1P68F下箱體左主軸箱設(shè)計(jì)【說明書+CAD】
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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第29頁 共30頁
1 引言
1.1 概述
大學(xué)生活已接近尾聲，在這最后我們對(duì)大學(xué)四年來所學(xué)到的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)做了一次系統(tǒng)性的總結(jié)與綜合運(yùn)用—畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程只是綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，也是培養(yǎng)我們分析問題和解決問題能力的良好的機(jī)會(huì)，而且畢業(yè)設(shè)計(jì)也是大學(xué)教學(xué)的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)。這是我們從事職業(yè)工作前一個(gè)必不可少的過程。因此，認(rèn)真踏實(shí)地做好這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅意味著我們能否順利畢業(yè)，而且對(duì)今后我們走上工作崗位后能否很出色的做好自己的工作也有十分重要意義。另外，畢業(yè)設(shè)計(jì)還可以培養(yǎng)我們獨(dú)立思考，開發(fā)思維和協(xié)調(diào)工作的能力，這對(duì)今后踏入社會(huì)以后能否盡快地適應(yīng)社會(huì)也有很大的幫助。機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)水平是一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)水平的主要標(biāo)志之一。這是因?yàn)楣I(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化程度，都會(huì)通過機(jī)械工業(yè)的發(fā)展程度反映出來。人們之所以要廣泛使用機(jī)器，是由于機(jī)器既能承擔(dān)人力所不能或不便進(jìn)行的工作，又能較人工生產(chǎn)改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量，特別是能夠大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件。機(jī)械工業(yè)肩負(fù)著為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門提供技術(shù)裝備和促進(jìn)技術(shù)改造的重要任務(wù)，在現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程中起著主導(dǎo)和決定性的作用。所以通過大量設(shè)計(jì)制造和廣泛使用各種各樣先進(jìn)的機(jī)器，就能大大加強(qiáng)和促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的力度，加速我國(guó)的社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)。
機(jī)械加工工藝是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計(jì)劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測(cè)和健全勞動(dòng)組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。然而夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當(dāng)今激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對(duì)夾具的設(shè)計(jì)及制造提出了更高的要求。我們這些即將大學(xué)畢業(yè)的機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生，要進(jìn)行對(duì)本專業(yè)所學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行綜合的運(yùn)用和掌握，為此我們要進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，要自己動(dòng)手進(jìn)行思考問題，為社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量，也要從此邁出展現(xiàn)自己價(jià)值的第一步。
在大批量生產(chǎn)中為了提高生產(chǎn)率，必須注意縮短加工時(shí)間和輔助時(shí)間，而且盡可能使輔助時(shí)間和加工時(shí)間重合，使每個(gè)工位安裝多個(gè)工件的同時(shí)進(jìn)行多刀加工，實(shí)行工序高度集中，因而廣泛采用組合機(jī)床。
組合機(jī)床是用已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量專用部件組成的多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的高效專用機(jī)床，生產(chǎn)率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍，可以進(jìn)行鉆、鏜、鉸、攻絲、車削、銑削、車孔端面等工序，隨著組合機(jī)床的發(fā)展，其工藝范圍日益擴(kuò)大，如：焊接、熱處理、自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)裝配、清洗等非切削工序。
1911年，美國(guó)為加工汽車零部件研制了組合機(jī)床。在發(fā)展初期，各機(jī)床制造廠都執(zhí)行自己的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為方便用戶使用和維修，提高互換性，確定機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，并規(guī)定了部件間聯(lián)系尺寸。1973年ISO公布了第一批組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)，它包括了汽車、農(nóng)業(yè)、紡機(jī)和儀表工業(yè)。1978年、1983年又第二次作了增補(bǔ)。目前，我國(guó)組合機(jī)床的通用部件約占70%～90%。
組合機(jī)床廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的行業(yè)，如：汽車、拖拉機(jī)、電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、閥門縫紉機(jī)等制造業(yè)。主要加工箱體零件，如汽缸體、變速箱體、汽缸蓋、閥體等，一些重要零件的關(guān)鍵加工工序，雖然生產(chǎn)批量不大，但也采用組合機(jī)床來保證其加工質(zhì)量。目前，組合機(jī)床的研制正向高效、高精度、高自動(dòng)化的柔性方向發(fā)展。
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。
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。
