1939_立臥式33軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計(jì)

1939_立臥式33軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計(jì),臥式,33,組合,鉆床,主軸,設(shè)計(jì) 單位代碼 02 學(xué) 號 080105082 分 類 號 TH 密 級 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書立臥式 33 軸組合機(jī)床上主軸箱設(shè)計(jì)院 （ 系 ） 名 稱 工 學(xué) 院 機(jī) 械 系專 業(yè) 名 稱 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動 化學(xué) 生 姓 名 楊 耀 文指 導(dǎo) 教 師 賈 百 合2012 年 5 月 5 日 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 I 頁立臥式 33 軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計(jì)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(jì)了本組合機(jī)床。在設(shè)計(jì)過程中借鑒了國內(nèi)外一些現(xiàn)有的組合機(jī)床設(shè)計(jì)資料。在組合機(jī)床的設(shè)計(jì)中，主軸箱加工工藝是關(guān)鍵。 “三圖一卡”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(jì)算卡，在此基礎(chǔ)上，繪制了上主軸箱設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)際上是借鑒了通用機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)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 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 II 頁Horizontal double 33 shaft combination drilling machineleft spindle box designAuthor：yang yao wenTutor：Jia Bai HeAbstractMachinery 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 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 III 頁目錄1 緒 論 .....................................................................................................................................11.1 課題背景及目的 ............................................................................................................11.2 組合機(jī)床的分類和組成 ................................................................................................31.3 國內(nèi)外研究狀況 ............................................................................................................31.4 論文構(gòu)成及研究內(nèi)容 ....................................................................................................42 加工工藝分析 .......................................................................................................................63 多軸箱的基本結(jié)構(gòu)及表達(dá)方法 ...........................................................................................83.1 多軸箱的組成 ................................................................................................................83.2 多軸箱總圖繪制方法特點(diǎn) ............................................................................................83.3 多軸箱通用零件 ............................................................................................................94 多軸箱的設(shè)計(jì) .....................................................................................................................104.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 ......................................................................................104.2 主軸、齒輪的確定及動力計(jì)算 ..................................................................................124.2.1 主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定 .................................................................124.2.2 多軸箱所需動力的計(jì)算 .....................................................................................134.3 多軸箱傳動設(shè)計(jì) ..........................................................................................................154.3.1 擬定傳動路線 .....................................................................................................154.3.2 確定驅(qū)動軸、主軸坐標(biāo)尺寸 .............................................................................164.3.3 確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù) .............................................................................174.4 繪制多軸箱總圖及零件圖 ..........................................................................................224.4.1 多軸箱零件設(shè)計(jì) .................................................................................................224.4.2 多軸箱總圖設(shè)計(jì) .................................................................................................225 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(jì)說明書 第 1 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(jì)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(shí)現(xiàn)工作運(yùn)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(yùn)送到預(yù)定工位并運(yùn)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(yùn)動動作的各個部件，以保證實(shí)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(jì)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。