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1、11 目录前言：11 组合机床多轴箱概述21.1 多轴箱的组成21.1.1 通用箱体类零件21.1.2 通用主轴21.1.3通用传动轴21.1.4 通用齿轮和套31.2通用多轴箱的工作原理和用途32通用多轴箱设计32.1 绘制多轴箱设计原始依据图32.2 主轴齿轮的确定及动力计算52.2.1.主轴型式和直径、齿轮模数的确定52.2.2 多轴箱所需动力的计算52.3 多轴箱传动设计62.3.1 对多轴箱传动系统的一般要求62.3.2 多轴箱传动系统拟定72.3.3 确定传动轴位置及齿轮齿数82.4 多轴箱坐标计算、绘制坐标检查图112.4.1 选择加工基准坐标系XOY，计算主轴、驱动轴坐标112
2、.4.2 计算传动轴的坐标112.4.3 验算中心距误差122.4.4 绘制坐标检查图132.5.1多轴箱总图设计142.5.2 多轴箱零件设计153 结论154 参考资料16前言：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，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻、扩、铰、镗孔等加工工序。多轴箱一般具有多根主轴同时对一列孔系进行加工。但也有单轴的，用于镗孔居多。多轴箱按结构特点分为通用（即标准）多轴箱和专用多轴箱两大类。前者结构典型，能利用通用的箱体和传动件；后者结构特殊，往往需要加强
3、主轴系统刚性，而使主轴及某些传动件必须专门设计，故专用多轴箱通常指“刚性主轴箱”，即采用不需刀具导向装置的刚性主轴和用精密滑台导轨来保证加工孔的位置精度。通用多轴箱则采用标准主轴，借助导向套引导刀具来保证加工孔的位置精度。通用多轴箱又大型多轴箱和小型多轴箱，这两中多轴箱的设计方法基本相同。本课题主要设计大型通用多轴箱。大型通用多轴箱由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等组成。1 组合机床多轴箱概述1.1 多轴箱的组成 大型通用多轴箱由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等组成。1.1.1 通用箱体类零件 多轴箱的通用箱体类零件箱体材料为HT200，前、后、侧盖等材料为HT15
4、0。多轴箱基本尺寸系列标准（GB3668.1-83）规定，9种名义尺寸用相应滑台的滑鞍宽度表示，多轴箱宽度和高度是根据配套滑台的规格按规定的系列尺寸选择。1.1.2 通用主轴 （1） 通用钻床类主轴 按支承型式可分为三种：滚锥轴承主轴；滚珠轴承主轴；滚针轴承主轴。 按与刀具的连接是浮动还是刚性连接，又可分为短主轴和长主轴。 （2）攻螺纹类主轴 按支承型式可分为两种：前后支承均为圆锥滚子轴承主轴；前后支承均为推力球轴承和无内环滚针轴承的主轴。 主轴材料一般采用40Cr钢，热处理C42；滚针轴承主轴用20Cr钢，热处理S0.5C59。1.1.3 通用传动轴通用传动轴按用途和支承型式分为六种。它们分
5、别为：圆锥轴承传动轴；滚针轴承传动轴；埋头传动轴；手柄轴；油泵传动轴；攻螺纹用蜗杆轴。传动轴一般采用45钢，调质T235；滚针轴承传动轴用20Gr钢。热处理S0.5C59.。1.1.4 通用齿轮和套多轴箱用通用齿轮有：传动齿轮、动力箱齿轮和电动机齿轮三种1.2 通用多轴箱的工作原理和用途 通用多轴箱是组合机床中的一个重要的部件，在多轴箱中通过传动轴和传动齿轮的传动，将动力箱中的电动机轴的动能传递给主轴，主轴带动刀具加工工件。通过对齿轮啮合的调整可得到不同的传动比，因此主轴就可以获得不同的转速。多轴箱可安装多个不同的主轴，这样就可以用多个主轴对同一个工件进行不同的加工。多轴箱与动力箱一起安装于进
6、給滑台，可完成钻、扩、铰、镗孔等加工工艺。2 通用多轴箱设计2.1 绘制多轴箱设计原始依据图 多轴箱设计原始依据图是根据“三图一卡”绘制的。其主要内容和注意事项如下： （1） 根据机床联系尺寸图，绘制多轴箱外形图，并标注轮廓尺寸及动力箱驱动轴的相对位置尺寸。 （2） 根据联系尺寸图和加工示意图，标注所有主轴位置尺寸及工件与主轴、主轴与驱动轴的相关位置尺寸。在绘制主轴位置时，要特别注意：主轴与被加工零件在机床上是面对面放置的，因此，多轴箱主视图上的水平方向尺寸与零件工序图上的水平方向尺寸正好相反；其次，多轴箱上的坐标尺寸基准和零件工序图上的基准经常不重合，应根据多轴箱与加工零件的相对位置找出统一
7、基准，并标注其相对位置关系尺寸，然后根据零件工序图各孔位置尺寸算出多轴箱上各主轴坐标值。 （3） 根据加工示意图标注各主轴转速及转向主轴逆时针（面对主轴看）可不标，只注顺时针转向。 （4）列表标明各主轴的工序内容、切削用量及主轴外伸尺寸等。 （5）标明动力部件型号及其性能参数等。 下图为双面卧式钻床组合机床右多轴箱设计原始依据图。 图2-1 注： 1. 被加工零件标号及名称：271Q-1002015汽缸体。材料及硬度：铜铬合金铸铁，212285HBS。 2. 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/dL工序内容n（r/min）V(m/min)F(mm/r)130/2011
