0117-孔系加工立式组合加工机床设计 - 副本
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该方案是孔系加工立式组合加工机床设计，本设计主要针对孔系加工立式组合加工机床的设计，设计的主要内容主要包括总体方案设计，通用部件选型设计，主轴箱结构设计，夹具结构设计等。本设计在调研、查阅文献资料的基础上，对以上内容做了详尽的分析与设计，在设计过程中，主要考虑了以下几点：
1．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先确定的工序进行加工的机床。因此，本设计重在选型设计，但针对传统的设计有自己的思想在里面，对一些不合理的结构或系统做了改动。
2．由于组合机床采用多刀加工，机床自动化程度高，因此在设计过程中，要考虑机床的再装备问题，即在使用过程中容易进行必要的改造。
3．组合机床应易于联成组合机床自动线，以适应大规模和自动化生产需求。
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中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 1 页 组合机床总体设计 合机床方案 合机床的制定方案制定的主要因素 一、 被加工零件的加工精度和加工工序 被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度，是 制定机床方案的主要依据。例如精度为 孔加工工序，不仅工步数较多（通常为 3 4个），而且对于不同尺寸的孔径，也须采取不同的工艺方法（镗或铰）。当孔与孔之间有较高的位置精度要求时，安排工艺应考虑在一个安装工位上对所有孔同时进行最终精加工。如果同一轴线上几个孔的同轴度要求较高时，其最后精加工应从一面进行。又如，为了加工精度为 面粗糙度 m 的孔，除采取提高机床原始制造精度和工件定位基准精度并减少夹压变形等一般措施外，机床须采取主轴高速、低进给量的加工方法，以使切削力尽量小，还须尽量消除主轴振动的影响，并确保稳定的小进给量（一般 f r）。为此，机床通常采用皮带传动的精镗头，主轴设卸载装置，进给采用液压增稳系统。又如加工精度为 径为 80- 150床一般采用立式刚性主轴结构，而不采用浮动主轴带导向加工。因为采用前、后导向加工，不仅机床结构复杂、庞大，还常因气缸孔间距较小而不便安置导向套，同时立式加工时，切屑也易落入下导向，造成导向精度早期走失，不利于保证加工精度。 采用刚性主轴结构方案时，必须根据被加工零件的材料、加工部队特点及加工精度要求来选择主轴结构型式及具体参数，以使主轴有足够的刚性及抗振性。还必须合理布置镗刀位置， 力求减少切削径向力在加工过程中产生的振动。当气缸体缸孔孔间距及平等度要用由单个精镗头组成的多轴机床结构方案，目的是各精镗头可单独调整位置。为提高机床工作过程中的稳定性，镗头应配置高精度动力力滑台，并把机床设计成 10 或 45 倾斜型式。 二、 被加工零件特点 被加工零件特点主要指零件的材料、硬度、加工部位的结构形状、零件 刚性、定位基准面的特点等。它们对机床工艺方案制定有着重要的影响。同样精度的孔，因材料、硬度的 不同，其工艺方案也不同，如钢件一般比铸件的加工工步多。加工薄壁易振的工件，安排工序时，必须考虑防止共振。加工箱体零件多层壁同轴线等直径孔，通常在一根镗杆上安装多个镗刀头进行镗削，退刀时，要求工件（夹具）“让刀”，镗刀头周向定位。 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 2 页 若工件刚性不足，安排工序就不能过于集中，以免因同时加工表面多造成工件受力大，振动及发热变形而影响加工精度。 还必须十分重视被加工零件在组合机床加工前所完成的工序及毛坯或半成品质量，对加工余量很大或铸造质量较差的零件应安排预加工工序。 被加工零件的特点在很大程度上决定了机床采取的配置 形式。一般来说，孔中心线与定位基面平行且需由一面或几面加工的箱体件宜采用卧式机床；立工机床适宜加工定位基面是水平的且被加工孔与基面相垂直的工件，而不适宜加工安装不方便或高度较大的细长工件。对在型箱体件，采用单工位机床加工较适宜；而中小型零件则多采用多工位机床加工。 三、 被加工零件的生产批量 零件的生产批量是决定采用单工位、多工位或自动线，还是按中小批生产特点设计组合机床的重要因素。有时从工件外形及轮廓尺寸看，本来可以采取单工位固定式夹具的机床配置形式，但由于生产批量较大，就不得不采取多工位的机床方案以使装卸工件 时间与机动时间重合。 被加工零件的生产批量越大，工序安排一般趋于分散。而且，其粗、半精、精加工庆分别在不同机床上完成。 对于中小批量生产情况 ,则要力求减少机床台数，此时应将工序尽量集中在一台（多工位）或多数几台机床上加工，以提高机床利用率。 四、 机床使用条件 (1) 车间布置情况 车间内零件输送滚道的高度将直接影响机床装料高度。