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文档简介

纺纱机箱体结合件钻孔组合机床的设计摘要在机械的加工方向上,组合机床是可以达到很好的效果的,它可以更加快速。本次设计的可以为梳棉机箱体结合件钻孔组合机床,以及其中的夹具、液压控制系统等。在本机床设计结合以往经验,从各个角度进行分析,设计出可以快速高效的钻孔组合机床,以及对其中主轴箱进行了进一步的设计。通过查询资料文献,结合国内外机床,以及国内外先进的技术,在已经成型方案的基础上再次对文章进行定形,设计的组合机床不影响初期定下的设计前提的设计根本就是确定每个零件的大小形状符合要求,优化已有的该机床的设计可以节省金钱,从各个方面上来看可以更好地在设计和研究中达到预期的效果。关键词:组合机床;多轴箱;钻夹具;液压目录TOC\o"1-3"\h\u22994摘要 。(2)绘制梳棉机箱体工序图注意事项:基准的定位影响着加工工件的部位、位置、大小。确定好基准的位置,以便下步开展设计。对于其中特殊的地方要加以标注,准确的分析其孔的工作余量。2.2刀具的确定以及工作方式选取2.2.1作用及其内容的规定:加工的流程是根据工具总体计划的初步确定而制定的。它是一个工具流程图,提取流程计划的具体内容是要求了刀具的位置关系,刀具接触点的主要材料,在以后加工的过程中作为一个标准,作为一个依据。2.2.2刀具的选择和计算(1)钻孔的方式选定为麻花钻进行钻孔,其中选取通用的为钻孔刀具。(2)在保证孔位置准确的情况下,夹具选取可换的钻套。(3)对主轴的型号,大小,长度等方向进行确定。(4)连接杆的选择和确定。组合机床主轴选取完毕后,出了此主轴的选取,在机床连接的方面,我们采用能够调节的连杆。(5)从中标出每个部件相互联系的尺寸。(6)从中标出主轴的切割量,此切割量应该写在主轴的后侧,同时我们还要标出刀具的切削v、以及进给量,最后我们要写出主轴的旋转速度。(7)动力元件占空比是指工件在来回一次从初始位置到最终位置再回到初始位置的一个过程。1.确定工作尽给量,我们通过以下算法:、、、:分别表示为进给长度、切入长度、加工长度、切出长度。2.把刀具用以最快的一个速度的到达工作的进给位置这是对快速进给长度的确定。从而的出此次将选取量为。3.快速退回长度的确定:选取,引进长度+工作进给长度。4.动力部件总行程的确定:动力部件总行程为快退行程和前后备量之和。总行程为前备量为,后备量为。图2-2工作方式图2.3机床联系尺寸图2.3.1内容、意义:机床联系尺寸图是根据梳棉机箱体工序图纸、主要通用零件的初步选择和刀具总体结构的确定而绘制的特殊零件,根据已知关系确定其中相互联结,刀具与刀具之间存在的运动关系,方式以及运动的方向等方面。可将内容概括分为以下三点:

1.机床总体情况的分布以及如何组成。2.可以清晰地看出每个零件之间连接的尺寸,以及液压滑台如何去进行运动,液压滑台前后移动位置的预留,以及细节部分的描述。3.根据工具进行选取适合的零件,选取常见的发动机,确定好其大小尺寸,以及转动速率等方面。2.3.2总体图纸绘制过程中的注意事项:选择元件的主要目的是确定性能盒和动力杆。之后确定的工艺方案和机器配置,结合使用和维修因素,确定为单工位卧式液压传动,选择合适的动力箱驱动对多轴箱体进行钻孔。动力箱规格与滑台要匹配,其驱动功率主要依据是根据多轴箱所传递的且学功率来选用。机床左右多轴箱均采用型动力箱。=785r/min;电动机选型,功率为2.2KW。