阀体卧式双面专用机床设计毕业设计论文.doc

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1、阀体双面卧式专用机床设计摘 要应用组合机床加工大批量零件，快捷高效，生产效率高是机械加工的发展方向。本次设计任务是：阀体双面卧式组合钻床及主轴箱设计。设计过程主要阐述了组合钻床的工作原理，设计过程，与通用机床和普通专用机床相比的优越性，并对其主轴箱进行设计和计算。本课题设计的基本任务是完成机械部分的设计，主要有被加工零件的工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、主轴箱装配图，以及重要零件的绘制。在设计过程中根据实际情况取得相关数据，参考有关资料，吸取前人的设计经验，并根据客观实际和掌握的现有知识进行改进。主轴箱是组合机床的主要部件之一，按专业要求进行设计，由通用部件组成。其主要作用是：根据被加工零

2、件的加工要求安排各主轴位置，并将动力与运动由电机或动力部件传给各工作主轴，使之得到要求的转速和转向。关键词：阀体，组合钻床，主轴箱 Body double horizontal special machine tool designABSTRACTApplication of combination of machining parts in large quantities, fast and efficient, high productivity is machining direction. The design task is: pump body of gear pump conn

3、ection hole drilling machine and spindle box mix design. The design process focused on the combination of drilling the working principle of the design process, and general machine tool and general compared to the advantages of a dedicated machine, and the spindle box design and calculation. The subj

4、ects basic task is to design the mechanical parts to complete the design, the main parts of the process by processing maps, schematic processing, machine tools Contact size map, spindle box assembly, as well as important parts of the drawing.During the design process, the actual situation in accorda

5、nce with relevant data, reference information, learn from previous design experience, and based on objective reality and, if available, to improve existing knowledge. Combination of machine tool spindle box is one of the main components, designed by professional requirements, from general-purpose co

6、mponents. Its main role is to: be processed in accordance with the processing requirements of parts arranged for the main location, and power and exercise power from the motor or the working parts to the main axis, so that it can be the requirements of speed and steering. KEY WORDS:body, combination

7、, special machine, spindle box目录前言1第1章 机床简介及设计要求、目的31.1机床在国民经济的地位及发展简史31.2 机床设计的目的、要求41.2.1 设计目的41.2.2 设计要求4第2章 总体方案设计52.1工艺方案52.2 配置形式62.2.1 确定组合机床的配置形式和结构方案62.3“三图一卡”的编制72.3.1 被加工零件图72.3.2 加工示意图82.3.3 机床联系尺寸图12第三章 多轴箱设计173.1 绘制多轴箱设计原始依据图173.2 主轴、齿轮的确定及动力计算193.2.1 主轴型式和直径、齿轮模数的确定193.2.2 多轴箱所需动力的计算2

8、03.3 多轴箱传动设计213.3.1 拟定传动路线213.3.2 确定驱动轴、主轴坐标尺寸223.3.3 计算各传动轴的坐标223.3.4 绘制坐标检查图253.4 多轴箱总图设计263.4.1 主视图263.4.2 展开图283.4.3 主轴和传动轴装配表303.5 多轴箱零件设计333.5.1 专用零件工作图333.5.2 箱体补充加工图343.6 多轴箱中轴的校核计算373.7 齿轮强度的校核计算37结论41谢 辞42参考文献43前言组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多任务序、多面或多任

9、务位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自

10、动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达0.05毫米1000毫米，表面粗糙度可低达2.50.63微米；镗孔精度可达IT76级，孔距精度可达O.03O.02微米。专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺

11、寸，但对部件结构未作规定。通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构

12、和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。 第1章 机床简介及设计要求、目的1.1机床在国民经济的地位及发展简史现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，日益广泛的使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些技术设备与装备，又必须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、冲压和切削加工设备等。由于机械零件的形状精度、尺寸精

13、度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法来达到，特别是形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。因此，机床是现代机械制造业中最重要的加工设备。在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量，约占机械制造总工作量的40%60%，机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。可以这样说，如果没有机床的发展，如果不具备今天这样品种繁多、结构完善和性能精良的各种机床，现代社会目前所达到的高度物质文明将是不可想象的。一个国家要繁荣富强，必须实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，这就需要一个强大的机械制造业为国

