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分 類 號
密 級
寧寧波大紅鷹學院
畢業(yè)設計(論文)
CJK6150 數(shù)控車床設計－進給箱部件及床身部件
所在學院
專 業(yè)
班 級
姓 名
學 號
指導老師
年 月 日
誠 信 承 諾
我謹在此承諾：本人所寫的畢業(yè)設計（論文）《CJK6150 數(shù)控車床設計－進給箱部件及床身部件》均系本人獨立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點和材料，均作了注釋，若有不實，后果由本人承擔。
承諾人（簽名）：
年 月 日
II
摘 要
闡述了數(shù)控車床的結構原理，設計特點，確定傳動方案，詳細的結構布局和設計機械零件的機床的總體設計，零件可以有機結合，相互協(xié)調，共同完成的整個機床的機械部件。本文詳細介紹了數(shù)控車床的結構設計和驗證，并分析了。此外，有關的技術參數(shù)，總結。
本文介紹的過程和數(shù)控機床在中國的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了其存在的問題；數(shù)控機床的發(fā)展趨勢進行了探討；并對數(shù)控車床的設計計算車床件進給箱。
本研究的對象是CJK6150數(shù)控車床，主要參數(shù)為500mm，說機器大小的主要參數(shù)，是機床的主要參數(shù)，機床的加工能力，影響其他參數(shù)和機床結構的尺寸，所以經(jīng)常在最大大小或機為主要參數(shù)，工作臺面尺寸。由于機床的結構比較復雜，所以只有選擇分析研究的料箱的一部分，并充分了解和傳輸線傳輸?shù)脑?，可以將本機的工作原理有一個初步的了解，在機械的各學科的專業(yè)知識和進行了全面的綜述，基本達到了畢業(yè)設計目的四年，知識的一個總結。
關鍵詞：車床，數(shù)控，進給箱，床身部件
Abstract
This paper discussed the structure and principle of NC lathe, the design characteristics, determine the transmission scheme, the overall design layout and structure design of mechanical parts with the machine, the parts can be organic combination, mutual coordination, mechanical parts together to complete the whole machine. This paper introduces the structure and the design of CNC lathe verification, and analysis. In addition, relevant technical parameters, summary.
The current situation of the development of the Chinese this paper describes the process and numerical control machine tool, analyzes its existing problems; development trend of CNC machine tools is discussed; and the design of the CNC lathe lathe feed box calculation.
The object of this research is CJK6150 lathe, the main parameters for the 500mm, said the main parameter of the machine size, are the main parameters of the machine, the machine processing capacity, the influence of other parameters and the structure of the machine tool size, so often in the maximum size or machine as the main parameters, working table size. The machine structure is more complex, so only choose part of the material box analysis, principle and fully understand and transmission line, the working principle of the machine have a preliminary understanding, in the various disciplines of mechanical professional knowledge and reviews, basically reached the design aim four years, a summary of the knowledge .
Key Words: Lathe, CNC, Feed box, Body parts
目 錄
摘 要 I
Abstract II
目 錄 III
第1章 數(shù)控機床發(fā)展概述 1
1.1數(shù)控機床及其特點 1
1.2數(shù)控車床的主要功能及加工對象 1
1.3 數(shù)控機床的經(jīng)濟分析 2
1.3.1中小企業(yè)數(shù)控機床選用中存在的問題 2
1.3.2 數(shù)控機床選購的策略 2
1.4 數(shù)控機床的發(fā)展趨向 4
第2章 數(shù)控機床總體方案的制訂及比較 6
2.1 總體方案設計內(nèi)容 6
2.1.1系統(tǒng)運動方式的確定 6
2.1.2控制方式的選擇 6
2.2 總體方案確定 6
2.2.1 系統(tǒng)的運動方式伺服系統(tǒng)的選擇 6
2.2.2 數(shù)控系統(tǒng) 6
2.2.3 機械傳動方式 7
第3章 CJK6150進給箱部件設計 9
3.1 CJK6150技術參數(shù) 9
3.2進給傳動鏈設計 9
3.3切螺紋機構設計 10
3.4 切螺紋系統(tǒng)及齒數(shù)比的確定 13
