基于三維的柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床總體及左主軸箱設(shè)計(jì)機(jī)械注塑模具畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

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1、目目 錄錄1 前言 12 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 32.1 總體方案論證 32.1.1 被加工零件的特點(diǎn) 32.1.2 工藝路線的確立 32.1.3 機(jī)床配置型式的選擇 32.1.4 定位基準(zhǔn)的選擇 32.2 確定切削用量及選擇刀具 42.2.1 選擇切削用量計(jì)算切削力切削扭矩及切削功率 42.2.2 驗(yàn)證刀具耐用度 72.2.3 選擇刀具結(jié)構(gòu) 72.2.4 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇 72.3 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 82.3.1 被加工零件工序圖 82.3.2 加工示意圖 82.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 92.3.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 123 組合機(jī)床左主軸箱設(shè)計(jì) 153.1 繪制左主軸箱原始依據(jù)圖 153.2 主

2、軸結(jié)構(gòu)型式的選擇及動力計(jì)算 153.2.1 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇 153.2.2 主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定 153.2.3 主軸箱動力計(jì)算 153.3 主軸箱傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 163.3.1 計(jì)算驅(qū)動軸主軸的坐標(biāo)尺寸 163.3.2 擬定主軸箱傳動路線 163.3.3 傳動軸的位置和轉(zhuǎn)速及齒輪齒數(shù) 173.4 主軸箱坐標(biāo)計(jì)算及繪制干涉檢查圖 213.4.1 計(jì)算傳動軸坐標(biāo) 213.4.2 干涉檢查圖 233.5 軸、齒輪校核計(jì)算 233.5.1 軸的校核計(jì)算 233.5.2 齒輪的校核 234 三維建模 274.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境與模塊劃分 274.2 三維建模方式 271 前言本次設(shè)計(jì)的

3、課題是基于三維的柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床總體及左主軸箱設(shè)計(jì)。該課題來源于鹽城市江動集團(tuán)。本設(shè)計(jì)主要針對原有的機(jī)體左、右、后三個面上 43 個孔多工序加工、生產(chǎn)率低、位置精度誤差大的問題而設(shè)計(jì)的，從而保證孔的位置精度、提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動強(qiáng)度。本人的設(shè)計(jì)分工是總體設(shè)計(jì)和左主軸箱的設(shè)計(jì)，右主軸箱和夾具部分的設(shè)計(jì)由同組其他同學(xué)擔(dān)任。在設(shè)計(jì)組合機(jī)床過程中，組合機(jī)床左主軸箱的設(shè)計(jì)是整個組合機(jī)床設(shè)計(jì)工作的重要部分之一。雖然主軸箱零件的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，使設(shè)計(jì)工作量有所減少，設(shè)計(jì)周期大為縮短，但在主軸箱設(shè)計(jì)過程中，在保證加工精度的前提下，如何綜合考慮生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性和勞動條件等因素，還有一定的難度。組合

4、機(jī)床是根據(jù)工件加工需要,以大量通用部件為基礎(chǔ),配以少量專用部件組成的一種高效的專用機(jī)床。組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方法，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(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，并可用來組成自動生產(chǎn)線。正如文獻(xiàn)中所說，組合機(jī)床對多孔鉆削加工具有較大的優(yōu)勢，它按孔的坐標(biāo)分布位置實(shí)行一次加工，保證了孔的坐標(biāo)位置尺寸精度。這也是本次設(shè)計(jì)的目的所在，設(shè)計(jì)這臺組合機(jī)床，就是為了在保證加工精度的基礎(chǔ)上，提高生產(chǎn)效率。組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，目前基本上有兩種方式：其

5、一，是根據(jù)具體加工對象的特征進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，這是當(dāng)前最普遍的做法。其二，隨著組合機(jī)床在我國機(jī)械行業(yè)的廣泛使用，廣大工人和技術(shù)人員總結(jié)出生產(chǎn)和使用組合機(jī)床的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)組合機(jī)床不僅在其組成部件方面有共性，可設(shè)計(jì)成通用部件，而且一些行業(yè)在完成一定工藝范圍內(nèi)的組合機(jī)床是極其相似的，有可能設(shè)計(jì)為通用機(jī)床，這種機(jī)床稱為“專用組合機(jī)床” 。這種組合機(jī)床不需要每次按具體加工對象進(jìn)行專門設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，而是設(shè)計(jì)成通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工零件的具體需要，配以簡單的夾具及刀具，即可組成加工一定對象的高效率設(shè)備?？傊M合機(jī)床一般用于加工箱體類或特殊形式的零件。加工時(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和刀具與工

6、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、銑削端面、切削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工圓和端面等。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。本說明書闡述了總體設(shè)計(jì)和左主軸箱設(shè)計(jì)的過程。在第 2 章中著重介紹了組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)。在總體設(shè)計(jì)中，首先是被加工零件的工藝分析，然后是總體方案的論證，在比較了許多方案之后，結(jié)合本道工序加工的特點(diǎn)最終選擇臥式雙面的機(jī)床配置型式。再結(jié)合本道工序的特點(diǎn)選擇刀具。根據(jù)選擇的切削用量，計(jì)算刀具的切削力、切削扭矩、切削功率等，再確定刀具的大小和型式。在確定這些設(shè)計(jì)計(jì)算后，然后是繪制

7、組合機(jī)床的“三圖一卡”被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床總圖和生產(chǎn)率計(jì)算卡。在第 3 章中，主要介紹了左主軸箱的設(shè)計(jì)。左主軸箱的設(shè)計(jì)是組合機(jī)床設(shè)計(jì)中的一個重要的組成部分。左主軸箱設(shè)計(jì)時(shí)，首先確定繪制左主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖，接著對主軸結(jié)構(gòu)型式選擇和動力的計(jì)算，然后對主軸箱傳動系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算，在對左主軸箱中的傳動軸直徑和傳動軸在箱體中的位置進(jìn)行計(jì)算，最后對軸和齒輪的強(qiáng)度進(jìn)行校核，繪制出主軸箱中傳動軸坐標(biāo)檢查圖。2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)組合機(jī)床是按高度集中工序原則，針對被加工零件的特點(diǎn)及工藝要求設(shè)計(jì)的一種高效率專用機(jī)床。2.1 總體方案論證2.1.12.1.1 被加工零件特點(diǎn)被加工零件特點(diǎn)該加工零件

8、為氣缸體。材料是 HT250,硬度：190240HBS，在本工序之前各主要表面、銷孔已加工完畢。2.1.22.1.2 工藝路線的確立工藝路線的確立本道工序：鉆左面、右面、后面的孔，由本設(shè)備“ZH1105W 單工位專用鉆床”來完成，因此，本設(shè)備的主要功能是完成氣缸體左、右、后三個面上一共 43 個孔的加工。具體加工內(nèi)容及加工精度是：a) 左面 21 個孔：鉆削 413 深 16 的孔，表面粗糙度 12.5，各孔位置度公差為 0.02mm；并鉆削 166.7 深 17 的孔和 16.8 深 66 的孔。b) 右面 11 個孔：鉆削 56.7 孔，表面粗糙度 12.5，各孔位置度公差為0.03mm；