14、民经济各部门提供现代化的先进技术设备与装备，即各种机器、仪器和工具等。然而，一个现代化的机械制造业必须要有一个现代化的机床制造业做后盾。机床工业是机械制造业的“装备部”、“总工艺师”，对国民经济发展起着重大作用。因此，许多国家都十分重视本国机床工业的发展和机床技术水准的提高，使本国国民经济的发展建立在坚实可靠的基础上。机床是人类在长期生产实践中，不断改进生产工具的基础上生产的，并随着社会生产的发展和科学技术的进步而渐趋完善。最原始的机床是木制的，所有运动都是由人力或畜力驱动，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它们实际上并不是一种完整的机器。现代意义上的用于加工金属机械零件的机床，是在18

15、世纪中叶才开始发展起来的。至19世纪末，车床、钻床、镗床、刨床、拉床、铣床、磨床、齿轮加工机床等基本类型的机床已先后形成。我国的机床工业是在1949年新中国成立后才开始建立起来的。解放前，由于长期的封锁统治和19世纪中叶以后帝国主义的侵略和掠夺，我国的工农业生产非常落后，既没有独立的机械制造业，更谈不上机床制造业。至解放前夕，全国只有少数城市的一些规模很小的机械厂，制造少量简单的皮带车间、牛头刨床和砂轮等；1949年全国机床产量仅1000多台，品种不到10个。我国机床行业的发展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，与世界先进水平相比，还有较大差距。为了适应我国工业、农业、国防和科学技术

16、现代化的需要，为了提高机床产品在国际市场上的竞争能力，必须深入开展机床基础理论研究，加强工艺试验研究，大力开发精密、重型和数控机床，使我国的机床工业尽早跻身于世界先进行列。1.2 机床设计的目的、要求1.2.1 设计目的机床设计毕业设计，其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅数据等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养基本的设计方法，并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。1.2.2 设计要求评价机床性能的优劣，主要是根据技术经济指

17、标来判定的。技术先进合理，亦即“质优价廉”才会受到用户的欢迎，在国内和国际市场上才有竞争力。机床设计的技术经济指针可以从满足性能要求、经济效益和人机关系等方面进行分析。第2章 总体方案设计图2-1 阀体加工工序图2.1工艺方案根据工件示意图，工件材料HT250，HB200241。该零件主要是在工件双面进行多孔加工，属大批量的大、中零件加工，因为是只完成钻孔工序，所以选择双面机床。工件安装在机床的固定夹具里，夹具和工件都固定不动。因为被加工零件进行侧面加工且采用底面易定位。所以选择卧式机床。机床工作循环如下：上料工件夹紧滑台快进滑台锁紧主轴启动钻孔靠模带动麻花钻工进进给滑台快退麻花钻后退滑台快退

18、工件松开下料本设计是钻孔这一单一工序。2.2 配置形式零件加工工艺方案将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。考虑到被加工的零件是钻6个阀体孔，而且这是沿法兰盘360圆周方向性并在竖直方向上的非等分分布，并针对零件的形状、大小、材料、硬度、刚性、加工部位的结构特点、加工精度、表面粗糙度以及定位、夹紧方法、工艺过程、所采用的刀具及切削用量、现场的环境和条件、生产率要求等。由于此设计是对6个孔钻孔，用一个工位完成。制定工艺方案1.装卸、夹紧；2.钻孔。2.2.1 确定组合机床的配置形式和结构方案通常，在确定工艺方案的同时，也就大体上确定了组合机床的配置形式和结构方案。但是还要考虑下

19、列因素的影响。1. 加工精度的影响工件的加工精度要求，往往影响组合机床的配置形式和结构方案，例如，加工精度要求高时，应采用固定夹具的单工字节合机床，加工精度要求低时，可采用移动夹具的多任务字节合机床；工件各孔间的位置精度要求高时，应采用在同一工位上对各孔同时精加工的方法；工件各孔同轴度要求高时，应单独采用精加工等。2. 工件结构状况影响工件的形状、大小和加工部位的结构特点，对机床的结构方案也有一定的影响。例如，对于外形尺寸和重量较大的工件，一般采用固定夹具的单工字节合机床，对多任务序的中小型零件，则宜采用移动夹具的多任务字节合机床；对于大直径的深孔加工，宜采用具有刚性主轴的立式组合机床等。3.

