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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目: 多軸鉆床主軸箱的設(shè)計(jì) ________________________ 英文題目：The Design of spindle box for multi spindle drilling machine 學(xué) 院：________________________ 專 業(yè)：________________________ 姓 名：________________________ 學(xué) 號(hào)：________________________ 指導(dǎo)教師：________________________ 2016年1月12日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 該畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。文中除了特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或其他機(jī)構(gòu)已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。其他同志對(duì)本研究的啟發(fā)和所做的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的聲明并表示了謝意。 作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明 本人完全了解XX學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的復(fù)印件，允許被查閱和借閱；學(xué)校可以公布全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存該畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。保密的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）在解密后遵守此規(guī)定。 作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 摘要 本設(shè)計(jì)介紹了多軸鉆床主軸箱的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中首先要了解工件的加工工藝路線及工序的計(jì)算，確定鉆孔主軸的直徑，初步選用電機(jī)型號(hào)及機(jī)床各部分部件。在多軸箱設(shè)計(jì)中，首先需要確定傳動(dòng)系統(tǒng)，然后計(jì)算主軸坐標(biāo)，傳動(dòng)部件的校核及最后多軸鉆床主軸箱總圖、原始依據(jù)圖等等相關(guān)圖紙的繪制。 本次設(shè)計(jì)有效地將多工位鉆孔工藝有機(jī)地結(jié)合為一體，這樣以來(lái)不但降低了機(jī)器成本，而且節(jié)省了加工時(shí)間，提高了工作生產(chǎn)效率。 關(guān)鍵詞： 多軸鉆床主軸箱，主軸，總圖繪制，生產(chǎn)效率 Abstract The design on the Box axlebox more than the design, design is first necessary to understand the workpiece in the processing line and process of calculation to determine Tapping the spindle diameter, the initial choice of motor Model and some parts of the machine. In multi-axle box design, drive system established to calculate coordinates spindle, transmission parts of the spindle box and check the total mapping. This design will be drilling, tapping combination of the two as one and reduce the cost of machinery, processing and save time, improve the work efficiency of production. Key words: Multi axis drilling machine spindle, spindle, general layout drawing, production efficiency I XX學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 摘要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1 本課題研究的背景及意義 1 1.2 本課題國(guó)內(nèi)外研究概況 2 1.3 研究的主要內(nèi)容 4 2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 6 2.1 組合機(jī)床工藝方案擬定 8 2.2 加工工序圖 10 2.3 加工示意圖 12 2.3.1 刀具的分析 13 2.3.2 鉆孔靠模裝置選擇 14 2.3.3 選擇接桿、浮動(dòng)卡頭 15 2.3.4 動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定 17 2.4 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 18 2.5 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 19 3 多軸鉆床主軸箱的設(shè)計(jì) 20 