同时加工4等分孔装置的设计（全套含CAD图纸）
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西安科技大学高新学院 毕业设计（论文） 同时加工 4 等分孔装置的设计 系 别 ： 机电信息 专 业 ： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 ： 学 号： 设计 (论文 )题目 ： 同时加工 4等分孔装置的设计 起 迄 日 期 : 年 月 日 年 月 日 设计 (论文 )地点 : 指 导 教 师 : 专业教研室负责人 : 发任务书日期 : 2012 年 月 日 I 摘 要 根据设计任务书的要求 , 某厂需在盘类零件 150 上加工 4 等份 6 通孔，由于批量大，为提高效率和保证孔距质量，改造立钻（ 同时加工 4 等份 6 通孔；设计该装置。 本设计说明书针对 盘类零件同时加工 4 等分孔装置 的设计设计进行说明。主要内容包括 装置 工艺方案的制定、 装置 配置型式的选择、 装置 总体设计以及主轴箱设计。 全文主要包括 装置 的总体设计和主轴箱设计两部分。机床总体设计主要是在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上确定“三图一卡”，主轴箱设计根据“三图一卡”，整理编绘出主轴箱原始依据图，重点分析传动系统，经过各种方案的比较，最后确定最优 方案。 关键词： 主轴箱； 4 等份 ；机构 设计， 盘类零件 1 to of a in 50 6 as to of , 6 of at in is in of is on of , to , to of 4 2 目 录 摘 要 . I . 1 目 录 . 2 第 1 章 绪论 . 1 题研究意义 . 1 分装置应用 . 1 分装置的设备 . 2 轴头 . 2 轴箱 . 2 轴钻床 . 3 动更换主轴箱机床 . 3 分装置趋势 . 4 第 2 章 同时加工 4 等分孔装置总体方案 . 4 产任务 . 4 通立式钻床的选型 . 4 算所需电机功率 . 4 第 3 章 多轴带轮传动箱的设计 . 6 计前的计算 . 6 动系统的设计与计算 . 8 第 4 章 多轴箱的结构设计与零部件的绘制 . 12 盖、箱体和中间板结构 . 12 轴箱轴的设计 . 12 坐标计算 . 31 第 5 章 导向装置的设计 . 32 第 6 章 接杆刀具 . 32 第 7 章 装置夹具设计 . 32 具概述 . 32 位支承系统概述 . 34 3 位支承系统 . 35 紧机构 . 36 总 结 . 37 参考文献 . 41 致 谢 . 42 4 5 1 第 1 章 绪论 题研究意义 市场的开放性 和全球化使产品的竞争日趋激烈。而决定产品竞争力的指标是产品的开发时间 ( ， 产品 (成本 (创新能力 (服务 (用户在追求高质量产品的同时，会更多的追求较低的价格和较短的交货周期。美国制造业在 20 世纪 50 至 40 年代主要以扩大生产规模作为企业竞争力的第一要素，而在70 年代竞争力的第一要素为降低生产成本， 80 年代为提高产品质量， 90 年代为市场响应速度。所以现代企业都期望通过提高自身的科技含量，增强竞争力。 制造业是国家重要的基础工业之一，制 造业的基础是。是众多机械制造的母机，它的发展水平，与制造业的生产能力和制造精度有着直接关系，关系到国家机械工业以至整个制造业的发展水平 械产品的质量、更新速度、对市场的应变能力、生产效率等在很大程度上取决于的效能。因此，制造业对于一个国家经济发展起着举足轻重的作用我国是世界上产量最多的国家 )2000 年统计资料，在主要的生产国家中，中国排名为世界第五位。但是在国际市场竞争中仍处于较低水平 :即使在国内市场也面临着严峻的形势 :一方面国内市场对各类产品有 着大量的需求，而另一方面却有不少国产滞销积压，国外产品充斥市场。 分装置 应用 据统计，一般在车间中普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的 15%。其余时间是看图、装卸工件、调换刀具、操作机床、测量 以及清除铁屑等等。使用数控机床虽然能提高 85%，但购置费用大。某些情况下，即使生产率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通机床低。故必须更多地缩短加工时间。不同的加工方法有不同的特点，就钻削加工而言， 等分装置 是一种通过少量投资来提高生产率的有效措施。虽然不可调式多轴头在自动线中早有应用，但只局限于大 批量生产。即使采用可调式多轴头扩大了使用范围，仍然远不能满足批量小、孔型复杂的要求。尤其随着工业的发展，大型复杂的 等分装置 更是引人注目。例如原子能发电站中大型冷凝器水冷壁管板有 15000 个 20 孔，若以摇臂钻床加工，单单钻孔与锪沉头孔就要 外还要划线工时 时。但若以数控八轴落地钻床加工，钻锪孔只要 2 线也简单，只要 此，利用数控控制的二个坐标轴，使刀具正确地对准加工位置，结合 等分装置 不但可以扩大加工范围，而且在提高精度的基础上还能大大地提高工效，迅速地制造 出原来不易加工的零件。有人分析大型高速柴油机 30种箱形与杆形零件的 2000多个钻孔操作中，有 40%可以在自动更换主轴箱机床中用二轴、三轴或四轴多轴头加工，平均可减少 20%的加工时间。 1975 年法国巴黎机床展览会也反映了 等分装置 的使用愈来愈多这一趋势。 分装置 的设备 等分装置 是在一次进给中同时加工许多孔或同时在许多相同或不同工件上各加工一个孔。这不仅缩短切削时间，提高精度，减少装夹或定位时间，并且在数控机床中不必计算坐标，减少字块数而简化编程。它可以采用以下一些设备进行加工：立钻或摇臂钻上装多轴头、 多轴钻床、多轴组合机床心及自动更换主轴箱机床。甚至可以通过二个能自动调节轴距的主轴或多轴箱，结合数控工作台纵横二个方向的运动，加工各种圆形或椭圆形孔组的一个或几个工序。现在就这方面的现状作一简介。 轴头 从传动方式来说主要有 带传动、 带轮 传动与万向联轴节传动 三 种。这是大家所熟悉的。前者效率较高，结构简单，后者易于调整轴距。从结构来说有不可调式与可调式二种。前者轴距 不能改变，多采用 带轮 传动，仅适用于大批量生产。为了扩大其赞许适应性，发展了可调式多轴头，在一定范围内可调整轴距。它主要装在有万向 （ 1）万向轴式也有二种 :具有对准装置的主轴。主轴装在可调支架中，而可调支架能在壳体的 能在对准的位置以螺栓固定。（ 2）具有公差的圆柱形主轴套。主轴套固定在与式件孔型相同的模板中。前一种适用于批量小且孔组是规则分布的工件（如孔组分布在不同直径的圆周上）。