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Z3132移動萬向搖臂鉆床的設計
閱讀：1479 發布時間：2019-2-13
Z3132移動萬向搖臂鉆床的設計是為適應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,以及為適應鉆孔前后各種平面的微量銑削。該機床可用于小批量,單件生產,是機械制造行業特別是機械維修部門常用的機床之一。在對待特大工件附進或吊裝在零件上進行加工。要求該機床機動靈活,節省工時,適用于重型機械,機床,內燃機,電機,船舶制造及軍工行業。
一機床設計應滿足的基本要求
1工藝范圍
z3132的設計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,以適應部分修配廠機床單一的需要。
Z3132屬于搖臂鉆床組。按設計要求,用標準高速鋼麻花鉆鉆頭在中等抗拉強度的剛才上鉆孔,zui大鉆孔直徑為32mm,zui小鉆孔直徑為5mm.
2自動化程度:
為了提高勞動生產率,減輕工人的勞動強度和更好地保證加工精度和穩定性,機床應盡量提高自動化程度。但是Z3132鉆床用途較廣,工件變化較大,不容易實現全面自動化。同時,Z3132機床的設計要面向的對象是機器修配廠。提高機床的自動化程度必然提高機床的價格。這對機床的銷路不利。所以綜合各種考慮因素,Z3132的進給系統設計成機動進給。于是,手動微量進給及快速手動進給。搖臂在水平方面的移動擬訂為手動,靠手柄轉動實現小齒輪轉動,通過齒輪齒條傳動實現搖臂水平移動。搖臂水平移動到位后同樣用手動方式實現擺臂夾緊。主軸繞立柱中心回轉,主變速軸繞搖臂中心旋轉,由于并不經常運動,擬定用手工即可。
為了適應機床般運的靈活性,本機床不打地基固定,在機床下面設四個千斤頂。用四個千斤頂觸地支撐機床即可。機床下面安裝滾輪。移動機床時,只需滾輪著地,靠人工推動機床即可。
3機床壽命
對機床壽命的要求,由于Z3132屬于小型通用機床,要求其壽命約為8年左右。機床中齒輪和軸承壽命定為T=15000小時。滾動軸承T=10000小時。確保機床壽命,主要是提高關鍵性零件的耐磨性。并相應提高主要件的疲勞強度。
二.Z3132傳動原理圖的分析與確定
鉆削加工需要兩個成行運動;刀具的旋轉運動B1(主運動)和刀具沿其軸線的移動A2(進給運動)。根據機床所需要的成形運動,擬定如圖1所示的機床傳動原理圖
圖 1 Z3132傳動原理圖
主運動為:電動機—1—2—uv—3—4—主軸(B1)。主軸轉速通過調整換置器官uv的傳動比來實現。
進給運動鏈:主軸(B1)—4—5—uf—6—7—齒條--(A2)
鉆孔時,進給鏈是外lianxi傳動鏈。進給量以主軸在其每一轉時的軸向移動量來計算。通過調整換置器官的傳動比uf實現所要求的進給量。攻螺紋時,主軸的轉動B1軸向移動A2之間需保持嚴格的關系,在這種情況下,進給運動鏈是內lianxi傳動鏈。
三 Z3132機床總體布局的確定
確定Z3132機床總提布局時,主要由工藝要求決定,由工藝要求決定機床所需的運動,完成每個運動又有相應的部件。這就是可以確定各部件的相對運動和相對位置關系,機床總布局也就大體能確定下來了。確定時主要考慮兩方面因素;一方面從機床內部考慮,要處理好工件與刀具間對關系;另一方面還要考慮機床外部因素即人機關系。
由于Z3132加工的孔,主要是普通孔而不是深孔,所以一定鉆頭同時作回轉主運動和軸向進給運動。經過分析各種因素,考慮現在機床總布局,擬定總布局如果2所示
四 機床主要參數確定
機床主要參數包括尺寸參數,運動參數與動力參數
(一) Z3132的尺寸參數包括Z3132的主參數:即zui大鉆孔直徑32MM ,
根據現場調研及同類機床的分析與比較確定出Z3132的其它尺
寸參數如下:
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距離為400 mm ;
3. 主軸端面至工作臺距離:zui大670 mm ,zui小為20 mm 。
4. 主軸孔錐度:鉆削頭為莫氏4號,銑削頭為7:24錐度
5. 主軸移動行程為160 mm ;
6. 主軸繞立柱中心回轉角度為180 ±
7. 主軸機床進給級數為3級。zui小0.08 mm /R,zui大0.3 mm /R.
