包縫機機座孔鉆孔組合機床總體及左主軸箱設計說明書[帶圖紙]

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1前言1</b></p><p>　　2組合機床總體初步設計2</p><p>　　2.1組合機床工藝方案的制定………………………………………………………..2</p><p>　　2.1.1切削用量的計算2<

2、;/p><p>　　2.1.2切削力、切削扭矩及切削功率計算4</p><p>　　2.2 組合機床總體設計—三圖一卡…………………………………………………5</p><p>　　2.2.1 被加工零件工序圖5</p><p>　　2.2.2加工示意圖6</p><p>　　2.2.2.1刀具的選擇6</p

3、><p>　　2.2.2.2導向裝置的選擇7</p><p>　　2.2.2.3各主軸直徑的確定7</p><p>　　2.2.2.4選擇接桿8</p><p>　　2.3機床聯(lián)系尺寸總圖………………………………………………………………..8</p><p>　　2.3.1動力箱型號的選擇8</p>

4、<p>　　2.3.2動力滑臺導軌型式9</p><p>　　2.3.3確定機床裝料高度H10</p><p>　　2.3.4確定夾具輪廓尺寸11</p><p>　　2.3.5確定中間底座尺寸11</p><p>　　2.3.6確定多軸箱輪廓尺寸11</p><p>　　2.4機床生產率計算卡……

5、…………………………………………………………12</p><p>　　3組合機床多軸箱設計（左主軸箱）15</p><p>　　3.1繪制左主軸箱設計原始依據圖…………………………………………………15</p><p>　　3.2主軸型式和直徑、齒輪模數的確定……………………………………………16</p><p>　　3.3主軸箱傳動系統(tǒng)的

6、設計與計算…………………………………………………16</p><p>　　3.4多軸箱坐標計算…………………………………………………………………18</p><p>　　3.4.1驅動軸、主軸的坐標計算19</p><p>　　3.4.2計算傳動軸的坐標18</p><p>　　4零件強度校核22</p><p>

7、;　　4.1齒輪校核…………………………………………………………………………22</p><p>　　4.1.1校核齒根彎曲疲勞強度22</p><p>　　4.1.2校核接觸疲勞強度23</p><p>　　4.2傳動軸直徑的確定和軸的強度校核……………………………………………24</p><p>　　4.2.1軸的直徑的確定24&l

8、t;/p><p>　　4.2.2軸的強度校核24</p><p>　　4.3軸承和鍵的校核…………………………………………………………………27</p><p>　　4.3.1鍵的校核27</p><p>　　4.3.2軸承的校核28</p><p>　　5主軸箱體附件的選擇設計29</p><

9、p>　　5.1分油器……………………………………………………………………………29</p><p>　　5.2油杯………………………………………………………………………………28</p><p>　　5.3油塞………………………………………………………………………………28</p><p>　　5.4葉片泵的設置………………………………………………………………

10、……28</p><p><b>　　6結論29</b></p><p>　　參 考 文 獻31</p><p><b>　　致 謝32</b></p><p><b>　　附 錄33</b></p><p>　　包縫機機座孔鉆孔組合機床

11、總體</p><p><b>　　及左主軸箱設計</b></p><p>　　摘 要：本課題為包縫機機座鉆孔組合機床總體及左主軸箱設計。該機床設計主要分為總體設計和部件設計兩部分。在全面了解被加工零件的結構特點、加工部位和技術要求等基礎上，首先完成了組合機床的總體設計。具體內容是在確定總體方案的基礎上，繪制出三圖（被加工零件工序圖，機床聯(lián)系尺寸圖，加工示意圖）和生產

12、率計算卡。本課題的重點是對左主軸箱的部件設計，首先，在完成組合機床總體設計的基礎上，主要完成擬訂了主軸箱的傳動路線；然后，根據繪制出的主軸箱原始依據圖，確定了具體傳動方案，應用最優(yōu)化方法布置齒輪，確定傳動參數，設計了軸的結構；最后，進行齒輪、軸承等相關零件的強度校核計算。在滿足加工精度的條件下，本方案采用液壓滑臺來實現進給運動。設計過程中盡量采用了標準零部件，設計出的組合機床結構簡單，操作方便，加工精度高，減輕了勞動強度，提高了加工效率

13、，具有較好的經濟性和適用性。</p><p>　　關鍵詞：組合機床；鉆孔；左主軸箱 </p><p>　　Package combination of sewing machine base bored and the design</p><p>　　of the left overall machine tool spindle box </p>

14、<p>　　Abstract: The topic for the package combination of sewing machine base bored and the design of the left overall machine tool spindle box.To improve the machining efficiency and to satisfy the processing requir

15、ements, the combine machine-tool was designed for drilling and boring the body of the R180 diesel engine cylinder with three facing set. The focal point of this topic is the total design and the design of the right heads

16、tock. Basing on studying comprehensively the components in structure ch</p><p>　　Key words: Modular machine tool; Bored; Left spindle box</p><p><b>　　1前言</b></p><p>　　我國

17、的組合機床經歷了一個從無到有、從點到面、從低到高的逐步發(fā)展的歷史時期。進入90年代，組合機床行業(yè)加快發(fā)展，行業(yè)的整體實力和新產品的質量及水平有了顯著的提高。目前的現狀的是：</p><p>　　a.組合機床制造技術由過去的以加工為主的單機及自動線向綜合成套方向轉化。</p><p>　　b.組合機床控制技術由傳統(tǒng)程序控制技術向數控、計算機管理與監(jiān)控方向發(fā)展。</p><

