卡车变速杆壳钻六孔机床及多轴箱设计(附件)
摘 要本次课题设计的是“卡车变速杆钻六孔机床及多轴箱设计”，在组合机床的设计过程中，首先要做的就是对被加工零件进行系统的工艺分析，包括被加工零件的加紧方案制定，根据零件的材料以及加工要求选择刀具的各项参数。根据一些参考文献，对组合机床的各个部件进行选取或设计，从而绘制出工件工序图、加工示意图以及机床联系尺寸总体，并且编制出生产率计算卡。在组合机床设计过程中，本次设计重点考虑的是多轴箱的设计。根据其原始依据图，来确定主轴的形式，齿轮模数选择。然后来拟定传动方案，根据传动方案，绘制出传动系统树形图，以此来确定齿轮的齿数，各齿轮的排布。然后计算设计各根轴轴心的位置坐标，同时要对轴上的齿轮以及轴进行校验，以保证设计的合理性、安全性。本次设计的最终目的是实现六个孔完成一次性加工，以此来提高生产率，提高经济效益。
目 录
第一章 组合机床概述 1
第二章 组合机床总体设计 2
2.1组合机床的工艺方案制定 2
2.1.1被加工零件分析 2
2.2刀具的选择以及切削用量的确定 2
2.3切削力，切削转矩以及切削功率的计算 3
2.4刀具耐用度的计算 4
2.5导向结构的选择 4
2.6主轴类型、尺寸、外伸长度的确定 5
2.7动力部件工作循环及行程的确定 5
2.7.1工作进给长度的确定 5
2.7.2快进、快退长度的确定 5
2.8机床联系尺寸图中其他要素的确定 6
2.8.1滑台及底座的确定 6
2.8.2中间底座轮廓尺寸的确定 6
2.8.3动力箱型号的确定 6
2.8.4多轴箱轮廓尺寸的设计 7
2.9生产率计算卡 8
第三章 组合机床多轴箱概述 9
3.1多轴箱的组成 9
3.1.1通用箱体类零件 9
3.1.2通用主轴 9
3.1.3通用传动轴 9
3.1.4通用齿轮和轴套 9
第四章 多轴箱设计 10
4.1绘制多轴箱设计的原始依据图 10
4.2主轴、齿轮的确定以及动力计算
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10
4.2.1主轴形式以及直径、齿轮模数的确定 11
4.2.2多轴箱所需动力计算 12
4.3多轴箱传动设计 12
4.3.1拟定多轴箱的传动系统 12
4.3.2驱动轴、主轴的坐标设计 13
4.5齿轮强度的校核 14
4.5.1弯曲疲劳强度的校核 15
4.5.2接触疲劳强度校核 16
4.6轴的直径确定以及强度的校核 16
4.6.1轴的直径计算 16
4.6.2轴的强度校核 17
4.7多轴箱坐标设计、绘制坐标检查图 19
4.7.1传动轴的坐标计算 19
4.7.2绘制多轴箱检查图 19
4.8多轴箱中其它部件的介绍 20
结束语 21
致谢 22
参考文献 23
第一章 组合机床概述
当前，组合机床的发展趋势是广泛运用数控技术、发展柔性技术、发展综合自动化技术从而进一步提高工序的集中程度。组合机床相比于普通机床具有诸多的优点，比如低成本和高效率等，所以组合机床可以使用在大批量生产中，而且可以相互联系成自动生产线，大大缩短了零件的加工速度，从而提高了总体的生产效率，获得了较高的经济效益。组合机床是根据被加工零件的具体加工要求，以通用部件为基础，再配置针对该零件的专用部件和专用夹具，组成一台只加工该零件的高效率专用机床。与此同时，组合机床还能从多个方面，多工位对一个或者多个工件同时进行多刀加工，因此，组合机床常常使用在需要成批、大量的生产中。在组合机床中，使用的最广泛的是液压技术和可编程序控制器技术（简称PLC）。液压系统有很多的优点，比如具有很好的适应性、而且很容易控制、结构很简单容易看懂、反应灵敏、能够输出很大的力等优点，在机床中我们都能看到它的使用。PLC 系统也有很多的优点，比如响应很敏锐、控制简单、有很好的抗干扰能力等优点，这些技术配置在组合机床中，能够使组合机床的性能更加完善。在现代机械制造业中，组合机床的运用越来越广泛。
