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机械毕业设计全套
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JC01-098@机床主轴传动系统设计,机械毕业设计全套
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湛江海洋大学 本科生毕业论文（设计）书 题目 普通钻床改造为多轴钻床 （ 中英文 ） ORDINARY DRILL ASSEMBLED A MULTIPLE DRILL 作者姓名 梁显垣 所在专业 机械设计制造及其自动化 所在班级 2000 机制 3 班 申请学位 学士学位 指导教师 刘杰华 招惠玲 陈敏华 职称 教授 答辩时间 2004 年 6 月 9 日 nts 毕业论文 (设计 )任务书 论文 (设计 ) 题 目 普通钻床改造为多轴钻床 ORDINARY DRILL ASSEMBLED A MULTIPLE DRILL 工 院 (系 ) 机械设计制造及其自动化 专业 2000 级 学生姓名 梁显垣 指导教师 刘杰华 招惠玲 陈敏华 职称 教授 起讫日期 2004 年 3 月 21-6 月 1 日 地 点 湛江海洋大学 发任务书日期： 2004 年 3 月 21 日 nts毕业论文（设计）任务的内容和要求 （包括原始数据、技术要求、工作要求） 概述：在一批铸铁零件上分别加工 4- 7 孔，在普通立式钻床上进行孔加工，通常是一个孔一个孔的钻削，生产效率低。用非标设备，即组合机床加工，生产效率高，但设备投资大。如果把普通话立式单轴钻床改造成立式多轴钻床，就可以同时完成多个孔的钻削，生产效率高，投资少，生产准备周期短，产品改型时设备损失小。 本设计的主要要求是：多轴箱拆装组合灵活、方便、快速、重量轻。 本设计的主要内容是： 1、多轴箱齿轮传动方案设计； 2、多轴箱内齿轮设计；3、多轴箱内轴结构设计； 4、多轴箱导向装置设计 ;5、设计说明书； 6、 Pro/E 实体。 本设计的原始参数是： 1、工件尺寸为 高宽长 5120140 ； 2、 工件硬度 HBSHB 240170 ； 3、 4- 7 尺寸 精度为 13IT 。 图纸内容及张数 1、 多轴箱传动系统结构装配图： 1 张； 2、 传动轴零件图：若干张； 3、 多轴箱箱体零件图： 1 张； 4、 齿轮零件图： 1 张； 5、中间板零件图： 1 张。 nts 参考文献 1、王先逵主编 .机械加工工艺设计实用手册 (第二册 ) .北京：机械工业出版社 ,1998 2、李益民主编 .机械制造工艺设计简明手册 .湛江海洋大学印 ,2003 3、大连组合机床研究所主编 .组合机床设计 （ 第一册）机械部分 .北京：机械工业出版社 ,1978 4、 濮良贵，纪名刚编 .机械设计 （ 第七版） .北京：高等教育出版社 ,2002 5、刘鸿文主编 .材料力学 （ 第三版上册） .北京：高等教育出版社 ,2001 6、李洪主编 .实用机床设计手册 .北京： 辽宁科学技术出版社 ,1999 7、冯炳尧，韩泰荣，蒋文 森编 .模具设计与制造简明手册 （ 第二版） .上海： 上海科学技术出版社 ,2000 毕业论文（设计）进度计划 起讫日期 工 作 内 容 备注 第 6 周 第 7、 8 周 第 9-14 周 第 15-16 周 第 17 周 了解课题，熟悉相关资料，仔细阅读有关书籍，到图书馆查阅有关资料； 完成设计方案的确定、初步计算、元件的选取工作； 完成有关计算，进行多轴箱部装配图、各非标准零件力，实体等和设计； 完成外文翻译，整理资料，编写设计计算说明书； 参加毕业答辩。 图书馆 宿舍 宿舍 宿舍 答辩室 nts毕业论文（设计）答辩提问录 学生姓名 学号 所在学院 专业 答辩日期 答辩时间 答辩组所提问题及学生解答情况（ 简述 ） 答辩小组组长 (签名 ) 年 月 日 nts毕业论文（设计）成绩评定 指导教师评语： 指导教师 (签名 ) 年 月 日 答辩小组评语： 答辩小组组长 (签名 ) 年 月 日 毕业论文 （设计） 成绩 系主任 （签名） 年 月 日 审批单位 （盖章） 年 月 日 nts普通钻床改造为多轴钻床 1 目 录 目录 1 中文摘要 2 ABSTRACT 2 第 1 章 绪纶 3 1 1多轴加工应 3 1 2多轴加工的设备 4 1 3多轴加工的趋势 5 第 2 章 普通钻床改为多轴钻床 6 2 1生产任务 6 2 2普通立式钻的选型 6 第 3 章 多轴齿轮传动箱的设计 7 3 1设计前的准备 7 第 4 章 多轴箱的结构设计与零部件图的绘制 14 4 1箱盖、箱体和中间板结构 14 4 2多轴箱轴的设计 . . . .14 4 3轴坐标计算 30 第 5章 导向装置的设计 31 第 6 章 接杆刀具 31 外文文献 31 总结 36 鸣谢 37 参考文献 37 nts普通钻床改造为多轴钻床 2 中文摘要 本设计是关于普通钻床改造为多轴钻床的设计。普通钻床 为单轴机床，但安装上多轴箱就会成为多轴的钻床，改造成多轴钻床后，能大大地缩短加工时间，提高生产效率。因此本设计的重点是多轴箱的设计，设计内容包括齿轮分布与选用、轴的设计、多轴箱的选用、导向装置设计等。 