车床主轴箱设计材料先看有全套CAD图纸Word下载.docx
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零件图设计
编写设计计算说明书
四、基本参数确定
1、基本参数
主参数D——床身上最大加工直径(mm)
刀架上最大工件回转直径
(D≤800mm时)
或
通过主轴孔最大奉料直径
床身宽度
通用机床主轴短部结构形状
序号
简图
结构特点
应用范围
1
前端短锥面定位,定心精度高;
法兰上的螺孔用于紧固卡盘,并有一沉孔,以安装端而键传递转矩。
内孔为莫氏内锥孔,用以安装顶尖、心轴等;
头部悬伸较短,刚性好;
装卸卡盘方便
大多数车床、六角车床、多刀车床的主轴
2
a,b为定位面,与卡盘配合有间隙,定位面易磨损,定心精度低;
螺纹用于锁紧卡盘,内锥孔用于安装顶尖、心轴和弹簧夹头等;
轴端悬伸长,刚性差;
装拆卡盘较方便
车床、仪表机床(在新设计的机床上已逐渐淘汰)
3
长锥为定位面,定心精度高;
与卡盘连接时用套在主轴上的螺母拉紧,长锥上的键用以传递扭矩;
轴端悬伸较长,刚性较差;
车床
4
7:
24锥孔作定位面,供安装铣刀或铣刀心轴的尾椎,再用拉杆从主轴后端拉紧,四个螺孔供安装端铣刀用,两个长槽供安装端面键以传递扭矩
铣床
5
模氏锥孔作定位面并传递一定的转矩,锥孔内部的退锥槽,借助楔铁使刀具安装可靠,尾部的退锥槽便于拆卸刀具,并与刀具
扁尾一起传递扭矩。
钻床、镗床
2、尺寸参数
机床主轴端部结构形状:
主轴中心孔前段锥度,摩氏3-6度。
为装配方便,车床主轴直径通常是从前向后逐段递减。
一般车、铣床主轴后轴颈的直径
,
为前轴颈尺寸。
主轴前轴颈尺寸应按所传递的功率确定,初选时可参照下表初定。
主轴前轴径的直径mm
功率KW
Di
机床
1.47-2.5
2.6-3.6
3.7-5.5
5.6-7.3
7.4-11
11-14.7
14.8-18.4
18.5-22
22-29.5
卧式车床
60-80
70-90
70-105
95-130
110-145
140-165
150-190
220
230
50-90
60-90
60-95
75-100
90-105
100-115
------
-----
外圆磨床
----
55-70
70-80
75-90
90-100
105
主轴前端面到前支撑径向支反力作用点之间的距离为主轴悬伸量,减小悬伸量对提高主轴组件的刚度与抗振性有明显效果。
主轴悬伸量的选择,可参照下表确定。
主轴悬申量与前轴颈直径之比
机床和主轴的类型
α/D
通用和精密车床,自动车床和短主轴端铣床,用滚动轴承支承,适用于高精度和普通精度要求
0.6-1.25
中等长度和较长主轴端的车床和铣床,悬申不太长(不是细长)的精密镗床和内圆磨床,用滚动轴承和滑动轴承支撑,适用于绝大部普通生产的要求。
1.25-2.5
孔加工机床,专用加工细长深孔的机床,由加工技术决定,需要有长的悬伸刀杆或主轴可移动,因切削较重而不适用于有高精度要求的机床。
〉2.5
主轴最佳跨距可据下列经验公式初定
式中L0——最佳跨距a——悬伸量
(悬伸量大的机床
若实际跨距L实与最佳跨距L0不能相等时,可取合理跨距
。
若L实〉L0时,应适当加强主轴刚度;
反之,L实<
L0时,应适当加强轴承刚度。
其他传动轴的径向尺寸,可按该轴所传递的扭矩初定,轴向尺寸必须保证各轴间齿轮不相干涉。
滑移齿轮在一对齿轮彻底脱开后,下一对才能进行啮合,并且留有1-2mm间隙的实际需要的基础上,据结构要求确定。
