0303-AWC立辊轧机机架现场扩孔机设计【全套8张CAD图+说明书】
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摘 要
解决攀钢热轧板厂三期技改工程（立辊轧机宽度自动控制系统（AWC））改造后，需对现有的立辊轧机机架进行扩孔，以便安装长行程伺服油缸。立辊轧机机架扩孔如果送入设备制造厂进行加工，质量保证可靠，但机架还原难于保证安装质量、精度。为了降低技改工程费用，决定在立辊轧机现场对机架进行扩孔加工。经过潜心研究，结合现场实际情况设计专用扩孔设备——专用镗床。再结合专用设备的扩孔工艺，提出了切实可行的解决方案，该方案具有经济、实用、可行等特点。
设计的特色：解决了现场安装及镗杆的刚度问题；满足了扩较大孔的要求；此专用设备镗刀系统采用卧式镗床的平旋盘结构，可方便调整刀具切削深度；导轨采用组合式导轨，使运动平稳，安装便捷；支撑采用组合机床型式支撑，便于拆卸安装，可大大提高生产率。
关键词 专用设备，专用镗床，加工效率，工艺实验
- 内容简介：
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开题报告 该课题为： 架现场扩孔机，要求扩机架上两孔分别至 420 520于较大孔切削加工且机架较为庞大笨重，因此只有利用刀具完成进给切削加工，采用专用镗床加工。 1、 本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势。 研究意义：专用镗床 主要用于大批量大件生产，具有生产率高，能加工大型难加工零件，且结构简单，制造成本低等特点。 镗床的发展：在 1770 年前后，由于用手工和 一般金属加工机具加工蒸汽机气缸不能到达精度要求，人们就创制了专门加工蒸汽机气缸孔的专业机床，于是就诞生了第一台卧式镗床。到了二十世纪初，又相继出现了加工各种复杂大型零件的坐标镗床。由于加工零件的不断变化，促进了镗床的不断发展完善。终于发展成为今天具有通用性、万年性的卧式镗床。 对于重型制造业来说，那些体积大、吨位重的大型工件的孔加工，由于工件的移动和装夹困难，无法在普通卧式镗床上加工，因此，在卧式镗床的基础上又发展制造了重型落地镗床。镗床的不断进步和发展，已经说明本课题研究的重大意义。 金属切削加工在这整个机 械制造中占有极重的位置，约占机械制造总工作量的 4060。现代机器向着高速度、高效率、高精度 发向发展，对机械零件精度要求越来越高，同时机构也日趋复杂，特别是箱体零件具有空系多的特点她除了本身有尺寸精度要求外，还有形状精度和空系之间的位置精度要求 。镗床在这些加工中由为重要。现代还出现了一些生产能力强柔性不高的专用镗床。如用了大批量生产连杆轴瓦、活塞孔、油泵壳体等零件上的专门加工精密孔的金刚镗床。 2、 本课题的基本内容，预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施。 本课题的基本内容：总体方案设计；能力参数计算 ；机械滑台设计；扩孔机传动系统设计；镗杆稳定性校核。 本课题的难点：在于扩孔机升降运动准确定位； 各类切削用量选择；镗杆结构设计及稳定性校核。利用行程开关限位及定位孔定位。 刀杆形式的选择 ，可查相关资料，借鉴一些经验方案并进行强度校核 ,稳定性分析 . 3、 本课题拟采用的研究手段和可行性分析 。 主要查阅各类相关设计手册 ,利用类比法 和逻辑推理法进行研究 ,并到工厂进行参观实习 ,向工人师傅请教各类生产实践经验 ,结合理论 ,在指导老师的辅导下进行研究 ,在条件 允许上午情况下借助实验进行论证 . 英文翻译原文 : (一 )s on a in or on a by or is to in to of of be a be of a as to on be on a or of as A is to a a of a -2 -3 -7 -8 is on is of by be to In is on a in is on a in is of be on a of m(3as 0 m(60be in up 50 200to be is to of in in by to be a. be to a go of b. it is to of of to c. be （ 2） n in to To of of is In is a is 0 of or of or in it is an to in to A to a to in a of as (a) is a a be to a (b) of a is by of (c) an of of