图纸共12张，如下所示
A0-总装配图.dwg
A1-主轴箱体组装图.dwg
A1-多轴箱箱体.dwg
A3-中间板.dwg
A3-主动轴.dwg
A3-定位支承板.dwg
A3-工作轴.dwg
A3-惰轮轴.dwg
A3-箱盖.dwg
A4-从动轴齿轮.dwg
A4-惰性轴齿轮.dwg
A4-端盖.dwg

毕业设计论文任务书
一、题目及专题：
1、题目　　基于多轴加工的普通钻床改造　　
2、专题　 --------多轴传动的机构设计
二、课题来源及选题依据
课题来源为无锡某机械有限公司。通过毕业设计是为了培养学生开发和创新机械产品的能力，要求学生能够结合普通钻床加工特性，针对实际使用过程中存在的问题，综合所学的机械理论设计与方法，对单轴普通钻床根据多轴加工要求进行改进，从而达到提高生产效率的目的。
在设计传动件时，在满足产品工作要求的情况下，应尽可能多的采用标准件，提高其互换性要求，以减少产品的设计生产成本。

三、本设计（论文或其他）应达到的要求：
①该部件工作时，能运转正常；
②拟定工作机构和传动系统的运动方案，并进行多方案对比分析；
③当电动机输入功率时，对主要工作机构进行运动和动力分析；
④设计基于多轴加工的传动系统结构图1张；
⑤设计绘制零件工作图若干；
⑥编制设计说明书1份。
摘要
随着先进制造技术的发展和进步，数控加工已成为机加工过程中的一种主流技术。这一技术的运用提高了机加工过程中工作效率和加工精度。数控多工位钻床就是提高钻削加工精度和效率的一种很好的机加工工具。数控多工位钻床的设计，采用了普通车床设计的步骤和方法，综合考虑数控机床的特点。从切削力入手确定主轴及电机，到整个机床的结构设计和机床的控制，最后到对机床初始化程序设计。本设计是基于多轴加工的普通钻床改造。为了实现复合工位的加工，现需要对普通钻床进行多轴头的设计。普通钻床为单轴机床，但安装上多轴箱就会成为多轴的钻床，改造成多轴钻床后，能大大地缩短加工时间，提高生产效率。因此本设计的重点是多轴箱的设计，设计内容包括齿轮分布与选用、轴的设计、多轴箱的选用、导向装置设计等。

关键词：复合工位；多轴钻床；生产效率；多轴箱

Abstract
With the manufacturing development, numerical control manufacturing has become one of the major advanced technologies. efficiency and accuracy has been improved in application of the technology. Numerical control auto-drilling machine is a kind of the new machine tools that can improve the machining accuracy and efficiency. The paner has designed for Numerical control auto-drilling machine, using design method of the ordinary lathe, and considering the characteristic of the numerical control machine tools synthetically. cutting force has been calculated, the structural and the control system has been designed. Finally, the software routine has been explored.This paner has finished completed a investigation of internal and external of current situation for numerical control multistage-drilling machine, and compared it, put forward a feasible scheme; completed the mechanical structural design an calculated and designed the electric control system, and finished the software and hardware of the control system tentatively.The design is based on the multi-axis machining of common drilling machine. To accomplish the manufacture of multi-hole, redesigned the drive mechanism of the ordinary drill press. Mono-spindle be changed into a multiple spindle. It will improve its productive efficiency, shorten its processing time if assembled a multiple spindle case on. That so calls a multiple drill. Hereby, the keystone of this design paper is how to design a multiple spindle heads. The design subjects include the selection and distribution of gear wheel, the design of spindle, and the guiding equipment and selection of the multiple spindle heads, etc.

