本科畢業(yè)論文某鉆孔臥式組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)

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1、高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 某鉆孔臥式組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)考生姓名： 張飛 準(zhǔn)考證號(hào)： 011808101302專業(yè)層次： 本科 院 （系）： 機(jī)電學(xué)院 指導(dǎo)教師： 唐建敏 職 稱： 講師 重慶科技學(xué)院二 O 一 O 年 月 日高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 某鉆孔臥式組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)考生姓名： 張飛 準(zhǔn)考證號(hào)： 011808101302 專業(yè)層次： 本科 指導(dǎo)教師： 唐建敏 院 （系）： 機(jī)電學(xué)院 重慶科技學(xué)院二 O 一 O 年 月 日重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 目錄 I 摘要摘要本課題設(shè)計(jì)了某零件鉆孔工位移動(dòng)工作臺(tái)臥式組合機(jī)床多軸箱。在設(shè)計(jì)中，根據(jù)被加工的零件圖計(jì)算確定了箱體

2、的尺寸大小，通過鉆孔工序切削用量的確定，再計(jì)算出鉆孔工序的切削參數(shù)，進(jìn)而計(jì)算動(dòng)力參數(shù)，由動(dòng)力參數(shù)選擇了動(dòng)力箱。然后制定傳動(dòng)方案。根據(jù)傳動(dòng)方案及設(shè)計(jì)需求選定所用的軸、軸承、齒輪、油泵和其它與之配套的零件，并計(jì)算出主軸和傳動(dòng)軸的坐標(biāo)。最后對(duì)本設(shè)計(jì)選用的軸、軸承、齒輪進(jìn)行了校核。通過本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)鉆孔在同一機(jī)床上加工，同時(shí)使用多把刀具并在幾個(gè)方面對(duì)工件進(jìn)行加工，達(dá)到較高的工序集中程度，從而獲得較高的生產(chǎn)率。 多軸箱是組合機(jī)床的核心部件。它是選用通用零件，按專用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的，在組合機(jī)床設(shè)計(jì)的過程中，是工作量較大的部件之一。它是根據(jù)工序圖和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

3、傳遞各主軸運(yùn)動(dòng)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，絞等加工工序。本設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)了多孔的一次加工完成，提高了工作效率。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；多軸箱；鉆孔；齒輪；軸重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 英文摘要IIAbstractThis subject has certain parts design of drilling horizontal combination machine tools moving workbench workstation Multi-axle Box. In the design, according to the ca

4、lculated by processing components determines the size of the box, through the drilling process of cutting parameter determination, then calculates the cutting parameters of drilling process, and then calculating dynamic parameters of the dynamic parameter selection, power box. Then driving scheme. A

5、ccording to the transmission scheme and design requirements of shaft, selected bearings, gears, pumps and other ancillary components, and calculate transmission shaft and the coordinates. Through the design on the same machine processing drilling tools, use more in aspects of the work piece machinin

6、g, achieve high concentration process, so as to achieve higher productivity.Multi-axle box is a combination of the core components of machine tools. It is the choice of generic parts, according to specific design requirements, in combination of machine tool design process, is the workload of one of

7、the larger components. It is based on processes and process schematic diagram of the work piece determined by the number and location of holes, cutting consumption and spindle type of design momentum of our campaign to pass the spindle parts. Its power comes from a common power boxes and power boxes

8、 are installed on the feed slide units, to be completed by drilling, twisting and other manufacturing processes. This design can be achieved through a porous enough for processing and increase working efficiency.Key words ：Modular machine tool；Multi-axle Box；Drilling；Gear；Axis 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 目

9、錄 I 目 錄摘要摘要.I IABSTRACTABSTRACT.IIII1 1 前前 言言 .3 31.11.1 本課題研究現(xiàn)狀、研究目的本課題研究現(xiàn)狀、研究目的 .3 31.21.2 國內(nèi)外狀況國內(nèi)外狀況.4 41.21.2 本課題主要研究內(nèi)容及意義本課題主要研究內(nèi)容及意義 .6 61.31.3 主要技術(shù)指標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo) .6 62 2 組合機(jī)床及多軸箱簡介組合機(jī)床及多軸箱簡介 .8 82.12.1 組合機(jī)床的組成組合機(jī)床的組成 .8 82.22.2 組合機(jī)床的特點(diǎn)組合機(jī)床的特點(diǎn) .8 82.32.3 組合機(jī)床的工藝范圍組合機(jī)床的工藝范圍 .9 92.42.4 組合機(jī)床的配置形式及多工位組合

10、機(jī)床組合機(jī)床的配置形式及多工位組合機(jī)床 .9 93 3 多軸箱的原始數(shù)據(jù)的計(jì)算多軸箱的原始數(shù)據(jù)的計(jì)算 .11113.13.1 被加工的零件的特點(diǎn)被加工的零件的特點(diǎn) .11113.23.2 箱體尺寸的確定箱體尺寸的確定 .11113.33.3 鉆孔切削參數(shù)的確定鉆孔切削參數(shù)的確定 .12123.43.4 鉆孔的切削力，切削轉(zhuǎn)矩和切削功率等動(dòng)力參數(shù)計(jì)算鉆孔的切削力，切削轉(zhuǎn)矩和切削功率等動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 .13133.53.5 多軸箱所需動(dòng)力計(jì)算多軸箱所需動(dòng)力計(jì)算 .14143.63.6 軸的初步選定軸的初步選定.154 4 多軸箱傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)多軸箱傳動(dòng)方案設(shè)計(jì).17174.14.1 多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的一

11、般要求多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求 .17174.24.2 擬定多軸箱傳動(dòng)方案的基本方法擬定多軸箱傳動(dòng)方案的基本方法 .17174.34.3 主軸分布類型及傳動(dòng)方案主軸分布類型及傳動(dòng)方案 .17175 5 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算 .19195.15.1 傳動(dòng)方案圖分析傳動(dòng)方案圖分析 .19195.25.2 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 .19195.35.3 齒輪的校核齒輪的校核 .22226 6 傳動(dòng)軸坐標(biāo)的計(jì)算傳動(dòng)軸坐標(biāo)的計(jì)算.25256.16.1 坐標(biāo)的計(jì)算坐標(biāo)的計(jì)算.25256.1.1 主軸坐標(biāo)計(jì)算.256.1.2 傳動(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算 .266.26.2 驗(yàn)算中心距誤差驗(yàn)算中心距誤差

12、 .27277 7 傳動(dòng)元件的校核傳動(dòng)元件的校核.29297.17.1 驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑 .29297.27.2 傳動(dòng)軸的校核及其配件校核傳動(dòng)軸的校核及其配件校核 .30307.2.1 軸的彎扭強(qiáng)度校核 .307.2.2 軸承的校核： .34重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 英文摘要II7.2.37.2.3 齒輪的校核齒輪的校核.36致謝致謝.4040參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).4141論文原創(chuàng)性聲明論文原創(chuàng)性聲明.4242重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 1 前言 3 1 前 言1.1 本課題研究現(xiàn)狀、研究目的組合機(jī)床是以大量的通用機(jī)床為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件所組成的

