立臥式44軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計(jì)
立臥式44軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計(jì),立臥式44軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計(jì),臥式,44,組合,鉆床,主軸,設(shè)計(jì)
黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 22 頁(yè)
立臥式44軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計(jì)
摘 要
組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(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)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。組合機(jī)床使用系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量的專用部件組成的多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的高效專用機(jī)床，其生產(chǎn)率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍，可進(jìn)行鉆、鏜、鉸、攻絲、車削、銑削等切削加工。組合機(jī)床的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件約占70%-80%，這些部件是系列化的，可以進(jìn)行成批生產(chǎn)，其余20%-30%的專用部件是由被加工零件的形狀，輪廓尺寸，工藝和工序來決定。
在批量生產(chǎn)中為了提高生產(chǎn)率，必須要縮短加工時(shí)間和輔助時(shí)間，而且盡可能使輔助時(shí)間和加工時(shí)間重合，使每個(gè)裝夾多外工件同時(shí)進(jìn)行多刀加工，實(shí)行工序高度集中，因而廣泛采用組合機(jī)床及自動(dòng)線。
關(guān)鍵詞：組合機(jī)床，主軸箱，切削
CNC Laser Engraving Machine Design
Author:He Shan
Tutor:Jia Bai He
Abstract
Machines and mechanical and electrical auto line is an intergrated set of higher degree of automation of manufacturing technology and complete sets of technical equipment. It is characterized by high efficiency, high-quality, economical and practical, they have been widely used in construction machinery, transportation, energy, military industry, light industry, household appliances and other industries. Combination machine tool series, standardized and specialized parts and components with a small amount of multi-axis, multi-tool, multi-process, multi-faceted or multi-station machine tool while processing the university, its productivity is several times higher than the universal machine to a few times, can be drilled, boring, hinge, tapping, turning, milling and other machining. Universal combined machine parts and standard parts account for about 70%-80%, these parts are serialized, can be batch production. The remaining 20%-30% the specific components to be processed by the part shape, outline dimensions, process and procedure to decide.
In mass production in order to increase productivity, we must shorten the processing time and support time, and assisted as much as possible coincidence of time, so that each clamping workpieces at the same time more and more outside cutter process, the implementation process highly concentrated, and therefore widely used Combination machine tool and automatic line,
Key words: Machine tool, Spindle boxes, Cutting
目 錄
1 緒 論 1
2 組合機(jī)床概述 2
2.1組合機(jī)床的組成 2
2.2 通用部件的分類 3
2.3通用部件的選用 4
3 加工工藝分析 5
4 多軸箱的基本結(jié)構(gòu)及表達(dá)方法 7
4.1多軸箱的組成 7
4.2多軸箱總圖繪制方法特點(diǎn) 7
5 多軸箱的設(shè)計(jì) 9
5.1繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 9
5.2主軸、齒輪的確定及動(dòng)力計(jì)算 11
