立臥式33軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計

立臥式33軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計,立臥式33軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計,臥式,33,組合,鉆床,主軸,設(shè)計 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 V 頁 單位代碼 02 學(xué) 號 分 類 號 TH 密 級 畢業(yè)設(shè)計說明書 立臥式33軸組合機(jī)床上 主軸箱設(shè)計 院（系）名稱 工學(xué)院機(jī)械系 專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2012年5月5日  立臥式33軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計 摘要 機(jī)械制造裝備的發(fā)展是機(jī)械工業(yè)最主要的環(huán)節(jié)，目前，機(jī)械加工對精度要求越來越高，機(jī)械工廠為了降低加工成本，提高加工質(zhì)量，導(dǎo)致組合機(jī)床在制造業(yè)中應(yīng)用越來越廣，并已顯示出巨大的優(yōu)勢。本組合機(jī)床主要是保證被加工零件的尺寸精度和位置精度要求，高速高效地完成對缸體的加工，設(shè)計了本組合機(jī)床。在設(shè)計過程中借鑒了國內(nèi)外一些現(xiàn)有的組合機(jī)床設(shè)計資料。在組合機(jī)床的設(shè)計中，主軸箱加工工藝是關(guān)鍵?！叭龍D一卡”包括加工零件工序圖，加工示意圖，機(jī)床總圖，生產(chǎn)效率計算卡，在此基礎(chǔ)上，繪制了上主軸箱設(shè)計的原始依據(jù)圖，擬訂了主軸箱的傳動路線，應(yīng)用最優(yōu)化方法布置齒輪。確定傳動參數(shù)，繪制了上主軸箱裝配圖、箱體補(bǔ)充加工圖，進(jìn)行了軸、齒輪等零件的強(qiáng)度校核。較好地完成了設(shè)計要求，在提高了產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，提高了效益。大體掌握了組合機(jī)床的制造過程。 組合機(jī)床上主軸箱的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)是繪制上主軸箱樹形圖，主軸箱屬性圖實際上是借鑒了通用機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計中使用的轉(zhuǎn)速圖、結(jié)構(gòu)圖經(jīng)演化而得。由于主軸箱傳動系統(tǒng)是一個原動件帶動多個從動件，沒有變速機(jī)構(gòu)，而傳動路線條數(shù)卻很多，出現(xiàn)許多分支。從圖形上看，驅(qū)動軸相當(dāng)于樹根，各主軸及油泵軸均為末端件，相當(dāng)于各條樹枝的末梢，故形象地命名為“樹形圖”。 關(guān)鍵詞：組合機(jī)床,上主軸箱,三圖一卡,樹形圖 Horizontal double 33 shaft combination drilling machine left spindle box design Author： Tutor： Abstract Machinery manufacturing equipment is the development of the machinery industry the most main link, at present, mechanical processing to the precision requirement more and more high, machinery factory in order to lower manufacturing costs, improve the machining quality, the combination machine tools in the manufacturing industry is more and more extensive application, and has shown great advantage. Combination machine tools is mainly by the size of the processing components to ensure the precision and location accuracy, high speed and high efficient to the finish of machining. In the design of the combination machine tools, spindle box processing technology is the key. Draw spindle box design original moved to figure, draws up the spindle box transmission line, application optimization methods decorate gear, sure drive parameters and draw the spindle box, box added processing chart assembly drawings, and axle, gears and parts of intensity. Combination machine tools spindle box foundation link is drawing spindle box tree structures, spindle box tree structures is actually lessons from the general machine main transmission system used in the design of the speed diagram, the