多轴钻床设计说明书(河南理工大学毕业设计)

1、河南理工大学本科毕业设计（论文）目录前 言3摘要5第一章 工艺方案的制定71.1 制定工艺方案的原始条件分析71.2 毛坯的选择81.3 工艺路线的制定81.4 工序余量及工序尺寸的确定101.5 刀具的选择及切削用量的确定11第二章 机床的总体方案制定122.1 机床的总体布局122.2 机床的运动联系尺寸17第三章 机床的参数设计183.1 运动参数和尺寸参数183.2各个主轴转速的确定213.3电动机功率及其型号的确定21第四章 主轴箱的设计224.1 传动系统的设计224.2 主轴箱中齿轮齿数的设计（以下均以与19轴相啮合的一对齿轮为例）234.3传动件的计算与校核254.4.轴承的选

2、择与校核404.5 键的选择和键的强度计算46第四章 液压部分的设计495.1 明确设计要求、工作环境，进行工况分析495.2 液压系统原理图的拟定505.3 液压元件的计算和选择525.4 液压系统技术性能的验算565.5 绘制正式工作图和编制技术文件57结束语58致谢59参考文献60附 录61前 言四年的大学生活即将接近尾声，进行为期两个月的毕业设计，我们感受颇深。毕业设计是对大学四年所学的专业知识和基础知识的一个系统性的总结与运用，同时也是一次培养我们分析问题和解决问题的很好的机会，而且毕业设计也是大学教学的最后一个环节，所以我特别珍惜这一次最后的学习机会，认真扎实的完成我所分配的设计任

3、务，使大学最后的几个月生活在学习和进取中充实的度过。另外，毕业设计还可以培养独立思考，开发思维和协调工作的能力，这对我参加工作后能否尽快地适应社会有很大的帮助。通过这一环节的训练，提高了以下能力：1、综合运用所学知识和技能，独立分析和解决设计问题的能力；2、熟练运用基本技能，包括绘图、计算机应用、翻译、查阅文献等等的能力；实验研究的能力；撰写科技论文和技术报告，正确运用国家标准和技术语言阐述理论和技术问题的能力：3、收集加工各种信息的能力，获取知识的能力；4、创新意识和严肃认真的科学作风。本次设计的课题是多轴钻床的部件设计。多轴钻床是用来加工同一方向上有数个孔的工件，具有良好的加工精度，能够达

4、到很好的加工质量。为了更好的完成本次设计，从3月底到现在，就不间断的结合自己的毕业设计进行了毕业实习。根据所选课题，有重点的选择了实习工厂制动器股份有限公司，在工厂里我们重点了解了多轴钻床基本结构和基本工作原理。从而对多轴钻有了一个更直接、感性的认识，对此次毕业设计有很大帮助。此次设计的主要内容有：问题的提出、总体方案的构思，可行性设计，结构设计及对未知问题的探索和解决方案的初步设计，装配图、零件图等一系列图纸的设计与绘制，最后包括毕业设计说明书的完成。这次毕业设计是在李新老师的带领和指导下完成的。在搞毕业设计的期间，我遇到了很多困难，这就要求自己多向老师请教，这样给老师带来了很多麻烦，影响了

5、老师的工作，但三位老师还是不厌其烦的解答我们的问题，一步步指导并使我们将毕业设计进行下去。毕业设计的阶段和过程老师都给了明确的计划，而不至于使整个设计过程没有任何的目标。设计进行每一步李老师都认真检查，耐心细致的指出其中的错误和不当的地方，并指导修改和完善。本次设计的题目是多轴钻床的设计，设计机床应满足的基本要求有以下几点：1、 工艺可能性。机床的工艺可能性是指机床适应不同生产要求，大致包括下列内容，机床可完成的工序种类，加工零件的类型、材料和尺寸范围，毛坯的种类等。2、 加工精度和表面粗糙度。3、 生产率。机床的生产率通常指单位时间内机床所加工的工件数量。4、 自动化程度。5、 操作安全方便

6、和工作可靠。6、 效率，使用期限和成本等等。设计时还应注意使机床体积小，重量轻，占地面积小，外形美观以及注意防止污染环境。对于上述所提到的各项技术经济指标，在设计机床时应综合考虑。因为我的任务主要时多轴钻床的部件设计，所以考虑的事情比较细。它锻炼了我的分析问题的能力。摘要当前国际间的竞争主要是生产力的竞争，如果要想在未来激烈的竞争中生存下去，就必须不断的加快生产力的发展,归根结底是要不断地提高生产率，而多轴钻床正是以单轴钻床为基础发展起来的以针对性的加工特定零件为目的专用机床。而在本次设计的题目正是针对制动臂的钻扩铰孔加工而设计的多轴钻床。在制动臂的加工中，多轴钻床的应用大大加快了扩孔的效率，