9、并鉆削 48.5、鉆 16.7 和 110.5 的孔，表面粗糙度 12.5，各孔位置度公差為 0.03mm。c)后面 11 個孔：鉆削 28.5 孔，表面粗糙度 12.5，各孔位置度公差為0.03mm；并鉆削 86.7 和 17 的孔，表面粗糙度 12.5，各孔位置度公差為0.03mm。本次設(shè)計(jì)技術(shù)要求:a) 機(jī)床應(yīng)能滿足加工要求，保證加工精度；b) 機(jī)床應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，便于維修、調(diào)整；c) 機(jī)床盡可能用通用件（中間底座可自行設(shè)計(jì)） ，以便降低制造成本；d) 機(jī)床各動力部件用電氣控制。2.1.32.1.3 機(jī)床配置型式的選擇機(jī)床配置型式的選擇機(jī)床的配置型式主要有臥式和

10、立式兩種。臥式組合機(jī)床床身由滑座、側(cè)底座及中間底座組合而成。其優(yōu)點(diǎn)是加工和裝配工藝性好，無漏油現(xiàn)象；同時(shí)，安裝、調(diào)試與運(yùn)輸也都比較方便；而且，機(jī)床重心較低，有利于減小振動。其缺點(diǎn)是削弱了床身的剛性，占地面積大。立式組合機(jī)床床身由滑座、立柱及立柱底座組成。其優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，自由度大，操作方便。其缺點(diǎn)是機(jī)床重心高，振動大。2.1.42.1.4 定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)的選擇組合機(jī)床是針對某種零件或零件某道工序設(shè)計(jì)的。正確選擇定位基準(zhǔn)，是確保加工精度的重要條件，同時(shí)也有利于實(shí)現(xiàn)最大限度的集中工序。一般常采用一面兩孔定位和三面定位。本機(jī)床加工時(shí)采用的定位方式是一面兩銷定位，以左端面為定位基準(zhǔn)面，限制三

11、個自由度；一個圓錐銷限制兩個自由度；再用一個菱形銷限制剩下的一個自由度。2.2 確定切削用量及選擇刀具2.2.12.2.1 選擇切削用量選擇切削用量，計(jì)算切削力、切削扭矩及切削功率，計(jì)算切削力、切削扭矩及切削功率 對于 43 個被加工孔，采用查表法選擇切削用量，從1第 130 頁表 6-11 中選取。由于鉆孔的切削用量還與鉆孔深度有關(guān)，隨孔深的增加而逐漸遞減，其遞減值按1第 131 頁表 6-12 選取。降低進(jìn)給量的目的是為了減小軸向切削力，以避免鉆頭折斷。鉆孔深度較大時(shí)，由于冷卻排屑條件都較差，刀具壽命有所降低。降低切削速度主要是為了提高刀具壽命，并使加工較深孔時(shí)鉆頭的壽命與加工其他淺孔時(shí)鉆

12、頭的壽命比較接近。同一多軸箱上各刀具每分鐘進(jìn)給量必須相等并等于滑臺的工進(jìn)速度,所以要fv求同一多軸箱上各刀具均有較合理的切削用量是困難的。因此,一般先按各刀具選擇較合理的轉(zhuǎn)速和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量,在根據(jù)其中工作時(shí)間最長,負(fù)荷最重,刃磨較困inif難的所謂”限制性”刀具來確定和調(diào)整每轉(zhuǎn)進(jìn)給量和轉(zhuǎn)速,通常采用試湊法來滿足每分鐘進(jìn)給量相同的要求。43 個孔的切削用量的選擇：1) 孔 68.5，深 20mm 查1第 130 頁表 6-11 高速鉆頭切削用量得由，硬度大于，選擇,126dHBS241200min/1810mv ,選，rmmf/18. 01 . 0rmmf/1 . 0minmaxmax31HBHB

13、HBHB,根據(jù)公式：33.223HB轉(zhuǎn)速： min/345.1310005005 . 814. 31000mdnv查表 6-12，孔深，取 d3min/4 .13 mv 查表 6-20，切削用量:F= 6 . 08 . 026HBDf F=26 8.5=899N 8 . 01 . 06 . 033.223 切削扭矩:T=6 . 09 . 09 . 110HBfD T=2372.838Nmm6 . 08 . 09 . 133.2231 . 05 . 810切削功率:P=DTV9740 P=0.122KW5 . 89740)4 .13838.2372(2) 鉆孔 110.5，深 15mm,查1第

14、131 頁表 6-11 高速鉆頭切削用量得由 d612，硬度大于 200241HBS，選擇,min/1810mv ,選，,根據(jù)公式：rmmf/18. 01 . 0rmmf/1 . 033.223HB,min/500rfvnfmin/5 .1610005005 .1014. 31000mdnv查表 6-20，切削用量:F=6 . 08 . 026HBDf F=26 10.5=1110.53N 8 . 01 . 06 . 033.223 切削扭矩:T=6 . 08 . 09 . 110HBfD T=3545.095Nmm6 . 08 . 09 . 133.2231 . 05 .1010切削功率:P

15、=DTV9740 P=0.182KW5 .109740)5 .16095.3545(3)鉆孔 306.7，深 15mm,查1第 130 頁表 6-11 高速鉆頭切削用量得由 d612，硬度大于 200241HBS，選擇,min/1810mv ,選，,根據(jù)公式： rmmf/18. 01 . 0rmmf/1 . 033.223HB min/5 .1010005007 . 614. 31000mdnv查表 6-20，切削用量:F= 6 . 08 . 026HBDf F=26 6.7=708.625N 8 . 01 . 06 . 033.223 切削扭矩:T=6 . 08 . 09 . 110HBfD

16、 T=1509.769Nmm6 . 08 . 09 . 133.2231 . 07 . 610切削功率:P=DTV9740 P=0.077KW 7 . 69740)5 .10769.1509(4)鉆孔 16.8，深 66mm,查1第 130 頁表 6-11 高速鉆頭切削用量得由 d612，硬度大于 200241HBS，選擇,min/1810mv ,孔深,rmmf/18. 01 . 0d108,選，HB=223.33,根據(jù)公式：rmmff/)126. 007. 0(7 . 0rmmf/091. 0, min/550rfvnfmin/7 .1110005508 . 614. 31000mdnv查表

