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1、l攀枝花学院专科毕业论文（设计）基于 Pro/E 的 CA6140A 机床螺旋机构的 建模与分析学生姓名： 学生学号： 200921205010 院（系）： 工程技术学院 年级专业： 09 级机电一体化技术 指导教师： 讲师 助理指导教师： 二零一二年五月l摘 要螺旋传动是一种重要的传动方式，每个机床都有螺旋传动机构。机床中运用的一般是传导螺旋和调整螺旋，传导螺旋用在机床的刀架和工作台的进给机构中，而调整螺旋起到微调的作用。典型的螺旋运动方式是丝杠转动、螺母移动。利用传动均匀、平稳、准确的优点，以传递运动为主，有较高的传动精度，可承受较大的轴向负荷，主要用于高速回转、连续工作、要求高效率、高精
2、度的场合，如机床的刀架和工作台的进给机构。本文主要研究螺旋传动及其在机床上的应用，将机床中的螺旋机构运用PRO/E 绘图软件进行建模，为机床螺旋机构的设计及优化提供一定的理论依据。关键词关键词 机床，螺旋机构，PRO/E 软件，建模，机构分析lABSTRACTScrew drive is an important transmission model; each machine has a screw drive mechanism. Machine is generally conducted in the use of screw and adjusts the screw, screw
3、transmission used in the machine tool holder and the table feed mechanism, while fine-tuning adjustment screw play a role.A typical way to spread spiral screw rotation, the nut moves. Using transmission uniform, smooth, accurate and advantages, the main motion to pass, a higher transmission accuracy
4、, and can bear large axial load, mainly for high-speed rotation, continuous wor, requiring high efficiency, high precision of the occasion, If the machine tool holder and the table body institutions.This main screw drive and its application in the machine, the machine screw mechanism in the use of P
5、RO / E model mapping software on the line, and their bodies on the line some brief analysis for the machine design and optimization of screw mechanism provides a theoretical basis.eywords Machine tools, screw mechanism, PRO/E software, modeling, institutional analysisl目 录摘摘 要要IABSTRACTABSTRACT.II1 1
6、 绪论绪论11.11.1 课题的提出及研究意义课题的提出及研究意义11.21.2 国内外的应用现状及发展趋势国内外的应用现状及发展趋势11.31.3 CA6140ACA6140A 机床的螺旋机构模型机床的螺旋机构模型.21.41.4 机床中的螺旋机构传动装置机床中的螺旋机构传动装置21.5.1.5.螺旋机构的研究现状螺旋机构的研究现状31.61.6 论文的主要工作论文的主要工作4 2 2 机床简介机床简介52.12.1 CA6140ACA6140A 卧式车床概述卧式车床概述.52.22.2 CA6140ACA6140A 卧式车床的技术资料卧式车床的技术资料.52.32.3 CA6140ACA6
7、140A 卧式车床结构部件及功能卧式车床结构部件及功能.52.42.4 CA6140ACA6140A 卧式车床的主要参数卧式车床的主要参数.62.52.5 CA6140ACA6140A 机床运动和传动机床运动和传动.72.5.1 机床的运动72.5.2 机床的传动72.62.6 机床的传动系统机床的传动系统7 3 3 螺旋机构的分析螺旋机构的分析83.13.1 螺纹的形成螺纹的形成83.23.2 螺纹基本要素螺纹基本要素83.33.3 螺旋传动的工作原理螺旋传动的工作原理113.43.4 常用设备的螺旋机构常用设备的螺旋机构113.53.5 螺旋传动的类型和特点螺旋传动的类型和特点113.63
8、.6 螺旋传动的受力分析螺旋传动的受力分析12 4 4 基于基于 Pro/EPro/E 的建模的建模144.14.1 PRO/EPRO/E 简介简介.144.24.2 Pro/EPro/E 软件模块组成软件模块组成.144.34.3 主要特征主要特征154.44.4 Pro/ePro/e 历史特点和应用现状历史特点和应用现状.154.54.5 基于特征的参数化造型基于特征的参数化造型164.64.6 Pro/ePro/e 应用未来展望应用未来展望.17 5 5 机床螺旋机构建模机床螺旋机构建模195.15.1 研究对象研究对象195.25.2 建模建模19 6 6 机床机床 CA6140ACA
