臥式雙面28軸組合鉆床左主軸箱設計

臥式雙面28軸組合鉆床左主軸箱設計,臥式雙面28軸組合鉆床左主軸箱設計,臥式,雙面,28,組合,鉆床,主軸,設計 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 35 頁 1. 緒 論 1.1 課題背景及目的 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，是以通用部件為基礎，配以按工件特定形狀和加工工藝設計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機床。組合機床是根據(jù)工件加工要求，以大量通用部件為基礎，配以少量專用部件組成的一種高效專用機床。通用零部件通常占整個機床零部件的70％～90％，只需要根據(jù)被加工零件的形狀及工藝改變極少量的專用部件就可以部分或全部進行改裝，從而組成適應新的加工要求的設備。由于在組合機床上可以同時從幾上方向采用多把刀具對一個或數(shù)個工件進行加工，所以可減少物料的搬運和占地面積，實現(xiàn)工序集中，改善勞動條件?，?提高生產效率和降低成本?。將多臺組合機床聯(lián)在一起，就成為自動生產線。組合機床廣泛應用于需大批量生產的零部件，如汽車等行業(yè)中的箱體等。通用部件按其功能通常分為五大類。 1.動力部件。動力部件是用于傳遞動力，實現(xiàn)工作運動的通用部件。 2.支撐部件。支撐部件是用于安裝動力部件、輸送部件等的通用部件。 3.輸送部件。輸送部件是具有定位和加緊裝置、用于安裝工件并運送到預定工位并運送到預定工位的通用部件。 4.輔助部件。輔助部件包括定位、加緊、潤滑、冷卻、排屑以及自動線的清洗機等各種輔助裝置。 主軸箱是組合機床的重要組成部分。包括通用主軸箱和專用主軸箱，本設計的是通用主軸箱，包括主軸，傳動軸，動力部件以及其他輔助裝置。 主軸箱設計具有以下特點： 1.傳動方案緊湊。 2.為了實現(xiàn)較小軸間距，我們采取了將徑向、軸向軸承都取錯開排列方式。 3.用徑向滾珠軸承代替滾針軸承。 4.在結構空間受限的情況下，為了提高主軸、傳動軸的剛度，在結構上將主軸、傳動軸盡可能取較大外徑。 5.主軸箱與動力箱動力傳遞取聯(lián)軸器傳動。 6.提高齒輪的結構強度。 圖1.1 組合機床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時，工件一般不旋轉，由刀具的旋轉運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉，由刀具作進給運動，也可實現(xiàn)某些回轉體類零件（如飛輪、汽車后橋半軸等）的外圓和端面加工。 組合機床具有如下的特點： 1.主要用于棱體其零件和雜件的孔面加工。 2.生產率高。因為工序集中，可多面、多工位、多軸、多刀同時自動加工。 3.加工精度穩(wěn)定。因為工序固定，可選用成孰的通用部件、精密夾具和自動工作循環(huán)來保證加工精度的一至性。 4.研制周期短，便于設計、制造和使用維護，成本低。因為通用化、系列化、標準化程度高，通用零部件占70％～90%，通用件可組織批量生產進行預制或外購。 5.自動化程度高，勞動強度低。 6.配置靈活。因結構是橫塊化、組合化?？砂垂ぜ蚬ば蛞?，用大量通用部件和少量專用部件靈活組成各種類型的組合機床及自動線；機床易于改裝：產品或工藝變化時，通用部件一般還可以重復利用。 組合機床有了以下的發(fā)展： 1.數(shù)控化。數(shù)控組合機床的出現(xiàn)，不僅完全改變了過去那種由繼電器電路組成的組合機床的控制系統(tǒng)，而目．也使組合機床機械結構乃至通用部件標準發(fā)生了或正在發(fā)生著巨大的變化。 2.模塊化。數(shù)控加1二模塊化極大地豐富了組合機床的通用件，它必將引起組合機床通用件發(fā)生根本性變化。 3.高速化。由于高速加工可大大降低零件表面粗糙度及切削力，大大減小切削溫度，提高生產效率，故機床的高速化研究方興未艾，特別是數(shù)控機床的主運動和進給運動速度已達到了驚人高速。如美國生產的加工中心，主軸轉速可達15 000—60000r／min，工作臺快進速度高達90—120m／min 。順應機床高速化的潮流，組合機床的速度也越來越高。例如德國大眾汽車廠在加工鋁金缸蓋燃燒室側面時，采用PCD銑刀，銑削速度高達3075m／min，進給速度達3600mm／min，而采用安裝有CBN刀片的新穎鏜刀加工灰鑄鐵時，切削速度達800m／min，進給速度達1500 mm／min。 4.精密化。由于機床實現(xiàn)了數(shù)控化，因而機床的加工精度越來越高，使一些過去看來難以達到的加工精度今天也已經實現(xiàn)了。 5.全防護化。全封閉是現(xiàn)在機床的一大特點，不論是單機還是機床生產線，均采用全封閉的外罩， 電器、液壓全部采用空中走線。全封閉防護，不但使機床及其生產線外形美觀，而且也提高了安全性、可靠性和維修的便利性。 