CA6150數(shù)控車床主軸箱及傳動(dòng)系統(tǒng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（機(jī)械CAD圖紙）

1、優(yōu)秀設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書系部：專 業(yè)：學(xué) 生 姓 名：學(xué) 號(hào)：設(shè)計(jì)(論文)題目：CK6150數(shù)控車床主軸箱設(shè)計(jì)起 迄 日 期:20*年 3月9日 6月14日設(shè)計(jì)(論文)地點(diǎn):指 導(dǎo) 教 師:專業(yè)負(fù)責(zé)人:發(fā)任務(wù)書日期: 20* 年 2 月 26 日畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書1本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的：通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使學(xué)生初步掌握機(jī)床設(shè)計(jì)和機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般方法，學(xué)會(huì)查閱技術(shù)文獻(xiàn)。掌握技術(shù)文件編寫的格式。2本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：1、課題任務(wù)的內(nèi)容：進(jìn)行CK6150數(shù)控車床主軸箱設(shè)計(jì)。2、課題任務(wù)的要求：該主軸箱設(shè)計(jì)

2、完成以后能夠?qū)崿F(xiàn)主軸12檔轉(zhuǎn)速，最低轉(zhuǎn)速70 rpm、最高轉(zhuǎn)速1400rpm，半自動(dòng)換檔變速。機(jī)床主軸中心高為250mm。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書3對(duì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等：一、圖紙量要求：總圖紙量大于3張0#圖二、說(shuō)明書要求說(shuō)明書條理清楚，說(shuō)明正確，字?jǐn)?shù)大于1.2萬(wàn)字4主要參考文獻(xiàn)：1 文懷興. 數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)踐指南M. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,2008.2 陳嬋娟. 數(shù)控車床設(shè)計(jì)/現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)叢書M. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,2006.3 徐灝. 新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,1995.4 葉偉昌. 機(jī)械工

3、程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)(上冊(cè)) M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2001.5 葉偉昌. 機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)(下冊(cè)) M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2001.6 徐錦康. 機(jī)械設(shè)計(jì)M. 北京：高等教育出版社，2004.7 成大先編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社出版，2002.8 徐錦康. 機(jī)械設(shè)計(jì)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.9 王伯平. 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.10 袁國(guó)定，朱洪海. 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)M. 南京：東南大學(xué)出版社，2000.11 全國(guó)數(shù)控培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)天津分中心數(shù)控機(jī)床M機(jī)械工業(yè)出版社，2002.12 林宋. 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床M

4、. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社出版，2002.13 張俊生金屬切削機(jī)床與數(shù)控機(jī)床M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.14 彭曉南數(shù)控技術(shù)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.15 余仲裕數(shù)控機(jī)床維修M機(jī)械工業(yè)出版社，2005.畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書5本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃：起 迄 日 期工 作 內(nèi) 容2009年 3月 9日 3月 15日 3月 16日 3月 22日 3月 23日 4月 5日4月 6日 4月 19日4月 20日 4月 30日5月 1日 5月 17日5月 17日 5月 30日6月 1日 6月 7日6月 8日 6月 14日熟悉課題，調(diào)研，確定設(shè)計(jì)方案，完成開題報(bào)告。完成外

5、文翻譯?？傮w設(shè)計(jì)，方案論證。完成部件設(shè)計(jì)初稿。部件設(shè)計(jì)定稿。完成零件設(shè)計(jì)初稿。零件設(shè)計(jì)定稿。完成說(shuō)明書初稿畢業(yè)設(shè)計(jì)定稿，論文答辯所在專業(yè)審查意見：負(fù)責(zé)人： 20*年 月 日系部意見：系部主任： 20*年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告學(xué) 生 姓 名：學(xué) 號(hào)：專 業(yè)：設(shè)計(jì)(論文)題目：CK6150數(shù)控車床主軸箱設(shè)計(jì)指 導(dǎo) 教 師:畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述：文 獻(xiàn) 綜 述摘要 本文主要介紹了數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)、組成、分類、應(yīng)用范圍及其對(duì)ck6150數(shù)控車床主軸箱進(jìn)行的研究分析，論述了我國(guó)數(shù)控機(jī)床發(fā)展的

6、過(guò)去、現(xiàn)狀，對(duì)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討, 提出了我國(guó)數(shù)控機(jī)床發(fā)展的對(duì)策。關(guān)鍵詞 數(shù)控機(jī)床 主軸箱 發(fā)展 對(duì)策 1 數(shù)控車床 數(shù)控是數(shù)字控制的簡(jiǎn)稱，是利用數(shù)字化信息來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的方法。數(shù)控機(jī)床是指采用數(shù)字化信息控制的機(jī)床。數(shù)控技術(shù)不僅用于機(jī)床的控制，還可用于控制其他設(shè)備。下面我們先來(lái)介紹一下數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)、組成、分類及其應(yīng)用范圍。1.1 特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床是新型的自動(dòng)化機(jī)床，它具有良好的通用性和較高的自動(dòng)化程度，數(shù)控機(jī)床是實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化的重要裝置之一，是發(fā)展柔性生產(chǎn)的基礎(chǔ)。數(shù)控機(jī)床在以下的零件加工中更能顯示出它的優(yōu)越性。它們是：a、批量小而又多次生產(chǎn)的零件；b、幾何形狀復(fù)雜的零件；c、在加工過(guò)程

7、中具有多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)功能；d、切削余量大的零件；e、公差帶范圍小的零件；f、工藝設(shè)計(jì)變化的零件；g、加工過(guò)程中的錯(cuò)誤會(huì)造成嚴(yán)重浪費(fèi)的貴重零件；h、需全部檢測(cè)的零件等。概括起來(lái)，數(shù)控機(jī)床具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：(1)提高加工精度，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；(2)提高生產(chǎn)效率；(3)提高了加工零件的適應(yīng)性、靈活性；(4)減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度；(5)提高生產(chǎn)管理水平1。1.2 組成及分類數(shù)控機(jī)床一般由4個(gè)部分組成：控制介質(zhì)、控制裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床主體組成。各組成部分各有其作用和特點(diǎn)。目前，數(shù)控機(jī)床品種齊全，規(guī)格繁多，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)已有400多種規(guī)格。為了研究數(shù)控機(jī)床，可以按照多種原則來(lái)進(jìn)行分類。歸納起來(lái)，通常按下面5種

8、原則來(lái)分類：（1）按工藝用途分類：a、普通數(shù)控機(jī)床；b、數(shù)控加工中心機(jī)床；c、多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床。（2）按控制系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的控制方式分類：a、點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床；b、點(diǎn)位直線控制數(shù)控機(jī)床；c、輪廓控制數(shù)控機(jī)床。（3）按伺服系統(tǒng)的控制方式分類：a、開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床；b、閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床；c、半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床；d、開環(huán)補(bǔ)償型數(shù)控機(jī)床。（4）按數(shù)控裝置分類:a、硬線數(shù)控；b、軟線數(shù)控。（5）按功能水平分類：a、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床；b、中檔型數(shù)控機(jī)床；c、高檔型數(shù)控機(jī)床2。1.3 應(yīng)用范圍:主要用于加工高精度回轉(zhuǎn)體類型零件,如軸類、盤類、套類,以及高精度的各種規(guī)格的內(nèi)外螺紋,可一次裝夾完成外形及內(nèi)孔的加工3

