CA6140车床主轴箱的设计 - 图文

东华理工大学长江学院

毕

业

设计

题 目 CA6140车床主轴箱的设计

英文题目 CA6140 the design of the lathe spindle box

学生姓名： 杨裕阳 申请学位门类： 工学学士 学 号： 09315231 专 业： 机械电子工程 系 别： 机械工程系 指导教师： 赵杰 职称： 讲师

二零一三 年五月 二十八 日

摘 要

主轴箱在整个机床中属于相对重要部件，通过其内部的齿轮传动可以实现多级变速,从而人们需要的速度可以从最后传到主轴的速度的到。通常主轴箱传动系统的性能直接影响机床的性能。

本设计介绍普通机床中CA6140主轴的设计过程，文章先简要介绍了车床的发展历史和现状，分析了主轴箱中各个重要部件结构原理和其在做主轴箱里的作用。详细介绍了CA6140里的齿轮、轴、主轴和轴承等零件的整个设计过程。具体内容包括选取满足要求相应的功率电机和各个零件的整体结构设计，其中包括材料的定选尺寸的合理安排以及加工需求。对于轴和齿轮零件运用的有关公式，进行合理的分析对相对较危险的部位进行作图、计算和查表，进行各种校核。最终对各个零部件进行参数拟定、传动设计、传动件的估算和验算、各部件结构设计，绘制零件图和装配图。 关键词：主轴箱； 计算； 结构设计；轴

ABSTRACT

Throughout the machine tool spindle box is a relatively important component through its internal gears can achieve multi-speed, the speed of which people need to be reached from the last to the spindle speed. Typically headstock drive performance directly affects the performance of the machine.

This design introduces ordinary machine tool spindle CA6140 design process, the article briefly describes the history and current status of the lathe analyzed headstock various important parts of the structure principle and its role in doing the spindle box. Details of the CA6140 in the gears, shafts, spindles and bearings and other parts of the entire design process. Specific content includes selected meet the requirements of the corresponding power motors and various parts of the overall structural design, including materials, given the reasonable arrangement and size selection processing needs. For shaft and gear parts using the relevant formula, a reasonable analysis relatively dangerous parts of the mapping, calculation and look-up table, a variety of checking. Parameters for the various parts of the final formulation, transmission design, transmission parts estimating and checking each component structural design, drawing parts and assembly drawings. Keywords: Headstock; computing; structural design; axis

目 录

绪论 ................................................................... 1

1.1普通车床发展史 .................................................. 1 1.2发展趋势 ........................................................ 2 2. CA6140主轴箱工作原理 ................................................ 4

2.1机床的结构 ...................................................... 4 2.2主轴箱的主要构造 ................................................ 5 3. 传动方案拟定和总体布局 ............................................... 9

3.1变速组和传动副数的确定 .......................................... 9 3.2传动比的分配 .................................................... 9 4. 各个零部件的选定 .................................................... 11

4.1确定主轴的极限转速 ............................................. 11 4.2电机的选择 ..................................................... 11

4.2.1计算转速范围和定公比并选出各级转速 ........................ 11 4.2.2电机选择 .................................................. 11 4.3带轮直径和齿轮齿数的确定 ....................................... 12

4.3.1确定皮带轮直径 ............................................ 12 4.3.2齿轮齿数的确定 ............................................ 12 4.3.3计算各轴传动的功率 ........................................ 15 4.4主轴箱的传动系统 ............................................... 15 5. 各零部件校核验算 .................................................... 17

5.1各轴验算转速误差 ............................................... 17 5.2 V带的设计校核 ................................................. 17 5.3 I轴上的零部件设计 ............................................. 18

5.3.1 I轴上的齿轮设计 .......................................... 18 5.3.2 I轴的设计校核 ............................................ 22 5.3.3轴承的校核和键的选择 ...................................... 24 5.5II轴上的齿轮设计 ............................................... 25

5.5.1II轴上的齿轮设计 .......................................... 25 5.5.2II轴选轴、键和轴承的选择 .................................. 29 5.6III轴上的个部件设计 ............................................ 29

5.6.1III轴上的齿轮设计 ......................................... 29 5.6.2III轴选轴、键和轴承的选择 ................................. 33 5.7IV轴主轴的选取 ................................................. 34 5.8主轴箱的装配图及箱体的设计 ..................................... 35 结论 .................................................................. 38 致 谢 ................................................................ 39 参考文献 .............................................................. 40

东华理工大学长江学院毕业设计 绪论

绪论

1.1普通车床发展史

普通车床技术性项目比较多，发展过程比较复杂着重的对各个方面分析，将对普通车床CA6140各个技术性能进行分析其中包括（切速、机床功率、自动化程度粗糙度）

从1870年到今日切削速度从最初的十几米/分发展的两千多米/分左右。此期间切削刀具是在不断随着科技发展而发展着，从1870年出现碳素工具钢先后出现了高速钢、硬质合金、陶瓷刀具和硬质合金涂层刀具到今日的金刚石及立方氮化硼。 由于普通车床需要人为操控，切速一旦过高，进给速度不断加快加快，使操作者心理压力过高，甚至达到无法控制车床加工的程度影响工作效率和工作安全。再考虑到普通车床经挤性，目前其主轴的最高转速要求并不高，主要原因并不是转速越高越好。现代车床主要加大主传动功率，从而以此来提高切削金属量，加大切除量。 提高自动化是今后普通车床的主要发展趋势，提高了自动化可以改善普通车床性能，和缩短非工作的时间，而最终的目的是有效地改善的生产效率以及保证工件质量，能提高生产效率的方法主要有（1）增加刀具的往复速度，减少移动过程中浪费的时

m/min间一般纵向移动速度为4~6m/min，横向速度2~2.5。以后或许会达到

10m/min以上。（2）减少装工件时间，随着科技的发展如今常用的有电气、液压等

自动卡盘卡头方便装工件。（3）现在多数车床都采用电气准停机构准停精度可达

0.05mm（4）增加附件，可以提高自动化程度，还可增大万能性，扩大其工件的工艺的可靠性。（5）可增加检测，如果在精车过程中加入检测，（通常是机床与计数器与千分尺组合起来）让操作者能在切削加工中直接读出工件的直径与长度,缩短了检测时间可大大减少废品的产生。（6） 数控机床加工零件是按事先编号的程序加工的。操作者减少繁琐的人为操作，从而改善人们的工作强度，改善工作环境。

如今的加工精度相比60年代要改善的好多。圆度加工精度目前可达0.8um，加工钢件的表面粗糙度达Ra0.8~0.4um。现在的数控机床是由数字指令进行操控加工，脉冲当量就可达到0.001mm，就会对装置引起的误差进行补偿，从而成就了数控机床具有较高的精度和稳定性。

因此可得,将来普通车床加工精度不断提高与表面粗糙度不断降低是很好的发展方向。60年代以后,加工精度得到了飞跃的发展。然而就势而言，发展到一定的高度时成本就会很高影响性价比。如今该项是正在经历平缓发展期。尽管如此它任然是发展主流。

普通车床最重要的安全防护装置更加完善了，它不仅起到保护操作者安全作用，同时也有装饰机床的外观,美化作用。安全问题对操作着大功率高转速的普车的操作者更为重要。如西德VDF公司在其Due系列普车设计中，充分考虑了安全操作，其“三杠”采用全封闭的柔性钢罩，刀架的透明安全防护罩，大型防屑后挡板;超载时安全

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