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This design is a combination drilling machine of processing "automobile brake room stent" , mainly uses for complete two parts of automobile brake room stent which processing a one-time, the total 10 holes, one-time installs two workpieces, the left spindle box drills 4 , the right spindle box drills 6 , what I am responsible to the design of the right spindle box and the middle base . According to processes the hole the position and the speed request, calculated to cutting speed and the spindle speed ,determines the right spindle box outline of size, the spindle type and the diameter.Then according to drive shaft position and speed, various spindle position and rotational speed request, reasonable arrangement transmission shaft location, connects the drive shaft and various spindle ,causes various spindle to obtains needs the rotational speed and change direction , completes the drill hole. The middle base’s structure , size has to be based on the workpiece size, the shape as well as the combination drilling machine configuration form and so on to determined. Due to the combination drilling machine carries on the multi-location processing, improves the degree of automation, reduces processing time and auxiliary time. Moreover the combination drilling machine majority is composed of general part, the development cycle is short,and is advantageous for the design, the manufacture and use maintenance, the cost is low. Moreover the machine easy to transform, when product and process changes, the general part can also the reuse,the efficiency be good.So combination of machine tools is very widespread in production in enormous quantities application. Keywords: combination drilling machine spindle box middle base III 徐州工程學院畢業(yè)設計(論文) 目 錄 1 組合機床概述 1 1.1 引言 1 1.2 組合機床組成及特點 1 1.3 組合機床的工藝范圍及配置形式 2 1.3.1 組合機床的工藝范圍 2 1.3.2 組合機床的配置形式 3 1.4 組合機床的設計步驟 5 1.4.1 調查研究 5 1.4.2 總體方案設計 5 1.4.3 技術設計 6 1.4.4 工作設計 6 2 組合鉆床設計 7 2.1 零件分析 7 2.2 組合鉆床設計的組成及設計任務 7 2.2.1 組合鉆床設計的組成 7 2.2.2 本課題主要任務 7 2.3 工藝方案及基準的選擇 8 2.3.1 確定組合鉆床工藝方案的機本原則 8 2.3.2 組合鉆床工藝方案的一般步驟 9 2.3.3確定切削力、切削轉矩、切削功率及刀具耐用度 10 2.4 組合鉆床主軸箱概況 10 2.4.1 組成 10 2.4.2主軸箱的通用零件 10 2.5 工序與計算 11 