機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))――汽車(chē)橋殼十二軸

1、三 江 學(xué) 院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 汽車(chē)橋殼十二軸鉆孔組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì) 高職院 院（系） 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè)學(xué)生姓名 袁利鵬 學(xué) 號(hào) G095152033 指導(dǎo)老師 劉 凱 起訖日期 2012年12月17日2013年4月5日 設(shè)計(jì)地點(diǎn) 高職院 摘要組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量專(zhuān)用部件組成的工序集中的高效率專(zhuān)用機(jī)床。它能夠?qū)σ环N（或幾種）零件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、銑削磨削等工序，在實(shí)際生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，生產(chǎn)效率高，加工精度穩(wěn)定。本文主要針對(duì)專(zhuān)機(jī)上主軸箱部分，進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)以及計(jì)算。主軸箱是工序集中的、高效的組合機(jī)床的重要的專(zhuān)用部件之

2、一，是用于布置（按所要求的坐標(biāo)位置）機(jī)床工作主軸及其傳動(dòng)零件和相應(yīng)的附加機(jī)構(gòu)的。它通過(guò)按一定速比排布傳動(dòng)齒輪，把動(dòng)力從動(dòng)力部件動(dòng)力頭、動(dòng)力箱、電動(dòng)機(jī)等，傳遞給各工作主軸，使之獲得所要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向等。繪出圖紙，明確計(jì)算，通過(guò)設(shè)計(jì)的過(guò)程最終得到主軸箱精確的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，和具體的分布情況，使之符合加工要求。關(guān)鍵詞：組合機(jī)床 主軸箱 設(shè)計(jì)AbstractMachine Tool is a small number of common parts and processes focus on specific parts of the composition of the high efficienc

3、y of machine tool. It can one (or several components for multi-knife, multi-axis, multi-faceted, multi-bit processing. Machine tool can be done in combination drilling, reaming, milling, grinding, etc. Processes, widely used in actual production, high efficiency, stability and precision.This article

4、 will focus on the spindle box part of the plane, to assembly design and computing. Headstock is a process focused, efficient combination of machine-specific components important one is used for layout(coordinates according to the required location machine tool spindle and its drive components and t

5、he corresponding additional institutions. It is arranged by a certain geat ratio, the power from the power unit-power head, power boxes,motors,etc., passed to the work spindle, and thus obtain the required speed and steering. Draw drawings, clear terms, through the design process finally be precise

6、pear box drive shaft, and the specific distribution to conform to process requirements.Keywords: Machine Tool Headstock Design目錄目錄 4第一章 緒論 51.1組合機(jī)床的特點(diǎn) 51.2組合機(jī)床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 51.3組合機(jī)床的方案選擇 6第二章 組合機(jī)床的總體描述 72.2組合機(jī)床的優(yōu)點(diǎn) 72.3組合機(jī)床的加工方式 72.4組合機(jī)床的發(fā)展史 82.5組合機(jī)床部件分類(lèi) 8第三章 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì) 93.1主軸箱的用途 93.2主軸箱的種類(lèi)及結(jié)構(gòu) 93.2.1大型

7、標(biāo)準(zhǔn)主軸箱 93.2.2小型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱 93.3總圖和零件的設(shè)計(jì) 103.3.1大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱總圖的設(shè)計(jì) 103.3.2大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱零件的設(shè)計(jì) 103.4主軸箱坐標(biāo)計(jì)算 103.5主軸的型式與直徑的確定和主軸箱所需動(dòng)力的計(jì)算 113.6傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 11第四章 汽車(chē)橋殼12軸組合鉆床主軸箱設(shè)計(jì) 134.1被加工產(chǎn)品 134.2設(shè)計(jì)任務(wù) 134.3十二軸主軸箱設(shè)計(jì) 134.4機(jī)床所需的軸向力、功率校驗(yàn) 154.5鏜孔坐標(biāo)的計(jì)算 154.6主軸箱的潤(rùn)滑、變速和手柄軸的位置 154.7總結(jié) 17第一章 緒論1.1組合機(jī)床的特點(diǎn)組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量專(zhuān)用部件組成的工序集中的高效率專(zhuān)