后一种适用于批量较大式中小批量的轮番生产中，刚性较好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多轴头可以装在立钻式摇臂钻床上，按钻床本身所具有的各种功能进行工作。这种 等分装置 方法，由于钻孔效率、加工范围及精度的关系，使用范围有限。 轴箱 也象多轴头那样作为标准部件生产。美国 司标准 带轮 箱、多轴箱等设 3 计的不可调式多轴箱。有 32种规格，加工面积从 300 300毫米到 600 1050毫米，工作轴达 60根，动力达 要先把 带轮 调整到接近孔型的位置，然后把与它联接的可调轴移动到正确的位置。因此，这种结构只要改变模板，就能在一定范围内容易地改变孔型，并且可以达到比普通多轴箱更小的孔距。 根据成组加工原理使用多轴箱或多轴头的组合机床很适用于大中批量生产。为了在加工中获得良好的效果，必需 考虑以下数点：（ 1）工件装夹简单，有足够的冷却液冲走铁屑。（ 2）夹具刚性好，加工时不形变，分度定位正确。（ 3）使用二组刀具的可能性，以便一组使用，另一组刃磨与调整，从而缩短换刀停机时间。（ 4）使用优质刀具，监视刀具是否变钝，钻头要机磨。（ 5）尺寸超差时能立即发现。 轴钻床 这是一种能满足 等分装置 要求的钻床。诸如导向、功率、进给、转速与加工范围等。巴黎展览会中展出的多轴钻床多具液压进给。其整个工作循坏如快进、工进与清除铁屑等都是自动进行。值得注意的是，多数具有单独的变速机构，这样可以适应某一组孔中 不同孔径的加工需要。 动更换主轴箱机床 为了中小批量生产合理化的需要，最近几年发展了自动更换主轴箱组合机床。 (1) 自动更换主轴机床 自动更换主轴机床顶部是回转式主轴箱库，挂有多个不可调主轴箱。纵横配线盘予先编好工作程序，使相应的主轴箱进入加工工位，定位紧并与动力联接，然后装有工件的工作台转动到主轴箱下面，向上移动进行加工。当变更加工对象时，只要调换悬挂的主轴箱，就能适应不同孔型与不同工序的需要。 (2)多轴转塔机床 转塔上装置多个不可调或万向联轴节主轴箱，转塔能自动转位，并对夹紧在 回转工作台的工件作进给运动。通过工作台回转，可以加工工件的多个面。因为转塔不宜过大，故它的工位数一般不超过 4 6 个。且主轴箱也不宜过大。当加工对象的工序较多、尺寸较大时，就不如自动更换主轴箱机床合适，但它的结构简单。 (3)自动更换主轴箱组合机床 4 它由自动线或组合机床中的标准部件组成。不可调多轴箱与动力箱按置在水平底座上，主轴箱库转动时整个装置紧固在进给系统的溜板上。主轴箱库转动与进给动作都按标准子程序工作。换主轴箱时间为几秒钟。工件夹紧于液压分度回转工作台，以便加工工件的各个面。好果回转工作台配以卸料装置 ，就能合流水生产自动化。在可变生产系统中采用这种装置，并配以相应的控制器可以获得完整的加工系统。 (4) 数控八轴落地钻床 大型冷凝器的水冷壁管板的孔多达 15000 个，它与支撑板联接在一起加工。孔径为 20毫米，孔深 180 毫米。采用具有内冷却管道的麻花钻， 5 7巴压力的冷却液可直接进入切削区，有利于排屑。钻尖磨成 90供自动 定心。它比普通麻花钻耐用，且进给量大。为了缩短加工时间，以 8轴数控落地加工。 分装置 趋势 等分装置 生产效率高，投资少，生产准备周期短，产品改型时设备损失少。而且随着我国数控技术 的发展， 等分装置 的范围一定会愈来愈广，加工效率也会不断提高。 第 2 章 同时加工 4 等分孔装置 总体方案 产任务 在一批 盘类零件 上有同一个面上有多个孔加工。在普通立式钻床上进行孔加工，通常是一个孔一个孔的钻削，生产效率低，用非标设备，即组合机床加工，生产效率高，但设备投资大。 但把一批普通立式普通单轴钻床改造为立式多轴钻床，改造后的多轴钻床，可以同时完成多个孔的钻、扩、铰等工序。 通立式钻床的选型 算所需电机功率 零件图如图 1所示： 5 图 1为工件零件图，材料： 厚： 5度： 产量： 1000万件； 4- 6尺寸精度 (1) 确定四个孔同时加工的轴向力，公式： 0式中： d= 310 , V =s（表 15文献 1 则 F 所需电机功率： 立式钻床的确定 根据上面计算所需电机的功率，现选用 式钻床，其主要技术参数如表 1所示： 表 1 6 技术规格 型号 大钻孔直径（ 25 主轴端面至工作台距离 (0轴端面至底面距离 (750轴中心至导轨距离 (250 主轴行距 (175 主轴孔莫氏解锥度 3号 主轴最大扭转力矩 (Nm) 轴进给力 (N) 8829 主轴转速 (r/97轴箱行程 (200 进给量 (mm/r) 作台行程 (325 工作台工作面积 (500 375 主电动机功率 ( 3 章 多轴 带轮 传动箱的设计 计前的 计算 （ 1）大致了解工件上被加工孔为 4 个 6 的孔。毛坯种类为灰铸铁的铸件，由于石墨的润滑及割裂作用，使灰铸铁很易 切削加工，屑片易断，刀具磨损少，故可选用硬质合金锥柄麻花钻（ 文献 2 （ 2）切削用量的确定 根据表 2 7文献？ ，切削速度 1 ,进给量 . 则切削转速 m 110001000 n s 7 根据 60 故实际切削速度为： m （ 3）确定加工时的单件工时 图 2为钻头工作进给长度， 一般切入 10 31 切出文献 3 加工 加工一个孔所需时间： mi 单件时工时： m m 8 动系统的设计与计算 (1)选定 带轮 的传动方式 带轮 分布方案确定： 根据分析零件图，多轴箱 带轮 分布初定有以下形式 根据通常采用的经济而又有效的传动是：用一根传动轴带支多根主轴。因此，本设计中采用了图 3所示的 带轮 分布方案。 （ 3）明确主动轴、工作轴和惰轮轴的旋转方向，并计算或选定其轴径大小。 因为所选定的 以工作轴也为左旋，而惰轮轴则为右旋。 根据表 2确定工作轴直径 机械制造 7： 43 表 2 加工孔径与工作轴直径对应表（ 加工孔径 12 1216 1620 9 工作轴直径 15 20 25 因为加工孔径为 6以工作轴直径选 15主动轴和惰轮轴的直径在以后的轴设计中确定。 排出 带轮 传动的层次，设计各个 带轮 。 本设计的 带轮 传动为单层次的 带轮 外啮合传动，传动分布图如图 4所示。 在设计各个 带轮 前首先明确已知条件：电机输入功率 ,带轮 转速3601 , 带轮 转速 603 ,假设 带轮 、的传动比均为i= 带轮 比 u=作寿命 15年（每年工作 300天），两班制。 选定 带轮 类型，精度等级，材料及齿数 选用直 带轮 圆柱 带轮 传动； 多轴箱为一般工作机器，速度不高，故选用 7级精度（ ; 材料选择 由表 10献 4选择 带轮 材料为 40质），硬度为 280带轮 材料为 45（调质），硬度为 240带轮 材料为 45（常化），硬度 2101）确定设计功率 公式 ： （ 1）确定设计 V 带的功率 c 根据 表 7得工作情况系数 k 10 （ 2）选取 根据 c ,n 查图 7用 带。 （ 3）确定带轮基准直径 1 2由表 7据 1 故选 140轮的基准直径为： d 2 根据表 7 02 （ 4）验算带速 d 在 5围内，故带速合适。 （ 5）确定 选中心距 00000 根据式（ 7 12）计算所需基准长度。 由表 7取带的基准长度为 50按式（ 7 13）计算实际中心距 d 1 0 02 00 11 （ 6）验算主动轮上的包角 a 由式（ 7 14）得： 2 a 故主动轮包角 合适 （ 7）计算 z 由式（ 7 15）得： 0 由 ， 1150表 7根据内插法求得 查表 7 ，查表 788.0查表 7k 。 故： z 故取 z=1根。 （ 8）设计 查表 7 NF o 5 12 （ 9）计算作用在带轴上的压力 由式（ 7 16）得： i i 第 4 章 多轴箱的结构设计与零部件的绘制 带轮 传动的排列层次为 2层。 盖、箱体和中间板结构 (1)箱体选用 240盖与之匹配。箱体材料为 箱盖为 (2)中间板的作用：箱内部分是轴承的支承座，伸出箱外的部分是导向装置中的滑套支承座，为便于设计人员选用，已将中间板规范为 238种厚度的标准，现选用 23料为 轴箱轴的设计 (1)主动轴的设计 轴材料的选择 表 15献 4 轴材料选用 45钢，调质处理。 轴径的确定 根据公式 d 5文献 4 式中 0 T,查表 15献 4 ， 10 13 d 110 d=25轴结构设计 选择滚动轴承 因为轴承同时受有径向载荷及轴向载荷，故前、后端均选用单列向心球轴承，由表 1文献 3 ，选用 7204 轴上各段直径，长度如图 5所示。 键的确定 因为 带轮 宽为 35以选用 8 6献 4 确定轴上圆角和倒角尺寸 参考表 15献 4 ，取轴端倒角 2轴肩的圆角半径为 R= 按弯扭合成校核轴的强度 14 作出轴的计算简图 轴上扭转力矩为 M=95499.7 周向力为 Py= =1970N 径向力为 y=15 根据轴的计算简图，分别作出轴的扭矩图、垂直图的弯矩 和水平平面内的弯矩 ，如图 7 所示。从图中可知，截面 E 为危险截面，在截面 E 上，扭矩分别为 T=19.7 ; M= 22M = 22 =39.3 轴材料选用 45 钢，s=355用应力 =文献 5,s为许用应力安全系数，取s= =37第三强度理论进行强度校核 公式M ， W=323d - d 2 (表 15文献 4 W= 252 2252532 =122 = 2323 =故安全 截面 抗弯截面系数 W=00扭截面系数 600矩 M=7 =35496.8 b=00 矩 为： 9700 T = 160019700 =面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数 a及 a按附表 3取 文献 4 ，因025=插值后可查得 :a ,a 又由附图 3献？ 可得轴提材料的敏性系数为： q ,q 故有效应力集中系数按式（附 3文献 4 为： k 献 4 得尺寸系数 1 18 由附图 3献 4 得扭转尺寸系数 轴按磨削加工，由附图 3献 4 得表面质量系数为=未经表面强化处理，即 1q，则按式（ 3（ 3文献 4 ，得综合系数值为： K=-1 2 + =+1 =算安全系数： S= 1=75 = 1=2 22 =该轴在截面右侧面是安全的，又因为轴无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。 轴承的校核 机床一般传动轴的滚动轴承失效形式，主要是疲劳破坏，故应进行疲 劳寿命计算。 滚动轴承疲劳寿命计算公式： h 6010 6 （ 10文献 4 19 式中： )( 定寿命( 速 )( 定动载荷 ，表 献 6 动载荷P 3 因为所受的轴向力太小，所以忽略不计 , 所受径向力 = 献 6 P=193.8 hL h 0 36 30000h(表 13文献 6 轴承安全 (2)惰轴的设计 轴材料的选择 表 15献 4 轴材料选用 45钢，调质处理。 轴径的确定 根据公式 d 5文献 4 =110 ，取 d=2020 轴的结构设计： 选择滚动轴承 因为轴承同时受有径向载荷及轴向载荷，选用单列向心球轴承，由表 1献 3,选用 7002 轴上各段直径，长度如图 8所示。 键的确定 因为 带轮 宽为 30以选用 6 6献 4 轴上圆角和倒角尺寸 参考表 15献 4 ，取轴端倒角 2轴肩的圆角半径为 R= 扭合成校核轴的强度 作出轴的计算简图 21 轴上扭转力矩为 M=9549=23.2 周向力为 Py= =2320N 径向力为 y=据轴的计算简图，分别作出轴的扭矩图、垂直图的弯矩 和水平平面内的弯矩 图 10所示。从图中可知，截面 截面 矩分别为 T=23.2 ; M= 22M = 22 =32.8 按第三强度理论进行强度校核 文献 5: 公式M ， 22 W=323d - d 2 (表 15文献 4 W= 202 2202632 =78504 M = 2323 =70故安全 截面 抗弯截面系数 W=扭截面系数 75矩 M=3280022707.7 b=24 扭矩 为： 3200 T = 67523200 =面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数 a及 a按附表 3取 文献 4 ，因520=插值后可查得 :a ,a 又由附图 3献？ 可得轴提材料的敏性系数为： q ,q 故有效应力集中系数按式（附 3文献 4 为： k 献 4 得尺寸系数 1由附图 3献 4 得扭转尺寸系数 轴按磨削加工，由附图 3献 4 得表面质量系数为=未经表面强化处理，即 1q，则按式（ 3（ 3文献 4 ，得综合系数值为： K=-1 =+1 =算安全系数： 25 S= 1=75 = 1=2 22 =该轴在截面右侧面是安全的，又因为轴无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。 轴承的校核 因为所受的轴向力太小，所以忽略不计 , 所受径向力 =002hL h 348 0 36 30000h(表 13文献 6 轴承安全 （ 3）工作轴的设计 轴材料的选择 表 15献 4 轴材料选用 45钢，调质处理。 轴径的确定 在传动系统的设计与计算中已的工作轴的直径定为 d=15 26 轴的结构设计： 择滚动轴承 因为轴承同时受有径向载荷及轴向载荷，故前、后端均选用单列向心球轴承，又因工作轴用于钻削，在后端加单向推力球轴承。由表 1献 3，单列向心球轴承选用 102轴承，后端单向推力球轴承选用 8102轴承。 各段直径，长度如图 11所示。 