Key words: multi-position manufacture; multiple drill press; productive efficiency; multiple spindle heads

目录
摘要 III
ABSTRACT IV
目录 V
1 绪论 1
1.1本课题的研究内容和意义 1
1.2国内外的发展概况 2
1.2.1多轴头 2
1.2.2 多轴箱 2
1.2.3多轴钻床 3
1.2.4 自动更换主轴箱机床 3
1.2.5多轴加工趋势 3
1.3本课题应达到的要求 4
2 单工位钻床改为多工位钻床 5
2.1设计任务 5
2.2 普通立式钻床的选型 5
2.2.1 计算所需电机功率 5
2.2.2 立式钻床的确定 6
3 主传动齿轮传动箱的设计 7
3.1　设计前的准备 7
3.2 传动系统的设计与计算 7
4 多轴箱的结构与零部件的设计 13
4.1箱盖、箱体和中间板结构 13
4.2多轴箱轴的设计 13
5 导向装置的设计 28
5.1导向装置组成 28
5.2导向装置选择与设计 28
6 接杆刀具 30
7 结论与展望 31
7.1 结论 31
7.2 不足之处及未来展望 31
致谢 32
参考文献 33

课题来源
无锡某企业生产实际。

科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）

本课题为基于多轴加工的普通钻床改造，由于零件的生产纲领为大批大量生产，故将涉及大批量加工的工艺规程设计、专用机床和专用夹具设计等，尤其随着工业的发展，大型复杂的多轴、多工位加工更是引人注目。结合多轴加工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。完成该课题可对我们大学期间所学知识进行一次全面的专业训练，可以培养我们掌握如何运用过去所学知识去解决生产中实际问题的方法，增强从事本专业实际工作所必需的基本能力和开发研究能力，可以提高我们的专业素质，为今后走上工作岗位打下一个良好的基础。

研究内容

本课题的专题是基于多轴加工的普通钻床改造。钻床被广泛用于大、中批量零件如：汽车、拖拉机、摩托车等行业的汽缸体、变速箱壳体、杠杆拨叉等加工领域。为了适应大批量生产，专用基于多轴加工、多工位钻削加工具有较大的优势，它按照孔的分布位置实行一次加工，从而保证了各孔间的位置及尺寸精度。对于在大批量生产模式下的金属切削加工应保证快速并且稳定，必需设计出高效率的专用加工设备，并要做到最合理，这样才能保证加工质量和提高生产率。

拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析

在毕业实习调研以及查阅有关资料的基础上，结合钻削加工的特点，设计多工位加工的多轴钻床，经反复对各方案对比分析，采用以专用机床与专用夹具为主组成生产流水线，提高机械加工效率以节省劳动时间。通过实验分析多轴加工的特点，改进专用机床的结构设计，并采用动作迅速并安全可靠的机构。

研究计划及预期成果

通过现场调研、模拟、建模、实验和机器调试，根据加工对象的具体工艺要求来合理地改进多轴钻床的结构形式，提高机械加工效率以节省劳动时间，并降低工人的劳动强度和企业的生产成本。

