毕业设计（论文）-卷烟机鼓轮锥孔绞削工艺装备及钻夹具设计【全套图纸】.doc

河南理工大学毕业设计说明书前 言3绪 论6摘要8Abstract91、钻具的总体设计101.1 钻具的总体设计概述101.1.1 钻具工装的设计步骤101.1.2 调查研究101.1.3 方案拟订111.2.3 工作图设计111.2 钻具工装概论121.2.1概 述121.2.2 基本技术参数122 钻具工装的总体结构设计142.1 钻具工装的传动方案设计142.2 钻具工装主体参数的设计152.2.1绞锥孔时扭矩T的确定152.2.2钻具工装的齿轮设计：162.2.4 轴承的选用及校核303 箱体的设计333.1箱体类零件的功用及结构特点333.2箱体类零件的主要技术要求、材料和毛坯343.2.1箱体零件的主要技术要求343.2.2箱体的材料及毛坯353.2.3箱体类零件加工工艺分析354、钻具工装其它设计414.1 支撑装置的设计414.2 限位装置的设计44结束语46致 谢48参考文献49全套图纸， 言四年的大学生活接近尾声时，我们进行了为期近两个月的毕业设计。毕业设计是对大学四年来我们所学到的基础知识和专业知识的一次系统性的总结与综合运用，同时也是培养我们分析问题和解决问题能力的良好的机会，而且毕业设计也是大学教学的最后一个重要环节。因此，认真踏实地做好这次毕业设计不仅意味着我们能否顺利毕业，而且对今后我们走上工作岗位后能否很出色的做好自己的工作也有十分重要意义。另外，毕业设计还可以培养我们独立思考，开发思维和协调工作的能力，这对今后踏入社会以后能否尽快地适应社会也有很大的帮助。通过这一环节的训练，提高了以下能力：1、 综合运用所学知识和技能，独立分析和解决实际问题的能力；2、 综合运用基本技能，包括绘图、计算机应用、翻译、查阅及阅读文献等的能力；3、 调动实验研究的积极性，技术经济分析和组织协作工作的能力，学习撰写科技论文和技术报告，正确运用国家标准和技术语言阐述理论和技术问题的能力；4、 学会收集加工各种信息的能力，以及获取新知识的能力；5、 培养创新意识和严肃认真的科学作风。、6、 培养我们综合运用和巩固扩展所学知识，提高理论联系实际的能力；7、 培养我们收集、阅读、分析和运用各种资料，手册等科技文献的能力；8、 培养学生调查研究、正确熟练运用国家标准、规范、手册等工具书的能力；9、 使我们更加熟练的运用AUTOCAD、Word 等计算机办公软件，提高计算机辅助设计的能力；10、训练和提高机械设计的基本理论和技能；11、培养我们的团队合作意识。本次毕业设计的课题是卷烟机鼓轮锥孔钻削工装的设计。鼓轮的作用主要是将香烟的过滤嘴和烟体进行连接。鼓轮上有两排共计56个锥孔，锥孔内大外小。转动时利用流体的动力将过滤嘴和烟体吸合从而进行连接。为了更好的完成本次毕业设计，从四月处开始，就不间断的结合自己的毕业设计进行了毕业实习。根据所选的课题，选择了实习工厂河南理工大学工程训练中心。在工厂里我们了解了所加工零件的作用和基本工作原理，以及其加工时最重要的一道工序锥孔的绞削。从而对机械加工工装设计有了一个更直接、更感性的认识，对此次毕业设计有很大的帮助。此次设计的主要内容有：问题的提出、总体方案的构思、可行性设计、结构设计以及对未知问题的探索和解决方案的初步设计，装配图、零件图等一系列图纸的设计与绘制，最后包括毕业设计说明书的完成。这次毕业设计是在高瑞棉老师和工程训练中心各位师傅们的带领和指导下完成的。在做毕业设计的期间，自己遇到了诸多的问题，很多时候都是向老师请教，这样必然会给老师带来很多麻烦，势必会影响老师的工作，但是老师还是抽出时间来给我们辅导，一步步指导毕业设计有序如期的进行下去。在毕业设计的整个过程当中，老师都给我们作了明确的计划，有安排地去完成，而不至于在设计过程中没有目标，如果那样会使设计很盲目。设计每进行一步，高老师都要认真的检查，耐心细致的指出设计中出现的错误和不恰当的地方，并指导我们修改和完善。每次辅导对学生提出的问题都认真的解答。工程训练中心也为我的设计做出了耐心的辅导，在此，我向高老师及各位师傅们表示由衷的谢意！本次毕业设计的题目是鼓轮锥孔绞削工装设计，设计的工装应该满足的基本要求有以下几点：（1）加工精度方面的要求。一般包括尺寸精度、表面形状精度、相互位置精度和表面粗糙度等，是机械制造装备最基本的要求。（2）强度、刚度、抗振性和耐用度方面的要求。（3）加工稳定性方面的要求。各种工装在使用过程中，受到切削热、摩擦热、环境热等，会产生热变形，影响加工性能的稳定性。（4）自动化程度和技术经济方面的要求。（5）操作安全方便和工作可靠。（6）效率，使用期限和成本等等。设计时还应该注意使工装的体积小，重量轻，外形美观以，如减少噪音，防止漏油等等。