《CA6140型車床主軸箱改進型設計及工藝分析》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《CA6140型車床主軸箱改進型設計及工藝分析（56頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 目錄摘 要III1 引言12 主要技術參數(shù)33 傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定44 零件設計階段84.1 整體設計84.2 軸I上零件設計94.2.1 選擇V帶94.2.2 連接發(fā)動機和變速箱動力傳輸?shù)脑O計104.2.3 對傳動齒輪的計算114.2.4 對傳動軸上鍵的計算124.2.5 對傳動軸上軸承的計算144.3 軸II上零件設計154.3.1 對傳動齒輪的計算154.3.2 對傳動軸的計算164.3.3 對軸承組剛度的計算184.4 軸III上零件設計194.4.1 對傳動齒輪的計算194.4.2 對傳動軸的計算214.4.3 對傳動軸上軸承的計算234.5 傳動系統(tǒng)的軸及軸上零件設計24

2、4.5.1 齒輪的驗算244.5.2 傳動軸的驗算254.5.3 對軸承組剛度的計算264.6 軸V上零件設計284.6.1 對傳動齒輪的計算284.6.2 對傳動軸的計算304.6.3對軸承組的剛度計算314.7 轉速范圍的擴大324.7.1 背輪設計的目的324.7.2背輪機構具體設計325 加工工藝規(guī)程335.1 對箱體進行分析335.1.1 整體分析335.1.2 工藝分析335.2 毛胚以及材料的選擇345.3 確定工藝路線365.3.1 確定加工余量、工序尺寸375.3.2 確定切削用量385.4 專用夾具設計465.4.1 夾具的結構465.3.2 夾緊力大小的確定原則465.3

3、.3 定位基準的選擇475.3.4 切削力的計算與夾緊力分析475.3.4 夾緊元件及動力裝置確定475.3.5 夾具精度分析475.3.6 夾具操作說明486 心得體會487 致謝50摘 要目前，國內數(shù)控臥式車床正向著重載、高速、高精度的方向發(fā)展，重載臥式車床主電機的規(guī)格越來越大、重載臥式車床主軸轉速越來越高。機床在持續(xù)高速、重載荷的條件下加工零件時，機床主軸箱的主軸軸承和I軸軸承經常出現(xiàn)由于溫升過高而損壞的問題。主軸和I軸外部法蘭盤經常出現(xiàn)漏油的問題。為解決上述問題，對主軸箱的結構進行技術改進，增加了主軸前軸承溫度測量反饋裝置和主軸油箱油溫控制裝置，并對主軸和I軸的進油、回油、密封結構進行

4、技術改進。增加了雙重密封回油結構，使主軸箱的主軸和I軸的進油、回油、密封結構更加合理，提高了主軸箱在持續(xù)運轉時的安全性、可靠性。主軸的軸承是機床的關鍵外配套件，價格很高。機床在持續(xù)高速、重載荷的條件下加工零件時，機床主軸軸承發(fā)熱量非常大。主軸軸承溫度必須得到合理的檢測和控制，才能保證主軸箱的主軸軸承的正常使用。為此，本次畢業(yè)設計對主軸箱結構作出調整。 另外，通過采用背輪機構增加了主軸箱的轉速范圍。選用變頻電機加大主軸輸出以及其他一些方面的改進措施來提高機床主軸主軸工作穩(wěn)定性，從而增加機床壽命。Abstract:At present, the domestic load CNC horizont

5、al lathe forward focused, high-speed, high-precision direction, heavy horizontal lathe main motor specifications growing, heavy horizontal lathe spindle speed increasing. Machine tools in the continuous high-speed, heavy load conditions when machining parts, machine tool spindle bearings and spindle

6、 box I axis bearing temperature is too high and often occur due to corruption issues. Spindle and the I-axis external flange leakage problems frequently arise. To solve the above problems, the structure of the spindle box for technical improvements, increased the spindle front bearing temperature me

7、asuring means and the feedback control means spindle oil tank, and the I-axis of the spindle and into the oil, oil return, the seal structure of technical improvements. Increased oil return double seal structure, the headstock spindle and the I-axis into the oil, oil return, the sealing structure is

8、 more reasonable to improve the spindle box in the continuous operation safety and reliability.Machine tool spindle bearings are key to the outer parts, the price is very high. Machine tools in the continuous high-speed, heavy load conditions when machining parts, machine tool spindle bearings heat

9、is very large. Spindle bearing temperature must be reasonably detection and control, in order to ensure the headstock spindle bearings for normal use. To this end, this graduation project on the headstock structural adjustment. In addition, by using the back wheel mechanism increases the headstock s

10、peed range. Increase the output frequency motor spindle selection and some other improvements in measures to improve the stability of the machine spindle spindle work, thereby increasing tool lifeIV- 1 引言 通用機床即臥式車床，主軸水平布置，作旋轉主運動，大刀架沿床身作縱向運動，可車削各種旋轉體和內外螺紋等，是使用范圍較廣的車床。車床特點1.床身、床腳、油盤等采用整體鑄造結構，剛性高，抗震性好，

11、符合高速切削機床的特點。2. 床頭箱采用三支承結構，三支承均為圓錐滾子軸承，主軸調節(jié)方便，回轉精度高，精度保持性好。3.進給箱設有公英制螺紋轉換機構，螺紋種類的選擇轉換方便、可靠。4. 溜板箱內設有錐形離合器安全裝置，可防止自動走刀過載后的機件損壞。5. 車機床縱向設有四工位自動進給機械碰停裝置，可通過調節(jié)碰停桿上的凸輪縱向位置，設定工件加工所需長度，實現(xiàn)零件的縱向定尺寸加工。6. 尾座設有變速裝置。7.潤滑系統(tǒng)設計合理可靠，車頭箱、進給箱、溜板箱均采用體內飛濺潤滑，并增設線泵、柱塞泵對特殊部位進行自動強制潤滑。車床部件（1）變速箱變速箱用來改變主軸的轉速。主要由傳動軸和變速齒輪組成。通過操縱

