鉆擴(kuò)鉸三孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

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1、 目 錄 摘要 …………………………………………………………………………………………… i Abstract …………………………………………………………………………………… ii 1 緒論 ……………………………………………………………………………………… 1 1.1 組合機(jī)床及其特點(diǎn) ……………………………………………………………… 1 1.2 組合機(jī)床的分類 ………………………………………………………………… 1 1.3 組合機(jī)床的工藝范圍 …………………………………………………………… 3 1.4 組合機(jī)床的

2、發(fā)展方向 …………………………………………………………… 3 2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………… 5 2.1 CA6140機(jī)床后托架的工藝分析 ………………………………………………… 5 2.1.1 CA6140機(jī)床后托架的技術(shù)要求 ……………………………………… 5 2.1.2 確定各表面加工方案 …………………………………………………… 6 2.1.3 確定定位基準(zhǔn) …………………………………………………………… 6 2.1.4 確定組合機(jī)床配置形式 ………………

3、………………………………… 7 2.2 選擇切削用量 …………………………………………………………………… 7 2.2.1 三杠孔加工余量 ………………………………………………………… 7 2.2.2 三杠孔切削用量 ………………………………………………………… 8 2.3 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) …………………………………………………………… 8 2.3.1 被加工零件工序圖 ……………………………………………………… 8 2.3.2 加工示意圖 ……………………………………………

4、………………… 9 2.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖 …………………………………………………… 13 2.3.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 …………………………………………………… 14 3 多軸箱設(shè)計(jì) …………………………………………………………………………… 16 3.1 繪制多軸箱原始依據(jù)圖 ……………………………………………………… 16 3.2 主軸、齒輪的確定 …………………………………………………………… 18 3.3 主軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì) ……………………………………………………………… 18

5、 3.3.1 主軸1傳動(dòng)鏈 ………………………………………………………… 18 3.3.2 主軸2、3傳動(dòng)鏈 ……………………………………………………… 20 3.3.3 主軸箱所需動(dòng)力的計(jì)算 ……………………………………………… 22 3.3.4 主軸箱各軸位置的確定、繪制坐標(biāo)檢視圖 ………………………… 23 3.4 繪制多軸箱總圖及零件圖 …………………………………………………… 24 3.4.1 多軸箱總圖設(shè)計(jì) ……………………………………………………… 24 3.4.2 多軸箱零

6、件設(shè)計(jì) ……………………………………………………… 25 4 多軸箱零件的校核 …………………………………………………………………… 26 4.1 軸的校核 ……………………………………………………………………… 26 4.1.1 主軸的校核 …………………………………………………………… 26 4.1.2 傳動(dòng)軸的校核 ………………………………………………………… 29 4.1.3 軸承的校核 …………………………………………………………… 30 4.1.4 齒輪的校核 …………………………………………………

7、………… 40 結(jié)論 ………………………………………………………………………………………… 43 致謝 ………………………………………………………………………………………… 45 參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………… 46 9 1 緒論 1.1 組合機(jī)床及其特點(diǎn) 組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量專用部件組成的工序高度集中的高效專用機(jī)床。它能夠?qū)σ环N（或多種）零件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削及滾壓等工序，生產(chǎn)效率高，加工精度穩(wěn)定。 組合機(jī)床與通用機(jī)

8、床、其他專用機(jī)床比較，具有以下特點(diǎn)： 1、組合機(jī)床上的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約占全部機(jī)床零、部件總量的70-80%，因此設(shè)計(jì)和制造的周期短，投資少，經(jīng)濟(jì)效果好。 2、由于組合機(jī)床采用多刀加工，并且自動(dòng)化程度高，因而比通用機(jī)床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動(dòng)強(qiáng)度低。 3、組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過(guò)周密設(shè)計(jì)和長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，又有專門廠成批制造，因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、工作可靠，使用和維修方便。 4、在組合機(jī)床上加工零件時(shí)，由于采用專用夾具、刀具和導(dǎo)向裝置等，加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對(duì)操作工人的技術(shù)水平要求不高。 5、當(dāng)被加工產(chǎn)品更新時(shí)，采用其他類型的專用機(jī)床時(shí)，其大部分部件要報(bào)廢。用組合機(jī)床時(shí)，其通用

9、部件和標(biāo)準(zhǔn)零件可以重復(fù)利用，不必另行設(shè)計(jì)和制造。 6、組合機(jī)床易于聯(lián)成組合機(jī)床自動(dòng)線，以適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)需要。 組合機(jī)床雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但也還有缺點(diǎn)： 1、組合機(jī)床的可變性較萬(wàn)能機(jī)床低，重新改裝時(shí)有10%-20%的零件不能重復(fù)利用，而且改裝時(shí)勞動(dòng)量較大。 2、組合機(jī)床的通用部件不是為某一種機(jī)床設(shè)計(jì)的，它是具有較廣的適應(yīng)性。這樣，就使組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)較專用機(jī)床稍為復(fù)雜些。 1.2 組合機(jī)床的分類 組合機(jī)床的通用部件有大型和小型兩大類。它們不僅在體積和功率上有大小之別，而且在結(jié)構(gòu)和配置型式等方面也有很大差異。這里主要說(shuō)明大型組合機(jī)床的配置型式。 大型組合機(jī)床的配置型式可分為三大類：

10、1、單工位組合機(jī)床 這類組合機(jī)床夾具和工作臺(tái)都固定不動(dòng)。動(dòng)力滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，滑臺(tái)上的動(dòng)力箱實(shí)現(xiàn)切削主運(yùn)動(dòng)。根據(jù)動(dòng)力箱和多軸箱的安置方式不同，又可分為以下幾種： (1)臥式組合機(jī)床（動(dòng)力箱水平安裝）； (2)立式組合機(jī)床（動(dòng)力箱垂直安裝）； (3)傾斜式組合機(jī)床（動(dòng)力箱傾斜安裝）； (4)復(fù)合式組合機(jī)床（動(dòng)力箱具有上述兩種以上的安裝狀態(tài)）。 2、多工位組合機(jī)床 多工位組合機(jī)床的工作臺(tái)，按照一定的節(jié)拍時(shí)間作間歇移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，使工位得到轉(zhuǎn)換。這類機(jī)床的配置型式，常見(jiàn)的有以下四種。 (1)具有移動(dòng)工作臺(tái)的機(jī)床 這類機(jī)床的夾具和工件可作直線往復(fù)移動(dòng)。 (2)具有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的機(jī)床 這種機(jī)

11、床的夾具和工件可繞垂直軸線回轉(zhuǎn)，在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上每個(gè)工位通常都裝有工件。 (3)回轉(zhuǎn)鼓輪式機(jī)床 這種機(jī)床的夾具和工件可繞水平軸線回轉(zhuǎn)。此種機(jī)床一般為臥式單面或臥式雙面，而較少采用三面配置。此外也有輻射式的，它除了安裝臥式動(dòng)力部件外，還在垂直于鼓輪回轉(zhuǎn)的平面上安裝動(dòng)力部件。 (4)中央立柱式機(jī)床 這種機(jī)床具有臺(tái)面直徑較大的環(huán)形回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。在工作臺(tái)中央安裝立柱，立柱上安裝動(dòng)力部件，而在工作臺(tái)的周圍還安裝有臥式動(dòng)力部件，工件和夾具則安裝在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，這種機(jī)床一般都是復(fù)合式的。 3、轉(zhuǎn)塔多軸箱式組合機(jī)床 轉(zhuǎn)塔多軸箱式組合機(jī)床分為兩類：?jiǎn)屋S轉(zhuǎn)塔動(dòng)力頭式組合機(jī)床和多軸轉(zhuǎn)塔頭式組合機(jī)床。前者轉(zhuǎn)塔頭的

