机械行业及制造装备管理知识概论(PPT 192页).ppt

重点：1.车床的工艺范围+运动分析+传动链分析。2.车床主传动和进给系统的组成及传动路线与表达式分析方法。3.重要传动件（如主轴）装配结构，调整件结构（如离合器、制动器等）及操纵机构（II-III轴滑移齿轮操纵机构、开合螺母、机动进给操纵机构及互锁机构）的作用与结构特点。了解：1.加工不同螺纹的种类及传动路线的调整。2.其他一般传动件装配结构、调整元件及操纵机构的作用与结构特点。,第二章车床,第三章车床,CA6140A型卧式车床外观图1主轴箱2刀架3尾座4右床腿5床身6溜板箱7左床腿8进给箱,应用：通用性广，主要用于加工各种回转表面（内外圆柱面，圆锥面及成形回转表面）和回转体的端面，有些车床可以加工螺纹面。占20%35%。,运动：车床的主运动是由工件的旋转运动实现的；进给运动则由刀具的直线移动完成的。分类：卧式、立式、转塔、仿形、自动和半自动、专门化车床（曲轴、凸轮轴车床、铲齿车床）数控车床。所用刀具：车刀、钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥等；加工精度：经济加工精度IT8IT7,表面粗糙度Ra1.252.5。,2-1车床的用途、运动和分类,2-2CA6140型卧式车床的工艺范围和布局,1.车床的工艺范围车床主要用于加工各种回转表面，如内外圆柱面、圆锥面、成型回转面和回转体的端面等。有的车床还能加工螺纹面。卧式车床的工艺范围很广，能进行多种表面的加工，如内外圆柱面、圆锥面、环槽、成形回转面、端平面和各种螺纹等，还可以进行钻孔、扩孔、铰孔和滚花等工作，如下图所示。,2.车床的运动(1)表面成形运动-工件的旋转运动(主运动)-转速高/功耗高-刀具的直线运动(进给运动)-转速低/功耗低(2)辅助运动-切入运动,快进退,调整如图所示工艺及其成形运动,3.车床的传动链,（1）主运动主传动链（2）螺纹进给运动螺纹进给传动链（3）纵横向机动进给运动机动进给运动链（纵向进给传动链+横向进给传动链）,3.主要部件1).主轴箱主轴前端装有卡盘，用以夹持工件，由电动机经变速机构，把动力传给主轴，使主轴带动工件按规定的转速旋转，以实现主运动。2)刀架/床鞍刀架部件由几层刀架组成，它用于装夹车刀，并使车刀纵向、横向或斜向运动。3)尾座尾座的功用是用后顶尖支承长工件。在尾座上还可以安装钻头等孔加工刀具进行孔加工。,4).床身床身是车床的基本支承件。在床身上安装着车床的各个主要部件，使它们在工作时保持准确的相对位置或运动轨迹。5).溜板箱溜板箱的功用是把进给箱传来的运动传递给刀架，使刀架实现纵向进给、横向进给、快速移动或螺纹。在溜板箱上有各种操作手柄或按钮。6).进给箱进给箱内装有进给运动的变换机构，用于改变运动的进给量或改变被加工螺纹的导程。,4.卧式车床的主参数卧式车床的主参数是床身上最大工件回转直径，第二主参数是最大工件长度。因为主参数决定了主轴轴线距离床身导轨的高度，第二主参数决定了床身的长度。CA6140型卧式车床的主参数为400mm，但在加工较长的轴、套类工件时，由于受到中滑板的限制，刀架上最大工件回转直径为210mm，见下图，这也是一个重要的参数。,最大车削直径,2-3车床传动系统,第三章车床,CA6140A型卧式车床外观图1主轴箱2刀架3尾座4右床腿5床身6溜板箱7左床腿8进给箱,机床的传动系统对应（包括）以下传动链：（1）主运动主运动传动链主传动系统（2）纵横向机动进给运动-机动进给传动链（纵向进给传动链+横向进给传动链）机动进给传动系统（3）螺纹进给运动螺纹进给传动链螺纹进给传动系统,传动系统框图,CA6140型车床是普通精度的卧式车床。