12、變速箱和主軸箱外面的變速手柄棗改變齒輪或離合器的位置，可使主軸獲得12種不同的速度。主軸的反轉是通過電動機的反轉來實現(xiàn)的。（2）主軸箱主軸箱用來支承主軸，并使其作各種速度旋轉運動；主軸是空心的，便于穿過長的工件；在主軸的前端可以利用錐孔安裝頂尖，也可利用主軸前端圓錐面安裝卡盤和撥盤，以便裝夾工件。（3）掛輪箱掛輪箱用來搭配不同齒數(shù)的齒輪，以獲得不同的進給量。主要用于車削不同種類的螺紋。（4） 進給箱 進給箱用來改變進給量。主軸經掛輪箱傳入進給箱的運動，通過移動變速手柄來改變進給箱中滑動齒輪的嚙合位置，便可使光桿或絲桿獲得不同的轉速。（5）溜板箱 溜板箱用來使光杠和絲杠的轉動改變?yōu)榈都艿淖詣舆M給

13、運動。光杠用于一般的車削，絲杠只用于車螺紋。溜板箱中設有互鎖機構，使兩者不能同時使用。（6）刀架 刀架用來夾持車刀并使其作縱向、橫向或斜向進給運動。機床的規(guī)格和用途機床主傳動的作用是把電機的轉速和轉矩通過一定途徑傳給主軸,使工件以不同的速度運動,主傳動性能的好壞,直接影響零件的加工質量和生產效率。考慮到改造的經濟性,可乘用機床原有的普通三相異步交流電動機拖動。考慮到加工過程中當電網(wǎng)電壓和切削力矩發(fā)生變化時,電機的轉速也會隨之波動,直接影響加工零件的表面粗糙度。因此為提高加工精度,實現(xiàn)主軸自動無級變速,在主軸上增加了交流異步電動機變頻調速系統(tǒng),從而不需進行機械換檔。針對機床要求具有螺蚊切削功能,

14、在主軸部位安裝主軸脈沖發(fā)生器,所示。為保證脈沖發(fā)生器與主軸等速旋轉,即主軸轉一周,主軸脈沖發(fā)生器也轉一周,主軸脈沖發(fā)生器的安裝方式很重要。2 主要技術參數(shù) 產品型號CA6140A床身回轉直徑400mm刀架上回轉直徑210mm馬鞍內回轉直徑有效長度最大工件長度 / 最大車削長度750/650mm;1000/900mm;1500/1400mm;2000/1900mm主軸中心至床身平面導軌距離205mm主軸孔徑 / 主軸孔前端錐度 52 mm /1:20主軸轉速級數(shù)24/12.主軸轉速范圍50Hz: 11-1600r/min50Hz: 14-1580r/min縱向進給量范圍（ 64 種）標準進給 :

15、 0.08-1.59mm/r橫向進給量范圍（ 64 種）標準進給 : 0.04-0.79mm/r刀架縱 / 橫向的快移速度縱向 : 4m/min橫向 : 2m/min加工螺紋范圍公制螺紋: 1-192mm;英制螺紋: 2-24 牙 / 寸上 / 下刀架最大行程140mm/320mm刀架轉盤回轉角度 90 o主軸中心線至刀具支承距離26mm刀桿截面尺寸25mm25mm絲杠螺距12 mm主電機功率7.5KW表1 技術參數(shù)3 傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定 1.對主軸轉速的選擇機床,，其范圍是2.選擇傳動比 1.263.確定轉速級數(shù) Z= 244.主軸傳動的結構式 24=21321+（22-1）5.各級

16、轉速的確定 10，12.5，16，25，31.5，40，50，63，80，100，125，160，200，250，315，400，500，450，560，710，900，1120，14006.轉速圖（1）選定電動機機床對主軸電機的要求作為機床主軸，除了作高速回轉外，還要承受徑向、切向切削力，主軸在彎曲、扭轉的交變載荷下，按照要求進行啟動、增速、減速和停車等。因此主軸電機應比一般用途電機的制造精度、控制精度、 使用條件等要求更高。常采用同步轉速為1500r/min的Y系列封閉自冷式鼠籠型三相異步電動機。主軸電機的選擇但是，為了更好的發(fā)揮電機的功用和壽命，我選擇加裝變頻器的變頻電機。電機硬啟動對電

17、網(wǎng)造成嚴重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時產生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大，對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，延長了設備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設備的維護費用。變頻電機的優(yōu)點a. 具備有啟動功能；b. 采用電磁設計，減少了定子和轉子的阻值；c. 適應不同工況條件下的頻繁變速；d. 在一定程度上節(jié)能從理論上講，變頻器可以用在所有帶有電動機的機械設備中，電動機在啟動時，電流會比額定高5-6倍的，不但會影響電機的使用壽命而且消耗較多的電量.系統(tǒng)在設計時在電

18、機選型上會留有一定的余量，電機的速度是固定不變，但在實際使用過程中，有時要以較低或者較高的速度運行，因此進行變頻改造是非常有必要的。變頻器可實現(xiàn)電機軟啟動、補償功率因素、通過改變設備輸入電壓頻率達到節(jié)能調速的目的，而且能給設備提供過流、過壓、過載等保護功能。 比如說一臺1.5KW的四級電機，普通電機額定轉速就是1440轉，變頻電機就可以高達12000轉。省電方面要看具體用多少轉，運用到額定的50%70%，省電效果最佳。如果滿轉省電效果就不是很理想了，其余的就和普通電機差不多?？偟膩碚f變頻電機散熱好，轉速高。（2）降速比的分配1.各傳動副的傳動比盡可能不超過極限傳動比2.適當提高中間軸的轉速，可