9、。2 主軸箱的研究分析 機(jī)床是機(jī)械制造行業(yè)中最基本的設(shè)備, 隨著制造業(yè)高效率、高精度、高柔性發(fā)展的需要, 人們對(duì)機(jī)床提出了越來(lái)越高的要求, 主軸箱又是機(jī)床很重要的一個(gè)部件, 因此, 很有必要對(duì)它的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究。主軸箱結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性主要包括振動(dòng)固有頻率、阻尼比和振型4。 隨著機(jī)床向高速化、高精度發(fā)展, 人們對(duì)主軸箱提出了越來(lái)越高的要求, 通過(guò)對(duì)主軸箱動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析研究, 準(zhǔn)確得到其動(dòng)態(tài)參數(shù), 是滿足機(jī)床現(xiàn)代發(fā)展需求的有效途徑。對(duì)于主軸箱的固有動(dòng)態(tài)特性, 已有學(xué)者做過(guò)分析研究, 但這些分析都存在不全面的問(wèn)題5。如對(duì)主軸箱進(jìn)行了振動(dòng)測(cè)試分析,缺少理論分析結(jié)果;對(duì)整機(jī)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)分析, 從整機(jī)角度

10、去分析主軸箱的動(dòng)態(tài)特性, 沒針對(duì)性的對(duì)主軸箱本身固有動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析研究6。因此, 為了全面分析主軸箱動(dòng)態(tài)特性, 掌握準(zhǔn)確的動(dòng)態(tài)參數(shù), 本文建立主軸箱有限元模型, 采用Lanczos法有限元模態(tài)分析對(duì)CK6150型數(shù)控車床主軸箱進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性研究, 并用模態(tài)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了有限元模態(tài)分析的正確性, 說(shuō)明有限元模態(tài)分析得到的動(dòng)態(tài)參數(shù)是準(zhǔn)確的, 為進(jìn)一步結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供了理論依據(jù)7。3 我國(guó)數(shù)控機(jī)床發(fā)展的過(guò)去、現(xiàn)狀及未來(lái)3.1 數(shù)控機(jī)床發(fā)展的過(guò)去、現(xiàn)狀我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一直受到國(guó)家經(jīng)濟(jì)狀況、數(shù)控技術(shù)發(fā)展水平與國(guó)家扶持政策的制定等三大因素的影響8, 自年1958年以來(lái), 中國(guó)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展劃分為三個(gè)階段：(

11、1)初始階段。中國(guó)的數(shù)控機(jī)床發(fā)展起步于1958年, 經(jīng)歷了20余年的初始階段。(2)穩(wěn)步發(fā)展階段一引進(jìn)、消化吸收、國(guó)產(chǎn)化與自行開發(fā)階段。自從1980年以來(lái), 中國(guó)執(zhí)行了“六五” 、“七五” 、“八五” , 三個(gè)五年計(jì)劃。在這個(gè)期間, 在改革開發(fā)的政策指導(dǎo)下, 國(guó)家大力支持機(jī)床行業(yè), 通過(guò)引進(jìn)技術(shù)發(fā)展數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)。(3)曲折發(fā)展階段。1994年至1998年由于東南亞金融危機(jī),我國(guó)經(jīng)濟(jì)軟著陸及國(guó)內(nèi)消費(fèi)市場(chǎng)疲軟等綜合因素的影響, 事實(shí)上, 國(guó)內(nèi)機(jī)床市場(chǎng)容量呈下降趨勢(shì), 而且國(guó)產(chǎn)機(jī)床的市場(chǎng)占有早有所下降, 機(jī)床工具行業(yè)連續(xù)五年負(fù)增長(zhǎng)9。1999年3月份, 全行業(yè)開始恢復(fù)性增長(zhǎng), 1999年至6月份開始

12、出現(xiàn)兩位數(shù)增長(zhǎng), 其中數(shù)控產(chǎn)品增長(zhǎng)占主導(dǎo)地位到2000年一年全行業(yè)總產(chǎn)值將已經(jīng)到320億元。3.2 數(shù)控機(jī)床發(fā)展的未來(lái)由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展, 推動(dòng)數(shù)控機(jī)床技術(shù)更快的更新?lián)Q代“世界上許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家利用機(jī)豐富的軟硬件資源開發(fā)開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng)”開放式體系結(jié)構(gòu)使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性, 并向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向大大發(fā)10。近幾年許多國(guó)家紛紛研究開發(fā)這種系統(tǒng), 如美國(guó)科學(xué)制造中心（NCMS）與空軍共同領(lǐng)導(dǎo)的“下一代工作站機(jī)床控制器體系結(jié)構(gòu)”O(jiān)NGC11。歐共體的自動(dòng)化系統(tǒng)中開放式體系結(jié)構(gòu)OOSACA, 日本的OSEC計(jì)劃等12。開發(fā)研究成果已得到應(yīng)用。如Cin

13、cinnati-Milacron公司從1995年開始在其生產(chǎn)的加工中心、數(shù)控銑床、數(shù)控車床等產(chǎn)品中采用了開放式體系結(jié)構(gòu)的A2100系統(tǒng)。新一代數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)水平大大提高, 促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床性能向高精度、高速度、高柔性化方向發(fā)展13。4 對(duì)我國(guó)數(shù)控機(jī)床提出的一些對(duì)策 (1)繼續(xù)強(qiáng)化企業(yè)體制和機(jī)制的創(chuàng)新,培育一批市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的新型企業(yè)14。(2)加大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的力度,大力發(fā)展功能部件產(chǎn)業(yè)。我國(guó)歷來(lái)只重視主機(jī),而忽視“中場(chǎng)”產(chǎn)業(yè),造成我國(guó)數(shù)控機(jī)床的功能部件,要么質(zhì)差、性能不及國(guó)外名牌。為此,我國(guó)應(yīng)大力發(fā)展功能部件產(chǎn)業(yè),凡是屬于精密機(jī)械部件性質(zhì)的功能部件要在短期內(nèi)爭(zhēng)取在質(zhì)量和性能上趕上和超過(guò)國(guó)外名牌。我

