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毕业设计(论文)中期报告题目:4100QB 柴油机箱体钻孔组合机床后多轴箱设计1.设计（论文）进展状况完成前期数据计算动力箱的选取，传动链的设计及草图设计把主轴 3、1、8、15 和主轴 4、9、10、16 和主轴 5、11、12、17 和主轴6、13、14、18 分别视为一组同心圆，圆心分别设在中心传动轴27、28、29、30；把主轴 1、19 和主轴 2、20 分别视为一组直线分布主轴，设定传动轴为 21、22 在主轴 1、2 旁边，设定 23、24 在输入轴旁边传递，带动25、26 轴，综合考虑决定用传动轴 25、26 分别带动 21、27、28 和 22、29、30轴。传动轴 32 由传动轴 27 带动；传动轴 32 由传动轴 34 带动，传动轴 33 单独带动传动轴 35。传动轴 19 和传动轴 20 分别由传动轴 34、35 带动。油泵轴 31由传动轴 32 带动。2.存在问题及解决措施在设计传动链和绘制 CAD 图时遇到问题，及时请教同学和老师。3.后期工作安排第 4-9 周：完成方案设计，绘制总装配图。完成外文翻译，写中期报告；第 10-12 周：完成全部技术设计；第 13-14 周：撰写毕业设计论文；第 15 周：答辩前准备。指导教师签字：年 月 日毕业设计(论文)开题报告题目:4100QB 柴油机箱体钻孔组合机床后多轴箱设计1.毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）1.1 题目背景、研究意义多轴箱是组合机床中的主要专用部件之一。它要求设计者依据被加工零件上被加工孔的相对坐标尺寸、被加工零件的材质等设计出能满足实际加工要求的多轴箱。组合机床是一种自动化或半自动化的机床。无论是机械电气或液压电气控制的都能实现自动循环。通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部输件和辅助部件五类。动力部件是为组合机动床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。支承部件是用以安装动力滑台、有迸给机构的切削头带或夹具等的部件,有侧底座、间底座、中支架、调支架、柱和立柱底座等。输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件,主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件,有液压站、气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。组合机床克服了一般专用机床的缺点。它概括分析了各种专用机床的构造，将其划为若干具有一定功能的独立部件。在我国，组合机床发展已有28年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。通过本题目的设计就可以使机械设计制造及其自动化专业学生对四年所学主要课程有一次较为全面的综合应用，得到一次近乎实战的锻炼机会。培养我们进行实际工程设计的技能，并对具体项目的设计过程能有一定的了解，为以后的工作做好准备。1.2国内外相关研究情况国外组合机床CAD技术的研究开展得较早,上世纪60年代初,一些工业发达国家首先在多轴箱CAD反面开展研究。尤其是进入80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发展和应用使组合机床CAD技术使用范围不断扩大,如美国的IGERSOLL、IGSBURY、NKNBURGMAST、ICICNNATIMILACRON、LAM B、CROSS等机床公司,德国赫许勒(HullerHille)公司,英国克劳斯(Cross)公司, 组合机床已经向CAD/CAM集成系统发展, 其中多轴箱模块化设计已趋于成熟。上世纪70年代初,大连组合机床研究所已开始这方面的研究工作。1978年, 组合机床CAD技术列为国家机械工业重点项目,从此开始了我国组合机床CAD技术的研究。目前,大连机床厂、常州机床总厂武汉机床集团公司、安阳第二机床厂、保定第二机床厂、济宁机床厂和大连组合机床研究所等,在组合机床设计中普遍应用CAD技术。近年来,随着CAD技术的日益成熟,Pro/E、UG、Solid Edge、AutoCAD 等多种CAD技术已广泛应用于组合机床设计。其中,有关多轴箱计算机辅助设计的 研究工作也相应取得了很大成就,已经研制出较多有效的软件系统。2.本课题研究的主要内容和采用的研究方案2.1本课题研究的主要内容（1）对多轴箱的机构设计；（2）多轴箱动力机构和传动链的计算及选型；（3）多轴箱的装配设计；2.2研究方案（1）运动设计：根据给定的待加工零件，确定机床的切削用量，分析比较制定可行的传动发难和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮齿数，计算主轴的实际转速与标准的相对误差。（2）动力设计：根据给定的工件计算传动轴的直径、齿数和模数；确定动力箱；计算出多轴箱尺寸及设计传动路线。完成装配草图后，要盐酸传动轴的直径，齿数模数是否在允许的范围内，最后验算主轴主件的静刚度。