2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文)說 明 書</p><p>  題 目 泵體蓋鉆6-φ7孔鉆削專機設(shè)計 </p><p>  學(xué) 生 </p><p>  學(xué) 院 機械工程學(xué)院 </p&

2、gt;<p>  專 業(yè) 班 級 機械工程及其自動化(涉外機械)</p><p>  學(xué) 號 </p><p>  指 導(dǎo) 教 師 </p><p><b>  目 錄<

3、;/b></p><p>  前言·······························&#

4、183;···························· 3</p><p>  鉆床內(nèi)部結(jié)構(gòu)的各項性能校核·

5、3;····························· 4</p><p>  泵體蓋孔加鉆機設(shè)計·

6、3;····································&#

7、183;·· 3</p><p>  1.1 鉆床的總體設(shè)計···························

8、3;··············· 3</p><p>  1.2 鉆床刀具的選擇···············

9、································ 3</p><p>  1.3

10、 鉆床傳動系統(tǒng)的設(shè)計···································

11、;········</p><p>  1.3.1 切削參數(shù)的確定</p><p>  1.3.2 電動機的選擇</p><p>  1.3.3 齒輪傳動設(shè)計及計算</p><p>  1.3.4 軸的設(shè)計及強度校核</p><p>

12、;<b>  1.4 本章小結(jié)</b></p><p>  專用夾具設(shè)計··························

13、3;················· 4</p><p>  2.1 工件的加工工藝性分析·············

14、;······················</p><p>  2.2 定位元件的選擇與設(shè)計········&

15、#183;··························4</p><p>  2.2.1 定位元件的選擇···

16、83;·································5</p><p&

17、gt;  2.2.2 定位誤差的分析</p><p>  2.2.3 定位誤差的計算</p><p>  2.3 泵體蓋在夾具中的夾緊</p><p>  2.3.1 夾緊裝置的組成</p><p>  2.3.2 夾緊力的確定</p><p>  2.3.3 夾緊機構(gòu)的選擇及設(shè)計</p>&

18、lt;p>  2.4 導(dǎo)向元件的設(shè)計</p><p>  2.4.1 鉆模板的類型與選擇</p><p>  2.4.2 鉆套的選擇與設(shè)計</p><p>  2.5 夾具體的設(shè)計</p><p>  2.6 夾具在機床上的定位</p><p><b>  2.7 本章小結(jié)</b>

19、;</p><p>  3 技術(shù)經(jīng)濟性分析</p><p><b>  4 結(jié)論</b></p><p><b>  致謝</b></p><p>  附鉆床各圖···········&

20、#183;····································

21、; 12</p><p>  文獻參考·······························

22、83;·························· 13</p><p><b>  前言</b></p>&l

23、t;p>  隨著現(xiàn)代機械工業(yè)的發(fā)展,機床的種類越來越繁多,機床的功能越來越多,為了適應(yīng)當(dāng)今機械生產(chǎn)中的特殊要求,專用機床的應(yīng)用越來越廣泛。之所以選擇泵體蓋鉆孔專機設(shè)計作為我的設(shè)計題目,是因為我發(fā)現(xiàn)以前的鉆床雖然功能不少,但是有很多不足之處,比如對工件大批量生產(chǎn)不能滿足,而且生產(chǎn)效率不高,對一些有特殊要求的工件也不能進行批量生產(chǎn)?;谶@個前提,我選擇了鉆削類的專機設(shè)計,主要是針對泵體蓋6-φ7孔的鉆削進行加工。通過本次設(shè)計,可以生產(chǎn)

24、出一種鉆床滿足泵體蓋6-φ7孔的鉆削標(biāo)準(zhǔn)化批量生產(chǎn),這種鉆床既可以滿足特殊的加工要求又節(jié)省了時間、減少了勞動力。本畢業(yè)設(shè)計的目的是設(shè)計出一種鉆削類的專用機床,讓它只對泵體蓋6-φ7孔一類工件進行鉆削加工。本機床結(jié)構(gòu)簡單、集中化程度高、針對性強、工作效率高、能夠適應(yīng)在生產(chǎn)批量大的生產(chǎn)中的要求。它既提高了生產(chǎn)效率,又簡化了操作程序,而且減輕了工人的勞動強度。</p><p>  機床、基礎(chǔ)理論研究、檢測等方面都有了較

25、大的進展。目前,孔加工技術(shù)已較為成熟。</p><p>  同時隨著我國科學(xué)和技術(shù)的不斷發(fā)展,機械產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代,其品種型號越來越多,質(zhì)量要求越來越高,更新?lián)Q代周期也越來越短。因而多品種、中小批量生產(chǎn)已日益成為機械制造業(yè)的主要生產(chǎn)類型。</p><p>  機床夾具是保證產(chǎn)品質(zhì)量,提高勞動生產(chǎn)率等生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作中的重要組成部分,其結(jié)構(gòu)形式必須與其生產(chǎn)類型相適應(yīng)[2]。</p>

26、;<p>  當(dāng)然在鉆床中夾具的設(shè)計也是至關(guān)重要的,由于夾具設(shè)計過程的隨機因素較多,目前仍有許多企業(yè)沿用傳統(tǒng)的設(shè)計方法來完成,即由經(jīng)驗豐富的工藝人員人工設(shè)計(或借助二維CAD設(shè)計)。很顯然,這種設(shè)計方法在很大程度土受夾具設(shè)計者的經(jīng)驗和知識水平的限制,且設(shè)計周期長,設(shè)計效率低,勞動強度大,已不適應(yīng)現(xiàn)代制造技術(shù)。因此,開發(fā)出實用的計算機輔助夾具設(shè)計系統(tǒng)是解決這一間題的重要方法和手段。計算機輔助設(shè)計可以分為概念設(shè)計、技術(shù)設(shè)計和詳

27、細(xì)設(shè)計三個階段。概念設(shè)計是計算機輔助夾具設(shè)計中最關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié),它影響著后續(xù)的技術(shù)設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計,是決定夾具方案優(yōu)劣的重要階段。由于鉆銑削加工切削用量及切削力較大,加工時易產(chǎn)生振動,因此設(shè)計鉆銑床夾具時應(yīng)注意:夾緊力要足夠且反行程自鎖;夾具的安裝要準(zhǔn)確可靠,即安裝及加工時要正確使用定向鍵、對刀裝置;夾具體要有足夠的剛度和穩(wěn)定性,結(jié)構(gòu)要合理</p><p>  在批量生產(chǎn)泵體蓋時,多采用流水線式操作,即按工序分配給

