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减速器箱体专用机床夹具及移动式交换工作台设计【4张CAD图纸+毕业论文】

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关键词：: 减速器箱体专用机床夹具移动式交换工作台设计 cad图纸毕业论文减速器箱体交换工作台

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减速器箱体专用机床夹具及移动式交换工作台设计

35页 9600字数+说明书+任务书+开题报告+4张CAD图纸【详情如下】

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摘要

应用组合机床加工大批量零件，快捷高效，生产效率高是机械加工的发展方向。本次设计任务是针对减速箱体零件数控加工时专用的移动交换式工作台进行设计，根据设计要求，本设计任务是针对利用专用三面钻床减速箱体三面钻孔时所对应的专用机床夹具进行设计，以及对工件输送所用的移动交换式APC系统进行设计。

在工艺制定过程中，通过对该零件加工特点的分析确定夹具的特性及特点，确定三面钻模的定位方式以及与之相配套的气压传送铰链夹紧方式和特点，在设计APC系统时，考虑到传动系统以及位置定位系统，工作台进入钻床工作位置利用步进电机带动滚子链传动实现，工作台的精确定位利用圆柱销定位，并利用PLC编程以达到实现APC的功能。

关键词：三面钻床气压传动步进电机

Abstract

Application portfolio processing machine parts in large quantities, fast efficient, high-productivity machining is the direction of development. The task is to design components for deceleration box at the NC for the mobile switching-table design, according to the design requirements, the design task is dedicated for use of three drilling slowdown box on three sides by drilling machine for the corresponding fixture design, and the parts used in mobile carrier switched APC system design.

In the course of the development process, through the processing parts of the characteristics of the fixture determine the characteristics and features, identified three drilling mode, and the way the position of supporting the hinge clamping pressure transmission modes and features, while APC in the design of the system, taking into account the transmission system and the location positioning system, table into the drilling work location using stepper motor driven roller chain drive to achieve, table of the precise positioning of cylindrical pin location and use of PLC programming to achieve the realization of the function of APC.

Key Words: pneumatic drill three stepper motor drive

绪论1

一设计题目1

二课题研究的目的与意义1

第一章减速箱体零件工艺技术分析3

1.1主要平面的形状精度和表面粗糙度3

1.2孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度3

1.3主要孔和平面相互位置精度4

第二章工艺方案拟定5

2.1、减速箱体零件工艺技术分析5

2.2、移动交换式APC系统工艺特性分析设计7

第三章夹具设计8

3.1、定位方式设计8

3.2、夹紧装置设计9

3.3、钻套位置设计12

第四章工作台设计12

4.1 导轨的作用和设计要求12

4.2 工作台导轨截面形式的选择13

4.3 夹紧力选择15

4.4 电机选择18

4.5 导轨传动链设计18

4.6 传递齿轮设计21

4.6.1 设计参数21

4.6.2 布置与结构21

第五章 T传送设计22

5.1 T导轨设计22

5.2 T传动设计22

5.2.1 求工作力F22

5.2.2 传递功率23

5.2.3 求修正功率23

5.2.4 确定节距P23

5.2.5 确定链节数23

5.2.6链轮设计24

5.2.7 链轮主传动轴设计24

5.2.8 从动链轮传动轴设计26

5.2.9轴承选定26

5.2.10传动电机选择26

5.2.11 V带选择27

5.2.12 张紧装置布置27

第六章总结28

第七章参考文献29

第八章致谢30

附录总体布局图示意图31

一设计题目

减速器箱体专用机床夹具及移动式交换工作台设计

二课题研究的目的与意义

本课题针对卧式机床三面钻孔设计机床夹具，设计减速器箱体零件数控加工时专用的移动式交换工作台。

变速器箱体在整个减速器总成中的作用是起支撑和连接的作用的，它把各个零件连接起来，支撑传动轴，保证各传动机构的正确安装。变速器箱体的加工质量的优劣，将直接影响到轴和齿轮等零件位置的准确性，也为将会影响减速器的寿命和性能。

变速器箱体是典型的箱体类零件，其结构和形状复杂，壁薄，外部为了增加其强度加有很多加强筋。有精度较高的多个平面、轴承孔，螺孔等需要加工，因为刚度较差，切削中受热大，易产生震动和变形。

本课题研究的是对减速箱体零件数控加工时专用的移动式交换工作台进行设计，由于变速箱体上多加工面以及加工孔，所以加工方法的选择直接影响加工效率，而机床夹具和工作台的性能又会直接影响到机械加工的复杂程度和加工工序数和工步数，从而会影响到变速箱体的性能和机加工效率。因而，本课题的研究无论是对变速箱生产工厂，还是对变速箱使用机械都具有非常重要的意义。

第一章减速箱体零件工艺技术分析

箱体主要是由平面和孔组成，这也是它的主要表面。先加工平面，后加工孔，是箱体加工的一般规律。因为主要平面是箱体往机器上的装配基准，先加工主要平面后加工支承孔，使定位基准与设计基准和装配基准重合，从而消除因基准不重合而引起的误差。

先以孔为粗基准加工平面，再以平面为精基准加工孔，这样，可为孔的加工提供稳定可靠的定位基准，并且加工平面时切去了铸件的硬皮和凹凸不平，对后序孔的加工有利，可减少钻头引偏和崩刃现象，对刀调整也比较方便。

