1目 錄目錄目錄1中文摘要中文摘要2ABSTRACTABSTRACT3第第 1 章章 緒綸緒綸41 1 多軸加工應(yīng) 41 2 多軸加工的設(shè)備 41 3 多軸加工的趨勢(shì) 6第第 2 2 章章 普普通通鉆鉆床床改改為為多多軸軸鉆鉆床床 72 1 生產(chǎn)任務(wù) 722 普通立式鉆的選型7第第 3 3 章章 多多軸軸齒齒輪輪傳傳動(dòng)動(dòng)箱箱的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì) 931 設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備93. 2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算10第第 4 4 章章 多多軸軸箱箱的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)與與零零部部件件圖圖的的繪繪制制16 41 箱蓋、箱體和中間板結(jié)構(gòu) 16 42 多軸箱軸的設(shè)計(jì). . . .16 第第 5 5 章章 導(dǎo)導(dǎo)向向裝裝置置的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì) 33第第 6 6 章章 接接桿桿刀刀具具33總總 結(jié)結(jié)34參參考考文文獻(xiàn)獻(xiàn) 35中文摘要2中文摘要中文摘要本設(shè)計(jì)是關(guān)于普通鉆床改造為多軸鉆床的設(shè)計(jì)。普通鉆床為單軸機(jī)床，但安裝上多軸箱就會(huì)成為多軸的鉆床，改造成多軸鉆床后，能大大地縮短加工時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。因此本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是多軸箱的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括齒輪分布與選用、軸的設(shè)計(jì)、多軸箱的選用、導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)等。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞： 多軸鉆床；生產(chǎn)效率；多軸箱3AbstractThe design is about reconstructing the ordinary drill to a multiple drill. The ordinary drill is a single drill. It will improve its productive efficiency, shorten its processing time if assembled a multiple spindle case on. That so calls a multiple drill. Hereby, the keystone of this design paper is how to design a multiple spindle heads. The design subjects include the selection and distribution of gear wheel, the design of spindle, and the guiding equipment and selection of the multiple spindle heads, etc.Key words: multiple drill; productive efficiency; multiple spindle heads 緒論- 4 -第 1 章 緒論1.11.1 多軸加工應(yīng)用多軸加工應(yīng)用據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般在車間中普通機(jī)床的平均切削時(shí)間很少超過全部工作時(shí)間的 15%。其余時(shí)間是看圖、裝卸工件、調(diào)換刀具、操作機(jī)床、測(cè)量以及清除鐵屑等等。使用數(shù)控機(jī)床雖然能提高 85%，但購(gòu)置費(fèi)用大。某些情況下，即使生產(chǎn)率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通機(jī)床低。故必須更多地縮短加工時(shí)間。不同的加工方法有不同的特點(diǎn)，就鉆削加工而言，多軸加工是一種通過少量投資來提高生產(chǎn)率的有效措施。1.1.1 多軸加工優(yōu)勢(shì)雖然不可調(diào)式多軸頭在自動(dòng)線中早有應(yīng)用，但只局限于大批量生產(chǎn)。即使采用可調(diào)式多軸頭擴(kuò)大了使用范圍，仍然遠(yuǎn)不能滿足批量小、孔型復(fù)雜的要求。尤其隨著工業(yè)的發(fā)展，大型復(fù)雜的多軸加工更是引人注目。例如原子能發(fā)電站中大型冷凝器水冷壁管板有 15000 個(gè) 20 孔，若以搖臂鉆床加工，單單鉆孔與锪沉頭孔就要 842.5 小時(shí)，另外還要?jiǎng)澗€工時(shí) 151.1 小時(shí)。但若以數(shù)控八軸落地鉆床加工，鉆锪孔只要 171.6 小時(shí)，劃線也簡(jiǎn)單，只要 1.9 小時(shí)。因此，利用數(shù)控控制的二個(gè)坐標(biāo)軸，使刀具正確地對(duì)準(zhǔn)加工位置，結(jié)合多軸加工不但可以擴(kuò)大加工范圍，而且在提高精度的基礎(chǔ)上還能大大地提高工效，迅速地制造出原來不易加工的零件。有人分析大型高速柴油機(jī) 30 種箱形與桿形零件的 2000 多個(gè)鉆孔操作中，有 40%可以在自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床中用二軸、三軸或四軸多軸頭加工，平均可減少 20%的加工時(shí)間。1975 年法國(guó)巴黎機(jī)床展覽會(huì)也反映了多軸加工的使用愈來愈多這一趨勢(shì)。1.21.2 多軸加工的設(shè)備多軸加工的設(shè)備多軸加工是在一次進(jìn)給中同時(shí)加工許多孔或同時(shí)在許多相同或不同工件上各加工一個(gè)孔。這不僅縮短切削時(shí)間，提高精度，減少裝夾或定位時(shí)間，并且在數(shù)控機(jī)床中不必計(jì)算坐標(biāo)，減少字塊數(shù)而簡(jiǎn)化編程。它可以采用以下一些設(shè)備進(jìn)行加工：立鉆或搖臂鉆上裝多軸頭、多軸鉆床、多軸組合機(jī)床心及自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床。