落料冲裁模具.docx
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落料冲裁模具
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目录
中文摘要……………………………………5
英文摘要…………………………………………7
前言……………………………………………………10
1课题的引出及多轴头的简单介绍…………………10
2设计的内容…………………………………………11
第一章工件的结构及工艺分析………………………14
§1-1工件的结构、功能及材料…………………14
§1-2工件的工艺分析……………………………14
§1-2-1工件的工艺过程……………………14
§1-2-2重点工艺分析………………………15
第二章Z535的技术尺寸及相关参数…………………17
§2-1Z535的联系尺寸……………………………17
§2-2Z535的相关技术参数………………………18
第三章夹具的定位、夹紧分析………………………20
§3-1钻孔组合机床夹具分析……………………20
§3-1-1不同的生产条件,不同的安装方法…20
§3-1-2基本定位原理分析…………………20
§3-1-3夹紧力“两要素”,方向与作用点…20
§3-1-3夹紧力“两要素”,方向与作用点…20
§3-2定位夹紧方案的确定……………………21
§3-3刀具选择及切削用量的选取……………22
§3-3-1技术分析……………………………22
§3-3-2刀具选择……………………………22
§3-3-3切削用量的选取.……………………23
§3-3-4工作行程的确定和钻模板的设计……24
§3-4夹具体设计………………………………26
§3-4-1定位支撑的选择……………………27
§3-4-2夹具结构设计及尺寸确定…………28
§3-4-3切削力及夹紧力计算…………………29
§3-5定位误差分析……………………………31
第四章传动系统设计…………………………………32
§4-1传动方式的选择……………………………32
§4-2传动原理……………………………………32
§4-3结构设计.…………………………………33
第五章相关轴的验算…………………………………34
§5-1主动轴的验算………………………………34
§5—1—1初选直径…………………………34
§5-1-2强度校核………………………………35
§5-2钻直径为Φ13的孔的工作轴的验算………37
§5-2-1初选直径……………………………37
§5—2—2轴的结构…………………………38
§5-2-3强度校核………………………………38
第六章轴承的验算……………………………………40
§6-1主动轴上的轴承校核………………………40
§6-1-1额定动载荷的计算及初选轴承……40
§6-1-2校核轴向载荷………………………40
§6-1-3计算轴承寿命………………………42
§6-2钻直径为Φ13的孔的工作轴的轴承校核…43
§6-2-1计算额定动载荷及初选轴承…………43
§6-2-2校核轴向载荷…………………………44
§-2-3校核轴承寿命…………………………45
总结………………………………………………………47
致谢………………………………………………………48
参考文献…………………………………………………50
字符说明………………………………………………51
轴承捉零件工艺分析及夹具设计
摘要
钻床多轴头是套装在立式钻床或摇臂钻床上的多轴孔加工装置,它由连接部件(与机床的连接)、传动部件、导向部件和齿轮传动箱组成。
它可以利用钻床的动力及传动机构的功能,同时对相同工件或不同工件上的多孔进行钻孔、扩孔、绞孔、攻螺纹等加工,从而充分发挥通用机床的作用,提高劳动生产率。
多轴头是一种高效经济的工艺装备,适用于中、大批量生产中使用。
钻孔加工在机械加工中是再普通不过的工序了。
在中小批量的生产中,通常采用普通立式钻床,一次钻一个孔,然后移位钻另一个孔。
这种加工方法效率很低,而且孔的位置度难以保证。
为了解决该一矛盾,.我们设计了用于普通立式钻床的多轴钻孔头。
在设备、人力不增加的情况下,配上多轴钻孔头,不仅可使加工效率成倍增加,而且加工精度及孔的位置度得到可靠的保证。
并且在此设计中,我们还设计了用于该系统的专用夹具,可以使生产效率翻倍的提高,并且加工的精度和稳定性都得到了很大的提高。
此系统和是和普通钻床的配合使用,它的设计周期和设计制造成本比设计一个组合机床的周期和设计制造成本要低的多,但是却可以达到和组合机床相差不多的生产效果。
并且在使用过程中,操作简单,可以节约劳动力,降低企业的生产成本,大大提高企业的经济效益。
本文介绍用于普通立式钻床的多轴钻孔头的设计原理,在人力和设备不增加的情况下使用多轴钻孔头可成倍提高普通钻床的加工效率。
关键词:
钻床,多轴钻孔头,设计
Abstract
Drillispackagedinthefirstmulti-axisverticaldrillingorrockerdrillholesonthemulti-axisprocessingdevices,bylinkingitscomponents(theconnectionwiththemachine),transmissionparts,componentsandguidingmegeartransmissioncomponents.Itcanusethepowerdrillandtransmissionfunctions,whilethesameordifferentpartsoftheporousworkpiecesonthedrilling,reaming,thecutterhole,Tapping,suchasprocessing,therebygivingfullplaytotheroleofgeneralmachinetools,increaselaborproductivity.Multi-axisheadisahighlyefficienteconomicprocessequipment,applyto,theuseofmassproduction.
