機械畢業(yè)設計-機床主軸箱結構設計(含CAD圖紙全套)
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沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)論文文獻綜述
機床主軸箱結構設計3文獻綜述
姓名:程學博 班級:機制1101班 指導教師:趙艷春
引言:
金屬切削機床是用切削的方法使得金屬毛坯加工成機器零件的機器,它是制作機器的機器,所以又稱為“工作母機”或“工具機”,習慣上叫做機床。
在新中國成立以后建立起來的機床工業(yè)。在半封建半殖民地的舊中國,根本上就沒有機床制造工業(yè)。一直到解放不久,全國只有十分少數(shù)幾個機械修配廠生產(chǎn)結構簡單的少量機床。1949年機床年產(chǎn)量僅僅1500多臺。在解放后的幾十年時間里頭,我國的機床工業(yè)獲得高速發(fā)展。眼前我國已經(jīng)是布局十分合理,比較完善的機床工業(yè)體系。但是,我國的機床工業(yè)與世界先進水平還是有非常較大的差距。所以,我國的機床工業(yè)面臨著光榮而艱巨的任務,必須不斷學習發(fā)展并且引進國外的先進科學技術,大力發(fā)揚科學研究,以便早日趕上世界先進步伐。
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。
主軸三支撐均采用滾動軸承;進給系統(tǒng)用雙軸滑移共用齒輪機構;縱向與橫向進給由十字手柄操縱,并附有快速電機。該機床剛性好、功率大、操作方便。
機床是將金屬毛坯加工成機器零件的機器,它是制造機器的機器,所以又稱為工作母機或工具機,習慣上簡稱機床?,F(xiàn)代機械制造中加工機械零件的方法很多:除切削加工外,還有鑄造、鍛造、焊接、沖壓、擠壓等,但凡屬精度要求較高和表面粗糙度要求較細的零件,一般都需在機床上用切削的方法進行最終加工。在一般的機器制造中,機
床所擔負的加工工作量占機器總制造工作量的 40%-60%, 機床在國民經(jīng)濟現(xiàn)代化的建設中起著重大作用。
自從 20 世紀中葉以來,全球加工技術及其裝備在制造過程中占有重要地位:制造裝備中 80%以上零件需進行加工,而且加工過程周期長,約占新產(chǎn)品開發(fā)周期 30~40%,占批量生產(chǎn)產(chǎn)品工時40~50%, 加工費用高,全世界約1億噸鋼和非鐵材料變成切屑,切削加工
的耗費每年在 2500 億美元以上。因此機床工業(yè)是備工業(yè)的基礎,世界發(fā)達國家對其發(fā)展非常重視,機床產(chǎn)值持續(xù)增長我國機床產(chǎn)量和消費量呈快速發(fā)展態(tài)勢。近年來數(shù)控機床無論從產(chǎn)量、消費量還是進口量上都加快了增長速度,但進口量增長率始終大于產(chǎn)量增長率,國外數(shù)控產(chǎn)品始終對國產(chǎn)數(shù)控機床保持著壓力。雖然增長率差額
由 3.3%減小到了 0.9%,但簡單的經(jīng)濟型數(shù)控機床占到近 70%,高中檔數(shù)控機床幾乎全部依賴進口, 結構矛盾依然突出。
本設計主要針對機床的主軸箱進行設計,設計的內(nèi)容主要有機床主要參數(shù)的確定,傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定,對主要零件 進行了計算和驗算,利用三維畫圖軟件進行了零件的設計和處理。機床主軸箱是機床中重要的傳動部件。其將機床電動機和機床主軸聯(lián)結起來,將動力和扭矩由電機傳遞到主軸,從而使主軸轉(zhuǎn)動以加工工件。其主要作用是通過變速裝置調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速和扭矩,從而使電機運行在最佳
正文:
車床主軸是車床中應用最廣泛的一種,約占車床類總數(shù)的65%,因其主軸以水平方式放置故稱為臥式車床。普通車床的主軸箱又稱床頭箱,它的主要任務是將主電機傳來的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)過一系列的變速機構使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)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(zhuǎn)的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質(zhì)量,一旦主軸的旋轉(zhuǎn)精。
