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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁(yè)1. 緒 論1.1 課題背景及目的組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件組成的一種高效專用機(jī)床，是以通用部件為基礎(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。通用部件按其功能通常分為五大類。1）動(dòng)力部件。動(dòng)力部件是用于傳遞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)工作運(yùn)動(dòng)的通用部件。2）支撐部件。支撐部件是用于安裝動(dòng)力部件、輸送部件等的通用部件。3）輸送部件。輸送部件是具有定位和加緊裝置、用于安裝工件并運(yùn)送到預(yù)定工位并運(yùn)送到預(yù)定工位的通用部件。4）輔助部件。輔助部件包括定位、加緊、潤(rùn)滑、冷卻、排屑以及自動(dòng)線的清洗機(jī)等各種輔助裝置。主軸箱是組合機(jī)床的重要組成部分。包括通用主軸箱和專用主軸箱，本設(shè)計(jì)的是通用主軸箱，包括主軸，傳動(dòng)軸，動(dòng)力部件以及其他輔助裝置。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁(yè)圖 1.1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。組合機(jī)床具有如下的特點(diǎn)：(1)主要用于棱體其零件和雜件的孔面加工。(2)生產(chǎn)率高。因?yàn)楣ば蚣校啥嗝?、多工位、多軸、多刀同時(shí)自動(dòng)加工。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁(yè)(3)加工精度穩(wěn)定。因?yàn)楣ば蚬潭ǎ蛇x用成孰的通用部件、精密夾具和自動(dòng)工作循環(huán)來保證加工精度的一至性。(4)研制周期短，便于設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)，成本低。因?yàn)橥ㄓ没⑾盗谢?、?biāo)準(zhǔn)化程度高，通用零部件占 70％～90%，通用件可組織批量生產(chǎn)進(jìn)行預(yù)制或外購(gòu)。(5)自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。(6)配置靈活。因結(jié)構(gòu)是橫塊化、組合化?？砂垂ぜ蚬ば蛞?，用大量通用部件和少量專用部件靈活組成各種類型的組合機(jī)床及自動(dòng)線；機(jī)床易于改裝：產(chǎn)品或工藝變化時(shí)，通用部件一般還可以重復(fù)利用。1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。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。二十世紀(jì) 70 年代以來，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) 2.5～0.63 微米；鏜孔精度可達(dá) IT7～6 級(jí)，孔距精度可達(dá) 0.03～0.02 微米。組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。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)。支承部件是用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁(yè)座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度鼓輪和往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等。控制部件是用以控制機(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺(tái)等。輔助部件有潤(rùn)滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺(tái)組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。這類機(jī)床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。組合機(jī)床未來的發(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。1.3 論文構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容目前，組合機(jī)床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。其中孔加工包括鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋等。隨著綜合自動(dòng)化的發(fā)展，其工藝范圍正在擴(kuò)大到車外圓、行星銑削、拉削等工序。此外還可以完成焊接、熱處理、自動(dòng)裝配和檢索、清洗等非切削工作。