20、 生产率的影响生产率往往是决定采用单工字节合机床、多任务字节合机床还是组合机床自动线的重要因素。例如，从其它因素考虑应采用单工字节合机床，但由于满足不了生产率的要求，就不得不采用多任务字节合机床，甚至自动线来进行加工。而在多任务字节合机床时，还要考虑：工位数不超过2 3个，并能满足生产率要求时，应选用移动工作台式组合机床；工位数超过4个时才选用回转工作台或鼓轮式组合机床。4. 现场条件的影响使用组合机床的现场条件对组合机床的结构方案也有一定的影响。例如使用单位的气候炎热，车间温度过高，使用液压传动机床不够稳定，则宜采用机械传动的结构形式；使用单位刃磨刀具、维修、调整能力以及车间布置得情况，都将

21、影响组合机床的结构方案。2.3“三图一卡”的编制编制“三图一卡”的工作内容包括：绘制被加工零件图、加工示意图、机床联系尺寸图，编制生产率计算卡。“三图一卡”是组合机床总体方案的具体体现。2.3.1 被加工零件图 在被加工零件图上标注的内容有：1.加工零件的形状、主要轮廓尺寸和本机床要加工部位的尺寸、精度 、表面粗燥度、形位精度等技术要求，以及对上道工序的技术要求等。2.本工序所选定的定位基准，夹紧部位及夹紧方向。3.被加工零件的名称、编号、材料、硬度及被加工部位的加工余量等。遵循绘制被加工零件图的规定画出零件图见图2-1。2.3.2 加工示意图1.在加工示意图在标注的内容有：(1).机床的加工

22、方法，切削用量，工作循环和工作行程。(2).工件、夹具、刀具及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸。(3).主轴的结构类型、尺寸及外伸长度；刀具类型、数量和结构尺寸；导向装置、攻螺纹靠模装置的结构尺寸；刀具与导向装置的配合，刀具、主轴之间连接方式。2.选择刀具、导向及有关计算(1).刀具的选择选择刀具，应考虑工艺要求与加工尺寸精度、工件材质、表面粗糙度及生产率的要求。只要条件允许应尽量选用标准刀具。为了提高工序集中程度或满足精度要求，可以采用复合刀具。孔加工刀具的长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端与导向套之间有3050mm距离，以便于排出切削和刀具磨损后又一定的向前调整量。所以，根据零件要加工的孔

23、是6个通孔，参照以上要求，依据加工孔尺寸大小选择20麻花钻。(2). 导向套的选择1) 选择导向类型导向装置有两大类，即固定式导向和旋转式导向。在加工孔径不大于40mm或摩擦表面线速度小于20m/min时，一般采用固定式导向，刀具或刀杆的导向部分，在导向套内即转动又作轴向移动。固定导向装置一般由中间套、可换导套华人压套螺钉组成。中间套的作用是在可换导套磨损后，可较为方便的更换，不会破坏钻模体上的孔的精度。所以本设计选择固定式导向套。2) 确定导向数量、选择导向参数导向数量应根据刀件形状、内部结构、刀具刚性、加工精度及具体加工情况决定。通常对于小孔加工用单个导向加工。导向的主要参数包括：导套的直

24、径及公差配合，导套的长度、导套离工件端面的距离等。导套的直径为20mm，导套长度 为（24）D =4080mm，取55mm 。导套到工件端面的距离为20mm 。3. 初定切削用量查表2-1用高速钢加工铸铁件的切削用量：表2-1 钻孔的切削用量加工直径（毫米）HB160200HB200241HB300400切 削 用 量V（米/分）f（毫米/转）V（米/分）f（毫米/转）V（米/分）f（毫米/转）122216240.200.4010180.180.255120.150.20 因为工件材料强度是HB161241，所以初选v为15米/分，f为0.2毫米/转。 确定钻孔深度为30毫米根据以上数据查组合

