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CA6140車床主軸箱變速器的三維設(shè)計(jì)及仿真
摘要:CA6140車床作為主要的車削加工機(jī)床，在機(jī)械加工行業(yè)中得到了普遍的應(yīng)用。CA6140車床主軸箱的主要功用是支撐并且傳動(dòng)主軸，使車床的主軸帶動(dòng)工件用特定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)運(yùn)用計(jì)算、驗(yàn)算、實(shí)驗(yàn)等方法，確定了運(yùn)動(dòng)方案和實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)功能設(shè)計(jì)與計(jì)算，運(yùn)用Solidworks三維軟件完成了零部件的建模與裝配、實(shí)現(xiàn)裝配動(dòng)態(tài)仿真。將CA6140車床主軸箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及工作原理，更生動(dòng)形象的表達(dá)出來(lái)。
關(guān)鍵詞:CA6140機(jī)床主軸箱；建模與裝配；三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；運(yùn)動(dòng)仿真
Three dimensional design and Simulation of the transmission of the CA6140 lathe main axle box
Abstract:The CA6140 lathe as the main turning processing machine tool, has been popular applied in the manufacturing industry. The main function of CA6140 lathe headstock is the support and transmission shaft, the lathe spindle drives the workpiece rotate with the prescribed speed. The design is based on the computation, analogy and experimental methods, completed to determine the motion scheme and structure design, the design and calculation, modeling and assembly, using Solidworks 3D software complete parts assembly,dynamic display. the internal structure of CA6140 lathe headstock and working principle, more vivid image expression。
Keywords: CA6140 machine; headstock; dimensional animation
目 錄
摘要…………………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstrat ……………………………………………………………………………………Ⅱ
目錄…………………………………………………………………………………………Ⅲ
1 緒論..................................................................1
1.1 研究意義.............................................................1
1.2 研究現(xiàn)狀.............................................................1
1.3 課題研究?jī)?nèi)容與方法...................................................1
1.4 設(shè)計(jì)方案可行性分析...................................................2
1.5 小結(jié).................................................................2
2 總體設(shè)計(jì)方案..........................................................3
2.1 主軸箱的組成和特點(diǎn)...................................................3
2.2 主軸箱的主要參數(shù).....................................................3
2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)及其方案的確定...............................................4
3 車床主軸箱的設(shè)計(jì)計(jì)算..................................................6
3.1 主軸箱的箱體.........................................................6
3.2 Ⅰ軸主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算.................................................7
3.3 Ⅱ軸主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算................................................16
3.4 Ⅲ軸主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算................................................22
3.5 Ⅳ軸主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算................................................28
3.6 Ⅴ軸主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算................................................31
3.7 Ⅵ軸主要零件設(shè)計(jì)計(jì)算................................................34
3.8 主軸箱的裝配效果圖..................................................36
3.9 小結(jié)................................................................39
4 車床主軸箱的運(yùn)動(dòng)仿真........................................................41
總結(jié)與展望.......................................................................43
