【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ＝ ／ ＝ (KW) 式中：η —— 多軸箱 傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)η＝ ～ ；有色金屬時(shí)η＝ ～ ，本系統(tǒng)加工 40 鋼材 ，取η＝ ． 動(dòng)力箱的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于計(jì)算功率，并結(jié)合主軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇。因此，選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y100 L2— 4 的 1TD32II 型動(dòng)力箱，動(dòng)力箱輸出軸至箱底面高度為。 主要技術(shù)參數(shù)如 表 ： 根據(jù)選定的切削用量，計(jì)算總的進(jìn)給力，并據(jù)所需的最小進(jìn)給速度、工作行程、結(jié)合多軸箱輪廓尺寸，考慮工作穩(wěn)定性，選用 1HY32 型液壓滑臺(tái)，以及相配套的立柱 1CL32 和側(cè)底座 1CD321M。 表 電動(dòng)機(jī) 參數(shù) . . 主電機(jī)傳動(dòng)型號(hào) 轉(zhuǎn)速范圍 （ r/min） 主電機(jī)功率（ kw ） 配套主軸部件型號(hào) 電機(jī)轉(zhuǎn)速 輸出轉(zhuǎn)速 Y100 L2— 4 1430 715 — （ 2） 確定機(jī)床裝料高度 H 裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離。在確定機(jī)床裝料高度時(shí)，首先要考慮工人操作的方便性；對(duì)于流水線(xiàn)要考慮車(chē)間運(yùn)送工件的滾道高度。其次是機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸限制和剛度要求?？紤]上述剛度、結(jié)構(gòu)功能和使用要求等因素，新頒國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)裝料高度為 1060，與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO 一致。實(shí)際設(shè) 計(jì)常在 850~1060 mm 之間選取，本設(shè)計(jì)取 1040 mm。 （ 3） 確定夾具輪廓尺寸 主要是夾具底座的長(zhǎng)、寬、高尺寸。工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具底座輪廓尺寸的基本依據(jù)。具體要考慮布置工件的定位、限位、夾緊機(jī)構(gòu)、刀具導(dǎo)向裝置以及夾具底座排屑和安裝等方面的空間和面積需要。 （ 4） 確定中間底座尺寸 （ 5） 確定多軸箱輪廓尺寸 標(biāo)準(zhǔn) 通用鉆、鏜類(lèi)多軸箱的厚度是一定的， 立式為 340 mm。因此，確定多軸箱尺寸，主要是確定多軸箱的寬度 B 和高度 H 及最低主軸高度 h1。 按通用多軸箱系列尺寸標(biāo)準(zhǔn)，選定多軸箱輪廓尺寸， B H=630 mm 500 mm。 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 根據(jù)加工示意圖所確定的工作循環(huán)及切削用量等，就可以計(jì)算機(jī)床生產(chǎn)率并編制生 . . 圖 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 產(chǎn)率計(jì)算卡 ,如表 。生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映機(jī)床生產(chǎn)節(jié)拍或?qū)嶋H生產(chǎn)率和切削用量、動(dòng)作時(shí)間、生產(chǎn)綱領(lǐng)及負(fù)荷率等關(guān)系的技術(shù)文件。 計(jì)算如下： 切削時(shí)間 ： T 切 = L/vf+t 停 = ＋ 10/53 = 式中： T 切 —— 機(jī)加工時(shí)間（ min） L—— 工進(jìn)行程長(zhǎng)度（ mm） vf—— 刀具進(jìn)給量（ mm/min） t 停 —— 死擋鐵停留時(shí)間。一般為在動(dòng)力部件進(jìn)給停止?fàn)顟B(tài)下，刀具旋轉(zhuǎn) 5～ 10 r. . 所需要時(shí)間， 這里取 10r。 