臥式雙面23軸組合鉆床前主軸箱設計

臥式雙面23軸組合鉆床前主軸箱設計,臥式雙面23軸組合鉆床前主軸箱設計,臥式,雙面,23,組合,鉆床,主軸,設計 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第30頁 臥式雙面23軸組合鉆床前主軸箱設計 摘要 機械制造設備的發(fā)展是機械工業(yè)最主要的環(huán)節(jié)，目前，機械加工對精度要求越來越高，機械工廠為了降低加工成本，提高加工質(zhì)量，致使組合機床在制造業(yè)中應用越來越廣泛，并已顯示出巨大的優(yōu)勢。組合機床主要是保證被加工零件的尺寸精度和位置精度要求，高速高效的完成對缸體的加工。在組合機床的設計中，主軸箱加工工藝是關鍵。繪制主軸箱設計原始移居圖，擬定主軸箱的傳動路線，應用最優(yōu)化方法布置齒輪，確定傳動參數(shù)，繪制主軸箱裝配圖、箱體補充加工圖。 組合機床主軸箱的基礎環(huán)節(jié)是繪制主軸箱樹形圖，主軸箱樹形圖實際上是借鑒了通用機床主傳動系統(tǒng)設計中使用的轉速圖、結構圖經(jīng)演化而來。由于主軸箱傳動系統(tǒng)是一個原動件帶動多個從動件，沒有變速機構，而傳動路線條數(shù)卻很多，出現(xiàn)許多分支。從圖形上看，驅動軸相當于樹根，各主軸及油泵軸均為末端件，相當于各條樹枝的末梢，因此形象地命名為“樹形圖”。 關鍵詞：組合機床，主軸箱， “樹形圖 Horizontal double 23 shaft combination drilling machine before spindle box design Author: Li Bei Tutor: Jia Bai He Abstract Machinery manufacturing equipment is the development of the machinery industry the most main link, at present, mechanical processing to the precision requirement more and more high, machinery factory in order to lower manufacturing costs, improve the machining quality, the combination machine tools in the manufacturing industry is more and more extensive application, and has shown great advantage. Combination machine tools is mainly by the size of the processing components to ensure the precision and location accuracy, high speed and high efficient to the finish of machining. In the design of the combination machine tools, spindle box processing technology is the key. Draw spindle box design original moved to figure, draws up the spindle box transmission line, application optimization methods decorate gear, sure drive parameters and draw the spindle box, box added processing chart assembly drawings, and axle, gears and parts of intensity. Combination machine tools spindle box foundation link is drawing spindle box tree structures, spindle box tree structures is actually lessons from the general machine main transmission system used in the design of the speed diagram, the structure of the evolution. Due to the spindle box transmission system is a former move a drive more follower, no speed changing institutions, and transmission line number but many article, appear many branches. From graphics, it is equivalent to the roots of the drive shaft, the spindle and oil pump shaft are at the end of a thing, which is equivalent to the various peripheral branches, so the image of the named "tree structures". Key words: transfer and unit machine , Headstock , a three charts card Trees 目錄 1.緒論 1 1.1 組合機床的特點 1 1.2 組合機床的分類和組成 2 1.3 組合機床的方案選擇 3 1.4 課題研究的意義及國內(nèi)外現(xiàn)狀 3 1.5 論文構成及研究內(nèi)容 5 2.加工工藝分析 6 3.