畢業(yè)設計（論文）分度盤雙面組合鉆床設計

1、分度盤雙面組合鉆床設計摘 要應用組合機床加工大批量零件，快捷高效，生產效率高是機械加工的發(fā)展方向。本次設計任務是：分度盤鉆孔組合鉆床及主軸箱設計。設計過程主要闡述了組合鉆床的工作原理，設計過程，與通用機床和普通專用機床相比的優(yōu)越性，并對其主軸箱進行設計和計算。本課題設計的基本任務是完成機械部分的設計，主要有機床聯(lián)系尺寸圖、主軸箱裝配圖，主軸箱補充加工示意圖以及重要零件的繪制。在設計過程中根據實際情況取得相關數(shù)據，參考有關資料，吸取前人的設計經驗，并根據客觀實際和掌握的現(xiàn)有知識進行改進。主軸箱是組合機床的主要部件之一，按專業(yè)要求進行設計，由通用部件組成。其主要作用是：根據被加工零件的加工要求安排

2、各主軸位置，并將動力與運動由電機或動力部件傳給各工作主軸，使之得到要求的轉速和轉向。關鍵詞：主軸箱，組合機床，分度盤 indexing plate double-sided combination drilling machine designabstractapplication combination machine tools machining large parts, efficient, high production efficiency is the development direction of mechanical processing. this design task

3、 is: indexing plate drilling combination drilling and spindle box design. design process mainly expounds the working principle, combination drilling machine design process, and general machine tools and the superiority of the special machine compared with ordinary, and the spindle box design and cal

4、culation. this topic design basic task is to finish the design of mechanical part, mainly has machine dimension print, spindle box contact drawings, spindle box added processing schemes and important components of the draw.in the design process obtained according to the actual situation of relevant

5、data, consult the relevant material, predecessors design experience, and according to the objective reality and master of the existing knowledge to improve.spindle box is one of the major parts of combination machine tools, according to the professional requirements for design, by general parts. its

6、 main effect is: according to the requirements of the processing of processed spares the spindle position, and arrange the power and movement by motor or power components to the working spindle, to get the speed and steering required.key words: spindle box, combination machine tools, indexing plate

7、drilling目錄前言1第1章 引言21.1 組合機床概述21.2 該課題研究的目的和意義21.3 組合機床發(fā)展史21.4 國內外該研究技術現(xiàn)狀31.5 本課題研究的基本內容41.6 本課題主要研究解決的難點問題和擬采用的辦法5第2章多孔鉆組合機床總體方案設計62.1 零件分析62.1.1 零件的技術要求62.1.2 結構方案分析和方案的選擇62.1.3 選擇定位基準的原則及應注意的問題62.1.4 確定夾壓位置應注意的問題62.2 工藝分析72.3 確定機床的配置形式72.3.1 不同配置形式組合機床的特點及適應性82.3.2 不同配置形式組合機床的加工精度82.3.3 選擇機床配置形式應

8、注意的問題9第3章 組合機床設計103.1 切削用量的確定103.2 確定切削力、切削扭矩、切削功率103.3 選擇刀具結構113.4 導向結構的選擇123.5 確定主軸類型、尺寸、外伸長度143.6 選擇刀具接桿153.7 確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸153.8 工作進給長度的確定163.9 快進長度的確定163.10 機床尺寸聯(lián)系圖16第4章 主軸箱設計214.1 多軸箱的基本結構及表達方法214.2 通用箱體214.2.1 通用箱體類零件224.2.2 通用鉆削類主軸224.3 多軸箱的設計234.3.1 繪制多軸箱設計原始依據圖234.3.2 確定主軸結構型式及齒輪模數(shù)244.4 多軸箱的

9、傳動系統(tǒng)設計254.5 多軸箱傳動軸位置及齒輪齒數(shù)確定284.5.1 確定傳動軸8的位置及齒輪齒數(shù)284.5.2 確定傳動軸9的位置及其與主軸3、7間的齒輪副齒數(shù)294.5.3 確定合攏傳動軸10的位置304.5.4 確定傳動軸11的位置及其與驅動軸o間的齒輪副齒數(shù)314.5.5 確定傳動軸12、13的位置及其與傳動軸11與主軸3、4的齒輪副齒數(shù)314.5.6 確定手柄軸14的位置及其與主軸3的齒輪副齒數(shù)314.5.7 確定油泵軸15的位置及其與主軸3的齒輪副齒數(shù)324.6 驗算主軸的轉速324.7 軸的強度計算324.8 齒輪的校核334.8.1 齒面接觸疲勞強度校核344.8.2 齒根彎曲

10、疲勞強度校核354.9 多軸箱總圖繪制35結論37謝 辭38參考文獻39前言組合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。組合機床一般采用多軸、多刀、多任務序、多面或多任務位同時加工的方式，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。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

11、、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。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?？刂撇考怯靡钥刂茩C床的自動工作循環(huán)的