当工件输送滚道穿过机床时，机床应设计成通过式，且配置不能超过三面；同时，装卸工件只能推进拉出，机床通常不能安置中间导向（采取特殊机构时除外）。如果车间面积有限，则要限制机床轮廓尺寸 。有的机床安装在楼上，则对机床单位面积重量有严格要求。此外，生产线的工艺流程方向，机床在车间的安装位置等也对机床配置方案有一定影响。 (2) 工艺间的联系 工件到组合机床加工前，其毛坯或半成品必须达到一定要求，否则，会造成工件在机床夹具上定位和夹紧不可靠，甚至造成刀具损坏，或者不能保证要求的加工精度。如果在组合机床上加工以后，还要转到其他机床上加工，而工件没有预先加工出保证精度的有关定位基面，那么组合机床应考虑为下道工序加工出定位基面。 (3) 使用厂的技术能力和自然条件 如果使用厂没有相当能力的工具车 间，制造、刃磨复杂刀具有困难，则制定方案时，就避免采用此类刀具，必要时，可增加机床工位，以便采用一般刀具分散加工。 若使用厂处于火热地区，车间温度偏高，使用液压传动机床往往造成工 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 3 页 作性能不稳定，则可选用配置机械动力部件的机床。 析被加工工件 被加工工件的各部分尺寸如下图所示 (图 1 从图中可知，该电动机为地脚式安装。安装孔直径 d=12精度没有具体要求，按一般加工情况即可。 定本设计的机床方案 根据以上各考虑因素，可制定出本设计的组合机床的配置型式，大致方案如下图所示（ 图 1: 从（图 1可知，本设计中，采用单工位配置型式的组合机床，具有固定式夹具，这类机床可达到的加工精度最高。对于精加工的机床的夹具公差，一般取被加工零件公差的 1/3 1/5；对粗加工机床，由于其他因素的影响，其夹具精度也不可太低。这种机床加工零件的位置精度为： 1 钻孔位置精度 指孔与孔或孔与基准面间的相关位置精度。通常，采用固定式导向能达 严格要求机床主轴和夹具导向的同轴度，减少刀具与导向间隙，导向 尽量靠近工件等，可达 采用与夹具以定位销定位的活动活动钻模板时，精度可达 2 其孔中心距对基面或孔相对另一孔中心线的垂直度通常可达 m /100 定切削用量及选择刀具 据工件的材料及加工孔直径确定切削用量 已知工件材料为 屈服强度 s 230b=450炭量 C=硬度为 175。 则，查手册可知，选用高速钢主要麻花钻钻削时，切削速度 v=20m/f=r 定切削力、切削转矩、切削功率及刀具耐用度 一、切削力 F、切削转矩 M、切削功率 P、刀具耐用度 0 . 8 0 . 626F D f H B (11 . 9 0 . 8 0 . 610M D f H B (1 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 4 页 图 1系列笼型三相异步电动机（机座号 132M） 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 5 页 1 2 3 4 5 6 7图 1式组合机床及其组成部分 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 6 页 9740 (10 . 2 50 . 5 5 1 . 39600() f H B(1式中： F 切削轴向力，； D 钻头直径， F 每转进给量， mm/r； M 切削转矩， N P 切削功率， T 刀具耐用度， V 切削速度， m/常根据钻孔深度 L 考虑修正系数 Kv，v= 零 件的布氏硬度值。通常给出一个范围，如 于公式 ( (最大值，对公式 (最大硬度值减去硬度偏差值的 1/3。 二、求 F、 M、 T、 已知钻头直径 D=12度 深 L=20 解： 由前可知： v=20m/f=r 由 L/D=27/12=表得 则： 2 0 / m i v v 知： 0 . 8 0 . 626F D f H B=1597 N 由公式 (1知： 1 . 9 0 . 8 0 . 610M D f H B 6265 N m 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 7 页 由公式 (1知： 0 . 3 4 19740 公式 (1知： 0 . 2 50 . 5 5 1 . 39600() f H B 11282 88 h 8 h 组合机床通常要求切削用量的选择使刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于 8h，则根据计算结果可知， 选择的切削用量符合要求。 具的选择 根据以上计算数据，可选择锥直柄长麻花钻 12 直径 d =12长度 l =215作长度 1l 134 步确定主轴及传动轴直径 根据加工对象可知，多轴箱上各刀具主轴的轴向切削力 多轴加工总的轴向力 F ： 4 4 1 5 9 7 6 3 8 8 F F N 此值可作为选择进给动力滑台及夹具设计的依据。 