多軸箱的基本結構及表達方法 8 3.1 多軸箱的組成 8 3.2 多軸箱總圖繪制方法特點 8 3.3 多軸箱通用零件 9 4.多軸箱的設計 11 4.1 繪制多軸箱設計原始依據(jù)圖 11 4.2 主軸、齒輪的確定及動力計算 13 4.2.1 主軸型式的確定 13 4.2.2主軸直徑的確定 14 4.2.3齒輪模數(shù)的確定 14 4.2.4 多軸箱所需動力的計算 14 4.3 多軸箱傳動設計 17 4.3.1 擬定傳動路線 17 4.3.2 確定驅動軸、主軸坐標尺寸 19 4.3.3 確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù) 20 4.4 繪制多軸箱總圖及零件圖 24 4.4.1 多軸箱零件設計 24 4.4.2 多軸箱總圖設計 24 5.組合機床多箱CAD系統(tǒng) 26 結論 27 致謝 28 參考文獻 29 1.緒論 1.1 組合機床的特點 組合機床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎，配以少量的專用部件組成的一種高效專用機床。它能夠對一種（或多種）零件進行多刀、多面、多工位加工。在組合機床上可以完成鉆孔、擴孔、銑削磨削等工序，生產(chǎn)效率高，加工精度穩(wěn)定。 立臥復合多軸攻絲組合機床 組合機床與通用機床、其他專用機床比較，具有以下特點： (1)組合機床上的通用部件和標準零件約占全部機床零件、部件總量的70％～80％，因此設計和制造周期短、投資少、經(jīng)濟效果好。 (2)由于組合機床采用多刀加工，并且自動化程度高，因此比通用機床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動強度低。 (3)組合機床的通用部件是經(jīng)過周密設計和長期生產(chǎn)實踐考驗的，又有廠成批制造，因此結構穩(wěn)定、工作可靠、使用和維護方便。 (4)在組合機床上加工零件時，由于采用專用夾具、刀具和導向裝置等，加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對操作工人水平要求不高。 (5)當被加工產(chǎn)品更新時，采用其他類型的專用機床時，其大部分零件要報廢。用組合機床時，其通用部件和標準件可以重復利用，不必另行設計和制造。 (6)組合機床易于聯(lián)成組合機床自動線，以適應大規(guī)模的生產(chǎn)需要。 組合機床常用的通用部件有：機身、底座、立柱、動力箱、動力滑臺，各種工藝切削頭等。對于一些按循序加工的多工位組合機床，還具有移動工作臺或回轉工作臺。動力箱、各種工藝切削頭和動力滑臺是組合機床完成切削主運動或進給運動的動力件。其中還有能同時完成切削主運動和進給運動的動力頭。機身、立柱、中間底座等是組合機床的支撐部件，起著機床的基礎骨架作用。組合機床的剛度和部件之間的精度保證性主要是由這些部件保證。 1.2 組合機床的分類和組成 組合機床通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。 動力部件是為組合機床提供主運動和進給運動的部件。主要有動力箱、切削頭和動力滑臺。 支承部件是用以安裝動力滑臺、帶有進給機構的切削頭或夾具等的部件，有側底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。 輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉工作臺、環(huán)形分度回轉工作臺、分度鼓輪和往復移動工作臺等。 控制部件是用以控制機床的自動工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺等。輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。 為了使組合機床能在中小批量生產(chǎn)中得到應用，往往需要應用成組技術，把結構和工藝相似的零件集中在一臺組合機床上加工，以提高機床的利用率。這類機床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機床和轉塔式組合機床。 1.3 組合機床的方案選擇 （1）制定工藝方案 了解被加工零件的加工特點、精度和技術要求、定位夾壓情況以及生產(chǎn)率的要求等。確定在組合機床上完成的工藝內(nèi)容及加工方法。這里要確定加工工步，決定刀具的種類和形式。 （2）機床結構方案的分析和確定 根據(jù)工藝方案確定機床的型式和總體布局。在選擇機床配置型式時，既要考慮實現(xiàn)工藝方案，保證加工精度，技術要求以及生產(chǎn)效率；又要考慮機床操作、維護、修理是否良好；還要注意被加工零件的生產(chǎn)批量，以便使設計的機床符合多快好省的要求。 （3）組合機床總體方案 這里要確定機床各部件間的相互關系，選擇通用部件的刀具的導向，計算切削用量及機床生產(chǎn)率。給機床的總聯(lián)系尺寸圖及加工示意圖等。 （4）組合機床的部分方案和施工方案 制定組合機床流水線的方案時，與一般單個的組合機床有所不同。流水線上由于工序的不同，機床的型式和數(shù)量都會有較大的變化。因此，這時應按流水線全面考慮，而不應將某一臺或幾臺機床分裂開來設計。即使暫時不能全面的進行流水線設計，制定方案時也應綜合研究，才能將工序組合的更為合理，更可靠地滿足工件的加工要求，用較多的工作，也為進一步發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。 1.4 課題研究的意義及國內(nèi)外現(xiàn)狀 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，組合機床也在不斷的吸取新的技術，從而更好的完善和發(fā)展。產(chǎn)品更新?lián)Q代周期縮短、多品種、中小批量輪番生產(chǎn)的生產(chǎn)方式是現(xiàn)代機械制造工業(yè)的基本特征。