普通钻床改造为多轴钻床

1、重庆邮电大学移通学院本科毕业设计（论文）编 号：_审定成绩：_ 毕 业 设 计 （论 文） 设计（论文）题目:_ 普通钻床改造为多轴钻床_ _单 位（系别）：_ _学 生 姓 名：_ _专 业：_ _班 级：_学 号：_指 导 教 师：_ _答辩组负责人：_ _填表时间： 20 年 月重庆邮电大学移通学院教务处制重庆邮电大学移通学院毕业设计(论文)任务书设计(论文)题目 普通钻床改造为多轴钻床 学生姓名 系别 专业 班级 指导教师 职称 联系电话 教师单位 下任务日期_ 20年_ _月_ _日 主 要 研 究 内 容 、 方 法 和 要 求一、 要在一批零件上分别加工4-7孔，普通立式钻床效率

2、低，现将普通立式钻床改造成多轴钻床。二、 本设计的主要要求是：多轴箱拆装组合灵活、方便、快速、重量轻。三、 本设计的主要内容是：1多轴箱齿轮传动方案设计；2、多轴箱内齿轮设计；3多轴箱内轴结构设计；四、 根据设计结果完成论文。五、 本设计的原始参数是：1、工件尺寸为140(长)120（宽）5（高）；2、工件硬度HB170-240HBS；3、4-7尺寸精度为IT13。 进 度 计 划一、2016年1月20日前完成开题报告二、2016年寒假查阅相关资料，完成方案的确定、初步计算、元件的选取等。三、2016年4月10日前，完成有关计算，多轴箱零件设计等。四、2016年4月28日前，论文初稿完成 主

3、要 参 考 文 献1 成大先.机械设计手册M.北京：化学工业出版社，2008.2 中国机械工业学会热处理学.热处理手册M.北京：机械工业出版社，20133 方昆凡.公差与配合实用手册M. 北京：机械工业出版社，20124 曾正明.机械工程材料手册M. 北京：机械工业出版社，2010指导教师签字： 2016 年 1 月 4 日教研室主任签字： 2016 年 1 月 8 日备注：此任务书由指导教师填写，并于毕业设计(论文)开始前下达给学生。II摘 要本设计是关于普通钻床改造为多轴钻床的设计。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。

4、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。多轴钻床的实现主要是由于有多轴变速箱的存在才得以实现的，多轴钻床的发展也是为了适应这种快速发展的社会，以及高需求的生产力所实现的。多轴钻床的工作主要是主轴旋转带动多轴器中的其他轴转动，来实现整个多轴钻床的 工作的。多轴器结构由齿轮箱配合万向节头所组成，万向节是可活动的轴件，所以在限定范围内可以左右移动。在调整加多轴钻头 时，箱内有一个主动轮和多个从动轮，主动轮与电机联结，将动力传给多个从动轮，从动轮再驱动钻头对工件进行加工。多轴钻床的工作原理及其应用行业多轴加工生产效率高，投资少，生产准备周期短

5、，产品改型时设备歡少。而且 随着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。【关键词】多轴钻床 生产效率 多轴箱ABSTRACTThe design is about reconstructing the ordinary drill to a multiple drill. The ordinary drill is a single drill. It will improve its productive efficiency, shorten its processing time if assembled a multiple spindle case o

6、n. 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.Have rea

7、lized the development of the existence of the realization of multi axis drilling machine is mainly due to the multi axis gearbox was able to achieve multi axis drilling machine is to adapt to the rapid development of society, and high demand of productivity. Multi axis drilling machine main spindle

8、is driven by the rotation of the shaft is the other shaft to rotate to realize the multi axis drilling machine work. Multi axis device structure is composed of a gear box is matched with the universal joint, universal section is movable shaft parts, so in a limited range around mobile. In the adjust

9、ment of gado drill shaft inside a driving wheel and a driven wheel, a driving wheel and a motor connection, will power to a plurality of driven wheel, the driven Wheel to drive the drill machining of a workpiece. Multi axis drilling machine working principle and application of industry multi axis ma

