4缸發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼組合鉆床Ⅱ主軸箱設(shè)計(jì)【說明書+CAD】
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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第II頁
單位代碼 6130
學(xué) 號(hào) 080105664
分 類 號(hào) TH
密 級(jí) 秘密
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
4缸發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼組合鉆床Ⅱ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(dòng)化
學(xué)生姓名
黎振廷
指導(dǎo)教師
賈百合
2012年 5 月 1 日
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第V頁
前 言
制造業(yè)是一個(gè)國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標(biāo)志著一個(gè)國家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，科技水平，生活水平和國防實(shí)力。國際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)歸根結(jié)底是個(gè)過制造生產(chǎn)能力的競(jìng)爭(zhēng)，機(jī)械制造業(yè)是制造業(yè)的核心。
隨著科技和生活水平的不斷提高，機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)模式發(fā)生了巨大的演變。從20世紀(jì)20年代的不計(jì)成本發(fā)展，到20世紀(jì)50年代以福特為代表的“規(guī)模效益”，再到20世紀(jì)70年代豐田為代表的“精益生產(chǎn)”模式，80年代以后靠制造技術(shù)的改進(jìn)和管理方法的創(chuàng)新，以單項(xiàng)的先進(jìn)制造技術(shù)來縮短生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本和改善服務(wù)質(zhì)量，90年代至今許多新的生產(chǎn)模式產(chǎn)生，并加以應(yīng)用，而且還將繼續(xù)發(fā)展。
我國機(jī)械制造裝備水平還比較落后，基本上屬于國外50年代“傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)”的范疇，我國機(jī)械制造裝備產(chǎn)業(yè)僅僅是整個(gè)制造業(yè)的縮影，而機(jī)械制造裝備產(chǎn)業(yè)的萎靡不振又嚴(yán)重影響了機(jī)械制造業(yè)乃至整個(gè)制造業(yè)的振興。故振興我國機(jī)械制造裝備產(chǎn)業(yè)，提高我國機(jī)械制造裝備產(chǎn)品的技術(shù)水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力是當(dāng)前國內(nèi)企業(yè)改革，改組，改造的當(dāng)務(wù)之急。
汽車工業(yè)是一個(gè)國家制造業(yè)的集中代表，隨著這幾年我過經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)勁發(fā)展，汽車工業(yè)蓬勃發(fā)展，汽車工業(yè)成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的發(fā)動(dòng)機(jī)，所以人們討論現(xiàn)代汽車發(fā)展的同時(shí)，對(duì)已有的發(fā)動(dòng)機(jī)或裝備進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，以滿足人們的各種需求，這也是我們這次畢業(yè)設(shè)計(jì)研究加工發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼的意義。
4缸發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼組合鉆床Ⅱ主軸箱設(shè)計(jì)
摘 要
本次設(shè)計(jì)是在了解4缸發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼的基本結(jié)構(gòu)，組合機(jī)床的基本配置方式、工藝范圍、加工精度、經(jīng)濟(jì)分析及發(fā)展趨勢(shì)以及組合機(jī)床各通用部件的功能及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行的組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)和主軸箱設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的機(jī)床用來進(jìn)行油底殼底面的12個(gè)孔加工。
本設(shè)計(jì)的前期具體工作是分析影響組合機(jī)床方案制定的主要因素，制定工藝，確定機(jī)床配置形式及結(jié)構(gòu)方案，選擇切削用量三要素，選擇刀具，確定切削力、切削扭矩、切削功率、刀具耐用度。中期的具體工作是了解通用主軸箱的組成，在前期工作的基礎(chǔ)上繪制主軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)圖，選擇主軸結(jié)構(gòu)型式，進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算，設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案并計(jì)算主軸箱的主軸坐標(biāo)及確定傳動(dòng)零件的尺寸。后期主要工作是在傳動(dòng)方案確定之后，對(duì)傳功方案里的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行校核，主要包括對(duì)齒輪模數(shù)的校核和軸的校核。在滿足生產(chǎn)各方面要求的前提下，繪制軸向裝配總圖及主軸箱局部剖試圖。
主軸箱傳動(dòng)方案為：驅(qū)動(dòng)軸0軸通過17和22號(hào)軸上的第3排齒輪帶動(dòng)中間傳動(dòng)軸17和22號(hào)軸，傳動(dòng)比為0.67。17和22號(hào)軸上有3排齒輪，第一排齒輪帶動(dòng)3、4、9、10號(hào)主軸，第二排齒輪帶動(dòng)16、18、21、23號(hào)傳動(dòng)軸。18和21號(hào)傳動(dòng)軸通過19和20號(hào)傳動(dòng)軸上的第二排齒輪帶動(dòng)19和20號(hào)傳動(dòng)軸。19和20號(hào)傳動(dòng)軸通過第一排齒輪傳遞給5、6、7、8、9號(hào)主軸。16和23號(hào)傳動(dòng)軸分別通過15、14號(hào)傳動(dòng)軸和24、25號(hào)傳動(dòng)軸帶動(dòng)13和26號(hào)傳動(dòng)軸上的第二排齒輪。13和26號(hào)軸通過13和26號(hào)軸上的第一排齒輪傳遞給1、2、11、12號(hào)主軸。
關(guān)鍵詞：組合機(jī)床，主軸箱，孔加工，傳動(dòng)方案
4-cylinder engine sump Combination Drilling II spindle box design
Author: Li zhenting
Tutor : Jia baihe
Abstract
This design is to understand the basic structure of the 4-cylinder engine oil pan, the basic configuration of the machine tool, the range of technology, precision machining, economic analysis and development trends, as well as the general components of thecombination of machine functions and characteristics on the basis of conducted designof the overall machine tool design and the spindle box. The design of the machine used for the sump bottom surface 12 of hole machining.
The early stage of this design work is to analyze the main factors of the combination ofmachine tool programming, to develop technology to determine machine configuration in the form and structure of programs, select the three elements of the cutting parameters,select the tool to determine the cutting force, cutting torque, cutting power, tool lifedegrees. The medium-term work is to understand the composition of the commonspindle box drawn in the preliminary work on the basis of the original basis of the spindle box diagram, select the spindle structure type, dynamic calculation, the design of thetransmission scheme and the calculation of the coordinates of the headstock spindle andto determine the transmission parts size. The main work of the late in the transmissionscheme for the drive system transfer power scheme checking, including the modulus ofgear check and check. Meet the production requirements of the various aspects of the premise, draw axial assembly of the General Plan and spindle box breakout attempt to.
