中北大学-机床主传动设计(钻床)

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机床课程设计任务书(08021406班)

中北大学课程设计说明书学生姓名：学号：08020146学院：机械工程与自动化学院专业：机械设计制造及其自动化题目：指导教师：吴淑芳职称: 讲师指导教师：庞学慧职称: 教授2011年12月6日中北大学课程设计任务书10/11 学年第一学期学院：机械工程与自动化学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：学号：08021406课程设计题目：《金属切削机床》课程设计（车床主轴箱设计）起迄日期：12 月19 日～12月26日课程设计地点：机械工程与自动化学院指导教师：吴淑芳讲师庞学慧教授系主任：王彪下达任务书日期: 2011年12月19日1．设计目的：通过本课程设计的训练，使学生初步掌握机床的运动设计（包括主轴箱、变速箱传动链），动力计算（包括确定电机型号，主轴、传动轴、齿轮的计算转速），以及关键零部件的强度校核，获得工程师必备设计能力的初步训练。

同时巩固《金属切削机床》课程的基本理论和基本知识。

1．运用所学的理论及实践知识，进行机床设计的初步训练，培养学生的综合设计能力；2．掌握机床设计（主轴箱或变速箱）的方法和步骤；3．掌握设计的基本技能，具备查阅和运用标准、手册、图册等有关技术资料的能力；4．基本掌握绘图和编写技术文件的能力2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：1．机床的类型、用途及主要参数车床，工作时间：一班制，电动机功率： 1.5N KW =，主轴最高、最低转速如下： rpm n 1400max =，rpm n 5.31min =变速级数：z=12。

2．工件材料：45号钢刀具材料：YT153．设计部件名称：主轴箱3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：设计任务1．运动设计：根据所给定的转速范围及变速级数，确定公比，绘制结构网、转速图、计算齿轮齿数。

2．动力计算：选择电动机型号及转速，确定传动件的计算转速、对主要零件（如皮带、齿轮、主轴、轴承等）进行计算（初算和验算）。

中北大学机械设计说明书模板

中职车工实训的教学管理与措施方法论文：中职车工实训的教学管理与措施方法实训课教学是中等职业学校教育的重要环节，关系到学生专业知识技能的掌握程度，关系到今后就业分配后的工作能力问题。

实训课教师如何组织好实训课教学在这里起到了关键性作用，在近一年的车工实训教学工作中我深有体会。

车工技能实训是中职学校机械加工技术专业的一门核心课程，为了提高车工实训的教学质量，现就自己在车工实训教学中的一点心得体会与大家共同来探讨交流一下如何才能上好实训课，提高教学效果。

一、充分而认真地备好每一节课备好课是上好实训课的前提和基础。

有的教师认为实训课上只要教会学生如何动手操作就行了，而不去认真地备课，不注重理论知识的传授。

这是不对的，也是不负责任的表现。

车工实训教师应根据《车工工艺教学大纲》和《车工实习教学计划》的要求，结合理论教学内容、实习教材内容和学生现有的水平，认真充分地备好课。

与理论教学一样，实训教师也要写出详细规范且切实可行的教案，要制定实训目标和实训要求，要筹划好整个实训教学的全过程，尽量提高教案的可操作性。

另外还要为学生备齐相应的工具、量具、刀具、夹具和工件等材料，并要对车床设备等进行课前全面认真的检查，对学生进行安全教育检查，确保不发生安全事故。

二、精心设计好每次实训的第一节课，激发学生的学习兴趣学生在第一次接触新知识时，总是存在着极强的好奇心，特别是动手能力较强的实训课，因此，讲好实训的第一节课关系到本次实训的成败。

如果能够把第一节课讲好，引起学生的兴趣，调动学生的学习积极性，那就会起到事半功倍的效果。

我在讲第一节实训课时，通常是利用一些多媒体教学手段如视频、动画、幻灯片等，让学生先了解一下本次实训的目的、要求、用到的设备工具、图纸和加工工艺过程以及动手操作演示等。

学生们都有着强烈的好奇心，他们观看得都很认真，暗地里还模仿人家的一些动作，从而在心目中对这次实训有了一个总体的认识和了解，为这次实训打下了很好的基础。

中北大学--车床主轴箱设计说明书目录

目录1 概述 (1)1.1 机床课程设计的目的 (1)1.2 机床课程设计的要求 (1)1.3 车床的规格系列和用处 (1)1.4 操作性能要求 (1)2 参数的拟定 (1)2.1 确定极限转速 (1)2.2 确定公比 (2)2.3 选择电机 (2)3 传动设计 (2)3.1 主传动方案拟定 (2)3.2 传动结构式、结构网的选择 (2)3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目 (2)3.2.2 传动式的拟定 (3)3.2.3 结构式的拟定 (3)3.3 转速图的拟定 (4)3.4 传动系统图的绘制 (4)3.4.1 齿轮齿数的确定 (4)3.4.2 绘制传动系统图 (5)4 传动件的估算 (6)4.1 三角带传动的计算 (6)4.2 传动轴的估算 (8)4.3 齿轮的计算 (9)4.3.1 齿轮模数的计算 (9)4.3.2 齿宽确定 (10)4.3.3 齿轮结构设计 (11)5 动力设计 (11)5.1 主轴刚度验算 (11)5.1.1 选定前端悬伸量C (11)5.1.2 主轴支承跨距L的确定 (11)5.1.3 计算C点挠度 (11)5.2 齿轮校验 (13)6 结构设计及说明 (14)6.1 结构设计的内容、技术要求和方案 (14)6.2 展开图及其布置 (14)6.3 齿轮块设计 (15)6.4. 其他问题 (16)6.5 传动轴的设计 (16)6.6 主轴组件设计 (17)6.6.1 各部分尺寸的选择 (17)6.6.2 主轴轴承 (18)6.6.3 主轴与齿轮的连接 (20)6.6.4 润滑与密封 (20)6.6.5 其他问题 (20)7 总结 (21)8 参考文献 (22)。

