【毕业设计】泵体零件钻8φ8孔专用机床设计

1、河南科技大学毕业设计(论文)泵体零件钻8-8孔专用机床设计摘要专用机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。由于组合机床能够进行多工位加工，提高自动化程度，缩短加工时间和辅助时间，而且组合机床大部分都是由通用部件组成，研制周期较短，便于设计，制造和使用维护，成本低。而且机床易于改造，产品和工艺变化时，通用部件还能重复利用，经济性较好。所以组合机床在大批量生产中的应用十分广泛。本次设计中我主要负责主轴箱、夹具、通用进给系统及床身联系尺寸的设计。 在进行专用机床设计之前，要进行必要的调查研究。在调查研究中进行的主要工作有：1、认真阅读被加工零件图样，研究

2、其尺寸、形状、材料、加工部位的结构及加工精度和表面粗糙度要求等内容。2深入到专用机床使用和制造单位。为了全面细致地了解专用机床的有关知识，我们在指导老师的带领下，深入到汇翔的加工车间，参观了专用机床的工作情况，并听取了指导老师的详细讲解。做好任何工作，掌握好调查研究的工作是必不可少的，只有这样才能全面、细致地完成各项任务，不至于在工作中出现茫然不知所措的情况。由于时间仓促，设计之处难免有不足之处，还望各位老师多多指正。关 键 词：主轴箱，夹具，专用机床，通用进给系统the design of the special machine for the drilling 8-7 holeof the

3、 pump abstractthe assembly machine tools processes is according to the requirement of work pieces, and it is made of a lot of general use parts and a little exclusive use parts and it is a kind of a efficiently production machine. because the assembly machine tool can process some parts together ,so

4、 it can boost to automate extent, and shorten the time of process，and that assembly machine tool is made of a lot of general use parts, short the time of design, and the it is convenient for designing, fabrication , the cost is low. and the machine tool is apt to be reconstructed, when the technique

5、s route changes, the general parts can be reused again, so we use assemble machine tool is economicalso large numbers of assembly machine tools are applied in the machine industriali am responsible for what to design is designing spindle box , fixtures, generic processes feeding system and size rela

6、tion drawing before the designing for the special machine, it is necessary to carry out the necessary investigations and studies. in the investigation and study, the major work: 1. seriously read parts processing design, its size, shape, materials, processing location, the structure of the machining

7、 accuracy and surface roughness requirements and so on. 2. go to the use and manufacture of machine tools dedicated units. to detailed and thorough understanding of the relevant knowledge for machine tools, we have a special machine of the work, and to listen to the instructor of detailed briefings.

8、 any work, grasping the investigation and research work is essential so that you can comprehensive and accomplish various tasks.there will not appear of the suggested conditions in the work . due to the short time, it is inevitable that there are some mistakes in the design. i really hope teachers c

9、an give me some corrections.key words: spindle box, fixture, special machine, general feeding system 目 录前 言1第1章 机床总体设计21.1 机床总体方案的选定21.2 机床联系尺寸的绘制41.3 动力头工作循环及工作行程的确定5第2章 主轴箱的设计82.1 概述82.1 轴的参数的计算82.3 主轴的支撑方式112.4 传动系统的选型与计算12第3章 进给系统的设计273.1 对进给系统的要求273.2 导轨的选型273.3 支撑件的选择293.4 丝杠螺母副的选型与计算293.5 进给系

10、统的控制原理33第4章 专用机床夹具344.1 定位方案的确定344.2 零件的工艺分析354.3 切削用量的选择364.4 导向元件的选择374.5 夹紧元件的选择384.5 夹紧力的计算38结 论40参考文献41致 谢43河南科技大学毕业设计(论文)前言随着现代化工业技术的快速发展，特别是随着它在自动化领域内的快速发展，组合机床的研究已经成为当今机器制造界的一个重要方向，在现代工业运用中，大多数机器的设计和制造都是用机床大批量完成的。现代大型工业技术的飞速发展，降低了组合机床的实现成本，软件支持机制也使得实现变得更为简单，因此，研究组合机床的设计具有十分重要的理论意义和现实意义。在工业高速

11、发展的现代化浪潮中，各种机械设计和制造业中，组合机床的应用越来越广泛，越来越转化为生产力，从这个意义上讲，对组合机床的研究具有重要的现实意义。组合机床是根据工件加工需要，以通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。组合机床是按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，从而缩短了设计和制造的周期，因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到了广泛的应用，并可用以组成自动生产线。目前，组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。平面加工包括铣平面、锪（刮）平面、车端面；