Transmission scheme of spindle box: 0-axis drive shaft gear driven axis by 17 and 22,three rows of the intermediate transmission shaft 17 and No. 22 shaft, three rows of geartransmission ratio 0.67, 17 and 22 axis, the first The row of gear drive 3,4,9,10 number ofspindles, the second row of gear driven 16,18,21,23 number of drive shaft. 18 and 21 onthe drive shaft 19 and on the 20th of the second row of the gear driven drive shaft through the drive shaft 19 and on the 20th. Pass the first row of gears 19 and 20 No. drive shaft tothe 5,6,7,8,9 No. spindle. 16 and 23 respectively driven by the drive shaft drive shaft and24, 25 15:14 No. 13 and No. 26 on the second row of the gear drive shaft drive shaft. 13and 26 axis through the first row of the gear shaft 13 and on the 26th passed to 1,2,11,12No. spindle.
Keywords: machine tool, spindle box, hole processing, transmission scheme
目 錄
前 言 I
摘 要 II
1 緒論 1
1.1組合機(jī)床的型式及其特點(diǎn) 1
1.2組合機(jī)床工藝范圍及加工精度 2
1.2.1組合機(jī)床的工藝范圍 2
1.2.2組合機(jī)床的加工精度 2
1.3采用組合機(jī)床的經(jīng)濟(jì)分析 3
1.4組合機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) 4
1.4.1提高通用部件的水平 4
1.4.2發(fā)展適應(yīng)中、小批生產(chǎn)的組合機(jī)床 4
1.4.3采用新刀具 4
1.4.4發(fā)展自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù) 5
1.4.5擴(kuò)大工藝范圍 5
2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 6
2.1組合機(jī)床的方案設(shè)計(jì) 6
2.1.1擬定方案階段 6
2.1.2技術(shù)設(shè)計(jì)階段 6
2.1.3工作設(shè)計(jì)階段 6
2.2零件分析 6
2.2.1 4缸發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 6
2.2.2基準(zhǔn)的選擇 7
2.2.3加工階段的劃分 7
3 繪制“三圖一卡” 9
3.1加工工序圖 9
3.1.1被加工零件工序圖的作用和要求 9
3.1.2被加工零件工序圖的內(nèi)容 9
3.1.3編制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng) 9
3.2加工示意圖 10
3.2.1被加工零件示意圖的作用 10
3.2.2被加工零件示意圖的內(nèi)容 10
3.2.3選擇刀具、工具及導(dǎo)向裝置 10
3.2.4確定動(dòng)力部件的工作循環(huán)及工作行程 14
3.2.5其它應(yīng)注意的問題 14
3.2.6加工示意圖簡(jiǎn)圖 15
3.3機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 15
3.3.1被加工零件聯(lián)系尺寸圖的作用 15
3.3.2被加工零件聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容 16
3.3.3動(dòng)力部件的選擇 16
3.3.4組合機(jī)床其它尺寸的確定 17
4 多軸箱——主軸箱設(shè)計(jì) 18
4.1 多軸箱的基本結(jié)構(gòu) 18
4.2通用多軸箱設(shè)計(jì) 18
4.2.1繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 19
4.2.2主軸、齒輪的確定及動(dòng)力運(yùn)算 20
4.2.3多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì) 23
4.2.4多軸箱坐標(biāo)計(jì)算、繪制坐標(biāo)檢查圖 26
4.3多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案 29
4.3.1傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案分析 29
4.3.2傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 29
4.3.3傳動(dòng)系統(tǒng)的校核計(jì)算 34
4.4 繪制多軸箱總圖及零件圖 41
4.4.1多軸箱總圖設(shè)計(jì) 41
4.4.2多軸箱零件設(shè)計(jì) 42
結(jié) 論 43
致 謝 44
參考文獻(xiàn) 45
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 46 頁
1 緒論
1.1組合機(jī)床的型式及其特點(diǎn)
組合機(jī)床使用系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量的專用部件組成的多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的高校專用機(jī)床，其生產(chǎn)率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍，可進(jìn)行鉆、鏜、鉸、攻絲、車削、銑削等切削加工。組合機(jī)床的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件約占70-80%,這些部件是系列化的,可以進(jìn)行成批生產(chǎn).其余20-30%的專用部件是由被加工零件的形狀,輪廓尺寸,工藝和工序來決定,如夾具,主軸箱,刀具和工具等。
在批量生產(chǎn)中為了提高生產(chǎn)率，必須要縮短加工時(shí)間和輔助時(shí)間，而且盡可能使輔助時(shí)間和加工時(shí)間重合，使每個(gè)工位裝夾多個(gè)工件同時(shí)進(jìn)行多刀加工，實(shí)行工序高度集中，因而廣泛采用組合機(jī)床。
一般的組合機(jī)床主要有六部分通用部件及兩部分專用部件組成。以復(fù)合立式三面鉆孔組合機(jī)床，它由側(cè)底座、力主底座、力主、動(dòng)力箱、滑臺(tái)及中間底座等通用部件及多軸箱、夾具等專用部件組成。組合機(jī)床的專用部件往往也是由大量的通用零件和標(biāo)準(zhǔn)件組成。
組合機(jī)床按主軸箱和動(dòng)力箱的安置方式不同可分為以下幾種型式：
1、臥式組合機(jī)床（動(dòng)力箱水平安裝）。
2、立式組合機(jī)床（動(dòng)力箱垂直安裝）。
3、側(cè)斜式組合機(jī)床（動(dòng)力箱傾斜安裝）。
4、復(fù)合式組合機(jī)床（動(dòng)力箱具有上述兩種以上的安裝狀態(tài)）。