（3）结构设计：进行主运动传动轴系、变速机构、主轴主件、箱体、润滑与密封等的布置和机构设计并绘制装配图和零件工作图。3.本课题研究的重点和难点，前期已开展工作本课题的重点是：绘制多轴箱装配图及主要零件图、变位齿轮图。难点是:使用环境恶劣，对主轴箱的设计要求较高，主轴箱的确定和传动链的设计计算。前期已开展工作：查阅组合机床多轴箱设计的相关资料，了解主轴箱的构成以及装备关系，进一步为设计做充足的准备。4.完成本课题的工作方案及进度计划第1-3周：查找资料，完成开题报告；第4-9周：完成方案设计，绘制总装配图。完成外文翻译，写中期报告；第10-12周：完成全部技术设计；第13-14周：撰写毕业设计论文；第15周：答辩前准备。指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导教师： 年 月 日 所在系审查意见：系主管领导： 年 月 日参考文献1 丁国琴.计算机辅助设计组合机床主轴箱J.山东农机 2002(2):1-2.2 焦丽丽，刘德仿.组合机床 CAD 技术的研究现状及发展趋势J.机械设计 2012(1):1-3.3 周军，金鸿雁.YZ4102Q 柴油机机体齿和飞面双卧钻孔组合机床的设N.扬州职业大学学报2007(11):1-4.4 朱朝宽. 基于 Pro/ E 的多轴箱参数化设计J.渝州大学机械系2002(10):1-3.5 李春燕，刘军.智能化多轴箱快速设计方法J.工艺与装备2010(4):2-4.6 赵红美，李静.床多轴箱CAD的应用现状J.现代制造工程2006(11):1-5.7 吴立梅.组合机床发展及相关特点分析N.业技术2010(3):1-2.8 王成志.较小轴间距的组合机床主轴箱设计J.重庆建设工业集团职工大学2000(3):1-4.9 韦恒冰.孔加工组合机床中多轴箱的设计与实践J.煤矿机械2010(9):2-5.10 张银宝.立式轴承座钻孔组合机床设计N.北工业大学学报2005(3):1-2.11 德权.组合机床CAD开发与研究N.大连组合机床研究所1996(3):1-3.12 复旦大学课题小组.关于组合机床多轴箱传动系统地自动设计J.组合机床通讯2001(1):1-4.13 谢家瀛.组合机床设计简明手册M.机械工业出版社1992.14 陈国定.机械设计M.西北工业大学机械原理及其机械零件教研室2001.15 滕伟.组合机床的配置形式及结构方案研究J.天津工业大学机电学院2011(2):2-3.16 Bingbing Xia,Fei Qiao,Huazhong Yang.Design Methodology of the Heterogeneous Multi-core Processor with the combination of parallelized Multi-core and common register File-Based lnstruction set extension architectureJ.Tsinghua University2013(2)356-364.17 S.M.Seyed Hosseinie,A.N.Mosleh Sirazi.TheCOMBINATION OF System and Quality Function Deplpyment Methodologies in the design and development of the comprehensive Model Class Manufacturing ProcessesJ.CSCanada2012(2)22-34.18 Ohba,Masaaki,Lun,lsaac.Overview of natural cross-ventilation studies and the latest simulation design tools in building ventilation-related researchJ.Earthscan2010(1)25-32.本科毕业设计(论文)4100QB 箱体钻孔组合机床后多轴箱设计4100QB 箱体钻孔组合机床后多轴箱设计摘 要本次任务是 4100QB 箱体钻孔组合机床后多轴箱设计，其材料是 HT200。在设计中，首先根据被加工的零件示意图计算确定箱体的大小，然后通过各工序切削用量的确定，计算出各工序的切削参数，从而计算出动力参数，由动力参数选择确定了动力箱。然后制定传动方案。根据制定的传动方案和设计需求选定所用的轴、轴承、齿轮、油泵和相应的零件，确定输入轴的位置，根据输入轴计算其他主轴的相对坐标。最后对选定的轴、轴承和齿轮进行校核。