組合機(jī)床在汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電機(jī)、儀器儀表、軍工等行業(yè)大批大量生產(chǎn)中以獲得廣泛的應(yīng)用；在一些中小批量生產(chǎn)的企業(yè)，如機(jī)床、機(jī)車、工程機(jī)械等制造業(yè)中也已推廣應(yīng)用。組合機(jī)床最適宜于加工各種大中型箱體類零件，如汽缸蓋、汽缸體、變速箱體、電機(jī)座等。我國(guó)組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展起步比較晚，但通過不斷引進(jìn)大量先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，經(jīng)過科技人員的積極消化和吸收，與時(shí)俱進(jìn)，努力奮斗，使我國(guó)的組合機(jī)床技術(shù)有了迅速發(fā)展。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為立臥式雙面 21 軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計(jì)，主要有以下幾部分組成：緒論、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、多軸箱設(shè)計(jì)。另外論文還包括總體結(jié)構(gòu)圖和主要零件的結(jié)構(gòu)圖。本次設(shè)計(jì)研究的主要是立臥式雙面 23 軸組合鉆床左主軸箱設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，同時(shí)介紹齒輪位置的設(shè)計(jì)和齒輪軸以及其它部件的選用。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè)2. 加工工藝分析加工對(duì)象：前端面鉆孔材料牌號(hào)：HT250材料硬度：HB190-240加工內(nèi)容：在前端面上鉆孔 17 個(gè)和絞一個(gè)孔生產(chǎn)批量：5000 萬(wàn)臺(tái)/年工藝方案的擬定是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步。因?yàn)楣に嚪桨冈诤艽蟪潭壬蠜Q定了組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，應(yīng)根據(jù)工件的加工要求和特點(diǎn)，按一定的原則、結(jié)合機(jī)床常用工藝方法、充分考慮各種影響因素，并經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后擬定出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝方案。本工序中以底面及左側(cè)面兩個(gè)工藝定位銷孔作為基準(zhǔn)，同時(shí)加工：(1)在前后斷面上鉆 17 個(gè)孔（圖 2.1） ，擴(kuò)￠51.6 mm 深 31.6mm。1.0?黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁(yè)圖 2.1本工序中滿足工藝方案基本原則：粗精加工分開原則；工序集中原則（適當(dāng)考慮相同類型工序的集中；有相對(duì)位置精度要求的工序應(yīng)集中加工） 。滿足在制定加工一個(gè)工件的幾臺(tái)成套機(jī)床或流水線的工藝方案時(shí)，應(yīng)盡可能使精加工集中在所有粗加工之后，以減少內(nèi)應(yīng)力變形影響，有利于保證加工精度。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè)3.多軸箱的基本結(jié)構(gòu)及表達(dá)方法多軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件。它是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量和位置、切削用量和主軸類型設(shè)計(jì)的傳遞各主軸的動(dòng)力部件。其動(dòng)力來自通用的動(dòng)力箱，與動(dòng)力箱一起安裝于進(jìn)給滑臺(tái)，可完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔等加工工序。多軸箱一般具有多根軸同時(shí)對(duì)一列孔系進(jìn)行加工。但也有單軸的，用于鏜孔居多。多軸箱按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為通用（即標(biāo)準(zhǔn)）多軸箱和專用多軸箱兩大類。前者結(jié)構(gòu)典型，能利用通用的箱體和傳動(dòng)件；后者機(jī)構(gòu)特殊，往往需要加強(qiáng)主軸系統(tǒng)剛性，而使主軸及某些傳動(dòng)件必須專門設(shè)計(jì)，故專用多軸箱通常指“剛性主軸箱” ，即采用不需刀具導(dǎo)向裝置的剛性主軸和用精密滑臺(tái)導(dǎo)軌來保證加工孔的位置精度。通用多軸箱則采用標(biāo)準(zhǔn)主軸，借助導(dǎo)向套引導(dǎo)刀具的設(shè)計(jì)方法基本相同。處于本設(shè)計(jì)的考慮，下面僅介紹大型通用多軸箱的設(shè)計(jì)。3.1 多軸箱的組成大型通用多軸箱由箱體、主軸、傳動(dòng)軸、齒輪和附加機(jī)構(gòu)等組成，其基本結(jié)構(gòu)包括：箱體、前蓋、后蓋、上蓋、側(cè)蓋等箱體類零件；主軸、傳動(dòng)軸、手柄軸、傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱或電動(dòng)機(jī)齒輪 13 等傳動(dòng)類零件；葉片泵、分油器、注油標(biāo)、排油塞、油盤（立式多軸箱不用）和防油套等潤(rùn)滑及防油元件。