机械毕业设计（论文）-立式八轴钻床总体及主轴箱设计【全套图纸】 .doc

河南科技大学毕业设计（论文）多工位组合机床设计摘要本次毕业设计所给题目是：立式八轴钻床总体及主轴箱设计。组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。目前，组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。其加工精度稳定，生产效率高，自动化程度高，极大程度地降低工人劳动强度，因而，组合机床在生产中应用越来越广泛。由于本次设计中的加工零件为拖拉机后挂犁左支架，为大批量生产。 同时所要加工的孔较多，并且要加工的孔呈上下阶梯分布，组合机床设计主要是对孔进行加工，孔加工共分三个工位，第一工位为装卸工位，第二工位钻4个21孔，第三工位钻4个17.5孔。通过组合机床的设计，保证按要求完成孔的加工，这是本次设计的最终目的。主轴箱的设计是本次计的重点，也是难点，尤其是主轴箱传动系统的设计。根据所需加工孔的位置及速度要求，合理的设计传动系统、布置传动轴的位置是设计中的关键。要尽量减少传动轴的数量，使传动路线尽量简单。同时还要保证各轴各齿轮不相互干涉，保证传动能顺利实现加工要求。由于组合机床能够进行多工位加工，提高自动化程度，缩短加工时间和辅助时间。并且大部分都是由通用部件组成，便于设计、制造和维护。而且机床易于改造，当产品和工艺变化时，通用部件还能重复利用，经济性较好。因此，组合机床在大批量生产中被广泛地应用。组合机床的设计也显得相当关键。关键词：组合机床，多工位，自动化，主轴箱the design of multi-bit combiation machine tool abstract全套图纸，加153893706the title of this graduation design is eight vertical axles drilling spindle box and the overall design. combination machine is based on the workpiece machining needs, and a large number of common components as the foundation, coupled with a small number of dedicated components, it consisting of a dedicated and efficient machine. at present, the portfolio mainly for two processes of plane processing and holes processing. its precision machining stability, high efficiency, high degree of automation, great extent reduce labor intensity, and consequently, combination machine in production have been widely applied.because of the processing components of this design for tractor plow left trestle,and it is linked to mass production. besides processing to the hole more, and the hole processing submitted the distribution up and down, combination machine primarily designe is hole processing, drilling work is divided into three spaces, the spaces for the first working-position, 2nd-position drilling 421 holes, the third-position drilling 417.5 holes . by combining machine design, ensure the completion of hole processing under requires, this is the ultimate goal of this design.spindle box design is the current focus, and it also