该设计是设计一超声深孔钻床，利用超声震动加工深孔。振动切削与普通切削相比，在降低切削力和切削热方面有明显的效果，尤其在难加工材料的加工和精密加工中，振动切削具有普通切削无法比拟的工艺效果。因此，作为精密机械加工和难加工材料加工的一种新技术，振动切削已经逐步渗透到多种机械加工领域，振动钻削就是比较成功的应用实例。

振动钻削，即在钻头(或工件)正常工作进给的同时，对钻头(或工件)施加某种有规律的振动，使钻头在振动中切削，形成脉冲式的切削力波形，使切削用量按某种规律变化，以达到改善切削效能的目的。根据实际加工的需要，适当选择振动参数(频率v，振幅A以及频率v与工件转速n的比例关系)，可以控制切屑的大小和形状，得到满意的切屑，避免切屑堵塞。可提高生产效率几倍到十几倍，提高加工精度1—2级，且加工表面质量也有较大改善。

超声振动深孔加工钻床是利用超声振动系统对钻头施加振动，使钻头在振动中切削，使切削用两按规律变化，从而达到改善切削效能的目的。

关键词：超声振动，深孔加工，枪钻车床。

Abstract

This design is designs a supersonic deep hole drilling machine, the use supersonic vibration processes the deep hole. The vibration cutting and the ordinary cutting compares, in reduces the cutting force and cuts the hot aspect to have the tangible effect, difficult to be processing the material especially in the processing and the precise processing, the vibration cutting has the craft effect which the ordinary cutting is unable to compare. Therefore, took the precision machinery processing and difficult to process the material processing one kind of new technology, the vibration cutting already gradually seeps to many kinds of machine-finishing domain, the vibration drills truncates compares the successful application example.

The vibration drills truncates, namely while the drill bit (or work piece) normal work to feed, (or work piece) exerts some kind of orderly vibration to the drill bit, causes the drill bit to cut in the vibration, forms the pulse -like cutting force profile, causes the cutting specifications according to some kind of rule change, achieves the improvement cutting potency the goal。According to the actual processing need, chooses the vibration parameter suitably (frequency v, oscillation amplitude A as well as frequency v with the work piece rotational speed n proportional relationship), may control the scrap the size and the shape, obtains satisfaction scrap, avoids the scrap jamming. May enhance production efficiency several times to several times, enhances the processing precision 1-2 level, also the processing surface quality also has improves greatly.

The ultrasonic vibration deep hole processing drilling machine is the use ultrasonic vibration system to the drill bit infliction vibration, causes the drill bit to cut in the vibration, causes the cutting with two according to the rule change, thus achieves the improvement cutting potency the goal.

Key words: The ultrasonic vibration, the deep hole processing, butts the lathe.

前言1

1.超声和深孔加工技术的发展趋势3

1.1 超声振动加工技术发展趋势3

1.2 深孔加工发展状况9

2.机床主要参数的确定12

2.1 电机功率的确定12

2.2 主运动参数的确定12

2.3 标准公比值和标准转速数列14

3.确定结构式和绘制转速图18

3.1 求级数z18

3.2 确定结构式18

3.3 绘制转速图19

4.确定各级传动副齿轮的齿数21

4.1 确定齿轮的齿数21

4.2 验算传动比25

4.3 各轴及齿轮的计算转速的确定26

5.传动零件的初步计算29

5.1 传动轴直径初定29

5.2 主轴主要结构参数的确定30

5.3 齿轮模数计算和齿轮中心距的计算30

5.4 皮带的相关计算31

6.主要零件的验算36

6.1 齿轮的强度验算36

6.2 主轴的验算37

6.3 花键的验算43

致谢46

参考文献：47

前言

毕业设计是学生学完大学教学计划所规定的全部基础课和专业课后，综合运用所学的知识，与实践相结合的重要实践性教学环节。它是大学生活最后一个里程碑，是四年大学学习的一个总结，是我们结束学生时代，踏入社会，走上工作岗位的必由之路，是对我们工作能力的一次综合性检验。