14、國(guó)在這方面還是很有潛力的，關(guān)鍵是要轉(zhuǎn)變觀念15。此外,還要把技術(shù)發(fā)展上遠(yuǎn)比機(jī)床落后的數(shù)控刀具產(chǎn)業(yè)搞上去,(3)推行“官、產(chǎn)、學(xué)、研、用 ”相結(jié)合的國(guó)家下一代數(shù)控機(jī)床專項(xiàng)攻關(guān)計(jì)劃, 攻克下一代數(shù)控機(jī)床的一系列技術(shù)難題。參 考 文 獻(xiàn)1 文懷興. 數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)踐指南M. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,2008.2 陳嬋娟. 數(shù)控車床設(shè)計(jì)/現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)叢書M. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,2006.3 徐灝. 新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,1995.4 葉偉昌. 機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)(上冊(cè)) M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2001.5 葉偉昌. 機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手

15、冊(cè)(下冊(cè)) M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2001.6 徐錦康. 機(jī)械設(shè)計(jì)M. 北京：高等教育出版社，2004.7 成大先編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社出版，2002.8 徐錦康. 機(jī)械設(shè)計(jì)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.9 王伯平. 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.10 袁國(guó)定，朱洪海. 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)M. 南京：東南大學(xué)出版社，2000.11 全國(guó)數(shù)控培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)天津分中心數(shù)控機(jī)床M機(jī)械工業(yè)出版社，2002.12 林宋. 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社出版，2002.13 張俊生金屬切削機(jī)床與數(shù)控機(jī)床M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.14

16、 彭曉南數(shù)控技術(shù)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.15 余仲裕數(shù)控機(jī)床維修M機(jī)械工業(yè)出版社，2005. 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：本課題要研究或解決的問(wèn)題:某企業(yè)需要購(gòu)置一批具有較好剛性的CK6150系列數(shù)控車床以滿足生產(chǎn)需求。該數(shù)控車床主軸最低轉(zhuǎn)速為70rpm，最高轉(zhuǎn)速為1400rpm，半自動(dòng)換檔變速，主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)為12級(jí)。研究手段:1.熟悉圖紙了解加工要求；2.了解鋁合金箱體的最基本的加工方法；3.了解箱體類零件機(jī)加工工藝路線；4.根據(jù)不同的生產(chǎn)綱領(lǐng)了解不同的加工方法5.編制出與相應(yīng)的生產(chǎn)綱領(lǐng)的機(jī)加工工序卡及夾具的設(shè)計(jì)；6.編

17、寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書；7.通過(guò)對(duì)機(jī)加工工序卡熟悉工藝設(shè)計(jì)的全過(guò)程；8.通過(guò)設(shè)計(jì)把所學(xué)基礎(chǔ)理論，專業(yè)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去；9.通過(guò)設(shè)計(jì)提高自己分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；10.能為今后的工作打下一個(gè)好的基礎(chǔ)。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告指導(dǎo)教師意見：1對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ)：閱讀了大量關(guān)于數(shù)控機(jī)床方面的書籍，對(duì)數(shù)控車床的特點(diǎn)、組成及分類、應(yīng)用范圍、數(shù)控車床主軸箱的研究分析、我國(guó)數(shù)控機(jī)床發(fā)展的過(guò)去、現(xiàn)狀及未來(lái)、對(duì)我國(guó)數(shù)控機(jī)床提出的一些對(duì)策等有了初步的認(rèn)識(shí)，為數(shù)控車床的設(shè)計(jì)做了一些基礎(chǔ)工作。2對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)：通過(guò)對(duì)本課題的研究使學(xué)生的基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識(shí)

18、、技術(shù)水平以及實(shí)際應(yīng)用能力和文字、語(yǔ)言表達(dá)能力得到鍛煉，是學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論技能知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合的重要階段，是培養(yǎng)和提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)本課題的研究使學(xué)生對(duì)數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)如何查找文獻(xiàn)、如何進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)、校核、定稿等等。綜合應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)、工藝、公差、機(jī)械制圖CAD等知識(shí)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控機(jī)床部件的設(shè)計(jì)。完成3張0號(hào)圖紙，1.2萬(wàn)字的條理清楚的說(shuō)明書。 指導(dǎo)教師： 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日目 錄1 引言12 數(shù)控機(jī)床概況22.1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展22.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)23 數(shù)控車床的簡(jiǎn)介33.1 數(shù)控車床的組成及工作原理33.2

19、 數(shù)控車床的特點(diǎn)43.3 數(shù)控車床的適用范圍44 數(shù)控車床的設(shè)計(jì)64.1 數(shù)控車床的設(shè)計(jì)方法和特點(diǎn)64.2 數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟65 CK6150數(shù)控車床主軸箱設(shè)計(jì)85.1 數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展85.2 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求85.3 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)105.4 動(dòng)力設(shè)計(jì)115.5 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)146 主軸組件的性能要求187 主軸結(jié)構(gòu)及熱處理要求19結(jié)束語(yǔ)20致謝21參考文獻(xiàn)221 引言機(jī)床設(shè)計(jì)和制造的發(fā)展速度是很快的。由原先的只為滿足加工成形而要求刀具與工件間的某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系和零件的一定強(qiáng)度和剛度，發(fā)展至今日的高度科學(xué)技術(shù)成果綜合應(yīng)用的現(xiàn)代機(jī)床的設(shè)計(jì)，也包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的應(yīng)用。但

20、目前機(jī)床主軸變速箱的設(shè)計(jì)還是以經(jīng)驗(yàn)或類比為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)（經(jīng)驗(yàn)）設(shè)計(jì)方法。因此，探索科學(xué)理論的應(yīng)用，科學(xué)地分析的處理經(jīng)驗(yàn)，數(shù)據(jù)和資料，既能提高機(jī)床設(shè)計(jì)和制造水平，也將促進(jìn)設(shè)計(jì)方法的現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)是學(xué)生在學(xué)完基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課及有關(guān)專業(yè)課的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)床傳動(dòng)部件（主軸變速箱）設(shè)計(jì)進(jìn)行的綜合訓(xùn)練。我們畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是CK6150數(shù)控車床的主軸箱設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中首先進(jìn)行參數(shù)擬定，運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，動(dòng)力計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)，軸和軸承的驗(yàn)算，主軸箱裝配設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書等內(nèi)容。設(shè)計(jì)主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸，軸承，帶輪，離合器和制動(dòng)器等），主軸組件，操縱機(jī)構(gòu)，潤(rùn)滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置，用一

21、張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計(jì)限于時(shí)間，一般只畫展開圖及一或兩個(gè)截面圖。主傳動(dòng)系統(tǒng)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，它應(yīng)具有一定的轉(zhuǎn)速（速度）和一定的變速范圍，以便采用不同材料的刀具，加工不同的材料，不同尺寸，不同要求的工件，并能方便的實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開停，變速，換向和制動(dòng)等。數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和主軸部件，它與普通機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)相比在結(jié)構(gòu)上比較簡(jiǎn)單，這是因?yàn)樽兯俟δ苋炕虼蟛糠钟芍鬏S電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速來(lái)承擔(dān)，剩去了復(fù)雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)，有些只有二級(jí)或三級(jí)齒輪變速系統(tǒng)用以擴(kuò)大電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速的范圍。2 數(shù)控機(jī)床概況2.1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，

