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Z3132移動(dòng)萬向搖臂鉆床的設(shè)計(jì)是為適應(yīng)在大中型零件上完成任何角度的鉆孔,鉸孔,锪孔,平面及攻螺紋等工作,以及為適應(yīng)鉆孔前后各種平面的微量銑削。該機(jī)床可用于小批量,單件生產(chǎn),是機(jī)械制造行業(yè)特別是機(jī)械維修部門常用的機(jī)床之一。在對(duì)待特大工件附進(jìn)或吊裝在零件上進(jìn)行加工。要求該機(jī)床機(jī)動(dòng)靈活,節(jié)省工時(shí),適用于重型機(jī)械,機(jī)床,內(nèi)燃機(jī),電機(jī),船舶制造及軍工行業(yè)。
一機(jī)床設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求
1工藝范圍
z3132的設(shè)計(jì)要求完成在各種零件上完成任何角度的孔加工。包括鉆孔,擴(kuò)孔,鉸孔,锪平面,加工螺紋等。還要求其能完成立銑床所能完成的部分工藝范圍,以適應(yīng)部分修配廠機(jī)床單一的需要。
Z3132屬于搖臂鉆床組。按設(shè)計(jì)要求,用標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆鉆頭在中等抗拉強(qiáng)度的剛才上鉆孔,zui大鉆孔直徑為32mm,zui小鉆孔直徑為5mm.
2自動(dòng)化程度:
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和更好地保證加工精度和穩(wěn)定性,機(jī)床應(yīng)盡量提高自動(dòng)化程度。但是Z3132鉆床用途較廣,工件變化較大,不容易實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)化。同時(shí),Z3132機(jī)床的設(shè)計(jì)要面向的對(duì)象是機(jī)器修配廠。提高機(jī)床的自動(dòng)化程度必然提高機(jī)床的價(jià)格。這對(duì)機(jī)床的銷路不利。所以綜合各種考慮因素,Z3132的進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)成機(jī)動(dòng)進(jìn)給。于是,手動(dòng)微量進(jìn)給及快速手動(dòng)進(jìn)給。搖臂在水平方面的移動(dòng)擬訂為手動(dòng),靠手柄轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),通過齒輪齒條傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)搖臂水平移動(dòng)。搖臂水平移動(dòng)到位后同樣用手動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)擺臂夾緊。主軸繞立柱中心回轉(zhuǎn),主變速軸繞搖臂中心旋轉(zhuǎn),由于并不經(jīng)常運(yùn)動(dòng),擬定用手工即可。
為了適應(yīng)機(jī)床般運(yùn)的靈活性,本機(jī)床不打地基固定,在機(jī)床下面設(shè)四個(gè)千斤頂。用四個(gè)千斤頂觸地支撐機(jī)床即可。機(jī)床下面安裝滾輪。移動(dòng)機(jī)床時(shí),只需滾輪著地,靠人工推動(dòng)機(jī)床即可。
3機(jī)床壽命
對(duì)機(jī)床壽命的要求,由于Z3132屬于小型通用機(jī)床,要求其壽命約為8年左右。機(jī)床中齒輪和軸承壽命定為T=15000小時(shí)。滾動(dòng)軸承T=10000小時(shí)。確保機(jī)床壽命,主要是提高關(guān)鍵性零件的耐磨性。并相應(yīng)提高主要件的疲勞強(qiáng)度。
二.Z3132傳動(dòng)原理圖的分析與確定
鉆削加工需要兩個(gè)成行運(yùn)動(dòng);刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B1(主運(yùn)動(dòng))和刀具沿其軸線的移動(dòng)A2(進(jìn)給運(yùn)動(dòng))。根據(jù)機(jī)床所需要的成形運(yùn)動(dòng),擬定如圖1所示的機(jī)床傳動(dòng)原理圖

圖 1 Z3132傳動(dòng)原理圖
主運(yùn)動(dòng)為:電動(dòng)機(jī)—1—2—uv—3—4—主軸(B1)。主軸轉(zhuǎn)速通過調(diào)整換置器官uv的傳動(dòng)比來實(shí)現(xiàn)。
進(jìn)給運(yùn)動(dòng)鏈:主軸(B1)—4—5—uf—6—7—齒條--(A2)
鉆孔時(shí),進(jìn)給鏈?zhǔn)峭?/span>lianxi傳動(dòng)鏈。進(jìn)給量以主軸在其每一轉(zhuǎn)時(shí)的軸向移動(dòng)量來計(jì)算。通過調(diào)整換置器官的傳動(dòng)比uf實(shí)現(xiàn)所要求的進(jìn)給量。攻螺紋時(shí),主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)B1軸向移動(dòng)A2之間需保持嚴(yán)格的關(guān)系,在這種情況下,進(jìn)給運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)莾?nèi)lianxi傳動(dòng)鏈。
