0041-BL系列臺式車床進給結構設計

0041-BL系列臺式車床進給結構設計,bl,系列,臺式,車床,進給,結構設計 本 科 畢 業(yè) 設 計（論文） 題目 院（系部） 專業(yè)名稱 年級班級 學生姓名 指導教師 年 月 日 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 畢業(yè)設計（論文）任務書 專業(yè)班級 學生姓名 一、題目 二、主要任務與要求 三、起止日期 年 月 日至 年 月 日 指導教師 簽字（蓋章） 系 主 任 簽字（蓋章） 年 月 日 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 畢業(yè)設計（論文）評閱人評語 專業(yè)班級 學生姓名 題目 評閱人 簽字（蓋章） 職 　 稱 工作單位 年 月 日 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 畢業(yè)設計（論文）評定書 專業(yè)班級 學生姓名 題目 指導教師 簽字（蓋章）　　職稱 年 月 日 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 畢業(yè)設計（論文）答辯許可證 經審查， 專業(yè) 班 同學所提交的畢業(yè)設計（論文），符合學校本科生畢業(yè)設計（論文）的相關規(guī)定，達到畢業(yè)設計（論文）任務書的要求，根據學校教學管理的有關規(guī)定，同意參加畢業(yè)設計（論文）答辯。 指導教師 簽字（蓋章） 年 月 日 根據審查，準予參加答辯。 答辯委員會主席（組長） 簽字（蓋章） 年 月 日 河 南 理 工 大 學 萬 方 科 技 學 院 畢業(yè)設計（論文）答辯委員會（小組）決議 院（系） 專業(yè) 班 同學的畢業(yè)設計（論文）于 年 月 日進行了答辯。 題目 答辯委員會成員 主 席（組長） 委 員（成員） 委 員（成員） 委 員（成員） 委 員（成員） 委 員（成員） 委 員（成員） 答辯前向畢業(yè)設計答辯委員會（小組）提交了如下資料： １、設計（論文）說明 共 頁 ２、圖紙 共 張 ３、評閱人意見 共 頁 ４、指導教師意見 共 頁 根據學生所提供的畢業(yè)設計（論文）材料、評閱人和指導教師意見以及在答辯過程中學生回答問題的情況，畢業(yè)設計（論文）答辯委員會（小組）做出如下決議。 一、畢業(yè)設計（論文）的總評語 二、畢業(yè)設計（論文）的總評成績 畢業(yè)設計答辯委員會主席（組長） 簽名 委員（組員）簽名 年 月 日 —6— 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文 摘 要 本文介紹了BL臺式車床的進給結構的設計過程，主要為機械元件的設計。因BL臺式車床為小型車床，故在各個部分和零件的計算和選用過程中在滿足設計要求的前提下（剛度、強度等），盡量選用尺寸較小的部件和零件。BL臺式車床的進給結構的設計包括了五部分的設計。第一部分，BL臺式車床總體方案設計；第二部分，進給箱的設計；第三部分，絲杠、光杠的設計；第四部分，溜板箱的設計；第五部分，刀架的選用。 進給箱是臺式車床的主要部件之一，其作用是實現(xiàn)進給量的變換和各種螺紋螺距的變換。絲杠與光杠用以聯(lián)接進給箱與溜板箱，并把進給箱的運動和動力傳給溜板箱，使溜板箱獲得縱向直線運動。溜板箱：是車床進給運動的操縱箱，內裝有將光杠和絲杠的旋轉運動變成刀架直線運動的機構，通過光杠傳動實現(xiàn)刀架的縱向進給運動、橫向進給運動和快速移動，通過絲杠帶動刀架作縱向直線運動，以便車削螺紋。它的功能是裝夾刀具，使刀具作縱向、橫向或斜向進給運動。 關鍵詞：BL臺式車床 進給箱 絲杠與光杠 溜板箱 進給結夠 Abstract This article introduces the design process of feeding structure of BL bench-type lathe, mainly for the design of mechanical components. Because BL bench-type lathe is small lathe, so under the premise of each part and parts of computation and selection process meet the design requirements (stiffness, strength, etc), we try to choose smaller parts and components. The structure design of BL bench-type lathe includes five parts design. The first part, the general scheme design. The second part, feed box design. The third part, screw, light poles design. The fourth part, slip board box design. The fifth part, the selection of cutter. Feed box is one of the main parts of bench-type lathe, its role is to realize the federate and various thread pitch transformation. Screw