多軸鉆床主軸箱設計
27頁 9100字數+論文說明書+4張CAD圖紙【詳情如下】
多軸鉆床主軸箱原始依據圖.dwg
多軸鉆床主軸箱坐標檢查圖.dwg
多軸鉆床主軸箱裝配圖.dwg
多軸鉆床主軸箱設計說明書.doc
機床聯系尺寸圖.dwg
摘要
本設計介紹了多軸鉆床主軸箱的設計，設計中首先要了解工件的加工工藝路線及工序的計算，確定鉆孔主軸的直徑，初步選用電機型號及機床各部分部件。在多軸箱設計中，首先需要確定傳動系統(tǒng)，然后計算主軸坐標，傳動部件的校核及最后多軸鉆床主軸箱總圖、原始依據圖等等相關圖紙的繪制。
本次設計有效地將多工位鉆孔工藝有機地結合為一體，這樣以來不但降低了機器成本，而且節(jié)省了加工時間，提高了工作生產效率。
關鍵詞： 多軸鉆床主軸箱，主軸，總圖繪制，生產效率
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
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 本課題國內外研究概況 2
1.3 研究的主要內容 4
2 組合機床總體設計 6
2.1 組合機床工藝方案擬定 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、浮動卡頭 15
2.3.4 動力部件工作循環(huán)及行程的確定 17
2.4 機床聯系尺寸圖 18
2.5 機床生產率計算卡 19
3 多軸鉆床主軸箱的設計 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圖 22
3.4 主軸齒輪確定、動力計算 23
3.5 多軸箱傳動系統(tǒng)設計 25
3.6 多軸箱坐標檢查圖 25
結論 26
致謝 27
參考文獻 28
1 緒論
1.1本課題研究的背景及意義
隨著現代化工業(yè)技術的快速發(fā)展，特別是隨著它在自動化領域內的快速發(fā)展，組合機床的研究已經成為當今機器制造界的一個重要方向，在現代工業(yè)運用中，大多數機器的設計和制造都是用機床大批量完成的。現代大型工業(yè)技術的飛速發(fā)展，降低了組合機床的實現成本，軟件支持機制也使得實現變得更為簡單，因此，研究組合機床的設計具有十分重要的理論意義和現實意義。
因此，本課題基于使設計出的機床結構簡單、使用方便、效率高、質量好提出的要求，著重選擇最佳的工藝方案，合適地確定機床工序集中程度，合理地選擇組合機床的通用部件，恰當的組合機床的配置型式，合理地選擇切削用量，以及設計高效率的夾具、工具、刀具及主軸箱就是本次設計主要內容。具體的工作就是要制定工藝方案，進行機床結構方案的分析和確定，進行組合機床總體設計，組合機床的部件設計和施工設計，使其具有工程意義，實現其在實際應用中的價值。
1.2本課題國內外研究概況
近20年來，組合機床自動線技術取得長足進步，自動線在加工精度、生產效率、利用率、柔性化和綜合自動化等方面的巨大進步，標志著組合機床自動線技術發(fā)展達到了高水平。自動線的技術發(fā)展，刀具、控制和其他相關技術的進步，特別是CNC控制技術發(fā)展對自動線結構的變革及其柔性化起著決定性的作用。隨著市場需求的變化，柔性將愈來愈成為抉擇設備的重要因素。因此，組合機床自動線將面臨由高速加工中心組成的FMS的激烈競爭。
組合機床是一種專用高效自動化技術裝備，目前，由于它仍是大批量機械產品實現高效、高質量和經濟性生產的關鍵裝備，因而被廣泛應用于汽車、拖拉機、內燃機和壓縮機等許多工業(yè)生產領域。其中，特別是汽車工業(yè)，是組合機床最大的用戶。如德國大眾汽車廠在Salzgitter的發(fā)動機工廠，在大批量生產的機械工業(yè)部門，大量采用的設備是組合機床。因此，組合機床的技術性能和綜合自動化水平，在很大程度上決定了這些工業(yè)部門產品的生產效率、產品質量和企業(yè)生產組織的結構，也在很大程度上決定了企業(yè)產品的競爭力。
結 論
在最近的一段時間的畢業(yè)設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度，本文所設計的是多軸鉆床主軸箱的設計，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。
致 謝
至此在論文完成之際，向我的導師表示由衷的感謝！真心的感謝我的導師這幾年來對我的諄諄教導，感謝我敬愛的老師，您不僅在學習學業(yè)上給我以精心的指導，同時還在思想給我以無微不至的關懷支持和理解，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成大學階段的學業(yè)同時，也學到了很多有用的做人的道理，明確了人生目標。知道自己想要什么了，不再是從前那個愛貪玩的我了。導師嚴謹求實的治學態(tài)度，銳意創(chuàng)新的學術作風，認真加負責，公而忘私的敬業(yè)精神，豁達開朗的寬廣胸懷，平易近人。經過近半年努力的設計與計算，查找了各類多軸鉆床主軸箱的設計資料，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動和開心。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，因為我自己已經盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學四年來對所學知識的應用和體現。四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是從周圍的老師和同學們身上潛移默化的學到了許多有用的知識，在此對所有關心我?guī)椭业谋磉_我由衷敬意，謝謝各位同學老師。
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本科畢業(yè)設計（論文） 題 目 : 多軸鉆床主軸箱的設計 ________________________ 英文題目： of 院： ________________________ 專 業(yè) ： ________________________ 姓 名 ： ________________________ 學 號： ________________________ 指導教師 ： ________________________ 2016年 1月 12日 I 摘要 本設計介紹了多軸鉆床主軸箱的設計， 設計中首先要了解工件的加工工藝路線及工序的計算，確定 鉆孔 主軸的直徑，初步選 用電機型號及機床各部分部件。 在多軸箱設計中，首先需要確定傳動系統(tǒng)，然后計算主軸坐標，傳動部件的校核及最后多軸鉆床主軸箱總圖、原始依據圖等等相關圖紙的繪制。 本 次設計有 效地將多工位鉆孔工藝有機地 結合為一體， 這樣以來不但 降低了機器成本，而且節(jié)省了加工時間，提高了工作生產效率。 關鍵詞： 多軸鉆床主軸箱，主軸，總圖繪制，生產效率 he on ox is to in of to of of In to of be of as of of 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 錄 摘要 ...................................................................... I ............................................................... 緒論 .................................................................... 1 課題研究的背景及意義 ............................................ 1 課題國內外研究概況 .............................................. 2 究的主要內容 .................................................... 4 2 組合機床總體設計 ........................................................ 6 合機床工藝方案擬定 .............................................. 8 工工序圖 ....................................................... 10 工 示意圖 ....................................................... 12 具的分析 ................................................... 13 孔靠模裝置選擇 ............................................. 14 擇接桿、浮動卡頭 ........................................... 