在多軸箱箱體內(nèi)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或兩排 24mm 寬的齒輪。3.2 多軸箱總圖繪制方法特點(diǎn)(1)主視圖 用點(diǎn)劃線表示齒輪節(jié)圓，標(biāo)注齒輪齒數(shù)和模數(shù)，兩嚙合齒輪相切處標(biāo)注羅馬字母，表示齒輪所在排數(shù)。標(biāo)注個(gè)軸軸號(hào)及主軸和驅(qū)動(dòng)軸、液壓泵軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。(2)展開圖 每根軸、軸承、齒輪等組件只畫軸線上邊或下邊（左邊或右邊）一半，黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁(yè)對(duì)于結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的軸組件只畫一根，但必須在軸端注明相應(yīng)的軸號(hào)；齒輪可不按比例繪制，在圖形一側(cè)用數(shù)碼箭頭標(biāo)明齒輪所在排數(shù)。3.3 多軸箱通用零件多軸箱通用零件包括：通用箱體類零件、通用主軸、通用傳動(dòng)軸、通用齒輪和套。為節(jié)約時(shí)間，把握設(shè)計(jì)重點(diǎn)，其詳細(xì)不在此列說。4.多軸箱的設(shè)計(jì)目前多軸設(shè)計(jì)有一般設(shè)計(jì)法和電子計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)法兩種。計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)多軸箱，由人工輸入原始數(shù)據(jù)，按事先編制的程序，通過人機(jī)交互方式，可迅速、準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)，繪制多軸箱總圖、零件圖和箱體補(bǔ)充加工圖，打印出軸孔坐標(biāo)及組件明細(xì)表。一般設(shè)計(jì)發(fā)的順序是：繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)、軸頸及齒輪黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁(yè)擬定傳動(dòng)系統(tǒng)；計(jì)算主軸、傳動(dòng)軸坐標(biāo)（也可用計(jì)算機(jī)計(jì)算和驗(yàn)算箱體軸孔的坐標(biāo)尺寸） 、繪制坐標(biāo)檢查圖；繪制多軸箱總圖，零件圖及編制組件明細(xì)表。具體內(nèi)容和方法簡(jiǎn)述如下。4.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的。其主要內(nèi)容及注意事項(xiàng)如下：(1)根據(jù)機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，繪制對(duì)軸箱外形圖，并標(biāo)注輪廓尺寸及動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸的相對(duì)位置尺寸。(2)根據(jù)聯(lián)系尺寸圖和加工示意圖，標(biāo)注所有主軸位置尺寸及工件與主軸、主軸與驅(qū)動(dòng)軸的相關(guān)位置尺寸。在繪制主軸位置時(shí)，要特別注意：主軸和被加工零件在機(jī)床上是面對(duì)面安放的，因此，多軸箱主視圖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，多軸箱上的坐標(biāo)尺寸基準(zhǔn)和零件工序圖上的基準(zhǔn)經(jīng)常不重合，應(yīng)根據(jù)多軸箱與加工零件的相對(duì)位置找出統(tǒng)一基準(zhǔn)，并標(biāo)出其相對(duì)位置關(guān)系尺寸，然后根據(jù)零件工序圖各孔位置尺寸，算出多軸箱上各主軸坐標(biāo)值。(3)根據(jù)加工示意圖標(biāo)注各主軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向主軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)向（面對(duì)主軸看）可不標(biāo)，只注順時(shí)針轉(zhuǎn)向。(4)標(biāo)明動(dòng)力部件型號(hào)及其性能參數(shù)等。圖 4.1，4.2 所示為立臥式雙面 21 軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè)圖 4.1 多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè)圖 4.2 多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖注：1. 被加工零件編號(hào)及名稱：YTR3105.020101 氣缸體。材料及硬度：HT250，190～240HBS。2. 主軸外尺寸及切削用量（表 4.1） 。3. 動(dòng)力部件 1TD32Ⅰ，電動(dòng)機(jī)功率 4.4KW，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 500r/min。