1941_立臥式雙面44軸組合鉆床左主軸箱設(shè)計(jì),臥式,雙面,44,組合,鉆床,主軸,設(shè)計(jì) 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 1 頁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)說明書 第 2 頁圖 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?，可多面、多工位、多軸、多刀同時(shí)自動(dòng)加工。(3)加工精度穩(wěn)定。因?yàn)楣ば蚬潭?，可選用成孰的通用部件、精密夾具和自動(dòng)工作 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 3 頁循環(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。可按工件或工序要求，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)、 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 4 頁環(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?？刂撇考怯靡钥刂茩C(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)說明書 第 5 頁2. 加工工藝分析加工對(duì)象：在左面上鉆擴(kuò)孔材料牌號(hào)：HT250材料硬度：HB190-240加工內(nèi)容：在左面上鉆孔 4 個(gè)和鉆一個(gè)通孔生產(chǎn)批量：5000 萬臺(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。本工序中以上左端面面兩個(gè)工藝定位銷孔作為基準(zhǔn)，同時(shí)加工：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。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。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 6 頁多軸箱按結(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，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。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 7 頁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。擬定多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的基本方法是：先把全部主軸中心盡可能分布在幾個(gè)同心圓上，在各個(gè)同心圓的圓心上分別設(shè)置中心傳動(dòng)軸；非同心圓分布的一些軸，也宜設(shè)置中間傳動(dòng)軸；然后根據(jù)選定的各中心傳動(dòng)軸再取同心圓，并用最少的傳動(dòng)軸帶動(dòng)這些中心傳動(dòng)軸；最后通過合攏傳動(dòng)軸與動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸連接起來。(3)用最少的傳動(dòng)軸及齒輪副把驅(qū)動(dòng)軸和各主軸連接起來 在多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù) 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 8 頁圖中確定了主軸的位置、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上，首先分析主軸位置，擬定傳動(dòng)方案，選定齒輪模數(shù)，再經(jīng)過“計(jì)算、作圖和所次試湊”相結(jié)合的方法，確定齒輪齒數(shù)和中間傳動(dòng)軸的位置及轉(zhuǎn)速。(4)標(biāo)明動(dòng)力部件型號(hào)及其性能參數(shù)等。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 9 頁圖 4.1 多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖表 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)1 30/20 115鉆￠11.3 螺紋底通孔 380 13.5 502，3,4,532/20 115鉆 4-￠8.5 深24 458 12.5 504.2 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——5 選半徑為 20mm;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。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 10 頁(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。