卷煙機(jī)鼓輪錐孔絞削工藝裝備的設(shè)計(jì)
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河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（英譯漢論文一） 第 12 頁(yè) 共 12 頁(yè)
液壓支架的最優(yōu)化設(shè)計(jì)
摘要：本論文論述了一種最優(yōu)化程序，這種程序主要是針對(duì)從事采礦業(yè)液壓支架兩組參數(shù)的最佳測(cè)定。它是基于數(shù)學(xué)規(guī)劃的方法。首先，尋求這些四連桿機(jī)構(gòu)的最優(yōu)參數(shù)值是為了確保支架在做所要求的運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，使得橫向位移最小。其次，計(jì)算出四連桿機(jī)構(gòu)最佳數(shù)值的最大偏差。
關(guān)鍵詞：四連桿機(jī)構(gòu)，最佳設(shè)計(jì)，數(shù)學(xué)規(guī)劃法，逼近法，公差。
1. 引言
設(shè)計(jì)師的目的是為完美的機(jī)械系統(tǒng)尋求最好的設(shè)計(jì)。這種努力的一部分,是優(yōu)化所選擇一些特定的系統(tǒng)參數(shù)。如果為系統(tǒng)做出數(shù)學(xué)模型，就可以使用數(shù)學(xué)規(guī)劃法。當(dāng)然，這取決于系統(tǒng)的類型。在這種情況下，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用有助于能夠確保找到系統(tǒng)的最優(yōu)參數(shù)。有Harl1998年所描述的液壓支架（見(jiàn)圖1）是斯洛文尼亞礦廠采礦設(shè)備之一，它用于保護(hù)礦井巷道的工作環(huán)境。它有兩組四立柱（FEDG and AEDB）所組成，如圖2中所示。機(jī)構(gòu) AEDB決定藕合點(diǎn)ｃ的運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)FEDG通常石油液壓缸驅(qū)動(dòng)的。
圖1 液壓支架
圖2 四連桿機(jī)構(gòu)
那就要求支架的運(yùn)動(dòng)更精確，如圖2中C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向要垂直于最小橫向位移。如果不是這種情況，液壓支架將不能正常工作，因?yàn)樗狈C(jī)械的通用性。
1992年在Grm實(shí)驗(yàn)室對(duì)液壓支架的原型機(jī)做過(guò)試驗(yàn)。支架表現(xiàn)出很大的橫向位移，這就降低了它的適用性。所以，有必要對(duì)此重新設(shè)計(jì)。如果可能的話，這項(xiàng)工程應(yīng)在提高支架性能的同時(shí)，盡量降低成本。這就決定了采用數(shù)理規(guī)劃法為AEDB四連桿機(jī)構(gòu)中最有爭(zhēng)議的參數(shù)、、尋求最優(yōu)值。否則，有必要改變這個(gè)項(xiàng)目，至少改變AEDB機(jī)構(gòu)。
以上問(wèn)題的解決將使我們重新考慮理想液壓支架的系統(tǒng)。由于各種系統(tǒng)參數(shù)存在偏差，實(shí)際的考慮將是不同的，這也就是我們?yōu)槭裁从脭?shù)理規(guī)劃法計(jì)算參數(shù)、、的最大允許偏差的原因。
2. 液壓支架的選型
首先，有必要開(kāi)發(fā)一種合適的液壓支架力學(xué)模型。它應(yīng)基于以下假設(shè)：
－—連接是剛體連接
――單個(gè)連桿運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)緩慢
液壓支架是有一個(gè)自由度的機(jī)械。它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以通過(guò)兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)FEDG 和AEDB進(jìn)行模擬。(Oblak et al. 1998)
AEDB四連桿機(jī)構(gòu)對(duì)液壓支架的運(yùn)動(dòng)具有決定性的影響。機(jī)構(gòu)2通常通過(guò)液壓缸驅(qū)動(dòng)。支架的運(yùn)動(dòng)可以用藕合點(diǎn)C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡完全表示出來(lái)。所以，所做的工作就是通過(guò)使C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡盡量趨近理想的運(yùn)動(dòng)軌跡尋求機(jī)構(gòu)1桿長(zhǎng)的最優(yōu)值.
1989年Rao和Dukkipati在運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的幫助下，即將四連桿機(jī)構(gòu)1的綜合情況完全表達(dá)了出來(lái)，大致?tīng)顩r如圖3所示。
圖3 C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡L
C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡L的方程已被寫(xiě)入坐標(biāo)系，將四連桿機(jī)構(gòu)具體參數(shù)，………代入C點(diǎn)坐標(biāo)x,y。B點(diǎn)和D點(diǎn)的坐標(biāo)是：
參數(shù)、………相互關(guān)系如下：
將（1）－（4）式代入（5）－（6）式支架方程得到如下結(jié)果：
通過(guò)計(jì)算參數(shù)、、最優(yōu)值，這個(gè)方程表達(dá)了數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)。
2.1數(shù)學(xué)模型
1979年Haug 和 Arora以公式化的形式提出系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
限定條件是：
響應(yīng)方程是：
向量 稱為設(shè)計(jì)參數(shù)的向量，v = 是結(jié)果向量，在（9）中的是目標(biāo)函數(shù)。
為了清楚表達(dá)四連桿機(jī)構(gòu)AEDB的最優(yōu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)參數(shù)的向量被定義為：
響應(yīng)變量的矢量：
尺寸、、的相互關(guān)系就被確定了。
目標(biāo)函數(shù)被定義為介于軌跡L和理想軌跡K之間的尺寸。K被定義為：
這里X＝go(y)是曲線K的方程，ｙ＝fo(y)是軌跡曲線L的方程。
系統(tǒng)有特定的限制條件。系統(tǒng)必須滿足著名的桿長(zhǎng)條件：
不等式（15）和（16）四連桿機(jī)構(gòu)的特性，連桿，僅作擺動(dòng)，條件是：
規(guī)定了最短桿和最長(zhǎng)桿的設(shè)計(jì)參數(shù)。
（9）－（10）的答案不能直接用通?；谔荻鹊淖顑?yōu)化方法解出。這可以通過(guò)1984年Hsieh 和 Arora提出的引入模擬設(shè)計(jì)變量的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，新公式可以用一種更方便的形式表達(dá)，寫(xiě)作為：
這里 ，
所以AEDB四連桿機(jī)構(gòu)AEDB的非線性規(guī)劃問(wèn)題可以表示如下：
約束條件：
響應(yīng)方程：
這個(gè)公式減小C點(diǎn)的橫向位移與運(yùn)動(dòng)軌跡K的差別。結(jié)果使得參數(shù)，，的值最優(yōu)化。
3. 液壓支架的隨機(jī)模型
數(shù)學(xué)模型（22）－（28）通常用于計(jì)算參數(shù)值如，，，運(yùn)動(dòng)軌跡K和L差別是最小的，然而，由于各種影響的存在C點(diǎn)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡L會(huì)偏移與計(jì)算出來(lái)的數(shù)值。適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型偏差應(yīng)當(dāng)分別處理，這取決于參數(shù)，，的公差。
結(jié)論方程（27）－（28）允許我們計(jì)算相應(yīng)參數(shù)V的向量，主要取決于設(shè)計(jì)參數(shù)U。
這就表示v = (u)。函數(shù)是數(shù)學(xué)模型（22）－（28）的基礎(chǔ)，因?yàn)樗硎玖嗽O(shè)計(jì)參數(shù)U的向量和我門(mén)所求機(jī)械系統(tǒng)目標(biāo)向量V之間的關(guān)系。同樣的函數(shù)能夠用于計(jì)算參數(shù)，，所允許的最大偏差。
在隨機(jī)模型中，設(shè)計(jì)參數(shù)的向量ｕ＝〔……〕作為隨機(jī)變量U＝[……,這就意味著目標(biāo)向量也是一個(gè)隨機(jī)向量， ?。?9）
假定從概率的觀點(diǎn)看設(shè)計(jì)參數(shù)它們服從正態(tài)分布（ｋ＝1，2……，）。主要參數(shù)和（ｋ＝1，2……，）一定與工藝概念上的諸如名義尺寸有關(guān)，＝和公差，等等。， ,（ｋ＝1，2……，） (30) 所以這種情況只存在于選擇的可能性。
隨機(jī)變量V概率分布函數(shù)取決于隨機(jī)向量U概率分布函數(shù)，事實(shí)上它不可能計(jì)算出來(lái)。所以隨機(jī)變量V將在數(shù)字特征的幫助下描述，用在點(diǎn)ｕ＝〔……函數(shù)的泰勒逼近式計(jì)算，或者用本文所說(shuō)的1982年Oblak和1988年Harl提出的Monte Carlo防防進(jìn)行解決。
3.1數(shù)學(xué)模型
用于計(jì)算液壓支架最優(yōu)化公差的數(shù)學(xué)模型已被公式化獨(dú)立參數(shù)的非線性歸化問(wèn)題，
目標(biāo)函數(shù)：
條件是：
在（33）中E是C點(diǎn)橫坐標(biāo)X所允許的最大標(biāo)準(zhǔn)偏差
所以用于計(jì)算非線性規(guī)劃問(wèn)題的最優(yōu)化偏差被定義為：
給定條件：
4. 例題
液壓支架的承載載荷是1600KN，四連桿機(jī)構(gòu)AEDB 和 FEDG必須滿足以下條件： —C點(diǎn)橫向位移必須最小
—必要的側(cè)護(hù)能力
液壓支架（圖2）的參數(shù)已在表1中給出。
表1 液壓支架的參數(shù) 表2 機(jī)構(gòu)AEDB的桿長(zhǎng)參數(shù)
驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)FEDG用矢量
（39）表示。
AEDB機(jī)構(gòu)用（40）表示。
在（39）中參數(shù)d是支架支柱的最大高度值。機(jī)構(gòu)AEDB的桿長(zhǎng)參數(shù)值在表2中。