本文對機床主軸箱進行了設計,主軸箱是機床的動力源將動力和運動傳遞給機床主軸的基本環(huán)節(jié),其機構復雜而巧妙,要實現(xiàn)其全部功能在軟件中的模擬仿真工作量非常大。這次設計的效果沒有預計的完美,有一些硬件方面的原因,在模擬仿真的時候,由于計算機的配置不能達到所需要求,致使運行速度非常慢,不但時間上拖了下來,而且所模擬的效果很不理想。我接受的設計任務是對CA6140車床的主軸箱進行設計。主軸箱的結構繁多,考慮到實際硬件設備的承受能力,在進行三維造型的時候在不影響模擬仿真的情況下,我省去了很多細部結構。
1.溜板部分的機動進給操作型車床的縱、橫向機動進給(feed)和快速移動采用單手柄操縱。自動進給手柄在 溜板箱右側,可沿十字槽縱、橫扳動,手柄扳動方向與刀架運動方向一致。手柄在十字槽中 央位置時,停止進給運動。在自動進給手柄頂部有一快進按鈕,按下此鈕,快移電動機工作, 床鞍或中滑板按手柄扳動方向作縱向或橫向快速移動;松開按鈕,快移電動機停止轉(zhuǎn)動.快 速移動中止。溜板箱正面右側有一開合螺母操作手柄,用于控制溜板箱與絲杠之間的運動聯(lián) 系。車削非螺紋表面時,開合螺母手柄位于上方;車削螺紋時,壓下開合螺母手柄,使開合 螺母閉合并與絲杠嚙合, 將絲杠的運動傳遞給溜板箱, 使溜板箱、 床鞍按預定的螺距(或?qū)С? 作縱向進給。車完螺紋應立即將開臺螺母手柄扳回原位。 (1)用自動進給手柄作床鞍的縱向和中滑板的橫向進給的機動進給練習。 (2)用手動進給手柄和手柄頂部的快進按鈕作縱向、橫向的快速移動操作。 (3)操作進給箱上的絲杠、光杠變換手柄,使絲杠回轉(zhuǎn),將溜板箱向右移動足夠遠的距離, 扳下開臺螺母,觀察床鞍是否按選定螺距作縱向進給。扳下和抬起開合螺母的操作應果斷有 力,練習中體會手的感覺。 (4)左手操作中滑板手柄, 右手操作開合螺母. 兩手配合動作練習每次車完螺紋時的橫向退 刀。 (5) 操作車床主軸變速手柄得到各擋轉(zhuǎn)速按車床主軸轉(zhuǎn)速銘牌上的主軸轉(zhuǎn)速標記, 轉(zhuǎn)動車床 主軸變速手柄,調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速分別為 16 r/皿 n、450 r/mln 和 1 400‖…,確認后啟動車 床并觀察。
2.操作車床進給量手柄得到各擋進給量。 按車床進給量銘牌確定選擇縱向進給量為 0 46 mm/r、橫向進給量為 0 20 mm/r 時手輪 和手柄的位置,并進行調(diào)整。按前面步驟調(diào)整車床進給量手輪和手柄,使車床得到各擋進給量。(1)沿床身導軌手動縱向移動尾座至合適位置, 逆時針方向扳動尾座緊固手柄. 將尾座固定。 注意移動尾座時用力不要過大。 (2)逆時針方向轉(zhuǎn)動套筒鎖緊手柄(松開),搖動手輪,使套筒作進、退移動。
3.手動操作車床床鞍、中滑板、小滑板手柄 (1)搖動床鞍手柄,使床鞍向左或向右作縱向移動。手輪軸 t 的刻度盤圓周等分.300 格, 手輪每轉(zhuǎn)動一格,床鞍縱向移動 1 mm。順時針方向轉(zhuǎn)動手柄時,床鞍向右運動;逆時針方向 轉(zhuǎn)動手柄時,床鞍向左運動。 (2)用左手、 右手分別按順時針和逆時針方向搖動中滑板手柄, 使中滑板作橫向進給和退出 移動。中滑板絲杠上的刻度盤圓周等分 100 格,手柄每轉(zhuǎn)過 1 格,中滑板橫向移動 o.05 mm。 順時針方向轉(zhuǎn)動手柄時,中滑板向遠離操作者方向運動(即橫向進刀);逆時針方向轉(zhuǎn)動手柄 時,中滑板向靠近操作者方向運動(即橫向退刀)。 (3)用雙手交替搖動小滑板手柄,使小滑板作縱向短距離的左、右移動。小滑板絲杠上的刻 度盤圓周等分 100 格,手柄每轉(zhuǎn)過 1 格,小滑板縱向移動 0 05 mm。小滑板手柄順時針方向 轉(zhuǎn)動時,小滑板向左運動;小滑板手柄逆時針方向轉(zhuǎn)動時,小滑板向右運動。 (4)左手搖動車床床鞍手柄, 右手同時搖動中滑板手柄, 橫向快速趨近和快速退離工件。 縱、 (5)左手搖動中滑板手柄,右手同時搖動小滑板手柄。
4.啟動車床 (1)檢查車床各變速手柄是否處于空擋位置. 離合器(clutch)是否處于正確位置, 操縱桿是 否處于停止狀態(tài),確認無誤后,合上車床電源總開關。 (2)按下床鞍上的綠色啟動按鈕,電動機(elettdc molor)啟動。 (3)向上提起溜板箱右側的操縱桿手柄,主軸正轉(zhuǎn);操縱桿手柄回到中間位置,主軸停止轉(zhuǎn) 動;操縱桿手
CA6140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。
