0068-柴油機(jī)齒輪室蓋鉆鏜專機(jī)總體及主軸箱設(shè)計(jì)
0068-柴油機(jī)齒輪室蓋鉆鏜專機(jī)總體及主軸箱設(shè)計(jì),柴油機(jī),齒輪,室蓋鉆鏜,專機(jī),總體,整體,主軸,設(shè)計(jì)
目 錄
1 前言………………………………………………………………………………1
2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)………………………………………………………………2
2.1 組合機(jī)床工藝方案的制定……………………………………………………2
2.2 組合機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案的確定………………………………………2
2.3 各側(cè)具體零部件的設(shè)計(jì)、計(jì)算及選擇………………………………………3
2.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡………………………………………………………… 10
3 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)（右主軸箱）………………………………………… 12
3.1 繪制右主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖…………………………………………… 12
3.2 主軸、齒輪的確定及動(dòng)力計(jì)算…………………………………………… 13
3.3 主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算…………………………………………… 13
3.4 多軸箱坐標(biāo)計(jì)算、繪制坐標(biāo)檢查圖……………………………………… 18
3.5 主軸箱中變位齒輪的計(jì)算………………………………………………… 22
3.6 變位齒輪的設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 22
3.7 齒輪強(qiáng)度校核……………………………………………………………… 23
3.8 傳動(dòng)軸直徑的確定和軸的強(qiáng)度校核……………………………………… 25
3.9 主軸箱體及其附件的選擇設(shè)計(jì)…………………………………………… 28
4 結(jié)論…………………………………………………………………………… 30
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………31
致謝…………………………………………………………………………………32
附錄…………………………………………………………………………………33
1 前言
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率專用機(jī)床。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、锪（刮）平面、車平面；孔加工包括鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋、锪沉孔滾壓孔等。隨著綜合自動(dòng)化的發(fā)展，其工藝范圍正擴(kuò)大到車外圓、行星銑削、拉削、推削、磨削、珩磨及拋光、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)床在汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電機(jī)、儀器儀表、軍工及縫紉機(jī)、自行車等輕工行業(yè)大批大量生產(chǎn)中已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用；一些中小批量生產(chǎn)是企業(yè)，如機(jī)床、機(jī)車、工程制造業(yè)中也已推廣應(yīng)用。組合機(jī)床最適宜于加工各種大中型箱體類零件，如汽缸蓋、汽缸體、變速箱體、電機(jī)座及儀表殼等零件；也可用來(lái)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。
組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，目前基本上有兩種情況：其一，是根據(jù)具體加工對(duì)象的具體情況進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，這是當(dāng)前最普遍的做法。其二，隨著組合機(jī)床在我國(guó)機(jī)械行業(yè)的廣泛使用，廣大工人總結(jié)自己生產(chǎn)和使用組合機(jī)床的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)組合機(jī)床不僅在其組成部件方面有共性，可設(shè)計(jì)成通用部件，而且一些行業(yè)在完成一定工藝范圍內(nèi)組合機(jī)床是極其相似的，有可能設(shè)計(jì)為通用機(jī)床，這種機(jī)床稱為“專能組合機(jī)床”。這種組合機(jī)床就不需要每次按具體加工對(duì)象進(jìn)行專門設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，而是可以設(shè)計(jì)成通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工的零件的具體需要，配以簡(jiǎn)單的夾具及刀具，即可組成加工一定對(duì)象的高效率設(shè)備。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際，具體的課題是柴油機(jī)齒輪室蓋鉆鏜專機(jī)總體及主軸箱設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)前認(rèn)真研究被加工零件的圖樣，研究其尺寸、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，為設(shè)計(jì)提供大量的數(shù)據(jù)、資料，作好充分的、全面的技術(shù)準(zhǔn)備。在準(zhǔn)備了充足的資料之后進(jìn)行總體及零部件的設(shè)計(jì)工作，總體的設(shè)計(jì)的主要工作是完成“三圖一卡”，即繪制機(jī)床的總體尺寸聯(lián)系圖、加工示意圖、零件的工序圖及編制生產(chǎn)率計(jì)算卡；主軸箱設(shè)計(jì)的方法是：繪制主軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)圖；確定主軸的結(jié)構(gòu)、軸頸及齒輪模數(shù)；擬訂傳動(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。在此次的設(shè)計(jì)中采用“一面兩銷”定位，液壓夾緊，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)在設(shè)計(jì)中采用了大量的通用零部件，降低了產(chǎn)品的成本。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中，得到了劉道標(biāo)老師的大力指導(dǎo)和同課題組同學(xué)的熱情幫助，在此謹(jǐn)致謝意。
限于本人水平和經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)中一定有錯(cuò)誤和不妥之處，敬請(qǐng)批評(píng)指正。
2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)