特色或创新之处

适用于本厂的某加工生产线的优化设计，力求在不影响加工的前提下最大限度的减少成本，并降低工人的劳动强度和生产成本。

已具备的条件和尚需解决的问题

针对实际机械加工过程中存在的工时定额问题，综合所学的机械理论设计、方法及工艺装备，提高机械零件加工的精度及工艺成本，进而提升学生开发和创新机械产品的能力。

基于多轴加工的普通钻床改造设计

内容简介：: I 无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题： 1、题目基于多轴加工的普通钻床改造 2、专题二、课题来源及选题依据课题来源为无锡某机械有限公司。通过毕业设计是为了培养学生开发和创新机械产品的能力，要求学生能够结合普通钻床加工特性，针对实际使用过程中存在的问题，综合所学的机械理论设计与方法，对单轴普通钻床根据多轴加工要求进行改进，从而达到提高生产效率的目的。在设计传动件时，在满足产品工作要求的情况下，应尽可能多的采用标准件，提高其互换性要求，以减少产品的设计生产成本。三、本设计（论文或其他）应达到的要求：该部件工作时，能运转正常；拟定工作机构和传动系统的运动方案，并进行多方案对比分析；当电动机输入功率时，对主要工作机构进行运动和动力分析；设计基于多轴加工的传动系统结构图 1 张；设计绘制零件工作图若干；编制设计说明书 1 份。四、接受任务学生：机械 97 班姓名黄强五、开始及完成日期：自 2012 年 11 月 14 日至 2013 年 5 月 25 日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任学科组组长签名系主任签名 2012 年 11 月 14 日系别：信机系班级：机械97 学生姓名：黄强周次起止日期工作计划、进度每周主要完成内容1达毕业设计任务实习实训，参与工作4写毕业设计开题报告填写毕业设计开题报告11查毕业设计准备情况修改完善毕业设计开题报告15 阅参考资料查阅与设计有关的参考资料不少于10本，其中外文不少于2本16 动箱的设计确定箱体结构，计算所需各种尺寸17 轴箱的设计确定箱体结构，计算所需各种尺寸18 向装置的设计确定装置结构，计算所需各种尺寸无锡太湖学院 2013 届毕业作业周次进度计划、检查落实表系别：信机系班级：机械97 学生姓名：黄强19 配图初步绘制多轴箱装配图20 配图修改多轴箱装配图21 成零件图绘制多轴箱零件图，不少于 5个22 明书、摘要、小结修改设计说明书、摘要和小结23 查、指导设计说明书、摘要和小结编写完成设计说明书、摘要和小结24 交资料、答辩整理所有资料上交指导教师，答辩说明： 1、“工作计划、进度”、“指导教师意见并签字”由指导教师填写，“每周主要完成内容”，“存在问题、改进方法”由学生填写。2、本表由各系妥善归档，保存备查。课题（设计）名称：基于多轴加工的普通钻床改造存在问题、改进方法指导教师意见并签字备注存在问题：对于实际操作不是很了解。改进方法：参与工作，逐渐了解，参与其中。存在问题：对课题难易程度理解不够，难点分析不足，分析能力欠缺，许多问题不是很明白。改进方法：在指导老师的帮助下，进一步消化本课题。存在问题：对课题难点分析不足，分析能力欠缺，对课题理解不深，头脑里没设计的东西的概念改进方法：在指导老师的帮助下，整改开题报告。存在问题：由于工作原因，空闲时间很少，查阅资料太少。改进方法：利用一切时间，去图书馆和网上查找相关资料存在问题：缺乏实际操作经验，制定的工艺方案不合理。改进方法：多去咨询师傅了解实际生产过程，重新确立合理的工艺方案。存在问题：箱体结构设计不合理，尺寸计算有误差公式运用错误。对设计数据不了解改进方法：查阅多种参考资料，改进箱体结构，提高计算正确率。存在问题：缺乏生产经验，对导向装置选取不合理改进方法：多了解实际生产过程，重新确立合理的方案。存档编码：无锡太湖学院 2013 届毕业作业周次进度计划、检查落实表开始日期:2012年11月7日课题（设计）名称：基于多轴加工的普通钻床改造开始日期:2012年11月7日存在问题：对图速度较慢改进方法：重新确定合理的表达视图，多加运用绘图软件，提高画图速度存在问题：2寸不精确。改进方法：按机械制图要求改正不正确的画法，修改尺寸。存在问题：2细栏填写不正确。改进方法：按机械制图要求改正不当之处。存在问题：说明书的格式不规范，摘要不合理，关键词不恰当。改进方法：根据说明书规范要求更改，重新按要求编写摘要。存在问题：说明书的格式不规范，摘要不合理，关键词不恰当。改进方法：根据说明书规范要求更改，重新按要求编写摘要。资料整理欠合理，按学院要求整理并装订，进行答辩说明： 1、“工作计划、进度”、“指导教师意见并签字”由指导教师填写，“每周主要完成内容”，“存在问题、改进方法”由学生填写。2、本表由各系妥善归档，保存备查。