1.2 國內外研究狀況 專用機床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機床中某些部件因重復使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產生了組合機床。 最早的組合機床是1911年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機床制造廠都有各自的通用部件標準。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機床制造廠協(xié)商，確定了組合機床通用部件標準化的原則，即嚴格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結構未作規(guī)定。 二十世紀70年代以來，隨著可轉位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術的發(fā)展，組合機床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達0.05毫米／1000毫米，表面粗糙度可低達2.5～0.63微米；鏜孔精度可達IT7～6級，孔距精度可達0.03～0.02微米。 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，生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經標準化和系列化，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、大量生產中得到廣泛應用，并可用以組成自動生產線。 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。 組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結構、縮短生產節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。 1928年，前蘇聯(lián)開始生產組合機床。我國的組合機床制造技術是從“一五”計劃期間，“—汽”、‘洛拖’’引進組合機床開始的。1956年3月，當時的第一機械工業(yè)部第二機器管理局批準成立了第一專業(yè)設計處(即現(xiàn)大連組合機床研究所的前身)，全面引進了前蘇聯(lián)的組合機床通用部件和設計指導資料，開始了我國組合機床的創(chuàng)業(yè)階段。并于同年在大連機床廠制造出我國的第一臺組合機床、1961年，又制造出我國第一條組合機床自動線。組合機床設計制造從“一所一廠”起步已發(fā)展到如今—個獨立的配套齊全的行業(yè)。 在我國，組合機床發(fā)展已有28年的歷史，其科研和生產都具有相當?shù)幕A，應用也已深入到很多行業(yè)。是當前機械制造業(yè)實現(xiàn)產品更新，進行技術改造，提高生產效率和高速發(fā)展必不可少的設備之一。組合機床及其自動線是集機電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質、經濟實用，因而被廣泛應用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。組合機床設計制造從“一所一廠”起步已發(fā)展到如今—個獨立的配套齊全的行業(yè)。 我國組合機床制造技術的發(fā)展大體經歷／以下四個階段 1．引進消化，開創(chuàng)我國組合機床技術標準體系 2．普及組合機床技術，發(fā)展形成行業(yè) 3．組織科技攻關，努力擔高組合機床技術水平 4． 柔性制造技術的發(fā)展，推動了組合機床傳統(tǒng)制造技術的轉變 1.3 論文構成及研究內容 目前，組合機床主要用于平A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)大批大量生產中以獲得廣泛的應用；在一些中小批量生產的企業(yè)，如機床、機車、工程機械等制造業(yè)中也已推廣應用。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)展起步比較晚，但通過不斷引進大量先進的技術和設備，經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28軸組合鉆床左主軸箱設計，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軸和齒輪分布的結構圖。 本次設計研究的主要是臥式雙面28軸組合鉆床左主軸箱設計，本次設計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它部件的選用。 2. 