difficult, especially spindle box drive system design. according to the processing requirements of the hole location and speed, design the transmission reasonably, arrange the location of axles reasonably is the key. minimizing the number of drive shaft, transmission routes as simple as possible. the same time ensure that all the gear shaft without mutual interference, ensure that transmission can be achieved smoothly processing requirements.as portfolio machine can carry out multi-stage processing and enhance the degree of automation, shorten processing time and support time. and most of them are composed by the general components, facilitate the design、 manufacture and maintenance. and machine is easy transformed, when product and process changes, the general components can reuse, it is economical. therefore, the combination machine has been widely applied in mass production. the design of combination machine is very critical too.keywords : portfolio machine, multi-station, automation, spindle box目 录前 言1第1章 概述2第2章 工艺规程的拟定42.1 零件的结构特点及功能42.2 零件技术要求分析52.3 零件的材料及毛坯选择62.4 工艺路线的拟定62.5 重点工序分析72.6 切削用量及单件工时的确定72.6.1 刀具型号确定72.6.2 切削用量确定82.6.3 单件工时的确定8第3章 机床总体设计113.1 工序图113.2 加工示意图113.3 动力部件的确定123.4 机床联系尺寸图133.5 机床生产率计算15第4章 主轴箱设计174.1 主轴箱设计的原始依据174.2 主轴的型式与直径的确定184.2.1 主轴型式的确定184.2.2 主轴直径的确定194.3 主轴箱所动力计算204.4 传动系统的设计和计算214.4.1 传动系统设计的一般要求214.4.2 传动系统设计方法224.4.3 主轴及传动轴齿轮模数、齿数的确定224.4.4 传动系统及齿轮排数的确定244.4.5 传动轴直径的确定254.4.6 主轴及传动轴位置坐标的确定264.5 主轴箱的润滑及手柄轴的设置29结论32参考文献33致谢34前 言组合机床是由万能机床和专用机床发展而来的。随着科学技术和生产力的发展，我们的生产模式发生了巨大的变化，人们对产品的要求也越来越高，对许多产品需求量也越来越大，为了满足人们的这种需求，现代机械工业技术也在迅速发展，并不断革新。原有的万能机床和专用机床由于自身条件的限制以远远不能满足生产要求。组合机床就是在这种情况下设计出来的，它即有专用机床效率高结构简单的特点，又有万能机床能够重新调整，在短时间适应新工件的加工的特点，因此，组合机床在现代机械行业中占了很大的比重。当然，组合机床也有自身的缺点如改装是劳动量较大，且有一部分零件不能重复利用，而且结构复杂。故我们在设计组合机床是应尽量扬长避短，充分利用组合机床的优点。本人设计的题目是：立式八轴钻床总体及主轴箱设计。其中，多轴箱设计是设计中的关键，多轴箱是组合机床的重要专用部件，它是根加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递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系进行加工，按结构特点分为通用多轴箱和专用多轴箱两大类，通用多轴箱采用标准主主轴，借助导向套引导刀具来保证被加工孔的位置精度。