雙面鉆組合機(jī)床左多軸箱設(shè)計(jì)及夾具設(shè)計(jì)新出設(shè)計(jì)

1、前 言在我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的時(shí)代，我國(guó)機(jī)床設(shè)計(jì)的水平與國(guó)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)水平的距離有了明顯的縮小，我國(guó)組合機(jī)床工業(yè)已經(jīng)取得了很大的成就，組合機(jī)床的產(chǎn)量迅速的增長(zhǎng)，質(zhì)量不斷的提高，新產(chǎn)品不斷的涌現(xiàn)，組合機(jī)床及其自動(dòng)線在機(jī)械制造業(yè)中正獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。組合機(jī)床是有許多預(yù)制的通用部件及少量的專用部件組成的，它能從多面、工位、多軸對(duì)一個(gè)或幾個(gè)工件的同時(shí)進(jìn)行加工，和一般的萬(wàn)能機(jī)床相比，具有設(shè)計(jì)制造周期短、成本低、自動(dòng)化程度高、加工效率高、加工質(zhì)量穩(wěn)定、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。在機(jī)械制造工業(yè)中，裝備新企業(yè)或者對(duì)老企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造，采用組合機(jī)床及其自動(dòng)線，是發(fā)展生產(chǎn)、提高質(zhì)量的有效途徑之一。目前，國(guó)內(nèi)外許

2、多行業(yè)，其中特別是汽車行業(yè)，仍然大量使用組合機(jī)床。正是它的許多與普通機(jī)床相比較明顯優(yōu)越的特點(diǎn)，以及與數(shù)控機(jī)床相比，更適用于大批量、流水線生產(chǎn)的特點(diǎn)，才得到各種行業(yè)的廣泛適用。也正是如此，各行業(yè)都在加大對(duì)組合機(jī)床的研究、改進(jìn)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以提高生產(chǎn)水平，提高生產(chǎn)率，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。因此，要對(duì)組合機(jī)床的設(shè)計(jì)進(jìn)行不斷的學(xué)習(xí)和探索，本畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，借鑒了先進(jìn)的組合機(jī)床設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，又對(duì)組合機(jī)床的設(shè)計(jì)做出了自己獨(dú)特的設(shè)計(jì)方案，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)使自己對(duì)所學(xué)知識(shí)得到了鞏固和扎實(shí)，在設(shè)計(jì)中學(xué)到了機(jī)床設(shè)計(jì)的一些經(jīng)驗(yàn)和方法，特別是對(duì)組合機(jī)床的設(shè)計(jì)得到了更深入的了解。第1章組合機(jī)床及其主軸箱概述組合機(jī)床是

3、以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具，組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床。 組合機(jī)床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。二十世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動(dòng)檢測(cè)和刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達(dá)0.05毫米1000毫米，表面粗糙度可低達(dá)2

4、.50.63微米；鏜孔精度可達(dá)IT76級(jí)，孔距精度可達(dá)0.030.02微米。專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來(lái)的。在專用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。 最早的組合機(jī)床是1911年在美國(guó)制成的，用于加工汽車零件。初期，各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。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(guó)福特汽車公司和通用汽車公司與美國(guó)機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對(duì)部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。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)力部件是為組合機(jī)床提供

5、主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主要有動(dòng)力箱、切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。1.組合機(jī)床的概念組合機(jī)床是用按系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計(jì)的專用部件組成的專用機(jī)床。組合機(jī)床是隨著生產(chǎn)的發(fā)展，由萬(wàn)能機(jī)床和專用機(jī)床發(fā)展來(lái)的。大家知道，多少年來(lái)機(jī)械產(chǎn)品的加工中心廣泛地采用萬(wàn)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(lái)越大，精度越來(lái)越高，比如汽車，拖拉機(jī)，重型工程機(jī)械行業(yè)的汽缸體、汽缸蓋、變速箱、后橋等零件，采用萬(wàn)能

6、機(jī)床加工就不能很好地滿足要求。因?yàn)樵谀骋慌_(tái)機(jī)床上總是加工一種工件，使萬(wàn)能機(jī)床的很多不見(jiàn)和機(jī)構(gòu)變得作用不大，工人整天忙于裝夾工作、起動(dòng)機(jī)床、進(jìn)刀退刀、停車及卸工件等，不僅工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且生產(chǎn)效率也不高，不利于保證產(chǎn)品的加工精度。專用機(jī)床的創(chuàng)造，就是為了解決這個(gè)矛盾的，專用機(jī)床是專門用于加工一種工件或一種工件的一定的工序的機(jī)床，他可以同時(shí)用許多刀但專用機(jī)床有一個(gè)最大的弱點(diǎn)：就是當(dāng)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)代化機(jī)械工業(yè)技術(shù)迅速發(fā)展、產(chǎn)品經(jīng)常更新的需要，而且這種機(jī)床設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng)，造價(jià)也高。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