3.5 倍增機構設計以及移換機構設計 14
3.6 工作過程 17
第4章 CJK6150進給箱零件設計 24
4.1離合器的設計 24
4.2軸及軸上零件設計 24
4.2.1中心距確定 24
4.2.2 XII軸上齒輪的設計驗算 25
4.2.3 XIV軸上齒輪的驗算 27
4.2.4 XIV軸的設計驗算 33
4.2.5 XV軸上齒輪的設計驗算 37
4.2.6 XV軸的設計驗算 40
4.2.7 XVI軸齒輪的設計驗算 42
第5章 床身設計 45
5.1對床身結構的基本要求 45
5.2 床身的結構 46
結 論 48
致 謝 49
參考文獻 50
47
第1章 數(shù)控機床發(fā)展概述
第1章 數(shù)控機床發(fā)展概述
1.1數(shù)控機床及其特點
數(shù)控機床主要由數(shù)控裝置、伺服機構和機床主體組成。輸入數(shù)控裝置的程序指令記隨著微電子技術的飛速發(fā)展，計算機技術和軟件技術，數(shù)控機床的控制系統(tǒng)都是小型多功能，自診斷功能的完善；可靠性大大提高；數(shù)控系統(tǒng)本身通常會實現(xiàn)自動編程。
未來將更多不同類型的數(shù)控機床，數(shù)控機床越來越多的多工序加工品種；激光加工技術將被用于切割機，從而擴大工藝范圍；數(shù)控機床的自動化水平，具有多種監(jiān)測功能，從而形成一個柔性制造單元，更加便于納入高度自動化的柔性制造系統(tǒng)中。
1.2數(shù)控車床的主要功能及加工對象
在加工數(shù)控車床的使用，只要各種數(shù)控機床的功能的充分利用，對許多普通車床加工很難機。數(shù)控車床加工的主要對象：平面部分；變角件；表面（三維類）的部分。
數(shù)控車床的功能分為一般功能和特殊功能。一般功能是指所有類型的數(shù)控車床的通用功能。如位置控制功能，刀具半徑自動補償功能，圖像處理功能，固定周期等。特殊功能是指數(shù)控車床中增加了一些特殊的裝置或附件，或一些特殊的功能都是。作為刀具長度補償功能，加工功能，自動轉換表函數(shù)，自適應功能，數(shù)控采集等功能。
1、直線插補:?一個在完成工作的數(shù)控車床的基本功能，一般分為線性插值和線性插值，插值空間。
2、圓弧插補:?其中之一是數(shù)控車床的基本功能已經(jīng)完成的工作，一般可分為平面圓弧插補和圓弧插值逼近。
3、固定循環(huán):???固定循環(huán)是指是指由各種參數(shù)的不同加工用途，主要用于重復執(zhí)行需要經(jīng)典的作品有些魚油，因此固定循環(huán)使用的匯編程序，這樣使用固定循環(huán)是可以有效的簡化程序的編制。
1.3 數(shù)控機床的經(jīng)濟分析
近年來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，受益于國家的中國機床制造業(yè)振興裝備制造業(yè)的大環(huán)境下，取得了長足的進步，數(shù)控機床行業(yè)的主導的機械制造技術水平
由于快速發(fā)展，數(shù)控設備的復雜性和開發(fā)，以及類型，等級的多樣性，復雜性和難度決定數(shù)控設備如何從昂貴的產(chǎn)品品種，選擇合適的設備，成為中小型企業(yè)十分關心的問題。
1.3.1中小企業(yè)數(shù)控機床選用中存在的問題
目前，中小企業(yè)缺乏經(jīng)驗，使用數(shù)控設備和人員掌握數(shù)控加工技術，數(shù)控機床的選擇存在盲目性和片面性，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
1。數(shù)控機床的決策知識是錯誤的，企業(yè)的領導，高精密數(shù)控設備的配置是象征企業(yè)級部分。選擇不考慮投資效益，忽略了價格，進口，盲目追求高檔，片面強調功能。在使用過程中發(fā)現(xiàn)的一些功能不使用或2號。選擇機床，混亂，數(shù)控機床的類型不匹配的規(guī)格。不同廠家的產(chǎn)品采購，數(shù)控系統(tǒng)不統(tǒng)一，操作，編程，很難修復后購買。3。數(shù)控機床只有主機性能的購買，而忽略了配件和工具匹配，從而影響主機因為附件或工具的操作中使用的缺乏。4。對企業(yè)和產(chǎn)品的發(fā)展變化的預測，所購設備的功能的發(fā)揮受到制約。
1.3.2 數(shù)控機床選購的策略
1.實用性。數(shù)控機床的采購，企業(yè)應該有一個明確的目的和出發(fā)點，是考慮到數(shù)控機床的實用第一。
(1) 數(shù)控機床的精度，規(guī)格。在數(shù)控機床刀具的選擇，首先應確定在數(shù)控機床上加工的典型。的關鍵部分的決策機加工零件的范圍；加工精度確定精度等級選機。更多的評價指標的精密機床，數(shù)控機床的類別不同，但共同的關鍵項目的定位精度，重復性和準確性。定位精度和彈性傳動鏈，間隙等因素的影響，反映了在機械系統(tǒng)，彎曲，扭轉共振多種因素造成的綜合誤差，爬行。這些指標反映的伺服剛度，也表明，位置反饋測量系統(tǒng)的質量。重復定位精度傳動鏈的剛度反映了在整個范圍內(nèi)的數(shù)控軸定位的穩(wěn)定性，直接影響重復定位精度。綜合加工精度是指工件尺寸的最后加工所需的誤差大小。當你購買時應避免盲目追求高精度，高精度的機床的工件的精度和關注的比賽。
(2) 實際數(shù)控系統(tǒng)功能。數(shù)控系統(tǒng)功能可以分為基本功能和選擇功能，在知名品牌數(shù)控系統(tǒng)的基本功能差異小。除了基本的功能，數(shù)控系統(tǒng)還為用戶提供了多種可選功能。數(shù)控系統(tǒng)的基本功能有一般要便宜，和功能的一個特定的選擇是很昂貴的。在其他功能模塊，性能上的差異是非常大的，價格是好幾次，所以要選擇根據(jù)加工要求和機床的性能。從控制模式，驅動模式，反饋表，檢測，操作模式，接口和故障診斷的方法，對機床選擇功能的合理選擇，放棄不必要的或不實際的可選功能。例如，自動換刀裝置（ATC）是加工中心的基本特征，空管設備的投資占30% ~總數(shù)的50%。為了滿足使用要求的前提下使用，具有結構簡單、可靠性高的優(yōu)點，ATC，為了提高機床的可靠性和降低價格。應該注意，合同單獨購買配件的價格遠高于主機提供連同附件裝置，應盡可能在購買主機被購買的零件易損件及其他配件。2經(jīng)濟。經(jīng)濟是指數(shù)控機床滿足加工要求使用的錢”，或者至少更合理的支付”。經(jīng)濟往往與實際緊密相連，設備選擇，經(jīng)濟實用，可以避免不必要的浪費，為了避免高成本的功能太多但不實際的復雜的數(shù)控機床，避免在操作上的困難方面，維護等。
