高速枪管绞孔机

高速枪管绞孔机 需要、CAD图纸等完整请叩叩2215891151 第1章 绪 论 机械工业是我国国民经济的装备产业，在我国机械工业发展的历程中形成了重视教育、依靠教育的优良传统，发展机械工业教育已成为振兴机械工业的战略措施。 机械制造就是个国民经济中极其重要的基础产业,它的发达过程是征一个国家综合国力强弱的一个重要标志。机械制造专业是机械类专业必修的主要专业基础课之一.所遇到的刀具,机床,夹具,加工和装配方法,工艺规程制定及加工质量控制等内容，具有很强的实践性和综合性.学习时应注意理论联系实际，通过教学录象或到工厂去观看实际加工，最好通过动手操作加深理解.还应在学习时注意归纳,使之融会贯通.研究机械制造技术,主要是研究机械零件的制造技术和产品的装配技术。 机械是现代社会进行生产和服务的五大要素(即人、资金、能量、材料和机械)之一。任何现代产业和工程领域都需要应用机械，就是人们的日常生活，也越来越多地应用各种机械了，如汽车、自行车、钟表、照相机、洗衣机、冰箱、空调机、吸尘器，等等。机械工程就是以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合在生产实践中积累的技术经验，研究和解决在开发设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的理论和实际问题的一门应用学科。各个工程领域的发展都要求机械工程有与之相适应的发展，都需要机械工程提供所必需的机械。某些机械的发明和完善，又会导致新的工程技术和新的产业的出现和发展。例如大型动力机械的制造成功，促成了电力系统的建立;机车的发明导致了铁路工程和铁路事业的兴起;内燃机、燃气轮机、火箭发动机等的发明和进步，以及飞机和航天器的研制成功导致了航空、航天事业的兴起;高压设备的发展导致了许多新型合成化学工程的成功等等。机械工程就是在各方面不断提高的需求的压力下获得发展动力，同时又从各个学科和技术的进步中得到改进和创新的能力。 机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能源和材料生产的部门，都需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大服务领域:研制和提供能量转换机械、研制和提供用以生产各种产品的机械、研制和提供从事各种服务的机械、研制和提供家庭和个人 1 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 生活中应用的机械、研制和提供各种机械武器。不论服务于哪一领域，机械工程的工作内容基本相同，主要有: 建立和发展机械工程的工程理论基础。例如，研究力和运动的工程力学和流体力学;研究金属和非金属材料的性能，及其应用的工程材料学;研究热能的产生、传导和转换的热力学;研究各类有独立功能的机械元件的工作原理、结构、设计和计算的机械原理和机械零件学;研究金属和非金属的成形和切削加工的金属工艺学和非金属工艺学等等。研究、设计和发展新的机械产品，不断改进现有机械产品和生产新一代机械产品，以适应当前和将来的需要。 机械产品的生产，包括:生产设施的规划和实现;生产的制订和生产调度;编制和贯彻制造工艺;设计和制造工具、模具;确定劳动定额和材料定额;组织加工、装配、试车和包装发运;对产品质量进行有效的控制。机械制造企业的经营和管理。机械一般是由许多各有独特的成形、加工过程的精密零件组装而成的复杂的制品。生产批量有单件 销售对象遍及全部产业和个和小批，也有中批、大批，直至大量生产。 人、家庭。而且销售量在社会经济状况的影响下，可能出现很大的波动。因此，机械制造企业的管理和经营特别复杂，企业的生产管理、规划和经营等的研究也多是肇始于机械工业。 机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。 研究机械产品在制造过程中，尤其是在使用中所产生的环境污染，和自然资源过度耗费方面的问题，及其处理措施。这是现代机械工程的一项特别重要的任务，而且其重要性与日俱增。机械工程通过不断扩大的实践，从分散性的、主要依赖匠师们个人才智和手艺的一种技艺，逐渐发展成为一门有理论指导的、系统的和独立的工程技术。机械工程是促成18,19世纪的工业革命，以及资本主义机械大生产的主要技术因素。动力是发展生产的重要因素。17世纪后期，随着各种机械的改进和发展，随着煤和金属矿石的需要量的逐年增加，人们感到依靠人力和畜力不能将生产提高到一个新的阶段。机械加工包括锻造、锻压、钣金工、 2 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 焊接、热处理等技术及其装备，以及切削加工技术和机床、刀具、量具等，得到迅速发展，保证了各产业发展生产所需的机械装备的供应。 社会经济的发展，对机械产品的需求猛增。生产批量的增大和精密加工技术的进展，促进了大量生产方法的形成，如零件互换性生产、专业分工和协作、流水加工线和流水装配线等。