2020年多轴箱设计说明书

机床主传动系统设计

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。

通用主轴箱采用标准主轴，借助导向套引导刀具来保证被加工孔的位置精度。

5.1大型主轴箱的组成

大型通用主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。有箱体、前盖、后盖、上盖、侧盖等为箱体类零件；主轴、传动

轴、手柄轴、传动齿轮、动力箱或电动机齿轮等为传动类零件；叶片泵、

分油器、注油标、排油塞、油盘和防油套等为润滑及防油元件。

5.2多轴箱通用零件

1．通用箱体类零件箱体材料为HT200，前、后、侧盖等材料为HT150。

多轴箱的标准厚度为180mm，前盖厚度为55mm，后盖厚度为90mm。

2．通用主轴

1)滚锥轴承主轴

2)滚针轴承主轴

3)滚珠轴承主轴：前支承为推力球轴承、后支承为向心球轴承或圆锥滚子

轴承。因推力球轴承设置在前端，能承受单方向的轴向力，适用于钻孔

主轴。

3．通用传动轴

通用传动轴一般用45＃钢，调质T235；滚针轴承传动轴用20Cr钢，

热处理S0.5～C59。

4．通用齿轮和套

多轴箱用通用齿轮有：传动齿轮、动力箱齿轮和电机齿轮。

5.3通用多轴箱设计

1．多轴箱设计原始依据图

1) 多轴箱设计原始依据图

图5－1.原始依据图

2) 主轴外伸及切削用量

表5－1.主轴参数表

轴号 主轴外伸尺寸

(mm) 切削用量 备注

D/d

L

工序内容

n （r/min ） v(m/min) f(mm/r)

九轴 30/20 115 钻Ф4.9

900 14 0.05

3) 被加工零件：箱体类零件，材料及硬度，HT200，HB20～400 2．

主轴、齿轮的确定及动力的计算 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、刀具主轴联结结构、刀具的进给抗力和切削转矩。钻孔采用滚珠轴承主轴。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。传动轴的直径也可参考主轴直径大小初步选定。

齿轮模数m （单位为mm ）按下列公式估算：

3

(30~P m zn ≥=3 5.5

21900

⨯≈1.9（《组合机床设计简明手册》p62）

多轴箱中的齿轮模数常用2、2.5、3、3.5、4几种。为便于生产，同一多轴箱中的模数规格最好不要多于两种。因此选用齿轮模数为2、3两种。

2) 多轴箱所需动力的计算

多轴箱的动力计算包括多轴箱所需的功率和进给力两项。 传动系统确定之后，多轴箱所需功率P 多轴箱按下列公式计算：

1

1

1

n

n

n

i i i i i i P P P P P P P ====++=++∑∑∑切削损失切削损失多轴箱

空转空转（《组合机床设计简明手册》p62）

P =多轴箱

4.76kw ＋0.074×9kw ＋4.76×1％kw ＝

5.48kw 多轴箱所需的进给力F 多轴箱（单位为N ）可按下列公式计算

1n

i i F F ==∑多轴箱＝187.78×9＝1691N

实际上，为克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于F 多轴箱。 3．

多轴箱传动设计

多轴箱传动设计，是依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。

1) 对多轴箱传动系统的一般要求

a) 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； b) 尽量不要用主轴带动主轴；

c) 为使结构紧凑，多轴箱内齿轮副的传动比一般要大于1/2（最佳

传动比为1～1/1.5），后盖内齿轮副传动比允许取至1/3～1/3.5;

d) 用于粗加工主轴上的齿轮，应尽可能设置在第Ⅰ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Ⅱ排，以减少主轴端的弯曲变形。

e) 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，以避免影响加工精度。

f)驱动轴直接带动的转动轴数不能超过两根，以免给装配带来困

难。

多轴箱传动设计过程中，当齿轮排数Ⅰ～Ⅳ排不够用时，可以增

加排数。

2)拟定多轴箱传动系统的基本方法

拟定多轴箱传动系统的基本方法是：先把全部主轴中心尽可能分布在几个同心圆上，在各个同心圆的圆心上分别设置中心传动轴；非同心圆分布的一些轴，也宜设置中间传动轴；然后根据选定的各中心传动轴再取同心圆，并用最少的传动轴带动这些中心传动轴；最后通过合拢传动轴与动力箱驱动轴连接起来。

a)所需加工孔为同心圆分布

图5－2.需加工孔的位置分布

b)确定驱动轴转速转向及其在多轴箱上的位置

图5－3.驱动轴及传动轴的分布位置

3) 用最少的传动轴及齿轮副把驱动轴和各主轴连接起来 在多轴箱

设计原始依据图中确定了主轴的位置、转速和转向的基础上，首先分析主轴位置，拟定传动方案，选定齿轮齿轮模数，再经过“计算、作图和所次试凑”相结合的方法，确定齿轮齿数和中间传动轴的位置及转速。

齿轮齿轮模数 传动轴转速的计算公式：（《组合机床设计简明手册》p65）

n z u z n ==

从

主从主

()22

z m m A z z S =

+=从主 n z n n u z ==从从

从

主主 z n n u n z ==主

从主主

从

222(1)(1)

A

A A

z z u n m

m u m n =

-==++从主主从

222(1)(1)

A

A Am

z n m

u m n -==++从主从主

z =