电机驱动端盖多孔钻专用机床的设计

盐城工学院机械工程系毕业设计说明书0 前 言这次毕业设计是关于电机驱动端盖多孔钻专用机床的设计。为了能让钻孔在一道工序上完成，不需要分为几道工序，也就是说为了提高生产效率，使机床能适应新技术、新工艺的要求。目的是改变机床的工艺范围，改善机床的操作性能和劳动强度，适合于组成生产流水线。大多的改巧机床的工作都是在废旧机床进行的，随着科学技术的发展，使原来属于新颖、先进的机床也逐渐变得陈旧、落后，满足不了产品种类日益增加和质量不断提高地需要，我就必须进行有效的技术改造。本次毕业设计主要依据是被加工工件、机床的使用要求和制造条件等。我们可根据工件的结构特点或者根据加工批量来寻求专用机床的方法。这样我们就想到了组合钻床的运用。我们可在废旧的C6136上改造，它装卸方便，维修方便。本次设计利用C6136的机床，作了如下改动一是钻头的动力传动系统，二是大拖板上面的夹具等。经过改装后就类似是台专用组合钻床，能在一道工序中把电机驱动端盖上的孔加工完毕。其中我们必须考虑夹具在机床上怎么样定位、怎么样安装等问题以及传动轴的中心位置的排布。改巧机床的效益是多方面的，从提高生产率来看，假设改造机床100万台，每台的生产效率平均提高20%，这就等于多生产了20万台的新机床，而且能进行大批量的生产，加速我国国民经济的发展。本次设计是关于电机驱动端盖多孔钻专用机床的设计。具的内容就是完成整个机床的总体设计，传动箱和夹具的设计。传动箱设计要注意与机床主轴的联接，齿轮的结构，轴的结构以及相互间的配合，夹具设计就是要使加工工件的定位准确、可靠、满足工艺精度，提高工作效率。本文介绍了“电机驱动端盖多孔钻”专用机床的设计。它是在废旧的C6136车床的基础上进行改造的，目的是能将电机端盖上所要加工的孔在一道工序上全部完成，类似于组合钻床。它主要在钻头的动力传动系统和机床的夹具进行改造，可将传动箱安装在机床的床身上，夹具可安装在大拖板上。注意传动箱与机床主轴的连接，它可采用调整垫板保证三者等高性。其中必须考虑夹具在机床上怎么样定位、怎么样安装等问题以及传动轴的中心位置的排布。通过這些改进后，可以使机床能夠适应新技术、新工艺的要求，适合于组成生产流水线。大多的改巧机床的工作都是在废旧机床进行的，随着科学技术的发展，使原来属于新颖、先进的机床也逐渐变得陈旧、落后，满足不了产品种类日益增加和质量不断提高地需要，我就必须进行有效的技术改造。本次毕业设计主要依据是被加工工件、机床的使用要求和制造条件等。我们可根据工件的结构特点或者根据加工批量来寻求专用机床的方法。这样我们就想到了组合钻床的运用。我们可在废旧的C6136上改造，它装卸方便，维修方便。本次设计利用C6136的机床，作了如下改动一是钻头的动力传动系统，二是大拖板上面的夹具等。经过改装后就类似是台专用组合钻床，能在一道工序中把电机驱动端盖上的孔加工完毕。其中我们必须考虑夹具在机床上怎么样定位、怎么样安装等问题以及传动轴的中心位置的排布。改巧机床的效益是多方面的。 1电机驱动端盖多孔钻专用机床的总体设计11 总体方案论证（1）要深入现场，了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹紧情况以及生产率的要求等，确定在电机驱动端盖多孔钻专用机床上的工艺内容及加工方法。 （2）机床结构方案的分析和确定 根据工艺方案确定机床的型式和总体布局。在选择机床配置型式时，既要考虑现实工艺方案，保证加工精度、技术要求及生产效率；又要考虑机床操作、维护、修理是否方便，排屑情况是否良好。 （3）总体设计 确定机床各部件间的相互关系，选择通用部件和刀具的导向。计算切削用量及机床生产效率。根据任务书的要求和自己的分析初定两种设计方案1.1.1卧式的电机驱动端盖多孔钻专用机床特点：卧式机床重心底、振动小运作平稳、加工精度高、占地面积大1.1.2立式的电机驱动端盖多孔钻专用机床 特点：立式机床重心高、振动大、加工精底、占地面积小。1.1.3方案比较根据卧式机床和立式机床的特点比较可知：为了保证电机驱动端盖孔的加工精度和结合气缸体本身的特点选择卧式机床。2计算部分2.1选择电动机(1)确定切削用量根据工序的加工余量合理分配给：=10mm =16mm =10mm 以切削速度满足深孔为主。