1.毕业设计的目的

通过本次毕业设计，使达到以下几个效果：

1）巩固、扩大、深化学生以前所学的基础和专业知识；

2）培养学生综合分析、理论联系实际的能力；

3）培养学生调查研究、正确熟练运用国家标准、规范、手册等工具书的能力；

4）锻炼进行设计计算、数据处理、编写技术文件、绘图等独立工作能力。

总之，通过毕业设计使学生建立正确的设计思想，初步掌握解决本专业工程技术问题的方法和手段，从而使学生受到一次工程师的基本训练。

全部文件.gif

机床装配A0.gif

主轴箱.gif

齿轮.gif

齿轮2.gif

带轮.gif

双联齿轮.gif

双联齿轮2.gif

轴I.gif

主轴.gif

标题栏.gif

内容简介：: 河南理工大学本科毕业设计（论文）中期检查表指导教师：焦锋职称：副教授所在系部（单位）：机械动力与工程学院教研室（研究室）：机制教研室题目超声波枪钻机床设计学生姓名于学宁专业班级机制 02-1 班学号 02080008 一、选题质量（主要从以下四个方面填写： 1、选题是否符合专业培养目标，能否体现综合训练要求； 2、题目难易程度； 3、题目工作量； 4、题目与生产、科研、经济、社会、文化及实验室建设等实际的结合程度） 1，该选题为超声波枪钻机床设计，可以对我们大学四年所学知识进行一次大而全面的练习。 2，这将对我们以后工作起到十分有效的帮助，也能达到一个综合训练的效果，又加强了实际的动手动脑能力。 3，题目的难易程度很适中，对我们既是一个挑战也是一个很好的锻炼提高过程。 4，题目的工作量：要求完成 2.5 张以上的 A0 图纸， 2.5 3 万的说明书一份。 5，选题不但能紧密的结合生产和实践，也是在我们所学习过的范围之类，对我们以后不管是科研还是从事实际的工作对有很大的帮助。 nts二、开题报告完成情况在老师指导和同学们的帮助之下，我顺利的开始我本次毕业设计。我在自己经过一些查阅资料的前提下，慢慢的摸索出了一些门道。由于我们这次是第一次独立的超声波枪钻机床进给装置，在以前接触这方面的知识较少，所以在刚开始就不是很顺利，甚至感到有些无从下手，但是经过和指导老师的提示和与本组同学的商量之后，我逐渐找到是设计的切入点，顺利的完成了开题报告。并有了一定的成果和进行了一些前期的工作，并使本次设计有了一个良好的开始。最后我在查阅了一些资料以后，现在已经进入了计算设计过程，我将在以后工作中继续努力，认真完成这次毕业设计。三、阶段性成果 1 通过对机床系统的学习，在加上老师的仔细讲解，我收集了大量的资料和文献，为设计的顺利完成打下了坚实的基础。 2. 在老师的指导和同学的帮助下找到了设计的基本方法，开始了一些基本的原理设计，并取得了一定成果。 3. 完成了开题报告。 4进行了前期的一些工作和设计，对整个设计有了一个大体的方案。四、存在主要问题由于我们这次是第一次独立的机床装置，所以在刚开始就不是很顺利，对做一个毕业设计的基本知识都没有认识，后来找了指导老师，老师给我在他去年指导毕业设计的基础上，针对我们本科生以前存在的问题，进行了仔细的讲解，然后我再与本组其他同学的商量之后，我慢慢的自己逐渐找到是设计的切入点，我觉得这对我以后有很大的作用。但是随着设计的逐渐进行我有遇到了许多的新的和更加复杂的问题，这些问题使我充分认识到了自己在以前学习中的不足和自己与一些同学的差距，所以我要以本次设计问契机加强自己在学习上薄弱环节，争取使我的毕业设计能够取得好的成绩，也能够使我所学的知识能够在以后的工作中发挥更大的作用。 nts五、指导教师对学生在毕业实习中，劳动、学习纪律及毕业设计（论文）进展等方面的评语指导教师：（签名）年月日 nts 1 目录前言 . 2 工厂简介 . 3 一、焦作市博瑞克液压机械有限公司简介 . 3 二、河南焦矿机器有限公司简介 . 4 三、焦作市制动器有限公司简介 . 4 四、中轴集团公司简介 . 5 部分零件加工工艺 . 7 一、铸态球铁曲轴制造工艺 . 7 二、凸轮轴制造工艺 . 10 三、 M419活塞的加工工艺分析 . 10 结束语 . 15 nts 2 前言这次生产见习是我们参与实践活动的很重要的一部分，在老师的带领下我们见习了焦作制动器厂、中原轴件厂、焦做矿山机械厂、焦作博瑞克液压机械厂等 5 个工厂。可以说我们在这次实习中学到了很多在课堂没学到的知识 ,受益匪浅： 1.实习目的：生产实习是我们机自专业知识结构中不可缺少的组成部分，并作为一个独立的项目列入专业教学计划中的。其目的在于通过实习使学生获得基本生产的感性知识，理论联系实际，扩大知识面；同时专业实习又是锻炼和培养学生业务能力及素质的重要渠道，培养当代大学生具有吃苦耐劳的精神，也是学生接触社会、了解产业状况、了解国情的一个重要途径，逐步实现由学生到社会的转变，培养我们初步担任技术工作的能力、初步了解企业管理的基本方法和技能；体验企业工作的内容和方法。这些实际知识，对我们学习后面的课程乃至以后的工作，都是十分必要的基础。 2.实习内容：掌握机械加工工艺方面的知识及方法了解切削刀具方面的知识，熟悉常用刀具的结构、选择、用途等了解机床和数控系统的知识，特别是加工中心等典型的数控设备了解企业生产管理模式，学习先进的管理方式方法熟悉、巩固铸造工艺及设备方面的知识 nts 3 工厂简介一、焦作市博瑞克液压机械有限公司简介焦作市博瑞克液压机械有限公司创建于 1958 年，是国家机械工业部确定的冶金设备用液压缸唯一定点生产厂家；国家液压缸行业标准起草，修定单位之一，宝钢设备配件研制中心成员单位之一；焦作市高新技术企业之一。 2001 年 7 月经国家经贸委批准“双高一优”项目，投资 3000 万元的冶金设备用液压缸易地经改项目已完成。并能够独立生产多种高难度非标油缸替代进口油缸，且 CAD 覆盖率达 100。公司主要加工设备 260 台，其中投资额 1200 万元从美国西来公司引进目前世界上最先进的内孔加工设备刮削滚刀机，采用镗，滚压方法，一次装卡完成，使缸体内孔精度达 IT8 级，并具有压力自动补偿刀具，保证表面粗糙度始终如一。同时公司还用有先进的数控机床，卧镗铣床，多台深孔强力珩磨机床，深孔钻镗床， 8 米外园磨床， 14 米车床以及车削中心，数控加工中心和先进的综合性能实验台等完善的检测设备。主要产品： 1.重型冶金设备用液压缸（ 1） JB2162 91 冶金设备用液压缸（ 2 JB/ZQ4395 96 重型冶金设备用液压缸（ 3） CD250/CG250 重型冶金设备用力士乐液压缸（ 4） Y HG 冶金设备标准液压缸（ 5）伺服压下缸（ 6）齿条压下油缸（ 7）带位移显示传感器液压缸 2.HSG01 工程用液压缸 3 标准系列气缸（ 1 冶金设备用气缸 JB1444 1448 74 （ 2） QG 国际标准中型汽缸 4.设计制造各种非标准液压缸，气缸以及液压泵站等产品车床简介 nts 4 焦作博瑞克液压厂投资 1200 万从美国西来公司进口的刮削滚光机，直接加工热轧钢管，一次向前走刀完成镗、刮、滚光三道工序，比普通镗床快 15 至 80倍，刀具为压力自动补偿式，能保证加工粗糙度始终保持一致，并按需要自行调节，可编程序控制器监测机床运行情况。可迅速正确地指出任何故障。其加工范围：缸径为4 0 3 2 0mm ，长度 4000mm 。加工精度 H8 ，0 . 2 0 . 1aRm之间选择。二、河南焦矿机器有限公司简介河南焦矿机器有限公司前身为焦作矿山机器股份有限公司，工厂始创于 1949 年。2005 年 9 月，职工共同出次，买断国有净资产，完成了企业改制。公司下设 11 个生产分厂，有各类加工设备 600 余台，其中大型、精密、稀有设备 110 多台，从铸、锻、铆、焊到加工、装配，形成完善的工艺手段和产品质量控制体系，已通过 ISO9001 质量体系认证，是一个具有相当规模和实力的重型机械制造企业。河南省中小矿山机械产品质量监督检验测试中心站设在该公司。公司产品以破碎、粉磨设备为主导，主要有：年产 30 万吨及以上的水泥成套设备 ;用于火力发电机组的系列煤磨机 ;各种颚式、锤式、贺锥式破碎机 ;冶金用氧化球团设备 ;全套选矿设备 ;高低压电控制装置 ;电除尘、水污染处理环保设备等。