钻床的多轴头设计传动方案及设计计算

传动系统设计5.1 传动方式的选择传动系统可以分为两种：（1）齿轮传动(2)曲拐传动。

相比较而言，曲拐传动可以加工分布不规则的空系，而且结构紧凑、效率高，所以本设计采用曲拐传动5.2 传动原理此传动系统采用平行四边行连杆机构的传动特性进行设计。

平行四边行机构属于双曲柄机构，它相对的两杆平行且长度相等，它有两个显著特性：一是两曲柄以相同速度同向转动；另一是连杆平动。

此传动系统就是采用这两个特性.图5-1 平行四边形机构5.3 结构设计图5-2 传动示意图6 相关轴的验算6.1 主动轴的演算图6-1 轴的结构图及轴承在轴上的位置6.1.1 初选直径1、选择轴的材料：选用40C ｒ调质处理2、确定轴的最细部分：直径强度极限MPa b 750=σ弯曲应力MPa 75)1(=-βα根据3np C d ≥，又因为工作轴的材料一般为40Cr 所以取100=c 又因为轴端有一键,且轴应变扭矩比较大,以及轴承选用时的方便考虑取mm d 301=3、确定轴的长度：1) 由于本轴采用的是键联接，所选用键长为mm 14。

在这一部分有一轴承为AC 7305，宽为17mm 。

所以这一部分轴总长综合考虑取mm l 251=2) 轴承末端采用周肩定位，上端为长环定位，此处备一轴肩，肩宽为mm 33，所以此段mm d 332=．采用一轴承型号为AC 7305宽为mm 17，取两轴承端面距离为mm 11．所以此段长为mm l 582=。

3) 同样采用轴肩定位，则下段轴mm d 302=．同样需要轴承端盖mm 28．还要伸出部分来安装钻头取mm 50．所以此段mm l 7850282=+=所以总轴长mm L 21950335878=+++=6.1.2 强度较核由疲劳强度验算公式[]ｎ＋ｎｎｎｎｎ＝２２≥∙τστσ （6-1）Ｎ为危险断向的空际安全系数 []n 一般为1.5-3　＋Ｋ－１n ＝ｍ　ａσψσβεσσσσ∙ （6-2）ｍａ＋Ｋ－１＝ｎψττβεττττ ②由设计手册查表得 371=-σ201=-τ 得2.25===MW m s W M σσ 7.21＝ＷＭ＝＝ｎｎｍａττ 62.1=s K 88.1=a K2=B83.0＝＝τσεε1.0＝σψ05.0＝τψ（其中ｎＭ为转矩，ｎＷ为抗扭矩截面系数，ｗＭ为弯矩，ｗＷ为抗弯截面系数）由上式可得2.2=n综上可知此轴设计是满足要求的6.2 钻直径为Φ13的孔的工作轴的验算6.2.1 初选直径1、选择轴的材料：选用40C ｒ调质处理2、确定轴的最细部分：直径强度极限MPa b 750=σ弯曲应力MPa 75)1(=-βα 根据3np C d ≥，又因为工作轴的材料一般为４０Ｃr 所以取100=C 又因为轴端有一键,且轴应变扭矩比较大,以及轴承选用时的方便考虑取mm d 151=1) 由于本轴采用的是键联接，所选用键长为14ｍｍ。

机床课程设计说明书

目录1.概述和机床参数确定 (2)1.1机床运动参数的确定 (2)1.2机床动力参数的确定 (2)1.3机床布局 (2)2.主传动系统运动设计 (3)2.1确定变速组传动副数目 (3)2.2确定变速组的扩大顺序 (4)2.3绘制转速图 (4)2.4确定齿轮齿数 (4)2.5确定带轮直径 (5)2.6绘制传动系统图 (5)3．估算传动件参数确定其结构尺寸 (5)3.1确定计算转速 (5)3.2确定轴的最小直径 (6)3.3估算传动齿轮模数 (6)3.4普通V带的选择和计算 (7)4．结构设计 (8)4.1带轮设计 (8)4.2齿轮块设计 (8)4.3传动轴轴承的选择 (8)4.4主轴组件 (8)4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计 (9)4.6主轴箱体设计 (9)4.7主轴换向与制动结构设计 (9)5.齿轮强度校核 (9)5.校核a传动组齿轮 (9)5.2校核b传动组齿轮 (10)5.3校核c传动组齿轮 (11)6. 传动轴的刚度验算 (12)7.花键键侧压溃应力验算 (16)8.主轴组件验算 (16)9滚动轴承的验算 (18)10．总结 (19)11．参考文献 (19)1.概述1机床课程设计的目的机床课程设计，是在金属切削机床课程之后进行的实践性教学环节。

其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定传动和变速的结构的结构方案过程中，得到设计构思，方案分析，结构工艺性，机械制图，零件计算，编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。

轻型车床是根据机械加工业发展需要而设计的一种适应性强，工艺范围广，结构简单，制造成本低的万能型车床。

它被广泛地应用在各种机械加工车间，维修车间。

它能完成多种加工工序；车削内圆柱面，圆锥面，成形回转面，环形槽，端面及内外螺纹，它可以用来钻孔，扩孔，铰孔等加工。

1.1 机床运动参数的确定（1）确定调速范围Rn已知最低转速n min=31.5r/min，最高转速n max=1400r/min，变速级数Z=12，则公比：φ=1.41，转速调整范围： Rn=n max/n min=45。