10、chining high production efficiency, less investment, production preparation cycle is short, less equipment Huan modified products. And with the development of the technology of numerical control of our country, the scope of multi axis machining will be more and more widely, processing efficiency wil

11、l also continue to improve.【Key words】 multiple drill productive efficiency multiple spindle headsIV目 录第一章 绪论- 1 -第一节 多轴加工应用- 1 -一、多轴加工优势- 1 -第二节 多轴加工的设备- 1 -一、多轴头- 2 -二、多轴箱- 2 -三、多轴钻床- 3 -四、自动更换主轴箱机床- 3 -第三节 多轴加工趋势- 4 -第二章 普通钻床改造为多轴钻床- 5 -第一节 多轴钻床加工工件- 5 -第二节 普通立式钻床的选型- 5 -一、计算所需电功率- 5 -二、钻床的确定- 6

12、-第三章 多轴齿轮传动箱的设计- 8 -第一节 设计前的工作- 8 -第二节 传动系统的设计与计算- 9 -第四章 多轴箱的结构设计与零部件的绘制- 15 -第一节 箱盖、箱体和中间板结构- 15 -第二节 多轴箱轴的设计- 15 -一、主动轴的设计- 15 -二、惰轮轴的设计- 20 -三、工作轴的设计- 25 -第三节 轴坐标计算- 30 -第五章 导向装置及接杆刀具- 31 -第一节 导向装置组成- 31 -第二节 接杆刀具- 31 -V总 结- 32 -致 谢- 33 -参考文献- 34 -附 录- 35 -一、英文原文- 35 -二、英文翻译- 38 -三、工程设计图纸- 41 -V

13、I第一章 绪论第1节 多轴加工应用据统计显示，一般在车间里普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的15%。其余时间均被看图、装卸工件、调换刀具、操作机床、测量 以及清除铁屑这些环节占用。数控机床虽然好，性能能提高85%，但是数控机床购置费用大，花费高。有些情况下，哪怕生产率高，可是在加工相同的零件，相比较之下，数控机床的成本不一定就会比普通机床低。所以得更多的减少加工所用的时间。不一样的加工方法有一样的特点，就钻削加工来说，多轴加工就是一种花费比较少少的资金来提高生产率的有效方法。一、多轴加工优势虽然不可调式多轴头在自动线中很早就已经在运用了，可是只局限在大批量的生产。即使采用可调式多轴头

14、增加了使用的范围，还是远不能满足一些批量小，孔型复杂的一些要求。特别是近代发展迅猛，很多大型多轴加工出现，其复杂的多轴更是让人眼前一亮。例如原子能发电站中大型冷凝器水冷壁管板有15000个20孔，如果换做摇臂钻床来加工这零件，单单钻孔的时间与锪沉头孔的时间就要耗费842.5小时，除此之外还要划线消耗工时151小时。要是换做一台数控八轴落地钻床加工，钻锪孔只要171.6小时，划线也简单，只要1.9小时。用钻床加工，利用数控控制的二个坐标轴，然后使刀具精准的对准加工零件的位置。由此可以看出，与多轴加工相结合，不仅仅可以提高加工范围，还可以提高精度的基础上地提高工效，高效的生产出原来很难加工的零件。

15、比如有的人指出大型高速柴油机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，这些加工耗时算下来平均可减少20%的时间。而1975年法国巴黎机床展览会同样也展现出了多轴加工的使用会越来越多这一潮流。多轴加工必将推动工业的进步。第二节 多轴加工的设备所谓的多轴加工是指零件在加工过程中在一次进给中同时加工多个孔或者在很多一样的或不一样的工件上各自加工一个孔。用这种方法不单单可以减少切削的时间，提高加工工件的精度，大幅度的缩短装夹或定位的时间，而且在数控机床中不用计算相应的坐标位置，减少字块数而简化编程。它可以采用下面的一些设备来加工工件：

