汽车变速箱上盖组合钻床设计

1、 密级： 公开 科学技术学院NANCHANG UNIVERSITY COLLEGE OFSCIENCE AND TECHNOLOGY 学 士 学 位 论 文 THESIS OF BACHELOR（2010 2014 年）题 目： 汽车变速箱上盖4M8螺纹底孔、7孔组合钻床总体设计及多轴箱 学 科 部： 理工学科部 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机制103 学 号： 7011210146 学生姓名： 张建锋 指导教师： 胡庭蔚 起讫日期： 2013年12月2014年5月 目录摘 要.IAbstract .II第一章 绪论 .1 1.1 设计的意义.1 1.2 设计的内容.1 1.3

2、 设计的要求.1第二章 组合机床的总体设计.2 2.1 工序图.2 2.2 加工示意图.3 2.2.1 加工示意图的功能和内容.3 2.2.2 刀具的选择.3 2.2.3 切削参数的选择. .4 2.2.4 切削力、切削扭矩、切削功率的计算.4 2.2.5 确定主轴类型、尺寸、以及外伸端长度.4 2.2.6 接杆的选择.5 2.2.7 导向套的确定.5 2.3 机床尺寸联系总图.6 2.3.1 机床尺寸联系总图的功用和内容.6 2.3.2 液压滑台的选取.7 2.3.3 动力箱及主电动机的选择.7 2.3.4 确定多轴箱轮廓尺寸.7 2.3.5 绘图时的注意事项.7第三章 多轴箱设计 .8 3

3、.1 多轴箱的组成以及表达方法.8 3.2 绘制多轴箱设计原始根据图.8 3.3 主轴、齿轮的确定以及动力计算.9 3.3.1 主轴类型、直径、齿轮模数的确定.9 3.3.2 多轴箱的动力计算.93.4 多轴箱传动设计.9 3.4.1 对传动系统的要求.10 3.4.2 确定多轴箱传动系统的方法.10 3.4.3 传动系统的设计计算.103.5 主轴和驱动轴的坐标.11总 结.12参考文献（References).13致 谢.14汽车变速箱上盖4xM8螺纹底孔、7孔组合钻床总体设计及多轴箱设计专业：机械设计制造及其自动化 学号：7011210146姓名：张建锋 指导老师：胡庭蔚摘要：现在的这个

4、社会，汽车已经进入了大多数人的家里。因此汽车变速箱的设计、制造是一个重要的课题。然而汽车变速箱上盖孔的加工需要用到钻孔的加工方法，又考虑到这种零件的生产是大批大量的因此选用组合钻床。这是因为组合机床的生产率和自动化程度比较高，可以比较灵活的组成流水线或者自动线。此次设计是对立式单面5轴组合钻床的设计，设计的内容包括组合钻床总体设计，以及多轴箱的设计。组合钻床的总体设计内容有：绘制被加工零件工序图、绘制加工示意图和机床联系尺寸图、以及多轴箱的设计。多轴箱的设计主要是传动系统方案的确定，从而确定油泵轴和手柄轴的位置排布，再进行坐标计算，绘制多轴箱展开图。关键词：组合钻床、被加工零件工序图、加工示意

5、图、机床联系尺寸图、多轴箱。Auto gearbox superstructure 4xM8 threaded bottom outlet, combination drill hole 7 overall design and multi-axle box design Summary: Now this society, the car has entered most peoples home. So auto gearbox design, manufacture is an important issue. However, the processing of automobile

6、gearbox need to use the cover hole drilling processing methods, but also take into account this part of the production is the combination of a large number of drilling a large number of so choose. This is because the combination of productivity and automation tools is relatively high, the compositio

7、n can be more flexible automated assembly line or lines. The design is a combination of 5-axis drilling vertical-sided design, the design includes a combination of drilling overall design, as well as multi-axle design. The overall design of the combination drilling contents are: drawing process is m

8、achined parts diagram, schematic drawing processing and machine connection dimensions, as well as multi-axle design. Multi-axle box is designed primarily to determine the transmission scheme to determine the location and arrangement of the handle shaft pump shaft, and then coordinate calculation, dr

