毕业设计论文D3115柴油机机体顶面攻丝专用机床主轴箱设计

D3115柴油机机体顶面攻丝专用机床主轴箱设计全套CAD图纸，加153893706摘要： 组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床，主轴箱是组合机床的重要专用部件。本设计中，根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量、位置和切削用量，选定了主轴的类型，详细准确的设计了传动系统，并且对箱体结构，传动零件的选用，攻丝卡头，靠模装置，攻丝行程机构等做了说明。由于被加工零件孔数量较多，且间距小，排列分散，采用通常方案排箱无法实现14个孔的工序集中，因此在经过大量的设计计算之后，采用了立式单工位的加工方法，同时对14个孔进行攻丝加工，大大提高了生产效率，满足了生产要求。关键词：组合机床 主轴箱 传动设计Abstract:Madular machine is according the workpiece process need, take many general parts as the foundation ,and go together with a little amount appropriation parts constitute a kind of efficiently appropriation machine tool. The spindle box is a important appropriation parts of the modular machine. In this design, according to the cavitys quantity, position and chip dosage in the process sketch picture. We select the type of the spindle, detail and accurate design the fixture system. And illustrate for the box body structure, fixture parts choose, screw press, depend mold equip, screw trip mechanism. Because of the big quantity ,short distance and arrange dispersion of the cavity. Adopt usually project to line up the box can not consummate the 14 cavities work preface concentration. After through a great deal of design calculation, we adopt the stand type and one work step working method to screwing the 14 cavities at the same time. Raise the produce efficiency consumedly, and satisfiy the produce request.Keywords: Modular machine spindle box design of fixture目 次引言31、攻丝主轴箱的设计41.1、主轴箱的组成及表示方法41.2、主轴箱通用零件51.3、绘制主轴箱设计原始依据图61.4、主轴的确定71.5、主轴箱的传动设计81.6、主轴箱坐标计算，绘制坐标检查图171.7、绘制主轴箱总图及零件图182、攻丝主轴箱的设计特点192.1、攻丝专用机床结构方案的选择192.2、攻丝卡头及攻丝靠模装置202.3、攻丝行程控制机构212.4、主轴箱的其他问题223、机床操作须知23小结24致谢25参考文献26附一：外文翻译27附二：外文资料42引 言本课题D3115柴油机机体顶面攻丝专用机床主轴箱设计直接来源于生产第一线常州机床厂，因此具有一定真实的经济价值。柴油机机体是众多的柴油机零件中最大的零件，而它的加工内容也很多，顶面攻丝是其中一道典型工序。对我们综合应用所学理论知识与技能方面具有较大的作用，并要求我们必须具备扎实的机械设计基础，具有全面的机械专业知识，熟悉组合机床设计原理。最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。 目前，我国许多企业拥有一定数量的组合机床，这些机床是针对企业产品的特定工艺要求而设计的，虽然它们主要由通用部件并配以少量专用部件组合而成，但在购进时就已组合好，机床加工动作流程已固定，基本上也成了加工特定工艺的专用机床组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。