3、运动参数
可通过类比、试验和计算等方法综合确定,课程设计中可参照下列经验公式及数据初定。
,
=
式中,vmin、vmax、dmax、dmin为经济加工切削速度和经济合理的工件或刀具直径。
nmin、nmax——机床的最低、最高转速
其中常用经济加工切削速度。
硬质合金刀具精车中碳钢
;
或
高速钢刀具粗车铸铁端面,
高速钢刀具精车丝杠
经济合理的工件或刀具直径可按照以下几种经验公式估定。
普通车床dmax=(0.5-0.7)Ddmin=(0.08-0.12)D
式中D——主参数(床身上最大加工直径)
或取Rd=dmin/dmax=4-6
普通车床dmax=0.5DRd=dmax/dmin=0.2-0.5
车螺纹可取Ф≈0.1D
国内外现有Ф400mm卧式车床主轴最高、最低转速统计如下表
现有φ400mm卧式车床主轴最高、最低转速
运动参数
机床型号
CA6140
YN01
M200
IK62
MAZAK
(φ460)
DIZ400
SL65
中国
美国
原苏联
日本
德国
瑞士
主轴最高转速(r/min)
1400
1500
2260
2000
1430
主轴最低转速(r/min)
10
8.5
18
12.5
25
24
21
对Ф400mm普通车床加工典型工件时常用转速统计如下
加工轴类零件常用
个别高速达1600
加工盘形零件常用
修理工作常用
个别低速达
;
车大导程螺纹为
标准转速可参照《机床与数控》P15表1-4标准转速系列选取。
4、动力参数
电机功率可按下式估算
P=PC/η总(KW)PC——消耗于切削的功率
η总——总效率
对于主运动为回转运动的机床η总=0.7-0.85
主运动为直线运动的机床η总=0.6-0.7
车、镗、磨等工序的切削功率Pc=FZ·
V/60000(kw)
钻、扩等工序的切削功率Pc=T·
n/9550(kw)
FZ——切削力的切向分力(N)(查切削用量手册)
V——切削速度(m/min)
T——主轴最大扭矩(N·
m)
n——主轴计算转速(r/min)
或据下列公式及数据估算电机功率P(数据较陈旧)
FZ=f·
t·
s(公斤力)
f——单位切削面积上的切削力
硬质合金刀具加工中碳钢f=200(公斤力/mm2)
硬质合金刀具加工铸铁f=180(公斤力/mm2)
t——切削深度(mm)
s——进给量(mm)
车、镗、磨Pc=FZ·
V/6120(kw)
对于间断工作的机床,允许电机短时超载,则电机额定功率可按下式计算:
Pr=P/K(kw)
式中,Pr——额定功率
P——算得的功率
K——超载系数连续工作的电机K=1.0
间断工作的电机K=1.1-1.25
五、结构式及转速图的拟定
据所给定的公比及算得的极限转速,计算转速级数,为简化结构,确保在三周内完成设计任务,对于公比Ф=2和Ф=1.78者,转速级数限制在8级以内(Z≤8);
Ф=1.58和Ф=1.41者,转速级数限制在12级以内(Z≤12)。
结构式拟定后据式
,绘制转速图。
确定各传动组内传动副的传动比值。
按下式确定齿轮齿数。
Zi、Zi'
——第i对齿轮副的主、从齿轮齿数;
Ij——第j对齿轮副的传动比
Sz——主从动轮齿数和
确定齿轮齿数。
或查教材第150页表4.1定齿轮齿数。
三联齿轮滑块校验滑移时齿顶是否相碰Z3-Z2>
校验各级转速的转速误差
——主轴实际转速(r/min)
——主轴标准转速(r/min)
——公比
绘制传动系统图。
六、草图设计
要求绘制展开图、截面图各一张,以表达所设计主轴变速箱的基本结构。