公司还将着力于洁净煤生产设备、风力发电设备和大型精密铸造件的市场拓展，以满足更多不同行业的需求。三、焦作市制动器有限公司简介焦作制动器有限公司拥有先进的工业设备，雄厚的技术实力，完备的检测手段，严格的质量管理体系，高素质的专业销售队伍，信誉至上的售后服务宗旨，是公司进入市场，赢得用户的有力保证。公司拥有高效的工程师 3 人，中级工程技术人员 17 人，技术人员 25 人，可为用户提供国际产品和非标产品的设计和制造。公司生产的主要产品有：电力液压块式制动器、电力液压推动器、电力液压盘式制动器、电磁铁块式制动器、电磁盘式制动器等。公司生产的制动器型号多，品种齐全，产品畅销全国各地，应用于起重运输、冶金、矿山、港口、建筑等机nts 5 械驱动装置的机械制动，具有结构紧凑，制动平稳，安全可靠，维修方便，耗电低，寿命长，无噪音，操作频率高等特点。公司产品首家通过国家建筑城建机械质量监督检测中心认证。四、中轴集团公司简介中轴集团公司的核心企业中原轴件厂原本是一个小厂，后来由于大胆采用了节能节材的生产工艺，在市场竞争中赢得了主动，产品供不应求，急需扩大生产规模。当时原焦作市标准件厂北厂有 20 多亩厂区和 2000 平方米的厂房因生产不景气在闲置。 1994 年初，中原轴件厂对其实施了吸收式合并，迅速在其现成的厂房内建起了一条大型生产线，这样既保证了接收过来的原标准件厂职工有活干，也使企业的生产规模和经济实力迅速壮大。 1996 年春节前夕，中原轴件厂整体收购了破产的原焦作市起重设备厂， 2月 7 日宣布接收， 2 月 8 日该厂 440 名职工即得到妥善安置。为使下岗职工能早一天上岗，中原轴件厂的领导放弃休息，除夕夜带领工人在车间抹水泥，整修地面。经过 28 天的紧张奋战，原来破旧不堪的起重设备厂被改造成年产 30 万件齿轮轴的专业厂。当职工穿着新厂服参加新厂开工典礼时，不少重新上岗的职工激动得流下了热泪。一位老工人感慨地说：“中轴厂把这么好的设备安到我们这里，又有这么好的工作作风，我们真的有出路了。”当年，齿轮专业厂就创利 320 万元。 “职工的心是企业的根” 近几年来，中轴集团公司每进行一次大的改革行动和战略调整，都找职工座谈讨论，以期达到多数职工的理解和支持。去年，中轴集团公司先后在公司 5个大的成员厂召开职工民主座谈会，每场座谈会均有 300 到 500 名职工参加，场面颇为壮观。座谈会上，对职工提出的问题，公司领导推心置腹，一一作答。 5场座谈会下来，共有 120 余名职工发言，或提意见建议，或就企业的改革和发展发表看法。会后，公司又专门安排人调查研究，使职工所提的问题得到了圆满的解决。厂务公开在中轴集团公司已实行多年。一次，公司工会主席尚致和到下面检查厂务公开情况，在一个生产车间听到有工人议论，说车间管理人员和辅助工太多，就是再减去一半也不会影响车间生产任务的完成。尚致和回来后，公司几个nts 6 领导一通气，立即整改，近一半的管理人员和辅助工被减下来当了操作工，车间面貌焕然一新。中轴集团公司从 1998 年开始划小核算单位，将原来的生产车间转化为模拟经营实体的专业厂，让专业厂直接面对市场，对市场信息作出快速灵敏的反应。经过一段时间的探索，中轴集团公司决定由公司纪检和工会出面，对本单位的财务、工资分配、招待费、通信费、劳保用品发放等每月审查一次，然后签名认可。一个专业厂的厂长克扣工人工资 4000 多元情况被查证落实后，公司对这名厂长及时作出了免除厂长职务、开除留用的处分。其旗下的焦作中轴森特凸轮轴有限公司是专业研制和生产高档发动机凸轮轴的企业，注册资本 2700 万元，现有职工 280 人，其中高中级技术人员 63 人。公司引进德国 CBN 双磨头高线速数控凸轮型面磨削工艺和主轴径磨削工艺，采用美国凸轮轴检测仪及国产先进的数控凸轮轴加工设备，工艺装备水平国内一流。企业年产高档汽车发动机凸轮轴 30 万根，主要与广西玉柴、山东潍柴、一汽大柴、江苏锡柴等国内知名汽车发动机厂家配套河南中轴集团有限公司是轴类产品的生产基地 ,依靠 H750、 H1000、 H1200 系列楔横轧机，能轧制四缸、六缸、八缸等直径小于 120MM，长度小于 1200MM 的多种钢制凸轮轴毛坯。引进的德国、美国等国际最先进的凸轮轴磨削加工及检测设备，能同时满足不同用户对凸轮轴毛坯、半成品、成品的各种需求。目前该公司凸轮轴同国内几大知名柴油机主机厂家直接配套，供货信誉良好。 nts 7 部分零件加工工艺一、铸态球铁曲轴制造工艺 1 生产工艺设备和原材料的选用（ 1）熔炼使用 3t/h 热风双排大间距冲天炉（ 2）球化孕育处理采用堤坝包冲入法球化，包内孕育和随流孕育相结合的办法（ 3）造型使用国产金属型覆砂生产线 #采用无冒口铸造，铁液利用率高，铸型精度高，刚度好（ 4）精选球铁用的生铁和铸造焦 2 球化孕育处理的材料选择和工艺控制生产铸态珠光体球铁曲轴，主要是对球化和孕育处理工艺进行控制。 2.1 球化工艺的控制使用 8-5 型复合球化剂 #在此基础上加入适量的合金元素，利用球化剂中的合金元素影响球铁的二次结晶，得到所需求的珠光体含量，阻碍铁素体的形成及石墨球周围牛眼状铁素体的形成，促进珠光体的形核和长大。球化剂的化学成分为： 7%-9%Mg， 4% 6%Re， 40%44%Si，适量的 Cu、 Sb、 Bi、 Ba、 Ce。单一的合金元素不能满足高材质的综合性能要求，需采用多种微量合金元素复合合金化。其中 Sb 和 Bi 对球铁起双重作用，既促进石墨化，细化石墨，同时促进形成珠光体；用 Ce 和 Sb 配合稳定珠光体的同时，可改善石墨的圆整性并防止石墨畸变； Ba 和 Bi 配合除促进石墨化外，还促进 Si 的孕育效果，能大量增加石墨球数，使石墨球更加细小、圆整，同时减少白口倾向； Cu 细化稳定珠光体，确保获得综合力学性能更高的铸态球铁。以上微量元素相互配合，因侧重点不同，生产应用中主要体现其综合效果。 2.2 孕育工艺的控制采用多次孕育以改善基体组织和石墨的均匀性，有效地防止孕育衰退，达到细化晶粒组织，消除自由渗碳体，提高综合力学性能和切削加工性能的目的。孕育工艺，见表 1。 nts 8 生产铸态珠光体球铁，单靠炉前孕育，孕育的均匀性较差，在浇注后期极易产生孕育衰退，金相组织中石墨球粗大，数量少，渗碳体含量超标，严重恶化力学性能和切削加工性能。若进行二次随流孕育，可提高孕育的均匀性，改善孕育衰退现象，见表 2。表 2 显示：二次孕育明显优于炉前一次孕育，金属基体组织中的石墨球更加细小且数量更多，珠光体含量稳定在 85%以上，并消除自由渗碳体。 nts 9 表 3 显示：铸态球铁硬度达到 270HB，切削加工性能好，原因是铸态球铁工艺控制中孕育均匀，无偏析，自由渗碳体极少，在强度提高的情况下，伸长率也得到增加。总之，球化、孕育剂的加入量应根据原铁液的品质和化学成分以及孕育效果进行调整。 3 熔炼控制获得优质的铸态珠光体球铁，球化和孕育工艺只是各工艺控制中的一个环节，原铁液的品质也是一个重要前提，它需要一个有效运作的质量保证体系来保证。严把炉料配料及熔炼操作，炉况稳定，保证原铁液化学成分准确，合适的过热度，严格控制炉渣中 FeO 的含量，减少铁液的含气量和非金属夹杂物的含量，从而改善铁液的品质和化学成分的准确性。表 4 显示：原铁液的碳当量 CE 含量为 4.0% 4.3%之间， CE 低铁液的过冷倾向大，孕育效果好； Mn 高增加缩松倾向，产生一次渗碳体恶化力学性能，因此不用高 Mn 促进形成珠光体，而采用球化剂中的其他合金元素保证珠光体； P、S 是有害元素，越低越好；处理后的铁液碳当量 CE 含量为 4.3%-4.6%之间，此时铁液的流动性最好，凝固时体积膨胀量大，可实现自补缩和无冒口铸造，特别适合金属型覆膜砂铸造，获得组织致密、表面光洁度高的铸件。控制镁和稀土的残留量，主要是保证球化良好的前提下不衰退，同时要求0 .0 4 %RE 残，否则对石墨的圆整性不利，其偏析是晶界致脆和反白的根源。另外，要求/1Mg R 残，nts 10 避免球化衰退和保证石墨球的圆整性。表 5 为部分炉次的化学及力学性能。