主轴箱是工序集中的、高效的组合机床的重要的专用部件之一，是用于布置(按所要求的坐标位置)机床工作主轴及其传动零件和相应的附加机构的重要参考。主轴箱传动系统的优劣和箱体加工方式、方法直接影响机床的可靠性、耐用性、经济性、准确性。因此对主轴箱进行结构创新设计。由于在本机床上需同时加工14个孔，不仅孔多、间距小，而且孔的排列分散，采用通常方案排箱无法实现14孔的工序集中。因此本攻丝机床的主轴箱传动系统在对被加工零件进行了深入细致地分析计算的基础上，将常规状况下不能完成的排箱得以实现，而且所设计的主轴箱结构紧凑。主轴箱箱体一般都是主轴箱箱体部件装配时的基准零件，它在专用机床或箱体部件中的主要作用有：联结有关的组件和零件构成具有一定要求的传动链，把电动机的转速和功率按不同需要传递到主轴上去；保证箱体内部各个组件、零件的正常运转，变速和润滑等；确保与其他部件准确的相对位置。另外，此次设计的机床所加工的零件由于顶面螺纹孔数量较多，为了满足生产要求，在制订方案时特制订采用立式单工位形式的组合机床对多孔进行同时攻丝加工，以提高生产效率。1、攻丝主轴箱的设计1.1 主轴箱的组成及表示方法主轴箱按结构特点分为通用（即标准）和专用主轴箱两大类。前者结构典型，能利用同用的箱体和传动件；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，故专用主轴箱通常指“刚性主轴箱”，即采用不需要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。通用主轴箱则采用标准主轴，借助导向套引导刀具来保证被加工孔的位置精度。本设计中所采用的就是通用主轴箱ZD27-1主轴箱。1.1.1、主轴箱的组成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。其基本结构中，箱体、前盖、后盖、上盖、侧盖等为箱体类零件；主轴、传动轴、传动齿轮、动力箱和电动机齿轮等为传动类零件；分油器、注油标、排油塞、和防油套等为润滑及防油元件。在主轴箱箱体内腔，可安排两排32mm宽的齿轮或三排24mm宽的齿轮；箱体后壁与后盖之间可安排一排（后盖用90mm厚时）或两排（后盖用125mm厚时）24mm宽的齿轮。本主轴箱考虑到实际情况，在箱体体内安排了三排24mm宽的齿轮和一排32mm宽的齿轮。1.1.2、主轴箱总图绘制方法特点（1）主视图 用点划线表示齿轮节圆，标注齿轮齿数和模数，两啮合齿轮相切处标注罗马字母，表示齿轮所在排数。标注各轴轴号及主轴和驱动轴、液压泵轴的转速和方向。（2）展开图 每根轴、轴承、齿轮等组件只画轴线上边或下边（左边或右边）一半，对于结构尺寸完全相同的轴组件只画一根，但必须在轴端注明相应的轴号；齿轮可不按比例绘制，在图形一侧用数码箭头标明齿轮所在排数。1.2 主轴箱通用零件主轴箱的通用零件的编号方法如下：T07或1T07系指与TD或与1TD系列动力箱配套的主轴箱同用零件，其标记方法详见组合机床设计简明手册中表4-2、表4-4、表4-5和第七章相应的配套零件表。顺序号和零件顺序号表示的内容随类别号和小组号的不同而不同。例如：800630T0711-11，表示宽800mm，高400mm的主轴箱体；30T0731-42，表示有排齿轮，用圆锥滚子轴承、直径为40mm的传动轴；34040T0741-41表示模数为3、齿数为40、孔径为20mm和宽度为32mm的齿轮。1.2.1、通用箱体类零件主轴箱的通用箱体类零件配套表详见组合机床设计简明手册中表7-4；箱体材料为HT200，前、后、侧盖等材料为HT150。主轴箱体基本尺寸系列标准（GB3668.1-83）规定，9种名义尺寸用相应滑台的滑鞍宽度表示，主轴箱体宽度和高度是根据配套滑台的规格按规定的系列尺寸（组合机床设计简明手册中表7-1）选择；主轴箱后盖与动力箱法兰尺寸见组合机床设计简明手册中表7-2，其结合面上联接螺孔、定位销孔及其位置与动力箱联系尺寸相适应（参见组合机床设计简明手册中表5-40）；通用主轴箱体结构尺寸及螺孔位置详见组合机床设计简明手册中表7-1及表7-3。主轴箱的标准厚度为180mm，用于卧式主轴箱的前盖厚度为55mm，用于立式的因兼作油池用，故加后到70mm，基型后盖的厚度为90mm，变形后盖厚度为50mm，100mm和125mm三种，应根据主轴箱的传动系统安排和动力部件与主轴箱的连接情况合理选用。本设计中主轴箱厚度见附图中的主轴箱箱体所示。1.2.2通用主轴、通用传动轴、通用齿轮和套本设计中，通用主轴、通用传动轴的传动结构，配套零件及联系尺寸，详见组合机床设计简明手册中第七章第二节。主轴箱通用齿轮有：传动齿轮、动力箱齿轮和电机齿轮三种（见组合机床设计简明手册表4-5），其结构型式、尺寸参数及制造装配要求详见组合机床设计简明手册表7-217-23。