102机体齿飞面孔双卧多轴组合机床及CAD设计(4)

主轴箱按其结构大小，可分为大型主轴箱和小型主轴箱两大类。大型又分为通用（亦称标准）主轴箱和专用主轴箱两种。专用主轴箱根据加工零件特点，及其加工工艺要求进行设计，由大量的专用零件组成。其结构与设计方法与通用机床类似。

三、确定主轴箱设计的原始依据图

主轴箱设计的原始依据图，要包括下述的全部或部分内容： 1、所有主轴的位置关系及尺寸； 2、要求的主轴转速和转向；

3、主轴的工序内容和主轴外伸部分尺寸；

4、主轴箱的外形尺寸以及与其他相关部件的联系尺寸； 5、动力部件； 6、工艺上的要求； 7、其他要求；

四、齿飞面专机飞面主轴箱设计 1、主轴结构型式选择、直径及动力计算 ⑴、确定主轴型式

主轴的型式和直径,主要取决于刀具的进给抗力和切削扭矩或主轴结构上的需要.通常,钻孔时采用前支承有止推轴承的主轴；钻孔以外的其他工序,主轴前支承有没有止推轴承都可以,这要视具体情况而定。设计时，尽可能不选用15毫米直径的主轴和滚针主轴，因为这种主轴的精度低，既不利于制造装配，也不便于使用和维修。

⑵、主轴直径和齿轮模数的初步确定 ①、主轴直径的确定 (飞面)

主轴直径按加工示意图所示主轴类型、及外审尺寸初步确定。 主轴直径通常根据扭距的计算，采用经验公式 d=B（MKP/100），式中MKP扭距（N·mm）, B为刚性系数，刚性主轴取〔Ψ〕=1度时，取5.2 具体见附录

A:已知5-φ12.5深30 根据加工示意图和工序图可知： n=460r/min s=f=0.1mm/r

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每分钟进给量Vf=n·f=460×0.1=46(mm/min)

∴V=∏nd/1000=（3014×460×12.5）/1000=18.055m/min ∴MKP=10×D1.9f0.8HB0.6=10×12.51.9×0.10.8×2400.6=5155.32N·mm

Ne=MKPV/9470·∏·D=（5155.32×18.055）/（9740×3.14×12.5）=0.243(kw) P=26fS0.8HB0.6=26HB0.6×12.5×2400.6×0.10.8=1380.42(N) d8.5=B（MKP/100）=5.2×（5155.32 /100）=13.93mm 取d=20mm

B:已知：钻4—φ6.7深20

根据加工示意图和工序图可知：s=f=0.16mm/r n=640r/min 每分钟进给量Vf=n·f=640×0.16=102.4(mm/min) V=n∏d/1000=640×3.14×6.7/1000=13.4643m/min

MKP= 10×D1.9f0.8HB0.6=10×6.7×2400.6×0.160.8=2295.96（N·mm） Ne=MV/9470·∏·D=2295.96×13.4643/9740×3.14×6.7=0.151(kw) P=26Df0.8HB0.6=26×6.7×0.160.8×2400.6=1077.63(N)

d6.7=B（ MKP/100）=5.2×（2295.96/100）=11.3828(mm) 取d=20mm

以上计算公式见《毕业设计指导书》

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②、齿轮模数的确定

齿轮模数可按下列公式估算，再通过类比确定： M≥(30—32)〔N/（Z·n) 〕 齿数为25 式中N—— 齿轮传动传递功率

Z—— 一对啮合齿轮中小齿轮齿数 n—— 小齿轮的转速

M12.5=(30—32)〔（0.243)/(25×460)〕

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=0.88

M6.7=(30—32)〔（0.151)/（25×640）〕=0.68

目前大型组合机床通用主轴箱中常用的齿轮模数有2、2.5、3、3.5、4等几种，为了便于组织生产，在同一主轴箱中齿轮模数最好不多于两种。

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经过圆整在此两种齿轮模数都选择2。 以上计算公式见《毕业设计指导书》

2、确定箱体结构

主轴箱轮廓尺寸的确定见组合机床设计第4部分。

3、主轴箱所需要的动力计算

∑N=0.243×5+0.151×4=1.819(kw) ∑P=138.042×5+107.763×4=1121.262(kg) N主动=N切/η=1.819/8.4=2.27(kw) N动= N主动+N空动=1.819+1=2.819 (kw)