25、机床设计书，公式3-1、3-2、3-3、3-4.可以计算出切削力P、切削扭矩M、切削功率N、刀具耐用度T 3-1 3-2 3-3 3-4 由3-1计算出P =3845.5N； 由3-2计算出M=21923Nmm；由3-3计算出N=0.54Kw；由3-4计算出T=35083min；式中： P切削轴向力（牛）； D钻头直径（毫米） ； F每转进给量（毫米/转）； M切削扭矩（牛/毫米）； N切削功率（千瓦）； T刀具耐用度（分）； V切削速度（米/分），通常根据钻孔深度L考虑修正系数Kv(表2-2),V=V公称Kv; HB零件的布氏硬度。通常给出一个范围，如HB180220。对于公式3-13-3取

26、最大值，对于公式3-4取最大硬度值减去硬度偏差值的三分之一。表2-2 速度修正系数L/D34455668810Kv0.90.80.80.70.70.60.650.60.60.5查组合机床设计书表3-4，3-5，3-6，4-1。得：加工20孔，被加工材料是铸铁时，主轴的直径最小为30 cm 。.4.初定主轴类型、尺寸、外伸长度和选择接杆、浮动卡头1)主轴类型主轴型式主要取决于进给抗力和主轴-刀具系统结构上的需要。主轴尺寸规格应根据选定的切削用量计算出切削扭矩M，查组合机床设计书表3-19，3-20，3-21，3-22。得：主轴的直径是35mm，主轴类型为前后支承均为圆锥滚子轴承的主轴。主轴外伸选

27、长主轴。接杆莫氏圆锥号为2。2) 接杆连接选择接杆主要是决定其号数，应根据刀具莫氏锥号和主轴外伸部分的内孔直径d1而定。选择接杆8（接杆8-L T0635-41，螺母36 T0642-41，垫37T0654-41，半圆键828（ GB1096-72） .5.确定动力部件的工作循环及工作行程动力部件的工作循环是指：加工时动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置又返回到原始位置的动作过程。工作进给长度 应等于工件加工部位长度L与刀具切人长度 和切出长度之和。切入情况应根据工作端面的误差情况在510mm间选择，此处选 =8mm,切出长度根据表324选取=d+(38)mm=+(38)mm=1015mm

28、此处选=15mm因为是通孔，所以=L+=10+15+30=55mm快退长度等于快速引进与工件进给长度之和。快速引进是指动力部件把主轴箱连同刀具从原始位置送进到工作进给开始位置，其长度按加工具体情况确定。快退155mm =100mm +55mm 动力部件总行程长度除了应保证要求的工作循环工作行程外，还要考虑装卸和调整刀具方便，即前后备量。总行程155mm+450mm+25mm=630mm图2-2 加工示意图2.3.3 机床联系尺寸图1.动力滑台的选择通常根据滑台的驱动方式所需进给力、进给速度、最大行程长度和加工精度等因素来选用合适的滑台。初选1HY型液压滑台：1) 选择动力滑台及附属部件根据动力

29、滑台中，液压滑台与机械滑台的优缺点的比较：快进转工进时，转换位置精度较低且考虑到超载保护方面的原因，选择液压滑台，根据前面计算得到的动力滑台每分钟进给量应比滑台的最小进给量大50%，选择1HY40型系列液压滑台。具体液压滑台的主要技术参数见下表2-3-3：表2-3-3-1 液压滑台主要技术参数型号台面宽台面长行程进给力快进速度 最小进给量1HY50500mm1000630320006.312.5根据1HY40系列液压滑台，选择该系列滑台的附属部件、支承部件以及配套设施部件，经过查组合机床设计简明手册可知，如下表2-4所示：表2-3-3-2 液压滑台附属部件部件型号行程立柱滑台侧底座立柱侧底座1

