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雙頭可調(diào)立式鉆床設(shè)計(jì).rar

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雙頭可調(diào)立式鉆床設(shè)計(jì)
摘要
此次設(shè)計(jì)為可調(diào)立式雙頭鉆床的機(jī)械設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)主要介紹了可調(diào)立式雙頭鉆床的設(shè)計(jì)原理、調(diào)整方法及設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程。通過(guò)預(yù)先給定的加工要求可確定所需的計(jì)算參數(shù)，進(jìn)而依據(jù)可調(diào)立式雙頭鉆床的設(shè)計(jì)原理來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)算并校核各個(gè)部位的零件，然后進(jìn)行組裝。本次設(shè)計(jì)可從五大方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)預(yù)先給定的加工要求計(jì)算并進(jìn)行了可調(diào)式雙頭鉆頭的設(shè)計(jì)、傳動(dòng)系統(tǒng)減速箱的設(shè)計(jì)、傳動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的選用、 X-Y工作臺(tái)的設(shè)計(jì)、鉆頭軸向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)共五部的設(shè)計(jì)。通過(guò)設(shè)計(jì)并組裝后的鉆床可以一次加工兩孔，且兩鉆頭間的距離可調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)可以在一個(gè)工件上加工多對(duì)兩兩間距不同的孔。在人力和設(shè)備不增加的情況下使用可調(diào)立式雙頭鉆床可以成倍提高鉆床的加工效率，并可以保證較高的加工精度和孔間相對(duì)位置精度。

關(guān)鍵詞：滾珠絲杠；電動(dòng)機(jī)；變速箱；可調(diào)式雙頭鉆頭
ABSTRACT
The machine design is to devise an adjustable vertical double-headed drilling machine. The design mainly introduced the design principle, adjusting and design calculation process for devise a adjustable vertical double-headed drilling machine. Through the processing requirements given in advance can determine the computation parameters, then based on the design principle, which is about adjustable vertical double-headed drilling machine, to design ,calculate and check each place parts, and then to assemble all the parts. The design can be devised from five aspects. Through the processing requirements given in advance，five parts of the design, the adjustable double transmission system, design of the reducer drive system for the motor selection, design of X-Y workbench, design of axial feeding system for drill bits, can be calculated and devised. Through design and assembly of the drilling machine, two holes can be formed after one processing, and the distance between the two holes can be adjusted. So as to realize processing some groups of holes with different space between two holes. Adjustable vertical two-headed drilling machine can multiply processing efficiency without increase human and equipment, and can guarantee a high machining accuracy and precision of the relative position between holes.