17、 6-20，切削用量:F= 6 . 08 . 026HBDf F=26 6.8=666.935N 8 . 0091. 06 . 033.223切削扭矩:T=6 . 08 . 09 . 110HBfD T=1440Nmm 6 . 08 . 09 . 133.223091. 08 . 610切削功率:P=DTV9740 P=0.08KW 8 . 69740)7 .111440(5)鉆孔 17，深 115mm,查1第 130 頁表 6-11 高速鉆頭切削用量得由 d612，硬度大于 200241HBS，選擇,min/1810mv ,孔深,rmmf/18. 01 . 0d2015選，HB=223.33

18、,根據(jù)公式：rmmff/)09. 005. 0(5 . 0rmmf/08.0, min/625rfvnfmin/7 .131000625714. 31000mdnv查表 6-20，切削用量:F= F=26 76 . 08 . 026HBDf =619.315N 8 . 008. 06 . 033.223 切削扭矩:T=6 . 08 . 09 . 110HBfD T=1372.545Nmm6 . 08 . 09 . 133.22308. 0710切削功率:P =DTV9740 P=0.088KW 79740)7 .13545.1372(6)鉆孔 413，深 16mm,查1第 130 頁表 6-1

19、1 高速鉆頭切削用量得由 d1222，硬度大于 200241HBS，選擇,min/1810mv ,孔深 3,選，,根據(jù)公式：rmmf/18. 01 . 0drmmf/185.033.223HB, min/270rfvnfmin/1110002701314. 31000mdnv查表 6-20,切削用量:F= 6 . 08 . 026HBDfF=26 13=2249.17N 8 . 0185. 06 . 033.223切削扭矩:T=6 . 08 . 09 . 110HBfD T=8701.58Nmm 6 . 08 . 09 . 133.223185. 01310切削功率:P=DTV9740 P=0

20、.24KW 139740)1158.8701(2.2.22.2.2 驗(yàn)證刀具耐用度驗(yàn)證刀具耐用度驗(yàn)證選用量或刀具是否合理，刀具耐用度至少大于 4 個小時(shí)，查機(jī)械加工工藝手冊公式83 . 155. 025. 0)9600(HBVfDT 選擇的鉆頭進(jìn)行計(jì)算mm7 . 6，min205001)33.2231 . 05 .107 . 69600(83 . 155. 025. 0T根據(jù)計(jì)算，刀具耐用度滿足要求。2.2.32.2.3 選擇刀具結(jié)構(gòu)選擇刀具結(jié)構(gòu)根據(jù)工藝要求及加工精度的要求，加工各孔采用標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆。加工8.5 的孔采用的刀具，孔7 選擇刀具,孔選擇6.7,孔10.5 選擇75 . 8 G77G

21、7 . 67G刀具10.5，孔6.8 選擇刀具6.8，孔13 選擇13。7G7G7G2.2.42.2.4 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇組合機(jī)床鉆孔時(shí)，零件上的孔的位置精度主要靠刀具的導(dǎo)向位置來保證，導(dǎo)向裝置的作用，保證刀具相對的工件的正確位置；保證刀具相互間的正確位置；提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。考慮到當(dāng)導(dǎo)套磨損時(shí)便于更換，避免使整個鉆模報(bào)廢，以節(jié)約成本，所以導(dǎo)向裝置選用可換導(dǎo)套。導(dǎo)向長度 L 的確定必須保證刀具剛切入工件時(shí)，已進(jìn)入導(dǎo)套內(nèi)的導(dǎo)向長度 L 不小于導(dǎo)向部分直徑 d,即（Ld）,對于加工8.5 的孔，選擇的導(dǎo)套尺寸為：D=15,D1=22,D2=26,L=16,l=8；對于加工7 的孔，

22、選擇的導(dǎo)套尺寸為：D=12,D1=18,D2=22,L=20,l=8；對于加工6.7 的孔，選擇的導(dǎo)套尺寸為：D=12,D1=18,D2=22,L=20,l=8；對于加工10.5 的孔，選擇的導(dǎo)套尺寸為：D=18,D1=26,D2=30,L=16,l=10；對于加工6.8 的孔，選擇的導(dǎo)套尺寸為：D=12,D1=18,D2=22,L=20,l=8；對于加工13 的孔，選擇的導(dǎo)套尺寸為：D=22,D1=30,D2=34,L=20,l=10；2.3 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)2.3.12.3.1 被加工零件工序圖被加工零件工序圖被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床（或自動線）上完成的工

23、藝內(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)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件。工序圖見附錄。2.3.22.3.2 加工示意圖加工示意圖加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的。是表達(dá)工藝方案具體內(nèi)容的機(jī)床工藝方案圖。零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出來。加工示意圖表示被加工零件在機(jī)床上的加工過程，刀具、輔具的布置狀況以及工件、夾具、刀具等機(jī)床各部件間的相對位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等。加工示意圖

24、見附錄。A 刀具的選擇刀具直徑的選擇應(yīng)與加工部位尺寸、精度相適應(yīng)?？?30 選擇刀具 30H7 錐柄階梯麻花鉆頭；擴(kuò) 30 孔到 41 選擇刀具 41h8 套裝式锪孔鉆；孔 8 選擇刀具 8h8 錐柄麻花鉆；孔 6 選擇刀具 6h8 錐柄麻花鉆。B 確定主軸、尺寸、外伸尺寸在該課題中，主軸用于鉆孔，選用滾珠軸承支承。又因?yàn)楦涌^與刀具剛性連接，所以該主軸屬于長主軸。故本課題中的主軸均為滾珠軸承長主軸。根據(jù)由選定的切削用量計(jì)算得到的切削轉(zhuǎn)矩 T，由1P43 公式 (2-1)46.2 10dT式中，d軸的直徑（） ；T軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（Nm） ； B系數(shù)，本課題中主軸為非剛性主軸，取 B=6.2。

25、 由公式可得：左主軸箱端面軸 1，=15.08mm；45 . 3102 . 6d右主軸箱端面軸 2，=18.94mm；47 . 8102 . 6d后主軸箱端面軸 3，=13.72mm；44 . 2102 . 6d根據(jù)主軸類型及初定的主軸軸徑，查1第 44 頁表 3-6 可得到主軸外伸尺寸及接桿莫氏圓錐號主軸直徑D/d1外伸尺寸接桿莫氏圓錐號軸 12032/201151，2軸 22032/201151，2軸 31525/16851C 動力部件工作循環(huán)及行程的確定a) 工作進(jìn)給長度的確定L工工作進(jìn)給長度，應(yīng)等于加工部位長度 L（多軸加工時(shí)按最長孔計(jì)算）與刀具L工切入長度和切出長度之和。 即： 1L

