雙面臥式組合鉆床

雙面臥式組合鉆床,雙面,臥式,組合,鉆床 摘 要本課題需要設(shè)計(jì)一臺(tái)加工箱體零件的兩側(cè)孔的臥式組合鉆床，主要完成機(jī)床總體和主軸箱的設(shè)計(jì)及主軸軸承的設(shè)計(jì)。根據(jù)課題要求，本文先擬定一個(gè)兩側(cè)需要鉆孔的箱體零件，根據(jù)加工工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度及生產(chǎn)率等要求，確定該機(jī)床為雙面臥式組合機(jī)床；根據(jù)零件的大小及被加工孔的位置確定主軸箱的輪廓尺寸，通過計(jì)算扭矩確定主軸和傳動(dòng)軸的直徑；根據(jù)受力情況，選擇主軸軸承，并驗(yàn)算軸承的壽命。設(shè)計(jì)過程中，在滿足設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，應(yīng)該注意相互間的合理配合，這樣才能從整體上把握組合機(jī)床的性能和結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞：組合鉆床 傳動(dòng)系統(tǒng) 多軸箱 箱體目 錄1前言11.1 機(jī)床在國民經(jīng)濟(jì)的地位及其發(fā)展簡史21.2 組合機(jī)床的國內(nèi)、外現(xiàn)狀41.2.1 國內(nèi)組合機(jī)床現(xiàn)狀41.2.2 國外組合機(jī)床現(xiàn)狀52 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)621 組合機(jī)床工藝方案的制定722 組合機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案的確定723 各側(cè)具體零部件的設(shè)計(jì)、計(jì)算及選擇73 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)（兩邊主軸箱對稱布置）113.1繪制右多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖113.2 主軸、齒輪的確定及動(dòng)力計(jì)算123.2.2 主軸箱的動(dòng)力計(jì)算123.3主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算123.3.1 驅(qū)動(dòng)軸、主軸的坐標(biāo)計(jì)算123.3.2 擬訂主軸箱傳動(dòng)路線133.3.3 確定傳動(dòng)軸位置和齒輪齒數(shù)143.4 多軸箱坐標(biāo)計(jì)算、繪制坐標(biāo)檢查圖183.4.1 選擇加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系XOY,計(jì)算主軸、驅(qū)動(dòng)軸坐標(biāo)183.4.2 計(jì)算傳動(dòng)軸的坐標(biāo)183.4.3 驗(yàn)算中心距誤差203.4.4 繪制坐標(biāo)檢查圖203.5 多軸箱中變位齒輪的計(jì)算213.6 變位齒輪的設(shè)計(jì)213.6.1 軸13與軸7、8、9上的變位齒輪的設(shè)計(jì)：223.6.2 軸16與軸15上的變位齒輪設(shè)計(jì)：223.6.3 變位齒輪重合度的校核233.7 齒輪強(qiáng)度校核233.7.1 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度233.7.2 校核接觸疲勞強(qiáng)度243.8 傳動(dòng)軸直徑的確定和軸的強(qiáng)度校核253.8.1 軸的直徑的確定253.8.2 軸的強(qiáng)度校核253.9 主軸箱軸承及其它件設(shè)計(jì)283.9.1 主軸軸承設(shè)計(jì)283.9.2 主軸箱的選擇293.9.3主軸箱上的附件材料的設(shè)計(jì)291前言組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具，組成的半自動(dòng)或自動(dòng)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)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。組合機(jī)床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。1.1 機(jī)床在國民經(jīng)濟(jì)的地位及其發(fā)展簡史現(xiàn)代社會(huì)中，人們?yōu)榱烁咝?、?jīng)濟(jì)地生產(chǎn)各種高質(zhì)量產(chǎn)品，日益廣泛的使用各種機(jī)器、儀器和工具等技術(shù)設(shè)備與裝備。為制造這些技術(shù)設(shè)備與裝備，又必須具備各種加工金屬零件的設(shè)備，諸如鑄造、鍛造、焊接、沖壓和切削加工設(shè)備等。由于機(jī)械零件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法來達(dá)到，特別是形狀復(fù)雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機(jī)床上經(jīng)過幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。因此，機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中最重要的加工設(shè)備。在一般機(jī)械制造廠中，機(jī)床所擔(dān)負(fù)的加工工作量，約占機(jī)械制造總工作量的40%60%，機(jī)床的技術(shù)性能直接影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而決定著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平?？梢赃@樣說，如果沒有機(jī)床的發(fā)展，如果不具備今天這樣品種繁多、結(jié)構(gòu)完善和性能精良的各種機(jī)床，現(xiàn)代社會(huì)目前所達(dá)到的高度物質(zhì)文明將是不可想象的。一個(gè)國家要繁榮富強(qiáng)，必須實(shí)現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化，這就需要一個(gè)強(qiáng)大的機(jī)械制造業(yè)為國民經(jīng)濟(jì)各部門提供現(xiàn)代化的先進(jìn)技術(shù)設(shè)備與裝備，即各種機(jī)器、儀器和工具等。然而，一個(gè)現(xiàn)代化的機(jī)械制造業(yè)必須要有一個(gè)現(xiàn)代化的機(jī)床制造業(yè)做后盾。機(jī)床工業(yè)是機(jī)械制造業(yè)的“裝備部”、“總工藝師”，對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重大作用。因此，許多國家都十分重視本國機(jī)床工業(yè)的發(fā)展和機(jī)床技術(shù)水平的提高，使本國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展建立在堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)上。機(jī)床是人類在長期生產(chǎn)實(shí)踐中，不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上生產(chǎn)的，并隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而漸趨完善。最原始的機(jī)床是木制的，所有運(yùn)動(dòng)都是由人力或畜力驅(qū)動(dòng)，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它們實(shí)際上并不是一種完整的機(jī)器?