十字軸中心孔及油道鉆床,十字,中心,鉆床 重慶科技學院 畢業(yè)設計（論文） 題 目 十字軸中心孔及油道鉆床 院 （系） 機械與動力工程學院 專業(yè)班級 機設普10-1 學生姓名 張軍宏 學號 2010441483 指導教師 李鋼 職稱 副教授 評閱教師 ___ 職稱__ _ 2014年6月6日 學生畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明 本人以信譽聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文）是在導師的指導下進行的設計（研究）工作及取得的成果，設計（論文）中引用他（她）人的文獻、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標注出，論文中的結論和結果為本人獨立完成，不包含他人成果及為獲得重慶科技學院或其它教育機構的學位或證書而使用其材料。與我一同工作的同志對本設計（研究）所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 畢業(yè)設計（論文）作者（簽字）： 年 月 日 摘 要 隨著全球化競爭的日益加劇，世界發(fā)達國家的汽車產業(yè)發(fā)生了新的變化，汽車零部件行業(yè)也呈現(xiàn)出組織集團化、技術高新化、供貨系統(tǒng)化和經營全球化等新特點，每個汽車零部件都有其重要作用，傳動萬向節(jié)十字軸是個典型實例。因此設計出一臺能夠加工十字軸的專用鉆床迫在眉睫。 十字軸零件小，需加工的地方多，設計要求嚴格，工序達十多道，它是汽車上的關鍵零件，起著傳遞動力的作用，是萬向節(jié)聯(lián)軸器上的重要零件，精度要求高，加工難度大。所以在加工十字軸時要注意尺寸，精度，結構，鍛造，車削等方面都要進行更精密的加工。汽車零部件如何采用新材料和新技術顯得尤為緊迫和重要。通過研究十字軸的一系列產品，加工出高品質，內部質量高的成品。 關鍵字： 十字軸 汽車 專用鉆床 機械制造 II 重慶科技學院本科畢業(yè)設計 ABSTRACT ABSTRACT With the increasing globalization of competition, the automotive industry developed countries in the world new changes have taken place, the auto parts industry is also showing a group of organizations, new and high technologies, systematic and supply business globalization, and other new features, each Auto parts has its own important role in transmission of cross-axis is a typical example. Therefore, one can design a special cross-axis machining drilling is imminent. Cross-axis of small parts, internal processing takes place more stringent design requirements, the process of dozens of multi-channel, which is the key vehicle components, play a dynamic role in transmission, is the universal joint on the important parts, precision Demanding, difficult process. So in processing cross-axis, attention should be paid to size, accuracy, structure, forging, turning the areas to carry out more sophisticated processing. Automotive components and how to use new materials, new technology is particularly urgent and important. By studying the cross-axis range of products, processing of high quality, high internal quality of the finished product. Keywords: Cross-axis Motorcar Special drilling Machine manufacture 33 重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 1 緒論 目錄 摘 要 II ABSTRACT III 1 緒 論 6 1.1國內外研究現(xiàn)狀 6 1.2論文工作的意義 7 1.3論文研究的主要工作 7 1.4 本課題的意義 8 2 機床系統(tǒng)設計 9 2.1機床主要參數(shù) 9 2.2機床運動參數(shù)的計算 9 2.3確定切削用量等計算 10 2.3.1鉆中心孔ф8 10 2.3.2鉆中心孔Φ6 12 2.4鉆油孔 13 2.5機床系統(tǒng)設計框圖 15 2.6系統(tǒng)的詳細組成 15 2.6.1 動力系統(tǒng) 15 2.6.2 傳動系統(tǒng) 15 2.6..3 數(shù)控系統(tǒng) 16 2.7詳細技術分析 16 2.8本章小結 16 3.