甚至可以通過二個(gè)能自動(dòng)調(diào)節(jié)軸距的主軸或多軸箱，結(jié)合數(shù)控工作臺(tái)縱橫二個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，加工各種圓形或橢圓形孔組的一個(gè)或幾個(gè)工序。現(xiàn)在就這方面的現(xiàn)狀作一簡(jiǎn)介。- 5 -1.2.1 多軸頭從傳動(dòng)方式來說主要有齒輪傳動(dòng)與萬向聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)二種。這是大家所熟悉的。前者效率較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，后者易于調(diào)整軸距。從結(jié)構(gòu)來說有不可調(diào)式與可調(diào)式二種。前者軸距不能改變，多采用齒輪傳動(dòng)，僅適用于大批量生產(chǎn)。為了擴(kuò)大其贊許適應(yīng)性，發(fā)展了可調(diào)式多軸頭，在一定范圍內(nèi)可調(diào)整軸距。它主要裝在有萬向.二種。 （1）萬向軸式也有二種:具有對(duì)準(zhǔn)裝置的主軸。主軸裝在可調(diào)支架中，而可調(diào)支架能在殼體的 T 形槽中移動(dòng)，并能在對(duì)準(zhǔn)的位置以螺栓固定。 （2）具有公差的圓柱形主軸套。主軸套固定在與式件孔型相同的模板中。前一種適用于批量小且孔組是規(guī)則分布的工件（如孔組分布在不同直徑的圓周上） 。后一種適用于批量較大式中小批量的輪番生產(chǎn)中，剛性較好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多軸頭可以裝在立鉆式搖臂鉆床上，按鉆床本身所具有的各種功能進(jìn)行工作。這種多軸加工方法，由于鉆孔效率、加工范圍及精度的關(guān)系，使用范圍有限。1.2.2 多軸箱也象多軸頭那樣作為標(biāo)準(zhǔn)部件生產(chǎn)。美國(guó) Secto 公司標(biāo)準(zhǔn)齒輪箱、多軸箱等設(shè)計(jì)的不可調(diào)式多軸箱。有 32 種規(guī)格，加工面積從 300300 毫米到 6001050 毫米，工作軸達(dá) 60 根，動(dòng)力達(dá) 22.5 千瓦。Romai 工廠生產(chǎn)的可調(diào)多軸箱調(diào)整方便，只要先把齒輪調(diào)整到接近孔型的位置，然后把與它聯(lián)接的可調(diào)軸移動(dòng)到正確的位置。因此，這種結(jié)構(gòu)只要改變模板，就能在一定范圍內(nèi)容易地改變孔型，并且可以達(dá)到比普通多軸箱更小的孔距。根據(jù)成組加工原理使用多軸箱或多軸頭的組合機(jī)床很適用于大中批量生產(chǎn)。為了在加工中獲得良好的效果，必需考慮以下數(shù)點(diǎn)：（1）工件裝夾簡(jiǎn)單，有足夠的冷卻液沖走鐵屑。 （2）夾具剛性好，加工時(shí)不形變，分度定位正確。 （3）使用二組刀具的可能性，以便一組使用，另一組刃磨與調(diào)整，從而縮短換刀停機(jī)時(shí)間。 （4）使用優(yōu)質(zhì)刀具，監(jiān)視刀具是否變鈍，鉆頭要機(jī)磨。 （5）尺寸超差時(shí)能立即發(fā)現(xiàn)。1.2.3 多軸鉆床這是一種能滿足多軸加工要求的鉆床。諸如導(dǎo)向、功率、進(jìn)給、轉(zhuǎn)速與加工范圍等。巴黎展覽會(huì)中展出的多軸鉆床多具液壓進(jìn)給。其整個(gè)工作循壞如快進(jìn)、工進(jìn)與清除鐵屑等都是自動(dòng)進(jìn)行。值得注意的是，多數(shù)具有單獨(dú)的變速機(jī)構(gòu)，這樣可以適應(yīng)某緒論- 6 -一組孔中不同孔徑的加工需要。1.2.4 自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床為了中小批量生產(chǎn)合理化的需要，最近幾年發(fā)展了自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床。(1) 自動(dòng)更換主軸機(jī)床自動(dòng)更換主軸機(jī)床頂部是回轉(zhuǎn)式主軸箱庫(kù)，掛有多個(gè)不可調(diào)主軸箱。縱橫配線盤予先編好工作程序，使相應(yīng)的主軸箱進(jìn)入加工工位，定位緊并與動(dòng)力聯(lián)接，然后裝有工件的工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到主軸箱下面，向上移動(dòng)進(jìn)行加工。當(dāng)變更加工對(duì)象時(shí)，只要調(diào)換懸掛的主軸箱，就能適應(yīng)不同孔型與不同工序的需要。(2)多軸轉(zhuǎn)塔機(jī)床轉(zhuǎn)塔上裝置多個(gè)不可調(diào)或萬向聯(lián)軸節(jié)主軸箱，轉(zhuǎn)塔能自動(dòng)轉(zhuǎn)位，并對(duì)夾緊在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。通過工作臺(tái)回轉(zhuǎn)，可以加工工件的多個(gè)面。因?yàn)檗D(zhuǎn)塔不宜過大，故它的工位數(shù)一般不超過 46 個(gè)。且主軸箱也不宜過大。當(dāng)加工對(duì)象的工序較多、尺寸較大時(shí)，就不如自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床合適，但它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。(3)自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床它由自動(dòng)線或組合機(jī)床中的標(biāo)準(zhǔn)部件組成。不可調(diào)多軸箱與動(dòng)力箱按置在水平底座上，主軸箱庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)整個(gè)裝置緊固在進(jìn)給系統(tǒng)的溜板上。主軸箱庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)與進(jìn)給動(dòng)作都按標(biāo)準(zhǔn)子程序工作。換主軸箱時(shí)間為幾秒鐘。工件夾緊于液壓分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，以便加工工件的各個(gè)面。