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圆管穿孔器设计【打孔机】【全套8张CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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关键词：: 圆管穿孔器设计全套 cad 图纸毕业论文原创资料

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圆管穿孔器设计

摘要

此次设计的圆管穿孔器，是摇臂钻床的的一种细分，主要应用于圆管、石油管道、通信设施、下水管道等一些管道的孔加工。钻孔工艺是加工孔类的基础部分，只要钻孔工艺的加工精度提高了，在后面的加工工艺过程就会更加简洁，提高加工效率，节省时间，提高经济效益。

本文对圆管穿孔器进行设计，主要完成机械结构部分设计。整机结构主要由电动机产生动力将需要的动力传递到带轮上，然后通过带轮传递到带轮，通过小齿轮再过渡到卷双联齿轮上，双联齿轮轴上装有钻头机构。同时本文对该方案圆管穿孔器关键零部件设计过程进行了详细阐述，其主要内容包括系统总体方案的设计、电动机的选择、执行机构的设计、传动零部件的设计、轴的设计与校核以及轴承的选择等。

本论文研究内容：

(1) 圆管穿孔器总体结构设计。

(2) 圆管穿孔器工作性能分析。

(3)电动机的选择。

(4) 圆管穿孔器的传动系统、执行部件。

(5)对设计零件进行设计计算分析和校核。

(6)绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。

关键词：圆管；穿孔器；钻孔工艺

Abstract

Pipe perforator of this design, is a subdivision of the rocker drilling, hole processing is mainly used in pipe, oil pipelines, communication facilities,water pipes and some other pipeline. The drilling process is a fundamental part of the processing hole class, as long as the processing of precision drilling technology has improved, in the processing technology behind the process will be more concise, improve processing efficiency, save time, improve economic benefits.

This paper designed the perforator of circular pipe, mainly completes the design of mechanical structure. The whole structure is mainly produced by motor power will need to transfer the power to the belt wheel through a belt wheel, and then transferred to the belt wheel, a small gear and the transition to the roll of double gear through, duplex gear shaft is provided with a bit mechanism. At the same time, this article on the scheme of circular pipe perforator key parts of the design process in detail, the main contents include system architecture design, the choice of motor andactuator design, transmission parts of the design, shaft design andchecking and choice of bearings.

This thesis research content:

(1) the overall structure design of pipe perforator.

(2) pipe perforator performance analysis.

(3) the choice of motor.

(4) pipe transmission system, the executive component perforator.

(5) the design of parts of design calculation and check.

(6) drawing machine assembly drawing and assembly drawing design ofimportant parts and parts drawings.

Key words: circular tube; perforator; drilling technology

绪论1

第1章圆管穿孔器总体设计2

1.1圆管穿孔器总体设计方案2

1.2机床方案的制定3

1.2.1 制定工艺方案3

1.2.2 确定机床的配置形式和结构方案3

1.2.3 机床联系尺寸图4

第2章切削要素的选择与计算5

2. 1 确定工序间余量5

2.2 选择切削用量5

2.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率6

2.4 选择刀具结构6

2.5 加工图7

2.5.1 加工示意图的作用和内容7

2.5.2、绘制加工示意图之前的有关计算7

第3章主轴箱设计9

3.1 基本传动数据计算9

3.1.1 分配传动比9

3.1.2 计算机构各轴的运动及动力参数10

3.2 带传动设计10

3.2.5 确定带的根数：11

3.2.7 作用在轴上的载荷：12

3.2.8 带轮结构与尺寸见零件图12

3.3 齿轮传动设计12

3.3.1 第一级齿轮传动设计12

3.3.2 第二级齿轮传动设计：15

3.4 轴的校核17

3.5 键的校核23

3.6 轴承的校核24

第4章穿孔器夹具概述26

4.1 穿孔器的夹具设计特点26

4.2穿孔器的夹具的设计过程27

4.3 定位支承系统28

第5章穿孔器的综合评价28

5.1整体评价28

5.2经济性分析28

5.3市场分析29

总结29

参考文献31

致谢32

绪论

中国在发展，中国的机械设备也在不断的发展，2015年中国工程机械业将迎来9000亿元市场容量，不仅给中国机械制造行业的带来巨大发展空间，同时也聚焦了国际的机械巨头的目光，使国外企业不断进驻中国市场，国内的机械企业在发展国内市场的前提下也不断的拓展国外市场，坚持“走出去”的策略，将中国机械设备国际化。

我国已成为世界工程机械第一产销大国，中国制造的工程机械走向了世界各地。10年来，我国工程机械行业在发展方式转变、经济结构调整方面取得明显成效，综合实力迅速增强，国际竞争力和产业地位大大提升。我国工程机械行业各类产品的技术水平及可靠性大多已达到甚至超过了国际先进水平，在世界工程机械领域有了诸多响当当的中国品牌。我国机械行业门类齐全，规模大，2009年整体销售收入接近9万亿元，仅次于日本居世界第二位，占到全球机械销售额的15%左右;出口额达到2,425亿美元，跃居世界第四;工业增加值超过2万亿元，约占当年我国GDP的8%;机械行业是对全国工业发展贡献最大的行业，经济总量占整个装备制造业2/3以上。因此机械行业是装备制造业的最重要组成部分，堪称中国工业的“脊梁”。

我国的机床工业是在1949年新中国成立后才开始建立起来的。解放前，由于长期的封锁统治和19世纪中叶以后帝国主义的侵略和掠夺，我国的工农业生产非常落后，既没有独立的机械制造业，更谈不上机床制造业。至解放前夕，全国只有少数城市的一些规模很小的机械厂，制造少量简单的皮带车间、牛头刨床和砂轮等；1949年全国机床产量仅1000多台，品种不到10个。

解放后，党和人民政府十分重视机床工业的发展。在解放初期的三年经济恢复时期，就把一些原来的机械修配厂改建为专业厂；在随后开始的几个五年计划期间，又陆续扩建、新建了一系列机床厂。经过50多年的建设，我国机床工业从无到有，从小到大，现在已经成门类比较齐全，具有一定实力的机床工业体系，能生产5000多种机床通用品种，数控机床1500多种；不仅装备了国内的工业，而且每年还有一定数量的机床出口。

我国机床行业的发展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，与世界先进水平相比，还有较大差距。为了适应我国工业、农业、国防和科学技术现代化的需要，为了提高机床产品在国际市场上的竞争能力，必须加大精力，设计制造出更好的机床。