通用多轴箱又分为大型多轴箱和小型多轴箱，此处为大型通用多轴箱设计。由于本人所学知识有限，设计经验不足，并且对组合机床的了解还很肤浅，在此次设计中难免会遇到许多问题和困难，由于指导老师给予悉心辅导和耐心帮助，使我对组合机床有了更全面的了解，对所学专业知识有了更深刻的认识，也使我从老师那里学到更多的书本上所没有的知识，并能以较好的成绩顺利完成毕业设计。 第1章 概述组合机床一般都是根据用户需求而签定的设计、制造合同进行设计的。合同中规定了具体的加工对象（工件）、加工内容、加工精度、生产效率要求、交货日期及价格等主要的设计原始数据。在设计过程中，应尽量做到采用先进的工艺方案和合理的机床结构方案；正确选择组合机床通用部件及机床布局型式；要十分注意保证加工精度和生产效率的措施以及操作使用方便性，力争设计出技术上先进、经济上合理和工作可靠的组合机床。组合机床的设计步骤大致如下：1、调查研究调查研究的主要内容包括以下几个方面：1）认真阅读被加工零件图样，研究其尺寸、形状、材料、硬度、重量、加工部位的机构及加工精度和表面粗糙度要求等内容。通过对产品装配图样和有关工艺资料的分析，充分认识被加工零件在产品中的地位和作用。同时必须深入到用户现场，对用户原来生产所采用的加工设备、刀具、切削用量、定位基准、夹紧部位和加工质量及精度检验方法、装卸方法及装卸时间、加工时间等作全面的调查研究。2）深入到组合机床使用和制造单位，全面细致的调查使用单位车间的面积、机床的布置、毛坯和在制品流向、工人的技术水平、刀具制造能力、设备维修能力、动力和起重设备等条件以及制造单位的技术能力、生产经验和设备状况等条件。3）研究分析合同要求，查阅、搜索和分析国内外有关的技术资料，吸取先进的科学技术成就。对于满足合同技术要求的难点拟采用的新技术、新工艺要求进行必要的实验，以取得可靠的设计依据。总之，通过调查研究应为组合机床总体设计提供必要的大量的数据、资料，作好充分的饿、全面的技术准备。2、总体方案设计总体方案的设计主要包括制定工艺方案（确定零件在组合机床上完成的工艺内容及加工方法，选择定位基准和夹紧部位，决定工步和刀具种类及其结构型式，选择切削用量等）、确定机床配置形式、制订影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。总体方案的拟定是设计组合机床最关键的一步。方案制定的正确与否，将直接影响机床能否达到合同要求，保证加工精度和生产率，并且结构简单、成本较低和使用方便。对于同一加工内容，有各种不同的工艺方案和机床配置方案，在最后决定采用哪种方案时，必须对各种可行的方案做全面分析比较，并考虑使用单位和制造单位等诸方面因素，综合评价，选择最佳方案或较为合理的方案。总体方案设计的具体工作是编制“三图一卡”，即绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图，编制生产率计算卡。在设计联系尺寸图过程中，不仅要根据动力计算和功能要求选择各通用部件，往往还应对机床关键的专用部件结构方案有所考虑。例如影响加工精度的较复杂的夹具要画出草图，以确定可行的结构及其主要轮廓尺寸；多轴箱是另一个重要专用部件，也应根据加工孔系的分布范围确定其轮廓尺寸。根据上述确定的通用部件和专用部件结构及加工示意图，即可绘制机床总体布局联系尺寸图。3、技术设计技术设计就是根据总体设计已经确定的“三图一卡”，设计机床各专用部件正式总图，如设计夹具、多轴箱等装配图以及根据运动部件有关参数和机床循环要求，设计液压和电气控制原理图。设计过程中，应案设计程序做必要的计算和验算等工作，并对第二、三阶段中初定的数据、结构等做相应的调整或修改。4、工作设计当技术设计通过审核（有时还须请用户审查）后即可开展工作设计，即绘制各个专用部件的施工图样、编制各部件零件明细表。第2章 工艺规程的拟定2.1 零件的结构特点及功能 本次毕业设计所给加工零件是拖拉机后挂犁左支架，它是连接拖拉机与后挂犁的关键部件，要求有较好的机械强度和使用性能。其零件简图如图2-1： 图2-1 拖拉机后挂犁左支架零件简图 2.2 零件技要求分析零件的技术要求：1.硬度hb 156-217；2.未注明的铸抽模角3，圆角半径3-5mm；3.43.5mm轴线对55mm轴线的不垂直度不大于0.2mm；4.b面打上技术检查印记；5.非加工面涂乙醇底漆；6.4-m20mm螺孔允许钻通；7各孔轴线从其名义位置向任一方向的偏移： a螺孔m20mm不大于0.2mm； b孔20mm不大于0.5mm ；8所有加工面允许有效量不多于3mm个，直径不大于5mm，深度不大于2mm，离边缘不小于5mm的孔眼；9未注明公差尺寸的公差： a非加工面按标准q/sb 124-65； b其余按标准q/sb 124-64；10冒口处允许有未加工的孔眼深度不大于3mm; 此零件为铸件，材料为铸钢，与上盖一起铸造。