汽車保險杠穿孔器設(shè)計
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汽車保險杠穿孔器設(shè)計汽車保險杠穿孔器設(shè)計摘要此次設(shè)計的汽車保險杠穿孔器,是搖臂鉆床的的一種細(xì)分,主要應(yīng)用于汽車保險杠、石油管道、通信設(shè)施、下水管道等一些管道的孔加工。鉆孔工藝是加工孔類的基礎(chǔ)部分,只要鉆孔工藝的加工精度提高了,在后面的加工工藝過程就會更加簡潔,提高加工效率,節(jié)省時間,提高經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞:汽車保險杠;穿孔器;鉆孔工藝 1汽車保險杠穿孔器設(shè)計The Bumper Punch DesignAbstractThe bumper of the design of the punch, the rocker drilling machine is a breakdown of the hole processing, mainly used for automobile bumper, oil pipelines, communication facilities, sewer, pipeline. Drilling technology is the foundation part of the processing of Kong Lei, as long as the processing of precision drilling technology improves, the machining process behind will be more concise, improve processing efficiency, save time, improve economic benefits.Key Words: automobile bumper; punch; drilling technology 汽車保險杠穿孔器設(shè)計緒論中國在發(fā)展,中國的機(jī)械設(shè)備也在不斷的發(fā)展,2015年中國工程機(jī)械業(yè)將迎來9000億元市場容量,不僅給中國機(jī)械制造行業(yè)的帶來巨大發(fā)展空間,同時也聚焦了國際的機(jī)械巨頭的目光,使國外企業(yè)不斷進(jìn)駐中國市場,國內(nèi)的機(jī)械企業(yè)在發(fā)展國內(nèi)市場的前提下也不斷的拓展國外市場,堅持“走出去”的策略,將中國機(jī)械設(shè)備國際化。我國已成為世界工程機(jī)械第一產(chǎn)銷大國,中國制造的工程機(jī)械走向了世界各地。10年來,我國工程機(jī)械行業(yè)在發(fā)展方式轉(zhuǎn)變、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整方面取得明顯成效,綜合實力迅速增強(qiáng),國際競爭力和產(chǎn)業(yè)地位大大提升。我國工程機(jī)械行業(yè)各類產(chǎn)品的技術(shù)水平及可靠性大多已達(dá)到甚至超過了國際先進(jìn)水平,在世界工程機(jī)械領(lǐng)域有了諸多響當(dāng)當(dāng)?shù)闹袊放?。我國機(jī)械行業(yè)門類齊全,規(guī)模大,2009年整體銷售收入接近9萬億元,僅次于日本居世界第二位,占到全球機(jī)械銷售額的15%左右;出口額達(dá)到2,425億美元,躍居世界第四;工業(yè)增加值超過2萬億元,約占當(dāng)年我國GDP的8%;機(jī)械行業(yè)是對全國工業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)最大的行業(yè),經(jīng)濟(jì)總量占整個裝備制造業(yè)2/3以上。因此機(jī)械行業(yè)是裝備制造業(yè)的最重要組成部分,堪稱中國工業(yè)的“脊梁”。我國的機(jī)床工業(yè)是在1949年新中國成立后才開始建立起來的。解放前,由于長期的封鎖統(tǒng)治和19世紀(jì)中葉以后帝國主義的侵略和掠奪,我國的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非常落后,既沒有獨立的機(jī)械制造業(yè),更談不上機(jī)床制造業(yè)。至解放前夕,全國只有少數(shù)城市的一些規(guī)模很小的機(jī)械廠,制造少量簡單的皮帶車間、牛頭刨床和砂輪等;1949年全國機(jī)床產(chǎn)量僅1000多臺,品種不到10個。解放后,黨和人民政府十分重視機(jī)床工業(yè)的發(fā)展。在解放初期的三年經(jīng)濟(jì)恢復(fù)時期,就把一些原來的機(jī)械修配廠改建為專業(yè)廠;在隨后開始的幾個五年計劃期間,又陸續(xù)擴(kuò)建、新建了一系列機(jī)床廠。經(jīng)過50多年的建設(shè),我國機(jī)床工業(yè)從無到有,從小到大,現(xiàn)在已經(jīng)成門類比較齊全,具有一定實力的機(jī)床工業(yè)體系,能生產(chǎn)5000多種機(jī)床通用品種,數(shù)控機(jī)床1500多種;不僅裝備了國內(nèi)的工業(yè),而且每年還有一定數(shù)量的機(jī)床出口。我國機(jī)床行業(yè)的發(fā)展是迅速的,成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄,與世界先進(jìn)水平相比,還有較大差距。為了適應(yīng)我國工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的需要,為了提高機(jī)床產(chǎn)品在國際市場上的競爭能力,必須加大精力,設(shè)計制造出更好的機(jī)床。第1章 穿孔器總體設(shè)計1.1 穿孔器總體設(shè)計方案 這次設(shè)計提出兩個方案,第一:對所選用的鉆床加上一個齒輪變速箱,對齒輪的定位、夾緊進(jìn)行設(shè)計,另外還應(yīng)對工件的定位夾緊還有刀具選用進(jìn)行設(shè)計。