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邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）
前言
組合機(jī)床是一種專用高效自動化技術(shù)裝備，由于它仍是大批量機(jī)械產(chǎn)品實現(xiàn)高效、高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備，因而被廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。其中 ，特別是汽車工業(yè)，是組合機(jī)床最大的用戶。如德國大眾汽車廠在Salzgitter的發(fā)動機(jī)工廠，90年代初所采用的金屬切削機(jī)床主要是組合機(jī)床自動線(60%)、組合機(jī)床(20%)和加工中心(20%)。顯然，在大批量生產(chǎn)的機(jī)械工業(yè)部門，大量采用的設(shè)備是組合機(jī)床。因此，組合機(jī)床的技術(shù)性能和綜合自動化水平，在很大 程度上決定了這些工業(yè)部門產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品的競爭力。
現(xiàn)代組合機(jī)床為機(jī)電一體化產(chǎn)品，它是控制、驅(qū)動、測量、監(jiān)控、刀具和機(jī)械組件等技術(shù)的綜合反映。近20年來，這些技術(shù)有長足進(jìn)步，同時作為組合機(jī)床主要用戶的汽車和內(nèi)燃機(jī)等行業(yè)也有很大的變化，其產(chǎn)品市場壽命不斷縮短，品種日益增多且質(zhì)量不斷提高。這些因素有力地推動和激勵了組合機(jī)床和自動線技術(shù)的不斷發(fā)展。
十多年來，作為組合機(jī)床重要用戶的汽車工業(yè)，為迎合人們個性化需求，汽車變型品種日益增多，以多品種展開競爭已成為汽車市場競爭的特點之一，這使組合機(jī)床制造業(yè)面臨著變型多品種生產(chǎn)的挑戰(zhàn)。為適應(yīng)多品種生產(chǎn)，傳統(tǒng)以加工單一品種的剛性組合機(jī)床必須提高其柔性。
在國外許多公司中，組合機(jī)床設(shè)計已普遍采用CAD工作站，在設(shè)計室?guī)缀鹾茈y見到傳統(tǒng)的繪圖板。CAD除應(yīng)用于繪圖工作外，并在構(gòu)件的剛度分析(有限元方法)、組合機(jī)床設(shè)計方案比較和選擇，以及方案報價等方面均已得到廣泛應(yīng)用，從而顯著地提高了設(shè)計質(zhì)量和縮短了設(shè)計周期。加之國外許多公司在組合機(jī)床組成模塊方面的系列化和通用化程度很高(一般達(dá)90%以上)，使組合機(jī)床的交貨期進(jìn)一步縮短。
目前，在機(jī)械加工工業(yè)中，機(jī)械產(chǎn)品大批量生產(chǎn)中，組合機(jī)床已得到廣泛運用。一些復(fù)雜的殼體類零件，加工工藝復(fù)雜、定位夾緊困難的工件，要提高其加工精度、生產(chǎn)效率，單憑普通機(jī)床是很難辦到的，而在用普通機(jī)床加工復(fù)雜工件的過程中，對操作者的技術(shù)也提了較高的要求，這就迫切的要求生產(chǎn)一定數(shù)量的組合機(jī)床。這樣，不但可以提高零件的加工精度和生產(chǎn)率，而且成本低、生產(chǎn)周期斷，適合我國的經(jīng)濟(jì)水平、教育水平和生產(chǎn)水平。更能夠在激烈的競爭中為企業(yè)獲得更多利潤、提高企業(yè)核心競爭力。
目的意義：(1)提高機(jī)床的加工精度和生產(chǎn)率。(2)提高我們國家整個機(jī)械加工行業(yè)的水平和實力。(3)減輕工人的勞動強(qiáng)度。(4)降低工件成本、加工工藝難度、操作者的技術(shù)要求。
畢業(yè)設(shè)計是我們在學(xué)習(xí)階段的最后一個重要環(huán)節(jié)，要求我們能綜合運用大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識和理論知識，結(jié)合實際，獨立解決本專業(yè)一般問題,樹立為生產(chǎn)服務(wù)，扎實肯干，一絲不茍的工作作風(fēng)，為將來在機(jī)械方面工作打下良好的基礎(chǔ)。
