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1、洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 分度盤雙面組合鉆床設(shè)計(jì) 摘 要 應(yīng)用組合機(jī)床加工大批量零件，快捷高效，生產(chǎn)效率高是機(jī)械加工的發(fā)展方向。本次設(shè)計(jì)任務(wù)是：分度盤鉆孔組合鉆床及主軸箱設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程主要闡述了組合鉆床的工作原理，設(shè)計(jì)過(guò)程，與通用機(jī)床和普通專用機(jī)床相比的優(yōu)越性，并對(duì)其主軸箱進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。本課題設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是完成機(jī)械部分的設(shè)計(jì)，主要有機(jī)床聯(lián)系尺寸圖、主軸箱裝配圖，主軸箱補(bǔ)充加工示意圖以及重要零件的繪制。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中根據(jù)實(shí)際情況取得相關(guān)數(shù)據(jù)，參考有關(guān)資料，吸取前人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)客觀實(shí)際和掌握的現(xiàn)有知識(shí)進(jìn)行改進(jìn)。 主軸箱是組合機(jī)床的主要部件之一，按專業(yè)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，由

2、通用部件組成。其主要作用是：根據(jù)被加工零件的加工要求安排各主軸位置，并將動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)由電機(jī)或動(dòng)力部件傳給各工作主軸，使之得到要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。 關(guān)鍵詞：主軸箱，組合機(jī)床，分度盤 Indexing plate double-sided combination drilling machine design ABSTRACT Application combination machine tools machining large parts, efficient, high production efficiency is the development

3、direction of mechanical processing. This design task is: indexing plate drilling combination drilling and spindle box design. Design process mainly expounds the working principle, combination drilling machine design process, and general machine tools and the superiority of the special machine compar

4、ed with ordinary, and the spindle box design and calculation. This topic design basic task is to finish the design of mechanical part, mainly has machine dimension print, spindle box contact drawings, spindle box added processing schemes and important components of the draw. In the design process o

5、btained according to the actual situation of relevant data, consult the relevant material, predecessors design experience, and according to the objective reality and master of the existing knowledge to improve. Spindle box is one of the major parts of combination machine tools, according to the pro

6、fessional requirements for design, by general parts. Its main effect is: according to the requirements of the processing of processed spares the spindle position, and arrange the power and movement by motor or power components to the working spindle, to get the speed and steering required. KEY

7、WORDS: Spindle box, combination machine tools, indexing plate drilling 5 目　錄 前言 1 第1章 引言 2 1.1 組合機(jī)床概述 2 1.2 該課題研究的目的和意義 2 1.3 組合機(jī)床發(fā)展史 2 1.4 國(guó)內(nèi)外該研究技術(shù)現(xiàn)狀 3 1.5 本課題研究的基本內(nèi)容 4 1.6 本課題主要研究解決的難點(diǎn)問(wèn)題和擬采用的辦法 5 第2章多孔鉆組合機(jī)床總體方案設(shè)計(jì) 6 2.1 零件分析 6 2.1.1 零件的技術(shù)要求 6 2.1.2 結(jié)構(gòu)方案分析和方案的選擇 6 2.1.3 選擇定位基準(zhǔn)的原則及

8、應(yīng)注意的問(wèn)題 6 2.1.4 確定夾壓位置應(yīng)注意的問(wèn)題 6 2.2 工藝分析 7 2.3 確定機(jī)床的配置形式 7 2.3.1 不同配置形式組合機(jī)床的特點(diǎn)及適應(yīng)性 8 2.3.2 不同配置形式組合機(jī)床的加工精度 8 2.3.3 選擇機(jī)床配置形式應(yīng)注意的問(wèn)題 9 第3章 組合機(jī)床設(shè)計(jì) 10 3.1 切削用量的確定 10 3.2 確定切削力、切削扭矩、切削功率 10 3.3 選擇刀具結(jié)構(gòu) 11 3.4 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇 12 3.5 確定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度 14 3.6 選擇刀具接桿 15 3.7 確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸 15 3.8 工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 16

9、3.9 快進(jìn)長(zhǎng)度的確定 16 3.10 機(jī)床尺寸聯(lián)系圖 16 第4章 主軸箱設(shè)計(jì) 21 4.1 多軸箱的基本結(jié)構(gòu)及表達(dá)方法 21 4.2 通用箱體 21 4.2.1 通用箱體類零件 22 4.2.2 通用鉆削類主軸 22 4.3 多軸箱的設(shè)計(jì) 23 4.3.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 23 4.3.2 確定主軸結(jié)構(gòu)型式及齒輪模數(shù) 24 4.4 多軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 4.5 多軸箱傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù)確定 28 4.5.1 確定傳動(dòng)軸8的位置及齒輪齒數(shù) 28 4.5.2 確定傳動(dòng)軸9的位置及其與主軸3、7間的齒輪副齒數(shù) 29 4.5.3 確定合攏傳動(dòng)軸10的位

10、置 30 4.5.4 確定傳動(dòng)軸11的位置及其與驅(qū)動(dòng)軸O間的齒輪副齒數(shù) 31 4.5.5 確定傳動(dòng)軸12、13的位置及其與傳動(dòng)軸11與主軸3、4的齒輪副齒數(shù) 31 4.5.6 確定手柄軸14的位置及其與主軸3的齒輪副齒數(shù) 31 4.5.7 確定油泵軸15的位置及其與主軸3的齒輪副齒數(shù) 32 4.6 驗(yàn)算主軸的轉(zhuǎn)速 32 4.7 軸的強(qiáng)度計(jì)算 32 4.8 齒輪的校核 33 4.8.1 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 34 4.8.2 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 35 4.9 多軸箱總圖繪制 35 結(jié)　論 37 謝 辭 38 參考文獻(xiàn) 39 前言 組合機(jī)床是以通用部件為

11、基礎(chǔ)，配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具，組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床。 組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多任務(wù)序、多面或多任務(wù)位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。 組合機(jī)床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀

12、具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。 通用部件按功能可分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動(dòng)力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主要有動(dòng)力箱、切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。 支承部件是用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。 輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度鼓輪和往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等。 控制部件是用以控制機(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺(tái)等。輔助部件有潤(rùn)滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等

13、。 組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。 第1章 引言 1.1 組合機(jī)床概述 組合機(jī)床是以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，再配以少量專用部件而組成的專用機(jī)床，具有一般專用機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率及自動(dòng)化程度高，易保證加工精度的特點(diǎn)，又能適應(yīng)工件的變化，具有一定的重新調(diào)整、重新組合的能力。組合機(jī)床可以對(duì)工件采用多刀、多面及多方位加工，特別適于在大批、大量生產(chǎn)中對(duì)一種或幾種類似零件的一道或幾道工序進(jìn)行加工。組合機(jī)床可完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔、攻螺紋

14、、車、銑、磨削以及滾壓等工序。 1.2 該課題研究的目的和意義 傳統(tǒng)機(jī)床只能對(duì)一種零件進(jìn)行單刀，單工位，單軸，單面加工，成產(chǎn)效率低且加工精度不穩(wěn)定，組合機(jī)床能夠?qū)σ环N（或幾種）零件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、銑削磨削等工序，生產(chǎn)效率高，加工精度穩(wěn)定。本課題針對(duì)分度盤設(shè)計(jì)專用雙面多孔鉆機(jī)床，有利于提高大批量生產(chǎn)的分度盤的生產(chǎn)效率，提高加工精度穩(wěn)定性，節(jié)約社會(huì)資源。 1.3 組合機(jī)床發(fā)展史 專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來(lái)的。在專用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。 最早的組合機(jī)床是1911年在

