ZH1135机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计毕业设计说明书

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1、第一章 前言组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为根底，配以少量专用部件并按工序高度集中的原那么设计的。它是可以同时完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、车端面、车削和铣削等工序的高效率的专用机床，它一般采用多轴、多刀、多工序、多面、多工位同时加工。与万能机床和专用机床相比，组合机床有重新改装的优越性，其通用零、部件可以屡次重复利用。加工过程中采用多轴对被加工零件一个面上的许多孔同时进行加工，这样不仅较好地保证各孔之间的精度、提高产品质量、减少工件工序间的搬运、改善劳动条件，也减少了机床占地面积。由于组合机床大多数零、部件是同类的通用部件，这就缩短了设计和制造周期，简化了机床的维护和修理。必要时甚

2、至可以更换整个部件，以提高机床的维修速度。二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的开展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达0.05毫米1000毫米，外表粗糙度可低达2.50.63微米；镗孔精度可达IT76级，孔距精度可达O.03O.02微米。组合机床开始普及是在近10多年，主要表达在许多大型企业甚至一些中小批量生产企业也开始推广使用。今后组合机床开展将会更加迅速，其开展方向为：提高生产率；扩大工艺范围；提高加工精度；提高自动化程度；创造小型组合机床；开展组合机床自动线将几台组合机床按照合理的工艺线路布置成流水生产线。特别需要强调的是组

3、合机床自动线有着非常大的开展空间，由于现在自动线可调性差，投资大，要求上线工件的结构和工艺相对稳定，毛坯材质要均匀，尺寸偏差要小，而且自动线装置复杂，调整环节多，一处有故障往往引起全线停车，这些都制约着组合机床自动线的开展。如果能解决好这些问题，并能采用计算机对自动线进行有效的管理，这不仅将会更大的改善劳动强度、提高生产率，也将会是组合机床开展史上又一次质的飞跃。第二章 组合机床总体设计组合机床工艺方案的拟订工艺方案的制定是设计组合机床最重要的一步。工艺方案制定的正确与否，将决定机床能否到达“体积小、重量轻、结构简单、使用方便、效率高、质量好的要求。为了使工艺方案制定得合理、先进，必须从认真分

4、析被加工零件图纸开始，深入现象全面了解被加工零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、外表粗糙度和技术要求、定位夹紧方式、工艺方法和加工过程所采用的刀具、辅具、切削用量情况及生产率要求等，分析其优缺点，从而确定零件在组合机床上完成工艺(工序)的内容及方法，决定刀具种类、结构型式、数量及切削用量等。影响组合机床方案制定因素A被加工零件的加工精度和加工工序内容被加工零件的加工精度和加工工序内容是制定机床工艺方案的主要依据。显然，面加工和孔加工、不同尺寸的平面和孔径加工以及不同的加工精度要求，直接影响着工艺方法的选择和工步数及工艺路线确实定。B被加工零件的特点这主要指零件的材料、硬度、加工部件的结构形状、

5、工件刚性、定位基准面的特点等。它们对组合机床工艺方案制定有着重要的影响。工件材料及硬度不同时，加工方法和效果也有所不同。如铜件一般比铸铁件的加工工步数多。加工薄壁易振的工件，安排工序时，必须考虑防止共振。加工箱体零件多层壁同轴线度直径孔，通常在一根镗杆上安装多个镗刀头进行镗削。退刀时，要求工件(夹具)“让刀，镗刀头周向定位。假设工件刚性缺乏，安排工序时就不能过于集中，以免同时加工外表多造成工件受力大，振动及发热变形而影响加工精度。C零件的生产批量被加工零件的生产批量大时，工序安排一般趋向分散。而且粗加工、半精、精加工也宜分开。这样机床数增多，但对提高生产率和保证加工质量稳定有利。对于中小批量生

6、产时，工序安排应尽量集中，减少机床台数，提高机床利用率。D机床的使用条件a)车间布置情况车间内零件输送的高度将直接影响机床装料高度。b)工艺间的联系工件到组合机床加工前，其毛坯或半成品必须到达一定的要求。c)使用厂的技术能力和自然条件。A.粗、精加工工序的安排必须根据零件的生产批量，加工精度、技术要求进行全面分析，合理安排粗加工和精加工的工序。 a)工序过分集中会使机床结构复杂、刀具数量增加、机床大而笨重、调整使用不便、可靠性降低，这样反而影响生产率的提高。b)工序过分集中会导致切削负荷加大，往往由于工件刚性缺乏及变形影响加工精度。选择定位基准的原那么及应注意的问题：a)尽量选择零件设计基准作