关键词： 多轴钻床；生产效率；多轴箱 Abstract The design is about reconstructing the ordinary drill to a multiple drill. The ordinary drill is a single drill. It will improve its productive efficiency, shorten its processing time if assembled a multiple spindle case on. That so calls a multiple drill. Hereby, the keystone of this design paper is how to design a multiple spindle heads. The design subjects include the selection and distribution of gear wheel, the design of spindle, and the guiding equipment and selection of the multiple spindle heads, etc. Key words: multiple drill; productive efficiency; multiple spindle heads nts普通钻床改造为多轴钻床 3 普通钻床该为多轴钻床 专业 :机械设计制造及其自动化 , 学号 :2000121316, 姓名 :梁显垣 指导教师：刘杰华，招惠玲，陈敏华 第 1 章 绪论 1.1 多轴加工应用 据统计，一般在车间中普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的 15%。其余时间是看图、装卸工件、调换刀具、操作机床、测量 以及清除铁屑等等。使用数控机床虽然能提高 85%，但购置费用大。 某些情 况下，即使生产率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通机床低。故必须更多地缩短加工时间。不同的加工方法有不同 的特点，就钻削加工而言，多轴加工是一种通过少量投资来提高生产率的有效措施。 1.1.1 多轴加工优势 虽然不可调式多轴头在自动线中早有应用，但只局限于大批量生产。即使采用可调式多轴头扩大了使用范围，仍然远不能满足批量小、孔型复杂的要求。尤其随着工业的发展，大型复杂的多轴加工更是引人注目。例如原子能发电站中大型冷凝器水冷壁管板有 15000 个 20 孔，若以摇臂钻床加工，单单钻孔与锪沉头孔就要 842.5 小时，另外还要划线工时 151.1 小时。但若以数控八轴落地钻床加工，钻锪孔只要 171.6 小时，划线也简单，只要 1.9 小时。因此，利用数控控制的二个坐标轴，使刀具正确地对准加工位置，结合多轴加工不但可以扩大加工范围，而且在提高精度的基础上还能大大地提高工效，迅速地制造出原来不易加工的零件。有人分析大型高速柴油机 30 种箱形与杆形零件的 2000 多个钻孔操作中，有 40%可以在自动更换主轴箱机床中用二轴、三轴或四轴多轴头加工，平均可减少 20%的加工时间。 1975 年法国巴黎机床展览会也反映了多轴加工的使用愈来愈多这一趋势。 1.2 多轴加工的设备 多轴加工是在一次进给中同时加工许多孔或同时在许多相同或不同工件上各加工一个孔。这不仅缩 短切削时间，提高精度，减少装夹或定位时间，并且在数控机床中不必计算坐标，减少字块数而简化编程。它可以采用以下一些设备进行加工：立钻或摇臂钻上装多轴头、多轴钻床、多轴组合机床心及自动更换主轴箱机床。甚至可以通过二个能自动调节轴距的主轴或多轴箱，结 合数控工作台纵横二个方向的运动，加工各种圆形或椭圆形孔组的一个或几个工序。现在就这方面的现状作一简介。 1.2.1 多轴头 nts普通钻床改造为多轴钻床 4 从传动方式来说主要有齿轮传动与万向联轴节传动二种。这是大家所熟悉的。前者效率较高，结构简单，后者易于调整轴距。从结构来说有不可调式与可调式二种。 前者轴距 不能改变，多采用齿轮传动，仅适用于大批量生产。为了扩大其赞许适应性，发展了可调式多轴头，在一定范围内可调整轴距。它主要装在有万向 .二种。（ 1）万向轴式也有二种 :具有对准装置的主轴。主轴装在可调支架中，而可调支架能在壳体的 T形槽中移动，并能在对准的位置以螺栓固定。（ 2）具有公差的圆柱形主轴套。主轴套固定在与式件孔型相同的模板中。前一种适用于批量小且孔组是规则分布的工件（如孔组分布在不同直径的圆周上）。后一种适用于批量较大式中小批量的轮番生产中，刚性较好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。 多轴 头可以装在立钻式摇臂钻床上，按钻床本身所具有的各种功能进行工作。这种多轴加工方法，由于钻孔效率、加工范围及精度的关系，使用范围有限。 1.2.2 多轴箱 也象多轴头那样作为标准部件生产。美国 Secto 公司标准齿轮箱、多轴箱等设计的不可调式多轴箱。有 32 种规格，加工面积从 300 300 毫米到 600 1050 毫米，工作轴达 60 根，动力达 22.5千瓦。 Romai工厂生产的可调多轴箱调整方便，只要先把齿轮调整到接近孔型的位置，然后把与它联接的可调轴移动到正确的位置。