简单的互换性零件和专业分工协作生产，在古代就已出现。在机械工程中，互换性最早体现在莫茨利于1797年利用其创制的螺纹车床所生产的螺栓和螺帽。同时期，美国工程师惠特尼用互换性生产方法生产火枪，显示了互换性的可行性和优越性。这种生产方法在美国逐渐推广，形成了所谓“美国生产方法”。20世纪初期，福特在汽车制造上又创造了流水装配线。大量生产技术加上泰勒在19世纪末创立的科学管理方法，使汽车和其他大批量生产的机械产品的生产效率很快达到了过去无法想象的高度。机械工程的工作对象是动态的机械，它的工作情况会发生很大的变化。这种变化有时是随机而不可预见;实际应用的材料也不完全均匀，可能存有各种缺陷;加工精度有一定的偏差，等等。 与以静态结构为工作对象的土木工程相比，机械工程中各种问题更难以用理论精确解决。因此，早期的机械工程只运用简单的理论概念，结合实践经验进行工作。设计计算多依靠经验公式;为保证安全，都偏于保守，结果制成的机械笨重而庞大，成本高，生产率低，能量消耗很大。机械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。在未来的时代，新产品的研制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。 机械制造技术的主要发展方向:现代科学技术的发展对机械制造业提供了越来越高的要求,促进了机械制造技术的发展，同时，又为机械制造集注的发展提供了工具和手段，给机械制造领域带来了许多新的观念,新的要求.当前机械制造技术发展的主趋势有以下几个方面: 1.柔性化,自动化,集成化 2.精密加工和超精密加工 3.常规工艺优化。 本次设计的机器为枪管精加工机，也就是高速枪管铰孔机。课题的 3 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 选择是依据在烟台猎枪厂(附属于雄鹰集团)进行实地参观、考察，这个课题的设计具有重要的意义，一方面它给我们步入工作前奠定了基础，是我们从学校的理论学习到实际独立工作的关键性所在;另一方面，本次设计可以改进现有的枪管精加工机存在的一些技术上的缺陷和设计上的不合理之处，从而改善了机床的性能，提高了生产率与加工质量。 机械工业肩负着为国民经济各个部门提高技术装备和促进改造的重要任务。在现代化建设过程中起着决定性的作用。机械工业生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一，这是因为工业，农业，国防和科学技术的现代化程度都会通过机械工业的发展表现出来。机械制造在综合国力的竞争中有着非常重要的作用。机械制造业是国家工业体系的重要基础和国民经济的重要组成部分机械制造技术水平的提高与竞争对整个国民经济的发展和科技、国防势力产生直接的作用和影响，是衡量一个国家科技水平的重要标志致意，在综合国力竞争中具有重要的地位。 4 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 第2章 确定总体方案 2.1 枪管铰孔机总体概括 本次设计的题目是枪管铰孔机(枪管精加工机)，它是实现对枪管内孔进行铰削加工的专用机床。加工内孔应本着合理化的观点，选择最佳的加工方法和采用最现代化的加工技术。枪管铰孔机主要由电动机、执行部分、和传动部分三部分组成。我们考察的机床上有多台电动机，执行部分主要是绞刀的高速旋转运动以及工作台的轴向进给运动。传动部分有变速箱，溜板箱。而仅此三个部分难以完成我们我们要求的加工目的，要有控制系统和辅助系统。我们设计次机器要本着合理化的基础上进行进一步的改进。 2.2 枪管内孔加工的工艺性分析 2.2.1 深孔加工的方法及选择 深孔(即L/D>5,10的孔)加工时孔的技术要求主要可以分为三个方面: 1) 本身精度 位置精度 2) 3) 表面质量 孔加工可以在车床、钻床、镗床、拉床或磨床上进行。大孔和孔系 应在镗床上进行加工。拟定孔的加工方案时，应考虑孔径的大小和 孔的深度，精度和表面粗糙度等要求，还要考虑工件得材料、形状、 尺寸，重量和批量以及车间得具体生产条件。 孔的精加工，铰孔适用于加工未淬硬的中小直径的孔。孔的加 工条件和外圆的加工有很大的不同，刀具的刚度差、排屑、散热困 难，切削液不易进入切下区，刀具易磨损。 在实体材料上加工孔的方案如下: 钻 用于加工IT10以下低精度的孔。 1) 2) 钻-扩(或镗)用于加工IT9精度的孔，当孔径小于30mm时， 5 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 钻孔后扩孔，当孔径大于30mm时，采用钻孔后镗孔。 3) 钻-铰 用于加工直径小于20mm IT8精度的孔。 4) 钻-扩(或镗)-铰(或钻-粗镗-精镗，或钻)-拉，用于加工直 径大于20mm IT8精度的孔。 5) 钻-粗铰-粗铰-精铰用于加工直径小于12mmIT7精度的孔。 