1、 1 毕业设计 (论文 )任务书 课题名称 院 （系） 专 业 姓 名 学 号 起讫日期 指导教师 年 月 日 2 第 1 章 绪论 1.1 课题来源 随着技术的发展，机床主轴箱的设计会向较高的速度精度，而且要求连续输出的高转矩能力和非常宽的恒功率运行范围。另外还会改善机床的动平衡，避免震动 、 污染和噪音等。 本设计为 CA6140 机床的主轴箱。 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。 CA6140 机床主轴箱的作用就是把运动源的恒定转速改变为主运动执行件（主轴、工作台、滑枕等）所需的各种速度；传递机床工作时所需的功率和扭矩；实现主运动的起动、停止、换向和
2、制动。 主轴箱通常主要由下列装置和机构组成：齿轮变速装置；定比传动副；换向装置；起动停止装置；制动装置；操纵装置；密封装置；主轴部件和箱体。根据机床的用途和性能不同，有的机床主轴箱可以只包括其中的部分装置和部件。 主轴箱是支承主轴并安装主轴的传动变速装置，使主轴获得各种不同转速，以实现主切削运动。该机床主轴箱刚性好、功率 大、操作方便。 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。 1.2 研究动态及发展趋势 机床设计和制造的发展
3、速度是很快的。由原先的只为满足加工成形而要求刀具与工件间的某些相对运动关系和零件的一定强度和刚度，发展至今日的高度科学技术成果综合应用的现代机床的设计，也包括计算机辅助设计（ CAD）的应用。但目前机床主轴变速箱的设计还是以经验或类比为基础的传 统（经验）设计方法。因此，探索科学理论的应用，科学地分析的处理经验，数据和资料，既能提高机床设计和制造水平，也将促进设计方法的现代化。 随着科学技术的不断发展，机械产品日趋精密、复杂，改型也日益频繁，对机床的性能、精度、自动化程度等提出了越来越高的要求。机械加工工艺过程自动化是实现上3 述要求的重要技术措施之一，不仅能提高产品质量和生产率，降低生产成本
4、，还能改善工人的劳动条件。为此，许多企采用自动机床、组合机床和专用机床组成自动或半自动生产线。但是，采用这种自动、高效的设备，需要很大的初期投资以及较长的生产准备周期，只有在大批量的生产条件（如汽车、拖拉机、家用电器等工业主要零件的生产）下、才会有显著的经济效益。 在机械制造工业中，单件、小批量生产的零件约占机械、加工的 70% 80%。科学技术的进步和机械产品市场竞争的日益激烈，致使机械产品不改型、更新换代、批量相对减少，质量要求越来越高。采用专用的自动化机床加工这类零件就显得横不合理，而且调整或改装专用的“刚性”自动化生产线投资大、周期长，有时从技术上甚至是不可能实现的。采用各类仿型机床，
5、虽然可以部分地解决小批量复杂的加工，但在更新零件时需制造靠模和调整机床，生产 准备周期长，而且由于靠模误差的影响，加工零件的精度很难达到较高的要求。 为了解决上述问题，满足多品种、小批量，特别是结构复杂、精度要求高的零件的自动化生产，迫切需要一种灵活的、通用的、能够适于产品频繁变化“柔性”自动化机床。随着计算机科学技术的发展， 1952 年，美国帕森斯公司（ Parsons）和麻省理工学院（ MIT）合作，研制成功里世界上第一台以数字计算机为基础的数字控制（ numerical control，简称 NC） 3坐标直线插补铣床，从而机械制造业进入了一个新阶段 同时，在设计中处处实际出发，分析和
6、处理 问题是至关重要的。从大处讲，联系实际是指在进行机床工艺可能性的分析。参数拟定和方案确定中，既要了解当今的先进生产水平和可能趋势。更应了解我国实际生产水平，使设计的机床，机器在四化建设中发挥最佳的效盖。从小处讲，指对设计的机床零部件的制造，装配和维修要进行认真的，切实的考虑和分析，综合思考的设计方法。 1.3 课题设计的目的与意义 通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计，在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正 确的设计思想，掌握基本的设计方法，并具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。
7、意义 ： 通过分析研究现有的 CA6140 车床主轴箱规格和用途、主要参数、采用功能原理设4 计法进行设计。使所设计的产品尽量达到结构简单、紧凑、操作方便、成本低廉的要求。 1.4 设计的主要内容 介绍车床的演变发展过程、 CA6140 车床的功能用途、优越性和发展趋势。完成了运动方案的确定和机构化设计，绘制系统结构原理图，机构的零件图 5 第 2 章 机床的规格和用途以及主要参数的确定 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。 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