詳細設計 17 3.1切削力的計算 17 3.1.1 確定加工工件尺寸 17 3.1.2計算切削力和扭矩 17 3.1.3帶輪傳動方案的確定 18 3.2主軸的設計及計算 18 3.3軸承的選擇 19 3.4系統(tǒng)進給機構設計 19 3.4.1軸向進給機構設計 19 3.4.2進給滾珠絲桿的核算 20 3.4.3回轉工作臺運動分析 21 3.5導軌的設計 23 3.5.1X軸向移動導軌的預選 23 3.5.2導軌的相關計算 24 3.5.3導軌的壓強計算和分布 25 3.5.4導軌傳動間隙調整分析 25 3.6?計算機數(shù)控裝置系統(tǒng)設計 26 3.6.1?數(shù)控裝置系統(tǒng)硬件組成 26 3.6.2?步進電機的接口電路 26 3.7本章小結 26 4 夾具設計 27 4.1 夾緊力的計算 27 5刀具及量具的選擇 30 6結論 31 參考文獻 32 致謝 33 1 緒 論 由于傳統(tǒng)機床在生產過程中加工精度、生產率、以及自動化的程度越來越跟不上時代發(fā)展的潮流，因此，出現(xiàn)了數(shù)控機床，所謂數(shù)控機床就是通過編程的方式達到控制機床的目的，相對于人工來講能夠更加精確地完成任務同時還能節(jié)省大部分的人力物力，因此在加工中過程中被應用得非常普遍。我們在本次設計數(shù)控多工位鉆床過程中必須注意這幾點： 1、對于數(shù)控多軸鉆床的結構進行設計時，應該盡量減少機床的振動，強迫振動和受迫振動是一般機床最常見的振動，要減少機床在速度不高進給時的不穩(wěn)定性同時提高運動精度；? 2、我們在對鉆床的主軸元件和主傳動元件進行設計計算時，必須做到機床的主軸方向上能自由的軸向運動，同時鉆床的主傳動元件要能做到多級調速； 3、對于數(shù)控多軸鉆床而言，最主要的就是鉆床主軸箱運動以及工作臺的轉動。在本設計中，進給驅動和傳動部件的一個重要組成部分。一般數(shù)控機床用步進電機經過聯(lián)軸器和滾珠絲杠螺母副的結構從而達到傳動的目的。我們在設計鉆床時需注意，工作臺的運動和主軸箱的運動都能夠使用單一滑軌來達到目的，而通過幾個滑動導軌聯(lián)合起來使用就能夠讓數(shù)控鉆床完成在X軸、Y軸、Z軸的進給運動; 為了完成多工位必須進行零件加工回轉工作臺的設計，這是完成多鉆孔機設計非常關鍵的一步。 4、設計數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)對于我設計的數(shù)控機床只需要完成機床的硬件部分，換句話說，選取合適的控制元件，也是設計圖。 5、在對機床的立柱和床身進行設計時首先要保證機床各部分的剛度。其次如何選擇床身和立柱的結構跟材料選擇也非常關鍵。 關于這次數(shù)控多軸鉆床的設計，數(shù)控系統(tǒng)很好的讓機床的鉆削加工更加的自動化：提高了零件的精度等級、生產率，機床的自動化操作節(jié)省了很多人力物力。采用多工位則縮短了裝夾時間，一次裝夾完成零件多步驟加工，使零件的生產率得到大幅度的提升，這符合設計課題的經濟意義。 1.1國內外研究現(xiàn)狀 十字軸在當今社會中應用非常的廣泛，特別是在汽車行業(yè)中，所以如何能夠更快以及更好的加工出十字軸成為當今制造行業(yè)的難題。首先，為了能夠更快的加工出十字軸，我們必須將其中最關鍵的中心孔加工單獨使用專用的數(shù)控鉆床來完成，這就需要我們設計一臺符合生產要求的專用鉆床加工十字軸的中心孔和油道，在這方面技術，國際上存在很大的空缺，我們應該利用這次畢業(yè)設計來填補這一空缺。市面上存在各種各樣的機床，有好的也有不好的，我們在做的時候應該盡量的吸取現(xiàn)代機床設計中比較好的元素，用在我們的設計中。其次就是更快的加工，所以這次畢業(yè)設計我采用了四軸同時加工，提高了加工的效率，也能保證加工的精度，機床的好與不好主要就體現(xiàn)在機床本身的自動化程度是否夠高，應為自動化的程度越高就越能減少人力物力的投入，同時也就減少了生產者的成本，創(chuàng)造出跟多的經濟利益，這是我們非?？粗氐?。當然，機床發(fā)展的方向也是向著自動化的方向發(fā)展，在機床的每個機構中我們都能發(fā)現(xiàn)自動化的影子，特別是在一些高端機床中更是體現(xiàn)得淋漓盡致。最近幾十年來，組合機床飛速發(fā)展，它既能保證加工精度，又能保證聲生產效率，還能提高材料的利用率，這是非常不容易的。CNC控制機床是未來必然的趨勢。 