15 力部件工作循環(huán)及行程的確定 ................................. 17 床聯系尺寸圖 ................................................... 18 床生產率計算卡 ................................................. 19 3 多軸 鉆床主軸箱 的設計 ............................................... 20 軸箱的組成及表示方法 ........................................... 21 軸箱通用零件 ................................................... 21 制多軸箱原始依據圖 ............................................. 22 軸齒輪確定、動力計算 ........................................... 23 軸箱傳動系統(tǒng)設計 ............................................... 25 軸箱坐標檢查圖 ................................................. 25 結論 ..................................................................... 26 致謝 ..................................................................... 27 參考文獻 ................................................................. 28 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 1 1 緒論 課題研究的背景及意義 隨著現代化工業(yè)技術的快速發(fā)展，特別是隨著它在自動化領域內的快速發(fā)展，組合機床的研究已經成為當今機器制造界的一個重要方向，在現代工業(yè)運用中，大多數機器的設計和制造都是用機床大批量完成的 。現代大型工業(yè)技術的飛速發(fā)展，降低了組合機床的實現成本，軟件支持機制也使得實現變得更為簡單，因此，研究組合機床的設計具有十分重要的理論意義和現實意義。 因此，本課題基于使設計出的機床結構簡單、使用方便、效率高、質量好提出的要求，著重選擇最佳的工藝方案，合適 地確定機床工序集中程度，合理地選擇組合機床的通用部件，恰當的組合機床的配置型式，合理地選擇切削用量，以及設計高效率的夾具、工具、刀具及主軸箱就是本次設計主要內容。具體的工作就是要制定工藝方案，進行機床結構方案的分析和確定，進行組合機床總體設計，組合機床的部件設計和施工設計，使其具有工程意義，實現其在實際應用中的價值。 課題國內外研究概況 近 20 年來，組合機床自動線技術取得長足進步，自動線在加工精度、生產效率、利用率、柔性化和綜合自動化等方面的巨大進步，標志著組合機床自動線技術發(fā)展達到了高水 平。自動線的技術發(fā)展，刀具、控制和其他相關技術的進步，特別是 著市場需求的變化，柔性將愈來愈成為抉擇設備的重要因素。因此，組合機床自動線將面臨由高速加工中心組成的 組合機床是一種專用高效自動化技術裝備，目前，由于它仍是大批量機械產品實現高效、高質量和經濟性生產的關鍵裝備，因而被廣泛應用于汽車、拖拉機、內燃機和壓縮機等許多工業(yè)生產領域。其中，特別是汽車工業(yè)，是組合機床最大的用戶。如德國大眾汽車廠在 發(fā) 動機工廠，在大批量生產的機械工業(yè)部門，大量采用的設備是組合機床。因此，組合機床的技術性能和綜合自動化水平，在很大程度上決定了這些工業(yè)部門產品的生產效率、產品質量和企業(yè)生產組織的結構，也在很大程度上決定了企業(yè)產品的競爭力。 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 2 究的主要內容 本次設計主要針對多軸鉆床主軸箱進行設計，從多軸鉆床主軸箱的整理方案出發(fā)，然后具體細化出具體內部結構，其具體內部結構主要包括以下幾個方面： 1) 分析多軸鉆床主軸箱及其技術條件，收集設計資料； 2) 完成開題報告； 3) 主軸箱總體 方案的確定； 4) 繪制主軸箱原始依據圖，坐標檢查圖以及主軸箱裝配圖等； 5）完成畢業(yè)設計論文。 2 組合機床的總體設計 合機床工藝方案的擬定 工藝方案的擬訂是組合機床設計的關鍵一步。因為工藝方案在很大程度上決定了組合機床的結構配置和使用性能。因此，應根據工件的加工要求和特點，按一定的原則、結合組合機床常用工藝方法、充分考慮各種影響因素，并經技術經濟分析后擬出先進、合理、經濟、可靠的工藝方案。 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 零件工序圖是根據選定的工藝方案，表示在一臺機床上或一條自動線上完成的工藝內容，加工部位的尺寸及精度、技術要求、加工用定位基準、夾壓部以及被加工零件的材料、硬度和在本機床上加工前毛坯情況的圖紙。它是在原有的工件圖基礎上，以突出本機床或自動線加工內容，加上必要的說明繪制的。它是組合機床設計的主要依據。也是制造使用時調整機床，檢查精度的重要技術文件。被加工零件工序圖應包括下列內容： 加工示意圖是組合機床設計的重要圖紙之一，在機床總體設計中占有重要地位。它是設計刀具、夾具、主軸箱以及選擇動力部件的主要資料，同時也是 調整機床和刀具的依據。 具的選擇 刀具的類型的選擇決定于所鉆內孔的性質、所鉆內孔在工件上的位置、工件 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 3 的構造與尺寸及生產的批量，一般根據相關工件的材料來進行鉆頭的選取，通常選用細柄機用鉆刀 孔靠模裝置選擇 在組合機床上鉆內孔多采用鉆孔靠模裝置。其原理仍然是“自引法”鉆孔。這種鉆孔裝置的進給運動，直接由靠模螺桿、螺母得到。常用的靠模裝置有： 本設計中采用了通用的 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床。 擇接桿、浮動卡頭 加工內孔時，常采用鉆孔靠模裝置和鉆孔卡頭及相配套的鉆孔接桿，鉆刀用相應的彈簧夾頭裝在鉆孔接桿上。選用用于夾持 用鉆孔卡頭及鉆孔接桿。 力部件工作循環(huán)及行程的確定 動力部件的工作循環(huán)是指加工時，動力部件從原始位置開始運動到加工終了位置，又返回到原位的動作過程。 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 4 床聯系尺寸圖 床聯系尺寸圖作用和內容 機床聯系尺寸圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據，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構而繪制的。是用來表示機床的配置形式、主要構成及各部件安裝位置、相互關系、運動關系和操作方位的總體布局圖。 制機床尺寸聯系總圖之前應確定的內容 擇動力部件 動力部件的選擇主要是確定動力箱和動力滑臺。根據已定的工藝方案和機床配置形式并結合使用及修理因素，確定機床為臥式雙面單工位液壓傳動組合機床，液壓滑臺實現工作進給運動，選用配套的動力箱驅動多軸箱鉆孔主軸。 動力箱 規(guī)格與滑臺要匹配，其驅動功率主要依據是根據多軸箱所傳遞的切屑功率來選用。確定鉆孔電機功率，應考慮鉆刀鈍化的影響， ?切削主軸箱 式中：切削P—— 消耗于各主軸的切削功率的總和，單位為 η —— 主軸箱的傳動效率，加工黑色金屬時取 工有色金 屬時取 軸數多、傳動復雜時取小值，反之取大值。 則： w 1 6 3 4 0 59 7 4 01 9 59 7 4 ?? ?????? ???切削P=機床左右多軸箱均采用 1動力箱（420r/動機選，功率為 3 1 4 4 7 32 0 ????? 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 5 8 8 6 8 3 92 3 1 4 4 7 366 ????總 床生產率計算卡 根據加工示意圖所確定的工作循環(huán)及切削用量等，就可以計算機床生產率并編制生產率計算卡。生產率計算卡是反映機床生產節(jié)拍或實際生產率和切削用量、動作時間、生產綱領及負荷率等關系的技術文件。它是用戶驗收機床生產效率的重要依據。 想生產率 Q 理想生產率是指完成年生產綱領 A 所要求的機床生產率。與全年工時 數有關，單班制取 2350h A=5000x(1+2%+2%)=520 件 Q=A/200/2350= /h 際生產率 實際生產率是指設計機床每小時實際可生產的零件數量。 