8、用機(jī)床。它能夠?qū)σ环N（或幾種）零件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、銑削磨削等工序，生產(chǎn)效率高，加工精度穩(wěn)定。組合機(jī)床對(duì)多孔鉆削加工具有較大的優(yōu)勢(shì)，它按孔的坐標(biāo)分布位置實(shí)行一次加工，保證了孔的坐標(biāo)位置尺寸精度。作為組合機(jī)床專(zhuān)用部件的主軸箱，有成熟固定的設(shè)計(jì)模式：標(biāo)準(zhǔn)的主軸箱體、前后側(cè)蓋、主軸、傳動(dòng)軸、齒軸、軸承等，以及成熟的傳動(dòng)、布局、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法可供選用。這是組合機(jī)床設(shè)計(jì)制造的長(zhǎng)處。但是，如何根據(jù)制造工藝技術(shù)及組配件的要求，在設(shè)計(jì)上靈活應(yīng)用并有所創(chuàng)新，以更好地適應(yīng)加工工件的需要，是擺在我們組合機(jī)床設(shè)計(jì)人員面前的一個(gè)課題。81.2組合機(jī)床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)組

9、合機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)是集機(jī)電一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是搞笑、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國(guó)傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類(lèi)和軸類(lèi)零件（近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車(chē)端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。組合機(jī)床的分類(lèi)繁多，有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合機(jī)床等；隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，一種新型的組

10、合機(jī)床柔性組合機(jī)床越來(lái)越受到人們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外，近年來(lái)組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)（清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測(cè)量機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、輸送線(xiàn)）等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來(lái)越大。由于組合機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專(zhuān)用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶(hù)特殊要求而設(shè)計(jì)的，它涉及到加工工藝、刀具、測(cè)量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國(guó)組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家要相對(duì)落后，國(guó)內(nèi)所需的一些高

11、水平組合機(jī)床及自動(dòng)線(xiàn)幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢(shì)必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場(chǎng)要求我們不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新工藝，研制新產(chǎn)品，由過(guò)去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿(mǎn)足用戶(hù)需求，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。91.3組合機(jī)床的方案選擇（1）制定工藝方案 要深入現(xiàn)場(chǎng)了解被加工零件的加工特點(diǎn)、精度和技術(shù)要求、定位夾壓情況以及生產(chǎn)率的要求等。確定在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容及其加工方法。這里要確定加工工步數(shù)，決定刀具的種類(lèi)和型式。（2）機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定 根據(jù)工藝方案確定機(jī)床的型式和總體布局。在選擇機(jī)床配置型式時(shí)，既要考慮實(shí)現(xiàn)工藝方案，保證加工精度，技術(shù)要

12、求及生產(chǎn)效率；又要考慮機(jī)床操作、維護(hù)、修理是否良好；還要注意被加工零件的生產(chǎn)批量，以便使設(shè)計(jì)的組合機(jī)床符合多塊好省的要求。（3）組合機(jī)床總體方案 這里要確定機(jī)床各部件間的相互關(guān)系，選擇通用部件的刀具的導(dǎo)向，計(jì)算切削用量及機(jī)床生產(chǎn)率。給制機(jī)床的總聯(lián)系尺寸圖及加工示意圖等。（4）組合機(jī)床的部分方案和施工方案 制定組合機(jī)床流水線(xiàn)的方案時(shí)，與一般單個(gè)的組合機(jī)床方案有所不同。流水線(xiàn)上由于工序的組合不同，機(jī)床的型式和數(shù)量都會(huì)有較大的變化。因此，這時(shí)應(yīng)按流水線(xiàn)進(jìn)行全面考慮，制定方案時(shí)也應(yīng)綜合研究，才能將工序組合的更為合理，更可靠地滿(mǎn)足工件的加工要求，用較多的工作，也為進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。5第二章 組合