12、孔加工包括钻、扩、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹、锪沉孔、滚压孔等。随着综合自动化的发展，其工艺范围正扩大到车外圆、钻削、铣削、拉削、推削、磨削、珩磨及抛光、冲压等工序。此外，还可以完成焊接、热处理、自动装配和建材、清洗和零件分类及打印等非切削工作。组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工、缝纫机和自行车等工业领域的大批、大量生产中已获得广泛应用，一些中小批量生产的企业，如机床、机车、工程机械制造业中也亦推广应用。组合机床最适宜加工各种大中型箱体类零件，如气缸盖、气缸体、变速箱体、电机座及仪表壳等零件，也可以用来完成轴套类、轮盘类、叉架类和盖板类零件的部分或全部工序的加工。此次毕业

13、设计的选题为八工位专用机床，其加工范围为钻孔。在单件小批生产时可以采用台钻或是摇臂钻床加工，但是在大批量的加工中依靠台钻或是摇臂钻床的生产效率想大批量快捷的加工肯定是不现实的，因此此类专用机床就应运而生了。这类专用机床可以在任何大批量的加工中使用，它只需要在前期设计阶段进行艰苦的工作，在专用机床投产以后将给生产带来巨大的贡献。不仅仅能够提高生产效率，更能够大幅提高工件的成品率。给企业带来一次投入永久获利的良好局面。在生产线中能够大量的看到类似的机床，年产量越大，机床的设计水平与先进程度越高。因为它可以依靠去较高的生产效率与成品率来换回其低成本。此次设计中主要要解决的问题有主轴的支撑方式、齿轮的

14、分布、进给的选择、以及适合该专用机床使用的夹具。由于适用于大批量加工，故机床组件应当尽可能的通用，以方便其使用过程中的维修,也有了一定的互换性。在这次设计中最重要的就是一定要充分考虑其可行性，不能只是能够将图画出来，而根本没有加工的可能。一定要积极与老师沟通，减少自己走的弯路。第1章 机床总体设计1.1 机床总体方案的选定3,4,8,10工艺方案的拟订是组合机床设计的关键一步。因为工艺方案在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。因此，应根据工件的加工要求和特点，按一定的原则、结合组合机床常用工艺方法、充分考虑各种影响因素，并经技术经济分析后拟出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。1.1.

15、1 确定组合机床工艺方案的基本原则（1）粗精加工分开原则 粗加工的切削负荷较大，切削产生的热变形、较大夹压力引起的工件变形以及切削振动等，对精加工工序十分不利，影响加工尺寸精度和表面粗糙度。因此，在拟订工件一个连续的多工序工艺过程时，应选择粗、精加工工序分开的原则。（2）工序集中原则 组合机床运用多刀集中在一台机床上完成一个或多个工件的不同表面的复杂过程，从而有效的提高生产率。因此，在拟订工艺方案时，在保证加工质量和操作维修方便的情况下，应适当提高工序集中程度，以便减少机床台数、占地面积和节省人力，取得理想的效益。1.1.2 组合机床工艺方案的拟定本次设计的专用机床主要用来完成泵体零件上的8-

16、7光孔的加工。这八个孔的中心线对称的分布在38的圆上。工艺方案分析如下：（1）机床为单工位的立式钻床，一次只是钻一个面上的四个孔，翻动后再加工另一个面上的四个孔，分两次加工完成。（2）机床为卧式的双面组合钻床，两个动力头同时开始加工，一次加工完成。综上所述，比较以上两工艺方案，方案（1）结构简单，成本低，适合小批量生产。方案（2）适合大批量生产。1.2 机床联系尺寸的绘制图1-1 机床尺寸联系图1.2.1 被加工零件联系尺寸图的作用1、机床联系尺寸图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据。2、按初步选定的主要通用部件以及确定的主用部件的总体结构而绘制的。3、可用来表示机床的配置型式、主要构成及

17、各部件安装位置、相互联系运动关系能否满足加工要求和通用部件选择是否合适。4、它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据，它可以看成是机床总体外观简图。1.2.2 被加工零件联系尺寸图的内容1、表明机床的配置型式与总布局。以适当数量的视图，用同一比例画出主要部件的外廓形状和相关位置，表明机床基本型式及操作位置等。2、完整齐全的反应各部件间的主要装配关系和联系尺寸，专用部件的主要联系尺寸、运动部件的机械极限位置几、及各滑台工作循环总的工作行程和前后行程备量尺寸。3、标注主要通用部件的规格代号和电动机的型号、功率及转速，并标出机床分组编号及组件名称，全部组件包括机床全部通用及专用零部件。4、标明机床