另一個方案,對選用的鉆床加一個皮帶輪變速箱,對皮帶和皮帶輪定位,夾緊進(jìn)行設(shè)計,另外應(yīng)對工件的定位夾緊進(jìn)行設(shè)計,還有對刀具選用進(jìn)行設(shè)計驗算。對于第一個方案,增加齒輪變速箱將是亮點,實現(xiàn)穿孔器多檔變速,滿足對不同管道的加工,讓加工時間更省。對于第二方案,其優(yōu)點是設(shè)計簡單,增加皮帶輪就是,但使用時變速不方便。 圖1.1 穿孔器設(shè)計原理圖根據(jù)以上分析,優(yōu)先采用的是第一種方案,當(dāng)計算到齒輪變速設(shè)計不足時,可以采用第二種方案,如果最終采用第二種方案也不會影響到前面的設(shè)計,因此,實際的方案選用要到對比鉆削力大小與所選用鉆床功率時才能確定。機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是決定各部件的輪廓尺寸及相互間聯(lián)系關(guān)系的,是開展各專用部件實際和確定機(jī)床最大占地面積的指導(dǎo)圖紙。1.2機(jī)床方案的制定1.2.1 制定工藝方案零件加工工藝將決定機(jī)床的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、總體布局和夾具結(jié)構(gòu)等。所以,在制定工藝方案時,必須計算分析被加工零件圖,并深入現(xiàn)場了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛度,加工部位的結(jié)構(gòu)特點加工精度,表面粗糙度,以及定位,夾緊方法,工藝過程,所采用的刀具及切削用量,生產(chǎn)率要求,現(xiàn)場所采用的環(huán)境和條件等等。并收集國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料,制定出合理的工藝方案。 (1) 加工孔的主要技術(shù)要求。假設(shè)孔直徑為20mm工件材料為HT200,HB170-241HBS要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為(考慮廢品及備品率)年產(chǎn)量2萬件,單班制生產(chǎn)(2) 工藝分析加工該孔時,孔的位置度公差為0.05mm。根據(jù)機(jī)床的工藝方法及能達(dá)到的精度,可采用如下的加工方案:一次性加工通孔,孔徑為20mm。 (3) 定位基準(zhǔn)及夾緊點的選擇加工此零件上的孔,以上表面限制三個自由度和右端面限制三個自由度,位于中間的孔通過螺桿起到了很好的夾緊作用。在保證加工精度的情況下,提高生產(chǎn)效率減輕工人勞動量,由于工件是大批量生產(chǎn),因此在設(shè)計時就認(rèn)為是人工夾緊。1.2.2 確定機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案(1)被加工零件的加工精度被加工零件需要在機(jī)床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度,是制造機(jī)床方案的主要依據(jù)。方槽輪幅式底板鉆孔的精度要求較高,可采用鉆孔機(jī)床。為了加工出表面粗糙度為Ra1.6um的孔,采取提高機(jī)床原始制造精度和工件定位基準(zhǔn)精度并減少夾壓變形等措施就可以了。為此,機(jī)床通常采用尾置式齒輪動力裝置,進(jìn)給采用液壓系統(tǒng)。 (2) 被加工零件的特點這主要指零件的材料、硬度加工部位的結(jié)構(gòu)形狀,工件剛度定位基準(zhǔn)面的特點,它們對機(jī)床工藝方案制度有著重要的影響。此方槽輪幅式底板的材料是HT200、硬度HB170241、孔的直徑為20mm。采用單孔加工,零件的剛度足夠,工件受力不大,振動,及發(fā)熱變形對工件影響可以不計。 (3) 零件的生產(chǎn)批量零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位、多工位、自動線或按中小批量生產(chǎn)特點設(shè)計機(jī)床的重要因素。按設(shè)計要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年生產(chǎn)量為2萬件,此工序盡量在一臺機(jī)床上完成,以提高利用率。(4) 機(jī)床使用條件根據(jù)使用機(jī)床對車間布置情況、工序間的聯(lián)系、技術(shù)能力和自然條件等的要求來選擇適合的機(jī)床。1.2.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是決定各部件的輪廓尺寸及相互間聯(lián)系關(guān)系的,是開展各專用部件實際和確定機(jī)床最大占地面積的指導(dǎo)圖紙。繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖應(yīng)考慮的主要問題:1). 機(jī)床裝料高度的確定在確定機(jī)床裝料高度時,要考慮車間運送工件的滾道高度、工件最低孔的位置、主軸箱最低主軸高度和通用部件尺寸的限制。根據(jù)我國具體情況,為了便于操縱和省力,對于一般的專用機(jī)床裝料高度定為8001000毫米。2). 夾具輪廓尺寸的確定夾具是用于定位和夾緊工件的,所以工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具輪廓尺寸的依據(jù)。3). 夾具底座高度的確定夾具底座的高度應(yīng)視夾具的大小而定,既要保證有足夠的剛性,又要考慮工件的裝料高度。為了便于布置定位元件,一般夾具底座的高度不小于240毫米。4). 主軸箱輪廓尺寸的確定在確定主軸箱的輪廓尺寸時,應(yīng)力求小巧緊湊,節(jié)省金屬。在聯(lián)系尺寸圖上還必須明確表明運動部件的終點和原位狀態(tài),以及運動過程中的情況;標(biāo)明工件、夾具及動力頭的中心線之間的關(guān)系。特別當(dāng)工件上加工部位對于工件中心不對稱時,動力部件對于夾具和中間底座也就不對稱,這時應(yīng)注明動力頭中心線相對夾具中心線的偏移距離。機(jī)床聯(lián)系尺寸圖繪制后,在機(jī)床各部件的具體設(shè)計過程中,可能發(fā)現(xiàn)某些尺寸定得不合理,甚至不能實現(xiàn),則可按需要返過來修改尺寸圖,加以調(diào)整。