車床主軸箱鏜孔組合機床多軸箱結構及工藝設計

江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 1 頁 共 2525 頁車床主軸箱鏜孔組合機床多軸箱結構及工藝設計序序 言言機床設計畢業(yè)設計，其目的在于通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)的結構設計，使我們在擬定傳動和變速的結構方案過程中，得到設計構思、方案的分析、結構工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術文件和查閱資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設計思想，掌握基本的設計方法，培養(yǎng)基本的設計方法，并培養(yǎng)了自己具有初步的結構分析、結構設計和計算能力。多軸箱是組合機床的重要專用部件。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計的傳遞各主軸運動的動力部件。其動力來自通用的動力箱，與動力箱一起安裝于進給滑臺，可完成鉆、擴、鉸、鏜孔等加工工序。多軸箱一般具有多根主軸同時對一列孔系進行加工。但也有單軸的，用于鏜孔居多。多軸箱按結構特點分為通用（即標準）多軸箱和專用多軸箱兩大類。前者結構典型，能利用通用的箱體和傳動件；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，故專用多軸箱通常指“剛性主軸箱” ，即采用不需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。通用多軸箱則采用標準主軸，借助導向套引導刀具來保證加工孔的位置精度。通用多軸箱又大型多軸箱和小型多軸箱，這兩中多軸箱的設計方法基本相同。本課題主要設計大型通用多軸箱。大型通用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。江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 2 頁 共 2525 頁第 1 章 組合機床及多軸箱概述11 組合機床的概論組合機床是以系列化、標準化的通用部件為基礎，配以少量的專用部件組成的專用機床。它適宜于在大批、大量生產中對一種或幾種類似零件的一道或幾道工序進行加工。這種機床既有專用機床的結構簡單、生產率和自動程度較高的特點，又具有一定的重新調整能力，以適應工件變化的需要。組合機床廣泛應用于大批量生產的行業(yè)，如；汽車、拖拉機、電動機、內燃機、閥門、縫紉機等制造業(yè)。1.2 組合機床的國內、外發(fā)展現(xiàn)狀 世界上第一臺組合機床于 1908 年在美國問世，30 年代后組合機床在世界各國得到迅速發(fā)展。至今，它已成為現(xiàn)代制造工程（尤其是箱體零件加工）的關鍵設備之一。現(xiàn)代制造工程從各個角度對組合機床提出了愈來愈高的要求，而組合機床也在不斷吸取新技術成果而完善和發(fā)展。1.2.1 國內組合機床現(xiàn)狀我國加入 WTO 以后，制造業(yè)所面臨的機遇與挑戰(zhàn)并存、組合機床行業(yè)企業(yè)適時調整戰(zhàn)略，采取了積極的應對策略，出現(xiàn)了產、銷兩旺的良好勢頭，截至 2005 年 4 月份，組合機床行業(yè)企業(yè)僅組合機床一項，據(jù)不完全統(tǒng)計產量已達 1000 余臺，產值達 3.9 個億以上，較 2004 年同比增長了 10%以上，另外組合機床行業(yè)增加值、產品銷售率、全員工資總額、出口交費值等經(jīng)濟指標均有不同程度的增長，新產品、新技術較去年年均有大幅度提高，可見行業(yè)企業(yè)運營狀況良好。組合機床技術的發(fā)展趨勢：1. 行業(yè)企業(yè)產品結構的變化組合機床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車、摩托車、內燃機、農機、工程機械、化工機械、江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 3 頁 共 2525 頁軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設備。隨著我國加入 WTO 后與世界機床進一步接軌，組合機床行業(yè)企業(yè)產品開始向數(shù)控化、柔性化轉變。從近兩年是企業(yè)生產情況來看，數(shù)控機床與加工中心的市場需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機床則有下降趨勢，中國機床工具工業(yè)學會的機床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟指標報表是統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個全國大型重點企業(yè)生產情況看，2003 年生產數(shù)控機床 890 臺，產值 16187 萬元，生產加工中心 148 臺，產值 5770 萬元；2004 年生產數(shù)控機床 985 臺，產值25838 萬元，生產加工中心 159 臺，產值 7099 萬元；而 2005 年，截至 4 月份，數(shù)控機床、加工中心、產值已接近 2003 年全年水平，故市場在向數(shù)控、高精制造技術和成套工藝裝備方面發(fā)展。 “九五”后期，在組合機床行業(yè)企業(yè)的 50 多家組合機床分會會員中，僅有兩家企業(yè)實行了股份改造，一家企業(yè)退出國有轉為民營，其余的都是國有企業(yè)。而從 2001 至 2002 年，不到兩年的時間，就先后有十幾家企業(yè)實行股份制改造，一些小廠幾乎全部退出國有轉為民營，現(xiàn)在一些國家重點國有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉制已勢不可檔， “民營經(jīng)濟在經(jīng)歷了從組合機床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營化等多種形式快速發(fā)展。2. 組合機床技術裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢組合機床及其自動線是集機電于一體是綜合自動化度較高的制造技術和成套工藝裝備。它的特點是高效、高質、經(jīng)濟實用，因而被廣泛應用與工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國的傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產批量比較大的大中型的箱體類和軸類零件（近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額） ，完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。組合機床的種類繁多，隨著技術的不斷進步，一種新型的組合機床柔性組合機床越來越受人們是親昧，它應用多工位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器（PLC） 、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅動系統(tǒng)，并能靈活適應多種加工的可調可變的組合機床。另外，近年來組合機床加工中心、數(shù)控組合機床、機床輔機等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大。由于組合機床及其自動線是一種技術綜合性很高的高技術專用產品，是根據(jù)用戶特殊要求江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 4 頁 共 2525 頁而設計的，它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術。我國組合機床及其組合機床自動線總體技術水平比發(fā)達國家相對落后，國內所需的一些高水平組合機床及自動線幾乎都從國外進口。工藝裝備的大量進口勢必導致投資規(guī)模的擴大，并使產品生產成本提高。因此，市場要求我們不斷開發(fā)新技術、新工藝、研制新產品，由過去的“剛性”機床結構，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛柔兼?zhèn)涞淖詣踊b備。1.2.2 國外組合機床現(xiàn)狀80 年代以來，國外組合機床技術在滿足精度和效率要求的基礎上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機床的加工精度、多品種加工的柔性以及機床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進展，實現(xiàn)了機床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能監(jiān)控。組合機床技術的發(fā)展趨勢：1. 廣泛應用數(shù)控技術國外主要的組合機床生產廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機床通用部件,在組合機床上不僅一般動力部件應用數(shù)控技術,而且夾具的轉位或轉角、換箱裝置的自動分度與定位也都應用數(shù)控技術,從而進一步提高了組合機床的工作可靠性和加工精度。2. 發(fā)展柔性技術80 年代以來,國外對中大批量生產,多品種加工裝備采取了一系列的可調、可變、可換措施,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉塔動力頭、可換主軸箱等組成的組合機床;同時根據(jù)加工中心的發(fā)展,開發(fā)了二坐標、三坐標模塊化的加工單元,并以此為基礎組成了柔性加工自動線(FTL)。這種結構的變化,既可以實現(xiàn)多品種加工要求的調整變化快速靈敏,又可以使機床配置更加靈活多樣。3. 