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1 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述機(jī)床主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3文獻(xiàn)綜述姓名 程學(xué)博 班級(jí) 機(jī)制1101班 指導(dǎo)教師 趙艷春引言 金屬切削機(jī)床是用切削的方法使得金屬毛坯加工成機(jī)器零件的機(jī)器 它是制作機(jī)器的機(jī)器 所以又稱為 工作母機(jī) 或 工具機(jī) 習(xí)慣上叫做機(jī)床 在新中國(guó)成立以后建立起來(lái)的機(jī)床工業(yè) 在半封建半殖民地的舊中國(guó) 根本上就沒(méi)有機(jī)床制造工業(yè) 一直到解放不久 全國(guó)只有十分少數(shù)幾個(gè)機(jī)械修配廠生產(chǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的少量機(jī)床 1949年機(jī)床年產(chǎn)量?jī)H僅1500多臺(tái) 在解放后的幾十年時(shí)間里頭 我國(guó)的機(jī) 床工業(yè)獲得高速發(fā)展 眼前我國(guó)已經(jīng)是布局十分合理 比較完善的機(jī)床工業(yè)體系 但是 我國(guó)的機(jī)床工業(yè)與世界先進(jìn)水平還是有非常較大的差距 所以 我國(guó)的機(jī)床工業(yè)面臨著光榮而艱巨的任務(wù) 必須不斷學(xué)習(xí)發(fā)展并且引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)科學(xué)技術(shù) 大力發(fā)揚(yáng)科學(xué)研究 以便早日趕上世界先進(jìn)步伐 機(jī)床可進(jìn)行各種車(chē)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(dòng)軸承 進(jìn)給系統(tǒng)用雙軸滑移共用齒輪機(jī)構(gòu) 縱向與橫向進(jìn)給由十字手柄操縱 并附有快速電機(jī) 該機(jī)床剛性好 功率大 操作方便 機(jī)床是將金屬毛坯加工成機(jī)器零件的機(jī)器 它是制造機(jī)器的機(jī)器 所以又稱為工作母機(jī)或工具機(jī) 習(xí)慣上簡(jiǎn)稱機(jī)床 現(xiàn)代機(jī)械制造中加工機(jī)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(xì)的 零件 一般都需在機(jī)床上用切削的方法進(jìn)行最終加工 在一般的機(jī)器制造中 機(jī)床所擔(dān)負(fù)的加工工作量占機(jī)器總制造工作量的 40 60 機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的建設(shè)中起著重大作用 自從 20 世紀(jì)中葉以來(lái) 全球加工技術(shù)及其裝備在制造過(guò)程中占有重要地位 制造裝備中 80 以上零件需進(jìn)行加工 而且加工過(guò)程周期長(zhǎng) 約占新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期30 40 占批量生產(chǎn)產(chǎn)品工時(shí)40 50 加工費(fèi)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(fèi)每年在 2500 億美元以上 因此機(jī)床工業(yè)是備工業(yè)的基礎(chǔ) 世界發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)其發(fā)展非常重視 機(jī)床產(chǎn)值持續(xù)增長(zhǎng)我國(guó)機(jī)床產(chǎn)量和消費(fèi)量呈快速發(fā)展態(tài)勢(shì) 近年來(lái)數(shù)控機(jī)床無(wú)論從產(chǎn)量 消費(fèi)量還是進(jìn)口量上都加快了增長(zhǎng)速度 但進(jìn)口量增長(zhǎng)率始終大于產(chǎn)量 2 增長(zhǎng)率 國(guó)外數(shù)控產(chǎn)品始終對(duì)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床保持著壓力 雖然增長(zhǎng)率差額由 3 3 減小到了 0 9 但簡(jiǎn)單的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床占到近 70 高中檔數(shù)控機(jī)床幾乎全部依賴進(jìn)口 結(jié)構(gòu)矛盾依然突出 本設(shè)計(jì)主要針對(duì)機(jī)床的主軸箱進(jìn)行設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有機(jī)床主要參數(shù)的確定 傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖的擬定 對(duì)主要零件進(jìn)行了計(jì)算和驗(yàn)算 利用三維畫(huà)圖軟件進(jìn)行了零件的設(shè)計(jì)和處理 機(jī)床主軸箱是機(jī)床中重要的傳動(dòng)部件 其將機(jī)床電動(dòng)機(jī)和機(jī)床主軸聯(lián)結(jié)起來(lái) 將動(dòng)力和扭矩由電機(jī)傳遞到主軸 從而使主軸轉(zhuǎn)動(dòng)以加工工件 其主要作用是通過(guò)變速裝置調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速和扭矩 從而使電機(jī)運(yùn)行在最佳正文 