12、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。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。 第1章 引言1.1 組合機床概述組合機床是以系列化、標準化的通用部件為基礎，再配以少量專用部件而組成的專用機床，具有一般專用機床結構簡單，生產率及自動化程度高，易保證加工精度的特點，又能適應工件的變化，具有一定的重新調整、重新組合的能力。組合機床可以對工件采用多刀、多面及多方位加工，特別適于在大批、大量生產中對一種或幾種類似零件的一道或幾道工序進行加

13、工。組合機床可完成鉆、擴、鉸、鏜孔、攻螺紋、車、銑、磨削以及滾壓等工序。1.2 該課題研究的目的和意義傳統(tǒng)機床只能對一種零件進行單刀，單工位，單軸，單面加工，成產效率低且加工精度不穩(wěn)定，組合機床能夠對一種（或幾種）零件進行多刀、多軸、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，生產效率高，加工精度穩(wěn)定。本課題針對分度盤設計專用雙面多孔鉆機床，有利于提高大批量生產的分度盤的生產效率，提高加工精度穩(wěn)定性，節(jié)約社會資源。1.3 組合機床發(fā)展史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191

14、1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2.50.63微米；鏜孔精度可達it76級，孔距精度可達0.030.02微米 。1.4 國內外該研究技術現(xiàn)狀組合機床自1911年在美

15、國研制成功后便廣泛應用于大批量生產的汽車工業(yè)中，并且隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而逐步完善。組合機床是根據被加工件的工藝要求，按照工序高度集中的原則而設計的，并以系列化 、標準化的通用部件為基礎，配以少量專用部件而組成的專用設備，并配以專用夾具，采用多把刀具同時進行加工。組合機床的輔助動作實現(xiàn)了自動化，具有專用、高效、自動化和易于保證加工精度。當被加工的零件尺寸結構有所改進時，合機床的通用零部件還可以重新被利用組成新的組合機床，且具有一定的柔性度。在數(shù)控設備還沒有普及和推廣的幾十年里，它對于提高加工效率，降低對操作者的技術要求起到了很大的作用，尤其是組合銑床和專用鉆床，在殼體類零件的加工線中應用非常廣泛

16、。近幾年來，由于國家加大基礎設施的投入，工程機械需求呈現(xiàn)了強勁的增長勢頭，部分生產廠家呈現(xiàn)出一年翻一番的發(fā)展形勢，雖然國家因出現(xiàn)局部經濟過熱而采取對鋼材、建材、電解鋁等行業(yè)進行調控，但許多重點工程都陸續(xù)開工上馬，工程機械雖不會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，但今后幾年仍然會維持較大程度的增長態(tài)勢。國內工程機械同進口產品相比，其特點是價位低、產品穩(wěn)定性、可靠性差、零件加工手段落后。隨著國家對世貿承諾的逐步實現(xiàn)，價格的競爭優(yōu)勢也逐漸減少，以裝載機為例：目前大多數(shù)的主機生產廠及部件配套廠家對變速箱箱體、變矩器殼體前車架、后車架、動臂、驅動橋等關鍵零件，大多采用通用設備加工，這種加工方式的缺點有：生產能力難以擴大，產品

17、質量不穩(wěn)定，在制品積壓嚴重，經濟效益不夠顯著。值得慶幸的是國內比較大的裝載機生產廠家都已逐步認識到這一問題。在機構件方面，廈工、臨工、宜工、龍工紛紛采用組合機床對動臂、前車架、后車架，前后鉸接架的孔系進行加工，零件一次裝夾，多頭同時加工，比通用機床單孔逐個加工，效率提高了36倍，而且避免了工件調頭而產生的二次定位誤差。運用組合機床加工結構件與通用機床相比各孔系坐標精度可以由1mm提高到0.2mm，同軸度05mm提高到008mm孔系平行度由0.7mm提高到0.1 mm 而且所有精度均靠機床本身的裝配精度保證，為提高整車的質量奠定了基礎。變速箱箱體是裝載機運動系統(tǒng)中的核心部件， 零件本身的結構剛度

18、較差，而加工精度相對要求較高，不采用特殊措施，使得與變速器結合面0.08mm的平面度以及各孔對此面的垂直度，各孔中心矩均難以保證。組合機床與通用機床組合生產線使適當?shù)耐顿Y能迅速擴大生產規(guī)模，解決通用機床加工效率低，同一工序需要多臺機床加工的難題。在工程機械快速發(fā)展的今天，我們面臨的產品上規(guī)模，質量上臺階的難題，都可以運用組合機床加工得到有效的解決，組合機床在工程機械領域有著更大的發(fā)展空間。1.5 本課題研究的基本內容(1)零件分析仔細閱讀所拿到的零件圖紙，分析零件的結構特點及技術要求。(2)擬定零件工藝方案確定零件的材料，加工時的定位基準以及零件的加工工藝方案。(3)總體方案設計確定機床的配置

