CA6140車床主軸箱的設(shè)計【說明書+CAD】

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CA6140車床作為主要的車削加工機床，已廣泛的應(yīng)用于機械加工行業(yè)中。本文首先介紹了金屬切削機床在國內(nèi)外的研究狀況，以及國內(nèi)外發(fā)展差距。然后系統(tǒng)的介紹了CA6140主軸箱的組成及各個組成部分的功用。最后詳細的闡述了本論文的研究內(nèi)容，思路、主要方法及進度。 關(guān)鍵詞 金屬切削機床 CA6140 主軸箱 1 課題來源及選題依據(jù) 1.1 課題來源 CA6140車床主軸箱的設(shè)計，該課題由南京理工大學(xué)曹春平講師擬定。 1.2 選題依據(jù) 通過近四年的學(xué)習(xí)，本人對機械方面的知識有了不少的了解。于是在畢業(yè)設(shè)計時是選擇了CA6140車床主軸箱的設(shè)計這個課題，該設(shè)計既有機床結(jié)構(gòu)方面內(nèi)容，又有機床設(shè)計方面內(nèi)容，有利于將大學(xué)所學(xué)的知識進行綜合運用。雖然本人未曾系統(tǒng)的學(xué)習(xí)機床設(shè)計方面的課程，但相信通過該畢業(yè)設(shè)計能夠拓寬知識面，增加自己的查閱科研文獻資料的能力，以及動手實踐的能力，所以選擇此課題。 2 課題簡介 2.1 金屬切削機床國內(nèi)外研究狀況 金屬切削機床是用切削的方法將金屬毛坯加工成機器零件的機器，它是制造機器的機器，所以又稱“工作母機”或“工作機”，習(xí)慣上稱“機床”[1]。 金屬切削機床是人類在改造自然的長期生產(chǎn)實踐中，不斷改進生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上產(chǎn)生很發(fā)展起來的。最原始的機床是依靠雙手的往復(fù)運動在工件上鉆孔。最初的加工對象是木料。而后發(fā)展到加工其他材料，出現(xiàn)了依靠人力使工件往復(fù)回轉(zhuǎn)的原始車床。當(dāng)加工對象由木料逐步過渡到金屬時，車圓、鉆孔等都要求增大動力，于是就逐漸出現(xiàn)了水力、風(fēng)力和畜力等驅(qū)動的機床。18世紀(jì)末，蒸汽機的出現(xiàn)，提供了新型巨大的能源，使生產(chǎn)技術(shù)發(fā)生了革命性的變化。20世紀(jì)以來，齒輪變速箱的出現(xiàn)，使機床結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本性的變化。近些年來，隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)以及激光技術(shù)等的發(fā)展并應(yīng)用于機床領(lǐng)域，使機床的發(fā)展進入了一個新時代。自動化、精密化、高效化和多樣化成為這一時代機床發(fā)展的特征，用以滿足社會生產(chǎn)多種多樣、越來越高的要求，推動社會生產(chǎn)力的發(fā)展[2,3]。 不斷提高勞動生產(chǎn)率和自動化程度是機床發(fā)展的基本方向。近年來，數(shù)控機床已成為機床發(fā)展的主流。數(shù)控機床無需人工操作，而是靠數(shù)控程序完成加工循環(huán)。因此，調(diào)整方便，適應(yīng)靈活多變的產(chǎn)品，使得中小批生產(chǎn)自動化成為可能。數(shù)控機床不僅實現(xiàn)了柔性自動化，而且提高了生產(chǎn)率，降低了廢品率，它已由中小批生產(chǎn)進入了大批量的生產(chǎn)領(lǐng)域。當(dāng)然，改型方便，易實現(xiàn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代，也是數(shù)控機床進入大量生產(chǎn)領(lǐng)域的重要原因。 2.2 國內(nèi)機床工業(yè)與國外的差距 我國機床工業(yè)已取得了很大的成就，但與世界先進生產(chǎn)水平相比，還有較大的差距。主要表現(xiàn)在：大部分高精度和超精密機床的性能還不能滿足要求，精度保持性也較差，特別是高效自動化和數(shù)控化機床的產(chǎn)量、技術(shù)水平和質(zhì)量等方面都明顯落后。我國數(shù)控機床基本上是中等規(guī)格的車床、銑床和加工中心等。精密、大型、重型或小型數(shù)控機床，還遠不能滿足需要。至于航空、冶金、造船等工業(yè)部門所需要的多種類型的特種數(shù)控機床基本還是空白的[4]。 在技術(shù)水平和性能方面差距也很明顯，國外已做到15-19軸聯(lián)動，分辨率達0.01微米，而我國目前只能做到5-6軸聯(lián)動，分辨率為1微米。國內(nèi)產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性也不夠穩(wěn)定，特別是先進數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)和研制還需要作進一步努力。我國機床工業(yè)必須不斷擴大技術(shù)隊伍和提高人員的技術(shù)素質(zhì)，學(xué)習(xí)和引進國外的先進科學(xué)技術(shù)，大力開展科學(xué)研究，以便早日趕上世界先進水平[5,6]。 3 本設(shè)計的意義和應(yīng)用價值 CA6140車床是金屬切削機床的一個典型代表，廣泛的應(yīng)用于金屬切削加工領(lǐng)域。