structure of the evolution. Due to the spindle box transmission system is a former move a drive more follower, no speed changing institutions, and transmission line number but many article, appear many branches. From graphics, it is equivalent to the roots of the drive shaft, the spindle and oil pump shaft are at the end of a thing, which is equivalent to the various peripheral branches, so the image of the named "tree structures". Key words: transfer and unit machine , Headstock , a three charts card Trees 目錄 1 緒 論 1 1.1 課題背景及目的 1 1.2 組合機(jī)床的分類和組成 3 1.3 國內(nèi)外研究狀況 3 1.4 論文構(gòu)成及研究內(nèi)容 4 2 加工工藝分析 6 3 多軸箱的基本結(jié)構(gòu)及表達(dá)方法 8 3.1 多軸箱的組成 8 3.2 多軸箱總圖繪制方法特點 8 3.3 多軸箱通用零件 9 4 多軸箱的設(shè)計 10 4.1 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 10 4.2 主軸、齒輪的確定及動力計算 12 4.2.1 主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定 12 4.2.2 多軸箱所需動力的計算 13 4.3 多軸箱傳動設(shè)計 15 4.3.1 擬定傳動路線 15 4.3.2 確定驅(qū)動軸、主軸坐標(biāo)尺寸 16 4.3.3 確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù) 17 4.4 繪制多軸箱總圖及零件圖 22 4.4.1 多軸箱零件設(shè)計 22 4.4.2 多軸箱總圖設(shè)計 22 5 組合機(jī)床多箱CAD系統(tǒng) 25 結(jié)論 26 致謝 27 參考文獻(xiàn) 28 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 31 頁 1 緒 論 1.1 課題背景及目的 組合機(jī)床(圖1.1)是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件組成的一種高效專用機(jī)床，是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機(jī)床。通用部件按其功能通常分為五大類。 1）動力部件 動力部件是用于傳遞動力，實現(xiàn)工作運動的通用部件。 2）支承部件 支撐部件是用于安裝動力部件、輸送部件等的通用部件。 3）輸送部件 輸送部件是具有定位和加緊裝置、用于安裝工件并運送到預(yù)定工位并運送到預(yù)定工位的通用部件。 4）控制部件 控制部件用來控制具有運動動作的各個部件，以保證實現(xiàn)組合機(jī)床工作循環(huán)。 5）輔助部件 輔助部件包括定位、加緊、潤滑、冷卻、排屑以及自動線的清洗機(jī)等各種輔助裝置。 主軸箱是組合機(jī)床的重要組成部分。包括通用主軸箱和專用主軸箱，本設(shè)計的是通用主軸箱，包括主軸，傳動軸，動力部件以及其他輔助裝置。 圖1.1 組合鉆床圖 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，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對進(jìn)給運動，來實現(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)，由刀具作進(jìn)給運動，也可實現(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。 組合機(jī)床具有如下的特點： 1）主要用于棱體類零件和雜件的孔面加工。 2）生產(chǎn)率高。因為工序集中，可多面、多工位、多軸、多刀同時自動加工。 3）加工精度穩(wěn)定。因為工序固定，可選用成孰的通用部件、精密夾具和自動工作循環(huán)來保證加工精度的一致性。 4）研制周期短，便于設(shè)計、制造和使用維護(hù)，成本低。因為通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，通用零部件占70％～90%，通用件可組織批量生產(chǎn)進(jìn)行預(yù)制或外購。 5）自動化程度高，勞動強(qiáng)度低。 6）配置靈活。因結(jié)構(gòu)是模塊化、組合化。可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量專用部件靈活組成各種類型的組合機(jī)床及自動線；機(jī)床易于改裝：產(chǎn)品或工藝變化時，通用部件一般還可以重復(fù)利用。 1.2 組合機(jī)床的分類和組成 組合機(jī)床的通用部件分大型和小型兩大類。大型通用部件是指電機(jī)功率為1.5～30千瓦的動力部件及其配套部件。這類動力部件多為箱體移動的結(jié)構(gòu)形式。小型通用部件是指電機(jī)功率為1～2.2千瓦的動力部件及其配套部件，這類動力部件多為套筒移動的結(jié)構(gòu)形式。用大型通用部件組成的機(jī)床稱為大型組合機(jī)床。用小型通用部件組成的機(jī)床稱為小型組合機(jī)床。按設(shè)計的要求本次設(shè)計的機(jī)床為大型通用機(jī)床。 組合機(jī)床除分為大型和小型外，按配置形式又分為單工位和多工位機(jī)床兩大類。