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摘 要：变速箱端面是拖拉机中的多孔零件之一，在对其进行加工改造时应当从使用者的实际需求出发，在全面分析被加工零件的基础上，指出现有设备的不足，并对十五孔单工位组合钻床主轴箱进行创新设计，从而在设计上解决了上述问题。
关键词：拖拉机 主轴箱传动系统 组合钻床 机械设计
中图分类号：S219 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（b）-0077-01
1 组合机床总体设计
1.1 机械加工工艺过程设计
在此次被加工变速箱端面中，为使箱体的加工工序相对集中，将该零件的十五孔集中在本台组合钻床上加工。而这十五孔在加工时要求相互之间位置精度为直径0.4 mm，但是在组合机床上进行加工时，钻孔位置精度则为直径0.2 mm，表面粗糙度为6.3，因此加工的误差规格等均在要求范围内，且被加工件材料为HT200，刚度足够。在对零件进行机械加工时的过程制定如下：第一步，对箱体端面进行铣制；第二步，铣制零件的顶面；第三步，将零件粗镗为直径50H10调至直径49.7，精镗为直径50H10至要求；第四步，在组合钻床上对零件进行进一步钻削，并加工其余十五孔；第五步刮平各孔倒角；攻螺丝；铰孔直径18H10至要求。
1.2 确定组合钻床配置
1.2.1 加工精度
在加工零件并选择组合钻床的结构方案时，我们必须要保证的最重要的一点就是加工精度的稳定程度。为了保证零件的精准程度，一般情况下我们都会采用固定式夹具，因为固定式夹具在跟组合钻床进行组合时能达到的钻孔位置的精确程度是最高的，采用固定导套一般能达（最大误差不超过0.20）mm[1]。
1.2.2 机床生产率
在机床生产的效率统计上，我们可以根据工件的生产类型，以及机床的组合模式，基本上可以使用单工位对夹具进行固定的机床方式[2]。
1.2.3 加工机床的选择
在加工被加工件之前要保证加工孔和基面呈垂直状态，立式机床在运行过程中会产生切屑，这些切屑很大机率会落入导向中，从而对加工精确度造成一定影响，所以不适合使用立式机床。对比其它机床，卧式机床机床能够保证设计基面和定位基面处于重合状态，减少切屑的产生，适合在加工生产中使用。
1.2.4 钻床的配置
为了保证钻床处于高温条件下依旧能够进行正常工作，而且因为被加工件不需要多次进行补给，因此可以使用其它的机械通用部件来配置钻床结构。
1.3 组合机床总体设计
在进行工件加工时，我们可以根据被加工工件的加工精度、加工材料的密度硬度以及加工工件时的工作条件，考虑到加工工件和加工刀具的耐用程度。在对加工用的动力滑台进行初选时，要注意动力滑台的进给速度，初始速度可设置为40 mm/min，初定切削速度为15 mm/min。根据选定参数，针对被加工零件，在选定的结构方案基础上，进行加工方案设计和制定，以及被加工零件工序设定、加工流程制定、机床联系尺寸制定和生产率计算卡，确定出机床各部分配制关系。
2 主轴箱设计
依据工件加工流程以及综合所有情况的总体设计流程和规格的设定，我们对主轴箱的结构进行创新设计和改造。由于在组合机床上需同时加工十五个孔，不仅同时进行加工的孔数量多、孔与孔之间的间距小，而且每个孔所排列的位置都具有不规则性，在一般情况下根据以往使用的方法试试排箱时，因为以上存在的因素，在加工操控过程中无法将十五孔的工序进行集中，所以在研究分析被加工零件的基础上，本钻床的主轴箱运作系统利用变位齿轮与滚针轴承的作用，来达到一般情况下无法实现排箱的目的。
2.1 组合钻床总体设计规格
在进行零件生产与机床加工的过程中，可以根据组合钻床在实际操作中的设计方案来决定主轴箱的主要规格，其内容包括在主轴箱设计前的标准要求与已具有的条件：（1）主轴箱的轮廓尺寸为600 mm×500 mm。（2）工件轮廓尺寸和每个孔所在的位置与其尺寸。（3）工件与其对应的主轴箱位置的尺寸。
2.2 十五孔组合钻床主轴箱传动系统设计
2.2.1 钻床主轴箱的设计原则
（1）当处在主轴方向时，所有的主轴都必须使用逆时针的方向进行旋转。
（2）在确保运转方向与运转速度的基础上，尽量把齿轮与传动轴的数量与规格降低至最少，以控制零件的种类。主要方法包括：使用一根传动轴来同时带动多根主轴，而且要保证齿轮分布在同一排，如果齿轮啮合中心距达不到标准要求时，可以使用变位齿轮。
（3）为了保证主轴箱的结构具有紧凑性，一般主轴箱的齿轮转动副的转动比都要控制在1.0～1.5范围内。