7、本次设计为12轴钻床，相对单钻头钻床来说也就是把原来的效率整整提高了12倍。在以下的内容里面将会对多种钻床的总体设计加以详尽介绍，其中包括：总体设计的步骤和方法，也就是针对加工对象汽车轮辐的具体情况进行专门的设计；其中还涵盖了机床床身的设计，它包括：底座、上盖板、立柱以及生成本次设计的总装配图。并且简要的讲述了液压系统的设计步骤和方法。关键词：盖板； 底座； 立柱； 滑块； 多轴钻床；立式钻床； 主轴。Abstract: The competition of the current international is mainly the competition of the productiv

8、ity, If want to existence under in the vehemence competition in the future, must continuously to develop the productivity. In the final analysis, is to develop the productivity constantly. And that multi-spindle drilling machine was developed with the base of the single-spindle drilling machines to

9、machining the special part.And that the subject of this design is to enlarge the bore of the spoke of the car. In the machining of enlarge the bore of the spoke of the car, the application of multi-spindle drilling machine make a greatly expedite with the efficiency of enlarging the bore. This desig

10、n is a drill bed for 10 stalks, and its efficiency is 10 times to the single-spindle drilling machines.In the follow content will introduce the collectivity design at large. The multi-drill head machine is a kind of tool which uses to processes the hole. It makes a great progress in raising the effi

11、ciency of drilling hole. In those below chapters will introduce the total design, the parts design and the process of designing the hydraulic pressure system.Key words: Cover plate； The base； Vertical shaft； Sliding block； Drilling machines； Multi-spindle drilling machines；Vertical spindles 。第一章 工艺方

12、案的制定在生产中用机械加工方法直接改变毛坯的形状，尺寸和材料性能，使之成为零件的过程，叫做机械加工工艺过程。设计时，工艺方案的制定是否合理，对生产效率和产品质量有着及其大的影响。 制定工艺方案时，应首先分析生产类型。生产类型是衡量生产规模的标志。 本次毕业实习制动器有限公司，该公司是一家专门制动器的公司，常年为国内大型的制造公司生产制动器，远销国外。其生产特点具有年产量大，产品种类有限，生产过程不断重复，机器设备广泛采用专用和高效率设备。刀具多为专用的和标准的；工人操作技术可以低一点；生产周期短；还有大多数工作地点及工序内容经常不变等等。生产类型不同，生产组织，生产管理，车间布置以及毛坯、设备

13、、工具、加工方法和工人熟练程度等方面的要求程度均有所不同。在大量生产下，每个工序任务比较稳定，因此，有条件采用高效率专用机床和工夹具，劳动效率可大大提高，产品成本也可降低。但产量小的情况下，如果仍使用这些高效率的专用机床和工夹具，由于加工对象经常改变，势必造成机床调整的复杂化，降低机床利用率，提高加工成本。所以制定的工艺过程应与生产类型相适应，以取得合理的经济效果。1.1 制定工艺方案的原始条件分析在制定工艺方案时，首先对产品的装配图进行研究分析，熟悉该产品的用途性能及工作条件，明确该工件在产品中的地位和作用，然后对工件的工作图进行分析和工艺审查。从零件图，图一中可见，图纸比较完整，技术要求也

14、一般，没什么难加工的结构。根据机床所完成的工序，对制动臂的四个孔进行钻扩铰，而四个孔位于同一平面上沿直线分布。扩孔后，只需保证其位置精度，其他没有特殊要求，用一般扩孔钻进行扩孔就可以达到要求。工件的材料为碳结构钢（Q235B），无特殊要求，在进行加工前无热处理，没有硬度要求。与该零件结构相同的还有几种，但其四个孔的沿直线及中心距是不变的，只需更换一下钻头，同样适合在这台设备上加工，便于有效的利用设备。但由于厂内的实际需及经济实力以及生产规模的制约，工件在机床间的流动还主要靠人工搬运，所以不考虑流水线生产。1.2 毛坯的选择对毛坯的种类及制造方法进行选择，对工件的质量，机械加工工艺过程及设备、材

15、料利用率、机械加工劳动量和工件的制造成本有很大的影响。由于生产规模比较大，须采用高效率的毛坯生产方法，使用（Q235B）的碳结构钢板作为毛坯，此法生产效率也较高，既节约原材料，又可大大减少机械加工劳动量；同时，还可简化工艺和工艺装备，降低产品的总成本。工件的尺寸不大，形状也不复杂，采用碳结构钢板（Q235B）最大限度的减少机械加工量。采用模锻，精度等级，光洁度等均可达到要求，生产效率高，每小时产量达300900件，材料损耗仅约1%（不记火耗）；压力与地面垂直，对地基要求不高。综上所述，选择Q235B碳结构钢板为毛坯材料。 1.3 工艺路线的制定1.3.1 制定工艺过程由于本次加工仅需一次扩孔可

16、完成，故工艺过程比较简单，其工艺过程如下：1钻（扩孔）：按图纸要求对四个孔分别先钻至19.8 mm,然后扩孔至21.8 mm，最后铰孔达到22，并且要求22孔达到的精度是上偏差为+0.033，下偏差为0，即20孔达到的精度是上偏差为+0.05，下偏差为0，即2检验：按图纸要求，检查各孔的位置精度。1.3.2 绘制工序简图1、被加工零件工序图的作用和要求被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示在一台机床上或一条流水线上完成的工艺内容，加工部位的尺寸及精度，技术要求，加工用定位基准，夹压部位，以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前毛坯形状的图纸。它是在原有的工件图基础上，以突出本机床或自动线