1.2論文工作的意義 數(shù)控系統(tǒng)主要發(fā)揮著對機床的控制作用。機床是實現(xiàn)生產的工作者，任何一個國家的制造業(yè)發(fā)達程度也主要靠數(shù)控機床的發(fā)展水平來體現(xiàn)，因此如何能設計出一臺專用的數(shù)控機床成了機械行業(yè)共同的難題。制造業(yè)國際化是當前發(fā)展的主要方向，數(shù)控機床的制造水準仍然是體現(xiàn)國家綜合競爭力的重要標志。現(xiàn)代社會制造業(yè)發(fā)展的主要方向就是完成各個生產過程自動化，同時提高生產效率，節(jié)省人力物力到研究開發(fā)當中去。? 在給十字軸鉆孔時，老式鉆床不能滿足客戶對于零件的加工精度、工件的外形、和報價的要求，同時還揮霍了許多的勞動力和加工時間，于是，它逐漸被日新月異的社會所淘汰。另一方面，在當代社會競爭這么慘烈的情況下，數(shù)控多軸鉆床的發(fā)展必須適應社會發(fā)展和制造。相對傳統(tǒng)鉆床而言，在本文中所提到的數(shù)控多軸鉆床擁有加工精度高、生產成本低、生產效率高、自動化程度高的特點。同時它能給企業(yè)帶來良好的經濟效益，有利于生產管理的實施，所以它在未來將成為制造業(yè)的領導者。 1.3論文研究的主要工作 本論文重點設計讓傳統(tǒng)鉆床實現(xiàn)多工位的功能的原理，提升專用鉆床的生產效率，實現(xiàn)專用鉆床的高精度、自動化控制等，從而滿足現(xiàn)代社會的生產要求，創(chuàng)造出一個好的經濟收益。 1.4 本課題的意義 產品的實現(xiàn)離不開制造，它創(chuàng)造了從百分之六十到百分之八十人的社會財富，是國民經濟的支柱產業(yè)，也是高新技術發(fā)展的驅動力。一個國家的科學技術水平往往是制造水平的測定。經濟學家認為，世界上各個國家經濟的競爭力都是通過各個國家所生產的產品在市場上的活躍程度來體現(xiàn)的，說到底就是制造技術水平的競爭。 最近幾年，汽車鑄造業(yè)最主要的任務就是使零部件輕量化，要實現(xiàn)零部件的輕量化必須要解決的難題就是怎樣做出高硬度、高品質和低成本的零部件，改進零件內部質量?；旧厦恳惠v汽車都要用到十字軸，所以說十字軸是汽車上非常關鍵的零件，它在萬向節(jié)之間起著傳遞扭力的作用。十字軸的加工精度等級要求高，十字軸應該怎樣應用現(xiàn)代技術是研究的重點。同時，怎樣才能加工出輕量化而內部質量高的成品是非常重要的。 重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 2機械系統(tǒng)設計 2 機床系統(tǒng)設計 2.1機床主要參數(shù) 機床尺寸參數(shù)的確定，主要是確定影響機床加工性能的一些尺寸。[10]其中包括機床的主要參數(shù)、第二參數(shù)和其他一些尺寸參數(shù)。[10] 主要尺寸參數(shù)又稱主參數(shù)或主要規(guī)格，是表示機床加工范圍大小的一種主要規(guī)格參數(shù)，[10]他可以充分體現(xiàn)出機床的加工能力，[10]他既是機床設計的目標也是用戶選用機床的依據(jù)。[10] 表1-1常用機床組、系代號及主要參數(shù) 設計專用機床時，基本上根據(jù)加工工件基本尺寸直接確定他的參數(shù)，但也要考慮到已有的機床系列，以便充分利用通用件和標準件。 2.2機床運動參數(shù)的計算 由于多數(shù)機床都是有電機驅動，所以機床傳動功率主要討論電機功率。在確定機床傳動方案時，必須確定機床各電機功率，以滿足機床工作時所需的轉矩和扭矩。 由于目前對加工中切削力的規(guī)律還沒有充分的掌握，機床傳動過程的摩擦損失，尤其是高速下?lián)p失研究的還不夠，因此目前尚無精確的機床電動機功率計算法。 機床運動參數(shù)是指主軸的極限轉速和變速范圍，主軸的轉速級數(shù)和公比以及進給系統(tǒng)的運動參數(shù) 表1-2機床運動參數(shù)的內容 對機床主軸回轉運動的主要運動，主要參數(shù)為主軸轉速，[5]最特殊的機床主軸只需要一個固定的轉速n，他跟切削速度的關系如下： 2.3確定切削用量等計算 2.3.1鉆中心孔ф8 因為十字軸是對稱的軸，則兩個軸都需要鉆中心孔，現(xiàn)在只需算出一個孔的即可。 ① 粗鉆: 1)選擇鉆頭 硬質合金中心鉆頭 2)確定進給量f，通過查看《切削用量簡明手冊》[3]表2-7,選用進給量f=(0.18到0.22)mm/r。 鉆頭直徑：Φ6～Φ8mm 進 給 量：f=0.18mm/r； 切 削 深度：an=0.5 通過查看《切削用量簡明手冊》[3]表2-31，切割速度的計算公式為: 通過查《切削用量簡明手冊》[3]表2.31 得: C v=4.8 ,Z v=0.4 ，X v=0 ，Y v=0.7，m=0.2，修正系數(shù)K v=0.8。 由表2.12得刀具壽命T=25min，所以: 確定機床主軸轉速: 由銑端面鉆中心孔機的規(guī)格，取標準轉速為所以實際切削速度： v=。 切削工時:通過查看《切削用量簡明手冊》[3]中表3-21得知超切量，故走刀長度L=8+4mm,因此切削工時 。 ② 半精鉆孔：同理如上，進給量f取0.20毫米每轉；計算得出: 取標準轉速,所以實際切削速度 v= ③ 精鉆：同理如上，進給量：f=0.22mm/r；計算得出: 取標準轉速,所以實際切削速度： v= 2.3.2鉆中心孔Φ6 同理如上因十字軸是對稱的軸，則兩個軸都需要鉆中心孔，現(xiàn)在只需算出一個孔的即可。 ① 粗鉆 1） 選擇鉆頭 刀具: 硬質合金中心鉆頭 2） 確定進給量f，通過查《切削用量簡明手冊》[3]表2.7,選取進給量f=(0.14到0.18)mm/r。 鉆孔: 鉆頭直徑：Φ4～Φ6mm 進 給 量：f=0.14mm/r 切削深度：An=0.1mm 由《切削用量簡明手冊》[3]表2.30，切削速度的計算公式為: 通過查《切削用量簡明手冊》[3]表2.30 ,，，，，修正系數(shù)2。 由表2.12得刀具壽命T=15min，所以 確定機床主軸轉速: 根據(jù)銑端面鉆中心孔機床說明書，取標準轉速,所以實際切削速度 v= 切削工時：由《切削用量簡明手冊》[3]表3.21確定超切量，故走刀長度L=6+4mm,因此切削工時 。 ② 半精鉆孔：同理如上，進給量：f=0.16mm/r；計算得出: 取標準轉速,所以實際切削速 v= ③ 精鉆：同理如上，進給量：f=0.14mm/r ；計算得出: 取標準轉速,所以實際切削速: v= 2.4鉆油孔 ① 選擇鉆頭 刀具: 硬質合金中心鉆頭 機床:專用鉆床 ② 確定進給量f，通過查看《切削用量簡明手冊》[3]表2.7,選取進給量f=(0.10到0.17)mm/r。 鉆孔: 鉆頭直徑：Φ4～Φ25mm 進給量：f=0.10mm/r； 切削深度： 通過查看《切削用量簡明手冊》[3]表2-31，切削速度的計算公式為: 通過查看《切削用量簡明手冊》[3]表2-30 ,，，，，修正系數(shù)2。 查表2-12得刀具壽命T=15分鐘，因此 確定機床主軸轉速: 根據(jù)銑端面鉆中心孔機的規(guī)格，標準的速度 ,所以實際切削 速度 v=。 切削工件時:通過查看《切削用量簡明手冊》 [3]表3.21確定超切量，故走刀長度L=24mm+4mm=28mm 2.5機床系統(tǒng)設計框圖 圖2-1系統(tǒng)設計框圖 2.6系統(tǒng)的詳細組成 電力系統(tǒng)，傳輸系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，進料系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)是形成多工位鉆床的必要條件。 2.6.1 動力系統(tǒng) 電機的轉速、轉矩、負載是首要考慮的因素，動力系統(tǒng)的選取要求就是既適合又經濟，要先確定該機床最大加工工件時的負載，我們應該以孔加工工件的最大尺寸，再根據(jù)切削力的大小和轉矩來確定電機的型號。詳細設計和計算在下一章。 2.6.2 傳動系統(tǒng) 由于電機的速度不能滿足鉆床扭矩的要求，使用減速降低處理速度增加的扭矩，以滿足加工要求。根據(jù)查閱相關資料，使用皮帶傳動能滿足加工的要求，并且皮帶傳動有良好的經濟性能和相對簡單的設計。所以，該論文將用皮帶傳動來作為減速器。 2.6..3 數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)主要是控制機床總體運動，包括對機床進給系統(tǒng)、分度臺的回轉、加工零件定位、主軸轉速的控制。我設計的機床將采取開環(huán)控制系統(tǒng)，選用單片機控制系統(tǒng)時一定要用性價比高的控制系統(tǒng)，具體控制系統(tǒng)設計在論文下章將提到。 2.7詳細技術分析 該設計必須在加工零件過程中實現(xiàn)多工位，為了讓回轉盤可以有多工位的功能，因此在工作臺設計過程中盡量選取蝸桿渦輪或者絲杠傳動，從而達到實現(xiàn)多工位的目的。 2.8本章小結 渦輪蝸桿和絲杠傳動主要在實現(xiàn)鉆床的多工位功能和回轉工作臺的多工位的功能中采用。因此，我們應該考慮到方案的優(yōu)缺點，做出最合理的選擇。 重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 3詳細設計 3.詳細設計 3.1切削力的計算 3.1.1 確定加工工件尺寸 由十字軸零件圖可知加工零件尺寸為六毫米,刀具為高速鋼麻花鉆。工件材料為四十五號鋼；材料為球墨鑄鐵；硬度為190HBS；加工精度八到十級。 3.1.2計算切削力和扭矩 （1）按照參考書《機械加工工藝手冊》查表可知，工件材料為四十五號鋼時，高速鋼在鉆六毫米的孔時初加工進給量為0.23到0.31，而又由表2.4-41得之，查表可得極限進給量F = 0.08mm/r 至 0.30mm/r，算出鉆頭及工件的轉速為n=13.69r/s 根據(jù)參考書《金屬切削刀具》查得計算鉆頭的軸向力和扭矩的公式，再由表3-1查出麻花鉆軸向力和扭矩計算的經驗公式中的系數(shù)、脂數(shù)和修正系數(shù)。 （2）當加工零件的材料為灰鑄鐵時，根據(jù)上面同理可得：? 切削速度，扭矩和軸向力可以選取兩個極限值F = 0.12mm/r到0.75mm/r，相應的切削速度v = 0.79m/s 到 0.34m/s，進給量f=0.22到0.28。