8、5钻7.857714.10.10230/20115钻857714.500.103，422/1485扩12.6274110.215，622/14858.7孔倒角461150.125 表2-13. 动力部件1TD32I，1HY32IA，N主=2.2kw，n=1430T/min2.2 主轴齿轮的确定及动力计算 2.2.1.主轴型式和直径、齿轮模数的确定 主轴的型式和直径，主要取决于工艺方法、刀具主轴连接结构、刀具的进给抗力和切削转矩。如钻孔时采用滚珠轴承主轴；扩、镗、铰孔等工序常采用滚锥轴承主轴；主轴艰巨较小时常选用滚针主轴。滚针轴承精度较低、结构刚度及装配工艺性都较差，除非轴距限制，一般不选用。攻
9、螺纹主轴因靠模杆在主轴孔内作轴向移动，为获得良好的导向性，一般采用双键结构，不用轴向定位。 主轴直径按加工示意图所示主轴类型及外伸尺寸可初步确定。传动轴的直径也可以参考主轴直径大小初步选定。待齿轮传动系统设计完后再验算某些关键轴颈。 多轴箱的齿轮模数常用2，2.5，3，3.5，4几种。由于为了便于生产，同一多轴箱中的模数规格最好不要多于两种。本题统一选用齿轮的模数为2。2.2.2 多轴箱所需动力的计算 多轴箱所需功率可按下列公式计算： 根据上面多轴箱设计原始依据图可确定：1轴的的功率计算如下 =3395N 27780 N.mm kw 查表可得：kw；kw；kw ；。 为克服滑台移动引起的摩擦阻
10、力，动力滑台的进给力应大于。2.3 多轴箱传动设计 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，把驱动轴与各主轴连接起来，使各主轴获得预定的转速和转向。2.3.1 对多轴箱传动系统的一般要求 （1） 在保证主轴的强度、刚度、转速和转向的条件下，力求使传动轴和齿轮的规格、数量为最少。为此，应尽量用一根中间传动轴带动多根主轴，并将齿轮布置在同一排上。当中心距不符合标准时，应采用变位齿轮或略微改变改变传动比的方法解决。 （2） 尽量不用主轴带动主轴的方案，以免增加主轴负荷，影响加工质量。 （3） 为使结构紧凑，多轴箱内齿轮副的传动比一般要大于0.5，后盖内齿轮传
11、动比允许取至1/31/3.5;尽量避免用升速传动。 （4） 用于粗加工主轴上的齿轮，应尽量设置在第排，以减少主轴的扭转变形；精加工主轴上的齿轮，应设置在第，以减少主轴端的弯曲变形。 （5） 多轴箱内具有粗精加工主轴时，最好从动力箱驱动轴齿轮传动开始，就分两条传动路线，以免影响加工精度。 （6） 刚性镗孔主轴上的齿轮，其分度园直径要尽可能大于被加工孔的孔径，以减少振动，提高运动平稳性。 （7） 驱动轴直接带动的传动轴数不能超过两根，以免给装配带来困难。 2.3.2 多轴箱传动系统拟定 （1） 拟定传动路线 把主轴4、5、6视为一组同心园主轴，在其圆心（即三主轴轴心组成的三角形外接圆圆心）处设中心
12、传动轴9；把主轴1，3视为一组直线分布主轴，在两轴中心连线的垂直平分线上设中心传动轴7；主轴2和泵轴11用中心传动轴10传动。将轴9、7、10作为一组同心圆，同心轴处设合拢轴8，将轴8和驱动轴O连接起来，形成多轴箱传动树形图（图2-2）。图中主轴16为“树梢”，各分叉点为传动轴7、8、9、10。其中轴7、9、10为中间传动轴，轴8为合拢传动轴；各轴向的传动副为“树枝”，箭头表示运动传递方向（路线）。显然，运用传动树形图对多轴箱进行传动方案设计较为清晰、简便。 图22 （2） 根据原始依据图2-1，算出驱动轴、主轴坐标尺寸，如表2-2所示。坐标销驱动轴O主轴1主轴2主轴3主轴4主轴5主轴6X0.
13、000175.000222.00120.00130.00220.00220.00130.00Y0.00094.500228.50145.50240.0070.000155.0070.000表2-2 2.3.3 确定传动轴位置及齿轮齿数 1) 确定传动轴9的位置及各齿轮的齿数传动轴9的位置为主轴4，5，6同心圆圆心（尚需略加调整），可通过作图初定。先确定转速较低的主轴4与轴9之间的齿轮齿数（即） 。为保证齿轮齿根强度，应使齿根到孔壁或键槽的壁厚大于等于2m（m为齿轮模数）。若取m=2，=22，则从图中可量得中心距=62mm，并按公式依次可求得齿数和转速、齿轮副齿数和、。 2） 确定传动轴7的位置及其与主轴1、3间的齿轮副齿数 传动轴7中心取在箱体中心线上，垂直方向位置待齿数确定后便可确定。 轴7与轴3之间传动比取，则轴7转速=411r/min 轴7与主轴1之间传动比为： 取最小齿轮（主轴1上）齿数=21，则 =211.4=29 （设在第二排上） 所以轴7与主轴1间中心距 据此作图可确定轴7在垂直方向的位置