钻床主轴设计

钻床主轴设计前言毕业设计是在学完了机械设计机械制造工艺与夹具机械加工工艺计算机基础CAD制图等课程后是学生在校期间十分重要的综合性实践环节是学生全面运用所学基础理论专业知识和基本技能对实际问题进行研究或设计的综合训练旨在培养学生的专业研究素养提高分析和解决问题的能力使学生的创新意识和专业素质得到提升使学生的创造性得以发挥装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业如信息技术及其产业生物技术及其产业航空航天等国防工业产业的使能技术和最基本的装备马克思曾经说过各种经济时代的区别不在于生产什么而在于怎样生产用什么劳动资料生产制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术当今世界各国制造业广泛采用数控技术以提高制造能力和水平提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业而且在高精尖数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策总之大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展提高综合国力和国家地位的重要途径2010年11月目录前言1绪论3毕业设计任务书4零件图样分析631 图样分析632 零件图样功能分析8零件的生产类型9拟定零件加工工艺路线分析1051 选择零件各表面的加工方法1052 估算毛坯的机械加工余量1153 拟定零件加工工艺路线1254 尺寸形状位置精度的保证方法14零件的毛坯类型及其制造方法20零件毛坯类型20毛坯热处理21选择零件的定位基准和加工装备23零件的定位基准选择23加工装备的选择25确定加工参数及设计28确定加工参数设计小结29第十章参考文献30第一章绪论毕业设计是学生在校期间内完成所有的学业后一个十分重要的综合性实践环节毕业设计内容涉及到学生在校期间内所科目的内容是学生所学的基础理论知识专业知识和基本技能对实际问题进行研究或设计的一次综合训练旨在检测和培养学生的专业研究素养提高分析和解决问题的能力使学生的创新意识和专业素质得到提升使学生的创造性得以发挥也让学生在设计中发现自己在学习知识上漏洞和缺损都可以在这次毕业设计中查漏补缺使学生能都在生产总有独挡一面的能力这也是学校培养学生的目的之一毕业设计在培养人才中的地位和作用随着科学技术的发展机械产品结构越来越合理其性能精度和效率日趋提高更新换代频繁生产类型由大批量生产向多种小批量转化因此对专业人才的需求也日益增大对专业人才的技术掌握也日趋提高看学生掌握了多少专业知识毕业设计是一个检验学生是否掌握了专业知识掌握了多少专业知识毕业设计是一个理论向实际转化的过渡把理论和实际有机的联合起来第二章毕业设计任务书课题一钻床主轴生产加工工艺设计零件图生产批量单件小批生产每次50件设计要求完成零件工艺过程卡工序卡刀具卡内容2一组必须有电子档手工绘制零件图一张人说明书一份人字数3000字以上可选择普通机床加工以及数控机床加工精加工若精加工选用数控机床则必须编制加工程序设计说明书要求详细阐述从毛坯至成品的全过程包括进行零件图的工艺分析毛坯选择毛坯尺寸确定毛坯热处理及其工序安排分析必要夹具或工装的基本结构选用机床型号并了解其主要技术参数工艺方案分析比较保障关键技术参数的措施手工绘制相应的工序简图数控加工有关键部位的走刀路线图在比较优劣后最后选定方案直至加工成成品的全过程要求设计方案必须注重经济性尽量选用通用工装及设备减少实际生产加工中的外委加工了解零件关键部位的技术参数的检测方法说明书必须有设计结果的总结分析参考文献主要参考资料相关教科书《机械零件设计手册》《金属切削手册》《机床设计手册》等第三章拟定零件加工工艺路线分析31 零件图样分析⑴轮廓形状该零件表面由外圆柱面退刀槽外螺纹花键锥孔长孔倒角所构成轴的长径比小于5的称短轴大于20的称长轴该零件属细长轴类零件其刚性较差在加工中易弯曲变形造成较大的加工误差降低加工精度包括尺寸位子形状精度和表面粗糙度⑵精度的要求1φ70mm外圆柱面对两处φ40外圆轴线所形成的公共轴线的圆跳动公差为001mm2φ40mm外圆柱面的轴线对两处φ40外圆轴线所形成的公共轴线的同轴度公差为φ0008mm3φ40mm外圆柱面对两处φ40外圆轴线所形成的公共轴线的同轴度公差为φ0008mm4花键轴部份外圆φ32mm外圆柱面对两处φ40外圆轴线所形成的公共轴线的圆跳动com5花键轴的齿侧面对花键轴外圆φ32mm的轴线对称度公差为0012mm6在磨削莫氏4号锥孔时利用基准轴径A做为支撑部位用基准轴径B找正工件保证了锥孔与基准轴的同轴度7莫氏4号的内圆锥孔对两处φ40外圆轴线所形成的公共轴线的圆跳动公差为0015mm8φ40mm×52mm的左端面对两处φ40外圆轴线所形成的公共轴线的圆跳动公差为002mm9锥孔接触面涂色检查接解面≥75 10热处理先调质处理2832HRC尺寸φ70mm×138mm部分淬火4248HRC11 φ70外圆表面粗糙度要求为Ra16公差等级为IT7级查表可知要粗车半精车精车方能达到要求但是应为φ70mm×138mm部分淬火4248HRC硬度比较硬难以切削磨损很大改为磨销加工达到尺寸所以该段加工为粗车半精车粗磨12 