键的确定 因为 带轮 宽为 25以选用 5 6献 4 轴上圆角和倒角尺寸 参考表 15献 4 ，取轴端倒角 2轴肩的圆角半径为 R= 扭合成校核轴的强度 作出轴的计算简图 27 轴上扭转力矩为 M=954954999%=27.3 周向力为 Py= =3640N 径向力为 y=据轴的计算简图，分别作出轴的扭矩图、垂直图的弯矩 和水平平面内的弯矩 图 13所示。从图中可知，截面 截面 矩分别为 T=27.3 ; M= 22M = 22 =54.6 按第三强度理论进行强度校核 文献 5: 28 公式M ， W=323d - d 2 (表 15文献 4 W= 152 2152532 =122 = 2323 =222故安全 截面 抗弯截面系数 W=扭截面系数 75矩 M=54600 30 b=61。 8矩 为： 7300 T = 67527300 =附表 3献 4 用插入法求得轴上键槽处的有效应力集中系数： k 0,k 由附图 3献 4 得尺寸系数 由附图 3献 4 得扭转尺寸 1轴按磨削加工，由附图 3献 4 得表面质量系数为=未经表面强化处理，即 1q，则按式（ 3（ 3文献 4 ，得综合系数值为： K=-1 + =+1 =算安全系数： S= 1=75 = 1=2 22 =31 故该轴在截面右侧面是安全的，又因为轴无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去 静强度校核。 轴承的校核 机床一般传动轴的滚动轴承失效形式，主要是疲劳破坏，故应进行疲劳寿命计算。 1) 36102向心球轴承校核 由第一章可知主动轴的轴向力 受径向力 =(表 文献 6 P=5+hL h 88383 0 36 30000h(表 13文献 6 轴承安全 2) 8102推力球轴承校核 P=表 P=0000h(表 13文献 6 轴承安全 坐标计算 为方便在多轴箱上镗孔，因此进行轴坐标计算是十分重要的。 建立如图 14坐标系，多轴箱里尺寸如图示为 220多轴箱中心安装主动轴，则主动轴坐标可知（ 110， 90），则根据零件图，可算出其他各轴坐标 32 第 5 章 导向装置的设计 导向装置主要由导柱、导套、弹簧组成。导柱的上端与多轴箱中间板上的导套滑动配合，下端安装在夹具的钻模板上。 （ 1） 选择弹簧 用 四 根 弹 簧 支 撑 整 个 多 轴 箱 ， 粗 略 估 算 多 轴 箱 重 量 ： 02 4 3 每根弹簧负荷： F=圆 柱螺旋压缩弹簧 (表 12) 文献 7 ，弹簧中径 ,节距 ，弹簧丝直径 ，工作圈数 30n ,自由高度 40. (2)导柱、导套的选择 导柱材料为 ,15径 16 303套材料为 20号钢。 第 6 章 接杆刀具 接杆一端为梯形螺纹，与主动轴的内孔滑动配合，通过 键传递扭矩。在梯形螺纹段并设计有斜面，以便调整接杆的延伸量来补偿刀具的磨损量。接杆另一端的莫氏锥孔与刀具的莫氏锥柄相配合。 第 7 章 装置夹具设计 具概述 夹具是组合机床的重要组成部件，是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而设计的。它是用于实现被加工零件的准确定位，夹压，刀具的导向，以及装卸工件时限 33 位等等作用的。 组合机床夹具跟一般夹具所起的作用看起来好像很接近，但其结构和设计要求却有着很显著的甚至是根本的区别。组合机床夹具的结构和性能，对组合机床配置方案的选择有很大的影响。下面介绍一下组合机床 夹具的一些主要特点。关于自动线机床夹具设计特点将在第六章“组合机床自动线”中专门叙述。 机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见，常简称为夹具 。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求 ，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。夹具通常由定 位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置 、对刀引导元件 (确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向 )、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加 1 西安科技大学高新学院 毕业设计（论文） 外文翻译 系 别 ： 机电信息 专 业 ： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 ： 学 号： 设计 (论文 )题目 ： 起 迄 日 期 : 年 月 日 年 月 日 设计 (论文 )地点 : 指 导 教 师 : 专业教研室负责人 : 发任务书日期 : 2012 年 月 日 2 原文 ： he of a in of 1、 of 2、 3、 4、 nd As if by in of of it is to of a In to be in in f as ), of by to in as in As a up of as to as in in It in be to is of of 3 A of in at of In of of is in of as a is by of of on of is at in of as a In to in be in of 0111241by 10 (in of a is a a in 500 of in of is a of in as in An is in of in of is at 300 to be s 00 400 to a of in is to 4 It is to on of on C) by a is to of to to of is by as of of is as on of to a on of In to we of on of in At of ), at it no on of of of is to At of on of to is to to a in be be a in it a of a 5 is to it is it in a in or be to of to to pf to is to be of of of is is so it at is to of is It a is of be to is so is it at It a of is it 6 (to of of be of be to to be a of or To be a of at 80 160 ( F175 315 ), to to is to of of to to in of of of to of of of ) of as be to on of or as as to at be at In of a as or or is (b) (c) of (d) e) It be to a of be by of in of 7 in to as is in of of on on of 译文 ： 机加工性 一种材料的可机加工性通常以四种因素的方式定义： 1、 分的表面光洁性和表面完整性。 