減速器箱體鉆口面孔組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)及主軸箱設(shè)計(jì)

1、0引言 本人這次畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的16軸立式組合鉆床是由大量的通用部件和少量的專用部件組成的工序集中的高效率專用機(jī)床。為用來(lái)鉆削80T可彎曲刮板運(yùn)輸機(jī)中減速器箱體的口面孔而設(shè)計(jì)的專用機(jī)床。該機(jī)床可適用于年產(chǎn)量為1萬(wàn)臺(tái)的批量生產(chǎn)，為了保證加工零件的質(zhì)量、產(chǎn)量和降低生產(chǎn)成本，在設(shè)計(jì)該立式組合鉆床時(shí)，首先應(yīng)該制定合理的工藝方案，然后按照工藝方案的要求，確定機(jī)床的配置形式，選擇合理的通用部件，設(shè)計(jì)專用部件和工作循環(huán)控制系統(tǒng)。為表達(dá)該組合機(jī)床的總體方案，在設(shè)計(jì)時(shí)要繪制“三圖一卡”即80T可彎曲刮板運(yùn)輸機(jī)減速器箱體的加工工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖、生產(chǎn)率計(jì)算卡。然后根據(jù)“三圖一卡”進(jìn)行組合機(jī)床的設(shè)計(jì)

2、、調(diào)整和驗(yàn)收。 制造業(yè)作為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位，它是我國(guó)比較優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，是勞動(dòng)密集及智力密集型產(chǎn)業(yè)。而制造業(yè)的主體和基礎(chǔ)是機(jī)床行業(yè)；2002年中國(guó)機(jī)床一躍成為世界最大的消費(fèi)國(guó)和全球最大的機(jī)床進(jìn)口國(guó)。同時(shí)加入WTO以后，全球經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的一體化，這對(duì)我國(guó)制造業(yè)的要求不斷提高，各種技術(shù)壁壘已經(jīng)阻礙了我國(guó)機(jī)床行業(yè)走向國(guó)際化。如何刷新今天的被動(dòng)局面，積極的應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)、抓住機(jī)遇、贏得發(fā)展的契機(jī)，成為機(jī)床行業(yè)普遍面臨的問(wèn)題。在國(guó)外，機(jī)床改造已有較長(zhǎng)的歷史，在美國(guó)已有50多年的歷史。由于各國(guó)的政治、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的差異，機(jī)床的種類、性能、結(jié)構(gòu)的繁雜多樣，使機(jī)床的改造內(nèi)涵更加豐富多彩，出

3、現(xiàn)了機(jī)床的翻修、改進(jìn)、改裝、改造、再生、再造。機(jī)床改造在汽車、機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)、航空等行業(yè)廣泛應(yīng)用，并批量投入生產(chǎn)。 一般認(rèn)為：機(jī)床改造就是：利用最新的控制裝置和進(jìn)給系統(tǒng)使舊機(jī)床獲得新生再造是一種較高的設(shè)備改造形式，國(guó)外稱這種工程技術(shù)是把老設(shè)備“重新回到圖板，以進(jìn)行再設(shè)計(jì)，再制造，再鑒定的工作過(guò)程。通過(guò)全面改造設(shè)備主體結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，引入最新技術(shù)，使機(jī)床達(dá)到現(xiàn)代化設(shè)計(jì)的新機(jī)床的水平，以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)率、精度、環(huán)靜和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。鑒于機(jī)床改造工藝技術(shù)水平要求較高。一般工廠用戶自行改造。往往難于達(dá)到技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)代制造業(yè)的優(yōu)化，除了信息化以外，還包括加工順序的工藝優(yōu)化、加工參數(shù)、切削刀具、熱處理金屬

4、成型的優(yōu)化設(shè)計(jì)制造，從而實(shí)現(xiàn)降低成本、高效益的運(yùn)作，達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)、高規(guī)范的要求。設(shè)計(jì)課題涉及到課題的分析、資料的查詢、資料摘錄，整理收集的資料。然后深入鹽城市機(jī)床廠生產(chǎn)一線向使用者、設(shè)計(jì)者學(xué)習(xí)，從而了解所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的成本、生產(chǎn)效率、特殊用途、設(shè)計(jì)理念、以及產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。具體的了解機(jī)床的外形、主軸箱的大致結(jié)構(gòu)，并記錄了如何有所改進(jìn)，最后確定設(shè)計(jì)的方案。以及箱體的結(jié)構(gòu)圖，并進(jìn)行相關(guān)零件的選型計(jì)算。此種機(jī)床的構(gòu)造設(shè)計(jì)要求我們具備相當(dāng)強(qiáng)的實(shí)踐知識(shí)和經(jīng)濟(jì)意識(shí)因此考慮到：動(dòng)力裝置、電機(jī)的選用，優(yōu)化的配置企業(yè)內(nèi)部現(xiàn)有各種資源，真正做到資源最小化，提高產(chǎn)品精度，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益最大化的要求，更好的服務(wù)于生產(chǎn)和

5、經(jīng)濟(jì)建設(shè)。本課題就是從培養(yǎng)我們的工程實(shí)踐意識(shí)、經(jīng)濟(jì)意識(shí)，樹(shù)立正確的生產(chǎn)觀出發(fā)，并結(jié)合機(jī)床廠的多年實(shí)踐總結(jié)，該課題的設(shè)計(jì)由本本人單獨(dú)完成，設(shè)計(jì)任務(wù)由指導(dǎo)老師作了明確指配：由于我負(fù)責(zé)該立式組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)和組合鉆床主軸箱設(shè)計(jì)，故本人的設(shè)計(jì)說(shuō)明書包括立式組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)和組合鉆床主軸箱設(shè)計(jì)，附件有生產(chǎn)率計(jì)算卡、圖的詳細(xì)說(shuō)明。 1 立式組合鉆床總體設(shè)計(jì)概述1.1零件加工工序圖加工工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺(tái)機(jī)床上或一條自動(dòng)生產(chǎn)線上完成的工藝內(nèi)容。包括加工部件的尺寸精度、技術(shù)要求、加工時(shí)的定位基準(zhǔn)、夾緊部位以及被加工零件的材料、硬度和在機(jī)床上加工前毛坯的情況。 本工序的加工內(nèi)容是鉆口面14孔