18、p>　　c.組合機床的開發(fā)設計手段由過去的人工設計，轉向計算機輔助設計。</p><p>　　組合機床行業(yè)雖然取得了較大的進步與發(fā)展，但是，在制造技術高速發(fā)展的今天，由于基礎薄弱，從整體上看，與國外先進水平、與國內用戶的要求還存在著一定的差距，主要表現在：產品可靠性較差；可調可變性差；缺少必要的適應多品種加工的新品種；系列化、通用化、模塊化程度低，致使制造周期過長，滿足不了用戶要求。80年代以來，國外組合機

19、床技術在滿足精度和效率要求的基礎上，朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機床的加工精度、多品種加工的柔性以及機床配置的靈活多樣方面均有新的突破性發(fā)展，實現了機床工作程序軟件化，工序高度集中，高效短節(jié)拍和多種功能的自動監(jiān)控。</p><p>　　組合機床技術的發(fā)展趨勢是：①廣泛應用數控技術；②發(fā)展柔性技術；③發(fā)展綜合自動化技術；④進一步提高工序集中程度。設計師們在開展任何一種產品的設計時，都要運用自己的思維，力求

20、創(chuàng)新，使產品具有較高的競爭性。</p><p>　　本課題為包縫機機座孔鉆孔組合機床總體及左主軸箱設計，主要目的是為了提高加工效率、精度和降低加工成本。組合機床的設計，主要是針對被加工工件左、右兩個面同時鉆孔的加工工藝要求來設計主軸箱的傳動系統(tǒng)。認真分析研究并確定設計方案，估計所需的功率，設計出符合本工序加工的組合機床，來滿足加工條件的要求。然后根據被加工工件的特點，按組合機床設計原理，結合各種影響機床性能的因素

21、，經分析后擬訂出可靠的工藝設計方案。在設計主軸箱時，根據被加工的工件工序圖所設計的組合機床需完成的工藝內容確定、加工部件的尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求、定位基準、壓緊部件等，擬訂了傳動系統(tǒng)，確定了傳動參數，設計了軸的結構，進行了齒輪、軸等相關零件的強度校核計算。</p><p>　　2組合機床總體初步設計</p><p>　　2.1組合機床工藝方案的制定</p><

22、p>　　擬訂工藝方案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，應根據工件的加工要求和特點，按一定的原則、結合組合機床常用的工藝方法、充分考慮各種因素，并經技術經濟分析后擬訂出先進、合理、經濟、可靠的工藝方案。</p><p>　　包縫機機體呈長方體的形狀，由HT200鑄造而成的箱體結構。其硬度在HB190-240之間。共計有20個孔需要加工，在本工序之前各主

23、要表面、主要孔已加工完畢。</p><p>　　此次設計的組合機床是完成包縫機機座孔的兩面鉆孔組合機床，主要完成機身左右面上20個孔的加工，其具體的加工工藝如下：</p><p>　　機身左面鉆11個孔,其中有兩個φ5孔，深13；兩個φ5孔，深18；兩個φ4.2孔，深12；一個φ4.2孔，深9；兩個φ3.3孔，深10；兩個φ3.3孔，深9.</p><p>　　機身

24、右面鉆9個孔，其中有七個φ3.3孔，深11；一個φ3.3孔，深12；一個φ3.3孔，深9。</p><p>　　A.機床定位和夾緊：</p><p>　　組合機床一般為工序集中的多刀加工，不但切削負荷大，且工件受力方向變化。因此正確選擇定位基準和夾壓部位是保證加工精度的重要條件。</p><p>　　B.“一面兩銷”定位方法 它的特點是：</p>&

25、lt;p>　　a.可以簡便地消除工件的六個自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠定位。</p><p>　　b.有同時加工零件兩個表面的可能，能高度集中工序。</p><p>　　初步擬定“一面兩銷”定位方法，該定位方案限制的自由度敘述如下：本機床加工時采用的定位方式是一面兩銷，以底面為定位基準面，限制三個自由度；在左側有一個圓柱銷，限制兩個自由度；在后面用一個菱形銷剩下的一個自由度。這樣工件的

26、6個自由度被完全約束了也就得到了完全的定位。</p><p>　　2.1.1切削用量的計算</p><p>　　在被加工的11中，都是鉆孔加工，其切削用量均可通過查表法來進行選擇，從文獻[1]表6-11中選取。由于鉆孔的切削用量還與鉆孔深度有關，其隨孔深的增加而逐漸遞減，其遞減值可在文獻[1]表6-12選取得出。</p><p>　　組合機床的加工精度、生產率、刀具

27、耐用度、機床的布局形式及正常工作均與切削用量選擇是否合理密切相關。組合機床多軸箱上所有的刀具共用一個進給系統(tǒng)，通常采用標準動力滑臺。查文獻[1]得知當硬度為HB200-241時，高速鋼鉆頭的切削用量如表2-1</p><p>　　表2-1高速鋼鉆頭切削用量</p><p>　　在選擇切削速度時，要求同一多軸箱上各刀具每分鐘進給量必須相等并與滑臺的工進速度（單位為mm/min）相一致，一般先

28、以各刀具來選擇較合理的轉速(單位為r/min)和每轉進給量（單位為mm/r），再根據其工作時間最長、負荷最重、刃磨較困難刀具來確定并調整每轉所需的進給量和轉速，通過“試湊法”來滿足每分鐘進給量相同的要求，即:</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　在選擇了轉速后可根據公式:</p><p><b>　?。?/p>

29、2-2）</b></p><p>　　A.對右側面上9個孔的切削用量的選擇：</p><p>　　a)鉆孔12、13、14、15、16、17、18軸： Φ3.3，h=11mm</p><p>　　由于刀具采用硬質合金，加工材料為鑄鐵，v=10～18m/min，f>0.05～0.1mm/r中選擇，則由參考文獻[1]P43的公式，</p>