对于上述所提到的各项技术指标，在设计工装的时候应该综合考虑。因为在加工时不仅要考虑保证零件的各项技术指标，还要兼顾经济方面，这是个挑战又是个机会，锻炼了自己在设计时要综合考虑问题，认真的分析问题的能力。在下面的章节中进行详细的叙述。绪 论机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一。这是因为工业、农业、国防和科学技术的现代化程度，都会通过机械工业的发展程度反映出来。人们之所以要广泛使用机器，是由于机器既能承担人力所不能或不便进行的工作，又能较人工生产改进产品的质量，特别是能够大大提高劳动生产率和改善劳动条件。机械工业肩负着为国民经济各个部门提供技术装备和促进技术改造的重要任务，在现代化建设的进程中起着主导和决定性的作用。所以通过大量设计制造和广泛使用各种各样先进的机器，就能大大加强和促进国民经济发展的力度，加速我国的社会主义现代化建设。制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水准和国防实力。轻工业机械的制造加工的各项技术指标更是要求严格。随着社会需求和科学技术的发展，对轻工业机械的要求越来越高，相应地也对加工设备提出了更高的要求。但是在实际中，我们通过改进加工时的工装和夹具也能在精度不是很高的机床上加工出要求较高的零件。因此这次设计的内容实际就是我们在以后的工作中经常要遇到的问题。“工欲善其事，必先利其器”。为了得到更高的产品质量（包括产品的尺寸精度、位置精度、强度、耐疲劳强度等各项技术指标）以及数量上的要求，满足生产、生活和科学技术发展的需要，进而适应社会的发展和生产力水平的提高，加速社会主义现代化建设，我们必须不断的对国民经济发展的重要支柱进行改造和提高，才能够为其它的行业的发展提供更多的基础设施和良好的发展环境、条件。这就要求我们机械制造专业的工人及科研人员要对机械设备进行适应生产力发展的改造，创新以及发明。我们这些即将大学毕业的机械制造专业的学生，要进行对本专业所学习的知识进行综合的运用和掌握，为此我们要进行毕业设计，要自己动手进行思考问题，为社会主义现代化建设的发展贡献力量，也要从此迈出展现自己价值的第一步。本次设计是根据生产实际的需要，设计一套工装用来小批量加工鼓轮。所用机床是立式铣床，型号是x5025。本次设计力图使钻孔的精度得到保证，节约劳动力，节约生产成本，提高生产的效率。但由于本人的水平有限，结合生产实际应用设备的能力有限，故没有能够做到很详细的设计，而且还有许多地方有待改进，请导师给以指导和批评。摘要本次设计的题目是卷烟机鼓轮锥孔绞削工艺装备的设计，用于加工鼓轮的锥孔，是整个鼓轮加工工序中的核心工序。整套钻具工装结构小巧，易于安装、装配。能与立式铣床进行较好的连接，共同组成统一的整体，完成特定的绞削锥孔的功能。并且带有限位装置，在加工好一个锥孔后可以限制钻具的移动，保证加工质量，并且使操作简单，减小工人的劳动量。本次设计主要有几部分组成：第一部分介绍钻具的总体设计，从钻具的主体结构设计，确定钻具工装的传动方案，以及收集设计所需的数据、资料等。 第二部分是钻具工装主体参数的设计，是具体确定工装的各个零件的详细参数，连接方式，以及箱体的设计，是本次毕业设计的主体。 第三部分其他附件的设计，包括限位装置和对工件的支撑装置的设计，同时也是保证加工质量的重要装置。关键词：鼓轮、锥孔、钻具工装AbstractThe design is the subject of Cigarette Machine drum cone hole cutter cutting process equipment design, for processing drum round of the tapered hole, Drum round of the whole processes of the core processes. The Equipment package structure compact, easy to install and assembly. With the vertical milling machine for better connectivity, together forming a unified whole, with the completion of a specific cut cone hole cutter function. And the nonlinear device, the processing of one cone hole after hole can restrict the movement of the quality assurance process, and