15、美國(guó)制成的，用于加工汽車零件。初期，各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國(guó)福特汽車公司和通用汽車公司與美國(guó)機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對(duì)部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。 二十世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動(dòng)檢測(cè)和刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達(dá)0.05毫米／1000毫米，表面粗糙度可低達(dá)2.5～0.63微米；鏜孔精度可達(dá)IT7～6級(jí)，孔距精度可達(dá)0.03～0.02微米 。 1.4 國(guó)內(nèi)外該研究技術(shù)現(xiàn)狀 組

16、合機(jī)床自1911年在美國(guó)研制成功后便廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的汽車工業(yè)中，并且隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而逐步完善。組合機(jī)床是根據(jù)被加工件的工藝要求，按照工序高度集中的原則而設(shè)計(jì)的，并以系列化 、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件而組成的專用設(shè)備，并配以專用夾具，采用多把刀具同時(shí)進(jìn)行加工。組合機(jī)床的輔助動(dòng)作實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，具有專用、高效、自動(dòng)化和易于保證加工精度。當(dāng)被加工的零件尺寸結(jié)構(gòu)有所改進(jìn)時(shí)，合機(jī)床的通用零部件還可以重新被利用組成新的組合機(jī)床，且具有一定的柔性度。在數(shù)控設(shè)備還沒(méi)有普及和推廣的幾十年里，它對(duì)于提高加工效率，降低對(duì)操作者的技術(shù)要求起到了很大的作用，尤其是組合銑床和專用鉆床，在殼體類零件

17、的加工線中應(yīng)用非常廣泛。 近幾年來(lái)，由于國(guó)家加大基礎(chǔ)設(shè)施的投入，工程機(jī)械需求呈現(xiàn)了強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭，部分生產(chǎn)廠家呈現(xiàn)出一年翻一番的發(fā)展形勢(shì)，雖然國(guó)家因出現(xiàn)局部經(jīng)濟(jì)過(guò)熱而采取對(duì)鋼材、建材、電解鋁等行業(yè)進(jìn)行調(diào)控，但許多重點(diǎn)工程都陸續(xù)開工上馬，工程機(jī)械雖不會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象，但今后幾年仍然會(huì)維持較大程度的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。國(guó)內(nèi)工程機(jī)械同進(jìn)口產(chǎn)品相比，其特點(diǎn)是價(jià)位低、產(chǎn)品穩(wěn)定性、可靠性差、零件加工手段落后。隨著國(guó)家對(duì)世貿(mào)承諾的逐步實(shí)現(xiàn)，價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)也逐漸減少，以裝載機(jī)為例：目前大多數(shù)的主機(jī)生產(chǎn)廠及部件配套廠家對(duì)變速箱箱體、變矩器殼體前車架、后車架、動(dòng)臂、驅(qū)動(dòng)橋等關(guān)鍵零件，大多采用通用設(shè)備加工，這種加工方式的缺點(diǎn)

18、有：生產(chǎn)能力難以擴(kuò)大，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，在制品積壓嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)效益不夠顯著。值得慶幸的是國(guó)內(nèi)比較大的裝載機(jī)生產(chǎn)廠家都已逐步認(rèn)識(shí)到這一問(wèn)題。在機(jī)構(gòu)件方面，廈工、臨工、宜工、龍工紛紛采用組合機(jī)床對(duì)動(dòng)臂、前車架、后車架，前后鉸接架的孔系進(jìn)行加工，零件一次裝夾，多頭同時(shí)加工，比通用機(jī)床單孔逐個(gè)加工，效率提高了3—6倍，而且避免了工件調(diào)頭而產(chǎn)生的二次定位誤差。運(yùn)用組合機(jī)床加工結(jié)構(gòu)件與通用機(jī)床相比各孔系坐標(biāo)精度可以由1mm提高到0.2mm，同軸度0．5mm提高到0．08mm孔系平行度由0.7mm提高到0.1 mm 而且所有精度均靠機(jī)床本身的裝配精度保證，為提高整車的質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。變速箱箱體是裝載機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中

19、的核心部件， 零件本身的結(jié)構(gòu)剛度較差，而加工精度相對(duì)要求較高，不采用特殊措施，使得與變速器結(jié)合面0.08mm的平面度以及各孔對(duì)此面的垂直度，各孔中心矩均難以保證。組合機(jī)床與通用機(jī)床組合生產(chǎn)線使適當(dāng)?shù)耐顿Y能迅速擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，解決通用機(jī)床加工效率低，同一工序需要多臺(tái)機(jī)床加工的難題。在工程機(jī)械快速發(fā)展的今天，我們面臨的產(chǎn)品上規(guī)模，質(zhì)量上臺(tái)階的難題，都可以運(yùn)用組合機(jī)床加工得到有效的解決，組合機(jī)床在工程機(jī)械領(lǐng)域有著更大的發(fā)展空間。 1.5 本課題研究的基本內(nèi)容 (1)零件分析 仔細(xì)閱讀所拿到的零件圖紙，分析零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求。 (2)擬定零件工藝方案 確定零件的材料，加工時(shí)的定位

20、基準(zhǔn)以及零件的加工工藝方案。 (3)總體方案設(shè)計(jì) 確定機(jī)床的配置形式及總體結(jié)構(gòu)方案。 (4)組合機(jī)床設(shè)計(jì) 繪制機(jī)床尺寸聯(lián)系圖，機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡。 (5)主軸箱設(shè)計(jì) 繪制主軸箱草圖，選擇主軸結(jié)構(gòu)形式及動(dòng)力計(jì)算，設(shè)計(jì)主軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)，繪制主軸箱箱體補(bǔ)充加工示意圖。 圖1-1多軸箱傳動(dòng)分布圖 1.6 本課題主要研究解決的難點(diǎn)問(wèn)題和擬采用的辦法 (1) 多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 根據(jù)查閱各種資料，以及參閱多孔鉆相關(guān)案例，擬采用多軸鉆動(dòng)力頭的形式，將輸出軸按所要加工孔的位置尺寸分布，動(dòng)力從主軸輸出后經(jīng)傳動(dòng)軸將動(dòng)力傳遞給各個(gè)輸出軸，分布形式如圖1-1所示 (2) 組合機(jī)床的配

21、置形式 為了方便加工，擬采用傳統(tǒng)的臥式鉆床形式，，改造主軸箱及增加多軸 箱改造形式如圖1-2所示 圖1-2 組合機(jī)床配置形式示意圖 第2章多孔鉆組合機(jī)床總體方案設(shè)計(jì) 2.1 零件分析 被加工零件：分度盤 工件材料：45 2.1.1 零件的技術(shù)要求 a 4φ10H13等分圓周，其不等分公差為5′。 b一次加工兩件，4-φ10H13，3-φ13H13孔位置精度0.25。 2.1.2 結(jié)構(gòu)方案分析和方案的選擇 本課題是針對(duì)分度盤端面上7個(gè)孔鉆削這一特定工序而設(shè)計(jì)的一臺(tái)專用組合機(jī)床。正確選擇加工用定位基準(zhǔn)是確保加工精度的重要條件，同時(shí)也有利于