Drillinginmachiningprocessingisintheprocessbuttotheordinary.Intheproductionofsmallquantities,usuallyusingordinaryverticaldrilling,adrillahole,thendrilledanotherholeshift.Thismethodofprocessingefficiencyisverylow,butthelocationoftheholeitisdifficulttoguarantee.Inordertoresolvethecontradictionsofa,.Weusedtodesignacommonverticaldrillingofthefirstmulti-axisdrilling.Inequipment,nottoincreasethemanpowersituation,coupledwiththefirstmulti-axisdrillingandprocessingefficiencywillnotonlyhavemultiplied,andprocessingaccuracythelocationoftheholeandgetareliableguarantee.Andinthisdesign,wealsousedtodesignthesystemforthefixture,youcanmakedoubletheimprovementofproductionefficiency,andprocessingofprecisionandstabilityhavebeengreatlyimproved.Thissystemandistheco-ordinationandtheuseofordinarydrill,itsdesigncycleandthedesignandmanufacturingcoststhanthedesignofacombinationofthecycleandmachinedesignandmanufacturingtolowcost,butitcanbeachievedandthecombinationofmachinetoolproductionofalmosteffect.Andinuse,easytooperate,andcansavelabor,reducetheproductioncostsofenterprises,greatlyenhancetheeconomicefficiencyofenterprises.
Thispaperdescribesforordinaryverticaldrillingofmulti-axisdrillingthefirstdesignprinciple,inmanpowerandequipmentnottoincreasetheuseofthefirstmulti-axisdrillingcanbedoubledimprovethegeneralefficiencyoftheprocessingdrilling.
Keywords:
drilling,drillingthefirstmulti-axis,design
前言
一个零件的同一个面,往往有多个孔,如果在普通钻床上加工,通常要一个一个孔的钻削,生产效率低。
要是在普通钻床的主轴上装一个多轴头,就可以同时钻多个孔,大大提高了生产效率。
按照传动形式,多轴头分为齿轮传动多轴头和曲拐传动多轴头(或称偏心多轴头)。
在一般情况下,多轴头工作轴的中心距做成不可调的,叫做一般多轴头。
只在特殊需要的情况下,将工作轴的中心距做成可调整的,叫做可调整多轴头。
利用多轴头,可分别进行钻、扩、铰孔及攻丝等加工,也可同时进行钻、扩、铰或钻扩、攻丝等多工序加工。
此外,在钻床的功率、转速、进给允许的情况下,攻丝多轴头也可用来钻孔(钻孔时,重新调整机床的转速和进给量,来符合钻孔的转速和进给量要求)。
按其不同加工内容,多轴头可分为钻孔多轴头,攻丝多轴头及多工序加工多轴头。
这三种多轴头,在设计原则上与方法上大同小异。
对于攻丝多轴头,要特别注意使工作轴每转进给量必须与丝锥螺距相等这一特点。
以下介绍的是钻孔多轴头。
多轴头由下列三个部分组成:
(1)多轴头与机床的连接部件和传动部件,
(2)多轴头的导向部件
(3)传动箱
多轴头的设计特点是程序性强。
设计时应按照设计程序,逐步进行设计与计算。
多轴头的设计可分为三大步骤:
设计前的准备工作,传动系统的设计,多轴头的结构设计。
设计前的准备工作是设计的基础,需要认真进行。
其内容主要是掌握产品和工艺要求,了解所用机床、刀具、加剧等的状况。
产品方面应明确:
工件上被加工孔的直径、数目、分布情况、位置精度及工件的材料等。
工艺方面应明确:
工序内容(钻、扩、铰或攻丝),切削用量(刀具转速、切削速度及刀具每分钟的进给量),单件工时及生产批量等。
机床方面应明确:
机床主轴的回转方向,机床主轴各级转速,机床主轴各级进给量,机床额定功率,机床允许最大轴向进给力,机床主轴端面至工作台面的最大及最小距离。