参考表12-5确定v=20mm/min f=0.2主轴转速:Nr/min=0.7583r/min=758.3r/min钻头每分钟进给量:f f=n=0.2758.3r/min=151.6mm/min (2).确定机床动力参数 主轴运动电动机功率的确定, 首先计算每根主轴的切削力 =35.7 金属切削手册第2版 蒋同洋 主编 第103页(4-8) -圆周力 (N) -背吃刀量 (mm) HBS-布氏硬度 =35.7 =35.7 =7099.94=71.0N =3=71.04(3).机床切削功率 P=0.94KW(4).电动机功率计算 (5).选择电动机考虑到安全性,选择电动机 Y90S-4额定功率 P=1.1KW额定转速 =1400r/min22传动箱的设计221 每个轴的所受的力、扭矩及功率 轴M8的钻削金属切削手册第2版 汪同洋 主编 第107页(4-13)(r/min)=588.60=670.84(N.M)金属切削手册第2版 汪同洋 主编 第103页(4-3) 2 轴M6的钻削 (r/min) =576.96(N.M) 2轴M8.4的钻削 =0.68821 3284.7W2.2.2 传动比的确定(1) i=796/1400=0.58(2) i=i=1060/1400=0.76(3) i=760/1400=0.52.3 齿轮的设计计算及校核2.3.1 齿轮的材料、精度和齿数的选择因传递功率不大、转速不高、材料按表7-1选取，都采用45钢，锻造毛坯，大齿轮正火处理，小齿轮调质，均用软齿面。等级精度用8级，轮齿表面粗糙度为Ra1.6。软齿面闭式传动，失效形式为点蚀。2.3.2 设计计算(1) 设计准则 按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。(2) 按齿面接触疲劳强度设计，由式（7-9） 机械设计第2 版 机械工业出版社 108页T1=9.55=2902.12Nd1=d1tm=d1/z1由表7-6取标准模数m=2mm齿轮1： 图1 da=mz+2m=2 d=16mmd11.6d= B=20mm D1=da-10m=48-10 D0=0.5(D1+d1)=0.5（28+24）=26 d0=0.25(D1-d1)10mm(可不钻孔)齿轮2： 图2 da=mz+2m=2 d=16mmd11.6d= B=26mm D1=da-10m=40-10 D0=0.5(D1+d1)=22mm d0=0.25(D1-d1)10mm(可不钻孔)校核齿根弯曲疲劳强度由图7-18查得YFS1=4.0,YFS2=4.06由式（7-12）校核大小齿轮的(=328MPa)MPaS,故a-a剖面安全。（2）bb截面右侧抗弯截面系数 W=0.1抗扭截面系数 又前文已求得 =84800N.mm,故弯曲应力 切应力 由附表10-1查得过盈配合引起的有效应力集中系数。又， 及 。则 = =6.24 S=5.78显然SS,故b-b截面右侧安全.(3)b-b截面左侧 b-b截面左右侧的弯矩，扭矩相同。弯曲应力 切应力 （D-d）/r=2，r/d=0.02。由附表10-2查得圆角引起的有效集中系数由附表10-4查得绝对尺寸系数 = =7.78 S=7.42显然SS,故b-b截面左侧安全。以上计算表明: 1.轴的弯扭合成强度和疲劳强度均是足够的； 2.计算出的安全系数都偏大,且弯扭合成强度付与较多; 3.三个安全系数中以b-b截面右侧安全系数最小. 2.5轴承的选择和计算 图3 角接触球轴承键联接的选择和校核2.5.1键的选择 参照浙江大学出版社机械设计课程设计，考虑到平键联接结构简单、装拆方便、对中性好，查表8-61，选择GB1096-79A型普通平键，材料为45钢。2.5.2键联接的校核平键联接的主要失效形式是压溃，所以通常只进行键联接的挤压强度计算。根据式（10-12），强度条件为：式中 T传递的转矩，单位为Nm；d轴的直径，单位为mm；l键的接触长度，单位为mm；K键的轮毂接触高度，Kh/2，单位为mm；许用挤压应力，单位为MPa。 图4 键以传动轴的键为例（如图4）：l=20mm,h=5mm,b=5mmd=15mm,K=2.5mmT=9550=28.3Nm=100MPa则 MPa证明该键合适。2.6定位销高度计算定位销的最大工作高度为： Hmax=10mm. 定位销10Xmin=0.006mmHmax=11.6mm取Hmax=12mm为了使装夹工件方便，可使削边销低于圆柱销35mm。