組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)，通常是根據(jù)與用戶簽定的合同和技術(shù)協(xié)議書,針對(duì)具體加工零件，擬訂工藝和結(jié)構(gòu)方案，并進(jìn)行方案圖樣和有關(guān)技術(shù)文件的設(shè)計(jì)。
2．1 組合機(jī)床工藝方案的制定
工藝方案的擬訂是組合機(jī)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定了組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，應(yīng)根據(jù)工件的加工要求和特點(diǎn)，按一定的原則、結(jié)合組合機(jī)床常用的工藝方法、充分考慮各種因素，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后擬訂出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝方案。
此次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床是用于加工柴油機(jī)齒輪室蓋的鉆鏜專用組合機(jī)床，其工藝方案為鉆孔和鏜孔，其具體的加工工藝如下:
a. 鉆6－M6－6H孔至Φ5， 左側(cè)面；
b. 鉆6－Φ9孔（深38）， 右側(cè)面；
c. 鉆3－Φ9孔（深78）， 右側(cè)面；
d. 鏜Φ45H8孔至Φ43.5， 后側(cè)面；
e. 倒孔口角至Φ46.6， 后側(cè)面；
正確選擇組合機(jī)床加工工件采用的基準(zhǔn)定位，是確保加工精度的重要條件。
本設(shè)計(jì)的柴油機(jī)齒輪室蓋是箱體類零件，箱體類零件一般都有較高精度的孔和面需要加工，又常常要在幾次安裝下進(jìn)行。因此，定位基準(zhǔn)選擇“一面雙孔”是最常用的方法， 因此該被加工零件采用 “一面兩銷”的定位方案，定位基準(zhǔn)和夾壓點(diǎn)見(jiàn)零件的工序圖。該定位方案限制的自由度敘述如下：以工件的右側(cè)面為定位基準(zhǔn)面，約束了y、z向的轉(zhuǎn)動(dòng)和x向的移動(dòng) 3個(gè)自由度。短定位銷約束了y、z向的移動(dòng)2個(gè)自由度。長(zhǎng)定位銷約束了x向的轉(zhuǎn)動(dòng)1個(gè)自由度。這樣工件的6個(gè)自由度被完全約束了也就得到了完全的定位。
2．2 組合機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案的確定
根據(jù)選定的工藝方案確定機(jī)床的配置型式，并定出影響機(jī)床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案。既要考慮能實(shí)現(xiàn)工藝方案，以確保零件的精度、技術(shù)要求及生產(chǎn)率，又要考慮機(jī)床操作方便可靠，易于維修，且潤(rùn)滑、冷卻、排屑情況良好。對(duì)同一個(gè)零件的加工，可能會(huì)有各種不同的工藝方案和機(jī)床配置方案，在最后決定采取哪種方案時(shí)，絕不能草率，要全面地看問(wèn)題，綜合分析各方面的情況，進(jìn)行多種方案的對(duì)比，從中選擇最佳方案。
各種形式的單工位組合機(jī)床，具有固定式夾具，通常可安裝一個(gè)工件，特別適用于大、中型箱體類零件的加工。根據(jù)配置動(dòng)力部件的型式和數(shù)量，這種機(jī)床可分為單面、多面復(fù)合式。利用多軸想同時(shí)從幾個(gè)方面對(duì)工件進(jìn)行加工。但其機(jī)動(dòng)時(shí)間不能與輔助時(shí)間重合，因而生產(chǎn)率比多工位機(jī)床低。
在認(rèn)真分析了被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及所選擇的加工工藝方案，又由單工位組合機(jī)床的特點(diǎn)及適應(yīng)性，確定設(shè)計(jì)的組合機(jī)床的配置型式為單工位臥式組合機(jī)床。
2．3 各側(cè)具體零部件的設(shè)計(jì)、計(jì)算及選擇
2.3.1刀具的選擇
考慮到工件加工尺寸精度，表面粗糙度，切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素，所以加工15個(gè)孔的刀具均采用標(biāo)準(zhǔn)錐柄長(zhǎng)麻花鉆和單導(dǎo)向懸臂鏜刀。
2.3.2 右側(cè)面鉆9-Φ9
a. 切削用量的選擇
右側(cè)是鉆削6-Φ9（深38）及3-Φ9（深78）
根據(jù)孔徑的大小和深徑比，以及被加工材料的硬度查參考文獻(xiàn)[9]表2.17知：主軸的進(jìn)給量f為0.1～0.18mm/r，切削速度vc=10～18m/min。
鉆孔的切削用量還與鉆孔的深度有關(guān)，當(dāng)加工鑄鐵件孔深為鉆頭直徑的6～8倍時(shí)，在組合機(jī)床上通常都是和其他淺孔一樣采取一次走刀的辦法加工出來(lái)的，不過(guò)加工這種較深孔的切削用量要適當(dāng)降低些，因此選擇切削速度vc=13m/min 進(jìn)給量f=0.13mm/r，由此主軸轉(zhuǎn)速n由公式
(2-1)
計(jì)算出 r/min，將主軸轉(zhuǎn)速圓整為470 r/min。
實(shí)際切削速度vc、工進(jìn)速度vf、工進(jìn)時(shí)間tf 分別由下列公式求得
(2-2)
(2-3)
(2-4)
計(jì)算出實(shí)際切削速度vc=13.282m/min，工進(jìn)速度vf=61.1mm/min，工進(jìn)時(shí)間tf=1.26min
b. 切削功率，切削力，轉(zhuǎn)矩以及刀具耐用度的選擇
由參考文獻(xiàn)[9]表6-20計(jì)算公式
切削力 (2-5)
切削轉(zhuǎn)矩 (2-6)
切削功率 (2-7)
刀具耐用度 (2-8)
計(jì)算出切削力F=1144.5N，切削轉(zhuǎn)矩T=3.18N·m，切削功率P=0.153kw，刀具耐用度Tn=768.799min
c. 動(dòng)力部件的選擇
由上述計(jì)算每根軸的輸出功率P=0.153kw，右側(cè)共9根輸出軸，且每一根軸都鉆Φ9直徑，所以總切削功率P切削=0.153×9=1.377kw。則多軸箱的功率： kw，其中η=0.8，所以 kw。
因電機(jī)輸出經(jīng)動(dòng)力箱時(shí)還有功率損耗，所以選擇功率為2.2kw的電機(jī)，其型號(hào)為：Y100L1-4,由參考文獻(xiàn)[9]表5-39選取1TD32-I型動(dòng)力箱，動(dòng)力箱的主軸轉(zhuǎn)速715r/min 。
d. 確定主軸類型，尺寸，外伸長(zhǎng)度
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?yàn)橥屏S承設(shè)置在前端，能承受單方向的軸向力，適用于鉆孔主軸。
在右側(cè)面，主軸用于鉆孔，因此選用滾珠軸承主軸。又因?yàn)楦?dòng)卡頭與刀具剛性連接，所以該主軸屬于長(zhǎng)主軸。所以主軸均為滾珠軸承長(zhǎng)主軸。
根據(jù)主軸轉(zhuǎn)矩T=3.18 N·m，由參考文獻(xiàn)[9]表3-4可知
(2-9)
其中B= 7.3，則計(jì)算出d=17.335mm，選取d=20mm。
由參考文獻(xiàn)[9]表3-6查得主軸直徑d=20mm， D/d1=30/20 mm, 主軸外伸尺寸L=115mm,接桿莫氏圓錐號(hào)1，2。
e. 導(dǎo)向裝置的選擇
組合機(jī)床鉆孔時(shí)，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導(dǎo)向裝置來(lái)保證的。導(dǎo)向裝置的作用是：保證刀具相對(duì)工件的正確位置；保證刀具相互間的正確位置；提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。
