畢業(yè)設(shè)計（論文）485柴油機缸體螺栓底孔加工組合機床設(shè)計

1、中文摘要組合機床的研制和推廣，是加速機械工業(yè)技術(shù)革命的有效途徑之一，是機械工業(yè)，特別是汽車、拖拉機、電機、儀表等生產(chǎn)部門進行機床革新，推動生產(chǎn)發(fā)展的重要設(shè)備。而多軸箱是組合機床的重要部件之一。鉆12孔的組合機床多軸箱是根據(jù)485柴油機缸體具體零件設(shè)計。設(shè)計此機床可以大大提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。在此設(shè)計中大量使用了機械設(shè)計方面的知識，并且參考了許多資料。關(guān)鍵詞：多軸箱；485柴油機缸體；主軸；傳動軸；齒輪abstract目 錄摘要-1第一章 零件工藝的分析及加工工藝1.1 工藝路線卡片-51.2 組合機床工藝分析-61.3 影響工藝方案的主要因素-1.4 工序間余量的確定-1.5 刀具結(jié)構(gòu)的選擇

2、-第二章 鉆12孔專用組合機床的整體配置形式及各主要部件的選擇2.1 原理部分-2.2 計算部分-2.2.1 主軸、齒輪的確定和動力計算-2.2.2 多軸箱傳動設(shè)計-2.2.3 多軸箱坐標計算、繪制坐標檢查圖-第三章 傳動系統(tǒng)的設(shè)計及校核3.1 齒輪的計算-3.1.1 組合機床切削用量選擇的特點、方法及注意問題-3.1.2 確定切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率及刀具耐用度-3.1.3 選擇切削用量、刀具-3.1.4 選擇動力部件-3.2 齒輪的校核-第四章 鉆12孔專用組合機床的主要組成零件及其選擇依據(jù)4.1 多軸箱總圖設(shè)計-4.2 加工示意圖設(shè)計-4.3 機床聯(lián)系尺寸圖設(shè)計-致謝-參考文獻-附錄-

3、第一章 零件工藝的分析及加工工藝本次課程設(shè)計的題目是“485柴油機缸體螺栓底孔加工組合機床設(shè)計(多軸箱)”，需要設(shè)計的多軸箱是用來生產(chǎn)汽缸體的。1.1 工藝路線卡片通過查閱有關(guān)資料和參考其他工件的工藝分析過程，制定了該支撐座的機械加工的工藝過程。具體工藝過程如下：表1.1 工藝卡片材料鑄鐵工藝路線卡產(chǎn)品型號每臺件數(shù)1零件名稱汽缸體毛坯種類尺寸零件號工序號工序名稱加工車間備注005鑄件毛坯鑄造車間010時效處理熱處理車間015粗銑頂面和底面臥式銑床020精銑底面臥式銑床025鉆、鉸兩工藝孔搖臂鉆030粗、精銑前后面臥式銑床035粗拉主軸承對口面專用拉床040粗銑各主軸承兩端面臥式銑床045粗、精

4、鏜主軸承底孔臥式鏜床050精銑各主軸承兩端面臥式銑床055刨主軸承蓋接合面及止口龍門刨床060鉆凸輪軸孔搖臂鉆065精銑汽缸體頂面臥式銑床070以頂面為支撐鉆底面上孔專用機床075以主軸箱蓋接合面、止口面和齒輪室面定位，鉆主軸承螺栓孔搖臂鉆080以底面和兩定位孔定位，鏜汽缸孔專用機床085鏜主軸孔、凸輪軸孔專用機床090檢驗095銑后油封鑲條止口、主軸瓦止口萬能銑床100鉆上面所有螺紋底孔、油孔，鉆、擴、鉸氣門導(dǎo)管孔搖臂鉆105鉆分油塊所在的側(cè)面孔、齒輪室面各孔搖臂鉆110鉆側(cè)蓋板孔、底面鑲條底孔及所有螺紋攻絲搖臂鉆115以主軸承孔和接合面定位，鉆8斜油孔搖臂鉆120去毛刺鉗工車間125清洗、

5、檢驗、打號鉗工車間工藝更改登記編制審核校對批準1.2 組合機床工藝分析通過對加工工件的分析和研究， 在參閱了有關(guān)的組合機床資料后，可以初步擬訂組合機床工藝方案的一般步驟如下：（1）分析、研究加工要求和現(xiàn)場工藝在制定組合機床工藝方案時，首先要分析、研究被加工零件的用途及其結(jié)構(gòu)特點，加工部位及其精度、表面粗糙度、技術(shù)要求及生產(chǎn)綱領(lǐng)。色深入現(xiàn)場調(diào)查分析零件（或同類零件）的加工工藝方法，定位和夾緊方式，所采用的設(shè)備，刀具及切削用量，生產(chǎn)率情況及工作條件等方面的先行工藝資料，以便制定出切合實際的合理工藝方案。（2）定位基準和夾壓部位的選擇組合機床一般為工序集中的多刀加工，不但切削負荷大，而且工件受力方向

6、變化。因此，正確選擇定位基準和壓夾部位是保證加工精度的重要條件。對于毛坯基準選擇要考慮加工余量的均勻性；對于光面定位基準的選擇要考慮基面與加工部位間位置尺寸關(guān)系，使它利于保證加工精度。定位夾壓部位的選擇應(yīng)在有足夠夾緊力下工件生產(chǎn)的變形最小，并且夾具易于設(shè)置導(dǎo)向和通過刀具的部位。組合機床常用工藝方法及所能獲得的加工精度、表面粗糙度和形位精度推薦數(shù)據(jù)參見組合機床簡明手冊。1.3 影響工藝方案的主要因素（1）加工的工序內(nèi)容和加工精度 這是制定機床工藝方案的主要依據(jù)。面加工和孔加工、不同尺寸的平面和孔徑不同的加工精度要求，直接影響著工藝方法的選擇（鏜、鉆、鉸等）和加工步數(shù)及工藝路線的確定。（2）被加工