零件上有的四个结构对称的阶梯孔，上面大孔是直径为21mm的光孔，下面是直径为17.5mm的螺纹孔。端面大圆为55mm孔，其与右下端20mm的孔加工精度较高可以用来定位。 2.3 零件的材料及毛坏选择根据设计要求，被加工零件的材料为铸钢，由零件的结构特点和技术要求可知，零件上盖与下座一起铸造，待钻孔完毕方可割开，零件上端面的四个孔为要求加工的孔，并为阶梯孔其毛坯则为实体，零件端面55mm孔为大径孔，可通过铸造的方式铸孔，然后再用镗孔加工，零件两腿孔也可用铸造并精加工的方法完成，其中右下端20mm孔为加工定位孔，要求精度较高，需通过铰孔方能达到精度要求，总之，零件毛坯可用铸造的方式取得。其毛坯简图如图3-1所示： 图3-1 毛坯图2.4 工艺路线的拟定工艺路线的拟定是组合机床设计的关键一步。因为艺方案在很大程度上决定了组合机的配置和使用性能。因此，应根据工件的加工要求和特点，按一定的原则、给合组合机床常用工艺方法、充分考虑各种影响因素，并经技术经济分析后拟定出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。根据零件的结构特点和加工要求，其加工工序如下：05、铣两端面至要求尺寸100mm。10、扩端面大孔至。15、倒角端面孔至2x45。20、钻侧面孔至要求尺寸16.3.25、钻两个43.5.30、对两个43.5孔倒角245.35、钻4个20焊接孔至要求尺寸。40、钻两个定位孔20至尺寸19。45、铰孔20至尺寸要求。50、钻上座盖421至要求尺寸。55、钻4-m20螺纹孔至尺寸17.5。60、切分左支架上座盖与上座。65、攻4- m20-2螺纹孔至要求尺寸。70、清洗、去毛刺。2.5 重点工序分析本次设计的重点工序是加工4个21孔和4个17.5螺纹孔，根据工件结构和精度要求（详见加工工序图），用钻削加工即可满足要求，由于4个21孔和4个17.5螺纹孔为阶梯孔，并且为对称分布，4个21孔可在第二工位一次加工完成，4个17.5螺纹孔可在第三工位一次完成，由于4个21孔和4个17.5螺纹孔为上下分布，因此可选用不同长度钻头在不同工位同时加工完成（详见加工示意图）。2.6 切削用量及单件工时的确定2.6.1 刀具型号确定根据加工要求，钻421孔时，由机械加工工艺手册 表10.2-5选刀具型号为：gb1438-85型高速钢锥柄麻花钻；钻头直径为21；总长为：l=243mm；刃长为：l=145mm；接杆：取11号接杆， b型；钻417.5孔时，钻头直径为：17.5；总长为：l=300mm；刃长为：l=100mm；接杆：取8号接杆，a型。2.6.2 切削用量的确定 在组合机床工艺方案确定过程中，工艺方法和关键工序的切削用量选择十分重要。切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机床的结构型式及工作可靠性均有较大影响。由组合机床设计表2-8查出，钻421孔时取 v=20m/min; f=0.3mm/r; n=303r/min; 钻417.5孔时取 v=18m/min ; f=0.2mm/r ; n=328r/min . 表3-1 切削用量 切削用量工位进给量f(mm/r)速度v(m/min)转速 n(r/min)切深(半径上mm)工位钻21孔0.32030310.5工位钻17.5孔0.2183288.752.6.3 单件工时的确定时间定额是劳动生产率的基本标志，劳动生产率是一个人在单位时间内制造出合格产品的数量，或者是一个人用于单件产品的劳动时间。时间定额是在一定生产规模、生产技术和生产组织的条件下，为完成某一工件的某一工序所需要的时间，称为工序单件时间或工序单件时间定额。它是计算产品成本和企业经济核算的依据，也是新建或扩建工厂时决定所需要设备和人员的依据。工序单件时间的组成，可表示如下：=+式中 工序单件时间（min） 基本时间，是直接改变工件形状、尺寸相对位置和表面性质所消耗的时间。 辅助时间，为完成工序中的基本工作所需要做的辅助动作时间。它包括装卸工件、启动和停止机床、改变切削用量、测量工件等所消耗的时间。 工作地点服务时间，包括更换刀具、修磨刀具、设备的补充调整、机床润滑、清除切屑、擦拭机床等所消耗的时间。 工人休息和自然需要时间。一般情况下，工作地点服务时间与休息时间之和是以作业时间=+的形式给出的，即：+= 所以 =（1+） 式中 x=3-6。因为第50、55序的加工是本次设计的重点，因此计算这两序的工序单件时间，其它工序单件时间的计算类比此例即可在这不再一一计算。