在以上四種配置型式的組合機(jī)床中，如果每一種之中再安置一個(gè)或幾個(gè)動(dòng)力部件時(shí)，還可以組成雙面或多面組合鉆床。
由組合機(jī)床的組成可以明顯地了解其特點(diǎn)，與通用機(jī)床及其它的專用機(jī)床比較，具有如下特點(diǎn)：
1、要用于加工箱體類零件和雜件的平面和孔。
2、生產(chǎn)率高。因?yàn)楣ば蚣?，可多面、多軸、多刀同時(shí)自動(dòng)加工。
3、加工精度穩(wěn)定。因?yàn)楣ば蚬潭?，可選用成熟的通用部件、精密夾具合作的工作循環(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)準(zhǔn)化程度高，而且通用部件可組織批量生產(chǎn)。
5、自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。
6、配置靈活。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)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(dòng)線。機(jī)床易于改裝，產(chǎn)品或工藝變化時(shí)，通用部件一般還可以重復(fù)利用。
1.2組合機(jī)床工藝范圍及加工精度
1.2.1組合機(jī)床的工藝范圍
目前，組合機(jī)床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。平面加工包括銑平面、锪（刮）平面、車端面；孔加工包括鉆、闊、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋、锪沉孔、滾壓孔等。隨著綜合自動(dòng)化的發(fā)展，其工藝范圍正擴(kuò)大到車外圓、行星銑削、拉削、推削、磨削、珩磨及拋光、沖壓等工序。此外，還可以完成焊接、熱處理、自動(dòng)裝配和建材、清洗和零件分類及打印等非切削工作。
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、縫紉機(jī)和自行車等工業(yè)領(lǐng)域的大批、大量生產(chǎn)中已獲得廣泛應(yīng)用，一些中小批量生產(chǎn)的企業(yè)，如機(jī)床、機(jī)車、工程機(jī)械扽制造業(yè)中也亦推廣應(yīng)用。組合機(jī)床最適宜加工各種大中型箱體類零件，如氣缸蓋、氣缸體、變速箱體、電機(jī)座及儀表殼等零件，也可以用來完成軸套類、輪盤類、叉架類和蓋板類零件的部分或全部工序的加工。
1.2.2組合機(jī)床的加工精度
組合機(jī)床的加工精度簡(jiǎn)述如下：
㈠、孔加工
⒈孔的尺寸精度
采用鉸孔或精鏜孔時(shí)，孔的精度可達(dá)H6級(jí)，表明粗糙度為，孔的圓度在孔徑尺寸公差一半范圍內(nèi)。加工有色金屬時(shí)，采用精密夾具，經(jīng)過3~4次加工，精度可以穩(wěn)定地達(dá)H6級(jí)，表面粗糙度可達(dá)。
⒉孔的同軸度
當(dāng)從兩面多軸加工時(shí)，孔的同軸度一般為.當(dāng)從一面進(jìn)行精鏜孔，并且采用固定式夾具，鏜刀桿兩端都有精密導(dǎo)向裝置，夾具在精度良好的條件下，在長(zhǎng)度內(nèi)，被加工零件幾個(gè)孔的同軸度可保證在以內(nèi)。當(dāng)分別從兩面對(duì)同一軸線上的孔進(jìn)行單軸加工時(shí)，在有中間精密導(dǎo)向裝置條件下，其同軸度亦可保證在。
⒊孔的平行度
在組合機(jī)床上加工，孔與孔相互之間的平行度以及孔對(duì)加工基面的平行度，在長(zhǎng)度內(nèi)可達(dá)。
⒋孔的位置精度
孔的位置精度與夾具、機(jī)床的型式和精度有很大的關(guān)系。在固定式夾具的機(jī)床上鏜孔，孔間距離和孔的軸線與定位基面的位置精度可穩(wěn)定地達(dá)到。在多工位機(jī)床上，由于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)會(huì)回轉(zhuǎn)鼓輪存在定位誤差，則加工精度不高。如果在同一工位上，若有懸掛式活動(dòng)鉆模板，對(duì)孔進(jìn)行精加工時(shí)，其位置精度可達(dá)到。
㈡、平面加工
在組合機(jī)床及其自動(dòng)線上常用銑削、刮削、車削（端面）和拉削等方法加工平面。一般采用銑削頭、滑臺(tái)和滑座等通用部件，根據(jù)被加工工件的工藝要求組成單面、雙面以及立式、回轉(zhuǎn)臺(tái)式等多種型式的組合銑床。當(dāng)加工大型的箱體類工件時(shí)，一般采用銑削頭固定、工件安裝在工作臺(tái)上移動(dòng)的布局型式。這樣的機(jī)床結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，剛性較好，加工精度較高。在加工中小型工件時(shí)，通常將銑削頭組成鼓輪式組合銑床或立式連續(xù)回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合銑床，這類機(jī)床生產(chǎn)效率高，加工精度較低。
在組合機(jī)床上加工平面的平直度可以達(dá)到在1000毫米長(zhǎng)度內(nèi)偏差0.02～0.05毫米，表面粗糙度微米。對(duì)定位基面的平行度可以保證在0.05毫米以內(nèi)，到定位基面的距離（一般在500毫米以內(nèi)）尺寸公差可以保證在0.05毫米以內(nèi)。
㈢、止口加工
多軸加工，采用動(dòng)力滑臺(tái)在死擋鐵上停留的方法，其加工精度能達(dá)到0.15～0.25毫米；單軸加工，采用特殊結(jié)構(gòu)，加工到終點(diǎn)使擋塊頂在被加工工件的表面，一般精度可以達(dá)到0.08～0.10毫米。條件良好時(shí)，精度可以保證在0.02～0.045毫米以內(nèi)。
1.3采用組合機(jī)床的經(jīng)濟(jì)分析
組合機(jī)床是一種高效率專用機(jī)床，有特定的使用條件，不是在任何情況下都能收到良好的經(jīng)濟(jì)效益。在確定設(shè)計(jì)組合機(jī)床前，應(yīng)該進(jìn)行具體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。
根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，要在變速箱箱體上雙面鉆孔，孔的種類較多，總數(shù)也較多。若采用普通機(jī)床加工需反復(fù)進(jìn)行，加工耗時(shí)較多，且不容易保證孔與孔間的位置精度。根據(jù)零件的形狀及加工要求選取采用立式組合鉆床，同時(shí)進(jìn)行多孔加工。這樣可以保證孔與孔之間的位置精度，且加工所需的時(shí)間大大縮短。除此之外采用組合機(jī)床對(duì)工人的要求很低，節(jié)約了勞動(dòng)成本。
綜上所述，對(duì)于在變速箱箱體上鉆孔采用組合機(jī)床，可以取得良好的經(jīng)濟(jì)性。
1.4組合機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)
1.4.1提高通用部件的水平
衡量通用部件技術(shù)水平的主要標(biāo)準(zhǔn)是：品種規(guī)格齊全，動(dòng)、靜態(tài)性能參數(shù)先進(jìn)，工藝性好，精度高和精度保持性好。
機(jī)械驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力部件具有性能穩(wěn)定，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。目前，機(jī)械驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力部件應(yīng)用了交流變頻調(diào)速電機(jī)和直流伺服電機(jī)等，使機(jī)械驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力部件增添了新的競(jìng)爭(zhēng)力。