4.1 AEDB機(jī)構(gòu)的最優(yōu)化連桿
用這些數(shù)據(jù)，AEDB四連桿機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型能寫(xiě)為（22）－（28）的形式。在圖3中，X=65 （mm）的直線被定義為C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。那就是為條件（26）產(chǎn)生的原因是(x-65)-a7 ≤0. (41)
AB桿和AE桿之間的角度在76.8到94.8之間變化。條件（41）設(shè)計(jì)參數(shù)的最大和最小限制是：
非線性規(guī)劃問(wèn)題可以固定化為公式（22）－（28）的形式。1991年基于逼近法通過(guò)最優(yōu)化描述將問(wèn)題解決。設(shè)計(jì)的東西應(yīng)用直接偏移法將其精確的計(jì)算出來(lái)。 設(shè)計(jì)參數(shù)的初始數(shù)據(jù)是：
最優(yōu)化參數(shù)在重復(fù)計(jì)算25次后的結(jié)果是：
用于初始和最優(yōu)化設(shè)計(jì)的耦合點(diǎn)C的X,Y軸坐標(biāo)分別列于表3中。
表3 C點(diǎn)的X,Y軸坐標(biāo)
圖4中C點(diǎn)的軌跡L用于初始設(shè)計(jì)，直線K的軌跡用于最優(yōu)化設(shè)計(jì)。
圖4 C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡
4.2 AEDB機(jī)構(gòu)的最佳公差
在非線性規(guī)劃問(wèn)題中（36）－（38），獨(dú)立參數(shù)選定的最大最小范圍是：
獨(dú)立參數(shù)的初始值是：
當(dāng)E＝0.01和E＝0.05的兩種情況時(shí)，可以選擇軌跡所允許的偏差。第一種情況是，設(shè)計(jì)參數(shù)的最佳公差是經(jīng)過(guò)9次反復(fù)計(jì)算。當(dāng)E＝0.05時(shí)，得到的最佳值是經(jīng)過(guò)7次反復(fù)計(jì)算。結(jié)果列于表格4和5中。標(biāo)準(zhǔn)偏差分別表示在在圖表5和6中。由Monte Carlo方法和泰勒逼近法（實(shí)線表示泰勒逼近法）
表4 E=0.01時(shí)的最佳公差 表5 E=0.05時(shí)的最佳公差
圖5 當(dāng)E＝0.01時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)偏差 圖6 當(dāng)E＝0.05時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)偏差
5. 結(jié)論
通過(guò)運(yùn)用適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)規(guī)劃法，液壓支架的設(shè)計(jì)可以被改進(jìn)，更好性能將會(huì)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。然而，由于最佳公差的原因，考慮新的構(gòu)造是合理的。特別是對(duì)于AEDB機(jī)構(gòu)，因?yàn)楹苄〉墓罹蜁?huì)增加產(chǎn)品的費(fèi)用。
6.參考文獻(xiàn)
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12
河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
前 言 3
緒 論 6
摘要 8
Abstract 9
1、鉆具的總體設(shè)計(jì) 10
1.1 鉆具的總體設(shè)計(jì)概述 10
1.1.1 鉆具工裝的設(shè)計(jì)步驟 10
1.1.2 調(diào)查研究 10
1.1.3 方案擬訂 11
1.2.3 工作圖設(shè)計(jì) 11
1.2 鉆具工裝概論 12
1.2.1概 述 12
1.2.2 基本技術(shù)參數(shù) 12
2 鉆具工裝的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
2.1 鉆具工裝的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 14
2.2 鉆具工裝主體參數(shù)的設(shè)計(jì) 15
2.2.1絞錐孔時(shí)扭矩T的確定 15
2.2.2鉆具工裝的齒輪設(shè)計(jì)： 16
2.2.4 軸承的選用及校核 30
3 箱體的設(shè)計(jì) 33
3.1箱體類零件的功用及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 33
3.2箱體類零件的主要技術(shù)要求、材料和毛坯 34
3.2.1箱體零件的主要技術(shù)要求 34
3.2.2箱體的材料及毛坯 35
3.2.3箱體類零件加工工藝分析 35
4、鉆具工裝其它設(shè)計(jì) 41
4.1 支撐裝置的設(shè)計(jì) 41
4.2 限位裝置的設(shè)計(jì) 44
結(jié)束語(yǔ) 46
致 謝 48
參考文獻(xiàn) 49
50
前 言
四年的大學(xué)生活接近尾聲時(shí)，我們進(jìn)行了為期近兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年來(lái)我們所學(xué)到的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的一次系統(tǒng)性的總結(jié)與綜合運(yùn)用，同時(shí)也是培養(yǎng)我們分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的良好的機(jī)會(huì)，而且畢業(yè)設(shè)計(jì)也是大學(xué)教學(xué)的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)。因此，認(rèn)真踏實(shí)地做好這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅意味著我們能否順利畢業(yè)，而且對(duì)今后我們走上工作崗位后能否很出色的做好自己的工作也有十分重要意義。另外，畢業(yè)設(shè)計(jì)還可以培養(yǎng)我們獨(dú)立思考，開(kāi)發(fā)思維和協(xié)調(diào)工作的能力，這對(duì)今后踏入社會(huì)以后能否盡快地適應(yīng)社會(huì)也有很大的幫助。
通過(guò)這一環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，提高了以下能力：
1、 綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能，獨(dú)立分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力；
2、 綜合運(yùn)用基本技能，包括繪圖、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、翻譯、查閱及閱讀文獻(xiàn)等的能力；
3、 調(diào)動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究的積極性，技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和組織協(xié)作工作的能力，學(xué)習(xí)撰寫(xiě)科技論文和技術(shù)報(bào)告，正確運(yùn)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)語(yǔ)言闡述理論和技術(shù)問(wèn)題的能力；
4、 學(xué)會(huì)收集加工各種信息的能力，以及獲取新知識(shí)的能力；
5、 培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)。、
6、 培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用和鞏固擴(kuò)展所學(xué)知識(shí)，提高理論聯(lián)系實(shí)際的能力；
7、 培養(yǎng)我們收集、閱讀、分析和運(yùn)用各種資料，手冊(cè)等科技文獻(xiàn)的能力；
8、 培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究、正確熟練運(yùn)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)等工具書(shū)的能力；
9、 使我們更加熟練的運(yùn)用AUTOCAD、Word 等計(jì)算機(jī)辦公軟件，提高計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的能力；
10、訓(xùn)練和提高機(jī)械設(shè)計(jì)的基本理論和技能；
11、培養(yǎng)我們的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是卷煙機(jī)鼓輪錐孔鉆削工裝的設(shè)計(jì)。鼓輪的作用主要是將香煙的過(guò)濾嘴和煙體進(jìn)行連接。鼓輪上有兩排共計(jì)56個(gè)錐孔，錐孔內(nèi)大外小。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)利用流體的動(dòng)力將過(guò)濾嘴和煙體吸合從而進(jìn)行連接。為了更好的完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，從四月處開(kāi)始，就不間斷的結(jié)合自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了畢業(yè)實(shí)習(xí)。根據(jù)所選的課題，選擇了實(shí)習(xí)工廠——河南理工大學(xué)工程訓(xùn)練中心。在工廠里我們了解了所加工零件的作用和基本工作原理，以及其加工時(shí)最重要的一道工序——錐孔的絞削。從而對(duì)機(jī)械加工工裝設(shè)計(jì)有了一個(gè)更直接、更感性的認(rèn)識(shí)，對(duì)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)有很大的幫助。