同时,要核算多轴头的总轴向力和消耗的总功率,使其不超过机床允许的最大轴向力和机床的额定功率。
核算公式如下:
Fa=
Fan=Fa1+Fa2+……+Fan
Fa机
Fa=
Fan=Fa1+Fa2+……Fan
Fa机
式中:
Fa----------多轴头各工作轴的轴向力的总和(N);
Fa1,Fa2…Fan--------多轴头每个工作轴的轴向力(N);
Fa机-------机床允许的最大轴向力;
P--------多轴头各工作轴消耗功率的总和(Kw);
P1,P2,…Pn-------多轴头每个工作轴消耗的功率(Kw);
P机-----机床的额定功率(Kw);
刀具方面应明确:
刀具材料,刀具柄部尺寸,刀具切削部分的尺寸等。
夹具方面应明确:
定位与夹紧机构的布置情况,操作方面的情况,多轴头导向的布置情况,夹具的总体尺寸等。
传动系统的设计与计算是多轴头设计的核心部分。
传系统设计的好,可使多轴头结构紧凑,各个轴的受力情况良好,从而减小轴和轴承的磨损,延长多轴头的使用寿命。
第一章工件的结构及工艺分析
§1—1工件的结构、功用及材料
图1-1工件零件图
§1—2工件的工艺分析
§1—2—1工件的工艺过程
(5)车端面和镗孔半自动转塔六角车床CB3463A
(10)粗车外圆和端面多刀半自动车床C7632
(15)精车外圆和端面多刀半自动车床C7632
(20)钻Φ13和Φ10.2的孔立式钻床Z535
(25)锪Φ10.2孔角立式钻床Z525
(30)攻螺纹立式钻床Z5125A
(35)去毛刺钳工台
(40)粗铰孔铰孔机K389-027
(45)精铰孔铰孔机K389-027
(50)磨外圆外圆磨床ME1332A
(55)吹净零件、打商标成品地点
(60)检验检验台
§1—2—1重点工艺分析
在这些工序当中,其中钻4个Φ13的孔和2个Φ10.2的孔最符合用多轴头加工,因为有6个孔,所以用六轴头来加工。
1、确定切削用量
查《组合机床设计》中的表3-7可以知道Φ13的孔的切削速度v是10-18m/min,进给量f是0.18-0.25mm/r。
Φ10.2的孔的切削速度v是10-18m/min,进给量f是0.10-0.18mm/r。
查《机械加工工艺手册》可以确定此工序的切削用量,Φ13的孔的切削速度v是11.2m/min进给量f是0.20mm/r.Φ10.2的孔的切削速度v是12m/min进给量f是0.15mm/r.
2、此零件的生产批量及每天机器运转时间
成批量生产,机器每天工作8小时.
第二章Z535的技术尺寸及相关参数
§2—1Z535的联系尺寸
图2—1Z535导轨尺寸
表2-1Z535导轨的联系尺寸
型号
A
B
e
e1
a
b
c
h
Z535
500
450
240
105
18D4
30
14
18
图2-2Z535机床技术尺寸
第三章夹具的定位、夹紧分析
3.1钻孔组合机床夹具分析
3.1.1根据工件不同的生产条件,可以有各种不同的安装方法:
a)找正安装法.b)夹具安装法.
3.1.2基本定位原理分析:
这里讨论6点定位中,6个自由度的消除,以便找出较合适的定位夹紧方案.一个物体在空间可以有6个独立的运动,即沿X、y、Z轴的平移运动,分别记为。
X1、Y1、Z1;绕X、y、Z轴的转动,记为x、y、z,习惯上,把上述6个独立运动称作6个自由度.如果采用一定的约束措施,消除物体的6个自由度,则物体被完全定位.例如讨论长方体工件时,可以在底面布置3个不共线的约束点,在侧面布置2个约束点,在端面布置一个约束点,则底面约束点可以限制X2、Y2、Z23个自由度,侧面约束点限制X1、Z12个自由度,端面约束点限制y。
这个自由度,就完全限制了长方体工件6个自由度.
3.1.3夹紧力“两要素”,方向与作用点:
夹紧力方向应朝向定位元件,并使所需的夹紧力最
第四章传动系统设计
§4—1传动方式的选择
(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
§4—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4-1平行四边行机构
§4—3结构设计
图4-2传动示意图
第五章相关轴的验算
§5—1主动轴的演算
图5-1轴的结构图及轴承在轴上的位置
§5—1—1初选直径
1.选择轴的材料:
选用40Cr调质处理
2.确定轴的最细部分:
直径强度极限σb=750MPa
弯曲应力[α-1]b=75MPa
根据
,又因为工作轴的材料一般为40Cr所以取C=100
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d1=25mm。
3.①由于本轴采用的是键联接,所选用键长为14mm。
在这一部分有一轴承为 7305AC,宽为17mm。
所以这一部分轴总长综合考虑取
l1=60mm
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
2.5mm,所以此段d2=25mm.采用一轴承型号为7305AC宽为17mm,取两轴承端面距离为11mm.