好果回轉(zhuǎn)工作臺(tái)配以卸料裝置，就能合流水生產(chǎn)自動(dòng)化。在可變生產(chǎn)系統(tǒng)中采用這種裝置，并配以相應(yīng)的控制器可以獲得完整的加工系統(tǒng)。(4) 數(shù)控八軸落地鉆床大型冷凝器的水冷壁管板的孔多達(dá) 15000 個(gè)，它與支撐板聯(lián)接在一起加工?？讖綖?20 毫米，孔深 180 毫米。采用具有內(nèi)冷卻管道的麻花鉆，57 巴壓力的冷卻液可直接進(jìn)入切削區(qū)，有利于排屑。鉆尖磨成 90供自動(dòng)定心。它比普通麻花鉆耐用，且進(jìn)給量大。為了縮短加工時(shí)間，以 8 軸數(shù)控落地加工。1 1 3 3 多軸加工趨勢(shì)多軸加工趨勢(shì)多軸加工生產(chǎn)效率高，投資少，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，產(chǎn)品改型時(shí)設(shè)備損失少。而且隨著我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，多軸加工的范圍一定會(huì)愈來愈廣，加工效率也會(huì)不斷提高。- 7 -第 2 章 普通鉆床改為多軸鉆床2.12.1 生產(chǎn)任務(wù)生產(chǎn)任務(wù)在一批鑄鐵連接件上有同一個(gè)面上有多個(gè)孔加工。在普通立式鉆床上進(jìn)行孔加工，通常是一個(gè)孔一個(gè)孔的鉆削，生產(chǎn)效率低，用非標(biāo)設(shè)備，即組合機(jī)床加工，生產(chǎn)效率高，但設(shè)備投資大。但把一批普通立式普通單軸鉆床改造為立式多軸鉆床，改造后的多軸鉆床，可以同時(shí)完成多個(gè)孔的鉆、擴(kuò)、鉸、等工序。設(shè)計(jì)程序介紹如下：2.22.2 普通立式鉆床的選型普通立式鉆床的選型2.2.1計(jì)算所需電機(jī)功率零件圖如圖 1 所示： 圖 1 為工件零件圖，材料：鑄鐵 HT200；料厚：5mm；硬度：HBS170-240HBS；年產(chǎn)量：1000 萬件；4-6.7 尺寸精度 IT13.緒論- 8 -(1) 確定四個(gè)孔同時(shí)加工的軸向力，公式：FFFFFFknVYZdC0- 9 -式中：=365.9,=,=0.661,=1.217,=0.361,=1.1,FC0d310FZFYFnFk=0.35m/s（表 15-37）文獻(xiàn) 1V則FN09. 41 . 1361. 035. 0217. 1661. 0109 .3653所需電機(jī)功率：KWVFP4 . 135. 009. 42.2.2 立式鉆床的確定根據(jù)上面計(jì)算所需電機(jī)的功率，現(xiàn)選用 Z525 立式鉆床，其主要技術(shù)參數(shù)如表 1 所示：表 1 Z525 立式鉆床主要技術(shù)參數(shù)型 號(hào)技 術(shù) 規(guī) 格Z525最大鉆孔直徑（mm）25主軸端面至工作臺(tái)距離(mm)0-700主軸端面至底面距離(mm)750-110主軸中心至導(dǎo)軌距離(mm)250主軸行距(mm)175主軸孔莫氏解錐度3 號(hào)主軸最大扭轉(zhuǎn)力矩(Nm)245.25主軸進(jìn)給力(N)8829主軸轉(zhuǎn)速(r/mm)97-1360主軸箱行程(mm)200進(jìn)給量(mm/r)0.1-0.8工作臺(tái)行程(mm)325工作臺(tái)工作面積(mm2)500375主電動(dòng)機(jī)功率(kw)2.8多軸齒輪傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì)- 10 -第第 3 3 章章 多軸齒輪傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì)多軸齒輪傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì)3.13.1設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備（1）大致了解工件上被加工孔為 4 個(gè) 10 的孔。毛坯種類為灰鑄鐵的鑄件，由于石墨的潤(rùn)滑及割裂作用，使灰鑄鐵很易切削加工，屑片易斷，刀具磨損少，故可選用硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆（GB10946-89）文獻(xiàn) 2（2）切削用量的確定根據(jù)表 27文獻(xiàn)？，切削速度,進(jìn)給量.min/21mVcrmmf/17. 0則切削轉(zhuǎn)速min/9987 . 614. 32110001000rdVns根據(jù) Z525 機(jī)床說明書，取min/960rns故實(shí)際切削速度為： min/2 .2010009607 . 614. 31000mdnVwc（3）確定加工時(shí)的單件工時(shí)一般為 5-10mm,取 10mm切入L文獻(xiàn) 3 mmdL2 .10837 . 68331切出mmL5加工加工一個(gè)孔所需時(shí)間：min15. 017. 09602 .251fnLLLtwm切出加工切入單件時(shí)工時(shí)：min6 . 015. 0441 tmtm- 11 -3.23.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算(1)選定齒輪的傳動(dòng)方式：初定為外嚙合。(2)齒輪分布方案確定：根據(jù)分析零件圖，多軸箱齒輪分布初定有以下圖 3，圖 4 兩種形式根據(jù)通常采用的經(jīng)濟(jì)而又有效的傳動(dòng)是：用一根傳動(dòng)軸帶支多根主軸。因此，本設(shè)計(jì)中采用了圖 3 所示的齒輪分布方案。（3）明確主動(dòng)軸、工作軸和惰輪軸的旋轉(zhuǎn)方向，并計(jì)算或選定其軸徑大小。因?yàn)樗x定的 Z535 立式鉆床主軸是左旋，所以工作軸也為左旋，而惰輪軸則為右旋。根據(jù)表 2 確定工作軸直徑機(jī)械制造.8/97：43表 2加工孔徑與工作軸直徑對(duì)應(yīng)表（mm）加工孔徑1212161620工作軸直徑152025多軸齒輪箱傳動(dòng)的設(shè)計(jì)- 12 -因?yàn)榧庸た讖綖?10mm,所以工作軸直徑選 15mm.主動(dòng)軸和惰輪軸的直徑在以后的軸設(shè)計(jì)中確定。（4） 排出齒輪傳動(dòng)的層次，設(shè)計(jì)各個(gè)齒輪。本設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)為單層次的齒輪外嚙合傳動(dòng)，傳動(dòng)分布圖如圖 4 所示。