我設(shè)計的課題是粗鏜CK-Ⅱ型機(jī)床主軸箱Ф73.5,2-Ф58.5三孔雙向臥式組合鏜床. 為了做好自己的畢業(yè)設(shè)計課題，我參照資料對組合鏜床的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，工件的加工過程、加工工藝有了一定的了解。在老師的悉心指導(dǎo)下，我查閱了大量的相關(guān)設(shè)計資料，本著提高自己的動手設(shè)計能力，綜合掌握自己專業(yè)的知識的精神，經(jīng)過設(shè)計和討論，終于圓滿地完成了設(shè)計任務(wù)。由于本人實踐經(jīng)驗的欠缺和知識的局限性，該夾具的實際工作情況及可用性還有待于實踐的檢驗。設(shè)計過程中難免出現(xiàn)一些錯誤，敬請各位領(lǐng)導(dǎo)，老師，同學(xué)提出寶貴意見和見解，本人在此表示由衷的感謝！
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1 CK-Ⅱ型機(jī)床主軸箱產(chǎn)品工藝過程分析
CK-Ⅱ型機(jī)床主軸箱是數(shù)控機(jī)床的主軸箱的箱體，結(jié)構(gòu)如圖1.1。其工藝分析如下：
圖1.1 CK-Ⅱ型機(jī)床主軸箱的三視圖
1.1 木模：確定造型的分型面，拔模斜度、型芯芯盒的幾何尺寸、內(nèi)外模澆口、直澆口的幾何形狀及尺寸、澆注后的縮水量等工步。木模為機(jī)械制造的第一道工序。
1.2 造型：采用滲加固化劑膚腩樹脂砂造型。在造型機(jī)上制造外型與泥芯，經(jīng)氧化滲碳后進(jìn)行脫模，在外模中下泥芯，然后經(jīng)合箱，扣箱工步，制作澆口杯，冒口杯等。
1.3 澆注：先進(jìn)行點火，將砂型中有機(jī)原燃燒排氣，設(shè)置澆冒口，將熔化溫度在1400°C左右的鑄鐵水凈化，經(jīng)氣孔，渣子上浮清除干凈后，冷卻在1300°C左右時進(jìn)行澆注。
1.4 清砂：鑄件冷卻1－2小時后，開箱送入振動落砂，上清砂，除去鑄件的澆冒口系統(tǒng)，并對坯件進(jìn)行打磨去刺。
1.5 退火：消除坯件凝固的內(nèi)應(yīng)力，加溫在350°C左右保溫4－6小時，并隨爐冷卻。
1.6 刷涂料：在需要加工的表面上刷上帶色（紅色）涂料。
1.7 鉗：以三個大孔為基準(zhǔn)，劃四周平面的加工線。
1.8 龍門銑：找正工件，一次粗銑4－5個主軸箱體的外表面，并在箱體底平面及兩側(cè)留0.5mm的精刨余量。
1.9 龍門刨：精刨工件底平面，使之達(dá)到圖紙要求，精刨孔系兩側(cè)平面臺圖。
1.10 搖臂鉆：以鉆模為夾具鉆加工8－Φ20孔，并鉆鉸2－Φ16兩銷孔。
1.11 粗鏜：以臥式單工位雙面組合鏜床粗鏜Φ73.5、2－Φ58.5三大孔，并留單邊加工余量0.5mm。
1.12 精鏜：以臥式單工位，雙面組合鏜床，精鏜上述三大孔位置如圖，并倒角1×45°。
1.13 鉗：去除加工毛刺。
1.14 檢驗：檢查各加工平面與空的尺寸是否合圖。
1.15 鉗：在CK-Ⅱ型數(shù)控主軸箱上打印標(biāo)記。
1.16 入庫：涂防銹油，分類堆放。
2 CK-Ⅱ型數(shù)控機(jī)床主軸箱粗鏜工序及組合鏜床總體設(shè)計
2.1 CK-Ⅱ型數(shù)控機(jī)床主軸箱粗鏜工序分析及其機(jī)床類型選擇
2.1.1 本工序采用的定位方案及其特點：
本工序采用“一面兩孔”的定位方案，其特點為：“一面兩孔”的定位方案，廣泛用于機(jī)加工的面與面的定位，它符合六點定位的原則，但由于一面兩孔中有兩個圓孔面作定位基準(zhǔn)面，易出現(xiàn)過定位現(xiàn)象，為了消除孔的大小，長度的公差，常采用以一孔為定位銷，另一孔為輔助定位的削邊銷方法。
2.1.2 本工序應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求：
本工序加工時，必須保證的幾何尺寸大孔的深度為41mm，小孔深度為36mm，兩孔的距離為160mm?？椎拇笮〕叽鐬棣?3.5、Φ58.5基面到孔中心高度為200mm。形位公差、大孔的垂直度保證?？字g為孔內(nèi)表面粗糙度為3.2。
工件的材料為HT200.硬度為HBS170－200，在生產(chǎn)的鑄件不得有氣孔，砂孔等鑄造缺陷。同時保證鑄件毛坯孔的加工余量為5mm。
2.1.3 本工序采用的夾緊方式：
適用于批量生產(chǎn)本工序采用液壓夾緊，其特點是快捷、省力、可靠、夾緊力大。
2.1.4 機(jī)床類型選擇（即機(jī)床的布置形式）：
本工序加工的孔的中心線與定位基準(zhǔn)平行且工件兩個垂直側(cè)面上的孔系為同軸度的相互對應(yīng)孔，故此在選擇鏜床工件時的組合機(jī)床應(yīng)選用臥式單工位雙面組合鏜床。
2.1.5 組合鏜床總體設(shè)計圖如圖2.1所示：
圖2.1 組合鏜床總體設(shè)計
2.2加工參數(shù)的選擇及零、部件的選用
2.2.1 刀具的選擇：