9、awing multi-axle expanded view. Keywords: Combination Drilling machining parts process diagram is processed schematic diagram tool contact size, multi-axle box. I第一章 绪论1.1 设计的意义：设计的意义包括近景的意义和远景的意义。近景的意义就是为了完成指导老师布置的设计任务，修满学校规定的学分，从而顺利毕业。远景的意义即通过这次设计，使我对这一课题作深入的了解，巩固和加深已有知识，完善知识体系；培养良好的设计思路，以及学会查找设计手

10、册和图册，最终达到运用已有知识解决实际问题的能力。1.2 设计的内容：1.2.1 组合机床工艺方案的确定：确定该组合机床工艺方案的设计是非常重要的。这是因为工艺方案能够决定组合机床的结构和用途。为此，必须根据工件的加工要求确定出合理可行的工艺方案。此次组合机床设计的工艺方案的基本原则是：粗精加工分开原则；工序集中原则。从变速箱上盖零件图和加工工序可知，加工面上共有5个孔需要加工；加工顺序都是钻孔，加工精度和表面粗糙度均相同。1.2.2 组合机床总体设计： 根据任务书指定的被加工零件及工艺要求，进行机床设计结构设计方案文件。包括：绘制被加工零件工序图；绘制刀具布置图；绘制机床联系尺寸图。这是根据

11、零件给定的尺寸和材料以及孔径的大小，确定切削用量、切削力、切削扭矩、切削功率、确定主轴直径、选择动力滑台和接杆以及动力箱和刀具的选择。1.2.3 多轴箱设计： 设计内容包括:箱体的选择、传动系统的拟定、展开图的绘制、装备表的编制等。即根据给定的工件，传动轴直径的初步计算、确定齿轮的齿数和模数和传动路线的设计。1.3 设计的要求： 首先全部设计图样及技术条件，必须执行技术标准、遵循技术规范。其次必须遵循生产效率高、经济效益高、精度高等要求。 最后就是要确保安全。 第2章 组合机床的总体设计 2.1 被加工零件工序图的制定：工序图是进行机床设计的依据。2.1.1 绘制工序图的注意事项：零件轮廓、主

12、要结构、用细实线表示，只有加工表面的轮廓线用粗实线；工序尺寸要对称布置。2.1.2 绘制加工零件的工序图： 图1：被加工零件工序图图中标出的尺寸是本工序保证尺寸。2.2 加工示意图的制定：2.2.1 加工示意图的作用和内容：加工示意图的绘制必须以工序图为基础。它是电力元件的选型以及设计夹具、液压滑台的基础。加工示意图的内容含有：切削用量、主轴外伸长度、工作循环、工作行程、刀具、接杆、工件、和导向装置以及多轴箱与托架的相对位置尺寸等。2.2.2 刀具的选择：由工序图和零件图可知加工孔的直径分别为：7和4xM8，从而可确定钻头直径分别为7mm和6.7mm的锥柄麻花钻：查表可知是1号莫氏锥柄。表1锥

13、柄的各个尺寸d(mm) L（mm)l(mm) 锥柄7 150 183 69 102 莫氏1号锥柄6.7 144 178 63 97 备注标准麻花钻GB1438-78标准长麻花钻GB1439-78由表1得：当加工孔直径为6.7mm，孔深度为20mm时选用标准长麻花钻GB1439-78：麻花钻直径为6.7mm，取L为178mm，l为97mm；当加工孔直径为7mm，孔深度为10mm时选用标准麻花钻GB1438-78：麻花钻直径为7mm，取L为150mm，l为69mm.图2：钻头尺寸2.2.3 切削用量的选择：表2：高速钢钻头切削用量加工上述两种类型孔时：选用的切削速度和进给量都为v=14m/min，

14、f=0.14mm/r.根据转速公式n=1000xV/d转速n分别为636.6mm/r和665.1mm/r.2.2.4 切削力F、切削扭矩T和切削功率P的计算：根据组合机床设计手册查表如下：表3：切削用量计算公式根据表格的计算公式可得：当D=7时，切削力F1=979.3N当D=6.7时，切削力F2=937.4N作为对布氏硬度的值： HB=HBmax-（HBmax-HBmin）=241-(241-200)/3=227.3当D=7时，切削扭矩T1=2170.4N.mm当D=6.7时，切削扭矩T2=1997.1N.mm当D=7时，切削功率P1=Tv/9740D=0.14kw当D=6.7时，切削功率P2