and light poles are to connect feed box and slip board box, and pass on the movement and power of feed box to slip board box, to make slip board box get longitudinal straight-line move. Slip board box: is the manipulation of feeding movement lathe box, equipped with light poles and screw rotation movement into cutter linear motion institution. Through the light poles transmission realize the longitudinal cutter feeding movement, traverse movement and move fast, through the screw drive to make cutter get longitudinal linear motion, in order to cut screw thread. Its function is clamping tool, make cutter for vertical, horizontal or inclined feed movement. Key words: BL bench-type lathe Feed box Screw and light poles Slip board box Feed structure III 目 錄 1 財務總監(jiān)制度及財務總監(jiān)界定 2 1.1 財務總監(jiān)制度的定義 2 1.2 財務總監(jiān)制度的性質 2 1.2.1 對經營者的監(jiān)督 2 1.2.2 實質上代表所有者利益 3 2 財務總監(jiān)制度**** 4 2.1 財務總監(jiān)制度**** 4 致 謝 5 參考文獻 6 附錄： 7 外文資料與中文翻譯 7 i 1　緒 論 機床是使用切削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,稱為“工作母機”習慣上稱為機床。機床的母機屬性決定了它在國民經濟中的重要地位,機床的技術水平直接影響機械制造工業(yè)產品質量和勞動生產率,標志著一個國家的工業(yè)生產能力和科學技術水平[1]。在當前的制造業(yè)中，生產效率低、成本高是一種普遍現(xiàn)象。在機械設備的設計及制造中，因為不同的用戶對設備有不同的要求，使得設備有多種型號即使同種型號也有不同規(guī)格。 車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉表面的工件，是機械制造和修配工廠中使用最廣的一類機床。銑床和鉆床等旋轉加工的機械都是從車床引伸出來的。在我國香港等地也有人叫旋床。 　 古代的車床是靠手拉或腳踏，通過繩索使工件旋轉，并手持刀具而進行切削的。 　　 腳踏車床 1797年，英國機械發(fā)明家莫茲利創(chuàng)制了用絲杠傳動刀架的現(xiàn)代車床，并于1800年采用交換齒輪，可改變進給速度和被加工螺紋的螺距。1817年，另一位英國 人羅伯茨采用了四級帶輪和背輪機構來改變主軸轉速。 　　為了提高機械化自動化程度，1845年，美國的菲奇發(fā)明轉塔車床。 　　1848年，美國又出現(xiàn)回輪車床 　　1873年，美國的斯潘塞制成一臺單軸自動車床，不久他又制成三軸自動車床 　　20世紀初出現(xiàn)了由單獨電機驅動的帶有齒輪變速箱的車床。 　　第一次世界大戰(zhàn)后，由于軍火、汽車和其他機械工業(yè)的需要，各種高效自動車床和專門化車床迅速發(fā)展。為了提高小批量工件的生產率，40年代末，帶液壓仿形裝置的車床得到推廣，與此同時，多刀車床也得到發(fā)展。50年代中，發(fā)展了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程序控制車床。數控技術于60年代開始用于車床，70年代后得到迅速發(fā)展。 　　普通車床　主要組成部件有：主軸箱、交換齒輪箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠、床身、床腳和冷卻裝置?！≈鬏S箱：又稱床頭箱，它的主要任務是將主電機傳來的旋轉運動經過一系列的變速機構使主軸得到所需的正反兩種轉向的不同轉速，同時主軸箱分出部分動力將運動傳給進給箱。主軸箱中等主軸是車床的關鍵零件。主軸在軸承上運轉的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質量，一旦主軸的旋轉精度降低，則機床的使用價值就會降低?！∵M給箱：又稱走刀箱，進給箱中裝有進給運動的變速機構，調整其變速機構，可得到所需的進給量或螺距，通過光杠或絲杠將運動傳至刀架以進行切削?！〗z杠與光杠：用以聯(lián)接進給箱與溜板箱，并把進給箱的運動和動力傳給溜板箱，使溜板箱獲得縱向直線運動。絲杠是專門用來車削各種螺紋而設置的，在進行工件的其他表面車削時，只用光杠，不用絲杠。同學們要結合溜板箱的內容區(qū)分光杠與絲杠的區(qū)別?！×锇逑洌菏擒嚧策M給運動的操縱箱，內裝有將光杠和絲杠的旋轉運動變成刀架直線運動的機構，通過光杠傳動實現(xiàn)刀架的縱向進給運動、橫向進給運動和快速移動，通過絲杠帶動刀架作縱向直線運動，以便車削螺紋。