6、，要求在立式鉆床上加工，以底面兩銷孔（上箱體為頂面）為定位基準(zhǔn)，夾緊點(diǎn)位于第三軸孔和對(duì)側(cè)的第二、四軸孔上。在一個(gè)箱體上,因?yàn)橛袃蓚€(gè)孔是不對(duì)稱的,為了提高生產(chǎn)效率,縮短輔助時(shí)間,減少設(shè)備,用一臺(tái)組合機(jī)床來(lái)加工上、下箱體。在主軸箱上把所有軸孔都排成對(duì)稱的,在加工時(shí),把不應(yīng)有的鉆頭取下就可以加工上下箱體,則該立式組合機(jī)床有16根主軸。該加工孔的直徑為18mm,表面粗糙度,孔深分別為110mm、50mm、25mm。定位時(shí)以底面和兩銷孔為定位基準(zhǔn)是合理的,這樣定位精度高,易于保證各軸孔間的位置精度,故這種在立式組合鉆床上采用“一面兩銷”的定位方法加工精度是較高的。1.2零件加工示意圖加工示意圖反映了機(jī)床

7、的加工過(guò)程和加工方法,并決定了浮動(dòng)夾頭或接桿的尺寸、刀具的種類和數(shù)量,刀具的長(zhǎng)度和加工尺寸、主軸、刀具與工件間的關(guān)系尺寸等。合理的選擇切削用量、并決定動(dòng)力頭的工作循環(huán)時(shí)間也是調(diào)整機(jī)床和刀具的依據(jù)。鉆頭的選擇加工時(shí)選用麻花鉆由量具、刀具標(biāo)準(zhǔn)P290-JB781-65查得:鉆110mm深的孔,用錐柄長(zhǎng)麻花鉆 d=18mm,柄部形式:B L=320mm L0=215mm 錐柄尺寸莫氏圓錐2號(hào),L2=90.5mm d1=17.2mm由P282-JB780-65查得 鉆50mm深的孔和25深的孔,用錐柄麻花鉆 d=18mm 柄部形式B L=320mm L0=215mm 錐柄尺寸莫氏圓錐2號(hào),L2=90.

8、5mm d1=17.2mm導(dǎo)向選擇: 由IP223表3-4和3-3及P63選擇選擇導(dǎo)向長(zhǎng)度L1=45mm的固定式導(dǎo)套。 導(dǎo)套配合的選擇查I表3-5可知: d用Db新標(biāo)準(zhǔn)為G7 D用D/db,新標(biāo)準(zhǔn)為H7/g6 D1用D/ga,新標(biāo)準(zhǔn)為H7/n6 （導(dǎo)套）主軸的選擇 切削扭矩為1424.86Kg.mm 由 I表5-10查得 d=B =7.5 =25.22mm按標(biāo)準(zhǔn)系列取主軸軸徑為30mm由I表 可查得 主軸外伸長(zhǎng)度L=115-15=100mm D/d1=50/36按桿莫氏圓錐號(hào)2號(hào)（主軸）接桿的選擇 選用B型(A型為加強(qiáng)型接桿)11號(hào)接桿（連接桿）1.3動(dòng)力部件的選擇動(dòng)力部件的功率選擇動(dòng)力部件的

9、功率選擇是根據(jù)所選的切削用量計(jì)算出切削功率及進(jìn)給功率之需要,并考慮提高切削用量的可能性(一般提高20)選擇相應(yīng)的動(dòng)力部件。切削用量為V=13米/分 n=230轉(zhuǎn)/分 f=0.16毫米/轉(zhuǎn)刀具耐用度驗(yàn)算T=( =181971.027分=3032.85小時(shí)一天按工作15小時(shí)計(jì)算,刀具耐用度為202.19天,則切削用量選擇合理。切削功率由計(jì)算得:N=14×0.3733=5.227(KW)取=0.8則N動(dòng)> =6.53(KW)6.53+(6.53×30%)=8.49(KW)故選用10KW的電動(dòng)機(jī)。主軸箱最大輪廓尺寸的選擇 根據(jù)工件外輪廓尺寸和結(jié)構(gòu)需要,選用1000×

10、630×340mm的標(biāo)準(zhǔn)主軸箱,由于結(jié)構(gòu)的需要在1000方向上再加四個(gè)導(dǎo)桿座,導(dǎo)桿座內(nèi)徑為100mm,這樣用來(lái)支承導(dǎo)桿的外形尺寸成為1200mm,外廓尺寸就成為1200×630×340mm。D=36mm D1=30mm B型 D2=50mm L1=110mm L2=30mm莫氏錐度號(hào)為2號(hào), L1選擇由具體情況而定主軸箱鉆模板工件等相互之間位置及尺寸導(dǎo)向長(zhǎng)為45 mm,鉆模板厚為35 mm,加工終了位置時(shí)鉆模板與工件相距10 mm,切出長(zhǎng)度為12 mm,導(dǎo)向套與主軸箱間間距為30 mm,采用活動(dòng)方式鉆模板。（如下圖）動(dòng)力循環(huán)的選擇 動(dòng)力頭的工作循環(huán)包括:快進(jìn)、行進(jìn)