輔助時(shí)間 ： T 輔 =（ 快進(jìn)L + 快退L ） / fkv +t 移 +t 裝 = （ 220＋ 300） /10000++ = 式中： 快進(jìn)L 、 快退L —— 分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退長(zhǎng)度（ mm） fkv —— 快速移動(dòng)速度（ mm/min） t 移 —— 工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)間（ min） ,一般為 ～ ,取 min t 裝 —— 裝卸工件時(shí)間（ min）一般為 ～ ,取 機(jī)床生產(chǎn)率 ： Q1 = 60/T 單 = 60/（ T 切 +T 輔 ） =60/（ +） = 件 /h 機(jī)床負(fù)荷率按下式計(jì)算 ： η = Q/Q1 100% = A/（ Q1tk） 100% =45000/（ 2350） 100% =82% 式中： Q—— 機(jī)床的理想生產(chǎn)率（件 /h） A—— 年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件） tk—— 年工作時(shí)間，單班制工作時(shí)間 tk =2350h 表 生產(chǎn)率計(jì)算卡 被加工 零件 圖號(hào) 01 毛坯種類(lèi) 鑄件 名稱(chēng) 變速箱導(dǎo)塊 毛坯重量 — 材料 40 硬度 187217HBS 工序名稱(chēng) 鉆 、擴(kuò)、鉸 孔 工序號(hào) 工時(shí) /min 序號(hào) 工步 名稱(chēng) 工作行程 /mm 切速 /（ m min1） 進(jìn)給量 /（ mm r1） 進(jìn)給 速度 /（ mm min1） 工進(jìn)時(shí)間 輔助時(shí)間 . . 1 安 裝工件 — — — — — 2 工件定位夾緊 — — — — — 3 Z 軸快下 220 — — 10000 — 4 Z 軸工進(jìn) 80 53 — 5 Z 軸暫停 — — — — — 6 快退 300 — — 10000 — 7 工件松開(kāi) — — — — — 8 卸下工件 — — — — — 備注 主軸轉(zhuǎn)速 715r/min 一 次 安裝加工 完 一個(gè)工件 累計(jì) 單件總工時(shí) 機(jī)床生產(chǎn)率 件 /h 理論生產(chǎn)率 件 /h 負(fù)荷率 82% 3 汽車(chē)導(dǎo)塊 4 工位加工專(zhuān)用 機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì) 多軸箱的基本結(jié)構(gòu)及表達(dá)方法 多軸箱是 組合機(jī)床的重要專(zhuān)用部件。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(lèi)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(lái)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)一系列孔系進(jìn)行加工。 多軸箱按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為通用（即標(biāo)準(zhǔn)）多軸箱和專(zhuān)用多軸箱兩大類(lèi)。前者結(jié)構(gòu)典型，能利用通用的箱體和傳動(dòng)件，采用標(biāo)準(zhǔn)主軸，借助導(dǎo)向套引導(dǎo)刀具來(lái)保證被加工孔的位. . 置精度。 本設(shè)計(jì)即采用通用多軸箱。 大型通用多軸箱的組成及表達(dá)方法 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，其基本結(jié)構(gòu)包含箱體、前蓋、后蓋、上蓋、側(cè)蓋等為箱體類(lèi)零件；主軸、傳動(dòng)軸、手柄軸、傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱或電動(dòng)機(jī)齒輪等為傳動(dòng)類(lèi)零件；葉片泵、分油器、 注油標(biāo)、排油塞。油盤(pán)（立式多軸箱不用）和防油套等為潤(rùn)滑及防油元件 。 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 厚時(shí)）或兩排（后蓋用 125mm 厚時(shí)） 24mm 寬的齒輪。 多軸箱通用零件 通用箱體類(lèi)零件 多軸箱的通用箱體類(lèi)零件中，箱體材料為 HT200，前、后、側(cè)蓋等材料為 HT150。多軸箱基本尺寸系列標(biāo)準(zhǔn) ()規(guī)定， 9種名義尺寸用相應(yīng)滑臺(tái)的滑鞍寬度表示，多軸箱 箱 體寬度 和高度是根據(jù)配套滑臺(tái)的規(guī)格按規(guī)定的系列尺 寸選擇；多軸箱的標(biāo)準(zhǔn)厚度為 180mm；用于立式的因兼作油池用，故加厚到 70mm；基型后蓋的厚度為 90mm，變形后蓋厚度為 50mm、 100mm、和 125mm 三種，應(yīng)根據(jù)多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)安排和動(dòng)力部件與多軸箱的連接情況合理選用。 通用主軸 （ 1） 通用鉆削類(lèi)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，適用于鉆孔主軸。 3） 滾針軸承主軸：當(dāng)主軸間距較小時(shí)采用。 按與刀具的連接是浮動(dòng)還是剛性連接，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(chēng)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)向或雙導(dǎo)向，用于鏜、鉸、擴(kuò)孔等工序；外伸長(zhǎng)度大于 75（立式為 60） mm. . 