单件工时就是完成工件加工所需要的所有工序工时的累加。第50、55序可以一次装夹同时加工。钻上座盖421时：钻头转速 n=303r/min 进给量f=0.3mm/r 孔深l=41mm则 =0.45min辅助时间现场测得大约为1分钟。=（1+）=1.45（1+）=1.52min 取x=5与钻4-m20螺纹孔至尺寸17.5：钻头转速 n=328r/min 进给量f=0.2mm/r 孔深l=38mm则 =0.58min辅助时间现场测得大约为1分钟。=（1+）=1.58（1+）=1.66min 取x=5取较大的，因此第50、55序的=1.66min。第3章 机床总体设计 机床总体设计就是针对具体的被加工零件，在选定的工艺和结构方案的基础上，进行方案图纸的设计。具体工作是编制“三图一卡”，即绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、绘制生产率计算卡。3.1 工序图 被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床上完成的工艺内容，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、硬度和本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样。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、调整和检验机床精度的重要文件。被加工零件工序图是在被加工零件图基础上，突出本机床或自动线的加工内容，并作必要的说明而绘制的。其主要内容包括： 1）被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。 2）本工序的所选用的定位基准、夹压部位以及夹紧方向。 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。本次设计的工序图详见加工工序图。 3.2 加工示意图 加工示意图是工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的，是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。它是设计刀具、辅具、夹具、多轴箱和液压、电器系统以及选择动力部件、绘制机床总联系尺寸图和主要依据；是对机床总体布局和性能的原始要求；也是调整机床和刀具所必需的重要技术文件。加工示意图应表达的内容有：机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程；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；主轴结构类型、尺寸及外伸长度；刀具类型、数量和结构尺寸；接杆、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模装置等结构尺寸；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。此次设计的加工示意图如图4-1所示： 图4-1 加工示意图3.3 动力部件的确定（动力箱） 动力部件的选择主要确定动力箱（各种工艺切削头）和动力滑台。由= 可求，（消耗于各主轴的切削功率总和，单位kw）(多轴箱的传动功率，加工黑色金属时取0.80.9，加工有色金属取0.7 0.8；主轴数多时、传动复杂时取小值，反之取大值。)根据加工要求以及主轴箱所需动力计算结果，主轴箱所需动力为p=7.5kw,由组合机床设计简明手册表7-2知，主轴箱选用1000630型通用多轴箱；根据表5-39、5-40，选择动力箱为：1td50型动力箱；电机型号为：y160m-6, 功率为p=7.5kw;输出轴转速为：n=485r/min.液压滑台为：1hy50型液压滑台3.4 机床联系尺寸图 机床联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按初步选定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制成的。是用来表示机床的配置型式、主要构成以及各部件安装位置、相互联系、运动关系和操作方位的总体布局图。用以检验各部件相对位置及尺寸联系能否满足加工要求和通用部件选择是否合适；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。由其轮廓尺寸、占地面积、操作方式等可以检验是否适应用户现场使用环境。