7、零件的特點如工件的材料及硬度、加工部位的結(jié)構(gòu)形狀、工件剛性、定位基準面的特點等，對組合機床工藝方案的擬定都有著重要影響。工件材料及硬度 工件材料及硬度不同時，加工方法和效果也有所不同。例如加工較軟的金屬件或有色金屬件時，比加工鑄鐵件或鋼件采用的切削用量高，加工小孔時工步比較少，加工精度較好。加工部位的結(jié)構(gòu)形狀 當工件內(nèi)壁孔徑大于外壁孔徑時，只能采用單刀鏜削，加工時工件（或鏜刀）要讓刀，使鏜刀定向送進工件以后方能加工。工件的剛性 當工件剛性不足時，工序不能太集中。必要時，某些工序需錯開加工以免工件變形和振動影響加工精度。當工件薄壁件時，要采用多點夾壓或塑性夾具及其他工藝措施防止夾壓變形和加工時共

8、振。零件的生產(chǎn)批量 零件的生產(chǎn)批量大時，工序安排一般趨向分散，而且粗加工、半精及精加工也宜分開。中小批量生產(chǎn)時，工序安排應(yīng)盡量集中，減少機床臺數(shù)，提高機床利用率。以上需要根據(jù)節(jié)拍要求對限制性工序選擇工藝方法及切削用量，作必要計算分析。使用廠房車間制造能力 如工具制造能力。若使用廠沒有制造、刃磨復(fù)雜的復(fù)合刀具或特殊刀具能力，制定工藝方案時應(yīng)盡量采用簡單或標準刀具。1.4 工序間余量的確定通過對機械加工工序間余量有關(guān)資料的查閱和對工件的工藝的分析可以確定零件的毛坯尺寸和形狀。示意圖如下：圖1.1為可靠的保證加工質(zhì)量，必須合理的確定工序間的余量。組合機床孔加工的常用工序間余量參見下表，其他工藝方法的

9、工序間余量可參考相關(guān)工藝設(shè)計資料。確定工序間余量應(yīng)注意以下問題：（1）粗鏜時應(yīng)考慮到工件的冷硬層、鑄造里皮和孔偏心，孔徑余量一般應(yīng)大于或等于67mm。（2）工件經(jīng)重新安裝或用多工位機床加工，定位誤差較大時，余量應(yīng)適當加大。當工件在一次安裝下半精加工和精加工時，精加工余量可小些。精鏜h6h7孔時，直徑上余量一般不超過0.40.5mm。表1.2 各工序加工余量加工工序加工孔徑工序特點直徑上工序間余量擴孔1020鉆孔后擴孔1.5 2.0粗擴后精擴0.5 1.02050鉆孔后擴孔2.0 2.5粗擴后精擴1.0 1.5鉸孔10200.10 0.2020300.15 0.5230500.20 0.3050

10、800.25 0.35801000.30 0.40半精鏜20800.7 1.25801501.0 1.5精鏜300.20 0.25301300.25 0.401300.35 0.50（3）在確定鏜孔余量時，應(yīng)注意余量對鏜桿直徑的影響。尤其是需要讓刀時，加工余量和讓刀量決定了鏜桿直徑需要的削偏的程度。1.5 刀具結(jié)構(gòu)的選擇正確的選擇刀具結(jié)構(gòu)，對保證組合機床正常工作極為重要。根據(jù)工藝要求和加工精度不同，常用刀具有一般刀具（標準）、復(fù)合刀具及特種刀具等。選擇刀具結(jié)構(gòu)應(yīng)注意以下問題：（1）只要條件許可，應(yīng)盡量選用標準刀具和一般簡單刀具。（2）為提高工序集中程度或保證加工精度，可采用先后加工或同時兩個或

11、兩個以上表面的復(fù)合刀具。但應(yīng)盡量采用組裝式結(jié)構(gòu)，如裝幾把鏜刀的鏜桿，幾把擴孔鉆或鉸刀的鏜桿，同時加工孔及端面的鏜刀頭等。整體式復(fù)合刀具制造刃磨較困難，刀體不能重復(fù)使用，成本高，只有為了節(jié)省工位或機床臺數(shù)和為保證加工精度所必須時才能采用。選擇和設(shè)計復(fù)合刀具，應(yīng)注意刀具加工形成和導(dǎo)向位置的變化；刀具制造、刃磨和排屑是否方便；還應(yīng)使復(fù)合刀具各切削部分的耐用度大致相同。（3）采用鏜刀和鉸刀的原則：由于大直徑鉸刀不易制成，一般鉸刀使用直徑在100mm以內(nèi)（常在40mm以內(nèi)）。下列情況選用鉸刀較為有利：孔面不連續(xù)，鏜削時易產(chǎn)生振動，影響孔的圓度；在機床上對刀不夠方便；加工孔徑小于40mm且要求較高的同心孔

