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CJK6150数控车床设计－主轴箱和尾座部件【全套CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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1021080505陈雄[任务书]2013-10-16.doc---(点击预览)

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关键词：: cjk6150 数控车床设计主轴以及部件全套 cad 图纸毕业论文原创资料

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摘要

随着当今工业设备对精密程度的要求越来越高，加工设备的机械加工设备的加工的精密程度也要求越来越高。在搜索、查阅研究大量有关资料的基础上，对机床自动化技术进行了深入的研究和分析，并描述了机床控制系统的设计。整个过程主要对车床主传动进行设计。

车床主传动设计，主要包括三方面的设计，即：根据设计题目所给定的机床用途、规格、主轴极限转速、转速数列公比或级数，确定其他有关运动参数，选定主轴各级转速值；通过分析比较，选择传动方案；拟定结构式或结构网，拟定转速图；确定齿轮齿数及带轮直径；绘制传动系统图。其次，根据机床类型和电动机功率，确定主轴及各传动件的计算转速，初定传动轴直径、齿轮模数，确定传动带型号及根数，摩擦片尺寸及数目；装配草图完成后要验算传动件（传动轴、主轴、齿轮、滚动轴承）的刚度、强度或寿命。最后，完成运动设计和动力设计后，要将主传动方案“结构化”，设计主轴变速箱装配图及零件图，侧重进行传动轴组件、主轴组件、变速机构、箱体、润滑与密封、传动轴及滑移齿轮零件的设计。

关键词：车床；数控；传动系统

Abstract

With the industrial equipment for precision degree of the increasingly high demand, the degree of precision machining processing equipment of machining equipment also to request more and more high. In the search, a lot of related data access research of machine tool automation technology, in-depth research and analysis, and describes the design of machine tool control system. The whole process is mainly carries on the design to the main drive lathe.

CNC lathe main drive design, including the design, three aspects: according to the design of machine tool use, the given specifications, spindle speed limit, speed ratio determined sequence or series, other relevant motion parameters, selected at speed of the main shaft; through analysis and comparison, select the transmission scheme; develop structure or structure, develop speed diagram; to determine the number of gear teeth and belt pulley diameter; drawing drive system diagram. Secondly, based on the machine type and motor power, determining the spindle and the transmission of the computation speed, initial drive shaft diameter, the gear modulus, determine the transmission belt type and number of roots, friction plate size and number of assembly drawing; after checking transmission parts (gear, shaft, shaft, bearing stiffness,) strength or fatigue life. Finally, to complete the exercise design and dynamic design, to the main transmission scheme "structured", design of spindle gearbox assembly drawing and parts drawing, focuses on the transmission shaft assembly, spindle assembly, transmission mechanism, box, lubrication and seal, the transmission shaft and the sliding gear parts design.