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁(yè)表 4.1 主軸外尺寸及切削用量主軸外伸尺寸（ mm）切削用量軸號(hào)D/d L 工序內(nèi)容 n(r/min) v(m/min) f(mm/min)15 50/25 106荒闊凸輪軸孔￠51.6 3.0?155 25.13 601,18 32/20 77鉆 2-￠13.9 深45.5(通孔) 375 16.38 609 32/20 77鉆￠8.5深 18.5,倒角￠11×90°460 12.28 60鉆￠8.5 深20.5，深孔￠11×90°460 12.28 60鉆￠8 深 17.5 520 13.07 6016732/20 77鉆￠16 深 33 340 17.09 60鉆 6-￠8.5 倒角￠11×90°460 12.28 6019、1214、8、10、17、1332/20 77鉆￠8.5 深 13 460 12.28 60鉆 3-￠6.7 深24.5 倒角￠9×90°469 9.8 603、5、61132/20 77鉆￠8.5 深 23.5 460 12.28 60黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁(yè)倒角￠11×90°4.2 主軸、齒輪的確定及動(dòng)力計(jì)算4.2.1 主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定(1)主軸形式的確定 主軸的型式和直徑，主要取決于工藝方法、刀具主軸連接結(jié)構(gòu)、刀具的進(jìn)給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。如鉆孔時(shí)常采用滾珠軸承主軸；擴(kuò)、鏜、鉸孔等工序常采用滾錐主軸；主軸間距較小時(shí)常選用滾針軸承主軸。根據(jù)零件上的軸與軸之間的距離和軸上的轉(zhuǎn)速以及進(jìn)給，安排軸上的齒輪的大小，根據(jù)齒輪的大小，初步選定軸的軸徑。主軸 1——14 和 17 以及 18 軸選半徑為 10mm;主軸 15、16 選為 15mm。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(dòng)軸的直徑也可參考主軸直徑大小初步選定。待齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完后再檢驗(yàn)?zāi)承╆P(guān)系軸頸。主軸上選用深溝球軸承外加推力球軸承，配合使用，用來承受軸向力。軸 15 和16 可以使用圓錐滾子軸承，他承載的能力大，可以承受軸向力。(2)齒輪模數(shù)的確定 齒輪模數(shù) m（單位為 mm）一般用類比法確定，也可按公式估算。本次設(shè)計(jì)多采用類比法。同時(shí)為了便于生產(chǎn)，同一多軸箱中的模數(shù)規(guī)格一般不多余兩種?，F(xiàn)本設(shè)計(jì)中采用的模數(shù)為 2、3mm。4.2.2 多軸箱所需動(dòng)力的計(jì)算多軸箱的動(dòng)力計(jì)算包括多軸箱所需要的功率和進(jìn)給力兩項(xiàng)。傳動(dòng)系統(tǒng)確定后，多軸箱所需功率 P 按下列公式計(jì)算：多 軸 箱P = P + P + P = P + P + P多 軸 箱 切 削 空 轉(zhuǎn) 損 失n1i??i切 削 n1i?i空 轉(zhuǎn) n1i??i損 失式中 P ——切削功率，單位 KW；切 削P ——空轉(zhuǎn)功率，單位 KW；空 轉(zhuǎn)黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁(yè)P(yáng) ——與負(fù)荷成正比的功率損失，單位 KW。損 失每根主軸的切削功率，由選定的切削用量按公式計(jì)算或查表獲得；每個(gè)軸上的空轉(zhuǎn)功率按［1］中的表 4－6 確定；每個(gè)軸上的功率損失，一般可取所傳遞功率的 1%。(1)切削功率的計(jì)算 主軸 15 加工的工序內(nèi)容和切削用量。主軸 15 的切削轉(zhuǎn)矩 T =31.6D f HB 。175.08.6.0進(jìn)給量 f ＝60mm/min＝(60÷155)mm/r = 0.387mm/min1布氏硬度 HB＝HB － （HB －HB ）＝240－ （240－190）＝223.33max3maxax31切削轉(zhuǎn)矩 T =31.6D f HB175.08.6.0＝31.6×11.7 ×0.156 ×223.33. 8.06.0＝31.6×6.326×0.229×25.667=1175.11N.mm主軸 15 的切削功率 P ＝ ＝ ＝0.018KW1DTvπ97406.514.3217?主軸 1～18 加工的工序內(nèi)容和切削用量一樣，主軸 1～18 的切削功率一樣。主軸1～18 的切削轉(zhuǎn)矩 T =10D f HB 。29.1806.進(jìn)給量 f ＝60mm/min＝60÷375mm/r = 0.16mm/min布氏硬度 HB＝HB － （HB －HB ）＝240－ （240－190）＝223.33max3maxax31切削轉(zhuǎn)矩 T ＝10D f HB29.1806.＝10×13.9 ×0.16 ×223.33.8.06.0＝10×148.5×0.231×25.67＝8799.3037N·mm主軸 1～18 的切削功率 P ＝ ＝ ＝0.33KW2DTvπ97409.134.860789?主軸 9 的切削轉(zhuǎn)矩 T =10D f HB 。