車(chē)床主軸是車(chē)床中應(yīng)用最廣泛的一種 約占車(chē)床類總數(shù)的65 因其主軸以水平方式放置故稱為臥式車(chē)床 普通車(chē)床的主軸箱又稱床頭箱 它的主要任務(wù)是將主電機(jī)傳來(lái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)一系列的變速機(jī)構(gòu)使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速 同時(shí)主軸箱分出部分動(dòng)力將運(yùn)動(dòng)傳給進(jìn)給箱 主軸箱中等主軸是車(chē)床的關(guān)鍵零件 主軸在軸承上運(yùn)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(duì)機(jī)床主軸箱進(jìn)行了設(shè)計(jì) 主軸箱是機(jī)床的動(dòng)力源將動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞給機(jī)床主軸的基本環(huán)節(jié) 其機(jī)構(gòu)復(fù)雜而巧妙 要實(shí)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(shè)計(jì)的效果沒(méi)有預(yù)計(jì)的完美 有一些硬件方面的原因 在模擬仿真的時(shí)候 由于計(jì)算機(jī)的配置不能達(dá)到所需要求 致使運(yùn)行速度非常慢 不但時(shí)間上拖了下來(lái) 而且所模擬的效果很不理想 我接受的設(shè)計(jì)任務(wù)是對(duì)CA6140車(chē)床的主軸箱進(jìn)行 設(shè)計(jì) 主軸箱的結(jié)構(gòu)繁多 考慮到實(shí)際硬件設(shè)備的承受能力 在進(jìn)行三維造型的時(shí)候在不影響模擬仿真的情況下 我省去了很多細(xì)部結(jié)構(gòu) 1 溜板部分的機(jī)動(dòng)進(jìn)給操作型車(chē)床的縱 橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給 feed 和快速移動(dòng)采用單手柄操縱 自動(dòng)進(jìn)給手柄在 溜板箱右側(cè) 可沿十字槽縱 橫扳動(dòng) 手柄扳動(dòng)方向與刀架運(yùn)動(dòng)方向一致 手柄在十字槽中 央位置時(shí) 停止進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 在自動(dòng)進(jìn)給手柄頂部有一快進(jìn)按鈕 按下此鈕 快移電動(dòng)機(jī)工作 床鞍或中滑板按手柄扳動(dòng)方向作縱向或橫向快速移動(dòng) 松開(kāi)按鈕 快移電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng) 快 速移動(dòng)中止 溜板箱正面右側(cè)有一開(kāi)合螺母操作手柄 用于控制溜板箱與絲杠之間的運(yùn)動(dòng)聯(lián) 系 車(chē)削非螺紋表面時(shí) 開(kāi)合螺母手柄位于上方 車(chē)削螺紋時(shí) 壓下開(kāi)合螺母手柄 使開(kāi)合 螺母閉 合并與絲杠?chē)Ш?將絲杠的運(yùn)動(dòng)傳遞給溜板箱 使溜板箱 床鞍按預(yù)定的螺距 或 3 導(dǎo)程 作縱向進(jìn)給 車(chē)完螺紋應(yīng)立即將開(kāi)臺(tái)螺母手柄扳回原位 1 用自動(dòng)進(jìn)給手柄作床鞍的縱向和中滑板的橫向進(jìn)給的機(jī)動(dòng)進(jìn)給練習(xí) 2 用手動(dòng)進(jìn)給手柄和手柄頂部的快進(jìn)按鈕作縱向 橫向的快速移動(dòng)操作 3 操作進(jìn)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(dòng)足夠遠(yuǎn)的距離 扳下開(kāi)臺(tái)螺母 觀察床鞍是否按選定螺距作縱向進(jìn)給 扳下和抬起開(kāi)合螺母的操作應(yīng)果斷有力 練習(xí)中體會(huì)手的感覺(jué) 4 左手操作中滑板手柄 右手操作開(kāi)合螺母 兩手配合動(dòng)作練習(xí)每次車(chē)完螺紋時(shí)的橫向退刀 5 操作車(chē)床主軸變速手柄得到各擋轉(zhuǎn)速按車(chē)床主軸轉(zhuǎn)速銘牌上的主軸轉(zhuǎn)速標(biāo)記 轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)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(rèn)后啟動(dòng)車(chē)床并觀察 2 操作車(chē)床進(jìn)給量手柄得到各擋進(jìn)給量 按車(chē)床進(jìn)給量銘牌確定選擇縱向進(jìn)給量為 0 46 mm r 橫向進(jìn)給量為 0 20 mm r 時(shí)手輪 和手柄的位置 并進(jìn)行調(diào)整 按前面步驟調(diào)整車(chē)床進(jìn)給量手輪和手柄 使車(chē)床得到各擋進(jìn)給量 1 沿床身導(dǎo)軌手動(dòng)縱向移動(dòng)尾座至合適位置 逆時(shí)針?lè)较虬鈩?dòng)尾座緊固手柄 將尾座固定 注意移動(dòng)尾座時(shí)用力不要過(guò)大 2 逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)套筒鎖緊手柄 松開(kāi) 搖動(dòng)手輪 使套筒作進(jìn) 退移動(dòng) 3 手動(dòng)操作車(chē)床床鞍 中滑板 小滑板手柄 1 搖動(dòng)床鞍手柄 使床鞍向左或向右作縱向移動(dòng) 手輪軸t的刻度盤(pán)圓周等分 