关键词：组合机床；多轴箱；钻孔；轴承；齿轮I4100QB Design of A Drilling Combination Machine Tools With After Multi-axle Box AbstractThe task is a combination of the drilling machine 4100QB after multi-axle box design, the material is HT200.In the design, first determine the parts to be machined schematic calculations based on the size of the box, then cutting through the process of determining the amount calculated for each step of cutting parameters to calculate the kinetic parameters from dynamic parameter selection determines the power box. Then develop transmission scheme.The transmission demand for the development and design of the program used by a selected shaft, bearings, gears, pumps and corresponding parts, to determine the input position of the shaft relative to the other spindle is calculated according to the coordinates of the input shaft.Finally, the selected shaft, bearings and gears checked.Key Words:Combination Machine; Multi-axleBox; Drilling; Bearing; GearII主 要 符 号 表B 宽度H 高度d 直径v 速度n 转速P 功率T 扭矩F 力m 模数Z 齿数t 时间L 长度HB 硬度R 中心距f 进给量i 传动比目 录1 绪论 .11.1 本课题提出的背景 .11.2 国内外相关发展情况 .11.3 本课题主要研究内容及意义 .31.4 本课题的技术指标 .32 组合机床及多轴箱简介 .42.1 组合机床概述 .42.2 组合机床的特点： .52.3 组合机床的工艺范围 .53 多轴箱的原始数据及其计算 .73.1 被加工的零件的特点 .73.2 箱体尺寸的确定 .73.3 钻孔切削参数的确定 .83.4 钻孔动力参数计算 .103.5 动力部件的选取 .113.6 轴的选定 .124 多轴箱的传动方案设计 .144.1 多轴箱传动系统的一般要求 .144.2 拟定多轴箱传动方案的基本方法 .144.3 润油泵轴和手柄轴的安置 .144.4 传动方案的制定 .155 传动件的设计及计算 .165.1 齿轮的设计计算 .166 坐标的计算 .196.1 坐标的计算 .196.1.1 主轴坐标计算 .196.1.2 传动轴坐标计算 .206.2 验算中心距误差 .227 传动元件的校核 .247.1 验算传动轴的直径 .247.2 传动轴的校核及其配件校核 .247.2.1 轴的弯扭强度校核 .247.2.2 轴承的校核 .287.2.3 齿轮的校核 .30结论 .32参考文献 .34致谢 .3301 绪论1.1 本课题提出的背景在效率就是生命的今天，如何提高机床的生产效率，降低生产成本，实现企业效益的最大化成为了现实中的一大课题。于是，工程人员推出了专用机床，但是专用机床的制造成本高，设计周期长，通用性低。于是，组合机床问世了组合机床标准件占全部零件的 70%80%，制造周期短，投资少，经济效果好；组合机床采用多刀加工，自动化程度高，产品质量稳定，劳动强度低；组合机床的零部件大多为标准件，当产品更新时其零部件可以重复利用；组合机床易于联合组成自动化生产线，适合大规模设计和制造。本课题主要对半轴筒体组合机床进行设计。组合机床已成为产品更新，技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。组合机床及其自动线是集机电与一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。我国传统的综合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，他的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件，完成钻孔、扩孔、铰孔、加工各种螺纹、镗孔、车断面和凸台，在孔内镗各种形状的槽，以及铣削平面和成型面等。近几年组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机等在组合行业中所占的比例也越来越大。组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。在机械制造中，对于单件或小批量生产的工件，许多工厂采用通用机床进行加工。由于通用机床要适应被加工零件形状和尺寸的需要，故机床结构一般比较复杂。不仅如此，在实际生产加工中，由于只能单人单机操作，一道一道工序地完成，所以工人的劳动强度大、生产效率低，工件的加工质量也不稳定。随着工业的发展，同时随着科技的进步，汽车工业也跟着发展到了一个新的高度，而专用机床也就相应的发展起来，并被广泛的应用于不同的工业生产中。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。