在設(shè)計(jì)各個(gè)齒輪前首先明確已知條件：電機(jī)輸入功率,齒輪轉(zhuǎn)速KWP8 . 21, 齒輪轉(zhuǎn)速,假設(shè)齒輪、的傳動(dòng)比均為min/13601rn min/9603rn i=0.84,即齒輪比 u=1.2,工作壽命 15 年（每年工作 300 天） ，兩班制。選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)選用直齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)；多軸箱為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7 級(jí)精度（GB10095-88）;材料選擇由表 10-1文獻(xiàn) 4選擇齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 280HBS，齒輪材料為45（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 240HBS，齒輪材料為 45（常化） ，硬度 210HBS;選齒輪齒數(shù),齒輪齒數(shù),取.241Z8 .282 . 12412uZZ292Z按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，3211132. 2HEdttZuuTKd 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1)試選載荷系數(shù);3 . 1tK2)計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩mmNnPT45115110966. 11360/8 . 2105 .95/105 .953)由表 10-7文獻(xiàn) 4選取齒寬系數(shù)=0.5d4)由表 10-6文獻(xiàn) 4 查得材料的彈性影響系數(shù)2/18 .189 MPaZE- 13 -5)由表 10-21d文獻(xiàn) 4 按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限？;MPaH6001lim齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限？;MPaH5502lim6)由表 10-13文獻(xiàn) 4 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：91110875. 51530082113606060hjLnN99210896. 42 . 1/10875. 5N7)由表 10-19文獻(xiàn) 4 查得接觸疲勞壽命系數(shù),;90. 01HNK95. 02HNK8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力:取失效概率為 1%，安全系數(shù),由式(10-12) 文獻(xiàn) 4 得：1SMPaSKHHH54016009 . 01lim1lim1;MPaSKHHNH5 .522155095. 02lim22計(jì)算1)試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值:td1H2432115 .5228 .1892 . 12 . 2110966. 13 . 132. 2132. 2HEdttZuuTKdmm649.532)計(jì)算圓周速度 V:smndVt/81. 31000601360649.5314. 3100060113)計(jì)算齒bmmdbHd82.26649.535 . 04)計(jì)算齒寬與齒高之比hb/模數(shù)：mmzdmtt235. 224/649.53/11齒高：029. 5235. 225. 225. 2tmh多軸齒輪箱傳動(dòng)的設(shè)計(jì)- 14 - 3 . 5029. 5/649.53/hb5)計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù) v=3.81m/s,7 級(jí)精度，由圖 10-8文獻(xiàn) 4 查得動(dòng)載系數(shù) Kv=1.14,直齒輪，假設(shè),由表 10-3文獻(xiàn) 4 查得;mmNbFKta/100/2 . 1FHKK由表 10-2文獻(xiàn) 4 查得使用系數(shù);1AK由表 10-4文獻(xiàn) 4 查得 7 級(jí)精度齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)，bKddH3221023. 06 . 0118. 012. 1將數(shù)據(jù)代入后得：;182. 1649.531023. 0116 . 0118. 012. 1322HK由,查圖 10-13文獻(xiàn) 4得，;182. 1, 3 . 5/HKhb15. 1FK故載荷系數(shù)574. 1182. 12 . 111. 11HHVAKKKKK6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）文獻(xiàn) 4 得，=53.649x=57.18mmtdd113/ KtK33 . 1/574. 17)計(jì)算模數(shù) mm=d1/Z1=57.18/24=2.4mm,圓整為 m=25mm.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式（10-5）文獻(xiàn) 4 得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 m32112FSaFadYYzkT確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）由圖 10-20文獻(xiàn) 4 查得齒輪的彎曲疲勞極限=500Mpa;1FE齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380Mpa;2FE2)由圖 10-18文獻(xiàn) 4 查得彎曲疲勞壽命系數(shù);88. 0,85. 021FNFNKK3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力- 15 -取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4,由式（10-12）文獻(xiàn) 4 得：1=303.57MpaFSKFEFN114 . 150085. 0=238.86MPa2FSKFEFN224 . 138088. 04)計(jì)算載荷系數(shù)532. 115. 12 . 111. 