立式鉆床多軸頭畢業(yè)設計

摘要本文是立式鉆床用軸均布多軸頭設計，可調(diào)式多軸頭各軸在圓周方向均布且方向可方便地沿直徑方向同步調(diào)整，以適應多種小批量生產(chǎn)條件下法蘭盤類零件的螺孔加工。固定試式多軸頭是根據(jù)一個典型法蘭盤類零件而設計的，用于零件批量生產(chǎn)要求。  多軸頭架的設計參數(shù)來源于一般的加工工藝條件，以適應更廣闊的加工圍。針對工廠里多孔鉆削時，孔徑一般較小，多在10cm左右，而且大部分是箱體、法蘭盤等，箱體、法蘭盤多為鑄造件，材料是鑄鐵，也有個別的被加工零件的材料是低碳鋼。根據(jù)這些工件的切削條件，可以確定多軸頭架的工藝主參數(shù)。主參數(shù)確定后便可以進行多軸頭架的總體設計。多軸頭架的傳動原理是通過齒輪嚙合增加鉆削軸的軸數(shù)，以滿足多孔加工的要求。通過二級齒輪嚙合，輸入軸和輸出軸的轉(zhuǎn)向沒變，但由于齒輪分支傳動，變成多根輸出軸。為了保證加工生產(chǎn)條件的安全，加上多軸頭工作時裝隔離裝置比較困難，所以必須嚴格校核軸頭架的強度，以免發(fā)生事故或達不到加工要求。  可以看出，改裝后的多軸鉆床，可以同時完成多個孔的鉆、擴、鉸等工序。工藝圍可以滿足一般加工情況的孔類鉆削要求?？烧{(diào)多軸頭架可以起到提高生產(chǎn)效率、降低成本、提高孔系加工精度等作用。參照該調(diào)節(jié)原理可進行其他任意孔系加工裝置的設計，還可以用于攻絲、擴、锪孔等加工裝置。此外該裝置具有結(jié)構簡單、操作方便、應用圍廣等特點，值得推廣。關鍵詞：立式鉆床；多軸頭；設計；可調(diào)；齒輪AbstractThe design of multiple spindles heads for drilling machine whose drills spindles are adjustable or fixed are introduced. The adjustable spindles of the multiple spindles heads are located evenly in the circuit and can be adjusted synchronism on the diameters direction to meet the small scale production needs of the screw hole manufacture for flange plate parts and the fixed multiple spindles heads is design for the big scale production needs of the screw hole manufacture for flange plate parts. It cant be used to manufacture another fart, because its spindle distance is designed for the only part.  The design of multiple spindles heads includes three parts, the total design, the transfer system design, and the constructive design. Because of the un-development in our manufacture industry, most companys plant lack of the machine to drill multiple holes at the same time, and its a waste of funding on the manufacturing facilities which will be laid after the parts are produced. So the economic   multiple spindles heads enable the normal company to drill the multiple holes in a fast way .And same company gained the economic performance by the way of reequips the machine tools. Its the fact that the reequipped drilling machine can satisfy the process precision requirement .so the design is feasible.  Based on the design of the multiple spindles heads, we can also design the others to the manufacture of the other flange plant parts. Key words:   drilling machine  multiple spindles heads; design ;adjustable; gears目錄摘要ABSTRACT目錄第1章 緒論11.1 課題研究的意義與現(xiàn)狀11.2 論文主要研究容2第2章 設計要求3第3章 設計前的準備工作53.1 產(chǎn)品圖與工藝卡. 