3.186.進(jìn)給量 f ＝60mm/min ＝(60÷460)mm/r = 0.13mm/min3布氏硬度 HB＝HB － （HB －HB ）＝240－ （240－190）＝223.33max3maxax31黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè)切削轉(zhuǎn)矩 T ＝10D f HB39.1806.＝10×18.5 ×0.13 ×223.33.8.06.0＝10×255.6385×0.13×25.67＝8530.9128N·mm主軸 10 的切削功率 P ＝ ＝ ＝0.37KW3DTvπ974025.184.397025?主軸 16 的切削轉(zhuǎn)矩 T4=10D f HB.186.進(jìn)給量 f4＝60mm/min＝(60÷460)mm/r = 0.13mm/min布氏硬度 HB＝HB － （HB －HB ）＝240－ （240－190）＝223.33max3maxax3切削轉(zhuǎn)矩 T4＝10D f HB9.1806.＝10×20.5 ×0.13 ×223.33.8.06.0＝10×310.6936×0.13×25.67＝10368.1568N·mm主軸 16 的切削功率 P4＝ ＝ ＝0.49KWDTvπ9705.814397026.?主軸的切削轉(zhuǎn)矩 T5=10D f HB.186.進(jìn)給量 f5＝60mm/min＝(60÷520)mm/r = 0.031mm/min布氏硬度 HB＝HB － （HB －HB ）＝240－ （240－190）＝223.33max3maxax3切削轉(zhuǎn)矩 T5＝10D f HB9.1806.＝10×8 ×0.031 ×223.33.8.06.0＝10×51.984×0.0617×25.67＝823.345N·mm主軸 16 的切削功率 P5＝ ＝ ＝0.044KWDTvπ9740814.307825?主軸 2 的切削轉(zhuǎn)矩 T6=10D f HB.186.進(jìn)給量 f6＝60mm/min＝(60÷340)mm/r = 0.176mm/min布氏硬度 HB＝HB － （HB －HB ）＝240－ （240－190）＝223.33max3maxax31切削轉(zhuǎn)矩 T6＝10D f HB9.1806.黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁(yè)＝10×16 ×0.176 ×223.339.18.06.0＝10×194.0117×0.249×25.67＝12406.92N·mm主軸 16 的切削功率 P6＝ ＝ ＝0.433KWDTvπ9740164.309721?主軸 11、10、8、17、12、14 的切削轉(zhuǎn)矩 T7=10D f HB9.806.進(jìn)給量 f7＝60mm/min＝(60÷460)mm/r = 0.13mm/min布氏硬度 HB＝HB － （HB －HB ）＝240－ （240－190）＝223.33max31maxax31切削轉(zhuǎn)矩 T7＝10D f HB9.806.＝10×8.5 ×0.13 ×223.33.18.06.0＝10×58.33×0.196×25.67＝2927.34N·mm主軸 16 的切削功率 P7＝6× ＝6× ＝0.83KWDTvπ9405.81439702.?主軸 13 的切削轉(zhuǎn)矩 T8=10D f HB.186.進(jìn)給量 f8＝60mm/min＝(60÷460)mm/r = 0.13mm/min布氏硬度 HB＝HB － （HB －HB ）＝240－ （240－190）＝223.33max3maxax3切削轉(zhuǎn)矩 T8＝10D f HB9.1806.＝10×8.5 ×0.13 ×223.33.8.06.0＝10×58.33×0.196×25.67＝2927.34N·mm主軸 16 的切削功率 P8＝ ＝ ＝0.14KWDTvπ97405.8143297.?主軸 3、5、6 的切削轉(zhuǎn)矩 T9=10D f HB.1806.進(jìn)給量 f9＝60mm/min＝(60÷469)mm/r = 0.13mm/min布氏硬度 HB＝HB － （HB －HB ）＝240－ （240－190）＝223.33max3maxax3切削轉(zhuǎn)矩 T9＝10D f HB9.1806.＝10×6.7 ×0.13 ×223.33.8.06.0黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁(yè)＝10×37.114×0.196×25.67＝1867.342N·mm主軸 16 的切削功率 P9＝3× ＝3× ＝0.27KWDTvπ7407.61439708.2?主軸 4 的切削轉(zhuǎn)矩 T10=10D f HB.186.進(jìn)給量 f10＝60mm/min＝(60÷460)mm/r = 0.13mm/min布氏硬度 HB＝HB － （HB －HB ）＝240－ （240－190）＝223.33max3maxax3切削轉(zhuǎn)矩 T10＝10D f HB9.1806.＝10×8.5 ×0.13 ×223.33.8.06.0＝10×58.33×0.196×25.67＝2934.77N·mm主軸 16 的切削功率 P10＝ ＝ ＝0.14KWDTvπ97405.814327.9?切削功率 P ＝ P ＝P +P + P + P4+ P5+ P6+ P7+ P8+ P9+ P10切 削n1i??i切 削 123＝3.065KW(2)空轉(zhuǎn)功率的計(jì)算 主軸 3、4、5、6、11、12、14、9、8、10、13、17 的空轉(zhuǎn)功率按［1］中的表 4－6 得：P ＝0.031KW。