此次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：?jiǎn)栴}的提出、總體方案的構(gòu)思、可行性設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及對(duì)未知問(wèn)題的探索和解決方案的初步設(shè)計(jì)，裝配圖、零件圖等一系列圖紙的設(shè)計(jì)與繪制，最后包括畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的完成。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在高瑞棉老師和工程訓(xùn)練中心各位師傅們的帶領(lǐng)和指導(dǎo)下完成的。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的期間，自己遇到了諸多的問(wèn)題，很多時(shí)候都是向老師請(qǐng)教，這樣必然會(huì)給老師帶來(lái)很多麻煩，勢(shì)必會(huì)影響老師的工作，但是老師還是抽出時(shí)間來(lái)給我們輔導(dǎo)，一步步指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)有序如期的進(jìn)行下去。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程當(dāng)中，老師都給我們作了明確的計(jì)劃，有安排地去完成，而不至于在設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有目標(biāo)，如果那樣會(huì)使設(shè)計(jì)很盲目。設(shè)計(jì)每進(jìn)行一步，高老師都要認(rèn)真的檢查，耐心細(xì)致的指出設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤和不恰當(dāng)?shù)牡胤?，并指?dǎo)我們修改和完善。每次輔導(dǎo)對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題都認(rèn)真的解答。工程訓(xùn)練中心也為我的設(shè)計(jì)做出了耐心的輔導(dǎo)，在此，我向高老師及各位師傅們表示由衷的謝意！
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是鼓輪錐孔絞削工裝設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的工裝應(yīng)該滿足的基本要求有以下幾點(diǎn)：
（1）加工精度方面的要求。一般包括尺寸精度、表面形狀精度、相互位置精度和表面粗糙度等，是機(jī)械制造裝備最基本的要求。
（2）強(qiáng)度、剛度、抗振性和耐用度方面的要求。
（3）加工穩(wěn)定性方面的要求。各種工裝在使用過(guò)程中，受到切削熱、摩擦熱、環(huán)境熱等，會(huì)產(chǎn)生熱變形，影響加工性能的穩(wěn)定性。
（4）自動(dòng)化程度和技術(shù)經(jīng)濟(jì)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。設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)該注意使工裝的體積小，重量輕，外形美觀以，如減少噪音，防止漏油等等。
對(duì)于上述所提到的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，在設(shè)計(jì)工裝的時(shí)候應(yīng)該綜合考慮。因?yàn)樵诩庸r(shí)不僅要考慮保證零件的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，還要兼顧經(jīng)濟(jì)方面，這是個(gè)挑戰(zhàn)又是個(gè)機(jī)會(huì)，鍛煉了自己在設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮問(wèn)題，認(rèn)真的分析問(wèn)題的能力。在下面的章節(jié)中進(jìn)行詳細(xì)的敘述。
緒 論
機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)水平是一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)水平的主要標(biāo)志之一。這是因?yàn)楣I(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化程度，都會(huì)通過(guò)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展程度反映出來(lái)。人們之所以要廣泛使用機(jī)器，是由于機(jī)器既能承擔(dān)人力所不能或不便進(jìn)行的工作，又能較人工生產(chǎn)改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量，特別是能夠大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件。機(jī)械工業(yè)肩負(fù)著為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)提供技術(shù)裝備和促進(jìn)技術(shù)改造的重要任務(wù)，在現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程中起著主導(dǎo)和決定性的作用。所以通過(guò)大量設(shè)計(jì)制造和廣泛使用各種各樣先進(jìn)的機(jī)器，就能大大加強(qiáng)和促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的力度，加速我國(guó)的社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)。
制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標(biāo)志著該國(guó)家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、科技水平、生活水準(zhǔn)和國(guó)防實(shí)力。輕工業(yè)機(jī)械的制造加工的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)更是要求嚴(yán)格。隨著社會(huì)需求和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)輕工業(yè)機(jī)械的要求越來(lái)越高，相應(yīng)地也對(duì)加工設(shè)備提出了更高的要求。但是在實(shí)際中，我們通過(guò)改進(jìn)加工時(shí)的工裝和夾具也能在精度不是很高的機(jī)床上加工出要求較高的零件。因此這次設(shè)計(jì)的內(nèi)容實(shí)際就是我們?cè)谝院蟮墓ぷ髦薪?jīng)常要遇到的問(wèn)題。
“工欲善其事，必先利其器”。為了得到更高的產(chǎn)品質(zhì)量（包括產(chǎn)品的尺寸精度、位置精度、強(qiáng)度、耐疲勞強(qiáng)度等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)）以及數(shù)量上的要求，滿足生產(chǎn)、生活和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要，進(jìn)而適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展和生產(chǎn)力水平的提高，加速社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)，我們必須不斷的對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱進(jìn)行改造和提高，才能夠?yàn)槠渌男袠I(yè)的發(fā)展提供更多的基礎(chǔ)設(shè)施和良好的發(fā)展環(huán)境、條件。這就要求我們機(jī)械制造專業(yè)的工人及科研人員要對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行適應(yīng)生產(chǎn)力發(fā)展的改造，創(chuàng)新以及發(fā)明。我們這些即將大學(xué)畢業(yè)的機(jī)械制造專業(yè)的學(xué)生，要進(jìn)行對(duì)本專業(yè)所學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行綜合的運(yùn)用和掌握，為此我們要進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，要自己動(dòng)手進(jìn)行思考問(wèn)題，為社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量，也要從此邁出展現(xiàn)自己價(jià)值的第一步。
本次設(shè)計(jì)是根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的需要，設(shè)計(jì)一套工裝用來(lái)小批量加工鼓輪。所用機(jī)床是立式銑床，型號(hào)是x5025。本次設(shè)計(jì)力圖使鉆孔的精度得到保證，節(jié)約勞動(dòng)力，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)的效率。但由于本人的水平有限，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用設(shè)備的能力有限，故沒(méi)有能夠做到很詳細(xì)的設(shè)計(jì)，而且還有許多地方有待改進(jìn)，請(qǐng)導(dǎo)師給以指導(dǎo)和批評(píng)。
摘要
本次設(shè)計(jì)的題目是卷煙機(jī)鼓輪錐孔絞削工藝裝備的設(shè)計(jì)，用于加工鼓輪的錐孔，是整個(gè)鼓輪加工工序中的核心工序。
整套鉆具工裝結(jié)構(gòu)小巧，易于安裝、裝配。能與立式銑床進(jìn)行較好的連接，共同組成統(tǒng)一的整體，完成特定的絞削錐孔的功能。并且?guī)в邢尬谎b置，在加工好一個(gè)錐孔后可以限制鉆具的移動(dòng)，保證加工質(zhì)量，并且使操作簡(jiǎn)單，減小工人的勞動(dòng)量。本次設(shè)計(jì)主要有幾部分組成：
第一部分介紹鉆具的總體設(shè)計(jì)，從鉆具的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定鉆具工裝的傳動(dòng)方案，以及收集設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)、資料等。
第二部分是鉆具工裝主體參數(shù)的設(shè)計(jì)，是具體確定工裝的各個(gè)零件的詳細(xì)參數(shù)，連接方式，以及箱體的設(shè)計(jì)，是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主體。
第三部分其他附件的設(shè)計(jì)，包括限位裝置和對(duì)工件的支撐裝置的設(shè)計(jì)，同時(shí)也是保證加工質(zhì)量的重要裝置。
關(guān)鍵詞：鼓輪、錐孔、鉆具工裝
Abstract
The 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 Equipment
1、鉆具的總體設(shè)計(jì)
1.1 鉆具的總體設(shè)計(jì)概述