11FFVAKKKKK5) 查取齒形系數(shù)由表 10-5文獻(xiàn) 4 查得53. 2,65. 221FaFaYY6)查取應(yīng)力校正系數(shù)由表 10-5文獻(xiàn) 4 查得62. 1,58. 121sasaYY7）計(jì)算齒輪、的并加以比較FSaFaYY=0.01379111FSaFaYY57.30358. 165. 2=0.01716222FSaFaYY86.23862. 153. 2齒輪的數(shù)值大。設(shè)計(jì)計(jì)算m32401716. 0245 . 010966. 1532. 125 . 1mm對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 1.5。在零件圖中可知，主動(dòng)軸與惰輪軸的中心距為 51mm，即齒輪、完全嚙合的中心距，得：多軸齒輪箱傳動(dòng)的設(shè)計(jì)- 16 -m()=51221ZZ 1.5x()=5122 . 111ZZ Z1=31, Z2=37惰輪軸與工作軸的中心距為 61.5mm，即齒輪與齒輪完全嚙合時(shí)中心距，即m()=61.5231ZZ 1. 5()=61.52373ZZ3=45幾何尺寸計(jì)算計(jì)算分度圓直徑：d1=Z1m=31x1.5=46.5mmd2=Z2m=37x1.5=55.5mmd3=Z3m=45x1.5=67.5mm計(jì)算中心中距a =51mm,a=61.5mm計(jì)算齒輪齒寬mmdbd75.335 .675 . 01取mmBmmBmmB25,30,35323驗(yàn)算Ft=819.2N112dT0 .4810966. 124=35.66N/mm100N/mm 合格bFKtA252 .8191- 17 -第 4 章 多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零部件的繪制多軸箱的傳動(dòng)方式為外嚙合，齒輪傳動(dòng)的排列層次為一層。4.14.1 箱蓋、箱體和中間板結(jié)構(gòu)箱蓋、箱體和中間板結(jié)構(gòu)(1)箱體選用 240mmx200mm 長(zhǎng)方形箱體，箱蓋與之匹配。箱體材料為 HT20-40, 箱蓋為HT15-33.(2)中間板的作用：箱內(nèi)部分是軸承的支承座，伸出箱外的部分是導(dǎo)向裝置中的滑套支承座，為便于設(shè)計(jì)人員選用，已將中間板規(guī)范為 23mm 和 28mm 兩種厚度的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)選用 23mm 厚的中間板，材料為 HT15-33。4.24.2 多軸箱軸的設(shè)計(jì)多軸箱軸的設(shè)計(jì)(1)主動(dòng)軸的設(shè)計(jì)軸材料的選擇表 15-3文獻(xiàn) 4 軸材料選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。軸徑的確定根據(jù)公式 dA0(15-2) 文獻(xiàn) 4 3nP式中 A0=,查表 15-3文獻(xiàn) 4 ，A0取 110 2 . 09550000Td110 x=13.9mm,取 d=25mm313608 . 2軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零部件的繪制- 18 -選擇滾動(dòng)軸承因?yàn)檩S承同時(shí)受有徑向載荷及軸向載荷，故前、后端均選用單列向心球軸承，由表 1-14文獻(xiàn) 3 ，選用 7204c 軸承。 軸上各段直徑，長(zhǎng)度如圖 5 所示。鍵的確定因?yàn)辇X輪寬為 35mm,所以選用 8x7x22 平鍵，表 6-1文獻(xiàn) 4 確定軸上圓角和倒角尺寸參考表 15-2文獻(xiàn) 4 ，取軸端倒角 2x450,各軸肩的圓角半徑為 R=1.0mm.按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖軸上扭轉(zhuǎn)力矩為- 19 -M=9549x=9549x=19.7nP13608 . 2mmN 周向力為Py=1970NdM2310207 .192徑向力為Pz=0.48 Py=0.48x1970=945.6N根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，分別作出軸的扭矩圖、垂直圖的彎矩 My 圖和水平平面內(nèi)的彎矩 Mz圖，如圖 7 所示。從圖中可知，截面 E 為危險(xiǎn)截面，在截面 E 上，扭矩 T 和合成彎矩M 分別為T=19.7;mN M=39.322zyMM224 .3517 mN 軸材料選用 45 鋼，=355Mpa,許用應(yīng)力=文獻(xiàn) 5,為許用應(yīng)力安全系數(shù)，取sssns=1.5,則=237Mpas5 . 1355按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核公式，W122TMW 為軸的抗彎截面系數(shù)，W=-(表 15-4) 文獻(xiàn) 4 323ddtdbt22多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零部件的繪制- 20 -W=1533.2-105.8=1427.425222525322514. 323=W122TM 2323107 .19103 .394 .14271=30.8MpaS=1.5 故安全22SSSS226 .351 . 76 .351 . 7截面 E 右側(cè)面校核：抗彎截面系數(shù) W 為：W=0.1d3=0.1x203=800mm3抗扭截面系數(shù) WT為：WT=0.2d3=0.2x203=1600mm3彎矩 M 及彎曲應(yīng)力為:M=39300 x=35496.85 .775 . 75 .77mmN =44.4MpabWM8008 .35496扭矩 T3及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：T3=19700 TmmN =12.3MpaTTWT3160019700截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) a 及 a 按附表 3-2 查取文獻(xiàn) 4 ，因=dr=0.05,=1.25,經(jīng)插值后可查得:a,a200 . 1dD202533. 266. 1又由附圖 3-1文獻(xiàn)？可得軸提材料的敏性系數(shù)為：q,q75. 081. 0故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（附 3-4）文獻(xiàn) 4 為：k2133. 275. 0111aqk53. 1166. 181. 