30、<p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　Φ3.3： 取v=14.092m/min，f=0.045mm/r</p><p>　　n=1000×14.092/(3.3π)1360r/min</p><p>　　b）鉆孔19軸： Φ3.3,h=12mm</p><p>　　由于刀具采

31、用硬質合金，加工材料為鑄鐵，v=10～18m/min，f>0.05～0.1mm/r中選擇，則由參考文獻[2]P43的公式，</p><p>　　n=1000×14.092/(3.3π)1360r/min</p><p>　　c）鉆孔20軸： Φ3.3,h=9mm </p><p>　　由于刀具采用硬質合金，加工材料為鑄鐵，v=10～18m/min，

32、f>0.05～0.1mm/r中選擇，則由參考文獻[2]P43的公式，</p><p>　　Φ3.3： 取v=16.579m/min，f=0.05mm/r</p><p>　　n=1000×16.579/(3.3π)1600r/min</p><p>　　B機體左面鉆11個孔的切削用量的選擇如下：</p><p>　　a. 孔1

33、～2 孔徑5mm，孔深13mm</p><p>　　由d＞1～6，硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min,f＞0.05～0.1mm/r,又d=5mm,初選n=1010r/min,f=0.061mm/r,則由（2-2）得：</p><p>　　v=π×5×1010/1000=15.9m/min· </p><p>　　

34、b. 孔4、孔6 孔徑3.3mm，孔深10mm</p><p>　　由d＞1～6，硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min,f＞0.05～0.1mm/r, 又d=3.3mm, 初選n=1000r/min,f=0.062mm/r, 則由（2-2）得：</p><p>　　v=π×3.3×1000/1000=10.4m/min</p>&l

35、t;p>　　c. 孔5 、孔7 孔徑3.3mm，孔深9mm</p><p>　　由d＞1～6，硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min,f＞0.05～0.1mm/r, 又d=3.3mm, 初選n=1000r/min,f=0.062mm/r, 則由（2-2）得：</p><p>　　v=π×3.3×1000/1000=10.4m/min</p

36、><p>　　d.孔9～10 孔徑5mm, 孔深18mm</p><p>　　由d＞1～6，硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min,f＞0.05～0.1mm/r, 又d=5mm, 初選n=1010r/min,f=0.061mm/r, 則由（2-2）得：</p><p>　　v=π×5×1010/1000=15.9m/min&l

37、t;/p><p>　　e. 孔8 、孔11 孔徑4.2mm，孔深12mm</p><p>　　由d＞1～6，硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min,f＞0.05～0.1mm/r, 又d=4.2mm, 初選n=1250r/min,f=0.05mm/r, 則由（2-2）得：</p><p>　　v=π×4.2×1250/1000=16

38、.5m/min</p><p>　　f孔3 孔徑4.2mm, 孔深9mm</p><p>　　由d＞1～6，硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min,f＞0.05～0.1mm/r, 又d=4.2mm, 初選n=1250r/min,f=0.05mm/r, 則由（2-2）得：</p><p>　　v=π×4.2×1250/1000=

39、16.5m/min</p><p>　　2.1.2切削力、切削扭矩及切削功率計算</p><p>　　根據文獻[1]P134表6-20中公式</p><p><b>　　(2-4)</b></p><p><b>　　(2-5)</b></p><p><b>　　

40、(2-6)</b></p><p>　　式中， F—切削力（N）；T—切削轉矩（N·㎜）；P—切削功率（kW）；</p><p>　　v—切削速度（m/min）；f—進給量（mm/r）；D—加工（或鉆頭）直徑（mm）；</p><p>　　HB—布氏硬度， ，</p><p>　　在本設計中， ，，得HB=22

41、3。</p><p>　　油底殼面鉆孔由以上公式可得：</p><p>　　孔1～2 孔徑5mm，孔深13mm</p><p>　　由公式（2-3）得： </p><p>　　=26×5×0.0630.8×2230.6</p><p><b>　　=365 N</b>

42、;</p><p>　　由公式（2-4）得： </p><p>　　=10×51.9×0.0630.8×2230.6</p><p>　　=597.5 N·mm</p><p>　　由公式（2-5）得： </p><p>　　=597.5×15.6/(9740×

43、;3.14×5)</p><p><b>　　=0.061 kW</b></p><p>　　其他孔的的計算按上式的步驟進行，結果如下表2-2：</p><p>　　表2-2孔的相關切削量的計算</p><p>　　2.2 組合機床總體設計—三圖一卡</p><p>　　2.2.1 被

44、加工零件工序圖</p><p>　　被加工零件工序圖是根據制訂的工藝方案，表示所設計的組合機床上完成的工藝內容，加工部件的尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求，加工用的定位基準、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機床加工前加工余量、毛坯成品情況的圖樣。除了設計研制合同外，它是組合機床設計的具體依據，也是制造、使用、調整和檢驗機床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件圖基礎上，突出本機床或自動線的加工內容

45、，并做必要的說明而繪制的。</p><p><b>　　其主要內容包括：</b></p><p>　　a)被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機床設計有關部位結構形狀和尺寸。當需要設置中間導向時，則應把設置中間導向臨近的工件內部肋、壁布置及有關結構形狀和尺寸表示清楚，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。</p><p>　　b)本工

46、序所選用的定位基準、夾壓部位及夾緊方向。以便據此進行夾具的支承、定位、夾緊和導向等機構設計。</p><p>　　c)本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術要求以及對上道工序的技術要求。</p><p>　　d)注明被加工零件的名稱、編號、材料、硬度以及加工部位的余量。</p><p>　　繪制被加工零件工序圖的規(guī)定及注意事項</p>