圆管穿孔器总装图.png

圆管穿孔器主轴箱装配图.png

圆管穿孔器-夹紧装置装配图.png

圆管穿孔器原理设计图.png

传动轴.png

大齿轮.png

双联齿轮.png

小齿轮.png

开题报告.png

内容简介：: -广东技术师范学院天河学院广东技术师范学院天河学院本科毕业设计开题报告本科毕业设计开题报告题目：圆管穿孔器设计系别：专业：姓名：学号：指导教师： 2015 年 3 月 5 日- 1 -本科毕业设计开题报告本科毕业设计开题报告系别系别专业专业班级班级姓名姓名学号学号联系方式联系方式题目题目圆管穿孔器设计圆管穿孔器设计一、选题背景一、选题背景我国已成为世界工程机械第一产销大国，中国制造的工程机械走向了世界各地。10 年来，我国工程机械行业在发展方式转变、经济结构调整方面取得明显成效，综合实力迅速增强，国际竞争力和产业地位大大提升。我国摇臂钻床企业经过多年的努力，不断加大了钻床在国际市场上的份额。近期，我国的摇臂钻床已经达到供不应求的局面，据了解，我国机床的产销量增速飞快。我国摇臂钻床行业要在这样激烈的机床市场上占领市场的一席之地，就必须立足自身的优势，着力发展高档技术，不断创新。虽然摇臂钻具有较大的发展前景，但并不能盲目跟风，在不断提升数控技术的同时，要发展出自身的优势。机床企业要针对用户需求，勇于竞标高端装备，以此促进自主创新；要在冷静反思的基础上，控制产能的盲目扩张，强化研发及试验条件建设；把质量、可靠性、精度保持性、功能和附配件完整性等用户关心的指标置于更优先的位置。我国工程机械行业各类产品的技术水平及可靠性大多已达到甚至超过了国际先进水平，在世界工程机械领域有了诸多响当当的中国品牌。我国机械行业门类齐全，规模大，2009 年整体销售收入接近 9 万亿元，仅次于日本居世界第二位，占到全球机械销售额的 15%左右;出口额达到 2,425 亿美元，跃居世界第四;工业增加值超过 2 万亿元，约占当年我国 GDP 的 8%;机械行业是对全国工业发展贡献最大的行业，经济总量占整个装备制造业 2/3 以上。因此机械行业是装备制造业的最重要组成部分，堪称中国工业的“脊梁” 。此次设计的圆管穿孔器，是摇臂钻床的的一种细分，主要应用于圆管、石油管道、通信设施、下水管道等一些管道的孔加工。钻孔工艺是加工孔类的基础部分，只要钻孔工艺的加工精度提高了，在后面的加工工艺过程就会更加简洁，提高加工效率，节省时间，提高经济效益。二、课题设计二、课题设计2.12.1 课题的内容课题的内容该课题首先介绍目前国内外零件加工专用设备设计的现状进行分析对比，找出- 2 -圆管穿孔器设计的最佳方案。并增加自己的创新点，最后提出自己的最优设计方案，主要完成以下的内容。1、开题报告（包含文献综述），外文资料的翻译（2000 字符以上）；2、确定穿孔器的原理设计方案，完成原理设计图；3、完成汽车穿孔器结构设计及有关计算；4、完成设计图纸（折合 0#图纸）2 张（包括图纸和 CAD 软件图一份）；5、完成设计说明书（至少 8000 字以上）。2.22.2 课题的目的课题的目的我国的机床工业是在 1949 年新中国成立后才开始建立起来的。解放前，由于长期的封锁统治和 19 世纪中叶以后帝国主义的侵略和掠夺，我国的工农业生产非常落后，既没有独立的机械制造业，更谈不上机床制造业。至解放前夕，全国只有少数城市的一些规模很小的机械厂，制造少量简单的皮带车间、牛头刨床和砂轮等；1949 年全国机床产量仅 1000 多台，品种不到 10 个。解放后，党和人民政府十分重视机床工业的发展。在解放初期的三年经济恢复时期，就把一些原来的机械修配厂改建为专业厂；在随后开始的几个五年计划期间，又陆续扩建、新建了一系列机床厂。经过 50 多年的建设，我国机床工业从无到有，从小到大，现在已经成门类比较齐全，具有一定实力的机床工业体系，能生产5000 多种机床通用品种，数控机床 1500 多种；不仅装备了国内的工业，而且每年还有一定数量的机床出口。我国机床行业的发展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，与世界先进水平相比，还有较大差距。为了适应我国工业、农业、国防和科学技术现代化的需要，为了提高机床产品在国际市场上的竞争能力，必须加大精力，设计制造出更好的机床。2.32.3 课题的意义课题的意义随着经济的快速增长和科学技术的快速发展，机床制造也有了快速增长。但是，机床机械设备的生产能力和水平跟发达国家相比还比较落后。由于机床制造业在我国经济中占有重要地位，对国家经济的发展起着重要作用。因此我国的机械加工行业也一定要成为世界领先的水平。研究圆管穿孔器不仅能提高圆管穿孔的精度和加工效率，降低工人的的劳动强度，减少对操作者的人身伤害，避免不必要的事故发生，而且会大大增加对我国圆管制造行业的发展，为我国汽车制造行业做一份应有的贡献，也可以给其他行业献- 3 -一份力。三、课题研究现状三、课题研究现状3.13.1 国外研究现状国外研究现状80 年代以来，国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。组合机床的加工精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性进展，实现了机床工作程序软件化、工序高度集中、高效短节拍和多功能知道监控。国外主要的组合机床生产厂家都有自己的系列化完整的数控组合机床通用部件,在组合机床上不仅一般动力部件应用数控技术,而且夹具的转位或转角、换箱装置的自动分度与定位也都应用数控技术,从而进一步提高了组合机床的工作可靠性和加工精度。广州标致汽车公司由法国雷诺公司购置的缸盖加工生产线,就是由三台自动换箱组合机床组成的,其全部动作均为数控,包括自动上下料的交换工作台、环形主轴箱库、动力部件和夹具的运动,其节拍时间为 58 秒。80 年代以来,国外对中大批量生产,多品种加工装备采取了一系列的可调、可变、可换措施,使加工装备具有了一定的柔性。如先后发展了转塔动力头、可换主轴箱等组成的组合机床;同时根据加工中心的发展,开发了二坐标、三坐标模块化的加工单元,并以此为基础组成了柔性加工自动线(FTL)。这种结构的变化,既可以实现多品种加工要求的调整变化快速灵敏,又可以使机床配置更加灵活多样。汽车工业的大发展,对自动化制造技术提出了许多新的需求,大批量生产的高效率,要求制造系统不仅能完成一般的机械加工工序,而且能完成零件从毛坯进线到成品下线的全部工序,以及下线后的自动码垛、装箱等。德国大众汽车公司 KASSEL 变速箱厂 1987 年投入使用的造价 9000 万马克的齿轮箱和离合器壳生产线,就是这种综合自动化制造系统的典范。该系统由两条相似对称布置的自动线组成,三班制工作,每条线日产 2000 件,节拍时间为 40 秒。全线由 12 台双面组合机床、18 台三坐标加工单元、空架机器人、线两端的毛坯库和三坐标测量机组成,可实现 3 种零件的加工。空架机器人完成工件下线的码垛装箱工作。随着综合自动化技术的发展,出现了一批专门从事装配、试验、检测、清洗等装备的专业生产厂家,进一步提高了制造系统的配套水平。