只要满足以上条件，就可以生产出合格的曲轴。二、凸轮轴制造工艺凸轮轴加工工艺包括粗加工、半精交加工和精加工，起工艺流程如下：毛胚 -毛胚检查 -铣两端面、钻中心孔、车轴颈 -粗磨轴颈 -钻油道孔、扩、绞球座孔、扩螺纹底孔、攻丝、倒角、钻轴颈油孔 -粗磨凸轮 -清洗 -凸轮表面淬火 -校直-精磨轴颈 -精磨凸轮 -磁粉探伤 -精车止推面 -磷化 -抛光轴颈和止推面 -清洗 -检测轴颈及跳动 -压装钢球及定位销。三、 M419 活塞的加工工艺分析 1 M419活塞结构 M4 19 活塞结构如图 1所示。该活塞采用 LD8铝铜合金材料锻造，它由顶部、头部、裙部三部分组成。头部呈圆锥体，裙部呈椭圆，顶部为形 ;头部有三道环槽，上面两道安装气环，下面一道安装油环 ;油环底部分布着两排回油孔，油槽下面还有一排油孔 ;活塞头部从上至下呈圆锥体，裙部呈椭圆，内腔复杂，壁厚不均匀。 2 加工定位基准选择 M4 19 活塞销孔加工采用专用锉床，其他部位加工用通用机床，配以专用工夹量具。由于活塞内腔形状复杂、厚度不匀、径向刚性差，每道工序都要产生nts 11 夹紧变形而影响精度，因此制订工艺时必须充分考虑活塞的结构特点和精度要求。活塞的整个加工过程分粗、精加工两个阶段，这对容易变形的活塞尤为重要。 55#工序 (精定位的修整 )前为粗加工，主要包括止口、外圆、顶面及铣床工序 ;为避免精加工表面受损伤，主要表面，如外圆、环槽、活塞销孔表面的精加工放在 55#工序后进行。 2.1 精基准选择由于活塞销孔轴线与裙部外圆轴线垂直且对称、活塞环槽两侧面与裙部外圆轴线垂直等，故理论上可以用裙部外圆作为定位基准，但生产中选用裙部止口 (中 164舒哟作为统一的加工定位基准，其优点为 : a. 以其作为加工裙部、头部、顶面和销孔等主要表面的统一定位基准，有利于保证它们的相互位置 ; b. 采用外圆定位时，由于活塞内腔壁厚不均，夹紧外圆必然会使活塞变形。采用裙部止口定位、轴向压紧，可减小变形，从而有力保证活塞各结构尺寸 ; c. 使用方便。当所要加工的活塞品种改变时，只需更换止口定位原件即可。 2.2 粗基准的选择由于活塞内腔表面是不加工的，而活塞零件要求内腔表面相对外形表面保持相同壁厚，所以必须进行粗基准的选择，否则活塞重量会产生相对其轴线的不对称，影响工作平稳性。 nts 12 加工方案最终采用以内腔为粗基准，目的是为了保证壁厚均匀，同时用内腔底面定位，以保证止口端面尺寸。其加工定位如图 20 2.3 精基准的修整在 55 #工序进行。 2.4 其它基准使用以销孔作为辅助基准。 3 活塞加工的主要工序分析本点活塞外圆、环槽和销孔的精加工是活塞加工中的三道主要工序。 3.1 外圆精加工 M4 19 活塞的横截面为椭圆曲线，纵向带有锥度，其外圆的精加工除了要获得规定的尺寸、形状和表面粗糙度外，还需要提高与止口的同轴度。这一精加工工序包括 : a. 靠模车削以活塞的下端面和止口定位，沿轴线压紧，采用锥度靠模，由刀架上的指针控制刀具的运动轨迹，以实现活塞锥度的加工 ; b. 活塞偏心切削为了切削出横截面为椭圆的活塞外形，采用专用车夹具，夹具以活塞的下端面、止口及活塞销孔定位，沿活塞轴线压紧，使活塞的旋转中心与车床主轴的旋转中心偏移 0.6土 0.lm ，安装好零件，车一侧椭圆，将零件回转180。重新安装，车另一侧椭圆，两次车削，加工活塞外圆的椭圆度。 3.2 环槽精加工方法如图 3，在前后刀架上分别装上两组切槽刀，以进行半精加工和精加工，环槽的宽度和槽间距离，决定于切槽刀的宽度和夹板的厚度。为了提高槽 nts 13 宽和槽间距的精度，切槽刀和夹板的两侧面均需经过磨削，其厚度尺寸公差应限制在 0.00 50.Ol mm，为了保证环槽侧面与裙部轴线垂直，切槽刀应与活塞裙部轴线垂直，也就是要使刀架上装夹刀具的基准面与机床主轴轴线垂直。这可在装夹刀具前用千分表找正，使其误差不超过 0.O lmm。切槽刀刃口的表面粗糙度对环槽侧面的表面粗糙度影响很大，因此要求刃口表面粗糙度 Ra为 0.2 um，并需经过研磨。切削液采用煤油和柴油的混合液。 M419 柴油机在实验过程中，其活塞裙部油槽曾出现疲劳裂纹。为提高 M419活塞裙部油槽强度，油槽底部的加工改用滚压工艺。按要求，活塞油槽宽度应为，表面粗糙度应为，须在处实施滚压。加工油槽时，粗、精加工一次完成，先用一粗车刀进行粗加工，然后再用一精车刀进行精加工。精车刀的选用非常重要，既要保证尺寸精度，同时又要保证表面粗糙度。采用整体切槽刀具，材料选用高速钢，刀具前角为，以便排屑更顺畅。在加工中为了保证两槽的平行度，采用反切法。车刀反装，工件反转，这样可使工件重力和刀的切削力保持一致，不易引起振动；此外，切屑又不易嵌在槽中，可提高表面粗糙度质量。宽度尺寸由切槽刀保证。在完成槽的精加工后，下一道工序就是进行滚压，此工序在车床上进行，选用特定转速保持设定的力对槽进行滚压。 3.3 销孔精加工为了保证活塞与连杆的连接状况良好和发动机的正常运转，对活塞销孔提出了很高的技术要求，即销孔的精度等级为 IT6级，表面粗糙度 Ra为 0.8，圆度为 0.005.销孔精铿工序是在金刚石幢床上进行的，机床主轴采用静压轴承，刚nts 14 性好，回转精度高，转速达到 2500转每分钝为了保证锉杆运转的平稳，在锁杆内加入平衡块，以达到较高的加工精度。精幢销孔，选用活塞端面和止口及活塞销孔作为定位基准。销孔轴线与顶面的距离尺寸，通过尺寸链的计算加以保证。为减小夹紧变形，压住活塞的顶面来保证加工精度。按上述工艺试加工 50件活塞，其各项尺寸均达到了图纸要求。活塞的主要尺寸公差示于下表。 nts 15 结束语为期两周的实习结束了，在这期间我们总共在五个单位进行参观实习，在老师和工厂技术人员的带领下看到了很多也学到了很多。让我对原先在课本上许多不很明白的东西在实践观察中有了新的领悟和认识。在这个科技时代中，高技术产品品种类繁多，生产工艺、生产流程也各不相同，但不管何种产品，从原料加工到制成产品都是遵循一定的生产原理，通过一些主要设备及工艺流程来完成的。因此，在专业实习过程中，首先要了解其生产原理，弄清生产的工艺流程和主要设备的构造及操作。其次，在专业人员指导下，通过实习过程见习产品的设计、生产及开发等环节，初步培养我们得知识运用能力。概括起来有以下几方面： 1.了解了当代机械工业的发展概况，生产目的、生产程序及产品供求情况。 2.了解了机械产品生产方法和技术路线的选择，工艺条件的确定以及流程的编制原则。 3.了解了机械产品的质量标准、技术规格、包装和使用要求。 4.在企业员工的指导下，见习生产流程及技术设计环节，锻炼自己观察能力及知识运用能力。 5.社会工作能力得到了相应的提高 ,在实习过程中，我们不仅从企业职工身上学到了知识和技能，更使我们学会了企业中科学的管理方式和他们的敬业精神。感到了生活的充实和学习的快乐，以及获得知识的满足。真正的接触了社会，使我们消除了走向社会的恐惧心里，使我们对未来充满了信心，以良好的心态去面对社会。同时，也使我们体验到了工作的艰辛，了解了当前社会大学生所面临的严峻问题，促使自己努力学习更多的知识，为自己今后的工作奠定良好的基础。 6.增进了我们的师生感情，从这次生产实习的全过程来看，自始至终我们都服从老师的安排，严格要求自己，按时报到，注重安全。 nts 16 本次实习使我第一次亲身感受了所学知识与实际的应用，理论与实际的相结合，让我们大开眼界，也算是对以前所学知识的一个初审吧！这次生产实习对于我们以后学习、找工作也真是受益菲浅。在短短的一个星期中，让我们初步让理性回到感性的重新认识，也让我们初步的认识了这个社会，对于以后做人所应把握的方向也有所启发！ nts 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书 1 摘要该设计是设计一超声深孔钻床，利用超声震动加工深孔。振动切削与普通切削相比，在降低切削力和切削热方面有明显的效果，尤其在难加工材料的加工和精密加工中，振动切削具有普通切削无法比拟的工艺效果。因此，作为精密机械加工和难加工材料加工的一种新技术，振动切削已经逐步渗透到多种机械加工领域，振动钻削就是比较成功的应用实例。