Key Words:　Lathe; CNC; Transmission System

摘要3

Abstract4

目录6

第1章绪论9

1.1 数控技术的应用与发展9

1.1.1数控机床与发展趋势9

1.1.2数控技术10

1.1.3数控技术发展趋势12

1.1.4数控技术在机械工业中的进展14

1.2数控车床的工艺范围及加工精度15

1.2.1工艺范围15

1.2.2加工精度15

1.3 毕业设计题目、主要技术参数和技术要求16

1.3.1毕业设计题目和主要技术参数16

1.3.2技术要求16

第2章主轴箱传动系统参数计算17

2.1运动参数及转速图的确定17

2.1.1 转速范围17

2.1.2 转速数列17

2.1.3确定结构式17

2.1.4确定结构网17

2.1.5绘制转速图和传动系统图18

2.2 确定各变速组此论传动副齿数19

2.3 核算主轴转速误差20

第3章传动件的计算22

3.1 带传动设计22

3.2选择带型23

3.3确定带轮的基准直径并验证带速23

3.4确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角24

3.5确定带的根数z25

3.6确定带轮的结构和尺寸25

3.7确定带的张紧装置25

3.8计算压轴力25

3.2 计算转速的计算27

3.3 齿轮模数计算及验算28

3.5 主轴合理跨距的计算32

第4章主要零部件的选择34

4.1电动机的选择34

4.2 轴承的选择34

4.3变速操纵机构的选择34

4.4 轴的校核34

4.5 轴承寿命校核36

第5章主轴箱结构设计及说明38

5.1 结构设计的内容、技术要求和方案38

5.2 展开图及其布置38

第6章尾座部分的设计39

6.1尾座套筒的设计39

6.2尾座体的设计40

6.3尾座顶尖的设计40

6.4液压缸的设计40

6.5尾座导轨的设计41

6.6尾座孔系设计42

6.6.1配合42

6.6.2套筒孔的设计42

6.6.3孔和键的设计43

6.7挠度、转角、液压缸内径、锁紧力的计算及校核43

6.7.1挠度的计算44

6.7.2转角的计算45

6.7.3压板处螺栓直径的校核45

6.7.4液压缸内径的校核46

6.7.5尾座锁紧力的验算46

第7章尾座精度的设计48

7.1表面粗糙度的确定48

7.2尾座与机床形位公差的确定48

7.3底面及立导向面形位公差的确定49

总结50

参考文献51

致谢52

第1章绪论

1.1 数控技术的应用与发展

1.1.1数控机床与发展趋势

（1）数控机床：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。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。

①数控（NC）阶段（1952～1970年）

早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路"搭"成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARD-WIRED NC），简称为数控（NC）。随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即1952年的第一代--电子管；1959年的第二代--晶体管；1965年的第三代--小规模集成电路。

②计算机数控（CNC）阶段（1970年～现在）

到1970年，通用小型计算机业已出现并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（CNC）阶段（把计算机前面应有的"通用"两个字省略了）。到1971年，美国INTEL公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件--运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（MICROPROCESSOR），又可称为中央处理单元（简称CPU）。

到1974年微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功能太强，控制一台机床能力有富裕（故当时曾用于控制多台机床，称之为群控），不如采用微处理器经济合理。而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。

到了1990年，PC机（个人计算机，国内习惯称微机）的性能已发展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求。数控系统从此进入了基于PC的阶段。

总之，计算机数控阶段也经历了三代。即1970年的第四代--小型计算机；1974年的第五代--微处理器和1990年的第六代--基于PC（国外称为PC-BASED）。

