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汽车轴承座工艺及钻孔多轴箱设计,汽车,轴承,工艺,钻孔,轴箱,设计
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汽车轴承座工艺及钻孔多轴箱设计目录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 组合机床的发展史11.2 组合机床的国内外发展状况11.3 组合机床的分类和组成21.4 组合机床的特点31.5 本课题研究的内容及意义31.6 组合机床设计步骤41.6.1 调查研究41.6.2拟定方案41.6.3工作图设计42组合机床总体设计42.1组合机床工艺方案42.1.1被加工零件特点42.1.2定位基准的选择52.1.3组合机床配置形式52.2选择刀具和切削用量52.3切削力、切削扭矩、切削功率的确定62.4组合机床总体分析三图一卡62.4.1被加工零件工序图62.4.2加工示意图72.4.3组合机床联系尺寸图102.4.4生产率计算卡133组合机床多轴箱设计143.1多轴箱的组成及表示方法143.1.1多轴箱的组成143.1.2多轴箱总图绘制方法特点143.2多轴箱通用零件143.2.1通用箱体类零件153.2.2通用主轴、齿轮和套153.3多轴箱的原始数据的计算153.3.1被加工的零件的特点153.3.2箱体尺寸的确定153.3.3钻孔切削参数的确定163.3.4钻孔的切削力，切削转矩和切削功率等动力参数计算173.3.5多轴箱所需动力计算173.3.6轴的初步选定173.4多轴箱传动方案设计183.4.1多轴箱传动系统的一般要求183.4.2主轴分布类型及传动方案183.5传动件的设计计算193.5.1传动方案图分析193.5.2齿轮的设计计算193.5.3齿轮的校核193.6.2验算中心距误差214结论22参考文献24IV摘 要 本课题设计了汽车轴承座钻孔组合机床设计（多轴箱设计）。在设计中，根据被加工的零件图计算确定了箱体的尺寸大小，通过钻孔工序切削用量的确定，再计算出钻孔工序的切削参数，进而计算动力参数，由动力参数选择了动力箱。然后制定传动方案。根据传动方案及设计需求选定所用的轴、轴承、齿轮、油泵和其它与之配套的零件，并计算出主轴的坐标。最后对本设计选用的轴、轴承、齿轮进行了校核。多轴箱是组合机床的核心部件。它是根据工序图和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，绞等加工工序。本设计可实现了多孔的一次加工完成，提高了工作效率。关键词： 组合机床；多轴箱；钻孔ABSTRACT This topic designs the automobile bearing hole modular machine tool design (design of spindle box).In the design, according to the detail drawing of the processing calculate and determine the size of the box body size, drilling holes through the determination of cutting parameter to calculate the cutting parameters of the drilling process, dynamic parameters are calculated, by the power parameter chose power box.Then make transmission scheme.Selected according to the requirements of transmission scheme and the design of shaft, bearing, gear, pump and other supporting parts, and calculate the coordinates of the spindle.Finally, this design chooses the shaft, bearing, gear check.Is the core component of modular machine tool spindle box.It is according to the working procedure chart and processing diagram to determine the number and position of the workpiece machining hole, cutting dosage and spindle type design of the main shaft power components of the movement.Its power from the general power box, together with the power box installedt give sliding table, can complete the drilling, Hank.This design can achieve the porous once processing is complete, improve work efficiency.Key words: Combination machine tools; Spindle box; drillingIII1 绪论1.1 组合机床的发展史组合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 年在美国制成的，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。