6) 钻-扩(镗)-粗铰(或钻-拉-粗拉) 用于加工直径大于12mm IT7 精度的孔。 7) 钻-扩(或镗)-粗磨-精磨 用于加工IT7精度并已淬硬的孔。 表2-1 孔加工(在实体材料上)方案框图(图中数字为R值，单位为) ,ma 2.2.2 深孔加工应解决的问题 6 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 1.深孔加工难度主要表现在以下的三个方面: 1?.刀杆直径不能做的很大 2?.排屑不畅，这样切屑就容易把内孔划伤，使内孔表面的质量受 到影响 3?.切削液很不容易的浇到刀尖上，在加工过程中刀尖磨损很快， 这样孔端尺寸和孔深处的尺寸就不同。通常是孔端已达到尺寸而孔 深处还没达到尺寸要求，于是随着孔深度的增加，孔的精度就很难 保证 2.要解决以上几点困难可以用以下几点方法: 1?.把刀杆直径做的尽可能大(在加工允许的范围内)，以增加其强度。 2?.精加工余量尽可能少，而且加工时要用机油，煤油或硫化油冷却及润滑，最好不要用加水的冷却液，因为加水的冷却液会使加工表面硬化，增加刀具磨损，而油或硫化油的润滑性不好，又不会使被加工表面硬化。 3?.在精加工时，第一次切削和第二次切削的深度尽可能一样。 4?.要用左右切削，就是用镗孔刀镗到孔的最深处时，在用同样的切削速度把刀退回来，这样可以把孔口尺寸和孔最深处尺寸的差值最小化。 加工余量是指在加工过程中，工件加工表面所切去的金属层的厚度，可分为: 工序加工余量:相邻两工序的工序尺寸之差。 对于被包容面:Z=a,b.b 对于包容面:Z=b,a. a 加工总余量:毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差，同时也是各加工余量之和。 Z=Z+Z+Z+„„ 总123 影响加工余量的因素: (1).上工序的各种表面缺陷和误差 包括:表面粗糙度R和缺陷层D;上工序尺寸公差T;上工序尺寸aaa 7 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 行位误差Pa. (2) 本工序加工误差,(b 综上所述加工余量的基本公式为: 单边余量时:Z=T+D+R+ p， ,Baaaab 双边余量时:2Z=T+2(R+D)+2 p， ,baaaab (3) 确定加工余量的方法: 有三种:计算法、经验估计法和修正法。 加工余量过大则切削力、切削热及铰刀摇摆较大，刀具磨损也加快，过小则不能清除上道工序刀痕。达不到精度要求，我们所加工枪管内径为18.3mm，它的切削用量及排屑方式也对加工表面有着很大的影响，我们可对枪管内孔加工余量稍留大一点，选两次铰削。 2.3 运动方案与传动方案的确定 2.3.1 确定运动方案 我们所设计的机器的主要任务是对枪管内孔的铰孔加工。加工要确定合理的运动方案，切削运动可以是圆周运动和直线运动组成，其中可以是刀具固定，工件作直线运动;也可以是工件固定，刀具作直线运动又做旋转运动，我们可以把复合运动分解开，分成单一的直线运动和旋转运动，根据实际情况确定，绞刀是安装在两根主轴上的，而两根主轴由带连接着电动机做高速旋转，而工件有夹具固定在导轨上，作往复的直线进给运动。由此，我们可以确定好了运动方案，即由刀具作高速的旋转的圆周运动，而工件作直线进给运动，这样主轴的震动减弱，而导轨面的精度好则可以保证工件的直线进给运动稳定，尽可能的降低影响枪管内孔的加工精度，以保证达到要求。 2.3.2 确定传动方案 传动系统是指把原动机产生的机械能传递给执行机构上的中间装置，是设计一台机器应有的而且是必不可少的。枪管铰孔机的传动系统主要是 8 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 由带传动、主轴箱、变速箱和溜板箱等组成。主轴箱内有两根主轴，以接收电动机传递来的动力，变速箱也由两根主轴组成。一根接收主轴传递来的动力，另一根为功率输出轴组成。它的变速是靠在第一根轴上安装的滑移齿轮来实现的，溜板箱是实现机床的进给运动的，也就是工件的直线运动。进给分为手动进给和自动进给两种。手动进给是靠摇动手柄来控制安装和卸下工件，带动上一个齿轮与另一个齿轮相啮合。第二个齿轮上固联有齿轮，通过与齿条的啮合传动带动工作台移动。自动进给是由蜗杆传递来的动力也涡轮啮合，通过离合器把动力传出，我们选用的传动系统在充分考虑了各种传动形式后决定选用三角带传动，直齿圆柱齿轮传动及阿基米德蜗杆传动。 9 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 第3章 主体传动部件设计 3.1 机床主要参数的设计选择 我们选用的枪管材料为40Cr，由此选择刀具的材料为硬质合金刀具。设计要求加工枪管内径18.3mm，使用寿命为5年，每天工作24小时，枪管长度为450,550mm。在《机械加工工艺手册》中查出绞刀直径在10,20mm时，切削速度V=65,85m/min，进给量f=0.25,0.8mm/r，根据实际情况我选取进给量f=0.5mm/r，切削速度V=70m/min。 