11、、工作進(jìn)給和快退等動(dòng)作。本機(jī)床采用“工進(jìn)快退”的循環(huán),這是由機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖確定后又重新修改的結(jié)果。1.4 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖機(jī)床裝料高度的確定 考慮到通用部件尺寸的限制和操作方便,裝料高度可在8501060mm之間選取,具體到本設(shè)計(jì)中取裝料高度1000mm。夾具輪廓尺寸的確定 裝卸工件是在機(jī)床外面完成的,夾具在裝卸工件時(shí)可拉進(jìn)拉出。由于結(jié)構(gòu)限制,夾具與滑臺(tái)做成一個(gè)整體是特制滑臺(tái)。參考63滑臺(tái)制造而成,導(dǎo)軌部分局部尺寸不變,最大外輪廓尺寸為1200×950×500mm。中間底座尺寸的確定 中間底座支撐著夾具體,按需要取長(zhǎng)為1700mm.寬和高取坐標(biāo)準(zhǔn)值分別為1000mm和560

12、mm。主軸箱各尺寸的確定 前面已經(jīng)確定了其外形輪廓尺寸,根據(jù)I確定后蓋為90mm,前蓋為70mm(考慮作油池用)主軸箱體為180mm?；_(tái)的選擇 滑臺(tái)的選用應(yīng)根據(jù)工件的外輪廓尺寸和進(jìn)給抗力,工作循環(huán)來(lái)確定。 進(jìn)給抗力: P=300.5×14=4207(g) 由一部組合機(jī)床通用機(jī)床部件設(shè)計(jì)組所編寫的指導(dǎo)教材直接查得用HY63B型滑臺(tái)。行程為630mm,最大進(jìn)給抗力為6300Kg,快進(jìn)行程速度為4.2米/分。動(dòng)力箱的選擇 由可查得,選用TD63A型動(dòng)力箱,電機(jī)型號(hào)為JO2-61-6。功率為10KW,驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速為48.5rpm。其它配套部件的選擇 由一部組合機(jī)床設(shè)計(jì)小組所編指導(dǎo)資料查得與H

13、Y63B型滑臺(tái)配套的其它部件為: 立柱:型號(hào) CL63A 立柱底座:型號(hào) CD63 由以上資料即可作出機(jī)床總體設(shè)計(jì)的“三圖一卡”具體見(jiàn)圖紙和該說(shuō)明書的附錄部分。 下面進(jìn)行立式組合鉆床主軸箱的設(shè)計(jì)2 組合鉆床主軸箱的設(shè)計(jì)2.1繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖主軸箱是組合機(jī)床的重要組成部件,它是選用通用零件,按專用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的,其主要功用是根據(jù)被加工零件的加工要求,安排各主軸位置將電機(jī)和動(dòng)力箱部件的功率和運(yùn)動(dòng)通過(guò)一定速比排布的傳動(dòng)齒輪傳遞給各主軸,使其獲得所要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向,并帶動(dòng)刀具進(jìn)行切削。由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求本人設(shè)計(jì)的立式組合鉆床的主軸箱,故本說(shuō)明書中只對(duì)主軸箱的設(shè)計(jì)、計(jì)算作詳細(xì)的論述,而對(duì)其總體

14、設(shè)計(jì)部分只做一般性的概述。主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖,是根據(jù)組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)中的“三圖一卡”整理編繪出來(lái)的,其主要內(nèi)容包括主軸箱設(shè)計(jì)的原始要求和已知條件。在編制此圖時(shí)從“三圖一卡”中已知:(1)主軸箱輪廓尺寸:1000×630×340mm。(2)工件輪廓尺寸 921×360mm及各孔位置尺寸。(3)工件和主軸箱的相對(duì)位置。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可編制出該立式組合鉆床主軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)圖見(jiàn)圖1附表:(a)被加工零件名稱:80T可彎曲刮板運(yùn)輸機(jī)減速器箱體材料:HT200鑄鐵硬度:HB190機(jī) 床 生 產(chǎn) 率 計(jì) 算 卡被加工的零 件圖號(hào)材料種類HT200名稱減速器上(下)箱體毛坯重

15、量材料灰口鑄鐵硬度HB190工序名稱鉆口面螺栓孔工序號(hào)序 號(hào)工步名稱被加工零件數(shù)加工直徑加工長(zhǎng)度工作行程切削速度m/min每分轉(zhuǎn)速rpm進(jìn)刀量工時(shí)(min)每轉(zhuǎn)mm/r每分mm/min機(jī)動(dòng)工時(shí)輔助時(shí)間共計(jì)1裝入工件12定位夾緊0.23動(dòng)力部件工進(jìn)18111155132300.1636.84.24工件拔銷放松0.15動(dòng)力部件快退15542000.0316卸工件1.5備注1.本計(jì)算卡是加工箱體時(shí)的一些數(shù)據(jù),下箱體完全相同。2.裝卸工件時(shí)是由工人的熟練程度及機(jī)床發(fā)復(fù)雜性決定的,本機(jī)取1.5分,工作地服務(wù)時(shí)間和休息時(shí)間取0.3分(在總時(shí)間內(nèi))。單件工時(shí)4.21.8316.031機(jī)床生產(chǎn)率Q實(shí)9.948

16、6要求生產(chǎn)率Q5.3478負(fù)荷率53.76(b)主軸外伸尺寸及切削用量7.89.1011.123.45.613.1415.161.2軸號(hào)181818加工直徑(mm)303030主軸直徑(mm)50/3650/3650/36D/d1(mm)主軸外伸尺寸100100100L(mm)131313V(m/min)230230230n(rpm)0.160.160.16(mm/r)36.836.836.8Vf(mm/min) 圖1原始依據(jù)圖(c)動(dòng)力部件 TD63A型齒輪傳動(dòng)動(dòng)力箱功率10KW,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速970rpm,驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速485rpm,驅(qū)動(dòng)軸到動(dòng)力滑臺(tái)表面距離為249.5mm,其它尺寸可查動(dòng)力箱裝配

