卡车变速杆壳钻四孔机床及多轴箱设计(附件)
摘 要本课题设计了卡车变速杆壳钻四孔机床及其多轴箱。在组合机床设计中，首先对被加工零件进行工艺分析，根据零件本身材料选取合适的切削用量,并进行充分计算。其次在计算的基础上选择合理的通用部件。最后借助CAXA完成“三图一卡”的绘制。 在多轴箱设计中，首先绘制多轴箱设计原始依据图，确定主轴、齿轮模数及动力计算，随后拟订传动方案。根据传动方案及设计需求选定所用的齿轮、轴和其它与之配套的零件，并对本设计选用的轴、齿轮进行校核，最后计算出主轴、传动轴坐标及绘制多轴箱总图。本设计的最终目的是实现多孔的一次加工完成，提高生产效率。
目 录
第一章 绪论 1
1.1组合机床概述 1
1.2本课题研究的目的及内容 1
1.2.1本课题研究的目的 1
1.2.2本课题研究的内容 1
第二章 组合机床总体设计 2
2.1工艺方案的拟订 2
2.1.1被加工零件特点 2
2.1.2定位基准的确定 2
2.1.3配置型式及结构方案的确定 2
2.2刀具的选择及切削用量的确定 2
2.3切削力，切削转矩及切削功率的确定 3
2.4刀具耐用度的计算 3
2.5组合机床的总体设计——“三图一卡” 4
2.5.1被加工零件工序图 4
2.5.2加工示意图 4
2.5.3机床联系尺寸总图 6
2.5.4生产率计算卡 8
第三章 组合机床多轴箱设计 11
3.1多轴箱设计原始依据图的绘制 11
3.2主轴、齿轮的确定及动力计算 11
3.2.1主轴型式和直径、齿轮模数的确定 12
3.2.2多轴箱所需的动力计算 12
3.3多轴箱传动系统的设计 12
3.3.1驱动轴、主轴坐标值的确定 12
3.3.2传动路线的拟定 13
3.3.3传动轴位置及齿轮齿数的确定 13
3.4齿轮强度的校核 15
3.4.1弯曲疲劳强度的校核 15
3.4.2接触疲劳强度的校核 16
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
/> 3.5轴的直径确定及强度校核 17
3.5.1轴的直径确定 17
3.5.2轴的强度校核 18
3.6多轴箱坐标设计、绘制坐标检查图 20
3.6.1传动轴的坐标计算 20
3.6.2中心距误差的验算 21
3.6.3绘制多轴箱检查图 21
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
附录A 26
主轴和传动轴装配表 26
第一章 绪论
1.1组合机床概述
随着科学技术的不断发展，市场对产品的需求量以及加工要求都越来越高，如以卡车的箱体零件为例，传统的机床加工已经不能满足其生产的要求。因为传统的机床所能用到的刀具大大受到限制，降低了生产效率；更重要的是，当机床重复加工某一零件时，传统机床的很多部件都变得毫无作用，造成了设计上的浪费。因此专用机床就此出现了，专用机床是专门设计制造的，它结构简单，加工精度稳定。但是专用机床也有很多弊端，比如一旦产品更新换代，机床就必须重新设计制造。为了消除这些弊端，在实践过程中设计出了一种新型机床组合机床。
组合机床是按照工件加工要求，以大量的通用部件为基础并配以少量的专用部件构成的一种专用机床。目前，组合机床主要进行平面加工和孔加工。孔加工包括了钻孔、扩孔、铰孔、滚压等工序。组合机床集高效、经济实用于一体，因此被广泛地应用于机械、交通、能源等行业。随着科学技术的发展，组合机床不断地完善，它在加工范围、精度等方面都有了很大的提升。
多轴箱是组合机床的主要组成部件之一，它是按照专门的要求设计的，并由通用部件组成。它的主要作用就是把动力箱上的力传递给主轴，使主轴完成相应的加工。多轴箱又可分为通用（即标准）多轴箱和专用多轴箱两种，通用多轴箱即传动件及其箱体都可以选择通用部件，而专用多轴箱需要专门设计，因为往往需要增强其主轴的刚性，所以又被称为“刚性多轴箱”。
1.2本课题研究的目的及内容
1.2.1本课题研究的目的
机床设计的目的在于通过机床的总体设计，使我们在拟订设计过程中，获得设计构想、机械绘图、计算与查阅文献等能力的综合训练。学习掌握基本的设计方法，锻炼自己独立思考的能力，并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。