下图是其传动系统原理图，传动系统包括主传动和进给传动两部分。,130,床头箱：切削速度,进给箱：进给速度,溜板箱：纵、横向机动进给，加工螺纹控制,CA6140传动系统图,CA6140型车床主传动(主轴箱),CA6140型车床刀架传动(进给箱),CA6140型车床刀架传动（溜板箱）,把动力源（电动机）的运动及动力传给主轴，使主轴带动工件旋转实现主运动，并满足卧式车床主轴变速和换向的要求。,传动原理图,主传动链传动路线：,一.主运动传动链,分析方法：抓两端，连中间-逐级分析（先路线，后表达式）主电动机-（传动路线+表达式）-主轴,展示主传动链运动视频,-CA6140型车床主传动(主轴箱)系统图,展示软件课件视频,1.传动路线(轴I轴VI)轴I轴II(1)离合器M1的功用为控制主轴（轴）正转、反转或停止。(2)当M1向左接合时，主轴正转轴IM1左部摩擦片及齿轮副或轴。(3)当离合器M1向右接合时，主轴反转轴IM1右部的摩擦片及齿轮Z50轴VII上的空套齿轮Z34轴上的齿轮Z30(4)离合器M1处于中间位置，左、右都脱开时，主轴停转。,展示软件课件视频,换向装置,观看视频动画,轴II轴III通过三对齿轮副(22/58,30/50,39/41)轴III由轴到主轴VI可以有两种不同的传动路线:轴III轴VI(高速路线,直通)M2脱开(z50左移)III63/50轴VI轴III轴IV轴V轴VI(低速路线)M2啮合(z50右移)III20/80IV20/8050/5051/50V26/58(M2齿轮)VI(主轴),展示软件课件视频,主运动传动路线,I,2.主轴的转速级数与转速计算根据传动系统图和传动路线表达式，主轴可以得到30级转速，但由于轴-间的四种传动比为：,其中u2和u3基本上相同，所以实际上只有3种不同的传动比，故主轴正转的实有级数为：23(22-1)=18级再加上经齿轮副直接传动的6级高速，主轴正转时实际上只能获得24级不同转速。同理，主轴反转时也只能获得3+3(22-1)=12级不同转速。主轴的转速可应用下列运动平衡式计算：,注意：主轴反转时,轴-的传动比大于正转时的传动比，所以反转转速高于正转。主轴反转主要用于车螺纹时退回刀架。在不断开主轴和刀架间传动链的情况下退刀，使刀架退至起始位置，采用较高转速，可以节省辅助时间。,（成形法）+（主轴1r刀架L内联系传动链）,二、进给传动链,（1）纵横向机动进给运动机动进给运动链（纵向进给传动链+横向进给传动链）电机刀架（丝杠）（2）螺纹进给运动螺纹进给传动链主轴刀架（丝杠）,1.进给传动系统的组成CA6140车床进给传动系统组成如下：,展示软件课件视频,130,床头箱：切削速度,进给箱：进给速度,溜板箱：纵、横向机动进给，加工螺纹控制,CA6140传动系统图,-CA6140型车床主传动(主轴箱)系统图,展示软件课件视频,观看动画-软件课件讲解,CA6140型车床进给传动(进给箱),展示软件课件视频,1).普通与扩大螺距传动组轴上的滑移齿轮Z58有左右两个位置，从主轴到轴的传动路线如下：主轴轴(高速+低速)进给系统,Z58左移传动比1:1,Z58右移传动比4:1或16:1,展示软件课件视频,显然，当Z58在左位传动比为1，在右位传动比为4或16，即是前一条传动比的4倍或16倍。则刀架的位移量扩大了4倍或16倍，因此称为扩大螺距传动。用来增加进给量或扩大螺距。,2).变换左右螺纹传动组为了车削左螺纹和右螺纹，在轴到轴之间有变向机构。当轴上的Z33在右位时运动从轴直接传到轴，用来加工右旋螺纹；当Z33在左位时，运动从轴经轴传到轴，传动比不变，只改变了轴的旋转方向，用来加工左旋螺纹。