所以此段长为l2=30mm
③同样采用轴肩定位,则下段轴d3=30mm.同样需要轴承端盖30mm.还要伸出部分来安装钻头取50mm.
所以此段l3=30+50=80mm
所以总轴长L=30+50+80=160mm
第六章轴承的验算
§6—1主动轴上的轴承较核
§6—1—1额定动载荷的计算及初选轴承
㈠ 对于铅孔加工来说,冲击力较弱,载荷平稳,因此根据轴承⒈根据轴承选择原则进行选择:
性能特点可以选用抗冲击力弱,极限转速较高,价格便宜的滚动轴承。
㈡ 由于在加工时,既有径向载荷,又有轴向载荷,而且径向载荷与轴向载荷均较大,因此最下面轴承选择向心角接触轴承,中间的轴承选用深沟球轴承。
㈢ 根据轴的结构特点和尺寸,可以确定两类轴承型号分为7305ACD1=62D2=32
§6—1—2较核轴向载荷
2.对轴承周向载荷计算:
对工作轴上一对轴承进行校核
其轴向钻削力 F=420D1.2f0.75Kp
可得 FA=F=1581N
M=0.36D2f=11.56N
又因为
则可得
⑴计算内部轴向力
由表可得“70000AC”轴承轴向力
则
⑵计算轴向载荷
得
所以可知①为压紧端②为放松端
得出轴承的轴向载荷分别为
⑶求系数X,Y
查表可知当
时,
当
时,
其中e=0.68
⑷求当量动载荷
查表得
由公式
得
1.5×(0.41×925+0.87×2066.7)=3266N
=1156.5N
结论
本设计曲拐传动解决了齿轮传动的一些难题,不仅可以对分布规则的孔进行加工,并可实现对不规则孔的同时加工,提高加工精度和生产效率。
有噪音小,结构紧凑的优点,但也存在一定的局限性,如对使用范围,零件的结构,尺寸有一定的要求。
总之,此次设计使我对机械设计有了更深层次的理解,学到了不少知识。
而且将来这种工艺会有更光辉的前途,希望通过我们的努力能为这种工艺做出更多的贡献。
致谢
这次毕业设计让我学会了很多东西,刚接触到这个课题的时候,心里只有害怕,害怕自己做不出来,因为我的志愿并不是当一个机械类的制图员或其他有关机械类的工作。
所以上了三年大学并没有学太多本专业的东西,学的只是一些皮毛,总是为了应付考试而已!
所以刚开始只是想怎么才能把它应付过去,后来当我去找常老师的时候,心里是带着情绪去的,结果和老师闹得很不愉快,
参考文献
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机械工业出版社,1992
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高教出版社,1989
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中国纺织出版社,1999
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云南科技出版社,1992
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高教出版社,1986
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机械工业出版社,1994
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机械工业出版社
[11]王孝达主编。
金属工艺学。
高等教育出版社
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机械设计基础高等教育出版社
[13]冯辛安主编机械制造装备设计机械工业出版社
[14]黄鹤汀吴善元主编机械制造技术机械工业出版社
[15]刘小年主编机械制图机械工业出版社
字符说明
v---切削速度
f----每转进给量
D----钻头直径
HB----零件的布氏硬度值
kv----修正系数
d----计算截面处轴的直径,单位为mm;
P----功率
n---转速
A0----A0=
[
]材料的许用扭转切应力
[
]----材料的许用扭转切应力
T----扭距
WT----轴的抗扭截面系数
C---基本额定动载荷
p---当量动载荷
fh---寿命系数
fm---力矩载荷因数,力矩较小时取fm=1.5,力矩较大时取fm=2
fd---冲击载荷系数
fT---温度系数
fn---速度系数
Cr---轴承尺寸及性能表所列径向基本额定动载荷
Ca---轴承尺寸及性能表所列轴向基本额定动载荷
Fr---径向载荷
Fa---轴向载荷
X---径向动载荷系数
Y---轴向动载荷系数
A---最小载荷常数
Famin----最小轴向力
---指数,对于球轴承,
=3;对于滚子轴承,
=10/3
Lh---轴承寿命
----度系数
G----重力
J----夹紧力
f----摩擦系数
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