固定式導(dǎo)套：刀具或刀桿本身在導(dǎo)套內(nèi)既有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)又有相對(duì)移動(dòng)，由于這部分表面潤(rùn)滑困難；工作時(shí)有粉塵侵入，當(dāng)?shù)稐U相對(duì)導(dǎo)套的線速度超過(guò)20m/min時(shí)就會(huì)有研著的危險(xiǎn)，因此選用導(dǎo)套前計(jì)算一下導(dǎo)套與刀具的線速度。由上述內(nèi)容知導(dǎo)套與刀具的線速度vc=13.282m/min<20m/min,所以該導(dǎo)套選用通用短導(dǎo)套
由參考文獻(xiàn)[9]表8-4查得導(dǎo)套的具體數(shù)值如下：
D=15mm，D1=22mm，D2=26mm，D3=M6，L取16mm，（短型導(dǎo)套）l=8mm,l1=3mm，l3=12mm， e=18.5mm
f. 連桿的選擇
在鉆、擴(kuò)、鉸孔及倒角等加工小孔時(shí)，通常都采用接桿（剛性接桿）。因?yàn)橹鬏S箱各主軸的外伸長(zhǎng)度和刀具均為定值，為保證主軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置，須采用軸向可調(diào)整的接桿來(lái)協(xié)調(diào)各軸的軸向長(zhǎng)度，以滿足同時(shí)加工完成孔的要求。
為了獲得終了時(shí)多軸箱前端面到工件端面之間所需要的最小距離，應(yīng)盡量減少接桿的長(zhǎng)度。
因?yàn)?-Φ9孔的鉆削面是同一面且主軸內(nèi)徑是20mm,由參考文獻(xiàn)[9]表8-1選取A型可調(diào)接桿 d=16mm，d1=Tr16×1.5 mm， d2=9mm， L=85mm， l4=110～135mm。
g. 動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定
切入長(zhǎng)度一般為5-10mm， 取L1=7mm，切出長(zhǎng)度由參考文獻(xiàn)[9]表3-7公式 （2-10）
通過(guò)計(jì)算L2=8mm，加工時(shí)加工部位長(zhǎng)度L(多軸加工時(shí)按最長(zhǎng)孔算)L=78mm.由公式
（2-11）
求出L工=93mm。
為排屑要求必須鉆口套與工件之間保留一點(diǎn)的距離，根據(jù)麻花鉆直徑Φ9，由參考文獻(xiàn)[9]表3-4得導(dǎo)套口至工件尺寸l2=(1+1.5d)(參考鉆鋼) 取l2=10mm，又根據(jù)鉆套用導(dǎo)套的長(zhǎng)度確定鉆模架的厚度為16mm。附帶得出底面定位元件的厚度l4=38mm。
快退長(zhǎng)度的確定:一般在固定式夾具鉆孔或擴(kuò)孔的機(jī)床上動(dòng)力頭快速退回的行程只要把所有的刀具都退回至導(dǎo)套內(nèi),不影響工件裝卸即可。
快退距離 L快退=l2+L工-L1=10+93-7=96mm
快進(jìn)距離 L快進(jìn)=l2-L1=10-7=3mm
因快進(jìn)距離太短，故將快進(jìn)距離改為工進(jìn)，則工進(jìn)距離L工=93+3=96 mm。
選擇刀具：根據(jù)鉆口套至工進(jìn)行程末端的距離L快退=96mm，及鉆口套長(zhǎng)度L套=8+3+16=27mm,由參考文獻(xiàn)[5]表3-1查得選擇：矩形柄麻花鉆GB1435-78Φ9×250mm(切削長(zhǎng)度部分145mm)。
h. 滑臺(tái)及底座的選擇
由于液壓驅(qū)動(dòng)，零件損失小，使用壽命長(zhǎng)，所以選擇液壓滑臺(tái)。已知工進(jìn)Vf=61.1mm/min,單根主軸的切削力F單=1144.5 N，則9根軸總的切削力F切削=9F單=1144.5×9=10300.5N，又因?yàn)镮TD32-Ⅰ型動(dòng)力箱滑鞍長(zhǎng)度L=630mm，由參考文獻(xiàn)[9]表5-1選擇1HY32-Ⅰ型滑臺(tái)及配套的側(cè)底座選擇ICC321
i. 多軸箱輪廓尺寸的設(shè)計(jì)
確定機(jī)床的裝料高度，新頒國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)裝料高度為1060mm，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)常在850～1060mm之間選取，選取裝料高度為950mm。
多軸箱的寬度與高度的大小與被加工零件的加工部位有關(guān)，可按下列關(guān)系式確定：
B=b+2b1 （2-12）
H=h+h1+b1 （2-13）
b-工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)兩孔距離，b=340mm。
b1-最邊緣主軸中心距箱體外壁的距離，推薦b1≥70～100mm，取b1=100。
h-工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，h=277mm。
h1-最低主軸高度。
因?yàn)榛_(tái)與底座的型號(hào)都已經(jīng)選擇，所以側(cè)底座的高度為已知值650mm，
滑臺(tái)滑座總高280mm；滑座與側(cè)底座的調(diào)整墊厚度一般取5mm，多軸箱底與滑臺(tái)滑座臺(tái)面間的間隙取0.5mm。
故h1=11+950-(0.5+5+280+560)=115.5mm，通常推薦h1〉85～140mm，所以h1=115.5mm符合通常推薦值。
所以 B=b+2b1=340+2×100=540mm，
H=h+h1+b1=277+115.5+100=492.5mm
由此數(shù)據(jù)查參考文獻(xiàn)[15]表8.22選取多軸箱尺寸B×H=630mm×500mm, 臺(tái)面寬度為320mm。
2.3.3 左側(cè)面鉆6-Φ5
a. 切削用量的選擇
根據(jù)參考文獻(xiàn)[9]查表6-11高速鋼鉆頭切削用量，加工材料鑄鐵，孔徑d=1～6mm，切削速度10～18m/min，進(jìn)給量f=0.05～0.1mm/r。取切削速度vc=16m/min，進(jìn)給量f=0.08mm/r，主軸的轉(zhuǎn)速、實(shí)際切削速度、工進(jìn)速度、工進(jìn)時(shí)間分別由公式（2-1）、（2-2）、（2-3）、（2-4）求得
轉(zhuǎn)速 r/min， 將其圓整為1100r/min。
實(shí)際切削速度 m/min
工進(jìn)速度 mm/min
工進(jìn)時(shí)間 其中h為6-Φ5的深度。
b. 切削功率，切削力，轉(zhuǎn)矩以及刀具耐用度的選擇
刀具的切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率及刀具耐用度分別由公式(2-5)、(2-6)、(2-7)、(2-8)求得
切削力 N
切削轉(zhuǎn)矩 N·m
切削功率 kw
刀具耐用度 c. 動(dòng)力部件的選擇
由上述計(jì)算每根軸的輸出功率P=0.0797kw，左側(cè)共6根輸出軸，且每一根軸都鉆Φ5直徑，所以總切削功率P切削=0.0797×6=0.598kw。則多軸箱的功率： kw，其中η=0.8， 所以 kw
因電機(jī)輸出經(jīng)動(dòng)力箱時(shí)還有功率損耗，所以選擇功率為1.5kw的電機(jī)，其型號(hào)為：Y100L-6，由參考文獻(xiàn)[9]表5-39選取1TD25-IA型動(dòng)力箱，動(dòng)力箱的主軸轉(zhuǎn)速為520r/min 。
d. 確定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度
根據(jù)主軸轉(zhuǎn)矩T=0.70593 N·m，由公式(2-9)求出滿足條件的最小直徑
mm （B= 7.3）