2、刀具的寿命。 3、切削力和功率的需求。 4、切屑控制。 以这种方式，好的可机加工性指的是好的表面光洁性和完整性，长的刀具寿命，低的切削力和功率需求。关于切屑控制，细长的卷曲切屑，如果没有被切割成小片，以在切屑区变的混乱，缠在一起的方式能够严重的介入剪切工序。 因为剪切工序的复杂属性，所以很难建立定量地释义材料的可机加工性的关系。在制造厂里，刀具寿命和表面粗糙度通常被认为是可机加工性中最重要的因素。 尽管已不再大量的被使用，近乎准确的机加工率在以下的例子中能够被看到。 的可机加工性 因为钢是最重要的工程材料之一（正如第 5 章所示），所以他们的可机加工性已经被广泛地研究过。通过宗教铅和硫磺，钢的可机加工性已经大大地提高了。从而得到了所谓的易切削钢。 二次硫化钢和二次磷化钢 硫在钢中形成硫化锰夹杂物（第二相粒子），这些夹杂物在第一剪切区引起应力。其结果是使切屑容易断开而变小，从而改善了可加工性。这些夹杂物的大小、形状、分布和集中程度显著的影响可加工性。化学元素如碲和硒，其化学性质与硫类似， 在二次硫化钢中起夹杂物改性作用。 钢中的磷有两个主要的影响。它加强铁素体，增加硬度。越硬的钢，形成更好的切屑形成和表面光洁性。需要注意的是软钢不适合用于有积屑瘤形成和很差的表面光洁性的机器。第二个影响是增加的硬度引起短切屑而不是不断的细长的切屑的形成，因此提高可加工性。 含铅的钢 钢中高含量的铅在硫化锰夹杂物尖端析出。在非二次硫化钢中，铅呈细小而分散的颗粒。铅在铁、铜、铝和它们的合金中是不能溶解的。因为它的低抗剪强 8 度。因此，铅充当固体润滑剂并且在切削时，被涂在刀具和切屑的接口处。这一特性已经被在机加工铅 钢时，在切屑的刀具面表面有高浓度的铅的存在所证实。 当温度足够高时 例如，在高的切削速度和进刀速度下 铅在刀具前直接熔化，并且充当液体润滑剂。除了这个作用，铅降低第一剪切区中的剪应力，减小切削力和功率消耗。铅能用于各种钢号，例如 10111241等。铅钢被第二和第三数码中的字母 L 所识别（例如， 10（需要注意的是在不锈钢中，字母 L 的相同用法指的是低碳，提高它们的耐蚀性的条件）。 然而，因为铅是有名的毒素和污染物，因此在钢的使用中存在着严重的环境隐患（在钢产品中每年大约有 4500 吨的铅消耗）。结果，对于估算钢中含铅量的使用存在一个持续的趋势。铋和锡现正作为钢中的铅最可能的替代物而被人们所研究。 脱氧钙钢 一个重要的发展是脱氧钙钢，在脱氧钙钢中矽酸钙盐中的氧化物片的形成。这些片状，依次减小第二剪切区中的力量，降低刀具和切屑接口处的摩擦和磨损。温度也相应地降低。结果，这些钢产生更小的月牙洼磨损，特别是在高切削速度时更是如此。 不锈钢 奥氏体钢通常很难机加工。振动能成为一个问题，需要有高硬度的机床。然而，铁素体不锈钢有很好的可机加工性。马氏体钢易磨蚀，易于形成积屑瘤，并且要求刀具 材料有高的热硬度和耐月牙洼磨损性。经沉淀硬化的不锈钢强度高、磨蚀性强，因此要求刀具材料硬而耐磨。 钢中其它元素在可机加工性方面的影响 钢中铝和矽的存在总是有害的，因为这些元素结合氧会生成氧化铝和矽酸盐，而氧化铝和矽酸盐硬且具有磨蚀性。这些化合物增加刀具磨损，降低可机加工性。因此生产和使用净化钢非常必要。 根据它们的构成，碳和锰钢在钢的可机加工性方面有不同的影响。低碳素钢（碳）通过形成一个积屑瘤能生成很差的表面光洁性。尽管铸钢的可机加工性和锻钢的大致相同，但铸钢具有更大的磨蚀性。刀具和模具 钢很难用于机加工，他们通常再煅烧后再机加工。大多数钢的可机加工性在冷加工后都有所提高，冷加工能使材料变硬并且减少积屑瘤的形成。 其它合金元素，例如镍、铬、钳和钒，能提高钢的特性，减小可机加工性。硼的影响可以忽视。气态元素比如氢和氮在钢的特性方面能有特别的有害影响。氧已经被证明了在硫化锰夹杂物的纵横比方面有很强的影响。越高的含氧量，就产生越低的纵横比和越高的可机加工性。 选择各种元素以改善可加工性，我们应该考虑到这些元素对已加工零件在使用中的性能和强度的不利影响。例如，当温度升高时，铝会使钢变脆（液体 金属脆化，热脆化，见 ），尽管其在室温下对力学性能没有影响。 因为硫化铁的构成，硫能严重的减少钢的热加工性，除非有足够的锰来防止这种结 9 构的形成。在室温下，二次磷化钢的机械性能依赖于变形的硫化锰夹杂物的定位（各向异性）。二次磷化钢具有更小的延展性，被单独生成来提高机加工性。 它不同金属的机加工性 尽管越软的品种易于生成积屑瘤，但铝通常很容易被机加工，导 致了很差的表面光洁性。高的切削速度，高的前角和高的后角都被推荐了。有高含量的矽的锻铝合金铸铝合金也许具有磨蚀性，它们要求更硬的刀具材料。尺寸公差控制也许在机加工铝时会成为一个问题，因为它有膨胀的高导热系数和相对低的弹性模数。 铍和铸铁相同。因为它更具磨蚀性和毒性，尽管它要求在可控人工环境下进行机加工。 灰铸铁普遍地可加工，但也有磨蚀性。铸造无中的游离碳化物降低它们的可机加工性，引起刀具切屑或裂口。它需要具有强韧性的工具。具有坚硬的刀具材料的球墨铸铁和韧性铁是可加工的。 钴基合金有磨蚀性且高度加工硬化的。它们 要求尖的且具有耐蚀性的刀具材料并且有低的走刀和速度。 尽管铸铜合金很容易机加工，但因为锻铜的积屑瘤形成因而锻铜很难机加工。黄铜很容易机加工，特别是有添加的铅更容易。青铜比黄铜更难机加工。 镁很容易机加工，镁既有很好的表面光洁性和长久的刀具寿命。然而，因为高的氧化速度和火种的危险（这种元素易燃），因此我们应该特别小心使用它。 钳易拉长且加工硬化，因此它生成很差的表面光洁性。尖的刀具是很必要的。 镍基合金加工硬化，具有磨蚀性，且在高温下非常坚硬。它的可机加工性和不锈钢相同。 钽非常的加工硬化，具有可延性且柔软。 它生成很差的表面光洁性且刀具磨损非常大。 钛和它的合金导热性 (的确，是所有金属中最低的 )，因此引起明显的温度升高和积屑瘤。它们是难机加工的。 钨易脆，坚硬，且具有磨蚀性，因此尽管它的性能在高温下能大大提高，但它的机加工性仍很低。 锆有很好的机加工性。然而，因为有爆炸和火种的危险性，它要求有一个冷却性质好的切削液。 种材料的机加工性 石墨具有磨蚀性。它要求硬的、尖的，具有耐蚀性的刀具。 塑性塑料通常有低的导热性，低的弹性模数和低的软化温度。