13、高效專用機(jī)床，主軸箱是組合機(jī)床主要的傳動(dòng)部件之一。我國加入 WTO 以后 ,制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時(shí)調(diào)整戰(zhàn)略 ,采取了積極的應(yīng)對(duì)策略 ,出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢頭 ,截至 2 0 0 9 年 9 月份 ,組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)僅組合機(jī)床產(chǎn)品一項(xiàng) ,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量已達(dá) 180 0 余臺(tái) ,產(chǎn)值達(dá) 10 個(gè)億以上。近幾年來，由于國家加大基礎(chǔ)設(shè)施的投入，工程機(jī)械需求呈現(xiàn)了強(qiáng)勁的增長勢頭，部分生產(chǎn)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(jīng)濟(jì)過熱而采取對(duì)鋼材、建材、電解鋁等行業(yè)進(jìn)行調(diào)控，但許多重點(diǎn)工程都陸續(xù)開工上馬，工程機(jī)械雖不會(huì)出現(xiàn)去年過熱現(xiàn)象，但今后幾年仍然會(huì)維持較大

14、程度的增長態(tài)勢。國內(nèi)工程機(jī)械同進(jìn)口產(chǎn)品相比，其特點(diǎn)是價(jià)位低、產(chǎn)品穩(wěn)定性、可靠性差、零件加工手段落后。隨著國家對(duì)世貿(mào)承諾的逐步實(shí)現(xiàn)，價(jià)格的競爭優(yōu)勢也逐漸減少以裝載機(jī)為例：目前大多數(shù)的主機(jī)生產(chǎn)廠及部件配套廠家對(duì)變速箱箱體、變矩器殼體前車架、后車架、動(dòng)臂、驅(qū)動(dòng)橋等關(guān)鍵零件，大多采用通用設(shè)備加工，這種加工方式的缺點(diǎn)有：生產(chǎn)能力難以擴(kuò)大，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，在制品積壓嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)效益不夠顯著。值得慶幸的是國內(nèi)比較大的裝載機(jī)生產(chǎn)廠家都已逐步認(rèn)識(shí)到這一問題。組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要以獨(dú)立的系列化、標(biāo)準(zhǔn)話設(shè)計(jì)的通用部件為基礎(chǔ)，配以部分專用部件組成的專用機(jī)床。它適用于大批和大量生產(chǎn)企業(yè)，多用于加工量大的大中型箱體和

15、箱體類工件，完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、加工各種螺紋、鏜孔、車斷面和凸臺(tái)、在空內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。組合機(jī)床是用總的電氣控制系統(tǒng)將各個(gè)部件的工作連成一個(gè)統(tǒng)一的循環(huán)。各個(gè)部件都設(shè)計(jì)成獨(dú)立存在的，可以按合理的規(guī)格尺寸系列，實(shí)現(xiàn)高度系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化。組合機(jī)床是按自動(dòng)循環(huán)工作的。通常工件在加工中是不變的，由刀具作主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，則可以保證最大的工藝可能性。這種機(jī)床可以同時(shí)使用多把刀具，并可以在幾個(gè)方面對(duì)工件進(jìn)行加工，達(dá)到較高的工序集中程度，從而獲得較高的生產(chǎn)率。實(shí)現(xiàn)加工對(duì)象的連續(xù)自動(dòng)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化有效的自動(dòng)生產(chǎn)過程，加快生產(chǎn)投入物的加工變換和流動(dòng)速度。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，是

16、機(jī)械制造業(yè)技術(shù)改造、技術(shù)進(jìn)步的主要手段和技術(shù)發(fā)展的主要方向。機(jī)械自動(dòng)化的技術(shù)水準(zhǔn)，不僅影響整個(gè)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，而且對(duì)國民經(jīng)濟(jì)各部門的技術(shù)進(jìn)步有很重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 1 前言4大的直接影響。因此，發(fā)展我國的機(jī)械制造業(yè)自動(dòng)化技術(shù)，符合我國社會(huì)主義的基本原則，符合我國現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展規(guī)律。組合機(jī)床正是考慮到加工的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率的提高，采用多軸箱實(shí)現(xiàn)多軸同時(shí)加工，可以一次性裝夾零件，采用多工位方法實(shí)現(xiàn)零件的一些工序加工。減少生產(chǎn)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)高效高質(zhì)量生產(chǎn)，可以將幾個(gè)機(jī)床的功能融為一體，實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的加工，大大降低了生產(chǎn)成本和勞動(dòng)工作量。多軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件。它是根據(jù)加

17、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的設(shè)計(jì)主要依據(jù)被加工零件上被加工孔的相對(duì)位置及被加工零件的材質(zhì)對(duì)傳動(dòng)件和箱體進(jìn)行設(shè)計(jì)。1.2 國內(nèi)外狀況組合機(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。多軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件，一般具有多根主軸同時(shí)對(duì)一系列孔系進(jìn)行加工。它根據(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)力來自通用的多軸箱，與動(dòng)力箱一起安裝與進(jìn)給滑臺(tái)，可完成鉆

18、、擴(kuò)、絞、鏜孔等加工工序。多年來機(jī)械產(chǎn)品加工采用萬能機(jī)床。但隨著生產(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(jī)，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(jī)床加工就不能很好的滿足要求。因?yàn)樵谀骋慌_(tái)機(jī)床上加工一種工件，使萬能機(jī)床的很多部分和機(jī)構(gòu)變得作用不大，工人整天忙于裝夾工件、起動(dòng)機(jī)床、進(jìn)刀退刀、停車及卸工件等，不僅工人勞動(dòng)強(qiáng)度很大，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(gè)問題，就創(chuàng)造出了專用機(jī)床，專用機(jī)床是專門用于加工一種工件或一種工件的一定工序的機(jī)床，它可以同時(shí)用許多刀具進(jìn)行切削，機(jī)床的輔助動(dòng)作部分地實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，結(jié)構(gòu)也比萬能機(jī)床簡單，生產(chǎn)效率提

19、高了。但專用機(jī)床有一個(gè)最大的弱點(diǎn)：就是被加工零件稍有一點(diǎn)變動(dòng)，它就用不上了，需要另造新的機(jī)床，不能適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)技術(shù)迅速發(fā)展、產(chǎn)品經(jīng)常革新的需要，而且這種機(jī)床設(shè)計(jì)制造周期長，造價(jià)高。廣大工人和技術(shù)人員在總結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出創(chuàng)造這樣的高效率機(jī)床：它既有專用機(jī)床效率高、結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，又有萬能機(jī)床能夠重新調(diào)重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 1 前言 5 整，以適應(yīng)新工件加工的特點(diǎn)。為此，將機(jī)床上帶動(dòng)刀具對(duì)工件產(chǎn)生切削運(yùn)動(dòng)的部分以及床身、立柱、工作臺(tái)等設(shè)計(jì)制造成通用的獨(dú)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(jī)床，這就是組合機(jī)床。當(dāng)工件改

