組合專機-體齒飛面孔雙臥多軸組合機床及CAD設計,組合,專機,體齒飛,面孔,臉孔,雙臥多軸,機床,cad,設計 畢業(yè)設計說明書 揚 州 市 廣 播 電 視 大 學 畢 業(yè) 設 計（ 論 文 ） 設計（論文）題目：102機體齒飛面孔雙臥 多軸組合機床及CAD設計 系 別： 機械工程系 專 業(yè): 計算機輔助設計 班 級: 03計輔 姓 名: 高寶珠 學 號: 0309310512 指導老師: 丁國琴 完成時間: 2006年5月 ? 目錄 摘要（柴油機簡介）----------------------------3～4 序言---------------------------------------------5 組合機床概述---------------------------------6～10 機床總圖設計--------------------------------10～15 組合機床工序圖------------------------------15～16 組合機床主軸箱------------------------------16～31 心得體會----------------------------------------32 參考文獻------------------------------------33～35 附錄----------------------------------------36～37 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 題目： 102機體齒飛面孔雙臥多軸組合機床及CAD設計 摘要 柴油機簡介： 102機體齒飛面孔雙臥多軸組合機床及CAD設計 4102系列柴油機是輕卡、輕客、農(nóng)用車、船舶等理想的配套動力。機體是柴油機的基礎零件，通過它把柴油機的零、組、部件聯(lián)接成一個整體，它是一個結構復雜，受力嚴重，技術要求很高的零件。機體的加工質量直接影響柴油機的裝配質量，性能和使用壽命，所以對機體的各面和孔加工的尺寸，形狀和位置精度都有嚴格的要求。而齒飛面螺紋孔正是用于連接離合器殼和齒輪室蓋等零部件，本機床主要用來加工齒飛面螺紋底孔，后道工序進行攻絲，使至達到圖紙尺寸及位置精度等要求。 設計參數(shù)： 一、被加工零件名稱：柴油機機體；圖號：YZ4102QA-02102；材料：HT250；硬度：187～255HBS。 二、機床輸送高度1060mm，工件輸送方向由右向左。生產(chǎn)綱領：3萬/年。 三、齒面孔：2-Ф8.5深24；8-Ф6.7深20；飛面孔：5-Ф12.5深30；4-Ф6.7深20；所有孔表面粗糙度12.5。 我在本次課題中承擔的主要設計是： 1齒飛面雙臥多軸組合機床總圖 （0號加長圖紙） 2機體齒飛面工序圖 （1號圖紙） 3齒飛面專機主軸箱飛面總圖（0號圖紙） 4齒飛面專機飛面前蓋補充加工圖（1號圖紙） 序言 畢業(yè)設計的目的和意義： 畢業(yè)設計和畢業(yè)論文是我們學生完成學業(yè)的重要環(huán)節(jié)。我們通過畢業(yè)論文的設計，綜合性地運用幾年內(nèi)所學知識去分析、解決問題，在做畢業(yè)設計的過程中，所學知識得到梳理和運用，它既是一次對我們所學知識的檢查，又是一次我們把所學知識運用到實踐中的鍛煉。不少學生在做完畢業(yè)設計后，感到自己的實踐動手、動筆能力得到鍛煉，增強了即將跨入社會去競爭，去創(chuàng)造自信心的能力。 組合機床設計概述 組合機床是用按系列化標準設計的通用部件和被加工零件的形狀及工藝要求設計的專用部件組成的專用機床。 一、設計特點： 組合機床上的通用部件和標準件約占全機床零部件總量的70%～80%。因此在設計組合機床時，應首先根據(jù)被加工零件的工序圖和加工示意圖，正確地選擇組合機床的通用零部件。組合機床通用零部件包括：側底座、底座（中間底座和立柱底座）、立柱、動力箱、動力滑臺、各種工藝切削頭、移動工作臺和回轉工作臺等。這些通用零部件的絕大多數(shù)已有國家或行業(yè)標準，并按標準所規(guī)定的名義尺寸、形狀和技術要求等，選用通用零部件，組成不同型式的組合機床，以滿足生產(chǎn)需要。其次根據(jù)被加工零件的工序圖、加工示意圖和聯(lián)系尺寸圖，設計組合機床非標準專用零部件、刀具、量具及輔具等。最后將組合機床的聯(lián)系尺寸圖進一步完善為裝配圖。由于組合機床的大部分零部件是按標準選用，只有少量專用零部件是自行設計，因而，可以大大減少設計工作量，提高設計效率，縮短制造周期，降低成本，并能確保機床工作的可靠性，從而，促進整個機械加工工藝水平的提高。 1、 組合機床有重新改裝的優(yōu)越性，其通用零，部件可以多次重復利用。 2、組合機床是按具體加工對象專門設計的，因而可以按照最合理的工藝過程進行加工。 3、 在組合機床上可以同時從幾個方向采用多把刀具對幾個工件進行加工，它是實現(xiàn)集中工序的最好途徑，是提高生產(chǎn)效率的有效設備。 4、 組合機床常常是用多軸對箱體零件一個面上的許多孔同時進行加工，這樣就能比較好的保證各孔之間的精度要求，是提高產(chǎn)品質量；減少了工序之間的搬運，改善勞動條件；也減少了機床占地面積。 5、由于組合機床大多數(shù)零，部件是同類的通用部件，這就簡化了機床的維護和修理，必要時可以更換整個部件，以提高機床的維修速度。 6、 組合機床的通用部件可以組織專門工廠集中生產(chǎn)，這樣可以采用專用高效設備進行加工，有利于提高通用部件的性能，降低制造成本。 二、設計方法和步驟 通用機床及通用機械設備的設計方法是理論分析計算和試驗研究相結合的設計方法。首先根據(jù)理論分析計算和局部實驗確定機床的結構尺寸，制造樣機，再對樣機進行整機和局部薄弱環(huán)節(jié)的各種實驗，最后補充修改定型。 