刀架：有兩層滑板(中、小滑板)、床鞍與刀架體共同組成。用于安裝車刀并帶動車刀作縱向、橫向或斜向運動。尾架：安裝在床身導軌上，并沿此導軌縱向移動，以調整其工作位置。尾架主要用來安裝后頂尖，以支撐較長工件，也可安裝鉆頭、鉸刀等進行孔加工。床身：是車床京都要求很高的帶有導軌(山形導軌和平導軌)的一個大型基礎部件。用于支撐和連接車床的各個部件，并保證各部件在工作時有準確的相對位置。冷卻裝置：冷卻裝置主要通過冷卻水泵將水箱中的切削液加壓后噴射到切削區(qū)域，降低切削溫度，沖走切屑，潤滑加工表面，以提高刀具使用壽命和工件的表面加工質量。 數控車床的概念 　　機床是人類進行生產勞動的重要工具，也是社會生產力發(fā)展水平的重要標志。 普通機床經歷了近兩百年的歷史。隨著電子技術、計算機技術及自動化，精密機械與測量等技術的發(fā)展與綜合應用，生產了機電一體化的新型機床一一數控機床。數控機床一經使用就顯示出了它獨特的優(yōu)越性和強大生命力，使原來不能解決的許多問題，找到了科學解決的途徑。 數控機床是一種通過數字信息，控制機床按給定的運動軌跡，進行自動加工的機電一體化的加工裝備，經過半個世紀的發(fā)展，數控機床已是現(xiàn)代制造業(yè)的重要標志之一，在我國制造業(yè)中，數控機床的應用也越來越廣泛，是一個企業(yè)綜合實力的體現(xiàn)。 數控車床是數字程序控制車床的簡稱，它集通用性好的萬能型車床、加工精度高的精密型車床和加工效率高的專用型車床的特點于一身，是國內使用量最大，覆蓋面最廣的一種數控機床。要學好數控車床理論和操作，就必須勤學苦練，從平面幾何，三角函數，機械制圖，普通車床的工藝和操作等方面打好基礎。 因此，必須首先具有普通車工工藝學知識然后才能從掌握人工控制轉移到數字控制方面來，另一方面，若沒有學好有關數學、電工學、公差與化合及機械制造等深內容，要學好數控原理和程序編制等，也會感到十分困難。熟悉零件工藝要求，正確處理工藝問題。由于數控機床加工的特殊性，要求數控機床加工工人既是操作者，又是程序員，同時具備初級技術人員的某些素質，因此，操作者必須熟悉被加工零件的各項工藝（技術）要求，如加工路線，刀具及其幾何參數，切削用量，尺寸及形狀位置公差。只有熟悉了各項工藝要求，并對出現(xiàn)的問題正確進行處理后，才能減少工作盲目性，保證整個加工工作圓滿完成。 1.1、我國機床行業(yè)的研究現(xiàn)狀 改革開放以來，我國機床行業(yè)取得了突飛猛進的發(fā)展，但是跟國外同行業(yè)相比，我過機床事業(yè)還是有很大的不足，國產機床的發(fā)展仍然難以支撐國民經濟和國防軍工的需要。與世界先進水平相比差距仍然十分明顯。具體表現(xiàn)在以下幾個方面。 (1) 產量總體規(guī)模已居世界前列。2005年金切機床產量45萬臺，為“十五”初的2.4倍；鍛壓機床產量63萬噸，是“十五”初的2.4倍。2005年機床工具全行業(yè)工業(yè)總產值1260億元，是“十五”初期的2.5倍，平均年增長約26%，其中金屬加工機床產值達到了51億美元，總體經濟規(guī)模已超過意大利，躍居世界第三位。其中，數控機床產值從“九五”末的4.9億美元增加到“十五”末的21.8億美元，年平均增長34.8%。數控金切機床的產量從“九五”末的1.4萬臺增加到“十五”末的6.0萬臺，年均增長達到33.5%。數控機床產量占全部機床 的比重同時由7.3%增長到2005年的13.3%。 (2) 產品技術水平明顯提高在常規(guī)數控機床領域，如數控車床、立式加工中心、數控銑床、數控鏜床、數控齒輪機床、數控磨床、電加工機床、數控重型機床和數控成形機床等一大批產品，我國已經擁有自主知識產權，具有較強的市場競爭力，基本滿足國內需求。在高檔數控機床研發(fā)方面取得了新的突破，代表產品有五軸聯(lián)動橫梁移動式高速龍門銑床、五軸聯(lián)動龍門加工中心、五軸聯(lián)動車銑中心、五軸聯(lián)動立式葉片加工中心。 (3) 產業(yè)組織結構初步優(yōu)化隨著近年來機床行業(yè)的快速發(fā)展，其產業(yè)組織結構也得到了明顯優(yōu)化。2005年，數控機床年產量達到1000臺的企業(yè)已有11家。數控機床年產量前10名企業(yè)的產量集中度達到45.9%。沈陽機床集團公司年產數控金切機床達到10008臺，占全國總產量16.8%，大連機床集團公司年產數控金切機床4734臺，占全國總產量的7.9%，雙雙進入世界數控金切機床生產大企業(yè)行列。截至2006年6月，共有大連機床、沈陽機床、秦川機床、上海電氣機床集團、哈爾濱量具刃具集團公司、北京第一機床廠、杭州機床集團公司等7家國內企業(yè)，并購了10家國外知名的機床工具企業(yè)，在國際化經營中邁出了可喜的一步，提高了中國機床工業(yè)在國際上的知名度，為行業(yè)引進技術、發(fā)展成套和擴大出口創(chuàng)造了條件。 　　目前，我國是機床生產大國，但不是機床制造強國，國產機床的發(fā)展仍然難以支撐國民經濟和國防軍工的需要。與世界先進水平相比差距仍然十分明顯。一是國產高檔數控機床在品種、水平和數量上遠遠滿足不了國內發(fā)展需求。盡管近幾年國產機床市場銷售量不斷提高，至2005年進口機床在國內市場占有率仍高達60%，其中汽車、航空、航天、兵器、造船、通用機械等行業(yè)是主要進口大戶。2002～2005年，我國已經連續(xù)四年成為世界最大的機床進口國，以2004年進口為例，從日本、臺灣、德國進口分別占國內市場19.7%、12.1%和8.6%。二是國產功能部件和數控系統(tǒng)發(fā)展滯后，成為數控機床產業(yè)發(fā)展的瓶頸，尤其是為高檔數控機床配套的關鍵功能部件和數控系統(tǒng)。