5.2.1 主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定 11
5.2.2 多軸箱所需動(dòng)力的計(jì)算 12
5.3 多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì) 14
5.3.1 擬定傳動(dòng)路線 14
5.3.2 確定驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)尺寸 15
5.3.3 確定傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù) 15
5.4 繪制多軸箱總圖及零件圖 17
5.4.1 多軸箱零件設(shè)計(jì) 17
5.4.2 多軸箱總圖設(shè)計(jì) 17
結(jié) 論 20
致 謝 21
參考文獻(xiàn) 22
1緒 論
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為立臥式雙面44軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計(jì)，主要有以下幾部分組成：緒論、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、多軸箱設(shè)計(jì)。另外論文還包括總體結(jié)構(gòu)圖和主要零件的結(jié)構(gòu)圖。設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，同時(shí)介紹齒輪位置的設(shè)計(jì)和齒輪軸以及其它部件的選用。
本設(shè)計(jì)以提高生產(chǎn)率和保證加工精度為目的，以較充足的專業(yè)課知識(shí)為基礎(chǔ)，結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書。在收集和參考大量資料的前提下獨(dú)立完成。設(shè)計(jì)基本上做到：圖紙繪制基本符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，做到布局合理，圖紙也基本能夠正確、完整、清晰的表達(dá)出零件的形狀及尺寸。計(jì)算說明書的調(diào)理較清晰，語(yǔ)言通順流暢，圖表和公式的編輯也基本符合畢業(yè)論文撰寫規(guī)范。
在設(shè)計(jì)過程中，盡量采用通用部件，為組合機(jī)床的生產(chǎn)提供便利條件。其中主軸箱的設(shè)計(jì)是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。主軸箱設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮被加工零件的形狀及加工要求，合理布置傳動(dòng)及齒輪的位置。尤其在齒輪設(shè)計(jì)上，更要反復(fù)驗(yàn)算轉(zhuǎn)速，努力做出最合理的設(shè)計(jì)方案。
2 組合機(jī)床概述
總體設(shè)計(jì)是數(shù)控激光雕刻機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是雕刻機(jī)機(jī)架具體內(nèi)容的總體設(shè)計(jì)是數(shù)控激光雕刻機(jī)機(jī)架設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是雕刻機(jī)機(jī)架具體內(nèi)容的設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想。因此，在機(jī)架的詳細(xì)設(shè)計(jì)進(jìn)行之前，必須對(duì)機(jī)架進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。機(jī)架的總體設(shè)計(jì)要遵循機(jī)架設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則和要求。
在大批量生產(chǎn)中為了提高生產(chǎn)率，必須注意縮短加工時(shí)間和輔助時(shí)間，而且盡可能使輔助時(shí)間和加工時(shí)間重合，使每個(gè)工位安裝多個(gè)工件的同時(shí)進(jìn)行多刀加工，實(shí)行工序高度集中，因而廣泛采用組合機(jī)床。
組合機(jī)床是用已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量專用部件組成的多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的高效專用機(jī)床，生產(chǎn)率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍，可以進(jìn)行鉆、鏜、鉸、攻絲、車削、銑削、車孔端面等工序，隨著組合機(jī)床的發(fā)展，其工藝范圍日益擴(kuò)大，如：焊接、熱處理、自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)裝配、清洗等非切削工序。
組合機(jī)床廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的行業(yè)，如：汽車、拖拉機(jī)、電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、閥門縫紉機(jī)等制造業(yè)。主要加工箱體零件，如氣缸體、變速箱體、氣缸蓋、閥體等，一些重要零件的關(guān)鍵加工工序，雖然生產(chǎn)批量不大，但也采用組合機(jī)床來保證其加工質(zhì)量。目前，組合機(jī)床的研制正向高效、高精度、高自動(dòng)化的柔性方面發(fā)展。
2.1組合機(jī)床的組成
組合機(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專用機(jī)床。
