加工后轮壳零件8-Φ20孔专用机床多轴箱设计【全套CAD图纸+毕业答辩论文】

买文档就送全套 纸 扣扣交流 414951605 含全套 纸和论文 答辩精品 本科生毕业设计 加工后轮壳零件 8专用机床多轴箱设计 ox 生姓名 余辉灿 所在专业 机械设计制造及其自动化 所在班级 2003 级机制 3 班 申请学位 工程学士学位 指导教师 李作全 职称 副教授 答辩时间 2007 年 6 月 13 日 目 录 目 录 设计总说明 . I . . 1 . 2 组合机床多轴箱的用途及分类 . 2 通用多轴箱的组成和通用部件 . 2 通用多轴箱的组成 . 3 多轴箱的通用零件 . 3 体 .用主轴和传动轴 .用齿轮 . 4 轴箱轮廓尺寸的确定 . 4 轴箱设计的原始 依据 . 4 加工零件工序图 . 4 工示意图 . 5 轴箱主轴的型式与直径的确定和多轴箱所需动力的计算 . 7 轴结构型式的选择 . 7 轴直径和齿轮模数的初步确定 . 7 轴箱的动力计算和动力箱的选择 . 10 . 11 动系统的一般要求 . 11 轴分布类型及传动系统设计 . 12 轴分布类型 . 12 动系统设计方法 . 12 动系统的计算 . 12 动齿轮和轴的计算 . 12 动轴 10与传动轴 9齿轮计算 .动轴 9 与主轴齿轮计算 泵传动轴的计算 . 15 数的校核确定 . 15 承的计算 . 15 轴直径的初定 . 17 轮参数的选择 . 17 目 录 度校核 . 17 的强度校核 . 17 扭转刚度校核 . 17 扭转强度校核 . 18 弯扭合成强度校核 . 18 轮的强度校核 . 20 轮齿根弯曲疲劳强度的计算 . 20 轮齿面接 触疲劳强度的计算 . 22 4 轴箱坐标计算 . 23 . 25 用多轴箱总图设计 . 25 视图和侧视图 . 25 开图 . 25 轴和传动轴 . 25 轴箱的技术条件 . 25 轴箱主要零件图的设计 . 25 维实体造型设计 . 26 设计总结 . 28 鸣 谢 . 29 参考文献 . 30 附 录 . 31 设计总说明 I 设计总说明 专用机床是一种高效率、高自动化的机床，多轴箱是其重要部件之一。本设计内容包括加工后轮壳零件 8 20底孔专用机床多轴箱的结构设计及相关工艺和结构参数计算分析。 设计的依据有 : 1、后轮壳零件图 ; 2、大批量生产 ; 3、组合机床设计手册。 设计的具体内容 : 确定切削用量及选择刀具，绘制被加工零件工序图、加工示意图和多轴箱设计原始依据图，主轴结构型式的选择及动力计算，传动系统的设计与计算，多轴箱坐标计算，多轴箱总图设计和运用三维设计软件绘制立体图。 关键词 ： 专用 机床； 后轮壳 ；多轴箱 设计总说明 计总说明 V is is of of is 1. of 2. 3. of of is of -D of -D 东海洋大学 2007 届本科生毕业设计 1 加工后轮壳零件 8 20 孔专用机床多轴箱设计 机械设计制造及其自动化 ,200310211335,余辉灿 指导教师 :李作全 毕业设计说明书 组合机床是以通用部件为 基础，配以少量专用部件，对一种或若干种工件按预定的工序进行加工的机床，它能够对零件进行多刀，多轴，多面，多工位同时加工，在组合机床上可以完成钻孔，扩孔，铰孔，镗孔，攻丝，车削，磨削及滚压等工序，适宜于在大批大量生产中对一种或几种类似的零件的一道或几道工序进行加工，具有专用机床的结构简单，生产率高和自动化程度较高的特点，又具有一定的重新调整能力以适应工件的变化要求。随着组合机床的技术的发展，它能完成的工艺范围日益扩大，在组合机床自动线上可以完成一些非切削工序，例如：打印，清洗，热处理，简单的装配，试验和在线自 动检查等工序。 