根据选定的切削参数,计算总进给力,并根据最小进给速度、工作行程和多轴箱尺寸考虑工作稳定性,选用HY25B-I型液压滑台,以及相配套的侧底座(1CC251型)。通过查表可以得知:滑鞍宽:滑鞍长:行程:滑座长:高度:工进v:快进v:确定好工作表面到地面的距离,我们称之为安装高度H,根据上面所给的数据,我们进行选择合理的计算方式:侧边方向底座距离高度:工作台高度:主轴箱中主轴高度:梳棉机箱体不可低于:通过计算得出:在满足安装要求的基础上夹具的中间底座尺寸长度应该确定。计算出长度为。按照以上数据等关系我们可以确定,梳棉机箱体高度以及夹具底端位置高度,按照其位置的确定,我们可以得出中间底座的高度我们选取为。根据上述结果我们可以确定出我们多轴箱的长是固定的,根据已知可以得出主轴箱箱体的结构如下图2-3所示:图2-3主轴箱箱体图根据所学知识,多轴箱箱体利用粗实线,梳棉机箱体采用点划线。选取多轴箱体规格尺寸400*400。2.4机床分组在机床生产的过程中,可以变得清晰明了,我们对机床的各个部件进行分组,具体分组情况按照以下情况进行说明:()左床身—第组。()夹具—第组。()右床身—第组。()中间底座—第组。()电气装置—第组。()传动装置—第组。()润滑装置—第组。()刀具划分—第组。()工具划分—第组。()左侧多主轴箱为第组。()右侧多主轴箱为第组。图2-4机床联系尺寸图第三章多轴箱——右主轴箱设计3.1绘制多轴箱设计原始依据图多轴向的设计根据其设计要求进行绘制。其中包含的各项规定以及内容要求如下:图3-1主轴位置图(1)绘制多轴箱外形图,标出传动轴的外形尺寸和相对位置尺寸。(2)根据联系尺寸图加工示意图两个图对其中的主轴进行标注,标注的内容为主轴位置尺寸驱动轴的位置尺寸等。(3)根据已知要求按照所需标明转速方向。(4)下表表明所需数据参数。(5)选取合适的参数。表3-1主轴外伸尺寸及切削用量编号()备注工序内容30/20钻孔钻孔钻孔注:1.被加工零件编号及名称:箱体结合件。材料及硬度,铸铁。2.动力部件,,,。图3-2主轴箱箱体示意图3.2多轴箱内部轴及其齿轮计算本章节以计算的形式清楚地表明了主轴的尺寸以及确定齿轮的尺寸。1.主轴型式和直径主轴的形式可以采取滚珠轴承主轴滚珠轴承主轴,按照此方案进行一系列的加工,确定刀具的锁定机构,在设计的过程中我们需要考虑到滚珠轴承精度低的问题,以及结构的不稳定性,所以我们在选取主轴直径的时候不选取直径为的滚针,在维修以及生产过程中会产生不便。首先,根据切削用量,由计算公式计算扭矩:(3-1)钻头直径我们可以用来表示,用来表示每次转动所需要的进给量。计算可以得出从表3-1可选择轴径d=12mm,选取主轴直径d=20mm满足设计要求。2.主轴箱动力选取情况说明根据进给力和功率之间的关系,确定传动系统,按照此方法计算出主轴箱的动力计算结果如下:(3-2)可以表示为切削所需要的功率,所表示单位为可以表示为空转时候所产生的的功率,所表示单位为KW可以表示与负荷成正比的功率损失,所表示单位为KW按《组合机床设计简明手册》P62表4-6确定;每根主轴上的功率损失,一般取所传递功率的1%。我们可以按照此种方式查询。根据功率计算公式得:(3-3)主轴切削功率:扭矩我们可以用来代替、切削速度我们可以用来代替、钻头直径我们可以用来代替。可以算出:根据上述可知主轴的直径d=20mm或d=25mm,已知转速为当所选取轴的直径为时:n=1000r/min,当所选取轴的直径为时:当所选取轴的直径为时:根据已知情况,我们可以进行分析确定当前主轴的转动速度为每分钟732转。