刀具材料為硬質(zhì)合金：YG8，刀具的角度選擇前角γ0=6°，后角α0=6°，主偏角kγ＝60°。
因為鏜孔直徑為Φ73.5－Φ58.5即αp＝4.5。
取鏜桿直徑d＝55.40。鏜刀截面13×13、16×16、10×10。[15]
2.2.2 切削用量的選擇：
切削用量包括ap、f、v、n。ap＝4.5。
鏜大孔時 v＝40m/s；f1=0.6mm/r。
2.2.3 切削功率、扭矩、徑向力、軸向力計算：
在確定機(jī)床所加工時必須注意的要素：首先考慮在加工時的受力情況，才能在規(guī)定的范圍內(nèi)選取各種配件，以保證加工面條件要求。
加工條件為鏜孔、刀具材料為硬質(zhì)合金而工件材料為灰鑄鐵HT200。
周向力Fz=51.4apf0.75HB0.55[1]
軸向力Fx=0.51ap 1.2 f0.65HB1.4[1]
扭矩T=25.7Daapf 0.75 HB0.55[1]
切削功率P=FzV/61200
HB＝HBmax－1/3（HBmax－HBmin）＝190[1]
鏜Φ73.5孔時：
Fz1（主切削力）=51.4apf 0.75HB0.55
=51.4x4.5x0.50.75x[200-1/3（200-170）]
=51.4x4.5x0.50.75 x190
=2464.44N
功率:P1=Fz1.Ve/60000=2.46444KW
軸向力:
Fx1=0.51ap1.2f 0.65HB1.1
=0.51x4.51.2 x0.50.65 x1901.1
=634.43N
扭距:
T1=25.7Dapf 0.75HB0.55
=25.7x79x4.5x0.50.75 x1900.55
=97345.24N.mm
鏜大孔的主軸箱主軸:
取d1=35mm
對于φ58.5的小孔：
∵n1/n2=f2/f1=D2/D1=54/79=f2/0.5
∴f2=0.34mm/r
Fz2=51.4apf0.75HB0.55
=51.4x4.5x0.340.75x1900.55
=1845.44N
P2=Fz2.Ve/60000=1.84544KW
Fx2 =0.51ap1.2f0.65 HB1.1
=0.51x4.51.2x0.340.65x1901.1
=493.76N
T2扭距 =25.7D2.ap.f 0.75HB0.55
=25.7x54x4.5x0.350.75x1900.55
=49826.81N.mm
總功率：P總=P1+2P2=6.15532KW
小孔主軸直徑：
2.2.4 本道工序?qū)虺叽绲拇_定：
導(dǎo)向裝置的作用是：保證刀具的相對工件的正確位置，保證各刀具相互間的正確位置，提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。
本道工序因是鏜孔，所以選用固定式導(dǎo)向裝置，這種導(dǎo)向精度較高，可以較好地滿足鏜孔的精度要求。設(shè)裝置由中間套，可換導(dǎo)套和壓套螺釘組成。中間導(dǎo)套采用間隙配合。在導(dǎo)套磨損后，可以較為方便地更換。
考慮到以上各種因素，最后選擇臥式單列圓錐滾子軸承導(dǎo)向套（T0605-05），導(dǎo)套內(nèi)徑100mm，中間導(dǎo)套采用H7/jsb的間隙配合，可換導(dǎo)套采用H7/n6的過盈配合。軸與中間導(dǎo)套配研。
導(dǎo)向長度的確定必須保證刀具剛切入工件時，已進(jìn)入導(dǎo)套內(nèi)的導(dǎo)向長度L不小于一個導(dǎo)向部分的直徑d，再考慮到加工完畢，退刀后，取出工件的方便，最后確定導(dǎo)套的長度為260mm。
固定導(dǎo)向支座與工件支承座因相距很遠(yuǎn)，使用同一支承座，其尺寸為兩導(dǎo)套的距離為880mm。
2.2.5 選擇浮動卡頭、夾緊螺母、圓螺母：
選用大浮動量卡頭，型號均為T6112。[1]
鏜大孔Φ73.5的夾緊螺母?。篢r44×2。[1]
鏜小孔Φ58.5的夾緊螺母?。篢r36×2。[1]
鏜大孔Φ73.5的圓螺母取M44×1.5。[5]
鏜小孔Φ58.5的圓螺母取M36×1.5。[5]
2.2.6 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇：
導(dǎo)向裝置的作用是：保證刀具相對工件的正確位置，保證刀具相互間的正確位置，提高刀具系統(tǒng)的支撐剛度。
由于CK-Ⅱ型數(shù)控機(jī)床主軸箱Φ73.5 2-Φ58.5孔的精度要求較高，故選用固定式導(dǎo)向裝置，此種導(dǎo)向裝置精度較高，可以滿足加工要求。此導(dǎo)向裝置由中間套，可換導(dǎo)套和壓套螺釘組成。如圖：2.2所示。
圖2.1 導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)圖
根據(jù)工件形狀?。?