因此，具有一定柔性，能對多品種，中小批量生產(chǎn)方式做出快速的響應是現(xiàn)代組合機床及其加工系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。 多年來機械產(chǎn)品加工大都采用萬能機床。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，很多企業(yè)的產(chǎn)品產(chǎn)量越來越大，精度越來越高，如拖拉機，汽車行業(yè)的汽缸體、汽缸蓋、變速箱、后橋等零件，采用萬能機床加工就不能很好的滿足要求，而且生產(chǎn)效率也不高，不利于保證產(chǎn)品加工精度。為了解決這個問題，專用機床應運而生。 專用機床是專門用于加工一種工件或一種工件的一定工序的機床，它可以同時用許多刀具進行切削，機床的輔助動作部分地實現(xiàn)了自動化，結構也比萬能機床簡單，生產(chǎn)效率提高了。但專用機床有一個最大的弱點：就是被加工零件稍有一點變動，它就用不上了，需要另造新的機床，不能適應現(xiàn)代機械工業(yè)技術迅速發(fā)展、產(chǎn)品經(jīng)常革新的需要，而且這種機床設計制造周期長，造價高。 廣大工人和技術人員在總結生產(chǎn)實踐經(jīng)驗的基礎上，提出創(chuàng)造這樣的高效率機床：它既有專用機床效率高、結構簡單的特點，又有萬能機床能夠重新調(diào)整，以適應新工件加工的特點。為此，將機床上帶動刀具對工件產(chǎn)生切削運動的部分以及床身、立柱、工作臺等設計制造成通用的獨立部件，稱為“通用部件”，根據(jù)加工的需要，用這些通用部件配以部分專用部件就可組成機床，這就是組合機床。當工件改變了，還是用這些通用部件，只將部分專用部件改裝，又可以組成加工新工件的機床。 由于組合機床是由70%～90%的通用零，部件組成，在需要的時候，他可以部分或全部的進行改裝，以組成適應新的加工要求的新設。這就是說，組合機床有重新改裝的優(yōu)越性，其通用零，部件可以多次重復利用。 組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標準化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設計和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。 世界科技的發(fā)展日新月異，速度令人目不暇接。隨著我國加入WTO后與世界機床行業(yè)進一步接軌，我國的制造業(yè)所面臨的機遇與挑戰(zhàn)并存。在這種充滿競爭與機遇的大環(huán)境下，組合機床行業(yè)企業(yè)適時自我調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應對策略。組合機床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化、柔性化轉變。 我國組合機床及組合機床自動線總體技術水平比發(fā)達國家要相對落后，國內(nèi)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(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、新工藝,研制新產(chǎn)品,由過去的“剛性”機床結構,向“柔性”化方向發(fā)展,滿足用戶需求,真正成為剛柔兼?zhèn)涞淖詣踊b備。但隨著市場競爭的加劇和對產(chǎn)品需求的提高,高精度、高生產(chǎn)率、柔性化、多品種、短周期、數(shù)控組合機床及其自動線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機床行業(yè)企業(yè)，因此組合機床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組合機床加工精度、組合機床柔性、組合機床工作可靠性和組合機床技術的成套性為主攻方向。一方面，加強數(shù)控技術的應用，提高組合機床產(chǎn)品數(shù)控化率；另一方面，進一步發(fā)展新型部件，尤其是多坐標部件，使其模塊化、柔性化 ,適應可調(diào)可變、多品種加工的市場需求。 1.5 論文構成及研究內(nèi)容 目前，組合機床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。其中孔加工包括鉆、擴、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋等。隨著綜合自動化的發(fā)展，其工藝范圍正在擴大到車外圓、行星銑削、拉削等工序。此外還可以完成焊接、熱處理、自動裝配和檢索、清洗等非切削工作。組合機床在汽車、拖拉機、柴油機、電機、儀器儀表、軍工等行業(yè)大批大量生產(chǎn)中已經(jīng)獲得廣泛的應用。組合機床最適宜于加工各種大中型箱體類零件，如汽缸蓋、汽缸體、變速箱體、電機座等。我國組合機床技術的發(fā)展起步不叫玩，但是通過不斷引進大量先進的技術設備，經(jīng)過科技人員的積極消化和吸收，與時俱進，努力奮斗，使我國的組合機床技術有了迅速發(fā)展。 本次畢業(yè)設計題目為臥式雙面23軸組合鉆床前主軸箱設計，主要有以下幾部分組成：緒論、總體結構設計、多軸箱設計。另外論文還包括總體結構圖和主要零件結構圖。 本次設計研究的主要是臥式雙面23軸組合鉆床前主軸箱，重點放在多軸箱的結構設計上，同時介紹齒輪位置的設計和齒輪軸以及其他部件的選用。 2.加工工藝分析 加工對象：缸體 材料牌號：HT250 材料硬度：HB190-240 加工內(nèi)容：在前后端面上鉆孔、倒角 生產(chǎn)批量：5萬臺/年 工藝方案的擬定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(jù)工件的加工要求和特點，按一定的原則、結合機床常用工藝方法、充分考慮各種影響因素，并經(jīng)過技術經(jīng)濟分析后擬定出先進、合理、經(jīng)濟、可靠的工藝方案。 