28、不同生產(chǎn)車間來生產(chǎn)。泵體蓋孔加工專機及夾具設(shè)計,就是為加工泵體蓋6-φ7孔這一工序而設(shè)計的專用機床及夾具。由于泵體蓋6-φ7為均勻分布,因此需要綜合應(yīng)用孔的加工及機床夾具等方面的知識。</p><p>  本次設(shè)計主要包括兩大部分。</p><p>  第一部分為泵體蓋6-φ7孔鉆削專機的設(shè)計,其中包括機床的基本尺寸的選擇、電機的選擇、傳動系統(tǒng)的設(shè)計和鉆頭的選擇。</p>&

29、lt;p>  首先,機床的基本尺寸主要參考常用機床的外形尺寸,并根據(jù)6-φ7孔加工的需要來確定。其次,泵體蓋材料為鋁合金。因此可根據(jù)鋁合金的切削性能,及鉆削鋁合金時的切削用量和鉆削速度來估算出鉆削力、鉆削扭矩和鉆削功率來,并根據(jù)鉆削功率選擇電動機。然后,根據(jù)所選電機的同步轉(zhuǎn)速和切削速度來確定傳動比,并用齒輪傳動系統(tǒng)來實現(xiàn)。由于本次設(shè)計的機床只為加工6-φ7孔而設(shè)計,因此不需變速,一級傳動就能實現(xiàn)。最后,根據(jù)回油孔的特點,并考慮經(jīng)濟

30、性來選擇合適的多孔加工刀具。</p><p>  第二部分為專用夾具的設(shè)計,其中包括定位方式的選擇、定位誤差的計算、夾緊方式的確定、夾緊力的確定及夾緊機構(gòu)的的選擇、導(dǎo)引裝置的確定、夾具體的設(shè)計和夾具體在機床上的定位方式。</p><p>  根據(jù)六點定位原理、泵體蓋外形的特點及常用定位元件的種類,來確定夾具體的定位方式。由于零件在加工時,總會產(chǎn)生誤差,因此應(yīng)考慮工件的定位誤差。進行定位誤差

31、的計算,以保證定位誤差在零件加工誤差允許的范圍之內(nèi)。若不合適,則應(yīng)選擇更合適的定位方式,以確保零件的加工精度。為了使零件在被加工時保持位置不變,應(yīng)對零件在被加工時所需的加緊力進行估算。在此基礎(chǔ)上,綜合考慮零件的定位方式和加工方式,來設(shè)計適合的夾緊機構(gòu)。為保證加工精度,選擇合適的對刀導(dǎo)引裝置,保證工件相對于刀具處于正確的位置。綜合以上各方面的設(shè)計和各個裝置的相對位置關(guān)系,可以設(shè)計出夾具體的結(jié)構(gòu)。并且還要確定夾具體在機床上的定位方法和定位精

32、度。這樣就完成了夾具的設(shè)計。</p><p>  由于此次設(shè)計是根據(jù)實際生產(chǎn)加工中的需要來進行設(shè)計的,因此還從經(jīng)濟性方面分析了此次設(shè)計的可行性。另外,分析了此次設(shè)計相對于一般生產(chǎn)加工情況的優(yōu)點、此次設(shè)計的不足,和可能改進的方法。</p><p>  1 泵體蓋6-φ7孔加工專機的設(shè)計</p><p>  1.1 鉆床的總體設(shè)計</p><p&

33、gt;  鉆床可用于加工簡單零件上的孔,也可用于加工外型復(fù)雜、沒有對稱回轉(zhuǎn)軸線工件上的單個或一系列圓柱孔,如蓋板、箱體、機架等零件上的各種用途的孔。鉆床一般用于完成加工尺寸較小、精度要求不太高的孔。通常,鉆頭旋轉(zhuǎn)為主運動,鉆頭軸向移動為進給運動[3]。</p><p>  鉆床可分為臺式鉆床、立式鉆床、搖臂鉆床、銑鉆床、深孔鉆床、平端面中心孔鉆床和臥式鉆床。</p><p>  在本次設(shè)計

34、中,待加工孔為多孔且均勻分布,因此在選擇機床上有些困難。通常多孔鉆床具有特殊設(shè)計的主軸,臥式布局。一般為工件旋轉(zhuǎn),用特制的鉆頭鉆削孔,可完成孔工件鉆、擴、鉸、套料等加工。但由于多孔鉆床的特殊性,其比較昂貴,對于非專業(yè)化深孔加工的廠家,成本過高,因此不能選用這種形式。所以,應(yīng)由其他鉆床改造成多孔鉆床,這樣可節(jié)省開支,并且易于中、小型企業(yè)接受。綜合各種機床的結(jié)構(gòu)特點和工作方式,決定選用臥式鉆床的結(jié)構(gòu)布置。臥式鉆床的結(jié)構(gòu)特點是主軸旋轉(zhuǎn)中心固定

35、,移動工件使加工點對準(zhǔn)主軸中心。主軸箱安裝在立柱上,主軸水平布置。立柱有圓柱、方柱,這里選擇圓柱作為主軸。主軸可機動進給。</p><p>  由于本次設(shè)計為鉆孔專機,只用于加工多孔的工序,簡單的傳動系統(tǒng)就能滿足,不需要變速,因此采用一級齒輪傳動即可,這樣可以直接達到鉆削所需要的速度。</p><p>  泵體蓋材料為鋁合金,根據(jù)其切削性能及各類多孔鉆的尺寸參數(shù),在相比較下選擇合適的刀具。