7、率機(jī)床：它既有專用機(jī)床效率高結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，又有萬(wàn)能機(jī)床能夠重新調(diào)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)工件加工的需要，用這些通用部件配以部分就可組成機(jī)床，這就是組合機(jī)床。當(dāng)工件改變了，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。組合機(jī)床是按高度工序集中的原則設(shè)計(jì)的，即在一臺(tái)機(jī)床上可以同時(shí)完成許多同一種工序或多種不同工序的加工。目前，我國(guó)已經(jīng)創(chuàng)造了一整套通用部件，大部分為如下幾類：動(dòng)力部件動(dòng)力頭、動(dòng)力滑臺(tái)和動(dòng)力箱；工件運(yùn)送部件回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、移動(dòng)工作臺(tái)和回轉(zhuǎn)鼓輪；支

8、承部件立柱、床身、底座和滑臺(tái)等；控制系統(tǒng)有通用的液壓傳動(dòng)裝置、電氣柜、操作臺(tái)等。組合機(jī)床通用部件的性能、結(jié)構(gòu)、配套以及聯(lián)系尺寸在組合機(jī)床通用部件圖冊(cè)中有詳細(xì)介紹，在這里只簡(jiǎn)單提一下對(duì)組合機(jī)床通用部件的一般要求：1. 在小的外形尺寸的條件下能獲得大的進(jìn)給力和功率；2. 動(dòng)力部件的結(jié)構(gòu)必須有高的剛度，以便能采用合理的切削用量；3. 動(dòng)力部件的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)應(yīng)具有較大的變速范圍，以便能充分發(fā)揮切削刀具的性能；4. 動(dòng)力部件是帶動(dòng)刀具實(shí)現(xiàn)切削運(yùn)動(dòng)的部件；5. 動(dòng)力部件應(yīng)具有較高的空行程速度，一般大于68米/分，并保證較高的從快進(jìn)到工件進(jìn)給的轉(zhuǎn)換精度，一般在1毫米以內(nèi)；6. 通用部件應(yīng)該有統(tǒng)一的聯(lián)系尺

9、寸，應(yīng)適應(yīng)于不同狀態(tài)下的安裝。1.2 組合機(jī)床的特點(diǎn)一、組合機(jī)床與萬(wàn)能機(jī)床和專用機(jī)床相比，有如下特點(diǎn)：1. 由于組合機(jī)床是由7090%的通用零、部件組成，在需要的時(shí)候，它可以部分或全部地進(jìn)行改裝，以組成適應(yīng)新的加工要求的新設(shè)備。這就是說(shuō)，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；2. 組合機(jī)床是按具體加工對(duì)象專門設(shè)計(jì)的；3. 在組合機(jī)床上可以同時(shí)從幾個(gè)方向采用多把刀具對(duì)幾個(gè)工件進(jìn)行加工；4. 組合機(jī)床常常是用多軸對(duì)箱體零件一個(gè)面上的許多孔同時(shí)進(jìn)行加工。這樣就能比較好的保證孔相互之間的精度要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量；減少了工件工序間的搬運(yùn)，改善勞動(dòng)條件；也減少了機(jī)床的占地面積；5. 由

10、于組合機(jī)床大多數(shù)零、部件是同類的通用零件，這就簡(jiǎn)化了機(jī)床的維護(hù)和修理。必要時(shí)可以更換整個(gè)零件，以提高機(jī)床的維修速度；6. 組合機(jī)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小設(shè)備進(jìn)行加工，有利于提高通用部件的性能，降低制造成本。二、組合機(jī)床雖然有很多的優(yōu)點(diǎn)，但也還有缺點(diǎn)：1. 組合機(jī)床的可變性較萬(wàn)能機(jī)床低，重新改裝時(shí)有1020%的零件不能重復(fù)利用，而且改裝時(shí)勞動(dòng)量比較大；2. 組合機(jī)床的通用部件不是為單一的某一種機(jī)床設(shè)計(jì)的，而且是具有較廣的適應(yīng)性。這樣，就使組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)較專用機(jī)床稍為復(fù)雜些。1.3 組合機(jī)床的分類和組成組合機(jī)床的通用部件分大型和小型兩大類。大型通用部件是指電機(jī)功率

11、為1.530千瓦的動(dòng)力部件及其配套部件。這類動(dòng)力部件多為箱體移動(dòng)的動(dòng)力結(jié)構(gòu)形式。小型通用部件是指電機(jī)功率在0.12.2千瓦的動(dòng)力部件及其配套部件多為套筒移動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。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。組合機(jī)床除分為大型和小型外，按配置型式又分為但工位和多工位機(jī)床兩類。單工位機(jī)床又有單面、雙面、三面和四面幾種，多工位機(jī)床則有移動(dòng)工作臺(tái)式、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式、中央立柱式和回轉(zhuǎn)鼓輪式等配置型式。1.4 機(jī)床的工藝范圍及發(fā)展方向在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻絲、鏜孔車端面、車削和銑削等工序，還可以進(jìn)行尺寸檢驗(yàn)及簡(jiǎn)單的裝配工序。往往，一臺(tái)機(jī)床就能完