對應應的速度分別為N1 = 25.17r/s N2 = 10.52r/s 根據(jù)參考書《金屬切削刀具》中表3-1查出麻花鉆的軸向力計算公式和扭矩表達式中的指數(shù)系數(shù)和修正參數(shù)為：? 當進給速度F=0.12mm/r，由公式(1)(2)(3)可計算出 T=3.78N.M F=768.14N Pm=0.597KW 當進給速度F=0.7mm/r，同樣由公式(1)(2)(3)可計算出 T=15.49N.M F=3.149KN Pm=1020W 所以，計算出鉆頭=3.2KN、最大轉矩=15.5Nm、最大功率=1020w 同時鉆頭的主軸功率Pm=0.97×0.993×0.982=0.904? 所以P=1.02/0.904=1130w 接下來開始選擇電機的型號，根據(jù)《機械設計課程設計》副錄Ⅲ?電動機的型號選擇完全達不到主軸(=15.5Nm)的要求。于是，用皮帶進行減速同時增大轉矩是最好的選擇。? 在對數(shù)控多工位鉆床進行設計時，其中一個必要條件就是機床要能完成無級變速。在這個條件下，無極變速器可以滿足主軸扭矩和傳遞相應的要求。然后，根據(jù)設計，主軸要能在軸向上運動，這就要求上帶輪需將電動機的運動傳送到主軸，因此主軸傳送為主軸電機通過無級變速器連接到聯(lián)軸器然后再通過皮帶傳送給主軸?。 3.1.3帶輪傳動方案的確定 主軸電機輸出功率P=1.13/0.99=1.16Kw? 根據(jù)參考書《機械設計課程設計》[8]附錄Ⅲ?電動機?表一?大致選用Y90S-2型號的電機，額定狀態(tài)下功率為1.5KW，電壓為380V，電流為3.4A，轉速為2840轉/分，最大轉矩為2.2N.M。? 選取了電動機之后就可以依據(jù)所選出的電動機選出對應的無級變速器。通過電動機額定功率及額定轉矩和主軸所必需達道的最小轉矩的值，可確定變速器，根據(jù)參考書《機械設計手冊》[1]第④卷選取出無級變速器型號為：hzx-1500L。? 根據(jù)CVT和主軸扭矩所需的相關數(shù)據(jù)，我們選擇出的無級變速器主軸的扭矩和轉速完全能夠滿足要求。 對于皮帶輪組的設計就是要完成傳動。為了設計需要，可以僅設計一組皮帶輪即可。同時由于扭矩肯定可以達到要求，扭矩需求的差值很小，我們可以由主軸箱結構設計著手，可以把齒輪換成帶輪，既不使變速器的轉矩發(fā)生變化也不破壞轉速，只需要把扭矩傳給主軸，從而完成了設計需求和目的。 3.2主軸的設計及計算 主軸的材料為四十五號鋼，硬度HB220到HB250? 根據(jù)參考書主《現(xiàn)代實用機床設計手冊》式3-8-2[5]軸的最小直徑?d=12mm P=1130W???=2840r/min? 對于d14mm，因為軸的直徑應為圓形的標準值，選取D = 20mm再根據(jù)軸的最小直徑的確定各主軸軸徑。 3.3軸承的選擇 根據(jù)主軸示意圖，可選用深溝球軸承和角接觸球軸承。 傳動軸左支承處離受力較的右支承較遠，載荷不是很大，選擇一個深溝球軸承。傳動軸右支承處既要承受主動齒輪的徑向力，又有皮帶輪，載荷比較大，選擇調心滾子軸承。 3.4系統(tǒng)進給機構設計 3.4.1軸向進給機構設計 由電機帶動絲桿做旋轉運動，絲桿推動主軸箱在軸向上做往復運動，具體設計見機床裝配圖 摩擦力=????μ=0.1? 設：工作臺的總質量=500Kg，橫向導軌質量=400Kg，因為 =1180N?于是==[（500+400）×10+1180]×0.1=917.5N? （1）?計算等效轉動慣量 設：α=0.8??t0=6??δ=0.01 所以I =2.08 所以取Z1=25?；?Z2=52?；?m=1.5?；?b=25mm??；?= df1=mZ1=1.5×25=37.5mm df2=mZ2=1.5×52=78mm de1＝40.5mm de2=81mm 選擇的滾珠絲杠直徑為二十五毫米,?長度為七百毫米,材料為四十五號鋼，因此，絲杠的JS粗略計算：JS=7.8×2.54×70×10-4=2.13×10-4Kgm2 疊加到電機軸上的總轉動慣量為J M =M1=400Kg?? I =2.08 因此可以計算出J = 7.26×10 Kg m2 因為我們選擇的是滾珠絲桿，所以它們之間的摩擦力非常小，因此摩擦力矩幾乎完全可以不計。 （2）??等效負載轉矩的計算： Tm = ( +)?/? 由 （3）?計算啟動慣性阻力矩? 快速啟動的最不利的條件下，啟動加減速時間ΔT ΔT = 0.1到1秒，所以選取中間ΔT＝0.5s 步進電機的角速度 因此啟動時的慣性阻力矩 ＝×a=6.28×10×173.45=0.12Nm 步進電機的負載轉矩為： = Tm?+ = 0.36+0.11=0.47Nm （4）步進電機選擇? 已知預選的步進電機，三相六拍，步驟0.75。T = 4.9nm的最大扭矩，以確保正常的啟動和停止，滿足步進電動機的轉矩的條件，通過資料知道∑＝0.866，因此選擇的點擊是合理的 3.4.2進給滾珠絲桿的核算 粗選取絲桿型號是2504-3，必需有良好的載重能力且必須保證壓桿穩(wěn)定性良好。 下面對剛度進行校核? (1)驗算絲杠的承載能力? Ｑ＝??????（L為滾珠絲杠壽命系數(shù)（轉6101′）） =+＝0+917.5＝917.5N fH=1fW=1.2????????????T=15000 n=n= L= Ｑ＝==′′由參考書得知=8.1KN遠遠大于Q?