Key words：Ball screw；motor；gearbox；Adjustable two-headed drill bit.
目錄
摘要 I
ABSTRACT II
1 前言 1
1.1 本課題的背景和研究意義 1
1.2 本課題解決的問(wèn)題和設(shè)計(jì)時(shí)主要的工作 2
2 雙頭鉆床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體方案 4
2.1鉆床總體結(jié)構(gòu) 4
2.2設(shè)計(jì)方案選擇 4
3 可調(diào)式雙頭鉆頭的設(shè)計(jì) 9
3.1 預(yù)選加工材料，加工直徑 9
3.2 計(jì)算高速鋼麻花鉆軸向切削力及扭矩 10
3.2.1 計(jì)算單個(gè)鉆頭軸向切削力 10
3.2.2 計(jì)算單個(gè)鉆頭扭矩 10
3.3 鉆頭中各軸及齒輪的計(jì)算 12
3.3.1 齒輪8、9、10、11的計(jì)算 12
3.3.2 齒輪5、6、7的計(jì)算 17
3.4 雙頭鉆頭內(nèi)各軸的設(shè)計(jì) 19
3.4.1 計(jì)算軸I、VIII的最小直徑 19
3.4.2 計(jì)算軸II、VII的最小直徑 20
3.4.3 計(jì)算軸III的最小直徑 20
4傳動(dòng)系統(tǒng)減速箱設(shè)計(jì) 21
4.1減速箱內(nèi)各齒輪設(shè)計(jì) 21
4.1.1傳動(dòng)系統(tǒng)減速箱齒輪、的設(shè)計(jì) 22
4.1.2傳動(dòng)系統(tǒng)減速箱齒輪、的設(shè)計(jì) 23
4.2 雙頭鉆頭內(nèi)各軸的設(shè)計(jì) 23
4.2.1 計(jì)算軸III的最小直徑 24
4.2.2 計(jì)算軸IV的最小直徑 24
4.2.3 計(jì)算軸V的最小直徑 24
4.2.4 計(jì)算軸VI的最小直徑 25
5 傳動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)的選用 26
5.1計(jì)算折算到電機(jī)主軸上的轉(zhuǎn)矩 26
6鉆頭軸向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 27
6.1 鉆頭軸向進(jìn)給絲杠螺母副的計(jì)算和選型 27
6.1.1工作臺(tái)基本參數(shù) 27
6.1.2計(jì)算進(jìn)給牽引力 27
6.1.3計(jì)算最大動(dòng)載荷C 27
6.1.4滾珠絲杠螺母副的選型 28
6.1.5 傳動(dòng)效率計(jì)算 28
6.1.6剛度檢驗(yàn) 29
6.1.7穩(wěn)定性校核 31
6.2齒輪傳動(dòng)比計(jì)算 31
6.3步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型 32
6.3.1初選電機(jī)型號(hào) 32
6.3.2電機(jī)校核計(jì)算 32
7 X-Y工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 36
7.1工作臺(tái)滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型 36
7.1.1工作臺(tái)基本參數(shù) 36
7.1.2計(jì)算進(jìn)給牽引力 36
7.2軌道的選擇 37
8結(jié) 論 38
參考文獻(xiàn) 39
致謝 40
2 雙頭鉆床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體方案
2.1鉆床總體結(jié)構(gòu)
可調(diào)式立式雙頭鉆床主要由床身、工作臺(tái)、鉆頭、主傳動(dòng)系統(tǒng)、電機(jī)等部分組成。可調(diào)式立式雙頭鉆床的設(shè)計(jì)需要完成以下幾個(gè)步驟：
1.可調(diào)式雙頭鉆頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
通過(guò)齒輪間的位置轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)兩鉆頭間距離的可調(diào)性。
2.傳動(dòng)系統(tǒng)變速箱的設(shè)計(jì)：
雙軸鉆床的主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)，由主電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力通過(guò)皮帶輪傳遞給主軸箱,主軸箱是雙軸鉆床的主要驅(qū)動(dòng)裝置。主運(yùn)動(dòng)（旋轉(zhuǎn)）及進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行。主軸箱驅(qū)動(dòng)軸的運(yùn)轉(zhuǎn)由主電機(jī)經(jīng)過(guò)交換齒輪來(lái)驅(qū)動(dòng)。
3.傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型;
通過(guò)將加工工件時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩折算到電機(jī)主軸上，通過(guò)電機(jī)主軸上的轉(zhuǎn)矩和電機(jī)轉(zhuǎn)速算出功率，然后進(jìn)行電機(jī)的篩選。
4.鉆頭軸向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：
采用滾珠絲杠軸向進(jìn)給。
5.工作臺(tái)的橫向、縱向的進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：
工作臺(tái)橫向、縱向進(jìn)給：采用滾珠絲杠進(jìn)給。
2.2設(shè)計(jì)方案選擇
本設(shè)計(jì)根據(jù)可調(diào)鉆頭實(shí)現(xiàn)可調(diào)功能的原理不同可有兩種可調(diào)式鉆孔頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。
<方案一>：通過(guò)可伸縮式萬(wàn)向聯(lián)軸器調(diào)節(jié)
本結(jié)構(gòu)用齒輪箱配合萬(wàn)向節(jié)頭所組成，由于萬(wàn)向節(jié)頭是可活動(dòng)軸件，股在限定范圍內(nèi)可左右移動(dòng)。
萬(wàn)向聯(lián)軸器的共同特點(diǎn)是角向補(bǔ)償量較大，不同結(jié)構(gòu)型式萬(wàn)向聯(lián)軸器兩軸線夾角不相同，一般≤5°-45°之間。萬(wàn)向聯(lián)軸器利用其機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，使兩軸不在同一軸線，存在軸線夾角的情況下能實(shí)現(xiàn)所聯(lián)接的兩軸連續(xù)回轉(zhuǎn)，并可靠地傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)。萬(wàn)向聯(lián)軸器最大的特點(diǎn)是具有較大的角向補(bǔ)償能力，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率高。