9、6140A 螺旋机构的分析螺旋机构的分析236.16.1 机床机床 CA6140ACA6140A 螺旋副材料的确定螺旋副材料的确定236.26.2 机床机床 CA6140ACA6140A 螺纹公差螺纹公差23l6.36.3 影响螺旋传动精度的因素及改进措施影响螺旋传动精度的因素及改进措施236.3.1 传动误差（位移误差）236.3.2 空程误差246.46.4 消除螺旋传动空回的方法消除螺旋传动空回的方法246.56.5 螺纹牙形对螺旋机构的影响螺纹牙形对螺旋机构的影响.256.66.6 螺旋机构的失效分析螺旋机构的失效分析.256.6.1 自锁条件分析.26 7 7 结论结论30 参考文献
10、参考文献31 致致 谢谢32l1 绪论1.1 课题的提出及研究意义改革开放后我国是生产和使用机床最多国家之一,我国的机床工业在技术上、产量上发展迅猛。用户遍布各行各业的同时还陆续出口。由于经济稳定发展、科技不断提升、机床市场需求越来越旺盛，在 2001 年2010 年的 10 年间，金属切削机床产量倍增；数控机床和加工中心产量，增长速度更是惊人。在世界四大国际机床展上，新品种更是琳琅满目，彰显出中国机床工业的欣欣向荣而且越来越国际化。如果说机床的发展是整个机械工业发展的基础，那么车床的发展对整个机械工业的发展更是有不可估量的贡献和影响。机床中最普遍的是车床，约占整个机床产量的 1/4 以上。就
11、中国机械业的发展来看，普通车床立下了不朽的功劳，车床中最典型的就是 CA6140A 型普通卧式车床。CA6140A 型普通卧式车床为目前最常见的型号之一，是我国自行设计制造的机床。该机床通用性好，适用于加工各种轴类，套同类，轮盘类零件的回转面。1.2 国内外的应用现状及发展趋势从 20 世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给制造业带来了革命性的变化，数控加工技术具有柔性好 加工精度高、生产效率高，减轻操作者劳动强度，改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高的优点。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要设备。进入 21 世纪，我国经济与世界全面接轨，机械业也受
12、世界的影响，数控技术迅猛发展，传统的机械制造业受到很大的冲击，各种数控设备以日新月异的速度出现，进入各种制造领域，很多普通机械设备被陆续的取代。但就中国的机械制造业的应用现状来说，普通机床在未来的几年乃至 10 年内还不会被数控及全自动化的机械取代，普通机床仍有其重要的作用，就CA6140A 来说，它没有数控车床精度高，生产效率高，它靠齿轮和丝杆螺母副传动，再加上运动副之间存在间隙，手工操作不准确，重复精度较低。测量时需停车后手工测量，测量误差较大。但是它适合批量较小，精度要求不高，加工范围很广，通用性很好。它的投资较数控车床来看低很多很多，因而降低了生产成本，比如说，一家机械厂生产一套组装设
13、备，那些件数少的零件就可以l用 CA6140A 这类型的普通车床来加工。再比如说当一套设备生产并组装好后，发现还缺少一个小法兰盘之类的小零件，这就是 CA6140A 显示本事的时候，如果这时动用数控车床，就像是杀鸡用牛刀，大材小用，费钱费神。而且数控车床的维护保养和维修费用和普通车床相比会高出很多，所以就此情况再结合中国现在的机械业发展情况来说，普通车床还暂时不会被完全淘汰，仍有其生存之道。1.3 CA6140A 机床的螺旋机构模型机床中的螺旋机构重要集中在刀架和工作台的移动上(如图1.3所示） ，无论是普通的机床还是现在较为先进的数控机床，螺旋传动都运用去其中。机床的一个基本要求就是对于精度
14、的要求，那么生产一个零件，需要按各种工业行业标准切割磨削钻，一个小小的零件往往需要几十道复杂的工序，而这一切都是为了保证生产出来的产品的质量，而精度的高低又是一个重要的评定标准。在加工过程中，机床刀具的上下左右的偏移等各种复杂动作的产生，就得依靠螺旋传动。我们熟知的丝杆就是一个螺旋传动装置，普通的机床运用的是滚动螺旋传动，利用它，我们就能车螺纹。螺纹一般是标准配件，所以精度要求高，这就要求我们的机床的螺旋传动需要一定的传动精度性。综上所述，对于机床的螺旋机构的研究也就有了很重要的意义。图1.3 螺旋机构模型l1.4 机床中的螺旋机构传动装置溜板部分的机动进给操作CA6140A 型车床的纵、横向
15、机动进给(feed)和快速移动采用单手柄操纵。自动进给手柄在溜板箱右侧，可沿十字槽纵、横扳动，手柄扳动方向与刀架运动方向一致。手柄在十字槽中央位置时，停止进给运动。溜板箱正面右侧有一开合螺母操作手柄，用于控制溜板箱与丝杠之间的运动联系。车削非螺纹表面时，开合螺母手柄位于上方；车削螺纹时，压下开合螺母手柄，使开合螺母闭合并与丝杠啮合，将丝杠的运动传递给溜板箱，使溜板箱、床鞍按预定的螺距(或导程)作纵向进给。车完螺纹应立即将开台螺母手柄扳回原位。车床尾座进给机构沿床身导轨手动纵向移动尾座至合适位置，逆时针方向扳动尾座紧固手柄将尾座固定。注意移动尾座时用力不要过大。逆时针方向转动套筒锁紧手柄(松开)
16、，摇动手轮，使套筒作进、退移动。顺时针方向转动套筒锁紧手柄，将套筒固定在选定的位置。 丝杠螺母进给机构横向进给丝杠的作用是将机动或者手动运动经过螺母传动传给刀架获得横向进给运动。横向进给丝杠的右端支撑在滑动轴承上的，以此实现径向和轴向的定位。同时还可以利用螺母来调整轴承的轴向间隙大小。大小刀架进给机构刀架的进给机构原理是通过一个滑动螺旋机构来实现刀架进给运动。1.5.螺旋机构的研究现状运用 Pro/E 软件对机床螺旋机构进行三维实体建模及装配,运用 Pro/E 的Mechanism 模块对机床螺旋机构进行运动仿真分析,得出螺旋机构传动的位移、速度、加速度随时间的变化曲线。利用该方法可以使得设计人员快速、直观的对机床螺旋机构进行优化设计。40 多年来，我国在建模与仿真(Modeling