19、形式及總體結構方案。(4)組合機床設計繪制機床尺寸聯(lián)系圖，機床生產率計算卡。(5)主軸箱設計繪制主軸箱草圖，選擇主軸結構形式及動力計算，設計主軸箱的傳動系統(tǒng)，繪制主軸箱箱體補充加工示意圖。圖1-1多軸箱傳動分布圖1.6 本課題主要研究解決的難點問題和擬采用的辦法(1) 多軸箱傳動系統(tǒng)的設計根據查閱各種資料，以及參閱多孔鉆相關案例，擬采用多軸鉆動力頭的形式，將輸出軸按所要加工孔的位置尺寸分布，動力從主軸輸出后經傳動軸將動力傳遞給各個輸出軸，分布形式如圖1-1所示(2) 組合機床的配置形式為了方便加工，擬采用傳統(tǒng)的臥式鉆床形式，改造主軸箱及增加多軸箱改造形式如圖1-2所示圖1-2 組合機床配置形式

20、示意圖第2章多孔鉆組合機床總體方案設計2.1 零件分析被加工零件：分度盤工件材料：452.1.1 零件的技術要求a 410h13等分圓周，其不等分公差為5。b一次加工兩件，4-10h13，3-13h13孔位置精度0.25。2.1.2 結構方案分析和方案的選擇本課題是針對分度盤端面上7個孔鉆削這一特定工序而設計的一臺專用組合機床。正確選擇加工用定位基準是確保加工精度的重要條件，同時也有利于實現(xiàn)最大限度的集中工序，從而實現(xiàn)減少機床臺數(shù)的效果。由于采用專用夾具，對其精度要求完全可以達到。2.1.3 選擇定位基準的原則及應注意的問題(1) 應盡量選擇零件設計基準作為組合機床加工的定位基準。這樣可以減少

21、基準不符的誤差，以保證加工精度，但在某些情況下，卻必須選用其他作為定位基準。(2) 選擇定位基準應確定工件定位穩(wěn)定。盡量采用已加工較大平面作為定位基準，這對于加工尤為重要。(3)統(tǒng)一基準原則。即在各臺機床上采取共同的定位基面來加工零件不同表面的孔或對同一表面上的孔完成不同的工序。2.1.4 確定夾壓位置應注意的問題在選擇定位基面時，要相應決定夾壓位置。此時應注意的問題是：a保證零件夾壓后定位穩(wěn)定。為使工件在加工過程中不產生振動移動，夾壓力要足夠，夾壓點布置加壓合力落在定位平面內。 b盡量減少避免零件夾壓后得變形，消除其對加工精度的影響。2.2 工藝分析工藝分析是設計組合機床最重要的一步，必須認

22、真分析被加工零件的工藝過程。深入現(xiàn)場全面了解被加工零件的結構特點，加工部位，夾緊方式，工藝方法和加工過程所用的刀具，切削用量及生產率等。選擇單工位，雙面臥式組合機床，使機床結構簡單，工件可靠，更符合多，快，好，省的要求。a 加工精度的要求由于加工孔相對于中心的位置度要求比較高，因此采用單工位方法一次定位，可以減少定位誤差。 b被加工零件大小形狀特點，加工部位特點要求。這些特點在很大的程度上決定采用臥式機床。一般來說，孔中心線與定位基面平行宜采用臥式機床。故本加工工序采用臥式機床。該組合機床是鉆410和313，精度等級h13。本道工序的夾緊也非常方便，可以利用上一道工序的加工特點?？锥ㄎ?，端面定

23、位，端夾緊，定位可靠，夾緊方便，裝卸方便，工藝裝備簡單。根據上述被加工零件的結構特點，加工要求，工藝過程及生產率，可以確定機床配置形式為臥式組合機床，這種配置形式可達到較高的加工精度，對于精加工機床的夾具公差，一般加工零件的三分之一至五分之一，對于粗加工機床采用固定式導向，能達到0.2mm。2.3 確定機床的配置形式通常根據工件的結構特點，加工要求，生產率和工藝過程方案等，大體上就可以確定應采用哪種基本形式的組合機床。但在基本形式的基礎上，由于工藝的組織，動力頭的不同配置方法，零件安裝數(shù)目和工位數(shù)多少等具體安排不同，而具有多種配置方案。它們對機床的結構復雜程度，通用化程度，結構工藝性能，重新調

24、整的可能性以及經濟效果，還有維修操作是否方便等，都具有不同的影響。另外，還必須看到，就是在有些情況下，對于工藝過程方案做不大的更改或重新安排，往往會使機床簡單，工作可靠，結構緊湊，更符合多快好省的要求。因此，在最后決定機床配置形式和結構方案時，必須注意下面一些問題：a加工精度要求的影響b機床生產率的影響c被加工零件的大小，形狀加工部位特點的影響d車間布置情況的影響e工藝間聯(lián)系情況的影響f使用廠的技術后方和自然條件的影響被加工零件的特點在很大程度上決定了機床的配置形式。2.3.1 不同配置形式組合機床的特點及適應性單工位組合機床通常是用于加工一個或兩個工件，特別適用于大中型箱體件的加工。根據配置