振动钻削，即在钻头 (或工件 )正常工作进给的同时，对钻头 (或工件 )施加某种有规律的振动，使钻头在振动中切削，形成脉冲式的切削力波形，使切削用量按某种规律变化，以达到改善切削效能的目的。根据实际加工的需要，适当选择振动参数 (频率 v，振幅 A 以及频率 v 与工件转速 n 的比例关系 )，可以控制切屑的大小和形状，得到满意的切屑，避免切屑堵塞。可提高生产效率几倍到十几倍，提高加工精度 1 2 级，且加工表面质量也有较大改善。超声振动深孔加工钻床是利用超声振动系统对钻头施加振动，使钻头在振动中切削，使切削用两按规律变化，从而达到改善切削效能的目的。关键词：超声振动，深孔加工，枪钻车床。 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书 2 Abstract This design is designs a supersonic deep hole drilling machine, the use supersonic vibration processes the deep hole. The vibration cutting and the ordinary cutting compares, in reduces the cutting force and cuts the hot aspect to have the tangible effect, difficult to be processing the material especially in the processing and the precise processing, the vibration cutting has the craft effect which the ordinary cutting is unable to compare. Therefore, took the precision machinery processing and difficult to process the material processing one kind of new technology, the vibration cutting already gradually seeps to many kinds of machine-finishing domain, the vibration drills truncates compares the successful application example. The vibration drills truncates, namely while the drill bit (or work piece) normal work to feed, (or work piece) exerts some kind of orderly vibration to the drill bit, causes the drill bit to cut in the vibration, forms the pulse -like cutting force profile, causes the cutting specifications according to some kind of rule change, achieves the improvement cutting potency the goal。 According to the actual processing need, chooses the vibration parameter suitably (frequency v, oscillation amplitude A as well as frequency v with the work piece rotational speed n proportional relationship), may control the scrap the size and the shape, obtains satisfaction scrap, avoids the scrap jamming. May enhance production efficiency several times to several times, enhances the processing precision 1-2 level, also the processing surface quality also has improves greatly. The ultrasonic vibration deep hole processing drilling machine is the use ultrasonic vibration system to the drill bit infliction vibration, causes the drill bit to cut in the vibration, causes the cutting with two according to the rule change, thus achieves the improvement cutting potency the goal. Key words: The ultrasonic vibration, the deep hole processing, butts the lathe.nts 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书 1 目录前言 . 1 1.超声和深孔加工技术的发展趋势 . 3 1.1 超声振动加工技术发展趋势 . 3 1.2 深孔加工发展状况 . 9 2.机床主要参数的确定 . 12 2.1 电机功率的确定 . 12 2.2 主运动参数的确定 . 12 2.3 标准公比值和标准转速数列 . 14 3.确定结构式和绘制转速图 . 18 3.1 求级数 z . 18 3.2 确定结构式 . 18 3.3 绘制转速图 . 19 4.确定各级传动副齿轮的齿数 . 21 4.1 确定齿轮的齿数 . 21 4.2 验算传动比 . 25 4.3 各轴及齿轮的计算转速的确定 . 26 5.传动零件的初步计算 . 29 5.1 传动轴直径初定 . 29 5.2 主轴主要结构参数的确定 . 30 5.3 齿轮模数计算和齿轮中心距的计算 . 30 5.4 皮带的相关计算 . 31 6.主要零件的验算 . 36 6.1 齿轮的强度验算 . 36 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书 2 6.2 主轴的验算 . 37 6.3 花键的验算 . 43 致谢 . 46 参考文献： . 47 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书 1 前言毕业设计是学生学完大学教学计划所规定的全部基础课和专业课后，综合运用所学的知识，与实践相结合的重要实践性教学环节。它是大学生活最后一个里程碑，是四年大学学习的一个总结，是我们结束学生时代，踏入社会，走上工作岗位的必由之路，是对我们工作能力的一次综合性检验。 1.毕业设计的目的通过本次毕业设计，使达到以下几个效果： 1）巩固、扩大、深化学生以前所学的基础和专业知识； 2）培养学生综合分析、理论联系实际的能力； 3）培养学生调查研究、正确熟练运用国家标准、规范、手册等工具书的能力； 4）锻炼进行设计计算、数据处理、编写技术文件、绘图等独立工作能力。总之，通过毕业设计使学生建立正确的设计思想，初步掌握解决本专业工程技术问题的方法和手段，从而使学生受到一次工程师的基本训练。 2、毕业设计的主要内容和要求本次毕业设计的主要内容是设计超声深孔钻床的主轴箱。具体设计内容和要求如下： a) 调查使用部门对机床的具体要求，现在使用的加工方法；收集并分析国内外同类型机床的先进技术、发展趋势以及有关的科技动向；调查制造长的设备、技术能力和生产经验等。 