26、2L (2-2)12LLLL工式中切入長度一般為 510，根據(jù)工件端面的誤差情況確定。1L查1 P46 表 3-7 切出長度的確定得鉆孔時(shí) (2-3)21(383Ld）三個面上鉆孔時(shí)的工作進(jìn)給長度見下表：表 2-1 工作進(jìn)給長度L1Ld2L工L左主軸箱2288.5030右主軸箱6666.8072后主軸箱115575125b）進(jìn)給長度的確定快速進(jìn)給是指動力部件把刀具送到工作進(jìn)給位置。初步選定左右三個主軸箱上刀具的快速進(jìn)給長度分別為：左主軸箱 30和 70，右主軸箱 72和 78，后主軸箱 125和 75。c）快速退回長度的確定快速退回長度等于快速進(jìn)給和工作進(jìn)給長度之和。由已確定的快速進(jìn)給和工作進(jìn)

27、給長度可知，三面快速退回長度分別為：左 100，右 150，后 200。d）動力部件總行程的確定動力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。左右兩面的前后備量取 80，后備量取 140，則總行程左為 320，右為 370，后為 420。2.3.32.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖機(jī)床聯(lián)系尺寸圖一 選擇動力部件A動力滑臺的選擇a）動力滑臺形式的選擇本組合機(jī)床采用的是液壓滑臺。與機(jī)械滑臺相比較，液壓滑臺具有如下優(yōu)點(diǎn)：在相當(dāng)大的范圍內(nèi)進(jìn)給量可以無級調(diào)速；可以獲得較大的進(jìn)給力；由于液壓驅(qū)動，零件磨損小，使用壽命長；工藝上要求多次進(jìn)給時(shí)，通過液壓換向閥，很容易實(shí)現(xiàn)；過載保護(hù)簡單可靠；由行程調(diào)速閥來控制滑臺的快進(jìn)轉(zhuǎn)

28、工進(jìn)，轉(zhuǎn)換精度高，工作可靠。但采用液壓滑臺也有其弊端，如：進(jìn)給量由于載荷的變化和溫度的影響而不夠穩(wěn)定；液壓系統(tǒng)漏油影響工作環(huán)境，浪費(fèi)能源；調(diào)整維修比較麻煩。本課題的加工對象是氣缸體左面 11 個孔，右面上的 21 個孔和后面 11 個孔，位置精度和尺寸精度要求較高，因此采用液壓滑臺。b）動力滑臺型號的選擇根據(jù)選定的切削用量計(jì)算得到的單根主軸的進(jìn)給力，按1 P62 式 iniFF1多軸箱式中，各主軸所需的向切削力，單位為 N。則：iF左主軸箱 NF28.8958625.7085625.70853.11108994左軸箱右主軸箱 KNF2117.22494625.70816935.666右軸箱后主

29、軸箱 NF32.8086625.7088315.6198992后軸箱實(shí)際上,為克服滑臺移動引起的摩擦阻力，動力滑臺的進(jìn)給力應(yīng)大于。F多軸箱進(jìn)給速度:min/501 . 05001mmfnV左min/50185. 02702mmfnV右min/501 . 05003mmfnV后最大行程 L=400mm.選 1HY32I 型滑臺，臺面寬度 320mm,臺面長 630mm,行程為 400mm,最大進(jìn)給力為12500N，工進(jìn)速度為 20650mm/min,快速移動速度為 10m/min.二 動力箱型號的選擇由切削用量計(jì)算得到的各主軸的切削功率的總和，根據(jù)1P47 頁公式P切削 （2-PP切削多軸箱4）

30、式中, 消耗于各主軸的切削功率的總和（Kw） ；P切削多軸箱的傳動效率,加工黑色金屬時(shí)取 0.80.9，加工有色金屬時(shí)取0.70.8；主軸數(shù)多、傳動復(fù)雜時(shí)取小值，反之取大值。本課題中，被加工零件材料為灰鑄鐵，屬黑色金屬，又主軸數(shù)量較多、傳動復(fù)雜，故取。0.8左主軸箱: KwP132. 1077. 05077. 0182. 0122. 04切削 則 KwP415. 18 . 0132. 1多軸箱右主軸箱: KwP272. 224. 04077. 01608. 0切削 則KwP84. 28 . 0272. 2多軸箱后主軸箱:KwP948. 0077. 08088. 0122. 02切削 則KwP1

31、85. 18 . 0948. 0多軸箱根據(jù)液壓滑臺的配套要求，滑臺額定功率應(yīng)大于電機(jī)功率的原則，查1表 5-38 得出動力箱及電動機(jī)的型號表 2-2 動力箱及電動機(jī)的型號選擇動力箱型號電動機(jī)型號電動機(jī)功率(Kw)電動機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min)左主軸箱1TD32-Y100L -412.21430715右主軸箱1TD32-Y100L -423.01430715后主軸箱1TD32-Y100L -41 2.21430715滑臺側(cè)底座選 1CC321.B 確定機(jī)床裝料高度 H裝料高度是指機(jī)床上工件的定位基準(zhǔn)面到地面的垂直距離。本課題中，工件最低孔位置為 13mm，滑臺高度為 280mm

32、，側(cè)底座高度為 560mm，夾具輪廓吃醋吧長300mm,寬 250mm,高 290mm,組合機(jī)床裝料高度取 H=850。C 確定主軸箱輪廓尺寸圖 2-1 多軸箱輪廓尺寸確定主要需確定的尺寸是主軸箱的寬度 B 和高度 H 及最低主軸高度。主軸箱寬度1hB、高度 H 的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，可按下式計(jì)算： （2-12Bbb5） （2-11Hhhb6）式中,b工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（） ；1b最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（） ；h工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（） ；1h最低主軸高度（） 。其中，還與工件最低孔位置（） 、機(jī)床裝料高度（H=850） 、滑1hmmh5 .4

33、02臺滑座總高（） 、側(cè)底座高度（）等尺寸有關(guān)。本組合機(jī)床mmh2803mmh5604按式 （2-12340.5hhHhh7）=40.5+850-(0.5+280+560)=50mm1h,取，則求出主軸箱輪廓尺寸：mmhmmb135,410mmb1001 mmB610200410 mmbhhH2851005013511根據(jù)上述計(jì)算值,按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定主軸箱輪廓尺寸為BH=630400。機(jī)床總圖見附錄。2.3.42.3.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 表 2-3 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡圖號-毛坯種類鑄件名稱ZH1105 氣缸體毛坯重量36.5kg被加工零件材料HT250硬度HB

34、190-240 工序名稱左右后三面鉆孔工序號工時(shí)(min)序號工步名稱被加工零件數(shù)量加工直徑(mm)加工長度(mm)工作行程(mm)切削速度(m/ min)每分鐘轉(zhuǎn)速(r/min)進(jìn)給量(mm/r)進(jìn)給速度(mm/min)機(jī)加工時(shí)間輔助時(shí)間共計(jì)1裝卸工件10.50.5工時(shí)(min)序號工步名稱被加工零件數(shù)量加工直徑(mm)加工長度(mm)工作行程(mm)切削速度(m/ min)每分鐘轉(zhuǎn)速(r/min)進(jìn)給量(mm/r)進(jìn)給速度(mm/min)機(jī)加工時(shí)間輔助時(shí)間共計(jì)2右滑臺快進(jìn)78100000.00780.0078鉆孔 4x13131672112700.18550鉆孔 16x6.76.71772