8、。该机床刚性好，功率大，操作方便。 CA6140 机床广泛的应用于机械加工行业中， CA6140 机床主轴箱的作用就是把运动源的恒定转速改变为主运动执行件（主轴、工作台、滑枕等）所需的各种速度；传递机床工作时所需的功率和扭矩；实现主运动的起动、停止、换向和制动。 CA6140 车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。 2.1 工件参数 2.1.1 工件的最大回转直径 在床面上 400 毫米 在床鞍上 210 毫米 工件最大长度 (四种规格 ) 750、 1000、 1500、 2000 毫米 2.2 主轴参数 2.2.1 主轴转速范围 正传（ 24 级） 10-1400
9、转 /分 反转（ 24 级） 14-1580 转 /分 2.2.2 主轴其他参数 主轴孔径 .48 毫米 主轴前段孔锥度 400 毫米 2.3 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 2.4 进给量范围 细化 0.028-0.054 毫米 /转 纵向（ 64 种） 正常 0.08-1.59 毫米 /转 加大 1.71-6.33 毫米 /转 细化 0.014-0.027 毫米 /转 横向（ 64 种） 正常 0.04-0.79 毫米 /转 加大 0.86-3.1
10、6 毫米 /转 6 2.5 刀具快速移动速度 纵向 4米 /分 横向 4米 /分 2.6 电机冷却泵参数 2.6.1 主电机 功率 7.5 千瓦 转速 1450 转 /分 2.6.2 快速电机 功率 370 瓦 转速 2600 转 /分 2.6.3 冷却泵 功率 90瓦 流量 25 升 /分 2.7 重量及外形尺寸 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 7 第 3 章 传动方案和传动系统图的拟定 3.1 确定极限转速 已知主轴 最低转速 minn 为 10mm/s,最高转速 maxn 为 1400mm/s，转速调整
11、范围为 nR = maxn / minn =14 3.2 确定公比 选定主轴转速数列的公比为 1.12 3.3 求出主轴转速级数 Z 由图 1-2及系统传动路线可以看出，当主轴正 转时，由第一条传动路线（ - - -轴）使主轴获得 2 3=6 级正转，由第二条路线（ - - - - -轴）又使主轴获得 2 3 2 2=24 级正转，这样可获得 30 级正转。当主轴反转时，可获得 3+3 2 2=15 级反转。但由于轴 -间的四种传动比为 : 1 50 51 150 50U 2 50 20 150 80 4U 3 20 51 180 50 4U 4 20 20 180 80 16U 其中 2U
12、和 3U 基本相等，所以实际上主轴只能获得 2 3（ 2 2 1） =18 级正转，这样主轴实际获得 6+18=24 级正转。同理主轴只有 3+3（ 2 2 1） =12 级反转。 3.4 确定结构网或结构式 由公式 Z=aP （ 1X ） bP （ 2X ） cP （ 3X ） （ 4-1） 其中 Z为主轴转速级， iP 为按传动顺序的各变速组传动副数， iX 为各变速组的级比指数。 故结构式 24=2 3 2 2 3.5 绘制转速图 3.5.1 选 定 电动 机 8 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 自扇冷式笼型三相异步电动机。 Y系列电动机结构简单、起动性能
13、好、工作可靠、价格低廉、维护方便、高效、节能、起动转矩大、噪声低、振动小、运行安全可靠。 因主电机功率要求为 7.5 千瓦转速 1400r/min，故选择 Y132M-4，其同步转速为1440r/min。 3.5.2 分配总降速传动比 总降速传动比为 u = minn / dn =10/1440 6.67 10 3, minn 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。 3.5.3 确定传动轴的轴数 传动轴数变速组数 +定比传动副数 +1=6 3.5.4 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(kk+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比。 9 图 4-1 转速图 10 图 4-2 CA6140 传动系统图