20、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(jī)床。由于組合機(jī)床是由 70%90%的通用零，部件組成，在需要的時(shí)候，他可以部分或全部的進(jìn)行改裝，以組成適應(yīng)新的加工要求的新設(shè)。這就是說，組合機(jī)床有重新改裝的優(yōu)越性，其通用零，部件可以多次重復(fù)利用。組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)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

21、后與世界機(jī)床行業(yè)進(jìn)一步接軌，我國的制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。在這種充滿競爭與機(jī)遇的大環(huán)境下，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時(shí)自我調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對(duì)策略。組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年的企業(yè)生產(chǎn)情況看，數(shù)控機(jī)床與加工中心的市場需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機(jī)床則有下降趨勢。我國組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國家要相對(duì)落后，國內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)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(shù)、新工藝,研制新產(chǎn)品,由過去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu),向“柔性”化方向發(fā)展,滿足用戶需求,真

22、正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。但隨著市場競爭的加劇和對(duì)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(jī)床及其自動(dòng)線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)，因此組合機(jī)床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組合機(jī)床加工精度、組合機(jī)床柔性、組合機(jī)床工作可靠性和組合機(jī)床技術(shù)的成套性為主攻方向。一方面，加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，提高組合機(jī)床產(chǎn)品數(shù)控化率；另一方面，進(jìn)一步發(fā)展新型部件，尤其是多坐標(biāo)部件，使其模塊化、柔性化 ,適應(yīng)可調(diào)可變、多品種加工的市場需求。從 2002 年年底第 21 屆日本國際機(jī)床博覽會(huì)上獲悉，在來自世界 10 多個(gè)國家和地區(qū)的 500 多家機(jī)床制造商和團(tuán)體展示的最先進(jìn)機(jī)床設(shè)備中，超高速

23、和超高精度加工技術(shù)裝備與復(fù)合、多功能、多軸化控制設(shè)備等深受歡迎。據(jù)專家分析，機(jī)床裝備的高速和超高速加工技術(shù)的關(guān)鍵是提高機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度。該屆博覽會(huì)上展出的加工中心 ,主軸轉(zhuǎn)速 1000020000r/min ,最高重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 1 前言6進(jìn)給速度可達(dá) 060m/min；復(fù)合、多功能、多軸化控制裝備的前景亦被看好。在零部件一體化程度不斷提高、數(shù)量減少的同時(shí),加工的形狀卻日益復(fù)雜。多軸化控制的機(jī)床裝備適合加工形狀復(fù)雜的工件。另外 ,產(chǎn)品周期的縮短也要求加工機(jī)床能夠隨時(shí)調(diào)整和適應(yīng)新的變化,滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求。然而更關(guān)鍵的是現(xiàn)代通信技術(shù)在機(jī)床裝備中的應(yīng)用,信

24、息通信技術(shù)的引進(jìn)使得現(xiàn)代機(jī)床的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高,操作者可以通過網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)對(duì)機(jī)床的程序進(jìn)行遠(yuǎn)程修改,對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)控并積累有關(guān)數(shù)據(jù)；通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行維修和檢查、提供售后服務(wù)等。在這些方面我國組合機(jī)床裝備還有相當(dāng)大的差距,因此我國組合機(jī)床技術(shù)裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調(diào)可變、任意加工性以及通信技術(shù)的應(yīng)用將是今后的發(fā)展方向。1.2 本課題主要研究內(nèi)容及意義在本文中主要介紹了組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)步驟，重點(diǎn)論述了組合機(jī)床多軸箱的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)的具體過程。在多軸箱設(shè)計(jì)過程中，還是采用以人工設(shè)計(jì)為主，其中包括多軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)圖的繪制、傳動(dòng)路線的設(shè)計(jì)確定、主軸和傳動(dòng)軸坐標(biāo)的計(jì)算及坐

25、標(biāo)檢查圖、裝配圖和展開圖還有部分零件圖的具體繪制。本課題主要對(duì)多軸箱進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足所給零件的鉆擴(kuò)加工。首先要從所加工的零件入手，確定各軸的分布，設(shè)計(jì)出總體傳動(dòng)方案，然后對(duì)多軸箱的整體布局和輪廓尺寸進(jìn)行計(jì)算，再對(duì)各軸和齒輪尺寸進(jìn)行計(jì)算和應(yīng)力計(jì)算。最后對(duì)所設(shè)計(jì)的多軸箱進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析并寫出結(jié)論。擬解決的主要問題有：1） 多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)。2） 多軸箱傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)分析3） 確定切削用量、計(jì)算切削力、選擇動(dòng)力箱型號(hào)4） 軸和齒輪強(qiáng)度的校核5） 裝配圖，展開圖以及主要零件圖、變位齒輪圖的繪制1.3 主要技術(shù)指標(biāo)1）鉆盲孔，被加工零件孔的直徑及相對(duì)坐標(biāo)尺寸（見零件示意圖） 2）被加工零件的材料為 HT20

26、0 3）工件定位面比工作臺(tái)面高 110 毫米，工作臺(tái)每工位移動(dòng)行程 300 毫米 4）工件對(duì)稱中心線與工作臺(tái)中心線重合（鉆孔工位） 5）熟悉組合機(jī)床的基本形式形式 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 1 前言 7 6）確定切削用量、計(jì)算切削力、選擇動(dòng)力箱型號(hào) 7）設(shè)計(jì)多軸箱裝配圖及主要零件圖、變位齒輪圖 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 3 多軸箱的原始數(shù)據(jù)的計(jì)算82 組合機(jī)床及多軸箱簡介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。以典型的雙面復(fù)合式單工位組合機(jī)床為例，其組成是：側(cè)底座、滑臺(tái)、鏜削頭、夾具、多軸箱

27、、動(dòng)力箱、立柱、墊鐵、立柱底座、中間底座、液壓裝置、電氣控制設(shè)備、刀工具等。通過控制系統(tǒng)，在兩次裝缷工件間隔時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)自動(dòng)工作循環(huán)。組合機(jī)床的各個(gè)部件都是具有一定獨(dú)立功能的部件，并且大都已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的通用部件。通常夾具、中間底座和多軸箱是根據(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)零件如定位夾壓元件、傳動(dòng)件等也都是標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。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)力部件和通用部件如側(cè)

28、底座、立柱、立柱底座等支撐部件。通用部件按功能可分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。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)，使組合機(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。支承部件是用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。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。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。主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、環(huán)行分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度鼓輪和往

29、復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等，通常具有較高的定位精度?？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、液壓傳動(dòng)裝置、分級(jí)進(jìn)給機(jī)構(gòu)、自動(dòng)檢測裝置及操縱臺(tái)電柜等。輔助部件包括定位、夾緊、潤滑、冷卻、排屑以及自動(dòng)線的清洗機(jī)等各種輔助裝置。2.2 組合機(jī)床的特點(diǎn) 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 2 組合機(jī)床及多軸箱設(shè)計(jì) 9 1.主要用于棱體類零件和雜件的孔面加工。2.生產(chǎn)率高。因?yàn)楣ば蚣?，可多面，多工位，多軸，多刀同時(shí)自動(dòng)加工。3.加工精度穩(wěn)定。因?yàn)楣ば蚬潭?，可選用成熟的通用部件，精密夾具和自動(dòng)工作循環(huán)來保證加工精度的一致性。4.研制周期短，便于設(shè)計(jì)、制造和使用