of 1) A at a of a 2% of an 2) a It is of in 3) a of :2000), be 4) be If we it or a be 5) be by or 6) of is in 7) is in of 1) of in So in a 2) on of a of of It is in a 3) is of in 4) It is to of 3. of 1) be It to 2) It is of in is 3) It is of MP a ). is 4) a is to be 5) 4. of 1) It is of of 2) of in of is 3) To of by of a in it of 8 to in as 7th 8th a in of in 7th in on of in a of in of 8th of of in at of in of 8th in 8th of by of in in 9th It by a in 9th on of in in 940 to of I of in in as In of in by of is in of of of is in is It of as to of in be of of of a In 95%of 90%of 5%of 液压与气压传动的特点及发展应用概况 1）在同等体积下，液压装置毕电气装置产生更高的动力。再同等功率下，液压装置体积小，重量轻，功率密度大，结构紧凑。液压马达的体积和重量只有同等功率电动机的 12%左右。 2）液压装置工作比较平稳。由于重量轻、惯性小、反应快，液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向。 3）液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达 2000），它还可以在运行过程中进行调速。 4）液压传动易于自动化，它对液体压力、流量或流动方向易于进行调节或控制。当将液压控制和电气控制、电子控制或气动控制结合起来使用时，整个传动装置能实现复杂的顺序动作，也能方便的实现远程控制。 5）液压装置易于实现过载保护，这是电气传动装置和机械传动装置无法办到的。 6）由于液压元件已经实现了标准化、系列化和通用化，液压系统的设计、制造和使用都比较方便。 7）用液压传动实现直线运动远比用机械传动简单。 1）由于流体流动的阻力损失和泄露是不可避免的，所以液压传动在工作过程中常有较多的能量损失。 2）工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度下工作。 3）为了减少泄漏，液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。 4）液压传动出现故障时不易找出原因。 1）空气可以从大气中取得，同时，用过的空气可直接排放到大气中去，处理方便，万一空气管路有泄漏，除引起部分功率损失外，不知产生不利于工作的严重影响，也不会污染环境。 2）空气粘度很小，在管道中的压力损失较小，因此压缩空气便于集中供应和远距离输送。 3）因压缩空气的工作压力较低（一般为因此，对气动元件的材料和制造精度上的要求较低。 4）气动系统维护简单，管道不易堵塞。 5）使用安全，并且便于实现过载保护。 1）由于空气具有可压缩的特性，因此运动速度的平稳性不如液压传动。 2）因为工作压力较低和结构尺寸不宜过大，因而气压传动装置的总推力一般不可能很大。 3）传动效率低。总的说来，液压与气压传动的优点是主要的，而它们的缺点通过技术进步和多年的不懈努力，已得到克服或得到了很大的改善。虽然在 17 世纪中叶法国物理学家伯雷斯在 18 世纪末才开始找到应用在液压系统和其他现代装备中合适的元件。从那以后，液压技术得到迅速发展。 17、 18世纪是液压基础理论的建立最兴旺的时期。其中在 17世纪初期，意大利数学和物理学家托里切利研究流体运动原理； 17 世纪后期艾沙克牛顿研究物体在流动的液体中的粘性和阻力问题； 18世纪中叶是最关键的时期，主要的成就有丹莱尔时伯雷斯此静压传递原理奠定了流体传动（液压、气压传动）的理论基础。静压传递原理在 18 世纪后期得到广泛运用。世界上第一台水压机是在 18 世纪末由英国制造的。在上述理论基础上，纳维推倒流体运动方程，到了 19世纪初期斯托克斯叶独立发现相同的方程并进一步发展了纳维的流体运动方程。近代液压气压传动是有 19 世纪崛起并蓬勃发展的石油工业推动起来的，最早实践成功的液压传动装置是舰艇上的炮塔转位器，其后才在机床上应用。第一次世界大战引入基于液压原理的新武器。在 20 世纪 30 年代初期和后期在大型工业自动化中引入液压制动。 1940年代开始使用拖拉机以增强农机设备的机动性和效率。第二次世界大战期间，由于军事工业和装备迫切需要反应迅速、动作准确、输出功率大的液压传动及控制装置，促使液压技术迅速发展；战后，液压技术很快转入民用工业。在机床、工程机械、冶金机械、塑料机械。农林机械、汽车、船舶等行业得到大幅度的应用和发展。近几年液压传动应用到大型挖掘机和建筑施工的设备中，所涉及的总的动力常常比最大型的航空系统所需的动力还高。随着液压机械自动化程度的不断提高，液压、气动元件应用数量急剧增加，元件小型化、系统集成化是必然的发展趋势。特别是近十年来，液压和气动技术与传感技术、微电子技术密切结合，出现了许多诸如电液比例控制阀、数字阀、电液伺服液压缸等机（液）电一体化元器件，使液压技术在高压高速大功率节能高低噪声使用寿命长高度集成化等方面取得了重大进展。无疑，液压元件和液压系统的计算机辅助设计（算机辅助试验（计算机实时控制也是当前液压和气动技术的发展方向。