3.1 多軸箱的組成及表示方法 21 3.2 多軸箱通用零件 21 3.3 繪制多軸箱原始依據(jù)圖 22 3.4 主軸齒輪確定、動(dòng)力計(jì)算 23 3.5 多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 3.6 多軸箱坐標(biāo)檢查圖 25 結(jié)論 26 致謝 27 參考文獻(xiàn) 28 1 緒論 1.1本課題研究的背景及意義 隨著現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，特別是隨著它在自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)的快速發(fā)展，組合機(jī)床的研究已經(jīng)成為當(dāng)今機(jī)器制造界的一個(gè)重要方向，在現(xiàn)代工業(yè)運(yùn)用中，大多數(shù)機(jī)器的設(shè)計(jì)和制造都是用機(jī)床大批量完成的?，F(xiàn)代大型工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，降低了組合機(jī)床的實(shí)現(xiàn)成本，軟件支持機(jī)制也使得實(shí)現(xiàn)變得更為簡(jiǎn)單，因此，研究組合機(jī)床的設(shè)計(jì)具有十分重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。 因此，本課題基于使設(shè)計(jì)出的機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、效率高、質(zhì)量好提出的要求，著重選擇最佳的工藝方案，合適地確定機(jī)床工序集中程度，合理地選擇組合機(jī)床的通用部件，恰當(dāng)?shù)慕M合機(jī)床的配置型式，合理地選擇切削用量，以及設(shè)計(jì)高效率的夾具、工具、刀具及主軸箱就是本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容。具體的工作就是要制定工藝方案，進(jìn)行機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定，進(jìn)行組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)，組合機(jī)床的部件設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)，使其具有工程意義，實(shí)現(xiàn)其在實(shí)際應(yīng)用中的價(jià)值。 1.2本課題國(guó)內(nèi)外研究概況 近20年來(lái)，組合機(jī)床自動(dòng)線技術(shù)取得長(zhǎng)足進(jìn)步，自動(dòng)線在加工精度、生產(chǎn)效率、利用率、柔性化和綜合自動(dòng)化等方面的巨大進(jìn)步，標(biāo)志著組合機(jī)床自動(dòng)線技術(shù)發(fā)展達(dá)到了高水平。自動(dòng)線的技術(shù)發(fā)展，刀具、控制和其他相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，特別是CNC控制技術(shù)發(fā)展對(duì)自動(dòng)線結(jié)構(gòu)的變革及其柔性化起著決定性的作用。隨著市場(chǎng)需求的變化，柔性將愈來(lái)愈成為抉擇設(shè)備的重要因素。因此，組合機(jī)床自動(dòng)線將面臨由高速加工中心組成的FMS的激烈競(jìng)爭(zhēng)。 組合機(jī)床是一種專用高效自動(dòng)化技術(shù)裝備，目前，由于它仍是大批量機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備，因而被廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。其中，特別是汽車工業(yè)，是組合機(jī)床最大的用戶。如德國(guó)大眾汽車廠在Salzgitter的發(fā)動(dòng)機(jī)工廠，在大批量生產(chǎn)的機(jī)械工業(yè)部門，大量采用的設(shè)備是組合機(jī)床。因此，組合機(jī)床的技術(shù)性能和綜合自動(dòng)化水平，在很大程度上決定了這些工業(yè)部門產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。 　 1.3研究的主要內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)多軸鉆床主軸箱進(jìn)行設(shè)計(jì)，從多軸鉆床主軸箱的整理方案出發(fā)，然后具體細(xì)化出具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個(gè)方面： 1) 分析多軸鉆床主軸箱及其技術(shù)條件，收集設(shè)計(jì)資料； 2) 完成開(kāi)題報(bào)告； 3) 主軸箱總體方案的確定； 4) 繪制主軸箱原始依據(jù)圖，坐標(biāo)檢查圖以及主軸箱裝配圖等； 5）完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。 2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 2.1 組合機(jī)床工藝方案的擬定 工藝方案的擬訂是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步。因?yàn)楣に嚪桨冈诤艽蟪潭壬蠜Q定了組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，應(yīng)根據(jù)工件的加工要求和特點(diǎn)，按一定的原則、結(jié)合組合機(jī)床常用工藝方法、充分考慮各種影響因素，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后擬出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝方案。 