主軸三支撐均采用滾動軸承;進給系統(tǒng)用雙軸滑移共用齒輪機構;縱向與橫向進給由十字手柄操縱,并附有快速電機。該機床剛性好、功率大、操作方便。
機床主軸箱是一個比較復雜的傳動部件。表達主軸箱中各傳動件的結構和裝配關系。
總結:
傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定
主運動傳動鏈
1.傳動路線
主運動傳動鏈的兩末端件是主電動機和主軸。運動由電動機(7.5Kw,1450r/min)經(jīng)V帶輪傳動副130mm/230mm傳至主軸箱中的軸I。在軸I上裝有雙向多片摩擦理合器,使主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、或停止。它就是主換向機構。當壓緊離合器左部的摩擦片時,軸I的運動經(jīng)齒輪副或傳給軸,使軸獲得兩種轉(zhuǎn)速。壓緊右部摩擦片時,經(jīng)齒輪50(齒數(shù))、軸V上的空套齒輪34傳給軸上的固定齒輪30。這時軸I至軸間多了一個中間齒輪34,故軸的轉(zhuǎn)向與經(jīng)左部傳動時相反。反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速只有一種。當離合器處于中間位置時,左、右摩擦片都沒有被壓緊。軸I的運動不能傳至軸,主軸停轉(zhuǎn)。
軸的運動可通過軸、間三對齒輪的任一對傳至軸,故軸正轉(zhuǎn)共有23=6種轉(zhuǎn)速。
運動由軸傳往主軸有兩條線路:
(1)高速傳動路線 主軸上的滑移齒輪50移至左端,使之與軸上右端的齒輪63嚙合。運動由軸經(jīng)齒輪副直接傳給主軸,得到450~1400r/min的6種高轉(zhuǎn)速。
(2)低速傳動路線 主軸上的滑移齒輪50移至右端,使主軸上的齒式離合器嚙合。軸的運動經(jīng)齒輪副或 傳給軸,又經(jīng)齒輪副或傳給軸、再經(jīng)齒輪副和齒式離合器傳至主軸,使主軸獲得10~500r/min的低轉(zhuǎn)速。
圖1 轉(zhuǎn)速圖
由上面的傳動路線分析,現(xiàn)確定以下數(shù)據(jù):
(1)確定極限轉(zhuǎn)速
主軸最低轉(zhuǎn)速為10r/min,最高轉(zhuǎn)速為1400r/min,轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍為
==14
(2)確定公比
選定主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比為φ=1.12
(3)求出主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)Z
Z=lgRn/lgφ+1= lg14/lg1.12+1=24
(4)確定結構網(wǎng)或結構式
24=2×3×2×2
(5)繪制轉(zhuǎn)速圖,
選定電動機:
一般金屬切削機床的驅(qū)動,如無特殊性能要求,多采用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。Y系列電動機高效、節(jié)能、起動轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動小、運行安全可靠。根據(jù)機床所需功率選擇Y160M-4,其同步轉(zhuǎn)速為1500r/min。
分配總降速傳動比:
總降速傳動比為uII=nmin/nd=10/1500≈6.67×10-3,nmin為主軸最低轉(zhuǎn)速,考慮是否需要增加定比傳動副,以使轉(zhuǎn)速數(shù)列符合標準或有利于減少齒輪和及徑向與軸向尺寸,并分擔總降速傳動比。然后,將總降速傳動比按“先緩后急”的遞減原則分配給串聯(lián)的各變速組中的最小傳動比。
確定傳動軸的軸數(shù):
傳動軸數(shù)=變速組數(shù)+定比傳動副數(shù)+1=6
繪制轉(zhuǎn)速圖:先按傳動軸數(shù)及主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)格距l(xiāng)gφ畫出網(wǎng)格,用以繪制轉(zhuǎn)速圖。在轉(zhuǎn)速圖上,先分配從電動機轉(zhuǎn)速到主軸最低轉(zhuǎn)速的總降速比,在串聯(lián)的雙軸傳動間畫上u(k→k+1)min.再按結構式的級比分配規(guī)律畫上各變速組的傳動比射線,從而確定了各傳動副的傳動比。
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