国外为了减少机床数量,节省占地面积,对组合机床这种工序集中程度高的产品,继续采取各种措施,进一步提高工序集中程度。如采用十字滑台、多坐标通用部件、移动主轴箱、双头镗孔车端面头等组成机床或在夹具部位设置刀库,通过换刀加工- 4 -实现工序集中,从而可最大限度地发挥设备的效能,获取更好的经济效益。3.23.2 国内研究现状国内研究现状目前，我国已超越美国、日本、欧洲成为全球最大的工程机械市场，这对投资者来说意味着良好的投资机会。大规模的基础设施建设，国家战略性新兴产业的发展等，都将直接带动工程机械市场继续发展。虽然中国经济的增长速度目前放缓，但仍然是迄今乃至未来 10 年最有增长潜力的国家。十八大的成功召开明确提出了2010 至 2020 年国民生产总值（GDP）和人均收入翻番的目标。中国经济将迎来新一轮持续增长。中国仍然是全球最大的工程机械市场，未来 5-10 年仍处于发展机遇期，我们对中国工程机械行业长期发展充满信心。“十二五”期间，稳健向上的中国经济将为工程机械行业的发展提供重要而持续的动力，受益于此，加之企业创新能力及综合竞争力的不断提升，我国工程机械行业将继续保持高位运行。根据中国工程机械行业“十二五”发展规划，到“十二五”期末，我国工程机械行业销售规模将达到 9000 亿元，年平均增长率约为17%，相比于过去 5 年 27.5%的平均增速以及过去 10 年 23.8%的平均增速而言，未来随着行业总体规模的不断增长，增速将逐步回落，行业中长期将进入稳健增长。当前中国机械工厂中的孔加工，仍普遍采用通用机床加专用工艺装备的生产模式。即仍采用一人、一机、一刀或一套镗模的方式来完成一道工序，而使用的机床设备又存在着严重的四多四少现象，即：低档的多，中高档高柔性的数控机床(NC)和加工中心(MC)少;低精度的多，高精度的少;手动的多，自动化的少;单工序的多，复合加工的机床少。所以，中国孔加工的工艺水平和工效低，加工精度差，并且缺乏柔性结构。近十几年来，随着中国工厂技术改造的深入和引进先进技术，以及数控机床和加工中心等高效设备应用的增多，在少数大型国有企业中，一些精密机床的加工精度已达到或接近国外先进水平，但从全面来看，工艺水平仍然较低。与先进工业发达国家相比，中国现有的孔加工精度与表面粗糙度要相差 12 级，孔系的相互位置精度相差 23 倍。随着新材料、新产品的不断出现，摆在我们面前的任务是要解决硬、脆、韧、黏等难加工材料的加工，解决精密、深孔、大孔、小孔、微孔和重型零件的孔加工。所以，今后孔加工技术应向着可靠性、长寿命和高效率方向去发展。因而，首先要将新一代高性能、高效率、长寿命的刀具材料(如细晶粒硬质合金、涂层硬质合金、粉末冶金高速钢、陶瓷、聚晶金刚石 PCD、聚晶立方氮化硼 PCBN 等)设法用于各类孔加工刀具上。还应把微电子技术尽快运用到孔加工技术中来，并逐步向 FMS(柔- 5 -性制造系统)及设计制造一体化 CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助制造)方向发展。目前国内不少工厂已把微处理机用于生产中。此外，也要重视开展基础理论的研究，加强对大孔、小孔、微孔、精密孔和难加工材料孔加工技术的研究工作，采用新的测试手段，探索规律，不断创新。尤其是要加速对特微孔和超精密孔加工的研究工作，以适应近年来科技进步和生产发展的需要。当前，为了进一步提高孔加工的经济效益，还应组织并大力推广一批生产上行之有效的先进刀具(如机夹硬质合金可转位刀具、硬质合金单刃镗铰刀、精密金刚石或立方氮化硼铰刀、单管喷吸钻、CoroDrill880 钻头等)和新工艺，如用钻-镗铰-金刚石或立方氮化硼铰刀替代传统的钻-镗(或扩)-铰(或磨)-研磨(或珩磨)加工精密阀孔的新工艺。近几年来，工具行业为汽车和摩托车、高速列车、航空航天、风能和模具等行业开发的各种新型孔加工刀具，具有高效和创新工艺的特点，对推动这些行业孔加工技术的进步起到重要作用。随着家电市场销售量增大，塑料制品增长速度加快，塑料模具制造业蓬勃发展，钻床为了满足模具上的水孔、射销孔等孔系的深孔加工。由过去的单一坐标轴的深孔钻床加工发展到需要加工坐标孔系的多孔加工而开发的三坐标数控深孔钻床近些年来发展很快。为了满足模具制造业发展的需要，又开发了除了钻削深孔以外，还可以进行铣削、攻丝等多功能的 ZXK2103 深孔钻铣中心和三坐标数控ZK2103A、ZKA2102 型深孔钻床。目前世界钻床的技术水平，是从生产促进数控钻床单机为主流。在今后 20 年内的发展，也仍将是这个主题。在进一步提高精度、效率、自动化、智能化、网络化的基础上，逐步向加工单元和尖端柔性制造系统过渡，高速化、高精度化、高可靠性、复合化、智能化、柔性化、集成化和开放性是当今数控机床行业的主要发展方向。四、课题设计方案四、课题设计方案4.14.1 设计方案选型与分析设计方案选型与分析这次设计提出两个方案，第一：对所选用的钻床加上一个齿轮变速箱，对齿轮的定位、夹紧进行设计，另外还应对工件的定位夹紧还有刀具选用进行设计。另一个方案，对选用的钻床加一个皮带轮变速箱，对皮带和皮带轮定位，夹紧进行设计，另外应对工件的定位夹紧进行设计，还有对刀具选用进行设计验算。对于第一个方案，增加齿轮变速箱将是亮点，实现穿孔器多档变速，满足对不同管道的加工，让加工时间更省。对于第二方案，其优点是设计简单，增加皮带轮就是，但使用时变速不方便。- 6 -4.24.2 方案的确定方案的确定根据以上分析，优先采用的是第一种方案，当计算到齿轮变速设计不足时，可以采用第二种方案，如果最终采用第二种方案也不会影响到前面的设计，因此，实际的方案选用要到对比钻削力大小与所选用钻床功率时才能确定。4.34.3 方案的特点及创新方案的特点及创新该方案的特点在于其灵活性，当遇到有可能出现的问题时，可以选用另一个方案且对于前面的设计成果不造成影响。另外，对普通钻床增加变速箱，成变速钻床的做法可以使通用机床与专用机床互相转换，当这一批的工件完成后可以将刀具进行拆卸，使其变回通用机床。五、预期结果五、预期结果针对式设计的圆管专用多头钻床，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；而且多轴钻床操纵方便、省力、容易掌握，不易发生操作错误和故障，不仅能减轻工人的劳动强度，保证工人和钻床的安全，还能提高钻床的生产率，缩短加工时间。