本工序中以底面及左側兩個工藝定位銷孔為基準，同時加工： 在前端面上鉆擴13個孔：鉆10—Φ8.5mm，鉆2—Φ8.5mm深20mm,鉆Φ15.7mm深300mm。如下圖所示： 本工序滿足工藝方案基本原則：粗精加工分開原則；工序集中原則（適當考慮相同類型工序的集中；有相對位置精度要求的工序應集中加工）。滿足在制定加工一個工件的幾臺成套機床或流水線的工藝方案時，應盡可能使精加工集中在所有粗加工之后，以減少內(nèi)應力變形影響，有利于保證加工精度。 3.多軸箱的基本結構及表達方法 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的設計方法基本相同。處于本設計的考慮，下面僅介紹大型通用多軸箱的設計。 3.1 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，其基本結構包括：箱體、前蓋、后蓋、上蓋、側蓋等箱體類零件；主軸、傳動軸、手柄軸、傳動齒輪、動力箱或電動機等傳動類零件；葉片泵、分油器、注油標、排油塞、油盤（立式多軸箱不用）和防油套等潤滑及防油元件。 在多軸箱箱體內(nèi)腔，可安排兩排32mm寬的齒輪或三排24mm寬的齒輪；箱體后壁與后蓋之間可安排一排或兩排24mm寬的齒輪。 3.2 多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(shù)和模數(shù)，兩嚙合齒輪相切處標注羅馬字母，表示齒輪所在排數(shù)。標注各軸軸號及主軸和驅動軸、液壓泵軸的轉速和轉向。 (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；齒輪可不按比例繪制，在圖形一側用數(shù)碼箭頭標明齒輪所在排數(shù)。 3.3 多軸箱通用零件 通用零件的編號方法如下圖： T07或1T07系指與TD或1TD系列動力箱配套的多軸箱通用零件，其標記方法詳見《組合機床設計簡明手冊》表4-1、表4-2、表4-4、表4-5以及相應的配套零件表。 小組號：1—多軸箱體類零件； 2—主軸類零件； 3—傳動軸類零件； 4—齒輪類零件。 順序號和零件順序號表示的內(nèi)容隨類別號和小組號的不同而不同。 （1）通用箱體類零件 大型通用多軸箱箱體類零件采用灰鑄鐵材料，箱體材料用HT200，前、后、側蓋等材料用HT150，多軸箱體的基本尺寸按系列標準(GB3668.1－83)規(guī)定。 ① 多軸箱的通用箱體類零件配套表詳見表7—4； ② 多軸箱后蓋與動力箱法蘭尺寸詳見表7－2； ③ 其結合面上的聯(lián)接螺釘、定位銷孔及其位置與動力箱聯(lián)系尺寸相適應，參閱表5－40； ④ 通用多軸箱體結構尺寸及螺孔位置，參考圖7－1、表7－3。 （2）通用主軸 選用滾珠軸承主軸：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。因為推力球軸承設置在前端，可以承受單方向的軸向力，適用于鉆孔主軸，主軸材料為40Cr鋼，熱處理C42。 （3）通用傳動軸 通用傳動軸一般用45鋼，調(diào)質(zhì)T235；滾針軸承傳動軸用20Cr，熱處理S0.5～C59 （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（見表4-5），其結構型式、尺寸參數(shù)及制造裝配要求詳見表7-21～表7-23。 多軸箱用套和防油套綜合表參數(shù)詳見表7-24、表7-25. 4.多軸箱的設計 多軸箱傳動設計，是根據(jù)動力箱驅動軸位置和轉速、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的，使各主軸獲得預定的轉速和轉向。 對各多軸箱傳動軸的一般要求如下： （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軸的規(guī)格、數(shù)量為最少。為此，應盡量用同一根中間傳動軸帶動多根軸，中心距不符合標準時，可采用略微改變傳動比的方法解決。 （2） 盡量不用主軸帶動主軸的方案，以避免增加主軸負荷，影響加工質(zhì)量。遇到主軸分布較密，布置齒輪的空間受到限制或主軸負荷較小、加工精度要求不高時，也可用一根強度較高的主軸帶動主軸的傳動方案。 （3）為使結構緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動比一般要大于1/2(最佳傳動比為1～1/1.5)；后蓋內(nèi)齒輪傳動比允許取1/3～1/3.5；盡量避免升速傳動。當驅動軸轉速較低時，允許先升速后再降速。 （4）多軸箱內(nèi)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。 4.1 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(nèi)容及注意事項如下： (1)根據(jù)機床聯(lián)系尺寸圖，繪制對軸箱外形圖，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。擬定多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法是：先把全部主軸中心盡可能分布在幾個同心圓上，在各個同心圓的圓心上分別設置中心傳動軸；非同心圓分布的一些軸，也宜設置中間傳動軸；然后根據(jù)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。 (3)用最少的傳動軸及齒輪副把驅動軸和各主軸連接起來 在多軸箱設計原始依據(jù)圖中確定了主軸的位置、轉速和轉向的基礎上，首先分析主軸位置，擬定傳動方案，選定齒輪模數(shù)，再經(jīng)過“計算、作圖和所次試湊”相結合的方法，確定齒輪齒數(shù)和中間傳動軸的位置及轉速。 (4)標明動力部件型號及其性能參數(shù)等。 多軸箱設計原始依據(jù)圖 注：1. 被加工零件編號及名稱：YTR3105.020101缸體。材料及硬度：HT250，190～240HBS。 2. 主軸外尺寸及切削用量如下表。 3. 動力部件1TD32，電動機功率4 KW，電動機轉速1440r/min。 主軸外尺寸及切削用量 軸號 主軸外伸尺寸（mm） 切削用量 D/d L 工序內(nèi)容 n(r/min) v(m/min) f(mm/min) 1、2、3、4、5、10、12、13 32/20 115 鉆10-Φ8.5孔深23.5，沉孔Φ11×90° 470 12.55 60 6、7 25/16 85 鉆10-Φ8.5孔深23.5，沉孔Φ11×90 470 12.55 60 8、9 25/16 85 鉆2-Φ8.5深20（通孔），沉孔Φ11×90° 470 12.55 60 11 50/36 115 第二次鉆油泵進油孔Φ15.7，深300 264 13.02 60 4.2 主軸、齒輪的確定及動力計算 4.2.1 主軸型式的確定 主軸的型式的確定，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。如鉆孔時常采用滾珠軸承主軸；擴、鏜、鉸孔等工序常采用滾錐主軸；主軸間距較小時常選用滾針軸承主軸。 4.2.2主軸直徑的確定 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)設計完后再檢驗某些關系軸徑。 根據(jù)零件上的軸與軸之間的距離和軸上的轉速以及進給，安排軸上的齒輪的大小，根據(jù)齒輪的大小，初步選定軸的軸徑。主軸1、2、3、4、5、10、12、13選半徑為20mm；主軸6、7、8、9選為15mm；主軸11選為30mm。 4.2.3齒輪模數(shù)的確定 齒輪模數(shù)m（單位為mm）一般用類比法確定，也可按公式估算。多軸箱的齒輪模數(shù)常用有2、2.5、3、3.5、4幾種。為了便于生產(chǎn)，同一多軸箱中的齒輪模數(shù)規(guī)格一般不多于兩種。本設計中選用齒輪模數(shù)全部為2。 4.2.4 多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。 傳動系統(tǒng)確定后，多軸箱所需功率按下列公式計算： P多軸箱 ＝ P切削+ P空轉+ P損失＝P + P + P 式中 P切削—切削功率，單位KW； P空轉—空轉功率，單位KW； P損失—與負荷成正比的功率損失，單位KW。 每根主軸的切削功率，由選定的切削用量按公式計算或查表獲得；每個軸上的空轉功率按表4－6確定；每個軸上的功率損失，一般可取所傳遞功率的1%。 (1)切削功率的計算 相同加工工序內(nèi)容和切削用量的主軸計算如下： 由于主軸1、2、3、4、5、6、7、10、12、13的加工工序內(nèi)容和切削用量一樣，因此主軸1、2、3、4、5、6、7、10、12、13的切削功率一樣。 切削轉矩T1＝10D1.9f0.8HB0.6 進給量f1＝60÷470＝0.128 mm/min 布氏硬度HB＝HBmax－（HBmax－HBmin）＝240－（240－190）＝223.33 切削轉矩T1＝10D1.9f0.8HB0.6 ＝10×111.9×0.1280.8×223.330.6 ＝4727.099 N·mm 切削功率P1＝＝4727.099×12.559740×3.14×11＝0.1756 KW 由于主軸8、9的加工工序內(nèi)容和切削用量一樣，因此主軸8、9的切削功率一樣。 切削轉矩T2＝10D1.9f0.8HB0.6 進給量f2＝60÷470＝0.128 mm/min 布氏硬度HB＝HBmax－（HBmax－HBmin）＝240－（240－190）＝223.33 切削轉矩T2＝10D1.9f0.8HB0.6 ＝10×91.9×0.1280.8×223.330.6 ＝3215.701 N·mm 切削功率P2＝＝3215.701×12.559740×3.14×9＝0.1466 KW 主軸11加工的工序內(nèi)容和切削用量的計算如下： 主軸11的切削轉矩T3＝10D1.9f0.8HB0.6 進給量f3＝60÷264＝0.227 mm/min 布氏硬度HB＝HBmax－（HBmax－HBmin）＝240－（240－190）＝223.33 切削轉矩T3＝10D1.9f0.8HB0.6 ＝10×161.9×0.2270.8×223.330.6 ＝15220.8167 N·mm 切削功率P3＝＝15220.8167×13.029740×3.14×16＝0.4050 KW 綜上，主軸總切削功率P切削＝P ＝10P1+2P2+P3 ＝10×0.1756+2×0.1466+0.4050 ＝2.4542 KW (2) 空轉功率的計算 主軸1、2、3、4、5、6、7、10、12、13空轉功率計算如下： 軸徑d＝B410T 查表3—4，取B＝7.3 d＝7.3×410×4727.099×0.001 ＝19.32mm 取軸徑d＝20mm 查表4—6可知，轉速470介于400～600之間，因此可用插補法計算空轉功率。 空轉功率P1＝（0.046－0.030）÷（630－400）×70＋0.030 ＝0.035KW 主軸8、9空轉功率計算如下： 軸徑d＝B410T 查表3—4，取B＝7.3 d＝7.3×410×3215.701×0.001 ＝17.38mm 取軸徑d＝20mm 查表4—6可知，轉速470介于400～600之間，因此可用插補法計算空轉功率。 空轉功率P2＝（0.046－0.030）÷（630－400）×70＋0.030 ＝0.035KW 主軸11的空轉功率計算如下： 軸徑d＝B410T 查表3—4，取B＝7.3 d＝7.3×410×15220.8167×0.001 ＝25mm 取軸徑d＝25mm 查表4—6可知，轉速264介于250～400之間，因此可用插補法計算空轉功率。 