【正文】 同時(shí)也感謝機(jī)制教研組所有老師的幫助。這對(duì)以后參加工作是很重要的，同時(shí)在設(shè)計(jì)中老師們給的一些寶貴建議同樣也很重要，設(shè)計(jì)其實(shí)是走向社會(huì)的第一步也是在參加工作前一切都會(huì)得到完美的解決。在此次設(shè)計(jì)中，我從充分利用手中的書籍和圖書館和各種資料，學(xué)會(huì)自己獨(dú)立完成設(shè)計(jì)，掌握組合機(jī)床設(shè)計(jì)的基本方法及步驟，從中深刻體會(huì)到自己在設(shè)計(jì)中的不足之處，使自己有了前進(jìn)的方向。我從礦山掘進(jìn)機(jī)箱體的具體結(jié)構(gòu)出發(fā)及考慮定位方式的要求，力求選擇最佳的定位基準(zhǔn)，由此確定了夾緊方式，選擇了工件的夾具。則在直接經(jīng)濟(jì)效益方面，節(jié)省了大量加工工時(shí)。 通過本成果的實(shí)施，進(jìn)排氣搖臂的深孔加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率得到較大幅度提高，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。當(dāng)加工工件時(shí)，切削力和切削熱隨鉆頭螺旋角的增大而減小(減少)，切削輕快，刀具耐用度高。這種鉆頭采購比較方便，而且價(jià)格比深孔鉆頭也要便宜。而且簡易方便，制造成本低，通用性好。 本機(jī)床所用夾具的通用性強(qiáng)，工件采用液壓定位夾緊，快速方便。作為關(guān)鍵部件的液壓滑臺(tái)采用國產(chǎn)通用部件。 本成果設(shè)計(jì)制造的機(jī)床為六軸鉆孔雙面臥式組合機(jī)床。 通過以上分析可以得出，在本次設(shè)計(jì)中，組合機(jī)床的廣泛應(yīng)用大大減少生產(chǎn)了成本；生產(chǎn)批量決定工藝方案，工藝方案決定經(jīng)濟(jì)效益；合理選擇定位基準(zhǔn)可以降低加工時(shí)間。年產(chǎn)量按10000件計(jì)算，則每年減少加工成本70萬元[14]。如果單獨(dú)采用多步驟鏜削，必須經(jīng)過16次鏜削，假設(shè)每次的鏜削成本為5元，共計(jì)80元每加工完一個(gè)零件。達(dá)到生產(chǎn)批量的能力，同時(shí)投資小，見效快，成本低，從而獲得企業(yè)的最大經(jīng)濟(jì)效益。 所設(shè)計(jì)如下表所示：表 3 各軸軸徑及齒輪參數(shù) Table 3 The shaft diameter of axle and gear parameters軸號(hào)軸徑齒數(shù)模數(shù)扭矩轉(zhuǎn)速 Ⅰ2025290732 Ⅱ2025290732Ⅲ2030296610Ⅳ2030296610Ⅴ25252282732Ⅵ30402452458Ⅶ303634524585 經(jīng)濟(jì)性分析 任何一個(gè)較為復(fù)雜的機(jī)械零件，都有不同的加工工藝方案，特別是一個(gè)新產(chǎn)品，從開發(fā)設(shè)計(jì)，試制，小批量投產(chǎn)到產(chǎn)品發(fā)展和成熟時(shí)期的大批量生產(chǎn)，都要經(jīng)歷不同的生產(chǎn)批量過程。因此其強(qiáng)度完全滿足要求。由于Ⅰ軸和Ⅱ軸傳動(dòng)過程相同，則具體尺寸也相同。 軸5： （27） 查表 選取軸徑d=20mm；但此軸既是主軸又是傳動(dòng)軸，負(fù)荷較大，為提高軸的剛度，取軸徑d=25mm。 圖8 Ⅳ軸齒輪 Fig. 8 Ⅳ shaft gear各傳動(dòng)軸的計(jì)算結(jié)果如下： 軸3： （25）查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》：選取直徑d=15mm，為了提高軸的剛度，并減小傳動(dòng)件的規(guī)格，選取軸徑d=20mm。因此該3根軸均采用45鋼，正火處理，硬度169217 HBS。碳素鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中和敏感性小，又可通過熱處理提高其耐磨性及疲勞強(qiáng)度，故應(yīng)用比較廣泛，其中最常用的是45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼。由于軸Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ為直接加工工件的軸，則選取該3軸為設(shè)計(jì)對(duì)象。只承受轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩很小的軸稱為傳動(dòng)軸。工作中既受彎矩又受轉(zhuǎn)矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸。 MPa MPa =mm （23）取小齒輪寬度=24mm，大齒輪寬度=32mm。由齒面接觸許力 （21） 查取齒輪材料接觸疲勞極限應(yīng)力=450 MPa，=250a。按齒面未硬化，直齒輪，8級(jí)精度，100 N/mm,=。②按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 計(jì)算公式 （19） 由手冊查得：軟齒面齒輪，非對(duì)稱安裝，取齒寬系數(shù)=，使用系數(shù)=, 試取動(dòng)載系數(shù)=。①選擇材料、熱處理、齒輪精度等級(jí)小齒輪選45鋼，正火處理，硬度169～217 HBS，；大齒輪材料45鋼，硬度169～217 HBS，；選擇齒輪精度8級(jí)。由于該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)鎖承受的載荷屬于中等載荷，則4對(duì)齒輪均采用直齒圓柱齒輪。對(duì)于傳動(dòng)軸齒輪、由于它們是作為過渡齒輪存在，只要其尺寸結(jié)構(gòu)不影響其他軸及齒輪，其齒輪可以任意選取：設(shè) ，m=2 因此： （16） （17） 已知：所取動(dòng)力箱型號(hào)1TD25，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1430r/min，驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速785r/min。傳動(dòng)軸小齒輪齒數(shù) ，m=2。首先，根據(jù)切削用量，查《機(jī)床夾具手冊》由計(jì)算公式計(jì)算扭矩： （15） D——鉆頭直徑 S——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量已知 D= S=得 M=可選擇軸徑d=12mm，由《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊》選取主軸直徑d=20mm滿足設(shè)計(jì)要求。