六、设计主要步骤六、设计主要步骤第第 1 章章圆管穿孔器圆管穿孔器的总体设计的总体设计1.1 穿孔器的方案设计1.1.1 拟定方案阶段1.1.2 技术设计阶段1.1.3 工作设计阶段1.2 零件分析1.2.1 功用及特点1.2.2 加工阶段的划分第第 2 章章穿孔器穿孔器零部件零部件2.1 底座2.2 工作台2.3 立柱2.4 定位夹紧机构2.5 主轴箱- 7 -2.6 刀具及导向装置第第 3 章章齿轮传动箱的设计齿轮传动箱的设计3.1 设计前的准备3.2 参数和尺寸参数3.3 传动系统的设计与计算第第 4 章章夹具的设计夹具的设计4.1 穿孔器夹具的结构及作用4.1.1 夹具的结构分析4.1.2 夹具的功能作用4.2 夹具的条件、原则及要求4.2.1 工作条件4.2.2 夹紧力作用点的选择原则4.2.3 夹紧机构在工况下的要求4.3 穿孔器夹具的设计4.3.1 定位元件的设计4.3.2 夹紧元件的设计七、进度计划七、进度计划序号任务名称开始时间结束时间1选题2查阅中、外文献资料，外文资料翻译，确定系统设计方案（论文提纲）3开题2015-1-32015-1-294进行毕业设计（研究论证）2015-2-152015-2-285上交毕业设计（论文）初稿材料2015-4-72015-4-146中期检查2015-4-152015-4-227上交毕业设计正稿打印版及电子材料，毕业设计及设计说明书光盘，完成毕业答辩 ppt2015-5-112015-5-188毕业答辩2015-5-192015-5-26- 8 -8、参考文献参考文献1夏广岚主编，金属切削机床，北京大学出版社 2008.5.2闻邦椿主编，机械设计手册，机械工业出版社 2010.1.3蒋建强、张义平主编，机械设计基础，北京师范大学出版社 2009.8.4杨雪宝主编，机械制造装备与设计，西北大学出版社 2008.5.5王凡宋建新主编，实用机械制造工艺设计手册，机械工业出版社 2008.5.6王先逵主编，机械加工工艺手册（钻削、扩削、铰削加工），机械工业出版社 2008.06.7吕庸厚沈爱红编著组合机构设计与应用创新，机械工业出版社 2008.7.指导教师意见：指导教师意见：指导教师签名：指导教师签名：年年月月日日教研室审核意见：教研室审核意见：教研室主任签名：教研室主任签名：年年月月日日备注：本开题报告须装入学生的毕业设计（论文）档案袋存档。圆管穿孔器设计广东技术师范学院天河学院本科毕业设计题目：圆管穿孔器设计系别：专业：姓名：学号：指导教师： 2015年 3 月 5 日圆管穿孔器设计摘要此次设计的圆管穿孔器，是摇臂钻床的的一种细分，主要应用于圆管、石油管道、通信设施、下水管道等一些管道的孔加工。钻孔工艺是加工孔类的基础部分，只要钻孔工艺的加工精度提高了，在后面的加工工艺过程就会更加简洁，提高加工效率，节省时间，提高经济效益。本文对圆管穿孔器进行设计，主要完成机械结构部分设计。整机结构主要由电动机产生动力将需要的动力传递到带轮上，然后通过带轮传递到带轮，通过小齿轮再过渡到卷双联齿轮上，双联齿轮轴上装有钻头机构。同时本文对该方案圆管穿孔器关键零部件设计过程进行了详细阐述，其主要内容包括系统总体方案的设计、电动机的选择、执行机构的设计、传动零部件的设计、轴的设计与校核以及轴承的选择等。本论文研究内容：(1) 圆管穿孔器总体结构设计。(2) 圆管穿孔器工作性能分析。(3)电动机的选择。(4) 圆管穿孔器的传动系统、执行部件。(5)对设计零件进行设计计算分析和校核。 (6)绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。关键词：圆管；穿孔器；钻孔工艺31圆管穿孔器设计Abstract Pipeperforatorof this design,isasubdivision of therocker drilling,hole processingis mainly used inpipe,oil pipelines,communicationfacilities,water pipesand some otherpipeline.The drillingprocessis a fundamental part ofthe processingholeclass,as long as the processing ofprecisiondrilling technologyhas improved,in the processing technologybehind the processwill be moreconcise,improve processing efficiency,save time,improve economic benefits. This paperdesignedthe perforatorof circular pipe,mainly completes the design ofmechanical structure.The whole structureis mainly produced bymotor powerwill need totransfer the power to thebelt wheelthrough a belt wheel,and thentransferred to thebelt wheel,a small gearand the transition to theroll ofdouble gearthrough,duplex gearshaft is provided with abit mechanism.At the same time,this articleonthe schemeof circular pipeperforatorkey parts ofthe design processin detail,the main contents includesystem architecturedesign,the choice of motorandactuatordesign,transmissionparts of the design,shaft design andchecking andchoice of bearings. This thesisresearch content:(1)the overall structuredesign of pipeperforator.(2)pipeperforatorperformance analysis.(3)the choice of motor.(4)pipetransmission system,the executive componentperforator.(5)thedesign of partsofdesign calculationand check.(6)drawingmachine assembly drawingandassembly drawingdesign ofimportant partsandparts drawings.zKey words:circular tube;perforator;drilling technology目录绪论1第1章圆管穿孔器总体设计21.1圆管穿孔器总体设计方案21.2机床方案的制定31.2.1 制定工艺方案31.2.2 确定机床的配置形式和结构方案31.2.3 机床联系尺寸图4第2章切削要素的选择与计算52. 1 确定工序间余量52.2 选择切削用量52.