两图应并行绘制。
其中展开图以将各轴展开到同一平面的展开形势绘制,所表达的是各轴及轴上所有零件的实际形状,及轴向位置及尺寸。
截面图则反映各轴的空间关系及经向尺寸。
设计展开图时,应考虑主轴的悬伸量、合理跨距;
各传动轴上齿轮宽度、滑移齿轮必须保证一对齿轮彻底脱开、另一对齿轮才能进入啮合、并留有1-2mm间隙,不相邻轴上的齿轮在滑动中不干涉等需要,轴承布置,皮带轮的位置等因素综合确定轴向尺寸。
据各轴的轴间距及传动件径向尺寸,合理的布置展开图的位置。
在截面图上须注意,主轴必须在两导轨中央,主轴距导轨面高度应等于主参数之半。
带轮一般在主轴箱后上方,要便于防护。
布置各传动轴位置时应注意检查不相邻轴之间齿轮或轴是否干涉。
运动件与相壁之间距离不小于15mm。
结构草图确定后,对有关轴及齿轮进行校验计算。
七、结构图设计
箱壁各安装轴承处可适当设凸缘,加筋条。
主轴箱应留有在床身上安装定位的基准面。
主传动系统应设有刹车制动装置,安放位置最好在接近执行件,转速较高且变速范围较小的传动轴上。
在向进给系统输出的部位有加工左右螺纹的换向装置,一般采用介轮换向,而且介轮放在反向传动中。
主轴轴承可采用滚动轴承,亦可采用滑动轴承,配置形式可以是两支撑,亦可以是三支撑。
常见的主轴滚动轴承配置形式及工作性能见表。
为提高角接触球轴承的刚度,角接触球轴承的组配形式以背对背使用为好。
主轴轴承精度选择:
主轴轴承精度
机床精度等级
前轴承
后轴承
普通精度级
P5或P4(SP)
精密级
P4(SP)或P2(UP)
P4(SP)
高精度级
P2(UP)
常见的主轴滚动轴承配置形式及工作性能表
轴承配置
前支承
后支承
前支承承载能力
刚度
振摆
温升
极限转速
热变形前端位移
径向
轴向
总的
3182100
2268000
-
1.0
8000
0.9
3.0
1.15
1.2
.65
46000
0.6
0.8
0.7
0.5
7000
(30000)
.75
2697000
1.5
1.13
1.4
6
.45
7
.35
2.0
8
0000
9
84000
主轴轴承必须能进行预紧和间隙调整。
因机床工作属于轻载,故各轴的轴承通常可按轻系列和特轻系列选择。
各轴承及固定的传动件,必须有可靠的轴向定位环节,其方式可采用轴肩、套筒、螺母、螺钉、弹簧卡圈、楔形键块等等。
参照有关图册设计。
标注尺寸、配合;
加黑;
编制件号;
编制明细表。
标注装配技术条件。
八、零件工作图设计
由指导教师指定零件,一般设计一个轴一个齿轮。
图幅A3.
九、撰写设计计算说明书
要求:
说明简要,计算合理、准确,表达清晰,文字简练通顺。
内容:
1、设计任务;
2、主要规格参数;
3、工作性能及范围;
4、各有关参数的计算与确定;
5、方案论证(可结合结构式及转速图进行);
6、转速图、传动系统图,转速误差计算;
7、各轴及齿轮的计算转速;
8、有关校验计算;
9、轴承选择使用及有关结构说明。
十、工作进程安排
方案设计:
包括参数确定、转速图拟定、传动系统图拟定。
2天
结构草图设计:
3天
校验计算:
1天
结构设计:
包括完善草图,注尺寸、公差配合,加黑,
编制件号,明细及技术要求等。
4天
零件工作图设计:
编写说明书:
2天
机动:
答辩:
十一、课程设计选题
C6125型、C6128型、C6132型、C6136型、C6140型普通车床
在每种型号车床中限定公比Ф=1.41、1.58、1.78和Ф=2的各一种。
为保证顺利地完成设计任务,转速级数均限制在12级以内。