軸盤類件超聲自動(dòng)探傷機(jī)數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì)
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超聲自動(dòng)探傷機(jī)數(shù)字樣機(jī)總裝圖.dwg
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軸盤類件超聲自動(dòng)探傷機(jī)數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì)開題報(bào)告.doc
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軸盤類件超聲自動(dòng)探傷機(jī)數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì)
目錄
前言 1
1.超聲和軸盤類件加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 3
1.1 超聲振動(dòng)加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 3
1.2 軸盤類件加工發(fā)展?fàn)顩r 9
2.機(jī)床主要參數(shù)的確定 12
2.1 電機(jī)功率的確定 12
2.2 主運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定 12
2.3 標(biāo)準(zhǔn)公比 值和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列 14
3.確定結(jié)構(gòu)式和繪制轉(zhuǎn)速圖 18
3.1 求級(jí)數(shù)z 18
3.2 確定結(jié)構(gòu)式 18
3.3 繪制轉(zhuǎn)速圖 19
4.確定各級(jí)傳動(dòng)副齒輪的齒數(shù) 21
4.1 確定齒輪的齒數(shù) 21
4.2 驗(yàn)算傳動(dòng)比 25
4.3 各軸及齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 26
5.傳動(dòng)零件的初步計(jì)算 29
5.1 傳動(dòng)軸直徑初定 29
5.2 主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 30
5.3 齒輪模數(shù)計(jì)算和齒輪中心距的計(jì)算 30
5.4 皮帶的相關(guān)計(jì)算 31
6.主要零件的驗(yàn)算 36
6.1 齒輪的強(qiáng)度驗(yàn)算 36
6.2 主軸的驗(yàn)算 37
6.3 花鍵的驗(yàn)算 43
致 謝 46
參考文獻(xiàn)： 47
摘 要
該設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一超聲軸盤類件鉆床，利用超聲震動(dòng)加工軸盤類件。振動(dòng)切削與普通切削相比，在降低切削力和切削熱方面有明顯的效果，尤其在難加工材料的加工和精密加工中，振動(dòng)切削具有普通切削無法比擬的工藝效果。因此，作為精密機(jī)械加工和難加工材料加工的一種新技術(shù)，振動(dòng)切削已經(jīng)逐步滲透到多種機(jī)械加工領(lǐng)域，振動(dòng)鉆削就是比較成功的應(yīng)用實(shí)例。
振動(dòng)鉆削，即在鉆頭(或工件)正常工作進(jìn)給的同時(shí)，對(duì)鉆頭(或工件)施加某種有規(guī)律的振動(dòng)，使鉆頭在振動(dòng)中切削，形成脈沖式的切削力波形，使切削用量按某種規(guī)律變化，以達(dá)到改善切削效能的目的。根據(jù)實(shí)際加工的需要，適當(dāng)選擇振動(dòng)參數(shù)(頻率v，振幅A以及頻率v與工件轉(zhuǎn)速n的比例關(guān)系)，可以控制切屑的大小和形狀，得到滿意的切屑，避免切屑堵塞。可提高生產(chǎn)效率幾倍到十幾倍，提高加工精度1—2級(jí)，且加工表面質(zhì)量也有較大改善。
超聲振動(dòng)軸盤類件加工鉆床是利用超聲振動(dòng)系統(tǒng)對(duì)鉆頭施加振動(dòng)，使鉆頭在振動(dòng)中切削，使切削用兩按規(guī)律變化，從而達(dá)到改善切削效能的目的。
關(guān)鍵詞：超聲振動(dòng)，軸盤類件加工，槍鉆車床。
Abstract
This design is designs a supersonic deep hole drilling machine, the use supersonic vibration processes the deep hole. The vibration cutting and the ordinary cutting compares, in reduces the cutting force and cuts the hot aspect to have the tangible effect, difficult to be processing the material especially in the processing and the precise processing, the vibration cutting has the craft effect which the ordinary cutting is unable to compare. Therefore, took the precision machinery processing and difficult to process the material processing one kind of new technology, the vibration cutting already gradually seeps to many kinds of machine-finishing domain, the vibration drills truncates compares the successful application example.
