CA6140車床主軸箱的設計【說明書+CAD】
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南京理工大學泰州科技學院
畢業(yè)設計(論文)開題報告
學 生 姓 名:
高燕婷
學 號:
05010102
專 業(yè):
機械工程及自動化
設計(論文)題目:
CA6140車床主軸箱的設計
指 導 教 師:
曹春平
2009 年 3 月 22 日
開題報告填寫要求
1.開題報告(含“文獻綜述”)作為畢業(yè)設計(論文)答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下,由學生在畢業(yè)設計(論文)工作前期內完成,經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效;
2.開題報告內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式(可從教務處網(wǎng)頁上下載)打印,禁止打印在其它紙上后剪貼,完成后應及時交給指導教師簽署意見;
3.“文獻綜述”應按論文的格式成文,并直接書寫(或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內,學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇科技論文的信息量,一般一本參考書最多相當于三篇科技論文的信息量(不包括辭典、手冊);
4.有關年月日等日期的填寫,應當按照國標GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求,一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。
畢 業(yè) 設 計(論 文)開 題 報 告
1.結合畢業(yè)設計(論文)課題情況,根據(jù)所查閱的文獻資料,每人撰寫
2000字左右的文獻綜述:
文獻綜述
摘 要 CA6140車床作為主要的車削加工機床,已廣泛的應用于機械加工行業(yè)中。本文首先介紹了金屬切削機床在國內外的研究狀況,以及國內外發(fā)展差距。然后系統(tǒng)的介紹了CA6140主軸箱的組成及各個組成部分的功用。最后詳細的闡述了本論文的研究內容,思路、主要方法及進度。
關鍵詞 金屬切削機床 CA6140 主軸箱
1 課題來源及選題依據(jù)
1.1 課題來源
CA6140車床主軸箱的設計,該課題由南京理工大學曹春平講師擬定。
1.2 選題依據(jù)
通過近四年的學習,本人對機械方面的知識有了不少的了解。于是在畢業(yè)設計時是選擇了CA6140車床主軸箱的設計這個課題,該設計既有機床結構方面內容,又有機床設計方面內容,有利于將大學所學的知識進行綜合運用。雖然本人未曾系統(tǒng)的學習機床設計方面的課程,但相信通過該畢業(yè)設計能夠拓寬知識面,增加自己的查閱科研文獻資料的能力,以及動手實踐的能力,所以選擇此課題。
2 課題簡介
2.1 金屬切削機床國內外研究狀況
金屬切削機床是用切削的方法將金屬毛坯加工成機器零件的機器,它是制造機器的機器,所以又稱“工作母機”或“工作機”,習慣上稱“機床”[1]。
金屬切削機床是人類在改造自然的長期生產(chǎn)實踐中,不斷改進生產(chǎn)工具的基礎上產(chǎn)生很發(fā)展起來的。最原始的機床是依靠雙手的往復運動在工件上鉆孔。最初的加工對象是木料。而后發(fā)展到加工其他材料,出現(xiàn)了依靠人力使工件往復回轉的原始車床。當加工對象由木料逐步過渡到金屬時,車圓、鉆孔等都要求增大動力,于是就逐漸出現(xiàn)了水力、風力和畜力等驅動的機床。18世紀末,蒸汽機的出現(xiàn),提供了新型巨大的能源,使生產(chǎn)技術發(fā)生了革命性的變化。20世紀以來,齒輪變速箱的出現(xiàn),使機床結構發(fā)生了根本性的變化。近些年來,隨著電子技術、計算機技術、信息技術以及激光技術等的發(fā)展并應用于機床領域,使機床的發(fā)展進入了一個新時代。自動化、精密化、高效化和多樣化成為這一時代機床發(fā)展的特征,用以滿足社會生產(chǎn)多種多樣、越來越高的要求,推動社會生產(chǎn)力的發(fā)展[2,3]。
不斷提高勞動生產(chǎn)率和自動化程度是機床發(fā)展的基本方向。近年來,數(shù)控機床已成為機床發(fā)展的主流。數(shù)控機床無需人工操作,而是靠數(shù)控程序完成加工循環(huán)。因此,調整方便,適應靈活多變的產(chǎn)品,使得中小批生產(chǎn)自動化成為可能。數(shù)控機床不僅實現(xiàn)了柔性自動化,而且提高了生產(chǎn)率,降低了廢品率,它已由中小批生產(chǎn)進入了大批量的生產(chǎn)領域。當然,改型方便,易實現(xiàn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代,也是數(shù)控機床進入大量生產(chǎn)領域的重要原因。
2.2 國內機床工業(yè)與國外的差距
我國機床工業(yè)已取得了很大的成就,但與世界先進生產(chǎn)水平相比,還有較大的差距。主要表現(xiàn)在:大部分高精度和超精密機床的性能還不能滿足要求,精度保持性也較差,特別是高效自動化和數(shù)控化機床的產(chǎn)量、技術水平和質量等方面都明顯落后。我國數(shù)控機床基本上是中等規(guī)格的車床、銑床和加工中心等。精密、大型、重型或小型數(shù)控機床,還遠不能滿足需要。至于航空、冶金、造船等工業(yè)部門所需要的多種類型的特種數(shù)控機床基本還是空白的[4]。