單工位機(jī)床又有單面、雙面、三面和四面幾種，多工位機(jī)床則有移動工作臺式、回轉(zhuǎn)工作臺式、中央立柱式和回轉(zhuǎn)鼓輪式等配置形式。 1.3 國內(nèi)外研究狀況 專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。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年在美國制成的，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年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機(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，但對部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。 二十世紀(jì)70年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補(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，孔距精度可達(dá)0.03～0.02微米。 組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，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，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。 通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動力部件是為組合機(jī)床提供主運動和進(jìn)給運動的部件。主要有動力箱、切削頭和動力滑臺。 支承部件是用以安裝動力滑臺、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、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺、分度鼓輪和往復(fù)移動工作臺等。 控制部件是用以控制機(jī)床的自動工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺等。輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。 為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。這類機(jī)床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。 組合機(jī)床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機(jī)和滾珠絲杠等傳動，以簡化結(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。 1.4 論文構(gòu)成及研究內(nèi)容 目前，組合機(jī)床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。其中孔加工包括鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋等。隨著綜合自動化的發(fā)展，其工藝范圍正在擴(kuò)大到車外圓、行星銑削、拉削等工序。此外還可以完成焊接、熱處理、自動裝配和檢索、清洗等非切削工作。組合機(jī)床在汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電機(jī)、儀器儀表、軍工等行業(yè)大批大量生產(chǎn)中以獲得廣泛的應(yīng)用；在一些中小批量生產(chǎn)的企業(yè)，如機(jī)床、機(jī)車、工程機(jī)械等制造業(yè)中也已推廣應(yīng)用。組合機(jī)床最適宜于加工各種大中型箱體類零件，如汽缸蓋、汽缸體、變速箱體、電機(jī)座等。我國組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展起步比較晚，但通過不斷引進(jìn)大量先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，經(jīng)過科技人員的積極消化和吸收，與時俱進(jìn)，努力奮斗，使我國的組合機(jī)床技術(shù)有了迅速發(fā)展。 本次畢業(yè)設(shè)計題目為立臥式雙面33軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計，主要有以下幾部分組成：緒論、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、多軸箱設(shè)計。另外論文還包括總體結(jié)構(gòu)圖和主要零件的結(jié)構(gòu)圖。 本次設(shè)計研究的主要是立臥式雙面33軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計，本次設(shè)計重點放在多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，同時介紹齒輪位置的設(shè)計和齒輪軸以及其它部件的選用。  2 加工工藝分析 加工對象：氣缸缸體 材料牌號：HT250 材料硬度：HB190～240 加工內(nèi)容：在頂面上擴(kuò)孔16個孔和鉆一個通孔 生產(chǎn)批量：5萬臺/年 工藝方案的擬定是組合機(jī)床設(shè)計的關(guān)鍵一步。因為工藝方案在很大程度上決定了組合機(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，按一定的原則、結(jié)合機(jī)床常用工藝方法、充分考慮各種影響因素，并經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后擬定出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝方案。 