3.2 电机的选择 3.2.1分析并选择系列 电动机是专门工厂批量生产的标准部件，设计时要根据工作机的工作特性，工作环境和工作载荷条件，选择合理的电动机。 电机的选择一般包括选择电动机的类型、电动机的功率及额定转矩等。其具体思路如下:首先，选择电动机的类型，然后比较电动机的机械特性与负载特性，看它们是否吻合，并在此基础上检查是否满足调速范围与精度，顺便考虑一下经济性的问题，如果以上各个方面均满足，接下来，我们便可以开始计算电动机功率，进行起动转矩过载倍数及加速转矩校验、发热校验等。如过发热校验不通过，可以减小功率数或改用FSN小的电机。或者，在满足加速度要求下，看能否通过减小加速转矩来满足上述要求。最后，再作出具体决定。 按照以上思路，我们首先进行了电机类型的选择，先后我们比较分析了直流伺服电机、交流伺服电机和步进电机几种。由于步进电机转速一般不高，这样就导致速比不大，因而输出的转矩相对也不是很大。所以最终我们没有把它列为考虑对象。 由于生产单位用一般采用三相交流电，因此我们选用三相交流电动机，我们采用Y系列三相交流异步电动机。Y系列三相交流异步电动机是一般用途的全封闭自扇冷式电动机，其结构简单，工作可靠，价格低 10 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 廉，维护方便。综合各种条件，我们选择用Y系列三相笼型异步电动机。 3.2.2分析并选择容量与转速 电动机的容量(功率)选择是否合适，对电动机的正常工作和经济性都有影响。容量选的过小，不能保证工作机正常工作，或使电动机因为超载而过早损坏;而容量选的过大，则电动机价格高，能力又不能充分利用，而且由于电动机经常不能满载运行，其效率和功率因数都比较低，增加电能消耗而造成能源的浪费。 电动机的容量主要是根据电动机运行时的发热条件来决定的。对于载荷比较稳定，长期连续运转的机械，只要所选择的额定功率等于或稍大于所需的电动机工作功率即可。这样选择的电动机就能安全工作，不会过热，因此，通常不必校核电动机的发热和启动转矩。 主轴的极限转矩公式为: 11 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 所以，弯曲疲劳强度满足要求，设计合理。 涡轮、蜗杆的设计 1. 特点和应用 蜗杆传动用于传递交错轴之间的回转运动。在绝大多数情况下，两轴在空间是互相垂直的轴交角为90?。它广泛应用在机床、汽车、仪器、起重运输机械、冶金机械以及其他机械制造部门中，最大传动功率可达750kW，通常用在50kW以下;最高滑动速度可达35m,s，通常用在15m,s以下。蜗杆传动的主要优点是结构紧凑、工作平稳、无噪声、冲击振动小以及能得到很大的单级传动比。在传递动力时，传动比一般为8—100，常用的为15—50。在机床工作台中，传动比可达几百，甚至到1 000。这时‘需采用导程角很小的单头蜗杆，但传动效率很低，只能用在功率小的场合。在现代机械制造业中正力求提高蜗杆传动的效率，多头蜗杆的传动效率已可达到98%;与多级齿轮传动相比，蜗杆传动零件数目少，结构尺寸小，重量轻。缺点是在制造精度和传动比相同的条件下，蜗杆传动的效率比齿轮传动低，同时蜗轮一般需用贵重的减摩材料(如青铜)制造。蜗杆传动多用于减速，以蜗杆为原动件。也可用于增速， —15，但应用很少。 齿数比单级为5 2. 分类 按蜗杆形状不同可分为圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动三类。由于刀具加工位置的不同，圆柱蜗杆又有阿基米德蜗杆(ZA型)、渐开线蜗杆(ZI型)、法向直廓蜗杆(ZN型)等多种。按蜗杆螺旋线方向不同，有左旋和右旋之分。除非特殊需要，一般都采用右旋。两者原理相同，计算方法也相同，但作用力的方向不同(除径向力外)。按蜗杆头数不同有单头蜗杆与多头蜗杆之分。单头蜗杆主要用于传动比较大的场合，要求自锁的传动必须采用单头蜗杆。多头蜗杆主要用于传动比不大和要求效率较高的场合。阿基米德蜗杆螺旋面的形成与螺纹的形成相同。通过蜗 12 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面为中间平面(参看图13(7)，则阿基米德蜗杆和蜗轮在中间平面上是宜齿条与渐开线齿轮的啮合，而垂直于蜗杆轴线的剖切平面与蜗杆齿廓交线的端面齿廓为阿基米德螺线。阿基米德蜗杆通常在无需磨削加工的情况下广泛采用。当必须磨削时需采用特制截面形状的砂轮。渐开线蜗杆的端面齿廓为渐开线，只有与蜗杆基圆柱相切的截面，齿廓才是直线，因而可以平面砂轮来磨，容易得到高精度，但需要专用机床。如果蜗杆螺旋线的导程角很大，在加工时最好是使刀具的切削平面在垂直于齿槽(或齿厚)点螺旋线的法平面内，这样切出的蜗杆叫做法向宜廓蜗杆。这种蜗杆的磨削是用直母线的砂轮在普通螺纹磨床上进行，在端面内能得到极接近于延伸渐开线蜗杆的齿廓。 