变速箱体双面攻丝组合机床设计—左主轴箱部件
变速箱体双面攻丝组合机床设计—左主轴箱部件
摘 要：本次设计的题目是拖拉机变速箱体双面攻螺纹组合机床设计左主轴箱
设计。组合机床主轴箱设计，按专用要求进行设计，由通用零件组成，其主要作
用是根据被加工零件的要求，安排各主轴位置并将动力和运动由电机或动力部件
传给各主轴，使之得到要求的转速，机床主轴箱选用 500 500,用中间传动轴带动
主轴传动。在机体上加工左面 4 个满足位置公差为 0 5mm 尺寸要求的 M12 螺纹孔,
然后加工 2 个满足位置公差为 02mm 尺寸要求的 M10 螺纹孔，再加工右面 8 个满
足深 18mm 位置公差为 02mm 尺寸要求的 M10 螺纹孔。总体设计中设置了动力箱、
主轴箱、靠模装置、床身等一系列装置,并接满足结构合理,简单实用的要求在经
过大量的设计计算之后，采用了卧式单工位的加工方法，同时对 14 个孔进行攻丝
加工。该机床成本低,加工精度高,操作使用方便,减轻了劳动强度并提高了生产效
率。
关键词 组合机床，攻丝加工，主轴箱，传动设计
1 引言 1
2 组合机床总体设计 2
21 总体方案论证 2
3 设计计算 4
31 攻螺纹扭矩的计算 4
32 主轴直径的确定 5
33 切削速度的确定 6
34 切削功率的确定 6
35 攻螺纹主转速的计算 7
4 三图一卡 5
41 被加工零件工序图 5
42 加工示意图 9
43 通用部件的选择及机床联系图 10
44 生产效率计算 12
5 组合机床左主轴箱设计 13
51 绘制左主轴箱设计原始依据图 14
52 主轴结构形式确 15
53 传动系统的设计与计算 16
54 左轴箱坐标计算 19
6 攻丝靠模装置与行程控制机构的选择 21
61 攻丝靠模装置 21
62 攻丝行程控制机构选择 22
7 轴与齿轮强度的校核 22
71 齿轮的校核 22
72 轴的校核 25
8 主轴箱体及其附件的选择设计 30
81 主轴箱的选择设计 30
82 主轴箱上的附件材料的设计 30
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
1 引言
组合机床是集机电于一体的综合自动化程度较高制造技术和成套工艺装备，它的
特征是高效、高质、经济实用,因而被广泛用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、
家电等行业。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面、多工位同时加工，是一
种工序集中的高效率机床。组合机床加工，刀具是借助于钻摸板和镗模架，精加工机
床采用高精度的导向，所以能稳定的保证产品质量。
组合机床以系列化和标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件对一种或多种
工件按预先确定的工序进行切削加工的机床。兼有万能机床和专用机床的优点。通用
零部件通常占整个机床零部件的 70％～90％，只需要根据被加工零件的形状及工艺改
变极少量的专用部件就可以部分或全部进行改装，从而组成适应新的加工要求的设
备。由于在组合机床上可以同时从几上方向采用多把刀具对一个或数个工件进行加
工，所以可减少物料的搬运和占地面积，实现工序集中，改善劳动条件，提高生产效
率和降低成本。将多台组合机床联在一起，就成为自动生产线。组合机床广泛应用于
需大批量生产的零部件，如汽车等行业中的箱体等。另外在中小批量生产中也可应用
成组技术将结构和工艺相似的零件归并在一起，以便集中在组合机床上进行加工。
组合机床一般用于加工箱体类或非凡外形的零件。加工时，工件一般不旋转，由
刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗
孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持
工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥
半轴等)的外圆和端面加工。
本次毕业设计课题来源于清江拖拉机厂，具体的课题是拖拉机变速箱体双攻丝组
合机床设计—左主轴箱设计。在设计前认真研究被加工零件的图样，研究其尺寸、形
状、材料、硬度、加工部位的结构及加工精度和表面粗糙度要求等内容，为设计提供
大量的数据、资料，作好充分的、全面的技术准备。在准备了充足的资料之后进行总
体及零部件的设计工作，总体的设计的主要工作是完成“三图一卡”，即绘制机床的
总体尺寸联系图、加工示意图、零件的工序图及编制生产率计算卡。因为工艺方案在
很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。根据工件的结构特点、工艺要求、