25、動力部件的數(shù)量，這類機床可以從單面或同時從幾個方面對工件進行加工。各種形式的單工位組合機床具有固定的夾具。通?？梢园惭b一個工件特別適合于大中型零件的加工。本設計的零件較大，需要加工的孔徑較大，且與軸箱配合安裝，基于這點考慮，本設計采用單工位組合機床是合適的。多工位組合機床主要適用于中小型零件。2.3.2 不同配置形式組合機床的加工精度在組合機床上影響加工精度的因素很多，一般分為與切削負荷無關的誤差（如機床原始誤差，工件安裝誤差，夾具與刀具的誤差，其它偶然性誤差等）和與切削負荷有關的誤差（如夾壓變形，熱變形，刀具磨損所引起的誤差和其他偶然性誤差）。組合機床加工精度通常是靠夾具來保證的，我們也可以

26、把影響加工精度的因素分為加工誤差和夾具誤差兩大類。那么現(xiàn)在的問題在于確定夾具誤差和加工誤差的比例，這個問題的解決通常是根據經驗數(shù)據來進行機床配置形式的選擇。一般從固定式夾具組合機床的加工精度和移動式夾具組合機床的加工精度來考慮。固定式夾具單工位組合機床加工精度最高。這種機床由于零件采用固定導向的位置度可以達到0.2mm?？梢娺@種形式的組合機床加工此零件能穩(wěn)定的保證加工精度。2.3.3 選擇機床配置形式應注意的問題a適當提高工序集中程度在確定機床的配置形式和結構方案時，要合理解決工序集中程度的問題。在一個動力頭上安裝多軸，同時加工多孔來集中工序，是組合機床最基本的方法，在一臺機床主軸數(shù)量有達20

27、0根左右的。但是，也不應無限制地增加主軸數(shù)量，要考慮到動力頭及主軸箱的性能和尺寸，并保證調整和更換刀具的方便性。這些在以后的設計中藥得以解決。b注意排屑和操作使用的方便性排除切屑和操作使用的方便性隊機床方案也有影響。c夾具形式對機床配置形式的影響選擇機床配置形式時要注意考慮夾具結構的實現(xiàn)可能性和工作的可靠性，在決定加工一個工件的成套流水線上個機床的型式時，還應注意，是機床與夾具的型式盡量一致，尤其是粗加工機床。這樣不僅有利于保證加工精度，而且便于設計，制造和維修，也提高了機床之間的通用化程度。d另外還應具有一定的成產批量第3章 組合機床設計3.1 切削用量的確定因為所設計的組合機床為多軸同步加

28、工在大多數(shù)情況下，所選切削用量，根據經驗比一般通用機床單刀加工低30%左右多軸主軸箱上所有刀具共用一個進給系統(tǒng)，通常為標準動力滑臺，工作時，要求所有刀具的每分鐘進給量相同，且等于動力滑臺的每分鐘進給量（mm/min）應是適合有刀具的平均值。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設計成不同轉速和不同的每轉進給量（mm/r）與其適應。以滿足不同直徑的加需要，即：=式中： 各主軸轉速（r/min） 各主軸進給量（mm/r） 動力滑臺每分鐘進給量（mm/min）由于分度盤孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術要求都是相同的。按照經濟地選擇滿足加工要求的原則，采用查組合機床設計簡明手冊p130表6-1高速鋼鉆頭

29、切削用量得：鉆頭直徑=10mm,45鋼hb=600mpa、進給量=0.15mm/r、切削速度=17.5m/min; =13、進給量=0.2/r、切削速度=17.1m/min。3.2 確定切削力、切削扭矩、切削功率根據選定的切削用量（主要指切削速度v及進給量f）確定切削力，作為選擇動力部件（滑臺）及夾具設計的依據；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動件（齒輪，傳動軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動電動（一般指動力箱）功率，通過查p134表6-20計算如下：切削力：=1914n切削扭矩：切削功率：式中：抗拉強度（）或（）f切削力（n）d鉆頭直徑（mm）f每轉進給量（mm/r）t切削扭矩()

30、v切削速度（m/min）p切削功率(kw)3.3 選擇刀具結構分度盤的抗拉強度為600，孔徑為10mm，為13mm,刀具的材料選擇高速鋼鉆頭（w18cr4v），為了使工作可靠、結構簡單、刃磨簡單，選擇標準10和13的麻花鉆?？准庸さ毒叩拈L度應保證加工終了時刀具螺旋槽尾端與導向套之間有3050mm的距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調整量。圖3-1麻花鉆結構示意圖3.4 導向結構的選擇導向套的選擇 在組合機床上加工孔，除用剛性主軸的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導向。因此正確選擇導向裝置的類型，合理確定其尺寸、精度，是設計組合機床的重要內容，也是繪制加工示意圖時必須解決的內