因此，机加工热塑性塑料要求有正前角的刀具（以此降低切削 力），还要求有大的后角，小的切削和走刀深的，相对高的速度和工件的正确支承。刀具应该很尖。 10 切削区的外部冷却也许很必要，以此来防止切屑变的有黏性且粘在刀具上。有了空气流，汽雾或水溶性油，通常就能实现冷却。在机加工时，残余应力也许能生成并发展。为了解除这些力，已机加工的部分要在 16080 （ 315175 ）的温度范围内冷却一段时间，然而慢慢地无变化地冷却到室温。 热固性塑料易脆，并且在切削时对热梯度很敏感。它的机加工性和热塑性塑料的相同。 因为纤维的 存在，加强塑料具有磨蚀性，且很难机加工。纤维的撕裂、拉出和边界分层是非常严重的问题。它们能导致构成要素的承载能力大大下降。而且，这些材料的机加工要求对加工残片仔细切除，以此来避免接触和吸进纤维。 随着纳米陶瓷（见 ）的发展和适当的参数处理的选择，例如塑性切削（），陶瓷器的可机加工性已大大地提高了。 金属基复合材料和陶瓷基复合材料很能机加工，它们依赖于单独的成分的特性，比如说增强纤维或金属须和基体材料。 辅助加工 在室温下很难机加工的金属和合金在高温下能更容易地机加工 。在热辅助加工时（高温切削），热源 一个火把，感应线圈，高能束流（例如雷射或电子束），或等离子弧 被集中在切削刀具前的一块区域内。好处是：（ a）低的切削力。（ b）增加的刀具寿命。（ c）便宜的切削刀具材料的使用。（ d）更高的材料切除率。（ e）减少振动。 也许很难在工件内加热和保持一个不变的温度分布。而且，工件的最初微观结构也许被高温影响，且这种影响是相当有害的。尽管实验在进行中，以此来机加工陶瓷器如氮化矽，但高温切削仍大多数应用在高强度金属和高温度合金的车削中。 小结 通常，零件的可机加工性能是根据以下因素来 定义的：表面粗糙度，刀具的寿命，切削力和功率的需求以及切屑的控制。材料的可机加工性能不仅取决于起内在特性和微观结构，而且也依赖于工艺参数的适当选择与控制。 西安科技大学高新学院 毕业设计（论文） 同时加工 4 等分孔装置的设计 系 别 ： 机电信息 专 业 ： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 ： 学 号： 设计 (论文 )题目 ： 同时加工 4等分孔装置的设计 起 迄 日 期 : 年 月 日 年 月 日 设计 (论文 )地点 : 指 导 教 师 : 专业教研室负责人 : 发任务书日期 : 2012 年 月 日 I 摘 要 根据设计任务书的要求 , 某厂需在盘类零件 150 上加工 4 等份 6 通孔，由于批量大，为提高效率和保证孔距质量，改造立钻（ 同时加工 4 等份 6 通孔；设计该装置。 本设计说明书针对 盘类零件同时加工 4 等分孔装置 的设计设计进行说明。主要内容包括 装置 工艺方案的制定、 装置 配置型式的选择、 装置 总体设计以及主轴箱设计。 全文主要包括 装置 的总体设计和主轴箱设计两部分。机床总体设计主要是在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上确定“三图一卡”，主轴箱设计根据“三图一卡”，整理编绘出主轴箱原始依据图，重点分析传动系统，经过各种方案的比较，最后确定最优 方案。 关键词： 主轴箱； 4 等份 ；机构 设计， 盘类零件 1 to of a in 50 6 as to of , 6 of at in is in of is on of , to , to of 4 2 目 录 摘 要 . I . 1 目 录 . 2 第 1 章 绪论 . 1 题研究意义 . 1 分装置应用 . 1 分装置的设备 . 2 轴头 . 2 轴箱 . 2 轴钻床 . 3 动更换主轴箱机床 . 3 分装置趋势 . 4 第 2 章 同时加工 4 等分孔装置总体方案 . 4 产任务 . 4 通立式钻床的选型 . 4 算所需电机功率 . 4 第 3 章 多轴带轮传动箱的设计 . 6 计前的计算 . 6 动系统的设计与计算 . 8 第 4 章 多轴箱的结构设计与零部件的绘制 . 12 盖、箱体和中间板结构 . 12 轴箱轴的设计 . 12 坐标计算 . 31 第 5 章 导向装置的设计 . 32 第 6 章 接杆刀具 . 32 第 7 章 装置夹具设计 . 32 具概述 . 32 位支承系统概述 . 34 3 位支承系统 . 35 紧机构 . 36 总 结 . 37 参考文献 . 41 致 谢 . 42 1 第 1 章 绪论 题研究意义 市场的开放性和全球化使产品的 竞争日趋激烈。而决定产品竞争力的指标是产品的开发时间 ( ， 产品 (成本 (创新能力 (服务 (用户在追求高质量产品的同时，会更多的追求较低的价格和较短的交货周期。美国制造业在 20 世纪 50 至 40 年代主要以扩大生产规模作为企业竞争力的第一要素，而在70 年代竞争力的第一要素为降低生产成本， 80 年代为提高产品质量， 90 年代为市场响应速度。所以现代企业都期望通过提高自身的科技含量，增强竞争力。 制造业是国家重要的基础工业之一，制造业的基础是。是 众多机械制造的母机，它的发展水平，与制造业的生产能力和制造精度有着直接关系，关系到国家机械工业以至整个制造业的发展水平 械产品的质量、更新速度、对市场的应变能力、生产效率等在很大程度上取决于的效能。因此，制造业对于一个国家经济发展起着举足轻重的作用我国是世界上产量最多的国家 )2000 年统计资料，在主要的生产国家中，中国排名为世界第五位。但是在国际市场竞争中仍处于较低水平 :即使在国内市场也面临着严峻的形势 :一方面国内市场对各类产品有着大量的需求，而 另一方面却有不少国产滞销积压，国外产品充斥市场。 分装置 应用 据统计，一般在车间中普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的 15%。其余时间是看图、装卸工件、调换刀具、操作机床、测量 以及清除铁屑等等。使用数控机床虽然能提高 85%，但购置费用大。某些情况下，即使生产率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通机床低。故必须更多地缩短加工时间。不同的加工方法有不同的特点，就钻削加工而言， 等分装置 是一种通过少量投资来提高生产率的有效措施。虽然不可调式多轴头在自动线中早有应用，但只局限于大批量生产。即使采 用可调式多轴头扩大了使用范围，仍然远不能满足批量小、孔型复杂的要求。尤其随着工业的发展，大型复杂的 等分装置 更是引人注目。例如原子能发电站中大型冷凝器水冷壁管板有 15000 个 20 孔，若以摇臂钻床加工，单单钻孔与锪沉头孔就要 外还要划线工时 时。