3. 设计 蜗杆常用45号钢，因L较大，故螺旋表面需要淬火，硬度为45,h 55HRC。蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10Pl，用金属膜铸造。 输入功率为0.55kw,,蜗杆转速n=384.3r/min,蜗轮轴n=8.54r/min.12传动比i=45，根据设计需要，每天工作24小时，每年工作按350天计，12 连续工作5年，则L=24×350×5=42000小时。 h 1?.确定作用在蜗轮上的转矩T2。 ,取Z=1，=0.7 1 P660.719.55，10，0.343，==268496M? T,9.55，102P8542 2?.确定载荷系数K K,KKK ABV KK--使用寿命系数，=1.15 AA 13 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 --齿向载荷分布系数，=1 KKBB --载荷系数，=1.05 KKVV 则=1.15×1×1.05=1.21 K,KKKABV 3?.弹性影响系数160MPa ZE 4?.接触系数=2.9 ZP 5?.需用接触应力=268MPa ,,,'H 7应力循环次数N=60jnL=60×1×8.54×42000=2.15×10 2h 1078,K寿命系数=0.92 HNN ,,,,K,=246.56MPa ,,,'HHNH 2160，2.9,,3a,1.21，268496，中心距=104.79? ,,246.56,,取中心距为112?，i=45，m=4 蜗杆分度圆直径d=44? 1 Z'D/a=44/112=0.39,则=2.75， 1P 14 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 =2.75〈=2.9，所以以上结果符合要求。 Z'ZPP 4. 蜗轮、蜗杆的主要参数 1?.蜗轮 齿数—Z=45 2 变为系数—X=-0.5 2 传动比—i=Z/Z=45/1=45 21 20.5,20，，传动比误差--=2.5%.可行 20分度圆直径—d=mz=4×45=180? 22 喉圆直径—d=m(Z+2)=4×(45+2)=188? a22 齿根圆直径—d=m(Z-2.4)=4×(45-2.4)=170.4? f22 母圆半径—r=d/2-m=52/2-4=22? g21 2?.蜗杆 P,,轴向齿距--=4×3.14=12.56? am 直径系数--q,d/4=11mm 1 ，，d,mq，2,52mm齿顶圆直径-- a1 ，，，，d,mq,2.4,4，11,2.4,34.4mm齿根圆直径-- f1 15 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 齿顶高-- h,m,4mma 齿根高-- h,1.2m,1.2，4,4.8mmf 蜗杆分度圆直径—d=mq=44 mm1 Z,,1,,,1,1,1分度圆导程角-- ,,,,tan,tan,5.19,,,,q11,,,, P,Zm,,12.56mm螺纹导程-- 蜗杆螺纹长度--L〉〉(11+0.06Z)m=(11+0.06×45)×4=54.8 mm2 。 这里取L=100mm 5. 齿根弯曲疲劳强度校核 Z2当量齿数 ,,45.5ZV2,cos X,,0.5,Z,43.5根据 2V2 Y查得齿形系数=2.35 Fa2 ,5.19,1,Y螺旋角系数=0.95675。 ,,120 ,,,,,,,K许用弯曲应力 FFN ,,,,56MPa查得蜗轮基本许用弯曲应力 16 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 6109K,,0.72寿命系数 FN71.97，10 =0.72×56=40.2MPa ,,,,,,,KFFN 1.53K2T ,,,,,,，Y，Y,,,FFFa2cosddm,12 1.53，1.21，268496= ，2.35，0.95675,，，44，180，4，cos5.19 =35.42〈 ,,,F 所以齿根弯曲疲劳强度满足要求，设计合理。 3.6 离合器的分析与选择 离合器依离合方法不同，分操纵离合器和自动离合器两大类。按操纵方法分又有机械操纵离合器、液压(操纵)离合器、气压(操纵)离合器和电磁(操纵)离合器。离合件的接合元件主要有嵌合式和摩擦式。前者结构简单，传递转矩大，主、从动轴可同步转动，尺寸小。但啮合时有刚性冲击，只能在静止或两轴转速差不大时(如<100r,min一150r,min)接合。后者寓合较平稳，过载时可自行打滑，但主动轴和从动轴不能严格同步，接合时产生摩擦热，摩擦元件易磨损。 选择器主要是要求离合器件但紧凑，操作维修方便，保证有足够的夹尽力，接合零件耐磨损，使用寿命长，接合平稳，分离彻底，动作准确可靠等。摩擦式离合器结合平稳，应用广泛，但是不能严格同步，结合时易发热而加快磨损。