确定两定位销中心距及尺寸公差取=0.06故两销间的间距为132mm。2.7定位误差的计算由于两孔定位有转角误差，使加工尺寸产生。应考虑较大值对加工尺寸的影响。Y= =0.18+0.011+0.006 =0.197mmY基准位移误差tg= =又x= =(0.18+0.011) =0.076mm tg=0.0003l1=40+=40+=50mml2=170-l1=170-50=120mm11中心线与中心线交点至左端面的距离l2交点至右端面的距离由于转角误差很小。不计工件左右端面旋转对定位误差的影响。故：2l1tg=2=0.03mm=2l2tg=21200.0003=0.072mm较大的定位误差小于工件误差的三分之一（）此方案可取2.8夹紧力的计算根据工件所受切削力、夹紧力的作用情况，找出加工过程中对夹紧最不利的状态，来确定夹紧力。 式中 安全系数；切削力；Q夹紧力压板和工件表面间的摩擦系数；工件和定位支承块间的摩擦系数。 因为压板、工件、定位支承板均为铸铁，查得摩擦系数f1、f2均为0.18安全系数按下式计算 式中，为各种因素的安全系数，查表3-1和表3-2：考虑工件材料及加工余量均匀性的基本安全系数 ：加工性质 ：刀具钝化程度 ：切削特点 ：夹紧力的稳定性 ：夹紧时的位置 ：仅有力矩使工件回转时工件与支承面的接 还需要再夹紧工件，将工件紧固，因此它们之间是不同的 =1.5则K=K0K1K2K3K4K5K6=1.21.21.01.01.01.01.5=2.16因为安全系数K的计算结果小于2.5,则K取2.5根据前面的计算可知分别加工孔4.5和2.7的扭矩分别为M1=0.476Kg，M2=0.378KgPmax= =11.9N代入上式，可得：=82639N确定估算所需的夹紧力的大小为82639N左右。2.9 偏心夹紧计算 夹紧行程 s=(-=e 机床夹具设计（313）公式 其中 e圆偏心的偏心距（mm）; 圆偏心轮工作段的回转角，一般取=4560，=120135 s圆偏心轮的夹紧行程（mm）。e=68.5mms=8.5(0.7-0)=5.95 mm3设计部分3.1 夹具设计3.1.1夹具设计的基本要求和方法1）保证工件的加工精度保证工件的加工精度是夹具设计的最基本要求。其关键在于，正确地确定定位方案、夹紧方案和刀具导向方式，合理地制定夹具的尺寸、公差和技术要求，必要时应进行误差的分析和计算。2）提高生产效率、减低制造成本 夹具设计的总体方案应与生产纲领相适应。在大批量生产时，应尽量采用各种快速、高效的结构、机动装置和先进的控制方法，以缩短辅助时间，提高生产率；在中心批量生产中，则要求在满足夹具功能的前提下，尽量使夹具结构简单，容易制造，以降低夹具的制造成本。3）操作方便、省力和安全 夹具的操作要大量做到方便、省力，如有条件，尽可能采用气动、液压及其他机械化夹紧装置、以减轻工人的劳动强度。并可较好地控制夹紧力。夹具操作位置应符合操作工人的习惯，必要时应有安全保护装置，以确保使用安全。4）便于排屑 夹具的排屑是一个容易忽视的问题，如果排屑功能不好，切屑积集在夹具中，会破坏工件正确的定位；切屑带来的大量热量会引起夹具和工件的热变形，影响加工质量；切屑的的清扫又会增加辅助时间，降低生产率。切屑积集严重时，还会损伤刀具以致造成设备事故或工伤事故。因此，排屑问题在夹具设计时必须给予充分的注意，在设计高效机床夹具时由为重要。5）有良好的结构工艺性 夹具的结构简单、合理，便于加工、装配、检验和维修，应尽可能选用标准元件和标准结构。 夹具设计主要是一种相互关联的工作，通常是在参阅有关资料的情况下，按加工要求构思出设计方案，绘制出图样，经修改后确定夹具的结构。3.2夹具设计的步骤3.2.1 设计的准备分析产品零件图及装配图，分析零件的作用、形状、结构特点、材料和技术要求；分析零件的加工工艺规程，工艺设备设计任务书，对任务书所提出的要求进行可行性研究；了解所用机床的规格、性能、精度以及与夹具连接部分结构的联系尺寸；了解所用刀具、量具的规格；了解零件的生产纲领及生产组织等有关问题；收集有关设计资料。3.2.2 方案设计在分析各种原始资料的基础上，确定夹具的类型、定位设计、夹紧方式、导向方案 、连接方式、总体布局和夹具的结构形式。绘制方案设计图，进行工序精度分析，对动力夹紧装置进行夹紧力的计算。