47、<p>　　a)繪制被加工零件工序圖的規(guī)定：應按一定的比例，繪制足夠的視圖以及剖面；本工序加工部位用粗實線表示；定位用定位基準符號表示，并用下標數表明消除自由度符號；夾緊用夾緊符號表示，輔助支承用支承符號表示。</p><p>　　b)繪制被加工零件工序圖注意事項</p><p>　　2.2.2加工示意圖</p><p>　　加工示意圖的作用和內容： &l

48、t;/p><p>　　加工示意圖是在工藝方案和機床總體方案逐步確定的基礎上繪制的。是表達工藝方案具體內容的機床工藝方案圖。它是設計刀具、輔具、夾具、多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動力部件、繪制機床總聯(lián)系尺寸圖的主要依據；是對機床總體布局和性能的原始要求；也是調整機床和刀具所必須的重要文件。</p><p>　　加工示意圖應表達和標注的內容有：機床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程；工件、

49、刀具及導向、托架及多軸箱之間的相對位置及聯(lián)系尺寸；主軸結構類型、尺寸及外伸長度；刀具類型、數量和結構尺寸；接桿、浮動卡頭、導向裝置、攻螺紋靠模裝置等結構尺寸；刀具、導向套間的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式及配合尺寸等。</p><p>　　2.2.2.1刀具的選擇</p><p>　　根據工藝要求及加工精度不同，組合機床采用的刀具有一般簡單刀具（標準刀具）、復合刀具及特種刀具。選擇刀

50、具時應考慮工件材質、排屑及生產率等要求，只要條件允許，應盡量選用標準刀具。所以鉆孔，所有刀具選用麻花鉆，具體選用情況為：</p><p>　　孔加工刀具（鉆、擴等）的直徑應與加工部位尺寸、精度相適應，其長度應保證加工終了時刀具螺旋槽尾端離導向套外端面30～50mm，以利排屑和刀具磨損有一定的向前調整量。刀具錐柄插入接桿孔內長度，在繪制加工示意圖時應注意從刀具總長中減去。</p><p>　

51、　因此，本工序加工Ф3.3mm、Ф4.2mm、Ф5mm的孔，倒角為45°，可選用Ф3.3、Ф4.2、Ф5的高速鋼復合麻花鉆頭，具體結構可參考加工示意圖ZJGZH00-003。</p><p>　　2..2.2.2導向裝置的選擇</p><p>　　組合機床鉆孔時，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導向裝置來保證的。導向裝置的作用是：保證刀具相對工件的正確位置；保證刀具相互間的正確位

52、置；提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。</p><p>　　導向機構的結構形式有兩種：固定導向、滾動式導向，根據導向的線速度（小于20m/min）、加工精度及刀具的具體工作條件，本機床采用固定式導向（鉆套導向）</p><p>　　導向參數包括導套直徑、導套長度及導向套到工件端面距離等。導向套端面至工件端面距離是為了排屑方便</p><p>　　考慮采用非剛性主軸、導向表面旋

53、轉線速度<20m/min，選用固定式導向裝置。</p><p>　　按[1]表8-4選擇導套。</p><p>　　表2-3導套相關數據</p><p>　　2..2.2.3各主軸直徑的確定</p><p>　　確定主軸、尺寸、外伸尺寸</p><p>　　在本課題中，主軸是用于鉆孔的，鉆孔選用滾珠軸承主軸。鉆孔

54、時采用剛性連接，主軸采用長主軸。</p><p>　　根據由選定的切削用量計算得到的切削轉矩T，由文獻[1]P43頁公式</p><p><b>　?。?-7） </b></p><p>　　式中，d表示軸的直徑（㎜）；T表示軸所傳遞的轉矩（N·m）；B表示系數，本課題中鉆孔主軸為非剛性主軸，取B=6.2。</p>&

55、lt;p><b>　　由公式可得：</b></p><p>　　右面 軸12 取定d=15㎜</p><p>　　軸13 取定d=15㎜</p><p>　　軸14 取定d=15㎜</p><p>　　軸

56、15 取定d=15㎜</p><p>　　軸16 取定d=15㎜</p><p>　　軸17 取定d=15㎜</p><p>　　軸18 取定d=15㎜</p><p>　　軸19

57、 取定d=15㎜</p><p>　　軸20 取定d=15㎜</p><p>　　左面 軸1 取定d=15㎜ </p><p>　　軸2 取定d=15㎜ </p><p>　　軸3

58、 取定d=15㎜ </p><p>　　軸4 取定d=15㎜</p><p>　　軸5 取定d=15㎜ </p><p>　　軸6 取定d=15㎜ </p&g

59、t;<p>　　軸7 取定d=15㎜ </p><p>　　軸8 取定d=15㎜ </p><p>　　軸9 取定d=15㎜ </p><p>　　軸10 取定d=

60、15㎜ </p><p>　　軸11 取定d=15㎜ </p><p>　　根據主軸類型及初定的主軸軸徑，文獻[1]表3-6可得到主軸外伸尺寸及接桿莫氏圓錐號。滾錐短主軸軸徑d=15㎜時，主軸外伸尺寸為：D/d1=22/14,L=75㎜；接桿莫氏圓錐號為3。其他主軸軸徑類似上面，

61、取滾錐短主軸軸徑d=15mm，主軸外伸尺寸為：D/d1=22/14,L=75㎜；接桿莫氏圓錐號為3。</p><p>　　2..2.2.4選擇接桿</p><p>　　根據主軸類型及初定的主軸軸徑，查文獻[1]第44頁表3-6可得到主軸外伸尺寸及接桿莫氏圓錐號。主軸軸徑d=15mm時，主軸外伸尺寸為：D/d=25/16mm，L=87mm。接桿莫氏圓錐號為1。</p><

