SK360車床主軸箱改進設計含3張CAD圖帶開題
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目 錄
第一章 題目與要求·······································1
第二章 傳動設計·········································2
第三章 展開圖設計·······································6
第四章 截面圖設計 ······································9
第五章 傳動件驗算 ······································10
結束語 ··················································11
致謝 ····················································12
參考文獻 ···············································13
摘 要
床頭箱提高主軸精度，增加主軸編碼器和相關元件，滿足數(shù)空控制的要求及精度要求。手動卡盤改為電動卡盤，降低勞動強度，提高工作效率，并且卡盤定心準確，性能穩(wěn)定，動作靈敏，夾緊力大小可調，最大加緊力達45KN，夾持范圍達4～200mm。手動刀架改為電動刀架，能實現(xiàn)刀架的轉位、定位、夾緊的自動控制，滿足數(shù)控編程的要求，并且要求刀架對指令信號反應靈敏，動作執(zhí)行準確可靠，能充分發(fā)揮出數(shù)控化改造后加工效率高、精度高的特點。
關鍵詞：傳動設計；展開圖設計；截面圖設計；簡化結構；提高性能
ABSTRACT
To improve the precision of the spindle headstock, increase the spindle encoder and related components, to meet the requirements of accuracy and the number of empty control requirements. Manual chuck for electric chuck, reduce labor intensity, improve work efficiency, and Chuck Centering is accurate, stable performance, flexible action, the clamping force can be adjusted, the maximum stepping up to 45KN, the clamping range of 4 ~ 200mm. Manual turret to electric tool, automatic control, positioning, clamping transposition can realize tool, to meet the requirements of NC programming, and requires rest sensitive to command signal, action is accurate and reliable, can give full play to the numerical control transformation of high processing efficiency, features high accuracy.
Keywords: transmission design; development design; map design; structure; performance
摘 要
床頭箱提高主軸精度，增加主軸編碼器和相關元件，滿足數(shù)空控制的要求及精度要求。手動卡盤改為電動卡盤，降低勞動強度，提高工作效率，并且卡盤定心準確，性能穩(wěn)定，動作靈敏，夾緊力大小可調，最大加緊力達45KN，夾持范圍達4～200mm。手動刀架改為電動刀架，能實現(xiàn)刀架的轉位、定位、夾緊的自動控制，滿足數(shù)控編程的要求，并且要求刀架對指令信號反應靈敏，動作執(zhí)行準確可靠，能充分發(fā)揮出數(shù)控化改造后加工效率高、精度高的特點。
關鍵詞：傳動設計；展開圖設計；截面圖設計；簡化結構；提高性能
ABSTRACT
To improve the precision of the spindle headstock, increase the spindle encoder and related components, to meet the requirements of accuracy and the number of empty control requirements. Manual chuck for electric chuck, reduce labor intensity, improve work efficiency, and Chuck Centering is accurate, stable performance, flexible action, the clamping force can be adjusted, the maximum stepping up to 45KN, the clamping range of 4 ~ 200mm. Manual turret to electric tool, automatic control, positioning, clamping transposition can realize tool, to meet the requirements of NC programming, and requires rest sensitive to command signal, action is accurate and reliable, can give full play to the numerical control transformation of high processing efficiency, features high accuracy.