7、为组合机床加工的定位基准，保证加工精度；b)选择定位基准应确保工件稳定定位；c)基面统一原那么。通过分析，对该机体的加工可采用两种定位方式。一种是“三面定位底面、后面、侧面，底面限制三个自由度，右面限制两个自由度，后面限制一个自由度。还有一种是“一面两销定位。在此选三面定位方式为该加工中的主要工艺基准。确定机床配置形式及结构方案根据任务书的要求：设计的组合机床要满足加工要求、保证加工精度；尽可能用通用件、以降低本钱；各动力部件用电气控制、液压驱动。因此根据任务书要求和机体的特点初定两种设计方案：图2-1 卧式组合机床结构特点：卧式组合机床重心低，振动小，运作平稳，加工精度高，占地面积大。 图2

8、-2 立机床结构式组合特点：立式组合机床重心高，振动较大，加工精度高，占地面积小。通过以上比拟，应选用卧式组合机床。合理地选择切削用量，即确定合理的切削速度和工作进给量，能使组合机床以最少的停车损失，最高的生产效率，最长的刀具寿命和最好的加工质量也就是多、快、好、省地进行生产。在组合机床上所有的刀具共用一个进给系统，因此，同一滑台带动的所有刀具每分钟进给量相同，即等于滑台的工进速度，即n1f1=n2f2=nifi=vf (2-1)其中n1，n2，ni为各主轴转速转/分 f1，f 2，fi为各主轴进给量毫米/秒 vf为动力滑台每分钟进给量毫米/分本机床需要镗的孔有：a).左侧: 半精镗 299.

9、6 1#、2#孔半精镗 71.6，C2.2 1#、2#孔 半精镗 35.6 5#孔 半精镗 71.6，C1.2 5#孔 半精镗 29.7 4#孔b).右侧: 半精镗 210.5 3#孔半精镗 149.5，C1.7 4#孔c).后侧: 半精镗 151.5 半精镗 14 半精镗 查文献资料6中表3-1得 表2-1孔加工常用工序间余量加工工序加工孔径直径上工序间余量半精镗2080半精镗80150为了便于数据统一，我们取1#、2#孔ap=1.0mm，3#孔ap=1.2mm，4#孔ap=0.7mm，5#孔ap=0.7mm，后面孔ap查文献资料6中表6-15得表2-2 镗孔切削用量工序刀具材料铸铁v(mm

10、/min)f(mm/r)半精镗硬质合金5070精镗硬质合金7090为了便于数据的统一，式中f均取0.15mm/r。切削速度的计算： Vc = (2-2)式中，n - 各主轴转速r/min；f- 各主轴进给量mm/r；Vc- 进给速度m/min。所以根据选择的切削用量得：左主轴箱：a)镗查表2-2选择f=0.15mm/r，n=400r/min 由公式(2-2)得b)镗查表2-2选择f=0.15mm/r，n=500r/min 那么c)镗查表2-2选择f=0.15mm/r，n=500r/min 那么500d)镗查表2-2选择f=0.15mm/r，n=750r/min 那么右主轴箱：a)镗查表2-2选

11、择f=0.15mm/r，n=250r/min 那么b)镗查表2-2选择f=0.15mm/r，n=250r/min 那么后主轴箱：a)镗查表2-2选择f=0.15mm/r，n=200r/min 那么b)镗查表2-2选择f=0.15mm/r，n=320r/min 那么c)镗查表2-2选择f=0.15mm/r，n=320r/min 那么Vc=3.14根据文献6表6-20查得:镗孔中切削转矩、圆周力、轴向切削力、切削功率、材料硬度公式如下：a) 2-3 b) 2-4c) 2-5d) 2-6 e) 2-7本设计中，由公式2-7得。镗1#，2#孔： 由公式(2-4)得Fz1223由公式(2-5)得Fx11