，F(xiàn)代意義上的用于加工金屬機(jī)械零件的機(jī)床，是在18世紀(jì)中葉才開始發(fā)展起來的。當(dāng)時(shí)，歐美一些工業(yè)最發(fā)達(dá)的國家，開始了從工場手工業(yè)向資本主義機(jī)器大工業(yè)生產(chǎn)方式的過度，需要越來越多的各種機(jī)器，這就推動(dòng)了機(jī)床的迅速發(fā)展。為使蒸汽機(jī)的發(fā)明付諸實(shí)用，1770年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機(jī)汽缸內(nèi)孔用的鏜床。1797年發(fā)明了帶有機(jī)動(dòng)刀架的車床，開創(chuàng)了用機(jī)械代替人手控制刀具運(yùn)動(dòng)的先聲，不僅解放了人的雙手，并使機(jī)床的加工精度和工效起了一個(gè)飛躍，初步形成了現(xiàn)代機(jī)床的雛型。續(xù)車床之后，隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，其他各種機(jī)床也陸續(xù)被創(chuàng)制出來。至19世紀(jì)末，車床、鉆床、鏜床、刨床、拉床、銑床、磨床、齒輪加工機(jī)床等基本類型的機(jī)床已先后形成。上世紀(jì)初以來，由于高速鋼和硬質(zhì)合金等新型刀具材料相繼出現(xiàn)，刀具切削性能不斷提高，促使機(jī)床沿著提高主軸轉(zhuǎn)速、加大驅(qū)動(dòng)功率和增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度的方向發(fā)展。與此同時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)、齒輪、軸承、電氣和液壓等技術(shù)有了很大的發(fā)展，使機(jī)床的轉(zhuǎn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)和控制等方面也得到相應(yīng)的改進(jìn)，加工精度和生產(chǎn)率顯著提高。此外，為了滿足機(jī)械制造業(yè)日益廣闊的各種使用要求，機(jī)床品種的發(fā)展也與日俱增，例如，各種高效率自動(dòng)化機(jī)床、重型機(jī)床、精密機(jī)床以及適應(yīng)加工特殊形狀和特殊材料需要的特種加工機(jī)床相繼問世。50年代，在綜合應(yīng)用電子技術(shù)、檢測技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、自動(dòng)控制和機(jī)床設(shè)計(jì)等各個(gè)領(lǐng)域最新成就的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的數(shù)控機(jī)床，使機(jī)床自動(dòng)化進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段，與早期發(fā)展的僅適用于大批大量生產(chǎn)的純機(jī)械控制和繼電器接觸器控制的自動(dòng)化相比，它具有很高柔性，即使在單件和小批生產(chǎn)中也能得到經(jīng)濟(jì)的使用。綜觀機(jī)床的發(fā)展史，它總是隨著機(jī)械工業(yè)的擴(kuò)大和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展，并始終圍繞著不斷提高生產(chǎn)效率、加工精度、自動(dòng)化程度和擴(kuò)大產(chǎn)品品種而進(jìn)行的，現(xiàn)代機(jī)床總的趨勢仍然是繼續(xù)沿著這一方向發(fā)展。我國的機(jī)床工業(yè)是在1949年新中國成立后才開始建立起來的。解放前，由于長期的封鎖統(tǒng)治和19世紀(jì)中葉以后帝國主義的侵略和掠奪，我國的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非常落后，既沒有獨(dú)立的機(jī)械制造業(yè)，更談不上機(jī)床制造業(yè)。至解放前夕，全國只有少數(shù)城市的一些規(guī)模很小的機(jī)械廠，制造少量簡單的皮帶車間、牛頭刨床和砂輪等；1949年全國機(jī)床產(chǎn)量僅1000多臺(tái)，品種不到10個(gè)。解放后，黨和人民政府十分重視機(jī)床工業(yè)的發(fā)展。在解放初期的三年經(jīng)濟(jì)恢復(fù)時(shí)期，就把一些原來的機(jī)械修配廠改建為專業(yè)廠；在隨后開始的幾個(gè)五年計(jì)劃期間，又陸續(xù)擴(kuò)建、新建了一系列機(jī)床廠。經(jīng)過50多年的建設(shè)，我國機(jī)床工業(yè)從無到有，從小到大，現(xiàn)在已經(jīng)成門類比較齊全，具有一定實(shí)力的機(jī)床工業(yè)體系，能生產(chǎn)5000多種機(jī)床通用品種，數(shù)控機(jī)床1500多種；不僅裝備了國內(nèi)的工業(yè)，而且每年還有一定數(shù)量的機(jī)床出口。我國機(jī)床行業(yè)的發(fā)展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，與世界先進(jìn)水平相比，還有較大差距。為了適應(yīng)我國工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的需要，為了提高機(jī)床產(chǎn)品在國際市場上的競爭能力，必須深入開展機(jī)床基礎(chǔ)理論研究，加強(qiáng)工藝試驗(yàn)研究，大力開發(fā)精密、重型和數(shù)控機(jī)床，使我國的機(jī)床工業(yè)盡早躋身于世界先進(jìn)行列。1.2 組合機(jī)床的國內(nèi)、外現(xiàn)狀世界上第一臺(tái)組合機(jī)床于1908年在美國問世，30年代后組合機(jī)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(guān)鍵設(shè)備之一?，F(xiàn)代制造工程從各個(gè)角度對組合機(jī)床提出了愈來愈高的要求，而組合機(jī)床也在不斷吸取新技術(shù)成果而完善和發(fā)展。1.2.1 國內(nèi)組合機(jī)床現(xiàn)狀我國加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存、組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時(shí)調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢頭，截至2005年4月份，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)僅組合機(jī)床一項(xiàng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量已達(dá)1000余臺(tái)，產(chǎn)值達(dá)3.9個(gè)億以上，較2004年同比增長了10%以上，另外組合機(jī)床行業(yè)增加值、產(chǎn)品銷售率、全員工資總額、出口交費(fèi)值等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有不同程度的增長，新產(chǎn)品、新技術(shù)較去年年均有大幅度提高，可見行業(yè)企業(yè)運(yùn)營狀況良好。