12、成上述工序。但就大多數(shù)組合機(jī)床來(lái)說(shuō)，目前主要來(lái)完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻絲、鏜孔及銑削等工序。組合機(jī)床的發(fā)展方向?yàn)椋?. 提高生產(chǎn)率；2. 擴(kuò)大工藝范圍；3. 提高加工精度；4. 提高自動(dòng)化程度；5. 提高組合機(jī)床及其自動(dòng)線的可調(diào)性；6. 創(chuàng)造超小型組合機(jī)床；7. 發(fā)展專能組合機(jī)床及自動(dòng)線。1.組合機(jī)床主軸箱主軸箱是組合機(jī)床的主要部件之一，按專用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，由通用零件組成。其主要作用是，根據(jù)加工零件的加工要求，安排各主軸位置，并將動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)由電機(jī)或動(dòng)力部件傳給各工作主軸，使之得到要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。主軸箱按其結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)）主軸箱和專用主軸

13、箱。專用主軸箱根據(jù)加工零件特點(diǎn)及其加工工藝要求進(jìn)行設(shè)計(jì)由大量的專用零件組成。其結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)方法與通用機(jī)床類似，這里不再重述。通用主軸箱在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，常見(jiàn)的有：鉆削類主軸箱；攻絲類主軸箱；鉆、攻復(fù)合主軸箱。通用主軸箱主要由箱體、主軸、傳動(dòng)軸、齒輪、軸套等零件和通用（專用）的附加機(jī)構(gòu)組成，主軸箱的箱體厚度可根據(jù)齒輪分布位置來(lái)決定。下面主要介紹主軸箱的通用零件：(1) 通用零件編號(hào) 主軸箱通用零件編號(hào)的組成形式和表示方法如下：T07表示主軸箱的通用零件。小組號(hào)：1主軸箱類 2主軸類： 3傳動(dòng)軸類： 4齒輪類。順序號(hào)和零件順序號(hào)所表示的內(nèi)容，則因類別號(hào)和小組號(hào)不同而不相同。例：1） 寬630毫米高4

14、00毫米的主軸箱體編號(hào)為：630400T0711-11 2） 用圓錐滾子軸承，直徑為80毫米的擴(kuò)、鏜主軸編號(hào)為：80T0721-413） 用圓錐滾子軸承，直徑為80毫米的傳動(dòng)軸編號(hào)為：80T0731-42（帶第排齒輪） 4） 32毫米寬，模數(shù)2，齒數(shù)25，內(nèi)孔直徑為30毫米的傳動(dòng)齒輪編號(hào)為：22530T0741-91(2) 箱體類零件大型通用主軸箱箱體類零件采用灰鑄鐵材料，箱體用牌號(hào)為HT20-40，前、后、側(cè)蓋用牌號(hào)為HT15-33。箱體大小，根據(jù)寬X高尺寸不同，有多種規(guī)格，其具體形狀和尺寸，應(yīng)該按標(biāo)準(zhǔn)GB3668.1-83選擇，見(jiàn)表4-11。通用主軸箱箱體厚度為180毫米，用于臥式的主軸箱

15、前蓋厚度為55毫米（基型），用于立式的主軸箱前蓋兼作油池，加厚為70毫米，基型后蓋厚度為90毫米，其余三種厚度的后蓋（50、100、125毫米），可根據(jù)主軸箱內(nèi)傳動(dòng)系統(tǒng)安排和動(dòng)力元件與主軸箱的具體連接情況分別選用。(3) 軸類零件本次設(shè)計(jì)只考慮鉆削類主軸：鉆削類主軸按支承型式不同可分為三種：(a) 前、后支承均為圓錐滾子軸承的主軸（簡(jiǎn)稱滾錐主軸）。(b) 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的主軸（稱滾珠主軸）。(c) 前、后支承均為推力球軸承和無(wú)內(nèi)圈滾子軸承的主軸（稱滾針主軸）。主軸外伸長(zhǎng)度為75毫米（立式為60毫米）的滾錐主軸稱為短主軸，采用浮動(dòng)卡頭與刀具連接，

16、配以長(zhǎng)導(dǎo)向或雙導(dǎo)向用于鏜、擴(kuò)、鉸孔工序。 主軸頭外伸長(zhǎng)度大于75毫米的主軸稱為長(zhǎng)主軸，與刀具剛性連接，配以單導(dǎo)向用于鉆、擴(kuò)、鉸、倒角、锪平面或攻絲工序。(4) 齒輪通用齒輪有三種，即傳動(dòng)齒輪，動(dòng)力箱齒輪和電機(jī)齒輪。材料采用45鋼，熱處理為齒部高頻淬火G54。通用齒輪的系列參數(shù)見(jiàn)表4-31。動(dòng)力箱齒輪有A型（寬度為84毫米）和B型（寬度為44毫米）兩種。當(dāng)用90毫米厚的基型后蓋時(shí)，選A型；當(dāng)采用50毫米厚后蓋和100毫米、125毫米厚的加厚后蓋時(shí)，均采用B型動(dòng)力箱齒輪。第2章主軸箱設(shè)計(jì)主軸箱是組合機(jī)床的重要部件之一，它關(guān)系到整個(gè)機(jī)床的質(zhì)量的好壞。設(shè)計(jì)主軸箱要依據(jù)“三圖一卡”，仔細(xì)分析研究零件的加