当确定了切削转矩 可根据扭转刚度初定出主轴及传动轴直径，计算公式为： 4d B M （ (1式中： M 切削转矩， B 系数，根据主轴或传动轴在 则： 1 主轴 : 主轴允许最大扭转角为 1 /2 m，则 B= 主 d 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 8 页 2 传动轴： 传动轴允许最大扭转角为 11/2 m，则 B=d 图一卡 加工零件工序图 一、被加工零件工序图的作用及内容 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。图上就表示出： (1) 被加工零件的形状和轮廓尺寸及与本机床设计有关的部位的结构开关及尺寸。尤其是当须要设置中间导向套时，应表示出零件 内部的肋、壁布置及有关结构的开关和尺寸，以便检查工件、夹具、刀具是否发生干涉。 (2) 加工用定位基准、夹压部位及夹压方向。以便依此进行夹具的定位支承（包括辅助定位支承）、限位、夹紧、导向装置的设计。 (3) 本道工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形状位置尺寸精度及技术要求，还包括本道工序对前道工序提出的要求（主要指定位基准）。 (4) 必要的文字说明。如被加工零件编号、名称、材料、硬度、重量、及加工部位的余量等。 二、零件工序图如下所示（图 1 工示意图 一、 加工示意图的作用和内容 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，机床的工作过程及工作循环等。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 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 9 页 图 1加工零件工序图 是刀具、辅具、夹具、多轴箱、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、刀具及试车的主要依据。其内容为： (1)应反映机床的加工方法、加工条件及加工过程。 (2)根据加工部位特点及加工要求，决定刀具类型、数量、结构、尺寸（直径和长度），包括镗削加工时镗杆的直径和长度。 (3)决定主轴的类型、规格尺寸及外伸长度。 (4)选择标准或设计专用的接杆、浮动卡头、导向装置、攻丝靠模装置、刀杆托架等，并决定它们的结构、参数和尺寸。 (5)标明主轴、接杆（卡头）、夹具（导向）、与工件之间的联系尺寸、配合及精度。 (6)根据机床要求的生产率及刀具、材料特点等，合理确定并标注各主轴的切削刀具。 (7)决定机床动力部件的工作循环及工作行程。 二、 向装置的选择 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 10 页 在组合机床加工孔时，工件 的尺寸、位置精度主要取决于夹具导向。因此，正确选择导向类型、参数、精度，不但是绘制加工示意图必须解决的问题，也是设计组合机床不可忽视的重要内容。 导向通常分为两类：一类是刀具导向部分与夹具导套之间既有相对移动又有相对转动的第一类导向，或称固定式导向。另一类是刀具导向部分与夹具导套之间只有相对移动而无相对转动的第二类导向，或称旋转式导向。 通常依据刀具导向部分直径 d 和刀具转速 n 折算出导向的线速度( / m i n )1000 v m,再结合加工部位尺寸精度、工艺方法及刀具的具体工作条件来选择导 向类型、型式和结构。 由于： 1000 m/据第一类导向（固定式导向）的允许线速度 20v m/因此，此处选择第一类导向比较合适。 具体型式及参数如下图所示（图）： 图中： 2 4)d=(2 4) 12=24 48 5 1 1.5)d=(1 12=12 18 5 d 12D 22H7/ 31H7/三、主轴类型、直径及外伸尺寸的确定 主轴直径的确定可根据如下经验公式： 4 / 1 0 0d B M (1 / M (1 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 11 页 图 1导向装置 式中： d 主轴直径， M 轴所传递的转矩， N 轴的抗扭截面模数， 实心轴 d ； 许用剪应力（ N/ 45 钢的 N/ B 系数。当材料的剪切弹性模数 G=104 N/， 下： 轴类型 刚性主轴 非刚性主轴 传动轴 （ m） 1/4 1/2 1 B 设计中，采用的是非刚性主轴，则 B= 已知 M=22650N ： 4 6 2 6 5 / 1 0 0 1 7 . 4d B m m 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 12 页 取 20d 336265/0 . 26265 3 . 9 2 / 3 1 /0 . 2 2 0 M W m m N m 轴符合要求。 