30、HY501HY50M1HY50GABABAB40063010001CL501CL50M1CC5011CC5021CC501M1CC502M1CD5011CD5021CD501M1CD502M由于该机床所选择的加工方式是卧式双面，则该液压滑台的配置型式为卧式。其具体配置时联系尺寸以及相关部件的位置关系根据组合机床设计简明手册中表5-3来确定，相关的图纸亦见参考书。2) 确定进给速度液压滑台是靠液压系统中变量叶片泵供油，进口节流调速来实现液压滑台的工作进给速度在一定范围内的无级调节。液压在确定刀具的切削用量是所规定的工作进给速度应大于滑台最小进给速度，1HY型滑台为无级变速，工作进给速度为1035

31、0范围内快速移动速度为定值。则选取滑台的型号为 1HY50M型 3) 确定滑台进程 由于滑台的行程除保证足够的工作行程外还应留有前备量和后备量。前备量的作用是使动力部件有一定的向前移动的余地，以弥补机床的制造误差及刀具磨损后能向前调整，前备量一般取值应大于1020mm本设计取前备量为25mm，后备量的作用是使动力部件有一定的向后移动的余地以方便装卸刀具，后备量一般不小于4050mm本设计取为450mm 所以总行程为：工作行程+前备量+后备量=155mm+25mm+460mm=630mm2. 动力箱的选用动力箱主要依据主轴箱所需的电动机功率来选用。主轴箱所需的电动机功率为： P主= P切+P空+

32、P附 P切= 0.54Kw 空可根据轴的直径及转速查资料，得P空0.186Kw P附是所传功率的1%。得P主=0.85Kw,所以动力箱电机功率应大于P=6xP=6x0.85kw=6.8Kw查组合机床设计简明手册，选择1TD50型动力箱。电动机型号Y160M-6，电动机功率7.5Kw，电动机转速970r/min，驱动轴转速为475r/min，动力箱输出轴至箱底面高度为169.5mm 。3. 确定装料高度装料高度是指及穿个上工件的定位基准面到地面的垂直距离。我国过去设计组合机床一般取装料高度 H=850mm 。为提高通用部件及支撑部件的刚度并考虑自动线设计时中间底座内袄安装夹具输送、冷却排屑装置，

33、新颁布的组合机床标准推荐装料高度H=1060mm，与国际标准（ISO）一致。在现阶段，设计组合机床时，装料高度视具体情况在H=850mm1060mm之间选取。本机床装料高度取H=900mm 。4. 确定夹具轮廓尺寸根据工件尺寸和形状，考虑工件的定位件、夹紧机构、刀杆导向装置的要求空间；并应满足排屑和安装的需要夹具底座的轮廓尺寸由与之配合的滑台底座轮廓尺寸，工件的轮廓尺寸形状，具体结构为：底座直径为800mm，高为340mm。5. 中间底座轮廓尺寸中间底座的轮廓尺寸要满足夹具在其上面安装连接的需要。其长度方向尺寸要根据所选动力部件（滑台和滑座）及其配套部件（侧底座）的位置关系，照顾各部件联系尺寸

34、的合理性来确定。非常重要的是，一定要保证加工终了位置时，工件端面至主轴箱前端面的距离不小于加工示意图上要求的距离。同时，要考虑动力部件处于加工终了位置时，主轴箱与夹具轮廓间应有便于机床调整、维修的距离。为便于切屑及冷却液回收，中间底座周边须有足够宽度的沟槽。因此，中间底座采用侧底座1CC501M。6. 初步确定多轴箱轮廓尺寸 标准中规定立式配置的多轴箱总厚度为325mm 宽度和高度按标准尺寸系列表选取，通用主轴箱箱体的前盖厚度为55mm ，基型后盖厚度为90mm，其余三种后盖厚度为50mm，100mm，125mm，绘制机床联系尺寸图时，着重要确定的尺寸是主轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度 。