be in is by of (d) is By to a (e) is to or in of (a) is (b) is It as an in in of in by of as a of in be or is of in To in to to of is to in of to it is of a to of to of in a is of a to an of of be or in to of as (a) a is to be in a in be no of 000on be so a of (b) To a is in is a is by is by by (c) be by of )or a 2) by a to of of by be to If be in in of a or of of at (d) To in be 1) of e g be is no it is to a of 2) be of on or is of it by 3) be by 译文 : (一 )镗削加工和镗床 像车床加工零件一样，镗床能在中空的工件或由钻削加工或其它工艺所加工的孔上进行内轮廓圆的加工。镗削是由那些类似车削的刀具完成的。因为镗头必须达到镗杆的全长，刀具将发生弯曲，因此，尺寸精度的保持性成为了一个重大问题。 镗杆必须有足够的刚度 刀杆是由较高弹性模量的材料制造的，比如碳化钨（硬质合金） 去减小弯曲和避免摇动和振动。镗杆被设计有减振的能力。 镗床既能加工在车床上加工的较小工件，镗铣床又能加工巨大的工件。这类机械既有立式的又有卧式的并且能够完成如：车削、车端面、切槽、和倒角。一台立式的镗床类似一台车床，但它有一根垂直的工件旋转轴。 刀具（通常用于切削的单独切削点是由 速钢和 质合金制造的）被安装于能垂直运动（用于镗削和车削）和径向运动（用于车端面）并由十字导轨导向的刀头上。刀头能够旋转去加工圆锥形表面。 在卧式镗床上工件被装夹在能在水平面内两个轴向和径向上移动的工作台上，刀具被安装于能做垂直和纵向两方向上运动的主轴箱上。钻头、 铰刀、螺纹刀和铣刀都能安装于机床主轴上。 镗床具有许多优良的性能，它所加工工件的直径是 1工件尺寸达到 20m(60可在专用的立式镗床上加工。机床功率范围可达到15000这些可用于所有运动都能编程的数字控制加工。利用这些控制，只需要很少的相关操作，并且稳定性和生产率大大提高了。镗床的切削速度和进给速度和车床比较相似。 坐标镗床是属于具有较高精度支撑的立式镗床。尽管它们可用于各类尺寸的工件加工和拥有夹紧合安装的刀具空间。它们正被多功能的数控机床取代。 镗床的设 计要求：导轨的效率，类似于车削的经济型操作，另外，应该考虑以下因素： 尽可能注意是加工通孔而并盲孔。（盲孔系列是指那些没有穿国工件厚度的孔） 难去支撑径向，因为切削力引起镗杆的弯曲变形。 （ 2） 机床基础 为了满足规定的设计规格，大多数情况下初步加工的产品都必须再经过进一步的尺寸和表面的精加工。要达到这样的精确规定公差的要求，少量材料需要被切除掉，而机床通常就是用于此种操作。 在美国，材料切除是一项大业务 每年这方面的支出超过 36 109 美元，包括材料、劳力和机床运输。 60%的机械工程和工业工程毕业生都通过贸易、设计、机械修理工厂，或通过在相关行业工作而与机械工业密不可分，因而如果他们花费一定的时间精力来学习这个领域中的材料切除和机床技术的话会是很明智的选择。 机床提供切割工具的方式，以使工件成型，达到规定的尺寸；此种机器依靠其基础部件的运作来掌握工具和工件之间的联系。其基础部件的运作如下： 床身、构造和框架。这三种主要的部件为锭子和 滑移 的基础，并将它们联系起来；操作中的变形和震动必须尽量避免。 滑移 与滑轨。机械部件（如 滑移 ）的转换通 常是通过在精密的指导表面（滑轨）的控制下做直线运动而完成的。 锭子与轴承。角位移是围绕一个旋转轴线发生的；这个转轴的位置必须一直处于严格精确的限制之中，并由精密锭子和轴承提供保障。 动力仪器。电动机是被广泛应用于机床的动力仪器。通过将各电动机放置于合适的位置，传输带和齿轮运输会被降低到最低限度。 传输联接。联接是一个通常用来指机械驱动的、水压驱动的、气压驱动的和电力驱动的机械装置，将有角移置和直线移置联系起来，使其符合规定。 加工操作大体上分为两类： . 粗加工。其金属切除率高且由此导致的切除力较大，但规定 的尺寸精度相对较低。 . 精加工。其金属切除率低且由此导致的切除力较小，但规定的尺寸精度相对较高。 静载荷及动载荷，如处于非平衡状态的砂轮所导致的结果，自然在精加工方面比在粗加工操作方面更为重要。