【正文】 工、機(jī)械等行業(yè)。 ，導(dǎo)軌采用山形－平面結(jié)合導(dǎo)軌形式并中頻淬火，淬硬層達(dá)3mm，硬度達(dá)HRC52。 、縱向進(jìn)給均采用交流伺服電機(jī)與滾珠絲杠用高強(qiáng)度不銹鋼同步軟連接實現(xiàn)低噪音、無間隙直線運動。同時在設(shè)計制造中采用高精度大直徑齒盤分度定位，具有剛性好，重切削時變形小等優(yōu)點。 ，周期定量供油，方便、可靠，操作方便，用油省。冷卻箱與主機(jī)分離，冷卻泵的流量大，揚程高，工件和刀具都得到充分冷卻，保證工件的加工精度，提高刀具的使用壽命。②功能設(shè)計：CK6140臥式數(shù)控車床的功能為加工圓柱面，回轉(zhuǎn)成型面，螺紋及圓柱面①已知參數(shù)表11 設(shè)計參數(shù)床身上最大回轉(zhuǎn)直徑 （mm）400拖板上最大削直徑 （mm）195最大頂尖行程 （mm）7501000縱向最大行程 （mm）8001050橫向最大行程 （mm）220主軸通孔直徑 （mm）52主軸孔錐度莫氏6主軸轉(zhuǎn)速321600r/min卡盤公稱直徑250主軸電機(jī)驅(qū)動方式交流變頻主電機(jī)功率進(jìn)給驅(qū)動方式交流伺服X,Z分辨率②任務(wù) CK6140型數(shù)控機(jī)床總體設(shè)計計算1） 主傳動系統(tǒng)總體設(shè)計：總體設(shè)計要求；主傳動形式選擇；主軸電機(jī)選擇及功率計算。 機(jī)床主軸箱設(shè)計（變速系統(tǒng)的傳動和結(jié)構(gòu)設(shè)計）1） 傳動設(shè)計：擬定主傳動參數(shù)、結(jié)構(gòu)網(wǎng)、轉(zhuǎn)速圖、確定齒輪齒數(shù)和帶輪直徑，主傳動的轉(zhuǎn)向與制動方式，畫出主運動的傳動系統(tǒng)圖。3） 確定變速系統(tǒng)的零件的徑向布置方案并繪制變速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖和零件圖。機(jī)床主軸運動可編程控制設(shè)計根據(jù)機(jī)床主軸運動的規(guī)律，簡要設(shè)計機(jī)床主軸運動的PLC控制：包括主軸運動控制梯形圖的繪制。圖紙工作量：1） 機(jī)床主軸箱裝配圖：0號2） 零件圖3） 進(jìn)給伺服系統(tǒng)裝配圖：0號第二章 CK6140總體設(shè)計計算數(shù)控必須滿足使用部門的要求，也要適應(yīng)制造廠的生產(chǎn)條件。 加工的工序種類：數(shù)控加工圓柱面，回轉(zhuǎn)成型面，螺紋及內(nèi)圓柱面。 1）縮短機(jī)工時間（單位時間內(nèi)金屬的切除量要大） 2）縮短輔助時間（提高自動化程度） 生產(chǎn)率 Ｑ＝1/（T總）=1/（T切+T輔+T準(zhǔn)/n）（件/小時）標(biāo)牌及操縱板的指標(biāo)符號，應(yīng)采用文獻(xiàn)[11]中規(guī)定的象形符號，應(yīng)考慮裝卸，檢修，調(diào)整及運輸，確保安全與健康。方案一、集中傳動式布局集中傳動式布局將主軸組件和主傳動的全部變速機(jī)構(gòu)集中裝于同一個箱體內(nèi)。其優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)緊湊，便于實現(xiàn)集中操縱；箱體數(shù)少，在機(jī)床上安裝、調(diào)整方便。因此，集中傳動式布局一般適用于普通精度的中型和大型機(jī)床。某些高速或精密機(jī)床采用這種傳動布局方式。其缺點是：箱體數(shù)多，加工、裝配工作量較大，成本較高；位于傳動鏈后面的帶傳動，在低轉(zhuǎn)速時傳遞轉(zhuǎn)矩較大，容易打滑；更換傳動帶不方便等。由于CK6140機(jī)床屬于普通精密的中型機(jī)床，故選用集中傳動式布局。但因交流異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)速相同，主軸不會得到較高的反向轉(zhuǎn)速。方案二、機(jī)械換向在電動機(jī)轉(zhuǎn)向不變的情況下需要主軸換向時，可采用此種方式。方案一、電動機(jī)開停電動機(jī)開停方式的優(yōu)點是操縱方便省力，可簡化機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)。它適用于功率較小或起動不頻繁的機(jī)床。綜合方案一、二，在滿足機(jī)床使用性能的前提下，采用電動機(jī)開停方式。電動機(jī)制動操縱方便省力，可簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)。經(jīng)過比較，在滿足車床使用性能的前提下，采用電動機(jī)制動方式。在一個變速組內(nèi)，滑移齒輪必須具有“空檔”位置，即只有當(dāng)一對齒輪完全脫開嚙合之后，才允許另一對齒輪開始進(jìn)入嚙合。一般采用滑移齒輪相互靠近的窄排列。三聯(lián)滑移齒輪窄排列時相鄰兩齒輪的齒數(shù)差不得小于4。3）分組排列。4）順序變換排列。方案三、兩個變速組的齒輪軸向排列。2）錯排列。齒輪的布置與排列直接影響到變速箱的尺寸大小，結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的可能性以及變速操縱的方便性等。 變速方式選擇方案一、無級變速無級變速在一定速度（或轉(zhuǎn)速）范圍內(nèi)能連續(xù)、任意地變速。機(jī)床主傳動采用的無級變速裝置主要有兩種：1）無級變速器：它是靠摩擦來傳遞轉(zhuǎn)矩的，多用鋼球式、寬帶式結(jié)構(gòu)。