如圖1-1所示為典型的雙面復(fù)合式單工位組合機(jī)床。其組成是：側(cè)底座1、滑臺(tái)2、鏜削頭3、夾具4、多軸箱5、動(dòng)力箱6、立柱7、墊鐵8、立柱底座9、中間底座10、液壓裝置11、電氣控制設(shè)備12、刀工具13等。通過控制系統(tǒng)，在兩次裝卸工件間隔時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)自動(dòng)工作循環(huán)。圖中各個(gè)部件都是具有一定獨(dú)立功能的部件，并且大都是已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的通用部件。通常夾具4、中間底座10和多軸箱5是根據(jù)工件的尺寸形狀和工藝要求設(shè)計(jì)的專用部件，但其中的絕大多數(shù)零件如定位夾緊元件、傳動(dòng)件等也都是標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。
雙面復(fù)合式組合機(jī)床
通用部件是組合機(jī)床的基礎(chǔ)。用來實(shí)現(xiàn)機(jī)床切削和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的通用部件，如果單軸工藝切削頭（即鏜削頭、鉆削頭、銑削頭等）、傳動(dòng)裝置（驅(qū)動(dòng)切削頭）、動(dòng)力箱（驅(qū)動(dòng)多軸箱）、進(jìn)給滑臺(tái)（機(jī)械或液壓滑臺(tái)）等為動(dòng)力部件。用以安裝動(dòng)力部件的通用部件如側(cè)底座、立柱、立柱底座等稱為支承部件。
2.2 通用部件的分類
通用部件按其尺寸大小、驅(qū)動(dòng)和控制方式、單機(jī)和自動(dòng)線的不同，可分為大型和小型通用部件；機(jī)械驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、風(fēng)動(dòng)或數(shù)控通用部件；組合機(jī)床和組合機(jī)床自動(dòng)線通用部件。還出現(xiàn)整機(jī)的通用模塊，如專能機(jī)床（缸蓋導(dǎo)管孔加工機(jī)床等）、柔性加工單元（UD系列組合式柔性單元等）。但這些通用部件有其共性功能，按功能劃分的類別覆蓋面較大。
通用部件按其功能通常分為五大類。
(1)動(dòng)力部件。動(dòng)力部件是用于傳遞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)工作運(yùn)動(dòng)的通用部件。它為刀具提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是組合機(jī)床及其自動(dòng)線的主要通用部件。它包括動(dòng)力滑臺(tái)、動(dòng)力箱、具有各種工藝性能的動(dòng)力頭等。
(2)支承部件。支承部件是用于安裝動(dòng)力部件、輸送部件等的通用部件。它包括側(cè)底座、中間底座、立柱、立柱底座、支架等。它是組合機(jī)床的基礎(chǔ) 部件，機(jī)床上各部件之間的相對(duì)位置精度、機(jī)床的剛度等主要依靠它來保證。
(3)輸送部件。輸送部件是具有定位和夾緊裝置、用于安裝工件并運(yùn)送到預(yù)定工位的通用部件。它包括回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、移動(dòng)工作臺(tái)和回轉(zhuǎn)鼓輪等。通常具有較高的定位精度。
(4)控制部件?？刂撇考脕砜刂凭哂羞\(yùn)動(dòng)動(dòng)作的各個(gè)部件，以保證實(shí)現(xiàn)組合機(jī)床工作循環(huán)。它包括可編程序控制器（PC）、液壓傳動(dòng)裝置、分級(jí)進(jìn)給機(jī)構(gòu)、自動(dòng)檢測(cè)裝置及操縱臺(tái)電柜等。
(5)輔助部件。輔助部件包括定位、夾緊、潤(rùn)滑、冷卻、排屑以及自動(dòng)線的清洗機(jī)等各種輔助裝置。
2.3通用部件的選用
根據(jù)所需的功率、進(jìn)給力、進(jìn)給速度等要求，選擇動(dòng)力部件及其配套部件。選用原則如下：
（1） 切削功率應(yīng)滿足加工所需的計(jì)算功率。
（2） 進(jìn)給部件應(yīng)滿足加工所需的最大計(jì)算進(jìn)給力、進(jìn)給速度和工作行程及工作循環(huán)的要求，同時(shí)還需考慮裝刀、調(diào)刀的方便性。
（3） 動(dòng)力箱與多軸箱尺寸應(yīng)相適應(yīng)和匹配。
（4） 應(yīng)滿足加工精度的要求。
（5） 盡量按通用部件的匹配關(guān)系選用有關(guān)通用部件。
對(duì)于支承部件如側(cè)底座、立柱等通用部件。可選與動(dòng)力滑臺(tái)規(guī)格相配套的相應(yīng)規(guī)格；對(duì)于輸送部件可按所需工作臺(tái)的運(yùn)行形式、工作臺(tái)臺(tái)面尺寸（根據(jù)估算和夾具草圖）、工位數(shù)、驅(qū)動(dòng)方式及定位精度等來選用。
加工對(duì)象：頂面鉆孔
材料牌號(hào)：HT250
材料硬度：HB190-240
加工內(nèi)容：在頂面上鉆17個(gè)孔
生產(chǎn)批量：5000萬(wàn)臺(tái)/年
工藝方案的擬定是組合機(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)合機(jī)床常用工藝方法、充分考慮各種影響因素，并經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后擬定出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝方案。
本工序以頂面兩個(gè)工藝定位銷孔作為基準(zhǔn)，同時(shí)加工：
(1) 在頂面上鉆14個(gè)Φ10.8孔，深38mm。
(2) 在頂面上鉆3個(gè)Φ10.8孔，鉆通。（圖3.1）
圖3.1
本工序中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(dāng)考慮相同類型工序的集中；有相對(duì)位置精度要求的工序應(yīng)集中加工）。滿足在制定加工一個(gè)工件的幾臺(tái)成套機(jī)床或流水線的工藝方案時(shí)，應(yīng)盡可能使精加工集中在所有粗加工之后，以減少內(nèi)應(yīng)力變形影響，有利于保證加工精度。
4 多軸箱的基本結(jié)構(gòu)及表達(dá)方法
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)的傳遞各主軸的動(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、鏜孔等加工工序。
多軸箱一般具有多根軸同時(shí)對(duì)一列孔系進(jìn)行加工。但也有單軸的，用于鏜孔居多。