任何加工过程所达到的精确度通常会受到偏差大小的影响，这种影响是是操作动力的结果。 机床框架通常由铸铁制造，虽然有些机床可能为钢铸件或低碳钢结构。选择铸铁是因为其价格、硬度、耐压强度及减少加工操作中的震动的能力。为了避免铸件出现轻重不均的部分，精心设计的肋材构架系统被采用，最大可能地抵抗造成弯曲和变形的压力。 两种肋 材构架分别为箱形和对角线形。箱形结构便于生产，因为壁上的孔径允许核心的定位和抽取。对角线楞条配置则提供更大的抗纽刚度并允许金属屑从部件当中的孔隙落出，因此经常被用于机床。 车床的滑移和滑轨指引并且为相互影响运动的部件定位，通常根据工件更改车床的位置。运动一般采取直线运动的形式，但有时是旋转，例如，对应于工件的螺纹螺旋角方向而转动万能螺纹磨床上的砂轮头的一个角度。基本的对称 滑移部件为扁平、 V 形、燕尾槽形及汽缸形。这些部件既可单独使用又可根据用途以不同方式组合使用。滑轨的特征如下： 如果滑移要在一条直线上移动位 置，这条直线必须位于两个相互垂直的平面之间且必须没有滑动旋转。 机床滑轨的直线性规定公差一般介于 0 00间；在水平表面此公差可以被处理以得到凸形表面这样就可以抵消滑轨下沉的作用。 润滑油。滑轨可能被以下两种系统中的任何一种润滑： 间歇通过油脂或油嘴润滑。这种方法适合运作不频繁和速度不高的情况。 持续润滑，如通过计量阀和管道根据需要抽取；通过这些方法操作的表面之间的润滑油薄膜必须非常薄，以避免滑移漂浮。如果滑移表面是镜平面，油就会被挤出，使表面粘接。因此实际操作中滑移表面不是被杯状轮边缘 压平，就是被刮去。两种操作过程都会产生微小的表面凹痕，这种凹痕会导致少量润油存留，而且零件的完全分离可能不会总是发生；因此，滑移的正确定位得到保留。 保护。为了维护滑轨，使其正常工作，必须满足如下条件： 必须避免外来物质如铁屑的进入。如果这种条件不可能满足，则应该采用不会滞留铁屑的，如倒 V 形的滑移。 润滑油必须保留。润滑油在垂直的或倾斜滑移表面上的粘性特质非常重要；特制的润滑油市场有售。润滑油的粘性同时能防止其被切削液冲走。 必须防止由保护装置导致的意外损坏。 本科毕业设计（论文） 文献综述 文献综述 架现场扩孔机设计 专用镗床主要用于大批量大件生产，具有生产率高，能加工大型难加工零件，且结构简单，制造成本低等特点 ,复杂箱体零件孔系的加工 ,能在较为复杂的环境下工作且加工精度稳定。 1 1 应用 镗床是一种主要用镗刀在工件上加工孔的机床。通常用于加工尺寸较大，精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上，孔距和位置精度要求较高的孔。如箱体上的孔，还可以进行铣削，钻孔，扩孔，铰孔等工作。 削特点 刀具结构简单 ,通用性达 ,可粗加工也可半精加工和精加工 ,适用批量较小的加工，镗孔质量取决于机床精度 . 2 镗床的发展 2 1 镗床发展历史 金属切削加工在这整个机械制造中占有极重的位置，约占机械制造总工作量的4060。 在 1770 年前后，由于用手工和一般金属加工机具加工蒸汽机气缸不能到达精度要求，人们就创制了专门加工蒸汽机气缸孔的专业机床，于是就诞生了第一台卧式镗床。 20 世纪初期 ,由于钟表仪器制造业的发展 ,需要加工孔距精度较高的设备， 1905年在瑞士制成小型台式坐标定中心机床。 1917 年，在美国制成单柱坐标 镗床。 1920年瑞士制成双柱坐标镗床。当时绝大多数坐标镗床采用精密丝杠螺母、标准测杆 (或量块 )和千分表作为坐标定位装置，坐标定位精度仅为 6 10 微米。 30 年代 ,在德国、瑞士等先后出现了以 线纹尺 定位的光学坐标镗床，坐标定位精度提高到 2 6 微米。60 年代以后，随着电子技术的发展，坐标镗床向数字显示和数字控制方向发展，采用 光栅 、 感应同步器 、 激光干涉仪 和 磁栅 等作为坐标定位装置，有的还增设了自动换刀装置。 到了二十世纪中期，又相继出现了加工各种复杂大型零件的坐标镗床。由于加工零件的不断变化，促进了镗床的不断发展完善。终于发展成为今天具有通用性、万年性的卧式镗床。对于重型制造业来说，那些体积大、吨位重的大型工件的孔加工，由于工件的移动和装夹困难，无法在普通卧 式镗床上加工，因此，在卧式镗床的基础上又发展制造了重型落地镗床。 2 2 现代镗床的现状及发展水平 : 现代机器向着高速度、高效率、高精度发向发展，对机械零件精度要求越来越高，同时机构也日趋复杂，特别是箱体零件具有孔系多的特点它除了本身有尺寸精度要求外，还有形状精度和孔系之间的位置精度要求。镗床在这些加工中由为重要。 现代还出现了一些生产能力强柔性不高的专用镗床。