所謂鉆具工裝設(shè)計(jì)，是設(shè)計(jì)人員根據(jù)所加工零件的特點(diǎn)和本廠現(xiàn)有的機(jī)床設(shè)備利用現(xiàn)有的技術(shù)條件，在較為簡(jiǎn)陋的情況下完成高精度零件的加工。運(yùn)用有關(guān)的科學(xué)技術(shù)知識(shí)，所進(jìn)行的創(chuàng)造性的勞動(dòng)。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，機(jī)械部門(mén)工裝設(shè)備的要求也在不斷的提高，而科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工藝水平的提高，又為制造部門(mén)創(chuàng)造了實(shí)現(xiàn)使用要求的條件，從而使工藝裝備設(shè)計(jì)與制造獲得了迅速的發(fā)展。因此，對(duì)各種工裝的精度、生產(chǎn)效率、可靠性等各方面的要求也越來(lái)越高。于是，又相繼出現(xiàn)了一些設(shè)計(jì)工裝時(shí)必須考慮的問(wèn)題，如工裝的精密性、自動(dòng)化、柔性化、機(jī)電一體化、節(jié)材節(jié)能、符合工業(yè)工程和綠色工程的要求等。
1.1.1 鉆具工裝的設(shè)計(jì)步驟
鉆具工裝設(shè)計(jì)首先是根據(jù)所加工零件的要求和所現(xiàn)有的機(jī)床進(jìn)行工裝的傳動(dòng)等各方面的總體設(shè)計(jì)。主要分為：1、擬定方案階段。這是設(shè)計(jì)做最重要的一個(gè)階段，擬定方案的正確與否將是機(jī)床能否達(dá)到“體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、效率高、質(zhì)量好”的要求。2、技術(shù)設(shè)計(jì)階段。根據(jù)以確定的工藝和技術(shù)方案，按照加工示意圖和機(jī)床聯(lián)系尺寸圖等開(kāi)展部件設(shè)計(jì)、繪制裝配圖等。3、工作設(shè)計(jì)階段。繪制所有專用零件圖，并進(jìn)行驗(yàn)算和最重檢查并編制說(shuō)明書(shū)。
1.1.2 調(diào)查研究
調(diào)查研究的內(nèi)容一般包括有：（1）學(xué)習(xí)有關(guān)的設(shè)計(jì)工作原理，了解使用功能，明確設(shè)計(jì)要求：（2）調(diào)查了解本單位對(duì)工裝的要求；（3）詳細(xì)了解工廠的設(shè)備條件、技術(shù)能力和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)；（4）收集同類型機(jī)床的技術(shù)文獻(xiàn)和圖紙資料，注意了解新技術(shù)在同類輔機(jī)設(shè)備上的應(yīng)用情況；（5）對(duì)于新采用的工藝和結(jié)構(gòu)，必須先經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)取得足夠的數(shù)據(jù)后，才能應(yīng)用與設(shè)計(jì)。
1.1.3 方案擬訂
在調(diào)查研究和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通?？梢詳M訂出幾個(gè)方案進(jìn)行分析比較。每個(gè)方案包括的內(nèi)容有：工藝分析、主要技術(shù)參數(shù)、總布局、傳動(dòng)系統(tǒng)、主要部件的結(jié)構(gòu)草圖、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果分析等。
在生產(chǎn)中用機(jī)械加工方法直接改變毛坯的形狀，尺寸和材料性能，使之成為零件的過(guò)程，叫做機(jī)械加工工藝過(guò)程。設(shè)計(jì)時(shí)，工藝方案的擬定是否合理，對(duì)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量有著極大的影響。
制定工藝方案時(shí)，應(yīng)首先分析生產(chǎn)類型。生產(chǎn)類型是衡量生產(chǎn)規(guī)模的標(biāo)志。生產(chǎn)類型不同，生產(chǎn)組織，生產(chǎn)管理，車(chē)間布置以及毛坯、設(shè)備、工具、加工方法和工人熟練程度等方面的要求程度均有所不同。在大量生產(chǎn)下，每個(gè)工序任務(wù)比較穩(wěn)定，因此，有條件采用高效率專用機(jī)床和工夾具，勞動(dòng)效率可大大提高，產(chǎn)品成本也可降低。但產(chǎn)量小的情況下，如果仍使用高效率的專用機(jī)床和工夾具，由于加工對(duì)象經(jīng)常改變，勢(shì)必造成機(jī)床調(diào)整的復(fù)雜化，降低機(jī)床利用率，提高加工成本。所以制定的工藝過(guò)程應(yīng)與生產(chǎn)類型相適應(yīng)，以取得合理的經(jīng)濟(jì)效果。
由本次設(shè)計(jì)的主要工作是鉆具工裝的總體設(shè)計(jì)而非工藝，所以工藝方案不做詳細(xì)敘述，生產(chǎn)類型是小批生產(chǎn)，因此可以由此來(lái)進(jìn)行方案的擬訂。
由于為小批量單件生產(chǎn)，可以在立式銑床和車(chē)床上進(jìn)行加工工件的錐孔。本次設(shè)計(jì)采用的是立式銑床，型號(hào)是x5025。
1.2.3 工作圖設(shè)計(jì)
首先，繪制鉆具工裝的傳動(dòng)草圖，確定其結(jié)構(gòu)。其次，繪制鉆具的全部零件圖：然后，整理有關(guān)部件與主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)，編制各類零件明細(xì)表，編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)等技術(shù)文件；最后，對(duì)有關(guān)圖紙進(jìn)行工藝審查和標(biāo)準(zhǔn)化審查。
工裝的傳動(dòng)草圖及方案如下：
1.2 鉆具工裝概論
1.2.1概 述
本套工裝要求結(jié)構(gòu)小巧、加工質(zhì)量可靠、使用安全可靠、生產(chǎn)率高、經(jīng)濟(jì)效益好。
工裝主要傳動(dòng)過(guò)程是：將工裝和銑床相連如上圖所示進(jìn)行傳遞動(dòng)力，工件定位在銑床工作臺(tái)上靜止不動(dòng)。
鉆具工裝還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，由于工件的壁后較薄為薄壁零件，且為懸臂加工，工件易變形不能保證加工精度，所以需要支撐。
1.2.2 基本技術(shù)參數(shù)
如表1-1所示：
表1-1（見(jiàn)下頁(yè)）
項(xiàng)目
參 數(shù)
工件材料硬度
HT250 230~280HB
絞孔時(shí)的切削用量
切削速度：5~6m/min
進(jìn)給量：0.08mm/r
X5025主軸轉(zhuǎn)速等級(jí)
36、45、58、72、92、118、145、180、230、285、360、455、580、730、920、1130、1430、1800
2 鉆具工裝的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
鉆具工裝主要分為四部分：1、傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)。2、傳動(dòng)零件的技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)。3.箱體的設(shè)計(jì)。4、其它附件的設(shè)計(jì)。
2.1 鉆具工裝的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)
傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如下：
說(shuō)明：工件的生產(chǎn)批量為單件小批量生產(chǎn)，為了簡(jiǎn)化工裝的結(jié)構(gòu)、減小體積，故采用一次加工一個(gè)空，加工好后利用分度裝置分度加工另外的孔。所以加工的效率不高。但是這也是生產(chǎn)批量決定的。為了提高絞孔的效率在銑床的工作臺(tái)上加一個(gè)擋塊，當(dāng)絞孔到規(guī)定的尺寸時(shí)便自動(dòng)停止進(jìn)給，避免了每次都要測(cè)量的麻煩，提高了效率。如圖，共裝和機(jī)床主軸相連帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)通過(guò)中間的過(guò)輪帶動(dòng)三軸上的齒輪旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)刀具的旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行絞孔的加工。另外，由于工件的壁后較薄為薄壁零件，且為懸臂加工，工件易變形不能保證加工精度，所以需要支撐。支撐快和工件的接觸部分采用刃口型，從而對(duì)工件進(jìn)行支撐。為了方便調(diào)整工件的高度，需要兩支撐斜鐵能方便的移動(dòng)，故在兩斜鐵的中間采用螺栓連接，在調(diào)整高度時(shí)只需轉(zhuǎn)動(dòng)螺母就可改變斜鐵的位置，同時(shí)也改變了高度。
2.2 鉆具工裝主體參數(shù)的設(shè)計(jì)
計(jì)算說(shuō)明及過(guò)程
計(jì)算結(jié)果
2.2.1絞錐孔時(shí)扭矩T的確定：
絞孔時(shí)的切削力很小，在設(shè)計(jì)時(shí)參考《孔加工設(shè)計(jì)手冊(cè)》和實(shí)際加工時(shí)的其它因素，在絞孔是的切削扭矩可以用麻花鉆鉆孔時(shí)的扭矩計(jì)算公式計(jì)算。另外，由于鉆孔時(shí)的扭矩較大，如按鉆孔時(shí)的公式計(jì)算必定可以滿足要求。鉆孔時(shí)切削扭矩公式如下：
式中:D--鉆頭直徑（毫米）；
F--每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（毫米/轉(zhuǎn)）；
T—切削扭矩（牛/毫米）；
HB—零件的布式硬度值。
所以 T=
=
=1122N/mm
參考《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》查設(shè)計(jì)手冊(cè)上軸能承受的扭矩。根據(jù)公式可以估算軸的直徑。在本設(shè)計(jì)過(guò)程中由于需要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，絞刀為成型絞刀沒(méi)有辦法單獨(dú)安裝，故需安裝在3軸上，而三軸需要做成空心的軸。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)可以估算絞刀的直徑。
軸能承受的扭矩可以由由以下公式確定：
d=B
式中：d—軸的直徑（毫米）；
T—軸所傳遞的扭矩（公斤.毫米）；
B--系數(shù)。當(dāng)材料的剪切彈性模數(shù)G=8.10（千克/平方毫米）
所以： d= B
6.2
11.417（mm）
圓整為12mm.