16、立钻或摇臂钻上装多轴头、多轴钻床、多轴组合机床心及自动更换主轴箱机床。甚至还能使用二个能自动调节轴距的主轴或多轴箱，配合数控工作台纵横二个方向的运动，从而可以加工各种圆形或椭圆形孔组的工序。下面就这方面的状况作一个简单介绍。一、多轴头从传动方式来讲主要有两种，一种是齿轮传动，另外一种是万向联轴节传动。这些我们基本都清楚，齿轮传动的特点效率高，结构简单，而万向联轴节方便调整轴距。多轴头从结构来讲也有两种，一种可调式，一种不可调式。不可调式轴距是不能改变的，大多采用的齿轮传动形式，只适用于大批量生产工件。为了更好的加工更多类型的工件，因而出现了可调式的多轴头，这样的可调式多轴头在一定范围里能调整轴

17、距。它主要装在有万向二种。一是万向轴式:这个具有对准装置的主轴。而主轴装在可调支架里面，可调支架可以在壳体的T形槽中运动，而且能在对准的位置用螺栓来将其固定。二是具有公差的圆柱形主轴套。主轴套的固定在与式件孔型相同的模板中。前者普遍用于批量小且孔组是规则分布的工件（如孔组分布在不同直径的圆周上）。后者适用于批量较大式中小批量的轮番生产中，特点是具有较好的刚性，具有很高的孔距精度，但对于孔型的不同就需要不一样的模板。也可以将多轴头安装在立钻式摇臂钻床上，加工时就按照原来的加工方法。这种多轴加工方法，其钻孔的效率、加工范围跟精度有些缺陷存在，所以日常生产使用并不广。二、多轴箱跟多轴头的生产一样，多

18、轴箱也是按照标准部件一样来生产。美国Secto公司生产的标准齿轮箱和多轴箱等设计的不可调式多轴箱。高达32中不同的规格，可加工面积范围从300300毫米到6001050毫米，光是工作轴就有60根之多，动力方面上达到了22.5千瓦。而Romai工厂生产的一种可调多轴箱。其特点是调整容易，只需要先将齿轮调整到靠近孔型的地方，然后把和它联接在一起的可调轴移动到相应的地方。所以这种结构只需改变模板，就能达到在一定范围内改变孔型的目的，达到的孔距比普通多轴箱更小。配合使用多轴箱或多轴头的组合机床很适用于大中批量工件的生产。为了加工出来的工件更符合标准，有必要考虑一些要求：工件装夹简单，要有充足的冷却液冲

19、走铁屑。夹具刚性要好，以免工作时变形，分度定位的位置要正确。确保精度。使用二组刀具的可能性，一组加工工作，另一组刃磨与调整，从而减少换刀停机的时间。所用的刀具质量要符合标准，随时查看刀具是否变钝，钻头要机磨。尺寸超差时能马上发现问题。三、多轴钻床这种钻床是能满足多轴加工的钻床。比如导向、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大部分都具有液压进给系统。那些钻床工作循环都是自动的，比如工进、清除铁屑等。我们应知道的是，大部分钻床具有单独的变速机构，这种机构可以加工一组孔里面不同的孔径，生产上就方便快捷多了。四、自动更换主轴箱机床 这种机床的出现解决了小批量生产的要求，顺应而生出现

20、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最上面是回转式的主轴箱库，装备多个不可调主轴箱。纵横配线盘工作之前先编好工作程序，让对应的主轴箱进入加工位置，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。如果要换其他的加工对象，只需调换悬挂的主轴箱，就能达到加工的目的。多轴转塔机床转塔上配备着几个不可调或万向联轴节主轴箱，结构简单。转塔可以自动转位，夹紧加工的工件，主要作用是进给运动。工作台的回转，工件的多个面都可以根据需要进行相应的加工。因为转塔不要太大，所以转塔的工位数一般不会超过46个。且主轴箱也不宜过大。遇到加工工件外形大且工序复杂时，自动更换主