在技術水平和性能方面差距也很明顯,國外已做到15-19軸聯(lián)動,分辨率達0.01微米,而我國目前只能做到5-6軸聯(lián)動,分辨率為1微米。國內產(chǎn)品的質量與可靠性也不夠穩(wěn)定,特別是先進數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)和研制還需要作進一步努力。我國機床工業(yè)必須不斷擴大技術隊伍和提高人員的技術素質,學習和引進國外的先進科學技術,大力開展科學研究,以便早日趕上世界先進水平[5,6]。
3 本設計的意義和應用價值
CA6140車床是金屬切削機床的一個典型代表,廣泛的應用于金屬切削加工領域。該機床剛性好、功率大、操作方便。該機床可進行各種車削工作,并可加工公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋,用途廣泛。研制CA6140機床主軸箱的結構及并進行設計,一方面可以加深對機床結構設計、機床傳動系統(tǒng)設計的了解和掌握,將自己大學四年所學的知識進行全面的整合和優(yōu)化,另一方面還可以提高自己的實際動手能力,調研能力以及工程制圖能力。所以,我認為選擇該課題意義匪淺[7,8]。
4 CA6140主軸箱
4.1 主軸箱的功用
主軸箱的功用是支承主軸和傳動其旋轉,并使其實現(xiàn)起動、停止和換向等[9,10]。
4.2 主軸箱組成及特點
(1)卸荷帶輪裝置 帶輪傳動中產(chǎn)生的拉力,通過軸承、法蘭盤傳給主軸箱,這種結構稱為卸荷帶輪裝置。
(2)摩擦離合器 主軸箱內的雙向機械多片式摩擦離合器,它具有左、右兩組由若干內、外摩擦片交疊組成的摩擦片組。
(3)制動器及操縱機構 制動裝置的功用是在車床停機過程中,克服主軸箱內各運動件的旋轉慣性,使主軸迅速停止轉動,以縮短輔助時間。
(4)主軸部件 主軸是車床的關鍵部分,在工作時承受很大的切削抗力。工件的精度和表面粗糙度,在很大程度上決定于主軸部件的剛度和回轉精度。
(5)主軸變速操縱機構 該機構主要用來控制箱內一根軸上的雙聯(lián)滑移齒輪和另一根軸上的三聯(lián)滑移齒輪。
(6)主軸箱中各傳動件的潤滑 主軸箱的潤滑是由專門的潤滑系統(tǒng)提供的。CA6140型車床主軸箱潤滑的特點是箱體外循環(huán)。油液將主軸箱中摩擦所產(chǎn)生的熱量帶至箱體外的油箱中,冷卻后再流入箱體,因此就可以減少主軸箱的熱變形,以提高機床的加工精度[11-15]。
5 研究內容及方法
5.1 研究內容
根據(jù)任務書給定的設計參數(shù)確定傳動方案、傳動系統(tǒng)圖,確定各傳動齒輪的參數(shù),傳動比等,同時要考慮到傳動效率等問題。另還要對主要零件進行計算、研究,對主軸剛度、強度等進行計算和驗算。
其中設計參數(shù)如下:
工件最大回轉直徑:400mm
工件最大長度(四種規(guī)格):1000mm
主軸孔徑:48mm
主軸前端孔錐度:400mm
主軸轉速范圍:正轉:10~1400r/min;反轉:14~1580r/min
加工螺紋范圍:1~192mm/ 2~24牙/英寸
模數(shù):0.25~48mm
縱向進給量范圍:0.1mm,橫向進給量:0.05mm
刀架快速移動速度:4m/min
主電機:功率:7.5千瓦;轉速:1450r/min
快速電機:功率:370瓦;轉速:2600r/min
冷卻泵:功率:90瓦;流量:25L/min
5.2 研究方法
(1)確定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖
根據(jù)CA6140車床主軸箱結構及任務書給定的設計參數(shù),確定主軸箱的結構、轉速圖,最終確定系統(tǒng)的傳動結構、傳動系統(tǒng)圖。
(2)進行主軸箱內各結構計算及校核
完成主軸箱箱體、各傳動軸軸上零件計算及校核。
(3)對各個主要結構部件進行三維造型設計,并給出三維造型圖。
5.3 研究進度安排
2008年12月14日~2008年12月31日 搜集資料做開題報告
2009年02月15日~2009年02月20日 確定主要參數(shù)
2009年02月21日~2009年02月26日 確定總體方案
2009年02月27日~2009年03月05日 傳動設計(傳動路線、主軸轉速、傳動級數(shù)及各級傳動比)
2009年03月06日~2009年03月10日 繪制傳動系統(tǒng)圖
2009年03月11日~2009年03月18日 主軸零件、尺寸等設計
2009年03月19日~2009年03月21日 零件校核強度等要求
2009年03月22日~2009年04月01日 主要零件圖、總裝配圖繪制
2009年04月02日~2009年04月20日 寫畢業(yè)論文設計說明書
2009年04月21日~2009年07月05日 準備論文答辯
6 總結與展望
通過兩周的時間調研、閱讀資料,對金屬切削機床的發(fā)展動態(tài)及國內外行業(yè)的發(fā)展情況有個全面的了解。 同時,還進一步了解和掌握CA6140車床主軸箱的結構構成,掌握了進行該課題所需要的一些前期資料,為以后課題的如期進行打下了良好的基礎。但考慮到本人第一次進行本次設計工作,有些地方還是需要進一步了解和掌握,如主軸箱設計優(yōu)化問題,如何提高提高它的傳動效率,如何簡化結構,如何保證主軸箱的安全性和可靠性等。
參 考 文 獻
[1] 賈亞洲.金屬切削機床概論[M]. 北京:機械工業(yè)出版社, 2007.1.