现今采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。如发达国家生产的 95%的工程机械、 90%的数控加工中心、95%以上的自动生产线都采用了液压传动。编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：基于多轴加工的普通钻床改造信机系机械工程及自动化专业学号： 0923835 学生姓名：黄强指导教师：韩邦华（职称：副教授）（职称：） 2013年 5月 25日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）基于多轴加工的普通钻床改造是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：机械 97 学号： 0923835 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目：基于多轴加工的普通钻床改造信机系机械工程及自动化专业学号： 0923835 学生姓名：黄强指导教师：韩邦华（职称：副教授）（职称：） 2012年 11 月 14日课题来源无锡某企业生产实际。科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）本课题为基于多轴加工的普通钻床改造，由于零件的生产纲领为大批大量生产，故将涉及大批量加工的工艺规程设计、专用机床和专用夹具设计等，尤其随着工业的发展，大型复杂的多轴、多工位加工更是引人注目。结合多轴加工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。完成该课题可对我们大学期间所学知识进行一次全面的专业训练，可以培养我们掌握如何运用过去所学知识去解决生产中实际问题的方法，增强从事本专业实际工作所必需的基本能力和开发研究能力，可以提高我们的专业素质，为今后走上工作岗位打下一个良好的基础。研究内容本课题的专题是基于多轴加工的普通钻床改造。钻床被广泛用于大、中批量零件如：汽车、拖拉机、摩托车等行业的汽缸体、变速箱壳体、杠杆拨叉等加工领域。为了适应大批量生产，专用基于多轴加工、多工位钻削加工具有较大的优势，它按照孔的分布位置实行一次加工，从而保证了各孔间的位置及尺寸精度。对于在大批量生产模式下的金属切削加工应保证快速并且稳定，必需设计出高效率的专用加工设备，并要做到最合理，这样才能保证加工质量和提高生产率。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析在毕业实习调研以及查阅有关资料的基础上，结合钻削加工的特点，设计多工位加工的多轴钻床，经反复对各方案对比分析，采用以专用机床与专用夹具为主组成生产流水线，提高机械加工效率以节省劳动时间。通过实验分析多轴加工的特点，改进专用机床的结构设计，并采用动作迅速并安全可靠的机构。研究计划及预期成果通过现场调研、模拟、建模、实验和机器调试，根据加工对象的具体工艺要求来合理地改进多轴钻床的结构形式，提高机械加工效率以节省劳动时间，并降低工人的劳动强度和企业的生产成本。特色或创新之处适用于本厂的某加工生产线的优化设计，力求在不影响加工的前提下最大限度的减少成本，并降低工人的劳动强度和生产成本。已具备的条件和尚需解决的问题针对实际机械加工过程中存在的工时定额问题，综合所学的机械理论设计、方法及工艺装备，提高机械零件加工的精度及工艺成本，进而提升学生开发和创新机械产品的能力。指导教师意见指导教师签名：年月日教研室（学科组、研究所）意见教研室主任签名：年月日系意见主管领导签名：年月日要随着先进制造技术的发展和进步，数控加工已成为机加工过程中的一种主流技术。这一技术的运用提高了机加工过程中工作效率和加工精度。数控多工位钻床就是提高钻削加工精度和效率的一种很好的机加工工具。数控多工位钻床的设计，采用了普通车床设计的步骤和方法，综合考虑数控机床的特点。从切削力入手确定主轴及电机，到整个机床的结构设计和机床的控制，最后到对机床初始化程序设计。本设计是基于多轴加工的普通钻床改造。为了实现复合工位的加工，现需要对普通钻床进行多轴头的设计。普通钻床为单轴机床，但安装上多轴箱就会成为多轴的钻床，改造成多轴钻床后，能大大地缩短加工时间，提高生产效率。因此本设计的重点是多轴箱的设计，设计内容包括齿轮分布与选用、轴的设计、多轴箱的选用、导向装置设计等。关键词：复合工位；多轴钻床；生产效率；多轴箱 of in of is a of of of a of of a an of is on of To of of be a It if a so a of is to a of of of 目录摘要 . . 录 . V 1 绪论 . 1 课题的研究内容和意义 . 1 内外的发展概况 . 2 轴头 . 2 轴箱 . 2 轴钻床 . 3 动更换主轴箱机床 . 3 轴加工趋势 . 3 课题应达到的要求 . 4 2 单工位钻床改为多工位钻床 . 5 计任务 . 5 通立式钻床的选型 . 5 计算所需电机功率 . 5 立式钻床的确定 . 6 3 主传动齿轮传动箱的设计 . 7 计前的准备 . 7 动系统的设计与计算 . 7 4 多轴箱的结构与零部件的设计 . 13 盖、箱体和中间板结构 . 