1.1主要平面的形状精度和表面粗糙度

箱体的主要平面是装配基准，并且往往是加工时的定位基准，所以，应有较高的平面度和较小的表面粗糙度值，否则，直接影响箱体加工时的定位精度，影响箱体与机座总装时的接触刚度和相互位置精度。

一般箱体主要平面的平面度在0.1～0.03mm，表面粗糙度Ra2.5~0.63μm，各主要平面对装配基准面垂直度为0.1/300。

1.2孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度

箱体上的轴承支承孔本身的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度都要求较高，否则，将影响轴承与箱体孔的配合精度，使轴的回转精度下降，也易使传动件（如齿轮）产生振动和噪声。一般机床主轴箱的主轴支承孔的尺寸精度为IT6，圆度、圆柱度公差不超过孔径公差的一半，表面粗糙度值为Ra0.63～0.32μm。其余支承孔尺寸精度为IT7～IT6，表面粗糙度值为Ra2.5～0.63μm。

1.3主要孔和平面相互位置精度

同一轴线的孔应有一定的同轴度要求，各支承孔之间也应有一定的孔距尺寸精度及平行度要求，否则，不仅装配有困难，而且使轴的运转情况恶化，温度升高，轴承磨损加剧，齿轮啮合精度下降，引起振动和噪声，影响齿轮寿命。

支承孔之间的孔距公差为0.12～0.05mm，平行度公差应小于孔距公差，一般在全长取0.1~0.04mm。同一轴线上孔的同轴度公差一般为0.04～0.01mm。支承孔与主要平面的平行度公差为0.1~0.05mm。主要平面间及主要平面对支承孔之间垂直度公差为0.1～0.04mm。

本设计的工序即为利用三面钻孔对零件表面钻孔并攻丝。第六章总结

本文结合毕业设计，对毕业设计过程中涉及到的相关问题进行阐述说明，基本将毕业设计相关内容说明清楚。

由于变速箱体零件工艺的复杂性，决定了减速箱体零件加工工艺的特殊性。本课题针对减速箱体零件加工工序的三面钻孔加工工序，对零件加工所需要的专用机床夹具和移动交换式APC系统进行设计，通过建模设计以及演算验证和模拟仿真，可以看出，本课题设计基本满足加工要求，基本实现了对变速箱体零件三面钻孔加工工序的工件定位、夹紧，并利用移动交换式APC系统实现工作台在生产自动线上和加工工位的传送、精确定位。但由于设计者的设计经验阅历有限和手头的设计资料不是非常齐全，因而在本课题的研究中难免存在许多不足之处，对于这方面的问题，有待以后工作中提高。

通过本课题的研究，使我在机械系统、夹具设计、零件工艺性能分析以及自动位置控制（APC）系统等专业知识和领域方面有了更深刻的认识和了解，巩固了专业知识，拓展了设计理念，开放了设计思路。通过毕业设计的研究，使我初步具备了自行设计研究的能力和独立工作的能力。为以后的工作和继续从事相关方面的研究打下了坚实的基础。

第七章参考文献

[1]王启平.机床夹具设计[M] .哈尔滨.哈尔滨工业大学出版社，2005.

[2]刘治平.机电传动控制[M].天津.天津大学出版社，2007.

[3]周飞.机械制造技术[M].北京.电子工业出版社，2007.

[4]马恩.液压与气压传动[M].北京.电子工业出版社，2007.

[5]何存兴.液压传动与气压传动[M].武汉.华中科技大学，2000.

[6]韩秋实.机械制造技术基础[M].北京.机械工业出版社，2004.

[7]徐灏.机械设计手册Ⅱ[M].北京.机械工业出版社，1991.

[8]徐灏.机械设计手册Ⅴ[M].北京.机械工业出版社，1991.

[9]常晓玲.电气控制系统与可编程控制器[M].北京.机械工业出版社，2004.

[10] Andrew Wood.Bosch Rexroth to Focus on CNC and Machine Tool Auto mation At IMTS 2008[J].2008.

[11] R.Whalley.Machine tool modelling and profile following performance[J].2008.

[12] High-speed machining and demand for the development.