The vibration drills truncates, namely while the drill bit (or work piece) normal work to feed, (or work piece) exerts some kind of orderly vibration to the drill bit, causes the drill bit to cut in the vibration, forms the pulse -like cutting force profile, causes the cutting specifications according to some kind of rule change, achieves the improvement cutting potency the goal。According to the actual processing need, chooses the vibration parameter suitably (frequency v, oscillation amplitude A as well as frequency v with the work piece rotational speed n proportional relationship), may control the scrap the size and the shape, obtains satisfaction scrap, avoids the scrap jamming. May enhance production efficiency several times to several times, enhances the processing precision 1-2 level, also the processing surface quality also has improves greatly.
The ultrasonic vibration deep hole processing drilling machine is the use ultrasonic vibration system to the drill bit infliction vibration, causes the drill bit to cut in the vibration, causes the cutting with two according to the rule change, thus achieves the improvement cutting potency the goal.
Key words: The ultrasonic vibration, the deep hole processing, butts the lathe.
1 引言
隨著現(xiàn)代科技快速發(fā)展，技術(shù)進(jìn)步。超聲儀器數(shù)字化，探頭品種類型增加，使得超聲波檢測(cè)工藝可以更加完善，檢測(cè)技術(shù)更為成熟。但眾所周知：超聲波探傷中人為因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響甚大；工藝性強(qiáng)；故此對(duì)超聲波檢測(cè)人員的素質(zhì)要求高。檢測(cè)人員不僅要具備熟練的超聲波探傷技術(shù)，還應(yīng)了解有關(guān)的焊接基本知識(shí)；如焊接接頭形式、坡口形式、焊接方法和可能產(chǎn)生的缺陷方向、性質(zhì)等。針對(duì)不同的檢測(cè)對(duì)象制定相應(yīng)的探傷工藝，選用合適的探傷方法，從而獲得正確的檢測(cè)結(jié)果。
2 研究內(nèi)容
（1） 系統(tǒng)功能
實(shí)現(xiàn)一定尺寸范圍內(nèi)各種軸、盤類金屬零件自動(dòng)超聲檢測(cè)的功能，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)各種型號(hào)小汽車變速箱各種規(guī)格齒輪、軸的毛坯和成品內(nèi)部缺陷檢測(cè)。它可以發(fā)現(xiàn)齒輪和軸類毛坯中各種缺陷及缺陷的位置，按規(guī)范要求自動(dòng)判別是否報(bào)廢或返修，并予以顯示。除了裝、卸料外和更換探頭外，全部操作過程在計(jì)算機(jī)的控制下自動(dòng)完成。
（2）被測(cè)工件的基本技術(shù)參數(shù)：
1>盤類零件：外徑<ф250mm，厚度<50mm.
2>軸類零件：長度<400mm，直徑ф20mm～ф50mm
（3）檢測(cè)要求的運(yùn)動(dòng)方式及運(yùn)動(dòng)參數(shù)
1> 運(yùn)動(dòng)方式：工件旋轉(zhuǎn)（C 軸），探頭沿工件的徑向（X 軸）和軸向進(jìn)給（Z 軸）掃描；
2> C 軸和X 軸、C 軸和Z 軸可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)；