2.5.1 加工條件 11 2.5.2計算切削速度、主軸轉速 11 3多軸箱的設計 13 3.1 多軸箱的基本結構和表達方法 13 3.1.1 多軸箱的簡介 13 3.1.2多軸箱的組成 13 3.1.3多軸箱總圖繪制方法 13 3.2 多軸箱通用零件 13 3.2.1 通用箱體類零件 14 3.2.2 通用主軸 14 3.2.3 通用傳動軸 14 3.2.4 通用齒輪和套 14 3.3通用多軸箱的設計分析 15 3.3.1 繪制多軸箱設計原始依據圖 15 3.3.2 確定多軸箱輪廓尺寸 16 3.3.3 主軸型式和直徑的確定 16 3.3.4主軸箱所需進給力計算 18 3.3.5 主軸箱所需功率計算 18 3.3.6 動力部件 19 3.3.7多軸箱傳動設計 19 3.3.8 計算傳動軸的坐標 23 3.3.9 潤滑油泵和手柄軸的安置 24 4 中間底座的設計 26 4.1 引言 26 4.2 中間底座的作用及基本要求 26 4.2.1 中間底座的作用 26 4.2.2 對于中間底座的基本要求 26 4.3 中間底座的設計原則 27 4.3.1 合理選擇截面形狀和尺寸 27 4.3.2 合理布置加強筋 27 4.4 中間底座壁厚、加強筋厚度的選擇 27 4.5 如何提高連接處的局部剛度和接觸剛度 28 4.6 中間底座結構工藝性 28 結論 29 參考文獻 30 致謝 31 附錄 32 57 1 組合機床概述 1.1 引言 隨著生產部門生產批量的增加,如何提高生產效率和加工精度,便成了工廠急待解決的問題。于是,組合機床便應運而生。組合機床是由大量通用部件和少量專用部件組成的工序集中的高效率專用機床，它能對一種(或幾種)零件進行多刀、多軸、多面、多工位加工。不僅生產效率高,而且加工精度穩(wěn)定.現在大批量生產企業(yè),組合機床已被廣泛應用。 1.2 組合機床組成及特點 組合機床是根據工件加工需要，以大量通用部件為基礎，配以少量專用部件組成的一種高效專用機床。 通用部件是組成組合機床的基礎。用來實現機床切削和進給運動的通用部件，如單軸工藝切削頭(即鏜削頭、鉆削頭、銑削頭等)、傳動裝置(驅動切削頭)、動力箱(驅動多軸箱)、進給滑臺(機械或液壓滑臺)等為動力部件。用以安裝動力部件的通用部件如側底座、立柱、立柱底座等稱為支承部件。 為了更好的了解組合機床的優(yōu)越性，有必要將其設計制造的情況和專用機床進行一下比較。一臺專用機床，除一些標準件外，全部零件都要一個一個的設計和制造，勞動量大，生產周期長。由于全是單件生產的性質，不僅制造成本高，而且生產使用的問題比較多。而設計制造一臺組合機床的情況就不一樣，組合機床是根據具體加工對象，用預先設計制造好的通用部件和通用零件，加上少量的專用部件或零件組成的，而通用部件和通用零件占整臺機床總零件數的70～90%，這不僅大大地縮短了設計制造周期，減少了制造中的問題，提高了機床工作的可靠性，降低了機床制造成本，而且為組合機床設計制造工作創(chuàng)造了有利條件。 組合機床與萬能機床和專用機床相比，有如下特點： (1）組合機床由70～90％的通用零件、部件組成，可以縮短設計和制造周期。而且在需要的時候，還可以部分或全部進行改裝，以組成適應新加工要求的新設備。這就是說，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，可以按最佳工藝方案進行加工。 (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，是實現集中工序，提高生產效率的最好途徑。 (4）組合機床是在工件一次裝夾下用多軸實現多孔同時加工，有利于保證各孔相互之間的精度要求，提高產品質量；減少了工件工序間的搬運，改善了勞動條件；減少了占地面積。 (5）由于組合機床大多數零、部件是同類的通用部件，簡化了機床的維護和修理。 (6）組合機床的通用部件可以組織專門工廠集中生產，有利于提高產品質量和技術水平，降低制造成本。 組合機床雖然有很多優(yōu)點，但也還有缺點。 (1）組合機床的可變性較萬能機床低，重新改裝時有10～20%的零件不能重復利用，而且改裝時勞動量比較大。 (2）組合機床的通用部件不是為某一種機床設計的，而是具有較廣泛的適應性。這樣，就使組合機床的結構較專用機床稍微復雜些。 這次的設計，同時裝夾兩個零件，左主軸箱同時加工四個孔，右主軸箱同時加工六個孔，為了減少加工時間和保證各孔相互之間的精度，提高產品質量，因此采用雙面十軸組合鉆床進行加工。簡圖如圖1－1所示： 圖1－1 臥式雙面組合鉆床簡圖 1.3 組合機床的工藝范圍及配置形式 1.3.1 組合機床的工藝范圍 目前，組合機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、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋、拉削、推削、磨削及拋光、沖壓等工序。此外還可以完成焊接、熱處理、自動裝配和檢測、清洗和零件分類及打印等非切削工作。 組合機床最適宜于加工各種大中型箱體類零件，如氣缸蓋、氣缸體、變速箱體、電機座及儀表殼等零件；也可用于完成軸套類、輪盤類、叉架類和蓋板類零件的部分或全部工序的加工。