選取d=15mm， 由參考文獻(xiàn)[9]表3-6查得主軸直徑=15mm，D/d1=25/16mm,主軸外伸尺寸L=85mm,接桿莫氏圓錐號(hào)1。
e. 導(dǎo)向裝置的選擇
查參考文獻(xiàn)[9]表8-4 選用通用短型導(dǎo)套，具體參數(shù)的數(shù)值：D=10mm, D1=15mm, D2=18mm, D3=M6,L取12mm，l=8mm，l1=3mm，l3=12mm，e=14.5mm選用通用導(dǎo)套。
f. 連桿的選擇
為了獲得終了時(shí)多軸箱前端面到工件端面之間所需要的最小距離，應(yīng)盡量減少接桿的長(zhǎng)度。因?yàn)?-Φ5孔的鉆削面是同一面且主軸內(nèi)徑是15mm,查參考文獻(xiàn)[9]表8-1 選取A型可調(diào)接桿 d=10mm，d1=Tr10×1.5mm, d2=6mm, L=62mm, l4=72～82mm。
g. 動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定
切入長(zhǎng)度一般為5-10mm， 取L1=8mm；因?yàn)樵?-Φ5孔為盲孔，所以刀具沒(méi)有切出長(zhǎng)度，所以切出長(zhǎng)度L2=0mm。
加工時(shí)加工部位長(zhǎng)度L(多軸加工時(shí)按最長(zhǎng)孔計(jì)算)L=16mm，由公式（2-11）求出L工=24mm
為排屑要求必須鉆口套與工件之間保留一點(diǎn)的距離，根據(jù)麻花鉆直徑Φ5，由參考文獻(xiàn)[9]表3-4知導(dǎo)套口至工件尺寸l2=(1+1.5d)及綜合考慮裝卸工件的空間要求取l2=50mm，又根據(jù)鉆套用導(dǎo)套的長(zhǎng)度確定鉆模架的厚度為12mm。
快退長(zhǎng)度的確定:一般在固定式夾具鉆孔或擴(kuò)孔的機(jī)床上動(dòng)力頭快速退回的行程只要把所有的刀具都退回至導(dǎo)套內(nèi),不影響工件裝卸即可。
快退距離 L快退=l2+L工-L1=50+24-8=66mm
快進(jìn)距離 L快進(jìn)=l2-L1=50-8=42mm
h. 滑臺(tái)及底座的選擇
已知工進(jìn)vf=88mm/min, 單根主軸的切削力F單=430.879 N，則6根軸總的切削力F切削=6F單=6×430.879=2585.274N，又因?yàn)?TD25-IA型動(dòng)力箱滑鞍長(zhǎng)度L=500mm,由參考文獻(xiàn)[9]表5-1選擇1HY25-Ⅱ型滑臺(tái)及它的側(cè)底座選擇ICC251,其相應(yīng)的數(shù)值查表5-3可得：臺(tái)面寬度250mm，臺(tái)面長(zhǎng)度500mm，行程400mm， 最大進(jìn)給力8000N，工進(jìn)速度32～800mm/min，快速移動(dòng)速度12m/min。
i. 多軸箱輪廓尺寸的設(shè)計(jì)
多軸箱的寬度與高度的大小與被加工零件的加工部位有關(guān)，計(jì)算方法同確定右側(cè)鉆九孔的主軸箱輪廓的方法一致，取b1=100mm,工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離h=209mm。裝料高度取950mm，工件最低孔距定位基準(zhǔn)面的距離為11mm，
因?yàn)榛_(tái)與底座的型號(hào)都已經(jīng)選擇，所以側(cè)底座的高度為已知值：650mm，
滑臺(tái)滑座總高：280mm；滑座與側(cè)底座的調(diào)整墊厚度一般取5mm，多軸箱底與滑臺(tái)滑座臺(tái)面間的間隙取0.5mm。
故h1=11+950-(0.5+5+280+560)=115.5mm，通常推薦h1〉85～140mm，所以h1=115.5mm符合通常推薦值。
所以 B=b+2b1=264.2+2×100=464.2mm，
H=h+h1+b1=209+115.5+100=424.5mm。
由此數(shù)據(jù)查參考文獻(xiàn)[15]表8.22選取多軸箱尺寸B×H=500mm×500mm,, 臺(tái)面寬度為320mm。
2.3.4 后側(cè)鏜Φ45H8孔至Φ43.5，倒孔角Φ46.6
a. 切削用量的選擇
由參考文獻(xiàn)[9]表6-15 查得用高速綱刀具粗鏜鑄鐵的切削用量：v=20～25m/min，f轉(zhuǎn)=0.25～0.8mm/r,則選取v=20mm/min, f轉(zhuǎn)=0.4mm/min, 由此由公式(2-1)求出鏜刀的轉(zhuǎn)速：n=146.35 r/min，圓整為n=150r/min,則實(shí)際切削速度vc由公式(2-2)求得vc=20.5m/min，工進(jìn)速度vf=nf=150×0.4=60mm/min
b. 切削力，切削轉(zhuǎn)矩，切削功率及刀具耐用度的計(jì)算
刀具的切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率及刀具耐用度分別由以下公式求出
Fz=51.4apf0.75HB0.55 (2-14)
Fx=0.51ap1.2f0.65HB1.1 (2-15)
T=25.7Dapf0.75HB0.55 (2-16)
(2-17)
Fz =51.4×1×0.40.75×2140.55=494.58 N
Fx=0.51×11.2×0.40.65×2141.1=102.89 N
T=25.7×43.5×0.40.75×2140.55=10757 N·mm
kw
c. 確定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度
滾錐軸承主軸：前后支承均為圓錐滾子軸承。這種軸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。因此選用滾錐軸承主軸。
由公式(2-9)求出滿足條件的最小直徑mm
再由參考文獻(xiàn)[9]表3-6查取d=25mm,D/d1=40/28mm，主軸的外伸尺寸為75mm
d. 確定鏜桿直徑
由鏜孔直徑為Φ43.5mm，參考參考文獻(xiàn)[5]表2.5-4選取鏜桿的直徑為Φ35mm,鏜刀方截面直徑為10×10
e. 浮動(dòng)卡頭的選擇
根據(jù)軸外徑Φ40mm，內(nèi)徑Φ28mm，由參考文獻(xiàn)[9]圖8-2選擇浮動(dòng)卡頭D×p=Tr28×3，根據(jù)鏜孔形式為單導(dǎo)向懸臂孔，采用較為普遍的內(nèi)滾式單導(dǎo)向懸臂鏜孔，根據(jù)卡頭內(nèi)徑尺寸d=Φ22mm及鏜孔直徑為Φ43.5mm，及倒角直徑Φ46.6mm確定滑套的徑向尺寸d1=Φ53mm
f. 導(dǎo)向裝置的選擇
由參考文獻(xiàn)[9]表3-4查得導(dǎo)套的總長(zhǎng)度：l1=106～159mm，導(dǎo)套口至工件的距離20～50mm，取導(dǎo)套的長(zhǎng)為150mm，選取導(dǎo)套口至工件的距離為50mm
g. 工作循環(huán)及行程的確定
由于該動(dòng)力箱只加工Φ45H8及倒角，故行程主要由鏜孔Φ45H8至Φ43.5決定工作進(jìn)給長(zhǎng)度，切入長(zhǎng)度一般為5-10mm，取L1=8mm，L2=5-10mm,取L2=8mm,切出長(zhǎng)度由參考文獻(xiàn)[9]表3-7查得，加工長(zhǎng)度L根據(jù)零件圖可知Φ45H8孔深13mm，算出工作進(jìn)給L工=8+13+8=29 mm
快退長(zhǎng)度的確定：一般選固定式夾具或鉆孔或擴(kuò)孔機(jī)床上，動(dòng)力頭快速退回行程只要將所有的刀具都退回至導(dǎo)套內(nèi)，不影響工件裝卸即可，故快退尺寸由以下尺寸鏈可知
圖2-1 快進(jìn)、快退尺寸鏈圖
l快退=50+13+8=71mm, l快進(jìn)=50-8=42mm
h. 動(dòng)力部件的選擇
由上文算出鏜削Φ43.5mm孔的輸出功率P切削=0.166kw,設(shè)多軸箱的傳遞效率η=0.85，則動(dòng)力頭輸入多軸箱的功率P多=kw