即絞刀的直徑估算為12mm。
另外，絞刀和3軸的連接采用莫氏錐度相連。
2.2.2鉆具工裝的齒輪設(shè)計(jì)：
查切削手冊(cè)知絞孔時(shí)的切削速度范圍為：266—320r/min暫時(shí)取為320r/min。立式銑床x5025的轉(zhuǎn)速取為：230r/min。
所以總傳動(dòng)比 i=320/230=1.39 取為1.4
整個(gè)傳動(dòng)過(guò)程總共分為兩級(jí)，取第一級(jí)傳動(dòng)比為=1；第二級(jí)傳動(dòng)比
為：=1.4
A、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一，型式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞的功率可達(dá)近十萬(wàn)千萬(wàn)，圓周速度可達(dá)200m/s。
齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)有：
1) 效率高 在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，以齒輪傳動(dòng)的效率為高。如一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的效率可達(dá)99%。這對(duì)大功率傳動(dòng)十分重要，因?yàn)榧词剐手惶岣?%，也有很大的經(jīng)濟(jì)意義。
2）結(jié)構(gòu)緊湊 在同樣的使用條件下，齒輪傳動(dòng)所需要的空間尺寸一般較小。
3）工作可靠、壽命長(zhǎng) 設(shè)計(jì)制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng)，工作十分可靠，壽命可達(dá)一、二十年，這也是其它機(jī)械傳動(dòng)所不能比擬的。這對(duì)車(chē)輛及在礦井內(nèi)工作的機(jī)器尤為重要。
4）傳動(dòng)比穩(wěn)定 傳動(dòng)比穩(wěn)定往往是對(duì)傳動(dòng)性能的基本要求。齒輪傳動(dòng)獲得廣泛應(yīng)用，也就是由于具有這一點(diǎn)。
但是齒輪傳動(dòng)的制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴，且不宜用于傳動(dòng)距離過(guò)大的場(chǎng)合。
齒輪傳動(dòng)可做成開(kāi)式、半開(kāi)式及閉式。如在農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械以及簡(jiǎn)易的機(jī)械設(shè)備中，有一些齒輪傳動(dòng)沒(méi)有防塵罩或機(jī)殼，齒輪完全暴露在外邊，這叫開(kāi)式齒輪傳動(dòng)。這種傳動(dòng)不僅外界雜物極易侵入，而且潤(rùn)滑不良，因此工作條件不好，輪齒也容易磨損，故只易于低速轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)齒輪傳動(dòng)裝有簡(jiǎn)單的防護(hù)罩，有時(shí)還把大齒輪部分的侵入油池中，則稱為半開(kāi)式齒輪傳動(dòng)。，它的條件雖有改善，但仍不能做到嚴(yán)密防止外界雜物侵入。潤(rùn)滑條件也不算最好。而汽車(chē)、機(jī)床、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等所用的齒輪傳動(dòng)，都是裝在經(jīng)過(guò)精確加工而且封閉嚴(yán)密的箱體內(nèi)，這稱為閉式齒輪傳動(dòng)。它與開(kāi)式或半開(kāi)式的相比，潤(rùn)滑及防護(hù)等條件最好，多用于重要的場(chǎng)合
齒輪的主要失效形式有：
1。輪齒折斷 輪齒折斷有多種形式，在正常工況下，主要是齒根彎曲疲勞折斷，因?yàn)樵谳嘄X受載時(shí)，齒根處產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大，再加上齒根過(guò)度部分的截面圖編輯加工刀痕等引起的應(yīng)力集中作用，當(dāng)輪齒重復(fù)受載后，齒根處就會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋并逐步擴(kuò)展致使輪齒疲勞折斷。
2齒面磨損 在齒輪傳動(dòng)中，齒面隨著工作條件的不同會(huì)出現(xiàn)多種不同的磨損形式。這種磨損稱為磨粒磨損。它是開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式之一。改用閉式齒輪傳動(dòng)是避免齒面磨粒磨損最有效的辦法。
3齒面點(diǎn)蝕 點(diǎn)蝕是齒面疲勞損傷的現(xiàn)象之一。在潤(rùn)滑良好的閉式齒輪傳動(dòng)中，常見(jiàn)的齒面失效形式多為點(diǎn)蝕。所謂點(diǎn)蝕就是齒面材料在變化著的接觸應(yīng)力作用下，由于疲勞而產(chǎn)生的麻點(diǎn)狀損傷現(xiàn)象。齒面上最初出現(xiàn)的點(diǎn)蝕僅為針尖大小的麻點(diǎn)，最后形成了明顯的齒面損傷。
4齒面膠合 對(duì)于高速重載的齒輪傳動(dòng)，齒面間的壓力大，瞬時(shí)溫度高，潤(rùn)滑效果差，當(dāng)瞬時(shí)溫度過(guò)高時(shí)，相嚙合的兩齒面就會(huì)發(fā)生粘在一起的現(xiàn)象，由于此時(shí)兩齒面又在作相對(duì)滑動(dòng)，相粘結(jié)的部位即被撕破，于是在齒面上沿相對(duì)滑動(dòng)的方向形成傷痕，稱為膠合。
5 塑性變形 塑性變形屬于輪齒永久變形一大類的失效形式，它是由于在過(guò)大的應(yīng)力作用下，輪齒材料處于屈服狀態(tài)而產(chǎn)生的齒面或齒體塑性流動(dòng)所形成的。塑性變形一般發(fā)生在硬度低的齒輪上；但在重載作用下，硬度高的齒輪上也會(huì)出現(xiàn)。塑性變形又分為滾壓塑變和捶擊塑變。滾壓塑編是由于嚙合輪齒的相互滾壓和滑動(dòng)而引起的材料塑性流動(dòng)所形成的。
B、 3軸和2軸直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)
1． 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
1） 由于鉆具工裝的傳動(dòng)所要求的精度不高。故選用8級(jí)精度（GB10095—88）以方便制造，降低成本。
2） 材料的選擇，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版，高等教育出版社（下同）表10—1選擇小齒輪材料為45鋼,調(diào)質(zhì)硬度為240HBS，大齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)硬度為240HBS。
3） 選小齒輪齒數(shù)為Z1=20，大齒輪齒數(shù)為。
2． 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版公式（10—9a）進(jìn)行計(jì)算即：
1) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
（1） 試選載荷系數(shù)為=1.3。
（2） 小齒輪傳遞的扭矩為：
（3） 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版表10—7選取齒寬系數(shù)=1。
（4） 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版表10—6查得材料的彈性影響系數(shù)
（5） 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版圖10—21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；
（6） 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：=76800000
（7） 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版圖10—19查得接觸疲勞系數(shù)，。
（8） 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版式（10—12）得
2） 計(jì)算：
（1） 試算小齒輪分度圓直徑 ，代入[ ]中較小的值
=39.2mm
（2） 計(jì)算齒寬b
（3） 計(jì)算齒寬與齒高之比
模數(shù)
齒高
（5） 計(jì)算載荷系數(shù)
根據(jù)υ和8級(jí)精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版圖10—8查得動(dòng)載系數(shù)
直齒輪，假設(shè).由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版表10—3查得
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版表10—2查得使用系數(shù)；
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版表表10—4查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí)，
將數(shù)據(jù)代入后得
由b/h=8.89，，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版圖10—13得；
故載荷系數(shù)：
（6） 按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版式（10—10a）得：
（7）計(jì)算模數(shù)m
3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版式（10—5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為
1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
（1） 由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版 圖10—20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 。
（2） 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版圖10 —18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)為，。
（3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版式（10—12）得
（4）計(jì)算載荷系數(shù)K
（5）查取齒形系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版表10—5查得，，
（6） 查取應(yīng)力校正系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第七版表10—5查得 ，。