19、使傳動系統(tǒng)中的多數(shù)傳動原件的尺寸減小。因此從電機到主軸的降速過程宜采用“前緩后急”的降速比分配原則，即前面的變速組降速慢一些，后面的變速組降速快一些。這就是所謂的“先慢后快”的原則。但應注意，中間軸的轉速不能過高，否則將引起較大的振動、發(fā)熱和噪聲。通常，中間軸的最高轉速應不超過電機的轉速。但有時還需根據(jù)實際情況加以靈活應用。例如若在軸1上安裝啟停摩擦離合器和反向齒輪，為不增大軸1的軸向尺寸，使結構緊湊，第一變速組采用雙聯(lián)齒輪，而不是按照“前多后少”的原則，采用三各傳動副。3.傳動軸的數(shù)量 傳動軸數(shù)變速組數(shù)+定比傳動副數(shù)+1=64.繪制轉速圖4 零件設計階段4.1 整體設計 主軸箱：它固定在機床

20、身的左端，裝在主軸箱中的主軸，通過夾盤等夾具裝夾工件。主軸箱的功用是支撐并傳動主軸，使主軸帶動工件按照規(guī)定的轉速旋轉。長寬高()壁厚(mm) 500 500 300-800 500 50010-15 800 800 50012-20 床頭箱結構特點：壁薄、中空、形狀復雜。多為平面和孔，它們的尺寸精度、位置精度要求較高，表面粗糙度較小。主軸箱采用多級齒輪傳動，通過一定的傳動系統(tǒng)，經主軸箱內各個位置上的傳動齒輪和傳動軸，最后把運動傳到主軸上，使主軸獲得規(guī)定的轉速和方向。主軸箱傳動系統(tǒng)的設計，以及主軸箱各部件的加工工藝直接影響機床的性能。 4.2 軸I上零件設計 4.2.1 選擇V帶 V帶是橫截面為

21、等腰梯形或近似為等腰梯形的傳動帶，其工作面為兩側面。主要應用于電動機和內燃機驅動的機械設備的動力傳動。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，得出 小帶輪：大帶輪：基準長度則，取2800mm;V帶的根數(shù)計算如下： 最終z可取為4；每根V帶的初拉力計算如下:每根V帶作用到軸上的力計算如下：4.2.2 連接發(fā)動機和變速箱動力傳輸?shù)脑O計 離合器位于發(fā)動機和變速箱之間的飛輪殼內，用螺釘將離合器總成固定在飛輪的后平面上，離合器的輸出軸就是變速箱的輸入軸。在汽車行駛過程中，駕駛員可根據(jù)需要踩下或松開離合器踏板，使發(fā)動機與變速箱暫時分離和逐漸接合，以切斷或傳遞發(fā)動機向變速器輸入的動力4.2.3 對傳動齒輪的計算 齒輪最重要的部分為輪

22、齒。它的失效形式主要有四種：輪齒折斷、齒面磨損、齒面點蝕、和齒面膠合。1輪齒折斷 因為輪齒受力時齒根彎曲應力最大，而且有應力集中，因此，輪齒折斷一般發(fā)生在齒根部分。 2齒面磨損 齒面磨損主要是由于灰砂、硬屑粒等進入齒面間而引起的磨粒性磨損；其次是因齒面互相摩擦而產生的跑合性磨損。3齒面點蝕 輪齒工作時，其工作表面產生的接觸壓應力由零增加到一最大值，即齒面接觸應力是按脈動循環(huán)變化的。在過高的接觸應力的多次重復作用下，齒面表層就會產生細微的疲勞裂紋，裂紋的蔓延擴展使齒面的金屬微粒剝落下來而形成凹坑，即疲勞點蝕，繼續(xù)發(fā)展以致輪齒嚙合情況惡化而報廢。實踐表明，疲勞點蝕首先出現(xiàn)在齒根表面靠近節(jié)線處。齒面

23、抗點蝕能力主要與齒面硬度有關，齒面硬度越高，抗點蝕能力也越強。 4齒面膠合 在高速重載傳動中，常因嚙合溫度升高而引起潤滑失效，致使兩齒面金屬直接接觸并相互粘聯(lián)。當兩齒面相對運動時，較軟的齒面沿滑動方向被撕裂出現(xiàn)溝紋，這種現(xiàn)象稱為膠合。在低速重載傳動中，由于齒面間不易形成潤滑油膜也可能產生膠合破壞。 （1齒的彎曲應力進行驗算如下： （2齒的接觸應力進行驗算如下： 經帶輪傳到第一根軸的最大轉速為：根據(jù)以上數(shù)據(jù)可知最小齒輪;u=1.05可知設計滿足要求。此外，還要檢驗另外一個齒輪，保證兩者能同時滿足，如下：可知設計滿足要求所以第一根軸上齒輪使用淬火鋼等其他熱處理的材料即可滿足要求。4.2.4 對傳動

24、軸上鍵的計算 導向平鍵適用于有沿軸向移動的鍵連接，如，有換擋要求的輪齒。普通平鍵適用于軸向位置固定齒輪的鍵連接。 一般的，導向平鍵可能的失效是鍵側磨損、壓潰和剪切。普通平鍵是壓潰和剪切。尺寸寬度b、高度h可根據(jù)軸徑尺寸查表確定，長度L根據(jù)鍵的強度計算確定?；ㄦI軸 根據(jù)傳動軸的最大扭矩，計算其危險截面載荷式中 N傳動軸上最大功率（kw）; 傳動軸計算轉速（r/min）。因N傳動軸上鍵的側面擠壓應力其應力計算如下：式中 最大轉矩（）； D、d傳動軸的大直徑和小直徑（mm） L傳動軸上鍵的工作長度（mm）； N鍵的個數(shù)； K=0.70.8； 所以此鍵的設計符合要求。4.2.5 對傳動軸上軸承的計算