22、實(shí)現(xiàn)最大限度的集中工序，從而實(shí)現(xiàn)減少機(jī)床臺(tái)數(shù)的效果。由于采用專用夾具，對(duì)其精度要求完全可以達(dá)到。 2.1.3 選擇定位基準(zhǔn)的原則及應(yīng)注意的問(wèn)題 (1) 應(yīng)盡量選擇零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為組合機(jī)床加工的定位基準(zhǔn)。這樣可以減少基準(zhǔn)不符的誤差，以保證加工精度，但在某些情況下，卻必須選用其他作為定位基準(zhǔn)。 (2) 選擇定位基準(zhǔn)應(yīng)確定工件定位穩(wěn)定。盡量采用已加工較大平面作為定位基準(zhǔn)，這對(duì)于加工尤為重要。 (3)統(tǒng)一基準(zhǔn)原則。即在各臺(tái)機(jī)床上采取共同的定位基面來(lái)加工零件不同表面的孔或?qū)ν槐砻嫔系目淄瓿刹煌墓ば颉? 2.1.4 確定夾壓位置應(yīng)注意的問(wèn)題 在選擇定位基面時(shí)，要相應(yīng)決定夾壓位置。此時(shí)

23、應(yīng)注意的問(wèn)題是： a保證零件夾壓后定位穩(wěn)定。為使工件在加工過(guò)程中不產(chǎn)生振動(dòng)移動(dòng)，夾壓力要足夠，夾壓點(diǎn)布置加壓合力落在定位平面內(nèi)。 b盡量減少避免零件夾壓后得變形，消除其對(duì)加工精度的影響。 2.2 工藝分析 工藝分析是設(shè)計(jì)組合機(jī)床最重要的一步，必須認(rèn)真分析被加工零件的工藝過(guò)程。深入現(xiàn)場(chǎng)全面了解被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工部位，夾緊方式，工藝方法和加工過(guò)程所用的刀具，切削用量及生產(chǎn)率等。 選擇單工位，雙面臥式組合機(jī)床，使機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工件可靠，更符合多，快，好，省的要求。 a 加工精度的要求 由于加工孔相對(duì)于中心的位置度要求比較高，因此采用單工位方法一次定位，可以減少定位誤

24、差。 b被加工零件大小形狀特點(diǎn)，加工部位特點(diǎn)要求。 這些特點(diǎn)在很大的程度上決定采用臥式機(jī)床。一般來(lái)說(shuō)，孔中心線與定位基面平行宜采用臥式機(jī)床。故本加工工序采用臥式機(jī)床。該組合機(jī)床是鉆4φ10和3φ13，精度等級(jí)H13。 本道工序的夾緊也非常方便，可以利用上一道工序的加工特點(diǎn)?？锥ㄎ?，端面定位，端夾緊，定位可靠，夾緊方便，裝卸方便，工藝裝備簡(jiǎn)單。根據(jù)上述被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工要求，工藝過(guò)程及生產(chǎn)率，可以確定機(jī)床配置形式為臥式組合機(jī)床，這種配置形式可達(dá)到較高的加工精度，對(duì)于精加工機(jī)床的夾具公差，一般加工零件的三分之一至五分之一，對(duì)于粗加工機(jī)床采用固定式導(dǎo)向，能達(dá)到0.2mm。 2.

25、3 確定機(jī)床的配置形式 通常根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工要求，生產(chǎn)率和工藝過(guò)程方案等，大體上就可以確定應(yīng)采用哪種基本形式的組合機(jī)床。但在基本形式的基礎(chǔ)上，由于工藝的組織，動(dòng)力頭的不同配置方法，零件安裝數(shù)目和工位數(shù)多少等具體安排不同，而具有多種配置方案。它們對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，通用化程度，結(jié)構(gòu)工藝性能，重新調(diào)整的可能性以及經(jīng)濟(jì)效果，還有維修操作是否方便等，都具有不同的影響。另外，還必須看到，就是在有些情況下，對(duì)于工藝過(guò)程方案做不大的更改或重新安排，往往會(huì)使機(jī)床簡(jiǎn)單，工作可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，更符合多快好省的要求。因此，在最后決定機(jī)床配置形式和結(jié)構(gòu)方案時(shí)，必須注意下面一些問(wèn)題： A加工精度要求的影

26、響 B機(jī)床生產(chǎn)率的影響 C被加工零件的大小，形狀加工部位特點(diǎn)的影響 D車間布置情況的影響 E工藝間聯(lián)系情況的影響 F使用廠的技術(shù)后方和自然條件的影響 被加工零件的特點(diǎn)在很大程度上決定了機(jī)床的配置形式。 2.3.1 不同配置形式組合機(jī)床的特點(diǎn)及適應(yīng)性 單工位組合機(jī)床通常是用于加工一個(gè)或兩個(gè)工件，特別適用于大中型箱體件的加工。根據(jù)配置動(dòng)力部件的數(shù)量，這類機(jī)床可以從單面或同時(shí)從幾個(gè)方面對(duì)工件進(jìn)行加工。各種形式的單工位組合機(jī)床具有固定的夾具。通?？梢园惭b一個(gè)工件特別適合于大中型零件的加工。本設(shè)計(jì)的零件較大，需要加工的孔徑較大，且與軸箱配合安裝，基于這點(diǎn)考慮，本設(shè)計(jì)采用單工位組合機(jī)床

27、是合適的。多工位組合機(jī)床主要適用于中小型零件。 2.3.2 不同配置形式組合機(jī)床的加工精度 在組合機(jī)床上影響加工精度的因素很多，一般分為與切削負(fù)荷無(wú)關(guān)的誤差（如機(jī)床原始誤差，工件安裝誤差，夾具與刀具的誤差，其它偶然性誤差等）和與切削負(fù)荷有關(guān)的誤差（如夾壓變形，熱變形，刀具磨損所引起的誤差和其他偶然性誤差）。組合機(jī)床加工精度通常是靠夾具來(lái)保證的，我們也可以把影響加工精度的因素分為加工誤差和夾具誤差兩大類。那么現(xiàn)在的問(wèn)題在于確定夾具誤差和加工誤差的比例，這個(gè)問(wèn)題的解決通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行機(jī)床配置形式的選擇。一般從固定式夾具組合機(jī)床的加工精度和移動(dòng)式夾具組合機(jī)床的加工精度來(lái)考慮。固定式夾

28、具單工位組合機(jī)床加工精度最高。這種機(jī)床由于零件采用固定導(dǎo)向的位置度可以達(dá)到0.2mm?？梢?jiàn)這種形式的組合機(jī)床加工此零件能穩(wěn)定的保證加工精度。 2.3.3 選擇機(jī)床配置形式應(yīng)注意的問(wèn)題 A適當(dāng)提高工序集中程度 在確定機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案時(shí)，要合理解決工序集中程度的問(wèn)題。在一個(gè)動(dòng)力頭上安裝多軸，同時(shí)加工多孔來(lái)集中工序，是組合機(jī)床最基本的方法，在一臺(tái)機(jī)床主軸數(shù)量有達(dá)200根左右的。但是，也不應(yīng)無(wú)限制地增加主軸數(shù)量，要考慮到動(dòng)力頭及主軸箱的性能和尺寸，并保證調(diào)整和更換刀具的方便性。這些在以后的設(shè)計(jì)中藥得以解決。 B注意排屑和操作使用的方便性 排除切屑和操作使用的方便性隊(duì)機(jī)床方案也有影