to make simple operation, reducing the amount of labor workers. The design of a few major components : On the first part of the overall design, drill, drill from the principal structure design, drill Equipment Drive program, and the collection of data required for the design and materials.The second part of the drill Tooling main parameters of the design, engineering and assembly is specifically identified in various parts of the detailed parameters, connect, and the box design, is the design of the main graduation. Annex some of the other third of the design, including installation and spacing of the workpiece support devices, It is also to ensure the quality of the processing devices.Keyword：Drum round, cone hole, drilling Equipment1、钻具的总体设计1.1 钻具的总体设计概述所谓钻具工装设计，是设计人员根据所加工零件的特点和本厂现有的机床设备利用现有的技术条件，在较为简陋的情况下完成高精度零件的加工。运用有关的科学技术知识，所进行的创造性的劳动。随着生产的发展，机械部门工装设备的要求也在不断的提高，而科学技术的发展和工艺水平的提高，又为制造部门创造了实现使用要求的条件，从而使工艺装备设计与制造获得了迅速的发展。因此，对各种工装的精度、生产效率、可靠性等各方面的要求也越来越高。于是，又相继出现了一些设计工装时必须考虑的问题，如工装的精密性、自动化、柔性化、机电一体化、节材节能、符合工业工程和绿色工程的要求等。1.1.1 钻具工装的设计步骤钻具工装设计首先是根据所加工零件的要求和所现有的机床进行工装的传动等各方面的总体设计。主要分为：1、拟定方案阶段。这是设计做最重要的一个阶段，拟定方案的正确与否将是机床能否达到“体积小、重量轻、结构简单、使用方便、效率高、质量好”的要求。2、技术设计阶段。根据以确定的工艺和技术方案，按照加工示意图和机床联系尺寸图等开展部件设计、绘制装配图等。3、工作设计阶段。绘制所有专用零件图，并进行验算和最重检查并编制说明书。1.1.2 调查研究调查研究的内容一般包括有：（1）学习有关的设计工作原理，了解使用功能，明确设计要求：（2）调查了解本单位对工装的要求；（3）详细了解工厂的设备条件、技术能力和生产经验；（4）收集同类型机床的技术文献和图纸资料，注意了解新技术在同类辅机设备上的应用情况；（5）对于新采用的工艺和结构，必须先经科学实验，通过实验取得足够的数据后，才能应用与设计。1.1.3 方案拟订在调查研究和科学实验的基础上，通常可以拟订出几个方案进行分析比较。每个方案包括的内容有：工艺分析、主要技术参数、总布局、传动系统、主要部件的结构草图、实验结果及技术经济效果分析等。在生产中用机械加工方法直接改变毛坯的形状，尺寸和材料性能，使之成为零件的过程，叫做机械加工工艺过程。设计时，工艺方案的拟定是否合理，对生产效率和产品质量有着极大的影响。制定工艺方案时，应首先分析生产类型。生产类型是衡量生产规模的标志。生产类型不同，生产组织，生产管理，车间布置以及毛坯、设备、工具、加工方法和工人熟练程度等方面的要求程度均有所不同。在大量生产下，每个工序任务比较稳定，因此，有条件采用高效率专用机床和工夹具，劳动效率可大大提高，产品成本也可降低。但产量小的情况下，如果仍使用高效率的专用机床和工夹具，由于加工对象经常改变，势必造成机床调整的复杂化，降低机床利用率，提高加工成本。所以制定的工艺过程应与生产类型相适应，以取得合理的经济效果。由本次设计的主要工作是钻具工装的总体设计而非工艺，所以工艺方案不做详细叙述，生产类型是小批生产，因此可以由此来进行方案的拟订。由于为小批量单件生产，可以在立式铣床和车床上进行加工工件的锥孔。本次设计采用的是立式铣床，型号是x5025。1.2.3 工作图设计首先，绘制钻具工装的传动草图，确定其结构。