如鉆孔時(shí)常采用滾珠軸承主軸；擴(kuò)、鏜、鉸孔等工序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。所以在小扭矩作用下，方案3是合理的。方案3符合設(shè)計(jì)要求。但該方案把一根主軸同時(shí)做傳動(dòng)軸，向另外兩主軸傳動(dòng)動(dòng)力，增加了負(fù)荷。第三種傳動(dòng)方案分析： 此方案采用對(duì)稱分布，其中3兩傳動(dòng)軸無論軸還是齒輪規(guī)格均相同。第二種傳動(dòng)方案分析： 第二種傳動(dòng)方案采用了一種完全不同的方法，避免了第一種傳動(dòng)方案的結(jié)構(gòu)沖突，滿足傳動(dòng)要求。從理論上來說是一種經(jīng)濟(jì)有效的傳動(dòng)方案。 （2）根據(jù)此種類型設(shè)計(jì)出三種傳動(dòng)聯(lián)系方案： 圖6 設(shè)計(jì)方案 Fig. 6 Designs第一種傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案分析： 第一種傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案十分符合主軸箱設(shè)計(jì)的各項(xiàng)原則：①傳動(dòng)軸、齒輪數(shù)最少，用一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸。 擬定多軸箱傳動(dòng)的基本方法擬定多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的基本方法是：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)同心圓的圓心上分別設(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；然后根據(jù)已經(jīng)選定的中心傳動(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。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較低時(shí)，允許先升速然后再降一些。遇到主軸較密時(shí)，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，也可用一根強(qiáng)度較高的主軸帶動(dòng)12根主軸的傳動(dòng)方案。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。軸徑為25mm時(shí)： n=1000r/min, 軸徑為20mm時(shí)：；軸徑為25mm時(shí)： 而主軸轉(zhuǎn)速為n=732r/min，根據(jù)插值法： （10）因此： 功率損失：每根軸上的功率損失，一般可取所傳遞功率的1%因此： =++= （11）多軸箱所需的進(jìn)給力可按下式計(jì)算： （12）式中 ——各主軸所需的軸向切削力，單位為N （13） D——鉆頭直徑 S——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 ——修正系數(shù)已知 D= S=（14） 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)軸和主軸聯(lián)系起來，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。傳動(dòng)系統(tǒng)確定之后，多軸箱所需要的功率按下列公式計(jì)算： （7） 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 每根主軸的切削功率，由選定的切削用量按公式計(jì)算或查圖表獲得；每根主軸的空轉(zhuǎn)功率按《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊》確定；每根主軸上的功率損失，一般取所傳遞功率的1%。 表2 主軸外伸尺寸及切削用量 Table 2 Spindle overhang size and cutting parameter軸號(hào)主軸外伸尺寸（mm）切 削 用 量備注D/dL工序內(nèi)容n(r/min)v(m/min)f(mm/r)130/2011573213230/2011573213332/2511573213注：1）、被加工零件編號(hào)及名稱：ZFA21136007箱體。 （5）列表標(biāo)明各主軸的工序內(nèi)容、切削用量及主軸外伸尺寸。 （3）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。 （1）繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖，多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的。多軸箱體本尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)（JB/T98391998）規(guī)定，9種名義尺寸用相應(yīng)滑臺(tái)的滑鞍寬度表示。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。 右主軸箱設(shè)計(jì)步驟 多軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件。專用主軸箱根據(jù)加工特點(diǎn)及加工工藝要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，由大量的專用零件組成，其結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)方法與通用機(jī)床類似，由于本設(shè)計(jì)工件較大。多軸箱按其結(jié)構(gòu)大小，可分為大型主軸箱和小型主軸箱兩大類。 表1 組合機(jī)床允許的最大負(fù)荷率 Table 1 Combination machine tools allow maximum load rate機(jī) 床主軸數(shù)負(fù)荷率η負(fù)單面或雙面150．9016400．900．8641840．860．804 多軸箱——右主軸箱設(shè)計(jì) 右主軸箱設(shè)計(jì)步驟 組合機(jī)床主軸箱的用途及分類多軸箱是組合機(jī)床的主要部件之一，按專用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，