加工工藝分析 加工對象：氣缸缸體 材料牌號：HT250 材料硬度：HB190-240 加工內容：在左面上鉆孔17個和荒擴凸輪軸孔1個 生產批量：5000萬臺/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，并經過技術經濟分析后擬定出先進、合理、經濟、可靠的工藝方案。 本工序中以上頂面兩個工藝定位銷孔作為基準，同時加工： (1) 在左端面上鉆17個孔（圖2.1），擴￠51.6mm深31.6mm。 圖2.1 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；后者機構特殊，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、動力箱或電動機齒輪13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)。標注個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 多軸箱通用零件包括：通用箱體類零件、通用主軸、通用傳動軸、通用齒輪和套。為節(jié)約時間，把握設計重點，其詳細不在此列說。 4.多軸箱的設計 多軸箱傳動設計，是依據(jù)動力箱軸位置和轉速，各主軸位置及其轉速要求，設計傳動鏈，把驅動軸和各主軸獲得預定的轉速和轉向。目前多軸設計有一般設計法和電子計算機輔助設計法兩種。計算機設計多軸箱，由人工輸入原始數(shù)據(jù)，按事先編制的程序，通過人機交互方式，可迅速、準確的設計傳動系統(tǒng)，繪制多軸箱總圖、零件圖和箱體補充加工圖，打印出軸孔坐標及組件明細表。一般設計發(fā)的順序是：繪制多軸箱設計原始依據(jù)圖；確定主軸結構、軸頸及齒輪擬定傳動系統(tǒng)；計算主軸、傳動軸坐標（也可用計算機計算和驗算箱體軸孔的坐標尺寸）、繪制坐標檢查圖；繪制多軸箱總圖，零件圖及編制組件明細表。具體內容和方法簡述如下。 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。在繪制主軸位置時，要特別注意：主軸和被加工零件在機床上是面對面安放的，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，多軸箱上的坐標尺寸基準和零件工序圖上的基準經常不重合，應根據(jù)多軸箱與加工零件的相對位置找出統(tǒng)一基準，并標出其相對位置關系尺寸，然后根據(jù)零件工序圖各孔位置尺寸，算出多軸箱上各主軸坐標值。 (3)根據(jù)加工示意圖標注各主軸轉速及轉向主軸逆時針轉向（面對主軸看）可不標，只注順時針轉向。 (4)標明動力部件型號及其性能參數(shù)等。 圖4.1，4.2所示為立臥式雙面21軸組合鉆床上主軸箱設計原始依據(jù)圖。 圖4.1 多軸箱設計原始依據(jù)圖 圖4.2 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 氣缸體。材料及硬度：HT250，190～240HBS。 2. 主軸外尺寸及切削用量（表4.1）。 3. 動力部件1TD32Ⅲ，電動機功率4.0KW，電動機轉速1440r/min。 表4.1 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 工序內容 n(r/min) v(m/min) f(mm/min) 8 50/30 115 荒闊凸輪軸孔￠51.6 155 25.13 60 2,7 32/20 115 鉆2-￠13.9深45.5(通孔) 375 16.38 60 13 32/20 115 鉆￠8.5 深18.5,倒角￠11×90° 460 12.28 60 3 4 6 32/20 115 鉆￠8.5深20.5，深孔￠11×90° 460 12.28 60 鉆￠8深17.5 520 13.07 60 鉆￠16深33 340 17.09 60 1,12,14，15,16,18 17 32/20 115 鉆6-￠8.5倒角￠11×90° 460 12.28 60 鉆￠8.5深13 460 12.28 60 5 32/20 115 鉆3-￠6.7深24.5倒角 ￠9×90° 469 9.8 60 9,10 25/1 85 11 25/1 85 鉆￠8.5深23.5倒角￠11×90° 460 12.28 60 4.2 主軸、齒輪的確定及動力計算 4.2.1 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。 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——7和12——18軸選半徑為10mm;主軸9、10、11選半徑為7.5mm，主軸8選半徑為12.5mm。 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15和16可以使用圓錐滾子軸承，他承載的能力大，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。