根据以上的验算，认为选择电动机5.5千瓦比较合适。 式中：V--切削速度（m/min) P--轴向力（N）

D--刀具直径（mm) Ne--切削功率（kw） T--刀具用度（min） So--进给量（mm/r) HB--零件的布氏硬度

以上各主轴的计算是根据每根轴的主轴切削功率、选定的切削用量、公式计算或查图表获得的。每根主轴的空转功率按表（4-6）《简明手册》确定，每根主轴上的损失，一般可取所传递功率的1%。

4、传动系统的设计

传动系统的设计是主轴箱、特别是大型标准主轴箱设计中最关键的一环。所谓传动系统的设计,就是通过一定的传动链,按要求把动力从动力部件的驱动传递到主轴上去。同时,满足主轴箱其他结构和传动的要求。

(1) 、传动设计的一般要求:

①、保证主轴的刚度、强度、转速和转向要求的前提下，力求使转动轴和齿轮为最少；

②、在保证有足够强度的前提下,主轴、传动轴和齿轮的规格要近可能少,以减少各类零件的品种；

③、最佳传动比1～1.5,但允许采用到3～3.5；

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④、粗加工主轴上的齿轮，尽可能靠近前支承，减少主轴的扭转变形； ⑤、刚性镗削主轴上的齿轮，其分度圆直径要尽可能大于被加工孔的直径，以减轻振动，提高传动的平衡；

⑥、尽可能避免升速传动，必要的升速最好放在传动链的一、二级，以减少功率的损失。

(2)、主轴分布类型及传动系统设计方法 ①、主轴分布类型

组合机床所加工的零件是多种多样的，结构有所不同，但被加工零件上孔的分布（也就是主轴箱上主轴的分布），大体可以归纳成下述集中类型：

a 单组或多组圆周分布；（如下图a、b所示） b 等距或不等距直线分布；（如下图c、d所示） c 圆周和直线混合分布；（如下图e所示） d 任意分布。（如下图f所示）

②、传动系统的设计方法

主轴的分布尽管有各种各样类型，但通常采用的经济而又有效的传动是：

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用一根传动轴带动多根主轴。因此，设计传动系统时，首先把所有的主轴分成尽可能少的若干组同心圆，然后在各组同心圆圆心上放置一根传动轴，来带动各自一组的主轴。接着再用尽可能少的传动轴把各组轴与动力部件驱动轴连接起来。这就是通常的传动布置次序，即由主轴处布置起，最后再引到动力部件的驱动轴上。对于一些简单的、主轴数量较少或其他特殊情况，也可以采用别的布置次序。

当采用液压驱式动力头时，其驱动轴的转速、转向和相对主轴箱的位置是固定的（特殊情况下，当主轴箱对称中心线相对动力头驱动轴中心线也可以有偏移）；而动力部件为电机时，其转速、转向和在主轴箱上的安装位置，可视具体情况而定。

5、齿轮传动路线的设计 ⑴、齿轮传动的路线的概述

所谓齿轮传动路线的设计，是指驱动轴（减速箱输出轴或电动机）的运动通过什么样的传动路线、采用多少及齿轮传动，这些传动齿轮布置在主轴箱什么位置上，最后把运动传到主轴上，使主轴获得规定的转速，通常称为、这个过程为排齿轮，齿轮传动路线的设计，原则上应为求在保证足够的强度和刚性条件下，使传动链最短，即采用最少的传动转和动齿轮实现传动，通常采用一根传动轴传动几根主轴的方法来实现。

⑵、齿轮传动时齿轮应注意的一些问题：

①、通用主轴箱中采用的传动轴有两种宽度：24mm和32mm，齿数Z的范围分为16～50，16～70齿轮传动的最大速比推荐不超过1：3极限情况下不应超过1：3.5。

②、主轴箱上所有主轴旋转方向要一致，和动力驱动轴的旋转方向一致，从主轴的前面看应该是逆时针方向旋转。

③、齿轮的在传动过程中，应尽量按降速布置；如果在具体的设计过程中一定要有升速的话应布置在齿轮传动的最后一级，这样可以减少功率损耗。

④、主轴用于镗孔时，应该使主轴的传动齿轮直径大于被加工孔的孔径，

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