2.2 加工工序圖 被加工零件工序圖具有直觀的作用，此外，它還具有一些特定的要求。被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示在一臺(tái)機(jī)床上或一條自動(dòng)線上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸及精度、技術(shù)要求、加工用定位基準(zhǔn)、夾壓部以及被加工零件的材料、硬度和在本機(jī)床上加工前毛坯情況的圖紙。它是在原有的工件圖基礎(chǔ)上，以突出本機(jī)床或自動(dòng)線加工內(nèi)容，加上必要的說(shuō)明繪制的。它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。也是制造使用時(shí)調(diào)整機(jī)床，檢查精度的重要技術(shù)文件。被加工零件工序圖應(yīng)包括下列內(nèi)容： 加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要圖紙之一，在機(jī)床總體設(shè)計(jì)中占有重要地位。它是設(shè)計(jì)刀具、夾具、主軸箱以及選擇動(dòng)力部件的主要資料，同時(shí)也是調(diào)整機(jī)床和刀具的依據(jù)。 2.3.1 刀具的選擇 刀具的類型的選擇決定于所鉆內(nèi)孔的性質(zhì)、所鉆內(nèi)孔在工件上的位置、工件的構(gòu)造與尺寸及生產(chǎn)的批量，一般根據(jù)相關(guān)工件的材料來(lái)進(jìn)行鉆頭的選取，通常選用細(xì)柄機(jī)用鉆刀H3（GB3464-83）。 2.3.2 鉆孔靠模裝置選擇 在組合機(jī)床上鉆內(nèi)孔多采用鉆孔靠模裝置。其原理仍然是“自引法”鉆孔。這種鉆孔裝置的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，直接由靠模螺桿、螺母得到。常用的靠模裝置有：TO281型鉆孔靠模裝置和TO282型靠模裝置。 本設(shè)計(jì)中采用了通用的TO281型鉆孔靠模裝置 TO281型鉆孔靠模 這種靠模裝置有鉆孔靠模和鉆孔卡頭配合組成，并由鉆孔裝置配置成鉆孔組合機(jī)床。 2.3.3 選擇接桿、浮動(dòng)卡頭 加工內(nèi)孔時(shí)，常采用鉆孔靠模裝置和鉆孔卡頭及相配套的鉆孔接桿，鉆刀用相應(yīng)的彈簧夾頭裝在鉆孔接桿上。選用用于夾持M6～M30的機(jī)用鉆刀彈簧夾頭，選用鉆孔卡頭及鉆孔接桿。 2.3.4 動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定 動(dòng)力部件的工作循環(huán)是指加工時(shí)，動(dòng)力部件從原始位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到加工終了位置，又返回到原位的動(dòng)作過(guò)程。 2.4 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 2.4.1機(jī)床聯(lián)系尺寸圖作用和內(nèi)容 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按初步選定的主要通用部件以及確定專用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。是用來(lái)表示機(jī)床的配置形式、主要構(gòu)成及各部件安裝位置、相互關(guān)系、運(yùn)動(dòng)關(guān)系和操作方位的總體布局圖。 2.4.2繪制機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖之前應(yīng)確定的內(nèi)容 2.4.2.1 選擇動(dòng)力部件 動(dòng)力部件的選擇主要是確定動(dòng)力箱和動(dòng)力滑臺(tái)。根據(jù)已定的工藝方案和機(jī)床配置形式并結(jié)合使用及修理因素，確定機(jī)床為臥式雙面單工位液壓傳動(dòng)組合機(jī)床，液壓滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，選用配套的動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)多軸箱鉆孔主軸。 動(dòng)力箱規(guī)格與滑臺(tái)要匹配，其驅(qū)動(dòng)功率主要依據(jù)是根據(jù)多軸箱所傳遞的切屑功率來(lái)選用。確定鉆孔電機(jī)功率，應(yīng)考慮鉆刀鈍化的影響，一般按計(jì)算功率的1.5~2.5倍選取。 式中：——消耗于各主軸的切削功率的總和，單位為kw； ——主軸箱的傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)取0.8~0.9，加工有色金 屬時(shí)取0.7~0.8，主軸數(shù)多、傳動(dòng)復(fù)雜時(shí)取小值，反之取大值。 則： =6x0.1636/0.8=1.09kw 1.09x2=2.18kw 本機(jī)床左右多軸箱均采用1TD25-IB型動(dòng)力箱（=1420r/min;電動(dòng)機(jī)選Y100L1-4型，功率為2.2KW）。 2.5 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 根據(jù)加工示意圖所確定的工作循環(huán)及切削用量等，就可以計(jì)算機(jī)床生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映機(jī)床生產(chǎn)節(jié)拍或?qū)嶋H生產(chǎn)率和切削用量、動(dòng)作時(shí)間、生產(chǎn)綱領(lǐng)及負(fù)荷率等關(guān)系的技術(shù)文件。它是用戶驗(yàn)收機(jī)床生產(chǎn)效率的重要依據(jù)。 