發(fā)展綜合自動化技術汽車工業(yè)的大發(fā)展,對自動化制造技術提出了許多新的需求,大批量生產的高效率,要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機械加工工序,而且能完成零件從毛坯進線到成品下線的全部工序,以及下線后的自動碼垛、裝箱等。德國大眾汽車公司 KASSEL 變速箱廠1987 年投入使用的造價 9000 萬馬克的齒輪箱和離合器殼生產線,就是這種綜合自動化制造系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)全線由 12 臺雙面組合機床、18 臺三坐標加工單元、空架機器人、線兩端的毛坯庫和三坐標測量機組成,可實現(xiàn) 3 種零件的加工?？占軝C器人完成工件下線的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動化技術的發(fā)展,出現(xiàn)了一批專門從事裝配、試江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 5 頁 共 2525 頁驗、檢測、清洗等裝備的專業(yè)生產廠家,進一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平。4. 進一步提高工序集中程度國外為了減少機床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對組合機床這種工序集中程度高的產品,繼續(xù)采取各種措施,進一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺、多坐標通用部件、移動主軸箱、雙頭鏜孔車端面頭等組成機床或在夾具部位設置刀庫,通過換刀加工實現(xiàn)工序集中,從而可最大限度地發(fā)揮設備的效能,獲取更好的經(jīng)濟效益。1.3 機床設計意義、內容、要求1.3.1 設計的意義機床工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)特別是現(xiàn)代制造業(yè)的基礎，在國民經(jīng)濟中占有重要的戰(zhàn)略地位。機床工業(yè)與一個國家的工業(yè)競爭力、制造業(yè)發(fā)展水平緊密相關，本國的機床工業(yè)水平越高，工業(yè)和制造業(yè)競爭力越強。對我國而言，機床工業(yè)不僅僅具有重要的經(jīng)濟意義，而且還具有重要的國防戰(zhàn)略意義。研究機床工業(yè)的特點，有助于我們了解機床工業(yè)的特殊規(guī)律，從而找到適合我國國情的機床工業(yè)發(fā)展之路。我國工業(yè)競爭力和制造業(yè)發(fā)展水平不高，一定程度上是與我國機床工業(yè)發(fā)展水平不高相聯(lián)系的，加快我國機床工業(yè)的發(fā)展，提高我國機床工業(yè)技術和管理水平，將有利于我國工業(yè)和制造業(yè)發(fā)展。所以對機床的研究設計意義是極其重大的。畢業(yè)設計是高等教育體系中非常重要的環(huán)節(jié)，它可以檢驗自己對專業(yè)知識理解與掌握的程度，也可以提高自己綜合運用所學知識的能力，也能在分析問題和解決問題的過程中學到更多新的知識。1.3.2 設計內容與要求本次設計主要包括：(1)運動設計 根據(jù)給定的被加工零件，確定機床的切削用量，通過分析比較擬定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖，確定傳動副的傳動比及齒輪的齒數(shù)，并計算主軸的實際轉速與標準的相對誤差。(2)動力設計 根據(jù)給定的工件，初算傳動軸的直徑、齒輪的模數(shù)；確定動力箱；計算多軸箱尺寸及設計傳動路線。完成裝配草圖后，要驗算傳動軸的直徑，齒輪模數(shù)江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 6 頁 共 2525 頁否在允許范圍內,還要驗算主軸主件的靜剛度。(3)結構設計 進行主運動傳動軸系、變速機構、主軸主件、箱體、潤滑與密封等的布置和機構設計,即繪制裝配圖和零件工作圖。(4)編寫設計說明書評價機床性能的優(yōu)劣，主要是根據(jù)技術經(jīng)濟指標來判定的。技術先進合理，亦即“質優(yōu)價廉”才會受到用戶的歡迎，在國內和國際市場上才有競爭力。機床設計的技術經(jīng)濟指標可以從滿足性能要求、經(jīng)濟效益和人機關系等方面進行分析。1.4 多軸箱的組成大型通用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。1.4.1 通用箱體類零件 多軸箱的通用箱體類零件箱體材料為 HT200，前、后、側蓋等材料為 HT150。多軸箱基本尺寸系列標準（GB3668.1-83）規(guī)定，9 種名義尺寸用相應滑臺的滑鞍寬度表示，多軸箱寬度和高度是根據(jù)配套滑臺的規(guī)格按規(guī)定的系列尺寸選擇。1.4.2 通用主軸（1） 通用鉆床類主軸按支承型式可分為三種：滾錐軸承主軸；滾珠軸承主軸；滾針軸承主軸。按與刀具的連接是浮動還是剛性連接，又可分為短主軸和長主軸。