18、验收标准及安装规程。1.2.3绘制机床联系尺寸总图之前应确定的主要内容1.动力部件的选择动力部件的选择主要是确定动力箱和滑台，根据一定的工艺方案和机床配置型式并结合使用及维修等因素，确定机床为卧式多工位组合钻床，交流电机加滚珠丝杠同过plc控制来实现工作进给运动，。2确定机床的装料高度h装料高度一般指工件安装基面至地面的垂直距离。选择h=900mm3确定夹具轮廓尺寸根据本工序加工内容及方式，估算夹具体的大小,夹具高度不小于240mm。夹具的具体设计结构见夹具总装图。4确定中间底座尺寸中间底座的轮廓尺寸在长宽方向应满足夹具的安装需要。其高度方向尺寸的确定，要根据选定的滑台及其相应的配套部件（侧底

19、座）的位置关系，照顾部件联系尺寸的合理性。一定要保证加工终了时端面至主轴箱距离不小于加工示意图规定的距离。中间底座的宽、高方向轮廓尺寸，除了考虑上述一些有关因素外，一定要注意不降低刚性，一般中间底座高度不小于540mm，长度、宽度根据所选工作台尺寸而定。5主轴箱轮廓尺寸的确定在绘制联系尺寸图时，需要确定主轴箱的宽度b、长度h及最低高度，根据所加工零件各孔分布位置情况及机床初步的布置情况，在由此结合所选滑台、动力箱，选定主轴箱。1.3 动力头工作循环及行程的确定4,8,15动力部件的工作循环是指加工时，动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置，又返回到原位的动作过程。动力头工作循环一般包括快速引

20、进、工作进给和快速退回等动作。图1-2 动力图工作循环图（1） 工作进给长度的确定动力头切入长度是按加工长度最大的孔的深度来确定的，工作进给长度 等于刀具的切入长度 、加工孔深度 以及切出值 之和，如下：式中： 工作进给长度切入长度加工孔深度切出值 代入数值得：（2） 快进长度的确定快速引进是动力头把刀具送到工作进给的位置，其长度按具体工作情况来确定。此处通过类比及估算取快进长度为65mm。（3） 快速退回长度的确定快速退回长度=27+65=92mm（4） 动力头总行程的确定动力头的总行程除了满足工作循环所需长度之外，还要考虑装卸和调整刀具的方便。因此确定前备料量为20mm，后备料量为50mm

21、。所以，动力头的总行程为50+92+20=162mm。第2章 主轴箱设计2.1 概述1,5,8,9主轴箱是专用机床的重要组成部件。它是选用通用零件，按专用要求进行设计的，在专用机床设计过程中，是工作量较大的部件之一。主轴箱按结构特点分为通用（即标准）和专用主轴箱两大类。前者结构典型，能利用同用的箱体和传动件；后者结构特殊，往往需要加强主轴系统刚性，而使主轴及某些传动件必须专门设计，故专用主轴箱通常指“刚性主轴箱”，即采用不需要刀具导向装置的刚性主轴和用精密滑台导轨来保证加工孔的位置精度。通用主轴箱则采用标准主轴，借助导向套引导刀具来保证被加工孔的位置精度。本设计中所采用的就是通用主轴箱。2.2

22、 轴的参数的计算4,7,9,112.2.1 主轴转速的计算钻孔时： （21）v切削速度（m/min）d钻头直径（mm）代入数值得：=910 r/min2.2.2 主轴切削功率计算（1） 采用高速钢钻头钻孔时： （22） （23） （24）式中 f轴向切削力（n） d钻头直径（mm） f每转进给量（mm/r） t切削转矩（nmm） p切削功率（kw） v切削速度（m/min） hb材料硬度代入数值得：=687.6 n=1524 nmm =0.145 kw电动机所需功率为： （25） （26）式中：电动机所需功率（kw） 实际功率 （kw） 空载功率（kw）传动效率 常取0.8实际功率 kw空载功

