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圖書分類號(hào)：
密 級(jí)：
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
臥式雙面十軸組合鉆床右主軸箱及中間底座設(shè)計(jì)
DESIGN OF RIGHT SPINDLE BOX AND MIDDLE BASE OF HORIZONTAL DOUBLE-SIDED 10-AXIS COMBINATION DRILLING MACHINE
學(xué)生姓名
倪佳麗
學(xué)院名稱
機(jī)電工程學(xué)院
專業(yè)名稱
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師
韓翔
2008年
6月
2日
徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
徐州工程學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明
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本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。
論文作者簽名： 日期： 年 月 日
徐州工程學(xué)院學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書
本人完全了解徐州工程學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸徐州工程學(xué)院所擁有。徐州工程學(xué)院有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。徐州工程學(xué)院可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。
論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名：
日期： 年 月 日 日期： 年 月 日
摘要
組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的工序集中的一種高效專用機(jī)床。而且其生產(chǎn)效率高，加工精度穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高，使工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低。
本次設(shè)計(jì)的是一臺(tái)加工“汽車制動(dòng)室支架”的組合鉆床，主要用來一次性加工完成汽車制動(dòng)室支架的二個(gè)零件,共計(jì)10個(gè)孔，一次安裝兩個(gè)工件，左主軸箱鉆4孔，右主軸箱鉆6孔，我負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的是右主軸箱和中間底座的設(shè)計(jì)。
根據(jù)所加工孔的位置及速度要求，算出切削速度和主軸轉(zhuǎn)速，確定右主軸箱輪廓尺寸、主軸的型式和直徑。再根據(jù)驅(qū)動(dòng)軸位置和轉(zhuǎn)速、各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求，合理布置傳動(dòng)軸的位置，把驅(qū)動(dòng)軸和各主軸連接起來，使各主軸獲得所需轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，完成鉆孔。
中間底座的結(jié)構(gòu)、尺寸則需要根據(jù)工件的大小、形狀以及組合鉆床的配置形式等來確定。
由于組合鉆床能夠進(jìn)行多工位加工，提高自動(dòng)化程度，縮短加工時(shí)間和輔助時(shí)間。而且組合鉆床大部分都是由通用部件組成，研制周期較短，便于設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)，成本低。而且機(jī)床易于改造，產(chǎn)品和工藝變化時(shí)，通用部件還能重復(fù)利用，經(jīng)濟(jì)性較好。所以組合機(jī)床在大批量生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛。
關(guān)鍵詞：組合鉆床；主軸箱；中間底座
Abstract
Combination machine is based on the workpiece processing needs,take a large number of general part as the foundation, with a few of dedicated part which composes the focus on process of a efficient special machine.Moreover its production efficiency is high,machining accuracy is stable, degree of automation is high,cause the workers labor intensity to reduce.
This design is a combination drilling machine of processing "automobile brake room stent" , mainly uses for complete two parts of automobile brake room stent which processing a one-time, the total 10 holes, one-time installs two workpieces, the left spindle box drills 4 , the right spindle box drills 6 , what I am responsible to the design of the right spindle box and the middle base .
According to processes the hole the position and the speed request, calculated to cutting speed and the spindle speed ,determines the right spindle box outline of size, the spindle type and the diameter.Then according to drive shaft position and speed, various spindle position and rotational speed request, reasonable arrangement transmission shaft location, connects the drive shaft and various spindle ,causes various spindle to obtains needs the rotational speed and change direction , completes the drill hole.
The middle base’s structure , size has to be based on the workpiece size, the shape as well as the combination drilling machine configuration form and so on to determined.
Due to the combination drilling machine carries on the multi-location processing, improves the degree of automation, reduces processing time and auxiliary time. Moreover the combination drilling machine majority is composed of general part, the development cycle is short,and is advantageous for the design, the manufacture and use maintenance, the cost is low. Moreover the machine easy to transform, when product and process changes, the general part can also the reuse,the efficiency be good.So combination of machine tools is very widespread in production in enormous quantities application.
Keywords: combination drilling machine spindle box middle base
III
徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
目 錄
1 組合機(jī)床概述 1
1.1 引言 1
1.2 組合機(jī)床組成及特點(diǎn) 1
1.3 組合機(jī)床的工藝范圍及配置形式 2