机床联系尺寸总图表示的内容有：1）表明机床的配置型式和总布局。2）完整齐全地反映各部间的主要装配关系和联系尺寸、运动部件的运动极限位置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，4）标明机床验收标准及安装规程。1.机床装料高度的确定在确定机床装料高度时，要考虑车间运送工件的滚道高度，工件最低孔的位置，主轴箱最低主轴高度和通用部件高度尺寸的限制。根据我国具体情况，为方便于操作和省力，对于一般立式组合机床，流水线和自动线，装料高度定位1060，实际设计时常取8501060之间选取。本次设计中，底座高度为560mm，回转工作台高度为250mm,夹具底座高度为40mm ，故装料高度为850mm，见 机床设计手册）。2、确定夹具轮廓尺寸主要确定夹具底座的长、宽、高尺寸，工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具底座轮廓尺寸的基本依据。本次设计中根据加工示意图中已确定的工件与导向间距离、导向套的尺寸以及夹具底座高度尺寸，考虑到要有足够的刚度，并考虑机床的装料高度、中间底座高度、排屑的方便性和便于设置定位、夹紧机构。本次设计中夹具总高度为210mm，长度为250mm。3、立柱及侧底座的确定根据主轴箱、动力箱、装料高度及加工行程要求，由组合机床设计简明手册表5-4可选 立柱：1cl50型； 侧底座：1cd501型 本次设计机床联系尺寸总图如图4-2所示： 图4-2 机床联系尺寸总图3.5 机床生产率的计算 根据加工示意图所确定的工作循环及切削用量等，就可以计算机床生产率。它是反映机床生产节拍或实际生产率和切削用量、动作时间、生产纲领及负荷率等关系的重要依据。1）机床理想生产率q 理想生产率（单位为件/h）是指完成生产纲领a（包括备品及废品率）所要求的机床生产率。它与全年工时总数有关，一般情况下，单班制取2350h，两班制取4600h，则: = 2）机床实际生产率 实际生产率（单位为件/h）是指所设计机床每小时实际可生产的零件数。即： 3）机床负荷率 当时，机床负荷率为二者之比。即 =组合机床负荷率一般为0.750.90，自动线负荷率为0.60.7典型的钻、镗、攻螺纹类组合机床可查阅组合机床设计简明手册 p52页 表3-8 组合机床允许最大负荷率。根据上述公式计算本次设计的机床生产率：零件年产量为150000件，两班制，则 = = =32.61件/h = 36.59件/h= = = 0.89符合组合机床负荷率（0.750.90）的要求。第4章 主轴箱设计 4.1 主轴箱设计的原始依据多轴箱是组合机床的重要专用部件。它是根据加工示意图所确定的工件的加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递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、镗孔等工序。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：1）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。2）根据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，要特别的注意：主轴和被加工零件在机床上是面对面安放的，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值。3）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。4）列表标明各主轴的工序内容、切削用量及主轴外伸尺寸等。5）标明动力部件型号及其性能参数等。图5-1为立式钻孔组合机床多轴箱设计原始依据图： 图5-1 多轴箱设计原始依据图注：被加工零件名称：拖拉机后挂犁左支架。材料及硬度：铸钢，156-217hbs。表5-1 主轴外伸尺寸及切削用量:轴 号主轴外伸尺寸切削用量d(mm)l(mm)工序内容n1、2、3、4 50/36115钻 孔303200.35、6、7、838/26115钻 孔328180.24.2 主轴的型式与直径的确定 4.2.1 主轴型式的确定 通用钻削类主轴按支承方式可分为三种： 1）滚锥轴承主轴：前后支承均为圆锥滚子轴承。这种支承可承受较大的径向力，且结构简单、装配调整方便，广泛用于扩、镗、铰孔和攻螺纹等加工；当主轴进退两个方向都有轴向切削力时常用此结构。 2）滚珠轴承主轴：前支承为推力球轴承和向心球轴承、后支承向心球轴承或圆锥滚子轴承。因推力轴承设置在前端，能承受单方向的轴向力，适用于钻孔主轴。 