内容简介：: 题目名称减速器箱体专用机床夹具及移动式交换工作台设计题目类别设计类题目性质结合实际专业机械制造及其自动化参加本题目学生人数1论文类虚拟题目题目来源：自拟教师准备：从事机械设计及其自动化领域的教学及研究30年，自1999年起自拟并指导该方向的毕业设计题目整十年，有一定的研究基础。主要培养学生的能力：文献查阅及实际调研能力；外文资料翻译能力；基础知识和专业知识的综合运用能力；数据资料的采集，处理与分析能力；计算机使用能力。题目内容针对减速箱体零件数控加工时专用的移动式交换工作台进行设计。目的是针对减速箱体的加工，设计专用机床夹具要求：1缸径/mm: 63 矩形和三角形（V平）导轨最大行程/mm: 50 传递功率 P=4.5(kW) 传递转矩 T=29.43(Nm)工作压力/MPa: 0.051.0 使用温度范围/: -560工作介质: 空气实践环节安排实习长春一汽三周实验计算机应用CAD绘图45机时1. 于骏一邹青主编机械制造技术基础机械工业出版社 20072. 谭庆昌赵洪志主编机械设计高等教育出版社 20053. 徐鸿本主编机床夹具设计手册辽宁科学技术出版社 20044. 邓星钟主编机电传动控制华中科技大学出版社 20015. 刘顺安主编，液压传动与气压传动吉林科学技术出版社 19996. 高春甫张宏颖主编机电控制系统分析与设计科学出版社 20077. 机床设计手册机械工业出版社 19868. 机械设计手册.单行本.气压传动与控制机械工业出版社 20079. 机械设计手册.单行本.机电一体化系统设计机械工业出版社 200710. 机械设计手册软件版v3.011. Mechanical Engineers Handbook . MARGHITU, D. B. (2001) 12. Rules of Thumb for Mechanical Engineers . POPE, J. E. (1996)13. Tribology in Machine Design . STOLARSKI, T. A. (1990)14. Industrial Control Wiring Guide . MERCER, R. B. (2001)15. Combination Machine- Engineering Principles . REIMPELL, J. (2001)16. The Science and Technology of CNC . TANAKA, K. (1999)教研室主任审批签字分院院长审批签字注：题目类别和题目性质请用符号填在相应栏内。长春理工大学光电信息学院学生毕业设计（论文）分院机电工程分院专业机械制造及其自动化班级学生姓名指导教师设计（论文）起止日期2010.3.8 - 2010.6.20教研室主任题目内容针对减速箱体零件数控加工时专用的移动式交换工作台进行设计。目的是针对减速箱体的加工，设计专用机床夹具要求：1缸径/mm: 63 矩形和三角形（V平）导轨最大行程/mm: 50 传递功率 P=4.5(kW) 传递转矩 T=29.43(Nm)工作压力/MPa: 0.051.0 使用温度范围/: -560工作介质: 空气设计题目减速器箱体专用机床夹具及移动式交换工作台设计一、课题研究的目的与意义本课题针对卧式机床三面钻孔设计机床夹具，设计减速器箱体零件数控加工时专用的移动式交换工作台。变速器箱体在整个减速器总成中的作用是起支撑和连接的作用的，它把各个零件连接起来，支撑传动轴，保证各传动机构的正确安装。变速器箱体的加工质量的优劣，将直接影响到轴和齿轮等零件位置的准确性，也为将会影响减速器的寿命和性能。变速器箱体是典型的箱体类零件，其结构和形状复杂，壁薄，外部为了增加其强度加有很多加强筋。有精度较高的多个平面、轴承孔，螺孔等需要加工，因为刚度较差，切削中受热大，易产生震动和变形。本课题研究的是对减速箱体零件数控加工时专用的移动式交换工作台进行设计，由于变速箱体上多加工面以及加工孔，所以加工方法的选择直接影响加工效率，而机床夹具和工作台的性能又会直接影响到机械加工的复杂程度和加工工序数和工步数，从而会影响到变速箱体的性能和机加工效率。因而，本课题的研究无论是对变速箱生产工厂，还是对变速箱使用机械都具有非常重要的意义。二国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。最近报导，日本住友重工研制的FA型高精度减速器，美国Alan-Newton公司研制的X-Y式减速器，在传动原理和结构上与本项目类似或相近，都为目前先进的齿轮减速器。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。因此，除了不断改进材料品质、提高工艺水平外，还在传动原理和传动结构上深入探讨和创新，平动齿轮传动原理的出现就是一例。减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。目前，超小型的减速器的研究成果尚不明显。在医疗、生物工程、机器人等领域中，微型发动机已基本研制成功，美国和荷兰近期研制的分子发动机的尺寸在纳米级范围，如能辅以纳米级的减速器，则应用前景远大。国内的减速器生产起步晚，60年代生产、设计技术采用的是前苏联3040年代的技术，“七五”期间，国家投入大量财力、物力研制新型减速器，要求达到国外80年代的水平，“十五”期间，由于国家采取了积极的财政政策，拉动了内需，固定资产投资力度加大，各行业的发展驶入了快车道。特别是基础建设的投资，使冶金、电力、建筑机械、建筑材料、能源等加快了发展，因此，对减速机的需求也逐步扩大。预计“十一五”期间，随着国家对机械制造业的重视，重大装备国产化进程的加快以及城市改造、场馆建设等工程项目的开工，减速机的市场前景看好，整个行业仍将保持快速发展态势，尤其是齿轮减速机的增长将会大幅度提高，这与进口设备大多配套采用齿轮减速机有关。