CA6150型卧式车床进给箱设计Word文档格式.docx

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1.4车床的总体布局

卧式车床在加工过程主要是轴类零件和直径不太大的盘类零件，因此采用卧式布局。

为了适应右手操作的习惯，主轴箱布置在左上端。

下图是卧式车床的外形图，其主要组成部件及功能如下。

图1-21挂轮箱2主轴箱3刀架4溜板箱5尾座6床身导轨

7后床脚8丝杆9光杆10操纵杆11前床脚12进给箱

图1-3C6150型卧式车床立体图

1、主轴箱支撑主轴并带动工件作回转运动。

箱内装有齿轮、轴等零件，组成变速传动机构，变换箱外手柄位置，可使主轴得到多种不同的转速。

2、进给箱是进给传动系统的变速机构。

它把交换齿轮箱传递来的运动，经过变速后传递给丝杆，以实现各种螺纹的车削或机动进给。

3、交换齿轮箱用来将主轴的回转运动传递到进给箱。

更换箱内的齿轮，配合进给箱变速机构，可以得到车削各种螺距的螺纹的进给运动；

并满足车削时对不同纵、横向进给量的需求。

4、溜板箱接受光杆传递的运动，驱动床鞍和中、小滑板及刀架实现车刀的纵横进给运动。

溜板箱上装有一些微手柄和按钮。

可以方便地操纵车床上来选择

诸如机动、手动、车螺纹及快速移动等到运动方式。

5、床身是车床的大型基础部件，精度要求很高，用来支撑和连接车床的各个部件。

床身上面有两条精确的导轨，床鞍和尾座可沿着导轨移动。

6、刀架部分由床鞍、两层滑板和刀架体共同组成用于装夹车刀并带动车刀作纵向、横向和斜向运动。

7、尾座安装在床身导轨上，并可沿着导轨纵向移动，以调整结构其工作位置。

尾座主要用业安装后顶尖，以支撑较长的工件，也可以安装钻头、铰刀等切削刀

具进行孔加工。

8床身前后两个床脚分别与床身前后两端下部连为一体，用以支撑床身及安装在床身上的各个部件。

可以通过调整垫块把床身调整到水平状态，并用其所长地脚螺栓固定在此工作场地上。

9、冷却装置冷却装置主要通过冷却泵将切削液加压后经冷却嘴喷射到切削区

域。

C6150型卧式车床的部分主要技术参数如下:

车床型号C6150

床身上最大回转直径mm500

刀架上回转直径mm270二顶尖间距离mm1500

1.5主要研究内容

C6150型车床是我国设计制造的普通精度级卧式车床，在我国机械制造类工厂中使用非常广泛。

此种卧式车床的工艺范围很广，它能完成多种多样的加工工序:

加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面，如车削内外圆柱面、圆锥面、环槽及成型回转面；

车削端面及各种常用的螺纹（公制螺纹、英制螺纹、模数制螺纹和径节制螺纹），还可以进行扩孔、钻孔、铰孔和滚花等工作。

C615C型卧式车床的万能性较大，但结构较复杂而且自动化程度低，在加工形状比较复杂的工件时，换刀较麻烦，加工过程中的辅助时间较多，所以适合于单件、小批生产及修理车间。