3）滚针轴承主轴：前后支承均为无内环滚针轴承和推力球轴承。当主轴间距较小时采用。主轴的型式和直径，主要取决于工艺方法、刀具主轴联接结构、刀具的进给抗力和切削转矩。本次设计均选用单列圆锥滚子轴承主轴。（详见主轴箱装配图）。4.2.2 主轴直径的确定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。 1）钻4个21孔时： v=20m/min; f=0.3mm/r; n=303r/min;由加工要求知，hb=217.根据计算公式：m=dshb则：m =210.32173132公斤毫米，根据组合机床设计表5-10可查，d=30mm, 主轴外伸直径为：50/36。 2）钻417.5孔时取 v=18m/min ; f=0.2mm/r ; n=328r/min . 由加工要求知，hb=217. 根据计算公式： m=dshb 则：m=170.22171515公斤毫米， 根据组合机床设计表5-10可查，d=25mm, 主轴外伸直径为：38/26。 4.3 主轴箱所需动力计算 多轴箱的动力计算包括多轴箱所需功率和进给力两项。 由查表得0.046kw 0.067kw 一般可取所传递功率的1%。多轴箱所需的进给力可按下式计算：式中：各主轴所需的轴向切削力，单位为n。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。 1) 钻417.5孔时：p=0.97kwn=526.2公斤2）钻4个17.5mm孔时：p=0.52kwn=307.7公斤则主轴箱所需动力为：p=0.974+0.524=5.96kwn=526.24+307.74=3335.6公斤所以：p =7.45kw表5-2 切削力、切削转矩及切削功率项目工位 切削力（公斤)切削转矩（公斤mm)切削功率(kw)工位钻21孔526.23132 0.97工位钻17.5孔307.715150.52所以选主电机为：y160l-6型， 功率：p=7.5kw转速：n=970r/min动力箱输出轴转速：n=485r/min4.4 传动系统的设计和计算 传动系统的设计是主轴箱、特别是大型标准主轴箱设计中最关键的一环。所谓传动系统的设计，就是通过一定的传动链，按要求把动力从动力部件的驱动轴传递到主轴上去。同时满足主轴箱其它结构和传动的要求。一般来说，同一个主轴箱的传动系统，可以设计出几种不同方案。设计时应对各种传动方案进行分析比较，从中选出最佳方案。因为传动系统设计的好与不好。将直影主轴箱的质量、通用化程度、设计和和制造工作量的大小，以及成本的高低等。4.4.1 传动系统设计的一般要求1）在保证主轴强度、刚度、转速和转向的前提下，力求使传动轴和齿轮为最少。应尽量用一根中间传动轴带动多根主轴,当齿轮啮合中心距不符合标准时，可采用齿轮变位的方法来凑中心距离。 2）在保证有足够强度的前提下，主轴、传动轴和齿轮的规格要尽可能少，以减少各类零件的品种。 3）通常应避免通过主轴带动传动轴，否则将增加主轴的负荷。 4）最佳传动比为1-1.5，但允许采用到3-3.5。 5）粗加工主轴上的齿轮，应尽可能靠近前支承，以减少主轴的扭转变形。 6）刚性镗削主轴上的齿轮，其分度圆直径要尽可能大于被加工孔的直径，以减轻振动，提高传动的平稳性。 7）尽可能避免升速传动，必要的升速最好放在传动链的最未一、二级，以减少功率损失。4.4.2 传动系统设计方法组合机床所加工的零件是多种多样的，结构各有不同，但被加工零件上孔的分布大体可归纳为以下几种：1）单组或多组圆周分布；2）等距或不等距直线分布；3）圆周和直线混合分布；4）任意分布。主轴的分布尽管有各种各样的类型，但通常采用的经济而又有效的传动是：用一根传动轴带动多根主轴。因此，设计传动系统时，首先把所有主轴分成尽可能少的若干组同心圆，然后在各组同心圆上放置一根传动轴，来带动和各自一组的主轴。接着再用尽可能少的传动轴把各组轴与动力部件驱动轴联接起来。这就是通常的传动布置次序，即由主轴处布置起，最后再引到动力部件的驱动轴上。对于一些简单的、主轴数量较少或其它特殊情况，亦要可采用别的布置次序。当采液压自驱式动力头时，其驱动轴的转速、转向和相对主轴箱的位置是固定的；而动力部件是电机时，其转速、转向和在主轴箱上的安装位置，可试具体情况而定。钻孔驱动轴n=485r/min，转向为顺时钟，驱动轴中心设置于主轴箱宽度的中心线上，其高度由驱动箱的规格确定为200mm。4.4.3 主轴及传动轴齿轮模数、齿数的确定在主轴箱设计原始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，拟定传动方案，选定齿轮模数，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。 