生产率要求、工艺方案等，确定本课题的配置型式：卧式组合机床，并采用工序集中
进行加工。定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构型式。在选定了工艺
方案并确定了机床配置型式、结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样文件设
计。其内容包括：被加工零件图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。一
般，主轴箱设计的方法是：绘制主轴箱设计的原始依据图；确定主轴的结构、轴颈及
齿轮模数；拟订传动系统；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。在此次的设计中采用“一面两销”定位，液压夹紧，
提高了生产效率，降低了劳动强度，同时在设计中采用了大量的通用零部件，降低了
产品的成本。
本课题由我来完成左主轴箱的设计。 2 组合机床总体设计
2.1 总体方案论证
2.1.1 被加工零件的特点
本次设计的组合机床的被加工对象是江苏 504 拖拉机变速箱体，材料是 HT200,
硬度是 HB170—240。
2.1.2 工艺路线的确立
被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序，以及应保证的加工精度是制定机
床方案的主要依据。
根据先粗加工后精加工、先基准面后其它表面、先主要表面后次要表面的机械加
工工序安排的设计原则，对 JS504 拖拉机变速箱体的主要工艺路线作安排如下设计：
a.铣定位面；
b.粗铣左、右端面；
c.粗铣前、后端面；
d.钻定位孔；
e.半精铣左、右端面；
f.半精铣前、后端面；
g.粗镗传动轴孔；
h.精镗传动轴孔；
i.钻左、右面的孔；
j.攻丝；
h．钻攻四周孔
本道工序为第 j 道工序，主要攻左右两面上的 14 个螺纹孔。具体加工内容是：
左面 4×M12-6H，位置度要求Φ 0.50mm，以及孔 M10-6H 和 M10-6H，位置度要求Φ
0.50mm；右面螺纹孔 4×M10-6H 深 18mm，位置度要求Φ 0.50mm，孔 4×M10-76H 深 18mm，
位置度要求Φ 0.20mm；一次装夹一个零件，两面螺纹孔同时加工。
2.1.3 机床配置型式的选择
机床的配置型式有立式和卧式两种。
摘 要：本次设计的题目是拖拉机变速箱体双面攻螺纹组合机床设计左主轴箱
设计。组合机床主轴箱设计，按专用要求进行设计，由通用零件组成，其主要作
用是根据被加工零件的要求，安排各主轴位置并将动力和运动由电机或动力部件
传给各主轴，使之得到要求的转速，机床主轴箱选用 500 500,用中间传动轴带动
主轴传动。在机体上加工左面 4 个满足位置公差为 0 5mm 尺寸要求的 M12 螺纹孔,
然后加工 2 个满足位置公差为 02mm 尺寸要求的 M10 螺纹孔，再加工右面 8 个满
足深 18mm 位置公差为 02mm 尺寸要求的 M10 螺纹孔。总体设计中设置了动力箱、
主轴箱、靠模装置、床身等一系列装置,并接满足结构合理,简单实用的要求在经
过大量的设计计算之后，采用了卧式单工位的加工方法，同时对 14 个孔进行攻丝
加工。该机床成本低,加工精度高,操作使用方便,减轻了劳动强度并提高了生产效
率。
关键词 组合机床，攻丝加工，主轴箱，传动设计
1 引言 1
2 组合机床总体设计 2
21 总体方案论证 2
3 设计计算 4
31 攻螺纹扭矩的计算 4
32 主轴直径的确定 5
33 切削速度的确定 6
34 切削功率的确定 6
35 攻螺纹主转速的计算 7
4 三图一卡 5
41 被加工零件工序图 5
42 加工示意图 9
43 通用部件的选择及机床联系图 10
44 生产效率计算 12
5 组合机床左主轴箱设计 13
51 绘制左主轴箱设计原始依据图 14
52 主轴结构形式确 15
53 传动系统的设计与计算 16
54 左轴箱坐标计算 19
6 攻丝靠模装置与行程控制机构的选择 21
61 攻丝靠模装置 21
62 攻丝行程控制机构选择 22
7 轴与齿轮强度的校核 22
71 齿轮的校核 22
72 轴的校核 25
8 主轴箱体及其附件的选择设计 30
81 主轴箱的选择设计 30
82 主轴箱上的附件材料的设计 30
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
1 引言
组合机床是集机电于一体的综合自动化程度较高制造技术和成套工艺装备，它的
特征是高效、高质、经济实用,因而被广泛用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、
家电等行业。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面、多工位同时加工，是一