動(dòng)力部件采用鑲鋼導(dǎo)軌（英度可達(dá)HEC58~60）、滾珠絲杠、靜壓導(dǎo)軌、靜壓軸承、遲形皮帶等較新的結(jié)構(gòu)。支承部件采用焊接結(jié)構(gòu)等。由于提高了部件的精度和動(dòng)、靜態(tài)性能，因而使被加工的工件精度明顯提高，表面粗糙度減小。
1.4.2發(fā)展適應(yīng)中、小批生產(chǎn)的組合機(jī)床
在機(jī)械制造工業(yè)中，中小批量生產(chǎn)約占80%。在某些中批量生產(chǎn)的企業(yè)中，如機(jī)床、閥門行業(yè)中、其關(guān)鍵工序采用組合機(jī)床。其中機(jī)床廠用組合機(jī)床加工主軸變速箱孔系，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果顯著。發(fā)展具有可調(diào)、快調(diào)、裝配靈活、適應(yīng)多品種加工特點(diǎn)的組合機(jī)床十分迫切。轉(zhuǎn)塔主軸箱式組合機(jī)床，可換主軸箱式組合機(jī)床以及自動(dòng)換刀式數(shù)控組合機(jī)床可用于中、小批生產(chǎn)，但這類機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。
帶轉(zhuǎn)塔式主軸箱的組合機(jī)床，由于轉(zhuǎn)塔不能制造的太大，安裝的主軸箱數(shù)量有限，因此只適應(yīng)工序不多，形狀不太復(fù)雜的零件加工。
1.4.3采用新刀具
近年來出現(xiàn)了多種新刀具，如具有鍍層的硬質(zhì)合金刀片、立方氮化鵬刀具、金剛石刀具、各種可轉(zhuǎn)位的密赤銑刀，噴吸鉆頭，鑲有可轉(zhuǎn)位刀片的“短鉆頭”等。一般情況下，采用先進(jìn)刀具的工時(shí)為原工時(shí)的。由于提高了刀具的耐用度，大大縮短了多刀組合機(jī)床停機(jī)換刀時(shí)間，提高了組合機(jī)床的經(jīng)濟(jì)效益。
1.4.4發(fā)展自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)
組合機(jī)床的自動(dòng)檢測(cè)通常作為一個(gè)工位出現(xiàn)。自動(dòng)檢測(cè)包括對(duì)毛坯尺寸和工件硬度的檢查、鉆孔深度、刀具折斷、精加工尺寸和幾何形狀的檢查等。檢查方法分為主動(dòng)檢查與被動(dòng)檢查。主動(dòng)檢查是將不合格的工件剔出，使之不往下個(gè)工位輸送。被動(dòng)檢查則是發(fā)現(xiàn)不合格的工件時(shí)發(fā)現(xiàn)停機(jī)信號(hào)。目前主動(dòng)檢查應(yīng)用的日趨廣泛。由于電子元件迅速發(fā)展，集成控制器、微機(jī)處理的應(yīng)用，使自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)更加可靠。自動(dòng)檢測(cè)工位要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，統(tǒng)計(jì)計(jì)算以及打印出有關(guān)數(shù)據(jù)或作為數(shù)字顯示。自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展可以把被加工零件的實(shí)際尺寸控制在比規(guī)定公差更小的范圍之內(nèi)。還可以把加工后的工件按公差進(jìn)行分組，以便按分組的公差帶裝配。實(shí)際表明，采用分組裝配法提高產(chǎn)品的精度要比用單純提高設(shè)備精度更為經(jīng)濟(jì)。
1.4.5擴(kuò)大工藝范圍
組合機(jī)床出完成切削加工等工序外，還在逐步設(shè)計(jì)制造用于焊接、熱處理、自動(dòng)裝配、自動(dòng)打印、性能試驗(yàn)以及清洗和包裝等用途的組合機(jī)床。
2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)
組合機(jī)床是用已經(jīng)系列化，標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量專用部件組成的多軸，多刀，多工序，多面或多工位同時(shí)加工的高效專用機(jī)床。在批量生產(chǎn)正為了提高生產(chǎn)率，縮短加工時(shí)間和輔助時(shí)間，而且盡可能使輔助時(shí)間和加工時(shí)間重合，使每個(gè)工位裝夾多個(gè)工件，同時(shí)進(jìn)行多刀加工，實(shí)行工序高度集中，必須廣泛采用組合機(jī)床。
設(shè)計(jì)組合機(jī)床首先要分析零件，制定工藝規(guī)程，根據(jù)所加工的工序繪制“三圖一卡”設(shè)計(jì)出本工序加工的多軸箱。以下是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)組合機(jī)床的全過程。
2.1組合機(jī)床的方案設(shè)計(jì)
組合機(jī)床是針對(duì)被加工零件的特點(diǎn)及工藝要求，按高度集中工序的原則設(shè)計(jì)的一種高效率的專用機(jī)床。設(shè)計(jì)組合機(jī)床前，首先應(yīng)根據(jù)組合機(jī)床完成工藝的一些現(xiàn)狀及組合機(jī)床各種工藝方案能達(dá)到的加工精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，解決零件是否可以利用組合機(jī)床加工以及采用組合機(jī)床價(jià)格是否合理的問題。
2.1.1擬定方案階段
擬定方案階段包括制定工藝方案，確定機(jī)床的配置型式機(jī)結(jié)構(gòu)方案，最后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行圖紙的設(shè)計(jì)。
2.1.2技術(shù)設(shè)計(jì)階段
根據(jù)已確定的工藝和結(jié)構(gòu)方案，按照加工示意圖和機(jī)床聯(lián)系尺寸圖展開部件設(shè)計(jì)，繪制夾具、主軸箱等的裝配圖。
2.1.3工作設(shè)計(jì)階段
繪制有關(guān)圖紙，編制機(jī)床說明書。詳細(xì)過程見下列步驟和所繪圖紙。
2.2零件分析
2.2.1 4缸發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
油底殼是曲軸箱的下半部，又稱為下曲軸箱。作用是封閉曲軸箱作為貯油槽的外殼，防止雜質(zhì)進(jìn)入，并收集和儲(chǔ)存由柴油機(jī)各摩擦表面流回的潤滑油，散曲部分熱量，防止?jié)櫥脱趸?。油底殼多由薄鋼板沖壓而成，內(nèi)部裝有穩(wěn)油擋板，以避免柴油機(jī)顛簸時(shí)造成的右面震蕩激濺，有利于潤滑油雜質(zhì)的沉淀，側(cè)面裝有油尺，用來檢查油量。
本次加工的4缸發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼由鑄鐵鑄造成，硬度190～240HBS。
2.2.2基準(zhǔn)的選擇
1、粗基準(zhǔn)的選擇
根據(jù)粗基準(zhǔn)選擇原則，要保證主要加工表面的余量均勻及保證將來運(yùn)動(dòng)件（連桿，曲軸等）與油底殼各表面之間具有必要的間隙，。油底殼的主要加工表面有：主軸軸承座孔，凸輪軸軸承孔等，要保證它們的加工余量均勻，就應(yīng)該選取主軸軸承座孔和氣缸孔組為氣缸體加工的粗基準(zhǔn)。
油底殼鑄件，有鑄造誤差，表面粗糙不平，如果直接用所選的粗基準(zhǔn)定位加工大平面（即后續(xù)工序的定位精基準(zhǔn)），即產(chǎn)生的切削力大，所需夾緊力也大，易使工件變形。同時(shí)粗基準(zhǔn)表面粗糙不平，也易使工件在加工中松動(dòng)。所以在加工中采用面積較小距離較遠(yuǎn)的幾個(gè)凸臺(tái)作為過度基準(zhǔn)，即首先以粗基準(zhǔn)定位加工出過度基準(zhǔn)然后用過度基準(zhǔn)加工出精基準(zhǔn)來。