组合机床及其自动线所使用的通用部件是具有特定功能，按标准化，系列化，通用化原则设计，制造的组合机床基础部件，每种通用部件有合理的规则尺寸系列，有适当的技术参数和完善的配套关系，组合机床设计应根据机床性能要求配套液压、气压和电控等系统使其适合高效率，高精度，自动化控制的现代生产要求。 许多大型，形状复杂的工件，需要的加工工序很多，不可能在一台组合机床上全部加工完成，这就需要用多台组合机床加工，按工件加工工序依次排列，组成组合机床流水线，在组合机床流水线的基础上，发展成组合机床自动线。组合机床与 通用机床，其它专用机床比较，具有以下特点： 1. 组合机床上的通用部件和标准零件约占全部机床零，部件总量的 70% 80%，因此设计和制造周期短，经济效益好。 2. 由于组合机床采用多刀加工，机床自动化程度高，因而比通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低。 3. 组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，又有专门的厂家成批生产，它与一般专用机床比较，其结构稳定，工作可靠，使用和维修方便。 4. 组合机床加工工件，由于采用专业夹具，组合刀具和导向装置等，产品加工质量靠工艺装配保证，对操 作工人的技术水平要求不高。 5. 当机床被加工的产品更新时，专用机床的大部分部件要报废。组合机床的通用广东海洋大学 2007 届本科生毕业设计 2 部件根据国家标准设计的，并等效于国际标准，因此其通用部件可以重复使用不必另行设计。 6. 组合机床易于联接组成组合机床自动线，以适应大规模和自动化生产需要。 目前，我国组合机床已广泛应用到大批，大量生产的行业，例如：汽车、拖拉机、柴油机、电动机和缝纫机等 。 组合机床多轴箱的用途及分类 多轴箱是组合机床的主要组成部件之一，按专用要求进行设计，由通用零件组成。其主要作 用是根据被加工零件的加工要求，安排各主轴的位置，并将动力由电机动力部件传给各工作主轴，使之得到要求的转速和转向。 多轴箱按其结构的大小可分为大型多轴箱和小型多轴箱两类。大型又分为通用（亦称标准）多轴箱和专用多轴箱两种。专用多轴箱根据加工零件特点和加工工艺要求进行设计，由大量的专用零件组成，其结构设计方法和通用机床类似。 通用多轴箱的组成和通用部件 通用多轴箱的基本结构如图 2示： 图 2广东海洋大学 2007 届本科生毕业设计 3 1、 2、 3、 4、 5主轴， 6、 8传动轴， 7六方头手柄轴， 9油泵传动 轴， 10防油套， 11传动齿轮， 12叶片油泵， 13动力箱齿轮， 14侧盖， 15后盖， 16分油器， 17箱体， 18上盖，19通用油盘（立式主轴箱不用）， 20前盖， 21排油塞， 22注油杯。 通用多轴箱的组成 主轴箱的通用零件是构成标准主轴箱的基础，主要由箱体，主轴，传动轴，齿轮和轴套构成。 多轴箱的通用零件 体 采用灰铸铁材料，箱体材料为 前、后、侧盖的牌号为 轴箱箱体的形状和尺寸，应按标准 83 选择。 通 用箱体的系列尺寸由下图所示： 图 2轴箱箱体结构 通用主轴和传动轴 通用主轴按其用途分为钻削类主轴和攻丝类主轴两大类。而通用钻削主轴，其用途分为三种： A 前后支承均为滚锥轴承的主轴 ; B 前后支承为止推和滚珠轴承，后支承为滚珠或滚锥轴承的主轴 ; C 前后支承均为止推轴承和无内环滚针轴承的主轴。 轴的材料，除了滚针主轴采用 20，并进行滲碳淬火外，其余主轴均为 40，进行淬火。 通用传动轴，按其用途和支承的方式不同，分为： 1 滚针传动轴 2 滚锥传动轴 3 埋头传动轴 广东海洋大学 2007 届本科生毕业设计 4 4 手柄轴 5 油泵传动轴 6 攻丝用蜗杆轴。 