还要指出的是，虽然国外早已改称为计算机数控（即CNC）了，而我国仍习惯称数控（NC）。所以我们日常讲的"数控"，实质上已是指"计算机数控"了。

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内容简介：: 分类号密级毕业设计（论文）开题报告课题名称： CJK6150 数控车床设计主轴箱和尾座部件分院：机械与电气工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：姓名：学号：指导教师：二一四年三月 nts一、选题目的和意义：数控加工技术的应用是机械制造业的一次技术革命，使机械制造的的发展进入了一个崭新的阶段。由于数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密检测与新型机械结构等方面的技术成果具有高柔性、高精度与高度自动化的特点，因此它提高了机械制造的制造水平，解决了接卸制造中的常规加工技术难以解决甚至无法解决的发杂型面零件加工，为社会提供了高质量、多品种及高可靠的机械产品已取得了巨大的经济效益。目前，数控技术已逐步晋级，数控机床在工业生产中得到了广泛应用，已成为机械自动化的一个重要发展方向。随着可续技术和社会生产的不断进步，机械产品日趋复杂。对机械产品的质量和生产率的要求也越来越高，在航空航天、微电子、信息技术、汽车、造船、建筑、军工和计算机技术等行业中，零件形状复杂、结构改型频繁、批量小、零件精度高加工困难、生产效率低已成为日益突出的现实问题，机械加工工艺过程的自动化和智能化是适应上述发展特点的最重要手段。二、课题关键问题及难点本课题主要是完成 CJK6150 数控车床设计主轴箱和尾座部件，主轴箱的设计和尾座的设计，根据课题前提主轴转速范围是 90-2000r/min 机械制造装备设计的步骤设计类型而不同。创新设计可分为产品规划、方案设计、技术设计和工艺设计等四个阶段。（一）产品规划阶段产品规划阶段的任务是明确设计任务，通常应在市场调查与预测的基础上识别产品需求，进行可行性分析，制定设计任务书。在产品规划阶段将综合运用技术预测、市场学、信息学等理论和方法来解决设计中出现的问题。 1、需求分析产品设计是为了满足市场的要求，而市场的需求往往是不具体的，有时是模糊的、潜在的，甚至是不可能实现的。需求分析的任务是使这些需求具体化和恰到好处。明确设计任务的要求。需求分析的任务本身就是设计工作的一部分，是设计工作的一部分，是设计工作的开始，而且自始至终指导设计工作的进行。 nts需求分析一般包括对销售市场和原材料市场的分析 1、调查研究调查研究包括市场调研、技术调研和社会环境调研三个部分 2、预测定性预测和定量预测 3、可行性分析 4、编制设计任务书 (二 ) 方案设计阶段 1、对设计任务的抽象 2、建立功能结构 3、寻求原理与求解方法 4、初步设计方案的形成 5、设计方案的评价与赛选（三）技术设计阶段 1、确定结构原理方案 2、总体设计 3、结构设计（四）工艺设计阶段 1、零件图设计在零件图中包含了为制造零件所需的全部信息，这些信息包括几何形状、全部尺寸、加工面的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度、材料和热处理要求、其他特殊技术要求等。 2、完善装配图在绘制零件图时，更加具体地从结构强度、工艺性和标准化等方面进行零件的结构设计，不可避免地要对技术设计阶段提供的装配图做些修改 3 编写技术文档设计工作大体的可分为三个步骤： 1、调查研究调查研究的内容一般包括有：学习有关机床设计的方针、政策，明nts确设计要求；到使用单位调查了解所涉及机床所要承担的生产任务和加工工艺，了解使用单位的对机床的要求；到制造单位调查，了解制造厂的设备条件、技术能力和生产经验；收集国内外同类型机床的技术文献和图纸资料，并注意调查它的结构性能、使用和制造情况等，尤其注意了解新技术在同类机床上应用的情况，以及在设计新机床时将要进行那些科学试验。 2、方案拟定在调查研究的基础上，通常可拟定出多个方案进行比较分析。每个方案所包括的内容有：工艺分析、主要技术参数、总体布局、主要部件的结构草图、试验结果及技术经济分析等在制定方案时应注意以下几点：处理好使用和制造之间的关系：应首先满足使用要求，其次是尽可能便于制造。注意倾听各方面意见，经过分析比较，去粗取精，最后形成一个比较使用方案。实验是检验真理的唯一标准，设计必须以生产实践和科学实验为依据，凡是未经实践考验的方案，必须经过实验证明可考后采用与设计。继承性和创造性的相结合，尽量采用先进技术，迅速提高生产力。三、我国数控机床的研究现状及发展趋势随着电子信息技术的发展，世界机床业已进入了以数字化制造技术为核心的机电一体化时代，其中数控机床就是代表产品之一。数控机床是制造业的加工母机和国民经济的重要基础。