36、從而確定進給量來計算出切削參數(shù),即加工時所需的鉆削力、鉆削率和鉆削轉(zhuǎn)矩。通過這些數(shù)據(jù),可選擇出適合的電動機作為動力源。同時,根據(jù)這些切削參數(shù)設(shè)計計算出傳動系統(tǒng)的參數(shù)。</p><p>  1.2 鉆床刀具的選擇 </p><p>  在多孔加工中,使用鉆頭、內(nèi)排屑深孔鉆雖然具有很多優(yōu)點,但由于需要專用的機床(或改裝的普通車床)以及一套輔助設(shè)備,投資較大,多孔加工受到一定的條件限制。麻花鉆

37、具有投資少、見效快、無需特殊多孔加工裝備等優(yōu)點,是一般多孔加工中行之有效的加工方法。</p><p>  在本次設(shè)計中,則采用直柄麻花鉆來完成切削任務(wù)。其主要的尺寸參數(shù)可在表1-1中查詢。</p><p>  表1-1麻花鉆主要的尺寸參數(shù)</p><p>  Tab.1-1 Twist drill main size parameter</p><

38、;p>  注:×——表示有規(guī)格;——麻花鉆全長;——麻花鉆工作部分長度;</p><p>  d——麻花鉆的直徑。 </p><p>  此次多孔加工的孔6-φ7孔,工作部分長度滿足此長度即可,因此可選=160的直柄麻花鉆。麻花鉆材料的選擇,參見表1-2。</p><p>  表1-2 麻花鉆的性能級別[4]</p><p>

39、  Tab.1-2 Twist drill performance rank</p><p>  根據(jù)本次加工情況及技術(shù)要求,選擇普通型能級的麻花鉆即可。</p><p>  1.3 鉆床傳動系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>  1.3.1 切削參數(shù)的確定</p><p>  多孔鉆削的功率由最大鉆孔直徑?jīng)Q定(即鉆床的功率),因此應(yīng)根據(jù)深孔鉆削

40、最大參數(shù)進行計算。</p><p><b>  切削功率的計算:</b></p><p>  目前,還沒有成熟的計算深孔鉆削功率的經(jīng)驗公式,一般可用麻花鉆的功率計算公式近似計算。</p><p><b>  鉆削扭距</b></p><p><b> ?。?-1)</b><

41、;/p><p>  式中 ——鉆削扭距,N·m;</p><p>  ——鉆孔直徑,mm;</p><p>  ——鉆孔進給量,mm/r。</p><p><b>  鉆削軸向力</b></p><p> ?。?-2) </p><p>  式中 —

42、—鉆削軸向力,N。</p><p><b>  鉆削功率</b></p><p><b> ?。?-3)</b></p><p>  式中 ——鉆削功率,kW; </p><p>  ——鉆孔轉(zhuǎn)速,r/s。</p><p>  考慮到麻花鉆有橫刃和刀具材料為高速鋼等因素,

43、取計算值的70%作為深孔鉆削功率的近似值。</p><p>  式1-1、1-2、1-3中的和可從表1-3中查詢。</p><p>  表1-3 在組合機床上用高速鋼刀具對鋁、銅件鉆孔時切削速度和進給量[5]</p><p>  Tab.1-3 In combination with high-speed machine tools, steel cutlery o

44、n aluminum、copper pieces bored into</p><p>  to the cutting speed and volume[3] </p><p>  根據(jù)表1-3選擇切削速度為 =20 (m/min)</p><p>  進給量為 =0.10 (mm/r)</

45、p><p><b>  則主軸轉(zhuǎn)速:</b></p><p><b>  (r/min)</b></p><p>  式中 ——主軸轉(zhuǎn)速;</p><p><b>  ——切削速度;</b></p><p>  ——工件(或刀具直徑),mm。</p&

46、gt;<p>  則根據(jù)式1-1、1-2、1-3得: N·m</p><p><b>  N</b></p><p><b>  kW</b></p><p>  取計算結(jié)果的70%,可得鉆削的近似功率為1.022kW。</p><p>  1.3

47、.2 電動機的選擇</p><p>  一般用于驅(qū)動金屬切削機床的電動機為異步電動機。其中,低壓電動機中的Y系列三相異步電動機尤為合適。</p><p>  Y系列三相異步電動機具有效率高,節(jié)能,堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高,噪聲低,振動小,運行安全可靠的特點,作為一般用途的電動機,適用于驅(qū)動無特殊性能要求的各種機械設(shè)備,如金屬切削機床、鼓風(fēng)機、水泵等[6]。</p><p>  

48、鉆削功率近似為1.022kW,則電動機功率為:</p><p><b>  (1-4)</b></p><p>  式中 ——機床總機械效率,對于主運動為回轉(zhuǎn)運動的機床,=0.7~0.85;</p><p>  ——鉆削功率,kW。</p><p>  在進行鉆削時,進給功率及小,可忽略不計,因此可直接根據(jù)計算出的

49、電動機的功率選擇電動機。則可選擇機座號為90S,功率為1.5kW,同步轉(zhuǎn)速為3000r/min的電動機作為動力。</p><p>  1.3.3 齒輪傳動設(shè)計及計算</p><p>  根據(jù)切削速度和電機的同步轉(zhuǎn)速可得傳動比:</p><p>  則齒輪傳動的設(shè)計計算如下:</p><p><b>  1) 選擇齒輪材料</

50、b></p><p>  齒輪最常用的材料是鍛鋼,其次是鑄鋼和鑄鐵,有時也采用非金屬材料。</p><p>  2)齒輪尺寸確定及強度計算</p><p>  a 選擇齒輪材料查表得:小齒輪選用調(diào)質(zhì) HBS=245~275HBS</p><p>  大齒輪選用正火 HBS=210~240HBS</p

51、><p>  b 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計計算 </p><p>  確定齒輪傳動精度等級:</p><p>  按 (1-5)</p><p>  估取圓周速度,得:,參考表選?、蚬罱M8級。</p><p>  小齒輪分

52、度圓直徑 </p><p><b>  (1-6)</b></p><p>  齒寬系數(shù)查表得按齒輪相對軸承為非對銷布置:取=0.8</p><p>  小齒輪齒數(shù)在推薦值20~40中選 =26</p><p>  大齒輪齒數(shù) 圓整取55;</p>&

53、lt;p>  齒數(shù)比 ;</p><p>  傳動比誤差 誤差在范圍內(nèi)合適。</p><p>  小輪轉(zhuǎn)矩 N·mm;</p><p>  載荷系數(shù)K (