15、=0.13KW2.2.5 确定主轴类型、尺寸、外伸长度： 由于采用的加工方法为钻孔，主轴会承受较大的轴向力为此选用滚珠主轴。由公d=BB为系数：取6.2； T为扭矩。计算得d1=13.4mm ;d2=13.1mm。D取15mm.从而确定主轴外伸端尺寸L=70,D/d=25/16.2.2.6 接杆的选择： 接杆分为：标准的轴向可调接杆和特长接杆。计算的直径d 1=13.4mm d 2=13.1mm 取d为16根据表4可选取接杆的尺寸：表4：可调接杆尺寸d d 2 d 3 l 1 l 2 l3 l 4 l 516莫氏1号/12.065 Tr161.5 40 43 11110/13525/50夹紧螺

16、母的确定：名义尺寸为16，d1取Tr16x1.5,d2取24.6, h取12.接杆图如下： 图3：接杆示意图 2.2.7 导向套的选择：根据刀具直径d1=7mm,d2=6-7mm查组合机床设计简明手册P175表8-4可得： d DD1D2 D3 L ll 1 l 2 l 3 7121822M6 20 8 3 8 12 6.7121822M6 20 8 3 8 12导向套示意图如下： 图4：导向套快退值取80mm, 快进值取55mm, 工进值取25mm. 刀具布置图如下：图5：加工示意图2.3 机床尺寸联系总图：2.3.1 机床尺寸联系总图的作用和内容：机床尺寸联系图是根据被加工零件工序图、刀具

17、布置图绘制。它通常用来表达机床的结构，机床部件的安装位置和运动之间的一般关系。其作用是检验各部件的相对位置和尺寸是否能满足加工的要求，以及更好的选择通用部件，为夹具的设计和多轴箱的设计奠定基础。机床尺寸联系总图一般内容的表达：表示机床的配置型式和总体布局；各部件间的装配关系可以综合反映和一般工作行程的大小、以及前后背量清楚的反映。2.3.2 液压滑台的选取：由前面的切削力可得总的切削力F（总）=F1+4F2=979.3N+937.4x4=4728.9N，查表可选取液压滑台为1HY25.液压滑台尺寸：L=250mm、H3=500,立柱尺寸：N3=860、N4=580、H6=1900、H5=275

18、、B1=320、立柱测底座尺寸：B2=520、H7=630、N5=630、N6=800、N=170。中间底座的尺寸以及装料高度的确定：中间底座的尺寸在长宽方向的要求是满足夹具的安装。长度取923，高度取660，装料高度为900.2.3.3 动力箱及主电动机的选择：由前面计算得的功率P1=0.14KW，P2=0.13KW可得总的功率P总（多轴箱）=P1+4P2=0.68KW. P总（动力箱）=0.76KW. 根据组合机床设计简明手册P114页，表5-38可选取电动机的型号为Y100L1-4,驱动轴的转速为785r/min。2.3.4 确定多轴箱轮廓尺寸：根据零件的工序图，以及最低孔满足要求可确定

19、多轴箱为400x400.2.3.5绘制机床联系尺寸图需要注意的几点：绘制时是按加工终了的位置绘制的；应该要画出动力部件的总行程以及工作循环；还要标明通用部件的型号；最后在绘制时三个方向的尺寸链必须要封闭。绘制的机床联系尺寸总图如下：图6：代总图第3章 多轴箱的设计 多轴箱可以说是组合机床的重要组成部分，设计中应以刀具布置和机床联系尺寸图为基础。它的动力来源于动力箱。3.1 多轴箱的组成以及表达方法： 多轴箱通常由前盖、箱体、后盖组成。多轴箱可以用主视图、展开图、剖视图和装配表等来表达。在绘制主视图时，齿轮的分度圆用点化线表示、齿轮的齿数和模数应该对应标在各个分度圆上、两个齿轮相切处应该标明罗马

