CA6136进给箱主轴箱溜板箱夹具设计.docx

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CA6136进给箱主轴箱溜板箱夹具设计

毕业设计说明书

课题名称：

C6136A型车床进给箱设计及箱体工艺方案制造

指导老师：

姓名：

班级：

学号：

2000年5月

1.设计目的---------------------------------------------------3

1.1课题来源------------------------------------------------3

2传动系统设计--------------------------------------------------4

3.传动组齿轮齿数------------------------------------------------5

4.主轴的功率----------------------------------------------------6

5.箱体的设计---------------------------------------------------6

6.轴的设计------------------------------------------------------8

7.轴的校核-----------------------------------------------------12

8.各传动轴支撑处轴承选择---------------------------------------15

9．设计总结--------------------------------------------------------17

10.参考文献--------------------------------------------------------18

概论

20世纪60年代以来，工业生产有了很大发展，特别是机床，航空航天和电子工业兴起后，各种复杂零件的研制和生产需要先进的检测技术与仪器，因而体现数控加工技术涵量机应运而生并迅速发展和日趋完善。

培养优秀人才，紧跟时代步伐，是我校长期坚持的办学宗旨，为此我校花重资建起了数控技术培训实习工厂试验室，让学生拆装C6136A型机床，使我们不仅有机会接触先进的检测加工设备，同时也了解和认识C6136A型机床结构和使用。

机床，就是能把金属毛坯零件加工成所需要的形状的机器，加工方法包括切削、铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等。

我们通常把机床工具行业分为金属切削机床、成形机床、工具及附件三类。

车床主要用于加工各种回转表面（内外圆柱面、圆锥面、成形回转面等）及回转体的端面。

车床主要使用的刀具为各种车刀，也可用钻头，打孔钻，铰刀进行孔加工，用丝锥，板牙加工内外螺纹表面。

通常，车床的主运动由工件随主轴旋转来实现，而进给运动是由刀架的纵横向移动来完成。

由于各种机械产品中回转表面的零件很多，车床种类也很多，按其结构和用途不同，可分为普通车床（卧式车床）、落地车床、立式车床、转塔车床、仿形车床、多轴半自动和多轴全自动车床以及各种专用车床等。

因此，车床的工艺范围和使用十分广泛，尤其是卧式车床的使用最为广泛。

C6136A车床的组成：

（1）主轴箱

进给箱固定在床身左上部，其功用是支承主轴部件并传递动力实现主运动。

（2）进给箱

进给箱固定在床身左端前侧。

进给箱中装有变速装置，它的作用是改变机动进给的进给量或被加工螺纹的螺距。

（3）溜板箱

溜板箱安装在刀架部件底部，可与刀架一起作纵向运动，其作用是使刀架实现纵向和横向进给，快速移动或车螺纹。

（4）床身

床身固定在左床腿和右床腿上，其作用是支承各主要部件，并使他们保持准确的相对位置。

下面是C6136A型车床外观图：

设计的目的

本次的毕业设计，我主要设计进给箱以及箱体的设计，

 机床的主传动系统是用来实现机床主运动的。

对于绝大多数机床来说，应有变速主运动速度的性能，以适应不同的加工要求。

实现主运动的变速有两种方式：

无级变速和分级变速。

机床中通常采用液压或电器的无级变速机构实现无级变速。

分级变速可以在一定变速范围内得到若干级数的主运动速度。

分级变速一般采用机械式分级变速机构，其中齿轮变速机构以其结构简单，紧凑，传动效率高，成本低，变速范围大等优点，得到了最广泛的应用。

课题来源于我校机床拆装实验室，因C6136A型机床使用年代已久，零部件严重缺损。

本次课题即关于现在破损的C6136A机床进给箱的零部件设计及箱体的制造。

由于学生水平有限，而且缺乏经验，设计中自然会出现各种个样的问题，肯请各位老师包涵。

我本次课程设计的内容是C6136A机床进给箱的设计及箱体的制造。

进给箱的运动是由挂轮架系统传来的，运动由轴1经过齿轮组1，手柄2的选择再经过轴2，齿轮4和和滑动齿轮组3传到轴，以后就由操作手柄来决定，或连接离合器5而传动丝杆7，或是脱开离合器，使齿轮6啮合，而传动进刀杆8，这部分的结构，使两者不能同时转动。