35、10.55000.150鉆孔 1x6.86.8667211.75500.09150死檔鐵停留快退1503左滑臺快進(jìn)70100000.0150.015鉆孔 5x6.76.7183010.55000.150鉆孔 4x8.58.5223013.45000.150鉆孔16.76.7153010.55000.150鉆孔110.510.5153016.55000.150死檔鐵停留快退10063000.01590.01594左滑臺快進(jìn)75100000.00750.0075鉆孔 2x8.58.52012513.45000.150鉆孔 8x6.76.71812510.55000.150工時(shí)(min)序號工步名稱

36、被加工零件數(shù)量加工直徑(mm)加工長度(mm)工作行程(mm)切削速度(m/ min)每分鐘轉(zhuǎn)速(r/min)進(jìn)給量(mm/r)進(jìn)給速度(mm/min)機(jī)加工時(shí)間輔助時(shí)間共計(jì)鉆孔 1x7711512513.76250.08502.52.5死檔鐵停留快退200100000.020.02總計(jì)3.0875min單件工時(shí)3.0875min機(jī)床生產(chǎn)率19.82 件/h備注裝卸時(shí)間取決于操作者熟練程度，本機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)間取 0.5min機(jī)床負(fù)荷率77.8%3 組合機(jī)床左主軸箱設(shè)計(jì)主軸箱是組合機(jī)床的部件之一，它的功用是根據(jù)被加工零件的加工要求，將電機(jī)和動力箱部件的功率和運(yùn)動，通過按一定速比排布的傳動齒輪傳遞給各

37、主軸，使其能按要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向帶動刀具進(jìn)行切削。3.1 繪制左主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖主軸箱的設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”整理編繪出來的，其內(nèi)容包括主軸箱設(shè)計(jì)的原始要求和已知條件。在編制此圖時(shí)從“三圖一卡”中已知a) 主軸箱輪廓尺寸:630400440；b) 工件輪廓尺寸及各孔位置尺寸；c) 工件和主軸箱相對位置尺寸。根據(jù)以上依據(jù)編制出的主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖：圖 3-1 主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖附表：a) 被加工零件名稱：氣缸體材料：HT250硬度：190240HBSb) 主軸外伸長度及切削用量表 3-2 主軸外伸長度及切削用量主軸外伸尺寸（mm）軸號D/dL切削速度v（mm/min）轉(zhuǎn)速n（r/

38、min）每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f（mm/r）11132/20115505000.11TD32-動力箱電動機(jī)功率 2.2kW，轉(zhuǎn)速 1430r/min,驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速 715r/min，其他尺寸可查動力箱裝配圖。3.2 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇及動力計(jì)算3.2.13.2.1 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇主軸結(jié)構(gòu)型式由零件加工工藝決定，并應(yīng)考慮主軸的工作條件和受力情況。因本工序是對氣缸體進(jìn)行鉆孔，因此選用滾珠軸承主軸結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)前支承為推力球軸承和向心球軸承,后支承為向心球軸承或圓錐滾子軸承.因推力球軸承設(shè)置在前端,能承受單方向的軸向力,適用于鉆孔主軸。本主軸是屬外伸長度為 115mm 長主軸與刀具剛性連接，

39、配置的單導(dǎo)向用于鉆孔。3.2.23.2.2 主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定a) 主軸直徑初步主軸直徑已在編制“三圖一卡”時(shí)完成，由此可知主軸直徑 d=20mm。b) 齒輪的模數(shù)主軸直徑已在總體設(shè)計(jì)部分初步確定齒輪模數(shù) m（單位為 mm）一般用類比法確定，也可由查得的公式估算，即 (3-1)3)3230(znpm 式中，P齒輪所傳遞的功率，單位為 KW；z一對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。主軸箱中的齒輪模數(shù)常用 2、2.5、3、3.5、4 幾種。為了便于生產(chǎn)，同一主軸箱中的模數(shù)規(guī)格不要多于兩種。3.2.33.2.3 主軸箱動力計(jì)算主軸箱動力

40、計(jì)算因所有主軸均用于鉆孔，所以均選用有推力軸承的主軸，主軸箱所需動力見機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，此處不在贅述。3.3 主軸箱傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.3.13.3.1 計(jì)算驅(qū)動軸、主軸的坐標(biāo)尺寸計(jì)算驅(qū)動軸、主軸的坐標(biāo)尺寸 根據(jù)原始依據(jù)圖 3-1，計(jì)算驅(qū)動軸、主軸的坐標(biāo)尺寸，如表 4-2 所示：表 3-2 驅(qū)動軸、主軸坐標(biāo)值坐標(biāo)銷 O1驅(qū)動軸 O主軸 1主軸 2主軸 3主軸 4主軸 5X0.000310.000360.000460.000370.000370.000460.000Y0.00045.000158.000225.000225.00091.00091.000坐標(biāo)主軸 6主軸 7主軸 8主軸 9主軸

41、 10主軸 11X470.000208.00060.00060.000208.000221.000Y158.000225.000225.00091.00091.000148.0003.3.23.3.2 擬定主軸箱傳動路線擬定主軸箱傳動路線在設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)時(shí)，要盡可能用較少的傳動件，使數(shù)量較多的主軸獲的預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，因此在設(shè)計(jì)時(shí)單一應(yīng)用計(jì)算或作圖的方法就難以達(dá)到要求，現(xiàn)在一般采用“計(jì)算、作圖和試湊”相結(jié)合的辦法來設(shè)計(jì)。a)主軸的位置該主軸箱中的主軸 1 軸、4 軸、5 軸、6 軸可視為一組同心圓主軸，在其圓心處設(shè)中心傳動軸 17，把主軸 2、3 和主軸 7、11 分別視為一組直線分布主軸，在兩

42、軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動軸 16 和 19，把主軸 8、9 視為一組直線分布主軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)手柄軸 22，手柄軸 22 和傳動軸 19 用中心傳動軸 20 傳動，主軸 10 和傳動軸 20 用中心傳動軸 21 傳動。該主軸箱是用多根中間軸帶動主軸轉(zhuǎn)動，其傳動路線如下：982210212011719186541321615141312、軸軸軸軸軸軸、軸軸軸軸、軸、軸、軸軸、軸軸軸軸軸軸軸驅(qū)動軸Ob) 傳動比的選擇為了使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪傳動比一般選在 11.5，但在多軸箱后蓋內(nèi)齒輪傳動比允許取至，盡量避免用升速傳動。當(dāng)驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速較低時(shí)，允許5 . 3131先升速