2.5.1 理想生產(chǎn)率Q 理想生產(chǎn)率是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A 所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。與全年工時(shí)tk 總數(shù)有關(guān)，單班制取2350h A=5000x(1+2%+2%)=520件 Q=A/tk=5200/2350=2.21件/h 2.5.2 實(shí)際生產(chǎn)率Q1 實(shí)際生產(chǎn)率是指設(shè)計(jì)機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。 Q1=60/T單 式中 T單——生產(chǎn)一個(gè)零件所需的時(shí)間（min）, 可按下式計(jì)算： T單=t切+t輔=（L1/vf1+ L2/vf2+t停）+[（L快進(jìn)+L快退）/vfk+ t移+ t裝] L1、L2——刀具第一、第二工作進(jìn)給長(zhǎng)度，單位為mm； vf1 vf2——刀具第一、第二工作進(jìn)給量，單位為mm/min; t?！ǔ５毒咴诩庸そK了時(shí)無(wú)進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)5～10轉(zhuǎn)所需的時(shí)間，單位為min;取0.1min,即6s. vfk——?jiǎng)恿Σ考焖傩谐趟俣取? 本次采用的是液壓動(dòng)力部件, 為5m/min。 t移——回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時(shí)間，一般取0.1 min;此道工序可忽略。 t裝——工件裝、卸的時(shí)間（包括定位或撤消定位、夾緊或松開(kāi)、清理基面或切屑及調(diào)運(yùn)工件等的時(shí)間）通常.取0.5-1.5min.取1.5min . 把數(shù)值帶入（2-13）中： 得到：T單=23/397.5+23/397.5+0.1+0.075/5+0.075/5+1.5 =1.7456min; 所以Q1=60/T單=60/1.71=34.32件/小時(shí) 則 Q1≥Q 所以滿足生產(chǎn)率要求 3 多軸鉆孔主軸箱的設(shè)計(jì) 3.1多軸箱的組成及表示方法 多軸箱按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為通用（即標(biāo)準(zhǔn)）和專用多軸箱兩大類。前者結(jié)構(gòu)典型，能利用同用的箱體和傳動(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)，故專用主軸箱通常指“剛性主軸箱”，即采用不需要刀具導(dǎo)向裝置的剛性主軸和用精密滑臺(tái)導(dǎo)軌來(lái)保證加工孔的位置精度。通用主軸箱則采用標(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。 本設(shè)計(jì)中所采用的就是通用主軸箱。 3.1.1 多軸箱的組成 多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動(dòng)軸、齒輪和附加機(jī)構(gòu)等組成。其基本結(jié)構(gòu)中，箱體、前蓋、后蓋、上蓋、側(cè)蓋等為箱體類零件；主軸、傳動(dòng)軸、傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱和電動(dòng)機(jī)齒輪等為傳動(dòng)類零件；分油器、注油標(biāo)、排油塞、和防油套等為潤(rùn)滑及防油元件。 在多軸箱箱體內(nèi)腔，可安排兩排32mm寬的齒輪或三排24mm寬的齒輪；箱體后壁與后蓋之間可安排一排（后蓋用90mm厚時(shí)）或兩排（后蓋用125mm厚時(shí)）24mm寬的齒輪。 本多軸箱考慮到實(shí)際情況，在箱體體內(nèi)安排了三排24mm寬的齒輪和一排32mm寬的齒輪。 3.1.2 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)速和方向。 [2]展開(kāi)圖 每根軸、軸承、齒輪等組件只畫(huà)軸線上邊或下邊（左邊或右邊）一半，對(duì)于結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的軸組件只畫(huà)一根，但必須在軸端注明相應(yīng)的軸號(hào)；齒輪可不按比例繪制，在圖形一側(cè)用數(shù)碼箭頭標(biāo)明齒輪所在排數(shù)。 3.2 多軸箱通用零件 多軸箱的通用零件的編號(hào)方法如下： T07或1T07系指與TD或與1TD系列動(dòng)力箱配套的主軸箱同用零件，其標(biāo)記方法詳見(jiàn)相應(yīng)的配套零件表。 3.2.1 通用箱體類零件 多軸箱的通用箱體類零件配套表詳見(jiàn)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》中表7-4；箱體材料為HT200，前、后、側(cè)蓋等材料為HT150。多軸箱體基本尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)（GB3668.1-83）規(guī)定，9種名義尺寸用相應(yīng)滑臺(tái)的滑鞍寬度表示，多軸箱體寬度和高度是根據(jù)配套滑臺(tái)的規(guī)格按規(guī)定的系列尺寸（[9]中表7-1）選擇；多軸箱后蓋與動(dòng)力箱法蘭尺寸見(jiàn)[9]中表7-2，其結(jié)合面上聯(lián)接螺孔、定位銷孔及其位置與動(dòng)力箱聯(lián)系尺寸相適應(yīng)；通用多軸箱體結(jié)構(gòu)尺寸及螺孔位置詳見(jiàn)相關(guān)資料。 3.2.2 通用主軸、通用傳動(dòng)軸、通用齒輪和套 本設(shè)計(jì)中，通用主軸、通用傳動(dòng)軸的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，配套零件及聯(lián)系尺寸。