1、 毕业设计（论文）题 目 十字轴中心孔及油道钻床 2014 年 6 月 6 日I学生毕业设计（论文）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。毕业设计（论文）作者（签字）： 年 月 日II摘 要随着全球化竞争的日益加剧，世界发达国家的汽车产业发生了新的变化，汽车零部件行业也呈
2、现出组织集团化、技术高新化、供货系统化和经营全球化等新特点，每个汽车零部件都有其重要作用，传动万向节十字轴是个典型实例。因此设计出一台能够加工十字轴的专用钻床迫在眉睫。十字轴零件小，需加工的地方多，设计要求严格，工序达十多道，它是汽车上的关键零件，起着传递动力的作用，是万向节联轴器上的重要零件，精度要求高，加工难度大。所以在加工十字轴时要注意尺寸，精度，结构，锻造，车削等方面都要进行更精密的加工。汽车零部件如何采用新材料和新技术显得尤为紧迫和重要。通过研究十字轴的一系列产品，加工出高品质，内部质量高的成品。关键字： 十字轴 汽车 专用钻床 机械制造 全套图纸加 153893706 IIIABS
3、TRACTWith 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 featu
4、res, 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 mu
5、lti-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 mo
6、re 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
7、 Machine manufacture4目录摘 要 IIABSTRACT .III1 绪 论 61.1 国内外研究现状 61.2 论文工作的意义 71.3 论文研究的主要工作 71.4 本课题的意义 82 机床系统设计 .92.1 机床主要参数 92.2 机床运动参数的计算 92.3 确定切削用量等计算 .102.3.1 钻中心孔 8 .102.3.2 钻中心孔 6 .122.4 钻油孔 .132.5 机床系统设计框图 .152.6 系统的详细组成 .152.6.1 动力系统 152.6.2 传动系统 152.63 数控系统 .162.7 详细技术分析 .162.8 本章小结 .163.详细
8、设计 173.1 切削力的计算 .173.1.1 确定加工工件尺寸 173.1.2 计算切削力和扭矩 .173.1.3 带轮传动方案的确定 .183.2 主轴的设计及计算 .183.3 轴承的选择 .193.4 系统进给机构设计 .193.4.1 轴向进给机构设计 .193.4.2 进给滚珠丝杆的核算 .2053.4.3 回转工作台运动分析 .213.5 导轨的设计 .233.5.1X 轴向移动导轨的预选 233.5.2 导轨的相关计算 .243.5.3 导轨的压强计算和分布 .253.5.4 导轨传动间隙调整分析 .253.6 计算机数控装置系统设计 .263.6.1 数控装置系统硬件组成
9、263.6.2 步进电机的接口电路 263.7 本章小结 .264 夹具设计 274.1 夹紧力的计算 .275 刀具及量具的选择 .306 结论 .31参考文献 32致谢 3361 绪 论由于传统机床在生产过程中加工精度、生产率、以及自动化的程度越来越跟不上时代发展的潮流，因此，出现了数控机床，所谓数控机床就是通过编程的方式达到控制机床的目的，相对于人工来讲能够更加精确地完成任务同时还能节省大部分的人力物力，因此在加工中过程中被应用得非常普遍。我们在本次设计数控多工位钻床过程中必须注意这几点：1、对于数控多轴钻床的结构进行设计时，应该尽量减少机床的振动，强迫振动和受迫振动是一般机床最常见的振