所以:当每根轴上的功率受到损失的时候,我们可以得出它所传递的P为因此:主轴箱当时所受到的经给力我们可以按照此公式进行计算: (3-4)公式中我们将各主轴所需要的切削力用来表示,修正的系数我们用来表示,主轴每转动一次所需要的进给量我们用表示,钻头的直径我们则用来表示。钻头直径为进给量为修正系数为3.3多轴箱传动设计多轴箱体变速箱的设计是根据动力箱驱动轴的位置和速度以及各主轴的位置和速度来设计传动链,使驱动轴与主轴相连,各主轴接受规定的转速和转向。1.主轴箱传动系统:为了保持主轴的强度、刚度、速度和耐久性,应尽量减少齿轮箱和齿轮箱的大小和数量这就是为什么我们应该在把主轴排列在主轴的旁边去带动他,,如果主轴密集,相互排列在一起,传动空间负载较小,则主轴负载较小,以及1/2个主轴去工作。为使结构紧凑,多轴箱体内齿对的传动比一般大于1/2,而后盖内变速箱的传动比可能是最快变速器的1/3如果驱动轴是非常罕见的,我们可以提速然后再小幅度减小转动速度。2.主轴箱如何进行传动首先,我们要把主轴分成许许多多的同心圆,将中心传动轴放置中心,把这些同心圆安置在一起,利用传动轴进行带动,如果主轴不是同心圆我们也可以按照这种办法,我们尽可能少用传动轴来带动主轴。(1)主轴如何分布图3-3分布示意图根据上述可以知道,主轴应该相互连接,且需要中心传动轴的带动。(2)在上述基础上,我设计出三种可供选择的主轴排列顺序:图3-4排列顺序图第一种传动设计方案分析:第一种设计所用的传动轴、齿轮数量是最少的,他是利用一个传动轴带动多根主轴进行传动,其中主轴的尺寸和齿轮的尺寸是固定的。然而这虽说是一种又经济又有效的方案但是在后续设计中发现了在其中还存在着许多的问题例如:按照上述说明我们可以得知我们的主轴直径选取为20毫米,按照此设计方法最下面两根轴的距离大于这个20毫米,所以这样使得两个轴承之间的安装发生了冲突,如果为了实现传动,两个轴承的外径的大小应该是为47mm,如若如此其间距最少为47mm,但所得出的距离为32.5mm分明与次数据不符,由于上述分析,我觉得此种设计方法不是很合理,我们在对下种方案进行推演。第二种情况:相比而言对于第二种设计方法,虽然与第一种设计方法产生了很大的区别,起码在结构方面上不产生冲突了,但是第二种方案轴和轴排列的方式过于复杂,你手机藕节这个过程,此过程应该要求时间较短,这种凡事对于齿轮和轴的要求就大大增高了,虽然结构合理,但是从齿轮以及轴的选择排列上,第二种情况不是很合理的。我们在对第三种方案进行推演。第三种情况:首先第三种方案设计中,第四根轴、第三根轴两根轴的齿轮规格是相同的,排列方案是对称的,这样使得各轴之间的位置关系更加的清晰明了,根据上述方案进行对比没我们可以得出第三中的方案更加合理,相比而言第一种方案在结构上就不应该被采纳,第二种第三种方案在结构上可以被采纳,再根据成本而言,第二种主轴的联系方案要需要很多的齿轮进行带动,第三种结合结构和经济的角度来说,是比较合理的。我们根据计算可以得出每根主轴的切削扭矩为,轴算选取的直径为,轴径的轴能承受的扭矩为而本传动系统中只有三根主轴,设其中两根从动主轴与主动主轴之间有扭矩损失5%,那么:主动轴所能承受的全部扭矩为所求的的也是远远小于能承受的扭矩最大值并没有太大的影响,根据以上的分析我认为第三种情况,不论结构还是齿轮、轴的选择、排列都是符合本设计的,所以第三种方案是最合理的一种方案。3.