根據(jù)多軸箱功率P多=0.195kw，由參考文獻(xiàn)[9]表5-38，選用1TD25-IA型動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)（n馬達(dá)=520r/min,電機(jī)選Y100L-6型，功率為1.5kw）
已知工進(jìn)Vf=60mm/min,進(jìn)給力Fz=494.58N,又因1TD25-IA型動(dòng)力箱的滑鞍長(zhǎng)L=320mm, ，由參考文獻(xiàn)[9]表5-1選擇1HY25型滑臺(tái)及配套后底座1CC251。
i. 多軸箱輪廓尺寸的設(shè)計(jì)
多軸箱的寬度和高度的確定方法同右側(cè)鉆九個(gè)孔的確定方法，由于后側(cè)鏜只有一個(gè)孔所以b=0mm，h=0，推薦b1≥70～100mm，取b1=100。
臥式組和機(jī)床上的多軸箱最低主軸高度h1等于工件最低孔距工件定位基準(zhǔn)面的尺寸與機(jī)床裝料高度之和與側(cè)底座高度、滑座與側(cè)底座間的調(diào)整墊厚度（一般取5mm）、滑臺(tái)滑座總高、多軸箱底與滑臺(tái)滑座臺(tái)面間的間隙（取0.5mm）之和的差值。分析零件圖知工件最低距定位基準(zhǔn)面的距離為68mm，選取裝料高度為950mm，因?yàn)榛_(tái)與底座的型號(hào)都已經(jīng)選擇，所以側(cè)底座的高度為已知值：560mm，
滑臺(tái)滑座總高：280mm；滑座與側(cè)底座的調(diào)整墊厚度一般取5mm，多軸箱底與滑臺(tái)滑座臺(tái)面間的間隙取0.5mm。
故h1=68+950-(0.5+5+280+560)=202.5mm
所以 B=b+2b1=0+2×100=200mm
H=h+h1+b1=0+202.5+100=302.5mm
由此數(shù)據(jù)查參考文獻(xiàn)[15]表8.22選取多軸箱尺寸B×H=400mm×320mm,, 臺(tái)面寬度為320mm。
2.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡
生產(chǎn)率計(jì)算卡是用以反映機(jī)床的加工過(guò)程、完成每一個(gè)動(dòng)作所需的時(shí)間、切削用量、機(jī)床生產(chǎn)率及機(jī)床負(fù)荷率等，計(jì)算公式參照參考文獻(xiàn)[9]P51-P52。
a. 理想生產(chǎn)率
理想生產(chǎn)率(單位為件/h)是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A(包括備品及廢品率在內(nèi))所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。它與全年工時(shí)總數(shù)有關(guān)，一般情況下，單班制取2350h，兩班制取4700h。則
（2-18）
由公式（2-3）得：
b. 實(shí)際生產(chǎn)率
實(shí)際生產(chǎn)率是指所設(shè)計(jì)的機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。即公式
（2-19）
式中，—生產(chǎn)一個(gè)零件所需時(shí)間（min）。
（2-20）
式中 、——分別為刀具第Ⅰ，第Ⅱ工作進(jìn)給長(zhǎng)度，單位為mm；
、——分別為刀具第Ⅰ，第Ⅱ工作進(jìn)給速度，單位為mm/min；
——當(dāng)加工沉孔、止口、锪窩、光整表面時(shí)，滑臺(tái)在死擋鐵上的停留時(shí)間，通常指刀具在加工終了時(shí)無(wú)進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)5～10轉(zhuǎn)所需的時(shí)間，單位為min
——分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退行程長(zhǎng)度，單位為mm；
——?jiǎng)恿Σ考焖傩谐趟俣取Ｓ脵C(jī)械動(dòng)力部件時(shí)取5～6m/min；用液壓動(dòng)力部件時(shí)取3～10m/min；
——直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時(shí)間，一般取0.1min；
——工件裝、卸時(shí)間，它取決于裝卸自動(dòng)化程度、工件重量大小裝卸是否方便及工人的熟練程度等。通常取0.5～1.5min。
所以：
則
c. 機(jī)床負(fù)荷率
機(jī)床負(fù)荷率為理性鄉(xiāng)生產(chǎn)率與實(shí)際生產(chǎn)率之比。由參考文獻(xiàn)[9]公式
（2-21）
則
3 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)（右主軸箱）
多軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件。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、切削用量和主軸類型設(shè)計(jì)的傳遞個(gè)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)、較、鏜等加工工序。
多軸箱一般具有多根主軸同時(shí)對(duì)一列孔系進(jìn)行加工。但也有單軸的，用于鏜孔居多，此次本設(shè)計(jì)的后側(cè)鏜就是屬于此類型。
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。計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)多軸箱，由人工輸入原始數(shù)據(jù)，按事先編制好的程序，通過(guò)人機(jī)交互方式，可迅速、準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)，繪制多軸箱總圖、零件圖和箱體補(bǔ)充加工圖，打印出軸孔坐標(biāo)及組件明細(xì)表。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)、軸頸及模數(shù)；擬訂傳動(dòng)系統(tǒng)；計(jì)算主軸、傳動(dòng)軸，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。在此用一般設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)多軸箱。
3.1繪制右主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖
主軸箱的設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”整理編繪出來(lái)的，其內(nèi)容包括主軸箱設(shè)計(jì)的原始要求和已知條件。
在編制此圖時(shí)從“三圖一卡”中已知：
a. 主軸箱輪廓尺寸630×500；
b. 工件輪廓尺寸及各孔的位置尺寸；
c. 工件和主軸箱相對(duì)位置尺寸。
根據(jù)以上依據(jù)編制出的主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖如下圖所示：
圖3-1組合機(jī)床設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖
注：1.被加工零件編號(hào)及名稱：ZH1105W柴油機(jī)齒輪室蓋。材料及硬度：灰鑄鐵；160-250HBS
2.主軸外伸尺寸及切削用量：（表3-1）
表3-1主軸外伸尺寸及切削用量
軸號(hào)
主軸外伸尺寸（mm）
切削用量
備注
D/d
L
工序內(nèi)容
n(r/min)
v(m/min)
f(mm/r)
1-9
32/20
115
鉆￠9
470
13.28
0.13
3.動(dòng)力部件1TD32I，1HY32IA，N主=2.2KW,n=1430T/min。