（4）如果要使用较小的主轴齿轮，可以在最后一级使用升速传动的方式。
（5）由于钻削加工存在较大的切削力，因此为了避免主轴出现扭曲变形的现象，可以设置主轴齿轮距离前支承较近的位置。
根据以上原则与要求来合理安排传动系统每一级的传动比，以及初步决定传动轴的位置，同时还要确认齿轮拥有的齿数。
2.2.2 传动轴的坐标计算
为了使机器在运转过程中的齿轮能够与正常啮合相符合，以及保证其加工主轴箱上传动轴支承孔的孔距在标准范围内，必须仔细计算每个传动轴的坐标尺寸（计算结构保留三位有效数字）。
2.2.3 验算
通过坐标位置来决定两轴坐标中心位置与A之间的距离，计算该距离是否与两轴之间的啮合齿轮标准要求的中心距AO相等，中心距与半径之间存在的差值为δ，即δ=AO-A，验算标准为δ在0.001～0.009 mm范围内。通过计算数据发现轴39与12，13，14之间的δ小于0.009 mm，所以使用变位方式来修改齿轮。
2.3 主轴与通用传动轴的结构型式选择方案
考虑到主轴的受力情况与工作的条件，通常都是运用长主轴。如果运用钻削来对主轴进行加工，所承受的单项轴向力就会比较大，因此要首先选择向心球轴承与推力球轴承所组合而成的支撑结构，并且推力球轴承要在主轴的前端进行配置。传动轴转速比较低，但是它的载荷能力比较大，因此要多运用圆锥滚子轴承进行操作。根据上述配置主轴与传动轴的方案，按照所选择的轴承的类型进行了轴承孔的检查与精确操作的流程之后，依然会发现某一部分部位在使用这个配置的时候因为空间距比较小，而箱体上的轴承座又太大，造成箱体的强度不足等问题，可以通过原来的方案，改成推力球轴承和滚针轴承所组合而成的支撑结构，由此来减小径向的尺寸，满足箱体的强度要求，实现合理的排箱。
3 结语
综上所述，文章通过对拖拉机的变速箱端面在组合钻床时的运行原理进行综合总结，并且根据上述原则进行传动系统的设计与修改，从而主轴箱质量得到最大程度的保证，提高了提高主轴箱通用化，从而减少设计与制造的工作量。
参考文献
[1] 李秀敏.组合机床行业现状与发展思考[J].航空制造技术，2013，15（4）：30-32.
[2] 丛风廷，迟建山.组合机床设计[J].2版.上海：上海科学技术出版社，2011，5（15）：22-23.
[3] 丁国琴.组合机床主轴箱的计算机辅助设计[J].拖拉机机械工程，2011，6（11）：9-10.
关键词：拖拉机 主轴箱传动系统 组合钻床 机械设计
中图分类号：S219 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（b）-0077-01
1 组合机床总体设计
1.1 机械加工工艺过程设计
在此次被加工变速箱端面中，为使箱体的加工工序相对集中，将该零件的十五孔集中在本台组合钻床上加工。而这十五孔在加工时要求相互之间位置精度为直径0.4 mm，但是在组合机床上进行加工时，钻孔位置精度则为直径0.2 mm，表面粗糙度为6.3，因此加工的误差规格等均在要求范围内，且被加工件材料为HT200，刚度足够。在对零件进行机械加工时的过程制定如下：第一步，对箱体端面进行铣制；第二步，铣制零件的顶面；第三步，将零件粗镗为直径50H10调至直径49.7，精镗为直径50H10至要求；第四步，在组合钻床上对零件进行进一步钻削，并加工其余十五孔；第五步刮平各孔倒角；攻螺丝；铰孔直径18H10至要求。
1.2 确定组合钻床配置
1.2.1 加工精度
在加工零件并选择组合钻床的结构方案时，我们必须要保证的最重要的一点就是加工精度的稳定程度。为了保证零件的精准程度，一般情况下我们都会采用固定式夹具，因为固定式夹具在跟组合钻床进行组合时能达到的钻孔位置的精确程度是最高的，采用固定导套一般能达（最大误差不超过0.20）mm[1]。
1.2.2 机床生产率
在机床生产的效率统计上，我们可以根据工件的生产类型，以及机床的组合模式，基本上可以使用单工位对夹具进行固定的机床方式[2]。
1.2.3 加工机床的选择
在加工被加工件之前要保证加工孔和基面呈垂直状态，立式机床在运行过程中会产生切屑，这些切屑很大机率会落入导向中，从而对加工精确度造成一定影响，所以不适合使用立式机床。对比其它机床，卧式机床机床能够保证设计基面和定位基面处于重合状态，减少切屑的产生，适合在加工生产中使用。
1.2.4 钻床的配置
为了保证钻床处于高温条件下依旧能够进行正常工作，而且因为被加工件不需要多次进行补给，因此可以使用其它的机械通用部件来配置钻床结构。