現(xiàn)本設(shè)計(jì)中采用的模數(shù)為 2mm。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)P ——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 1 的切削轉(zhuǎn)矩 T =10D1.9f HB 。18.06.進(jìn)給量 f ＝50mm/min＝(50÷380)mm/r = 0.13mm/r布氏硬度 HB＝HB － （HB －HB ）＝240－ （240－190）＝223.33max3maxax31切削轉(zhuǎn)矩 T =10D1.9f HB18.06.＝10×11.3 1.9×0.13 ×223.338.06.0＝10×100.20×0.196×25.667=5040.793N.mm主軸 1 的切削功率 P ＝ ＝ ＝0.197KW1DTvπ97401.34.5579?主軸 2～5 加工的工序內(nèi)容和切削用量一樣，主軸 2～5 的切削功率一樣。主軸2～5 的切削轉(zhuǎn)矩 T =10D f HB 。29.1806.進(jìn)給量 f ＝60mm/min＝60÷458mm/r = 0.131mm/r 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 11 頁布氏硬度 HB＝HB － （HB －HB ）＝240－ （240－190）＝223.33max31maxax31切削轉(zhuǎn)矩 T ＝10D f HB29.806.＝10×8.5 ×0.131 ×223.33.18.06.0＝10×58.33 ×0.197×25.67＝ 2949.742N·mm主軸 2～5 的切削功率 P ＝ ＝ ＝0.567KW2DTvπ97408.5143029.7?切削功率 P ＝ P ＝P +P + P + P4+ P5切 削n1i??i切 削 13＝2.465KW(2)空轉(zhuǎn)功率的計(jì)算 主軸 1、2、3、4、5 的空轉(zhuǎn)功率按［1］中的表 4－6 得：P＝0.031KW。1空 轉(zhuǎn)主軸 1 的空轉(zhuǎn)功率查［1］中的表 4－6 得：P 空轉(zhuǎn) 1＝0.030KW。主軸 2,3，4，5 空轉(zhuǎn)功率查［1］中的表 4－6 得：P ＝0.030KW。 3空 轉(zhuǎn)P = P ＝5×0.030空 轉(zhuǎn)n1i??i空 轉(zhuǎn)＝0.150KW(3)損失功率的計(jì)算 每根軸上的功率損失，一般可取所傳遞功率的 1%，故可忽略不計(jì)多軸箱所需功率 P ＝P + P + P ＝2.465+0.150+0＝2.615KW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 3、4、5 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 7；把主軸 1、2 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 6 ；中心傳動(dòng)軸 8 與驅(qū)動(dòng)軸 0 連接起來；主軸 5 通過中心傳動(dòng)軸 9 和油泵 10 相連。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 12 頁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 0.000 265 334 377 375 280 280Y 0.000 150 379.5 276 196 196 2684.3.3 確定傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù)(1)確定傳動(dòng)軸 7 的位置及各齒輪的齒數(shù) 傳動(dòng)軸 7 的位置為主軸 3、4、5 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z354Z＝60mm，并按［1］中公式(4-3)、式(4－5)、式(4－6)依次求得 73?A齒數(shù)以及轉(zhuǎn)速。即：＝ － ＝ －20＝40 （設(shè)在第Ⅰ排）'3zmA23260?＝n 3 ＝(458× )r/min＝ 916r/min 7'' 04由 =60， = 60， = =458 74?75?n12則 Z 4‘= 40 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 13 頁=40'5z軸 7 上的齒輪為惰輪，則只起到傳動(dòng)的作用，只排在第一排 (2) 8 傳動(dòng)副的確定 中心距 A ＝60mm，模數(shù) m＝2，傳動(dòng)比 u ＝2.335。 80? 80?按公式得：z ＝ ＝ ＝428)1(2um?）（ 35.26?z ＝ － Z 8＝18 （設(shè)在第Ⅳ排）0A(3) 確定傳動(dòng)軸 6 的位置及其與主軸 1、2 間的齒輪副齒數(shù) 傳動(dòng)軸 6 中心取在主軸 1、2 的垂直平分線上，取中心距 A1—6＝A 2—6＝56.857mm，從而確定傳動(dòng)軸 6 的位置。取模數(shù) m＝2，傳動(dòng)比 u ＝u ＝0.493。按公式求得：61?7Z1＝Z 2＝ ＝ ＝28)(m?）（ 493.012587??Z’1＝ Z’2＝ －z ＝ －28＝28 （設(shè)在第ⅢA6排）把 Z’1, Z’2 設(shè)在第Ⅲ排n6＝n 1 ＝(380× )r/min＝380r/min'Z28(4)確定傳動(dòng)軸 9 的位置及各齒輪齒數(shù) 9 軸中心取在主軸 5 和 10 軸的的按直線分布上。