12、.2 223由公式(2-3)得 10.15223mm由公式(2-6)得镗3#孔： 由公式(2-4)得 Fz223由公式(2-5)得 Fx1.2 223由公式(2-3)得1.2 223mm由公式(2-6)得镗4#孔： 由公式(2-4)得Fz223由公式(2-5)得 Fx1.2 223由公式(2-3)得 223=2519.71 Nmm由公式(2-6)得镗5#孔： 由公式(2-4)得Fz223由公式(2-5)得Fx1.2 223由公式(2-3)得 2230.55 mm由公式(2-6)得镗后面孔： 由公式(2-4)得Fz223由公式(2-5)得Fx1.2 223由公式(2-3)得 2230.55 mm

13、由公式(2-6)得综上所述，根据半精镗时各主轴的转矩、功率来计算各主轴的最小直径。根据文献6的表3-4查得: 2-8式中：d-轴的直径，T-轴所传递的转矩B-系数，由于为非刚性主轴，取B=6.2。根据计算主轴的轴径采用40，根据主轴类型初定主轴轴径的外伸尺寸为75mm。2.2.3刀具的选择 A确定刀具的耐用度。刀具开始切削起，至磨损量到达磨钝标准止的切削时间称为刀具的耐用度。刀具耐用度反映了刀具磨损的速率，影响刀具耐用度的主要因素有切削用量，工件材料等。根据上面已经求得的机床进给速度和已经知道的工件材料，通过查文献4中表2-9，确定刀具的耐用度需要到达90-180min。B确定刀具的类型。确定

14、刀具类型应考虑加工精度、外表粗糙度、排屑及生产率等要求，只要条件允许应尽量选用标准刀具。孔加工刀具钻、镗、铰等的直径应与加工部位尺寸、精度相适应，其长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端离导向套外端3050mm，以利排屑和刀具磨损后有一定向前调整量。刀具锥柄插入接杆孔内长度，在绘制加工示意图是应注意从刀具总长中减去。 根据条件初步决定选择复合刀具。所谓复合刀具，就是指同时或先后顺序完成两个或两个以上的加工工序或工步的刀具。复合刀具之所以在组合机床上大量使用，是由于它有很多优点：a)集中工序，可减少加工工位数和机床数，有时也就减少了加工工件的机动时间和辅助时间，减少机床占地面积，节省设备投资。b)减

15、少工件安装和夹具转位次数，在一个工位上孔进行粗精加工，减少精加工余量，提高加工精度，降低粗糙度。c)在一个工位上同时加工几个加工外表，可以提高加工外表相互间的位置精度。如同一轴线的几个孔的同轴度，端面与孔的垂直度等。加工时，根据文献资料6表3-2可得如下数据：表2-3 镗孔、镗杆直径和镗刀截面镗孔直径D30404250镗杆直径d20303040镗刀方截面BB881010镗刀圆截面d18101012综合考虑刀具耐用度、镗杆直径和镗刀截面、生产率等要求，我们选择复合镗刀，其材料为硬质合金。由于镗孔的直径相差较大，因而选择阶梯杆，又由于此杆同时装有多把刀，承受扭矩较大，所以要使用强度好的刀杆材料：4

16、5Gr钢。“三图一卡绘制组合机床“三图一卡，就是针对具体零件，在选定的工艺和结构方案的根底上，进行组合机床总体方案图样文件设计。其内容包括:绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡。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自动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情况的图纸。它是在原有零件图根底上，以突出本机床或自动线加工内容，加上必要的说明绘制的。它是组合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。绘制的被加工零工序图如图2-3所示。图2

17、-3被加工零件工序图其原始数据其主要内容包括：A.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。B.本工序所选用的定位基准、夹紧部位及夹紧方向。以便根据此进行夹具的支承、定位、夹紧和导向等机构设计。C.本工序加工外表的尺寸、精度、外表粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。D.注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。a)在图中注明被加工零件的名称及编号：ZH1135机体；材料：HT250；硬度：HB190-240；重量：小于30Kg。b)图中符号, -为夹紧位置 为定位基准。为使被加工零件工序图表达清晰明了，突出本工序内容，绘制时规定：

18、应按一定的比例，绘制足够的视图；本工序加工部位用粗实线表示，保证的加工部位尺寸及位置尺寸数值下方画“_粗实线，其余部位用细实线表示。加工示意图是设计刀具、夹具、主轴箱以及选择动力部件的主要资料，同时也是调整机床和刀具的依据。加工示意图如图2-4所示。 图2-4 加工示意图导向装置的作用是：保证刀具相对工件的正确位置；保证各刀具相互间的正确位置；提高刀具系统的支承刚性。根据文献6P174得该镗杆采用固定导式导向。B.浮动卡头及接杆的选择为了提高加工精度，减少主轴位置误差和主轴振摆对加工精度的影响，在使用长导向或多个导向进行镗孔时，镗左右后孔时刀具与主轴均用浮动卡头相连接。根据具体的加工要求，左主