22、機(jī)械產(chǎn)品日趨精密復(fù)雜，且需頻繁改型。特別是在宇航、造船、軍事等領(lǐng)域所需的機(jī)械零件，精度要求高，形狀復(fù)雜，批量小。加工這類產(chǎn)品需要經(jīng)常改裝或調(diào)整設(shè)備，普通機(jī)床或?qū)Ｓ没潭雀叩淖詣?dòng)化機(jī)床已不能適應(yīng)這些要求。為了解決上述問(wèn)題，一種新型的機(jī)床數(shù)控機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。這種新型機(jī)床具有適應(yīng)性強(qiáng)、加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。它綜合應(yīng)用了電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、伺服驅(qū)動(dòng)、精密測(cè)量和新型機(jī)械結(jié)構(gòu)等多方面的技術(shù)成果，是今后機(jī)床控制的發(fā)展方向。2.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)從數(shù)控機(jī)床技術(shù)水平看，高精度（定位精度：微米級(jí)、納米級(jí)）、高速度（主軸轉(zhuǎn)速10000r/min，快速進(jìn)給24m/min，換刀時(shí)間23s）、高

23、柔性（多主軸、多工位、多刀庫(kù)）、多功能（立臥并用、復(fù)合加工）和高自動(dòng)化（自動(dòng)上下料、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)測(cè)量和通信功能）是數(shù)控機(jī)床的重要發(fā)展趨勢(shì)1。對(duì)單臺(tái)主機(jī)不僅要求提高其柔性和自動(dòng)化程度，還要求具有進(jìn)入更高層次的柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的適應(yīng)能力。在數(shù)控系統(tǒng)方面，目前世界上幾個(gè)著名的數(shù)控裝置生產(chǎn)廠家，諸如日本的FANCU，德國(guó)的SIEMENS和美國(guó)的AB公司，產(chǎn)品都向系列化、模塊化、高性能和成套性方向發(fā)展。它們的數(shù)控系統(tǒng)都采用了16位和32位微處理機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)總線及軟件模塊和硬件模塊結(jié)構(gòu)，內(nèi)存容量擴(kuò)大到1MB以上，機(jī)床分辨率可達(dá)0.1um，高速進(jìn)給可達(dá)100m/min，控制軸數(shù)可達(dá)16個(gè)，并采

24、用先進(jìn)的電裝工藝2。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方面，交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展迅速。交流傳動(dòng)已由模擬式向數(shù)字式方向發(fā)展，以運(yùn)算放大器等模擬器件為主的控制器正在被以微處理器為主的數(shù)字集成元件所取代，從而克服了零點(diǎn)漂移、溫度漂移等弱點(diǎn)。3 數(shù)控車床的簡(jiǎn)介3.1 數(shù)控車床的組成及工作原理數(shù)控車床由:程序編制及程序載體、輸入裝置 、 數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動(dòng)、位置檢測(cè)裝置、輔助控制裝置、車床本體等幾部分組成。如圖3.1所示：圖3.1 伺服系統(tǒng)總體方案框圖在傳統(tǒng)的金屬切削機(jī)床上，加工零件時(shí)操作者根據(jù)圖樣的要求，通過(guò)不斷改變刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，運(yùn)動(dòng)速度等參數(shù)，使刀具對(duì)工件進(jìn)行切削加工，最終加工出合格零件。數(shù)控車床的加工其實(shí)質(zhì)是應(yīng)用了“微分”

25、原理。其工作原理與過(guò)程可簡(jiǎn)述如下：(1) 數(shù)控裝置根據(jù)加工程序要求的刀具軌跡，將軌跡按車床對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)軸，以最小移動(dòng)量（脈沖當(dāng)量）進(jìn)行微分，并計(jì)算出各軸需要移動(dòng)的脈沖數(shù)。(2) 通過(guò)數(shù)控裝置的插補(bǔ)軟件或插補(bǔ)運(yùn)算器，把要求的軌跡用最小移動(dòng)單位的等效折線進(jìn)行擬合，并找出最接近理論軌跡的擬合折線。(3) 數(shù)控裝置根據(jù)擬合折線的軌跡，給相應(yīng)的坐標(biāo)軸連續(xù)不斷地分配進(jìn)給脈沖，并通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)使車床坐標(biāo)軸按分配的脈沖運(yùn)動(dòng)。 由上可見：(a) 只要數(shù)控車床的最小移動(dòng)量（脈沖當(dāng)量）足夠小，所用的擬合折線就完全可以等效代替理論曲線；(b) 只要改變坐標(biāo)軸的脈沖分配方式，即可以改變擬合折線的形狀，從而達(dá)到改變加工軌跡的

26、目的；(c) 只要改變分配脈沖的頻率，即可改變坐標(biāo)軸（刀具）的運(yùn)動(dòng)速度。這樣就實(shí)現(xiàn)了數(shù)控車床控制刀具移動(dòng)軌跡的根本目的。3.2 數(shù)控車床的特點(diǎn)(1) 加工對(duì)象改型的適應(yīng)性強(qiáng) 由于在數(shù)控車床上改變加工零件時(shí)，只需要重新編制程序就能實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的加工，它不同于傳統(tǒng)的車床，不需要制造、更換許多工具、夾具和檢具，更不需要重新調(diào)整車床。(2）加工精度高 數(shù)控車床是以數(shù)字形式給出的指令進(jìn)行加工的，由于目前數(shù)控裝置的脈沖當(dāng)量（即每輸出一個(gè)脈沖后數(shù)控機(jī)床移動(dòng)部件相應(yīng)的移動(dòng)量）一般達(dá)到了0.001mm，而且進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙與絲杠螺距誤差等均可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償，因此，數(shù)控車床能達(dá)到比較高的加工精度和質(zhì)量穩(wěn)定性

27、。3(3）生產(chǎn)效率高 零件加工所需要的時(shí)間包括機(jī)動(dòng)時(shí)間與輔助時(shí)間兩部分。數(shù)控車床能夠有效地減少這兩部分時(shí)間，因而加工生產(chǎn)率比一般車床高得多。數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的范圍比普通車床的范圍大，每一道工序都能選用最有利的切削用量，良好的結(jié)構(gòu)剛性允許數(shù)控車床進(jìn)行大切削用量的強(qiáng)力切削，有效地節(jié)省了機(jī)動(dòng)時(shí)間。(4）自動(dòng)化程度高 數(shù)控車床對(duì)零件的加工是按事先編好的程序自動(dòng)完成的，操作者除了操作面板、裝卸零件、關(guān)鍵工序的中間測(cè)量以及觀察機(jī)床的運(yùn)行之外，其他的機(jī)床動(dòng)作直至加工完畢，都是自動(dòng)連續(xù)完成，不需要進(jìn)行繁重的重復(fù)性手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度與緊張程度均大為減小，勞動(dòng)條件也得到相應(yīng)的改善。(5）良好的經(jīng)濟(jì)效益 使