因此，组合机床的设计是一个相当重要的课题。组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻、铰、镗孔以及铣削平面，切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转类零件的外圆和端面加工。组合机床较之通用机床大大的提高了加工效率和缩短了加工时间，但是组合机床的设计周期和设计任务也随着增加了不少。组合1机床适用于大批量生产，缩短了工作0时间和工人的工作量。多轴箱是重要专用部件，它是根据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。但也有单独的，用于镗孔的居多。多轴箱的通用箱体材料为 HT200，前、后、侧盖等材料为HT150。多轴箱箱体基本尺寸系列标准规定，9 种名义尺寸用相应滑台的滑鞍宽度表示。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。多轴箱是组合机床中的主要专用部件之一。它要求设计者依据被加工零件上被加工孔的相对坐标尺寸、被加工零件的材质等设计出能满足实际加工要求的多轴箱。组合机床是一种自动化或半自动化的机床。无论是机械电气或液压电气控制的都能实现自动循环。通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部输件和辅助部件五类。动力部件是为组合机动床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。支承部件是用以安装动力滑台、有迸给机构的切削头带或夹具等的部件,有侧底座、间底座、中支架、调支架、柱和立柱底座等。输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件,主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件,有液压站、气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。组合机床克服了一般专用机床的缺点。它概括分析了各种专用机床的构造，将其划为若干具有一定功能的独立部件。在我国，组合机床发展已有28年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。通过本题目的设计就可以使机械设计制造及其自动化专业学生对四年所学主要课程有一次较为全面的综合应用，得到一次近乎实战的锻炼机会。培养我们进行实际工程设计的技能，并对具体项目的设计过程能有一定的了解，为以后的工作做好准备。1.2 国内外相关发展情况在我国，组合机床发展已有 28 年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。组合机床及其自动线是集机电1于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件，完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台式组合机床等；随着技术的不断进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PLC） 、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在组合机床行业中所占份额也越来越大。上世纪 70 年代初,大连组合机床研究所已开始这方面的研究工作。1978 年, 组合机床 CAD 技术列为国家机械工业重点项目,从此开始了我国组合机床 CAD技术的研究。目前,大连机床厂、常州机床总厂武汉机床集团公司、安阳第二机床厂、保定第二机床厂、济宁机床厂和大连组合机床研究所等,在组合机床设计中普遍应用 CAD 技术。近年来,随着 CAD 技术的日益成熟,Pro/E 、UG、Solid Edge、AutoCAD 等多种 CAD 技术已广泛应用于组合机床设计。其中,有关多轴箱计算机辅助设计的研究工作也相应取得了很大成就,已经研制出较多有效的软件系统。从 2002 年年底第 21 届日本国际机床博览会上获悉，在来自世界 10 多个国家和地区的 500 多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。据专家分析，机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。该届博览会上展出的加工中心，主轴转速 1000020000 r/min，最高进给速度可达 2060 m/min；复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时，加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高，操作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行监控并积累有关数据；通过网络对远程的设备进行维2修和检查、提供售后服务等。