多軸箱通用齒輪有：傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱齒輪和電機(jī)齒輪三種（見(jiàn)[9]表4-5），其結(jié)構(gòu)型式、尺寸參數(shù)及制造裝配要求詳見(jiàn)[9]表。 多軸箱用套和防油套綜合表參閱[9]表7-24、表7-23。 3.3 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 多軸箱設(shè)計(jì)原始原始依據(jù)圖，是根據(jù)“三圖一卡”整理編繪出來(lái)的。其內(nèi)容及注意事項(xiàng)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)注輪廓尺寸及動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸的相對(duì)位置尺寸。 [2] 根據(jù)聯(lián)系尺寸圖和加工示意圖，標(biāo)注所有主軸位置尺寸及工件與主軸、主軸與驅(qū)動(dòng)軸的相關(guān)位置尺寸。 [3] 根據(jù)加工示意圖標(biāo)注各主軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向主軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)向。 [4] 列表標(biāo)明各主軸的工序內(nèi)容、切削用量及主軸外伸尺寸。 [5] 標(biāo)明動(dòng)力件型號(hào)及其性能參數(shù)。 3.4 主軸、齒輪的確定及動(dòng)力計(jì)算 主軸的型式和直徑，主要取決于加工工藝方法、刀具主軸聯(lián)接結(jié)構(gòu)、刀具的進(jìn)給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。 鉆孔類主軸按支承型式分為兩種：[1]前后支承均為圓錐滾子軸承主軸。 [2] 前后支承均為推力球軸承和無(wú)內(nèi)環(huán)滾針軸承的主軸。 3.4.1 主軸型式的確定 本設(shè)計(jì)中根據(jù)加工工藝要求，采用了第一種前后支承均為圓錐滾子軸承主軸。其裝配結(jié)構(gòu)、配套零件及聯(lián)系尺寸詳見(jiàn)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》中第七章第二節(jié)。 主軸材料采用了40Cr鋼，熱處理C42。 3.4.2 主軸直徑的確定 根據(jù)被加工零件工序圖和加工示意圖中的要求，是采用標(biāo)準(zhǔn)高速鋼鉆刀，對(duì)箱體上2-孔進(jìn)行鉆孔。 根據(jù)公式：d=6.2 (3-1) 可算出本設(shè)計(jì)中鉆孔主軸的大致直徑 式中：d——主軸直徑（mm） T——轉(zhuǎn)矩（Nm） 加工1#灰鑄鐵時(shí)T=0.195DP，由于本設(shè)計(jì)中D=5mm，P=0.8mm，所以 查[9]中表3-5鉆孔主軸直徑的確定，得螺紋M5的主軸直徑d=17mm 轉(zhuǎn)矩T=5N.mm 查[9]中表4-2得 主軸直徑d=20mm。 3.4.3 主軸位置的確定 由于是2根主軸同時(shí)對(duì)2個(gè)內(nèi)孔進(jìn)行鉆孔加工，所以2根主軸的相對(duì)位置應(yīng)與2個(gè)孔的相對(duì)位置保持一致。 3.4.4齒輪模數(shù) 齒輪模數(shù)m一般用類比法確定。 多軸箱中的齒數(shù)模數(shù)常用2、2.5、3、3.5、4幾種。為便于生產(chǎn)，同一多軸箱中的模數(shù)規(guī)格最好不要大于兩種。 本設(shè)計(jì)齒輪模數(shù)選2和3。 3.4.5 多軸箱所需動(dòng)力的計(jì)算 多軸箱的動(dòng)力計(jì)算包括多軸箱所需要的功率和進(jìn)給力兩項(xiàng)。 3.4.5.1傳動(dòng)系統(tǒng)確定之后，多軸箱所需要的功率按下列公式計(jì)算 (3-2) 式中 ——切削功率，單位為KW ——空轉(zhuǎn)功率，單位為KW ——與負(fù)荷成正比的功率損失，單位為KW 每根主軸的切削功率，由選定的切削用量按公式計(jì)算或查圖表獲得；每根主軸的空轉(zhuǎn)功率按[9]P62表4-6確定；每根主軸上的功率損失，一般取所傳遞功率的1%。 3.4.5.2 主軸切削功率 ==0.1636KW =3P=3x0.1636=0.49KW 3.4.5.3 空轉(zhuǎn)功率 由于主軸直徑為20mm，根據(jù)[9]P62表4-6： 主軸轉(zhuǎn)速為n=318r/min，根據(jù)插值法： (3-3) =3x0.028=0.084KW 3.4.5.4 功率損失 每根軸上的功率損失，一般可取所傳遞功率的1% =(0.9821+0.168)x1%=0.0115KW (3-4) 3.4.5.5 多軸箱所需進(jìn)給力計(jì)算 (3-5) 式中 ——各主軸所需的軸向切削力，單位為N F===5973.23N (3-6) =3F=3x5973.23=17919.352N 3.5 多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸位置和轉(zhuǎn)速、各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求，設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈，把驅(qū)動(dòng)軸與各主軸連接起來(lái)，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。 3.5.1 對(duì)多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求 在保證主軸的強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下，力求使傳動(dòng)軸和齒輪的規(guī)格、數(shù)量為最少。因此，應(yīng)盡量用用一根中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸，并將齒輪布置在同一排上。