但总体而言，国内企业同国外减速器系列产品的开发及更新工作近几年进展缓慢，与国外同行在此方面的差距有拉大的趋势。而且与市场的需求也很不适应，长期以来，我国自主生产的减速传动设备多数属于通用性产品，人们往往把这一类设备定位于中低端产品。随着经济全球化步伐的加快，德国、法国、日本等国家的传动设备制造巨头纷纷抢滩中国，占领我国减速机的中高端市场，国产减速机要想在国内市场上与国外先进减速机品牌竞争，甚至超越，还需要在技术等方面经历很长一段时间的发展道路。三，拟采取的研究路线近一周的时间内，在网上找寻了铣床的万能旋转工作台数控万能旋转工作台加工教育加工工作台等相关视频，再结合了之前在汽车厂参观实习的观摩情况，使得我对转动式工作台有了一个初步的印象与了解，采用移动式交换式工作台可以提高加工效率，减少人工装夹工件次数，减少装夹误差，减少装夹时间，提高生产效率。4、工作进度第一周收集资料第二周调研第三周阅读资料撰写开题报告第四、五周功能原理分析第六、七周总体方案设计第八到十周结构方案设计第十一、十二周设计计算第十三到十五周计算机绘图第十六周设计说明书参考文献：1王启平.机床夹具设计M .哈尔滨.哈尔滨工业大学出版社，2005.2刘治平.机电传动控制M.天津.天津大学出版社，2007.3周飞.机械制造技术M.北京.电子工业出版社，2007.4马恩.液压与气压传动M.北京.电子工业出版社，2007.5何存兴.液压传动与气压传动M.武汉.华中科技大学，2000.6韩秋实.机械制造技术基础M.北京.机械工业出版社，2004.7徐灏.机械设计手册M.北京.机械工业出版社，1991.8徐灏.机械设计手册M.北京.机械工业出版社，1991.9常晓玲.电气控制系统与可编程控制器M.北京.机械工业出版社，2004.10 Andrew Wood.Bosch Rexroth to Focus on CNC and Machine Tool Auto mation At IMTS 2008J.2008.11 R.Whalley.Machine tool modelling and profile following performanceJ.2008.12 High-speed machining and demand for the development. 指导教师审阅意见： 2010 年 3 月 8 日记事:指导教师审阅意见： 2010年 6 月 15 日摘要应用组合机床加工大批量零件，快捷高效，生产效率高是机械加工的发展方向。本次设计任务是针对减速箱体零件数控加工时专用的移动交换式工作台进行设计，根据设计要求，本设计任务是针对利用专用三面钻床减速箱体三面钻孔时所对应的专用机床夹具进行设计，以及对工件输送所用的移动交换式APC系统进行设计。在工艺制定过程中，通过对该零件加工特点的分析确定夹具的特性及特点，确定三面钻模的定位方式以及与之相配套的气压传送铰链夹紧方式和特点，在设计APC系统时，考虑到传动系统以及位置定位系统，工作台进入钻床工作位置利用步进电机带动滚子链传动实现，工作台的精确定位利用圆柱销定位，并利用PLC编程以达到实现APC的功能。关键词：三面钻床气压传动步进电机AbstractApplication portfolio processing machine parts in large quantities, fast efficient, high-productivity machining is the direction of development. The task is to design components for deceleration box at the NC for the mobile switching-table design, according to the design requirements, the design task is dedicated for use of three drilling slowdown box on three sides by drilling machine for the corresponding fixture design, and the parts used in mobile carrier switched APC system design.In the course of the development process, through the processing parts of the characteristics of the fixture determine the characteristics and features, identified three drilling mode, and the way the position of supporting the hinge clamping pressure transmission modes and features, while APC in the design of the system, taking into account the transmission system and the location positioning system, table into the drilling work location using stepper motor driven roller chain drive to achieve, table of the precise positioning of cylindrical pin location and use of PLC programming to achieve