连杆螺栓孔钻孔夹具及多轴箱设计【气动夹具】毕业设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 I 毕业设计说明书 (论文 ) 作 者： 学 号： 系 部： 专 业： 题 目： 连杆螺栓孔钻孔夹具及多轴箱设计【气动夹具】 指导者： (姓 名 ) (专业技术职务 ) 注： 打印时删除 评阅者： (姓 名 ) (专业技术职务 ) 注： 打印时删除 注： 20 年 月 买文档就 送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 杆螺栓孔钻孔夹具及多轴箱设计【气动夹具】 摘 要 在机械制造各行业的工艺过程中广泛应用着各种不同的，用以固定加工对象，使之占有正确位置，以便接受施工的一种工艺装备，统称为夹具。因此，无论是在机械加工，装配，检验，还是在焊接，热处理等冷，热工艺中，以及运输工作中都大量采用夹具。但在机械加工中应用最为广泛的是金属切削机床上使用的 夹具，我们称其为机床夹具。它在保证产品优质，高产，低成本，充分发挥现有设备的潜力，以便工人掌握复杂或精密零件加工技术，以减轻繁重的体力劳动等诸方面起着巨大的作用。因此，机床夹具的设计和使用是促进生产迅速发展的重要工艺措施之一。为此，在本次毕业设计时，选择了机床夹具设计。 本文主要围绕机床钻孔夹具设计为中心。用以钻 连杆 零件，首先通过参观实习让我们对夹具设计有了初步的了解，特别是对钻模夹具设计的了解更为深刻。然后，在导师的指导下，对夹具设计方案进行分析和选择。选定方案后，。通过查阅相关夹具设计书籍和相关 图例在钻孔夹具设计过程中，。在查阅了相关文献后完成外文翻译。参考相关资料完成夹具的总体设计。 此次设计为 连杆钻孔多轴箱 的机械设计。设计主要 介绍 了 钻孔多轴箱 的设计原理、调整方法及设计计算过程。通过预 先给定 的加工要求可确定所需的计算参数，进而 依据可调立式 钻孔多轴箱 的设计原理来 设计计算并校核 各个部位的零件，然后 进行组装。本次设计 可 从五大方面 进行设计。 通过预 先给定 的加工要求计算并进行了双头钻头的设计、 传动系统减速 箱的设 计 、 传动系统电机的选用、 可以保证较高的加工精度和孔间相对位置精度。 关键词 ： 气动夹具 ；电动机 ； 变 速箱 ； 买文档就 送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 n in a of to to be so it a in to a of to as in or as as of in in is on we It is to of in to of or to a of is of to of in In by us to a is of to in to in is to of of By in to on to of be By of a of of 文档就 送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 IV of of 买文档就 送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 V 买文档就 送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 文档就 送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 录 1 前言 . 1 课题的背景和研究意义 . 1 床的发展趋势 . 2 床夹具的概述 . 2 课题解决的问题和设计时主要的工作 . 3 2 连杆组合机床结构设计的总体方案 . 4 床总体结构 . 4 计方案选择 . 4 3 连杆多轴箱的设计 . 7 选加工材料，加工直径 . 8 算高速钢麻花钻轴向切削力及扭矩 . 8 算单个钻头轴向切削力 . 8 算单个钻头扭矩 . 9 头中各轴及齿轮的计算 . 10 轮 8、 9、 10、 11 的计算 . 10 轮 5、 6、 7 的计算 . 14 头钻头内各轴的设计 . 16 算轴 I、 最小直径 . 16 算轴 最小直径 . 16 算轴 最小直径 . 16 4 传动系统减速设计 . 18 速箱内各齿轮设计 . 18 动系统减速箱齿轮3z、4. 18 动系统减速箱齿轮1z、2. 19 头钻头内各轴的设计 . 19 算轴 最小直径 . 19 算轴 最小直径 . 