因此Q符合設計需要 （2）?驗算壓桿穩(wěn)定性 取雙推—簡支式支承，由FK=2? 通過課本查表知道鋼的彈性模量E = 2.1×10 絲杠小徑的截面慣性矩I= 通過《機械設計手冊》[4]查得絲桿的最小徑：d=10mm 壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)K=4 絲杠長度L=LS=700mm 所選絲杠滿足設計要求 （3）?驗算絲杠剛度 絲杠剛度是保證第一導程的變動量必須要在允許范圍內 絲杠最小截面積 設T0=0.5? I=2.26cm “＋”號用于拉伸，“一”號用于壓縮，都取“＋”號，則: 由于選擇要求滾珠絲杠精度等級為C級，ΔL0=±4μm>0.681μm 因此，本設計選取的絲桿能夠達到剛度要求，設計合理 3.4.3回轉工作臺運動分析 在蝸桿與蝸輪傳動的旋轉工作臺中，傳動比 I = 30。下面是對蝸輪蝸桿的計算過程：?設：VS=4m/s， 查圖13.11在I =30線上選取A點，查得[d1/a]＝0.25、r=130(Z1=2)、η1=0.88 （1）?計算中心距 根據(jù)表12.9查得系數(shù)Ka = 1 轉速系數(shù)Zn=0.81 通過查表查得彈性參數(shù)=146 壽命系數(shù)ZH===1.131.6 通過圖13-12查出接觸系數(shù)=3.35 查表13.2得接觸疲勞極限 接觸疲勞最小安全系數(shù)：? 所以中心距a=103.72 取標準值中心距a=125mm （2）?確定基本傳動尺寸 根據(jù)表13-11查出蝸桿的齒數(shù) r=120??????Z1=2? 因此蝸輪的齒數(shù)為：Z2=iZ1=30×2=60? 模數(shù)m=（1.41.7）a/Z2=2.923.54? 取模數(shù)m=3.15? 蝸桿的分度直徑值d=[?d/a]a=0.25×125=31.25mm 蝸桿的分度直徑取d＝35.5mm?? 蝸桿導程角r=10.060 渦輪寬度b2 = 26mm 蝸桿圓周速度：V1=1.86m/s 相對滑動速度：Vs=1.89m/s 由表13.6查得當量摩擦系數(shù)μv=0.043??ρv=2.4度 （3）齒面接觸疲勞強度驗算如下： 許用接觸應力：[σh]=186.58MPa 最大接觸應力： 經核算，設計合格? （4）?輪齒彎曲疲勞強度驗算： 齒輪根部的彎曲疲勞極限：從表13-2中查得 彎曲疲勞最小安全系數(shù)： 許用彎曲疲勞應力：[σf ] =82MPa 輪齒最大彎曲應力：σf=32.58MPa≤82MPa 經核算，設計合格 （7）?潤滑油粘度和潤滑方法 油的粘度：根據(jù)VS = 6.19m/s從表13.7中選擇 從表13-7中選取滲透潤滑 電機的選擇：伺服電機js1-02 3.5導軌的設計 通過參考書《金屬切削機床設計》[3]可知，軌道的剖面外形與雙矩形導軌相似（帶滑軌的塑料適用于數(shù)控鉆床，而不需要滾動導軌）。? 我們所設計的導軌剛度十分的高，跟三角形導軌相比該導軌的當量摩擦系數(shù)要小很多，而且導軌的承載能力很強，在加工過程中檢查和維護都非常簡單，滑動導軌其最常見的形式就是在動導軌上貼塑膠軟帶，尤其是數(shù)控機床軌道為雙矩形時最突出。長方形導軌有側方向上的間隔，需要用嵌條進行調整間隙使其在一個可控的范圍內。 3.5.1X軸向移動導軌的預選 根據(jù)已知條件和加工要求，選擇指導機床坐標系如圖3-4所示： 圖3-4機床導軌坐標 通過“設計手冊”機版本（2）表9.3-7，X軸運動導軌預選 H=20?????????B=50??????????B1=12????? ?A=400???h=12???????h1=H-0.5?????b=6 圖3-5T型導軌剖面結構 3.5.2導軌的相關計算 受力分析圖如圖3-6所示： 3-6導軌受力分析簡圖 （1） a、X軸對坐標取矩? 當機床為鉆床時，F(xiàn)C=0??FQ?=0? 相對于X軸? 所以? b、?Y軸對坐標軸取矩 設工件與工作臺共重500Kg，即W=500Kg? 存在兩個極值：當工作臺在最遠的地方=0.05+0.35=0.4 C、Z軸對坐標軸取矩? 由各方面的分析可知MZ=0 （2）各導軌面上的集中支反力 對于鉆床FP=0，所以RC=FP?=0 （3）各導軌面上的支反力矩 通過該論文第一章和第二章可知??MX=0??My1=751.08Nm????My2=2151Nm? 3.5.3導軌的壓強計算和分布 本論文鉆床導軌按線性分布 當鉆床的滑動導軌在一個相對比較低的速度下進給時，平均壓力為1.21MPa,最大允許壓力2.54MPa。如果導軌的滑動速度小于一米每分鐘時，?許用壓強則小于0.2兆帕；如果滑動速度大于1米每分鐘時，P則取0.2兆帕。然而當我們選擇的導軌在不加塑料板的情況下，P和P兩個都符合設計需要，在鑲入塑料板的情況下P則達到0.25兆帕，可是我們設計中的滑動速度是2米每分鐘時P =0.2兆帕，不能滿足要求，必需對導軌的參數(shù)從新選取。數(shù)控鉆床在加工過程中，切削力的變化不會影響工件的進給運動，因此塑料導軌板上的P是能夠適量的增漲的。在這種條件下，P取0.608兆帕，因此導軌的P=0.35兆帕遠遠小于0.608Mpa，所以論文中設計的導軌是可以的。 