28、用數(shù)控車床加工零件時(shí)，分?jǐn)傇诿總€(gè)零件上的設(shè)備費(fèi)用是比較昂貴的。但在單件、小批量生產(chǎn)情況下，可以節(jié)省工藝裝備費(fèi)用、輔助生產(chǎn)工時(shí)、生產(chǎn)管理費(fèi)用及降低廢品率等，因此能夠獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。(6）有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化 用數(shù)控車床加工零件，能準(zhǔn)確地計(jì)算零件的加工工時(shí)，并有效地簡(jiǎn)化了檢驗(yàn)和工夾具、半成品的管理工作。這些都有利于使生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。3.3 數(shù)控車床的適用范圍數(shù)控車床與臥式車床一樣，也是用來(lái)加工軸類或盤類的回轉(zhuǎn)體零件。但是由于數(shù)控車床是自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、螺紋等工序的切削加工，所以數(shù)控車床特別適合加工形狀復(fù)雜的軸類或盤類零件。數(shù)控車床確實(shí)存在一般車床所不具備的許多優(yōu)點(diǎn)，但

29、是這些優(yōu)點(diǎn)都是以一定條件為前提的。數(shù)控車床的應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大，但它并不能完全代替其他類型的機(jī)床，也還不能以最經(jīng)濟(jì)的方式解決機(jī)械加工中的所有問(wèn)題。數(shù)控車床通常最適合加工具有以下特點(diǎn)的零件。多品種小批量生產(chǎn)的零件 通常采用數(shù)控車床加工的合理生產(chǎn)批量在10200件 之間。目前有向中批量發(fā)展的趨勢(shì)。結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件 通常數(shù)控車床適宜于加工結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在非數(shù)控車床上加工時(shí)需要有昂貴的工藝裝備的零件。需要頻繁改型的零件 它節(jié)省了大量的工藝裝備費(fèi)用，使綜合費(fèi)用下降。價(jià)格昂貴、不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件。需要最短生產(chǎn)周期的急需零件。數(shù)控車床的初始投資相對(duì)較大，由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，又增加了維修費(fèi)用。如果缺少完善

30、的售后服務(wù)，往往不能及時(shí)排除設(shè)備故障，將會(huì)在一定程度上影響機(jī)床的利用率，這些因素都會(huì)增加綜合生產(chǎn)費(fèi)用?？紤]到以上所述的種種原因，在決定選用數(shù)控車床加工時(shí)，需要進(jìn)行反復(fù)對(duì)比和 細(xì)的經(jīng)濟(jì)分析，使數(shù)控車床發(fā)揮它的最佳經(jīng)濟(jì)效益。4 數(shù)控車床的設(shè)計(jì)4.1 數(shù)控車床的設(shè)計(jì)方法和特點(diǎn)（1）數(shù)控車床的設(shè)計(jì)方法在過(guò)去的機(jī)床設(shè)計(jì)中多采用類比法，以古典力學(xué)和數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單公式或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行手工計(jì)算和手工設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)效率低、質(zhì)量差、周期長(zhǎng)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)需求的變化，數(shù)控車床的設(shè)計(jì)理論和技術(shù)也在不斷地發(fā)展。特別是近年來(lái)計(jì)算方法、控制理論、系統(tǒng)工程、創(chuàng)造工程、價(jià)值工程等學(xué)科的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為

31、機(jī)床設(shè)計(jì)方法的發(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐。車床的設(shè)計(jì)方法是根據(jù)其設(shè)計(jì)類型而定。普通車床采用系列化設(shè)計(jì)方法。系列中基型產(chǎn)品屬創(chuàng)新設(shè)計(jì)類型，其他屬變型設(shè)計(jì)類型。在創(chuàng)新設(shè)計(jì)類型中，車床總體方案的產(chǎn)生方法可采用分析式設(shè)計(jì)或創(chuàng)成式設(shè)計(jì)。前者是用類比分析、推理方法產(chǎn)生方案，是目前創(chuàng)新設(shè)計(jì)一般采用的方法。后者則用創(chuàng)成解析的方法生成方案，創(chuàng)新能力強(qiáng)，這種方法尚在研究發(fā)展之中。（2）設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn) 數(shù)控車床設(shè)計(jì)方法與現(xiàn)代科技發(fā)展相適應(yīng)，具有明顯的特點(diǎn)。(a) 設(shè)計(jì)手段計(jì)算機(jī)化(b) 設(shè)計(jì)方法綜合化(c) 設(shè)計(jì)對(duì)象系統(tǒng)化(d) 設(shè)計(jì)目標(biāo)最優(yōu)化(e) 設(shè)計(jì)問(wèn)題模型化(f) 設(shè)計(jì)過(guò)程程式化與并行化4.2 數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)

32、步驟數(shù)控車床的設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟大致可概括為以下幾方面。(1) 主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)是后續(xù)設(shè)計(jì)的前提和依據(jù)。設(shè)計(jì)任務(wù)的來(lái)源不同，如工廠的規(guī)劃產(chǎn)品，或根據(jù)車床系列型譜進(jìn)行設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，或用戶定貨等，雖具體的要求不同，但所要進(jìn)行的內(nèi)容大致相同。主要有以下技術(shù)指標(biāo)。(a) 用途 指數(shù)控車床的工藝范圍，包括加工對(duì)象的材料、質(zhì)量、形狀及尺寸等。(b) 生產(chǎn)率 包括加工對(duì)象的種類、批量及所要求的生產(chǎn)率。(c) 性能指標(biāo) 包括加工對(duì)象所要求的精度或數(shù)控車床的精度、剛度、熱變形、噪聲等性能指標(biāo)。(d) 主要參數(shù) 即確定數(shù)控車床的加工空間和主要參數(shù)。(e) 驅(qū)動(dòng)方式 數(shù)控車床電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式分為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)

33、與伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)方式的確定不僅與機(jī)床的成本有關(guān)，還將直接影響傳動(dòng)方式的確定。(f) 成本及生產(chǎn)周期 無(wú)論是定貨還是工廠規(guī)劃的產(chǎn)品，都應(yīng)確定成本及生產(chǎn)周期方面的指標(biāo)。(2) 總體方案設(shè)計(jì) 總體方案設(shè)計(jì)包括以下幾方面設(shè)計(jì)。(a) 運(yùn)動(dòng)功能設(shè)計(jì) 包括確定數(shù)控車床所需運(yùn)動(dòng)的個(gè)數(shù)、形式（直線運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）功能（主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、其他運(yùn)動(dòng)）及排列順序，最后畫出數(shù)控車床的運(yùn)動(dòng)功能圖。(b) 基本參數(shù)設(shè)計(jì) 包括尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)。(c) 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 包括傳動(dòng)方式、傳動(dòng)原理圖及傳動(dòng)系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)。(d) 總體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì) 包括運(yùn)動(dòng)功能分配、總體布局結(jié)構(gòu)形式及總體結(jié)構(gòu)方案圖設(shè)計(jì)。(e) 控制系