53.2 選擇刀具與加工機床、夾具.73.3核算多軸頭的總軸向力和消耗的總功率.14第4章 設計傳動系統(tǒng)圖154.1齒輪模數(shù)的確定.154.2確定工作軸直徑.154.3選擇傳動方式.164.4確定主動軸中心位置.174.5確定傳動比與齒輪的齒數(shù).194.6惰輪的布置與其坐標計算.224.7繪制傳動系統(tǒng)圖.254.8檢查結(jié)構上的干涉現(xiàn)象.25第5章 齒輪的幾何尺寸計算28第6章 繪制多軸頭總圖30第7章 軸承壽命的計算317.1單列向心球軸承的驗算.317.2止推軸承的驗算.32結(jié)論34參考文獻35致36附件137附件24543 / 48第1章 緒論 1.1 課題研究的意義與現(xiàn)狀 當前，我國中小零部件機械產(chǎn)業(yè)正處于穩(wěn)步發(fā)展的成熟期，國外進口設備一統(tǒng)天下的局面已經(jīng)結(jié)束，國產(chǎn)零部件機械已經(jīng)成為主力。主要表現(xiàn)如下：一、國產(chǎn)機械的技術水平已接近或達到世界先進水平，大規(guī)?？恳M技術發(fā)展的時代已經(jīng)結(jié)束，吸收、學習國外先進技術的渠道和方法大為增強，自身開發(fā)能力大大提升，大型機械開發(fā)周期一般不超過一年。 二、行業(yè)格局發(fā)生很大變化。一是國外著名的機械企業(yè)紛紛在中國建廠，改變了機械生產(chǎn)企業(yè)的結(jié)構。它們在機械方面具有雄厚的技術和經(jīng)濟實力，代表著世界領先水平，今后將對中國機械行業(yè)的生產(chǎn)格局產(chǎn)生深遠影響。其在產(chǎn)品開發(fā)、制造與知識產(chǎn)權保護等許多方面給中國企業(yè)提供了學習機會。二是國著名大企業(yè)成功介入機械產(chǎn)品的生產(chǎn)，并向多品種方向發(fā)展，憑借大廠在經(jīng)驗、技術、經(jīng)濟、制造方面的實力，其機械產(chǎn)品在銷售市場上已經(jīng)占據(jù)了主導地位。這些變化，極大增強了我國機械行業(yè)的實力，對中小企業(yè)的發(fā)展也有很大影響。三、一批民營中小企業(yè)迅速成長壯大，規(guī)模和技術實力大增。 尚存問題有待解決 。在看到我國零部件機械行業(yè)獲得長足發(fā)展的同時，一些潛在的問題也不容忽視。首先，我國多數(shù)機械企業(yè)規(guī)模偏小，抵抗風險能力有限，回款率低，流動資金不足。其次，也如同其他產(chǎn)品一樣，我國零部件機械存在著科技投入不足、創(chuàng)新能力偏低等問題。對基本研發(fā)的投入很少，采用挖人才、“偷”技術的方式很普遍。所以各家的產(chǎn)品都是小異，很少有標志性的技術，原始創(chuàng)新很少。第三，零部件機械廠家正面臨著水、電、鋼材等原材料持續(xù)上漲的壓力，利潤損失較大，不利于進一步擴大生產(chǎn)。第四，對出口歐洲、美國等發(fā)達國家和地區(qū)的產(chǎn)品，由于不熟悉其市場準入和標準，經(jīng)常遭遇“專利門檻”問題，對產(chǎn)品出口產(chǎn)生不利影響。 認清趨勢促進發(fā)展 。針對上述問題，相關企業(yè)要重視創(chuàng)新，主動加大科技投入；樹立尊重知識、保護知識產(chǎn)權的法律意識；企業(yè)對技術骨干要有留人和防挖辦法；可在市場接受的圍，適當進行漲價，以促進生產(chǎn)發(fā)展。 1.2 論文主要研究容多軸頭主要用于快速鉆孔。是目前國剛興起的一種提高生產(chǎn)效率、降低成本的工作母機。隨著國汽配行的發(fā)展，各零部件供應商之間競爭激烈，選擇一種高性能、高效率的機床是企業(yè)降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)競爭力的一種行之有效的途徑。一臺普通的多軸頭一臺普通的鉆床就能一次把幾個乃至十幾、二十幾個孔或螺紋一次性加工出來。如再配上專用多軸鉆孔機就能把好幾個面上的孔或螺紋一次性加工完成。解決許多工件難以裝夾、定位或定位不準的問題。多軸頭鉆床設計結(jié)構，加工精度高，性能穩(wěn)定，鉆孔能力強。適用于高精度鉆孔，鏜孔。解決了高精度鉆孔，鏜孔上加工中心加工成本高的問題。絲錐夾頭夾持圍大節(jié)省攻不同直徑的螺紋需換芯的時間。齒輪傳動多軸頭設計是一個傳統(tǒng)的機械課題，對設計者的機械基礎知識要求較高。多軸頭的設計特點是程序性強。我們應按照設計程序，逐步進行設計與計算。第2章 設計要求按工藝安排，在鉆床上同時加工如表2-1和表2-2所示的兩種零件。為節(jié)省更換多軸頭所需的輔助時間，要求設計一套兩種零件都能加工的通用多軸頭。表2-1 加工零件1與工序零件名稱底蓋前鋼板彈簧前支架工序名稱鉆四孔設備型號Z535工序號工序容夾具輔圖 刀具刀輔具 量具S（毫米/轉(zhuǎn)）n（轉(zhuǎn)/分）V（米/秒）T機T單T總2同時鉆四個¢14.5通孔，保證孔間距156和70，4-¢14.5軸線對、面的位移度不大于.0.2136516.60.330.650.85表2-2 加工零件2與工序零件名稱底蓋前鋼板彈簧后支架工序名稱鉆四孔設備型號Z535工序號工序容夾具輔圖 刀具刀輔具 量具S（毫米/轉(zhuǎn)）n（轉(zhuǎn)/分）V（米/秒）T機T單T總2同時鉆四個¢14.5通孔，保證孔間距156和70，4-¢14.5軸線對、面的位移度不大于.0.2136516.60.330.650.85第3章 設計前的準備工作3.1 產(chǎn)品圖與工藝卡3.1.1 產(chǎn)品圖。