13、機(jī)床的總體描述2.1組合機(jī)床的分類(lèi)和組成組合機(jī)床的通用部件分為大型和小型兩大類(lèi)。大型通用部件是指電機(jī)功率為1.5-30千瓦的動(dòng)力部件及其配套部件。這類(lèi)動(dòng)力部件多為箱體移動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。小型通用部件是指電機(jī)功率為0.1-2.2千瓦的動(dòng)力部件及其配套部件。這類(lèi)動(dòng)力部件多為套筒移動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。用大型通用部件組成的機(jī)床稱(chēng)為大型組合機(jī)床。用小型通用部件真誠(chéng)的機(jī)床稱(chēng)為小型組合機(jī)床。按設(shè)計(jì)的要求本次設(shè)計(jì)的機(jī)床為大型通用機(jī)床。組合機(jī)床除了分為大型和小型外，按配置形式又分為單工位和多工位機(jī)床兩大類(lèi)。單工位機(jī)床又有單面、雙面、三面和四面幾種，多工位機(jī)床則有移動(dòng)工作臺(tái)式、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式、中央立柱式和回轉(zhuǎn)鼓輪式等配置型式

14、。本次設(shè)計(jì)的機(jī)床為單工位雙面銑床。2.2組合機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)組合機(jī)床與通用機(jī)床、其他專(zhuān)用機(jī)床比較，具有以下特點(diǎn)：（1）組合機(jī)床上的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約占全部機(jī)床零部件總量的7080%，因此設(shè)計(jì)和制造的周期短，投資少，經(jīng)濟(jì)效果好。（2）由于組合機(jī)床采用多刀加工，并且自動(dòng)化程度高，因此比通用機(jī)床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動(dòng)強(qiáng)度低。（3）組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過(guò)周密設(shè)計(jì)和長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，又有廠(chǎng)成批制造，因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、工作可靠，使用和維修方便。（4）在組合機(jī)床上加工零件時(shí)，由于采用專(zhuān)用夾具、刀具和導(dǎo)向裝置等，加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對(duì)操作工人水平要求不高。（5）當(dāng)被加工產(chǎn)品更新時(shí)，采用其他類(lèi)型的專(zhuān)用機(jī)

15、床時(shí)，其大部分件要報(bào)廢。用組合機(jī)床時(shí)，其通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件可以重復(fù)利用，不必另行設(shè)計(jì)和制造。（6）組合機(jī)床易于聯(lián)成組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)，以適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)需要。組合機(jī)床常用的通用部件有：機(jī)身、底座、立柱、動(dòng)力箱、動(dòng)力滑臺(tái)，各種工藝切削頭等。對(duì)于一些按循序加工的多工位組合機(jī)床，還具有移動(dòng)工作臺(tái)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。動(dòng)力箱、各種工藝切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床完成切削主運(yùn)動(dòng)或進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。其中還有能同時(shí)完成切削主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力頭。機(jī)身、立柱、中間底座等是組合機(jī)床的支承部件，起著機(jī)床的基礎(chǔ)骨架作用。組合機(jī)床的剛度和部件之間的精度保持性，主要是由這些部件保證。32.3組合機(jī)床的加工方式組合機(jī)床一般采用多軸

16、、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)。組合機(jī)床一般用于加工箱體類(lèi)或非凡外形的零件。加工時(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車(chē)削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可以實(shí)現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類(lèi)零件（如飛輪、汽車(chē)后橋半軸等）的外圓和端面加工。2.4組合機(jī)床的發(fā)展史二十世紀(jì)70

17、年代以來(lái)，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動(dòng)檢測(cè)和刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達(dá)0.05毫米/1000毫米，表面粗糙度可低達(dá)2.50.63微米；鏜孔精度可達(dá)IT76級(jí)，孔距精度可達(dá)0.030.02微米。專(zhuān)用機(jī)床是隨著汽車(chē)工業(yè)的興起而發(fā)展起來(lái)的。在專(zhuān)用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。最早的組合機(jī)床是1911年在美國(guó)制成的，用于加工汽車(chē)零件。初期，各機(jī)床制造廠(chǎng)都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠(chǎng)的通用部件的互換性，便于用戶(hù)使用和維修，1953年美國(guó)福特汽車(chē)公司和通用汽車(chē)公司與美國(guó)機(jī)床制造廠(chǎng)協(xié)商，確定了組合機(jī)床

18、通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對(duì)部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。2.5組合機(jī)床部件分類(lèi)通用部件按功能可分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類(lèi)。動(dòng)力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主要有動(dòng)力箱、切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。支承部件是用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度鼓輪和往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等?？刂撇考怯靡钥刂茩C(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)的部件，有液壓站、電器柜和操縱臺(tái)等。輔助部件有潤(rùn)滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。