13 轴箱轴的设计 . 13 5 导向装置的设计 . 28 向装置组成 . 28 向装置选择与设计 . 28 6 接杆刀具 . 30 7 结论与展望 . 31 论 . 31 足之处及未来展望 . 31 致谢 . 32 参考文献 . 33 基于多轴加工的普通钻床改造 1 1 绪论课题的研究内容和意义毕业设计是在完成了大学的全部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。专用机床的结构设计和改进是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，合理的专用机床是企业进行生产准备、计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。本课题为基于复合工位加工机床结构设计，由于零件的生产纲领为大批大量生产，故将涉及大批量加工的工艺规程设计、专用机床和专用夹具设计等，尤其随着工业的发展，大型复杂的多轴、多工位加工更是引人注目。结合多轴、多工位加工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。完成该课题是对我们大学期间所学知识进行一次全面的专业训练，可以培养我们掌握如何运用过去所学知识去解决生产中实际问题的方法，增强从事本专业实际工作所必需的基本能力和开发研究能力，可以提高我们的专业素质，为今后走上工作岗位打下一个良好的基础，因而，其对我们实践能力的提高和进行企业专用机床的技术改造均具有十分重要的意义。组合机床上的通用部件和标准零件约点全部机床零部件总量的 70 因此设计和制造周期短，经济效益好。由于组合机床目的通用部件和标准零件自动化程度高，因而比通用机床生产效率高，产品质量稳定劳动强度低。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。组合机床加工工件，由于采用专用夹具组合刀具和导向装置等，产品加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不高。当机床被加工的产品更新时，专用机床的大部件要报废。组合机床的通用部件是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。不必加行设计和制造。组合机床易于联成结合机床自动线，以适应大规模和自动化生产需要。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，多轴加工是一种通过少量投资来提高生产率的有效措施。专用机床总体设计 “被加工零件工序图 ”是制造使用，检修和调整机床的重要技术条件绘制加工示意图轴箱，液压电器装置设计及通用部件选择主要原始资料，它是调整机床，刀具及试车依据。绘制联系和运动关系及检验机床各部件相对位置及联系进一步开展主轴箱及夹具等专用部件和零件设计的主要依据。相对生产率计算卡成这一动作所需要的时间，切削用量，机床生产率及机床负荷率。专用机床主轴箱设计，按专用要求进行设计，由通用零件组成，其主要作用是根据无锡太湖学院学士学位论文 2 被加工零件的要求，安排各主轴位置并将动力和运动由电机或动力部件传给各主轴，使之得到要求的转速，机床主轴箱选用 400*400，中间传动轴带动主轴传动。专用机床设计是按系列化标准化设计的由大量的通用部件和少量的专用部件组合的工序集中的高效率专用机床。它能对工件进行多刀，多轴，多面，多工位，同时加工。随着组合机床技术的发展，它以工艺范围日益扩大。内外的发展概况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，大型复杂的多轴加工更是引人注目。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时，时。但若以数控八轴落地钻床加工，钻锪孔只要时，划线也简单，时。因此，利用数控控制的二个坐标轴，使刀具正确地对准加工位置，结合多轴加工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多轴加工的使用愈来愈多这一趋势。多工位加工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，提高零件加工精度，减少零件的装夹或定位时间，并且在数控机床加工程序的编制中不必计算坐标，减少了字块数而简化编程。它可以采用以下一些设备进行加工：立式钻床或摇臂钻床上装多轴头、多轴钻床、多轴组合机床以及自动更换主轴箱机床等。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齿轮传动与万向联轴节传动二种。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。前者主、从动轴间轴距不能改变，多采用齿轮传动，仅适用于大批量生产。为了扩大其加工适应性，发展了可调式多轴头，其在一定范围内可调整轴距。它主要结构形式有两种：（ 1）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 T 形槽中移动，并能在对准的位置以螺栓固定。（ 2）具有较小公差的圆柱形主轴。