the realization of the function of APC.Key Words: pneumatic drill three stepper motor drive目录绪论1一设计题目1二课题研究的目的与意义1第一章减速箱体零件工艺技术分析31.1主要平面的形状精度和表面粗糙度31.2孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度31.3主要孔和平面相互位置精度4第二章工艺方案拟定52.1、减速箱体零件工艺技术分析52.2、移动交换式APC系统工艺特性分析设计7第三章夹具设计83.1、定位方式设计83.2、夹紧装置设计93.3、钻套位置设计12第四章工作台设计124.1 导轨的作用和设计要求124.2 工作台导轨截面形式的选择134.3 夹紧力选择154.4 电机选择184.5 导轨传动链设计184.6 传递齿轮设计214.6.1 设计参数214.6.2 布置与结构21第五章 T传送设计225.1 T导轨设计225.2 T传动设计225.2.1 求工作力F225.2.2 传递功率235.2.3 求修正功率235.2.4 确定节距P235.2.5 确定链节数235.2.6链轮设计245.2.7 链轮主传动轴设计245.2.8 从动链轮传动轴设计265.2.9轴承选定265.2.10传动电机选择265.2.11 V带选择275.2.12 张紧装置布置27第六章总结28第七章参考文献29第八章致谢30附录总体布局图示意图31II绪论一设计题目减速器箱体专用机床夹具及移动式交换工作台设计二课题研究的目的与意义本课题针对卧式机床三面钻孔设计机床夹具，设计减速器箱体零件数控加工时专用的移动式交换工作台。变速器箱体在整个减速器总成中的作用是起支撑和连接的作用的，它把各个零件连接起来，支撑传动轴，保证各传动机构的正确安装。变速器箱体的加工质量的优劣，将直接影响到轴和齿轮等零件位置的准确性，也为将会影响减速器的寿命和性能。变速器箱体是典型的箱体类零件，其结构和形状复杂，壁薄，外部为了增加其强度加有很多加强筋。有精度较高的多个平面、轴承孔，螺孔等需要加工，因为刚度较差，切削中受热大，易产生震动和变形。本课题研究的是对减速箱体零件数控加工时专用的移动式交换工作台进行设计，由于变速箱体上多加工面以及加工孔，所以加工方法的选择直接影响加工效率，而机床夹具和工作台的性能又会直接影响到机械加工的复杂程度和加工工序数和工步数，从而会影响到变速箱体的性能和机加工效率。因而，本课题的研究无论是对变速箱生产工厂，还是对变速箱使用机械都具有非常重要的意义。第一章减速箱体零件工艺技术分析箱体主要是由平面和孔组成，这也是它的主要表面。先加工平面，后加工孔，是箱体加工的一般规律。因为主要平面是箱体往机器上的装配基准，先加工主要平面后加工支承孔，使定位基准与设计基准和装配基准重合，从而消除因基准不重合而引起的误差。先以孔为粗基准加工平面，再以平面为精基准加工孔，这样，可为孔的加工提供稳定可靠的定位基准，并且加工平面时切去了铸件的硬皮和凹凸不平，对后序孔的加工有利，可减少钻头引偏和崩刃现象，对刀调整也比较方便。 1.1主要平面的形状精度和表面粗糙度箱体的主要平面是装配基准，并且往往是加工时的定位基准，所以，应有较高的平面度和较小的表面粗糙度值，否则，直接影响箱体加工时的定位精度，影响箱体与机座总装时的接触刚度和相互位置精度。一般箱体主要平面的平面度在0.10.03mm，表面粗糙度Ra2.50.63m，各主要平面对装配基准面垂直度为0.1/300。1.2孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度箱体上的轴承支承孔本身的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度都要求较高，否则，将影响轴承与箱体孔的配合精度，使轴的回转精度下降，也易使传动件（如齿轮）产生振动和噪声。一般机床主轴箱的主轴支承孔的尺寸精度为IT6，圆度、圆柱度公差不超过孔径公差的一半，表面粗糙度值为Ra0.630.32m。其余支承孔尺寸精度为IT7IT6，表面粗糙度值为Ra2.50.63m。1.3主要孔和平面相互位置精度同一轴线的孔应有一定的同轴度要求，各支承孔之间也应有一定的孔距尺寸精度及平行度要求，否则，不仅装配有困难，而且使轴的运转情况恶化，温度升高，轴承磨损加剧，齿轮啮合精度下降，引起振动和噪声，影响齿轮寿命。支承孔之间的孔距公差为0.120.05mm，平行度公差应小于孔距公差，一般在全长取0.10.04mm。同一轴线上孔的同轴度公差一般为0.040.01mm。支承孔与主要平面的平行度公差为0.10.05mm。主要平面间及主要平面对支承孔之间垂直度公差为0.10.04mm。本设计的工序即为利用三面钻孔对零件表面钻孔并攻丝。第二章工艺方案拟定2.1、减速箱体零件工艺技术分析零件图如图21所示图21零件图根据零件图上面所标注的需加工表面，设计安排零件的加工工序，绘制零件的工序表表21 减速箱体零件工序表序号工序名称工序内容表面粗糙度加工方法机床及其型号1铣箱体下侧面6.3铣2铣箱体上侧面6.3铣3镗上表面孔内表面3.2镗4镗下表面孔内表面3.2镗5铣前孔端面6.3铣6铣后端面6.3铣7镗前孔内表面3.2镗8镗后孔内表面3.2镗9铣上表面两孔锪平台6.3铣10铣后孔锪平台6.3铣11三面钻孔、攻丝钻上表面6XM12、6XM6，前面4XM6后面6XM6螺纹孔并攻丝3.2钻专用组合钻床12钻上表面锪平台螺纹孔、攻丝钻上表面锪平台8XM6螺纹孔并攻丝3.2钻专用组合钻床13钻下表面螺纹孔、攻丝钻下表面8XM64XM8螺纹孔并攻丝3.2钻专用组合钻床14钻后孔锪平台螺纹孔、攻丝钻后孔锪平台4XM6螺纹孔并攻丝3.2钻专用组合钻床本设计所对应的工序为工序11利用三面钻床对零件上表面6XM12、6XM6，前面4XM6后面6XM6螺纹孔并攻丝2.2、移动交换式APC系统工艺特性分析设计图22 移动式工作台示意图根据设计要求，采取移动交换式工作台，采用采取移动交换式工作台可以提高加工效率，减少人工装夹工件次数，减少装夹误差，减少装夹时间，提高生产效率。