空轉功率P3＝（0.046－0.028）÷（400－250）×14＋0.028 ＝0.030KW 綜上，主軸總空轉功率P空轉 ＝P ＝10P1+2P2+P3 ＝10×0.035+2×0.035+0.030 ＝0.45KW （3）損失功率的計算 損失功率一般取傳遞功率的1%。 因此P損失＝P ＝P切削×0.01 ＝2.4542×0.01 ＝0.0245KW 綜上，多軸箱所需功率P多軸箱 ＝ P切削+ P空轉+ P損失 ＝2.4542+0.45+0.0245 ＝2.93KW 查表5—39，選擇動力箱型號為1TD32，電動機功率4KW，電動機轉速1440 r/min，輸出軸轉速720 r/min。 4.3 多軸箱傳動設計 4.3.1 擬定傳動路線 由于主軸以任意分布為主，在設計傳動方案時，可以看作是同心圓和直線的混合分布形式。因為主軸1與2，2與3，3與4，4與5之間間距較遠，可以直接設置傳動軸。具體傳動方案如下： 主軸1、2由傳動軸14傳動；主軸2、3由傳動軸15傳動；主軸3、4由傳動軸16傳動；主軸4、5由傳動軸17傳動。 考慮到主軸6、7之間距離較近，為避免主軸6、7之間齒輪相碰，因此可以設法改變傳動比，同時為了保證主軸轉速不變，特在主軸5與6之間設置多個傳動軸。 可在傳動軸18上安排兩層齒輪，分別傳動主軸5、主軸6，為保證主軸轉向一致，傳動軸18與主軸6之間設置兩個傳動軸，分別是：傳動軸19，傳動軸20。把傳動軸14和驅動軸0通過傳動軸26、27連接起來，從而完成主軸1、2、3、4、5、6的傳動。 由于主軸8、9之間軸間距較近，因此在傳動軸25上設置多層齒輪來改變傳動比，并通過中間傳動軸22、21和傳動軸24、23分別傳動主軸7和主軸9。同時由傳動軸21傳動主軸8；驅動軸0傳動傳動軸25，從而完成主軸7、8、9的傳動。 主軸10、11、12、13之間軸間距較遠，因此可直接由驅動軸0通過傳動軸28傳動主軸10，主軸10通過傳動軸29傳動主軸11，主軸11通過傳動軸30傳動主軸13，主軸13通過傳動軸31傳動主軸12，從而完成主軸11、12、13的傳動。 綜上，從多軸箱傳動樹形圖上看，驅動軸0為“樹根”，主軸1～13為“樹梢”，各分叉點為各個傳動軸，各軸間的傳動副為“樹枝”，箭頭表示運動傳遞方向（路線）。運用多軸箱傳動樹形圖對多軸箱進行傳動方案設計較為清晰、簡便。 多軸箱傳動樹形圖 4.3.2 確定驅動軸、主軸坐標尺寸 根據(jù)多軸箱設計原始依據(jù)圖，算出驅動軸、主軸坐標尺寸，如下表所示： 驅動軸、主軸坐標數(shù)值表 坐標 銷0 驅動軸0 主軸1 主軸2 主軸3 主軸4 X 0.000 350.000 208.000 224.000 202.000 239.000 Y 0.000 205.000 105.000 246.000 305.000 355.000 坐標 主軸5 主軸6 主軸7 主軸8 主軸9 主軸10 X 282.000 400.000 417.000 426.000 400.000 409.000 Y 435.000 426.000 403.000 281.000 263.000 225.000 坐標 主軸11 主軸12 主軸13 X 502.000 544.000 529.000 Y 225.000 200.000 150.000 4.3.3 確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù) （1）確定傳動軸14的位置及其與主軸5之間的齒輪副齒數(shù) 傳動軸14的中心在主軸1、2的垂直平分線上，取中心距A14-1＝A14-2＝71mm，從而確定傳動軸29的位置。 取齒輪模數(shù)為2，傳動比u14-1＝u14-2＝0.821。按公式求得： Z1 ＝2Aum(1+u)＝2×71×0.8212×（1+0.821）＝32 (設在第Ⅰ排) Z14＝2Am－Z1＝2×71÷2－32＝39 (設在第Ⅰ排) n14＝n1Z1 Z14＝470×3239＝386 r/min Z2＝n14Z14 n2＝386×39470＝32 (設在第Ⅰ排) 傳動軸15到主軸2的中心距A15-2＝52 mm，取齒輪模數(shù)為2， Z15 ＝2Am－Z2＝2×52÷2－32＝20 (設在第Ⅱ排) n15＝n2Z2 Z15＝470×3220＝752 r/min Z3＝n15Z15 n3＝752×20470＝32 (設在第Ⅱ排) 傳動軸16到主軸3的中心距A16-3＝52 mm，取齒輪模數(shù)為2， Z16 ＝2Am－Z3＝2×52÷2－32＝20 (設在第Ⅱ、Ⅲ排) n16＝n3Z3 Z16＝470×3220＝752 r/min Z4＝n16Z16 n4＝752×20470＝32 (設在第Ⅲ排) 傳動軸17到主軸4的中心距A17-4＝52 mm，取齒輪模數(shù)為2， Z17 ＝2Am－Z4＝2×52÷2－32＝20 (設在第Ⅲ排) n17＝n4Z4 Z17＝470×3220＝752 r/min Z5＝n17Z17 n5＝752×20470＝32 (設在第Ⅲ、Ⅳ排) （2）確定傳動軸18的位置及其與主軸6之間的齒輪副齒數(shù) 為了改變傳動比，傳動軸18上應安裝兩層大小不同的齒輪。 傳動軸18到主軸5的中心距A18-5＝64 mm，取齒輪模數(shù)為2， Z18 ＝2Am－Z5＝2×62÷2－32＝32 (設在第Ⅳ排) n18＝n5Z5 Z18＝470×3232＝470 r/min 改變傳動比后，取傳動比u＝0.68。 