鏜大孔Φ73.5時：ｄ＝105；D＝115；D1＝1223。[1]
鏜小孔Φ58.5時：ｄ＝65；D＝75；D2＝83。[1]
其配合公差為： (間隙配合)
(過盈配合)
與 均是在配合是配研，使之達(dá)到鏜孔所能達(dá)到的位置精度。
達(dá)到鏜孔所要求的位置精度。
鏜孔Φ73.5時，L1取210 ｅ1取8?。?取40。[1]
鏜孔Φ73.5的固定異向套順序與鏜Φ58.5孔的導(dǎo)向套相同。
故L2、ｅ２、ｆ２均與L１、ｅ１、ｆ１的長度相同。
2.3 計算動力部件的工作循環(huán)及工作行程
動力部件的工作行程指加工時動力部件從原始位置開始運動到加工終了位置又返回到原來的動作過程，包括快進(jìn)―工進(jìn)－快退。
①動力部件的進(jìn)給長度：
L工進(jìn)＝L1+L加工長+L2
L加工長－加工部位長度（以最深孔來計算）
L1－刀具切入量。
L2－刀具的切出長度。
L加工長＝40 L1取5
?。篖2＝10。[1]
則L工進(jìn)＝5+40+10＝55。
②動力部件快速退回長度（L快退）
L快退＝L工進(jìn)+L快進(jìn)
為了裝卸工件方便，取 L快進(jìn)＝100 即L快退＝55+100、
動力部件快速退回的長度L快退必須保證有所有刀具均退回夾具的刀套內(nèi)，而不影響工件的裝卸。所繪的加工示意圖：L＝10+40+40＝90＜155 即L＜L快退。
則刀具可完全退回導(dǎo)套內(nèi)，即設(shè)計合理。
③動力部件的總行程的確定：
L總≥L工作行程+L前備量+L后備量。
L工作行程－動力部件的工作行程，即L快退。
L前備－動力部件尚可調(diào)節(jié)的距離。
L后備－刀具從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸孔中得到所需的軸向距離。
L工作行程＝155
L前備＝30
L后備＝255
L總＝255+30+155＝400。
工作循環(huán)圖如2.3圖所示：
圖2.3 工作循環(huán)圖
總結(jié)：繪制加工示意圖時應(yīng)注意的問題：
①加工示意圖應(yīng)與機(jī)床實際加工狀況一致，刀具應(yīng)畫在終了位置。
②尺寸應(yīng)完整，尤其是從主軸箱端面到刀尖的軸向尺寸應(yīng)完整。
③加工示意圖上應(yīng)標(biāo)出各主軸的切削用量和被加工零件的圖號，材料硬度，加工余量以及是否冷卻液等。
④加工示意圖上應(yīng)表示加工過程的工作循環(huán)及各行程的長度。
2.4 繪制機(jī)床總圖時選用通用件
2.4.1 選擇動力箱型號：
本說明書已算出P切＝4.36kw。
P電＝P切/k （k＝0.8）
則P電＝5.46kw
動力箱所取的型號為ITD40V[1]
電動機(jī)型號為：Y132M2-6[1]
電動機(jī)功率：P＝5.5kw L3=435[1]
2.4.2 選擇其他通用部件：
① 液壓滑臺所選型號為HY40IA型[2][3]
② 側(cè)底座所選型號為IFF401型[2][3]
③ 所得主軸箱寬度為325，長度為500，高度為500。[4][5]
④ 去中間底座長度為1250、高為560、寬度取630。[6]
⑤ 支撐臺高度取376、寬度為560、長為560。[6]
⑥ 液壓夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其液壓圖：如圖2.4，2.5所示
圖2.4 液壓夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖
圖2.5 液壓夾具的液壓圖
2.5 液壓夾緊設(shè)備
2.5.1 油缸的向下壓力F油
F油＝2P(S1-S2)
P-----單位液壓力（15-20kg/cm2）
S1----活塞面積(60-80cm2)
S2----活塞桿面積（30-40cm2）