12、每個(gè)結(jié)合面可安裝一個(gè)剛性主軸。后者轉(zhuǎn)塔頭的每個(gè)結(jié)合面可安裝一個(gè)多軸箱。這種機(jī)床一般配置型式有： (1)轉(zhuǎn)塔式多軸箱只實(shí)現(xiàn)切削運(yùn)動(dòng)，被加工零件安裝在滑臺(tái)上，由滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)； (2)轉(zhuǎn)塔式多軸箱安裝在滑臺(tái)上，轉(zhuǎn)塔式多軸箱既實(shí)現(xiàn)切削主運(yùn)動(dòng)又實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 其中，轉(zhuǎn)塔多軸箱式組合機(jī)床可能組成雙面式或三面式，同時(shí)對(duì)工件的兩、三個(gè)平面進(jìn)行加工。 除上述各種配置形式外，還采用可調(diào)式組合機(jī)床，以適應(yīng)幾種工件的輪番生產(chǎn)；采用自動(dòng)換刀式和自動(dòng)更換主軸箱式組合機(jī)床，以適應(yīng)孔數(shù)較少和孔數(shù)較多外形尺寸較大的工件；采用工件在機(jī)床上多次安裝與采用多工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式或移動(dòng)工作臺(tái)相結(jié)合的方式的組合機(jī)床，使一臺(tái)組合機(jī)

13、床能對(duì)工件進(jìn)行多次加工；還可采用將若干加工工藝相近似的工件合并加工的成組加工組合機(jī)床，以增大中批量生產(chǎn)的加工能力。 1.3 組合機(jī)床的工藝范圍 組合機(jī)床可完成的工藝有銑平面、刮平面、車端面、鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔、鉸孔、攻絲、倒锪窩、鉆深孔、切槽等。隨著綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床可完成的工藝范圍也在不斷擴(kuò)大，除了上述工藝外，還可完成車外圓、車錐面、車弧面、切削內(nèi)外螺紋、滾壓孔、拉削內(nèi)外圓柱面和平面、磨削、拋光、珩磨，甚至還可以進(jìn)行沖壓、焊接、熱處理、裝配、自動(dòng)測(cè)量和檢查等。 1.4 組合機(jī)床的發(fā)展方向 近幾年組合機(jī)床在汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電機(jī)、儀器、縫紉機(jī)、自行車、閥門、

14、礦山機(jī)械、冶金、航空、紡織機(jī)械及軍工等部門已獲得廣泛的使用，一些中小批量生產(chǎn)部門也開(kāi)始推廣使用。我國(guó)在組合機(jī)床及其自動(dòng)線上將獲得較快的發(fā)展，其發(fā)展方向?yàn)椋? 1、提高通用部件的水平 衡量通用部件水平的主要標(biāo)準(zhǔn)是：品種規(guī)格齊全，動(dòng)、靜態(tài)性能參數(shù)先進(jìn)，工藝性好，精度高和精度保持性好。 目前應(yīng)注意開(kāi)發(fā)適應(yīng)強(qiáng)力銑削的大功率動(dòng)力滑臺(tái)，高精度鏜削頭和高精度滑臺(tái)，以及適應(yīng)中、小批生產(chǎn)的快調(diào)、速換動(dòng)力部件和支承部件。 機(jī)械驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力部件具有性能穩(wěn)定，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。目前，機(jī)械驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力部件應(yīng)用了交流變頻調(diào)速電機(jī)和直流伺服電機(jī)等，使機(jī)械驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力部件增添了新的競(jìng)爭(zhēng)能力。 動(dòng)力部件采用鑲鋼導(dǎo)軌、滾珠絲杠、靜

15、壓導(dǎo)軌、靜壓軸承、齒形皮帶等新結(jié)構(gòu)，支承部件采用焊接結(jié)構(gòu)等。由于提高了部件的精度和動(dòng)、靜態(tài)性能，因而使被加工的工件精度明顯提高，表面粗糙度減小。 2、提高生產(chǎn)率 目前組合機(jī)床及其自動(dòng)線的生產(chǎn)率不斷提高，循環(huán)時(shí)間一般是1-2分鐘，有的只用10-30秒。提高生產(chǎn)率的主要方法是改善機(jī)床布局，增加同時(shí)加工的刀具，減少加工余量，提高切削用量，提高工作可靠性以及縮短輔助時(shí)間等。為了減少自動(dòng)線的停車損失，提高自動(dòng)線的柔性，采用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)線的管理。 3、擴(kuò)大工藝范圍 現(xiàn)在組合機(jī)床及其自動(dòng)線一般已不是完成一個(gè)工件的某幾道工序，而常常是用于完成工件的全部加工工序。除過(guò)去完成平面銑削、鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、

16、攻絲、粗鏜孔外，現(xiàn)在已擴(kuò)大到能完成車削、磨削、拉削、精鏜以及非切削加工（如檢查、自動(dòng)裝配、清洗、試驗(yàn)以及打印分類等）工序。 4、提高加工精度 現(xiàn)在在組合機(jī)床及其自動(dòng)線上又納入了很多精加工工序，如進(jìn)行1級(jí)精鏜，保證孔加工位置度在0.02毫米。為了使自動(dòng)線能穩(wěn)定地保證加工精度，已廣泛采用自動(dòng)測(cè)量和刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)，保證調(diào)刀不停車。 5、提高自動(dòng)化程度 目前組合機(jī)床及其自動(dòng)線發(fā)展十分迅速，越來(lái)越多的組合機(jī)床用于組成自動(dòng)線，組合機(jī)床本身則是全自動(dòng)方向發(fā)展的。為此，重點(diǎn)是解決工件夾壓自動(dòng)化和裝卸自動(dòng)化。 6、提高組合機(jī)床及其自動(dòng)線的可調(diào)性 為了提高中小批生產(chǎn)的一些箱體件的生產(chǎn)率，近幾年來(lái)發(fā)展了可調(diào)

17、的多工序多刀具的組合機(jī)床及其自動(dòng)線，它們大多采用數(shù)字程序控制。除早期發(fā)展的多品種、成組加工的組合機(jī)床及其自動(dòng)線外，還創(chuàng)造了自動(dòng)換刀和自動(dòng)更換多軸箱的組合機(jī)床，還有用于加工中小批生產(chǎn)箱體零件的可自動(dòng)更換對(duì)多軸箱的組合機(jī)床。用一臺(tái)這樣的機(jī)床就能完成一種工件的全部工序加工，能起到一條流水線的作用。特別是數(shù)字程序控制的發(fā)展，為發(fā)展這種機(jī)床創(chuàng)造了更有利的條件。 7、創(chuàng)制超小型組合機(jī)床 為了適應(yīng)儀器儀表工業(yè)小箱體加工需要，創(chuàng)制超小型組合機(jī)床是必需的。這種機(jī)床多由超小型氣動(dòng)液壓頭配置而成，體積小，效率高，并能達(dá)到高的加工精度。 8、發(fā)展專用組合機(jī)床及其自動(dòng)線 隨著組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展，過(guò)去一直被認(rèn)為需按具