1.3.1 組合機(jī)床的工藝范圍 2
1.3.2 組合機(jī)床的配置形式 3
1.4 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟 5
1.4.1 調(diào)查研究 5
1.4.2 總體方案設(shè)計(jì) 5
1.4.3 技術(shù)設(shè)計(jì) 6
1.4.4 工作設(shè)計(jì) 6
2 組合鉆床設(shè)計(jì) 7
2.1 零件分析 7
2.2 組合鉆床設(shè)計(jì)的組成及設(shè)計(jì)任務(wù) 7
2.2.1 組合鉆床設(shè)計(jì)的組成 7
2.2.2 本課題主要任務(wù) 7
2.3 工藝方案及基準(zhǔn)的選擇 8
2.3.1 確定組合鉆床工藝方案的機(jī)本原則 8
2.3.2 組合鉆床工藝方案的一般步驟 9
2.3.3確定切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率及刀具耐用度 10
2.4 組合鉆床主軸箱概況 10
2.4.1 組成 10
2.4.2主軸箱的通用零件 10
2.5 工序與計(jì)算 11
2.5.1 加工條件 11
2.5.2計(jì)算切削速度、主軸轉(zhuǎn)速 11
3多軸箱的設(shè)計(jì) 13
3.1 多軸箱的基本結(jié)構(gòu)和表達(dá)方法 13
3.1.1 多軸箱的簡(jiǎn)介 13
3.1.2多軸箱的組成 13
3.1.3多軸箱總圖繪制方法 13
3.2 多軸箱通用零件 13
3.2.1 通用箱體類零件 14
3.2.2 通用主軸 14
3.2.3 通用傳動(dòng)軸 14
3.2.4 通用齒輪和套 14
3.3通用多軸箱的設(shè)計(jì)分析 15
3.3.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 15
3.3.2 確定多軸箱輪廓尺寸 16
3.3.3 主軸型式和直徑的確定 16
3.3.4主軸箱所需進(jìn)給力計(jì)算 18
3.3.5 主軸箱所需功率計(jì)算 18
3.3.6 動(dòng)力部件 19
3.3.7多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì) 19
3.3.8 計(jì)算傳動(dòng)軸的坐標(biāo) 23
3.3.9 潤(rùn)滑油泵和手柄軸的安置 24
4 中間底座的設(shè)計(jì) 26
4.1 引言 26
4.2 中間底座的作用及基本要求 26
4.2.1 中間底座的作用 26
4.2.2 對(duì)于中間底座的基本要求 26
4.3 中間底座的設(shè)計(jì)原則 27
4.3.1 合理選擇截面形狀和尺寸 27
4.3.2 合理布置加強(qiáng)筋 27
4.4 中間底座壁厚、加強(qiáng)筋厚度的選擇 27
4.5 如何提高連接處的局部剛度和接觸剛度 28
4.6 中間底座結(jié)構(gòu)工藝性 28
結(jié)論 29
參考文獻(xiàn) 30
致謝 31
附錄 32
57
1 組合機(jī)床概述
1.1 引言
隨著生產(chǎn)部門生產(chǎn)批量的增加,如何提高生產(chǎn)效率和加工精度,便成了工廠急待解決的問題。于是,組合機(jī)床便應(yīng)運(yùn)而生。組合機(jī)床是由大量通用部件和少量專用部件組成的工序集中的高效率專用機(jī)床，它能對(duì)一種(或幾種)零件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位加工。不僅生產(chǎn)效率高,而且加工精度穩(wěn)定.現(xiàn)在大批量生產(chǎn)企業(yè),組合機(jī)床已被廣泛應(yīng)用。
1.2 組合機(jī)床組成及特點(diǎn)
組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機(jī)床。
通用部件是組成組合機(jī)床的基礎(chǔ)。用來實(shí)現(xiàn)機(jī)床切削和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的通用部件，如單軸工藝切削頭(即鏜削頭、鉆削頭、銑削頭等)、傳動(dòng)裝置(驅(qū)動(dòng)切削頭)、動(dòng)力箱(驅(qū)動(dòng)多軸箱)、進(jìn)給滑臺(tái)(機(jī)械或液壓滑臺(tái))等為動(dòng)力部件。用以安裝動(dòng)力部件的通用部件如側(cè)底座、立柱、立柱底座等稱為支承部件。
為了更好的了解組合機(jī)床的優(yōu)越性，有必要將其設(shè)計(jì)制造的情況和專用機(jī)床進(jìn)行一下比較。一臺(tái)專用機(jī)床，除一些標(biāo)準(zhǔn)件外，全部零件都要一個(gè)一個(gè)的設(shè)計(jì)和制造，勞動(dòng)量大，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。由于全是單件生產(chǎn)的性質(zhì)，不僅制造成本高，而且生產(chǎn)使用的問題比較多。而設(shè)計(jì)制造一臺(tái)組合機(jī)床的情況就不一樣，組合機(jī)床是根據(jù)具體加工對(duì)象，用預(yù)先設(shè)計(jì)制造好的通用部件和通用零件，加上少量的專用部件或零件組成的，而通用部件和通用零件占整臺(tái)機(jī)床總零件數(shù)的70～90%，這不僅大大地縮短了設(shè)計(jì)制造周期，減少了制造中的問題，提高了機(jī)床工作的可靠性，降低了機(jī)床制造成本，而且為組合機(jī)床設(shè)計(jì)制造工作創(chuàng)造了有利條件。
組合機(jī)床與萬(wàn)能機(jī)床和專用機(jī)床相比，有如下特點(diǎn)：
(1）組合機(jī)床由70～90％的通用零件、部件組成，可以縮短設(shè)計(jì)和制造周期。而且在需要的時(shí)候，還可以部分或全部進(jìn)行改裝，以組成適應(yīng)新加工要求的新設(shè)備。這就是說，組合機(jī)床有重新改裝的優(yōu)越性，其通用零、部件可以多次重復(fù)利用。
(2）組合機(jī)床是按具體加工對(duì)象專門設(shè)計(jì)的，可以按最佳工藝方案進(jìn)行加工。
(3）在組合機(jī)床上可以同時(shí)從幾個(gè)方向采用多把刀具對(duì)幾個(gè)工件進(jìn)行加工，是實(shí)現(xiàn)集中工序，提高生產(chǎn)效率的最好途徑。
(4）組合機(jī)床是在工件一次裝夾下用多軸實(shí)現(xiàn)多孔同時(shí)加工，有利于保證各孔相互之間的精度要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量；減少了工件工序間的搬運(yùn)，改善了勞動(dòng)條件；減少了占地面積。
(5）由于組合機(jī)床大多數(shù)零、部件是同類的通用部件，簡(jiǎn)化了機(jī)床的維護(hù)和修理。
(6）組合機(jī)床的通用部件可以組織專門工廠集中生產(chǎn)，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平，降低制造成本。
組合機(jī)床雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但也還有缺點(diǎn)。
(1）組合機(jī)床的可變性較萬(wàn)能機(jī)床低，重新改裝時(shí)有10～20%的零件不能重復(fù)利用，而且改裝時(shí)勞動(dòng)量比較大。
(2）組合機(jī)床的通用部件不是為某一種機(jī)床設(shè)計(jì)的，而是具有較廣泛的適應(yīng)性。這樣，就使組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)較專用機(jī)床稍微復(fù)雜些。
這次的設(shè)計(jì)，同時(shí)裝夾兩個(gè)零件，左主軸箱同時(shí)加工四個(gè)孔，右主軸箱同時(shí)加工六個(gè)孔，為了減少加工時(shí)間和保證各孔相互之間的精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，因此采用雙面十軸組合鉆床進(jìn)行加工。簡(jiǎn)圖如圖1－1所示：
圖1－1 臥式雙面組合鉆床簡(jiǎn)圖
1.3 組合機(jī)床的工藝范圍及配置形式
1.3.1 組合機(jī)床的工藝范圍
目前，組合機(jī)床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。平面加工包括銑平面、刮平面、車端面；孔加工包括鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋、拉削、推削、磨削及拋光、沖壓等工序。此外還可以完成焊接、熱處理、自動(dòng)裝配和檢測(cè)、清洗和零件分類及打印等非切削工作。
組合機(jī)床最適宜于加工各種大中型箱體類零件，如氣缸蓋、氣缸體、變速箱體、電機(jī)座及儀表殼等零件；也可用于完成軸套類、輪盤類、叉架類和蓋板類零件的部分或全部工序的加工。近幾年來組合機(jī)床在汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電機(jī)、儀器、儀表、縫紉機(jī)、自行車、閥門、礦山機(jī)械、冶金、航空、紡織機(jī)械及軍工等部門已獲得廣泛的應(yīng)用，一些小批量的生產(chǎn)部門也開始推廣應(yīng)用。其發(fā)展方向?yàn)椋?