主轴箱用套和防油套综合表参阅组合机床设计简明手册表7-24、表7-23。1.3 绘制主轴箱设计原始依据图主轴箱设计原始原始依据图，是根据“三图一卡”整理编绘出来的，其内容包括主轴箱设计的原始要求和已知条件。在编制本图时从“三图一卡”中已知：（1） 主轴箱轮廓尺寸为800630毫米。（2） 工件轮廓尺寸及个孔位置尺寸。（3） 工件与主轴箱的相对位置尺寸。根据这些数据可编制出主轴箱设计原始依据图。见图1-1和附表1-1。图1-1 原始依据图附表：（a） 被加工零件名称：D3115柴油机机体材料：HT200硬度：HB200-240（b）主轴外伸尺寸及切削用量轴号工序内容加工直径（毫米）主轴直径d（毫米）主轴外伸尺寸D/d（毫米）L=120（毫米）Vm/minnr/minS0mm/rSMmm/min114攻丝142538/203.52801.5120表1-1（C）动力部件1TD50-V型动力箱电动机功率7.5千瓦，转速1000转/分，驱动轴转速480转/分，其他尺寸查看动力箱装配图。1.4 主轴的确定主轴的型式和直径，主要取决于加工工艺方法、刀具主轴联接结构、刀具的进给抗力和切削转矩。攻螺纹类主轴按支承型式分为两种：（1）前后支承均为圆锥滚子轴承主轴。（2）前后支承均为推力球轴承和无内环滚针轴承的主轴。1.4.1、主轴型式的确定本设计中根据加工工艺要求，采用了第一种前后支承均为圆锥滚子轴承主轴。其装配结构、配套零件及联系尺寸详见组合机床设计简明手册中第七章第二节。主轴材料采用了40Cr钢，热处理C42。数量：14根1.4.2、主轴直径的确定根据被加工零件工序图和加工示意图中的要求，是采用标准高速钢丝锥，对D3115柴油机机体顶面的14个M14-6H的螺纹孔进行攻丝。根据公式：d=6.2可算出本设计中攻螺纹主轴的大致直径式中：d主轴直径（mm） T转矩（Nm） D螺距大径（mm） P螺距（mm）加工铸铁时T=0.195DP，由于本设计中D=14mm，P=1.5mm，所以T=0.195141.514.4N/m则d=6.2=6.23.46=21.48mm查组合机床设计简明手册中表3-5攻螺纹主轴直径的确定，得螺纹M14的主轴直径d=25mm 转矩T=22.2N.mm1.4.3.主轴位置的确定由于是14根主轴同时对14个M14螺纹孔进行攻丝加工，所以14根主轴的相对位置应与14个螺纹孔的相对位置保持一致。如图1-2主轴布置图所示。图1-2 主轴布置图1.5 主轴箱传动系统设计主轴箱传动系统设计，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，把驱动轴与各主轴连接起来，使各主轴获得预定的转速和转向。1.5.1对主轴箱传动系统的一般要求（1）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。因此，应尽量用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。当中心距不符合标准时，可采用变位齿轮或略微改动传动比的方法解决。（2）尽量不用主轴带动主轴的方案，以免增加主轴负荷，影响加工质量。遇到主轴分布较密，布置齿轮的空间受到限制或主轴负荷较小、加工精度要求不高时，可用一根强度较高的主轴带动12根主轴的传动方案。（3）为使结构紧凑，主轴箱内齿轮副的传动比一般要大于1/2（最佳传动比为11/1.5），后盖内齿轮传动比允许取至1/31/3.5；尽量避免用升速传动。当驱动轴转速较低时，允许先升速后再降一些，使传动链前面的轴、齿轮转速较小，结构紧凑，但空转功率损失随之增加，故要求升速传动比小于等于2；为使主轴上的齿轮不过大，最后一级经常采用升速传动。（4)用于粗加工主轴上的齿轮，应尽可能设置在第排，以减少主轴的扭曲变形；精加工主轴上的齿轮，应设置在第排，以减少主轴的弯曲变形。（5）主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，就分两条加工路线，以免影响加工路线。（6）驱动轴直接带动的传动轴数不能超过两根，以免给装配带来困难。1.5.2、拟订主轴箱传动系统的基本方法拟订主轴箱传动系统的基本方法是：先把全部主轴中心尽可能的分布在几个同心圆上，在各个同心圆的圆心上分贝设置中心传动轴；非同心圆分布的一些主轴，也宜设置中间传动轴（如一根传动轴带两根或三根主轴）；然后根据已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。拟订了传动方案，选定齿轮模数（估算或类比），再通过“计算、作图和多次试凑”相结合的方法，确定齿轮齿数和中间传动轴的位置及转速。