2023年CA6140车床主轴箱的设计说明书焦尚.docx

00 2023届本科生毕业论文 题目： CA6140车床主轴箱的设计 院（系）： 信息工程学院 专业班级： 机械1304班 学生姓名： 焦尚 指导教师（职称）： 何国荣（副教授） 提 交 时 间： 二〇一七 年 五 月 在工业生产的很多时候都要用到CA6140车床，然而，这种车床的自动化程度不高，结构又相对复杂，如果要加工一些相对复杂的工件，就需要不断换刀，给实际操作带来很多麻烦，再加上这种车床的加工过程较慢，造成效率不高，所以，只能在单件或者小批量生产中广泛应用。本文主要对该机床的主轴箱进行了设计，采用三轴支撑的滚动轴承，加上双轴滑移的共用齿轮作为进给体系；加上快速电机和十字手柄，极大改善了机床的性能，提高了操作性。 本文从CA6140机床的参数设定、传动体系图制定、传动方案制定，主要零部件的校荷，对该机床的主轴箱设计进行了说明，并附有机床了零部件整体装配详图。 关键词：CA6140机床；主轴箱；零件；传动； Abstract The scope of application of CA6140 lathe is very extensive, but the complex structure and low degree of automation, the workpiece processing is more complicated in shape, change the knife trouble, in the process of auxiliary time is relatively long, low productivity, suitable for single or small batch production. The main shaft three support adopts the rolling bearing; the feed system uses the two axle sliding common gear mechanism; the longitudinal and transverse feed is controlled by the cross handle. The machine has good rigidity, large power and convenient operation. As a major turning processing machine, CA6140 machine is widely used in mechanical processing industry, the design of the main spindle box for CA6140 machine design, design is the main content of the main parameters of the machine, drawing up the transmission plan and the transmission scheme, the main parts of the calculation and checking, the use of CAD drawing software design and processing of parts. Keywords: CA6140 machine tool ；spindle box ；parts ；transmission 目 录 第1章 引言 5 第2章 主要技术参数 6 第3章 传动方案和传动系统图的拟定 8 3.1. 主运动传动链 8 3.2. 进给传动链 11 第4章 主要设计零件的计算和验算 15 15 17 17 19 21 24 26 Ⅱ轴及轴上零件设计 27 27 31 32 4.4 传动系统的Ⅲ轴及轴上零件设计 34 34 4.4.2 传动轴的验算 38 4.4.3 轴组件的刚度验算 40 Ⅳ轴及轴上零件设计 42 42 45 48 4.6. 传动系统的Ⅴ轴及轴上零件设计 50 50 54 56 结论 59 毕业设计小结 59 参考文献 64 致 谢 65 第1章 引言 在车床类中。CA6140普通车床的使用占到了六成以上，这种车床的主轴是水平放置的，所以，也可以叫做卧式车床。 这种类型的车床主要由主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠以及车床主体构架组成。 主轴箱在车床上又叫做床头箱，主电机传送的动力通过主轴箱里面的变速结构传送给主轴，并且可以将动力分为正反方向两种转速，而且转速也不同，另外，主轴箱还给进给箱提供动力。主轴是主轴箱的主要部件。在加工工件时，主轴箱能否平稳运转，决定了工件的质量能否合格，如果主轴出现不稳定状况，机床就无法正常生产。 车床的进给箱也可以叫做走刀箱，其中最为关键的部件就是变速传动机构，通过改变变速机构的动力进给，就可以获得相应的螺距或者是进给量，然后再通过丝杠或者光杠带动刀架工作，就可以实现对工件的切削。进给箱和溜板箱之间通过光杠或者丝杠联接，进给箱的运动通过光杠和丝杠传送到溜板箱，溜板箱就可以进行纵向的直线运动，从而到达加工工件的目的。