12、系；加工節(jié)拍短，要求不常調(diào)刀且尺寸精度較穩(wěn)定。除上述情況外，應(yīng)優(yōu)先選用鏜削工藝。因為鏜刀制造、刃磨簡便，特別對不通孔、高精度孔、孔中心線直線度和位置度要求嚴格的孔，采用精密鏜削工藝是必要的。組合機床大多采用裝在鏜桿上的硬質(zhì)合金鏜刀頭進行鏜孔。鏜桿直徑和鏜刀截面尺寸一般可根據(jù)鏜孔直徑按表選取鏜孔、鏜桿直徑和鏜刀截面。表1.3鏜桿直徑d304042515070709090100鏜桿直徑d20303040405050659095鏜刀方截面b*b8*810*1012*1216*1616*16；20*20鏜刀圓截面直徑d810101212161820（4）選擇刀具必須考慮工件材料特點。如加工硬度較高的鑄

13、鐵，為提高刀具使用壽命，宜采用多刃鉸刀或多刃鏜頭；加工鋼件時，為避免切屑纏繞鏜桿，也適宜用多刃鉸刀或多刃鏜頭。當能解決切屑纏繞問題時，可采用單刀鏜削，以利于提高加工精度和表面粗糙度。第二章 鉆12孔專用組合機床的整體配置形式及各主要部件的選擇2.1 原理部分（1）經(jīng)過上面對零件的工藝分析和對加工余量、刀具進刀量的分析，可以初步擬定組合機床的整體配置形式：. 表2.1 液壓滑臺配套表滑臺壓力繼電器裝置型號側(cè)底座立柱型號立柱底座型號動 力 箱臺面寬(mm)型 號行程(mm)型號形式型號電動機驅(qū)動軸轉(zhuǎn)數(shù)(/min)型 號功率(kw)3201hy324001hy32-f51cc321cl32cd32t

14、d63y160m-411730表2.2 液壓滑臺主要技術(shù)性能滑臺型號滑臺面寬(mm)滑臺臺面長度(mm)行程(mm)最大進給力(kn)液壓缸直徑/活塞直徑(mm)推薦液壓泵流量(l/min)工作進給速度范圍(mm/min)快行程速度(m/min)hy3232063040012.5633220-65010（2）多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的。其主要內(nèi)容及注意事項如下：根據(jù)機床聯(lián)系尺寸圖，繪制多軸箱外形圖，并標注輪廓尺寸與動力箱驅(qū)動軸的位置尺寸。根據(jù)聯(lián)系尺寸圖和加工示意圖，標注所有主軸位置尺寸及工件與主軸、主軸與驅(qū)動軸的相對位置尺寸。在繪制主軸位置時，要特別注意：

15、主軸和被加工零件在機床上是面對面安放的，因此，多軸箱，主視圖上的水平方向尺寸與零件工序上的水平方向尺寸正好相反；其次，多軸箱上的坐標尺寸基準和零件工序圖上的基準經(jīng)常不重合，應(yīng)根據(jù)多軸箱與加工零件的相對位置找出統(tǒng)一基準，并標出其相對位置關(guān)系尺寸。然后根據(jù)零件工序圖各孔位置尺寸，計算多軸箱上各主軸坐標。根據(jù)加工示意圖標注各主軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向。主軸逆時針轉(zhuǎn)向（面對主軸）可不標，只注順時針轉(zhuǎn)向。列表標明各主軸的工序內(nèi)容、切削用量及主軸外伸尺寸等。標明動力部件型號及其性能參數(shù)。表2.3軸號主軸外伸尺寸切削用量備注d/dl工序內(nèi)容n(r/min)v(m/min)f(mm/r)1-1040/30115鉆孔12m

16、m597160.442.2 計算部分2.2.1 主軸、齒輪的確定和動力計算（1）主軸形式和直徑、齒輪模數(shù)的確定主軸形式和直徑，主要取決于工藝方法、刀具主軸連接結(jié)構(gòu)、刀具的進給抗力切削轉(zhuǎn)矩。如鉆孔時常采用滾珠軸承主軸。主軸直徑按加工示意圖所示主軸類型及外伸尺寸可初步確定。傳動軸的直徑也可參考主軸直徑大小初步選定。待齒輪傳動系統(tǒng)設(shè)計完畢后再驗算某些關(guān)鍵軸徑。齒輪模數(shù)m（單位：mm）一般用類比法確定，也可按公式估算，即：式中 p齒輪所傳遞的功率，單位為kw； z一對嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù)； n小齒輪的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。多軸箱中的齒輪模數(shù)常用2、2.5、3、3.5、4幾種。（2）多軸箱所需動力的

17、計算多軸箱的動力計算包括多軸箱所需要的功率和進給力兩項。傳動系統(tǒng)確定之后多軸箱所需功率 按下列公式計算：2.2.2 多軸箱傳動設(shè)計多軸箱傳動設(shè)計，是根據(jù)動力箱驅(qū)動軸位置和轉(zhuǎn)速，各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求，設(shè)計傳動鏈，把驅(qū)動軸與各主軸連接起來，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。（1）多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求在保證主軸的強度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下，力求使傳動軸和齒輪的規(guī)格、數(shù)量為最少。當中心距不符合標準時，可采用變位齒輪或略微改變傳動比的方法解決。盡量不用主軸帶動主軸的方案，以免增加主軸的負荷，影響加工質(zhì)量。也可用一根強度較高的主軸帶動12根主軸的傳動方案。為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪的傳動比一般要大于

18、0.5（最佳傳動比為11/1.5），后蓋內(nèi)齒輪傳動比允許取至1/31/3.5；盡量避免用升速傳動。當驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速較低時，允許先升速后再降一些，是傳動鏈前面的軸，齒輪轉(zhuǎn)矩較小，結(jié)構(gòu)緊湊，但空轉(zhuǎn)功率損失隨之增加，故經(jīng)常采用升速傳動。用于粗加工主軸的齒輪，應(yīng)盡量可能設(shè)置在第一排，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形；精加工主軸上的齒輪，應(yīng)設(shè)置在第三排，以減少軸端的彎曲變形。多軸箱內(nèi)具有粗精加工主軸時，最好從動力箱驅(qū)動軸齒輪傳動開始，就分兩條傳動路線，以免影響加工精度。驅(qū)動軸直接帶動的轉(zhuǎn)動主軸數(shù)不能超過兩根，以免給裝配帶來困難。（2）擬定多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法擬定多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法是：先把全部只周中心盡可能的分