62、p>　　2.3機床聯(lián)系尺寸總圖</p><p>　　機床的聯(lián)系尺寸圖是以被加工零件的工序圖和加工示意圖為依據，并初步選定的主要通過部件以及確定的專用部件的總體繪制的。是用來表示機床的配置形式、主要構成及各部件安裝的位置、相互聯(lián)系、運動關系和操作方位的總體布局圖。用以檢驗各部件相對的位置及尺寸聯(lián)系能否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適，它可以為多軸箱、夾具的專用部件的設計提供重要的依據；它可以看成是機床總體外

63、觀圖。它主要表示的內容：</p><p>　?。?）表明機床的配置型式和總體的布局；</p><p>　　（2）完整齊全的放映個部件間的主要裝配關系和聯(lián)系尺寸、專用部件的主要尺寸、運動部件的運動極限位置及各滑臺工作循環(huán)總的工作行程和前后行程的備量尺寸；</p><p>　?。?）表示主要通用的部件的規(guī)格代號和電動機的型號、功率及轉速、并標出機床分組編號以及組件的名稱

64、，全部組件應包括機床全部通用以及專用零件部件，不得遺漏。</p><p>　　2.3.1動力箱型號的選擇</p><p>　　由切削用量計算得到的各主軸的切削功率的總和，根據文獻[1]可知：</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中,—消耗于各主軸的切削功率的總和（kW）；</p&g

65、t;<p>　　—多軸箱的傳動效率,加工黑色金屬時取0.8～0.9，加工有色金屬時取0.7～0.8；主軸數多、傳動復雜時取小值，反之取大值。本課題中，被加工零件材料為灰鑄鐵，屬黑色金屬，又主軸數量較多、傳動復雜，故取。</p><p><b>　　左主軸箱： </b></p><p>　　則 </p><p&g

66、t;<b>　　右主軸箱： </b></p><p>　　則 </p><p>　　根據液壓滑臺的配套要求，滑臺額定功率應大于電機功率的原則，查文獻[1] 第114～115頁表5-38得出動力箱及電動機的型號。</p><p>　　表2-4動力箱及電動機的型號選擇</p><p>　　2.3.2動

67、力滑臺導軌型式</p><p>　　由于液壓驅動，零件損失小，使用壽命長，在相當大的范圍內進給量可以無級調速；可以獲得較大的進給力；工藝上要求多次進給時，通過液壓換向閥，很容易實現；過載保護簡單可靠；由行程調速閥來控制滑臺的快進轉工進，轉換精度高，工作可靠，所以選擇液壓滑臺。</p><p>　　根據選定的切削用量計算得到的單根主軸的進給力，按文獻[1] </p><p

68、><b>　?。?-9）</b></p><p>　　式中，—各主軸所需的 向切削力，單位為N。</p><p>　　左主軸箱 F=4×365+4×238+3×254.8=3167.4</p><p>　　右主軸箱 F=7×319.4+1×349.34=2904.5</p&g

69、t;<p>　　實際上,為克服滑臺移動引起的摩擦阻力，動力滑臺的進給力應大于。</p><p>　　動力滑臺導軌組合有“矩—矩”和“矩—心”兩種型式。前者一般多用于帶導向刀具進行加工的機床及其他粗加工機床，后者主要用于不帶導向的剛性主軸加工及其它精加工機床。由此可知，本機床選用“矩—矩”式最合適。</p><p>　　考慮到所需的進給力、最小進給速度、切削功率、行程、主軸箱輪

70、廓尺寸等因素，為了保證工作的穩(wěn)定性，由文獻[1]表5-1，選用1HY32IA型液壓滑臺，以及相配套的側底座（1CC321型）。</p><p>　　2.3.3確定機床裝料高度H</p><p>　　裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離。在確定機床裝料高度時，首先要考慮工人操作的方便性；對于流水線要考慮車間運送工件的滾道高度；對于自動線要考慮中間底座的足夠高度。其次是機床內部結構尺寸

71、限制和剛度要求。本課題中，工件最低孔位置h2=103㎜，主軸箱最低主軸高度h1=102.5㎜，所選滑臺與滑座總高h3=320㎜，側底座高度h4=560㎜，夾具底座高度h5=330㎜，中間底座高度h6=560㎜，綜合上述因素，該組合機床裝料高度取H=940㎜。</p><p>　　2.3.4確定夾具輪廓尺寸</p><p>　　主要確定夾具底座的長、寬、高尺寸。工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具

72、底座輪廓尺寸的基本依據。具體要考慮布置工件的定位、限位、夾緊機構、刀具導向裝置以及夾具底座排屑和安裝等方面的空間和面積需要。夾具底座的高度尺寸，一方面要保證其有足夠的高度，同時考慮機床的裝料高度、排屑的方便性和便于設置定位、夾緊機構。一般不小于240 mm。本機床夾具的長度為560mm，寬度為660mm，高度為925mm。</p><p>　　2.3.5確定中間底座尺寸</p><p>　

73、　中間底座的輪廓尺寸，在長寬方向應滿足夾具的安裝需要，他在加工方向的尺寸，實際已由加工示意圖所確定，圖中已規(guī)定了機床在加工終了時工件端面至多軸箱前端面的距離。</p><p>　　確定中間底座的高度方向尺寸時，應注意機床的剛性要求、冷卻排屑系統(tǒng)要求以及側底座連接尺寸要求。確定中間底高度尺寸時，應考慮鐵屑的儲存，中間底座高度一般不小于540mm。</p><p>　　本機床確定中間底座高度為

74、560mm。</p><p>　　2.3.6確定多軸箱輪廓尺寸</p><p>　　標準通用鉆、鏜類多軸箱的厚度是一定的、臥式為325mm，立式為340mm。本機床為臥式組合機床，取多軸箱厚度為325mm。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。多軸箱的寬度B和高度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關，可按下式確定：</p><p>&l