1空 轉(zhuǎn)主軸 1、18 的空轉(zhuǎn)功率查［1］中的表 4－6 得：P ＝0.028KW。2空 轉(zhuǎn)主軸 15 的空轉(zhuǎn)功率查［1］中的表 4－6 得：P ＝0.025KW。3空 轉(zhuǎn)主軸 2 的空轉(zhuǎn)功率按［1］中的表 4－6 得：P ＝0.024KW。4空 轉(zhuǎn)主軸 7 的空轉(zhuǎn)功率按［1］中的表 4－6 得：P 空轉(zhuǎn) 5＝0.035KW。傳動(dòng)軸 16 的總空轉(zhuǎn)功率查［1］中的表 4－6 得：P 空轉(zhuǎn) 6 ＝0.13KW。 P = P ＝12×P +2×P +P +P +P +P 空轉(zhuǎn) 6空 轉(zhuǎn)n1i??i空 轉(zhuǎn) 1空 轉(zhuǎn) 2空 轉(zhuǎn) 3空 轉(zhuǎn) 空 轉(zhuǎn) 5空 轉(zhuǎn)＝12×0.031+2×0.028+0.025+0.024+0.13＝0.607KW(3)損失功率的計(jì)算 總的功率損失 P ＝ P ＝0.20KW損 失n1i??i損 失黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 18 頁(yè)多軸箱所需功率 P ＝P + P + P ＝3.065+0.607+0.20＝3.872KW多 軸 箱 切 削 空 轉(zhuǎn) 損 失4.3 多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)4.3.1 擬定傳動(dòng)路線把主軸 12、13、14 視為一組同心圓主軸，在其圓心（即三主軸軸必組成的三角形外接圓圓心）處設(shè)中心傳動(dòng)軸 26；把主軸 14、9、10 視為一組同心圓主軸，在其圓心（即三主軸軸必組成的三角形外接圓圓心）處設(shè)中心傳動(dòng)軸 24；把主軸 10、11 視為一組直線分布主軸，在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸 25；把主軸 9、8 視為一組直線分布主軸，在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸 23；把主軸7、5、4 視為一組同心圓主軸，在其圓心（即三主軸軸必組成的三角形外接圓圓心）處設(shè)中心傳動(dòng)軸 22，再在 22 軸上加齒輪連接主軸 8；把主軸 6、3、2 視為一組同心圓主軸，在其圓心（即三主軸軸必組成的三角形外接圓圓心）處設(shè)中心傳動(dòng)軸 20，其中6、5、3 是分布在一個(gè)圓上；中心傳動(dòng)軸 2 與中心傳動(dòng)軸 1 用中心傳動(dòng)軸 19 傳動(dòng)；把主軸 18、17 視為一組直線分布主軸，在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸28；把主軸 17、16、15 視為一組同心圓主軸，在其圓心（即三主軸軸必組成的三角形外接圓圓心）處設(shè)中心傳動(dòng)軸 27；用 21 軸將各傳動(dòng)于主傳動(dòng)輪相連，達(dá)到傳動(dòng)的目的。4.3.2 確定驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)尺寸根據(jù)原始依據(jù)圖 4.1，算出驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)尺寸，如表 4.2 所示。表 4.2 驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)值坐標(biāo) 銷 01驅(qū)動(dòng)軸 0 主軸 1 主軸 2 主軸 3 主軸 4 主軸 5X 0.000 0.000 190.000 114.5.00068.000 170.000 135.000Y 0.000 27.000 64.000 47.000 37.07.000 77.000 55.000黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁(yè)坐標(biāo) 主軸 6 主軸 7 主軸 8 主軸 9 主軸 10 主軸 11 主軸 12X 78.000 78.000 95.000 26.000 97.000 93.500 77.500Y 25.000 75.000 129.000 190.000 228.000 301.000 301.000坐標(biāo) 主軸 13 主軸 14 主軸 15 主軸 16 主軸 17 主軸 18X 96.00 41.00 101.000 30.000 126.000 190.00Y 224.000 216.000 65.000 52.000 6.000 64.004.3.3 確定傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù)(1)確定傳動(dòng)軸 20 的位置及各齒輪的齒數(shù) 傳動(dòng)軸 20 的位置為主軸 3、5、6、2同心圓圓心，可通過作圖初定。為保證齒輪齒根強(qiáng)度，應(yīng)使齒根到孔壁或鍵槽的壁厚α≥2m(m 為齒輪模數(shù))。若取 m＝2， ＝ ＝ ＝20，則從圖中量得中心距z356＝55mm，并按［1］中公式(4-3)、式(4－5)、式(4－6)依次求得 、A206? z20、 、 、 齒數(shù)以及轉(zhuǎn)速。即：'z9z1＝ － ＝ －20＝35 （設(shè)在第Ⅰ排）'20mAz625?