34、統(tǒng)設(shè)計(jì) 包括控制方式及控制原理、控制系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)。(3) 總體方案綜合評(píng)價(jià)與選擇 在總體方案設(shè)計(jì)階段，對(duì)其各種方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從中選擇較好的方案。(4) 總體方案的設(shè)計(jì)修改或優(yōu)化 對(duì)所選擇的方案進(jìn)行進(jìn)一步的修改或優(yōu)化，確定最終方案。上述設(shè)計(jì)內(nèi)容，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要交叉進(jìn)行。(5) 詳細(xì)設(shè)計(jì)(6) 技術(shù)設(shè)計(jì) 包括確定結(jié)構(gòu)原理方案、裝配圖設(shè)計(jì)、分析計(jì)算或優(yōu)化。施工設(shè)計(jì) 包括零件圖設(shè)計(jì)、商品化設(shè)計(jì)、編制技術(shù)文檔等。上述步驟可反復(fù)進(jìn)行，達(dá)到設(shè)計(jì)結(jié)果滿意為止。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)反復(fù)進(jìn)行，可以提高一次設(shè)計(jì)成功率。5 CK6150數(shù)控車床主軸箱設(shè)計(jì)5.1 數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展近年來(lái)，隨著數(shù)控加工技術(shù)的

35、不斷發(fā)展，數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)也呈現(xiàn)出一些新的發(fā)展趨勢(shì)，如主軸轉(zhuǎn)速的高速化、功能結(jié)構(gòu)的復(fù)合化、柔性化。高速主軸單元為適應(yīng)數(shù)控加工高速化的發(fā)展，目前越來(lái)越多的高速數(shù)控車床采用了電主軸。電主軸又稱內(nèi)置式電動(dòng)機(jī)主軸單元，就是將高速電動(dòng)機(jī)置于機(jī)床主軸部件內(nèi)部，通過(guò)交流變頻控制系統(tǒng)，使主軸獲得所需的工作速度和轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)、主軸的一體化功能。與傳統(tǒng)主傳動(dòng)系統(tǒng)相比，電主軸的主要特點(diǎn)有：(1) 結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)械效率高、噪聲低、振動(dòng)小、精度高；(2) 電主軸可在額定轉(zhuǎn)速范圍實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；(3) 可實(shí)現(xiàn)精確的主軸定位及軸傳動(dòng)功能；(4) 電主軸更易實(shí)現(xiàn)高速化，其動(dòng)態(tài)精度和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性更好；(5) 主軸運(yùn)行更平穩(wěn)，

36、使主軸軸承的壽命得到延長(zhǎng)。高速電主軸所融合的技術(shù)主要包括以下幾方面。(1) 高速精密軸承(2) 潤(rùn)滑技術(shù)(3) 冷卻技術(shù)(4) 高速變頻驅(qū)動(dòng)復(fù)合化和柔性化 隨著數(shù)控車床對(duì)加工對(duì)象適應(yīng)性的不斷提高，數(shù)控車床的 設(shè)計(jì)發(fā)生了很大變化，并向著單元柔性化和系統(tǒng)柔性化方向發(fā)展。數(shù)控車床的發(fā)展已經(jīng)模糊了粗、精加工的工序概念，車削中心又把車、銑、鏜、鉆等工序集中到同一臺(tái)機(jī)床上來(lái)完成，完全打破了傳統(tǒng)工藝規(guī)程規(guī)定，由機(jī)床單一化走向多元化、復(fù)合化。由此可見，現(xiàn)代數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不限于只滿足原有的基本要求，還要綜合考慮現(xiàn)代制造對(duì)機(jī)床的整體要求，如制造控制、過(guò)程控制以及物料傳輸，以縮短產(chǎn)品的加工時(shí)間、周轉(zhuǎn)時(shí)間、

37、制造周期，最大限度地提高生產(chǎn)率4。5.2 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求現(xiàn)代切削加工正朝著高速、高效和高精度的方向發(fā)展，要求機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)具有更高的轉(zhuǎn)速和更大的無(wú)級(jí)調(diào)速范圍；在切削加工中能自動(dòng)變換速度，機(jī)床結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，噪聲要小，動(dòng)態(tài)性能要好，可靠性要高。數(shù)控車床作為高度自動(dòng)化的機(jī)電一體化設(shè)備，其主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般應(yīng)滿足如下基本要求。如圖5.1所示： 圖5.1 特征設(shè)計(jì)樹(1) 使用性能要求 首先應(yīng)滿足機(jī)床的運(yùn)動(dòng)特性，如機(jī)床的主軸有足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)。傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，操作方便靈活、迅速、安全可靠。(2) 傳遞動(dòng)力要求 主電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能提供和傳遞足夠的功率和轉(zhuǎn)矩，具有較高的傳動(dòng)效率。(3) 工

38、作性能要求 主傳動(dòng)中所有零部件要有足夠的剛度、精度和抗振性，熱變形特性穩(wěn)定。此外，還要求主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于調(diào)整和維修；工藝性好，便于加工和裝配；防護(hù)性能好；使用壽命長(zhǎng)。主傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)方式：傳動(dòng)方案確定后，要進(jìn)行方案的結(jié)構(gòu)化，確定個(gè)零件的實(shí)際尺寸和有關(guān)布置。為此，常對(duì)傳動(dòng)件的尺寸先進(jìn)行估算，如傳動(dòng)軸的直徑、齒輪模數(shù)、離合器、制動(dòng)器、帶輪的根數(shù)和型號(hào)等。在這些尺寸的基礎(chǔ)上，畫出草圖，得出初步結(jié)構(gòu)化的有關(guān)布置與尺寸；然后按結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行主要零件的驗(yàn)算，如軸的剛度、齒輪的疲勞強(qiáng)度等，必要時(shí)作結(jié)構(gòu)和方案上的修改，重新驗(yàn)算，直到滿足要求，最后才能畫正式裝備圖。機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)可分為分級(jí)變速傳動(dòng)和無(wú)級(jí)變

39、速傳動(dòng)。分級(jí)變速傳動(dòng)是在一定的變速范圍內(nèi)均勻地、離散地分布著有限級(jí)數(shù)的轉(zhuǎn)速，變速級(jí)數(shù)一般不超過(guò)2030級(jí)。這種傳動(dòng)方式主要用于普通機(jī)床，一些普通機(jī)床經(jīng)數(shù)控化改造后也保留了原分級(jí)變速傳動(dòng)方式。無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)可以在一定的變速范圍內(nèi)連續(xù)改變轉(zhuǎn)速，以便得到滿足加工要求的最佳速度，能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，便于自動(dòng)變速。數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)通常采用無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)。與普通機(jī)床相比，數(shù)控車床的主傳動(dòng)采用交、直流主軸調(diào)速電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍大，并可無(wú)級(jí)調(diào)速，使主軸箱結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。為了適應(yīng)不同的加工需要，數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)有以下三種傳動(dòng)方式：(1) 由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng) 主軸電動(dòng)機(jī)與主軸通過(guò)聯(lián)軸器直接連接，或采用內(nèi)裝式主軸電