三 Z3132機(jī)床總體布局的確定
確定Z3132機(jī)床總提布局時(shí),主要由工藝要求決定,由工藝要求決定機(jī)床所需的運(yùn)動(dòng),完成每個(gè)運(yùn)動(dòng)又有相應(yīng)的部件。這就是可以確定各部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相對(duì)位置關(guān)系,機(jī)床總布局也就大體能確定下來了。確定時(shí)主要考慮兩方面因素;一方面從機(jī)床內(nèi)部考慮,要處理好工件與刀具間對(duì)關(guān)系;另一方面還要考慮機(jī)床外部因素即人機(jī)關(guān)系。
由于Z3132加工的孔,主要是普通孔而不是深孔,所以一定鉆頭同時(shí)作回轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)和軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過分析各種因素,考慮現(xiàn)在機(jī)床總布局,擬定總布局如果2所示

四 機(jī)床主要參數(shù)確定
機(jī)床主要參數(shù)包括尺寸參數(shù),運(yùn)動(dòng)參數(shù)與動(dòng)力參數(shù)
(一) Z3132的尺寸參數(shù)包括Z3132的主參數(shù):即zui大鉆孔直徑32MM ,
根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研及同類機(jī)床的分析與比較確定出Z3132的其它尺
寸參數(shù)如下:
1. 主軸中心線到立柱母線距離:zui大700mm ,zui小為345 mm 。
2. 搖臂在水平方向移動(dòng)距離為400 mm ;
3. 主軸端面至工作臺(tái)距離:zui大670 mm ,zui小為20 mm 。
4. 主軸孔錐度:鉆削頭為莫氏4號(hào),銑削頭為7:24錐度
5. 主軸移動(dòng)行程為160 mm ;
6. 主軸繞立柱中心回轉(zhuǎn)角度為180 ±
7. 主軸機(jī)床進(jìn)給級(jí)數(shù)為3級(jí)。zui小0.08 mm /R,zui大0.3 mm /R.
8. 橫臂升降速度為1.2m/min
9. 工作臺(tái)面積(長?寬)為1150 680 mm
(二) Z3132運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括主軸zui低,zui高轉(zhuǎn)速。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研和同類
機(jī)床的分析與比較,并兼顧銑削與鉆削加工的各自特點(diǎn)。擬定
r/min 720,r/min 39max min ==n n
(三) 動(dòng)力參數(shù)的確定
動(dòng)力參數(shù)主要是主電動(dòng)機(jī)和搖臂升降電動(dòng)機(jī)的功率。電動(dòng)機(jī)功率的選取應(yīng)適當(dāng),功率過大,使機(jī)床笨重,浪費(fèi)電力,降低電機(jī)壽命;如果電動(dòng)機(jī)功率確定得過小,將影響機(jī)床性能的發(fā)揮。確定的方式是調(diào)查研究與實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)公式相組合。
1. 在Z3132進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和主運(yùn)動(dòng)共用一個(gè)電機(jī),進(jìn)給運(yùn)動(dòng)所消耗的功率與主運(yùn)動(dòng)相比是很小的,因此,計(jì)算時(shí)忽略進(jìn)給所消耗的功率。
鉆削時(shí),由于工件材料的變形,鉆頭與切屑,工件孔壁之間的摩擦而形成鉆
削力。在鉆削時(shí),所有切削刃都會(huì)承受三個(gè)方向的力
f f f z y x ,,。查表(6)3-3,高速鋼麻花鉆切削力功率計(jì)算公式:
扭矩M=)(106
0m N km f ym xm m d c ??- 當(dāng)加工中等強(qiáng)度碳鋼GPa b 735.0=σ
時(shí),系數(shù)7.0;1;85.833;8.0;54.333=====y x c x c F F F m m ;
d 0--鉆床zui大直徑,對(duì)Z3132為d 0--=32 mm ;
f --進(jìn)給量,對(duì)Z3132zui大進(jìn)給量f =0。3 mm/r
n --轉(zhuǎn)速,對(duì)Z3132n max =720 r/min
k m --鉆頭磨鈍系數(shù),去k m =1.0
=∴M )(106
0m N km f ym xm m d c ??-=27.12N m ? 切削功率P M =2πw Mn 204460
72012.2714.32=???=? 查(5)選取雙速電機(jī)YD100L ——4/2。額定功率N d =2.4/2KW.同步轉(zhuǎn)速為3000
r/min 和1500R/MIN 。額定轉(zhuǎn)速為2800 r/min 和1400 r/min 搖臂升降電機(jī)功率的確定
參考Z3040搖臂升降電機(jī)的功率為1.1KW ,再根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研確定選用A 07114電機(jī),額定功率為550瓦,同步轉(zhuǎn)速1500 r/min 。額定轉(zhuǎn)速為1400 r/min