但若以数控八轴落地钻床加工，钻锪孔只要 2 线也简单，只要 此，利用数控控制的二个坐标轴，使刀具正确地对准加工位置，结合 等分装置 不但可以扩大加工范围，而且在提高精度的基础上还能大大地提高工效，迅速地制造出原来不易加工的 零件。有人分析大型高速柴油机 30种箱形与杆形零件的 2000多个钻孔操作中，有 40%可以在自动更换主轴箱机床中用二轴、三轴或四轴多轴头加工，平均可减少 20%的加工时间。 1975 年法国巴黎机床展览会也反映了 等分装置 的使用愈来愈多这一趋势。 分装置 的设备 等分装置 是在一次进给中同时加工许多孔或同时在许多相同或不同工件上各加工一个孔。这不仅缩短切削时间，提高精度，减少装夹或定位时间，并且在数控机床中不必计算坐标，减少字块数而简化编程。它可以采用以下一些设备进行加工：立钻或摇臂钻上装多轴头、多轴钻床、多轴组 合机床心及自动更换主轴箱机床。甚至可以通过二个能自动调节轴距的主轴或多轴箱，结合数控工作台纵横二个方向的运动，加工各种圆形或椭圆形孔组的一个或几个工序。现在就这方面的现状作一简介。 轴头 从传动方式来说主要有 带传动、 带轮 传动与万向联轴节传动 三 种。这是大家所熟悉的。前者效率较高，结构简单，后者易于调整轴距。从结构来说有不可调式与可调式二种。前者轴距 不能改变，多采用 带轮 传动，仅适用于大批量生产。为了扩大其赞许适应性，发展了可调式多轴头，在一定范围内可调整轴距。它主要装在有万向 1）万向轴式 也有二种 :具有对准装置的主轴。主轴装在可调支架中，而可调支架能在壳体的 能在对准的位置以螺栓固定。（ 2）具有公差的圆柱形主轴套。主轴套固定在与式件孔型相同的模板中。前一种适用于批量小且孔组是规则分布的工件（如孔组分布在不同直径的圆周上）。后一种适用于批量较大式中小批量的轮番生产中，刚性较好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多轴头可以装在立钻式摇臂钻床上，按钻床本身所具有的各种功能进行工作。这种 等分装置 方法，由于钻孔效率、加工范围及精度的关系，使用范围有限。 轴箱 也象多轴 头那样作为标准部件生产。美国 司标准 带轮 箱、多轴箱等设 3 计的不可调式多轴箱。有 32种规格，加工面积从 300 300毫米到 600 1050毫米，工作轴达 60根，动力达 要先把 带轮 调整到接近孔型的位置，然后把与它联接的可调轴移动到正确的位置。因此，这种结构只要改变模板，就能在一定范围内容易地改变孔型，并且可以达到比普通多轴箱更小的孔距。 根据成组加工原理使用多轴箱或多轴头的组合机床很适用于大中批量生产。为了在加工中获得良好的效果，必需考虑以下数点：（ 1）工件装夹简单，有足够的冷却液冲走铁屑。（ 2）夹具刚性好，加工时不形变，分度定位正确。（ 3）使用二组刀具的可能性，以便一组使用，另一组刃磨与调整，从而缩短换刀停机时间。（ 4）使用优质刀具，监视刀具是否变钝，钻头要机磨。（ 5）尺寸超差时能立即发现。 轴钻床 这是一种能满足 等分装置 要求的钻床。诸如导向、功率、进给、转速与加工范围等。巴黎展览会中展出的多轴钻床多具液压进给。其整个工作循坏如快进、工进与清除铁屑等都是自动进行。值得注意的是，多数具有单独的变速机构，这样可以适应某一组孔中不同孔径的加工需 要。 动更换主轴箱机床 为了中小批量生产合理化的需要，最近几年发展了自动更换主轴箱组合机床。 (1) 自动更换主轴机床 自动更换主轴机床顶部是回转式主轴箱库，挂有多个不可调主轴箱。纵横配线盘予先编好工作程序，使相应的主轴箱进入加工工位，定位紧并与动力联接，然后装有工件的工作台转动到主轴箱下面，向上移动进行加工。当变更加工对象时，只要调换悬挂的主轴箱，就能适应不同孔型与不同工序的需要。 (2)多轴转塔机床 转塔上装置多个不可调或万向联轴节主轴箱，转塔能自动转位，并对夹紧在回转工作台的工件 作进给运动。通过工作台回转，可以加工工件的多个面。因为转塔不宜过大，故它的工位数一般不超过 4 6 个。且主轴箱也不宜过大。当加工对象的工序较多、尺寸较大时，就不如自动更换主轴箱机床合适，但它的结构简单。 (3)自动更换主轴箱组合机床 4 它由自动线或组合机床中的标准部件组成。不可调多轴箱与动力箱按置在水平底座上，主轴箱库转动时整个装置紧固在进给系统的溜板上。主轴箱库转动与进给动作都按标准子程序工作。换主轴箱时间为几秒钟。工件夹紧于液压分度回转工作台，以便加工工件的各个面。好果回转工作台配以卸料装置，就能合流水生产 自动化。在可变生产系统中采用这种装置，并配以相应的控制器可以获得完整的加工系统。 (4) 数控八轴落地钻床 大型冷凝器的水冷壁管板的孔多达 15000 个，它与支撑板联接在一起加工。孔径为 20毫米，孔深 180 毫米。采用具有内冷却管道的麻花钻， 5 7巴压力的冷却液可直接进入切削区，有利于排屑。钻尖磨成 90供自动 定心。它比普通麻花钻耐用，且进给量大。为了缩短加工时间，以 8轴数控落地加工。 分装置 趋势 等分装置 生产效率高，投资少，生产准备周期短，产品改型时设备损失少。而且随着我国数控技术的发展， 等分装置 的范围一定会愈来愈广，加工效率也会不断提高。 第 2 章 同时加工 4 等分孔装置 总体方案 产任务 在一批 盘类零件 上有同一个面上有多个孔加工。在普通立式钻床上进行孔加工，通常是一个孔一个孔的钻削，生产效率低，用非标设备，即组合机床加工，生产效率高，但设备投资大。 但把一批普通立式普通单轴钻床改造为立式多轴钻床，改造后的多轴钻床，可以同时完成多个孔的钻、扩、铰等工序。 通立式钻床的选型 算所需电机功率 零件图如图 1所示： 5 图 1为工件零件图，材料： 厚： 5度： 产量： 1000万件； 4- 6尺寸精度 (1) 确定四个孔同时加工的轴向力，公式： 0式中： d= 310 , V =s（表 15文献 1 则 F 所需电机功率： 立式钻床的确定 根据上面计算所需电机的功率，现选用 式钻床，其主要技术参数如表 1所示： 表 1 6 技术规格 型号 大钻孔直径（ 25 主轴端面至工作台距离 (0轴端面至底面距离 (750轴中心至导轨距离 (250 主轴行距 (175 主轴孔莫氏解锥度 3号 主轴最大扭转力矩 (Nm) 轴进给力 (N) 8829 主轴转速 (r/97轴箱行程 (200 进给量 (mm/r) 作台行程 (325 工作台工作面积 (500 375 主电动机功率 ( 3 章 多轴 带轮 传动箱的设计 计前的 计算 （ 1）大致了解工件上被加工孔为 4 个 6 的孔。毛坯种类为灰铸铁的铸件，由于石墨的润滑及割裂作用，使灰铸铁很易切削加工，屑片易 断，刀具磨损少，故可选用硬质合金锥柄麻花钻（ 文献 2 （ 2）切削用量的确定 根据表 2 7文献？ ，切削速度 1 ,进给量 . 