= n5× = 916r/min （設(shè)在第Ⅰ排）9Z5‘ 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 14 頁則知道 =60，取模數(shù) m=2,則由公式 A59?= - =40 Z599(6)確定驅(qū)動(dòng)軸 0 的位置 驅(qū)動(dòng)軸 0 在箱體的中心線上， 取齒輪 0 的模數(shù)m＝2 以及轉(zhuǎn)速為 =500 取 Z0=18 。n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 （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。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 15 頁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)說明書 第 16 頁圖 4.3 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 17 頁5.組合機(jī)床 CAD 系統(tǒng)開發(fā)與研究5.1. 組合機(jī)床 CAD 技術(shù)組合機(jī)床是用按系列化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的通用部件和按工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，屬于一次性設(shè)計(jì)、一次性制造的單件生產(chǎn)產(chǎn)品。因此，設(shè)計(jì)量大，設(shè)計(jì)工作復(fù)雜。在當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中，用戶對(duì)機(jī)床的技術(shù)先進(jìn)性、質(zhì)量可靠性以及供貨周期都要求很高，而保證這諸多因素的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)。過去那種落后的手工設(shè)計(jì)方法已不能滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求，采用 CAD 技術(shù)，甩掉圖板，已成為當(dāng)前技術(shù)革命的潮流，勢(shì)在必行。 5.2 、組合機(jī)床 CAD 應(yīng)用現(xiàn)狀國(guó)外組合機(jī)床 CAD 技術(shù)的研究開始得比較早。70 年代初，一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家首先在多軸箱 CAD 方面開始研究。尤其是進(jìn)入 90 年代以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，交互式繪圖和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等的發(fā)展和應(yīng)用，使組合機(jī)床 CAD 技術(shù)日益實(shí)用且使用范圍不斷擴(kuò)大，發(fā)達(dá)國(guó)家在組合機(jī)床設(shè)計(jì)中已普遍采用了 CAD 技術(shù)。目前，正在向 CAD/CAM集成系統(tǒng)發(fā)展。 國(guó)內(nèi)對(duì)組合機(jī)床設(shè)計(jì)采用 CAD 的認(rèn)識(shí)也比較早。70 年代初，大連組合機(jī)床研究所就開始了這方面的研究工作。1978 年國(guó)家把組合機(jī)床 CAD 列為機(jī)械工業(yè)重點(diǎn)項(xiàng)目，并責(zé)成上海交通大學(xué)、大連組合機(jī)床研究所、機(jī)械部自動(dòng)化研究所負(fù)責(zé)，大連理工大學(xué)、清華大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、上海機(jī)電產(chǎn)品研究院等單位參加，對(duì)鉆孔組合機(jī)床 CAD 進(jìn)行了研究，從此揭開了我國(guó)組合機(jī)床 CAD 技術(shù)的序幕。經(jīng)過十多年的努力，取得了初步成果。 但是，組合機(jī)床 CAD 系統(tǒng)是在 VAXⅡ-750 和 Micro VAXⅡ上開發(fā)的，硬件投資大，不易于推廣應(yīng)用。受當(dāng)時(shí)硬件條件及軟件環(huán)境的限制，軟件適用范圍窄，用戶使用不方便。 5.3 、開發(fā)組合機(jī)床 CAD 系統(tǒng)專用軟件CAD 技術(shù)是當(dāng)代電子信息技術(shù)的重要組成部分，CAD 技術(shù)商品化應(yīng)作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中重中之重。在支撐軟件和硬件的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同行業(yè)、不同專業(yè)進(jìn)行軟件二次開發(fā)，開發(fā)出適合本行業(yè)、本專業(yè)的專用商品化軟件，不僅可以取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，而且會(huì)取得重大的社會(huì)效益。 “九五”期間國(guó)家把汽車工業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，給汽車工業(yè)提供技術(shù)裝備的組合機(jī)床行業(yè)得以迅速發(fā)展。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，提高組合機(jī)床設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短設(shè)計(jì)周期便成為極其迫切的任務(wù)。采用組合機(jī)床 CAD 技術(shù)，能縮短設(shè)計(jì)周期，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高企業(yè)在行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力，給企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 大連是我國(guó)重要的工業(yè)基地，作為組合機(jī)床行業(yè)科技開發(fā)中心的大連組合機(jī)床研究所，應(yīng)當(dāng)發(fā)揮行業(yè)的主導(dǎo)作用，為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)自動(dòng)化、增強(qiáng)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力，推動(dòng)我國(guó)組合機(jī)床設(shè)計(jì)水平，盡快向組合機(jī)床行業(yè)廠提供功能強(qiáng)、操作靈活、界面友好、技術(shù)含量高的組合機(jī)床 CAD 軟件。 5.4、開發(fā)軟件的技術(shù)基礎(chǔ)隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)的性能有了很大的提高?，F(xiàn)在 PⅡ已經(jīng)主導(dǎo)市場(chǎng)，PⅢ開始上市，其 CPU 性能指標(biāo)已接近幾年前的工作站指標(biāo)。國(guó)外 CAD 軟件向微機(jī)的Window95/98、Windows NT 上移植，如 Pro/Engineer、Ⅰ-DEAS、CADDS5 等。微機(jī)的圖形加速卡性能在提高，基本上能進(jìn)行實(shí)體的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。微機(jī) CAD 是一個(gè)發(fā)展方向，相應(yīng)的硬件比工作站要降低很多。經(jīng)過幾年的努力，我們利用 Windows 的 SDK 軟件開發(fā)技術(shù)、Windows 環(huán)境下多進(jìn)程間的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)(DDE)、數(shù)據(jù)庫操作技術(shù)(ODBC)、 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 18 頁圖形軟件二次開發(fā)技術(shù)及目標(biāo)鏈接與嵌入技術(shù)(OLE)，開發(fā)了集通用機(jī)械 CAD 和組合機(jī)床 CAD 于一體的 CAD 集成系統(tǒng)。 5.5 、組合機(jī)床 CAD 系統(tǒng)軟件組合機(jī)床 CAD 系統(tǒng)軟件采用 C++語言，在 Windows 環(huán)境下開發(fā)的面向組合機(jī)床設(shè)計(jì)人員的參數(shù)化圖形信息管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用 C++語言獨(dú)立編寫，本軟件融數(shù)據(jù)庫操作系統(tǒng)和參數(shù)化圖形系統(tǒng)于一體，形成功能強(qiáng)大的參數(shù)化圖形信息管理系統(tǒng)。組合機(jī)床 CAD 系統(tǒng)包括組合機(jī)床夾具 CAD 系統(tǒng)、組合機(jī)床自動(dòng)線方案三維圖形 CAD 系統(tǒng)、組合機(jī)床總圖 CAD 系統(tǒng)、組合機(jī)床加工示意圖 CAD 系統(tǒng)和組合機(jī)床多軸箱 CAD 系統(tǒng)。 組合機(jī)床夾具 CAD 系統(tǒng) 利用機(jī)械 CAD 參數(shù)化圖形信息管理技術(shù)和交互設(shè)計(jì)方法，開發(fā)組合機(jī)床夾具 CAD系統(tǒng)，其適用面廣、實(shí)用性強(qiáng)、推廣應(yīng)用前景廣闊。組合機(jī)床夾具 CAD 系統(tǒng)按照其主要功能可分為四大模塊：定位支撐系統(tǒng) CAD 系統(tǒng)、夾緊機(jī)構(gòu) CAD 系統(tǒng)、導(dǎo)向裝置 CAD系統(tǒng)和典型夾具夾緊力的計(jì)算機(jī)輔助分析與計(jì)算。 定位支撐系統(tǒng) CAD 系統(tǒng) 定位支撐系統(tǒng)主要由定位支撐、輔助支撐和限位元件組成。定位支撐是指在加工過程中維持工件有一定位置的元件；輔助支撐是僅用作加工過程中的剛度及穩(wěn)定性的一種活動(dòng)式支撐元件。