17、工部位工藝要求，確定主軸箱預(yù)備加工零件、機(jī)床其他部分的相互關(guān)系。2.1主軸箱原始依據(jù)設(shè)計(jì)圖根據(jù)“三圖一卡”，經(jīng)過(guò)分析研究半軸殼體的加工部位，工藝要求以及其與主軸箱的相對(duì)位置，可知：(1)主軸向輪廓尺寸400400毫米(2)工件輪廓尺寸和各孔的位置尺寸(3)工件與主軸箱的相對(duì)位置尺寸依據(jù)這些數(shù)據(jù)可編制出主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖，見(jiàn)圖2-1如下：圖2-1 原始依據(jù)圖附表：(a) 被加工零件名稱：半軸殼體材料：HT200硬度；HB180-210(b) 主軸外伸尺寸及切削用量表-主軸外伸尺寸切削用量表軸號(hào)工序內(nèi)容加工直徑(mm)主軸直徑d(mm）主軸外伸尺寸 D/d1(mm）L=115(mm）V(m/mi

18、n)n(r/min)f(mm/r)vf(mm/min)12鉆通孔17.42030/20203600.2810034鉆通孔23.42638/26242500.41005鏜通孔89.43650/36903200.31100(c) 動(dòng)力部件TD50A型動(dòng)力箱電機(jī)功率7.5千瓦，轉(zhuǎn)速960r/min,驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速480r/min，驅(qū)動(dòng)軸到滑臺(tái)表面距離為100毫米，其他尺寸可查動(dòng)力箱裝配圖，見(jiàn)附錄中附表11。2.主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇及動(dòng)力計(jì)算2.2.1 主軸的結(jié)構(gòu)型式的選擇主軸的結(jié)構(gòu)型式是由零件加工工藝決定，并應(yīng)考慮主軸的工作條件和受力情況。軸承型式是主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征，如進(jìn)行鉆削加工的主軸，軸向切削力

19、較大，最好用推力球軸承承受軸向力，而用向心力球軸承承受徑向力。又因?yàn)殂@削時(shí)軸向切削力是單向的，因此推力球軸承在主軸前端安排即可。進(jìn)行鏜削加工的主軸，軸向切削力較小，但不能忽略。有時(shí)由于工藝要求，主軸進(jìn)退都要切削，兩個(gè)方向都有切削力，一般選用前后支承均為圓錐滾子軸承的主軸結(jié)構(gòu)。這種支承可承受較大的徑向力和軸向力，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸承個(gè)數(shù)少，裝配調(diào)整比較方便，廣泛用于擴(kuò)孔、鏜孔、較孔、攻絲等加工，上述兩種主軸結(jié)構(gòu)的徑向尺寸較大，如主軸孔間距較小，只好用滾針軸承和推力球軸承組成前后支承，此種結(jié)構(gòu)無(wú)論結(jié)構(gòu)剛度、軸承本身精度和裝配工藝性都較差，除非必要，一般不要選用。主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇，除了軸承之外，還應(yīng)考

20、慮軸頭結(jié)構(gòu)。短主軸采用浮動(dòng)卡頭與刀具連接，以長(zhǎng)導(dǎo)套或雙導(dǎo)套導(dǎo)向，常用于鏜削，有時(shí)擴(kuò)、鉸工序也采用。長(zhǎng)主軸其軸頭內(nèi)孔較長(zhǎng)，可增大與刀具尾部連接的接觸面，因而增強(qiáng)刀具與主軸的連接剛度，減少刀具前端下垂?？捎脴?biāo)準(zhǔn)導(dǎo)套導(dǎo)向，用于鉆、鉸、擴(kuò)等工序。鉆、鉸、擴(kuò)、鏜的主軸，軸頭用圓柱孔與刀具連接，用單鍵傳扭矩，固定螺絲作軸向定位。2.2.2 主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定初定主軸直徑在“三圖一卡”時(shí)進(jìn)行。初選模數(shù)可由公式 （2-1）估算： （2-1）式中： N齒輪傳遞功率(kw)；一對(duì)齒輪中小齒輪的齒數(shù)；小齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)。根據(jù)上式，目前大型機(jī)床通用主軸箱中常用的齒輪模數(shù)有2、2.5、3、3.5、4等