（1）行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車、摩托車、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、化工機(jī)械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設(shè)備，隨著我國加入WTO后與世界機(jī)床進(jìn)一步接軌，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年是企業(yè)生產(chǎn)情況來看，數(shù)控機(jī)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(jī)床則有下降趨勢，中國機(jī)床工具工業(yè)學(xué)會(huì)的機(jī)床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報(bào)表是統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個(gè)全國大型重點(diǎn)企業(yè)生產(chǎn)情況看，2003年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床890臺(tái)，產(chǎn)值16187萬元，生產(chǎn)加工中心148臺(tái)，產(chǎn)值5770萬元；2004年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床985臺(tái)，產(chǎn)值25838萬元，生產(chǎn)加工中心159臺(tái)，產(chǎn)值7099萬元；而2005年，截至4月份，數(shù)控機(jī)床、加工中心、產(chǎn)值已接近2003年全年水平，故市場在向數(shù)控、高精制造技術(shù)和成套工藝裝備方面發(fā)展。（2）行業(yè)企業(yè)的快速轉(zhuǎn)變“九五”后期，在組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)的50多家組合機(jī)床分會(huì)會(huì)員中，僅有兩家企業(yè)實(shí)行了股份改造，一家企業(yè)退出國有轉(zhuǎn)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(shí)間，就先后有十幾家企業(yè)實(shí)行股份制改造，一些小廠幾乎全部退出國有轉(zhuǎn)為民營，現(xiàn)在一些國家重點(diǎn)國有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉(zhuǎn)制已勢不可檔，“民營經(jīng)濟(jì)在經(jīng)歷了從被歧視，被藐視到不可小視和現(xiàn)在高度重視4個(gè)階段后，煥發(fā)勃勃生機(jī)。”組合機(jī)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。（3）組合機(jī)床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體是綜合自動(dòng)化度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用與工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國的傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)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(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。組合機(jī)床的分類繁多，有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)組合機(jī)床等；隨著技術(shù)的不斷是進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床柔性組合機(jī)床越來越受人們是親昧，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)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(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外，近年來組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來越大。由于組合機(jī)床及其自動(dòng)線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計(jì)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(shù)。我國組合機(jī)床及其組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國家相對落后，國內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、新工藝、研制新產(chǎn)品，由過去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。1.2.2 國外組合機(jī)床現(xiàn)狀80年代以來，國外組合機(jī)床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機(jī)床的加工精度、多品種加工的柔性以及機(jī)床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢是：（1）廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù)國外主要的組合機(jī)床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機(jī)床通用部件,在組合機(jī)床上不僅一般動(dòng)力部件應(yīng)用數(shù)控技術(shù),而且夾具的轉(zhuǎn)位或轉(zhuǎn)角、換箱裝置的自動(dòng)分度與定位也都應(yīng)用數(shù)控技術(shù),從而進(jìn)一步提高了組合機(jī)床的工作可靠性和加工精度。廣州標(biāo)致汽車公司由法國雷諾公司購置的缸蓋加工生產(chǎn)線,就是由三臺(tái)自動(dòng)換箱組合機(jī)床組成的,其全部動(dòng)作均為數(shù)控,包括自動(dòng)上下料的交換工作臺(tái)、環(huán)形主軸箱庫、動(dòng)力部件和夾具的運(yùn)動(dòng),其節(jié)拍時(shí)間為58秒。(2)發(fā)展柔性技術(shù)80年代以來,國外對中大批量生產(chǎn),多品種加工裝備采取了一系列的可調(diào)、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(zhuǎn)塔動(dòng)力頭、可換主軸箱等組成的組合機(jī)床;同時(shí)根據(jù)加工中心的發(fā)展,開發(fā)了二坐標(biāo)、三坐標(biāo)模塊化的加工單元,并以此為基礎(chǔ)組成了柔性加工自動(dòng)線(FTL)。這種結(jié)構(gòu)的變化,既可以實(shí)現(xiàn)多品種加工要求的調(diào)整變化快速靈敏,又可以使機(jī)床配置更加靈活多樣。(3)發(fā)展綜合自動(dòng)化技術(shù)汽車工業(yè)的大發(fā)展,對自動(dòng)化制造技術(shù)提出了許多新的需求,大批量生產(chǎn)的高效率,要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機(jī)械加工工序,而且能完成零件從毛坯進(jìn)線到成品下線的全部工序,以及下線后的自動(dòng)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(jià)9000萬馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線,就是這種綜合自動(dòng)化制造系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)由兩條相似對稱布置的自動(dòng)線組成,三班制工作,每條線日產(chǎn)2000件,節(jié)拍時(shí)間為40秒。全線由12臺(tái)雙面組合機(jī)床、18臺(tái)三坐標(biāo)加工單元、空架機(jī)器人、線兩端的毛坯庫和三坐標(biāo)測量機(jī)組成,可實(shí)現(xiàn)3種零件的加工?？