組合機床是專用的機械加工設備，不存在先制造樣機，再批量生產(chǎn)的問題。因此組合機床的設計方法應當是：根據(jù)類比及理論分析計算和局部實驗，正確選擇通用零件部件，確定專用零件部件的結構尺寸，設計出滿足一定工藝要求的專用機床。 三、組合機床的通用部件 1、通用部件簡介 ⑴、通用部件的分類 ①、動力部件 動力部件是通用部件中最基本的部件。第一種動力部件是傳遞切削主運動的部件，包括動力箱和完成各種專能工藝的切削（單軸頭），如銑削頭、鏜削頭、鉆削頭、鏜孔車端面頭等。第二種是傳遞進給運動的部件，包括有液壓滑臺和機械滑臺。第三種是轉塔動力部件，包括工作臺和單軸轉塔頭。 ②、輸送部件 輸送部件主要用作夾具和工件的移動或轉位。例如：多工位組合機床的移動工作臺，回轉工作臺及回轉鼓輪等。 ③、支承部件 支承部件是組合機床的基礎部件。組合機床的其他部件都安裝在支承部件上。它包括中間底座、側底座、立柱、立柱底座等。組合機床各部件之間的相對位置精度、機床的剛度等主要靠支承部件保證。 ④、控制部件 控制部件是控制組合機床按規(guī)定程序運動的一些部件，包括液壓元件、電氣擋板及操縱臺等。 ⑤、輔助部件 除上述部件以外的其他部件，例如：冷卻與潤滑裝置，氣動或液壓夾具裝置和機械搬手等。 ⑵、動力滑臺及動力箱 滑臺與滑座配套組成一個獨立的動力部件——動力滑臺。滑臺在滑座導軌上移動，實現(xiàn)機床的進給運動。滑臺上可以安裝各種功用的單軸工藝切削頭或安裝動力箱和主軸箱。 此外，滑臺還可以用作夾具和工件的輸送部件。 滑臺的主要參數(shù)規(guī)定為臺面寬度尺寸。組合機床各種通用部件的品種、規(guī)格及其配套關系也以滑臺寬度尺寸為標準，其理由是： ①、直接反映在滑臺上安裝工藝切削頭的能力，間接反映銑刀最大直徑等。在安裝主軸箱時，可以反映出被加工零件加工位置的分布面積等。 ②、滑臺臺面寬度是一個主要結合尺寸，結合面尺寸的標準化能使組合機床各部件外型協(xié)調(diào)。 ③、 滑臺臺面寬度作為通用部件配套標準，使機床受力合理，提高組合機床的剛度。 四、組合機床的支承部件 1、組合機床支承部件的作用與類型 支承部件主要用來安裝其他工作部件。因此，支承部件要求具有足夠的剛性，以保證各部件之間能長期保持其正確的相對位置。它是決定機床能否長期保持精度的重要條件之一。 組合機床床身采用組合方式，例如臥式床身系由滑座、側底座及中間底座組合而成。其優(yōu)點是加工和裝配工藝性好；同時，安裝、調(diào)試與運輸也都比較方便。其缺點是削弱了床身的剛性，這一弊病通常是用加強部件之間連接部件的剛度來補償。 通用部件支承既可以用于配置臥式又可以用于配置立式機床，如果需要還可配置復合式機床。 2、組合機床臥式床身 機床床身可安裝液壓動力滑臺及機械動力滑臺。 滑座安裝在側底座上，側底座與中間底座用螺絲釘及銷子聯(lián)結成一體?；c側底座之間有一個5毫米厚的調(diào)整墊。采用調(diào)整墊對機床的制造和維修都方便。因為當滑臺導軌磨損后，或重新組裝機床時，只須取下滑座將導軌面重新修刮，并更換（修磨）調(diào)整墊，使之恢復應有的高度即可。而且滑座可以使用較好的材料（一般導軌面應用耐磨性較好的鑄鐵），而側底座則可使用較次的材料。 側底座的頂面除具有與滑座結合的平面外，周圍有收集冷卻液或潤滑油的槽，用管子將油液引回儲存箱中，側底座的另一側面有電氣壁龕，以供安裝電器元件用。一般電器龕與冷卻液儲存箱不應靠近，以防電氣元件潮濕。 為了便于支承元件的運輸，應設有起吊孔或起吊螺絲孔。 五、組合機床的發(fā)展趨勢 1 、提高通用部件的水平 衡量通用部件技術水平的主要標準是：品種齊全，動、靜態(tài)性能參數(shù)先進，工藝性好，精度高和精度保持性好。 目前應注意開發(fā)適應強力銑削的大功率動力滑臺，高精度鏜削頭和高精度滑臺，以及適應中、小批生產(chǎn)的快調(diào)、速換動力部件和支承部件。 機械驅動的動力部件具有性能穩(wěn)定，工作可靠等優(yōu)點。目前，機械驅動的動力部件應用了交流變頻快調(diào)速電機和直流伺服電機等，使機械驅動的動力部件增添了新的競爭能力。 動力部件采用鑲剛導軌（硬度可達HRC58～60）、滾動絲杠、靜壓導軌、靜壓主軸、齒形皮帶等新結構。支承部件采用焊接結構等。由于提高了部件的精度和動、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、發(fā)展適應、小批生產(chǎn)的組合機床 在機械制造工業(yè)中，中、小批生產(chǎn)約占80%。在某些中批生產(chǎn)的企業(yè)中，如機床、閥門行業(yè)等，其關鍵工序采用組合機床。其中機床廠用組合機床加工主軸變速箱孔系，產(chǎn)品質量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，技術經(jīng)濟效果顯著。發(fā)展具有可調(diào)、快調(diào)、裝配靈活、適應多品種加工特點的組合機床十分迫切。轉塔主軸箱式組合機床，可換主軸箱式組合機床以及自動換刀式數(shù)控組合機床可用于中、小批生產(chǎn)。但這類機床結構復雜，成本較高。帶轉塔式主軸箱的組合機床，由于轉搭不能制造的太大，安裝的主軸箱數(shù)量有限，因此只適應工序不多，形狀不太復雜的零件。本機床設計成臥式多軸組合機床，以適應中大批量生產(chǎn)加工的需要。 機床總圖設計 一、機床聯(lián)系尺寸圖 機床聯(lián)系尺寸圖是決定各種部件的輪廓尺寸及相互間聯(lián)系關系的，是開展各專用部件設計和確定機床最大占地面積的指導圖紙。 組合機床是由一些通用部件和專用部件組成的。為了使所設計的組合機床既能滿足預期的性能要求，又能做到配置上勻稱合理，符合多快好省的精神，必須對所設計的組合機床各個部件之間的關系進行全面的分析研究。