該機床剛性好、功率大、操作方便。該機床可進行各種車削工作，并可加工公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋，用途廣泛。研制CA6140機床主軸箱的結(jié)構(gòu)及并進行設(shè)計，一方面可以加深對機床結(jié)構(gòu)設(shè)計、機床傳動系統(tǒng)設(shè)計的了解和掌握，將自己大學(xué)四年所學(xué)的知識進行全面的整合和優(yōu)化，另一方面還可以提高自己的實際動手能力，調(diào)研能力以及工程制圖能力。所以，我認(rèn)為選擇該課題意義匪淺[7,8]。 4 CA6140主軸箱 4.1 主軸箱的功用 主軸箱的功用是支承主軸和傳動其旋轉(zhuǎn)，并使其實現(xiàn)起動、停止和換向等[9,10]。 4.2 主軸箱組成及特點 （1）卸荷帶輪裝置 帶輪傳動中產(chǎn)生的拉力，通過軸承、法蘭盤傳給主軸箱，這種結(jié)構(gòu)稱為卸荷帶輪裝置。 （2）摩擦離合器 主軸箱內(nèi)的雙向機械多片式摩擦離合器，它具有左、右兩組由若干內(nèi)、外摩擦片交疊組成的摩擦片組。 （3）制動器及操縱機構(gòu) 制動裝置的功用是在車床停機過程中，克服主軸箱內(nèi)各運動件的旋轉(zhuǎn)慣性，使主軸迅速停止轉(zhuǎn)動，以縮短輔助時間。 （4）主軸部件 主軸是車床的關(guān)鍵部分，在工作時承受很大的切削抗力。工件的精度和表面粗糙度，在很大程度上決定于主軸部件的剛度和回轉(zhuǎn)精度。 （5）主軸變速操縱機構(gòu) 該機構(gòu)主要用來控制箱內(nèi)一根軸上的雙聯(lián)滑移齒輪和另一根軸上的三聯(lián)滑移齒輪。 （6）主軸箱中各傳動件的潤滑 主軸箱的潤滑是由專門的潤滑系統(tǒng)提供的。CA6140型車床主軸箱潤滑的特點是箱體外循環(huán)。油液將主軸箱中摩擦所產(chǎn)生的熱量帶至箱體外的油箱中，冷卻后再流入箱體，因此就可以減少主軸箱的熱變形，以提高機床的加工精度[11-15]。 5 研究內(nèi)容及方法 5.1 研究內(nèi)容 根據(jù)任務(wù)書給定的設(shè)計參數(shù)確定傳動方案、傳動系統(tǒng)圖，確定各傳動齒輪的參數(shù)，傳動比等，同時要考慮到傳動效率等問題。另還要對主要零件進行計算、研究，對主軸剛度、強度等進行計算和驗算。 其中設(shè)計參數(shù)如下： 工件最大回轉(zhuǎn)直徑：400mm 工件最大長度（四種規(guī)格）：1000mm 主軸孔徑：48mm 主軸前端孔錐度：400mm 主軸轉(zhuǎn)速范圍：正轉(zhuǎn)：10～1400r/min;反轉(zhuǎn)：14～1580r/min 加工螺紋范圍：1～192mm/ 2～24牙/英寸 模數(shù)：0.25～48mm 縱向進給量范圍：0.1mm，橫向進給量：0.05mm 刀架快速移動速度：4m/min 主電機：功率：7.5千瓦；轉(zhuǎn)速：1450r/min 快速電機：功率：370瓦；轉(zhuǎn)速：2600r/min 冷卻泵：功率：90瓦；流量：25L/min 5.2 研究方法 （1）確定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖 根據(jù)CA6140車床主軸箱結(jié)構(gòu)及任務(wù)書給定的設(shè)計參數(shù)，確定主軸箱的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速圖，最終確定系統(tǒng)的傳動結(jié)構(gòu)、傳動系統(tǒng)圖。 （2）進行主軸箱內(nèi)各結(jié)構(gòu)計算及校核 完成主軸箱箱體、各傳動軸軸上零件計算及校核。 （3）對各個主要結(jié)構(gòu)部件進行三維造型設(shè)計，并給出三維造型圖。 5.3 研究進度安排 2008年12月14日~2008年12月31日 搜集資料做開題報告 2009年02月15日~2009年02月20日 確定主要參數(shù) 2009年02月21日~2009年02月26日 確定總體方案 2009年02月27日~2009年03月05日 傳動設(shè)計（傳動路線、主軸轉(zhuǎn)速、傳動級數(shù)及各級傳動比） 2009年03月06日~2009年03月10日 繪制傳動系統(tǒng)圖 2009年03月11日~2009年03月18日 主軸零件、尺寸等設(shè)計 2009年03月19日~2009年03月21日 零件校核強度等要求 2009年03月22日~2009年04月01日 主要零件圖、總裝配圖繪制 2009年04月02日~2009年04月20日 寫畢業(yè)論文設(shè)計說明書 2009年04月21日~2009年07月05日 準(zhǔn)備論文答辯 6 總結(jié)與展望 通過兩周的時間調(diào)研、閱讀資料，對金屬切削機床的發(fā)展動態(tài)及國內(nèi)外行業(yè)的發(fā)展情況有個全面的了解。 同時，還進一步了解和掌握CA6140車床主軸箱的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，掌握了進行該課題所需要的一些前期資料，為以后課題的如期進行打下了良好的基礎(chǔ)。但考慮到本人第一次進行本次設(shè)計工作，有些地方還是需要進一步了解和掌握，如主軸箱設(shè)計優(yōu)化問題，如何提高提高它的傳動效率，如何簡化結(jié)構(gòu)，如何保證主軸箱的安全性和可靠性等。 