10、动，要减少机床在速度不高进给时的不稳定性同时提高运动精度； 2、我们在对钻床的主轴元件和主传动元件进行设计计算时，必须做到机床的主轴方向上能自由的轴向运动，同时钻床的主传动元件要能做到多级调速；3、对于数控多轴钻床而言，最主要的就是钻床主轴箱运动以及工作台的转动。在本设计中，进给驱动和传动部件的一个重要组成部分。一般数控机床用步进电机经过联轴器和滚珠丝杠螺母副的结构从而达到传动的目的。我们在设计钻床时需注意，工作台的运动和主轴箱的运动都能够使用单一滑轨来达到目的，而通过几个滑动导轨联合起来使用就能够让数控钻床完成在 X 轴、Y 轴、Z 轴的进给运动; 为了完成多工位必须进行零件加工回转工作台的
11、设计，这是完成多钻孔机设计非常关键的一步。4、设计数控机床的数控系统对于我设计的数控机床只需要完成机床的硬件部分，换句话说，选取合适的控制元件，也是设计图。5、在对机床的立柱和床身进行设计时首先要保证机床各部分的刚度。其次如何选择床身和立柱的结构跟材料选择也非常关键。关于这次数控多轴钻床的设计，数控系统很好的让机床的钻削加工更加的自动化：提高了零件的精度等级、生产率，机床的自动化操作节省了很多人力物力。采用多工位则缩短了装夹时间，一次装夹完成零件多步骤加工，使零件的生产率得到大幅度的提升，这符合设计课题的经济意义。1.1 国内外研究现状十字轴在当今社会中应用非常的广泛，特别是在汽车行业中，所以
12、如何能够更快以及更好的加工出十字轴成为当今制造行业的难题。首先，为了能够更快的加工出十字轴，我们必须将其中最关键的中心孔加工单独使用专用的数控钻床来7完成，这就需要我们设计一台符合生产要求的专用钻床加工十字轴的中心孔和油道，在这方面技术，国际上存在很大的空缺，我们应该利用这次毕业设计来填补这一空缺。市面上存在各种各样的机床，有好的也有不好的，我们在做的时候应该尽量的吸取现代机床设计中比较好的元素，用在我们的设计中。其次就是更快的加工，所以这次毕业设计我采用了四轴同时加工，提高了加工的效率，也能保证加工的精度，机床的好与不好主要就体现在机床本身的自动化程度是否够高，应为自动化的程度越高就越能减少
13、人力物力的投入，同时也就减少了生产者的成本，创造出跟多的经济利益，这是我们非常看重的。当然，机床发展的方向也是向着自动化的方向发展，在机床的每个机构中我们都能发现自动化的影子，特别是在一些高端机床中更是体现得淋漓尽致。最近几十年来，组合机床飞速发展，它既能保证加工精度，又能保证声生产效率，还能提高材料的利用率，这是非常不容易的。CNC 控制机床是未来必然的趋势。1.2 论文工作的意义 数控系统主要发挥着对机床的控制作用。机床是实现生产的工作者，任何一个国家的制造业发达程度也主要靠数控机床的发展水平来体现，因此如何能设计出一台专用的数控机床成了机械行业共同的难题。制造业国际化是当前发展的主要方向
14、，数控机床的制造水准仍然是体现国家综合竞争力的重要标志。现代社会制造业发展的主要方向就是完成各个生产过程自动化，同时提高生产效率，节省人力物力到研究开发当中去。 在给十字轴钻孔时，老式钻床不能满足客户对于零件的加工精度、工件的外形、和报价的要求，同时还挥霍了许多的劳动力和加工时间，于是，它逐渐被日新月异的社会所淘汰。另一方面，在当代社会竞争这么惨烈的情况下，数控多轴钻床的发展必须适应社会发展和制造。相对传统钻床而言，在本文中所提到的数控多轴钻床拥有加工精度高、生产成本低、生产效率高、自动化程度高的特点。同时它能给企业带来良好的经济效益，有利于生产管理的实施，所以它在未来将成为制造业的领导者。1
15、.3 论文研究的主要工作本论文重点设计让传统钻床实现多工位的功能的原理，提升专用钻床的生产效率，实现专用钻床的高精度、自动化控制等，从而满足现代社会的生产要求，创造出一个好的经济收益。81.4 本课题的意义产品的实现离不开制造，它创造了从百分之六十到百分之八十人的社会财富，是国民经济的支柱产业，也是高新技术发展的驱动力。一个国家的科学技术水平往往是制造水平的测定。经济学家认为，世界上各个国家经济的竞争力都是通过各个国家所生产的产品在市场上的活跃程度来体现的，说到底就是制造技术水平的竞争。最近几年，汽车铸造业最主要的任务就是使零部件轻量化，要实现零部件的轻量化必须要解决的难题就是怎样做出高硬度、