30、維護(hù)，成本低。因?yàn)橥ㄓ没?，系列化、?biāo)準(zhǔn)化程度高，通用零件占 70%90%，通用件可組織批量生產(chǎn)進(jìn)行預(yù)制或外購。5.自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。6.配置靈活。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)模塊化，組合化。可按工件或工序要求，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(jī)床及自動(dòng)線；機(jī)床易于改裝；產(chǎn)品或工藝變化時(shí)，通用部件一般還可以重復(fù)利用。2.3 組合機(jī)床的工藝范圍目前，組合機(jī)床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。平面加工包括銑平面，刮平面，車端面；孔加工包括鉆.，擴(kuò)，鉸，鏜孔以及倒角，切槽，攻螺紋，滾壓孔等。隨著綜合自動(dòng)化 的發(fā)展，其工藝范圍正擴(kuò)大到車外圓，行星銑削，拉削，推削，磨削等工序。此外，還可以完成焊接，

31、熱處理，自動(dòng)裝配和檢測，清洗和零件分類幾打印等非切削工作。組合機(jī)床在汽車，拖拉機(jī)，柴油機(jī)，電機(jī)，儀器儀表及軍工及縫紉機(jī)，自行車等輕工業(yè)大批大量生產(chǎn)中已得到廣泛應(yīng)用；一些中小批量生產(chǎn)的企業(yè)，如機(jī)床，機(jī)車，工程機(jī)械等制造業(yè)中也已推廣應(yīng)用。組合機(jī)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(jī)座及儀表殼等零件；也可用來完成軸套類，輪盤類，叉架類和蓋板類零件的部分或全部工序的加工。2.4 組合機(jī)床的配置形式及多工位組合機(jī)床組合機(jī)床的通用部件分大型和小型兩大類。用大型通用部件組成的機(jī)床稱為大型組合機(jī)床。用小型通用部件組成的機(jī)床稱為小型組合機(jī)床。大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床在結(jié)構(gòu)上有較大

32、的差別。多工位組合機(jī)床按刀具對(duì)工件的加工順序可以分為：平行順序加工和平行加工與順序加工相結(jié)合。按配置形式分：回轉(zhuǎn)輸送方式（分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、鼓輪式、中央立柱式或環(huán)形回轉(zhuǎn)工作臺(tái)）和直線輸送方式（移動(dòng)工作臺(tái)）在多工位組合機(jī)床回轉(zhuǎn)輸送方式中，分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)主要通過工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)分度，將裝在工作臺(tái)上的工件順次送往各工位進(jìn)行加工。動(dòng)力部件可以立式、臥式或傾斜式安裝。工作臺(tái)臺(tái)面直徑一般在 1600mm 以下，工位數(shù) 212。這種重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 3 多軸箱的原始數(shù)據(jù)的計(jì)算10工作臺(tái)主要適用范圍：各種中、小工件復(fù)雜形狀的孔、精密孔及面。通常只從一個(gè)方向進(jìn)行加工。除雙工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式機(jī)床外

33、，通常設(shè)有單獨(dú)的上下料工位，生產(chǎn)效率較高。每個(gè)工位分別采用獨(dú)立的動(dòng)力部件形式，適用于大型工件的加工，也可用于幾個(gè)方向的同時(shí)加工。鼓輪式工件裝夾在鼓輪的棱面或端面上，通過鼓輪的分度回轉(zhuǎn)，將工件順次送往各個(gè)工位進(jìn)行加工，通用部件通常都是臥式安裝。鼓輪外徑通常在1000mm 以內(nèi)，工位數(shù) 38。這種工作臺(tái)的適用范圍：各種中小件復(fù)雜形狀孔、精密孔及面，甚至大型工件。特別適用于有相互垂直要求的復(fù)雜工件。一般設(shè)有單獨(dú)的上下料工位。中央立柱式或環(huán)形回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的機(jī)床帶有環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，通過工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)分度將工件順次送往各工位進(jìn)行加工?？稍谥醒胫喜贾昧⑹絼?dòng)力部件，可在工作臺(tái)周圍布置臥式或傾斜式動(dòng)力部件，不

34、用中央立柱時(shí)也可以在中央布置臥式動(dòng)力部件。環(huán)形工作臺(tái)外徑通常在 3000mm 以內(nèi)，工位數(shù) 410.這種工作臺(tái)的適用范圍：各種中小型復(fù)雜形狀孔、精密孔及面，甚至大型工件。特別適用于有相互垂直要求的孔和面的復(fù)雜工件。一般設(shè)有單獨(dú)的上下料工位。在多工位組合機(jī)床直線運(yùn)送方式中通過移動(dòng)工作臺(tái)的移動(dòng)和定位，帶著工件沿各工位順序逐一進(jìn)行加工。動(dòng)力部件可以是立式，臥式或傾斜式安裝，工位數(shù)可以達(dá)到幾十個(gè)。這種工作臺(tái)的適用范圍：各種中小型復(fù)雜形狀孔、精密孔及面、機(jī)床生產(chǎn)率較低，可用于中批量生產(chǎn)中，也適用于特大復(fù)雜工件中批生產(chǎn)?？稍O(shè)或不設(shè)單獨(dú)的上下料工位。重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 3 多軸箱的原始

35、數(shù)據(jù)的計(jì)算11 3 多軸箱的原始數(shù)據(jù)的計(jì)算 3.1 被加工的零件的特點(diǎn)1) 材料：HT2002) 材料硬度：170220HB3) 尺寸、相對(duì)尺寸見零件圖 圖 3.1 零件圖3.2 箱體尺寸的確定 標(biāo)準(zhǔn)主軸箱的厚度由主軸箱體、前蓋和后蓋三層尺寸構(gòu)成。主軸箱厚度為 180 mm。前蓋有兩種尺寸，臥式為 55mm，立式為 70mm.后蓋厚度有90mm 和 50mm 兩種尺寸，通常采用 90mm 的后蓋。因此。主軸箱總厚度臥式通常為 325mm，立式主軸箱通常為 340mm。下面是主軸箱的寬度 B、高度 H 和最低主軸高度尺寸的確定。 b2+2b1 (3-1-1) H=h+h1+h2 (3-1-2)式

36、中 b1 最邊緣主軸中心至主軸箱外壁的距離； b2 工件上要加工的在寬度方向上相隔最遠(yuǎn)的兩孔距離； h 工件上要加工的在高度方向上相隔最遠(yuǎn)的兩孔距離；重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 3 多軸箱的原始數(shù)據(jù)的計(jì)算12 h1 最低主軸中心至主軸箱底平面的距離，即最低主軸高度； h2 最上邊主軸中心至主軸箱外壁的距離。為了保證主軸箱內(nèi)有足夠的空間安排傳動(dòng)齒輪，推薦 h2= b1=70100mm主軸箱的最低主軸高度 h1 不能孤立的任意確定，比須考慮它與工件最低孔的位置、機(jī)床配置形式，裝料高度和動(dòng)力部件、滑座、床身的關(guān)系，一般不大于 85120mm。由所加工零件圖中孔的位置關(guān)系取得 b2 =4

