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CA6140车床经济型数控改造设计(横向+纵向)【全套CAD图纸和毕业答辩论文】

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ca6140 车床 经济型 数控 改造 设计 横向 纵向 全套 cad 图纸 以及 毕业 答辩 论文
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摘要

普通车床CA6140的数控化改造主要是在合理选择数控系统的前提下,然后再对普通车床进行适当的机械改造,改造的内容主要包括:

(1) 机床导轨部分的改进,

对数控车床来说,导轨除应具有普通车床导向精度和工艺性外,还要有良好的耐摩擦、磨损特性,并减少因摩擦阻力而致死区。同时要有足够的刚度,以减少导轨变形对加工精度的影响,要有合理的导轨防护和润滑。又因为贴塑比较实惠,效果优良。为此,本设计采用贴塑。

(2) 机床进给部分的改造,

机床的进给部分在加工精度方面起到决定性的作用,原来的进给主要是由滚动丝杠带动的,但因其功率损失过大,灵敏性不好,所以在数控化改造过程中必须改成滚珠丝杠。因为滚珠丝杠能大部分弥补滚动丝杠所带来的不足。

(3)在电机与丝杠传动增加齿轮减速箱

经济型数控车床的脉冲当量是一不可改变的值,为了实现多脉冲当量的任意选择,我们可在电机与滚珠丝杠间加一个减速机构,为了保证传动精度,数控机床上需要使用的精度等级较高的齿轮,在结构上要能达到无间隙传动,因而改造时,机床主要齿轮必须满足数控机床的要求,以保证机床加工精度。


关键字:普通车床, 数控改造, 导轨, 进给,丝杠, 



目录

摘要………………………………………………………………………2

绪论………………………………………………………………………4

数控系统的介绍和选择…………………………………………………6

2.1数控系统的介绍和选择……………………………………………6

机械部分改造……………………………………………………………7

3.1主轴箱………………………………………………………………7

3.2机床导轨……………………………………………………………7

3.3机床进给机构的改造………………………………………………7

滚珠丝杆副的设计与选择………………………………………………9

4.1 纵向滚珠丝杆副的选择与校核……………………………………9

齿轮减速箱的设计………………………………………………………14

5.1齿轮减速箱箱体设计………………………………………………14

5.2轴承的选择…………………………………………………………19

5.3丝杠轴承的选择与校核……………………………………………20

结束语……………………………………………………………………24

参考文献…………………………………………………………………25


1.绪论

数控机床与普通机床相比,增加了功能,提高了性能,简化了结构.较好地解决形状复杂、精密、小批量及形状多变零件的加工问题。能获得稳定的加工质量和提高生产率,其应用越来越广泛,但是数控的应用也受到其他条件限制:(1)数控机床价格昂贵,一次性投资巨大,中小企业常是心有力而力不足;(2)目前,各企业都有大量的普通机床,完全用数控机床替换根本不可能,而且替代下的机床闲置起来又会造成浪费;(3)在国内,订购新数控机床的交货周期一般较长,往往不能满足生产急需。

要较好的解决上述问题,应走通用机床数控改造之路。普通机床的改造就是在普通机床上增加微机数控装置,使其具有一定的自动化能力,以实现额定的加工工艺目标。这一工作早在20世纪60年代已经在开始迅速发展,并有专门企业经营这门业务。目前,国外已发展成为一个新兴产业部门,从美国、日本等工业化国家的经验看,机床的数控化改造也必不可少,如日本的大企业中有26%的机床经过数控化改造,中小企业则达74%。在美国有许多数控专业化公司为世界各地提供数控化改造业务。中国是拥有300多万台机床的国家,其中大部分是多年积累生产的普通机床,自动化程度低。要想在近几年用自动和精密设备更新现有机床,不论是资金还是中国机床制造厂的能力都是办不到的,因此,普通机床的数控化改造大有可为,它适合中国的经济水平、生产水平和教育水平,已成为中国设备技术改造的主要方向之一。