齿轮齿数和传动轴转速的计算公式如下： u = = （1-1） A = = （1-2） （1-3） （1-4） （1-5） （1-6）式中 u啮合齿轮副传动比； S啮合齿轮副齿数和； z、z分别为主动和从动齿轮齿数； n、n分别为主动和从动齿轮转速，单位为r/min； A齿轮啮合中心距，单位为mm； M齿轮模数，单位为mm。1.5.3、拟订传动系统（1）根据以上所提到的主轴箱传动系统的要求和拟订传动系统的方法，按照图2中的主轴分布位置，把主轴群1、7、8、11、12、4在同心圆上分布，主轴群3、9、10、13、14、6在同心圆上分布，在同心圆处分别设置中心传动轴15和16，由其上的一个或几个（不同排数）齿轮来带动各主轴。主轴2、5按直线分布，在两主轴中心连线的中心处设置传动轴22，在其上设置一个齿轮来带动两主轴。（2）确定驱动轴转向及其在主轴箱上的位置 根据机床联系尺寸图中动力箱的型号，选定驱动轴的转速为480r/min，转向为顺时针，中心位置如图1主轴箱原始依据图所示。（3）根据原始依据图1，算出驱动轴、主轴坐标尺寸，如下表1-2所示：坐标销O1驱动轴0主轴1主轴2主轴3主轴4主轴5主轴6X0.000350.000208.000350.000492.000208.000350.000492.000Y0.000169.500370.000370.000370.000200.000200.000200.000坐标主轴7主轴8主轴9主轴10主轴11主轴12主轴13主轴14X137.000279.000421.000563.000137.000279.000421.000563.000Y328.000328.000328.000328.000242.000242.000242.000242.000表1-2 各主轴、驱动轴的坐标植（4）润滑油泵安排油泵轴的位置要尽可能靠近油池，离油面高度不大于400500毫米；油泵轴的转速，须根据工作条件而定，主轴数目多，油泵转速应选的高些。当用R12-1型叶片泵时，油泵转速可在400800转/分范围内选择。当箱体宽度大于800毫米，主轴数多于30根时，最好采用两个油泵，以保证充分润滑。本主轴箱内采用了一个R12-1型叶片泵（图3中轴26处），为了便于维修，油泵齿轮布置在了第一排。油泵的安置要使其回转方向保证进油口到排油口转过270。事先我用透明纸画出了油泵外轮廓图（包括进出油管接头）。在定好了传动系统图后，发现管接头与传动轴20端部相碰，所以将传动轴20该成了埋头型式。（5)拟订传动路线通过“计算、作图和多次试凑”相结合的方法，拟订了如图3所示的主轴箱传动树形图。图中，两个大主轴群分别由中心传动轴15、16、连接，再分别通图1-3 主轴箱传动树形图过传动轴19、17和传动轴21、20在合拢轴18处合拢，将轴8与驱动轴0连接起来，泵轴26与合拢轴18相连。与中心传动轴16相连的传动轴23、25、24，中，攻丝行程机构轴27通过轴25传动，中心传动轴22由轴24传动后，再传动到主轴2和主轴3上。树形图中，主轴114为“树梢”，驱动轴0为“树根”，轴18为合拢传动轴；各轴间的传动副为“树枝”，箭头表示运动传递方向（路线）。（6）已知各主轴转速及驱动轴到主轴之间的传动比n n=80转/分n=480转/分则总传动比u=80/480=1/6（显然不符合主轴箱内传动比的要求，须采用增加多根传动轴，将总传动比转换成符合主轴箱内要求的传动比）（7）各轴传动比分配根据总传动比u=1/6，经计算，多次试凑，得出以下各轴的传动比驱动轴O18轴采用降速传动 u=1/1.918轴17轴采用降速传动 u=1/1.7917轴19轴采用降速传动 u=1/1.7919轴15轴采用升速传动 u=1.2215轴各主轴采用降速传动 u=1/1.2同理：18轴20轴采用降速传动 u=1/1.7920轴21轴采用降速传动 u=1/1.7921轴16轴采用升速传动 u=1.2216轴各主轴采用降速传动 u=1/1.2另外：16轴23轴采用降速传动 u=1/1.3223轴25轴采用升速传动 u=1.525轴24轴采用降速传动 u=1/1.524轴22轴采用降速传动 u=1/1.2622轴2、5主轴采用降速传动 u=1/1.0725轴27轴采用降速 u=1/2.18（8）确定中间传动轴的位置并配各对齿轮、确定中心传动轴15的位置，如图4各轴粗略位置所示，量出主轴与传动轴15的间距A=83mm，根据A=83配各对齿轮A=83 取 m=3代入公式 （1-2） A = =得 83=因为 u=1/1.2 即 解得 其中 （数量2个，分别设在第、排） （设在第排） （设在第排）同理可确定轴16的位置，及其与各主轴之间的配对齿轮，如下： （数量2个，分别设在第、排） （设在第排） （设在第排）、确定轴19的位置，配其与15轴联接的一对齿轮，如图4所示，量出其与轴15之间的距离A=137mm，取m=3，代入公式A = 得 137=由 u=1.22 即 解得 （设在第排） （设在第排）同理 （设在第排）图1-4 各轴粗略位置图、确定轴17的位置，如图4所示，配17轴与19轴联接的/齿轮因为 u=1/1.79 所以 =28 （设在第排）、确定合拢轴18的位置，如图4所示，配18轴与17轴、驱动轴O联接的/及/两对齿轮取=21 m=3因u=1/1.9 则=40定出18轴位置后，量出18轴与17轴之间的距离A=117mm，取m=3，代入公式A = 得 117=由 u=1/1.79 即 解得 =28 （设在第排） =50 （设在第排）由于轴20、轴21与轴17、轴19关于驱动轴O和轴18的轴心线对称，所以轴20和轴21上的齿轮与轴17和轴19上的一样，即 =50 （设在第排） =28 （设在第排） （设在第排）、确定轴22的位置，配轴22与主轴2、5间联接的/和/两对齿轮。轴22分布在主轴2和主轴5的轴心线的中点上，且中心距A=85mm，取m=3，代入公式A = 得 85=由 u=1/1.07即=解得 （设在第排） （设在第排）、确定轴23的位置，如图4所示因为且u=1/1.32，所以经计算得 （设在第排）、确定轴25和轴24的位置，并配与之联接的各队齿轮，如图4所示。根据传动比u=1.5 u=1/1.5 u=1/1.26计算得 （设在第排） （设在第排） （设在第排）全部传动系统图如图5所示图1-5主轴箱传动系统图（9）验算各主轴转速 48080.3转/分 480 79.6转/分转速相对损失在5%以内，符合设计要求（10）采用R12-1型叶片泵，由轴18经一对齿轮传动 =504转/分在400800转/分的范围之内，满足要求（11）蜗杆轴27与传动轴25之间配一对齿轮 =48050转/分 符合丝锥攻到全深时，蜗杆传动蜗轮引带挡铁盘回转相应的角度1.5.4、传动零件的校核（1）验算传动轴的直径 按下式计算传动轴所承受的总转矩： + （1-7） 式中 作用在第n个主轴上的转矩，单位N/m 传动轴至第n个主轴之间的传动比注意上式中不包括对于只有一排传动齿轮的转矩计算，因为传动轴上只有一排齿轮时，其承载的转矩理论上等于零。算出后，按组合机床设计简明手册表3-4中公式验算所选用的传动轴直径是否满足要求。其中 轴的抗扭截面模数（）0.3 许用剪切应力（Pa）45钢的=31Pa以15轴为例：=22.26=111N/m =30mm 则： =2010Pa 符合要求经过验算，设计中所选传动轴的轴径=30mm，=35mm，=40mm，=25mm，=35mm，=30mm，=30mm，=30mm，=30mm都符合要求。 其中：轴27为攻螺纹用蜗杆轴，其直径按标准已确定，即d=25mm（见组合机床设计简明手册表4-4）。（2）齿轮强度的验算 一般只对主轴箱中承受载荷最大、最薄弱的齿轮进行接触强度和弯曲强度验算，验算公式如下：接触疲劳强度 = （1-8） 弯曲疲劳强度 = （1-9）式中 节点区域系数、弹性系数、重合度系数； K载荷系数； 小齿轮的名义转矩（N/mm）； b齿轮宽度（mm）； 小齿轮分度圆直径； 齿轮比，=，、为小、大齿轮齿数比； m模数； 、齿形系数与齿根应力修正系数； 重合度系数； 、齿轮材料的许用接触应力和许用弯曲应力。现选取轴18上的第排齿轮，其m=3，z=28则 =2.5189.80.87=418MP=550MP =2.651.60.65=50.7MP=480MP所以该齿轮传动齿面接触强度和弯曲强度足够。1.6 主轴箱坐标计算、绘制坐标检查图坐标计算就是就是根据已知的驱动轴和主轴的位置及传动关系，精确计算各中间传动轴的坐标。目的是为主轴箱箱体零件补充加工图提供孔的坐标尺寸，并用于绘制坐标检查图来检查齿轮排列、结构布置是否合理。主轴箱坐标计算步骤及要求如下：1.6.1、选择加工基准坐标XOY，计算主轴、驱动轴坐标（1）加工基准坐标系的选择 为便于加工主轴箱体，设计时必须采用基准坐标系。通常采用直角坐标系XOY。根据主轴箱的安置及加工条件，常有两种方法：a、坐标原点选在定位销孔上：适用于主轴箱安装在动力箱上。b、坐标系的横轴（x轴）选在箱体底面，纵轴（Y轴）通过定位销孔：适用于主轴箱以底面为基准直接安装在滑台上。本设计中我们选择a、坐标原点选在定位销孔上的坐标XOY（2）计算主轴和驱动轴的坐标 根据主轴箱设计原始依据图，按选定的基准坐标系XOY，计算各主轴及驱动轴的坐标（计算精度要求精确到小数点后三位）。如果零件上孔距尺寸带有单向或双向不等公差，则在标注坐标时，应把公差考虑进去，使孔距的坐标尺寸恰好位于公差带的中央。本设计中，主轴箱各主轴、驱动轴坐标植见表1。1.6.2、计算传动轴的坐标计算传动轴坐标时，先算出与主轴有直接传动关系的传动轴坐标，然后计算其他传动轴坐标。传动轴的传动形式很多，一般分为三类：与一轴定距；与二轴定距；与三轴等距。 