本工序中包含（圖2.1）： 1）在頂面上擴(kuò)14個孔，擴(kuò)深35.5mm。 2）在頂面上擴(kuò)2個孔，擴(kuò)深11mm。 3）在頂面鉆1個通孔，鉆鉆通。 圖2.1 加工工件工序圖 本工序中滿足工藝方案基本原則：粗精加工分開原則；工序集中原則（適當(dāng)考慮相同類型工序的集中；有相對位置精度要求的工序應(yīng)集中加工）。滿足在制定加工一個工件的幾臺成套機(jī)床或流水線的工藝方案時，應(yīng)盡可能使精加工集中在所有粗加工之后，以減少內(nèi)應(yīng)力變形影響，有利于保證加工精度。  3 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)計的傳遞各主軸的動力部件。其動力來自通用的動力箱，與動力箱一起安裝于進(jìn)給滑臺，可完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔等加工工序。 多軸箱一般具有多根軸同時對一列孔系進(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)典型，能利用通用的箱體和傳動件；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件必須專門設(shè)計，故專用多軸箱通常指“剛性主軸箱”，即采用不需刀具導(dǎo)向裝置的剛性主軸和用精密滑臺導(dǎo)軌來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)刀具的設(shè)計方法基本相同。處于本設(shè)計的考慮，下面僅介紹大型通用多軸箱的設(shè)計。 3.1 多軸箱的組成 大型通用多軸箱由箱體、主軸、傳動軸、齒輪和附加機(jī)構(gòu)等組成，其基本結(jié)構(gòu)包括：箱體、前蓋、后蓋、上蓋、側(cè)蓋等箱體類零件；主軸、傳動軸、手柄軸、傳動齒輪、動力箱或電動機(jī)齒輪13等傳動類零件；葉片泵、分油器、注油標(biāo)、排油塞、油盤（立式多軸箱不用）和防油套等潤滑及防油元件。 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或兩排24mm寬的齒輪。 3.2 多軸箱總圖繪制方法特點 (1)主視圖 用雙點劃線表示齒輪節(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)注各軸軸號及主軸和驅(qū)動軸、液壓泵軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。 (2)展開圖 每根軸、軸承、齒輪等組件只畫軸線上邊或下邊（左邊或右邊）一半，對于結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的軸組件只畫一根，但必須在軸端注明相應(yīng)的軸號；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)。 3.3 多軸箱通用零件 多軸箱通用零件包括：通用箱體類零件、通用主軸、通用傳動軸、通用齒輪和套。為節(jié)約時間，把握設(shè)計重點，其詳細(xì)不在此列說。  4 多軸箱的設(shè)計 目前多軸設(shè)計有一般設(shè)計法和電子計算機(jī)輔助設(shè)計法兩種。計算機(jī)設(shè)計多軸箱，由人工輸入原始數(shù)據(jù)，按事先編制的程序，通過人機(jī)交互方式，可迅速、準(zhǔn)確的設(shè)計傳動系統(tǒng)，繪制多軸箱總圖、零件圖和箱體補(bǔ)充加工圖，打印出軸孔坐標(biāo)及組件明細(xì)表。一般設(shè)計發(fā)的順序是：繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)、軸頸及齒輪擬定傳動系統(tǒng)；計算主軸、傳動軸坐標(biāo)（也可用計算機(jī)計算和驗算箱體軸孔的坐標(biāo)尺寸）、繪制坐標(biāo)檢查圖；繪制多軸箱總圖，零件圖及編制組件明細(xì)表。具體內(nèi)容和方法簡述如下。 4.1 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的。其主要內(nèi)容及注意事項如下： 1）根據(jù)機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，繪制對軸箱外形圖，并標(biāo)注輪廓尺寸及動力箱驅(qū)動軸的相對位置尺寸。 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)動軸的相關(guān)位置尺寸。在繪制主軸位置時，要特別注意：主軸和被加工零件在機(jī)床上是面對面安放的，因此，多軸箱主視圖上的水平方向尺寸與零件工序圖上的水平方向尺寸正好相反。其次，多軸箱上的坐標(biāo)尺寸基準(zhǔn)和零件工序圖上的基準(zhǔn)經(jīng)常不重合，應(yīng)根據(jù)多軸箱與加工零件的相對位置找出統(tǒng)一基準(zhǔn)，并標(biāo)出其相對位置關(guān)系尺寸，然后根據(jù)零件工序圖各孔位置尺寸，算出多軸箱上各主軸坐標(biāo)值。 3）根據(jù)加工示意圖標(biāo)注各主軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向主軸逆時針轉(zhuǎn)向（面對主軸看）可不標(biāo)，只注順時針轉(zhuǎn)向。 4）標(biāo)明動力部件型號及其性能參數(shù)等。 圖4.1所示為立臥式雙面33軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖。 圖4.1 多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 注： 1. 被加工零件編號及名稱：YTR3105.020101 氣缸體。材料及硬度：HT250，190～240HBS。 2. 主軸外尺寸及切削用量（表4.1）。 3. 動力部件1TD32Ⅱ，電動機(jī)功率3KW，電動機(jī)轉(zhuǎn)速715r/min。 