多軸箱按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為通用（即標(biāo)準(zhǔn)）多軸箱和專用多軸箱兩大類。前者結(jié)構(gòu)典型，能利用通用的箱體和傳動(dòng)件；后者機(jī)構(gòu)特殊，往往需要加強(qiáng)主軸系統(tǒng)剛性，而使主軸及某些傳動(dòng)件必須專門設(shè)計(jì)，故專用多軸箱通常指“剛性主軸箱”，即采用不需刀具導(dǎo)向裝置的剛性主軸和用精密滑臺(tái)導(dǎo)軌來保證加工孔的位置精度。通用多軸箱則采用標(biāo)準(zhǔn)主軸，借助導(dǎo)向套引導(dǎo)刀具的設(shè)計(jì)方法基本相同。通用多軸箱又分為大型多軸箱和小型多軸箱，這兩種多軸箱的設(shè)計(jì)方法基本相同。出于本設(shè)計(jì)的考慮，下面僅介紹大型通用多軸箱的設(shè)計(jì)。
4.1多軸箱的組成
大型通用多軸箱由箱體、主軸、傳動(dòng)軸、齒輪和附加機(jī)構(gòu)等組成，其基本結(jié)構(gòu)包括：箱體、前蓋、后蓋、上蓋、側(cè)蓋等箱體類零件；主軸、傳動(dòng)軸、手柄軸、傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱或電動(dòng)機(jī)齒輪等傳動(dòng)類零件；葉片泵、分油器、注油標(biāo)、排油塞、油盤（立式多軸箱不用）和防油套等潤(rùn)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（后蓋用90mm厚時(shí)）或兩排24mm（后蓋用125mm厚時(shí)）寬的齒輪。
4.2多軸箱總圖繪制方法特點(diǎn)
(1)主視圖 用點(diǎn)劃線表示齒輪節(jié)圓，標(biāo)注齒輪齒數(shù)和模數(shù)，兩嚙合齒輪相切處標(biāo)注羅馬字母，表示齒輪所在排數(shù)。標(biāo)注各軸軸號(hào)及主軸和驅(qū)動(dòng)軸、液壓泵軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)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(duì)于結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的軸組件只畫一根，但必須在軸端注明相應(yīng)的軸號(hào)；齒輪可不按比例繪制，在圖形一側(cè)用數(shù)碼箭頭標(biāo)明齒輪所在排數(shù)。
4.3多軸箱通用零件
多軸箱通用零件包括：通用箱體類零件、通用主軸、通用傳動(dòng)軸、通用齒輪和套。為節(jié)約時(shí)間，把握設(shè)計(jì)重點(diǎn)，其詳細(xì)不在此列說。
5 多軸箱的設(shè)計(jì)
目前多軸設(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)，按事先編制的程序，通過人機(jī)交互方式，可迅速、準(zhǔn)確的設(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)發(fā)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)、軸頸及齒輪擬定傳動(dòng)系統(tǒng)；計(jì)算主軸、傳動(dòng)軸坐標(biāo)（也可用計(jì)算機(jī)計(jì)算和驗(yàn)算箱體軸孔的坐標(biāo)尺寸）、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。具體內(nèi)容和方法簡(jiǎn)述如下。
5.1繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖
多軸箱設(shè)計(jì)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(xiàng)如下：
(1)根據(jù)機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，繪制對(duì)軸箱外形圖，并標(biāo)注輪廓尺寸及動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸的相對(duì)位置尺寸。
(2)根據(jù)聯(lián)系尺寸圖和加工示意圖，標(biāo)注所有主軸位置尺寸及工件與主軸、主軸與驅(qū)動(dòng)軸的相關(guān)位置尺寸。在繪制主軸位置時(shí)，要特別注意：主軸和被加工零件在機(jī)床上是面對(duì)面安放的，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(biāo)尺寸基準(zhǔn)和零件工序圖上的基準(zhǔn)經(jīng)常不重合，應(yīng)根據(jù)多軸箱與加工零件的相對(duì)位置找出統(tǒng)一基準(zhǔn)，并標(biāo)出其相對(duì)位置關(guān)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(biāo)值。
(3)根據(jù)加工示意圖標(biāo)注各主軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向主軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)向（面對(duì)主軸看）可不標(biāo)，只注順時(shí)針轉(zhuǎn)向。
(4)標(biāo)明動(dòng)力部件型號(hào)及其性能參數(shù)等。
圖5.1，5.2所示為立臥式雙面21軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖。
圖5.1 多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖
圖5.2 多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖
注：1. 被加工零件編號(hào)及名稱：YTR3105.020101 氣缸體。材料及硬度：HT250，190～240HBS。
2. 主軸外尺寸及切削用量（表5.1）。
3. 動(dòng)力部件1TD40Ⅰ，電動(dòng)機(jī)功率5.5KW，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1440r/min。