因此，这种结构只要改变模板，就能在一定范围内容易地 改变孔型，并且可以达到比普通多轴箱更小的孔距。 根据成组加工原理使用多轴箱或多轴头的组合机床很适用于大中批量生产。为了在加工中获得良好的效果，必需考虑以下数点：（ 1）工件装夹简单，有足够的冷却液冲走铁屑。（ 2）夹具刚性好，加工时不形变，分度定位正确。（ 3）使用二组刀具的可能性，以便一组使用，另一组刃磨与调整，从而缩短换刀停机时间。（ 4）使用优质刀具，监视刀具是否变钝，钻头要机磨。（ 5）尺寸超差时能立即发现。 1.2.3 多轴钻床 这是一种能满足多轴加工要求的钻床。诸如导向、功率、进给、转速与加工范围等。巴黎展 览会中展出的多轴钻床多具液压进给。其整个工作循坏如快进、工进与清除铁屑等都是自动进行。值得注意的是，多数具有单独的变速机构，这样可以适应某一组孔中不同孔径的加工需要。1.2.4 自 动更换主轴箱机床 为了中小批量生产合理化的需要，最近几年发展了自动更换主轴箱组合机床。 (1) 自动更换主轴机床 自动更换主轴机床顶部是回转式主轴箱库，挂有多个不可调主轴箱。纵横配线盘予先编好工作程序，使相应的主轴箱进入加工工位，定位紧并与动力联接，然后装有工件的工作台转动到nts普通钻床改造为多轴钻床 5 主轴箱下面，向上移动进行加工。当变更加工对象时，只 要调换悬挂的主轴箱，就能适应不同孔型与不同工序的需要。 (2) 多轴转塔机床 转塔上装置多个不可调或万向联轴节主轴箱，转塔能自动转位，并对夹紧在回转工作台的工件作进给运动。通过工作台回转，可以加工工件的多个面。因为转塔不宜过大，故它的工位数一般不超过 4 6 个。且主轴箱也不宜过大。当加工对象的工序较多、尺寸较大时，就不如自动更换主轴箱机床合适，但它的结构简单。 (3) 自动更换主轴箱组合机床 它由自动线或组合机床中的标准部件组成。不可调多轴箱与动力箱按置在水平底座上，主轴箱库转动时整个装置紧固在进给系统的溜板上。主轴箱库转 动与进给动作都按标准子程序工作。换主轴箱时间为几秒钟。工件夹紧于液压分度回转工作台，以便加工工件的各个面。好果回转工作台配以卸料装置，就能合流水生产自动化。在可变生产系统中采用这种装置，并配以相应的控制器可以获得完整的加工系统。 (4) 数控八轴落地钻床 大型冷凝器的水冷壁管板的孔多达 15000个，它与支撑板联接在一起加工。孔径为 20毫米，孔深 180毫米。采用具有内冷却管道的麻花钻， 5 7巴压力的冷却液可直接进入切削区，有利于排屑。钻尖磨成 90 供自动 定心。它比普通麻花钻耐用，且进给量大。为了缩短加工时间 ，以8 轴数控落地加工。 1 3 多轴加工趋势 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，多轴加工的范围一定会愈来愈广，加工效率也会不断提高。 nts普通钻床改造为多轴钻床 6 第 2 章 普通钻床改为多轴钻床 2.1 生产任务 在一批铸铁连接件上有同一个面上有多个孔加工。在普通立式钻床上进行孔加工，通常是一个孔一个孔的钻削，生产效率低，用非标设备，即组合机床加工，生产效率高，但设备投资大。 但把一批普通立式普通单轴钻床改造为立式多轴钻床，改造后的多轴钻床，可以同时完成多个孔的钻、扩、铰、等工序。设计程序介绍如下： 2.2 普通立式钻床的选型 2.2.1 计算所需电机功率 零件图如图 1所示： 图 1为工件零件图，材料：铸铁 HT200；料厚： 5mm；硬度： HBS170-240HBS；年产量： 1000万件； 4- 6.7尺寸精度 IT13. (1) 确定四个孔同时加工的轴向力，公式： FFFFFF knVYZdC 0式中： FC =365.9,0d= 310 , FZ =0.661, FY =1.217, Fn =0.361, Fk =1.1, V =0.35m/s（表 15-37） 文献 1 nts普通钻床改造为多轴钻床 7 则 F N09.41.1361.035.0217.1661.0109.365 3 所需电机功率： KWVFP 4.135.009.4 2.2.2 立式钻床的确定 根据上面计算所需电机的功率，现选用 Z525立式钻床，其主要技术参数如表 1所示： 表 1 Z525立式钻床主要技术参数 技术规格 型号 Z525 最大钻孔直径 （ mm） 25 主轴端面至工作台距离 (mm) 0-700 主轴端面至底面距离 (mm) 750-110 主轴中心至导轨距离 (mm) 250 主轴行距 (mm) 175 主轴孔莫氏解锥度 3号 主轴最大扭转力矩 (Nm) 245.25 主轴进给力 (N) 8829 主轴转速 (r/mm) 97-1360 主轴箱行程 (mm) 200 进给量 (mm/r) 0.1-0.8 工作台行程 (mm) 325 工作台工作面积 (mm2) 500 375 主电动机功率 (kw) 2.8 第 3 章 多轴齿轮传动箱的设计 3.1 设计前的准备 （ 1）大致了解工件上被加工孔为 4 个 10 的孔。毛坯种类为灰铸铁的铸件，由于石墨的润滑及割裂作用，使灰铸铁很易切削加工，屑片易断，刀具磨损少，故可选用硬质合金锥柄麻花钻（ GB10946-89） 文献 2 （ 2）切削用量的确定 nts普通钻床改造为多轴钻床 8 根据表 2 7文献？ ，切削速度 min/21 mVc ,进给量 rmmf /17.0 . 