1）提高生產(chǎn)率
目前組合機(jī)床機(jī)器自動(dòng)線的生產(chǎn)率不斷提高，循環(huán)時(shí)間一般是1～2分鐘，有的只用10～30秒。提高生產(chǎn)率的主要方法是改善機(jī)床布局, 增加同時(shí)工作的刀具, 減少加工余量, 提高切削用量, 提高工作可靠性以及縮短輔助時(shí)間等。為了減少自動(dòng)線的停車損失，提高自動(dòng)線的柔性，采用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)線的管理。
2）擴(kuò)大工藝范圍
現(xiàn)在組合機(jī)床及其自動(dòng)線一般已不是完成一個(gè)工作的某幾道工序，而常常是用于完成工件的全部加工工序。除過去完成平面銑削、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻絲、粗鏜孔外，現(xiàn)在已擴(kuò)大到能完成車削、磨削、拉削、精鏜以及非切削加工工序。
3）提高加工精度
現(xiàn)在在組合機(jī)床及其自動(dòng)線上又納入了很多加工工序,如進(jìn)行1級(jí)孔的精鏜，保證孔加工位置精度在0.01毫米。為了使自動(dòng)線能穩(wěn)定地保證加工精度，已廣泛采用自動(dòng)測(cè)量和刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)，做到調(diào)刀不停車。
4）提高自動(dòng)化程度
目前組合機(jī)床自動(dòng)線發(fā)展十分迅速。越來越多的組合機(jī)床用于組成自動(dòng)線。組合機(jī)床本身則是向全自動(dòng)方向發(fā)展。為此，重點(diǎn)是解決工件夾壓自動(dòng)化和裝卸自動(dòng)化。
5) 提高組合機(jī)床及其自動(dòng)線的可調(diào)性
為了提高中小批生產(chǎn)的一些箱體件的生產(chǎn)效率，近幾年來發(fā)展了可調(diào)的多工序多刀具的組合機(jī)床及其自動(dòng)線，它們大多采用數(shù)字程序控制。除早期發(fā)展的多品種、成組加工的組合機(jī)床及其自動(dòng)線外，還創(chuàng)造來了自動(dòng)換刀和自動(dòng)控制切削用量的組合機(jī)床，還有用于加工中小批生產(chǎn)箱體零件的可自動(dòng)更換主軸箱的組合機(jī)床。用一臺(tái)這樣的機(jī)床就能完成一種工件的全部工序加工，能起到一條流水線的作用。特別是數(shù)字程序的發(fā)展，為發(fā)展這種機(jī)床創(chuàng)造了更有利的條件。
6) 創(chuàng)造超小型組合機(jī)床
為了適應(yīng)儀器儀表工業(yè)小箱體加工需要，創(chuàng)造超小型組合機(jī)床。這種機(jī)床多由超小型氣動(dòng)液壓動(dòng)力頭配制而成，體積小，效率高，并能達(dá)到高的加工精度。
7) 發(fā)展專能組合機(jī)床及自動(dòng)線
隨著組合機(jī)床的發(fā)展，過去一直被認(rèn)為需按具體加工對(duì)象專門設(shè)計(jì)的組合機(jī)床，現(xiàn)在已可以為一些行業(yè)一定范圍的工件創(chuàng)造專能組合機(jī)床。
1.3.2 組合機(jī)床的配置形式
組合機(jī)床的通用部件分大型和小型兩大類。用大型通用部件組成的機(jī)床稱為大型組合機(jī)床。用小型通用部件組成的機(jī)床稱為小型組合機(jī)床。大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床在結(jié)構(gòu)和配置型式等方面有較大的差別。
1.3.2.1 大型組合機(jī)床的配置型式
大型組合機(jī)床的配置型式可分為單工位和多工位兩大類。而每類中又有多種配置形式。
按照工序集中程度和不同批量生產(chǎn)的需要還有其他幾種配置形式：
（1）工序高度集中的組合機(jī)床 在基本配置形式的基礎(chǔ)上，增設(shè)動(dòng)力部件來加工工件的更多的表面。這些型式都是結(jié)合工件的特定情況配置的。
（2）用于大批大量生產(chǎn)的組合機(jī)床 為了提高生產(chǎn)率，除了使加工時(shí)間和輔助時(shí)間盡可能短，還可考慮在每個(gè)工位上安裝幾個(gè)工件同時(shí)進(jìn)行加工，或在一個(gè)工位（或一臺(tái)機(jī)床）上設(shè)置幾套夾具，對(duì)工件進(jìn)行多次安裝，從而加工不同的表面。
（3）轉(zhuǎn)塔頭式及轉(zhuǎn)塔動(dòng)力箱式組合機(jī)床 有單軸和多軸兩類，并有通用系列化標(biāo)準(zhǔn)。通過帶有各種工藝性能的單軸（或多軸）轉(zhuǎn)塔頭或轉(zhuǎn)塔動(dòng)力箱轉(zhuǎn)位，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的順序加工。單軸轉(zhuǎn)塔主軸設(shè)置在轉(zhuǎn)塔體上，工位有4～8個(gè)或更多，轉(zhuǎn)塔可布置成臥式和立式；多軸轉(zhuǎn)塔主軸則設(shè)置在多軸箱（或單軸主軸箱）上，工位有3、4、6個(gè)，可以完成對(duì)工件一個(gè)面上的主要加工工序。工件可安裝在滑臺(tái)上做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可以安裝在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上實(shí)現(xiàn)多面加工。轉(zhuǎn)塔頭或轉(zhuǎn)塔動(dòng)力箱也可以用于組成單面、多面或多工位等各種配置形式的組合機(jī)床。
轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床可以完成一個(gè)工位的多工序加工，并可減少機(jī)床臺(tái)數(shù)和占地面積，由于轉(zhuǎn)塔各工位主軸順序加工，避免了各工位間切削振動(dòng)的互相干擾，加工精度高，但切削時(shí)間疊加，而且切削時(shí)間與輔助時(shí)間不重合，機(jī)床生產(chǎn)率低，適宜中小批量生產(chǎn)場(chǎng)合。
除上述各種配置外，還采用可調(diào)式組合機(jī)床，以適應(yīng)幾種工件的輪番生產(chǎn)；采用自動(dòng)換刀式和自動(dòng)更換主軸箱式組合機(jī)床，以適應(yīng)孔數(shù)較少的工件和孔數(shù)較多外形尺寸較大的工件；采用工件在機(jī)床上多次安裝與采用多工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)或移動(dòng)工作臺(tái)相結(jié)合的方式的組合機(jī)床，使一臺(tái)組合機(jī)床能對(duì)工件進(jìn)行多次加工；還可以采用將若干種加工工藝相近似的工件合并加工的成組加工組合機(jī)床，以增大中批量生產(chǎn)的加工能力。
1.3.2.2 小型組合機(jī)床配置形式
小型組合機(jī)床也是由大量通用部件組成，其配置特點(diǎn)是：常用兩個(gè)以上具有主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的小型動(dòng)力頭分散布置、組合加工。動(dòng)力頭有套筒式、滑臺(tái)式，橫向尺寸小，配置靈活性大，操作使用方便，易于調(diào)整和改裝。
小型組合機(jī)床分單工位和多工位兩類。目前在生產(chǎn)中使用較多的是各種多工位小型機(jī)床，其中最常用的是回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式小型組合機(jī)床。
組合機(jī)床的配置形式是多種多樣的，同一零件的加工可采用不同的配置方案。在確定組合機(jī)床配置形式時(shí)，應(yīng)對(duì)幾個(gè)可行的方案進(jìn)行綜合分析，從機(jī)床負(fù)荷率、能達(dá)到的加工精度、使用和排屑的方便性、機(jī)床的可調(diào)性、機(jī)床部件的通用化程度、占地面積等方面作比較，選擇合理的機(jī)床總體布局方案。
