C6132型车床主轴箱设计及齿轮加工工艺规程设计

华北科技学院毕业设计（论文）姓名：任务下达时间： 0 2毕业设计（论文）任务书专业： 班级：月 28 日 任务完成时间： 07 月 01 日毕业设计（论文）题目：C6132 型车床主轴箱及齿轮加工工艺设计专题题目: 主轴箱设计 齿轮加工工艺设计题目主要内容：设计内容：独立完成变速级数为 12 级的机床主传动系统主轴变速箱设计，包括车削左右螺纹的换向机构及与进给联系的输出轴，并完成齿轮加工工艺设计。目的要求、主要技术指标：1机床的类型及主要参数：C6132 车床，最大转速=1120r/min、最小转速=25r/min ；工作时间：一班制；变速级数：z=12。2工件材料：45 号钢 刀具材料：YT153设计部件名称：主轴箱应完成的主要任务：设计任务：(1)运动设计：根据所给定的转速范围及变速级数，确定公比，绘制结构网、转速图、计算齿轮齿数。(2)动力计算：选择电动机型号及转速，确定传动件的计算转速、对主要零件（如皮带、齿轮、主轴、轴承等）进行计算（初算和验算） ；(3)齿轮结构和工艺设计设计工作量要求：(1) 主轴箱展开图；（A0）(2) 传动系统图；(3)主轴箱的向视图和剖面图；(4)齿轮零件图；(5) 齿轮机械加工工艺规程卡一套；(6)编写课程设计说明书一份。主要参考文献：1 徐嘉元、曾家驹主编. 机械制造工艺学. 北京： 机械工业出版社，20062 贾亚洲主编.金属切削机床概论.北京：机械工业出版社，20103 M. Sokovic, J. Kopac, L.A. Dobrzanski. Wear of PVD-coated Solid CarbideEnd Mills in Dry High-speed CuttingJ. Journal of Materials ProcessingTechnology, 2004,157: 422-426.指导教师： 教研室主任：第 1 页 共 79 页C6132 型车床主轴箱及齿轮加工工艺设计摘要：普通中型 C6132 车床主轴箱设计，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设计。关键词：车床；主轴箱；变速系统；主轴组件第 2 页 共 79 页华北科技学院毕业设计（论文）Abstract:Ordinary medium-sized C6132lathe headstock design, includingthree aspects ofdesign, that is: according to a design by the use of a given machine, specifications, spindlespeed limit, speed series common ratio or series, to determine other relevant motionparameters, the selected spindle grade speed value; through analysis and comparison, selectthe drive options; proposed structure or structural network, the development speed map;determine the gear and pulley diameter; drawing transmission system map. Secondly,according to machine type and motor power to determine the spindle speed and thetransmission parts of the calculation, an initial diameter of shaft, gear module to determinethe belt type and root number, size and number of friction plate; assembly sketches tofinished checking transmission parts (shaft, spindle, gear, bearing) stiffness, strength or life.Finally, complete the exercise design and power design, the main transmission scheme tostructure and the