F油＝2×20×(80-30)＝2000kg
2.5.2 若一邊的多軸箱的刀具先接觸工件，此時該邊刀具切削所產(chǎn)生的軸向力，將對工件產(chǎn)生顛覆力矩，與之同時作用工件的上面，兩油缸產(chǎn)生的正壓力所形成的壓力矩應(yīng)與之平衡，該壓力矩應(yīng)大于顛覆力矩，工件才能牢固可靠地被加工，其中F切削軸向力某一邊先切削時產(chǎn)生的推倒工件的顛覆力。
2.5.3 作用于工件的正壓力：
按作用臂力臂的比例距離計算可以得到：
F油＝2000kg
F正壓力＝F油·g＝2000·g kg
受力如圖2.6所示：（以鏜大孔為例）
圖2.6 工件受力圖
其中F切削力＝F軸向力
h－合力作用線至工件底面高度
h＝200 P＝300
M1＝2F正壓力×P/2＝2×2000×9.8×150＝5.88×106N·mm
M2=F切×h＝2857.7×200＝5.71×105N·mm
M1>>M2
則不會產(chǎn)生顛覆現(xiàn)象。
即所選液壓設(shè)備合理。
小結(jié)：（1）繪制機(jī)床總圖時應(yīng)注意的問題：
① 機(jī)床總圖要按照加工終了時的狀態(tài)畫出。
② 應(yīng)注明電動機(jī)型號、功率、轉(zhuǎn)速、應(yīng)注明動力部件的總行程。
③ 應(yīng)表明液壓系統(tǒng)和電氣控制按鈕等的安裝位置
④ 當(dāng)工件上加工部位對其中心線不對稱時，而使動力部件對夾具和中心底座不對稱時，應(yīng)注明動力部件中心線與夾具中心線之間的偏移量。
（2）本機(jī)床總圖需要的技術(shù)要求：
① 本機(jī)床為批量生產(chǎn)CK-Ⅱ型主軸箱專業(yè)雙面臥式組合鏜床。
② 本機(jī)床在安裝調(diào)試時，其導(dǎo)軌水平面控制在百分之0.5mm之內(nèi)。如鏜孔：安裝在主軸箱定位導(dǎo)柱中心軸線的同軸度控制在±0.5內(nèi)。
③ 本機(jī)床的夾具和工作臺進(jìn)給液壓系統(tǒng)采用2.5-8μm。壓力工作進(jìn)給速度為12.5-500mm/min，但不小于4mm/min，以免油路系統(tǒng)產(chǎn)生爬行，影響工件的加工質(zhì)量。
④ 本機(jī)床20＃－40＃機(jī)油潤滑，每三年定期更換一次。
⑤ 本機(jī)床內(nèi)表面涂上紅色硝基防銹漆，其外表面涂上三遍油漆和底漆進(jìn)行三次打磨，一次水磨拋光烘干后進(jìn)行噴漆烤干，主色為淺綠色。
⑥ 本機(jī)床生產(chǎn)一件產(chǎn)品所需時間為一分鐘，機(jī)床的年產(chǎn)量為六萬臺。
⑦ 本機(jī)床的裝料高度：
h裝料高＝多軸箱刀具中心線至多軸箱底部高度 ＋ 滑臺滑座高度 ＋ 側(cè)底座高度＝254+320+560＝1134
2.6 生產(chǎn)率計算卡：
2.6.1 機(jī)床理想生產(chǎn)率α1的計算：
α1＝60/T單＝60/T機(jī)＋T輔
T單－單件工時
T機(jī)＝機(jī)加工時間（包括快進(jìn)時間、快退時間、工作臺直線移動或轉(zhuǎn)位時間、工件裝卸時間等）
查表得：
T機(jī)＝0.71
T輔＝1.83
2.6.2 機(jī)床負(fù)荷率η的計算：
η＝Q2/Q1
Q1－機(jī)床理想的生產(chǎn)率 Q＝24件/時 Q1=2Q
Q2－使用單位時間的生產(chǎn)率（全年工時以單位工制計算，需此類機(jī)床2臺） Q2＝38件/時
η＝Q2/Q1＝79％
3 臥式單工位雙面組合鏜床傳動系統(tǒng)的設(shè)計
臥式單工位雙面組合鏜床傳動系統(tǒng)圖如圖：3.1
圖3.1 主軸箱傳動系統(tǒng)圖
3.1 傳動系統(tǒng)的一般要求：
（1） 盡量用一根傳動軸帶動多根主軸，當(dāng)齒輪中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時，可采用變位齒輪。