种工序集中的高效率机床。组合机床加工，刀具是借助于钻摸板和镗模架，精加工机
床采用高精度的导向，所以能稳定的保证产品质量。
组合机床以系列化和标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件对一种或多种
工件按预先确定的工序进行切削加工的机床。兼有万能机床和专用机床的优点。通用
零部件通常占整个机床零部件的 70％～90％，只需要根据被加工零件的形状及工艺改
变极少量的专用部件就可以部分或全部进行改装，从而组成适应新的加工要求的设
备。由于在组合机床上可以同时从几上方向采用多把刀具对一个或数个工件进行加
工，所以可减少物料的搬运和占地面积，实现工序集中，改善劳动条件，提高生产效
率和降低成本。将多台组合机床联在一起，就成为自动生产线。组合机床广泛应用于
需大批量生产的零部件，如汽车等行业中的箱体等。另外在中小批量生产中也可应用
成组技术将结构和工艺相似的零件归并在一起，以便集中在组合机床上进行加工。
组合机床一般用于加工箱体类或非凡外形的零件。加工时，工件一般不旋转，由
刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗
孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持
工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥
半轴等)的外圆和端面加工。
本次毕业设计课题来源于清江拖拉机厂，具体的课题是拖拉机变速箱体双攻丝组
合机床设计—左主轴箱设计。在设计前认真研究被加工零件的图样，研究其尺寸、形
状、材料、硬度、加工部位的结构及加工精度和表面粗糙度要求等内容，为设计提供
大量的数据、资料，作好充分的、全面的技术准备。在准备了充足的资料之后进行总
体及零部件的设计工作，总体的设计的主要工作是完成“三图一卡”，即绘制机床的
总体尺寸联系图、加工示意图、零件的工序图及编制生产率计算卡。因为工艺方案在
很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。根据工件的结构特点、工艺要求、
生产率要求、工艺方案等，确定本课题的配置型式：卧式组合机床，并采用工序集中
进行加工。定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构型式。在选定了工艺
方案并确定了机床配置型式、结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样文件设
计。其内容包括：被加工零件图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。一
般，主轴箱设计的方法是：绘制主轴箱设计的原始依据图；确定主轴的结构、轴颈及
齿轮模数；拟订传动系统；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。在此次的设计中采用“一面两销”定位，液压夹紧，
提高了生产效率，降低了劳动强度，同时在设计中采用了大量的通用零部件，降低了
产品的成本。
本课题由我来完成左主轴箱的设计。 2 组合机床总体设计
2.1 总体方案论证
2.1.1 被加工零件的特点
本次设计的组合机床的被加工对象是江苏 504 拖拉机变速箱体，材料是 HT200,
硬度是 HB170—240。
2.1.2 工艺路线的确立
被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序，以及应保证的加工精度是制定机
床方案的主要依据。
根据先粗加工后精加工、先基准面后其它表面、先主要表面后次要表面的机械加
工工序安排的设计原则，对 JS504 拖拉机变速箱体的主要工艺路线作安排如下设计：
a.铣定位面；
b.粗铣左、右端面；
c.粗铣前、后端面；
d.钻定位孔；
e.半精铣左、右端面；
f.半精铣前、后端面；
g.粗镗传动轴孔；
h.精镗传动轴孔；
i.钻左、右面的孔；
j.攻丝；
h．钻攻四周孔
本道工序为第 j 道工序，主要攻左右两面上的 14 个螺纹孔。具体加工内容是：
左面 4×M12-6H，位置度要求Φ 0.50mm，以及孔 M10-6H 和 M10-6H，位置度要求Φ
0.50mm；右面螺纹孔 4×M10-6H 深 18mm，位置度要求Φ 0.50mm，孔 4×M10-76H 深 18mm，
位置度要求Φ 0.20mm；一次装夹一个零件，两面螺纹孔同时加工。
2.1.3 机床配置型式的选择
机床的配置型式有立式和卧式两种。
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