φ40外圆表面表面粗糙度为Ra08公差等级为IT5级查表可知要粗车半精车粗磨精磨方能达到要求⑶材料的性质特点及有无热处理要求材料为45Cr钢硬度比较软要正火调质处理才能有良好的切削性能热处理先调质处理2832HRC使钻床主轴有良好的刚性和硬度尺寸φ70mm×138mm部分淬火4248HRC使伸出钻床主轴箱部分不易破坏影响加工精度这些要求主要通过选用合理的刀具及几何参数正确的粗精加工路线合理切削用量冷却液及工序的安排等措施来保证通过以上几点的分析措施有1钻床主轴结构比较复杂又属细长轴类零件其刚性较差因此所有表面加工分为粗加工半精加工和精加工三次而且工序分得很细这样经过多次加工以后逐次减小了零件的变形误差2安排足够的热处理工序也是保证消除零件内应力减少零件变形的手段3为了保证支撑轴和锥孔的同轴度加工过程中配用锥堵使外圆和锥孔的加工能达到圆跳动公差为0015mm要求4无论是车削还是磨削工件夹紧力要适度在保证工件无轴向窜动的条件下应尽量减小夹紧力避免工件产生弯曲弯形特别是在最后精车精磨时更应重视这一点32 零件图样功能分析1钻床主轴靠主轴上的花键轴部有钻床主轴整体导向和传递机床电机给主轴转矩部分花键轴部对外圆φ32mm的轴线有圆跳动公差和对称度公差此处位置公差是为了保证钻床主轴的传动精度2φ30的外圆表面过渡作用外螺纹M36×15和外圆φ32的衔接过度3M36×15处的外螺纹此处和钻床主轴箱的内螺纹配合为了使主轴紧固在主轴箱内与此处相配套使用的退刀槽一起有限位的作用4φ40圆柱外圆φ40圆柱外圆与轴承想配合φ40表面粗糙度08是为了减小与轴承配合的摩擦该处的公差是为了保证传递的转矩不会造成圆跳动5φ50的表面该处表面与轴承起限位作用6削莫氏4号锥孔装夹刀具的地方第四章零件的生产类型生产类型是指企业或车间生产专业化程度的分类主要根据产品的生产纲领并考虑产品的体积重量和其他特征生产类型一般可分成单件小批量生产生产和生产单件小批量生产生产生产生产生产生产单件小批量生产单件小批量生产M36×156h外螺纹该外螺纹在Φ40的外圆柱表面上所以也要经过粗车半精车精车这三部才能进行螺纹切削该处外表面车削要比图纸M36×156h的外圆直径小02mm这样便于外螺纹的配合外螺纹小径导程×公称直径×062 15×36×062 3348mmΦ30的外圆柱表面此外圆没有标注粗糙度要求也没有长度要求所以安自由公差来切削Φ32表面粗糙度为16属于IT7IT8级需要经过粗车半精车精车才能达到此处还有一个花键要铣削52估算毛坯的机械加工余量和毛坯的大小根据《机械工人切削手册》查询可得如下结果Φ70的外圆柱表面粗糙度Ra16 IT 7 粗车4mm 半精车 4mm 粗磨 06mmΦ40的外圆柱表面粗糙度Ra08 IT7粗车 6mm 半精车 12mm 粗磨 08mm半精磨 03 精磨 01mmΦ32粗糙度Ra16 IT6粗车 6mm 半精车 12mm 粗磨 08mm莫氏锥孔粗糙度 IT6钻孔Φ19的钻头粗镗08mm 半精镗05mm 精镗05mm粗磨 02mm内孔粗糙度IT11 钻-扩Φ3000025内孔粗糙度IT7钻-扩-粗车-精车通孔两端的600锥角及键槽粗糙度IT7粗车-半精车-精车根据各工序加工余量的选定因中间Φ40和那Φ32段比较长在锻造过程中会产生的弯曲变形会比较大要多留些余量来车削修整外圆所以这两段外圆在加5mm的切削余量毛坯锻造以后的大小是由Φ79×151和Φ52×462和Φ44×417三个圆柱构成的毛坯根据质量守恒定律可以算出毛坯的大小圆柱的体积底面积×高ππ×395×395×151π×26×26×462π×22×22×417π×15×15×17098锻造时的磨耗40×40ππ395×395×151 26×26×462 22×22×417098锻造时的磨耗40×40ππ15602×151676×462484×417 π218435106420314201828≈47815244 ≈481毛坯的大小为Φ80×48153拟定零件加工工艺路线机械加工中加工路线对零件的加工精度表面质量以及加工效率有着直接的影响因此确定好的加工路线是保证加工精度表面质量提高效率的工艺措施之一其确定与工件要求的零件表面质量机床进给机构间隙刀具耐用度以零件轮廓形状有关以下便是针对本零件的结构确定其工艺路线划分加工阶段为能保证零件的技术要求及尺寸精度可分为粗加工-半精加工粗加工-半精加工-精加工并用到车铣和钻三个工种完成其全部加工过程拟定工艺路线机械加工中加工路线对零件的加工精度表面质量以及加工效率有着直接的影响因此确定好的加工路线是保证加工精度表面质量提高效率的工艺措施之一其确定与工件要求的零件表面质量机床进给机构的间隙刀具耐用度以及零件轮廓形状有关以下便是针对本零件的结构确定其工艺路线1 工艺路线一准备毛坯正火调质把小端深入主轴孔夹住台阶处平端面钻中心孔粗车半精车这头外圆调头夹大端托小钻中心孔粗车半精车小端端各处外圆铣用分度头夹大端顶小端铣两长孔至图样要求热处理φ70mm×138mm部分淬火4248HRC夹大端顶小端精车小端各段外圆倒角分度头夹端顶小端粗铣半精铣花键夹小端顶大端活顶尖粗磨各段外圆夹小端中心架托大端φ70mm处粗磨锥孔车螺纹M36×156h 至图样要求磨内圆锥孔修中心孔2工艺路线二准备毛坯正火夹小端托大端钻中心孔粗车这头外圆调头夹大端托小钻中心孔粗车小端端各处外圆调质半精车各处外圆铣用分度头夹大端顶小端铣两长孔至图样要求夹大端托小端精车各处外圆分度头夹端顶小端粗铣半精铣花键车螺纹M36×156h至图样要求热处理φ70mm×138mm部分淬火4248HRC夹小端顶大端粗磨大端外圆夹小端中心架托大端φ70mm处粗磨锥孔方法一与方法二相比较方法一要用到大型车床大型车床的每小时的能耗比小型车床的能耗高经济效益就相对的低了不符合任务书的要求设计方案必须注重经济性尽量选用通用工装及设备减少实际生产加工中的外委加工调质后进行粗车磨耗会比较高刀具的磨损也会提高零件的尺寸误差就会提高综合以上所说采用方案二比方案一好些54尺寸形状位置精度的保证方法保证尺寸精度的方法在机械加工中获得尺寸精度的方法有试切法调整法定尺寸刀具法自动控制法和主动测量法等五种1试切法是通过试切测量加工尺寸调整刀具位置试切的反复过程来获得距离尺寸精度的由于这种方法是在加工过程中通过多次试切才能获得距离尺寸精度所以加工前工件相对于刀具的位置可不必确定在普通机床上进行单件或小批量生产时广泛采用这种方法获得尺寸精度2调整法3试切 