21、，為了方便組織生產(chǎn)，本次設(shè)計(jì)取一種模數(shù)，取m=2。2.2.3主軸箱的動(dòng)力計(jì)算主軸箱的動(dòng)力計(jì)算，應(yīng)包括計(jì)算主軸箱所需功率和進(jìn)給力兩項(xiàng)。主軸箱所需要的功率，應(yīng)等于切削功率、空載消耗功率、即與負(fù)載成正比的功率損失之和，由公式（2-2）得：N主=N切+N空+N損=60.44+0.0896+5.50.01 （2-2）=3.23kw式中：N主主軸箱總功率；N切各主軸切削功率的總和；N空各軸空載消耗功率的總和；N損各軸損失功率的總和。式中N切可根據(jù)各主軸的切削用量查組合機(jī)床切削力及功率計(jì)算圖得到。N空的確定，可查表4-41。與負(fù)載成正比的功率損失N損，一般取所傳遞功率的1.N損和N空的計(jì)算都須在傳動(dòng)結(jié)構(gòu)確定

22、后才能進(jìn)行。由上式可知，主軸箱所需功率N主=3.23kw。傳動(dòng)系統(tǒng)確定前可按公式（2-3），初步估算主軸箱所需功率N主。如下： （2-3）式中：N切各主軸切削功率的總和； 組合機(jī)床主軸箱傳動(dòng)效率。由于加工零件的材料為HT200及主軸軸數(shù)不多，取=0.9?？傻弥鬏S箱所需功率N主=2.44kw。綜上所述，采用動(dòng)力箱TD50A功率為7.5 kw，可以滿足動(dòng)力要求。2.3傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算主軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，就是通過(guò)一定的傳動(dòng)鏈把動(dòng)力箱輸出軸（即主軸箱驅(qū)動(dòng)軸）傳進(jìn)來(lái)的動(dòng)力和轉(zhuǎn)速按要求分配到各軸。傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞，將直接影響到主軸箱的質(zhì)量、通用化程度、設(shè)計(jì)和制造工作量的大小及成本的高低。2.3.1

23、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般要求設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)保證主軸強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的前提下，力求使主要部件（主動(dòng)軸、傳動(dòng)軸、齒輪等）的規(guī)格少，數(shù)量少、體積少。因此，在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，要注意下面幾點(diǎn)：（1）盡量用一根中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)多個(gè)軸。當(dāng)齒輪嚙合中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可以用變位齒輪或略變傳動(dòng)比的方法解決。（2）一般情況下，盡量不采用主軸帶動(dòng)主軸的方案，因?yàn)檫@會(huì)增加主軸的負(fù)荷。如遇到主軸分布密集而切削負(fù)荷不大時(shí)，為了減少中間軸，也可用一根軸帶動(dòng)12根軸或更多軸的傳動(dòng)方案。（3）為了使結(jié)構(gòu)緊湊，主軸箱體內(nèi)的齒輪傳動(dòng)副的最佳傳動(dòng)比為11.5，在主軸箱的第排（或第排）齒輪，根據(jù)需要，其傳動(dòng)比可以取大一點(diǎn)，但一般不超過(guò)

24、33.5。（4）根據(jù)轉(zhuǎn)速與扭矩成反的道理，一般情況下如驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較高時(shí)，可采用逐步減速的傳動(dòng)；如驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較低時(shí)，可先使速度升高一點(diǎn)再降速；這樣可使傳動(dòng)鏈前幾根軸、齒輪等在較高速下工作，結(jié)構(gòu)可以小一些。組合機(jī)床主軸箱的傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)與普通機(jī)床差異較大，其一是由于傳動(dòng)鏈較短，難分前后，另外，經(jīng)常是一中間軸帶多根主軸。所以，合理安排結(jié)構(gòu)往往成為設(shè)計(jì)得主要矛盾。如為了使主軸上的齒輪不過(guò)大，最后一級(jí)經(jīng)常采用升速傳動(dòng)。（5）粗加工切削力大，主軸上的齒輪應(yīng)盡量安排靠在前排近前支撐，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形。（6）齒輪排數(shù)可按下面方法安排：1)不同軸上齒輪不相相碰，可放在箱體內(nèi)不同排上；2)不同軸上齒輪與軸套不相碰

25、，可以放在箱體內(nèi)不同排上；3)齒輪與軸相碰，可放在后蓋內(nèi)。另外，應(yīng)注意驅(qū)動(dòng)軸直接帶動(dòng)的傳動(dòng)軸數(shù)不要超過(guò)兩根，否則會(huì)給裝配帶來(lái)困難；如遇粗、精加工合一的主軸箱，其粗、精傳動(dòng)路線最好分開(kāi)。2.3.2主軸分布類型及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)組合機(jī)床加工的零件是多種多樣的，結(jié)構(gòu)也各不相同，但零件上的孔的分布大體可歸納為幾種類型。所以，主軸箱中主軸的分布也可以分為下列幾種：1）同心圓分布2）直線分布3）任意分布2.3.3主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法根據(jù)以上設(shè)計(jì)原則，以及鉆孔主軸箱主軸分布圖，見(jiàn)圖2-2，對(duì)左多軸箱進(jìn)行如下分析： 圖2-2 左主軸箱主軸分布圖1）將主軸劃分各種類型，盡可能使之形成同心圓分布，用一根軸帶動(dòng)多根