19、布在幾個同心圓上，在各個同心圓的圓心上分別設(shè)置中心傳動軸；非同心圓分布的一些主軸，也宜設(shè)置中間傳動軸（如一根傳動軸帶兩跟或三根主軸）；然后根據(jù)已選頂?shù)母髦行膫鲃虞S再選取同心圓，并用最少的傳動軸帶動這些中心傳動軸；然后通過合攏傳動軸與動力箱連接起來。將主軸劃分為各種分布類型 被加工零件上加工孔位置分布是多種多樣的，但大致可歸納為：同心圓分布、直線分布和任意分布三種類型。因此，多周詳上主軸分布響應(yīng)分為三種。直線分布 對這類主軸，可分別用一根中間傳動軸帶動兩根主軸。確定驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向及其在多軸箱上的位置 驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速按動力箱型號選定；當采用動力滑臺時，驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)方向可任意選擇；動力箱與多軸箱連接時，

20、應(yīng)注意驅(qū)動軸中心一般設(shè)置于多軸箱體寬度的中心線上，其中心高度則決定于所選動力箱的型號規(guī)格。驅(qū)動軸中心位置在機床聯(lián)系尺寸圖中已經(jīng)確定。用最少的傳動軸及齒輪把驅(qū)動軸和各主軸連接起來在多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖中確定了各個主軸的位置、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上，首先分析主軸位置，擬定傳動方案，選定齒輪模數(shù)（估算或類比），再通過“計算、作圖或多次試湊”相結(jié)合的方法，確定齒輪齒數(shù)和中間傳動軸的位置及轉(zhuǎn)速。2.2.3 多軸箱坐標計算、繪制坐標檢查圖坐標計算就是根據(jù)已知的驅(qū)動軸和主軸位置及傳動關(guān)系，精確計算各中間傳動軸的坐標。其目的是為多軸箱箱體零件補充加工圖提供孔的坐標尺寸，并用于繪制坐標檢查圖來檢查齒輪排列、結(jié)構(gòu)布置

21、是否合理。多軸箱坐標計算步驟、要求如下：（1）選擇加工基準坐標xoy，計算主軸、驅(qū)動軸坐標加工基準坐標系的選擇 為便于加工多軸箱體，設(shè)計是必須選擇基準坐標系。通常采用直角坐標系xoy。根據(jù)多軸箱的安裝位置及加工條件，常有下述兩種方法：坐標原點在定位銷孔上：這種方法適用于多軸箱安裝在動力箱上。通常用立式坐標鏜床加工箱體孔系比較方便。坐標系的x軸選在箱體底面，y軸通過定位銷孔。這種方法適用于多軸箱以底面為基準直接安裝在滑臺上。通常用臥式坐標鏜床加工多軸箱體孔系，這樣使工藝與設(shè)計基準一致，易于保證加工精度。計算主軸及驅(qū)動軸的坐標 根據(jù)多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖，按選定的基準坐標系，計算或標出各主軸及驅(qū)動軸

22、的坐標（計算精度要求到小數(shù)點后三位）。如果零件上孔距尺寸帶有單向或雙向不等公差，則在標注坐標時，應(yīng)把公差考慮進去，使孔距的的名義坐標尺寸恰好位于公差帶的中央。圖2.1 圖2.2（2）計算傳動軸坐標計算傳動軸坐標時，先算出與主軸有直接傳動關(guān)系的傳動軸坐標，然后計算其他傳動軸坐標。傳動軸的傳動形式很多，一般可分為三類：與一軸定距，與二軸定距，與三軸定距。其計算方法如下：與一軸定距的傳動軸坐標計算 圖為與一軸定距的傳動軸坐標計算圖。為計算方便，通常以已知軸的中心作為o建立小坐標系xoy，設(shè)所求傳動軸的坐標為b（x,y），嚙合中心距為r。由b點向x軸作輔助垂線交x圖2.3 圖2.4軸于a點，組成直角三

23、角形oab。如果從傳動圖上量得x（即oa），則或量出y（即ab），則然后將求得的x，y換算到大坐標中去。與二軸定距的傳動軸坐標計算 傳動軸與二軸定距，即在一傳動軸上用兩對齒輪分別帶動兩根已知軸，其坐標可根據(jù)已知兩軸坐標和兩對齒輪中心距計算求得，計算方法如圖2.5所示，圖中a（）和b（）為兩已知軸坐標，為2兩已知軸與傳動軸間齒輪中心距，即ac為，bc為c（x，y）為所需計算的傳動軸坐標。為便于計算，選取小坐標中的坐標（i，j）為正值，a、b、c按逆時針順序定出，作輔助線并標號如圖，由此可導(dǎo)出c點坐標公式，即：設(shè) 則因為所以還原到xoy坐標系中去，則c點坐標為：圖2.5 圖2.6傳動軸坐標計算可利

24、用計算機完成，即先按上述公式畫出流程圖圖2.7由上述公式及流程圖編制basic程序：10 defdbl a-y20 input “n$=”;n$30 input xa,ya,r140 input xb,yb,r250 a=xb-xa60 b=yb-ya70 l=sqr(a2+b2)80 i=(r12+l2-r22)/(2*l)90 j=sqr(r12-i2)100 x=xa+(a*i-b*j)/l110 y=ya+(b*i+a*j)/l120 w1=r1-sqr(x-xa)2+(y-ya)2)130 w2=r2-sqr(x-xb)2+(y-yb)2)140 lprint ”xa=”;xa.”y