3> 探頭徑向和軸向最大進(jìn)給量：盤類250mm×400mm和250mm×100mm
軸類250mm×400mm和100mm×450mm
致 謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)生本科教學(xué)中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們把以前幾年之中學(xué)習(xí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)化了，把抽象的理論知識(shí)和生產(chǎn)生活中的實(shí)際相結(jié)合。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們進(jìn)一步了解機(jī)械設(shè)計(jì)的具體過程和方法，學(xué)會(huì)如何應(yīng)用資料、手冊(cè)、圖書館和網(wǎng)絡(luò)里的知識(shí)，學(xué)會(huì)了如何計(jì)算，掌握了設(shè)計(jì)的基本方法，鍛煉了我們動(dòng)手動(dòng)腦思考的能力，懂得了經(jīng)驗(yàn)在設(shè)計(jì)過程中的重要性，在以后的工作和學(xué)習(xí)中會(huì)主動(dòng)積累一些經(jīng)驗(yàn)。畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于我們即將走入社會(huì)，踏上工作崗位的畢業(yè)生來說，是一次非常必要也是非常重要的課程設(shè)計(jì)，為我們今后從事機(jī)械方面的工作奠定了基礎(chǔ)。
在此，我想向我們的指導(dǎo)老師老師表達(dá)我的謝意，謝謝老師在這段時(shí)間內(nèi)給我們的指導(dǎo)，他冒著酷暑，每次都能準(zhǔn)時(shí)地按約定時(shí)間來給我們輔導(dǎo)，他的敬業(yè)精神也深深感動(dòng)了我，我會(huì)在我今后的工作崗位上努力工作，勤奮鉆研。也非常感謝和我同組的同學(xué)，謝謝他們?cè)谶@段時(shí)間里對(duì)我的幫助和鼓勵(lì)，我們共同討論，一起查閱資料，有困難大家一起解決，在這段時(shí)間里，我并不覺得時(shí)間難熬，相反卻覺得時(shí)間過得好快，我們就要畢業(yè)了，希望在以后的工作學(xué)習(xí)中同樣也要發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)互助的合作精神。同樣也要感謝這四年來，各位老師對(duì)我們的教導(dǎo)，我們會(huì)不辜負(fù)老師們的期望，努力工作，勤勤懇懇，為我們的國家做出我們應(yīng)有的貢獻(xiàn)，為河南理工大學(xué)增光添彩。
雖然我已經(jīng)完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，但由于我經(jīng)驗(yàn)缺乏，考慮不夠周到，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中難免會(huì)有一些錯(cuò)誤，請(qǐng)各位老師給我指出來，
我會(huì)虛心接受，認(rèn)真改正。再一次的感謝各位老師的教導(dǎo)。
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畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )開題報(bào)告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè) ： 設(shè)計(jì) (論文 )題目 ： 軸盤類件超聲自動(dòng)探傷機(jī)數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì) 指 導(dǎo) 教 師 : 系 主 任： 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述： 文 獻(xiàn) 綜 述 軸盤類件超聲自動(dòng)探傷機(jī)數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì) ,軸盤件超聲自動(dòng)檢測(cè)裝置三維裝配模型并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿 真。該檢測(cè)裝置能實(shí)現(xiàn) 工件旋轉(zhuǎn)，探頭沿工件的徑向和軸向進(jìn)給掃描 ，超聲的耦合 采用水浸耦合方式。 。 1 引言 隨著現(xiàn)代科技快速發(fā)展，技術(shù)進(jìn)步。超聲儀器數(shù)字化，探頭品種類型增加，使得超聲波檢測(cè)工藝可以更加完善，檢測(cè)技術(shù)更為成熟。