主轴由于受轴向力较大，则主轴类型定为：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，因此推力球轴承只须在主轴前端安排即可。 考虑到具体的结构情况，选择长主轴，主轴的外伸尺寸为： 1/ 3 0 / 2 0D d m m m m； 115L 四、接杆的选择 根据主轴的外伸尺寸1/ 3 0 / 2 0D d m m m m，莫氏圆锥号 =1,则选用2 型接杆。 五、 确定动力部件的工作循环及工作行程 (1) 工作进给的长度 与刀具切入长度 2之和。切入长度 10之间选择，误差大时取大值。取 出长度 d/3+(3 8)+(3 8),取 12： 0+8+12=40虑到具体结构问题，取 0 (2) 快速退回长度等 于快速引进与工作进给长度之和。用类比法取快速引进长度为 75： 5+55=1303) 动力部件总行程长度 除应保证要求的工作循环工作行程（快速引进工作进给 =快速退回）外，还要考虑装卸和高速刀具方便，即考虑前、后备量。 前备量是指因刀具磨损或补偿制造、安装误差，动力部件尚可向前调节的距离。后备量是指考虑刀具从接杆中或接杆连同刀具一起从主轴孔中取出所需要的轴向距离。理想情况是保证刀具退离夹具导套外端面的距离大于接杆插入主轴孔内的长度。 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 13 页 图 1加工示意图 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 14 页 因此，动力部件的总行程为快退行程长度与前后备量之和。取前备量=20备量 100： 总行程 L=20+100+130=250、 绘制加工示意图（如图 1 床联系尺寸图 一、 联系尺寸图的作用及内容 一般来说，组合机床是由标准的通用部件动力滑台、动力箱、各种工艺切削头、侧底座、立柱、立柱底座及中间底座加上专用部件多轴箱、刀、辅具系统、夹具，液、电、冷却、润滑、排屑系统组合装配而成。联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配联系和运动关系 ，以检验机床各部件相对位置及尺寸联系是否满足加工要求；通用部件的选择是否合适；并为进一步开展多轴箱、夹具等专用部件、零件的设计提供依据。联系尺寸图也可看成是简化的机床总图，它表示机床的配置型式及总体布局。 联系尺寸图的主要内容如下： (1) 以适当数量的视图（一般为主、左、右视图）按同一比例画出机床各主要组成部件的外形轮廓及相关位置，表明机床的配置型式及总体布局、主视图的选择应与机床实际加工状态一致。 (2) 图上就尽量减少不必要的线条及尺寸。但反映各部件的联系尺寸、专用部件的主要轮廓尺寸、运动部件的极限位 置及行程尺寸，必须完整齐全。至于各部件的详细结构不必画出，留在具体设计部件时完成。 (3) 为便于开展部件设计，联系尺寸图上应标注通用部件的规格代号，电动机型号、功率及转速，并注明机床部件的分组情况及总行程。 二、 机床各部件的选用 (1) 影响动力部件选择的主要因素： a. 切削功率 4 0 . 3 1 4 1 . 3 6 4切 进给力 1 5 9 7 4 6 3 8 8 FN c. 进给速度 1 0 6 / m i nfV m 行程 总行程长度 250L (2) 动力滑台的选择 根据以上各点，可作如下选择：动力滑台选用液压滑台，型号为 1 台面宽度 250大进给力 8000N，工进速度 32 800mm/移动速度12m/ 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 15 页 (3) 动力箱的选择 动力箱规格要与滑台匹配，其驱动功率主要依据多轴箱所需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，可按下列简化公式进行估算： /切 削多 轴 箱 (1式中： 消耗于各主轴的切削功率总和，单位为 多轴箱的传动功率，加工黑色金属时取 工有色金属时取 轴箱多、传动复杂时取小值，反之取大值。 则： 动力箱电动机功率 0 . 3 1 4 4 / 0 . 8 5 1 . 2 4动 N k N 动力箱，电动机型号11 0 0 4Y L 325L 动机转速 1420r/出轴转速 785r/ (4) 与动力滑台配套的附属部件、支承部件的选择 查手册，与动力滑台配套的附属部件、支承部件的型号如下所示： 导轨防护装置 1柱 15 立柱侧底座 1、 机床联系尺寸图的绘制 (如附录 1) 合机床生产率计算卡 一、 机床生产率的计算 (1) 机床理想生产率可按下列公式计算 60 / 单 （件时） (1辅单 机T t t（分） (1式中： 单T 单件工时。 