23、率 =0.04 kw电动机所需功率为： =0.04+0.18=0.22 kw又由于有四根主轴同时加工,所以电动机所需功率为： kw所以所选电动机型号为：y90l-6同步转速为 1000 r/min 满载转速为 910r/min2.2.3 主轴直径的计算按刚度条件计算时，主轴的直径为 （27）式中： d主轴直径（mm） t主轴所承受的转矩（nmm） 允许的最大单位长度扭转角（m） b系数 常取b=2.316 代入数值得： =14.5 mm所以，主轴直径选取d=15 mm，主轴外伸直径为l=85 mm2.2.4 选取主轴端部和可调刀具接杆由以上可知，主轴箱各主轴的外伸长度为一定值，而刀具的长度也是

24、一定值。因此，为保证主轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，就需要在主轴与刀具之间设置可调环节。这个可调环节在组合机床上是通过可调整的刀具接杆来解决。主轴端部的尺寸如下：图2-1 主轴端部尺寸图可调刀具接杆如下：图2-2 可调刀具接杆2.3 主轴的支撑方式2451314一般情况下，根据工件加工工艺、刀具和主轴的连接结构和刀具的进给抗力及切削转矩来确定主轴的结构形式和支撑方式。钻削加工零件，需承受较大的单向轴向力，故最好选用向心球轴承和推力球轴承组合的支承结构，且推力球轴承配置在主轴前端。由于四根主轴的间距非常小，所以，本组合机床的主轴结构形式为： 主轴选用滚针主轴。 2.4 传动系统的选型与计算

25、2,4,6,12,15组合机床主轴箱的传动系，就是用一定数量的传动元件，把主轴箱的输出轴与各主轴连接起来，组成一定的传动链，并满足各轴的转速和转向要求。主轴箱的特点：针对某零件的特点工序恒速加工，传动链短；多主轴同时加工，传动链分支多。因此，主轴箱的传动设计，以获得需要的主轴转速和转向为原则。2.4.1 传动系统的一般要求（1）在保证主轴的强度、刚度、转速和转向的条件下，力求传动轴和齿轮规格、数量为最少。为此，应尽量用一根中间传动轴带动多根主轴，并将齿轮布置在同一排上。当中心距不符合标准时，可采用变位齿轮或略微改变传动比的方法解决。（2）尽量不用主轴带动主轴的方案，以免增加主轴负荷。遇到主轴较

26、密时，布置齿轮的空间受到限制或主轴负荷较小、加工精度要求不高，也可用一根强度较高的主轴带动12根主轴的传动方案。（3）为使结构紧凑，多轴箱内齿轮副的传动比一般要大于1/2（最佳传动比为111.5），后盖内齿轮齿轮传动比允许至1/313.5，尽量避免用升速传动。当驱动轴转速较低时，允许先升速然后再降一些，使传动链前面的轴、齿轮转矩较小，结构紧凑，但空转功率损失随之增加，故要求升速传动比小于等于2；为使主轴上的齿轮不过大，最后一级经常采用升速传动。（4）用于粗加工主轴上的齿轮，应尽可能设置在第排，以减少主轴的扭转变形；精加工主轴上的齿轮，应设置在第排，以减少主轴端的弯曲变形。（5）驱动轴直接带动的

27、转动轴数不能超过两根，以免给装配带来困难。2.4.2 拟定主轴箱传动的基本方法拟定多轴箱传动系统的基本方法是：先把全部主轴中心尽可能分布在几个同心圆上，在各个同心圆的圆心上分别设置中心传动轴；非同心圆分布的一些主轴，也宜设置中间传动轴（如一根传动轴带二根或三根主轴）；然后根据已经选定的中心传动轴再取同心圆，并用最少的传动轴带动这些中心传动轴；最后通过合拢传动轴与动力箱驱动轴连接起来。（1）将主轴划分为各种分布类型：被加工零件上加工孔的位置分布是多种多样的，但大致可归纳为：同心圆分布、直线分布和任意分布三种类型。因此，多轴箱上主轴分布相应分为这三种类型。1）同心圆分布：对这类主轴，可在同心圆处分

28、别设置中心传动轴，由其上的一个或几个（不同排数）齿轮来带动各主轴。2）直线分布：对此类主轴，可在两轴中心连线的垂直平分线上设传动轴，由其上一个或几个齿轮来带动各主轴。3）任意分布：对此类主轴可根据“三点共圆”原理，任意分布可以看作是同心圆和直线的混合分布形式。 （2）确定驱动轴转速转向极其在多轴箱上的位置：驱动轴的转速按动力箱型号选定；当采用动力滑台时，驱动轴旋转方向可任意选择；动力箱与多轴箱连接时，应注意驱动轴中心一般设置于多轴箱箱体宽度的中心线上，其高度则决定于所选动力箱的型号规格。驱动轴中心位置在机床联系尺寸图中已经确定。（3）用最少的传动轴及齿轮副把驱动轴和各主轴连接起来：在多轴箱设计