29、響。 C夾具形式對(duì)機(jī)床配置形式的影響 選擇機(jī)床配置形式時(shí)要注意考慮夾具結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)可能性和工作的可靠性，在決定加工一個(gè)工件的成套流水線上個(gè)機(jī)床的型式時(shí)，還應(yīng)注意，是機(jī)床與夾具的型式盡量一致，尤其是粗加工機(jī)床。這樣不僅有利于保證加工精度，而且便于設(shè)計(jì)，制造和維修，也提高了機(jī)床之間的通用化程度。 D另外還應(yīng)具有一定的成產(chǎn)批量 9 第3章 組合機(jī)床設(shè)計(jì) 3.1 切削用量的確定 因?yàn)樗O(shè)計(jì)的組合機(jī)床為多軸同步加工在大多數(shù)情況下，所選切削用量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)比一般通用機(jī)床單刀加工低30%左右．多軸主軸箱上所有刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)，工作時(shí)，要求所有刀具的每分鐘

30、進(jìn)給量相同，且等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量（mm/min）應(yīng)是適合有刀具的平均值。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計(jì)成不同轉(zhuǎn)速和不同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）與其適應(yīng)。以滿足不同直徑的加需要，即：==…== 式中：… ——各主軸轉(zhuǎn)速（r/min） … ——各主軸進(jìn)給量（mm/r） ——?jiǎng)恿_(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/min） 由于分度盤孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求都是相同的。按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿足加工要求的原則，采用查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P130表6-1高速鋼鉆頭切削用量得：鉆頭直徑=10mm,45鋼HB=600MPa、進(jìn)給量=0.15mm/r、切削速度

31、=17.5m/min; =13㎜、進(jìn)給量=0.2㎜/r、切削速度=17.1m/min。 3.2 確定切削力、切削扭矩、切削功率 根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度v及進(jìn)給量f）確定切削力，作為選擇動(dòng)力部件（滑臺(tái)）及夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動(dòng)件（齒輪，傳動(dòng)軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動(dòng)電動(dòng)（一般指動(dòng)力箱）功率，通過(guò)查P134表6-20計(jì)算如下： 切削力： =1914N 切削扭矩： 切削功率： 式中：——抗拉強(qiáng)度（）或（） F——切削力（N） D——鉆頭直徑（mm） f——每

32、轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r） T——切削扭矩() v——切削速度（m/min） P——切削功率(kW) 3.3 選擇刀具結(jié)構(gòu) 分度盤的抗拉強(qiáng)度為600，孔徑為10mm，為13mm,刀具的材料選擇高速鋼鉆頭（W18Cr4V），為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、刃磨簡(jiǎn)單，選擇標(biāo)準(zhǔn)Φ10和Φ13的麻花鉆?？准庸さ毒叩拈L(zhǎng)度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套之間有30～50mm的距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調(diào)整量。 圖3-1麻花鉆結(jié)構(gòu)示意圖 3.4 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇 導(dǎo)向套的選擇 在組合機(jī)床上加工孔，除用剛性主軸的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾

33、具導(dǎo)向。因此正確選擇導(dǎo)向裝置的類型，合理確定其尺寸、精度，是設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要內(nèi)容，也是繪制加工示意圖時(shí)必須解決的內(nèi)容。 (1)選擇導(dǎo)向類型 根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑=10mm、=13mm和刀具導(dǎo)向的線速度、，選擇固定式導(dǎo)向。 (2)導(dǎo)向套的參數(shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導(dǎo)向裝置，如圖3-2所示： 圖3-2固定導(dǎo)向裝置 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸見(jiàn)。 固定裝置的配合如下表： 表3-1 固定裝置的配合 導(dǎo)向類別 工藝方法 d D 刀具導(dǎo)向部分外徑 固定導(dǎo)向 鉆孔 G7(或F8) 導(dǎo)向裝置的布置如表3-2所示：

34、 表3-2 導(dǎo)向裝置的參數(shù)(mm) 尺寸 項(xiàng)目 l1 l2 l3 與直徑d的關(guān)系 (1～2.5)d 鉆鋼 （1~1.5）d d/3+(3～8) 計(jì)算值 2=20 15 10/3+8=11 圖3-3 固定導(dǎo)向裝置的布置 3.5 確定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度 因?yàn)檩S的材料為40Cr，剪切彈性模量G=81.0GPa,剛性主軸取ψ＝1／4（0）／m,由表3-4取B=7.3， 根據(jù)剛性條件計(jì)算主軸的直徑為： 式中：d——主軸直徑（mm） 圖3-4 通用主軸參數(shù) T——軸所承受的轉(zhuǎn)矩（Nmm） B——系數(shù)

35、據(jù)表3-4軸能承受的轉(zhuǎn)矩取所有主軸直徑d=25mm,由表3-6通用主軸的系列參數(shù)查得，主軸外伸長(zhǎng)度為：L=115mm，接桿莫氏圓錐號(hào)為1，2，3。 3.6 選擇刀具接桿 由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長(zhǎng)度為一定值，而刀具的長(zhǎng)度也是一定值，因此，為保證多軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設(shè)置可調(diào)環(huán)節(jié)，這個(gè)可調(diào)節(jié)在組合機(jī)床上是通過(guò)可調(diào)整的刀具接桿來(lái)解決的,連接桿如圖3-5所示， 圖3-5 可調(diào)連接桿 連接桿上的尺寸d與主軸外伸長(zhǎng)度的內(nèi)孔D配合，因此，根據(jù)接桿直徑d選擇刀具接桿參數(shù)如表3-3所示： 表3-3 可調(diào)接桿的尺寸

36、d(h6) d1(h6) d2 d4 L l1 l3 螺母 厚度 28 Tr282 莫氏1 或2號(hào) 25 95 42 15 12 3.7 確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸 從保證加工終了時(shí)主軸箱端面到工件端面間距離最小來(lái)確定全部聯(lián)系尺寸。其中最重要的聯(lián)系尺寸即工件端面到多軸箱端面之間的距離，它等于刀具懸伸長(zhǎng)度、螺母厚度、主軸外伸長(zhǎng)度與接桿伸出長(zhǎng)度（可調(diào)）之和，再減去加工孔深度和切出值。 3.8 工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 如圖3-5工作進(jìn)給長(zhǎng)度應(yīng)等于工件加工部位長(zhǎng)度L與刀具切入長(zhǎng)度和切出長(zhǎng)度之和。切入長(zhǎng)應(yīng)應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在5～10mm之間選擇，誤差

37、大時(shí)取大值，因此取=10mm，加工部位長(zhǎng)度L=38mm，切出長(zhǎng)度=,則L=+L+=10+38+12=60mm。 3.9 快進(jìn)長(zhǎng)度的確定 考慮實(shí)際加工情況，在未加工之前，保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間，也就是快速退回行程須保證所有刀具均退至夾具導(dǎo)套內(nèi)而不影響工件裝卸。鉆孔取快速退回行程為120mm，快退長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工作工進(jìn)之和，因此快進(jìn)長(zhǎng)度120－60=60mm。 3.10 機(jī)床尺寸聯(lián)系圖 1、聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容 一般來(lái)說(shuō)，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件——?jiǎng)恿ο洹?dòng)力滑臺(tái)、側(cè)底座、中間底座加上專用部件——多軸箱、刀、輔具系統(tǒng)、