但眾所周知：超聲波探傷中人為因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響甚大；工藝性強(qiáng)；故此對(duì)超聲波檢測(cè)人員的素質(zhì)要求高。檢測(cè)人員不僅要具備熟練的超聲波探傷技術(shù)，還應(yīng)了解有關(guān)的焊接基本知識(shí)；如焊接接頭形式、坡口形式、焊接方法和可能產(chǎn)生的缺陷方向、性質(zhì)等。針對(duì)不同的檢測(cè)對(duì)象制定相應(yīng)的探傷工藝，選用合適的探 傷方法，從而獲得正確的檢測(cè)結(jié)果。 2 研究內(nèi)容 （ 1） 系統(tǒng)功能 實(shí)現(xiàn)一定尺寸范圍內(nèi)各種軸、盤類金屬零件自動(dòng)超聲檢測(cè)的功能，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)各種型號(hào)小汽車變速箱各種規(guī)格齒輪、軸的毛坯和成品內(nèi)部缺陷檢測(cè)。它可以發(fā)現(xiàn)齒輪和軸類毛坯中各種缺陷及缺陷的位置，按規(guī)范要求自動(dòng)判別是否報(bào)廢或返修，并予以顯示。除了裝、卸料外和更換探頭外，全部操作過程在計(jì)算機(jī)的控制下自動(dòng)完成。 （ 2） 被測(cè)工件的基本技術(shù)參數(shù)： 1>盤類零件：外徑 軸類零件：長度 運(yùn)動(dòng)方式：工件旋轉(zhuǎn)（ C 軸），探頭沿工件的徑向（ X 軸）和軸向進(jìn)給（ Z 軸）掃描； 2> C 軸和 X 軸、 C 軸和 Z 軸可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)； 3> 探頭徑向和軸向最大進(jìn)給量：盤類 25040050100類 25040000450> 主軸轉(zhuǎn)速范圍為： 5～ 60r/ 5> 進(jìn)給速度： 0mm/r(這里的每轉(zhuǎn)是指工件旋轉(zhuǎn)一周的進(jìn)給量 ) 3 研究方案 合劑： 在超聲波直接接觸法探傷中，探頭和被檢物之間不加入合適的耦合劑，探傷是無法完成的。耦合劑可以是液體、半液體或粘體。并應(yīng)具備下列性能： a. 在實(shí)際檢測(cè)中能提供可靠的聲耦合； b. 使被檢物表面與探頭表面之間潤濕，消除兩者之間的空氣； c. 使用方便； d. 不會(huì)很快地從表面流溢； e. 提供合適的潤滑，使探頭在被檢物表面易于移動(dòng)； f. 耦合劑應(yīng)是均勻的，且不含有固體粒子或氣泡； g. 避免污染，并且沒有腐蝕、毒性或危害，不易燃； h. 在檢測(cè)條件下，不易凍結(jié)或汽化； i. 檢測(cè)后易 于清除。 常用耦合劑有機(jī)油；糨糊；甘油；潤滑脂（黃油）；水。機(jī)油不利于清除，還給焊縫返修帶來不利。糨糊更有利于垂直、頂面探傷。 耦合劑的另一重要特性是其聲阻抗值應(yīng)介于探頭晶片與被檢材料聲阻抗值之間（ 3 ，薄層介質(zhì)聲阻抗為兩側(cè)介質(zhì)阻抗幾何平均值時(shí)，聲強(qiáng)透射率等于 1，超聲全透射 ）。 操作者的技術(shù)對(duì)良好的耦合是重要因素，整個(gè)過程對(duì)探頭施加均勻、固定壓力，有助于排除空氣泡和獲得均勻的耦合層厚度。 傷面： 清除焊接飛濺、氧化皮、銹蝕、油漆、凹坑（用機(jī)械、化學(xué)方法均可）檢測(cè)表面應(yīng)平整，便 于探頭掃查移動(dòng)。表面粗糙度 ≯ m。一般應(yīng)打磨。 a. 檢測(cè)區(qū)寬度 —— 焊縫本身加上焊縫兩側(cè)各相當(dāng)于母材厚度 30%的一段區(qū)域（ 5~10 b. 探頭移動(dòng)區(qū)寬度： （ P=2 一次反射法檢測(cè)，應(yīng)大于或等于 直射法檢測(cè)，應(yīng)大于或等于 c. 母材檢測(cè)： C 級(jí)檢測(cè)有要求（較重要工件或圖紙有要求時(shí)）應(yīng)進(jìn)行母材檢測(cè)。僅作記錄，不屬于母材驗(yàn)收。看其是否有影響斜探頭檢測(cè)結(jié)果的分層類缺陷。 母材檢測(cè)要求： ① . 2~5片直徑 10~25 ② . 檢測(cè)靈敏度：無缺陷處第二次底波調(diào)為屏幕滿刻度的 100%； ③ . 缺陷信號(hào)幅度超過 20%時(shí)，應(yīng)標(biāo)記記錄。 測(cè)方向選擇 根據(jù)工件結(jié)構(gòu)；坡口角度、形式；焊接中可能出現(xiàn)缺陷的方向性以及危害性缺陷。選用主聲束盡量與其垂直的入射方向。 B 級(jí)檢驗(yàn)： ① ~46，單面雙側(cè)（一種 射波和一次反射波法）檢測(cè)； ② . T>46~120，雙面雙側(cè)（一種 K 值，直射波法）檢測(cè)。如受幾何條件限制，也可在雙面單側(cè)或單面雙側(cè)采用兩種 ③ . T>120~400，雙面雙 側(cè)（兩種 射波法）檢測(cè)。兩探頭折射角相差≮ 100 。 b. 