1 轨迹法依靠刀尖运动轨迹来获得形状精度的方法刀尖的运动轨迹取决于刀具和工件的相对成形运动因而所获得的形状精度取决成形运动的精度普通车削铣削刨削和磨削等均为刀尖轨迹法 2 成形法利用成形刀具对工件进行加工的方法成形法所获得的形状精度取决于成形刀具的形状精度和其他成形运动精度用成形刀具或砂轮进行车铣刨磨拉等加工的均为成形法 3 仿形法刀具依照仿形装置进给获得工件形状精度的方法如使用仿形装置车手柄铣凸轮轴等 4 展成法范成法又称为范成法它是依据零件曲面的成形原理通过刀具和工件的展成切削运动进行加工的方法展成法所得的被加工表面是刀刃和工件在展成运动过程中所形成的包络面刀刃必须是被加工表面的共轭曲线所获得的精度取决于刀刃的形状和展成运动的精度滚齿插齿等均为展成法轨迹法1一次安装法2多次安装法多次安装法1下料φ80×481 锯床 2 锻造自由锻 3 热处理正火 4 划线划端面及外形线做为粗加工的参考尺寸线5粗车1小端插入主轴孔夹小端粗车大端面钻中心孔A632夹小端端部顶大端中心孔车大端外圆φ70mm留加工余量5mm3倒头车φ32mm处至尺寸φ40mm长40mm C6163 6 粗车夹大端上中心架托φ40mm处车小端面钻中心孔A63总长留加工余量17mm中心孔工艺凸台粗车小端外圆各部留加工余量5mm照顾大端长138mm留加工余量2mm钻小端中心孔后改夹大端顶小端中心孔C6163 7 热处理调质处理2832HRC8 车夹大端顶小端半精车小端外圆φ32mm至φ35mm长40mm C61639 车夹大端中心架托φ35mm处半精车小端面修研中心孔夹大端顶小端去掉中心架加工小端外圆各部尺寸留加工余量3mm C6163 10 车夹小端托φ40mm处半精车φ70mm端面和外圆总长1045mm 其中有工艺凸台15mm 外圆留加工余量15mm钻孔及精车莫氏4号圆锥孔留余量1525mm C6163 11车夹大端顶小端半精车小端各部外圆留加工余量15mm C6163 12 划线划35mm×12mm及32mm×122mm长孔线13 铣用分度头夹大端顶小端铣两长孔至图样要求X53K分度头14 热处理对φ70mm×138mm 处进行局部淬火硬度4248HRC 15 精车夹大端顶小端精车小端各段外圆倒角留磨削加工余量08mm C6163 16 精车夹小端中心架托φ40mm精车φ70mm倒角留磨削加工余量08mm中心架改托φ70mm处精车莫氏4号锥孔倒角留磨削加工余量0305mmC6163 17 铣分度头夹端顶小端粗铣半精铣花键留磨削余量03mm XA6132 18 磨夹小端顶大端活顶尖粗磨各段外圆留精磨余量04mm M1432 19 磨夹小端中心架托大端φ70mm处粗磨锥孔留磨削余量03mm 装锥堵内圆磨20 车夹大端顶小端车螺纹M36×156h至图样要求C6163 21 热处理时效处理消除机械加工内应力22 磨修研两端中心孔采用两中心孔定位夹紧工作半精磨各段外圆尺寸留精磨余量03mm23 磨精磨花键至图样要求花键轴磨床24 磨采用两中心孔定位装夹工作精磨轴外圆各部尺寸至图样要求M1432 25 钳取出左端大头锥堵26 磨夹小端用中心架托A基准轴径φ40mm以B基准轴径φ40mm找正精磨莫氏4号圆锥孔及端面至图样要求27 车夹大端托小端φ30mm轴径车掉小端工艺凸台保图样尺寸1030mm C6163 28 检验检查各部尺寸及精度29 入库涂油入库第六章零件的毛坯类型及其制造方法61 零件毛坯类型在制订机械加工工艺规程时正确选择合适的毛坯对零件的加工质量材料消耗和加工工时都有很大的影响显然毛坯的尺寸和形状越接近成品零件机械加工的劳动量就越少但是毛坯的制造成本就越高所以应根据生产纲领综合考虑毛坯制造和机械加工的费用来确定毛坯以求得最好的经济效益铸件适用于形状较复杂的零件毛坯其铸造方法有砂型铸造精密铸造金属型铸造压力铸造等较常用的是砂型铸造当毛坯精度要求低生产批量较小时采用木模手工造型法当毛坯精度要求高生产批量很大时采用金属型机器造型法铸件材料有铸铁铸钢及铜铝等有色金属锻件适用于强度要求高形状比较简单的零件毛坯是有模具的锻造件利用模具锻出精度要求比叫高比较复杂的锻件模锻件的特点应该是针对于自由锻来谈才会好一点自由锻基本上不会有模具只能锻轴环等极其简单的东西而模锻就可以锻出很多结构的产品且可以控制产品的尺寸公差减少车加工量型材有热轧和冷拉两种热轧适用于尺寸较大精度较低的毛坯冷拉适用于尺寸较小精度较高的毛坯铸件适用于形状较复杂的零件铸件由于多种因素影响常常会出现气孔针孔夹渣裂纹凹坑等缺陷以求得最好的经济效益金属热处理工艺大体可分为整体热处理表面热处理和化学热处理三大类根据加热介质加热温度和冷却方法的不同每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺对固态金属或合金采用适当方式加热保温和冷却以获得所需要的组织结构与性能的加工方法整体热处理是对工件整体加热然后以适当的速度冷却获得需要的金相组织以改变其整体力学性能的金属热处理工艺钢整体热处理大致有退火正火淬火和四种基本工艺退火是将工件加热到适当温度根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间然后进行缓慢冷却目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