二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿銃刀、锂孔尺寸自动检测和 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。視削平面的平面度 可达0.05臺米/ 1000毫米，表面粗糙度可低达2.5-0.63微米；锂孔精度可达 IT7 6级，孔距精度可达0.03 0.02微米。组合机床未来的发展将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。1.2 组合机床的国内外发展状况组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少気专用部件 组成的一种高效专用机床。多轴箱是组合机床的重要专用部件，一般具有多根主 轴同时对一系列孔系进行加工。它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 的多轴箱，与动力箱一起安装与进给滑台，可完成钻、扩、绞、锂孔等加工工序。多年来机械产品加工采用万能机床。但随着生产的发展，很多企业的产品产 量越来越大,精度越来越高，如拖拉机，汽车行业的汽缸体、汽缸盖、变速箱、 后桥等零件，采用万能机床加工就不能很好的满足要求。因为在某一台机床上加 工一种工件，使万能机床的很多部分和机构变得作用不大，工人整天忙于装夹工 件、起动机床、进刀退刀、停车及卸工件等，不仅工人劳动强度很大，而且生产 效率也不高，不利于保证产品加工精度。为了解决这个问题，就创造出了专用机 床，专用机床是专门用于加工一种工件或一种工件的一定工序的机床，它可以同 时用许多刀具进行切削，机床的辅助动作部分地实现了自动化，结构也比万能机 床简单，生产效率提高了。但专用机床有一个最大的弱点：就是被加工零件稍有 一点变动，它就用不上了，需要另造新的机床，不能适应现代机械工业技术迅速 发展、产品经常革新的需要，而且这种机床设计制造周期长，造价高。广大工人和技术人员在总结生产实践经验的基础上，提岀创造这样的高效率 机床：它既有专用机床效率高、结构简单的特点，又有万能机床能够重新调整, 以适应新工件加工的特点。为此，将机床上带动刀具对工件产生切削运动的部分 以及床身、立柱、工作台等设计制造成通用的独立部件，称为“通用部件”，根据 加工的需要，用这些通用部件配以部分专用部件就可组成机床，这就是组合机床。 当工件改变了，还是用这些通用部件，只将部分专用部件改装，又可以组成加工 新工件的机床。由于组合机床是由70%90%的通用零，部件组成，在需要的时候，他可 以部分或全部的进行改装，以组成适应新的加工要求的新设。这就是说，组合机 床有重新改装的优越性，其通用零，部件可以多次重复利用。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生 产效率比通用机床高几倍至几十倍。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、大最生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。世界科技的发展日新月异，速度令人目不暇接。随着我国加入WTO后与世 界机床行业进一步接轨，我国的制造业所面临的机遇与挑战并存。在这种充满竞 争与机遇的大环境下，组合机床行业企业适时自我调整战略，采取了积极的应对策略。组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年的企业生产 情况看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、铿、垸组合机 床则有下降趋势。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，国内 所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大景进口势 必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新 技术、新工艺，研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用 户需求，夏正成为刚柔兼备的自动化装备。但随着市场竞争的加剧和对产品需求 的提高，髙精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期、数控组合机床及其自动 统正在冲击着传统的组合机床行业企业，因此组合机床装备的发展思路必须是以 提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的 成套性为主攻方向。一方面，加强数控技术的应用，提髙组合机床产品数控化率； 另一方面，进一步发展新型部件，尤其是多坐标部件，使其模块化、柔性化， 适应可调可变、多品种加工的市场需求。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10000-20000r/min ,最高进给速 度可达060m/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 组合机床的分类和组成组合机床的通用部件分大型和小型两大类。大型通用部件是指电机功率为 1.5-30千瓦的动力部件及其配套部件。这类动力部件多为箱体移动的结构形式。 小型通用部件是指电机功率为1.12.2千瓦的动力部件及其配套部件。