表4.1 主軸外尺寸及切削用量 軸號 主軸外伸尺寸（mm） 切削用量 D/d L 工序內(nèi)容 n(r/min) v(m/min) f(mm/min) 1、2、 3、4 5、6 40/28 115 擴(kuò) 320 12 50 7、10、 11、14 15、16 32/20 115 擴(kuò) 320 12 50 8 32/20 115 鉆通孔 260 12.25 50 9、12 25/16 85 擴(kuò) 320 12 50 13、17 25/16 85 擴(kuò) 320 11.76 50 4.2 主軸、齒輪的確定及動力計算 4.2.1 主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定 （1）主軸形式的確定 主軸的型式和直徑，主要取決于工藝方法、刀具主軸連接結(jié)構(gòu)、刀具的進(jìn)給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。如鉆孔時常采用滾珠軸承主軸；擴(kuò)、鏜、鉸孔等工序常采用滾錐軸承主軸；主軸間距較小時常選用滾針軸承主軸。 根據(jù)零件上的軸與軸之間的距離和軸上的轉(zhuǎn)速以及進(jìn)給，安排軸上的齒輪的大小，根據(jù)齒輪的大小，初步選定軸的軸徑。主軸1～6選半徑為12.5mm;主軸7、8、10、11和14～16軸半徑選為10mm；主軸9、12、13、17選半徑為7.5mm。 主軸直徑按加工示意圖所示主軸類型及外伸尺寸可初步確定。傳動軸的直徑也可參考主軸直徑大小初步選定。待齒輪傳動系統(tǒng)設(shè)計完后再檢驗?zāi)承╆P(guān)系軸頸。 主軸1～6以及7、10、11、14～16軸選用前后支承均為圓錐滾子軸承，這中支承可承受較大的徑向和軸向力，且結(jié)構(gòu)簡單、裝配調(diào)整方便。主軸8可以使用滾珠軸承主軸，前支承為推力球軸承和向心軸承、后支承為向心球軸承。因為推力軸承設(shè)置在前端，能承受單方向的軸向力，適用于鉆孔主軸。主軸9、12、13、17主軸間距較小，采用滾針軸承主軸，前后支承均為無內(nèi)環(huán)滾針軸承和推力球軸承。 （2）齒輪模數(shù)的確定 齒輪模數(shù)m（單位為mm）一般用類比法確定，也可按公式估算。本次設(shè)計多采用類比法。同時為了便于生產(chǎn)，同一多軸箱中的模數(shù)規(guī)格一般不多余兩種?，F(xiàn)本設(shè)計中采用的模數(shù)為2、3mm。 4.2.2 多軸箱所需動力的計算 多軸箱的動力計算包括多軸箱所需要的功率和進(jìn)給力兩項。 傳動系統(tǒng)確定后，多軸箱所需功率按下列公式計算： 式中 ——切削功率，單位KW； ——空轉(zhuǎn)功率，單位KW； ——與負(fù)荷成正比的功率損失，單位KW。 每根主軸的切削功率，由選定的切削用量按公式計算或查表獲得；每個軸上的空轉(zhuǎn)功率按［1］中的表4－6確定；每根軸上的功率損失，一般可取所傳遞功率的1%。 （1）切削功率的計算 主軸8加工的工序內(nèi)容和切削用量。 主軸8的切削轉(zhuǎn)矩 。 進(jìn)給量 布氏硬度 切削轉(zhuǎn)矩 ＝ ＝10×171.622×0.267×25.667=11761.41N.mm 主軸8的切削功率 主軸1～7和9～12以及14～16加工的工序內(nèi)容和切削用量一樣，主軸1～7和9～12以及14～16的切削功率一樣。 主軸的切削轉(zhuǎn)矩 進(jìn)給量 ＝50mm/min＝(50mm/r = 0.156mm/r 布氏硬度 ＝240－（240－190）＝223.33 每齒進(jìn)給量 ===0.65 切削轉(zhuǎn)矩 ＝80.6 ＝80.67.8650.71225.667 ＝3278.5N·mm 主軸1～7和9～12以及14～16的切削功率 0.105KW 主軸13和17的切削轉(zhuǎn)矩 進(jìn)給量 ＝50mm/min＝(50÷320)mm/r = 0.156mm/r 布氏硬度 HB 每齒進(jìn)給量 ===0.45 切削轉(zhuǎn)矩 ＝80.6×××223.33 ＝80.6×7.702×0.283×0.53225.667 ＝2398.898N·mm 主軸13和17的切削功率 切削功率 ＝＝ ＝(14KW 1.941KW （2）空轉(zhuǎn)功率的計算 主軸1～6的空轉(zhuǎn)功率按［1］中的表4－6得：＝0.036KW。 主軸7、10、11、13、14、15的空轉(zhuǎn)功率查［1］中的表4－6得：＝0.023KW。 主軸8的空轉(zhuǎn)功率查［1］中的表4－6得：＝0.019KW。 主軸9、12、13、17的空轉(zhuǎn)功率按［1］中的表4－6得：＝0.013KW。 傳動軸的總空轉(zhuǎn)功率查［1］中的表4－6得：＝0.22KW。 =＝6×+6×++4+ ＝6×0.036+6×0.023+0.019+40.013+0.22 ＝0.645KW （3）損失功率的計算 總的功率損失 ＝＝0.19KW 多軸箱所需功率 ＝1.941+0.645+0.19＝2.771KW 4.3 多軸箱傳動設(shè)計 4.3.1 擬定傳動路線 把主軸1、2、3視為一組同心圓主軸，在其圓心（即三主軸軸必組成的三角形外接圓圓心）處設(shè)中心傳動軸27；把主軸4、5、6視為一組同心圓主軸，在其圓心（即三主軸軸必組成的三角形外接圓圓心）處設(shè)中心傳動軸19，再在中心傳動軸19上加齒輪與驅(qū)動軸0連接起來；把主軸11、14、15視為一組同心圓主軸，在其圓心（即三主軸軸必組成的三角形外接圓圓心）處設(shè)中心傳動軸30；把主軸12、13視為一組直線分布主軸，在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動軸29，再在中心傳動軸29上加齒輪連接主軸14；在中心傳動軸27上加齒輪和中心傳動軸29加齒輪用軸28連接起來；把主軸10,16視為一組直線分布主軸，在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動軸24；把主軸16、17視為一組直線分布主軸，在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動軸25；中心傳動軸24用軸2連接起來，主軸9和傳動軸22用軸23連接，傳動軸22和主軸5通過傳動軸21連接起來。