主轴通过衬套固定在与零件孔型相同的模板中。前一种适用于批量较小且孔系是规则分布的工件（如孔系分布在不同直径的圆周上）。后一种适用于批量较大的机械加工中，其刚性较好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多轴头可以装在立式钻床或摇臂钻床上，按钻床本身所具有的各种功能进行工作。这种多轴加工方法，由于钻孔效率、加工范围及精度的关系，使用范围有限。轴箱也像多轴头那样作为标准部件生产。美国司标准齿轮箱、多轴箱等设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基于多轴加工的普通钻床改造 3 根，动力达瓦。厂生产的可调多轴箱调整方便，只要先把齿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多轴加工要求的钻床。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。其整个工作循环如快进、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。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。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 46 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。自动更换主轴箱组合机床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。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。轴加工趋势多轴加工生产效率高，投资少，生产准备周期短，产品改型时设备损失少。而且随着无锡太湖学院学士学位论文 4 我国数控技术的发展，多轴加工的范围一定会愈来愈广，加工效率也会不断提高。课题应达到的要求通过实际调研和采集相应的设计数据、阅读相关资料相结合，在对金属切削加工、金属切削机床、机械设计与理论及液压与气动传动等相关知识充分掌握后，分析钻削加工的特点，设计多工位加工的多轴钻床，经反复对各方案对比分析，采用以专用机床与专用夹具为主组成生产流水线，提高机械加工效率以节省劳动时间。通过实验分析多轴加工的特点，改进专用机床的结构设计，并采用动作迅速并安全可靠的机构。金属切削加工过程中的机床工作台驱动、工件夹紧等方面的相关数据，结合液压与气动传动的相关理论知识，完成液压传动方案分析及液压原理图的拟定，设计液压专用夹具的驱动、夹紧装置，并进行主要液压元件的设计与选择及传动系统的验算校核等，来达到产品的最优化设计。针对实际使用过程中存在的金属加工工艺文件编制、工件夹紧及工艺参数确定及计算问题，综合所学的机械理论设计与方法、机械加工工艺文件编制及实施等方面的知识，设计出一套适合于实际的零件加工工艺路线，从而实现适合于现代加工制造业、夹紧装置的优化设计。适用某厂的复合工位专用加工生产线的优化设计，根据加工对象的具体工艺要求来合理地改进多轴钻床的结构形式，力求在不影响加工的前提下最大限度的提高机械加工效率以节省劳动时间，并降低工人的劳动强度和企业的生产成本。基于多轴加工的普通钻床改造 5 2 单工位钻床改为多工位钻床计任务在一批铸铁连接件上，其同一个表面上有多个孔需要进行加工。在普通立式钻床上进行孔系的加工，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。设计程序介绍如下：通立式钻床的选型计算所需电机功率待加工的零件图如图示：图工件零件图，其技术要求和生产批量如下：材料：铸铁厚： 40度：年产量： 1000 万件；寸精度确定四个孔同时加工时所需的轴向力，根据机械加工工艺手册表知： 0 式 2 加工零件无锡太湖学院学士学位论文 6 式中：查表得： 0位为根据已知条件为 7 表得： f 单位为 mm/r，计算得：表得：； V 位为 m/表得：表得：则 0 . 9 3 1 0 . 9 60 . 1 41 . 6 2 7 8 . 3F =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 2 表 2525 立式钻床主要技术参数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 (N m) 轴进给力 (N) 8829 主轴速 (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 (于多轴加工的普通钻床改造 7 3 主传动齿轮传动箱的设计计前的准备（ 1）大致了解工件上被加工孔为 4 个 7 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（。（ 2）切削用量的确定根据金属切削加工手册表 2 7 可知：切削速度 21给量 07.0f mm/r 则切削转速 9 9 11 0 0 01 0 0 0 d Vn s r/据床说明书，取 960实际切削速度为： wc m/ 3）确定加工时的单件工时一般切入取 10 31 出 0加工L 工一个孔所需时间： 14 0 . 