近幾年來組合機床在汽車、拖拉機、柴油機、電機、儀器、儀表、縫紉機、自行車、閥門、礦山機械、冶金、航空、紡織機械及軍工等部門已獲得廣泛的應用，一些小批量的生產部門也開始推廣應用。其發(fā)展方向為： 1）提高生產率 目前組合機床機器自動線的生產率不斷提高，循環(huán)時間一般是1～2分鐘，有的只用10～30秒。提高生產率的主要方法是改善機床布局, 增加同時工作的刀具, 減少加工余量, 提高切削用量, 提高工作可靠性以及縮短輔助時間等。為了減少自動線的停車損失，提高自動線的柔性，采用電子計算機進行自動線的管理。 2）擴大工藝范圍 現在組合機床及其自動線一般已不是完成一個工作的某幾道工序，而常常是用于完成工件的全部加工工序。除過去完成平面銑削、鉆孔、擴孔、鉸孔、攻絲、粗鏜孔外，現在已擴大到能完成車削、磨削、拉削、精鏜以及非切削加工工序。 3）提高加工精度 現在在組合機床及其自動線上又納入了很多加工工序,如進行1級孔的精鏜，保證孔加工位置精度在0.01毫米。為了使自動線能穩(wěn)定地保證加工精度，已廣泛采用自動測量和刀具自動補償技術，做到調刀不停車。 4）提高自動化程度 目前組合機床自動線發(fā)展十分迅速。越來越多的組合機床用于組成自動線。組合機床本身則是向全自動方向發(fā)展。為此，重點是解決工件夾壓自動化和裝卸自動化。 5) 提高組合機床及其自動線的可調性 為了提高中小批生產的一些箱體件的生產效率，近幾年來發(fā)展了可調的多工序多刀具的組合機床及其自動線，它們大多采用數字程序控制。除早期發(fā)展的多品種、成組加工的組合機床及其自動線外，還創(chuàng)造來了自動換刀和自動控制切削用量的組合機床，還有用于加工中小批生產箱體零件的可自動更換主軸箱的組合機床。用一臺這樣的機床就能完成一種工件的全部工序加工，能起到一條流水線的作用。特別是數字程序的發(fā)展，為發(fā)展這種機床創(chuàng)造了更有利的條件。 6) 創(chuàng)造超小型組合機床 為了適應儀器儀表工業(yè)小箱體加工需要，創(chuàng)造超小型組合機床。這種機床多由超小型氣動液壓動力頭配制而成，體積小，效率高，并能達到高的加工精度。 7) 發(fā)展專能組合機床及自動線 隨著組合機床的發(fā)展，過去一直被認為需按具體加工對象專門設計的組合機床，現在已可以為一些行業(yè)一定范圍的工件創(chuàng)造專能組合機床。 1.3.2 組合機床的配置形式 組合機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床稱為大型組合機床。用小型通用部件組成的機床稱為小型組合機床。大型組合機床和小型組合機床在結構和配置型式等方面有較大的差別。 1.3.2.1 大型組合機床的配置型式 大型組合機床的配置型式可分為單工位和多工位兩大類。而每類中又有多種配置形式。 按照工序集中程度和不同批量生產的需要還有其他幾種配置形式： （1）工序高度集中的組合機床 在基本配置形式的基礎上，增設動力部件來加工工件的更多的表面。這些型式都是結合工件的特定情況配置的。 （2）用于大批大量生產的組合機床 為了提高生產率，除了使加工時間和輔助時間盡可能短，還可考慮在每個工位上安裝幾個工件同時進行加工，或在一個工位（或一臺機床）上設置幾套夾具，對工件進行多次安裝，從而加工不同的表面。 （3）轉塔頭式及轉塔動力箱式組合機床 有單軸和多軸兩類，并有通用系列化標準。通過帶有各種工藝性能的單軸（或多軸）轉塔頭或轉塔動力箱轉位，實現對工件的順序加工。單軸轉塔主軸設置在轉塔體上，工位有4～8個或更多，轉塔可布置成臥式和立式；多軸轉塔主軸則設置在多軸箱（或單軸主軸箱）上，工位有3、4、6個，可以完成對工件一個面上的主要加工工序。工件可安裝在滑臺上做進給運動，也可以安裝在回轉工作臺上實現多面加工。轉塔頭或轉塔動力箱也可以用于組成單面、多面或多工位等各種配置形式的組合機床。 轉塔式組合機床可以完成一個工位的多工序加工，并可減少機床臺數和占地面積，由于轉塔各工位主軸順序加工，避免了各工位間切削振動的互相干擾，加工精度高，但切削時間疊加，而且切削時間與輔助時間不重合，機床生產率低，適宜中小批量生產場合。 除上述各種配置外，還采用可調式組合機床，以適應幾種工件的輪番生產；采用自動換刀式和自動更換主軸箱式組合機床，以適應孔數較少的工件和孔數較多外形尺寸較大的工件；采用工件在機床上多次安裝與采用多工位回轉工作臺或移動工作臺相結合的方式的組合機床，使一臺組合機床能對工件進行多次加工；還可以采用將若干種加工工藝相近似的工件合并加工的成組加工組合機床，以增大中批量生產的加工能力。 1.3.2.2 小型組合機床配置形式 小型組合機床也是由大量通用部件組成，其配置特點是：常用兩個以上具有主運動和進給運動的小型動力頭分散布置、組合加工。動力頭有套筒式、滑臺式，橫向尺寸小，配置靈活性大，操作使用方便，易于調整和改裝。 小型組合機床分單工位和多工位兩類。目前在生產中使用較多的是各種多工位小型機床，其中最常用的是回轉工作臺式小型組合機床。 組合機床的配置形式是多種多樣的，同一零件的加工可采用不同的配置方案。