内容简介:
本论文主要工作 机床导轨部分的改进 对数控车床来说,导轨的耐磨性,摩擦系数很重要,一般改造的方法是贴塑,淬火。为了降低成本,本设计采用贴塑的方法。 机床进给部分的改造 机床的进给部分在加工精度方面起到决定性的作用,因滚动丝杠的精度缺点较多所以在数控化改造过程中必须改成滚珠丝杠。 为了实现多脉冲当量的任意选择,我们可在电机与丝杠间加一个减速机构 。改造后数控车床数控进给伺服系统控制方式的选择 数控进给伺服系统按控制方式一般有 3种 (1)步进电机拖动的开环系统 (2)异步电动机或直流电机拖动,光栅测量反馈的闭环数控系统 (3)交 /直流伺服电机拖动,编码器反馈的半闭环数控系统 本设计选用第三种控制方式,型号是 上海通用数控公司KT400-T经济型车床数控系统 ,交流伺服电机机床进给机构的传动方案传动方案:如图,是电机带动轴,通过齿轮减速,再带动丝杠滚珠丝杆副的选择 滚珠丝杆副的优点 传动效率高,运动平稳,重复定位精度高。 滚珠丝杆副的选择 由公式 Pm=KFx+f(Fz+w)算出最大工作载荷 再初算额定动载荷 Ca 初步选择的滚珠丝杠的型号为天津金港动力公司的 CD638-3.5-E滚珠丝杆副的校核由丝杠的拉压变形,滚珠与螺纹滚道的接触变形推算出刚度变形。滚珠丝杠通常属于受轴向力的细长杆 所以压杆稳定性很重要,因此又对临界压力进行验算。最后选出纵向滚珠丝杆副的型号为:CD506-3.5-E齿轮减速箱的设计 为了实现脉冲当量的任意选择,在电机与丝杠间安装个齿轮减速箱。 由输入轴的计算得纵向输入轴轴径取 18mm,输出轴轴径取 25mm轴材料为 45号钢。 箱体尺寸 : 下箱体的厚度为 8mm 上箱体的厚度为 8mm 地角螺钉数目 4地角螺钉直径 M8 齿轮端面与内箱壁最小距离 8mm 滚珠丝杠轴承的选择,校核 滚珠丝杠用轴承的选型 选用型号 7602025TVP的 60推力角接触轴承。 经对当量载荷,和额定寿命的验算,该型号符合要求结束语 这次毕业设计陆陆续续做了一个学期,从最先的无从下手,到现在进行答辩。这跟我们的指导老师 -王文深老师的竭力指导是分不开的。是王老师多次的牺牲假期时间为我的毕业论文进行审核,讲解。在此,表示深深的感谢。 同时 感谢各位老师在百忙之中来这让我进行论文答辩。浙江工贸职业技术学院汽车与机电工程系毕业设计(论文)开题报告课题名称: CA6140普通车床数控化改造 专 业: 机电一体化 班 级: 姓 名: 学 号: 指导教师: 2008年 11 月 27 日1、课题研究的现状和意义课题背景1946 年诞生了世界上第一台电子计算机,这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比,起了质的飞跃,为人类进入信息社会奠定了基础。6 年后,即在 1952 年,计算机技术应用到了机床上,在美国诞生了第一台数控机床。我国目前机床总量 380 余万台,而其中数控机床总数只有 11.34万台,即我国机床数控化率不到 3。近 10 年来,我国数控机床年产量约为 0.60.8 万台,年产值约为 18 亿元。机床的年产量数控化率为 6。我国机床役龄 10 年以上的占 60以上;10 年以下的机床中,自动/半自动机床不到 20,FMC/FMS 等自动化生产线更屈指可数(美国和日本自动和半自动机床占 60以上)。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床,而且半数以上是役龄在 10 年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长,从而在国际、国内市场上缺乏竞争力,直接影响一个企业的产品、市场、效益,影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。在美国、日本和德国等发达国家,它们的机床改造作为新的经济增长行业,生意盎然,正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步,机床改造是个“永恒“的课题。我国的机床改造业,也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国,用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场,已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国,机床改造业称为机床再生(Remanufacturing)业。