17、加工内容，加上必要说明绘制的。它是机床设计的主要依据，也是制造使用时调整机床，检查精度的重要技术文件。2、工件工序图所包含的内容：（1）、在图上表示出被加工零件的形状，尤其要设置中间导向时，应表示出工件内部筋的布置和尺寸，以便检查工件装进夹具是否相碰，以及刀具通过的可能性；（2）、在图上表示出加工用基面和夹压的方向及位置，以便依次进行夹具的支撑，定位及夹压系统的设计；（3）、在图上表示出加工表面的尺寸，精度，光洁度，位置尺寸及精度和技术条件（包括对上道工序的要求及本机床保证的部分）；（4）、图中还应注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及被加工部位的余量；（5）、为了使工序图清晰明了和突出本

18、机床的加工内容，绘制时对本机床的加工部位用粗实线表示，其尺寸打上方框，其余部位用细实线表示。3、如图二所是：被加工零件加工示意图：扩圆柱孔备注： 被加工零件名称及编号：制动臂材料及硬度：碳结构钢Q235A 重 量：1.4kg 加工余量钻孔的加工余量为19.8 mm，扩孔的加工余量为2 mm，铰孔的加工余量为0.2 mm 技术条件a 本机床加工前应保证零件图上的所有尺寸；b 本机床保证：加工后各对称孔的中心距不变；加工后的孔的尺寸为和c.其余尺寸不变。1.3.3编制被加工零件工序图的注意事项1、本机床加工部位的位置尺寸应由定位基面标起，尤其是本机床加工，所选用的定位基面与设计基面不一致时，还必须

19、对各孔要求的位置尺寸精度进行分析和换算，即把不对称尺寸换成对称尺寸，如尺寸150+0.07应换算成150±0.035。有时也可以将工件某一主要孔的位置尺寸从定位基面标注，其余各孔的尺寸以此孔为基准进行标注，以免由于尺寸链的影响，而不能保证要求的精度。2、对孔的加工余量要认真分析，在镗阶梯孔时，其大直径的单边余量应小于相邻两孔半径之差，以便镗刀能通过。在加工毛坯时，不仅要弄清加工余量，还要注意孔的铸造偏心以及毛刺的大小，以便设计相应尺寸的镗杆，保证加工正常进行。3、对精镗机床必须注明是否允许留有退刀痕迹，以及允许退刀痕的形状（直线或螺旋退刀痕）。1.4 工序余量及工序尺寸的确定1.4.

20、1 工序余量的确定为了保证工件的加工余量，要在毛坯上留出待加工余量，让每次加工时都能切掉一层金属，从而逐渐的提高零件的加工精度和表面质量，以保证图纸规定的质量要求。留给加工表面每一道工序的余量叫做工序余量，留给加工表面工序余量的总合叫做总余量。它们可用下列关系式表示：工序余量=毛坯工称尺寸-工件成品尺寸1.4.2工序尺寸的确定由于在本机床上仅进行一道工序，所以不存在工序间余量的确定，工序尺寸和工序余量就相等了，即为加工余量。查组合机床设计-机械工业出版社 1975年6月版 P38表2-6 孔加工常用余量并结合 26.5-23.5=3.0mm则加工余量（双边余量）为：3.0mm1.5 刀具的选择

21、及切削用量的确定1.5.1 刀具的选择1、刀具与工艺方案的关系专用机床刀具，是专用机床主要组成部分之一。刀具的选用、设计、制造正确与否，对机床的加工精度和效率有着重要影响。在专用机床上常采用多刀，复合刀具及特种刀具，从而使工序集中，机床结构简化，提高产品质量和生产效率。2、刀具的选择原则1）、如果条件允许，应该首先选取标准刀具；2）、为提高工序集中程度，或达到更高的精度，可采用复合刀具。但在确定复合刀具结构时，应尽可能采用组装式复合刀具。1.5.2 切削用量的确定1、切削速度D工件或刀具的外径（mm）n工件或刀具的每分钟转速（转/每分）。2、吃刀深度D待加工表面直径（mm）d已加工表面直径（m

22、m）第二章 机床的总体方案制定2.1 机床的总体布局 机床总体布局的目的，是按照简单经济，合理的原则，制定一种实现加工要求的方案。它基本上由工艺方法、运动分配、工件尺寸、重量、精度、表面光洁度及生产效率等因素所决定。2.1.1 机床总体布局的基本要求1、 保证给定的工艺过程要求（对于组合机床，还应满足参数标准所规定的要求）。最大限度地考虑机床部件的通用化；2、 保证机床的刚度，精度，抗振性和稳定性，力求减轻机床的重量；3、 保证机床结构简单，且尽量采用较短的传动链，以提高传动精度和传动效率；4、 保证良好的加工工艺性，以便于机床的加工和装配；5、 保证生产安全，便于操作、调整和维修；6、 对于