這是通過繪制機床聯(lián)系尺寸圖來達到的。 機床的總體聯(lián)系尺寸圖是在被加工零件工序圖和加工示意圖之后。根據(jù)初步選定的通用部件（動力部件及其配套的滑座、床身等）以及確定的專用部件的結構原理繪制而成的?？梢詸z驗機床各部件相對位置尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求，通用部件的選用是否合適；并進一步開展多軸箱夾具等轉用部件的設計提供依據(jù)。 1、機床裝料高度的確定： 在確定機床裝料高度時，要考慮車間運送工件滾道高度、工件最低孔的位置、主軸箱最低主軸高度和通過部件高度尺寸的限制。根據(jù)具體情況為便于操作和省力，在此本組合機床裝料高度選擇1060mm。 2、夾具輪廓的尺寸確定 夾具是用于定位和夾緊工件，工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具尺寸的依據(jù)，在加工示意圖中對工件和鉆模板的距離，以及導套的尺寸，有了一定的規(guī)定。所以確定夾具長度尺寸時主要在于合理的選擇鉆模板的高度。對于高度不大鉆模板其厚度可取150-200毫米。當高度較高，為了保證足夠的剛度和穩(wěn)定性其厚度可取250-300毫米機床取270毫米。 在知道工件的長寬高尺寸、鉆模板長寬高尺寸以及初極限和定位夾緊機構后確定夾具底座的總長尺寸。為了補償鑄件的鑄造誤差，應比上述三項尺寸的總和稍大一些。 3、中間底座尺寸確定 在加工示意圖中，已經(jīng)確定了工件端面至主軸箱端面在加工的距離。根據(jù)選的動力部件極其配套部件（滑座，床身等）的位置關系動力頭的前備量等因素，就可以確定中間底座長度尺寸（L） 計算公式 式中L1─動力頭的支承凸臺尺寸 L3─是滑座前端面到床身端面的距離，它們卻可以從動力部件的聯(lián)系尺寸查得（見《組合機床通用部件圖冊》） L2─動力頭的支承凸臺端面到滑座端面在加工完了時的距離，它由動力頭支承凸臺端面到滑座端面的最小尺寸（4和5號動力頭滑臺為50mm）和動力頭的向前備量組成，并具有一定的調(diào)節(jié)范圍（75～80mm） 所以L=540 mm 在確定中間底座高度尺寸時應考慮鐵屑的貯存及排除，電氣接線盒的安排，以及冷卻液的貯存對于本機床（鑄鐵件的機床）為了使冷卻液有足夠的沉淀時間，容量取10-15分鐘冷卻棒的流量。裝料高度為1060mm時，床身和中間底座中間結合面的高度，無論那一型號的床身都是同意的，定為540mm。所以中間底座的高度應為540mm。 當算出L值后，還必須檢查是否合適，當機床無冷卻液時，а=10～15mm， 有冷卻液時，還考慮鐵屑貯存及排除，對于本機床是加工鑄鐵的機床，為了使 冷卻液有足夠的沉淀空間，容量還應大一些，一般取10～15分鐘及泵的流量。 4、主軸箱輪廓尺寸確定 標準主軸箱的厚度由箱體、前蓋和后蓋三層尺寸構成。主軸箱體厚為180毫米。前蓋有兩種尺寸，臥式厚為55毫米；立式厚為70毫米。后蓋厚有90毫米和50毫米兩種尺寸，通常采用90毫米的后蓋。因此，主軸箱總厚度臥式主軸箱通常為325毫米；立式主軸箱通常為340毫米。 我主要設計的本專機飛面臥式主軸箱。主軸箱及前、后蓋均采用灰鑄鐵HT250。 下面設計主軸箱的寬度、高度和最低主軸高度。 主軸箱的寬度B和高度H可按下式來確定： B=b2+2b1 H=h1+h+h2 式中：b1——最邊緣主軸中心至主軸箱外壁的距離(mm)； b2——工件上要加工的在寬度方向上相隔最遠的兩孔距離； h——工件上要加工的在高度方向上相隔最遠的兩孔距離； 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——最低邊主軸中心至主軸箱外壁的距離。 b2和h是已知的尺寸，但如果確定了b1、h1和h2的尺寸，那同時主軸箱的寬度B和高度H就可以算出來了，隨后根據(jù)標準箱寬×高的標準尺寸系列，選用合適的尺寸B×H。 主軸箱最低主軸高度h1，我們不能孤立地任意確定，必須考慮到它與工件最低孔的位置、機床配置型式、裝料高度和動力部件、滑座、床身的關系，一般應大于85～120mm。 ∴取h1為88mm B=b2+2b1=530+2×30=610mm H=h1+h+h2=184.5+88+258=503.5mm 根據(jù)上述計算結果，按主軸箱輪廓尺寸系列標準，同時為了保證主軸箱內(nèi)有足夠的安排傳動齒輪，主軸箱的輪廓尺寸定為 B×H=630×630mm 所以可以確定主軸箱的寬度和高度=630×630mm 5、最大行程的確定 動力部件的工作循環(huán)是指：加工時動力部件從原始位置開始運動到加工終了位置又返回到原始位置的運動過程。 ⑴、工作進給長度L1的確定 工作進給長度L1等于加工部位長度L（多軸加工時應按最長孔計算）與刀具切入L1和切出長度L2之和。 切入長度L1應根據(jù)工件端面的誤差情況在5～10毫米內(nèi)選擇，誤差大時選大值。再采用一般簡單刀具時，切出長度L2可見《非標準設備設計》P198表8.21推薦值選取。 鉆：LⅠ=L+L1+L2=30=5+(1/3)d+(3---8)=40 ⑵、快速退回長度的確定 快速退回長度等于快速引進與工作長度之和。快速引進是指動力部件把多軸箱連同刀具從原始位置快速送到工作進給開始位置，其長度按具體情況確定。通常，在采用固定式夾具的鉆擴、鉸孔組合機床上、快速退回行程須保證所有刀具均退至夾具導套內(nèi)而不影響工件裝卸。 L快=LⅠ+L快=40+60=100毫米 ①、動力部件總行程長度，除應保證要求的工作循環(huán)工作行程外，還要考慮裝卸和調(diào)整刀具方便。即考慮前、后備量。 前備量是指考慮刀具磨損或補償制造，安裝誤差動力部件尚可向前調(diào)節(jié)的距離。 