1、本科毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 30 页1 引言全套图纸，加 1538937061.1 概述大学生活已接近尾声，在这最后我们对大学四年来所学到的基础知识和专业知识做了一次系统性的总结与综合运用毕业设计。毕业设计是我们专业课程只是综合应用的实践训练，也是培养我们分析问题和解决问题能力的良好的机会，而且毕业设计也是大学教学的最后一个重要环节。这是我们从事职业工作前一个必不可少的过程。因此，认真踏实地做好这次毕业设计不仅意味着我们能否顺利毕业，而且对今后我们走上工作岗位后能否很出色的做好自己的工作也有十分重要意义。另外，毕业设计还可以培养我们独立思考，开发思维和协调工作的能力，这对今后踏
2、入社会以后能否尽快地适应社会也有很大的帮助。机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一。这是因为工业、农业、国防和科学技术的现代化程度，都会通过机械工业的发展程度反映出来。人们之所以要广泛使用机器，是由于机器既能承担人力所不能或不便进行的工作，又能较人工生产改进产品的质量，特别是能够大大提高劳动生产率和改善劳动条件。机械工业肩负着为国民经济各个部门提供技术装备和促进技术改造的重要任务，在现代化建设的进程中起着主导和决定性的作用。所以通过大量设计制造和广泛使用各种各样先进的机器，就能大大加强和促进国民经济发展的力度，加速我国的社会主义现代化建设。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品
3、质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制本科毕业设计说明书（论文） 第 2 页 共 30 页造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。我们这些即将大学毕业的机械工程及自动化
4、专业的学生，要进行对本专业所学习的知识进行综合的运用和掌握，为此我们要进行毕业设计，要自己动手进行思考问题，为社会主义现代化建设的发展贡献力量，也要从此迈出展现自己价值的第一步。在大批量生产中为了提高生产率，必须注意缩短加工时间和辅助时间，而且尽可能使辅助时间和加工时间重合，使每个工位安装多个工件的同时进行多刀加工，实行工序高度集中，因而广泛采用组合机床。组合机床是用已经系列化、标准化的通用部件和少量专用部件组成的多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的高效专用机床，生产率比通用机床高几倍至几十倍，可以进行钻、镗、铰、攻丝、车削、铣削、车孔端面等工序，随着组合机床的发展，其工艺范围日益扩大，
5、如：焊接、热处理、自动测量和自动装配、清洗等非切削工序。1911 年，美国为加工汽车零部件研制了组合机床。在发展初期，各机床制造厂都执行自己的通用部件标准。为方便用户使用和维修，提高互换性，确定机床通用部件标准化的原则，并规定了部件间联系尺寸。1973 年 ISO 公布了第一批组合机床通用部件标准，它包括了汽车、农业、纺机和仪表工业。1978 年、1983 年又第二次作了增补。目前，我国组合机床的通用部件约占 70%90%。组合机床广泛应用于大批量生产的行业，如：汽车、拖拉机、电动机、内燃机、阀门缝纫机等制造业。主要加工箱体零件，如汽缸体、变速箱体、汽缸盖、阀体等，一些重要零件的关键加工工序，
6、虽然生产批量不大，但也采用组合机床来保证其加工质量。目前，组合机床的研制正向高效、高精度、高自动化的柔性方向发展。组合机床是用按系列化、标准化设计的通用部件和按工件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床，属于一次性设计、一次性制造的单件生产产品。因此，设计量大，设计工作复杂。在当前竞争激烈的市场经济中，用户对机床的技术先进性、质量可靠性以及供货周期都要求很高，而保证这诸多因素的关键是设计。过去那种落后的手工设计方法已不能满足产品设计的要求，采用 CAD 技术，甩掉图板，已成为当前技术革命的潮流，势在必行。本科毕业设计说明书（论文） 第 3 页 共 30 页国外组合机床 CAD 技术的