则切削转速 m in/9987.614.3 2110001000 rd Vn s 根据 Z525机床说明书，取 min/960 rns 故实际切削速度为： m in/2.201000 9607.614.31000 mdnV wc （ 3）确定加工时的单件工时 图 2为钻头工作进给长度， 一般切入L为 5-10mm,取 10mm， mmdL 2.1083 7.68331 切出文献 3 mmL 5加工 加工一个孔所需时间： mi n15.017.09602.251 fnLLLtwm切出加工切入 单件时工时： m in6.015.0441 tmt m3.2 动系统的设计与计算 (1) 选定齿轮的传动方式：初定为外啮合。 (2) 齿轮分布方案确定： 根据分析零件图，多轴箱齿轮分布初定有以下图 3，图 4两种形式 nts普通钻床改造为多轴钻床 9 根据通常采用的经济而又有效的传动是：用一根传动轴带支多根主轴。因此，本设计中采用了图3 所示的 齿轮分布方案。 （ 3）明确主动轴、工作轴和惰轮轴的旋转方向，并计算或选定其轴径大小。 因为所选定的 Z535立式钻床主轴是左旋，所以工作轴也为左旋，而惰轮轴则为右旋。 根据表 2确定工作轴直径 机械制造 .8/97： 43 表 2 加工孔径与工作轴直径对应表（ mm） 加工孔径 12 12 16 16 20 工作轴直径 15 20 25 因为加工孔径为 10mm,所以工作轴直径选 15mm. 主动轴和惰轮轴的直径在以后的轴设计中确定。 （ 4） 排出齿轮传动的层次，设计各个齿轮。 本设计的齿轮传动为单层次的齿轮外啮合传动， 传动分布图如图 4所示。 在设计各个齿轮前首先明确已知条件：电机输入功率 KWP 8.21 ,齿轮转速min/13601 rn , 齿轮转速 min/9603 rn ,假设齿轮、的传动比均为 i=0.84,即齿轮比 u=1.2,工作寿命 15年（每年工作 300 天），两班制。 选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数 选用直齿轮圆柱齿轮传动； nts普通钻床改造为多轴钻床 10 多轴箱为一般工作机器，速度不高，故选用 7级精度（ GB10095-88） ; 材料选择 由表 10-1文献 4选择齿轮材料为 40Cr（调质），硬度为 280HBS，齿轮材料为 45（调质），硬度为 240HBS，齿轮材料为 45（常化），硬度 210HBS; 选齿轮齿数 241 Z ,齿轮齿数 8.282.12412 uZZ ,取 292 Z . 按齿面接触强度设计 由设计计算公式进行试算，3211 132.2 HEdttZuuTKd 确定公式内的各计算数值 1)试选载荷系数 3.1tK; 2)计算齿轮传递的转矩 mmNnPT 451151 109 6 6.11 3 6 0/8.2105.95/105.95 3)由表 10-7文献 4选取齿宽系数d=0.5 4)由表 10-6文献 4 查得材料的弹性影响系数 2/18.189 MPaZ E 5)由表 10-21d文献 4 按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限 ？ MPaH 6001lim ;齿轮的接触疲劳强度极限 ？ MPaH 5502lim ; 6)由表 10-13文献 4 计算应力循环次数： 911 108 7 5.5153 0 08211 3 6 06060 hjLnN 992 108 9 6.42.1/108 7 5.5 N 7)由表 10-19文献 4 查得接 触疲劳寿命系 数 90.01 HNK, 95.02 HNK; 8)计算接触 疲劳许用应力 : 取失效概率为 1%，安全系数 1S ,由式 (10-12) 文献 4 得： M P aSK HHH 5401 6009.0 1l i m1l i m1 M P aSK HHNH 5.5221 55095.0 2l i m22 ; 计算 nts普通钻床改造为多轴钻床 11 1)试算小齿轮分度圆直径td1，代入 H 中较小的值 : 243211 5.5228.1892.12.2110966.13.132.2132.2 HEdttZuuTKdmm649.53 2)计算圆周速度 V: smndV t /81.3100060 1360649.5314.3100060 11 3)计算齿 b mmdb Hd 82.266 4 9.535.0 4)计算齿宽与齿高之比 hb/ 模数 ： mmzdmtt 2 3 5.224/6 4 9.53/ 11 齿高： 0 2 9.52 3 5.225.225.2 tmh3.5029.5/649.53/ hb 5)计算载荷系数 根据 v=3.81m/s,7级精度，由图 10-8文献 4 查得动载系数 Kv=1.14, 直齿轮，假设 mmNbFKta /100/ ,由表 10-3文献 4 查得 2.1 FH KK; 由表 10-2文献 4 查得使用系数 1AK ; 由表 10-4文献 4 查得 7级精度齿轮相对支承非对称布置时， bK ddH 322 1023.06.0118.012.1 将数据代入后得： 182.1649.531023.0116.0118.012.1 322 HK ; 由 182.1,3.5/ HKhb,查图 10-13文献 