箱的顶部有储油池9，油经过油芯吸入油管，流向各个齿轮面上和轴承内，由于油经过润滑后不能返回，因此白斑病必须定时的把油加入储油池。

进给箱中的摩擦式离合器由具有直齿圆柱齿轮形状的两个零件组成。

两者的齿数和模数完全相同，但一个为外齿轮，一个为内齿轮。

1机床的传动系统

C6136A型车床的传动系统见图2.2。

整个传动系统由主运动传动链，车螺纹传动链，纵向进给传动链，横向进给传动链及快速移动传动链组成。

2进给箱的箱体结构;主要有塔齿轮组，与其他相啮合的齿轮组成，通过传动，以至光杠和丝杠。

下面是塔齿轮和齿轮的结构图

设计内容

1.1已知条件

刀架移动最大距离：

180MM，纵向进给速度0.084-4.74MM，加工最大长度650MM。

（1）选择电动机

一般机床若无特殊要求，多采用Y系列封闭式三相异步电动机。

在选择电机型号时，应注意：

1.机的功率P:

根据机床切削能力的要求确定电机的功率。

但电机产品的功率已经标准化，因此，按要求应选取相近的标准值。

2．电机的转速

异步电机的转速有：

3000、1500、1000、750r/min，这取决于电动机的极对数P，机床中最常用的是1500r/min和3000r/min两种。

选用时要使电机转速

与主轴最高转速

和Ⅰ轴的转速相近或相宜，以免采用过大的升速或过小的降速传动。

3．电机的安装和外形

根据电机不同的安装和使用的需要，有四种不同的外形结构，用的最多的有底座式和法兰式两种。

前者使用机座带底脚，靠地脚固定和安装，后盖上有法兰盘，靠它直接固定在变速箱上。

此外，还有适于立式安装的电机的外形结构。

二传动组齿轮齿数

2.1确定齿轮齿数

当各变速组的传动比确定后，可确定齿轮齿数，带轮直径。

对于定必传动的齿数和带轮直径，可依据《机械设计手册》推荐的计算方法确定。

对于变速组内齿轮的齿数，如传动比是标准公比的整数次方时，变速组内每对齿轮的齿数和

、及小齿轮的齿数可从查表（表3-9）《机械制造装备设计》，选取，查出的齿数则是主动齿轮齿数

。

主轴的功率

Y—标准齿轮齿形系数，查表3-8；

[

]—许用接触应力（MPa）,查表3-9；

[

]—许用弯曲应力（MPa），查表3-9。

如果验算结果

或

不合格时，可以改变初算时选定的材料或热处理方法，如仍不满足时，就得采取调整齿宽或重新选择齿数及模数等措施。

某一传动装置的效率：

式中：

为三角带的传动效率，

=0.96；

为两对滚动轴承的的效率，取

=0.99；

为一对圆柱齿轮的效率，取

；

为弹性柱销联轴器的效率，取

；

则可计算出机床主轴的功率

三箱体的设计

箱体类是机器或部件的基础零件，它将机器或部件中的轴、套、齿轮等有关零件组装成一个整体，使它们之间保持正确的相互位置，并按照一定的传动关系协调地传递运动或动力。

因此，箱体的加工质量将直接影响机器或部件的精度、性能和寿命。

常见的箱体类零件有：

机床主轴箱、机床进给箱、变速箱体、减速箱体、发动机缸体和机座

箱体的结构形式虽然多种多样，但仍有共同的主要特点：

形状复杂、壁薄且不均匀，内部呈腔形，加工部位多，加工难度大，既有精度要求较高的孔系和平面，也有许多精度要求较低的紧固孔。

因此，一般中型机床制造厂用于箱体类零件的机械加工劳动量约占整个产品加工量的15%~20%。

1.主要平面的形状精度和表面粗糙度

箱体的主要平面是装配基准，并且往往是加工时的定位基准，所以，应有较高的平面度和较小的表面粗糙度值，否则，直接影响箱体加工时的定位精度，影响箱体与机座总装时的接触刚度和相互位置精度。

　　一般箱体主要平面的平面度在0.1～0.03mm，表面粗糙度Ra2.5~0.63μm，各主要平面对装配基准面垂直度为0.1/300。

　　2.孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度

　　箱体上的轴承支承孔本身的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度都要求较高，否则，将影响轴承与箱体孔的配合精度，使轴的回转精度下降，也易使传动件（如齿轮）产生振动和噪声。