7、研究开始得比较早。70 年代初，一些工业发达国家首先在多轴箱 CAD 方面开始研究。尤其是进入 90 年代以来，随着计算机技术的发展，交互式绘图和数据库管理系统等的发展和应用，使组合机床 CAD 技术日益实用且使用范围不断扩大，发达国家在组合机床设计中已普遍采用了 CAD 技术。目前，正在向 CAD/CAM 集成系统发展。近年来，据我们对美国几个主要机床厂家(BURGMAST、KINGSBURY、INGERSOLL LAMB、CINCINNATI、MILACRON、CROSS 等公司)的了解，其 CAD 技术已得到普遍应用。其中最引人注目的是 INGERSOLL 公司具有 50 个交互式 CA
8、D 工作站组成的软、硬件环境，使其实现了几乎百分之百的 CAD 化。国内对组合机床设计采用 CAD 的认识也比较早。70 年代初，大连组合机床研究所就开始了这方面的研究工作。1978 年国家把组合机床 CAD 列为机械工业重点项目，并责成上海交通大学、大连组合机床研究所、机械部自动化研究所负责，大连理工大学、清华大学、北京工业大学、上海机电产品研究院等单位参加，对钻孔组合机床 CAD 进行了研究，从此揭开了我国组合机床 CAD 技术的序幕。经过十多年的努力，取得了初步成果。但是，组合机床 CAD 系统是在 VAX-750 和 Micro VAX上开发的，硬件投资大，不易于推广应用。受当时硬件条
9、件及软件环境的限制，软件适用范围窄，用户使用不方便。CAD 技术是当代电子信息技术的重要组成部分，CAD 技术商品化应作为高新技术产业中重中之重。在支撑软件和硬件的基础上，针对不同行业、不同专业进行软件二次开发，开发出适合本行业、本专业的专用商品化软件，不仅可以取得良好的经济效益，而且会取得重大的社会效益。“九五”期间国家把汽车工业作为国民经济的支柱产业，给汽车工业提供技术装备的组合机床行业得以迅速发展。随着汽车工业的发展，提高组合机床设计质量、缩短设计周期便成为极其迫切的任务。采用组合机床 CAD 技术，能缩短设计周期，提高产品设计质量，提高企业在行业中的竞争力，给企业带来显著的经济效益。大
10、连是我国重要的工业基地，作为组合机床行业科技开发中心的大连组合机床研究所，应当发挥行业的主导作用，为实现设计自动化、增强企业技术创新能力和产品竞争能力，推动我国组合机床设计水平，尽快向组合机床行业厂提供功能强、操作灵活、界面友好、技术含量高的组合机床 CAD 软件。本科毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 30 页随着微电子技术的发展，微机的性能有了很大的提高。现在 P已经主导市场，P 开始上市，其 CPU 性能指标已接近几年前的工作站指标。国外 CAD 软件向微机的Window95/98、Windows NT 上移植，如 Pro/Engineer、-DEAS、CADDS5 等。微机的图形加
11、速卡性能在提高，基本上能进行实体的移动和旋转。微机 CAD 是一个发展方向，相应的硬件比工作站要降低很多。经过几年的努力，我们利用 Windows 的SDK 软件开发技术、Windows 环境下多进程间的动态数据交换技术(DDE)、数据库操作技术(ODBC)、图形软件二次开发技术及目标链接与嵌入技术(OLE)，开发了集通用机械 CAD 和组合机床 CAD 于一体的 CAD 集成系统。组合机床多轴箱传动系统是一个多轴、多齿轮、多排次的复杂齿轮传动系统。我们采取了二轴、三轴齿轮传动的基本方法，传动系统的生成就是这两种基本连接方法的不断组合、调用。1.2 课题的来源及研究意义本研究课题是以机械集团的
12、 1P68F 发动机下箱体右主轴箱为设计对象，目的是对箱体结合面进行钻孔加工。江苏林海动力机械集团是集科工贸及金融与大专院校于一体的由 60 多个成员单位组成的跨行业、跨地区的大型企业集团，机械集团公司的核心企业。企业始建于 1956 年，具有五十年研制和生产小型动力及配套机械的历史，有专业生产线和柔性生产线组成的国内一流的生产制造系统，有达到国家一级计量水平的计量检测系统，有动力试验中心和 CAD 开发中心组成的研究开发系统等，具备了强大的产品开发能力。企业主要生产摩托车、摩托车发动机、特种车辆、小型汽油机、小型汽油发电机组、林业机械、消防机械等七大类 100 多种规格的产品。本次设计将根据
13、企业的自身要求，以现有的加工设备为基础，为 1P68F 发动机下箱体结合面的钻孔加工设计专用的双面钻专机右主轴箱设计，在满足生产要求的基础上提高生产率，并尽量节约成本。同时通过本次设计，培养学生综合运用所学基础理论、专业知识和各项技能，着重培养设计、计算、分析问题和解决问题的能力，进而总结、归纳和获得合理结论，进行较为系统的工程训练，初步锻炼科研能力，提高论文撰写和技术表达能力，为实际工作奠定基础。本科毕业设计说明书（论文） 第 5 页 共 30 页2 制“三图一卡”绘制组合机床”三图一卡”,就是针对具体零件,在选定的工艺和结构法案的基础上,进行组合机床总体法案图样文件设计。内容包括:绘制被加