0111aq多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零部件的繪制- 22 -由附圖 3-2文獻(xiàn) 4 得尺寸系數(shù)1由附圖 3-3文獻(xiàn) 4 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)97. 0軸按磨削加工，由附圖 3-4文獻(xiàn) 4 得表面質(zhì)量系數(shù)為=0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按式（3-12）及（3-12）文獻(xiàn) 4 ，得綜合系數(shù)值1q為：K =-1=+=2.09112192. 01K =+-1=+=1.67197. 053. 1192. 01計(jì)算安全系數(shù)：S =2.96maK101 . 04 .4409. 2275S =14.7maK123 .1205. 023 .1267. 1155Sca=2.9S=1.522SSSS227 .1496. 27 .1496. 2故該軸在截面右側(cè)面是安全的，又因?yàn)檩S無大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。軸承的校核機(jī)床一般傳動(dòng)軸的滾動(dòng)軸承失效形式，主要是疲勞破壞，故應(yīng)進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算。滾動(dòng)軸承疲勞壽命計(jì)算公式：（10-5）文獻(xiàn) 4PCnLh60106式中：)(hLh額定壽命min)/(rn轉(zhuǎn)速- 23 -，表 3.8-50文獻(xiàn) 6)(nC額定動(dòng)載荷動(dòng)載荷P3因?yàn)樗艿妮S向力太小，所以忽略不計(jì),Fa=0所受徑向力 Fr=945.6/2=472.8N 表 3.8-50文獻(xiàn) 6 P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x472.8=193.8=30000h(表 13-3) 文獻(xiàn) 6 hLh6410988 .193145001360601036hL軸承安全(2)惰軸的設(shè)計(jì)軸材料的選擇表 15-3文獻(xiàn) 4 軸材料選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。軸徑的確定根據(jù)公式 dA0(15-2) 文獻(xiàn) 4 3nP=110，取 d=20mm8 .1484. 01360%998 . 23軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：選擇滾動(dòng)軸承因?yàn)檩S承同時(shí)受有徑向載荷及軸向載荷，選用單列向心球軸承，由表 1-14文獻(xiàn) 3,選用多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零部件的繪制- 24 -7002c 軸承。軸上各段直徑，長(zhǎng)度如圖 8 所示。鍵的確定因?yàn)辇X輪寬為 30mm,所以選用 6x6x18 平鍵，表 6-1文獻(xiàn) 4 軸上圓角和倒角尺寸參考表 15-2文獻(xiàn) 4 ，取軸端倒角 2x450,各軸肩的圓角半徑為 R=1.0mm.扭合成校核軸的強(qiáng)度作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖軸上扭轉(zhuǎn)力矩為M=9549x=9549x=23.2nP84. 01360%998 . 2mN 周向力為Py=2320NdM2310202 .232徑向力為 Pz=0.48 Py=0.48x2320=1113.6N- 25 -根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，分別作出軸的扭矩圖、垂直圖的彎矩 My 圖和水平平面內(nèi)的彎矩 Mz圖，如圖 10 所示。從圖中可知，截面 E 為危險(xiǎn)截面，在截面 E 上，扭矩 T 和合成彎矩M 分別為T=23.2;mN M=32.822zyMM222 .324 .15mN 按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核文獻(xiàn) 5:公式，W122TMW 為軸的抗彎截面系數(shù)，W=-(表 15-4) 文獻(xiàn) 4 323ddtdbt22W=785-81=70420222026322014. 323=W122TM 2323102 .23108 .327041=70MpaS=1.5 故安全22SSSS228 . 18 . 68 . 18 . 6截面 E 右側(cè)面校核：抗彎截面系數(shù) W 為：W=0.1d3=0.1x153=337.5mm3抗扭截面系數(shù) WT為：WT=0.2d3=0.2x153=675mm3彎矩 M 及彎曲應(yīng)力為:M=32800 x=22707.7391239mmN =67.3MpabWM5 .3377 .22707- 27 -扭矩 T3及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：T3=23200TmmN =34.4MpaTTWT367523200截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) a 及 a 按附表 3-2 查取文獻(xiàn) 4 ，因=dr=0.07,=1.33,經(jīng)插值后可查得:a,a150 . 1dD152012. 260. 1又由附圖 3-1文獻(xiàn)？可得軸提材料的敏性系數(shù)為：q,q75. 081. 0故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（附 3-4）文獻(xiàn) 4 為：k84. 1112. 275. 0111aqk49. 1160. 181. 0111aq由附圖 3-2文獻(xiàn) 4 得尺寸系數(shù)1由附圖 3-3文獻(xiàn) 4 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)0 . 1軸按磨削加工，由附圖 3-4文獻(xiàn) 4 得表面質(zhì)量系數(shù)為=0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按式（3-12）及（3-12）文獻(xiàn) 4 ，得綜合系數(shù)值1q為：K =-1=+=1.931184. 1192. 01K =+-1=+=1.581149. 1192. 01計(jì)算安全系數(shù)：S =2.12maK101 . 03 .6793. 