三是機床制造企業(yè)技術裝備水平不高，行業(yè)制造能力、綜合管理和服務能力等方面不能滿足市場快節(jié)奏的要求。 1.2 我國機床行業(yè)的發(fā)展前景 21世紀,我國機床制造業(yè)既面臨著提升機械制造業(yè)水平的需求而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機,也遭遇到加入WTO后激烈的市場競爭的壓力。從技術層面上來講,加速推進數控技術將是解決機床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個關鍵。 數控機床及由數控機床組成的制造系統(tǒng)是改造傳統(tǒng)產業(yè)、構建數字化企業(yè)的重要基礎裝備，它的發(fā)展一直備受人們關注。數控機床以其卓越的柔性自動化的性能、優(yōu)異而穩(wěn)定的精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，它開創(chuàng)了機械產品向機電一體化發(fā)展的先河，因此數控技術成為先進制造技術中的一項核心技術。另一方面，通過持續(xù)的研究，信息技術的深化應用促進了數控機床的進一步提升。 目前，世界先進制造技術不斷興起，超高速切削、超精密加工等技術的應用，柔性制造系統(tǒng)的迅速發(fā)展和計算機集成系統(tǒng)的不斷成熟，對數控加工技術提出了更高的要求。當今數控機床正在朝著以下幾個方向發(fā)展。 (1) 高速度、高精度化 速度和精度是數控機床的兩個重要指標，它直接關系到加工效率和產品質量。目前，數控系統(tǒng)采用位數、頻率更高的處理器，以提高系統(tǒng)的基本運算速度。同時，采用超大規(guī)模的集成電路和多微處理器結構，以提高系統(tǒng)的數據處理能力，即提高插補運算的速度和精度。并采用直線電動機直接驅動機床工作臺的直線伺服進給方式，其高速度和動態(tài)響應特性相當優(yōu)越。采用前饋控制技術，使追蹤滯后誤差大大減小，從而改善拐角切削的加工精度。 為適應超高速加工的要求，數控機床采用主軸電動機與機床主軸合二為一的結構形式，實現(xiàn)了變頻電動機與機床主軸一體化，主軸電機的軸承采用磁浮軸承、液體動靜壓軸承或陶瓷滾動軸承等形式。目前，陶瓷刀具和金剛石涂層刀具已開始得到應用。 (2) 多功能化 動換刀機構(刀庫容量可達100把以上)的各類加工中心，能在同一臺機床上同時實現(xiàn)銑削、鏜削、鉆削、車削、鉸孔、擴孔、攻螺紋等多種工序加工，現(xiàn)代數控機床還采用了多主軸、多面體切削，即同時對一個零件的不同部位進行不同方式的切削加工。數控系統(tǒng)由于采用了多CPU結構和分級中斷控制方式，即可在一臺機床上同時進行零件加工和程序編制，實現(xiàn)所謂的“前臺加工，后臺編輯”。為了適應柔性制造系統(tǒng)和計算機集成系統(tǒng)的要求，數控系統(tǒng)具有遠距離串行接口，甚至可以聯(lián)網，實現(xiàn)數控機床之間的數據通信，也可以直接對多臺數控機床進行控制。 (3) 智能化 控機床將引進自適應控制技術，根據切削條件的變化，自動調節(jié)工作參數，使加工過程中能保持最佳工作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設備的生產效率。具有自診斷、自修復功能，在整個工作狀態(tài)中，系統(tǒng)隨時對CNC系統(tǒng)本身以及與其相連的各種設備進行自診斷、檢查。一旦出現(xiàn)故障時，立即采用停機等措施，并進行故障報警，提示發(fā)生故障的部位、原因等。還可以自動使故障模塊脫機，而接通備用模塊，以確保無人化工作環(huán)境的要求。為實現(xiàn)更高的故障診斷要求，其發(fā)展趨勢是采用人工智能專家診斷系統(tǒng)。 (4) 數控編程自動化 算機應用技術的發(fā)展，目前CAD／CAM圖形交互式自動編程已得到較多的應用，是數控技術發(fā)展的新趨勢。它是利用CAD繪制的零件加工圖樣，再經計算機內的刀具軌跡數據進行計算和后置處理，從而自動生成NC零件加工程序，以實現(xiàn)CAD與CAM的集成。隨著CIMS技術的發(fā)展，當前又出現(xiàn)了CAD／CAPP／CAM集成的全自動編程方式，它與CAD／CAM系統(tǒng)編程的最大區(qū)別是其編程所需的加工工藝參數不必由人工參與，直接從系統(tǒng)內的CAPP數據庫獲得。 (5) 可靠性最大化 床的可靠性一直是用戶最關心的主要指標。數控系統(tǒng)將采用更高集成度的電路芯片，利用大規(guī)?；虺笠?guī)模的專用及混合式集成電路，以減少元器件的數量，來提高可靠性。通過硬件功能軟件化，以適應各種控制功能的要求，同時采用硬件結構機床本體的模塊化、標準化和通用化及系列化，使得既提高硬件生產批量，又便于組織生產和質量把關。還通過自動運行啟動診斷、在線診斷、離線診斷等多種診斷程序，實現(xiàn)對系統(tǒng)內硬件、軟件和各種外部設備進行故障診斷和報警。利用報警提示，及時排除故障；利用容錯技術，對重要部件采用“冗余”設計，以實現(xiàn)故障自恢復；利用各種測試、監(jiān)控技術，當生產超程、刀損、干擾、斷電等各種意外時，自動進行相應的保護。 (6) 控制系統(tǒng)小型化 數控系統(tǒng)小型化便于將機、電裝置結合為一體。目前主要采用超大規(guī)模集成 元件、多層印刷電路板，采用三維安裝方法，使電子元器件得以高密度安裝，較大規(guī)模縮小系統(tǒng)的占有空間。