经过计算，各传动轴、定位销孔的坐标结果如下表1-3所示：轴号1516171819X0.000700.000207.408491.408234.777350.000139.687Y0.0000.000285.000285.00098.31678.000166.484轴号2021222324252627X465.222559.966350.000562.658297.857431.367400.911404.161Y98.317166.966284.000408.409419.836439.837128.912523.000表1-3 各传动轴、定位销孔的坐标1.6.3、验算中心误差主轴箱上的孔系是按计算的坐标加工的，而装配要求两轴间齿轮能正常啮合。因此，必须验算根据坐标计算确定的实际中心距A，是否符合两轴间齿轮啮合要求的标准中心距R，R与A的差值为：=R-A验算标准：中心距允差（0.0010.009）mm。三种传动轴的验算公式见组合机床设计简明手册第74页。经计算，在轴15与主轴1之间，轴16与主轴3之间需采用变位系数为0.834的变位齿轮；轴15与主轴8之间，轴15与主轴12之间，轴16与主轴10之间，轴16与主轴14之间需采用变位系数为0.338的变位齿轮；轴22与主轴2之间需采用变位系数为0.667的变位齿轮。1.6.4、绘制坐标检查图（图6）图1-6 坐标检查图绘制坐标及传动关系检查图，用以全面检查传动系统的正确性。通过齿轮啮合，检查坐标位置是否正确；检查主轴转速及转向；进一步检查个零件间有无干涉现象；检查液压泵、封油器等附加机构的位置是否符合。1.7 绘制主轴箱总图及零件图 主轴箱总图及零件图见附加图纸中所示。2、攻丝主轴箱的设计特点2.1 攻丝专用机床结构方案的选择2.1.1、组合机床上常用的攻丝方法在组合机床上常用丝锥攻制螺纹，其特点是当丝锥攻入螺孔12扣之后，则丝锥自行引进，主运动和进给运动之间的严格关系由丝锥自身保证，这是所谓“自引法“攻丝，若丝锥每分钟回转n转，则有：式中：丝锥每分钟自行引进量（毫米/分）； n丝锥每分钟转数（转/分）； t丝锥的螺距，多头螺纹为导程（毫米）。为了保证丝锥稳定可靠的攻入工件和不干扰丝锥的自行引进，要求攻丝主轴系统向前进给与丝锥的自行引进完全同步。即： = 主轴系统的前进量（毫米/分）。实际上，无论哪种攻丝主轴系统都难于达到这一点。因此，在组合机床上，丝锥和攻丝主轴系统绝大多数都不是刚性连接，而是在二者之间设有进给差的补偿环节，补偿越灵活则加工出的螺纹精度越高。2.1.2、常用攻丝组合机床的结构方案通用机床加工螺纹的特点是主运动和进给运动之间保持严格的传动比关系，即内联系传动。攻丝组合机床也不例外。根据实现内联系传动系统所选用的机构不同，攻丝组合机床可以分为下列两大类：（1）采用攻丝动力头的攻丝组合机床（2）采用攻丝靠模装置的攻丝组合机床本设计中采用的即是第（2）类：采用攻丝靠模装置的攻丝组合机床。用攻丝靠模装置加工内螺纹的特点是，攻丝主轴系统的进给运动由攻丝靠模机构得到。靠模机构由靠模螺杆和靠模螺母组成，其螺距应等于被加工螺孔的螺距，当靠模螺杆每转一转时，则带动丝锥向前进给一个螺距，要求尽量接近。攻丝靠模应用于攻丝装置中的情况是：电动机传动主轴通过靠模螺杆带动丝锥回转，靠模螺杆通过攻丝接杆与丝锥连接，攻丝接杆是攻丝主轴靠模系统进给量与丝锥自行引进量的补偿环节。当主轴及靠模螺杆正转时，由于靠模螺母的作用，使靠模螺杆按螺母的螺距带动丝锥进给，攻丝结束后，主轴反转，丝锥退回。由于攻丝过程中，只是靠模螺杆带动丝锥轴向移动，因此主轴于靠模螺杆连接处，轴向可以相对滑动，一般用滑键连接，滑动的最大距离即攻丝的最大行程。按标准设计，一般不超过60毫米。至于整个攻丝装置，只要保留快速、调整等辅助运动即可。此种攻丝方法，靠模可以经磨制得到较准确的螺距，由于靠模杆带动丝锥进给比较轻巧，再加上又有攻丝接杆补偿攻丝主轴靠模系统与丝锥自行引进的进给差，则攻丝时可得到较高的精度。与攻丝动力头相比，攻丝装置除了具有结构简单，制造成本较低的特点外，还由于每根靠模杆都有各自的螺距数值，因此可用一个攻丝装置方便的加工处不同尺寸规格的螺纹，且可各自选用合理的切削用量。攻丝的工作循环如下：2.2 攻丝卡头及攻丝靠模装置2.2.1、攻丝卡头攻丝卡头用于连接丝锥和攻丝主轴，其主要作用是：1）保证丝锥与被加工的螺纹底孔自动对中，并保证丝锥顺利的引进。2）补偿丝锥每分钟引进量与攻丝主轴每分钟进给量之差值，保证丝锥引进与主轴进给同步。因此，所选用的攻丝卡头具有很好的定心性和补偿灵活性，径向尺寸较小。2.2.2、攻丝靠模装置在组合机床上攻制螺纹多采用攻丝靠模装置。其原理仍然是“自引法”攻丝。这种攻丝装置的进给运动，直接由靠模螺杆、螺母得到。常用的靠模装置有：TO281型攻丝靠模装置和TO282型靠模装置。本设计中采用了通用的TO281型攻丝靠模装置这种靠模装置有攻丝靠模和攻丝卡头配合组成，并由攻丝装置配置成攻丝组合机床。动力由攻丝主轴通过双键传到攻丝靠模杆，再经平键传递给攻丝卡头上的丝锥。