4得， 15.1FK; 故载荷系数 5 7 4.11 8 2.12.111.11 HHVA KKKKK6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（ 10-10a） 文献 4 得， tdd 11 3 /KtK=53.649x3 3.1/574.1 =57.18mm 7)计算模数 m m=d1/Z1=57.18/24=2.4mm,圆整为 m=25mm. nts普通钻床改造为多轴钻床 12 按齿根弯曲强度设计 由式（ 10-5） 文献 4 得弯曲强度的设计公式为 m3 2112 FSaFadYYzkT 确定公式内的各计算数值 1） 由图 10-20文献 4 查得齿轮的弯曲疲劳极限 1FE =500Mpa; 齿轮的弯曲疲劳强度极限 2FE =380Mpa; 2)由图 10-18文献 4 查得弯曲疲劳寿命系数 88.0,85.021 FNFN KK; 3)计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4,由式（ 10-12） 文献 4 得： F 1=SK FEFN 11=4.1 50085.0 =303.57Mpa 2 F SK FEFN 22 = 4.1 38088.0 =238.86MPa 4)计算载荷系数 532.115.12.111.11 FFVA KKKKK 5) 查取齿形系数 由表 10-5文献 4 查得 53.2,65.221 FaFa YY6)查取应力校正系数 由表 10-5文献 4 查得 62.1,58.121 sasa YY7）计算齿轮、的 F SaFaYY并加以比较 111 FSaFaYY=57.303 58.165.2 =0.01379 222 FSaFa YY=86.238 62.153.2 =0.01716 齿轮的数值大。 nts普通钻床改造为多轴钻床 13 设计计算 m3 24 01 716.0245.01096 6.153 2.12 5.1 mm 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数 1.5。在零件图中可知， 主动轴与惰轮轴的中心距为 51mm，即齿轮、完全啮合的中心距，得： m(2 21 ZZ )=51 1.5x(2 2.1 11 ZZ )=51 Z1=31, Z2=37 惰轮轴与工作轴的中心距为 61.5mm，即齿轮与齿轮完全啮合时中心距，即 m(2 31 ZZ )=61.5 1. 5(237 3Z)=61.5 Z3=45 几何尺寸计算 计算分度圆直径： d1=Z1m=31x1.5=46.5mm d2=Z2m=37x1.5=55.5mm d3=Z3m=45x1.5=67.5mm 计算中心中距 a =51mm,a =61.5mm 计算齿轮齿宽 mmdb d 75.335.675.01 取 mmBmmBmmB 25,30,35323 nts普通钻床改造为多轴钻床 14 验算 Ft=112dT=0.48 10966.124 =819.2N bFK tA=25 2.8191=35.66N/mmS=1.5 故安全 截面 E右侧面校核： 抗弯截面系数 W为： W=0.1d3=0.1x203=800mm3 抗扭截面系数 WT为： WT=0.2d3=0.2x203=1600mm3 弯矩 M及弯曲应力为 :M=39300x5.77 5.75.77 =35496.8 mmN b=WM=800 8.35496=44.4Mpa 扭矩 T3及扭转应力 T 为： T3=19700 mmN T =TWT3 = 160019700 =12.3Mpa 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数 a及 a按附表 3-2 查取 文献 4 ，因dr=200.1=0.05,dD=2025=1.25,经插值后可查得 :a 33.2,a 66.1又由附图 3-1文献？ 可得轴提材料的敏性系数为： q 75.0,q 81.0故有效应力集中系数按式（附 3-4） 文献 4 为： k 2133.275.0111 aqk 53.1166.181.0111 aq由附图 3-2文献 4 得尺寸系数 1由附图 3-3文献 4 得扭转尺寸系数 97.0轴按磨削加工，由附图 3-4文献 4 得表面质量系数为=0.92 轴未经表面强化处理，即 1q，则按 式（ 3-12）及（ 3-12） 文献 4 ，得综合系数值为： K=-1 -1=12 + 192.01 =2.09 nts普通钻床改造为多轴钻床 19 K=+1 -1= 97.053.1 + 192.01 =1.67 计算安全系数： S=maK 1=01.04.4409.2 275 =2.96 S=maK 1=23.1205.023.1267.1155=14.7 Sca=22 SSSS=22 7.1496.27.1496.2 =2.9S=1.5 故该轴在截面右侧面是安全的，又因为轴无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。 轴承的校核 机床一般传动轴的滚动轴承失效形式，主要是疲劳破坏，故应进行疲劳寿命计算。 