啮合式离合器接合元件结构简单，传递扭矩大， 17 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 外形尺寸小，能严格保证主从动轴的同步转动，但是他是刚性啮合，有冲击，适用于转差不大于100,150转/分的低速结合。 为保证离合器的工作可靠，在离合器设计计算时，其计算扭矩可按下式求出 (公斤厘米) M,,Mtjt --工作储备系数，范围在1,2.2之间 , --需要传递的扭矩 Mt 值过小将接合时间延长，用摩擦式则使摩擦元件过热，值过大,,则接合刚性增大，操纵力增加，一般对冲击载荷小，接合要求平稳的离合器取较小值，反之取大。 3.7 变速箱的设计 3.7.1 变速箱的组成与传动装置的选择 变速箱由齿轮变速装置，换向装置，启动装置，制止装置，操纵装置，润滑装置，密封装置，主轴部件，和箱体等组成。有的机床可以只包括其中几部分装置和机构。 选择传动机构，要考虑提高效率，使机构简化，传动链较短，操纵帮煸等特点。选用齿轮传动，根据加工时需要不同的转速，又考虑效率高，空间小的要求，选用滑移齿轮变速装置。 18 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 3.7.2 滑移齿轮的设计要求 滑移齿轮的优点是变速范围大，变速级数多，变速方便，省时，在较大的变速范围内可传递较大的功率和扭矩。不工作时的齿轮不啮合，因而摩擦，磨损和空转损失小。 其变速装置应满足: (1).在一个变速传动组内，一对齿轮完全脱开后，另一对齿轮才能啮合。 (2).齿轮滑移时，任何两个齿轮的齿顶不能相碰，为此，当传动组内的齿轮模数相同时，最大与次大齿轮的齿数应大于4。 ).尽量减短轴的尺寸，为此，应尽量采用窄式排列， (3 (4).尽量减轻滑移齿轮，重量和滑移操作力，所以，滑移齿轮应尽量装在高速轴。 3.7.3 传动设计及各部件参数 运动简图如下: 19 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 图3-4 当手柄在位置A时，齿轮5和7啮合，通过键的连接作用，轴IV随之转动，动力由IV轴输出，手柄在位置B时，齿轮6与8啮合，动力也由IV轴输出。 n1218电n,,,609r/min输入转速: 入i2皮 n,nii,3.8，3.5，45,598.5r/min输出功率: 3321出蜗 n,nii,2.28，3.5，45,359.1r/min 232出2蜗 1a,Z，Z，，中心距 0122 mm56a,，，Z，Z,Z，，，Z 576822 20 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 n609入又因为， ,,,1.01i,57n598.5出1 n609入i ,,,1.6968,n359.12出 mi，12.01Z56,86所以，,, mi，12.69Z65,75 令 m,2,m,2.5,Z,36时，Z,605665 相应有， Z,98，Z,6978 mZ，Z，，mZ，Z，，5，，57668a,,158mm,a,,131.25mm 1222相差在0.25?在偏差范围内该假设成立。 所以，有 Z,60,Z,98,m,m,2mm5757 Z,36,Z,69,m,m,2.5mm6868 各个齿轮的参数 d,60，2,120mm,d,98，2,196mm节圆直径: 57 d,36，2.5,90mm,d,69，2.5,172.5mm 68 21 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 齿顶圆直径:， ，，，，d,mz，2,124mmd,mz，2,200mma555a777 ，，，，d,mz，2,95mm,d,mz，2,177.5mma666a888 齿根圆直径: d,115mm,d,191mm,d,83.75mm,d,166.25mmf5f7f6f8 ,,齿顶高: h,hm,2mm,h,hm,2.5mma57a5757a68a6868 齿根高: h,2.5mm,h,3.125mmf57f68 齿高: h,2.25m,4.5mm,h,2.25m,5.625mm57576868 齿距: p,,m,6.28mm,p,,m,7.85mm57576868 3.7.4 轴上键的选择 根据实际情况，此轴为滑移轴，经常滑移，故运用花键联结。 查手册得轴上皮带轮轴向定位键公称尺寸: 键 8×25;GB1096-79 公称尺寸:Z-D×d×b为6-34×28×7 轴?上齿轮7，8平键进行周向定义:键10×28GB1096-79 轴?上齿轮6上平键定位:键6×12 GB1096-79 联轴器与轴的周向定位:键6×32 GB1096-79。 22 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 第4章 床身结构设计 1.材料选择 床身材料选择铸铁，牌号为HT15-33。易于铸造，切削加工性好，成本低，耐磨。