43、后在降一些，使傳動鏈前面的軸、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，故要求升速傳動比小于等于 2；為使主軸上的齒輪不過大，最后一級經(jīng)常采用升速傳動。用于粗加工主軸上的齒輪，應(yīng)盡可能設(shè)置在第排，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形；精加工主軸上的齒輪，應(yīng)設(shè)置在第排，以減少主軸端的彎曲變形。多軸箱內(nèi)具有粗精加工主軸時(shí)，最好從動力箱驅(qū)動軸齒輪傳動開始，就分兩條傳動路線，以免影響加工精度。據(jù)此，本主軸箱為了使主軸上齒輪直徑小些，所以先由第、IV 排齒輪減速，然后再由箱體內(nèi)最后一級齒輪升速，獲的所需的主軸轉(zhuǎn)速，這樣結(jié)構(gòu)較為合理緊湊。3.3.33.3.3 傳動軸的位置和轉(zhuǎn)速及齒輪齒數(shù)傳動軸的位置和轉(zhuǎn)速及齒輪齒數(shù)

44、本主軸箱內(nèi)傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是按“計(jì)算、作圖和試湊”的一般方法來確定齒輪齒數(shù)、中間傳動軸的位置和轉(zhuǎn)速，在設(shè)計(jì)過程中通過反復(fù)試湊和畫圖，才最后確定了齒輪的齒數(shù)和中間設(shè)計(jì)軸的位置。A 由各主軸及驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速求驅(qū)動軸到各主軸之間的傳動比主軸 =500r/min 1110987654321nnnnnnnnnnn驅(qū)動軸 min/7140rn 各主軸總傳動 7 . 0714500從主總nniB 各軸傳動比分配表 3-3 各軸傳動比分配表軸123456789傳動比0.9060.9060.9060.9060.9060.90610.9140.914軸101112131415161718傳動比1.1291111.381

45、1.1031.0631.0631軸192021222324傳動比1.4290.8860.8861.2261.0890.75C 確定中間傳動軸的位置并配各對齒輪傳動軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式查得如下： （3-主從從主nnzzu2） （3-）（從主zzmA23） （3-主從從從主zznunn4） （3-從主主主從zznunn5） （3-）（）（從主從主umAunnmAzmAz121226） （3-）（）（主從主從uAunnmAzmAz121227）式中，u嚙合齒輪副傳動比 ；分別為主動和從動齒輪齒數(shù)；從主、zz分別為主動和從動齒輪轉(zhuǎn)速，單位為 r/mm；從主、nnA齒輪嚙合中心距，單位為 mm；m齒輪模數(shù)，

46、單位 mm；a) 確定傳動軸 16 的位置及與主軸 2、3 間的齒輪副齒數(shù)，傳動軸 16 的位置在主軸 2 和 3 的垂直平分線上，垂直方向位置待齒數(shù)確定后便可確定。取，取292zm=2mm，從圖中量得中心距 A=60.85mm,2163229285.6022216zmAz,。min/4533229500162216rzznn104. 1453500163316nni29316163izz（設(shè)在第 I 排）b)同理，取，估算傳動軸 17 的中心距 A=60.85mm，mmmz2,2963217z，（設(shè)在第 I 排）min/45317rn29)4535001 (285.60212117541im

47、Azzzc) 確定手柄軸 22 的位置及與主軸 8、9 間的齒輪副齒數(shù)，傳動軸 22 的位置在主軸 8 和 9 的垂直平分線上，垂直方向位置待齒數(shù)確定后便可確定。由，取，則35，取 m=2mm，則889 , 822914. 0zzi3298 zz8z，由 A=mm，則。 （設(shè)在第排）mmA672)3532(2124()1172m zz3522zd) 估算傳動軸 15 和傳動軸 16 的中心距 A=66mm，取 m=2mm，再由 =，可求得：,。 （設(shè)在第排）063. 11615i1516zz3416z3416ze) 同理估算傳動軸 15 和傳動軸 17 的中心距 A=66mm，取 m=2mm，

48、再由 =，可求得：,。 （設(shè)在第排）063. 11715i1517zz3417z3417zf) 確定傳動軸 19，傳動軸 23 的位置及與主軸 7、11 間的齒輪副齒數(shù)，傳動軸19 的位置在主軸 7 和 11 的垂直平分線上，垂直方向位置待齒數(shù)確定后便可確定。取，取 m=2mm，從圖中量得中心距 A=58mm,297z719， ,292925822719zmAz2919zmin/5002929500197719rzznn,。 （設(shè)在第排）A=60mm，150050019111119nni2911191911izz2319。 （設(shè)在第排）3121923zmAzg) 估算傳動軸 20 的位置及齒輪

49、齒數(shù)，取，取 m=2mm，從圖中量得中心3822z距 A=69mm,，。 （設(shè)在第排）再由22203138269222220zmAz3120z,可求得：。 （設(shè)在第排）同理。 （設(shè)在第19202019886. 0zzi3519z3822z排）h) 確定傳動軸 18，傳動軸 12 的位置及齒輪副齒數(shù)，估算傳動軸 18 和傳動軸19 的中心距 A=76.5mm，取 m=3mm,再由，可求得：18191918429. 1zzi。 （設(shè)在第排） 。，可求得：213035 .76221918zmAz121818121zzi。 （設(shè)在第排）2112zi)用上述同樣的方法估算出與傳動軸 12 相配對的傳動軸

50、 13 齒輪的齒數(shù)為， （設(shè)在第排） 。與傳動軸 20 相配對的傳動軸 21 上的齒輪齒數(shù)為，2113z3121z（設(shè)在第排） 。與傳動軸 21 相配對的傳動軸 10 上的齒輪齒數(shù)為主（設(shè)在3510z第排） 。j)估算傳動軸 14 和傳動軸 13 的中心距 A=152mm，取 m=3mm，再由，可求得：， （設(shè)在第排） 。13141413381. 1zzi2113z2914zk)估算傳動軸 15 和傳動軸 14 的中心距 A=91.5mm，取 m=3mm，再由，可求得：， （設(shè)在第排） 。14151514103. 1zzi2914z3215zl)估算傳動軸 12 和驅(qū)動軸 0 的中心距 A=5

51、8mm,取 m=3mm,再由，可0121201zzi求得：，（設(shè)在第排） 。210z2112zD 驗(yàn)算各主軸轉(zhuǎn)速min/8 .5012934322921213233292121217146541rnnnnmin/8 .50129343229212132332921212171432rnnmin/8 .4992930212129212121714117rnnmin/50332383130212135313521212171498rnnmin/50335313130212131313521212171410rn轉(zhuǎn)速相對損失在 5%以內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求。E 手柄軸的設(shè)置由于該主軸箱上有較多的刀具，為了