21、轴箱机床就更合适了。自动更换主轴箱组合机床由自动线或组合机床中的标准部件组成。不可调多轴箱跟动力箱全部装配在底座上，整个装置紧固在进给系统的溜板上，随着主轴箱库转动。主轴箱库转动与进给动作都按标准子程序工作。更换主轴箱需要的时间很短。分度回转工作台上放着夹紧的加工工件，方便加工需要加工的任何一个面。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有很多的孔，数量之和多达15000个，壁管板与支撑板是相互连接着的，加工时在一个工作台进行加工。孔径为20毫米，孔深为180毫米。钻头采用麻花钻

22、，冷却液可直达流入切削区，方便工作时排屑，利于工件的加工。钻尖磨成90。自动定心。相比普通的麻花钻，这种钻头更耐用，进给量更大。而且为了减少加工所耗的时间，一般都以8轴数控落地加工。第三节 多轴加工趋势多轴钻床最早出现在日本，后来由台湾传入大陆。时至今日已有20多年时间了。因为钻床进入国内的时间并不是很久，因而好多企业都没有听说过。事实上它是装在钻、攻机床上的夹刀头子，并且是两轴以上同时加工工件，工件包括钻孔件或攻牙件，这就是多轴钻床的名字由来。一台普通的多轴钻床一次能把几个乃至十几二十个孔或螺纹加工出来。如配上气(液)压装置，可自动进行快进、工进(工退)、快退、停止。随着科学的发展，时代的进

23、步，但现在没有其他切削加工机床能够像多轴加工机床那样拥有如此高的生产效率。多轴加工将会在生产中占有越来越高的地位。在一台机床的一个生产节拍中同时有26根主轴进行加工，普通钻床做不到，这就是多轴加工机床能够做到的，优势也是很明显的。大量的人在试验中不断实验。当用管材加工的时候，材料准备花费明显减少很多，它不单单减少了零部件的原材料花费，还可以自动加工。减少人力的浪费。多轴加工生产效率明显，花费少，产品生产快速，产品改型时设备损降低。如今随着我国数控技术的迅速发展，多轴加工的应用会越来越多，加工效率也会不断提高。为新时代的建设添上明亮的一笔。- 47 -第二章 普通钻床改造为多轴钻床第一节 多轴钻

24、床加工工件普通钻床一般都是单轴钻床，多轴钻床与单轴钻床最大的区别是多轴钻床有一个多轴箱，工作时可用于加工的工作轴就多余单轴钻床，在单轴钻床上安装多轴箱后就可以成为多轴钻床。在一批铸铁连接件上有同一个面上有多个孔加工。在普通立式钻床上进行孔加工，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。现打算在一批铸铁零件上分别加工4-7的孔，将单轴钻床改为多轴钻床，用多轴钻床来加工这批零件。第二节 普通立式钻床的选型一、 计算所需电功率我们改造出的多轴钻床

25、需要加工的零件是在一块板上的四个角加工出四个孔，需要加工出的零件图如图2.1所示：图2.1 零件图图1为工件零件图，材料：铸铁HT200；料厚：5mm；硬度：HBS170-240HBS；年产量：1000万件；4-6.7尺寸精度IT13.确定四个孔同时加工的轴向力。公式： (2-1)式中：=365.9,=,=0.661,=1.217,=0.361,=1.1,=0.35m/s（表15-37）文献1则所需电机功率：二、钻床的确定钻床的类型有很多种包括台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、铣钻床、深孔钻床、平端面中心孔钻床、卧式钻床，这些钻床都有各自的特点。根据上面计算所需电机的功率，现选用Z525立式钻床，

26、主轴箱和工作台安置在立柱上，主轴垂直布置的钻床。其主要技术参数如表2.1所示：表2.1 Z525立式钻床主要技术参数技术规格型号Z525最大钻孔直径（mm）25主轴端面至工作台距离(mm)0-700主轴端面至底面距离(mm)750-110主轴中心至导轨距离(mm)250主轴行距(mm)175主轴孔莫氏解锥度3号主轴最大扭转力矩(Nm)245.25主轴进给力(N)8829主轴转速(r/mm)97-1360主轴箱行程(mm)200进给量(mm/r)0.1-0.8工作台行程(mm)325工作台工作面积(mm2)500375主电动机功率(kw)2.8第三章 多轴齿轮传动箱的设计第一节 设计前的工作大致