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率62.4 选择刀具结构62.5 加工图72.5.1 加工示意图的作用和内容72.5.2、绘制加工示意图之前的有关计算7第3章主轴箱设计93.1 基本传动数据计算93.1.1 分配传动比93.1.2 计算机构各轴的运动及动力参数103.2 带传动设计103.2.5 确定带的根数：113.2.7 作用在轴上的载荷：123.2.8 带轮结构与尺寸见零件图123.3 齿轮传动设计123.3.1 第一级齿轮传动设计123.3.2 第二级齿轮传动设计：153.4 轴的校核173.5 键的校核233.6 轴承的校核24第4章穿孔器夹具概述264.1 穿孔器的夹具设计特点264.2穿孔器的夹具的设计过程274.3 定位支承系统28第5章穿孔器的综合评价285.1整体评价285.2经济性分析285.3市场分析29总结29参考文献31致谢32圆管穿孔器设计绪论中国在发展，中国的机械设备也在不断的发展，2015年中国工程机械业将迎来9000亿元市场容量，不仅给中国机械制造行业的带来巨大发展空间，同时也聚焦了国际的机械巨头的目光，使国外企业不断进驻中国市场，国内的机械企业在发展国内市场的前提下也不断的拓展国外市场，坚持“走出去”的策略，将中国机械设备国际化。我国已成为世界工程机械第一产销大国，中国制造的工程机械走向了世界各地。10年来，我国工程机械行业在发展方式转变、经济结构调整方面取得明显成效，综合实力迅速增强，国际竞争力和产业地位大大提升。我国工程机械行业各类产品的技术水平及可靠性大多已达到甚至超过了国际先进水平，在世界工程机械领域有了诸多响当当的中国品牌。我国机械行业门类齐全，规模大，2009年整体销售收入接近9万亿元，仅次于日本居世界第二位，占到全球机械销售额的15%左右;出口额达到2,425亿美元，跃居世界第四;工业增加值超过2万亿元，约占当年我国GDP的8%;机械行业是对全国工业发展贡献最大的行业，经济总量占整个装备制造业2/3以上。因此机械行业是装备制造业的最重要组成部分，堪称中国工业的“脊梁”。我国的机床工业是在1949年新中国成立后才开始建立起来的。解放前，由于长期的封锁统治和19世纪中叶以后帝国主义的侵略和掠夺，我国的工农业生产非常落后，既没有独立的机械制造业，更谈不上机床制造业。至解放前夕，全国只有少数城市的一些规模很小的机械厂，制造少量简单的皮带车间、牛头刨床和砂轮等；1949年全国机床产量仅1000多台，品种不到10个。解放后，党和人民政府十分重视机床工业的发展。在解放初期的三年经济恢复时期，就把一些原来的机械修配厂改建为专业厂；在随后开始的几个五年计划期间，又陆续扩建、新建了一系列机床厂。经过50多年的建设，我国机床工业从无到有，从小到大，现在已经成门类比较齐全，具有一定实力的机床工业体系，能生产5000多种机床通用品种，数控机床1500多种；不仅装备了国内的工业，而且每年还有一定数量的机床出口。我国机床行业的发展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，与世界先进水平相比，还有较大差距。为了适应我国工业、农业、国防和科学技术现代化的需要，为了提高机床产品在国际市场上的竞争能力，必须加大精力，设计制造出更好的机床。第1章圆管穿孔器总体设计1.1圆管穿孔器总体设计方案这次设计提出两个方案，第一：对所选用的钻床加上一个齿轮变速箱，对齿轮的定位、夹紧进行设计，另外还应对工件的定位夹紧还有刀具选用进行设计。另一个方案，对选用的钻床加一个皮带轮变速箱，对皮带和皮带轮定位，夹紧进行设计，另外应对工件的定位夹紧进行设计，还有对刀具选用进行设计验算。对于第一个方案，增加齿轮变速箱将是亮点，实现穿孔器多档变速，满足对不同管道的加工，让加工时间更省。对于第二方案，其优点是设计简单，增加皮带轮就是，但使用时变速不方便。图1.1 穿孔器设计原理图根据以上分析，优先采用的是第一种方案，当计算到齿轮变速设计不足时，可以采用第二种方案，如果最终采用第二种方案也不会影响到前面的设计，因此，实际的方案选用要到对比钻削力大小与所选用钻床功率时才能确定。机床联系尺寸图是决定各部件的轮廓尺寸及相互间联系关系的，是开展各专用部件实际和确定机床最大占地面积的指导图纸。1.2机床方案的制定1.2.1 制定工艺方案零件加工工艺将决定机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。所以，在制定工艺方案时，必须计算分析被加工零件图，并深入现场了解零件的形状、大小、材料、硬度、刚度，加工部位的结构特点加工精度，表面粗糙度，以及定位，夹紧方法，工艺过程，所采用的刀具及切削用量，生产率要求，现场所采用的环境和条件等等。并收集国内外有关技术资料，制定出合理的工艺方案。 (1) 加工孔的主要技术要求。假设孔直径为20mm工件材料为HT200，HB170-241HBS要求生产纲领为（考虑废品及备品率）年产量2万件，单班制生产(2) 工艺分析加工该孔时，孔的位置度公差为0.05mm。根据机床的工艺方法及能达到的精度，可采用如下的加工方案：一次性加工通孔，孔径为20mm。 (3) 定位基准及夹紧点的选择加工此零件上的孔，以上表面限制三个自由度和右端面限制三个自由度，位于中间的孔通过螺杆起到了很好的夹紧作用。在保证加工精度的情况下，提高生产效率减轻工人劳动量，由于工件是大批量生产，因此在设计时就认为是人工夹紧。1.2.2 确定机床的配置形式和结构方案(1)被加工零件的加工精度被加工零件需要在机床上完成的加工工序及应保证的加工精度，是制造机床方案的主要依据。方槽轮幅式底板钻孔的精度要求较高，可采用钻孔机床。为了加工出表面粗糙度为Ra1.6um的孔，采取提高机床原始制造精度和工件定位基准精度并减少夹压变形等措施就可以了。为此，机床通常采用尾置式齿轮动力装置，进给采用液压系统。 (2) 被加工零件的特点这主要指零件的材料、硬度加工部位的结构形状，工件刚度定位基准面的特点，它们对机床工艺方案制度有着重要的影响。此方槽轮幅式底板的材料是HT200、硬度HB170241、孔的直径为20mm。采用单孔加工，零件的刚度足够，工件受力不大，振动，及发热变形对工件影响可以不计。 (3) 零件的生产批量零件的生产批量是决定采用单工位、多工位、自动线或按中小批量生产特点设计机床的重要因素。按设计要求生产纲领为年生产量为2万件，此工序尽量在一台机床上完成，以提高利用率。(4) 机床使用条件根据使用机床对车间布置情况、工序间的联系、技术能力和自然条件等的要求来选择适合的机床。1.2.3 机床联系尺寸图机床联系尺寸图是决定各部件的轮廓尺寸及相互间联系关系的，是开展各专用部件实际和确定机床最大占地面积的指导图纸。绘制机床联系尺寸图应考虑的主要问题：1）. 机床装料高度的确定在确定机床装料高度时，要考虑车间运送工件的滚道高度、工件最低孔的位置、主轴箱最低主轴高度和通用部件尺寸的限制。根据我国具体情况，为了便于操纵和省力，对于一般的专用机床装料高度定为8001000毫米。2）. 夹具轮廓尺寸的确定夹具是用于定位和夹紧工件的，所以工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具轮廓尺寸的依据。