滚动轴承疲劳寿命计算公式： PCnL h 6010 6 （ 10-5）文献 4 式中： )( hLh 额定寿命min)/( rn 转速 )( nC 额定动载荷 ，表 3.8-50文献 6 动载荷P 3 因为所受的轴向力太小，所以忽略不计 ,Fa=0 所受径向力 Fr=945.6/2=472.8N表 3.8-50文献 6 P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x472.8=193.8 nts普通钻床改造为多轴钻床 20 hL h 6410988.19314500136060 10 36 hL =30000h(表 13-3)文献 6 轴承安全 (2)惰轴的设计 轴材料的选择 表 15-3文献 4 轴材料选用 45钢，调质处理。 轴径的确定 根据公式 d A03 nP(15-2) 文献 4 =110 8.1484.01360%998.23 ，取 d=20mm 轴的结构设计： 选择滚动轴承 因为轴承同时受有径向载荷及轴向载荷，选用单列向心球轴承，由表 1-14文献 3,选用 7002c轴承。 轴上各段直径，长度如图 8所示。 键的确定 nts普通钻床改造为多轴钻床 21 因为齿轮宽为 30mm,所以选用 6x6x18平键，表 6-1文献 4 轴上圆角和倒角尺寸 参考表 15-2文献 4 ，取轴端倒角 2x450,各轴肩的圆角半 径为 R=1.0mm. 扭合成校核轴的强度 作出轴的计算简图 轴上扭转力矩为 M=9549xnP=9549x84.01360 %998.2 =23.2 mN 周向力为 Py=dM2=310202.232 =2320N 径向力为 Pz=0.48 Py=0.48x2320=1113.6N nts普通钻床改造为多轴钻床 22 根据轴的计算简图，分别作出轴的扭矩图 、垂直图的弯矩 My图和水平平面内的弯矩 Mz图，如图10所示。从图中可知，截面 E为危险截面，在截面 E上，扭矩 T和合成弯矩 M分别为 T=23.2 mN ; M= 22zy MM = 22 2.324.15 =32.8 mN 按第三强度理论进行强度校核 文献 5: 公式W122 TM ， W 为轴的抗弯截面系数， W=323d - d tdbt 22 (表 15-4)文献 4 W= 202 2202632 2014.323 =785-81=704 W122 TM = 2323 102.23108.327041 =70MpaS=1.5 故安全 截面 E右侧面校核： 抗弯截面系数 W为： W=0.1d3=0.1x153=337.5mm3 抗扭截面系数 WT为： WT=0.2d3=0.2x153=675mm3 弯矩 M及弯曲应力为 :M=32800x391239=22707.7 mmN b=WM=5.337 7.22707=67.3Mpa 扭矩 T3及扭转应力 T 为： T3=23200 mmN T =TWT3 = 67523200 =34.4Mpa 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数 a及 a按附表 3-2 查取 文献 4 ，因dr=150.1=0.07,dD=1520=1.33,经插值后可查得 :a 12.2,a 60.1又由附图 3-1文献？ 可得轴提材料的敏性系数为： q 75.0,q 81.0故有效应力集中系数按式（附 3-4） 文献 4 为： k 84.1112.275.0111 aqnts普通钻床改造为多轴钻床 24 k 49.1160.181.0111 aq由附图 3-2文献 4 得尺寸系数 1由附图 3-3文献 4 得扭 转尺寸系数 0.1轴按磨削加工，由附图 3-4文献 4 得表面质量系数为=0.92 轴未经表面强化处理，即 1q，则按式（ 3-12）及（ 3-12） 文献 4 ，得综合系数值为： K=-1 -1= 184.1 + 192.01 =1.93 K=+1 -1= 149.1 + 192.01 =1.58 计算安全系数： S=maK 1=01.03.6793.1 275 =2.12 S=maK 1=24.3405.024.3458.1155=5.53 Sca=22 SSSS=22 53.512.253.512.2 =1.99S=1.5 故该轴在截面右侧面是安全的，又因为轴无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。 轴承的校核 因为所受的轴向力太小，所以忽略不计 ,Fa=0 所受径向力 Fr=1113.6/2=556.8n P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x556.8=228.3N 7002c向心球轴承校核 nts普通钻床改造为多轴钻床 25 hL h 348 6043.228660084.0136060 10 36 hL =30000h(表 13-3)文献 6 轴承安全 （3）工作轴的设计 轴材料的选择 表 15-3文献 4 轴材料选用 45钢，调质处理。 轴径的确定 在传动系统的设计与计算中已的工作轴的直径定为 d=15mm。 轴的结构设计： 择滚动轴承 因为轴承同时受有径向载荷及轴向载荷，故前、后端均选用单列向心球轴承，又因工作 轴用于钻削，在后端加单向推力球轴承。由表 1-14文献 3，单列向心球轴承选用 102 轴承，后端单向推力球轴承选用 8102轴承。 