从事再生业的著名公司有:Bertsche 工程公司、ayton 机床公司、Devlieg-Bullavd(得宝)服务集团、US设备公司等。美国得宝公司已在中国开办公司。在日本,机床改造业称为机床改装(Retrofitting)业。从事改装业的著名公司有:大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。研究意义企业要在当前市场需求多变,竞争激烈的环境中生存和发展就需要迅速地更新和开发出新产品,以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求的不断变化。而普通机床已不适应多品种、小批量生产要求,数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术,最适宜加工小批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需要换零件加工程序,无需对机床作任何调整,因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求。2、课题要解决的问题或研究的基本内容主要研究内容(1)纵向和横向滚珠丝杠的选型及校核。(2)床身部分改造。(3)齿轮减速箱的设计。(4)其他元件的选择。3、课题研究拟采用的手段和工作路线课程设计方法:1) 独立思考,2) 继承和创新设计时,要以现在的数控机床作为基本了解对象,深入了解现有数控机床的的现状,认真阅读参考现有的相关技术资料,继承或借鉴前人的设计经验和成果,但不能盲目地全盘抄袭,应根据具体的设计条件和要求,独立思考,大胆地进行改进和创新。只有这样,才能做出高质量的设计成果。3) 全面考虑现有机床的精度.工艺性.经济性和维护性等方面要求机床任何零部件的机构和尺寸,除去考虑它的强度刚度外,还应 该综合考虑零件本身及整个部件的工艺性要求、经济性要求、使用要求等才能确定。4) 使用标准和规范设计时应尽量使用标准和规范,这有利于零件的互换性和工艺性,同时也可减少设计工作量、节省设计时间,对于国家标准或部门规范,一般都要严格遵守和执行。设计中采用标准或规范的多少,是评价设计质量的一项重要指标。因此,在毕业设计中,凡是有国家标准和企业标准规范要求的,应该尽量采用。工作路线:1)设计准备了解设计任务书,明确设计要求、工作条件、设计内容的步骤;通过查阅有关设计资料,到数控机床操作场所参观实物征询操作人员的建议等,了解设计对象的性能、结构及工艺性;准备好设计需要资料、绘图工具;拟定设计计划等。2)机床部分装配图设计绘制机床装配图;进行起它的总体结构设计和部件设计。3)完成控制系统的部分连接控制电路图4)编制机床控制的程序5)绘制机床工作原理图绘出零件的必要视图、标注尺寸、公差及表面粗糙度;编写技术要求和标题栏等6)编写设计说明书写明整个设计的主要计算和一些技术说明4、课题研究计划进程一、二周:接受毕业设计课题,根据课题内容了解课题研究的现状,并进行实地考察,完成开题报告;三、四周:进行有关的计算。包括:工件最大加工直径的设定,滚珠丝杆,联轴器的设计计算.机床本体的设计.传动装置的计算.对刀装置的设计.电动机的选择。五八周:有关图纸的绘制。九周:对毕业设计进行检查、纠正、整理、综合;最后打印,交指导老师复查。5、课题成果设计说明书() 图纸() 产品或作品( ) 应用程序( )其它:指导教师意见:指导教师(签名):年月 日 教研室主任意见:教研室主任(签名):年月 日 浙江工贸职业技术学院毕业论文1浙江工贸职业技术学院汽车与机电工程系毕业设计(论文)课题名称:CA6140 普通车床数控化改造 专 业: 机电一体化 班 级: 姓 名: 学 号: 指导教师: 2009 年 4 月 30 日CA6140 普通车床数控化改造2摘要普通车床 CA6140 的数控化改造主要是在合理选择数控系统的前提下,然后再对普通车床进行适当的机械改造,改造的内容主要包括:(1) 机床导轨部分的改进,对数控车床来说,导轨除应具有普通车床导向精度和工艺性外,还要有良好的耐摩擦、磨损特性,并减少因摩擦阻力而致死区。同时要有足够的刚度,以减少导轨变形对加工精度的影响,要有合理的导轨防护和润滑。又因为贴塑比较实惠,效果优良。为此,本设计采用贴塑。(2) 机床进给部分的改造,机床的进给部分在加工精度方面起到决定性的作用,原来的进给主要是由滚动丝杠带动的,但因其功率损失过大,灵敏性不好,所以在数控化改造过程中必须改成滚珠丝杠。