（2） 盡量避免用主軸兼?zhèn)鲃虞S。
（3） 用于粗加工主軸上的齒輪盡可能分布在第Ⅰ排，以減少主軸扭轉(zhuǎn)變形。
（4） 主軸箱傳動齒輪傳動比一般單與1/2,最佳傳動比為1－1.5，后蓋內(nèi)傳動比大于1/3－1/3.5，盡可能避免升速傳動，若采用其傳動比應(yīng)小于2,且傳動比最好放在傳動鏈的最末一、二級上，以減少功率損失。
（5） 齒輪排數(shù)的安排：
① 不同軸上的齒輪不相碰時，可將齒輪放在箱體內(nèi)的同一排上。
② 不同軸上的齒輪與軸或軸套不相碰時，可將齒輪放在箱體內(nèi)不同排上。
③ 齒輪與軸相碰時，可將齒輪放在后箱蓋內(nèi)。
(6) 在擬定傳動系統(tǒng)圖時，一般采用“計算、作圖和多次試湊”的方法。
(7) 動力箱齒輪一般位于多軸箱中間位置。
3.2 擬定傳動系統(tǒng)
3.2.1 主軸箱所選用尺寸為500×500。
得到驅(qū)動軸在主軸箱內(nèi)距離底座高度為159.5。
電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速n0=480r/min。
鏜大孔轉(zhuǎn)速n1=128r/min。
鏜小孔的轉(zhuǎn)速n2=216。[1]
取動力箱齒輪 m＝3 z＝23。[2] 齒輪傳動如圖3.2所示：
圖3.2 齒輪傳動圖
m’=2
n0=480
n主4=128r/min
Z0=23
取Z1=40[2]
解得Z4=39 Z4’=81
m’=2
n0=480
n主2=216r/min
Z0=23
Z1=40
解得Z2=44 Z’2=56
3.2.2 主軸的傳動齒輪獲得的實際轉(zhuǎn)速的核定：
因為齒數(shù)必須取整數(shù)，故此在加工示意圖中所確定的轉(zhuǎn)速n與實際轉(zhuǎn)速有一定的誤差，但誤差率不得超過±5％。
即：
n4實際＝n0·Z0/Z1·Z4/Z’4=480×23/40×39/81＝132.89
n2實際＝n0·Z0/Z1·Z2/Z’2=480×23/40×44/56＝216.857
∵Δ1、Δ2均小于5％。
∴齒輪設(shè)計合理。
3.3 傳動齒輪強(qiáng)度校核設(shè)計
3.3.1 由公式計算：驗證Z0的強(qiáng)度（Z0為最薄弱齒輪所受扭轉(zhuǎn)最大）
① 取最大齒輪材料為40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火。大小齒輪均選硬齒面，齒面硬度為48-55HRC。
② 因為從齒輪傳遞的功率小，所選用直齒圓柱齒輪。
③ 選取7級精度齒輪。
④ 小齒輪Z0＝23 大齒輪Z1＝40。
⑤ 初選Kt＝1.3。
⑥ 計算小齒輪傳遞的扭矩：
T1＝95.5×105·P1/Np＝95.5×105×5.5/480＝1.09×105N·mm。
⑦ φd取0.4。
⑧ 查得ZE=189.8MPa。
⑨ 查得〔δ〕H(lim1)＝〔δ〕H（lim2）＝1170MPa。
⑩ 查得KHN1＝0.88 KHN2＝0.90。
計算接觸疲勞需用應(yīng)力（取失效率為1％、安全系數(shù)S＝1）
〔δ〕H1＝KHN1·δH（lim1）＝1030Mpa
〔δ〕H2＝KHN2·δH（lim2）＝1053Mpa
3.3.2 計算：
(1)
(2) 計算圓周速度：
(3) 計算寬度：
b＝φd·d1t＝0.4×61.85＝24.74mm。
(4) 計算齒寬與齒高之比b/h：
模數(shù) mt＝d1t/Z0=61.85/23＝2.69。
齒高 h＝2.25mt＝2.25×2.69＝6.05。 b/h＝24.74/6.05＝4.09。
(5) 計算載荷系數(shù)：
根據(jù)v＝1.82m/s 7級精度 查得：Kv＝1.03.