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，為了符合設(shè)計(jì)要求，使精度更高，特選模數(shù)為m=2，小齒輪齒數(shù)為20，大齒輪齒數(shù)為28。
這樣設(shè)計(jì)的齒輪即滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度，又符合了設(shè)計(jì)要求確保了精度。
4 幾何尺寸計(jì)算
1) 計(jì)算分度圓直徑
2）計(jì)算中心距
4） 計(jì)算齒寬厚度
在箱體內(nèi)部由于尺寸的限制和在切削過(guò)程中齒輪傳遞的力較小，可將齒寬減小，參考箱體的設(shè)計(jì)和尺寸，將齒輪齒寬取為12mm。
5驗(yàn)算
合適
由于3軸的結(jié)構(gòu)特殊，需要和成形絞刀通過(guò)錐孔相連接必須做成空心軸。查設(shè)計(jì)手冊(cè)知道空心軸的內(nèi)外徑之比最好為（0.5—0.6）。所以估算空心軸的外徑D=12/0.5=24mm。查設(shè)計(jì)手冊(cè)把軸圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑25mm。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)指出當(dāng)軸上開(kāi)有鍵槽時(shí)，應(yīng)當(dāng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱。對(duì)于直徑d<100mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大5%--7%；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大10%--15%。但是這樣會(huì)增大整個(gè)工裝的尺寸，對(duì)加工裝配也有一定的難度，這時(shí)考慮到做成齒輪軸比較合適，初步定為齒輪軸如圖2-2（下頁(yè)）：
另外，由于鉆具工裝的第一級(jí)傳動(dòng)比為1，所以1軸齒輪的參數(shù)同3軸的一樣，其各個(gè)參數(shù)如表2-2：
表2-2
名 稱
代號(hào)
備注(mm)
模 數(shù)
m
m=2
壓 力 角
分度圓直徑
d
齒 頂 高
齒 根 高
全 齒 高
h
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
中 心 距
a
2.2.3 軸的設(shè)計(jì)
a 軸的概述
軸是組成機(jī)器的主要零件之一。一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞，因此軸的主要功能是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。
按照承受載荷的不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸3類。工作中既承受彎矩又承受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸。這類軸在各種機(jī)器中最為常見(jiàn)。只承受彎矩而不承受扭矩的軸稱為心軸。心軸又分為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸和固定心軸兩種。只承受扭矩而不承受而不承受彎矩的軸稱為傳動(dòng)軸。軸還可按照軸線形狀的不同，分為曲軸和直軸兩大類，曲軸通過(guò)連桿可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)，或作相反的運(yùn)動(dòng)變換。直軸根據(jù)外形的不同，可分為光軸和階梯軸兩種。光軸形狀簡(jiǎn)單，加工容易，應(yīng)力集中源少，但軸上的零件不易裝配及定位；階梯軸則正好與光軸相反。因此光軸主要用于心軸和傳動(dòng)軸，階梯軸則常用于轉(zhuǎn)軸。
b 3軸的設(shè)計(jì)方案
1.材料的選擇
對(duì)此鉆具工裝未提出特殊要求，且切削時(shí)的切削力不大，功率也不大。因此，選擇最常用的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（西北工大第七版）表15—1查得抗拉強(qiáng)度，彎曲疲勞強(qiáng)度和剪切疲勞強(qiáng)度分別為。屈服強(qiáng)度極限，許用彎曲應(yīng)力
2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于3軸的結(jié)構(gòu)特殊，需要和成形絞刀通過(guò)錐孔相連接必須做成空心軸。查設(shè)計(jì)手冊(cè)知道空心軸的內(nèi)外徑之比最好為（0.5—0.6），且有估算的成形絞刀的直徑為12mm。所以估算空心軸的外徑D=12/0.5=24mm。查設(shè)計(jì)手冊(cè)把軸的直徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑25mm。
為了便于裝拆軸承齒輪，將軸設(shè)計(jì)成階梯狀。對(duì)于同一個(gè)軸上的兩個(gè)軸承，通常選用同一型號(hào)，現(xiàn)暫取角接觸球軸承7005c內(nèi)經(jīng)為25mm，寬度是12mm,與軸承相配合的軸徑取25mm,由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中查得該軸承定位端面的軸肩直徑應(yīng)取為25mm。為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸上零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn)的要求外，都必須進(jìn)行周向或軸向的定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。在軸承和軸相配合處必須進(jìn)行軸向定位，軸向定位有以軸肩、套筒軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母等來(lái)保證。在此采用軸肩定位既可靠又能減小不必要的增加尺寸。
另外，空心軸和成形絞刀通過(guò)錐孔連接，為了便于拆卸在絞刀的端頭開(kāi)一個(gè)孔，在需要拆去絞刀時(shí)通過(guò)孔可以非常方便的進(jìn)行拆除。
根據(jù)以上所述，現(xiàn)畫(huà)出軸的結(jié)構(gòu)草圖如圖2-3：
3. 按疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)校核
（1） 做軸的受力簡(jiǎn)圖：
（2）求作用在軸上的力
軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T=1122N/mm
=60N
（3）畫(huà)彎矩圖，和及合成彎矩圖
A處：
所以
（5）畫(huà)出扭矩圖
截面所受的彎矩
（6）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》西北工大第七版式15-5及所得數(shù)據(jù)，取軸的計(jì)算應(yīng)力
符合要求
c 1軸的設(shè)計(jì)方案
1.1軸的總體設(shè)計(jì)
由于1軸要和立式銑床x5025主軸相連，進(jìn)行傳動(dòng)。所
以可在原來(lái)的銑床的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。原來(lái)銑床部件如下圖
所示：
如圖所示，軸通過(guò)錐孔和銑床相連，因此1軸和銑床相
連接的部分必須有相同的結(jié)構(gòu)。同時(shí)考慮到1軸和齒輪相連時(shí)的定位問(wèn)題，如果齒輪通過(guò)鍵或過(guò)盈連接和1軸相連，則在軸向無(wú)法保證齒輪的定位。因此可以將1軸做成齒輪軸。原來(lái)的結(jié)構(gòu)不變將軸延長(zhǎng)后再軸端加工成一個(gè)齒輪。如前齒輪的設(shè)計(jì)，1軸齒輪的各個(gè)參數(shù)已經(jīng)確定。因此1軸的結(jié)構(gòu)如圖2-9：
2.材料的選擇
對(duì)1軸未提出特殊要求，且切削時(shí)的切削力不大，功率也不大。因此，選擇最常用的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（西北工大第七版）表15—1查得抗拉強(qiáng)度，彎曲疲勞強(qiáng)度和剪切疲勞強(qiáng)度分別為。屈服強(qiáng)度極限，許用彎曲應(yīng)力
2.2.4 軸承的選用及校核
1、滾動(dòng)軸承類型的選擇
選擇滾動(dòng)軸承類型時(shí)可參考以下幾點(diǎn)：
（1）當(dāng)載荷加大后有沖擊載荷時(shí)，宜用滾子軸承；當(dāng)載荷較小時(shí)，宜用球軸承。
（2）當(dāng)只受徑向載荷時(shí)，或雖同時(shí)受徑向和軸向載 荷，但以徑向載荷為主時(shí)，應(yīng)用向心軸承。
當(dāng)只受軸向載荷時(shí)，一般應(yīng)用推力軸承，而當(dāng)轉(zhuǎn)速很高時(shí)，可用角接觸球軸承或深溝球軸承。
當(dāng)徑向和軸向載荷都較大時(shí)，應(yīng)采用角接觸軸承。
（3）當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，宜用球軸承；當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，可用滾子軸承，也可用球軸承。
（4）當(dāng)要求支承具有較大剛度時(shí)，應(yīng)用滾子軸承。
（5）當(dāng)軸的撓曲變形大或軸承座孔不同、跨度大而對(duì)支承有調(diào)心要求時(shí)，應(yīng)選用調(diào)心軸承。
（6）為便于軸承的裝拆，可選用內(nèi)、外圈分離的軸承。
（7）從經(jīng)濟(jì)角度看，球軸承比滾子軸承便宜，精度低的軸承比精度高的軸承便宜，普通結(jié)構(gòu)軸承比特殊結(jié)構(gòu)的軸承便宜。
綜合以上因素在3軸的軸承選用時(shí)，選用角接觸球軸承。型號(hào)為7005c。
2、軸承的校核：
軸承所受徑向載荷，軸向載荷，轉(zhuǎn)速n=10r/min,壽命預(yù)定為9000h(使用年限為10年，每天工作2h)。軸承基本額定動(dòng)載荷可由下式計(jì)算：
式中：C—基本額定動(dòng)載荷計(jì)算值
P—當(dāng)量動(dòng)載荷，
fh—壽命因數(shù)
fn—速度因數(shù)
fm—力矩載荷因數(shù)，力矩載荷較小時(shí)，fm=1.5,力矩載荷較大時(shí)，fm=2
fd—沖擊載荷因數(shù)
--溫度因數(shù)
Cr—軸承尺寸及性能表中徑向基本額定動(dòng)載荷
Ca--軸承尺寸及性能表中軸向基本額定靜載荷
查表7-2-8——7-2-11（機(jī)械工程手冊(cè)）得：
fm =1.5，fh=2.38，fn=1.435，fd=1，=1.0
∴
額定靜載荷
---基本額定靜載荷計(jì)算值
---當(dāng)量靜載荷
---安全因數(shù)
軸承承受的徑向載荷
軸向力
當(dāng)量動(dòng)載荷，
由于
，所以當(dāng)為時(shí)，，時(shí)X=1，Y=0.
