CA6140机床主轴箱的设计.doc

1、 I 调研报告 大学四年的学习生活即将结束，大学学习生活中的最后一个环节也是最重要一个环节 毕业设计，是对所学知识和技能的综合运用和检验。 本人的毕业设计课题是对 CA6140 车床主轴箱的设计，其内容包括：总体方案的确定和验证、机械部分的设计计算（伺服进给机构设计、自动转位刀架的选择或设计、编码盘安装部分的结构设计）、主运动自动变速原理等。对普通车床主轴箱的设计符合我国国情，即适合我国目前的经济水平、教育水平和生产水平，又是国内许多企业提高生产设备自动化水平和精密程度的主要途径，在我国有着广阔的市场。从 另一个角度来说，该设计既有机床结构方面内容，又有机加工方面内容，有利于将大学所学的知识进

2、行综合运用。虽然设计者未曾系统的学习过机床设计的课程，但通过该设计拓宽了知识面，增强了实践能力，对普通机床和数控机床都有了进一步的了解。 毕业设计作为我们在大学校园里的最后一堂课、最后一项测试，它既是一次锻炼，也是一次检验，在整个设计过程中，我获益匪浅。在此，我要衷心感谢刘老师对我的关心和细致指导。 由于毕业设计是我的第一次综合性设计，无论是设计本人的纰漏还是经验上的缺乏都难免导致设计的一些失误和不足，在 此，恳请老师和同学们给以指正。 II 摘 要 作为主要的车削加工机床， CA6140机床广泛的应用于机械加工行业中，本设计主要针对 CA6140 机床的主轴箱进行设计，设计的内容主要有机床主

3、要参数的确定，传动方案和传动系统图的拟定，对主要零件 进行了计算和验算 ，利用三维画图软件进行了零件的设计和处理 。 关键词： CA6140机床 主轴箱 零件 传动 III 目 录 第一章 引言 第二 章 机床的规格和用途 第三 章 机床主要参数的确定 第四 章 传动放案和传动系统图的拟定 第五 章 主要设计零件的计算和验算 第 六 章 结论 第七章 致谢 第 八 章 参考资料编目 1 第一章 引言 普通车床是车床中应用最广泛的一种，约占车床类总数的 65%，因其主轴以水平方式放置故称为卧式车床。 CA6140 型普通车床的主要组成部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。

4、 主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴 箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。 进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。 丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的，在进行工件的其他表面车削时，只用光杠，不

5、用丝杠。同学们要结合溜板箱的内容 区分光杠与丝杠的区别。 溜板箱：是车床进给运动的操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。 第 二 章 机床的规格和用途 CA6140 机床可进行各种车削工作，并可加工公制、英制、模数和径节螺纹。 主轴三支撑均采用滚动轴承；进给系统用双轴滑移共用齿轮机构；纵向与横向进给由十字手柄操纵，并附有快速电机。该机床刚性好、功率大、操作方便。 第 三 章 主要技术参数 工件最大回转直径： 在床面上 - 400 毫米 在床鞍上 - 210 毫米 工件

6、最大长度（四种规格 ） - 750、 1000、 1500、 2000 毫米 主轴孔径 - 48 毫米 主轴前端孔锥度 - 400 毫米 主轴转速范围： 正传（ 24级） - 10 1400 转 /分 2 反传（ 12级） - - 14 1580 转 /分 加工螺纹范围： 公制（ 44种） - 1 192 毫米 英制（ 20种） - 2 24 牙 /英寸 模数（ 39种） - 0.25 48 毫米 径节（ 37种） - 1 96 径节 进给量范围： 细化 0.0280.054 毫米 /转 纵向（ 64 种） 正常 0.081.59 毫米 /转 加大 1.716.33 毫米 /转 细化 0.01

7、40.027 毫米 /转 横向（ 64 种） 正常 0.040.79 毫米 /转 加大 0.863.16 毫米 /转 刀架快速移动速度： 纵向 - 4 米 /分 横向 - 4 米 /分 主电机： 功率 - 7.5 千瓦 转速 - 1450 转 /分 快速电机： 功率 - 370 瓦 转速 - 2600 转 /分 冷却泵： 功率 - 90瓦 流量 - 25 升 /分 工件最大长度为 1000 毫米的机床： 外形尺寸（长宽高） - 2668 1000 1190 毫米 重量约 - 2000 公斤 3 第 四 章 传动方案和传动系统图的拟定 1.确定极限转速 已知主轴最低转速 nmin 为 10mm/

8、s,最高转速 nmax 为 1400mm/s， 转速调整范围为 Rn=nmax/nmin=14 2.确定公比 选定主轴转速数列的公比为 1.12 3.求出主轴转速级数 Z Z=lgRn/lg +1= lg14/lg1.12+1=24 4.确定结构网或结构式 24=2 3 2 2 5.绘制转速图 （ 1）选定电动机 一般 金属切削机床的驱动，如无特殊性能要求，多采用 Y 系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。 Y系列电动机高效、节能、起动转矩大、噪声低、振动小、运行安全可靠。根据机床所需功率选择 Y160M-4，其同步转速为 1500r/min。 （ 2）分配总降速传动比 总降速传动比为 uII

9、=nmin/nd=10/1500 6.67 10 3,nmin 为 主轴最低转速，考虑是否需要增加定比传动副，以使转速数列符合标准或有利于减少齿轮和及径向与轴向尺寸，并分担总降速传动比。然后，将总降速传动比按“先缓后急”的递减原则分配给串联的各变速组中的最小传动比。 （ 3）确定传动轴的轴数 传动轴数变速组数 +定比传动副数 +1=6 （ 4）绘制转速图 先按传动轴数及主轴转速级数格距 lg画出网格，用以绘制转速图。在转速图上，先分配从电动机转 速到主轴最低转速的总降速比，在串联的双轴传动间画上 u(k k+1)min.再按结构式的级比分配规律画上各变速组的传动比射线，从而确定了各传动副的传动

10、比。 4 5 CA6140 传动系统图 6 7 第 五 章 主要设计零件的计算和验算 5.1 主轴箱的箱体 主轴箱中有主轴、变速机构，操纵机构和润滑系统等。主轴箱除应保证运动参数外，还应具有较高的传动效率，传动件具有足够的强度或刚度，噪声较低，振动要小，操 作方便，具有良好的工艺性，便于检修，成本较低，防尘、防漏、外形美观等。 箱体材料以中等强度的灰铸铁 HT150及 HT200为最广泛 ,本设计选用材料为 HT20-40.箱体铸造时的最小壁厚根据其外形轮廓尺寸 (长宽高 ),按下表选取 . 长宽高 ( 3mm ) 壁厚 (mm) 500 500 300-800 500 500 10-15 8

11、00 800 500 12-20 由于箱体轴承 孔的影响将使扭转刚度下降 10%-20%，弯曲刚度下降更多，为弥补开口削弱的刚度，常用凸台和加强筋；并根据结构需要适当增加壁厚。如中型车床的前支承壁一般取 25mm 左右，后支承壁取 22mm 左右，轴承孔处的凸台应满足安装调整轴承的需求。 箱体在主轴箱中起支承和定位的作用。 CA6140 主轴箱中共有 15 根轴，轴的定位要靠箱体上安装空的位置来保证，因此，箱体上安装空的位置的确定很重要。本设计中各轴安装孔的位置的确定主要考虑了齿轮之间的啮合及相互干涉的问题，根据各对配合齿轮的中心距及变位系数，并参考有关资料，箱体上轴安 装空的位置确定如下：