31、容。(1)選擇導向類型 根據刀具導向部分直徑=10mm、=13mm和刀具導向的線速度、，選擇固定式導向。(2)導向套的參數(shù) 根據刀具的直徑選擇固定導向裝置，如圖3-2所示： 圖3-2固定導向裝置固定導向裝置的標準尺寸見。固定裝置的配合如下表：表3-1 固定裝置的配合導向類別工藝方法dd刀具導向部分外徑固定導向鉆孔g7(或f8)導向裝置的布置如表3-2所示：表3-2 導向裝置的參數(shù)(mm)尺寸項目l1l2l3與直徑d的關系(12.5)d鉆鋼（11.5）dd/3+(38)計算值2=201510/3+8=11圖3-3 固定導向裝置的布置3.5 確定主軸類型、尺寸、外伸長度因為軸的材料為40cr，剪切

32、彈性模量g=81.0gpa,剛性主軸取14（0）m,由表3-4取b=7.3，根據剛性條件計算主軸的直徑為： 式中：d主軸直徑（mm）圖3-4 通用主軸參數(shù)t軸所承受的轉矩（nmm） b系數(shù)據表3-4軸能承受的轉矩取所有主軸直徑d=25mm,由表3-6通用主軸的系列參數(shù)查得，主軸外伸長度為：l=115mm，接桿莫氏圓錐號為1，2，3。3.6 選擇刀具接桿 由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長度為一定值，而刀具的長度也是一定值，因此，為保證多軸箱上各刀具能同時到達加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設置可調環(huán)節(jié)，這個可調節(jié)在組合機床上是通過可調整的刀具接桿來解決的,連接桿如圖3-5所示，圖3-5 可調

33、連接桿連接桿上的尺寸d與主軸外伸長度的內孔d配合，因此，根據接桿直徑d選擇刀具接桿參數(shù)如表3-3所示：表3-3 可調接桿的尺寸d(h6)d1(h6)d2d4ll1l3螺母厚度28tr282莫氏1 或2號25954215123.7 確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸從保證加工終了時主軸箱端面到工件端面間距離最小來確定全部聯(lián)系尺寸。其中最重要的聯(lián)系尺寸即工件端面到多軸箱端面之間的距離，它等于刀具懸伸長度、螺母厚度、主軸外伸長度與接桿伸出長度（可調）之和，再減去加工孔深度和切出值。3.8 工作進給長度的確定如圖3-5工作進給長度應等于工件加工部位長度l與刀具切入長度和切出長度之和。切入長應應根據工件端面誤差情

34、況在510mm之間選擇，誤差大時取大值，因此取=10mm，加工部位長度l=38mm，切出長度=,則l=+l+=10+38+12=60mm。 3.9 快進長度的確定考慮實際加工情況，在未加工之前，保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間，也就是快速退回行程須保證所有刀具均退至夾具導套內而不影響工件裝卸。鉆孔取快速退回行程為120mm，快退長度等于快速引進與工作工進之和，因此快進長度12060=60mm。3.10 機床尺寸聯(lián)系圖1、聯(lián)系尺寸圖的作用和內容一般來說，組合機床是由標準的通用部件動力箱、動力滑臺、側底座、中間底座加上專用部件多軸箱、刀、輔具系統(tǒng)、夾具、液、電、冷卻、潤滑、排屑系統(tǒng)組合而成。

35、聯(lián)系尺寸圖用來表示機床各組成部件的相互裝配和運動關系，以檢驗機床各部件的相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足要求，通用部件的選擇是否合適，并為進一步開展主軸箱、夾具等專用部件、零件的設計提供依據。聯(lián)系尺寸圖也可以看成是簡化的機床總圖，它表示機床的配置型式及總體布局。圖3-7 機床尺寸聯(lián)系圖如圖3-7所示，機床聯(lián)系尺寸圖的內容包括機床的布局形式，通用部件的型號、規(guī)格、動力部件的運動尺寸和所用電動機的主要參數(shù)、工件與各部件間的主要聯(lián)系尺寸，專用部件的輪廓尺寸等。2、選用動力部件選用動力部件主要選擇型號、規(guī)格合適的動力滑臺、動力箱。(1)滑臺的選用 通常，根據滑臺的驅動方式、所需進給力、進給速度、最大行程長度

36、和加工精度等因素來選用合適的滑臺。a驅動形式的確定 根據對液壓滑臺和機械滑臺的性能特點比較，并結合具體的加工要求，使用條件選擇hy系列液壓滑臺。b確定軸向進給力 滑臺所需的進給力式中：各主軸加工時所產生的軸向力由于滑臺工作時，除了克服各主軸的軸的向力外，還要克服滑臺移動時所產生的摩擦力。因而選擇滑臺的最大進給力應大于16.785kn。c確定進給速度 液壓滑臺的工作進給速度規(guī)定一定范圍內無級調速，對液壓滑臺確定切削用量時所規(guī)定的工作進給速度應大于滑臺最小工作進給速度的0.51倍;液壓進給系統(tǒng)中采用應力繼電器時，實際進給速度應更大一些。本系統(tǒng)中進給速度。所以選擇a液壓滑臺，工作進給速度范圍12.5

37、500mm/min，快速移動速度8m/min。d確定滑臺行程 滑臺的行程除保證足夠的工作行程外，還應留有前備量和后備量。前備量的作用是動力部件有一定的向前移動的余地，以彌補機床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調整。本系統(tǒng)前備量為30mm，后備量的作用是使動力部件有一定的向后移動的余地，為方便裝卸刀具，取40mm,所以滑臺總行程應大于工作行程，前備量，后備量之和。綜合上述條件，確定液壓動力滑臺型號a。(2)由下式估動力箱的選用 動力箱主要依據多軸所需的電動機功率來選用，在多軸箱沒有設計之前，可算4.6式中：多軸箱傳動效率，加工黑色金屬時0.80.9；有色金屬時0.70.8，本系統(tǒng)加工45鋼，取0.