它为国民经济各个部门提供装备和手段，具有无限放大的经济与社会效应。目前，欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程，而中国从 20 世纪 80 年代开始起步，仍处于发展阶段。 “ 十五 ” 期间，中国数控机床行业实现了超高速发展。其产量 2001 年为17521 台， 2002 年 24803 台， 2003 年 36813 台， 2004 年 51861 台， 2004 年产量是 2000 年的 3.7 倍，平均年增长 39%； 2005 年国产数控机床产量 59639 台，接近 6 万台大关，是 “ 九五 ” 末期的 4.24 倍。 “ 十五 ” 期间，中国机床行业发展nts迅猛的主要原因是市场需求旺盛。固定资产投资增速快、汽车和机械制造行业发展迅猛、外商投资企业增长速度加快所致。 2006 年，中国数控金切机床产量达到 85756 台，同比增长 32.8%，增幅高于金切机床产量增幅 18.4 个百分点，进而使金切机床产值数控化率达到 37.8%，同比增加 2.3 个百分点。此外，数控机床在外贸出口方面亦业绩骄人，全年实现出口额 3.34 亿美元，同比增长 63.14%，高于全部金属加工机床出口额增幅 18.58个百分点。 2007 年，中国数控金切机床产量达 123,257 台，数控金属成形机床产量达3,011 台；国产数控机床拥有量约 50 万台，进口约 20 万台。 2008 年 10 月，中国数控机床产量达 105,780 台，比 2007 年同比增长 2.96%。长期以来，国产数控机床始终处于低档迅速膨胀，中档进展缓慢，高档依靠进口的局面，特别是国家重点工程需要的关键设备主要依靠进口，技术受制于人。究其原因，国内本土数控机床企业大多处于 “ 粗放型 ” 阶段，在产品设计水平、质量、精度、性能等方面与国外先进水平相比落后了 5-10 年；在高、精、尖技术方面的差距则达到了 10-15 年。同时中国在应用技术及技术集成方面的能力也还比较低，相关的技术规范和标准的研究制定相对滞后，国产的数控机床还没有形成品牌效应。同时，中国的数控机床产业目前还缺少完善的技术培训、服务网络等支撑体系，市场营销能力和经营管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主创新能力，完全拥有自主知识产权的数控系统少之又少，制约了数控机床产业的发展。四、主要任务与目标： 1、翻译 1-2 篇与专业课程相关的最新英文文献，文献翻译要求汉字在 2000字以上； 2、查阅和整理文献并提交一篇反映课题内容的文献综述，文献综述在 3000字以上； 3 通过调研和分析确定机床的传动方案、总体布置和机械部分的详细结构nts设计，设计的各部分间能有机结合，相互协调，共同完成整个机床的机械部分的大部分图样。 4 加强综合训练，全面提高工程应用能力和开发创新能力，培养相互协作配合的团队精神。 5 重点解决主轴箱部件有关的技术问题五、课题研究思路 1.查阅资料，用到实处在做设计之前，通过各种路径，查阅有关注射模设计及沐浴露连体瓶盖学术期刊、学位论文、书籍等，从中获取有用的知识，并借鉴模具设计方法，用到自己的模具设计当中。 2.掌握并熟练已经学习过的知识复习以前所学设计有关的专业知识，并熟练的运用到设计中去。还要熟练一些二维、画图软件，比如 Autocad。六、预期成果 1.完成一到两篇与机械设计相关的最新英文文献； 2.整理一篇反映课题内容的文献综述； 3.独立完成二维图制作； 4.机床总装配图一份； 5.主轴箱和尾座设计图纸一份； 6.设计说明书一份。七、计划进度： 2013.9.162013.12.24 接受任务，熟悉内容，完成文献综述和英文翻译； 2013.12.252014.02.20 完成开题报告，毕业实习、方案确定； 2014.02.232014.04.20 完成设计图样和说明书初稿； 2014.04.202014.04.30 修改图样、说明书，完成二稿；2012.05.012012.05.10 修改、检查全部资料，打印、上交资料； 2014.05.112014.05.25 准备论文答辩。主要参考文献 1、陈心昭 .现代实用机床设计手册 M.北京：机械工业出版社， 2006.8 nts2、李洪 .实用机床设计手册 M.沈阳：辽宁科学技术出版社， 1999.1 3、陈婵娟 .数控车床设计 M.北京：化学工业出版社， 2006.3 4、吴玉厚 .数控电主轴单元技术 M.北京：机械工业出版社， 2006.3 5、 Paul Kenneth.21st Century ManufacturingM.Prentice Hall and TingHua Unive

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