16、高品质和低成本的零部件，改进零件内部质量。基本上每一辆汽车都要用到十字轴，所以说十字轴是汽车上非常关键的零件，它在万向节之间起着传递扭力的作用。十字轴的加工精度等级要求高，十字轴应该怎样应用现代技术是研究的重点。同时，怎样才能加工出轻量化而内部质量高的成品是非常重要的。92 机床系统设计2.1 机床主要参数机床尺寸参数的确定，主要是确定影响机床加工性能的一些尺寸。 10其中包括机床的主要参数、第二参数和其他一些尺寸参数。 10主要尺寸参数又称主参数或主要规格，是表示机床加工范围大小的一种主要规格参数， 10他可以充分体现出机床的加工能力， 10他既是机床设计的目标也是用户选用机床的依据。 10
17、表 1-1 常用机床组、系代号及主要参数设计专用机床时，基本上根据加工工件基本尺寸直接确定他的参数，但也要考虑到已有的机床系列，以便充分利用通用件和标准件。2.2 机床运动参数的计算由于多数机床都是有电机驱动，所以机床传动功率主要讨论电机功率。在确定机床传动方案时，必须确定机床各电机功率，以满足机床工作时所需的转矩和扭矩。由于目前对加工中切削力的规律还没有充分的掌握，机床传动过程的摩擦损失，尤其是高速下损失研究的还不够，因此目前尚无精确的机床电动机功率计算法。机床运动参数是指主轴的极限转速和变速范围，主轴的转速级数和公比以及进给系统的运动参数表 1-2 机床运动参数的内容10对机床主轴回转运动
18、的主要运动，主要参数为主轴转速， 5最特殊的机床主轴只需要一个固定的转速 n，他跟切削速度的关系如下：2.3 确定切削用量等计算2.3.1 钻中心孔 8因为十字轴是对称的轴，则两个轴都需要钻中心孔，现在只需算出一个孔的即可。 粗钻:1)选择钻头 硬质合金中心钻头2)确定进给量 f，通过查看切削用量简明手册 3表 2-7,选用进给量f=(0.18 到 0.22)mm/r。钻头直径：68mm进 给 量：f=0.18mm/r；切 削 深度：an=0.5 通过查看切削用量简明手册 3表 2-31，切割速度的计算公式为:kfaTdcvvmvcyPXzVv0通过查切削用量简明手册 3表 2.31 得:C
19、v=4.8 , Z v=0.4 ，X v=0 ，Y v=0.7，m=0.2，修正系数 K v=0.8。 dv1011由表 2.12 得刀具寿命 T=25min，所以: 0.40.2.788215./min51cv确定机床主轴转速: 0.251./in340cs rnd由铣端面钻中心孔机的规格，取标准转速为 所以实际切削速4/miw度：v= 。3.14810.8/in切削工时:通过查看切削用量简明手册 3中表 3-21 得知超切量，故走刀长度 L=8+4mm,因此切削工时my4。120.3min4.8mlnft 半精钻孔：同理如上，进给量 f 取 0.20 毫米每转；计算得出:0.0.2.781
20、4.6/i5cv0114.68.0/min325cs rnd取标准转速 ,所以实际切削速度4/minwrv= .81.4/i20.3in.mlmnft 精钻：同理如上，进给量：f=0.22mm/r；计算得出: 0.40.2.78821.4/i51cv03.6./min45cs rnd取标准转速 ,所以实际切削速度：4/miwrv= 3.1810.8/i12120.72in4.ml mnft2.3.2 钻中心孔 6同理如上因十字轴是对称的轴，则两个轴都需要钻中心孔，现在只需算出一个孔的即可。 粗钻1） 选择钻头刀具: 硬质合金中心钻头2） 确定进给量 f，通过查 切削用量简明手册 3表 2.7,