這時機(jī)床聯(lián)系尺寸圖就成了調(diào)整各部件相互之間正確尺寸聯(lián)系的依據(jù)。為了避免設(shè)計工作的混亂和造成錯誤,為了有節(jié)奏有秩序地開展工作,必須及時地,全面地修改聯(lián)系尺寸圖。機(jī)床的聯(lián)系尺寸圖,主要應(yīng)針對各部件之間的聯(lián)系尺寸進(jìn)行標(biāo)注,各部件只畫出必要的輪廓形狀即可,盡量減少不必要的線條和尺寸。各部件應(yīng)嚴(yán)格按同一比例繪制。綜合以上所述:通過對方槽輪幅式底板零件的結(jié)構(gòu)特點、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術(shù)要求、定位、夾緊方式、工藝方法,并定出影響機(jī)床的總體布局和技術(shù)性能等方面的考慮,最終設(shè)計該穿孔器鉆床。這種總體設(shè)計能滿足加工精度要求,整體結(jié)構(gòu)簡單,原理清楚,具有較好的實用性、可加工性和經(jīng)濟(jì)性。第2章 切削要素的選擇與計算2. 1 確定工序間余量為使加工過程順利進(jìn)行并穩(wěn)定的保證加工精度,必須合理地確定工序余量。生產(chǎn)中常用查表給出的機(jī)床對孔加工的工序余量,以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。因此在鉆孔時,直徑上工序間余量均為0.2mm。2.2 選擇切削用量確定了在機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容,就可以著手選擇切削用量了。工作時,要求所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同,且等于動力滑臺的每分鐘進(jìn)給量(mm/min)應(yīng)是適合有刀具的平均值。因此,同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計成同轉(zhuǎn)速和同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm/r)與其適應(yīng)。以滿足直徑的加需要,即: 2.1式中: 各主軸轉(zhuǎn)速(r/min) 各主軸進(jìn)給量(mm/r) 動力滑臺每分鐘進(jìn)給量(mm/min)由于方槽輪幅式底板鉆孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求等,按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿足加工要求的原則,采用查表的方法查得:孔鉆頭直徑D=20,D=24mm,進(jìn)給量f=0.18mm/r、切削速度v=18m/min2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率根據(jù)選定的切削用量(主要指切削速度v及進(jìn)給量f)確定切削力,作為選擇動力部件(滑臺);確定切削扭矩,用以確定主軸及其它傳動件(齒輪,傳動軸等)的尺寸;確定切削功率,用以選擇主傳動電動(一般指動力箱)功率,通過查機(jī)械設(shè)計手冊表計算如下:切削力: =262.2 =2624=3654.5N切削扭矩: =102.3 =10 =12979Nmm 切削功率: =2.4 =997918/(97403.1424)=0.65kw 式中: HB布氏硬度 F切削力(N) D鉆頭直徑(mm) f每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm/r) T切削扭矩(Nmm) V切削速度(m/min) P切削功率(kw)2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu)方槽輪幅式底板的布氏硬度在HB170-241,孔徑D為10-100mm刀具的材料選擇高速鋼鉆頭(W18Cr4V),為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、刃磨簡單,選擇的麻花鉆系列??准庸さ毒叩拈L度應(yīng)保證加工終了時刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套之間有3050mm的距離,以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調(diào)整量。2.5 加工圖2.5.1 加工示意圖的作用和內(nèi)容加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖樣上的反映,表示被加工零件在機(jī)床上的加工過程,刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對位置關(guān)系,機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等,是刀具、夾具、主軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計選擇動力部件的主要依據(jù),是整臺機(jī)床布局形式的原始要求,也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要文件。圖2-1為方槽輪幅式底板鉆孔的加工示意圖在圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容:(1)機(jī)床的加工方法,切削用量,工作循環(huán)和工作行程。(2)工件、夾具、刀具及主軸箱端面之間的距離等。(3)主軸的結(jié)構(gòu)類型,尺寸及外伸長度;刀具類型,數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、接桿、導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸;刀具與導(dǎo)向置的配合,刀具、接桿、主軸之間的連接方式,刀具應(yīng)按加工終了位置繪制。