35、主轴箱宽度B、高度H的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按下式确定：B=b+2 H=h+式中：b工件在宽度方向相距最远的两孔距离（毫米）； 最边缘主轴中心距箱外壁的距离（毫米）； h工件在高度方向相距最远的两孔距离（毫米）； 最低主轴高度（毫米）。b和h为已知尺寸。为保证主轴箱由排布齿轮的足够空间，取=100mm 。主轴箱最低主轴高度 须考虑到与工件最低孔位置、机床装料高度（H=900mm）、滑台滑座总高（H=360 ）、侧底座高度（560 ）、滑座与侧底座之间调整垫高度（5 ）等尺寸之间的关系来确定。对于该组合机床， 要保证润滑不致从主轴衬套处泄漏箱外，则：应大于85140mm 对于本

36、组合机床的设计为：=259.5mm 若取=120毫米，则可求出主轴箱轮廓尺寸为： B=b+2=263+200=463mm H=h+=253+259.5+100=612.5mm根据上述计算值，按主轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定主轴箱轮廓尺寸为：B=500mm, H=630mm。 7. 机床联系尺寸图的画法和步骤1）画主视图主视图的图形布置应与实际机床工作位置一致，并应选择适当的比例 。2）画左（右）视图重点在于表示清楚组合机床各部件在宽度方向的轮廓尺寸及相关位置，配合知识图完成联系尺寸图所要求表达的内容。3）在联系尺寸图上标注尺寸图2-3-3-3 尺寸联系总图第三章 多轴箱设计主轴箱是组合机床的

37、主要部件之一，按专用要求进行设计，由通用零件组成。其主要作用是，根据被加工零件的加工要求，安排各主轴位置，并将动力和运动由电动机或者动力部件传给各工作主轴，使之得到要求的转速和转向。主轴箱按结构大小分为大型主轴箱和小型主轴箱。按结构特点分为通用（标准）和专用主轴箱。1.通用零件选择本设计选用通用主轴箱。根据前面计算，主轴箱选择500630。（卧式）动力箱型号：1TD502.箱体类零件主轴箱箱体标准厚度为180 ,卧式的前盖厚度为55（兼作油池）基型后盖厚度为90 ,变型后盖厚度为50、100、125 三种，可根据主轴箱内传动系统安排等合理选用。3.轴类零件1）钻孔主轴：选择前后支承均为圆锥滚子

38、轴承的主轴。（组合机床设计pg83）主轴材料为40Cr钢，热处理C42。2）传动轴：选择钻孔用普通轴。传动轴材料为45钢，调质处理T215。3）齿轮：通用齿轮有三种，传动齿轮、动力箱齿轮和电机齿轮。材料均为45钢，热处理为齿部高频淬火G54。查通用齿轮的系列参数表。通用的齿轮有三种，即传动齿轮、动力箱齿轮和电机齿轮。材料均为45钢，热处理为齿部高频淬火G54。本机床齿轮的选用按照表3.1选用。3.1 绘制多轴箱设计原始依据图主轴箱是组合机床的重要部件之一，它关系到整个组合机床质量的好坏。主轴箱设计原始依据图，是根据“三图一卡”整理编绘出来的 ，其内容包括主轴箱设计的原始要求和已知条件。本组合机

39、床主轴箱设计的原始依据图应包括的主要内容如下： 在编制下图时从“三图一卡”中已知： 1. 主轴箱轮廓尺寸500630 2. 工件轮廓尺寸及各孔位置尺寸。 3. 工件与主轴箱相对位置尺寸。 根据这些资料可编制出主轴箱设计原始依据图主轴的工序内容，切削用量及主轴尺寸及动力部件的型号和性能参数如表3-1所示：表3-1 主轴外尺寸及切削用量 主轴外伸尺寸工序内容切削用量D/dLN（r/min）V(m/min)f(mm/r)Vf(mm/min)1、2、3、4、5、650/35115钻20239150.241.4注：1被加工零件编号及名称：箱体；材料：HT250 JB297-62；硬度: HB200-24