18、體加工對(duì)象專門設(shè)計(jì)，而是可以作為通用品種進(jìn)行成批生產(chǎn)的，用戶根據(jù)自己加工產(chǎn)品的需要，配上刀具及工藝裝備，即可組成加工一定對(duì)象的高效機(jī)床。  2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 2.1 CA6140機(jī)床后托架的工藝分析 CA6140機(jī)床后托架的是CA6140機(jī)床的一個(gè)重要零件，因?yàn)槠淞慵叽巛^小，結(jié)構(gòu)形狀也不是很復(fù)雜，但側(cè)面三杠孔和底面的精度要求較高，此外還有頂面的四孔要求加工，但是對(duì)精度要求不是很高。后托架上的底面和側(cè)面三杠孔的粗糙度要求都是，所以都要求精加工。其三杠孔的中心線和底平面有平面度的公差要求等。因?yàn)槠涑叽缇?、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機(jī)器或部件的裝配質(zhì)量

19、，進(jìn)而影響其性能與工作壽命，因此它的加工是非常關(guān)鍵和重要的。 一個(gè)好的結(jié)構(gòu)不但要應(yīng)該達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且要有好的機(jī)械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質(zhì)量，同時(shí)使加工的勞動(dòng)量最??；而設(shè)計(jì)和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的；設(shè)計(jì)者要考慮加工工藝問(wèn)題；工藝師要考慮如何從工藝上保證設(shè)計(jì)的要求。 2.1.1 CA6140機(jī)床后托架的技術(shù)要求 其加工面有底面、側(cè)面三杠孔、頂面的四個(gè)孔、左視圖上的兩個(gè)孔及拉油槽。 1、以底面為主要加工的表面，有底面的銑削加工，其底面的粗糙度要求是，平面度公差要求是0.03。 2、以頂面為主加工面的四個(gè)孔，分別是以和為一組的階梯孔，這組孔

20、的表面粗糙度要求是，，以及以和的階梯孔，其中是裝配鉸孔，其中孔的表面粗糙度要求是，，是裝配鉸孔的表面粗糙度的要求是。 3、側(cè)面的三孔，分別為，，，其表面粗糙度要求 要求的精度等級(jí)分別是，，。 4、左視圖兩孔，一個(gè)為油孔，另一個(gè)為M6螺紋孔。 5、孔內(nèi)需拉油槽，深2mm，長(zhǎng)46mm。 6、后托架毛坯的選擇金屬型澆鑄，因?yàn)樯a(chǎn)率很高。單邊余量一般在1-3mm，結(jié)構(gòu)細(xì)密，能承受較大的壓力，占用生產(chǎn)的面積較小。因?yàn)镃A6140機(jī)床后托架的重量只有3.05kg,而年產(chǎn)量是50000件，為大批量生產(chǎn)。 2.1.2 確定各表面加工方案 1、平面的加工 底面的加工方案為底平面：粗銑—半精銑—精銑

21、（），粗糙度為3.2-1.6，一般不淬硬的平面，表1.4-8[1]，精銑的粗糙度可以較小。 2、孔的加工?10mm孔、?13mm（?20mm）階梯孔1和?10mm（?13mm）階梯孔、?13mm（?20mm）階梯孔2分別使用組合機(jī)床鉆孔加工；側(cè)面三杠孔，，使用組合機(jī)床鉆—擴(kuò)—鉸（），表1.4-7[1]，精度可以達(dá)到；孔和M6孔可分別使用搖臂鉆床鉆孔。 3、孔內(nèi)拉油槽，使用車床，用車刀拉出2mm深油槽。 4、锪平R22 使用搖臂鉆床和锪鉆，锪深2mm。 擬訂工藝路線如下工藝路線如下： 表1-1 后托架零件加工工藝過(guò)程 工序號(hào) 工 序 內(nèi) 容 簡(jiǎn)要說(shuō)

22、明 010 020 030 040 050 060 070 080 090 100 110 120 130 鑄造 時(shí)效 涂底漆 粗銑—半精銑—精銑底面 鉆?10mm和?13mm（?20mm）階梯孔1 鉆?10mm和?13mm（?20mm）階梯孔2 鉆、擴(kuò)、鉸?25.5mm、?30.2mm、?40mm孔 鉆?6mm油孔 鉆?5mm底孔，攻螺紋M6 拉油槽 锪平R22 去毛刺 檢驗(yàn)、入庫(kù) 消除內(nèi)應(yīng)力 防止生銹 先面后孔，加工精基準(zhǔn) 使用組合機(jī)床 使用組合機(jī)床 使用組合機(jī)床 Z3025 Z3025 Z3025 2.1

23、.3 確定定位基準(zhǔn) 精基準(zhǔn)的選擇：后托架零件的下底面既是裝配基準(zhǔn)又是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，用它作為精基準(zhǔn)，能使加工遵循“基準(zhǔn)重合”的原則。 本課題主要研究鉆、擴(kuò)、鉸?25.5mm、?30.2mm、?40mm孔，使用典型的一面兩孔定位方法，可以滿足本工序的加工要求。即：下底面使用支承板定位，限制三個(gè)自由度；中間?13mm孔使用圓銷定位，限制兩個(gè)自由度；端部?13mm孔使用菱形銷定位，限制一個(gè)自由度，則工件為完全定位。夾緊方案，選用勾形壓板，夾緊工件頂面，結(jié)構(gòu)請(qǐng)參閱附圖 2 被加工零件工序圖。 2.1.4 確定組合機(jī)床配置形式 根據(jù)后托架零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝要求、工藝方案，初步選定為回轉(zhuǎn)式夾

24、具四工位組合機(jī)床，分別為鉆孔工位、擴(kuò)孔工位、鉸孔工位、裝卸工位；以及使用鉆套導(dǎo)向。 2.2 選擇切削用量 CA6140機(jī)床后托架的鑄造采用的是鑄鐵制造，其材料是HT150，硬度HB為150-200，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用金屬型鑄造毛坯。 2.2.1 三杠孔加工余量 表1.4-7[2]，可以查得： 鉆孔的精度等級(jí)：，表面粗糙度； 擴(kuò)孔的精度等級(jí)：，表面粗糙度； 鉸孔的精度等級(jí)：， 表面粗糙度。 查閱表1-8[2]，可以查得： 孔，公差=+0.03-0=0.03mm=IT8； 孔，公差=+0.02-0=0.02mm=IT7； 孔，公差=+0.025-0=0.025mm=I

25、T7。 根據(jù)工序要求，加工分為鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔三個(gè)工序完成，及側(cè)面三孔的公差要求，表2.3-8[1]和表1-180[3]，各工序余量如下： 鉆孔：孔，其余量值為11.75mm； 孔，其余量值為14.125mm； 孔，其余量值為19mm。 擴(kuò)孔：孔，其余量值為0.9mm； 孔，其余量值為0.875mm； 孔，其余量值為0.875mm。 鉸孔：孔，其余量值為0.1mm； 孔，其余量值為0.1mm； 孔，其余量值為0.125mm。 2.2.2 三杠孔切削用量 本工序選用高速鋼鉆頭，表6-11[4]、表6-13[4]、表6-14[4]，切削用量初步確定為： 鉆孔：孔，