而利用新型的彩色液晶薄型顯示器替代傳統(tǒng)的陰極射線管，將使數控操作系統(tǒng)進一步小型化。這樣可以方便地將它安裝在機床設備上，更便于對數控機床的操作使用。 1.3 BL系列臺式車床 BL 系列臺式車床是一種小型車床，在制造業(yè)中主要用于中小型零件的加工，不同的用戶對其有不同的要求，從而使得BL系列臺車有多種形式，因此該臺式車床有著個性化的設計特點。針對這種情況，我們對臺式車床的不同規(guī)格、不同用戶的設計要求進行總結，以獲得其產品配置知識，并利用CAD計算機輔助設計軟件，對臺車的各個組成部件進行參數化設計。 本設計主要是對進給結構進行相關設計，說明書分為五大部分。第一部分；BL臺式車床總體方案設計；第二部分，進給箱的設計；第三部分，絲杠、光杠的設計；第四部分，溜板箱的設計；第五部分，刀架的選用。 在第一部分BL臺式車床總體的設計方案中，首先說明了機床設計的基本要求，即保證有較高的加工精度和被加工表面較小的表面粗糙度，盡可能提高其生產力和自動化程度以及較高的可靠性和較長的壽命。在滿足上述要求的前提下，根據BL臺車的主要參數，提出了臺車組件的設計要求。同時規(guī)定了該臺車的總體布局，即將主軸箱固定在床身的左端，進給箱固定在床身的左側前端，溜板箱與刀架的最下層——縱向溜板相連，尾座安裝在床身右端的尾座導軌上，床身固定在左右床腿上。 進給箱是臺式車床的主要部件之一，其作用是實現(xiàn)進給量的變換和各種螺紋螺距的變換。一般機床的進給箱主要分為三跨：左邊一跨內螺紋種類的移換機構；中間一跨內為基本組；右邊一跨內為擴大組。由于本設計的臺車尺寸較小，其進給箱雖然也分為三跨，但我們將左跨內螺紋種類的移換機構放在主軸箱中，在其內布置了變速機構。在BL臺車進給箱的設計過程中，首先介紹了進給箱的組成和應滿足的要求。接著進行了BL臺車進給箱設計方案的選擇。由于該臺式車床是一種小型化的車床，因此選擇了兩軸滑移式結構。在變速機構中選擇三聯(lián)滑移齒輪來進行嚙合傳動。對進給箱內的傳動軸提出了強度和剛度方面的具體要求。在絲杠和光杠的運動轉換機構中選擇了嚙合式離合器來實現(xiàn)這種運動轉換。另外對操縱機構的設計也提出了相關的要求。 其次，我們對涉及到的齒輪、軸以及軸承等零件進行了設計和校核。 接著，我們對箱體內各元件進行了布置。箱體內軸線的布置，即與相同的形狀有關，也與操縱機構的設計有關。齒輪在軸上的布置和排列方面，我們將固定齒輪安裝在一根軸上。并且滿足在一個變速傳動組內，當變換轉速時，使一個處于嚙合的齒輪完全脫開后，另一個齒輪才進入嚙合。傳動軸安裝時，選用單列向心球軸承安裝在轉動軸兩端，且每根傳動軸的軸承成對使用。我們將傳動軸通過軸承在箱體內的軸向固定選為兩端固定的方式。在確定齒輪的寬度時將大小齒輪的寬度設計為相同。 絲杠、光桿、溜板箱、刀架是進給結構的重要組成部分。主要計算確定絲杠光杠的型號，剛度和強度是否滿足要求以及溜板箱內部齒輪的確定和其之間的配合。最后正確的選用刀架。 2. BL 臺式車床的總體方案設計 2.1 BL 臺車的主要參數 型號 主要參數 BL-1220 BL-1230 BL-1340 加 工 能 力 床身上最大回轉直徑 304mm 304mm 330mm 橫滑板上最大回轉直徑 170mm 170mm 204mm 中心距 500mm 750mm 1000mm 主 軸 主軸孔徑 40mm 主軸內孔錐度 Morse NO.5 主軸轉速范圍（9）級 60-2000(9steps) 進 給 公制/英制螺紋范圍 0.25-9mm(20kinds)/4-72Inch(33kinds) 模數制/徑節(jié)制螺紋范圍 0.25-3.5mm(12kinds)/8-144D.P(kinds) 尾 架 尾架套筒直徑 10mm 尾架套筒行程 115mm 主電機 1.1/1.5kw 表 1 2.2 機床設計的基本要求 （1）保證有較高的加工精度和被加工表面較小的表面粗糙度； （2）盡可能的提高生產力和自動化程度; （3）機床應有較高的可靠性和較長的壽命。 2.3 機床組建的設計要求 （1）主軸部件是機床的重要部件之一，其通常有主軸，主軸軸承和安裝在主軸上的傳動件等組成。在機床工作時，有主軸帶動工件或刀具直接參加表面成形運動，因此對主軸有以下較高要求：應有較高的旋轉精度和剛度，剛度不足，將使主軸在切削力和傳動力的作用下，產生較大的彈性變形，并且還容易引起振動這樣不僅會降低加工精度和表面光潔度，也還好使齒輪等傳動件和軸承等因不能均勻受力而惡化工作條件。主軸還必須有較高的抗振性和足夠的耐磨性，以便能長期的保持精度。BL系列臺式車床的主軸箱有主傳動系統(tǒng)和進給換向機構兩部分組成，主傳動系統(tǒng)采用了分支傳動鏈，高速時傳動鏈很短；同時由主軸部件進行了精度的平衡，機床噪音低，熱變形小。 （2）進給箱滿足體積小，重量輕、結構簡單、使用方便、效率高及質量好的要求。在使用要求方面，首先應滿足機床的運動特性的要求和具有較高的傳動效率，還應便于操縱，確保安全，便于觀察、調整和維修。進給箱內的傳動件應能傳遞一定的功率和扭矩，具有較高的剛度、強度、耐磨和抗振性等方面的性能，并應運轉平穩(wěn)和噪音小。 （3）床身應具有足夠的剛度，在許用最大載荷作用下，其變形量不得超過許用值，以保證機床的加工精度。另外，床身還應有良好的抗振性和較小的熱變形，以保證工件的加工表面質量和加工精度。在BL臺式車床中我們選用了臥式車身。由于床身允許的最大回轉直徑只有330mm，故我們將其固定在床腿上。 （4）導軌是連接主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾座、床腳和防護板等部件的載體，它的功用是導向和承載，即引導運動部件沿一定軌跡準確的運動，并承受運動部件及其上安裝的重量和切削力。