在主軸6上加齒輪通過傳動軸把主軸7連接起來，主軸7和主軸8通過傳動軸26連接起來。 各軸之間的傳動副為“樹枝”，箭頭表示傳遞方向（線路）。運用傳動樹形圖對多軸箱進(jìn)行傳動方案設(shè)計較為清晰、簡便。 圖4.2 多軸箱傳動樹形圖 4.3.2 確定驅(qū)動軸、主軸坐標(biāo)尺寸 根據(jù)原始依據(jù)圖4.1，算出驅(qū)動軸、主軸坐標(biāo)尺寸，如表4.2所示。 表4.2 驅(qū)動軸、主軸坐標(biāo)值 坐標(biāo) 銷0 驅(qū)動軸0 主軸1 主軸2 主軸3 主軸4 主軸5 X 0.000 350.000 159.500 223.000 286.500 350.000 413.500 Y 0.000 95.000 211.490 172.490 211.490 172.490 211.490 坐標(biāo) 主軸6 主軸7 主軸8 主軸9 主軸10 主軸11 主軸12 X 477.000 504.500 551.000 542.000 415.000 288.030 77.500 Y 172.490 211.490 251.500 190.000 291.490 291.490 291.490 坐標(biāo) 主軸13 主軸14 主軸15 主軸16 主軸17 X 168.000 226.000 353.000 480.050 542.980 Y 326.490 337.490 337.490 337.490 326.490 4.3.3 確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù) （1）確定傳動軸27的位置主軸1、2、3間的齒輪副齒數(shù) 傳動軸27中心取在主軸1、2、3的同心圓上. 可通過作圖初定。為保證齒輪齒根強(qiáng)度，應(yīng)使齒根到孔壁或鍵槽的壁厚α≥2m(m為齒輪模數(shù))。若取m＝2，為公用齒輪＝33，，則從圖中量得中心距＝71mm，并按［1］中公式(4-3)、式(4－5)、式(4－6)依次求得和轉(zhuǎn)速、齒輪副齒數(shù)和、和。即： （設(shè)在第Ⅲ排） ()368 （設(shè)在第Ⅱ排） （2）確定傳動軸18的位置及驅(qū)動軸0的齒輪副齒數(shù) 傳動軸1的作用起連接驅(qū)動軸0和主軸2。 主軸2與軸18之間的傳動比,模數(shù)m （設(shè)在第Ⅲ排） 則軸18的轉(zhuǎn)速 取驅(qū)動軸0的齒輪副齒數(shù)，模數(shù)m3，轉(zhuǎn)速 則軸18與驅(qū)動軸0的傳動比 (設(shè)在第Ⅴ排) （3）確定傳動軸19的位置及其， 主軸4、5、6的齒輪副齒數(shù) 傳動軸19的位置為主軸4、5、6同心圓圓心，可通過作圖初定。為保證齒輪齒根強(qiáng)度，應(yīng)使齒根到孔壁或鍵槽的壁厚α≥2m(m為齒輪模數(shù))。若取m＝2，為公用齒輪＝31，，則從圖中量得中心距＝71mm，并按［1］中公式(4-3)、式(4－5)、式(4－6)依次求得和轉(zhuǎn)速、齒輪副齒數(shù)和、和。即： 3140 （設(shè)在第Ⅰ排） (320)413 （設(shè)在第Ⅰ排） (設(shè)在第Ⅱ排) 驅(qū)動軸0到軸19傳動副的確定，中心距50mm，模數(shù)m3,傳動比 1.731。 取驅(qū)動軸的齒輪副齒數(shù)，按公式得： (設(shè)在第Ⅴ排) （4）確定傳動軸29的位置及其與主軸12、13、14齒輪副齒數(shù) 傳動軸29的中心取在主軸12、13的垂直平分線上，取中心距，從而確定傳動軸29的位置，取模數(shù)m，取作公用齒輪，。 由公式： 1719 （設(shè)在第Ⅰ排） 1719 （設(shè)在第Ⅴ排） 則傳動軸29的轉(zhuǎn)速 從圖中可以量得中心距，軸29與主軸14之間的傳動比 按公式得： （設(shè)在第Ⅱ排） (5)確定傳動軸30的位置及其主軸11、15的齒輪副齒數(shù) 傳動軸30的位置為主軸11、14、15同心圓圓心，可通過作圖初定。為保證齒輪齒根強(qiáng)度，應(yīng)使齒根到孔壁或鍵槽的壁厚α≥2m(m為齒輪模數(shù))。使若取m＝2，為公用齒輪，＝，則從圖中量得中心距＝54mm，并按［1］中公式(4-3)、式(4－5)、式(4－6)依次求得齒輪副齒數(shù)，。即： 2430 （設(shè)在第Ⅱ排） 2430 （設(shè)在第Ⅱ排） (6)確定傳動軸28的位置及其與軸27、29間的齒輪副齒數(shù)軸 現(xiàn)取中心距，從而確定傳動軸28的位置。取 作公用齒輪，，模數(shù)m，按公式得： (設(shè)在第Ⅳ排) 傳動軸28到傳動軸29的確定 兩軸之間傳動比為 按公式得： （設(shè)在第Ⅲ排） （7）確定傳動軸24的位置及其與主軸10、16的齒輪副齒數(shù) 傳動軸24中心設(shè)在主軸10、16中心連線的垂直平分線上。取中心距，從而確定傳動軸24的位置，取模數(shù)m，取作公用齒輪，。 由公式： 1725 （設(shè)在第Ⅲ排） 1725 （設(shè)在第Ⅲ排） （8）確定傳動軸21、22的位置及其與軸5、24的齒輪副齒數(shù) 由于傳動軸22，24的作用是傳遞作用，改變傳動的旋轉(zhuǎn)方向。傳動軸24的齒數(shù)已確定，傳動軸22的齒輪副齒數(shù)和位置根據(jù)傳動軸21、24的位置進(jìn)行確定。主軸5和主軸10之間的總傳動比 軸21與主軸5之間傳動比取 主軸5的齒輪副齒數(shù) 根據(jù)公式得： （設(shè)在第Ⅱ排） 則軸21的轉(zhuǎn)速 傳動軸21與主軸10之間傳動比 主軸10的齒輪副齒數(shù)已確定 根據(jù)公式得： 轉(zhuǎn)動軸22的位置根據(jù)作圖即可確定位置和齒輪副齒數(shù)，取齒輪22齒輪副齒數(shù) （設(shè)在第Ⅲ排） 則 （設(shè)在第Ⅲ排） (9)確定傳動軸23的位置及其與軸9、22的齒輪副齒數(shù) 軸21與軸22之間的傳動比,則傳動軸22的轉(zhuǎn)速 主軸9與傳動軸22之間傳動比 則主軸9的齒輪副齒數(shù)為 轉(zhuǎn)動軸23的位置根據(jù)作圖即可確定位置和齒輪副齒數(shù)，取齒輪23齒輪副齒數(shù) (設(shè)在第Ⅱ排) （設(shè)在第Ⅱ排） （10）確定傳動軸25的位置及其與主軸17的齒輪副齒數(shù) 現(xiàn)取中心距從而確定軸25的位置。