各段直径，长度如图 11所示。 键的确定 因为齿轮宽为 25mm,所以选用 5x5x20平键，表 6-1文献 4 轴上圆角和倒角尺寸 参考表 15-2文献 4 ，取轴端倒角 2x450,各轴肩的圆角半径为 R=0.8mm. 扭合成校核轴的强度 作出轴的计算简图 nts普通钻床改造为多轴钻床 26 轴上扭转力矩为 M=9549xnP=9549x960 %99%998.2 =27.3 mN 周向力为 Py=dM2=310153.272 =3640N 径向力为 Pz=0.48 Py=0.48x3640=1754.5N 根据轴的计算简图，分别作出轴的扭矩图、垂直图的弯矩 My图和水平平面内的弯矩 Mz图，如图13所示。从图中可知，截面 E为危险截面，在截面 E上，扭矩 T和合成弯矩 M分别为 T=27.3 mN ; M= 22zy MM = 22 2.497.23 =54.6 mN nts普通钻床改造为多轴钻床 27 按第三强度理论进行强度校核 文献 5: 公式W122 TM ， W 为轴的抗弯截面系数， W=323d - d tdbt 22 (表 15-4) 文献 4 W= 152 2152532 1514.323 =331.2-56.3=274.9 W122 TM = 2323 103.27106.549.274 1 =222MpaS=1.5 故安全 截面 E左侧面校核： 抗弯截面系数 W为： W=0.1d3=0.1x153=337.5mm3 抗扭截面系数 WT为： WT=0.2d3=0.2x153=675mm3 弯矩 M 及弯曲应力为 :M=54600 mmN b=WM=5.33754600=161。 8Mpa 扭矩 T3 及扭转应力 T 为： T3=27300 mmN T =TWT3 = 67527300 =40.4Mpa 在附表 3-4文献 4 用插入法求得轴上键槽处的有效应力集中系数： k 0,k 54.1由附图 3-2文献 4 得尺寸系数 88.0由附图 3-3文献 4 得扭转尺寸 1轴按磨削加工，由附图 3-4文献 4 得表面质量系数为=0.92 nts普通钻床改造为多轴钻床 29 轴未经表面强化处理，即 1q，则按式（ 3-12）及（ 3-12） 文献 4 ，得综合系 数值为： K=-1 -1=0+ 192.01 =0.09 K=+1 -1= 154.1 + 192.01 =1.63 计算安全系数： S=maK 1=01.08.16109.0 275 =18.89 S=maK 1=24.4005.024.4063.1155=4.57 Sca=22 SSSS=22 57.489.1857.489.18 =4.4S=1.5 故该轴在截面右侧面是安全的，又因为轴无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去 静强度 校核。 轴承的校核 机床一般传动轴的滚动轴承失效形式，主要是疲劳破坏，故应进行疲劳寿命计算。 1) 36102向心球轴承校核 由第一章可知主动轴的轴向力 Fa=4.091N 所受径向力 Fr=1754.5/2=877.25N (表 3.8-50) 文献 6 P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x877.25+0.87x4.091=363.2N hL h 88383 92.363625096060 10 36 hL =30000h(表 13-3)文献 6 轴承安全 2) 8102推力球轴承校 核 nts普通钻床改造为多轴钻床 30 P=Fa (表 3.8-54)jj P=4.091N 36091.4105009606010 hL hL=30000h(表 13-3) 文献 6 轴承安全 4.3 轴坐标计算 为方便在多轴箱上镗孔，因此进行轴坐标计算是十分重要的。 建立如图 14 坐标系，多轴箱里尺寸如图示为 220x180mm,在多轴箱中心安装主动轴，则主动轴坐标可知（ 110， 90），则根据零件图，可算出其他各轴坐标，分别如图所示。 第 5 章 导向装置的设计 5 1 导向装置组成 导向装置主要由导柱、导套、弹簧组成。导柱的上端与多轴箱中间板上的导套滑动配合，下端安装在夹具的钻模板上。 （ 1） 选择弹簧 用四根弹簧支撑整个多轴箱，粗略估算多轴箱重量： NG 9.4 9 78.91050582 0 02 4 0108.9 93 每根弹簧负荷： F=124.5N 选圆柱螺旋压缩弹簧 (表 12) 文献 7 ，弹簧中径 mmD 0.162 ,节距 mmt 640.6 ，弹簧丝直径mmd 8.1 ，工作圈数 30n ,自由高度 mmH o 140 . (3) 导柱、导套的选择 nts普通钻床改造为多轴钻床 31 导柱材料为 ,15rGc 直径 16mm,长 303mm 导套材料为 20号钢。 第 6 章 接杆刀具 接杆一端为梯形螺纹，与主动轴的内孔滑动配合，通过键传递扭矩。在梯形螺纹段并设计有斜面，以便调整接杆的延伸量来补偿刀具的磨损量。接杆另一端的莫氏锥孔与刀具的莫氏锥柄相配合。 