傳動軸20到主軸6的中心距A20-6＝42 mm，取齒輪模數(shù)為2， Z6 ＝2Aum(1+u)＝2×42×0.682×（1+0.68）＝17 (設在第Ⅰ排) Z20＝2Am－Z6＝2×42÷2－17＝25 (設在第Ⅰ排) n20＝n6Z6 Z20＝470×1725＝320 r/min 傳動軸19到傳動軸20的中心距A19-20＝65 mm，取齒輪模數(shù)為2， Z19＝2Am－Z20＝2×65÷2－25＝40 (設在第Ⅰ排) n19＝n20Z20 Z19＝320×2540＝200 r/min Z18‘＝Z19n19 n18‘＝40×200470＝17 (設在第Ⅰ排) (3)確定傳動軸14與驅動軸0之間的齒輪副齒數(shù) 傳動軸14到傳動軸26的中心距A14-26＝63 mm，取齒輪模數(shù)為2， Z26＝2Am－Z14＝2×63÷2－39＝24 (設在第Ⅰ排) n26＝n14Z14 Z26＝386×3924＝628 r/min 傳動軸26到傳動軸27的中心距A26-27＝46mm，取齒輪模數(shù)為2， Z27＝2Am－Z26＝2×48÷2－24＝24 (設在第Ⅰ、Ⅴ排) n27＝n26Z26 Z27＝628×2424＝628 r/min 傳動軸27到驅動軸0的中心距A27-0＝45mm，取齒輪模數(shù)為2， Z0＝2Am－Z27＝2×45÷2－24＝21 (設在第Ⅴ排) n0＝n27Z27 Z0＝628×2421＝717 r/min （4）確定驅動軸0與主軸7之間的齒輪副齒數(shù) 取驅動軸0與傳動軸25之間中心距A0-25＝51mm，取齒輪模數(shù)為2， Z25＝2Am－Z0＝2×51÷2－21＝30 (設在第Ⅳ、Ⅴ排) n25＝n0Z0 Z25＝717×2130＝502 r/min 傳動軸25到傳動軸22的中心距A25-22＝65 mm，取齒輪模數(shù)為2， Z22＝2Am－Z25＝2×65÷2－30＝35 (設在第Ⅳ排) n22＝n25Z25 Z22＝502×3035＝430 r/min 傳動軸22到傳動軸21的中心距A25-22＝70 mm，取齒輪模數(shù)為2， Z21＝2Am－Z22＝2×70÷2－35＝35 (設在第Ⅳ排) n21＝n22Z22 Z21＝430×3535＝430 r/min 傳動軸21同時傳動主軸7、主軸8，由于主軸7、8的轉速已知， 因此 Z7＝Z21n21 n7＝35×430470＝32 (設在第Ⅳ排) Z8＝Z21n21 n8＝35×430470＝32 (設在第Ⅳ排) （5）確定傳動軸25與主軸9之間的齒輪副齒數(shù) 傳動軸25與傳動軸24的中心距A25-24＝41 mm，此處需要改變傳動比，取傳動比為0.708，取齒輪模數(shù)為2， Z25’＝2Aum(1+u)＝2×41×0.7082×（1+0.708）＝17 (設在第Ⅰ排) n25’＝n25＝502 r/min Z24＝2Am－Z25’＝2×41÷2－17＝24 (設在第Ⅰ排) n24＝n25’Z25’ Z24＝502×1724＝356 r/min 傳動軸24到傳動軸23的中心距A24-23＝42 mm，取齒輪模數(shù)為2， Z23＝2Am－Z24＝2×42÷2－24＝18 (設在第Ⅰ排) n23＝n24Z24 Z23＝356×2418＝470 r/min 由于主軸9的轉速已知， 因此 Z9＝Z23n23 n9＝18×470470＝18 (設在第Ⅰ排) (6)確定驅動軸0與主軸12之間的齒輪副齒數(shù) 驅動軸0到傳動軸28的中心距A0-28＝41 mm，取齒輪模數(shù)為2， Z28＝2Am－Z0＝2×41÷2－21＝20 (設在第Ⅴ排) n28＝n0Z0 Z28＝717×2120＝753 r/min 由于主軸10的轉速已知，因此 Z10＝Z28n28 n10＝20×753470＝32 (設在第Ⅴ排) 傳動軸29到主軸10的中心距A29-10＝55 mm ，取齒輪模數(shù)為2， Z29＝2Am－Z10＝2×55÷2－32＝23 (設在第Ⅳ、Ⅴ排) n29＝n10Z10 Z29＝470×3223＝654 r/min 由于主軸1的轉速已知，因此 Z11＝Z29n29 n11＝23×654264＝57 (設在第Ⅳ排) 主軸11同時傳動傳動軸30，取主軸11與傳動軸中心距A11-30＝78 mm ，取齒輪模數(shù)為2， Z30＝2Am－Z11＝2×78÷2－57＝21 (設在第Ⅲ、Ⅳ排) n30＝n11Z11 Z30＝264×5721＝717 r/min 由于主軸13的轉速已知，因此 Z13＝Z30n30 n13＝21×717470＝32 (設在第Ⅱ、Ⅲ排) 主軸13到傳動軸31的中心距A13-31＝56 mm ，取齒輪模數(shù)為2， Z31＝2Am－Z13＝2×56÷2－32＝24 (設在第Ⅰ、Ⅱ排) n31＝n13Z13 Z31＝470×3224＝627 r/min 由于主軸13的轉速已知，因此 Z12＝Z31n31 n12＝24×627470＝32 (設在第Ⅰ排) n12＝470 r/min 注意：在計算過程中，各傳動軸的轉速與多軸箱原始依據(jù)圖基本要求一致，如果存在計算誤差，務必保證誤差在5％以內(nèi)，另外潤滑泵轉速也要符合設計要求。 4.4 繪制多軸箱總圖及零件圖 4.4.1 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，則設計零件圖。 4.4.2 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，繪制裝配表，制定技術條件等四部分。 (1)主視圖（圖紙001） 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。因此，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、油泵軸、驅動軸的轉速、油泵軸轉向、驅動軸轉向及坐標尺寸、最低主軸高度尺寸及箱體輪廓尺寸等。并標注部分件號。 (2)展開圖（圖紙002） 其特點是軸的結構圖形多。各主軸、傳動軸、驅動軸及軸上的零件大多是通用化的，且是有規(guī)則排列的。一般采用簡化的展開圖并以裝配表相互配合，表明多軸箱各軸組件的裝配結構。繪制具體要求如下： 1)展開圖主要表示各軸及軸上零件的裝配關系。 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。 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(nèi)腔有關聯(lián)洗尺寸、主軸外伸長度等。 (3)多軸箱技術條件 多軸箱總圖上應注明多軸箱箱部裝要求。