26、進(jìn)給量f為0.2mm/r，切削速度為22m/min； 孔，進(jìn)給量f為0.22mm/r，切削速度為22m/min； 孔， 進(jìn)給量f為0.3mm/r，切削速度為22m/min。 擴(kuò)孔：孔，進(jìn)給量f為0.25mm/r，切削速度為15m/min； 孔，進(jìn)給量f為0.26mm/r，切削速度為15m/min； 孔，進(jìn)給量f為0.29mm/r，切削速度為15m/min。 鉸孔：孔，進(jìn)給量f為1.0mm/r，切削速度為4m/min； 孔，進(jìn)給量f為1.1mm/r，切削速度為4m/min； 孔，進(jìn)給量f為1.4mm/r，切削速度為4m/min。 2.3 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)

27、，就是針對(duì)具體的被加工零件在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行組合機(jī)床總體方案圖樣文本設(shè)計(jì)。內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖，加工示意圖，機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖和編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。 2.3.1 被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據(jù)制訂的工藝方案，表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床上完成的工藝內(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。 被加工零件工序圖主要包括下列內(nèi)容： (1)被加工零件的形狀和輪廓尺寸及與機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)部位的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸。 (2)加工用定位基準(zhǔn)，夾壓部位及夾緊方向。以便

28、依此進(jìn)行夾具的定位支承、定位，夾緊和導(dǎo)向等機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。 (3)本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形狀公差及技術(shù)要求以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求。 (4)必要的文字說(shuō)明。如被加工零件名稱、編號(hào)、材料、硬度、重量及加工部位的余量等。 后托架零件加工工序圖，詳見(jiàn)附圖2。 2.3.2 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。它是設(shè)計(jì)刀具、輔具、夾具、多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力部件、繪制機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；是對(duì)機(jī)床總體布局和性能的原始要求；也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要技術(shù)文件。 加工示意圖的內(nèi)

29、容有：機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程；工件、刀具及導(dǎo)向、托架及多軸箱之間的相對(duì)位置及其聯(lián)系尺寸；主軸結(jié)構(gòu)類型、尺寸及外伸長(zhǎng)度；刀具類型、數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸（直徑和長(zhǎng)度）；接桿、導(dǎo)向裝置等結(jié)構(gòu)尺寸；刀具、導(dǎo)向套間的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式及配合尺寸等。 (1)刀具的選擇 表1-180[3]、表1-194[3]，表1-215[3]，及2.2.1 三杠孔加工余量初步選擇刀具： 莫氏錐柄麻花鉆（GB/T1438.1-1996）（單位：mm） d=23.50，l1=155，l=276，3號(hào)錐度； d=28.25，l1=175，l=296，3號(hào)錐度； d=38.00，l1

30、=200，l=349，4號(hào)錐度。 錐柄擴(kuò)孔鉆（GB/T4256-2004）（單位：mm） d=25.30，l1=165，l=286，3號(hào)錐度； d=30.00，l1=175，l=296，3號(hào)錐度； d=39.75，l1=200，l=349，4號(hào)錐度。 錐柄機(jī)用鉸刀（GB/T1132-2004）（單位：mm） d=25.50，l=70，L=273，3號(hào)錐度； d=30.20，l=75，L=285，3號(hào)錐度； d=40.00，l=82，L=333，4號(hào)錐度。 本課題主要負(fù)責(zé)鉆孔加工，經(jīng)分析d=28.25mm和d=23.5mm麻花鉆長(zhǎng)度不夠，需要加長(zhǎng)，表1-181[3]選用d=28

31、.25mm，l1=230mm，l=351，3號(hào)錐度的莫氏錐柄長(zhǎng)麻花鉆（GB/T1438.2-1996）和查閱表1-182[3]選用d=23.5mm，l1=240mm，l=360，3號(hào)錐度的莫氏錐柄加長(zhǎng)麻花鉆（GB/T1438.3-1996）。 (2)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇 本工序采用剛性主軸加工，零件上孔的位置精度同時(shí)還靠鉆套的來(lái)保證。本組合機(jī)床設(shè)計(jì)使用固定式鉆套來(lái)導(dǎo)向。固定鉆套結(jié)構(gòu)形式，一般由中間套、可換導(dǎo)套和壓套螺釘組成，中間導(dǎo)套的作用是在導(dǎo)套磨損后，可以較為方便地更換，并不會(huì)破壞鉆模體上的孔，有利于保持導(dǎo)向精度，如圖2-1所示。 圖2-1 導(dǎo)向結(jié)構(gòu) 但是，后托架零件三杠孔的孔間距均

32、為63mm，相對(duì)于孔徑孔間距過(guò)小，設(shè)置中間導(dǎo)套后?28.25mm、?38mm兩孔的中間導(dǎo)套發(fā)生干涉，結(jié)構(gòu)受到限制，同時(shí)本工序選用四工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，不頻繁更換導(dǎo)套，綜合以上幾點(diǎn)情況考慮，不設(shè)置中間套，直接將鉆套與鉆模板按過(guò)應(yīng)配合安裝，這樣還減少了一層誤差，提高了孔的位置精度。 表8-4[4]通用導(dǎo)套的尺寸規(guī)格和表8-5[4]各種導(dǎo)向的布置，則： 鉆孔，導(dǎo)向長(zhǎng)度l1=（1-2.5）d，小直徑取大值，大直徑取小值，綜合考慮并具體問(wèn)題具體分析，選取?38mm中型導(dǎo)套，l=12mm、L=55mm，則導(dǎo)向長(zhǎng)度為67mm；選取?28.25mm中型導(dǎo)套，l=10mm、L=55mm，則導(dǎo)向長(zhǎng)度為65mm；由

33、于?25.5mm孔相對(duì)于另外兩孔工件端面到鉆模板距離大15mm，故選取?23.5mm長(zhǎng)型導(dǎo)套，l=10mm、l2=20、L=55mm，則導(dǎo)向長(zhǎng)度為45mm。 擴(kuò)孔，采用單導(dǎo)向，導(dǎo)向長(zhǎng)度l1=（2-4）d，小直徑取大值，大直徑取小值，綜合考慮并具體問(wèn)題具體分析，選取?39.75mm中型導(dǎo)套，l=12mm、L=55mm，則導(dǎo)向長(zhǎng)度為67mm；選取?30mm中型導(dǎo)套，l=10mm、L=55mm，則導(dǎo)向長(zhǎng)度為65mm；選取?25.3mm長(zhǎng)型導(dǎo)套，l=10mm、l2=20、L=55mm，則導(dǎo)向長(zhǎng)度為45mm。 鉸孔同擴(kuò)孔。 (3)確定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度 表6-20[4]，組合機(jī)床切削力，切