齿轮的计算以及轴的计算:(1)齿轮计算:已知:主轴转速n=732r/min,主轴直径d=20mm,主轴齿轮模数m=2我们假设,我们齿轮的齿数为25,不论传动小齿轮还是动力头齿轮,他们都是在本设计中充当过渡齿轮进行使用,一般来说校齿轮的模数为2动力头齿轮的模数为3,如果我们在不影响结构的前提下,齿轮的选择是可以任意选取的:设,因此:已知:所取动力箱型号1TD25,电动机转速1420r/min,驱动轴转速785r/min则:由已知可得m=2,Z=25,已知可得:齿顶高:(3-5)齿根高:(3-6)齿高:(3-7)分度圆直径:(3-8)齿顶圆直径:(3-9)齿根圆直径:(3-10)齿距:(3-11)(2)主轴箱主轴以及各轴轴径的计算:在主轴箱中,我们是有三根主轴,三根传动轴存在的,这六根轴是主轴箱的关键,其中三根主轴中的一根担任着这两种作用。传动轴我们可以将其计算如下:轴3:选取直径d=15mm,为了减小传动件的规格,我们可以通过对州的刚度进行提升的办法更好的获取直径,我们将直径提升5mm。轴4:根据以上我们同样将直径提升5mm。轴5:根据表内可知,当轴径的时候;此轴为3根主轴中既担任主轴又担任从动轴的轴所以我们选取轴径。轴6:这根轴传递的扭矩是动力箱所输出的,是主传动轴也是手柄轴,其特点为扭矩大,我们将提升轴径15mm。表3-2数据参数dz转矩转动速度1.2.3.4.5.6.7.3.4校验本设计经过多重计算方式,本章节根据所知数据对所得结论进行校验。1.如何对齿轮进行选择:分析:在过程中,我们知道动力头齿轮一级齿轮7所产生的啮合力最大,所以齿轮7应该按照动力头齿轮进行计算:(3-5)由上述可以得知为载荷系数根据查找201页10-2,202页10-8,203页10-3,204页10-4。我们可以得出;:,::,::转矩因为传递的功率较小,选取,,、由已知可得;由已知可得,=427满足了疲劳强度,这是因为齿轮的模数的大小决定了弯曲强度所决定的承载能力。2.轴的强度校核:有已知可得,我们可以得出我们各个轴的扭矩情况为:

轴:轴根据上述结果我们可以看出其所受负荷为:一号二号轴三号四号轴五号六号轴此结果满足扭矩承受最大值的要求,所以此设计合理。第四章夹具、液压的设计选择4.1夹具体设计:4.1.1定位支撑的选择:如果我们利用一个销两个面进行定位的话,地面限制为三个自由度,终点则是一个自由度,侧面和被水平面限制为两个自由度,按照此种方案进行设计可以获得很好的经济效益,这种情况时使得梳棉机箱体经常与面经常摩擦,在摩擦的同时我们通过表面支撑板的替换,得到了精度上的提升。这样的更换更加的舒适,而且成本更加低下,尺寸也相同,侧面用支撑板来代替,正面利用跟踪器进行定位。图4-1多轴箱夹具设计原始数据图4.1.2夹具结构设计及尺寸确定:1.基本要求:我们在满足要求的基础上要对次工件进行大量的制造所以应符合其中的要求:夹具夹紧力更加的强,夹紧更加的快速,这种方案还是得安装配置更加的方便。2.方案设计;图4-2钻孔、夹紧位置关系图我们可以得出以下结论,夹具适合此设计,采用液压夹紧装置。结构特点:a.各定位面定位良好采用箱体夹紧,满足了各项的要求,这样可以使得定位面更加的精准。b.方式简单:采取液压装置进行向下夹紧的过程可以使得此过程的结构编的清晰。c.大小的要求:根据所需要的数值我们可以确定我们加工的数值保持在距离加工表面的基准。图4-3装夹设计我们在箱体的厚度上通常采用的是二十五到三十毫米,在考虑其所受力情况,壁厚:,钻模板:4.2液压控制系统的选择液压控制系统,根据同类钻床组合机床确定选取液压系统图为下,此液压系统运用于组合机床中,液压滑台、液压压紧系统、钻削进给液压系统,以及液压缸的选取。图4-4液压系统图第五章经济性分析对于比较复杂的机械零部件,从开发建设、样品生产、小批量生产到产品开发成熟量产,都有不同的加工工艺,特别是新产品,不同的制造工艺通过。