直齒輪，假設(shè)KAFt/b≥100N/mm 查得：KHa＝KFa＝1.1
查得：KA＝1 KHβ＝0.43 KFβ＝1.3。
故載荷系數(shù)：K＝KA·KV·Kα·KAβ＝1×1.03×1.1×1.43＝1.62。
(6) 按實際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑：
(7) 計算模數(shù)：
m＝d1/Z0＝69.04/23＝3.00
3.3.3 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計校核：
由公式：
1、 確定公式內(nèi)個計算值：
(1) 查得δFE1＝δFE2＝680MPa。
(2) 查得KFN2＝0.9 KFN1＝0.88。
(3) 計算疲勞許用應(yīng)力：
取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝1.4 由公式：
〔δ〕F1＝KFN1δFE1 /S＝0.88×680/1.4＝427.4MPa
〔δ〕F2＝437.14Mpa
(4) 計算載荷系數(shù)：
K＝KAKVKαKFβ＝1×1.2×1.1×1.3＝1.72
(5) 查得齒形系數(shù)：
YFa1=2.69 YFa2＝2.40。
(6) 查得應(yīng)力校正系數(shù)：
YSa1=1.575 YSa2=1.67。
(7) 計算并比較大小齒輪：
＝
＝
小齒輪數(shù)值大。
2、 設(shè)計計算：
對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m略大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)。由于齒輪模數(shù)m的大小取決于彎曲強(qiáng)度所確定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)。可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.60，并就近圓整m＝3。按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1＝69.04。
由：Z＝d1/m＝69.04/3＝23.01 取Z0＝23 Z1＝u·Z0＝40。
模數(shù)即為3。
3.3.4 幾何尺寸計算：
模數(shù)圓整m＝3。
1. 計算分度圓直徑：
d1＝m·Z0=3×23＝69
Z1=40
d2＝m·Z2＝3×40＝120
2. 計算中心距：
a＝（d1+d2）/2＝（69＋120）/2＝94.5。
3. 計算齒輪寬度：
b＝φd·d1＝0.4×69＝27.6。
圓整B1＝28 B2也可取28。
4. 驗算：
Ft＝2π/d1＝2×1.09×105/69＝3159.4N。
∴選擇合適。
因為齒輪傳遞的扭矩較小，故齒根彎曲強(qiáng)度可略去不計。
經(jīng)上分析計算Z0＝23 Z1＝40所選合適。
3.4 潤滑系統(tǒng)齒輪泵上齒輪參數(shù)的確定
潤滑用齒輪泵的傳動系統(tǒng)有5、6軸傳入
Z5＝23
Z5齒輪與Z1＝44齒輪嚙合，且與Z0/Z1處于同一排，5、6軸用Z36、Z47齒輪連接。
Z5的模數(shù)取3。
Z36、Z37的模數(shù)取2。
d5＝m·Z5＝3×23＝69。
∵1、2軸之間的距離為60。
d5>60
故第5軸需偏移一段距離。
取5軸偏移30°。
n泵在400－800r/min范圍之內(nèi)所選。
R12-2型葉片泵，滿足要求。
4 臥式單工位雙面組合鏜床多軸箱設(shè)計
多軸箱的裝配圖如圖4.1所示：
圖4.1 多軸箱的裝配圖
多軸箱是組合機(jī)床的重要專用部位，它是根據(jù)加工示意圖的加工孔位置和數(shù)量，切削量和主軸類型設(shè)計傳遞各主軸運動的動力部件。
通用多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動軸、齒輪和附加機(jī)構(gòu)構(gòu)成；箱體類零件：箱體、前后蓋、側(cè)蓋等?；顒宇惲慵校褐鬏S、傳動齒輪動力箱等；潤滑及防油元件有：葉片泵、分油器、注油杯、排油塞、油盤和防油套。
4.1 主軸的外形、材料
多軸箱主軸選用圓錐滾子軸承主軸，前后支撐的為圓錐滾子軸承，此類軸承可承受較大的徑向力和軸向力，且結(jié)構(gòu)簡單、裝配調(diào)整方便，適用于兩個方向都有軸向力時宜采用此結(jié)構(gòu)。
主軸的外行如圖4.2所示：
圖4.2 主軸
主軸材料宜用40Cr熱處理，通用傳動軸用45鋼調(diào)質(zhì)。
4.2 計算各軸的直徑
2、3軸：
d2、d3取35mm。
4軸：
d4取40mm。
計算1軸的直徑：
d1取40mm。
0、5軸 d取30mm。
4.3 校核主軸
進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核，只需校核所受扭矩最大的那根軸。即校核1軸。
1) 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計算：
2) 作出軸的計算簡圖
軸所受載荷是從軸上零件傳來的計算時，常將軸上各力載荷簡化為集中力，其作用點取為載荷分布段的中心點，作用在軸上的扭矩一般從傳動輪輪轂寬度的中心算：
3) 作出彎矩圖：