34、削轉(zhuǎn)矩及切削功率為： ，，， 鉆?38mm孔 鉆?28.25mm孔 鉆?23.5mm孔 表3-4[4]，，剛性主軸，取，，則初定主軸直徑為： 考慮便于生產(chǎn)管理，適當(dāng)簡(jiǎn)化規(guī)格，綜合考慮加工精度和具體工作條件以及三孔間距均為63mm，間距比較小，表3-6[4]和表4-3[4]選定主軸I外伸長(zhǎng)度L=135mm，外徑D=67mm，內(nèi)徑d1=48mm的滾錐軸承主軸，配套的刀具接桿為4號(hào)莫氏錐度，主軸直徑為40mm；主軸II外伸長(zhǎng)度L=115mm，外徑D=50mm，內(nèi)徑d1=36mm的滾錐軸承主軸，配套的刀具接桿為3號(hào)莫氏錐度，主

35、軸直徑為30mm的滾錐軸承主軸；主軸III外伸長(zhǎng)度L=115mm，外徑D=50mm，內(nèi)徑d1=36mm，配套的刀具接桿為3號(hào)莫氏錐度，主軸直徑為30mm. (4)選擇接桿 表8-1[4]，選取A48/4接桿一根，A36/3接桿兩根。 (5)動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定 工作循環(huán)包括快速引進(jìn)、工作進(jìn)給和快速退回 1）工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 工作進(jìn)給長(zhǎng)度等于加工部位長(zhǎng)度（多軸加工時(shí)按最長(zhǎng)孔計(jì)算）與刀具切入長(zhǎng)度和切出長(zhǎng)度之和。如圖2-2所示： 圖2-2 工作進(jìn)給長(zhǎng)度 切入長(zhǎng)度一般為5-10mm，后托架零件端面的誤差較小，取切入長(zhǎng)度為6mm。切出長(zhǎng)度由表3-7[4]，鉆孔時(shí)為1/3d

36、+（3-8），取?38mm孔切出長(zhǎng)度為16mm，?28.25mm孔切出長(zhǎng)度為13mm，?23.5mm孔切出長(zhǎng)度為12mm。 2）快速引進(jìn)長(zhǎng)度的確定 快速引進(jìn)是指動(dòng)力部件把刀具送到工作進(jìn)給位置，其長(zhǎng)度按具體情況確定。 3）快速退回長(zhǎng)度的確定 快速退回的長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)和工作進(jìn)給長(zhǎng)度之和。一般在固定式夾具鉆孔或擴(kuò)孔的機(jī)床上，動(dòng)力部件快速退回的行程，只要把所有刀具都退至導(dǎo)套內(nèi)，不影響工件的裝卸就可以了。 4）動(dòng)力部件總行程的確定 動(dòng)力部件的總行程除了滿足工作循環(huán)向前和向后所需的行程外，還要考慮因刀具磨損或補(bǔ)償制造，安裝誤差，動(dòng)力部件能夠向前調(diào)節(jié)的距離（即前備量）和刀具裝卸以及刀具

37、從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸孔中取出時(shí)，動(dòng)力部件需退后的距離（刀具退離夾具導(dǎo)套外端面的距離應(yīng)大于接桿插入主軸孔內(nèi)或刀具插入接桿孔內(nèi)的長(zhǎng)度，（即后備量）。因此，動(dòng)力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。 后托架零件加工示意圖，詳見(jiàn)附圖3。 2.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按初步選定的主要通用部件以及確定的專用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。 （1） 選擇動(dòng)力部件 動(dòng)力部件的選擇主要是確定動(dòng)力箱和動(dòng)力滑臺(tái)。 動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)多軸箱所需傳遞的功率主要依據(jù)多軸箱的切削功率來(lái)選用。 即：， ，取0.9，則： 表5-39[4]，1TD32

38、-1TD80動(dòng)力箱性能，多軸箱選用1TD32-III型動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)（n=720r/min,電動(dòng)機(jī)選Y112M-4型，功率為4kW）。 動(dòng)力箱由液壓滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)做直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，由選定的切削用量，總進(jìn)給力F為： 結(jié)合工作行程，動(dòng)力箱輪廓尺寸，考慮工作穩(wěn)定性，表5-1[4]，1HY系列液壓滑臺(tái)的主要技術(shù)性能，選用1HY40I型液壓滑臺(tái)，最大進(jìn)給力為20000N，工進(jìn)速度為12.5-500mm/min，快速移動(dòng)速度為8m/min；表5-2[4]，1HY系列液壓滑臺(tái)與附屬部件、支撐部件配套表，選用1CC401側(cè)底座。 （2） 確定機(jī)床的裝料高度H 裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離?？紤]

39、工人操作的方便性以及機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸限制和剛度要求，工件最低孔位置h2=35mm，多軸箱允許的最低主軸高度h1，h1要保證潤(rùn)滑油不致從主軸襯套處泄漏到箱外，一般h1>85-140mm, 和通用部件，中間底座及夾具，底座基本尺寸的限制，且本課題為回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，取H=1.1m。 （3） 確定夾具輪廓尺寸 工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具底座輪廓尺寸的基本依據(jù)。詳見(jiàn)附圖3. （4） 確定中間底座尺寸 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)表5-41[4]，1AHY系列回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的主要技術(shù)性能，表5-42[4]，1AHY系列回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的聯(lián)系尺寸，選擇1AHY80型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，此型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)高250mm，則中間底座高度為840

40、mm，直徑為900mm，其與液壓滑臺(tái)側(cè)底座聯(lián)接螺栓分度圓直徑為850mm，詳見(jiàn)附圖3. （5） 確定多軸箱輪廓尺寸 確定多軸箱尺寸，主要是確定多軸箱的寬度B和高度H，及最低主軸高度h1。 B=b+b1，其中，b為工件在寬度方向上相距最遠(yuǎn)的兩空距離，則b=126mm；b1為最邊緣主軸中心到箱體外壁距離，為保證多軸箱內(nèi)有足夠安排齒輪的空間，一般b1>70-100mm,故B=126+2×100=326mm，取B=400mm。H=h+h1+b1，其中h為工件在高度方向上相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，本課題中h=0，h1為最低主軸高度，其必須考慮與工件最低孔h2，機(jī)床裝料高度H，滑臺(tái)總高h(yuǎn)3，側(cè)底座高度h4

41、等尺寸之間的關(guān)系而確定。本課題中h2=35mm，H=1100mm，h3=320mm，h4=560mm，則h1=h2+H-（0.5+h3+h4）=254.5mm，H=h1+h+b1=354.5mm，由此按通用箱體系列尺寸標(biāo)準(zhǔn)選定多軸箱輪廓尺寸B×H=400mm×400mm。 由以上數(shù)據(jù)繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖，詳見(jiàn)附圖3。 2.3.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 生產(chǎn)率計(jì)算卡是反應(yīng)機(jī)床生產(chǎn)節(jié)拍或?qū)嶋H生產(chǎn)率和切削用量，動(dòng)作時(shí)間，生產(chǎn)綱領(lǐng)及負(fù)荷率等關(guān)系的技術(shù)文件，是用戶驗(yàn)收機(jī)床生產(chǎn)效率的重要依據(jù)。 （1） 理想生產(chǎn)率Q 理想生產(chǎn)率Q（單位為件/h）是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A（包括備品及廢品率）所要求的機(jī)床生產(chǎn)