在確定組合機床配置形式時，應對幾個可行的方案進行綜合分析，從機床負荷率、能達到的加工精度、使用和排屑的方便性、機床的可調性、機床部件的通用化程度、占地面積等方面作比較，選擇合理的機床總體布局方案。 1.4 組合機床的設計步驟 組合機床一般是根據和用戶簽訂的設計、制造合同進行設計的。合同中規(guī)定了具體的加工對象（工件）、加工內容、加工精度、生產率要求、交貨日期及價格等主要的設計原始數據。在設計過程中，應盡量做到采用先進的工藝方案和合理的機床結構方案；正確選擇組合機床通用部件及機床布局型式；要十分注意保證加工精度和生產效率的措施以及操作使用方便性，力爭設計出技術上先進、經濟上合理和工作可靠的組合機床。組合機床設計的步驟大致如下： 1.4.1 調查研究 調查研究的重要內容包括以下幾個方面： 1）認真閱讀被加工零件圖樣，研究起尺寸、形狀、材料、硬度、重量、加工部位的結構及加工精度和表面粗糙度要求等內容。通過對產品裝配圖樣和有關工藝資料的分析，充分認識被加工零件在產品中的地位和作用。同時必須深入到用戶現場，對用戶原來的生產所采用的加工工藝方法和路徑等作全面的調查研究。 2）深入到組合機床使用和制造單位，全面細致地調查使用單位車間的面積、機床的布置、毛坯和在制品流向、工人的技術水平、刀具制造能力、設備維修能力、動力和起重設備等條件以及制造單位的技術能力、生產經驗和設備狀況等條件。 3）研究分析合同要求，查閱、搜集和分析國內外有關的技術資料，吸取先進的科學技術成就。對于滿足合同要求的難點擬采用的新技術、新工藝應要求進行必要的試驗，以取得可靠的設計依據。 總之，通過調查研究應為組合機床總體設計提供必要的大量的數據、資料，作好充分的、全面的技術準備。 1.4.2 總體方案設計 總體方案的設計主要包括制定工藝方案（確定零件在組合機床上完成的工藝內容及加工方法，選擇定位基準和夾緊部位，決定工步和刀具種類及其結構形式，選擇切削用量等）、確定機床配置形式，制訂影響機床總體布局和技術性能的主要部件的結構方案?？傮w方案的擬定是設計組合機床總體方案制定的正確與否，將直接影響機床能否達到合同要求，保證加工精度和生產率，并且結構簡單、成本較低和使用方便。 對于同一加工內容，有各種不同的工藝方案和機床配置方案， 必須對各種可行的方案作全面分析比較，并考慮使用單位和制造單位等諸方面因素，綜合評價，選擇最佳方案或較為合理的方案。 總體方案設計的具體工作是編制“三圖一卡”，即繪制被加工零件圖、加工示意圖、機床聯系尺寸圖，編制生產率計算卡。 在設計聯系尺寸圖過程中，不僅要根據動力計算和功能要求選擇各通用部件，往往還應對機床關鍵的專用部件結構方案有所考慮。根據所確定的通用部件和專用部件結構及加工示意圖，即可繪制機床總體布局聯系尺寸圖。 1.4.3 技術設計 技術設計就是根據總體已經確定的“三圖一卡”，設計機床各專用部件正式總圖，如設計夾具、多軸箱等裝配圖以及根據運動部件有關參數和機床循環(huán)要求，設計液壓和電氣控制原理圖。設計過程中，應按設計程序作必要的計算和驗算等工作，并對第二、三階段中初定的數據、結構等作相應的調整或修改。 1.4.4 工作設計 當技術設計通過審查（有時還須請用戶審查）后即可開展工作設計，即繪制各個專用部件的施工圖樣、編制各部件零件明細表。 2 組合鉆床設計 2.1 零件分析 本次所設計零件為汽車制動室支架，左右各一，起支承作用。要求較好的機械強度和使用性能。毛坯為鑄件，材料為球墨鑄鐵，外形尺寸較小，形狀不規(guī)則，這給定位夾緊造成了很大的困難。為大批量生產。 其工件簡圖如圖2-1所示。 圖2－1 工件簡圖 2.2 組合鉆床設計的組成及設計任務 2.2.1 組合鉆床設計的組成 一臺組合機床設計由多個設計部分組成，一般為： （1）組合鉆床總體設計。 （2）組合鉆床主軸箱設計。 （3）組合鉆床夾具設計。 2.2.2 本課題主要任務： 本次所設計的組合鉆床是由多名同學分工設計完成的。本人所設計的是這臺組合鉆床右主軸箱及中間底座的設計，對工件進行鉆孔的加工。具體設計內容如下： （1）主軸箱齒輪確定及動力計算。 （2）傳動系統(tǒng)的設計與計算。 （3）主軸箱坐標計算。 （4）中間底座的設計。 2.3 工藝方案及基準的選擇 工藝方案的擬定是組合鉆床設計的關鍵一步。因為工藝方案在很大程度上決定了組合鉆床的結構配置和使用性能。因此，在制定組合鉆床工藝方案時，首先要分析、研究被加工零件，如被加工零件的用途及其結構特點，加工部位及其精度、表面粗糙度、技術要求及生產綱領。深入現場調查分析零件的加工工藝方法，定位和夾緊方式，所采用的設備、刀具及切削用量，生產率情況及其工作條件等方面的現行工藝資料，以便制定出切合實際的合理工藝方案。 2.3.1 確定組合鉆床工藝方案的機本原則 1）粗精加工分開原則 粗加工時的切削負荷較大，切削產生的熱變形、較大夾壓力引起的工件變形以及切削振動等，對精加工工序十分不利，影響加工尺寸精度和表面粗糙度。因此，在擬定工件一個連續(xù)的多工序工藝過程時，應選擇粗精加工工序分開的原則。 粗精加工分開原則有集中含意。其一是在同一臺多工位機床（如回轉工作臺式機床）上粗精加工工序分開在相隔工位數較多的兩個位置上進行，使粗加工切削熱有足夠的冷卻時間，避免或減輕對精加工的影響。