占軝C(jī)器人完成工件下線的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了一批專門從事裝配、試驗(yàn)、檢測、清洗等裝備的專業(yè)生產(chǎn)廠家,進(jìn)一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平。(4)進(jìn)一步提高工序集中程度國外為了減少機(jī)床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對組合機(jī)床這種工序集中程度高的產(chǎn)品,繼續(xù)采取各種措施,進(jìn)一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺(tái)、多坐標(biāo)通用部件、移動(dòng)主軸箱、雙頭鏜孔車端面頭等組成機(jī)床或在夾具部位設(shè)置刀庫,通過換刀加工實(shí)現(xiàn)工序集中,從而可最大限度地發(fā)揮設(shè)備的效能,獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益。2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)，通常是根據(jù)與用戶簽定的合同和技術(shù)協(xié)議書,針對具體加工零件，擬訂工藝和結(jié)構(gòu)方案，并進(jìn)行方案圖樣和有關(guān)技術(shù)文件的設(shè)計(jì)。21 組合機(jī)床工藝方案的制定 工藝方案的擬訂是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步。因?yàn)楣に嚪桨冈诤艽蟪潭壬蠜Q定了組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，應(yīng)根據(jù)工件的加工要求和特點(diǎn)，按一定的原則、結(jié)合組合機(jī)床常用的工藝方法、充分考慮各種因素，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后擬訂出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝方案。此次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床是用于加工某零件兩側(cè)孔專用組合鉆床，其具體的加工工藝如下:a. 鉆69孔（深38）， 右側(cè)面；b. 鉆39孔（深78）， 右側(cè)面；c. 鉆69孔（深38）， 左側(cè)面；d. 鉆39孔（深78）， 左側(cè)面；正確選擇組合機(jī)床加工工件采用的基準(zhǔn)定位，是確保加工精度的重要條件。本設(shè)計(jì)的某零件是箱體類零件，箱體類零件一般都有較高精度的孔和面需要加工，又常常要在幾次安裝下進(jìn)行。22 組合機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案的確定 根據(jù)選定的工藝方案確定機(jī)床的配置型式，并定出影響機(jī)床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案。既要考慮能實(shí)現(xiàn)工藝方案，以確保零件的精度、技術(shù)要求及生產(chǎn)率，又要考慮機(jī)床操作方便可靠，易于維修，且潤滑、冷卻、排屑情況良好。對同一個(gè)零件的加工，可能會(huì)有各種不同的工藝方案和機(jī)床配置方案，在最后決定采取哪種方案時(shí)，絕不能草率，要全面地看問題，綜合分析各方面的情況，進(jìn)行多種方案的對比，從中選擇最佳方案。各種形式的單工位組合機(jī)床，具有固定式夾具，通?？砂惭b一個(gè)工件，特別適用于大、中型箱體類零件的加工。根據(jù)配置動(dòng)力部件的型式和數(shù)量，這種機(jī)床可分為單面、多面復(fù)合式。利用多軸想同時(shí)從幾個(gè)方面對工件進(jìn)行加工。但其機(jī)動(dòng)時(shí)間不能與輔助時(shí)間重合，因而生產(chǎn)率比多工位機(jī)床低。在認(rèn)真分析了被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及所選擇的加工工藝方案，又由單工位組合機(jī)床的特點(diǎn)及適應(yīng)性，確定設(shè)計(jì)的組合機(jī)床的配置型式為單工位臥式組合機(jī)床。23 各側(cè)具體零部件的設(shè)計(jì)、計(jì)算及選擇2.3.1刀具的選擇考慮到工件加工尺寸精度，表面粗糙度，切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素，所以加工18個(gè)孔的刀具均采用標(biāo)準(zhǔn)錐柄長麻花鉆。2.3.2 兩側(cè)面鉆9-9a. 切削用量的選擇右側(cè)是鉆削6-9（深38）及3-9（深78） 根據(jù)孔徑的大小和深徑比，以及被加工材料的硬度查參考文獻(xiàn)9表2.17知：主軸的進(jìn)給量f為0.10.18mm/r，切削速度vc=1018m/min。鉆孔的切削用量還與鉆孔的深度有關(guān)，當(dāng)加工鑄鐵件孔深為鉆頭直徑的68倍時(shí)，在組合機(jī)床上通常都是和其他淺孔一樣采取一次走刀的辦法加工出來的，不過加工這種較深孔的切削用量要適當(dāng)降低些，因此選擇切削速度vc=13m/min 進(jìn)給量f=0.13mm/r，由此主軸轉(zhuǎn)速n由公式 (2-1)計(jì)算出 r/min，將主軸轉(zhuǎn)速圓整為470 r/min。實(shí)際切削速度vc、工進(jìn)速度vf、工進(jìn)時(shí)間tf 分別由下列公式求得 (2-2) (2-3) (2-4) 計(jì)算出實(shí)際切削速度vc=13.282m/min，工進(jìn)速度vf=61.1mm/min，工進(jìn)時(shí)間tf=1.26minb. 切削功率，切削力，轉(zhuǎn)矩以及刀具耐用度的選擇由參考文獻(xiàn)9表6-20計(jì)算公式切削力 (2-5)切削轉(zhuǎn)矩 (2-6)切削功率 (2-7)刀具耐用度 (2-8)計(jì)算出切削力F=1144.5N，切削轉(zhuǎn)矩T=3.18Nm，切削功率P=0.153kw，刀具耐用度Tn=768.799minc. 動(dòng)力部件的選擇由上述計(jì)算每根軸的輸出功率P=0.153kw，右側(cè)共9根輸出軸，且每一根軸都鉆9直徑，所以總切削功率P切削=0.1539=1.377kw。則多軸箱的功率： kw，其中=0.8，所以 kw。因電機(jī)輸出經(jīng)動(dòng)力箱時(shí)還有功率損耗，所以選擇功率為2.2kw的電機(jī)，其型號為：Y100L1-4,由參考文獻(xiàn)9表5-39選取1TD32-I型動(dòng)力箱，動(dòng)力箱的主軸轉(zhuǎn)速715r/min 。d. 確定主軸類型，尺寸，外伸長度滾珠軸承主軸：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?yàn)橥屏S承設(shè)置在前端，能承受單方向的軸向力，適用于鉆孔主軸。在右側(cè)面，主軸用于鉆孔，因此選用滾珠軸承主軸。又因?yàn)楦?dòng)卡頭與刀具剛性連接，所以該主軸屬于長主軸。所以主軸均為滾珠軸承長主軸。根據(jù)主軸轉(zhuǎn)矩T=3.18 Nm，由參考文獻(xiàn)9表3-4可知 (2-9)其中B= 7.3，則計(jì)算出d=17.335mm，選取d=20mm。 由參考文獻(xiàn)9表3-6查得主軸直徑d=20mm， D/d1=30/20 mm, 主軸外伸尺寸L=115mm,接桿莫氏圓錐號1，2。e. 導(dǎo)向裝置的選擇組合機(jī)床鉆孔時(shí)，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導(dǎo)向裝置來保證的。導(dǎo)向裝置的作用是：保證刀具相對工件的正確位置；保證刀具相互間的正確位置；提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。