當(dāng)中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可采用變位齒輪或略微改動(dòng)傳動(dòng)比的方法解決。 3.5.2 擬訂多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的基本方法 擬訂多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的基本方法是：先把全部主軸中心盡可能的分布在幾個(gè)同心圓上，在各個(gè)同心圓的圓心上分貝設(shè)置中心傳動(dòng)軸；非同心圓分布的一些主軸，也宜設(shè)置中間傳動(dòng)軸（如一根傳動(dòng)軸帶兩根或三根主軸）；然后根據(jù)已選定的各中心傳動(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；最后通過(guò)合攏傳動(dòng)軸與動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸連接起來(lái)。 3.5.2.1主軸分布類型 多組同心圓分布。對(duì)這類主軸，可在同心圓處分別設(shè)置中心傳動(dòng)軸，由其上的一個(gè)或幾個(gè)（不同排數(shù)）齒輪來(lái)帶動(dòng)各主軸。 采用一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)3根主軸的方案。 此方案?jìng)鲃?dòng)軸、齒輪數(shù)最少，用一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸。主軸齒輪規(guī)格相同。 3.5.2.2傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 [1] 各齒輪參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算：齒輪齒數(shù)和傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式如下： u = = (3-7) A = = (3-8) (3-9) (3-10) (3-11) (3-12) 式中 u——嚙合齒輪副傳動(dòng)比； S——嚙合齒輪副齒數(shù)和； z、z——分別為主動(dòng)和從動(dòng)齒輪齒數(shù)； n、n——分別為主動(dòng)和從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速，單位為r/min； A——齒輪嚙合中心距，單位為mm； M——齒輪模數(shù)，單位為mm。 已知：主軸轉(zhuǎn)速 n=785r/min，主軸直徑 d=20mm，主軸齒輪模數(shù) m=2。 取驅(qū)動(dòng)軸齒輪的模數(shù)m=3，齒數(shù)=23（數(shù)量1個(gè)，設(shè)在第Ⅳ排）。 [2] 傳動(dòng)軸1即軸4的齒輪參數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì) = m=3 （數(shù)量1個(gè)，設(shè)在第Ⅳ排） 轉(zhuǎn)速 [3] 傳動(dòng)軸2即軸5的齒輪參數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì) = m=3 （數(shù)量1個(gè)，設(shè)在第Ⅳ排） 轉(zhuǎn)速 [4] 主軸1、2、3即軸1、3、2的齒輪參數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì) 取傳動(dòng)軸齒輪的模數(shù)m=2，齒數(shù)=24（數(shù)量2個(gè)，分別設(shè)在第Ⅱ、Ⅲ排）。 m=2 轉(zhuǎn)速 主軸1、3即軸1、2（數(shù)量各1個(gè)，設(shè)在第Ⅲ排）。 主軸2即軸3（數(shù)量1個(gè)，設(shè)在第Ⅱ排）。 [5] 主軸4、5、6即軸6、8、7的齒輪參數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì) 取傳動(dòng)軸齒輪的模數(shù)m=2，齒數(shù)=21（數(shù)量2個(gè)，分別設(shè)在第Ⅱ、Ⅲ排）。 M=2 轉(zhuǎn)速 主軸4、6即軸1、2（數(shù)量各1個(gè)，設(shè)在第Ⅱ排）。 主軸5即軸8（數(shù)量1個(gè)，設(shè)在第Ⅲ排）。 3.5.2.3 潤(rùn)滑油泵的安置 油泵軸的位置要盡可能靠近油池，離油面高度不大于400~500毫米；油泵軸的轉(zhuǎn)速，須根據(jù)工作條件而定，主軸數(shù)目多，油泵轉(zhuǎn)速應(yīng)選的高些。當(dāng)用R12-1型葉片泵時(shí)，油泵轉(zhuǎn)速可在400~900轉(zhuǎn)/分范圍內(nèi)選擇。當(dāng)箱體寬度大于800毫米，主軸數(shù)多于30根時(shí)，最好采用兩個(gè)油泵，以保證充分潤(rùn)滑。 本主軸箱內(nèi)采用了一個(gè)R12-1型葉片泵，為了便于維修，油泵齒輪布置在了第一排。油泵的安置要使其回轉(zhuǎn)方向保證進(jìn)油口到排油口轉(zhuǎn)過(guò)270。轉(zhuǎn)速為902r/min。 3.5.2.4 手柄軸的安置 多軸箱一般設(shè)手柄軸，用于對(duì)刀、調(diào)整、或裝配檢修時(shí)檢查主軸精度。手柄軸轉(zhuǎn)速盡量高些，其周圍應(yīng)有較大空間。 本設(shè)計(jì)手柄軸的轉(zhuǎn)速為722r/min。 3.5.2.5 驗(yàn)算和校核 [1] 驗(yàn)算各主軸轉(zhuǎn)速 <318x(1+5%)=334r/min <318x(1+5%)=334r/min 轉(zhuǎn)速相對(duì)損失在5%以內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求 [2] 齒輪模數(shù)校核 分析：傳動(dòng)過(guò)程中，齒輪嚙合會(huì)產(chǎn)生很大的彎曲疲勞強(qiáng)度，在所有齒輪嚙合過(guò)程中，以動(dòng)力頭齒輪和齒輪嚙合產(chǎn)生的應(yīng)力最大。