3）. 夹具底座高度的确定夹具底座的高度应视夹具的大小而定，既要保证有足够的刚性，又要考虑工件的装料高度。为了便于布置定位元件，一般夹具底座的高度不小于240毫米。4）. 主轴箱轮廓尺寸的确定在确定主轴箱的轮廓尺寸时，应力求小巧紧凑，节省金属。在联系尺寸图上还必须明确表明运动部件的终点和原位状态，以及运动过程中的情况；标明工件、夹具及动力头的中心线之间的关系。特别当工件上加工部位对于工件中心不对称时，动力部件对于夹具和中间底座也就不对称，这时应注明动力头中心线相对夹具中心线的偏移距离。机床联系尺寸图绘制后，在机床各部件的具体设计过程中，可能发现某些尺寸定得不合理，甚至不能实现，则可按需要返过来修改尺寸图，加以调整。这时机床联系尺寸图就成了调整各部件相互之间正确尺寸联系的依据。为了避免设计工作的混乱和造成错误，为了有节奏有秩序地开展工作，必须及时地，全面地修改联系尺寸图。机床的联系尺寸图，主要应针对各部件之间的联系尺寸进行标注，各部件只画出必要的轮廓形状即可，尽量减少不必要的线条和尺寸。各部件应严格按同一比例绘制。综合以上所述：通过对方槽轮幅式底板零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求、定位、夹紧方式、工艺方法，并定出影响机床的总体布局和技术性能等方面的考虑，最终设计该穿孔器钻床。这种总体设计能满足加工精度要求，整体结构简单，原理清楚，具有较好的实用性、可加工性和经济性。第2章切削要素的选择与计算2. 1 确定工序间余量为使加工过程顺利进行并稳定的保证加工精度，必须合理地确定工序余量。生产中常用查表给出的机床对孔加工的工序余量，以消除转、定位误差的影响。因此在钻孔时，直径上工序间余量均为0.2mm。2.2 选择切削用量确定了在机床上完成的工艺内容，就可以着手选择切削用量了。工作时，要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量（mm/min）应是适合有刀具的平均值。因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成同转速和同的每转进给量（mm/r）与其适应。以满足直径的加需要，即： 2.1式中：各主轴转速（r/min）各主轴进给量（mm/r）动力滑台每分钟进给量（mm/min）由于方槽轮幅式底板钻孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等，按照经济地选择满足加工要求的原则，采用查表的方法查得：孔钻头直径D=20，D=24mm，进给量f=0.18mm/r、切削速度v=18m/min2.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率根据选定的切削用量（主要指切削速度v及进给量f）确定切削力，作为选择动力部件（滑台）；确定切削扭矩，用以确定主轴及其它传动件（齿轮，传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电动（一般指动力箱）功率，通过查机械设计手册表计算如下：切削力： =262.2 =2624=3654.5N切削扭矩： =102.3 =10 =12979Nmm 切削功率： =2.4 =997918/(97403.1424)=0.65kw 式中： HB布氏硬度 F切削力（N） D钻头直径（mm） f每转进给量（mm/r） T切削扭矩(Nmm) V切削速度（m/min） P切削功率(kw)2.4 选择刀具结构方槽轮幅式底板的布氏硬度在HB170-241，孔径D为10-100mm刀具的材料选择高速钢钻头（W18Cr4V），为了使工作可靠、结构简单、刃磨简单，选择的麻花钻系列。孔加工刀具的长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端与导向套之间有3050mm的距离，以便排出切屑和刀具磨损后有一定的向前的调整量。2.5 加工图2.5.1 加工示意图的作用和内容加工示意图是被加工零件工艺方案在图样上的反映，表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具的布置以及工件、夹具、刀具的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等，是刀具、夹具、主轴箱、电气和液压系统设计选择动力部件的主要依据，是整台机床布局形式的原始要求，也是调整机床和刀具所必需的重要文件。图2-1为方槽轮幅式底板钻孔的加工示意图在图上应标注的内容：（1）机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。（2）工件、夹具、刀具及主轴箱端面之间的距离等。（3）主轴的结构类型，尺寸及外伸长度；刀具类型，数量和结构尺寸、接杆、导向装置的结构尺寸；刀具与导向置的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式，刀具应按加工终了位置绘制。图2.1 工作进给示意图2.5.2、绘制加工示意图之前的有关计算（1）刀具的选择刀具选择考虑加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生产率要求等因素。刀具的选择前已述及，此处就不在追述了。（2）导向套的选择在机床上加工孔，除用刚性主轴的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取决于夹具导向。因此正确选择导向装置的类型，合理确定其尺寸、精度，是设计机床的重要内容，也是绘制加工示意图时必须解决的内容。1）选择导向类型根据刀具导向部分直径和刀具导向的线速度v=18m/min，选择固定式导向。2）导向套的参数根据刀具的直径选择固定导向装置固定导向装置的标准尺寸如下表：表2.1 固定导向装置的标准尺dd1DD1D2ll1l2l3l4L524242230341504014121746固定装置的配合如下表：表2.2 固定装置的配合导向类别工艺方法DDD1刀具导向部分外径固定导向钻孔G7（或F8）H7/g6H7/n6g6固定导向装置的布置如图2.2所示图2.2 固定导向装置的布置第3章主轴箱设计主轴箱传动设计，是根据动力箱驱动轴位置和动力转速、各主轴位置及其转速要求，设计传动链，把驱动轴与各主轴连接，使各主轴获得预定的转速和转向。主轴箱传动系统要求设计：1)、在保证主轴的强度、刚度、转速和转向的条件下，力求使传动轴和齿轮的规格、数量为最少。2)、不用主轴带动主轴的方案，以免增加主轴负荷，影响加工质量。3)、为了结构紧凑，主轴箱内齿轮副的传动比不大于1/2,后盖内齿轮传动比取在1/31/3.5，不用升速传动。4)、由于是粗钻孔，主轴设置在第排位置，以减少主轴的扭转变形。5）、刚性钻孔主轴上的齿轮，其分度圆直径大于被加工孔的孔径，以减少振动，提高运动平稳性。6)、驱动轴带动的转动轴不能超过两根，以免给装配带来困难。