42、率，本課題A=4萬(wàn)件。它與全年工時(shí)總數(shù)tk有關(guān)，一般單班制tk取2350h，則 （2） 實(shí)際生產(chǎn)率Q1 實(shí)際生產(chǎn)率Q1（單位為件/h）是指所設(shè)計(jì)機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。即 式中：則：即Q1>Q,故機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率能滿足理想生產(chǎn)率的要求。 （3）機(jī)床負(fù)荷率， 組合機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡如表2-2所示。 表2-2 生產(chǎn)率計(jì)算卡 被加工零件 圖號(hào) 831001 毛坯種類 名稱 后托架零件 毛坯重量 材料 HT150 硬度 150-200HBS 工序名稱 鉆、擴(kuò)、鉸三杠孔 工序號(hào) 序號(hào) 工歩名稱 被加工零件數(shù)量 加工直徑（mm）

43、 加工長(zhǎng)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） 工時(shí)（min） 機(jī)加工時(shí)間 輔助時(shí)間 共計(jì) 1 裝卸工件 1 1.5 1.5 2 動(dòng)力部件 滑臺(tái)快進(jìn) 0.0085 0.0085 多軸箱工進(jìn) 38 60 82 22.5 185 0.30 56 1.464 1.464 28.25 60 82 22.5 256 0

44、.22 56 1.464 1.464 23.5 45 82 21.8 294 0.19 56 1.464 1.464 滑臺(tái)快退 8000 0.0188 0.0188 備注 裝卸工件時(shí)間取決于操作者熟練程度， 本機(jī)床計(jì)算時(shí)取1.5min 總計(jì) 3.0min 單件工時(shí) 3.0min 機(jī)床生產(chǎn)率 20件/h 機(jī)床負(fù)荷率 85% 3 多軸箱設(shè)計(jì) 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)的傳遞各主軸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。其動(dòng)力來(lái)自通

45、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。 多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動(dòng)軸、齒輪和附加機(jī)構(gòu)等組成。多軸箱一般設(shè)計(jì)方法的順序是：繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)，軸頸及齒輪模數(shù)；擬定傳動(dòng)系統(tǒng)；計(jì)算主軸，傳動(dòng)軸坐標(biāo)；繪制坐標(biāo)檢視圖，繪制多軸箱總圖；零件圖及編制組件明細(xì)表。 3.1 繪制多軸箱原始依據(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。由于： F1=8588.6N， F2=4982.0N， F3=3685.7N，為使進(jìn)給抗力盡量和液壓滑臺(tái)軸線重合，即與多軸箱中軸線重合，以使液壓滑臺(tái)進(jìn)給平穩(wěn)。 建立力學(xué)模型如圖-3所示：

46、 圖3-1 主軸位置力學(xué)模型 則： F1=（63-x）-F2x-F3(63+x)=0 可得：x=19mm 即將三根主軸向軸3方向平移19mm。 由以上數(shù)據(jù)繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖，并標(biāo)出主軸相對(duì)位置關(guān)系尺寸，如圖3-2所示： 圖3-2 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：831001后托架零件。材料及硬度：HT150，150-200HBS。 2、主軸外伸尺寸及切削用量，如表3-1所示： 表3-1主軸外伸尺寸及切削用量 軸號(hào) 主軸外伸尺寸（mm） 切削用量 備注 D/d L 工序內(nèi)容 n(r/min) v(m/min)

47、 f(mm/r) 1 67/48 135 鉆?38 185 22.5 0.30 2 50/36 115 鉆?28.25 256 22.5 0.22 3 50/36 115 鉆?23.5 294 21.8 0.19 3、動(dòng)力部件1TD321III，1HY40IA。 3.2 主軸、齒輪的確定 主軸的形式和直徑，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，根據(jù)具體工況設(shè)軸承參數(shù)，本課題采用滾錐軸承主軸。 主軸的直徑在2.3.2中已初步確定。即： d1=40mm， d2=35mm， d3=30mm。

48、齒輪模數(shù)m，采用類比法確定，按公式估算： 式中 P--齒輪所傳遞的功率，單位為kW； z--一對(duì)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。 則： 鑒于驅(qū)動(dòng)軸上齒輪模數(shù)為3mm，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，故取m1=3mm，m2=2mm，m3=2mm。 3.3 多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì) 多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸位置和轉(zhuǎn)速，各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求，設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈，把驅(qū)動(dòng)軸與各主軸連接起來(lái)，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。本課題中，三根主軸按直線分布。 3.3.1 主軸1傳動(dòng)鏈 傳動(dòng)軸4 帶動(dòng)

49、主軸1的傳動(dòng)軸4，初選軸徑d4=30mm，齒數(shù)Z4=18，考慮軸1與軸2間距只有63mm，將軸1齒輪安排在第Ⅰ排，為使齒輪與軸2不發(fā)生干涉，初選軸1齒輪齒數(shù)Z1=25，則傳動(dòng)軸4的轉(zhuǎn)速為： 所傳遞的轉(zhuǎn)矩為： 由于其為傳動(dòng)軸，表3-4【4】軸[4]的轉(zhuǎn)矩，B=5.2，則軸徑為： , 故合適。 考慮傳動(dòng)軸4第Ⅱ排齒輪分度圓直徑盡量大，以提高傳動(dòng)比，且其不與主軸1發(fā)生干涉，取。 傳動(dòng)軸5 初選軸徑d5=25mm，齒數(shù)Z5=18，其轉(zhuǎn)速為： 所傳遞的轉(zhuǎn)矩為： 由于其為傳動(dòng)軸，表3-4[4]軸能承受的轉(zhuǎn)矩，B=5.2，則軸徑為： 故合適。 考慮傳動(dòng)軸5第Ⅲ排齒輪

50、分度圓直徑盡量大，以提高傳動(dòng)比，且其不與傳動(dòng)軸4發(fā)生干涉，取。 傳動(dòng)軸6 初選軸徑d6=25mm，齒數(shù)Z6=18，其轉(zhuǎn)速為： 所傳遞的轉(zhuǎn)矩為： 由于其為傳動(dòng)軸，表3-4[4]軸能承受的轉(zhuǎn)矩，B=5.2，則軸徑為： 故合適。 考慮傳動(dòng)軸6第Ⅳ排齒輪與動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸，即0軸上齒輪嚙合，且n0=720r/min, 則 ,圓整后取。 0軸為驅(qū)動(dòng)軸，則主軸1傳動(dòng)鏈各軸的轉(zhuǎn)速為： 軸6：， 軸5：， 軸4：， 軸1：， 主軸1的實(shí)際轉(zhuǎn)速為185r/min,與計(jì)算轉(zhuǎn)速188r/min誤差很小，故合適。 3.3.2 主軸2、3傳動(dòng)鏈 主軸2和主軸3所需功率之和與主軸

51、1相近，可將主軸2和主軸3用一根傳動(dòng)軸7帶動(dòng)，以簡(jiǎn)化傳動(dòng)系統(tǒng)。同時(shí)由于主軸2和主軸3間距只有63mm，為解決此問(wèn)題，聯(lián)系上一節(jié)主軸1上齒輪安排在第Ⅰ排，可將主軸2上齒輪安排在第Ⅱ排，主軸3上齒輪安排在第I排，這樣既解決了三主軸間距過(guò)小的問(wèn)題，又不至于影響機(jī)床的加工精度。為使主軸2、3上齒輪不與其它軸發(fā)生干涉，初選Z2=34，Z3=36。 傳動(dòng)軸7 初選軸徑d7=25，其上第Ⅱ排齒輪齒數(shù)取，其轉(zhuǎn)速為： 則其上第Ⅰ排齒輪齒數(shù)為： 圓整后驅(qū)Z7=28。 所傳遞的轉(zhuǎn)矩為： 由于其為傳動(dòng)軸，表3-4[4]軸能承受的轉(zhuǎn)矩，B=5.2，則軸徑為： 故合適。 考慮傳動(dòng)軸6上已有第Ⅰ