75、t;b>　　（2-10）</b></p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　式中： b—工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離，單位為mm;</p><p>　　—最邊緣主軸中心至箱體外壁距離，單位為mm；</p><p>　　H—工件在高度方向相距最遠的兩孔距離，單位為mm;&l

76、t;/p><p>　　—最低主軸高度，單位為mm。</p><p>　　其中，h1還與工件最低孔位置（h2=103㎜）、機床裝料高度（H=880㎜）、滑臺滑座總高（h3=320㎜）、側底座高度（h4=560㎜）等尺寸有關。對于臥式組合機床， h1要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，通常推薦h1＞85-140㎜，本組合機床按文獻[1]P50公式</p><p><

77、b>　?。?-12）</b></p><p>　　計算，得： h1=102.5㎜。</p><p>　　b=100㎜,h=125.125㎜,取b1=100㎜，則求出主軸箱輪廓尺寸：</p><p><b>　　㎜</b></p><p><b>　　㎜</b></p>

78、<p>　　根據上述計算值,按主軸箱輪廓尺寸系列標準，左,右主軸箱輪廓尺寸都預定為B×H=400㎜×400㎜，后主軸箱輪廓尺寸預定為B×H=400㎜×400㎜ 。</p><p>　　2.4機床生產率計算卡</p><p>　　生產率計算卡是用以反映機床的加工過程、完成每一個動作所需的時間、切削用量、機床生產率及機床負荷率等，計算公式參照

79、參考文獻[1]第51頁。</p><p><b>　　a.理想生產率</b></p><p>　　理想生產率Q (單位為件/h)是指完成年生產綱領N(本課題中N=70000件,包括備品及廢品率在內)所要求的機床生產率。它與全年工時總數有關，一般情況下，兩班制取4600h, 本課題以單班7小時計，則,則</p><p><b>　?。?

80、-13）</b></p><p><b>　　b.實際生產率</b></p><p>　　實際生產率是指所設計的機床每小時實際可生產的零件數量。即公式</p><p>　　式中:——生產一個零件所需時間(min)，可按下式計算：</p><p><b>　?。?-17）</b></

81、p><p>　　式中:——分別為刀具第、工作進給長度,單位為mm；</p><p>　　——分別為刀具第、工作進給量,單位為mm/min；</p><p>　　——當加工沉孔、止口、锪窩、倒角、光整表面時，滑臺在死擋鐵上的停留時間，通常指刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉 轉所需的時間，單位min; </p><p>　　——分別為動力部件

82、快進、快退行程長度，單位為mm; </p><p>　　——動力部件快速行程速度。用機械動力部件時取5～6m/min;用液壓動力部件時取3～10m/min;</p><p>　　——直線移動或回轉工作臺進行一次工位轉換時間，一般取0.1min;</p><p>　　——工件裝、卸（包括定位或撤銷定位、夾緊或松開、清理基面或切屑及吊運工件）時間。它取決于裝卸自動化程

83、度、工件重量大小、裝卸是否方便及工人的熟練程度。通常取0.5～1.5min。</p><p>　　式中，—生產一個零件所需時間（min）。則</p><p><b>　?。?-14）</b></p><p><b>　　c.機床負荷率</b></p><p>　　機床負荷率為理性鄉(xiāng)生產率與實際生產率

84、之比。由參考文獻[1]公式, </p><p>　?。?-15） </p><p><b>　　生產率計算卡</b></p><p>　　3組合機床多軸箱設計（左主軸箱）</p><p>　　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量和位置、切削用量和主軸類型設計的

85、傳遞個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、較、鏜等加工工序。其特點是按專用要求設計，由通用部件組成，靠夾具的導向裝置來保證孔加工的位置精度。</p><p>　　目前多軸箱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，由人工輸入原始數據，按事先編制好的程序，通過人機交互方式，可迅速、準確地設計傳動系統(tǒng)，繪制多軸箱總圖、零件圖和箱體補充加工圖，打印出

86、軸孔坐標及組件明細表。一般設計法的順序是：繪制多軸箱設計原始依據圖；確定主軸結構、軸頸及模數；擬訂傳動系統(tǒng)；計算主軸、傳動軸，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。在此用一般設計方法設計多軸箱。</p><p>　　3.1繪制左主軸箱設計原始依據圖 </p><p>　　主軸箱的設計原始依據圖是根據“三圖一卡”整理編繪出來的，其內容包括主軸箱設計的原始要求和已知條件。&l

87、t;/p><p>　　根據以上依據編制出的主軸箱設計原始依據圖如下圖4-1所示：</p><p>　　注：a.被加工零件編號及名稱：ZH1105W柴油機汽缸體。材料及硬度：灰鑄鐵；190-240HBS</p><p>　　b.主軸外伸尺寸及切削用量：（表3-1）</p><p>　　表3-1主軸外伸尺寸及切削用量</p><p

88、>　　圖3-1左軸箱設計原始依據圖</p><p>　　3.2主軸型式和直徑、齒輪模數的確定</p><p>　　主軸結構型式和直徑主要取決于工藝方法、刀具主軸聯(lián)接結構、刀具的進給抗力和切削轉矩。如鉆孔是常采用滾珠軸承主軸；擴、鏜、鉸孔等工序常采用滾錐軸承主軸；主軸間距較小時常選用滾針軸承主軸。因本主軸箱的主軸都是用來鉆孔，所以采用滾珠軸承主軸。</p><p&g

89、t;　　主軸直徑在繪制“三圖一卡”時都已經確定好了。（d=15mm）</p><p>　　齒輪模數m一般采用類比法確定，也可按文獻[1]公式估算，即</p><p><b>　　（3-1）</b></p><p>　　式中，—齒輪所傳遞的功率，單位為kw；</p><p>　　—一對嚙合齒輪中的小齒輪齒數；</p&