b) 超声深孔钻床主轴箱的设计主要是设计主轴、传动轴及传动齿轮，确定各部分的相互关系；拟订总体设计方案，根据总体设计方案，选择通用部件，并绘制装配图和各零件的零件图； c) 进行运动计算和动力计算，绘制转速图； nts 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书 2 d) 其他零部件的设计和选择； e) 设计并选择皮带的型号和根数及带轮； f) 编制设计技术说明书一份。 3、程序和时间安排毕业设计是实践性的教学环节，由于时间的限制，本次毕业设计不可能按工厂的设计程序来进行，具体的说，可以分以下几个阶段： g) 实习阶段，通过毕业实习实地调查、研究、收集有关资料，掌握深孔加工技术和超声加工技术，了解机床的结构、工作原理和设计的基本要求，花两周时间； h) 制定方案、总体设计阶段，花两周时间； i) 计算和技术设计阶段，绘制图纸，整理设计说明书，花四周时间； j) 答辩阶段，自述设计内容，回答问题，花半周时间。 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书 3 1.超声和深孔加工技术的发展趋势 1.1 超声振动加工技术发展趋势超声波是指频率高于人耳听觉上限的声波。一般来说，正常人听觉的频率上限在 l 6 20kHz 之间，随年龄、健康状况等有所不同。值得注意的是，人们习惯上常把以工程应用为目的，而不是以听觉为日的的某些对听卢的应用亦列人超卢技术的研究范围。因此，在实际应用中，有些超声技术使用的频率可能在 16kHz 以下。而超声波频率的上限是1410Hz，整个频率范围是相当宽广的，如图 1 1 所示超声波是声波的一部分，因此它遵循声波传播的基本规律。但超声波也有与可听声不同的一些突出特点。例如，超声波由于频率可以很高，因而传播的方向件较强，同时超声设备的几何尺寸可以较小；超声波传播过程中，介质质点振动的加速度非常大；在液体介质中，当超声波的强度达到一定值后便产生空化现象，等等。正是这些特点，决定了超声波具有与可听声不同的、领域相当广阔的各种用途。 1.1.1 起声加工技术发展概况超声加工是利用超声振动的工具在有磨料的液体介质中或于磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料，或给工具或工件沿一定介向施加超声频振进行振动加工，或利用超声振动使工件相互结合的加工方法。超声加工系统由超声波发生器、换能器、变幅杆、振动传递系统、工具、工艺装置等构成。超声波发生器的作用是将 220v或 380v的交流电转换成超声频电振荡信号；nts 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书 4 换能器的作用是将超声频电振荡信号转换为超声频机械振动；变幅杆的作用是将换能器的振动振幅放大，超声波的机械振动经变幅杆放大后传给工具，使工具以一定的能量与工件作用，进行加工。超声加工技术是超声学的一个重要分支。超声加工技术是伴随着超声学的发展而逐渐发展的。早在 1830 年，为探讨人耳究竟能听到多高的频率， F 5avrt 曾用一多齿的齿轮，第一次人工产生了 2 4410Hz 的超声波， 1876 年加尔顿 (F Galton)的气哨实验产生的超声波的频率达到了 34Hz，后改用氢气时，其频率达到了 8410N z。这些实验使人们开始对超声波的性质有了一定的认识。对超声学的诞生起重大推进作用的是 1912 年豪华客轮泰坦尼克 (Titanic)号在旨航中碰撞冰山后沉没，这个当时震惊世界的悲剧促使科学家提出用声学人法来探测冰山。这些活动启发了第一次世界大战期间侦察德国潜艇的紧张册究。 1916 年以法国著名物理学家郎之万 (P.langevin)为首的科学家升始究产生和运用水下超声作为侦察手段，并在 1918 年发现压电效应可使石英板振动，制成了可用作超声源的石英压电振荡器。这就是现代超声学的开端。 1927 午，美国物理学家怔德 (R W Wood)和卢米斯 (A E loomis)最早做了超声加工试验，利用强烈的超声振动对玻璃板进行雕刻和快速钻孔，们当时并未应用在工业上。 1951 年，美国的科思制成第一台实用的超声加工机，并引起广泛关注，为超声加上技术的发展奠定了基础。日本是较早研灾超声加工技术的国家， 20 世纪 50 午代，日本已经设立专门的振动切削研究所，许多大学和科研机构也都设有这个研究课题。日本研究超声加工的主要代表人物有两位：一位是中央大学的岛川正晖教授，超音波工学理论和实际是他的代表作；另一位是宇都官大学的隈部淳一郎教授，精密加工、振动切削基础和应用是他的代表作。日本研究人员不但把超声加上用在普通设备上，nts 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书 5 而且在精密机床、数控机床中也引人了超声振动系统。 l 977 年日本将超声振动切削与磨削用于生产，可对直径为 6oomm 大型船用柴油机缸套进行镗孔。原苏联的超声加工研究也比较早， 20 世纪 50 年代末 60 年代初已经发表过很有价值的论文。在超声车削、钻孔、磨削、光整加工、复合加工等方面均有生产应用，并取得了良好的经济效果。为了推动超声加工的应用， 1973 年原苏联召开了一次全国性的讨论会，充分肯定了超声加工的经济效果和实用价值，对这项新技术在全国的推广应用起到了积极的作用。到 80 年代末期，当时苏联已经生产系列超声振动钻削装置。 20 世纪 70 年代中期，美国在超声钻中心孔、光整加工、磨削、拉管和焊接等方面已处于生产应用阶段，超声车削、钻孔、镗孔巳处于试验性生产设备原型阶段。1979 年通用超声振动切削系统已供应工业界应用。德国和英国也对超声加工的机理和工业应用进行了大量的研究，并发表了许多有价值的论文，在生产中也得到了积极的应用。例如，英同十 1964 年提出使用烧结或电镀金刚石工具的超声旋转加工的方法，克服了一般超声加工深孔时加工速度低和精度差的缺点，取得了较好的效果。我国超声加工技术的研究始于 20 世纪 50 年代末， 60 午代末开始了超声振动车削的研究， 1973 年上海超声波电子仪器厂研制成功 cNM 2 型超声研磨机。 1982年，上海钢管厂、中国科学院声学研究所及上海超声波仪器厂研制成功超声拉管设备，为我国超声加工在金属塑性加工中的应用填补丁空白。 1983 年 10 月，机械电子丁业部科技司委托机械工艺师杂志编辑部在西安召开了我国第一次“振动切削专题讨论会”，会议充分肯定了振动切削在金属切削中的重要作用，交流了研究和应用成果，促进了这项新技术在我国的深入研究和推广应用。 1985 年，广西大学、南京电影机械厂和南京刀具厂联合开发了我国第一套“ czQ 250A 型”超声振动切削系统。同年，机械电子工业部第 11 研究所研制成功超声旋转加工机，在玻璃、陶瓷、 YAG 激光晶体等硬脆材料的钻孔、套料、端铣、内外圆磨削及螺纹加 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书 6 工中，取得了良好的工艺效果。 1987 年，北京市电加工研究所在国际上首次提出了超声频调制电火花与超声波复合的研磨、抛光加工技术，并成功应用于聚晶金刚石拉丝模的研磨和抛光。 1989 年，我国研制成功超声珩磨装置。 1991 年研制成功变截面细长杆超声车削装置。 20 世纪末到本世纪初的十几年间，我国的超声加工技术发展迅速，在超声振动系统、深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、超声复合加工领域均有较广泛的研究，尤其是在金刚石、陶挠、玛淄、玉石、淬火钢、模具钢、花岗岩、大理石、石英、玻璃和烧结永磁体等难加工材料领域解决了许多关键性问题，取得了良好的效果。 1.1.2 超声加工技术发展趋势和未来展望超声加工技术已经涉及到许多领域，在各行各业发挥了突出的作用，但有关工艺与设备的相关技术有待于进一步研究开发。 (1)超声振动切削技术随着传统加工技术和高新技术的发展，超声振动切削技术的应用日益广泛，振动切削研究日趋深入，主要表现在以下几个方面。 1 研制和采用新的刀具材料。在现代产品中，难加工材料所占的比例越来越大，对机械零件加工质量的要求越来越高。为了更好地发挥刀具的效能，除了选用合适的刀具几何参数外，在振动切削中，人们将更多的注意力转为对刀具材料的开发与使用上，其中天然金刚石、人造金刚石和超细晶粒的硬质合金材料的研究和应用为主要方向。 2 对振动切削机理深入研究。当前和今后一个时期对振动切削机理的研究将主要集中在对振动切削中刀具与工件相互作用的力学分析和振动切削机理的微观研究及数学描述两个方面。 3 超声椭圆振动切削的研究与推广。超声椭圆振动切削已受到国际学术界和企业界的重视。美国、英国、德国和新加坡等国的大学以及国内的北京航空航大大学nts 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书 7 和上海交通大学已开始这方面的研究工作。日本企业界如日立、多贺和 Towa 公司等已开始这方面的实用化研究工作。但是，超声椭圆振动切削在理论和应用方面还有许多工作要做。尤其是对硬脆性材料的超精密切削加工、微细部品和微细模具的超精密切削加工等方向还需要进一步研究。超声铣削加丁技术。基于分层去除技术思想的超声铣削加工技术正在被更多的学者所关注。大连理工大学研制了超声数控铣削机床，提出了一种新的利用超声铣削加工技术数控加工工程陶瓷零件的途径。基于分层去除思想的超声铣削数控加工技术解决了传统超声加工中工具损耗严重且不能在线补偿的难题，使加工带有尖角和锐边的复杂型面三维工程陶瓷零件成为可能，为工程陶瓷和其他超硬材料的广泛应用提供了有力的技术支持。 (2)超声复合加工技术目前，超声电火花机械三元复合加工技术已经得到较快的发展。哈尔滨工业大学利用超声电火花磨料三元复合加工技术对不锈铜进行加工，解决了电火花小孔加工中生产率和表面质量不能兼顾的矛盾，具合较好的应用前景。针对现代模具手动光整加工的弊端，华南理工大学采用超声电解磨粒复合加工技术对形状复杂的模具型腔光整加工进行了研究，并利用 BP 人工神经网络对加工表面粗糙度进行了预测，取得了良好的效果。超声电解磨粒复合加工技术是一项新的复合加工技术，能较好地用于形状复杂的模具型腔光整加工。但包括材料去除机理的许多方面的内容有待进一步研究。近年来，日本东京农工大学对气体介质中的电火花脉冲放电加工技术进行了开创性的研究，为电火花脉冲放电加工技术开辟了一条新的途径。但该技术在加丁过程中短路频繁，山东大学的研究人员将超声振动引入气中放电加工技术，并对工程陶瓷进行了加工实验研究，加工效率提高了近 3 倍。但该工艺的加工机理有待于进一步研究。在微小三维型面的加工中，利用简单形状电极、基于分层制造原理的微细电火nts 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书 8 花铣削技术正在受到重视，哈尔滨工业大学研究了超声辅助分层去除微细电火花加上技术，对电极袖向施加的小幅超声振动对活化极间状态、拉大极间间隙、增加排屑能力、提高有效脉冲利用率和放电稳定性等方面起到广重要的作用但是该工艺尚有待于进一步完善以达到实用化。出于新材料 (尤其是难加工材料 )的涌现和对产品质量苟生产效益的要求不断提高，新的加丁方法也不断出现。可以预见，超声复合加工将日靛显现出其独特的魅力，并将拓展其更加广阔的应用领域。 (3)微细超声加工技术随着以微机械为代表的工业制品的日益小型化及微细化，特别是随着晶体硅、光学玻璃、工程陶瓷等硬脆材料在微机械中的广泛应用，硬脆材料的高精度三维微细加工技术己成为世界各国制造业的一个重要价究课题。目前可适用于硬脆材料加工的手段主要有光刻加工、电火花加工、激光加工、超声加工等特种加工技术。超声加工与电火花加工、电解加工、激光加工等技术相比，既不依赖于材料的导电性又没有热物理作用，与光刻加工相比又可加工高深宽比三维形状，这决定了超声加工技术在陶瓷、半导体硅等非金属硬脆材料加下方而有着得天独厚的优势。东京大学生产技术研究所对微细工具的成功制作及微细工具装夹、工具回转精度等问题的合理解决，采用工件加振的工作方式在工程陶瓷材料上加工出了直径最小为 5m的微孔，从而使超声加工作为微细加工技术成为可能。同其他特种加工技术一样，起声加工技术在不断完善之中正向着高精度、微细化发展，微细超声加丁技术合理成为微电子机械系统 (MEM5)技术的有力补充。此外，超声加工技术在迅猛发展的汽车工业中已有非常广泛的应用，目前超声加工技术主要用于精密模具的型孔、型腔加工，难加工材料的超声电火花和超声电解复合加工，塑料件的焊接，以及对具有小孔窄缝而清洁度要求较高的零件的清洗。可以预测，超声加工技术在世界汽车工业中将发挥越来越重要的作用。 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书 9 1.2 深孔加工发展状况最早用于加工金属的深孔钻头是扁钻它发明干 18 世纪初， 1860 年美国人对扁钻做了改进，发明了麻花钻，在钻孔领域迈出了重要的一步。但用麻花钻钻探孔时，不便于冷却与排屑生产效率根低。随着枪炮生产的迅速发展，在 20 世纪初期，德、英、美等国家的军事工业部门先后发明了单刃钻孔工具，因用于加工枪孔而得名枪钻。枪钻也称为月牙钻、单刃钻及外排屑深孔钻。枪钻钻杆为非对称形，故扭转强度差。只能传递有限扭矩，适用于小孔零件加工生产，效率较低。在第二次世界大战前和战争期间，由于战争的需要枪钻已不能满足高生产效率的要求，在 1943 午德国诲勒公司研制出毕斯涅耳加工系统 (即我国常称的内排屑深孔钻削系统 )。战后，英国的维克曼公司、瑞典的卡尔斯德特公司、德国的海勒公司、美国的孔加工协会、法国的现代设备商会等联合组成了深孔加工国际孔加工协会 (Boring and Trepanning Association），简称 BTA 协会。经过他们的努力，这种特殊的加工方法又有了新的发展，并被定名为 BTA 法，在世界各国普遍应用。后来瑞典的山特维克公司首先设计出可转位深孔钻及分屑多刃错齿深孔钻，侵 BTA法又有了新的飞跃。 BTA 法存在着切削液压力较高，密封困难等缺点为克服这些不足， 1963 年山特维克公司发明了喷吸钻法。这是一种巧妙应用喷吸效应的方法，可以采用较低的切削液压力，使切屑在推、吸效应下容易排出有利于系统的密封。但是喷吸钻法本身也有缺点，它使用两根钻管，使排屑空间受到限制，加工扎径般不能小于 18mm。由于特殊的切削液供给方式缺乏了 BTA 法中切削液对钻杆振动的抑制作用，刀杆易擦伤其系统刚性和加工精度要赂低于 BTA 法。 20 世纪 70 年代中期，由日本冶金股份有限公司研制出的 DF(Double Feeder)法为单管双进油装置，它是把 BTA 法与喷吸钻法两者的优点结合起来的一种加工方法，用于生产后得到了满意的结果，目前广泛应用于中、小直径内徘屑探孔钻削。出于我国机械制造业的迅速发展，深孔加工技术在我国也得到了广泛的应用。nts 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书 10 20 世纪 50 年代群钻的研制成功使钻孔效率大为提高。 1958 年 BTA 钻头在我国开始使用，在此之后， 70 年代初，我国开始研制和推广喷吸钻，到 1978 年 DF 法己在我国设计完成并于 1979 年正式用于生产现广泛应用于中、小直径内排屑探孔钻削。国内几家重型机器制造厂相继研制和采用于深孔套料钻已成功地加工出12m 长的发电机转子内孔。西安石油大学于 1989 年成功地将喷吸效应原理应用到外排屑枪钻系统使枪钻的加工性能大大提高 ;1994 年又研制成功多尖齿内排屑探孔钻，使深孔钻削的稳定性和耐用度大大提高。随着生产与科技的进步，深孔零件在材质及毛坯制造、刀具树料、深孔加工机床、基础理论研究、检测等方面都有了较大的进展。深孔零件的材质，过去多采用碳索结构钢、低合金钢和高强度合金钢。