2、精基準(zhǔn)的選擇
同其他箱體零件一致，油底殼加工中一般都選用底面及其上的兩個(gè)工藝孔作為精基準(zhǔn)。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是：
1）地面面積大，工件安裝可靠，平穩(wěn)，能簡(jiǎn)單可靠的約束工件的六個(gè)自由度
2）后續(xù)工序基本上均以一面兩孔定位，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，減少了由于基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來的加工誤差。能保證各表面間的相互位置精度，例如，套筒與底面的垂直度，主軸中心孔中心線與凸輪軸之間的平行度。
3）由于基準(zhǔn)統(tǒng)一，可以簡(jiǎn)化夾具的設(shè)計(jì)和制造周期，使用維修方便，成本降低，減少了工件的翻轉(zhuǎn)次數(shù)，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)線加工。
4）加工主軸支撐座孔和凸輪軸軸承時(shí)，便于在夾具上設(shè)置鏜桿的支撐導(dǎo)套，可以保證加工質(zhì)量和切削用量
2.2.3加工階段的劃分
1．基準(zhǔn)加工
在前面幾道工序中把基準(zhǔn)加工出來，即“基準(zhǔn)先行”。
2．平面加工
按照先面后孔的原則將各平面加工出來。
3．主要孔的粗加工
將主要孔的粗加工安排在各面加工完成后進(jìn)行。
可以盡早暴露工件上的缺陷：
粗加工中切去大部分余量后，內(nèi)應(yīng)力重新分布，使工件有較長(zhǎng)時(shí)間充分變形，使精加工能得到比較穩(wěn)定的加工精度。
粗加工中切削力大，所需夾緊力也大，將粗加工放在前面，精粗加工分開，可以減少夾緊變形對(duì)精加工的影響。
次要工序加工：例如螺紋孔，油孔，倒角等，在各階段中穿插進(jìn)行。
4．主要孔的精加工
包括半精鏜，精鏜缸套孔和主軸軸承座孔；軸承蓋裝配后，進(jìn)行半精鏜，精鏜及研磨主軸軸承座孔給予只有相互位置精度要求的加工表面。這些是氣缸體加工的關(guān)鍵程序。
把主要孔的精加工作為最后的加工階段，除上述原因之外，還可以防止這些表面加工過程中遭到破壞。
3 繪制“三圖一卡”
繪制組合機(jī)床“三圖一卡”,就是針對(duì)具體零件,在選定的工藝和結(jié)構(gòu)法案的基礎(chǔ)上,進(jìn)行組合機(jī)床總體法案圖樣文件設(shè)計(jì)。內(nèi)容包括:繪制被加工零件工序圖,加工示意圖,機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。
本次設(shè)計(jì)工序是鉆油底殼下表面的孔。
3.1加工工序圖
3.1.1被加工零件工序圖的作用和要求
被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工序方案,表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床上完成的工序內(nèi)容,加工部位的尺寸,精度,表面粗糙度及技術(shù)要求,加工用的定位基準(zhǔn),夾壓部位以及被加工零件的材料,硬度和在本機(jī)床加工前加工余量,毛坯或半成品情況的圖樣,除了設(shè)計(jì)研制合同外,它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù),也是制造,使用,調(diào)速和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件。
3.1.2被加工零件工序圖的內(nèi)容
1、被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸及本工作設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。
2、本工序所選用的定位基準(zhǔn),夾緊部位及夾緊方向。
3、本工序加工表面的尺寸,精度,表面粗糙度,形位公差等級(jí),技術(shù)要求以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求。
4、注明被加工零件的名稱,編號(hào),材料,硬度以及加工部位的余量。
3.1.3編制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng)
基面標(biāo)注
1、本機(jī)床加工部分的位置尺寸由定位基面標(biāo)起，尤其在本機(jī)床加工，所選用的定位基面與設(shè)計(jì)基面不一致時(shí)，還必須對(duì)各孔要求的位置精度進(jìn)行分析和換算，即把不對(duì)稱公差的尺寸換算成對(duì)稱公差尺寸。以便在進(jìn)行夾具鏜?？自O(shè)計(jì)和主軸箱設(shè)計(jì)時(shí)，確定鏜?？壮叽缂爸鬏S位置尺寸，并把各孔位置尺寸改為從定位
2、對(duì)孔的加工余量要認(rèn)真分析，在鏜階梯孔時(shí)，其大直徑孔德單邊余量應(yīng)小于相鄰兩孔半徑之差，以便鏜刀能通過。在加工毛坯孔時(shí)，不僅要弄清楚加工余量，還需要注意孔的鑄造偏心及鑄造毛刺大小，以便設(shè)計(jì)相應(yīng)尺寸的鏜桿，保證加工能正常進(jìn)行。
3、對(duì)精鏜機(jī)床必須注明是否允許有刀痕，以及允許退刀痕的形狀。
為了使被加工零件工序圖清晰明了，能突出本機(jī)床加工內(nèi)容，繪制時(shí)對(duì)本機(jī)床加工部件用粗實(shí)線表示，其尺寸打上方框，其余部位用細(xì)實(shí)線表示，定位基面符號(hào)用“”表示，夾壓位置符號(hào)用↓表示。
3.2加工示意圖
3.2.1被加工零件示意圖的作用
加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的。是表達(dá)工藝方案、具體的機(jī)床工藝方案圖。它是設(shè)計(jì)刀具夾具多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力部件。繪制機(jī)床總配合尺寸圖的主要依據(jù)，是對(duì)機(jī)床總體布局和性能的原始要求，也是調(diào)整機(jī)床刀具所必須的重要技術(shù)文件。
3.2.2被加工零件示意圖的內(nèi)容
1、機(jī)床的加工方法、切削用量、工作循環(huán)和工作行程、工件、刀具及導(dǎo)向、托架及多軸箱之間的相對(duì)位置及其聯(lián)系尺寸、主軸結(jié)構(gòu)類型、尺寸及外伸長(zhǎng)度。
2、刀具類型、數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、直徑和長(zhǎng)度、接桿、浮動(dòng)卡頭、導(dǎo)向裝置、攻螺紋靠模裝置等結(jié)構(gòu)尺寸。
3、刀具、導(dǎo)向套間的配合,刀具、接桿主軸之間的連接方式及配合尺寸等。
3.2.3選擇刀具、工具及導(dǎo)向裝置
（一）選擇刀具
由加工工序圖可知：該工序?yàn)殂@12個(gè)φ11的孔。工件材料為：鑄鐵，硬度190～240HBS。精度為10μm。所選刀具為高速鋼鉆頭。
由參考文獻(xiàn)【1】P130表6-11如圖3.1（鉆孔切削用量）中高速鋼鉆頭鉆鑄鐵時(shí)，由同一主軸箱上各主軸的每分鐘進(jìn)給量是相等的，等于動(dòng)力滑臺(tái)的工進(jìn)速度vf，即fm=vf。
圖3.1
故選進(jìn)給量f=0.12 mm/min ，切削速度 v=16 mm/min
(二)加工示意圖繪制過程:
找出其中最深的孔，以其加工終了位置開始，依次畫出刀具、導(dǎo)向、接桿和主軸。確定各部軸向聯(lián)系尺寸，最后確定主軸箱端面的位置。
1、導(dǎo)向套離工件端面距離一般按加工孔徑的（1-1.5）倍取值。所以取11-17mm