致謝.............................................................................44
參考文獻(xiàn).........................................................................45
2
1 緒論
1.1 研究意義
車床的應(yīng)用極為廣泛，主要用于加工各種回轉(zhuǎn)表面，其中 CA6140車床是臥式車床應(yīng)用最廣泛的一種。
CA6140型普通車床的主要組成部件有：主軸箱、刀架、溜板箱、進(jìn)給箱、尾架、床身等[1]。
1)檢驗(yàn)理論知識(shí)：本次關(guān)于CA6140車床主軸箱的三維設(shè)計(jì)，對(duì)過(guò)去所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)理論知識(shí)進(jìn)行了全面檢驗(yàn)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)自身在以前學(xué)習(xí)過(guò)程中所忽略和不會(huì)的部分，并進(jìn)一步加強(qiáng)和學(xué)習(xí)。
2)完善理論知識(shí)：在完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了許多我從未學(xué)過(guò)的新知識(shí)，對(duì)新知識(shí)的學(xué)習(xí)，擴(kuò)大了自己的知識(shí)面，完善了自己的基礎(chǔ)理論知識(shí)。并且提高了自己對(duì)于三維設(shè)計(jì)軟件（Solidworks）的使用能力、三維設(shè)計(jì)、三維建模的能力。
3)應(yīng)用理論知識(shí)：在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)用所學(xué)的機(jī)械專業(yè)理論知識(shí)，對(duì)車床主軸箱做了外觀和部分零部件尺寸方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并借助Solidwork三維軟件，繪出主軸箱整體及其零部件的三維設(shè)計(jì)圖，并且生成裝配體效果圖，直觀的表現(xiàn)出調(diào)整后主軸箱的整體及零部件的外觀、形狀、尺寸及裝配特點(diǎn)。
1.2 研究現(xiàn)狀
傳統(tǒng)的車床主軸箱設(shè)計(jì)方法比較復(fù)雜，尤其是在制造新零件時(shí)需制造模具和調(diào)整機(jī)床，有準(zhǔn)備時(shí)間周期長(zhǎng)，誤差大，加工零件的精度很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求等缺點(diǎn)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中圖紙和數(shù)據(jù)更改也比較費(fèi)事，需要投入大量的時(shí)間和精力，如果使車床主軸箱的設(shè)計(jì)一開(kāi)始從三維實(shí)體造型開(kāi)始，整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程從草圖，實(shí)體，裝配，虛擬樣機(jī)，都可以利用三維呈現(xiàn)出來(lái)。將大大減少了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程時(shí)間，提高了開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)效率，使產(chǎn)品變得更加形象、具體，更利于開(kāi)發(fā)者的觀察和修改。現(xiàn)在流行的三維軟件Solidworks完全符合這個(gè)要求，為機(jī)械三維產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供了一種便捷的方式。
1.3 課題研究?jī)?nèi)容與方法
進(jìn)一步了解了車床的發(fā)展歷程，尤其主要學(xué)習(xí)CA6140車床的主軸箱，并且采用計(jì)算、類比和實(shí)驗(yàn)、模擬等方法，完成運(yùn)動(dòng)方案的確定和機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)功能設(shè)計(jì)與計(jì)算、完成零件建模與裝配、三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和造型設(shè)計(jì)、完成零件圖與裝配效果圖，實(shí)現(xiàn)裝配動(dòng)態(tài)展示等任務(wù)。
1.4 設(shè)計(jì)方案可行性分析
車床主軸箱因?yàn)槠鋬?nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性能受制造參數(shù)影響較大，到目前為止，車床主軸箱的設(shè)計(jì)仍然采用比較傳統(tǒng)的方法，設(shè)計(jì)人員都是利用二維視圖來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，，使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造周期較長(zhǎng)。現(xiàn)在出現(xiàn)的三維技術(shù)可以方便的進(jìn)行繪圖，并且擺脫了二維設(shè)計(jì)的局限性。而且利用三維技術(shù)可以創(chuàng)建參數(shù)化模型，實(shí)現(xiàn)車床主軸箱的優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少了設(shè)計(jì)過(guò)程的時(shí)間，提高了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)效率。
1.5小結(jié)
通過(guò)系統(tǒng)的對(duì)普通車床CA6140和Solidworks軟件的學(xué)習(xí)，使我對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)有了一定程度的了解。對(duì)三維設(shè)計(jì)技術(shù)的使用也變得更加熟練。為以后的學(xué)習(xí)提供了一種高效、便捷的方式。
2 總體設(shè)計(jì)方案
2.1 主軸箱的組成及特點(diǎn)
CA6140車床主軸箱是一個(gè)比較復(fù)雜的傳動(dòng)部件，其主要功用是支撐并且傳動(dòng)主軸，使車床的主軸帶動(dòng)工件用規(guī)定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.2 主軸箱的主要參數(shù)
工件最大回轉(zhuǎn)直徑：400mm
工件最大長(zhǎng)度（四種規(guī)格）：1000mm
主軸孔徑：48mm
主軸前端孔錐度：400mm
主軸轉(zhuǎn)速范圍：正轉(zhuǎn)：10～1400r/min;反轉(zhuǎn)：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(jìn)給量范圍：0.1mm，橫向進(jìn)給量：0.05mm
刀架快速移動(dòng)速度：4m/min
主電機(jī)：功率：7.5千瓦；轉(zhuǎn)速：1450r/min
快速電機(jī)：功率：370瓦；轉(zhuǎn)速：2600r/min
冷卻泵：功率：90瓦；流量：25L/min