要求它有足够的刚度，抗振性，具有较小的热变形和热应力，排屑要通畅，吊运安全。具有较好的工艺性，便于制造和安装。 2.壁厚选择 支承件壁厚应均匀，应避免在薄厚不均匀处产生漏孔。同时铸件要便于清砂，特别要便于清理砂芯。根据《金属切削机床加工手册》表中查出:铸件最小壁厚15-28mm。铸件外圆半角半径:r=8mm。铸件内圆半 。径:r=30mm。拔模斜度为3 ，床身长3136mm，床身高760mm，床身宽为640mm，导轨长为2140mm。 3.机床结构 该机床采用卧式车床，车床内装电动机，后腿内装冷却泵，上面是导轨，因此两腿要铸成半封闭的状态。 4.工作台与导轨 工作台可以移动，下又一组导轨，其形状为矩形。导轨材料采用氨化钢的镶钢导轨，牌号为38CrMoAIA可在一定的幅度上提高导轨的耐磨性，防止撕伤，氨化处理，表面硬度为850HBC导轨作用是使运动部件能沿着一定的轨迹运动(导向)，并承受运动部件及工作台的重量和切削力(承载)。此次设计的导轨为直线运动导轨，限制运动部件的转动和横向移动。我们采用三角形导轨，三角形导轨导向精度高，不会产生 ,,间隙，能自动补偿磨损，导向性随顶角的大而不同，角越小，导向 ,性越好，但角减小时，导轨面当量摩擦系数加大。导轨要进行润滑目的是降低温度，改善工作条件，防止生锈，降低摩擦力以提高工作效率。 23 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 第5章 夹具的设计 夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制定之后按照某一工序的具体条件进行的。它充分考虑夹具的实现的可能性。夹具设计质量的高低，应以能稳定地保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排屑方便，操作安全，省力和制造维护容易等衡量指标。夹具作用是夹紧工件，保证加工精度。 图5-1 加工内孔，必须从外表面定位，而该工件的外表面是未加工的粗糙表面外圆，为了使定位准确，采用V形块定位，可以限制四个不定度，为了准确确定工件基准孔或外圆的正确位置所采用的定位由V型块，压板，导向套，这几种装置。在铰孔机上，其尺寸精度和相互位置精度是靠导向套间的位置精度保持装夹的。由导向套 刀具进入正确的加工位置，支撑刀杆，并在加工中防止或减少由于切削力等原因引起的偏移，提高刀具的刚性，从而保证枪管的尺寸精度及相互位置精度，由于导向套可以防止加工时刀杆的偏移，故要求导向套的位置精度要高一些。由于刀杆很长，故选用两个导向套，在不加工时，两个导向套对刀杆起支承作用，防止刀杆长时间悬臂而变形，以影响刀杆与中心线的对中，同时也严格要求导向套中的中心线与刀杆的中心重合。导向套的内径尺寸 24 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 即为刀具最大的极限尺寸，其公差按基轴制配合制订，精铰孔取2级精度，第2中动配合(DB)导向套内外圆的不同轴度一般不超过0.005mm。 25 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 第6章 冷却系统及润滑系统的设计 6.1. 冷却系统的设计 对枪管内孔加工时属于铰削加工，绞刀高速旋转时会产生大量的热，我们勇用冷却液体冲洗切削刃，可以带走热量冷却切削刃，以避免严重影响工件的表面质量。 一个完整的冷却系统由电机、泵、输液管、沉箱、控制系统等组成，通常要求冷却液具有冷却、润滑、清洗及防锈等作用。切削液可以以两方面降低切削温度，一是将已产生的切削热从高温切削血素带走，二是可以减少摩擦的同时也起到了润滑的作用。此外，由于在金属切削过程中会产生一些小切屑，为防止这些小切屑粘附在工件刀具上而影响加工质量，切削液应具有良好的清洗作用，带走热量的同时将小切屑也带走，而切削液在工件表面形成了一层保护膜，这样就防止了工件生锈，且不易受到腐蚀。 该机床冷却系统的工作原理为:放在床脚中的液压泵打出切削液，由管道流入主轴内孔，通过刀杆的内径，最后从绞刀内孔通过，这样切削液不仅能带走大量的切削屑，还能减少摩擦，从而降低切削温度。 泵的选用 该系统的选用叶片泵.《机床设计手册》中查表选用YB1-4型叶片泵，切削液选用8号切削液。 26 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 表6-1 组成 百分比 防锈甘油络合物 甘油9份，硼酸62份，氢氧化钠 45份，水56份 硫代硫酸钠 9.4 亚硝酸钠 11.7 三醇胺 7 聚二醇 2.5 硫酸钠 5 水 余量 YB1-4型叶片泵的技术规格 表6-2 型号 排 量额定压力转速驱动功率重 量 -1-1mlr Mpa rmin KW kg YB1-4 4 6.3 1450 0.8 5.3 6.2.润滑系统的设计 润滑是减少摩擦和磨损的重要措施，使枪管铰孔机的一个重要的组成环节。润滑系统的设计，包括润滑剂，润滑方式和标准润滑元件的选择以及钻用润滑元件与管路的设计。 