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 16 页 机 12/ 工分 1 分 2机 t L S L S t(1( ) /移辅 快 装 卸快 进 快 退 快 装 卸 t t t v t(1式中： 12和 分别为刀具第一工作进给和第二进给的行程长度， 分 1 分 2和 分别为动力头第一工作进给和第二工作进给的每分钟进给量， mm/ 工t 当加工沉孔时动力头在死挡铁上停留时间， 也就是考虑刀具在终点无进给状态下旋转 5 快 进L、快 退L 动力头快进和快退行程长度， m； 快v 动力头快速行程速度，一般在 0m 围； 移t 工作台的回转或移动时间。组合机床研究所通用回转工作台每转一个工位时间为 3到 8秒； 装 卸t 工件装卸、定位、夹紧以及清除定位基面切屑时间。它取决于工件大小、装卸方便性及操作人员的熟练程度等。一般为 (2) 机床实际生产率 1 负1 式中： 负 机床负荷率（单面机床主轴数小于 15时取负 二、 机床生产率计算卡如下所示： 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 17 页 表： 被加工零件 图号 名称 电动机底座 材料 序名称 钻孔 序号 工步名称 被加工零件数（个） 加工直径（ 加工长度（ 工作行程（ 切削速度（ m/ 装入工件 1 工件定位、夹紧 10 动力部件快进 75 动力部件工进 19 27 55 20 死挡铁停留 动力部件快退 130 松开工件 10 卸下工件 备注 本机床装卸时间取为 1 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 18 页 续表 被加工零件 毛坯种类 铸钢 毛坯重量 硬度 25序号 序号 工步名称 每分钟转速（ r/ 每转进给量（ mm/r） 每分钟进给量（ mm/ 工时（ 机动时间 辅助时间 共计 装入工件 工件定位、夹紧 动力部件快进 12000 动力部件工进 530 06 死挡铁停留 动力部件快退 12000 0 0108 松开工件 0 002 卸下工件 0 5 备注 单件总工时 床实际生产率 机床理想生产率 负荷率 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 19 页 （ 1） 理想生产率 根据机床生产率计算卡，计算机床的单件工时： 5 5 7 5 1 3 00 . 0 2 11 0 6 1 2 0 0 01 . 5 5 6603 8 . 5 6 ( / )1 . 5 5 6辅单 机分件 时 T t 2） 实际生产率 一般情 况下，单班制生产的全年工时总数 2350年生产纲领56000件： 1 / 5 6 0 0 0 / 2 3 5 02 3 . 8 3 ( / )件 时Q A k （ 3） 机床负荷率 1 / 2 3 . 8 3 / 3 8 . 5 6 6 1 . 8 % 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 20 页 2 多轴箱的设计 轴箱材料的选择 大型通用多轴箱箱体类零件采用灰尘铸铁材料，箱体用牌号为 后盖用牌号为 轴箱轮廓尺寸的确定 标准的通用钻削类多轴箱的厚度有两种尺寸规格，卧式为 325式为 340体厚度为 180于立式的多轴箱前盖，兼作油池，加厚为70型后盖厚度为 90总厚度为 180+70+90=340 多轴箱宽度 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： 12B b b （ 2 11H h h b （ 2 式中： b 工 件在宽度方向相距最远的两孔距离， 1b 最边缘主轴中心距箱外壁的距离， h 工件在高度方向相距最远的两孔距离， 1h 最低主轴高度。 通常： 1 8 5 1 4 0h m m，取 1h 111 1 7 0 1 0 0b m m，取 1b 92 则：可求出多轴箱轮廓尺寸为： 12 2 1 6 2 9 2 4 0 0 B b b m 7 8 1 1 1 9 2 3 8 1 H h h b m 多轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定多轴箱轮廓尺寸为 4 0 0 4 0 0 B H m m m m。 类零件的选用 削类主轴 按支承型式不同可分为三种： a. 滚锥主轴 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 21 页 b. 滚珠主轴 c. 滚针主轴 此设计中，考虑到受轴向力比较大，所以选用滚珠主轴，用推力球轴承承受轴向力， 深沟球轴承承受径向力。 动轴 按其用途和支承型式不同，有以下六种： a. 圆锥滚子轴承传动轴 b. 滚针轴承传动轴 c. 埋头式传动轴 d. 手柄轴 e. 油泵传动轴 f. 攻丝用蜗杆轴 的材料 a. 主轴材料，一般为 40处理 b. 传动轴的材料一般为 45钢，调质处理 轮型式的选择 通用齿轮有三种，即传动齿轮、动力箱齿轮、电动机齿轮。