一般机床主轴箱的主轴支承孔的尺寸精度为IT6，圆度、圆柱度公差不超过孔径公差的一半，表面粗糙度值为Ra0.63～0.32μm。

其余支承孔尺寸精度为IT7～IT6，表面粗糙度值为Ra2.5～0.63μm。

　　3.主要孔和平面相互位置精度

　　同一轴线的孔应有一定的同轴度要求，各支承孔之间也应有一定的孔距尺寸精度及平行度要求，否则，不仅装配有困难，而且使轴的运转情况恶化，温度升高，轴承磨损加剧，齿轮啮合精度下降，引起振动和噪声，影响齿轮寿命。

支承孔之间的孔距公差为0.12～0.05mm，平行度公差应小于孔距公差，一般在全长取0.1~0.04mm。

同一轴线上孔的同轴度公差一般为0.04～0.01mm。

支承孔与主要平面的平行度公差为0.1~0.05mm。

主要平面间及主要平面对支承孔之间垂直度公差为0.1～0.04mm。

　　（3.1）箱体的材料及毛坯

　　箱体材料一般选用HT200~400的各种牌号的灰铸铁，而最常用的为HT200。

灰铸铁不仅成本低，而且具有较好的耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性。

在单件生产或某些简易机床的箱体，为了缩短生产周期和降低成本，可采用钢材焊接结构。

此外，精度要求较高的坐标镗床主轴箱则选用耐磨铸铁。

负荷大的主轴箱也可采用铸钢件。

　　毛坯的加工余量与生产批量、毛坯尺寸、结构、精度和铸造方法等因素有关。

有关数据可查有关资料及根据具体情况决定。

毛坯铸造时，应防止砂眼和气孔的产生。

为了减少毛坯制造时产生残余应力，应使箱体壁厚尽量均匀，箱体浇铸后应安排时效或退火工序。

按要求绘制箱体零件图，制定工艺过程卡，工序卡

3.2制定工艺路线

制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度的技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能机床以及专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。