即：，
因此，只需驗(yàn)證即可
，根據(jù)設(shè)計(jì) ，P=0.46257KN，查得C=11
所以，
符合設(shè)計(jì)要求。
T=1122N/mm
d=12mm
i=1.4
Z1=20
=1.3
=1
N=76800000
=511.5MPa
=511.5MPa
39.2
b=39.2
=1.96
H=4.41
=1.309
K=2.112
=49.96
K=2.112
=40mm
=56mm
a=48mm
b=12mm
56.1N
53N
=60N
=1122N
1060N
1543.6N
T=1543.6N
符合要求
C=219KN
C=11
符合設(shè)計(jì)要求
3 箱體的設(shè)計(jì)
3.1箱體類零件的功用及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
箱體類是機(jī)器或部件的基礎(chǔ)零件，它將機(jī)器或部件中的軸、套、齒輪等有關(guān)零件組裝成一個(gè)整體，使它們之間保持正確的相互位置，并按照一定的傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)地傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。因此，箱體的加工質(zhì)量將直接影響機(jī)器或部件的精度、性能和壽命。
常見(jiàn)的箱體類零件有：機(jī)床主軸箱、機(jī)床進(jìn)給箱、變速箱體、減速箱體、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和機(jī)座等。根據(jù)箱體零件的結(jié)構(gòu)形式不同，可分為整體式箱體，如圖3－1a、b、d所示的分離式箱體，如下圖所示兩大類。前者是整體鑄造、整體加工，加工較困難，但裝配精度高；后者可分別制造，便于加工和裝配，但增加了裝配工作量。
箱體的結(jié)構(gòu)形式雖然多種多樣，但仍有共同的主要特點(diǎn)：形狀復(fù)雜、壁薄且不均勻，內(nèi)部呈腔形，加工部位多，加工難度大，既有精度要求較高的孔系和平面，也有許多精度要求較低的緊固孔。因此，一般中型機(jī)床制造廠用于箱體類零件的機(jī)械加工勞動(dòng)量約占整個(gè)產(chǎn)品加工量的15%--20%。
3.2箱體類零件的主要技術(shù)要求、材料和毛坯
3.2.1箱體零件的主要技術(shù)要求
箱體類零件中以機(jī)床主軸箱的精度要求最高。箱體零件的技術(shù)要求主要可歸納如下：
(1).主要平面的形狀精度和表面粗糙度
箱體的主要平面是裝配基準(zhǔn)，并且往往是加工時(shí)的定位基準(zhǔn)，所以，應(yīng)有較高的平面度和較小的表面粗糙度值，否則，直接影響箱體加工時(shí)的定位精度，影響箱體與機(jī)座總裝時(shí)的接觸剛度和相互位置精度。
一般箱體主要平面的平面度在0.1～0.03mm，表面粗糙度Ra2.5~0.63μm，各主要平面對(duì)裝配基準(zhǔn)面垂直度為0.1/300。
(2).孔的尺寸精度、幾何形狀精度和表面粗糙度
箱體上的軸承支承孔本身的尺寸精度、形狀精度和表面粗糙度都要求較高，否則，將影響軸承與箱體孔的配合精度，使軸的回轉(zhuǎn)精度下降，也易使傳動(dòng)件（如齒輪）產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。一般機(jī)床主軸箱的主軸支承孔的尺寸精度為IT6，圓度、圓柱度公差不超過(guò)孔徑公差的一半，表面粗糙度值為Ra0.63～0.32μm。其余支承孔尺寸精度為IT7～I(xiàn)T6，表面粗糙度值為Ra2.5～0.63μm。
(3).主要孔和平面相互位置精度
同一軸線的孔應(yīng)有一定的同軸度要求，各支承孔之間也應(yīng)有一定的孔距尺寸精度及平行度要求，否則，不僅裝配有困難，而且使軸的運(yùn)轉(zhuǎn)情況惡化，溫度升高，軸承磨損加劇，齒輪嚙合精度下降，引起振動(dòng)和噪聲，影響齒輪壽命。支承孔之間的孔距公差為0.12～0.05mm，平行度公差應(yīng)小于孔距公差，一般在全長(zhǎng)取0.1~0.04mm。同一軸線上孔的同軸度公差一般為0.04～0.01mm。支承孔與主要平面的平行度公差為0.1~0.05mm。主要平面間及主要平面對(duì)支承孔之間垂直度公差為0.1～0.04mm。
3.2.2箱體的材料及毛坯
箱體材料一般選用HT200~400的各種牌號(hào)的灰鑄鐵，而最常用的為HT200?；诣T鐵不僅成本低，而且具有較好的耐磨性、可鑄性、可切削性和阻尼特性。在單件生產(chǎn)或某些簡(jiǎn)易機(jī)床的箱體，為了縮短生產(chǎn)周期和降低成本，可采用鋼材焊接結(jié)構(gòu)。此外，精度要求較高的坐標(biāo)鏜床主軸箱則選用耐磨鑄鐵。負(fù)荷大的主軸箱也可采用鑄鋼件。
毛坯的加工余量與生產(chǎn)批量、毛坯尺寸、結(jié)構(gòu)、精度和鑄造方法等因素有關(guān)。有關(guān)數(shù)據(jù)可查有關(guān)資料及根據(jù)具體情況決定。
毛坯鑄造時(shí)，應(yīng)防止砂眼和氣孔的產(chǎn)生。為了減少毛坯制造時(shí)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，應(yīng)使箱體壁厚盡量均勻，箱體澆鑄后應(yīng)安排時(shí)效或退火工序。
3.2.3箱體類零件加工工藝分析
(1).主要表面加工方法的選擇
箱體的主要表面有平面和軸承支承孔。
主要平面的加工，對(duì)于中、小件，一般在牛頭刨床或普通銑床上進(jìn)行。對(duì)于大件，一般在龍門(mén)刨床或龍門(mén)銑床上進(jìn)行。刨削的刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)床成本低，調(diào)整方便，但生產(chǎn)率低；在大批、大量生產(chǎn)時(shí)，多采用銑削；當(dāng)生產(chǎn)批量大且精度又較高時(shí)可采用磨削。單件小批生產(chǎn)精度較高的平面時(shí)，除一些高精度的箱體仍需手工刮研外，一般采用寬刃精刨。當(dāng)生產(chǎn)批量較大或?yàn)楸ＷC平面間的相互位置精度，可采用組合銑削和組合磨削。
箱體支承孔的加工，對(duì)于直徑小于50mm的孔，一般不鑄出，可采用鉆－擴(kuò)(或半精鏜)－鉸(或精鏜)的方案。對(duì)于已鑄出的孔，可采用粗鏜－半精鏜－精鏜(用浮動(dòng)鏜刀片)的方案。由于主軸軸承孔精度和表面質(zhì)量要求比其余軸孔高，所以，在精鏜后，還要用浮動(dòng)鏜刀片進(jìn)行精細(xì)鏜。對(duì)于箱體上的高精度孔，最后精加工工序也可采用珩磨、滾壓等工藝方法。
(2).擬定工藝過(guò)程的原則
a.先面后孔的加工順序
箱體主要是由平面和孔組成，這也是它的主要表面。先加工平面，后加工孔，是箱體加工的一般規(guī)律。因?yàn)橹饕矫媸窍潴w往機(jī)器上的裝配基準(zhǔn)，先加工主要平面后加工支承孔，使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)重合，從而消除因基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。另外，先以孔為粗基準(zhǔn)加工平面，再以平面為精基準(zhǔn)加工孔，這樣，可為孔的加工提供穩(wěn)定可靠的定位基準(zhǔn)，并且加工平面時(shí)切去了鑄件的硬皮和凹凸不平，對(duì)后序孔的加工有利，可減少鉆頭引偏和崩刃現(xiàn)象，對(duì)刀調(diào)整也比較方便。
b.粗精加工分階段進(jìn)行
粗、精加工分開(kāi)的原則：對(duì)于剛性差、批量較大、要求精度較高的箱體，一般要粗、精加工分開(kāi)進(jìn)行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再進(jìn)行主要平面和各支承孔的精加工。這樣，可以消除由粗加工所造成的內(nèi)應(yīng)力、切削力、切削熱、夾緊力對(duì)加工精度的影響，并且有利于合理地選用設(shè)備等。
粗、精加工分開(kāi)進(jìn)行，會(huì)使機(jī)床，夾具的數(shù)量及工件安裝次數(shù)增加，而使成本提高，所以對(duì)單件、小批生產(chǎn)、精度要求不高的箱體，常常將粗、精加工合并在一道工序進(jìn)行，但必須采取相應(yīng)措施，以減少加工過(guò)程中的變形。例如粗加工后松開(kāi)工件，讓工件充分冷卻，然后用較小的夾緊力、以較小的切削用量，多次走刀進(jìn)行精加工。
c.合理地安排熱處理工序
為了消除鑄造后鑄件中的內(nèi)應(yīng)力，在毛坯鑄造后安排一次人工時(shí)效處理，有時(shí)甚至在半精加工之后還要安排一次時(shí)效處理，以便消除殘留的鑄造內(nèi)應(yīng)力和切削加工時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。對(duì)于特別精密的箱體，在機(jī)械加工過(guò)程中還應(yīng)安排較長(zhǎng)時(shí)間的自然時(shí)效（如坐標(biāo)鏜床主軸箱箱體）。箱體人工時(shí)效的方法，除加熱保溫外，也可采用振動(dòng)時(shí)效。
(3).定位基準(zhǔn)的選擇
a.粗基準(zhǔn)的選擇在選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，通常應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：
第一，在保證各加工面均有余量的前提下，應(yīng)使重要孔的加工余量均勻,孔壁的厚薄盡量均勻，其余部位均有適當(dāng)?shù)谋诤瘢?