產(chǎn)品圖見圖紙。本產(chǎn)品毛坯為鑄造件，材料為HT100。生產(chǎn)批量：中等批量。3.1.2 工藝卡。本工藝卡為產(chǎn)品的工藝過程，本產(chǎn)品的重點工序是4（3）個直徑為14.5mm的孔的加工，從產(chǎn)品圖我們可以知道，產(chǎn)品毛坯為鑄造件。但在鑄造時，產(chǎn)品是否要留余量，以與留多少；產(chǎn)品是否需要留有鑄造通孔等都是需要考慮的問題。我根據(jù)8中表39.37查得鑄造余量為4mm，再根據(jù)9表1166查得：當孔徑 時，不需鑄造孔。所以本產(chǎn)品不需要鑄造孔。此處省略 NNNNNNNNNNNN字。如需要完整說明書和設計圖紙等.請聯(lián)系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機械畢業(yè)設計下載！該論文已經(jīng)通過答辯  從零件圖上看，底蓋的加工工藝流程可定為：鑄造銑鉆。其中銑這一工藝是為了鉆孔進行的輔助工序或準備工序，只要能達到尺寸與粗糙度要求即可，所以這不是本零件的主要工序。本零件的重點工序是四個（三個）孔的加工工序，因為這幾個孔必須保證位置的要求，而且這幾個孔并不是環(huán)型規(guī)則布置，不可能采用分度盤來加工；其次如果采用畫線來加工的話，位置誤差將會很大，不能保證零件的技術要求；即使我們采用了畫線來加工，對我們的生產(chǎn)員工的技術水平有很大的要求，會大大降低生產(chǎn)率。我們?yōu)榱四芴岣呱a(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，我們似乎可以選擇一種可以一次完成加工的設備，這個設備必須滿足零件的設計要求，不需定位直接將零件的幾個孔加工出來。為此，我選擇多軸頭來加工這幾個孔，多軸頭既能保證零件的各項技術要求，有能提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本的作用。所以對幾個孔的加工我采用多軸頭這一輔助設備來加工。下面是這個產(chǎn)品的工藝方案。見表3-1和表3-2我們可以比較，因為圖紙對產(chǎn)品有粗糙度要求，所以我認為需要將對產(chǎn)品的加工分為粗加工和精加工，以此滿足產(chǎn)品的表面粗糙度。所以選擇方案一。表3-1：方案一工序號工序名稱工序容0鑄造砂型鑄造，清砂。5銑以零件的下底面為粗基準，銑底蓋的上表面，保證個尺寸余量0.2。10銑以上以加工免為精基準，加工下表面，使鉆孔臺厚度為16.2mm，表面至要求。15檢驗檢驗各個尺寸至要求。20銑求。以鉆孔臺下表面為基準，精銑上表面至圖紙要25鉆采用多軸頭鉆孔，一次完成4（3）個孔的加工，使各要求滿足。30檢驗檢驗各個尺寸至要求。35入庫表3-2：方案二工序號工序名稱工序容 0鑄造砂型鑄造，清砂。 5銑以零件的下底面為粗基準，銑底蓋的上表面，保證個尺寸余量0.2。 10銑以上以加工免為精基準，加工下表面，使鉆孔臺厚度為16mm，表面至要求。 15檢驗檢驗各個尺寸至要求。20鉆采用多軸頭鉆孔，一次完成4（3）個孔的加工，使各要求滿足。 25檢驗檢驗各個尺寸至要求。 30入庫3.2 選擇刀具與加工機床、夾具3.2.1 刀具圖刀具是機械制造中用于切削加工的工具，又稱切削工具。廣義的切削工具既包括刀具，還包括磨具。    絕大多數(shù)的刀具是機用的，但也有手用的。由于機械制造中使用的刀具基本上都用于切削金屬材料，所以“刀具”一詞一般就理解為金屬切削刀具。切削木材用的刀具則稱為木工刀具。    刀具的發(fā)展在人類進步的歷史上占有重要的地位。中國早在公元前28前20世紀，就已出現(xiàn)黃銅錐和紫銅的錐、鉆、刀等銅質(zhì)刀具。戰(zhàn)國后期(公元前三世紀)，由于掌握了滲碳技術，制成了銅質(zhì)刀具。當時的鉆頭和鋸，與現(xiàn)代的扁鉆和鋸已有些相似之處。    然而，刀具的快速發(fā)展是在18世紀后期，伴隨蒸汽機等機器的發(fā)展而來的。1783年，法國的勒首先制出銑刀。1792年，英國的莫茲利制出絲錐和板牙。有關麻花鉆的發(fā)明最早的文獻記載是在1822年，但直到1864年才作為商品生產(chǎn)。    那時的刀具是用整體高碳工具鋼制造的，許用的切削速度約為5米/分。1868年，英國的穆舍特制成含鎢的合金工具鋼。1898年，美國的泰勒和懷特發(fā)明高速鋼。1923年，德國的施勒特爾發(fā)明硬質(zhì)合金。   在采用合金工具鋼時，刀具的切削速度提高到約8米/分，采用高速鋼時，又提高兩倍以上，到采用硬質(zhì)合金時，又比用高速鋼提高兩倍以上，切削加工出的工件表面質(zhì)量和尺寸精度也大大提高。    由于高速鋼和硬質(zhì)合金的價格比較昂貴，刀具出現(xiàn)焊接和機械夾固式結(jié)構。19491950年間,美國開始在車刀上采用可轉(zhuǎn)位刀片，不久即應用在銑刀和其他刀具上。1938年，德國德古薩公司取得關于瓷刀具的專利。1972年，美國通用電氣公司生產(chǎn)了聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀片。