C615C型卧式车床的加工对象主要是轴类零件和直径不太大的盘类零件，故采用卧式布局。

为了适应工人用右手操纵的习惯和便于观察、测量，主轴箱布置在左

端。

车床主轴箱三支承均用滚动轴承，进给箱系统用双轴滑移公用齿轮机构；

纵向与横向进给由十字手柄操纵，并附有快速电机，该机床刚性好，功率大，操作方便。

经济比较实惠。

所以研究C615C型车床具有经济，学术的现实意义。

通过对C615C型车床的主轴箱的传动设计和制造的设计与分析可以使我们对大学四年所学的课程进行一次较好的巩固和提升。

1.6车床传动系统概论

C6150型卧式车床主要有主传动链和进给传动链两部分，电动机经主换向机构，主变速机构拖动主轴。

主换向机构主要用于切削螺纹时换刀。

进给链从主轴开始，经进给换向机构、挂轮和进给箱内的进给变换机构、转换机构——光杠（普通车床）、溜板箱内的转换机构传至刀架；

或经丝杠（车螺纹）和溜板箱内的螺母传至刀架，如图1-4所示为传动系统框图。

图1-4C6150型卧式车床传动框图

图1-5C6150型卧式车主运动转速图

图1-6C6150车床传动系统图

2C6150型卧式车床进给箱结构分析

2.1变速机构设计

2.1.1机构位置设计

变速箱和进给箱有固定安装的；

也有沿导轨移动的。

有把变速机构和主轴装在一个箱体内的（集中传动式）；

也有主轴箱和变速箱分开的（分离传动式）。

变速箱与进给箱的布局形式主要由机床的总体布局所决定，取决于机床的类型、规格、精度、自动化程度等因素。

而传动轴在箱内的布置和齿轮在轴上的排列要受到变速箱或进给箱布局的影响。

C6150型普通车床的进给箱固定安装于床身前壁上，只能是扁平的形状。

运动从主轴箱传来，经进给箱变速后以光杠和丝杠与溜板箱相联。

必须布置在靠近主轴箱的下面，各传动轴也必须沿纵向布置，因此形成了加大轴向尺寸而尽量减小径向尺寸的要求。

箱体轴向尺寸大，箱内便加了两道隔墙，形成三跨。

左边一跨内为螺纹种类移换机构，中间为基本组，右边一跨为扩大组。

定比传动一般放在主轴或扩大螺距换向机构之前在主轴箱中。

换向机构Ur在

交换齿轮之前也在床头箱中。

交换齿轮设置在床头箱与进给箱之间的挂轮上。

移换机构一般放在基本螺距机构前后二处。

基本螺距机构一般放在第一移换机构之后，变换机构既可以放在基本螺距机构之前，也可以放在基本螺距之后。

增倍机构的传统布局是放在基本螺距之后。

2.1.2齿轮齿数的一般求法

同一变速组内的各对齿轮，因其中心距必须相等，所以当齿轮模数相同时其齿数和必须相等，即Sz=Z1+Z2=const（定值）。

按给定的传动比u=n2=Zl可列

mZ2

出下式:

乙乙

Z2

乙

u

Sz

（2.1-1）

整理上式得出：

uSZ

J

ZSZ

（2.1-2）

1u

式（2.1-2）为计算齿轮齿数的基本公式，只要确定了齿数和Sz,便可计算出

各齿轮的齿数。

把常用的传动比与齿数和按式（2.1-2）计算出相应的小齿轮齿数，制成专门的表格，计算齿轮齿数时即可直接查用。

设计手册中有各种常用传动比的适用齿数表。

当传动比采用最小公比的整数次幕、变速组内齿轮模数相同时，齿数和与小齿轮的齿数可由表直接查得。

再由齿数和减去小齿轮的齿数即为大齿轮的齿数。

以上仅是从满足传动比的要求出发确定的齿轮齿数，在结构设计时，还要结合结构和使用方面的要求最后加以确定。

例如最小齿数的确定，除受不发生根切的条件限制外，有时还受结构的限制，如镶装结构的齿轮和装在直径较大的套筒上的齿轮，由于齿轮孔径较大，为保证齿轮有足够的强度和防止热处理时产生变形或断裂，就必须把齿数取得大些，一般要保证齿槽底到孔壁的厚度大于2m（m

为齿轮模数）。

为了不使齿轮在较高的线速度下工作，以利于减轻躁声和振动，一

般推荐两轴间互相啮合的一队齿轮的齿数和不大于100—200。

采用三联滑移齿轮时，还应检查滑移齿轮之间的齿数关系，以保证能够顺利

滑移。

a.基本组齿轮齿数求法

从表2-1中排定的螺纹表中，取公制螺纹数列中的6.5、7、8、9、9.5、10、

11、12为基准数列则：

uj=Sj/G=sjmin，sj2，sj3sjmax/G。

由6.5、7、8、9、9.5、10、11、12这个要求滑移齿轮能实现的基本螺纹参数查得机构方案编号为411，为了使轴向尺寸较小选中心距为63毫米，同时，由双轴滑移齿轮机构推荐方案表查得G=7（由机床设计手册P1402查得）

所以uj=6.5/7、7/7、8/7、9/7、9.5/7、10/7、11/7、12/7，双轴滑移齿轮机构的设计原则是：

一个滑移齿轮可以和两个齿数不同的齿轮啮合（如Z和Z1、

Z1）但必须采用变位齿轮，同时把两个相互接近的传动比划为一组，再根据中心上速比综合地计算啮合较好的变位齿轮的齿数和模数。

b.增倍组齿轮齿数求法根据和基本组同中心距取a=63mm选用最常用的四速机构：

三轴机构查《机床实用手册》P143页表下3-45，故选用序号为五的方案齿轮不用变位。

Z13=28，Z14=35，Z15=18，Z16=45，Z17=15，Z18=48，Z19=28。

2.2切削螺纹类型及螺纹机构设计

C6150型卧式车床为普通常用车床，应具有车削公制螺纹（又称米制螺纹），

英制螺纹，模数螺纹和径节螺纹四种标准常用螺纹的功能，机床的纵向丝杠螺纹为公制的，螺距为12mn代入式（2.2-1）得主轴每转下刀架移动量为T毫米，这即为车削螺纹的导程值。