40、12动力部件型号：1TD50动力箱，电动机型号Y160M-6；功率P7.5 kw。图3-1所示为卧式双面6轴组合钻床左主轴箱设计原始依据图图3-1 多轴箱设计原始依据图3.2 主轴、齿轮的确定及动力计算3.2.1 主轴型式和直径、齿轮模数的确定(1)主轴形式的确定 主轴的型式和直径，主要取决于工艺方法、刀具主轴连接结构、刀具的进给抗力和切削转矩。如钻孔时常采用滚珠轴承主轴；扩、镗、铰孔等工序常采用滚锥主轴；主轴间距较小时常选用滚针轴承主轴。主轴1、2、3、4、5、6钻孔采用滚珠轴承主轴。主轴直径按加工示意图所示主轴类型及外伸尺寸可初步确定。传动轴的直径也可参考主轴直径大小初步选定。待齿轮传动系

41、统设计完后再检验某些关系轴颈。(2)主轴直径的确定 主轴1、2、3、4、5、6按加工示意图所示主轴类型及外伸尺寸初步确定为35mm。(3)齿轮模数的确定 齿轮模数m（单位为mm）一般用类比法确定，也可按公式估算。本次设计多采用类比法。同时为了便于生产，同一多轴箱中的模数规格一般不多余两种。现本设计中采用的模数为2、3mm。3.2.2 多轴箱所需动力的计算多轴箱的动力计算包括多轴箱所需要的功率和进给力两项。传动系统确定后，多轴箱所需功率P按下列公式计算： P = P + P + P= P + P + P式中P切削功率，单位KW； P空转功率，单位KW； P与负荷成正比的功率损失，单位KW。每根主

42、轴的切削功率，由选定的切削用量按公式计算或查表获得；每个轴上的空转功率按1中的表46确定；每个轴上的功率损失，一般可取所传递功率的1%。(1)切削功率的计算 主轴18加工的工序内容和切削用量一样，主轴1-8的切削功率一样。主轴1-8的切削转矩T=10 DfHB。主轴所需功率PP + P + P0.54+0.186+0.121%0.85KW所以多轴箱所需功率P=60.65=3.9KW3.3 多轴箱传动设计3.3.1 拟定传动路线 把主轴1、2视为一组直线分布主轴，在两主轴中心连线的垂直平分线上设中心传动轴8；把主轴3、4视为一组直线分布主轴，在两主轴中心连线的垂直平分线上设中心传动轴11；把主轴

43、5、6视为一组直线分布主轴，在两主轴中心连线的垂直平分线上设中心传动轴9；把传动轴8、9视为一组直线分布主轴，在两传动轴中心连线的垂直平分线上设中心传动轴7，中心传动轴8、7与驱动轴0，中心传动轴11、10、9、7与驱动轴0分别连接起来，形成多轴箱传动树形图（图4.2）。图中主轴16为“树梢”，驱动轴0为“树根”，各分叉点为传动轴711，轴7、8、9、10、11即为中心传动轴也为合拢传动轴；各轴间的传动副为“树枝”，箭头表示运动传递方向（路线）。运用传动树形图对多轴箱进行传动方案设计较为清晰、简便。 图3-3-1 多轴箱传动树形图3.3.2 确定驱动轴、主轴坐标尺寸 根据原始依据图3.1，算出

44、驱动轴、主轴坐标尺寸，如表4.2所示。表3-3-2 驱动轴、主轴坐标值坐标销0驱动轴0主轴1主轴2主轴3X0.00.0154.093.498.1Y0.0169.5229.5302.3409.3坐标主轴4主轴5主轴6X178.0272.0351.9Y481.7481.7409.33.3.3 计算各传动轴的坐标 (1) 传动比的分配使各主轴转速的相对转速损失在5%以内。由公式：V= 知：n=n=n=n=n=n=239r/min总传动比:传动比的分配为： (2)确定传动轴8的位置及其与主轴1、2间的齿轮副齿数 传动轴8中心取在主轴1、2的垂直平分线上，取中心距A85mm，从而确定传动轴8的位置。取模数m2，传动比u=9/8。按公式求得：zz24 zzz2445 （设在第排）把z z，z z设在第排n n/ u=215r/min(3)轴0到轴7传动副的确定，中心距A90mm，模数m3，传动比u2/3。按公式得： Z36 zZ24 因为n=485 r/min ,则n= nu=323 r/min （设在第IV排） (4)确定传动轴11的位置及其与轴3、4