如用了大批量生产连杆轴瓦、活塞孔、油泵壳体等零件上的专门加工精密孔的金刚镗床。 2 3 现代镗床飞速发展主要有一下几种形式 : 主要用于侧面孔的加工。 一种高精度的机床。主要特点：具有坐标位置的精密测量装置。 种高速精密镗床。主要特点： 高， f 很小，加工精度可达 专用镗铣头。 主要特点： 结构简单，制造成本低，能适应快速化生产及复杂的生产环境。 坐标镗床 的发展由为迅速，下面介绍一下 坐标镗床 ： 类型 ： 坐标镗床有单柱、双柱和卧式 3 种。 单柱坐标镗床 :主轴垂直布置，并由主轴套筒带动作上下移动以实现垂直进给 ,有的主 轴箱可沿立柱导轨上下移动以适应不同高度的工件。工作台沿滑座作纵向移动，滑座沿床身导轨作横向移动，以配合坐标定位。工作台三面敞开，操作方便。中小型坐标镗床大多采用这种布局形式，坐标定位精度为 2 4 微米。 双柱坐标镗床 :两立柱上部通过顶梁连接，横梁可 沿立柱导轨上下调整位置。主轴箱沿横梁导轨作横向移动，工作台沿床身导轨作纵向移动，以配合坐标定位。大型的双柱坐标镗床在立柱上还配有水平主轴箱。采用双柱框架式结构 ,刚度很高 ,大中型坐标镗床多为这种形式 ,坐标定位精度为 3 10 微米。 单柱和双柱坐标镗床的主轴都垂直于工作台面，一般适合于加工一个方向上有孔的工件，如钻模、镗模和样板等。加工几个方向都有孔的工件时，则须使用万能回转工作台 ，因而工件的尺寸和重量受到限制。 卧式坐标镗床 :两个坐标方向的移动分别为工作台横向移动和主轴箱垂直移动。工作台可在水平面内回转。进给运动由纵向滑座的轴向移动或主轴套筒伸缩来实现。由于主轴平行于工作台面，利用精密回转工作台可在一次安装工件后很方便地加工箱体类零件四周所有的坐标孔，而且工件安装方便，生产效率较高。这种镗床适合箱体类零件的加工。 2 4 镗床的发展方向 现代镗床由过去的专用镗床发展为今天的通用性机床，具有较大的工艺范围，且运动灵活，柔 性高，能加工复杂的零件，通用镗床正向数控化、大型化、超精密、高速度等方向发展。一些专用镗床向标准化发展，使专用镗床生产周期大为降低，生产成本降低，体积更小，能满足各种加工要求。 3镗床的特点 在镗床上镗孔时，镗刀基本与车刀相同，不同之处是工件不动，镗刀在旋转。镗孔加工精度一般为 面粗糙度为 4本课题的作用 本研究课题主要用于解决新钢钒公司热轧板厂三期技改工程 ,需要对现有的主辊轧机机架进行扩孔 ,以便安装长行程伺服油缸 ,为了降低工程建设费用 ,避免拆卸后引起不必要的安装 ,需根据现场环境空间及经济方面合理设计适合的专用镗床进行扩孔。 通过大量的资料收集，我深刻的了解了镗床的发展历史 ，学习了镗加工工艺，对专用镗床的结构有了一定的了解，为接下来的毕业设计打下了一定的基础，我相信我一定能顺利完成任务的。 参 考 文 献 1 宝成 学普及出版社 2 李庆余、张佳机械设计制造装备设计 2003 3 濮良贵、纪名刚 教育出版社 4 高速玉 大型机床零件的加工和重型卧床镗床的制造经验 . 北京 :第一机械工业部第二 机器工业管理局设计处 ,1956 5 刘仕良 方建军 . 一种小型专用镗床的设计 . 现代制造工程 )6 宗振华 . 加长专用镗床的设计与制造 . 机械制造 2(3)7 张亮 . 客车构架 70, 80 孔专用镗床优化设计 . 山东机械 )8 王绍俊主编 哈尔滨工业大学出版社。 9 乐兑谦主编 机械工业出版社 10 龚溎义主编 高等教育出版社 11 机械设计手册 第 2 卷 12 邱宣怀主编 高等教育出版社 13 制造工程与技术（机加工）（英文版） 14 ,15 16 in I 摘 要 解决 攀钢热轧板厂三期技改工程（立辊轧机宽度自动控制系统（ 改造后，需对现有的立辊轧机机架进行扩孔，以便安装长行程伺服油缸。立辊轧机机架扩孔如果送入设备制造厂进行加工，质量保证可靠，但机架还原难于保证安装质量、精度 。为了降低技改工程费用，决定在立辊轧机现场对机架进行扩孔加工。 经过潜心研究，结合现场实际情况设计专用扩孔设备 专用镗床。再 结合专用设备的扩孔工艺 ，提出了切实可行的解决方案，该方案具有经济、实用、可行等特点。 设计的特色：解决了现场安装及镗杆的刚度问题； 满足了扩较大孔的要求 ；此专用设 备镗刀系统采用卧式镗床的平旋盘结构，可方便调整刀具切削深度；导轨采用组合式导轨，使运动平稳，安装便捷；支撑采用组合机床型式支撑，便于拆卸安装，可大大提高生产率 。 