29、原始依据图中确定了各主轴的位置、转速和转向的基础上，首先分析主轴位置，拟订传动方案，选定齿轮模数（估算或类比），再通过“计算、作图和多次试凑”相结合的方法，确定齿轮齿数和中间传动轴的位置及转速2.4.3 带传动的设计计算与校核主轴箱所选电动机型号为：y90l-6电机功率0.88 kw同步转速为 1000 r/min 满载转速为 910r/min传动比 i2每天工作8小时1、确定计算功率p由机械设计查得工作情况系数k1.1，故=1.10.88=0.968 （28）2、选择v带的带型根据p、n由机械设计图811用z型带。3、确定带轮的基准直径d并验算带速v（1）初选小带轮的直径d。由机械设计表88

30、，取小带轮的基准直径d125mm（2）验算带速v。按下面公式验算带的速度 （29）式中：v带速（m/s）dd1小带轮直径 (mm)小带轮转速 (r/min)代入得： =5.95m/s 因为5 m/sv30 m/s，故带速合适。（3）计算大带轮的基准直径。 根据公式计算大带轮的基准直径dd2 dd2i d2125250mm4、确定v带的中心距a和基准长度l（1）根据式下列公式，初定中心距a210mm。 （210）式中： 小带轮直径（mm） 大带轮直径 (mm)代入得：0.7（125+250）2（125+250）即 ： 262.5mm750mm所以初定中心矩为300 mm。（2）计算带所需的基准长

31、度 （211）代入得： =1188.75mm根据机械设计表82选带的基准长度l1120mm。（3）计算实际中心距a。 （212）式中：v带的基准长度 （mm）计算相应的带长 (mm)代入2-12得： =270mm5、验算小带轮上的包角 （213）153906、计算带的根数z(1)计算单根v带的额定功率pr由d125mm和n910r/min，查机械设计表84a得p0.321kw。根据n910r/min，i2和z型带，查机械设计表84b得p0kw。查机械设计表8-5得k1，表82得k1，于是 （pp）kk（0.3210）11 kw （214） 0.321kw（2）计算v带的根数z z3.01根取z

32、3根。7、计算单根v带的初拉力的最小值由机械设计表8-3得z型带的单位长度质量q0.06kg/m，所以 = 42.8 n应使带的实际初拉力f0(f0)min8、计算压轴力fp压轴力的最小值为 （215） =249.7n9、带轮的设计因为带轮直径d125mm dd2=250mm 带轮直径d300mm，所以带轮采用腹板式。2.4.4传动轴的校核(1) 传动轴上的功率p1、转速n和转矩t1 p1= p 2=0.880.970.97=0.828kw= 910 r/min n mm =8689.5 n mm(2) 求作用在齿轮上的力大齿轮 （216） （217） （218）小齿轮带轮（3）轴的受力分析轴

33、的受力示意图如图2-3所示图2-3 传动轴受力示意图图2-4 v面受力示意图图2-5 h面受力示意图（1）计算v面的轴承力由图2-4 依据受力平衡得： （219） 即： （220）又因为 整理的： （221）由2-20、2-21式联立得：（2）计算v面的轴承受力由图2-5依据受力平衡得： （222）又因为：整理得：（3）画出v面和h面的弯矩图通过受力分析可画出轴的弯矩图，如图2-6图2-6 弯矩图（4）做出扭矩图扭矩图如图2-7所示图 2-7 扭矩图（5）判断危险截面并校核轴的强度由图2-4和图2-5可知危险截面在第一个小齿轮的安装面上，则： （223）轴的弯扭合成强度条件如下： （224）式

34、中：轴的计算应力，mpam轴轴所受的弯矩，nmmt轴所受的扭矩，nmmw轴的抗弯截面系数，mm3，对称循环变应力时轴的许用弯曲应力代入数值得： =86.7 mpa由机械设计表15-1查得：传动轴材料为20cr时 因此，传动轴安全。2.4.5 主轴的校核轴的受力示意图如图2-8所示图2-8 主轴受力示意图图2-9 v面的受力示意图图2-10 h面的受力示意图（1）计算v面的轴承力由图2- 9 依据受力平衡得： （225）又因为： （226）联立公式2-25、2-26得：（2） 计算h面的轴承力由图2- 10 依据受力平衡得：联立以上式子得： （3）画出v面和h面的弯矩图通过受力分析可画出轴的弯矩