25、一般比較常見的軸承失效形式有疲勞點蝕、塑性變形、磨損與膠合。（1）疲勞點蝕對于一般長期使用的滾動軸承，滾動體和內、外圈在載荷作用下，表面間有極大的循環(huán)接觸應力，從而使軸承的工作表面(滾動體和內、圈滾道表面)發(fā)生疲勞點蝕(麻點) ，嚴重時會使表層金屬成片剝落，形成凹坑，以致失去正常工作能力。（2） 塑性變形對于極低速或緩慢擺動條件下工作的滾動軸承, 一般不會出現(xiàn)疲勞點蝕。但當載荷很大, 滾動體和滾道接觸處的局部應力超過材料的屈服極限時, 會使軸承的工作表面發(fā)生永久的塑性變形, 從而使軸承不能繼續(xù)使用。 當硬顆粒從外界進入軸承的滾道與滾動體之間時, 硬顆粒會在滾道表面形成壓痕, 亦是一種塑性變形。

26、（3）磨損與膠合軸承潤滑及密封不良, 則會引起軸承摩擦表面的磨損。 速度過高且散熱不良時會出現(xiàn)膠合。因此，根據(jù)公式，鍵的計算如下： 所以，軸承的設計符合要求。4.3 軸II上零件設計 4.3.1 對傳動齒輪的計算 齒輪的設計、校核同軸1，此處不再累述。其計算如下： 對齒輪接觸應力進行驗算如下：對齒輪彎曲應力進行驗算如下： 經軸1傳遞到軸2的最大轉速為：已知：m=2.25則N=5.77kw因軸2上最小齒輪為，B=14mm，u=1.05則所以軸2上齒輪設計符合要求。此外，還要驗算另一個齒輪以確保設計的萬無一失：已知，m=2.25，可計算如下： 因此，齒輪設計符合要求。已知，m=2.25，可計算如下

27、：因此，齒輪設計符合要求。已知，m=2.25，可計算如下：因此，齒輪設計符合要求。4.3.2 對傳動軸的計算 同上。花鍵軸 根據(jù)傳動軸的最大扭矩，計算其危險截面載荷：式中 N傳動軸上最大功率（kw）; 傳動軸計算轉速（r/min）。因所以傳動軸符合要求。傳動軸上鍵的側面擠壓應力其應力計算如下：式中 最大轉矩（）； D、d傳動軸的大直徑和小直徑（mm）； L傳動軸上鍵的工作長度（mm）； N鍵的個數(shù)； K=0.70.8； 所以此鍵的設計符合要求。4.3.3 對軸承組剛度的計算 主軸支撐跨距小于合理跨距，主軸得不到足夠的冷卻，回轉精度也不行，應提高主軸機殼的前后軸承座的同軸承度和主軸的耐熱性能。

28、大于合理跨距，對主軸的回轉精度也有影響，對軸承也提出更高的要求，應提高主軸轉子軸的同心度。其計算如下：式中 L。兩軸間理想跨距； C 軸的伸出量； 軸承的剛度 得出結果如下：機床軸承壽命計算如下： 所以軸上軸承符合要求。4.4 軸III上零件設計 4.4.1 對傳動齒輪的計算 齒輪的設計、校核同軸1，此處不再累述。其計算如下：對齒輪接觸應力進行驗算如下：對齒輪彎曲應力進行驗算如下： 經軸2傳遞到軸3的最大轉速為：已知：m=2.25則N=5.42kw因軸2上最小齒輪為，B=12mm，u=1.05則此外，對其他齒輪的驗算。已知，m=2.25，可計算如下： 所以該齒輪符合要求。已知，m=3，可計算如

29、下：N=5.1kw B=10mm u=4所以該齒輪符合要求。已知，m=2，可計算如下：N=5.1kw B=10mm u=1所以該齒輪符合要求。4.4.2 對傳動軸的計算 傳動軸在傳動過程中除了受到轉矩外，還受到一定的扭轉變形，以及軸上零件對其的作用力，所以軸的設計計算至關重要?；ㄦI軸 =傳動軸上彎曲載荷的計算，一般由危險斷面上的最大扭矩求得：=式中 N傳動軸上最大功率（kw）; 傳動軸計算轉速（r/min）。因式中 D齒輪分度圓直徑（mm）,D=mZ。徑向力：得出，=27.86mm所以軸符合要求。傳動軸上鍵的側面擠壓應力計算如下：其應力計算如下：式中 最大轉矩（）； D、d傳動軸的大直徑和小直

30、徑（mm）； L傳動軸上鍵的工作長度（mm）； N鍵的個數(shù)； K=0.70.8； 所以此鍵的設計符合要求。4.4.3 對傳動軸上軸承的計算 因此，根據(jù)公式，鍵的計算如下：得出該方程的實根如下： 所以，軸承符合要求。4.5 傳動系統(tǒng)的軸及軸上零件設計 4.5.1 齒輪的驗算 同上。齒輪的彎曲應力可計算如下： 齒輪的接觸應力可計算如下：（MPa）從軸3傳遞到軸4的最大轉速為： 可知最小齒輪;B=20mm，u=1.05=1250MP可知滿足要求?？芍X輪;B=20mm，u=1.05582齒輪采用整淬N=5.1kw B=20mm u=1 =1250MP可知滿足要求。4.5.2 傳動軸的驗算 同上。=根