近年來，據(jù)我們對(duì)美國(guó)幾個(gè)主要機(jī)床廠家(BURGMAST、KINGSBURY、INGERSOLL LAMB、CINCINNATI、MILACRON、CROSS等公司)的了解，其CAD技術(shù)已得到普遍應(yīng)用。其中最引人注目的是INGERSOLL公司具有50個(gè)交互式CAD工作站組成的軟、硬件環(huán)境，使其實(shí)現(xiàn)了幾乎百分之百的CAD化。
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。
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。
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。現(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)、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)。
組合機(jī)床多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)多軸、多齒輪、多排次的復(fù)雜齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。我們采取了二軸、三軸齒輪傳動(dòng)的基本方法，傳動(dòng)系統(tǒng)的生成就是這兩種基本連接方法的不斷組合、調(diào)用。
1.2 課題的來源及研究意義
本研究課題是以機(jī)械集團(tuán)的1P68F發(fā)動(dòng)機(jī)下箱體右主軸箱為設(shè)計(jì)對(duì)象，目的是對(duì)箱體結(jié)合面進(jìn)行鉆孔加工。江蘇林海動(dòng)力機(jī)械集團(tuán)是集科工貿(mào)及金融與大專院校于一體的由60多個(gè)成員單位組成的跨行業(yè)、跨地區(qū)的大型企業(yè)集團(tuán)，機(jī)械集團(tuán)公司的核心企業(yè)。企業(yè)始建于1956年，具有五十年研制和生產(chǎn)小型動(dòng)力及配套機(jī)械的歷史，有專業(yè)生產(chǎn)線和柔性生產(chǎn)線組成的國(guó)內(nèi)一流的生產(chǎn)制造系統(tǒng)，有達(dá)到國(guó)家一級(jí)計(jì)量水平的計(jì)量檢測(cè)系統(tǒng)，有動(dòng)力試驗(yàn)中心和CAD開發(fā)中心組成的研究開發(fā)系統(tǒng)等，具備了強(qiáng)大的產(chǎn)品開發(fā)能力。企業(yè)主要生產(chǎn)摩托車、摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)、特種車輛、小型汽油機(jī)、小型汽油發(fā)電機(jī)組、林業(yè)機(jī)械、消防機(jī)械等七大類100多種規(guī)格的產(chǎn)品。
本次設(shè)計(jì)將根據(jù)企業(yè)的自身要求，以現(xiàn)有的加工設(shè)備為基礎(chǔ)，為1P68F發(fā)動(dòng)機(jī)下箱體結(jié)合面的鉆孔加工設(shè)計(jì)專用的雙面鉆專機(jī)右主軸箱設(shè)計(jì)，在滿足生產(chǎn)要求的基礎(chǔ)上提高生產(chǎn)率，并盡量節(jié)約成本。
同時(shí)通過本次設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)和各項(xiàng)技能，著重培養(yǎng)設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析問題和解決問題的能力，進(jìn)而總結(jié)、歸納和獲得合理結(jié)論，進(jìn)行較為系統(tǒng)的工程訓(xùn)練，初步鍛煉科研能力，提高論文撰寫和技術(shù)表達(dá)能力，為實(shí)際工作奠定基礎(chǔ)。
2 制“三圖一卡”
繪制組合機(jī)床”三圖一卡”,就是針對(duì)具體零件,在選定的工藝和結(jié)構(gòu)法案的基礎(chǔ)上,進(jìn)行組合機(jī)床總體法案圖樣文件設(shè)計(jì)。內(nèi)容包括:繪制被加工零件工序圖,加工示意圖,機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和編制生產(chǎn)率計(jì)算卡”。
本次設(shè)計(jì)工序是鉆結(jié)合面的孔。
2.1 加工工序圖
2.1.1被加工零件工序圖的作用和要求
被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工序方案,表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床上完成的工序內(nèi)容,加工部位的尺寸,精度,表面粗糙度及技術(shù)要求,加工用的定位基準(zhǔn),夾壓部位以及被加工零件的材料,硬度和在本機(jī)床加工前加工余量,毛坯或半成平情況的圖樣,除了設(shè)計(jì)研制合同外,它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù),也是制造,使用,調(diào)速和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件。
2.1.2被加工零件工序圖的內(nèi)容
（1） 被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸及本工作設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀尺寸。
（2） 本工序所選用的定位基準(zhǔn),夾緊部位及夾緊方向。
（3） 本工序加工表面的尺寸,精度,表面粗糙度,形位公差等級(jí),技術(shù)要求以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求。
（4） 注明被加工零件的名稱,編號(hào),材料,硬度以及加工部位的余量。
2.1.3 編制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng)
（1） 本機(jī)床加工部分的位置尺寸由定位基面標(biāo)起，尤其在本機(jī)床加工，所選用的定位基面與設(shè)計(jì)基面不一致時(shí)，還必須對(duì)各孔要求的位置精度進(jìn)行分析和換算，即把不對(duì)稱公差的尺寸換算成對(duì)稱公差尺寸。以便在進(jìn)行夾具鏜?？自O(shè)計(jì)和主軸箱設(shè)計(jì)時(shí)，確定鏜?？壮叽缂爸鬏S位置尺寸，并把各孔位置尺寸改為從定位
基面標(biāo)注。
（2） 對(duì)孔的加工余量要認(rèn)真分析，在鏜階梯孔時(shí)，其大直徑孔的單邊余量應(yīng)小于相鄰兩孔半徑之差，以便鏜刀能通過。在加工毛坯孔時(shí)，不僅要弄清楚加工余量，還需要注意孔德鑄造偏心及鑄造毛刺大小，以便設(shè)計(jì)相應(yīng)尺寸的鏜桿，保證加工能正常進(jìn)行。
為了使被加工零件工序圖清晰明了，能突出本機(jī)床加工內(nèi)容，繪制時(shí)對(duì)本機(jī)床加工部件用粗實(shí)線表示，其尺寸打上方框，其余部位用細(xì)實(shí)線表示，定位基準(zhǔn)符號(hào)用“”，”表示，夾壓位置符號(hào)用表示。
2.1.4零件工序簡(jiǎn)圖
如下圖1所示。
圖 1
2.2 加工示意圖
2.2.1 被加工零件示意圖的作用：
加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的。是表達(dá)工藝方案、具體的機(jī)床工藝方案圖。它是設(shè)計(jì)刀具夾具多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力部件。繪制機(jī)床總配合尺寸圖的主要依據(jù)，是對(duì)機(jī)床總體布局和性能的原始要求，也是調(diào)整機(jī)床刀具所必須的重要技術(shù)文件。