35、图，如图2-11图2-11 弯矩图（4）做出扭矩图如图2-12所示扭矩图如图2-12所示图 2-12 扭矩图（5）判断危险截面并校核轴的强度由图2-4和图2-5可知危险截面在小齿轮的安装面上，则：轴的弯扭合成强度条件如下：式中：轴的计算应力，mpam轴轴所受的弯矩，nmmt轴所受的扭矩，nmmw轴的抗弯截面系数，mm3，对称循环变应力时轴的许用弯曲应力代入数值得： =10.5mpa由机械设计表15-1查得：主轴材料为20cr时 因此，主轴安全。2.4.6 齿轮的校核（1）主轴齿轮的校核。齿轮材料为40cr；1） 对齿轮进行受力分析：= kw 主轴转速 n =910 r/min小齿轮所传递的转矩

36、为：2） 齿根弯曲疲劳强度校核:齿轮在受载荷时，齿根所受的弯矩最大，因此，齿根处的弯曲疲劳强度最弱。齿根危险截面的弯曲疲劳强度条件式为： （227） 式中： k载荷系数齿轮的齿形系数齿轮的应力校正系数b齿轮宽度（mm）m齿轮模数代入数据得: =129.3 mpa计算弯曲疲劳许用应力： （228）因,显然齿根强度满足要求。3） 齿面接触疲劳强度校核齿面接触疲劳强度计算公式为： (229) =945.7 mpa式中：弹性影响系数， 数值为189.8区域系数=1071mpa式中： 齿轮的接触疲劳极限 接触强度的最小安全系数 接触疲劳强度计算的寿命系数 工作硬化系数因为，可见齿面接触强度也满足要求。综

37、上所述，该齿轮满足使用要求。（2） 传动轴上大齿轮的校核 齿轮材料40cr，渗碳淬火。1) 对齿轮进行受力分析2） 齿根弯曲疲劳强度校核:齿轮在受载荷时，齿根所受的弯矩最大，因此，齿根处的弯曲疲劳强度最弱。齿根危险截面的弯曲疲劳强度条件式为： 式中： k载荷系数齿轮的齿形系数齿轮的应力校正系数b齿轮宽度（mm）m齿轮模数代入数据得: 计算弯曲疲劳许用应力：显然，,齿根强度满足要求。3) 齿面接触疲劳强度校核齿面接触疲劳强度计算公式为： =351.8mpa式中：弹性影响系数， 数值为189.8区域系数式中： 齿轮的接触疲劳极限 接触强度的最小安全系数 接触疲劳强度计算的寿命系数 工作硬化系数因为

38、，可见齿面接触强度也满足要求。综上所述，该齿轮满足使用要求。第3章 进给系统的设计3.1 对进给系统的要求1,7,9,10对进给系统的要求进给系统即进给驱动装置，驱动装置是指将伺服电动机的旋转运动变为工作台直线运动的整个机械传动链，主要包括减速装置、丝杠螺母副及导向元件。为确保数控铣床进给系统的传动精度、系统的稳定性和动态响应特性，对驱动装置机械结构总的要求是消除间隙，减少摩擦，减少运动惯量，提高部件精度和刚度。为此，采用了低摩擦的传动副滚动导轨和滚珠丝杠。保证机械部件的精度，采用合理的预紧、合理的支承形式以提高传动系统的刚度。选择最佳降速比，以提高铣床的分辨率，并使系统折算到驱动轴上的惯量减

39、少。尽量消除传动间隙，减小反向死区误差，提高位移精度等。3.2 导轨的选型3.2.1 导轨的功用导轨的功用是支承并引导运动部件沿一定的轨迹运动。按运动性质分为主运动导轨、进给运动导轨和移置导轨。3.2.2 导轨的基本要求导轨具有承载和导向功能，且多数导轨的摩擦状态为混合摩擦。所以，导轨应满足如下要求。1、导向精度导向精度是指运动构件沿支承导轨运动时其运动轨迹的准确程度。影响导向精度的主要因素有导轨导面的几何精度、导轨的结构类型、导轨副的接触精度、表面粗糙度、导轨和支承件的刚度、导轨副的油膜厚度及油膜刚度，以及导轨和支承件的热变形等。直线运动导轨的几何精度一般包括：垂直平面和水平平面内的直线度；