表5.1 主軸外尺寸及切削用量
軸號(hào)
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、3、4、5、6、7、8、9、10
32/20
115
鉆Φ12鉆通
327
12.3
40
鉆Φ10.8深38
358
12
40
2
40/28
115
鉆Φ12鉆通
327
12.3
40
11、12、13、14、15、16、17
25/16
85
鉆Φ10.8深38
327
12
40
5.2主軸、齒輪的確定及動(dòng)力計(jì)算
5.2.1 主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定
(1)主軸形式的確定 主軸的型式和直徑，主要取決于工藝方法、刀具主軸連接結(jié)構(gòu)、刀具的進(jìn)給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。如鉆孔時(shí)常采用滾珠軸承主軸；擴(kuò)、鏜、鉸孔等工序常采用滾錐主軸；主軸間距較小時(shí)常選用滾針軸承主軸。
根據(jù)零件上的軸與軸之間的距離和軸上的轉(zhuǎn)速以及進(jìn)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和3—10選半徑為20mm，主軸2選為25mm，主軸11—17選為15mm。
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(dòng)軸的直徑也可參考主軸直徑大小初步選定。待齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完后再檢驗(yàn)?zāi)承╆P(guān)系軸頸。
主軸上選用深溝球軸承外加推力球軸承，配合使用，用來承受軸向力。軸2可以使用圓錐滾子軸承，它承載的能力大，可以承受軸向力。
(2)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。本次設(shè)計(jì)多采用類比法。同時(shí)為了便于生產(chǎn)，同一多軸箱中的模數(shù)規(guī)格一般不多余兩種?，F(xiàn)本設(shè)計(jì)中采用的模數(shù)為2、3mm。
5.2.2 多軸箱所需動(dòng)力的計(jì)算
多軸箱的動(dòng)力計(jì)算包括多軸箱所需要的功率和進(jìn)給力兩項(xiàng)。
傳動(dòng)系統(tǒng)確定后，多軸箱所需功率P多軸箱按下列公式計(jì)算：
P多軸箱=P切削+P空轉(zhuǎn)+P損失=P + P + P
式中P切削—切削功率，單位KW；
P空轉(zhuǎn)—空轉(zhuǎn)功率，單位KW；
P損失—與負(fù)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(jì)算或查表獲得；每個(gè)軸上的空轉(zhuǎn)功率按［1］中的表6－20確定；每個(gè)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(jì)算 主軸15加工的工序內(nèi)容和切削用量。
主軸1、2、3加工的工序內(nèi)容和切削用量一樣，所以主軸1—18的切削轉(zhuǎn)矩及功率也一樣。主軸1—18的切削轉(zhuǎn)矩T=10D1.9f0.8HB0.6。
進(jìn)給量f=40mm/min=(40÷327)mm/r =0.122mm/min
布氏硬度HB=HB－（HB－HB）=240－（240－190）=223.33
切削轉(zhuǎn)矩T1=10D1.9f0.8HB0.6
=10×121.9×0.1220.8×223.330.6
=5499.39N·mm
主軸1、2、3的切削功率P1===0.184KW
主軸4—10加工的工序內(nèi)容和切削用量一樣，所以主軸4—10的切削轉(zhuǎn)矩及功率也一樣。主軸4—10的切削轉(zhuǎn)矩T2=10D1.9f0.8HB0.6。
進(jìn)給量f2=40mm/min=(40÷358)mm/r =0.112mm/min
布氏硬度HB=HB－（HB－HB）=240－（240－190）＝223.33
切削轉(zhuǎn)矩T2=10D1.9f0.8HB0.6
=10×10.81.9×0.1120.8×223.330.6
=4094.94N·mm
主軸4—10的切削功率P2===0.152KW
主軸11—17加工的工序內(nèi)容和切削用量一樣，所以主軸4—10的切削轉(zhuǎn)矩及功率也一樣。主軸11—17的切削轉(zhuǎn)矩T3=10D1.9f0.8HB0.6。
進(jìn)給量f3=40mm/min=(40÷327)mm/r =0.122mm/min
布氏硬度HB=HB－（HB－HB）＝240－（240－190）=223.33
切削轉(zhuǎn)矩T3=10D1.9f0.8HB0.6
=10×10.81.9×0.1220.8×223.330.6
=4384.92N·mm
主軸11—17的切削功率P3===0.159KW
切削功率P＝P=3×P1+7×P2+7×P3
=3×0.184+7×0.152+7×0.159
=2.729KW
(2) 空轉(zhuǎn)功率的計(jì)算
主軸1、3的空轉(zhuǎn)功率計(jì)算如下：
查［1］中的表3－4得：軸徑d= B
d1=7.3=19.87mm
取軸徑d1=20mm
查［1］中的表4－6得：P空轉(zhuǎn)1＝0.024KW。
主軸2的空轉(zhuǎn)功率
取軸徑d2=25mm
查［1］中的表4－6得：P空轉(zhuǎn)2＝0.037KW。
主軸4—10的空轉(zhuǎn)功率
軸徑d2=7.3=18.47mm
取軸徑d2=20mm
查［1］中的表4－6得：P空轉(zhuǎn)3＝0.028KW。
主軸11—17的空轉(zhuǎn)功率
軸徑d3=7.3=18.79mm
取軸徑d3=15mm
查［1］中的表4－6得：P空轉(zhuǎn)4＝0.024KW。
P=P=3×P空轉(zhuǎn)1+P空轉(zhuǎn)2+7×P空轉(zhuǎn)3+6×P空轉(zhuǎn)4
=3×0.024+0.037+7×0.028+6×0.024
=0.449KW
(3)損失功率的計(jì)算 總的功率損失P＝P＝0.27KW
多軸箱所需功率P多軸箱=P切削+P空轉(zhuǎn)+P損失=2.729+0.449+0.27＝3.448KW
5.3 多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)