31、據(jù)傳動軸的最大扭矩，計算其危險截面載荷：=式中 N傳動軸上最大功率（kw）; 傳動軸計算轉速（r/min）。因則=22.32mm所以傳動軸符合要求。傳動軸上鍵的側面擠壓應力其應力計算如下：式中 最大轉矩（）； D、d傳動軸的大直徑和小直徑（mm）； L傳動軸上鍵的工作長度； N鍵的個數(shù)； K=0.70.8； 所以此鍵的設計符合要求。4.5.3 對軸承組剛度的計算 主軸支撐跨距小于合理跨距，主軸得不到足夠的冷卻，回轉精度也不行，應提高主軸機殼的前后軸承座的同軸承度和主軸的耐熱性能。 大于合理跨距，對主軸的回轉精度也有影響，對軸承也提出更高的要求，應提高主軸轉子軸的同心度。其計算如下：式中 L。兩

32、軸間理想跨距； C 軸的伸出量； 軸承的剛度 得出結果如下：機床軸承壽命計算如下： 所以軸上軸承符合要求。4.6 軸V上零件設計 4.6.1 對傳動齒輪的計算 同上。對齒輪彎曲應力進行驗算如下： 對齒輪接觸應力進行驗算如下：（MPa） 經軸4傳遞到軸5的最大轉速為：已知斜齒輪Z=26，B=35mm，u=1.05=1560MP所以斜齒輪符合要求。已知Z=80.m=2.5的調質齒輪 所以此齒輪符合要求。已知Z=50，m=2.5mm的調質齒輪=1250MP所以該齒輪符合要求。4.6.2 對傳動軸的計算 同上?；ㄦI軸 =根據(jù)傳動軸的最大扭矩，計算其危險截面載荷：=式中 N傳動軸上最大功率（kw）; 傳

33、動軸計算轉速（r/min）。因則=31.43mm所以傳動軸符合要求。傳動軸上鍵的側面擠壓應力其應力計算如下：式中 鍵所受最大轉矩（）； D、d軸的最大和最小直徑（mm）； L鍵的長度； N鍵的個數(shù)； K=0.70.8； 所以此鍵符合要求。4.6.3對軸承組的剛度計算同上。其計算如下：式中 L。兩軸間理想跨距； C 軸的伸出量； 軸承的剛度 得出結果如下：機床軸承壽命計算如下： 所以傳動軸上軸承符合要求。4.7 轉速范圍的擴大 4.7.1 背輪設計的目的 在原有的設計中，機床最高轉速為1400m/s，然而在金屬切削機床中，轉速越高，切削的效果越理想，精度和粗糙度更符合要求。若兩對齒輪皆為降速，而

34、且取極限降速傳動比i=1/4，則背輪機構的最小傳動比i=1/41/4=1/16.因此，背輪機構變速組的極限變速范圍r=16，這比一般滑移齒輪組的極限變速范圍要大得多，所以背輪機構作為最后擴大組，可以擴大傳動系統(tǒng)的變速范圍。因此，在想方設法提高主軸轉速的同時，我想選用背輪機構來達到目的。4.7.2背輪機構具體設計背輪機構又稱為單回曲機構，其傳動原理為:運動由軸4傳到軸5，可經離合器M直接傳動主軸，傳動比為1，也可脫開離合器M，經兩對齒輪傳動主軸。這兩對齒輪的齒數(shù)分別為Z1=28 Z2=31;Z3=26，Z4=33；即得它們的傳動比分別為i1=1.12，i2=1.25，總傳動比為i=1.121.2

35、5=1.4，則主軸最高轉速為n=14401.4=2000m/s。52 5 加工工藝規(guī)程 5.1 對箱體進行分析 5.1.1 整體分析 主軸箱是數(shù)控車床的關鍵零件之一,其主要功能是將機床主軸組件,中間傳動軸,齒輪等零件連接成一個整體,并使之保持正確的相互位置,以傳遞扭矩或改變轉速來完成設計的運動。因此,主軸箱體的加工質量、直接影響機床的性能、精度和壽命。1.較大的尺寸箱體是重要組成部件，它是傳動零件的基座，應具有足夠的強度和剛度。箱體通常用灰鑄鐵制造，灰鑄鐵具有很好的鑄造性能和減振性能。對于重載或有沖擊載荷的減速器也可以采用鑄鋼箱體。單件生產的減速器，為了簡化工藝、降低成本，可采用鋼板焊接的箱體

36、。為了便于軸系部件的安裝和拆卸，箱體制成沿軸心線水平剖分式。上箱蓋和下箱體用螺栓聯(lián)接成一體。軸承座的聯(lián)接螺栓應盡量靠近軸承座孔，而軸承座旁的凸臺，應具有足夠的承托面，以便放置聯(lián)接螺栓，并保證旋緊螺栓時需要的扳手空間。為保證箱體具有足夠的剛度，在軸承孔附近加支撐筋。為保證減速器安置在基礎上的穩(wěn)定性并盡可能減少箱體底座平面的機械加工面積，箱體底一般不采用完整的平面。2.復雜的形狀因箱體上含有各種各樣的小零件或小結構，這些都增加了箱體加工的難度和復雜度，為了減少箱體體積同時保證箱體的工藝性，需要在箱體上添加肋板、凸臺等措施。3.對加工精度的要求個別孔和平面對位置精度以及尺寸精度有很高的要求，它們的加

37、工精度直接關系到器械的裝配，從而影響其性能和壽命5.1.2 工藝分析 箱體采用生產工藝簡單的HT200，因為灰鑄鐵的鑄造性能和減震性能都比較良好。對箱體需要加工的表面及其位置要求分析如下：（1）需要加工的面：1）在保證平行度誤差0.03的前提下粗銑上下平面，且尺寸為100mm2）在保證平行度誤差0.02的前提下粗銑側面，且尺寸為60mm，20mm3）在保證位置度誤差的前提下鏜孔，并保證尺寸要求4）鉆取側面的4個M6螺紋孔5）鉆取余下各孔，并攻絲（2）具體基準面如下：1）加工時以下底面為基準面主要是箱體上表面各孔2）加工時以上平面為基準面主要是箱體下表面各孔以及螺紋孔5.2 毛胚以及材料的選擇