外 文 文 献 It is the new-type inject by shaping technology 1. inject by shaping altogether( inject shaping of at core layers) Adopt and inject shaping help and observe and make one unique structure altogether. first of plastic is injected and fill and enter some types first, then the plastic: second follow first inject person who enter one and keep initial to drive pressure field of flowing closely. At epidermis district and core the sizes of one, measure and publish first and the materials quantities of second according to correct proportionate relationship, Make one at first complete at second to make one parcel appearance core each. In addition, in cosmetics application, the material is put after second material injecting to have first of epidermis of the small part, So that the epidermis of the part of the runner can be totally closed. Inject making one of shaping altogether with the resin of 2 kinds of different colors, form a piece of a layer of blocks of epidermis and core apt to distinguish (Realize inject shaping one as much as all have and have and one very much important this core similar epidermis. )If there is not advanced detection technique, usually difficult to distinguish the epidermis - core area and boundary of layer. Inject shaping a new technology altogether. British ici company began to use this technology in the 1970s early, and had made the basic theory of including, Produce several patents, such as the products and machinery equipment,etc. Now similar to mould mould sandwiches what has been adopted generally ici production technologies,last outer the materials of the epidermis at moulds and in layers is material different on core occasionally, So two a kind of material person who a certain one inclusives, and core require and have high radiations very, issue and steep shaping and retrieve performance of utilizing etc at 100% by layers of material. Should be fixed relatively by the excellent choice to select the material for use. After injecting the shaping technology and come out in 15 altogether, can really just popularize and popularize . One a kind of adoptions inject the thick teeth of shaping fails and produces horizontal cross-section altogether. Material to pack nylon epidermis, and pearl material pack the nylon at - - glass layers of materia
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