对于单头螺纹即螺距值，因此当螺纹的基本参数不是用螺距表示时必须将其加以换算，然后代入式（2.2-1）。

具体换算方法如下：

公制螺纹：

其基本参数为螺距t（mr）因此T=t毫米

英制螺纹：

基本参数为每一英寸长度内包含的牙数a即a（牙/英寸），因此,英制螺纹的螺距为Ta=25.4/a毫米

模数螺纹：

公制蜗杆上的螺纹称为模数螺纹，它的基本参数是以螺杆相啮合

的蜗轮模数m（毫米）来表示，因此，模数螺纹的螺距Tm应等于蜗轮的周节长度，即Tm=m毫米

径节螺纹：

英制蜗杆上的螺纹称为径节螺纹，它的基本参数是以与螺杆相啮合的蜗轮参数径节DP来表示，径节的DP=Z/D（牙/英寸）其中Z和D分别为蜗轮的齿数和分度圆直径（英寸），径节即等同于公制齿轮模数m的倒数，因而径节螺纹的T=25.4/DP毫米

于是根据式（2-1）可得车削4种螺纹的运动平衡式分别为：

1

2.3-1）

2.3-2）

xicxxiux12=T=t（mm

ia

1xicxiaxiux12=Ta=25.4/a（mm）

1XicxiaXiuX12=m（mm（2.3-3）

1XicxiaX人X12=25.4/DP（mm（2.3-4）

从上式各式中可知，为了车削一定范围的螺纹只要根据各种螺纹的标准数列

变换传动链中的可换传动比就可以了。

2.3螺纹标准数列及其关系

2.3.1公制螺纹

将常用的公制螺纹标准数据t的数列：

1、1.25、1.5、1.75、2、2.25、2.5、

3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、9、10、11、12、

排列成下表（2-1）所示：

表2-1公制螺纹标准数列

1.25

1.5

1.75

2

2.25

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

7

8

9

10

11

12

由表中可以看出各横行的螺距数列是等差数列，而纵向是等比数列如1、2、

4、8的公比数为2,根据这些特点，在进给箱中可用一个变速组来变换得到某一横行的等差数列，这个变数组的传动比应是等差数列，通常称为“基本组”。

以次为基础，再串联一个扩大组，把基本组得到的螺距按1:

2:

4:

8关系增大或缩小，而得到全部螺距数列。

此扩大组通常称为“增倍组”，根据进给传动降速机构在后的原则，取ib=1、1/2、1/4、1/8。

机床所能加工的其他三种螺纹中，径节螺纹较少用，这三种螺纹的公称参数及螺距数列见表2-2

表2-2各种螺纹的公称参数及螺距

螺纹种数

螺纹公称参数

参数

代号

单位

螺距S（mm

公制螺纹

螺距

P

mm

T=KP

英制螺纹

每英寸牙数

A

牙/英寸

Ta=Kpa=25.4R/a

模数螺纹

模数

M

Tm=KPm=Km

径节螺纹

径节

DP

英寸

Tdp=KFDf=25.4Kn/DP

现将车床上这四种螺纹所能加工的螺距对照表列出如下:

表2-3C6150型车床车削公制螺纹导程表

导

〜倍

'

、弋基程\基

26

28

32

36

19

14

20

33

21

18

15

45

48

35

表2-4C6150型车床车削模数螺纹模数表

......模2

U倍"

72^

20石

18151

45488

0.25

28151

35484

0.5

18351

45282

2835,

3528

2.75

表2-5C6150型车床车削英制螺纹每英寸牙数表

卜■=

牙

数

16

24

3.25

表2-6C6150型车床车削径节螺纹径节表

"

.