14、工零件工序图,加工示意图,机床联系尺寸图和编制生产率计算卡” 。本次设计工序是钻结合面的孔。2.1 加工工序图2.1.1被加工零件工序图的作用和要求被加工零件工序图是根据制定的工序方案,表示所设计的组合机床上完成的工序内容,加工部位的尺寸,精度,表面粗糙度及技术要求,加工用的定位基准,夹压部位以及被加工零件的材料,硬度和在本机床加工前加工余量,毛坯或半成平情况的图样,除了设计研制合同外,它是组合机床设计的具体依据,也是制造,使用,调速和检验机床精度的重要文件。2.1.2被加工零件工序图的内容 （1） 被加工零件的形状和主要轮廓尺寸及本工作设计有关部位结构形状尺寸。（2） 本工序所选用的定位基准
15、,夹紧部位及夹紧方向。（3） 本工序加工表面的尺寸,精度,表面粗糙度,形位公差等级,技术要求以及对上道工序的技术要求。（4） 注明被加工零件的名称,编号,材料,硬度以及加工部位的余量。2.1.3 编制被加工零件工序图的注意事项（1） 本机床加工部分的位置尺寸由定位基面标起，尤其在本机床加工，所选本科毕业设计说明书（论文） 第 6 页 共 30 页用的定位基面与设计基面不一致时，还必须对各孔要求的位置精度进行分析和换算，即把不对称公差的尺寸换算成对称公差尺寸。以便在进行夹具镗模孔设计和主轴箱设计时，确定镗模孔尺寸及主轴位置尺寸，并把各孔位置尺寸改为从定位基面标注。（2） 对孔的加工余量要认真分析
16、，在镗阶梯孔时，其大直径孔的单边余量应小于相邻两孔半径之差，以便镗刀能通过。在加工毛坯孔时，不仅要弄清楚加工余量，还需要注意孔德铸造偏心及铸造毛刺大小，以便设计相应尺寸的镗杆，保证加工能正常进行。为了使被加工零件工序图清晰明了，能突出本机床加工内容，绘制时对本机床加工部件用粗实线表示，其尺寸打上方框，其余部位用细实线表示，定位基准符号用“ ”， ”表示，夹压位置符号用 表示。2.1.4零件工序简图如下图 1 所示。图 12.2 加工示意图2.2.1 被加工零件示意图的作用：加工示意图是在工艺方案和机床总方案初步确定的基础上绘制的。是表达工艺方案、具体的机床工艺方案图。它是设计刀具夹具多轴箱和液
17、压、电气系统以及选择动力部件。绘制机床总配合尺寸图的主要依据，是对机床总体布局和性能的原始本科毕业设计说明书（论文） 第 7 页 共 30 页要求，也是调整机床刀具所必须的重要技术文件。2.2.2被加工零件示意图的内容：（1） 机床的加工方法、切削用量、工作循环和工作行程。（2） 工件、刀具及导向、托架及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸。（3） 主轴结构类型、尺寸及外伸长度。（4） 刀具类型、数量和结构尺寸、直径和长度、接杆、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模装置等结构尺寸。（5） 刀具、导向套间的配合,刀具、接杆主轴之间的连接方式及配合尺寸等。（6） 加工部位结构尺寸、精度及分布情况。（7） 工
18、件名称、材料、加工余量、切削液及是否需要让刀等。（8） 工件加工部位向视图，并在向视图上编出孔号。2.3 选择刀具、导向及有关计算2.3.1选择刀具选择刀具应考虑工件材质、加工精度、表面粗糙度、排泄及生产率等要求。只要条件允许，应尽量选用标准刀具。孔加工刀具（钻、扩、绞等）的直径应与加工部位尺寸、精度相适应，其长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端离导向套外端面30-50mm，以利排泄和刀具磨损后有一定的向前调整量。本工序为钻 6 个 8 的通孔。工件材料为：特种合金铝，硬度 210-241HBS。精度为 10m。初选刀具为硬质合金扩孔钻。查阅组合机床设计简明手册p47 表 2-7初选切削用量：（
19、1） 加工直径 d=8mm切削速度 v=40m/min进给量 f=0.2mm/r得 主轴转速 min/15928*4.3010nrDv（2） 导向套的选择导向套的类型通常分为两类，一类是固定式导向套，即刀具导向套部分与导套之本科毕业设计说明书（论文） 第 8 页 共 30 页间既有相对移动又有相对转动；另一类是旋转式导向套，刀具导向部分与导套之间只有相对移动而无相对转动。相对转动线速度小于 20m/min 时，通常采用固定式导向套；大于 20m/min 时，为避免刀杆与导向套摩擦发热变形，产生“别劲”现象，应选用旋转导向。导向套的数量应根据工件形状、内部结构、刀具刚性及加工精度等情况决定。通常