除此之外还应当考虑经济效果，以便生产成本尽量降低。

3.2.1工艺路线方案

工序Ⅰ镗底孔Φ30mm，Ra12.5

工序Ⅱ粗，精镗孔Φ50、Φ45、Φ38mm孔，Ra12.5

工序Ⅲ粗，精镗孔Φ28Φ、Φ30、Φ30mm孔，Ra12.5

工序Ⅳ钻Φ11mm底孔，Ra12.5

工序Ⅴ攻螺纹M12

工序Ⅷ粗，精铣削图示A面

工序Ⅸ粗，精铣削图示B面

工序Ⅹ钻Φ4、Φ3mm底孔，Ra12.5

工序Ⅺ铰Φ4、Φ3mm,Ra1.6

工序XII攻螺纹M3

工序VIII粗铣箱体顶面，精铣箱体顶面

2.5确定切削用量及基本工时

镗底孔30

机床：

镗床

刀具：

查《实用机械加工工艺手册》表10-175，选高速钢直柄镗刀，镗预制孔到

24mm，所以直径为

24mm。

进给量

：

根据《机械加工工艺手册》表2.4-38，取

切削速度

：

参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取

机床主轴转速

，有：

N=743.5，

按照《机械加工工艺手册》表3.1-36，取N=800

所以实际切削速度

：

切削工时

被切削层长度

：

刀具切入长度

：

刀具切出长度

：

取

走刀次数为1

机动时间大约为0.16s

所有镗孔计算如上

镗Φ28Φ、Φ30、Φ30mm孔

（1）镗孔选用T68镗床

根据《机械制造工艺设计手册》表2.4—38（41）选取数据

镗刀直径D=15mm切削速度V=0.99mm

切削深度ap=10mm进给量f=0.12mm/r

则主轴转速n=1000v/

D=945r/min

根据表3.1—30按机床选取n=1000r/min

则实际钻削速度V=

Dn/（1000×60）=1.04m/s

镗削工时为：

按表2.5—7

L=10mmL1=1.5mmL2=2.5mm

基本时间tj=L/fn=（10+1.5+2.5）/（0.12×1000）=0.12min

按表2.5—41辅助时间ta=0.5min

按表2.5—42其他时间tq=0.2min

（2）精镗孔Φ28孔选用T68镗床

根据《机械制造工艺设计手册》表2.4—53选取数据

镗刀直径D=15mm切削速度V=0.32m/s

切削深度ap=1.5mm进给量f=0.8mm/r

则主轴转速n=1000v/

D=203r/min

根据表3.1—30按机床选取n=250r/min

则实际切削速度V=

Dn/（1000×60）=0.39m/s

镗削工时为：

按表2.5—7

L=10mmL1=3mm

基本时间tj=L/fn=（10+3）/（0.8×250）=0.07min

按表2.5—41辅助时间ta=0.25min

 攻螺纹M12

刀具：

钒钢机动丝锥

进给量

：

查《机械加工工艺手册》表1.8-1得所加工螺纹孔螺距

因此进给量

切削速度

：

参照《机械加工工艺手册》表2.4-105，取

机床主轴转速

：

，取

丝锥回转转速

：

取

被切削层长度

：

刀具切入长度

：

刀具切出长度

：

，加工数为2

机动时间

：

本工序机动时间

：

。

轴的设计

3.1轴类零件的功用、结构特点及技术要求

　　轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。

它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。

轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。

根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。

　　轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。

轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：

3.2尺寸精度

　　起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5~IT7）。

装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6~IT9）。

（1）几何形状精度

　　轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。

对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。

（2）相互位置精度

　　轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。

通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。

普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01~0.03mm，高精度轴（如主轴）通常为0.001~0.005mm。

　　（3）表面粗糙度

　　一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5~0.63μm，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63~0.16μm。

3.3选取轴的材料和热处理的方法

机床若没用特殊要求，为一般用途的机床，所以轴的材料选用45钢，粗加工后进行调质处理便能满足使用要求。

45钢经调质处理后，硬度为217—255HBS，考虑后三根轴要求精度高，硬度高，故选用40cr的材料。

经调质后硬度为242—286HBS。

由教材表15—2得（《机械设计基础》（张建中主编2007.8））

45钢：

σb=650MPa,σs=360MPa,σ-1=300MPa

40cr:

σb=750MPa,σs=550MPa,σ-1=350Mpa

3.4轴的结构设计

轴的结构主要与下列因素有关：

（1）载荷的性质，大小，方向及分布情况

（1）轴上的零件数目和布置情况

（2）零件在轴上的固定及定位方法

（3）轴承的类型及尺寸

（4）轴的加工工艺及装配方法等

此外，轴的结构和整体结构有关，设计时应根据具体情况进行分析。

（1）确定各级转速并绘制转速图

由

z=8

确定各级转速：

980、615、405、255、165、104、68、42r/min。

在五根轴中，除去电动机轴，其余四轴按传动顺序依次设为Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ，Ⅸ。

Ⅴ与Ⅵ、Ⅶ与Ⅵ、Ⅷ与Ⅸ轴之间的传动组分别设为a、b、c。

现由Ⅴ（进给箱主轴）开始，确定Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ，Ⅸ轴的转速：

1）先来确定Ⅵ轴的转速

传动组a的变速范围为，

则Ⅵ轴上的转速为：

588，735，784，840，980，1120，1176，1360，1470，1586，1960r/min

b传动组

2）确定Ⅶ轴的转速

根据结构网和公比

可确定

Ⅶ轴上的转速为：

588,735,980,1176,1470,1960r/min

3）确定Ⅷ轴的转速

对于Ⅷ轴，其级比指数为1,则可确定

Ⅷ轴上的转速为：

588,735,980,1176,1470,1960r/min

4）对于Ⅸ轴，其级比指数为1,则可确定

Ⅸ轴上的转速为：

588,735,980,1176,1470,1960r/min

由此也可确定加在电动机与主轴之间的定传动比

。

（5）传动系统的转速图

确定=V最小直径

1）Ⅴ轴的直径：

，

r/min

30.0

下面就以Ⅴ轴为例来分析。

如上图所示可以看出，轴头左端由一个螺母固定齿轮，右端由一个轴套进行齿轮组右端的定位，齿轮组左端有一段齿轮轴，从而对齿轮组进行定位，齿轮轴左端的端盖代替轴承起到支撑作用。

轴向固定法

及结构简图

特点与应用

设计注意要点

轴套

简单可靠，简化了轴的结构且不削弱轴的强度

常用于轴上两个近距离零件间的相对固定

不宜用于高转速轴

套筒内径与轴的配合较送，套筒结构，尺寸可视需要灵活设计

圆螺母

固定可靠，可承受较大轴向力，能调节轴上零件的间隙，常用于轴上两零件间距较大处[左图（A）]，也可用于轴端[左图（B）]

为减小对轴强度的削弱，常用细牙螺纹，为实现防松，需加止动垫圈或使用双螺母

（1）径向尺寸的确定

从轴段d1=20mm开始，逐段选取相邻轴段的直径。

如上图所示，d2起定位支撑作用，定位轴肩高度可在（0.07～0.1）d范围内按经验选取，所以d2=d1+2h>20×（1+0.14）=22.8mm,标准直径取25mm.d3与端盖配合，为便于安装，取d3=33mm.d5与齿轮孔径配合，取d3=d5=33mm.d4是一段齿轮轴，同时起到定位作用，故去d4=40mm,d6起到定位作用，由h=（0.07～0.1）d=（0.07～0.1）×33=2.21～3.3mm,取h=3,d6=30mm.