19、為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺(tái)組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。這類(lèi)機(jī)床常見(jiàn)的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。12第三章 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)3.1主軸箱的用途主軸箱是工序集中的、高效的組合機(jī)床的重要的專(zhuān)用部件之一，是用于布置（按所要求的坐標(biāo)位置）機(jī)床工作主軸及其傳動(dòng)零件磨合相應(yīng)的附加機(jī)構(gòu)的。它通過(guò)按一定速比排布傳動(dòng)齒輪，把動(dòng)力從動(dòng)力部件動(dòng)力頭、動(dòng)

20、力箱、電動(dòng)機(jī)等，傳遞給各工作主軸，使之獲得所要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向等。由于機(jī)床是根據(jù)不同加工對(duì)象而制定總體結(jié)構(gòu)方案，故有的主軸箱是安裝在動(dòng)力頭或動(dòng)力箱上；有的則是安裝在動(dòng)力滑臺(tái)或床身上的。13.2主軸箱的種類(lèi)及結(jié)構(gòu)組合機(jī)床主軸箱，按其組成和用途分為：大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱、小型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱和專(zhuān)用主軸箱三大類(lèi)。3.2.1大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱由通用零件和部件（通用的箱體類(lèi)零件、主軸、傳動(dòng)軸、齒輪和通用或?qū)Ｓ玫母郊訖C(jī)構(gòu)等）組成的“標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)”主軸箱，稱(chēng)為大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱。大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱剛性不是很高的，因?yàn)檫@種標(biāo)準(zhǔn)主軸箱，主軸的前后支承距離平均只有150毫米左右，而刀具的懸伸長(zhǎng)度往往是主軸支承距的好幾倍。在這種懸伸比之下單靠主

21、軸本身是不能保證孔加工的位置精度的，而主要有夾具的導(dǎo)向裝置來(lái)保證。因此，對(duì)剛性主軸箱來(lái)說(shuō)，可以把大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱稱(chēng)為非剛性主軸箱。按加工性質(zhì)，它可分為下列三種：a.大型標(biāo)準(zhǔn)鉆削類(lèi)主軸箱。一般用于完成鏜孔、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、倒角等單一的或混合工序的主軸箱；b.大型標(biāo)準(zhǔn)攻絲主軸箱；c.大型標(biāo)準(zhǔn)鉆攻復(fù)合主軸箱。大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱的后蓋有四種厚度，設(shè)計(jì)時(shí)，若主軸箱內(nèi)只有動(dòng)力頭輸出軸與另一傳動(dòng)軸上有4或5排齒輪，并且這一對(duì)4或5排齒輪的輪廓又不超出后蓋與動(dòng)力頭的結(jié)合法蘭的范圍時(shí)，可以分別選用厚度為50和100毫米的后蓋。此時(shí)，后蓋窗孔要按齒輪輪廓加以擴(kuò)大。否則，就要分別選用厚度為90毫米的基型后蓋和厚度為12

22、5毫米的加厚后蓋。123.2.2小型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱小型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱是由主軸箱及其導(dǎo)向部分所組成。主軸箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是標(biāo)準(zhǔn)的，但箱體的外形按具體需要可有多種形式。它和大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱一樣，主軸也是非剛性的，刀具工作時(shí)須由導(dǎo)向來(lái)引導(dǎo)。按用途分，可分為鉆孔類(lèi)主軸箱和攻絲類(lèi)主軸箱。主軸箱部分主要由專(zhuān)用的箱體類(lèi)零件盒通用的傳動(dòng)類(lèi)零件組成。屬于箱體類(lèi)零件的有：鑄鋁的主軸箱體、前蓋和后蓋，以及鋼制的上蓋等。屬于通用傳動(dòng)類(lèi)零件的有：主軸、傳動(dòng)軸、傳動(dòng)齒輪等。動(dòng)力頭齒輪室專(zhuān)用的123.3總圖和零件的設(shè)計(jì)3.3.1大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱總圖的設(shè)計(jì)大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱的總圖，包括下述部分：正視圖部分、按裝配型式歸類(lèi)的主軸和傳動(dòng)軸的截面圖。