20、钻、扩、绞单层壁小孔，或镗、扩、绞深度不大的大孔时，采用单个导向套；在工件铸孔上有扩孔时，为加强刀具导向刚性，采用双向导套当刀杆悬伸较长或扩、绞孔位置精度要求较高时，有时需要采用长导向套，双导向套或多导向套加工。导向套的主要参数通常指：导套的直径及公差配合，导套的长度及导套到工件端面距离。这些参数根据已确定的导向套类型、工件形状、公差精度及刀具刚性等确定。固定式导向套的长度取刀具导向部分直径的 24 倍，导向套直径大者取小值，直径小时取大值。旋转导向导向套的长度应取导向部分直径的 23 倍。 在本设计中，导向套应选用单个固定式，导向套的长度取 40mm。（3） 确定导向套离工件端面的距离导向套
21、离工件端面的距离一般按 h=(0.30.7)d 取值，加工铸铁时取小值，加工钢件时取大值。所以导向套离工件端面的距离取 h=30mm。（4） 确定主轴类型、尺寸、外伸长度主轴轴径尺寸规格应根据选定的切削用量计算出切削转矩 T0.83.6079.61.271412.853.9 9164TDftHBkgmNA查组合机床设计简明手册表 3-4 初定主轴轴径41402.95dBTm考虑便于生产管理，适当简化规格。综合考虑加工精度和具体工件条件，查资料组合机床设计简明手册 ，按表 3-6 和表 4-1 选定主轴外伸长度 L、外径 D 和内径 及配套的刀具接杆莫氏锥度号或攻螺纹靠模规格代号等。1d本科毕业
22、设计说明书（论文） 第 9 页 共 30 页主轴轴径 ，主轴外伸尺寸 L=115，外伸端 为 50/36。m30d 1/Dd接杆莫氏圆锥号为 1。（5） 确定连杆的规格和主要尺寸根据主轴端部的内径或莫氏锥度，在刀杆的设计标准中选出刀杆的规格和主要尺寸，其中包括刀杆长度的推荐范围。主轴选用的连杆： L=260mm.（6） 工作行程长度的确定（a） 工作进给长度 。 工作进给长度等于被加工部位的长度与刀具切入长l工 进度和切出长度之和，切出长度应取 ，d 为钻头直径；切入长度可根据工件50.3m端面误差确定，一般为 510mm，在本设计中工作进给长度为 45mm。（b） 快速退回长度。 一般在固定
23、式夹具的钻、扩、绞孔机床上，快速推回长度必须保证所有道具都退进夹具导向套内，不影响装卸工作即可。对于夹具需要回转和移动的机床，快速退回长度必须把道具、托架、活动钻模板以及定位销等都退离到家具运动时间可能碰到的范围以外，或不影响装卸工件的距离。所以快速退回长度取 120。（c） 快速引进长度。 快速引进是动力部件把刀具快速送到工作进给开式的位置，本设计中应等于快退长度减去工进长度，取其为 75（d） 动力部件总行程长度。 动力部件总行程长度除必须满足工作循环刚做行程要求外，还要考虑调整和装卸刀具的要求，即考虑前备量和后备量。前备量是指刀具磨损和补偿安装制造误差，动力部件可以喜爱那个前调整的距离。
24、后备量是指刀具连同接杆一起从主轴上取出时，保证刀具退离导套外的距离大于接杆插入主轴孔内的长度。取前备量 30mm,备量 180mm .（7） 其它应注意的问题（a）加工示意图上应有足够的联系尺寸，并标注恰当，如主轴端部尺寸、刀具结构尺寸、导向尺寸、工件至夹具的尺寸，工件本身以及加工部件的尺寸等。（b）应有足够的说明，如被加工零件的图号、材料、硬度、加工余量、工件是否有让刀运动，以及是否采用冷却。（c）加工部位的示意图，需要将工件各面的形状和加工孔的位置用缩小比例画本科毕业设计说明书（论文） 第 10 页 共 30 页出，并标注孔号。（d）相邻两孔中心距小的主轴，须在展开图上按照比例画出，以便检
25、查主轴、接杆、导向及浮动头是否相碰。（e）加工示意图是按照加工终了状态绘制。3 机床联系尺寸图3.1 被加工零件联系尺寸图的作用:（1） 机床联系尺寸图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据。（2） 按初步选定的主要通用部件以及确定的主用部件的总体结构而绘制的。（3） 可用来表示机床的配置型式、主要构成及各部件安装位置、相互联系运动关系能否满足加工要求和通用部件选择是否合适。（4） 它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据，它可以看成是机床总体外观简图。3.2 被加工零件联系尺寸图的内容：（1） 表明机床的配置型式与总布局。已适当数量的视图，用同一比例画出主要部件的外廓形状和相关位置，表明机