26、主軸。雖然左主軸箱的孔成同心圓分布，由于驅(qū)動(dòng)軸和圓心的距離的限制以及轉(zhuǎn)向的要求，對(duì)于該主軸箱采用直線傳動(dòng)。通過(guò)表2-1給定的各軸的轉(zhuǎn)速可計(jì)算出傳動(dòng)比:方案1： = , = , =方案2： = , = , =經(jīng)計(jì)算得出方案1的傳動(dòng)系統(tǒng)圖如下圖2-3(a)所示：圖2-3(a) 方案1的主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖從上圖中可看出由5軸帶動(dòng)3、4軸所計(jì)算出的齒輪會(huì)出現(xiàn)碰撞，則選定方案2，由驅(qū)動(dòng)軸O帶動(dòng)5軸和1、2軸，再由1、2軸分別帶動(dòng)3、4軸。方案2中由軸1、2帶動(dòng)軸3、4，可以分為兩排傳動(dòng)也可另加傳動(dòng)軸來(lái)傳動(dòng)。加傳動(dòng)軸的傳動(dòng)齒輪位置都在同一排上傳動(dòng)，選定為我們這次設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的對(duì)象。齒輪分為兩排傳動(dòng)的方案，此次

27、設(shè)計(jì)只作參考，不作為被設(shè)計(jì)的對(duì)象。齒輪分為兩排傳動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖如下圖2-3(b)所示：圖2-3(b) 方案2中不帶傳動(dòng)軸的主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖2）確定軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向及其在主軸箱上的位置。驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針；驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速按動(dòng)力箱型號(hào)定，取480r/min。其水平方向位置在主軸箱的中心線上。3）用少量的齒輪和傳動(dòng)軸把驅(qū)動(dòng)軸和各主軸連接起來(lái)。2.3.4主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)a).已知各主軸轉(zhuǎn)速及驅(qū)動(dòng)軸到主軸之間的傳動(dòng)比。=360r/min ，=250r/min ，=320r/min驅(qū)動(dòng)軸O：480r/min，轉(zhuǎn)向是逆時(shí)針。各主軸總傳動(dòng)比如下： = , = , =b).各軸傳動(dòng)比的分配由于驅(qū)動(dòng)軸上齒數(shù)

28、有一定的限制，Z =2126，在此取驅(qū)動(dòng)軸的齒數(shù)是22，模數(shù)m=2。 = , = , =添加傳動(dòng)軸10，11，16，17，其中，則可得出： = ， = ， = ， =c).確定驅(qū)動(dòng)軸O以及中間傳動(dòng)軸10、11、16、17的位置1.確定軸5的位置由= ，m=2 ,Z=22 , 得出 Z=33由A= 得出驅(qū)動(dòng)軸0到軸5的距離d=55 ，兩軸的中心在同一條垂線上。2.確定軸10、11的位置由 = ，m=2 ,Z=22 , = ，可得出Z=29= Z ，軸2與軸5的距離d=163/2=81.5，d=55 ，角=60 ，由余玄定理得出d=72 傳動(dòng)軸11、軸2與驅(qū)動(dòng)軸0，三軸的中心構(gòu)成三角形,其中傳動(dòng)軸

29、11距離驅(qū)動(dòng)軸0的距離為d=51 ，d=58，則由余玄定理得出角2-0-11為53同理可得傳動(dòng)軸10的位置。3.確定軸16、17的位置由 = ， = ， = ，m=2 ，Z=29 ，可得出Z=42= Z ，軸2到軸3的距離為d=81.5 ，軸2距離傳動(dòng)軸17的距離為d=71 ，傳動(dòng)軸17距離軸3的距離為d=84 ，則由余玄定理得出角3-2-17為66。同理可得傳動(dòng)軸16的位置。d).驗(yàn)算主軸的轉(zhuǎn)速=480=364 轉(zhuǎn)/分=480=320轉(zhuǎn)/分=480=251轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速相對(duì)損失在5%之內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求。全部傳動(dòng)系統(tǒng)如下圖2-3(c)所示： 圖2-3(c) 主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖e).用中間傳動(dòng)軸10兼

30、做調(diào)整手柄軸，其轉(zhuǎn)速如下：=480=364 轉(zhuǎn)/分軸10轉(zhuǎn)速較高，操作時(shí)省力，位置適當(dāng)，可滿足要求。f).采用R12-2型葉片泵，由中間傳動(dòng)軸17經(jīng)一對(duì)齒輪傳動(dòng)。=480=440轉(zhuǎn)/分在400800轉(zhuǎn)/分范圍之內(nèi)，滿足要求。2.3.4主軸箱的變速和操作 為了適應(yīng)工藝要求，有時(shí)主軸箱中也采用變速機(jī)構(gòu)，大型的通用的主軸箱一般都有一個(gè)調(diào)整手柄軸，用于對(duì)刀，調(diào)整或裝配維修時(shí)檢查主軸精度等。為了扳動(dòng)省力方便，手柄軸轉(zhuǎn)速盡量高些，手柄位置應(yīng)靠近工人位置，其周圍應(yīng)有較大空間，保證回轉(zhuǎn)時(shí)手柄不碰主軸。這里選用10軸做手柄軸。2.3.5潤(rùn)滑油泵安排 油泵的位置應(yīng)盡能的靠近油池，離油面高度不大于400500毫米；