1.3 组合机床总体设计
在进行工件加工时，我们可以根据被加工工件的加工精度、加工材料的密度硬度以及加工工件时的工作条件，考虑到加工工件和加工刀具的耐用程度。在对加工用的动力滑台进行初选时，要注意动力滑台的进给速度，初始速度可设置为40 mm/min，初定切削速度为15 mm/min。根据选定参数，针对被加工零件，在选定的结构方案基础上，进行加工方案设计和制定，以及被加工零件工序设定、加工流程制定、机床联系尺寸制定和生产率计算卡，确定出机床各部分配制关系。
2 主轴箱设计
依据工件加工流程以及综合所有情况的总体设计流程和规格的设定，我们对主轴箱的结构进行创新设计和改造。由于在组合机床上需同时加工十五个孔，不仅同时进行加工的孔数量多、孔与孔之间的间距小，而且每个孔所排列的位置都具有不规则性，在一般情况下根据以往使用的方法试试排箱时，因为以上存在的因素，在加工操控过程中无法将十五孔的工序进行集中，所以在研究分析被加工零件的基础上，本钻床的主轴箱运作系统利用变位齿轮与滚针轴承的作用，来达到一般情况下无法实现排箱的目的。
2.1 组合钻床总体设计规格
在进行零件生产与机床加工的过程中，可以根据组合钻床在实际操作中的设计方案来决定主轴箱的主要规格，其内容包括在主轴箱设计前的标准要求与已具有的条件：（1）主轴箱的轮廓尺寸为600 mm×500 mm。（2）工件轮廓尺寸和每个孔所在的位置与其尺寸。（3）工件与其对应的主轴箱位置的尺寸。
2.2 十五孔组合钻床主轴箱传动系统设计
2.2.1 钻床主轴箱的设计原则
（1）当处在主轴方向时，所有的主轴都必须使用逆时针的方向进行旋转。
（2）在确保运转方向与运转速度的基础上，尽量把齿轮与传动轴的数量与规格降低至最少，以控制零件的种类。主要方法包括：使用一根传动轴来同时带动多根主轴，而且要保证齿轮分布在同一排，如果齿轮啮合中心距达不到标准要求时，可以使用变位齿轮。
（3）为了保证主轴箱的结构具有紧凑性，一般主轴箱的齿轮转动副的转动比都要控制在1.0～1.5范围内。
（4）如果要使用较小的主轴齿轮，可以在最后一级使用升速传动的方式。
（5）由于钻削加工存在较大的切削力，因此为了避免主轴出现扭曲变形的现象，可以设置主轴齿轮距离前支承较近的位置。
根据以上原则与要求来合理安排传动系统每一级的传动比，以及初步决定传动轴的位置，同时还要确认齿轮拥有的齿数。
2.2.2 传动轴的坐标计算
为了使机器在运转过程中的齿轮能够与正常啮合相符合，以及保证其加工主轴箱上传动轴支承孔的孔距在标准范围内，必须仔细计算每个传动轴的坐标尺寸（计算结构保留三位有效数字）。
2.2.3 验算
通过坐标位置来决定两轴坐标中心位置与A之间的距离，计算该距离是否与两轴之间的啮合齿轮标准要求的中心距AO相等，中心距与半径之间存在的差值为δ，即δ=AO-A，验算标准为δ在0.001～0.009 mm范围内。通过计算数据发现轴39与12，13，14之间的δ小于0.009 mm，所以使用变位方式来修改齿轮。
2.3 主轴与通用传动轴的结构型式选择方案
考虑到主轴的受力情况与工作的条件，通常都是运用长主轴。如果运用钻削来对主轴进行加工，所承受的单项轴向力就会比较大，因此要首先选择向心球轴承与推力球轴承所组合而成的支撑结构，并且推力球轴承要在主轴的前端进行配置。传动轴转速比较低，但是它的载荷能力比较大，因此要多运用圆锥滚子轴承进行操作。根据上述配置主轴与传动轴的方案，按照所选择的轴承的类型进行了轴承孔的检查与精确操作的流程之后，依然会发现某一部分部位在使用这个配置的时候因为空间距比较小，而箱体上的轴承座又太大，造成箱体的强度不足等问题，可以通过原来的方案，改成推力球轴承和滚针轴承所组合而成的支撑结构，由此来减小径向的尺寸，满足箱体的强度要求，实现合理的排箱。
3 结语
综上所述，文章通过对拖拉机的变速箱端面在组合钻床时的运行原理进行综合总结，并且根据上述原则进行传动系统的设计与修改，从而主轴箱质量得到最大程度的保证，提高了提高主轴箱通用化，从而减少设计与制造的工作量。
参考文献
[1] 李秀敏.组合机床行业现状与发展思考[J].航空制造技术，2013，15（4）：30-32.
[2] 丛风廷，迟建山.组合机床设计[J].2版.上海：上海科学技术出版社，2011，5（15）：22-23.
[3] 丁国琴.组合机床主轴箱的计算机辅助设计[J].拖拉机机械工程，2011，6（11）：9-10.