21、选取进给量f=(0.14 到 0.18)mm/r。钻孔:钻头直径：46mm进 给 量：f=0.14mm/r切削深度：An=0.1mm 由切削用量简明手册 3表 2.30，切削速度的计算公式为:kfaTdcvvmvcyPXzVv0通过查切削用量简明手册 3表 2.30 , ， ， ， ，修正系数 2。 4.8vc0.4vzxv0.7v.28.0kv由表 2.12 得刀具寿命 T=15min，所以 0.40.2.7881.573/min615c确定机床主轴转速: 01.156.0/in34cs rvnd根据铣端面钻中心孔机床说明书，取标准转速 ,所以实际切4/miw削速度v= 3.1467.53/
22、in013切削工时：由切削用量简明手册 3表 3.21 确定超切量 ，故my4走刀长度 L=6+4mm,因此切削工时。102.357in4.mlnft 半精钻孔：同理如上，进给量：f=0.16mm/r；计算得出: 0.40.2.78821.6/min51cv0.69.3/i340cs rnd取标准转速 ,所以实际切削速4/minwrv= .17.56/min02.i4.mlnft 精钻：同理如上，进给量：f=0.14mm/r ；计算得出: 0.40.2.78821.573/min51cv0.53.9/i40cs rnd取标准转速 ,所以实际切削速:4/minwrv= 3.167.536/min
23、02.i4.mlnft2.4 钻油孔 选择钻头刀具: 硬质合金中心钻头机床:专用钻床 确定进给量 f，通过查看 切削用量简明手册 3表 2.7,选取进给量f=(0.10 到 0.17)mm/r。钻孔:14钻头直径：425mm进给量：f=0.10mm/r；切削深度： (24)1pma通过查看切削用量简明手册 3表 2-31，切削速度的计算公式为: kfaTdcvvmvcyPXzVv0通过查看切削用量简明手册 3表 2-30 , ， ， ， ，修正系数 2。 4.8vc0.4vzxv0.7v.28.0kv查表 2-12 得刀具寿命 T=15 分钟，因此 确定机床主轴转速: 012.843.92/m
24、in310cs rnd根据铣端面钻中心孔机的规格，标准的速度 ,所以实际切削7/iw速度v= 。3.146275.1/in0切削工件时:通过查看切削用量简明手册 3表 3.21 确定超切量，故走刀长度 L=24mm+4mm=28mmmy4152.5 机床系统设计框图图 2-1 系统设计框图2.6 系统的详细组成电力系统，传输系统，控制系统，进料系统，数控系统是形成多工位钻床的必要条件。2.6.1 动力系统电机的转速、转矩、负载是首要考虑的因素，动力系统的选取要求就是既适合又经济，要先确定该机床最大加工工件时的负载，我们应该以孔加工工件的最大尺寸，再根据切削力的大小和转矩来确定电机的型号。详细设
25、计和计算在下一章。2.6.2 传动系统由于电机的速度不能满足钻床扭矩的要求，使用减速降低处理速度增加的扭矩，以满足加工要求。根据查阅相关资料，使用皮带传动能满足加工的要求，并16且皮带传动有良好的经济性能和相对简单的设计。所以，该论文将用皮带传动来作为减速器。2.63 数控系统数控系统主要是控制机床总体运动，包括对机床进给系统、分度台的回转、加工零件定位、主轴转速的控制。我设计的机床将采取开环控制系统，选用单片机控制系统时一定要用性价比高的控制系统，具体控制系统设计在论文下章将提到。2.7 详细技术分析该设计必须在加工零件过程中实现多工位，为了让回转盘可以有多工位的功能，因此在工作台设计过程中
26、尽量选取蜗杆涡轮或者丝杠传动，从而达到实现多工位的目的。2.8 本章小结涡轮蜗杆和丝杠传动主要在实现钻床的多工位功能和回转工作台的多工位的功能中采用。因此，我们应该考虑到方案的优缺点，做出最合理的选择。173.详细设计3.1 切削力的计算3.1.1 确定加工工件尺寸由十字轴零件图可知加工零件尺寸为六毫米,刀具为高速钢麻花钻。工件材料为四十五号钢；材料为球墨铸铁；硬度为 190HBS；加工精度八到十级。3.1.2 计算切削力和扭矩（1）按照参考书机械加工工艺手册 查表可知，工件材料为四十五号4钢时，高速钢在钻六毫米的孔时初加工进给量为 0.23 到 0.31，而又由表 2.4-41 得之，查表可