径

56

64

72

80

88

96

40

44

22

从上表中可以得出这四种螺纹的基本参数都有一个相同的变化特点，即在横行上是等差数列，而在纵行上是按2倍的关系扩大或缩小，我们可以考虑到车公制螺纹的基本组和扩大组来加工另外三种螺纹。

2.3.2模数螺纹

对于模数螺纹，我们只需改变公制螺纹传动链中的某个传动比，使平衡式左边产生一个特殊因子n,以便在运动中与螺距Tmnm的因子n消去，从而变换基本组和增北组的传动比，就可以像公制螺纹那样，得到分段等差数列的模数系列。

2.3.3英制螺纹

对于英制螺纹，它和公制螺纹螺距数列有两点区别：

[1]英制螺纹每英寸牙数a换算成螺距Tn=25.4/a（mm后，a在分母上，如果将上述公制螺纹的基本组的主动与从动关系颠倒过来，即基本组的传动比变为

1/ij，那么就可以利用具有等差数列的传动比ij来得到参数a的等差数列。

[2]英制螺纹的螺距数值中有一个数字因子25.4因需改变其中的某些传动

比，使平衡式左边能产生一个因子25.4，以便与英制平衡式25.4相抵消。

此外当英制螺纹要车制a分别为3.25和19时，公制螺纹的基本组少两传动比，故应加上19和3.25两个螺距，它们仅仅为了与英制螺纹和径节螺纹统一而列入的。

4.径节螺纹

至于径节螺纹其螺距TDP=25.4n/DP（毫米）其中DP也是在分母上，螺距中也有一个数字年因子25.4，这些和英制螺纹相似，故可采用英制螺纹的传动路线。

另外，还有一个因子n,可以和模数螺纹一样用挂轮来解决。

上述倒数关系和特殊因子25.4及n关系都要在设计车螺纹系统时给予解决。

2.4轴的结构分析与计算

当要求轴上零件与轴之间不可发生沿圆周方向的相对转动时，要对轴上零件进行周向定位；

当要求轴上零件与轴之间不可发生沿轴线方向的相对移动时，要对轴上零件进行轴向定位。

常用的周向和轴向定位方法有：

1、估算或类比

各轴段所需的直径与轴上应力的大小有关。

在开始作轴的结构设计时，还不知道支反力的作用点，不能决定轴上象弯矩这样的载荷的大小与分布情况，因而还不能按轴所受的全部载荷及其引起的应力来确定轴的直径。

但在进行轴的结构设计前，通常已能求得轴所受的扭矩。

因此，可按轴所受的扭矩初步估算轴所需的最小直径dmin,然后再按轴上零件的装配方案和定位要求，从dmin处起逐一确定各段轴的直径。

在实际设计中，轴的直径亦可凭设计者的经验取定，或参考同类机械用类比的方法确定，此外，也可采用经验公式来估算轴的直径。

如在一般减速器中，高速输入轴的直径可按与之相联的电机轴的直径D估算：

d=

（0.8~1.2）D;

各级低速轴的轴径可按同级齿轮中心距a估算：

d=（0.3~0.4）a。

2、圆整:

直径的值要进行圆整。

有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。

安装标准件（如滚动轴承、联轴器、密封圈等）部位的轴径，应取为相应的标准值及所选配合的公差。

3、便于零件轴向装配

为了使齿轮、轴承等有配合要求的零件装拆方便，并减少配合表面的擦伤，在配合轴段前应采用较小的直径。

为了使与轴作过盈配合的零件易于装配，相配轴段的压入端应制出锥度；

或在同一轴段的两个部位上采用不同的尺寸公差。

4.

4、轴长度的确定

确定各轴段长度时，应尽可能使结构紧凑，同时还要保证零件所需的装配或调整空间。

轴的各段长度主要是根据各零件与轴配合部分的轴向尺寸和相邻零件间必要的空隙来确定的。

为了保证轴向定位可靠，与齿轮和联轴器等零件相配合部分的轴段长度一般应比轮毂长度短2〜3mm

5、轴的结构工艺性

a）砂轮越程槽b）螺纹退刀槽c）不同轴段键槽布置在同一母线上d）轴端加工45。

倒角

图2-1轴的结构工艺性

轴的结构工艺性是指轴的结构形式应便于加工和装配轴上零件，并且生产率高，成本低。

一般地说,轴的结构越简单，工艺性越好。

因此，在满足使用要求的前提下,轴的结构形式应尽量简化。

为了便于装配零件并去掉毛刺，轴端应制出45°

的倒角；

需要磨削加工的轴段，应留有砂轮越程槽；

需要切制螺纹的轴段，应留有退刀槽。

它们的尺寸可参看标准或手册。

为了减少装夹工件的时间，在同一轴上，不同轴段的键槽应布置（或投影）在轴的同一母线上。

为了减少加工刀具种类和提高劳动生产率，轴上直径相近的圆角、倒角、键槽宽度、砂轮越程槽宽度和退刀槽宽度等应尽可能采用相同的尺寸。

提高轴强度的常用措施有:

1）合理布置轴上零件，以减小