这类动力 部件多为套筒移动的结构形式。用大型通用部件组成的机床称为大型组合机床。 用小型通用部件组成的机床称为小型组合机床。按设计的要求本次设计的机床为 大型通用机床。组合机床除分为大型和小型外，按配置形式又分为单工为和多工 位机床两大类。单工位机床又有单面、双面、三面和四面几种，多工位机床则有 移动工作台式、回转工作台式、中央立柱式和回转鼓轮式等配置形式。本次设计 的机床为单工位双面钻床。组合机床部件分类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。动力部件是为组合机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、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有 側底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。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、电气柜和操纵 台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。 1.4 组合机床的特点组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专 用机床。它能够对一种(或几种)零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在 组合机床上可以完成钻孔、扩孔、镣孔、较孔、锂孔、铳削平面、切削内外螺纹 以及加工外圆和端面等工序，生产效率比通用机床高几倍至几十倍，且加工精度 十分稳定。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。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，也可实现某些回转体类零件(如飞 轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。组合机床与通用机床、其他专用机床比较，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% ,因此设计和制造的周期短，投资少，高效率，经济效果好。由于组合机床釆用多刀加工，并且自动化程度高，因此比通用机床生产 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，又有厂成 批制造，因此结构稳定、工作可靠，使用和维修方便。(4 )在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置等，加 工质量靠工艺装备保证，对操作工人水平要求不高。(5 )当被加工产品更新时，采用其他类型的专用机床时，其大部分件要报废。 用组合机床时，其通用部件和标准零件可以重复利用，不必另行设计和制造。(6 )组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模的生产需要。组合机 床常用的通用部件有：机身、底座、立柱、动力箱、动力滑台，各种工艺切削头 等。对于一些按循序加工的多工位组合机床，还具有移动工作台或回转工作台。 动力箱、各种工艺切削头和动力滑台是组合机床完成切削主运动或进给运动的动 力部件。其中还有能同时完成切削主运动和进给运动的动力头。机身、立柱、中 间底座等是组合机床的支承部件，起着机床的基础骨架作用。组合机床的剛度和 部件之间的精度保持性,主要是由这些部件保证。1.5 本课题研究的内容及意义在本文中主要介绍了组合机床的总体设计步骤，重点论述了组合机床多轴箱的设计步骤和设计的具体过程。在多轴箱设计过程中，还是采用以人工设计为主， 其中包括多轴箱设计的原始依据图的绘制、传动路线的设计确定、主轴和传动轴 坐标的计算及坐标检査图、装配图和展开图还有部分零件图的具体绘制。本课题主要对多轴箱进行设计，满足所给零件的钻扩加工。首先要从所加工 的零件入手，确定各轴的分布，设计出总体传动方案，然后对多軸箱的整体布局 和轮廓尺寸进行计算，再对各轴和齿轮尺寸进行计算和应力计算。最后对所设计 的多轴箱进行经济性分析并写出结论。拟解决的主要问题有：1、多轴箱设计原始依据。2、多轴箱传动方案设计分析3、确定切削用量、计算切削力、选择动力箱型号4、轴和齿轮强度的校核5、主视图，展开图以及主要零件图的绘制1.6 组合机床设计步骤1.6.1 调查研究研究市场和用户对设计机床的要求，然后检索有关资料。其中包括情报、预 测、实验研究成果、发展趋势、新技术应用以及相应的图纸资料等。甚至还可以 通过网络检索技术查阅先进国家的有关资料和专利等。通过对上述资料的分析研 究，拟订适当的方案，以保证机床的质量和提高生产率，使用户有较好的经济效益。1.6.2拟定方案通常可以拟定出几个方案进行分析比较。每个方案包括的内容有：工艺分析、 主要技术参数、总布局、传动系统、液压系统、控制操作系统、电系统、主要部 件的结构草图、实验结果及技术经济分析等。在制定方案时应注意以下几个方面：当使用和制造出现矛盾时，应先满足使用要求，其次才是尽可能便于 制造。要尽量用先进的工艺和创新的结构；设计必须以生产实践和科学实验为依据，凡是未经实践考验的方案， 必须经过实验证明可靠后才能用于设计；继承与创造相结合，尽量采用先进工艺，迅速提高生产力，为实现四 个现代化服务。注意吸取前人和国外的先进经验，并在此基础上有所创造和发展。1.6.3工作图设计首先，在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上，进行方案图 纸的设计。