同時粗精加工夾具要分別考慮，注意避免或減輕粗加工夾壓變形對精加工的影響。必要時精加工前采取松夾或采用雙工位夾具工件重裝等措施。其二是粗精加工分開在自動線或流水線相離機床（工序數）較多的兩臺機床上進行，同樣可使工件粗加工后有足夠對策冷卻時間，又避免了粗加工時的振動和夾壓變形對精加工的影響，機床較為簡單可靠。但機床臺數、占地面積和投資增大。為此要綜合分析，以滿足加工要求為前題權衡粗精加工工序不同安排方案的利弊。 2）工序集中原則 工序集中是近代機械加工主要發(fā)展方向之一。組合機床正是基于這一原則發(fā)展而來，即運用多刀（相同或不同刀具）集中在一臺機床上完成一個或幾個工件的不同表面的復雜工藝過程，從而有效地提高生產率。因此，擬定工藝方案時，在保證加工質量和操作維修方便的前提下。應適當提高工序集中程度，以便減少機床臺數。占地面積和節(jié)省人力，取得理想的效益。但是，工序過于集中會使機床結構太復雜，增加機床設計和制造難度，機床使用調整不變，甚至影響機床使用性能。如刀具數過多，停機率增高，反而會影響機床生產率，切削負荷過大，當工件剛性不足二產生變形會影響加工質量。因此須全面分析多方因素，合理決定工序集中程度?？紤]的一般原則如下： （1）適當考慮相同類型工序的集中 在條件許可時，把相同工序集中在一臺機床或同一工位上加工，能簡化循環(huán)和結構。 集中攻螺紋 箱體上大量攻螺紋工序集中在一臺機床上加工，并與鉆、鏜孔工序分開。這樣便于考慮同一的潤滑、簡化多軸箱傳動系統(tǒng)設計即采用統(tǒng)一的工序循環(huán)方式，工件夾具及機床結構也更簡化。 集中深孔加工工序 鉆小直徑深孔與一般淺孔加工分開，以便于單獨針對深孔加工特點考慮分級進給循環(huán)和特殊的冷卻排屑系統(tǒng)，以及過扭矩保護措施。 適當集中一般的鉆鉸工序 集中小孔鉆鉸工序，與鏜孔工序分開，使切削用量（都是中低轉速大進給量）差異小，而鏜孔則是告訴小進給量。這樣能簡化多軸箱傳動鏈和進給循環(huán)。另外，一些打孔的粗鏜振動對鉸孔也不莉，不僅鏜鉸工序應分開，有時鉆鉸工序也分別集中在不同的機床上進行。 適當集中鏜孔工序 鏜孔直徑一般較大，精度較高，要求主軸和機床剛度較好，其切削用量與小孔孔系加工也有差異。因此鏜孔工序也常集中進行。 但是，在擬定工藝方案時，也不應片面追求工藝的單一化，應分析異類工序相互影響的程度和改善措施全面考慮。例如加工箱體件基面，一次安裝分兩工位銑平面和鏜孔或銑后鉆鉸銷孔也是常有的和可行的方案。 （2）有相對位置精度要求的工序應集中加工 如箱體個面上主要的傳動軸孔，相互間有嚴格的位置精度。為避免二次安裝誤差影響和便于機床精度的調整與找正，這類孔的精加工應集中在一臺機床上一次安裝下完成，并且孔的粗加工最好集中在一臺機床上完成，這樣可使精加工余量分布均勻，更利于保證加工質量。 對一些位置精度要求不甚高的孔，如箱體上聯接用的緊固孔，在大量生產時，應盡可能集中在同一臺機床上一次安裝下加工，以獲得較高的位置精度，使裝配容易些。 對相互位置精度要求較高的孔面也常考慮集中在一臺機床上加工。如氣缸體底面先精銑后精鏜定位銷孔；缸體頂面先精銑后精鏜缸孔等。 確定工序集中程度時，必須充分考慮加工節(jié)拍要求。如果工作循環(huán)時間滿足不了生產率要求時，需要對限制性刀具或關鍵性工序予以恰當處理。如改用高級耐磨刀具材料提高切削用量，或分散工序（如深孔或多工序孔分工步分散加工），減少迭加的切削時間，但這樣會增加機床臺數或增加工位。 2.3.2 組合鉆床工藝方案的一般步驟 2.3.2.1 分析研究加工要求和現場工藝 在制定組合鉆床工藝方案時，首先要分析研究被加工零件。如被加工零件的用途及其結構特點，加工部位及其精度、表面粗糙度、技術要求及生產綱領。深入現場調查分析零件(或同類零件)的加工工藝方法，定位和夾緊方式，所采用的設備、刀具及切削用量，生產率情況及各種條件等方面的現行工藝資料，以便制定出切合實際的合理工藝方案。 2.3.2.2 定位基準的選擇 組合鉆床一般為工序集中的多刀加工，不但切削負荷大，而且工件受力分析變化。因此正確選擇定位基準是保證加工精度的重要條件。對于毛坯基準選擇要考慮有關工序加工余量的均勻性，對于光面定位基準的選擇要考慮基面與加工部位間位置尺寸關系，使它利于保證加工精度。定位夾壓部位的選擇應在有足夠的夾緊力下工件產生的變形最小，并且夾具易于設置導向和通過刀具。 2.3.3確定切削力、切削轉矩、切削功率及刀具耐用度 根據選定的切削用量（主要指切削速度v及進給量f），確定進給力，作為選擇動力滑臺及設計夾具的依據；確定切削轉矩，用以確定主軸及其他傳動件（齒輪、傳動軸）的尺寸；確定切削功率，用作選擇主傳動電機（一般指動力箱電機）功率；確定刀具耐用度，用以驗證所選用量或刀具是否合理。 組合鉆床切削用量選擇方法及應注意的問題： 1）應盡量做到合理使用所有刀具，充分發(fā)揮其使用性能。 2）復合刀具切削用量選擇應考慮刀具的使用壽命。保證刀具應有的使用壽命，進給量按復合刀具最小直徑選擇，切削速度按復合刀具最大直徑選擇。 3）多軸鏜孔主軸刀具均需定向快速進退，個鏜軸轉速應相等或成整數倍。 4）選擇切削用量時既要保證生產批量要求，又要保證刀具一定的耐用度。 