建立支撐板、支撐塊、輔助支撐、固定式定位銷、伸縮式定位銷參數(shù)化圖形庫及其性能數(shù)據(jù)庫，通過查詢定位支撐系統(tǒng)性能數(shù)據(jù)庫、修改定位支撐參數(shù)化圖形參數(shù)，利用交互設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)定位支撐系統(tǒng) CAD。 夾緊機(jī)構(gòu) CAD 系統(tǒng) 夾緊機(jī)構(gòu)通常由夾緊力部分、中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾緊元件三部分組成。夾緊力部分用于產(chǎn)生動(dòng)力源，并將作用力傳給中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)即作為增力機(jī)構(gòu)，能改變作用力的方向和大小，能產(chǎn)生自鎖作用，以保證在加工過程中或動(dòng)力源消失時(shí)，工件在切削力作用下仍能可靠夾緊；夾緊元件用以承受由中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞的夾緊力，并與工件直接接觸而執(zhí)行夾緊動(dòng)作。建立夾緊油缸、夾緊元件、直接夾緊機(jī)構(gòu)、自鎖夾緊機(jī)構(gòu)參數(shù)化圖形庫及其性能數(shù)據(jù)庫，通過查詢夾緊機(jī)構(gòu)性能數(shù)據(jù)庫、修改夾緊機(jī)構(gòu)參數(shù)化圖形參數(shù)，利用交互設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)夾緊機(jī)構(gòu) CAD。 導(dǎo)向裝置 CAD 系統(tǒng) 導(dǎo)向裝置的作用在于保證刀具與工件及刀具相互間的正確位置，提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。正確選擇、設(shè)計(jì)導(dǎo)向裝置，對(duì)保證加工精度和機(jī)床的可靠工作有著重要作用。建立固定式導(dǎo)向套、 “內(nèi)滾式”導(dǎo)向裝置、 “外滾式”導(dǎo)向裝置參數(shù)化圖形庫及其性能數(shù)據(jù)庫，通過查詢導(dǎo)向裝置性能數(shù)據(jù)庫、修改導(dǎo)向裝置參數(shù)化圖形參數(shù)，利用交互設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向裝置 CAD。 組合機(jī)床 CAD 系統(tǒng)已經(jīng)被越來越多的人熟悉并使用，它將會(huì)有更大的發(fā)展空間和應(yīng)用范圍，同時(shí)也會(huì)被跟多的領(lǐng)域使用，發(fā)揮其更大的作用。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 19 頁結(jié)論組合機(jī)床的設(shè)計(jì)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)說明書 第 20 頁致 謝經(jīng)過半年的努力畢業(yè)設(shè)計(jì)終于要結(jié)尾了，此時(shí)此刻我感概頗多。首先感謝我的導(dǎo)師賈百合老師，他在機(jī)械方面的才識(shí)令人折服。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，碰到了很多困難，以前只是在課本或參觀過實(shí)習(xí)過組合機(jī)床。但對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)卻是相當(dāng)?shù)哪：?。在賈老師不厭其煩的指導(dǎo)下改了又改，最終做出了這份設(shè)計(jì)。在這過程中，我想到過放棄，現(xiàn)在做設(shè)計(jì)什么都得從新開始，原來學(xué)的東西很多都已忘記。還好有賈老師的鼓勵(lì)和督促，回頭再看這一路走來，真學(xué)到很多東西，這次設(shè)計(jì)是對(duì)我專業(yè)知識(shí)的一個(gè)大總結(jié)。謝您了，賈老師！另外我要特別感謝本組的同學(xué)們，正是大家的陪伴，才讓我不至于感覺到那么無助，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。大家在一起的這些日子我永遠(yuǎn)不會(huì)忘記。感謝為我們畢業(yè)時(shí)機(jī)提供幫助的輔導(dǎo)員，還有感謝學(xué)院為我們提供打印機(jī)，方便我們出圖。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 21 頁參考文獻(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） ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.5［4］ 李奇涵．沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)．北京：科學(xué)出版社，2007［5］ 梁景凱，蓋玉先．機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.11［6］ 趙萬生．特種加工技術(shù)．北京：高等教育出版社，2001.7［7］ 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