26、床基本型式及操作位置等。（2） 完整齐全的反应各部件间的主要装配关系和联系尺寸，专用部件的主要联系尺寸、运动部件的机械极限位置几、及各滑台工作循环总的工作行程和前后行程备量尺寸。（3） 标注主要通用部件的规格代号和电动机的型号、功率及转速，并标出机床分组编号及组件名称，全部组件包括机床全部通用及专用零部件。（4） 标明机床验收标准及安装规程。3.3 动力部件的选择动力部件的选择主要是确定动力箱和动力滑台。 本科毕业设计说明书（论文） 第 11 页 共 30 页由加工示意图得：D=20mm 轴向力：maxaxmin12()30.5.9.7.84HBBHMFkgD切削功率 120.263.34Tv
27、pKWD总轴向力125.927.81.Fkg总总切削功率120.6.430.9PKW总由组合机床设计简明手册得：左右多轴箱选 1TD25-型动力箱驱动轴转速，n=900r/min; 电动机选 Y100L -4 型，功率为 2.2kw; 选 1HJc25-1型滑台，最大行程 400mm，滑台台面宽度为 B=250mm；快速进给速度为 8m/min；由表 5-2 选滑台附件，过渡箱为 1HJ25-F51,导轨防护装置为 1HJ25-F81,滑台侧底座为 1CC252M3.4 组合机床其它尺寸的确定（1） 确定机床装料高度 H装料高度一般是指工件安装基面至地面的垂直距离。据国家标准，装料高度取 H=
28、895mm（2） 确定床身尺寸床身的轮廓尺寸，在长宽方向应满足夹具的安装需要。这里选 2200560560JB1529-79本科毕业设计说明书（论文） 第 12 页 共 30 页（3） 确定多轴箱轮廓尺寸标准通用钻镗类多轴箱的厚度是一定的。卧式为 325mm，因此确定多轴箱尺寸，主要是确定多轴箱的宽度 B 和高度 H 及最低主轴高度 h1。B=b+2b1H=h+h1+b1其中 b工件在宽度方向相距最远的两孔距离，此图中为 236mmb1最边缘主轴中心至箱体外壁距离（为保证多轴箱内有足够空间安排齿轮，这里取 100mm）h工件在高度方向相距最远的两孔距离，此图为 165mmh1最低主轴高度 多轴
29、箱最低主轴高度 h1 必须考虑工件最低孔位置 h2，机床装料高度 H、滑台总高 h3、底座高度 h4 等尺寸确定h2=40mmH=895mmh3=250mmh4=560mmh1、H、B 的计算如下：h1=h2+H-(0.5+h3+h4)=40+895-(0.5+250+560)=124.5mm滑台与底座之间有 h5=5mm 的调整垫故 h1=h2+H-(0.5+h3+h4+h5)=40+895-(0.5+250+560+5)=119.5mmH=h1+h+b1=119.5+40+100=259.5mmB=b+b1=250+2100=450mm本科毕业设计说明书（论文） 第 13 页 共 30 页
30、按通用多轴箱箱体系列尺寸标准，选定多轴箱轮廓尺寸 BH=320*300（4） 绘制机床联系尺寸总图 其中长、宽方向的尺寸链要封闭长度方向从工件中心到夹具、多轴箱、滑台、再由滑台返回到滑台前端、侧底座、中间底座、工件中心 封闭：230+113+1217=1194+48+318高度方向从中心底座、夹具底座、支承块、最低主轴高度到主轴箱、滑台、调整垫、侧底座封闭：560+275+60+40=120+250+5+5603.5 机床联系尺寸图简图:如下图 3 所示图 3本科毕业设计说明书（论文） 第 14 页 共 30 页4 生产率计算卡4.1 机床生产率的计算机床理想生产率是指机床在百分百负荷情况下每
31、小时的生产能力。这里仅考虑加工一个工件所需的机动时间（ ）和辅助时间（ ） 。辅助时间是指机床空运行程机t辅t（动力头快进和快退、工作台的回转或移动、电气和液压元件的转换动作等）和工件的装卸、定位、夹压及清楚定位面上切屑所需的时间。图号 毛坯种类名称 毛坯重量被加工零件材料 硬度工序名称 工序号进刀量 工时（分）序号工步名称被加工零件数 加工直径（毫米) 加工长度（毫米） 工作行程（毫米） 切削速度（米分) 每分钟转数（转分）每转（毫米转） 每分钟（毫米分） 机动时间 辅助时间 共计装卸工件 1 1 1刀头动快进 75 0.230.23工进 8 28 45 40 15920.2 318.40.