轴Z33(右位-右旋)轴(左位-左旋),变换左、右螺纹传动组,3).挂轮传动组CA6140机床的挂轮装在轴和轴上，能配换两种传动比，用以加工不同种类的螺纹，其传动路线为：轴XII轴,CA6140型车床进给传动(进给箱),展示软件课件视频,4).基本变速组轴和轴组成了基本变速组U基或1/U基：(M3断)(M3通，直传)共有8种传动比：,5).增倍变速组(U倍)轴I轴之间的传动路线为：-4种传动比（1/8,1/4,1/2,1），这4种传动比成倍数关系排列，称增倍变速组，使基本组的传动比成互为倍数的分段等级数，以适应车削各种螺纹导程的需要。,CA6140型车床进给传动(进给箱),2.进给运动传动链(传动路线)进给运动传动链是使刀架实现纵向或横向运动的传动链。传动链的两末端件是主轴和刀架。(1).车削螺纹CA6140型卧式车床能车削常用的米制、英制、模数制及径节制四种螺纹；此外，还可以车削加大螺距、非标准螺距及较精确的螺纹。它既可以车削右旋螺纹，也可以车削左旋螺纹。车削各种不同螺距的螺纹时，主轴与刀具之间必须保持严格的运动关系:主轴转1转刀架移动Lmm,上述关系称为车削螺纹时进给运动传动链的“计算位移”。车螺纹的运动平衡式：,式中：u0-主轴至丝杠之间全部定比传动机构的固定传动比，是一个常数；ux-主轴至丝杠之间换置机构的可变传动比；L丝-机床丝杠的导程，CA6140型车床为：L丝P12mm；L工-被加工螺纹的导程，单位为mm。,不同标准的螺纹用不同的参数来表示其螺距,如表所示,1)车削米制螺纹,定性了解调整思路！,CA6140型车床刀架传动(进给箱),U基,U倍,U基为轴间变速机构的可变传动比，共8种：,这些传动副的传动比值成等差级数的规律排列，这样的变速机构称为基本螺距机构，简称基本组。,U倍为轴I到轴间变速机构的可变传动比，共4种:,上述四种传动比成倍数关系排列。这种变速机构称为增倍机构，简称增倍组。,车削米制（右旋）螺纹的运动平衡式为：,式中：L-螺纹导程（对于单线螺纹为螺距P），单位为mm；u基-轴-V间基本螺距机构传动比；u倍-轴I-VIII间增倍机构的传动比。K-螺纹头数；将上式化简后可得：L7U基U倍=7x(Sj/7)xU倍=SjxU倍,传动比分子！,CA6140型车床米制螺纹导程表,当机床需加工导程大于12mm的螺纹时，例如车削多线螺纹合拉油槽时，得使用扩大螺距机构。轴IX上的滑移齿轮Z58，移至右端位置，与轴上的齿轮Z26相啮合Z58/Z26相当于从III轴获得较高转速传动路线(关系推导)如下:,扩大导程传动路线示意:,此时，主轴至轴间的传动比U扩为:,而车削常用螺纹时,主轴与轴间的传动比为1。这表明，当螺纹进给传动链其它调整(操控)情况不变时，作上述调整可使主轴与丝杠间的传动比增大4倍或16倍，从而车出的螺纹导程也相应地扩大4倍或16倍。因此，一般把上述传动机构称为扩大螺距机构。,必须指出，扩大螺纹螺距机构的传动齿轮就是主运动的传动齿轮，所以只有当主轴上的M2合上，即主轴处于低速状态时，才能用扩大螺距机构；主轴转速为1032r/min时，导程扩大16倍；主轴转速为40125r/min时，导程扩大4倍。大导程螺纹只能在主轴低转速时车削，这是符合工艺上的需要的。,下表所示为CA6140型车床米制螺纹表。由此表可以看出，表中的螺距值是按分段等差数列的规律排列的，行与行之间成倍数关系。,.车削模数螺纹,采用车削米制螺纹的传动路线-（M3、M4脱开，M5啮合）,车削模数螺纹时传动链的传动路线表达式如下：,车削模数螺纹时所用的挂轮为：,模数螺纹主要用在米制蜗杆中，用模数m表示螺距的大小。