（2）攻螺紋類主軸按支承型式可分為兩種：前后支承均為圓錐滾子軸承主軸；前后支承均為推力球軸承和無內環(huán)滾針軸承的主軸。主軸材料一般采用 40Cr 鋼，熱處理 C42；滾針軸承主軸用20Cr 鋼，熱處理 S0.5C59。1.4.3 通用傳動軸通用傳動軸按用途和支承型式分為六種。它們分別為：圓錐軸承傳動軸；滾針軸承傳動軸；埋頭傳動軸；手柄軸；油泵傳動軸；攻螺紋用蝸桿軸。傳動軸一般采用 45鋼，調質 T235；滾針軸承傳動軸用 20Gr 鋼。熱處理 S0.5C59.。江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 7 頁 共 2525 頁1.4.4 通用齒輪和套多軸箱用通用齒輪有：傳動齒輪、動力箱齒輪和電動機齒輪三種1.5 通用多軸箱的工作原理和用途通用多軸箱是組合機床中的一個重要的部件，在多軸箱中通過傳動軸和傳動齒輪的傳動，將動力箱中的電動機軸的動能傳遞給主軸，主軸帶動刀具加工工件。通過對齒輪嚙合的調整可得到不同的傳動比，因此主軸就可以獲得不同的轉速。多軸箱可安裝多個不同的主軸，這樣就可以用多個主軸對同一個工件進行不同的加工。多軸箱與動力箱一起安裝于進給滑臺，可完成鉆、擴、鉸、鏜孔等加工工藝。江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 8 頁 共 2525 頁第 2 章 通用多軸箱設計2.1 繪制多軸箱設計原始依據(jù)圖多軸箱設計原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的。其主要內容和注意事項如下：（1） 根據(jù)機床聯(lián)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(jù)聯(lián)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。在繪制主軸位置時，要特別注意：主軸與被加工零件在機床上是面對面放置的，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，多軸箱上的坐標尺寸基準和零件工序圖上的基準經(jīng)常不重合，應根據(jù)多軸箱與加工零件的相對位置找出統(tǒng)一基準，并標注其相對位置關系尺寸，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值。（3） 根據(jù)加工示意圖標注各主軸轉速及轉向主軸逆時針（面對主軸看）可不標，只注順時針轉向。（4）列表標明各主軸的工序內容、切削用量及主軸外伸尺寸等。（5）標明動力部件型號及其性能參數(shù)等。 下圖為車床主軸箱組合機床右多軸箱設計原始依據(jù)圖。江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 9 頁 共 2525 頁圖 2-1 多軸箱原始依據(jù)圖 注： 1. 被加工零件標號及名稱：車床主軸箱。材料及硬度：硬質合金， 2. 主軸外伸尺寸及切削用量：表 2-1主軸外伸尺寸切 削 用 量軸號D/dL工序內容n（r/min）V(m/min)F(mm/r)195/72115鏜孔95268800.10252/38115鏜孔52490800.10342/3585鏜孔42606800.21428/2085鏜孔28 910800.125 3. 動力部件 1TD32，1HY32IA，N 主=4.0kw，n=1440r/min江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 10 頁 共 2525 頁2.2 主軸齒輪的確定及動力計算 2.2.1.主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定主軸的型式和直徑，主要取決于工藝方法、刀具主軸連接結構、刀具的進給抗力和切削轉矩。如鉆孔時采用滾珠軸承主軸；擴、鏜、鉸孔等工序常采用滾錐軸承主軸；主軸艱巨較小時常選用滾針主軸。滾針軸承精度較低、結構剛度及裝配工藝性都較差，除非軸距限制，一般不選用。攻螺紋主軸因靠模桿在主軸孔內作軸向移動，為獲得良好的導向性，一般采用雙鍵結構，不用軸向定位。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。傳動軸的直徑也可以參考主軸直徑大小初步選定。待齒輪傳動系統(tǒng)設計完后再驗算某些關鍵軸頸。多軸箱的齒輪模數(shù)常用 2，2.5，3，3.5，4 幾種。由于為了便于生產，同一多軸箱中的模數(shù)規(guī)格最好不要多于兩種。本題統(tǒng)一選用齒輪的模數(shù)為 2。2.2.2 多軸箱所需動力的計算 多軸箱所需功率可按下列公式計算： ( 2-1 )nnniiii 1i 1i 1PPPP切削損失多軸箱空轉 根據(jù)上面多軸箱設計原始依據(jù)圖可確定：1 軸的的功率計算如下 =10750N ( 2-2 )0.80.60.80.6126 f26 95 0.10250FDHB 24742 ( 2-3 )1.90.80.61.90.80.6110f10 950.10250TDHBmmN ( 2-4 )124742 800.719740974090TvkwD 22334459060.402kw4757;0.328kw;3161 ;0.23kw;FNPFN PFN P切削切削切削； 查表可得：kw；kw；0.28P空轉10.27P空轉2kw；kw0.186P空轉30.166P空轉4 ；。