31、油泵軸的轉(zhuǎn)速，需根據(jù)工作條件而定，主軸數(shù)目多，油泵速應(yīng)選得高些，油泵可在400900r/min范圍內(nèi)選擇，以保證潤(rùn)滑，為了便于維修，油泵放在第排。油泵的安置應(yīng)使其回轉(zhuǎn)方向保證進(jìn)油口到排油口轉(zhuǎn)過(guò)270度，見(jiàn)圖2-5。該主軸箱選用20軸做油泵軸轉(zhuǎn)速是440r/min。 2.4主軸箱坐標(biāo)計(jì)算坐標(biāo)計(jì)算是組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)中的一個(gè)特殊的問(wèn)題。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，計(jì)算出中間傳動(dòng)軸的坐標(biāo)，以便在繪制主軸箱體零件圖時(shí)，將各孔的尺寸完整的標(biāo)出來(lái)，并用以繪制坐標(biāo)檢查圖，作為對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全面檢查。2.4.1加工基準(zhǔn)坐標(biāo)架的選擇及確定各主軸坐標(biāo)為了便于主軸箱體的加工，設(shè)計(jì)時(shí)必須選擇

32、基準(zhǔn)坐標(biāo)架。通常采用直角坐標(biāo)XOY表示。它的選擇是根據(jù)主軸箱的安置情況和加工所用設(shè)備條件而定，常采用下述兩種方法：(1) 坐標(biāo)架原點(diǎn)選在定位銷上，用立式坐標(biāo)鏜床加工主軸箱體上的孔系比較方便，此方法適用于不以底面作為安裝基面的主軸箱。(2) 坐標(biāo)架的橫軸(X軸)選在箱體底面，縱軸(Y軸)通過(guò)定位銷孔，常用于在臥式坐標(biāo)鏜床上加工主軸箱體的孔系。(3) 坐標(biāo)原點(diǎn)確定以后，便可根據(jù)主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖，在基準(zhǔn)坐標(biāo)架XOY上注出各主軸以及驅(qū)動(dòng)軸的坐標(biāo)。圖2-4 鉆孔主軸箱主軸坐標(biāo)圖根據(jù)主軸坐標(biāo)圖，可知坐標(biāo)架選在定位銷孔0上。通過(guò)對(duì)主軸坐標(biāo)圖中各軸的坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，將他們記入下表：0銷10銷1軸2軸3軸4軸

33、0035001602701291611292711422405軸10軸20軸20020021010560243表25 主軸箱各軸的坐標(biāo)表2.4.2 坐標(biāo)檢查圖 圖2-6 主軸箱坐標(biāo)檢查圖2.5主軸箱總圖設(shè)計(jì)2.5.1 通用主軸箱總圖設(shè)計(jì)通用主軸箱總圖的設(shè)計(jì)包括繪制主視圖、展開(kāi)圖、側(cè)視圖以及編制裝配表和制定技術(shù)條件。(1) 主視圖和側(cè)視圖主視圖主要用以表明主軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)、齒輪排列位置，附加機(jī)構(gòu)及潤(rùn)滑油泵的位置，潤(rùn)滑點(diǎn)的配置，手柄軸的位置和各軸的編號(hào)。因此，只要在原來(lái)的設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖基礎(chǔ)上，加上潤(rùn)滑系統(tǒng)、軸的編號(hào)即可。畫出主軸箱輪廓（寬高），注上主軸箱的聯(lián)系尺寸（驅(qū)動(dòng)軸的水平和垂直方向位置尺寸

34、級(jí)最低主軸高度尺寸）等，便構(gòu)成主視圖。設(shè)計(jì)潤(rùn)滑系統(tǒng)時(shí)，必須注意，臥式主軸箱箱體內(nèi)齒輪是用油盤潤(rùn)滑的，后蓋內(nèi)齒輪，則單獨(dú)引油管潤(rùn)滑，還要引油管潤(rùn)滑動(dòng)力箱齒輪。此外，分油器的位置要選擇在靠近操作者一側(cè)以便觀察和檢查潤(rùn)滑油泵的工作情況。當(dāng)機(jī)床采用活動(dòng)鉆模版和刀具托架時(shí)，主視圖需反映該結(jié)構(gòu)的要求。若主視圖尚不能完全表示上述內(nèi)容時(shí)，則需要畫一個(gè)側(cè)視圖作為補(bǔ)充。(2) 展開(kāi)圖組合機(jī)床通用主軸箱與普通機(jī)床變速箱相比，一方面主軸多，齒輪嚙合關(guān)系比較復(fù)雜；另一方面主軸箱中各主軸和傳動(dòng)軸及其上的零件大多通用化，且排列是由規(guī)律的，因此除很簡(jiǎn)單的主軸箱外，一般采用簡(jiǎn)化的展開(kāi)圖并配合裝配表來(lái)表達(dá)主軸箱的裝配結(jié)構(gòu)可，其內(nèi)