導軌是機床的關鍵部件之一，其性能的好壞，將直接影響機床的加工精度、承載能力和使用壽命。因此，它滿足以下的基本要求：要有足夠高的導向精度，這是保證機床加工精度的前提，因而它是對導軌的最基本要求。同時他還有較高的耐磨性、足夠的剛度和低速運動的平穩(wěn)性。此外，導軌還要結構簡單，工藝性好，便于間隙調整，具有良好的潤滑和防護等。在本設計中我們用的是導軌的組合形式，為雙三角形導軌組合。該種組合形式導向精度高，磨損后能自動補償間隙，精度保持性較好；但加工、檢修困難，要求四個表面都接觸良好，且其工藝性差。 （5） 對于刀架的選擇，要根據車床的具體用途、加工的零件種類以及用戶的要求等方面進行考慮。BL系列臺式車床是一種小型的車床，它只要達到普通車床的用途即可，即：能車削內外圓柱面，內內外圓錐面、環(huán)槽及成形回轉表面；車削端面及加工各種常用的公制、英制、模數制和徑節(jié)制螺紋；能夠進行鉆孔、擴孔、鉸孔、滾花等操作。鑒于此，在設計BL系列臺式車床的刀架和拖板時選擇普通的方刀架，大、中、小拖板均可。這種刀架可以同時裝夾四把車刀或四組刀具，方刀架體可以轉到四個位置（間隔90度），從而使四把刀輪流進行車削。 2.4 BL臺車的總體布局 （1）主軸箱固定在床身的左端，工件通過卡盤等夾具裝夾在主軸前端。主軸箱的功用是支承主軸并把動力經變速傳動機構傳給主軸，使主軸帶動工件按規(guī)定的轉速旋轉，以實現(xiàn)運動。 （2）進給箱固定在床身的左側前端。進給箱內裝有進給運動的變換機構，用于改變機動進給的進給量或所加工螺紋的導程。 （3）溜板箱與刀架的最下層——縱向溜板箱相連，與刀架一起作縱向運動，功用是把進給箱傳來的運動傳遞給刀架，使刀架實現(xiàn)縱向和橫向進給或快速移動或車螺紋。溜板箱上裝有各種操縱手柄和按鈕。 （4）刀架可沿床身上的刀架導軌作縱向移動，刀架部件有幾層組成，它的功用是裝夾車刀，實現(xiàn)縱向、橫向、斜向運動。 (5)尾座安裝在床身右端的尾座導軌上，可沿導軌縱向調整其位置。它的功用是用后頂尖支承長工件，也可以安裝鉆頭、鉸刀等孔加工刀具進行孔加工。 （6）床身固定在左右床腿上。在床身上安裝著車床的各個主要部件，使它們在工作時保持準確的相對位置或運動軌跡。 其整體結構去下圖所示。 3 BL臺車進給箱的設計 3.1 進給箱的組成和要求 一般來說，機床的進給箱有以下幾部分組成：變換螺紋導程和進給量的變換機構，變換螺紋種類的移換機構、絲杠和光杠轉換機構、以及操縱機構等。進給箱的功用是變換被加工螺紋的種類和導程，以及獲得所需的各種機動進給量。加工不同種類的螺紋由調整進給箱中的移換機構和掛輪架上的掛輪來實現(xiàn)。BL系列臺式車床進給箱的組成部分與普通機床相似，也有以上幾部分組成。 進給箱首先應滿足運動方面的要求，如變速范圍、變速級數、轉速或進給量數列等。此外，還要具有較高的傳動效率，保證傳動件具有足夠的強度或剛度，降低噪聲，提供抗振性和耐磨性，操縱方面，并具有良好的工藝性，便于檢修，成本較低，防塵、防漏等。 BL臺式車床進給箱又叫走刀箱，它固定在床身左前面，內裝有進給變速機構，用來變換進給量和各種螺紋的導程，進給運動鏈使刀架實現(xiàn)縱向或橫向的進給運動及變速換向。如圖1-1所示： 進給鏈從主軸起經換向機構、掛輪、進給箱，再經光杠或絲杠，溜板箱最后至縱溜板或橫溜板。 電動機 主換向機構 主軸 刀 架 車 縱 掛輪 進給換向機構 絲杠 螺母 進給箱變速機構 轉換機構 光杠 轉換機構 圖1-1 BL臺式車床傳動原理圖 BL臺式車床的特有功能是車削一定范圍內的各種螺紋，要求進給傳動鏈的變速機構能嚴格準確地按照標準螺距數列來變化。所以普通車床進給傳動鏈的變速機構（包括掛輪和進給箱的變速機構）主要是依據各種螺紋的標準螺距數列的有要求，同時兼顧到以便車削的進給量范圍來設計的。 傳動鏈中的螺紋進給傳動鏈是主軸一轉，刀架移動T毫米（導程T=kt,其中k為實數，t為螺距）。 13ic×ia×iu×t1=T-------------------------------------------------(1.2-1) 其中ic,ia,iu分別為傳動鏈中固定傳動比，掛輪傳動比。進給箱傳動m機構傳動比，t1為縱向絲杠的螺距。 3.1.1 進給箱切螺紋機構設計方法 BL臺式車床具有切削公制螺紋、英制螺紋、模數螺紋和徑節(jié)螺紋的功能，機床的縱向絲杠螺紋用公制，螺距t1=12mm代入式(1.2-1)得主軸每轉一下，刀架移動量為T毫米，這即為車削螺紋的導程值。對于單頭螺紋是螺距值，因此當螺紋的基本參數不是用螺距表示時必須將其加以換算，然后代入式（1.2-1）。具體方法如下： 公制螺紋：其基本參數為螺距t(mm),因而T=tmm； 英制螺紋：基本參數l為每一英寸長度內包含的牙數a即a（牙/英寸）因而，英制螺紋的螺距為Ta=24.5/a毫米； 模數螺紋：公制螺桿上的螺紋稱模數螺紋，它的基本參數是以螺桿相嚙合的蝸輪模數m（mm）來表示，因而，模數螺紋的螺距Tm應等于蝸桿的周節(jié)長度，即Tm=πm； 徑節(jié)螺紋：英制蝸桿上的螺紋稱為徑節(jié)螺紋，它的基本參數是以與螺桿相嚙合的蝸輪參數徑節(jié)DP來表示，徑節(jié)的DP=Z/D（牙/英寸）其中Z和D分別為蝸輪的齒數和分度圓直徑（英寸），即蝸輪或齒輪折算到每英寸分度圓直徑上的齒數。因而徑節(jié)螺紋的導程為：TDP=π/DP（in）≈25.4π/DP。 