立式钻孔机的设计说明书.docx
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立式钻孔机的设计说明书
立式钻孔机的设计说明书
1、立式钻孔机简介
1.1、立式钻孔机的工作原理
1.1.1、工作原理
立式钻孔机动力来源于电机,通过电带动电机产生转动。
因而与电机相连的皮带轮即发生相应转动,此转动通过传动轴上不同传动比的齿轮的作用,实现变速。
而立式钻孔机侧面具有调节转头上下移动的装置,通过其顺时针或者逆时针的相应转动,即可使得转头进行上下移动。
因此对于在一定厚度范围内的物体,通过将其置于载物台固定,转头旋转之后进行上下移动,即可实现对于一定厚度范围内的物体的钻孔。
1.1.2、应用领域
立式钻孔机广泛运用于各种工厂的钻孔作业中,并且主要用于加工较小较薄的产品。
产品材料包括木质,塑料,钢铁等,多种多样。
加工的产品类型多样,涵盖重轻工业,航空,车辆等等。
可以说,立式钻孔机与我们日常生活息息相关,常见而运用广泛。
1.2、立式钻孔机国内外研究情况
打孔技术起源于我国。
根据古书《川盐纪要》记载,我国早在2200多年前的秦代就开始利用钻探技术凿井取盐。
早期的打孔机是由人力驱动的简单冲击式机械,经长期不断演变、发展,成为现代具有机动动力驱动的各种冲击式钻机。
而本文所述的立式钻孔机为手动钻孔机,它包括一个手动传递机构,一个轴向进给机构,一个导向机构,一个间隙调整机构。
产品密封性能良好,工作稳定,劳动强度低、可一机多用。
而目前立式钻孔机技术在国内外都已达到成熟,各方面性能都相当稳定。
2、立式钻孔机产品的装配
立式钻孔机的结构分析
proe建模,绘制成的立式钻孔机的装配图和爆炸图如图2-1和图2-2所示:
图2-2立式钻孔机的装配图图2-2立式钻孔机的爆炸图
连接:
由装配图、爆炸图的组合可看出,两半外壳之间通过螺钉螺母连接,电动机与固定平板通过螺钉连接,固定平板与外壳也如此。
两皮带轮通过皮带连接,而两皮带轮的固定通过键槽与其外部的固定装置。
轴承与外壳通过嵌入,齿轮与转动轴之间有键槽,通过轴本身与固定套进行固定。
主轴上下移动通过把手旋转装置对主轴进行上下拨动。
固定板与光轴之间通过旋转固定。
底座与光轴,外壳与光轴都通过加强套进行固定,由螺钉螺母进行连接。
外壳中的连接多通过齿轮的传动和轴承进行连接。
装配:
由装配图、爆炸图的组合可看出,底座、加强套、螺钉、螺母之间通过两个轴对齐,面配合即可装配。
外壳、加强套、螺钉、螺母之间,电机、固定板、螺钉之间同理。
外壳与轴之间通过一个轴对齐,一个面对齐进行装配。
轴,键,齿轮之间通过一个轴对齐,三个面配合进行装配。
而它们与外壳之间则通过一个轴对齐,一个面对齐进行装配。
两个皮带轮与皮带之间通过一个相切,一个轴对齐,一个面对齐进行装配。
把手,齿轮轴之间通过螺钉连接,装配方式为一个轴对齐,一个面配合。
装配方式大致如此。
利用CAD软件绘制一轴的工程图,如下图所示:
3、传动轴零件的CAM过程
3.1、绘制加工轮廓线
打开MstercamX5软件,在绘图区底部的属性栏中单击“平面”,从中选择“H车床半径”|“设置平面到+X+Z相对于您的(WCS)”,接着绘制传动轴的外轮廓线,如图3-1所示:
图3-1传动轴外轮廓线
3.2、选择机床系统
在菜单栏中选择“机床类型”|“车床”|“默认”命令。
3.3、设置工件素材
在刀具路径操作管理器中,进行材料设置,如图3-2所示:
图3-2工件材料
3.4车右端面
在菜单栏中选择“刀具路径”|“车端面”命令,进行刀具参数设置,如图3-3,图3-4所示,完成生成车端面的刀具路径如图3-5所示。
图3-3车端面刀具路径参数
图3-4车端面参数
图3-5车端面刀具路径
3.5、粗车右半边工件
在菜单栏中选择“刀具路径”|“粗车”命令,设置刀具等参数,完成生成粗车的刀具路径如图3-6所示:
图3-6粗车刀具路径
3.6、精车右半边工件
在菜单栏中选择“刀具路径”|“精车”命令,设置刀具等参数,完成生成精车的刀具路径如图3-7所示:
图3-7精车刀具路径
3.7、左半边工件的车端面、粗车、精车加工
与右端加工进行同理操作生成总的刀具路径,如图3-8所示:
图3-8总刀具路径
3.8、加工键槽
在菜单栏中选择“机床类型”|“铣床”|“默认”命令,铣2个键槽,加工键槽刀具路径如图3-9所示:
图3-9键槽加工路径
3.9、进行验证加工
加工后的工件如图3-10所示:
图3-10加工完成图
3.10、主要的程序段(程序截取前10句)
%
O0000程序命名为0000
G21毫米单位输入
G0T0101快速移动定位,换1号刀,刀具的补正号是1
G18选择XZ平面
G97S1919M03主轴正转,恒转速为1919r/min
G0G54X45.618Z150.G54调用工件坐标系,刀具快速移动到坐标点X45.618,Z150.