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 2 頁圖 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(yùn)動和刀具與工件的相對進(jìn)給運(yùn)動，來實(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)，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動，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。組合機(jī)床具有如下的特點(diǎn)：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?yàn)楣ば蚣?，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?yàn)楣ば蚬潭ǎ蛇x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(jì)、制造和使用維護(hù)，成本低。因?yàn)橥ㄓ没?、系列化、?biāo) 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 3 頁準(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?？砂垂ぜ蚬ば蛞螅么罅客ㄓ貌考蜕倭繉Ｓ貌考`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(jì)的要求本次設(shè)計(jì)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 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 4 頁配置，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(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)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?？刂撇考怯靡钥刂茩C(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(jì)題目為立臥式雙面 33 軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計(jì)，主要有以下幾部分組成：緒論、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、多軸箱設(shè)計(jì)。另外論文還包括總體結(jié)構(gòu)圖和主要零件的 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 5 頁結(jié)構(gòu)圖。本次設(shè)計(jì)研究的主要是立臥式雙面 33 軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，同時介紹齒輪位置的設(shè)計(jì)和齒輪軸以及其它部件的選用。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 6 頁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(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。?12+0.0102）在頂面上擴(kuò) 2 個孔，擴(kuò) 深 11mm。?11.7+0.0103）在頂面鉆 1 個通孔，鉆 鉆通。?15圖 2.1 加工工件工序圖 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 7 頁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。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 8 頁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(jì)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(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(jì)，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(jì)方法基本相同。處于本設(shè)計(jì)的考慮，下面僅介紹大型通用多軸箱的設(shè)計(jì)。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(diǎn)(1)主視圖 用雙點(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)。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 9 頁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(jì)重點(diǎn)，其詳細(xì)不在此列說。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 10 頁4 多軸箱的設(shè)計(jì)目前多軸設(shè)計(jì)有一般設(shè)計(jì)法和電子計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)法兩種。計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)發(fā)的順序是：繪制多軸箱設(shè)計(jì)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(jì)算主軸、傳動軸坐標(biāo)（也可用計(jì)算機(jī)計(jì)算和驗(yàn)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(jì)原始依據(jù)圖多軸箱設(shè)計(jì)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(xiàng)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(jì)原始依據(jù)圖。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 11 頁圖 4.1 多軸箱設(shè)計(jì)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。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 12 頁表 4.1 主軸外尺寸及切削用量主軸外伸尺寸（ mm）切削用量軸號D/d L 工序內(nèi)容 n(r/min) v(m/min) f(mm/min)1、2、3、45、640/28 115 擴(kuò) ?12+0.110 320 12 507、10、 11、14 15、1632/20 115 擴(kuò) ?12+0.110 320 12 508 32/20 115 鉆 通孔?15 260 12.25 509、12 25/16 85 擴(kuò) ?12+0.110 320 12 5013、17 25/16 85 擴(kuò) ?11.7+0.110 320 11.76 504.2 主軸、齒輪的確定及動力計(jì)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 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 13 頁和 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(jì)完后再檢驗(yàn)?