2.2.2被加工零件示意圖的內(nèi)容：
（1） 機(jī)床的加工方法、切削用量、工作循環(huán)和工作行程。
（2） 工件、刀具及導(dǎo)向、托架及多軸箱之間的相對(duì)位置及其聯(lián)系尺寸。
（3） 主軸結(jié)構(gòu)類型、尺寸及外伸長(zhǎng)度。
（4） 刀具類型、數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、直徑和長(zhǎng)度、接桿、浮動(dòng)卡頭、導(dǎo)向裝置、攻螺紋靠模裝置等結(jié)構(gòu)尺寸。
（5） 刀具、導(dǎo)向套間的配合,刀具、接桿主軸之間的連接方式及配合尺寸等。
（6） 加工部位結(jié)構(gòu)尺寸、精度及分布情況。
（7） 工件名稱、材料、加工余量、切削液及是否需要讓刀等。
（8） 工件加工部位向視圖，并在向視圖上編出孔號(hào)。
2.3 選擇刀具、導(dǎo)向及有關(guān)計(jì)算
2.3.1選擇刀具
選擇刀具應(yīng)考慮工件材質(zhì)、加工精度、表面粗糙度、排泄及生產(chǎn)率等要求。只要條件允許，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)刀具?？准庸さ毒撸ㄣ@、擴(kuò)、絞等）的直徑應(yīng)與加工部位尺寸、精度相適應(yīng)，其長(zhǎng)度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端離導(dǎo)向套外端面30-50mm，以利排泄和刀具磨損后有一定的向前調(diào)整量。
本工序?yàn)殂@6個(gè)φ8的通孔。工件材料為：特種合金鋁，硬度210-241HBS。精度為10μm。初選刀具為硬質(zhì)合金擴(kuò)孔鉆。
查閱《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》p47表2-7
初選切削用量：
（1） 加工直徑 d=8mm
切削速度 v=40m/min
進(jìn)給量 f=0.2mm/r
得 主軸轉(zhuǎn)速
（2） 導(dǎo)向套的選擇
導(dǎo)向套的類型通常分為兩類，一類是固定式導(dǎo)向套，即刀具導(dǎo)向套部分與導(dǎo)套之間既有相對(duì)移動(dòng)又有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；另一類是旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向套，刀具導(dǎo)向部分與導(dǎo)套之間只有相對(duì)移動(dòng)而無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)線速度小于20m/min時(shí)，通常采用固定式導(dǎo)向套；大于20m/min時(shí)，為避免刀桿與導(dǎo)向套摩擦發(fā)熱變形，產(chǎn)生“別勁”現(xiàn)象，應(yīng)選用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向。
導(dǎo)向套的數(shù)量應(yīng)根據(jù)工件形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、刀具剛性及加工精度等情況決定。通常鉆、擴(kuò)、絞單層壁小孔，或鏜、擴(kuò)、絞深度不大的大孔時(shí)，采用單個(gè)導(dǎo)向套；在工件鑄孔上有擴(kuò)孔時(shí)，為加強(qiáng)刀具導(dǎo)向剛性，采用雙向?qū)桩?dāng)?shù)稐U懸伸較長(zhǎng)或擴(kuò)、絞孔位置精度要求較高時(shí)，有時(shí)需要采用長(zhǎng)導(dǎo)向套，雙導(dǎo)向套或多導(dǎo)向套加工。
導(dǎo)向套的主要參數(shù)通常指：導(dǎo)套的直徑及公差配合，導(dǎo)套的長(zhǎng)度及導(dǎo)套到工件端面距離。這些參數(shù)根據(jù)已確定的導(dǎo)向套類型、工件形狀、公差精度及刀具剛性等確定。固定式導(dǎo)向套的長(zhǎng)度取刀具導(dǎo)向部分直徑的2～4倍，導(dǎo)向套直徑大者取小值，直徑小時(shí)取大值。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向?qū)蛱椎拈L(zhǎng)度應(yīng)取導(dǎo)向部分直徑的2～3倍。
在本設(shè)計(jì)中，導(dǎo)向套應(yīng)選用單個(gè)固定式，導(dǎo)向套的長(zhǎng)度取40mm。
（3） 確定導(dǎo)向套離工件端面的距離
導(dǎo)向套離工件端面的距離一般按h=(0.3～0.7)d取值，加工鑄鐵時(shí)取小值，加工鋼件時(shí)取大值。
所以導(dǎo)向套離工件端面的距離取h=30mm。
（4） 確定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度
主軸軸徑尺寸規(guī)格應(yīng)根據(jù)選定的切削用量計(jì)算出切削轉(zhuǎn)矩T
查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3-4 初定主軸軸徑
考慮便于生產(chǎn)管理，適當(dāng)簡(jiǎn)化規(guī)格。綜合考慮加工精度和具體工件條件，查資料《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，按表3-6和表4-1選定主軸外伸長(zhǎng)度L、外徑D和內(nèi)徑及配套的刀具接桿莫氏錐度號(hào)或攻螺紋靠模規(guī)格代號(hào)等。
主軸軸徑，主軸外伸尺寸L=115，外伸端為50/36。
接桿莫氏圓錐號(hào)為1。
（5） 確定連桿的規(guī)格和主要尺寸
根據(jù)主軸端部的內(nèi)徑或莫氏錐度，在刀桿的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中選出刀桿的規(guī)格和主要尺寸，其中包括刀桿長(zhǎng)度的推薦范圍。
主軸選用的連桿： L=260mm.
（6） 工作行程長(zhǎng)度的確定
（a） 工作進(jìn)給長(zhǎng)度。 工作進(jìn)給長(zhǎng)度等于被加工部位的長(zhǎng)度與刀具切入長(zhǎng)度和切出長(zhǎng)度之和，切出長(zhǎng)度應(yīng)取，d為鉆頭直徑；切入長(zhǎng)度可根據(jù)工件端面誤差確定，一般為5～10mm，在本設(shè)計(jì)中工作進(jìn)給長(zhǎng)度為45mm。
（b） 快速退回長(zhǎng)度。 一般在固定式夾具的鉆、擴(kuò)、絞孔機(jī)床上，快速推回長(zhǎng)度必須保證所有道具都退進(jìn)夾具導(dǎo)向套內(nèi)，不影響裝卸工作即可。對(duì)于夾具需要回轉(zhuǎn)和移動(dòng)的機(jī)床，快速退回長(zhǎng)度必須把道具、托架、活動(dòng)鉆模板以及定位銷等都退離到家具運(yùn)動(dòng)時(shí)間可能碰到的范圍以外，或不影響裝卸工件的距離。
所以快速退回長(zhǎng)度取120。
（c） 快速引進(jìn)長(zhǎng)度。 快速引進(jìn)是動(dòng)力部件把刀具快速送到工作進(jìn)給開式的位置，本設(shè)計(jì)中應(yīng)等于快退長(zhǎng)度減去工進(jìn)長(zhǎng)度，取其為75
（d） 動(dòng)力部件總行程長(zhǎng)度。 動(dòng)力部件總行程長(zhǎng)度除必須滿足工作循環(huán)剛做行程要求外，還要考慮調(diào)整和裝卸刀具的要求，即考慮前備量和后備量。前備量是指刀具磨損和補(bǔ)償安裝制造誤差，動(dòng)力部件可以喜愛那個(gè)前調(diào)整的距離。后備量是指刀具連同接桿一起從主軸上取出時(shí)，保證刀具退離導(dǎo)套外的距離大于接桿插入主軸孔內(nèi)的長(zhǎng)度。
取前備量30mm,備量180mm .
