抗弯强度 冲击韧性 弹性模量 导热系数 线性系数 16 高速钢 50450 2、 钻头类型的选择 钻头选标准麻花钻，标准麻花钻有如下优点 : 1) 由于两条主切削刃是对称的，故作用在切削刃上的径向切削力基本相抵消； 2) 麻花钻通用性好，能进行多种工序； 3) 寿命长，刃磨比较方便； 4) 有两条对称的螺旋槽，可增大实际工作前角，使出屑方便 因加工孔径在 以选高速钢短麻花钻 四、 钻头应注意的事项 钻孔时，刀具装在尾架套筒的锥孔内，靠主轴钻头夹头钉要牢，保证精度。必须保证： 1）主轴锥孔中心线的径向跳动； 2）主轴轴承面的跳动； 3）主轴定心轴劲的径向跳动 2皮带轮的设计 17 皮带传动有以下优点： 1）结构简单，易制造，成本低，特别适用于中心距较大的场合； 2）胶带有弹性，有缓冲和吸震作用，使传动平稳、噪声小，适于高速传动； 3）过载时打滑，起过载保护。 三角带传动有如下特点： 1）结构简单，成本低，制造和使用维护都方便； 2）在槽轮中运行，不易脱落，带轮安装要求也不严格，胶带契面在轮槽里产生的摩擦力较大； 3）有缓冲过载保护。 一、三角带的设计 1、确定设计功率 设计功率是根据需要传递的名义功率再考虑载荷性质、原动机类型和每天工作的时间长短的因素而确定的，表达式如下： 18 (机械设计基础式 2根据机械设计基础表 7的 、确定带轮直径 带轮直径越小，则带的弯曲应力越大，易于疲劳破坏。选择较小直径的带轮，传动装置外轮廓尺寸小、重量轻；而带轮直径增大，则可提高带速、减小带的拉力，从而减少三角带的根数，但这样将增大传动尺寸。根据前面计算的功率与转速，由机械设计基础图 7们选择 Z 型三角带。 再由表 7选取带轮的基准直径 25 i=小带轮的基准直径 6 3、确定中心距和 带长 当中心距较小时，传动较为紧凑，但带长野减小，在单位时间内带绕过带轮的次数增加，即带内应力循环次数增加，会降低带的使用寿命。而中心距过大时，则传动的外轮廓尺寸大，且高速时容易引起带的颤动，影响正常工作。 设计时我们按式 7步确定中心距 19 ） ( （机械设计基础式 7 可知 62 80式 2 /2（ （ 644据初选 表 7取与 的基准长度 30 由上根据式 a= 0)/2 可求得中心距为 173外，考虑到安装调整和带松弛后张紧的需要，应中心距留出一定的调整余量。根据机械设计基础式 7知，中心距变动范围为 a=、验算小带轮包角 2 由式 2=180 -(a算得 2= 120符合要求。 5、确定三角带根数 由式 z= （机械设计基础式 7 由 Z 型三角带， n=1384r/6表 7 2=表 7 30表 7 z= z=2。 20 6、三角带结构尺寸 如图： 二、带轮的设计 1、带轮材料与类型的选择 对带轮的主要要求是质量小且分布均匀、工艺性好、与带接触的工作表面要仔细加工，以减少带的磨损。转速高时要进行动平衡。带轮的常用材料是铸铁，我们这里选 带轮的形式有：实心轮、腹板轮、孔板 轮和椭圆轮辐轮。根据 12取实心轮。 2、带轮基本尺寸 联系尺寸见机械设计基础图 7轮个尺寸见零件图 21 第三章 弹簧的设计选择 一、设计依据和注意事项 弹簧是一种弹性元件，由于材料的弹性和弹簧结构的特点，使他具有多次重复的随外载荷的大小而作相应的弹性变形，卸载后立即恢复原状的特性。其主要功能有： 1、减震和缓冲 2、测力 3、存储及输出能力 4、控制运动 弹簧的种类有很多，按照所承受载荷不同，可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧等。根据设计要求，我们这里需在当推料凸轮推料前进完毕 后，借助于弹簧的压缩力将凸轮复位，所以这里用压缩弹簧。 弹簧常在变载荷和冲击载荷作用下工作，而且要求在受极大应力的情况下，不产生塑性变形，因此要求弹簧材料具有较高的抗拉强度极限、弹性极限和疲劳强度极限，不易松弛。同时要求具 22 有较高的冲击韧性，良好的热处理性能等。 二、横梁复位弹簧的设计 1、材料的选择 由设计要求选择 强度高，加工性能好，价格便宜，不承受冲击载荷。由表 15照类弹簧查得许用剪应力 =G=80000、用试算法求弹簧丝直径 弹簧丝的机械性能与其直径有关 ，先取 d =2由表 15抗拉强度 b=1710 =855据表 15选 C=4，则由式 15Q= 由式 15算弹簧丝直径 d t d t d，不安全。 再试取 d =3由表 15抗拉强度 b=1570 =780据表 15 C=4，则由式 15Q=计算 d t d t d 。试验结果列下表： 23 试验次序 假定直径 许用应力 弹簧指数 C 补偿系数 需直径 比较结果 1 2 855 4 合理 2 3 780 4 理 3 3 780 6 合理 比较后选用 d=3， C=6，这样结构可紧凑些。 由 C=D2/d，可得中经为： d=18 4、弹簧有效圈数 由式 15弹簧刚度 K=弹簧的工作圈 数 n= 6 取两端的支撑圈数 ，则弹簧的总圈数 n 为 38。 5、弹簧的几何尺寸 由机械制图图 8知， 1) 外径 D=D2+d=2124 2) 内径 25) 节距一般为 t=D/3D/2，即 t=69 t=8) 弹簧间距 = 6、弹簧展开长度 L，由 L 18 38=2147四章 键的选择 皮带轮轴上有两个皮带轮，轴与带轮之间可用键联接，以实现周向固定和传递转矩。键的种类很多，常用的有普通平键 、半圆键和钩头契键等，其中平键应用最广。 平键按轴槽结构的不同又可分为圆头普通平键、平头普通平键和单圆头普通平键，这里我们所选用的是圆头普通平键，其联结及结构形式如下图： 25 bd+角带轮与轴联接时的键的选择 查表 10普通圆头平键 6 6， 其结构尺寸如下： d b h b t t1 l 20 6 6 6 6 二、平行带轮与轴联接的结构尺寸 查表 10普通圆头平键 6 6， 其结构尺寸如下： d b h b t t1 l 20 6 6 6 26 三、主轴上键槽尺寸 26 查表 10普通圆头平键 4 4， 其结构尺寸如下： d b h b t t1 l 12 4 4 4 20 第五章 润滑与密封 一、润滑有如下作用： 1、减小摩擦 2、降低开温 3、防止腐蚀 润滑油作用：不仅可以润滑工作表面，以减小阻力，提高效率和延长机件的使用寿命。同时，还起冷却、缓冲、减震、 防锈、排污等作用。一般用于转速较