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?yàn)橥屏S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(jì)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。現(xiàn)本設(shè)計(jì)中采用的模數(shù)為 2、3mm。4.2.2 多軸箱所需動力的計(jì)算多軸箱的動力計(jì)算包括多軸箱所需要的功率和進(jìn)給力兩項(xiàng)。傳動系統(tǒng)確定后，多軸箱所需功率 按下列公式計(jì)算：??多 軸 箱??多 軸 箱 =??切削 +??空 轉(zhuǎn) +??損 失 =??切削 ??+??空 轉(zhuǎn) ??+??損 失 ??n1i??式中 ——切削功率，單位 KW；??切削——空轉(zhuǎn)功率，單位 KW；??空 轉(zhuǎn)——與負(fù)荷成正比的功率損失，單位 KW。??損 失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(jì)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 。??1=10??1.9??0.8????0.6進(jìn)給量 ??1＝ 50mm/min＝ (50÷260)mm/r = 0.192mm/r布氏硬度 ????=???????????13(?????????????????????)=240?13(240?190)=223.33切削轉(zhuǎn)矩 ??1=10??1.9??0.8????0.6＝ 10×151.9×0.1920.8×223.330.6 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 14 頁＝10×171.622×0.267×25.6 67=11761.41N.mm主軸 8 的切削功率 ??1=????9740????=11761.41×12.259740×3.14×15=0.314????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 ??2=80.6??0.83??0.68????0.79????0.6進(jìn)給量 ＝50mm/min＝(50 mm/r = 0.156mm/r??2 ÷320)布氏硬度 ＝240－ （240－190 ）＝223.33????=???????????13(?????????????????????) 31每齒進(jìn)給量 = = =0.65?????????2 12?10.72切削轉(zhuǎn)矩 ??2=80.6??0.83??0.68????0.79????0.6＝80.6 ×120.83×0.1560.68×0.650.79×223.330.6＝80.6 7.865 0.712 25.667× ×0.283× ×＝3278.5N·mm主軸 1～7 和 9～12 以及 14～16 的切削功率 0.105KW??2=????9740????= 3278.5×129740×3.14×12=主軸 13 和 17 的切削轉(zhuǎn)矩 ??2=80.6??0.83??0.68????0.79????0.6進(jìn)給量 ＝50mm/min＝(50÷320)mm/r = 0.156mm/r??3布氏硬度 HB????=???????????13(?????????????????????)=240?13(240?190)=223.33每齒進(jìn)給量 = = =0.45?????????2 11.7?10.72切削轉(zhuǎn)矩 ?? 3=80.6??0.83??0.68????0.79????0.6＝80.6× × ×223.3311.70.830.1560.68×0.450.79 6.0＝80.6×7.702×0.283×0.532 25.667×＝2398.898N·mm主軸 13 和 17 的切削功率 ??3=????9740????=2398.898×11.79740×3.14×11.7=0.0784????切削功率 ＝ ＝??切削n1i????切削 ??1+?? 2+???+??17＝(14 KW×0.105+2×0.0784+0.314)1.941KW= 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 15 頁（2）空轉(zhuǎn)功率的計(jì)算 主軸 1～6 的空轉(zhuǎn)功率按［1］中的表 4－6 得：＝0.036KW。??空 轉(zhuǎn) 1主軸 7、10、11、13、14、15 的空轉(zhuǎn)功率查［1］中的表 4－6 得：＝0.023KW。??空 轉(zhuǎn) 2主軸 8 的空轉(zhuǎn)功率查［1］中的表 4－6 得： ＝0.019KW。??空 轉(zhuǎn) 3主軸 9、12、13、17 的空轉(zhuǎn)功率按［1］中的表 4－6 得： ＝0.013KW。??空 轉(zhuǎn) 4傳動軸的總空轉(zhuǎn)功率查［1］中的表 4－6 得： ＝0.22KW。 ??空 轉(zhuǎn) 5= ＝6× +6× + +4 +??空 轉(zhuǎn)n1i????空 轉(zhuǎn) ?? ??空 轉(zhuǎn) 1 ??空 轉(zhuǎn) 2??空 轉(zhuǎn) 3 ×??空 轉(zhuǎn) 4??空 轉(zhuǎn) 5＝6×0.036+6×0.023+0.019+4 0.013+0.22×＝0.645KW（3）損失功率的計(jì)算 總的功率損失 ＝ ＝0.19KW??損 失n1i????損 失 ??多軸箱所需功率 ＝1.941+0.645+0.19 ＝2.771KW??多 軸 箱 =??切削 +??空 轉(zhuǎn) +??損 失4.3 多軸箱傳動設(shè)計(jì)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。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 16 頁各軸之間的傳動副為“樹枝” ，箭頭表示傳遞方向（線路） 。運(yùn)用傳動樹形圖對多軸箱進(jìn)行傳動方案設(shè)計(jì)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。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 17 頁表 4.2 驅(qū)動軸、主軸坐標(biāo)值坐標(biāo) 銷 0 1驅(qū)動軸 0 主軸 1 主軸 2 主軸 3 主軸 4 主軸 5X 0.000 350.000 159.500 223.000 286.500 350.000 413.500Y 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 12X 477.000 504.500 551.000 542.000 415.000 288.030 77.500Y 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 17X 168.000 226.000 353.000 480.050 542.980Y 326.490 337.490 337.490 337.490 326.4904.3.3 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，??2 ??2，則從圖中量得中心距 ＝71mm，并按［1］??2=??3=??1=38 ??27?2=??27?3=??27?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??'2 ??27 ??1 ??‘1 ??3。即：??‘3（設(shè)在第Ⅲ排）??’2=2???????2=2×712 ?33=38( ) 368??27=??2??’2 ??2=320×3833= ??????????1=??3=33（設(shè)在第Ⅱ排）??'1=??'3=38（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。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 18 頁主軸 2 與軸 18 之間的傳動比 ,模數(shù) m??18?2=0.816 =2（設(shè)在第Ⅲ排）??‘18=??'2×??18?2=38×0.816=31則軸 18 的轉(zhuǎn)速 ??18=??2??18?2=3200.816=392????????取驅(qū)動軸 0 的齒輪副齒數(shù) ，模數(shù) m 3，轉(zhuǎn)速??0=19 = ??