23、生产效率和自动化程度较高的机床和专用机床，应力求便于自动上、下料或纳入自动线，并便于排除铁屑；7、 尽可能减小机床的战地面积；8、 机床外形美观，大方。2.1.2 机床总体布局应考虑的几个关系1、工艺方法与总体布局专用机床上加工工件的工艺方法是多种多样的。在总体布局时，往往由于工艺方法的改变，导致机床的运动、传动、部件配置以及结构等产生一系列变化。故在确定专用机床的总体布局时，应首先分析和选择合理的工艺方法。所采用的工艺方法不同，所采用的刀具和运动以及机床布局也不同，即使是同一类型的机床，也可以采取不同的运动方案和布局结构。2 运动分配与总体布局专用机床的工艺方法确定后，刀具与工件在切削加工时

24、的相对以内动也被随着确定了。此时有三种方案：即相对运动可以完全分配给刀具，也可完全分配给工件，或者刀具和工件共同完成。本次设计选择切削加工的相对运动由刀具和工件共同完成，由于运动分散给刀具和工件共同完成，运动简单了，相应的机构也简单了，且容易实现，所以目前这中分配形式应用较广。3 精度、光洁度和总体布局1）. 足够的刚度和抗振性为了得到所要求的加工精度和光洁度，在机床从体布局上就应该保证有足够的刚度和抗振性。机床加工过程中的振动穿体给工件和刀具，会使被加工表面产生振动痕，降低表面光洁度；振动还使刀具的寿命缩短，使机床零件的磨损加快；振动所造成的噪音，使工人容易疲劳。因此，设计机床，特别是设计精

25、密机床时应采取措施来消除或减少振动，减少机床振动可以从布局、结构、刚度等方面来采取措施，其中从布局方面消除振动的措施如下：（1）隔离强迫振动源机床的电动机，变速箱等部件在工作时，由于不平衡等原因会产生振动。 为了减振，可以把它们与工件，刀具隔离开。（2）平衡运动部件，减少冲击力。2）. 提高传动链精度在螺纹或齿轮加工中常采取用缩短内联系传动链的方法来提高加工精度。3）. 减少机床热变形及其影响机床因机械传动，液压传动所产生的热，会使机床的执行部件和支承部件产生热变形，降低加工精度。从布局方面消除或减少机床热变形一般有如下措施：（1）隔离热源将机床的传动部件，如油泵、电动机、变速箱等安排在距离执

26、行部件和支承部件较远的位置，使前者产生的热不传或少传给后者。（2）使热变形与受力变形互相补偿利用热变形来补偿机床的受力变形，让热变形来提高机床精度，也是减少机床热变形的一项措施。4 机床自动化与总体布局自动化机床布局是，要特别注意以下问题：1）便于排屑，刀架和床身导轨宜作成倾斜式和垂直式。2）便于自动上、下料或列入自动线。3）合理选择刀架的形式和位置。（1）各刀架在自动化循环中各自有各自的动作，床身分别设置导轨。（2）便于操作，例如应便于上下料，便于机床和刀具的调整；便于观察加工情况等。（3）转动刀架、自动换刀装置，刀具的结构和布局应根据工艺要求，生产率要求及机床具体结构不止的可能性等选定。

27、机床的自动化程度不同，机床的总体布局也不一样，生产效率也不相同。5 生产效率与总体布局机床的生产批量不同，其结构可能完全不同。因需要大批量具生产，所以设计成专用机床。6.操作调整与总体布局1）、设计机床必须考虑人体的基本尺寸和四肢运动范围，以减轻工人的疲劳强度。为了便于操作者观察加工过程和操纵机床，工件与刀具的作用区至地面的高度适当。2）、合理选择立柱的位置，使之符合通常的操作习惯，便于对刀、调整和检测。3）、合理选择工人的操作位置和操作部位。通常的操纵手柄和控制按钮应设在操作者近身处。大型机床为了便于观察加工情况，其刀架上常设有操纵台，工人应随刀架前进，并在刀架上操纵机床。综上所述，影响机床

28、布局的因素是多方面的，其中，工艺方法的选择，对机床运动的要求及运动分配是起决定性作用的因素；工件的尺寸、精度、形状及重量等是考虑的重要因素。此外，在充分注意工艺因素的同时，还应兼顾其他各种因素。专用机床的加工对象比较固定，生产批量较大，往往要求机床有较高的成产效率，因此，必须正确选择工件的加工方法，并配备专门的的执行机构以实现特定的工艺要求。2.1.3 机床总体布局方案分析在方案的拟订当中，起决定作用的是正确分析与确定机床的总体布局方案。上面叙述了各种因素对机床总体布局的影响，然而就同一类机床来说，尚需对专用机床的支承部件、传动部件和执行部件等三大部分的布局进行方案分析。1、同类机床总体布局方