27、得极限进给量 F = 0.08mm/r 至 0.30mm/r，算出钻头及工件的转速为n=13.69r/s根据参考书金属切削刀具 查得计算钻头的轴向力和扭矩的公式，再2由表 3-1 查出麻花钻轴向力和扭矩计算的经验公式中的系数、脂数和修正系数。（2）当加工零件的材料为灰铸铁时，根据上面同理可得： 切削速度，扭矩和轴向力可以选取两个极限值 F = 0.12mm/r 到 0.75mm/r，相应的切削速度 v = 0.79m/s 到 0.34m/s，进给量 f=0.22 到 0.28。对应应的速度分别为 N1 = 25.17r/s N2 = 10.52r/s根据参考书金属切削刀具 中表 3-1 查出麻
28、花钻的轴向力计算公式和扭2矩表达式中的指数系数和修正参数为： )1(fd81.9XM0YKCT2F)3(2nmP当进给速度 F=0.12mm/r，由公式(1)(2)(3)可计算出T=3.78N.MF=768.14NPm=0.597KW当进给速度 F=0.7mm/r，同样由公式(1)(2)(3)可计算出T=15.49N.MF=3.149KN18Pm=1020W所以，计算出钻头 =3.2KN、最大转矩 =15.5Nm、最大功率maxFmaxT=1020wmaxP同时钻头的主轴功率 Pm=0.970.9930.982=0.904 所以 P=1.02/0.904=1130w接下来开始选择电机的型号，根
29、据机械设计课程设计 副录 电动机的3型号选择完全达不到主轴( =15.5Nm)的要求。于是，用皮带进行减速同时增大maxT转矩是最好的选择。 在对数控多工位钻床进行设计时，其中一个必要条件就是机床要能完成无级变速。在这个条件下，无极变速器可以满足主轴扭矩和传递相应的要求。然后，根据设计，主轴要能在轴向上运动，这就要求上带轮需将电动机的运动传送到主轴，因此主轴传送为主轴电机通过无级变速器连接到联轴器然后再通过皮带传送给主轴 。3.1.3 带轮传动方案的确定主轴电机输出功率 P=1.13/0.99=1.16Kw 根据参考书机械设计课程设计 8附录 电动机 表一 大致选用 Y90S-23型号的电机，
30、额定状态下功率为 1.5KW，电压为 380V，电流为 3.4A，转速为2840 转/分，最大转矩为 2.2N.M。 选取了电动机之后就可以依据所选出的电动机选出对应的无级变速器。通过电动机额定功率及额定转矩和主轴所必需达道的最小转矩的值，可确定变速器，根据参考书机械设计手册 1第卷选取出无级变速器型号为：hzx-1500L。 根据 CVT 和主轴扭矩所需的相关数据，我们选择出的无级变速器主轴的扭矩和转速完全能够满足要求。对于皮带轮组的设计就是要完成传动。为了设计需要，可以仅设计一组皮带轮即可。同时由于扭矩肯定可以达到要求，扭矩需求的差值很小，我们可以由主轴箱结构设计着手，可以把齿轮换成带轮，
31、既不使变速器的转矩发生变化也不破坏转速，只需要把扭矩传给主轴，从而完成了设计需求和目的。3.2 主轴的设计及计算主轴的材料为四十五号钢，硬度 HB220 到 HB250 根据参考书主现代实用机床设计手册式 3-8-25轴的最小直径 d=12mm P=1130W =2840r/min jN19对于 d14mm，因为轴的直径应为圆形的标准值，选取 D = 20mm 再根据轴的最小直径的确定各主轴轴径。3.3 轴承的选择根据主轴示意图，可选用深沟球轴承和角接触球轴承。传动轴左支承处离受力较的右支承较远，载荷不是很大，选择一个深沟球轴承。传动轴右支承处既要承受主动齿轮的径向力，又有皮带轮，载荷比较大，
32、选择调心滚子轴承。3.4 系统进给机构设计3.4.1 轴向进给机构设计由电机带动丝杆做旋转运动，丝杆推动主轴箱在轴向上做往复运动，具体设计见机床装配图摩擦力 = =0.1 摩F正设：工作台的总质量=500Kg，横向导轨质量=400Kg，因为 =1180N 于是轴 向F= =（ 500+400）10+11800.1=917.5N 摩 正（1） 计算等效转动惯量设：=0.8 t0=6 =0.01所以 I =2.08所以取 Z1=25 ； Z2=52 ； m=1.5 ； b=25mm ； =o20df1=mZ1=1.525=37.5mm df2=mZ2=1.552=78mmde140.5mm de2