于是根據式（1.2-1）可得車削4種螺紋的運動平衡式分別為： 1×ic×ia×iu×t1=T=t(mm)--------------------------------------（1.3-1） 1×ic×ia×iu×t1=Ta=25.4/a(mm)------------------------------（1.3-2） 1×ic×ia×iu×t1=πm(mm)-------------------------------------（1.3-3） 1×ic×ia×iu×t1=25.4π/DP(mm)-----------------------------（1.3-4） 從上各式中可知，為了車削一定范圍的螺紋就必須根據各種螺紋的標準數列變換傳動鏈中的可變換傳動比。 一、米制螺紋 將常用的米制螺紋標準數據t的數列1、1.25、1.5、1.75、2、2.5、3、3.5、4、5、5.5、6、7、8、9、10、11、12排列成下表1.3-1所示： 表1.3-1 標準米制螺紋導程 —— 1 —— 1.25 —— 1.5 1.75 2 2.25 2.5 —— 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 7 8 9 10 11 12 由表中可以看出各橫行的螺距數列是等差數列，而縱列是等比數列即1、2、4、8的公比數是2，根據這些特點，在進給箱中可用一個變速組來變換得到某一橫行的等差數列，這個變速組的傳動比應是等差數列，通常稱為基本組。以此為基礎，再串聯(lián)一個擴大組，把基本組得到的螺距按1：2：4：8關系增大或縮小，而得到全部螺距數列，此擴大組通常稱“增倍組”。根據進給傳動降速機構在后的原則，取ib=1、1/2、1/4、1/8。機床所能加工的其他三種螺紋中，徑節(jié)螺紋較少用，這三種螺紋的公稱參數列在表1.3-2中。 表1.3-2各種螺紋的公稱參數及螺距 螺紋種類 螺紋公稱參數 螺紋種類 參數 代號 單位 螺距S（mm） 公制螺紋 螺距 P Mm T=kP 英制螺紋 每英寸牙數 a 牙/英寸 Ta=kPa=25.4R/a 模數螺紋 模數 m mm Tm=kPm=km 徑節(jié)螺紋 徑節(jié) DP 英寸 TDP=kPDP=25.4kπ/DP 由表1-2可以看出，常用的四種螺紋的螺距值之間有如下關系： 公制和英制螺紋及模數和徑節(jié)螺紋之間的倒數關系和特殊因子為25.4；公制和模數螺紋及英寸和徑節(jié)螺紋之間特殊因子為π。 上述倒數關系和特殊因子25.4及π的關系都要在設計切螺紋系統(tǒng)時給予解決?，F(xiàn)將車床上這四種螺紋所能加工的螺距T及其和公制螺紋的關系列于表1.3-3和表1.3-4。 表1.3-3BL臺式車床加工螺紋基本參數的排列規(guī)律 倍比關系 公制及模數螺紋（T及m） 1/32 —— 0.25 —— —— —— —— 1/16 —— 0.5 —— —— 0.75 —— 1/8 —— 1 —— 1.25 1.5 —— 1/4 1.75 2 [2.25] 2.5 3 [2.75] 1/2 3.5 4 4.5 5 6 5.5 1 7 8 9 10 12 [11] 注：[ ]內數值為模數螺紋所獨有。 表1.3-4BL臺式車床加工英制及徑節(jié)螺紋的基本參數排列 倍比數 英制及徑節(jié)螺紋 8 (56) (64) (72) —— (80) (88) (96) —— 4 28 32 36 —— 40 44 48 —— 2 14 16 18 19 20 22 24 —— 1 7 8 9 —— 10 11 12 —— 1/2 —— 4 4.5 —— 5 —— 6 —— 1/4 —— 2 —— —— 2.5 —— 3 3.5 注：（）內數值為徑節(jié)螺紋獨有。 從表中可以看出這四種螺紋的基本參數有一個共同的變化特點，即在橫行上是等差數列，而在縱行上按2倍的關系擴大或縮小，我們可以考慮到用車公制螺紋的基本組和擴大組來加工另外三種螺紋。 二、模數螺紋 我們只需改變公制螺紋傳動鏈中的某個傳動比，使平衡式左邊產生一個特殊因子π，以便在運動中與螺距Tm=πm的因子π消去，從而變換基本組和增倍組的傳動比，就可以像公制螺紋那樣，得到分段等差數列的模數系列。 三、英制螺紋 它和公制螺紋螺距數列有兩點區(qū)別： a、英制螺紋每英寸牙數a換算成螺距Ta=25.4/a(mm)后，a在分母上如果將上述公制螺紋的基本組的主動與從動關系顛倒過來，即基本組的傳動比變?yōu)?/ij，那么就可以利用具有等差數列的傳動比ij來得到參數a的等差數列； b、英制螺紋的螺距數值中有一個數字因子25.4，因需要改變其中的某些傳動比，使平衡式左邊能產生一個因子25.4，以便與英制平衡式25.4相抵消。 此外，當英制螺紋要車制a分別為3.25和19時，公制螺紋的基本組少兩個傳動比，故在表1.3-3上加上19和3.25兩個模數，它們僅僅為了與英寸與徑節(jié)螺紋統(tǒng)一而列入的。故表1.3-3變?yōu)槿缦卤?.3-5所示： 表1.3-5 擴充螺紋參數的排列規(guī)律 倍比關系 公制及模數螺紋 2n-5 __ 0.5 __ __ __ __ __ __ 2n-4 __ 1 __ __ 1.25 __ 1.5 __ 2n-3 1.75 2 [2.25] __ 2.5 [2.75] 3 {[3.25]} 2n-2 3.5 4 4.5 __ 5 5.5 6 __ 2n-1 7 8 9 __ 10 11 12 __ 2n __ __ __ {19} __ __ __ __ 四、徑節(jié)螺紋 徑節(jié)螺紋的螺距TDP=25.4π/DP（mm），其中DP也是在分母上螺距中也有一個數字銀子25.4，這些和英制螺紋相似，故可采用英制螺紋的傳動路線。另外，還有一個因子π，可以和模數螺紋一樣用掛輪來解決。 3.1.2 切螺紋系統(tǒng)及齒數比的確定 普通車床中的切螺紋系統(tǒng)有雙軸滑移齒輪結構、擺移塔齒輪結構和三軸滑移齒輪結構。