本次設計多采用類比法。同時為了便于生產，同一多軸箱中的模數(shù)規(guī)格一般不多余兩種?，F(xiàn)本設計中采用的模數(shù)為2、3mm。 4.2.2 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P按下列公式計算： P = P + P + P= P + P + P 式中P——切削功率，單位KW； P——空轉功率，單位KW； P——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［1］中的表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 主軸8加工的工序內容和切削用量。 主軸8的切削轉矩T=10DfHB。 進給量f＝60mm/min＝(60÷155)mm/r = 0.387mm/min 布氏硬度HB＝HB－（HB－HB）＝240－（240－190）＝223.33 切削轉矩T=10DfHB ＝10×60×0.156×223.33 ＝10×21.558×0.229×25.667=1175.11N.mm 主軸8的切削功率P＝＝＝0.018KW 主軸2,7加工的工序內容和切削用量一樣，主軸1～18的切削功率一樣。主軸2,7的切削轉矩T=10DfHB。 進給量f＝60mm/min＝60÷375mm/r = 0.16mm/min 布氏硬度HB＝HB－（HB－HB）＝240－（240－190）＝223.33 切削轉矩T＝10DfHB ＝10×13.9×0.16×223.33 ＝10×148.5×0.231×25.67 ＝8799.3037N·mm 主軸2,7的切削功率P＝＝＝0.33KW 主軸13的切削轉矩T=10DfHB。 進給量f＝60mm/min＝(60÷460)mm/r = 0.13mm/min 布氏硬度HB＝HB－（HB－HB）＝240－（240－190）＝223.33 切削轉矩T＝10DfHB ＝10×18.5×0.13×223.33 ＝10×255.6385×0.13×25.67 ＝8530.9128N·mm 主軸13的切削功率P＝＝＝0.37KW 主軸3的切削轉矩T4=10DfHB 進給量f4＝60mm/min＝(60÷460)mm/r = 0.13mm/min 布氏硬度HB＝HB－（HB－HB）＝240－（240－190）＝223.33 切削轉矩T4＝10DfHB ＝10×20.5×0.13×223.33 ＝10×310.6936×0.13×25.67 ＝10368.1568N·mm 主軸3的切削功率P4＝＝＝0.49KW 主軸4的切削轉矩T5=10DfHB 進給量f5＝60mm/min＝(60÷520)mm/r = 0.031mm/min 布氏硬度HB＝HB－（HB－HB）＝240－（240－190）＝223.33 切削轉矩T5＝10DfHB ＝10×8×0.031×223.33 ＝10×51.984×0.0617×25.67 ＝823.345N·mm 主軸4的切削功率P5＝＝＝0.044KW 主軸6的切削轉矩T6=10DfHB 進給量f6＝60mm/min＝(60÷340)mm/r = 0.176mm/min 布氏硬度HB＝HB－（HB－HB）＝240－（240－190）＝223.33 切削轉矩T6＝10DfHB ＝10×16×0.176×223.33 ＝10×194.0117×0.249×25.67 ＝12406.92N·mm 主軸6的切削功率P6＝＝＝0.433KW 主軸1、12、14、15、16、18的切削轉矩T7=10DfHB 進給量f7＝60mm/min＝(60÷460)mm/r = 0.13mm/min 布氏硬度HB＝HB－（HB－HB）＝240－（240－190）＝223.33 切削轉矩T7＝10DfHB ＝10×8.5×0.13×223.33 ＝10×58.33×0.196×25.67 ＝2927.34N·mm 主軸1、12、14、15、16、18的切削功率P7＝6×＝6×＝0.83KW 主軸17的切削轉矩T8=10DfHB 進給量f8＝60mm/min＝(60÷460)mm/r = 0.13mm/min 布氏硬度HB＝HB－（HB－HB）＝240－（240－190）＝223.33 切削轉矩T8＝10DfHB ＝10×8.5×0.13×223.33 ＝10×58.33×0.196×25.67 ＝2927.34N·mm 主軸17的切削功率P8＝＝＝0.14KW 主軸5、9、10的切削轉矩T9=10DfHB 進給量f9＝60mm/min＝(60÷469)mm/r = 0.13mm/min 布氏硬度HB＝HB－（HB－HB）＝240－（240－190）＝223.33 切削轉矩T9＝10DfHB ＝10×6.7×0.13×223.33 ＝10×37.114×0.196×25.67 ＝1867.342N·mm 主軸5、9、10的切削功率P9＝3×＝3×＝0.27KW 主軸11的切削轉矩T10=10DfHB 進給量f10＝60mm/min＝(60÷460)mm/r = 0.13mm/min 布氏硬度HB＝HB－（HB－HB）＝240－（240－190）＝223.33 切削轉矩T10＝10DfHB ＝10×8.5×0.13×223.33 ＝10×58.33×0.196×25.67 ＝2934.77N·mm 主軸11的切削功率P10＝＝＝0.14KW 切削功率P＝P＝P+P+ P+ P4+ P5+ P6+ P7+ P8+ P9+ P10 ＝3.065KW (2)空轉功率的計算 主軸3、4、5、6、11、12、14、9、8、10、13、17的空轉功率按［1］中的表4－6得：P＝0.031KW。 