23、正規(guī)圖部分主要表示：主軸箱聯(lián)系尺寸、動(dòng)力部件的型號(hào)、主軸位置、傳動(dòng)關(guān)系、件號(hào)、潤(rùn)滑油管的型號(hào)，以及必要的零件尺寸。主軸和傳動(dòng)軸的截面圖表示：主軸和傳動(dòng)軸的裝配型式，軸承、齒輪、隔套等零件的安裝位置，主軸防油套的型號(hào)，以及必要的零件尺寸等。3.3.2大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱零件的設(shè)計(jì)大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱的大部分零件都是通用的，根據(jù)需要進(jìn)行合理選用就行了。其箱體類(lèi)零件（前蓋，后蓋，主軸箱體）雖然也是按比列化和通用化原則設(shè)計(jì)的，但并不是完全通用的。這些箱體類(lèi)零件的模型，甚至鑄件都可以事先做好，但需要根據(jù)每個(gè)主軸箱的具體需要進(jìn)行補(bǔ)充加工或修改模型急補(bǔ)充加工。1、補(bǔ)充加工圖和修改模型及補(bǔ)充加工圖所謂補(bǔ)充加工圖和修改模型

24、及補(bǔ)充加工圖，則是對(duì)基本零件圖主要是通用箱體零件圖的補(bǔ)充圖或?qū)σ殉尚土慵岢鲅a(bǔ)充加工要求的圖紙。進(jìn)補(bǔ)充機(jī)械加工內(nèi)容的補(bǔ)充圖，叫做“補(bǔ)充加工圖”；除了補(bǔ)充機(jī)械加工內(nèi)容外，同時(shí)還要求改動(dòng)原有模型的補(bǔ)充圖，叫做“修改模型及補(bǔ)充加工圖”。對(duì)于那些標(biāo)準(zhǔn)的或外購(gòu)零、部件，當(dāng)其局部不適用本主軸箱時(shí)，也可以采取補(bǔ)充加工的方法。這時(shí)也要繪制補(bǔ)充加工圖。用細(xì)實(shí)線(xiàn)把基本零件圖上的主要圖形畫(huà)出，次要的圖形。投影和一般的尺寸原則上可以不畫(huà)和不標(biāo)注。但是，為了表明零件的輪廓及補(bǔ)充內(nèi)容有關(guān)的位置尺寸關(guān)系，通常要把輪廓尺寸和有關(guān)位置尺寸注上。需要補(bǔ)充加工和修改模型的部位，要用粗實(shí)線(xiàn)畫(huà)出，并注上要求的尺寸、粗糙度、技術(shù)要求等。

25、如需要取消基本零件圖上原有的圖形和尺寸，則需要特別加以注明。2、變位齒輪在主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)中，常采用一軸帶動(dòng)多軸的傳動(dòng)方法。在這種情況下，往往出現(xiàn)兩軸的中心距一定，而這個(gè)已定的中心距又不符合齒輪的標(biāo)準(zhǔn)嚙合中心距的情況，為了湊中心距離，就必須把嚙合副中的一個(gè)或兩個(gè)齒輪作成角度變位齒輪。123.4主軸箱坐標(biāo)計(jì)算1、主軸箱坐標(biāo)系遠(yuǎn)點(diǎn)的確定為了計(jì)算主軸箱的各軸坐標(biāo)，對(duì)于每個(gè)主軸箱都必須選擇一個(gè)坐標(biāo)原點(diǎn)。當(dāng)主軸箱是直接安裝在動(dòng)力滑臺(tái)或床身上時(shí)，一般選取主軸箱底平面與通過(guò)其他定位銷(xiāo)孔的垂直線(xiàn)交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)。對(duì)于安裝在動(dòng)力頭或動(dòng)力箱上的主軸箱，一律選取主軸箱體的定位銷(xiāo)孔為坐標(biāo)原點(diǎn)。2、坐標(biāo)計(jì)算的順序主軸箱坐標(biāo)