后備量是指考慮刀具從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸孔中取出所需要的軸向距離。即：刀具能夠退離夾具導套外端面的距離應大于接桿插入主軸孔內(nèi)的長度。因此，動力部件的總行程為快退行程長度與前、后備量之和。依此作為選擇標準動力滑臺的依據(jù)。 結合上面的考慮取前備量L前=30mm，好備量L后=270mm L總=L前+L快退+L后=30+100+270=400mm 二、主軸的計算 1、主軸箱齒面被加工孔的計算 a:2-Ф8.5深24； 由加工示意圖和加工工序圖可知：s=f=0.124mm/r n=426.7r/min 每分鐘進給量Vf=n·f=426.7×0.124=52.9108mm/min V=n∏d/1000=(426.7×3.14×8.5)/1000=11.38m/min MKP=10×D1.9f0.8HB0.6=10×8.51.9×0.1240.8×2400.6=2942.80(N·mm) Ne= MKPV/(9470·∏·D) =（2942.80×11.38）/（9740×3.14×8.5）=0.129(kw) P=26Df0.8HB0.6=26×8.5×0.1240.8×2400.6=1114.95(N) b:8—φ6.7深20 s=f=0.16 mm/r n=640 r/min 每分鐘進給量Vf=n·f=640×0.16=102.4mm/min V=n∏d/1000=640×3.14×6.7/1000=13.4643m/min MKP= 10×2D1.9f0.8HB0.6=10×6.71.9×2400.6×0.160.8=2295.96（N·mm） Ne= MKPV/(9470·∏·D)=2295.96×13.4643/（9740×3.14×6.7）=0.151(kw) P=26Df0.8HB0.6=26×6.7×0.160.8×2400.6=1077.63(N) 齒面主軸箱所需要動力驗算： ∑P=1114.95×2+1077.63×8=10850.94 (N) ∑N=0.129×2+0.151×8=1.466（kw） ∑MKP=294.280×2+229.596×8=2425.328（N·mm） 根據(jù)這個計算認為選擇Y132S-4135(2) N=5.5kw n=1440r/mm合適的. 2、飛面被加工孔的計算 已知5-φ12.5深30 根據(jù)加工示意圖和工序圖可知： n=460r/min s=f=0.1mm/r 每分鐘進給量Vf=n·f=460×0.1=46(mm/min) ∴V=∏nd/1000=（3014×460×12.5）/1000=18.055m/min ∴MKP=10×D1.9f0.8HB0.6=10×12.51.9×0.10.8×2400.6=5155.32（N·mm） Ne=MKPV/9470·∏·D=（5155.32×18.055）/（9740×3.14×12.5）=0.243(kw) P=26Df0.8HB0.6=26×12.5×2400.6×0.10.8=1380.42(N) 已知：鉆4—φ6.7深20 根據(jù)加工示意圖和工序圖可知：s=f=0.16mm/r n=640r/min 每分鐘進給量Vf=n·f=640×0.16=102.4(mm/min) V=n∏d/1000=640×3.14×6.7/1000=13.4643m/min MKP= 10×D1.9f0.8HB0.6=10×6.7×2400.6×0.160.8=2295.96（N·mm） Ne=MV/9470·∏·D=2295.96×13.4643/9740×3.14×6.7=0.151(kw) P=26Df0.8HB0.6=26×6.7×0.160.8×2400.6=1077.63(N) 以上的計算公式見《畢業(yè)指導設計書》 二、液壓動力滑臺 1、液壓滑臺的結構 液壓滑臺是由滑臺、滑座和油缸三部分組成。油缸固定在滑座上，活塞桿則固定在滑臺下面。當壓力油進入油缸的后腔或前腔時候，便可實現(xiàn)滑臺沿滑座的導軌向前或向后移動?？刂苹_各種運動的液壓系統(tǒng)裝置，則可根據(jù)滑臺動作程序另外配置。液壓滑臺可實現(xiàn)典型的自動工作循環(huán)。 液壓滑臺既可用于配置臥式機床又可配置立式機床。 2、液壓滑臺的選擇 根據(jù)以上的計算，在此選擇4號動力頭、以及與之相應的4號滑臺和4號側底座。 組合機床工序圖 一、被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示組合機床完成的工藝內(nèi)容、加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求、加工用定位基準、夾緊部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙。它不能用用戶提供的產(chǎn)品圖紙代替，而須在原零件圖紙基礎上，突出本機床或自動線的加工內(nèi)容，加上必要的說明而繪制的，它是組合機床設計的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢驗和調(diào)整機床的重要技術文件。我設計的工序圖上表示出： 1、 被加工零件的形狀和輪廓尺寸及與本機床設計有關的部位的結構形狀及尺寸。 2、 加工用定位基準、夾緊部位及夾緊方向。以便以此進行夾具的定位支承（包括輔助定位支承）、限位、夾緊的設計。 3、 本工序圖加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形狀位置尺寸精度及技術要求，還包括本道工序對前道工序提出的要求（主要指定位基準）。 4、 必要的文字說明。如被加工零件編號、名稱、材料、硬度、重量及加工部位的余量等均在圖上均表示出來了。本工序圖保證的尺寸、角度等，均用了方框表示出來。 