54、1-7) </p><p>  使用系數(shù)查表得 =1</p><p>  動載荷系數(shù)查相關(guān)圖得初值 =1.1</p><p>  齒向載荷分布系數(shù)查相關(guān)圖得 =1.07</p><p>  齒間載荷分配系數(shù)由=0得</p><p><b>

55、;  (1-8)</b></p><p>  則載荷系數(shù)K的初值 </p><p>  彈性系數(shù)查表得 </p><p>  節(jié)點影響系數(shù)查相關(guān)圖及=0,查相關(guān)圖(=0, ==0)得</p><p><b>  =2.5</b></p><p>  重

56、合度系數(shù)查相關(guān)圖()得 =0.88</p><p>  許用接觸應(yīng)力[] []= (1-9)接觸疲勞極限應(yīng)力,查相關(guān)圖得</p><p>  =570 N/mm2</p><p>  =460 N/mm2</p><p><b>  應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、</

57、b></p><p>  =60nj= </p><p><b>  =</b></p><p>  由查相關(guān)圖得接觸強度的壽命系數(shù)、(不允許有點蝕)</p><p><b>  ==1</b></p><p>  硬化系數(shù)查相關(guān)圖得 =

58、1</p><p>  接觸強度安全系數(shù)查表得,按一般可靠度查取=1.1</p><p><b>  ,</b></p><p>  故根據(jù)式(2-6)的設(shè)計初值為</p><p>  得: 37.52mm</p><p>  齒輪模數(shù)m

59、m===1.44mm查表得 m=1.5mm;</p><p>  小輪分度圓直徑的圓整值 mm;</p><p>  圓周速度 m/s; </p><p>  與估取 很相近,對取值影響不大,不必修正;</p><p><b>  ,;</b></p><p>  小輪

60、分度圓直徑 mm;</p><p>  大輪分度圓直徑 mm;</p><p>  中心距 mm;</p><p>  齒寬 mm;</p><p>  大輪齒寬

61、;</p><p>  小輪齒寬 ;</p><p>  3) 齒根彎曲疲勞強度校核計算</p><p><b> ?。?lt;/b></p><p>  齒形系數(shù)查相關(guān)圖得 小輪 =2.60 </p><p>  大輪 =2.30; <

62、/p><p>  應(yīng)力修正系數(shù)查相關(guān)圖得 小輪 =1.60 </p><p>  大輪 =1.72;</p><p>  重合度系數(shù) ;</p><p>  許用彎曲應(yīng)力 N/mm2;</p><p>  彎曲疲勞極限查相關(guān)圖得 =460,=390;</

63、p><p>  彎曲壽命系數(shù)查相關(guān)圖得 ==1;</p><p>  尺寸系數(shù)查相關(guān)圖得 =1;</p><p>  安全系數(shù)查表得 =1.3;</p><p>  則 N/mm2;</p><p><

64、b>  N/mm2;</b></p><p><b>  故 ;</b></p><p><b>  ;</b></p><p>  可得結(jié)論:齒根彎曲強度足夠。</p><p>  4) 齒輪其它尺寸計算</p><p>  分度圓直徑

65、 ; =39,=82.5; </p><p>  齒項高 ; ==1.5;</p><p>  齒根高 ; ==1.875;</p><p>  齒全高

66、 ; ==4.875;</p><p>  齒頂圓直徑 ; =42 , =85.5;</p><p>  齒根圓直徑 ; =36, =79.5;</p><p>  基圓直徑

67、 ; =36.65,=77.52;</p><p>  齒距 ; ==4.71;</p><p>  齒厚 ; ==2.355;</p><p>  齒槽寬

68、 ; ==2.355;</p><p>  基圓齒距 ; ==4.426;</p><p>  法向齒距 ; ==4.426;</p><p>

69、  頂隙 ; ==0.375;</p><p>  分度圓壓力角 [7]。</p><p>  1.3.4 軸的設(shè)計及強度校核</p><p>  1) 軸的材料的選擇</p><p>  軸的材料種類很多,要根據(jù)強度

70、、剛度核耐磨性等要求,選擇材料種類及熱處理方式,軸的常用材料是碳素鋼和合金鋼。碳素鋼價格較低,對應(yīng)力集中敏感性小,通常使用中碳鋼,最常用的是45號鋼,不太重要或受力小的軸可以使用Q235等鋼材。</p><p>  合金鋼比碳素鋼具有更高的機械強度和優(yōu)良的熱處理性能,但對應(yīng)力集中比較敏感,對于受力較大又要減小軸的尺寸和重量,或者需要提高軸頸的耐磨性,或者在高溫、腐蝕等條件下工作的軸,可以采用合金鋼。在低于200℃

71、的工作溫度下,合金鋼和碳素鋼的彈性模量相差不大,因此,使用合金鋼代替碳素鋼并不能提高軸的剛度。</p><p>  球墨鑄鐵和高強度鑄鐵適合于制造形狀復(fù)雜的軸(如曲軸、凸輪軸等),它具有良好的吸振性和耐磨性,對應(yīng)力集中不敏感,但是鑄造質(zhì)量不易控制。</p><p>  小直徑的軸可以使用軋制圓鋼,大直徑或直徑變化較大的階梯軸需要使用鍛件,形狀復(fù)雜的軸通常采用鑄造方式制造。</p>

72、;<p>  根據(jù)軸的常用材料及主要機械性能,選擇45#正火為軸的材料。</p><p>  2) 軸的設(shè)計及計算</p><p>  對于僅傳遞扭矩或主要裝的扭矩的傳動軸,應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強度計算 。對于既受彎矩又受扭矩的轉(zhuǎn)軸,可以通過降低許用剪應(yīng)力的方法考慮彎矩的影響,用扭轉(zhuǎn)強度估算轉(zhuǎn)軸的最小直徑,然后進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。</p><p><b>

73、  設(shè)計計算公式為</b></p><p><b>  (1-10)</b></p><p>  式中 ——軸的直徑,mm;</p><p>  ——考慮了彎矩影響的設(shè)計系數(shù);</p><p>  ——軸傳遞的功率,kW;</p><p>  ——軸的轉(zhuǎn)速,r/min。</p&