26、的計(jì)算順序是：首先計(jì)算主軸的坐標(biāo)，然后計(jì)算與這些主軸有直接嚙合關(guān)系的傳動(dòng)軸坐標(biāo)，再按順序計(jì)算其余軸的坐標(biāo)。在計(jì)算過(guò)程中，藥隨時(shí)把計(jì)算出來(lái)的各軸坐標(biāo)數(shù)據(jù)填入專(zhuān)門(mén)格式的坐標(biāo)集中，以供計(jì)算其他軸和將來(lái)面檢查圖與箱體圖時(shí)使用。3、主軸坐標(biāo)的計(jì)算主軸坐標(biāo)的計(jì)算是按主軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)或被加工零件工序圖進(jìn)行的。為了確保主軸坐標(biāo)的正確性，一般應(yīng)再按被加工零件圖進(jìn)行一次驗(yàn)算。主軸坐標(biāo)的計(jì)算精度，要求精確到小數(shù)點(diǎn)后第三位數(shù)字。為了減少計(jì)算誤差，對(duì)于角度關(guān)系的主軸坐標(biāo)，應(yīng)采用七位或七位以上的三角函數(shù)進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)被加工零件的孔距尺寸帶有公差時(shí)，在計(jì)算坐標(biāo)時(shí)應(yīng)考慮公差的影響。主要是那些帶有單向公差或雙向不等公差的尺寸

27、，應(yīng)當(dāng)把公差計(jì)算進(jìn)去，使主軸的名義坐標(biāo)尺寸位于公差帶的中央。3.5主軸的型式與直徑的確定和主軸箱所需動(dòng)力的計(jì)算主軸的型式和直徑，主要取決于刀具的進(jìn)給抗力和切削扭矩或主軸一刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的需要。通常，鉆孔時(shí)采用前支承有止推軸承的主軸；鉆孔以外的其他工序，主軸前支承有沒(méi)有止推軸承都可以，這要視具體情況而定。設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能不選用15毫米直徑的主軸和滾針主軸，因?yàn)檫@種主軸的精度低，既不便于制造裝配，也不便于使用和維修。確定主軸直徑時(shí)，首先要根據(jù)切削用量，按有關(guān)公式計(jì)算出主軸的切削扭矩。然后根據(jù)表“軸能承受的扭矩”，確定鉆削類(lèi)主軸的直徑。主軸箱所需的動(dòng)力有兩項(xiàng)：一項(xiàng)是主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)所需的動(dòng)力，也就是主軸箱所

28、需要的功率，它等于切削功率、空轉(zhuǎn)功率和負(fù)荷成正比的功率損失之和；另一項(xiàng)是進(jìn)給力。3.6傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算所謂傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，就是通過(guò)一定的傳動(dòng)鏈，按要求把動(dòng)力從動(dòng)力部件的驅(qū)動(dòng)軸傳遞到主軸上去。同時(shí)滿(mǎn)足主軸箱其他結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)的要求。一般來(lái)說(shuō)，同一個(gè)主軸箱可以設(shè)計(jì)出幾種方案來(lái)。因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)各種傳動(dòng)方案進(jìn)行分析比較，從中選出最佳方案。主軸的分布盡管有各種各樣類(lèi)型，但通常采用的經(jīng)濟(jì)而又有效的傳動(dòng)是：用一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸。因此，設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，首先把所有主軸分成盡可能少的若干組同心圓，然后把在各組同心圓放置一根傳動(dòng)軸，來(lái)帶動(dòng)各自一組的主軸。接著再用盡可能少的傳動(dòng)軸把各組軸與動(dòng)力部件驅(qū)動(dòng)軸連接起

29、來(lái)。這就是通常的傳動(dòng)布置次序，即由主軸處布置起，最后再引到動(dòng)力部件的驅(qū)動(dòng)軸上。對(duì)于一些簡(jiǎn)單的、主軸數(shù)量較少或其他特殊情況，亦可采用別的布置次序。設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，除了運(yùn)用傳動(dòng)的基本公式，設(shè)計(jì)出幾種方案進(jìn)行分析比較，從中選出最佳方案以外，還必須充分注意和檢查所選定的方案中，齒輪和周徑之間、軸承與軸承之間是否發(fā)生干涉。大功率的傳遞 主軸箱上的主軸數(shù)量較多或加工工藝所致的切削負(fù)荷較大時(shí)，所選動(dòng)力部件的功率亦較大。此時(shí)設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)，要特別注意傳動(dòng)鏈中大負(fù)荷傳遞環(huán)節(jié)各零件（主要是齒輪）的強(qiáng)度問(wèn)題。對(duì)于那些傳遞負(fù)荷較大的齒輪尤其是傳遞低模數(shù)小的齒輪，或者雖非轉(zhuǎn)速低模數(shù)小，但齒根距鍵槽處尺寸大小的齒輪。因此，