17、圖。2.2主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇及動(dòng)力計(jì)算 主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇 主軸結(jié)構(gòu)形式由零件加工工藝決定,并應(yīng)考慮主軸的工作條件和受力情況。 因?yàn)楸竟ば蚴菍?duì)減速箱箱體口面孔進(jìn)行鉆孔,且采用立式組合鉆床,根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要,選用前支承為推力球軸承來(lái)承受軸向力,用向心球軸承來(lái)承受徑向力,后支承為徑向止推滾子軸承的主軸結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)能承受較大的軸向力,其缺點(diǎn)是軸承較多,密封麻煩且拆裝不便。本主軸屬于外伸長(zhǎng)度為100mm的長(zhǎng)主軸,它與刀具鋼性連接,配以單向?qū)к売糜阢@孔。 主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定 初定主軸直徑已在編制“三圖一卡”時(shí)完成,由此可在“三圖一卡”中得知主軸直徑初定為d=30mm。 主軸箱中齒輪的模數(shù)通常有

18、2、2.5、3、3.5、4等幾種,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),初選模數(shù)可由公式: 估算,再通過(guò)類比法,從通用系列中選用各齒輪的模數(shù),對(duì)于本次設(shè)計(jì)的主軸箱,由于主要傳動(dòng)鍵中的齒輪往往和多個(gè)齒輪嚙合,受力交復(fù)雜,往往速度較低,受力較大。故選用模數(shù)較大的齒輪,同時(shí)為了便于組織生產(chǎn),在同一主軸箱中齒輪模數(shù)最好不多于兩種。綜合考慮,本設(shè)計(jì)中取傳動(dòng)齒輪模數(shù)m=3。主軸箱動(dòng)力計(jì)算 因所有主軸都用于鉆孔,故均選用有止推軸承的主軸,各主軸直徑和主軸所需動(dòng)力如下: (1)鉆18mm孔,鉆頭直徑D=18mm,轉(zhuǎn)速n=230rpm 切削速度V=13m/min,每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.16mm/r 相應(yīng)的軸號(hào)為1、2 由M= M= 按I表5-

19、10,可取主軸直徑d=30mm 即d1=d2=30mm 由N= N1=N2= 由P=2.6D P1=P2=(2) 鉆18mm孔,鉆頭直徑D=18mm,轉(zhuǎn)速n=230rpm 切削速度V=13m/min,每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.16mm/r 相應(yīng)的軸號(hào)為3、4、5、6、13、14、15、16 由M=M= 按I表5-10,可取主軸直徑d=30mm即d3=d4=d5=d6=d13=d14=d15=d16=30mm切削功率由N= N = 即N3=N4=N5=N6=N13=N14=N15=N16=0.3362(KW) 切削力由P=2.6D P= 即P3=P4=P5=P6=P13=P14=P15=P16=274.

20、75(kg) (3) 鉆18mm孔,鉆頭直徑D=18mm,轉(zhuǎn)速n=230rpm 切削速度V=13m/min,每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.16mm/r 相應(yīng)的軸號(hào)為7、8、9、10、11、12由M=M= 即M7=M8=M9=M10=M11=M12=1424.84(kgmm) 由N=切削功率 N= N7=N8=N9=N10=N11=N12=0.3362(KW) 切削力由P=2.6D P= 即P7=P8=P9=P10=P11=P12=274.75(kg) (4) 主軸所需功率 根據(jù)N主= 式中為組合機(jī)床主軸箱傳動(dòng)效率,在加工黑色金屬時(shí)取=0.8,本設(shè)計(jì)中由于主軸較多,且傳動(dòng)較復(fù)雜,為了保險(xiǎn)起見(jiàn)取=0.8。 則

21、N主= 根據(jù)上述計(jì)算,選取電機(jī)功率為10KW 主軸所需總切削力為: 2.3傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算主軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),就是通過(guò)一系特定的傳動(dòng)鏈把動(dòng)力箱輸出軸(亦稱主軸箱驅(qū)動(dòng)軸)傳進(jìn)來(lái)的動(dòng)力和轉(zhuǎn)速按要求分配到各主軸,傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞,將直接影響主軸箱的質(zhì)量、通用化程度、設(shè)計(jì)和制造工作量的大小和成本。主軸位置的分析及傳動(dòng)比的分配 在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí),要盡可能用較少的傳動(dòng)件,使數(shù)量較多的主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。因此,在沒(méi)有計(jì)算時(shí),單一應(yīng)用計(jì)算式、作圖的方法就難以達(dá)到要求。在設(shè)計(jì)中,采用“計(jì)算、作圖和試湊”相結(jié)合的方法來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)算,其具體設(shè)計(jì)步驟如下: (1) 主軸的位置分析 組合機(jī)床所加工的零件是多種

22、多樣的,結(jié)構(gòu)也各不相同,但零件上孔的分布大體可歸納為以下幾種類型:同心圓分布、直線分布、任意分布。 該主軸箱中,軸1和16由傳動(dòng)軸O5帶動(dòng),屬直線分布, 軸2、3由傳動(dòng)軸O4帶動(dòng)屬直線分布, 軸4和15由傳動(dòng)軸O2帶動(dòng),亦屬直線分布。軸5、6和13、14分別由O8和O7帶動(dòng),同樣屬直線分布,而軸7、8、9由O11帶動(dòng),則屬于同心圓分布,同樣軸10、11、12由傳動(dòng)軸O10帶動(dòng), 屬于同心圓分布,從上看出,該主軸箱中主軸分布屬任意分布。(2) 傳動(dòng)比的選擇為使結(jié)構(gòu)緊湊, 主軸箱內(nèi)齒輪的最佳傳動(dòng)比一般為11.5,但在立式主軸箱后蓋內(nèi)第四排齒輪,根據(jù)需要,其傳動(dòng)比可取大一些,但一般不超過(guò)33.5,據(jù)