2、導(dǎo)向件取可換式，查資料《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》取45mm。
3、在以上確定值的基礎(chǔ)上，選取鉆頭的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度。
4、根據(jù)進(jìn)給量和切削速度計(jì)算組合機(jī)床的切削力、切削轉(zhuǎn)矩及功率。
由參考文獻(xiàn)【1】P134表6-20如圖3.2可知：
圖3.2
布氏硬度：HB =HBmax－(HBmax－HBmin)
=240-（240-190）
=223
切削力:=26
=26×11××
=1344.912N
切削扭矩：=10
=10×××
=4476.865 N·mm
切削功率：=
=4476.865×16/(9740×3.14×11)
=0.2129 kw
式中：HB——布氏硬度
F——切削力（N）
D——鉆頭直徑（mm）
f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）
T——切削扭矩(N·mm)
V——切削速度（m/min）
P——切削功率(kw)
5、根據(jù)主軸的傳動(dòng)扭矩確定主軸的內(nèi)外徑及懸長(zhǎng)度。
由參考文獻(xiàn)【1】P43表3-4可知：
故d取20mm
驗(yàn)證軸徑
主軸直徑d=20滿足條件
由參考文獻(xiàn)【1】P44表3-6可知：
主軸軸頸d1可取15,20,25,30，35，40
定d1=25mm
由參考文獻(xiàn)【1】P44表3-6如圖3.3可知：
圖3.3
主軸直徑d=20mm對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)主軸直徑D=32，外伸尺寸L=100mm
6、根據(jù)選擇的鉆頭柄部的莫氏錐號(hào)和主軸前端孔內(nèi)徑選擇合適的接桿。
以下為選擇的各部件：
主軸:
圖3.4
刀具:
圖3.5
接桿:
圖3.6
3.2.4確定動(dòng)力部件的工作循環(huán)及工作行程
動(dòng)力工件的工作循環(huán)是指加工時(shí)，動(dòng)力部件從原始位置開始運(yùn)動(dòng)到加工終了位置，又返回到原位的動(dòng)作過程。一般包括快速引進(jìn)、工件進(jìn)給和快速退回等動(dòng)作。
快速引進(jìn)是指動(dòng)力部件把刀具送到工件進(jìn)給位置。工作進(jìn)給是指動(dòng)力部件把刀具送到加工完成位置，長(zhǎng)度等于加工部位長(zhǎng)度與刀具切入長(zhǎng)度之和。
3.2.5其它應(yīng)注意的問題
1、加工示意圖上應(yīng)有足夠的聯(lián)系尺寸，并標(biāo)注恰當(dāng)，如主軸端部尺寸、刀具結(jié)構(gòu)尺寸、導(dǎo)向尺寸、工件至夾具的尺寸，工件本身以及加工部件的尺寸等。
2、應(yīng)有足夠的說明，如被加工零件的圖號(hào)、材料、硬度、加工余量、工件是否有讓刀運(yùn)動(dòng)，以及是否采用冷卻。
3、加工部位的示意圖，需要將工件各面的形狀和加工孔的位置用縮小比例畫出，并標(biāo)注孔號(hào)。
4、相鄰兩孔中心距小的主軸，須在展開圖上按照比例畫出，以便檢查主軸、接桿、導(dǎo)向及浮動(dòng)頭是否相碰。
5、加工示意圖是按照加工終了狀態(tài)繪制。
3.2.6加工示意圖簡(jiǎn)圖
圖3.7
3.3機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
3.3.1被加工零件聯(lián)系尺寸圖的作用
1、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)。
2、按初步選定的主要通用部件以及確定的主用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。
3、可用來表示機(jī)床的配置型式、主要構(gòu)成及各部件安裝位置、相互聯(lián)系運(yùn)動(dòng)關(guān)系能否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適。
4、它為多軸箱、夾具等專用部件設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)，它可以看成是機(jī)床總體外觀簡(jiǎn)圖。
3.3.2被加工零件聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容
1、表明機(jī)床的配置型式與總布局。已適當(dāng)數(shù)量的視圖，用同一比例畫出主要部件的外廓形狀和相關(guān)位置，表明機(jī)床基本型式及操作位置等。
2、完整齊全的反應(yīng)各部件間的主要裝配關(guān)系和聯(lián)系尺寸，專用部件的主要聯(lián)系尺寸、運(yùn)動(dòng)部件的機(jī)械極限位置幾、及各滑臺(tái)工作循環(huán)總的工作行程和前后行程備量尺寸。
3、標(biāo)注主要通用部件的規(guī)格代號(hào)和電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、功率及轉(zhuǎn)速，并標(biāo)出機(jī)床分組編號(hào)及組件名稱，全部組件包括機(jī)床全部通用及專用零部件。
4、標(biāo)明機(jī)床驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及安裝規(guī)程。
3.3.3動(dòng)力部件的選擇
動(dòng)力部件的選擇主要是確定動(dòng)力箱和動(dòng)力滑臺(tái)。
切削總功率：P切 =nP=12×0.2129=2.550kw
n為鉆孔的個(gè)數(shù)
多軸箱的功率：
為多軸箱的傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)取0.8～0.9
由參考文獻(xiàn)【1】P114表5-39可選：
多軸箱選1TD32-Ⅲ型動(dòng)力箱
驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，n=720r/min; 電動(dòng)機(jī)選Y112M-4型，功率為4.0kw;
由參考文獻(xiàn)【1】P116表5-40
選1HY32-Ⅲ型滑臺(tái)，最大行程340mm，滑臺(tái)臺(tái)面長(zhǎng)度為L(zhǎng)=500mm，滑臺(tái)臺(tái)面寬度為B=800mm；快速進(jìn)給速度為16m/min；
由參考文獻(xiàn)【1】P94～P95表5-4和表5-5知：
二級(jí)進(jìn)給及壓力繼電器裝置為1HY25-F51,導(dǎo)軌防護(hù)裝置為1HY25-F81,分級(jí)進(jìn)給裝置為1HY32-F91，立柱為1CL25M，立柱側(cè)底座為1CD252M,滑臺(tái)側(cè)底座為1CC252M。
3.3.4組合機(jī)床其它尺寸的確定
(一)確定機(jī)床裝料高度H
裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離。
據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，裝料高度取H=900mm
(二)確定中間底座尺寸
中間底座的輪廓尺寸，在長(zhǎng)寬方向應(yīng)滿足夾具的安裝需要。
這里選800×500×560 JB1529-79
(三)確定多軸箱輪廓尺寸
標(biāo)準(zhǔn)通用鉆、鏜類多軸箱的厚度是一定的。立式為340mm，因此確定多軸箱尺寸，主要是確定多軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度h1。
B=b+2b1
H=h+h1+b1
其中 b——工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離