5）確定切削用量時，還需考慮所選動力滑臺的性能。 2.4 組合鉆床主軸箱概況 2.4.1 組成 通用主軸箱在生產中應用甚廣，常見有： （1）鉆銷類主軸箱； （2）攻絲類主軸箱； （3）復合主軸箱。 通用主軸箱主要有箱體、主軸、傳動軸、齒輪、軸套等零件和通用附加機構組成。 2.4.2主軸箱的通用零件 2.4.2.1 箱體類零件： 大型通用主軸箱體類零件采用灰鑄鐵材料。箱體的大小根據寬×高，尺寸不同有多種規(guī)格。通用主軸箱體厚度180mm，用于臥式的主軸箱前蓋厚度為55mm，用于立式主軸箱后蓋并兼做油池，加厚為70mm，基型后蓋厚度為90mm。 2.4.2.2 軸類零件： （1）鉆銷類主軸： 按支承形式不同可分為三種： ① 前后支承全為圓錐滾子軸承主軸； ② 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； ③ 前后支承全為推力球軸承和滾針軸承主軸。 （2）攻絲主軸 按支承形式不同可分為二種： ① 前后支承全為圓錐滾子軸承主軸； ② 前后支承全為推力球軸承和滾針軸承主軸。 （3）傳動軸 按其用途和支承形式不同有以下六種： ① 圓錐滾子軸承傳動軸； ② 滾針軸承傳動軸； ③ 埋頭式傳動軸； ④ 手柄軸； ⑤ 油泵傳動軸； ⑥ 攻絲用蝸桿軸。 （4）齒輪 通用齒輪有三種，即傳動齒輪、動力箱齒輪、電機齒輪。材料均采用45鋼，熱處理為齒部高頻淬火G54。 2.5 工序與計算 2.5.1 加工條件 工件材料：QT400-18,鑄造 刀具：麻花鉆，直徑d＝16.5mm 麻花鉆：直徑d＝18mm 2.5.2計算切削速度、主軸轉速 1）鉆孔2-16.5 d>12～22mm 16.5用麻花鉆直徑d = 16.5mm 切削速度 16-24m/min 取V=20m/min 進給量 0.2-0.4mm/r 取F=0.2mm/r 式（2.1） 取n = 386r/min 式中 n ——工件或刀具的轉速，單位為r/min； ——工件或刀具選定點的旋轉直徑，單位為mm。 轉矩 2）鉆孔4-18 d>12～22mm 18用麻花鉆直徑d = 18mm 切削速度 16-24m/min 取V=20m/min 進給量 0.2-0.4mm/r 取F=0.2mm/r 由式（2.1）得： 取n = 354r／min 轉矩 由上面的計算可得出表2－1 表2－1 切削用量 項目 鉆孔φ16.5 鉆孔φ18 加工直徑 d(mm) 16.5 18 切削速度 v(m/min ) 20 20 進給量 f(mm/r) 0.2 0.2 3多軸箱的設計 3.1 多軸箱的基本結構和表達方法 3.1.1 多軸箱的簡介 多軸箱是組合鉆床的重要部件。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傳遞各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、擴鉸、鏜孔等加工工序。 多軸箱一般具有多根主軸同時對一系列進行加工。主軸箱按結構特點分為通用多軸箱和專用多軸箱兩大類。前者結構典型，能利用通用的箱體和傳動件，后者結構特殊，往往需要加強主軸系統(tǒng)剛性，而使主軸及某些傳動件必須專門設計，故專用多軸箱通常指“剛性主軸箱”，即采用不需刀具導向裝置的剛性主軸和用精密滑臺導軌來保證加工孔的位置精度。通用多軸箱則采用標準主軸，借助導向套引導刀具來保證被加工孔的位置精度。通用多軸箱又分為大型多軸箱和小型多軸箱，這兩種多軸箱的設計方法基本相同。 3.1.2多軸箱的組成 大型通用多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動軸、齒輪和附加機構等組成，其中箱體、前蓋、后蓋、側蓋為箱體類零件；主軸、傳動軸、手柄軸、傳動齒輪、動力箱或電機齒輪為傳動類零件；葉片泵、分油器、注油標、排油塞、油盤和防油套為潤滑劑防油元件。大型通用多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動軸、齒輪和附加機構等組成，詳細請看主軸箱裝配圖。 在多軸箱箱體內腔，可安排兩排32mm寬的齒輪或三排24mm寬的齒輪；箱體后壁與后蓋之間可安排一排（后蓋用90mm時）或兩排（后蓋用125mm時）24mm寬的齒輪。 3.1.3多軸箱總圖繪制方法 1）主視圖　 用點劃線表示齒輪節(jié)圓，標注齒輪齒數和模數，兩嚙合齒輪相切處標注羅馬字母，表示齒輪所在排數。標注各軸軸號及主軸和驅動軸，液壓泵軸的轉速和轉向。 2）展開圖　 每根軸，軸承，齒輪等組件只畫軸線上邊或下邊一半對于結構尺寸完全相同的軸組件只畫一根，但必須在軸端注明相應的軸號，齒輪可不按比例繪制，在圖形一側用數碼箭頭標明齒輪所在排數。 3.2 多軸箱通用零件 3.2.1 通用箱體類零件 箱體材料為HT200，前，后，側蓋等材料為HT150。多軸箱體型號為630×4001T0711－11。多軸箱的厚度為180mm，前蓋厚度為55mm，后蓋厚度為90mm。多軸箱基本尺寸系列標準(GB3668.1――83)規(guī)定,9種名義尺寸用相應滑臺的滑鞍寬度表示。