38、1、毛坯種類的確定。合理選擇毛坯主要考慮以下幾個因素： 1零件材料的工藝特性 在選擇毛坯制造方法時，首先要考慮材料的工藝特性，如可煅性、可鑄性和可焊性等。例如鑄鐵和青銅不能煅造，對這類材料只能選擇鑄件。通常當設計人員設計零件并選好材料后，也就大致確定了毛坯的種類。重要的鋼制零件為使其具有良好的力學性能，不論其結構復雜或簡單，均應選用鍛件為毛坯，而不宜直接選用軋制型材。 2生產綱領的大小 生產綱領的大小在很大程度上決定了毛坯的制造方法。當大批量生產時，應采用精度及生產率都較高的毛坯制造方法，其設備和工裝方面的較大投資可通過材料消耗的減少和機械加工費用的降低而取得回報。例如，鑄件應采用金屬模機器造

39、型，鍛件應采用模鍛及其他如精鍛、冷擠壓和冷軋等。單件小批生產時則應選擇設備和工裝投資都較小的毛坯制造方法，如自由鍛造和砂型鑄造等。 3零件的結構形狀與尺寸大小 零件的結構形狀和尺寸大小對毛坯的選擇有較大的影響。常用的各種階梯軸，如各階直徑相差不大，可直接選用棒料；若各界直徑相差較大，宜選鍛件毛坯，以節(jié)省材料、減少機械加工的工作量。箱體、機體、支架類等結構復雜的零件宜采用鑄件；對于大型零件，一般都采用砂型鑄造、自由鍛造及焊接等制坯方法；對一些外形較特殊的小零件，由于機械加工困難，常采用壓鑄、精密鑄造等方法。 4現(xiàn)有的生產條件 在選擇毛坯時應從本廠或協(xié)作單位的現(xiàn)有設備和技術水平出發(fā)考慮其可能性和經

40、濟性。 5充分利用新工藝、新技術、新材料 為節(jié)約材料和能源，提高機械加工生產率，應充分考慮精密鑄造、精鍛、冷軋、冷擠壓、粉末冶金、異型鋼材及工程塑料等在機械中的應用，可大大減少機械加工量，甚至不需要進行加工，經濟效益非常顯著。2確定毛坯外形：毛坯外形尺寸的選擇應根據(jù)零件的大小和結構來確定。而此次涉及的零件尺寸如上所述.3毛坯的材料熱處理此次箱體零件的材料是鑄鐵，根據(jù)不同的鑄鐵材料，在鑄造后進行的熱處理是不同的，具體問題具體分析。一般用途的減速機通常是灰鑄鐵材料，通常鑄造后進行的熱處理有：1、去除應力退火處理：目的是消除鑄造應力，改善力學性能和機械加工性能，2、石墨化退火：如果減速機截面尺寸差別

41、比較大，在薄的截面容易形成白口，這樣必須進行石墨化退火。目的是消除白口。3、均勻化退火：比較重要的減速機或其他鑄鐵材料的減速機，為了提高力學性能，需要進行均勻化退火，因為鑄造過程中形成很多化學成分偏析。目的是均勻組織，保證各個截面力學性能一致，提高力學性能。4、其他材料：也有鋁合金的減速機，所進行的熱處理跟鑄鐵差不多，目的也類似，但是重要的鋁合金零件為了提高力學性能需要進行固溶處理+時效。4.對毛坯基準的選擇零件在加工過程中，作為定位基準的表面應首先加工出來，以便盡快為后續(xù)工序的加工提供精基準。稱為“基準先行”。因加工簡單，裝夾方便，此處選用零件下地面作基準面進行加工。5.3 確定工藝路線 表

42、2.1工藝路線方案一工序1鉆箱體直徑18孔工序2鉆前端面各孔工序3鏜左平面各孔工序4鏜右平面各孔工序5粗,精銑上平面至尺寸工序6粗,精銑下平面工序7粗,精銑左端平面工序8粗,精銑右端平面工序9粗,精銑前端平面工序10粗,精銑后端平面工序11鉗工,去除銳邊毛剌工序12檢驗表2.2工藝路線方案二工序1粗,精銑上平面至尺寸工序2粗,精銑下平面工序3粗,精銑左端平面工序4粗,精銑右端平面工序5粗,精銑前端平面工序6粗,精銑后端平面工序7鉆箱體直徑18孔工序8鉆前端面各孔工序9鏜左平面各孔工序10鏜右平面各孔工序11鉗工,去除銳邊毛剌工序12檢驗工藝路線的比較與分析：第二條工藝路線不同于第一條是將銑各平

43、面工序放到前面。加工完上下平面再加工各孔與,其它的先后順序均沒變化。通過分析發(fā)現(xiàn)這樣的變動提高了生產效率。而且對于零的尺寸精度和位置精度都有太大程度的幫助。 大型機械零件加工擬定工藝路線的一般原則： 1、先加工基準面 零件在加工過程中，作為定位基準的表面應首先加工出來，以便盡快為后續(xù)工序的加工提供精基準。稱為“基準先行”。 2、劃分加工階段 加工質量要求高的表面，都劃分加工階段，一般可分為粗加工、半精加工和精加工三個階段。主要是為了保證加工質量；有利于合理使用設備；便于安排熱處理工序；以及便于時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷等。 3、先面后孔對于箱體、支架和連桿等零件應先加工平面后加工孔。這樣就可以以平面定位加