b1——最邊緣主軸中心至箱體外壁距離
h——工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，此圖為320mm
h1——最低主軸高度
H、B的計(jì)算如下：
H=h1+h+b1=95+320+12=427mm
B=b+b1=529+2×12=553mm
按通用多軸箱箱體系列尺寸標(biāo)準(zhǔn)，選定多軸箱輪廓尺寸B×H=800mm×500mm。
(四)繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖
其中長(zhǎng)、寬方向的尺寸鏈要封閉
長(zhǎng)度方向:從工件中心到夾具、多軸箱、滑臺(tái)、再由滑臺(tái)返回到滑臺(tái)前端、側(cè)底座、中間底座、工件中心
高度方向:從中心底座、夾具底座、支承塊、最低主軸高度到主軸箱、滑臺(tái)、調(diào)整墊、側(cè)底座
4 多軸箱——主軸箱設(shè)計(jì)
4.1 多軸箱的基本結(jié)構(gòu)
多軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件。他是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔數(shù)和位置、切削用量和主軸類型設(shè)計(jì)的傳動(dòng)各主軸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。其動(dòng)力來自通用的動(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)一列孔進(jìn)行加工。但也有單獨(dú)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(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(tái)導(dǎo)軌來保證被加工孔的位置精度。通用多軸箱則采用標(biāo)準(zhǔn)主軸，借助導(dǎo)向套引導(dǎo)刀具來保證被加工孔的位置精度。
多軸箱的通用箱體材料為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—1983）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)定按規(guī)定的系列尺寸選擇。多軸箱后蓋與動(dòng)力箱法蘭尺寸可查表，其結(jié)合面上聯(lián)結(jié)螺孔、定位銷孔及其位置與動(dòng)力箱聯(lián)系尺寸相適應(yīng)。多軸箱的標(biāo)準(zhǔn)厚度為180mm；用于臥式多軸箱的前蓋厚度為55mm，用于立式的因兼作油池用，故加厚到70mm；基型后蓋的厚度為90mm，變型后蓋厚度為50mm、100mm、125mm三種，應(yīng)根據(jù)多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)安排和動(dòng)力部件與多軸箱的連接情況合理選用。如只有電機(jī)軸安排Ⅳ排或Ⅴ排齒輪，可選用厚度為50mm或100mm的后蓋，此時(shí)，后蓋窗口應(yīng)按齒輪外廓加以擴(kuò)大。
4.2通用多軸箱設(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)確地設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)，繪制多軸箱總圖、零件圖和箱體加工圖，打印出軸孔坐標(biāo)及組件明細(xì)表。一般設(shè)計(jì)法的順序是：繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)、軸徑及齒輪模數(shù)；擬訂傳動(dòng)系統(tǒng)；計(jì)算主軸、傳動(dòng)軸（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)容和方法如下。
4.2.1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)機(jī)床聯(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。在繪制主軸位置時(shí)，要特別注意：主軸和被加工零件在機(jī)床上是面對(duì)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(duì)位置找出統(tǒng)一基準(zhǔn)，并標(biāo)出其相對(duì)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)植。
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（面對(duì)主軸看）可不標(biāo)，只注順時(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等。
5、 標(biāo)明動(dòng)力部件型號(hào)及其性能參數(shù)等。
圖4.1所示為立式鉆床組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖。較簡(jiǎn)單的多軸箱可不畫原始依據(jù)圖。
多軸箱設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)圖
圖4.1
表4.1 主軸外伸尺寸及切削用量表
軸號(hào)
主軸外伸尺寸（mm）
切 削 用 量
備注
D/d
L
工序內(nèi)容
n(r/min)
v(m/min)
f(mm/r)
1、2、3
32/20
100
鉆φ11孔
672.75
16
0.12
4、5、6
32/20
100
鉆φ11孔
672.75
16
0.12
7、8、9
32/20
100
鉆φ11孔
672.75
16
0.12
10、11、12
32/20
100
鉆φ11孔
672.75
16
0.12
注：1、被加工零件編號(hào)及名稱：四缸發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼。材料及硬度，鑄鐵，190~240HBS。
2、動(dòng)力部件1TD32-Ⅲ，電機(jī)型號(hào)Y112M-4，功率P=4.0KW，n=720r/min。
4.2.2主軸、齒輪的確定及動(dòng)力運(yùn)算
1、主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定
主軸的型式和直徑，主要取決與工藝方法、刀具主軸聯(lián)接機(jī)構(gòu)、刀具的進(jìn)給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。如鉆孔時(shí)常采用滾珠軸承主軸；擴(kuò)、鏜、鉸孔等工序工序常采用滾錐軸承主軸；主軸間距較小時(shí)常選用滾針軸承主軸。設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能不選用15mm直徑的主軸和滾針主軸，因?yàn)闈L針軸承精度低、結(jié)構(gòu)剛度及裝配工藝性都較差，既不便于制造又不便于維修。
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(dòng)軸的直徑也
參考主軸直徑大小初步選定。待齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后再驗(yàn)算某些關(guān)鍵軸徑。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，即：
式中 P——齒輪所傳遞的功率，單位為kM；
z——一對(duì)嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù)；
n——小齒輪的轉(zhuǎn)速，單位為r／min.