因为滚珠丝杠能大部分弥补滚动丝杠所带来的不足。(3)在电机与丝杠传动增加齿轮减速箱经济型数控车床的脉冲当量是一不可改变的值,为了实现多脉冲当量的任意选择,我们可在电机与滚珠丝杠间加一个减速机构,为了保证传动精度,数控机床上需要使用的精度等级较高的齿轮,在结构上要能达到无间隙传动,因而改造时,机床主要齿轮必须满足数控机床的要求,以保证机床加工精度。关键字:普通车床, 数控改造, 导轨, 进给,丝杠, 浙江工贸职业技术学院毕业论文3目录摘要2绪论4数控系统的介绍和选择62.1 数控系统的介绍和选择6机械部分改造73.1 主轴箱73.2 机床导轨73.3 机床进给机构的改造7滚珠丝杆副的设计与选择94.1 纵向滚珠丝杆副的选择与校核9齿轮减速箱的设计145.1 齿轮减速箱箱体设计145.2 轴承的选择195.3 丝杠轴承的选择与校核20结束语24参考文献25CA6140 普通车床数控化改造41.绪论数控机床与普通机床相比,增加了功能,提高了性能,简化了结构.较好地解决形状复杂、精密、小批量及形状多变零件的加工问题。能获得稳定的加工质量和提高生产率,其应用越来越广泛,但是数控的应用也受到其他条件限制:(1)数控机床价格昂贵,一次性投资巨大,中小企业常是心有力而力不足;(2)目前,各企业都有大量的普通机床,完全用数控机床替换根本不可能,而且替代下的机床闲置起来又会造成浪费;(3)在国内,订购新数控机床的交货周期一般较长,往往不能满足生产急需。要较好的解决上述问题,应走通用机床数控改造之路。普通机床的改造就是在普通机床上增加微机数控装置,使其具有一定的自动化能力,以实现额定的加工工艺目标。这一工作早在 20 世纪 60 年代已经在开始迅速发展,并有专门企业经营这门业务。目前,国外已发展成为一个新兴产业部门,从美国、日本等工业化国家的经验看,机床的数控化改造也必不可少,如日本的大企业中有 26%的机床经过数控化改造,中小企业则达 74%。在美国有许多数控专业化公司为世界各地提供数控化改造业务。中国是拥有300 多万台机床的国家,其中大部分是多年积累生产的普通机床,自动化程度低。要想在近几年用自动和精密设备更新现有机床,不论是资金还是中国机床制造厂的能力都是办不到的,因此,普通机床的数控化改造大有可为,它适合中国的经济水平、生产水平和教育水平,已成为中国设备技术改造的主要方向之一。机床数控化改造的优点:(1)改造闲置设备,能发挥机床原有的功能和改造后的新增功能,提高了机床的使用价值,可以提高固定资产的使用效率;(2)适应多品种、小批量零件生产;(3)自动化程度提高、专业性强、加工精度高、生产效率高;(4)降低对工人的操作水平的要求;(5)数控改造费用低、经济性好;(6)数控改造的周期短,可满足生产急需。因此,我们必须走数控改造之路。普通车床(如 C616,C618,CA6140)等是金属切削加工最常用的一类机床。普通机床刀架的纵向和横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来,通过进给箱变速后,由光杠或丝杠带动溜板箱、纵溜箱、横溜板移动。进给参数要靠手工预先调整好,改变参数时要停车进行操作。刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能联动,切削次序也由人工控制。对普通车床进行数控化改造,主要是将纵向和横向进给系统改为用微机控制的、能独立运动的进给伺服系统;刀架改造成为能自动换刀的回转刀架。这样,利用数控装置,浙江工贸职业技术学院毕业论文5车床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。由于加工过程中的切削参数,切削次序和刀具都会按程序自动调节和更换,再加上纵向和横向进给联动的功能,数控改装后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件,并能实现多工序自动车削,从而提高了生产效率和加工精度,也能适应小批量多品种复杂零件的加工。CA6140 普通车床数控化改造62数控进给伺服系统控制方式的选取2.1 数控进给伺服系统控制方式的的选择数控系统主要有三种类型,改造时,应根据具体情况进行选择。(1)步进电机拖动的开环系统系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。