的主軸稱(chēng)為長(zhǎng)主軸，因?yàn)檩S內(nèi)孔較長(zhǎng)，與刀具尾部連接的接觸面加長(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)導(dǎo)套導(dǎo)向或單導(dǎo) 向，用于鉆、擴(kuò)、鉸、倒角等工序。 （ 2） 攻螺紋類(lèi)主軸 通用傳動(dòng)軸 通用傳動(dòng)軸按用途和支承型式分為六種 。六種傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)，配套零件及聯(lián)系尺寸，可參考 文獻(xiàn) [2]。 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，其結(jié)構(gòu)形式、尺寸參數(shù)及制造裝配要求可參考文獻(xiàn) [ 1 1 16]。 通用多軸箱設(shè)計(jì) 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。 一般設(shè)計(jì)法的順序是：繪制多軸箱設(shè)計(jì)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)容如下： 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 圖 為 多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 ，其 是根據(jù)“三圖一卡”繪制的， 主要內(nèi)容如下： 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 ]14[寸 。 根據(jù)聯(lián)系尺寸圖和加工示意圖，標(biāo)注所有軸的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 。 . . 圖 組合 機(jī)床多軸箱原始依據(jù)圖 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)，只注順時(shí)針轉(zhuǎn)向。 主軸、齒輪的確定及動(dòng)力計(jì)算 主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定 主軸的形式和直徑，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。 主軸直徑按加工示意圖所示主軸類(lèi)型及外伸長(zhǎng)度尺寸可初步確定。傳動(dòng)軸的直徑也可參考 主軸直徑大小初步選定。待齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后再驗(yàn)算某些關(guān)鍵軸頸。 齒輪模數(shù) m（單位為 mm）一般 用類(lèi)比法確定，也可按公式估算，即： m≥ (30～ 32) 3 )/(ZNP () 代入數(shù)據(jù)得： m =32 3 )40721/( ? = 式中： m—— 估算齒輪模數(shù) ； P—— 齒輪所傳遞率 （ kw） ； Z—— 對(duì)嚙合齒中的小齒輪數(shù) ； N—— 小齒輪的轉(zhuǎn)速 （ r/min） 。 多軸箱齒輪模 數(shù)取 m=3。 多軸箱所需動(dòng)力的計(jì)算 多軸箱的動(dòng)力計(jì)算包括多軸箱所需要的功率和進(jìn)給力兩項(xiàng)。 P 多軸箱 =P 切削 +P 空轉(zhuǎn) +P 損失 () 代入數(shù)據(jù)得： P 多 軸 箱 =+ （ ++++++ ） +（ ++++++） ? =（ kw） . . 式中 P 切削 —— 切削功率，單位為 Kw； P 空轉(zhuǎn) —— 空轉(zhuǎn)功率，單位為 Kw； P 損失 —— 與負(fù)荷成正比的功率損失，單位為 Kw。 每根軸的切削功率，由選定 的切削用量按公式計(jì)算獲得；每根軸的空轉(zhuǎn)功率查找相關(guān)手冊(cè)確定；每根軸上的功率損失，一般取所傳遞功率的 1％ 。 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、各主軸的位置及其轉(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(lái)，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。 對(duì)多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求 （ 1） 在保證主軸 的強(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)比一般不要大于 1/2（最佳傳動(dòng)比為1~1/），后蓋內(nèi)齒輪傳動(dòng)比允許 取至 1/3~1/；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，但空轉(zhuǎn)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(guò)大，最后一級(jí)經(jīng)常采用升速傳動(dòng)。