1.2.2本课题研究的内容
本课题研究的基本内容是卡车变速杆壳钻四孔机床及多轴箱设计。主要包括了两个方面：一方面是机床总体设计；还有一方面是多轴箱设计。机床总体设计包括了拟订工艺方案，并合理选择切削用量，在充分计算动力参数的基础上选择标准通用部件，并绘制出“三图一卡”。多轴箱设计包括了绘制多轴箱原始依据图；确定主轴结构型式和齿轮模数；拟订传动系统；主轴、传动轴的坐标计算并绘制出坐标检查图及总图。
组合机床总体设计
2.1工艺方案的拟订
组合机床设计的第一步是工艺方案的拟订，工艺方案的好坏也直接决定了组合机床的使用性能。在设计之前，我们应充分了解被加工零件的特点及要求，并充分考虑各种因素，最终拟订出经济合理的工艺方案。
2.1.1被加工零件特点
该零件的材料：HT200；硬度：170220HBS。
要求的生产纲领：10万件/年，单班制。
该零件外形较复杂，本工序加工的孔的数量较少，而且位置是相互对称的孔，孔径都为φ10.5mm，孔深同为10mm。同时，各孔的位置度公差为φ0.3mm，孔内的表面粗糙度为Ra12.5。但各孔没有尺寸精度要求，因此一次性加工孔即可。
2.1.2定位基准的确定
本设计采用的是三面定位方法，结合卡车变速杆壳体，不难发现，卡车变速杆壳壁厚不均，所在的孔是所要加工的孔，所以初定三面的定位方法，限制的自由度具体如下：以工件底面为基准限制了3个自由度，以侧面为基准限制了2个自由度，圆柱面用一个浮动V块，限制了一个自由度。达到了完全定位的效果。本设计采用油缸夹紧。
2.1.3配置型式及结构方案的确定
根据工件的结构特点，工艺方案等便可大体确定组合机床的配置型式。根据以上的工艺特点，本设计采用的是单工位的卧式组合机床。因为多个孔一次加工完成，可以提高其生产效率，并较好的保证了其位置精度。而采用卧式机床能使得排屑方便，避免了切屑进入前导向。
2.2刀具的选择及切削用量的确定
本设计所用的刀具是麻花钻。麻花钻常用的材料有高速钢和硬质合金钢。高速刚主要用于硬度为250280HBS的铸铁和部分结构钢，而硬质合金钢常用于硬度较高的钢件。而本设计中被加工零件的材料是HT200，硬度为170220HBS，所以选用高速钢。查文献[3]（GB/T1438.11996）选择刀具为锥柄麻花钻。
目 录
第一章 绪论 1
1.1组合机床概述 1
1.2本课题研究的目的及内容 1
1.2.1本课题研究的目的 1
1.2.2本课题研究的内容 1
第二章 组合机床总体设计 2
2.1工艺方案的拟订 2
2.1.1被加工零件特点 2
2.1.2定位基准的确定 2
2.1.3配置型式及结构方案的确定 2
2.2刀具的选择及切削用量的确定 2
2.3切削力，切削转矩及切削功率的确定 3
2.4刀具耐用度的计算 3
2.5组合机床的总体设计——“三图一卡” 4
2.5.1被加工零件工序图 4
2.5.2加工示意图 4
2.5.3机床联系尺寸总图 6
2.5.4生产率计算卡 8
第三章 组合机床多轴箱设计 11
3.1多轴箱设计原始依据图的绘制 11
3.2主轴、齿轮的确定及动力计算 11
3.2.1主轴型式和直径、齿轮模数的确定 12
3.2.2多轴箱所需的动力计算 12
3.3多轴箱传动系统的设计 12
3.3.1驱动轴、主轴坐标值的确定 12
3.3.2传动路线的拟定 13
3.3.3传动轴位置及齿轮齿数的确定 13
3.4齿轮强度的校核 15
3.4.1弯曲疲劳强度的校核 15
3.4.2接触疲劳强度的校核 16
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
/> 3.5轴的直径确定及强度校核 17
3.5.1轴的直径确定 17
3.5.2轴的强度校核 18
3.6多轴箱坐标设计、绘制坐标检查图 20
3.6.1传动轴的坐标计算 20
3.6.2中心距误差的验算 21
3.6.3绘制多轴箱检查图 21
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
附录A 26
主轴和传动轴装配表 26