這些非金屬刀具材料可使刀具以更高的速度切削。  1969年，瑞典山特維克鋼廠取得用化學氣相沉積法，生產(chǎn)碳化鈦涂層硬質(zhì)合金刀片的專利。1972年，美國的邦沙和拉古蘭發(fā)展了物理氣相沉積法，在硬質(zhì)合金或高速鋼刀具表面涂覆碳化鈦或氮化鈦硬質(zhì)層。表面涂層方法把基體材料的高強度和韌性，與表層的高硬度和耐磨性結(jié)合起來，從而使這種復合材料具有更好的切削性能。   刀具按工件加工表面的形式可分為五類。加工各種外表面的刀具，包括車刀、刨刀、銑刀、外表面拉刀和銼刀等；孔加工刀具，包括鉆頭、擴孔鉆、鏜刀、鉸刀和表面拉刀等；螺紋加工工具，包括絲錐、板牙、自動開合螺紋切頭、螺紋車刀和螺紋銑刀等；齒輪加工刀具，包括滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪加工刀具等；切斷刀具，包括鑲齒圓鋸片、帶鋸、弓鋸、切斷車刀和鋸片銑刀等等。此外，還有組合刀具。   按切削運動方式和相應的刀刃形狀，刀具又可分為三類。通用刀具，如車刀、刨刀、銑刀(不包括成形的車刀、成形刨刀和成形銑刀)、鏜刀、鉆頭、擴孔鉆、鉸刀和鋸等；成形刀具，這類刀具的刀刃具有與被加工工件斷面一樣或接近一樣的形狀，如成形車刀、成形刨刀、成形銑刀、拉刀、圓錐鉸刀和各種螺紋加工刀具等；展成刀具是用展成法加工齒輪的齒面或類似的工件，如滾刀、插齒刀、剃齒刀、錐齒輪刨刀和錐齒輪銑刀盤等。   各種刀具的結(jié)構都由裝夾部分和工作部分組成。整體結(jié)構刀具的裝夾部分和工作部分都做在刀體上；鑲齒結(jié)構刀具的工作部分(刀齒或刀片)則鑲裝在刀體上。  刀具的裝夾部分有帶孔和帶柄兩類。帶孔刀具依靠孔套裝在機床的主軸或心軸上，借助軸向鍵或端面鍵傳遞扭轉(zhuǎn)力矩，如圓柱形銑刀、套式面銑刀等。   帶柄的刀具通常有矩形柄、圓柱柄和圓錐柄三種。車刀、刨刀等一般為矩形柄；圓錐柄靠錐度承受軸向推力，并借助摩擦力傳遞扭矩；圓柱柄一般適用于較小的麻花鉆、立銑刀等刀具，切削時借助夾緊時所產(chǎn)生的摩擦力傳遞扭轉(zhuǎn)力矩。很多帶柄的刀具的柄部用低合金鋼制成，而工作部分則用高速鋼把兩部分對焊而成。  刀具的工作部分就是產(chǎn)生和處理切屑的部分，包括刀刃、使切屑斷碎或卷攏的結(jié)構、排屑或容儲切屑的空間、切削液的通道等結(jié)構要素。有的刀具的工作部分就是切削部分，如車刀、刨刀、鏜刀和銑刀等；有的刀具的工作部分則包含切削部分和校準部分，如鉆頭、擴孔鉆、鉸刀、表面拉刀和絲錐等。切削部分的作用是用刀刃切除切屑，校準部分的作用是修光已切削的加工表面和引導刀具。  刀具工作部分的結(jié)構有整體式、焊接式和機械夾固式三種。整體結(jié)構是在刀體上做出切削刃；焊接結(jié)構是把刀片釬焊到鋼的刀體上；機械夾固結(jié)構又有兩種，一種是把刀片夾固在刀體上，另一種是把釬焊好的刀頭夾固在刀體上。硬質(zhì)合金刀具一般制成焊接結(jié)構或機械夾固結(jié)構；瓷刀具都采用機械夾固結(jié)構。 刀具切削部分的幾何參數(shù)對切削效率的高低和加工質(zhì)量的好壞有很大影響。增大前角，可減小前刀面擠壓切削層時的塑性變形，減小切屑流經(jīng)前面的摩擦阻力，從而減小切削力和切削熱。但增大前角，同時會降低切削刃的強度，減小刀頭的散熱體積。  在選擇刀具的角度時，需要考慮多種因素的影響，如工件材料、刀具材料、加工性質(zhì)(粗、精加工)等，必須根據(jù)具體情況合理選擇。通常講的刀具角度，是指制造和測量用的標注角度在實際工作時，由于刀具的安裝位置不同和切削運動方向的改變，實際工作的角度和標注的角度有所不同，但通常相差很小。  制造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性，必要的抗彎強度、沖擊韌性和化學惰性，良好的工藝性(切削加工、鍛造和熱處理等)，并不易變形。  通常當材料硬度高時，耐磨性也高；抗彎強度高時，沖擊韌性也高。但材料硬度越高，其抗彎強度和沖擊韌性就越低。高速鋼因具有很高的抗彎強度和沖擊韌性，以與良好的可加工性，現(xiàn)代仍是應用最廣的刀具材料，其次是硬質(zhì)合金。  聚晶立方氮化硼適用于切削高硬度淬硬鋼和硬鑄鐵等；聚晶金剛石適用于切削不含鐵的金屬，與合金、塑料和玻璃鋼等；碳素工具鋼和合金工具鋼現(xiàn)在只用作銼刀、板牙和絲錐等工具。   硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片現(xiàn)在都已用化學氣相沉積法涂覆碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁硬層或復合硬層。正在發(fā)展的物理氣相沉積法不僅可用于硬質(zhì)合金刀具，也可用于高速鋼刀具，如鉆頭、滾刀、絲錐和銑刀等。硬質(zhì)涂層作為阻礙化學擴散和熱傳導的障壁，使刀具在切削時的磨損速度減慢，涂層刀片的壽命與不涂層的相比大約提高13倍以上。  由于在高溫、高壓、高速下，和在腐蝕性流體介質(zhì)中工作的零件，其應用的難加工材料越來越多，切削加工的自動化水平和對加工精度的要求越來越高。為了適應這種情況，刀具的發(fā)展方向?qū)⑹前l(fā)展和應用新的刀具材料；進一步發(fā)展刀具的氣相沉積涂層技術，在高韌性高強度的基體上沉積更高硬度的涂層，更好地解決刀具材料硬度與強度間的矛盾；進一步發(fā)展可轉(zhuǎn)位刀具的結(jié)構；提高刀具的制造精度，減小產(chǎn)品質(zhì)量的差別，并使刀具的使用實現(xiàn)最佳化。 