多軸箱中的齒輪模數(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)格最好不要多于兩種。
由本設(shè)計(jì)3.3.3節(jié)可知，電機(jī)功率P=4.0km，驅(qū)動(dòng)軸0軸轉(zhuǎn)速n=720r/min
試定0號(hào)驅(qū)動(dòng)軸齒數(shù)z=21。
則有：=（30~32）
初步選定齒輪模數(shù)m=3.0
2、精確計(jì)算多軸箱所需動(dòng)力
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)。
1）、多軸箱所需的功率
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：
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；每根軸的空轉(zhuǎn)功率按參考文獻(xiàn)【1】P62表4-6確定；每根軸上的功率損失，一般取所傳遞功率的1%。
根據(jù)本設(shè)計(jì)3.3.3小節(jié)知
主軸總切削功率：P切 =2.550kw
空轉(zhuǎn)功率：
由于主軸直徑為20mm，根據(jù)參考文獻(xiàn)【1】P62表4-6：軸徑為20mm，轉(zhuǎn)速： n=400r/min時(shí)：P空=0.030kw;轉(zhuǎn)速為n=1000r/min時(shí)：；
而主軸轉(zhuǎn)速為n=672.75r/min，根據(jù)插值法：
空載總功率P空=12P主軸空+8P傳動(dòng)軸21空+2P傳動(dòng)軸22空
=12×0.0499+8×0.0561+4×0.0365+2×0.0563
=1.306kw
功率損失：
每根軸上的功率損失，一般可取所傳遞功率的1%
因此：
=2.550+1.306+0.0385=3.8945kW
因?yàn)镻多軸箱所需功率小于電機(jī)額定功率，故電機(jī)功率滿足要求。
2）、多軸箱所需的進(jìn)給力
多軸箱所需的進(jìn)給力（單位為N）可按下式計(jì)算：
式中 ——各主軸所需的軸向切削力，單位為N。
由本設(shè)計(jì)第3.2.3小節(jié)知：Fi= 1344.912N
實(shí)際上，為克服滑臺(tái)移動(dòng)引起的摩擦阻力，動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給力應(yīng)大于。
4.2.3多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)
多軸箱傳動(dòng)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)軸和主軸聯(lián)系起來，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
1、對(duì)多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求
（1）在保證主軸的強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下，力求傳動(dòng)軸和齒輪規(guī)格、數(shù)量為最少。為此，應(yīng)盡量用一根中間傳動(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變傳動(dòng)比的方法解決。
（2）盡量不用主軸帶動(dòng)主軸的方案，以免增加主軸負(fù)荷。遇到主軸較密時(shí)，布置齒輪的空間受到限制或主軸負(fù)荷較小、加工精度要求不高，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)方案。
（3）為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比一般要大于1/2（最佳傳動(dòng)比為1～1／1.5），后蓋內(nèi)齒輪齒輪傳動(dòng)比允許至1/3～1／3.5，盡量避免用升速傳動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較低時(shí)，允許先升速然后再降一些，使傳動(dòng)鏈前面的軸、齒輪轉(zhuǎn)矩較小，結(jié)構(gòu)緊湊，但空轉(zhuǎn)功率損失隨之增加，故要求升速傳動(dòng)比小于等于2；為使主軸上的齒輪不過大，最后一級(jí)經(jīng)常采用升速傳動(dòng)。
（4）用于精加工主軸上的齒輪，應(yīng)盡可能設(shè)置在第Ⅰ排，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形；精加工主軸上的齒輪，應(yīng)設(shè)置在第Ⅲ排，以減少主軸端的彎曲變形。
（5）驅(qū)動(dòng)軸直接帶動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸數(shù)不能超過兩根，以免給裝配帶來困難。
2、擬定多軸箱傳動(dòng)的基本方法
擬定多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的基本方法是：先把全部主軸中心盡可能分布在幾個(gè)同心圓上，在各個(gè)同心圓的圓心上分別設(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)軸帶二根或三根主軸）；然后根據(jù)已經(jīng)選定的中心傳動(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；最后通過合攏傳動(dòng)軸與動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸連接起來。
（1）將主軸劃分為各種分布類型：被加工零件上加工孔的位置分布是多種多樣的，但大致可歸納為：同心圓分布、直線分布和任意分布三種類型。因此，多軸箱上主軸分布相應(yīng)分為這三種類型。
1）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)）齒輪來帶動(dòng)各主軸。
2）直線分布：對(duì)此類主軸，可在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)傳動(dòng)軸，由其上一個(gè)或幾個(gè)齒輪來帶動(dòng)各主軸。
3）任意分布：對(duì)此類主軸可根據(jù)“三點(diǎn)共圓”原理，任意分布可以看作是同心圓和直線的混合分布形式。
（2）確定驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向極其在多軸箱上的位置：驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速按動(dòng)力箱型號(hào)選定；當(dāng)采用動(dòng)力滑臺(tái)時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)方向可任意選擇；動(dòng)力箱與多軸箱連接時(shí)，應(yīng)注意驅(qū)動(dòng)軸中心一般設(shè)置于多軸箱箱體寬度的中心線上，其高度則決定于所選動(dòng)力箱的型號(hào)規(guī)格。驅(qū)動(dòng)軸中心位置在機(jī)床聯(lián)系尺寸圖中已經(jīng)確定。
（3）用最少的傳動(dòng)軸及齒輪副把驅(qū)動(dòng)軸和各主軸連接起來：在多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖中確定了各主軸的位置、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上，首先分析主軸位置，擬訂傳動(dòng)方案，選定齒輪模數(shù)（估算或類比），再通過“計(jì)算、作圖和多次試湊”相結(jié)合的方法，確定齒輪齒數(shù)和中間傳動(dòng)軸的位置及轉(zhuǎn)速。
1）齒輪齒數(shù) 傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式
式中： u——嚙合齒輪副傳動(dòng)比；
——嚙合齒輪副齒數(shù)比；
、——分別為主動(dòng)和從動(dòng)齒輪齒數(shù)；
,、——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。
2）傳動(dòng)路線設(shè)計(jì)方法：當(dāng)主軸數(shù)少且分散時(shí)即中心距較大，且驅(qū)動(dòng)軸上齒輪參數(shù)規(guī)定為：=21～26，m=3或4，如用一對(duì)齒輪傳動(dòng)滿足了軸間距A的要求，卻不能滿足的要求，此時(shí)可用增設(shè)中間軸的方法解決；當(dāng)主軸數(shù)量較多且分散時(shí)，可將比較接近的主軸分成幾組，然后從各組主軸開始選取不同的中間傳動(dòng)軸，分別帶動(dòng)各組主軸，再通過合攏軸將各中間軸和驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)系起來。在排列齒輪時(shí)，要注意先滿足轉(zhuǎn)速最低及主軸間距最小的那組主軸的要求。還應(yīng)注意中間軸轉(zhuǎn)速盡量高些，這樣扭矩小，且使驅(qū)動(dòng)軸和其它傳動(dòng)軸連接的傳動(dòng)比不致太大。
（4）潤滑泵軸和手柄軸的安置：多軸箱常采用葉片油泵潤滑，油泵供油至分油器經(jīng)油管分送個(gè)潤滑點(diǎn)（如第Ⅳ排齒輪、軸承、油盤等）。箱體較大、主軸超過30根時(shí)，用兩個(gè)潤滑泵。油泵安裝在箱體前壁上，泵軸盡量靠近
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