29、案分析：1）、支撑部件的布局： 支撑部件通常是由床身、立柱、底座、横梁、横臂等组成，这些部件或着单独使用，或者组合起来，用做机床的支撑。这些部件安放位置的不同，就形成了不同的支撑形式。常见的支撑形式有以下几种：（1）、横“一”字支撑。支撑部件是床身或床身与底座的结合。由这种支撑部件组成的机床称为卧式机床。（2）、竖“一”字支撑。支撑部件是立柱，或床身和立柱的组合。由这种部件所组成的机床，称之为立式机床。（3）、倒“丁”字机床。支撑部件是床身和立柱的组合。有它组成的机床称为复合式机床。（4）、侧开口行支撑。支撑部件是床身（或底座），立柱、横梁的组合。有它组成的机床称为单臂式机床。（5）、方框形支

30、撑。机床的支撑部件由床身、横梁以及两个立柱组合而成，形成封闭的方框，其所组成的机床，称之为龙门式机床。2）、上述机床有如下特点：（1）、立式机床、战地面积小；、动运自由度大；、操作方便，操作者可站在机床的前面，左面，右面操作；、当工作件较长时，机床的重心偏高，易造成加工时工件的振动。（2）、卧式机床的特点：、占地面积较大；、机床的重心低；有利于减少机床的振动；、机床的执行部件可以在纵横两方面移动。（3）、单臂式机床的特点； 可加工横向尺寸较大的工件，但受力时横梁相当于悬臂梁，机床的刚度地较低。横梁越大，则可加工的横向尺寸越大，但刚度也就越低。（4）、龙门机床的特点： 它的支撑部件组成了封闭的方

31、框。因此，大大提高了机床的刚度。但龙门式机床的支撑部件较多，结构复杂庞大布局时要特别注意，避免支撑部件对操作者视线的妨碍。（5）、复合式 根据多面同时加工的需要所配置的形式。就同一类机床而言，确定机床配置部件的形式时，应注意下面问题：、机床的支撑部件要有足够的刚度和较好的受力情况；、力求结构简单，维修方便；、保证较高的加工质量和生产效率；、要保证操纵的方便性、习惯性。1、 传动部件的布局：机床上的传动方案主要可分为集中传动和分离传动，无级变速与齿轮变速。执行元件的布局：执行部件一般指安装刀具与工件的部件，如主轴部件，工作台布件及刀架等，2、制动器钻扩铰多工位加工专用机床总体布局方案分析：1）、

32、单位提出的设计任务：（1）、设计为加工制动臂的专用机床；（2）、在该机床上完成对零件图上四个螺栓空的扩孔加工；（3）、各孔的精度、光洁度、无特殊要求，只需保证各孔的位置度；（4）、毛坯的材料是碳结构钢Q235B；（5）、要求大批量生产。2）、工艺分析：（见上）3）、机床总体布局方案的确定（三方案）（1）、卧式机床：考虑到零件的夹具设计，采用卧式机床将导致零件装夹难度的增加；（2）、悬臂式机床：考虑到零件的横向尺寸不大，所以没有必要采用该型式机床；（3）、立式机床：立式机床运动自由度大，操作方便，足可以满足该零件的加工。战地面积小，动运自由度大，操作方便，操作者可站在机床的前面，左面，右面操作。

33、 综上所述，决定采用立式机床这一形式。2.2 机床的运动联系尺寸2.2.1 运动联系的形式机床的运动联系是指动力源和运动之间，或者运动与运动之间联系。机床的各种运动一般是通过机械，电器和液压（气压）传动实现的，总体设计的任务之一就是确定机床运动的传动形式。专用机床通常以电动机作为动力源，由它带动机械，液压传动系统完成机床的各种运动，再通过电气、液压系统完成机床的各种运动，再通过电气、液压系统控制这些运动间的转换，先后顺序及联系。类似车床的专用机床，动力源与运动之间有下列不同的运动联系形式：1、主运动和动力源，进给运动和动力源均为机械联系。此次种联系形式结构简单、可靠、目前应用广泛。2、主运动和

34、动力源，为机械联系，进给运动和动力源为液压联系。由于液压驱动具有无级变速，驱动力大，工作平稳，容易实现自动化等优点，因此，液压驱动进给目前用于自动车床以及进给力大的车床。3、主运动和动力源，进给运动和动力源均为液压联系。此种联系形式由于液压马达的结构复杂，目前应用较少，一般某些重要机床中实现主运动和进给运动的无级变速。4、主运动和动力源为电气联系。它的优点是两个运动均为无级变速，并且容易实现变速的自动化。但由于电气系统较复杂，成本高，目前应用尚少，只用于某些自动化车床中。2.2.2 运动联系形式的选择 机械、液压、电气等各种运动联系方式都各有其优缺点。设计机床时应发挥它们的优点，满足机床的工作