在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距，因此我国组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。1.3 本课题主要研究内容及意义多轴箱是组合机床中的主要专用部件之一。它要求设计者依据被加工零件上被加工孔的相对坐标尺寸、被加工零件的材质等设计出能满足实际加工要求的多轴箱。通过本题目的设计可以使我们机械设计制造及其自动化专业的学生对自己四年所学主要课程有一次较为全面的综合应用，得到一次近乎实战的锻炼机会。1.4 本课题的技术指标（1）被加工零件孔的直径及相对坐标尺寸（见零件示意图） ；（2）被加工零件的材料为 HT200；（3）工件定位面比工作台面高 105 毫米；（4）工件对称中心线与工作台中心线重合；（5）熟悉组合机床的基本形式形式；（6）确定切削用量、计算切削力、选择动力箱型号；（7）设计多轴箱装配图及主要零件图、变位齿轮图。 32 组合机床及多轴箱简介2.1 组合机床概述组合机床是以大量的通用部件为基础，配以少量的专用部件所组成的高效专用机床，广泛应用于汽车，柴油机等大批量生产的行业。组合机床一般采用多轴，多刀，多工序或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍甚至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔，铰孔，镗孔，铣削平面，切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转类零件（如飞轮，汽车后桥半轴等）的外圆和端面加工。二十世纪 70 年代以来，随着可转位刀具，密齿铣刀，镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达 0.05 毫米/1000 毫米，表面粗糙可低达 2.5 6.3 微米；镗孔精度可达IT76 级，孔距精度可达 0.030.02 微米。专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。最早的组合机床是 1911 年在美国制造的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953 年美国福特汽车公司和通用汽车公司、与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。（1） 动力部件是用于传递动力，实现工作运动的通用部件。它为刀具提供主运动和进给运动，使组合机床及其自动线的主要通用部件。它包括动力滑台、动力箱、具有各种工艺性能的动力头等。（2） 支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，4有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。它是组合机床的基5础部件，机床上各部件之间的相对位置精度、机床的刚度等主要依靠它来保证。（3） 输送部件是具有定位和夹紧装置、用于安装工件并运送到预定工位的通用部件。主要有分度回转工作台、环行分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等，通常具有较高的定位精度。控制部件用来控制具有运动动作的各个部件，以保证实现组合机床工作循环。它包括可编程序控制器、液压传动装置、分级进给机构、自动检测装置及操纵台电柜等。（4） 辅助部件包括定位、夹紧、润滑、冷却、排屑以及自动线的清洗机等各种辅助装置。为了使组合机床能在中小批量中的到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。组合机床未来的发展将得到更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构，缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱，夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。2.2 组合机床的特点：组合机床具有以下特点：（1） 主要用于棱体类零件和杂件的孔面加工。（2） 生产率高。因为工序集中、多面、多工位、多轴、多刀同时自动加工。（3） 加工精度稳定。因为工序固定，可选用成熟的通用部件，精密夹具和自动工作循环来保证加工精度的一致性。（4） 研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。因为通用化，系列化、标准化程度高，通用零件占 70%90%，通用件可组织批量生产进行预制或外购。（5） 自动化程度高，劳动强度低。（6） 配置灵活。因为结构模块化，组合化。可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量专用部件灵活组成各种类型的组合机床及自动线；机床易于改装；产品或工艺变化时，通用部件一般还可以重复利用。2.3 组合机床的工艺范围6目前，组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。平面加工包括铣平面，刮平面，车端面；孔加工包括钻、扩、铰、镗孔以及倒角，切槽，攻螺纹，滚压孔等。