由数控系统送出的进给指令脉冲,经驱动电路控制和功率放大后,使步进电机转动,通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序,便可控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。这种系统不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端,故称该之为开环系统,该系统的位移精度主要决定于步进电机的角位移精度,齿轮丝杠等传动元件的节距精度,所以系统的位移精度较低。该系统结构简单,调试维修方便,工作可靠,成本低,易改装成功。 (2)异步电动机或直流电机拖动,光栅测量反馈的闭环数控系统该系统与开环系统的区别是:由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置反馈信号,随时与给定值进行比较,将两者的差值放大和变换,驱动执行机构,以给定的速度向着消除偏差的方向运动,直到给定位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。闭环进给系统在结构上比开环进给系统复杂,成本也高,对环境室温要求严。设计和调试都比开环系统难。但是可以获得比开环进给系统更高的精度,更快的速度,驱动功率更大的特性指标。可根据产品技术要求,决定是否采用这种系统。(3)交/直流伺服电机拖动,编码器反馈的半闭环数控系统半闭环系统检测元件安装在中间传动件上,间接测量执行部件的位置。它只能补偿系统环路内部部分元件的误差,因此,它的精度比闭环系统的精度低,但是它的结构与调试都较闭环系统简单。在将角位移检测元件与速度检测元件和伺服电机作成一个整体时则无需考虑位置检测装置的安装问题。当前生产数控系统的公司厂家比较多,国外著名公司的如德国 SIEMENS 公司、日本 FANUC 公司;国内公司如中国珠峰公司、北京航天机床数控系统集团公司选择数控系统时主要是根据数控改造后机床要达到的各种精度、驱动电机的功率和用户的要求。本设计选用上海通用数控公司 KT400-T 经济型车床数控系统。浙江工贸职业技术学院毕业论文73 机械部分的改造为了充分发挥数控系统的技术性能,保证改造后的车床在系统控制下重复定位精度,微机进给无爬行,使用寿命长、外型美观,机械部分作了如下改动3.1 主轴箱对于数控化改造来说,经济性很重要。因此能不动的地方尽量避免。为此主轴箱不予改动。3.2 机床导轨对数控车床来说,导轨除应具有普通车床导向精度和工艺性外,还要有良好的耐摩擦、磨损特性,并减少因摩擦阻力而致死区。同时要有足够的刚度,以减少导轨变形对加工精度的影响,要有合理的导轨防护和润滑。增加耐磨性的方法有 1,增加导轨的表面强度如:淬火;2,贴塑以降低摩擦系数 。因为贴塑操作方便,不需要很复杂的操作,也不需要将导轨拿下,而且价格便宜,也能达到我们预先设想的效果,所以使用贴塑的方法对机床导轨改装。贴塑的方法:准备:粘贴场地需要、清洁无尘,环境温度 10 度以上,40 度以下为宜,相对湿度知:Fz:Fx:Fy=1:0.25:0.4 (3-4)得 Fx=1340(N)Fy=2144(N)因为车刀装夹在拖板上的刀架内,车刀受到的车削抗力将传递到进给拖板和导轨上,车削作业时作用在进给拖板上的载荷 Fl、Fv 和 Fc 与车刀所受到的车削抗力有对应关系,因此,作用在进给拖板上的载荷可以按下式求出:拖板上的进给方向载荷 Fl=Fx=1340(N)拖板上的垂直方向载荷 Fv=Fz=5360(N)拖板上的横向载荷 Fc=Fy=2144(N)因此,最大工作载荷 )(GFvfKlm=1.15 1340+0.04 (5360+90 9.8)=1790.68(N)对于三角形导轨 K=1.15 ,f =0.030.05,选 f =0.04(因为是贴塑导轨),G 是纵向、横向溜板箱和刀架的重量,选纵向、横向溜板箱的重量为 75kg,刀架重量为15kg.(2)最大动载荷 C 的计算滚珠丝杠应根据额定动载荷 Ca 选用,可用式 3-5 计算:C= , (3-5)fmFL3浙江工贸职业技术学院毕业论文11L 为工作寿命,单位为 10 r,L=60nt/10 ;n 为丝杠转速(r/min),n= ;v 为66 。Lv10最大切削力条件下的进给速度(m/min),可取最高进给速度的 1/21/3;L0 为丝杠的基本导程,查资料得 L。=12mm;fm 为运转状态系数,因为此时是有冲击振动,所以取fm=1.5。V 纵向=1.59mm/r 1400r/min=2226mm/minn 纵向=v 纵向 1/2 /L。 =2226 1/2 /12=92.75r/minL=60nt/10 =60 92.75 15000 /10 =83.56 6则 C= = 1.5 1790.68=11740(N) fmFL335.8初选滚珠丝杆副的尺寸规格,相应的额定动载荷 Ca 不得小于最大动载荷 C:因此有CaC=11740N.另外假如滚珠丝杠副有可能在静态或低速运转下工作并受载,那么还需考虑其另一种失效形式-滚珠接触面上的塑性变形。即要考虑滚珠丝杠的额定静载荷 Coa 是否充分地超过了滚珠丝杠的工作载荷 Fm,一般使 Coa/Fm=23.初选滚珠丝杠为:外循环,因为内循环较外循环丝杠贵,并且较难安装。考虑到简易经济改装,所以采用外循环。因此初选滚珠丝杠的型号为 CD638-3.5-E 型,主要参数为Dw=4.763mm,L。=8mm,dm=63mm,=219,圈数 列数 3.5 1 (3) 纵向滚珠丝杠的校核1)传动效率计算滚珠丝杠螺母副的传动效率为 = tg/tg(+)= tg 219/tg(219+10)=92% (3-6)2)刚度验算滚珠丝杠副的轴向变形将引起导程发生变化,从而影响其定位精度和运动平稳性,滚珠丝杠副的轴向变形包括丝杠的拉压变形,丝杠与螺母之间滚道的接触变形,丝杠的扭转变形引起的纵向变形以及螺母座的变形和滚珠丝杠轴承的轴向接触变形。1_丝杠的拉压变形量 1CA6140 普通车床数控化改造121= FmL / EA (3-7)= 1790.68 2280 / 20.6 10 (31.5) = 0.0064mm2 滚珠与螺纹滚道间的接触变形量 2采用有预紧的方式,因此用公式 2= 0.0013 (3-8)32DwFyjZm= 3 26.1458.7906.401.=0.0028mm在这里 =1/3Fm=1/3 1790.68=597NyjFZ= dm/Dw=3.14 63/4.763=41.53Z=41.53 3.5 1=145.36丝杠的总变形量 =1+2=0.0064+0.0028=0.0092mm4所以丝杠很稳定。因横向滚珠丝杆副的选择与纵向滚珠丝杆副的选择相同,所以本设计不做重复演算。选出纵向滚珠丝杆副的型号为:CD506-3.5-E其基本参数为 Dw =3.969mm ,=211,L。=6mm,dm=50mm,圈数 列数 3.5 1选横向滚珠丝杠型号为:CD506-3.5-E其基本参数为 Dw =3.969mm ,=211,L。=6mm,dm=50mm,圈数 列数 3.5 1CA6140 普通车床数控化改造145 齿轮减速箱的设计5.1 减速器箱体的设计一般机床数控改造后,经济型数控车床的脉冲当量是一不可改变的值,为了实现多脉冲当量的任意选择,我们可在电机与滚珠丝杠间加一个减速机构,下面即是对减速机构的设计过程。由资料中可知纵向和横向的脉冲当量分别为:纵向 0.01 0.008 0.005横向 0.005 0.004 0.0025为减少减速机构的体积设定中心距 A=(z1+z2)m/2=67.5其中 m=1.5 z1+z2=90(齿)则以横向脉冲计算为例i=z1/z2=45/45 时,则脉冲当量为 0.005mmi=z1/z2=40/50 时,则脉冲当量为 0.004mmi=z1/z2=30/60 时,则脉冲当量为 0.0025mm因此纵向与横向的减速机构可以相同,为了降低成本将横纵减速器结构设置为一样。演算过程是取纵向输入轴。5.1.1轴的计算:(纵向输入轴)由公式:d =A (3-10)35T3np可初选轴的直径由于 T=5N.m,由于采用的是 45 号钢,正火硬度 为 170-217HBS,扭曲疲劳极限-1=124,轴材料的许用切应力为 45MPa则对于纵向输入轴:d 输入= (3-35T11)浙江工贸职业技术学院毕业论文15=3450=8.2mm在这里,d 为轴的直径(mm),T 为轴传递的转矩(N.mm), 为轴材料的许用切应力(MPa),则纵向输入轴轴径取 18mm,输出轴轴径取 25mm综上可知:纵向与横向可用一种减速机构。轴材料为 45 号钢,精度 5 级。5.1.2减速器箱体尺寸a=67.5mm 下箱体壁厚 =0.025a+38 则 =8上箱盖壁厚 =0.03a+38 则 =81 1地角螺钉数目 n 由于 a250mm n=4地角螺钉直径 df=0.036a+12 取 df=M8齿轮端面与内箱壁最小距离 2= =8mm5.1.3减速齿轮第一对齿 n45 与 n45 啮合计算公式为:=1.6d1D=0.5(D2+D1) 0L=(1.21.5)d一般取 l=bC=0.2b 但是不小于 10R=0.5lN=0.5mn mn 为模数。