這里我選用硬質(zhì)合金鉆頭，鉆頭直徑為 ，如圖3-1。圖3-1 刀具圖3.2.2機床有關規(guī)格尺寸1.    概 述鉆床系指主要用鉆頭在工件上加工孔的機床。通常鉆頭旋轉(zhuǎn)為主運動，鉆頭軸向移動為進給運動。鉆床結(jié)構簡單，加工精度相對較低，可鉆通孔、盲孔，更換特殊刀具，可擴、锪孔，鉸孔或進行攻絲等加工。鉆床可分為下列類型：(1)臺式鉆床：可安放在作業(yè)臺上，主軸垂直布置的小型鉆床。(2)立式鉆床：主軸箱和工作臺安置在立柱上，主軸垂直布置的鉆床。(3)搖臂鉆床：搖臂可繞立柱回轉(zhuǎn)、升降，通常主軸箱可在搖臂上作水平移動的鉆床。它適用于大件和不同方位孔的加工。(4)銑鉆床：工作臺可縱橫向移動，鉆軸垂直布置，能進行銑削的鉆床。(5)深孔鉆床：使用特制深孔鉆頭，工件旋轉(zhuǎn)，鉆削深孔的鉆床。(6)平端面中心孔鉆床：切削軸類端面和用中心鉆加工的中心孔鉆床。(7)臥式鉆床：主軸水平布置，主軸箱可垂直移動的鉆床。2.    我選用立式鉆床Z535,規(guī)格尺寸如下：表3-1：鉆床規(guī)格尺寸產(chǎn)品名稱型號最大鉆孔直徑（mm）主軸端至底面距離（mm）主軸中心線至立柱表面距離（mm）主軸轉(zhuǎn)速主軸行程（mm）電機功率級數(shù)圍（r/min）主電機總?cè)萘苛⑹姐@床Z535350.75300968-110022544重量外包箱直徑長x寬x高（mm）外形尺寸長x寬x高（mm） 毛重凈重 1.61480x1042x27851280x842x2585 3.2.3 夾具圖機械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置。又稱卡具。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。例如焊接夾具、檢驗夾具、裝配夾具、機床夾具等。其中機床夾具最為常見，常簡稱為夾具  。在機床上加工工件時，為使工件的表面能達到圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以與與其他表面的相互位置精度等技術要求  ，加工前必須將工件裝好（定位）、夾牢（夾緊）。夾具通常由定位元件（確定工件在夾具中的正確位置）、夾緊裝置  、對刀引導元件(確定刀具與工件的相對位置或?qū)б毒叻较?、分度裝置（使工件在一次安裝中能完成數(shù)個工位的加工，有回轉(zhuǎn)分度裝置和直線移動分度裝置兩類）、連接元件以與夾具體（夾具底座）等組成。夾具種類按使用特點可分為：萬能通用夾具。如機用虎鉗、卡盤、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等，有很大的通用性，能較好地適應加工工序和加工對象的變換，其結(jié)構已定型，尺寸、規(guī)格已系列化，其多數(shù)已成為機床的一種標準附件。專用性夾具。為某種產(chǎn)品零件在某道工序上的裝夾需要而專門設計制造，服務對象專一，針對性很強，一般由產(chǎn)品制造廠自行設計。常用的有車床夾具、銑床夾具、鉆模(引導刀具在工件上鉆孔或鉸孔用的機床夾具)、鏜模(引導鏜刀桿在工件上鏜孔用的機床夾具)和隨行夾具（用于組合機床自動線上的移動式夾具）?？烧{(diào)夾具?？梢愿鼡Q或調(diào)整元件的專用夾具。組合夾具。由不同形狀、規(guī)格和用途的標準化元件組成的夾具，適用于新產(chǎn)品試制和產(chǎn)品經(jīng)常更換的單件、小批生產(chǎn)以與臨時任務。 夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。一、高精隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。二、高效為了提高機床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用12秒，夾具結(jié)構簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。三、模塊、組合夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎。利用模塊化設計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術開發(fā)的基點。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設計為夾具的計算機輔助設計與組裝打下基礎，應用CAD技術，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優(yōu)化設計，為用戶三維實體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統(tǒng)。四、通用、經(jīng)濟夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構性與可擴展性功能強，應用圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟性好。