19、轴箱采用T6112和T6113型号的浮动卡头。右，后主轴箱采用T6115型号的浮动卡头。a)工作进给长度：工作进给长度等于工件加工部位长度与刀具切入长度和切出之和。切入长度应根据工件端面的误差情况在510毫米之间选择，误差大时取大值。切出长度，在采用一般简单刀具时，可根据公式: 2-9根据具体情得出以下结果:左主轴箱：工进长度:58mm。右主轴箱：工进长度:72mm。后主轴箱：工进长度:92mm。b)工件快退长度 工件快退长度等于快进与工进长度之和。快进长度是按具体情况决定，所以左主轴箱：快进长度:200mm；快退长度:258mm。右主轴箱：快进长度:333mm；快退长度405mm。后主轴箱：

20、快进长度0mm；快退长度:92mm。机床联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按初步选定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的。它是用来表示机床的配置形式、主要构成及各部件安装位置、相互联系运动关系和操作方面的总体布局图。用以检验各部件相对位置及尺寸联系能否满足加工需求和通用部件选择是否合理，它为多轴箱，夹具等专用部件设计提供重要依据，它可以看成是机床总体外观简图。由其轮廓尺寸、占地面积、操作方式等可以检验是否适应用户现场使用环境。机床联系尺寸图如图2-5所示。A选择动力部件a)动力滑台型号的选择根据选定单根主轴的进给力，按 2-10 式中：-各主轴所需的轴向切削力

21、，单位为N。那么左主轴箱 F左 右主轴箱 F右 后主轴箱 F后 =242.40N实际上，为克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于。为了保证工作的稳定性，由文献6中表5-1，左、右、后面都选用液压滑台HY50型，台面宽500mm，台面长1000mm，允许最大进给力为32000N；其相应的侧底座型号均为1CC501型。b)动力箱型号的选择由切削用量计算出各主轴的切削功率的总和。 2-11 式中，-消耗于各主轴的切削功率的总和KW；-多主轴箱的传动效率，在本设计中，取=0.80。加工黑色金属时取=0.80.9；加工有色金属时取=0.70.8；当主轴轴数多，传动系统复杂时取小值，反之取大值

22、。图2-5 机床联系尺寸图根据液压滑台的配套要求，滑台额定功率应大于电动机功率的原那么，查文献6表5-38得出动力箱及电动机的型号如下表所示：表2-4 动力箱的型号动力箱型号电动机型号电动机功率Kw电动机转速r/min输出轴转速r/min左主轴箱 1TD50Y132M2-6960480右主轴箱1TD50Y132M2-6960480后主轴箱1TD50Y132M2-6960480B机床装料高度H确实定在确定装料高度H时，首先要考虑工人操作的方便性，还要考虑车间运送工件的滚道高度，工件最低孔的位置，主轴箱最低主轴高度和通用部件的高度尺寸的限制。根据本机床的具体情况，取装料高度H=1000mm。C底座

23、尺寸确实定中间底座的轮廓尺寸，在长宽方向应满足夹具的安装需要。它在加工方向的尺寸，实际已由加工示意图所确定，图中已规定了机床在加工终了时工件端面至多轴箱前端面的距离，本设计中取此距离为806mm。由此，根据选定的动力箱、滑台、侧底座等标准的位置关系，并考虑滑台的前备量，通过尺寸链就可以计算确定中间底座加工方向的尺寸，在本设计中长度为1540mm。确定中间底座高度尺寸时，应注意机床的刚性要求、冷却排屑系统要求以及侧底座连接尺寸要求。装料高度和夹具底座高度确定后，中间底座高度就确定了。D主轴箱轮廓尺寸确实定标准主轴箱的厚度由主轴箱体、前盖、后盖构成，主轴箱体厚为180mm，因为机床型式是卧式，所以

