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1、数控管螺纹车床主轴箱传动设计摘要 QKA1219数控管螺纹车床是安阳鑫盛机床厂设计研发并生产的。该机床主要为油田管螺纹的车削而开发，而且还适合各类管螺纹的车削，同时还可以作为普通车床使用，适合加工形状复杂的轴、套、盘类零件。 由于该机床属于半闭环控制的数控车床，比起普通车床省去了进给箱和溜板箱等机械结构，主轴箱和刀架之间的内联系传动链由数控系统和伺服系统代替。所以，主轴箱的功用不仅仅是支承主轴并把动力经变速传动机构场传递给主轴，还要考虑车床的数控化等要求，这就使得主轴箱的设计显得极为主要。 本论文的课题是QKA1219数控管螺纹车床的主轴箱传动设计。主要从传动方案的论证和选择，结构网的选择和转
2、速图的拟定等方面来阐述这个课题。关键词：数控 机床 主轴箱 校核 管螺纹 Design of headstock of QkA1219 numerical control lathe which machining pipe threadAbstract QKA1219 pipe thread machining numerical control lathe is designed and produced by AnYang XinSheng cooperation. This kind of lathe is mainly developed for oil fields to mach
3、ining pipe thread. Besides, it also can machine other kind of parts as a normal lathe.Being a semi-loop controlled NC lathe, this lathe have no feedbox and apron compared with normal lathe, the drive chain between headstock and tool slide is replaced by CN and servo system, so, the purpose of the he
4、adstock is not as it in a normal one, and we also should consider of other aspects, hence, the design of headstock becoming very important.This paper is mainly about this lathes headstock drive design. And I show my point mainly from the choose of speed diagram, choose and testimony of the design ma
5、nner and so on. Key words NC Machine tools Spindle box Check pipe thread.目录第一章 绪论11.1 课题的背景及意义11.2 数控机床国内外发展现状21.3 本论文主要研究内容4第二章 主轴箱参数的确定52.1车床的参数和规格52.2公比和最大相对转速损失率52.3动力参数的确定和电机的选择5第三章 传动方案的设计73.1传动顺序组的安排73.2 传动结构式和结构网的选择11 3.3转速网的拟订12第四章 传动件的估计和确定144.1 带轮传动的确定144.2 齿轮齿数的确定184.3 传动轴的估算184.4 齿轮模数的估
6、算20第五章 传动结构简图的设计235.1 结构设计的要求235.2 结构细节的内容245.3主轴箱传动结构简图26结论27致谢28参考文献29第一章 绪论1.1课题背景及意义1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。我国目前机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即我国机床数控化率不到3。近10年来，我国数控机床年产量约为0.60.8万台，年产
7、值约为18亿元。机床的年产量数控化率为6。我国机床役龄10年以上的占60以上；10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60以上）。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。
8、由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个永恒的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国，机床改造业称为机床再生（Remanufacturing）业。从事再生业的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton机床公司、Devlieg-Bullavd（得宝）服务集团、US设备公司等。美国得宝公司已在中国开办公司。在日本，机床改造业称为机床改装（Retrofitting）业。从事改装业的著名公司有：大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程
9、公司、山本工程公司等。企业要在当前市场需求多变，竞争激烈的环境中生存和发展就需要迅速地更新和开发出新产品，以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求的不断变化。而普通机床已不适应多品种、小批量生产要求，数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术，最适宜加工小批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需要换零件加工程序，无需对机床作任何调整，因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求。数控机床在机械加工行业中的应用越来越广泛。数控机床的发展，一方面是全功能、高性能；另一方面是简单实用的经济型数控机床，具有自动加工的基本功能，操作维修方便。经济型数控系统通
10、常用的是开环步进控制系统，功率步进电机为驱动元件，无检测反馈机构，系统的定位精度一般可达0.01至0.02mm，已能满足CW6140车床改造后加工零件的精度要求。1.2 数控机床国内外发展现状自从1952年美国第台数控铣床问世至今已经历了50个年头。数控设备包括：车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专机，形成庞大的数控制造设备家族，每年全世界的产量有10-20万台，产值上百亿美元。世界制造业在20世纪末的十几年中经历了几次反复，曾一度几乎快成为夕阳工业，所以美国人首先提出了要振兴现代制造业。90年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。如美国、德国等几大制造商都经过较大变动，从90年
11、代初开始已出现明显的回升，在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。如德国机床行业从2000年至今已接受3个月以后的订货合同，生产任务饱满。 我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在90年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能力降到50%，库存超过4个月。从1995年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在1999年以后，国家向国防工业及关键民
12、用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。从2000年8月份的上海数控机床展览会和2001年4月北京国际机床展览会上，也可以看到多品种产品的繁荣景象。但也反映了下列问题：（1）低技术水平的产品竞争激烈，互相靠压价促销；（2）高技术水平、全功能产品主要靠进口；（3）配套的高质量功能部件、数控系统附件主要靠进口；（4）应用技术水平较低，联网技术没有完全推广使用；（5）自行开发能力较差，相对有较高技术水平的产品主要靠引进图纸、合资生产或进口件组装。 当今世界工业国家数控机床的拥有量反映了这个国家的经济能力和国防实力。目前我国是全世界机床拥有量最多的国家（近300万台），但我们的机床数控
13、化率仅达到1.9左右，这与西方工业国家一般能达到20%的差距太大。日本不到80万台的机床却有近10倍于我国的制造能力。数控化率低，已有数控机床利用率、开动率低，这是发展我国21世纪制造业必须首先解决的最主要问题。每年我们国产全功能数控机床30004000台，日本年产万多台数控机床，每年我们花十几亿美元进口70009000台数控机床，即使这样我国制造业也很难把行业中数控化率大幅度提上去。因此，国家计委、经贸委从“八五”、“九五”就提出数控化改造的方针，在“九五”期间，我协会也曾做过调研。当时提出数控化改造的设备可达810万台，需投入80100亿资金，但得到的经济效益将是投入的510倍以上。因此，
14、这两年来承担数控化改造的企业公司大量涌现，甚至还有美国公司加入。“十五”刚刚开始，国防科工委就明确提出了在军工企业中投入6.8亿元，用于对1.21.8万台机床的数控化改造。 数控技术经过50年的5个阶段和6代的发展：第1阶段：硬件数控（NC）第1代：1952年的电子管第2代：1959年晶体管分离元件第3代：1965年的小规模集成电路第2阶段：软件数控（CNC）第4代：1970年的小型计算机第5代：1974年的微处理器第6代：1990年基于个人PC机（PCBASEO）第6代的系统优点主要有：（1）元器件集成度高，可靠性好，性能高，可靠性已可达到5万小时以上；（2）基于PC平台，技术进步快，升级换代容易；（3）提供了开放式基础，可供利用的软、硬件