1 夹紧力确定的基本原则夹紧力的方向1） 夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应朝向主要定位基面。2） 夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。3） 夹紧力的方向应是工件刚度较高的方向。夹紧力的作用点1） 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。2） 夹紧力的作用点应选在工件刚度较高的部位。3） 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。2 夹紧方案根据以上要求及原则，工件属于箱体类零件，夹紧力的方向应垂直于最重要的定位基面底面，并将工件压向该面，而不宜与其他方面进行夹紧。由于工件为薄壁件，易受力变形，故采用多点同时压向工件，均匀分布压紧力，起到减少受力变形的效果。夹紧力为液压缸驱动。用推杆将压力传递致压板，然后由压板将压力分散到工件压紧表面，从而将工件压紧。1）定位基准的选择是定位设计的一个关键问题。工件的定位基准一旦被确定，其定位方案也基本上被确定。设计夹具时，从减少加工误差考虑，应尽可能选用工序基准为定位基准，即遵循所谓基准重合原则。当用多个表面定位时，应选择其中一个较大的表面为主要定位基准。2）在电机驱动端盖多孔钻的专用机床加工时,必须使被加工零件对刀具及其导向保证正确的相对位置，这是靠夹具的定位支承系统来实现的，定位支承系统除用以确定被加工零件的位置外，还要承受被加工零件的重量和夹紧力，有时还要承受切削力。3.2.3 审核检查夹具的各项功能是否符合设计要求。3.2.4 总体设计根据所定方案绘制夹具装配图，应将夹具的工作原理、结构和各种元件的装配关系表达清楚。用双点划线绘制工件外形轮廓、定位基准面、夹紧表面和加工表面。合理选择材料，标注尺寸、公差和技术要求。3.2.5 夹具重要零件设计1) 夹具体的设计 夹具体的形状及尺寸取决于夹具体上各种装置与机床的连接。夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面，应有适应的尺寸和形状精度，他们之间应有适当的位置精度，为了使夹具体尺寸稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造，夹具体要进行退火处理。此外，夹具体还要有一定的壁厚，铸造和焊接夹具经常设置加强筋，铸造夹具体上安装各种元件的表面应铸出凸台，以减少加工面积。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，重心越低，则支承面应越大，夹具底面四边应凸出，使其接触良好。当夹具在机床主轴上安装时，夹具安装基面与主轴相应表面应有较高的配合精度。本设计的夹具毛坯类型是铸造类夹具体，常用材料是HT200.2) 压板 如图所示： 起着固定被加工零件的作用，本件需要正火处理。3) 钻套由于本设计是专用机床的设计，所以选择固定钻套。根据夹具手册表2.5-7.钻套至工件表面的距离按（11.5）d=57.5mm选取。机床加工时钻头比较细，防止切屑将钻头憋断，应有足够的排屑空间。钻套至工件表面的距离取20mm4) 定位销 确定定位削高度时，要注意防止卡住的现象。将工件一边支在夹具的支承平面上，逐渐套入两销，这时，如果定位销高度选择不当，将使工件卡在定位销边缘上而装不进入，避免产生卡住的最大工作高度。（计算部分）5) 支架 如图所示： 定位支承系统主要应由定位支承、辅助支承和一些限位元件组成。定位支承是指在加工过程中维持被加工零件有一定位置的元件。辅助支承是仅用作增加被加工零件过程中的刚度和稳定性的一种活动式支承元件，由于定位支承元件直接与被加工零件接触，因此其尺寸、结构、精度和布置都直接影响被加工零件的精度。为了避免产生变品以及经常修理定位支承元件的麻烦，设计时必须注意以下的问题：（1） 合理布置定位支承元件，力求使其组成较大的定位支承平面。（2） 提高刚性，减少定位支承系统的变形。（3） 提高定位支承系统的精度及其元件的耐磨性，以便长期保持夹具的定位精度。（4） 可靠地排除定位支承部分的切屑。3.2.6 夹具的装配、调试和验证对起导向作用并有相对滑动的连接副选用H7/h6有相对活动而无导向作用的连接副。