第二，裝入箱體內(nèi)的回轉(zhuǎn)零件(如齒輪、軸套等)應(yīng)與箱壁有足夠的間隙；
第三，注意保持箱體必要的外形尺寸。此外，還應(yīng)保證定位穩(wěn)定，夾緊可靠。
為了滿足上述要求，通常選用箱體重要孔的毛坯孔作粗基準(zhǔn)。例表8-10大批生產(chǎn)工藝規(guī)程中，以I孔和Ⅱ孔作為粗基準(zhǔn)。由于鑄造箱體毛坯時(shí)，形成主軸孔、其它支承孔及箱體內(nèi)壁的型芯是裝成一整體放入的，它們之間有較高的相互位置精度，因此不僅可以較好地保證軸孔和其它支承孔的加工余量均勻，而且還能較好地保證各孔的軸線與箱體不加工內(nèi)壁的相互位置，避免裝入箱體內(nèi)的齒輪、軸套等旋轉(zhuǎn)零件在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與箱體內(nèi)壁相碰。
根據(jù)生產(chǎn)類型不同，實(shí)現(xiàn)以主軸孔為粗基準(zhǔn)的工件安裝方式也不一樣。大批大量生產(chǎn)時(shí)，由于毛坯精度高,可以直接用箱體上的重要孔在專用夾具上定位，工件安裝迅速，生產(chǎn)率高。在單件、小批及中批生產(chǎn)時(shí)，一般毛坯精度較低，按上述辦法選擇粗基準(zhǔn)，往往會(huì)造成箱體外形偏斜，甚至局部加工余量不夠，因此通常采用劃線找正的辦法進(jìn)行第一道工序的加工，即以主軸孔及其中心線為粗基準(zhǔn)對(duì)毛坯進(jìn)行劃線和檢查，必要時(shí)予以糾正，糾正后孔的余量應(yīng)足夠，但不一定均勻。
大批生產(chǎn)工藝規(guī)程中，銑頂面以I孔和Ⅱ孔直接在專用夾具上定位。在單件小批生產(chǎn)時(shí)，由于毛坯精度低，一般以劃線找正法安裝。表8-8小批生產(chǎn)工藝規(guī)程中的序號(hào)40規(guī)定的劃線，劃線時(shí)先找正主軸孔中心，然后以主軸孔為基準(zhǔn)找出其它需加工平面的位置。加工箱體時(shí)，按所劃的線找正安裝工件，則體現(xiàn)了以主軸孔作粗基準(zhǔn)。
(2)精基準(zhǔn)的選擇為了保證箱體零件孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的相互位置和距離尺寸精度，箱體類零件精基準(zhǔn)選擇常用兩種原則：基準(zhǔn)統(tǒng)一原則、基準(zhǔn)重合原則。
?、僖幻鎯煽?(基準(zhǔn)統(tǒng)一原則) 在多數(shù)工序中，箱體利用底面(或頂面)及其上的兩孔作定位基準(zhǔn)，加工其它的平面和孔系，以避免由于基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換而帶來(lái)的累積誤差。如表8-9所示的大批生產(chǎn)工藝過(guò)程中，以頂面及其上兩孔2-?8H7為定位基準(zhǔn)，采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。
②三面定位(基準(zhǔn)重合原則) 箱體上的裝配基準(zhǔn)一般為平面，而它們又往往是箱體上其它要素的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，因此以這些裝配基準(zhǔn)平面作為定位基準(zhǔn)，避免了基準(zhǔn)不重合誤差，有利于提高箱體各主要表面的相互位置精度。表8－8小批生產(chǎn)過(guò)程中即采用基準(zhǔn)重合原則。
由分析可知，這兩種定位方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件合理確定。在中、小批量生產(chǎn)時(shí)，盡可能使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。而大批量生產(chǎn)時(shí)，優(yōu)先考慮的是如何穩(wěn)定加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，由此而產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差通過(guò)工藝措施解決，如提高工件定位面精度和夾具精度等。
另外，箱體中間孔壁上有精度要求較高的孔需要加工時(shí)，需要在箱體內(nèi)部相應(yīng)的地方設(shè)置鏜桿導(dǎo)向支承架，以提高鏜桿剛度。因此可根據(jù)工藝上的需要，在箱體底面開(kāi)一矩形窗口，讓中間導(dǎo)向支承架伸入箱體。產(chǎn)品裝配時(shí)窗口上加密封墊片和蓋板用螺釘緊固。這種結(jié)構(gòu)形式已被廣泛認(rèn)可和采納。
若箱體結(jié)構(gòu)不允許在底面開(kāi)窗口，而又必需在箱體內(nèi)設(shè)置導(dǎo)向支承架，中間導(dǎo)向支承需用吊架裝置懸掛在箱體上方。由于吊架剛度差，安裝誤差大，影響孔系精度；且吊裝困難，影響生產(chǎn)率。
在本次設(shè)計(jì)中，由于是單件小批量生產(chǎn)以上方法不合適。采用焊接的方法進(jìn)行箱體的設(shè)計(jì)。先將法蘭、上板、下板、3軸套筒按照定位尺寸進(jìn)行焊接。焊接時(shí)，上、下板中間孔即2軸孔%%C20H(+0.033^0)應(yīng)插入工藝棒，焊接時(shí)采取相應(yīng)措施注意防止變形。焊接后，底面刨削1mm，最后加工箱體滿足尺寸要求。
最后的箱體如下圖所示：
4、鉆具工裝其它設(shè)計(jì)
要想加工出合格的零件還必須對(duì)鉆具工裝進(jìn)行一些附件的設(shè)計(jì)。首先，被加工零件為薄壁零件，在進(jìn)行絞孔時(shí)容易受力變形。所以，在進(jìn)行加工時(shí)必須采取相應(yīng)的措施以保證加工質(zhì)量。故需設(shè)計(jì)一個(gè)支撐裝置。其次，本鉆具為單件小批量加工時(shí)的工裝，效率不高，每次加工完一個(gè)孔時(shí)都需要進(jìn)行測(cè)量顯然很不方便。在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到這個(gè)問(wèn)題所以需設(shè)計(jì)一個(gè)限位裝置。
4.1 支撐裝置的設(shè)計(jì)
被加工零件為薄壁零件（如下圖所示），在進(jìn)行絞孔為懸臂加工，容易受力變形。所以，在進(jìn)行加工時(shí)必須采取相應(yīng)的措施以保證加工質(zhì)量。
薄壁零件在加工過(guò)程中，往往由于夾緊力、切削力和切削熱的影響而引起變
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