52、排和第Ⅱ排齒輪，為節(jié)約齒輪空間且第Ⅰ排齒輪分度圓直徑較大，可提高傳動(dòng)比，將第Ⅰ排作為主軸3傳動(dòng)鏈上的惰輪，其齒數(shù)Z7=28。 傳動(dòng)軸8 初選軸徑d8=25mm，齒數(shù)Z8=23，其轉(zhuǎn)速為： 所傳遞的轉(zhuǎn)矩為： 由于其為傳動(dòng)軸，表3-4[4]軸能承受的轉(zhuǎn)矩，B=5.2，則軸徑為： 故合適。 考慮傳動(dòng)軸8第Ⅲ排齒輪分度圓直徑盡量大，以提高傳動(dòng)比，且其不與傳動(dòng)軸7發(fā)生干涉，取。 傳動(dòng)軸9 初選軸徑d9=25mm，齒數(shù)Z9=23，其轉(zhuǎn)速為： 所傳遞的轉(zhuǎn)矩為： 由于其為傳動(dòng)軸，表3-4[4]軸能承受的轉(zhuǎn)矩，B=5.2，則軸徑為： 故合適。 考慮傳動(dòng)軸9第Ⅳ

53、排齒輪與動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸，即0軸上齒輪嚙合，且n0=720r/min, 則： ，圓整后取取。 0軸為驅(qū)動(dòng)軸，則主軸2、3傳動(dòng)鏈各軸的轉(zhuǎn)速為： 軸9：， 軸8：， 軸7：， 軸3：， 軸2：， 主軸2的實(shí)際轉(zhuǎn)速為256r/min,與設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速254r/min誤差很小，故合適； 主軸3的實(shí)際轉(zhuǎn)速為294r/min,與設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速295r/min誤差很小，故合適。 手柄軸10 多軸箱一般設(shè)置手柄軸，用于對(duì)刀、調(diào)整或裝配檢修時(shí)檢查主軸精度。手柄軸轉(zhuǎn)速應(yīng)盡量高些，其周圍應(yīng)有較大空間，以方便檢修及調(diào)整機(jī)床加工精度。 初選軸徑d10=30mm，齒數(shù)Z10=18，其轉(zhuǎn)速為： ==560×=8

54、40r/min 油泵軸11 多軸箱采用葉片泵潤(rùn)滑，油泵供油至分油器經(jīng)油管分送各潤(rùn)滑點(diǎn)。油泵軸齒輪安排在第Ⅰ排，以便維修。圖7-11[4]液壓泵傳動(dòng)軸組件、圖7-12[4]葉片式液壓泵結(jié)構(gòu)及安裝尺寸，選ZIR12-2葉片液壓泵，其上齒輪為Z11=24，m=2，此齒輪安排與傳動(dòng)軸6上齒輪在第I排齒輪嚙合，同時(shí)又要保證液壓泵轉(zhuǎn)速n=550-800r/min，且液壓泵安裝后不與傳動(dòng)軸6上圓螺母干涉，以及傳動(dòng)軸6上第I排齒輪不與傳動(dòng)軸5發(fā)生干涉，綜上所述，初選傳動(dòng)軸6上第Ⅰ排齒輪齒數(shù)Z6〞=42,則其轉(zhuǎn)速為： ==420×=735r/min。 3.3.3 主軸箱所需動(dòng)力的計(jì)算 主軸箱的動(dòng)力計(jì)

55、算包括主軸箱所需的功率和進(jìn)給力兩項(xiàng)。 傳動(dòng)鏈確定后主軸箱所需功率按下列公式計(jì)算： 式中 P切削--切削功率，單位為kW； P空轉(zhuǎn)--空轉(zhuǎn)功率，單位為kW； P損失--與負(fù)荷成正比的功率損失，一般取所傳遞功率的1%，單位為kW。則： 表4-6[4]軸的空轉(zhuǎn)功率P空（kW）使用插值法可得各軸空轉(zhuǎn)功率和損失功率如表3-2所示： 表3-2 各軸空轉(zhuǎn)、損失功率表 軸號(hào) 軸1 軸2 軸3 軸4 軸5 軸6 P空轉(zhuǎn) 0.043 0.045 0.046 0.032 0.032 0.035 P損失 0.015 0.008 0.0

56、07 0.016 0.017 0.018 軸號(hào) 軸7 軸8 軸9 軸10 軸11 P空轉(zhuǎn) 0.032 0.036 0.039 0.058 0.025 P損失 0.018 0.018 0.019 0 0 由上表可得P空轉(zhuǎn)=0.423kW,P空轉(zhuǎn)=0.136kW P多軸箱=P切削+P空轉(zhuǎn)+P損失=3.434+0.423+0.136=3.993kW 本課題選用的是1TD32III型動(dòng)力箱，電動(dòng)機(jī)為Y112M-4型，其額定功率為4.0kW。滿足驅(qū)動(dòng)多軸箱的要求。 多軸箱所需的進(jìn)給力F多軸箱可按下式計(jì)算： ，式中

57、，F(xiàn)i--各主軸所需的軸向切削力，單位為：N；則： 本課題選用的1HY40I型液壓滑臺(tái)，其最大進(jìn)給力為20000N，足以克服加工時(shí)的進(jìn)給抗力和滑臺(tái)移動(dòng)引起的摩擦阻力。 3.3.4 主軸箱各軸位置的確定、繪制坐標(biāo)檢查圖 選擇加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系XOY，計(jì)算各軸坐標(biāo)。為便于加工多軸箱，設(shè)計(jì)時(shí)采用直角坐標(biāo)系XOY，坐標(biāo)原點(diǎn)選在定位銷孔上，這樣使用立式鏜床加工箱體孔系較為方便。 主軸箱主軸傳動(dòng)鏈確定后，根據(jù)設(shè)計(jì)需要，盡量使主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，由坐標(biāo)系即可通過(guò)作圖確定各軸在主軸箱里面的空間位置。軸空間位置坐標(biāo)值如表3-3所示： 表3-3

58、 各軸位置坐標(biāo)值 坐標(biāo) 銷O1 驅(qū)動(dòng)軸O 主軸1 主軸2 主軸3 傳動(dòng)軸4 傳動(dòng)軸5 X 0 175 219 156 93 280.479 288.754 Y 0 94.5 224.5 224.5 224.5 204.99 144.05 坐標(biāo) 傳動(dòng)軸6 傳動(dòng)軸7 傳動(dòng)軸8 傳動(dòng)軸9 手柄軸10 油泵軸11 X 260.354 131.222 137.632 103.698 55.968 213.685 Y 89.5 173.167 122.572 84.5 132.23 136.169