它多用于中小型機(jī)床。它多用于精密、大型機(jī)床或數(shù)控機(jī)床。通常它是由齒輪等變速元件構(gòu)成的變速箱來實現(xiàn)變速的，傳遞功率大，變速范圍大，傳動比準(zhǔn)確，工作可靠。1）滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)：其優(yōu)點是變速范圍大，得到的轉(zhuǎn)速級數(shù)多；變速較方便，可傳遞較大功率；非工作齒輪不嚙合，空載功率損失較少。2）交換齒輪變速機(jī)構(gòu)：其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，不需要操縱機(jī)構(gòu)；軸向尺寸小，變速箱結(jié)構(gòu)緊湊；主動齒輪與從動齒輪可以對調(diào)使用，齒輪數(shù)量少。因此，它適用于不需要經(jīng)常變速或變速時間長對生產(chǎn)率影響不大，但要求結(jié)構(gòu)簡單緊湊的機(jī)床。4）離合器變速機(jī)構(gòu)：齒輪式離合器和牙嵌式離合器結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸小；傳動比準(zhǔn)確，工作中不打滑；能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩；但不能在運轉(zhuǎn)中變速。對比以上兩種方案，故選擇直流電動機(jī)無級變速串聯(lián)齒輪有級變速方式。為了保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小傳動效率改的滾珠絲桿螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)，以提高傳動的剛度和消除間隙。第三章 主變速箱總體設(shè)計1） 加工材料表31 加工材料及參數(shù)加工材料刀具材料加工形式主切削刀（,)結(jié)構(gòu)鋼及鑄鋼高速鋼外圓縱車橫車及鏜孔17660刀具材料的選擇：選擇W6Mo5Cr4V2，硬度（HRC）65 抗彎強(qiáng)度3800Pa 沖擊韌性 高溫硬度（HRC） 選用理由：雖然此刀具磨削性能稍差，但熱塑性好，適用于制造成形刀具及承受抗沖擊刀具，且在高溫時還有較高硬度。4）切削功率Pm 考慮到機(jī)床的傳動比效率 式中：，~，大值適用于新機(jī)床，小值適用于舊機(jī)床。第二行的三個方案的比較可以根據(jù)以下原則，從電動機(jī)到主軸，一般為降速傳動，接近電機(jī)處的零件，轉(zhuǎn)速較高，從而轉(zhuǎn)矩較小，尺寸也較小。取18=3X3X2的方案較好。在設(shè)計時必須保證中間傳動軸的變速范圍最小。各級轉(zhuǎn)速可以直接從[3]P77表36查得：,40,50,63,80,100,125,160,200，250,315,400,500,630,800,1000,1250,1600.傳動軸數(shù)=變速組數(shù)+空比傳動副+1=4先按傳動軸數(shù)及主軸轉(zhuǎn)數(shù)級格距畫出網(wǎng)格，用以繪制轉(zhuǎn)速圖。加上電動機(jī)軸共5軸，故船速需5條豎線，主軸一共18級。注明各級轉(zhuǎn)速，電動機(jī)軸上注明。傳動軸b的級比指數(shù)為3，在傳動比極限范圍內(nèi)，為了避免升速，又不使傳動比太小，可取 軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速確定為500,630,800r/min。最后，在圖上補足各連線，就可以得到如下的轉(zhuǎn)速圖。根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速和功率查圖即可確定型號（詳情見文獻(xiàn)[4]41節(jié)）。本次設(shè)計中所選的帶輪型號和帶輪的根數(shù)如下： B型帶輪 選取3根（D?。└鞣N型號膠帶推薦了最小帶輪直徑，直接查表即可確定。當(dāng)帶輪為降速時：三角膠帶的滑動率ε=2%。對中型通用機(jī)床，一般取1～。查文獻(xiàn)[3]P94表39，,，結(jié)果如下：= = = 從以上各種可挑出是共同適用的，可取，從表中查出小齒輪分別為32,28,24。如轉(zhuǎn)速圖所示傳動組b。即，可得軸上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為42,56,67。查文獻(xiàn)[3]P94表39，取為4,2的三行，結(jié)果如下：=4 =2 從以上各種可取，從表中查出小齒輪分別為18,60。第四章 主變速箱詳細(xì)設(shè)計電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n=1440r/min，電動機(jī)軸與I軸之間的降速比為1440/1000=，兩班制工作，一天運轉(zhuǎn)16小時，工作年數(shù)10年。1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑參考文獻(xiàn)[5]表86和表88，取小帶輪直徑2）驗算帶速其中 ———小帶輪的轉(zhuǎn)速r/min ———小帶輪直徑 mm因為 ，故帶速適合。帶傳動的實際中心距：一般小帶輪的包角不應(yīng)小于滿足包角1）計算單根V帶的額定功率Pr由查參考文獻(xiàn)[5]表840得。于是：其中 ————時的傳遞功率的增量 —————按小帶輪包角，查得包角系數(shù) —————長度系數(shù)2）計算V帶根數(shù)Z為了避免V型帶工作時各跟帶受力嚴(yán)重不均勻，限制根數(shù)不大于10，取。