如图22所示交换式工作台示意图，工件和夹具体装在工作台上顺着T型导轨移动，当工作台运动到导轨2左端时，伺服系统控制工作台支座停止运动，工作台脱离工作台支座进入导轨2，并运动到加工机床工作位置停止，然后机床开始对零件进行加工，待加工完了之后，工作台便携带加工零件沿导轨2向左返回，进入导轨1上的工作台支座后由工作台支座带着继续向前运动进入下一道工序。同时下一个待加工零件也沿导轨1运至导轨2左端，并进入导轨2进行加工。第三章夹具设计3.1、定位方式设计如图31所示定位基准选择图，零件定位基准选择下侧平面，下侧圆柱孔内侧面和下侧小圆柱孔内侧面。其中，下侧平面用夹具体平面定位，可限制一个z方向移动自由度和绕x轴、y轴转动两个自由度，共限制三个自由度；下侧圆柱孔内侧面用短圆柱销定位，可限制x轴方向和y轴方向移动两个自由；下侧小圆柱孔内侧面用一个削边销定位，限制绕z轴转动自由度。从而零件的六个自由度全部被限定。图31 零件定位基准3.2、夹紧装置设计如图32所示的零件夹紧位置图，图中标的位置即为夹紧位置。夹紧力方向应朝向定位元件，并使所需的夹紧力最小确定夹紧力作用点的位置时应不破坏定位夹紧力作用点的位置应尽可能靠近加工部位，以减小切削力绕夹紧力作用点的力矩，防止工件在加工过程中产生转动或震动应保证夹紧变形不影响加工精度夹紧力作用点数目应使工件在整个接触面上受力均匀，接触变形小。夹紧位置放在图示位置可较合适的实现零件的夹紧和定位。并且作用点在靠近立壁的位置，工件在该位置强度大，不会产生较大影响。图32 零件夹紧位置夹紧装置采取铰链机构，夹紧力源为气缸驱动力，其形式简图如图33所示，ABO为压紧用压板，AC为连杆，D点为气缸作用点，DC为气缸行程，B点为夹紧作用点，当机构运行时，在气缸的作用下，通过机构传动，气缸作用力时压板在B点对工件产生压紧作用力，即夹紧力，实现工件的夹紧。根据夹具设计方案，对夹具体及其他相关联机构三维建模，其中夹紧气缸选取国产QGJ系列夹紧气缸，行程为50mm，其技术数据如下缸径/mm: 63最大行程/mm: 50工作压力/MPa: 0.051.0使用温度范围/: -560工作介质: 空气计算夹紧力以工作压力P0.5MPa计算图33 夹紧装置简图由夹具三维模型得，若以为参考原点，则其余各点坐标O(0,0)、A(-27.982,91.5)、B(72.5,125.5)、C(-117.425,11.5)D(-167.425,11.5)。由力矩平衡得，即总夹紧力由于本工序内容为钻孔攻丝，所需所需夹紧力较小，因而该夹紧机构产生的夹紧力足够工作要求。3.3、钻套位置设计钻套为导向件，其作用是导引钻头进给方向。针对本工序加工特点，分析钻套布置位置和方式。由于本工序为三面钻孔，本工序加工面为三个面，分别位于工作台的左右联测和上方三个位置。需要在左侧装4个d6的钻套、右侧装6个d6的钻套，上方装6个d6钻套6个d12钻套共12个钻套，在左侧、右侧和上方三个位置需安装三个钻模板以便固定三套钻模套组。考虑到工件的装卸方便和钻套的精确定位，在左右两侧的两个钻模板采用固定式布置，上方钻模板采取随动式布置，即左右两侧钻模板用螺钉固定在夹具体上，上方钻模板利用四根导向轴连接在动力头上。第四章工作台设计4.1 导轨的作用和设计要求当运动件沿着承导件作直线运动时，承导件上的导轨起支承和导向的作用，即支承运动件和保证运动件在外力（载荷及运动件本身的重量）的作用下，沿给定的方向进行直线运动。对导轨的要求如下： 1. 一定的导向精度。导向精度是指运动件沿导轨移动的直线性，以及它与有关基面间的相互位置的准确性。 2. 运动轻便平稳。工作时，应轻便省力，速度均匀，低速时应无爬行现象。 3. 良好的耐磨性。导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。导轨在使用过程中要磨损，但应使磨损量小，且磨损后能自动补偿或便于调整。 4. 足够的刚度。运动件所受的外力，是由导轨面承受的，故导轨应有足够的接触刚度。为此，常用加大导轨面宽度，以降低导轨面比压；设置辅助导轨，以承受外载。5. 温度变化影响小。应保证导轨在工作温度变化的条件下，仍能正常工作。结构工艺性好。在保证导轨其它要求的前提下，应使导轨结构简单，便于加工、测量、装配和调整，降低成本。4.2 工作台导轨截面形式的选择可选导轨截面形式有：1）、矩形导轨；2）、双三角形导轨；3）、矩形和三角形（V平）导轨。三种导轨的结构特点分别为：截面形状结构特点矩形导轨1、承载能力大，结构简单；2、侧导想面用镶条调整间隙，接触刚度低，而且必须留有间隙降低了导向精度；3、宽式组合导向面之间距离大，热膨胀时变形量大，要求间隙大，导向精度和导向性能不好；4、用两条导轨内侧面导向，当传动件位于中心线上时，可减小牵引力引起的运动部件偏转，提高导向精度。双三角形导轨1、不需镶条调整间隙，接触刚度好，导向面间无间隙，导向精度高；2、磨损后相对位置变化小，对机床精度影响小；3、对温度变化较敏感，热变形会引起导轨面接触不良，降低导向精度；4、不能承受大的侧向力；5、工艺性能差，制造困难。矩形和三角形（V平）导轨1、不需镶条调整间隙，导向精度好；2、加工装配比较方便；3、两条导轨磨损不同，对位置精度有影响；4、温度变化不会改变导轨面接触情况，但热变形会引起移动部件水平偏移；5、凹三角形导轨的动压浮升量比矩形导轨大，会引起移动部件偏移。