固定式導(dǎo)套：刀具或刀桿本身在導(dǎo)套內(nèi)既有相對轉(zhuǎn)動(dòng)又有相對移動(dòng)，由于這部分表面潤滑困難；工作時(shí)有粉塵侵入，當(dāng)?shù)稐U相對導(dǎo)套的線速度超過20m/min時(shí)就會(huì)有研著的危險(xiǎn)，因此選用導(dǎo)套前計(jì)算一下導(dǎo)套與刀具的線速度。由上述內(nèi)容知導(dǎo)套與刀具的線速度vc=13.282m/min20m/min,所以該導(dǎo)套選用通用短導(dǎo)套由參考文獻(xiàn)9表8-4查得導(dǎo)套的具體數(shù)值如下：D=15mm，D1=22mm，D2=26mm，D3=M6，L取16mm，（短型導(dǎo)套）l=8mm,l1=3mm，l3=12mm， e=18.5mmf. 連桿的選擇在鉆、擴(kuò)、鉸孔及倒角等加工小孔時(shí)，通常都采用接桿（剛性接桿）。因?yàn)橹鬏S箱各主軸的外伸長度和刀具均為定值，為保證主軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置，須采用軸向可調(diào)整的接桿來協(xié)調(diào)各軸的軸向長度，以滿足同時(shí)加工完成孔的要求。為了獲得終了時(shí)多軸箱前端面到工件端面之間所需要的最小距離，應(yīng)盡量減少接桿的長度。因?yàn)?-9孔的鉆削面是同一面且主軸內(nèi)徑是20mm,由參考文獻(xiàn)9表8-1選取A型可調(diào)接桿 d=16mm，d1=Tr161.5 mm， d2=9mm， L=85mm， l4=110135mm。g. 動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定切入長度一般為5-10mm， 取L1=7mm，切出長度由參考文獻(xiàn)9表3-7公式 （2-10） 通過計(jì)算L2=8mm，加工時(shí)加工部位長度L(多軸加工時(shí)按最長孔算)L=78mm.由公式 （2-11）求出L工=93mm。為排屑要求必須鉆口套與工件之間保留一點(diǎn)的距離，根據(jù)麻花鉆直徑9，由參考文獻(xiàn)9表3-4得導(dǎo)套口至工件尺寸l2=(1+1.5d)(參考鉆鋼) 取l2=10mm，又根據(jù)鉆套用導(dǎo)套的長度確定鉆模架的厚度為16mm。附帶得出底面定位元件的厚度l4=38mm?？焱碎L度的確定:一般在固定式夾具鉆孔或擴(kuò)孔的機(jī)床上動(dòng)力頭快速退回的行程只要把所有的刀具都退回至導(dǎo)套內(nèi),不影響工件裝卸即可?？焱司嚯x L快退=l2+L工-L1=10+93-7=96mm快進(jìn)距離 L快進(jìn)=l2-L1=10-7=3mm因快進(jìn)距離太短，故將快進(jìn)距離改為工進(jìn)，則工進(jìn)距離L工=93+3=96 mm。選擇刀具：根據(jù)鉆口套至工進(jìn)行程末端的距離L快退=96mm，及鉆口套長度L套=8+3+16=27mm,由參考文獻(xiàn)5表3-1查得選擇：矩形柄麻花鉆GB1435-789250mm(切削長度部分145mm)。h. 滑臺(tái)及底座的選擇由于液壓驅(qū)動(dòng)，零件損失小，使用壽命長，所以選擇液壓滑臺(tái)。已知工進(jìn)Vf=61.1mm/min,單根主軸的切削力F單=1144.5 N，則9根軸總的切削力F切削=9F單=1144.59=10300.5N，又因?yàn)镮TD32-型動(dòng)力箱滑鞍長度L=630mm，由參考文獻(xiàn)9表5-1選擇1HY32-型滑臺(tái)及配套的側(cè)底座選擇ICC321 i. 多軸箱輪廓尺寸的設(shè)計(jì)確定機(jī)床的裝料高度，新頒國家標(biāo)準(zhǔn)裝料高度為1060mm，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)常在8501060mm之間選取，選取裝料高度為950mm。多軸箱的寬度與高度的大小與被加工零件的加工部位有關(guān)，可按下列關(guān)系式確定：B=b+2b1 （2-12）H=h+h1+b1 （2-13）b-工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)兩孔距離，b=340mm。b1-最邊緣主軸中心距箱體外壁的距離，推薦b170100mm，取b1=100。h-工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，h=277mm。h1-最低主軸高度。因?yàn)榛_(tái)與底座的型號都已經(jīng)選擇，所以側(cè)底座的高度為已知值650mm，滑臺(tái)滑座總高280mm；滑座與側(cè)底座的調(diào)整墊厚度一般取5mm，多軸箱底與滑臺(tái)滑座臺(tái)面間的間隙取0.5mm。故h1=11+950-(0.5+5+280+560)=115.5mm，通常推薦h185140mm，所以h1=115.5mm符合通常推薦值。所以 B=b+2b1=340+2100=540mm，H=h+h1+b1=277+115.5+100=492.5mm由此數(shù)據(jù)查參考文獻(xiàn)15表8.22選取多軸箱尺寸BH=630mm500mm, 臺(tái)面寬度為320mm。3 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)（兩邊主軸箱對稱布置）多軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件。它是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量和位置、切削用量和主軸類型設(shè)計(jì)的傳遞個(gè)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)、鉸等加工工序。多軸箱一般具有多根主軸同時(shí)對一列孔系進(jìn)行加工。但也有單軸的，用于鉆孔居多，此次本設(shè)計(jì)的兩側(cè)鉆就是屬于此類型。目前多軸箱設(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)，按事先編制好的程序，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、零件圖和箱體補(bǔ)充加工圖，打印出軸孔坐標(biāo)及組件明細(xì)表。一般設(shè)計(jì)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)、軸頸及模數(shù)；擬訂傳動(dòng)系統(tǒng)；計(jì)算主軸、傳動(dòng)軸，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。在此用一般設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)多軸箱。3.1繪制右多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 主軸箱設(shè)計(jì)的原始要求和已知條件：a. 多軸箱輪廓尺寸630500；b. 工件輪廓尺寸及各孔的位置尺寸；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)圖如下圖所示：圖3-1組合機(jī)床設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖注：1.被加工零件編號及名稱：某箱體零件。材料及硬度：灰鑄鐵；160-250HBS2.主軸外伸尺寸及切削用量：（表3-1）表3-1主軸外伸尺寸及切削用量軸號主軸外伸尺寸（mm）切削用量備注D/dL工序內(nèi)容n(r/min)v(m/min)f(mm/r)1-932/20115鉆947013.280.133.動(dòng)力部件1TD32I，1HY32IA，N主=2.2KW,n=1430T/min。