0/T 單 式中 T 單 —— 生產一個零件所需的時間（ , 可按下式計算： T 單 =t 切 +t 輔 =（ L1/L2/t 停 ） +[（ L 快進 +L 快退 ） /t 移 + t 裝 ] 刀具第一、第二工作進給長度，單位為 刀具第一、第二工作進給量，單位為 mm/t 停 —— 通常刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉 5～ 10 轉所需的時間，單位為 6s. 動力部件快速行程速度。 本次采用的是液壓動力部件 , 為 5m/ t 移 —— 回轉工作臺進行一次工位轉換時間，一般取 0.1 道工序可忽略。 t 裝 —— 工件裝、卸的時間（包括定位或撤消定位、夾緊或松開、清理基面或 切屑及調運工件等的時間）通常 把數值帶入（ 2： 得到： T 單 =23/3/++ 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 6 所以 0/T 單 =60/ /小時 則 Q 所以滿足生產率要求 3 多軸鉆孔主軸箱的設計 軸箱的組成及表示方法 多軸箱按結構特點分為通用（即標準）和專用多軸箱兩大類。前者結構典型，能利用同用的箱體和傳動件；后者結構特殊，往往需要加強主軸系 統(tǒng)剛性，而使主軸及某些傳動件必須專門設計，故專用主軸箱通常指“剛性主軸箱”，即采用不需要刀具導向裝置的剛性主軸和用精密滑臺導軌來保證加工孔的位置精度。通用主軸箱則采用標準主軸，借助導向套引導刀具來保證被加工孔的位置精度。 本設計中所采用的就是通用主軸箱。 軸箱的組成 多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動軸、齒輪和附加機構等組成。其基本結構中，箱體、前蓋、后蓋、上蓋、側蓋等為箱體類零件；主軸、傳動軸、傳動齒輪、動力箱和電動機齒輪等為傳動類零件；分油器、注油標、排油塞、和防油套等為潤滑及防油元件。 在多軸箱箱體內腔，可安排兩排 324體后壁與后蓋之間可安排一排（后蓋用 90時）或兩排（后蓋用 125時）24 本多軸箱考慮到實際情況，在箱體體內安排了三排 24的齒輪和一排32 軸箱總圖繪制方法特點 [1]主視圖 用點劃線表示齒輪節(jié)圓，標注齒輪齒數和模數，兩嚙合齒輪相切處標注羅馬字母，表示齒輪所在排數。標注各軸軸號及主軸和驅動軸、液壓泵軸的轉速和方向。 [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，對于結構尺寸完全相同的軸組件只畫一根，但必須在軸端注明相應的軸號； 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 7 齒輪可不按比例繪制，在圖形一側用數碼箭頭標明齒輪所在排數。 軸箱通用零件 多軸箱的通用零件的編號方法如下： 標記方法詳見相應的配套零件表。 用箱體類零件 多軸箱的通用箱體類零件配套表詳見《組合機床設計簡明手冊》中表 7體材料為 、后、側蓋等材料為 軸箱體基本尺寸系列標準（ 定， 9 種名義尺寸用相應滑臺的滑鞍寬度表示，多軸箱體寬度和高度是根據配套滑臺的規(guī)格按規(guī)定的系列尺寸（ [9]中表 7擇；多軸箱后蓋與動力箱法蘭尺寸見 [9]中表 7結合面上聯接螺孔、定位銷孔及其位置與動力箱聯系尺寸相適應；通用多軸箱體結構尺寸及螺孔位置詳見相關資料。 用主軸、通用傳動軸、通用齒輪和套 本設計中，通用主軸、通用傳動軸的傳動結構，配套零件及聯系尺寸。 多軸箱 通用齒輪有：傳動齒輪、動力箱齒輪和電機齒輪三種（見 [9]表 4其結構型式、尺寸參數及制造裝配要求詳見 [9]表。 多軸箱用套和防油套綜合表參閱 [9]表 7 7 制多軸箱設計原始依據圖 多軸箱設計原始原始依據圖，是根據“三圖一卡”整理編繪出來的。其內容及注意事項如下： 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 8 [1] 根據機床聯系尺寸圖，繪制多軸箱外形圖，并標注輪廓尺寸及動力箱驅動軸的相對位置尺寸。 [2] 根據聯系尺寸圖和加工示意圖，標注所有主軸位置尺寸及工件與主軸、主軸與驅動軸的相關位置尺寸。 [3] 根據加工示意圖標注各主軸轉速及轉向主軸逆時針轉向。 [4] 列表標明各主軸的工 序內容、切削用量及主軸外伸尺寸。 [5] 標明動力件型號及其性能參數。 軸、齒輪的確定及動力計算 主軸的型式和直徑，主要取決于加工工藝方法、刀具主軸聯接結構、刀具的進給抗力和切削轉矩。 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內環(huán)滾針軸承的主軸。 軸型式的確定 本設計中根據加工工藝要求，采用了第一種前后支承均為圓錐滾子軸承主軸。其裝配結構、配套零件及聯系尺寸詳見 《組合機床設計簡明手冊》中第七章第二節(jié)。 主軸材料采用了 40，熱處理 軸直徑的確定 根據被加工零件工序圖和加工示意圖中的要求，是采用標準高速鋼鉆刀，對箱體上 2- 9100H? 孔進行鉆孔。 根據公式： d= (3可算出本設計中鉆孔主軸的大致直徑 式中： d—— 主軸直徑（ T—— 轉矩（ N· m） 加工 1#灰鑄鐵時 T=由于本設計中 D=5P=以 查 [9]中表 3孔主軸直徑的確定，得螺紋 d=17 轉矩 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 9 T= [9]中表 4 主軸直徑 d=20 軸位置的確定 由于是 2 根主軸同時對 2 個 9100H? 內孔進行鉆孔加工，所以 2 根主軸的相對位置應與 2個 9100H? 孔的相對位置保持一致。 輪模數 齒輪模數 多軸箱中的齒數模數常用 2、 3、 4幾種。為便于生產，同一多軸箱中的模數規(guī)格最好不要大于兩種。 本設計齒輪模數選 2 和 3。 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給力兩項。 動系統(tǒng)確定之后，多軸箱所需要的功率按下列公式計算 1 1 1n n ni i P P P P P? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?空 空多 箱 切 削 失 切 削 失 (3式中 切削功率，單位為 空—— 空轉功率，單位為 失—— 與負荷成正比的功率損失，單位為 根主軸的切削功率，由選定的切削用量按公式計算或查圖表獲得；每根主軸的空轉功率按 [9] 4定；每根主軸上的功率損失，一般取所傳遞功率的 1%。 軸切削功率 P = 9740/ =切 削 =3P=轉功率 由于主軸直徑為 20據 [9] 4 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 10 3 1 8 - 2 5 0= ( 0 . 0 3 0 0 . 0 1 8 ) 0 . 0 1 8 0 . 0 2 84 0 0 3 1 8P K W? ? ? ??空主軸轉速為 n=318r/據插值法： (3率損失 每根軸上的功率損失，一般可取所傳遞功率的 1% ( 1 10 . 9 8 2 1 0 . 1 6 8 0 . 0 1 1 5 1 . 1 6 1 6n n ni i P P P P P K W? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?多 箱 切 削 空 失 切 削 空 失(3軸箱所需進給力 計算 =多 箱(3式中 各主軸所需的軸向切削力，單位為 N F= (3F=軸箱傳動系統(tǒng)設計 多軸箱傳動系統(tǒng)設計，是根據動力箱驅動軸位置和轉速、各主軸位置及其轉速要求，設計傳動鏈，把驅動軸與各主軸連接起來，使各主軸獲得預定的轉速和轉向。 多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求 在保證主軸的強度、剛度、轉速和轉向的條件下，力求使傳動軸和齒輪的規(guī)格、數量為最少。因此，應盡量用用一根中間傳動軸帶動多根主軸，并將齒輪布置在同一排上。當中心距不符合標準時，可采用變位齒輪或略微改動傳動比的方法解決。 訂多軸箱傳動系統(tǒng)的基 本方法 擬訂多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法是：先把全部主軸中心盡可能的分布在幾個同心圓上，在各個同心圓的圓心上分貝設置中心傳動軸；非同心圓分布的一些主 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 11 軸，也宜設置中間傳動軸（如一根傳動軸帶兩根或三根主軸）；然后根據已選定的各中心傳動軸再取同心圓，并用最少的傳動軸帶動這些中心傳動軸；最后通過合攏傳動軸與動力箱驅動軸連接起來。 軸分布類型 多組同心圓分布。對這類主軸，可在同心圓處分別設置中心傳動軸，由其上的一個或幾個（不同排數）齒輪來帶動各主軸。 采用一根傳動軸帶動 3根主軸的方案。 此方案傳動軸、齒輪數最少，用一根傳動軸帶動多根主軸。主軸齒輪規(guī)格相同。 動系統(tǒng)的設計計算 [1] 各齒輪參數的設計計算：齒輪齒數和傳動軸轉速的計算公式如下： u = 從主主從A = ? ?