52、便于更換和調(diào)整刀具，以及裝配和維修時(shí)檢查主軸精度，所以在主軸箱上設(shè)置一個手柄軸以便于手動回轉(zhuǎn)主軸，為了扳動起來輕便，手動軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)盡可能高些，且其所處位置要靠近機(jī)床操作者的一側(cè)，并留有扳手作用位置活動空間，所以本主軸箱的 22 軸做手柄手柄軸。F 葉片泵的設(shè)置。由于葉片油泵使用可靠，所以該主軸箱決定采用葉片泵進(jìn)行潤滑。油泵打出的油經(jīng)分油器分向各潤滑部位，主軸箱體前后壁間的齒輪用油盤潤滑，箱體和后蓋以及前蓋見的齒輪用油管潤滑。該葉片潤滑泵裝在箱體前表壁上，采用油泵傳動軸帶動葉片轉(zhuǎn)動的傳動方式，計(jì)算得:400800r/min 范圍內(nèi)，滿足要泵泵nrnmin,/9 .6032431302121312

53、9212121714求。3.4 主軸箱坐標(biāo)計(jì)算及繪制干涉檢查圖3.4.13.4.1 計(jì)算傳動軸坐標(biāo)計(jì)算傳動軸坐標(biāo))(22221zzmR22122121)()(YYXXA212121ARW表 3-4 傳動軸坐標(biāo)計(jì)算結(jié)果坐標(biāo)值傳動軸與兩軸定距間中心誤差傳動軸XYW1W212296.003149.344=+0.00002376913W=+0.00033710418W13322.000206.730=+0.00002376912W=+0.0003882114W14359.480271.693=+0.0003882113W=+0.00069235215W15415.000198.963=016W=017

54、W16415.000265.963=+0.1479879623W=015W17415.000131.963=+0.1483330631W=+0.1479879624W18247.953190.089=+0.00033710412W=-0.00009788819W19172.209179.360=0.0002993027W=0.00040781120W20124.572133.680=-0.0001645921W=-0.00004046322W21144.01774.808=-0.0001645920W=-0.0000390410W2260.000158.000=08W=09W23129.997

55、222.000=-0.0001878719W=024W24129.997277.0000油泵軸 24 與軸 23 定距，中心距誤差=0W3.4.23.4.2 干涉檢查圖干涉檢查圖圖 3-5 齒輪干涉檢查圖3.5 軸、齒輪校核計(jì)算3.5.13.5.1 軸的校核軸的校核已選定傳動軸 16, ，主軸 2、3 的轉(zhuǎn)矩mmd3216mNTT628. 1322932316216從主ZZii根據(jù)， 966PnnUTUTUTT2211總mNUTUTUTTnn593. 322932628. 12211總由表 3-4 可知 45 鋼的許用剪切應(yīng)力，抗扭截面模數(shù)943P aMp31 3132 . 0 dWaPMPW

56、T5 .22)1020(2 . 0593. 333總故可驗(yàn)證傳動軸滿足要求。3.5.23.5.2 齒輪的校核齒輪的校核在初步擬訂多軸箱傳動系統(tǒng)后，還要對危險(xiǎn)齒輪進(jìn)行校核計(jì)算，尤其是對低速級齒輪或齒根到鍵槽距離較低的齒輪以及轉(zhuǎn)矩較大的齒輪。已選定齒輪采用 45 鋼，齒輪精度用 8 級，表面粗糙度為，以傳動軸 152 . 3aR及 16 上的一對嚙合為例進(jìn)行齒輪的強(qiáng)度校核，大、小齒輪齒數(shù)分別為，傳動比。34,331615zz97. 034331615zzi（1）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由中公式（7-9）得:13108P 312112uu

57、KTZZZddHEHt其中， ，3 . 0d03. 133341516zzu90. 0ZaEMPZ8 .189，8 . 1HZmmNnPT420205002 . 21055. 91055. 9661由圖 7-6 選擇材料的接觸疲勞極根應(yīng)力為：13100P MPaH580lim1MPaH560lim2由圖 7-7 選擇材料的接觸疲勞極根應(yīng)力為：13101P MPaF100lim1MPaF80lim2應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 由公式（7-3）計(jì)算可得13102P 8111038. 146005006060atnN則 88121034. 133341038. 1uNN由圖 7-8，查得接觸疲勞壽命系數(shù),13

58、102P0 . 11NZ95. 02NZ由圖 7-9，查得彎曲疲勞壽命系數(shù)13102P121NNYY由表 7-2 查得接觸疲勞安全系數(shù)，彎曲疲勞安全系數(shù)13102P1minHS,又，試選。5 . 1minFS0 . 2STY3 . 1tK由中式（7-1） 、 （7-2）求許用接觸應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力：1399PMPaMPaYSYMPaMPaYSYMPaZSMPaZSNFSTFFNFSTFFNHHHNHHH67.10615 . 128033.13315 . 1210055195. 015805800 . 115802minlim221minlim112minlim21minlim11將有關(guān)值代入1

59、1P108 公式（7-9）得：mmmmuuTKZZZddtHEHt69.6003. 1103. 13 . 0420203 . 125519 . 08 .1898 . 1123231221則 smndvt/59. 110006050069.60100060111smsmvz/53. 0/10059. 133100115查圖 7-10 得；由表 7-3 查得；由表13105P05. 1Kv13103P0 . 1AK13105P7-4 查得；取，則03. 1K1Ka08. 10 . 103. 105. 10 . 1KaKvKKKAH修正 mmKKddtHt05.573 . 108. 169.6033

60、11 mmmmzdm73. 13305.57151由表 7-6 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，與前面選定的模數(shù)相同，所以13112Pmmm2符合要求。mmm2（3）計(jì)算幾何尺寸mmdbmmzzmammmzdmmmzdd8 .19663 . 01342)6866(22683426633211615162151取 mmb241 mmb242（4） 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度由11P111 圖 7-18 查得，,49. 21FSY47. 22FSY7 . 0Y由11P110 式（7-12）校核兩齒輪的彎曲強(qiáng)度MPaYYmzKTFSdF7 . 049. 22333 . 04202003. 122321321511173.57

61、FMPa2121227.5749. 247. 273.57FFSFSFFMPaMPaYY所以齒輪完全達(dá)到要求。傳動軸上其余齒輪均用此方法進(jìn)行校核，其結(jié)果均符合要求。其他軸及軸上的齒輪均按以上方法校核，結(jié)果均符合強(qiáng)度要求。4 三維建模組合機(jī)床多軸箱通常采用一根動力軸帶動多根主軸的工作方式，由于各傳動軸必須在有限的箱體空間內(nèi)得到適宜的分布位置并避免干涉，且各軸的設(shè)計(jì)又必須保證其轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、強(qiáng)度和剛度，因此多軸箱設(shè)計(jì)難度大、周期長，往往成為組合機(jī)床設(shè)計(jì)的瓶頸，改變這一局面的措施是采用計(jì)算機(jī)輔助模塊化設(shè)計(jì)。模塊化設(shè)計(jì)是一種標(biāo)準(zhǔn)化、組合化設(shè)計(jì)，它不是面向某一具體產(chǎn)品，而是面向某一類產(chǎn)品系統(tǒng)以至有相似功能