大帶輪采用孔板式，具體結(jié)構(gòu)略。但標(biāo)牌上標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列的數(shù)值一般也不允許與實際轉(zhuǎn)速相差太大。即 ％或按公式： Δn=2%～+6% 如果超差，要根據(jù)誤差的正負(fù)以及引起誤差的主要環(huán)節(jié)，重新調(diào)整齒數(shù)，使轉(zhuǎn)速數(shù)列得到改善。 齒輪的設(shè)計（本節(jié)設(shè)計參數(shù)和過程均參照文獻(xiàn)[5]第十章）在車床主軸箱中的齒輪模數(shù)同一傳動副一般都相同，在設(shè)計計算中，應(yīng)以負(fù)載最大而齒數(shù)最小出論來設(shè)計和校核。在傳動副a中24/48這一對齒輪受到的轉(zhuǎn)矩最大，就先設(shè)計校核這一對齒輪。2） 材料選擇：由[5]表101選擇小齒輪的材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者的材料差為40HBS。（1） 按齒輪接觸強(qiáng)度計算確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1） 試選載荷系數(shù)。4） 由表106查得材料的彈性影響系數(shù)。6） 由公式1013計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)7） 由圖1019取接觸疲勞的壽命系數(shù)。故載荷系數(shù)：6） 按實際的載荷系數(shù)校正所算的的分度圓直徑由式（1010a）得：7） 計算模數(shù)m（2） 按齒彎曲疲勞強(qiáng)度計算由[5]式（105）得彎曲得設(shè)計公式為確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1） 由圖1020c查得小齒輪的彎曲疲勞極限。1）選取金屬切削機(jī)床的的精度等級為7級精度。3）試選取小齒輪的齒數(shù)為Z1=17,Z2=，設(shè)計工作10年，每天兩班倒。2） 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 3） 由[5]表107選取齒寬系數(shù)。5） 由圖1021d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ；大齒輪按接觸疲勞極限。8） 計算接觸疲勞許用力計算接觸疲勞許用力取失效概率為1%，安全系數(shù)，由式（1012）得：（2）計算1）計算小齒輪分度圓直徑d1t，帶入中比較小的值2） 計算圓周速度V3） 計算齒寬b4）計算齒寬與齒高之比模數(shù) 齒高 齒寬與齒高之比 5） 計算載荷系數(shù)根據(jù)，7級精度由文獻(xiàn)[5]圖108查得動載 荷系數(shù)KV=，直齒輪，由表102查得使用系數(shù)KA=1，由表104用插值法差得7級精度，由，查圖（1013）得。2） 由圖1018取彎曲疲勞壽命KFN1=，KFN2=3） 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=，由式（1012）得4) 計算載荷系數(shù)K5) 查取應(yīng)力校正系數(shù)，由表105查得YFa1=，YFa2=6) 查取應(yīng)力校正系數(shù)，由表105查得YSa1=，YSa2=7) 計算大，小齒輪的并加以比較經(jīng)過比較，大齒輪的數(shù)值較大8） 設(shè)計計算對此設(shè)計結(jié)果，由齒接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，由于齒輪的模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而出面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪的直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=，算出小齒輪的齒數(shù)圓整為Z1=24（3） 幾何尺寸的計算 1）計算分度圓直徑2） 計算中心距3）計算齒輪寬度取，同理可得配合齒輪參數(shù)取，同理可得配合齒輪參數(shù)取，在傳動副c中18/72這一對齒輪受到的轉(zhuǎn)矩最大，就先設(shè)計校核這一對齒輪。2） 材料選擇：由文獻(xiàn)[5]P327續(xù)表中選擇小齒輪的材料為50Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為286HBS，大齒輪為40Cr鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為260HBS，二者的材料差為26HBS。（1） 按齒輪接觸強(qiáng)度計算確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1） 試選載荷系數(shù)。4） 由表106查得材料的彈性影響系數(shù)。6） 由公式1013計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)7） 由圖1019取接觸疲勞的壽命系數(shù)。故載荷系數(shù)：6） 按實際的載荷系數(shù)校正所算的的分度圓直徑由式（1010a）得：7） 計算模數(shù)m（3）按齒彎曲疲勞強(qiáng)度計算由文獻(xiàn)[5]式（105）得彎曲得設(shè)計