随着综合自动化 的发展，其工艺范围正扩大到车外圆，行星铣削，拉削，推削，磨削等工序。此外，还可以完成焊接，热处理，自动装配和检测，清洗和零件分类几打印等非切削工作。组合机床在汽车，拖拉机，柴油机，电机，仪器仪表及军工及缝纫机，自行车等轻工业大批大量生产中已得到广泛应用；一些中小批量生产的企业，如机床，机车，工程机械等制造业中也已推广应用。组合机床最适宜于加工各种大中型箱体类零件，如汽缸盖，汽缸体，变速箱体，电机座及仪表壳等零件；也可用来完成轴套类，轮盘类，叉架类和盖板类零件的部分或全部工序的加工。73 多轴箱的原始数据及其计算3.1 被加工的零件的特点（1） 材料：HT 200（2） 材料硬度：170220 HB（3） 尺寸、相对尺寸见零件图。图 3.1 原始零件图3.2 箱体尺寸的确定在箱体尺寸的确定里标准通用钻、镗类多轴箱的厚度使一定的、卧式为325 毫米，立式为 340 毫米。 1因此，确定多轴箱尺寸，主要是确定多轴箱宽度B 和高度 H 及最低主轴高度 。多轴箱宽度 B、高度 H 的大小主要与被加工零1h件孔的分布位置有关，可按下式确定：12b（3.1）1hb（3.2）8式中 -工件在宽度方向相距最远的两孔距离，单位为 mm;b9-最边缘主轴中心至箱体外壁距离，单位为 mm;1b-工件在高度方向相距最远的两孔距离，单位为 mm;h-最低主轴高度，单位为 mm。1本次设计当中，工件定位面工作台高度是 105 毫米，最低主轴高度 是1h149.5 毫米，工件在高度方向相距最远的两孔距离 h 是 400 毫米，在宽度方向相距最远的两孔距离 b 是 570 毫米。为保证多轴箱内有足够安排齿轮的空间，取 100 毫米。所以箱体的尺寸初步计算为：1b5702170Bm49.649.5H考虑到本设计其内部传动链复杂、传动轴多况且待加工的轴孔间距比较小,再加上需要安装润滑用的油泵等设备，应优先考虑外部动力输入，预定采用800 mm800 mm 的多轴箱箱体。3.3 钻孔切削参数的确定表 3.1 钻孔推荐切削用量 1130P加工材料加工直径 d(mm) 切削速度 v（m/min） 进给量 f (mm/r)200241 HBS16 0.050.1612 0.10.18铸铁122210180.180.25钻孔的切削用量还与钻孔深度有关。当加工铸铁件孔深为钻孔直径的 68倍时，在组合机床上通常都是和其他浅孔一样采取一次走刀的办法加工出来，不过加工这种较深孔的切削用量要适当降低一些。其切削用量与多轴箱钻削浅孔时切削用量的关系大致按表 3.2 所示递减规律，根据具体情况适当选择。降低进给量的目的是为了减小轴向切削力，以避免钻头折断。钻孔深度较大时，由于冷却排屑条件都较差，使刀具寿命有所降低。降低切削速度主要是为了提高刀具寿命，并使加工较深孔时钻头的寿命与加工其它浅孔时钻头的寿命比较接近。表 3.2 深孔钻切削用量递减表 130P孔深（mm ） 3d (34)d (45)d切削速度 v（m/min） v (0.80.9)v (0.70.8)v10进给量 f（mm/r） f 0.9f 0.9f被加工的孔直径分别为 7 mm、9 mm、12.5 mm、孔深 20 mm。由表 6-11 有 、 、 的钻削参数分别如下表 3.3 所示：7912.5表 3.3 推荐参数孔 切削速度 v(m/min) 进给量(mm/r)790.10.1812.510180.180.25各个孔的深径比分别为 7(h=2.86d), 9(h=2.22d), 12.5(h=1.6d),由表 6-12有： 12.5(08.9)0.8)108)16.2Vv97(7412.5.9.91).ff120.(0.81 .525.0.25ff 根据各个切削用量之间的关系，可以计算出各个主轴的转速范围，其计算方法为 ： 6 （3.3vnd）其中：v 为切削速度 (mm/min)d 为所钻孔的直径 （mm）所以 9(103.47)(1803.47)5.0819.vn996312.5(.2)(.2.)4.vd 综上所述，整理有下表 3.4：表 3.4 切削参数范围切削速度 v(m/min) 进 给 量 f (mm/r) 转速 n (r/min)71018 0.10.18 455.0819.091018 0.10.18 353.9636.91112.51018 0.180.25 254.8458.6工作台进给速度 ，考虑到最终的设计有 5%的误差，故取 50 Mnfmm/min。所有的轴同时运动，其工作台进给速度根据所计算的参数选取相应的值。对 7：取 f=0.16, r/min50.163f对 9：取 f=0.18, r/min827n对 12.5：取 f=0.215, r/min.f由公式 有 ， vd则: m/min9438.192.37vndm/min8m/min 12.5.516综上所述，整理有下表 3.5：表 3.5 钻孔切削参数切削速度 v(m/min) 进 给 量 f (mm/r) 转速 n (r/min)76.902 0.16 31397.856 0.18 27812.59.145 0.215 2333.4 钻孔动力参数计算参照表 3.5,组合机床的切削用量计算切削力、转矩及功率,钻孔时(刀具材料选用高速钢;工件材料为灰铸铁)。