20、数字表明齿轮所在的排数、还有就是要标明各轴的轴号、转速以及转向。在绘制展开图时，轴向要按比例画而径向不要求、对于结构完全一样的轴只需画一根不过要标明相应的轴号。3.2 绘制多轴箱设计原始依据图： 多轴箱的外形图是基于机床联系尺寸图绘制的。多轴箱的原始设计图应显示所有主轴位置尺寸和主轴与传动轴的相对位置和尺寸。绘制的外形图如下：3.3 主轴、齿轮的确定以及动力计算：3.3.1 主轴直径、齿轮模数的确定：主轴直径前面已经选取了。驱动轴上的齿轮模数取3，其他主轴上齿轮模数都取2.3.3.2 多轴箱所需动力的计算： P（多轴箱）=0.68KW。3.4 多轴箱传动设计：3.4.1 对传动系统的要求：最好

21、不用主轴带动主轴；在能够保证主轴的强度、刚度、转速、转向的前提下，应该使传动轴和齿轮的数量为最少这是因为多轴箱里的空间非常狭小；要选择合适的传动比；驱动轴上的齿轮一般设在第排。3.4.2 确定多轴箱传动系统的基本方法：确定传动系统的基本方法就是对主轴和驱动轴进行合理的分群。孔加工零件的位置一般可分为三种类型：同心圆分布、线性分布、随机分布。主轴同心圆分布，在同心圆分别安装中心传动轴轴上的齿轮传动。线性分布，在安装驱动轴的中垂线的两个主轴中心连接，齿轮传动轴。主轴的任意分布，可以被视为一个同心圆分布和线性分布的混合形式。根据工序图中加工孔的位置可将1、2、3、4主轴分布在一个同心圆上用一个从动轴

22、带动它们并将其上的齿轮分布在第排，而5轴可以采用直线分布的方式与驱动轴进行联系并将其上的齿轮布置在第排。确定驱动轴在多轴箱上的位置、节圆的直径、和转速：驱动轴在多轴箱底边的中垂线上且距离底边高度为x ,根据公式 x=k+30-0.5;而k的值查表可得94.5因此x=124。 节圆的直径D=mz=322=66,转速n根据选的电动机型号Y100L1-4查组合机床设计简明手册P114表5-38可得n=785r/min.3.4.3 传动系统的设计计算： 计算公式：u = = A = = 以上各式中 u表示啮合齿轮副传动比；S表示啮合齿轮副齿数和；z表示主动齿轮的齿数；z表示从动齿轮的齿数；n、n分别表

23、示主动齿轮和从动齿轮的转速，单位为r/min；A表示两个齿轮啮合时的中心距，单位为mm；m表示齿轮模数，单位为mm。 钻头d1=7mm,n1=636.6r/min；d2=6.7mm，n2=665r/min。可算出驱动轴到主轴（1、2、3、4）和主轴5的传动比分别为：636.6/785=0.81;665/785=0.85.驱动轴齿数一般在2126之间，取22；模数为3，数量为一个，设在第排,转速为n=785r/min。从动轴6的齿轮参数设计：齿数为35、模数为3、设在第排；齿数为41、模数为2、设在第排；齿数为32、模数为2、设在第排，转速n=493.4r/min。从动轴7的齿轮参数设计：齿数为

24、25，模数为3，设在第；齿数为20、模数为2、设在第排，转速为690r/min；从动轴8和10的齿轮参数设计分别为：齿数为22、模数为2、设在第排，转速为n=628r/min;齿数为19、模数为2、设在第排，转速为n=727r/min.主动轴1、2、3、4齿轮参数设计：齿数为31、模数为2、设在第排，转速为n=653r/min;主轴5齿轮参数设计：齿数为25、模数为2、设在第排，转速为n=632r/min.油泵轴9齿轮参数设计：齿数为18、模数为2、设在第排，转速n=767.5r/min。手柄轴的设计：手柄轴转速应尽量高，空间应足够；齿数为19、模数为2、转速为n=727r/min。3.5 主轴和驱动轴的坐标值确定： 表5：驱动轴和各主轴的坐标值 轴号 轴号 坐标 X Y 驱动轴0 175 94 主轴1 230.5 22