多轴箱是本次设计的组合机床中十分重要的专用部件。多轴箱一般可以理解成具有多跟主轴同时对一列孔系进行加工的装置。但是其也有单轴的，主要用于镗孔。多轴箱通常可以分为通用多轴箱和专用多轴箱这两大类，这是按照其结构来区分的。结构比较典型的是指通用多轴箱，可以使用通用的箱体和传动件来进行运转；而结构相对比较特殊的是专用多轴箱，这就要求主轴系统的刚性需要不断的加强，专用多轴箱中的主轴和一些基本的传动件都必须经过系统的专门设计，也正因为如此，专用多轴箱常常可以被理解成是“刚性主轴箱”。它采用的刚性主轴是不需要刀具导向装置的，为了保证加工孔的位置精度常常使用精密滑台导轨。标准主轴在通用多轴箱中被广泛使用，其为了保证加工孔的位置精度通常借助导向套来引导刀具。通用多轴箱一般又可以分为设计方法基本相同的大型多轴箱和小型多轴箱两种。
本课题以制订年产10万台箱体卡车变速杆壳钻六孔机床为研究对象，基本内容为制定卡车变速杆壳钻六孔机床总体设计以及多轴箱的设计。本次设计的目的在于通过完成机床的总体设计，让我们在拟订设计方案过程中，获得设计思路、工艺方案的比较、机械绘图、计算与查阅文献等能力的综合训练。学习和掌握基本的设计方法，锻炼自己独立思考的能力，并培养自己对零件具有初步的结构分析、结构设计和计算的能力。同时，也培养了团结协作的能力。
第二章 组合机床总体设计
2.1组合机床的工艺方案制定
本课题设计的首要任务是工艺方案的拟定，这是极为重要的一步。组合机床中结构的配置和机床的适用性能很大程度上是由拟定的工艺方案所决定的。所以，作为设计者的我们，必须充分掌握被加工工件的特点及要求，按照从一些设计手册上查到的原则，并且要充分考虑各种影响因素，最终拟定出合理、可靠的方案。
2.1.1被加工零件分析
本零件名称为卡车变速杆壳，其材料为灰口铸铁，抗拉强度为200MPa（HT200）。硬度为170220HBS。生产纲领为10万台/年，单班制。该零件外形相对比较复杂，所要加工的孔一共六个，且是相互对称的孔。孔径都是为φ6.8mm，深度都为12mm。位置度公差为φ0.3mm。所以可以直接钻孔一次加工即可满足精度要求。如图21所示。
图21 被加工零件工序图
2.2刀具的选择以及切削用量的确定
工件的材料、加工的精度、表面粗糙度、排屑以及生产率等要求都是刀具选择的决定性要素。根据综合分析，得到本设计所采用的刀具是麻花钻，对于麻花钻来讲，常用的材料有两种：高速钢和硬质合金钢。由于高速钢主要用于切削硬度为250280HBS的铸铁和部分结构钢，而本设计中被加工零件的材料是HT200，所以本次设计采用材料为高速钢的麻花钻。且根据《机械加工工艺手册》（GB/T1438.11996）选择刀具为锥柄麻花钻。查《组合机床设计简明手册》表611选择切削用量，具体数据如下表21。
目 录
第一章 组合机床概述 1
第二章 组合机床总体设计 2
2.1组合机床的工艺方案制定 2
2.1.1被加工零件分析 2
2.2刀具的选择以及切削用量的确定 2
2.3切削力，切削转矩以及切削功率的计算 3
2.4刀具耐用度的计算 4
2.5导向结构的选择 4
2.6主轴类型、尺寸、外伸长度的确定 5
2.7动力部件工作循环及行程的确定 5
2.7.1工作进给长度的确定 5
2.7.2快进、快退长度的确定 5
2.8机床联系尺寸图中其他要素的确定 6
2.8.1滑台及底座的确定 6
2.8.2中间底座轮廓尺寸的确定 6
2.8.3动力箱型号的确定 6
2.8.4多轴箱轮廓尺寸的设计 7
2.9生产率计算卡 8
第三章 组合机床多轴箱概述 9
3.1多轴箱的组成 9
3.1.1通用箱体类零件 9
3.1.2通用主轴 9
3.1.3通用传动轴 9
3.1.4通用齿轮和轴套 9
第四章 多轴箱设计 10
4.1绘制多轴箱设计的原始依据图 10
4.2主轴、齿轮的确定以及动力计算
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10
4.2.1主轴形式以及直径、齿轮模数的确定 11
4.2.2多轴箱所需动力计算 12
4.3多轴箱传动设计 12
4.3.1拟定多轴箱的传动系统 12
4.3.2驱动轴、主轴的坐标设计 13
4.5齿轮强度的校核 14
4.5.1弯曲疲劳强度的校核 15
4.5.2接触疲劳强度校核 16
4.6轴的直径确定以及强度的校核 16
4.6.1轴的直径计算 16
4.6.2轴的强度校核 17
4.7多轴箱坐标设计、绘制坐标检查图 19
4.7.1传动轴的坐标计算 19