300 格 手輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一格 床鞍縱向移動(dòng) 1 mm 順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí) 床鞍向右運(yùn)動(dòng) 逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí) 床 鞍向左運(yùn)動(dòng) 2 用左手 右手分別按順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较驌u動(dòng)中滑板手柄 使中滑板作橫向進(jìn)給和退出移動(dòng) 中滑板絲杠上的刻度盤(pán)圓周等分 100 格 手柄每轉(zhuǎn)過(guò)1格 中滑板橫向移動(dòng) o 05 mm 順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí) 中滑板向遠(yuǎn)離操作者方向運(yùn)動(dòng) 即橫向進(jìn)刀 逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí) 中滑板向靠近操作者方向運(yùn)動(dòng) 即橫向退刀 3 用雙手交替搖動(dòng)小滑板手柄 使小滑板作縱向短距離的左 右移動(dòng) 小滑板絲杠上的刻 度盤(pán)圓周等分 100 格 手柄每轉(zhuǎn)過(guò) 1 格 小滑板縱向移動(dòng) 0 05mm 小滑板手柄順時(shí)針?lè)较?轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 小滑板向左運(yùn)動(dòng) 小滑板手柄逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 小滑板向右運(yùn)動(dòng) 4 左手搖動(dòng)車(chē)床床鞍手柄 右手同時(shí)搖動(dòng)中滑板手柄 橫向快速趨近和快速退離工件 縱 5 左手搖動(dòng)中滑板手柄 右手同時(shí)搖動(dòng)小滑板手柄 4 啟動(dòng)車(chē)床 1 檢查車(chē)床各變速手柄是否處于空擋位置 離合器 clutch 是 4 否處于正確位置 操縱桿是否處于停止?fàn)顟B(tài) 確認(rèn)無(wú)誤后 合上車(chē)床電源總開(kāi)關(guān) 2 按下床鞍上的綠色啟動(dòng)按鈕 電動(dòng)機(jī) elettdc molor 啟動(dòng) 3 向上提起溜板箱右側(cè)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(dòng) 操縱桿手CA6140機(jī)床可進(jìn)行各種車(chē)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(dòng)軸承 進(jìn)給系統(tǒng)用雙軸滑移共用齒輪機(jī)構(gòu) 縱向與橫向進(jìn)給由十字手柄操縱 并附有快速電機(jī) 該機(jī)床剛性好 功率大 操作方便 機(jī)床主軸箱是一個(gè)比較復(fù)雜的傳動(dòng)部件 表達(dá)主軸箱中各傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系 總結(jié) 傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖的擬定主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈1 傳動(dòng)路線主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的兩末端件是主電動(dòng)機(jī)和主軸 運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī) 7 5Kw 1450r min 經(jīng)V帶輪傳動(dòng)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 1M 使主軸正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 或停止 它就是主換向機(jī)構(gòu) 當(dāng)壓緊離合器 1M 左部的摩擦片時(shí) 軸I的運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪副56 38 或5143 傳給軸 使軸 獲得兩種轉(zhuǎn)速 壓緊右部摩擦片時(shí) 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(shí)軸I至軸 間多了一個(gè)中間齒輪34 故軸 的轉(zhuǎn)向與經(jīng) 1M 左部傳動(dòng)時(shí)相反 反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速只有一種 當(dāng)離合器處于中間位置時(shí) 左 右摩擦片都沒(méi)有被壓緊 軸I的運(yùn)動(dòng)不能傳至軸 主軸停轉(zhuǎn) 軸 的運(yùn)動(dòng)可通過(guò)軸 間三對(duì)齒輪的任一對(duì)傳至軸 故軸 正轉(zhuǎn)共有2 3 6種轉(zhuǎn)速 運(yùn)動(dòng)由軸 傳往主軸有兩條線路 1 高速傳動(dòng)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(yùn)動(dòng)由軸 經(jīng)齒輪副6350 直接傳給主軸 得到450 1400r min的6種高轉(zhuǎn)速 2 低速傳動(dòng)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 