1.4 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟
組合機(jī)床一般是根據(jù)和用戶簽訂的設(shè)計(jì)、制造合同進(jìn)行設(shè)計(jì)的。合同中規(guī)定了具體的加工對(duì)象（工件）、加工內(nèi)容、加工精度、生產(chǎn)率要求、交貨日期及價(jià)格等主要的設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)盡量做到采用先進(jìn)的工藝方案和合理的機(jī)床結(jié)構(gòu)方案；正確選擇組合機(jī)床通用部件及機(jī)床布局型式；要十分注意保證加工精度和生產(chǎn)效率的措施以及操作使用方便性，力爭(zhēng)設(shè)計(jì)出技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理和工作可靠的組合機(jī)床。組合機(jī)床設(shè)計(jì)的步驟大致如下：
1.4.1 調(diào)查研究
調(diào)查研究的重要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
1）認(rèn)真閱讀被加工零件圖樣，研究起尺寸、形狀、材料、硬度、重量、加工部位的結(jié)構(gòu)及加工精度和表面粗糙度要求等內(nèi)容。通過對(duì)產(chǎn)品裝配圖樣和有關(guān)工藝資料的分析，充分認(rèn)識(shí)被加工零件在產(chǎn)品中的地位和作用。同時(shí)必須深入到用戶現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)用戶原來的生產(chǎn)所采用的加工工藝方法和路徑等作全面的調(diào)查研究。
2）深入到組合機(jī)床使用和制造單位，全面細(xì)致地調(diào)查使用單位車間的面積、機(jī)床的布置、毛坯和在制品流向、工人的技術(shù)水平、刀具制造能力、設(shè)備維修能力、動(dòng)力和起重設(shè)備等條件以及制造單位的技術(shù)能力、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)備狀況等條件。
3）研究分析合同要求，查閱、搜集和分析國(guó)內(nèi)外有關(guān)的技術(shù)資料，吸取先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成就。對(duì)于滿足合同要求的難點(diǎn)擬采用的新技術(shù)、新工藝應(yīng)要求進(jìn)行必要的試驗(yàn)，以取得可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)。
總之，通過調(diào)查研究應(yīng)為組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)提供必要的大量的數(shù)據(jù)、資料，作好充分的、全面的技術(shù)準(zhǔn)備。
1.4.2 總體方案設(shè)計(jì)
總體方案的設(shè)計(jì)主要包括制定工藝方案（確定零件在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容及加工方法，選擇定位基準(zhǔn)和夾緊部位，決定工步和刀具種類及其結(jié)構(gòu)形式，選擇切削用量等）、確定機(jī)床配置形式，制訂影響機(jī)床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案?？傮w方案的擬定是設(shè)計(jì)組合機(jī)床總體方案制定的正確與否，將直接影響機(jī)床能否達(dá)到合同要求，保證加工精度和生產(chǎn)率，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低和使用方便。
對(duì)于同一加工內(nèi)容，有各種不同的工藝方案和機(jī)床配置方案， 必須對(duì)各種可行的方案作全面分析比較，并考慮使用單位和制造單位等諸方面因素，綜合評(píng)價(jià)，選擇最佳方案或較為合理的方案。
總體方案設(shè)計(jì)的具體工作是編制“三圖一卡”，即繪制被加工零件圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。
在設(shè)計(jì)聯(lián)系尺寸圖過程中，不僅要根據(jù)動(dòng)力計(jì)算和功能要求選擇各通用部件，往往還應(yīng)對(duì)機(jī)床關(guān)鍵的專用部件結(jié)構(gòu)方案有所考慮。根據(jù)所確定的通用部件和專用部件結(jié)構(gòu)及加工示意圖，即可繪制機(jī)床總體布局聯(lián)系尺寸圖。
1.4.3 技術(shù)設(shè)計(jì)
技術(shù)設(shè)計(jì)就是根據(jù)總體已經(jīng)確定的“三圖一卡”，設(shè)計(jì)機(jī)床各專用部件正式總圖，如設(shè)計(jì)夾具、多軸箱等裝配圖以及根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件有關(guān)參數(shù)和機(jī)床循環(huán)要求，設(shè)計(jì)液壓和電氣控制原理圖。設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)按設(shè)計(jì)程序作必要的計(jì)算和驗(yàn)算等工作，并對(duì)第二、三階段中初定的數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)等作相應(yīng)的調(diào)整或修改。
1.4.4 工作設(shè)計(jì)
當(dāng)技術(shù)設(shè)計(jì)通過審查（有時(shí)還須請(qǐng)用戶審查）后即可開展工作設(shè)計(jì)，即繪制各個(gè)專用部件的施工圖樣、編制各部件零件明細(xì)表。
2 組合鉆床設(shè)計(jì)
2.1 零件分析
本次所設(shè)計(jì)零件為汽車制動(dòng)室支架，左右各一，起支承作用。要求較好的機(jī)械強(qiáng)度和使用性能。毛坯為鑄件，材料為球墨鑄鐵，外形尺寸較小，形狀不規(guī)則，這給定位夾緊造成了很大的困難。為大批量生產(chǎn)。
其工件簡(jiǎn)圖如圖2-1所示。
圖2－1 工件簡(jiǎn)圖
2.2 組合鉆床設(shè)計(jì)的組成及設(shè)計(jì)任務(wù)
2.2.1 組合鉆床設(shè)計(jì)的組成
一臺(tái)組合機(jī)床設(shè)計(jì)由多個(gè)設(shè)計(jì)部分組成，一般為：
（1）組合鉆床總體設(shè)計(jì)。
（2）組合鉆床主軸箱設(shè)計(jì)。
（3）組合鉆床夾具設(shè)計(jì)。
2.2.2 本課題主要任務(wù)：
本次所設(shè)計(jì)的組合鉆床是由多名同學(xué)分工設(shè)計(jì)完成的。本人所設(shè)計(jì)的是這臺(tái)組合鉆床右主軸箱及中間底座的設(shè)計(jì)，對(duì)工件進(jìn)行鉆孔的加工。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：
（1）主軸箱齒輪確定及動(dòng)力計(jì)算。
（2）傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。
（3）主軸箱坐標(biāo)計(jì)算。
（4）中間底座的設(shè)計(jì)。
2.3 工藝方案及基準(zhǔn)的選擇