數(shù)控機床的設計壽命一般為7年，主要是在生活方面，數(shù)控。同時也要考慮市場份額，數(shù)控設備的市場份額，是受歡迎的產(chǎn)品率高，得到了廣大客戶的肯定與大多數(shù)，一般不會有質量問題。
選擇數(shù)控機床要考慮投資回報率，可以恢復的短期投資，機器是一個很好的工具。由于數(shù)控機床的主要優(yōu)勢是實現(xiàn)的流程，提高生產(chǎn)力和數(shù)控機床加工精度，適用于單件小批量生產(chǎn)，適用于大批量生產(chǎn)。數(shù)控機床，大多數(shù)中小企業(yè)購買用于批量生產(chǎn)，批量生產(chǎn)，不僅節(jié)省編程，刀和其他的輔助時間，提高機器利用率；和技術要求不高，勞動力成本相對較低。因此，對投資回報快的機器大量生產(chǎn)。一些高附加值產(chǎn)品的企業(yè)，具有一定的經(jīng)濟實力，為了便于組織生產(chǎn)和單件生產(chǎn)的數(shù)控機床的購買。本機利用率低，不僅要考慮使用該設備的成本，如潤滑油，冷卻液，功耗，而且計算設備折舊。另一個不容忽視的因素是設備的折舊，數(shù)控機床的升級，更新快，與機床的配置，而現(xiàn)在的價格為400000，三年后可能會降低到350000，所以所有的貶值而貶值，同樣是不容忽視的。所以沒有定型產(chǎn)品或產(chǎn)品的小型和中小型企業(yè)附加值低，在昂貴的數(shù)控設備的采購，必須充分研究期間收回投資。批處理的意圖在一些企業(yè)確定的穩(wěn)定，甚至已經(jīng)接到命令，為工具，編程機床廠購買的機器，對工人的培訓，所謂的“交鑰匙”工程，這是數(shù)控機床的最理想的投資條件。
3.穩(wěn)定可靠性。數(shù)控設備的可靠性是數(shù)控設備用戶的焦點必須關注的問題，因此在數(shù)控設備選型時應注意廠家的規(guī)模和市場占有率，確定其產(chǎn)品是否達到國家標準的平均時間故障（定義為500h）。目前機床廠采購系統(tǒng)大多數(shù)成熟的組裝部件。在國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)和有日本發(fā)那科，德國西門子等。立式加工中心從昆明和南京是床，和線性導軌，主軸車床床分別從德國、臺灣等。因此，機床的主要部件的質量是可靠的，需要研究的重點是數(shù)控機床裝配企業(yè)售后服務網(wǎng)絡健全，服務質量是能夠工作，服務及時，是否履行諾言。
1.4 數(shù)控機床的發(fā)展趨向
高速、精密、復合、智能和綠色是數(shù)控機床技術發(fā)展的總趨勢，近幾年來，在實用化和產(chǎn)業(yè)化等方面取得可喜成績。主要表現(xiàn)在：
1. 機床復合技術與數(shù)控機床技術的進一步發(fā)展，復合加工技術的成熟，包括車輛的復合材料，復合材料，汽車車鏜鉆齒復合，復合研磨，形成復合處理，復合加工，加工精度和效率大大提高?！币粰C是一種加工廠”，“一次裝夾，完成處理”的概念正在被更多的人所接受，復合加工機床的發(fā)展是多元化的趨勢。
2．數(shù)控機床的智能化技術有新的突破，數(shù)控機床上有新的突破，在數(shù)控系統(tǒng)的性能表現(xiàn)。如：干擾防撞自動調節(jié)功能，斷電后自動退出安全斷電保護功能，加工學習部分的檢測和自動補償功能，部件加工的高精度智能參數(shù)的選擇，工藝過程的自動化機床振動功能消除進入實用化階段，智能升級的功能和機床的質量。
3．機器人柔性組合效率高的機器人和主機靈活組合的廣泛應用，使柔性線更靈活，功能進一步擴展，靈活的生產(chǎn)線，進一步縮短，效率更高。機器人，加工中心，磨床，機械，汽車復合齒輪加工機床，工具磨床，電機，切割機，沖壓機，激光機床，水切割機等多種形式的靈活的單元和柔性生產(chǎn)線已被使用。
4．精密加工技術的數(shù)控金屬切削機床的加工精度已由原來的線程級（0.01mm）到微米電流（微米），有些品種已達到約0.05μM.微切削和磨削超精密數(shù)控機床加工，精度可達到0.05左右μ穩(wěn)定性，形狀精度達到約0.01μM.特種加工精度采用光，電，化學能可以達到納米級（0.001μ米）。通過機床部件的優(yōu)化設計，精密和超精密加工組合機床結構，采用高精度閉環(huán)控制，溫度，振動等動態(tài)誤差補償技術，機床加工過程的幾何精度的提高，減少誤差，形狀，表面粗糙度，和為亞微米，納米級超精加工時代。
5．功能部件性能提高功能部件是在高速度，高精度，高功率和智能化方向發(fā)展，并獲得成熟的應用。全數(shù)字交流伺服電機和驅動裝置，對電主軸，高技術含量的直線電機，力矩電機，高性能的直線運動組件，高精度主軸單元等功能部件的應用，大大提高了數(shù)控機床的技術水平。
第2章 數(shù)控機床總體方案的制訂及比較
第2章 數(shù)控機床總體方案的制訂及比較
2.1 總體方案設計內(nèi)容
在設計任務接收數(shù)控裝置，你必須首先發(fā)展總體規(guī)劃，得出整個系統(tǒng)的框圖，確定設計參數(shù)和結構，然后機械部分和電氣部分的設計。
數(shù)控系統(tǒng)的總體方案的制定包括以下內(nèi)容：當然，伺服系統(tǒng)的運動模式的選擇，實現(xiàn)確定的結構和傳動機構，計算機系統(tǒng)的選擇等。
一般應根據(jù)任務要求，綜合分析設計提出了總體方案，比較和驗證，最后確定一個可行的方案。
2.1.1系統(tǒng)運動方式的確定
數(shù)控系統(tǒng)按運動方式可分為點位控制系統(tǒng)、點位直線控制系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)。
2.1.2控制方式的選擇
系統(tǒng)分為開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)。
經(jīng)濟型數(shù)控機床的廣泛應用，開環(huán)伺服系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)，無反饋裝置，數(shù)控裝置發(fā)出的信號流是單向的，這是因為信號的單向流動，運動部件的實際位置是沒有檢測到，因此加工精度不高，精度性能主要取決于伺服系統(tǒng)。開環(huán)伺服系統(tǒng)由步進電機驅動。這種機器是穩(wěn)定的，快速的響應，調試和維修也比較簡單。