33、=81mm选择的滚珠丝杠直径为二十五毫米, 长度为七百毫米,材料为四十五号钢，因此，丝杠的 JS 粗略计算：JS=7.82.547010-4=2.1310-4Kgm2叠加到电机轴上的总转动惯量为 JM =M1=400Kg I =2.08因此可以计算出 J = 7.2610 Kg m24-因为我们选择的是滚珠丝杆，所以它们之间的摩擦力非常小，因此摩擦力矩几乎完全可以不计。（2） 等效负载转矩的计算：20Tm = ( + ) / 纵F摩 工 作Vmn2由 3.805.3670nomO.8291NT）（3） 计算启动惯性阻力矩 快速启动的最不利的条件下，启动加减速时间 TT = 0.1 到 1 秒，
34、所以选取中间 T 0.5s步进电机的角速度 2-m.87603.2nSW因此启动时的惯性阻力矩 a=6.2810 173.45=0.12Nm惯TJ4-步进电机的负载转矩为：= Tm + = 0.36+0.11=0.47Nm惯（4）步进电机选择 已知预选的步进电机，三相六拍，步骤 0.75。T = 4.9nm 的最大扭矩，以确保正常的启动和停止，满足步进电动机的转矩的条件，通过资料知道0.866，因此选择的点击是合理的3.4.2 进给滚珠丝杆的核算粗选取丝杆型号是 2504-3，必需有良好的载重能力且必须保证压杆稳定性良好。下面对刚度进行校核 (1)验算丝杠的承载能力 （L 为滚珠丝杠寿命系数（
35、转 6101 ） ）0max3fCPLWH= + 0+917.5917.5Nmax纵F摩fH=1fW=1.2 T=15000n=n =s in/r64.08.23L= 61t0N KN8.745.836.9172.01/54.3 6 21由参考书得知 =8.1KN 远远大于 Q 因此 Q 符合设计需要0C（2） 验算压杆稳定性取双推简支式支承，由 FK=2 通过课本查表知道钢的弹性模量 E = 2.110 pa5M丝杠小径的截面惯性矩 I= 4441cm80.3269.d通过机械设计手册 4查得丝杆的最小径：d=10mm压杆稳定安全系数 K=4丝杠长度 L=LS=700mm所选丝杠满足设计要求
36、（3） 验算丝杠刚度丝杠刚度是保证第一导程的变动量必须要在允许范围内丝杠最小截面积设 T0=0.5 I=2.26cm 4“”号用于拉伸， “一”号用于压缩，都取“”号，则:由于选择要求滚珠丝杠精度等级为 C 级，L0=4m0.681m因此，本设计选取的丝杆能够达到刚度要求，设计合理3.4.3 回转工作台运动分析在蜗杆与蜗轮传动的旋转工作台中，传动比 I = 30。下面是对蜗轮蜗杆的计算过程： 设：VS=4m/s，查图 13.11 在 I =30 线上选取 A 点，查得d1/a0.25、r=130(Z1=2)、1=0.8822（1） 计算中心距根据表 12.9 查得系数 Ka = 1转速系数 Z
37、n=0.81通过查表查得弹性参数 =146EZpaM寿命系数 ZH=1.131.6通过图 13-12 查出接触系数 =3.35e查表 13.2 得接触疲劳极限接触疲劳最小安全系数： 所以中心距 a=103.72取标准值中心距 a=125mm（2） 确定基本传动尺寸根据表 13-11 查出蜗杆的齿数 r=120 Z1=2 因此蜗轮的齿数为：Z2=iZ1=302=60 模数 m=（1.41.7）a/Z2=2.923.54 取模数 m=3.15 蜗杆的分度直径值 d= d/aa=0.25125=31.25mm蜗杆的分度直径取 d35.5mm 蜗杆导程角 r=10.060涡轮宽度 b2 = 26mm蜗