切削力 （N） (3.4)0.8.62FDfHB切削转矩 (Nmm) (3.5)1.9.T切削功率 (KW) (3.6)()/74Pv其中：v切削速度（ m/min）f进给量 （m/r）D加工直径（mm）HB布氏硬度 ：HB= maxaxmin()/3HBB对于 7： 0.8.60.80.62271623.19.278FfHB1.9.9 .54T454.740.PvD对于 9：120.8.60.80.6227123.1439.8FDfHB1.9.9 .5T435.70.Pv对于 12.5： 0.8.60.80.6227123.23.49FfB1.9. .9 815TDH4547.06Pv表 3.6 各工序动力参数7912.5切削功率 P (Kw) 0.0728 0.1039 0.2060切削转矩 T (Nm) 2.259 3.642 8.6103.5 动力部件的选取动力部件的选择主要是确定动力箱的选择，要选用与其他部件相配套的动力箱驱动多轴箱进行工作，其驱动功率主要依据多轴箱所传递的切削功率来选用。在不需要精确计算多轴箱功率或多轴箱尚未设计出来之前，可按下列公式进行估算：1 （3.7） 式中 消耗于各主轴的切削功率的总和，单位 KW;P切 削多轴箱的传动效率，加工黑色金属时取 0.80.9，加工有色金属时取 0.70.8；主轴多、传动复杂时取小值，反之取大值。必须要注意：当某一规格的动力部件的功率或进给力不能满足要求，但又相差不大时，不要轻易选取大一规格的动力部件，而应该以不影响加工精度和效率为前提，适当降低关键性刀具的切削用量或将刀具错开顺序加工，以降低功率和进给力。当某一规格的动力部件的功率或进给力不能满足要求，但又相差不大时应适当选取。在确定动力部件规格时，一般先进行功率和进给力计算，再根据选用动力部件的原则。综合地、全面地考虑其它因素来确定其规格。必须强调的是最后所确定的动力部件的规格，应全部满足原则中的各项要求。为保证机床加工过程中进给的稳定性，选择动力部件还应考虑各刀具的合力作用点应在多轴箱与动力箱的结合面内，并尽可缩小合力作用线与滑台（或丝杠）垂直中心面之间的距离，以减少力矩。 1 由于该机床在钻孔时主轴是空转的，计算钻孔时所需要的功率如下：/切 削多 轴 箱13(Kw)812.5480.72.10394.260.37PP钻由于加工的是铸铁，主轴数多且内部传动复杂，所以取效率为 0.8，则有：(Kw) /.36.6钻动 力 箱选取动力箱为 1TD32III 型 , 其参数如下表：表 3.7 动力箱参数3.6 轴的选定轴材料的选择：轴的材料主要是碳钢和合金钢，由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常用的是 45 钢。轴的结构主要以下因素：轴在机器中的安装位置及形式，轴上安装零件的类型、尺寸、数量以及和轴连接的方法，载荷的性质、大小、方向及分布情况、轴的加工工艺等。轴的结构的因素较多，且结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式，设计时，必须针对不同情况进行具体的分析。但是，不论何种具体条件，轴的结构都应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于装拆和调整。虽然在加工过程中有钻套等辅助设备来保证加工精度但是为了更大程度的保证主轴在工作中的可靠性、提高加工精度，选用刚性主轴,查组合机床简明设计手册P43 表 3-4 得各主轴轴颈径：对于 7： (圆整为 20mm)44107.32.591.dBT对于 9： (圆整为 20mm)67对于 12.5： (圆整为 25mm)44.8.0.查组合机床简明设计手册P44 表 3-6 得各主轴外伸尺寸，如表 3.8 所示：表 3.8 主轴外伸尺寸主轴外伸尺寸（mm）主轴D/d L732/20 115932/20 11512.540/28 115通用钻削类主轴按支承方式可以分为三种： 1 电动机型号 电动机功率 L3 电动机转速 输出轴转速Y112M-4 4.0(KW) 340（mm） 1440 (r/min) 720 (r/min)14a. 滚锥轴承主轴：前后支承均为圆锥滚子轴承。这种支承可以承受较大的径向和轴向力，且结构简单、装配调整方便，广泛应用于扩、镗、铰孔和攻螺纹等加工；当刀具进退两个方向都有轴向力切削力时常用此种结构。b. 滚珠轴承主轴：前支承为推力轴承和向心球轴承、后支承为向心球轴承或圆锥滚子轴承。因推力球轴承设置在前端，能承受较大的轴向力，适应于钻孔主轴。c. 滚锥轴承主轴：前后支承均采用无内环滚针轴承和推力轴承。当主轴间距较小时采用。主轴的型式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。如钻孔时常采用滚珠轴承主轴；扩、镗、铰孔等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。滚针轴承精度较低、结构刚度及装配工艺性都较差，除非轴间距限制，一般不选用。对于本设计而言，在主轴选用推荐的滚珠轴承主轴，结构如图 3.2 所示：图 3.2 主轴的支承结构然而对于传动轴，由于其基本上不承受轴向力，但是为提高加工精度，防止派生的轴向力影响传动，故选用滚锥轴承的支承方式即在两端均采用圆锥滚子轴承。