5.3.1 擬定傳動(dòng)路線
把主軸3、6視為一組直線分布主軸，在兩軸軸心連線的垂直平分線上設(shè)置中心傳動(dòng)軸21；把主軸3、7視為一組直線分布主軸，在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸22；把主軸7、11視為一組直線分布主軸，在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸23；把主軸11、17視為一組直線分布主軸，在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸25；把主軸11、10視為一組直線分布主軸，在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸24；把主軸17、16視為一組直線分布主軸，在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸26；把主軸16、15視為一組直線分布主軸，在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸23；把主軸5、1視為一組直線分布主軸，在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸20；把主軸1、4視為一組直線分布主軸，在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸19；把主軸4、8視為一組直線分布主軸，在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸33；把主軸8、12視為一組直線分布主軸，在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸32；把主軸8、9視為一組直線分布主軸，在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸31；把主軸12、13視為一組直線分布主軸，在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸30；把主軸13、14視為一組直線分布主軸，在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸29；把主軸9、10視為一組直線分布主軸，在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸28；在20、21軸加齒輪連接驅(qū)動(dòng)軸0、油泵18及主軸2。
5.3.2 確定驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)尺寸
根據(jù)原始依據(jù)圖4.1，算出驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)尺寸，如表5.2所示。
表5.2 驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)值
坐標(biāo)
銷01
驅(qū)動(dòng)軸0
主軸1
主軸2
主軸3
主軸4
主軸5
X
0
350
223
350
428
159.5
286.5
Y
0
95
171
171
171
210
210
坐標(biāo)
主軸6
主軸7
主軸8
主軸9
主軸10
主軸11
主軸12
X
413.5
540.5
161
288
415
542
198
Y
210
210
290
290
290
290
326
坐標(biāo)
主軸13
主軸14
主軸15
主軸16
主軸17
X
251.5
325
378.5
452
505.5
Y
326
326
326
326
326
5.3.3 確定傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù)
(1)確定傳動(dòng)軸20的位置及其與驅(qū)動(dòng)軸0、主軸1、5間的齒輪副齒數(shù)
傳動(dòng)軸20中心取在主軸1、5上按直線分布，驅(qū)動(dòng)軸0在箱體的中心線上，可通過作圖初定。為保證齒輪齒根強(qiáng)度，應(yīng)使齒根到孔壁或鍵槽的壁厚α≥2m(m為齒輪模數(shù))。取m=2，Z1=Z5=27，取齒輪0的模數(shù)m=3，齒數(shù)Z0=24以及轉(zhuǎn)速為n0=720r/min，則從圖中量得中心距A20-1=A20-2=50mm，并按［1］中公式(4-3)、式(4－5)、式(4－6)依次求得Z20、Z＇20齒數(shù)以及轉(zhuǎn)速。即：
Z＇20=-Z1=-27=23（設(shè)在第Ⅰ排）
n1=n5=n0××=720××=358r/min
則 Z20≈41（設(shè)在第Ⅴ排）
齒輪1、5的實(shí)際轉(zhuǎn)速為n0××=360r/min
(3) 確定傳動(dòng)軸21的位置及其與驅(qū)動(dòng)軸0、油泵18、主軸2、3、6間的齒輪副齒數(shù)
傳動(dòng)軸21中心取在主軸3、6上按直線分布，取m=2，Z3=Z6=27，A21-3=A20-6=50mm，從而確定傳動(dòng)軸21的位置，則Z21=23（設(shè)在第Ⅱ排）。
Z＇21=-Z0=-24=41（設(shè)在第Ⅴ排）
n3=n6=n0××=720××=360r/min
傳動(dòng)軸21同時(shí)將驅(qū)動(dòng)軸0的動(dòng)力傳遞到主軸2和油泵18，取m=2，Z“21=36，A21-2=74.5，A21-18=68，
Z2=- Z“21=-36=43
Z18=- Z“21=-36=32
n2=n0××=720××=353r/min
n18= n0××=720××=475r/min
(3)確定傳動(dòng)軸19的位置及其與主軸1、4間的齒輪副齒數(shù)
傳動(dòng)軸19中心取在主軸1、4上按直線分布。已知Z1=27，取Z4=25，保持轉(zhuǎn)速不變（n=360），可在傳動(dòng)軸19安排兩個(gè)齒輪，其中主軸1通過齒數(shù)為Z1的齒輪（設(shè)在第Ⅰ排）傳動(dòng)傳動(dòng)軸19，傳動(dòng)軸19通過齒數(shù)為Z4齒輪（設(shè)在第Ⅱ排）傳動(dòng)主軸4。
同理，主軸3與主軸7之間的傳動(dòng)軸22安排兩個(gè)齒數(shù)分別為27（設(shè)在第Ⅱ排）和25（設(shè)在第Ⅰ排）的齒輪。
(4)確定傳動(dòng)軸25的位置及其與主軸11、17間的齒輪副齒數(shù)