44、工孔，保證平面和孔的位置精度，而且對平面上的孔的加工帶來方便。 4、光整加工，光整加工后的工件 主要表面的光整加工（如研磨、珩磨、精磨滾壓加工等），應放在工藝路線最后階段進行，加工后的表面光潔度在Ra0.8um以上，輕微的碰撞都會損壞表面。綜上所述，我選擇第二條工藝路線。5.3.1 確定加工余量、工序尺寸 影響加工余量的因素如下表：影響因素說 明加工前（或毛坯）的表面質量（表面缺陷層深度H 和表面粗糙度） 鑄件的冷硬、氣孔和夾渣層，鍛件和熱處理件的氧化皮、脫碳層、表面裂紋等表面缺陷層，以及切削加工后的殘余應力層 前工序加工后的表面粗糙度前工序的尺寸公差 Ta前工序加工后的尺寸誤差和形狀誤差，其

45、總和不超過前工序的尺寸公差Ta當加工一批零件時，若不考慮其他誤差，本工序的加工余量不應小于Ta前工序的形狀與位置公差（如直線度、同軸度、垂直度公差等）a前工序加工后產生的形狀和位置誤差，兩者之和一般小于前工序的形狀和位置公差當不考慮其他誤差的存在，本工序的加工余量不應小于a當存在兩種以上形狀與位置誤差時，其總誤差為各誤差的向量和本工序加工時的安裝誤差a安裝誤差等于定位誤差和夾緊誤差的向量和工序尺寸是零件在加工過程中各工序應保證的加工尺寸，通常為加工面至定位基準面之間的尺寸。因此，本次加工的加工余量和工序尺寸設計如下： 1）加工箱體的上下平面，粗加工2mm到金屬模鑄造的質量和表面的粗糙度要求，精

46、加工1mm，2）加工箱體的兩側面，采取分二次銑削的方式，粗銑2mm，再精銑1mm3）鏜上、下平面各孔，一次粗加工2mm，再精加工0.5mm。6）加工610孔，一次鉆削加工余量5mm。7）加工230底孔時，一次鉆削加工余量5mm，再擴孔。8）加工上平面2-18孔，粗加工10mm，再精加工4mm。5.3.2 確定切削用量 工序1：粗、精銑傳動箱體下底面（1）粗銑下平面已知條件：HT200，鑄造。選用：立式銑床，硬質合金三面刃圓盤銑刀單邊余量Z=2mm，銑削深度：每齒進給量，銑削速度取。機床主軸轉速 即取 實際銑削速度進給量 工作臺每分鐘進給量 （2）精銑下平面已知條件：HT200，鑄造。選擇： 立

47、式銑床，高速鋼三面刃圓盤銑刀單邊余量Z=1mm銑削深度每齒進給量銑削速度取機床主軸轉速取實際銑削速度進給量工作臺每分進給量粗銑的切削工時被切削層長度， 刀具切入長度 刀具切出長度取走刀次數(shù)為1機動時間輔助時間精銑的切削工時被切削層長度 刀具切入長度刀具切出長度取走刀次數(shù)為1機動時間輔助時間銑下平面的總工時為：t=+=1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min工序2：加工其它平面，各切削用量與加工上平面相近，因此省略不算，參照工序1執(zhí)行。工序3：粗精銑左右端的側面：（1）粗銑左右端的側面已知條件：HT200，鑄造。選擇：立式銑床，硬質合金三面刃圓盤銑刀單邊余量Z=2mm，銑削深度：

48、每齒進給量取銑削速度。機床主軸轉速取 實際銑削速度進給量 工作臺每分進給量 被切削層長度， 刀具切入長度 刀具切出長度取走刀次數(shù)為1（2）精銑左右端側平面已知條件：HT200，鑄造。選擇： 立式銑床，高速鋼三面刃圓盤銑刀單邊余量Z=1mm銑削深度每齒進給量銑削速度取機床主軸轉速取實際銑削速度進給量工作臺每分進給量被切削層長度 刀具切入長度刀具切出長度走刀次數(shù)為1=249/(37.53)=2.21min。精銑寬度為20mm的下平臺切削工時：=249/(37.53)=2.21min輔助時間粗精銑寬度為30mm的下平臺的總工時： t=+=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min工序：粗

49、鏜62H12的孔選擇：臥式鏜床，硬質合金鏜刀 切削深度，毛坯孔徑。進給量。切削速度取機床主軸轉速，取實際切削速度工作臺每分鐘進給量 被切削層長度刀具切入長度 刀具切出長度 取行程次數(shù)機動時間輔助時間為：2.61min精鏜下端孔62H12選擇：臥式鏜床，硬質合金鏜刀 切削深度進給量切削速度取機床主軸轉速，取實際切削速度 工作臺每分鐘進給量被切削層長度刀具切入長度刀具切出長度 取行程次數(shù)機動時間工序總工時工步輔助時間為：1.86min工序5：粗鏜80H12的孔選擇：臥式鏜床，硬質合金鏜刀 切削深度，毛坯孔徑。進給量。切削速度取機床主軸轉速，取實際切削速度工作臺每分鐘進給量 被切削層長度刀具切入長度

50、 刀具切出長度 取行程次數(shù)機動時間輔助時間為：t=2.61min精鏜下端孔到80H12選擇：臥式鏜床，硬質合金鏜刀 切削深度進給量 切削速度機床主軸轉速，取實際切削速度 工作臺每分鐘進給量被切削層長度刀具切入長度刀具切出長度 取行程次數(shù)機動時間該工序工時輔助時間為：1.56min工序6：鉆下平在2-18選擇：立式鉆床，18的麻花鉆頭。進給量：取切削速度：取機床主軸轉速，取實際切削速度被切削層長度刀具切入長度刀具切出長度走刀次數(shù)為1被切削層長度刀具切入長度刀具切出長度走刀次數(shù)為1機動時間輔助時間工序：加工610底孔選擇：立式鉆床，10的麻花鉆頭。進給量取切削速度取機床主軸轉速，取實際切削速度被切