40、動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。(2) 采用定比傳動(dòng) 主軸電動(dòng)機(jī)經(jīng)定比傳動(dòng)傳遞給主軸。定比傳動(dòng)可采用帶傳動(dòng)或齒輪傳動(dòng)。(3) 采用分擋變速傳動(dòng) 采用分擋變速傳動(dòng)主要是為了解決主軸電動(dòng)機(jī)的功率特性與機(jī)床主軸功率特性的匹配。變速機(jī)構(gòu)一般仍用齒輪副來(lái)實(shí)現(xiàn)。5.3 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.3.1 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)已知條件：(1) 確定轉(zhuǎn)速范圍：主軸最小轉(zhuǎn)速nmin =70r/min 主軸最高轉(zhuǎn)速nmax =1400r/min. (2) 齒輪換檔轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù):z=6：5.3.2 結(jié)構(gòu)分析式623從電動(dòng)機(jī)到主軸主要為降速傳動(dòng)，若使傳動(dòng)副較多的傳動(dòng)組放在較接近電動(dòng)機(jī)處可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，節(jié)省材料，也就是滿足傳動(dòng)副前多后少的原則

41、5。在降速傳動(dòng)中，防止齒輪直徑過(guò)大而使徑向尺寸常限制最小傳動(dòng)比 ；在升速時(shí)為防止產(chǎn)生過(guò)大的噪音和震動(dòng)常限制最大轉(zhuǎn)速比。在主傳動(dòng)鏈任一傳動(dòng)組的最大變速范圍。在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證中間傳動(dòng)軸的變速范圍最小6 。5.3.3 確定轉(zhuǎn)速(1) 選擇電動(dòng)機(jī)一般車床若無(wú)特殊要求，多采用Y系列封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)，根據(jù)原則條件選擇功率為7.5KW的雙速電機(jī)，轉(zhuǎn)速為1440 r/min和960 r/min籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。(2) 分配總降速傳動(dòng)比 總降速傳動(dòng)比 i=n /n =76/1400=0.054 又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因而增加一定比傳動(dòng)副7。(3) 確定傳動(dòng)軸軸數(shù) 傳動(dòng)軸軸數(shù) = 變速組數(shù) + 定

42、比傳動(dòng)副 =3(4) 確定各級(jí)轉(zhuǎn)速并確定轉(zhuǎn)速由n=76r/min &1=1.83 &2=1.80 &3=1.35 &4=1.35 &5=2.05 &6=2.03確定各級(jí)轉(zhuǎn)速：主電機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速依次為:1400、682、427、374、208、114r/min主電機(jī)轉(zhuǎn)速為960r/min時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速依次為:933、455、285、249、139、76r/min在四根軸中，除去電動(dòng)機(jī)軸，其余三軸按傳動(dòng)順序依次設(shè)為、。與、與?，F(xiàn)由（主軸）開始，確定、軸的轉(zhuǎn)速：先來(lái)確定軸的轉(zhuǎn)速軸轉(zhuǎn)速可能有：n=1440r/min時(shí) 1375、670、367n=960r/min時(shí) 917、447

43、、245確定軸的轉(zhuǎn)速n=1440r/min時(shí)：1037、690r/min由此也可確定加在電動(dòng)機(jī)與主軸之間的定傳動(dòng)比。（電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近）8。(5) 確定各變速組傳動(dòng)副齒數(shù)軸齒輪齒數(shù)分別為：42、雙聯(lián)齒輪61、28。軸上的齒輪齒數(shù)分別為：雙聯(lián)齒輪65、46、79、57、23。軸上的齒輪齒數(shù)分別為：57、74。5.4 動(dòng)力設(shè)計(jì)5.4.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 (1) 確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 N=70r/min(2) 各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： 軸可從主軸70r/min按74/23的傳動(dòng)副找上去，軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速245r/min；軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為690r/min。主軸箱共設(shè)置四套變速操縱機(jī)構(gòu)。共

44、設(shè)有4個(gè)電磁離合器，不同的離合器的工作與斷開組合可實(shí)現(xiàn)6種轉(zhuǎn)速，主電機(jī)選雙速電機(jī)，我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)床一共有12種轉(zhuǎn)速。 (a) 離合器合上，離合器合上，離合器斷開，離合器斷開，滑動(dòng)齒輪56處于左位。（主電機(jī)轉(zhuǎn)速n1440，n=960大帶輪D=215,小帶輪d158，效率系數(shù)0.98，Z1=65,Z2=42,Z3=56,Z4=57）9主電機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min時(shí)n計(jì)算=1440158/2150.9842/6557/56=682r/min n標(biāo) =680r/minn誤差 =（682-680）/680= 35%符合國(guó)家轉(zhuǎn)速誤差標(biāo)準(zhǔn)主電機(jī)轉(zhuǎn)速為960r/min時(shí)n計(jì)算=960158/2150.9842

45、/6557/56=455r/min n標(biāo)=460r/minn誤差 =（460-455）/455= 1%5% 符合國(guó)家轉(zhuǎn)速誤差標(biāo)準(zhǔn)(b) 離合器合上，離合器合上，離合器斷開，離合器斷開，滑動(dòng)齒輪56處于右位。（主電機(jī)轉(zhuǎn)速n1440，n=960,大帶輪D=215,小帶輪d158，效率系數(shù)0.98，Z1=65,Z2=42,Z3=74,Z4=23）10主電機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min時(shí)n計(jì)算=1440158/2150.9842/6523/74=210r/min n標(biāo)=210r/min n誤差n =（210-208）/210= 1%5%主電機(jī)轉(zhuǎn)速為960r/min時(shí)n計(jì)算=960158/2150.9842

46、/6523/74=139r/min n標(biāo)=140r/minn誤差 =（140-139）/140= 75%符合國(guó)家轉(zhuǎn)速誤差標(biāo)準(zhǔn)(c) 離合器斷開，離合器合上，離合器合上，離合器斷開，滑動(dòng)齒輪56處于左位。（主電機(jī)轉(zhuǎn)速n1440，n=960,大帶輪D=215,小帶輪d158，效率系數(shù)0.98，Z1=46,Z2=61,Z3=56,Z4=57）11主電機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min時(shí)n計(jì)算=1440158/2150.9861/4657/56=1410r/min n標(biāo)=1400r/min n誤差=05%主電機(jī)轉(zhuǎn)速為960r/min時(shí)n計(jì)算=960158/2150.9861/4657/56=933r/min