主要討論上述2種方案的設計。
2.2 總體方案確定
2.2.1 系統(tǒng)的運動方式伺服系統(tǒng)的選擇
由于經(jīng)濟型數(shù)控機床應具備定位，直線插補，順、逆圓弧插補，暫停，循環(huán)加工，公英制螺紋加工等功能，故應選擇連續(xù)控制系統(tǒng)?？紤]達到屬于經(jīng)濟型數(shù)控機床加工精度要求不高，為了簡化結構、降低成本，采用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)。
2.2.2 數(shù)控系統(tǒng)
根據(jù)機器的要求，采用8位單片機。由于MCS-51系列單片機具有集成度高，可靠性好，功能強，速度快，抗干擾性強等優(yōu)點，具有很高的性能價格比等特點，決定采用8031 MCS－51系列單片機擴展系統(tǒng)。
控制系統(tǒng)由微機控制，鍵盤和顯示器，I/O接口和光電隔離電路，步進電機功率放大電路，處理和控制指揮系統(tǒng)是通過鍵盤實現(xiàn)，顯示數(shù)碼管顯示處理數(shù)據(jù)和機床信息的使用。
2.2.3 機械傳動方式
為實現(xiàn)分辨率的要求，步進電機通過齒輪減速器驅動螺桿，為了保證傳動精度和一定的穩(wěn)定性，盡量減少摩擦，滾珠絲杠螺母副。同時，為了提高傳動剛度和消除間隙，預緊力。齒輪傳動齒輪消隙結構。
系統(tǒng)總體方案框圖如下：
圖2-1 系統(tǒng)總體方案框圖
第3章 CJK6150進給箱部件設計
第3章 CJK6150進給箱部件設計
3.1 CJK6150技術參數(shù)
CJK6150數(shù)控車床，易操作方便、簡單，鋼性好、進刀量大，精度高，穩(wěn)定性好，有尾座，可以按照用戶要求配置不同的夾緊系統(tǒng)和刀架等。
主要參數(shù)及要求：
技術參數(shù)：床身最大回轉直徑：500mm，拖板最大回轉直徑：≥160mm，最大加工長度：750mm，主軸轉速：90～2000r/min，縱向進給最大速度：4m/min，橫向進給最大速度：4m/min。主電機功率5.5Kw。
3.2進給傳動鏈設計
臥式車床進給箱CJK6150走刀箱，這是固定在左前方，與進給傳動機構，導致變換飼料和各種螺紋，進給運動鏈的進給運動和變化的縱向或橫向的速度和方向，使工具。飼料鏈從軸通過換向機構，齒輪，齒輪箱，然后光桿或絲，在縱向或橫向滑板滑板的圍裙。獨特的功能的各種螺紋車床是在一定的范圍內(nèi)，可以準確地按照標準音高序列改變進給傳動鏈的傳動機構的要求。因此，對普通車床的進給傳動鏈（包括傳動齒輪變速箱和進給箱）主要是基于各種螺紋標準音高序列是必需的，以車削進給量范圍設計。螺旋進給傳動鏈傳動鏈是一個工具主軸，刀架移動S毫米（導程S=kP,其中k為實數(shù)，P為螺距）。
13U0×Ux×P絲=S--------------------------------------------------------------------------(1.2-1)
其中U0為主軸至絲杠之間全部定比傳動機構的固定傳動比，是一個常數(shù)
Ux為主軸至絲杠之間換置機構的可變傳動比
P絲為機床絲杠的螺距，CJK6150機床的P絲=12mm
S為被加工螺紋的導程
3.3切螺紋機構設計
CJK6150型車床具有切削公制螺紋、英制螺紋、模數(shù)螺紋和徑節(jié)螺紋的功能，機床的縱向絲杠螺紋用公制，螺距P=12(mm)代入式(1.2-1)得主軸每轉一下，刀架移動量為S毫米，這即為車削螺紋的導程值。對于單頭螺紋是螺距值，因此當螺紋的基本參數(shù)不是用螺距表示時必須將其加以換算，然后代入式（1.2-1）。具體方法如下：
公制螺紋：其基本參數(shù)為螺距P(mm),因而S=P(mm)；
英制螺紋：基本參數(shù)l為每一英寸長度內(nèi)包含的牙數(shù)a即a（牙/英寸）因而，英制螺紋的螺距為Sa=24.5/a毫米；
模數(shù)螺紋：公制螺桿上的螺紋稱模數(shù)螺紋，它的基本參數(shù)是以螺桿相嚙合的蝸輪模數(shù)m（mm）來表示，因而，模數(shù)螺紋的螺距Tm應等于蝸桿的周節(jié)長度，即Pm=πm，Sm =kPm=kπm；
徑節(jié)螺紋：英制蝸桿上的螺紋稱為徑節(jié)螺紋，它的基本參數(shù)是以與螺桿相嚙合的蝸輪參數(shù)徑節(jié)DP來表示，徑節(jié)的DP=Z/D（牙/英寸）其中Z和D分別為蝸輪的齒數(shù)和分度圓直徑（英寸），即蝸輪或齒輪折算到每英寸分度圓直徑上的齒數(shù)。因而徑節(jié)螺紋的導程為：
PDP=π/DP（in）≈25.4π/DP，SDP=k PDP=25.4kπ/DP
螺紋種類
螺紋公稱參數(shù)
螺紋種類
參數(shù)
代號
單位
螺距S（mm）
公制螺紋
螺距
P
Mm
S=kP
英制螺紋
每英寸牙數(shù)
a
牙/英寸
Sa=kPa=25.4R/a
模數(shù)螺紋
模數(shù)
m
mm
Sm=kPm=km
徑節(jié)螺紋
徑節(jié)
DP
英寸
SDP=kPDP=25.4kπ/DP
表1.3-1各種螺紋的公稱參數(shù)及螺距
一、米制螺紋
將常用的米制螺紋標準數(shù)據(jù)t的數(shù)列1、1.25、1.5、1.75、2、2.5、3、3.5、4、5、5.5、6、7、8、9、10、11、12排列成下表1.3-1所示：
——
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
表1.3-2 標準米制螺紋導程
由表中可以看出各橫行的螺距數(shù)列是等差數(shù)列，而縱列是等比數(shù)列即1、2、4、8的公比數(shù)是2，根據(jù)這些特點，在進給箱中可用一個變速組來變換得到某一橫行的等差數(shù)列，這個變速組的傳動比應是等差數(shù)列，通常稱為基本組。以此為基礎，再串聯(lián)一個擴大組，把基本組得到的螺距按1：2：4：8關系增大或縮小，而得到全部螺距數(shù)列，此擴大組通常稱“增倍組”。根據(jù)進給傳動降速機構在后的原則，取ib=1、1/2、1/4、1/8。機床所能加工的其他三種螺紋中，徑節(jié)螺紋較少用，這三種螺紋的公稱參數(shù)列在表中。
公制和英制螺紋及模數(shù)和徑節(jié)螺紋之間的倒數(shù)關系和特殊因子為25.4；公制和模數(shù)螺紋及英寸和徑節(jié)螺紋之間特殊因子為π。
上述倒數(shù)關系和特殊因子25.4及π的關系都要在設計切螺紋系統(tǒng)時給予解決。現(xiàn)將車床上這四種螺紋所能加工的螺距T及其和公制螺紋的關系列于表1.3-3和表1.3-4。