（7） 其它應(yīng)注意的問題
（a）加工示意圖上應(yīng)有足夠的聯(lián)系尺寸，并標(biāo)注恰當(dāng)，如主軸端部尺寸、刀具結(jié)構(gòu)尺寸、導(dǎo)向尺寸、工件至夾具的尺寸，工件本身以及加工部件的尺寸等。
（b）應(yīng)有足夠的說明，如被加工零件的圖號(hào)、材料、硬度、加工余量、工件是否有讓刀運(yùn)動(dòng)，以及是否采用冷卻。
（c）加工部位的示意圖，需要將工件各面的形狀和加工孔的位置用縮小比例畫出，并標(biāo)注孔號(hào)。
（d）相鄰兩孔中心距小的主軸，須在展開圖上按照比例畫出，以便檢查主軸、接桿、導(dǎo)向及浮動(dòng)頭是否相碰。
（e）加工示意圖是按照加工終了狀態(tài)繪制。
3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
3.1 被加工零件聯(lián)系尺寸圖的作用:
（1） 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)。
（2） 按初步選定的主要通用部件以及確定的主用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。
（3） 可用來表示機(jī)床的配置型式、主要構(gòu)成及各部件安裝位置、相互聯(lián)系運(yùn)動(dòng)關(guān)系能否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適。
（4） 它為多軸箱、夾具等專用部件設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)，它可以看成是機(jī)床總體外觀簡(jiǎn)圖。
3.2 被加工零件聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容：
（1） 表明機(jī)床的配置型式與總布局。已適當(dāng)數(shù)量的視圖，用同一比例畫出主要部件的外廓形狀和相關(guān)位置，表明機(jī)床基本型式及操作位置等。
（2） 完整齊全的反應(yīng)各部件間的主要裝配關(guān)系和聯(lián)系尺寸，專用部件的主要聯(lián)系尺寸、運(yùn)動(dòng)部件的機(jī)械極限位置幾、及各滑臺(tái)工作循環(huán)總的工作行程和前后行程備量尺寸。
（3） 標(biāo)注主要通用部件的規(guī)格代號(hào)和電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、功率及轉(zhuǎn)速，并標(biāo)出機(jī)床分組編號(hào)及組件名稱，全部組件包括機(jī)床全部通用及專用零部件。
（4） 標(biāo)明機(jī)床驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及安裝規(guī)程。
3.3 動(dòng)力部件的選擇
動(dòng)力部件的選擇主要是確定動(dòng)力箱和動(dòng)力滑臺(tái)。
由加工示意圖得：
D=20mm 軸向力：
切削功率
總軸向力
總切削功率
由《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》得：
左右多軸箱選1TD25-Ⅰ型動(dòng)力箱
驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，n=900r/min; 電動(dòng)機(jī)選Y100L-4型，功率為2.2kw; 選1HJc25-Ⅱ型滑臺(tái)，最大行程400mm，滑臺(tái)臺(tái)面寬度為B=250mm；快速進(jìn)給速度為8m/min；
由表5-2選滑臺(tái)附件，過渡箱為 1HJ25-F51,導(dǎo)軌防護(hù)裝置為1HJ25-F81,滑臺(tái)側(cè)底座為1CC252M
3.4 組合機(jī)床其它尺寸的確定
（1） 確定機(jī)床裝料高度H
裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離。
據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，裝料高度取H=895mm
（2） 確定床身尺寸
床身的輪廓尺寸，在長(zhǎng)寬方向應(yīng)滿足夾具的安裝需要。
這里選2200×560×560 JB1529-79
（3） 確定多軸箱輪廓尺寸
標(biāo)準(zhǔn)通用鉆鏜類多軸箱的厚度是一定的。臥式為325mm，因此確定多軸箱尺寸，主要是確定多軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度h1。
B=b+2b1
H=h+h1+b1
其中 b——工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，此圖中為236mm
b1——最邊緣主軸中心至箱體外壁距離（為保證多軸箱內(nèi)有足夠空間安排齒輪，這里取100mm）
h——工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，此圖為165mm
h1——最低主軸高度
多軸箱最低主軸高度h1必須考慮工件最低孔位置h2，機(jī)床裝料高度H、滑臺(tái)總高h(yuǎn)3、底座高度h4等尺寸確定
h2=40mm
H=895mm
h3=250mm
h4=560mm
h1、H、B的計(jì)算如下：
h1=h2+H-(0.5+h3+h4)
=40+895-(0.5+250+560)
=124.5mm
滑臺(tái)與底座之間有h5=5mm的調(diào)整墊
故h1=h2+H-(0.5+h3+h4+h5)
=40+895-(0.5+250+560+5)
=119.5mm
H=h1+h+b1
=119.5+40+100
=259.5mm
B=b+b1
=250+2×100
=450mm
按通用多軸箱箱體系列尺寸標(biāo)準(zhǔn)，選定多軸箱輪廓尺寸B×H=320*300
（4） 繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖
其中長(zhǎng)、寬方向的尺寸鏈要封閉
長(zhǎng)度方向
從工件中心到夾具、多軸箱、滑臺(tái)、再由滑臺(tái)返回到滑臺(tái)前端、側(cè)底座、中間底座、工件中心
封閉：230+113+1217=1194+48+318
高度方向
從中心底座、夾具底座、支承塊、最低主軸高度到主軸箱、滑臺(tái)、調(diào)整墊、側(cè)底座
封閉：560+275+60+40=120+250+5+560
3.5 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖簡(jiǎn)圖:
如下圖3所示
圖3
4 生產(chǎn)率計(jì)算卡
4.1 機(jī)床生產(chǎn)率的計(jì)算
機(jī)床理想生產(chǎn)率是指機(jī)床在百分百負(fù)荷情況下每小時(shí)的生產(chǎn)能力。這里僅考慮加工一個(gè)工件所需的機(jī)動(dòng)時(shí)間（）和輔助時(shí)間（）。輔助時(shí)間是指機(jī)床空運(yùn)行程（動(dòng)力頭快進(jìn)和快退、工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)或移動(dòng)、電氣和液壓元件的轉(zhuǎn)換動(dòng)作等）和工件的裝卸、定位、夾壓及清楚定位面上切屑所需的時(shí)間。
