轴承捉零件工艺分析及夹具设计论文

目 录 中文摘要 5 英文摘要 7 前 言 10 1 课题的引出及多轴头的简单介绍 10 2 设计的内容 11 第一章 工件的结构及工艺分析 14 1件的结构、功能及材料 14 1件的工艺分 析 14 1件的工艺过 程 14 1点工艺 分 析 15 第二章 技术尺寸及相关参 数 17 2535 的联系尺 寸 17 2535 的相关技术参 数 18 第 三 章 夹具的定位、夹紧分析 20 3 20 3同的生产条件，不同的安装方 法 20 3本定位原理分析 20 3紧力“两要素”，方向与作用点 20 3紧力“两要素”，方向与作用点 20 3位夹紧方案的确定 21 3具选择及切削用量的选取 22 3术分析 22 3具选择 22 3削用量的选取 . 23 3作行程的确定和钻模板的设计 24 3具体设计 26 3定位支撑的选择 27 3具结构设计及尺寸确定 28 3削力及夹紧力计算 29 3位误差分析 31 第四章 传动系统设计 32 4动方式的选择 32 4动原理 32 4构设计 . 33 第五章 相关轴的验算 34 5动轴的验算 34 5 1 1 初选直径 34 5度校核 35 5直径为 13 的孔的工作轴的验算 37 5选直径 37 5 2 2 轴的结构 38 5度校 核 38 第六章 轴承的验算 40 6动轴上的轴承校核 40 6定动载荷的计算及初选轴承 40 6核轴向载荷 40 6算轴承寿命 42 6直径为 13 的孔的工作轴的轴承校核 43 6算额定动载荷及初选轴承 43 6核轴向载荷 44 核轴承寿命 45 总结 47 致谢 48 参考文献 50 字符说明 51 轴承捉零件工艺分析及夹具设计 摘 要 钻床多轴头是套装在立式钻床或摇臂钻床上的多轴孔加工装置，它由连接部件（与机床的连接）、传动部件、导向部件和齿轮传动箱组成。它可以利用钻床的动力及传动机构的功能，同时对相同工件或不同工件上的多孔进行钻孔、扩孔、绞孔、攻螺纹等加工，从而充分发挥通用机床的作用，提高劳动生产率。多轴头是一种高效经 济的工艺装备，适用于中、大批量生产中使用。 钻孔加工在机械加工中是再普通不过的工序了。在中小批量的生产中，通常采用普通立式钻床，一次钻一个孔，然后移位钻另一个孔。这种加工方法效率很低，而且孔的位置度难以保证。为了解决该一矛盾， 设备、人力不增加的情况下，配上多轴钻孔头，不仅可使加工效率成倍增加，而且加工精度及孔的位置度得到可靠的保证。并且在此设计中，我们还设计了用于该系统的专用夹具，可以使生产效率翻倍的提高，并且加工的精度和稳定性都得到了很大的提高。此系统和 是和普通钻床的配合使 用，它的设计周期和设计制造成本比设计一个组合机床的周期和设计制造成本要低的多，但是却可以达到和组合机床相差不多的生产效果。并且在使用过程中，操作简单，可以节约劳动力，降低企业的生产成本，大大提高企业的经济效益。 本文介绍用于普通立式钻床的多轴钻孔头的设计原理，在人力和设备不增加的情况下使用多轴钻孔头可成倍提高普通钻床的加工效率。 关键词：钻床 ,多轴钻孔头 ,设计 is in or on by me It or of on as to of is a of in is in to In of a a of is of it is to In to of a,. We to a of In to of a in we to of of is of of a of to it be of of in to of of of in to of be 言 一个零件的同一个面，往往有多个孔，如果在普通钻床上加工，通常要一个一个孔的钻削，生产效 率低。要是在普通钻床的主轴上装一个多轴头，就可以同时钻多个孔，大大提高了生产效率。 按照传动形式，多轴头分为齿轮传动多轴头和曲拐传动多轴头（或称偏心多轴头）。在一般情况下，多轴头工作轴的中心距做成不可调的，叫做一般多轴头。