2 0 . 5 9 8 m i 0 0 . 0 7m 切入切出加工单件时工时： 14 4 0 . 5 9 8 2 . 3 9 2 m i t m 动系统的设计与计算根据零件的技术要求及结构特点，主传动的传动方式选定为齿轮传动，齿轮结构的布局初定为外啮合。（ 1）齿轮分布方案确定：根据零件图的分析，多轴箱齿轮分布初定有以下两种形式，分别如图图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，本设计中采用了图示的齿轮分布方案。（ 2）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。因为所选定的式钻床主轴是左旋，所以工作轴也为左旋，而惰轮轴则为右无锡太湖学院学士学位论文 8 旋。根据表 3定工作轴直径 ,其由机械设计表 8/97 可得 : 表 3工孔径与工作轴直径对应表（因为加工孔径为 7所以工作轴直径选 15 主动轴和惰轮轴的直径在以后的轴设计中确定。排出齿轮传动的层次，设计各个齿轮。本设计的齿轮传动为单层次的齿轮外啮合传动，传动分布图如图示。在设计各个齿轮前首先明确已知条件：电机输入功率 P 轮转速13601 n r/齿轮转速 9603 n r/假设齿轮、、的传动比均为 i=齿轮比 u=工作寿命 15 年（每年工作 300 天），两班制。选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数：选用直齿轮圆柱齿轮传动；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选择齿轮材料为 40质），硬度为 280轮材料为45（调质），硬度为 240轮材料为 45（常化），硬度 210 选齿轮齿数 241 Z ，齿轮齿数取 292 Z 。按齿面接触强度设计，由设计计算公式进行试算： 3211 确定公式内的各计算数值加工孔径 12 12 16 16 20 工作轴直径 15 20 25 图轮布置方案一图轮布置方案二基于多轴加工的普通钻床改造 9 1)试选载荷系数 3.1 2)计算齿轮传递的转矩： 451151 6 0/ )由表 10献 4选取齿宽系数： d=)由表 10献 4 查得材料的弹性影响系数： Z )由表 10献 4 按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限： 6001H 轮的接触疲劳强度极限： 5502H )由表 10献 4 计算应力循环次数： 911 992 N 7)由表 10献 4 查得接触疲劳寿命系数 8)计算接触疲劳许用应力 : 取失效概率为 1%，安全系数 1S ，由式 (10文献 4 得： 5401 1l i i P 2l i 计算 1)试算小齿轮分度圆直径入 H 中较小的值 : 243211 2)计算圆周速度 V: 1 t m/s 3)计算齿 b Hd 4)计算齿宽与齿高之比模数：无锡太湖学院学士学位论文 10 11 齿高： 4 5)计算载荷系数根据 v=s， 7 级精度，由图 10献 4 查得动载系数直齿轮，假设 100/ 由表 10献 4 查得 K；由表 10献 4 查得使用系数 1 由表 10献 4 查得 7 级精度齿轮相对支承非对称布置时， bK 22 将数据代入后得： 22 由图 10献 4得，故载荷系数： 6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（ 10文献 4 得， 1 3 /3 )计算模数 m m= 11/=4=整为 m=按齿根弯曲强度设计由式（ 10文献 4 得弯曲强度的设计公式为 m3 2112 确定公式内的各计算数值由图 10献 4 查得齿轮的弯曲疲劳极限 1=500 齿轮的弯曲疲劳强度极限 2=380)由图 10献 4 查得弯曲疲劳寿命系数 K; 3)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 S=式（ 10文献 4 得：基于多轴加工的普通钻床改造 11 1 F = 1 = = F = 2 = =)计算载荷系数 5) 查取齿形系数由表 10献 4 查得取应力校正系数由表 10献 4 查得算齿轮、的 F 加以比较 111 =22 Y=轮的数值大。设计计算 m3 24 0 1 7 1 比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数零件图中可知，主动轴与惰轮轴的中心距为 51齿轮、完全啮合的中心距，得： m(2 21 )=51 (2 1 )=51 1Z =31, 2Z =37 惰轮轴与工作轴的中心距为齿轮与齿轮完全啮合时中心距，即 m(2 32 )=锡太湖学院学士学位论文 12 (237 3Z)=Z=45 几何尺寸计算计算分度圆直径： 1d = 1Z m=31 d = 2Z m=37 d=3Zm=45 计算中心距 a =51mm,a = 计算齿轮齿宽 db d 算 12 =5 安全。截面 E 右侧面校核：抗弯截面系数 W 为： W=00抗扭截面系数： 60

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