则切削转速 m 110001000 n s 7 根据 60 故实际切削速度为： m （ 3）确定加工时的单件工时 图 2为钻头工作进给长度， 一般切入 10 31 切出文献 3 加工 加工一个孔所需时间： mi 单件时工时： m m 8 动系统的设计与计算 (1)选定 带轮 的传动方式 带轮 分布方案确定： 根据分析零件图，多轴箱 带轮 分布初定有以下形式 根据通常采用的经济而又有效的传动是：用一根传动轴带支多根主轴。因此，本设计中采用了图 3所示的 带轮 分布方案。 （ 3）明确主动轴、工作轴和惰轮轴的旋转方向，并计算或选定其轴径大小。 因为所选定的 以工作轴也为左旋，而惰轮轴则为右旋。 根据表 2确定工作轴直径机械制造 7： 43 表 2 加工孔径与工作轴直径对应表（ 加工孔径 12 1216 1620 9 工作轴直径 15 20 25 因为加工孔径为 6以工作轴直径选 15主动轴和惰轮轴的直径在以后的轴设计中确定。 排出 带轮 传动的层次，设计各个 带轮 。 本设计的 带轮 传动为单层次的 带轮 外啮合传动，传动分布图如图 4所示。 在设计各个 带轮 前首先明确已知条件：电机输入功率 ,带轮 转速3601 , 带轮 转速 603 ,假设 带轮 、的传动比均为i= 带轮 比 u=作寿命 15年（每年工作 300天），两班制。 选定 带轮 类型，精度等级，材料及齿数 选用直 带轮 圆柱 带轮 传动； 多轴箱为一般工作机器，速度不高，故选用 7级精度（ ; 材料选择 由表 10献 4选择 带轮 材料为 40质），硬度为 280带轮 材料为 45（调质），硬度为 240带轮 材料为 45（常化），硬度 2101）确 定设计功率 公式 ： （ 1）确定设计 V 带的功率 c 根据 表 7得工作情况系数 k 10 （ 2）选取 根据 c ,n 查图 7用 带。 （ 3）确定带轮基准直径 1 2由表 7据 1 故选 140轮的基准直径为： d 2 根据表 7 02 （ 4）验算带速 d 在 5围内，故带速合 适。 （ 5）确定 选中心距 00000 根据式（ 7 12）计算所需基准长度。 由表 7取带的基准长度为 50按式（ 7 13）计算实际中心距 d 1 0 02 00 11 （ 6）验算主动轮上的包角 a 由式（ 7 14）得： 2 a 故主动轮包角合适 （ 7）计算 z 由式（ 7 15）得： 0 由 ， 1150表 7根据内插法求得 查表 7 ，查表 788.0查表 7k 。 故： z 故取 z=1根。 （ 8）设计 查表 7 NF o 5 12 （ 9）计算作用在带轴上的压力 由式（ 7 16）得： i i 第 4 章 多轴箱的结构设计与零部件的绘制 带轮 传动的排列层次为 2层。 盖、箱 体和中间板结构 (1)箱体选用 240盖与之匹配。箱体材料为 箱盖为 (2)中间板的作用：箱内部分是轴承的支承座，伸出箱外的部分是导向装置中的滑套支承座，为便于设计人员选用，已将中间板规范为 238种厚度的标准，现选用 23料为 轴箱轴的设计 (1)主动轴的设计 轴材料的选择 表 15献 4 轴材料选用 45钢，调质处理。 轴径的确定 根据公式 d 5文献 4 式中 0 T,查表 15献 4 ， 10 13 d 110 d=25轴结构设计 选择滚动轴承 因为轴承同时受有径向载荷及轴向载荷，故前、后端均选用单列向心球轴承，由表 1文献 3 ，选用 7204 轴上各段直径，长度如图 5所示。 键的确定 因为 带轮 宽为 35以选用 8表 6献 4 确定轴上圆角和倒角尺寸 参考表 15献 4 ，取轴端倒角 2轴肩的圆角半径为 R= 按弯扭合成校核轴的强度 14 作出轴的计算简图 轴上扭转力矩为 M=95499.7 周向力为 Py= =1970N 径向力为 y=15 根据轴的计算简图，分别作出轴的扭矩图、垂直图的弯矩 和水平平面内的弯矩 ，如图 7 所示。从图中可知，截面 E 为危险截面，在截面 E 上，扭矩分别为 T=19.7 ; M= 22M = 22 =39.3 轴材料选用 45 钢，s=355用应力 =文献 5,s为许用应力安全系数，取s= =37第三强度理论进行强度校核 公式M ， 的抗弯截面系数， W=323d - d 2 (表 15文献 4 W= 252 2252532 =122 = 2323 =故安全 截面 抗弯截面系数 W=00扭截面系 数 600矩 M=7 =35496.8 b=00 矩 为： 9700 T = 160019700 =面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数 a及 a按附表 3取 文献 4 ，因025=插值后可查得 :a ,a 又由附图 3献？ 可得轴提材料的敏性系数为： q ,q 故有效应力集中系数按式（附 3文献 4 为： k 献 4 得尺寸系数 1 18 由附图 3献 4 得扭转尺寸系数 轴按磨削加工，由附图 3献 4 得表面质量系数为=未经表面强化处理，即 1q，则按式（ 3（ 3文献 4 ，得综合系数值为： K=-1 2 + =+1 =算安全系数： S= 1=75 = 1=2 22 =该轴在截面右侧面是安全的，又因为轴无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。 轴承的校核 机床一般传动轴的滚动轴承失效形式，主要是疲劳破坏，故应进行疲劳寿命计算。 滚 动轴承疲劳寿命计算公式： h 6010 6 （ 10文献 4 19 式中： )( 定寿命( 速 )( 定动载荷 ，表 献 6 动载荷P 3 因为所受的轴向力太小，所以忽略不计 , 所受径向力 = 献 6 P=193.8 hL h 0 36 30000h(表 13文献 6 轴承安全 (2)惰轴的设计 轴材料的选择 表 15献 4 轴材料选用 45钢，调质处理。 轴径的确定 根据公式 d 5文献 4 =110 ，取 d=2020 轴的结构设计： 选择滚动轴承 因为轴承同时受有径向载荷及轴向载荷，选用单列向心球轴承，由表 1献 3,选用 7002 轴上各段直径，长度如图 8所示。 键的确定 因为 带轮 宽为 30以选用 6 6献 4 轴上圆角和倒角尺寸 参考表 15献 4 ，取轴端倒角 2轴肩的圆角半径为 R= 扭合成校核轴的强度 作出轴的计算简图 21 轴上扭转力矩为 M=9549=23.2 周向力为 Py= =2320N 径向力为 y=据轴的计算简图，分别作出轴的扭矩图、垂直图的弯矩 和水平平面内的弯矩 图 10所示。从图中可知，截面 截面 矩分别为 T=23.2 ; M= 22M = 22 =32.8 按第三强度理论进行强度校核 文献 5: 公式
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