組合機床主軸箱 一、主軸箱的概念及其作用 主軸箱是組合機床的重要組成部分。它是選用通用零件，按專用要求進行設計的，在組合機床設計過程過中，是工作量較大的部件之一。 主軸箱是組合機床的主要部件之一。其主要作用是，根據(jù)被設計零件的加工要求，安排好各主軸的位置，并將動力和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。 主軸箱用于布置（按所要求的坐標位置）機床工作主軸及其傳動零件和相應的附加機構的。它通過按一定速比排布傳動齒輪，把動力從動力部件——電動機、動力箱、主軸箱等傳遞給各工作主軸，使之獲得所要求的轉速和轉向等。 二、主軸箱的分類 主軸箱按其結構大小，可分為大型主軸箱和小型主軸箱兩大類。大型又分為通用（亦稱標準）主軸箱和專用主軸箱兩種。專用主軸箱根據(jù)加工零件特點，及其加工工藝要求進行設計，由大量的專用零件組成。其結構與設計方法與通用機床類似。 三、確定主軸箱設計的原始依據(jù)圖 主軸箱設計的原始依據(jù)圖，要包括下述的全部或部分內(nèi)容： 1、所有主軸的位置關系及尺寸； 2、要求的主軸轉速和轉向； 3、主軸的工序內(nèi)容和主軸外伸部分尺寸； 4、主軸箱的外形尺寸以及與其他相關部件的聯(lián)系尺寸； 5、動力部件； 6、工藝上的要求； 7、其他要求； 四、齒飛面專機飛面主軸箱設計 1、主軸結構型式選擇、直徑及動力計算 ⑴、確定主軸型式 主軸的型式和直徑,主要取決于刀具的進給抗力和切削扭矩或主軸結構上的需要.通常,鉆孔時采用前支承有止推軸承的主軸；鉆孔以外的其他工序,主軸前支承有沒有止推軸承都可以,這要視具體情況而定。設計時，盡可能不選用15毫米直徑的主軸和滾針主軸，因為這種主軸的精度低，既不利于制造裝配，也不便于使用和維修。 ⑵、主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定 ①、主軸直徑的確定 (飛面) 主軸直徑按加工示意圖所示主軸類型、及外審尺寸初步確定。 主軸直徑通常根據(jù)扭距的計算，采用經(jīng)驗公式 d=B（MKP/100）1/4，式中MKP扭距（N·mm）, B為剛性系數(shù)，剛性主軸取〔Ψ〕=1度時，取5.2 具體見附錄 A:已知5-φ12.5深30 根據(jù)加工示意圖和工序圖可知： n=460r/min s=f=0.1mm/r 每分鐘進給量Vf=n·f=460×0.1=46(mm/min) ∴V=∏nd/1000=（3014×460×12.5）/1000=18.055m/min ∴MKP=10×D1.9f0.8HB0.6=10×12.51.9×0.10.8×2400.6=5155.32N·mm Ne=MKPV/9470·∏·D=（5155.32×18.055）/（9740×3.14×12.5）=0.243(kw) P=26fS0.8HB0.6=26HB0.6×12.5×2400.6×0.10.8=1380.42(N) d8.5=B（MKP/100）1/4=5.2×（5155.32 /100）1/4=13.93mm 取d=20mm B:已知：鉆4—φ6.7深20 根據(jù)加工示意圖和工序圖可知：s=f=0.16mm/r n=640r/min 每分鐘進給量Vf=n·f=640×0.16=102.4(mm/min) V=n∏d/1000=640×3.14×6.7/1000=13.4643m/min MKP= 10×D1.9f0.8HB0.6=10×6.7×2400.6×0.160.8=2295.96（N·mm） Ne=MV/9470·∏·D=2295.96×13.4643/9740×3.14×6.7=0.151(kw) P=26Df0.8HB0.6=26×6.7×0.160.8×2400.6=1077.63(N) d6.7=B（ MKP/100）1/4=5.2×（2295.96/100）1/4=11.3828(mm) 取d=20mm 以上計算公式見《畢業(yè)設計指導書》 ②、齒輪模數(shù)的確定 齒輪模數(shù)可按下列公式估算，再通過類比確定： M≥(30—32)〔N/（Z·n) 〕1/3 齒數(shù)為25 式中N—— 齒輪傳動傳遞功率 Z—— 一對嚙合齒輪中小齒輪齒數(shù) n—— 小齒輪的轉速 M12.5=(30—32)〔（0.243)/(25×460)〕1/3 =0.88 M6.7=(30—32)〔（0.151)/（25×640）〕1/3=0.68 目前大型組合機床通用主軸箱中常用的齒輪模數(shù)有2、2.5、3、3.5、4等幾種，為了便于組織生產(chǎn)，在同一主軸箱中齒輪模數(shù)最好不多于兩種?！　? 經(jīng)過圓整在此兩種齒輪模數(shù)都選擇2。 以上計算公式見《畢業(yè)設計指導書》 2、確定箱體結構 主軸箱輪廓尺寸的確定見組合機床設計第4部分。 3、主軸箱所需要的動力計算 ∑N=0.243×5+0.151×4=1.819(kw) ∑P=138.042×5+107.763×4=1121.262(kg) N主動=N切/η=1.819/8.4=2.27(kw) N動= N主動+N空動=1.819+1=2.819 (kw) 根據(jù)以上的驗算，認為選擇電動機5.5千瓦比較合適。 式中：V--切削速度（m/min) P--軸向力（N） D--刀具直徑（mm) Ne--切削功率（kw） T--刀具用度（min） So--進給量（mm/r) HB--零件的布氏硬度 以上各主軸的計算是根據(jù)每根軸的主軸切削功率、選定的切削用量、公式計算或查圖表獲得的。每根主軸的空轉功率按表（4-6）《簡明手冊》確定，每根主軸上的損失，一般可取所傳遞功率的1%。 4、傳動系統(tǒng)的設計 傳動系統(tǒng)的設計是主軸箱、特別是大型標準主軸箱設計中最關鍵的一環(huán)。