37、00，h=276, b1 = h2 =100，h1 =74，b2+2 b1 H=h+h1+h2400+2*95=590(mm) H=276+74+130=460(mm)標(biāo)準(zhǔn)通用鉆鏜類多軸箱的厚度是一定的，臥式為 325mm,立式為 340mm。結(jié)合所加工的零件，選臥式，即多軸箱厚度為 325mm。實(shí)例工件寬度方向?yàn)閱闻趴?，故可以直接選取。由組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊多軸箱體尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)（表7-1）選得箱體尺寸為630mm H=500mm。3.3 鉆孔切削參數(shù)的確定表 3.1 鉆孔推薦切削用量加工材料加工直徑 d(mm)切削速度 v（m/min）進(jìn)給量 f(mm/r)200241HBS160.070.12

38、6120.120.212220.20.4鑄 鐵225016240.40.8 （節(jié)選自組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊p130 表 6-11）鉆孔的切削用量還與鉆孔深度有關(guān)。當(dāng)加工鑄鐵件孔深為鉆孔直徑的 68倍時(shí)，在組合機(jī)床上通常都是和其他淺孔一樣采取一次走刀的辦法加工出來，不過加工這種較深孔的切削用量要適當(dāng)降低一些。其切削用量與多軸箱鉆削淺孔時(shí)切削用量的關(guān)系大致按表 3.2 所示遞減規(guī)律，根據(jù)具體情況適當(dāng)選擇。降低進(jìn)給量的目的是為了減小軸向切削力，以避免鉆頭折斷。鉆孔深度較大時(shí)，由于冷卻排屑條件都較差，使刀具壽命有所降低。降低切削速度主要是為了提高刀具壽命，并使加工較深孔時(shí)鉆頭的壽命與加工其它淺孔時(shí)鉆頭的壽命

39、比較接近。表 3.2 深孔鉆切削用量遞減表孔深（mm）3d(34)d(45)d切削速度v（m/min）v(0.80.9)v(0.70.8)v重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 3 多軸箱的原始數(shù)據(jù)的計(jì)算13 進(jìn)給量 f （mm/r）f0.9f0.9f （節(jié)選自組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊p131 表 6-13） 所加工零件的材料為 HT200，所加工的孔的直經(jīng)為 12.5mm 和14.5mm.確定切削用量應(yīng)注意：盡量做到合理使用所有刀具，充分發(fā)揮其使用性能。復(fù)合刀具切削用量選擇應(yīng)考慮刀具的使用壽命。切削用量選擇時(shí)既要保證生產(chǎn)批量的要求，又要保證刀具一定的耐用度。另外，確定切削用量時(shí)，還需考慮所選動(dòng)力

40、滑臺(tái)的性能。如采用液壓滑臺(tái)時(shí)，選擇每分鐘進(jìn)給量 f 應(yīng)比該滑臺(tái)最小工進(jìn)速度大 50%，否則會(huì)受溫度和其他原因?qū)е逻M(jìn)給不穩(wěn)定。 在組合機(jī)床工藝方案確定過程中，工藝方法和關(guān)鍵工序的切削用量選擇十分重要。切削用量選擇是否合理，對(duì)組合機(jī)床的加工精度、生產(chǎn)率、刀具耐用度、機(jī)床的結(jié)構(gòu)型式及工作可靠性均有較大的影響。 綜合以上因素選取鉆孔的切削用量如下：表 3.5 鉆孔切削參數(shù)工序v（m/min）f （mm/r）n (r/min) 鉆 200.15460 3.4 鉆孔的切削力，切削轉(zhuǎn)矩和切削功率等動(dòng)力參數(shù)計(jì)算計(jì)算鉆孔的切削力，切削轉(zhuǎn)矩和切削功率。鉆孔的直徑為 12.5mm 和14.5mm.參照組合機(jī)床設(shè)計(jì)手

41、冊p134 表 6-20 組合機(jī)床切削用量計(jì)算圖中推薦的切削力、轉(zhuǎn)矩及功率公式 表 3.7 鉆擴(kuò)鉸切削力、轉(zhuǎn)矩及功率公式工序內(nèi)容刀具材料切削力 F(N)切削轉(zhuǎn)矩T(N*mm)切削功率P(kw)備注鉆孔硬質(zhì)合金F=71D0.75f0.85HB0.6T=2.63D2.4fHB0.6P=TV/9740Dfmax=0.8由表 3.7 知：鉆孔,直徑為 12.5 的切削力，切削轉(zhuǎn)矩和切削功率為：F=71D0.75f0.85HB0.6=7112.50.750.150.852000.6=2254.99（N）T=2.63D2.4fHB0.6=2.6312.52.40.150.82000.6=5.94(Nmm)

42、P=TV/9740D=755021/97403.1412.5=0.415(KW) 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 3 多軸箱的原始數(shù)據(jù)的計(jì)算14鉆孔,直徑為 14.5 的切削力，切削轉(zhuǎn)矩和切削功率為：F=71D0.75f0.85HB0.6=7114.50.750.150.852000.6=2519.48（N）T=2.63D2.4fHB0.6=2.6314.52.40.150.82000.6=8.478(Nmm)P=TV/9740D=755021/97403.1414.5=0.358(KW) 將以上鉆孔的切削力，切削轉(zhuǎn)矩和切削功率數(shù)據(jù)列表如下： 表 3.8 鉆擴(kuò)鉸的切削力，切削轉(zhuǎn)矩和切

43、削功率數(shù)據(jù)工序內(nèi)容直徑D(mm)切削力 F(N)切削轉(zhuǎn)矩T(N*mm)切削功率 P(kw)鉆孔12.52254.995.940.415鉆孔14.5 2519.488.48 0.358 3.5 多軸箱所需動(dòng)力計(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)。 多軸箱所需功率按下列公式計(jì)算： P 多軸箱=切削空轉(zhuǎn)損失ni=1P 切削 i+ni=1P 空轉(zhuǎn) i+ni=1P 損 I (3-5-1)式中 切削切削功率，單位為 kw; 空轉(zhuǎn)空轉(zhuǎn)功率，單位為 kw; 損失與負(fù)荷成正比的功率損失，單位為 kw。每根主軸的切削功率，由選定的切削用量按公式計(jì)算或查圖表獲得；每根軸上的空轉(zhuǎn)功率由表 3.9