圖2.1 工作進(jìn)給示意圖2.5.2、繪制加工示意圖之前的有關(guān)計算(1)刀具的選擇 刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素。刀具的選擇前已述及,此處就不在追述了。(2)導(dǎo)向套的選擇 在機(jī)床上加工孔,除用剛性主軸的方案外,工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導(dǎo)向。因此正確選擇導(dǎo)向裝置的類型,合理確定其尺寸、精度,是設(shè)計機(jī)床的重要內(nèi)容,也是繪制加工示意圖時必須解決的內(nèi)容。1)選擇導(dǎo)向類型 根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑和刀具導(dǎo)向的線速度v=18m/min,選擇固定式導(dǎo)向。2)導(dǎo)向套的參數(shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導(dǎo)向裝置固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸如下表:表2.1 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺dd1DD1D2ll1l2l3l4L524242230341504014121746固定裝置的配合如下表:表2.2 固定裝置的配合導(dǎo)向類別工藝方法DDD1刀具導(dǎo)向部分外徑固定導(dǎo)向鉆孔G7(或F8)H7/g6H7/n6g6固定導(dǎo)向裝置的布置如圖2.2所示圖2.2 固定導(dǎo)向裝置的布置第3章 主軸箱設(shè)計主軸箱傳動設(shè)計,是根據(jù)動力箱驅(qū)動軸位置和動力轉(zhuǎn)速、各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求,設(shè)計傳動鏈,把驅(qū)動軸與各主軸連接,使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。主軸箱傳動系統(tǒng)要求設(shè)計:1)、在保證主軸的強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下,力求使傳動軸和齒輪的規(guī)格、數(shù)量為最少。2)、不用主軸帶動主軸的方案,以免增加主軸負(fù)荷,影響加工質(zhì)量。3)、為了結(jié)構(gòu)緊湊,主軸箱內(nèi)齒輪副的傳動比不大于1/2,后蓋內(nèi)齒輪傳動比取在1/31/3.5,不用升速傳動。4)、由于是粗鉆孔,主軸設(shè)置在第排位置,以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形。5)、剛性鉆孔主軸上的齒輪,其分度圓直徑大于被加工孔的孔徑,以減少振動,提高運動平穩(wěn)性。6)、驅(qū)動軸帶動的轉(zhuǎn)動軸不能超過兩根,以免給裝配帶來困難。7)、主軸的分布被加工零件上加工孔的位置決定主軸的分布情況??椎奈恢梅植即笾驴蓺w納為:同心圓分布、支線分布和任意分布三種類型。3.1 基本傳動數(shù)據(jù)計算3.1.1 分配傳動比根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計要求,可以盡量采用電機(jī)直接帶動的傳動方式,這樣設(shè)計的結(jié)構(gòu)簡單緊促,并且容易保證傳動比,只是可能會引起機(jī)床傳動的不平穩(wěn)性。求得電機(jī)功率 3.3 kw主軸的轉(zhuǎn)速:查表,選用電機(jī)如下: 電機(jī)型號 額定功率 滿載轉(zhuǎn)速 同步轉(zhuǎn)速 傳動比: =1473:2890=1:2上式中i0、i1分別為帶傳動與減速器(兩級齒輪減速)的傳動比,為使V帶傳動的外廓尺寸不致過大,同時使減速器的傳動比圓整以便更方便的獲得圓整地齒數(shù)。初步取i0 =2,則減速器的傳動比為 分配減速器的各級傳動比,按展開式布置,查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),取 i11=6.4,則i22=5。(注以下有i1代替i11,i2代替i22)3.1.2 計算機(jī)構(gòu)各軸的運動及動力參數(shù)a) 各軸的轉(zhuǎn)速 軸 軸 軸 b) 各軸的輸入功率 軸 軸 軸c) 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 軸 軸 軸 3.2 帶傳動設(shè)計3.2.1 選擇皮帶由設(shè)計可知:V帶傳動的功率為2.2kw,小帶輪的轉(zhuǎn)速為960r/min,大帶輪的轉(zhuǎn)速為480r/min。查機(jī)械設(shè)計手冊可知 工況系數(shù)取 KA=1.5 ,Pc=1.52.2=3.3kw。根據(jù)以上數(shù)值及小帶輪的轉(zhuǎn)速查相應(yīng)的圖表選取A型V帶。3.2.2 帶輪基準(zhǔn)直徑:查閱機(jī)械設(shè)計手冊選取小帶輪基準(zhǔn)直徑為d1=100mm,則大帶輪基準(zhǔn)直徑為d2=2100=200mm3.2.3 帶速的確定:3.2.4 中心矩、帶長及包角的確定由式0.7(d1+d2)a02(d1+d2) 可知: 0.7(100+200)a02(100+200) 得 210a0600 初步確定中心矩為 a0=400 根據(jù)相關(guān)公式初步計算帶的基準(zhǔn)長度: 查機(jī)械設(shè)計手冊選取帶的長度為1250mm計算實際中心矩: 取386mm驗算小帶輪包角: 3.2.5 確定帶的根數(shù): 查機(jī)械設(shè)計手冊知 p1=0.97 p1=0.11 ka=0.965 kl=0.93 則 取Z=33.2.6 張緊力 查機(jī)械設(shè)計手冊 q=0.10kg/m 3.2.7 作用在軸上的載荷: 3.2.8 帶輪結(jié)構(gòu)與尺寸見零件圖圖3.1 帶輪的結(jié)構(gòu)與尺寸圖3.3 齒輪傳動設(shè)計 應(yīng)盡量使相嚙合齒輪的齒數(shù)之間沒有公約數(shù),以便使齒輪在使用過程中各齒之間都能相互嚙合,以加速磨合,模數(shù)3.3.1 第一級齒輪傳動設(shè)計a) 選材料、確定初步參數(shù)1) 選材料 小齒輪:40Cr鋼調(diào)制,平均取齒面硬度為260HBS 大齒輪:45鋼調(diào)制,平均取齒面硬度為260HBS2) 初選齒數(shù) 小齒輪的齒數(shù)為Z1=20,則大齒輪的齒數(shù)為Z2=202.1=423) 齒數(shù)比即為傳動比 4) 選擇尺寬系數(shù)d和傳動精度等級情況,參照機(jī)械設(shè)計手冊并根據(jù)以前學(xué)過的知識選取 d=0.6小齒輪直徑d1=60mm,則小齒輪的尺寬為b=d d1=0.660=20mm5) 齒輪圓周速度為: 參照機(jī)械設(shè)計手冊選精度等級為9級。