所謂傳動系統(tǒng)的設計,就是通過一定的傳動鏈,按要求把動力從動力部件的驅動傳遞到主軸上去。同時,滿足主軸箱其他結構和傳動的要求。 (1)?、傳動設計的一般要求: ①、保證主軸的剛度、強度、轉速和轉向要求的前提下，力求使轉動軸和齒輪為最少； ②、在保證有足夠強度的前提下,主軸、傳動軸和齒輪的規(guī)格要近可能少,以減少各類零件的品種； ③、最佳傳動比1～1.5,但允許采用到3～3.5； ④、粗加工主軸上的齒輪，盡可能靠近前支承，減少主軸的扭轉變形； ⑤、剛性鏜削主軸上的齒輪，其分度圓直徑要盡可能大于被加工孔的直徑，以減輕振動，提高傳動的平衡； ⑥、盡可能避免升速傳動，必要的升速最好放在傳動鏈的一、二級，以減少功率的損失。 (2)、主軸分布類型及傳動系統(tǒng)設計方法 ①、主軸分布類型 組合機床所加工的零件是多種多樣的，結構有所不同，但被加工零件上孔的分布（也就是主軸箱上主軸的分布），大體可以歸納成下述集中類型： a 單組或多組圓周分布；（如下圖a、b所示） b 等距或不等距直線分布；（如下圖c、d所示） c 圓周和直線混合分布；（如下圖e所示） d 任意分布。（如下圖f所示） ? ②、傳動系統(tǒng)的設計方法 主軸的分布盡管有各種各樣類型，但通常采用的經(jīng)濟而又有效的傳動是：用一根傳動軸帶動多根主軸。因此，設計傳動系統(tǒng)時，首先把所有的主軸分成盡可能少的若干組同心圓，然后在各組同心圓圓心上放置一根傳動軸，來帶動各自一組的主軸。接著再用盡可能少的傳動軸把各組軸與動力部件驅動軸連接起來。這就是通常的傳動布置次序，即由主軸處布置起，最后再引到動力部件的驅動軸上。對于一些簡單的、主軸數(shù)量較少或其他特殊情況，也可以采用別的布置次序。 當采用液壓驅式動力頭時，其驅動軸的轉速、轉向和相對主軸箱的位置是固定的（特殊情況下，當主軸箱對稱中心線相對動力頭驅動軸中心線也可以有偏移）；而動力部件為電機時，其轉速、轉向和在主軸箱上的安裝位置，可視具體情況而定。 5、齒輪傳動路線的設計 ⑴、齒輪傳動的路線的概述 所謂齒輪傳動路線的設計，是指驅動軸（減速箱輸出軸或電動機）的運動通過什么樣的傳動路線、采用多少及齒輪傳動，這些傳動齒輪布置在主軸箱什么位置上，最后把運動傳到主軸上，使主軸獲得規(guī)定的轉速，通常稱為、這個過程為排齒輪，齒輪傳動路線的設計，原則上應為求在保證足夠的強度和剛性條件下，使傳動鏈最短，即采用最少的傳動轉和動齒輪實現(xiàn)傳動，通常采用一根傳動軸傳動幾根主軸的方法來實現(xiàn)。 ⑵、齒輪傳動時齒輪應注意的一些問題： ①、通用主軸箱中采用的傳動軸有兩種寬度：24mm和32mm，齒數(shù)Z的范圍分為16～50，16～70齒輪傳動的最大速比推薦不超過1：3極限情況下不應超過1：3.5。 ②、主軸箱上所有主軸旋轉方向要一致，和動力驅動軸的旋轉方向一致，從主軸的前面看應該是逆時針方向旋轉。 ③、齒輪的在傳動過程中，應盡量按降速布置；如果在具體的設計過程中一定要有升速的話應布置在齒輪傳動的最后一級，這樣可以減少功率損耗。 ④、主軸用于鏜孔時，應該使主軸的傳動齒輪直徑大于被加工孔的孔徑，這樣可以減少鏜孔時的震動。 ⑤、應盡量防止主軸傳動主軸的結構避免增加主軸的負載。 ⑥、當主軸箱上既有粗加工又有精加工用主軸時，應盡量考慮運動由驅動軸傳出來之后，把粗精加工，用主軸的齒輪傳動路線分成兩個傳動系統(tǒng)，這樣可以避免粗加工用主軸影響精加工用主軸正常工作。 ⑦、粗加工用機床：主軸箱里的傳動齒輪應盡量布置在前支承處，即布置在ⅰ、ⅱ排齒輪位置上；反之，精加工用機床；則應該盡量布置在后支承即布置在ⅲ、ⅳ排。 6、主軸及驅動軸傳動比 驅動軸0驅動13、14；軸13、14又分別驅動12、15和18；軸12驅動軸軸10、11；軸15驅動軸16、17、24；軸18驅動軸19、20、21；軸10驅動軸 6、9；軸11驅動軸7、8；軸16驅動軸5；軸17驅動軸2；軸24驅動軸25；軸19驅動軸4；軸20驅動軸3；軸21驅動軸23；軸23驅動軸22；軸22驅動軸1。 ⑴、已知各主軸轉速即驅動軸到主軸間的傳動比 n1、3=450 r/min n4--9=630 r/min n0=720 r/min 各主軸轉動比： i1、3=450/720=1/10565 =0.625 i4--9=630/720=1/1.12586 =0.875 ⑵、分布傳動比 Z0=24 m=3則：Z17、18=1.12×24=26.4 取Z13、14=26 m=3 為減少齒輪的規(guī)格，所以取軸1、2、3、4、5、6、7、8、9齒數(shù) Z=25 模數(shù)m=2 ⑶、計算主軸的轉速 n2、4，5，8=720×(24/30)×(36/36)×(36/36)×(36/36)×（25/27）=533.333r/min n1=720×(24/30)×(36/36)×(36/36)×(36/36)×(27/26)×(26/25)=518.4 r/min n3=720×(24/26)×(26/36)×(25/25)×(25/27)=444 r/min n6=n7=720×(24/26)×(25/26)×(25/25)×(25/25)=639.0 r/min n9=n8=720×(24/26)×(25/26)×(25/25)×(25/25)=63.200 r/min 損失在5%以內(nèi)符合要求用中間傳動軸兼作手柄軸，其轉速如下 n23=720×(24/26)×(26/36)×(36/36)×(36/36)=520 r/min 損失在5%以內(nèi)符合要求用中間傳動軸兼作手柄軸，其轉速如下 n23=720×(24/26)×(26/36) ×(36/36) ×(36/36)=520 r/min 軸19位置適當可滿足要求 a采用Z2R12-2型（Z泵=24，M=2）由中間傳動軸24經(jīng)一對齒輪傳動。 