40、两条导轨面间的平行度。导轨几何精度可以用导轨全长上的误差或单位长度上的误差表示。2、精度保持性精度保持性是指导轨工作过程中保持原有几何精度的能力。导轨的精度保持性主要取决于导轨的耐磨性极其尺寸稳定性。耐磨性与导轨副的材料匹配、受力、加工精度、润滑方式和防护装置的性能的因素有关，另外，导轨及其支承件内的残余应力也会影响导轨的精度保持性。3、运动灵敏度和定位精度运动灵敏度是指运动构件能实现的最小行程；定位精度是指运动构件能按要求停止在指定位置的能力。运动灵敏度和定位精度与导轨类型、摩擦特性、运动速度、传动刚度、运动构件质量等因素有关。4、运动平稳性导轨运动平稳性是指导轨在低速运动或微量移动时不出现

41、爬行现象的性能。平稳性与导轨的结构、导轨副材料的匹配、润滑状况、润滑剂性质及导轨运动之传动系统的刚度等因素有关。5、抗振性与稳定性抗振性是指导轨副承受受迫振动和冲击的能力，而稳定性是指在给定的运转条件下不出现自激振动的性能。6、刚度导轨抵抗受力变形的能力。变形将影响构件之间的相对位置和导向精度，这对于精密机械与仪器尤为重要。导轨变形包括导轨本体变形导轨副接触变形，两者均应考虑。7、结构工艺性结构工艺性是指导轨副(包括导轨副所在构件)加工的难易程度。在满足设计要求的前提下，应尽量做到制造和维修方便，成本低廉。3.2.3 导轨的选择这里选用v平导轨。它的优点较多，摩擦系数小，动、静摩擦系数很接近。

42、因此，运动轻便，摩擦力小，摩擦发热少，磨损小，可避免出现爬行，可得到较高的定位精度。并且经济实用，也可得到较小的摩擦系数。3.3 支撑件的设计支承件是机床的基础构件，包括床身、立柱、箱体和工作台等。这些一般称为大件。3.3.1 对机床支撑件的基本要求（1）应具有足够的静刚度和较高的刚度重量比。后者在很大程度上反映了设计的合理性。设计时应力求在满足刚度的基础上，减轻机床重量，节约原材料，降低机床造价。（2）应有较好的动态特性。这包括有较大的动刚度和阻尼；与其他部件相配合，使整机的各阶固有频率不致与激振频率重合而产生共振；不会发生薄壁振动而产生噪声等。（3）应具有较好的热变形特性，使整机的热变形较

43、小或热变形对加工精度、表面质量的影响较小。（4）应考虑到便于排屑、清砂，吊运安全，合理地布置电气等气件，并具有良好的工艺性，便于制造和装配。3.3.2 支撑件形状的选择原则支承件的变形，主要是弯曲和扭转，是与截面惯性矩密切关联的。首先，在同等面积下，空心截面的惯性矩比实心的大，加大轮廓尺寸，减小壁厚，可以大大提高刚度。其次，方形截面的抗弯刚度比圆形的大，而抗扭刚度则较低，因此，如果支承件所受的主要是弯矩，则截面形状以方形和矩形为佳。矩形截面在其高度较高方向的抗弯刚度比方形的高，但抗扭刚度较低，因此，以承受一个方向的弯矩为主的支承件以矩形为好。再次，不封闭的截面比封闭的截面的刚度显著降低，特别是

44、抗扭刚度，下降更多。但由于排屑、清砂、安装电器件等，往往很难做到四面封闭。3.4 丝杠螺母副的选型与计算3.4.1 滚珠丝杠螺母副的工作原理丝杠和螺母上都磨有圆弧形的螺旋槽，这两个圆弧形的螺旋槽对合起来就形成螺旋线滚道，在滚道内装有滚珠。丝杠与螺母之间基本上为滚动摩擦。为了防止滚珠从螺母中滚出来，在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置，使滚珠能循环流动。图3-1 滚珠丝杠螺母3.4.2 滚珠丝杠螺母副的特点1、摩擦损失小，传动效率高。 2、运动平稳无爬行。 3、可以预紧，反向时无空程。 4、磨损小，精度保持性好，使用寿命长。 5、具有运动的可逆性。 6、不能自锁，特别是用作垂直安装的滚珠丝杠传动，