35、特点和使用要求，适应机床的制造和维修水平等。1、机械联系目前应用较广泛，工作较可靠。对设计、制造、修理的技术水平较电气液压为低。目前，在加工复杂表面，如螺纹、齿轮、花键等表面时多加采用。此外，当制造厂的技术水平受到限制时多采用机械联系。2、非机械联系（液压、电气、光电、电磁、气压以及它们的综合等）具有某些优点，可简化机床的结构。随着非机械联系可靠性的提高和设计、维修、制造技术的不断进步，它在机床中的应用正在日益增多。目前这种联系形式多用于自动化程度较高的机床，如数控机床，仿型车床等。3、液压、电气的综合应用，使机床容易实现自动化，并简化了机床的机械结构，在现代化的自动机床中被广泛的应用。目前，

36、在设计自动线时大都采用此联系形式。4、内联系传动链（如车螺纹及用展成法加工齿轮时的传动链），目前广泛的采用机械传动，而不用液压传动，因为用液压时有泄漏现象，不易保证传动比的恒定值。因此，设计螺纹加工，齿轮加工，滚切花键，铲齿等机床时，应采用机械联系。此机床由于机械、液压的联合作用，实现了较多的自动化动作，从而使生产率高，自动化程度高，占地面积小等特点。 第三章 机床的参数设计多轴钻床的运动参数主要包括主运动参数与进给运动参数。主运动参数与进给运动参数系单独驱动。主运动为主轴转速；进给运动是用液压系统支撑工作台来表示的。在确定多轴钻床的主运动参数和进给运动参数之前，先确定本设计所加工零件的有关参

37、数。3.1 运动参数和尺寸参数多轴钻床所加工的零件如下图3-1所示。图3-1运动参数及动力参数的设计与计算钻床的运动参数是指钻头转速、工件安装的进给速度。多轴钻床属于回转式主运动机床，其主运动参数为主轴转速。由于所加工工件在四个工位，分别为钻、扩、铰，则其运动参数也不相同，下面分别计算。多轴钻床的动力参数包括机床驱动的各种电机的功率及扭矩。由于机床各传动部件的结构参数都是根据动力参数设计计算的。如果动力参数过大，电动机经常处于低负荷情况下，功率因数小，造成电力的浪费，同时使动力部件和相关零件的尺寸设计过大，浪费材料，且机床笨重。如果定的过小，机床达不到设计提出的使用性能的要求。下面具体计算机床

38、的动力参数和运动参数：3.1.1 钻头钻孔时的参数计算扭矩公式： 轴向力公式 ： 切削功率公式：式中各字母的含义：1.钻孔1） 用多轴钻钻19.8孔时：查组合机床设计机械工业出版社第一册机械部分查机械加工工艺设计手册，则其中v-刀具的切削速度D-刀具的直径2）.钻17.8孔时2.扩孔扩孔时的计算公式式中t=o.5×（D-d）D-钻头直径d-工件扩孔前直径查组合机床设计s=0.3mm/r，v=16.5m/min1)扩21.8孔 查机械加工工艺设计手册，则则2）扩19.8孔时3.铰孔查组合机床设计s=0.65mm/r，V=4m/min则机床所需的总切削功率3.2各个主轴转速的确定转速公式

39、钻孔时的转速扩孔时的转速铰孔时的转速3.3电动机功率及其型号的确定由于电动机的传动轴较多，可以用下列公式估算电动机的功率其中为电动机的功率，取0.8。则根据以上计算，选取主运动电动机。查取机械设计手册，选取型号为Y160L-8.Y系列电动机为全封闭自扇冷式，用于空气中不含易燃易炸或腐蚀性气体的场所，也适用于无特殊要求的机械上，如金属切削机床。这一章对总体布局的设计作了简单的分析，下一章将对多轴钻床的主轴进行具体的设计。第四章 主轴箱的设计主轴箱是多轴钻床的重要组成部分。是用于布置机床工作主轴及其传动零件和附加机构的。它通过按一定速比排布传动齿轮，把动力部件上的动力传递给各个工作主轴，使之获得所

40、需要的转速和转向等。主轴箱的设计包括系统的设计和箱体的设计两部分。本设计主轴箱采用黄甘油进行润滑。4.1 传动系统的设计4.1.1 主传动方案的设计传动系统的设计是主轴箱设计中最关键的一环。所谓传动系统的设计，就是通过一定的传动链，按要求把动力从动力部件的驱动轴传递到主轴上去。同时满足主轴箱其他结构和传动的要求。传动系统设计的一般要求：（1）在保证主轴的强度、刚度、转速和转向要求的前提下，力求使传动轴和齿轮最少。应尽量用一根传动轴带动多根主轴；当齿轮啮合中心距不符合标准时，可采用齿轮变位的方法和凑中心距。（2）在保证有足够强度的前提下，主轴、传动轴和齿轮的规格要尽可能少，以减少各类零件的品种。

41、（3）通常应避免主轴带动主轴，否则将增加主轴的负荷。（4）最佳传动比为11.5，但允许采用到33.5。（5）粗加工主轴上的齿轮，应尽可能靠近前支承，以减少主轴的扭转变形。（6）尽可能避免升速传动，必要的升速最好放在传动链的最末一、二级，以减少功率损失。在我们设计的传动系统中，包括齿轮的设计、轴的设计以及附件设计三部分，下面我们进行具体的设计计算。4.1.2 动力部件的选择动力部件是用以实现切削刀具的旋转和进给运动，是组合机床最主要的通用部件。选用何种动力部件，应当根据具体的加工工艺、机床型式、使用条件和生产条件来确定。例如：对于一般的多轴钻床和镗孔机床，可用机械或液压动力头，对于铣削、镗端面孔