齿轮模数m（单位为mm）一般用类比法确定，也可按公式计算，即： m（3032） 式中p-齿轮所传递的功率，单位为kw；z-一对啮合齿轮中的小齿轮齿数；n-小齿轮的转速 ，单位为r/min。多轴箱中的齿轮模数常用2、2.5、3、3.5、4几种，驱动轴上的齿轮模数为3或4，本次设计动力箱齿轮模数选为4，其他齿轮模数均选用2。 齿轮齿数计算公式如下：am()/2=ms式中：u啮合齿轮副传动比； 啮合齿轮副齿数； ,分别为主动和从动齿轮齿数； ,分别为主动和从动齿轮转速，单位为r/min； m齿轮模数，单位mm由于设计中动力箱输出轴直径为：d=45mm, 根据组合机床设计简明手册表7-22，取动力轴齿轮模数为：m=4 齿z=21； 因动力轴 =485r/min；所以，钻4个21孔时： 主轴1、2、3、4轴 =303r/min 总传动比为：=0.62 由 知，= 既：z=34； 钻4个17.5孔时： 主轴5、6、7、8轴 =328r/min 总传动比为：=0.676 由 知，= 既：z=31；为了使传动路线简单及传动比稳定，并且保证各轴各齿轮互不干涉，在传动路线中采用一级减速传动即可满足速比要求。所以各轴齿轮齿数及模数设置如下： 1、2、3、4轴： 34/2； 5、6、7、8轴： 31/2； 9轴： 34/2、31/2、21/4； 10、11、15、16轴： 50/2； 12、13、14轴： 34/2； 17、18、19轴： 31/2；4.4.4 传动系统及齿轮排数的确定设计传动系统时，要运用传动的基本公式，用最少数量的传动轴，将一根或几根有一定位置和转速要求的主轴带动起来，传动系统设计要求传动过程简单及传动比稳定，并且保证各轴各齿轮互不干涉，根据原始依据图5-1，传动系统设计如图5-2所示： 图5-2 八孔钻多轴箱传动系统图 各轴齿轮排数及齿数设计如下： 0轴： 齿轮 iv排 21/4 1、3轴： 齿轮 i、ii排 34/2； 2、4轴： 齿轮 iii排 34/2； 5、7轴： 齿轮 i、iii排 31/2； 6、8轴： 齿轮 ii排 31/2； 9轴； 齿轮 ii排 34/2、iii排 31/2、iv排 21/4； 10、15轴：齿轮 ii、iii排 50/2； 11轴： 齿轮 iii排 50/2； 12轴： 齿轮 ii、iii排 34/2； 13、14轴： 齿轮 i、iii排 34/2； 16轴： 齿轮 ii排 50/2； 17轴： 齿轮 i、ii排 31/2； 18、19轴： 齿轮 ii、iii排 31/2；4.4.5 传动轴直径的确定在主轴箱设计中，传动轴直径的确定也是一关键环节，在保证传动轴刚度和强度足够的前提下，尽量选用细轴，还要尽量避免一轴带多轴的情况，本次设计中传动轴直径的确定如下： 9、10、11、15、16轴： d=40； 12、13、14轴： d=30； 17、18、19轴： d=25；4.4.6 主轴及传动轴位置坐标的确定 (1)主轴及动力轴坐标的确定为了便于加工多轴箱体，加工基准坐标系坐标原点选在定位销孔，这种方法适用与多轴箱安装在动力箱上。根据原始依据图图5-1，确定主轴及动力轴坐标尺寸如下：销1(0.000，0.000) 轴0(450.000，175.000）轴1(246.103，349.165) 轴2(197.605，321.164）轴3(200.102，428.839) 轴4(151.605，400.839）轴5(653.902，349.165) 轴6(702.400，321.164）轴7(699.902，428.839) 轴8(748.400，400.839)(2)传动轴坐标的确定计算传动轴坐标时，先算出与主轴有直接传动关系的传动轴坐标，然后计算其它传动轴坐标。传动轴的传动形式很多，一般要可分为三类：与一轴定距；与二轴定距；与三轴等距。本次设计主轴箱传动轴坐标如下： 9轴： （450.002, 259.001） 10轴： （385.654, 312.996） 11轴： (350.132. 406.474) 12轴： (266.473, 414.042) 13轴： (144.869, 468.505) 14轴： (252.838, 281.499) 15轴： (512.052, 311.067) 16轴： (560.701, 398.437) 17轴： (640.902, 409.787) 18轴： (751.810, 462.746) 19轴： (650.492, 287.258)(3)中心距误差的验算 多轴箱体上的孔系是按计算的坐标加工的，而装配要求两轴间齿轮能正常啮合。因此，必须验算根据坐标计算确定的实际中心距a，