b中間傳動軸24端部要與泵體相碰，因此軸24要采用埋頭傳動軸。 7、多軸箱加工坐標計算 坐標計算是組合機床多軸箱設計中的一個特殊問題。坐標設計就是根據(jù)已知的驅動軸和主軸的位置及傳動關系，計算出中間傳動軸的坐標，以便在繪制多軸箱箱體零件補充加工圖時，將各孔的坐標完整地標注出來，并用以繪制坐標檢查圖，作為對傳動系統(tǒng)設計的全面檢查。 ⑴、主軸箱坐標系原點的確定 為了計算主軸箱各主軸坐標，對于每個主軸箱都必須選擇一個坐標原點。當主軸箱是直接安裝在動力滑臺或床身上時，一般選取主軸箱體底平面與通過其定位銷孔的垂直線交點為坐標原點。對于安裝在動力頭或動力箱上的主軸箱，一律選取主軸箱體的定位銷孔為坐標原點。 在此我選擇第二種，即選擇如圖所示的定位銷的圓心。 如下圖a所示。 ⑵、坐標計算的順序 主軸箱坐標的計算順序是：首先計算主軸的坐標，然后計算與這些主軸有直接嚙合關系的傳動軸坐標，再按順序計算其余軸的坐標。 ⑶、主軸坐標的計算 主軸坐標的計算是按主軸箱設計的原始依據(jù)或被加工零件工序圖進行的。原始依據(jù)圖繪制如下： 為了確保主軸坐標的正確性，一般應按被加工零件圖進行一次驗算。主軸坐標的計算精度，要求精確到小數(shù)點后第三位數(shù)字。 為了便于多軸箱體的加工設計時，必須選擇基準坐標系。通常采用XO1Y直角坐標系，坐標系原點01選定在定位銷孔的圓心上。如下圖所示： 基準坐標系統(tǒng)的確定 根據(jù)基準坐標系統(tǒng)的確定，根據(jù)原始依據(jù)圖，在基準坐標系XO1Y上注出各主軸驅動軸的坐標，計算結果如下表1所示； ? 軸 號 X(mm) Y(mm) 1 345.000 451.000 2 363.500 299.500 3 133.000 299.500 4 133.000 163.500 5 397.000 163.000 6 229.000 296.500 7 301.000 296.500 8 348.000 234.500 9 182.000 234.500 ? ⑷、傳動軸坐標的計算 傳動軸坐標計算是主軸箱坐標計算中工作量最大的一步。它可分為與一軸定距的傳動軸坐標的計算，與二軸定距的傳動軸坐標的計算與三軸等距的傳動軸坐標的計算等情況。 ①、與一軸定距的傳動軸坐標的計算時，只根據(jù)一根軸（一根主軸或一根轉動軸）的坐標和給定的齒輪嚙合中心距來計算傳動軸的坐標。其實質是求直角三角形斜邊一端點的坐標。計算這種坐標時，是用勾股弦定理。其計算圖形如下所示： 圖中，O為一軸的坐標點，其坐標為（0，0）,在此則為主軸箱體的定位銷孔的左圓的圓心；R為給定的齒輪嚙合中心距；B為計算的傳動軸的坐標點，所以 設x=a,則y= R2-a2 或設y=b,則x= R2-b2 (此公式見《組合機床設計 第一冊 機械部分》P623) R=1/2（d1+d2）=1/2m(z1+z2) 式中a和b為根據(jù)傳動系統(tǒng)圖所設的常數(shù)。 ②、與二軸定距的傳動軸坐標的計算 計算時根據(jù)兩根軸的坐標和給定的兩個齒輪嚙合中心距，來算出傳動軸的坐標。即已知嚙合三角形的兩個頂點的坐標和三條邊,求另一頂點坐標. 數(shù)學分析計算法的公式有幾種，下面結合本次設計的主軸箱飛面來介紹一下其中的兩種公式，圖形和公式見如下 如圖a所示，通過B點作OA（用L表示）的垂線，垂足為C，C點坐標值為（U，V）。BC用h表示，h在x軸上的投影長度為x′,在y軸上的投影長度為y′，垂足C到原點O的距離用d表示。 第一種公式： L= (a2+b2)1/2 d=1/2〔(R12-R22)/L+L〕 h=(R12-d2) 1/2 x=︱U±x′︱=︱(ad±bh)/L︳ y= (R21-x2) 1/2 驗算公式 R2實=〔（x±a）2+(y±b)2〕1/2 ︱R2實－R2︱≤0.001 第二種公式： L2=(a2+b2) D=〔(R12-R22)/2L〕+0.5 K= R12/L2-D2 x=︱U±x′︱=︱aD±bK︳ y= (R21-x2) 1/2 驗算公式 R2實=〔（x±a）2+(y±b)2〕1/2 ︱R2實－R2︱≤0.001 當采用這些公式計算坐標時，需要注意下述問題： (a)上述兩種坐標計算公式為普通式，遇有特例，還可簡化； (b)x′的符號，根據(jù)坐標系計算圖形判斷： 當x＞U時，x′取正號 當x＜U時，x′取負號 (c)計算結果，x取絕對值； (d)驗算公式中，a、b的符號根據(jù)坐標計算圖形判斷； (e)一端為原點O的嚙合中心距應定為R1，切記R1和R2不能定顛倒了。 (f)根據(jù)主軸箱鏜孔坐標計算精度的要求（誤差不超過±0.001毫米）和坐標計算的實踐，在計算過程中，除已知的原始數(shù)據(jù)按給定的位數(shù)代入外，各中間運算數(shù)值的有效位數(shù)取七為足夠，第八位四舍五入。 ③、與三軸等距的傳動軸的計算 計算這種傳動軸的坐標，其實質就是求三角形外接圓圓心的坐標?？砂聪铝泄接嬎悖ü綀D形見下圖所示） L12=a12+ b12 L22= a22+b22 x=（b1 L22－b2 L12）／〔2（a2 b1－a1 b2）〕 y=（a2 L12－a1 L22）／〔2（a2 b1－a1 b2）〕 R=（x2+y2）1/2 在計算那些周圍齒輪和軸等布置緊湊，易于出現(xiàn)干涉的傳動軸的坐標時候，在計算之前，最好把與計算有關的局部傳動準確地畫出（通常用坐標計算紙來畫），檢查有無干涉。如果發(fā)現(xiàn)有干涉，則需修改傳動，然后再進行坐標計算，以避免返工。 