45、会因部件的自重而自动下降，当向下驱动部件时，由于部件的自重和惯性，当传动切断时，不能立即停止运动，必须增加制动装置。7、结构复杂，制造成本高。3.4.3 滚珠丝杠螺母副的消除间隙和预加载荷滚珠丝杠的传动不允许存在轴向间隙，不仅因为它会造成反向冲击，更主要是产生定位误差，影响机床的精度稳定性。为了提高系统的刚度，使滚珠丝杠在过盈条件下工作更为有利，即进行预加载荷或称为预紧。消除间隙的方法常采用双螺母结构，利用两个螺母的相对轴向位移，使两个滚珠螺母中的滚珠分别贴紧在螺旋滚道的两个相反的侧面上。常用的有垫片调节式和齿差式。这里我们用双螺母垫片调节式。先将一端螺母固定在螺母座上，使另一端螺母贴紧螺母座

46、并使螺纹孔对齐，然后旋紧该端螺母，达到所需的预加载荷时，旋转了一个角度，然后反向回转此角度，中间加厚度为360 l 的垫片，其中l为丝杠导程，拧紧螺钉固定住即可。3.4.4 滚珠丝杠螺母副的计算（1） 计算进给牵引力 （31）式中： g移动部件的重量； k考虑颠覆力矩影响的实验系数，综合导轨取k=1.15；导轨摩擦系数；进给牵引力其中，主切削力为：四根轴为 那么，=688n代入牵引力公式得： =921n(2) 计算最大动载荷c式中，寿命，以106转为单位 n丝杠转速（r/min）v为最大切削力条件下的寄给速度（m/min）l0丝杠导程（mm）t使用寿命（h）fw运转系数代入数值得：3.4.5

47、滚珠丝杠的选型查机床数控化改造指导手册可用w1d2505，1列2.5圈，名义直径为25mm的外循环垫片调整预紧的双螺母滚珠丝杠副。 其额定动载荷为9700n。表5-1 w1d2505 滚珠丝杠几何参数名称符号计算螺纹滚道公称直径25导程5接触角刚球直径3.175螺纹滚道法面半径1.651偏心距0.045螺纹升角螺杆螺杆外径24.5螺杆内径21.788螺杆接触直径21.835螺母螺母螺纹直径28.212螺母螺纹内径3.4.6 传动效率的计算由机床数控化改造指导手册知： （32）3.5 进给系统的控制原理进给系统是由plc来控制的。为力实现快进工进及快退时进给速度的不同，交流异步电机的转速也要不同

48、，因此选用变频器来获得电机所需的转速。由plcl来控制快进工进及快退的长度和位置第4章 夹具设计4.1 定位方案的确定4,5,7,13零件图如图4-1（a）（b）（c）所示( a )(b) （c）图4-1 泵体零件图分析可知，此零件加工87孔采用一面、两销定位方式，此定位方式可以限制工件的六个自由度，使工件在加工时具有稳定的位置，夹紧方便，夹紧机构简单。容易使夹紧力对准支撑，消除夹紧力引起工件变形对加工精度的影响。4.2 零件的工艺分析本零件需加工表面和孔较多，零件尺寸小，加工比较集中。零件是批量生产，为了减少工序，提高精度与生产效率，优先采用专用机床和组合机床加工。因此，在设计时注重考虑了以

49、下几个方面：（1）由于各孔系相对于回转中心有较高的位置精度要求，其中大部分平面及孔内表面有较高的加工精度要求，因此，拟采用在一次装夹中施行多工位一次加工完成。（2）零件有相互位置精度要求的孔，为了提高精度，采用一次加工，但零件尺寸小，加工集中，需用专用机床。（3）为了便于工件的装夹、减少装夹次数、节约装夹时间、提高工件和刀具的刚度，拟采用专用夹具。该工件工艺流程如下所示：工序1、 铣削d面，以及该面上的油槽，并镗削内孔 ；工序2、 铣削c面，以及该面上的油槽 ；工序3、 去毛刺；工序4 、中间检验；工序5 、 钻通孔、深度为8的盲孔、铰深度为6的盲孔。工序6、钻的出油孔，以及该面上的4-的螺纹底孔；工序7 、钻的入油孔，以及该面上的4-的螺纹底孔；工序8 、两面攻丝；工序9、去毛刺，锐边；工序10 、清洗；