＝n ＝(469× )r/min＝268r/min 2015'20' 3由 =49， =77， =460， =340 20?21?n12則 = = =1.27U20?6834= =25 z20)1(umA?= - =24 20?2黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁(yè)= × =22z12n1軸 19 上的齒輪為惰輪，則只起到傳動(dòng)的作用，取 =19z19(2)確定傳動(dòng)軸 22 的位置及其與主軸 4、7、8 間的齒輪副齒數(shù) 傳動(dòng)軸 22 中心取在主軸 4、7、8 的同心圓上，取中心距 ＝35mm，從而確定傳動(dòng)軸 22 的位置，則A25?=17 取模數(shù) m＝2 按公式求得：z2= × =268× =315.3n25zZ2170軸 26 到軸 4 傳動(dòng)副的確定，中心距 ＝47mm，模數(shù) m＝2，傳動(dòng)比2?＝1.65 按公式得：U27?＝ ＝ ≈30'2Z)1(umA?）（ 65.1247?= - =17（設(shè)在第Ⅱ排）72?'同理 =188=184(3)確定傳動(dòng)軸 24 的位置及各齒輪齒數(shù) 24 軸分布在 14、9、10 的同心圓上的。由于 =93，再由公式：A98?= × =20Z9n89則知道 =60，取模數(shù) m=2,則由公式 249?= - =40 249?9同理 = - =2010A= - =20Z424?黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁(yè)取 =32（23 軸只為傳動(dòng)軸）Z23(4)確定傳動(dòng)軸 26 的位置及其與軸 12、13 間的齒輪副齒數(shù) 傳動(dòng)軸 26 中心取在主軸 12、13 按直線分布上，同時(shí)也分布在 14、13 按直線分布上。取模數(shù)m＝2， =20,則知道 26 軸分布在 13、14 軸的垂直平分線上。取 =20，則 =13 Z26n13= = =460 中心矩 =52，由公式n146'2A261?＝ =26'26Z)(um?= - =26 12261?'26(5)確定傳動(dòng)軸 27 的位置及其與軸 15、16、17 間的齒輪副齒數(shù) 傳動(dòng)軸 27 中心取在主軸 16、17 按直線分布上。取模數(shù) m＝2， =22,中心矩Z27=75， =72,m=2。由公式 ： A271?2716?＝ =30 （m=3）'27Z)1(uA?= - =2716276?'27= - =30'71由 =8681?=460,n7=375,m=2。18= × =25Z18718取 =25（28 軸為傳動(dòng)軸）28(6)確定驅(qū)動(dòng)軸 0 的位置及其與軸 21 間的齒輪副齒數(shù) 驅(qū)動(dòng)軸 0 在箱體的中心線上，21 軸的軸心在 16、6 軸按直線分布上，取齒輪 0 的模數(shù) m＝3 以及轉(zhuǎn)速為黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22 頁(yè)=500，按公式得：n0= × =18Z016n01621 軸為傳動(dòng)軸，取 =20，則'21= × =450210210由 =56A621?= × =36，取 m=3 Z216n216將傳動(dòng)設(shè)計(jì)的全部齒輪齒數(shù)、模數(shù)及所在排數(shù)，按規(guī)定格式標(biāo)在傳動(dòng)系統(tǒng)圖（圖001）中。最后計(jì)算各主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速如表 4.3 所示（與原始依據(jù)圖的要求基本一至，轉(zhuǎn)速相對(duì)損失在 5％以內(nèi)） ；潤(rùn)滑泵轉(zhuǎn)速也符合要求。4.4 繪制多軸箱總圖及零件圖4.4.1 多軸箱零件設(shè)計(jì)多軸箱總圖設(shè)計(jì)中，大多數(shù)零件是選用通用件、標(biāo)準(zhǔn)件和外購(gòu)件；對(duì)于變位齒輪、專用軸等零件，則設(shè)計(jì)零件圖。4.4.2 多軸箱總圖設(shè)計(jì)通用多軸箱總圖設(shè)計(jì)包括繪制主視圖、展開圖，繪制裝配表，制定技術(shù)條件等四部分。(1)主視圖 主要表明多軸箱主軸位置及齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，齒輪齒數(shù)、模數(shù)及所在排數(shù)，潤(rùn)滑系統(tǒng)等。因此，繪制主視圖就是在設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖上標(biāo)出各軸編號(hào)，畫出潤(rùn)滑系統(tǒng)，標(biāo)注主軸、油泵軸、驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速、油泵軸轉(zhuǎn)向、驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)向及坐標(biāo)尺寸、最低主軸高度尺寸及箱體輪廓尺寸等。并標(biāo)注部分件號(hào)。(2)展開圖 其特點(diǎn)是軸的結(jié)構(gòu)圖形多。各主軸、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)軸及軸上的零件大多是通用化的，且是有規(guī)則排列的。一般采用簡(jiǎn)化的展開圖并以裝配表相互配合，表黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁(yè)明多軸箱各軸組件的裝配結(jié)構(gòu)。