30、對(duì)于大功率標(biāo)準(zhǔn)主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最好采用合理分散的傳動(dòng)方法。這就是使動(dòng)力不是通過(guò)一條，而是幾條傳動(dòng)鏈，反別帶動(dòng)各個(gè)主軸。12第四章 汽車(chē)橋殼12軸組合鉆床主軸箱設(shè)計(jì)4.1被加工產(chǎn)品136型汽車(chē)后橋殼，材料：09SIVL b=7090kg/mm2221型汽車(chē)前橋殼，材料：09SIVL b=7090kg/mm24.2設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一臺(tái)12軸組合鉆床上的主軸箱，該12軸臥式組合鉆床可安裝12根8.5mm鉆頭或12根10.5mm鉆頭，一次可同時(shí)加工上述橋殼12個(gè)8.5mm的孔。加工前橋殼或后橋殼不需要更換夾具和鉆頭。附：橋殼工序圖4.3十二軸主軸箱設(shè)計(jì)（1）確定鉆頭的切削速度v（米/分）：1、根據(jù)橋

31、殼的材料09SIVL b=7090kg/mm2查得 鉆頭允許的切削速度v=1220（米/分）（2）根據(jù)切削速度v求鉆頭的轉(zhuǎn)速n即主軸箱工作軸的轉(zhuǎn)速n：1、按產(chǎn)品設(shè)計(jì)及工藝要求：前、后橋殼分別鉆128.5mm的螺紋（M10）的底孔：當(dāng)v=12m/min時(shí)，n1=1000v/D=1000×12/3.14×8.5=450（r/min）當(dāng)v=20m/min時(shí)，n1=1000v/D=1000×20/3.14×8.5=749（r/min）即在橋殼上鉆8.5mm的孔，鉆頭的轉(zhuǎn)速（即工作軸的轉(zhuǎn)速）n=450749（r/min）（3）齒輪傳動(dòng)主軸箱設(shè)計(jì)：1、齒輪傳動(dòng)主軸箱

32、設(shè)計(jì)如圖圖一.齒輪傳動(dòng)主軸箱2、根據(jù)圖一，求工作軸轉(zhuǎn)速（即鉆頭轉(zhuǎn)速）n1：n主/n1=z2/z1×z4/z3=59/21×38/91=2242/1911所以n1=1911×z主/2242=1911×720/2242=614(r/min可見(jiàn)，實(shí)際工作軸轉(zhuǎn)速614（r/min）在加工橋殼128.5mm孔要求的轉(zhuǎn)速450749（r/min）之間，故此設(shè)計(jì)方案可行。3、油泵轉(zhuǎn)速的驗(yàn)算：n主/n油=z2/z1×z8/z7=59/21×21/41=59/42所以n油=720×42/59=512.54（r/min）故，油泵的實(shí)際轉(zhuǎn)速在40

33、0800之內(nèi)，此設(shè)計(jì)方案可行。4、驗(yàn)算鉆頭的切削速度v:當(dāng)鉆橋殼128.5mm孔時(shí)：v=nD/1000=3.14×614×8.5/1000=16.4(r/min,在允許的切削速度1220米/分之間，故可行。當(dāng)鉆減速器殼1210.5mm孔時(shí)：v=nD/1000=3.14×614×10.5/1000=20.2(m/min在1624米/分之間，故可行。4.4機(jī)床所需的軸向力、功率校驗(yàn)按最大鉆孔直徑計(jì)算，同時(shí)鉆輪轂12個(gè)孔所需的軸向力和功率：查：齒輪傳動(dòng)多軸偷設(shè)計(jì)（一汽工藝裝備設(shè)計(jì)處編）鉆頭直徑(進(jìn)給量高速鋼鉆頭，加工鑄鐵1、 總軸向力： （Hy40B滑臺(tái)推力）