其次，绘制钻具的全部零件图：然后，整理有关部件与主要零件的设计计算说明书，编制各类零件明细表，编写说明书等技术文件；最后，对有关图纸进行工艺审查和标准化审查。 工装的传动草图及方案如下：1.2 钻具工装概论1.2.1概 述本套工装要求结构小巧、加工质量可靠、使用安全可靠、生产率高、经济效益好。工装主要传动过程是：将工装和铣床相连如上图所示进行传递动力，工件定位在铣床工作台上静止不动。钻具工装还要有限位元件以限制刀具的位移便以提高加工的效率。另外，由于工件的壁后较薄为薄壁零件，且为悬臂加工，工件易变形不能保证加工精度，所以需要支撑。1.2.2 基本技术参数如表1-1所示：表1-1（见下页）项目参 数工件材料硬度HT250 230280HB 绞孔时的切削用量切削速度：56m/min进给量：0.08mm/rX5025主轴转速等级36、45、58、72、92、118、145、180、230、285、360、455、580、730、920、1130、1430、18002 钻具工装的总体结构设计 钻具工装主要分为四部分：1、传动方案设计。2、传动零件的技术参数设计。3.箱体的设计。4、其它附件的设计。2.1 钻具工装的传动方案设计传动简图如下：说明：工件的生产批量为单件小批量生产，为了简化工装的结构、减小体积，故采用一次加工一个空，加工好后利用分度装置分度加工另外的孔。所以加工的效率不高。但是这也是生产批量决定的。为了提高绞孔的效率在铣床的工作台上加一个挡块，当绞孔到规定的尺寸时便自动停止进给，避免了每次都要测量的麻烦，提高了效率。如图，共装和机床主轴相连带动齿轮旋转通过中间的过轮带动三轴上的齿轮旋转从而带动刀具的旋转，进行绞孔的加工。另外，由于工件的壁后较薄为薄壁零件，且为悬臂加工，工件易变形不能保证加工精度，所以需要支撑。支撑快和工件的接触部分采用刃口型，从而对工件进行支撑。为了方便调整工件的高度，需要两支撑斜铁能方便的移动，故在两斜铁的中间采用螺栓连接，在调整高度时只需转动螺母就可改变斜铁的位置，同时也改变了高度。2.2 钻具工装主体参数的设计计算说明及过程计算结果2.2.1绞锥孔时扭矩T的确定： 绞孔时的切削力很小，在设计时参考孔加工设计手册和实际加工时的其它因素，在绞孔是的切削扭矩可以用麻花钻钻孔时的扭矩计算公式计算。另外，由于钻孔时的扭矩较大，如按钻孔时的公式计算必定可以满足要求。钻孔时切削扭矩公式如下：式中:D-钻头直径（毫米）； F-每转进给量（毫米/转）； T切削扭矩（牛/毫米）； HB零件的布式硬度值。所以 T= = =1122N/mm参考组合机床设计查设计手册上轴能承受的扭矩。根据公式可以估算轴的直径。在本设计过程中由于需要结构简单，绞刀为成型绞刀没有办法单独安装，故需安装在3轴上，而三轴需要做成空心的轴。根据设计手册可以估算绞刀的直径。轴能承受的扭矩可以由由以下公式确定： d=B式中：d轴的直径（毫米）； T轴所传递的扭矩（公斤.毫米）； B-系数。当材料的剪切弹性模数G=8.10（千克/平方毫米）所以： d= B 6.2 11.417（mm）圆整为12mm.即绞刀的直径估算为12mm。另外，绞刀和3轴的连接采用莫氏锥度相连。2.2.2钻具工装的齿轮设计：查切削手册知绞孔时的切削速度范围为：266320r/min暂时取为320r/min。立式铣床x5025的转速取为：230r/min。所以总传动比 i=320/230=1.39 取为1.4整个传动过程总共分为两级，取第一级传动比为=1；第二级传动比 为：=1.4A、齿轮传动设计 齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，型式很多，应用广泛，传递的功率可达近十万千万，圆周速度可达200m/s。 齿轮传动的主要特点有： 1) 效率高 在常用的机械传动中，以齿轮传动的效率为高。如一级圆柱齿轮传动的效率可达99%。这对大功率传动十分重要，因为即使效率只提高1%，也有很大的经济意义。 2）结构紧凑 在同样的使用条件下，齿轮传动所需要的空间尺寸一般较小。 3）工作可靠、寿命长 设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，工作十分可靠，寿命可达一、二十年，这也是其它机械传动所不能比拟的。这对车辆及在矿井内工作的机器尤为重要。 4）传动比稳定 传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。齿轮传动获得广泛应用，也就是由于具有这一点。 但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。 齿轮传动可做成开式、半开式及闭式。