從主 2=主從從主 從 =(3從主主主從 =(3）（）（—從主從從 +== 12122 (3+== 12122）（—主從主從(3式中 u—— 嚙合齒輪副傳動比； — 嚙合齒輪副齒數和； 分別為主動和從動齒輪齒數； 分別為主動和從動齒輪轉速，單位為 r/ 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 12 A—— 齒輪嚙合中心距，單位為 M—— 齒輪模數，單位為 已知：主軸轉速 n=785r/軸直徑 d=20軸齒輪模數 m=2。 取驅動軸齒輪的模數 m=3，齒數 3（數量 1個，設在第Ⅳ排）。 [2] 傳動軸 1即軸 4的齒輪參數計算設計 1??? 1 2 3 13 7 1 u ??m=3 （數量 1個，設在第Ⅳ排） 轉速 237 8 5 4 8 8 / m i ? ?傳 動 軸 1[3] 傳動軸 2即軸 5的齒輪參數計算設計 = 40233 ?? 2 2 3 14 0 1 9u ??m=3 （數量 1個，設在第Ⅳ排） 轉速 237 8 5 4 5 1 / m i ? ?傳 動 軸 2[4] 主軸 1、 2、 3 即軸 1、 3、 2的齒輪參數計算設計 取傳動軸齒輪的模數 m=2，齒數 Z =24（數量 2個，分別設在第Ⅱ、Ⅲ排）。 2 6 0 2 4 3 62z ?? ? ?主 軸 1 、 2 、 324 136 ? m=2 轉速1232 3 2 47 8 5 3 2 5 / m i 3 6? ? ?主 軸主軸 1、 3即軸 1、 2（數量各 1個，設在第Ⅲ排）。 主軸 2即軸 3（數量 1個，設在第Ⅱ排）。 [5] 主軸 4、 5、 6 即軸 6、 8、 7的齒輪參數計算設計 取傳動軸齒輪的模數 m=2，齒數 z =21（數量 2個，分別設在第Ⅱ、Ⅲ排）。 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 13 2 5 0 2 1 2 92z ?? ? ?主 軸 4 、 5 、 62 1 12 9 1 u ?? M=2 轉速4562 3 2 17 8 5 3 2 6 / m i 2 9? ? ?主 軸主軸 4、 6即軸 1、 2（數量各 1個，設在第Ⅱ排）。 主軸 5即軸 8（數量 1個，設在第Ⅲ排）。 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；油泵軸的轉速，須根據工作條件而定，主軸數目多，油泵轉速應選的高些。當用 泵轉速可在 400~900轉 /分范圍內選擇。當箱體寬度大于 800毫米，主軸數多于 30 根時，最好采用兩個油泵，以保證充分潤滑。 本主軸箱內采用了一個 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方向保證進油口到排油口轉過 270°。轉速為902r/ 柄軸的安置 多軸箱一般設手柄軸，用于對刀、調整、或裝配檢修時檢查主軸精度。手柄軸轉速盡量高些，其周圍應有較大空間。 本設計手柄軸的轉速為 722r/ 算和校核 [1] 驗算各主軸轉速 1232 3 2 47 8 5 3 2 5 / m i 3 6? ? ?主 全滿足疲勞強度要求。因此所取齒輪模數滿足使用及性能要求。 [3] 軸的強度校核 從上述可知，各軸所能承受的扭矩： 軸 d=20'1 1 1 0 0 .M kg m m?通過計算各軸所承受載荷的情況： m a x 250M K g m m??<1100 由此可以得出，各軸實際承受的扭矩遠遠小于軸所能承受的扭矩最大值。因 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 15 此其強度完全滿足要求 。 多軸箱總裝配圖如下圖所示 軸箱坐標計算檢查圖 坐標計算是根據已知的驅動軸和主軸的位置以及傳動關系，精確計算各中間傳動軸的坐標。其目的是為多軸箱箱體零件補充加工圖提供孔的坐標尺寸，并用于繪制坐標檢查圖來檢查齒輪排列、結構布置是否合理。多軸箱坐標計算步驟、要求如下： 擇加工基準坐標系 算主軸、驅動軸坐標 工基準坐標系的選擇 為便于加工多軸箱體，設計時必須選擇基準坐標系。通常采用直角坐標系 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 16 在本設計中，由于多軸箱是直接安裝在動力箱上，因此，加工基準坐標系的選擇按照第一種方法， 坐標原點選在定位銷孔上。 算主軸以及驅動軸的坐標 根據多軸箱設計原始依據圖，按照選定的基準坐標系 算或者標出各個主軸以及驅動軸的坐標（計算精度要求精確到小數點后面三位數）。如果零件上孔距尺寸帶有單向或者雙向不等公差，則在標注坐標時，應該把公差考慮進去，使孔距的名義坐標尺寸恰好位于公差帶的中央。六軸鉆孔多軸箱各主軸、驅動軸坐標值見下表： 坐標 銷 O 驅動軸 0 主軸 1 主軸 2 主軸 3 主軸 4 主軸 5 主軸 6 X 計算傳動軸的坐標 一軸定距的傳動軸坐標計算 軸 9坐標計算 已知軸 5的坐標（ 軸 9的坐標（ 軸 5與軸 9之間的齒輪傳動參數（5Z=40,9Z=25,m=3）。 在圖中量得 X==據嚙合中心距5m(5Z+9Z)/2=實測結果相符 ),計算可得 x= 22= 229 7 7 0? =0 y= 22= ? =x=5y=5 10坐標計算 已知軸 3 的坐標（ 軸 10 的坐標（ 軸 3 與軸 10 之間的齒輪傳動參數（3Z=50, 10Z=24,m=2）。 在圖中量得 X==院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 17 根據嚙合中心距3m(3Z+10Z)/2=74(與實測結果相符 ),計算可得 x= 22= 227 4 6 7 0? =y= 22= 227 4 2 9 0? =0x=30y=3y+y=三軸定距的傳動軸坐標計算 傳動軸 4坐標計算 1 X??= Y??= X??= Y??= 2 2 21 1 1a b L??=3604 2 2 22 2 2a b L??=10816 221 2 2 12 1 1 22 ( )b L b b a b???=52 222 1 1 22 1 1 22 ( )a L a b a b???= X X x??=2=Y Y y??=2] 傳動軸 5坐標計算 1 X??= Y??= X??= Y??= 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 18 2 2 21 1 1a b L??=2474 2 2 22 2 2a b L??=7396 221 2 2 12 1 1 22 ( )b L b b a b???=43 222 1 1 22 1 1 22 ( )a L a b a b???= X X x??=3=Y Y y??= 驗算中心距誤差 多軸箱體上的孔系是按照計算的坐標加工的，而裝配要求兩軸間齒輪能正常嚙合。因此，必須驗算根據坐標計算確定的實際中心距 A，是否符合兩軸間齒輪嚙合要求的標準中心距 R， 的差值δ為δ = 驗算標準：中心距允差 [δ ]≤（ 動軸與一軸定距驗算 軸 10與軸 3 的中心距誤差 δ =22R x y??= 229 7 9 7 =02] 軸 9與軸 5的中心距誤差 δ =22R x y??= 227 4 2 9 . 6 5 0 6 3 2 3 7 6 7 . 8 0 4 6 4 8 8 1??=足齒輪嚙合要求 。 動軸 與三軸定距驗算 傳動軸與三軸定距驗公式δ = 22R X Y?? [1] 傳動軸 4與軸 1、 2、 3的中心距誤差 δ = 22R X Y?? 傳動軸 4與軸 1、 2、 3之間的標準中心距分別為41R?、42R?、43R?41R?=42R?=43R?=60動軸 4與軸 1、 2、 3之間的實際中心距分別為41A?、42A?、43A? 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 19 41A?= 224 1 4 1( ) ( )X X Y Y? ? ?= 22( 0 3 . 0 0 0 5 1 . 0 0 0 ) ( 1 4 9 . 4 3 3 3 3 3 3 1 7 9 . 5 0 0 )? ? ? =2A?= 224 2 4 2( ) ( )X X Y Y? ? ?= 22( 1 0 3 . 0 0 0 1 5 5 . 0 0 0 ) ( 1 4 9 . 4 3 3 3 3 3 3 1 7 9 . 5 0 0 )? ? ? =3A?= 224 3 4 3( ) ( )X X Y Y? ? ?= 22( 1 0 3 . 0 0 0 1 0 3 . 0 0 0 ) ( 1 4 9 . 4 3 3 3 3 3 3 2 0 9 . 5 0 0 )? ? ? =心距誤差分別為 δ 4 1 4 1?= 4 2 4 2?= 4 3 4 3?= 4 4 4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Δ41A?=42A?=43A?