74、gt;<p>  本節(jié)設(shè)計機床的傳動結(jié)構(gòu),下面對齒輪傳動系統(tǒng)中的高速軸進行強度校核。 </p><p>  a 求輸出軸上的轉(zhuǎn)矩</p><p><b>  N·mm</b></p><p>  b 求作用在齒輪上的力</p><p>  輸出軸上的小齒輪的分度圓直徑為</p>&l

75、t;p><b>  mm</b></p><p>  圓周力、徑向力、和軸向力的大小如下,方向如圖1-1所示。</p><p>  圖1-1 軸的受力分析圖</p><p>  Fig.1-1 Axis stress analysis chart</p><p>  由此可得:

76、N</p><p><b>  N</b></p><p><b>  N</b></p><p>  式中 ——壓力角;</p><p>  ——螺旋角,因是直齒圓柱齒輪,因此=0。</p><p>  c 確定軸的最小直徑</p><p>  選

77、取軸的材料為45鋼,正火處理。按式1-10初估軸的最小直徑,查表取A=115,可得:</p><p><b>  mm</b></p><p>  圖1-2 軸的結(jié)構(gòu)圖</p><p>  Fig.1-2 Structure drawing of axis </p><p>  由于主軸內(nèi)部為中空,所以軸段①(見圖1-2

78、)用于安裝聯(lián)軸器,其直徑應(yīng)該與聯(lián)軸器的孔徑相配合,因此要先選用聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩,根據(jù)工作情況選?。?.5,則=1.5×10120.6=15180.9。根據(jù)工作要求選用十字軸式萬向聯(lián)軸器,型號為WSD2,許用轉(zhuǎn)矩[T]=22400。</p><p>  與輸出軸聯(lián)接的半聯(lián)軸器孔徑=34mm,因此取軸段①的直徑=34mm。聯(lián)軸器輪轂總寬度L=74mm(J1形軸孔),與軸配合的轂孔長度L=62mm。&

79、lt;/p><p><b>  d 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>  1) 擬定軸上零件的裝配方案</p><p>  裝配方案見鉆床的裝配總圖。</p><p>  2) 按軸向定位要求確定各軸段直徑和長度</p><p>  具體結(jié)構(gòu)見頭架主軸圖, </p><p>

80、;  3)軸上零件的周向定位</p><p>  半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用A型普通平鍵聯(lián)接,按d1=34mm,從手冊中查得平鍵截面尺寸b×h=6×6,根據(jù)輪轂寬度,由鍵長系列中選取鍵長L=38mm,半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6。</p><p>  齒輪與軸的周向定位采用A型普通平鍵聯(lián)接,平鍵的尺寸為b×h×L=8×8×38.

81、為了保證齒輪與軸具有良好的對中性,取齒輪與軸的配合為H7/r6。</p><p>  滾動軸承與軸的周向定位采用過渡配合保證的,因此軸段直徑尺寸公差取為m6。</p><p>  4)確定軸上圓角和倒角尺寸</p><p>  各軸肩處的圓角半徑見圖2-1,軸端倒角取1×45°。</p><p><b>  5)

82、 軸的強度校核</b></p><p><b>  a 求軸的載荷</b></p><p>  在進行軸校核時按軸是實心進行校核,因此軸的尺寸相應(yīng)減少.首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖(見圖1-3)。在確定軸承的支撐點位置時,從手冊中查取a值。對于61803型深溝球軸承,因此軸的支承跨距L=65+65=130mm。</p><p>

83、;  根據(jù)軸的計算簡圖作為軸的彎矩圖、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖和當(dāng)量彎矩圖中可以看出,C截面的當(dāng)量彎矩最大,是軸的危險截面。C截面處的、、、及的數(shù)值如下。</p><p>  支反力 水平面 =209 ,=209 N</p><p>  垂直面 =197 , =-76 N</p><p>  彎矩和

84、 水平面 =5538.5 N·mm</p><p>  垂直面 =3206.5 N·mm</p><p>  圖1-3 軸的計算簡圖</p><p>  Fig.1-3 Computation diagram of axis </p><p><b>  合成彎矩</b></p&g

85、t;<p>  ==6399.7 N·mm</p><p>  扭矩 =10120.6 </p><p><b>  當(dāng)量彎矩</b></p><p>  ==10119.9 N·mm</p><p><b>  b 校核軸的強度

86、</b></p><p>  軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。由表查得=650,則[]=0.09~0.1,即58~65,取[]=60,軸的計算應(yīng)力為</p><p>  ==17.3<[]=60 N/mm2</p><p>  根據(jù)計算結(jié)果可知,該軸滿足強度要求。</p><p>  6) 精確校核軸的疲勞強度</p&g

87、t;<p>  對于重要的軸,必須按安全系數(shù)精確校核軸的疲勞強度。一般用途的軸,該步工作可以省略。</p><p><b>  a 判斷危險截面</b></p><p>  危險截面應(yīng)該是應(yīng)力較大,同時應(yīng)力集中較嚴(yán)重。從受載情況觀察,截面C上最大,但應(yīng)力集中不大(過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端),而且這里軸直徑最大,故截面C不必校核。從應(yīng)力集中對軸

88、的疲勞強度削弱程度觀察,截面Ⅳ和Ⅴ處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重。截面Ⅴ的應(yīng)力集中與截面Ⅳ相近,但截面Ⅴ不受扭矩作用,同時軸徑也較大。分析可知,危險截面為Ⅳ截面(左側(cè))。</p><p>  b 計算危險截面應(yīng)力</p><p>  截面右側(cè)彎矩為 =10119.9×=3436.9 N/mm;</p><p>  截面上的扭矩為

89、 =10120.6 N/mm; </p><p>  抗彎截面系數(shù) =0.1==583.2 mm3;</p><p>  抗扭截面系數(shù) =0.2==1166.4 mm3;</p><p>  截面上的彎曲應(yīng)力 =5.9 N/mm2;</p>

90、<p>  截面上的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 == 8.7 N/mm2; </p><p>  彎曲應(yīng)力幅度 == 5.9 N/mm2;</p><p>  彎曲平均應(yīng)力 =0;</p><p>  扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅與平均應(yīng)力相等,即 = =4.4 N/mm2; <