0.01 0.710.007kwP損失10.01 0.4020.004kwP損失2江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 11 頁 共 2525 頁 0.01 0.3280.003kw;0.01 0.230.002kwPP損失3損失4 ( 2-5 )342.578kwPPPPP1總2總總總多軸箱 ( 2-6 )12341075059064757316124574FFFFFN多軸箱 為克服滑臺移動引起的摩擦阻力，動力滑臺的進給力應大于。F多軸箱2.3 多軸箱傳動設計多軸箱傳動設計，是根據(jù)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。2.3.1 對多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求（1） 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(shù)量為最少。為此，應盡量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，應采用變位齒輪或略微改變改變傳動比的方法解決。（2） 盡量不用主軸帶動主軸的方案，以免增加主軸負荷，影響加工質量。（3） 為使結構緊湊，多軸箱內齒輪副的傳動比一般要大于 0.5，后蓋內齒輪傳動比允許取至 1/31/3.5;盡量避免用升速傳動。（4） 用于粗加工主軸上的齒輪，應盡量設置在第排，以減少主軸的扭轉變形；精加工主軸上的齒輪，應設置在第，以減少主軸端的彎曲變形。（5） 多軸箱內具有粗精加工主軸時，最好從動力箱驅動軸齒輪傳動開始，就分兩條傳動路線，以免影響加工精度。（6） 剛性鏜孔主軸上的齒輪，其分度園直徑要盡可能大于被加工孔的孔徑，以減少振動，提高運動平穩(wěn)性。（7） 驅動軸直接帶動的傳動軸數(shù)不能超過兩根，以免給裝配帶來困難。 2.3.2 多軸箱傳動系統(tǒng)擬定（1） 擬定傳動路線 把主軸 1,2,3 視為一組同心園主軸，在其圓心（即三主軸軸心組成的三角形外接圓圓心）處設中心傳動軸 7；把主軸 8，4 視為一組直線分布主軸，在江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 12 頁 共 2525 頁兩軸中心連線的垂直平分線上設中心傳動軸 5；。將軸 5,7 作為一組直線分布主軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設中心傳動軸 6，將軸 6 和驅動軸 O 連接起來，形成多軸箱傳動樹形圖（圖 2-2） 。圖中主軸 14 為“樹梢” ，各分叉點為傳動軸 5.6.7。其中軸 5.7 為中間傳動軸，軸 6 為合攏傳動軸；各軸向的傳動副為“樹枝” ，箭頭表示運動傳遞方向（路線） 。顯然，運用傳動樹形圖對多軸箱進行傳動方案設計較為清晰、簡便。圖 2-2 多軸箱傳動樹形圖（2） 根據(jù)原始依據(jù)圖 2-1，算出驅動軸、主軸坐標尺寸，如表 2-2 所示。表 2-2 驅動軸、主軸坐標尺寸坐標銷1O驅動軸 O主軸 1主軸 2主軸 3主軸 4X0.000175.000182.50259.50147.0092.00Y0.00060.500175.00108.5075.00146.000江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 13 頁 共 2525 頁圖 2-3 車床主軸箱鏜孔多軸箱傳動系統(tǒng)圖2.3.3 確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù)（1） 確定傳動軸 7 的位置及各齒輪的齒數(shù)傳動軸 7 的位置為主軸 1，2，3 同心圓圓心（尚需略加調整） ，可通過作圖初定。先確定轉速較低的主軸 2 與軸 7 之間的齒輪齒數(shù)（即） 。為保證齒輪齒根強度，應使齒根到孔壁或鍵槽的壁厚大于等于/22ZZ和2m（m 為齒輪模數(shù)） 。若取 m=2，=22，則從圖中可量得中心距=62mm，并按公式依2Z7 2A次可求得齒數(shù)和轉速、齒輪副齒數(shù)和、。/2Z7n1Z/1Z/33ZZ和 ( 2-7 )2222 6222402AZZm ( 2-8 )272240(490) / min890 / min22ZnnrrZ江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 14 頁 共 2525 頁 ( 2-9 ) 17 122 7960268(1)2(1)890AZmu ( 2-10 )37 322 4225606(1)2(1)890AZmu（2） 確定傳動軸 5 的位置及其與主軸 4、8 間的齒輪副齒數(shù) 軸 5 與軸 4 之間傳動比取，則軸 5 轉速=1365r/min5 41u1.5455 4nnu 軸 5 與主軸 8 之間傳動比為：5 8u （ 2-11 ）85 85nu1.4n 取最小齒輪（主軸 4 上）齒數(shù)=21，則 /4z =210.6=14 （設在第二排上） （ 2-12 ）4z 所以軸 5 與主軸 4 間中心距5 435mmA 據(jù)此作圖可確定軸并量得軸 5 與軸 8 間中心距。