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ZBJ58011-89《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》標注進行驗收。 (4)主軸和傳動軸裝配表 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。這樣使圖表對照清晰易看，節(jié)省設計時間，方便裝配。 主軸和傳動軸裝配表 5.組合機床多箱CAD系統(tǒng) 運行環(huán)境：組合機床多軸箱CAD系統(tǒng)是在windows95/98/2000/NT 4、0環(huán)境下開發(fā)的刀具CAD軟件。該軟件以世界上最流行的微機CAD系統(tǒng)AutoCAD R14/2000為基礎，以多軸箱設計指導資料1T07和T07為技術基礎，結合我國組合機床多軸箱設計特點而開發(fā)的，為工程設計人員設計多軸箱提供極為方便、高效的軟件工具。 軟件基礎設計：本軟件綜合利用Windows環(huán)境的動態(tài)數(shù)據(jù)交換技術（DDE）、目標連接與嵌入技術（OLD）、數(shù)據(jù)庫操作技術（ODBC、DAO、ADO）、圖形軟件二次開發(fā)技術（ARX），用Visual C++語言開發(fā)的數(shù)據(jù)庫技術與參數(shù)化設計相結合的組合機床多軸箱CAD系統(tǒng) 軟件內(nèi)容：該系統(tǒng)可用于鉆、擴、鉸、鏜、攻絲以及鉆攻復合的組合機床多軸箱的設計。交互選擇傳動模型進行齒輪排布，傳動軸坐標計算，各種幾何干涉校核；傳動部件的強度校核；自動生成多軸箱裝備總圖，箱體補充加工圖，前、后、側蓋補充加工圖，專用零件圖；整理打印多軸箱零部件明細表。 軟件應用環(huán)境：本軟件已在山東華源萊動內(nèi)燃機有限公司、上海市柴油機股份公司、江蘇恒力組合機床股份有限公司、無錫柴油機廠、無錫威孚集團、常州柴油機股份公司等企業(yè)應用，取得了顯著地社會效益和經(jīng)濟效益。 結論 機械制造業(yè)與機械自動化技術密切相關。機械自動化技術的的應用與發(fā)展是機械制造業(yè)技術改造、技術進步的主要手段和技術發(fā)展的主要方向。機械自動化，主要指在機械制造業(yè)中應用自動化技術，實現(xiàn)加工對象的連續(xù)自動生產(chǎn)，實現(xiàn)優(yōu)化有效的自動生產(chǎn)過程，加快生產(chǎn)投入物的加工變換和流動速度。機械自動化的技術水準，不僅影響整個機械制造業(yè)的發(fā)展，而且對國民經(jīng)濟各部門的技術進步有很大的直接影響。 畢業(yè)課程設計是我在大學本科學習階段一次非常難得的理論與實際相結合的機會，通過這次比較完整的設計，我擺脫了單純的理論知識學習的狀態(tài)，和實際設計的結合鍛煉了我的綜合運用所學專業(yè)知識，解決實際工程問題的能力。 本次畢業(yè)設計的題目是臥式23軸組合機床前主軸軸箱設計，對于重要的專用部件多軸箱的設計，其中包括多軸箱箱體的組成，大小以及計算，在計算過程中，要對鉆孔切削用量、切削參數(shù)、動力參數(shù)查詢并加以分析確定。對動力箱的選擇，根據(jù)所要加工的零件，查詢確定。 通過本次的畢業(yè)設計，我對組合機床的出現(xiàn)、國內(nèi)外發(fā)展情況和它在機械行業(yè)中的重要性有了深刻的了解，對組合機床結構方面的知識有了一定的認識。在設計過程中，遇到了很多問題，經(jīng)過大量的查詢書籍和思考，以及和同學們的探討，并在指導老師的幫助下，對各個方面的問題一一進行了解決。 通過對本課題的研究，對多軸箱的構成和傳動等有了很好的認識，培養(yǎng)了自己認真鉆研的精神，對大學所學知識有一個很好的總結和應用。對齒輪傳動，軸的設計，都有了一定的認識，對組合機床的構成有了較深的理解。 致謝 經(jīng)過三個多月的忙綠和努力，本次畢業(yè)設計終于接近尾聲了。在這里，我要感謝校方給予我這樣一次機會，能夠獨立地完成一個課題，并且在整個過程中，為我們提供各種方便，使我們在即將離校的最后一段時間里，能夠更多學習一些實踐應用知識，從而增強我們實踐操作、動手和獨立思考問題的能力。再一次對我的母校表示感謝！ 其次，我要對我們熱心、負責、認真的賈百合老師表示最誠摯的謝意，在我做畢業(yè)設計的每個階段，從查閱資料到設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中賈老師都給予了我悉心的指導。一路走來，是賈老師不辭辛苦的指導，教會我們?nèi)绾稳プ觯皇琴Z老師不厭其煩的一次次督促讓我漸漸收斂自己懶散浮躁的態(tài)度，并最終順利完成本次設計任務。 最后要感謝在整個畢業(yè)設計期間和我密切合作的同學，和曾經(jīng)在各個方面給予我?guī)椭幕锇閭?，在大學生活即將結束的最后日子里，我們再一次演繹了團結合作的童話，把一個龐大的，從來沒有上手的課題，圓滿地完成了任務。正是因為有了你們的幫助，才讓我不僅學到了本次課題所涉及的新知識，更讓我學到了知識以外的東西，那就是團結就是力量。 在設計即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到設計的順利完成，有多少可愛的人們給予我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！ 再一次對所有給予我?guī)椭娜藗儽磉_我最誠摯的謝意！ 參考文獻 ［1］ 謝家瀛．組合機床設計簡明手冊．北京：機械工業(yè)出版社，1996.8 ［2］ 陳立德．機械制造裝備設計．北京：高等教育出版社，2006.4 ［3］ 鄭修本．機械制造工藝學（第2 版）．北京：機械工業(yè)出版社，1995.5 ［4］ 李奇涵．沖壓成形工藝與模具設計．北京：科學出版社，2007 ［5］ 梁景凱，蓋玉先．機電一體化技術與系統(tǒng)．北京：機械工業(yè)出版社，