3.2 主軸、齒輪的確定及動(dòng)力計(jì)算3.2.1 主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定主軸結(jié)構(gòu)型式和直徑主要取決于工藝方法、刀具主軸聯(lián)接結(jié)構(gòu)、刀具的進(jìn)給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。如鉆孔是常采用滾珠軸承主軸；擴(kuò)、鏜、鉸孔等工序常采用滾錐軸承主軸；主軸間距較小時(shí)常選用滾針軸承主軸。因本主軸箱的主軸都是用來鉆孔，所以采用滾珠軸承主軸。主軸直徑已經(jīng)確定好了。（d=20mm）齒輪模數(shù)m一般采用類比法確定，多軸箱中齒輪常用的模數(shù)有2、2.5、3、3.5、4等幾種。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用類比法從通用系列中選取各齒輪模數(shù)。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。3.2.2 主軸箱的動(dòng)力計(jì)算因所有主軸均用于鉆孔，所以均選用滾珠軸承主軸，主軸箱所需動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.3.1 驅(qū)動(dòng)軸、主軸的坐標(biāo)計(jì)算根據(jù)主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖3-1，計(jì)算驅(qū)動(dòng)軸、主軸的坐標(biāo)尺寸，如表2-2所示：表3-2 驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)值坐標(biāo)銷O1驅(qū)動(dòng)軸O主軸1主軸2主軸3主軸4X0.000265.000435.000343.000223.00095.000Y0.00095.000125.50082.50082.50082.500坐標(biāo)主軸5主軸6主軸7主軸8主軸9X95.000209.000315.000435.000435.000Y207.500253.500357.500357.500219.5003.3.2 擬訂主軸箱傳動(dòng)路線在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí),要盡可能用較少的傳動(dòng)件，使數(shù)量較多的主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，因此在設(shè)計(jì)時(shí)單一的計(jì)算或作圖的方法是難以達(dá)到要求的，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)。該零件上的被加工孔的位置分布是多種多樣的，但可將其歸納為：同心圓分布、直線分布和任意分布三種類型。根據(jù)需加工孔的位置情況設(shè)計(jì)主軸箱的傳動(dòng)路線敘述如下：將主軸1和2視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸10；同樣將主軸3和4視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸11；同樣將主軸5和6視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸12；將主軸7、8、9視為一組同心圓主軸，在它們圓心（即三主軸軸心組成的三角形的外接圓圓心）處設(shè)中心傳動(dòng)軸13；油泵軸由傳動(dòng)軸13帶動(dòng)；將中間傳動(dòng)軸11、12視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸14；將中間傳動(dòng)軸10、13視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸15；將中間傳動(dòng)軸14、15視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸16（按理論上講軸16設(shè)在軸14和16的中心連線的垂直平分線上，但考慮到傳動(dòng)比和變位齒輪的問題，因此軸16的位置有所調(diào)整）。為直觀起見將傳動(dòng)路線用樹形圖表達(dá)出，如下圖所示：圖3-2 九孔鉆削多軸箱傳動(dòng)樹形圖3.3.3 確定傳動(dòng)軸位置和齒輪齒數(shù)本主軸箱內(nèi)傳動(dòng)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(dòng)軸的位置和轉(zhuǎn)速，在設(shè)計(jì)過程中通過反復(fù)試湊及畫圖，才最后確定了齒輪的齒數(shù)和中間軸的位置。為滿足齒輪的嚙合關(guān)系，有些齒輪采用了變位齒輪來保證中心距的要求。a. 求各主軸及驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速求驅(qū)動(dòng)軸到各主軸之間的傳動(dòng)比主 軸: n1-9=470r/min驅(qū)動(dòng)軸: nO=715r/min因各主軸的轉(zhuǎn)速相同所以各主軸的總傳動(dòng)比相同:iO-1,29=b. 傳動(dòng)軸位置、各軸之間的傳動(dòng)比、及嚙合齒輪齒數(shù)的確定1.確定傳動(dòng)軸10的位置及其與主軸1，2間的齒輪副齒數(shù)傳動(dòng)軸10設(shè)在軸1、2中心；連線的垂直平分線上，取傳動(dòng)軸10與主軸1之間的傳動(dòng)比i10-1=0.7；主軸1上的齒輪齒數(shù)z1=29；(設(shè)在第排)，齒輪模數(shù)m=2。由i10-1=求出z10=41.42 取z10=41(設(shè)在第排),實(shí)際傳動(dòng)比i10-1=0.707；則兩軸的中心距 A10-1=mm 傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速 n10=n1i10-1=4700.707=332.29r/min因軸設(shè)在兩軸的中心連線的垂直平分線上,所以軸10與軸2的中心距等于軸10主軸1的中心距A10-1,求得z2=29(設(shè)在第排)。i10-2= i10-1=0.7072.確定傳動(dòng)軸11的位置及其與主軸3，4間的齒輪副齒數(shù)傳動(dòng)軸11設(shè)在軸3、4中心連線的垂直平分線上，取傳動(dòng)軸11與主軸3之間的傳動(dòng)比i11-3=0.75；主軸3上的齒輪齒數(shù)z3=30；(設(shè)在第排)，齒輪模數(shù)m=2。由i11-3=求出z11=40 (設(shè)在第排)則兩軸的中心距A11-3=mm因軸設(shè)在兩軸的中心連線的垂直平分線上,所以軸11與軸4的中心距等于軸11主軸3的中心距A11-3,求得z4=30(設(shè)在第排)。i11-4= i11-3=0.753.確定傳動(dòng)軸12的位置及其與主軸5，6間的齒輪副齒數(shù)傳動(dòng)軸12設(shè)在軸5、6中心連線的垂直平分線上，取傳動(dòng)軸12與主軸5之間的傳動(dòng)比i12-5=0.75；主軸5上的齒輪齒數(shù)z5=30；(設(shè)在第排)，齒輪模數(shù)m=2。由i12-5=求出z12=40 (設(shè)在第排),實(shí)際傳動(dòng)比i12-5=0.75；則兩軸的中心距A12-5=mm因軸設(shè)在兩軸的中心連線的垂直平分線上,所以軸12與軸6的中心距等于軸12主軸5的中心距A12-5,求得z6=30(設(shè)在第排)。i12-6= i12-5=0.754.確定傳動(dòng)軸13的位置及其與主軸7，8，9間的齒輪副齒數(shù)傳動(dòng)軸13的位置設(shè)在主軸7、8、9同心圓圓心上，可通過作圖初定。若取m=2，z7=41(設(shè)在第排)，測量出A13-7=91mm由A13-7=mm求得=50(設(shè)在第排)，則傳動(dòng)軸13與主軸7之間的傳動(dòng)比：i13-7=傳動(dòng)軸13的轉(zhuǎn)速：n13=n7i13-7=4700.82=385.4r/min因主軸8，9和主軸7的轉(zhuǎn)速相同，所以i13-8= i13-9= i13-7=0.82，z8= z9 =z7=41(設(shè)在第排)。