32、030.03快退 0.230.23本科毕业设计说明书（论文） 第 15 页 共 30 页总计 1.49 分单件工时机床生产率机床负荷率5 多轴箱左主轴箱设计5.1 多轴箱的基本结构多轴箱是组合机床的重要专用部件。他是根据加工示意图所确定的工件加工孔数和位置、切削用量和主轴类型设计的传动各主轴运动的动力部件。其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻、扩、铰、镗孔等加工工序。多轴箱一般具有多根主轴同时对一列孔进行加工。但也有单独的，用于镗孔居多。多轴箱按结构特点分为通用（即标准）多轴箱和专用多轴箱两大类。前者结构典型，能利用通用的箱体和传动件；后者结构特殊，往往需要加强主轴系统
33、刚性，而使主轴及某些传动件必须专门设计，故专用多轴箱通常指“刚性主轴箱” ，即采用不需刀具导向装置的刚性主轴和用精密滑台导轨来保证被加工孔的位置精度。通用多轴箱则采用标准主轴，借助导向套引导刀具来保证被加工孔的位置精度。多轴箱的通用箱体材料为 HT200，前、后、侧盖等材料为 HT150。多轴箱体基本尺寸系列标准（GB3668.183）规定，9 种名义尺寸用相应滑台的滑鞍宽度表示，多轴箱体宽度和高度是根据配套滑台的规定按规定的系列尺寸选择。多轴箱后盖与动力箱法兰尺寸可查表，其结合面上联结螺孔、定位销孔及其位置与动力箱联系尺寸相适应。多轴箱的标准厚度为 180mm；用于卧式多轴箱的前盖厚度为55
34、mm，用于立式的因兼作油池用，故加厚到 70mm；基型后盖的厚度为 90mm，变本科毕业设计说明书（论文） 第 16 页 共 30 页型后盖厚度为 50mm、100mm、125mm 三种，应根据多轴箱传动系统安排和动力部件与多轴箱的连接情况合理选用。如只有电机轴安排排或排齿轮，可选用厚度为 50mm 或 100mm 的后盖，此时，后盖窗口应按齿轮外廓加以扩大。5.2 通用多轴箱设计目前，多轴设计有一般设计法和电子计算机辅助设计法两种。计算机设计多轴箱，由人工输入原始数据，按事先编制的程序，通过人机交互方式，可迅速、准确地设计传动系统，绘制多轴箱总图、零件图和箱体补充加工图，打印出轴孔坐标及组件
35、明细表。一般设计法的顺序是：绘制多轴箱设计原始依据图；确定主轴结构、轴径及齿轮模数；拟订传动系统；计算主轴、传动轴（也可用计算机计算和验算箱体轴孔的坐标尺寸） ，绘制坐标检查图；绘制多轴箱总图，零件图及编制组件明细表。具体内容和方法简述如下。5.2.1绘制多轴箱设计原始依据图多轴箱设计原始依据图是根据“三图一卡”绘制的。其主要内容及注意事项如下：（a） 根据机床联系尺寸图，绘制多轴箱外形图，并标注轮廓尺寸及动力箱驱动轴的相对位置尺寸。（b） 根据机床联系尺寸图和加工示意图，标注所有主轴位置尺寸及工件与主轴、主轴与驱动轴的相关位置尺寸。在绘制主轴位置时，要特别注意：主轴和被加工零件在机床上是面对
36、面安放的，因此，多轴箱主视图上的水平方向尺寸与零件工序图上的水平方向尺寸正好相反；其次，多轴箱上的坐标尺寸基准和零件工序图上的基准经常不重合，应根据多轴箱与加工零件的相对位置找出统一基准，并标出其相对位置关系尺寸，然后根据零件工序图各孔位置尺寸，算出多轴箱上各主轴坐标植。（c） 根据加工示意图标注各主轴转速及转向，主轴逆时针转向（面对主轴看）可不标，只注顺时针转向。（d） 列表标明各主轴的工序内容、切削用量及主轴外伸尺寸等。（e）标明动力部件型号及其性能参数等。下图所示为双面卧式钻床组合机床左主轴箱设计原始依据图。较简单的多轴箱可不画原始依据图。如下图 4 所示。本科毕业设计说明书（论文） 第
37、 17 页 共 30 页图 4 多轴箱设计原始数据图表 5.2.1 主轴外伸尺寸及切削用量轴号 主轴外伸尺寸（mm）切 削 用 量 备注D/d L 工序内容 n(r/min) v(m/min) f(mm/r)1、2、3、4、5、630/22 75 钻 8 孔 1592 40 0.2注：（1） 被加工零件编号及名称：1P68F 下箱体。材料及硬度，特种合金铸铁，210HBS。（2） 动力部件 1TD25-A，1HY-40，P=2.2KW，n=1620r/min。5.2.2 主轴、齿轮的确定及动力运算(1) 主轴型式和直径、齿轮模数的确定主轴的型式和直径，主要取决与工艺方法、刀具主轴联接机构、刀具