取作公用齒輪，模數(shù)m，按公式得： （設(shè)在第Ⅳ排） （設(shè)在第Ⅲ排） （11）確定傳動軸20的位置及其與主軸7的齒輪副齒數(shù) 現(xiàn)取中心距從而確定軸20的位置。取作公用齒輪，模數(shù)m，按公式得： （設(shè)在第Ⅲ排） (設(shè)在第Ⅲ排) （11）確定傳動軸26的位置及其與主軸8的齒輪副齒數(shù) 主軸9與主軸8之間的傳動比取，根據(jù)公式得： 現(xiàn)取中心距從而確定軸26的位置，模數(shù)m，按公式得： (設(shè)在第Ⅳ排) 傳動設(shè)計的全部齒輪齒數(shù)、模數(shù)及所在排數(shù)，按規(guī)定格式標(biāo)在傳動系統(tǒng)圖（圖001）中。最后計算各主軸的實際轉(zhuǎn)速如表4.3所示（與原始依據(jù)圖的要求基本一至，轉(zhuǎn)速相對損失在5％以內(nèi)）；潤滑泵轉(zhuǎn)速也符合要求。根據(jù)主軸實際轉(zhuǎn)速，對加工示意圖中的切削用量進(jìn)行修正。 4.4 繪制多軸箱總圖及零件圖 4.4.1 多軸箱零件設(shè)計 多軸箱總圖設(shè)計中，大多數(shù)零件是選用通用件、標(biāo)準(zhǔn)件和外購件；對于變位齒輪、專用軸等零件，則設(shè)計零件圖。 4.4.2 多軸箱總圖設(shè)計 通用多軸箱總圖設(shè)計包括繪制主視圖、展開圖，繪制裝配表，制定技術(shù)條件等四部分。 （1）主視圖 主要表明多軸箱主軸位置及齒輪傳動系統(tǒng)，齒輪齒數(shù)、模數(shù)及所在排數(shù)，潤滑系統(tǒng)等。因此，繪制主視圖就是在設(shè)計的傳動系統(tǒng)圖上標(biāo)出各軸編號，畫出潤滑系統(tǒng)，標(biāo)注主軸、油泵軸、驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速、油泵軸轉(zhuǎn)向、驅(qū)動軸轉(zhuǎn)向及坐標(biāo)尺寸、最低主軸高度尺寸及箱體輪廓尺寸等。并標(biāo)注部分件號。 （2）展開圖 其特點是軸的結(jié)構(gòu)圖形多。各主軸、傳動軸、驅(qū)動軸及軸上的零件大多是通用化的，且是有規(guī)則排列的。一般采用簡化的展開圖并以裝配表相互配合，表明多軸箱各軸組件的裝配結(jié)構(gòu)。繪制具體要求如下： 1)展開圖主要表示各軸及軸上零件的裝配關(guān)系。 2)對結(jié)構(gòu)相同的同類型主軸、傳動軸可只畫一根，在軸端注明相同軸的軸號即可。 3)展開圖上應(yīng)完整標(biāo)注多軸箱的三大箱體厚度尺寸及箱壁和內(nèi)腔有關(guān)聯(lián)洗尺寸、主軸外伸長度等。 （3）多軸箱技術(shù)條件 多軸箱總圖上應(yīng)注明多軸箱箱部裝要求。即： 1)多軸箱制造和驗收技術(shù)條件：多軸箱按ZBJ58011-89《組合機(jī)床多軸箱制造技術(shù)條件》進(jìn)行制造，按ZBJ58011-89《組合機(jī)床多軸箱驗收技術(shù)條件》進(jìn)行驗收。 2)主軸精度：按JB3043-82《組合機(jī)床多軸箱精度》標(biāo)注進(jìn)行驗收。 （4）主軸和傳動軸裝配表（表4.3） 把多軸箱中每根軸（主軸、傳動軸、油泵軸）上齒輪套等基本零件的型號規(guī)格、尺寸參數(shù)和數(shù)量及標(biāo)準(zhǔn)件、外購件等，按軸號配套，用裝配表表示。這樣使圖表對照清晰易看，節(jié)省設(shè)計時間，方便裝配。 圖4.3 零件明細(xì)表 5 組合機(jī)床多箱CAD系統(tǒng) 運行環(huán)境：組合機(jī)床多軸箱CAD系統(tǒng)是在windows95/98/2000/NT 4、0環(huán)境下開發(fā)的刀具CAD軟件。該軟件以世界上最流行的微機(jī)CAD系統(tǒng)AutoCAD R14/2000為基礎(chǔ)，以多軸箱設(shè)計指導(dǎo)資料1T07和T07為技術(shù)基礎(chǔ)，結(jié)合我國組合機(jī)床多軸箱設(shè)計特點而開發(fā)的，為工程設(shè)計人員設(shè)計多軸箱提供極為方便、高效的軟件工具。 軟件基礎(chǔ)設(shè)計：本軟件綜合利用Windows環(huán)境的動態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)（DDE）、目標(biāo)連接與嵌入技術(shù)（OLD）、數(shù)據(jù)庫操作技術(shù)（ODBC、DAO、ADO）、圖形軟件二次開發(fā)技術(shù)（ARX），用Visual C++語言開發(fā)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)與參數(shù)化設(shè)計相結(jié)合的組合機(jī)床多軸箱CAD系統(tǒng) 軟件內(nèi)容：該系統(tǒng)可用于鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、攻絲以及鉆攻復(fù)合的組合機(jī)床多軸箱的設(shè)計。交互選擇傳動模型進(jìn)行齒輪排布，傳動軸坐標(biāo)計算，各種幾何干涉校核；傳動部件的強(qiáng)度校核；自動生成多軸箱裝備總圖，箱體補(bǔ)充加工圖，前、后、側(cè)蓋補(bǔ)充加工圖，專用零件圖；整理打印多軸箱零部件明細(xì)表。 軟件應(yīng)用情況：本軟件已在山東華源萊動內(nèi)燃機(jī)有限公司、上海市柴油機(jī)股份公司、江蘇恒力組合機(jī)床股份有限公司、無錫柴油機(jī)廠、無錫威孚集團(tuán)、常州柴油機(jī)股份公司、揚州動力機(jī)械廠、湖北光華組合機(jī)床股份有限公司、保定第二機(jī)床、大連專用機(jī)床廠等企業(yè)應(yīng)用，取得了顯著地社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。 