傳動(dòng)軸25中心取在主軸11、17上按直線分布。從主軸7通過傳動(dòng)齒輪23傳動(dòng)主軸11，轉(zhuǎn)速不變(n=360)，主軸17的理論轉(zhuǎn)速為327r/min，需通過傳動(dòng)軸25實(shí)現(xiàn)降速傳動(dòng)。取Z17=24，假設(shè)傳動(dòng)軸25與主軸17齒輪嚙合的齒輪齒數(shù)Z25=Z17=24(設(shè)在第Ⅲ排)，則Z＇25=××Z17=28（設(shè)在第Ⅰ排）
因此，主軸17的實(shí)際轉(zhuǎn)速為n17×=360×=322r/min
同理，主軸8上的齒輪齒數(shù)為25，主軸轉(zhuǎn)速為360r/min，主軸12上的齒輪齒數(shù)為24，主軸轉(zhuǎn)速為322r/min。主軸8與主軸12之間的傳動(dòng)軸32安排兩個(gè)齒數(shù)分別為24（設(shè)在第Ⅲ排）和28（設(shè)在第Ⅱ排）的齒輪。
(4)確定傳動(dòng)軸24、26、27、28、29、30、31的位置及各齒輪的齒數(shù)
因?yàn)檫@些傳動(dòng)軸都是在主軸之間按直線分布，傳遞的轉(zhuǎn)速也不變，所以傳動(dòng)軸上只需一個(gè)齒輪傳動(dòng)，齒數(shù)可按標(biāo)準(zhǔn)自定。考慮便于生產(chǎn)管理，主軸9、10上的齒輪齒數(shù)為25，主軸轉(zhuǎn)速為360r/min；主軸13、14、15、16上的齒數(shù)為28，主軸轉(zhuǎn)速為322r/min。
將傳動(dòng)設(shè)計(jì)的全部齒輪齒數(shù)、模數(shù)及所在排數(shù)，按規(guī)定格式標(biāo)在傳動(dòng)系統(tǒng)圖（圖001）中。最后計(jì)算各主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速與原始依據(jù)圖的要求基本一致，轉(zhuǎn)速相對(duì)損失在5％以內(nèi)；潤(rùn)滑泵轉(zhuǎn)速也符合要求。
5.4 繪制多軸箱總圖及零件圖
5.4.1 多軸箱零件設(shè)計(jì)
多軸箱總圖設(shè)計(jì)中，大多數(shù)零件是選用通用件、標(biāo)準(zhǔn)件和外購(gòu)件；對(duì)于變位齒輪、專用軸等零件，則設(shè)計(jì)零件圖。
5.4.2 多軸箱總圖設(shè)計(jì)
通用多軸箱總圖設(shè)計(jì)包括繪制主視圖、展開圖，繪制裝配表，制定技術(shù)條件等四部分。
(1)主視圖 主要表明多軸箱主軸位置及齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，齒輪齒數(shù)、模數(shù)及所在排數(shù)，潤(rùn)滑系統(tǒng)等。因此，繪制主視圖就是在設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖上標(biāo)出各軸編號(hào)，畫出潤(rùn)滑系統(tǒng)，標(biāo)注主軸、油泵軸、驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速、油泵軸轉(zhuǎn)向、驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)向及坐標(biāo)尺寸、最低主軸高度尺寸及箱體輪廓尺寸等。并標(biāo)注部分件號(hào)。
(2)展開圖 其特點(diǎn)是軸的結(jié)構(gòu)圖形多。各主軸、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)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(jiǎn)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(jié)構(gòu)。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(guān)系。
2)對(duì)結(jié)構(gòu)相同的同類型主軸、傳動(dòng)軸可只畫一根，在軸端注明相同軸的軸號(hào)即可。
3)展開圖上應(yīng)完整標(biāo)注多軸箱的三大箱體厚度尺寸及箱壁和內(nèi)腔有關(guān)聯(lián)洗尺寸、主軸外伸長(zhǎng)度等。
(3)多軸箱技術(shù)條件 多軸箱總圖上應(yīng)注明多軸箱箱部裝要求。即：
1)多軸箱制造和驗(yàn)收技術(shù)條件：多軸箱按ZBJ58011-89《組合機(jī)床多軸箱制造技術(shù)條件》進(jìn)行制造，按ZBJ58011-89《組合機(jī)床多軸箱驗(yàn)收技術(shù)條件》進(jìn)行驗(yàn)收。
2)主軸精度：按JB3043-82《組合機(jī)床多軸箱精度》標(biāo)注進(jìn)行驗(yàn)收。
(4)主軸和傳動(dòng)軸裝配表（圖5.3） 把多軸箱中每根軸（主軸、傳動(dòng)軸、油泵軸）上齒輪套等基本零件的型號(hào)規(guī)格、尺寸參數(shù)和數(shù)量及標(biāo)準(zhǔn)件、外購(gòu)件等，按軸號(hào)配套，用裝配表表示。這樣使圖表對(duì)照清晰易看，節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間，方便裝配。
圖5.3 主軸和傳動(dòng)軸裝配表
結(jié) 論
此次設(shè)計(jì)是在完成了大學(xué)期間的所有專業(yè)課程之后，對(duì)專業(yè)理論知識(shí)的延伸和拓展，是把課本知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，使學(xué)生充分發(fā)揮自身所學(xué)知識(shí)，并加深對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和應(yīng)用，并從中完善自己學(xué)業(yè)中的不足之處。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是立臥式44軸組合鉆床上主軸軸箱設(shè)計(jì)，對(duì)于重要的專用部件多軸箱的設(shè)計(jì)，其中包括多軸箱箱體的組成，大小以及計(jì)算，在計(jì)算過程中，要對(duì)鉆孔切削用量、切削參數(shù)、動(dòng)力參數(shù)查詢并加以分析確定。對(duì)動(dòng)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(shè)計(jì)，我對(duì)組合機(jī)床的出現(xiàn)、國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況和它在機(jī)械行業(yè)中的重要性有了深刻的了解，對(duì)組合機(jī)床結(jié)構(gòu)方面的知識(shí)有了一定的認(rèn)識(shí)。在設(shè)計(jì)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(xué)們的探討，并在賈老師的幫助下，對(duì)各個(gè)方面的問題一一進(jìn)行了解決。