3.2 主軸、齒輪的確定及動(dòng)力計(jì)算
3.2.1 主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定
主軸結(jié)構(gòu)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。如鉆孔是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。因本主軸箱的主軸都是用來(lái)鉆孔，所以采用滾珠軸承主軸。
主軸直徑在繪制“三圖一卡”時(shí)都已經(jīng)確定好了。（d=20mm）
齒輪模數(shù)m一般采用類比法確定，多軸箱中齒輪常用的模數(shù)有2、2.5、3、3.5、4等幾種。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用類比法從通用系列中選取各齒輪模數(shù)。為便于生產(chǎn)同一多軸箱中的模數(shù)規(guī)格最好不要多于兩種。
3.2.2 主軸箱的動(dòng)力計(jì)算
因所有主軸均用于鉆孔，所以均選用滾珠軸承主軸，主軸箱所需動(dòng)力見(jiàn)機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，此處不在贅述。
3.3主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.3.1 驅(qū)動(dòng)軸、主軸的坐標(biāo)計(jì)算
根據(jù)主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖3-1，計(jì)算驅(qū)動(dòng)軸、主軸的坐標(biāo)尺寸，如表2-2所示：
表3-2 驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)值
坐標(biāo)
銷O1
驅(qū)動(dòng)軸O
主軸1
主軸2
主軸3
主軸4
X
0.000
265.000
435.000
343.000
223.000
95.000
Y
0.000
95.000
125.500
82.500
82.500
82.500
坐標(biāo)
主軸5
主軸6
主軸7
主軸8
主軸9
X
95.000
209.000
315.000
435.000
435.000
Y
207.500
253.500
357.500
357.500
219.500
3.3.2 擬訂主軸箱傳動(dòng)路線
在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí),要盡可能用較少的傳動(dòng)件，使數(shù)量較多的主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，因此在設(shè)計(jì)時(shí)單一的計(jì)算或作圖的方法是難以達(dá)到要求的，現(xiàn)在一般采用“計(jì)算、作圖和試湊” 相結(jié)合的辦法來(lái)設(shè)計(jì)。
該零件上的被加工孔的位置分布是多種多樣的，但可將其歸納為：同心圓分布、直線分布和任意分布三種類型。
根據(jù)需加工孔的位置情況設(shè)計(jì)主軸箱的傳動(dòng)路線敘述如下：
將主軸1和2視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸10；同樣將主軸3和4視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸11；同樣將主軸5和6視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸12；將主軸7、8、9視為一組同心圓主軸，在它們圓心（即三主軸軸心組成的三角形的外接圓圓心）處設(shè)中心傳動(dòng)軸13；油泵軸由傳動(dòng)軸13帶動(dòng)；將中間傳動(dòng)軸11、12視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸14；將中間傳動(dòng)軸10、13視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸15；將中間傳動(dòng)軸14、15視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動(dòng)軸16（按理論上講軸16設(shè)在軸14和16的中心連線的垂直平分線上，但考慮到傳動(dòng)比和變位齒輪的問(wèn)題，因此軸16的位置有所調(diào)整）。
為直觀起見(jiàn)將傳動(dòng)路線用樹(shù)形圖表達(dá)出，如下圖所示：
圖3-2 九孔鉆削多軸箱傳動(dòng)樹(shù)形圖
3.3.3 確定傳動(dòng)軸位置和齒輪齒數(shù)
本主軸箱內(nèi)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是按“計(jì)算、作圖和試湊”的一般方法來(lái)確定齒輪齒數(shù)、中間傳動(dòng)軸的位置和轉(zhuǎn)速，在設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)反復(fù)試湊及畫圖，才最后確定了齒輪的齒數(shù)和中間軸的位置。為滿足齒輪的嚙合關(guān)系，有些齒輪采用了變位齒輪來(lái)保證中心距的要求。
a. 求各主軸及驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速求驅(qū)動(dòng)軸到各主軸之間的傳動(dòng)比
主 軸: n1-9=470r/min
驅(qū)動(dòng)軸: nO=715r/min
因各主軸的轉(zhuǎn)速相同所以各主軸的總傳動(dòng)比相同:iO-1,2…9=
b. 傳動(dòng)軸位置、各軸之間的傳動(dòng)比、及嚙合齒輪齒數(shù)的確定
1.確定傳動(dòng)軸10的位置及其與主軸1，2間的齒輪副齒數(shù)
傳動(dòng)軸10設(shè)在軸1、2中心；連線的垂直平分線上，取傳動(dòng)軸10與主軸1之間的傳動(dòng)比i10-1=0.7；主軸1上的齒輪齒數(shù)z1=29；(設(shè)在第Ⅰ排)，齒輪模數(shù)m=2。
由i10-1=求出z10=41.42 取z10=41(設(shè)在第Ⅰ排),實(shí)際傳動(dòng)比i10-1=0.707；
則兩軸的中心距 A10-1=mm
傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速 n10=n1i10-1=4700.707=332.29r/min
因軸設(shè)在兩軸的中心連線的垂直平分線上,所以軸10與軸2的中心距等于軸10主軸1的中心距A10-1,求得z2=29(設(shè)在第Ⅰ排)。i10-2= i10-1=0.707
2.確定傳動(dòng)軸11的位置及其與主軸3，4間的齒輪副齒數(shù)
傳動(dòng)軸11設(shè)在軸3、4中心連線的垂直平分線上，取傳動(dòng)軸11與主軸3之間的傳動(dòng)比i11-3=0.75；主軸3上的齒輪齒數(shù)z3=30；(設(shè)在第Ⅰ排)，齒輪模數(shù)m=2。
由i11-3=求出z11=40 (設(shè)在第Ⅰ排)
則兩軸的中心距A11-3=mm
因軸設(shè)在兩軸的中心連線的垂直平分線上,所以軸11與軸4的中心距等于軸11主軸3的中心距A11-3,求得z4=30(設(shè)在第Ⅰ排)。i11-4= i11-3=0.75
3.確定傳動(dòng)軸12的位置及其與主軸5，6間的齒輪副齒數(shù)
傳動(dòng)軸12設(shè)在軸5、6中心連線的垂直平分線上，取傳動(dòng)軸12與主軸5之間的傳動(dòng)比i12-5=0.75；主軸5上的齒輪齒數(shù)z5=30；(設(shè)在第Ⅰ排)，齒輪模數(shù)m=2。