25、a=”;ya150 lprint ”xb=”;xb.”yb=”;yb160 lprint ”r1=”;r1.”r2=”;r2170 lprint180 lprint n$,”x=”;x,”y=”;y190 lprint”w1=”;w1,”w2=”;w2200 end與三軸等距的傳動軸坐標計算 在一根傳動軸上用三對相同中心距的齒輪副分別帶動三根已知軸，該傳動軸就是圖10所示的軸d（即abc外接圓圓心）。其坐標可根據(jù)三已知軸abc的坐標及中心距r求出。為簡化計算取消坐標系xay，小坐標系原點選取應(yīng)使所計算的軸d坐標為正值，軸d坐標算式為：還原到xoy坐標中，則圖2.8 圖2.9根據(jù)上述公式寫流程圖

26、，并編制程序：10 defdbl a-y20 input “n$=”;n$30 input “xa,ya=”;xa,ya40 input “xb,yb=”xb,yb50 input “xc,yc=”;xc,yc60 input “r1,r2,r3=”;r1,r2,r370 g=(xb-xa)2+(yb-ya)280 h=(xc-xa)2+(yc-ya)290 x=xa+(yb-ya)*h-(yc-ya)*g/(2*(xc-xa)*(yb-ya)- (xb-xa)*(yc-ya)100 y=ya+(xc-xa)*g-(xb-xa)*h/(2*(xc-xa)*(yb-ya)- (xb-xa)*(y

27、c-ya)110 w1=r1-sqr(x-xa)2+(y-ya)2)120 w2=r2-sqr(x-xb)2+(y-yb)2)130 w3=r3-sqr(x-xc)2+(y-yc)2)140 lprint ”xa=”;xa,”ya=”;ya150 lprint ”xb=”;xb,”yb=”;yb160 lprint ”xc=”;xc,”yc=”;yc 170 lprint ”r1=”;r1,”r2=”;r2, ”r3=”;r3180 lprint 190 n$,”x=”;x,”y=”;y 200 lprint”w1=”;w1,”w2=”;w2,”w3=”;w3210 end驗算中心距誤差多軸箱

28、體是按計算的坐標加工的，而裝配要求兩軸間齒輪能正常嚙合。因此，必須驗算根據(jù)坐標計算確定的實際中心距a，是否符合兩軸間齒輪嚙合要求的標準中心距r，r與a的差值（注意上述兩計算程序中用w表示）為：=r-a驗算標準：中心距允差（0.001-0.009）mm三種傳動軸的演算公式如下：傳動軸與一軸定距驗算公式傳動軸與二軸定距驗算公式傳動軸與三軸等距驗算公式驗算公式中各坐標值是帶正負號代入算式運算的，當驗算不合格，即0.009時，在檢查運算確無錯誤后，方可按坐標計算的a值，采用變位齒輪湊中心距來滿足齒輪正常嚙合的要求。如圖2.10設(shè)置坐標系：圖2.10定主軸1為原點，經(jīng)過驗算后的驅(qū)動軸，傳動軸和各主軸坐標

29、如下：表2.4坐標驅(qū)動主1主2主3主4主5主6主7主8主9主10x2560109218327436511602693780y700000-31-31-31-3182坐標主11主12主13主14主15主16主17主18傳1傳2傳3x10921832743652.5161.5270.5379.593202310y82828282116116116116-39-39-39坐標傳4傳5傳6傳7傳8傳9傳10傳11傳12x42094203312421-969147365y-3912112112112141414141第三章 傳動系統(tǒng)的設(shè)計及校核3.1 齒輪的計算3.1.1 組合機床切削用量選擇的特點、方

30、法及注意問題（1）組合機床切削用量選擇的特點組合機床采用多刀多刃同時切削，為盡量減少換刀時間和刀具的損耗，保證機床的生產(chǎn)率及經(jīng)濟效果，選用的切削用量應(yīng)比通用機床單刀加工時低30%左右。組合機床通常用動力滑臺來帶動刀具進給。因此，同一滑臺帶動的多軸箱上的所有刀具（除絲錐外）的每分鐘進給量相同，即等于滑臺的工進速度。（2）組合機床切削用量選擇方法及應(yīng)注意的問題目前常用的查表法，參照生產(chǎn)現(xiàn)場同類工藝，必要時經(jīng)工藝實驗確定切削用量。確定切削用量時應(yīng)注意以下問題：應(yīng)盡量做到合理使用所有刀具，充分發(fā)揮其使用性能。由于多軸箱上同時工作的刀具種類不同且直徑大小不等，其切削用量也各有特點。如鉆孔要求高的切削速度

31、和較小的進給量；鉸孔則與之相反。同一多軸箱上刀具每分鐘進給量必須相等并等于滑臺的工進速度（mm/min），所以要求同一多軸箱上各刀具均有較合理的切削用量是困難的。因此，一般先按各刀具選擇較合理的轉(zhuǎn)速和每轉(zhuǎn)進給量，再根據(jù)其中工作時間最長、負荷最重、刃磨較困難的所謂“限制性刀具”來確定并調(diào)整每轉(zhuǎn)進給量，通常用“試湊法”來滿足進給量相同的要求。必要時可對少數(shù)難以協(xié)調(diào)的刀具采用附加（增或減速）機構(gòu)加以解決。當同一多軸箱上有銑端面工序，應(yīng)將銑端面安排在滑臺工進的最后，以便采用二次工進時選用所所需的進給量。復(fù)合刀具切削用量選擇應(yīng)考慮刀具的使用壽命。保證刀具應(yīng)有的使用壽命，進給量按復(fù)合刀具最小的直徑選擇。如