因此選取動(dòng)力頭齒輪進(jìn)行模數(shù)計(jì)算： 查[3]P209，公式10-5 有： (2-13) 公式中： 為載荷系數(shù) ：使用系數(shù)，查P201 ，表10-2，取=1.25 ：動(dòng)載系數(shù)，查P202 ，圖10-8，取=1.25 ：齒間載荷分布系數(shù)，查P203 ，表10-3，取=1.0 ：齒間載荷分布系數(shù), 查P204 ，表10-4，取=1.117 T：傳遞扭矩； (2-14) 因?yàn)閭鬟f的功率較小，選取，， 、查P209，表10-5 查P216，圖表10-20c，=427 (2-15) 由于齒輪模數(shù)大小取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力。m=3>2.52，完全滿足疲勞強(qiáng)度要求。因此所取齒輪模數(shù)滿足使用及性能要求。 [3] 軸的強(qiáng)度校核 從上述可知，各軸所能承受的扭矩： 軸d=20mm 通過(guò)計(jì)算各軸所承受載荷的情況： <1100 由此可以得出，各軸實(shí)際承受的扭矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于軸所能承受的扭矩最大值。因此其強(qiáng)度完全滿足要求。 多軸箱總裝配圖如下圖所示 3.6多軸箱坐標(biāo)計(jì)算檢查圖 坐標(biāo)計(jì)算是根據(jù)已知的驅(qū)動(dòng)軸和主軸的位置以及傳動(dòng)關(guān)系，精確計(jì)算各中間傳動(dòng)軸的坐標(biāo)。其目的是為多軸箱箱體零件補(bǔ)充加工圖提供孔的坐標(biāo)尺寸，并用于繪制坐標(biāo)檢查圖來(lái)檢查齒輪排列、結(jié)構(gòu)布置是否合理。多軸箱坐標(biāo)計(jì)算步驟、要求如下： 3.6.1 選擇加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系XOY，計(jì)算主軸、驅(qū)動(dòng)軸坐標(biāo) 3.6.1.1加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系的選擇 為便于加工多軸箱體，設(shè)計(jì)時(shí)必須選擇基準(zhǔn)坐標(biāo)系。通常采用直角坐標(biāo)系XOY。 在本設(shè)計(jì)中，由于多軸箱是直接安裝在動(dòng)力箱上，因此，加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系的選擇按照第一種方法，坐標(biāo)原點(diǎn)選在定位銷孔上。 3.6.1.2 計(jì)算主軸以及驅(qū)動(dòng)軸的坐標(biāo) 根據(jù)多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖，按照選定的基準(zhǔn)坐標(biāo)系XOY，計(jì)算或者標(biāo)出各個(gè)主軸以及驅(qū)動(dòng)軸的坐標(biāo)（計(jì)算精度要求精確到小數(shù)點(diǎn)后面三位數(shù)）。如果零件上孔距尺寸帶有單向或者雙向不等公差，則在標(biāo)注坐標(biāo)時(shí)，應(yīng)該把公差考慮進(jìn)去，使孔距的名義坐標(biāo)尺寸恰好位于公差帶的中央。六軸鉆孔多軸箱各主軸、驅(qū)動(dòng)軸坐標(biāo)值見(jiàn)下表： 坐標(biāo) 銷O 驅(qū)動(dòng)軸0 主軸1 主軸2 主軸3 主軸4 主軸5 主軸6 X 0.000 94.500 51.000 103.000 155.000 210.000 253.000 296.000 Y 0.000 175.000 179.000 209.000 179.500 174.500 199.500 174.500 3.6.2 計(jì)算傳動(dòng)軸的坐標(biāo) 3.6.2.1 與一軸定距的傳動(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算 軸9坐標(biāo)計(jì)算 已知軸5的坐標(biāo)（253.000，150.150），軸9的坐標(biāo)（253.000，51.330）。軸5與軸9之間的齒輪傳動(dòng)參數(shù)（=40,=25,m=3）。 在圖中量得X=0.000,Y=97.500 根據(jù)嚙合中心距-9=m(+)/2=97.5(與實(shí)測(cè)結(jié)果相符),計(jì)算可得 x= ==0 y= ==97.500 =-x=253.000-0=253.000 =-y=150.150-97.500=51.330 軸10坐標(biāo)計(jì)算 已知軸3的坐標(biāo)（103.000，209.500），軸10的坐標(biāo)（73.360，277.440）。軸3與軸10之間的齒輪傳動(dòng)參數(shù)（=50, =24,m=2）。 在圖中量得X=29.640,Y=67.800 根據(jù)嚙合中心距-10=m(+)/2=74(與實(shí)測(cè)結(jié)果相符),計(jì)算可得 x= ==29.65063237 y= ==67.80464881 =-x=103.000-29.65063237=73.34936763 =+y=209.500+67.80464881=277.30464880 3.6.2.2 與三軸定距的傳動(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算 傳動(dòng)軸4坐標(biāo)計(jì)算 =x3-x1=103.000-51.000=52.000 =y3-y1=209.500-179.500=30.000 =x2-x1=155.00-51.000=104.000 =y2-y1=179.500-179.500=0 =3604 =10816 =52 = -30.06666667 =51.000+52=103.000 =179.500-30.06666667=149.4333333 [2] 傳動(dòng)軸5坐標(biāo)計(jì)算 =x8-x6=253.00-210.00=43.000 =y8-y6=199.500-174.500=25.000 =x7-x6=296.000-210.000=86.000 =y7-y6=174.500-174.500=0 =2474 =7396 =43 = -24.48 =210.000+43=253.000 =174.500-24.48=150.020 3.6.3 驗(yàn)算中心距誤差 多軸箱體上的孔系是按照計(jì)算的坐標(biāo)加工的，而裝配要求兩軸間齒輪能正常嚙合。