CM6132精密普通车床进给箱设计

CM6132精密普通车床进给箱设计

摘要

CM6132型机床是精密级普通机床，用于车削精密零件，包括车削公制、英制、模数及径节螺纹。要求进给传动链按一定的要求严格进行，才能保证加工，进给箱是CM6132车床中必不可少的部分，内有进给运动的变换装置及操纵机构，其功能是改变被加工螺纹的螺距或机动进给的进给量。变换装置包括移换机构，用来实现倒数关系及特殊因子;基本螺距机构，用来实现车削出导程值按等差数列排列的螺纹;倍增机构，用来实现车削螺纹的导程值成倍数关系变化的螺纹。本文主要是对进给箱的结构部分进行设计研究，其次对其中主要的零部件中的齿轮、轴进行了设计与校核。

关键词：进给箱；变速机构；移换机构；基本螺距机构；倍增机构

第一章绪论 1

1.1 国内外发展现状 1

1.1.1国内发展现状 1

1.1.2国外发展现状 1

1.2 CM6132车床发展趋势 2

1.3设计任务和主要技术要求 3

第二章CM6132进给箱设计方案 4

2.1CM6132普通车床简介 4

2.2进给箱的传动机构 4

2.3进给箱切螺纹机构设计 6

2.4切螺纹系统及齿数比的确定 9

2.5倍增机构和移换机构设计 9

2.6车削公制螺纹的过程 10

2.6.1车削公制螺纹 10

2.6.2车削模数螺纹时 12

2.6.3车削英制螺纹 12

2.6.4车削径节螺纹 13

2.7车床机动进给 14

2.7.1车床纵向进给量计算 14

2.7.2车床横向机动进给量 15

第三章主要零件设计 15

3.1中心距a的确定 15

3.2计算切削速度、切削力、切削功 16

3.3齿轮按齿面接触疲劳强度设计 18

3.4齿轮按齿根弯曲强度设计 20

3.5轴的设计计算 21

3.5.1 按扭转强度校核轴的强度 22

3.5.2按弯扭合成校核轴的强度 24

第四章进给箱箱体的设计 27

总结 29

参考文献 30

致谢 31

第一章绪论

1.1 国内外发展现状

1.1.1国内发展现状

随着电子技术、检测技术、计算技术、自动控制和机床设计等多个领域取得最新成就, 20世纪50年代,数字控制机床也随之发展起来,高速加工是面向21世纪的一项高新技术，它以高效率、高精度和高表面质量为基本特征在航空航天、汽车工业、模具制造、光电工程和仪器仪表等行业中获得了越来越广泛的应用并已取得了重大的技术经济效益是当代先进制造技术的重要组成部分。为了提高生产效率和生产质量，高精度和高速成为了数控技术的一个重要发展超势；随着我国科技水平的不断提升，极大的促进了社会的发展与进步[5]。

国产数控机床缺乏核心技术，不断加强技术创新是提高国产数控机床水平的关键，从高性能数控系统到关键功能部件基本都依赖进口，即使近几年有些国内制造商艰难地创出了自己的品牌，但其产品的功能、性能的可靠性仍然与国外产品有一定差距。中国作为一个制造大国，主要还是依靠劳动力、价格、资源等方面的比较优势，而在产品的技术创新与自主开发方面与国外同行的差距还很大。中国的数控产业不能安于现状，应该抓住机会不断发展，努力发展自己的先进技术，加大技术创新与人才培训力度，努力缩短与发达国家之间的差距，力争早日实现数控机床产品从低端到高端、从初级产品加工到高精尖产品制造的转变，实现从中国制造到中国创造，从制造大国到制造强国的转变。

1.1.2国外发展现状

采用数控车床加工已经成为了外国生产制造业的主流，这是一个时代的趋势，2010年美国芝加哥国际制造技术（机床）展览会展示了国际机床行业最新技术动态和发展趋势。IMTS展览会展示了高技术数控机床、数控系统，展示最新科技和生产方式，突出展示未来数控机床发展趋势。