= 其中多軸鉆床主軸箱檢查尺寸坐標圖如下圖所示： 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 20 多軸鉆床主軸箱檢查尺寸坐標圖 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 21 結 論 在最近的一段時間的畢業(yè)設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度，本文所設計的是 多軸鉆床主軸箱的設計 ，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體 會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 22 致 謝 至此在論文完成之際，向我的導師表示由衷的感謝！真心的感謝我的導師這幾年來對我的諄諄教導，感謝我敬愛的老師，您不僅在學習學業(yè)上給我以精心的指導，同時還在思想給我以無微不至的關懷支持和理解，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成大學階段的學業(yè)同時，也學到了很多有用的做人的道理，明確了人生目標。知道自己想要什么了，不 再是從前那個愛貪玩的我了。導師嚴謹求實的治學態(tài)度，銳意創(chuàng)新的學術作風，認真加負責，公而忘私的敬業(yè)精神，豁達開朗的寬廣胸懷，平易近人。經過近半年努力的設計與計算，查找了各類多軸鉆床主軸箱的設計資料，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動和開心。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，因為我自己已經盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學四年來對所學知識的應用和體現。四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是從周圍的老師和同學們身上潛移默化的學到了 許多有用的知識，在此對所有關心我?guī)椭业谋磉_我由衷敬意，謝謝各位同學老師。 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 23 參考文獻 [1] 林述溫、范楊波主編 北京：機械工業(yè)出版社 2] 大連組合機床研究所編 北京：機械工業(yè)出版社 3] 大連組合機床研究所 2篇 械工業(yè)出版社 4] 朱龍根編 北京：機械工業(yè)出版社 5] 大連組合機床研究所編 北京：機械工業(yè)出版社 6] 東北重型機械學院等編 上海：上?？萍汲霭嫔?7] 徐英南 北京：機械工業(yè)出版社 8] 沈陽工業(yè)大學等編 上海：上?？萍汲霭嫔?9] 謝家贏主編 北京：機械工業(yè)出版社 10] 趙如福主編 上海：上?？萍汲霭嫔?11] 金振華主編 北京：機械工業(yè)出版社 12] in 13] . of . 14] V. 本科畢業(yè)設計（論文） 題 目 : 多軸鉆床主軸箱的設計 ________________________ 英文題目： of 院： ________________________ 專 業(yè) ： ________________________ 姓 名 ： ________________________ 學 號： ________________________ 指導教師 ： ________________________ 2016年 1月 12日 I 摘要 本設計介紹了多軸鉆床主軸箱的設計， 設計中首先要了解工件的加工工藝路線及工序的計算，確定 鉆孔 主軸的直徑，初步選 用電機型號及機床各部分部件。 在多軸箱設計中，首先需要確定傳動系統(tǒng)，然后計算主軸坐標，傳動部件的校核及最后多軸鉆床主軸箱總圖、原始依據圖等等相關圖紙的繪制。 本 次設計有 效地將多工位鉆孔工藝有機地 結合為一體， 這樣以來不但 降低了機器成本，而且節(jié)省了加工時間，提高了工作生產效率。 關鍵詞： 多軸鉆床主軸箱，主軸，總圖繪制，生產效率 he on ox is to in of to of of In to of be of as of of 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 錄 摘要 ...................................................................... I ............................................................... 緒論 .................................................................... 1 課題研究的背景及意義 ............................................ 1 課題國內外研究概況 .............................................. 2 究的主要內容 .................................................... 4 2 組合機床總體設計 ........................................................ 6 合機床工藝方案擬定 .............................................. 8 工工序圖 ....................................................... 10 工 示意圖 ....................................................... 12 具的分析 ................................................... 13 孔靠模裝置選擇 ............................................. 14 擇接桿、浮動卡頭 ........................................... 15 力部件工作循環(huán)及行程的確定 ................................. 17 床聯系尺寸圖 ................................................... 18 床生產率計算卡 ................................................. 19 3 多軸 鉆床主軸箱 的設計 ............................................... 20 軸箱的組成及表示方法 ........................................... 21 軸箱通用零件 ................................................... 21 制多軸箱原始依據圖 ............................................. 22 軸齒輪確定、動力計算 ........................................... 23 軸箱傳動系統(tǒng)設計 ............................................... 25 軸箱坐標檢查圖 ................................................. 25 結論 ..................................................................... 26 致謝 ..................................................................... 27 參考文獻 ................................................................. 28 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 1 1 緒論 課題研究的背景及意義 隨著現代化工業(yè)技術的快速發(fā)展，特別是隨著它在自動化領域內的快速發(fā)展，組合機床的研究已經成為當今機器制造界的一個重要方向，在現代工業(yè)運用中，大多數機器的設計和制造都是用機床大批量完成的 ?，F代大型工業(yè)技術的飛速發(fā)展，降低了組合機床的實現成本，軟件支持機制也使得實現變得更為簡單，因此，研究組合機床的設計具有十分重要的理論意義和現實意義。 因此，本課題基于使設計出的機床結構簡單、使用方便、效率高、質量好提出的要求，著重選擇最佳的工藝方案，合適 地確定機床工序集中程度，合理地選擇組合機床的通用部件，恰當的組合機床的配置型式，合理地選擇切削用量，以及設計高效率的夾具、工具、刀具及主軸箱就是本次設計主要內容。