关键词 专用设备 ， 专用镗床 ， 加工效率 ， 工艺实验 攀枝花 学院本科毕业设计 (论文 ) I is an up . t to of a to to is it it t To to - In of a is of as of is is 录 摘 要 I 绪 论 1 计目的和意义 1 孔技术要求 1 解决的问题 1 计项目的发展情况 2 计原理 2 2 总体设计 3 体设计原则 3 艺分析 3 体方案的比较 3 杆的安装形式 3 给方式 4 降运动形式 4 床运动的分配 4 择传动形式和支撑形式 4 3 力能参数计算 6 削用量的选择及转矩、功率的确定原则 6 佳切削用量的选择 6 有镗孔工艺参数 6 削切削速度、扭矩和切削功率公式 7 要镗削参数的计算 7 择电机 9 4 扩孔机传动系统设计 10 定总传动比 10 配传动装置的传动比 10 算总的机械效率 11 算传动装置各轴的运动和动力参数 11 传动设计 12 动斜齿轮的设计计算 14 定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 14 齿面接触强度设计 14 何尺寸计算 17 算轴间圆柱斜齿轮 18 轮的结构设计 18 的结构设计 18 设计的主要内容 18 的材料 19 的设计计算 19 扭转强度初步估算轴径 19 的机构设计 20 轴上的载荷 21 弯扭合成应力校核的轴的强度 22 确校核轴的疲劳强度 23 轴进行设计 25 所有选用键进行强度校核 30 承受较 大载荷的圆锥滚子轴承进行校核 31 刀系统设计 33 刀头 33 杆选择 34 体的结构设计 34 5 导轨设计 37 6 镗刀强度及镗杆的稳定性验算 39 7 工艺试验 43 结 论 44 参 考 文 献 45 附录 A: 辊轧机机架加工工序图 46 附录 B: 辊轧机机架加工工序图 47 致 谢 错误 !未定义书签。 1 1 绪 论 计目的和意义 攀枝花新钢 钒股份有限公司为了适应钢铁市场需求，实现了全连铸，热轧系统进行了大规模的改造，以提高热轧产品质量、成材率和作业效率，以及为冷轧提供高 质量的原料，同时提高热轧产品的市场占有率。为了提高热轧板的外观 增强带钢的市场竞争力，决定在热轧板厂三期技改工程中，对现有的 辊轧机进行改造增添宽度自动控制系统（ 使热轧带钢产品质量达到国内先进水平。 立辊轧机宽度自动控制系统（ 造用长行程伺服液压缸替代原电动机械侧压系统，为保证缸的行程满足原侧压轧辊位置变化要求，在安装伺服油缸位置，需对现有的立辊轧机机 架孔进行扩孔，以便安装长行程伺服油缸。 立辊轧机机架扩孔实施方案 比较突出，如果拆除 ，送入设备制造厂进行加工，质量保证可靠，但机架还原难于保证安装质量。为了降低技改工程建设费用，决定在立辊轧机现场对机架进行扩孔加工。 为了采用经济实用的方案解决机架现场扩孔，结合现场实际情况设计专用扩孔设备，再结合专用设备编制详细的扩孔工艺，提出了切实的解决方案，该方案具有经济、实用、可行等特点。 孔技术要求 辊轧机机架：所加工孔从 300孔至 520实际长度292下孔中心距 1500与油缸间隙单边 5 辊轧机机架 下孔相对地面标高为 +200孔标高为 +1700装面标高为 辊轧机机架：所加工孔从 260大到 420的实际长度108下孔中心距 1240孔与油缸间隙单边 5 辊轧机机架 下孔相对地面标高为 +320孔标高为 +1560装面标高为 解决的问题 如何对较大孔进行扩孔，刀杆系统的稳定性；现场条件的限制问题；由于机架未拆卸下来只能在机器上加工扩孔，必须考虑现场空间大小问题 ,以及专用镗床的生产成本问题 。 2 计项目的发展情况 专用镗床主要用于特殊孔的加工，结构简单，应用范围较广。国内外专用镗床主要向标准化、高精度、高生产率方向发展，以适应复杂多变的生产环境。 计原理 该专用镗床主要由刀具系统、变速装置、动力装置构成。 镗刀可分为镗刀头和镗刀块。 镗杆按支 撑形式分为悬臂式和双支撑式镗杆。 变速装置可由齿轮变速或电机无极变速装置构成，本课题考虑到机械结构及成本因素，选用齿轮组变速。 动力装置主要由各类电机供给。 本设计根据现有坐标镗床及相关组合机 床综合设计利用刀具在导 轨上做进给运动， 导 轨类似 轨。利用组合支架提供不同高度的孔加工。 3 2 总体设计 体设计原则 采用成熟的经验或经分析实验验证了的方案；结构简单，零部件数量少；多用标准化、通用化零部件；重视维修性，便于检修、调整、拆换；重视关键零件的可靠性和材料选择；充分运用故障 分析成果，及时反馈，尽早改进。 艺分析 设计主要参数 辊轧机机架：所加工孔从 300孔至 520实际长度292下孔中心距 1500与油缸间隙单边 5 辊轧机机架：所加工孔从 260大到 420的实际长度108下孔中心距 1240与油缸间隙单边 5 由于加工孔和加工余量较大，并且只能在现场机器上进行扩孔，普通扩孔钻及通用性镗床无法满足加工要求，需要利用专用镗床进行扩孔，可利用多次进刀完成大余量的切削。 