[2] 胡黃卿.金屬切削原理與機床[M].北京:化學工業(yè)出版社,2007.3.
[3] 成大先.機械設計手冊(第5版)[S].北京:化學工業(yè)出版社,2008.5.
[4] 顧維邦.金屬切削機床概論[M].北京:機械工業(yè)出版社,1999.7.
[5] 陳日曜.金屬切削原理(第2版)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2002.1.
[6] 任殿閣,張配勤.設計手冊[S].遼寧:遼寧科學技術出版社,1991.9.
[7] 鄭文緯,吳克堅.機械原理[M].北京:高等教育出版社,1997.7.
[8] 付鐵.計算機輔助機械設計實訓教程[M].北京:北京理工大學出版社,1999.12
[9] 查康,楊萬能,董敏.產(chǎn)品造型設計白金案例[P].山東:山東電子音響出版社,2005.1.
[10] 方世杰.機械優(yōu)化設計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2003.3.
[11] 曹桄,高學滿.金屬切削機床掛圖[Z].上海:上海交通大學出版社,1984.8.
[12] 吳宗澤,羅圣國.機械設計課程設計手冊[S].北京高等教育出版社,1982.12.
[13] 華東紡織工學院,哈爾濱工業(yè)大學.天津大學.機床設計圖冊[S].上海:上??茖W技術出版社,2005.1.
[14] 易新.金屬切削機床課程設計指導書[M].北京:機械工業(yè)出版社,1985.11.
[15] 金屬切削機床[M].北京:機械工業(yè)出版社,2005.1.
畢 業(yè) 設 計(論 文)開 題 報 告
2.本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段(途徑):
(一)設計的內容主要:
1)閱讀相關文獻資料,了解金屬切削機床的研究狀況,掌握CA6140機床主軸箱的結構,撰寫文獻綜述。
具體要求:明確該領域國內外已有的研究成果,指出主軸箱結構及特點,在此基礎上提出研究本課題的技術路線,完成文獻綜述。
2)根據(jù)機床的設計參數(shù),確定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖。
工件最大回轉直徑:400mm
工件最大長度(四種規(guī)格):1000mm
主軸孔徑:48mm
主軸前端孔錐度:400mm
主軸轉速范圍:正轉:10~1400r/min;反轉:14~1580r/min
加工螺紋范圍:1~192mm/ 2~24牙/英寸
模數(shù):0.25~48mm
縱向進給量范圍:0.1mm,橫向進給量:0.05mm
刀架快速移動速度:4m/min
主電機:功率:7.5千瓦;轉速:1450r/min
快速電機:功率:370瓦;轉速:2600r/min
冷卻泵:功率:90瓦;流量:25L/min
3)對主要零件 進行了計算和驗算。
具體要求:進行主軸箱及各個傳動軸零件的計算和校核。
4)利用三維畫圖軟件進行了零件的設計和處理。
具體要求:利用三維造型軟件完成各個零件的設計。
5)撰寫畢業(yè)設計說明書
具體要求:根據(jù)學校畢業(yè)設計要求,撰寫規(guī)范的論文說明書。
(二)研究手段
針對課題中出現(xiàn)的以上幾個問題,將在接下來的時間里通過以下途徑來解決。
1)查閱相關書籍資料,了解關于金屬切削機床及CA6140主軸箱結構。
2)CA6140主軸箱轉速圖設計及傳動方案設計。
給定的參數(shù),查閱有關方面書籍資料,設計總體的傳動結構。
CA6140主軸箱結構,主要包括以下五個單元:
l 箱體
l I傳動軸及零件設計
l Ⅱ傳動軸及零件設計
l Ⅲ傳動軸及零件設計
l Ⅳ傳動軸及零件設計
l Ⅴ傳動軸及零件設計
畢 業(yè) 設 計(論 文)開 題 報 告
指導教師意見:
1.對“文獻綜述”的評語:
2.對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計(論文)結果的預測:
指導教師:
年 月 日
所在專業(yè)審查意見:
負責人:
年 月 日
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