只在特殊需要的情况下，将工作轴的中心距做成可调整的，叫做可调整多轴头。 利用多轴头，可分别进行钻、扩、铰孔及攻丝等加工，也可同时进行钻、扩、铰或钻扩、攻丝等多工序加工。此外，在钻床的功率、转速、进给允许的情况下，攻丝多轴头也可用来钻孔（钻孔时 ,重新调整机床的转速和进给量，来 符合钻孔的转速和进给量要求）。按其不同加工内容，多轴头可分为钻孔多轴头，攻丝多轴头及多工序加工多轴头。这三种多轴头，在设计原则上与方法上大同小异。对于攻丝多轴头，要特别注意使工作轴每 转进给量必须与丝锥螺距相等这一特点。以下介绍的是钻孔多轴头。 多轴头由下列三个部分组成： （ 1） 多轴头与机床的连接部件和传动部件， （ 2） 多轴头的导向部件 （ 3） 传动箱 多轴头的设计特点是程序性强。设计时应按照设计程序，逐步进行设计与计算。多轴头的设计可分为三大步骤：设计前的准备工作，传动系统的设计，多轴头的结构设计。 设 计前的准备工作是设计的基础，需要认真进行。其内容主要是掌握产品和工艺要求，了解所用机床、刀具、加剧等的状况。 产品方面应明确：工件上被加工孔的直径、数目、分布情况、位置精度及工件的材料等。 工艺方面应明确：工序内容（钻、扩、铰或攻丝），切削用量（刀具转速、切削速度及刀具每分钟的进给量），单件工时及生产批量等。 机床方面应明确：机床主轴的回转方向，机床主轴各级转速，机床主轴各级进给量，机床额定功率，机床允许最大轴向进给力，机床主轴端面至工作台面的最大及最小距离。 同时，要核算多 轴头的总轴向力和消耗的总功率，使其不超过机床允许的最大轴向力和机床的额定功率。核算公式如下： Fa n= + + + Fa n Fa n= + + Fa n 式中 : 轴 向力的总和（ N）； ， Fa 轴头每个工作轴的轴向力（ N）； 头 各 工 作 轴 消 耗 功 率 的 总 和（ ; 2, 轴头每个工作轴消耗的功率（ ; P 机 刀具方面应明确：刀具材料，刀具柄部尺寸，刀具切削部分的尺寸等。 夹具方面应明确：定位与夹紧机构的布置情况，操作方面的情况，多轴头导向的布置情况，夹具 的总体尺寸等。 传动系统的设计与计算是多轴头设计的核心部分。传系统设计的好，可使多轴头结构紧凑，各个轴的受力情况良好，从而减小轴和轴承的磨损，延长多轴头的使用寿命。 第一章 工件的结构及工艺分析 1 1 工件的结构、功用及材料 图 1件零件 图 1 2 工件的工艺分析 1 2 1 工件的工艺过程 （ 5）车端面和 镗 孔 半自动转塔六 角车床 10）粗车外圆和端面 多刀半自动车床 15）精车外圆和端面 多刀半自动车床 20）钻 13 和 孔 立式钻床 25）锪 角 立式钻床 （ 30）攻螺纹 立式钻床 35）去毛刺 钳工台 （ 40）粗铰孔 铰孔机 45）精铰孔 铰孔机 50）磨外圆 外圆磨床 55）吹净零件、打商标 成品地点 （ 60）检验 检 验台 1 2 1 重点工艺分析 在这些工序当中，其中钻 4 个 13 的孔和 2 孔最符合用多轴头加工，因为有 6 个孔，所以用六轴头来加工。 1、确定切削用量 查组合机床设计中的表 3以知道 13 的孔 的 切 削 速 度 v 是 10进 给 量 f r 。 孔 的 切 削 速 度 v 是10进给量 f 是 r。查机械加工工艺手册可以确定此工序的切削用量， 13 的 孔的切削速度 v 是 给量 f 是 孔的切削速度 v 是 12m/给量 f r. 2、此零件的生产批量及每天机器运转时间 成批量生产 ,机器每天工作 8 小时 . 