被加工零件
圖號(hào)
毛坯種類
名稱
毛坯重量
材料
硬度
工序名稱
工序號(hào)
序號(hào)
工步名稱
被加工零件數(shù)
加工直徑（毫米)
加工長(zhǎng)度（毫米）
工作行程（毫米）
切削速度（米\分)
每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（轉(zhuǎn)\分）
進(jìn)刀量
工時(shí)（分）
每轉(zhuǎn)（毫米\轉(zhuǎn)）
每分鐘（毫米\分）
機(jī)動(dòng)時(shí)間
輔助時(shí)間
共計(jì)
裝卸工件
1
1
1
刀頭動(dòng)
快進(jìn)
75
0.23
0.23
工進(jìn)
Φ8
28
45
40
1592
0.2
318.4
0.03
0.03
快退
0.23
0.23
總計(jì)
1.49 分
單件工時(shí)
機(jī)床生產(chǎn)率
機(jī)床負(fù)荷率
5 多軸箱——左主軸箱設(shè)計(jì)
5.1 多軸箱的基本結(jié)構(gòu)
多軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件。他是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔數(shù)和位置、切削用量和主軸類型設(shè)計(jì)的傳動(dòng)各主軸運(yùn)動(dòng)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主軸同時(shí)對(duì)一列孔進(jìn)行加工。但也有單獨(dú)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；后者結(jié)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)軌來保證被加工孔的位置精度。通用多軸箱則采用標(biāo)準(zhǔn)主軸，借助導(dǎo)向套引導(dǎo)刀具來保證被加工孔的位置精度。
多軸箱的通用箱體材料為HT200，前、后、側(cè)蓋等材料為HT150。多軸箱體基本尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)（GB3668.1——83）規(guī)定，9種名義尺寸用相應(yīng)滑臺(tái)的滑鞍寬度表示，多軸箱體寬度和高度是根據(jù)配套滑臺(tái)的規(guī)定按規(guī)定的系列尺寸選擇。多軸箱后蓋與動(dòng)力箱法蘭尺寸可查表，其結(jié)合面上聯(lián)結(jié)螺孔、定位銷孔及其位置與動(dòng)力箱聯(lián)系尺寸相適應(yīng)。多軸箱的標(biāo)準(zhǔn)厚度為180mm；用于臥式多軸箱的前蓋厚度為55mm，用于立式的因兼作油池用，故加厚到70mm；基型后蓋的厚度為90mm，變型后蓋厚度為50mm、100mm、125mm三種，應(yīng)根據(jù)多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)安排和動(dòng)力部件與多軸箱的連接情況合理選用。如只有電機(jī)軸安排Ⅳ排或Ⅴ排齒輪，可選用厚度為50mm或100mm的后蓋，此時(shí)，后蓋窗口應(yīng)按齒輪外廓加以擴(kuò)大。
5.2 通用多軸箱設(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)確地設(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)法的順序是：繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)、軸徑及齒輪模數(shù)；擬訂傳動(dòng)系統(tǒng)；計(jì)算主軸、傳動(dòng)軸（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。
5.2.1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：
（a） 根據(jù)機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，繪制多軸箱外形圖，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。
（b） 根據(jù)機(jī)床聯(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)植。
（c） 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。
（d） 列表標(biāo)明各主軸的工序內(nèi)容、切削用量及主軸外伸尺寸等。
（e）標(biāo)明動(dòng)力部件型號(hào)及其性能參數(shù)等。
下圖所示為雙面臥式鉆床組合機(jī)床左主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖。較簡(jiǎn)單的多軸箱可不畫原始依據(jù)圖。
如下圖4所示。
圖4 多軸箱設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)圖
表5.2.1 主軸外伸尺寸及切削用量
軸號(hào)
主軸外伸尺寸（mm）
切 削 用 量
備注
D/d
L
工序內(nèi)容
n(r/min)
v(m/min)
f(mm/r)
1、2、3、4、5、6
30/22
75
鉆φ8孔
1592
40
0.2
注：（1） 被加工零件編號(hào)及名稱：1P68F下箱體。材料及硬度，特種合金鑄鐵，210HBS。
（2） 動(dòng)力部件1TD25-A，1HY-40，P=2.2KW，n=1620r/min。
5.2.2 主軸、齒輪的確定及動(dòng)力運(yùn)算
(1) 主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定
主軸的型式和直徑，主要取決與工藝方法、刀具主軸聯(lián)接機(jī)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、鉸孔等工序工序常采用滾錐軸承主軸；主軸間距較小時(shí)常選用滾針軸承主軸。設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能不選用15mm直徑的主軸和滾針主軸，因?yàn)闈L針軸承精度低、結(jié)構(gòu)剛度及裝配工藝性都較差，既不便于制造又不便于維修。
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
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)完成后再驗(yàn)算某些關(guān)鍵軸徑。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，即：
式中 P——齒輪所傳遞的功率，單位為kM；
z——一對(duì)嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù)；
n——小齒輪的轉(zhuǎn)速，單位為r／min.