3.5.4導軌傳動間隙調整分析 （1）軌道的選?。哼x取導軌時的基本要點：1、有一個良好的指導精度和線性度；2、耐磨的程度要高，加工精度等級高；3、必須具有足夠的強度，以保持軌道部件之間的相對位置和方向的準確性；4、當導軌在低速條件下運動要保持平衡。因為加工精度為7級，對于一般的機床鉆削，我們完全可以選取長方形的滑軌塑料。 由于機床的主要運動是沿著導軌移動的，所以導軌的損耗不低，因此我們必須要采用相應的手段降低軌道的磨損。首先我們要選取適合的材料，同時導軌進行熱處理和油脂的潤滑，另外必須選用防護罩，保證機床的軌道不漏在外面，如此能有效的預防切屑或者灰塵進入到導軌中，降低導軌磨損。 3.6?計算機數(shù)控裝置系統(tǒng)設計 整個多工位鉆床設計的中心就是數(shù)控裝置，計算機用控制面板上輸入的代碼掌控鉆床整個工作臺的運動以及主軸的旋轉，以便能夠加工出合格的零件。 3.6.1?數(shù)控裝置系統(tǒng)硬件組成 圖3-8、計算機數(shù)控系統(tǒng)組成 3.6.2?步進電機的接口電路 前面完成了數(shù)控系統(tǒng)的軟、硬件的設計，所以接下來應該設計步進電機的接口電路，由于采用的是開環(huán)控制，且采用單片機控制，控制信號由單片機產生，通過環(huán)形放大器對信號進行放大，再通過軟件完成對信號的處理和接收 3.7本章小結 通過對傳動部分、進給機構、導軌和工作臺的設計和計算，特別是對工作臺的設計，使其實現(xiàn)了多工位的功能，達到了設計要求。 重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 4夾具設計 4 夾具設計 專用機床上必須配備專用夾具，它的存在不僅可以保證加工精度和生產量，而且能夠提高我們的生產率，同時降低我們的勞動強度使企業(yè)的成本能夠得到控制。 當工件在機床上加工的時候，為了確保加工表面相對于另外加工面的尺寸和位置精度，必須要讓工件在機床上據(jù)有正確的位置，并且在加工過程中能夠承受各種力的作用而保持開始的位置不變，這就是我們機床夾具所發(fā)揮的作用。 在本次設計中選定設計銑床夾具和銑鉆夾具，銑床夾具和銑鉆夾具,將用于z8206銑端面鉆中心孔機床上工作。本夾具是用來銑定位基準面的專用夾具,其它平面內圓面相對其都有一定的形位公差,該工序的各項技術要求得不到保證,將會影響整個零件加工的垂直度等等,造成不必要的損失,因此在該工序的加工過程中,重重點應該考慮垂直問題,保證后續(xù)工序。 銑夾具中需要夾具體，V型塊，鉤型壓板，檔銷等，具體圖中以畫出，銑鉆夾具中需要上齒盤，下齒盤坐，頂柱，偏心手柄，V型塊，鉤型壓板，檔銷等等，具體圖中也畫出。 4.1 夾緊力的計算 單件生產或者小批生產應盡量選取通用夾具和機床附件，其中卡盤、平口虎鉗、分度頭是機床中最常見的；對于一些大批量生產，為提高生產率，應使用有效的夾具；多品種小批量的生產，均使用可調夾具或者組合夾具。 (1)定位基準的選擇 由于該平面的加工是第一道工序，其他的定位基準及表面加工都以其為基準進行。分析零件圖，選擇表6-3，V型塊銑端面應用V型塊將兩邊定位加緊，防止零件上下晃動，在另個軸上按檔銷防止其左右晃動，然后將零件上部用兩個鉤型壓板加緊。 (2)夾緊力的計算 由《切削手冊》[6] 表3.28，查得切削力 式中:，，，，，，，所以: 在切削力的計算中必須考慮安全系數(shù)K, 式中：由《機床夾具設計手冊》[9]表1-2-1查的各安全系數(shù)，，，，，，所以 故切削力，上述計算過程是相對金屬銑削時的切削力計算,對碳素合金材料的工件 水平分力： 垂直分力： 圓周切削力將使得銑刀產生切削阻力矩M: 該夾具采用聯(lián)動機動夾緊機構，為克服水平分力實際的夾緊力應有如下關系： 式中：，，為切削力作用點到各個夾緊力的受力點的距離，，，；；所以: 即夾緊工件每個夾緊點需要767N的夾緊力。 根據(jù)工件夾緊部位的尺寸選擇的鉤形壓板，的鉤形螺栓的許用夾緊力為2354N，可以足以保證工件被夾緊，但在實際生產中,考慮到螺栓的壽命和疲勞強度，應該選擇直徑更大的螺栓來確保夾緊的穩(wěn)定可靠和生產的安全性。 根據(jù)夾緊力計算所需要的的外力大小,并校核夾緊機構中的鉤形螺栓的強度能否滿足要求即將工件夾緊。根據(jù)下式： 式中：0°57′；r′=7.5；； =0.18； 9°50′，由《機床夾具設計手冊》[9]表1-2-13查得L=110mm，代入上式計算： 上述計算表明本夾具安全可靠。下面圖4.1為鉆夾具簡圖： 圖4.1 鉆夾具 重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 5 刀具及量具的選擇 5刀具及量具的選擇 一般優(yōu)先采用標準刀具。如果我們采取機械聯(lián)動的方式，就會需要采取種種專用刀具、復合刀具或者多刃刀具來保證我們的加工效率和加工精度。而且不管是刀具的種類還是規(guī)格或者精度等級都必須符合加工要求。根據(jù)零件需要加工此零件需要標準刀具即可，標準刀具都有一定尺寸符合所需要求，則選擇標準即可。 單件或者小批量生產時應盡量采用通用型測量工具，比如卡尺，千分尺，百分尺。