則（第5 840mmA/881822ZZ，一排） 。 同樣的方法可確定傳動軸 5 的位置及其與主軸 4、有泵軸 8 間齒輪副齒輪。 （3） 確定合攏傳動軸 6 的位置 驅動軸 O 與中心傳動軸 5、7 之間總傳動比分別為： （ 2-13 ）70 7089019501.06nun （ 2-14 50 5013501.42950nun）根據(jù)總傳動比，考慮軸 O 與軸 5、7 間的距離及排列齒輪等因素，宜設置合攏軸 6 將驅動軸與 5、7 連接起來。經(jīng)計算和作圖，取。則：0 611.5u江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 15 頁 共 2525 頁 （ 2-15 0 56 50 611.46nun） （ 2-0-76 70-611.23nun16 ） 驅動軸上齒輪齒數(shù)取，則軸 6 上的齒輪齒數(shù)、軸 6 轉速及其中心距021,3Zm6Z6n分別計算可得到：0 6A （ 2-17 060 6213511.25ZZu） （ 2-18 06621=25ZnnZ驅（950）r/ m i n=798r/ m i n） （ 2-19 0 6063()(21 35)7922mAZZmmmm） 此時，主軸 1、2、3 同心圓的圓心需略微變動?？紤]利用軸 6 上第四排齒輪（作公用齒輪）帶動軸 5，便可算出軸 6 與軸 5、7 之間中心距及各齒輪副齒數(shù)、6Z模數(shù)等（詳細見圖 2-3） 。 將傳動設計的全部齒輪齒數(shù)、模數(shù)及所在排數(shù)，按規(guī)定格式標在傳動系統(tǒng)圖（2-3）中，最后計算出各軸的實際轉速如下表所示（與原始依據(jù)圖的要求基本一致，轉速相對損失在 0.05 內符合設計要求） ；潤滑泵轉速=650r/min 也符合要求。根據(jù)各主軸實際轉速，對加工示意圖中的切削用量進行修11n正。 表 2-3 各主軸實際轉速主軸實際轉速主軸 1主軸 2主軸 3主軸 4n (r/min)270488605908江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 16 頁 共 2525 頁2.4 多軸箱坐標計算、繪制坐標檢查圖坐標計算就是根據(jù)已知的驅動軸和主軸的位置及傳動關系，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、結構布置是否正確合理。多軸箱坐標計算步驟、要求如下：2.4.1 選擇加工基準坐標系 XOY，計算主軸、驅動軸坐標（1） 加工基準坐標系的選擇 為便于加工多軸箱設計時必須選擇基準坐標系。通常采用直角坐標系 XOY。本題由于多軸箱安裝在動力箱上。因此選用坐標原點選在定位銷孔上。（2） 計算主軸及驅動軸的坐標 根據(jù)多軸箱設計原始依據(jù)圖（圖 2-1） ，按選定的基準坐標系 XOY，計算或標出各主軸及驅動軸的坐標。六軸鉆孔多軸箱各主軸、驅動軸坐標值見表 2-2.2.4.2 計算傳動軸的坐標（1） 與一軸定距的傳動軸坐標計算 如圖 2-3 所示，已知軸 5 坐標（88.00，235）及其與油泵軸 8 間的傳動齒輪參數(shù)。則軸 8 的坐標可按圖 4-18 所示方法選小標（應使x，y 值為正值） ，根據(jù)/10 118881088()38(),0,250.207,231.205.mRZZmmyXXxmm YYymm與實際尺寸相符，計算可得（2） 與二軸定距的傳動軸坐標計算 傳動軸與二軸定距，即在一傳動軸用兩對齒輪分別帶動兩根已知軸，其坐標可根據(jù)已知兩軸坐標和兩對齒輪中心距計算求得。（3） 與三軸定距的傳動軸坐標計算 在一根傳動軸上用三對相同中心距的齒輪副分別帶動三根已知軸。 圖 2-3 所示六軸鉆削多軸箱各傳動軸、定位銷孔、坐標計算結果見表 2-4.1O2O表 2-4 傳動軸坐標計算結果傳動軸坐標值傳動軸與兩軸定距間的中心距誤差江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 17 頁 共 2525 頁XY1W2W588.306908234.6183025 140W5 80M6147.349104185.4607966 00W6 50W7198.562355157.1068147 63.814697W 7 37.62939506WD 859.206994231.695457有泵軸 8 與軸 5 定距，中心距誤差 w=02.4.3 驗算中心距誤差多軸箱體上的孔系是按計算的坐標加工的，而裝配要求兩軸間齒輪能正常嚙合。因此必須驗算根據(jù)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，R 與 A 的差值為：=R-A。