6) 計算小齒輪轉(zhuǎn)矩T17) 確定重合度系數(shù)Z、Y:由公式可知重合度為則由手冊中相應(yīng)公式可知:8) 確定載荷系數(shù) KH 、KF確定使用系數(shù) KA:查閱機(jī)械設(shè)計手冊選取使用系數(shù)為KA=1.85確定動載系數(shù)Kv:查閱機(jī)械設(shè)計手冊選取動載系數(shù)Kv=1.10確定齒間載荷分布系數(shù)KHa、KFa:則 載荷系數(shù)KH、KF 的確定,由公式可知b) 齒面疲勞強(qiáng)度計算1) 確定許用應(yīng)力H 總工作時間th,假設(shè)該切斷機(jī)的壽命為10年,每年工作300天,每天工作8個小時,則: 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1、N2 壽命系數(shù) Zn1、Zn2 ,查閱相關(guān)機(jī)械設(shè)計手冊選取Zn1=1.0、Zn2=1.15 接觸疲勞極限?。篽lim1=720MPa、hlim2=580MPa 安全系數(shù)?。篠h=1.0 許用應(yīng)力 h1、h2 2) 彈性系數(shù)ZE 查閱機(jī)械設(shè)計手冊可選取3) 節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH查閱機(jī)械設(shè)計手冊可選取ZH=2.54) 求所需小齒輪直徑d1 與初估大小基本相符。5)分度圓直徑d1,d2 6)確定尺寬:取大齒輪尺寬為 b1=20mm 小齒輪尺寬取 b2=20mm3.3.2 第二級齒輪傳動設(shè)計:a) 選材料、確定初步參數(shù)1) 選材料 小齒輪:40Cr鋼調(diào)制,平均取齒面硬度為260HBS 大齒輪:45鋼調(diào)制,平均取齒面硬度為260HBS2) 初選齒數(shù) 取小齒輪的齒數(shù)為18,則大齒輪的齒數(shù)為182.22=403) 齒數(shù)比即為傳動比 4) 選擇尺寬系數(shù)d和傳動精度等級情況,參照機(jī)械設(shè)計手冊并根據(jù)以前學(xué)過的知識選取 d=2/3初估小齒輪直徑d1=54mm,則小齒輪的尺寬為b=d d1=2/339=26mm 齒輪圓周速度為: 參照手冊選精度等級為9級。5) 計算小齒輪轉(zhuǎn)矩T16) 確定重合度系數(shù)Z、Y:由公式可知重合度為則由手冊中相應(yīng)公式可知:7) 確定載荷系數(shù) KH 、KF確定使用系數(shù) KA:查閱機(jī)械設(shè)計手冊選取使用系數(shù)為KA=1.85確定動載系數(shù)Kv:查閱機(jī)械設(shè)計手冊選取動載系數(shù)Kv=1.0確定齒間載荷分布系數(shù)KHa、KFa:則 載荷系數(shù)KH、KF 的確定,由公式可知c) 齒面疲勞強(qiáng)度計算1) 確定許用應(yīng)力H 總工作時間th,假設(shè)該彎曲機(jī)的壽命為10年,每年工作300天,每天工作8個小時,則: 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1、N2壽命系數(shù) Zn1、Zn2 ,查閱機(jī)械設(shè)計手冊選取Zn1=1.33、Zn2=1.48接觸疲勞極限?。篽lim1=760MPa、hlim2=760MPa安全系數(shù)?。篠h=1許用應(yīng)力 h1、h2 2) 彈性系數(shù)ZE 查閱機(jī)械設(shè)計手冊可選取3) 節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH查閱機(jī)械設(shè)計手冊可選取ZH=2.54) 求所需小齒輪直徑d1 與初估大小基本相符。5)分度圓直徑d1,d2 6)確定尺寬:取大齒輪尺寬為 b1=392/3=26mm 小齒輪尺寬取 b2=26mm3.4 軸的校核3.4.1 一軸的校核 軸直徑的設(shè)計式 取d=30軸的剛度計算a) 按當(dāng)量彎矩法校核1) 設(shè)計軸系結(jié)構(gòu),確定軸的受力簡圖、彎矩圖、合成彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖和當(dāng)量彎矩圖。圖3.2 軸的受力轉(zhuǎn)矩彎矩圖2) 求作用在軸上的力如表3.1,作圖如圖3.2c表3.1 作用在軸上的力垂直面(Fv)水平面(Fh)軸承1F2=12NF4=891N齒輪 2=N軸承3F1=476NF3=1570N帶輪41056N3) 求作用在軸上的彎矩如表3.2,作出彎矩圖如圖3.2d、圖3.2e表3.2 作用在軸上的彎矩垂直面(Mv)水平面(Mh)截面N.mm合成彎矩截面合成彎矩4)作出轉(zhuǎn)彎矩圖如圖3.2f5)作出當(dāng)量彎矩圖如圖3.2g,并確定可能的危險截面、如圖3.2a。并算出危險截面的彎矩如表3.3。表3.3截面的彎矩截面截面6)確定許用應(yīng)力已知軸材料為45鋼調(diào)質(zhì),查表得=650MPa。用插入法查表得=102.5MPa,=60MPa。7)校核軸徑如表3.4表3.4 驗算軸徑截面截面結(jié)論:按當(dāng)量彎矩法校核,軸的強(qiáng)度足夠。