8. 橫臂升降速度為1.2m/min
9. 工作臺面積(長?寬)為1150 680 mm
(二) Z3132運動參數包括主軸zui低,zui高轉速。根據現場調研和同類
機床的分析與比較,并兼顧銑削與鉆削加工的各自特點。擬定
r/min 720,r/min 39max min ==n n
(三) 動力參數的確定
動力參數主要是主電動機和搖臂升降電動機的功率。電動機功率的選取應適當,功率過大,使機床笨重,浪費電力,降低電機壽命;如果電動機功率確定得過小,將影響機床性能的發揮。確定的方式是調查研究與實驗經驗公式相組合。
1. 在Z3132進給運動和主運動共用一個電機,進給運動所消耗的功率與主運動相比是很小的,因此,計算時忽略進給所消耗的功率。
鉆削時,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,所有切削刃都會承受三個方向的力
f f f z y x ,,。查表(6)3-3,高速鋼麻花鉆切削力功率計算公式:
扭矩M=)(106
0m N km f ym xm m d c ??- 當加工中等強度碳鋼GPa b 735.0=σ
時,系數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Z3132為d 0--=32 mm ;
f --進給量,對Z3132zui大進給量f =0。3 mm/r
n --轉速,對Z3132n max =720 r/min
k m --鉆頭磨鈍系數,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YD100L ——4/2。額定功率N d =2.4/2KW.同步轉速為3000
r/min 和1500R/MIN 。額定轉速為2800 r/min 和1400 r/min 搖臂升降電機功率的確定
參考Z3040搖臂升降電機的功率為1.1KW ,再根據現場調研確定選用A 07114電機,額定功率為550瓦,同步轉速1500 r/min 。額定轉速為1400 r/min
第二章 傳動設計
由于Z3132的成形運動可分為簡單成形運動,復合成形運動。每一個運動,不論是簡單的還是復合的,必須有一個外lianxi傳動鏈,只有復合才有內lianxi
傳動鏈。
一外聯傳動鏈設計
外聯傳動鏈用來lianxi主電動機和鉆床主軸,把一定的功率從電動機傳遞給主軸;保證主軸有一定轉速和調速范圍;能實現主動的啟動,停止,換向,制動等。
外聯傳動鏈和電機的連接,采用電動機通過聯軸器直接與主傳動系統相聯。進給運動和主運動共用一個電機。
外聯傳動鏈變速機構選擇分級變速機構,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,選擇分支傳動擴大變速范圍。
由于變速機構的零件較多,傳動件尺寸決定于它們傳遞的扭矩。在功率一定的前提下,扭矩與轉速成正比,因此將變速機構放在傳動鏈的高速部分。由于Z3132主軸轉速較低。故應使變速機構放在接近運動源處,降速機構放在變速機構后面。
Z3132由于電動機的功率較小,主運動鏈的轉動慣量不大,同時為了簡化構造,可以直接由交流異步電動機開停,換向和反接制動,不必設置專門的開停換向機構。
傳動機構的選擇可依據運動形式合理選擇。主運動傳動機構,線速度不太高,而扭矩較大,故全部選用齒輪傳動。
1.分級變速機構轉速圖的設計
根據設計要求,主軸轉速共分8級。n min=39 r/min n max=720 r/min。查
φ
(7)表1-3常用機床轉速和進給量的公比41
=
.1
(1)動組和傳動副方案:
為了縮短傳動鏈,可以采用減少傳動軸數和傳動零件數,減少傳動組數可縮短傳動鏈。但在總級數一定的情況下,勢必增加各傳動組內的傳動副數。因每一傳動組中傳動副數經常取為2或3。而傳動組過少時,必然降速過多,導致齒輪過大,增加經向尺寸。本機床Z=8,為擴大變速范圍,減少傳動副數。保用雙速電機,簡化結構。傳動組和傳動副數確定為8=22??+22
(2) 基本組與擴大組的排列順序
原則上是選擇中間傳動軸變速范圍zui小的排列順序,因為如果各列順序同號傳動軸zui高速相同,則變速范圍小。zui低轉速高。扭矩小。傳動件的尺寸
就小。由于電變速組φ電=2是第二擴大組,即φ電=φ2=1.412
。電動機只能放大在zui前面,所以結構式為8=2221+2221 (3) 降速比的分配原則
降速比的分配盡量前緩后急,前面傳動比的傳動組傳動比大,這樣可壓低中間軸的zui高轉速,降低機床振動,噪聲。 (4) 轉速圖的擬定
2 齒輪齒數確定
傳動比確定后查齒數:
19.11=i 齒數比22:26;39.21=i 齒數比16:39;83.11=i 齒數比17:31 1=i 齒數比32:32 1.31=
i 齒數比18:56;06
.11
=i 齒數比36:38 3 各軸和齒輪計算轉速的確定