工藝方案的擬定是組合鉆床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步。因?yàn)楣に嚪桨冈诤艽蟪潭壬蠜Q定了組合鉆床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，在制定組合鉆床工藝方案時(shí)，首先要分析、研究被加工零件，如被加工零件的用途及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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)。深入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析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)率情況及其工作條件等方面的現(xiàn)行工藝資料，以便制定出切合實(shí)際的合理工藝方案。
2.3.1 確定組合鉆床工藝方案的機(jī)本原則
1）粗精加工分開原則 粗加工時(shí)的切削負(fù)荷較大，切削產(chǎn)生的熱變形、較大夾壓力引起的工件變形以及切削振動(dòng)等，對(duì)精加工工序十分不利，影響加工尺寸精度和表面粗糙度。因此，在擬定工件一個(gè)連續(xù)的多工序工藝過程時(shí)，應(yīng)選擇粗精加工工序分開的原則。
粗精加工分開原則有集中含意。其一是在同一臺(tái)多工位機(jī)床（如回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式機(jī)床）上粗精加工工序分開在相隔工位數(shù)較多的兩個(gè)位置上進(jìn)行，使粗加工切削熱有足夠的冷卻時(shí)間，避免或減輕對(duì)精加工的影響。同時(shí)粗精加工夾具要分別考慮，注意避免或減輕粗加工夾壓變形對(duì)精加工的影響。必要時(shí)精加工前采取松夾或采用雙工位夾具工件重裝等措施。其二是粗精加工分開在自動(dòng)線或流水線相離機(jī)床（工序數(shù)）較多的兩臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行，同樣可使工件粗加工后有足夠?qū)Σ呃鋮s時(shí)間，又避免了粗加工時(shí)的振動(dòng)和夾壓變形對(duì)精加工的影響，機(jī)床較為簡(jiǎn)單可靠。但機(jī)床臺(tái)數(shù)、占地面積和投資增大。為此要綜合分析，以滿足加工要求為前題權(quán)衡粗精加工工序不同安排方案的利弊。
2）工序集中原則 工序集中是近代機(jī)械加工主要發(fā)展方向之一。組合機(jī)床正是基于這一原則發(fā)展而來，即運(yùn)用多刀（相同或不同刀具）集中在一臺(tái)機(jī)床上完成一個(gè)或幾個(gè)工件的不同表面的復(fù)雜工藝過程，從而有效地提高生產(chǎn)率。因此，擬定工藝方案時(shí)，在保證加工質(zhì)量和操作維修方便的前提下。應(yīng)適當(dāng)提高工序集中程度，以便減少機(jī)床臺(tái)數(shù)。占地面積和節(jié)省人力，取得理想的效益。但是，工序過于集中會(huì)使機(jī)床結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，增加機(jī)床設(shè)計(jì)和制造難度，機(jī)床使用調(diào)整不變，甚至影響機(jī)床使用性能。如刀具數(shù)過多，停機(jī)率增高，反而會(huì)影響機(jī)床生產(chǎn)率，切削負(fù)荷過大，當(dāng)工件剛性不足二產(chǎn)生變形會(huì)影響加工質(zhì)量。因此須全面分析多方因素，合理決定工序集中程度?？紤]的一般原則如下：
（1）適當(dāng)考慮相同類型工序的集中 在條件許可時(shí)，把相同工序集中在一臺(tái)機(jī)床或同一工位上加工，能簡(jiǎn)化循環(huán)和結(jié)構(gòu)。
集中攻螺紋 箱體上大量攻螺紋工序集中在一臺(tái)機(jī)床上加工，并與鉆、鏜孔工序分開。這樣便于考慮同一的潤(rùn)滑、簡(jiǎn)化多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)即采用統(tǒng)一的工序循環(huán)方式，工件夾具及機(jī)床結(jié)構(gòu)也更簡(jiǎn)化。
集中深孔加工工序 鉆小直徑深孔與一般淺孔加工分開，以便于單獨(dú)針對(duì)深孔加工特點(diǎn)考慮分級(jí)進(jìn)給循環(huán)和特殊的冷卻排屑系統(tǒng)，以及過扭矩保護(hù)措施。
適當(dāng)集中一般的鉆鉸工序 集中小孔鉆鉸工序，與鏜孔工序分開，使切削用量（都是中低轉(zhuǎn)速大進(jìn)給量）差異小，而鏜孔則是告訴小進(jìn)給量。這樣能簡(jiǎn)化多軸箱傳動(dòng)鏈和進(jìn)給循環(huán)。另外，一些打孔的粗鏜振動(dòng)對(duì)鉸孔也不莉，不僅鏜鉸工序應(yīng)分開，有時(shí)鉆鉸工序也分別集中在不同的機(jī)床上進(jìn)行。
適當(dāng)集中鏜孔工序 鏜孔直徑一般較大，精度較高，要求主軸和機(jī)床剛度較好，其切削用量與小孔孔系加工也有差異。因此鏜孔工序也常集中進(jìn)行。
但是，在擬定工藝方案時(shí)，也不應(yīng)片面追求工藝的單一化，應(yīng)分析異類工序相互影響的程度和改善措施全面考慮。例如加工箱體件基面，一次安裝分兩工位銑平面和鏜孔或銑后鉆鉸銷孔也是常有的和可行的方案。
（2）有相對(duì)位置精度要求的工序應(yīng)集中加工 如箱體個(gè)面上主要的傳動(dòng)軸孔，相互間有嚴(yán)格的位置精度。為避免二次安裝誤差影響和便于機(jī)床精度的調(diào)整與找正，這類孔的精加工應(yīng)集中在一臺(tái)機(jī)床上一次安裝下完成，并且孔的粗加工最好集中在一臺(tái)機(jī)床上完成，這樣可使精加工余量分布均勻，更利于保證加工質(zhì)量。
對(duì)一些位置精度要求不甚高的孔，如箱體上聯(lián)接用的緊固孔，在大量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)盡可能集中在同一臺(tái)機(jī)床上一次安裝下加工，以獲得較高的位置精度，使裝配容易些。
對(duì)相互位置精度要求較高的孔面也?？紤]集中在一臺(tái)機(jī)床上加工。如氣缸體底面先精銑后精鏜定位銷孔；缸體頂面先精銑后精鏜缸孔等。
確定工序集中程度時(shí)，必須充分考慮加工節(jié)拍要求。如果工作循環(huán)時(shí)間滿足不了生產(chǎn)率要求時(shí)，需要對(duì)限制性刀具或關(guān)鍵性工序予以恰當(dāng)處理。如改用高級(jí)耐磨刀具材料提高切削用量，或分散工序（如深孔或多工序孔分工步分散加工），減少迭加的切削時(shí)間，但這樣會(huì)增加機(jī)床臺(tái)數(shù)或增加工位。
2.3.2 組合鉆床工藝方案的一般步驟
2.3.2.1 分析研究加工要求和現(xiàn)場(chǎng)工藝
在制定組合鉆床工藝方案時(shí)，首先要分析研究被加工零件。如被加工零件的用途及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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)。深入現(xiàn)場(chǎng)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)率情況及各種條件等方面的現(xiàn)行工藝資料，以便制定出切合實(shí)際的合理工藝方案。
2.3.2.2 定位基準(zhǔn)的選擇
組合鉆床一般為工序集中的多刀加工，不但切削負(fù)荷大，而且工件受力分析變化。因此正確選擇定位基準(zhǔn)是保證加工精度的重要條件。對(duì)于毛坯基準(zhǔn)選擇要考慮有關(guān)工序加工余量的均勻性，對(duì)于光面定位基準(zhǔn)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)在有足夠的夾緊力下工件產(chǎn)生的變形最小，并且夾具易于設(shè)置導(dǎo)向和通過刀具。