由i12-5=求出z12=40 (設(shè)在第Ⅰ排),實(shí)際傳動(dòng)比i12-5=0.75；
則兩軸的中心距A12-5=mm
因軸設(shè)在兩軸的中心連線的垂直平分線上,所以軸12與軸6的中心距等于軸12主軸5的中心距A12-5,求得z6=30(設(shè)在第Ⅰ排)。i12-6= i12-5=0.75
4.確定傳動(dòng)軸13的位置及其與主軸7，8，9間的齒輪副齒數(shù)
傳動(dòng)軸13的位置設(shè)在主軸7、8、9同心圓圓心上，可通過(guò)作圖初定。
若取m=2，z7=41(設(shè)在第Ⅳ排)，測(cè)量出A13-7=91mm
由A13-7=mm求得=50(設(shè)在第Ⅳ排)，
則傳動(dòng)軸13與主軸7之間的傳動(dòng)比：i13-7=
傳動(dòng)軸13的轉(zhuǎn)速：n13=n7i13-7=4700.82=385.4r/min
因主軸8，9和主軸7的轉(zhuǎn)速相同，所以i13-8= i13-9= i13-7=0.82，z8= z9 =z7=41(設(shè)在第Ⅳ排)。
5.確定中間傳動(dòng)軸14的位置及其與中間傳動(dòng)軸11，12間的齒輪副齒數(shù)
傳動(dòng)軸14設(shè)在軸11、12中心連線的垂直平分線上，取傳動(dòng)軸14與主軸11之間的傳動(dòng)比i14-11=1.25；齒輪模數(shù)m=2；
設(shè)計(jì)主軸箱主要考慮齒輪排布是否干涉問(wèn)題，在此考慮的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)時(shí)將傳動(dòng)軸11與傳動(dòng)軸14相嚙合的一對(duì)齒輪排布在第一排，又因?yàn)樯衔囊呀?jīng)將傳動(dòng)軸11與主軸4相嚙合的一對(duì)齒輪排布在第一排，所以傳動(dòng)軸11與傳動(dòng)軸14相嚙合的軸11上的齒輪齒數(shù)z11=40；(設(shè)在第Ⅰ排)
由i14-11=求出z14=32 (設(shè)在第Ⅰ排),實(shí)際傳動(dòng)比i14-11=1.25；
則兩軸的中心距A14-11=mm
因軸設(shè)在兩軸的中心連線的垂直平分線上,所以軸14與軸12的中心距等于軸14主軸1的中心距A14-11,求得z12=40(設(shè)在第Ⅰ排)。i14-12= i14-11=1.25
6.確定中間傳動(dòng)軸15的位置及其與中間傳動(dòng)軸10，13間的齒輪副齒數(shù)
傳動(dòng)軸15設(shè)在軸10、13中心連線的垂直平分線上，取傳動(dòng)軸15與主軸13之間的傳動(dòng)比i15-13=1.67；齒輪模數(shù)m=2；傳動(dòng)軸13上的齒輪的齒數(shù)z13=50
由i15-13=求出z15=29.94,選取z15=30(設(shè)在第Ⅰ排),實(shí)際傳動(dòng)比i15-13=1.67；
則兩軸的中心距: A15-13=mm
傳動(dòng)軸15的轉(zhuǎn)速: n15=n13i15-13=385.41.67=643.618r/min
因軸設(shè)在兩軸的中心連線的垂直平分線上，所以軸15與軸10的中心距等于軸15軸13的中心距A15-13，即A15-10=80mm ,又因?yàn)閭鲃?dòng)軸10，15的轉(zhuǎn)速n10,n15由上文算出,因此可得到傳動(dòng)軸15與10之間的傳動(dòng)比：i15-10=
由公式A15-10=和i15-10=聯(lián)合計(jì)算出z10=53 z15=27 (設(shè)在第Ⅱ排)
實(shí)際傳動(dòng)比i15-10===1.96
7.確定合攏軸16的位置及其與中間傳動(dòng)軸14，15間的齒輪副齒數(shù)
合攏軸16按原則上講其應(yīng)在傳動(dòng)軸14，15的中心連線的垂直平分線上，但考慮到齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比和齒輪排布的排數(shù)，合攏軸16的位置不在傳動(dòng)軸14，15的中心連線的垂直平分線上。
取驅(qū)動(dòng)軸O與合攏軸的傳動(dòng)比：iO-16=1.5,則由總傳動(dòng)比i總=1.52求得i16-14=1.08，i16-15=0.74，選取驅(qū)動(dòng)軸上的齒輪齒數(shù)zO=24,模數(shù)m=3 則軸16上的齒輪齒數(shù)z16，軸16的轉(zhuǎn)速n16及中心距AO-16分別計(jì)算得到：
z16=zOiO-16=241.5=36 n16=r/min
AO-16=mm
求軸14與16相嚙合齒輪的齒數(shù)及中心距：
取模數(shù)m=2，設(shè)計(jì)時(shí)將軸14與16相嚙合齒輪排布在第一排，因?yàn)檩S14上的第一排已有齒輪，因此軸14與16相嚙合齒輪的14軸的齒數(shù)為以知的，即z14=32,z16=,選取z16=30，實(shí)際傳動(dòng)比i16-14=1.07
中心距A16-14=mm
因?yàn)閭鲃?dòng)軸16與驅(qū)動(dòng)軸O，中間傳動(dòng)軸14之間的距離已經(jīng)確定，因此可通過(guò)作圖確定傳動(dòng)軸16的位置。
求軸15與16相嚙合齒輪的齒數(shù)：
因?yàn)檩S15與16之間的傳動(dòng)比已經(jīng)確定，又因?yàn)檩S16的位置確定，所以軸16與軸15之間的距離也可確定，由傳動(dòng)樹(shù)形圖測(cè)量出軸15與16的中心距：A16-15=72
由公式:i16-15=和A16-15= 聯(lián)合求得:z15=31,z16=41(設(shè)在第Ⅲ排)
8.確定油泵軸17的位置及其與中間傳動(dòng)軸13間的齒輪副齒數(shù)
油泵軸由傳動(dòng)軸13帶動(dòng)，將其安放在與傳動(dòng)軸同一水平線上，取油泵軸與傳動(dòng)軸13相嚙合的一對(duì)齒輪傳動(dòng)比：i13-17=0.7,因?yàn)閦13=50,由i13-17=計(jì)算出z17=35(設(shè)在第Ⅰ排),由A13-17=計(jì)算出中心距A13-17=85mm
c. 驗(yàn)算各主軸轉(zhuǎn)速
n1=n2=r/min
n3=n4=n5=n6=r/min
n7=n8=n9=r/min
轉(zhuǎn)速相對(duì)損失在5%之內(nèi),符合設(shè)計(jì)要求。
d. 葉片泵的設(shè)置
由于葉片泵使用可靠，所以該主軸箱決定采用葉片泵進(jìn)行潤(rùn)滑。油泵打出的油經(jīng)分油器分向各個(gè)需潤(rùn)滑的部位，主軸箱體前后壁之間的齒輪用油盤潤(rùn)滑，箱體和后蓋以及前蓋的齒輪用油管潤(rùn)滑。該葉片潤(rùn)滑泵安裝在箱體的前表壁上，采用油泵傳動(dòng)軸帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的傳動(dòng)方式，計(jì)算出：
n泵=r/min , n泵z在400-800r/min范圍內(nèi)，滿足要求。
3.4 多軸箱坐標(biāo)計(jì)算、繪制坐標(biāo)檢查圖
坐標(biāo)計(jì)算就是根據(jù)以知的驅(qū)動(dòng)軸和主軸的位置及傳動(dòng)關(guān)系，精確計(jì)算各中間傳動(dòng)軸的坐標(biāo)。其目的是為多軸箱箱體零件補(bǔ)充加工圖提供孔的坐標(biāo)尺寸，并用于繪制坐標(biāo)檢查圖來(lái)檢查齒輪排列、結(jié)構(gòu)布置是否正確合理。
3.4.1 選擇加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系XOY,計(jì)算主軸、驅(qū)動(dòng)軸坐標(biāo)
加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系在前文已經(jīng)選擇好了（請(qǐng)見(jiàn)圖3-1），驅(qū)動(dòng)軸及主軸的坐標(biāo)在3.3.1這一節(jié)也計(jì)算好了（請(qǐng)見(jiàn)表3-2）