具體的工作就是要制定工藝方案，進行機床結構方案的分析和確定，進行組合機床總體設計，組合機床的部件設計和施工設計，使其具有工程意義，實現其在實際應用中的價值。 課題國內外研究概況 近 20 年來，組合機床自動線技術取得長足進步，自動線在加工精度、生產效率、利用率、柔性化和綜合自動化等方面的巨大進步，標志著組合機床自動線技術發(fā)展達到了高水 平。自動線的技術發(fā)展，刀具、控制和其他相關技術的進步，特別是 著市場需求的變化，柔性將愈來愈成為抉擇設備的重要因素。因此，組合機床自動線將面臨由高速加工中心組成的 組合機床是一種專用高效自動化技術裝備，目前，由于它仍是大批量機械產品實現高效、高質量和經濟性生產的關鍵裝備，因而被廣泛應用于汽車、拖拉機、內燃機和壓縮機等許多工業(yè)生產領域。其中，特別是汽車工業(yè)，是組合機床最大的用戶。如德國大眾汽車廠在 發(fā) 動機工廠，在大批量生產的機械工業(yè)部門，大量采用的設備是組合機床。因此，組合機床的技術性能和綜合自動化水平，在很大程度上決定了這些工業(yè)部門產品的生產效率、產品質量和企業(yè)生產組織的結構，也在很大程度上決定了企業(yè)產品的競爭力。 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 2 究的主要內容 本次設計主要針對多軸鉆床主軸箱進行設計，從多軸鉆床主軸箱的整理方案出發(fā)，然后具體細化出具體內部結構，其具體內部結構主要包括以下幾個方面： 1) 分析多軸鉆床主軸箱及其技術條件，收集設計資料； 2) 完成開題報告； 3) 主軸箱總體 方案的確定； 4) 繪制主軸箱原始依據圖，坐標檢查圖以及主軸箱裝配圖等； 5）完成畢業(yè)設計論文。 2 組合機床的總體設計 合機床工藝方案的擬定 工藝方案的擬訂是組合機床設計的關鍵一步。因為工藝方案在很大程度上決定了組合機床的結構配置和使用性能。因此，應根據工件的加工要求和特點，按一定的原則、結合組合機床常用工藝方法、充分考慮各種影響因素，并經技術經濟分析后擬出先進、合理、經濟、可靠的工藝方案。 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 零件工序圖是根據選定的工藝方案，表示在一臺機床上或一條自動線上完成的工藝內容，加工部位的尺寸及精度、技術要求、加工用定位基準、夾壓部以及被加工零件的材料、硬度和在本機床上加工前毛坯情況的圖紙。它是在原有的工件圖基礎上，以突出本機床或自動線加工內容，加上必要的說明繪制的。它是組合機床設計的主要依據。也是制造使用時調整機床，檢查精度的重要技術文件。被加工零件工序圖應包括下列內容： 加工示意圖是組合機床設計的重要圖紙之一，在機床總體設計中占有重要地位。它是設計刀具、夾具、主軸箱以及選擇動力部件的主要資料，同時也是 調整機床和刀具的依據。 具的選擇 刀具的類型的選擇決定于所鉆內孔的性質、所鉆內孔在工件上的位置、工件 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 3 的構造與尺寸及生產的批量，一般根據相關工件的材料來進行鉆頭的選取，通常選用細柄機用鉆刀 孔靠模裝置選擇 在組合機床上鉆內孔多采用鉆孔靠模裝置。其原理仍然是“自引法”鉆孔。這種鉆孔裝置的進給運動，直接由靠模螺桿、螺母得到。常用的靠模裝置有： 本設計中采用了通用的 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床。 擇接桿、浮動卡頭 加工內孔時，常采用鉆孔靠模裝置和鉆孔卡頭及相配套的鉆孔接桿，鉆刀用相應的彈簧夾頭裝在鉆孔接桿上。選用用于夾持 用鉆孔卡頭及鉆孔接桿。 力部件工作循環(huán)及行程的確定 動力部件的工作循環(huán)是指加工時，動力部件從原始位置開始運動到加工終了位置，又返回到原位的動作過程。 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 4 床聯系尺寸圖 床聯系尺寸圖作用和內容 機床聯系尺寸圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據，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構而繪制的。是用來表示機床的配置形式、主要構成及各部件安裝位置、相互關系、運動關系和操作方位的總體布局圖。 制機床尺寸聯系總圖之前應確定的內容 擇動力部件 動力部件的選擇主要是確定動力箱和動力滑臺。根據已定的工藝方案和機床配置形式并結合使用及修理因素，確定機床為臥式雙面單工位液壓傳動組合機床，液壓滑臺實現工作進給運動，選用配套的動力箱驅動多軸箱鉆孔主軸。 動力箱 規(guī)格與滑臺要匹配，其驅動功率主要依據是根據多軸箱所傳遞的切屑功率來選用。確定鉆孔電機功率，應考慮鉆刀鈍化的影響， ?切削主軸箱 式中：切削P—— 消耗于各主軸的切削功率的總和，單位為 η —— 主軸箱的傳動效率，加工黑色金屬時取 工有色金 屬時取 軸數多、傳動復雜時取小值，反之取大值。 則： w 1 6 3 4 0 59 7 4 01 9 59 7 4 ?? ?????? ???切削P=機床左右多軸箱均采用 1動力箱（420r/動機選，功率為 3 1 4 4 7 32 0 ????? 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 5 8 8 6 8 3 92 3 1 4 4 7 366 ????總 床生產率計算卡 根據加工示意圖所確定的工作循環(huán)及切削用量等，就可以計算機床生產率并編制生產率計算卡。生產率計算卡是反映機床生產節(jié)拍或實際生產率和切削用量、動作時間、生產綱領及負荷率等關系的技術文件。它是用戶驗收機床生產效率的重要依據。 想生產率 Q 理想生產率是指完成年生產綱領 A 所要求的機床生產率。與全年工時 數有關，單班制取 2350h A=5000x(1+2%+2%)=520 件 Q=A/200/2350= /h 際生產率 實際生產率是指設計機床每小時實際可生產的零件數量。 0/T 單 式中 T 單 —— 生產一個零件所需的時間（ , 可按下式計算： T 單 =t 切 +t 輔 =（ L1/L2/t 停 ） +[（ L 快進 +L 快退 ） /t 移 + t 裝 ] 刀具第一、第二工作進給長度，單位為 刀具第一、第二工作進給量，單位為 mm/t 停 —— 通常刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉 5～ 10 轉所需的時間，單位為 6s. 動力部件快速行程速度。 本次采用的是液壓動力部件 , 為 5m/ t 移 —— 回轉工作臺進行一次工位轉換時間，一般取 0.1 道工序可忽略。 t 裝 —— 工件裝、卸的時間（包括定位或撤消定位、夾緊或松開、清理基面或 切屑及調運工件等的時間）通常 把數值帶入（ 2： 得到： T 單 =23/3/++ 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 6 所以 0/T 單 =60/ /小時 則 Q 所以滿足生產率要求 3 多軸鉆孔主軸箱的設計 軸箱的組成及表示方法 多軸箱按結構特點分為通用（即標準）和專用多軸箱兩大類。前者結構典型，能利用同用的箱體和傳動件；后者結構特殊，往往需要加強主軸系 統(tǒng)剛性，而使主軸及某些傳動件必須專門設計，故專用主軸箱通常指“剛性主軸箱”，即采用不需要刀具導向裝置的剛性主軸和用精密滑臺導軌來保證加工孔的位置精度。通用主軸箱則采用標準主軸，借助導向套引導刀具來保證被加工孔的位置精度。 本設計中所采用的就是通用主軸箱。 軸箱的組成 多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動軸、齒輪和附加機構等組成。其基本結構中，箱體、前蓋、后蓋、上蓋、側蓋等為箱體類零件；主軸、傳動軸、傳動齒輪、動力箱和電動機齒輪等為傳動類零件；分油器、注油標、排油塞、和防油套等為潤滑及防油元件。 在多軸箱箱體內腔，可安排兩排 324體后壁與后蓋之間可安排一排（后蓋用 90時）或兩排（后蓋用 125時）24 本多軸箱考慮到實際情況，在箱體體內安排了三排 24的齒輪和一排32 軸箱總圖繪制方法特點 [1]主視圖 用點劃線表示齒輪節(jié)圓，標注齒輪齒數和模數，兩嚙合齒輪相切處標注羅馬字母，表示齒輪所在排數。標注各軸軸號及主軸和驅動軸、液壓泵軸的轉速和方向。 [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，對于結構尺寸完全相同的軸組件只畫一根，但必須在軸端注明相應的軸號； 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 7 齒輪可不按比例繪制，在圖形一側用數碼箭頭標明齒輪所在排數。 軸箱通用零件 多軸箱的通用零件的編號方法如下： 標記方法詳見相應的配套零件表。 