24、前盖厚度为55mm，后盖通常采用90mm，因此主轴箱总厚度180+90+55=325mm。确定主轴箱宽度，高度和最低主轴高度、尺寸宽度B、高度H，可按下式确定如下： B=b+b1 2-12 H=h1+h+b 2-13式中 b1-最边缘主轴中心至主轴箱外壁距离;b-工件上要加工的在宽度方向上相隔最远的两孔距；h-工件上要加工的高度方向上相隔最远两孔距；h1-最低主轴中心至主轴箱底平面距离，即最低主轴高度；其中，h1还与工件最低孔位置h2=12mm、机床装料高度H=1000mm、滑台滑座总高h3=320mm、侧底座高度h4=560mm、滑座与侧底座之间的调整垫高度h7=5mm等尺寸有关。对于卧式组

25、合机床，h1要保证润滑油不致从主轴衬套处泄漏箱外，通常推荐h185140mm，本组合机床按式h1=h2+H-(0.5+h3+h4+h7)=12+1000-(0.5+320+560+0.5)=126.5mm。b=407mm h=287mm ， 取b1=120mm，那么求出主轴箱轮廓尺寸：B=b+2b1=407+240=647mmH=h+h1+b1根据上述计算值，按主轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定主轴箱轮廓尺寸为BH=800mm630mm。根据加工示意图所选定的工作循环、工作行程及切削用量等，就可以计算生产率，并编制生产率计算卡。生产率计算卡应反映出机床的加工过程，切削用量以及机床生产率与负荷率的

26、关系。生产率计算卡如表2-5所示。A理想生产率理想生产率(单位为件/h)是指完成年生产纲领A(包括备品及废品率)所要求的机床生产率。它与全年工时总数tk有关，一般情况下，单班制tk取2350h，两班制tk取4600hB实际生产率实际生产率Q1是指所设计的机床每小时实际可生产的零件数量。即公式 (2-15)生产一个零件所需时间min。 T单=T切+T辅=(L1/Vf1+L2/Vf2+T停)+(L快进+L快退)/Vfk+T移+T装) (2-16)式中L1、L2-分别为刀具第、第工作进给长度，单位为mm；Vf1 、Vf2-分别为刀具第、第工作进给量，单位为mm/min；T停-当加工沉孔、止口、倒角、

27、光整外表时，滑台在死挡铁上的停留时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转510转所需的时间，单位为min；L快进、L快退-分别为动力部件快进、快退行程长度，单位为mm；Vfk-动力部件快速行程长度用机械动力部件时取56m/min；用液压动力部件时取310m/min；T移-直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般取0.1min；T装卸-工件装、卸包括定位或撤消定位、夹紧或松开、清理基面或切屑及吊运工件等时间它取决于装卸自动化程度、工件重量大小、装卸是否方便及工人的熟练程度。通常取0.51.5min。本设计中由于本设计中三面是同时加工的，而后面孔加工时间最长，所以T单表2-5机床生产率计

28、算卡被加工零件图号 ZJ1135-004毛坯种类铸件名称柴油机机体毛坯重量材料HT250硬度HB190-240 工序名称左右后面镗孔工序号序号工步名称被加工零件数量加工直径(mm)加工长度(mm)工作行程(mm)切削速度(m/min)每分钟转速(r/min)进给量(mm/r)进给速度(mm/min)工时(min)机加工时间辅助时间共计1装卸工件1右滑台快进155左多轴箱工进(镗孔1#，2#)254004824(镗孔4#)302575048(镗孔5#)255004824右多轴箱工进(镗孔3#)40250352.30后多轴箱工进(镗后面孔)1240 32020028左右滑台快退180备注总计单件工

29、时机床生产率机床负荷率78.20%机床负荷率为理想生产率与实际生产率之比。即文献资料6P52可知：当Q1Q时，机床负荷率为二者之比。组合机床负荷率一般为0.750.90，自动线负荷率为0.6-0.7。对于精密度较高、自动化程度高或多品种组合机床，宜适当降低负荷率。本机床负荷率适中。 第三章 组合机床左主轴箱设计多轴箱是组合机床的重要专用部件。它是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。其动力来自通用的动力箱，与传动箱一起安装在进给滑台上，可完成镗孔等加工工序。本人的设计任务是ZH1135机体三面半精镗组合机床左多轴箱局部的设计。由总体设计