材料均采用45钢，热处理为齿轮高频淬火 动力箱齿轮有 度为 84 度为 44当采用 90 计计算 制多轴箱设计原始依据图 从前述已知： a. 多轴箱轮廓尺寸为 4 0 0 4 0 0m m m m； b. 工件轮廓尺寸及各孔位置尺寸（如图 2 1）； c. 工件与多轴箱相对位置尺寸（如图 2 1）。 根据这些数据可编制出多轴箱设计原始依据图，见图 3 1所示和附表 如下。 附表： (1) 被加工零件 名称：电动机底座 材料： 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 22 页 硬度： 2) 主轴外伸尺寸及切削用量 主轴外伸尺寸 115削速度 :v=20r/给速度： f=r (3) 动力部件 1 2 5 型动力箱，电动机型号为 11 0 0 4 2Y L B，功率 为 P=力箱输出轴转速 7 8 5 / m i 速 n=1420r/出轴距箱底面距离为 表 2号 工序内容 加工直径 主轴直径 主轴外伸尺寸 L 115mm v (m/ n (r/ f (r) 1 、2 、3、 4 钻 12 20 / 1 3 0 / 2 0 20 530 06 轴结构型式的选择 主轴结构型式由零件加工工艺决定，并应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，进行钻削加工的主轴，轴向切削力较大，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排即可。即选用前述的滚珠主轴。 另外，主轴选择长主轴，其轴头内孔较长 ，可增大与刀具尾部连接的接触面，因而增强刀具与主轴的连接刚度，减少刀具前端下垂。用标准导套导向。 动系统的设计计算 一、 对传动系统的一般要求 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。当齿轮啮合中心距不符合标准时，可用变位齿轮或略变传动比的方法解决。 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 23 页 图 2(2) 一般情况下，尽量不采用主轴带动主 轴的方案，因为这会增加主动主轴的负荷。如遇到主轴分布密集而切削负荷又不大时，为了减少中间轴，也可用一根主轴带 1 (3) 为使结构紧凑，多轴箱体内的齿轮传动副的最佳传动比为 多轴箱后盖内的 第 轮，根据需要，其传动比可以取大些，但一般不超过 (4) 根据转速与转矩成反比的道理，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；这样可使传动链前面几根轴、齿轮等在较高转速下工作，结构可小些。组合机床 多轴箱的传动和结构与普通机床差异较大，其一是由于传动链较短，难分前后，另外，经常是一中间传动轴带多根主轴。所以，合理安排结构往往成为设计的主要矛盾。如为了使主轴上的齿轮不过大，最后一级经常采用升速传动。 (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 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 24 页 轴的扭转变形。 (6) 齿轮排数可按下面方法安排： a. 不同轴上齿轮不相碰，可放在箱体内同一排上。 b. 不同轴上齿轮与轴或轴套不相碰，可放在箱体内不同排上。 c. 齿轮与轴相碰，可放在后盖内。 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。 二、 主轴分布类型 根据加工零件的孔的位置，可将其分布类型定为同心圆分布。如图 2 2所示： 三、 传动系统设计 (1) 传动方案的确定（如图 2示） (2) 已知各主轴转速及驱动轴到主轴之间的传动比 1 2 3 4 5 3 0 / m i n n n n n 0 7 8 5 / m in) 各主轴传动比 0 1 2 3 4 5 3 0 / 7 8 5 1 / 1 . 4 8、 、 、 2 主轴分布类型 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 25 页 (4) 驱动轴到主 轴的中心距 221 0 2 0 1 0 8 1 3 . 5 1 0 8 . 8 4 A A m m 223 0 4 0 1 0 8 1 3 . 5 1 9 6 . 7 8 5 A A m m (5) 各传动比的分配 因为要求主轴上齿轮不过大，所以最后一对齿轮取升速。 1 3 1 2 3 4 1 、 、 、 到传动轴 13的传动为降速，由上得： 0 1 3 1 / 2 7 ： 0 1 2 1 / 1 6 1 2 1 3 1 / 1 i(6) 确定中间轴 12的位置，配 12轴与 2/ 考虑结构简单和紧凑，定 12轴的位置在多轴箱的中心位置，即离底面 距离为 200 则 12轴与 O 轴的中心距为： 1 7 5 0 5R 齿轮模数为 3，则： 0 1 20 1 20 1 2 0 1 23 ( )7 5 . 