用箱體類零件 多軸箱的通用箱體類零件配套表詳見《組合機床設計簡明手冊》中表 7體材料為 、后、側蓋等材料為 軸箱體基本尺寸系列標準（ 定， 9 種名義尺寸用相應滑臺的滑鞍寬度表示，多軸箱體寬度和高度是根據配套滑臺的規(guī)格按規(guī)定的系列尺寸（ [9]中表 7擇；多軸箱后蓋與動力箱法蘭尺寸見 [9]中表 7結合面上聯接螺孔、定位銷孔及其位置與動力箱聯系尺寸相適應；通用多軸箱體結構尺寸及螺孔位置詳見相關資料。 用主軸、通用傳動軸、通用齒輪和套 本設計中，通用主軸、通用傳動軸的傳動結構，配套零件及聯系尺寸。 多軸箱 通用齒輪有：傳動齒輪、動力箱齒輪和電機齒輪三種（見 [9]表 4其結構型式、尺寸參數及制造裝配要求詳見 [9]表。 多軸箱用套和防油套綜合表參閱 [9]表 7 7 制多軸箱設計原始依據圖 多軸箱設計原始原始依據圖，是根據“三圖一卡”整理編繪出來的。其內容及注意事項如下： 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 8 [1] 根據機床聯系尺寸圖，繪制多軸箱外形圖，并標注輪廓尺寸及動力箱驅動軸的相對位置尺寸。 [2] 根據聯系尺寸圖和加工示意圖，標注所有主軸位置尺寸及工件與主軸、主軸與驅動軸的相關位置尺寸。 [3] 根據加工示意圖標注各主軸轉速及轉向主軸逆時針轉向。 [4] 列表標明各主軸的工 序內容、切削用量及主軸外伸尺寸。 [5] 標明動力件型號及其性能參數。 軸、齒輪的確定及動力計算 主軸的型式和直徑，主要取決于加工工藝方法、刀具主軸聯接結構、刀具的進給抗力和切削轉矩。 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內環(huán)滾針軸承的主軸。 軸型式的確定 本設計中根據加工工藝要求，采用了第一種前后支承均為圓錐滾子軸承主軸。其裝配結構、配套零件及聯系尺寸詳見 《組合機床設計簡明手冊》中第七章第二節(jié)。 主軸材料采用了 40，熱處理 軸直徑的確定 根據被加工零件工序圖和加工示意圖中的要求，是采用標準高速鋼鉆刀，對箱體上 2- 9100H? 孔進行鉆孔。 根據公式： d= (3可算出本設計中鉆孔主軸的大致直徑 式中： d—— 主軸直徑（ T—— 轉矩（ N· m） 加工 1#灰鑄鐵時 T=由于本設計中 D=5P=以 查 [9]中表 3孔主軸直徑的確定，得螺紋 d=17 轉矩 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 9 T= [9]中表 4 主軸直徑 d=20 軸位置的確定 由于是 2 根主軸同時對 2 個 9100H? 內孔進行鉆孔加工，所以 2 根主軸的相對位置應與 2個 9100H? 孔的相對位置保持一致。 輪模數 齒輪模數 多軸箱中的齒數模數常用 2、 3、 4幾種。為便于生產，同一多軸箱中的模數規(guī)格最好不要大于兩種。 本設計齒輪模數選 2 和 3。 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給力兩項。 動系統(tǒng)確定之后，多軸箱所需要的功率按下列公式計算 1 1 1n n ni i P P P P P? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?空 空多 箱 切 削 失 切 削 失 (3式中 切削功率，單位為 空—— 空轉功率，單位為 失—— 與負荷成正比的功率損失，單位為 根主軸的切削功率，由選定的切削用量按公式計算或查圖表獲得；每根主軸的空轉功率按 [9] 4定；每根主軸上的功率損失，一般取所傳遞功率的 1%。 軸切削功率 P = 9740/ =切 削 =3P=轉功率 由于主軸直徑為 20據 [9] 4 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 10 3 1 8 - 2 5 0= ( 0 . 0 3 0 0 . 0 1 8 ) 0 . 0 1 8 0 . 0 2 84 0 0 3 1 8P K W? ? ? ??空主軸轉速為 n=318r/據插值法： (3率損失 每根軸上的功率損失，一般可取所傳遞功率的 1% ( 1 10 . 9 8 2 1 0 . 1 6 8 0 . 0 1 1 5 1 . 1 6 1 6n n ni i P P P P P K W? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?多 箱 切 削 空 失 切 削 空 失(3軸箱所需進給力 計算 =多 箱(3式中 各主軸所需的軸向切削力，單位為 N F= (3F=軸箱傳動系統(tǒng)設計 多軸箱傳動系統(tǒng)設計，是根據動力箱驅動軸位置和轉速、各主軸位置及其轉速要求，設計傳動鏈，把驅動軸與各主軸連接起來，使各主軸獲得預定的轉速和轉向。 多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求 在保證主軸的強度、剛度、轉速和轉向的條件下，力求使傳動軸和齒輪的規(guī)格、數量為最少。因此，應盡量用用一根中間傳動軸帶動多根主軸，并將齒輪布置在同一排上。當中心距不符合標準時，可采用變位齒輪或略微改動傳動比的方法解決。 訂多軸箱傳動系統(tǒng)的基 本方法 擬訂多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法是：先把全部主軸中心盡可能的分布在幾個同心圓上，在各個同心圓的圓心上分貝設置中心傳動軸；非同心圓分布的一些主 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 11 軸，也宜設置中間傳動軸（如一根傳動軸帶兩根或三根主軸）；然后根據已選定的各中心傳動軸再取同心圓，并用最少的傳動軸帶動這些中心傳動軸；最后通過合攏傳動軸與動力箱驅動軸連接起來。 軸分布類型 多組同心圓分布。對這類主軸，可在同心圓處分別設置中心傳動軸，由其上的一個或幾個（不同排數）齒輪來帶動各主軸。 采用一根傳動軸帶動 3根主軸的方案。 此方案傳動軸、齒輪數最少，用一根傳動軸帶動多根主軸。主軸齒輪規(guī)格相同。 動系統(tǒng)的設計計算 [1] 各齒輪參數的設計計算：齒輪齒數和傳動軸轉速的計算公式如下： u = 從主主從A = ? ?從主 2=主從從主 從 =(3從主主主從 =(3）（）（—從主從從 +== 12122 (3+== 12122）（—主從主從(3式中 u—— 嚙合齒輪副傳動比； — 嚙合齒輪副齒數和； 分別為主動和從動齒輪齒數； 分別為主動和從動齒輪轉速，單位為 r/ 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 12 A—— 齒輪嚙合中心距，單位為 M—— 齒輪模數，單位為 已知：主軸轉速 n=785r/軸直徑 d=20軸齒輪模數 m=2。 取驅動軸齒輪的模數 m=3，齒數 3（數量 1個，設在第Ⅳ排）。 [2] 傳動軸 1即軸 4的齒輪參數計算設計 1??? 1 2 3 13 7 1 u ??m=3 （數量 1個，設在第Ⅳ排） 轉速 237 8 5 4 8 8 / m i ? ?傳 動 軸 1[3] 傳動軸 2即軸 5的齒輪參數計算設計 = 40233 ?? 2 2 3 14 0 1 9u ??m=3 （數量 1個，設在第Ⅳ排） 轉速 237 8 5 4 5 1 / m i ? ?傳 動 軸 2[4] 主軸 1、 2、 3 即軸 1、 3、 2的齒輪參數計算設計 取傳動軸齒輪的模數 m=2，齒數 Z =24（數量 2個，分別設在第Ⅱ、Ⅲ排）。 2 6 0 2 4 3 62z ?? ? ?主 軸 1 、 2 、 324 136 ? m=2 轉速1232 3 2 47 8 5 3 2 5 / m i 3 6? ? ?主 軸主軸 1、 3即軸 1、 2（數量各 1個，設在第Ⅲ排）。 主軸 2即軸 3（數量 1個，設在第Ⅱ排）。 [5] 主軸 4、 5、 6 即軸 6、 8、 7的齒輪參數計算設計 取傳動軸齒輪的模數 m=2，齒數 z =21（數量 2個，分別設在第Ⅱ、Ⅲ排）。 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 13 2 5 0 2 1 2 92z ?? ? ?主 軸 4 、 5 、 62 1 12 9 1 u ?? M=2 轉速4562 3 2 17 8 5 3 2 6 / m i 2 9? ? ?主 軸主軸 4、 6即軸 1、 2（數量各 1個，設在第Ⅱ排）。 主軸 5即軸 8（數量 1個，設在第Ⅲ排）。 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；油泵軸的轉速，須根據工作條件而定，主軸數目多，油泵轉速應選的高些。當用 泵轉速可在 400~900轉 /分范圍內選擇。當箱體寬度大于 800毫米，主軸數多于 30 根時，最好采用兩個油泵，以保證充分潤滑。 本主軸箱內采用了一個 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方向保證進油口到排油口轉過 270°。轉速為902r/ 柄軸的安置 多軸箱一般設手柄軸，用于對刀、調整、或裝配檢修時檢查主軸精度。手柄軸轉速盡量高些，其周圍應有較大空間。 