这些图纸包括：被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和 生产率计算卡，统称“三图一卡”设计。并初定出主轴箱轮廓尺寸，才能确定机床 各部件间的相互关系。本课题重点是对多轴箱的研究设计，需要完成多轴箱结构设计，传动方案的 制定设计，多轴箱主要零件设计等。然后，整理机床有关部件与主要零件的设计计算书和编写组合机床多轴箱的 设计说明书。最后，对有关图纸进行工艺审查和标准化审查2组合机床总体设计2.1组合机床工艺方案工艺分析是设计组合机床最重要的一步，必须认真分析被加工零件的工艺过 程。深入现场全面了解被加工零件的结构特点，加工部位，夹紧方式，工艺方法 和加工过程所用的刀具，切削用量及生产率等。2.1.1被加工零件特点零件名称：汽车变速器上盖。该零件外形较复杂。本工序所要加工孔的数量为7个，均为直径13mm的孔，且孔深也同为12mm.。各孔没的位置度公差为0.15mm，孔内表面粗糙度无要求。因此，直接钻孔即可满足精度要求。该零件材料为HT150 ,其硬度为119-179HB S。其质量为8kg。零件外形见图2.1。图2.1零件图2.1.2定位基准的选择加工时，采用一面两销的定位方式限制六个自由度实现完全定位。即一面（下端面），限制了 3个自由度，沿Z移动、绕X转动、绕Y转动。一个圆柱销，限制沿X、丫移动。一个菱形销，限制绕Z转动的。并以顶面夹压。2.1.3组合机床配置形式根据以上工艺特点选用单工位的单面立式组合钻床进行加工。这样不仅提高了加工效率，而且多个孔一次走刀即加工成形，能够较好的保证其位置精度。此外，在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置等，加工质量靠工艺装备保证，对操作工人水平要求也不高。2.2选择刀具和切削用量本工序加工所需刀具为钻头。选择刀具首先是选择刀具材料，对于钻头来说， 常见材料有高速钢和硬质合金两种。高速钢钻头主要用于切削硬度在 250-280HBS的部分结构钢和铸铁；硬质合金钻头则主要用于加工硬度较高的钢 件。被加工零件的材料为灰铸铁，硬度为119-179HBS。所以，选用高速钢钻头。 同时查组合机床设计简明手册表6-11选择切削用量并计算主轴转速进给速度， r/minVf=nf=391.90.13=51mm/min刀具类型 ：13锥长柄麻花钻切削速度v ：16m/min进给量f ：0.13mm/r主轴转速n ：391.9r/min进给速度vf ：51mm/min2.3切削力、切削扭矩、切削功率的确定根据选定的切削用量，确定切削力，作为选择动力部件（滑台）及夹具设计 的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其他传动件（齿轮、传动轴等）的尺寸； 确定切削功率，用以选择主传动电机功率。参照组合机床设计手册p134表6-20组合机床切削用量计算图中推荐的 切削力、转矩及功率公式如表2.1表2.1钻扩皎切削力、转矩及功率公式工序内容零件材料切削力F（N）切削转矩T（N*MM）切削功率P（KW）备注钻孔灰铸铁切削力： N式中 切削扭矩 N*mm切削功率KW表2.2钻扩皎切削力、转矩及功率数据工序内容直径D（mm）切削力F（N）切削转矩T（N*MM）切削功率P（KW）备注钻孔132.4组合机床总体分析三图一卡2.4.1被加工零件工序图被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示设计的组合机床所完成的工 艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在机床加工前加工余量、毛坯或半成品 情况的图样。除了设计研制合同外，它是组合机床设计的具体依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。被加工零件工序图是在被加工零件图的 基础上，突出本机床或自动线的加工内容，并作必要的说明而绘制的。其主要内容包括：1 ）被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。尤其是当需要设置中间导向套时，应表示出零件内部的肋、壁布置 及有关结构的形状及尺寸。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、导向系统的设计。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（主要指定位基准卜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 部位的余員等。汽车轴承座钻孔双面钻孔组合机床的被加工零件工序图如图2.2所示图2.2加工工序图为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要突岀本机床的加工内容。绘制时, 应按一定比例，选择足够的视图及剖视图，突出加工部位（用粗实线）,并把零件轮廓及与机床、夹具设计有关的部位（用细突线）表示清楚。凡本道工序保证 的尺寸、角度等，均应在尺寸数值下方画粗实线标记。加工用定位基准、机械夹 压位置及方向、辅助支承均须使用规定的符号表示出来。加工部位的位置尺寸应由定位基准注起。为便于加工及检查，尺寸应采用直 角坐标系标注，而不采用极坐标系。但有时因所选定位基准与设计基准不重合, 则需对加工部位要求的位置尺寸精度进行分析换算。此外，应将零件图上的不对 称位置尺寸公差应换算成对称尺寸公差，其公差数值的决定要考虑两方面，一是 要能达到产品图纸要求的精度，二是采用组合机床能够加工出来。2.4.2加工示意图1 .