靠模螺母通过结合子和弹簧装在套筒内，套筒由压板压在靠模板谁上。攻丝时，靠模杆边转动边向前移动，其进给量与丝锥引进量相同。压板的压力要适当，以保证丝锥遇到故障不能前进，扭力增大，靠模杆与靠模螺母同时转动，停止进给，避免破坏传动件或扭转丝锥。这种装置易于调整，只要松开压板，则可方便的将攻丝靠模取出，且在变动加工螺孔规格时，易装卸调换。2.3 攻丝行程控制机构攻丝行程控制机构用来控制攻丝工作循环，常见的形式有两种：1、回转式攻丝行程控制机构，2、直线式攻丝行程控制机构本设计中采用了回转式攻丝行程控制机构中的T7942型控制机构，它配置了组合行程开关。攻丝主轴正向切削回转时，通过齿轮蜗杆、蜗轮，带动挡铁盘回转，当攻丝到全深，盘相应的转过一定的角度，盘上的反向挡铁压下组合开关中的反向触点，攻丝电机反转带动丝锥反转退回，盘亦随之反转，待丝锥退到原位，盘上原位挡铁重新压下原位触点，切断电机电源，主轴停止转动，至此一个攻丝循环结束。若原位或反向触点失灵，互锁挡铁随即压下互锁触点，使攻丝电机断电起保护作用。根据T7942攻丝行程控制机构组合开关和挡铁的布置关系，在完成一个攻丝行程时，挡铁的回转角度须在120300范围内，约为0.330.83圈。本设计中，其中= =50转/分则 2转/分因完成一个攻丝行程的时间T=/80=0.366分所以完成一个攻丝行程，挡铁会转过0.3662=0.73圈 设计符合要求。2.4 主轴箱的其他问题2.4.1、攻丝电机功率及转速的选择确定攻丝电机功率，应考虑丝锥钝化的影响，一般按计算功率的1.52.5倍选取。式中：消耗于各主轴的切削功率的总和，单位为kw； 主轴箱的传动效率，加工黑色金属时取0.80.9，加工有色金属时取0.70.8，主轴数多、传动复杂时取小值，反之取大值。则： =1.68kw =2.1kw =2.5=6.25kw所以通过查表选择电动机功率为7.5kw。由于攻丝主轴的的转速一般都比较低，为了便于设计和简化传动系统，通常采用n=1000转/分的转速。2.4.2、攻丝主轴的制动攻丝主轴制动的目的是消除攻丝主轴靠模系统在其电机反转停止时的转动惯量，使丝锥迅速而准确的停止在原位上。除一些主轴数少且转动惯量小的攻丝主轴箱外，一般攻丝主轴都要制动。常用的制动方式有制动电机和电磁抱闸两种。本设计中采用制动电机，因为其结构简单，制动效果好。3、机床操作须知3.1、机床使用须知： 3.1.1、全面了解本机床的作用；3.1.2、机床工作前必须检查：（1）、冷却液是否足够。 （2）、各挡铁和刀具位置是否正确，紧固是否可靠。 （3）、使机床空运行几个循环，检查动作是否正常，节拍时间，工作速度是否合乎要求，润滑是否充分，冷却是否正常。3.1.3、发生故障时的处理：（1）、立即按下按钮，使机床停止工作。（2）、检查，分析故障原因，并采取相应措施排除故障。（3）、将转换开关置于调整位置，使各动力部件点动复位。 （4）、检查机床受损情况并视情况酌情处理，必要时请机修人员进行修理。（5）、机床修复后，须空运行几个工作循环，情况正常才能继续工作。3.1.4、机床工作结束时的处理： （1）、要使机床停止在原位状态。 （2）、切断电源开关。 （3）、扫除切屑，将机床清理干净，定位面等部位须擦干净并涂上干净润滑油。3.1.5、加强日常维护保养工作，按要求定期更换润滑油3.2、机床操作顺序人工上料手动按夹紧按钮(工件夹紧)主电机正转（攻进）到位发讯主电机反转（攻退）至原位发讯、主电机停止人工下料。完成一工作循环。3.3、机床调整环节3.3.1重要的互锁条件：夹具未处于夹紧状态时，攻丝机构不允许动作。3.4、一般故障排除的方法:3.4.1、动力部件至终点不退回，检查终点开关或压力继电器信号是否发出；3.4.2、动力部件不运动，检查电源是否接通，各运动部件原位信号是否齐全。3.4.3、各运动部件速度不正常，检查主轴箱的齿轮选择是否正确；3.4.4、刀具切削刃磨损过快，检查刀具材料是否正确。3.5、润滑说明主轴箱由内部润滑泵供油润滑，主轴轴承采用高速锂基脂润滑。润滑油应10周更换，油的牌号为30#，容积18L。小 结经过一个学期紧张而有序的工作，我们的毕业设计终于画上了句号。在设计过程中，从查阅资料，翻译外文，方案设计到最后形成装配图，大到总体结构，小到每个螺钉，无不亲身恭为。在指导教师张宇副教授的悉心指导下，D3115柴油机机体顶面攻丝专用机床主轴箱设计得以顺利完成。这里值得注意的是，主轴箱传动系统的设计，传动轴的位置布置应该有多种方式，只要能够满足主轴箱内的传动要求就可以了。除了专业知识能“温故而知新”，还学到了更多课堂上没接触过的专业知识，同时也领略了机械设计知识的博大精深。而且，学以致用，把理论知识用于实践，加强了独立思考能力和动手能力。并一丝不苟地反复计算各种参数，校核和绘图。其次，在设计的过程中，我巩固并强化了对AUTOCAD 等计算机绘图软件和OFFICE办公软件的操作，增强了对计算机和英语知识的理解和运用，获益非浅。