30、局部可知，需设计的主轴箱轮廓尺寸为800630，属于大型通用多轴箱，该类型的多轴箱结构典型，能利用通用的箱体和传动件；采用标准主轴，借助导向套引导刀具来保证被加工孔的位置精度。3.1 大型通用主轴箱的组成及表达方法多轴箱的组成是由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等组成，在多轴箱体内腔，可安排32mm宽的齿轮两排或三排24mm宽的齿轮，箱体后壁与前盖之可安排一排后盖为90mm厚或两排后盖为125mm厚24mm宽的齿轮。多轴箱总图绘制的方法和特点：在主视图上用点划线表示齿轮节圆，齿轮的齿数和模数，两啮合齿轮相切处标注罗马字母，表示齿轮所在排数。标注各轴轴号及主轴和驱动轴、液压泵轴的转速

31、和转向。在展开图上：每根轴、轴承、齿轮等组件只画出轴线上边或下边一半，对于结构尺寸完全相同的轴组件只画一根，但必须在轴端注明相应的轴号；齿轮可不按比例绘制，在图形一侧用箭头标明齿轮所在排数。3.2 主轴和传动轴的选择主轴结构除要考虑零件加工工艺，还要考虑主轴的工作条件和受力条件。因为镗削加工的主轴虽然轴向切削力较小，但不可忽略，有时因工艺上的要求，主轴进退都要切削，两个方向都有切削力，因此选用前后支承均为圆锥滚子轴承的主轴结构。圆锥滚子轴承的主轴结构特点：这种支承可承受较大的径向力和轴向力，且结构简单，轴承个数少，装配调整比拟方便，广泛用于扩孔、镗孔、铰孔等加工。本机床的主轴的前后支承都采用滚

32、锥轴承，布置轴承时，为了提高主轴系统的刚性，采用“反装置的结构形式。“反装置滚锥轴承成对使用时，滚锥小端对称布置。在支承距相等的条件下，“反装置结构稳定，可使支承处具有较高的刚性。轴承的调整方法：“反装置采用内圈调整。具体对这种主轴结构来说，只要拧主轴后端的背帽，即可到达调整的目的。3.3 绘制主轴箱原始依据图图3-1 多轴箱设计原始依据图注：动力部件1TD50，1HY50，=5.5Kw，n=1440r/min。 表3-1主轴外伸尺寸及切削用量轴 号主轴外伸尺寸切 削 用 量备 注D/d L工序内容n(r/min)v(m/min) f(mm/r)1，265/4475镗99.6，400350/3

33、675镗750465/4475镗500齿轮模数确实定齿轮模数单位为一般用类比法确定，也可按公式估算，即 3-1式中，P齿轮所传递的功率，单位为Kw；z一对啮合齿轮中的小齿轮齿数；n小齿轮的转速，单位为r/min。多轴箱中的齿轮模数常用2、2.5、3、3.5、4几种。为了便于生产，同一多轴箱中的模数规格不要多于两种。由于本多轴箱为镗孔多轴箱，主轴转速误差较小，可以根据实际需要选出齿轮模数。本设计中选择齿轮模数为3。主轴箱传动系统的设计与计算多轴箱传动设计，是根据动力箱驱动轴位置和转速、各主轴位置及其转速要求，设计传动链，把驱动轴和各主轴连接起来，使各主轴获得预定的转速和转向。根据原始依据图3-1

34、，计算驱动轴、主轴的坐标尺寸，如表3-2所示表3-2 主轴坐标值 坐标销O1轴1轴2轴3轴4 X0Y0A确定各轴间传动比主轴传动路线如图3-2所示 图3-2传动树形c)传动比： 。a)1，2轴，。b)3轴，。c)4轴，。C确定各轴齿轮齿数及传动轴位置 查文献6知齿轮齿数，传动轴转速计算公式：. 3-2 3-3 3-4 3-5式中，：啮合齿轮副传动比；：啮合齿轮副齿数和；：分别为主动和从动齿轮齿数和；：分别主动和从动齿轮转速，单位为r/min；：齿轮啮合中心距，单位为mm；：齿轮模数，单位为mm。D.各轴上齿轮齿数确实定：a)驱动轴齿轮参数：规定为 ， 。取， 。b)1轴、2轴及中间传动轴上齿轮

35、齿数确实定： 因为轴6直接由驱动轴0带动，且，那么，。同样，那么，。由于5轴是要带动1，2轴那么分2排齿轮那么，由于轴5到轴1，2的传动比为1所以，。c)3轴上齿轮齿数确实定 由于3经过手柄轴7传动那么Z=22第4排Z=25第1排，那么，。d)4轴及中间传动轴齿轮确实定由于上面6轴的齿数已经确定，而且，那么，。E验算各主轴转速转速相对损失在5%以内，符合设计要求。3.6 主轴箱坐标计算，进行坐标检查3.6.1 计算传动轴的坐标计算传动轴坐标时，先算出与主轴有直接传动关系的传动轴坐标，然后计算其它传动轴坐标。根据传动轴的传动形式，传动轴的坐标计算可分为三种类型：与一轴定距的坐标计算；与两轴定距的