38、夾具、液、電、冷卻、潤(rùn)滑、排屑系統(tǒng)組合而成。聯(lián)系尺寸圖用來(lái)表示機(jī)床各組成部件的相互裝配和運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以檢驗(yàn)機(jī)床各部件的相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系是否滿足要求，通用部件的選擇是否合適，并為進(jìn)一步開展主軸箱、夾具等專用部件、零件的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可以看成是簡(jiǎn)化的機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。 圖3-7 機(jī)床尺寸聯(lián)系圖 如圖3-7所示，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容包括機(jī)床的布局形式，通用部件的型號(hào)、規(guī)格、動(dòng)力部件的運(yùn)動(dòng)尺寸和所用電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)、工件與各部件間的主要聯(lián)系尺寸，專用部件的輪廓尺寸等。 2、選用動(dòng)力部件 選用動(dòng)力部件主要選擇型號(hào)、規(guī)格合適的動(dòng)力滑臺(tái)、動(dòng)力箱。

39、 (1)滑臺(tái)的選用 通常，根據(jù)滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)方式、所需進(jìn)給力、進(jìn)給速度、最大行程長(zhǎng)度和加工精度等因素來(lái)選用合適的滑臺(tái)。 a驅(qū)動(dòng)形式的確定 根據(jù)對(duì)液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)的性能特點(diǎn)比較，并結(jié)合具體的加工要求，使用條件選擇HY系列液壓滑臺(tái)。 b確定軸向進(jìn)給力 滑臺(tái)所需的進(jìn)給力 式中：——各主軸加工時(shí)所產(chǎn)生的軸向力 由于滑臺(tái)工作時(shí)，除了克服各主軸的軸的向力外，還要克服滑臺(tái)移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力。因而選擇滑臺(tái)的最大進(jìn)給力應(yīng)大于＝16.785kN。 c確定進(jìn)給速度 液壓滑臺(tái)的工作進(jìn)給速度規(guī)定一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速，對(duì)液壓滑臺(tái)確定切削用量時(shí)所規(guī)定的工作進(jìn)給速度應(yīng)大于滑臺(tái)最小工作進(jìn)給速度的0

40、.5～1倍;液壓進(jìn)給系統(tǒng)中采用應(yīng)力繼電器時(shí)，實(shí)際進(jìn)給速度應(yīng)更大一些。本系統(tǒng)中進(jìn)給速度。所以選擇ⅡA液壓滑臺(tái)，工作進(jìn)給速度范圍12.5～500mm/min，快速移動(dòng)速度8m/min。 d確定滑臺(tái)行程 滑臺(tái)的行程除保證足夠的工作行程外，還應(yīng)留有前備量和后備量。前備量的作用是動(dòng)力部件有一定的向前移動(dòng)的余地，以彌補(bǔ)機(jī)床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調(diào)整。本系統(tǒng)前備量為30mm，后備量的作用是使動(dòng)力部件有一定的向后移動(dòng)的余地，為方便裝卸刀具，取40mm,所以滑臺(tái)總行程應(yīng)大于工作行程，前備量，后備量之和。綜合上述條件，確定液壓動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)ⅡA。 (2)由下式估動(dòng)力箱的選用 動(dòng)力箱主要依據(jù)多軸所

41、需的電動(dòng)機(jī)功率來(lái)選用，在多軸箱沒(méi)有設(shè)計(jì)之前，可算 ＝4.6 式中：η——多軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)η＝0.8～0.9；有色金屬時(shí)η＝0.7～0.8，本系統(tǒng)加工45鋼，取η＝0.7。 動(dòng)力箱的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于計(jì)算功率，并結(jié)合主軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇。因此，選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為的I型動(dòng)力箱，動(dòng)力箱輸出軸至箱底面高度為159.5mm。主要技術(shù)參數(shù)如下表： 主電機(jī)傳動(dòng)型號(hào) 轉(zhuǎn)速范圍（r/min） 主電機(jī)功率（） 電機(jī)轉(zhuǎn)速 輸出轉(zhuǎn)速 1440 720 5.5 (3)配套支承部件的選用 側(cè)底座選1CC401 3、確定裝料高度 裝料高度指工件安裝基面至機(jī)床

42、底面的垂直距離，在現(xiàn)階段設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，裝料高度可視具體情況在H＝580～1060mm之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為880mm。 4、中間底座輪廓尺寸 中間底座的輪廓尺寸要滿足工件及夾具在其上面安裝的需要，又考慮到與滑臺(tái)側(cè)底座相連接。因此，中間底座的寬為600mm,長(zhǎng)度為800mm。 5、確定多軸箱輪廓尺寸 標(biāo)準(zhǔn)通用多軸箱厚度是一定的臥式325mm。因此，確定多軸箱，主要是確定多軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度 B=b+2 H=h+ 式中 b——工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔的距離 b=210mm ——最邊緣

43、主軸中心至箱體壁距離 >70~100mm 取=100mm h——工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離 h=200.5mm ——最低軸高度 =69.5+880-(0.5+560+320) =69 B=210+2100=410mm H=h+h1+b1=200.5+69+100=369.5mm 查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，P135表7-1并綜合其與動(dòng)力箱的配套規(guī)格選取多軸箱體規(guī)格尺寸630500 6、機(jī)床分組 為了便于設(shè)計(jì)和組織生產(chǎn)，組合機(jī)床各部件和裝置按不同功能劃分編組。本機(jī)床編組如下： 第10組 左滑臺(tái)側(cè)底座 第20組 夾具 第11組 右滑臺(tái)側(cè)底座 第12

44、組 中間底座 第30組 電氣裝置 第40組 傳動(dòng)裝置 第60組 刀具 第61組 工具 第71組 左多主軸箱 第72組 右多主軸箱 37 第4章 主軸箱設(shè)計(jì) 4.1 多軸箱的基本結(jié)構(gòu)及表達(dá)方法 多軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件。它是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量和位置、切削用量和主軸類型設(shè)計(jì)的傳遞各主軸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。其動(dòng)力來(lái)自通用的動(dòng)力箱，與動(dòng)力箱一起安裝于進(jìn)給滑臺(tái)，可完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔等加工工序。多軸箱一般具有多根主軸同時(shí)對(duì)一列孔系進(jìn)行加工。但也有單軸的，用于鏜孔居多。多軸箱按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為通用(即標(biāo)準(zhǔn))多軸箱和專用多軸箱兩大類。前者結(jié)構(gòu)典

45、型，能利用通用的箱體和傳動(dòng)件；后者結(jié)構(gòu)特殊，往往需要加強(qiáng)主軸系統(tǒng)剛性，而使主軸及某些傳動(dòng)件必須專門設(shè)計(jì)，和用精密滑臺(tái)導(dǎo)軌來(lái)保證加工孔的位置精度。通用多軸箱則采用標(biāo)準(zhǔn)主軸，借助導(dǎo)向套引導(dǎo)刀具來(lái)保證被加工孔的位置精度。 4.2 通用箱體 通用多軸箱主要由箱體類零件、主軸、傳動(dòng)軸、齒輪以及潤(rùn)滑和防油元件等組成，在多軸箱體的內(nèi)腔，可安裝厚度為24mm的齒輪三排或厚度32mm的齒輪兩排；在后蓋內(nèi)，可安裝一排（后蓋厚度為90mm、100mm時(shí)）或者兩排（后蓋厚度為125mm時(shí)）齒輪 通用箱體類零件的編號(hào)方法： 4.2.1 通用箱體類零件 它包括多軸箱箱體、前蓋、后蓋、上蓋和側(cè)