同样按其用途，轴径，支承方式和有无悬伸齿轮的不同，通用的传动轴共有 42 种。其中，普通传动轴共有 39 种，油泵传动轴一种，攻丝用蜗杆轴两种。通用传动轴材料一律为 45号钢，进行调质处理。 用齿轮 主轴箱用的通用齿轮，有传动齿轮，动力头齿轮和电机齿轮三种。三种齿轮的材料均为 45号钢，齿轮进行高周波淬火。 主轴箱的设计分为一般的和电子计算机辅助设计两种方法。用电子计算机设计主轴箱的特点是快速，质量 好。电子计算机不但能按事先编制的程序设计最佳的主轴箱传动系统，而且还可计算出主轴和传动轴的坐标以及列出组件的明细表。 本次毕业设计采用的设计方法为一般设计方法。一般设计方法是根据主轴的分布，转速，转向以及尺寸要求等，由设计者进行全部设计工作。这是当前主轴箱设计中最常用的方法。 多轴箱轮廓尺寸的确定 标准的通用钻削类主轴箱厚度有两种尺寸规格 ,卧式为 325 毫米 ,立式为 340 毫米 ,着重要确定的尺寸是主轴箱的宽度 B 和高度 H 及最低主轴高度 轴箱宽度 B,高度H 的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关 ,可按 下式确定 : B=b+2=h+h1+b1 b 和 h 为已知尺寸 推荐 b70 100 毫米。主轴箱最低主轴高度 考虑到与工件最低孔位置 ,机床装料高度 ,滑台滑座总高度 ,侧底座高度 ,滑座与侧底座之间的调整垫高度等尺寸之间的关系而确定 保证润滑油不至于从主轴衬套处泄漏箱外 ,通常推荐 85 140 毫米 . b=149mm,70mm,72得 B=489=491据算得的结果 , 按标准 1组合机床设计 表 4主轴箱轮廓尺寸系列标准 ,最后确定主轴箱轮廓尺寸为 BH=500500 多轴箱设计的原始依据 加工零件工序图 被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示一台组合机床或自动线完成的工艺内容、加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求、加工用定位基准、夹压部位及被广东海洋大学 2007 届本科生毕业设计 5 加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或半成品情况的图纸。它不能用用户提供的产品图纸代 替，而须在原零件图基础上，突出本机床或自动线的加工内容 , 加上必要的说明而绘制的。它是组合机床设计的主要依据，也是制造、使用、检验和调整机床的重要技术文件。被加工零件工序图如图 3 图 3加工零件工序图 工示意图 零件加工的工艺方案要通过加工示意图反映出来。加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程 ,刀具、辅具的布置状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。因此，加工示意图是组合机床设计的主要图纸之一，在总体设计中占据重要地位。它是刀具、 辅具、夹具、主轴箱、液压电气装置设计及通用部件选择的主要原始资料，也是整台组合机床布局和性能的原始要求，同时还是调整机床、刀具及试车的依据。加工示意图如图 3 广东海洋大学 2007 届本科生毕业设计 6 图 3工示意图 主轴箱设计原始依据图，是根据“三图一卡”整理编绘出来的，其内容包括主轴箱设计的原始要求和已知条件。 对于被加工的零件，从“三图一卡”中已知： (1)主轴箱轮廓尺寸 500 (2)工件轮廓尺寸及各孔位置尺寸。 (3)工件与主轴箱相对位置尺寸。 