1.润滑元件 (1).油杯:直通式压注油杯 接头式压注油杯 27 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 旋盖式油杯 弹簧盖油杯 (2).油枪:压杆式油枪 手推式油枪 (2).油标:压配式圆型油标 旋入式圆型油标 长形油标 管形油标 (4).润滑泵 (5).给油指示器，过滤器，信号器，指示器和阀。 2.轴承的润滑 该润滑系统是主轴箱内装有定量的ht-20润滑油，由主轴旋转并带动主轴上的甩轮旋转，由甩轮把润滑油甩到接油盘内，在经合胶管流到各轴承内，从而起到润滑的作用。 2. 齿轮的润滑 变速箱中齿轮的润滑是在箱内装有定量的hj30润滑油(机械油，GB443-64，适用于1000r/m以下的各种电机)，两个齿轮啮合时，使润滑油由一个齿轮传到另一个齿轮上，从而实现每个齿轮的润滑。润滑箱上的齿轮润滑采用手工润滑，可选用压杆式油枪进行润滑。 压杆式油枪主要参数见下表: 28 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 表6-3 储油量 公称出油量 D L B b d 压 力33cm Cm MPa 100 16 0.6 35 255 90 30 8 200 16 0.7 42 310 96 30 8 400 16 0.8 53 385 125 30 9 导轨润滑是在工作台上加上油杯 采用针阀式油杯A25GB1158，见下表: -4 表6 最小d L H D 螺母S基本S极限偏容 量 GB1158 尺寸 差 25 M14×1.5 12 115 36 M8×1 18 0,-0.27 29 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 第7章 电器系统的设计 控制一台电动机多是由继电器控制方式来实现的，由三相异步电动机来拖动的交流拖动系统也是如此。电器控制系统由各种接触点的接触器、继电器、按钮、行程开关组成。 1. 电动机型号. 表7-1 主电动Y132s-4 5.5kw 380v 11.6A 1440r/min 机 M 1 冷却电YBGB801-4 0.55kw 380v 6.5A 1390r/min 动机 M 2 2. 电器控制线路的设计 ).主回路的设计 (1 根据电器传动的设计要求，由接触器KM，KM分别控制冷却泵，电12 动机M及电动机M，机床的三相电源由电源引入开关Q引入，主电动机21 M的过载保护由继电器KR实现。冷却泵电动机M的过载保护由继电器112 KR实现，M，M的短路保护用熔断器FU实现。 21 21 (2).控制电路的设计 为使刀具安全工作，在两个电动机M与M之间的控制线路上安装KM1 2 常用接头，防止M工作停止时，M进行工作，住电动机由SB，SB控制。 2131(3).信号与照明电路 30 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 可用电源指示灯HRL为绿色，在电源开关Q接通后，立即发出显示，表2 示机床电路处于供电状态，红色指示灯HL表示主电动机是否进行，这1 两个指示灯由接触器KM的动和断两对辅助触点进行切换通电显示，在操作板上有交流电流表A，它串联在电动机主回路中，用以指示机床的工作电流， (4).控制电路电源 采用电压器供电，控制线路127V，照明36V，指示灯6.3V，根据以上各部设计绘制各局部线路之间的关系和电器保护线路，绘制电器原理图如下: 31 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 结 论 本次设计的题目是高速枪管铰孔机(枪管精加工机)，此机器主要是实现对枪管内孔进行高速铰削以达到加工的目的。设计前，针对高速枪管铰孔机对工作原理及性能作了细致的调查和研究。主要对主体传动部件作了进一步的改进，对轴的设计与校核，齿轮传动与蜗轮蜗杆的传动时本次设计的重点。在分析了实际工作的条件后，对润滑系统也作了必要的设计与改进。为了做好本次设计，设计时，在总结了前人设计的宝贵经验的基础上，又翻阅了大量的相关资料，同时将自己这四年所学的专业知识用在了设计上。这也是给我们工作前的最后一次在校的学习机会，同时也是对我们大学四年学习成果的检测。 随着本次毕业设计的完成，四年的大学生活即将结束了，这又是我们人生的一个转折。本次设计为我们以后的工作积累了宝贵的经验，为我们工作中能顺利的完成工作奠定了基础。 32 需要说明书、CAD图纸等完整设计请叩叩2215891151 致 谢 感谢带我们此次毕业设计的常老师，在设计中给我们提供了宝贵的意见与设计思路。经过他们的指导才能把本次设计作好，真正的把所学用于实践之中，使我们顺利的完成了毕业设计。 感谢设计小组的各位组员，在设计中提供的帮助。 感谢学校领导给予我们这最后一次的学习的机会，使我们对自己的能力又有了进一步的了解。 感谢四年来辛勤培育我们的各位教师。 33