2.3.3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v及進(jìn)給量f），確定進(jìn)給力，作為選擇動(dòng)力滑臺(tái)及設(shè)計(jì)夾具的依據(jù)；確定切削轉(zhuǎn)矩，用以確定主軸及其他傳動(dòng)件（齒輪、傳動(dòng)軸）的尺寸；確定切削功率，用作選擇主傳動(dòng)電機(jī)（一般指動(dòng)力箱電機(jī)）功率；確定刀具耐用度，用以驗(yàn)證所選用量或刀具是否合理。
組合鉆床切削用量選擇方法及應(yīng)注意的問題：
1）應(yīng)盡量做到合理使用所有刀具，充分發(fā)揮其使用性能。
2）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(jìn)給量按復(fù)合刀具最小直徑選擇，切削速度按復(fù)合刀具最大直徑選擇。
3）多軸鏜孔主軸刀具均需定向快速進(jìn)退，個(gè)鏜軸轉(zhuǎn)速應(yīng)相等或成整數(shù)倍。
4）選擇切削用量時(shí)既要保證生產(chǎn)批量要求，又要保證刀具一定的耐用度。
5）確定切削用量時(shí)，還需考慮所選動(dòng)力滑臺(tái)的性能。
2.4 組合鉆床主軸箱概況
2.4.1 組成
通用主軸箱在生產(chǎn)中應(yīng)用甚廣，常見有：
（1）鉆銷類主軸箱；
（2）攻絲類主軸箱；
（3）復(fù)合主軸箱。
通用主軸箱主要有箱體、主軸、傳動(dòng)軸、齒輪、軸套等零件和通用附加機(jī)構(gòu)組成。
2.4.2主軸箱的通用零件
2.4.2.1 箱體類零件：
大型通用主軸箱體類零件采用灰鑄鐵材料。箱體的大小根據(jù)寬×高，尺寸不同有多種規(guī)格。通用主軸箱體厚度180mm，用于臥式的主軸箱前蓋厚度為55mm，用于立式主軸箱后蓋并兼做油池，加厚為70mm，基型后蓋厚度為90mm。
2.4.2.2 軸類零件：
（1）鉆銷類主軸：
按支承形式不同可分為三種：
① 前后支承全為圓錐滾子軸承主軸；
② 前支承為推力球軸承和向心球軸承，后支承為向心球軸承或圓錐滾子軸承的主軸；
③ 前后支承全為推力球軸承和滾針軸承主軸。
（2）攻絲主軸
按支承形式不同可分為二種：
① 前后支承全為圓錐滾子軸承主軸；
② 前后支承全為推力球軸承和滾針軸承主軸。
（3）傳動(dòng)軸
按其用途和支承形式不同有以下六種：
① 圓錐滾子軸承傳動(dòng)軸；
② 滾針軸承傳動(dòng)軸；
③ 埋頭式傳動(dòng)軸；
④ 手柄軸；
⑤ 油泵傳動(dòng)軸；
⑥ 攻絲用蝸桿軸。
（4）齒輪
通用齒輪有三種，即傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱齒輪、電機(jī)齒輪。材料均采用45鋼，熱處理為齒部高頻淬火G54。
2.5 工序與計(jì)算
2.5.1 加工條件
工件材料：QT400-18,鑄造
刀具：麻花鉆，直徑d＝16.5mm
麻花鉆：直徑d＝18mm
2.5.2計(jì)算切削速度、主軸轉(zhuǎn)速
1）鉆孔2-16.5 d>12～22mm
16.5用麻花鉆直徑d = 16.5mm
切削速度 16-24m/min 取V=20m/min
進(jìn)給量 0.2-0.4mm/r 取F=0.2mm/r
式（2.1）
取n = 386r/min
式中 n ——工件或刀具的轉(zhuǎn)速，單位為r/min；
——工件或刀具選定點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)直徑，單位為mm。
轉(zhuǎn)矩
2）鉆孔4-18 d>12～22mm
18用麻花鉆直徑d = 18mm
切削速度 16-24m/min 取V=20m/min
進(jìn)給量 0.2-0.4mm/r 取F=0.2mm/r
由式（2.1）得：
取n = 354r／min
轉(zhuǎn)矩
由上面的計(jì)算可得出表2－1
表2－1 切削用量
項(xiàng)目
鉆孔φ16.5
鉆孔φ18
加工直徑 d(mm)
16.5
18
切削速度 v(m/min )
20
20
進(jìn)給量 f(mm/r)
0.2
0.2
3多軸箱的設(shè)計(jì)
3.1 多軸箱的基本結(jié)構(gòu)和表達(dá)方法
3.1.1 多軸箱的簡(jiǎn)介
多軸箱是組合鉆床的重要部件。它是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量和位置，切削用量和主軸類型設(shè)計(jì)的傳遞各主軸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。其動(dòng)力來自通用的動(dòng)力箱，與動(dòng)力箱一起安裝于進(jìn)給滑臺(tái)，可完成鉆、擴(kuò)鉸、鏜孔等加工工序。
多軸箱一般具有多根主軸同時(shí)對(duì)一系列進(jìn)行加工。主軸箱按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為通用多軸箱和專用多軸箱兩大類。前者結(jié)構(gòu)典型，能利用通用的箱體和傳動(dòng)件，后者結(jié)構(gòu)特殊，往往需要加強(qiáng)主軸系統(tǒng)剛性，而使主軸及某些傳動(dòng)件必須專門設(shè)計(jì)，故專用多軸箱通常指“剛性主軸箱”，即采用不需刀具導(dǎo)向裝置的剛性主軸和用精密滑臺(tái)導(dǎo)軌來保證加工孔的位置精度。通用多軸箱則采用標(biāo)準(zhǔn)主軸，借助導(dǎo)向套引導(dǎo)刀具來保證被加工孔的位置精度。通用多軸箱又分為大型多軸箱和小型多軸箱，這兩種多軸箱的設(shè)計(jì)方法基本相同。
3.1.2多軸箱的組成
大型通用多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動(dòng)軸、齒輪和附加機(jī)構(gòu)等組成，其中箱體、前蓋、后蓋、側(cè)蓋為箱體類零件；主軸、傳動(dòng)軸、手柄軸、傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱或電機(jī)齒輪為傳動(dòng)類零件；葉片泵、分油器、注油標(biāo)、排油塞、油盤和防油套為潤(rùn)滑劑防油元件。大型通用多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動(dòng)軸、齒輪和附加機(jī)構(gòu)等組成，詳細(xì)請(qǐng)看主軸箱裝配圖。
在多軸箱箱體內(nèi)腔，可安排兩排32mm寬的齒輪或三排24mm寬的齒輪；箱體后壁與后蓋之間可安排一排（后蓋用90mm時(shí)）或兩排（后蓋用125mm時(shí)）24mm寬的齒輪。
3.1.3多軸箱總圖繪制方法
1）主視圖
用點(diǎn)劃線表示齒輪節(jié)圓，標(biāo)注齒輪齒數(shù)和模數(shù)，兩嚙合齒輪相切處標(biāo)注羅馬字母，表示齒輪所在排數(shù)。標(biāo)注各軸軸號(hào)及主軸和驅(qū)動(dòng)軸，液壓泵軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
2）展開圖
每根軸，軸承，齒輪等組件只畫軸線上邊或下邊一半對(duì)于結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的軸組件只畫一根，但必須在軸端注明相應(yīng)的軸號(hào)，齒輪可不按比例繪制，在圖形一側(cè)用數(shù)碼箭頭標(biāo)明齒輪所在排數(shù)。
3.2 多軸箱通用零件
3.2.1 通用箱體類零件
箱體材料為HT200，前，后，側(cè)蓋等材料為HT150。多軸箱體型號(hào)為630×4001T0711－11。多軸箱的厚度為180mm，前蓋厚度為55mm，后蓋厚度為90mm。多軸箱基本尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)(GB3668.1――83)規(guī)定,9種名義尺寸用相應(yīng)滑臺(tái)的滑鞍寬度表示。目前，多軸箱設(shè)計(jì)有一般設(shè)計(jì)法和電子計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)法兩種。
3.2.2 通用主軸
1）鉆削類主軸。