36、坐标计算；与三轴等距的坐标计算。在本主轴箱中油泵轴可按与一轴定距的坐标计算方法计算，其余传动轴可按与两轴定距的坐标计算方法计算。 由于与二轴定距的传动轴坐标计算方法运用较多，下面简单介绍其计算步骤：计算公式如下：如图3-3图3-3 主轴和传动轴坐标关系那么 因为 所以复原到X0Y坐标系中去，那么c点坐标：根据文献6三种计算传动轴坐标的方法，计算得到中间传动轴与油泵轴的坐标。表3-3传动轴坐标坐标轴5轴6轴7轴8XY在坐标计算完成后，要进行坐标及传动关系检查，用以全面检查传动系统的正确性。坐标检查图的主要内容有：通过齿轮啮合，检查坐标位置是否正确；检查主轴转速及转向；进一步检查各零件间有无干预现

37、象；检查液压泵、分油器等附加机构的位置是否适宜。通过表3-2，3-3的坐标值进行检查，确定相互之间无干预。设计的齿轮传动在具体工作环情况下，必须有足够的、相应的工作能力，以保证在整个寿命期间不致失效。所以在设计齿轮过程中要进行齿轮校核。A齿轮的材料，精度和齿数选择齿轮采用45钢，锻造毛坯，齿轮渗碳淬火HRC5662，齿轮精度用8级，轮齿外表粗糙度为Ra3.2，、Z=30，m=3，u=1.45。B.校核计算： (3-6)从电动机传到主轴1的扭矩：查文献8图6-15得节点区域系数ZH，重合度系数=0.850.92，本设计中取=0.88。由文献8公式6.5得： (3-7)=1.25。由文献8图6-1

38、0查得动载系数=1.015，=1。所以1=1.33。由文献8图6-9选择材料的接触疲劳极根应力为：。由文献8图6-9选择材料的接触疲劳极根应力为：。 (3-8) 由文献8图6-8，查得接触疲劳寿命系数由文献8图6-9，查得弯曲疲劳寿命系数由文献8图6-9查得接触疲劳平安系数，弯曲疲劳平安系数又，试选。轴在初步完成结构设计后，进行校核计算。计算准那么是满足轴的强度或刚度要求。进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况而采取相应的方法，并恰当地选取其许用应力，对于用于传递转矩的轴应按扭转强度条件计算，对于只受弯矩的轴心轴应按弯曲强度条件计算，两者都具备的按疲劳强度条件进行精确校核等。现对

39、主轴3进行强度、刚度校核：A求出主轴上的转矩T：由文献6P47页公式得主轴上的传递的功率为： (3-13)那么 (3-14) B.由文献8公式6.9求作用在齿轮上的力： (3-15) (3-16) (3-17) C.轴的受力分析见图3-4a)画轴的受力简图见图3-4ab)计算支承反力。在水平面上 (3-18) (3-19)在垂直面上 (3-20) (3-21)c)画弯矩图见图3-4c、d、e在水平面上，左侧 (3-22)右侧 (3-23)在垂直面上，左侧 (3-24) 右侧 (3-25) 合成弯矩，左侧 (3-26)右侧 (3-27) 图3-4 轴的受力分析及弯扭矩图查得， (3-28) (3

40、-29)根据文献8表11-1查得，截面左侧 (3-30) 由文献8附表1-2查得，；由文献8附表1-4查得绝对尺寸系数，；轴经磨削加工，得外表质量系数。那么弯曲应力 (3-31) 应力幅 平均应力 切应力 (3-32) 平安系数 (3-33) (3-34) (3-35) ，显然，那么剖面平安。根据上面轴所受的力和扭距大小，确定本设计选择圆锥滚子轴承。轴径为40mm的轴承选择32208型。轴径为30mm的轴承选择32206型。轴径为20mm的轴承选择32204型。现对32208型的轴承进行校核，预期寿命为20000h。确定32208轴承的主要性能参数，查参考文献2表18.4得：、。计算派生轴向力