4.7.2绘制多轴箱检查图 19
4.8多轴箱中其它部件的介绍 20
结束语 21
致谢 22
参考文献 23
第一章 组合机床概述
当前，组合机床的发展趋势是广泛运用数控技术、发展柔性技术、发展综合自动化技术从而进一步提高工序的集中程度。组合机床相比于普通机床具有诸多的优点，比如低成本和高效率等，所以组合机床可以使用在大批量生产中，而且可以相互联系成自动生产线，大大缩短了零件的加工速度，从而提高了总体的生产效率，获得了较高的经济效益。组合机床是根据被加工零件的具体加工要求，以通用部件为基础，再配置针对该零件的专用部件和专用夹具，组成一台只加工该零件的高效率专用机床。与此同时，组合机床还能从多个方面，多工位对一个或者多个工件同时进行多刀加工，因此，组合机床常常使用在需要成批、大量的生产中。在组合机床中，使用的最广泛的是液压技术和可编程序控制器技术（简称PLC）。液压系统有很多的优点，比如具有很好的适应性、而且很容易控制、结构很简单容易看懂、反应灵敏、能够输出很大的力等优点，在机床中我们都能看到它的使用。PLC 系统也有很多的优点，比如响应很敏锐、控制简单、有很好的抗干扰能力等优点，这些技术配置在组合机床中，能够使组合机床的性能更加完善。在现代机械制造业中，组合机床的运用越来越广泛。
多轴箱是本次设计的组合机床中十分重要的专用部件。多轴箱一般可以理解成具有多跟主轴同时对一列孔系进行加工的装置。但是其也有单轴的，主要用于镗孔。多轴箱通常可以分为通用多轴箱和专用多轴箱这两大类，这是按照其结构来区分的。结构比较典型的是指通用多轴箱，可以使用通用的箱体和传动件来进行运转；而结构相对比较特殊的是专用多轴箱，这就要求主轴系统的刚性需要不断的加强，专用多轴箱中的主轴和一些基本的传动件都必须经过系统的专门设计，也正因为如此，专用多轴箱常常可以被理解成是“刚性主轴箱”。它采用的刚性主轴是不需要刀具导向装置的，为了保证加工孔的位置精度常常使用精密滑台导轨。标准主轴在通用多轴箱中被广泛使用，其为了保证加工孔的位置精度通常借助导向套来引导刀具。通用多轴箱一般又可以分为设计方法基本相同的大型多轴箱和小型多轴箱两种。
本课题以制订年产10万台箱体卡车变速杆壳钻六孔机床为研究对象，基本内容为制定卡车变速杆壳钻六孔机床总体设计以及多轴箱的设计。本次设计的目的在于通过完成机床的总体设计，让我们在拟订设计方案过程中，获得设计思路、工艺方案的比较、机械绘图、计算与查阅文献等能力的综合训练。学习和掌握基本的设计方法，锻炼自己独立思考的能力，并培养自己对零件具有初步的结构分析、结构设计和计算的能力。同时，也培养了团结协作的能力。
第二章 组合机床总体设计
2.1组合机床的工艺方案制定
本课题设计的首要任务是工艺方案的拟定，这是极为重要的一步。组合机床中结构的配置和机床的适用性能很大程度上是由拟定的工艺方案所决定的。所以，作为设计者的我们，必须充分掌握被加工工件的特点及要求，按照从一些设计手册上查到的原则，并且要充分考虑各种影响因素，最终拟定出合理、可靠的方案。
2.1.1被加工零件分析
本零件名称为卡车变速杆壳，其材料为灰口铸铁，抗拉强度为200MPa（HT200）。硬度为170220HBS。生产纲领为10万台/年，单班制。该零件外形相对比较复杂，所要加工的孔一共六个，且是相互对称的孔。孔径都是为φ6.8mm，深度都为12mm。位置度公差为φ0.3mm。所以可以直接钻孔一次加工即可满足精度要求。如图21所示。
图21 被加工零件工序图
2.2刀具的选择以及切削用量的确定
工件的材料、加工的精度、表面粗糙度、排屑以及生产率等要求都是刀具选择的决定性要素。根据综合分析，得到本设计所采用的刀具是麻花钻，对于麻花钻来讲，常用的材料有两种：高速钢和硬质合金钢。由于高速钢主要用于切削硬度为250280HBS的铸铁和部分结构钢，而本设计中被加工零件的材料是HT200，所以本次设计采用材料为高速钢的麻花钻。且根据《机械加工工艺手册》（GB/T1438.11996）选择刀具为锥柄麻花钻。查《组合机床设计简明手册》表611选择切削用量，具体数据如下表21。
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