46、蓋。箱體材料為HT200，前、后蓋材料為HT150，上蓋材料為HT150。多軸箱體規(guī)格依據(jù)動(dòng)力箱規(guī)格進(jìn)行選擇。多軸箱后蓋與動(dòng)力箱的結(jié)合面上聯(lián)接螺孔、定位銷孔的大小、位置應(yīng)與動(dòng)力箱聯(lián)系尺寸相適應(yīng)。多軸箱箱體的標(biāo)準(zhǔn)厚度為180mm，用于臥式組合機(jī)床的多軸箱前蓋厚度為55mm，基型后蓋厚度為90mm變型后蓋厚度為50mm、100mm、125mm三種，可根據(jù)多軸箱內(nèi)傳動(dòng)系統(tǒng)安排和動(dòng)力箱與多軸箱的連接情況合理選用。 圖4-1組合機(jī)床臥式多軸箱箱體 4.2.2 通用鉆削類主軸 按支承型式可分為三種： (1)滾錐軸承主軸；前后支承均為圓錐滾子軸承。這種支承可承受較大的徑向和軸向力，且

47、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配調(diào)整方便，廣泛用于擴(kuò)、鏜、鉸孔和攻螺紋等加工；當(dāng)主軸進(jìn)退兩個(gè)方向都有軸向切削力時(shí)常用此種結(jié)構(gòu)； (2)滾珠軸承主軸：前支承為推力球軸承和向心球軸承、后支承為向心球軸承或圓錐滾子軸承。固推力球軸承設(shè)置在前端，能承受單方向的軸向力，適用于鉆孔主軸； (3)滾針軸承主軸：前后支承均為無(wú)內(nèi)環(huán)滾針軸承和推力球軸承。當(dāng)主軸間距較小時(shí)采用。 圖4-2 通用鉆削類主軸 4.3 多軸箱的設(shè)計(jì) 多軸箱是組合機(jī)床的主要部件之一，按專用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，由通用零件組成。其主要作用是，根據(jù)被加工零件的加工要求，安排各主軸位置，并將動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)或者動(dòng)力部件傳給各工作主軸，使

48、之得到要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。主軸箱按結(jié)構(gòu)大小分為大型主軸箱和小型主軸箱。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為通用（標(biāo)準(zhǔn)）和專用主軸箱。 4.3.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 原始依據(jù)圖的主要內(nèi)容如下： (1)根據(jù)機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，繪制多軸箱外形圖，并標(biāo)注輪廓尺寸和驅(qū)動(dòng)軸定位銷孔的坐標(biāo)值。 (2)根據(jù)聯(lián)系尺寸圖和加工示意圖，畫出工件與多軸箱的對(duì)應(yīng)位置尺寸，標(biāo)注所有主軸的坐標(biāo)值及工件輪廓尺寸。在原始依據(jù)圖中注意：工件與多軸箱的擺放位置，一般情況下，工件在多軸箱前面。如下圖所示，多軸箱的兩定位銷孔中心線連線為橫坐標(biāo)，箱體中心垂線為縱坐標(biāo)。 (3)標(biāo)注各主軸的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向。逆時(shí)針轉(zhuǎn)向不標(biāo)，只標(biāo)順時(shí)針轉(zhuǎn)向主軸。

49、(4)列表說(shuō)明主軸的工序內(nèi)容，切削用量及主軸的外伸長(zhǎng)度。 (5)表明動(dòng)力部件的型號(hào)及其性能參數(shù)。 圖4-3多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 4.3.2 確定主軸結(jié)構(gòu)型式及齒輪模數(shù) 一般情況根據(jù)工件加工工藝、刀具和主軸的連接結(jié)構(gòu)和刀具的進(jìn)給抗力及切削轉(zhuǎn)矩來(lái)確定主軸的結(jié)構(gòu)形式。鉆削加工主軸，需要承受較大的單向軸向力，故最好選用向心球軸承和推力球軸承組合的支承結(jié)構(gòu)，且推力球軸承布置在主軸前端；如果主軸前進(jìn)和后退時(shí)都需要進(jìn)行切削時(shí)，可選用前后支承都是圓錐滾子軸承的主軸結(jié)構(gòu)，以便承受兩個(gè)方向的軸向力；如果主軸孔間距較小，可選用滾針軸承和推力球軸承組合的支承結(jié)構(gòu)，但是這種結(jié)構(gòu)的主軸精度和裝配工藝性均較

50、差，除非必要時(shí)最好不選用，本設(shè)計(jì)是鉆孔加工，選用向心球軸承和推力球軸承組合的主軸結(jié)構(gòu)。 主軸箱內(nèi)所有傳動(dòng)軸直徑根據(jù)主軸直徑25mm暫時(shí)確定為30mm，待傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)定好以后進(jìn)行檢驗(yàn)。主軸采用向心球軸承和推力球軸承組合，傳動(dòng)軸采用圓錐滾子軸承。 齒輪模數(shù)用估算公式 （3-1） 式中： ——所估算的齒輪模數(shù)（㎜）； ——齒輪所傳遞的功率（）； ——對(duì)嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù)； ——小齒輪的轉(zhuǎn)速（r/min）。 多軸箱的齒輪模數(shù)按驅(qū)動(dòng)軸齒輪估算： 表4-1 通用齒輪系列參數(shù) 齒輪種

51、類 寬度（㎜） 齒 數(shù) 模數(shù)（㎜） 孔徑（㎜） 數(shù)量 傳動(dòng)齒輪 24 16～50 2，2.5，3 15,20,25,30,35,40 384 32 16～50 50~70僅偶數(shù) 2，2.5,3，4 25,30,35,40,50,60 589 動(dòng)力頭齒輪 84（A型） 21～26 3，4 20，25,30,35，40,50，60 22 44（B型） 25,30,40,50 -- 電機(jī)齒輪 76、78、79 21～26 3，4 22,28,32,38 16 按照通用齒輪系列參數(shù)，且方便生產(chǎn)，選擇傳動(dòng)齒輪的模數(shù)為3，動(dòng)力箱齒輪的

52、模數(shù)為3。 4.4 多軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 組合機(jī)床多軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)就是用一定數(shù)量的傳動(dòng)元件，把動(dòng)力箱的輸出軸與各主軸連接起來(lái)，組成一定的傳動(dòng)鏈，并滿足各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向要求。多軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)主要是指齒輪傳動(dòng)路線的設(shè)計(jì)。是指驅(qū)動(dòng)軸（動(dòng)力箱或電機(jī)軸）的運(yùn)動(dòng)通過(guò)什么樣的傳動(dòng)路線，采用多少級(jí)齒輪傳動(dòng)，并且這些齒輪布置在主軸箱的什么位置上，最后把運(yùn)動(dòng)傳到主軸，使其獲得規(guī)定的轉(zhuǎn)速。 齒輪傳動(dòng)路線的設(shè)計(jì)是主軸箱設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的一步，因?yàn)樗苯佑绊懼鬏S箱部件的質(zhì)量和零件的通用化程度。由于被加工孔的分布和數(shù)量不同，齒輪傳動(dòng)路線也就不同；即使是同一個(gè)零件，雖然孔的分布和數(shù)量都是一樣的，但齒輪傳動(dòng)路線可