38、杆圆周速度：V1=1.86m/s相对滑动速度：Vs=1.89m/s由表 13.6 查得当量摩擦系数 v=0.043 v=2.4 度（3）齿面接触疲劳强度验算如下：许用接触应力：h=186.58MPa最大接触应力：经核算，设计合格 （4） 轮齿弯曲疲劳强度验算：齿轮根部的弯曲疲劳极限：从表 13-2 中查得弯曲疲劳最小安全系数：许用弯曲疲劳应力：f =82MPa23轮齿最大弯曲应力：f=32.58MPa82MPa经核算，设计合格（7） 润滑油粘度和润滑方法油的粘度：根据 VS = 6.19m/s 从表 13.7 中选择从表 13-7 中选取渗透润滑电机的选择：伺服电机 js1-023.5 导轨的
39、设计通过参考书金属切削机床设计 3可知，轨道的剖面外形与双矩形导轨相似（带滑轨的塑料适用于数控钻床，而不需要滚动导轨） 。 我们所设计的导轨刚度十分的高，跟三角形导轨相比该导轨的当量摩擦系数要小很多，而且导轨的承载能力很强，在加工过程中检查和维护都非常简单，滑动导轨其最常见的形式就是在动导轨上贴塑胶软带，尤其是数控机床轨道为双矩形时最突出。长方形导轨有侧方向上的间隔，需要用嵌条进行调整间隙使其在一个可控的范围内。3.5.1X 轴向移动导轨的预选根据已知条件和加工要求，选择指导机床坐标系如图 3-4 所示：图 3-4 机床导轨坐标通过“设计手册”机版本（2）表 9.3-7，X 轴运动导轨预选H=
40、20 B=50 B1=12 A=400 h=12 h1=H-0.5 b=624图 3-5T 型导轨剖面结构3.5.2 导轨的相关计算受力分析图如图 3-6 所示：3-6 导轨受力分析简图（1）a、X 轴对坐标取矩 当机床为钻床时，FC=0 FQ =0 相对于 X 轴 所以 b、 Y 轴对坐标轴取矩设工件与工作台共重 500Kg，即 W=500Kg 25存在两个极值：当工作台在最远的地方 =0.05+0.35=0.4QXQXC、Z 轴对坐标轴取矩 由各方面的分析可知 MZ=0（2）各导轨面上的集中支反力对于钻床 FP=0，所以 RC=FP =0（3）各导轨面上的支反力矩通过该论文第一章和第二章可
41、知 MX=0 My1=751.08Nm My2=2151Nm 3.5.3 导轨的压强计算和分布本论文钻床导轨按线性分布当钻床的滑动导轨在一个相对比较低的速度下进给时，平均压力为 1.21MPa,最大允许压力 2.54MPa。如果导轨的滑动速度小于一米每分钟时， 许用压强则小于 0.2 兆帕；如果滑动速度大于 1 米每分钟时，P 则取 0.2 兆帕。然而当我们许 用选择的导轨在不加塑料板的情况下，P 和 P 两个都符合设计需要，在镶入塑平 均 max料板的情况下 P 则达到 0.25 兆帕，可是我们设计中的滑动速度是 2 米每分钟许 用时 P =0.2 兆帕，不能满足要求，必需对导轨的参数从新选
42、取。数控钻床在加av工过程中，切削力的变化不会影响工件的进给运动，因此塑料导轨板上的 P 是平 均能够适量的增涨的。在这种条件下，P 取 0.608 兆帕，因此导轨的 P =0.35max av兆帕远远小于 0.608Mpa，所以论文中设计的导轨是可以的。3.5.4 导轨传动间隙调整分析（1）轨道的选取：选取导轨时的基本要点：1、有一个良好的指导精度和线性度；2、耐磨的程度要高，加工精度等级高；3、必须具有足够的强度，以保持轨道部件之间的相对位置和方向的准确性；4、当导轨在低速条件下运动要保持平衡。因为加工精度为 7 级，对于一般的机床钻削，我们完全可以选取长方形的26滑轨塑料。由于机床的主要
43、运动是沿着导轨移动的，所以导轨的损耗不低，因此我们必须要采用相应的手段降低轨道的磨损。首先我们要选取适合的材料，同时导轨进行热处理和油脂的润滑，另外必须选用防护罩，保证机床的轨道不漏在外面，如此能有效的预防切屑或者灰尘进入到导轨中，降低导轨磨损。3.6 计算机数控装置系统设计整个多工位钻床设计的中心就是数控装置，计算机用控制面板上输入的代码掌控钻床整个工作台的运动以及主轴的旋转，以便能够加工出合格的零件。3.6.1 数控装置系统硬件组成图 3-8、计算机数控系统组成3.6.2 步进电机的接口电路前面完成了数控系统的软、硬件的设计，所以接下来应该设计步进电机的接口电路，由于采用的是开环控制，且采