1275S =5.53maK124 .3405. 024 .3458. 1155多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零部件的繪制- 28 -Sca=1.99S=1.522SSSS2253. 512. 253. 512. 2故該軸在截面右側(cè)面是安全的，又因?yàn)檩S無大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。軸承的校核因?yàn)樗艿妮S向力太小，所以忽略不計(jì),Fa=0所受徑向力 Fr=1113.6/2=556.8nP=0.41Fr+0.87Pa=0.41x556.8=228.3N7002c 向心球軸承校核=30000h(表 13-3) 文獻(xiàn) 6 hLh3486043 .228660084. 01360601036hL軸承安全（3）工作軸的設(shè)計(jì)軸材料的選擇表 15-3文獻(xiàn) 4 軸材料選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。軸徑的確定在傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算中已的工作軸的直徑定為 d=15mm。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：擇滾動(dòng)軸承- 29 -因?yàn)檩S承同時(shí)受有徑向載荷及軸向載荷，故前、后端均選用單列向心球軸承，又因工作軸用于鉆削，在后端加單向推力球軸承。由表 1-14文獻(xiàn) 3，單列向心球軸承選用 102軸承，后端單向推力球軸承選用 8102 軸承。各段直徑，長(zhǎng)度如圖 11 所示。鍵的確定因?yàn)辇X輪寬為 25mm,所以選用 5x5x20 平鍵，表 6-1文獻(xiàn) 4 軸上圓角和倒角尺寸參考表 15-2文獻(xiàn) 4 ，取軸端倒角 2x450,各軸肩的圓角半徑為 R=0.8mm.扭合成校核軸的強(qiáng)度作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖軸上扭轉(zhuǎn)力矩為M=9549x=9549x=27.3nP960%99%998 . 2mN 周向力為Py=3640NdM2310153 .272徑向力為Pz=0.48 Py=0.48x3640=1754.5N根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，分別作出軸的扭矩圖、垂直圖的彎矩 My 圖和水平平面內(nèi)的彎矩 Mz圖，如圖 13 所示。從圖中可知，截面 E 為危險(xiǎn)截面，在截面 E 上，扭矩 T 和合成彎矩多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零部件的繪制- 30 -M 分別為T=27.3;mN M=54.622zyMM222 .497 .23mN 按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核文獻(xiàn) 5:公式，W122TMW 為軸的抗彎截面系數(shù)，W=-(表 15-4) 文獻(xiàn) 4 323ddtdbt22W=331.2-56.3=274.915221525321514. 323=W122TM 2323103 .27106 .549 .2741=222MpaS=1.5 故安全22SSSS2248. 485. 148. 485. 1截面 E 左側(cè)面校核：抗彎截面系數(shù) W 為：W=0.1d3=0.1x153=337.5mm3抗扭截面系數(shù) WT為：WT=0.2d3=0.2x153=675mm3彎矩 M 及彎曲應(yīng)力為:M=54600mmN 多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零部件的繪制- 32 -=161。8MpabWM5 .33754600扭矩 T3及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：T3=27300TmmN =40.4MpaTTWT367527300在附表 3-4文獻(xiàn) 4 用插入法求得軸上鍵槽處的有效應(yīng)力集中系數(shù)：k,k054. 1由附圖 3-2文獻(xiàn) 4 得尺寸系數(shù)88. 0由附圖 3-3文獻(xiàn) 4 得扭轉(zhuǎn)尺寸1軸按磨削加工，由附圖 3-4文獻(xiàn) 4 得表面質(zhì)量系數(shù)為=0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按式（3-12）及（3-12）文獻(xiàn) 4 ，得綜合系數(shù)值1q為：K =-1=0+=0.091192. 01K =+-1=+=1.631154. 1192. 01計(jì)算安全系數(shù)：S =18.89maK101 . 08 .16109. 0275S =4.57maK124 .4005. 024 .4063. 1155Sca=4.4S=1.522SSSS2257. 489.1857. 489.18故該軸在截面右側(cè)面是安全的，又因?yàn)檩S無大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。軸承的校核- 33 -機(jī)床一般傳動(dòng)軸的滾動(dòng)軸承失效形式，主要是疲勞破壞，故應(yīng)進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算。1) 36102 向心球軸承校核由第一章可知主動(dòng)軸的軸向力 Fa=4.091N所受徑向力 Fr=1754.5/2=877.25N (表 3.8-50) 文獻(xiàn) 6P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x877.25+0.87x4.091=363.2N=30000h(表 13-3) 文獻(xiàn) 6 hLh8838392 .3636250960601036hL軸承安全2) 8102 推力球軸承校核P=Fa (表 3.8-54)jj P=4.091N=30000h(表 13-3) 文獻(xiàn) 6 36091. 4105009606010hLhL軸承安全多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零部件的繪制- 34 -第 5 章 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)5 51 1 導(dǎo)向裝置組成導(dǎo)向裝置組成導(dǎo)向裝置主要由導(dǎo)柱、導(dǎo)套、彈簧組成。