38、7。動力箱的電動機功率應大于計算功率，并結合主軸要求的轉速大小選擇。因此，選用電動機型號為的i型動力箱，動力箱輸出軸至箱底面高度為159.5mm。主要技術參數(shù)如下表：主電機傳動型號轉速范圍（r/min）主電機功率（）電機轉速輸出轉速14407205.5(3)配套支承部件的選用側底座選1cc4013、確定裝料高度裝料高度指工件安裝基面至機床底面的垂直距離，在現(xiàn)階段設計組合機床時，裝料高度可視具體情況在h5801060mm之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為880mm。4、中間底座輪廓尺寸中間底座的輪廓尺寸要滿足工件及夾具在其上面安裝的需要，又考慮到與滑臺側底座相連接。因此，中間底座的寬為600mm,長度

39、為800mm。5、確定多軸箱輪廓尺寸 標準通用多軸箱厚度是一定的臥式325mm。因此，確定多軸箱，主要是確定多軸箱的寬度b和高度h及最低主軸高度b=b+2 h=h+ 式中 b工件在寬度方向相距最遠的兩孔的距離 b=210mm最邊緣主軸中心至箱體壁距離 70100mm 取=100mmh工件在高度方向相距最遠的兩孔距離 h=200.5mm最低軸高度=69.5+880-(0.5+560+320)=69b=210+2100=410mm h=h+h1+b1=200.5+69+100=369.5mm查組合機床設計簡明手冊，p135表7-1并綜合其與動力箱的配套規(guī)格選取多軸箱體規(guī)格尺寸6305006、機床分

40、組為了便于設計和組織生產，組合機床各部件和裝置按不同功能劃分編組。本機床編組如下：第10組 左滑臺側底座第20組 夾具第11組 右滑臺側底座第12組 中間底座第30組 電氣裝置第40組 傳動裝置第60組 刀具第61組 工具第71組 左多主軸箱第72組 右多主軸箱第4章 主軸箱設計4.1 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運動的動力部件。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主軸同時對一列孔系進行加工。但也有單軸的，用于鏜孔

41、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，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來保證被加工孔的位置精度。4.2 通用箱體通用多軸箱主要由箱體類零件、主軸、傳動軸、齒輪以及潤滑和防油元件等組成，在多軸箱體的內腔，可安裝厚度為24mm的齒輪三排或厚度32mm的齒輪兩排；在后蓋內，可安裝一排（后蓋厚度為90mm、100mm時）或者兩排（后蓋厚度為125mm時）齒輪通用箱體類零件的編號方法：4.2.1 通用箱體類零件它

42、包括多軸箱箱體、前蓋、后蓋、上蓋和側蓋。箱體材料為ht200，前、后蓋材料為ht150，上蓋材料為ht150。多軸箱體規(guī)格依據動力箱規(guī)格進行選擇。多軸箱后蓋與動力箱的結合面上聯(lián)接螺孔、定位銷孔的大小、位置應與動力箱聯(lián)系尺寸相適應。多軸箱箱體的標準厚度為180mm，用于臥式組合機床的多軸箱前蓋厚度為55mm，基型后蓋厚度為90mm變型后蓋厚度為50mm、100mm、125mm三種，可根據多軸箱內傳動系統(tǒng)安排和動力箱與多軸箱的連接情況合理選用。圖4-1組合機床臥式多軸箱箱體4.2.2 通用鉆削類主軸按支承型式可分為三種：(1)滾錐軸承主軸；前后支承均為圓錐滾子軸承。這種支承可承受較大的徑向和軸向力

43、，且結構簡單、裝配調整方便，廣泛用于擴、鏜、鉸孔和攻螺紋等加工；當主軸進退兩個方向都有軸向切削力時常用此種結構；(2)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。固推力球軸承設置在前端，能承受單方向的軸向力，適用于鉆孔主軸；(3)滾針軸承主軸：前后支承均為無內環(huán)滾針軸承和推力球軸承。當主軸間距較小時采用。 圖4-2 通用鉆削類主軸4.3 多軸箱的設計多軸箱是組合機床的主要部件之一，按專用要求進行設計，由通用零件組成。其主要作用是，根據被加工零件的加工要求，安排各主軸位置，并將動力和運動由電動機或者動力部件傳給各工作主軸，使之得到要求的轉速和轉向。主軸箱按結構