5.確定中間傳動(dòng)軸14的位置及其與中間傳動(dòng)軸11，12間的齒輪副齒數(shù)傳動(dòng)軸14設(shè)在軸11、12中心連線的垂直平分線上，取傳動(dòng)軸14與主軸11之間的傳動(dòng)比i14-11=1.25；齒輪模數(shù)m=2；設(shè)計(jì)主軸箱主要考慮齒輪排布是否干涉問題，在此考慮的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)時(shí)將傳動(dòng)軸11與傳動(dòng)軸14相嚙合的一對齒輪排布在第一排，又因?yàn)樯衔囊呀?jīng)將傳動(dòng)軸11與主軸4相嚙合的一對齒輪排布在第一排，所以傳動(dòng)軸11與傳動(dòng)軸14相嚙合的軸11上的齒輪齒數(shù)z11=40；(設(shè)在第排)由i14-11=求出z14=32 (設(shè)在第排),實(shí)際傳動(dòng)比i14-11=1.25；則兩軸的中心距A14-11=mm因軸設(shè)在兩軸的中心連線的垂直平分線上,所以軸14與軸12的中心距等于軸14主軸1的中心距A14-11,求得z12=40(設(shè)在第排)。i14-12= i14-11=1.256.確定中間傳動(dòng)軸15的位置及其與中間傳動(dòng)軸10，13間的齒輪副齒數(shù)傳動(dòng)軸15設(shè)在軸10、13中心連線的垂直平分線上，取傳動(dòng)軸15與主軸13之間的傳動(dòng)比i15-13=1.67；齒輪模數(shù)m=2；傳動(dòng)軸13上的齒輪的齒數(shù)z13=50由i15-13=求出z15=29.94,選取z15=30(設(shè)在第排),實(shí)際傳動(dòng)比i15-13=1.67；則兩軸的中心距: A15-13=mm傳動(dòng)軸15的轉(zhuǎn)速: n15=n13i15-13=385.41.67=643.618r/min因軸設(shè)在兩軸的中心連線的垂直平分線上，所以軸15與軸10的中心距等于軸15軸13的中心距A15-13，即A15-10=80mm ,又因?yàn)閭鲃?dòng)軸10，15的轉(zhuǎn)速n10,n15由上文算出,因此可得到傳動(dòng)軸15與10之間的傳動(dòng)比：i15-10=由公式A15-10=和i15-10=聯(lián)合計(jì)算出z10=53 z15=27 (設(shè)在第排)實(shí)際傳動(dòng)比i15-10=1.967.確定合攏軸16的位置及其與中間傳動(dòng)軸14，15間的齒輪副齒數(shù)合攏軸16按原則上講其應(yīng)在傳動(dòng)軸14，15的中心連線的垂直平分線上，但考慮到齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比和齒輪排布的排數(shù)，合攏軸16的位置不在傳動(dòng)軸14，15的中心連線的垂直平分線上。取驅(qū)動(dòng)軸O與合攏軸的傳動(dòng)比：iO-16=1.5,則由總傳動(dòng)比i總=1.52求得i16-14=1.08，i16-15=0.74，選取驅(qū)動(dòng)軸上的齒輪齒數(shù)zO=24,模數(shù)m=3 則軸16上的齒輪齒數(shù)z16，軸16的轉(zhuǎn)速n16及中心距AO-16分別計(jì)算得到：z16=zOiO-16=241.5=36 n16=r/min AO-16=mm求軸14與16相嚙合齒輪的齒數(shù)及中心距：取模數(shù)m=2，設(shè)計(jì)時(shí)將軸14與16相嚙合齒輪排布在第一排，因?yàn)檩S14上的第一排已有齒輪，因此軸14與16相嚙合齒輪的14軸的齒數(shù)為以知的，即z14=32,z16=,選取z16=30，實(shí)際傳動(dòng)比i16-14=1.07中心距A16-14=mm 因?yàn)閭鲃?dòng)軸16與驅(qū)動(dòng)軸O，中間傳動(dòng)軸14之間的距離已經(jīng)確定，因此可通過作圖確定傳動(dòng)軸16的位置。求軸15與16相嚙合齒輪的齒數(shù)：因?yàn)檩S15與16之間的傳動(dòng)比已經(jīng)確定，又因?yàn)檩S16的位置確定，所以軸16與軸15之間的距離也可確定，由傳動(dòng)樹形圖測量出軸15與16的中心距：A16-15=72 由公式:i16-15=和A16-15= 聯(lián)合求得:z15=31,z16=41(設(shè)在第排)8.確定油泵軸17的位置及其與中間傳動(dòng)軸13間的齒輪副齒數(shù)油泵軸由傳動(dòng)軸13帶動(dòng)，將其安放在與傳動(dòng)軸同一水平線上，取油泵軸與傳動(dòng)軸13相嚙合的一對齒輪傳動(dòng)比：i13-17=0.7,因?yàn)閦13=50,由i13-17=計(jì)算出z17=35(設(shè)在第排),由A13-17=計(jì)算出中心距A13-17=85mmc. 驗(yàn)算各主軸轉(zhuǎn)速n1=n2=r/minn3=n4=n5=n6=r/minn7=n8=n9=r/min轉(zhuǎn)速相對損失在5%之內(nèi),符合設(shè)計(jì)要求。d. 葉片泵的設(shè)置由于葉片泵使用可靠，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)分油器分向各個(gè)需潤滑的部位，主軸箱體前后壁之間的齒輪用油盤潤滑，箱體和后蓋以及前蓋的齒輪用油管潤滑。該葉片潤滑泵安裝在箱體的前表壁上，采用油泵傳動(dòng)軸帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的傳動(dòng)方式，計(jì)算出：n泵=r/min , n泵z在400-800r/min范圍內(nèi)，滿足要求。3.4 多軸箱坐標(biāo)計(jì)算、繪制坐標(biāo)檢查圖坐標(biāo)計(jì)算就是根據(jù)以知的驅(qū)動(dòng)軸和主軸的位置及傳動(dòng)關(guān)系，精確計(jì)算各中間傳動(dòng)軸的坐標(biāo)。其目的是為多軸箱箱體零件補(bǔ)充加工圖提供孔的坐標(biāo)尺寸，并用于繪制坐標(biāo)檢查圖來檢查齒輪排列、結(jié)構(gòu)布置是否正確合理。3.4.1 選擇加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系XOY,計(jì)算主軸、驅(qū)動(dòng)軸坐標(biāo)加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系在前文已經(jīng)選擇好了（請見圖3-1），驅(qū)動(dòng)軸及主軸的坐標(biāo)在3.3.1這一節(jié)也計(jì)算好了（請見表3-2）3.4.2 計(jì)算傳動(dòng)軸的坐標(biāo)圖3-3坐標(biāo)計(jì)算圖ojia. 傳動(dòng)軸12的坐標(biāo)計(jì)算：為便于計(jì)算，選取小坐標(biāo)系ioj(圖3-3)已知軸5和6的坐標(biāo)：5（95，207.5），6（209，253），計(jì)算出A=114,L=122.930，I=61.465，J=33.469 cosa=tana= 算出x=13.505， Y=13.505+61.465=74.97cosa= 算出A1=69.534，所以還原到坐標(biāo)系XOY中軸12的橫坐標(biāo)為:95+69.534=164.534。cosa= 算出K=36.104m=(A-A1)tana=44.476tana=17.945, A2=m+k=54.063所以還原到坐標(biāo)系XOY中軸12的縱坐標(biāo)為：253.5-54.063=199.437，即軸12坐標(biāo) (164.534,199.437)b. 傳動(dòng)軸11的坐標(biāo)計(jì)算：已知軸3和4的坐標(biāo)：3（223，82.5），4（95，82.5）因?yàn)檩S11在主軸3和4 中心連線的垂直平分線上，且主軸3和4 在同一水平線上，所以傳動(dòng)軸11的橫坐標(biāo)為：95+0.5（223-95）=159，利用勾股定理求出軸11相對于主軸3和4中心連線的距離A=,所以傳動(dòng)軸11的縱坐標(biāo)為：82.5+28.355=110.854，即軸11的坐標(biāo)（159，110.855）c. 