參 考 文 獻 [1] 賈亞洲.金屬切削機床概論[M]. 北京：機械工業(yè)出版社, 2007.1. [2] 胡黃卿.金屬切削原理與機床[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.3. [3] 成大先.機械設(shè)計手冊（第5版）[S].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.5. [4] 顧維邦.金屬切削機床概論[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999.7. [5] 陳日曜.金屬切削原理（第2版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.1. [6] 任殿閣，張配勤.設(shè)計手冊[S].遼寧：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1991.9. [7] 鄭文緯，吳克堅.機械原理[M].北京：高等教育出版社，1997.7. [8] 付鐵.計算機輔助機械設(shè)計實訓(xùn)教程[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1999.12 [9] 查康，楊萬能，董敏.產(chǎn)品造型設(shè)計白金案例[P].山東：山東電子音響出版社，2005.1. [10] 方世杰.機械優(yōu)化設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.3. [11] 曹桄，高學(xué)滿.金屬切削機床掛圖[Z].上海：上海交通大學(xué)出版社，1984.8. [12] 吳宗澤，羅圣國.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊[S].北京高等教育出版社，1982.12. [13] 華東紡織工學(xué)院，哈爾濱工業(yè)大學(xué).天津大學(xué).機床設(shè)計圖冊[S].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2005.1. [14] 易新.金屬切削機床課程設(shè)計指導(dǎo)書[M].北京：機械工業(yè)出版社，1985.11. [15] 金屬切削機床[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.1.  畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： （一）設(shè)計的內(nèi)容主要： 1)閱讀相關(guān)文獻資料，了解金屬切削機床的研究狀況，掌握CA6140機床主軸箱的結(jié)構(gòu)，撰寫文獻綜述。 具體要求：明確該領(lǐng)域國內(nèi)外已有的研究成果，指出主軸箱結(jié)構(gòu)及特點，在此基礎(chǔ)上提出研究本課題的技術(shù)路線，完成文獻綜述。 2）根據(jù)機床的設(shè)計參數(shù)，確定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖。 工件最大回轉(zhuǎn)直徑：400mm 工件最大長度（四種規(guī)格）：1000mm 主軸孔徑：48mm 主軸前端孔錐度：400mm 主軸轉(zhuǎn)速范圍：正轉(zhuǎn)：10～1400r/min;反轉(zhuǎn)：14～1580r/min 加工螺紋范圍：1～192mm/ 2～24牙/英寸 模數(shù)：0.25～48mm 縱向進給量范圍：0.1mm，橫向進給量：0.05mm 刀架快速移動速度：4m/min 主電機：功率：7.5千瓦；轉(zhuǎn)速：1450r/min 快速電機：功率：370瓦；轉(zhuǎn)速：2600r/min 冷卻泵：功率：90瓦；流量：25L/min 3）對主要零件 進行了計算和驗算。 具體要求：進行主軸箱及各個傳動軸零件的計算和校核。 4）利用三維畫圖軟件進行了零件的設(shè)計和處理。 具體要求：利用三維造型軟件完成各個零件的設(shè)計。 5）撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書 具體要求：根據(jù)學(xué)校畢業(yè)設(shè)計要求，撰寫規(guī)范的論文說明書。 （二）研究手段 針對課題中出現(xiàn)的以上幾個問題，將在接下來的時間里通過以下途徑來解決。 1)查閱相關(guān)書籍資料，了解關(guān)于金屬切削機床及CA6140主軸箱結(jié)構(gòu)。 2)CA6140主軸箱轉(zhuǎn)速圖設(shè)計及傳動方案設(shè)計。 給定的參數(shù)，查閱有關(guān)方面書籍資料，設(shè)計總體的傳動結(jié)構(gòu)。 CA6140主軸箱結(jié)構(gòu)，主要包括以下五個單元： l 箱體 l I傳動軸及零件設(shè)計 l Ⅱ傳動軸及零件設(shè)計 l Ⅲ傳動軸及零件設(shè)計 l Ⅳ傳動軸及零件設(shè)計 l Ⅴ傳動軸及零件設(shè)計  畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告 指導(dǎo)教師意見： 1．對“文獻綜述”的評語： 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日