42、机床、精镗机床等机床，应用动力滑台配以相应的铣头，镗孔、车端面头、精镗等；立式机床宜采用动力滑台或机械动力头等。总之，选用合适的动力部件，是机床具有先进的工艺水平和技术水平，以及良好的工艺效果。4.2 主轴箱中齿轮齿数的设计（以下均以与19轴相啮合的一对齿轮为例）4.2.1 确定各主轴转速及驱动轴到各主轴的传动比4.2.2 确定电机轴的坐标根据工件图纸的尺寸，并考虑其位置，在坐标系中精确绘制出工作轴的轴线，主动轴中心位置应尽量确定在多轴点的压力中心处。该中心是所有刀具进给力合力的坐标，它不应越出钻床法兰盘的界限之外，压力中心的坐标可按下式计算：其中以42轴为坐表圆点，以铰孔的中心线为X轴，以装

43、夹工位的中心为Y轴，建立坐标系，见装配图。其中各主轴的坐标为已知的，如下表：坐标轴号2356910121316171920X185320465520650650650650180235380515Y67067067067053540025520070707070表51其各主轴的轴向力已在上一章中求出，把各值及坐标代入上面的公式可求得：X=350 Y=5004.2.3 选择运动链根据工件的加工工艺中确定的刀具转速和钻床具有的转速，按正式决定主轴到各个工作轴的传动转速比。注：通常情况下，不要经过工作齿轮传递力到另一工作轴。有本设计在公司的实习可知工作轴的转向必须相同（全为顺时针方向）。由于综合考虑

44、其零件的空间位置及其转向，分配其传动比。轴19上的小齿轮模数为3，齿数20；与其啮合的大齿轮模数为3，齿数24。四.齿轮的设计1.齿轮的参数设计由上面可知：轴19上的小齿轮模数：3、齿数20；与其啮合的齿轮模数：3、齿数24。2.齿轮材料、精度等级及类型的选择（1）齿轮应不受轴向载荷，故选用直齿圆柱齿轮传动；（2）因为多轴钻床为一般工作机器，转速不高，故选用7级精度（GB10095-88）(3)齿轮的材料选择：由机械设计课本（高等教育出版社）表10-1选择大小齿轮的材料均为45#钢，HRC为5055。3.运动参数的计算 小齿轮的转速： 大齿轮的转速： 小齿轮的功率： 大齿轮的功率： 小齿轮的扭

45、矩：大齿轮的扭矩：将计算数据列于下表轴的代号轴的转速n (r/min)输出功率P(KW)输出扭矩T(Nm)传动比i效率电机轴7207.599.5大齿轮上的轴99.53.65357.467.240.87小齿轮上的轴79.623.724440.119.040.86表5-24.3传动件的计算与校核4.3.1 齿轮的计算与校核1.按齿面接触疲劳强度设计 查机械设计（高等教育出版社）有如下计算公式： 1）确定公式内的各计算数值（1）试选载荷系数：（2）计算大、小齿轮传递的扭矩：小齿轮的扭矩：大齿轮的扭矩：（3）由机械设计表10-7选齿宽系数（4）由机械设计表10-6查得材料的影响系数（5）由机械设计表1

46、0-21d按齿面硬度差的小齿轮的接触疲劳强度极限，（6）由机械设计表10-13计算应力循环系数（7）由机械设计表10-19查得，（8）计算接触许用应力取失效概率为1，安全系数s=1;由机械设计式1012得2）计算（1）试计算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值：（2）计算圆周速度V:（3）计算齿宽b：（4）计算齿宽与齿高之比b/h：模数齿高（5）计算载荷系数根据V=0.609m/s,7级精度，由机械设计图108查得动载荷系数直齿轮假设由机械设计表103查得由机械设计表102查得由机械设计表104查得7级精度小齿轮将各数据代入后得由查机械设计表1013得故载荷系数（6）载荷系数校正所算得的分度圆直径

47、由机械设计公式1010a得由实际要求该设计选取，其强度完全合格。（7）计算模数2.按齿根弯曲强度设计由机械设计式105得弯曲强度的设计公式为：1）确定公式内各个参数值（1）由机械设计图1020d查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限;大齿轮的弯曲疲劳强度极限（2）由机械设计图1018查得弯曲疲劳寿命;（3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4, 由机械设计式1012得（4）载荷系数（5）查取齿形系数由机械设计表105查得：；（6）校正系数由机械设计表105查得：；计算大小齿轮的并比较大小：显然大齿轮的数值大。3.设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于有齿根弯曲疲劳强度计算的