b) 軸的剛度計算所以軸的剛度足夠1) 求作用在軸上的力如表3.5,并作圖如圖3-3c表3.5 作用在軸上的力垂直面(Fv)水平面(Fh)1F3=1627NF1=8362N =2381N2F4=754NF3=12619N軸21848N2)計算出彎矩如表6,并作圖如圖3.3d、圖3.3e表3.6 軸上的彎矩垂直面(Mv)水平面(Mh)截面N.mm合成彎矩截面合成彎矩3)作出轉(zhuǎn)彎矩圖如圖3.2f4)作出當(dāng)量彎矩圖如圖3.2g,并確定可能的危險截面、和的彎矩如表3.7表3.7危險截面的彎矩截面截面6)確定許用應(yīng)力已知軸材料為45鋼調(diào)質(zhì),查表得=650MPa。用插入法查表得=102.5MPa,=60MPa7)校核軸徑如表3.8表3.8 校核軸徑截面截面結(jié)論:按當(dāng)量彎矩法校核,軸的強(qiáng)度足夠。b) 軸的剛度計算所以軸的剛度足夠附:軸二與軸三的校核與軸一相同。取軸二的直徑為35,軸三的直徑為30. 經(jīng)檢驗,合格。3.5 鍵的校核3.5.1. 平鍵的強(qiáng)度校核. a) 鍵的選擇 鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)使用要求和工作狀況來選擇。選擇時應(yīng)考慮傳遞轉(zhuǎn)拒的大小,聯(lián)接的對中性要求,是否要求軸向固定,聯(lián)接于軸上的零件是否需要沿軸滑動及滑動距離長短,以及鍵在軸上的位置等。鍵的主要尺寸為其橫截面尺寸(鍵寬b 鍵高h(yuǎn))與長度L。鍵的橫截面尺寸bh 依軸的直徑d由標(biāo)準(zhǔn)中選取。鍵的長度L一般可按輪轂的長度選定,即鍵長略短于輪轂長度,并應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長度系列。故根據(jù)以上所提出的以及該機(jī)工作時的要求,故選用A型普通平鍵。由機(jī)械設(shè)計手冊查得:鍵寬 b=16mm 鍵高 h=10mm 鍵長 L=30mmb) 驗算擠壓強(qiáng)度.平鍵聯(lián)接的失效形式有:對普通平鍵聯(lián)接而言,其失效形式為鍵,軸,輪轂三者中較弱的工作表面被壓潰。工程設(shè)計中,假定壓力沿鍵長和鍵高均勻分布,可按平均擠壓應(yīng)力進(jìn)行擠壓強(qiáng)度或耐磨性的條件計算,即:靜聯(lián)接 式中 傳遞的轉(zhuǎn)矩 軸的直徑 鍵與輪轂的接觸高度(mm),一般取 鍵的接觸長度(mm).圓頭平鍵 許用擠壓應(yīng)力) 鍵的工作長度 擠壓面高度 轉(zhuǎn)矩 許用擠壓應(yīng)力,查機(jī)械設(shè)計手冊表, 則 擠壓應(yīng)力 所以 此鍵是安全的。附:鍵的材料:因為壓潰和磨損是鍵聯(lián)接的主要失效形式,所以鍵的材料要求有足夠的硬度。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,鍵用抗拉強(qiáng)度不低于的鋼制造,如 45鋼 Q275 等。3.6 軸承的校核 滾動軸承是又專業(yè)工廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件。滾動軸承的類型、尺寸和公差等級均已制訂有國家標(biāo)準(zhǔn),在機(jī)械設(shè)計中只需根據(jù)工作條件選擇合適的軸承類型、尺寸和公差等級等,并進(jìn)行軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計。3.6.1 初選軸承型號 試選10000K軸承,查機(jī)械設(shè)計手冊GB281-1994,查得10000K軸承的性能參數(shù)為: C=14617N Co=162850N (脂潤滑)3.6.2壽命計算 a) 計算軸承內(nèi)部軸向力. 查表得10000K軸承的內(nèi)部軸向力 則: b) 計算外加軸向載荷 c) 計算軸承的軸向載荷 因為 故 軸承1 軸承2 d) 當(dāng)量動載荷計算 由式 查表得: 的界限值 查表知 故 故 則: 式中. (輕度沖擊的運轉(zhuǎn))由于 ,且軸承1、2采用型號、尺寸相同的軸承,故只對軸承2進(jìn)行壽命計算。e) 計算軸承壽命 f) 極限轉(zhuǎn)速計算 由式 查得:載荷系數(shù) 載荷分布系數(shù) 故 計算結(jié)果表明,選用的10000K型圓柱孔調(diào)心軸承能滿足要求。第四章 穿孔器夾具概述4.1 穿孔器的夾具設(shè)計特點夾具是機(jī)床的重要組成部件,是根據(jù)機(jī)床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而專門設(shè)計的。它用于實現(xiàn)被加工零件的準(zhǔn)確定位,夾緊,刀具的導(dǎo)向,以及裝卸工件時的限位等作用。一般的機(jī)床夾具是作為機(jī)床輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計的,而穿孔器夾具是機(jī)床的主要組成部分。穿孔器夾具和一般夾具所起的作用看起來好像很接近,但其結(jié)構(gòu)和設(shè)計要求卻有著很顯著的甚至根本的區(qū)別。穿孔器夾具的結(jié)構(gòu)和性能,對穿孔器配置方案的選擇,有很大的影響。有以下的一些特點:1)穿孔器夾具和機(jī)床其他部件有及其密切的聯(lián)系。正確解決他們直徑的關(guān)系,是保證穿孔器的工作可靠和使用性能良好的重要條件之一,而且夾緊的結(jié)構(gòu)也要按這些部件的具體要求來確定。2)由于穿孔器床常常是單刀,通常要有角度加工,會產(chǎn)生很大的切削力和振動。因此,穿孔器夾具必須具有良好的剛性和足夠的夾緊力,以保證在整個加工過程中工件不產(chǎn)生任何的位移,同時,也不容許工件產(chǎn)生不應(yīng)該的變形。3)穿孔器夾具是保證加工精度的關(guān)鍵部件,其制造,設(shè)計,調(diào)整都有嚴(yán)格的要求。4)穿孔器夾具應(yīng)便于實現(xiàn)定位和夾緊的自動化,并有動作完成的檢查信號;保證切屑從加工空間自動排除;便于觀察和檢查,便于更換和維修。此外,不要把穿孔器夾具和組合夾具混淆起來,組合夾具是在萬能機(jī)床上為了完成某一道工序的加工,用一些標(biāo)準(zhǔn)的和通用的元件組裝的定位夾緊機(jī)構(gòu)。