7）、主轴的分布被加工零件上加工孔的位置决定主轴的分布情况。孔的位置分布大致可归纳为：同心圆分布、支线分布和任意分布三种类型。3.1 基本传动数据计算3.1.1 分配传动比根据结构设计要求，可以尽量采用电机直接带动的传动方式，这样设计的结构简单紧促，并且容易保证传动比，只是可能会引起机床传动的不平稳性。求得电机功率 3.3 kw主轴的转速:查表，选用电机如下：电机型号额定功率满载转速同步转速传动比： =1473：2890=1：2上式中i0、i1分别为带传动与减速器（两级齿轮减速）的传动比，为使V带传动的外廓尺寸不致过大，同时使减速器的传动比圆整以便更方便的获得圆整地齿数。初步取i0 =2，则减速器的传动比为分配减速器的各级传动比，按展开式布置，查阅有关标准，取 i11=6.4，则i22=5。（注以下有i1代替i11，i2代替i22）3.1.2 计算机构各轴的运动及动力参数a) 各轴的转速轴轴轴 b) 各轴的输入功率轴轴轴c) 各轴的输入转矩电动机输出转矩轴轴轴 3.2 带传动设计3.2.1 选择皮带由设计可知：V带传动的功率为2.2kw，小带轮的转速为960r/min，大带轮的转速为480r/min。查机械设计手册可知工况系数取 KA=1.5 ，Pc=1.52.2=3.3kw。根据以上数值及小带轮的转速查相应的图表选取A型V带。3.2.2 带轮基准直径：查阅机械设计手册选取小带轮基准直径为d1=100mm，则大带轮基准直径为d2=2100=200mm3.2.3 带速的确定：3.2.4 中心矩、带长及包角的确定由式0.7(d1+d2)a02(d1+d2) 可知： 0.7(100+200)a02(100+200) 得 210a0600 初步确定中心矩为 a0=400 根据相关公式初步计算带的基准长度：查机械设计手册选取带的长度为1250mm计算实际中心矩：取386mm验算小带轮包角： 3.2.5 确定带的根数：查机械设计手册知 p1=0.97 p1=0.11 ka=0.965 kl=0.93 则取Z=33.2.6 张紧力查机械设计手册 q=0.10kg/m 3.2.7 作用在轴上的载荷： 3.2.8 带轮结构与尺寸见零件图图3.1 带轮的结构与尺寸图3.3 齿轮传动设计应尽量使相啮合齿轮的齿数之间没有公约数，以便使齿轮在使用过程中各齿之间都能相互啮合，以加速磨合，模数3.3.1 第一级齿轮传动设计a) 选材料、确定初步参数1) 选材料小齿轮：40Cr钢调制，平均取齿面硬度为260HBS 大齿轮：45钢调制，平均取齿面硬度为260HBS2) 初选齿数小齿轮的齿数为Z1=20，则大齿轮的齿数为Z2=202.1=423) 齿数比即为传动比 4) 选择尺宽系数d和传动精度等级情况，参照机械设计手册并根据以前学过的知识选取 d=0.6小齿轮直径d1=60mm，则小齿轮的尺宽为b=d d1=0.660=20mm5) 齿轮圆周速度为：参照机械设计手册选精度等级为9级。6) 计算小齿轮转矩T17) 确定重合度系数Z、Y：由公式可知重合度为则由手册中相应公式可知：8) 确定载荷系数 KH 、KF确定使用系数 KA：查阅机械设计手册选取使用系数为KA=1.85确定动载系数Kv：查阅机械设计手册选取动载系数Kv=1.10确定齿间载荷分布系数KHa、KFa：则载荷系数KH、KF 的确定，由公式可知b) 齿面疲劳强度计算1) 确定许用应力H 总工作时间th，假设该切断机的寿命为10年，每年工作300天，每天工作8个小时，则：应力循环次数 N1、N2 寿命系数 Zn1、Zn2 ，查阅相关机械设计手册选取Zn1=1.0、Zn2=1.15 接触疲劳极限取：hlim1=720MPa、hlim2=580MPa 安全系数取：Sh=1.0 许用应力 h1、h2 2) 弹性系数ZE 查阅机械设计手册可选取3) 节点区域系数ZH查阅机械设计手册可选取ZH=2.54) 求所需小齿轮直径d1 与初估大小基本相符。5）分度圆直径d1,d2 6）确定尺宽：取大齿轮尺宽为 b1=20mm 小齿轮尺宽取 b2=20mm3.3.2 第二级齿轮传动设计：a) 选材料、确定初步参数1) 选材料小齿轮：40Cr钢调制，平均取齿面硬度为260HBS 大齿轮：45钢调制，平均取齿面硬度为260HBS2) 初选齿数取小齿轮的齿数为18，则大齿轮的齿数为182.22=403) 齿数比即为传动比 4) 选择尺宽系数d和传动精度等级情况，参照机械设计手册并根据以前学过的知识选取 d=2/3初估小齿轮直径d1=54mm，则小齿轮的尺宽为b=d d1=2/339=26mm 齿轮圆周速度为：参照手册选精度等级为9级。5) 计算小齿轮转矩T16) 确定重合度系数Z、Y：由公式可知重合度为则由手册中相应公式可知：7) 确定载荷系数 KH 、KF确定使用系数 KA：查阅机械设计手册选取使用系数为KA=1.85确定动载系数Kv：查阅机械设计手册选取动载系数Kv=1.0确定齿间载荷分布系数KHa、KFa：则载荷系数KH、KF 的确定，由公式可知c) 齿面疲劳强度计算1) 确定许用应力H 总工作时间th，假设该弯曲机的寿命为10年，每年工作300天，每天工作8个小时，则：应力循环次数 N1、N2寿命系数 Zn1、Zn2 ，查阅机械设计手册选取Zn1=1.33、Zn2=1.48接触疲劳极限取：hlim1=760MPa、hlim2=760MPa安全系数取：Sh=1许用应力 h1、h2 2) 弹性系数ZE 查阅机械设计手册可选取3) 节点区域系数ZH查阅机械设计手册可选取ZH=2.54) 求所需小齿轮直径d1 与初估大小基本相符。5）分度圆直径d1,d2 6)确定尺宽：取大齿轮尺宽为 b1=392/3=26mm 小齿轮尺宽取 b2=26mm3.4 轴的校核3.4.1 一轴的校核轴直径的设计式取d=30轴的刚度计算a) 按当量弯矩法校核1) 设计轴系结构，确定轴的受力简图、弯矩图、合成弯矩图、转矩图和当量弯矩图。图3.2 轴的受力转矩弯矩图2) 求作用在轴上的力如表3.1，作图如图3.2c表3.1 作用在轴上的力垂直面（Fv）水平面（Fh）轴承1F2=12NF4=891N齿轮 2=N轴承3F1=476NF3=1570N带轮41056N3）求作用在轴上的弯矩如表3.2，作出弯矩图如图3.2d、图3.2e表3.2 作用在轴上的弯矩垂直面（Mv）水平面（Mh）截面N.mm合成弯矩截面合成弯矩4）作出转弯矩图如图3.2f5）作出当量弯矩图如图3.2g，并确定可能的危险截面、如图3.2a。并算出危险截面的弯矩如表3.3。表3.3截面的弯矩截面截面6）确定许用应力已知轴材料为45钢调质，查表得=650MPa。用插入法查表得=102.5MPa，=60MPa。7）校核轴径如表3.4表3.4 验算轴径截面截面结论：按当量弯矩法校核，轴的强度足够。b) 轴的刚度计算所以轴的刚度足够1）求作用在轴上的力如表3.5，并作图如图3-3c表3.5 作用在轴上的力垂直面（Fv）水平面（Fh）1F3=1627NF1=8362N =2381N2F4=754NF3=12619N轴21848N2）计算出弯矩如表6，并作图如图3.3d、图3.3e表3.6 轴上的弯矩垂直面（Mv）水平面（Mh）截面N.mm合成弯矩截面合成弯矩3）作出转弯矩图如图3.2f4）作出当量弯矩图如图3.2g，并确定可能的危险截面、和的弯矩如表3.7表3.7危险截面的弯矩截面截面6）确定许用应力已知轴材料为45钢调质，查表得=650MPa。