比较三种导轨的优缺点可看出，导轨截面形状3矩形和三角形（V平）导轨，这种导轨具有矩形导轨和双三角形导轨优点，是目前广泛应用于车床、磨床、龙门刨床、龙门铣床、坐标镗床床身导轨等机械上的导轨形式。因而工作台导轨采取这种形式较为合适。4.3 夹紧力选择A气压传动的优点1）以空气为工作介质，工作介质获得比较容易，用后的空气排到大气中，处理方便，与液压传动相比不必设置回收的油箱和管道。2）因空气的粘度很小（约为液压油动力粘度的万分之一），其损失也很小，所以便于集中供气、远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样严重污染环境。3）与液压传动相比，气压传动动作迅速、反应快、维护简单、工作介质清洁，不存在介质变质等问题。4）工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境中，比液压、电子、电气控制优越。5）成本低，过载能自动保护。气压传动的缺点1）由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性稍差。但采用气液联动装置会得到较满意的效果。2）因工作压力低（一般为0.31.0MPa），又因结构尺寸不宜过大，总输出力不宜大于1040kN。3）噪声较大，在高速排气时要加消声器。4）气动装置中的气信号传递速度在声速以内比电子及光速慢，因此，气动控制系统不宜用于元件级数过多的复杂回路。B 液压传动优点1）传动平稳在液压传动装置中，由于油液的压缩量非常小，在通常压力下可以认为不可压缩，依靠油液的连续流动进行传动。油液有吸振能力，在油路中还可以设置液压缓冲装置，故不像机械机构因加工和装配误差会引起振动扣撞击，使传动十分平稳，便于实现频繁的换向；因此它广泛地应用在要求传动平稳的机械上，例如磨床几乎全都采用了液压传动。2）质量轻体积小液压传动与机械、电力等传动方式相比，在输出同样功率的条件下，体积和质量可以减少很多，因此惯性小、动作灵敏；这对液压仿形、液压自动控制和要求减轻质量的机器来说，是特别重要的。例如我国生产的1m3挖掘机在采用液压传动后，比采用机械传动时的质量减轻了1t。3）承载能力大液压传动易于获得很大的力和转矩，因此广泛用于压制机、隧道掘进机、万吨轮船操舵机和万吨水压机等。4）容易实现无级调速在液压传动中，调节液体的流量就可实现无级凋速，并且凋速范围很大，可达2000：1，很容易获得极低的速度。5）易于实现过载保护液压系统中采取了很多安全保护措施，能够自动防止过载，避免发生事故。6）液压元件能够自动润滑由于采用液压油作为工作介质，使液压传动装置能自动润滑，因此元件的使用寿命较长。7）容易实现复杂的动作采用液压传动能获得各种复杂的机械动作，如仿形车床的液压仿形刀架、数控铣床的液压工作台，可加工出不规则形状的零件8）简化机构采用液压传动可大大地简化机械结构，从而减少了机械零部件数目。9）便于实现自动化液压系统中，液体的压力、流量和方向是非常容易控制的，再加上电气装置的配合，很容易实现复杂的自动工作循环。目前，液压传动在组合机床和自动线上应用得很普遍。10）便于实现“三化” 液压元件易于实现系列比、标准化和通用化也易于设计和组织专业性大批量生产，从而可提高生产率、提高产品质量、降低成本。(2) 液压传动缺点1）液压元件制造精度要求高由于元件的技术要求高和装配比较困难，使用维护比较严格。2）实现定比传动困难液压传动是以液压油为工作介质，在相对运动表面间不可避免的要有泄漏，同时油液也不是绝对不可压缩的。因此不宜应用在在传动比要求严格的场合，例如螺纹和齿轮加工机床的传动系统。3）油液受温度的影响由于油的粘度随温度的改变而改变，故不宜在高温或低温的环境下工作。4）不适宜远距离输送动力由于采用油管传输压力油，压力损失较大，故不宜远距离输送动力。5）油液中混入空气易影响工作性能油液中混入空气后，容易引起爬行、振动和噪声，使系统的工作性能受到影响。6）油液容易污染油液污染后，会影响系统工作的可靠性。7）发生故障不易检查和排除。C 气-液传动气-液增压夹紧综合了气动加紧与液动夹紧的优点，部分客服了它们的缺点。故，选择气-液传动为夹紧设置的最优方案。4.4 电机选择传动电机选择步进电机，步进电机成本较低，且控制方便、定位精度高，同步运行特性好。其参数如下感应子式永磁步进电动机技术数据型号: 86BYG001 相数: 4 电压/V: 5相电流/A: 1.9 步距角(): 1.8 步进角误差(%): 0.13每转步数: 200 每相电阻/: 2.75 每相电感/mH: 静态转矩/(Nm): 7.410(-2)4.5 导轨传动链设计1）求工作力F工件、夹具体、工作台及导轨总质量：导轨之间的最大静摩擦系数，正常工作时动摩擦系数正常工作时链条所传递的力链条可能传递的最大力2）传递功率3）考虑到工件在传送导轨上应快速运动，取链速=0.06m/s则传递功率为P=F=454x0.06w=27.24w=0.027Kw取安全系数为5(设计分析以及制造控制有限)，则3）求修正功率，查相关图表的，故4）确定节距P选A型链，小链轮转速约为50r/min，双排链传动。由机械设计图522选20A链，节距P31.75mm，排距5）确定链节数链张紧装置为了对链进行张紧，将一个小链轮做成位置可调式，以便调整链轮位置，从而达到对链的张紧。轴承选择由于链传动结构是垂直放置，整体向下有一个重力作用，因而轴下端需用推力轴承支撑，轴上端安装角接触球轴承，以固定轴。