按支承型式可分為三種
（1）滾錐軸承主軸：前后支承均為圓錐滾子軸承。這種支承可承受較大的徑向和軸向力，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配調(diào)整方便，廣泛用于擴(kuò)、鏜、鉸孔和攻螺紋等加工；當(dāng)主軸進(jìn)退兩個(gè)方向都有軸向切削力時(shí)常用此種結(jié)構(gòu)。
（2）滾珠軸承主軸：前支承為推力球軸承和向心球軸承、后支承為向心球軸承或圓錐滾子軸承。因推力球軸承設(shè)置在前端，能承受單方向的軸向力，適用于孔主軸。
（3)滾針軸承主軸：前后支承均為無內(nèi)環(huán)滾針軸承和推力球軸承。當(dāng)主軸間距較小時(shí)采用。
按與刀具的連接是浮動(dòng)還是剛性諒解，又分為短主軸和長(zhǎng)主軸：多軸箱前蓋外伸長(zhǎng)度為75（立式為60）mm的滾錐軸承主軸稱為短主軸，采用浮動(dòng)卡頭與刀具浮動(dòng)連接，配以加長(zhǎng)導(dǎo)向或雙向?qū)颍糜阽M、擴(kuò)、鉸孔等工序；外伸長(zhǎng)度大于75（立式為60）mm的主軸稱為長(zhǎng)主軸，因主軸內(nèi)孔較長(zhǎng)，與刀具尾部連接的接觸面積長(zhǎng)，增強(qiáng)了刀具與主軸的連接剛度、減少刀具前端下垂，采用標(biāo)準(zhǔn)套導(dǎo)向或單導(dǎo)向，用于鉆孔、擴(kuò)孔、倒角、锪平面等工序。
2）攻螺紋類主軸
按支承型式分為兩種：
（1）前后支承均為圓錐滾子軸承主軸。
（2）前后支承均為推力球軸承和無內(nèi)環(huán)滾針軸承的主軸。
主軸材料一般采用40Cr鋼，熱處理C42；滾針軸承主軸用20Cr鋼，熱處理S0.5～C59。
3.2.3 通用傳動(dòng)軸
通用傳動(dòng)軸按用途和支承型式分為圓錐軸承傳動(dòng)軸、滾針軸承傳動(dòng)軸、埋頭傳動(dòng)軸、手柄傳動(dòng)軸、油泵傳動(dòng)軸、攻螺紋用蝸桿軸這六種。通用傳動(dòng)軸一般用45鋼，調(diào)質(zhì)T235；滾針軸承傳動(dòng)軸用20Cr鋼，熱處理S0.5～C59。
3.2.4 通用齒輪和套
多軸箱用通用齒輪有：傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱齒輪和電動(dòng)機(jī)齒輪三種。
3.3 通用多軸箱的設(shè)計(jì)分析
目前多軸箱設(shè)計(jì)有一般設(shè)計(jì)法和電子計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)兩種方法。
多軸箱一般設(shè)計(jì)法的順序是:繪制多軸箱原始依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)、軸頸及齒輪模數(shù)；擬定傳動(dòng)系統(tǒng)；計(jì)算主軸、傳動(dòng)軸坐標(biāo)，繪制坐標(biāo)檢查圖；繪制多軸箱總圖，零件圖及編制組件明細(xì)表。具體內(nèi)容和方法如下。
3.3.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖
多箱設(shè)計(jì)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(xiàng)如下：
1）根據(jù)機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，繪制多軸箱外形圖，并標(biāo)注輪廓尺寸及與動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸的相對(duì)位置尺寸。
2）根據(jù)聯(lián)系尺寸圖和加工示意圖，標(biāo)注所有主軸位置尺寸及工件與主軸，主軸與驅(qū)動(dòng)軸的相關(guān)位置尺寸。在繪制主軸位置時(shí)，要特別注意：主軸和被加工零件在機(jī)床上是面對(duì)面安放的，因此，多軸箱上的水平方向尺寸與零件工序圖上的水平方向尺寸正好相反；其次，在多軸箱上的坐標(biāo)尺寸基準(zhǔn)和零件工序圖上的基準(zhǔn)經(jīng)常不重合，應(yīng)根據(jù)多軸箱與加工零件的相對(duì)位置找出統(tǒng)一基準(zhǔn)，并標(biāo)出其相對(duì)位置關(guān)系尺寸，然后根據(jù)零件工序圖各孔位置尺寸，算出多軸箱上各主軸坐標(biāo)值。
3）根據(jù)加工示意圖標(biāo)注各主軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向主軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)向（面對(duì)主軸看）可不標(biāo)，只標(biāo)注順時(shí)針轉(zhuǎn)向。
4）標(biāo)明動(dòng)力部件型號(hào)及其性能參數(shù)等。
臥式雙面組合鉆床的右主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖如圖3－1所示。
圖3－1 臥式雙面組合鉆床的右主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖。
表3－1 主軸外伸尺寸及切削用量
軸號(hào)
主軸外伸 mm
切 削 用 量
D/d1
L
工序內(nèi)容
n r/min
v m/min
f mm/r
1，2
50/36
115
鉆2－Ф16.5孔
386
20
0.2
3～6
50/36
115
鉆4－Ф18孔
354
20
0.2
3.3.2 確定多軸箱輪廓尺寸
標(biāo)準(zhǔn)通用鉆、鏜類多軸箱的厚度是一定的，臥式為180mm。因此多軸箱尺寸，主要是確定多軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度h1?？砂词剑?.1）和式（3.2）確定：
式（3.1）
式（3.2）
式中 ——工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，單位mm；
——最邊緣主軸中心至箱體外壁距離，單位mm；
——工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，單位mm；
——最低主軸高度，單位mm。
b和h為已知尺寸，為保證多軸箱內(nèi)有足夠安排齒輪的空間，推薦b1＞70－100mm。多軸箱最底主軸高度h1必須考慮與工件最底孔位置h2、機(jī)床裝料高度H、滑臺(tái)總高h(yuǎn)3、測(cè)底座高度h4等尺寸之間的關(guān)系而確定。對(duì)于臥式組合機(jī)床，h1要保證潤(rùn)滑油不至于主軸襯套處泄露到箱外，推薦h1＞85－140mm。
式（3.3）
式中 ——測(cè)底座高度；
——工件最低孔位置；
——滑臺(tái)總高；
——機(jī)床裝料高度。
其中(H1+5+H2+H3)對(duì)于各種號(hào)數(shù)的動(dòng)力部件及配套部件均為定值，可從“組合機(jī)床通用部件圖冊(cè)”中查得。
式中 B——通用箱體的寬度；
H——通用箱體的高度。
由《組合機(jī)床簡(jiǎn)明手冊(cè)》中表5－1通用箱體的系列尺寸選箱B×H為630×400
動(dòng)力頭法蘭尺寸B1×H1為320×250。
3.3.3 主軸型式和直徑的確定
主軸的型式和直徑，主要取決于工藝方法，刀具主軸聯(lián)接結(jié)構(gòu)，刀具的進(jìn)給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。如鉆孔時(shí)常采用滾珠軸承主軸；擴(kuò)、鏜、鉸孔等工序常采用滾錐軸承主軸；主軸間距較小時(shí)常選用滾針軸承主軸。滾針軸承主軸精度較低、結(jié)構(gòu)剛度及裝配工藝性都較差，除非軸距限制，一般不選用。攻螺紋主軸因靠模桿在主軸孔內(nèi)作軸向移動(dòng)，為獲得良好的導(dǎo)向性，一般采用雙鍵結(jié)構(gòu)，不用軸向定位。