主軸1、18的空轉功率查［1］中的表4－6得：P＝0.028KW。 主軸15的空轉功率查［1］中的表4－6得：P＝0.025KW。 主軸2的空轉功率按［1］中的表4－6得：P＝0.024KW。 主軸7的空轉功率按［1］中的表4－6得：P空轉5＝0.035KW。 傳動軸16的總空轉功率查［1］中的表4－6得：P空轉6＝0.13KW。 P=P＝12×P+2×P+P+P+P +P空轉6 ＝12×0.031+2×0.028+0.025+0.024+0.13 ＝0.607KW (3)損失功率的計算 總的功率損失P＝P＝0.20KW 多軸箱所需功率P＝P + P + P＝3.065+0.607+0.20＝3.872KW 4.3 多軸箱傳動設計 4.3.1 擬定傳動路線 把驅動軸0軸通過傳動軸19，再在19軸上加齒輪連接主軸1,3,；把主軸1、2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中心傳動軸20；把主軸3、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中心傳動軸21；把主軸4、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中心傳動軸22；把主軸3、13、16視為一組同心圓主軸，在其圓心（即三主軸軸必組成的三角形外接圓圓心）處設中心傳動軸26；把主軸13、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中心傳動軸29；把主軸11、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中心傳動軸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中心傳動軸31；把主軸14、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中心傳動軸32；把主軸16、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中心傳動軸27；把主軸17、18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中心傳動軸28。 把驅動軸0軸通過傳動軸23，再在23軸上加齒輪連接主軸5,6,；把主軸6、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中心傳動軸24；把主軸7通過傳動軸25，再在25軸上加齒輪連接主軸8,9,；達到傳動的目的。 圖4.3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)原始依據(jù)圖4.2，算出驅動軸、主軸坐標尺寸，如表4.2所示。 表4.2 驅動軸、主軸坐標值 坐標 銷0 驅動軸0 主軸1 主軸2 主軸3 主軸4 主軸5 X 0.000 170.000 190.000 224..000 320.000 428.000 428.000 Y 0.000 400.000 164.000 106.000 222.000 245.000 197.400 坐標 主軸6 主軸7 主軸8 主軸9 主軸10 主軸11 主軸12 X 464.500 540.000 464.500 518.000 480.000 520.000 445.000 Y 123.000 106.000 174.800 207.040 225.070 247.000 299.000 坐標 主軸13 主軸14 主軸15 主軸16 主軸17 主軸18 X 376.000 417.00 443.000 310.000 254.000 274.00 Y 360.000 398.000 471.000 386.000 414.000 471.00 4.3.3 確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù) (1)確定傳動軸19的位置及各齒輪的齒數(shù) 驅動軸0軸通過傳動軸19，再在19軸上加齒輪連接主軸1,3,，可通過作圖初定。為保證齒輪齒根強度，應使齒根到孔壁或鍵槽的壁厚α≥2m(m為齒輪模數(shù))。