32、鉆-鉸復(fù)合刀具，進給量按鉆頭選，切削用量按鉸刀選。在分別選擇時均應(yīng)取允許值的上限，使復(fù)合刀具有較合適的切削用量。對整體復(fù)合刀具，往往強度較低，故切削用量應(yīng)選的較低些。多軸鏜孔主軸刀頭均需定向快進快退時（刀頭處于同一角度位置進入或退出工件孔），各鏜軸轉(zhuǎn)速應(yīng)相等或成整數(shù)倍。選擇切削用量時要注意既要保證生產(chǎn)批量的要求，又要保證刀具一定的耐用度。在生產(chǎn)率要求不高時，切削用量不必選得很高，以免降低刀具的耐用度。即使是生產(chǎn)率要求很高的組合機床，也是在保證加工精度和刀具的耐用度的情況下，提高“限制性刀具”的切削用量；對于“非限制性刀具”，其耐用度只要求不低于某一極限值，可以減少切削功率。組合機床切削用量選擇

33、通常要求刀具耐用度不低于一個工作班，最少不低于4小時。確定切削用量時，還需考慮所選動力滑臺的性能。如采用液壓滑臺時，選擇每分鐘進給量應(yīng)該比滑臺最小工進速度大50%，否則會受溫度影響和其他原因?qū)е逻M給不穩(wěn)定。3.1.2 確定切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率及刀具耐用度根據(jù)選定的切削用量主要指切削速度及進給量），確定進給力，作為選擇動力滑臺及設(shè)計夾具的依據(jù)；確定切削轉(zhuǎn)矩，用以確定主軸及其傳動件（齒輪、傳動軸）的尺寸；確定切削功率，用做選擇主傳動電機（一般指動力箱電機）功率；確定刀具耐用度，用以驗證所選用量或刀具是否合理。3.1.3 選擇切削用量、刀具表3.1 高速鋼鉆頭加工鑄鐵件的切削用量（v（m/mi

34、n），f（mm/r）加工直徑（mm）hb160-200hb200-241hb300-400切削用量vfvfvf1-616-240.07-0.1210-180.05-0.105-120.03-0.086-120.12-0.200.10-0.180.08-0.1512-220.20-0.400.18-0.250.15-0.2022-500.40-0.800.25-0.400.20-0.30(1)因為被加工工件材料是鑄鐵，因而選擇的刀具材料是高速鋼鉆12孔時，v=16m/min，f=0.4mm/r長徑比l/d=36/12=3，屬于鉆深孔，查表3.2f換算成轉(zhuǎn)速n，則n=v/f=40000r/min表

35、3.2 深孔鉆削切削用量遞減表孔深(mm)3d(3-4)d(4-5)d(5-6)d(6-8)d切削速度(m/min)v(0.8-0.9)v(0.7-0.8)v(0.6-0.7)v(0.6-0.65)d進給量(mm/r)f0.9f0.9f0.8f0.8f（2）零件材料為ht250，查得hb=187鉆12孔，根據(jù)下列公式得，f=3458.66n，m=12450.8n*mm，p=0.5425kw，t=321min。3.1.4 選擇動力部件（1）動力部件的選擇主要是確定動力箱（或各工藝切削頭）和動力滑臺。動力箱規(guī)格要與滑臺匹配，其驅(qū)動功率主要依據(jù)多軸箱所需傳遞的切削功率來選用。在不需要精確計算多軸箱功

36、率或多軸箱尚未設(shè)計出來之前，可用下列簡化公式進行估算：多軸箱的傳動效率，加工黑色金屬時取0.8-0.9，加工有色金屬時取0.7-0.8，主軸數(shù)多，傳動復(fù)雜時去小值，反之取大值。選擇最大的功率用來設(shè)計動力箱的電動機功率：查機械設(shè)計手冊選用電動機 y160m-4， 其主要參數(shù)：p=11kw ， n=1460r/min（2）在機床上為減少功率損耗，軸承的傳動效率取0.99；各級齒輪的傳動效率取0.99電動機轉(zhuǎn)矩：t=9550*p/n=71.95 n*mm各級軸的運動和動力參數(shù)計算結(jié)果整理于下表：表3.3軸名功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳動比效率輸入輸出輸入輸出電機軸1171.957300.99i級10.8910.7

37、8174.8174.076571.10.99ii級10.67310.5773.3372.6265710.99iii級10.4610.3679.0279.275971.10.99由初步計算的結(jié)果確定傳動比：加工孔12：1.22初步確定各軸間傳動比為（3）擬定多軸箱傳動系統(tǒng)多軸箱的主軸分布類型：直線分布驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向及其在多軸箱的位置：驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速為730r/min，為了保證主軸逆時針轉(zhuǎn)向，選擇電機也是逆時針旋轉(zhuǎn)；動力箱與主軸箱連接時，驅(qū)動軸位于多軸箱箱體寬度的中心線上，中心高度距離離箱底為250mm。驅(qū)動軸中心位置在機床聯(lián)系尺寸圖中已經(jīng)確定。用最少的傳動軸及齒輪副把驅(qū)動軸和各主軸聯(lián)系起來：，