19 算轴 V 的最小直径 . 20 算轴 最小直径 . 20 5 传动系统电机的选用 . 21 6 工件的夹紧计算及其选择 . 22 件的夹紧 . 22 紧基本原理理论 . 22 紧座 . 23 紧压板 . 23 紧螺钉 . 24 紧力的选择 . 24 紧力方向 . 24 买文档就 送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 夹紧力的作用点 . 25 紧力的计算 . 25 缸的选型计算 . 26 缸的直径确定 . 27 缸的选型 . 28 具精度计算与分析 . 29 7 夹具结构分析与设计 . 31 具的夹紧装置和定位装置 . 31 具的导向 . 32 孔与工件之间的切屑间隙 . 35 模板 . 36 位误差的分析 . 36 定夹具体结构和总体结构 . 37 结 论 . 38 致 谢 . 39 参考文献 . 40 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 1 1 前言 课题的背景和研究意义 钻床主要用在工件上 孔的 加工 。通常钻头 的 旋转为主运动，钻头 的 轴向移动为进给运动。 普通钻床的 结构 比较 简单，加工精度 较低，可钻通孔、盲孔。 在钻床上配有工艺装备时，还可以进行镗孔 ,在钻床上配万能工作台还能进行分割钻孔、扩孔、铰孔。 钻床的特点是工件固定不动，刀具做旋转运动 。 加工过程中工件不动，让刀具移动，将刀具中心对正孔中心 ，并使刀具转动 (主运动 ) 3 钻床主要分为立式钻床、卧式钻床 、摇臂钻床、台式钻床、深孔钻床和中心孔钻床 等。为了满足模具制造业发展的需要，又开发了除钻削深孔以外，还可以进行铣削、攻丝等的多功能钻床。 20 世纪 70 年代初，钻床 还是 普遍 采用普通 继电器 控制的。如 70 年代 代进入 中国 的美国 司的 日本 神崎高级精工制作所的 德国30 。 80年代后期 数控 技术 逐渐开始在 深孔钻床 上 应用，特别是 90年 代 以后这种先进的 技术才 迅速推广 。如 0年代初上市的 进给系统由机械无级变速器改为采用 交流伺服电机 驱动 的 滚珠丝杠副，进给用滑台 导轨 也改为 采用滚动直线导轨 。 钻杆箱传动为了保证高速旋转、 精度 平稳，由交换 皮带 轮及皮带，和 双速电机 驱动的有级传动变为无级调速的变频电机到电 主轴 驱动，为钻削小孔深孔和提高深孔钻床的水平质量 提供 了有利条件 5 长期以在我国的机械 制造业中钻床加工的工作量在总的制造工作量中占有很大的比重。制造业中孔类加工多数由传统钻床来完成。 单头钻床是机械行业最通用的设备 ， 主要用于工件上孔的加工 。 但是传统的单孔钻床在大批量生产时存在许多的不足之处。 由于单头钻床只有一根主轴 ， 因此，一次只能加工一个孔 。 如果要加工多孔的工件 ， 只有通过移动夹具多次对刀来实现 ， 工人的劳动强度大 ,生产效率低，很难进行大批量的生产， 而且孔的位置精度较低。随着工业的发展，对产品质量、加工效率、 加工零件方式多样性以及工艺发展的 要求的不断提升 ， 生产效率低、操作工人劳动强度大、加工精度 较低的传统单头钻床已不适用于大批量的产品生产 。随着中国经济的快速发展，进入 21世纪，我国机床制造业既面临着提升机械制造业水平的需求而引发的制作装备发展的良机，也遭遇到加入 烈的 竞争压力。 随着工业的发展，产品质量和加工效率的不断提升，数控机床的大量应用也日趋广泛。但将数控机床作为加工孔的专用设备与多轴钻床相比，投入资金就有点得不偿失了。单孔摇臂钻床作为加工孔的通用机床，生产效率低、操作工劳动强度大，已不适用于大批量的成线生产。于是，多轴钻床加工成为一种提高生产率的有效措施。而多轴加工逐渐成为一种新 的加工趋势。 多轴钻床俗称多轴器、多孔钻或多轴钻孔器。是一种运用于机械领域钻孔、攻牙的机床设备。 可以 两轴 或两轴 以上同时钻孔或攻牙 ，故称多轴钻床。一台普通的多轴钻床一次能把几个乃至十几个孔或螺纹 同时 加工出来。如 果 配上 液 压 或气压 装置，可 以方便的 自动进行快进、工进（工退）、快退、停止 等动作，加工效率更高 。多轴钻床也称群钻床 ， 一般型号 的 可 以 同时钻 2 ， 而且很多机种都没有轴数限制 ， 钻 头主 轴形式 、 尺寸大小 也 可 以 依客户之需进行设计加工 9 买文档就 送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 2 如今 多 轴 钻床在生产中 的 应用已 经十分 广泛，主要用于工件上 多 孔的加工 。 