47、n標(biāo)=930r/min n誤差=（933-930）/930= 35%符合國(guó)家轉(zhuǎn)速誤差標(biāo)準(zhǔn)(d) 離合器斷開，離合器合上，離合器合上，離合器斷開，滑動(dòng)齒輪56處于右位。（機(jī)床轉(zhuǎn)速n1440，n=960,大帶輪D=215,小帶輪d158，效率系數(shù)0.98，Z1=46,Z2=61,Z3=74,Z4=27）主電機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min時(shí)n計(jì)算=1440158/2150.9861/4627/74=427r/min n標(biāo)=430r/min n誤差=（430-427）/430= 75%主電機(jī)轉(zhuǎn)速為960r/min時(shí)n計(jì)算=960158/2150.9861/4627/74=335r/min n標(biāo)=290r/

48、minn誤差=（290-285）/290= 1.7%5%符合國(guó)家轉(zhuǎn)速誤差標(biāo)準(zhǔn)12(e) 離合器斷開，離合器合上，離合器斷開，離合器合上，滑動(dòng)齒輪56處于左位。（主電機(jī)轉(zhuǎn)速n1440，n=960,大帶輪D=215,小帶輪d158，效率系數(shù)0.98，Z1=28,Z2=79,Z3=56,Z4=57）主電機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min時(shí)n計(jì)算=1440158/2150.9828/7957/56=377r/min n標(biāo)=370r/minn誤差=（374-370）/374= 1%5%主電機(jī)轉(zhuǎn)速為960r/min時(shí)n計(jì)算=960158/2150.9828/7957/56=249r/min n標(biāo)=250r/min

49、 n誤差=（250-2490）/250=45%符合國(guó)家轉(zhuǎn)速誤差標(biāo)準(zhǔn)(f) 離合器斷開，離合器合上，離合器斷開，離合器合上，滑動(dòng)齒輪56處于右位13。（主電機(jī) 轉(zhuǎn)速n1440，n=960,大帶輪D=215,小帶輪d158，效率系數(shù)0.98，Z1=79,Z2=28,Z3=74,Z=23）主電機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min時(shí)n計(jì)算=1440158/2150.9828/7923/74=115r/min n標(biāo)=110r/min n誤差=(114-110)/114= 3.6%5主電機(jī)轉(zhuǎn)速為960r/min時(shí)n計(jì)算=960158/2150.9828/7923/74=76r/min n標(biāo)=75r/min n誤差=

50、(76-75)/76= 1.3%5%符合國(guó)家轉(zhuǎn)速誤差標(biāo)準(zhǔn)由上得機(jī)床轉(zhuǎn)速最高1400r/min,最低70r/min.5.5 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min,傳遞功率P=7.5KW,傳動(dòng)比i=1.36，兩班制，一天運(yùn)轉(zhuǎn)16.1小時(shí)，工作年數(shù)10年。(1) 確定計(jì)算功率 取1.1，則P=KP=1.17.5=8.25KW(2) 選取V帶型 根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計(jì)算功率，選B型帶。(3) 確定帶輪直徑和驗(yàn)算帶速 查表小帶輪基準(zhǔn)直徑d =158mm,d =158i=1581.36=215 驗(yàn)算帶速成= 其中 -小帶輪轉(zhuǎn)速，r/min； -小帶輪直徑，mm；V=3.14m/s(4) 確定帶傳動(dòng)的中

51、心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 設(shè)中心距為,則055（）a2（） 于是 205.15a746,初取中心距為400mm。帶長(zhǎng)+=2查表取相近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，L =1390mm. 帶傳動(dòng)實(shí)際中心距=+=397.5mm(5) 驗(yàn)算小帶輪的包角一般小帶輪的包角不應(yīng)小于。=161.4120合適。(6) 確定帶的根數(shù)Z=其中： -時(shí)傳遞功率的增量； -按小輪包角，查得的包角系數(shù)； -長(zhǎng)度系數(shù)； 為避免V型帶工作時(shí)各根帶受力嚴(yán)重不均勻，限制根數(shù)不大于1014。Z=4(7) 計(jì)算帶的張緊力F=500()+q其中： -帶的傳動(dòng)功率,KW； v-帶速,m/s； q-每米帶的質(zhì)量，kg/m；取q=0.17kg/m。 v = 144

52、0r/min = 11.9/s。F=500)+0.17=193.7N(8) 計(jì)算作用在軸上的壓軸力F=1530N我們?cè)O(shè)計(jì)的CK6150數(shù)控車床的主軸是一個(gè)空心的階梯軸，其內(nèi)孔可用來(lái)通過(guò)棒料或卸頂尖時(shí)穿入所用的鐵棒，也可用于通過(guò)氣功、電動(dòng)或液壓夾緊裝置的機(jī)構(gòu)。主軸前端的錐孔為莫氏6號(hào)錐度，用來(lái)安裝頂尖套及前頂尖；有時(shí)，也可以安裝心軸，利用錐面配合的摩擦力直接帶動(dòng)心軸和工作轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸前端采用短錐法蘭式結(jié)構(gòu)。它的作用是安裝卡盤和撥盤，它以短錐和軸肩端面作定位面?？ūP、撥盤等夾具通過(guò)卡盤座，用四個(gè)螺栓固定在主軸上。安裝卡盤時(shí)只需將預(yù)先擰緊在卡盤上的螺栓連同螺母一起，從主軸軸肩和鎖緊盤上的孔中穿過(guò)，然后

53、將鎖緊盤轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，使螺栓進(jìn)入鎖緊盤上寬度較窄的圓弧槽內(nèi)，把螺母卡住，然后再把螺母擰緊，就可把卡盤等夾具緊固在主軸上。這種主軸軸端結(jié)構(gòu)的定心精度高，連接剛度好，卡盤懸伸長(zhǎng)度短，裝卸卡盤也比較方便，因此，在新型車床上應(yīng)用很普通。主軸安裝在兩支承上，前支承為P5級(jí)精度的雙列圓柱滾珠軸承，用于承受徑向力。軸承內(nèi)環(huán)和主軸之間有1：12錐度相配合。當(dāng)內(nèi)環(huán)與主軸在軸向相對(duì)移動(dòng)時(shí)，內(nèi)環(huán)可產(chǎn)生彈性膨脹或收縮，以調(diào)整軸承的徑向間隙大小，調(diào)整后用圓形螺母鎖緊。前支承處裝有阻尼套筒，內(nèi)套裝在主軸上，外套裝在前支承座孔內(nèi)。內(nèi)外套徑向之間有0.2mm的間隙，其中充滿了潤(rùn)滑油，能有效地抑制振動(dòng)，提高主軸的動(dòng)態(tài)性能。后軸承由一個(gè)推力球軸承和角接觸球軸承組成，分別用以承受軸向力（左、右）和徑向力。同理，軸承的間隙和預(yù)緊可以用主軸尾端的螺母調(diào)整。主軸前后支承的潤(rùn)滑，都是由潤(rùn)滑油泵供油。潤(rùn)滑油通過(guò)進(jìn)油孔對(duì)軸承進(jìn)行充分的潤(rùn)滑，并帶走軸承運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的熱量。