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。 3.2.2 通用主軸 1）鉆削類主軸。 按支承型式可分為三種 （1）滾錐軸承主軸：前后支承均為圓錐滾子軸承。這種支承可承受較大的徑向和軸向力，且結構簡單、裝配調整方便，廣泛用于擴、鏜、鉸孔和攻螺紋等加工；當主軸進退兩個方向都有軸向切削力時常用此種結構。 （2）滾珠軸承主軸：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。因推力球軸承設置在前端，能承受單方向的軸向力，適用于孔主軸。 （3)滾針軸承主軸：前后支承均為無內環(huán)滾針軸承和推力球軸承。當主軸間距較小時采用。 按與刀具的連接是浮動還是剛性諒解，又分為短主軸和長主軸：多軸箱前蓋外伸長度為75（立式為60）mm的滾錐軸承主軸稱為短主軸，采用浮動卡頭與刀具浮動連接，配以加長導向或雙向導向，用于鏜、擴、鉸孔等工序；外伸長度大于75（立式為60）mm的主軸稱為長主軸，因主軸內孔較長，與刀具尾部連接的接觸面積長，增強了刀具與主軸的連接剛度、減少刀具前端下垂，采用標準套導向或單導向，用于鉆孔、擴孔、倒角、锪平面等工序。 2）攻螺紋類主軸 按支承型式分為兩種： （1）前后支承均為圓錐滾子軸承主軸。 （2）前后支承均為推力球軸承和無內環(huán)滾針軸承的主軸。 主軸材料一般采用40Cr鋼，熱處理C42；滾針軸承主軸用20Cr鋼，熱處理S0.5～C59。 3.2.3 通用傳動軸 通用傳動軸按用途和支承型式分為圓錐軸承傳動軸、滾針軸承傳動軸、埋頭傳動軸、手柄傳動軸、油泵傳動軸、攻螺紋用蝸桿軸這六種。通用傳動軸一般用45鋼，調質T235；滾針軸承傳動軸用20Cr鋼，熱處理S0.5～C59。 3.2.4 通用齒輪和套 多軸箱用通用齒輪有：傳動齒輪、動力箱齒輪和電動機齒輪三種。 3.3 通用多軸箱的設計分析 目前多軸箱設計有一般設計法和電子計算機輔助設計兩種方法。 多軸箱一般設計法的順序是:繪制多軸箱原始依據圖；確定主軸結構、軸頸及齒輪模數；擬定傳動系統(tǒng)；計算主軸、傳動軸坐標，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。具體內容和方法如下。 3.3.1 繪制多軸箱設計原始依據圖 多箱設計原始依據圖是“根據三圖一卡”繪制的。其主要內容及注意事項如下： 1）根據機床聯系尺寸圖，繪制多軸箱外形圖，并標注輪廓尺寸及與動力箱驅動軸的相對位置尺寸。 2）根據聯系尺寸圖和加工示意圖，標注所有主軸位置尺寸及工件與主軸，主軸與驅動軸的相關位置尺寸。在繪制主軸位置時，要特別注意：主軸和被加工零件在機床上是面對面安放的，因此，多軸箱上的水平方向尺寸與零件工序圖上的水平方向尺寸正好相反；其次，在多軸箱上的坐標尺寸基準和零件工序圖上的基準經常不重合，應根據多軸箱與加工零件的相對位置找出統(tǒng)一基準，并標出其相對位置關系尺寸，然后根據零件工序圖各孔位置尺寸，算出多軸箱上各主軸坐標值。 3）根據加工示意圖標注各主軸轉速及轉向主軸逆時針轉向（面對主軸看）可不標，只標注順時針轉向。 4）標明動力部件型號及其性能參數等。 臥式雙面組合鉆床的右主軸箱設計原始依據圖如圖3－1所示。 圖3－1 臥式雙面組合鉆床的右主軸箱設計原始依據圖。 表3－1 主軸外伸尺寸及切削用量 軸號 主軸外伸 mm 切 削 用 量 D/d1 L 工序內容 n r/min v m/min f mm/r 1，2 50/36 115 鉆2－Ф16.5孔 386 20 0.2 3～6 50/36 115 鉆4－Ф18孔 354 20 0.2 3.3.2 確定多軸箱輪廓尺寸 標準通用鉆、鏜類多軸箱的厚度是一定的，臥式為180mm。因此多軸箱尺寸，主要是確定多軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度h1?？砂词剑?.1）和式（3.2）確定： 式（3.1） 式（3.2） 式中 ——工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離，單位mm； ——最邊緣主軸中心至箱體外壁距離，單位mm； ——工件在高度方向相距最遠的兩孔距離，單位mm； ——最低主軸高度，單位mm。 b和h為已知尺寸，為保證多軸箱內有足夠安排齒輪的空間，推薦b1＞70－100mm。多軸箱最底主軸高度h1必須考慮與工件最底孔位置h2、機床裝料高度H、滑臺總高h3、測底座高度h4等尺寸之間的關系而確定。對于臥式組合機床，h1要保證潤滑油不至于主軸襯套處泄露到箱外，推薦h1＞85－140mm。 式（3.3） 式中 ——測底座高度； ——工件最低孔位置； ——滑臺總高； ——機床裝料高度。 其中(H1+5+H2+H3)對于各種號數的動力部件及配套部件均為定值，可從“組合機床通用部件圖冊”中查得。 式中 B——通用箱體的寬度； H——通用箱體的高度。 由《組合機床簡明手冊》中表5－1通用箱體的系列尺寸選箱B×H為630×400 動力頭法蘭尺寸B1×H1為320×250。 3.3.3 主軸型式和直徑的確定 主軸的型式和直徑，主要取決于工藝方法，刀具主軸聯接結構，刀具的進給抗力和切削轉矩。