用完后,這些元件可重新組合成新的夾具。而穿孔器夾具不便于改裝。4.2穿孔器的夾具的設(shè)計過程1研究分析所要設(shè)計夾具的原始數(shù)據(jù)和要求。因為在擬定穿孔器機(jī)床工藝和結(jié)構(gòu)方案時,對夾具的結(jié)構(gòu)型式和主要性能已提出了原則要求,在具體設(shè)計時,應(yīng)該認(rèn)真分析被加工零件的結(jié)構(gòu)特點、工藝安排、加工方法和機(jī)床特點、刀具和導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)特點要求。2擬定夾具結(jié)構(gòu)方案和進(jìn)行必要的計算。根據(jù)機(jī)床總體設(shè)計中確定的工件定位基面,夾壓位置,加工方法和刀具導(dǎo)向方式等制定總體方案。3穿孔器夾具總圖和零件圖的設(shè)計。如圖4-1圖4.1 夾緊裝置設(shè)計圖4.3 定位支承系統(tǒng)定位支承系統(tǒng)主要由定位支承、輔助支承和一些限位元件組成。在穿孔器上加工時,必須使被加工零件對刀具及其導(dǎo)向保持正確的相對位置,這要靠夾具的定位支承系統(tǒng)來實現(xiàn)。定位支承系統(tǒng)除了用于確定被加工零件的位置外,還要承受被加工零件的重量和壓力,有時還要承受切削力。本次設(shè)計所加工的零件為汽車保險杠,屬于管道類零件,為了固定管道在加工時不易轉(zhuǎn)動,增加穩(wěn)定性,采用兩塊v型塊上下夾住。 第5章 穿孔器的綜合評價5.1整體評價我國搖臂鉆床企業(yè)經(jīng)過多年的努力,不斷加大了鉆床在國際市場上的份額。近期,我國的搖臂鉆床已經(jīng)達(dá)到供不應(yīng)求的局面,據(jù)了解,我國機(jī)床的產(chǎn)銷量增速飛快。我國搖臂鉆床行業(yè)要在這樣激烈的機(jī)床市場上占領(lǐng)市場的一席之地,就必須立足自身的優(yōu)勢,著力發(fā)展高檔技術(shù),不斷創(chuàng)新。雖然搖臂鉆具有較大的發(fā)展前景,但并不能盲目跟風(fēng),在不斷提升數(shù)控技術(shù)的同時,要發(fā)展出自身的優(yōu)勢。機(jī)床企業(yè)要針對用戶需求,勇于競標(biāo)高端裝備,以此促進(jìn)自主創(chuàng)新;要在冷靜反思的基礎(chǔ)上,控制產(chǎn)能的盲目擴(kuò)張,強(qiáng)化研發(fā)及試驗條件建設(shè);把質(zhì)量、可靠性、精度保持性、功能和附配件完整性等用戶關(guān)心的指標(biāo)置于更優(yōu)先的位置。此次設(shè)計的汽車保險杠穿孔器,是搖臂鉆床的的一種細(xì)分,主要應(yīng)用于汽車保險杠、石油管道、通信設(shè)施、下水管道等一些管道的孔加工。作為一個專用管道孔加工設(shè)備,提高加工效率和保證質(zhì)量將是亮點,實現(xiàn)穿孔器多檔變速,滿足對不同管道的加工,讓加工時間更省。鉆孔工藝是加工孔類的基礎(chǔ)部分,只要鉆孔工藝的加工精度提高了,在后面的加工工藝過程就會更加簡潔,提高加工效率,節(jié)省時間,提高經(jīng)濟(jì)效益。5.2經(jīng)濟(jì)性分析任何一個較為復(fù)雜的機(jī)械零件,都有不同的加工工藝方案,特別是一個新產(chǎn)品,從開發(fā)設(shè)計,試制,小批量投產(chǎn)到產(chǎn)品發(fā)展和成熟時期的大批量生產(chǎn),都要經(jīng)歷不同的生產(chǎn)批量過程。作為組成這一產(chǎn)品的機(jī)械零件必須根據(jù)生產(chǎn)批量來確定其工藝方案,現(xiàn)以汽車保險杠結(jié)合件為例,說明在不同生產(chǎn)批量情況下,如何合理選擇定位基準(zhǔn),采用適宜的生產(chǎn)設(shè)備和工藝手段,以保證加工質(zhì)量可靠,滿足市場的需求。達(dá)到生產(chǎn)批量的能力,同時投資小,見效快,成本低,從而獲得企業(yè)的最大經(jīng)濟(jì)效益。零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位,多工位或自動線,還是按照中小批生產(chǎn)特點來設(shè)計組合機(jī)床的重要因素。從工件的外型及輪廓尺寸看,可以采取單工位固定式夾具的機(jī)床配置形式。汽車保險杠的年產(chǎn)量為10000/年,單班制,且汽車保險杠零件的尺寸較大,故采用單工位機(jī)床加工。5.3市場分析設(shè)計汽車保險杠穿孔器專用設(shè)備,生產(chǎn)效率高,投資少,生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短,產(chǎn)品改型時設(shè)備損失少;而且穿孔器操縱方便、省力、容易掌握,不易發(fā)生操作錯誤和故障,不僅能減輕工人的勞動強(qiáng)度,保證工人的安全,穿孔器還能提高管道孔加工的質(zhì)量,提高生產(chǎn)率,縮短加工時間??梢詾槠嚤kU杠生產(chǎn)廠家、化工、石油生產(chǎn)企業(yè)的孔加工設(shè)備的設(shè)計提供設(shè)計參考。總 結(jié)經(jīng)過大學(xué)的四年學(xué)習(xí),我們學(xué)習(xí)了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程,在此基礎(chǔ)上,我們已經(jīng)穿插的進(jìn)行了許多次的課程設(shè)計減速箱設(shè)計、金工制圖課程設(shè)計等,還有每個學(xué)期不同周期的課程實踐金工實習(xí),生產(chǎn)工藝實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)等,然而也是這些課程設(shè)計和課程實踐使我認(rèn)識和熟悉本專業(yè)的基礎(chǔ)知識和實踐過程,為我更好的完成畢業(yè)設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。這次畢業(yè)設(shè)計是對我們大學(xué)四年所學(xué)知識的綜合運用,也是對我們大學(xué)四年所學(xué)知識的考核,因此這次在大學(xué)結(jié)束時的畢業(yè)設(shè)計顯得猶為重要。