參照與一軸定距、二軸定距和三等距的傳動軸的計算公式，再參照主軸箱飛面的有關數(shù)據(jù)，可求得轉動軸的X和Y值，如下表所示： 軸 號 X（mm） Y (mm) 10 230.533 246.526 11 299.467 246.524 12 265.001 210.302 13 311.159 188.613 14 219.615 189.209 15 397.387 223.451 16 438.441 194.910 17 407.847 272.345 18 132.792 222.538 19 91.325 222.538 20 99.435 259.784 21 181.823 318.766 22 313.607 411.307 23 259.293 394.015 24 446.887 137.715 25 446.887 83.715 8、軸承的選擇 軸承型式是主軸部件結構的主要特征，如進行鉆削加工的主軸，軸向力切削力較大，最好用推力球軸承承受軸向力，而用深溝球軸承只承受徑向力。又因鉆削時軸向力是單向的，因此推力球軸承在主軸前端安排即可。進行鏜削加工的主軸，軸向切削力較小，但不能忽略，有時由于工藝要求，主軸進退都要切削，兩個方向都有切削力，一般選用前后軸承均為圓錐滾子軸承的主軸結構。這種支承可承受較大的徑向力和軸向力，且結構簡單，軸承個數(shù)少，裝配調(diào)整比較方便，廣泛用于擴孔、鏜、鉸絲、攻螺紋等加工。我設計的主軸箱全部采用了滾錐軸承。 9、主軸箱的潤滑 大型標準主軸箱采用葉片潤滑油泵進行潤滑。油泵打出的油經(jīng)分油器分向各潤滑部部位。對于臥式標準主軸箱，主軸箱體前后壁間的齒輪和壁上的軸承用油盤潤滑，箱體和后蓋以及和前蓋間的齒輪用油管潤滑；此外，當動力部件導軌采取自動潤滑時，尚需由分油器的徑向分油口向導軌潤滑裝置引潤滑油管。 一般情況下，對中等尺寸以下的主軸箱，用一個葉片水泵即可；對于尺寸較大且軸數(shù)又多的主軸箱，用一個潤滑泵不夠時，可以用兩個潤滑泵。葉片潤滑泵的使用轉速為400～800轉/分，其安放位置應盡可能靠近油池，使之易于打油。這種泵的傳動方式有兩種：一種是借助油泵傳動的，另一種是通過直接裝在泵軸上的齒輪直接傳動的。葉片潤滑泵使用可靠，對一般前蓋易于拆卸的主軸箱，可不設置專供拆修油泵用的油泵蓋。 在設計主軸箱的傳動系統(tǒng)時，一般地在主要傳動環(huán)節(jié)未安排好之前，是可以不考慮油泵的安放位置的。待主要傳動環(huán)節(jié)安排好之后，再用按比例畫在透明紙上的油泵外廓圖，試著給油泵找個合適的位置。當泵體或管接頭與傳動軸相碰時，傳動軸需采用埋頭型式。 小型主軸箱通常用黃干油進行潤滑，當然也可以用其他潤滑脂，如用二硫化鉬潤滑脂等。 對專用主軸箱來說，除了可用葉片泵或潤滑脂外，還可以用柱塞油泵、齒輪油泵、飛濺潤滑、噴霧潤滑等。 故本主軸箱體前后壁間的齒輪和壁上的軸承用油盤潤滑，箱體和后蓋以及和前蓋間的齒輪由油泵——分油器到各管道進行潤滑。 心得體會 畢業(yè)設計終于可以畫上一個句號了，但是現(xiàn)在回想起來做畢業(yè)設計的整個過程，頗有心得，雖然其中有苦也有甜，不過樂趣盡在其中。經(jīng)過這一個多月的學習，自己增長了許多的知識。沒有接受任務以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。 不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，但是只要自己多努力，認真對待，我想總會有好成績出現(xiàn)的。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經(jīng)驗，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，收獲也不小。 在整個設計過程中我懂得了許多東西，培養(yǎng)了獨立工作的能力，相信會對今后的學習和工作生活有非常重要的影響。雖然這個畢業(yè)設計做的還不是很完善，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我受益匪淺。我的畢業(yè)設計中還存在著很多的不足之處，希望老師提出寶貴意見，能夠給予指導。 在此要感謝我的導師丁國琴對我的悉心指導，感謝老師給我這樣的機會鍛煉。還要感謝學校的領導和老師給我們這樣一次充分把自己所學知識運用到實踐的機會。謝謝！ ? ? 此致 敬禮！ ? 參考文獻 書名 主編 出版單位 《組合機床設計》 ? 沈陽出版社 大連鐵道學院 吉林工學院 ? 上海出版社 《標準件手冊》 《畢業(yè)設計指導書》 ? 大連機床廠 ? 《指導資料ZD11-2液壓滑臺聯(lián)系尺寸圖》 1部組合機床通用件小組 ? ? ? 大連出版社 ? 《機械設計手冊》（第3，5卷） 徐灝主編 ? ? 大連出版社 ? 《公差與配合形狀和位置公差國家標準》 ? ? 北京出版社 ? ? ? 書名 主編 出版單位 《畢業(yè)設計指導書》 ? 李恒權 朱明臣 王德云 青島海洋大學出版社 《非標準設備設計》 姚永明 上海交通大學出版社 《組合機床設計 第一冊 機械部分》 大連組合機床研究所 ? 機械出版社 《組合機床主 軸、變速箱設計指導》 曹金榜 張玉峰 陳田養(yǎng) 易錫麟 王長春 ? ? 機械出版社 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 書名 主編 出版單位 《指導資料ZD27-1多軸箱》 1機部組合機床研究所 ? 大連出版社 ? 《刀具標準匯編》 《組合機床》機工部 ? 成都工具研究所 ? 《組合機床講義》 《組合機床》編輯小組 ? 機械工業(yè)出版社 ? ? 《組合機床設計（1）》 ? 大連組合機床研究所 ? 機械工業(yè)出版社 ? 《組合機床設計參考圖冊》 大連組合機床研究所 ? 機械工業(yè)出版社 ? 《金屬機械加工工藝人員手冊》 《金屬機械加工手冊修定組》 ? ? 上?？茖W技術出版社 ? ? ? ? 附錄 軸承承受的扭矩