致 谢为期近3个月的毕业设计结束了，在此，我非常感谢我的指导老师张宇副教授，以及给我指点和帮助的徐红丽老师，还有江苏多棱数控机床有限公司的高级工程师夏老师！在整个设计过程中，张宇副教授一直认真负责地指导我，她严谨认真的做学问的态度值得我去学习，我遇到无法解决的难题时，她经常能帮助我分析出问题的关键点，特别是在主轴箱的设计中，我的设计相当的烦琐，是她教导我如何做下去。同时，我也非常感谢大学四年，所有关心和教育过我的所有老师，你们教导我的话语，我一直铭记心中，并将激励我在将来的生活中不断的努力。在我即将毕业之际，我想对你们说：“老师您辛苦了！”此外感谢我的母校常州工学院，感谢她给了我成长与锻炼的机会！参考文献1 徐灏.机械设计手册S.机械工业出版社.19912 大连组合机床研究所.组合机床设计M.机械工业出版社. 19993 任嘉卉.公差与配合手册S.机械工业出版社.19904 清华大学机械设计组联合出版.机床原理M.中央广播电视大学出版社.19905 谢家瀛.组合机床设计简明手册M.机械工业出版社.19946 哈尔滨工业大学,哈尔滨市教育局,专用机床设计与制造编写组.专用机床设计与制造M.黑龙江人民出版社.19797 林学文,顾贻善.机床主轴部件和主轴箱刚度的试验研究. 机械制造J 1992,4:12-138 皮作良.英国的组合机床制造业对英国几家组专机床生产厂考察的报告. 组合机床与自动化加工技术J 1988,5:18-199 楼竞.组合机床总体方案的优化设计与评估. 组合机床与自动化加工技术J 1987,5:16-17附一：外文翻译一个综合于运动学和动力学并联运动的高速钻床Reuven Katz, Zhe LiEngineering Research Center, Department of Mechanical Engineering, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109-2125, USAReceived 2 March 2003; received in revised form 20 February 2004; accepted 22 April 2004摘要典型地, 称为“高速钻床”说法就是主轴具有高的切削速率的能力。高速钻床(HSDM)的定义扩充，包含有非常快的和正确的点到点的运动。 新的 HSDM由有一个带有输入二个线性电动机的平面并联机械装置组成。论文把重心集中在这一个综合运动学和动力学的并联机器(PKM)上。综合运动学是介绍了一种为了理想钻孔操作和正确的点到点定位的输入运动计划的新方法。综合动力学的目的是减少PKM使用弹簧机械要素时的输入动力。#2004 Elsevier 公司版权所有。关键词: 并联运动机床; 高速钻床; 运动学和动力学的综合1.介绍在最近的几年里，各式各样的PKM被研究所和工业协会所介绍出来。 大部分, 但不是所有, 这些机器以众所周知的斯图尔特月台1为基础结构。 这些并联结构的优点是高公称的负载重量比，好的位置精度和坚固的结构2。斯图尔特式 PKM的主要缺点是相对机床尺寸的小工作空间和相对慢的操作速度 3,4。机床刀具的工作空间是指刀具尖端能够移动和切削材料所需要的容积。平面的斯图尔特月台的设计在5中被提到，像是对无CNC机器作翻新改进的方法需要塑料的铸模机制一样。PKM5的设计允许可以调整几何学已经被规定了的最佳的再配置的任何路径。 一般的，改变一根或较多连杆的长度是以PKM受约束的顺序来做几何学的调整。在机床设计中，“定长度连杆”的PKM应用比“不定长度连杆”的共同点要少的多。一个优秀“定长度连杆”型的机器例子被显示在 6。Renault-Automation Comau已经建造叫做“Urane SX”的机器。在此HSDM被描述成是一个利用带有“定长度连杆”组成的并联机械装置。钻床操作在文学7中被很好的介绍了。汽车中工业，一项广泛的实验研究关于高速钻孔的操作在8中被报告。数据从数百个钻床控制实验被收集起来，是为了具体指定钻床质量所必须的参数。理想的钻床运动和制造高质量钻床的指导方针通过理论和实验的研究被呈现在9中。在被建议的PKM综合中，我们遵循9中的结论。新推出的PKM的详细机械结构在10,11被介绍，机器的大致结构显示在图1中；它有大的工作空间，高速点到点的高速运动和非常高的钻速。并联的机械装置提供给了Y和Z轴的动作，X轴动作是由工作台提供的。为了达成高速的运转，用了二个线性马达来驱驶机械装置和用一个高速的主轴来钻孔。这篇论文的目的就是描述新的运动学的和动力学综合的方法的发展，为改良机器的运转。经过为钻床输入动作计划和点到点定位，机器的误差将会被减少，而且完成孔的质量能被极大的提高。通过增加一个弹簧机械要素到PKM，输入动力就能被最小化以便机器的尺寸和能量损