体方案的比较 杆的安装形式 刀杆的形式及卧式镗床的工艺范围如图： 刀杆的安形式： 刀杆直接装于主轴之上。 刀杆安装在平旋盘上。 比较以上方案的优缺点： 此方案对主轴的旋转精度、刚度、承载能力要求较高 ， 刀具的最 大伸长量需达到 292有较大不稳定性，且刀杆较粗，且重力作用较大，将产生较大挠度，影响加工精度。 此方案因刀杆与主轴不同轴，则产生一定的离心力，不能达到动平衡，但可利用加配重的方法，解决这一问题；又因平旋盘的质量较大一些，具有惰轮的作用，储备一定的动能，不易在加工条件发生变化时停转，刀具能方便装夹，容图 式镗床的工艺范围 4 易调整长度，能实现一把刀具加工，并使刀具的径向伸出长度缩短，对主轴的性能要求降低，主轴只须传递一定的转矩即可，刀杆具有 较强的刚度。 给方式 进给方式可分为：机械传动进给，手动进给。 由于此专用扩孔机，为现场改造设备时使用，不直接用于工厂生产，为节约成本，简化变速 机构，采用手轮进给方式，通过对铁屑颜色的判别，调试每刀进给 的最佳进给量。 按铁屑颜色、形状酌情调整速度；当采用高速钢镗刀正常切削钢材时，切屑应成白色，切屑呈蓝色时说明切削速度选高了；使用 硬质合金镗刀切削时，正常的切屑应呈蓝色，当出现火花时说明切削速度选高了，出现黑色切屑则是 切削速度未 选足。 降运动形式 升降运动选择：可利用 滑座 在立柱 导 轨 上进行上下升降运动，由于为垂直运动且重力较大，人工较为吃力， 需 采用电机驱动， 这样将增加扩孔机的复杂性，自身重量及生产成本。 由于四个孔具有固定高度位置，可利用 工厂中经常使用的支架设备，变 换不同的高度位置；使主轴箱水平放置于道轨上，可使安装更加容易，导 轨刚度更高，由于部分孔的高度较高，需增加辅助支撑，提高支撑刚度；这样设计将大大简化设备、降低重量。但生产时间因安装支架而有所增加。 床运动的分配 由于现场 机架固定不动，因此在镗孔时，进给和升降运动必须由刀具运动完成 ，这样将影响加工精度，一般情况为刀具只做切削运动，而工件进给实现金属切削，但本设计中属于特殊情况，需增加机床刚度，提高加工质量 。 择传动形式和支撑形式 为了简化机床结构、 降低生产成本， 采用交流异步电机驱动机械装置传动，它具有传递功率大，变速范围较广，传动比准确、工作可靠等优点。电机与主轴箱之间利用带轮连接，具有过载保护、 减小振动等优点；电机安装于主轴箱外部，可减少热源传递热量到主轴箱影响加工精度。 机床形式采用卧式结构，其结构类似于 座，可便于安装，其结构具有较高的刚度。 5 综上，主轴箱的大致结构类似与普通镗铣头结构，如图 示。 扩孔机 布置情况如 图 示， 此方案结构简单紧凑 ，能满足现场的加工要求，当加工下孔时，移去支撑中箱，加工上孔时加上中箱；当加工 另外两个孔时可在底座的下面加钢板以满足孔的位置要求 ，不用更换刀具，能快速实现径向进给 。 补充说明，由于皮带暴露于主轴箱外部，为保证操作人员安全，需加防护罩。 图 铣削头 图 孔机原理图 6 3 力能参数计算 削用量的选择及 转矩、功率的确定原则 镗削用量的选择 原则 镗削用量直接影响 被加工孔的镗削质量和生产效率，对镗削用量的选择应尽量的选择 合理 、 先进。镗用量与工件材料 及几何形状、工序精度要求、机床、刀具 工件系统刚度和冷却情况等许多因数有关。 吃刀深度 走刀次数的多少直接影响加工时间，因此粗镗时，吃刀深度应尽可能取大。本设计中选 进给量 f 的选择同吃刀深度类似，粗加工时主要考虑切削效率。 切削速度可以凭经验，根据孔径大小、材质情况来选择，亦可以按工件材料的硬度值， 选定的吃刀深度、进给量和选取的刀具寿命计算出来。 佳切削用量的选择 有镗孔工艺参数 根据现有的镗孔工艺参数， 通镗床偏心盘加工孔可以加工到 550轴电机功率为 615通镗床偏心盘加工孔可以加工到 950镗杆加刀罐可以加工到 700 参考 表 105镗削用量 表 件材料 工序 / ( / )f mm r ()pa 低碳结构钢 粗镗 30 70 6 高碳结构钢 粗镗 30 70 4 查 表 1削用量 表 具材料 工件材料 工序 / ( / )f mm r ()pa 硬质合金 钢、铸钢 粗镗 40 60 1 5 8 查 表 1硬质合金车外圆纵车切削用量及功率 表 具材料 工件材料 ( / )f mm r / ()mP 素结构钢 素结构钢 7 综上，选取f mm r ， 当 260D 选取最佳切削速度4 0 / m i n 0 . 6 7 /cv m m s。 削切削速度、扭矩和切削功率公式 查 表 1钻孔、扩孔和铰孔切削速度计算公式 表 件材料 刀具材料 切削速度 （ m/s） 碳素结构钢、合金结构钢 0 7 ( )b G P a . 