G50S3600G50设置工件零点,主轴转速3600r/min
G96S275G96恒线速控制,设定切削速度(线速度)为275
G99G1X-1.6F.2G99每转进给量0.2mm/r,工进到点X-1.6
G0Z152.刀具迅速移动到Z150,X22.9的位置
X22.9
表1工艺过程卡片
西南交通大学
机械加工工艺过程卡片
产品型号
零件图号
产品名称
金刚石钻孔机
零件名称
传动轴
共
页
第
1
页
材料牌号
45钢
毛坯种类
棒料
毛坯外形尺寸
Φ30×150
每毛坯件数
1
每台件数
备注
工
序
号
工名
序称
工序内容
车
间
工
段
设备
工艺装备
工时
准终
单件
1
铸造
铸造毛坯
2
热处理
退火(消除内应力)
3
车
粗车左端面钻中心孔,粗车各圆柱面留精车余量
CA6140
三爪卡盘
4
车端面
粗、精车右端面
CA6140
三爪卡盘
5
车
工件换边夹住,粗车各圆柱面倒角
CA6140
三爪卡盘
6
车
精车左端各圆柱面到要求
CA6140
三爪卡盘
7
铣
铣轴上的2个键槽以达要求
XK6140
机械式平口钳
8
去毛刺
去除全部毛刺
钳工台
9
终检
按零件图样要求全面检查
设计(日期)
校对(日期)
审核(日期)
标准化(日期)
会签(日期)
小明
2013-12-20
2013-12-21
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
表2工序卡片
机械加工工序卡片
产品型号
零件图号
产品名称
金刚石钻孔机
零件名称
传动轴
共页
第页
车间
工序号
工序名
材料牌
1
45钢
毛坯种类
毛胚外形尺寸
每毛坯可制作件数
每台件数
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
车床、铣床
CA6140、XK6140
夹具编号
夹具名称
切削液
工位器具编号
工位器具名称
工序工时
准终
单件
描图
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速r/min
切削速度m/min
进给量mm/r
切削深度mm
进给次数
工步工时
描校
机动
辅助
1
车右端面
三爪卡盘
800
0.5
1
2
粗车右边各圆柱面
三爪卡盘
800
0.2
3
精车右边各圆柱面
三爪卡盘
1000
0.1
0.2
4
车左端面
三爪卡盘
800
0.5
1
5
粗车左边各圆柱面
三爪卡盘
800
0.2
6
精车左边各圆柱面
三爪卡盘
1000
0.1
0.2
7
铣键槽
机械式平口钳
800
0.5
2
底图号
装订号
设计(日期)
审核(日期)
标准化(日期)
会签(日期)
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
2013-12-20
2013-12-21
4、传动轴零件的CAE过程
先定义材料(STEEL),对轴进行材料分配(STEEL),接着进行约束和施加载荷,对键槽施加X方向的力550N,结果如图4-1所示:
图4-1分配材料并约束施加载荷
点击“分析和研究”,如图4-2所示,点击文件→新建静态分析,按绿旗运行按钮,运行结束后,按“查看设计研究或有限元分析结果”,查看应力、应变分析得结果如图4-3,图4-4所示:
图4-2
图4-3轴的应力
图4-4轴的应变
由图4-1和图4-2可知,最大受力在轴小端键槽与键连接处,最小受力在轴端部,查机械设计书,可得材料45钢的直径小于100mm的轴的许用弯曲应力
=55
,由于
,由图可知满足工作要求。
5、结论
通过对立式钻孔机产品的CAD/CAM/CAE设计,缩短了产品设计周期,降低了设计成本,设计阶段就可以清楚地掌握其加工方式和力学性能,避免一些简单的错误,有利于立式钻孔机的批量生产。
6、参考文献
1、濮良贵,纪名刚.机械设计(第八版).高等教育出版社.2006,5.
2、刘国华,李德溥,张海兵.Pro/ENGINEERWildfire5.0产品设计行业应用实践.机械工业出版社.2010,3.
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