44、確定；每根軸上的功率損失，一般可取所傳遞功率的 1%。 表 3.9 軸的空轉(zhuǎn)功率空（kw） 軸徑轉(zhuǎn)速(r/min)15mm 20mm 25mm 30mm 100 0.004 0.007 0.012 0.017 160 0.007 0.012 0.018 0.027 250 0.010 0.018 0.028 0.042 400 0.017 0.030 0.046 0.067 630 0.026 0.046 0.073 0.105 （節(jié)選自組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊p62 表 46） 由于軸的空轉(zhuǎn)功率的選取要用到軸的直徑，故先由主軸類型及外伸尺寸初步確定主軸直徑。傳動(dòng)軸的直徑也可以參考主軸直徑大小初步選定

45、。待齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完后再來驗(yàn)算某些關(guān)鍵的軸頸。 表 3.10 軸的外伸尺寸及切削用量軸號(hào) 主軸外伸尺寸（mm）切 削 用 量重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 3 多軸箱的原始數(shù)據(jù)的計(jì)算15 D/dL工序內(nèi)容n (r/min)v（m/min）f （mm/r）軸 5.6.7.8.9.10.11.12.1330/20 85鉆孔487 21 0.15軸 21.22.23.2430/20 85鉆孔 485 16 0.2初步選取主軸 512,2124 的軸徑為 20mm.由表 3.9 選取各軸的空轉(zhuǎn)功率。對(duì)直徑 12.5 鉆孔：由于軸 5.6.7.8.9.10.11.12.13 的規(guī)格承載均相同

46、， 故 P 空轉(zhuǎn) 5= P 空轉(zhuǎn) 6= P 空轉(zhuǎn) 7= P 空轉(zhuǎn) 8= P 空轉(zhuǎn) 9= P 空轉(zhuǎn) 10= P 空轉(zhuǎn) 11= P空轉(zhuǎn) 12=0.030kw對(duì)直徑 14.5 鉆孔：由于軸 21.22.23.24 的規(guī)格承載均相同， 故 P 空轉(zhuǎn) 21= P 空轉(zhuǎn) 22= P 空轉(zhuǎn) 23= P 空轉(zhuǎn) 24=0.030 kw P 損失一般可取所傳遞功率的 1% ，鉆直徑 12.5 鉆孔時(shí) ：損失=80.4151%=0.0332（kw） 鉆直徑 14.5 鉆孔時(shí) ：損失=80.3581%=0.0286（kw） P 多軸箱=切削空轉(zhuǎn)損失鉆時(shí)：P 多軸箱=80.415+80.030+0.0332+40.35

47、8+40.030+0.0286=3.3832+1.5806=4.9638鉆孔時(shí) P 多軸箱=4.9638 kw 。由此查組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊p115 表 539 1TD321TD80 動(dòng)力箱性能知選取 1TD40，型式為 V，電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y132M2-6電動(dòng)機(jī)功率為 5.5kw，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 960r/min，輸出軸轉(zhuǎn)速 480r/min。3.6 軸的初步選定 在多軸箱動(dòng)力計(jì)算中對(duì)主軸的軸徑進(jìn)行了初步計(jì)算。初步選取主軸512 及 2124 的軸徑為 20mm。軸的結(jié)構(gòu)主要以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式，軸上安裝零件的類型.尺寸.數(shù)量以及和軸連接的方法，載荷的性質(zhì).大小.方向及分布情況：軸的加

48、工工藝等。軸的結(jié)構(gòu)的因素較多，且結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)時(shí)，必須針對(duì)不同情況進(jìn)行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整.重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 3 多軸箱的原始數(shù)據(jù)的計(jì)算16通用鉆削類主軸按支承方式可以分為三種：1）滾錐軸承主軸：前后支承均為圓錐滾子軸承。這種支承可以承受較大的徑向和軸向力，且結(jié)構(gòu)簡單、裝配調(diào)整方便，廣泛應(yīng)用于擴(kuò)、鏜、鉸孔和攻螺紋等加工；當(dāng)?shù)毒哌M(jìn)退兩個(gè)方向都有軸向力切削力時(shí)常用此種結(jié)構(gòu)。2）滾珠軸承主軸：前支承為推力軸承和向心球軸承、后支承

49、為向心球軸承或圓錐滾子軸承。因推力球軸承設(shè)置在前端，能承受較大的軸向力，適應(yīng)于鉆孔主軸。3）滾錐軸承主軸：前后支承均采用無內(nèi)環(huán)滾針軸承和推力軸承。當(dāng)主軸間距較小時(shí)采用。主軸的型式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。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軸承主軸；主軸間距較小時(shí)常選用滾針軸承主軸。滾針軸承精度較低、結(jié)構(gòu)剛度及裝配工藝性都較差，除非軸間距限制，一般不選用。對(duì)于本設(shè)計(jì)而言，主要實(shí)現(xiàn)鉆擴(kuò)鉸三工位的傳動(dòng)。主軸選用推薦的滾珠軸承主軸，結(jié)構(gòu)如圖 3.2 所示：圖 3.2 主軸的支承結(jié)構(gòu)然而對(duì)于傳動(dòng)軸，由于其基本上不承受軸向力，但是為提高加工精度，

50、防止派生的軸向力影響傳動(dòng)，故選用滾錐軸承的支承方式即在兩端均采用圓錐滾子軸承。這樣以來就可以通過軸承的預(yù)緊來更進(jìn)一步的提高加工進(jìn)度,結(jié)構(gòu)如圖3.3 所示：重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 3 多軸箱的原始數(shù)據(jù)的計(jì)算17 圖 3.3 傳動(dòng)軸的支承結(jié)構(gòu)重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 5 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算184 多軸箱傳動(dòng)方案設(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)軸的位置和轉(zhuǎn)速、各主軸位置及轉(zhuǎn)速要求，設(shè)計(jì)傳動(dòng)連，把驅(qū)動(dòng)軸與各主軸鏈接起來，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。4.1 多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求1）在保證主軸的強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下，力求使傳動(dòng)軸和齒輪的規(guī)格、數(shù)量為最少

51、。為此，應(yīng)盡量用一根中間軸帶動(dòng)多根主軸，并將齒輪布置在同一排上。當(dāng)中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可采用變位齒輪或略微改變傳動(dòng)比的方法來解決。2）盡量不使用主軸帶動(dòng)主軸的方案，以免增加主軸的負(fù)荷，影響加工質(zhì)量。遇到主軸分布較密，布置齒輪空間受到限制或主軸負(fù)荷較小、加工精度要求不高時(shí)，也可用一根強(qiáng)度較高的主軸帶動(dòng) 1 或 2 根主軸的傳動(dòng)方案。3）為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比一般不要大于 1/2（最佳傳動(dòng)比為 11/1.5） ，后蓋內(nèi)齒輪傳動(dòng)比允許至 1/31/3.5；盡量避免用升速傳動(dòng)。但是為了使主軸上的齒輪不至于過大，最后一級(jí)經(jīng)常采用升速傳動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較低時(shí)，允許先升速后再降一些，使傳動(dòng)鏈前