第一章 绪论
1.1组合机床概述
随着科学技术的不断发展，市场对产品的需求量以及加工要求都越来越高，如以卡车的箱体零件为例，传统的机床加工已经不能满足其生产的要求。因为传统的机床所能用到的刀具大大受到限制，降低了生产效率；更重要的是，当机床重复加工某一零件时，传统机床的很多部件都变得毫无作用，造成了设计上的浪费。因此专用机床就此出现了，专用机床是专门设计制造的，它结构简单，加工精度稳定。但是专用机床也有很多弊端，比如一旦产品更新换代，机床就必须重新设计制造。为了消除这些弊端，在实践过程中设计出了一种新型机床组合机床。
组合机床是按照工件加工要求，以大量的通用部件为基础并配以少量的专用部件构成的一种专用机床。目前，组合机床主要进行平面加工和孔加工。孔加工包括了钻孔、扩孔、铰孔、滚压等工序。组合机床集高效、经济实用于一体，因此被广泛地应用于机械、交通、能源等行业。随着科学技术的发展，组合机床不断地完善，它在加工范围、精度等方面都有了很大的提升。
多轴箱是组合机床的主要组成部件之一，它是按照专门的要求设计的，并由通用部件组成。它的主要作用就是把动力箱上的力传递给主轴，使主轴完成相应的加工。多轴箱又可分为通用（即标准）多轴箱和专用多轴箱两种，通用多轴箱即传动件及其箱体都可以选择通用部件，而专用多轴箱需要专门设计，因为往往需要增强其主轴的刚性，所以又被称为“刚性多轴箱”。
1.2本课题研究的目的及内容
1.2.1本课题研究的目的
机床设计的目的在于通过机床的总体设计，使我们在拟订设计过程中，获得设计构想、机械绘图、计算与查阅文献等能力的综合训练。学习掌握基本的设计方法，锻炼自己独立思考的能力，并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。
1.2.2本课题研究的内容
本课题研究的基本内容是卡车变速杆壳钻四孔机床及多轴箱设计。主要包括了两个方面：一方面是机床总体设计；还有一方面是多轴箱设计。机床总体设计包括了拟订工艺方案，并合理选择切削用量，在充分计算动力参数的基础上选择标准通用部件，并绘制出“三图一卡”。多轴箱设计包括了绘制多轴箱原始依据图；确定主轴结构型式和齿轮模数；拟订传动系统；主轴、传动轴的坐标计算并绘制出坐标检查图及总图。
组合机床总体设计
2.1工艺方案的拟订
组合机床设计的第一步是工艺方案的拟订，工艺方案的好坏也直接决定了组合机床的使用性能。在设计之前，我们应充分了解被加工零件的特点及要求，并充分考虑各种因素，最终拟订出经济合理的工艺方案。
2.1.1被加工零件特点
该零件的材料：HT200；硬度：170220HBS。
要求的生产纲领：10万件/年，单班制。
该零件外形较复杂，本工序加工的孔的数量较少，而且位置是相互对称的孔，孔径都为φ10.5mm，孔深同为10mm。同时，各孔的位置度公差为φ0.3mm，孔内的表面粗糙度为Ra12.5。但各孔没有尺寸精度要求，因此一次性加工孔即可。
2.1.2定位基准的确定
本设计采用的是三面定位方法，结合卡车变速杆壳体，不难发现，卡车变速杆壳壁厚不均，所在的孔是所要加工的孔，所以初定三面的定位方法，限制的自由度具体如下：以工件底面为基准限制了3个自由度，以侧面为基准限制了2个自由度，圆柱面用一个浮动V块，限制了一个自由度。达到了完全定位的效果。本设计采用油缸夹紧。
2.1.3配置型式及结构方案的确定
根据工件的结构特点，工艺方案等便可大体确定组合机床的配置型式。根据以上的工艺特点，本设计采用的是单工位的卧式组合机床。因为多个孔一次加工完成，可以提高其生产效率，并较好的保证了其位置精度。而采用卧式机床能使得排屑方便，避免了切屑进入前导向。
2.2刀具的选择及切削用量的确定
本设计所用的刀具是麻花钻。麻花钻常用的材料有高速钢和硬质合金钢。高速刚主要用于硬度为250280HBS的铸铁和部分结构钢，而硬质合金钢常用于硬度较高的钢件。而本设计中被加工零件的材料是HT200，硬度为170220HBS，所以选用高速钢。查文献[3]（GB/T1438.11996）选择刀具为锥柄麻花钻。
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