結(jié)論 機(jī)械制造業(yè)與機(jī)械自動化技術(shù)密切相關(guān)。機(jī)械自動化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展是機(jī)械制造業(yè)技術(shù)改造、技術(shù)進(jìn)步的主要手段和技術(shù)發(fā)展的主要方向。機(jī)械自動化，主要指在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用自動化技術(shù)，實現(xiàn)加工對象的連續(xù)自動生產(chǎn)，實現(xiàn)優(yōu)化有效的自動生產(chǎn)過程，加快生產(chǎn)投入物的加工變換和流動速度。機(jī)械自動化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，是機(jī)械制造業(yè)技術(shù)改造、技術(shù)進(jìn)步的主要手段和技術(shù)發(fā)展的主要方向。機(jī)械自動化的技術(shù)水準(zhǔn)，不僅影響整個機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，而且對國民經(jīng)濟(jì)各部門的技術(shù)進(jìn)步有很大的直接影響。 畢業(yè)課程設(shè)計是我在大學(xué)本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機(jī)會，通過這次比較完整的設(shè)計我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌握，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抵抗能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這一切的綜合演練為我以后步入社會參加工作打下了良好的基礎(chǔ)，使我進(jìn)一步的認(rèn)識了自己的能力，明確了自己以后的發(fā)展空間。 這次的設(shè)計主要參考的資料是謝家贏主編的機(jī)械設(shè)計手冊，還有機(jī)械手冊。讓我學(xué)會了如何使用手中的參考資料，如何和以往設(shè)計中相同之處和不同之處聯(lián)系起來，通過對比讓我受益匪淺。 致謝 首先感謝我的母校黃河科技學(xué)院這四年來對我的培養(yǎng)，讓我成為一名合格的當(dāng)代大學(xué)生。 感謝我的指導(dǎo)老師賈百合老師，在做畢業(yè)設(shè)計這幾個月期間，從查閱資料到設(shè)計草案的確定和修改，中期查閱，后期詳細(xì)設(shè)計，裝配草圖等整個過程中，多虧了賈老師的耐心指導(dǎo)，才能讓我順利的完成畢業(yè)設(shè)計。在做畢業(yè)設(shè)計的過程中，遇到了很多困難，每次去找賈老師，他都很耐心的指導(dǎo)和講解，對我的幫助很大。能做完畢業(yè)設(shè)計也離不開賈老師的嚴(yán)格要求，通過對畢業(yè)設(shè)計細(xì)心的查看，指出不足指出，通過反復(fù)的修改，最終做出了比較滿意的畢業(yè)設(shè)計。 同時也感謝本組同甘共苦的兄弟姐妹們，我畢業(yè)設(shè)計能按時按質(zhì)的完成離不開你們的幫助。在一起討論時讓我收益頗多，都真誠拿出自己解決問題的經(jīng)驗，讓我少走了彎路，讓我的設(shè)計漸漸成熟。 最后，感謝所有在這次畢業(yè)設(shè)計中給予過我?guī)椭娜恕? 對上述朋友，再一次真誠地表示感謝。 參考文獻(xiàn) ［1］ 謝家瀛．組合機(jī)床設(shè)計簡明手冊．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.8 ［2］ 陳立德．機(jī)械制造裝備設(shè)計．北京：高等教育出版社，2006.4 ［3］ 鄭修本．機(jī)械制造工藝學(xué)（第2 版）．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.5 ［4］ 李奇涵．沖壓成形工藝與模具設(shè)計．北京：科學(xué)出版社，2007 ［5］ 梁景凱，蓋玉先．機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.11 ［6］ 趙萬生．特種加工技術(shù)．北京：高等教育出版社，2001.7 ［7］ 張海根．機(jī)電傳動控制．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.12 ［8］ 賈民平，張洪亭，周劍英．測試技術(shù)．北京：高等教育出版社，2001.12 ［9］ 董紅玉，徐莉萍．機(jī)械控制工程基礎(chǔ)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.6 ［10］ 呂廣庶，張遠(yuǎn)明．工程材料及成形技術(shù)基礎(chǔ)．北京：高等教育出版社，2001.9 ［11］董紅玉．?dāng)?shù)控技術(shù)．北京：高等教育出版社，2007 ［12］黃健求．機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.11 ［13］劉極峰．計算機(jī)輔助設(shè)計與制造．北京：高等教育出版社，2004.7 ［14］韓進(jìn)宏．互換性與技術(shù)測量．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.7 ［15］王永華．現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.9 ［16］周龍保．內(nèi)燃機(jī)學(xué)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.4 ［17］謝存禧，張鐵．機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.7