27、了解工件上被加工孔为4个10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（GB10946-89）文献2切削用量的确定根据表27文献2，切削速度,进给量.则切削转速根据Z525机床说明书，取故实际切削速度为：确定加工时的单件工时图3.1为钻头工作进给长度图3.1 钻头进给长度一般为5-10mm,取10mm文献3加工一个孔所需时间：单件时工时：第二节 传动系统的设计与计算一、 齿轮分布方案确定根据分析零件图，多轴箱齿轮分布初定有以下图3.2，图3.3两种形式图3.2 图3.3选定齿轮的传动方式：初定为外啮合。根据通常

28、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3.3所示的齿轮分布方案。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Z535立式钻床主轴是左旋，所以工作轴也为左旋，而惰轮轴则为右旋。根据表3.1确定工作轴直径文献4表3.1 加工孔径与工作轴直径对应表（mm）加工孔径1212161620工作轴直径152025因为加工孔径为10mm,所以工作轴直径选15mm.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3.3所示。在设计各个齿轮前首先明确已知条件：电机

29、输入功率,齿轮转速,，齿轮转速，假设齿轮、的传动比均为i=0.84,即齿轮比u=1.2，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（GB10095-88）;材料选择由表10-1文献4选择齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，齿轮材料为45（调质），硬度为240HBS，齿轮材料为45（常化），硬度210HBS;选齿轮齿数,齿轮齿数,取.按齿面接触强度设计由设计计算公式进行试算确定公式内的各计算数值试选载荷系数;计算齿轮传递的转矩由表 10-7文献4选取齿宽系数=0.5由表10-6文

30、献4 查得材料的弹性影响系数由表10-21d文献4 按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度极限;齿轮的接触疲劳强度极限。由表10-13文献4 计算应力循环次数：由表10-19文献4 查得接触疲劳寿命系数，；计算接触疲劳许用应力：取失效概率为1%，安全系数,由式(10-12) 文献4 得：计算试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值: 计算圆周速度V：计算齿 计算齿宽与齿高之比模数：齿高：计算载荷系数根据v=3.81m/s，7级精度，由图10-8文献4 查得动载系数Kv=1.14，直齿轮，假设，由表10-3文献4 查得；由表10-2文献4 查得使用系数；由表10-4文献4 查得7级精度齿轮相对支承非对称布

31、置时，将数据代入后得：;由,查图10-13文献4得，；故载荷系数按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）文献4 得，=53.649x=57.18mm 计算模数mm=d1/Z1=57.18/24=2.4mm,圆整为m=25mm.按齿根弯曲强度设计由式（10-5）文献4 得弯曲强度的设计公式为m确定公式内的各计算数值由图10-20文献4 查得齿轮的弯曲疲劳极限=500Mpa;齿轮的弯曲疲劳强度极限=380Mpa;由图10-18文献4 查得弯曲疲劳寿命系数;计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式（10-12）文献4 得：1=303.57Mpa=238.86MPa计

32、算载荷系数查取齿形系数由表10-5文献4 查得查取应力校正系数由表10-5文献4 查得计算齿轮、的并加以比较=0.01379=0.01716齿轮的数值大。设计计算m对比计算结果，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1.5。在零件图中可知，主动轴与惰轮轴的中心距为51mm，即齿轮、完全啮合的中心距，得：m()=51 1.5x()=51Z1=31, Z2=37惰轮轴与工作轴的中心距为61.5mm，即齿轮与齿轮完全啮合

33、时中心距，即m()=61.5 1.5()=61.5Z3=45几何尺寸计算计算分度圆直径：d1=Z1m =31x1.5=46.5mmd2=Z2m=37x1.5=55.5mmd3=Z3m=45x1.5=67.5mm计算中心中距a=51mm,a=61.5mm计算齿轮齿宽取验算Ft=819.2N=35.66N/mm100N/mm 合格第四章 多轴箱的结构设计与零部件的绘制第一节 箱盖、箱体和中间板结构箱体选用240mmx200mm长方形箱体，箱盖与之匹配。箱体材料为HT20-40, 箱盖为HT15-33.中间板的作用：箱内部分是轴承的支承座，伸出箱外的部分是导向装置中的滑套支承座，为便于设计人员选用，