600 . 7 5 0 . 2 5 0 . 2 0 . 32 0 . 6 a f查 表 1钻孔、扩孔和铰孔的轴向力、扭矩和切削功率计算公式 表 件材料 刀具材料 扭矩（ 切削功率（ 碳素结构钢、合金结构钢 0 7 ( )b G P a 硬质合金 . 7 5 0 . 8 0 . 9 509 . 8 1 0 . 8 4 d a f k 02d 要镗削参数的计算 当 260D 时， 转力矩 0 . 7 5 0 . 8 0 . 9 509 . 8 1 0 . 8 4 d a f k查表 1使用条件变换时的轴向力和扭转修正系数 查得 ， ， 1， 。 1 . 7 4 1 . 3 3 1 0 . 8 4 0 . 8 9 8m m f o v x m w fk k k k k 0 . 7 5 0 . 8 0 . 9 509 . 8 1 0 . 8 4 d a f k （ 参见 式 1 即 0 . 7 5 0 . 8 0 . 9 508 . 2 4 d a f k0 . 7 5 0 . 8 0 . 9 58 . 2 4 2 6 0 5 0 . 5 1 0 0 0 . 8 2 0 . 8 9 8 8 9 8 . 4 9 切削力0 02 2 8 9 8 . 4 9 69110 . 2 6 0 （参见 式 1 由于此切削为恒 功率切削 ,可根据以下公式初步确定所需的切削功率。 02 2 8 9 8 . 4 9 0 . 6 7 4 . 6 3260k （ 见 式 1 01 0 0 0 6 0 6 0 0 0 0 0 . 6 7 4 9 / m i （式 当 520D 时 由于利用手动调整进给速度达到恒 功率切削，且转速相同可求出切削速度。 11 5 2 0 1 7 2 1 . 3 3 4 /1 0 0 0 6 0 6 0 0 0 0m s （式 由于为恒功率切削 8 112 114 . 6 3 5 2 0 8 9 9 . 4 22 2 1 . 3 3 4 根据 0 . 7 5 0 . 8 0 . 9 509 . 8 1 0 . 8 4 d a f k得 0 . 9 50 . 7 5 0 . 819 . 8 1 0 . 8 4 a k （ 见 式 1 0 . 9 50 . 7 5 0 . 88 9 9 . 4 29 . 8 1 0 . 8 4 5 2 0 5 0 . 8 9 80 . 2 8 9 5 /m m r 切削力0 12 2 8 9 9 . 4 2 3 4 5 9 . 30 . 5 2 计算轴向力和径向力 查 表 24 车镗时的切削力及切削功率的计算公式 切削力 8 1 ( 6 0 )z F p a f v k （ 见 式 2 背向力 8 1 ( 6 0 )F F Fy y y p a f v k（ 见 式 2 进给力 8 1 ( 6 0 )F F Fx x y p a f v k （ 见 式 2 表 削力270背向力199进给力 294由于机架 材料的性能如下 : , , , 200s , 400b , 25 。可根据以下条件选择系数。 查 表 24钢和铸铁的强度和硬度改变时切削力的修正系数 加工材料为结构钢和铸钢时 ()0 7 刀具为硬质合金， 0 8b G P a 时 ， 。 查 表 24加工铸铁及钢时刀具几何参数改变时切削力的修正系数。 刀具为硬质合金时 ， 9 综 上，可求得 ( ) 0 . 50 . 6 3 7 m F k r K 1 . 3 50 . 4( ) 0 . 5 0 . 2 6 6 80 . 6 3 7 ( ) 1 . 1 70 . 6 3 7 x m F k r F K 1 . 00 . 4( ) 1 . 1 7 0 . 7 3 4 70 . 6 3 7 当 260D 时， 0 . 9 0 . 6 0 . 39 . 8 1 1 9 9 5 0 . 5 ( 6 0 0 . 6 7 ) 0 . 2 6 6 8 4 8 2 . 9 4 1 . 0 0 . 5 0 . 49 . 8 1 2 9 4 5 0 . 5 ( 6 0 0 . 6 7 ) 0 . 7 3 4 7 1 7 0 9 . 6x 当 520D 时， 0 . 9 0 . 6 0 . 39 . 8 1 1 9 9 5 0 . 2 9 ( 6 0 1 . 3 3 4 ) 0 . 2 6 6 8 2 8 2 . 2 9y 1 . 0 0 . 5 0 . 49 . 8 1 2 9 4 5 0 . 2 9 ( 6 0 1 . 3 3 4 ) 0 . 7 3 4 7 9 8 8 . 4 9x 择电机 由于机床内部结构未定，可按下式粗略估 算主电机功率。 