從表中可以看出這四種螺紋的基本參數(shù)有一個共同的變化特點，即在橫行上是等差數(shù)列，而在縱行上按2倍的關系擴大或縮小，我們可以考慮到用車公制螺紋的基本組和擴大組來加工另外三種螺紋。
二、模數(shù)螺紋
我們只需改變公制螺紋傳動鏈中的某個傳動比，使平衡式左邊產(chǎn)生一個特殊因子π，以便在運動中與螺距Pm=πm的因子π消去，從而變換基本組和增倍組的傳動比，就可以像公制螺紋那樣，得到分段等差數(shù)列的模數(shù)系列。
倍比關系
公制及模數(shù)螺紋（P及m）
1/32
——
0.25
——
——
——
——
1/16
——
0.5
——
——
0.75
——
1/8
——
1
——
1.25
1.5
——
1/4
1.75
2
[2.25]
2.5
3
[2.75]
1/2
3.5
4
4.5
5
6
5.5
1
7
8
9
10
12
[11]
表1.3-3 CJK6150 車床加工螺紋基本參數(shù)的排列規(guī)律
注：[ ]內(nèi)數(shù)值為模數(shù)螺紋所獨有。
三、英制螺紋
它和公制螺紋螺距數(shù)列有兩點區(qū)別：
a、英制螺紋每英寸牙數(shù)a換算成螺距Ta=25.4/a(mm)后，a在分母上如果將上述公制螺紋的基本組的主動與從動關系顛倒過來，即基本組的傳動比變?yōu)?/ij，那么就可以利用具有等差數(shù)列的傳動比ij來得到參數(shù)a的等差數(shù)列；
b、英制螺紋的螺距數(shù)值中有一個數(shù)字因子25.4，因需要改變其中的某些傳動比，使平衡式左邊能產(chǎn)生一個因子25.4，以便與英制平衡式25.4相抵消。
此外，當英制螺紋要車制a分別為3.25和19時，公制螺紋的基本組少兩個傳動比，故在表1.3-3上加上19和3.25兩個模數(shù)，它們僅僅為了與英寸與徑節(jié)螺紋統(tǒng)一而列入的。故表1.3-3變?yōu)槿缦卤?.3-4所示：
倍比關系
公制及模數(shù)螺紋
2n-5
__
0.5
__
__
__
__
__
__
2n-4
__
1
__
__
1.25
__
1.5
__
2n-3
1.75
2
[2.25]
__
2.5
[2.75]
3
{[3.25]}
2n-2
3.5
4
4.5
__
5
5.5
6
__
2n-1
7
8
9
__
10
11
12
__
2n
__
__
__
{19}
__
__
__
__
表1.3-4 擴大螺紋參數(shù)的排列規(guī)律
四、徑節(jié)螺紋
徑節(jié)螺紋的螺距TDP=25.4π/DP（mm），其中DP也是在分母上螺距中也有一個數(shù)字銀子25.4，這些和英制螺紋相似，故可采用英制螺紋的傳動路線。另外，還有一個因子π，可以和模數(shù)螺紋一樣用掛輪來解決。
倍比數(shù)
英制及徑節(jié)螺紋
8
(56)
(64)
(72)
——
(80)
(88)
(96)
——
4
28
32
36
——
40
44
48
——
2
14
16
18
19
20
22
24
——
1
7
8
9
——
10
11
12
——
1/2
——
4
4.5
——
5
——
6
——
1/4
——
2
——
——
2.5
——
3
3.5
表1.3-5CJK6150車床加工英制及徑節(jié)螺紋的基本參數(shù)排列
注：（）內(nèi)數(shù)值為徑節(jié)螺紋獨有。
3.4 切螺紋系統(tǒng)及齒數(shù)比的確定
普通車床中的切螺紋系統(tǒng)有雙軸滑移齒輪結構、擺移塔齒輪結構和三軸滑移齒輪結構。我們選用雙軸滑移齒輪結構，并且讓基本組和擴大組的傳動中心距相等，這樣有利于減小進給箱的尺寸。
基本螺紋機構：用來實現(xiàn)表1.3-3中橫行所代表的等差數(shù)列；
倍增機構：用來實現(xiàn)表1.3-3，表1.3-4中各縱行之間的2n關系即ud通常取2、1、1/2、1/4、1/8；
擴大螺距機構：傳動比為Ue，用來進一步擴大螺距，Ue通常取4、8、16、32等；
定比傳動副：傳動比Uf；
左右螺紋換向機構：傳動比Ur；
交換齒輪裝置：傳動比為U；
螺紋種類變換機構：傳動比Uk；
移換機構：傳動比為Ui，用來實現(xiàn)倒數(shù)關系及特殊因子。
上述各組成部分傳統(tǒng)的分布順序如下：
擴大螺距結構一般放在主傳動變速系統(tǒng)內(nèi)，具體情況在CJK6150主軸箱內(nèi)由擴大螺紋導程結構的傳動齒輪是主運動的傳動齒輪。只有在主軸上的離合器M2合上，主軸處于離速狀態(tài)時才用擴大螺紋導程。它的擴大倍數(shù)分別是1、4、16。
定比傳動一般放在主軸或擴大螺距換向結構之前在主軸箱中換向結構Ur在交換齒輪之前也在床頭箱中，交換齒輪設置在床頭箱與進給箱之間的交換齒輪上，移換結構一般放在基本螺距結構前后二處。
基本螺距結構一般放在第一個移換結構之后，變換結構既可放在基本螺距結構之前，也可放在基本螺距結構之后。
倍增結構的傳統(tǒng)布局是放在基本螺距之后?，F(xiàn)在，從表1-3排定的螺紋表中，取公制螺紋數(shù)列中的6.5、7、8、9、9.5、10、11、12為基準數(shù)列則：
Ubj=Sj/G=Sjmin,Sj2,Sj3,……Sjmax/G。
由6.5、7、8、9、9.5、10、11、12這個要求滑移齒輪能實現(xiàn)的基本螺紋參數(shù)查的機構方案編號411，為了使軸向尺寸較小選中心距為63mm，同時，由雙軸滑移齒輪結構推薦方案表查得G=7（由機床設計手冊P1402查得）。
所以Ub=6.5/7、7/7、8/7、9/7、10/7、11/7、12/7
3.5 倍增機構設計以及移換機構設計
一 、增倍機構設計考慮原則：
（1）根據(jù)和基本組的同中心距取a=63；
（2）選用最常用的四速機構：三軸機構。
根據(jù)倍數(shù)關系由機床設計手冊7.3-45查得，選用方案15，可得各齒輪的參數(shù)。
Z13=18，Z14=45，Z15=28，Z16=35，Z17=15，Z18=48，Z19=28. Z20=18，m=2。
二 、移換機構齒輪齒數(shù)確定
移換機構主要用于和交換齒輪（一般放于交換齒輪之前）配合來實現(xiàn)特殊因子傳動比Us都是為了用于實現(xiàn)倒數(shù)關系以及特殊因子25.4和π，以解決各種螺紋種類變換問題。一般來說，用的最多的方案就是用移換機構（Ui）來解決倒數(shù)關系和特殊因子25.4。而用交換齒輪（Uc）來解決特殊因子π這樣可以簡化調整即加工常用的公制和英制螺距時，不需要改變交換齒輪，只有在加工不常用的模數(shù)和徑節(jié)螺紋時才改變交換齒輪。