44、用单片机控制，控制信号由单片机产生，通过环形放大器对信号进行放大，再通过软件完成对信号的处理和接收3.7 本章小结通过对传动部分、进给机构、导轨和工作台的设计和计算，特别是对工作台的设计，使其实现了多工位的功能，达到了设计要求。274 夹具设计专用机床上必须配备专用夹具，它的存在不仅可以保证加工精度和生产量，而且能够提高我们的生产率，同时降低我们的劳动强度使企业的成本能够得到控制。当工件在机床上加工的时候，为了确保加工表面相对于另外加工面的尺寸和位置精度，必须要让工件在机床上据有正确的位置，并且在加工过程中能够承受各种力的作用而保持开始的位置不变，这就是我们机床夹具所发挥的作用。在本次设计中选
45、定设计铣床夹具和铣钻夹具，铣床夹具和铣钻夹具,将用于z8206 铣端面钻中心孔机床上工作。本夹具是用来铣定位基准面的专用夹具,其它平面内圆面相对其都有一定的形位公差,该工序的各项技术要求得不到保证,将会影响整个零件加工的垂直度等等,造成不必要的损失,因此在该工序的加工过程中,重重点应该考虑垂直问题,保证后续工序。铣夹具中需要夹具体，V 型块，钩型压板，档销等，具体图中以画出，铣钻夹具中需要上齿盘，下齿盘坐，顶柱，偏心手柄，V 型块，钩型压板，档销等等，具体图中也画出。4.1 夹紧力的计算单件生产或者小批生产应尽量选取通用夹具和机床附件，其中卡盘、平口虎钳、分度头是机床中最常见的；对于一些大批量
46、生产，为提高生产率，应使用有效的夹具；多品种小批量的生产，均使用可调夹具或者组合夹具。(1)定位基准的选择由于该平面的加工是第一道工序，其他的定位基准及表面加工都以其为基准进行。分析零件图，选择表 6-3，V 型块铣端面应用 V 型块将两边定位加紧，防止零件上下晃动，在另个轴上按档销防止其左右晃动，然后将零件上部用两个钩型压板加紧。(2)夹紧力的计算 由切削手册 6 表 3.28，查得切削力 ndCWqzaefpFFU028式中: ， ， ， ， ， ，650FC.1XF75.0YF1.UF2.0Wr3.1qF，所以:(0.48).38e mad.01.30.25.24N在切削力的计算中必须考
47、虑安全系数 K, KK54321式中：由机床夹具设计手册 9表 1-2-1 查的各安全系数， ，.1k， ， ， ，所以0.12k5.10.12k3.2 7.0.5K故切削力 ，上述计算过程是相对金属铣削时的切.476FN削力计算,对碳素合金材料的工件 0.21.3286.5c水平分力： .5367c垂直分力： 9.9.N圆周切削力将使得铣刀产生切削阻力矩 M: 502015.1.2cMNmdF该夹具采用联动机动夹紧机构，为克服水平分力实际的夹紧力应有如下关系： MfWl)(321式中： ， ， 为切削力作用点到各个夹紧力的受力点的距离，l123， ， ； ；所以:10ml0ml03.5f12
48、31890().2Nf即夹紧工件每个夹紧点需要 767N 的夹紧力。根据工件夹紧部位的尺寸选择的钩形压板，的钩形螺栓的许用夹紧力为 2354N，可以足以保证工件被夹紧，但在实际生产中,考虑到螺栓的寿命和疲劳强度，应该选择直径更大的螺栓来确保夹紧的稳定可靠和生产的安全性。根据夹紧力计算所需要的的外力大小,并校核夹紧机构中的钩形螺栓的强度能否满足要求即将工件夹紧。根据下式：)tan(t12, rQLW29式中： 057 ；r=7.5； ； =0.18； 950，由675.92rtan22机床夹具设计手册 9表 1-2-13 查得 L=110mm，代入上式计算：8013810QN上述计算表明本夹具安全可靠。下面图 4.1 为钻夹具简图：7 62A1205910R6R1011A-A5H7f610H7f615A14093255483图 4.1 钻夹具