38、， （i）設(shè)計中心距為114mm的嚙合齒輪的齒數(shù)：此時傳動比為1.1為電動機齒輪齒數(shù)，初取=36；，取，由標準取模數(shù)m=3 則傳動比誤差近似為0，該齒輪組合可以考慮使用（ii）設(shè)計中心距為96.43的嚙合齒輪的齒數(shù)：該對嚙合齒輪為傳動齒輪，首先驗算傳動比i=1時，初取，則，取，由標準取模數(shù)m=3 則傳動比誤差為不大該齒輪組合可以考慮使用（iii）設(shè)計中心距為42mm的嚙合齒輪的齒數(shù)：傳動比為1.1，該對齒輪是傳動齒輪，初取，由標準取模數(shù)m=2，則傳動比誤差為0該齒輪組合可以考慮使用（iv）驗算主軸精度主軸的中心距滿足加工要求，只需在裝配時經(jīng)過必要的研磨和改進就能夠達到所規(guī)定的要求。3.2 齒輪

39、的校核（1）傳動系統(tǒng)中齒輪強度的校核：齒輪材料均按標準 45#鋼，熱處理維持不高頻淬火g54硬度hrc50。電動機軸齒輪與i級傳動齒輪的強度校核：計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果齒面接觸疲勞強度計算1.初步計算轉(zhuǎn)矩接觸疲勞強度初步計算的許用接觸應(yīng)力小齒輪（電動機軸）的直徑齒輪齒寬b2.校核計算圓周速度v精度等級齒數(shù)和模數(shù)使用系數(shù)動載系數(shù)齒間載荷分配系數(shù)齒向載荷分布系數(shù)載荷系數(shù)k彈性系數(shù)節(jié)點區(qū)域系數(shù)接觸最小安全系數(shù)總工作時間應(yīng)力循環(huán)系數(shù)接觸壽命系數(shù)許用接觸應(yīng)力驗算3.確定傳動主要尺寸實際分度圓直徑d中心距a齒寬b齒根彎曲疲勞強度驗算重合度系數(shù)齒間載荷分配系數(shù)齒向載荷分配系數(shù)載荷系數(shù)k齒形系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù)

40、彎曲疲勞極限彎曲最小安全系數(shù)應(yīng)力循環(huán)系數(shù)彎曲壽命系數(shù)尺寸系數(shù)許用彎曲應(yīng)力b=32mm由此得計算結(jié)果表明，接觸疲勞強度合適，齒輪尺寸無需調(diào)整a=96.43mm傳動無嚴重過載，故不做靜強度校核b=32mmv=3.72m/s選8級精度k=2.05a=96.43mm查表：k=2.2同理，校核ii級和iii級傳動齒輪強度，無過載現(xiàn)象。（2）傳動系統(tǒng)中軸的強度的校核：多軸箱內(nèi)各主軸的強度的校核，主要是根據(jù)各個主軸所受的轉(zhuǎn)矩來求其圓柱的直徑，其中要用的中間變量是軸所受到的轉(zhuǎn)矩，其切應(yīng)力有公式： mpa寫成設(shè)計公式，軸的最小直徑 mmw軸的抗扭截面系數(shù)，p軸的傳遞扭矩，kwn軸的轉(zhuǎn)速，r/min許用切應(yīng)力，m

41、pac與軸相關(guān)的系數(shù)，其參考值見下表：表3.4軸的材料q235，20q255，q275，354540cr，38simnmo等121520253035404552c16014813512511811210610298對于i級傳動軸的直徑驗算：c取104裝配圖中軸取d=30mm時，滿足強度要求。對于ii級傳動軸的直徑驗算：c取104裝配圖中軸取d=30mm時，滿足強度要求。對于iii級傳動軸的直徑驗算：c取104裝配圖中軸取d=30mm時，滿足強度要求。經(jīng)過設(shè)計及校核，傳動系統(tǒng)部分基本上滿足組合機床的設(shè)計所要達到的要求和條件，因而，傳動系統(tǒng)部分就使用以上的工作部件。第四章 鉆12孔專用組合機床的主

42、要組成零件及其選擇依據(jù)4.1 多軸箱總圖設(shè)計通用多軸箱總圖包括繪制主視圖、展開圖、繪制裝配表，制定技術(shù)條件等四部分。下表為該多軸箱的主軸和傳動軸裝配表。（1）主視圖主要表明多軸箱主軸位置及齒輪傳動系統(tǒng)，齒輪齒數(shù)、模數(shù)及所在排數(shù)，潤滑系統(tǒng)等。因此，繪制主視圖就是在設(shè)計的傳動系統(tǒng)圖上標出各軸編號，畫出潤滑系統(tǒng)，標注主軸、油泵軸、驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速、油泵軸的轉(zhuǎn)向、驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)向及坐標尺寸、最低主軸高度尺寸及箱體輪廓尺寸等，并標注部分件號。（2）展開圖其特點是軸的結(jié)構(gòu)圖形多，各主軸和傳動軸及軸上的零件大多是通用的，且有規(guī)則排列的。一般采用簡化的展開圖并以裝配表相配合，標明多軸向各軸組件的裝配機構(gòu)。繪制的具體要

43、求如下：1）展開圖主要表示各軸及軸上零件的裝配關(guān)系。包括主軸、傳動軸、驅(qū)動軸、手柄軸、油泵軸及其上相應(yīng)的齒輪、隔套、防油套、軸承或油泵等機件形狀和安裝的相對位置。圖中各零件的軸向尺寸和徑向尺寸（齒輪除外）要按比例畫出，軸向距離和展開順序可以不按傳動關(guān)系繪制，但必須注明齒輪排數(shù)、軸的編號及直徑規(guī)格。對近距離軸往往要求按實際間距繪制相關(guān)軸的成組合件，以便能直觀的檢查有否碰撞現(xiàn)象。2）對結(jié)構(gòu)相同的同類型主軸、傳動軸可只畫一根，在軸端注明相同軸的軸號即可。對軸向裝配結(jié)構(gòu)基本相同，只是齒輪大小及排列位置不同的兩根或兩組軸，可以畫在一起，即軸心線兩邊各表示一根或一組軸。3）展開圖上應(yīng)完整標注多軸箱的三大箱

