基于Top-Down的主轴箱传动系统设计.pdf

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1、第３期（总第２０２期）机械工程与自动化No．３２０１７年６月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONJun．文章编号：１６７２‐６４１３（２０１７）０３‐０１０７‐０２基于Top‐Down的主轴箱传动系统设计郭志强，朱茹敏（郑州轻工业学院机电工程学院，河南郑州４５０００２）摘要：主轴箱是组合机床中的专用部件，其传动系统的设计是决定组合机床设计效率的关键。利用Pro／E建立主轴箱各传动零件的三维参数化模型，并对主轴箱传动系统进行Top‐Down的参数化布局设计，实现主轴箱传动系统的自动装配，从而达到快速设计主轴箱传动系统、缩短产品

2、设计周期的目的。关键词：主轴箱；传动系统；Top‐Down；自动装配中图分类号：TP３９１畅７文献标识码：A0引言计算所选刀具两次刃磨间的切削总时间，即刀具组合机床设计中，主轴箱传动系统的设计效率和耐用度T（min）：优劣直接影响组合机床的可靠性和经济性，而传统的１６５．５５T＝［］KTKTKTKTKTKT．（１）HB２３４５６７主轴箱设计模式效率低、周期长、易出错，因此，在组合０．１３０．２１．７５vts（）机床主轴箱的设计上，采用先进的设计理念和方法是２００十分重要的。国内对主轴箱的快速设计系统研发一直其中：v切削速度，v＝４０m／min；t为切削

3、深度，t＝很重视，文献［１］开发了主轴箱主轴空间布局的计算程２．７mm；s每转进给量，s＝０．４５mm／r；布氏硬度序，但未研究如何根据空间布局快速实现主轴箱传动HB＝２１０；KT２为镗刀截面修正系数，KT２＝０．７７；KT３系统的装配；文献［２］研究了主轴箱CAD快速设计系为主偏角修正系数，KT３＝１；KT４为镗孔直径修正系统，但其自动装配的核心技术采用了Down‐Top方数，KT４＝０．５９；KT５为刀尖圆角半径修正系数，KT５＝式，该方式易造成零部件之间的冲突；文献［３－４］在组１；KT６为被加工表面状况修正系数，KT６＝０．１８；KT７为合机床

4、CAD系统中提出了以Top‐Down设计为主的加工情况修正系数，KT７＝１。将各参数值代入式（１），设计想法，但未具体研究如何实现主轴箱的计算得T＝７５．３８７６３２７１min。Top‐Down自动装配技术；文献［５］比较了近１０年国内外关于主轴箱CAD最新技术，在各种CAD系统中主轴箱的自动装配技术主要采用Down‐Top的方式进行装配，导致系统不稳定，影响其实际应用。因此，本文采用三维软件Pro／E建立参数化的组合机床主轴箱部件，研究Top‐Down装配方式实现主轴箱的自动装配设计，可应用于组合机床总体设计和主轴箱CAD快速设计系统，提高设计效率，

5、缩短设计制造周期，降低企业的生产成本。图１所需镗孔位置分布示意图1主轴箱传动系统总体设计轴向力Px（N）计算公式为：以某拖拉机厂１０１B手拖变速箱箱体上箱盖所需１．２０．６５１．１Px＝０．５１tsHBKpx２．（２）粗镗加工的５个主轴孔为例（如图１所示），设计主轴圆周力Pz（N）计算公式为：箱传动系统。该组合机床的主要运动（旋转运动）采用０．７５０．５５Pz＝５１．４tsHBKpz２Kpz３．（３）机械传动，由动力箱上的电动机通过齿轮传递运动和其中：Kpx２为Px的主偏角修正系数，Kpx２＝１；Kpz２为Pz动力；进给运动采用液压驱动，即液压动力。该

6、箱盖零的主偏角修正系数，Kpz２＝１；Kpz３为Pz的刀尖圆角半径r件材料选用HT１５０，硬度为HB１７０～HB２２０。修正系数，Kpz３＝０．９８。将相关参数代入式（２）和式（３）１．１主轴箱传动系统所需电机功率计算得Px＝３５８．２９２７N，Pz＝１４１４．７５６N。查枟机械加工手册枠，刀具选用５个标准硬质合金镗故切削功率为：刀，电机转速n＝７２０r／min，切削用量smax＝０．４５mm／r。郑州轻工业学院校内基金（２０１４XJJ０１５）收稿日期：２０１６‐１０‐２０；修订日期：２０１７‐０３‐１３作者简介：郭志强（１９７７‐），男，河南卫辉人，

7、讲师，硕士，研究方向：CAD／CAE及优化设计和轻工机械结构设计。·１０８·机械工程与自动化２０１７年第３期５Pzv２．１主轴箱传动系统零件的参数化设计N总＝．（４）６０×１０２所设计的主轴箱各零件模型可利用Pro／E本身将各参数代入式（４）计算得N总＝４．６２３３８８kW。具有的二次开发工具族表、关系、程序等对其进行参数根据上述计算的总切削功率，可选用组合机床的化设计。主轴箱的传动系统主要包括除了箱体自建零通用动力部件实现镗削刀具的旋转和进给运动，其选件外的轴承、键、螺栓等标准件，还有轴、齿轮、箱体等型为：动力箱型号TD４０AⅡ型，额定功率５．５kW

8、，额通用零件。分析不同零件特点，对于标准件首先利用定转速７２０r／min。Pro／E建立标准件