design of spindle gearbox assembly drawings and part drawings, focusingon the drive shaft assembly, spindle assembly, variable speed, box, lubrication and sealing ,gear shaft and sliding parts of the design.Key words:lathe; the spindle box; transmission; shaft components第 3 页 共 79 页C6132 型车床主轴箱及齿轮加工工艺设计目录摘要. 第 1 章第 2 章绪论.设计计算.122.1 普通车床的规格.22.1.1 车床的规格系列和用处2.1.2 操作性能要求.第 3 章 主动参数参数的拟定.3.1 确定传动公比.3.2 主电动机的选择.第 4 章 变速结构的设计.4.1 主变速方案拟定.4.2 变速结构式、结构网的选择.4.2.1 确定变速组及各变速组中变速副的数目.4.2.2 变速式的拟定.4.2.3 结构式的拟定.4.2.4 结构网的拟定.4.2.5 结构式的验算.4.2.6 结构式的拟定.4.2.7 确定各变速组变速副齿数 .9.223335555667774.2.8 绘制变速系统图.10第 5 章 结构设计.125.15.25.35.4结构设计的内容、技术要求和方案展开图及其布置.I 轴（输入轴）的设计.齿轮块设计.第4页共79页12121313华北科技学院毕业设计（论文）5.55.6传动轴的设计.主轴组件设计.15165.6.15.6.25.6.35.6.45.6.55.6.6各部分尺寸的选择主轴材料和热处理.主轴轴承.主轴与齿轮的连接.润滑与密封.其他问题.161717191919第 6 章 传动件的设计.216.1 带轮的设计.216.2 传动轴的直径估算.246.2.1 确定各轴转速.246.2.2 传动轴直径的估算：确定各轴最小直径6.2.3 键的选择.6.3 传动轴的校核.6.3.1 传动轴的校核.6.3.2 键的校核.6.4 各变速组齿轮模数的确定和校核.6.4.1 齿轮模数的确定.6.4.2 齿宽的确定.6.4.3 齿轮结构的设计.6.5 带轮结构设计.6.6 片式摩擦离合器的选择和计算.6.7 齿轮校验.6.7.1 校核 a 变速组齿轮.6.7.2 校核 b 变速组齿轮.6.7.3 校核 c 变速组齿轮.6.8 轴承的选用与校核.6.8.1 各轴轴承的选用.2526262727282832333435383840414242第 5 页 共 79 页C6132 型车床主轴箱及齿轮加工工艺设计6.8.2 各轴轴承的校核.43第 7 章 主轴组件设计.457.1 主轴的基本尺寸确定.457.1.17.1.27.1.37.1.47.1.5外径尺寸 D主轴孔径 d.主轴悬伸量 a.支撑跨距 L.0.45454747487.2 主轴刚度验算.507.2.17.2.2主轴前支撑转角的验算主轴前端位移的验算.5152第 8 章 齿轮加工工艺设计.558.1 零件的分析.558.1.1 零件的作用.558.1.2 零件的工艺分析8.2 确定毛坯.8.2.1 确定毛坯制造方法.8.2.2 确定总余量.8.2.3 绘制毛坯图.8.3 制定零件加工路线.8.3.1 选择表面加工方法.8.3.2 选择定为基准.8.3.3 拟定零件加工工艺路线.8.4 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定.8.4.1 外圆表面（120mm）.8.4.2 外圆表面沿轴线长度方向的加工余量（120mm 端面，82.8mm 端面）.8.4.3 孔46mm.8.5 确定切削用量和基本工时.5555555555565656575858585959第 6 页 共 79 页华北科技学院毕业设计（论文）第 9 章 总结和展望.669.1 本文工作总结9.2 课题展望.参考文献.致 谢.附录.6667686970第 7 页 共 79 页C6132 型车床主轴箱及齿轮加工工艺设计第 1 章 绪论机床技术参数有主参数和基本参数，他们是运动传动和结构设计的依据，影响到机床是否满足所需要的基本功能要求，参数拟定就是机床性能设计。主参数是直接反映机床的加工能力、决定和影响其他基本参数的依据，如车床的最大加工直径，一般在设计题目中给定，基本参数是一些加工件尺寸、机床结构、运动和动力特性有关的参数，可归纳为尺寸参数、运动参数和动力参数。