螺距与模数的关系为：Pm=m(mm),CA6140型车床刀架传动(进给箱),导出计算公式：,.车削英制螺纹英制螺纹的螺距参数为每英寸长度上的螺纹牙（扣）数，以a表示。因此英制螺纹的螺距和导程为：,P,La=kPa,a的标准值也是按分段等差数列的规律排列的，所以英制螺纹的螺距和导程值是分段调和数列（分母是分段等差数列）。此外，还有特殊因子25.4。车削英制螺纹时，应对传动路线作如下两点变动：a).将上述车米制螺纹时的基本组的主动与从动传动关系颠倒过来，即轴V为主动，轴为从动1/U基b).在传动链中改变部分传动副的传动比使其中包含特殊因子25.4。,1）将进给箱中离合器M3接合、M4脱开，M5接合2）挂轮用、，3）同时将轴I左端的滑移齿轮Z25左移，与固定在轴I上的齿轮Z36啮合Z36/Z25传动路线表达式如下：,I,I,1/U基,36/25,XVI,XVIII,CA6140型车床刀架传动(进给箱),运动平衡式为:,式中：改变U基和U倍，就可以车削各种规格的英制螺纹，见下表。,CA6140型车床英制螺纹表,.车削径节螺纹它是用径节DP来表示的。径节DP=Z/D（Z为齿轮齿数，D为分度圆直径，单位为in），即蜗轮或齿轮折算每英寸分度圆直径上的齿数。英制蜗杆的轴向齿距即径节螺纹的导程（单位为mm）为:,K,K,车削径节螺纹的传动路线与车削英制螺纹相同(离合器M3接合、M4脱开，M5接合)利用挂轮+移换机构齿轮为以消除25.4。传动路线为：,I,I,I,I,1/U基,36/25,XVI,XVIII,64,97,因为:导出计算公式为:,车削四种螺纹时，传动路线特征归纳如下表,车削螺纹时，M4断开、M5要接合。,不同标准的螺纹用不同的参数来表示其螺距,如表所示,.车削非标准螺距和较精密螺纹a需将齿式离合器M3、M4和M5全部啮合（M4通-直通丝杠）b轴XIII轴M3合VM4合M5合丝杠c被加工螺纹的导程L调整挂轮的传动比U挂。运动平衡式为：(直通),简化后挂轮的换置公式为:应用此换置公式，适当地选择挂轮a、b、c及d的齿数，就可车削出所需导程L的螺纹。由于主轴至丝杠的传动路线大为缩短，减少了传动件制造误差和装配误差对工件螺纹螺距精度的影响，如选用较精确的挂轮，就可以车削出较精密的螺纹。,加工螺纹所有传动路线表达式螺纹传动系统,定性了解调整思路！,(2).机动进给传动链车削外圆柱或圆柱表面时，可使用机动的纵向进给。车削端面时，可使用机动的横向进给。1).传动路线:避免丝杠磨损过快及便于工人操作，机动进给运动是由光杆经溜板箱传动的。这时将进给箱中的离合器M5脱开，齿轮Z28与轴VIII上的齿轮Z56啮合。M5脱开(XVIII(丝杆)Z28/Z56(XX)光杆其传动路线表达式如下：,CA6140型车床刀架传动（溜板箱）,机动进给（传动链）传动路线表达式,8,XXII,XXIII,6,V,6,V,7,7,VIII,X,VIII,2)纵向机动进给量运动平衡式:(正常导程的米制螺纹传动加工路线)化简后:f纵=0.71U基U倍mm/r纵向进给运动的其余32种进给量可分别通过英制螺纹传动路线和扩大螺距机构获得。,3).横向机动进给量横向机动进给在其与纵向传动路线一致时，所得的横向进给量是纵向进给量的一半。横向进给量的种数有64种。