51、削層長度刀具切入長度刀具切出長度走刀次數(shù)為1輔助時間工序：鉆40孔選擇：立式鉆床，40mm小直徑鉆。 1）確定切削用量確定進給量 ，由于孔深度比，故。取。鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構允許的軸向力，允許的進給量。由于所選進給量遠小于及，故所選可用。確定：切削速度，軸向力轉矩，切削功此外，還要對其進行修正，因為理論值與實際值是有區(qū)別的。，則取。實際切削速度為，故校驗機床功率 切削功率為 機床有效功率故選擇的鉆削用量可用。即，相應地， （5）鉆20孔已知條件：HT200，金屬模鑄造，選擇：立式鉆床，高速鋼鉆頭20刀具切入長度刀具切出長度走刀次數(shù)為1機動時間輔助時間锪鉆20階梯的工時锪鉆孔

52、進給量，機床主軸轉速，被切削層長度刀具切入長度刀具切出長度 走刀次數(shù)為1機動時間：輔助時間t=+ t=0.27+1.77=2.04min該工序的總工時為： 2.04+0.07+0.05+1.77+1.77=5.7min 5.4 專用夾具設計 專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設計的夾具。其特點是結構緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產效率，但設計制造周期較長、制造費用也較高。當產品變更時，夾具將由于無法再使用而報廢。只適用于產品固定且批量較大的生產中。 5.4.1 夾具的結構 1)定位元件它與工件的定位基準相接觸，用于確定工件在夾具中的正確位置，從而保證加工時工件相對

53、于刀具和機床加工運動間的相對正確位置。(2)夾緊裝置用于夾緊工件，在切削時使工件在夾具中保持既定位置。(3)對刀、引導元件或裝置這些元件的作用是保證工件與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在加工前正確位置的元件，稱為對刀元件，如對刀塊。用于確定刀具位置并導引刀具進行加工的元件，稱為導引元件。(4)連接元件使夾具與機床相連接的元件，保證機床與夾具之間的相互位置關系。(5)夾具體用于連接或固定夾具上各元件及裝置，使其成為一個整體的基礎件。它與機床有關部件進行連接、對定，使夾具相對機床具有確定的位置。(6)其它元件及裝置有些夾具根據(jù)工件的加工要求，要有分度機構，銑床夾具還要有定位鍵等。以上這些組成部分

54、，并不是對每種機床夾具都是缺一不可的，但是任何夾具都必須有定位元件和夾緊裝置，它們是保證工件加工精度的關鍵，目的是使工件定準、夾牢。 5.3.2 夾緊力大小的確定原則 夾緊力大小要適當，過大了會使工件變形，過小了則在加工時會產生松動，造成報廢甚至發(fā)生事故。采用手動夾緊時，可憑人力來控制夾緊力的大小，一般不需要算出所需夾緊力的確切值，只是必要時進行概略的估算。當設計機動（如氣動、液壓、電動等）夾緊裝置時，則需要計算夾緊力的大小。以便決定動力部件（如汽缸、液壓缸直徑等）的尺寸。進行夾緊力的計算時，通常將夾具和工件看作一剛性系統(tǒng)，以簡化計算。根據(jù)工件在切削力、夾緊力作用下處于平衡，列出靜力平衡方程式

55、，即可算出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)，作為所需的實際夾緊力。實際夾緊力一般比理論計算值大23倍。夾緊力三要素的確定是一個綜合性的問題。必須全面考慮工件的結構特點、工藝方法、定位原件的結構和布置等多種因素，才能最后確定并具體設計出較為理想的加緊機構。5.3.3 定位基準的選擇 為了遵循基準合、基準統(tǒng)一原則，盡量選擇上道工序的定位基準，可一減少裝夾時間，以及加工的復雜性，同時提高加工的精度，所以，在此選擇箱體的下底面作為定位基準，提高加工的效率并采用手動夾緊的方式。5.3.4 切削力的計算與夾緊力分析 根據(jù)公式得：鏜削力 鏜削力矩 式中： 本道工序加工時，采用壓緊螺釘夾緊機構夾緊，該機構主要靠壓緊

56、螺釘夾緊，屬于單個普通螺旋夾緊。其夾緊力計算公式如下： 得點接觸的單個普通螺旋夾緊力：5.3.4 夾緊元件及動力裝置確定 由于主軸箱生產量大，手動夾緊夾具結構簡單，生產也比較廣。因此，該過程采用手動夾緊。手動夾緊，夾緊可靠且機構具有自鎖功能。夾具夾緊元件采用帶有光澤加壓螺釘壓塊。擰緊螺釘，通過光澤壓塊將工件夾緊。5.3.5 夾具精度分析 夾具體的精度直接關系到工件加工時的位置精度，從而影響最終的加工精度，因此為了保證工序的加工精度，必須在夾具體設計完成后對其進行精度計算分析。影響兩工藝孔位置度的因素如下：（1）鏜模板上裝襯套孔的尺寸公差：（2）兩襯套的同軸度公差：（3）襯套與鉆套配合的最大間隙：（4）鉆套的同軸度公差：（5）鏜套與鏜刀配合的最大間隙： 5.3.6 夾具操作說明 加工工序前將工件放在工作臺上，用壓緊螺釘夾緊機構進行夾緊，擰緊螺釘，壓緊工件臺面。進行加工后，擰出壓緊螺釘，將工件從工作臺上取下。