CA6140车床主轴箱的设计【4张CAD图纸+毕业论文】

CA6140车床主轴箱的设计

52页 13000字数+论文说明书+任务书+4张CAD图纸【详情如下】

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CA6140车床主轴箱CAD装配图.dwg

CA6140车床主轴箱的设计说明书.doc

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摘要

    主轴箱在整个机床中属于相对重要部件，通过其内部的齿轮传动可以实现多级变速,从而人们需要的速度可以从最后传到主轴的速度的到。通常主轴箱传动系统的性能直接影响机床的性能。

本设计介绍普通机床中CA6140主轴的设计过程，文章先简要介绍了车床的发展历史和现状，分析了主轴箱中各个重要部件结构原理和其在做主轴箱里的作用。详细介绍了CA6140里的齿轮、轴、主轴和轴承等零件的整个设计过程。具体内容包括选取满足要求相应的功率电机和各个零件的整体结构设计，其中包括材料的定选尺寸的合理安排以及加工需求。对于轴和齿轮零件运用的有关公式，进行合理的分析对相对较危险的部位进行作图、计算和查表，进行各种校核。最终对各个零部件进行参数拟定、传动设计、传动件的估算和验算、各部件结构设计，绘制零件图和装配图。

CA6140机床是典型的车削加工机床，其中主轴箱是机床组成的核心部件，主轴箱的作用是将电动机的运动传递到主轴上，实现车削回转运动。本次论文设计主要包括传动方案及传动系统图的拟定，包含转速的设计、结构式的确定及工艺范围；各轴传递功率及力矩的计算；主要部件的设计及校核；主轴箱的主要部件主要包括箱体、传动轴、齿轮及带轮。最终确定主轴箱的整体结构设计。

关键词：  主轴箱；   结构设计；  轴  

Abstract

    Throughout the machine tool spindle box is a relatively important component through its internal gears can achieve multi-speed, the speed of which people need to be reached from the last to the spindle speed. Typically headstock drive performance directly affects the performance of the machine.

This design introduces ordinary machine tool spindle CA6140 design process, the article briefly describes the history and current status of the lathe analyzed headstock various important parts of the structure principle and its role in doing the spindle box. Details of the CA6140 in the gears, shafts, spindles and bearings and other parts of the entire design process. Specific content includes selected meet the requirements of the corresponding power motors and various parts of the overall structural design, including materials, given the reasonable arrangement and size selection processing needs. For shaft and gear parts using the relevant formula, a reasonable analysis relatively dangerous parts of the mapping, calculation and look-up table, a variety of checking. Parameters for the various parts of the final formulation, transmission design, transmission parts estimating and checking each component structural design, drawing parts and assembly drawings.

CA6140 lathe is a typical turning processing machine tools, including spindle box is core 

component of machine tool, is the role of the spindle box is passed on to the main spindle motor movement, turning rotary movement. This paper mainly includes the transmission scheme and system design of proposed, including the design of the speed, the determination of structural formula and process; The calculation of each shaft transmission power and torque. The design of main parts and check; A major part of the spindle box mainly includes box, transmission shaft, gear and pulleys. Eventually determine the overall structure of the spindle box design.