驗算的標準為：中心距允差 (0.001 0.009)mm例如驗算軸 7 與軸 1、2、3 間的中心距誤差、。即：軸 7 與軸 1，2，3 之7 17 27 3間的標準中心距分別為。即7 17 27 3RRR、 （ 2-20 7 1112()(1960)7922mRZZmmmm） （ 2-21 ）7 2222()(2240)6222mRZZmmmm （ 2-22 ）7 3332()(2235)5722mRZZmmmm軸 9 與軸 4、5、6 間實際中心距分別為。即9 49 59 6AAA、 （ 2-23 227 17171()()79.6324AXXYY） （ 2-24 227 27272()()62.8031AXXYY） （ 2-25 227 37373()()56.8998AXXYY）江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 18 頁 共 2525 頁 則中心距誤差分別為： （ 2-26 7 17 17 1(7979.6324)0.432RAmmmm） （ 2-27 7 27 27 2(6262.8031).803RAmmmm ） （ 2-28 7 37 37 3(5756.8998)0.2RAmmmm） 顯然，能滿足該齒輪副嚙合要求；而值都超過值，9 60.0097 17 2和 因此軸 7 與軸 1、軸 7 與軸 2 間的齒輪均需采用變位齒輪，變位量、7 10.632A 。7 20.197A 2.4.4 繪制坐標檢查圖在坐標計算完成后，要繪制坐標及傳動關系檢查圖，用以全面檢查傳動系統(tǒng)的正確性。（1） 坐標檢查圖的主要內容 1）通過齒輪嚙合，檢查坐標位置是否正確；檢查主軸轉速及轉向。 2）進一步檢查各零件間有無干涉現(xiàn)象。 3）檢查液壓泵、分油器等附加機構的位置是否合適。（2） 坐標檢查圖繪制的順序及要求是： 坐標檢查圖做好用 1：1 比例繪制，其繪制順序及要求是： 1） 繪出多軸箱輪廓尺寸和坐標系 XOY。 2） 按計算出的坐標值繪制各主軸、傳動軸軸心位置及主軸外伸部分直徑，并注明軸號及主軸、驅動軸、液壓泵軸的轉速和轉向等。 3） 用點劃線繪制出各齒輪的分度園，并注明各齒輪齒數(shù)、模數(shù)、所處排數(shù)及變位齒輪的變位量。 4） 為了醒目和易于檢查，可用不同顏色細線條畫出軸承、隔套、各軸防油套的外徑、附加機構的外廓以及相鄰軸的螺母外徑。江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 19 頁 共 2525 頁 檢查圖繪好后，根據(jù)各零件在空間的相對位置逐排檢查有無碰撞干涉現(xiàn)象，并再次復查主軸與被加工孔的位置是否一致。若相鄰非嚙合軸齒輪間、齒輪與軸套間間隙很小似碰非碰時，須畫出齒頂圓作細致檢查，甚至作必要的計算，以驗證是否發(fā)生干涉現(xiàn)象。當某一軸上的齒輪或位置修改后，須對相關連的軸作相應的修改，并再一次檢查主軸位置、工作尺寸與鉆（鏜）模板孔的位置是否一致。 圖 2-4 多軸箱坐標檢查圖2.5 繪制多軸箱總圖2.5.1 多軸箱總圖設計通用多軸箱總圖設計包括繪制主視圖、展開圖、編制裝配表，制定技術條件等四部分。本課題為六孔鉆削多軸箱總圖，同時還有該圖主軸和傳動軸裝配表。（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。繪制主視圖就是在設計的傳動系統(tǒng)圖上標出各軸編號，畫出潤滑系統(tǒng)，標注主軸、有泵軸、驅動軸餓轉速、有泵軸轉向、驅動軸轉向及坐標尺寸、最低主軸高度尺江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 20 頁 共 2525 頁寸及箱體輪廓尺寸等。并標注部件代號。（2） 展開圖 其特點是軸的結構圖形多。各主軸和傳動軸及軸上的零件大多是通用化的，且有規(guī)則排列著。繪制的具體要求如下：1）展開圖主要表示各軸及軸上零件的裝配關系。包括主軸、傳動軸、驅動軸手柄軸、有泵軸及其上相應的齒輪、隔套、防油套、軸承或油泵等機件形狀和安裝的相對位置2）對結構相同的同類型主軸、傳動軸可只畫一根，在軸端注明相同軸的軸號即可。對于軸向裝配結構基本相同，只有齒輪大小和排列排列位置不同的兩根或兩組軸，可以合畫在一起，即軸心線兩邊各表示一根或一組軸。3）展開圖上應完整標注多軸箱的三大箱體厚度尺寸及箱壁和內腔有關聯(lián)系尺寸，主軸外伸長度等。（3）主軸傳動軸裝配表（25） 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)量及標準件、外購件等，按軸號配套，用裝配表表示。（4）多軸箱技術條件 多軸箱總圖上應標注多軸箱部件要求。即：1）多軸箱制造和驗收技術條件；多軸箱按 ZBJ58011-89組合機床多軸箱制造技術條件進行制造，按 ZBJ58012-89組合機床多軸箱驗收技術條件進行驗收。2）主軸精度，按 JB3043-82組合機床多軸箱精度標準進行驗收。3）加入多軸箱的潤滑油種類.數(shù)量。此外，要標注必要的設計.裝配,檢驗,調整,和使用說明。2.6 繪制多軸箱零件圖 2.6.1 多軸箱零件設計多軸箱總圖設計中，大多數(shù)零件是選用通用件、標準件、和外購件；對于變位齒輪、專用軸等零件，則應設計零件圖；對于多軸箱體類通用件，必須繪制補充加工圖。