38、的进给抗本科毕业设计说明书（论文） 第 18 页 共 30 页力和切削转矩。如钻孔时常采用滚珠轴承主轴；扩、镗、铰孔等工序工序常采用滚锥轴承主轴；主轴间距较小时常选用滚针轴承主轴。设计时，尽可能不选用 15mm直径的主轴和滚针主轴，因为滚针轴承精度低、结构刚度及装配工艺性都较差，既不便于制造又不便于维修。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。传动轴的直径也参考主轴直径大小初步选定。待齿轮传动系统设计完成后再验算某些关键轴径。齿轮模数 m（单位为 mm）一般用类比法确定，也可按公式估算，即： 302Pmzn式中 P齿轮所传递的功率，单位为 kM；z一对啮合齿轮中的小齿轮齿数；n小
39、齿轮的转速，单位为 rmin.多轴箱中的齿轮模数常用 2、2.5、3、3.5、4 几种。为便于生产，同一多轴箱中的模数规格最好不要多于两种。首先，根据切削用量，查组合机床设计参考图册由计算公式计算扭矩： 1.90.8.61932mTDfHBND钻头直径 f每转进给量已知 D=6.8mm f=0.13mm/r得 T=1932N.mm从组合机床设计简明手册P43 表 3-4 计算轴径 d=13mm，由组合机床设计简明手册P56 表 4-1 选取主轴直径 d=15mm 满足设计要求。(2) 多轴箱所需动力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。传动系统确定之后，多轴箱所需要的功率按下
40、列公式计算： 111nnniiiPPP切切式中 切削功率，单位为 KW；切空转功率，单位为 KW；切与负荷成正比的功率损失，单位为 KW。P切本科毕业设计说明书（论文） 第 19 页 共 30 页每根主轴的切削功率，由选定的切削用量按公式计算或查图表获得；每根主轴的空转功率按组合机床设计简明手册P62 表 4-6 确定；每根主轴上的功率损失，一般取所传递功率的 1%。根据组合机床设计参考图册功率计算公式得主轴切削功率： 193240.169740.8TvPKWD切T扭矩V切削速度D钻头直径则有80.146.7PkW切总空转功率：由于主轴直径为 15mm，根据组合机床设计简明手册P62 表 4-
41、6：转速： n=630r/min ,轴径为 15mm 时： ;轴径为 20mm 时： ； =0.26PK空 =0.74PKW切而主轴转速为 n=1592r/min，根据插值法：658-30=(.4.)41PkW空因此： .=.2k空 z功率损失：每根轴上的功率损失，一般可取所传递功率的 1%因此： =0.13%.0kP失82总 失=1.17+0.32+0.012=1502kW111nnniiiPP切切多轴箱所需的进给力 （单位为 N）可按下式计算：F切 i=1Fn切式中 各主轴所需的轴向切削力，单位为 N。iF0.8.62653DfHBKD钻头直径 f每转进给量本科毕业设计说明书（论文） 第
42、20 页 共 30 页已知 D=6.8mm S=0.13mm/r F=857.12N i=1 F850.342.nKN多 箱实际上，为克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于 。F切5.2.3 多轴箱传动设计多轴箱传动设计，是根据动力箱驱动轴位置和转速、各主轴位置及其转速要求，设计传动链，把驱动轴和主轴联系起来，使各主轴获得预定的转速和转向。对多轴箱传动系统的一般要求（1）在保证主轴的强度、刚度、转速和转向的条件下，力求传动轴和齿轮规格、数量为最少。为此，应尽量用一根中间传动轴带动多根主轴，并将齿轮布置在同一排上。当中心距不符合标准时，可采用变位齿轮或略微改变传动比的方法解决。（2）
43、尽量不用主轴带动主轴的方案，以免增加主轴负荷。遇到主轴较密时，布置齿轮的空间受到限制或主轴负荷较小、加工精度要求不高，也可用一根强度较高的主轴带动 12 根主轴的传动方案。（3）为使结构紧凑，多轴箱内齿轮副的传动比一般要大于 1/2（最佳传动比为111.5） ，后盖内齿轮齿轮传动比允许至 1/3 13.5，尽量避免用升速传动。当驱动轴转速较低时，允许先升速然后再降一些，使传动链前面的轴、齿轮转矩较小，结构紧凑，但空转功率损失随之增加，故要求升速传动比小于等于 2；为使主轴上的齿轮不过大，最后一级经常采用升速传动。（4）用于精加工主轴上的齿轮，应尽可能设置在第排，以减少主轴的扭转变形；精加工主轴