53、以有不同的方案，這就需要進(jìn)行具體的分析，比較，選擇較好的方案。齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)的一般原則是力求在保證足夠的強(qiáng)度和剛度條件下，使傳動(dòng)鏈最短，即采用較少的傳動(dòng)軸和傳動(dòng)齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。 1、多軸箱的特點(diǎn)是：針對(duì)某零件的特定加工工序恒速加工，傳動(dòng)鏈短；多軸同時(shí)加工，傳動(dòng)鏈分支多。因此，多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)，以獲得需要的主軸轉(zhuǎn)速和旋向?yàn)樵瓌t，不存在通用機(jī)床前緩后急的最小傳動(dòng)比限制，甚至可以用升速傳動(dòng)副驅(qū)動(dòng)主軸。對(duì)多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求： (1)從面對(duì)主軸的位置看去，所有主軸（特殊主軸要求除外）應(yīng)逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。 (2)保證轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的前提下，應(yīng)力求用最少的傳動(dòng)軸和齒輪（數(shù)量和規(guī)格）。因此，應(yīng)盡可能用一根傳

54、動(dòng)軸同時(shí)帶動(dòng)多根主軸，并將齒輪布置在同一排位置上。當(dāng)齒輪嚙合中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可用變位齒輪或略微改變傳動(dòng)比的方法解決。 (3)盡量避免主軸兼作傳動(dòng)軸用，以免增加主軸負(fù)荷，影響加工質(zhì)量。遇到主軸分布較密，布置齒輪的空間受到限制，或主軸負(fù)荷較小，加工精度要求布告時(shí)，也可用一根強(qiáng)度較高的主軸帶動(dòng)1～2根主軸的傳動(dòng)方式。 (4)多軸箱內(nèi)齒輪傳動(dòng)副的最大傳動(dòng)比 最小傳動(dòng)比；最佳傳動(dòng)比為，以使多軸箱結(jié)構(gòu)緊湊。后蓋內(nèi)的齒輪傳動(dòng)比；除非傳動(dòng)鏈的最后可采用升速傳動(dòng)外，應(yīng)盡可能避免升速傳動(dòng)，以避免空轉(zhuǎn)功率損失。 (5)用于粗加工主軸上的齒輪。應(yīng)盡可能設(shè)置在前端第Ⅰ排，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形；精加工主軸上的齒

55、輪，應(yīng)設(shè)置在第Ⅲ排以減少主軸的彎曲變形。 (6)同一主軸箱內(nèi)，如有粗精加工主軸，最好從動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸后，就分兩條路線傳動(dòng)，以免影響精加工主軸的加工精度。 (7)剛性鏜孔主軸上的齒輪，其分度圓半徑要盡可能大于被加工的孔的孔徑，以減少震動(dòng)，提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。 (8)驅(qū)動(dòng)軸直接帶動(dòng)的傳動(dòng)軸數(shù)不超過(guò)2根，以免裝配困難。 2、擬訂傳動(dòng)路線的基本方法 擬訂傳動(dòng)路線的基本方法是：先把所有主軸中心盡可能分布在幾個(gè)同心圓上，然后在各個(gè)同心圓的圓心上分別設(shè)置中心傳動(dòng)軸；再把各組同心圓上的中心傳動(dòng)軸再取同心圓，并用最少的傳動(dòng)軸帶動(dòng)這些中心傳動(dòng)軸；把最后的合攏傳動(dòng)軸與動(dòng)力箱的驅(qū)動(dòng)軸連接起來(lái)。這就是“從主軸的布置

56、開始，最后引到驅(qū)動(dòng)軸上”。 但是驅(qū)動(dòng)軸的中心必須落在多軸箱箱體寬度的中心線上，其中心高度則從選定的動(dòng)力箱聯(lián)系尺寸圖中確定。在生產(chǎn)中遇見(jiàn)的主軸分布情況，可以歸納為： 圓周分布的主軸：在圓周上可能是等分的，也可能是不等分的；其轉(zhuǎn)速可能是相同的，也可能是不同的。通常是在圓心的位置上布置傳動(dòng)軸同時(shí)傳動(dòng)所有的主軸/但這時(shí)必須考慮分布圓的直徑大小和傳動(dòng)速比的限制。 對(duì)于直線分布的主軸，可以用一根傳動(dòng)軸同時(shí)傳動(dòng)幾根主軸；或者選擇他們的近似圓的圓心，在圓心的位置上傳動(dòng)軸同時(shí)傳動(dòng)幾根主軸。這時(shí)中心距可能會(huì)產(chǎn)生誤差，經(jīng)常采用變位齒輪修正的方法來(lái)解決。 對(duì)于任意分布的主軸，可以根據(jù)任意三點(diǎn)為一個(gè)圓的原則，在

57、圓心位置上布置傳動(dòng)軸同時(shí)傳動(dòng)三根主軸；或者與直線分布的主軸一樣用一根傳動(dòng)軸同時(shí)傳動(dòng)幾根主軸。 針對(duì)此次設(shè)計(jì)的多軸箱。鉆削主軸成分散分布，要求的主軸為正轉(zhuǎn)，而動(dòng)力箱出來(lái)的軸轉(zhuǎn)向?yàn)榉崔D(zhuǎn)。采用的傳動(dòng)路線如圖4-4： 3、確定驅(qū)動(dòng)軸主軸位置 動(dòng)力箱的選擇為ⅠA，根據(jù)多軸箱的原始依據(jù)圖得出下表 表4-2 多軸箱主軸、驅(qū)動(dòng)軸坐標(biāo) 坐標(biāo) 銷 驅(qū)動(dòng)軸O 主軸1 主軸2 主軸3 主軸4 主軸5 主軸6 主軸7 x 0.0 265.0 169.5 360.5 360.5 169.5 160.0 265.0 370.0 y 0.0 129.5 35

58、6.5 356.5 165.5 165.5 261.0 366.0 261.0 4、確定傳動(dòng)軸的位置及齒輪齒數(shù) 驅(qū)動(dòng)軸的直徑為40mm，由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》知：圖示齒輪t=43.3mm。當(dāng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸上最小齒輪齒數(shù)為： 由《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表7-22 動(dòng)力箱齒輪可選取 驅(qū)動(dòng)軸齒輪齒數(shù)為23。 為保證齒輪齒根強(qiáng)度，應(yīng)使齒根到孔壁或鍵槽的厚度a2m,傳動(dòng)軸8、9、11的軸徑取30mm,傳動(dòng)軸10、12、13的軸徑取25mm。 4.5 多軸箱傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù)確定 計(jì)算求得主軸1、2、3、4的切削轉(zhuǎn)速為557r/min，主軸5、6

59、、7的切削轉(zhuǎn)速為428r/min,而選擇的動(dòng)力箱的輸出轉(zhuǎn)速為720r/min。 4.5.1 確定傳動(dòng)軸8的位置及齒輪齒數(shù) 傳動(dòng)軸8的位置為主軸1、5、6同心圓圓心（尚需略加調(diào)整），可通過(guò)作圖（圖4-6）法初定。 先確定轉(zhuǎn)速較低的主軸5與傳動(dòng)軸8之間的齒輪齒數(shù)（即z5和z5，）。為保證齒輪齒根強(qiáng)度，應(yīng)使齒根到孔壁或鍵槽的壁厚(m為齒輪模數(shù))。若取m=3，=22，從4-6中量得中心距=75.7mm,則 （設(shè)在第Ⅱ排） 則 （設(shè)在第Ⅱ排） （設(shè)在第Ⅲ排） 據(jù)z1、z6和n5、n6求得（與532r/min很接近）。