(3)刀架的快移动电机(0.25kw)18/24XXII4/29XXIII(转换机构,如M6,M7)刀架横向或纵向移动,3-4CA6140型卧式车床主要结构,一主轴箱看图空间装配关系(箱体结构,传动轴及传动件等空间位置关系分析，方位分析)+变速机构与换向机构中重要传动结构分析（如主轴组件，卸货带轮结构分析+双向多摩擦片式离合器及制动器+互锁机构)+及操控机构分析(常用传动件(如离合器/制动器/变速机构/互锁机构的操纵机构（如含有凸轮,杠杆,拨叉,斜锲面等构件)）,及操作过程分析等),方位分析：前后左右！,阶梯剖视图:IVIIIIII(V)VIXIIXX,X,XI,掌握分析思路-方位分析：前后左右上下！,卸荷皮带轮、正反转及制动,滑移齿轮变速、六速手柄,主轴结构,卸荷皮带轮、正反转及制动,滑移齿轮变速、六速手柄,主轴结构,方位分析：前后左右上下！,方位分析：前后左右！,1、卸荷带轮(I轴一端定位)带轮与花键套用螺钉连接成一体，支承在法兰内的两个深沟球轴承上，而法兰则固定在主轴箱体上。这样，带轮可通过花键套带动轴I旋转，而带的拉力则经法兰直接传至箱体（卸下了径向载荷）。从而避免因拉力而使轴I产生弯曲变形，提高了传动平稳性。卸荷式带轮特别适用于要求传动平稳性高的精密机床。,展示课件软件,分析、了解！,主轴的卸荷机构,2.主轴组件下图是CA6140车床主轴组件装配图：（1）主轴结构一个空心的阶梯轴，其内孔可用来通过棒料、拆卸顶尖，安装夹紧装置的杠件。主轴前端的锥孔用以安装顶尖或心轴，主轴后端的锥孔是加工主轴时的工艺基面。主轴尾端的外圆柱面可作为安装各种辅具的基面。,展示课件软件,装配特点:两支撑(径向定位)结构（前端（圆柱滚子轴承（锥度）+后端（角接触球轴承）支撑）后端轴向定位(轴承座有阶梯+轴前端有锥度+后端阶梯轴+推力球轴承+后端螺母)-单推定位径向+轴向精度条件(轴承精度高+轴前后端有预紧螺母-实现前端径向精度调节+（后端径向调节+后端轴向）)后端螺母+轴承、轴套及端盖+推力球轴承+阶梯绑定在箱体（轴承座）上斜齿轮(轴向力平衡),展示课件软件,定性掌握定位思路！,3).主轴前端为短圆锥法兰结构，如下图所示。,主轴前端用来安装卡盘或拨盘，短圆锥作定位基面。法兰外圈的11个螺纹孔用来拉紧四爪卡盘或拨盘，另一个孔装定位销传递转矩。内圈有8个螺纹孔用来安装三爪卡盘。这种结构的优点是装卸方便、安全可靠、定心精度高、主轴前端悬伸短。,图片,卡盘或拨盘的安装,3.主轴变向、制动及其操纵机构(1).摩擦离合器主轴的正反向由装在轴上的多片式摩擦离合器实现。摩擦离合器的结构如图所示:,展示课件软件,掌握工作特点！,展示课件软件,摩擦离合器,图片,摩擦离合器,摩擦离合器左右两部分结构相同，图中只画出左面的一部分。内片3随轴转动，外片2空套在轴上。当内外片压紧时，轴的运动经内片3，通过摩擦力带动外片2，外片2通过外齿带动双联齿轮转动。因左面离合器用于正转切削，所以左摩擦片的片数较右面多。,摩擦离合器,内外摩擦片的压紧是通过元宝形杠杆6的摆动，推动杆7左移，由销5带动压套8、螺母9左移，而压紧内外片。压紧力通过止推片10及11在轴内封闭。压下调整销4，转动螺母9，可在装配和摩擦片磨损后调整摩擦片之间的压紧力，使之传递额定转矩。当超载时摩擦片打滑，起过载保护作用。,展示课件软件,(2).制动装置如图所示：,图片,展示课件软件,掌握作用特点！,制动装置-由安装在轴17上的制动轮9、制动带8、调节螺钉6和杠杆7等件组成。制动装置的作用是在左右摩擦离合器都脱开时，使主轴迅速停止转动，缩短辅助时间，保证操作安全。总结一下：离合器-制动器（相互配合）工作：接合松开停止：断开抱紧,展示课件软件,(3)变速操纵机构(II-III),观看视频软件与动画,掌握结构特点！,轴和轴上滑动齿轮的操作机构,型锁合：利用构成高副元素本身的几何形状，使从动件与凸轮始终接触。,盘形槽凸轮机构,通过其沟槽两侧的廓线始终保持与从动件接触。