因此，必須驗(yàn)算根據(jù)坐標(biāo)計(jì)算確定的實(shí)際中心距A，是否符合兩軸間齒輪嚙合要求的標(biāo)準(zhǔn)中心距R，R與A的差值δ為δ=R-A。 驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)：中心距允差[δ]≤（0.001～0.009）mm 3.6.3.1 傳動(dòng)軸與一軸定距驗(yàn)算 軸10與軸3的中心距誤差 δ=R-A===0mm [2] 軸9與軸5的中心距誤差 δ=R-A===-0.006539816mm＜0.009mm，滿足齒輪嚙合要求。 3.6.3.2 傳動(dòng)軸與三軸定距驗(yàn)算 傳動(dòng)軸與三軸定距驗(yàn)公式δ= [1] 傳動(dòng)軸4與軸1、2、3的中心距誤差 δ=R-A = 傳動(dòng)軸4與軸1、2、3之間的標(biāo)準(zhǔn)中心距分別為、、 ===60mm 傳動(dòng)軸4與軸1、2、3之間的實(shí)際中心距分別為、、 == =60.06666668mm == =60.06666668mm == =60.06666667mm 中心距誤差分別為 δ4-1==60-60.06666668≈-0.067mm δ4-2==60-60.06666668≈-0.067mm δ4-3==60-60.066666667≈-0.067mm δ4-1、δ4-2、δ4-3都大于0.009，因此軸4與軸1、軸4與軸2、軸4與軸3之間的齒輪需要采用變位齒輪，變位量為Δ=0.067mm，Δ=0.067mm，Δ=0.067mm。 其中多軸鉆床主軸箱檢查尺寸坐標(biāo)圖如下圖所示： 多軸鉆床主軸箱檢查尺寸坐標(biāo)圖 結(jié) 論 在最近的一段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度，本文所設(shè)計(jì)的是多軸鉆床主軸箱的設(shè)計(jì)，通過(guò)初期的定稿，查資料和開(kāi)始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門學(xué)問(wèn)不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過(guò)我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過(guò)。 致 謝 至此在論文完成之際，向我的導(dǎo)師表示由衷的感謝！真心的感謝我的導(dǎo)師這幾年來(lái)對(duì)我的諄諄教導(dǎo)，感謝我敬愛(ài)的老師，您不僅在學(xué)習(xí)學(xué)業(yè)上給我以精心的指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無(wú)微不至的關(guān)懷支持和理解，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)同時(shí)，也學(xué)到了很多有用的做人的道理，明確了人生目標(biāo)。知道自己想要什么了，不再是從前那個(gè)愛(ài)貪玩的我了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，銳意創(chuàng)新的學(xué)術(shù)作風(fēng)，認(rèn)真加負(fù)責(zé)，公而忘私的敬業(yè)精神，豁達(dá)開(kāi)朗的寬廣胸懷，平易近人。經(jīng)過(guò)近半年努力的設(shè)計(jì)與計(jì)算，查找了各類多軸鉆床主軸箱的設(shè)計(jì)資料，論文終于可以完成了，我的心里無(wú)比的激動(dòng)和開(kāi)心。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因?yàn)槲易约阂呀?jīng)盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學(xué)四年來(lái)對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用和體現(xiàn)。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的個(gè)人能力，更重要的是從周圍的老師和同學(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多有用的知識(shí)，在此對(duì)所有關(guān)心我?guī)椭业谋磉_(dá)我由衷敬意，謝謝各位同學(xué)老師。 參考文獻(xiàn) [1] 林述溫、范楊波主編.多軸鉆床主軸箱的設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2002 [2] 大連組合機(jī)床研究所編.組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)第一冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1975 [3] 大連組合機(jī)床研究所.機(jī)械工程手冊(cè)第62篇.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1980 [4] 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