若取m=3，則從圖中量得中心距＝69mm，取=18并按［1］中公式(4-3)、式(4－5)、式(4－6)依次求得齒數(shù)以及轉速。即： ＝－18＝－18＝28 （設在第Ⅴ排） ＝＝(720×)r/min＝462r/min 由 若取m=2 =58，=62， 則 ===0.995 == 29 （設在第Ⅱ排） 同理可得 =31 （設在第Ⅲ排） =×=29 =X=31 根據(jù) 求的=462（與460r/min很接近） 同理可得 =462（與460r/min很接近） (2)確定傳動軸20的位置及其與主軸2間的齒輪副齒數(shù)把主軸1、2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中心傳動軸20；，取中心距＝54mm，從而確定傳動軸20的位置，取模數(shù)m＝2按公式求得： =-=25 （設在第Ⅱ排） ==31X462/25=536 =61 =-=2X61/2-25=36 ==536X25/36=372（與370r/min很接近） 軸21到軸4傳動副的確定，中心距＝57mm，=54,模數(shù)m＝2，按公式得： =-=26 （設在第Ⅲ排） ==462X31/26=550 =520/550=0.945 ==2X54/2(1+0.945)=28 （設在第Ⅱ排） ==550X26/28=510 （與520r/min很接近） (3)確定傳動軸26的位置及主軸3、13、16各齒輪齒數(shù) 26軸分布在3、13、16的同心圓上的。根據(jù)測量的=81 再由公式：=-=81X2/2-31=50 （設在第Ⅲ排） =×=286 則知道 =81，取模數(shù)m=2,則由公式 =- =81-50 =31 （設在第Ⅲ排） =×=286X50/31=461r/min （與460r/min很接近） 同理 = -=31 （設在第Ⅲ排） =461r/min （與460r/min很接近） 取 =50（26軸只為傳動軸） (4)確定傳動軸27,28,29,31,32的位置及其與軸12、14、15,17,18間的齒輪副齒數(shù) 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中心傳動軸31；把主軸14、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中心傳動軸32；把主軸16、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中心傳動軸27；把主軸17、18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中心傳動軸28；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中心傳動軸29；取模數(shù)m＝2，=20,則知道27軸分布在17、16軸的垂直平分線上。====460中心矩=48， 由公式可得：=-=2X48/2-31=17 =×=461X31/17=842 r/min 根據(jù)測量=======48 由公式同理可得 =====17 =====842 r/min =====31 = ====461r/min （與460r/min很接近） (5)確定傳動軸30的位置及其與軸11、12間的齒輪副齒數(shù) 傳動軸30中心取在主軸11、12按直線分布上。取模數(shù)m＝2，中心矩=61，=61,m=2。由公式 ： =-=61X2/2-31=30 （設在第Ⅴ排） =×=461X31/30=477r/min 同理可得； =-=61X2/2-30=3 （設在第Ⅴ排） =×=477X30/31=461r/min （與460r/min很接近） (6)確定傳動軸23的位置及其與主軸5,6及傳動軸23間的齒輪副齒數(shù) 驅動軸0在箱體的中心線上，在傳動軸23軸上加齒輪傳給主軸5,6，取齒輪0的模數(shù)m＝3以及轉速為=720，=65 按公式得： =-=2X65/3-18=25 （設在第Ⅴ排） 23軸為傳動軸，取=25，m=3則 = × =518 由 =60 U==518/340=1.52 ==2X60/2(1+1.52)=24 =-=2X60/2-24=36 （設在第Ⅲ排） = × =518X24/36=345 r/min （與340r/min很接近） 同理可得=48 =23 =- =2X48/2-23=25 （設在第Ⅱ排） = × =518X23/25=476 r/min（與469r/min很接近） (7)確定傳動軸24的位置及其與軸6、7間的齒輪副齒數(shù) 傳動軸24中心取在主軸6、7按直線分布上。