参考机械设计手册和轴的尺寸，选取轴承，参数如下：大链轮轴承参数上端轴承：单列角接触球轴承轴承代号|70000C(AC，B)型: 7012 AC基本尺寸/mm|d: 60基本尺寸/mm| D: 95基本尺寸/mm|B: 18安装尺寸/mm|da(min): 67安装尺寸/mm| Da(max): 88安装尺寸/mm|ra(max): 1其他尺寸/mm|d2: 71.4其他尺寸/mm| D2: 85.7其他尺寸/mm|a: 27.1其他尺寸/mm|r(min): 1.1其他尺寸/mm|r1(min): 0.6基本额定载荷/kN|Cr: 36.2基本额定载荷/kN|C0r: 31.5极限转速/(r/min)|脂: 5600极限转速/(r/min|油: 7500重量/kg|W: 0.4下端轴承：单向推力球轴承轴承代号|51000型: 51110基本尺寸/mm|d: 50基本尺寸/mm| D: 70基本尺寸/mm|T: 14安装尺寸/mm|da(min): 62安装尺寸/mm|Da(max): 58安装尺寸/mm|ra(max): 0.6其他尺寸/mm|d1(min): 52其他尺寸/mm|D1(max): 70其他尺寸/mm|r(min): 0.6基本额定载荷/kN|Ca: 27.2基本额定载荷/kN|C0a: 69.2最小载荷常数|A: 0.027极限转速/(r/min)|脂: 3000极限转速/(r/min)|油: 4300重量/kg|W: 0.15小链轮轴承参数：上端轴承：单列角接触球轴承轴承代号|70000C(AC，B)型: 7008 AC基本尺寸/mm|d: 40基本尺寸/mm| D: 68基本尺寸/mm|B: 15安装尺寸/mm|da(min): 46安装尺寸/mm| Da(max): 62安装尺寸/mm|ra(max): 1其他尺寸/mm|d2: 48.8其他尺寸/mm| D2: 59.2其他尺寸/mm|a: 20.1其他尺寸/mm|r(min): 1其他尺寸/mm|r1(min): 0.3基本额定载荷/kN|Cr: 19.0基本额定载荷/kN|C0r: 14.5极限转速/(r/min)|脂: 8000极限转速/(r/min|油: 11000重量/kg|W: 0.18下端轴承：单向推力球轴承轴承代号|51000型: 51106基本尺寸/mm|d: 30基本尺寸/mm| D: 47基本尺寸/mm|T: 11安装尺寸/mm|da(min): 40安装尺寸/mm|Da(max): 37安装尺寸/mm|ra(max): 0.6其他尺寸/mm|d1(min): 32其他尺寸/mm|D1(max): 47其他尺寸/mm|r(min): 0.6基本额定载荷/kN|Ca: 16.0基本额定载荷/kN|C0a: 34.2最小载荷常数|A: 0.007极限转速/(r/min)|脂: 4000极限转速/(r/min)|油: 5600重量/kg|W: 0.0624.6 传递齿轮设计4.6.1 设计参数传递功率 P=4.5(kW) 传递转矩 T=29.43(Nm)齿轮1转速 n1=1460(r/min) 齿轮2转速 n2=500(r/min)传动比 i=2.92 原动机载荷特性 SF=轻微振动工作机载荷特性 WF=均匀平稳预定寿命 H=10000(小时)4.6.2 布置与结构结构形式 ConS=闭式齿轮1布置形式 ConS1=悬臂布置齿轮2布置形式 ConS2=对称布置第五章 T传送设计5.1 T导轨设计1、导轨截面形状选择由于T传送对导轨传动导向精度要求不高，因而综合考虑制造成本和安装方便各方面因素，选取双矩形导轨，矩形导轨有承载能力大，结构简单，加工装配比较方便，制造成本低等优点，较适合本处传动。2、导轨材料选择考虑到成本问题，导轨材料选择铸铁，铸铁导轨加工成本低，工艺性能好。5.2 T传动设计5.2.1 求工作力F工件、夹具体、工作台及导轨总质量：导轨之间的最大静摩擦系数，正常工作时动摩擦系数正常工作时链条所传递的力链条可能传递的最大力5.2.2 传递功率考虑到工件在传送导轨上应快速运动，取链速则传递功率为取安全系数为5，则5.2.3 求修正功率，查相关图表的，故5.2.4 确定节距P选A型链，小链轮转速约为50r/min，三排链传动。由机械设计图522选10A链，节距P15.875mm排距5.2.5 确定链节数考虑到安装问题取5.2.6链轮设计链传动的传动特点为链轮上有两排齿，与链条的两侧排滚子相啮合，滚子链的中间排与固定在T导轨连接在一起的齿条相啮合，从而达到传动的目的。链轮为双排齿，排距，分度圆直径齿根圆直径为齿顶圆直径为5.2.7 链轮主传动轴设计图51 T传动轴受力简图忽略的影响，轴为弯扭组合变形，作弯距图和扭距图图52 T传动轴弯距图图52 T传动轴扭距图，轴材料选用45钢正火，取，故有按第三强度理论，得取5.2.8 从动链轮传动轴设计从东链轮轴上载荷很小，参照主动链轮轴设计从动链轮轴，一定会符合传动要求。5.2.9轴承选定主传动轴承，内径为35mm，选取单列角接触球轴承，代号为7007AC。从动链轮轴承，考虑到从动轴上有两个从动链轮，且两个从动轮得动作不得相互影响，因此轴做成固定式，链轮装在轮毂轴承上绕轴转动，即从动轴承选用轮毂轴承。5.2.10传动电机选择根据传递功率的要求以及控制方面的要求，传送驱动电机选取步进电机，其参数如下：感应子式永磁步进电动机技术数据型号: 70BYG003 相数: 4 电压/V: 16相电流/A: 1 步距角(): 1.8/0.9 步进角误差(%): 10每转步数: 200/400 每相电阻/: 8 每相电感/mH: 起动频率/pps: 500 运行频率/pps: 600静态转矩/(Nm): 9810(-2) 定位转矩/(Nm): 6.8710(-2)5.2.11 V带选择5.2.11.1 初始条件传动功率P1为：1（KW）主动轴转速n1为：4500（r/min）从动轴转速n2为：3000（r/min）传动比i：1.55.2.11.2 选定带型和基准直径设计功率Pd:5kW 带型:A型小带轮基准直径dd1:56mm小带轮基准直径dd2:85mm5.2.11.3 轴间距的确定初定轴

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