當螺紋種類變換機構的傳動比為Uk，則特因傳動比Us為Us=Uf×Ut×Uj×Uk---------------------------------------------------------------------（1.5-1）
由此可列出螺紋系數(shù)的運動平衡式：
1主軸×Us×Ub×Ud×Ue=S（mm）--------------------------------------------------（1.5-2）
其中P為絲杠導程，S為工作導程，
所以，Us=S/（Ub×Ud×Ue×P）---------------------------------------------------------（1.5-3）
令Ub=1，Ud=1，Ue=1時的螺紋參數(shù)分別為t0、m0、n0、p0，則：
Ust=t0/P=1/kt
Usm=πm0/P=π/km
Usn=25.4π/（p0×P）=25.4/kn-------------------------------------------------------------（1.5-4）
Usp=25.4π/（p0×P）=25.4π/kp
kt，km，kn，kp為各種螺紋相應的因特系數(shù)且kt=P/t0，km=P×m0，kn=P×n0，kp=P×p0。
腳標t，m，n，p分別表示用于加工公制模數(shù)、英制、徑節(jié)、螺紋，設加工公制和英制螺紋時的交換齒輪傳動比為Uctn，加工模數(shù)螺紋時的移換機構傳動比為Ucmp，加工英制和徑節(jié)螺紋時移換機構的傳動比Uinp，加工公制和模數(shù)螺紋時的移換機構傳動比Uitm，則：加工公制螺紋時的特因傳動比：
Ust=Uf×Ur×Uctn×Uitm------------------------------------------------------------------------(1.5-5)
加工英制螺紋時的特因傳動比：
Usn=Uf×Ur×Uctn×Uinp -----------------------------------------------------------------------(1.5-6)
兩式相除得：
Usn/Ust=Uinp/Uitm --------------------------------------------------------------------------------(1.5-7)
將式（1.5-7）中的Usn及Ust代入上式中得：
Uinp/Uitm=25.4/（t0×n0） ---------------------------------------------------------------------(1.5-8)
在絕大多數(shù)機床中Uinp和Uitm都按以下兩種方案分配：
(a)當uinp=1/uitm時,Unp/Uitm=UinpxUinp=25.4/(n0xt0)
故 Uitm=sqrt(n0×t0/25.4)-------------------------------------------------------------------(1.5-9)
Uinp=sqrt(25.4/(n0×t0)----------------------------------------------------------------(1.5-10)
(b)當Uitm=1時,Uinp/Uitm=Uinp=25.4/(n0×t0)
本車床中從兩軸滑移傳動齒數(shù)比設計及表1.3-3和表1.3-4可知：
t0=7mm,m0=1.75,
n0=1.25t/in,
p0=7
由式（1-13）Uinp=sqrt25.4/(n0×t0)=sqrt(25.4×4/49)
由《機床設計手冊》P1435表7.3-46查取25.4/36由平方因子組成的近似值，即：
25.4=（32×72）/54 ，δn=+0.063
所以25.4=（32×72）/54×36=（32×72×22×32）/54
代入公式（1.5-10）得Uimp=sqrt（22×34×72×2）/（54×72）=36/25
Uitm=25/36
根據(jù)Uitm的值查表，公制螺紋經(jīng)過三對齒輪傳動：
Uitm=25/36×25/36×36/25=25/36=Z9/Z10×Z20/Z12×Z12/Z11
Uinp=36/25=Z21/Z11。
交換齒輪齒數(shù)求法
在雙軸滑移齒輪機構中往往取Ufxut=1由式（1.5-5）和（1.5-6）可得Uctn=Ust/ Uitm=rsn/ Uinp----------------------------------------------------------------------------------（1.5-11）
Ucmp= Usm/ Uitm=rsp/ Uinp--------------------------------------------------------------------（1.5-12）
當Uinp=1/ Uitm時，將Uinp=sqrt=25.4/(n0×t0)和Usm=25.4/(n0×P)代入（1.5-11）式得：Uctn= Usn/Uinp=25.4/(n0×P)×sqrt(25.4/(n0×t0))
=sqrt((25.4×t0)/n0×P2)
由式（1.5-12）得：Ucmp= Usm/ Uitm=(πm0/P)/Ust/Uctn)
=(πm0/P)/(t0/P)×Uctn=πm0/t0×Uctn
又因為Uitm=25/36,Uinp=36/25將其代入式（1.5-5）及（1.5-6）得：
Uctn=(7/12)/(25/36)=21/25
Ucncp=25π/(7×12)×25.4/36
已知： Usm=7π/48=Ucmp×Uitm=25/36×uc/t
Ust=7/12=Uitm×Uctn=36/25×uctp
Usn=25.4/21=Uinp×Uctn=25/36×uctn
Usp=25.4/84=Uinp×Ucmp=36/25×ucmp
得出： Ucmt=7π/48×36/25
Uctp=7/12×25/36
Uctn=25.4/21×25/36
Ucmp=25.4π/84×25/36
由機床設計手冊查表π/4近似因子值及相對誤差δ表，取齒輪變位量較小的近似因子組：u=25/97×21/25=100/97×64/100×36/25
而u=63/75×25/36=100/75×63/100×25/36.