橫向缺陷檢測(cè)： ① 束軸線與焊縫中心線夾角 10~200作斜平行探測(cè) （正反兩個(gè)方向）； ② 在焊縫及熱影響區(qū)上作兩個(gè)方向的掃查； ③ . 電渣焊易出現(xiàn)人字形橫裂紋，可用 頭以 450 夾角在焊縫兩側(cè)，作正反兩個(gè)方向的斜平行掃查。 C 級(jí)檢驗(yàn)： a. 應(yīng)將焊縫余高磨平；焊縫兩側(cè)的斜探頭掃查區(qū)域之母材用直探頭進(jìn)行檢測(cè)； b. T=8~46，單面雙側(cè)（兩種 頭折射角相差≮ 100，其中一個(gè)為 450；一次反射法）檢測(cè)； c. T>46~400，雙面雙側(cè)（兩種 頭折射角相差≮ 100，一次反射波） 檢測(cè)；對(duì)于單側(cè)坡口小于 50的窄間隙焊縫，如有可能應(yīng)增加對(duì)與坡口表面平行缺陷的有效檢測(cè)方法（如串列掃查）； d. 應(yīng)進(jìn)行橫向缺陷檢測(cè)。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 美國無損檢測(cè)學(xué)會(huì)． 美 國無損檢測(cè)手冊(cè) · 超聲波卷 ( 上 ) [ M] ． 北京： 世界圖書出版公司， 1 9 9 6 ． [2] A P I S P E C 5 L ： 2 0 0 4， 管線鋼管規(guī)范第 4 3 版 [ s ] ． [3] G B ／ T 9 7 1 1 ． 2 ， 石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條 件 第 2部分： s ] ． [4] 胡天明． 超聲波探傷 ( Ⅱ、 Ⅲ級(jí)教材 ) [ M] ． 北京： 中國 鍋爐壓力容器安全出版社 ， 1 9 9 5 ． [5] 陳發(fā)任主編 . 現(xiàn)代組合機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) [M]. 重慶：重慶大學(xué)出版社， 1993. [6] 韋彥成 . 組合機(jī)床設(shè)備改裝 [M]防工業(yè)出版社， 1995. [7] 徐灝主 編 . 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]. 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1986. [8] 謝家瀛 M]械工業(yè)出版社， 1994. [9] 王愛玲等主編 M]. 北京：兵器工業(yè)出版社 , 1999. [10] 遲建山，叢鳳庭 . 組合機(jī)床設(shè)計(jì) [M]?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1993. [11] 李峻勤主編 M]. 北京：國防工業(yè)出版社， 2000. [12] 戴曙主編 . 金屬切削機(jī)床 [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1993. [13] 李慶余，張佳主編 . 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2003. [14] 吳宗澤 . 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) [M]械工業(yè)出版社， 1988. [15] 濮良貴 . 機(jī)械設(shè)計(jì) [M]高等教育出版社， 1982. . 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 本課題是： 軸盤類件超聲自動(dòng)探傷機(jī)數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì) ， 發(fā)現(xiàn)齒輪和軸類毛坯中各種缺陷及缺陷的位置，按規(guī)范要求自動(dòng)判別是否報(bào)廢或返修，并予以顯示。除了裝、卸料外和更換探頭外，全部操作過程在計(jì)算機(jī)的控制下 自動(dòng)完成。 通過對(duì)參考文獻(xiàn)的閱讀和學(xué)習(xí)，針對(duì)任務(wù)書要求，對(duì)涉及內(nèi)容做了一些初步地了解，分為以下幾個(gè)步驟進(jìn)行 : (1) 首先查閱箱體相關(guān)文獻(xiàn)了解國內(nèi)外現(xiàn)狀。 (2) 制定總體方案。 (3) 經(jīng)過綜合討論確定合理方案，工作臺(tái)裝配圖，重要零件工程圖 。 (4) 整理設(shè)計(jì)成果，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見 ： 1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語： 2．對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日