91、/p><p><b>  c 確定影響系數(shù)</b></p><p>  軸的材料為45號鋼,調(diào)質(zhì)處理。由表查得=600 N/mm2,=275 N/mm2,=140 N/mm2。</p><p>  軸肩圓角處的有效應(yīng)力集中系數(shù)、。根據(jù)=1/18=0.056,=20/18=1.1,由表經(jīng)插值后可得=1.65,=1.19。</p><

92、;p>  尺寸系數(shù)、根據(jù)軸截面為圓截面查圖得=1.0 ,=0.98 。</p><p>  表面質(zhì)量系數(shù)、 根據(jù)=600和表面加工方法為精車,查圖得==0.88</p><p>  材料彎曲、扭轉(zhuǎn)的特性系數(shù)、取=0.1,=0.5=0.05</p><p><b>  由上面結(jié)果可得</b></p><p><

93、;b>  =40.63</b></p><p><b> ?。?.62</b></p><p><b> ?。?.40</b></p><p>  查表中的許用安全系數(shù)[]=1.5,可知該軸安全。</p><p><b>  1.4 本章小結(jié)</b><

94、/p><p>  本章首先選擇了機床的形式和基本外形尺寸,再根據(jù)加工條件選擇了適合加工深孔的刀具。通過對被加工零件的材料的切削性能的了解,并聯(lián)系加工環(huán)境和條件,對鉆削深孔的進給量、背吃刀量及切削速度進行了選擇。根據(jù)切削速度和進給量,進行了切削力、切削扭矩及切削功率的估算。通過得到的數(shù)據(jù)選擇了適合本次設(shè)計的機床的電動機。此后進行了齒輪和軸的設(shè)計計算,并進行了強度校核,使設(shè)計的齒輪和軸都能夠滿足實際的需要。</p&

95、gt;<p><b>  2 專用夾具設(shè)計</b></p><p>  2.1 工件的加工工藝性分析</p><p>  因采用立式鉆床,待加工孔處于水平位置。若設(shè)平行于待加工孔的面分別為頂面和底面,則使多孔那面為底面,即定位基準(zhǔn)面。以基準(zhǔn)面上的直徑為φ5的兩孔以及基準(zhǔn)面定位。</p><p>  鉆模板應(yīng)垂直與定位基準(zhǔn)面,鉆

96、套中心線與待加工孔中心線同軸。夾緊件由工件頂面向定位基準(zhǔn)面夾緊。采用螺旋夾緊機構(gòu)。</p><p>  2.2 定位元件的選擇與設(shè)計</p><p>  2.2.1 定位元件的選擇</p><p>  工件在夾具中位置的確定,主要是通過各種類型的定位元件實現(xiàn)的。在機械加工中,雖然被加工工件的種類繁多和形狀各異,但從它們的基本結(jié)構(gòu)來看,不外乎是由平面、圓柱面、圓錐

97、面及各種成形面所組成。工件在夾具中定位時,可根據(jù)各自的結(jié)構(gòu)特點和工序加工精度要求,選擇其上的平面、圓柱面,圓錐面或它們之間的組合表面作為定位基準(zhǔn)。為此,在夾具設(shè)計中可根據(jù)需要選用各類型的定位元件。</p><p>  在夾具設(shè)計中常用于圓孔表面的定位元件有定位銷、剛性心軸和錐度心軸等。工件以圓孔表面定位時使用定位銷定位;套類零件,為了簡化定心裝置,常常采用剛性心軸作為定位元件;為消除工件與心軸的配合間隙,提高定心

98、定位精度,在夾具設(shè)計中還可選用小錐度心軸。在此次設(shè)計中,根據(jù)泵體蓋的結(jié)構(gòu)特點采用一面兩孔定位。如圖2-1為工件在夾具中的定位方式簡圖.</p><p>  在夾具中,工件以圓孔表面定位時使用的定位銷一般有固定式和可換式兩種。在大批量生產(chǎn)中,由于定位銷磨損較快,為保證工序加工精度需定期維修更換,此時常采用便于更換的可換式定位銷。</p><p>  圖2-1 所示為常用的固定式定位銷的典型結(jié)

99、構(gòu)[9]。當(dāng)被定位工件的圓孔尺寸較小時,可選圖中(a)所示的定位銷結(jié)構(gòu)。這種帶有小凸肩的定位銷結(jié)構(gòu),與夾具體連接時穩(wěn)定牢靠。當(dāng)被定位工件的圓孔尺寸較大時,選用圖中(b)所示的結(jié)構(gòu)即可。若被定位工件同時以其上的圓柱孔和端面組合定位時,還可選用帶有支撐墊圈的定位銷結(jié)構(gòu)。支撐墊圈與定位銷可做成整體式的,也可做成組合式的。為保證定位銷在夾具上的位置精度,一般與夾具的連接采用過盈配合。</p><p>  可換式定位銷如圖

100、2-2所示,為了便于定期更換,在定位銷與夾具體之間裝有襯套,定位銷與襯套內(nèi)徑的的配合采用間隙配合,而襯套與夾具體則采用過度配合。由于這種定位銷與襯套之間存在裝配間隙,故其位置精度較固定式定位銷低。</p><p>  為了便于工件的順利裝入,上述定位銷的定位端頭部均加工成的大倒角。各種類型定位銷對工件圓孔定位時限制的自由度,應(yīng)視其與工件定位孔的接觸長度而定,一般選用長定位銷時限制四個自由度,短定位銷時則限制兩個自

101、由度。若采用削邊銷,則分別限制兩個或一個自由度。當(dāng)采用圖 所示的錐面定位銷定位時,則相當(dāng)于三個支撐點,限制三個自由度。</p><p>  圖2-1 固定式定位銷</p><p>  Fig.2-2 Stationary positioning pin</p><p>  圖2-3 可換式定位銷及錐面定位銷</p><p>  Fig.2-

102、2 The replacing positioning pin and the conical surface positioning pin</p><p>  在固定式和可換式中,為適應(yīng)以工件上的兩孔一起定位的需要,應(yīng)在兩個定位銷中采用一個削邊定位銷。直徑為3~50mm的削邊定位銷都做成菱形。</p><p>  2.2.2 定位誤差的分析</p><p> 