62、的相鄰產(chǎn)品系統(tǒng)，它不必對每種產(chǎn)品施以單獨(dú)設(shè)計(jì)，而是精心設(shè)計(jì)出多種模塊，用巧妙、靈活而多變的方式組合出多樣化的產(chǎn)品。為此，我們開發(fā)了支持模塊化設(shè)計(jì)的組合機(jī)床 CAD 系統(tǒng)，將 CAD 技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)方法用于組合機(jī)床多軸箱的設(shè)計(jì)，不僅可以縮短多軸箱的設(shè)計(jì)和制造周期，降低成本，而且有助于保證多軸箱的質(zhì)量，增強(qiáng)企業(yè)的競爭能力。4.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境與模塊劃分目前國內(nèi)機(jī)械產(chǎn)品的研發(fā)正逐步由以 AutoCAD 為代表的二維繪圖軟件轉(zhuǎn)向以UG，Pro/E，SolidWorks 為代表的三維設(shè)計(jì)軟件。組合機(jī)床多軸箱三維系統(tǒng)選擇三維設(shè)計(jì)軟件 Pro/E 為軟件開發(fā)平臺，Windows 2000/XP 操作系統(tǒng)，

63、利用 Pro/E 快速、靈活、方便的三維參數(shù)化造型功能，保證系統(tǒng)順利進(jìn)行設(shè)計(jì)。三維 CAD 造型技術(shù)也稱建模技術(shù)，它是 CAD 技術(shù)的核心。建模技術(shù)的研究、發(fā)展和應(yīng)用，代表了 CAD 技術(shù)的研究、發(fā)展和應(yīng)用。從 20 世紀(jì) 60 年代至今，三維建模技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了線框建模、曲面建模、實(shí)體建模、特征建模、參數(shù)化建模、變量化建模，以及當(dāng)今正在研究的產(chǎn)品集成建模、行為建模等發(fā)展過程。三維 CAD 以三維造型設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，只要形成了三維模型，各種二維視圖唾手可得。三維CAD/CAE 技術(shù)在產(chǎn)品的三維造型、虛擬狀配、工程圖生成、動態(tài)干涉檢驗(yàn)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析和動態(tài)仿真、有限元分析等方面帶來了革命性得突破，提高

64、了設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。三維設(shè)計(jì)的真正意義不僅僅在于設(shè)計(jì)模型本身，而是設(shè)計(jì)出模型的后處理工作。模塊是產(chǎn)品、自然物或其混合物中，具有特定功能的基本單元，它具有標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、互換性等特點(diǎn)。模塊化設(shè)計(jì)是在對一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合可以構(gòu)成不同的產(chǎn)品，以滿足市場的需求。在進(jìn)行多軸箱模塊化設(shè)計(jì)時(shí)，首先要把多軸箱劃分成若干模塊，由于多軸箱的具體結(jié)構(gòu)取決于被加工零件的具體要求，如孔的數(shù)量、形狀、分布位置以及被加工零件的數(shù)量等，因此它不屬于通用件。但通過對多軸箱的組成零件進(jìn)行分類，可以實(shí)現(xiàn)多軸箱零件的通用化，例

65、如，多軸箱的箱體和前后蓋是按輪廓尺寸和外形分類的;主軸按照用途分類，分為鉆孔類、鏜孔類、攻絲類等;齒輪則按照模數(shù)、齒數(shù)和孔徑分類等，利用這些通用化的零件可以配置成各種不同結(jié)構(gòu)形式的多軸箱。4.2 三維建模方式線框建模;三維實(shí)體僅通過頂點(diǎn)和棱邊來描述形體的幾何形狀.特點(diǎn);數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單,信息量少,占用的內(nèi)存空間小,對操作的響應(yīng)速度快,通過對投影變換可以快速地生成三視圖,生成任意視點(diǎn)和方向的視圖和軸側(cè)圖,并能保證各視圖正確的投影關(guān)系。 表面(曲面)建模;能過對物體各個表面或曲面進(jìn)行描述的一種三維建模方法.特點(diǎn);表面模型增加了面,邊的拓?fù)潢P(guān)系,因而可以進(jìn)行消隱處理,剖面圖的生成,渲染,求交計(jì)算,數(shù)控刀

66、具軌跡的生成,有限元網(wǎng)格劃分等作業(yè).但表面模型仍缺少體的信息以及體,面間的拓?fù)潢P(guān)系,無法區(qū)分面的哪能一側(cè)是體內(nèi)或體外,仍不能進(jìn)行物性計(jì)算和分析。 實(shí)體建模;不僅描述了實(shí)體全部的幾何信息,而且定義了所有的點(diǎn).線,面,體的拓?fù)湫畔?特點(diǎn);可對實(shí)體信息進(jìn)行全面完整的描述,能夠?qū)崿F(xiàn)消隱,剖切,有限元分析,數(shù)控加工,對實(shí)體著色,光照及紋處理,外形計(jì)算等各種處理和操作。4.3 三維建模的優(yōu)勢4.3.14.3.1 三維設(shè)計(jì)形象、直觀三維設(shè)計(jì)形象、直觀設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)零件時(shí)原始設(shè)想是三維實(shí)體,甚至是帶有相當(dāng)復(fù)雜的運(yùn)動關(guān)系的三維實(shí)體。由于以前的繪圖手段有限,人們很難在圖紙上將設(shè)想的零件表達(dá)成立體圖形,不得不遵循共同的標(biāo)準(zhǔn)用正投影法形成的二維視圖來表達(dá)自己的三維設(shè)想。經(jīng)過200 多a 的應(yīng)用表明,雖然這種方法能表達(dá)的信息是無限的,但卻存在著一些弊端。比如無論是設(shè)計(jì)人員還是加工人員都要經(jīng)過專門訓(xùn)練才能在腦中將二維視圖轉(zhuǎn)化成三維實(shí)體,更重要的是很難用二維圖紙去描繪三維空間機(jī)構(gòu)運(yùn)動和進(jìn)行產(chǎn)品裝配干涉檢查等工作,一旦經(jīng)驗(yàn)不足,考慮不周,空間干涉就再所難免。因?yàn)樵O(shè)計(jì)和制造工作流程是按順序進(jìn)行的。很多時(shí)候是等機(jī)械零件做