取模數(shù)m＝2，中心矩=53 按公式得：=-=2X53/2-36=17 （設在第Ⅲ排） = × =345X36/17=730 r/min 中心矩=49 按公式得：=-=2X49/2-17=32 （設在第Ⅲ排） = × =730X17/32=387 r/min （與375r/min很接近） (8)確定傳動軸25的位置及其與軸7、8、9間的齒輪副齒數(shù) 把主軸7通過傳動軸25，再在25軸上加齒輪連接主軸8,9, 取齒輪25的模數(shù)m＝2以及=59 ，=86，=60按公式得： =-=2X59/2-32=27 （設在第Ⅲ排） = × =387X32/27=456 r/min u==456/155=2.94 ==2X86/2(1+2.94)=22 =-=2X86/2-22=64 （設在第Ⅳ排） = × =456X22/64=156 r/min（與155r/min很接近） 同理可得：u==456/469=0.97 ==2X60/2(1+0.972)=30 =-=2X60/2-30=30 （設在第Ⅴ排） = × =456X30/30=456 r/min（與469r/min很接近） 將傳動設計的全部齒輪齒數(shù)、模數(shù)及所在排數(shù)，按規(guī)定格式標在傳動系統(tǒng)圖（圖001）中。最后計算各主軸的實際轉速如表4.3所示（與原始依據(jù)圖的要求基本一至，轉速相對損失在5％以內）；潤滑泵轉速也符合要求。 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 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 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（表4.3） 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。 圖4.4 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。 軟件應用情況：本軟件已在山東華源萊動內燃機有限公司、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濟效益。 結 論 組合機床的設計讓讓我想到大學的課程設計的二級減速箱的設計，都設計到了齒輪的擺放，潤滑等相同的問題。不同的是這次設計的潤滑是由供油系統(tǒng)賴提供潤滑。齒輪的定位是由定位套筒定位和軸端的擋圈定位。軸承的選用是以往設計中沒設計到的，選用了深溝球軸承和推力球軸承的配合使用，因為鉆孔需要的軸向力很到，而深溝球軸承只能承受很小的軸向力，為保證鉆孔時候機床的正常使用，必須配合推力球軸承。 這次的設計主要參考的資料是謝家贏主編的機械設計手冊，還有機械手冊。讓我學會了如何使用手中的參考資料，如何和以往設計中相同之處和不同之處聯(lián)系起來，在比較中選擇自己需要的材料和尺寸配合，通過學習讓我受益匪淺。 此次設計繪圖先使用手工繪制草圖，然后使用計算機AutoCAD繪圖，通過這次設計讓我熟練的使用這個軟件，在以后的工作中更好地使用它，對以后的工作學習有很大幫助。 致 謝 首先感謝學校給我這次鍛煉的機會，再感謝我的導師賈百合老師，他的博學多才令人折服。我在做畢業(yè)設計過程中，遇到了不少困難，尤其是機構和制圖方面的一些小細節(jié)，在導師一遍一遍不厭其煩的指導下改正，最終做出了令自己比較滿意的設計。曾經一度不知道從何下手，以自己的能力根本就沒有發(fā)現(xiàn)的棘手問題。現(xiàn)在想來，在導師的攙扶下走過的這半年做設計的過程，自己還真的長進不少，從中學到很多有用的知識！賈老師，謝謝啦！ 當然在做設計的過程中，很多老師也功不可沒。因為每個老師都有自己的強項，他們在和自己的弟子講些要點的時候，我們都可以去聽，去提問題。提醒我從多面去檢查設計中可能存在的問題。 感謝本組同甘共苦的兄弟們，我畢業(yè)設計能按時按質的完成離不開你們的幫助。在一起討論時讓我收益頗多，都真誠拿出自己解決問題的經驗，我們共同學習，共同進步，讓我的設計漸漸成熟。 祝各位：永遠快樂！生活美好！ 我會永遠記得您！ 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，2006.11 ［6］ 趙萬生．特種加工技術．北京：高等教育出版社，2001.7 ［7］ 張海根．機電傳動控制．北京：機械工業(yè)出版社，2001.12 ［8］ 賈民平，張洪亭，周劍英．測試技術．北京：高等教育出版社，2001.12 ［9］ 董紅玉，徐莉萍．機械控制工程基礎．北京：機械工業(yè)出版社，2006.6 ［10］ 呂廣庶，張遠明．工程材料及成形技術基礎．北京：高等教育出版社，2001.9 ［11］董紅玉．數(shù)控技術．北京：高等教育出版社，2007 ［12］黃健求．機械制造技術基礎．北京：機械工業(yè)出版社，2005.11 ［13］劉極峰．計算機輔助設計與制造．北京：高等教育出版社，2004.7 ［14］韓進宏．互換性與技術測量．北京：機械工業(yè)出版社，2004.7 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