用插入法查表得=102.5MPa，=60MPa7）校核轴径如表3.8表3.8 校核轴径截面截面结论：按当量弯矩法校核，轴的强度足够。b) 轴的刚度计算所以轴的刚度足够附：轴二与轴三的校核与轴一相同。取轴二的直径为35，轴三的直径为30. 经检验，合格。3.5 键的校核平键的强度校核. a) 键的选择键的类型应根据键联接的结构使用要求和工作状况来选择。选择时应考虑传递转拒的大小，联接的对中性要求，是否要求轴向固定，联接于轴上的零件是否需要沿轴滑动及滑动距离长短，以及键在轴上的位置等。键的主要尺寸为其横截面尺寸(键宽b 键高h)与长度L。键的横截面尺寸bh 依轴的直径d由标准中选取。键的长度L一般可按轮毂的长度选定，即键长略短于轮毂长度，并应符合标准规定的长度系列。故根据以上所提出的以及该机工作时的要求，故选用A型普通平键。由机械设计手册查得：键宽 b=16mm 键高 h=10mm 键长 L=30mmb) 验算挤压强度.平键联接的失效形式有：对普通平键联接而言，其失效形式为键，轴，轮毂三者中较弱的工作表面被压溃。工程设计中，假定压力沿键长和键高均匀分布，可按平均挤压应力进行挤压强度或耐磨性的条件计算，即：静联接式中传递的转矩轴的直径键与轮毂的接触高度(mm)，一般取键的接触长度(mm).圆头平键许用挤压应力) 键的工作长度挤压面高度转矩许用挤压应力，查机械设计手册表，则挤压应力所以此键是安全的。附：键的材料：因为压溃和磨损是键联接的主要失效形式，所以键的材料要求有足够的硬度。国家标准规定，键用抗拉强度不低于的钢制造，如 45钢 Q275 等。3.6 轴承的校核滚动轴承是又专业工厂生产的标准件。滚动轴承的类型、尺寸和公差等级均已制订有国家标准，在机械设计中只需根据工作条件选择合适的轴承类型、尺寸和公差等级等，并进行轴承的组合结构设计。3.6.1 初选轴承型号试选10000K轴承，查机械设计手册GB281-1994，查得10000K轴承的性能参数为： C=14617N Co=162850N (脂润滑)3.6.2寿命计算 a) 计算轴承内部轴向力. 查表得10000K轴承的内部轴向力则： b) 计算外加轴向载荷 c) 计算轴承的轴向载荷因为故轴承1 轴承2 d) 当量动载荷计算由式查表得：的界限值查表知故故则：式中. (轻度冲击的运转)由于，且轴承1、2采用型号、尺寸相同的轴承，故只对轴承2进行寿命计算。e) 计算轴承寿命 f) 极限转速计算由式查得：载荷系数载荷分布系数故计算结果表明，选用的10000K型圆柱孔调心轴承能满足要求。第4章穿孔器夹具概述4.1 穿孔器的夹具设计特点夹具是机床的重要组成部件，是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计的。它用于实现被加工零件的准确定位，夹紧，刀具的导向，以及装卸工件时的限位等作用。一般的机床夹具是作为机床辅助机构设计的，而穿孔器夹具是机床的主要组成部分。穿孔器夹具和一般夹具所起的作用看起来好像很接近，但其结构和设计要求却有着很显著的甚至根本的区别。穿孔器夹具的结构和性能，对穿孔器配置方案的选择，有很大的影响。有以下的一些特点：1)穿孔器夹具和机床其他部件有及其密切的联系。正确解决他们直径的关系，是保证穿孔器的工作可靠和使用性能良好的重要条件之一，而且夹紧的结构也要按这些部件的具体要求来确定。2)由于穿孔器床常常是单刀，通常要有角度加工，会产生很大的切削力和振动。因此，穿孔器夹具必须具有良好的刚性和足够的夹紧力，以保证在整个加工过程中工件不产生任何的位移，同时，也不容许工件产生不应该的变形。3)穿孔器夹具是保证加工精度的关键部件，其制造，设计，调整都有严格的要求。4)穿孔器夹具应便于实现定位和夹紧的自动化，并有动作完成的检查信号；保证切屑从加工空间自动排除；便于观察和检查，便于更换和维修。此外，不要把穿孔器夹具和组合夹具混淆起来，组合夹具是在万能机床上为了完成某一道工序的加工，用一些标准的和通用的元件组装的定位夹紧机构。用完后，这些元件可重新组合成新的夹具。而穿孔器夹具不便于改装。4.2穿孔器的夹具的设计过程1研究分析所要设计夹具的原始数据和要求。因为在拟定穿孔器机床工艺和结构方案时，对夹具的结构型式和主要性能已提出了原则要求，在具体设计时，应该认真分析被加工零件的结构特点、工艺安排、加工方法和机床特点、刀具和导向的结构特点要求。2拟定夹具结构方案和进行必要的计算。根据机床总体设计中确定的工件定位基面，夹压位置，加工方法和刀具导向方式等制定总体方案。3穿孔器夹具总图和零件图的设计。如图4-1图4.1 夹紧装置设计图4.3 定位支承系统定位支承系统主要由定位支承、辅助支承和一些限位元件组成。在穿孔器上加工时，必须使被加工零件对刀具及其导向保持正确的相对位置，这要靠夹具的定位支承系统来实现。定位支承系统除了用于确定被加工零件的位置外，还要承受被加工零件的重量和压力，有时还要承受切削力。本次设计所加工的零件为圆管，属于管道类零件，为了固定管道在加工时不易转动，增加稳定性，采用两块v型块上下夹住。第5章穿孔器的综合评价5.1整体评价我国摇臂钻床企业经过多年的努力，不断加大了钻床在国际市场上的份额。近期，我国的摇臂钻床已经达到供不应求的局面，据了解，我国机床的产销量增速飞快。我国摇臂钻床行业要在这样激烈的机床市场上占领市场的一席之地，就必须立足自身的优势，着力发展高档技术，不断创新。虽然摇臂钻具有较大的发展前景，但并不能盲目跟风，在不断提升数控技术的同时，要发展出自身的优势。机床企业要针对用户需求，勇于竞标高端装备，以此促进自主创新；要在冷静反思的基础上，控制产能的盲目扩张，强化研发及试验条件建设；把质量、可靠性、精度保持性、功能和附配件完整性等用户关心的指标置于更优先的位置。此次设计的圆管穿孔器，是摇臂钻床的的一种细分，主要应用于圆管、石油管道、通信设施、下水管道等一些管道的孔加工。作为一个专用管道孔加工设备，提高加工效率和保证质量将是亮点，实现穿孔器多档变速，满足对不同管道的加工，让加工时间更省。钻孔工艺是加工孔类的基础部分，只要钻孔工艺的加工精度提高了，在后面的加工工艺过程就会更加简洁，提高加工效率，节省时间，提高经济效益。5.2经济性分析任何一个较为复杂的机械零件，都有不同的加工工艺方案，特别是一个新产品，从开发设计，试制，小批量投产到产品发展和成熟时期的大批量生产，都要经历不同的生产批量过程。作为组成这一产品的机械零件必须根据生产批量来确定其工艺方案，现以圆管结合件为例，说明在不同生产批量情况下，如何合理选择定位基准，采用适宜的生产设备和工艺手段，以保证加工质量可靠，满足市场的需求。达到生产批量的能力，同时投资小，见效快

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