态获得良好的工艺性能和使用性能或者为进一步淬火作组织准备正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却正火的效果同退火相似只是得到的组织更细常用于改善材料的切削性能也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理淬火是将工件加热保温后在水油或其它无机盐有机水溶液等淬冷介质中快速冷却淬火后钢件变硬但同时变脆为了降低钢件的脆性将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长时间的保温再进行冷却这种工艺称为回火材料切削改善材料的切削性能将加热至某一适当温度AC以上3050保温一定时间后再在空气中缓慢冷细化金属组织晶粒消除在锻轧后的组织缺陷改善的机械性能强度韧性和塑性X62W磨床M2110A其机床主要参数在附录中可以查询1夹具的选择按专门化程度可分为以下几种类型的夹具1通用夹具通用夹具是指已经标准化的在一定范围内可用于加工不同工件的夹具例如车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘铣床上的平口钳分度头和回转工作台等这类夹具一般由专业工厂生产常作为机床附件提供给用户其特点是适应性广生产效率低主要适用于单件小批量的生产中2专用夹具专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具其特点是结构紧凑操作迅速方便省力可以保证较高的加工精度和生产效率但设计制造周期较长制造费用也较高当产品变更时夹具将由于无法再使用而报废只适用于产品固定且批量较大的生产中3通用可调夹具和成组夹具其特点是夹具的部分元件可以更换部分装置可以调整以适应不同零件的加工用于相似零件的成组加工所用的夹具称为成组夹具通用可调夹具与成组夹具相比加工对象不很明确适用范围更广一些4组合夹具组合夹具是指按零件的加工要求由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具由专业厂家制造其特点是灵活多变万能性强制造周期短元件能反复使用特别适用于新产品的试制和单件小批生产5随行夹具随行夹具是一种在自动线上使用的夹具该夹具既要起到装夹工件的作用又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位进行不同工序的加工通用夹具车床上三爪卡盘卡盘铣床上的平口钳分度头和回转工作台等使刀刃锋利便于切削加工和切屑流动主要影响加工表面的粗糙度影响副切削刃与已加工表面之间的摩擦和刀具的强度主要控制切屑的流动方向背吃刀量和进给量对于不同的加工方法需要选择不同的切削用量粗加工时一般以加工效率为主通常选择较大的背吃刀量和进给量采用较小的切削速度精加工时通常选择较小的背吃刀量和进给量采用较高的切削速度镗孔时考虑刀杆刚性背吃刀量和进给量也应相应的减小对于原材料45零件一粗加工时ap取2㎜f取02mmr 零件二粗加工外轮廓时ap取05㎜f取02mmr精加工时ap取01㎜f取01㎜r 粗镗f取012mmr 精镗f取01 mmr车螺纹时ap分别取08 mm06 mm03016 mmF取15 mmr为了抑制积屑瘤的产生提高工件表面质量用硬质合金车刀精车时一般多采用较高的切削速度 80mmin主运动速度 n 1000Vcπd 单位为rmin零件φ70外圆表面粗加工 n 1000x70 πx70 3184rmin取300rmin零件φ40表面粗加工 n 1000x70 πx40 5573rmin取550rmin零件φ32外圆表面粗加工 n 1000x70 πx32 6967rmin取700rmin零件φ70外圆表面粗加工 n 1000x70 πx70 3184rmin取300rmin零件φ70外圆表面半精加工 n 1000x82 πx70 373rmin取350rmin零件φ40外圆表面半精加工 n 1000x82 πx40 6529rmin取650rmin 零件φ32外圆表面半精加工 n 1000x82 πx32 816rmin取800rmin零件φ70外圆表面精加工 n 1000x94 πx70 4277rmin取420rmin零件φ40外圆表面精加工 n 1000x94 πx40 7484rmin取750rmin车螺纹时取主轴速度n≤1200p计算n≤120015 800所以取主轴转速n 800rmin因为工件螺纹比较短人员一下反应不过来比较容易发生撞刀因此转速因人而异根据每人反应在确定转速第九章设计小结通过此次毕业设计使自己对所学的专业有了一个系统的认识也是一次温习以前所学专业知识弄清楚以前一些没有弄得明白的地方通过这次毕业设计我知道自己那些知识学好了那些知识没有学的牢固深入的了解各门课程的相互联系增加了自己的设计能力特别是对数控的加工工艺有了进一步的认识对机床的工作原理及刀具都有了很大的了解增加了自己对专业知识应用的信心增加了自己的思考能力懂得了自己还是要不断学习才能与时俱进不断提高这次设计在画图方面有了很大的提高还学会了用其他的画图软件最重要的是又重新复习了以前学过的知识把以前学过的东西又一次的印入了脑海里并且更进一步的了解了课外知识还有在此次毕业设计的过程中我们一起共同努力因此才能很好的完成此次毕业设计总之这次毕业设计和毕业论文还算成功也见到了自己的成果理清了零件的头绪为我在以后的工作中有了一定的借鉴在此次设计中通过指导XX的细心指导和帮助下才能顺利完成在此特提出感谢参考文献1．黄云清公差配合与技术测量北京机械工业出版社 20079。