90、gt;<p>　　—小齒輪的轉速，單位為r/min。 </p><p>　　主軸箱中的齒輪模數常用2、2.5、3、3.5、4幾種。為了便于生產，同一主軸箱中的模數規(guī)格不要多于兩種。由于本主軸箱為鉆孔主軸箱，主軸轉速誤差較小，且加工孔的位置比較集中，可以根據實際需要選出齒輪模數為1.5、2、3兩種。</p><p>　　3.3主軸箱傳動系統(tǒng)的設計與計算</p>&

91、lt;p>　　多軸箱傳動設計，根據動力箱驅動軸位置和轉速、各主軸位置及其轉速要求，合理的安排正確的計算，通過反復的湊合與驗算來達到比較符合實際的傳動系統(tǒng)設計。</p><p>　　3.3.1對主軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求</p><p>　　對主軸箱傳動系統(tǒng)設計的一般要求有：</p><p>　?。?）在保證主軸的強度﹑剛度﹑轉速和轉向要求的前提下，力求使傳動軸和

92、齒輪為最少；</p><p>　?。?）主軸﹑傳動軸和齒輪的規(guī)格要盡可能少；</p><p>　　（3）最佳傳動比為1～1.5；</p><p>　?。?）盡可能避免升速傳動。</p><p>　　3.3.2確定傳動軸位置和齒輪齒數</p><p>　　由各主軸幾驅動軸轉速求驅動軸到各主軸之間的傳動比：</p&g

93、t;<p>　　主軸 </p><p>　　驅動軸 </p><p>　　各主軸總傳動比 ；</p><p>　　傳動軸轉速的計算公式文獻[1]第64~65頁： </p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>

94、　?。?-3）</b></p><p><b>　　（3-4）</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　式中： ：嚙合齒輪副傳動比；</p><p>　　：嚙合齒輪副齒數和；</p><p>　　：分別為主動和從動齒輪齒數和；&

95、lt;/p><p>　?。悍謩e主動和從動齒輪轉速，單位為r/min</p><p>　?。糊X輪嚙合中心距，單位為mm;</p><p>　?。糊X輪模數，單位為mm。</p><p><b>　　表3-2各軸參數 </b></p><p>　　3.4多軸箱坐標計算</p><p>

96、;　　坐標計算就是根據已知的驅動軸和主軸的位置及傳動關系，精確計算各中間傳動軸的坐標。其目的是為多軸箱箱體零件補充加工圖提供孔的坐標尺寸，并用于繪制坐標檢查圖來檢查齒輪排列、結構布置是否正確合理。</p><p>　　3.4.1驅動軸、主軸的坐標計算</p><p>　　根據主軸箱設計原始依據圖3-1，計算驅動軸、主軸的坐標尺寸，如表3-3所示：</p><p>　

97、　表3-3 驅動軸、主軸坐標值</p><p>　　計算傳動軸坐標時，先算出與主軸有直接傳動關系的傳動軸坐標，然后計算其它傳動軸坐標。根據傳動軸的傳動形式，傳動軸的坐標計算可分為三種類型：與一軸定距的坐標計算；與兩軸定距的坐標計算；與三軸等距的坐標計算。</p><p>　　A．選擇加工基準坐標系X0Y,計算主軸、驅動軸坐標</p><p>　　a．加工基準坐標系

98、選擇：為便于加工多軸箱體，設計時必須選擇基準坐標系。通常采用直角坐標系X0Y。根據多軸箱的安置及加工條件，常有下列兩種方法：</p><p>　　a) 坐標原點定在定位銷孔上：適用于多軸箱安裝在動力箱上。</p><p>　　b) 坐標系的橫軸選在箱體底面，縱軸通過定位銷孔：適用于多軸箱以底面為基準直接安裝在滑臺上。</p><p>　　本次設計采用的加工基準坐標系

99、為第一種方法。</p><p>　　b．計算傳動軸的坐標</p><p>　　與兩軸定距的傳動軸計算公式如下：（如圖3-2）參考文獻[1]</p><p>　　圖3-2 與二軸定距傳動軸坐標計算圖 </p><p>　　設 ， （3-6）</p&g

100、t;<p><b>　　（3-7）</b></p><p><b>　?。?-8）</b></p><p><b>　　（3-9）</b></p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　?。?-1

101、0）</b></p><p>　　還原到X0Y坐標系中去，則c點坐標：</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　c． 各傳動軸坐標見表3-4</p><p>　　表3-4 各傳動軸坐標</p><p>　　在坐標計算完成后，要繪制坐標及傳動關系檢查圖，用以

102、全面檢查傳動系統(tǒng)的正確性。</p><p>　　鉆削多軸箱坐標檢查圖</p><p><b>　　4零件強度校核</b></p><p><b>　　4.1齒輪校核</b></p><p>　　在初步確定主軸傳動系統(tǒng)后還要對危險齒輪進行強度校核，尤其對低速級齒輪或齒根到鍵槽距離較小的齒輪及受轉矩較大

103、的齒輪進行校核，以保證傳動系統(tǒng)平穩(wěn)準確，有一定的使用壽命。</p><p>　　通過比較發(fā)現，主軸箱中最薄弱的齒輪是驅動齒輪，因為其傳動的功率大，如果它能滿足強度要求，則其他的齒輪也應滿足要求。</p><p>　　4.1.1校核齒根彎曲疲勞強度</p><p>　　齒輪的材料、精度和齒數 </p><p>　　齒根彎曲疲勞強度的校核公式

104、為： </p><p><b>　　（4-1）</b></p><p>　　確定公式中各參數值：</p><p>　　a. 大、小齒輪的彎曲疲勞強度極限 、</p><p>　　查參考文獻[2]圖6.9取, </p><p>　　b. 彎曲疲勞壽命系數、</p><