而當我們生產的零件為大批量生產時我們就必須選用極限量塊以及高效的檢驗夾具等到。同時我們必須保證量具的精度和加工精度達到要求。 為檢驗加工出的零件能否滿足實際要求,各個部位要用專用量具進行檢驗,此零件較小，所以不需要專用量具，只需游標卡尺，直尺即可量出其規(guī)格。 ? 重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 6 結論 6結論 一個國家能不能制造出高水平的設備能直接體現(xiàn)出這個國家的制造技術水平，同時這也是國家綜合國力的象征。制造業(yè)是當代社會經濟和綜合國力的首要撐持，同時也是高新技術的載體和高新技術發(fā)展的動力。制造業(yè)作為現(xiàn)代國民經濟和綜合國力的重要支柱，自然汽車制造成為其主導力量。隨之汽車大量的生產，其生產總值一般占一個國家國內生產總值的百分之二十到百分之五十五。制造業(yè)是制造資源通過制造過程可以被轉換成用于人用工業(yè)品和消費品行業(yè)。因為制造出了產品，制造業(yè)創(chuàng)造出來的經濟效益占人類社會總財富的百分之六十到百分之八十。對高新技術的發(fā)展起著推動作用，同時也是國民經濟的主要來源。制造業(yè)的發(fā)展象征著國家的科學技術水平和綜合國力。 本次畢業(yè)設計，需要運用四年來所學的知識，針對現(xiàn)實中遇到的實際問題做到學以致用。能使我們把選修的基礎課程和專業(yè)基礎課程中所獲得的理論知識在實際的設計工作中綜合地加以應用；它可以讓我們參考數(shù)據(jù)，圖表，手冊更熟練的應用，熟悉相關的國家標準和準則的頒布；整個過程中涉及的不僅是知識，還有一些新的概念，這就要求我們回顧以前的知識，學習新的知識。還可以熟悉一下計算機繪圖軟件的應用。整體設計只靠少許參考資料肯定是不行的，如此設計出來的組合機床沒有實用性，因此我們設計前要去一些企業(yè)實習，積累一定的寶貴知識和豐富的實踐經驗。能使我們具有獨立設計思考的能力，可以培養(yǎng)我們做事的嚴謹性和理論與實際相結合的能力。使我們在未來的工作生活中能保持強大的自信。 不足之處就是對數(shù)控部分的設計，該部分遇到了很多問題，經過老師的知道和對資料的查閱，基本完成了對數(shù)控部分的設計。? 經過這次畢業(yè)設計，使我得到了很好的鍛煉，拓展了專業(yè)知識，在以后的工作中遇到困難時，它將增強我解決問題的能力。 重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 參考文獻 參考文獻 [1] 濮良貴等. 機械設計。 高等教育出版社。2006.5 [2] 盧秉恒等. 機械制造技術基礎. 機械工業(yè)出版社. 2005.5 [3] 隋秀凜，高安邦.實用機床設計手冊［M］.北京:機械工業(yè)出版社.2010. [4] 機械加工工藝手冊（軟件版）編委會.?機械加工工藝手冊（軟件版）[Z].機械工業(yè)出版社，2000. [5] 機械設計手冊編委會.機械設計手冊［M］.新版.北京：機械工業(yè)出版社，2004. [6] 現(xiàn)代實用機床設計手冊編委會.現(xiàn)代實用機床設計手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社. 2006. [7] 艾??興、肖詩鋼.切削用量手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1986 [8] 黃鶴汀,揚州大學. 金屬切削機床設計［M］.北京:機械工業(yè)出版社.2005. [9] 謝家瀛等. 機械工程及自動化簡明設計手冊. 機械工業(yè)出版社. 2003.3 [10] 機械手冊編委會.機械設計手冊.北京.機械工業(yè)出版社,2004 [11] 吳宗澤. 機械設計課程手冊. 高等教育出版社.1999.6 重慶科技學院本科生畢業(yè)設計 致謝 致謝 經過畢業(yè)設計，使我對機械設計制造有了更深的認識，也讓我更加牢固了所學的知識。這次設計提高了我的更認真設計的能力等,有了進一步的了解與提高。在這次畢業(yè)設計中,我學到了許多平時學不到的東西.一方面鍛煉了我動手動腦的能力,另一方面使我學會了查閱資料的能力,使我受益非淺。 本次設計中，非常的感謝我的指導老師如果沒有李鋼老師的指導，我認為我不可能這樣的認真，仔細的完成。即使在設計的過程中存在著一些缺陷和漏洞。在這期間我們與導師溝通信息，討論關鍵問題，盡力以全新的最好的成績完成了這次畢業(yè)設計，指導老師還在各個方面指導我們。 本次我畢業(yè)設計的題目是“十字軸中心孔及油道鉆床”。在此以前我對不是很了解,可經過幾個多月的設計學習,使我對機床的設計有了初步的了解。專用機床在機械加工等方面起到不可低估的作用。 畢業(yè)設計過程中，我了解了一直貫穿這兩個特點--質量和速度。一個企業(yè)在生產中沒有這兩個特點是不能生存下去的。質量是消費者對產品的要求，速度是企業(yè)對謀求利益的要求。雖然這兩點表面上看是相背的，但是一家好的企業(yè)要有能力處理好這兩點的平衡，對于新技術和新想法，也要遵循這個規(guī)律?？傊谠O計中我學習了很多更新的知識，更加鞏固了大學四年的學習，以后我會更加努力。