2M 嚙 5 合 軸 的運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪副2080 或5050 傳給軸V 又經(jīng)齒輪副2080 或5180 傳給軸V 再經(jīng)齒輪副2658 和齒式離合器 2M 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(dòng)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 minn 為10r min 最高轉(zhuǎn)速 maxn 為1400r min 轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍為nR m a x m in n n 14 2 確定公比選定主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比為 1 12 3 求出主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z Z lgRn lg 1 lg14 lg1 12 1 24 4 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式24 2 3 2 2 5 繪制轉(zhuǎn)速圖 選定電動(dòng)機(jī) 6 一般金屬切削機(jī)床的驅(qū)動(dòng) 如無(wú)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(dòng)機(jī) Y系列電動(dòng)機(jī)高效 節(jié)能 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大 噪聲低 振動(dòng)小 運(yùn)行安全可靠 根據(jù)機(jī)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(dòng)比 總降速傳動(dòng)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(dòng)副 以使轉(zhuǎn)速數(shù)列符合標(biāo)準(zhǔn)或有利于減少齒輪和及徑向與軸向尺寸 并分擔(dān)總降速傳動(dòng)比 然后 將總降速傳動(dòng)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(dòng)比 確定傳動(dòng)軸的軸數(shù) 傳動(dòng)軸數(shù) 變速組數(shù) 定比傳動(dòng)副數(shù) 1 6 繪制轉(zhuǎn)速圖 先按傳動(dòng)軸數(shù)及主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)格距l(xiāng)g 畫(huà)出網(wǎng)格 用以繪制轉(zhuǎn)速圖 在轉(zhuǎn)速圖上 先分配從電動(dòng)機(jī)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(dòng)間畫(huà)上u k k 1 min 再按結(jié)構(gòu)式的級(jí)比分配規(guī)律畫(huà)上各變速組的傳動(dòng)比射線 從而確定了各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比 7 參考文獻(xiàn) 1 任殿閣 張佩勤 機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo) 第三版 J 北京 北京工業(yè)出版社 2002 76 80 2 劉朝儒 彭福萌 機(jī)械制圖 第四版 J 北京 高等教育出版社 2006 12 3 楊德武 鄢利群 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) M 長(zhǎng)春 吉林科學(xué)技術(shù)出版社 2006 191 220 4 成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第三版 第1卷 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2002 76 80 5 成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第三版 第2卷 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2002 430 436 6 成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第三版 第3卷 M 北京 北京工業(yè)出版社 2002 32 40 7 成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第三版 第4卷 M 北京 北京工業(yè)出版社 2002 256 187 8 劉杰 趙春雨 宋偉剛等 機(jī)電一體化技術(shù)基礎(chǔ)與產(chǎn)品設(shè)計(jì) M 北京 冶金工業(yè)出版社 2003 46 61 9 張玉 劉平 幾何量公差與測(cè)量技術(shù) 第3版 M 沈陽(yáng) 東北大學(xué)出版社 2006 17 97 10 濮良貴 紀(jì)名剛 機(jī)械零件 M 北京 高等教育出版社 1995 47 97 11 濮良貴 紀(jì)名剛 機(jī)械設(shè)計(jì) M 北京 高等教育出版社 2006 34 57 12 張桂芳 滑動(dòng)軸承 M 北京高等教育出版社 1985 78 98 13 邱宣懷 機(jī)械設(shè)計(jì) J 高等教育出版社 1995 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