多軸箱中的齒輪模數(shù)常用2、2.5、3、3.5、4幾種。為便于生產(chǎn)，同一多軸箱中的模數(shù)規(guī)格最好不要多于兩種。
首先，根據(jù)切削用量，查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)》由計(jì)算公式計(jì)算扭矩：
D——鉆頭直徑 f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量
已知 D=6.8mm f=0.13mm/r
得 T=1932N.mm
從《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P43表3-4計(jì)算軸徑d=13mm，由《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P56表4-1選取主軸直徑d=15mm滿足設(shè)計(jì)要求。
(2) 多軸箱所需動(dòng)力計(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)確定之后，多軸箱所需要的功率按下列公式計(jì)算：
式中 ——切削功率，單位為KW；
——空轉(zhuǎn)功率，單位為KW；
——與負(fù)荷成正比的功率損失，單位為KW。
每根主軸的切削功率，由選定的切削用量按公式計(jì)算或查圖表獲得；每根主軸的空轉(zhuǎn)功率按《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P62表4-6確定；每根主軸上的功率損失，一般取所傳遞功率的1%。
根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)》功率計(jì)算公式得
主軸切削功率：
T——扭矩
V——切削速度
D——鉆頭直徑
則有
空轉(zhuǎn)功率：
由于主軸直徑為15mm，根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P62表4-6：轉(zhuǎn)速： n=630r/min ,軸徑為15mm時(shí)：;軸徑為20mm時(shí)：；
而主軸轉(zhuǎn)速為n=1592r/min，根據(jù)插值法：
因此：
功率損失：
每根軸上的功率損失，一般可取所傳遞功率的1%
因此：
=1.17+0.32+0.012=1..502kW
多軸箱所需的進(jìn)給力（單位為N）可按下式計(jì)算：
式中 ——各主軸所需的軸向切削力，單位為N。
D——鉆頭直徑 f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量
已知 D=6.8mm S=0.13mm/r
F=857.12N
實(shí)際上，為克服滑臺(tái)移動(dòng)引起的摩擦阻力，動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給力應(yīng)大于。
5.2.3 多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)
多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸位置和轉(zhuǎn)速、各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求，設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈，把驅(qū)動(dòng)軸和主軸聯(lián)系起來，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
對(duì)多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求
（1）在保證主軸的強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下，力求傳動(dòng)軸和齒輪規(guī)格、數(shù)量為最少。為此，應(yīng)盡量用一根中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸，并將齒輪布置在同一排上。當(dāng)中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可采用變位齒輪或略微改變傳動(dòng)比的方法解決。
（2）盡量不用主軸帶動(dòng)主軸的方案，以免增加主軸負(fù)荷。遇到主軸較密時(shí)，布置齒輪的空間受到限制或主軸負(fù)荷較小、加工精度要求不高，也可用一根強(qiáng)度較高的主軸帶動(dòng)1～2根主軸的傳動(dòng)方案。
（3）為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比一般要大于1/2（最佳傳動(dòng)比為1～1／1.5），后蓋內(nèi)齒輪齒輪傳動(dòng)比允許至1/3～1／3.5，盡量避免用升速傳動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較低時(shí)，允許先升速然后再降一些，使傳動(dòng)鏈前面的軸、齒輪轉(zhuǎn)矩較小，結(jié)構(gòu)緊湊，但空轉(zhuǎn)功率損失隨之增加，故要求升速傳動(dòng)比小于等于2；為使主軸上的齒輪不過大，最后一級(jí)經(jīng)常采用升速傳動(dòng)。
（4）用于精加工主軸上的齒輪，應(yīng)盡可能設(shè)置在第Ⅰ排，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形；精加工主軸上的齒輪，應(yīng)設(shè)置在第Ⅲ排，以減少主軸端的彎曲變形。
（5）驅(qū)動(dòng)軸直接帶動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸數(shù)不能超過兩根，以免給裝配帶來困難。
擬定多軸箱傳動(dòng)的基本方法
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主軸，也宜設(shè)置中間傳動(dòng)軸（如一根傳動(dòng)軸帶二根或三根主軸）；然后根據(jù)已經(jīng)選定的中心傳動(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。
（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(yīng)分為這三種類型。
(a) 同心圓分布：對(duì)這類主軸，可在同心圓處分別設(shè)置中心傳動(dòng)軸，由其上的一個(gè)或幾個(gè)（不同排數(shù)）齒輪來帶動(dòng)各主軸。
(b) 直線分布：對(duì)此類主軸，可在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)傳動(dòng)軸，由其上一個(gè)或幾個(gè)齒輪來帶動(dòng)各主軸。
(c) 任意分布：對(duì)此類主軸可根據(jù)“三點(diǎn)共圓”原理，任意分布可以看作是同心圓和直線的混合分布形式。
（2） 確定驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向極其在多軸箱上的位置：驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速按動(dòng)力箱型號(hào)選定；當(dāng)采用動(dòng)力滑臺(tái)時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)方向可任意選擇；動(dòng)力箱與多軸箱連接時(shí)，應(yīng)注意驅(qū)動(dòng)軸中心一般設(shè)置于多軸箱箱體寬度的中心線上，其高度則決定于所選動(dòng)力箱的型號(hào)規(guī)格。驅(qū)動(dòng)軸中心位置在機(jī)床聯(lián)系尺寸圖中已經(jīng)確定。
（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)圖中確定了各主軸的位置、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上，首先分析主軸位置，擬訂傳動(dòng)方案，選定齒輪模數(shù)（估算或類比），再通過“計(jì)算、作圖和多次試湊”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。
(a) 齒輪齒數(shù) 傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式
式中 u——嚙合齒輪副傳動(dòng)比；
——嚙合齒輪副齒數(shù)比；
、——分別為主動(dòng)和從動(dòng)齒輪齒數(shù)；
,、——分別為主動(dòng)和從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速，單位為r／min；
A——齒輪嚙合中心距，單位為mm；