这样以来就可以通过轴承的预紧来更进一步的提高加工进度,结构如图3.3 所示:15图 3.3 传动轴的支承结构164 多轴箱的传动方案设计多轴箱传动方案的设计，是根据动力箱驱动轴的位置及转速、各主轴位置及转速要求，设计传动连把驱动轴与各主轴链接起来，使各主轴获得预定的转速和转向。4.1 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，力求使传动轴和齿轮的规格、数量为最少。为此，应尽量用一根中间轴带动多根主轴，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来解决。（2） 尽量不使用主轴带动主轴的方案，以免增加主轴的负荷，影响加工质量。遇到主轴分布较密，布置齿轮空间受到限制或主轴负荷较小、加工精度要求不高时，也可用一根强度较高的主轴带动 1 或 2 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不要大于 1/2（最佳传动比为 11/1.5） ，后盖内齿轮传动比允许至 1/31/3.5；尽量避免用升速传动。但是为了使主轴上的齿轮不至于过大，最后一级经常采用升速传动。当驱动轴转速较低时，允许先升速后再降一些，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或等于 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） 用于粗加工主轴上的齿轮，应尽量设在靠近前盖处，以减少主轴的扭转变形精加工主轴上的齿轮，应设置在第 3 排，以减少主轴端的弯曲变形。（5） 多轴箱内具有粗精加工主轴时，最好从动力箱驱动轴齿轮传动开始，就分两条传动路线，以免影响加工精度。（6） 驱动轴直接带动的传动轴数不要超过两根，以免给装配带来困难。4.2 拟定多轴箱传动方案的基本方法首先把全部主轴中心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已设置中间传动轴（如一根传动轴带动两根或三根主轴） ；然后根据已选定的各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。4.3 润油泵轴和手柄轴的安置17多轴箱常采用叶片油泵润滑，油泵供油至分油器经油管分送到各润滑点（如第 4 排齿轮、轴承、油盘等） 。箱体较大、主轴超过 30 根时用两个润滑泵。油泵工安装在箱体的前壁上，泵轴尽量靠近油池。通常油泵齿轮放置在靠近前盖排；以便于维修，如结构限制。可以放在后盖中；当泵体或管接头与传动轴端相碰时， 可改用埋头传动轴。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。4.4 传动方案的制定根据对零件的特点和箱体尺寸的分析，制定出下面方案，如下：图 4.1 传动方案此采用对称分布的方法，各轴的相对位置关系容易确立，外部传动，避免了由于间距过小而引起的轴承干涉问题，合理。185 传动件的设计及计算由传动方案，可得此方案的传动路线图如下：图 5.1 传动路线图如图 5.1，把主轴 3、7、8、15 和主轴 4、9、10、16 和主轴5、11、12、17 和主轴 6、13、14、18 分别视为一组同心圆，圆心分别设在中心传动轴 27、28、29、30；把主轴 1、19 和主轴 2、20 分别视为一组直线分布主轴，设定传动轴为 21、22 在主轴 1、2 旁边，设定 23、24 在输入轴旁边传递，带动 25、26 轴，综合考虑决定用传动轴 25、26 分别带动 21、27、28 和22、29、30 轴。传动轴 32 由传动轴 27 带动；传动轴 32 由传动轴 34 带动，传动轴 33 单独带动传动轴 35。传动轴 19 和传动轴 20 分别由传动轴 34、35 带动。油泵轴 31 由传动轴 32 带动。5.1 齿轮的设计计算7、9、12.5 钻孔的主轴的设计转速分别为19313r/min、278r/min、233/min,而输入轴的转速为 720r/min。总的传动比分别为：20r/min73120.435ir/min 986r/min12.5.i查机械设计简明手册P161 表 7-22 动力箱齿轮，为满足总的传动比，选用动力箱齿轮为 m=3,z=23,安排在第 4 排；轴 23、24 与轴 0 之间传动比 i=720/319.4=2.26 取模数 m=3选大齿轮 =52 安置在第 4 排1z25轴 25、26 与轴 23、24 之间传动比 i=346/319=1.08 取模数 m=3选大齿轮 =48 安置在第 4 排1248轴 27、30 与轴 25、26 之间传动比 i=346/291=1.19 取模数 m=3选大齿轮 =57 安置在第 4 排1z257轴 28、29 与轴 25、26 之间传动比 i=346/272=1.27 取模数 m=3选大齿轮 =61 安置在第 4 排126轴 21、22 与轴 25、26 之间传动比 i=346/261=1.32 取模数 m=2选小齿轮 =37 安置在第 3 排1z237轴 1、2 与轴 21、22 之间传动比 i=261
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