34、已将中间板规范为23mm和28mm两种厚度的标准，现选用23mm厚的中间板，材料为HT15-33。第2节 多轴箱轴的设计一、主动轴的设计轴材料的选择表15-3文献4 轴材料选用45钢，调质处理。轴径的确定根据公式dA0(15-2) 文献4 (4-1)式中A0=,查表15-3文献4 ，A0取110d110x=13.9mm,取d=25mm轴结构设计图4.1 主动轴选择滚动轴承 因为轴承同时受有径向载荷及轴向载荷，故前、后端均选用单列向心球轴承，由表1-14文献3 ，选用7204c轴承。 轴上各段直径，长度如图4.1所示。键的确定因为齿轮宽为35mm,所以选用8x7x22平键，表6-1文献4 确定轴

35、上圆角和倒角尺寸参考表15-2文献4 ，取轴端倒角2x450,各轴肩的圆角半径为R=1.0mm.按弯扭合成校核轴的强度轴上扭转力矩为M=9549x=9549x=19.7周向力为Py=1970N径向力为Pz=0.48 Py=0.48x1970=945.6N图4.2 主动轴的载荷分析图根据轴的计算简图，分别作出轴的扭矩图、垂直图的弯矩My图和水平平面内的弯矩Mz图，如图4.2所示。从图中可知，截面E为危险截面，在截面E上，扭矩T和合成弯矩M分别为T=19.7；M=39.3轴材料选用45钢，=355Mpa,许用应力=文献5,为许用应力安全系数，取=1.5,则=237Mpa按第三强度理论进行强度校核公

36、式W为轴的抗弯截面系数，W=-(表15-4) 文献4W=1533.2-105.8=1427.4=30.8MpaS=1.5 故安全截面E右侧面校核：抗弯截面系数W为：W=0.1d3=0.1x203=800mm3抗扭截面系数WT为：WT=0.2d3=0.2x203=1600mm3弯矩M及弯曲应力为:M=39300x=35496.8=44.4Mpa扭矩T3及扭转应力为：T3=19700 =12.3Mpa截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数a及a按附表3-2查取文献4 ，因=0.05,=1.25,经插值后可查得:a,a又由附图3-1文献4可得轴提材料的敏性系数为：q，q故有效应力集中系数按式（附3-

37、4）文献4 为：kk由附图3-2文献4 得尺寸系数由附图3-3文献4 得扭转尺寸系数轴按磨削加工，由附图3-4文献4 得表面质量系数为=0.92轴未经表面强化处理，即，则按式（3-12）及（3-12）文献4 ，得综合系数值为：K=-1=+=2.09K=+-1=+=1.67计算安全系数：S=2.96S=14.7Sca=2.9S=1.5故该轴在截面右侧面是安全的，又因为轴无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。轴承的校核机床一般传动轴的滚动轴承失效形式，主要是疲劳破坏，故应进行疲劳寿命计算。滚动轴承疲劳寿命计算公式：（10-5）文献4式中：，表3.8-50文献6因为所受的轴向力

38、太小，所以忽略不计,Fa=0所受径向力Fr=945.6/2=472.8N表3.8-50文献6 P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x472.8=193.8=30000h(表13-3) 文献6轴承安全二、惰轮轴的设计轴材料的选择表15-3文献4 轴材料选用45钢，调质处理。轴径的确定根据公式dA0(15-2) 文献4=110，取d=20mm轴的结构设计：图4.3 惰轮轴的设计选择滚动轴承因为轴承同时受有径向载荷及轴向载荷，选用单列向心球轴承，由表1-14文献3,选用7002c轴承。轴上各段直径，长度如图4.3所示。键的确定因为齿轮宽为30mm,所以选用6x6x18平键，表6-1文献4 轴上圆

