组合机床多轴箱设计

浅谈组合机床多轴箱设计

组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件的一种高效专用机床。多轴箱是组合机床的重要专用部件，用于布置机床工作主轴及其传动零件和相应附加机构。多轴箱的设计是组合机床设计过程中至关重要的一环，其设计质量的好坏将直接影响组合机床的设计质量。

一、多轴箱的基本结构

多轴箱体的标准厚度为180，用于卧式的多轴箱前盖厚度为26，后盖为90，本次设计去多轴箱的厚度为325，多轴箱箱体材料为ht200，前，后，侧盖等材料为ht150。本工序为镗孔，主轴进退两个方向都有轴向切削力所以前后支撑均为圆锥滚子轴承，这种支撑可承受较大的径向和轴向力且结构简单装配调整方便。

二、通用多轴箱设计

通用多轴箱设计的一般设计顺序是：绘制多轴箱设计原始依据图，确定主轴结构，轴径及齿轮模数，拟定传动系统，计算主轴传动轴坐标，绘制坐标检查图，绘制多轴箱总图，零件图及编制组件明细表。

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：1）根据机床联系尺寸图，绘制多轴箱外形图，并根据轮廓尺寸及与动力箱驱动轴相对位置尺寸。

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要特别主要：主轴和被加工零件在机床上是面对面安放的；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基准，并标出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转向可不标，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。

2 主轴齿轮的确定及动力计算

2.1 齿轮模数及齿数的确定

此次设计选择鏜削为例，因此采用滚锥轴承主轴。主轴的直径初步确定为 40。

由公式 m≥（30-32）3

其中，p ——齿轮所传递的功率，单位为kw，这里，p=11 kw z ——一对啮合齿轮中最小齿轮齿数

n ——小齿轮的转速，单位为r/min，n=730 r/min

经由计算，m≥（30-32） =（30-32）

=2.321～2.476

为了安全起见，这里我们设计取 m = 3

根据多轴箱主轴布置图，取驱动轴上齿轮齿数为33 。

下面确定主轴和传动轴上的齿轮齿数，为了保证齿轮齿根的强度，应有齿根到孔壁或是键槽的壁厚a≥2m

首先，我们已经确定了，m=3，中心距为a=120

传动比i=1 ，由此，我们可以计算出，z1/z2=1

选定最小齿为33，因此有：z驱=33，z1=47

d=m / 2（z11+ z12）=3/2（33+47）=103.5，满足中心距要求。同理，确定了2.3.4.5.6轴上齿轮齿数如下：

z11=33，z12=47； z21=33，z22=47； z31=47，z32=47 ；

z41=36，z42=45 ；

n6.7.8.9 =300r/min， n4.5=367r/min，n2.3 =367r/min， n1 =518r/min，

n0 =730r/min

根据通用多轴箱尺寸结构，驱动轴的坐标值已经确定。

（1）计算小齿轮传递的转矩

=143904 n·mm

（2）选择小齿轮齿数大齿轮齿数

（3）传动转速不高，功率不大，选择齿轮精度为8级

（4）计算小齿轮分度圆直径

（5）计算主要尺寸

中心距

齿轮宽度

结构调整，取

2.2 多轴箱传动设计

（1）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，把驱动轴和主轴连接起来，使各主轴获得预定的转速和转向。

（2）多轴箱传动系统设计在保证主轴的强度、刚度、转速和转向的条件下使传动轴和齿轮的规格数量为最小，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。减少振动，提高运动平稳性，为使结构简单装配方便，驱动轴带动两根传动轴。（3）由于被加工零件需加工孔的位置是直线分布的，所以可在两主轴中心连线的垂直平分线上设传动轴，由其上的一个齿轮来带动各主轴。驱动轴中心一般设置与多轴箱箱体宽度的中心线上，其中的高度取决于所选动力箱的型号规格，用最少的传动轴及齿轮副把驱动轴和各主轴连接起来。

2.3 手柄轴，油泵轴位置的确定及其上齿轮齿数的确定

为了方便工人操作，手柄轴安置在工人操作一侧，转数取

367r/min，齿轮安放在第iii排上，齿数取47。

油泵轴上的齿轮放在第ⅲ排上。

3 绘制多轴箱总图及零件图

通用多轴箱总图设计包括绘制主视图，展开图，编制装配表，制定技术条件等四部分。主视图主要表明多轴箱主轴位置及齿轮传动系统齿轮齿数，模数及所在排数，润滑系统等。展开图表明多轴箱各轴组件的装配结构，图中各零件的轴向尺寸和径向尺寸要按比例

画出，轴向距离和展开顺序可以不按传动关系绘制，但必须注明齿轮排数，轴的编号及直径规格。展开图上应安装标准多轴箱的三大箱体厚度尺寸及箱壁和内腔有关联系尺寸，主轴外伸长度等。

4多轴箱坐标计算

坐标计算就是根据已知的驱动轴和主轴的位置及传动关系，精确计算各个中间传动轴的坐标，其目的是为多轴箱箱体零件补充加工图提供孔的坐标尺寸，并用于绘制坐标检测图，以此来检查齿轮排列和结构是否合理.

1）.选择加工基准坐标系xoy，计算主轴，驱动轴坐标

（1）加工基准坐标系的选择

为了便于加工多轴箱箱体，设计时必须选择基准坐标系.通常采用直角坐标系xoy.根据多轴箱安置及加工条件，坐标原点选在定位销孔上.

（2）计算主轴及其驱动轴的坐标

根据多轴箱设计原始依据图，按选定的基准坐标系，计算或者标出各个主轴及其驱动轴的坐标，本多轴箱各个主轴，驱动轴坐标值见表3-1所示.

2）验算中心距误差

多轴箱箱体上的孔系是按照计算的坐标加工的，而装配要求两轴间齿轮能正常啮合.

3）传动零件的校核

传动系统拟订后，应对总体设计和传动设计中选定的传动轴径和