m——齒輪模數(shù)，單位為mm。
(b) 傳動(dòng)路線設(shè)計(jì)方法：當(dāng)主軸數(shù)少且分散時(shí)即中心距較大，且驅(qū)動(dòng)軸上齒輪參數(shù)規(guī)定為：=21～26，m=3或4，如用一對(duì)齒輪傳動(dòng)滿足了軸間距A的要求，卻不能滿足的要求，此時(shí)可用增設(shè)中間軸的方法解決；當(dāng)主軸數(shù)量較多且分散時(shí)，可將比較接近的主軸分成幾組，然后從各組主軸開始選取不同的中間傳動(dòng)軸，分別帶動(dòng)各組主軸，再通過合攏軸將各中間軸和驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)系起來。在排列齒輪時(shí)，要注意先滿足轉(zhuǎn)速最低及主軸間距最小的那組主軸的要求。還應(yīng)注意中間軸轉(zhuǎn)速盡量高些，這樣扭矩小，且使驅(qū)動(dòng)軸和其它傳動(dòng)軸連接的傳動(dòng)比不致太大。
多軸箱一般設(shè)手柄軸，用于對(duì)刀、調(diào)整或裝配檢修時(shí)檢查主軸精度。手柄軸轉(zhuǎn)速盡量高些，其周圍應(yīng)有較大空間。
傳動(dòng)零件的校核
傳動(dòng)系統(tǒng)擬訂后，應(yīng)對(duì)總體設(shè)計(jì)和傳動(dòng)設(shè)計(jì)中選定的傳動(dòng)軸頸和齒輪模數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算，校核是否滿足工作要求。
（1）驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑：按下式計(jì)算傳動(dòng)軸所承受的總轉(zhuǎn)矩：
式中 ——作用在第n個(gè)軸上的轉(zhuǎn)矩，單位為N·m；
——傳動(dòng)軸至第n個(gè)主軸之間的傳動(dòng)比。
注意上式中不包括對(duì)于只有一排傳動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)矩計(jì)算，這是因?yàn)閭鲃?dòng)軸上只有一排齒輪時(shí)，其承受的轉(zhuǎn)矩理論上等于零。對(duì)于這種傳動(dòng)軸，一般按其所承受的彎矩來驗(yàn)算。總轉(zhuǎn)矩算出后，按《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P43表3-4、3-5公式驗(yàn)算所選用的傳動(dòng)軸直徑是否滿足要求。
（2）齒輪模數(shù)的驗(yàn)算：一般只對(duì)多軸箱中承受載荷最大、最薄弱的齒輪進(jìn)行接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的驗(yàn)算，驗(yàn)算公式參見《機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》
5.3 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案
5.3.1傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案分析
上圖為此次設(shè)計(jì)的多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)方案圖:由驅(qū)動(dòng)軸同時(shí)帶動(dòng)四根傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng),再分別設(shè)置傳動(dòng)軸帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng).因?yàn)樗@孔距離較大,如果只設(shè)置一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)主軸鉆孔,齒輪齒數(shù)規(guī)格較大且所鉆孔孔距又較小,各孔模數(shù)可選2,電動(dòng)機(jī)軸模數(shù)可選3.1、6，4、5軸可分別經(jīng)G02,G03軸傳動(dòng)，2、3軸可分別設(shè)計(jì)G01、G04軸傳動(dòng)，便可滿足傳動(dòng)要求。
5.3.2傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
(1) 各齒輪參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算：
已知：主軸轉(zhuǎn)速 n=1592r/min，主軸直徑 d=20mm，主軸齒輪模數(shù) m=2.5，齒數(shù)=20；驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n=900r/min。
設(shè)驅(qū)動(dòng)軸0齒輪齒數(shù)z=36，m=1.75;主軸1、2 、3、4、5、6齒輪齒數(shù)z=20；傳動(dòng)軸G01和G04齒輪齒數(shù)z=20，m=2.5; 傳動(dòng)軸G02齒輪齒數(shù)z=31，m=2.5; 傳動(dòng)軸G03齒輪齒數(shù)z=27，m=2.5.由于它們是作為過渡齒輪存在，只要其尺寸結(jié)構(gòu)不影響其他軸及齒輪，其齒輪可以任意選取。
因此：
已知：所取動(dòng)力箱型號(hào)1TD25，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1420r/min，驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速900r/min。
與原始依據(jù)圖的要求基本一致，轉(zhuǎn)速相對(duì)損失在5%以內(nèi)符合設(shè)計(jì)要求。根據(jù)各主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速，對(duì)加工示意圖中的切削用量進(jìn)行修正。
(2) 軸徑尺寸的確定：
本套傳動(dòng)系統(tǒng)中有六根主軸，四根傳動(dòng)軸，。
各傳動(dòng)軸的計(jì)算結(jié)果如下：
軸G01：
查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》P607表5-10：選取直徑d=15mm，為了提高軸的剛度，并減小傳動(dòng)件的規(guī)格，選取軸徑d=20mm。
軸G02:
軸G03:
軸G04:
同上 選取軸徑d=20mm。
軸0：
此軸為主傳動(dòng)軸，由其傳遞的扭矩是由動(dòng)力箱輸出的，扭矩大，此外，該軸還是手柄軸，根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表7-19，選取軸徑 d=30mm。
表5.3.2 各軸軸徑及齒輪參數(shù)
軸徑
齒數(shù)
扭矩
轉(zhuǎn)速
1
15
20
378
1620
2
15
20
378
1620
3
15
20
378
1620
4
15
20
378
1620
5
15
20
378
1620
6
15
20
378
1620
G01
20
20
378
1620
G02
20
31
378
1080
G03
20
27
378
1200
G04
20
20
378
1620
30
36
756.
900
30
36
756
900
(3) 校驗(yàn)：
(a) 齒輪模數(shù)校核
分析：傳動(dòng)過程中，齒輪嚙合會(huì)產(chǎn)生很大的彎曲疲勞強(qiáng)度，在所有齒輪嚙合過程中，以動(dòng)力頭齒輪和Ⅳ、V上的齒輪嚙合產(chǎn)生的應(yīng)力最大。因此選取動(dòng)力頭齒輪進(jìn)行模數(shù)計(jì)算：
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P209，公式10-5
有：
公式中： 為載荷系數(shù)
：使用系數(shù)，查P201 ，表10-2，取=1.25
：動(dòng)載系數(shù)，查P202 ，圖10-8，取=1.25
：齒間載荷分布系數(shù)，查P203 ，表10-3，取=1.0
：齒間載荷分布系數(shù), 查P204 ，表10-4，取=1.117
T：傳遞扭矩；
因?yàn)閭鬟f的功率較小，選取，，
、查P209，表10-5
查P216，圖表10-20c，=427
由于齒輪模數(shù)大小取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力。m=3>1.22，完全滿足疲勞強(qiáng)度要求。因此所取齒輪模數(shù)滿足使用及性能要求。
（b） 軸的強(qiáng)度校核：
從上述可知，各軸所能承受的扭矩：
軸1～6 d=15mm M=378Kg*mm
軸G01～G04 d=20mm M=378Kg*mm
通過計(jì)算各軸所承受載荷的情況：
軸1～6 M=378Kg*mm
軸G01～G04 d=20mm M=378Kg*mm