44、大小分為大型主軸箱和小型主軸箱。按結構特點分為通用（標準）和專用主軸箱。4.3.1 繪制多軸箱設計原始依據圖原始依據圖的主要內容如下：(1)根據機床聯(lián)系尺寸圖，繪制多軸箱外形圖，并標注輪廓尺寸和驅動軸定位銷孔的坐標值。(2)根據聯(lián)系尺寸圖和加工示意圖，畫出工件與多軸箱的對應位置尺寸，標注所有主軸的坐標值及工件輪廓尺寸。在原始依據圖中注意：工件與多軸箱的擺放位置，一般情況下，工件在多軸箱前面。如下圖所示，多軸箱的兩定位銷孔中心線連線為橫坐標，箱體中心垂線為縱坐標。 (3)標注各主軸的轉速及轉向。逆時針轉向不標，只標順時針轉向主軸。 (4)列表說明主軸的工序內容，切削用量及主軸的外伸長度。(5)表

45、明動力部件的型號及其性能參數(shù)。圖4-3多軸箱設計原始依據圖4.3.2 確定主軸結構型式及齒輪模數(shù)一般情況根據工件加工工藝、刀具和主軸的連接結構和刀具的進給抗力及切削轉矩來確定主軸的結構形式。鉆削加工主軸，需要承受較大的單向軸向力，故最好選用向心球軸承和推力球軸承組合的支承結構，且推力球軸承布置在主軸前端；如果主軸前進和后退時都需要進行切削時，可選用前后支承都是圓錐滾子軸承的主軸結構，以便承受兩個方向的軸向力；如果主軸孔間距較小，可選用滾針軸承和推力球軸承組合的支承結構，但是這種結構的主軸精度和裝配工藝性均較差，除非必要時最好不選用，本設計是鉆孔加工，選用向心球軸承和推力球軸承組合的主軸結構。主

46、軸箱內所有傳動軸直徑根據主軸直徑25mm暫時確定為30mm，待傳動系統(tǒng)設定好以后進行檢驗。主軸采用向心球軸承和推力球軸承組合，傳動軸采用圓錐滾子軸承。齒輪模數(shù)用估算公式 （3-1）式中：所估算的齒輪模數(shù)（）；齒輪所傳遞的功率（）；對嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù)；小齒輪的轉速（r/min）。多軸箱的齒輪模數(shù)按驅動軸齒輪估算： 表4-1 通用齒輪系列參數(shù)齒輪種類寬度（）齒 數(shù)模數(shù)（）孔徑（）數(shù)量傳動齒輪2416502，2.5，315,20,25,30,35,403843216505070僅偶數(shù)2，2.5,3，425,30,35,40,50,60589動力頭齒輪84（a型）21263，420，25,30,

47、35，40,50，602244（b型）25,30,40,50-電機齒輪76、78、7921263，422,28,32,3816按照通用齒輪系列參數(shù)，且方便生產，選擇傳動齒輪的模數(shù)為3，動力箱齒輪的模數(shù)為3。4.4 多軸箱的傳動系統(tǒng)設計組合機床多軸箱的傳動系統(tǒng)就是用一定數(shù)量的傳動元件，把動力箱的輸出軸與各主軸連接起來，組成一定的傳動鏈，并滿足各軸的轉速和轉向要求。多軸箱的傳動系統(tǒng)主要是指齒輪傳動路線的設計。是指驅動軸（動力箱或電機軸）的運動通過什么樣的傳動路線，采用多少級齒輪傳動，并且這些齒輪布置在主軸箱的什么位置上，最后把運動傳到主軸，使其獲得規(guī)定的轉速。齒輪傳動路線的設計是主軸箱設計中最關鍵

48、的一步，因為他直接影響著主軸箱部件的質量和零件的通用化程度。由于被加工孔的分布和數(shù)量不同，齒輪傳動路線也就不同；即使是同一個零件，雖然孔的分布和數(shù)量都是一樣的，但齒輪傳動路線可以有不同的方案，這就需要進行具體的分析，比較，選擇較好的方案。齒輪傳動設計的一般原則是力求在保證足夠的強度和剛度條件下，使傳動鏈最短，即采用較少的傳動軸和傳動齒輪來實現(xiàn)傳動。1、多軸箱的特點是：針對某零件的特定加工工序恒速加工，傳動鏈短；多軸同時加工，傳動鏈分支多。因此，多軸箱傳動設計，以獲得需要的主軸轉速和旋向為原則，不存在通用機床前緩后急的最小傳動比限制，甚至可以用升速傳動副驅動主軸。對多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求：(1