=(2.54)mn 但是不小于 8mmCA6140 普通车床数控化改造16图 3-1 齿轮结构图因此输入轴齿轮 d=18mm=1.6d=28.8mm1D=67.5-3-7.5=57mm2=0.5(57+28.8)=42.9mm0=3.75mmda=67.5mmd。=0.25(57-28.8)=7.05mm=1.2d=21.6mmlc=0.2 21.6=4.32mmr=0.5 =2.16mmln=0.5 1.5=0.75为了更好得使输入轴与输出轴啮合且因 D1=28.8d=18 的原因会导致齿轮的刚度下降,采用图 3-2 形状,以下输出轴与输入轴均采用这种图 B 结构。浙江工贸职业技术学院毕业论文17图 3-2 齿轮结构图则由上列数据可知=21.6mmlda=67.5mmd=18mmha=mn=1.5mmhf=1.2mn=1.8mm输出轴用图 3-2 结构则由公式得d=25mm=1.6d=40mm1D=0.5(57+40)=48.5mm0=2.5 1.5=3.75mmda=67.5mmd。=0.25(57-40)=4.25mm=1.2 25=30mmlc=0.2b 30=10mmr=0.5c=5mmn=0.5 1.5=0.75mm第二对齿 n=40 与 n=50 啮合CA6140 普通车床数控化改造18则输出齿轮d=25mm=1.5d=40mm1D=da-2mn-2 。=75-2 1.5-2 3.75=64.52m=0.5(D2+D1)=0.5 (64.5+40)=52.250=(2.5-4) =2.5 1.5=3.75mnda= Z=1.5 50=75=1.2 d=1.2 25=30lr=0.5c=5c=0.2b =10(不小于 10)ln=0.5 1.5=0.75输入齿轮d=18mha=1.5hf=1.8 =1.2d=21.6lda= 2=1.5 40=60mn第三对齿 n=30 与 n=60 啮合时,输出齿轮d=25D1=1.6d=40Da= Z=60 1.5=90nD2=Da-1.5 2-2 。=90-3-7.5=79.5m。=2.5 1.5=3.75D。=0.5(D2+D1)=0.5(40+79.5)=59.75d。=0.25(D2-D1)=(79.5-40) 0.25=9.875=1.2d=1.2 25=30l浙江工贸职业技术学院毕业论文19c=0.2b=0.2 30=10(不小于 10)r=0.5c=5n=0.5mn=0.5 1.5=0.75输入齿轮d=18mha=1.5hf=1.8=1.2d=21.6lda= Z=1.5 30=45mnm齿轮精度按:GB10095-88 6 级精度 ,其适应于高速度下平稳回转并要求有最高效率和低噪音,传动效率为 99%。减速器简图图 3-3 减速器简图5.2 轴承的选择5.2.1选型深沟球轴承 GB276-82CA6140 普通车床数控化改造20图 3-4 深沟球轴承(1)减速器输入端的轴承选择:d=18mm,则其型号为:, 深沟球轴承型号d D B 额定动负荷 C额定静负荷C。极限转速(脂润滑)1000803 18 26 5 1700N 1050N 19000r/min(2)减速器输出端的轴承选择:d=25mm 则其型号为:, 深沟球轴承型号d D B 额定动负荷 C额定静负荷C。极限转速(脂润滑)1000805 25 37 7 2900N 2000N 15000r/min5.2.2 校核由于减速器轴的轴向载荷是经过 60 度推力轴承才输入减速器的所以轴向载荷 Fa很小径向载荷基本也是由于安装方面误差所导致所以也很小。轴承合乎要求。5.3 丝轴承的选型与校核5.3.1 滚珠丝杠用轴承的选型选用型号 7602025TVP 的 60 推力角接触轴承轴径 d=25mm外径 d=52mm宽度 B=15mm球径 Dw=6.35mm浙江工贸职业技术学院毕业论文21球数 Z=16动载荷 Ca=22000N静载荷 Coa=44000N预加载荷 500N极限转速 2600r/min5.3.2 校核大部分滚动轴承是由于疲劳点蚀而失效的。轴承中任一元件出现疲劳步剥落扩展迹象前院运转的总转数或一定转速下的工作小时数称为轴承寿命(指的是两个套圈间的相对转数或相对转速) 。当量载荷对轴承寿命影响颇大。(1) 当量载荷滚动轴承若同时承受径向和轴向联合载荷,为了计算轴承寿命时在相同条件下比较,需将实际工作载荷转化为当量动载荷。在当量动载荷作用下,轴承寿命与实际联合载荷下轴承的寿命相同。