如鉆孔時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。滾針軸承主軸精度較低、結構剛度及裝配工藝性都較差，除非軸距限制，一般不選用。攻螺紋主軸因靠模桿在主軸孔內作軸向移動，為獲得良好的導向性，一般采用雙鍵結構，不用軸向定位。 主軸直徑按加工示意圖所示主軸類型及外伸尺寸可初步確定，傳動軸直徑也可參考主軸直徑大小初步選定。待齒輪傳動系統(tǒng)設計完后在驗算某些關鍵軸頸。 3.3.3.1 主軸型式的確定 本設計中的主軸均采用滾珠軸承主軸，其前支承為推力球軸承和圓錐滾子軸承、后支承為深溝球軸承和圓錐滾子軸承。因推力球軸承設置在前端，能承受單方向的軸向力。 3.3.3.2 軸直徑的確定 所選用的刀具材料為高速鋼， 工件材料為QT400－18（HB130－180） 根據經驗公式： 式（3.4） 式中 HB——布氏硬度 （1）計算切削轉矩公式，見式（3.5）： (鉆) 式（3.5） 式中 f ——進給量。 （2）由式（3.5），計算各主軸切削轉矩： 鉆2個16.5孔 V=20m/min f=0.2mm/r 按表5-10取主軸d=30 鉆4個18孔 V=20m/min f =0.2mm/r 按表5-10取主軸d=30 （3）由T確定主軸軸徑（表3－2）： 表3－2 主軸直徑 （mm） 軸號 1，2 3～6 直徑 30 30 3.3.4主軸箱所需進給力計算 1）進給力計算公式，見式（3.6）： 式（3.6） 2）由式（3.6）得，主軸所需進給力計算： 3）主軸箱所需的進給力計算，見式（3.7） 式（3.7） 實際上，為克服滑臺移動所引起的摩擦阻力，動力滑臺的進給力應大于 3.3.5 主軸箱所需功率計算 1）各主軸所需切削功率的計算公式，見式（3.8）： 式（3.8） 2）由式（3.8），各主軸所需切削功率的計算： 3）各主軸的空轉功率（由《組合機床設計簡明手冊》中表4－6得）： 4）主軸箱所需功率計算： 各主軸上的功率損失，一般取為所傳遞功率的1%。 式中 ——切削功率，單位為kw； ——空轉功率，單位為kw； ——與負荷成正比的功率損失，單位為kw。 因為： 故： 3.3.6 動力部件 動力部件的選擇主要是確定動力箱和動力滑臺。動力箱規(guī)格要與滑臺匹配，其驅動功率主要依據主軸箱所需傳遞的切削功率來選用。 = 3.709kw 根據《組合機床設計簡明手冊》中表5－39： 動力部件型號：1TD32－Ⅲ， 電動機型號 ：Y112M－4， 電動機功率 ：4.0 Kw， 電動機轉速 :1140 r/min， 輸出軸轉速 ：720r/min, L3＝340 mm 驅動軸到滑臺距離為124.5mm。 3.3.7多軸箱傳動設計 多軸箱傳動設計，是根據動力箱驅動軸位置和轉速、各主軸位置及其轉速要求，設計傳動鏈，把驅動軸與各主軸連接起來，使各主軸獲得預訂的轉速和轉向。 3.3.7.1對多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求： （1）在保證主軸強度、剛度、轉速和轉向的條件下，力求使傳動軸和齒輪的規(guī)格、數量為最少。為此，應盡量用一根中間傳動軸帶動多根主軸，并將齒輪布置在同一排上。當中心距不符合標準時，可采用變位齒輪或略微改變傳動比的方法解決。 （2）盡量不用主軸帶動主軸的方案，以免增加主軸負荷，影響加工質量。遇到主軸分布較密，布置齒輪的空間受到限制或主軸負荷較小、加工精度要求不高時，也可用一根強度較高的主軸帶動1～2根主軸的傳動方案。 （3）為使結構緊湊，多軸箱內齒輪副的傳動比一般要大于1/2，最佳傳動比為1～1/1.5，后蓋內齒輪傳動比允許取至1/3～1/3.5；盡量避免用升速傳動。當驅動軸轉速較低時，允許先升速后再降一些，使傳動鏈前面的軸、齒輪轉矩較小，結構緊湊，但空載功率損失隨之增加，故要求升速傳動比小于等于2；為使主軸上的齒輪不過大，最后一級經常采用升速傳動。 （4）用于粗加工主軸上的齒輪，應盡可能設置在第Ⅰ排，以減少主軸的扭轉變形；精加工主軸上的齒輪，應設置在第Ⅲ排，以減少主軸端的彎曲變形。 （5）多軸箱內具有粗精加工主軸時，最好從動力箱驅動軸齒輪傳動開始，就分兩條傳動路線以免影響加工精度。 （6）剛性鏜孔主軸上的齒輪，其分度圓直徑要盡可能大于被加工孔的孔徑，以減少振動，提高運動平穩(wěn)性。 （7）驅動軸直接帶動的轉動軸數不能超過兩根，以免給裝配帶來困難。 3.3.7.2擬定多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法： 先把全部主軸中心盡可能分布在幾個同心圓上，在各個同心圓的元欣賞分別設置中心傳動軸；非同心圓分布的一些主軸，也宜設置中間傳動軸（如一根傳動軸帶兩根或三根主軸）；然后根據已選定的各中心傳動軸再取同心圓，并用最少的傳動軸帶動這些中心傳動軸；最后通過合攏傳動軸與動力箱驅動軸連接起來。 1）將主軸劃分為各種分布類型 被加工零件上加工孔的位置分布是多種多樣的，但大致可歸納為：同心圓分布、直線分布和任意分布三種類型。因此，多軸箱上主軸分布相應分為這三種類型。 （1）同心圓分布 對這類主軸，可在同心圓處分別設置中心傳動軸，由其上的一個或幾個（