第二章 傳動(dòng)設(shè)計(jì)
由于Z3132的成形運(yùn)動(dòng)可分為簡單成形運(yùn)動(dòng),復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)。每一個(gè)運(yùn)動(dòng),不論是簡單的還是復(fù)合的,必須有一個(gè)外lianxi傳動(dòng)鏈,只有復(fù)合才有內(nèi)lianxi
傳動(dòng)鏈。
一外聯(lián)傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)
外聯(lián)傳動(dòng)鏈用來lianxi主電動(dòng)機(jī)和鉆床主軸,把一定的功率從電動(dòng)機(jī)傳遞給主軸;保證主軸有一定轉(zhuǎn)速和調(diào)速范圍;能實(shí)現(xiàn)主動(dòng)的啟動(dòng),停止,換向,制動(dòng)等。
外聯(lián)傳動(dòng)鏈和電機(jī)的連接,采用電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器直接與主傳動(dòng)系統(tǒng)相聯(lián)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和主運(yùn)動(dòng)共用一個(gè)電機(jī)。
外聯(lián)傳動(dòng)鏈變速機(jī)構(gòu)選擇分級(jí)變速機(jī)構(gòu),由于變速頻率,范圍較大,故選擇滑移齒輪和齒輪離合器變速,選擇分支傳動(dòng)擴(kuò)大變速范圍。
由于變速機(jī)構(gòu)的零件較多,傳動(dòng)件尺寸決定于它們傳遞的扭矩。在功率一定的前提下,扭矩與轉(zhuǎn)速成正比,因此將變速機(jī)構(gòu)放在傳動(dòng)鏈的高速部分。由于Z3132主軸轉(zhuǎn)速較低。故應(yīng)使變速機(jī)構(gòu)放在接近運(yùn)動(dòng)源處,降速機(jī)構(gòu)放在變速機(jī)構(gòu)后面。
Z3132由于電動(dòng)機(jī)的功率較小,主運(yùn)動(dòng)鏈的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不大,同時(shí)為了簡化構(gòu)造,可以直接由交流異步電動(dòng)機(jī)開停,換向和反接制動(dòng),不必設(shè)置專門的開停換向機(jī)構(gòu)。
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇可依據(jù)運(yùn)動(dòng)形式合理選擇。主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu),線速度不太高,而扭矩較大,故全部選用齒輪傳動(dòng)。
1.分級(jí)變速機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速圖的設(shè)計(jì)
根據(jù)設(shè)計(jì)要求,主軸轉(zhuǎn)速共分8級(jí)。n min=39 r/min n max=720 r/min。查
φ
(7)表1-3常用機(jī)床轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的公比41
=
.1
(1)動(dòng)組和傳動(dòng)副方案:
為了縮短傳動(dòng)鏈,可以采用減少傳動(dòng)軸數(shù)和傳動(dòng)零件數(shù),減少傳動(dòng)組數(shù)可縮短傳動(dòng)鏈。但在總級(jí)數(shù)一定的情況下,勢(shì)必增加各傳動(dòng)組內(nèi)的傳動(dòng)副數(shù)。因每一傳動(dòng)組中傳動(dòng)副數(shù)經(jīng)常取為2或3。而傳動(dòng)組過少時(shí),必然降速過多,導(dǎo)致齒輪過大,增加經(jīng)向尺寸。本機(jī)床Z=8,為擴(kuò)大變速范圍,減少傳動(dòng)副數(shù)。保用雙速電機(jī),簡化結(jié)構(gòu)。傳動(dòng)組和傳動(dòng)副數(shù)確定為8=22??+22
(2) 基本組與擴(kuò)大組的排列順序
原則上是選擇中間傳動(dòng)軸變速范圍zui小的排列順序,因?yàn)槿绻髁许樞蛲?hào)傳動(dòng)軸zui高速相同,則變速范圍小。zui低轉(zhuǎn)速高。扭矩小。傳動(dòng)件的尺寸
就小。由于電變速組φ電=2是第二擴(kuò)大組,即φ電=φ2=1.412
。電動(dòng)機(jī)只能放大在zui前面,所以結(jié)構(gòu)式為8=2221+2221 (3) 降速比的分配原則
降速比的分配盡量前緩后急,前面?zhèn)鲃?dòng)比的傳動(dòng)組傳動(dòng)比大,這樣可壓低中間軸的zui高轉(zhuǎn)速,降低機(jī)床振動(dòng),噪聲。 (4) 轉(zhuǎn)速圖的擬定
2 齒輪齒數(shù)確定
傳動(dòng)比確定后查齒數(shù):
19.11=i 齒數(shù)比22:26;39.21=i 齒數(shù)比16:39;83.11=i 齒數(shù)比17:31 1=i 齒數(shù)比32:32 1.31=
i 齒數(shù)比18:56;06
.11
=i 齒數(shù)比36:38 3 各軸和齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定