主 总（式 3 总 为机床总的机械效率，主运动为旋转运动的机 床， 总 构较简单和主轴转速较低时 总取大 值。根据本设计的特点选择 总 4 . 6 3 5 . 4 4 70 . 8 5PP k w 切主 总根据上述计算选择初选电机。 选择型号为 机，额定功率为 载转速为 960r/步转速为 1000 r/动惯量为 kg m ,净重为 85 10 4 扩孔机传动系统设计 根据设计要求传动原理图，如图 定总传动比 由电机满载转速为 960r/恒定切削转速 49r/： 总传动比 960 1 9 . 5 9 2 049i 。 主轴箱采用二级齿轮传动，在 设计机床传动时，为防止传动比过小 造成从动轮太大，增加变速箱的 尺寸，一般限制最小传动比为，螺旋圆柱齿轮，综合选择圆柱斜齿轮传动，选择传动比 。 配传动装置的传动比 在主轴箱内，从电机到主轴 通过带轮传动， 可使机床结构更加紧凑，传动更加平稳 ， 利用平均分配传动比及尽量减小主轴箱尺寸、降低加工难度， 选择两对圆柱 斜齿轮传动，一普通 V 带传动 ， 并选择 V 带传动比为： 。 查 表 41 ，常见 机械传动的主要性能 表 型 传递功率 （ 速度(m/s) 效率 传动比 普通带轮传动 500 25 30 4 图 孔机传动原理图 11 二级减速器 50 5 40 40 算总的机械效率 滚动轴承（每对）传动效率 柱齿轮（每对）传动效率 式） 式） 普通 V 带传动 算 从电机轴到主轴的传动效率分别为： 01 12 0 0 23 0 0 34 0 0 420 . 9 6 0 . 9 7 0 . 9 8 0 . 8 2 总 （式 4 算传动装置各轴的运动和动力参数 （ 1） 各轴转速 （以下三轴为主轴箱内传动轴） 轴 0960 3 0 0 / m i 2 轴 1250 1 2 0 / m i 5 轴 2120 4 8 / m i 5 根据以上计算，更改第 3 节力能参数所确定的转速 49 / 为4 8 / m 。 （ 2） 各轴输入 功率 轴 01 5 . 5 0 . 9 6 5 . 4 3 9 k w 轴 12 5 . 4 3 9 0 . 9 7 0 . 9 8 5 . 1 7P P k w 轴 23 5 . 1 7 0 . 9 7 0 . 9 8 4 . 9 1 5P P k w 镗杆 34 4 . 9 1 5 0 . 9 7 0 . 9 7 4 . 6 2 4 5P P k w 镗 杆（ 3） 各轴输入转矩 电动机轴输出转矩 5 . 59 5 5 0 9 5 5 0 5 4 . 7 1960dd （式 2 轴 0 0 1 5 4 . 7 1 3 . 2 0 . 9 6 1 6 8 i N m 12 轴 1 1 2 1 6 8 2 . 5 0 . 9 7 0 . 9 8 3 9 9 . 4 4 i N m 轴 2 2 3 3 4 3 9 9 . 4 4 2 . 5 0 . 9 7 0 . 9 8 0 . 9 7 0 . 9 7 8 9 3 . 1 7 i N m 传动设计 设计要点 a) 设计所需的原始数据主要是： 工件条件及对外轮廓尺寸、传动位置的要求；原动机种类和所需的传动功率；主动轮和从动轮的转速等。 b) 设计计算需确定的主要内容是： V 带传动的型号、长度和根数；中心距、安装要求对轴的作用力；带轮直径、材料、结构尺寸 和加工要求等。 c) 设计时应注意检查带轮尺寸和传动装置外轮廓尺寸的相互关系。 d) 带轮结构形式主要由带轮直径大小而定。 e) 应计算出初拉力以便安装时检查张紧要求及考虑张紧方式。 带 传动设计计算 查 表 148以下带传动设计所查图表均来自 14） ，普通 V 带和基准宽度制窄 V 带设计计算（摘自 。 1） 设计功率 根据工作情况由表 8得工况系数 11 5 . 5 5 . 5 P k w （式 2） 选择带型 根据 0 9 6 0 / m 由 图 8择 A 型皮带。 3） 确定传动比 根据机械系统传动比 分配 。 4） 小带轮的基准直径1表 8小带轮基准直径100 5） 大带轮基准直径 21 3 . 2 1 0 0 3 2 0i d m m 6） 带速 v 1 1 0 0 9 6 0 5 . 0 3 /6 0 1 0 0 0 6 0 0 0 0m s 7） 初 定轴间距0 1 200 . 7 ( ) 2 ( )d d d dd d a d d 00 . 7 (1 0 0 3 2 0 ) 2 (1 0 0 3 2 0 )a 13 02 9 4 8 4 0a，取0a=350 8） 所需 V 带基
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