由于 普通单轴 钻床只有一根主轴， 一次 只能加工一个孔 ，如果要加工多孔的工件，只有通过移动夹具 并 多次对刀 来 实现，不仅工人的劳动强度大 ， 而且孔的位置精度低 。而多 轴 钻床不仅效率高，在加工成角度的孔时，角度精确，再与数控相结合更可以保证距离精度 4。 多轴钻床广泛应用于机械行业多孔零部件的钻孔及攻丝加工。如汽车、摩托车多孔零部件 、 发动机箱体、铝铸件壳体、制动鼓、刹车盘、转向器、轮毂、差速壳、轴头、半轴、车桥等，泵类、阀类、液压元件、太阳能配件等等。多轴加工生产效率高，投资少，生产准备周期短 ， 产品改型时设备损失少。而 且随着我国数控技术的发展，多轴加工的范围 变的 愈来愈广，加工效率也 在 不断提高 。 床的发展趋势 钻床系指主要用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换非凡刀具，可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。钻床可分为下列类型： (1)台式钻床：可安放在作业台上，主轴垂直布置的小型钻床。 (2)立式钻床：主轴箱和工作台安置在立柱上，主轴垂直布置的钻床。 (3)摇臂钻床：摇臂可绕立柱回转、升降，通常主轴箱可在摇臂上作水平移动的钻 床。它适用于大件和不同方位孔的加工。 (4)铣钻床：工作台可纵横向移动，钻轴垂直布置，能进行铣削的钻床。 (5)深孔钻床：使用特制深孔钻头，工件旋转，钻削深孔的钻床。 (6)平端面中心孔钻床：切削轴类端面和用中心钻加工的中心孔钻床。 (7)卧式钻床：主轴水平布置，主轴箱可垂直移动的钻床 钻床相关标准与其他金属切削机床相关标准大体相同，其专用标准有：属切削机床术语钻床， 5763床联接尺寸标准， 108摇臂钻床参数及系列型谱标准 等，出口产品不得低于一等品。 主要生产厂家有：中捷友谊厂、沙市第一机床厂、宁夏大河机床厂、鲁南机床厂、保定钻床厂等。钻床主要出口日本、东南亚、欧、美、非洲及港、澳等 30 余个国家及地区 。 床夹具的概述 钻床夹具：用干各种钻床（镗床组合机床）上的夹具，又称钻模，镗模。主要目的保证孔的精度（位置）。要想对钻床夹具有深刻的了解，就要先知道钻床夹具的特点。 在一般钻床对工件进行空加工，多具一下特点 : 首先是刀具本身的刚性比较差。钻床上所加工的空多为小尺寸的孔，其工序内容不外乎钻 、扩、铰、锪或攻螺纹等加工，所以，刀具直径往往比较小，而轴向尺寸比较啊，刀具的刚性均较差。 其次是多刃刀的不对称，易造成空的形位公差。钻、扩、铰等孔加工刀具，多为多刃刀具，当刀刃分布不对称，或刀刃分布不对称，或刀刃长度不等，会造成被加工孔的制造误差，尤其是采用普通麻花钻钻孔，手工刃磨钻头所造成的两侧不对称，极易造成被加工孔的孔位偏移、孔径增大及孔轴线的弯曲和歪斜，严重影响孔的形状、位置精度。 再有就是普通麻花钻头起钻时，孔的精度极差。普通麻花钻轴向尺寸大，买文档就 送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 3 结构刚性差，加上钻心结构所形成的横刃，破坏定心，使钻 尖运动布稳定，往往在起钻过程造成较大的孔位误差。在单件、小批量生产种中，往往要考操作工在起钻过程中不断地进行人工矫正控制孔位精度，而在大批生产中，则需依靠刀刃结构的改进和夹具对刀具的严格引导解决。 综合以上孔加工特点，钻床夹具的主要任务是解决好工件相对刀具的正确加工位置的严格控制问题。在大批量生产中，为有自傲解决钻头钻孔的精度不稳定的问题，多直接设置带有刀具引导的钻模板，对钻头进行正确引导和对孔位进行强制性限制。尤其是对箱体、盖板类工件的钻孔，往往要同时有多支钻头一次性钻出众多的孔，为保证加工孔隙的位置精度 ，一定要通过一块精确的模版，把多个孔位由引导限制好。这种用来正确引导钻头控制孔位精度的模版。专业化、高效生产中的钻床夹具，通常具有较精确的钻模版，以正确、快速地引导钻头控制孔位精度，这是钻床夹具的最主要的特点。所以，习惯上又把钻床夹具称为钻模。为防止钻刃破坏钻模板上引导孔的孔壁，多在引导孔中设置高硬度的钻套，以维持钻模板的孔系精度。 对钻床夹具的类型要有一定的认知。 课题解决的问题和 设计时 主要 的 工作 单头钻床是机械行业最通用的设备 ， 主要用于工件上孔的加工 。 