52、面的軸、齒輪轉(zhuǎn)矩較小，結(jié)構(gòu)緊湊，但空轉(zhuǎn)功率損失隨之增加，故要求升速傳動(dòng)比小于或等于 2；為使主軸上的齒輪不過大，最后一級(jí)經(jīng)常采用升速傳動(dòng)。4）用于粗加工主軸上的齒輪，應(yīng)盡量設(shè)在靠近前蓋處，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形；精加工主軸上的齒輪，應(yīng)設(shè)置在第 3 排，以減少主軸端的彎曲變形。5）多軸箱內(nèi)具有粗精加工主軸時(shí)，最好從動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸齒輪傳動(dòng)開始，就分兩條傳動(dòng)路線，以免影響加工精度。6）驅(qū)動(dòng)軸直接帶動(dòng)的傳動(dòng)軸數(shù)不要超過兩根，以免給裝配帶來困難。4.2 擬定多軸箱傳動(dòng)方案的基本方法擬定多軸箱傳動(dòng)方案的基本方法先把全部主軸中心分布在幾個(gè)同心圓上，在各個(gè)同心圓的圓心上分別設(shè)置中心傳動(dòng)軸；非同心圓分布的一些主軸也

53、已設(shè)置中間傳動(dòng)軸（如一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)兩根或三根主軸） ；然后根據(jù)已選定的各中心傳動(dòng)軸再取同心圓，并用最少的傳動(dòng)軸帶動(dòng)這些中心傳動(dòng)軸；最后通過合攏傳動(dòng)軸與動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸連接起來。4.3 主軸分布類型及傳動(dòng)方案被加工零件上加工孔的位置分布是多樣的，但大致可以分為：同心圓分布、重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 5 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算19 直線分布和任意分布三種類型。對(duì)于同心圓分布，可在同心圓處分別設(shè)置中心傳動(dòng)軸，由其上一個(gè)或幾個(gè)（不同排數(shù)）齒輪來帶動(dòng)各軸。對(duì)于直線分布，可在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)傳動(dòng)軸，由其上一個(gè)或幾個(gè)齒輪來帶動(dòng)各主軸。對(duì)于任意分布，可以根據(jù)“三點(diǎn)共圓”原理，將主軸三個(gè)一組

54、放在同心圓上。其余的采取直線分布。即任意分布可以看做是同心圓和直線分布的混合分布形式。由所加工零件的孔的大小和位置特征，用最少的傳動(dòng)軸及齒輪副把驅(qū)動(dòng)副和各主軸連接起來。如下 4.1 圖： 圖 4.1根據(jù)所加工零件的孔的大小和位置特征，中間八孔呈圓形分布，因此設(shè)計(jì)此方案，此傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案符合主軸箱設(shè)計(jì)的各項(xiàng)原則：a.傳動(dòng)軸、齒輪數(shù)相對(duì)少，用一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸，b.主軸齒輪規(guī)格相同。此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊互不干涉沖突，滿足設(shè)計(jì)加工要求。重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 5 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算205 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 傳動(dòng)方案圖分析傳動(dòng)圖如圖 5.1 所示，軸 512，2125 為主軸，軸 1

55、320 為傳動(dòng)軸。在第四排軸 0（驅(qū)動(dòng)軸）傳動(dòng)到軸 1（葉片軸）和軸 2。在第三排軸 2 傳動(dòng)到軸 3（手柄軸） ，傳動(dòng)軸軸 3 傳動(dòng)到傳動(dòng)軸軸 4。在第一排軸 4 的一齒輪傳動(dòng)到主軸 5,6,7,8,9,10,11,12 和第二排另一齒輪傳動(dòng)到傳動(dòng)軸 13,15,17,19。傳動(dòng)軸 13 傳動(dòng)到傳動(dòng)軸 14。傳動(dòng)軸 15 傳動(dòng)到傳動(dòng)軸 16。傳動(dòng)軸 17 傳動(dòng)到傳動(dòng)軸 18。傳動(dòng)軸 19 傳動(dòng)到傳動(dòng)軸 20。 圖 5.1 傳動(dòng)方案圖5.2 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算本工序孔位較多，主軸 5,6,7,8,9,10,11,12 的轉(zhuǎn)速相同為 487 r/min，主軸21,22,23,24 的轉(zhuǎn)速相同為 45

56、8 r/min，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 960 r/min，驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 5 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算21 480r/min.齒輪模數(shù)的確定：齒輪的模數(shù) m 一般用類比法確定，也可按公式估算，即 M（3032） (5-2-1)znp/3式中 P齒輪所傳遞的功率，單位為 KW；一對(duì)嚙合齒輪中小齒輪的齒數(shù)；n- 小齒輪的轉(zhuǎn)速，單位為 r/min . 多軸箱中的齒輪模數(shù)常用 2、2.5、3、3.5、4 幾種。為便于生產(chǎn)，同一多軸箱中的模數(shù)規(guī)格最好不多于兩種。查機(jī)械設(shè)計(jì)簡明手冊P161 表 7-22 動(dòng)力箱齒輪，為滿足總的傳動(dòng)比，選用動(dòng)力箱齒輪為 m=3,z=22,相應(yīng)的取與之

57、匹配的齒輪。 模數(shù) m=3 將這對(duì)齒輪安排在第排。小齒輪最小齒數(shù)不能小于 17，小于 17 會(huì)發(fā)生根切現(xiàn)象。把鉆孔轉(zhuǎn)速代入下面公式。經(jīng)計(jì)算：鉆：M（3032）1.56 (5-2-2)znp/3經(jīng)比較，選取、排的齒輪模數(shù)為 m=2 ，取排的齒輪模數(shù)為 m=4 。鉆孔第排的八根主軸上的齒輪分度圓半徑均為 32mm，一根傳動(dòng)軸上的齒輪分度圓半徑為 68mm。第排四根主軸上的齒輪分度圓半徑均為 30mm. 八根傳動(dòng)齒輪分度圓半徑均為 33mm，一根傳動(dòng)軸上的齒輪分度圓半徑為 60mm。d = mz 故第排的八根主軸上的齒輪的齒數(shù) z = d/m = 64/4 = 16 ，第排四根主軸上的齒輪的齒數(shù) z

58、= d/m =60/2 = 30 。取第排傳動(dòng)軸 2 的齒輪分度圓半徑為 25 mm，第排傳動(dòng)軸 4 的齒輪分度圓半徑為 64 mm，第排手柄軸 3 的齒輪分度圓半徑為 64 mm。第排驅(qū)動(dòng)軸上的齒輪分度圓半徑均為 33mm，第排傳動(dòng)軸軸上的齒輪分度圓半徑均為 54m，第排葉片泵軸上的齒輪分度圓半徑均為 30mm。由 z= d/m 知：驅(qū)動(dòng)軸 0 上第排齒輪的齒數(shù) z=22； 傳動(dòng)軸 1 上第排齒輪的齒數(shù) z=20； 傳動(dòng)軸 2 上第排齒輪的齒數(shù) z=36；傳動(dòng)軸 2 上第排齒輪的齒數(shù) z=25；傳動(dòng)軸 4 上第排齒輪的齒數(shù) z=64；傳動(dòng)軸 4 上第排齒輪的齒數(shù) z=60；傳動(dòng)軸 4 上第排