導(dǎo)柱的上端與多軸箱中間板上的導(dǎo)套滑動(dòng)配合，下端安裝在夾具的鉆模板上。（1）選擇彈簧 用四根彈簧支撐整個(gè)多軸箱，粗略估算多軸箱重量：NG9 .4978 . 9105058200240108 . 993每根彈簧負(fù)荷：F=124.5N選圓柱螺旋壓縮彈簧(表 12) 文獻(xiàn) 7 ，彈簧中徑,節(jié)距，彈簧mmD0 .162mmt640. 6絲直徑，工作圈數(shù),自由高度.mmd8 . 130nmmHo140(3)導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選擇導(dǎo)柱材料為直徑 16mm,長(zhǎng) 303mm,15rGc導(dǎo)套材料為 20 號(hào)鋼。第 6 章 接桿刀具接桿一端為梯形螺紋，與主動(dòng)軸的內(nèi)孔滑動(dòng)配合，通過鍵傳遞扭矩。在梯形螺紋- 35 -段并設(shè)計(jì)有斜面，以便調(diào)整接桿的延伸量來補(bǔ)償?shù)毒叩哪p量。接桿另一端的莫氏錐孔與刀具的莫氏錐柄相配合。總結(jié)- 36 -總結(jié)兩個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)在忙碌中就快要結(jié)束了,在這兩個(gè)多月的時(shí)間里,在畢業(yè)設(shè)計(jì)之余還要兼顧找工作,因此,在這段時(shí)間里我覺得生活非常的充實(shí).不但在畢業(yè)設(shè)計(jì)中鞏固了以前的知識(shí),而且在人生道路上學(xué)到在校園學(xué)不到的社會(huì)交際.畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)三年所學(xué)知識(shí)的一個(gè)考察,它兼顧了三年中所學(xué)的基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí),因此不同于以前的課程設(shè)計(jì),畢業(yè)設(shè)計(jì)是課程設(shè)計(jì)一個(gè)質(zhì)的飛越.認(rèn)識(shí)到這點(diǎn),我對(duì)待畢業(yè)設(shè)計(jì)的態(tài)度也不敢懶散,一直抱以認(rèn)真謹(jǐn)慎的學(xué)習(xí)態(tài)度.在接到畢業(yè)設(shè)計(jì)課題后首先要做的就是搜集各方面的資料，以前的課程設(shè)計(jì)都是老師給出的，不用自己去煩惱。但是畢業(yè)設(shè)計(jì)就不同了，它是一個(gè)綜合設(shè)計(jì)，很多資料，數(shù)據(jù)都需要自己通過各種途徑搜集得到。因此經(jīng)常跑圖書館。但是組合機(jī)床設(shè)計(jì)找遍整個(gè)圖書館都找不到。然而我的設(shè)計(jì)是根據(jù)這本書上所講的設(shè)計(jì)方法來做的，找不到絕對(duì)是一個(gè)沉重的打擊。幸好，在指導(dǎo)老師的指引和幫助下在機(jī)械系資料室找到了。在以后的設(shè)計(jì)中， 組合機(jī)床設(shè)計(jì)起到了很大的作用，是我畢業(yè)設(shè)計(jì)能順利按時(shí)完成的法寶。 接下來的工作根以前課程設(shè)計(jì)都差不多了，寫說明書，繪圖。但是最后就多了一步以前課程設(shè)計(jì)從未出現(xiàn)過的，就是實(shí)體繪制。在使用 Pro/E 前，只是學(xué)過去時(shí)CAXA，因此有點(diǎn)害怕實(shí)體繪制。但是路還是要繼續(xù)走下去的，不能因?yàn)槲窇志屯Ｏ聛淼模螞r這是我畢業(yè)設(shè)計(jì)的最后一關(guān)呢。因此面對(duì)這道難關(guān)，我決定勇敢地面對(duì)。于是去圖書館借來了許多 Pro/E 的書來看，從書店買來例題分析的書來研究。在繪制過程中遇到了不少的問題，但在自己探索，同學(xué)的幫助，老師的指引下，我的實(shí)體還是趕上了。當(dāng)時(shí)我真的很高興，按時(shí)完成自然值得高興，但我覺得更自豪的是通過自學(xué)，我學(xué)會(huì)了許多以前在學(xué)習(xí)中學(xué)不到的東西，那只有通過自學(xué)才會(huì)領(lǐng)悟得到的。畢竟就快離開校園，走向社會(huì)了，在將來的人生道路上，學(xué)習(xí)是陪伴我們終生的，正所謂“活到老，學(xué)到老” ，在人生道路上很多知識(shí)都是自學(xué)而獲得的。在這里我要向在畢業(yè)設(shè)計(jì)中幫助過我的老師、同學(xué)、家人致謝，因?yàn)樗麄冊(cè)谡麄€(gè)設(shè)計(jì)中給予了我很多幫助和動(dòng)力。特別是我的指導(dǎo)老師，他不惜勞苦，因此設(shè)計(jì)過程中很多問題都能及時(shí)得到解決。 總的來講，整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)給我留下深刻的印象，不僅僅是由于設(shè)計(jì)時(shí)間長(zhǎng)，更多的是在畢業(yè)設(shè)計(jì)中我嘗到了辛、酸、苦、甜，它會(huì)是人生道路上留下不可抹殺的一頁(yè)。- 37 -參考文獻(xiàn)1、王先逵主編.機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè) (第二冊(cè)) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1998 2、李益民主編.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).湛江海洋大學(xué)印,2003 3、大連組合機(jī)床研究所主編.組合機(jī)床設(shè)計(jì)（第一冊(cè)）機(jī)械部分.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,19784、濮良貴，紀(jì)名剛編.機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）.北京：高等教育出版社,20025、劉鴻文主編.材料力學(xué)（第三版上冊(cè)）.北京：高等教育出版社,20016、李洪主編.實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,19997、馮炳堯，韓泰榮，蔣文森編.模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)（第二版）.上海： 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2000參考文獻(xiàn)- 38 -