圖2.1 可伸縮焊接方式萬(wàn)向聯(lián)軸器
工作原理：多軸鉆床的實(shí)現(xiàn)主要是由于有多軸器的存在才得以實(shí)現(xiàn)的。主軸旋轉(zhuǎn)帶到多軸器中的其他軸轉(zhuǎn)動(dòng)。多軸器結(jié)構(gòu)由齒輪箱配合萬(wàn)向節(jié)頭所組成，由于萬(wàn)向節(jié)是可活動(dòng)軸件，故在限定范圍內(nèi)可左右移動(dòng)。在調(diào)整加多軸頭箱內(nèi)有一個(gè)主動(dòng)輪和多個(gè)從動(dòng)輪，主動(dòng)輪與電機(jī)聯(lián)結(jié)，將動(dòng)力傳給多個(gè)從動(dòng)輪，從動(dòng)輪再驅(qū)動(dòng)鉆頭對(duì)工件進(jìn)行加工。多軸鉆床廣泛應(yīng)用于機(jī)械行業(yè)多孔零部件的鉆孔及攻絲加工。
優(yōu)點(diǎn)：在調(diào)整加工孔距時(shí)不受齒輪所限制，適合加工不定性孔件，使用范圍較廣可調(diào)式多軸鉆床在其加工范圍內(nèi)，其主軸的數(shù)量、主軸間的距離，相對(duì)可以任意調(diào)整，一次進(jìn)給同時(shí)加工數(shù) 孔。在其配合液壓機(jī)床工作時(shí)，可自動(dòng)進(jìn)行快進(jìn)、工進(jìn)（工退）、快退、停止同單軸鉆（攻絲）比較，工件加工精度高、工效快，可有效的節(jié)約投資方的人力、物力、財(cái)力。尤其機(jī)床的自動(dòng)化大大減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。
缺點(diǎn)：精度方面控制有所欠缺，長(zhǎng)期使用跑位率相比略高。適合單件加工量不大，長(zhǎng)年更換加工件的企業(yè)。
<方案二>：通過(guò)齒輪調(diào)節(jié)
該多軸鉆孔頭是根據(jù)太陽(yáng)系中太陽(yáng)、行星及衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)的，即：行星繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)，衛(wèi)星繞行星轉(zhuǎn)動(dòng)，利用這個(gè)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，還可實(shí)現(xiàn)鉆孔軸相對(duì)位置的調(diào)整。
此可調(diào)式雙頭鉆床原理如圖：

圖2.2 可調(diào)式兩軸鉆孔動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)調(diào)整圖

此次設(shè)計(jì)主要目的在于改造單頭鉆床為可調(diào)式多頭鉆床。使其可以在較大的范圍和多個(gè)工位上同時(shí)加工兩個(gè)孔，很大程度上擴(kuò)大了鉆床加工范圍，提高了機(jī)床適用性，并保證兩孔的相對(duì)位置精度。鉆頭可加工的范圍為：Lmin-Lmax之間的圓環(huán)范圍，并可通過(guò)調(diào)整鉆頭的位置在一個(gè)圓上進(jìn)行等分圓的加工。
可調(diào)式鉆孔頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
以可調(diào)式兩軸鉆孔頭為例進(jìn)行說(shuō)明，圖2.3所示可調(diào)式兩軸鉆孔頭的結(jié)構(gòu)圖，鉆孔頭通過(guò)連接體1 與鉆床主軸的不回轉(zhuǎn)部分連接，連接體1 是一個(gè)開(kāi)口套，用螺釘鎖緊在主軸上；太陽(yáng)齒輪3通過(guò)錐孔套在主軸回轉(zhuǎn)部分的錐體上，靠摩擦傳遞扭矩。通過(guò)行星齒輪6，太陽(yáng)齒輪把動(dòng)力傳給鉆孔主軸17，行星齒輪6 在這里是惰輪（過(guò)橋齒輪），在調(diào)整時(shí)它只能和整個(gè)鉆孔頭一起繞太陽(yáng)齒輪公轉(zhuǎn)。主軸端部靠彈簧卡頭21，夾緊鉆頭。為了使該鉆頭結(jié)構(gòu)盡量緊湊，我們盡量選用小尺寸齒輪，衛(wèi)星齒輪8 與鉆孔主軸17靠過(guò)盈配合傳遞扭矩，所采用的軸承均為無(wú)內(nèi)外圈滾針軸承。調(diào)整時(shí)，行星齒輪軸14，距離調(diào)整塊13可帶動(dòng)衛(wèi)星齒輪8，滾針軸承9、18，隔離塊10，襯套15，止推軸承16，鉆孔主軸17，緊定螺釘19，鉆孔主軸套20 及彈簧卡頭21 等繞行星輪軸14 自由轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整角度α。松開(kāi)連接體1 的鎖緊螺釘，整個(gè)鉆孔頭可以繞太陽(yáng)齒輪3，自由轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整回補(bǔ)轉(zhuǎn)角θ。
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