44、體厚度尺寸及箱壁和內(nèi)腔有關(guān)聯(lián)系的尺寸、主軸外伸長度等?？倛D上還應(yīng)有局部剖視表明動力箱與后蓋及前后蓋與箱體間的定位機構(gòu)。（3）主軸和傳動軸裝配表表4.1 主軸和傳動軸裝配表軸號軸徑軸的型號齒輪（m*z*d-it0741-42）iiiiii1-183030-it735422*22*442*20*40ii級3030-it735423*32*963*32*96iii級3030-it735423*40*1203*12*3603030-it735423*36*108標準件外購件備注鍵螺母墊圈軸承b8*22m24*1.524gb858e8205，e205，e7505b8*22m30*1.524gb858e7

45、506b10*22m30*1.524gb858e7507把多軸箱中每根軸（主軸、傳動軸、油泵軸）上的齒輪套等基本零件的型號規(guī)格、尺寸參數(shù)和數(shù)量及標準件、外購件等，按軸號配套，用裝配表表示。這樣圖表對照清晰易看，節(jié)省時間，方便裝配。4.2 加工示意圖設(shè)計1、加工示意圖的作用和內(nèi)容加工示意圖表示被加工零件在機床上加工過程，刀具、輔具的布局狀況以及工件、夾具、刀具等機床各部件間的相對位置關(guān)系，機床的工作行程及工作循環(huán)等。因此，加工示意圖是組合機床設(shè)計的主要圖紙之一。在總體設(shè)計中占據(jù)重要地位。它是刀具、輔具、夾具、多軸箱、液壓電器裝置設(shè)計及通用部件選擇的主要原始資料，也是整臺組合機床布局和性能的原始要

46、求，同時還是調(diào)整機床、刀具及試車的依據(jù)。其內(nèi)容為：（1）應(yīng)放映機床的加工方法、加工條件及加工過程。（2）根據(jù)加工部位特點及加工要求，決定刀具類型、數(shù)量、結(jié)構(gòu)、尺寸（直徑和長度），包括鏜削加工時鏜桿的直徑和長度。（3）決定主軸的結(jié)構(gòu)類型、規(guī)格尺寸及外伸長度。（4）選擇標準或設(shè)計專用的接桿、浮動卡頭、導(dǎo)向裝置、攻絲靠模裝置、刀桿托架等，并決定他們的結(jié)構(gòu)、參數(shù)及尺寸。（5）標明主軸、接桿（卡頭）、夾具（導(dǎo)向）與工件之間的聯(lián)系尺寸、配合及精度。（6）根據(jù)機床要求的生產(chǎn)率及刀具、材料特點等，合理確定并標注各主軸的切削用量。（7）決定機床動力部件的工作循環(huán)及工作行程。2.選擇刀具、工具、導(dǎo)向裝置并標注其相

47、關(guān)位置尺寸（1）刀具選擇 要考慮工價加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生產(chǎn)綠要求等因素。一般孔加工刀具（鉆、擴、鉸等），其直徑選擇應(yīng)與加工部位尺寸、精度相適應(yīng)，其長度要求要保證加工終了時，刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套外端面有一定距離（一般為3050mm）。（2）導(dǎo)向選擇 在組合機床上加工孔，除用剛性主軸的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導(dǎo)向。1）選擇導(dǎo)向類型、形式和結(jié)構(gòu) 導(dǎo)向通常分為兩類：一類是固定式導(dǎo)向，另一類是旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向。通常依據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑d和刀具轉(zhuǎn)速n折算出導(dǎo)向的線速度v（v=dn/1000m/min），再結(jié)合加工部位的尺寸精度、工藝方法及刀具的具體工作條件來選擇導(dǎo)向類型、

48、形式和結(jié)構(gòu)。第一類導(dǎo)向（固定式導(dǎo)向）的允許線速度v20m/min。一般用具孔徑25mm以上的孔加工，尤以大直徑鏜孔應(yīng)用較多。2）確定導(dǎo)向數(shù)量、選擇導(dǎo)向參數(shù) 導(dǎo)向數(shù)量應(yīng)根據(jù)工件形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、刀具剛性、加工精度及具體加工情況決定。通常，鉆、擴、鉸單層壁小孔或用懸伸量不大的鏜桿鏜、擴、鉸深度不大的大孔時，選取單個導(dǎo)向加工。當在工件鑄孔上擴孔時，為加強刀具導(dǎo)向剛性，通常采用雙導(dǎo)向加工。導(dǎo)向的主要參數(shù)包括：導(dǎo)套的直徑及公差配合，導(dǎo)套的長度、導(dǎo)套離工件端面的距離等。還應(yīng)注意，采用導(dǎo)向引導(dǎo)復(fù)合刀具加工孔時，一定要檢查開始加工時，刀桿進入導(dǎo)向部分的長度l（ld，d為導(dǎo)向直徑），以防出現(xiàn)無導(dǎo)向或?qū)蜷L度不夠的加工狀況。3）活動鉆模板的設(shè)計要點 在某些情況下，鉆模板作為刀具的導(dǎo)向裝置卻往往不能設(shè)置在機床夾具上，而是將它與多軸箱相連接并隨之運動，這就是刀具導(dǎo)向裝置在特定的條件下的一種結(jié)構(gòu)形式活動鉆