新型工程材料如钛合金、不锈钢、耐热钢、耐磨钢、陶瓷、塑料、碳素纤维塑料、复合材料等，开始在深孔零件上采用。新材料的逐步采用对深孔加工提出了新的技本难题。除了深孔零件的材质外零件的毛坯质量也有了很大的改观。现在深孔零件的毛坯除了采用般的铸、锻、轧制毛坯外，对于机械性能要求高的深孔零件采用真空冶炼、电渣重熔等方法获得高质量的铸锭后，进行压力加工。在管坯生产中，除了一般的热轧、冲轧无缝管才外现已采用精轧无缝管材。冶金技术的进步提高了材料的机械性能使材料的加工性能发生了显著的变化；锻造及压力加工技术的进步。使得毛坯材料的去除率大为降低 .另外 ,由产热处理技术的发展，深孔工件经过热处理后，在机械性能、结晶与显微组织上都有了较大的改善。这直接影响着材料的再加工性。随着新材料发展及材料机械性能的提高，促进了新刀具材料的不断发展。深孔加工刀具所使用的刀具材料多为高速钢、 YG 及 YT 类的硬质合金。目前 ,已开始试验和采用新型高速钢材料、超细晶粒硬顶合金、徐层刀片、陶瓷 (金届陶瓷、4SiN等 )、立方氮化硼 (CBN)、金刚石等新型刀具材料。 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书 11 深孔加工机床现在多采用常规机床，有深孔钻镗床、深孔磨床、珩磨机及通用车床改造成的深孔钻镗床。近年来，已出现数控深孔钻镗床 (cNc)。现代深孔加工技术的发展，面临着多品种、小批量、新型工程材料及愈来愈高的精度要求的挑战。由于机械工业产品多品种、小批量的比重日益增加，提高劳动生产率、降低生产成本成为深孔加工技术的中心课题。发展成组技术和开展计算机辅助设计及计算机捕助制造 (cAD (CAM)、实现自动化生产是提高深孔加工劳动生产率和经济效益的根本途径。新型工程材料对深孔加工技术的挑战，在于要求提高传统深孔加工方法的水平开发新的制造技术与工艺方法。愈来愈高的精度要求，需要发展深孔精密加工技术，并相应地发展精密测量及精密机械设汁。在实现深孔加工自动化生产中，需要解决加工中异常情况的监控及自动检测。日前深孔加工中的这些问题、虽然落后于车削、铣削，但已有一些国家在开发研制，进行解决。随着深孔加工技术的发展深孔加工技术的基础理论研究也在不断加强并取得了有价值的成果。 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书 12 2.机床主要参数的确定 2.1 电机功率的确定机床功率与钻孔直径的关系如图 2-1 所示：图 2-1 钻孔直径0d与机床功率 p 的关系图根据设计要求我们要对材料是硬度 HB 为 220-400 的低合金钢，长为 500mm，外径 D 为 50mm 的工件加工出直径为 10mm 的通孔。所以机床的功率为 4KW。 2.2 主运动参数的确定主运动为旋转运动时，机床的主运动参数是主轴转速 n（ r/min） 1000n d 式 1-1式中 v 切削速度， m/min； d 工件（或刀具）直径， mm。有表 1 可知切削速度为 40 120m/min，所以 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书 13 表 1 工件材料与切削速度的关系 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书 14 m i nm i nm a xm a x1000 1 0 0 0 4 0 1 2 7 3 . 9 / m i n3 . 1 4 1 01000 1 0 0 0 9 0 2 8 6 6 . 2 / m i n3 . 1 4 1 0nrdd 变速范围nRm a xm i n2 8 6 6 . 2 2 . 2 51 2 7 3 . 9nnR n 2.3 标准公比值和标准转速数列规定标准公比 1，并且规定相对速度损失的最大值 Amax 不大于 50%，则相应不大于 2，所以12。为了简化机床设计和使用规定了几个标准值，这些数值是选取 2 或 10 的某次方根见表 2。这些公比的特性如下。表 2 标准公比 1)公比是 2 的某次方根其数列每隔若干项增加或缩小 2 倍，如3 2，数列为 10、 l 2 5、 16、 20、 25；、 32、 40 等，每隔三项增大 2 倍。这样使 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书 15 表 3 标准数列表 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书 16 续注： 1 大于 1000 和小于 1 的数列，可将表中数值乘或除以 1000。 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书 17 厂采用双速电动机，因为双速电动机的两个转速比值是 2，例如 3000/1500 或1500/750 等，同时也便于记忆和写出等比数列。 2)公比是 l0 的某次方根，其数列每隔若干项增大或缩小 10 倍。这特性符合常用十进制习惯，如5 10，数列为 10、 16、 25、 40、 63、 100、 160、 250、 400、630 等，每隔五项增大 10 倍使数列整齐好记。当选定标准公比之后从表 3 可查出转速数列。表 3 适用于转速、双行程数和进给系列而且可以用于机床尺寸和功率参数等数列。从使用性能考虑，选取公比最好小一些，以便减少相对速度损失，但小一些，级数 z 增多会使机床的结构复杂化。公比选取的一股原则如下： 1 用于大批大量生产的自动化与半自动比机床，因为要求较高的生产率，相对转速损失要小，因此，要小些，选取 1.12 或 1 25。 2 大型机床加工大尺寸工件，机动时间长，选择合理的切削速度对提高生产 2 可由标准数列中选用具有某一公比的数列，组成派生系列，例如=1.41 的派生系列为 132、 190、 265、 375 等。率作用较大，应小些，取 1 12、 1 25。 3 中型通用机床，万能性较大，因而要求转速级数 z 要多些，但结构又不能过于复杂，公比常选取 1 25 或 1.41。 4小型机床切削加工时间常比辅助时间少，结构要求简单一些，机动时间短变速级数 z 也不多，公比常取 1 58 或 1 78。根据以上叙述选=1.12。 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书 18 3.确定结构式和绘制转速图 3.1 求级数 z 由等比级数规律可知 1ZnR 公式中nR 变速范围；公比。由前面nR=2.25， =1.12 所以 lg l g 2 . 2 51 1 8l g l g 1 . 1 2nRZ 3.2 确定结构式选择一个比较好的结构式，一般要遵照下列的原则： 3.2.1 传动副的“前多后少”原则传动副数较多的变速组安排在传动顺序前面，传动副数较少的变速组安排在后面。这是因为机床的电动机往往比主轴变速的大多数转速高，因此，变速系统以降速传动居多。传动系统中，若按传动顺序排列，在前面的各轴转速较高，依次类推。根据转矩公式 / 9 5 5 0 / m i nP k wT N m nr 当传动功率 p 一定时转速 n 较高的铀所传递的转矩就较小，在其他条件相同时，传动件 (如铀、齿轮 )的尺寸就较小因此常把传动副数较多的变速组安排在前面高速轴上，这样可以节省材料，减少传动系统的转动惯量。以 18 级变速系统为例，应选择结构式 18 3 3 2。 3.2.2 传动副的“前紧后松”原则 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书 19 变速组的扩大顺序应尽可能与传动顺序一致当0 1 2 nZ p p p p 时。要求 0 1 2 nx x x x 即在传动顺序中按基本组在前，然后依次排第一扩大组、第二扩大组第 n扩大组，这称为“前紧后松”原则，这时各变

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