（2）轴向尺寸的确定

与传动零件配合的轴段长度一般略小于传动零件的轮毂宽度。

图中锻造齿轮轮毂宽度B4=（1.2～1.5）d5+（1.2～1.5）d4=（1.2～1.5）×33+（1.5～2.0）×40=39.6～49.5mm+60～80mm=99.6～129.5mm.B4=120mm

齿轮宽度按齿轮强度要求，取齿轮宽度系数为1.0～2.0，又因b1=&*d1

以此类推，则可计算出轴上每一段分布尺寸

在Ⅴ轴上，有齿轮初选与三星齿轮组相配合的轴颈为20mmm,设阶梯安装轴承的轴颈为33mm,下阶梯为40mm，右端为33mm装有轴承的轴颈。

其结构如下：

3.5轴的校核

Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ，Ⅸ的校核：

以Ⅴ轴为例，根据Ⅴ轴的结构设计，取L=305mm,L/2=152.5mm，通过受力分析，在Ⅴ轴的八个齿轮副中，中间的六个齿轮对Ⅴ轴的挠度影响最大，所以，选择中间齿轮啮合来进行校核。

T=9.55×1000000×P/n=9.55×1000000×7.5×0.96/1960

=130.6

F1=2×T/d=2×130.6/（64×0.001）=3500N

已知：

d=16mm,E=200×1000000000Pa

[Y]=0.03×4=0.12

X=64mm,b=8mm

Yb=w=[-F×b×x（l×l-x×x-b×b）]/（6×E×I×l）

=[3500×512（93×93-64×64-64）]/（1200000000000×93×30）

=0.00088mm

计算可得：

T1=9550×P1/n1=9550×23.56/588

=16.2

Ft1=2000T1/d1=2000×16.2/32

=772.5

Fr1=Ft1×tan20=772.5×tan20=281N

（6）选择危险截面，进行强度核算。

根据当量弯矩图，初选中心面为危险截面。

该截面有键槽，故应将轴颈加大5%，由此得轴颈d为：

由计算结果可知，轴颈小于安装齿轮处实际尺寸，所以强度满足要求。

Ⅱ轴、Ⅲ轴、Ⅳ轴的校核同上。

四各传动轴支撑处轴承选择

4.1进给箱轴承分布及选择型号

根据进给箱各根轴的直径选择轴承如下表：

序号

名称

轴承型号

尺寸（mm）

件数

精度等级

1

深沟球轴承

306

30×72×19

3

G

深沟球轴承属于不可分离型轴承。

这种轴承具有结构简单、工作期间无需经常保养等优点，而且价格相对便宜。

是一种使用极其广泛的向心轴承，适用于在高速运转的工况条件下使用。

单列深沟球轴承内外圈均有深沟型滚道，深沟型的滚道、加上滚道与钢球之间有极好的密合度，使得该类轴承在承受径向负荷的同时，还可以承受一定的双向轴向负荷。

当适当加大轴承的径向游隙后，可增加承受轴向负荷的能力，有时可用来代替高速运转的角接触球轴承。

至此，毕业设计基本已经按照知道教师要求完成。

六毕业设计总结

经过一段时间的努力，终于完成了毕业设计内容，从当初选课题开始到现在，从一开始的毫无头绪到在老师同学的指导下慢慢地豁然开朗，到最终毕业设计的完成。

在这一过程中，在老师的帮助和指导下，我学到了很多知识并加以运用，提高了我的设计能力，在这里应该感谢我的指导老师。

在这短短的几个月里，我发现自己真正的长大了，记得当初还是个小孩的时候，现在大学即将毕业，非常感谢大学里的每一位教师。

同样，我在这次设计中也慢慢地成长，使我更加觉得大学三年学到了多少宝贵的知识财富。

并且深刻的知道，理论和实践还是有差距的，只有实践过后，才能理解学习的重要性。

经过这次毕业设计，我会在以后的生活学习中一直这样努力，。

这样的一个设计过程使我初步了解了机床进给箱设计的一些知识，进给箱可以说是非常复杂，主要是原理。

当然，通过设计