軸O： d=30mm M=756Kg*mm
由此可以得出，各軸實(shí)際承受的扭矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于軸所能承受的扭矩最大值。因此其強(qiáng)度完全滿足要求。
5.4 制多軸箱總圖及零件圖
5.4.1 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，編制裝配表，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)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。各主軸和傳動(dòng)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配合，表明多軸箱各軸組件裝配結(jié)構(gòu)。繪制的具體要求如下：
（a）展開圖主要表示各軸及軸上零件的裝配關(guān)系。包括主軸、傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)軸、受柄軸、油泵軸及其上相應(yīng)的齒輪、隔套、防油套、軸承或油泵等機(jī)件形狀和安裝的相對(duì)位置。圖中各零件的軸向尺寸和徑向尺寸（齒輪除外）要按比例畫出，軸向距離和展開順序可以不按傳動(dòng)關(guān)系繪制，但必須注明齒輪排數(shù)、軸的編號(hào)及直徑規(guī)格。對(duì)近距離軸往往要求按實(shí)際間距繪制相關(guān)軸的成套組合件，以便能直觀地檢查有否碰撞現(xiàn)象。
(b） 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。對(duì)于軸向裝配結(jié)構(gòu)基本相同，只是齒輪大小及排列位置不同的兩根或兩組軸，可以合畫在一起，即軸心線兩邊各表示一根或一組軸。
(c） 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)系尺寸、主軸外伸長(zhǎng)度等。
總圖上還應(yīng)有局部剖視表明動(dòng)力箱與后蓋及前后蓋與箱體間的定位結(jié)構(gòu)。
（3） 主軸和傳動(dòng)軸裝配表把多軸箱中每根軸（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。
（4） 多軸箱技術(shù)條件 多軸箱總圖上應(yīng)注明多軸箱部裝要求。即：
(a) 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ZBJ58012-89《組合機(jī)床多軸箱驗(yàn)收技術(shù)條件》進(jìn)行驗(yàn)收。
(b） 主軸精度：按JB3043-82《組合機(jī)床多軸箱精度》標(biāo)準(zhǔn)（詳見《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P148表7-12）進(jìn)行驗(yàn)收。
5.4.2 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)件和外購件；對(duì)于變位齒輪、專用軸等零件，則應(yīng)設(shè)計(jì)零件圖；對(duì)于多軸箱體類通用件，必須繪制補(bǔ)充加工圖。
（1）專用零件工作圖 如變位齒輪、專用軸和套等零件，可按一般零件工作圖規(guī)定。參照同類通用零件圖，結(jié)合專用要求設(shè)計(jì)繪圖。
（2）補(bǔ)充加工圖 多軸箱體、前蓋、后蓋等通用零件，應(yīng)根據(jù)多軸箱總圖要求，繪制出需補(bǔ)充加工的部位，（如多軸箱體主軸承孔、傳動(dòng)軸承孔、油泵及其軸孔，定位銷孔、后蓋窗口擴(kuò)大部位結(jié)構(gòu)等），通常習(xí)慣用粗實(shí)線畫出補(bǔ)充加工部位的結(jié)構(gòu)，其尺寸、形位公差、表面粗糙度等均按機(jī)械制圖國(guó)際規(guī)定格式標(biāo)記；通用鑄件的原有部分的輪廓等一律用細(xì)實(shí)線表示。
結(jié)束語
本設(shè)計(jì)為針對(duì)1P68F上發(fā)動(dòng)機(jī)下箱體雙面鉆孔作為設(shè)計(jì)思路。設(shè)計(jì)以提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，滿足年生產(chǎn)綱領(lǐng)為核心，根據(jù)加工對(duì)象的外行特點(diǎn)制定了合理的夾緊方案和加工方法。充分利用了1P68F上箱體雙面鉆鉆床的加工特點(diǎn)，避免了通用鉆床存在的各種加工缺陷，節(jié)約了勞動(dòng)力和勞動(dòng)成本，為生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)提供合理方案。
主軸箱設(shè)計(jì)合理，且安裝卸載工件方便、快速，加工全過程只需一位操作工人就可完成加工工作。在較好的符合了預(yù)想的同時(shí)，也不得不承認(rèn)設(shè)計(jì)中存在著不足之處。首要問題，通用性是該箱體的最大缺陷。面對(duì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，產(chǎn)品的改型，設(shè)計(jì)的優(yōu)化都會(huì)對(duì)加工中使用的鉆機(jī)提出要求，而過于針對(duì)單一產(chǎn)品的夾具必然會(huì)在今后的生產(chǎn)中因無法用于新產(chǎn)品的加工而被迫報(bào)廢，這對(duì)企業(yè)而言就是損失，無形中提高了生產(chǎn)加工的成本。同時(shí)，為了給新產(chǎn)品設(shè)計(jì)新的模式，又迫使企業(yè)需要投入更多的資源用于設(shè)計(jì)開發(fā)，延長(zhǎng)了新產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，為新產(chǎn)品迅速占領(lǐng)市場(chǎng)增添了阻礙。所以，在設(shè)計(jì)之初就應(yīng)充分考慮設(shè)計(jì)的可延續(xù)性，設(shè)計(jì)是否能在新產(chǎn)品的生產(chǎn)中再次發(fā)揮作用。當(dāng)然，不可否認(rèn)的是這樣的設(shè)計(jì)思路確實(shí)也存在著許多問題，對(duì)于設(shè)計(jì)人員也提出了更高的要求，但是面對(duì)困難如何去解決，更是一個(gè)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該去努力的。
在設(shè)計(jì)的同時(shí)，許多新的想法也一一出現(xiàn)。自動(dòng)裝卸工件，自動(dòng)清理切屑以保證工件安裝定位的準(zhǔn)確，更甚至是全自動(dòng)的生產(chǎn)線等等。雖然暫時(shí)還沒有能力進(jìn)行獨(dú)立的設(shè)計(jì)，但是創(chuàng)新的思想將為今后的工作指點(diǎn)新的方向。
本文是在郭國(guó)偉老師的悉心指導(dǎo)下完成的。在學(xué)習(xí)期間，郭老師給予了親切關(guān)懷、熱忱鼓勵(lì)和精心指導(dǎo)。郭老師在繁重的科研工作之余，為我們創(chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)條件和研究環(huán)境，并提供了豐富的研究資料；郭老師承擔(dān)了大部分具體的指導(dǎo)工作，以其深厚的專業(yè)知識(shí)和豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，為論文的選題和具體的研究?jī)?nèi)容花費(fèi)了許多時(shí)間和精力。由于郭老師的關(guān)心和精心指導(dǎo)，本文才得以順利完成，借此機(jī)會(huì)，學(xué)生我向郭老師表示最誠(chéng)摯的謝意。
致 謝
經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師郭國(guó)偉老師。郭老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是郭老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。除了敬佩郭老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 其次要感謝我的同學(xué)對(duì)我無私的幫助，特別是在軟件的使用方面，正因?yàn)槿绱宋也拍茼樌耐瓿稍O(shè)計(jì)，我要感謝我的母?！暇├砉ご髮W(xué)泰州科技學(xué)院，是母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師，是你們教會(huì)我專業(yè)知識(shí)。在此，我再說一次謝謝！謝謝大家！
參 考 文 獻(xiàn)
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