（1）專用零件工作圖 如變位齒輪、專用軸和套等零件，可按一般工件圖規(guī)定。參照同類通用零件圖，結合專用要求設計繪圖。（2）補充加工圖 多軸箱體、前蓋、后蓋等通用零件，應根據(jù)多軸箱總圖要求，繪制江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 21 頁 共 2525 頁出需補充加工的部件，通常習慣用粗實線畫出補充加工部位的結構，其尺寸、形位公差、表面粗糙度等均按機械制圖國際規(guī)定格式標記；通用逐漸的原有部分的輪廓等一律用細實線表示。（3）為了明確修改模型或補充加工部分與整個箱體的關系，還應標出箱體的外形輪廓尺寸和修改或補充加工部分與外形的相關尺寸，如需取消原來圖上的圖形和尺寸，需要特別加以注明。（4）其他零件圖設計和一般零件圖設計要求相同。江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 22 頁 共 2525 頁江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 23 頁 共 2525 頁江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 24 頁 共 2525 頁第 3 章 結論多軸箱設計中應用到了許多機械方面的知識，同時多軸箱的設計與組合機床的三圖一卡關系密切，由于本課題的設計時間短，所以借用了書上的給出的多軸箱的設計數(shù)據(jù)進行設計，同時箱體和其他零件的具體尺寸的查找過程也未能寫出，這些尺寸都可以從組合機床的書上查到。其中在計算過程中有用到計算機的程序的，所以設計比較復雜，但由于時間緊迫，把部分的計算給省略了。因此設計不是很完整。但也可以很清楚的說明了組合機床多軸箱設計的一般步驟。江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 25 頁 共 2525 頁參考文獻1 裘愉. 從幾個側面看組合機床的發(fā)展動向.組合機床與自動化加工技術，1994 年第11 期2 李明、王合增、張應午.組合機床的發(fā)展趨勢及企業(yè)的對策.機械產品與科技，2002 年第1 期3 李如松組合機床和自動線的技術發(fā)展組合機床與自動化加工技術，1999(1)：5104 佟璞瑋.組合機床行業(yè)概況及今后發(fā)展對策.組合機床與自動化加工技術，1996 年第8 期：285 沈陽工業(yè)大學、大連鐵道學院、吉林工學院編.組合機床設計.上海：上?？茖W技術出版社，1985.6 謝家瀛.組合機床設計簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1992.7 東北重型機械學院、洛陽農業(yè)機械學院、長春汽車廠工人大學.機床夾具設計手冊.上海：上海科學技術出版社，1980.8 李慶余、張佳.機械制造裝備設計.北京：機械工業(yè)出版社，2003.8.9 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Annals of the CIRP .1999,48(2):527540江蘇技術師范學院畢業(yè)設計說明書（論文）第 26 頁 共 2525 頁致 謝經(jīng)過三個月的努力，最終完成了畢業(yè)設計，回想這三個月的辛勤工作，感受頗多。從迷惑到解惑，從困難到終點，其中的體會只有親身經(jīng)歷才刻骨銘心。從論文選題到搜集資料，從寫稿到反復修改，期間經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨，在寫作論文的過程中心情是如此復雜。如今，伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿，復雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點成就感。那種感覺就宛如在一場盛大的頒獎晚會上，我在晚會現(xiàn)場看著其他人一個接著一個上臺領獎，自己卻始終未能被念到名字，經(jīng)過了很長很長的時間后，終于有位嘉賓高喊我的大名，這時我忘記了先前漫長的無聊的等待時間，欣喜萬分地走向舞臺，然后迫不及待地開始抒發(fā)自己的心情，發(fā)表自己的感想。這篇畢業(yè)論文的就是我的舞臺，以下的言語便是有點成就感后在舞臺上發(fā)表的發(fā)自肺腑的誠摯謝意與感想：首先，我要感謝我的指導教師惲國興老師，在論文的選題，研究方向，以及研究的方法等許多問題中都得到了惲國興老師的精心指導。惲國興老師一如在課堂上的嚴謹與耐心，其對待問題的認真與細致是我在他身上學到的最有價值的一門課程。感謝惲國興老師的指導、鼓勵、影響和支持，我得以順利完成了畢業(yè)設計；同時，我思考問題的方式以及對待問題的態(tài)度也有了巨大的進步。其次，我要感謝同組同學的幫助，他們?yōu)槲业脑O計提出了許多建設性的建議。因為同組，我們成為一個團隊，相互幫助，一起進步，在此向他們送去我最誠摯的感謝！再次向惲國興老師和同組同學表示衷心的感謝！