,力锁合：利用从动件自身重力、回复弹簧力或其它外力，使从动件与凸轮廓线始终保持接触,自动送料凸轮1-圆柱凸轮2-直动从动件3-毛坯,二进给箱变换螺纹导程/进给量的变速机构(U基+U倍)+变换螺纹种类的换移机构+丝杆/光杆转换机构(M3,M4,M5),观看视频软件,了解！,CA6140型车床刀架传动(进给箱),基本组的操纵机构原理:采用斜块(A,B)销5杠杆43拨叉,三溜板箱开合螺母机构纵/横向/快速移动机构互锁机构双向牙嵌式离合器M6和M7超越离合器安全离合器,观看视频软件,掌握结构特点及作用！,机动纵、横进给；快进按钮,内设有：开合螺母；纵、横向机动进给传动与操作；进给互锁机构；超越离合器；安全离合器等机构。,实现纵、横向进给运动,展示课件软件,第三章车床,CA6140A型卧式车床外观图1主轴箱2刀架3尾座4右床腿5床身6溜板箱7左床腿8进给箱,溜板箱总体结构,24支承套,25下半螺母,26上半螺母,27圆销,28槽盘,1开合螺母机构两个半螺母+燕尾巴轨道+开合槽盘+销,观看软件课件,掌握结构特点及作用！,纵、横向互锁槽,2.纵向横向机动进给机构,(观看视频软件),不能同时接通纵向横向机动进给机构!,掌握结构特点及作用！,自动送料凸轮1-圆柱凸轮2-直动从动件3-毛坯,CA6140型车床刀架传动（溜板箱）,3纵向横向机动进给和开合螺母互锁机构操纵车床时，合上开合螺母后，不允许再接通进给机动系统；反之，接通机动进给后，就不允许再合上开合螺母。否则，就会损坏传动件和造成安全事故。因此，开合螺母手柄和十字操纵手柄之间，必须互相制约而不能同时动作，故采用了连锁机构。销的作用互锁,掌握作用！,看视频软件与动画,纵、横向机动进给操纵机构,纵向,横向,开合螺母,均脱开,开合螺母闭合，纵、横向锁死,纵进给,横进给,中间状态,图中：1-转动轴2-开合螺母手柄轴3-固定套筒4-销子5-柱销6-移动轴,锁住纵向横向机动进给,图中：1-转动轴2-开合螺母手柄轴3-固定套筒4-销子；,锁住开合螺母机构(左右),图中：1-转动轴2-开合螺母手柄轴3-固定套筒4-销子5-柱销6-移动轴,锁住开合螺母机构(前后),图中：1-转动轴2-开合螺母手柄轴,3超越离合器外环27+滚子29+行星体26相互作用滚子作用26+滚子脱开27/26,观看视频软件,掌握作用！,图27超越离合器,1空套齿轮,2星轮,3滚柱,4顶销,5弹簧,图27超越离合器,超越离合器：避免光杆和快速电动机同时传动轴而造成损坏。,4安全离合器,观看视频软件与动画,掌握作用！,安全离合器的作用是提供过载保护，即当机床过载或出现故障时能自动断开运动而保护机床不受损坏。它的工作原理如图所示。半离合器25和24的相对端面为相吻合的螺旋齿面。25空套在轴上，24与轴用花键连接。,安全离合器,图片,展示动画,安全离合器,正常工作时，在弹簧的压力下，25和24的齿面紧密啮合成为一体而同步转动，传递运动；当机床过载或出现故障时，通过安全离合器传递的扭矩以及产生的轴向分力都随之增大。一旦轴向分力超过弹簧23的压力，右半离合器便压缩弹簧向右移动而与左半离合器25脱开，安全离合器打滑，机动进给传动链断开，刀架停止进给。当过载或故障排除后，弹簧使安全离合器重新自动接合，恢复正常工作。,第2章车床作业1试分析CA6140型卧式车床的传动系统：1）这台车床的传动系统有几条传动链？指出各传动链的首端件和末端件。2）分析车削模数螺纹和径节螺纹的传动路线，并列出其运动平衡式。3）为什么车削螺纹时用丝杠承担纵向进给，而车削其他表面时用光杠传动纵向和横向进给？能否用一根丝杠承担纵向