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1、兰 州 理 工 大 学毕 业 论 文论 文 题 目：床身上最大回转直径320mm的数控车床总体设计及主轴箱设计专 业 名 称： 层 次： 学 生 姓 名： 完 成 日 期： 摘要随着现代科学的进步，数控行业的飞速发展，数控车床作为主要加工手段，被广泛应用于机械制造业。因为它具有加工灵活、通用性强的特点，能适应产品的品种和规格频繁变化，能够满足新产品的开发和多品种、小批量、生产自动化的要求，并且数控车床与普通车床相比，在提高生产率、减轻工人劳动强度、降低生产成本和增加效益方面都有很大的优越性。本文对数控车床的主传动方案、总体机械结构进行了详细的设计和计算。电动机通过变速箱与主轴进行联接，使主轴的
2、功率、扭矩特性和电机的功率扭矩特性相匹配，这样适用范围就更宽，在使用方面也容易控制。本数控车床，是由无极变速电磁调速异步电动机经机械分级变速箱驱动主轴，以实现主轴的无级变速。主轴箱与变速箱为一整体，最后一级采用传动平稳可靠的斜齿轮传动，以保证主轴的旋转精度。关键词：数控车床；变速箱；主轴；无级变速 AbstractWith fast development of science technology, Numerical control lathe is widely used in the mechanical manufacturing industry. Because of havin
3、g the characteristics of maching flexibility,strong versatility,it can meet the varity of products and frequent change of the specification,and satisfy the reqanement that the development of new poducts,much varieties,the small quantities,automative production, Compared with ordinary lathe, the nume
4、rical control lathe has its great superiority in boosting productivity, lightening workers labor intensity, reducing the production cost and increasing benefit.The overall mechanical structure of numerical control late has been designed in this paper, mainly from economy and practical value. The mot
5、or is linked to spindle, making power and torsion characteristic of match to torsion characteristic power of the electrical machinery. In this case the scope of application is wider and it is easy to control during machining.Horizontal feed system and vertical feed system are designed and calculated
6、 in details in this design. This numerical control lathe drives the spindle, which is accomplish by electrodeless changed speed electromagnetical adjusted speed asynchronous,and the mechanical hierarchical gearbox, in order to realize the infinite variable-speeds of the spindle. Spindle-box and gear
7、box are made into a wholebody, final class adopts transmission steady and reliable helical gears transmission, so as to ensure the precision of rotation of the spindle. The servo feed system adopts the high-accuracy ball guide screw transmission, so as to ensure the movement maching accuracy.Keyword
8、: numerical control lathe；the transmission ； spindle； power；infinite variable speeds；servo feed system目录摘要IIABSTRACTIII目录IV第1章 绪论11.1 课题背景11.2 我国数控机床的发展1第2章 数控车床简介22.1 数控车床的基本组成22.2 数控车床的工作过程22.3 数控车床的分类32.3.1 按车床主轴位置分类32.4 数控车床的特点4第3章 数控机床总体结构的设计要求53.1 数控机床总体的结构要求53.2 机床导轨的选择53.2.1 导轨的选择53.3 机床床身结构