底蓋的鉆孔夾具設計由于時間緊，未能將完整設計圖紙畫出來，現(xiàn)在只將設計方案表達如下，如圖3-2，底蓋的夾緊和固定都采用定位銷，用定位銷和平臺將底蓋的各個自由度限制，這樣就能滿足底蓋鉆孔的要求。3.3 核算多軸頭的總軸向力（ ）和消耗的總功率（ ）要核算多軸頭的總軸向力和消耗的總功率，使其不超過機床允許的最大軸向力和機床的額定功率。核算公式如下： (3-1) (3-2)式中：N為多軸頭各工作軸消耗的功率的總和;      為多軸頭每個工作軸消耗的功率      為機床的額定功率       P為多軸頭各工作軸軸向力的總和       為各工作軸的軸向力       為機床允許的最大軸向力首先計算每個工作軸的切削扭矩（ ）和軸向力（ ）：（ ） (3-3)(N) (3-4)因為每個工作軸的 和 相等，所以多軸頭的總軸向力和消耗的總功率為：            （N）           (kW)查Z235機床說明書，機床主軸最大進給抗力 ，主電機功率 。核對可知： ，滿足設計要求。第4章 設計傳動系統(tǒng)圖多軸頭齒輪傳動系統(tǒng)的設計既要保證工藝要求，又要保證多軸頭的結(jié)構的緊湊性。齒輪傳動系統(tǒng)的設計與計算，其容包括：齒輪模數(shù)和工作軸直徑的確定，傳動方式的選擇，主動軸中心位置的確定，傳動比與齒輪齒數(shù)的確定，布置惰輪，檢查結(jié)構上的干涉現(xiàn)象，傳動系統(tǒng)圖的坐標計算與繪制等。齒輪傳動系統(tǒng)圖應按照所規(guī)定的符號繪制。齒輪中心與分度圓應盡可能畫得準確（精度在0.20.3mm），這樣便于用圖解法核對所計算的坐標尺寸。在齒輪傳動系統(tǒng)圖中應清晰的表明：齒輪的傳動方式，各齒輪的齒數(shù)與模數(shù)，主動軸與工作軸的旋轉(zhuǎn)方向，齒輪層數(shù)（對兩層以上）。同時還應在圖旁注明：工作軸每分鐘轉(zhuǎn)速、工作軸每分鐘進給量與傳動比等。下面按設計步驟分別討論每項容的設計要求和設計方法。4.1齒輪模數(shù)的確定在一般齒輪傳動設計中，齒輪模數(shù)是按齒輪的抗彎強度和齒面疲勞強度計算的，然后經(jīng)過試驗確定。但是由于齒輪傳動多軸頭在生產(chǎn)中早已廣泛應用，在使用和制造方面已有一定的經(jīng)驗，在1中，有關多軸頭齒輪的結(jié)構和規(guī)格參數(shù)，以與齒輪的材料、熱處理、齒寬與工作條件都作了規(guī)定，所以當利用1所介紹的齒輪進行設計時，可根據(jù)加工孔徑，按表4-1查得齒輪模數(shù)，此表查得的模數(shù)為主動輪的模數(shù)，每個主動齒輪可帶動三個工作軸。表4-1 加工孔徑與模數(shù)加工孔徑<88151520模數(shù)1.5222.52.53從中查得：主動輪的模數(shù)m2.5。4.2確定工作軸直徑多軸頭工作軸直徑是按扭轉(zhuǎn)剛度所計算的，若工作軸不兼做中間軸使用時，其直徑可按表4-2查得。表4-2 加工孔徑與工作軸直徑加工孔徑<66991212161620工作軸直徑912152025查表4-2得：工作軸直徑d20mm。4.3選擇傳動方式多軸頭的齒輪傳動系統(tǒng)一般是定軸輪系，即主動軸、工作軸、惰輪軸的中心距是固定的。··但由于被加工孔之間的相互位置有許多不同的排列形式，使得傳動系統(tǒng)圖隨之也出現(xiàn)了多種多樣的類型。下面列出各種傳動類型，供參考。 （1）、按齒輪組合形式分按齒輪組合形式分有如下兩種形式：A、單式傳動，即每個軸上只有一個齒輪與其他齒輪嚙合傳動。B、復式傳動，即每個軸櫖上有兩個、三個或多個齒輪與其他齒輪嚙合，分成兩層、三層與多層傳動，稱為二級、三級與多級傳動。（2）、按齒輪傳動方式分A、外嚙合傳動。外嚙合傳動有如下幾種傳動分布形式：工作軸成長方形分布的；工作軸成“一”字形分布的；工作軸成框形分布的;工作軸成“八”字形分布的;工作軸成圓形分布的；工作軸成環(huán)形分布的。B、嚙合傳動。C、嚙合與外嚙合聯(lián)合傳動。（3）、按工作軸布置情況分按工作軸布置情況可分為規(guī)則分布和不規(guī)則分布的。在這個設計中，按照工作軸分布情況，可選擇工作軸成長方形分布的外嚙合傳動形式。4.4確定主動軸中心位置從多軸頭工作平穩(wěn)性方面考慮，主動軸中心應與各個工作軸所受軸向力的合力作用點（稱為壓力中心）重合。此時，機床主軸與多軸頭本身均不受彎曲力矩。從多軸頭結(jié)構的對稱性方面考慮，主動軸應處于多軸頭本體的幾何中心上。此時，多軸頭外形勻稱。對于加工孔對稱分布的多軸頭，使主動軸中心既要與壓力中心重合，又要與多軸頭本體的幾何中心重合，是比較容易做到的。對于加工孔不對稱分布的，或同時加工不同孔徑的?；蛲瑫r進行鉆、擴、鉸等多工序加工的多軸頭，壓力中心往往偏向某些加工孔。此時，若只是考慮到主動軸中心與壓力中心重合，將會造成齒輪傳動系統(tǒng)布置困難，與多軸頭本體對主動軸中心不對稱等缺點。所以在傳動系統(tǒng)的設計中，通常采取如下處理方法：如果多軸頭與機床的連接是法蘭盤式的。則壓力中心不應超過法蘭盤半徑。但由于結(jié)構要求，主動軸中心不得不遠離壓力中心時，應采用較粗的導柱，或使多軸頭與機床主軸箱作固定式連接。壓力中心相對于各個工作軸的坐標計算公式如下： (4-1) (4-2)式中： 為壓力中心的橫坐標為壓力中心的縱坐標為各工作軸的軸向力為工作軸中心的橫坐標  為工作軸中心的縱坐標若 ，則公式變?yōu)椋?