组合机床多轴箱设计

车床主轴箱镗孔组合机床多轴箱结构及工艺设计序言机床设计毕业设计，其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养基本的设计方法，并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。

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。

第1章组合机床及多轴箱概述1．1组合机床的概论组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。

它适宜于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。

这种机床既有专用机床的结构简单、生产率和自动程度较高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要。

组合机床广泛应用于大批量生产的行业，如；汽车、拖拉机、电动机、内燃机、阀门、缝纫机等制造业。

1.2 组合机床的国内、外发展现状世界上第一台组合机床于1908 年在美国问世，30 年代后组合机床在世界各国得到迅速发展。

至今，它已成为现代制造工程（尤其是箱体零件加工）的关键设备之一。

现代制造工程从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，而组合机床也在不断吸取新技术成果而完善和发展。

1.2.1 国内组合机床现状我国加入WTO 以后，制造业所面临的机遇与挑战并存、组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至2005 年4 月份，组合机床行业企业仅组合机床一项，据不完全统计产量已达1000 余台，产值达3.9 个亿以上，较2004 年同比增长了10%以上，另外组合机床行业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交费值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。

组合机床技术的发展趋势：1. 行业企业产品结构的变化组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备。

随着我国加入WTO 后与世界机床进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。

从近两年是企业生产情况来看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势，中国机床工具工业学会的《机床工具行业企业主要经济指标报表》是统计数据显示，仅从几个全国大型重点企业生产情况看，2003 年生产数控机床890 台，产值16187 万元，生产加工中心148 台，产值5770 万元；2004 年生产数控机床985 台，产值25838 万元，生产加工中心159 台，产值7099 万元；而2005年，截至4 月份，数控机床、加工中心、产值已接近2003 年全年水平，故市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。

“九五”后期，在组合机床行业企业的50 多家组合机床分会会员中，仅有两家企业实行了股份改造，一家企业退出国有转为民营，其余的都是国有企业。

而从2001 至2002 年，不到两年的时间，就先后有十几家企业实行股份制改造，一些小厂几乎全部退出国有转为民营，现在一些国家重点国有企业也在酝酿股份制改造，转制已势不可档，“民营经济在经历了从组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。

2. 组合机床技术装备现状与发展趋势组合机床及其自动线是集机电于一体是综合自动化度较高的制造技术和成套工艺装备。

它的特点是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用与工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电行业。

我国的传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型的箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成型面等。

组合机床的种类繁多，随着技术的不断进步，一种新型的组合机床——柔性组合机床越来越受人们是亲昧，它应用多工位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PLC）、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多种加工的可调可变的组合机床。

另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机等在组合机床行业中所占份额也越来越大。

由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。

我国组合机床及其组合机床自动线总体技术水平比发达国家相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。

工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。

因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺、研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用户需要，真正成为刚柔兼备的自动化装备。

1.2.2国外组合机床现状80 年代以来，国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。

组合机床的加工精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性进展，实现了机床工作程序软件化、工序高度集中、高效短节拍和多功能监控。

组合机床技术的发展趋势：1. 广泛应用数控技术国外主要的组合机床生产厂家都有自己的系列化完整的数控组合机床通用部件,在组合机床上不仅一般动力部件应用数控技术,而且夹具的转位或转角、换箱装置的自动分度与定位也都应用数控技术,从而进一步提高了组合机床的工作可靠性和加工精度。

2. 发展柔性技术80 年代以来,国外对中大批量生产,多品种加工装备采取了一系列的可调、可变、可换措施,使加工装备具有了一定的柔性。

如先后发展了转塔动力头、可换主轴箱等组成的组合机床;同时根据加工中心的发展,开发了二坐标、三坐标模块化的加工单元,并以此为基础组成了柔性加工自动线(FTL)。

这种结构的变化,既可以实现多品种加工要求的调整变化快速灵敏,又可以使机床配置更加灵活多样。

3. 发展综合自动化技术汽车工业的大发展,对自动化制造技术提出了许多新的需求,大批量生产的高效率,要求制造系统不仅能完成一般的机械加工工序,而且能完成零件从毛坯进线到成品下线的全部工序,以及下线后的自动码垛、装箱等。

德国大众汽车公司KASSEL 变速箱厂1987 年投入使用的造价9000 万马克的齿轮箱和离合器壳生产线,就是这种综合自动化制造系统的典范。

该系统全线由12 台双面组合机床、18 台三坐标加工单元、空架机器人、线两端的毛坯库和三坐标测量机组成,可实现3 种零件的加工。

空架机器人完成工件下线的码垛装箱工作。

随着综合自动化技术的发展,出现了一批专门从事装配、试验、检测、清洗等装备的专业生产厂家,进一步提高了制造系统的配套水平。

4. 进一步提高工序集中程度国外为了减少机床数量,节省占地面积,对组合机床这种工序集中程度高的产品,继续采取各种措施,进一步提高工序集中程度。

如采用十字滑台、多坐标通用部件、移动主轴箱、双头镗孔车端面头等组成机床或在夹具部位设置刀库,通过换刀加工实现工序集中,从而可最大限度地发挥设备的效能,获取更好的经济效益。

1.3 机床设计意义、内容、要求1.3.1设计的意义机床工业是现代工业特别是现代制造业的基础，在国民经济中占有重要的战略地位。

机床工业与一个国家的工业竞争力、制造业发展水平紧密相关，本国的机床工业水平越高，工业和制造业竞争力越强。

对我国而言，机床工业不仅仅具有重要的经济意义，而且还具有重要的国防战略意义。

研究机床工业的特点，有助于我们了解机床工业的特殊规律，从而找到适合我国国情的机床工业发展之路。

我国工业竞争力和制造业发展水平不高，一定程度上是与我国机床工业发展水平不高相联系的，加快我国机床工业的发展，提高我国机床工业技术和管理水平，将有利于我国工业和制造业发展。

所以对机床的研究设计意义是极其重大的。

毕业设计是高等教育体系中非常重要的环节，它可以检验自己对专业知识理解与掌握的程度，也可以提高自己综合运用所学知识的能力，也能在分析问题和解决问题的过程中学到更多新的知识。

1.3.2设计内容与要求本次设计主要包括：(1)运动设计根据给定的被加工零件，确定机床的切削用量，通过分析比较拟定传动方案和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转速与标准的相对误差。

(2)动力设计根据给定的工件，初算传动轴的直径、齿轮的模数；确定动力箱；计算多轴箱尺寸及设计传动路线。

完成装配草图后，要验算传动轴的直径，齿轮模数否在允许范围内,还要验算主轴主件的静刚度。

(3)结构设计进行主运动传动轴系、变速机构、主轴主件、箱体、润滑与密封等的布置和机构设计,即绘制装配图和零件工作图。

(4)编写设计说明书评价机床性能的优劣，主要是根据技术—经济指标来判定的。

技术先进合理，亦即“质优价廉”才会受到用户的欢迎，在国内和国际市场上才有竞争力。

机床设计的技术—经济指标可以从满足性能要求、经济效益和人机关系等方面进行分析。

1.4 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。

1.4.1 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HT150。

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。

1.4.2 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。