105、;p>　　查參考文獻[2]圖6.7取， </p><p>　　c. 許用彎曲應力、</p><p>　　取定彎曲疲勞系數SF=1.4, 應力修正系數YST=2.0得</p><p><b>　　Mpa</b></p><p><b>　　Mpa</b></p><p>

106、　　d. 齒形系數、和應力修正系數、</p><p>　　查參考文獻[2]表6.4得，，， </p><p>　　e. 計算大、小齒輪的與，并加以比較取其中大值帶入公式計算</p><p>　　， 大齒輪的數值較大，應按大齒輪校核齒根彎曲疲勞強度。</p><p>　　校核計算：彎曲疲勞強度足夠</p><p>　　4

107、.1.2校核接觸疲勞強度</p><p>　　接觸疲勞強度由公式： 進行校核</p><p>　　確定公式中各參數值：</p><p>　　a. 小齒輪傳遞的轉矩： N·mm</p><p>　　b. 大、小齒輪接觸疲勞強度極限、</p><p>　　按齒面硬度查參考文獻[2]圖6.8得大、小齒輪的接觸疲勞強

108、度極限=600 Mpa，=560 Mpa</p><p>　　c. 接觸疲勞壽命系數、 </p><p>　　查參考文獻[2]圖6.6得， </p><p>　　d. 計算許用接觸應力</p><p><b>　　取安全系數=1，則</b></p><p>　　e. 確定材料系數 查參考

109、文獻[2]表6.3得=189.8</p><p>　　f. 計算圓周速度v </p><p>　　g. 確定載荷系數K</p><p>　　查參考文獻[2]表6.2得使用系數=1, 根據v=2.695m/s,7級精度查參考文獻[2]圖6.10得動載系數Kv=1.1,查圖6.13得=1.18,則K=Kv=1×1.1×1.18=1.298&

110、lt;/p><p><b>　　校核計算:</b></p><p>　　Mpa≤接觸疲勞強度滿足要求。所以該齒輪滿足使用要求。</p><p>　　4.2傳動軸直徑的確定和軸的強度校核</p><p>　　4.2.1軸的直徑的確定</p><p><b>　　(4-2)</b>&

111、lt;/p><p>　　式中Tn—作用在第n根主軸上的轉矩，單位為N·m</p><p>　　in—傳動軸至第n個主軸之間的傳動比</p><p><b>　　軸25：</b></p><p><b>　　=12.4</b></p><p>　　由公式計算出直徑mm ,

112、查參考文獻[9]表3-4，選取直徑=20mm。</p><p>　　因為所有傳動軸的計算結果都在15mm左右，考慮到傳動軸的數量較多，為了滿足箱體孔和傳動軸的加工效率；同時考慮到機床加工時應滿足的強度和可靠性，以及工廠的產量及設計等多方面的原因，所以其他的傳動軸選用20、25兩種軸徑。</p><p>　　表4-1傳動軸的軸徑</p><p>　　4.2.2軸的強度

113、校核</p><p>　　軸在初步完成結構設計后，進行校核計算。計算準則是滿足軸的強度或剛度要求。進行軸的強度校核計算時，應根據軸的具體受載及應力情況，采取相應的方法，并恰當地選取其許用應力，對于用于傳遞轉矩的軸應按扭轉強度條件計算，對于只受彎矩的軸（心軸）應按彎曲強度條件計算，兩者都具備的按疲勞強度條件進行精確校核等。</p><p>　　在本設計中軸的直徑是按強度公式計算進行選擇，因此

114、并不是要對主軸箱內所有的軸都進行校核，只是對那些承受彎、扭矩相對較大的軸進行強度校核。在這里對長主軸1進行強度校核。</p><p>　　現對主軸1進行強度、剛度校核：</p><p>　　A.求出主軸上的轉矩T：</p><p>　　主軸上的傳遞的功率： </p><p>　　B.求作用在齒輪上的力：</p><p>

115、;<b>　　C.軸的受力分析</b></p><p>　　a.畫軸的受力簡圖（見圖5-1a）</p><p><b>　　b.計算支承反力。</b></p><p><b>　　在水平面上</b></p><p><b>　　在垂直面上</b></

116、p><p>　　c.畫彎矩圖（見圖5-1c、d、e）</p><p>　　在水平面上，剖面左側</p><p><b>　　剖面右側</b></p><p>　　在垂直面上，剖面左側</p><p><b>　　剖面右側</b></p><p><b

117、>　　合成彎矩，剖面左側</b></p><p><b>　　剖面右側</b></p><p>　　d.畫轉矩圖（如下圖4-5）</p><p><b>　　D.判斷危險截面</b></p><p>　　截面左右的合成彎矩右側相對左側大些，扭矩為T，則判斷右側為危險截面，只要右側滿

118、足強度校核就行了。</p><p>　　a.軸的彎扭合成強度校核</p><p>　　查參考文獻[2]表[101]查得，， </p><p>　　圖4-1 軸的受力分析及彎扭矩圖</p><p>　　b.軸的疲勞強度安全系數校核</p><p>　　查參考文獻[2]表查得，，，，</p><p>

119、;<b>　　截面左側</b></p><p>　　由參考文獻[2]附表查得，；由參考文獻[2]附表查得絕對尺寸系數，；軸經磨削加工，由參考文獻[2]附表得表面質量系數。則</p><p>　　彎曲應力 ，</p><p>　　應力幅 </p><p>　　平均應力 </p>

120、<p>　　切應力 </p><p>　　安全系數 </p><p>　　查《機械設計》表[106]得許用安全系數，顯然，則剖面安全。</p><p>　　4.3軸承和鍵的校核</p><p><b>　　4.3.1鍵的校核</b></p><p>　　本次設