39、角和倒角尺寸参考表15-2文献4 ，取轴端倒角2x450,各轴肩的圆角半径为R=1.0mm.扭合成校核轴的强度轴上扭转力矩为M=9549x=9549x=23.2周向力为Py=2320N径向力为Pz=0.48Py=0.48x2320=1113.6N图4.4 惰轮轴的载荷分析图根据轴的计算简图，分别作出轴的扭矩图、垂直图的弯矩My图和水平平面内的弯矩Mz图，如图4.4所示。从图中可知，截面E为危险截面，在截面E上，扭矩T和合成弯矩M分别为T=23.2；M=32.8按第三强度理论进行强度校核文献5公式W为轴的抗弯截面系数，W=-(表15-4) 文献4 W=785-81=704=70MpaS=1.5

40、故安全截面E右侧面校核：抗弯截面系数W为：W=0.1d3=0.1x153=337.5mm3抗扭截面系数WT为：WT=0.2d3=0.2x153=675mm3弯矩M及弯曲应力为:M=32800x=22707.7=67.3Mpa扭矩T3及扭转应力为：T3=23200=34.4Mpa截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数a及a按附表3-2查取文献4 ，因=0.07,=1.33,经插值后可查得:a,a又由附图3-1文献4可得轴提材料的敏性系数为：q,q故有效应力集中系数按式（附3-4）文献4 为：kk由附图3-2文献4 得尺寸系数由附图3-3文献4 得扭转尺寸系数轴按磨削加工，由附图3-4文献4 得表

41、面质量系数为=0.92轴未经表面强化处理，即，则按式（3-12）及（3-12）文献4 ，得综合系数值为：K=-1=+=1.93K=+-1=+=1.58计算安全系数：S=2.12S=5.53Sca=1.99S=1.5故该轴在截面右侧面是安全的，又因为轴无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。轴承的校核因为所受的轴向力太小，所以忽略不计,Fa=0所受径向力Fr=1113.6/2=556.8nP=0.41Fr+0.87Pa=0.41x556.8=228.3N7002c向心球轴承校核=30000h(表13-3) 文献6轴承安全三、工作轴的设计轴材料的选择表15-3文献4 轴材料选用

42、45钢，调质处理。轴径的确定在传动系统的设计与计算中已的工作轴的直径定为d=15mm。轴的结构设计： 图4.5 工作轴择滚动轴承因为轴承同时受有径向载荷及轴向载荷，故前、后端均选用单列向心球轴承，又因工作轴用于钻削，在后端加单向推力球轴承。由表1-14文献3，单列向心球轴承选用102轴承，后端单向推力球轴承选用8102轴承。各段直径，长度如图4.5所示。键的确定因为齿轮宽为25mm,所以选用5x5x20平键，表6-1文献4 轴上圆角和倒角尺寸参考表15-2文献4 ，取轴端倒角2x450,各轴肩的圆角半径为R=0.8mm.扭合成校核轴的强度轴上扭转力矩为M=9549x=9549x=27.3周向力

43、为Py=3640N径向力为Pz=0.48 Py=0.48x3640=1754.5N图4.6 工作轴载荷分布图根据轴的计算简图，分别作出轴的扭矩图、垂直图的弯矩My图和水平平面内的弯矩Mz图，如图4.6所示。从图中可知，截面E为危险截面，在截面E上，扭矩T和合成弯矩M分别为T=27.3;M=54.6按第三强度理论进行强度校核文献5:公式，W为轴的抗弯截面系数，W=-(表15-4) 文献4 W=331.2-56.3=274.9=222MpaS=1.5 故安全截面E左侧面校核：抗弯截面系数W为：W=0.1d3=0.1x153=337.5mm3抗扭截面系数WT为：WT=0.2d3=0.2x153=67