第二章 技术尺寸及相关参数 2 1 联系尺寸 图 2 1 轨尺寸 表 2535 导轨的联 系尺寸 型号 A B e e 1 a b c h 00 450 240 105 180 14 18 图 2535 机床技术尺寸 表 2535 联系尺寸 2 2 相关技术参数 型号 最大钻孔尺寸 从主轴端面到工作台距离 H 从主轴中心到导轨距离 A 从工作台T 形槽中心到导轨距离B 从工作台T 形槽中心到凸肩距离C 凸肩高度 h 工作台最大高升 主轴箱最大垂直位移 主轴最大行程 主轴直径 直径 深度 最大 最小 5 225 750 0 300 175 160 25 200 225 60 表 2技术参数 最大进给抗力 /N 16000 主轴孔锥度 / 主轴最大输出扭矩 /N m 400 主轴变速范围/r/8电机功率/ 主轴变速级数 9 工作台尺寸（长 宽 ）/50 500 主轴箱行程 /25 进 给 量/r/6 机床重量 200 外形尺寸（长 宽 高） 1280 840 2590 主 轴 端 面 至 底 面的距离 /130 电机重量 / 第 三 章 夹具的定位、夹紧分析 据工件不同的生产条件，可以有各种不同的安装方法： a)找正安装法 b)夹具安装法 本定位原理分析： 这里 讨论 6点定位中， 6个自由度的消除，以便找出较合适的定位夹紧方案一个物体在空间可以有 6个独立的运动，即沿 X、 y、 别记为 。 1、 X、 y、 为 x 、 y 、 z ，习惯上，把上述 6个独立运动称作 6个自由度如果采用一定的约束措施，消除物体的 6个自由度，则物体被完全定位例如讨论长方体工件时，可以在底面布置 3个不共线的约束点，在侧面布置 2个约束点，在端面布置一个约束点，则底面约束点可以限制 个自由度，侧面约束点限制 面约束点限制 y。这个自由度，就完全限制了长方体工件 6个自由度 紧力“两要素”，方向与作用点： 夹紧力方向应朝向定位元件，并使所需的夹紧力最小确定夹紧力作用点的位置时应不破坏定位夹紧力作用点的位置应尽可能靠近加工部位，以减小切削力绕夹紧力作用点的力矩，防止工件在加工过程中产生转动或震动应保证夹紧变形不影响加工精度夹紧力作用点数目应使工件在整个接触面上受力均匀，接触变形小 位夹紧方案的确定 第四章 传动系统设计 4 1 传动方式的选择 （ 1） 齿轮传动 (2) 曲拐传动 相比较而 言：曲拐传动可以加工分布不规则的空系，而且结构紧凑，效率高。所以本设计采用曲拐传动 4 2 传动原理 此传动系统采用平行四边行连杆机构的传动特性进行设计。平行四边行机构属于双曲柄机构，它相对的两杆平行且长度相等，它有两个显著特性：一是两曲柄以相同速度同向转动；另一是连杆平动。此传动系统就是采用这两个特性 . 图 4行四边行机构 4 3 结构设计 图 4动示意图 第五章 相关轴的验算 5 1 主动轴的演算 图 5的结构图及轴承在轴上的位置 5 1 1 初选直径 选择轴 的材料：选用 40 确定轴的最细部分：直径强度极限 750 曲 应 力 75据3 又因为工作轴的材料一般为 40以取C=100 又因为轴端有一键 ,且轴应变扭矩比较大 ,以及轴承选用 结论 本设计曲拐传动解决了齿轮传动的一些难题，不仅可以对分布规则的孔进行加工，并可实现对不规则孔的同 时加工，提高加工精度和生产效率。有噪音小，结构紧凑的优点，但也存在一定的局限 性，如对使用范围，零件的结构，尺寸有一定的要求。总之，此次设计使我对机械设计有了更深层次的理解，学到了不少知识。 而且将来这种工艺会有更光辉的前途 ,希望通过我们的努力能为这种工艺做出更多的贡献。 致 谢 这次毕业设计让我学会了很多东西，刚接触到这个课题的时候，心里只有害怕，害怕自己做不出来，因为 我 参考文献 1 孟少农主编 北京：机械工业出版社， 1992 2 候世增主编 北京：高教出版社， 1989 3 陈隆德主编 础 教出版社， 1988 4 樊瑞，李建华主编 北京：中国纺织出版社， 1999 5 李天无主编 昆明：云南科技出版社， 1992 6 曹龙华主编 北京：高教出版社， 1986 7 沈阳工学院等主编 上海：上海科技出版社， 1985 8 谢家瀛 北京：机械工业出 版社， 1994 9 牛永生，吴隆，李力，姜春英主编 陕