通用车床工艺范围广，所加工的工件形状、尺寸和材料各不相同，有粗加工又有精加工；用硬质合金刀具又用高速钢刀具。因此，必须对所设计的机床工艺范围和使用情况做全面的调研和统计，依据某些典型工艺和加工对象，兼顾其他的可能工艺加工的要求，拟定机床技术参数，拟定参数时，要考虑机床发展趋势和同国内外同类机床的对比，使拟定的参数最大限度地适应各种不同的工艺要求和达到机床加工能力下经济合理。机床主传动系因机床的类型、性能、规格和尺寸等因素的不同，应满足的要求也不一样。设计机床主传动系时最基本的原则就是以最经济、合理的方式满足既定的要求。在设计时应结合具体机床进行具体分析，一般应满足的基本要求有：满足机床使用性能要求。首先应满足机床的运动特性，如机床主轴油足够的转速范围和转速级数；满足机床传递动力的要求。主电动机和传动机构能提供足够的功率和转矩，具有较高的传动效率；满足机床工作性能要求。主传动中所有零部件有足够的刚度、精度和抗震性，热变形特性稳定；满足产品的经济性要求。传动链尽可能简短，零件数目要少，以便节约材料，降低成本。第 8 页 共 79 页华北科技学院毕业设计（论文）第 2 章 设计计 算2.1 普通车床的规格2.1.1 车床的规格系列和用处普通机床的规格和类型有系列型号作为设计时应该遵照的基础。因此，对这些基本知识和资料作些简要介绍。本次设计的是普通型车床主轴变速箱。主要用于加工回转体。表 2.1 车床的主参数（规格尺寸）和基本参数表工件最大回转直径 n最高转速( r min ) n最低转速( r min )电机功率 转速级数ZDmax (mm)max minP（kW）320 1120 25 55 1.41 122.1.2 操作性能要求具有皮带轮卸荷装置手动操纵双向片式摩擦离合器实现主轴的正反转及停止运动要求主轴的变速由变速手柄完成第 9 页 共 79 页公比C6132 型车床主轴箱及齿轮加工工艺设计第 3 章 主动参数参数的 拟定3.1 确定传动公比根据【1】 P78 公式（3-2）因为已知 Rn nmax 1120 44.8 ，Rn z Z=lg Rnlg +1nmin 25（3-1）= (Z 1) Rn =11 44.8 =1.4129根据【1】 P77表 3-56标准公比 。这里我们取标准公比系列 =1.41.因为=1.41=1.06 ，根据【1】 P776表 3-6 标准数列。首先找到最小极限转速 25，再每跳过 5 个数（1.261.06 ）取一个转速，即可得到公比为 1.41 的数列：25，35.5，50，71，100，140，200，280，400，560，800，1120.工序 90 滚齿选用标准的高速钢单头滚刀，模数 m=2.25mm，直径 63mm，可以采用一次走刀切a4.2 * ，选择工件每转滚刀轴向进给量 fa 0.81.0mm / r 。按 Y3150 型滚齿机进给量表（表 4.251） ，选 fa 0.83mm / r 。按表 4.10 * 的计算公式确定齿轮滚刀的切削速度。T f a m式中 C v 364, T 240 min, fa 0.83mm / r , m 2.25mm, mv 0.5, yv 0.85,第 10 页 共 79 页至全深。工件齿面要求表面粗糙度为 ，根据切削用量简明手册第四部分表Cvk （8-7）m y x华北科技学院毕业设计（论文）xv 0.5, kv 0.8 0.8 0.64240 0.831000 26.42.250.5 0.64 26.4m / minn 63 r / min 133r / min根据 Y3150 型滚齿机主轴转速（表 4.250） ，选 n 135r / min 2.25r / s 。实际切削速度为 v 0.45m / s加工时的切削功率按下式计算（表 4.15 * ）：10cc10Y3150 型滚齿机的主电动机功率 PE 3kW （表 4.249） 。因 Pc P E ，故所选择的切削用量可在该机床上使用。基本时间 根据表 6.213，用滚刀滚圆柱齿轮的基本时间为qnfa式中 B=12mm， 0 ，z 50, q 1, n 1.72r / s, fa 0.83mm / r,l1 hd h(23) mm 5.06 (63 5.06) 2 mm 19mm, l2 3mm。1.72 0.83工序 100 剃齿加工余量 Z=0.10mm, fa 0.30mm / r ,剃齿刀转速为 90r/min。基本时间1.50.30工序 140 磨孔第 11 页 共 79 页364v 0.5 0.85y x qc c c cpP kp （8-8）3式中 C 124, yp 0.9, xp 1.7, up 1.0, qp 0, f 0.83mm / r, m 2.25mm, d 63mm, z 50, v26.7 m / min, k 1.2。