根据三图一卡再绘出一张主轴箱设计的原始依据图，如图 3 广东海洋大学 2007 届本科生毕业设计 7 图 3多轴箱主轴的型式与直径的确定和多轴箱所需动力的计算 主轴结构型式的选择 主轴结构型式由零件加工工艺决定，并考虑主轴的工作条件和受力情况。轴承型式是主轴部件结构的主要特征，如进行钻削加工的主轴，轴向切削力教大，最好用推力球轴承承受轴向力，而用向心球轴承承受径向力。又因钻削时轴向力是单向的，因此推力球轴承在主轴前端安装即可。 主轴直径和齿轮模数的初步确定 初定主轴直径一般在编制“三图一卡”时进行。初选模数可由下式估算，再通过类比确定 m (30 32)3 广东海洋大学 2007 届本科生毕业设计 8 式中： P 齿轮传递功率 Z 一对齿轮小齿轮的齿数 n 小齿轮的转速 （ r/ 目前大型组合机床通用多轴箱中常用的齿轮模数有 2 ， 3 ， 4 等几种。为了便于组织生产，在同 一多轴箱中齿轮模数最好不多于两种。 由于此时各齿轮齿数未知，可先根据组合机床设计 表 4步确定各齿轮模数，再用以上式子进行校核对。在此初选传动轴与主轴齿轮模数为 2，驱动轴与传动轴齿轮及驱动轴与 油泵轴 模数为 3。 切削力 F、切削转矩 M、切削功率 P、刀具耐用度 T 的计算公式： F 26B M=10 f B P=740 D T= 式中： F 切削轴向力 （ N） ； D 钻头直径 （ ； F 每转进给量 （ mm/r） ； M 切削扭矩 （ N； P 切削功率 （ ； T 刀具耐用度 （ ； V 切削速度 （ m/； 零件的布氏硬度值 通常根据钻孔深度 L 考虑修正系数 ， v = v 公称 查组合机床设计 表 3 7 （汽车后轮壳材料为 18 ， 80），切削速度和进给量由下表可查： 广东海洋大学 2007 届本科生毕业设计 9 表 3 用高速钢钻头加工铸铁件的切削用量 加工直径 （ 200 241 400 切 削 用 量 v (米 /分 ) f (毫米 /转 ) v (米 /分 ) f (毫米 /转 ) v (米 /分 ) f (毫米 /转 ) 1 6 16 24 10 18 5 12 12 2 22 2 25 V 公称 22m/f=r， 180 本次设计中加工 8 个 20 孔共用一个主轴箱，可采用 20 的麻花钻钻孔，切削力 F、切削转矩 M、切削功率 P、刀具耐用度 20 进行计算，代进公式得 切削力： F 2620180 切削转矩： M 10 削功率： P 2（ 974020） W 刀具耐用度： T 9600 22 8 = 4705.7 以上计算结果并根据下表选取 B= 广东海洋大学 2007 届本科生毕业设计 10 表 3 轴能承受的扭矩 (牛 /毫米 ) 轴径 d (毫米 ) 允 许 扭 转 角 （度 / 米） 1/4 1/2 1 计算依据 10 12 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 90 100 105 110 115 120 130 140 150 350 720 1750 5500 13500 23000 52000 89000 142000 217000 317000 450000 620000 830000 1100000 2270000 3460000 4210000 5070000 6060000 7180000 9890000 13300000 17500000 600 1400 3500 11000 27000 50000 104000 179000 285000 434000 635000 900000 1240000 1670000 2200000 4550000 1400 2900 7100 29000 55000 114000 210000 360000 580000 880000 d=B4 100 式中： d 轴的直径（毫米）； M 轴所传递的扭矩（牛毫米）； 轴的抗扭截面模数（毫米），实心轴的 许用剪应力（牛 /毫米 2），本表是以 45 钢编制的， 45 钢的 =31 牛 /毫米 2； B 系数。