本設計手柄軸的轉速為 722r/ 算和校核 [1] 驗算各主軸轉速 1232 3 2 47 8 5 3 2 5 / m i 3 6? ? ?主 全滿足疲勞強度要求。因此所取齒輪模數滿足使用及性能要求。 [3] 軸的強度校核 從上述可知，各軸所能承受的扭矩： 軸 d=20'1 1 1 0 0 .M kg m m?通過計算各軸所承受載荷的情況： m a x 250M K g m m??<1100 由此可以得出，各軸實際承受的扭矩遠遠小于軸所能承受的扭矩最大值。因 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 15 此其強度完全滿足要求 。 多軸箱總裝配圖如下圖所示 軸箱坐標計算檢查圖 坐標計算是根據已知的驅動軸和主軸的位置以及傳動關系，精確計算各中間傳動軸的坐標。其目的是為多軸箱箱體零件補充加工圖提供孔的坐標尺寸，并用于繪制坐標檢查圖來檢查齒輪排列、結構布置是否合理。多軸箱坐標計算步驟、要求如下： 擇加工基準坐標系 算主軸、驅動軸坐標 工基準坐標系的選擇 為便于加工多軸箱體，設計時必須選擇基準坐標系。通常采用直角坐標系 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 16 在本設計中，由于多軸箱是直接安裝在動力箱上，因此，加工基準坐標系的選擇按照第一種方法， 坐標原點選在定位銷孔上。 算主軸以及驅動軸的坐標 根據多軸箱設計原始依據圖，按照選定的基準坐標系 算或者標出各個主軸以及驅動軸的坐標（計算精度要求精確到小數點后面三位數）。如果零件上孔距尺寸帶有單向或者雙向不等公差，則在標注坐標時，應該把公差考慮進去，使孔距的名義坐標尺寸恰好位于公差帶的中央。六軸鉆孔多軸箱各主軸、驅動軸坐標值見下表： 坐標 銷 O 驅動軸 0 主軸 1 主軸 2 主軸 3 主軸 4 主軸 5 主軸 6 X 計算傳動軸的坐標 一軸定距的傳動軸坐標計算 軸 9坐標計算 已知軸 5的坐標（ 軸 9的坐標（ 軸 5與軸 9之間的齒輪傳動參數（5Z=40,9Z=25,m=3）。 在圖中量得 X==據嚙合中心距5m(5Z+9Z)/2=實測結果相符 ),計算可得 x= 22= 229 7 7 0? =0 y= 22= ? =x=5y=5 10坐標計算 已知軸 3 的坐標（ 軸 10 的坐標（ 軸 3 與軸 10 之間的齒輪傳動參數（3Z=50, 10Z=24,m=2）。 在圖中量得 X==院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 17 根據嚙合中心距3m(3Z+10Z)/2=74(與實測結果相符 ),計算可得 x= 22= 227 4 6 7 0? =y= 22= 227 4 2 9 0? =0x=30y=3y+y=三軸定距的傳動軸坐標計算 傳動軸 4坐標計算 1 X??= Y??= X??= Y??= 2 2 21 1 1a b L??=3604 2 2 22 2 2a b L??=10816 221 2 2 12 1 1 22 ( )b L b b a b???=52 222 1 1 22 1 1 22 ( )a L a b a b???= X X x??=2=Y Y y??=2] 傳動軸 5坐標計算 1 X??= Y??= X??= Y??= 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 18 2 2 21 1 1a b L??=2474 2 2 22 2 2a b L??=7396 221 2 2 12 1 1 22 ( )b L b b a b???=43 222 1 1 22 1 1 22 ( )a L a b a b???= X X x??=3=Y Y y??= 驗算中心距誤差 多軸箱體上的孔系是按照計算的坐標加工的，而裝配要求兩軸間齒輪能正常嚙合。因此，必須驗算根據坐標計算確定的實際中心距 A，是否符合兩軸間齒輪嚙合要求的標準中心距 R， 的差值δ為δ = 驗算標準：中心距允差 [δ ]≤（ 動軸與一軸定距驗算 軸 10與軸 3 的中心距誤差 δ =22R x y??= 229 7 9 7 =02] 軸 9與軸 5的中心距誤差 δ =22R x y??= 227 4 2 9 . 6 5 0 6 3 2 3 7 6 7 . 8 0 4 6 4 8 8 1??=足齒輪嚙合要求 。 動軸 與三軸定距驗算 傳動軸與三軸定距驗公式δ = 22R X Y?? [1] 傳動軸 4與軸 1、 2、 3的中心距誤差 δ = 22R X Y?? 傳動軸 4與軸 1、 2、 3之間的標準中心距分別為41R?、42R?、43R?41R?=42R?=43R?=60動軸 4與軸 1、 2、 3之間的實際中心距分別為41A?、42A?、43A? 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 19 41A?= 224 1 4 1( ) ( )X X Y Y? ? ?= 22( 0 3 . 0 0 0 5 1 . 0 0 0 ) ( 1 4 9 . 4 3 3 3 3 3 3 1 7 9 . 5 0 0 )? ? ? =2A?= 224 2 4 2( ) ( )X X Y Y? ? ?= 22( 1 0 3 . 0 0 0 1 5 5 . 0 0 0 ) ( 1 4 9 . 4 3 3 3 3 3 3 1 7 9 . 5 0 0 )? ? ? =3A?= 224 3 4 3( ) ( )X X Y Y? ? ?= 22( 1 0 3 . 0 0 0 1 0 3 . 0 0 0 ) ( 1 4 9 . 4 3 3 3 3 3 3 2 0 9 . 5 0 0 )? ? ? =心距誤差分別為 δ 4 1 4 1?= 4 2 4 2?= 4 3 4 3?= 4 4 4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Δ41A?=42A?=43A?= 其中多軸鉆床主軸箱檢查尺寸坐標圖如下圖所示： 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 20 多軸鉆床主軸箱檢查尺寸坐標圖 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 21 結 論 在最近的一段時間的畢業(yè)設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度，本文所設計的是 多軸鉆床主軸箱的設計 ，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體 會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 22 致 謝 至此在論文完成之際，向我的導師表示由衷的感謝！真心的感謝我的導師這幾年來對我的諄諄教導，感謝我敬愛的老師，您不僅在學習學業(yè)上給我以精心的指導，同時還在思想給我以無微不至的關懷支持和理解，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成大學階段的學業(yè)同時，也學到了很多有用的做人的道理，明確了人生目標。知道自己想要什么了，不 再是從前那個愛貪玩的我了。導師嚴謹求實的治學態(tài)度，銳意創(chuàng)新的學術作風，認真加負責，公而忘私的敬業(yè)精神，豁達開朗的寬廣胸懷，平易近人。經過近半年努力的設計與計算，查找了各類多軸鉆床主軸箱的設計資料，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動和開心。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，因為我自己已經盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學四年來對所學知識的應用和體現。四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是從周圍的老師和同學們身上潛移默化的學到了 許多有用的知識，在此對所有關心我?guī)椭业谋磉_我由衷敬意，謝謝各位同學老師。 院機械設 計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計 23 參考文獻 [1] 林述溫、范楊波主編 北京：機械工業(yè)出版社 2] 大連組合機床研究所編 北京：機械工業(yè)出版社 3] 大連組合機床研究所 2篇 械工業(yè)出版社 4] 朱龍根編 北京：機械工業(yè)出版社 5] 大連組合機床研究所編 北京：機械工業(yè)出版社 6] 東北重型機械學院等編 上海：上海科技出版社 7] 徐英南 北京：機械工業(yè)出版社 8] 沈陽工業(yè)大學等編 上海：上?？萍汲霭嫔?9] 謝家贏主編 北京：機械工業(yè)出版社 10] 趙如福主編 上海：上?？萍汲霭嫔?11] 金振華主編 北京：機械工業(yè)出版社 12] in 13] . of . 14] V.