选用H7/g6,H7/f7。钻套与钻模板间的配合公差选择H7/n6。底面定位支承板的平面度公差按9级精度选取H7/h6。支承板与夹具角座的平行度公差按9级精度选取3.3 传动箱的设计传动箱的设计原始依据是 “电机驱动端盖多孔钻”来绘制的，其主要内容及注意事项如下： 1）根据机床联系尺寸图，绘制传动箱的部装图，并标注轮廓尺寸与动力驱动轴的尺寸位置。2）根据联系尺寸图和加工示意图，标注所有的主轴和刀杆轴的尺寸，主轴和被加工零件在机床上是面对面放的。传动轴和主观图上的水平方向尺寸与零件工序图上的水平尺寸正好相反。其次，传动箱上的坐标尺寸基准和零件工序图上的基准经常不重合，应根据传动箱与加工零件的相对位置找到统一的基准，并标出其相对位置关系尺寸。4 样机或试件的各种试验及测试情况4.1 机床空转运转试验1机床总装后，连续空转4小时。2机床上所有的动力头和各种辅助机构要灵活而正确地完成全部规定运作，运动部件之间的互锁应严密可靠。3劳动保护装置和机床保险装置必须可靠。5 预期效果 按照设计的结果基本能满足各项性能指标要求。该专用机床同时完成了电机端盖多孔钻的钻孔工序，大大地提高了加工精度和生产效率。6 结论 通过电机驱动端盖多孔钻专用机床的设计。我们能因地制宜巧改机床，不仅造价低，上马快，是弥补设备不足或不配套的好办法，也是解决设备“技术老化”的重要途径7 工作小结与致谢这次毕业设计的任务已经结束了。本次设计是关于电机驱动端盖多孔钻专用机床的设计。具的内容就是完成整个机床的总体设计，传动箱和夹具的设计。传动箱设计要注意与机床主轴的联接，齿轮的结构，轴的结构以及相互间的配合，夹具设计就是要使加工工件的定位准确、可靠、满足工艺精度，提高工作效率。设计初，我们在指导老师的带领下，进行毕业实习，收集相关的设计资料。完成实习后，对所收集的相关资料进行加工整理，初步讨论理定设计方案。将理定的方案转化为实际成果，即绘制好该方案的图纸，并参考各方面的资料，不断的修正完善该设计方案。最后，完成该方案的设计说明书。为期两个半月的毕业设计已结束，回顾整个过程，我觉得收益匪浅。毕业设计是检查学生综合设计能力的一个重要环节，是对学生独立设计能力的一次考验，使理论与实践更加接近，找出了我在设计中的不足处和能力欠缺之处，加深了我对理论知识的理解，强化了毕业设计中的感性认识，提高了独立设计能力。深入了解机械产品生产的全过程及新技术、新设备在机械制造业中的应用，了解生产的组织管理、企业改革的情况。深入实际，体会到理论联系实际的必要性，认识到学校学过的许多知识与解决实际生产问题还有很大的差距，而缩短差距的方法只有到实践中去。利用一切方法和手段了解本课题所涉及的研究、生产、销售、使用等方面的实际情况以及有关的数据、图表、文献资料。向生产实践学习，了解与课题有关的生产线、设备、工艺等实际知识。 总的说来，这次毕业设计，使我在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的锻炼。提高了我创新设计的能力，锻炼了我认真工作的作风，为将来走上工作岗位打下了良好的基础。在这次毕业设计期间,我们得到了指导老师咸教授及工人师傅的教导与帮助，在此表示深深的谢意！8参考文献1 成大先.机械设计手册.第四版.北京：化学工业出版社，19972 李益民.机械制造工艺设计手册.北京：机械工业出版社，19953 方昆凡.公差配合技术手册.北京：北京出版社，19834 薛源顺.机床夹具设计.北京：机械工业出版社，19995 李云.机械制造工艺及设备设计指导手册.北京：机械工业出版社，19966 陈家芳.实用金属切削加工工艺手册.上海：上海科学技术出版社，19997 李庆春.机床夹具设计.北京：机械工业出版社，19838 陈榕林 张磊.改巧机床.北京：中国农业机械出版社，19829 赵峰.组合夹具图册.北京：机械工业出版社，199610 陈秀宁 施高义.机械设计课程设计.浙江：浙江大学出版社，199311 朱龙根.简明机械零件设计手册.北京：机械工业出版社，199712 王伯平.互换性与测量技术基础.太原：机械工业出版社，1999附件清单1. B9912016传动箱装配图 ZZX9912031 A0 1张2. B9912016电机驱动盖多孔钻 ZZX9912032 A0 1张3. B9912016刀杆轴1 ZZX991201 A3 1张4.