通過對(duì)本課題的研究，對(duì)多軸箱的構(gòu)成和傳動(dòng)等有了很好的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)了自己認(rèn)真鉆研的精神，對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)有一個(gè)很好的總結(jié)和應(yīng)用。對(duì)齒輪傳動(dòng)，軸的設(shè)計(jì)，都有了一定的認(rèn)識(shí)，對(duì)組合機(jī)床的構(gòu)成有了較深的理解。
畢業(yè)設(shè)計(jì)做完了，大學(xué)也畫上了一個(gè)完美的句號(hào)，也嘗到成功的味道，但漫漫的人生路還需繼續(xù)努力。我們的人生才剛剛起步，還有好長(zhǎng)的路要走。面對(duì)日趨激烈的就業(yè)形勢(shì)，我們相信只要學(xué)好知識(shí)，以一種刻苦勤勞的精神對(duì)待工作，我們定會(huì)闖出不平凡的人生。我始終相信，付出了就會(huì)有回報(bào)。
致 謝
經(jīng)過三個(gè)多月的忙綠和努力，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)終于接近尾聲了。在這里，我很感謝我有這樣一次機(jī)會(huì)，能夠獨(dú)立地完成一個(gè)課題，并且在整個(gè)過程中，能夠更多學(xué)習(xí)一些實(shí)踐應(yīng)用知識(shí)，從而增強(qiáng)我們實(shí)踐操作、動(dòng)手和獨(dú)立思考問題的能力。
本次設(shè)計(jì)是在賈老師的悉心指導(dǎo)下完成的。從畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的選擇、到選課題的研究和論證，再到本畢業(yè)設(shè)計(jì)的編寫、修改，每一步都有賈老師的細(xì)心指導(dǎo)和認(rèn)真的解析。在賈老師的指導(dǎo)下，我在各方面都有所提高，老師以嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)，一絲不茍的治學(xué)態(tài)度和勤勉的工作態(tài)度深深感染了我，給我巨大的啟迪，鼓舞和鞭策，并成為我人生路上值得學(xué)習(xí)的榜樣，使我的知識(shí)層次又有所提高。
同時(shí)感謝所有教育過我的專業(yè)老師，你們傳授的專業(yè)知識(shí)是我不斷成長(zhǎng)的源泉也是完成本論文的基礎(chǔ)。
也感謝我同一組的組員，是你們?cè)谖矣龅诫y題是幫我找到大量資料，解決難題。
再次真誠(chéng)感謝所有幫助過我的老師同學(xué)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅提高了我獨(dú)立思考問題解決問題的能力而且培養(yǎng)了認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，一絲不茍的學(xué)習(xí)態(tài)度。
由于經(jīng)驗(yàn)匱乏，能力有限，設(shè)計(jì)中難免有許多考慮不周全的地方，希望各位老師多加指教。
最后，我要向百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱，評(píng)議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝。
參考文獻(xiàn)
[1] 謝家瀛.組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002.
[2] 大連組合機(jī)床研究所編.組合機(jī)床設(shè)計(jì)第一冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1975.
[3] 范國(guó)清.組合機(jī)床通用部件專輯[M].大連：大連組合研究所，1975.
[4] 沈陽(yáng)工學(xué)院.組合機(jī)床設(shè)計(jì)[M].上海：上海科技出版社,1985.
[5] 裘愉.從幾個(gè)側(cè)面看組合機(jī)床的發(fā)展動(dòng)向[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，1994（1）.
[6] 徐英男.組合機(jī)床及其自動(dòng)線的使用與調(diào)整[M].北京：勞動(dòng)人事出版社,1987.
[7] 李秀敏.組合機(jī)床行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展思考[J].航空制造技術(shù)，2003（4）.
[8] 李如松.組合機(jī)床和自動(dòng)線的技術(shù)發(fā)展[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，1990（1）.
[9] N. Chernor. Machine Tools[M],1984.
[10] John. L. Feirer. Machine Tools Netalworking [M],1973.
[11] Menfred Weck. Handbook of Machine Tools [M],1984.
[12] 朱冬梅，胥北瀾.畫法幾何及機(jī)械制圖[M].北京:高等教育出版社，2000.
[13] 周開勤.機(jī)械零件手冊(cè)[M].北京:高等教育出版社，2001.
[14] 韓進(jìn)宏.互換性與技術(shù)測(cè)量[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2004.
收藏