0.9 1.7 1.0 01240.83 2.25 63 50 26.7P 1.2kW 0.21kW3l l zcosT （8-9）32 19 350ts 31.52 min32 19 35ts 10minC6132 型车床主轴箱及齿轮加工工艺设计单边余量 Z=0.5mm。一次磨去全部余量。 ap =0.5mm，进给量 f=0.1mm/r据有关手册，确定磨床的切削速度为 100m/min。则D 45w1000 1000fn 0.3710第 12 页 共 79 页1000v= =707.71r/minn由于 T68 卧式磨床说明中有 =710r/min71045故实际切削速度：V= = =100.323m/minl 75切削工时： t= = =0.35min华北科技学院毕业设计（论文）第 9 章 总结和 展望9.1 本文工作总结机床产品设计是设计人员根据市场，社会和人们对机床的需要所进行的构思，计算，试验，选择方案，确定尺寸，绘制图纸以及编制技术文件等一系列创造性活动的总称，是机床产品实现的必要前提，是产品开发过程中至关重要的环节。机床产品设计的好坏，直接影响其成本，质量，研制周期及市场的竞争能力。本文的设计主要是从车床主轴箱的角度入手，使设计产品在给定的数值要求下达到最合理的经济和性能。6 月 20 日，为期一个学期的设计任务圆满完成了，虽然设计的过程比较繁琐，而且刚开始还有些不知所措，甚至是害怕与退缩，尽管“雄关漫道真如铁” ，但是在我“而今迈步从头越” ，再加上老师的悉心指导，我终于顺利地完成了这次设计任务。我们专业课已经学过车床相关的知识，尤其是金属切削机床概论这课中详尽的讲述了机床的主传动系，并且在大三的时候我们还做过二级减速器的课程设计，所以刚开始我对自己的课题满腹信心，但是当我仔细的审题后发现，并不是我想象的那么容易。一开始的主电动机的选择就让我吃尽了苦头，本来想直接参照 CA6140 车床的电动机型号，但是资料上并没有给出 CA6140 车床主电动机选用 Y-132M-4 的理由，所以我并没有随意参照选用。而是查阅了相关金属切削用量的相关资料，在车床最大切削用量的情况下（最大输出功率）选用了 Y132S-4 电动机。另外，在主变速传动系设计中，我遵循主变速传动系设计的一般原则，采用了典型的结构式 12 31 2 3 26 。本次的设计是在反复的修改中完成的，巩固和深化了课堂理论教学的内容，锻炼和培养了我综合运用所学过的知识和理论的能力，是我独立分析、解决问题的能力得到了强化. 在设计当中，我也遇到了一些问题,除了上述的以外比如在有些设计部分并没有完全严格计算，参考的一些普遍车床的数据在保证安全可靠的基础上做到了尽量满足工艺要求。在此过程中不断地发现问题和解决问题，使我加深了对大学所学课程理解、综合应用并得到进一步的巩固，设计过程培养了我认真细心的态度，这对以后的学习和工作都有积极的意义，也会是我大学积累的一笔非常宝贵的财富。第 13 页 共 79 页C6132 型车床主轴箱及齿轮加工工艺设计9.2 课题展望一个国家的金属切削机（机床）的拥有量，产量，品种和质量如何，是衡量其工业水平的标志之一，因此机床工业在国民经济中占据这重要地位。我国机床工业的任务是将其推进到真正能成为机械工业“总工程师”的地位，达到能提供适用、先进、配套成龙的加工技术与加工装备的新高度，改变那种一般机床产品水平重复现象。是整个行业的经营决策逐步转移到以机械加工社会效益魏重点，以适应进步的市场需求魏轴心，参与国际市场竞争，分层次的利用世界机床工业技术进步的外界条件，调整产业结构、完善行业体制，形成自我改造、自我发展的良性循环，提高管理水平，开拓一个以坚持社会主义有计划的商品经济为特征，同时有具备国际现代技术水平的机床工业新局面。国家重点建设所需要的成套设备要基本力足于国内，要改变那种关键机床设备依赖进口的状况，要努力提高机床产品的质量、性能及配套性，加快那些仍旧停留在 50、60 年代水平的量大面广的机床产品要限期更新换代。近年内，要批量生产数控机床和加工中心。要小批量生产柔性制造单元和工业机器人，要根据用户的需求提供少量的柔性制造系统，要积极组织精干队伍，将计算机综合自动化制造系统列为高技术项目开发研究工作。机械工业担负着为国民经济各部门提供先进技术装备的任务，金属切削机床工业是机械工业的重要组成部分，是为机械工业提供加工装备和加工技术的“工作母机”工业。我们相信在改革开放的浪潮中，蓬勃发展的现代化机床工业一定会为社会主义现代化建设注入新的活力！第 14 页 共 79 页华北科技学院毕业