59、 根據(jù)繪制的坐標(biāo)檢視圖，由各零件在空間的相對(duì)位置逐排（軸）檢查有無(wú)碰撞干涉現(xiàn)象，并再次復(fù)查主軸與被加工孔的位置是否一致。相鄰非嚙合軸齒輪間、齒輪與軸套間間隙很小似碰非碰時(shí)，畫出齒頂圓做細(xì)致檢查，以驗(yàn)證是否發(fā)生碰撞。 3.4 繪制多軸箱總圖及零件圖 3.4.1 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(kāi)圖，編制裝配表，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

60、尺寸及箱體輪廓尺寸等。并標(biāo)注部件號(hào)。 （2） 展開(kāi)圖 各主軸和傳動(dòng)軸及軸上的零件大多是通用化的，且是有規(guī)律排列的。一般采用簡(jiǎn)化的展開(kāi)圖并以裝配表相配合，表明多軸箱各軸組件的裝配結(jié)構(gòu)。 展開(kāi)圖主要表示各軸及軸上零件的裝配關(guān)系。包括主軸、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)軸、手柄軸、油泵軸及其上相應(yīng)的齒輪、隔套、防油套、軸承或油泵等機(jī)件形狀和安裝的相對(duì)位置。圖中各零件的軸向尺寸和徑向尺寸（齒輪除外）要按比例畫，軸向距離和展開(kāi)順序可以不按傳動(dòng)關(guān)系繪制，但必須注明齒輪排數(shù)、軸的編號(hào)及直徑規(guī)格。本課題中三根主軸距離較近，故按實(shí)際間距繪制相關(guān)軸的成套組合件，以便能直觀地檢查是否有碰撞現(xiàn)象。 對(duì)結(jié)構(gòu)相同的同類型主軸、傳動(dòng)軸

61、可只畫一根，在軸端注明相同軸的軸號(hào)即可。對(duì)于軸向裝配結(jié)構(gòu)基本相同，只是齒輪大小及排列位置不同的兩根或兩組軸，可以合畫在一起，即軸心線兩邊各表示一根或一組軸。 展開(kāi)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)系尺寸、祝賀走外伸長(zhǎng)度等。 總圖上還應(yīng)有局部剖視表明動(dòng)力箱與后蓋及前蓋與箱體間的定位結(jié)構(gòu)。 （3） 主軸和傳動(dòng)軸裝配表 把多軸箱中每根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)裝配，用裝配表表示。這樣使圖對(duì)照清晰易看，節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間，方便裝配。 （4） 多軸箱技術(shù)條件 多軸箱總圖上應(yīng)注明多軸箱部要求。 1） 多軸箱制造和驗(yàn)收技術(shù)

62、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ZBJ58012--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：按表7-12[4]JB3043--82《組合機(jī)床多軸箱精度》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收。 詳圖請(qǐng)參照附圖5 3.4.2 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)于補(bǔ)充加工主軸等專用零件，則應(yīng)設(shè)計(jì)零件圖；對(duì)于多軸箱體類通用件，必須繪制補(bǔ)充加工圖。 （1） 專用零件工件圖 本課題中三根主軸間距過(guò)小，使得防油套無(wú)法安裝，則需要按一般零件工作圖規(guī)格，參照同類通用零件圖，結(jié)合專用要求設(shè)計(jì)繪圖

63、。詳見(jiàn)主軸補(bǔ)充加工圖。 （2） 補(bǔ)充加工圖 多軸箱體、前蓋、后蓋等通用零件，應(yīng)根據(jù)多軸箱總圖要求，繪制出需要補(bǔ)充加工的部位（如多軸箱體主軸承孔、傳動(dòng)軸承孔、油泵及其軸孔、定位銷孔、后蓋窗口擴(kuò)大部位結(jié)構(gòu)等），通常習(xí)慣用粗實(shí)線畫出補(bǔ)充加工部位的結(jié)構(gòu)，其尺寸、形位公差、表面粗糙度等均按機(jī)械制圖國(guó)際規(guī)定格式標(biāo)記；通用鑄件的原有部分的輪廓等一律用細(xì)實(shí)線表示。詳見(jiàn)附圖6、7、8。 4 多軸箱零件的校核 4.1 軸的校核 在多軸箱零件中軸的作用占有很大比例，只有首先滿足軸的強(qiáng)度要求才能進(jìn)行生產(chǎn)加工。 4.1.1 主軸的校核 在3.2章節(jié)中計(jì)算的主

64、軸軸徑d1=39.7mm，d2=32.4mm，d3=28.8mm；初定的主軸軸徑d1=40mm，d2=35mm，d3=30mm。比較三根主軸軸徑，主軸1的軸徑余量最小，現(xiàn)取主軸1校核其強(qiáng)度。 （1）作軸的力學(xué)模型 軸所受的載荷是從軸上零件傳來(lái)的。計(jì)算時(shí)，常將軸上的分布載荷簡(jiǎn)化為集中力，其作用點(diǎn)取為載荷分布段的中點(diǎn)，即齒輪軸向的中心面。把軸當(dāng)作置于鉸鏈支座上的梁，支反力的作用點(diǎn)與軸承的類型和布置方式有關(guān)。有關(guān)的力學(xué)模型如圖4-1所示： 圖4-1 主軸力學(xué)模型 （2）作彎矩圖 作用在主軸1齒輪上的圓周力為： 徑向力為：

65、水平面的支反力： 水平彎矩為： 取 繪出水平彎矩圖，如圖4-2所示； 垂直面的支反力： 垂直彎矩為： 取 繪出垂直彎矩圖，如圖4-2所示； 圖4-2扭矩彎矩圖 綜上所述，總彎矩為： （3）作扭矩圖 作用在主軸1上的扭矩為： 則扭矩圖如圖4-2所示； （4）校核軸的強(qiáng)度 對(duì)主軸的軸徑進(jìn)行校核。式15-5[5] 式中 σca--軸的計(jì)算應(yīng)力，單位為MPa； M--軸所受的彎矩，單位為N·mm； T--軸所受的扭矩，單位為N·mm； W--軸的抗彎截面系數(shù)，實(shí)心軸時(shí)：W≈0.1d3，空心

66、軸時(shí)：W≈0.1d3（1-β4）， β=d/D，單位為mm3； α--彎扭折合系數(shù)，單向回轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力時(shí)，取α≈0.6； [σ-1]--對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力， 40Cr的許用彎曲應(yīng)力[σ-1]=70MPa; 1）對(duì)主軸1的軸徑進(jìn)行校核： 由上可知σca=15.6MPa<[σ-1]=70MPa, 主軸1選用的40mm軸徑滿足加工強(qiáng)度的要求。 2） 對(duì)主軸1的外伸端補(bǔ)充加工后危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核： 建立力學(xué)模型，危險(xiǎn)截面視作T型軸，小直徑d1=50mm，大直徑D=67mm，大頭厚l=5mm，為使T型軸大頭不致被壓潰，現(xiàn)校核其強(qiáng)度。 剪切應(yīng)力為： 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為： 按第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力： 由上可知σca=22.3MPa<[σ-1]=70MPa, 主軸1補(bǔ)充加工后其T型截面滿足加工強(qiáng)度的要求。 （5） 綜上所述主軸1在設(shè)計(jì)時(shí)雖然所選軸徑余量很小，但是經(jīng)校核后表明，其安全使用的余量其實(shí)很大，完全能夠滿足加工強(qiáng)度的要求。類比，主軸2、主軸3不需再進(jìn)行校核即可肯定其能夠滿足加工強(qiáng)度