加工示意图的作用和内容加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。是表达 工艺方案具体内容的机床工艺方案图。它是设计刀具、辅具、夹具、多轴箱和液 压、电气系统以及选择动力部件、绘制机床总联系尺寸图的主要依据；是对机床 总体布局和性能的原始要求；也是调整机床和刀具所必需的重要技术文件。加工示意图应表达和标注的内容有：(1 )机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作进程；(2)工件、刀具及导向、托架及多轴箱之间的相对位置尺寸联系；(3 )主轴结构类型、尺寸及外伸长度；(4 )刀具类型、数量和结构尺寸(直径和长度)；接杆、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模装置等尺寸结构；刀具、导向套间的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式及配合尺寸；加工示意图如图2.3所示：图2.3加工示意图2选择刀具、导向及有关计算(1 )刀具的选择喷油泵体的材料为HT150，孔径D为13mm ,刀具的材料选择刀具的材料选择高速钢钻头，为了使工作可靠、结构简单、刃磨简单，选择13的锥柄麻花钻, 莫氏锥度1。孔加工刀具的长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端与导向套之间 有3050mm的距离，以便排出切屑和刀具磨损后有一定的向前的调整量。(2 )导向结构的选择组合机床加工孔时，除釆用刚性主轴加工方案外，零件上的孔的位置进度主要是靠刀具的导向装置来保证的。因此，正确选择导向结构和确定导向类型、参 数、精度，是设计组合机床的重要内容，也是绘制加工示意图时必须解决的问题。由于要加工的孔径较小且其线速度(切削速度)70-100mm对于卧式组合机床，h1要保证润滑油不致从主轴衬套处泄露到箱外，推荐 h1 85140mm由所加工零件图中孔的位置关系取得b=40 , h=50,b1=180 , h1=185, h2=165B = b2+2 b1H=h+h1+h2B = 400+2*95=590(mm)H=276+74+130=460(mm)标准通用钻镗类多轴箱的厚度是一定的，卧式为325mm,立式为340mmo 结合所加工的零件，选立式，即多轴箱厚度为340mm。实例工件宽度方向为单排孔，故可以直接选取。由组合机床设计手册多轴箱体尺寸系列标准(表 7-1 )选得箱体尺寸为B = 400mm H=400mm。3.3.3钻孔切削参数的确定表3.1钻孔推荐切削用量加工材料加工直径d(mm)切削速度v ( m/min )进给量铸铁160-200 HBS1-616-240.07 0.16-120.12-0.212-220.2-0.422-500.4-0.8(节选自组合机床设计手册p130表6-11 )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孔深mm3d34d45d切削速度v(m/min)v0.80.9v0.70.8v进给量f(mm/r)f0.9f0.9f节选自组合机床设计手册P131 表6-13所加工零件的材料为HT200，所加工的孔的直经为5mm.确定切削用量应注 意：尽量做到合理使用所有刀具，充分发挥其使用性能。复合刀具切削用量选择 应考虑刀具的使用寿命。切削用量选择时既要保证生产批量的要求，又要保证刀 具一定的耐用度。另外，确定切削用量时，还需考虑所选动力滑台的性能。如采 用液压滑台时，选择每分钟进给量f应比该滑台最小工进速度大50%，否则会受 温度和其他原因导致进给不稳定。在组合机床工艺方案确定过程中，工艺方法和关健工序的切削用量选择十分 重要。切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、 机床的结构型式及工作可靠性均有较大的影响。综合以上因素选取钻孔的切削用最如下表3.3 :工序V（m/min）f(mm/r)n(r/min)钻孔130.133923.3.4钻孔的切削力，切削转矩和切削功率等动力参数计算详见第2章切削力、切削扭矩、切削功率的确定3.3.5多轴箱所需动力计算详见第2章中组合机床尺寸联系图中的动力部件的选择3.3.6轴的初步选定在多轴箱动力计算中对主轴的轴径进行了初步计算。初步选取主轴17的轴径为20mm。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.通用钻削类主轴按支承方式可以分为三种：1）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、健、皎孔和攻螺纹 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。2）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推滚子轴承。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。3）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。主轴间距较小时采用。参考考料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、锂、较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、结构剛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，主要实现钻孔。