34、 可行。2、 總功率：而（功率），可得工進(jìn)速度：，在Hy40B滑臺(tái)工進(jìn)速度范圍，滿(mǎn)足。4.5鏜孔坐標(biāo)的計(jì)算前蓋上十二軸孔的坐標(biāo)計(jì)算：孔號(hào)23456789101112134.6主軸箱的潤(rùn)滑、變速和手柄軸的位置1、潤(rùn)滑大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱采用葉片潤(rùn)滑油泵進(jìn)行潤(rùn)滑。油泵打出的油經(jīng)分油器分向潤(rùn)滑部位。對(duì)于臥式標(biāo)準(zhǔn)主軸箱，主軸箱體前后壁間的齒輪和壁上的軸承用油盤(pán)潤(rùn)滑，箱體和后蓋以及和前蓋間的齒輪用油管潤(rùn)滑；對(duì)于立式主軸箱，則將油管分散引致最高排齒輪上面，是主軸箱內(nèi)的傳動(dòng)件得到潤(rùn)滑。此外，當(dāng)動(dòng)力部件導(dǎo)軌采取自動(dòng)潤(rùn)滑時(shí)，尚需由分油器的徑向分油口向?qū)к墲?rùn)滑裝置引潤(rùn)滑油管。一般情況下，對(duì)中等尺寸一下的主軸箱，用一個(gè)葉

35、片泵即可；對(duì)于尺寸較大且軸數(shù)又多的主軸箱，用一個(gè)潤(rùn)滑泵不夠時(shí)，可以用兩個(gè)潤(rùn)滑泵。葉片潤(rùn)滑泵的使用轉(zhuǎn)速為400800轉(zhuǎn)/分，其安放位置應(yīng)盡可能靠近油池，使之易于打油。這種泵的傳動(dòng)方式有兩種：一種是借助油泵傳動(dòng)軸傳動(dòng)的，另一種是通過(guò)直接裝在泵軸上的齒輪直接傳動(dòng)的。葉片潤(rùn)滑泵使用可靠，對(duì)于一般前蓋易于拆卸的主軸箱，可以不設(shè)置專(zhuān)供拆修油泵用的油泵蓋。在設(shè)計(jì)主軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，一般在主要傳動(dòng)環(huán)節(jié)未排好之前，是可以不考慮油泵的安放位置的。待主要傳動(dòng)環(huán)節(jié)排好后，再用按比列畫(huà)在透明紙上的油泵外廓圖，試著給油泵找個(gè)合適的位置。當(dāng)泵體或管接頭與傳動(dòng)軸端相碰時(shí)，傳動(dòng)軸需要采用埋頭型式。對(duì)于專(zhuān)用主軸箱來(lái)說(shuō)，除了可用葉

36、片泵或者潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑外，還可用柱塞油泵、齒輪油泵、飛濺潤(rùn)滑、噴霧潤(rùn)滑等。2、變速大型組合機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速，通常是不要改變的。單從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)時(shí)可以不必特意留出變速環(huán)節(jié)。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮（比如，考慮到將來(lái)刀具的改進(jìn)，或考慮到設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速可能確定的不盡合適等），在設(shè)計(jì)時(shí)有意識(shí)地使一對(duì)或兩對(duì)齒輪能起交換齒輪作用，使主軸轉(zhuǎn)速能有一定調(diào)整范圍，有時(shí)還是必須的。在大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱上，通常是選擇分路傳動(dòng)前的一對(duì)或兩對(duì)處于4、5排的齒輪作為交換齒輪，以便獲得一定的變速范圍。小型主軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是不用考慮變速齒輪的，因?yàn)樵谛⌒蛣?dòng)力頭的傳動(dòng)系統(tǒng)中已設(shè)有變速環(huán)節(jié)（減速器）。3、手柄軸的設(shè)置組合機(jī)床主軸箱上一般都有較多的刀具，為了便于更換和調(diào)整刀具，或是裝配和維修時(shí)檢查主軸精度，一般每個(gè)主軸箱上都要設(shè)置一個(gè)手柄軸，以便手動(dòng)回轉(zhuǎn)主軸。為了扳動(dòng)起來(lái)輕便，手柄軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)盡可能高一些，其所處位置要靠近機(jī)床操作者的一側(cè)，并且是便于下扳手的地方。另外還必須注意，