如在农业机械、建筑机械以及简易的机械设备中，有一些齿轮传动没有防尘罩或机壳，齿轮完全暴露在外边，这叫开式齿轮传动。这种传动不仅外界杂物极易侵入，而且润滑不良，因此工作条件不好，轮齿也容易磨损，故只易于低速转动。当齿轮传动装有简单的防护罩，有时还把大齿轮部分的侵入油池中，则称为半开式齿轮传动。，它的条件虽有改善，但仍不能做到严密防止外界杂物侵入。润滑条件也不算最好。而汽车、机床、航空发动机等所用的齿轮传动，都是装在经过精确加工而且封闭严密的箱体内，这称为闭式齿轮传动。它与开式或半开式的相比，润滑及防护等条件最好，多用于重要的场合 齿轮的主要失效形式有：1。轮齿折断 轮齿折断有多种形式，在正常工况下，主要是齿根弯曲疲劳折断，因为在轮齿受载时，齿根处产生的弯曲应力最大，再加上齿根过度部分的截面图编辑加工刀痕等引起的应力集中作用，当轮齿重复受载后，齿根处就会产生疲劳裂纹并逐步扩展致使轮齿疲劳折断。2齿面磨损 在齿轮传动中，齿面随着工作条件的不同会出现多种不同的磨损形式。这种磨损称为磨粒磨损。它是开式齿轮传动的主要失效形式之一。改用闭式齿轮传动是避免齿面磨粒磨损最有效的办法。3齿面点蚀 点蚀是齿面疲劳损伤的现象之一。在润滑良好的闭式齿轮传动中，常见的齿面失效形式多为点蚀。所谓点蚀就是齿面材料在变化着的接触应力作用下，由于疲劳而产生的麻点状损伤现象。齿面上最初出现的点蚀仅为针尖大小的麻点，最后形成了明显的齿面损伤。4齿面胶合 对于高速重载的齿轮传动，齿面间的压力大，瞬时温度高，润滑效果差，当瞬时温度过高时，相啮合的两齿面就会发生粘在一起的现象，由于此时两齿面又在作相对滑动，相粘结的部位即被撕破，于是在齿面上沿相对滑动的方向形成伤痕，称为胶合。5 塑性变形 塑性变形属于轮齿永久变形一大类的失效形式，它是由于在过大的应力作用下，轮齿材料处于屈服状态而产生的齿面或齿体塑性流动所形成的。塑性变形一般发生在硬度低的齿轮上；但在重载作用下，硬度高的齿轮上也会出现。塑性变形又分为滚压塑变和捶击塑变。滚压塑编是由于啮合轮齿的相互滚压和滑动而引起的材料塑性流动所形成的。B、 3轴和2轴直齿圆柱齿轮的设计1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1） 由于钻具工装的传动所要求的精度不高。故选用8级精度（GB1009588）以方便制造，降低成本。2） 材料的选择，由机械设计第七版，高等教育出版社（下同）表101选择小齿轮材料为45钢,调质硬度为240HBS，大齿轮材料为45钢，调质硬度为240HBS。3） 选小齿轮齿数为Z1=20，大齿轮齿数为。2 按齿面接触强度设计 由机械设计第七版公式（109a）进行计算即：1) 确定公式内的各计算数值（1） 试选载荷系数为=1.3。（2） 小齿轮传递的扭矩为： （3） 由机械设计第七版表107选取齿宽系数=1。（4） 由机械设计第七版表106查得材料的弹性影响系数（5） 由机械设计第七版图1021d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限；（6） 计算应力循环次数：=76800000（7） 由机械设计第七版图1019查得接触疲劳系数，。（8） 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数s=1由机械设计第七版式（1012）得 2） 计算：（1） 试算小齿轮分度圆直径 ，代入 中较小的值 =39.2mm （2） 计算齿宽b （3） 计算齿宽与齿高之比 模数 齿高 （5） 计算载荷系数 根据和8级精度，由机械设计第七版图108查得动载系数 直齿轮，假设.由机械设计第七版表103查得 由机械设计第七版表102查得使用系数； 由机械设计第七版表表104查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时， 将数据代入后得 由b/h=8.89，查机械设计第七版图1013得；故载荷系数： （6） 按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径，由机械设计第七版式（1010a）得： （7）计算模数m 3 按齿根弯曲强度设计由机械设计第七版式（105）得弯曲强度的设计公式为 1） 确定公式内的各计算数值 （1） 由 机械设计第七版 图1020c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限 。 （2） 由机械设计第七版图10 18查得弯曲疲劳寿命系数为，。 （3）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由 机械设计第七版式（1012）得 （4）计算载荷系数K （5）查取齿形系数 由机械设计第七版表105查得，（6） 查取应力校正系数 由机械设计第七版表105查得 ，。对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，为了符合设计要求，使精度更高，特选模数为m=2，小齿轮齿数为20，大齿轮齿数为28。这样设计的齿轮即满足了齿面接触疲劳强度和弯曲疲劳强度，又符合了设计要求确保了精度。4 几何尺寸计算1) 计算分度圆直径 2）计算中心距 4） 计算齿宽厚度在箱体内部由于尺寸的限制和在切削过程中齿轮传递的力较小，可将齿宽减小，参考箱体的设计和尺寸，将齿轮齿宽取为12mm。5验算 合适 由于3轴的结构特殊，需要和成形绞刀通过锥孔相连接必须做成空心轴。查设计手册知道空心轴的内外径之比最好为（0.50.6）。所以估算空心轴的外径D=12/0.5=24mm。查设计手册把轴圆整为标准直径25mm。同时，应当指出当轴上开有键槽时，应当增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱。对于直径d100mm的轴，有一个键槽时，轴径增大5%-7%；有两个键槽时，应增大10%-15%。但是这样会增大整个工装的尺寸，对加工装配也有一定的难度，这时考虑到做成齿轮轴比较合适，初步定为齿轮轴如图2-2（下页）： 另外，由于钻具工装的第一级传动比为1，所以1轴齿轮的参数同3轴的一样，其各个参数如表2-2：表2-2名 称代号备注(mm)模 数mm=2压 力 角分度圆直径d齿 顶 高齿 根 高全 齿 高h齿顶圆直径齿根圆直径中 心 距a2.2.3 轴的设计a 轴的概述 轴是组成机器的主要零件之一。一切作回转运动的传动零件，都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递，因此轴的主要功能是支撑回转零件及传递运动和动力。 按照承受载荷的不同，轴可分为转轴、心轴和传动轴3类。工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴。这类轴在各种机器中最为常见。只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴。心轴又分为转动心轴和固定心轴两种。只承受扭矩而不承受而不承受弯矩的轴称为传动轴。轴还可按照轴线形状的不同，分为曲轴和直轴两大类，曲轴通过连杆可以将旋转运动转变为往复直线运动，或作相反的运动变换。直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴两种。光轴形状简单，加工容易，应力集中源少，但轴上的零件不易装配及定位；阶梯轴则正好与光轴相反。因此光轴主要用于心轴和传动轴，阶梯轴则常用于转轴。b 3轴的设计方案1.材料的选择对此钻具工装未提出特殊要求，且切削时的切削力不大，功率也不大。因此，选择最常用的材料45钢，调质处理。由机械设计（西北工大第七版）表151查得抗拉强度，弯曲疲劳强度和剪切疲劳强度分别为。屈服强度极限，许用弯曲应力2.轴的结构设计由于3轴的结构特殊，需要和成形绞刀通过锥孔相连接必须做成空心轴。查设计手册知道空心轴的内外径之比最好为（0.50.6），且有估算的成形绞刀的直径为12mm。所以估算空心轴的外径D=12/0.5=24mm。查设计手册把轴的直径圆整为标准直径25mm。为了便于装拆轴承齿轮，将轴设计成阶梯状。对于同一个轴上的两个轴承，通常选用同一型号，现暂取角接触球轴承7005c内经为25mm，宽度是12mm,与轴承相配合的轴径取25mm,由机械设计手册中查得该轴承定位端面的轴肩直径应取为25mm。为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或空转的要求外，都必须进行周向或轴向的定位，以保证其准确的工作位置。在轴承和轴相配合处必须进行轴向定位，轴向定位有以轴肩、套筒轴端挡圈、轴承端盖和圆螺母等来保证。在此采用轴肩定位既可靠又能减小不必要的增加尺寸。另外，空心轴和成形绞刀通过锥孔连接，为了便于拆卸在绞刀的端头开一个孔，在需要拆去绞刀时通过孔可以非常方便的进行拆除。根据以上所述，现画出轴的结构草图如图2-3：3. 按疲劳强度的安全系数校核（1） 做轴的受力简图： （2）求作用在轴上的力轴传递的转矩T=1122N/mm =60N（3）画弯矩图，和及合成弯矩图A处：所以 （5）画出扭矩图截面所受的弯矩（6）按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度根据机械设计西北工大第七版式15-5及所得数据，取轴的计算应力 符合要求c 1轴的设计方案1.1轴的总体设计由于1轴要和立式铣床x5025主轴相连，进行传动。