41、、 (3-36) (3-37) 计算轴向负荷、，故轴承B被“压紧，轴承A被“放松，得：， 确定系数、计算当量动负荷、 (3-38) (3-39) 计算轴承寿命 (3-40)式中：为载荷系数，为温度系数，为轴承的寿命系数。该三面半精镗组合机床主轴箱选用800mm630mm的通用主轴箱体，主轴箱体材料为HT200，前后盖的材料是HT150，虽然主轴箱是通用的，但为了满足具体的使用要求，故要在此根底上进行了一系列的补充加工，其补充加工的情况可参见补充加工图。对箱体的零件需按要求选择，如：止动垫圈是成对使用的，在选取其型号时，应保证其固定零件，因而，对于直径30mm的轴选M281.5的止动垫圈，对于直

42、径40mm的轴选M361.5的止动垫圈。多轴箱总图设计中，大多数零件是通用件，标准件，和外购件；对于变位齿轮，专用轴等零件，应专门绘制零件图。3.10.3 主轴箱上润滑系统的选择本主轴箱中分油器选用B-ZIR31-2-36型分油器，其作用是把油分成几路，分别润滑不同排的齿轮及轴承，以便于保证轴承，齿轮有一定的使用寿命，减少摩擦和磨损，降低振动，消耗发热。油杯是用来给箱体注油用的，以保证箱体内油量满足使用要求。油塞是用来放油用的，应该置在箱体的底部，由于该主轴箱是卧式组合机床，故活塞放置在箱体上，放油孔螺母与凸台之间应加封油圈密封。油标是用来指示油的高度的，应该放置在便于检查及油面较稳定处，该主

43、轴箱选用管状油标(GB1162-79)放置在箱体侧面上。第四章 结论通过对被加工零件进行分析，运用所学的知识结合资料确定加工工艺方案，绘制出“三图一卡，完成对数据的计算、校核，绘制出主轴箱及其零件图。本人在设计中遇到了一些问题特别是齿轮排部和传动路线的设计，通过请教指导老师、查参考资料设计出比拟合理的传动方案，使其通过齿轮传动时齿轮不相互干预，传动损失不至于过大。设计出的ZH1135机体三面半精镗组合机床采用可靠液压滑台、精密导套等零件，调整、保养以及维修方便；在加工生产线上对零件的三面进行同时加工，大大提高了生产效率，降低了劳动强度，从而降低了零件的加工本钱，能够满足加工要求。本次设计中虽然

44、对于原来的加工方法和加工本钱等有了很大程度的改善，不过还存在不少问题，比方说在传动路线上，由于水平有限设计出的传动路线还算不上最优方案，今后应该在传动路线和机床内部结构上加以改良使其满足现代化制造要求。致谢此次毕业设计是在范丰老师的指导下进行的，范老师不仅在设计的内容上辅导我们，经常为我解答一系列的疑难问题，以及引导我的设计思路和设计方法。在此，我衷心地向范老师以及院系领导及帮助我的同学们表示深深的谢意！参考文献1 大连组合机床研究所.组合机床设计参考图册M.北京机械工业出版社，1975.2 胡家秀 机械零件设计实用手册北京：机械工业出版社，19993 大连组合机床研究所.组合机床设计机械局部

45、M.北京机械工业出版社，1975.4 范云涨 陈兆年.金属切削机床设计简明手册M. 北京机械工业出版社，1994.5 沈阳工业大学 大连铁道学院 吉林工学院.组合机床设计M上海科学技术出版社，1985.6 谢家瀛.组合机床设计简明手册M.北京机械工业出版社，1995.7 王伯平.互换性与测量技术根底M.北京机械工业出版社，2001.8 徐锦康.机械设计第2版M.北京机械工业出版社，2001.9 陈秀宁 施高义.机械设计课程设计M.杭州浙江大学出版社，1995.10 朱龙根.简明机械零件设计手册M.北京机械工业出版社，1997.11 成大先.机械设计手册第三版M.北京化学工业出版社，1993.12 张以平.实用标准件与装配工具手册M.北京中国经济出版社，1992.13 金振华.组合机床及其调整与使用M. 北京机械工业出版社，1990.14 徐灏.机械设计手册第2版M.北京机械工业出版社，2002.15 姜苏宾R180型柴油机机体三面镗孔组合机床实践J温州大学学报，2000，(1):52-56.