23、此,在本設(shè)計(jì)中為了使主軸上齒輪直徑小些，所以先由第排齒輪減速,然后再由箱體內(nèi)最后一級(jí)齒輪升速,獲得所需的主軸轉(zhuǎn)速,這樣使結(jié)構(gòu)較為合理緊湊。(3)傳動(dòng)軸的位置和轉(zhuǎn)速、齒輪齒數(shù) 本主軸箱內(nèi)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是按照計(jì)算、作圖和試湊的一般方法來(lái)確定齒輪齒數(shù)。中間傳動(dòng)軸位置和轉(zhuǎn)速,設(shè)計(jì)過(guò)程中本著以下原則: 在保證主軸強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向的前提下,應(yīng)使傳動(dòng)軸和齒輪數(shù)量少,規(guī)格小,體積小,盡量用一根中間軸帶動(dòng)多根主軸,當(dāng)嚙合中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí),可采用變位齒輪或略改變傳動(dòng)比的方法來(lái)解決。 盡量避免主軸帶動(dòng)主軸的方案,只要滿足要求就盡量減少傳動(dòng)軸,主軸的規(guī)格,減少零件品種。鉆孔負(fù)載大,在結(jié)構(gòu)上盡量使主軸上齒輪靠近

24、前支承,減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形。主軸齒輪尺寸受結(jié)構(gòu)限制(如:孔與孔中心距小,不允許齒輪尺寸過(guò)大,否則齒輪與齒輪,齒輪與軸套就會(huì)發(fā)生干涉)不能太大, 傳動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)始采用較大的降速傳動(dòng)比,到主軸后,又采用了升速傳動(dòng),這樣就會(huì)使齒輪尺寸減小。 a.已知各主軸轉(zhuǎn)速及驅(qū)動(dòng)軸到主軸之間的傳動(dòng)比 主軸: = 驅(qū)動(dòng)軸: 各主軸傳動(dòng)比:b.各傳動(dòng)比分配:因?yàn)橐笾鬏S上齒輪不過(guò)大,故最后一對(duì)齒輪取升速 其余主軸取 驅(qū)動(dòng)軸O1-O3.O6.O9均用降速 c.確定傳動(dòng)軸位置并配對(duì)各齒輪 根據(jù)試算、作圖和試湊法,計(jì)算出各傳動(dòng)軸齒輪齒數(shù)、模數(shù)為: 驅(qū)動(dòng)軸 :Z=25 m=3 O軸:I排 Z=47 m=3 排 Z=43 m=3

25、O軸:排 Z=33 m=3 排 Z=50 m=3 I排 Z=33 m=3 排 Z=46 m=3 I排 Z=26 m=3 排 Z=43 m=3 I排 Z=41 m=3 排 Z=58 m=3 I排 Z=38 m=3 排 Z=27 m=3 d.驗(yàn)算各主軸轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速相對(duì)損失在5%以內(nèi),符合設(shè)計(jì)要求。 e.用中間傳動(dòng)軸O2作調(diào)整手柄軸,其轉(zhuǎn)速如下: 軸O2的轉(zhuǎn)速較高,操作省時(shí)省力,位置適當(dāng),可滿足要求。 f.采用B-ZIR12-2型葉片泵,經(jīng)中間傳動(dòng)軸O6經(jīng)一對(duì)齒輪。 主軸箱的潤(rùn)滑和手柄設(shè)置 a.由于葉片泵使用可靠,性能良好,故該主軸箱中采用B-ZIR12-2型葉片泵進(jìn)行潤(rùn)滑。把油從前蓋油池打到頂部由4

26、R-31-1型分油器把油分成兩路通到齒輪集中的I排,兩路通到排齒輪進(jìn)行直接潤(rùn)滑和滴漏潤(rùn)滑(由于上箱體上有許多孔,油是可以從軸承間隙中滴漏下來(lái)的)。 該葉片泵裝在主軸前壁上,采用油泵傳動(dòng)軸帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的傳動(dòng)方式,工作時(shí)轉(zhuǎn)速為600rpm。 b.手柄的位置 由于主軸箱上有很多刀具,為了便于更換和調(diào)整刀具以及裝配和維修時(shí)檢查主軸精度,故在主軸箱上設(shè)置一個(gè)手柄軸,以便于手動(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,且所處位置靠近操作者一側(cè)。并留有扳手作用位置的活動(dòng)空間,該主軸箱中安排在O2軸上是比較合理的。傳動(dòng)軸直徑的確定: 軸O2: MO2=2M主 查I表5-10,取d=25由于O2

27、為手柄軸,故去取do2=30mm 軸O3: MO2=4M主 查I表5-10, 取do3=30mm 軸O4: MO4=2M主 查I表5-10, 取do4=25mm 軸O5: MO5=2M主 查I表5-10, 取do5=25mm 軸O6: 查I表5-10, 取do6=35mm 軸O7.O8: 查I表5-10, 取do7=do8=25mm 軸O9: 查I表5-10, 取do9=35mm 軸O10: 查I表5-10, 取do10=25mm 軸O11: 查I表5-10, 取do11=25mm2.4主軸箱坐標(biāo)系計(jì)算 坐標(biāo)系計(jì)算就是根據(jù)以知的驅(qū)動(dòng)軸的位置及傳動(dòng)關(guān)系,計(jì)算出中間傳動(dòng)軸的坐標(biāo),以便在繪制箱體零件