深孔钻床床身的拓扑轻量化设计

１１．２％，满足设计要求。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
关键词：床身；深孔钻床；拓扑优化；模态分析中图分类号：ＴＨ１６；ＴＧ５２３文献标识码：Ａ文章编号：１００１ — ３９９７（２０１４）０１ — ００６８ — ０３
ｆＺｏ８０１６ｓｉｐｅｒｆｏｒｍｅｄｂａｓｅｄｏｎＦＥＡａｎｄｔｏｐｏｌｏｇｙｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ．邶ｆ，ｔｈｅｏｒｉｇｉｎｌａ３ＤｓｏｌｉｄｍｏｄｅｌｆｍｏｃｈａｉｎｅｂｅｄｉｓｍａｄｅｂｙｕｓｉｎｇＵＧｎｄａｍｏｄｌａａｎｌａｙｓｓｉｓｉｃａｒｒｉｅｄｂｙｔｈｅｐｌａｔｆｏｒｍｆｏＨｙｐｅｒＷｏｒｋｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｔｈｅｏｒｙｆｖｏｃｉａａｂ￣ｄｅｎｓｉｔｙ，ｔｈｅｔｏｐｏｌｏｙｇｏｐｔｉｍｚｉｔｉａｏｎｍｏｄｅｌｉｓｅｓｔａｂｌｓｉｈｅｄｂｙｍａｋｉｎｇｔｈｅｒｅｌｔｉａｖｅｄｅｓｉｎｔｙｆｏｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ傩ｄｅｓｉｇｎ甜ｓａｎｄｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｖｏｌｕｍｅｆｒｃｔａｉｏｎｏｆｔｈｅｍｃｈａｉｎｅｂｅｄ∞ ｏｅｃｔｉｖｅｓａｎｄｔｈｅｉｒｆｓｔ — ｏｒｄｅｒｎｔｕａｒｌｆａｒｅｑｕｅｎｃｙａｓｃｏｓｔｎｒａｉｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｓ．ｎＡｎｏｐｔｉｍｌａｄｓｉｔｒｉｂｕｔｉｏｎｆｏｓｔｒｕｃｔｕｒｌａｍａｔｅｒｉｌａｆｏｍａｃｈｉｎｅｂｅｄｓｉｏｂｔｉｎａｅｄ．Ｄｅｐｅｎｄｉｎｇｏｎｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅｍｏｅｌｄｆｏｍａｃｈｉｅｎｂｅｄｉｓｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｆｒｏｍｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｔａｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅｉｒｆｓｔ — ｏｒｄｅｒｎｔａｕｒａｌｒｅｆｑｕｅｎｃｙｈｓａａｌｍｏｓｔｎｏｃｈａｎｇｅ，ｔｈｅｍａｓｓｉｓｒｅｄｃｅｕｄ６ｙｌ１－２％，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｅｔｍｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｄｅｓ／￣．

车床课程设计说明书

1.概述1.1机床课程设计的目的机床课程设计，是在金属切削机床课程之后进行的实践性教学环节。

1.2车床的规格系列和用处普通机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。

因此，对这些基本知识和资料作些简要介绍。

本次设计的是普通铣床主轴变速箱。

1.3 操作性能要求1）具有皮带轮卸荷装置2）主轴的变速由变速手柄，和滑移齿轮完成 2.参数的拟定 2.1 确定公比主轴最高转速为：1400rmp,最低为：31.5rpm 。

级数z=12131.51400z ϕ-⨯=取为标准公比：ϕ=1.412.2 主电机选择合理的确定电机功率P ，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。

已知电动机的功率是4KW ，根据《车床设计手册》选Y112M-4，额定功率4kw ，满载转速1440 min r ，最大额定转距2.2。

3.传动设计3.1 主传动方案拟定传动方案有多种，传动型式更是众多，比如：传动型式上有集中传动，分离传动；扩大变速范围可用增加传动组数，也可用背轮结构、分支传动等型式；变速箱上既可用多速电机，也可用交换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。

显然，可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。

此次设计中，我们采用集中传动型式的主轴变速箱。

3.2 传动结构式、结构网的选择结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法，但对于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案，就并非十分有效。

3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目级数为Z 的传动系统由若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有1Z 、2Z 、……个传动副。

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毕业设计说明书机床主传动设计(钻床)班级：姓名：学院：专指导教师：2014年6月软件工程软件学院机床主传动设计(钻床)摘要本设计Z20125X40型摇臂钻床是在原系列摇臂钻床的基础上，参照国际标准设计制造成功的多功能新系列产品，结合现代企业实际需要而开发的新产品。

在设计过程中，运用了先进的设计理念和大的安全系数，并在符合国家标准的前提下，兼顾使用高效、美观大方、安全、操作性能高等特点。

在设计过程中，主轴箱部分是整台机床的核心部分，它由主轴变速部分、主轴进给部分、主轴及操作部分、主轴夹紧部分、主轴平衡部分等组成，其中主轴变速部分是设计的核心部分。

在设计主传动时，采用了22级主轴变速，参照原来的Z30100型摇臂钻床的主传动系统，在原来的基础上采用了九轴传动方案。

设计过程中在Z30100的基础上有所创新，就是在主传动变速机构中增加了过载保护，以及正反转、停车（制动）的设计，主传动部分采用液压预选调速。

本机床的主要用途：大中型零件上钻孔、扩孔、铰孔、攻螺丝、璁平面等工作，在具有工艺装备的条件上可以进行镗孔，完成管板、大法兰等加工和非标准的钻孔作业。

Z30125X40型摇臂钻床，最大的钻孔直径125毫米。

关键词：摇臂钻床，主轴箱，主轴，主轴平衡，钻孔Machine tool main drive design (drilling machine)AbstractThe Z20125X40 type of rockerarm, which design based on the original series of radial drilling machine, in the light of international standard design and manufacturing versatility of successful new products, combined with the practical needs of modern enterprises and the development of new products.During the process of design, using advanced designing concept and safety and in compliance with national standards under the premise, balanced with efficient, elegant, secure, high performance characteristics. In the process of designing, headstock parts are the core of the whole machine, which consist of a spindle speed, spindle feed, spindle and operating part, clamping part of spindle, spindle balancing and other component parts, spindle speed part of which is the core of the design. When designing the main drive, using 22 spindle speed, relative to its original Z30100 main drive system of radial drilling machine, using a nine-axle transmission programme on the basis of the original.The Z30100 on the basis of innovation in the design process, is in the main transmission speed increased overload protection, and clockwise, stopping (braking) design of main drive adopts hydraulic pre-selected speed. The main use of this machine: drilling on large and medium sized parts, drilling, reaming, tapping screws, a jade-like stone flat work, on condition that have technological equipment can be boring, complete sheet, dafalan, non-standard machining and drilling. Z30125X40 type of rockerarm, maximum drilling diameter of 125 mm.Key words: radial drilling machine; the headstock; spindle; spindle balance drill目录1 绪论 (1)1.1 课程背景 (1)2 钻床的概述 (5)2.1 钻床的发展历史 (6)2.2 钻床的安装的程序和工作内容 (6)2.3 钻床的基本分类 (7)3 钻床主传动方案设计 (9)3.1 摇臂钻床的机床原理及其基本要求 (9)3.2 主轴变速机构的主要结构型式 (9)4 主轴转速计算 (11)5 主传动构件及零件计算 (12)5.1 主电机功率的计算 (12)5.2 各轴扭矩及主轴功率转矩图的确定 (12)5.3 估算各轴轴径的大小 (13)5.4 齿轮校核计算 (14)5.5 轴的校核计算 (16)5.6 Ⅰ轴（输入轴）的设计计算 (17)5.7 齿轮块的设计 (17)5.8 其他问题 (18)5.9 传动轴的设计 (18)5.10 主轴组件设计 (20)5.11 各部分尺寸的选择 (20)5.12 主轴轴承 (20)5.13 主轴与齿轮的连接 (22)5.14 润滑和密封 (22)6 设计总结 (23)参考文献 (24)致谢 (25)1 绪论1.1 课程背景金属切削机床是用刀具或者磨具对金属工件进行切削加工的机器，在制造业中，尤其是机械行业机床有着非常广泛的应用。