103、 夾具的作用首先是要保證工序加工精度,在設(shè)計夾具選擇和確定工件的定位方案時,根據(jù)工件定位原理選用相應(yīng)的定位元件外,還必須對選定的工件定位方案能否滿足工序加工精度要求作出判斷。為此,就需對可能產(chǎn)生的定位誤差進行分析和計算。</p><p>  定位誤差是指由于定位不準(zhǔn)而造成某一工序在工序尺寸(通常指加工表面對工序基準(zhǔn)的距離尺寸)或位置要求方面的加工誤差。對某一定位方案,經(jīng)分析計算其可能產(chǎn)生的定位誤差,只要小于工件有

104、關(guān)尺寸或位置公差的~,一般即認(rèn)為此定位方案能滿足該工序的加工精度要求。</p><p>  工件在夾具中的位置是由定位元件確定的,當(dāng)工件上的定位表面一旦與夾具上的定位元件相接觸或相配合,作為一個整體的工件的位置也就確定了。但對于一批工件來說,由于在各個工件的有關(guān)表面之間,彼此在尺寸及位置上均有著在公差范圍內(nèi)的差異,夾具定位元件本身和各定位元件之間也具有一定的尺寸和位置公差。這樣一來,工件雖已定位,但每個被定位工件

105、的某些具體表面都會有自己的位置變動量,從而造成在工序尺寸和位置要求方面的加工誤差。</p><p>  由此可知,定位誤差是指工件在用調(diào)整法加工時,僅僅由于定位不準(zhǔn)而引起工序尺寸或位置要求的最大可能變動范圍。即定位誤差主要是由基準(zhǔn)位置誤差和基準(zhǔn)不重合誤差兩項組成。</p><p>  根據(jù)定位誤差的上述定義,在設(shè)計夾具時,對任何一個定位方案,可通過一批工件定位時的兩個極端位置,直接計算出工

106、序基準(zhǔn)的最大變動范圍,即為該定位方案的定位誤差。</p><p>  在機械加工中,有很多工件是以多個表面作為定位基準(zhǔn),在夾具中實現(xiàn)表面組合定位的。</p><p>  采用表面組合定位時,由于各個定位基準(zhǔn)面之間存在著位置偏差,故在定位誤差的分析和計算時也必須加以考慮。為了便于分析和計算,通常把限制不定度最多的主要定位表面成為第一定位基準(zhǔn),然后再依次劃分為第二、第三定位基準(zhǔn)。一般來說,采用

107、多個表面組合定位的工件,其第一定位基準(zhǔn)的位置誤差最小,第二定位基準(zhǔn)次之,而第三定位基準(zhǔn)的位置誤差最大。</p><p>  2.2.3 定位誤差的計算</p><p>  在本次設(shè)計中采用一面兩孔組合定位。</p><p>  采用工件上一面兩孔組合定位時,根據(jù)工序加工要求可能采用平面為第一定位基準(zhǔn),也可能采用其中某一個內(nèi)孔為第一定位基準(zhǔn)。圖2-3所示為一長方體工

108、件及其在一面兩銷上的定位情況,因系采用短定位銷,故工件底面1為第一定位基準(zhǔn),工件上的內(nèi)孔及分別為第二和第三定位基準(zhǔn)。</p><p>  一批工件在夾具中定位時,工件上作為第一基準(zhǔn)的底面1沒有基準(zhǔn)位置誤差。由于定位孔較淺,其內(nèi)孔中心線由于內(nèi)孔與地面垂直度誤差而引起的基準(zhǔn)位置誤差也可忽略不計。但作為第二、第三定位基準(zhǔn)的、,由于與定位銷的配合間隙及兩孔、兩銷中心距誤差引起的基準(zhǔn)位置誤差必須考慮。</p>

109、<p>  圖2-4長方體工件在夾具中一面兩銷上的定位</p><p>  Fig.2-3 The cubic work piece located in the jig with one plant and two positioning pin</p><p>  根據(jù)上述,確定本次夾具設(shè)計采用底面為第一基準(zhǔn)面,兩孔分別為第二和第三基準(zhǔn)面。兩定位銷的尺寸及定位誤差的計算如下

110、:</p><p>  圖2-5 一面兩孔式,第二、第三定位基準(zhǔn)的位置和角度誤差[10]</p><p>  Fig.2-4 At the same time two types, second, third localization datum position and angle error</p><p><b>  根據(jù)圖2-4有:</b&g

111、t;</p><p>  1) 兩定位銷中心距 </p><p><b>  ==14.5</b></p><p>  式中 ——工件兩定位孔的中心距</p><p>  2) 兩定位銷中心距的公差 </p><p><b>  (2-1)</b></p>

112、<p>  式中 ——工件兩定位孔的中心距公差</p><p><b>  中心距公差 </b></p><p><b>  則兩定位銷中心 </b></p><p>  3) 圓柱銷直徑的公稱值 </p><p><b>  =5</b></p>

113、<p>  式中 ——與圓柱銷相配合的工件定位孔的最小直徑(mm)</p><p><b>  公差選取:</b></p><p>  4) 菱形銷寬度   表2-1 及的推薦值(mm)</p><p>  Tab.2-1 b and B recommended value(mm)</p><p> 

114、 =5,因此得:=2, =0.5</p><p><b>  5) 補償距離  </b></p><p>  (mm) (2-2)</p><p>  式中 ——夾具圓柱銷與其相配合的工件定位孔間的最小間隙(mm)</p><p>  圓柱銷的尺寸為,根據(jù)GB1801——

115、79知該即尺寸為φ5-0.006 -0.0017。</p><p>  由此可得 (mm)</p><p>  則 (mm)</p><p>  6) 菱形銷圓弧部分與其相配合的工件定位孔間的最小間隙  </p><p><b>  (mm)</b></p>

116、;<p>  式中 ——與菱形銷相配合的工件定位孔的最小直徑(mm)</p><p>  7) 菱形銷最大直徑  </p><p><b>  (mm)</b></p><p><b>  公差選取h5</b></p><p>  8) 兩定位銷所產(chǎn)生的最大角度定位誤差  </