28、加工圖時(shí),將各孔的坐標(biāo)尺寸完整的標(biāo)注出來(lái),并用以繪制坐標(biāo)檢查圖,作為對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全面檢查。 1.這個(gè)主軸箱是安裝在動(dòng)力頭上的,坐標(biāo)原點(diǎn)選擇在主軸箱左側(cè)的定位銷上,其尺寸距主軸箱側(cè)邊E=50mm,底邊H=30mm,基準(zhǔn)坐標(biāo)架XOY。2.坐標(biāo)原點(diǎn)確定后,可根據(jù)原始依據(jù)圖在基準(zhǔn)坐標(biāo)架上注出各個(gè)主軸的坐標(biāo):主軸1:x1=768+70+31=869.000 y1=120+82.5-30=172.500主軸2:x2=768+70+31=869.000 y2=172.5+(232-82.5)=322.500主軸3:x3=675+70+31=776.000 y3=315+120-30=405.500主軸4

29、:x4=439+70+31=540.000 y4=315+120-30=405.500主軸5:x5=251+70+31=352.000 y5=315+120-30=405.500主軸6:x6=85+70+31=186.000 y6=315+120-30=405.500主軸7:x7=70+31+5=106.000 y7=315+120-30=405.500主軸8:x8=31.000 y8=315+120-30=405.500主軸9:x9=31.000 y9=106.44+120-30+102.685=299.125主軸10:x10=31.000 y10=106.44+120-30=196.440

30、主軸11:x11=31.000 y11=120-30=90.000主軸12:x12=70+31+5=106.000 y12=120-30=90.000主軸13:x13=85+70+31=186.000 y13=120-30=90.000主軸14:x14=251+70+31=352.000 y14=120-30=90.000主軸15:x15=439+70+31=540.000 y15=120-30=90.000主軸16:x16=675+70+31=776.000 y1=120-30=90.0003.計(jì)算中間傳動(dòng)軸的坐標(biāo) 傳動(dòng)軸O1: xO1=450.000 YO1=249.5-30=219.50

31、0傳動(dòng)軸O2: 取x=B 則y=xO2=X15+X=540+8=548 YO2=Y15+Y=90+157.297=247.297 驗(yàn)算: 傳動(dòng)軸O3: RO2-O3= XO3= XO2+ RO2-O3=548+139.5=687.500 Yo3=YO2=247.279傳動(dòng)軸O5:L= 則:Yo3=Y1+Y=172.5+79.6=192.100驗(yàn)算:1軸和O5軸R1=102 軸O4: 則: 檢驗(yàn):7軸與O11軸 R2=79.5 9軸與O11軸 R2=79.5 傳動(dòng)軸O10:XO10=X12=106 RO10-12= Yo10=Y12+ RO10-12=90+79.6=169.500檢驗(yàn):O10軸

32、與10軸: R=79.5 O10軸與12軸: R=79.5 傳動(dòng)軸O9: R1= R2= L=Xo9=X010+X=106+89.448=195.448 Y09=Y010+Y=169.5+77.725=247.225 傳動(dòng)軸O8: R1= R2= L= 則:X3=83Xo8=X6+X=186+83=269.000 Y09=Y6+Y=405-26.077=378.923檢驗(yàn):6軸與O8軸: R1=87 5軸與O8軸: R2=87 傳動(dòng)軸O7: R1= R2= L=Xo7=X13+X=186+83=269.000 Y07=Y13+Y=90+26.077=116.077 檢驗(yàn): 傳動(dòng)軸O6: R1=

33、 R2= a=X09-X01,b=Y09-Y01 L=X06=X09+X=195.8+155.531=351.331 Y06=Y09+Y=247.5+12.088=259.588 檢驗(yàn):軸01與06 R2=106.5 軸06與07 R1=156O軸:X=0 Y=0 17軸:X=900 Y=0 坐標(biāo)驗(yàn)算表N-NXYA實(shí)AAO1-O2 -O68409.731157.29715.912102106.5102106.500O2-4 -O3 -158.082189.5008157.50157.279157.707139.500157.7072157.5139.500157.50.207000.2070O

34、3-O4 -O582.08182.08155.35155.3519999999900O5-1 -1699.369192.36919.6104.8101.364103.317102102-0.6360.317O6-O9155.53112.0881561560O7-13-14838326.07726.0778787878700O8-O5-O6838326.07726.0778787878700O9-O10-O11-O889.44889.44873.277.72577.725131.423118.5118.5150.434118.5118.5151.500-1.066-O773.2131.42315

35、0.434151.5-1.066O4-3 -26.36899.368102.11419.614102.317101.3641021020.317-0.636O10-107526.3579.579.50O10-11 -1275079.579.5109.580.05109.579.500.55O11-7 -8 -90757579.679.526.39580.05109.5118.579.5109.5118.50.55002.5 主軸箱上變位齒輪系數(shù)的計(jì)算根據(jù)主軸箱的坐標(biāo)計(jì)算和坐標(biāo)驗(yàn)算表中發(fā)現(xiàn)有幾個(gè)齒輪的中心距超出允許差范圍(0.0010.009mm)故需要對(duì)齒輪變位來(lái)滿足中心距的要求,保證齒輪傳動(dòng)