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(dòng)軸直徑也可參考主軸直徑大小初步選定。待齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完后在驗(yàn)算某些關(guān)鍵軸頸。
3.3.3.1 主軸型式的確定
本設(shè)計(jì)中的主軸均采用滾珠軸承主軸，其前支承為推力球軸承和圓錐滾子軸承、后支承為深溝球軸承和圓錐滾子軸承。因推力球軸承設(shè)置在前端，能承受單方向的軸向力。
3.3.3.2 軸直徑的確定
所選用的刀具材料為高速鋼，
工件材料為QT400－18（HB130－180）
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：
式（3.4）
式中 HB——布氏硬度
（1）計(jì)算切削轉(zhuǎn)矩公式，見式（3.5）：
(鉆) 式（3.5）
式中 f ——進(jìn)給量。
（2）由式（3.5），計(jì)算各主軸切削轉(zhuǎn)矩：
鉆2個(gè)16.5孔 V=20m/min f=0.2mm/r
按表5-10取主軸d=30
鉆4個(gè)18孔 V=20m/min f =0.2mm/r
按表5-10取主軸d=30
（3）由T確定主軸軸徑（表3－2）：
表3－2 主軸直徑 （mm）
軸號(hào)
1，2
3～6
直徑
30
30
3.3.4主軸箱所需進(jìn)給力計(jì)算
1）進(jìn)給力計(jì)算公式，見式（3.6）：
式（3.6）
2）由式（3.6）得，主軸所需進(jìn)給力計(jì)算：
3）主軸箱所需的進(jìn)給力計(jì)算，見式（3.7）
式（3.7）
實(shí)際上，為克服滑臺(tái)移動(dòng)所引起的摩擦阻力，動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給力應(yīng)大于
3.3.5 主軸箱所需功率計(jì)算
1）各主軸所需切削功率的計(jì)算公式，見式（3.8）：
式（3.8）
2）由式（3.8），各主軸所需切削功率的計(jì)算：
3）各主軸的空轉(zhuǎn)功率（由《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》中表4－6得）：
4）主軸箱所需功率計(jì)算：
各主軸上的功率損失，一般取為所傳遞功率的1%。
式中 ——切削功率，單位為kw；
——空轉(zhuǎn)功率，單位為kw；
——與負(fù)荷成正比的功率損失，單位為kw。
因?yàn)椋?
故：
3.3.6 動(dòng)力部件
動(dòng)力部件的選擇主要是確定動(dòng)力箱和動(dòng)力滑臺(tái)。動(dòng)力箱規(guī)格要與滑臺(tái)匹配，其驅(qū)動(dòng)功率主要依據(jù)主軸箱所需傳遞的切削功率來選用。
= 3.709kw
根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》中表5－39：
動(dòng)力部件型號(hào)：1TD32－Ⅲ，
電動(dòng)機(jī)型號(hào) ：Y112M－4，
電動(dòng)機(jī)功率 ：4.0 Kw，
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 :1140 r/min，
輸出軸轉(zhuǎn)速 ：720r/min,
L3＝340 mm 驅(qū)動(dòng)軸到滑臺(tái)距離為124.5mm。
3.3.7多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)
多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸位置和轉(zhuǎn)速、各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求，設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈，把驅(qū)動(dòng)軸與各主軸連接起來，使各主軸獲得預(yù)訂的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
3.3.7.1對(duì)多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求：
（1）在保證主軸強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下，力求使傳動(dòng)軸和齒輪的規(guī)格、數(shù)量為最少。為此，應(yīng)盡量用一根中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸，并將齒輪布置在同一排上。當(dāng)中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可采用變位齒輪或略微改變傳動(dòng)比的方法解決。
（2）盡量不用主軸帶動(dòng)主軸的方案，以免增加主軸負(fù)荷，影響加工質(zhì)量。遇到主軸分布較密，布置齒輪的空間受到限制或主軸負(fù)荷較小、加工精度要求不高時(shí)，也可用一根強(qiáng)度較高的主軸帶動(dòng)1～2根主軸的傳動(dòng)方案。
（3）為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比一般要大于1/2，最佳傳動(dòng)比為1～1/1.5，后蓋內(nèi)齒輪傳動(dòng)比允許取至1/3～1/3.5；盡量避免用升速傳動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較低時(shí)，允許先升速后再降一些，使傳動(dòng)鏈前面的軸、齒輪轉(zhuǎn)矩較小，結(jié)構(gòu)緊湊，但空載功率損失隨之增加，故要求升速傳動(dòng)比小于等于2；為使主軸上的齒輪不過大，最后一級(jí)經(jīng)常采用升速傳動(dòng)。
（4）用于粗加工主軸上的齒輪，應(yīng)盡可能設(shè)置在第Ⅰ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Ⅲ排，以減少主軸端的彎曲變形。
（5）多軸箱內(nèi)具有粗精加工主軸時(shí)，最好從動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸齒輪傳動(dòng)開始，就分兩條傳動(dòng)路線以免影響加工精度。
（6）剛性鏜孔主軸上的齒輪，其分度圓直徑要盡可能大于被加工孔的孔徑，以減少振動(dòng)，提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。
（7）驅(qū)動(dòng)軸直接帶動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸數(shù)不能超過兩根，以免給裝配帶來困難。
3.3.7.2擬定多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的基本方法：
先把全部主軸中心盡可能分布在幾個(gè)同心圓上，在各個(gè)同心圓的元欣賞分別設(shè)置中心傳動(dòng)軸；非同心圓分布的一些主軸，也宜設(shè)置中間傳動(dòng)軸（如一根傳動(dòng)軸帶兩根或三根主軸）；然后根據(jù)已選定的各中心傳動(dòng)軸再取同心圓，并用最少的傳動(dòng)軸帶動(dòng)這些中心傳動(dòng)軸；最后通過合攏傳動(dòng)軸與動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸連接起來。
1）將主軸劃分為各種分布類型 被加工零件上加工孔的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，多軸箱上主軸分布相應(yīng)分為這三種類型。
（1）同心圓分布
對(duì)這類主軸，可在同心圓處分別設(shè)置中心傳動(dòng)軸，由其上的一個(gè)或幾個(gè)（