117、p><p>  式中 ——夾具圓柱銷與其配合的工件定位孔間的最大間隙;</p><p>  ——夾具菱形削與其配合的工件定位孔間的最大間隙應(yīng)保證;</p><p>  則   </p><p>  由于待加工孔未對其形位公差,因此允許些許偏差。</p><p> 

118、 2.3 泵體蓋在夾具中的夾緊</p><p>  工件在夾具中的裝夾是由定位和夾緊這兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。僅僅定位好,在大多數(shù)場合下,還無法進行加工。只有進而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對工件實行夾緊,才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。</p><p>  夾緊裝置的基本任務(wù)就是保持工件在定位中所獲得的既定位置,以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下,不發(fā)生移動和振動,確保加工質(zhì)量

119、和生產(chǎn)安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的,正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確位置。</p><p>  2.3.1 夾緊裝置的組成</p><p>  一般夾緊裝置由下面兩個基本部分組成。</p><p><b>  1) 動力源</b></p><p>  即產(chǎn)生原始作用力的部分。如果用人的體力對工件進行夾緊,

120、稱為手動夾緊;如果用氣動、液壓、氣液聯(lián)合、電動以及機床的運動等動力裝置來代替人力進行夾緊,則稱為機動夾緊。</p><p><b>  2) 夾緊機構(gòu)</b></p><p>  即接受和傳遞原始作用力,使之變?yōu)閵A緊力,并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。它包括中間遞力機構(gòu)和夾緊元件。中間遞力機構(gòu)把來自人力或動力裝置的力傳遞給夾緊元件,再由夾緊元件直接與工件接觸,最終完成夾緊任務(wù)。

121、</p><p>  根據(jù)動力源的不同和工件夾緊的實際需要,一般中間遞力機構(gòu)在傳遞夾緊力的過程中,可以起到以下作用:</p><p>  a 改變作用力的方向;</p><p>  b 改變作用力的大小;</p><p>  c 具有一定的自鎖性能,以保證夾緊可靠,在手動夾緊時尤為重要。</p><p>  本次設(shè)計采

122、用手動夾緊方式。</p><p>  2.3.2 夾緊力的確定</p><p><b>  1) 夾緊力的方向</b></p><p>  夾緊力應(yīng)垂直于主要定位基準(zhǔn)面[11]。為使夾緊力有助于定位,則工件應(yīng)緊靠支撐點,并保證各個定位基準(zhǔn)與定位元件接觸可靠。一般地講,工件的主要定位基準(zhǔn)面其面積較大、精度較高,限制的不定度多,夾緊力垂直作用于此

123、面上,有利于保證工件的加工質(zhì)量。</p><p>  夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力。圖2-4所示為工件安裝時的重力、切削力和夾緊力之間的相互關(guān)系。其中圖(a)最好,圖(d)最差。</p><p>  圖2-4 夾緊力與切削力、重力的關(guān)系</p><p>  Fig.2-4 Clamps the strength and the cutting force、the

124、gravity relations</p><p>  圖(a) </p><p>  圖(b) </p><p>  圖(c) </p><p>  圖(d) </p><p>  圖(e) </p><p>  下面分析三

125、力互相垂直的情況下,切削力與夾緊力間的比例關(guān)系。圖2-5為在臥式銑床上銑一用臺鉗夾緊的工件。</p><p>  圖2-5 銑削時Fr、W、G間的關(guān)系</p><p>  Fig.2-5 The relations of Fr、W、G When milling</p><p>  當(dāng)重量G很小而可以忽略不計時,只考慮夾緊力W與切削力的平衡,按靜力平衡條件</p

126、><p>  =W+W (2-3)</p><p><b>  (2-4)</b></p><p>  式中 ——工件的定位基準(zhǔn)與夾具定位元件工作表面間的摩擦系數(shù),=0.15~0.25;</p><p>  ——工件的夾壓表面與夾緊元件間的摩擦系數(shù),=0.15~0.25;&

127、lt;/p><p><b>  因此</b></p><p>  (2-5) </p><p>  可見在依靠摩擦力克服切削力的情況下,所需要的夾緊力是很大的。</p><p>  在夾緊力工件時各種不同接觸面之間的摩擦系數(shù)可見表。</p><p>  表3-2

128、 各種不同接觸表面之間的摩擦系數(shù)</p><p>  Tab.3-2 Between each kind of different faying surface friction coefficient </p><p>  為了減小夾緊力,可以在正對切削力F的作用方向,設(shè)置一支承元件(圖2-6中之T)。這種支承不用作定位,而是用來防止工件在加工中移動。</p><p&

129、gt;  圖2-6 承受切削力支承</p><p>  Tab.2-6 Bear cutting force supports</p><p>  如圖2-5所示,當(dāng)圓柱銑刀切入全深時,作用于工件上的切削分力、的合力有使工件平移抬起的趨勢。為此可用圖2-6所示之壓塊,使夾緊力一力兩用。</p><p>  在鉆床上對工件鉆孔時,為了減小夾緊力,應(yīng)力求使主要定位基準(zhǔn)面

130、處于水平位置,使夾緊力、重力和切削力同向,都垂直作用在主要定位基準(zhǔn)面上。見圖2-7(a)所示。</p><p>  反之,當(dāng)夾緊力與切削力及工件重力方向相反時,所需的夾緊力很大,W=F+G。例如在殼體凸緣上鉆孔時,由于殼體較高,工件只能倒裝。這種安裝方式在圖2-7(b)中的F和G均有使夾緊機構(gòu)脫開的趨勢,因此需要施加較大的夾緊力W。</p><p>  圖2-7 鉆削時W、F、G間的關(guān)系&

131、lt;/p><p>  Fig.2-7 The relations of W, F, G when Drills truncates </p><p>  2) 夾緊力的作用點</p><p>  夾緊力的作用點是指夾緊元件與工件相接觸的一小塊面積。選擇作用點的問題是在夾緊力方向已定的情況下才提出來的。選擇夾緊力作用點位置和數(shù)目時,應(yīng)考慮工件定位可靠,防止夾緊變形,確保

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