48、模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度的承载能力，仅与齿轮直径有关，根据厂房要求；m=3mm完全可靠。4.几何尺寸的计算 1）计算分度圆直径 2）计算中心距 3）计算齿轮宽度由于齿宽计算原则：大齿轮宽度在计算之内，小齿轮宽度比大齿轮宽510mm,故将齿宽就近圆整为,符合厂房要求。5.验算故设计合理。6.齿轮的结构设计 齿轮的结构设计与齿轮的几何尺寸、贸配、材料加工方法、使用要求以及经济精度等因素有关。因此进行齿轮结构设计时，必须考虑上面各方面的因素。在这里我们按齿轮的直径大小选定合适的形式。具体设计如下： 齿轮结构设计有以下原则： 1.当齿顶圆直径

49、小于160mm时，可以做成实心结构的齿轮。 2.当齿顶圆直径在160500mm时，可以做成腹板式结构。 1）小齿轮结构的设计 由于本设计中小齿轮，则选用实心结构即盘式齿轮，其结构尺寸为： e>(25)m则e>2.5×3=7.5mm 改齿轮的结构如图52所示 2）大齿轮的结构设计 因为大齿轮分度圆直径为d=m×z=25×375mm,由齿轮设计原则可知75小于160mm，所以大齿轮选用实心结构。结构与小齿轮一样，如图52所示。图5-23）大小齿轮参数如下页表5-3所示：名称参数代号大齿轮参数小齿轮参数模数 m33齿数z2520压力角分度圆直径d7560齿顶

50、高系数11径向间隙c0.750.75齿顶圆直径8166齿根圆直径67.552.5齿全高6.756.75表5-34.3.2 轴的设计、计算与校核轴是组成机器的主要零件之一。一切做回转运动的传动零件，都必须安装在轴上才能运动即动力的传递，因此轴的功用是支承回转零件及传递运动和动力。所以，轴的设计也和其它零件的设计一样，包括结构设计和工作能力两方面的内容。轴的结构设计就需要根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理的确定轴的结构形式和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件的装配困难。因此，轴的结构设计也是我们这部分要做的主要

51、工作。轴的工作能力计算是指轴的强度、刚度和震动稳定性等方面的计算。因为多数情况下，轴的结构工作能力主要取决于轴的刚度。在本设计中就是这种情况，因此在设计计算中我们只对轴的刚度进行计算，防止其断裂或塑性变形。下面我们进行具体的设计计算。1主轴的设计 1）.主轴的形式设计主轴的形式和直径，主要取决于刀具的进给抗力和切削扭矩或主轴刀具结构上的需要。本设计工序包括钻、扩、铰，采用有止推轴承的主轴。）主轴分布类型及主动系统的设计方法 轴的分布类型机床所加工零件是多种多样的，结构各有不同，但被加工零件（即主轴箱上轴的分布），大体可以归纳成下述几种类型： a）单组或多组圆周分布； b）等距或不等距直线分布；

52、 c）圆周或直线混合分布； d）任意分布。根据厂房所提供的零件图，本设计采用第三种类型中的圆周或直线混合分布。）传动系统设计方法 主轴的分布尽管有各种各样类型，但通常采用的经济而有效的传动是：用一根传动轴带动多根主轴。本设计采用此中设计，由于轴的空间位置以及零件的复杂性，在设计中其传动轴较多，故设计其传动方案也较复杂。具体方案见主轴和传动轴分布的总装配图。 2）.主轴的参数设计本设计选用刚性主轴。设计刚性主轴的主要内容之一就是选择主轴参数。主轴参数确定的正确与否，对主轴的刚性将会又很大的影响。在设计刚性主轴箱时，若主轴参数选择不合理，被加工零件达不到要求的精度和光洁度。（1）求输出轴上的功率由

53、齿轮计算可知 （2）求作用在齿轮上的力 已知输出轴小齿轮的分度圆直径为： 而 式中各参数代表的含义： 小齿轮传递的扭矩，单位为N.mm；小齿轮的节圆直径，对标准齿轮即为分度圆直径；小齿轮的啮合角，对标准齿轮 3）.初步确定轴的最小直径因为轴的扭转强度条件为：式中各参数的含义： 扭转切应力，单位为MPa； T轴所受的扭转力，单位为N.mm; 轴的抗扭截面系数，单位为； n轴的转速，单位为r/min； p轴传递的功率，单位为kw； d计算截面处轴的直径，单位为mm。 许用扭转切应力，单位为MPa.轴常用几种材料值取轴的材料45号钢，值在2545，值在126103，本设计取，由上式得轴的直径D×D×T=30×62×17.25ld×h选取轴的材料为45号钢（调质处理）。本设计考虑键槽消弱影响，对于单键d增大45，则d23.6mm。因为厂方央求主轴直径留有一定的富裕量，圆整为30mm，则本设计主轴的最小直径为安装轴承，为了使所选的轴径与安装轴承的孔径相适应，故需要同时选轴承型号。2.大齿轮轴的设计1）.大齿轮轴的转速 大齿轮轴的功率，转速和转矩，则 式中各个参数的含义： P电动机的输出功率 连轴器的效率 滚动轴承的效率 齿轮传递的效率将p7