Keywords:  Headstock;    structural design;   axis

目 录

  第一章绪论 1

  1.1 普通车床发展史 1

  1.2 发展趋势 3

  第二章CA6140主轴箱工作原理 4

  2.1机床的结构  4

  2.2 主轴箱的主要构造 6

  第三章传动方案拟定和总体布局 9

  3.1 变速组和传动副数的确定 9

  3.2 传动比的分配 10

  第四章各个零部件的选定 12

  4.1 确定主轴的极限转速 12

  4.2 电机的选择 12

   4.2.1 计算转速范围和定公比并选出各级转速 12

   4.2.2 电机选择 13

  4.3 带轮直径和齿轮齿数的确定 13

   4.3.1 确定皮带轮直径 13

   4.3.2 齿轮齿数的确定 14

   4.3.3 计算各轴传动的功率 17

  4.4 主轴箱的传动系统 18

  第五章各零部件校核验算 19

  5.1 各轴验算转速误差 19

  5.2 V带的设计校核 19

  5.3 I轴上的零部件设计 21

   5.3.1 I轴上的齿轮设计 21

   5.3.2 I轴的设计校核 25

   5.3.3 轴承的校核和键的选择 27

  5.5 II轴上的齿轮设计 29

   5.5.1 II轴上的齿轮设计 29

   5.5.2 II轴选轴、键和轴承的选择 33

  5.6 III轴上的个部件设计 34

   5.6.1 III轴上的齿轮设计 34

   5.6.2 III轴选轴、键和轴承的选择 38

  5.7 IV轴主轴的选取 39

  5.8主轴箱的装配图及箱体的设计 41

  结论 43

  参考文献 44

  致谢 45

第一章绪论

1.1 普通车床发展史

    普通车床技术性项目比较多，发展过程比较复杂着重的对各个方面分析，将对普通车床CA6140各个技术性能进行分析其中包括（切速、机床功率、自动化程度粗糙度）

  从1870年到今日切削速度从最初的十几米/分发展的两千多米/分左右。此期间切削刀具是在不断随着科技发展而发展着，从1870年出现碳素工具钢先后出现了高速钢、硬质合金、陶瓷刀具和硬质合金涂层刀具到今日的金刚石及立方氮化硼。

     提高自动化是今后普通车床的主要发展趋势，提高了自动化可以改善普通车床性能，和缩短非工作的时间，而最终的目的是有效地改善的生产效率以及保证工件质量，能提高生产效率的方法主要有（1）增加刀具的往复速度，减少移动过程中浪费的时间一般纵向移动速度为 ，横向速度 。以后或许会达到 以上。（2）减少装工件时间，随着科技的发展如今常用的有电气、液压等自动卡盘卡头方便装工件。（3）现在多数车床都采用电气准停机构准停精度可达 （4）增加附件，可以提高自动化程度，还可增大万能性，扩大其工件的工艺的可靠性。（5）可增加检测，如果在精车过程中加入检测，（通常是机床与计数器与千分尺组合起来）让操作者能在切削加工中直接读出工件的直径与长度,缩短了检测时间可大大减少废品的产生。（6） 数控机床加工零件是按事先编号的程序加工的。操作者减少繁琐的人为操作，从而改善人们的工作强度，改善工作环境。

如今的加工精度相比60年代要改善的好多。圆度加工精度目前可达0.8um，加工钢件的表面粗糙度达Ra0.8~0.4um。现在的数控机床是由数字指令进行操控加工，脉冲当量就可达到 ，就会对装置引起的误差进行补偿，从而成就了数控机床具有较高的精度和稳定性。

因此可得,将来普通车床加工精度不断提高与表面粗糙度不断降低是很好的发展方向。60年代以后,加工精度得到了飞跃的发展。然而就势而言，发展到一定的高度时成本就会很高影响性价比。如今该项是正在经历平缓发展期。尽管如此它任然是发展主流。

普通车床最重要的安全防护装置更加完善了，它不仅起到保护操作者安全作用，同时也有装饰机床的外观,美化作用。安全问题对操作着大功率高转速的普车的操作者更为重要。如西德VDF公司在其Due系列普车设计中，充分考虑了安全操作，其“三杠”采用全封闭的柔性钢罩，刀架的透明安全防护罩，大型防屑后挡板;超载时安全切断，工程塑料制做的手轮与手把，表而上分布着细微的凹凸点，可防打滑，便于调整等等。苏联16K20普车也设有防屑后挡板，刀架上的透明防护罩，卡盘防护罩及用于丝杠、光杠的半圆形防护第等等。我国沈阳机床三厂的SK360普车也加设了防屑后挡板,不仅起到安全防护作月，也修饰了机床的外观。采用安全防护的还有广州机床厂的C6146A。

噪声问题是一直是机床改造的热门问题，它会涉及操作人员的工作状况和市场竞争力。我国按沈阳车床研究所在南京召集的17个车床厂代表会上所草拟的车床小400~500系列年代水平暂行规定：七十年代车床噪声为80分贝，实际目前其合格品是82分贝，达到80分贝却认为是一级品。我们还应积极创造条件，降低噪声。在国外：日本山崎的Mazak车床噪声为79分贝，西德DuE系列普车，既使在不理想的条件，也不超过80分贝。

产品质量，包括硬件设施质量和外部感官质量，外观颜色对我们外观的质量有很大的影响，在如今国际机床市场竞争激烈，其外观造型和颜色显得越来越重要。车床已发送到简洁明快的色彩，优雅，大方与当代的方向发展的趋势，是人们所喜爱，具有鲜明的色彩感，沈阳机床已形成的外观艺术设计工作室，如彩色CA6240B车床，大面积使用高上亮度和纯度，低奶白色，下部采用高纯度，低明度的橙色，高纯度的黑色，使得CA6210B颜色活泼大方，时代感很受外商喜爱，并通过对国外产品的对比，并选择了根据民族习惯和地区，来配相应的颜色。