3.4.2 計(jì)算傳動(dòng)軸的坐標(biāo)
圖3-3坐標(biāo)計(jì)算圖
o
j
i
a. 傳動(dòng)軸12的坐標(biāo)計(jì)算：
為便于計(jì)算，選取小坐標(biāo)系ioj(圖3-3)已知軸5和6的坐標(biāo)：5（95，207.5），6（209，253），計(jì)算出A=114,L=122.930，I=61.465，J=33.469
cosa=
tana= 算出x=13.505， Y=13.505+61.465=74.97
cosa= 算出A1=69.534，
所以還原到坐標(biāo)系XOY中軸12的橫坐標(biāo)為:95+69.534=164.534。
cosa= 算出K=36.104
m=(A-A1)tana=44.476tana=17.945, A2=m+k=54.063
所以還原到坐標(biāo)系XOY中軸12的縱坐標(biāo)為：253.5-54.063=199.437，即軸12坐標(biāo) (164.534,199.437)
b. 傳動(dòng)軸11的坐標(biāo)計(jì)算：
已知軸3和4的坐標(biāo)：3（223，82.5），4（95，82.5）
因?yàn)檩S11在主軸3和4 中心連線的垂直平分線上，且主軸3和4 在同一水平線上，所以傳動(dòng)軸11的橫坐標(biāo)為：95+0.5（223-95）=159，利用勾股定理求出軸11相對(duì)于主軸3和4中心連線的距離A=,所以傳動(dòng)軸11的縱坐標(biāo)為：82.5+28.355=110.854，即軸11的坐標(biāo)（159，110.855）
c. 傳動(dòng)軸14的坐標(biāo)計(jì)算：
為便于計(jì)算，選取小坐標(biāo)系ioj(圖3-4),已知軸12和11的坐標(biāo)：軸12（164.534，199.437），軸11（159，110.855）計(jì)算出
o
i
L=A11-12=
j
A=88.582
I=56.698
J=43.377
由cosa= 計(jì)算出X=56.808
tana= 計(jì)算出Y=3.542
cosa= 計(jì)算出A1=47.825
則軸14的縱坐標(biāo)為：199.437-47.825=151.611
圖3-4坐標(biāo)計(jì)算圖
由sina= 計(jì)算出m=2.546
A2=m+x=2.546+56.808=59.354
則傳動(dòng)軸14的橫坐標(biāo)為：59.354+159=218.354
即軸14的坐標(biāo)（218.354，151.611）
d. 傳動(dòng)軸13的坐標(biāo)計(jì)算：
圖3-5坐標(biāo)計(jì)算圖
已知主軸7和8的坐標(biāo)：7（315，357.5），8（435，357.5）,測(cè)量R=91,計(jì)算出L=120,則I=60,因R=91是通過(guò)手工測(cè)量出的值,不夠準(zhǔn)確,通過(guò)計(jì)算機(jī)作圖并測(cè)量出R=91.33,J=69，則軸13的橫坐標(biāo)為：315+60=375，縱坐標(biāo)為：357.5-69=289.083
即軸13的坐標(biāo)（375，288.5）
e. 傳動(dòng)軸10的坐標(biāo)計(jì)算：
為便于計(jì)算，選取小坐標(biāo)系ioj(圖3-6)，已知主軸1和2的坐標(biāo):1(435,125.5),2(343,82.5), R=70,計(jì)算出L=101.553，
圖3-6坐標(biāo)計(jì)算圖
o
i
j
A=92，I=50.776，J=48.185
由cosa= 求出 a=25o
tana= 計(jì)算出K=22.521
cosa= 計(jì)算出A1=66.403
所以還原到坐標(biāo)系XOY中傳動(dòng)軸的橫坐標(biāo)為：435-66.407=368.597
m= 計(jì)算出m=53.188, tana= 計(jì)算出B=11.964
所以還原到坐標(biāo)系XOY中傳動(dòng)軸10的縱坐標(biāo)為：82.5+11.964+53.188=147.652
i
o
R
j
即軸10的坐標(biāo)（368.597，147.652）
f. 動(dòng)軸15的坐標(biāo)計(jì)算：
為便于計(jì)算，選取小坐標(biāo)系ioj(圖3-7),已知軸10和13的坐標(biāo)：10（368.597，147.652），13（375，289.083），R=80,計(jì)算出： L=140.994，A=140.848，I=70.497，J=37.818
由cosa= 計(jì)算出m=37.857，
sina= 計(jì)算出k=1.719，cosa= 計(jì)算出A1=68.707
圖3-7坐標(biāo)計(jì)算圖
所以還原到坐標(biāo)系XOY中傳動(dòng)軸15的縱坐標(biāo)為：288.5-68.707=219.793
由tana= 計(jì)算出B=3.123,
所以還原到坐標(biāo)系XOY中傳動(dòng)軸15的橫坐標(biāo)為：375-37.857+3.123=334.020
即軸15的坐標(biāo)（334.020，219.793）
g. 傳動(dòng)軸16的坐標(biāo)計(jì)算：
已知傳動(dòng)軸14和驅(qū)動(dòng)軸O坐標(biāo)：14（218.354，151.611），O（265，95），傳動(dòng)軸16與軸14，驅(qū)動(dòng)軸O之間的中心距：A16-14=62,A16-O=90
設(shè)傳動(dòng)軸16的坐標(biāo)為（X,Y）
所以軸16的坐標(biāo)為（270.7111，184.819）
h. 油泵軸17的坐標(biāo)計(jì)算：
油泵軸與傳動(dòng)軸13在同一水平線內(nèi)，所以其兩的縱坐標(biāo)相同，其兩在橫坐標(biāo)方向相距85mm,所以油泵軸17的坐標(biāo)為(360,288.5)
綜上所述,則得到中間傳動(dòng)軸與油泵軸的坐標(biāo)如下表所示：
表3-3 中間傳動(dòng)軸與油泵軸的坐標(biāo)
坐標(biāo)
傳動(dòng)軸10
傳動(dòng)軸11
傳動(dòng)軸12
傳動(dòng)軸13
傳動(dòng)軸14
傳動(dòng)軸15
傳動(dòng)軸16
油泵軸17
X
368.597
159.000
164.534
375.000
218.354
334.020
270.711
360.000
Y
147.652
110.855
199.467
288.500
151.611
219.793
184.819
288.500
3.4.3 驗(yàn)算中心距誤差
經(jīng)驗(yàn)算只有軸16與軸15之間以及軸13與軸7、8、9之間的誤差大于0.009mm,其余的都滿足嚙合要求，因此軸16與軸15以及軸13與軸7、8、9相嚙合的齒輪均需采用變位齒輪。
3.4.4 繪制坐標(biāo)檢查圖
在坐標(biāo)計(jì)算完成后，要繪制坐標(biāo)及傳動(dòng)關(guān)系檢查圖，用以全面檢查傳動(dòng)系統(tǒng)的正確性。
圖3-8九孔鉆削多軸箱坐標(biāo)檢查圖
3.5 主軸箱中變位齒輪的計(jì)算
a. 13與軸7、8、9相嚙合的齒輪需采用變位齒輪
軸13上的齒輪齒數(shù)z13=50,軸7、8、9上的齒輪齒數(shù)z7-9=41,模數(shù)m=2,理論中心距A理=91.44,實(shí)際中心距A實(shí)=91根據(jù)公式：
(3-1)
(3-2)
其中。則可求得變位后的壓力角，變位系數(shù)之和x16+x7-9=0.223。
b. 軸16與15相嚙合的一對(duì)齒輪需采用變位齒輪
軸16上的齒輪齒數(shù)z16=41,軸15上的齒輪齒數(shù)z15=31，模數(shù)m=2，理論中心距A理=72.
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