但是传统的单孔钻床在大批量生产时存在许多的 不足之处。 由于单头钻床只有一根主轴 ， 因此，一次只能加工一个孔 。 如果要加工多孔的工件 ， 只有通过移动夹具多次对刀来实现 ，工人的劳动强度大 ,生产效率低， 很难进行大批量的生产， 而且孔的位置精度较低。随着工业的发展，对产品质量、加工效率、 加工零件方式多样性以及工艺发展的 要求的不断提升 ， 生产效率低、操作工人劳动强度大、加工精度较低的传统单头钻床已不适用于大批量的产品生产，而多轴加工逐渐成为一种新的加工趋势。 本课题就设计了这么一种 连杆组合机床 ，这种钻床 价格相对低廉，体积小、重量轻、操作方便 、 可靠性高，且 可以 同时钻两孔 的工作方式大大提高了工作效率，减轻 了 工作量，提高 了 工作效率 和加工精度 。 本课题的主要工作包括以下几个方面： 1. 广泛查阅 国内外 关于 多轴钻床的研究资料，阐述了课题的研究意义，在综述了国内外研究资料 和研究目的 之后，给出了本文研究的主要内容。 2. 深入研究 连杆组合机床 的设计原理， 提出 多种 连杆组合机床 的总体设计方案，进行各功能的求解，通过分析各个方案的优缺点，确定了最优 方案。 杆组合机床 的 整体 结构 。 理调整各零件的相对位置 ， 并绘制钻床的装配图和主要零件 的零件图。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 4 2 连杆组合机床 结构设计的总体方案 床总体结构 立式 连杆组合机床 主要由床身、工作台、 钻 头、主传 动系统 、电 机 等部分组成。立式 连杆组合机床 的设计需要完成以下 几 个步骤 ： 通过齿轮间的位置转动实现两钻头间距离的可调性。 钻床的主运动为旋转，由主电动机驱动，动力通过皮带轮传递给主轴箱 ,主轴箱是钻床的主要驱动装置。主运动（旋转）及进给运动同时进行。主轴箱驱动轴的运转由主电机经过交换齿轮来驱动。 通过将加工工 件时所需的转矩折算到电机主轴上，通过电机主轴上的转矩和电机转速算出功率，然后进行电机的筛选。 计 方案选择 本设计根据可调钻头实现可调功能的原理不同可有两种 钻孔头的结构设计 方案。 ：通过可伸缩式万向联轴器调节 本结构用齿轮箱配合万向节头所组成，由于万向节头是可活动轴件，股在限定范围内可左右移动。 万向联轴器的共同特点是角向补偿量较大，不同结构型式万向联轴器两轴线夹角不相同，一般 5 之间。万向联轴器利用其机构的特点，使两轴不在同一轴线，存在轴线夹角的情况下能实现所联接的两轴连续回转， 并可靠地传递转矩和运动。万向联轴器最大的特点是具有较大的角向补偿能力，结构紧凑，传动效率高。 图 伸缩焊接方式万向联轴器 工作原理： 多轴钻床的实现主要是由于有多轴器的存在才得以实现的。主轴旋转带到多轴器中的其他轴转动。多轴器结构由齿轮箱配合万向节头所组成，由于万向节是可活动轴件，故在限定范围内可左右移动。在调整加多轴头箱内有一个主动轮和多个从动轮 ， 主动轮与电机联结，将动力传给多个从动轮 ， 从动轮再驱动钻头对工件进行加工。多轴钻床广泛应用于机械行业多孔零部件的钻孔及攻丝加工。 优点：在调整加工孔距时 不受齿轮所限制，适合加工不定性孔件，使用范围较买文档就 送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 5 广多轴钻床在其加工范围内，其主轴的数量、主轴间的距离，相对可以任意调整，一次进给同时加工数 孔。在其配合液压机床工作时 ， 可自动进行快进 、 工进（工退）、快退、停止同单轴钻（攻丝）比较，工件加工精度高、工效快，可有效的节约投资方的人力、物力、财力。尤其机床的自动化大大减轻操作者的劳动强度 。 缺点：精度方面控制有所欠缺，长期使用跑位率相比略高。适合单件加工量不大，长年更换加工件的企业。 ：通过齿轮调节 该多轴钻孔头是根据太阳系中太阳、行星及卫星的运动规律设 计的，即：行星绕太阳转动，卫星绕行星转动，利用这个运动规律，还可实现钻孔轴相对位置的调整。 此 连杆组合机床 原理如图： 图 轴钻孔动力头结构调整图 此次设计主要目的在于改造单头钻床为多头钻床。使其可以在较大的范围和多个工位上同时加工两个孔，很大程度上扩大了钻床加工范围，提高了机床适用性，并保证两孔的相对位置精度。钻头可加工的范围为： 可通过调整钻头的位置在一个圆上进行等分圆的加工。 钻孔头的结构设计： 以两轴钻孔头为例进行说明，图 钻孔头通过连接体 1 与钻床主轴的不回转部分连接，连接体 1 是一个开口套，用螺钉锁紧在主轴上；太阳齿轮 3通过锥孔套在主轴回转部分的锥体上，靠摩擦传递扭矩。