44、上的齿轮，应设置在第排，以减少主轴端的弯曲变形。（5）驱动轴直接带动的转动轴数不能超过两根，以免给装配带来困难。拟定多轴箱传动的基本方法拟定多轴箱传动系统的基本方法是：先把全部主轴中心尽可能分布在几个同心圆上，在各个同心圆的圆心上分别设置中心传动轴；非同心圆分布的一些主轴，也宜设置中间传动轴（如一根传动轴带二根或三根主轴） ；然后根据已经选定的中心传动轴再取同心圆，并用最少的传动轴带动这些中心传动轴；最后通过合拢传动轴与动力箱驱动轴连接起来。本科毕业设计说明书（论文） 第 21 页 共 30 页（1） 将主轴划分为各种分布类型：被加工零件上加工孔的位置分布是多种多样的，但大致可归纳为：同心圆分
45、布、直线分布和任意分布三种类型。因此，多轴箱上主轴分布相应分为这三种类型。(a) 同心圆分布：对这类主轴，可在同心圆处分别设置中心传动轴，由其上的一个或几个（不同排数）齿轮来带动各主轴。(b) 直线分布：对此类主轴，可在两轴中心连线的垂直平分线上设传动轴，由其上一个或几个齿轮来带动各主轴。(c) 任意分布：对此类主轴可根据“三点共圆”原理，任意分布可以看作是同心圆和直线的混合分布形式。（2） 确定驱动轴转速转向极其在多轴箱上的位置：驱动轴的转速按动力箱型号选定；当采用动力滑台时，驱动轴旋转方向可任意选择；动力箱与多轴箱连接时，应注意驱动轴中心一般设置于多轴箱箱体宽度的中心线上，其高度则决定于所
46、选动力箱的型号规格。驱动轴中心位置在机床联系尺寸图中已经确定。（3） 用最少的传动轴及齿轮副把驱动轴和各主轴连接起来：在多轴箱设计原始依据图中确定了各主轴的位置、转速和转向的基础上，首先分析主轴位置，拟订传动方案，选定齿轮模数（估算或类比） ，再通过“计算、作图和多次试凑”相结合的方法，确定齿轮齿数和中间传动轴的位置及转速。(a) 齿轮齿数 传动轴转速的计算公式 2221znzumASnuzAuzmz从主从 主 从主从 从 从主 主 主从 主 主 从从主从 主式中 u啮合齿轮副传动比；啮合齿轮副齿数比；zS本科毕业设计说明书（论文） 第 22 页 共 30 页、 分别为主动和从动齿轮齿数；z主
47、 从,、 分别为主动和从动齿轮转速，单位为 rmin；n主 从A齿轮啮合中心距，单位为 mm；m齿轮模数，单位为 mm。(b) 传动路线设计方法：当主轴数少且分散时即中心距较大，且驱动轴上齿轮参数规定为： =2126，m=3 或 4，如用一对齿轮传动满足了轴间距 A 的要求，z驱却不能满足 的要求，此时可用增设中间轴的方法解决；当主轴数量较多且分散时，u总可将比较接近的主轴分成几组，然后从各组主轴开始选取不同的中间传动轴，分别带动各组主轴，再通过合拢轴将各中间轴和驱动轴联系起来。在排列齿轮时，要注意先满足转速最低及主轴间距最小的那组主轴的要求。还应注意中间轴转速尽量高些，这样扭矩小，且使驱动轴
48、和其它传动轴连接的传动比不致太大。多轴箱一般设手柄轴，用于对刀、调整或装配检修时检查主轴精度。手柄轴转速尽量高些，其周围应有较大空间。传动零件的校核传动系统拟订后，应对总体设计和传动设计中选定的传动轴颈和齿轮模数进行验算，校核是否满足工作要求。（1）验算传动轴的直径：按下式计算传动轴所承受的总转矩 ：T总12nTU总式中 作用在第 n 个轴上的转矩，单位为 Nm；nT传动轴至第 n 个主轴之间的传动比。U注意上式中不包括对于只有一排传动齿轮的转矩计算，这是因为传动轴上只有一排齿轮时，其承受的转矩理论上等于零。对于这种传动轴，一般按其所承受的弯矩来验算。总转矩 算出后，按组合机床设计简明手册P4
49、3 表 3-4、3-5 公式验T总算所选用的传动轴直径是否满足要求。（2）齿轮模数的验算：一般只对多轴箱中承受载荷最大、最薄弱的齿轮进行接触强度和弯曲强度的验算，验算公式参见机床课程设计指导5.3 多轴箱的传动设计方案本科毕业设计说明书（论文） 第 23 页 共 30 页5.3.1传动设计方案分析上图为此次设计的多轴箱传动系统传动方案图:由驱动轴同时带动四根传动轴转动,再分别设置传动轴带动主轴转动.因为所钻孔距离较大,如果只设置一根传动轴带动主轴钻孔,齿轮齿数规格较大且所钻孔孔距又较小,各孔模数可选 2,电动机轴模数可选 3.1、6，4、5 轴可分别经 G02,G03 轴传动，2、3 轴可分别设计 G01、G04轴传动，便可满足传动要求。5.3.2传动系统的设计计算(1) 各齿轮参数的设计计算：已知：主轴转速 n=1592r/min，