36、準(zhǔn)確可靠,有關(guān)齒輪變位量計(jì)算如下:軸O2上齒輪:Z=47 m=的修正理論中心距:157.5實(shí)際中心距:157.707則變位量為 X=0.21軸O4 O5上齒輪:Z=33 m=3的修正理論中心距:101.364實(shí)際中心距:102則變位量為 軸1軸2上的齒輪Z=35 m=3的修正理論中心距:102實(shí)際中心距:102.3173則變位量為 軸7軸12上的齒輪Z=26 m=3的修正理論中心距:79.5實(shí)際中心距:80.05則變位量為 軸O9上的齒輪Z=58 m=3的修正理論中心距:150.43369實(shí)際中心距:151.5則變位量為 可取變位量 2.6 繪制坐標(biāo)檢查圖在坐標(biāo)設(shè)計(jì)完畢后,還需繪制坐標(biāo)及傳動(dòng)關(guān)

37、系檢查圖,以便用來(lái)檢查坐標(biāo)計(jì)算的正確性,齒輪與齒輪箱體,軸承與軸承零件之間有無(wú)干涉,以及附加結(jié)構(gòu)位置是否合適等等。該立式組合鉆床主軸箱的坐標(biāo)檢查圖如圖(2)所示,圖中齒輪分度圓用點(diǎn)劃線表示,粗實(shí)線代表軸,細(xì)實(shí)線表示軸承。從該檢查圖上可以看出, 主軸箱的坐標(biāo)設(shè)計(jì)是正確的合理的,齒輪與齒輪、軸、箱體,軸承與軸承等零件之間都無(wú)干涉現(xiàn)象,其它附件的位置安排也是合理的。2.7 主軸箱中軸的校核計(jì)算在主軸箱中,不管是主軸還是傳動(dòng)軸,它們的直徑都是按照扭轉(zhuǎn)剛度條件,根據(jù)其所受的扭矩,由I表5-10選取的,故它們的剛度是完全滿足使用要求的,這里只對(duì)那些相對(duì)強(qiáng)度較弱的軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。在本主軸箱中,由于軸116都

38、是鉆孔,且鉆孔直徑都是18,所受的切削力相當(dāng),只是在鉆孔深度上有所不同,故在校核計(jì)算中可任選其一進(jìn)行校核。若能滿足強(qiáng)度要求,則其它各軸也能滿足強(qiáng)度要求。我選擇軸13進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算13軸受力情況如圖(3)所示(a)切削扭矩軸上齒輪齒數(shù)Z=32,m=3則d=Mz=32軸的材料為Cr,熱處理C421.作出水平受力圖,彎矩圖 圖(b)(c) 2.作出垂直受力圖,彎矩圖 圖(d)(e) 3.求合成彎矩,并作出合成彎矩圖 圖(f) 4.作出扭矩圖,考慮到開(kāi)始切削和終了切削軸所受的切削紐矩T可看成是脈動(dòng)的,故取(見(jiàn)圖g)5.求彎量彎矩,見(jiàn)圖3(h)6.校核軸的強(qiáng)度 由 由表11-3查得: 2.8 齒輪強(qiáng)度

39、的校核計(jì)算在初步確定主軸箱和傳動(dòng)系統(tǒng)后,還要對(duì)危險(xiǎn)齒輪進(jìn)行校核計(jì)算,尤其對(duì)低速級(jí)齒輪或齒根到鍵槽的距離較低的齒輪及受轉(zhuǎn)扭矩較大的齒輪更應(yīng)該進(jìn)行強(qiáng)度校核,以保證傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、準(zhǔn)確,有一定的使用壽命。通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn),在本設(shè)計(jì)中的主軸箱中,最薄弱的齒輪是驅(qū)動(dòng)軸齒輪,因?yàn)樗鼈鬟f的功率大,接近6KW,只要它滿足強(qiáng)度要求,其余的傳動(dòng)軸上齒輪亦滿足強(qiáng)度要求。驅(qū)動(dòng)軸O1上的齒輪齒數(shù)Z1=25,模數(shù)m=3,齒寬b=84mm,與它相嚙合的齒輪齒數(shù)Z2=46,模數(shù)m=3,齒寬b=24mm，齒輪材料為45鋼，采用高頻淬火熱處理：G54，HRC5256 。 1.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 校核公式： 由Z1=25，Z

40、2=46查圖7-14查得: 則因是直齒輪，故查表7-13得:查表7-6得:查表7-12得:由表7-9得:則：節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) Z由表7-7得: Z查表7-19得: Z由圖7-26得: 由圖7-27得: 取則：許用接觸應(yīng)力： 2. 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 校核公式： 查圖7-23得: 查圖7-24得: 查圖7-25得: 查表7-9得: 查圖7-31得: （m） 查圖7-30得: 由圖7-29得: 則 比較： 由于所以值大的齒輪強(qiáng)度弱，應(yīng)帶入大值進(jìn)行計(jì)算。故彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求2.9 其它主軸箱中軸的支承軸承的類型選擇 由于該組合機(jī)床是用來(lái)鉆削80T可彎曲刮板運(yùn)輸機(jī)減速器箱體上的16孔而設(shè)計(jì)的立式組合鉆

41、床，故主軸箱上主軸承受軸向力。因此主軸的前支承主要用了推力軸承和單列向心球軸承，后支承用了徑向止推滾子軸承，這樣，保證了主軸運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中平穩(wěn)性。傳動(dòng)軸均采用了圓錐滾子軸承，因?yàn)樵撦S承可承受較大的徑向及軸向載荷，內(nèi)圈和外圈可以分離，安裝方便，且可以通過(guò)調(diào)整徑向間隙進(jìn)行預(yù)緊，但極限轉(zhuǎn)速較低。（a）軸承的安裝 軸承的安裝采用雙支點(diǎn)單向支承，傳動(dòng)軸的圓錐滾子軸承分別安裝在軸的兩端，且采用背對(duì)背安裝。由于傳動(dòng)軸上有排齒輪，為了減少懸臂長(zhǎng)度，提高支承的剛度，故采用了反裝法。（b）軸承的固定鎖緊 本主軸箱中軸承采用了軸肩進(jìn)行外圈固定，內(nèi)圈采用軸端螺母及軸套進(jìn)行鎖緊。（c）軸承的潤(rùn)滑 本主軸箱中軸承的潤(rùn)滑是通過(guò)