9、63.3.1 床身的结构63.4 支承件的选择6第4章 C320数控车床基本的技术参数74.1 主参数和尺寸参数74.2 运动参数的确定74.3 动力参数8第5章 数控车床主传动系统设计85.1 数控车床的主传动方式85.2 确定主轴的转速95.3 确定传动轴的转速95.4 主传动系统结构设计及校核105.4.1 带传动的结构设计10第6章 数控车床主轴组件设计136.1 主轴组件的设计136.1.1 主轴组件的性能要求136.2 传动轴的设计176.3 主轴及传动轴支承的配置形式18第7章 车床数控系统197.1 概述197.2 数控系统的主要功能207.3 数控系统的选择21结论22致谢2
10、3参考文献24V第1章 绪论1.1 课题背景 企业要在激烈的市场竞争中获得生存、得到发展，它必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本，制造出合乎市场需要的、性能合适的产品,而产品质量的优劣，制造周期的快慢，生产成本的高低，又往往受工厂现有加工设备的直接影响。目前，采用先进的数控机床，已成为我国制造技术发展的总趋势。在我国现有的机床中有一部分仍采用传统的继电器- 接触器控制方式，这些机床触点多、线路复杂，使用多年后故障多、维修量大、维护不便、可靠性差，严重影响了正常的生产。还有一些旧机床虽然还能正常工作，但其精度、效率、自动化程度已不能满足当前生产要求。因此拥有先进的数控机床已经成为满足企业新
11、生产工艺、提高经济效益的最根本需求1。1.2 我国数控机床的发展 进入21世纪，我国机床制造业即面临提升机械制造业水平的需求而引发的制造装备发展的良机，也遭受到进入WTO后激烈的市场竞争的压力，从技术层面上来讲，加速推进数控技术将是解决机床制造业持续发展的一个关键。目前，世界先进制造技术不断兴起，超高速切削、超精密加工等技术的应用，柔性制造系统的迅速发展和计算机集成系统的不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求，当今数控机床正在朝着以下几个方向发展。 (1)高速、高精密化（2）高可靠性（3）数控车床设计CAD化（4）功能复合化（5）智能化第2章 数控车床简介2.1 数控车床的基本组成虽然数控车
12、床种类较多，但一般均由车床主体、数控装置和伺服系统三大部分组成。图2-1是数控车床的基本组成方框图4。 图2-1 数控车床的基本组成方框图2.2 数控车床的工作过程数控车床的工作过程如图2-2所示4：图2-2 数控车床的工作过程 （1）首先根据零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和位移数据。（2）用规定的程序代码和格式规则编写零件加工程序单；或用自动编程软件进行CAD/CAM工作，直接生成零件的加工程序文件。（3）将加工程序的内容以代码形式完整记录在信息介质（如穿孔带或磁带）上。（4）通过阅读机把信息介质上的代码转变为电信号，并输送给数控装置。由手工编写的程序，可以通过数控机床的操
13、作面板输入程序；由编程软件生成的程序，通过计算机的串行通信接口直接传输到数控机床的数控单元（MCU）。（5）数控装置将所接受的信号进行一系列处理后，再将处理结果以脉冲信号形式向伺服系统统发出执行的命令。（6）伺服系统接到执行的信息指令后，立即驱动车床进给机构严格按照指令的要求进行位移，使车床自动完成相应零件的加工。2.3 数控车床的分类数控车床的分类方法较多，但通常都以和普通车床相似的方法进行分类5。2.3.1 按车床主轴位置分类（1）立式数控车床：立式数控车床简称为数控车床，其车床主轴垂直于水平面，并有一个直径很大的圆形工作台，供装夹工件用。这类机床主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的
14、大型复杂零件。（2）卧式数控车床：卧式数控车床又分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床。倾斜导轨结构可以使车床具有更大的刚性，并易于排除切屑。2.3.2 按加工零件的基本类型分类（1）卡盘式数控车床：这类车床未设置尾座，适合车削盘类（含短轴类）零件。其夹紧方式多为电动或液动控制，卡盘结构多具有可调卡爪或不淬火（即软卡爪）。（2）顶尖式数控车床：这类数控车床配置有普通尾座或数控尾座，适合车削较长的轴类零件及直径不太大的盘、套类零件。2.3.3 按刀架数量分类（1）单刀架数控车床：普通数控车床一般都配置有各种形式的单刀架，如四工位卧式自动转位刀架或多工位转塔式自转位刀架。（2）双刀架数控车
15、床：这类车床其双刀架的配置（即移动导轨分布）可以是平行分布，也可以是相互垂直分布，以及同轨结构。2.4 数控车床的特点在数控机床发展的最初阶段，其机械结构与通用机床相比没有多大的变化，只是在自动变速、刀架和工作台自动转位和手柄操作等方面作些改变。随着数控技术的发展，考虑到它的控制方式和使用特点，才对机床的生产率、加工精度和寿命提出了更高的要求。数控机床的主体机构有以下特点。（1）由于采用了高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，数控机床的极限传动结构大为简化，传动链也大大缩短；（2）为适应连续的自动化加工和提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热变形小；（3）为减小摩擦、