然而钻削加工仍然在零件加工中占有相当的比例，据统计在零件加工中钻孔加工占25%以上。

摇臂钻床仍然是切削加工的主要设备之一。

作为传统的老产品摇臂钻床，有数百年的发展历史，其产品都在不断地更新，功能也越来越齐全、性能也不断地完善。

在经济全球化的今天，机械行业国际竞争日趋激烈，给企业带来严峻的挑战。

企业对加工中占有相当地位的钻床也提出了更高的要求。

为了适应竞争环境，钻孔效率提高自然成了节省生产时间、降低生产成本的途径之一。

目前国内外制造企业，趋向中、大孔钻孔加工，而我们开发的Z30125X40型摇臂钻床，就是高效率的钻孔工艺设备。

它主要用于中大型零件上钻孔、扩孔、铰孔、攻螺丝、璁平面等工作，在具有工艺装备的条件下可以进行镗孔，完成管板、大法兰等加工和非标准的钻孔作业。

Z30125X40型摇臂钻床，最大的钻孔直径125mm，在机加工直径小于125mm时可以直接一次钻出，大大缩短了加工时间，孔尺寸精度由钻头保证。

Z30125X40型摇臂钻床的出现，避免了小型钻床加工中、大孔的繁琐工艺，毫无疑问减少了成本[1]。

现代企业要求快速生产，而大型摇臂钻床Z30125X40型摇臂钻床就是针对孔加工的高效率设备，所以发展Z30125X40型摇臂钻床是现在之所需，将来也有广阔前景。

随着组合机床、加工中心、车削中心和加工单元等机床的发展，使许多零件的孔加工工序被这些高性能、高效率机床在一次装夹工件中完成了。

对此，生产立式钻床的厂家自然要考虑：立式钻床还有没有发展前途？值不值得再下功夫去提高？其实，分析一下用户需求情况就可知道，继续发展立式钻床，不仅是值得的，而且还是很有前途的。

这是因为孔加工是机械加工中非常广泛的工序。

像加工中心这样的高档设备，从工艺角度看，完全可替代立式钻床完成孔加工工序；但从经济角度看，是不可能完全代替的。

立式钻床具有结构简单，操作维修方便，价格低廉，占地面积小等优点。

这是加工中心等高等机床无法相比的[2]。

目前国内生产的立式钻床，按最大钻孔直径分，有16、25、35、40、50和63mm六种规格。

近几年来出现的新一代立式钻床已开始向模块化和数控化等方面发展。

但总的来看，不能适应机械制造业发展的要求。

例如，模具加工行业的模架、标准块，要求同时加工俩个孔、四个孔，孔距一致性达±0.005mm，并且规格多变,因此急需可调双轴钻、多轴钻或数控化钻床；冷冻机行业的孔盘上有坐标孔百余个，急需用数控机床或坐标钻床加工；拖拉机、柴油机、汽车和液压件行业，由于零件批量大，需要用自动立式钻床为其服务；冶金修造及矿山机械制造行业，由于得不到带有回转台、回转夹具的立式钻床、转塔式立钻以及珩磨、滚压附件，不得不自己改装专机。

近年来出现的ZH5120型钻削加工中心，其功能和性能都很先进，具有80年代水平，可是价格要20余万元。

从经济上考虑，用户在多数情况下宁肯选用加工中心，而不用钻削中心。

因为钻削中心的功能比不上加工中心。

因此，从成本效益来看，立式钻床向高档的钻削中心方面发展是需要认真对待的。

从钻床市场的需求情况和机床技术的发展来看，发展立式钻床应考虑以下几个方面：1.提高模块化水平和发展功能部件国内发展的第三代立式钻床已采用了已采用了模块化设计。

一方面用新技术对基型进行改造，同时将立钻分为立柱、主轴箱、工作台、底座等四个基础模块。

基型立钻按相邻规格俩俩通用原则实现通用。

为扩大功能，满足广大用户要求，根据不同变型，用功能部件即功能模块满足不同加工对象的要求。

例如主轴箱，有一个基型主轴箱，又有自动型主轴箱模块、可谓多轴箱模块、数控型主轴箱模块、砖塔型主轴箱模块，用这些模块就可组合成不同变型。

ZB5140B半自动方柱立式钻床，就是用自动型主轴箱模块换下基型主轴箱模块而成。

该机床主轴有快进、工进、快退自动循环，还有四种深度自动控制装置，是一种高效立钻。

又如ZB5240半自动可调多轴立钻，就是将多轴头装在自动型主轴箱上来更换基型主轴箱，就派生出一个新变型。

该机床主轴可以是2~4跟，主轴距离调整范围为48~300mm，它的价格仅2万元左右。

如果选用多轴专用机床，设备价格就要高得多，而且主轴间距离不易调整。