我們選用雙軸滑移齒輪結構，并且讓基本組和擴大組的傳動中心距相等，這樣有利于減小進給箱的尺寸。其簡圖如圖1.4-1由此可看出，在這類螺紋系統(tǒng)中，一般應包括下列組成部分： 基本螺紋機構：用來實現(xiàn)表1.3-3中橫行所代表的等差數列； 增倍機構：用來實現(xiàn)表1.3-3，表1.3-4中各縱行之間的2n關系即ud通常取2、1、1/2、1/4、1/8； 擴大螺距機構：傳動比為ue，用來進一步擴大螺距，ue通常取4、8、16、32等； 定比傳動副：傳動比uf； 左右螺紋換向機構：傳動比ur； 交換齒輪裝置：傳動比為u；螺紋種類變換機構：傳動比uk； 移換機構：傳動比為ui，用來實現(xiàn)倒數關系及特殊因子。 上述各組成部分傳統(tǒng)的分布順序如下： 擴大螺距結構一般放在主傳動變速系統(tǒng)內，具體情況在CA6140主軸箱內由擴大螺紋導程結構的傳動齒輪是主運動的傳動齒輪。只有在主軸上的離合器M2合上，主軸處于離速狀態(tài)時才用擴大螺紋導程。它的擴大倍數分別是1、4、16。 定比傳動一般放在主軸或擴大螺距換向結構之前在主軸箱中換向結構ur在交換齒輪之前也在床頭箱中，交換齒輪設置在床頭箱與進給箱之間的交換齒輪上，移換結構一般放在基本螺距結構前后二處。 基本螺距結構一般放在第一個移換結構之后，變換結構既可放在基本螺距結構之前，也可放在基本螺距結構之后。 增倍結構的傳統(tǒng)布局是放在基本螺距之后?，F(xiàn)在，從表1-3排定的螺紋表中，取公制螺紋數列中的6.5、7、8、9、9.5、10、11、12為基準數列則： ubj=Sj/G=Sjmin,Sj2,Sj3,……Sjmax/G。 由6.5、7、8、9、9.5、10、11、12這個要求滑移齒輪能實現(xiàn)的基本螺紋參數查的機構方案編號411，為了使軸向尺寸較小選中心距為63mm，同時，由雙軸滑移齒輪結構推薦方案表查的G=7（由機床設計手冊P1402查得）。 所以ub=6.5/7、7/7、8/7、9/7、10/7、11/7、12/7，由此擬定傳動系統(tǒng)草圖如（圖1-2）附后。 3.2 BL臺車進給箱設計方案選擇 進給箱按其軸的布置形式分，一般又塔輪結構式、兩軸滑移式和三軸滑移式。塔輪結構由于操縱比較復雜，功率消耗大，在當前機床進給箱中幾乎都不再使用。普通車床如CA614型臥式車床的進給箱一般采用三軸滑移式結構。BL系列臺式車床是一種小型車床，它的進給箱的內部空間較小，所用的齒輪數也比普通車床要少，操縱比較簡單，傳遞的功率也不大，因此選用兩軸滑移比較合適。 由于BL臺式進給箱的尺寸較小，兩軸傳動的軸線在空間的距離不大，且要求傳動比較準確，所以我們在進給箱內選用齒輪傳動。又根據要求設計兩軸線平行，所以我們使用的齒輪為圓柱齒輪。根據經驗和傳動要求，我們選取齒輪的材料為45鋼。根據設計條件可知進給箱的絲杠和光杠各有9級轉速。進給箱中傳動軸轉速的改變主要是通過不同齒數的齒輪嚙合來實現(xiàn)的。有9級轉速，也就意味著有9種不同的傳動路線。如果我們選用二聯(lián)齒輪，當使用3只時只有8（2×2×2）級轉速，使用4只時，有16﹙2×2×2×2﹚級轉速。都不能滿足設計要求。故不宜采用二聯(lián)齒輪。但是如果我們采用三聯(lián)齒輪（3×3），則剛好滿足9級轉速這一要求。故在進給量變換中我們選用兩只三聯(lián)齒輪。另外，我們采用固定螺釘來進行固定螺釘來進行齒輪的軸向固定。 進給箱的傳動軸應滿足強度和剛度方面的要求。強度方面的要求是，保證軸在反復彎曲載荷和扭轉載荷下不發(fā)生疲勞破壞。剛度方面的要求是，軸在彎曲和扭轉載荷下不致產生過大的變形。如果剛度不足，則裝在軸中部的齒輪會因軸的，擾度過大而破壞它們的正常嚙合關系，并產生振動；裝在齒輪兩端的齒輪和軸承，會因傾角過大而壓強分布不均，產生不均勻的磨損和過大的噪音。如果扭轉剛度不足，則產生扭振。 在進給箱的絲杠和光杠轉換機構中，我們需要使用離合器來實現(xiàn)絲杠和光杠運動的轉換，也即是走刀和螺紋的轉換。離合器按其結合部分的特點，分為嚙合式和摩擦式兩大類，根據設計要求，我們選擇嚙合式離合器，因為該式離合器與摩擦式相比，有如下幾個優(yōu)點：（1）在相同尺寸條件下，嚙合式離合器能傳遞的扭矩大于摩擦式；（2）嚙合式離合器為剛性傳動，無打滑現(xiàn)象，傳動比準確；（3）嚙合式離合器在結合過程中的磨損和發(fā)熱均較小。離合器應滿足下列要求：離、合要迅速、可靠，結合要平穩(wěn)，斷開要徹底；操縱輕松省力。另外，離合器應盡量放在高速軸上，以使傳遞的扭矩小些，則離合器的尺寸也就可以減小些。 該臺車進給箱中的操縱機構用來控制變速、絲杠和光杠的轉換。它雖不直接參與機床的工作運動，與機床的精度和剛度等也無直接影響，但它影響機床工作性能的發(fā)揮和工人的勞動強度。因此在機床進給箱的設計過程中，我們應該重視操縱機構的設計。操縱機構應達到輕松省力、操縱方便和便于記憶、安全可靠等幾方面的要求。在該進給箱中，根據設計情況，我們選用了單獨操縱機構，共使用三個手柄操縱三只滑移齒輪。操縱機構主要由操縱件（手柄）、傳動裝置 （搖桿、兩嚙合的扇形齒輪）、執(zhí)行件（撥叉、銷子）這三個部分組成。 參考相關設計資料，根據工程技術人員的經驗，我覺得下列這種轉速圖與該臺車的實際情況比較符合，故不妨認定其為該臺車的轉速圖，以便于我們能更好的進行設計。 我們基本可以確定BL系列臺車的運動簡圖如下圖所示。 3.3 齒輪的設計計算 選取BL30213和BL30202這兩個相嚙合的齒輪進行計算，BL30213齒輪布置在進給箱輸入軸上。根據主軸箱的設計計算，選取進給箱輸入軸轉速n=345r/min，傳動比i=2，齒輪對稱布置，使用壽命8年，每年以300工