国外数控机床技术现状：

（1）高速度、高精度与多轴加工成为数控机床的主流，纳米控制已经成为高速高精加工的潮流。

（2）多任务和多轴加工数控机床越来越多地应用到能源、航空航天等行业。

（3）机床与机器人的集成应用日趋普及，且结构形式多样化，应用范围扩大化，运动速度高速化，多传感器融合技术实用化，控制功能智能化，多机器人协同普及化[6]。

（4）智能化加工与监测功能不断扩充，车间的加工监测与管理可实时获取机床本身的状态信息，分析相关数据，预测机床的状态，提前进行相关的维护，避免事故的发生，减少机床的故障率，提高机床的利用率[7]。

（5）最新的机床误差检测与补偿技术能够在较短的时间内完成对机床的补偿测量，与传统的激光干涉仪相比，对机床误差的补偿精度能够提高3～4倍，同时效率得到大幅度提升。

（6）最新的CAD/CAM技术为多轴多任务数控机床的加工提供了强有力的支持，可以大幅度提高加工效率。

（7）刀具技术发展迅速，众多刀具的设计涵盖了整个加工过程，并且新型刀具能够满足平稳加工以及抗振性能的要求[8]。

1.2 CM6132车床发展趋势

随着生产力的发展,产品的更新换代不断加快, 传统普通机床的加工技术已很难满足现代制造业的需求，市场竞争也越来越激烈,企业要想在这样的环境中生存和发展,就必须能够在最短的时间内开发出新的产品,以最好的质量、最优廉的价格去满足市场的需求。数控机床因其高精度、高柔性、高效益等特点,使得其相比于普通机床更适应当前品种多、批量小、精度高、形状复杂、周期短的生产要求。对于制造业企业而言,如果通过购买新的数控机床来解决当前生产设备数控化率不足的现状,一方面需要投入大量的资金,另一方面,原先保有的大量普通机床就会被闲置起来,造成一种浪费。从合理利用资源、节约成本的角度出发,通过对原有的普通机床进行数控化改造,来提升设备的数控化率,也是一种较好的选择[9]。

以CM6132车床的数控化改造为例,数控技术在CM6132普通车床数控化改造中的应用作了深入的研究与探索,形成了相应的技术方案，在改造的过程中,采用变频器调速并带有检测功能的编码器来组成主传动系统,拆除了原机床的进给箱、光杆和丝杠,采用滚珠丝杠副固定在溜板箱和中拖板上的方法改造进给系统[10]。此外进给系统要能实现快速的伺服控制和误差补偿有较高的定位精度和跟踪精度以便进行工件的高效精密加工，由此可知，通过对机床部件进行模块化设计，不仅能减少重复性劳动，而且可以快速响应市场，缩短产品开发设计周期[11]。

现代的CAD/CAM技术都是建立在数控技术之上；如今数控技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业水平的核心标志，实现加工机床及生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向[12]。

1.3设计任务和主要技术要求

本次设计任务是CM6132精密车床进给箱主传动设计。由于CM6132车床是精密加工车床，要求车床加工精度高，主轴运转可靠，并且受外界，振动，温度干扰要小，因此，本次设计是将车床的主轴箱传动和进给箱传动分开设计，以尽量减小进给箱和原电机振动源对主轴箱传动的影响。

参考文献

[1].濮良贵，陈国定，吴立言.《机械设计》.第十版[M].高等教育出版社，2019.7

[2].贾亚洲.《金属切削机床概论》.第二版[M].机械工业出版社,2010.9

[3].冯丽艳.《机械设计课程设计》.第六版[M].机械设计出版社,2020.10

[4].刘鸿文.《材料力学》.第六版[M].高等教育出版社,2019.12

[5].王其松.进给箱光杆输出过载保护机构[J].制造技术与机床,2013(04):87-88.

[6].徐燕.车床横向滚珠丝杠装置的结构改进设计[J].制造技术与机床,2019(02):76-78+83.

[7].张波.数控车床丝杠进给系统刚度对定位精度的影响研究[J].现代制造技术与装备,2018(08):119+125.

[8].何晓东,张海强,黄玉明.车床进给箱英制传动系统优化设计[J].机械研究与应用,2020,33(06):194-195+198.38(04):60-62.