当材料的剪切弹性模数 G=104 牛 /毫米 2时， B 值如下： （度 /米） 1/4 1/2 1 B 步确定主轴直径为： 4 100M= 取 0 组合机床设计表 3得主轴外伸尺寸 D/0/36=115具直径为 20部结构莫氏锥度为 2 号 ,由组合机床设计表 3 号接杆 . 多轴箱的动力计算和动力箱的选择 多轴箱的动力计算，应包括计算主轴箱所需功率和进给力两项。主轴箱所需的功率，应等于切削功率，空载消耗功率及与负载成正比的附加功率之和，即： P 总 = P 切 + P 空 + P 附 式中 ： P 总 主轴箱总功率； P 切 各主轴切削功率的总和； P 空 各轴空载消耗功率的总和； P 轴 各轴附加功率的总和。 P 切 可根据各主轴的切削用量查 组合机床切削力及功率计算图 得到。 P 空 可查组合机床设计 表 4 4，与负载成正比的附加功率 P 附 ，一般取所传递功率的 1%。 P 空 和 P 附 的计算都需 在传动结构确定以后才能进行。传动系统确定前可按下式初步广东海洋大学 2007 届本科生毕业设计 11 估算多轴箱所需的功率 P 总 P 总 = P 切 / 式中： P 切 主轴切削功率的总和； 组合机床主轴箱传动效率 本次设计的主轴箱需同时加工汽车后轮壳的八个孔，因此有八根主轴，所以总的切削功率 P 总 =8/ = W ( =表 3 力箱性能 型号 型式 电动机型号 电动机功率 （ 电动机转速 （ r/ 输出轴转速 （ r/ 35 1440 720 132420 480 1232V 1 490 1460 730 V 70 425 由于驱动组合机床主轴箱的动力箱为 通用标准件，所以根据切削总功率，选择的动力箱为 ，电动机型号为 率为 动力箱的尺寸如图 3 图 3动力箱的尺寸 多轴箱的传动系统设计，就是通过一定的传动链把动力箱输出轴（亦称主轴箱驱动轴）传来的动力和转速按要求分配到各主轴。传动系统设计的好坏，将直接影响主轴箱的质量，通用化程度，设计和制造工作量的大小以及成本的高低。 传动系统的一般要求 广东海洋大学 2007 届本科生毕业设计 12 设计传动系统，应在保证主轴强度、刚度、转速和转向的前 提下，力求使主要传动件（主轴、传动轴、齿轮等）的规格少，数量少，体积小，因此，在设计传动系统时，要注意下面几点： (1) 尽量用一根中间传动轴带动多根主轴。 (2) 一般情况下，尽量不采用主轴带动主轴的方案，因为这将增加主动主轴的负担。 (3) 为使结构紧凑，主轴箱体内的齿轮传动副的最佳传动比为 1在主轴箱后盖内的第排齿轮，根据需要，可将传动比取大些，一般不超过 3 (4) 根据转速和转矩成反比的道理，一般情况下如驱动轴转速较高时，可采用逐步降速传动；如驱动轴转速较低时，可先使速度升高一点再降速。合理安排结构往往成 为设计的关键。 (5) 粗加工切削力大，主轴上的齿轮应尽量安排靠近前支承，以减少主轴的扭转变形。 另外，应注意驱动轴直接带动的传动轴数不要超过两根，否则会给装配带来困难；如遇粗、精加工合一的多轴箱，其粗精传动路线最好分开。 轴分布类型及传动系统设计 轴分布类型 由于被加工的汽车后轮壳外圆的 8 个孔在同一个圆上，可以用一根传动轴带动 8根主轴进行加工，所以本次设计的主轴箱有 8 根同心公布的主轴。 