所以可在原来的铣床的基础上进行改进。原来铣床部件如下图所示：如图所示，轴通过锥孔和铣床相连，因此1轴和铣床相连接的部分必须有相同的结构。同时考虑到1轴和齿轮相连时的定位问题，如果齿轮通过键或过盈连接和1轴相连，则在轴向无法保证齿轮的定位。因此可以将1轴做成齿轮轴。原来的结构不变将轴延长后再轴端加工成一个齿轮。如前齿轮的设计，1轴齿轮的各个参数已经确定。因此1轴的结构如图2-9： 2.材料的选择对1轴未提出特殊要求，且切削时的切削力不大，功率也不大。因此，选择最常用的材料45钢，调质处理。由机械设计（西北工大第七版）表151查得抗拉强度，弯曲疲劳强度和剪切疲劳强度分别为。屈服强度极限，许用弯曲应力 2.2.4 轴承的选用及校核1、滚动轴承类型的选择选择滚动轴承类型时可参考以下几点：（1）当载荷加大后有冲击载荷时，宜用滚子轴承；当载荷较小时，宜用球轴承。（2）当只受径向载荷时，或虽同时受径向和轴向载 荷，但以径向载荷为主时，应用向心轴承。 当只受轴向载荷时，一般应用推力轴承，而当转速很高时，可用角接触球轴承或深沟球轴承。 当径向和轴向载荷都较大时，应采用角接触轴承。（3）当转速较高时，宜用球轴承；当转速较低时，可用滚子轴承，也可用球轴承。（4）当要求支承具有较大刚度时，应用滚子轴承。（5）当轴的挠曲变形大或轴承座孔不同、跨度大而对支承有调心要求时，应选用调心轴承。（6）为便于轴承的装拆，可选用内、外圈分离的轴承。（7）从经济角度看，球轴承比滚子轴承便宜，精度低的轴承比精度高的轴承便宜，普通结构轴承比特殊结构的轴承便宜。 综合以上因素在3轴的轴承选用时，选用角接触球轴承。型号为7005c。2、轴承的校核：轴承所受径向载荷，轴向载荷，转速n=10r/min,寿命预定为9000h(使用年限为10年，每天工作2h)。轴承基本额定动载荷可由下式计算：式中：C基本额定动载荷计算值 P当量动载荷， fh寿命因数 fn速度因数 fm力矩载荷因数，力矩载荷较小时，fm=1.5,力矩载荷较大时，fm=2 fd冲击载荷因数 -温度因数 Cr轴承尺寸及性能表中径向基本额定动载荷 Ca-轴承尺寸及性能表中轴向基本额定静载荷查表7-2-87-2-11（机械工程手册）得： fm =1.5，fh=2.38，fn=1.435，fd=1，=1.0 额定静载荷 -基本额定静载荷计算值-当量静载荷-安全因数轴承承受的径向载荷轴向力当量动载荷， 由于 ，所以当为时，时X=1，Y=0.即：，因此，只需验证即可，根据设计 ，P=0.46257KN，查得C=11所以，符合设计要求。T=1122N/mmd=12mmi=1.4Z1=20=1.3=1N=76800000=511.5MPa=511.5MPa39.2b=39.2=1.96H=4.41=1.309K=2.112=49.96K=2.112=40mm=56mma=48mmb=12mm56.1N53N=60N=1122N1060N1543.6NT=1543.6N符合要求C=219KNC=11符合设计要求3 箱体的设计 3.1箱体类零件的功用及结构特点箱体类是机器或部件的基础零件，它将机器或部件中的轴、套、齿轮等有关零件组装成一个整体，使它们之间保持正确的相互位置，并按照一定的传动关系协调地传递运动或动力。因此，箱体的加工质量将直接影响机器或部件的精度、性能和寿命。常见的箱体类零件有：机床主轴箱、机床进给箱、变速箱体、减速箱体、发动机缸体和机座等。根据箱体零件的结构形式不同，可分为整体式箱体，如图31a、b、d所示的分离式箱体，如下图所示两大类。前者是整体铸造、整体加工，加工较困难，但装配精度高；后者可分别制造，便于加工和装配，但增加了装配工作量。箱体的结构形式虽然多种多样，但仍有共同的主要特点：形状复杂、壁薄且不均匀，内部呈腔形，加工部位多，加工难度大，既有精度要求较高的孔系和平面，也有许多精度要求较低的紧固孔。因此，一般中型机床制造厂用于箱体类零件的机械加工劳动量约占整个产品加工量的15%-20%。3.2箱体类零件的主要技术要求、材料和毛坯3.2.1箱体零件的主要技术要求箱体类零件中以机床主轴箱的精度要求最高。箱体零件的技术要求主要可归纳如下：(1).主要平面的形状精度和表面粗糙度箱体的主要平面是装配基准，并且往往是加工时的定位基准，所以，应有较高的平面度和较小的表面粗糙度值，否则，直接影响箱体加工时的定位精度，影响箱体与机座总装时的接触刚度和相互位置精度。一般箱体主要平面的平面度在0.10.03mm，表面粗糙度Ra2.50.63m，各主要平面对装配基准面垂直度为0.1/300。(2).孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度箱体上的轴承支承孔本身的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度都要求较高，否则，将影响轴承与箱体孔的配合精度，使轴的回转精度下降，也易使传动件（如齿轮）产生振动和噪声。一般机床主轴箱的主轴支承孔的尺寸精度为IT6，圆度、圆柱度公差不超过孔径公差的一半，表面粗糙度值为Ra0.630.32m。其余支承孔尺寸精度为IT7IT6，表面粗糙度值为Ra2.50.63m。(3).主要孔和平面相互位置精度同一轴线的孔应有一定的同轴度要求，各支承孔之间也应有一定的孔距尺寸精度及平行度要求，否则，不仅装配有困难，而且使轴的运转情况恶化，温度升高，轴承磨损加剧，齿轮啮合精度下降，引起振动和噪声，影响齿轮寿命。支承孔之间的孔距公差为0.120.05mm，平行度公差应小于孔距公差，一般在全长取0.10.04mm。同一轴线上孔的同轴度公差一般为0.040.01mm。支承孔与主要平面的平行度公差为0.10.05mm。主要平面间及主要平面对支承孔之间垂直度公差为0.10.04mm。3.2.2箱体的材料及毛坯箱体材料一般选用HT200400的各种牌号的灰铸铁，而最常用的为HT200。灰铸铁不仅成本低，而且具有较好的耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性。在单件生产或某些简易机床的箱体，为了缩短生产周期和降低成本，可采用钢材焊接结构。此外，精度要求较高的坐标镗床主轴箱则选用耐磨铸铁。负荷大的主轴箱也可采用铸钢件。毛坯的加工余量与生产批量、毛坯尺寸、结构、精度和铸造方法等因素有关。有关数据可查有关资料及根据具体情况决定。毛坯铸造时，应防止砂眼和气孔的产生。为了减少毛坯制造时产生残余应力，应使箱体壁厚尽量均匀，箱体浇铸后应安排时效或退火工序。3.2.3箱体类零件加工工艺分析(1).主要表面加工方法的选择箱体的主要表面有平面和轴承支承孔。主要平面的加工，对于中、小件，一般在牛头刨床或普通铣床上进行。对于大件，一般在龙门刨床或龙门铣床上进行。刨削的刀具结构简单，机床成本低，调整方便，但生产率低；在大批、大量生产时，多采用铣削；当生产批量大且精度又较高时可采用磨削。单件小批生产精度较高的平面时，除一些高精度的箱体仍需手工刮研外，一般采用宽刃精刨。当生产批量较大或为保证平面间的相互位置精度，可采用组合铣削和组合磨削。箱体支承孔的加工，对于直径小于50mm的孔，一般不铸出，可采用钻扩(或半精镗)铰(或精镗)的方案。对于已铸出的孔，可采用粗镗半精镗精镗(用浮动镗刀片)的方案。由于主轴轴承孔精度和表面质量要求比其余轴孔高，所以，在精镗后，还要用浮动镗刀片进行精细镗。对于箱体上的高精度孔，最后精加工工序也可采用珩磨、滚压等工艺方法。(2).拟定工艺过程的原则a.先面后孔的加工顺序箱体主要是由平面和孔组成，这也是它的主要表面。先加工平面，后加工孔，是箱体加工的一般规律。因为主要平面是箱体往机器上的装配基准，先加工主要平面后加工支承孔，使定位基准与设计基准和装配基准重合，从而消除因基准不重合而引起的误差。另外，先以孔为粗基准加工平面，再以平面为精基准加工孔，这样，可为孔的加工提供稳定可靠的定位基准，并且加工平面时切去了铸件的硬皮和凹凸不平，对后序孔的加工有利，可减少钻头引偏和崩刃现象，对刀调整也比较方便。b.粗精加工分阶段进行粗、精加工分开的原则：对于刚性差、批量较大、要求精度较高的箱体，一般要粗、精加工分开进行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再进行主要平面和各支承孔的精加工。这样，可以消除由粗加工所造成的内应力、切削力、切削热、夹紧力对加工精度的影响，并且有利于合理地选用设备等。粗、精加工分开进行，会使机床，夹具的数量及工件安装次数增加，而使成本提高，所以对单件、小批生产、精度要求不高的箱体，常常将粗、精加工合并在一道工序进行，但必须采取相应措施，以减少加工过程中的变形。例如粗加工后松开工件，让工件充分冷却，然后用较小的夹紧力、以较小的切削用量，多次走刀进行精加工。c.合理地安排热处理工序 为了消除铸造后铸件中的内应力，在毛坯铸造后安排一次人工时效处理，有时甚至在半精加工之后还要安排一次时效处理，以便消除残留的铸造内应力和切削加工时产生的内应力。对于特别精密的箱体，在机械加工过程中还应安排较长时间的自然时效（如坐标镗床主轴箱箱体）。箱体人工时效的方法，除加热保温外，也可采用振动时效。(3).定位基准的选择a.粗基准的选择在选择粗基准时，通常应满足以下几点要求：第一，在保证各加工面均有余量的前提下，应使重要孔的加工余量均匀,孔壁的厚薄尽量均匀，其余部