49、)從面對主軸的位置看去，所有主軸（特殊主軸要求除外）應逆時針方向旋轉。(2)保證轉速和轉向的前提下，應力求用最少的傳動軸和齒輪（數(shù)量和規(guī)格）。因此，應盡可能用一根傳動軸同時帶動多根主軸，并將齒輪布置在同一排位置上。當齒輪嚙合中心距不符合標準時，可用變位齒輪或略微改變傳動比的方法解決。(3)盡量避免主軸兼作傳動軸用，以免增加主軸負荷，影響加工質量。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，加工精度要求布告時，也可用一根強度較高的主軸帶動12根主軸的傳動方式。(4)多軸箱內齒輪傳動副的最大傳動比 最小傳動比；最佳傳動比為，以使多軸箱結構緊湊。后蓋內的齒輪傳動比；除非傳動鏈的最后可采

50、用升速傳動外，應盡可能避免升速傳動，以避免空轉功率損失。(5)用于粗加工主軸上的齒輪。應盡可能設置在前端第排，以減少主軸的扭轉變形；精加工主軸上的齒輪，應設置在第排以減少主軸的彎曲變形。(6)同一主軸箱內，如有粗精加工主軸，最好從動力箱驅動軸后，就分兩條路線傳動，以免影響精加工主軸的加工精度。(7)剛性鏜孔主軸上的齒輪，其分度圓半徑要盡可能大于被加工的孔的孔徑，以減少震動，提高運動平穩(wěn)性。(8)驅動軸直接帶動的傳動軸數(shù)不超過2根，以免裝配困難。2、擬訂傳動路線的基本方法擬訂傳動路線的基本方法是：先把所有主軸中心盡可能分布在幾個同心圓上，然后在各個同心圓的圓心上分別設置中心傳動軸；再把各組同心圓

51、上的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；把最后的合攏傳動軸與動力箱的驅動軸連接起來。這就是“從主軸的布置開始，最后引到驅動軸上”。但是驅動軸的中心必須落在多軸箱箱體寬度的中心線上，其中心高度則從選定的動力箱聯(lián)系尺寸圖中確定。在生產中遇見的主軸分布情況，可以歸納為：圓周分布的主軸：在圓周上可能是等分的，也可能是不等分的；其轉速可能是相同的，也可能是不同的。通常是在圓心的位置上布置傳動軸同時傳動所有的主軸/但這時必須考慮分布圓的直徑大小和傳動速比的限制。對于直線分布的主軸，可以用一根傳動軸同時傳動幾根主軸；或者選擇他們的近似圓的圓心，在圓心的位置上傳動軸同時傳動幾根主軸。這時

52、中心距可能會產生誤差，經常采用變位齒輪修正的方法來解決。對于任意分布的主軸，可以根據任意三點為一個圓的原則，在圓心位置上布置傳動軸同時傳動三根主軸；或者與直線分布的主軸一樣用一根傳動軸同時傳動幾根主軸。針對此次設計的多軸箱。鉆削主軸成分散分布，要求的主軸為正轉，而動力箱出來的軸轉向為反轉。采用的傳動路線如圖4-4：3、確定驅動軸主軸位置動力箱的選擇為a，根據多軸箱的原始依據圖得出下表表4-2 多軸箱主軸、驅動軸坐標坐標銷驅動軸o主軸1主軸2主軸3主軸4主軸5主軸6主軸7x0.0265.0169.5360.5360.5169.5160.0265.0370.0y0.0129.5356.5356.5

53、165.5165.5261.0366.0261.04、確定傳動軸的位置及齒輪齒數(shù)驅動軸的直徑為40mm，由機械零件設計手冊知：圖示齒輪t=43.3mm。當時，驅動軸上最小齒輪齒數(shù)為： 由組合機床設計簡明手冊表7-22 動力箱齒輪可選取 驅動軸齒輪齒數(shù)為23。為保證齒輪齒根強度，應使齒根到孔壁或鍵槽的厚度a2m,傳動軸8、9、11的軸徑取30mm,傳動軸10、12、13的軸徑取25mm。4.5 多軸箱傳動軸位置及齒輪齒數(shù)確定計算求得主軸1、2、3、4的切削轉速為557r/min，主軸5、6、7的切削轉速為428r/min,而選擇的動力箱的輸出轉速為720r/min。4.5.1 確定傳動軸8的位置

54、及齒輪齒數(shù)傳動軸8的位置為主軸1、5、6同心圓圓心（尚需略加調整），可通過作圖（圖4-6）法初定。先確定轉速較低的主軸5與傳動軸8之間的齒輪齒數(shù)（即z5和z5，）。為保證齒輪齒根強度，應使齒根到孔壁或鍵槽的壁厚(m為齒輪模數(shù))。若取m=3，=22，從4-6中量得中心距=75.7mm,則 （設在第排） 則 （設在第排） （設在第排）據z1、z6和n5、n6求得（與532r/min很接近）。圖4-6 用作圖法確定各軸位置4.5.2 確定傳動軸9的位置及其與主軸3、7間的齒輪副齒數(shù)傳動軸9的中心取在軸2與軸7連心線的垂分線上，軸9與軸7之間傳動比取，則軸9轉速。軸9與軸2之間傳動比為：取最小齒輪（主軸2上）齒數(shù)，則 （設在第排）量得則 （設在第排）4.5.3 確定合攏傳動軸10的位置傳