42、油泵將油抽至端的分油器。然后通過(guò)銅管送到軸承處進(jìn)行滴油潤(rùn)滑。軸上零件的固定與防松 主軸箱內(nèi)軸上的齒輪是通過(guò)鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)周向固定的，靠軸套用軸端螺母進(jìn)行軸向壓緊的，且采用了防松墊圈來(lái)防止螺母的松動(dòng)。 主軸箱體及其附件的選擇設(shè)計(jì)（1）主軸箱體的選擇設(shè)計(jì)該立式組合鉆床主軸箱選用1000×630的通用主軸箱體，并在兩邊加四個(gè)導(dǎo)桿座而成，導(dǎo)桿座外徑100mm，導(dǎo)桿在主軸箱箱體上的安裝關(guān)于主軸箱對(duì)稱。其中心線長(zhǎng)為1100mm，具體見(jiàn)“主軸箱總裝圖”，主軸箱材料為HT200，前后蓋的材料都是HT150 。雖然主軸箱是通用的，但是為了滿足具體的使用要求，故在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了一系列的補(bǔ)充加工或修模后補(bǔ)充加工

43、。其補(bǔ)充加工的情況參見(jiàn)相應(yīng)的箱體，前蓋的補(bǔ)充加工圖紙。（2）主軸箱上附件的設(shè)計(jì) （a）分油器 本主軸箱中分油器選用4R31-1型分油器，其具體作用是把油分成幾路，分別潤(rùn)滑不同排數(shù)的齒輪及軸承，以便于保證軸承、齒輪有一定的使用壽命，減少摩擦和磨損，降低動(dòng)力消耗發(fā)熱。 （b）側(cè)板 該主軸箱由于結(jié)構(gòu)上特殊，兩邊各有兩個(gè)導(dǎo)套，故無(wú)側(cè)板只有一個(gè)側(cè)蓋。 （c）油杯、油塞、油標(biāo) 油杯是用來(lái)給箱體注油之用，以保證箱體內(nèi)油液滿足要求，該主軸箱的油杯放置在前蓋上。 油塞是用來(lái)放油之用，應(yīng)放置在箱體的底部，由于該主軸箱是立式組合鉆床上的，故油塞放置在前蓋上，放油孔塞與凸臺(tái)之間應(yīng)加封油圈密封。 油標(biāo)是用來(lái)指示油面高度

44、，應(yīng)該設(shè)置在便于檢查及油面較穩(wěn)定之處，該主軸箱選用管狀油標(biāo)（GB1162-79），放置在前蓋側(cè)面上。 潤(rùn)滑油的選擇、密封件的選擇由149頁(yè)查得，本立式組合機(jī)床主軸箱的潤(rùn)滑采用30機(jī)械油，注油量為14升。組合機(jī)床的密封有多種多樣，適用于本設(shè)計(jì)中的立式組合機(jī)床的有兩種，一種是用DT0721-7型防油套密封。另一種是用DT0722-72型防油套和DT0721-73型防油罩進(jìn)行密封。該設(shè)計(jì)中的立式組合機(jī)床上的密封選用DT0722-72型防油套和DT0721-73型防油罩結(jié)合進(jìn)行密封，保證了密封效果。主軸箱的安裝定位該主軸箱是采用圓柱銷進(jìn)行定位后，安裝在動(dòng)力頭上，其密封是采用紙墊圈密封。 結(jié)束語(yǔ) 近三個(gè)

45、月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，它是我們四年大學(xué)學(xué)習(xí)生活的最后一次重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，為我不久走上工作崗位創(chuàng)造了一個(gè)很好的鍛煉機(jī)會(huì)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是一門綜合性的設(shè)計(jì)，是對(duì)我們四年來(lái)所學(xué)各科知識(shí)的具體應(yīng)用，這就要求我們既有扎實(shí)的理論知識(shí)，又有較強(qiáng)的設(shè)計(jì)能力和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，所以在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要求我們靈活地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，收集各種有用的資料，認(rèn)真的進(jìn)行調(diào)查研究，力求理論和實(shí)踐相結(jié)合，在畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)期間虛心向工廠的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)討教，吸取他們豐富的理論和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，來(lái)充實(shí)自己的頭腦，改善自己的頭腦，改善自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，通過(guò)指導(dǎo)老師的辛勤指導(dǎo)，并不辭辛苦帶我們到相關(guān)廠家實(shí)習(xí)，講解與設(shè)計(jì)有關(guān)的加工工藝方案，同學(xué)們的熱心幫助和自己的刻苦努力，能夠較好的完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。當(dāng)然由于自己的知識(shí)面有限，加之缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，故在本次設(shè)計(jì)中難免有許多不足之處，敬請(qǐng)老師和同學(xué)們批評(píng)指正。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，鍛煉了我們的設(shè)計(jì)能力，使我們學(xué)到了許多書本上學(xué)不到的知識(shí)，培養(yǎng)了我正確的設(shè)計(jì)思想、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能，如計(jì)算、繪圖、查閱手冊(cè)和設(shè)計(jì)資料，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等等，使我受益非淺。 致謝歷時(shí)三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在葛友華、王正剛、劉道標(biāo)三位老師的悉心指導(dǎo)下，即將劃上圓滿