驅(qū) =715????????則軸 18 與驅(qū)動軸 0 的傳動比 ??0?18=??18??驅(qū) =392715=0.548(設(shè)在第Ⅴ排)??18=??驅(qū)??18?2=190.548≈35（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，??6 ??6，則從圖中量得中心距 ＝71mm，并按［1］中??6=??5=??4=40 ??19?6=??19?5=??19?4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 。??'6 ??19 ??5 ??‘5 ??4 ??‘4即：31 40 （設(shè)在第Ⅰ排）??'6=2???????4=2×712 ? =(320 ) 413 ??19=??6??‘6 ??6= ×4031= ??????????4=31（設(shè)在第Ⅰ排）??'4=40??5=31(設(shè)在第Ⅱ排)??'5=40驅(qū)動軸 0 到軸 19 傳動副的確定，中心距 50mm，模數(shù) m 3,傳動比??0?19= =1.731。??19?0=715413=取驅(qū)動軸的齒輪副齒數(shù) ，按公式得：??驅(qū) =19 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 19 頁(設(shè)在第Ⅴ排)??19=??驅(qū) ×??0?19=19×1.731=33（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??29?12=??29?13=36軸 29 的位置，取模數(shù) m ，取 作公用齒輪， 。=2 ??12 ??12=??13=17由公式：17 19 （設(shè)在第Ⅰ排）??'12=2???????12=2×362 ? =17 19 （設(shè)在第Ⅴ排）??'13=2???????13=2×362 ? =則傳動軸 29 的轉(zhuǎn)速 ??29=??'12??12??12=1917×320=358????????從圖中可以量得中心距 ，軸 29 與主軸 14 之間的傳動比??29?14=46??29?14=??29??14=358320=1.119按公式得：??14=2??????(1+??)=2×46×1.1192×(1+1.119)=24（設(shè)在第Ⅱ排）??'14=2???????14=2×462 ?24=22(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??’14與主 軸 11、 15的 齒輪 副 齒 數(shù)相等，m＝2， 為公用齒輪， ＝ ，則從圖中量得中心距??‘14 ??‘14=??’15??’11=24＝54mm ，并按［1］中公式(4-3)、式(4－5)、式(4－6)依??30?14=??30?11=??30?15次求得齒輪副齒數(shù) ， 。即：??11??1524 30 （設(shè)在第Ⅱ??11=2???????’11=2×542 ? =排）24 30 （設(shè)在第Ⅱ??15=2???????’15=2×542 ? = 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 20 頁排）(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，??28?27=47， ??28?29=38 ??‘27，模數(shù) m ，按公式得：??‘27=23 =2(設(shè)在第 Ⅳ排)??27=2???????‘27=2×472 ?23=24??28=??27??‘27??27=368×2324=353????????傳動軸 28 到傳動軸 29 的確定 兩軸之間傳動比為??28?29=??29??28=358353=1.014按公式得：??29=2??????(1+??)=2×38×1.0142×(1+1.014)=19（設(shè)在第Ⅲ排）??'29=2???????29=2×382 ?19=19（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??24?10=??24?16=42傳動軸 24 的位置，取模數(shù) m ，取 作公用齒輪， 。=2 ??10 ??10=??16=17由公式：17 25 （設(shè)在第Ⅲ排）??'10=2???????12=2×422 ? =17 25 （設(shè)在第Ⅲ排）??'16=2???????13=2×422 ? =（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 ??5?10=??10??5=1軸 21 與主軸 5 之間傳動比取 ??5?21=1.481主軸 5 的齒輪副齒數(shù) ??'5=40根據(jù)公式得： 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 21 頁（設(shè)在第Ⅱ排）??21=??'5??5?21=401.481=27則軸 21 的轉(zhuǎn)速 ??21=??10??5?21=320×1.481=474????????傳動軸 21 與主軸 10 之間傳動比 ??21?10=??10??21=320474=0.675主軸 10 的齒輪副齒數(shù)已確定 ??’10=25根據(jù)公式得：??'21=??‘10×??21?10=25×0.675=17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）??22=20則 （設(shè)在第Ⅲ排）??‘24 =17(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??21?22=1720=0.85??22=??21×??21?22=474×0.85=403????????主軸 9 與傳動軸 22 之間傳動比 ??22?9=??9??22=320403=0.794則主軸 9 的齒輪副齒數(shù)為 ??‘9=??22??22?9=200.794=25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) ??23=17（設(shè)在第Ⅱ排）??’23=17（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，??17?25=50????， ??16?25=50????， ??16模數(shù) m ，按公式得：??’16=??’17=25， =2（設(shè)在第Ⅳ排）??17=2???????’17=25 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 22 頁（設(shè)在第Ⅲ排）??16=2???????’16=25（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，??7?20=55????， ??6?20=55????， ??6模數(shù) m ，按公式得：??’7=??‘6=25， =2（設(shè)在第Ⅲ排）??6=2???????‘6=30(設(shè)在第Ⅲ排)??7=2???????‘7=30（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：??8?9=??9??8=320260=1.231??‘8=??‘9??8?9=25×1.231=31現(xiàn)取中心距 從而確定軸 26 的位置，模數(shù)??9?26=42????， ??8?26=48????，m ，按公式得：=2(設(shè)在第Ⅳ排) ??26=2???????‘8=17傳動設(shè)計(jì)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(jì)算各主軸的實(shí)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(shí)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(jì)多軸箱總圖設(shè)計(jì)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(jì)零件圖。4.4.2 多軸箱總圖設(shè)計(jì)通用多軸箱總圖設(shè)計(jì)包括繪制主視圖、展開圖，繪制裝配表，制定技術(shù)條件等四 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 23 頁部分。（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(jì)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(diǎn)是軸的結(jié)構(gòu)圖形多。各主軸、傳