传动系统设计方法 （ 1） 轴成同心圆分布，用一根中间传动轴带动 8根主轴 （ 2） 定驱动轴的转速，转向及其 在多轴箱上的位置。驱动轴的转向方向可以任意选择；驱动轴转速由动力箱型号定为 480r/水平方向位置为距主轴地面 160 直方向在动力箱的中线上。 （ 3） 用最少数量的齿轮和中间传动轴把驱动轴和各主轴连接起来。 （ 4） 润滑油泵的安排。油泵轴的位置要尽可能靠近油池，离油面高度不大于400500 传动系统的计算 已知驱动轴的转速及其在主轴箱的空间位置，最后一根传动轴和 8根主轴的空间位置，轴间距也已知，由此即可计算出主轴箱的传动系统 . 动齿轮和轴的计算 驱动轴上的齿轮有一定的限制， 选取范围 21 26，选驱动轴上的齿轮齿轮为 21，模数 m=3 , Z 驱动轴 =24，查组合机床设计 表 5 5 可知通用主轴箱间距 A51 广东海洋大学 2007 届本科生毕业设计 13 表 4 最小轴间距 （毫米） 轴直径 r 15 20 25 30 35 40 15 20 25 30 35 40 36 3 48 53 58 62 51 58 63 67 63 68 72 73 77 81 主轴箱传动系统如图 4示： 图 4 主轴箱传动系统 两轴间齿轮啮合公式 : A 2 1o =2zm 中： m 齿轮模数 从动轮齿轮数 广东海洋大学 2007 届本科生毕业设计 14 主动轮齿轮数 z 齿数和 动轴 10 与传动轴 9齿轮计算 A=3 (Z 驱动轴 Z 传 )/2= 115 其中 m=3 , Z 驱动轴 =21, 算得 Z 传 =56 i=56/21 ,传动轴转速 n 传 =n 传 /i=21 480/56= 180r/动轴 9 与主轴齿轮计算 如图所示的传动轴与 主轴 齿轮间的主轴中心矩为 齿轮的模数为 2轴转速可根据其切削速度 v=22m/n 主 =360r/两齿轮啮合的中心距为 A=22（ Z 主 Z 传 ） /2 可求得 Z 传 =92, Z 主 =46 为避免主轴齿轮轮相碰 ,由传动图知两 主轴之间的距离为 108轴齿轮间不干涉的条件为 : 分度圆直径 dm d=246=921082=104以设计的传动符合设计要求 ,主轴齿轮之间不会产生干涉。 根据传动轴的转速和其传递的功率可计算传动轴所传递的扭矩： T=9549P/n ,式中 *m , P为 n为 r/故 T=9549 80=*m 查组合机床设计 表 3 35传动系统各齿轮参数总结如下表： 表 4 齿轮参数表 Z 驱 Z 传 Z传Z 泵 2 4 6 Z 7 Z 8 齿轮 21 56 92 28 46 46 46 46 46 46 46 46 模数 3 3 2 3 2 2 2 2 2 2 2 2 转速 （ r/ 480 180 180 360 360 360 360 360 360 360 360 360 广东海洋大学 2007 届本科生毕业设计 15 泵传动轴的计算 主轴箱工作时 ,一般要求 齿轮不得搅起油池底的沉积物 ,这样就要保证齿轮顶圆到油池底的距离大于 30 50于圆柱齿轮传动 ,圆柱齿轮浸入油中至少应有一个齿高 ,且不得小于 10动轴与油泵传动轴之间传动比依照中心距 A=74m=3Z 驱动轴 =21, n 驱 =480 r/ A=2 m(Z 驱动轴 /2 得出 8 , i= 8/21 , n 泵 = 360r/数的校核确定 各齿轮模数可根据下式校核： m (30 32)3 1） 驱动轴 10与传动轴 9齿轮， p=8=21,n=480r/ 323 3，所以之前初选模数可用。 （ 2） 传动轴 9 与主轴齿轮， p=46,n=360r/ 323 2， 所以之前初选模数可用。 承的计算 轴轴承的计算与选用 ： 由于主轴承受很大的轴向力，故设计采用一推力球轴承置于主