傳動(dòng)軸14的坐標(biāo)計(jì)算：為便于計(jì)算，選取小坐標(biāo)系ioj(圖3-4),已知軸12和11的坐標(biāo)：軸12（164.534，199.437），軸11（159，110.855）計(jì)算出oiL=A11-12=jA=88.582I=56.698J=43.377由cosa= 計(jì)算出X=56.808tana= 計(jì)算出Y=3.542cosa= 計(jì)算出A1=47.825則軸14的縱坐標(biāo)為：199.437-47.825=151.611圖3-4坐標(biāo)計(jì)算圖由sina= 計(jì)算出m=2.546A2=m+x=2.546+56.808=59.354則傳動(dòng)軸14的橫坐標(biāo)為：59.354+159=218.354即軸14的坐標(biāo)（218.354，151.611）d. 傳動(dòng)軸13的坐標(biāo)計(jì)算：圖3-5坐標(biāo)計(jì)算圖已知主軸7和8的坐標(biāo)：7（315，357.5），8（435，357.5）,測量R=91,計(jì)算出L=120,則I=60,因R=91是通過手工測量出的值,不夠準(zhǔn)確,通過計(jì)算機(jī)作圖并測量出R=91.33,J=69，則軸13的橫坐標(biāo)為：315+60=375，縱坐標(biāo)為：357.5-69=289.083即軸13的坐標(biāo)（375，288.5）e. 傳動(dòng)軸10的坐標(biāo)計(jì)算：為便于計(jì)算，選取小坐標(biāo)系ioj(圖3-6)，已知主軸1和2的坐標(biāo):1(435,125.5),2(343,82.5), R=70,計(jì)算出L=101.553，圖3-6坐標(biāo)計(jì)算圖oijA=92，I=50.776，J=48.185由cosa= 求出 a=25otana= 計(jì)算出K=22.521cosa= 計(jì)算出A1=66.403所以還原到坐標(biāo)系XOY中傳動(dòng)軸的橫坐標(biāo)為：435-66.407=368.597m= 計(jì)算出m=53.188, tana= 計(jì)算出B=11.964所以還原到坐標(biāo)系XOY中傳動(dòng)軸10的縱坐標(biāo)為：82.5+11.964+53.188=147.652ioRj即軸10的坐標(biāo)（368.597，147.652）f. 動(dòng)軸15的坐標(biāo)計(jì)算：為便于計(jì)算，選取小坐標(biāo)系ioj(圖3-7),已知軸10和13的坐標(biāo)：10（368.597，147.652），13（375，289.083），R=80,計(jì)算出： L=140.994，A=140.848，I=70.497，J=37.818由cosa= 計(jì)算出m=37.857，sina= 計(jì)算出k=1.719，cosa= 計(jì)算出A1=68.707圖3-7坐標(biāo)計(jì)算圖所以還原到坐標(biāo)系XOY中傳動(dòng)軸15的縱坐標(biāo)為：288.5-68.707=219.793由tana= 計(jì)算出B=3.123,所以還原到坐標(biāo)系XOY中傳動(dòng)軸15的橫坐標(biāo)為：375-37.857+3.123=334.020即軸15的坐標(biāo)（334.020，219.793）g. 傳動(dòng)軸16的坐標(biāo)計(jì)算：已知傳動(dòng)軸14和驅(qū)動(dòng)軸O坐標(biāo)：14（218.354，151.611），O（265，95），傳動(dòng)軸16與軸14，驅(qū)動(dòng)軸O之間的中心距：A16-14=62,A16-O=90設(shè)傳動(dòng)軸16的坐標(biāo)為（X,Y） 所以軸16的坐標(biāo)為（270.7111，184.819）h. 油泵軸17的坐標(biāo)計(jì)算：油泵軸與傳動(dòng)軸13在同一水平線內(nèi)，所以其兩的縱坐標(biāo)相同，其兩在橫坐標(biāo)方向相距85mm,所以油泵軸17的坐標(biāo)為(360,288.5)綜上所述,則得到中間傳動(dòng)軸與油泵軸的坐標(biāo)如下表所示：表3-3 中間傳動(dòng)軸與油泵軸的坐標(biāo)坐標(biāo)傳動(dòng)軸10傳動(dòng)軸11傳動(dòng)軸12傳動(dòng)軸13傳動(dòng)軸14傳動(dòng)軸15傳動(dòng)軸16油泵軸17X368.597159.000164.534375.000218.354334.020270.711360.000Y147.652110.855199.467288.500151.611219.793184.819288.5003.4.3 驗(yàn)算中心距誤差經(jīng)驗(yàn)算只有軸16與軸15之間以及軸13與軸7、8、9之間的誤差大于0.009mm,其余的都滿足嚙合要求，因此軸16與軸15以及軸13與軸7、8、9相嚙合的齒輪均需采用變位齒輪。 3.4.4 繪制坐標(biāo)檢查圖在坐標(biāo)計(jì)算完成后，要繪制坐標(biāo)及傳動(dòng)關(guān)系檢查圖，用以全面檢查傳動(dòng)系統(tǒng)的正確性。圖3-8九孔鉆削多軸箱坐標(biāo)檢查圖3.5 多軸箱中變位齒輪的計(jì)算a. 13與軸7、8、9相嚙合的齒輪需采用變位齒輪軸13上的齒輪齒數(shù)z13=50,軸7、8、9上的齒輪齒數(shù)z7-9=41,模數(shù)m=2,理論中心距A理=91.44,實(shí)際中心距A實(shí)=91根據(jù)公式： (3-1) (3-2)其中。則可求得變位后的壓力角，變位系數(shù)之和x16+x7-9=0.223。b. 軸16與15相嚙合的一對齒輪需采用變位齒輪軸16上的齒輪齒數(shù)z16=41,軸15上的齒輪齒數(shù)z15=31，模數(shù)m=2，理論中心距A理=72.33，實(shí)際中心距A實(shí)=72，根據(jù)公式(3-1), (3-2)則可求得變位后的壓力角，變位系數(shù)之和x15+x16=0.1493.6 變位齒輪的設(shè)計(jì)切制變位齒輪和標(biāo)準(zhǔn)齒輪所用的刀具及展成運(yùn)動(dòng)完全，故用同一把刀具切制出的變位齒輪和標(biāo)準(zhǔn)齒輪，其模數(shù)和壓力角相同，分度圓和基圓也相同。變位齒輪的齒廓線與標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒廓線是同一個(gè)基圓上展出的漸開線，只不過是所截取的部位不同而已。3.6.1 軸13與軸7、8、9上的變位齒輪的設(shè)計(jì)：由上述知軸13與7、8、9軸上的變位齒輪分度圓半徑分別為：r13=mmr7-9=mm求變位齒輪的齒根圓半徑：因相嚙合的齒輪需變位必須成對設(shè)計(jì)，由上文計(jì)算出該對齒輪的變位系數(shù)之和x1+x2=0.223，以及該對齒輪的最小變位系數(shù) z13min=z7-9min=則可取x13=0.1,x7-9=0.123,則該對齒輪的齒根圓半徑分別由以下公式求得： (3-3) (3-4)rf13=50-(1+0.25)2+0.12=47.7mmrf7-9=41-(1+0.25)2+0.1232=38.746mm求變位齒輪的齒頂圓半徑分別由以下公式求得： (3-5) (3-6)ra13=91.44-38.746-0.252=52.194mmra7-9=91.44-47.7-0.252=43.24mm3.6.2 軸16與軸15上的變位齒輪設(shè)計(jì)：該對嚙合的齒輪的分度圓半徑分別為 r16=mm r15=mm求變位齒輪的齒根圓半徑：因相嚙合的齒輪需變位必須成對設(shè)計(jì)，由上文計(jì)算出該對齒輪的變位系數(shù)之和x1+x2=0.149，以及該對齒輪的最小變位系數(shù) z16min= z15min=則可取x15=0,x16=0.149,則該對齒輪的齒根圓半徑分別由公式(3-3)、(