   卧式车床主要是加有回转中心且工件并不大的直径、盘类等零件，所以用卧式布局。由于大部分人都是右手的操作，主轴箱就应该分布在左上部。合理布置操作位置、尽量减少操作手柄，操作部件尽量集中，移动次数，减少操作使操作者方便，减少疲劳，缩短切削时间。床身高度布局，车床高度或因不同高度的操作者可以调整根据车床的高度，可调节车床高度也是一种发展趋势。床表面的形式设计和床体制造成倾斜的形式，使操作者可以更好的观察刀具切削工件而且不需要弯腰。改善操作者的工作强度。

主轴箱的动力元件是由三相异步电动机通过皮带将动力传到皮带轮1，皮带轮通过键连接将动力传至轴2如图5-6所示，轴2 将动力传至齿轮3，齿轮3通过与齿轮6啮合将动力传至轴4即可得到3种不同的转速，齿轮5与齿轮8啮合将动力传至轴7又可得到两种不同的转速，齿轮9与齿轮10啮合就可将动力传至主轴11，此时主轴就可的到 = 种不同转速即可完成12级变速。

关于箱体设计从以下几点介绍：

    1、速箱体的壁厚：为了减轻机床重量，在保证进给箱足够刚度的情况下，变速箱应取较小的壁厚。因为进给箱外形轮廓尺寸由车床型号确定大约取L×B×H（长×宽×高）为668×560×400所以壁厚取30。其中轴承端盖上选有M8螺钉，故在其断面均有直径为8 的螺纹孔

    2、进给箱在机床上安装方式：为了便于操纵，我们将进给箱直接安装在床身左边，在主轴箱的前下方，它的安装精度直接影响机床的加工精度。

    3、变速箱体上齿轮轴孔坐标计算：无主轴的变速箱体，首先，根据有关要求确定运动输入孔与输出孔的坐标，再依次计算其他齿轮轴孔的坐标。

因为滑移齿轮轴上的最大齿轮直径已知，箱体高度已知，厚度已知，故可确定靠近箱盖的轴的纵坐标，横坐标在齿轮与箱体间隙允许的情况下向车身靠近，第二根轴和第三根轴与第一根轴的中心距一定，排列按直线方式，故可得出个孔坐标。同时由轴的支撑情况，轴上零件尺寸等可得出箱 内支撑板孔径坐标。

    4、变速箱体的技术要求：为了保证机床变速箱内个传动件的正常工作和工作精度，在变速箱体零件图上应提出如下一些技术要求。变速箱体各加工表面的直线度和平面度导轨面：6或7级精度 基准面：6或7级精度结合面：8级精度，至于孔的坐标公差可由〈〈机床设计手册〉〉所得。

结论

    CA6140的主轴箱是机床的动力源将动力和运动传递给机床主轴的基本环节，其机构复杂而巧妙，要实现其全部功能在软件中的模拟仿真工作量非常大。这次设计的效果没有预计的完美，有一些硬件方面的原因，在模拟仿真的时候，由于计算机的配置不能达到所需要求，致使运行速度非常慢，不但时间上拖了下来，而且所模拟的效果很不理想。我接受的设计任务是对CA6140车床的主轴箱进行设计。主轴箱的结构繁多，考虑到实际硬件设备的承受能力，在进行三维造型的时候在不影响模拟仿真的情况下，我省去了很多细部结构。从这点让我深深的体会到“科技是第一生产力”这句话的正确与严峻性。在设计中我们也遇到了其它许多棘手的问题，例如，每个人采用的度量标准不一致，导致装配的时候产生了干涉的问题，对于这个问题我们采用互相调节的方法，需要相互配合的两个零件的设计者相互协调，最后实现设计的效果。对于一次设计来说，总体安排很重要。这次设计由于总体安排刚开始的时候没有很合理的制定，所以工作量的实际大小与工作的具体性质不是很明确，以致在开始的几天里没有什么实质性的进展。在随后的工作过程中大家都注意了这一点，所以进度勉强赶了上来，不过时间还是紧了点。对但最终大家努力完成了设计任务。

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致谢

    能完成本次设计是在我们的导师师的认真的教导下进行的。在设计过程中遇到过自己能解决和好多不能解决的种种问题，但是在侯老师的悉心指导下解决了各种难题。在此过程中花费了侯老师很多的宝贵时间和精力，在此向导师表示衷心地感谢！导师用心的教学态度，都将使学生受益终生！还要感谢和我的室友的几位同学，是他们在我平时设计中与我一起探讨问题，并指出我设计上的误区，使我能及时的改正问题把后面设计顺利的进行下去，没有他们的帮助我不可能这样顺利地完成设计，在此表示深深的感谢。