59、齒輪的齒數(shù) z=34；傳動(dòng)軸 13,14,15,16,17,18,19,20 上第排齒輪的齒數(shù) z=33；主軸 21,22,23,24 上第排齒輪的齒數(shù) z=30；主軸 5,6,7,8,9,10,11,12 上第排齒輪的齒數(shù) z=16；重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 5 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算22由軸 13、14 上的變位齒輪的分度圓可以確定。經(jīng)計(jì)算：軸 13 上第排齒輪的分度圓半徑為 33 mm軸 14 上第排齒輪的分度圓半徑為 33 mm軸 13、14 的轉(zhuǎn)速分別為 487r/min、333 r/min軸 1 為潤滑用的液壓泵軸，取分度圓直徑為 30 mm，對(duì)應(yīng)齒輪模數(shù)為 3，齒數(shù)為

60、20.在第排與驅(qū)動(dòng)軸 0 上的齒輪嚙合。將各軸的齒輪分布總結(jié)如下表：表 5.1 各軸的齒輪分布軸號(hào)第 1 排（m-z）第 2 排（m-z）第 3 排（m-z）第 4 排（m-z）03-2213-2022-253-3632-6444-342-602-645,6,7,8,9,10,11,12,134-6414，15,16,17,18,19,202-3321,22,23,242-30齒輪的材料及熱處理：選擇小齒輪的材料為 40cr（調(diào)質(zhì)）硬度為 280HBS,大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為 240 HBS，二者硬度差為 40 HBS。其中 r25, r30, r32, r33, 的齒輪按小齒輪

61、材料選用； r54, r60, r64, r68, 的齒輪按大齒輪材料選用。齒輪的精度等級(jí)選用 8 級(jí)精度。綜上所述，按已選定的齒輪（如表 5.1）計(jì)算出所有主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與所選轉(zhuǎn)速的誤差均小于允許的誤差 5%，故所選用的齒輪、傳動(dòng)比正確。5.3 齒輪的校核在鉆孔中，分析所有的傳動(dòng)齒輪的受力得知：軸 4 和軸 5 在第排嚙合傳重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 5 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算23 動(dòng)的一對(duì)齒輪承受的載荷最大。因此對(duì)這對(duì)齒輪進(jìn)行強(qiáng)度校核。只要這對(duì)齒輪滿足強(qiáng)度要求，其它的齒輪均滿足。進(jìn)行齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，首先要知道齒輪上所受的力，這就需要對(duì)齒輪傳動(dòng)作受力分析。當(dāng)然，對(duì)齒輪傳動(dòng)進(jìn)行力分

62、析也是計(jì)算安裝齒輪的軸及軸承時(shí)所必須的。齒輪傳動(dòng)一般均加以潤滑，嚙合齒輪間的摩擦力通常很小，計(jì)算受力時(shí)，可不予考慮。為下面方便書寫，把軸 4 上的第排齒輪命名為齒輪，把軸 5 上的第排齒輪命名為齒輪。先對(duì)齒輪和齒輪的彎曲強(qiáng)度進(jìn)行校核： F= FlimYsTYN /sFmin (5-3-1) 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)162 圖 8-32（）可知：Flim290Flim310YsT2sFmin取一般可靠度sFmin1.25查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)164 齒輪的壽命系數(shù)公式60n LhN=60418112000=3.01108N=60129.62112000=0.93108查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)164 圖 8-34 得： YN

63、=0.99 YN=0.94F=21020.99/1.25=491.04 MPaF=29020.94/1.25=436.16 MPaF=2000KT1YFaYsaY /d1bm K=KAKvKK (5-3-2)KA=1 由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)152 表 8-5 選均勻平穩(wěn)的載荷狀態(tài)Kv 為動(dòng)載荷系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)152 圖 8-21 知： Kv=1.1 Kv=1.12K為齒向載荷分布系數(shù)。由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)154 圖 8-24 知： K=1.06 K=1.34K=11.11.061.34=1.56K=11.121.061.34=1.59T=9550P/n=95500.383/418=26.05N.mT=9

64、550P/n=95500.383/129.62=83.99N.mYFa=2.69 Ysa=1.58YFa=2.3 Ysa=1.77重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 5 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算24F=2000KT1YFaYsaY /d1bm F=20001.5626.052.691.580.65/147.238.562=63.8 MPaF=20001.5983.992.301.770.65/147.238.562=62.36 MPa經(jīng)比較：FF FF故齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。對(duì)齒輪和齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核： H= HlimZN/SHmin由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)163 圖 8-33 知： H

65、lim=820 MPa Hlim=750 MPa SHmin=1.25由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)165 圖 8-35 知： ZN=0.99 ZN=1.02H=8200.99/1.25=649.44 MPaH=7501.02/1.25=612 MPa經(jīng)比較，按齒輪進(jìn)行接觸強(qiáng)度校核。 H=ZEZHZ /a (5-2-3) buukT/) 1( 15003由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)160 表 8-7 知： ZE =189.8（ZE 為彈性系數(shù)）由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)161 圖 8-31 知： 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH=2.5 Z =0.84 u =n 主/n 從 =418/129.62=3.2 b=a =0.496.4=38.56H=Z

66、EZHZ /a buukT/) 1( 15003代入數(shù)據(jù)得：H=577 MPa經(jīng)比較HH故齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。從而齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度也滿足設(shè)計(jì)要求。綜上所述；由計(jì)算結(jié)果知，齒輪無過載現(xiàn)象，不管是從齒根彎曲還是從齒面嚙合其強(qiáng)度均符合要求。同理，校核其他齒輪強(qiáng)度亦無過載現(xiàn)象。故齒輪的選用均符合要求。重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 6 傳動(dòng)軸坐標(biāo)的計(jì)算25 6 傳動(dòng)軸坐標(biāo)的計(jì)算6.1 坐標(biāo)的計(jì)算坐標(biāo)計(jì)算就是根據(jù)已知的驅(qū)動(dòng)軸和主軸的位置及傳動(dòng)關(guān)系，精確計(jì)算各中間傳動(dòng)軸的坐標(biāo)。6.1.1 主軸坐標(biāo)計(jì)算為便于加工多軸箱箱體，設(shè)計(jì)時(shí)必須選擇基準(zhǔn)坐標(biāo)系。通常采用直角坐標(biāo)系 XOY。根據(jù)多軸箱的安置及加工條件，坐標(biāo)系的橫軸（X 軸）選在箱體底面，縱軸（Y 軸）通過定位銷孔，這樣可以使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一致，易于保證加工精度。由零件圖和已知工件定位面與工作臺(tái)面距離，箱體630mm500mm，畫出相對(duì)坐標(biāo)圖，如圖 6.1 所示。 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 6 傳動(dòng)軸坐標(biāo)的計(jì)算26圖 6.1 坐標(biāo)相對(duì)圖由圖 6.1 可計(jì)算或標(biāo)出各主軸的坐標(biāo)，主軸坐標(biāo)詳見下表 6.