所以交換齒輪Z=63,Z=64,Z=100,Z=75,Z=97,至此整個進給箱齒輪傳動設計全部完畢。
3.6 工作過程
一、 車削公制螺紋時
車削公制螺紋時，進給箱中的齒式離合器M3、M4脫開，M5接合，運動由主軸VI經(jīng)齒輪副58/58、換向機構33/33（車左螺紋時經(jīng)33/25×25/33）、掛輪63/100×100/75傳到進給箱中，然后由移換機構的齒輪副25/36傳至軸XVI再經(jīng)過28/28、36/28、32/28傳至軸XV然后由移換機構的齒輪副組滑移變速機構，最后經(jīng)離合器M5傳至絲杠XIX。當溜板箱中的開合螺母與絲杠相嚙合時就可帶動刀架車削米制螺紋，其螺距與齒輪搭配情況見表（1.6-1），其運動式為：
S=1×58/58×33/33×63/100×100/75×25/36×U基 ×25/36×36/25×U倍×12。
式中：U基 ———— 從軸XIV傳到XV的齒輪副傳動比
U倍———— 從軸XVI傳到XVII的齒輪副傳動比
將上式化簡得
S=7 U基 U倍
由式可知，如適當?shù)倪x擇U基 及U倍 的值，就可以得到各種S值。
在軸XIV到XV之間共有8種不同傳動比
U基 1 =26/28=6.5/7 U基2 =28/28=7/7
U基3 =32/28=8/7 U基4 =36/28=9/7
U基5 =19/14=9.5/7 U基6 =20/14=10/7
U基7 =33/21=11/7 U基8 =36/21=12/7
在軸XVI到XVII中有4中不同的傳動比
U倍1=18/45×15/48=1/8 U倍2=28/35×15/48=1/4
U倍3 =18/45×35/28=1/2 U倍4 =28/35×35/28=1
由上可知，利用基本組和倍增組可得到常用的、按等分等差數(shù)列排列的公制標準螺距。
從表中可以看到，能夠車削的最大導程為12mm，當機床需加工大于12mm的螺紋時就得使用擴大機構。
正常螺距時
=58/58=1
擴大螺距時
軸IX到III之間齒輪副80/20時
U擴1=58/26×80/20×80/20×44/44×26/58=16
軸IX到III之間齒輪副50/50時
U擴2=58/26×80/20×50/50×44/44×26/58=4
所以擴大螺距機構的功用是將螺距擴大至4到16倍
二、 車削模數(shù)螺紋時
車削模數(shù)螺紋的傳動路線與公制螺紋的基本相同，唯一的差別是掛輪需換為64/100×100/97，其螺距
Sm=1×58/58×33/33×64/100×100/97×25/36×U基 ×25/36×36/25×U倍×12
=7πU基U倍/4
由此式可以看出，利用車削公制螺紋的那一套U基U倍 ，可以車削出按分段等差數(shù)列排列的各種模數(shù)螺紋。
三、 車削英制螺紋時
為了實現(xiàn)特殊因子25.4，將M3和M5離合器接合，M4脫開，同時軸XVI左端的滑移齒輪Z25移至左面位置，與固定的軸XIV上的齒輪Z36相嚙合，則運動由軸XIII經(jīng)M3先傳到軸XV，然后傳到軸XIV，再經(jīng)齒輪副36/25傳至軸XVI，其余部分的傳動路線與車削公制螺紋時的基本相同，其傳動路線運動平衡式為：
Sa=1r(主軸) × 58/58×33/33×63/100×100/75×1/ U基×36/25×U倍×12
=4/7×25.4 U基 / U倍
其中63/100 ×100/75×36/25=63/75×36/25=25.4/21，Sa=kTi=25.4/a= 4/7×25.4U基/U倍，從而得 a=7/4 ×U基/ U倍×k（扣/英寸）。
由上式可知，只要改變基本組中的主動軸和被動軸以及改變傳動鏈中的部分傳動比使其包含特殊因子25.4，就可以車削出按分段等差數(shù)列的各種a值的英制螺紋。
表1.6-3 CJK6150型普通車床的英制螺紋表
四、 車削徑節(jié)螺紋時
由于徑節(jié)螺紋導程系列的規(guī)律與英制螺紋一樣，只是含有特殊因子25.4π，所以其傳動路線與車削英制螺紋完全相同，只是掛輪需換為64/100×100/97。
車削徑節(jié)螺紋的運動平衡式：
SDP=1×58/58×33/33×64/100×1/ U基×36/25×U倍×12
=25.4 πU倍/7 U基
由上式可知，只要改變U基U倍的值就可以車削出導程SDP成分段調和數(shù)列的徑節(jié)螺紋。
五． 車削非標準螺紋時
當需要車削非標準螺紋而用進行變換機構無法得到所要求的導程時，須將離合器M3、M4和M5全部嚙合，把軸XIII、XV、XVIII和絲杠聯(lián)成一體，使運動由掛輪直接傳至絲杠，被加工螺紋的導程S依靠調整掛輪架的傳動比U來實現(xiàn)，此時運動平衡式為：
S=1r(主軸) ×58/58×33/33×U掛×12，
將上式簡化后得到掛輪的換置公式：U掛=a/b×c/d=S/12。
應用此換置公式，適當?shù)倪x擇掛輪a、b、c及d的齒數(shù)就可以車削出所需的導程S。
五、 機動進給
車削外圓或內(nèi)圓表面時，可使用機動進給的縱向進給。車削端面時，可使用機動的橫向進給。
(1) 傳動路線