分別按水平面和垂直面計算各力產(chǎn)生的彎矩，并按照計算結(jié)果分別作出水平面的彎矩MH和垂直面上的彎矩Mr圖，按下式作M圖：如圖4-1所示。
4.4 主軸軸承的選擇及其極限轉(zhuǎn)數(shù)的校核
d＝30mm，圓錐滾子軸承E7506 30×62×21
對于2、3軸
d＝35，選擇軸承。[1]
E207 E8207
對于4軸
d＝40選擇軸承 E7508
圖4-1 平面的彎矩MH和垂直面上的彎矩Mr圖
載荷的核定：
在進(jìn)行軸承壽命計算時，必須把實際載荷轉(zhuǎn)換為與確定基本額度載荷的條件相一致，
動載荷 P=XR+YA。
由于軸承只承受純徑向力載荷R
P＝1.7R R＝F8＝5060.32N
軸承預(yù)期計算壽命：
c＝29.90 q＝10/3
P＝1.7×5060.32＝8602.544N
Lh＝176.676
故軸承所選合理。
4.5 多軸箱潤滑系統(tǒng)的設(shè)計
潤滑油泵安排：油泵軸的位置要盡可能靠近油池，高度不大于40~50mm，油泵軸轉(zhuǎn)速須根據(jù)工作條件而定，軸的數(shù)目多的油泵轉(zhuǎn)速須取高些，本例中選用R12型葉片泵，轉(zhuǎn)速在400-800r/min范圍內(nèi)，箱體寬度為500,采用一個油泵。
為了便于維修，油泵齒輪布置在第Ⅰ排上，油泵的位置要使回轉(zhuǎn)方向保證排油口轉(zhuǎn)過270°。
4.6 箱體補(bǔ)充加工圖
主軸箱一般為鑄件，材料為HT200，為通用鑄件，但由于加工對象不同，需要在通用鑄件的基礎(chǔ)上進(jìn)行加工，如圖4.3所示：
根據(jù)設(shè)計的不同要求，需要在箱體鑄件的兩個地方修改模型或鉆孔。
在繪制中凡需要補(bǔ)充的部分用粗實線劃出，通用鑄件原有部分的輪廓一律用細(xì)實線劃出。
安裝軸承外徑的孔公差去K7。
圖4.3 箱體補(bǔ)充加工圖
總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計是我大學(xué)四年學(xué)習(xí)階段的最后一個學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)我綜合運用四年所學(xué)的理論專業(yè)知識，獨立解決本專業(yè)一般工程技術(shù)問題的能力，培養(yǎng)我獨立創(chuàng)新設(shè)計的能力，樹立正確的設(shè)計思想和優(yōu)秀的工作作風(fēng)。
畢業(yè)設(shè)計是把實際生產(chǎn)中的問題變?yōu)榱W(xué)、數(shù)學(xué)模型，然后加以求解，再設(shè)計出圖紙和技術(shù)文件及其運算過程。畢業(yè)設(shè)計不僅涉及到數(shù)學(xué)、力學(xué)、材料、公差、機(jī)械制造等方面的知識，而且涉及到計算、繪圖、文字分析表達(dá)等方面的綜合實際能力。
畢業(yè)設(shè)計有助于培養(yǎng)我的工程技術(shù)能力，主要包括分析能力和設(shè)計能力，分析能力主要對課題、工藝技術(shù)等方面的分析，是自己能夠較熟練掌握四年來的專業(yè)知識，并得到一定的整體鍛煉的機(jī)會，并加以鞏固。
畢業(yè)設(shè)計的目的主要是培養(yǎng)能力，它包括計算能力，繪圖能力和編寫設(shè)計說明書的能力，文獻(xiàn)檢索能力等方面。
畢業(yè)設(shè)計圖任務(wù)大，對圖紙質(zhì)量要求高，視圖選擇、線型、公差和技術(shù)要求等均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。畢業(yè)設(shè)計對我的要求較高，我在設(shè)計過程中必須勤翻、參考各種資料書，認(rèn)真、務(wù)實地把設(shè)計說明書、畢業(yè)設(shè)計所需圖紙、資料作好，作全。
在此次畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計過程中，感謝我的指導(dǎo)老師悉心的教導(dǎo)，是他的精心指導(dǎo)，我才能不斷鞏固和深化自己所學(xué)的基礎(chǔ)專業(yè)知識，使我能圓滿地完成畢業(yè)設(shè)計。我再次衷心的感謝。
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致 謝
畢業(yè)在即，回想四年大學(xué)生活，我真誠地感謝邵陽學(xué)院機(jī)械與能源工程系所有老師，在他們精心的培養(yǎng)、指導(dǎo)、無私的關(guān)懷與幫助下，促使我順利完成了學(xué)業(yè)，成為一名合格的大學(xué)生。
本課題在選題及研究過程中得到曾周亮老師的悉心指導(dǎo)。曾老師多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。曾老師經(jīng)常通過電子郵件給我指導(dǎo)，并且利用節(jié)假日的休息時間當(dāng)面為我解決課題研究過程的疑難問題。曾老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，給以終生受益無窮之道。在此對曾老師表示衷心的感謝。
同時，我要借此機(jī)會，感謝在四年大學(xué)生活中陪我一起成長的同學(xué)，感謝你們在這過去的四年大學(xué)生活中給我?guī)淼募冋娴挠亚椋瑹o私的關(guān)懷和幫助。
最后，向我的父親、母親、兄弟以及所有的親戚朋友致謝，感謝他們對我的理解與支持。