繪制具體要求如下：1)展開圖主要表示各軸及軸上零件的裝配關(guān)系。2)對(duì)結(jié)構(gòu)相同的同類型主軸、傳動(dòng)軸可只畫一根，在軸端注明相同軸的軸號(hào)即可。3)展開圖上應(yīng)完整標(biāo)注多軸箱的三大箱體厚度尺寸及箱壁和內(nèi)腔有關(guān)聯(lián)洗尺寸、主軸外伸長(zhǎng)度等。(3)多軸箱技術(shù)條件 多軸箱總圖上應(yīng)注明多軸箱箱部裝要求。即：1)多軸箱制造和驗(yàn)收技術(shù)條件：多軸箱按 ZBJ58011-89《組合機(jī)床多軸箱制造技術(shù)條件》進(jìn)行制造，按 ZBJ58011-89《組合機(jī)床多軸箱驗(yàn)收技術(shù)條件》進(jìn)行驗(yàn)收。2)主軸精度：按 JB3043-82《組合機(jī)床多軸箱精度》標(biāo)注進(jìn)行驗(yàn)收。(4)主軸和傳動(dòng)軸裝配表（表 4.3） 把多軸箱中每根軸（主軸、傳動(dòng)軸、油泵軸）上齒輪套等基本零件的型號(hào)規(guī)格、尺寸參數(shù)和數(shù)量及標(biāo)準(zhǔn)件、外購(gòu)件等，按軸號(hào)配套，用裝配表表示。這樣使圖表對(duì)照清晰易看，節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間，方便裝配。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 24 頁(yè)圖 4.3 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 25 頁(yè)結(jié)論組合機(jī)床的設(shè)計(jì)讓讓我想到大二設(shè)計(jì)的二級(jí)減速箱的設(shè)計(jì)，都設(shè)計(jì)到了齒輪的擺放，潤(rùn)滑等相同的問題。不同的是這次設(shè)計(jì)的潤(rùn)滑是由供油系統(tǒng)賴提供潤(rùn)滑。齒輪的定位是由定位套筒定位和軸端的擋圈定位。軸承的選用是以往設(shè)計(jì)中沒設(shè)計(jì)到的，選用了深溝球軸承和推力球軸承的配合使用，因?yàn)殂@孔需要的軸向力很到，而深溝球軸承只能承受很小的軸向力，為保證鉆孔時(shí)候機(jī)床的正常使用，必須配合推力球軸承。這次的設(shè)計(jì)主要參考的資料是謝家贏主編的機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，還有機(jī)械手冊(cè)。讓我學(xué)會(huì)了如何使用手中的參考資料，如何和以往設(shè)計(jì)中相同之處和不同之處聯(lián)系起來，通過對(duì)比讓我受益匪淺。此次設(shè)計(jì)繪圖先使用手工繪制草圖，然后使用計(jì)算機(jī) AutoCAD 繪圖，通過這次設(shè)計(jì)讓我熟練的使用這個(gè)軟件。黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 26 頁(yè)致 謝首先感謝我的導(dǎo)師賈百合老師，他的博學(xué)多才令人折服。我在做畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，遇到了不少困難，尤其是機(jī)構(gòu)和制圖方面的一些小細(xì)節(jié)，在導(dǎo)師一遍一遍不厭其煩的指導(dǎo)下改了又改，最終做出了令自己比較滿意的設(shè)計(jì)。曾經(jīng)一度真的進(jìn)展不下去了，因?yàn)橛械臅r(shí)候真不知道要怎么才能解決讓人崩潰的、以自己的能力根本就沒有發(fā)現(xiàn)的棘手問題。現(xiàn)在想來，在導(dǎo)師的攙扶下走過的這半年做設(shè)計(jì)的過程，自己還真的長(zhǎng)進(jìn)不少，賈老師，謝謝啦！當(dāng)然在做設(shè)計(jì)的過程中，很多老師也功不可沒。因?yàn)槊總€(gè)老師都有自己的強(qiáng)項(xiàng)，他們?cè)诤妥约旱牡茏又v些要點(diǎn)的時(shí)候，我們都可以去聽，去提問題。提醒我從多面去檢查設(shè)計(jì)中可能存在的問題。本組同甘共苦的兄弟們，我畢業(yè)設(shè)計(jì)能按時(shí)按質(zhì)的完成離不開你們的幫助。在一起討論時(shí)讓我收益頗多，都真誠(chéng)拿出自己解決問題的經(jīng)驗(yàn)，讓我少走了彎路，讓我的設(shè)計(jì)漸漸成熟。還有一些根本不認(rèn)識(shí)但給我們做設(shè)計(jì)提供了許多方便的人，如機(jī)房管理員，為了不耽誤我們做設(shè)計(jì)，周末也照上班等，細(xì)數(shù)、細(xì)想真讓人感動(dòng)。難得有機(jī)會(huì)在這里誠(chéng)謝各位。祝各位：永遠(yuǎn)快樂！生活完美！我會(huì)永遠(yuǎn)記得您！黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 27 頁(yè)參考文獻(xiàn)［1］ 謝家瀛．組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.8［2］ 陳立德．機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)．北京：高等教育出版社，2006.4［3］ 鄭修本．機(jī)械制造工藝學(xué)（第 2 版） 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