(4-3) (4-4)其中：N為工作軸個數(shù)。當四孔加工時，壓力中心正好在對稱中心A點上（見圖4-1），即A點可作為主動軸中心。A點坐標為： 78mm, =35mm。當按三孔加工時，壓力中心在B點上（見圖4-2），其計算坐標如下：圖4-1 壓力中心示意圖圖4-2 壓力中心示意圖B點與A點在x方向上重合，在y方向上相差3.7mm，遠小于法蘭盤直徑，所以，選A點為主動軸中心。4.5確定傳動比與齒輪的齒數(shù)4.5.1確定傳動比一、確定傳動比的原則l 、   要保證工藝對工作軸所提出的轉(zhuǎn)速、切削速度與每轉(zhuǎn)進給量的要求。2 、  本設計的齒輪，外嚙合傳動比一般應不大于2.5，最好等于1。3 、 應盡可能不選最高一級或最低一級的機床轉(zhuǎn)速，以便給工藝上的更改留有余地。4 、 攻絲多軸頭的對工作軸的每轉(zhuǎn)進給量必須與絲錐的螺距相等。二、傳動比的計算公式與其確定方法1、傳動比的計算公式單式傳動： （4-5）復式二級傳動： （4-6）   復式三級傳動： （4-7）式中： 為主動軸對第N根對工作軸的傳動比為第N根對工作軸的轉(zhuǎn)速（r/min）為主動軸的轉(zhuǎn)速（r/min）為主動軸上齒輪的齒數(shù)、 、 、 為惰輪的齒數(shù)第N根對工作軸上齒輪的齒數(shù)2、鉆孔多軸頭傳動比的確定方法鉆孔多軸頭是按對工作軸轉(zhuǎn)速初步確定的，然后驗算對工作軸每轉(zhuǎn)進給量，最后確定可行的傳動比。工作軸轉(zhuǎn)速是按工藝要求確定的。主動軸轉(zhuǎn)速即為機床主軸轉(zhuǎn)速，我們可以從機床主軸各級轉(zhuǎn)速中，選擇與對工作軸轉(zhuǎn)速相接近的作為主動軸的轉(zhuǎn)速，然后計算傳動比。當傳動比初步確定后，可按照工藝規(guī)定的對工作軸每轉(zhuǎn)進給量計算出主動軸每轉(zhuǎn)進給量： （4-8）式中 為主動軸每轉(zhuǎn)進給量（mm/r）， 為對工作軸每轉(zhuǎn)進給量（mm/r）。再以機床主軸各級進給量中選取與計算值相近的一級作為主動軸每轉(zhuǎn)進給量。然后，再按所選取的主軸每轉(zhuǎn)進給量計算出對工作軸每轉(zhuǎn)進給量。這時，比較計算后的每轉(zhuǎn)進給量與工藝規(guī)定的每轉(zhuǎn)進給量之值是否相近，此外，還要從工藝方面考慮，按計算后的對工作軸每轉(zhuǎn)進給量進行加工是否可行，若不行，還要重新確定傳動比。上述所確定的傳動比是理論值，當主動軸與對工作軸齒輪的齒數(shù)確定之后，按此數(shù)計算出來的傳動比是實際值。傳動比的理論值與實際理論值相差很小，鉆孔多軸頭可忽略不計，但對于攻絲多軸頭，則需要進行驗算。3、攻絲多軸頭傳動比的確定方法攻絲多軸頭傳動比的確定可按如下步驟進行：1）選定機床主軸進給量 。為了使多軸頭的傳動比盡量接近于1，故再選機床主軸寄給量時，一般選用小于絲錐螺距中的最大的一個。2）按選定的 ，求出多軸頭的理論傳動比 。為了便于檢查核對實際進給量與理論值之間的差值， 一般取小數(shù)點后四位。3）按求出的 值，選擇齒輪，并求出實際傳動比 與實際每轉(zhuǎn)進給量 。 4）驗算進給量的差值，用實際傳動比 求出的 與絲錐螺距的名義值的差值應在 圍，差值過大應重新選擇齒輪齒數(shù)。5）選擇機床轉(zhuǎn)速n。按合理的攻絲切削速度，應盡量選較低的機床轉(zhuǎn)速。6）驗算攻絲切削速度：攻絲切削速度應在表4-3。表4-3：攻絲切削速度加工材料鑄鐵鋼與其合金鋁與其合金切削速度v（m/min）2.551.55515三、確定各軸上齒輪的齒數(shù)在多軸頭傳動系統(tǒng)設計中，各軸上齒輪的齒數(shù)一般不是按照中心距、模數(shù)等已知條件計算出來的，因為多軸頭的對工作軸相互位置往往距離較近，有的分布還不規(guī)則，為保持對工作軸與主動軸旋轉(zhuǎn)方向一樣，要通過惰輪，而惰輪的位置一般不是已經(jīng)確定的，通常是通過反復作圖與計算相結(jié)合的方法來確定。各軸上齒輪的齒數(shù)確定方法介紹如下：主動軸和工作軸上齒輪的齒數(shù)可按傳動比進行分配。首先給定較小齒輪的齒數(shù)，即：當 時，現(xiàn)給定工作軸上齒輪的齒數(shù)；當 時，現(xiàn)給定主動軸上齒輪的齒數(shù)。然后按傳動比求出另一個齒輪的齒數(shù)。初步確定齒數(shù)時，還必須檢查主動軸上齒輪的尺寸是否足夠大，因為主動輪的直徑比較大，如果主動輪上齒輪的齒數(shù)過少，就保證不了厚度。此外還應盡可能選擇奇數(shù)齒數(shù)。工藝給定工作軸的轉(zhuǎn)速 ，Z235機床主軸的各級轉(zhuǎn)速中與其相接近的轉(zhuǎn)速為400r/min，但降速傳動會使工作軸上的齒輪加大，在此情況下，不易布置惰輪，故選低一級的轉(zhuǎn)速，即225r/min。從機床主軸各級進給量中選取相接近的一級，即為0.32mm/r。與工藝給定的工作軸每轉(zhuǎn)進給量0.21mm/r相近似，所以，傳動比確定為1.62。選工作軸齒輪齒數(shù) （4-9）4.6惰輪的布置與其坐標計算（1）    工作軸的旋轉(zhuǎn)方向與惰輪布置的關系惰輪的主要作用是保證工作軸有一定的旋轉(zhuǎn)方向。從主動軸開始到工作軸為止，齒輪的個數(shù)為奇數(shù)時，工作軸和主動軸的旋轉(zhuǎn)方向一樣；從主動軸開始到工作軸為止，齒輪的個數(shù)為偶數(shù)時，工作軸和主動軸的旋轉(zhuǎn)方向相反。