這也就給我們一次對所有學(xué)過的課程的系統(tǒng)和深入理解的機(jī)會,也是理論聯(lián)系實際最好的機(jī)會,無疑會對我們學(xué)習(xí)的內(nèi)容的深層次的鞏固,對我們即將走進(jìn)的工作崗位有很大的益處。本次畢業(yè)設(shè)計是我們走上工作崗位之前最后的一次演練機(jī)會,它將為我們今后勝任工作打下良好的基礎(chǔ),為我們提高自身的設(shè)計能力提供了一個難能可貴的平臺。在本次畢業(yè)設(shè)計中,我綜合運用了所學(xué)的各門基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程知識,掌握了機(jī)械設(shè)計的一般規(guī)律,樹立了正確的設(shè)計思想,培養(yǎng)了我們分析和解決問題的能力;學(xué)會了獨立搜集各種技術(shù)資料,研究工藝方案的能力,能獨立制定設(shè)計方案,正確分析設(shè)計中出現(xiàn)的各種矛盾和難題,并提出解決方案;在工藝過程的設(shè)計,機(jī)床部件的選擇,加工工藝的特點,主軸箱的設(shè)計及其特點,以及各種的機(jī)床技術(shù)要求等方面,都有了長足的進(jìn)步。大大培養(yǎng)了我們的機(jī)械設(shè)計能力;通過畢業(yè)設(shè)計,更好地學(xué)會了運用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料,培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計的基本技能。 在這里最要感謝的是我的指導(dǎo)老師李俊武教授 ,在規(guī)定的時間內(nèi)完成設(shè)計任務(wù),同時也學(xué)到許多道理。為我更好的走向工作崗位打下基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1馮辛安主編.機(jī)械制造裝備設(shè)計.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19991.02盛伯浩主編.機(jī)床的現(xiàn)狀與發(fā)展.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.1.3王愛玲,白恩遠(yuǎn)等編著.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床.北京:國防工業(yè)出版社,2004.44關(guān)穎主編,數(shù)控車床.沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,2005.15 盛曉敏,鄧朝暉.先進(jìn)制造技術(shù)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20026 謝紅.數(shù)控機(jī)床機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)M.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,2004,87高葉玲主編.數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)與傳動.北京:國防工業(yè)出版社,1977.78孫恒,陳作模主編.機(jī)械原理.北京:高等教育出版社,2000.89濮良貴,剛主編.機(jī)械設(shè)計.北京:高等教育出版社,2004.210卜云峰主編.械工程及自動化簡明手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.611陳遠(yuǎn)齡,黎亞元主編.機(jī)床電器自動控制.北京:重慶大學(xué)出版社,2000.712賈志新,艾東梅主編.數(shù)控車床的致命性分析J 2000.4 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謝在這次畢業(yè)設(shè)計中得到了很多老師和同學(xué)的熱心幫助,在這里我要一一向他們表示感謝。首先我要感謝我們的指導(dǎo)老師李俊武教授。從畢業(yè)設(shè)計開始到期末答辯,老師一直嚴(yán)格要求我們,為我們安排了合理的作息時間,避免了由于作息時間無序而出現(xiàn)的懶散現(xiàn)象的發(fā)生。為了能使我們按時勝利的完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù),李俊武教授多次帶領(lǐng)我們小組的同學(xué)實地參觀搖臂鉆床,加深了我們對鉆床的理性認(rèn)識。有的同學(xué)設(shè)計的課題可查閱的相關(guān)資料較少,老師親就親自通過不同途徑為這些同學(xué)找到相關(guān)的資料,保證了這些同學(xué)的進(jìn)度。正是在老師有效的指導(dǎo)下,使得我們小組每個同學(xué)的進(jìn)度都達(dá)到了學(xué)院的要求。在學(xué)院組織的幾次中期檢查中,我們組的同學(xué)沒有一個因為進(jìn)度跟不上而遭到檢查老師的批評。我很欣賞老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,敬佩他的為人;感謝他對我們的耐心指導(dǎo)。我相信這幾個月來他對我的教誨一定會使我終身受益。還有很多我無法一一列舉姓名的師長和友人給了我指導(dǎo)和幫助,在此衷心的表示感謝,他們的名字我一直銘記在心!由于我的水平有限,加上時間倉促,設(shè)計中的疏漏及錯誤之處再所難免,懇請老師,讀者批評指正,提出寶貴意見。最后,衷心感謝在百忙之中抽出時間審閱本論文的專家教授。
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汽車保險杠穿孔器設(shè)計,汽車,保險杠,穿孔器,設(shè)計
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