在车床生产时，如果加工的是普通光面工件，就只用到光杠，如果需要加工螺纹工件，就要用到丝杠，这是这两种部件的主要区别。 溜板箱的作用是操纵车床的进给运动，通过溜板箱可以将光杠和丝杠传送过来的旋转运动改变，让刀架可以直线运动，刀架才可以进行纵向、横向的进给运动以及移动，这样就可以对螺纹工件进行车削。 机床的学名叫金属切削机，可以将金属毛坯进行切削，制造成机器零件，所以也叫“工作母机〞。机床只是人们习惯性的叫法。 我国的机床工业是在新中国成立以后建立起来的。在半封建半殖民地的旧中国，根本上没有机床制造工业。直至解放前夕，全国只有少数几个机械修配厂生产结构简单的少量机床。1949年机床年产量仅1500多台。解放后的几十年，我国机床工业获得高速开展。目前我国已经形成了布局比较合理，比较完整的机床工业体系。但是，我国的机床工业与世界先进水平仍有较大的差距。所以，我国的机床工业面临着荣耀而艰巨的任务，必须不断学习和引进国外的先进科学技术，大力开展科学研究，以便早日赶上世界先进水平。 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2章 主要技术参数 2.1工件最大回转直径： 床面上400毫米 床鞍上210毫米 2.2工件最大长度（四种750、1000、1500、2022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 反传（12级）14-1580转/分 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 径节（37种）1-96径节 ： 2.5主电机： 转速1450转/分 第3章 传动方案和传动系统图的拟定 3.1. 主运动传动链的两末端件是主电动机和主轴。运动由电动机（7.5Kw，1450r/min）经V带轮传动副130mm/230mm传至主轴箱中的轴I。在轴I上装有双向多片摩擦理合器，使主轴正转、反转、或停止。它就是主换向机构。当压紧离合器左部的摩擦片时，轴I的运动经齿轮副或传给轴，使轴获得两种转速。压紧右部摩擦片时，经齿轮50（齿数）、轴V上的空套齿轮34传给轴上的固定齿轮30。这时轴I至轴间多了一个中间齿轮34，故轴的转向与经左部传动时相反。反转转速只有一种。当离合器处于中间位置时，左、右摩擦片都没有被压紧。轴I的运动不能传至轴，主轴停转。 轴的运动可通过轴、间三对齿轮的任一对传至轴，故轴正转共有23=6种转速。 运动由轴传往主轴有两条线路： （1）高速传动路线 主轴上的滑移齿轮50移至左端，使之与轴上右端的齿轮63啮合。运动由轴经齿轮副直接传给主轴，得到450～1400r/min的6种高转速。 （2）低速传动路线 主轴上的滑移齿轮50移至右端，使主轴上的齿式离合器啮合。轴的运动经齿轮副或 传给轴，又经齿轮副或传给轴、再经齿轮副和齿式离合器传至主轴，使主轴获得10～500r/min的低转速。 由上面的传动路线分析，现确定以下数据： （1）确定极限转速 主轴最低转速为10r/min,最高转速为1400r/min，转速调整范围为 ==14 （2）确定公比 选定主轴转速数列的公比为φ （3）求出主轴转速级数Z Z=lgRn/lgφ+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，如图3-2。 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、运行平安可靠。根据机床所需功率选择Y160M-4，其同步转速为1500r/mi 总降速传动比为uII=nmin/nd=10/1500≈×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〞的递减原那么分配给串联的各变速组中的最小传动比。 确定传动轴的轴数：传动轴数＝变速组数+定比传动副数+1=6 绘制转速图：先按传动轴数及主轴转速级数格距lgφ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比。如图3-1。 图3-1 CA6140主轴运动转速图 进给传动链是实现刀具纵向或横向移动的传动链。卧式车床在切削螺纹时，进给传动链是内联系传动链。主轴每转刀架的移动量应等于螺纹的导程。在切削圆柱面和端面时，进给传动链是外联系传动链。进给也以工件每转刀架的移动量计。因此，在分析进给链时，都把主轴和刀架当作传动链的两端。 运动从主轴开始，经轴传至轴。轴～可经一对齿轮，也可经轴上的惰轮。这是进给换向机构。然后，经挂轮架至进给箱。从进给箱传出的运动，一条路线经丝杠和带动溜板箱，使刀架做纵向运动，这是车削螺纹传动链；另一条路线经光杠 和溜板箱，带动刀架作纵向或横向的机动进给，这是进给传动链。 图3-2 传动原理图 第4章 主要设计零件的计算和验算 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，本钱较低，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HT200.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