主轴选用推荐的滚珠轴承主轴，结构如图3.1所示： 图3.13.4多轴箱传动方案设计3.4.1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 )尽最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 动比为后盖内齿轮传动比允许至1/3 1/3.5 ;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B寸,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増加，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。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。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。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。3.4.2主轴分布类型及传动方案被加工零件上加工孔的位置分布是多样的，但大致可以分为：同心圆分布、 直线分布和任意分布三种类型。对于同心圆分布，可在同心圆处分别设置中心传动轴，由其上一个或几个(不同排数)齿轮来带动各轴。 对于直线分布，可在两主轴中心连线的垂直平分线上设传动轴，由其上一个或几个齿轮来带动各主轴。对于任意分布，可以根据“三点共圆”原理，将主轴三个一组放在同心圆上。 其余的采取直线分布。即任意分布可以看做是同心圆和直线分布的混合分布形式。由所加工零件的孔的大小和位置特征，用最少的传动轴及齿轮副把驱动副和各主轴连接起来。如下3.2图根据所加工零件的孔的大小和位置特征，因此设计此方案，此传动设计方案符合主轴箱设计的各项原则：传动轴、齿轮数相对少，用一根传动轴带动多根主轴，主轴齿轮规格相同。此设计结构紧凑互不干涉冲突，满足设计加工要求。图3.2传动系统图3.5传动件的设计计算3.5.1传动方案图分析传动图如图3.2所示，轴1-7为主轴。图中第一排驱动轴0传动到传动轴8带动传动轴9、10、11、12，然后传动到主轴1-7，加工七个孔。3.5.2齿轮的设计计算本工序孔位较少，主轴转速相同为392 r/min ,电动机转速为940 r/min , 驱动轴的转速为392r/min.齿轮模数的确定：齿轮的模数m 一般用类比法确定，也可按公式估算，即 式中P一齿轮所传递的功率，单位为KW ;Z 一对啮合齿轮中小齿轮的齿数；n 小齿轮的转速，单位为r/min .多轴箱中的齿轮模数常用1.5、2、2.5、3、3.5、4几种。为便于生产，同一多轴箱中的模数规格最好不多于两种。小齿轮最小齿数不能小于17 ,小于17会发生根切现象。把钻孔转速代入公式。经计算比较,选取主轴齿轮模数为m=2齿轮的材料及热处理：选择齿轮的材料为40cr(调质)硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调 质)硬度为240 HBS ,二者硬度差为40 HBSo齿轮的精度等级选用9级精度。综上所述，按已选定的齿轮计算岀所有主轴实际转速与所选转速的误差均小于允许的误差5%,故所选用的齿轮、传动比正确。3.5.3齿轮的校核在钻孔中，分析所有的传动齿轮的受力得知：轴8齿轮承受的载荷最大。只要这对齿轮满足强度要求，其它的齿轮均满足。进行齿轮传动的强度计算时，首先要知道齿轮上所受的力，这就需要对齿轮传动作受力分析。当然，对齿轮传动进行力分析也是计算安装齿轮的轴及轴承时所必须的。齿轮传动一般均加以润滑，啮合齿轮间的摩擦力通常很小，计算受力时，可不予考虑。先对齿轮的弯曲强度进行校核：齿面接触疲劳强度也满足设计要求。综上所述；由计算结果知，齿轮无过载现象，不管是从齿根鸳曲还是从齿面 啮合其强度均符合要求。同理，校核其他齿轮强度亦无过载现象。故齿轮的选用均符合要求。3.6主轴坐标的计算3.6.1主轴坐标计算为便于加工多轴箱箱体，设计时必须选择基准坐标系。通常采用直角坐标系 XOY。根据多轴箱的安置及加工条件，坐标系的横轴(X轴)选在箱体底面，纵轴(丫轴)通过定位销孔，这样可以使工艺基准与设计基准一致，易于保证加工精度。由零件图和已知工件定位面与工作台面距离,箱体400mmx400mm ,画出相对坐标图。3.6.2验算中心距误差多轴箱箱体上的孔系是按计算的坐标加工的，而装配要求两轴间齿轮能正常 啮合。因此，必须验算根据坐标计算确定的实际中心距A,是否符合两轴间齿轮 啮合要求的标准中心距R , R与A之间的误差。为:=R-AO验算标准：中心距允许误差g ( 0.001 -0.009 ) mm以下为几种传动轴的验算公式：传动轴与一轴定距验算公式：=R1-A1= R1-若中心距不满足要求则要用到变位齿轮来调节其中心距。3.6.3绘制坐标检查图在坐标计算完成后，要绘制坐标及传动关系检查图，用以全面检查传动系统的正确性。（1）坐标检査图的主要内容1）通过齿轮啮合，检查坐标位置是否正确；检查纵轴转速及转向。2）进一步检查各零件间有无干涉现象。3 )检査液压泵、分油器等附加机构的位置是否适合。（2）坐标检查图绘制的顺序及要求坐标检査图好按1:1比例绘制，其绘制顺序及要求是：1绘出多轴箱轮廓尺寸和坐标系XOY。2绘制各主轴轴心位置及外伸部分尺直径，并注明轴号及主轴、驱动轴、 液压泵轴的转速及转向等。3用点划线绘制出各齿轮的分度圆，注明各齿轮齿数、模数、所在排数及 变位齿轮的变位量。4为了醒目和易于检查，可用不同颜色细线条画出轴承、隔套、主轴防油 套的外径、附加机构的外廓及其相邻轴的蝶母外径。检查图绘好后，根据各零件在空间的相对
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