当量动载荷 P 的计算公式是:P= (3-14)raFyf表 3.2 轴承滚动当量动载荷计算的 X,Y 值单向轴承 双列轴承Fa/FreFa/Fre Fa/Fre Fa/Fre轴承类型 Fa/Cor eX Y X Y X Y X Y 0.015 0.38 1.47 1.65 2.390.029 0.4 1.40 1.57 2.280.058 0.43 1.30 1.46 2.110.087 0.46 1.23 1.38 20.12 0.47 1.19 1.34 1.930.17 0.50 1.12 1.26 1.820.29 0.55 1.02 1.14 1.660.44 0.56 1.00 1.12 1.63角接触球轴承=150.58 0.561 0 0.441.0011.120.721.63当量动载荷式中 Fr 为径向载荷,N;Fa 为轴向载荷,N;X,Y 分别为径向动载荷系数和轴向动载荷系数,可由上表查出。上表中,e 是一个判断系数,它是适用于各种 X,Y 系数值的 Fa/Fr 极限值。试验证CA6140 普通车床数控化改造22明,轴承 Fa/Fre 或 Fa/Fre 时其 X,Y 值是不同的。单列向心轴承或角接触轴承当Fa/Fre 时,Y=0,P=Fr,即轴向载荷对当量动载荷的影响可以不计。深沟球轴承和角接触球轴承的 e 值随 Fa/Cor 的增大而增大。Fa/Cor 反映轴向载荷的相对大小,它通过接触角的变化而影响 e 值。=0的圆柱滚子轴承与滚针轴承只能承受径向力,当量动载荷 Pr=Fr;而 =90的 推力轴承只能承受轴向力,其当量动载荷 Pa=Fa。由于机械工作时常具有振动和冲击,为此,轴承的当量动载荷应按下式计算:P=fd(XFr+Yfa)冲击载荷系数 fd 由表 3.3 选取表 3.3:载荷性质 机器举例 fd平稳运转或轻微冲击电机,水泵,通风机,汽轮机 1.01.2中等冲击 车辆,机床,起重机,冶金设备,内燃机1.21.8强大冲击 破碎机,轧钢机,振动筛,工程机械,石油钻机1.83.0由于轴承载荷与纵向载荷之比: = =0.25C 此轴承合乎要求另外由于横向丝杠与纵向丝杠采用同一轴承,且载荷小于纵向,因此同理可验证其是合理的。CA6140 普通车床数控化改造24结束语这次毕业设计总计费时一个多月,刚开始时不知从何下手,在老师的指导下到图书馆查阅相关资料。有关数控上的资料翻了数次,有参考了相关设计资料,终于知道了该怎么做。接下来选出一系列有价值的资料,向老师请教,终于完成了设计。在做设计的过程中,不但复习了所学过的知识点,还学到了新的知识,同时将所学到的知识充分的运用起来,做到了学以致用,还学会了查资料。当然,在此过程中也有许多不足之处,例如:知识的不全面,所学的还没有全部掌握,思维的狭隘等,让我在毕业前上了生动形象的一课。同时十分感谢王文深老师,是他多次牺牲假期时间为我们做毕业论文指导!使得我的论文可以答辩。浙江工贸职业技术学院毕业论文25参考文献1.吴振彪主编机电综合设计指导中国人民大学社.2000.2.余英良主编机床数控改造设计与实例机械工业出版社.1997.3.机床设计手册编写组编. 机床设计手册第一,三,四册. 械工业出版社.1998.4.明兴祖主编数控加工技术化学工业出版社.2001.5.胡占齐,杨莉主编机床数控技术 机械工业出版社.1999.6.王先逵主编机械制造工艺学 机械工业出版社.2002.7.邱宣怀主编机械设计高等教育出版社.2002.8.黄调,赵松年主编机电一体化技术基础及应用机械工业出版社.1999.浙江工贸职业技术学院汽车与机电工程系毕业设计(论文)任务书课题名称:CA6140 普通车床数控化改造 专 业: 机电一体化 班 级: 机电 0603 姓 名: 郭志伟 学 号: 06121331 指导教师: 王文琛 2008 年 11 月 20 日1、课题内容与要求课题摘要普通车床 CA6140 的数控化改造主要是在合理选择数控系统的前提下,然后再对普通车床进行适当的机械改造,改造的内容主要包括:(1) 机床导轨部分的改进,对数控车床来说,导轨除应具有普通车床导向精度和工艺性外,还要有良好的耐摩擦、磨损特性,并减少因摩擦阻力而致死区。同时要有足够的刚度,以减少导轨变形对加工精度的影响,要有合理的导轨防护和润滑。又因为贴塑比较实惠,效果优良。为
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本文标题:CA6140车床经济型数控改造设计(横向+纵向)【全套CAD图纸和毕业答辩论文】
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