機動進給運動是由光杠經(jīng)溜板箱傳動的，經(jīng)齒輪副36/32、32/56、超越離合器及安全離合器M8、軸XXIV、蝸桿渦輪副4/29傳至XXIII。當運動有軸XXIII經(jīng)齒輪副40/48或40/30、30/48、雙向離合器M6、軸XXIV、齒輪副28/80、軸XXV傳至小齒輪Z11時，由于小齒輪Z12與固定在創(chuàng)身上的齒條相嚙合，小齒輪轉動時就使刀架作機動的縱向進給。當運動由軸XXIII經(jīng)齒輪副40/48或40/30、30/48、雙向離合器M7、軸XXVIII及齒輪副48/48、59/18傳至橫向進給絲杠XXX后，就使橫刀架作機動橫向進給。
(2) 縱向機動進給量的計算
機床的64種縱向進給量由4種傳動路線來傳動。
A正常進給量 機床共有正常的縱向進給量32種，0.08~1.22mm/轉,這時，運動有主軸
經(jīng)正常螺距及公制螺紋傳動路線傳動。
B較大進給量 當需要較大的進給量時，使運動由主軸經(jīng)正常螺距及英制螺紋傳動路線傳動?？傻脧?.86~1.59mm/轉，8種較大的縱向進給量。
C加大進給量 當主軸處于較低的12級轉速時，如運動有主軸經(jīng)擴大螺距機構及英制路線傳動，可將進給量擴大4到16倍。
D細進給量 當主軸以高轉速(450—1400轉/分)運轉時，如運動由主軸經(jīng)擴大螺距機構、公制螺紋傳動路線及倍增組中的齒輪副18/45×15/48傳動，可得到0.028~0.054mm/轉8種進給量。
(3) 橫向機動進給量
正常進給量時橫向機動進給的運動平衡式為：
S橫=1×58/58×33/33×63/100×100/75×25/36×U基×25/36×36/25×U倍×28/56×36/32×32/56×4/29×40/48×48/48×59/18×5
將上式與S縱的運動平衡式做比較，得
S橫/S縱=1/2
故 S橫=0.5S縱
由此可知，當主軸箱及進給箱中的傳動路線相同時，所得到的橫向進給量是縱向進給量的一半，橫向進給量的級數(shù)與縱向進給量同為64種。
第4章 CJK6150進給箱零件設計
第4章 CJK6150進給箱零件設計
4.1離合器的設計
（1）齒式離合器的結構
齒式離合器是由一對內(nèi)齒輪形成嵌合副，其特征是由齒輪端面齒加工較容易，強度高，在傳輸條件相同的扭矩，其大小比其他離合器，因此具有結構緊湊，簡單，有時也可以用作為出齒輪傳動齒輪。為了提高接頭的強度是方便和牙齒，可以使短齒牙。齒輪離合器只能從事低轉速差分平穩(wěn)。
齒輪離合器和齒輪材料用的材料一樣。
（2）齒式離合器的強度計算
齒式離合器傳遞轉矩的能力主要由齒面壓強條件確定
p=2/1.5Dzbm
式中 ——離合器的計算轉矩
D——齒輪的分度圓直徑
z——參與嚙合的實際齒數(shù)
m——齒輪模數(shù)
——載荷分布不均勻系數(shù)，可取0.7~0.8
[P]——齒輪材料工作表面的許用壓強，對未經(jīng)熱處理的齒面，可取25~40MPa，對經(jīng)過熱處理的齒面可取47~70 MPa。
b——內(nèi)齒輪的齒寬，可取b=（0.1~0.2）D
4.2軸及軸上零件設計
以下所用公式全部根據(jù)《機械設計》（邱宣懷主編）
4.2.1中心距確定
初步選擇中心距為a=63
且a=（Z1+ Z2）×m/2
則由此可算出各齒輪的模數(shù)如下：
XII軸上Z25的模數(shù)為2
XIII軸上Z36的模數(shù)為2， Z19 Z20 的模數(shù)為3.75，Z36 Z33 的模數(shù)為2.25Z26 Z28 的模數(shù)為2.25， Z36 Z32 Z36 的模數(shù)為2
XIV軸上Z14的模數(shù)為3.75，Z21、Z28的模數(shù)為2.25，Z28、Z25的模數(shù)為2
XV 軸上的Z25、Z28 、Z18的模數(shù)為2
XVI軸上的Z35 、Z15、 Z45的模數(shù)為2，Z56的模數(shù)為1.5
XVII軸上的雙聯(lián)滑移齒輪Z28Z48的模數(shù)為2，Z28的模數(shù)為1.5。
綜上可知各齒輪的齒數(shù)、模數(shù)及分度圓直徑。
4.2.2 XII軸上齒輪的設計驗算
由前面設計可知齒輪的齒數(shù)Z1=25，模數(shù)m=2，Z2=36，則可知d1=50mm，d2 =72mm
齒面接觸疲勞強度驗算
轉速n1 n1 =1450 ×130/230×0.98×51/43×63/50×64/97=378r/min
功率P1 P1=P×=7.5×0.96×0.97×0.98×0.99=5.05kw
轉矩T1 T1 =9.55× P1/ n1
=9.55××5.05/378=127600Nmm
接觸疲勞極限Hlim 由圖12.17c 得，Hlim1 =1250MPa
Hlim2 =1150MPa
圓周速度v v=πd1 n1 /60×1000=0.99m/s
齒寬系數(shù)d 由表12.13，取d =1
齒寬 b= dd1 =1×50=50mm
精度等級 選8級
載荷系數(shù)K K= KA KV KHKH （式12.5）
使用系數(shù)KA 由表12.9，KA =1.5
動載系數(shù)KV