35、容與畫法如下：1)展開(kāi)圖主要表示各軸裝配關(guān)系，主軸、傳動(dòng)軸、齒輪、隔套、防油套等的形狀和相對(duì)位置，圖中各零件的軸向尺寸腰按比例畫出；各軸徑向可不按傳動(dòng)關(guān)系和展開(kāi)順序畫。圖中必須注明齒輪排數(shù)，軸的編號(hào)、直徑和規(guī)格。2)對(duì)結(jié)構(gòu)相同的同類型主軸和傳動(dòng)軸，可只畫一根，在軸頭上注明相同軸的軸號(hào)即可。對(duì)于軸向裝配結(jié)構(gòu)基本相同，只是齒輪大小及排列位置不同的兩根（或兩組）軸，可以合畫在一起，即軸心線兩邊各表示一根（或一組）軸。這種簡(jiǎn)便畫法可以提高組合機(jī)床設(shè)計(jì)速度。3)展開(kāi)圖上應(yīng)完整標(biāo)注主軸箱的厚度尺寸和與厚度有關(guān)的尺寸，主軸外伸部分長(zhǎng)度及內(nèi)、外徑。(3) 主軸和傳動(dòng)軸裝配表主軸箱內(nèi)的零件數(shù)量很多，規(guī)格不一。把

36、每根軸上零件的規(guī)格、尺寸和數(shù)量用裝配表表示，不僅使圖形清楚醒目，節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間，而且有利于組織生產(chǎn)，裝配方便，表的格式和內(nèi)容見(jiàn)表4-8所示。(4) 主軸箱技術(shù)條件在主軸箱總圖上應(yīng)注明主軸箱部裝要求，一般有下列幾項(xiàng)：1.主軸箱制造的技術(shù)要求；2.主軸精度等級(jí)；3.加入主軸箱的潤(rùn)滑油種類、數(shù)量。此外，要標(biāo)注必要的設(shè)計(jì)、裝配、檢驗(yàn)、調(diào)整和使用說(shuō)明。2.5.2 主軸箱主要零件圖的設(shè)計(jì)主軸箱中的零件絕大多數(shù)是通用件、標(biāo)準(zhǔn)件和外購(gòu)件。需要設(shè)計(jì)的零件圖，只是變?yōu)辇X輪、專用軸、套以及箱體補(bǔ)充加工圖，此外還要編制主軸箱零件明細(xì)表。(1) 繪制補(bǔ)充加工圖或修改模型及補(bǔ)充加工圖主軸箱的鑄件是通用的。需要在通用鑄件基礎(chǔ)

37、上進(jìn)行補(bǔ)充加工，繪出補(bǔ)充加工圖。有時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求（如裝托架、支撐桿，須鑄出兩支承孔），局部地方要修改模型并進(jìn)行補(bǔ)充加工，這就是修改模型及補(bǔ)充加工圖。習(xí)慣上對(duì)要進(jìn)行補(bǔ)充加工和修改模型補(bǔ)充加工的部分用粗實(shí)線畫出，而通用鑄件原有部分的輪廓等一律用細(xì)實(shí)線表示。應(yīng)注出箱體的外形輪廓尺寸和修改或補(bǔ)充加工部分與外形的相關(guān)尺寸，如需取消原來(lái)圖上的圖形和尺寸，需要特別加以注明。(2) 其他零件圖設(shè)計(jì)和一般零件圖設(shè)計(jì)要求相同。結(jié) 論 本設(shè)計(jì)主要是雙面鉆組合機(jī)床左多軸箱的設(shè)計(jì)，加工零件是半軸殼體，加工對(duì)象是半軸殼體的左邊的五個(gè)通孔。在多軸箱設(shè)計(jì)時(shí)首先經(jīng)過(guò)對(duì)零件的分析、研究，根據(jù)零件的加工特點(diǎn)確定加工軸的位置，再根據(jù)這些軸的位置，來(lái)選擇合適的傳動(dòng)方案。經(jīng)過(guò)不斷的努力使本次設(shè)計(jì)達(dá)到了以下幾點(diǎn)基本要求：1.各主軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，主軸的結(jié)構(gòu)較合理。2.各主軸齒輪的設(shè)計(jì)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，齒輪位置排放合理，模數(shù)、齒數(shù)選擇恰當(dāng)。3.本次設(shè)計(jì)基本達(dá)到了組合機(jī)床設(shè)計(jì)制造周期短、成本低、自動(dòng)化程度高、加工效率高、加工質(zhì)量穩(wěn)定、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度等特點(diǎn)。參考文獻(xiàn)1 M.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1993，9.2 謝家瀛主編.集合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)