60、 圖4-6 用作圖法確定各軸位置 4.5.2 確定傳動(dòng)軸9的位置及其與主軸3、7間的齒輪副齒數(shù) 傳動(dòng)軸9的中心取在軸2與軸7連心線的垂分線上，軸9與軸7之間傳動(dòng)比取，則軸9轉(zhuǎn)速。 軸9與軸2之間傳動(dòng)比為： 取最小齒輪（主軸2上）齒數(shù)，則 （設(shè)在第Ⅰ排） 量得則 （設(shè)在第Ⅲ排） 4.5.3 確定合攏傳動(dòng)軸10的位置 傳動(dòng)軸10中心取在箱體中心線上，垂直方向位置待齒數(shù)確定后便可確定。 軸10與軸9之間的傳動(dòng)比取，則軸10的轉(zhuǎn)速為： 軸10與軸8之間的傳動(dòng)比為： 取最小齒輪（傳動(dòng)軸10上）齒數(shù)，則 （設(shè)在第Ⅱ排）

61、 量得，則 （設(shè)在第Ⅰ排） 4.5.4 確定傳動(dòng)軸11的位置及其與驅(qū)動(dòng)軸O間的齒輪副齒數(shù) 驅(qū)動(dòng)軸O與傳動(dòng)軸10之間的傳動(dòng)比，若取,按A=131.5mm代入公式計(jì)算可得軸10齒數(shù)，則中心距不滿足要求。則需要在軸10和驅(qū)動(dòng)軸O之間增設(shè)傳動(dòng)軸11，。 （設(shè)在第Ⅳ排） 軸10與軸11之間的傳動(dòng)比為： ； （設(shè)在第Ⅲ排） 4.5.5 確定傳動(dòng)軸12、13的位置及其與傳動(dòng)軸11與主軸3、4的齒輪副齒數(shù) 取，據(jù)得 取惰輪。軸11與軸12、13設(shè)在第Ⅰ排；軸12、13與軸3、4設(shè)在第Ⅲ排。 4.5.6 確定手柄軸14的位置及其與主軸3的齒輪副齒數(shù) 取主軸

62、3與手柄軸14之間的傳動(dòng)比，則手柄軸14的轉(zhuǎn)速為： 取，則 （設(shè)在第Ⅱ排） 4.5.7 確定油泵軸15的位置及其與主軸3的齒輪副齒數(shù) 油泵軸轉(zhuǎn)速范圍，取則在轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，取，則 （設(shè)在第Ⅰ排） 傳動(dòng)軸的坐標(biāo)值見(jiàn)表4-3所示： 表4-3傳動(dòng)軸坐標(biāo)值 傳動(dòng)軸編號(hào) 軸8 軸9 軸10 軸11 （x，y） （223.1,302.9） （313.8,309.5） （265,261） （265,198.5） 傳動(dòng)軸編號(hào) 軸12 軸13 軸14 軸15 （x，y） （207.2,230.4） (322.8,230.4) (420.0,1

63、19.9) (114.8,149.8) 4.6 驗(yàn)算主軸的轉(zhuǎn)速 在該主軸箱上的主軸1、2、3、4轉(zhuǎn)速相同，主軸5、6、7轉(zhuǎn)速相同，故只需要對(duì)其中的兩根主軸進(jìn)行驗(yàn)算即可。得出 轉(zhuǎn)速損失為符合設(shè)計(jì)要求； 符合設(shè)計(jì)要求。 4.7 軸的強(qiáng)度計(jì)算 軸的材料選用45鋼，在選擇軸的直徑時(shí)候，主軸直徑按照強(qiáng)度和剛度條件進(jìn)行了選擇，故其力學(xué)性能可以滿足傳遞扭矩的要求。傳動(dòng)軸只是進(jìn)行了粗劣的估計(jì)，需要對(duì)其進(jìn)行校核。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》知：根據(jù)軸的受載情況可以采用不同的計(jì)算方法。對(duì)于傳動(dòng)軸，只按照轉(zhuǎn)矩計(jì)算軸的強(qiáng)度即可。其強(qiáng)度條件為： ① 式中：扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（）；

64、——軸所受的轉(zhuǎn)矩（）； ——軸的抗扭截面系數(shù)（）； ——軸傳遞的功率（）； ——軸的轉(zhuǎn)速（）； ——軸的直徑（㎜）； ——軸的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（），查手冊(cè)知45鋼的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為25～45MPa。 在所有的傳動(dòng)軸中，需要按照分2類進(jìn)行校核 ①傳動(dòng)軸8、9、11只需校核傳動(dòng)軸9：P=2.2KW，n9=502r/min代入上述①式，得 符合要求； ②傳動(dòng)軸10、12、13只需校核軸10：P=3.2KW,n10=602.4r/min代入上述①式，得 符合要求。 4.8 齒輪的校核 齒輪傳遞功率較小，為機(jī)床主傳遞機(jī)構(gòu)，要求機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，使用壽命

65、長(zhǎng)，查常用齒輪材料及性能表選擇齒輪的材料為40Cr，表面淬火，齒面硬度為48～55HRC，選擇齒輪精度等級(jí)為7級(jí)精度（GB10095-88）。 對(duì)多軸箱中承受載荷最大、最薄弱的軸10和軸9上相互嚙合的一對(duì)齒輪進(jìn)行接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算。 齒輪的主要幾何尺寸在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)已經(jīng)確定。 齒輪齒寬為b=24mm。 4.8.1 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 計(jì)算公式按校核。 其中（查機(jī)械設(shè)計(jì)表6-6） （查機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-8） （查機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-11） （查機(jī)械設(shè)計(jì)表6-7） 則 （查機(jī)械設(shè)計(jì)表6-9） （查機(jī)械設(shè)計(jì)表6-8） ;;；；

66、許用應(yīng)力 由圖6-23查得；由表6-11，取安全系數(shù)；由圖6-24，工作硬化系數(shù)； 則 接觸疲勞強(qiáng)度足夠； 4.8.2 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 計(jì)算公式按,查圖6-20得齒形系數(shù)；查圖6-21得應(yīng)力修正系數(shù)；查表6-10得彎曲強(qiáng)度疲勞極限 取（表6-11），（由圖6-26，因m＜5）,查圖6-25，;查圖6-22得重合度系數(shù)。 所以彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。 4.9 多軸箱總圖繪制 多軸箱總圖繪制方法特點(diǎn)： (1)主視圖 用點(diǎn)劃線表示齒輪節(jié)圓，標(biāo)注齒輪齒數(shù)和模數(shù)，兩嚙合齒輪相切處標(biāo)注羅馬字母，表示齒輪所在排數(shù)。標(biāo)注各軸軸號(hào)及主軸和驅(qū)動(dòng)軸，液壓泵軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。 主視圖主要表明多軸箱的主軸、傳動(dòng)軸位置及齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。因此，繪制主視圖就是在設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖上畫出潤(rùn)滑系統(tǒng)，標(biāo)出主軸、液壓泵軸的轉(zhuǎn)向，最低主軸高度及其徑向軸軸承的外徑，以檢查相鄰孔的最小壁厚。 (2) 展開圖 主要表示主軸、傳動(dòng)軸上各零件的裝配關(guān)系。圖中各個(gè)零件按比例畫出。對(duì)于結(jié)構(gòu)相同的同類主軸和傳動(dòng)軸。每根軸、軸承、齒輪等組件只畫軸線上邊