（2）    各軸受力情況與惰輪布置的關系在多軸頭傳動系統(tǒng)設計中，惰輪的布置是受一些條件限制的，尤其是受主動軸和工作軸位置的限制，一般不可能使各軸受力情況都是良好的。但是，各軸受力情況的好壞，將影響到多軸頭的工作情況與各軸和軸承的使用壽命。所以，設計中應盡可能使各軸的受力情況良好。（3）    惰輪分度圓半徑與中心位置的確定在傳動系統(tǒng)中，有的惰輪與兩個齒輪相嚙合，有的與三個齒輪相嚙合。當惰輪與兩個齒輪嚙合時，惰輪的中心位置與分度圓大小都是不確定的，需要由我們根據(jù)暗送秋波情況確定，一般通過作圖法確定。當惰輪與三個齒輪相嚙合時，惰輪的中心位置與分度圓大小都是確定的，可利用一圓與三圓相切，求切圓和外切圓半徑與其中心位置的計算來求出。惰輪布置形式見圖4-3，其坐標位置計算如下：a                      b                                    c 圖4-3惰輪布置圖按照一圓與三個不等圓相切，求外切圓的半徑與其中心位置的計算公式，在圖3-a中選定坐標，確定原始尺寸： 。     （4-10） （4-11） （4-12）    （4-13） （4-14）      （4-15） （4-16） （4-17）            （4-18）           （4-19）（4-20） （4-21） （4-22）             （4-23）惰輪齒數(shù)（z）為17，計算實際中心距（A）與理論中心距（ ）A與 相差0.85，齒輪需要變位。齒輪3與5之間的惰輪齒數(shù)定為17，其計算三角形如圖4-3c所示，中心坐標計算按照解三角形通用公式計算進行。原始尺寸： 。 （4-24） （4-25） （4-26） （4-27） （4-28） （4-29） （4-30）在1中表24中，根據(jù)組別，按照 點所在象限對照圖形，本計算三角形與表24圖1相似。 （4-31） （4-32）4.7繪制傳動系統(tǒng)圖按照坐標尺寸繪制傳動系統(tǒng)圖如圖4-4所示.圖4-4傳動系統(tǒng)圖4.8檢查結(jié)構上的干涉現(xiàn)象4.8.1檢查齒頂外圓干涉在圖4-4中，主動輪與工作軸齒輪5的齒頂圓由可能發(fā)生干涉。圖4-5 檢查干涉計算齒頂圓： （4-33） （4-34）在圖4-5中，畫出了齒頂圓 和 ，從圖中可以看出：沒有發(fā)生干涉現(xiàn)象。4.8.2 檢查軸承干涉如工作軸直徑 ，軸承的外徑為47mm，惰輪軸的軸徑為17mm，其軸承的外徑為40mm，在圖4-4中畫出了軸承外圓，發(fā)生干涉，但干涉量很小。其處理的方法便是減小工作軸直徑。在本設計中，加工孔徑為 ，按表2 查得的工作軸直徑是偏大的，可按公式： （4-35）式中， 為小分度圓直徑      為允許接觸應力，由表4-4查得。      為小齒輪的扭矩      為齒輪寬度      為傳動比。表4-4 允許接觸應力材料熱處理硬度HRC允許接觸應力   45調(diào)質(zhì)30351500調(diào)質(zhì)30351620調(diào)質(zhì)30352180根據(jù)表4-4，公式變?yōu)椋?（4-36）式中： d為工作軸或中間軸直徑（cm）       為軸上所受的扭矩（N*cm）。從中我們可以計算出工作軸的直徑： （4-37）取工作軸直徑d=17mm，其軸承同惰輪軸軸承大小一樣，不會發(fā)生干涉。第5章 齒輪的幾何尺寸計算在多軸頭傳動系統(tǒng)中，一般采用標準齒輪，但在這個設計中我們采用變位齒輪。因為本設計中存在實際中心距與理論中心距不相等，所以應采用變位齒輪。根據(jù)已知條件，變位齒輪幾何尺寸計算如表5-1。表5-1 變位齒輪的幾何尺寸序號名   稱符號計算公式計算結(jié)果備   注主動輪與惰輪工作輪與惰輪1小齒輪數(shù)1716已知2大齒輪數(shù)2617已知3模數(shù)m2.52.5已知4實際中心距A54.6041.97已知5理論中心距53.7541.256兩輪齒數(shù)和= + 43337中心距變動系數(shù)0.340.298中心距變動系數(shù)的模數(shù)0.100.019反變位系數(shù)的模數(shù)根據(jù) 查表0.0290.00110反變位系數(shù)0.13400.000511總變位系數(shù) 0.4740.29112小輪變位系數(shù)0.2860.011大輪變位系數(shù)0.1870.28613小輪分度圓直徑 42.540大輪分度圓直徑 6542.514小輪齒頂圓直徑 48.3045.06大輪齒頂圓直徑 70.8048.3015小輪公法線長度 19.5419.03大輪公法線長度 27.0619.5316公法線長度的最小偏差0.0850.0850.1050.08517公法線長度公差0.0380.0380.0500.03818公法線長度的最大偏差= + -0.047-0.047= + -0.067-0.047第6章 繪制多軸頭總圖裝配圖與有關零件圖見圖紙。多軸頭的結(jié)構總圖見裝配圖其中的結(jié)構有：（1） 連接部件和傳動部件。連接部件由連接法蘭、連接環(huán)組成；傳動部件是傳動桿。（2）導向部件。導向部件由導柱、導柱襯套和鉆模板組成，還有其他一些零部件。（3）齒輪傳動箱。齒輪傳動箱有工