作为本产品的机械零件必须按生产批次进行批量生产。在投资小、快、成本低的情况下实现批量生产能力以高性价比获得公司最大的经济效益。5.1夹具定位夹紧分析:我们采用两种设计方案进行设计分析:(1)整体铸造:采用此种方式进行铸造,夹具夹紧所需要的金钱会比较高,但同时我们的精度也是进一步的提升。(2)组合结构:本机床设计的过程中,采取了单独的设计制造方法,先进行小部分的制造,在进行总体的制造,这样使得成本更加的低。5.2组合机床应用分析:如果说的孔可以有很多的加工办法,如果单租的进行唐镗削,最少还需要16次这种情况的进行,袈裟每个工件的成本是4元的话,还需要接近70万元。如果按照我们的预期生产,假设一个年度我们可以生产8000个此工件,我们可以节省成本50w元以上(加工成本为7元,机床设计成本7万元),如果按照这种方式计算下来我们可以节省下大批资金。根据以上分析:通过我们的设计,进一步的缩短了加工周期,减少了加工消耗,这使得我们可以进一步的证明本设计优良。结论通过本次设计,我们知道了对梳棉机这一箱体结构钻孔的过程以及组合机床,刀具,主轴,齿轮,等细节的计算以及设计,开拓了我们的知识面,利用所学的知识,真正的做到了学以致用,在多种方式中进行选择,选出最合适的设计方案,从而达到经济效益提升的特点,我们设计的初衷就是为了增加产品的质量,可用性,以及可靠性能。本次设计我们设计的是关于梳棉机箱体结合件的专用机床,主要是对机床的整理进行设计,机床中的主轴箱我采用了六轴联动的方式,已达到三刀具同时作用的效果,使得加工精度得以进一步的提升,同时同时进行的好处是可以确定批次的梳棉机箱体的钻孔在同一基准上。在主轴箱中主轴排列选择的过程中,通过三种方式的分析,我们获得了更加可靠地排列方式,这种排列方式既满足结构的要求,同时也满足传动方式。本设计中我们选用的齿轮都是根据计算得出最优化的齿轮,根据单键轴的联动,我们可以使得设计更加的合理有效。在设计过程中,选取了液压控制系统,此液压装置运用于工作滑台,夹具夹紧,以及主轴箱液压泵,这样使得更加快捷方便。在经济效益上得到了显著的提升,在齿轮的绘制过程中,选取大众规格的齿轮这也是为下步齿轮的更换,变得更加的快捷。通过本设计的实施,我们可以对此组合机床进行大批量的生产,这也是对我国梳棉机领域的一次提升,本设计从加工精度、生产效率、经济效益等多个方面大大的提高了梳棉机箱体结合件钻孔组合机床的可实用性。参考文献[1]XiaoFenZhang,YanCao.TypicalStructurePartsLibraryDesignandResearchonMachineToolFixture[J].AppliedMechanicsandMaterials,2014,2948.[2]王猛.钻孔组合机床液压系统智能化控制的研究[D].青岛科技大学,2014.[3]吴立梅.组合机床发展及相关特点分析[J].科技资讯,2010(08):86.[4]崔雁斌.组合机床的夹具设计[J].陕西煤炭,2016,35(05):97-100.[5]施学斌.一种钻床夹具设计方案[J].科技经济导刊,2019,27(30):54.[6]梅雪峰.机床夹具设计方法探究[J].现代制造技术与装备,2019(03):77-78.[7]HuanhuanPan.Designandanalysisofgripperforautomaticdrillingm

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