525 0 . 3 3/ 1 / 1 . 3 4 6又 z 0122128 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 26 页 图 2动方案 从计算结果可知， 0z =21符合驱动轴上齿轮齿数的限制，即驱动轴齿轮的齿数为： 21 26z 。 (7) 确定中间轴 13的位置，并配轴 13与轴 12联接的各对齿轮。 取 : 模数 m=3 12 25 1 2 1 31 3 1 2 3 4/ 1 / 1 、 、 、 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 27 页 1 2 1 2 3 4 1 2 1 3 41 2 1 3 4222 / 21 . 5 ( 2 )8 9 1 0 8140R z z z mz z 、 、 、解之： 1 2 3 412 1813 2820、 、 、则： 1 2 3 41 2 5 41 3 8 460d m md m md m m、 、 、根据中间传动轴和四根主轴的位置，可通过作图的方法确定 13 轴的具体位置，如图 2 (8) 验算各主轴转速 1 2 3 42 1 1 8 2 87852 8 2 8 2 05 2 9 . 9 / m i 、 、 、 (9) 用中间传动轴 12兼作调整手柄轴，其转速如下： 12217 8 5 5 8 8 . 7 5 / m i 轴 12转速较高，操作省力，位置适当，可满足使用要求。 (10) 叶片泵的选择 采用 叶片液压泵，由传动轴 13 经一对齿轮13 14/8/24传动。其中，14 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 28 页 142 1 1 8 2 87852 8 2 8 2 44 4 1 . 5 6 / m i 在 400转速范围内，满足要求。 四、多轴箱坐标计算 (1) 加工基准坐标架的选择及确定各主轴坐标 为了便于多轴箱体的加工，将基准坐标架原点选在定位销孔上，如下图 所示：（图 2 图 2工基准坐标 则可根据多轴箱设计原始依据图，在基准坐标 下表所示： 表 2销 10销 1轴 2轴 3轴 4轴 10 350 0 283 81 67 81 67 259 283 259 175 94 5 (2) 中间轴 12的坐标的确定 如前所述， 12轴位于多轴箱的中心位置， 则其坐标为： 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 29 页 12122 0 0 2 5 1 7 52 0 0 3 0 1 7 0X m mY m m (3) 传动轴 13131313传动轴 13属于与二轴定距的传动轴坐标计算，传动轴与二轴定距，即 在一传动轴上用两对齿轮分别带动两已知轴，其坐标可根据两已知轴的坐标和两对齿轮啮合的中心距计算求得（如图 2 图 2标计算 图中， O、 A 为已知轴， 3。 中心距。 通过 A（用 垂线 ，垂足为 C， C 点坐标值（ u,v）。 轴上的投影长度为 足 的距离 x 、 u、 v、 图 2： x=u+ y= (2u、 v、 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 30 页 由图可知 22L a b （ 2 221h R d （ 2 中： 2 2 22 1 12 c o L R L （ 2 2 2 21212212)2R L L （ 2 中： 1/ c o (2代入上式得： 2 2 212221221 ()2R L L(2由 和 相似得： / / /d L v b u a (2, /u d a L v d b L (2又由于 和 相似得： / 1 / 2 /h L x b x a (21/x (22/x (2计算有： 221 0 8 8 9 1 3 9 . 9 4 6L m m 221 6 9 7 2( 1 3 9 . 9 4 6 )2 3 9 . 9 4 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 31 页 221226 9 6 8 . 4 /6 8 . 4 6 1 1 0 d a /6 8 . 4 6 1 8 d a 1/8 . 6 1 6 8 h b 2/8 . 6 1 6 1 0 h a 15 2 . 8 3 2 5 . 4 7 u 24 3 . 5 3 8 6 . 6 4 v 另外三根轴的计算方法同上，由 于对称，其结果一样。 中国矿业大学 2007 届本科生毕业设计 第 32 页 则这四根轴的坐标为： 13 3 1 1 2 1 7 5 4 7 . 3 5 3 2
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