44、5mm3弯矩M及弯曲应力为:M=54600=161.8Mpa扭矩T3及扭转应力为：T3=27300=40.4Mpa在附表3-4文献4 用插入法求得轴上键槽处的有效应力集中系数：k,k由附图3-2文献4 得尺寸系数由附图3-3文献4 得扭转尺寸轴按磨削加工，由附图3-4文献4 得表面质量系数为=0.92轴未经表面强化处理，即，则按式（3-12）及（3-12）文献4 ，得综合系数值为：K=-1=0+=0.09K=+-1=+=1.63计算安全系数：S=18.89S=4.57Sca=4.4S=1.5故该轴在截面右侧面是安全的，又因为轴无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。轴承的校

45、核机床一般传动轴的滚动轴承失效形式，主要是疲劳破坏，所以应进行疲劳寿命计算。 36102向心球轴承校核由第一章可知主动轴的轴向力Fa=4.091N所受径向力Fr=1754.5/2=877.25N (表3.8-50) 文献6P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x877.25+0.87x4.091=363.2N=30000h(表13-3) 文献6轴承安全 8102推力球轴承校核P=Fa (表3.8-54) P=4.091N=30000h(表13-3) 文献6轴承安全第三节 轴坐标计算我们先进行轴坐标的计算，这样更方便精确在多轴箱上镗孔。建立如图4.7坐标系，多轴箱里尺寸如图示为220x180m

46、m,在多轴箱中心安装主动轴，则主动轴坐标可知（110，90），我们可根据零件图，计算出其它轴的坐标，分别如图所示。 图4.7 轴坐标图第五章 导向装置及接杆刀具第一节 导向装置组成导向装置主要由导柱、导套、弹簧组成。导柱的上端与多轴箱中间板上的导套滑动配合，下端安装在夹具的钻模板上。 选择弹簧 用四根弹簧支撑整个多轴箱，粗略估算多轴箱重量：每根弹簧负荷：F=124.5N选圆柱螺旋压缩弹簧(表12) 文献7 ，弹簧中径，节距，弹簧丝直径，工作圈数，自由高度 导柱、导套的选择导柱材料为，直径16mm，长303mm。导套材料为20号钢。第二节 接杆刀具接杆的一端螺纹是梯形螺纹，跟主动轴的内孔滑动相配

47、合，然后通过键传递扭矩。在梯形螺纹段还设计有斜面，方便调整接杆的延伸量用来补偿刀具的磨损量。接杆的另一端的莫氏锥孔与刀具的莫氏锥柄相配合。这样加工工件的部分就完成了。总 结历经三个多月的毕业设计在忙忙碌碌中就快要结束了,在这一段时间里面,除了在毕业设计之余还要抽出时间去找工作,因此,在这三个多月的时间里我觉得生活比以前充实了很多。辛苦着但也快乐着，不但在毕业设计里强化了大学所学的知识,而且在人生道路上学到了更多在校园学不到的东西。毕业设计是大学四年所学知识的一个整体考察，它汇集了四年中所学的基础和专业知识,因此不同于以前的课程设计，毕业设计是课程设计一个质的提高。在知道毕业设计课题名后首先要做

48、的就是搜集相关方面的资料，相比以往，课程设计都是老师给出的，根本不用自己去找资料。但是毕业设计就不一样了，这是一个综合设计，很复杂，好多资料，包括数据都需要自己去搜集得到。因此也跑图书馆。但是组合机床设计找遍整个图书馆都没有找到。但是我的设计是要参照这本书上所讲的设计方法来做的，如果没有这本书，我真无从下手。不过在指导老师的指引和帮助下找到了这本书。在以后的设计中，这本书起到了很大的作用，同时也是我能做完毕业设计的一个关键所在。然后需要做的工作根以前课程设计所做的都差不多了，包括写说明书，使用绘图软件绘图。可是最后就遇到了一个以前设计里没有遇到的一个问题，就是实用软件实体绘制。在使用CATIA前，虽然学过CATIA，可是那时候基本打酱油，好多不会，因此有点害怕实体绘制。没办法，还是要从书上学，不能因为不会就停下来的，再说这是我在学校最后的一个大任务了。因此面对这样的难题，我只能面对。只能去图书馆借来了许多CATIA的书来看，包括教程