通过行星齿轮 6，太阳齿轮把动力传给钻孔主轴 17，行星齿轮 6 在这里是惰轮（ 过桥齿轮 ），在调整时它只能和整个钻孔头一起绕太阳齿轮公转。主轴端部靠弹簧卡头 21，夹紧钻头。为了使该钻头结构尽量紧凑，我们尽量选用小尺寸齿轮，卫星齿轮 8 与钻孔主轴 17靠过盈配合传递扭矩，所采用的轴承均为无内外圈滚针轴承。调整时，行星齿轮轴14， 距离调整块 13可带动卫星齿轮 8，滚针轴承 9、 18， 隔离块 10，衬套 15，止推轴承 16，钻孔主轴 17，紧定螺钉 19，钻孔主轴套 20 及弹簧卡头 21 等绕行星轮轴 14 自由转动，调整角度 。松开连接体 1 的锁紧螺钉，整个钻孔头可以绕太阳齿轮 3，自由转动，调整回补转角 。 买文档就 送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 6 图 轴钻孔 头结构图 4、 9、 孔主轴 优点：该系列钻孔头，结构紧凑，调整方便，使用可靠，加工效率高，可以在中小批量生产中推广使用。 缺点： 由于钻孔主轴相对位置固定，大大限制了调整钻孔主轴位置的灵活性，使得该系列钻孔头，在同时加工 3个或 4个孔时，孔分布比较规则时，可以比较方便地调整钻孔位置，而且不会使钻床主轴的受力情况恶化；但当孔分布不规则时，调整比较麻烦，多数情况，根本调不出来，即使可以调整到位，加工时也会使钻床主轴受力恶化。 选用该系列钻孔头时，要考虑钻床的最大加工能力和待加工孔大小相匹配 12。 综上， 经过比较后选定方案二为设计方案 买文档就 送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 7 3 连杆多轴箱 的设计 买文档就 送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 8 图 配图 选加工材料，加工直径 查表 3得 ， 钢 =735(M Pa)b选用钻头直径 d=16( 设定钻头转速 960(r/查表 3在 d=16(，取 0 ( m m / r )f 算高速钢麻花钻 轴向 切削力 及 扭矩 算 单个钻头 轴向 切削力 查表 3得 ， 轴向切削力 公式 0 () d f K N（ 查表 3得，加工钢（ = 7 3 5 M P 时： 1 (1) 当钻头未磨损时 0 . 78 3 3 . 3 5 1 2 0 . 1 0 . 9 1 . 8 ( k N )F 买文档就 送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 9 (2) 当钻头未磨损时 10 . 78 3 3 . 3 5 1 2 0 . 1 1 2 . 0 ( k N )F 算单个钻头扭矩 查表 3得 扭矩公式 0d ( N m m ) f K（ 查表 3得 = （ 1） 钻头未磨损 （ 2） 钻头磨钝后 1 . 9 0 . 83 3 3 . 4 1 . 2 ( 0 . 1 0 ) 1 . 0 5 . 9 5 ( k N m m )M （ ） 1 . 9 0 . 83 3 3 . 4 1 . 2 ( 0 . 1 0 ) 0 . 8 7 5 . 2 ( k N m m )M （ ）买文档就 送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 10 图 头钻头及传动系统中各齿轮和轴所受转矩简图 头中各轴及齿轮的计算 轮 8、 9、 10、 11 的计算 选定齿轮 8，齿轮 11 为配对齿轮副中的小齿轮。齿轮 9，齿轮 10 为配对齿轮副中的大齿轮。 且两对齿轮副完全相同 ，故计算时只计算一对齿轮副 8、 11 即可。 小齿轮 8 转速 960(r / ， 设计工 作寿命 15 年，每年工作 300 天，两班制，每班 8 小时。 初选 ： 小齿轮 材料 40制）硬度 280(齿数8 14z 大齿轮材料 45 钢（调制）硬度 240(齿数11 21z 由设计计算公式进行计算，即 21 1 13( 8 )1112 . 3 2 ( )Et u （ （ 1）确定公式内的各计算数 值 1)试选载荷系数1 2）小齿轮传递的转矩 由 1 5 ( N m )T 买文档就 送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 11 3）由表 10选取