Keywords: transmission design; development design; map design; structure; performance
目 錄
第一章 題目與要求·······································1
第二章 傳動設計·········································2
第三章 展開圖設計·······································6
第四章 截面圖設計 ······································9
第五章 傳動件驗算 ······································10
結束語 ··················································11
致謝 ····················································12
參考文獻 ···············································13
第一章 題目和要求
這次設計是對江西儀表廠的SK360型車床主軸箱進行改進設計，主要要求是簡化結構，降低成本，提高性能，適應市場需求，以提高競爭力，改進為剛性高，噪音低，工藝性好，操作可靠，維修方便，經(jīng)濟實用性的機床。
SK360車床用途廣泛，社會擁有量 ，適用于各種車削工作，如車削各種零件外圓柱表面，端面及鉆孔、鉸孔及車削內控，車削各種公制、英制、模數(shù)及徑節(jié)螺紋。棄床頭箱中和這次設計有關參數(shù)有：
中心高：190mm
最大工件長度：880mm
床身上最大回轉直徑：Ф360mm
床鞍上最大回轉直徑：Ф210mm
主軸孔錐度：莫氏短6 號
主軸孔直徑：Ф37mm。
主軸正轉種數(shù)：12種。
主軸正轉速范圍：37---1500r/min。
主軸反轉種數(shù)：6種。
主軸反轉范圍：122---1538r/min。
主電機功率：2.2Kw 1400r/min
現(xiàn)工廠據(jù)用戶要求，提出改進的具體要求是：
1.主軸轉速：nmax=1400r/min,nmin=30—45r/min,z=10—12;主電機功率：N=4kw.
主軸孔徑大于原機。
2.控制振動，噪聲和熱變形，提高靜、動態(tài)性能。
3．盡量利用原傳動軸孔位置以便沿用原鏜模工藝裝備，原主軸、進給輸出軸位置不得改變。
4.根據(jù)課題要求，對SK360車床主軸箱結構和傳動系統(tǒng)進行分析，在參考SK360、CN6136D等Φ360車床基礎上,對原傳動系統(tǒng)和箱體結構進行改進,得到這臺車床.
第二章 傳動設計
1.SK360車床主軸傳動系統(tǒng)的現(xiàn)狀：
SK360的主軸傳動系統(tǒng)如圖2-1所示，它是在C618K型車床基礎上設計定型的，主要是齒數(shù)方面有所變化，有一定進步，但仍存在以下不足之處：
圖2-1 主軸傳動系統(tǒng)
（1）主傳動軸根數(shù)為4，傳動軸多，結構復雜，增加加工和裝配程序，傳動效率不高，剛度和精度都要收到影響，增加噪聲；
（2）主軸孔徑為38mm，工藝范圍收到限制，滿足不了用戶的需求；
（3）工藝裝片式摩擦離合器，操縱機構曲折復雜，工作噪聲大，而且發(fā)熱，裝修不方便；
Ⅲ軸裝抱閘制動，產(chǎn)生噪聲和摩擦熱，制動效果不理想，且制動時電機空轉，造成空耗，形成了浪費；
（4）反向軸Ⅶ采用臂式結構，孔加工工藝性很差，位置精度不易保證，故齒輪齒合不良，并正向時空轉，造成空耗和噪聲；
（5）主軸傳動齒輪用斜齒輪，雖然能提高強度，但產(chǎn)生軸向力，對加工精度不利；
（6）Ⅱ軸兩齒輪塊用集中操縱，雖然操作方便，但加工曲線槽不方便，而增加兩對齒輪和Ⅸ軸，另外為滑移Ⅲ軸而增加Ⅷ軸而造成結構復雜，裝修麻煩。
2.幾種傳動方案的比較：
根據(jù)以上對SK360型車床分析和設計任務的要求，擬如下幾種傳動方案：
（1）三根軸
a.三軸單速電機
既要三軸，按一般傳動組不用4個傳動副，所以最多是9級，這就考慮軸數(shù)少而變速級數(shù)多的折回變速系統(tǒng)，由于輸入軸和輸出軸不同，當用雙折回變速系統(tǒng)和一個三傳動的變速組，其傳動圖如圖2-2
圖2-2 三軸傳動系統(tǒng)
這種傳動方案φ=1.41，Z=12，轉速安排合理整齊，設重復轉速，并傳用單速電機，是比較理想的方案。但有一個小齒輪，在結構上有一定麻煩。
b.三軸和雙速電機
由于雙速電機相當一個變速組，對于減少軸根數(shù)可行，從而列出如圖2-3轉速圖
圖2-3 三軸雙速電機
這種傳動方案也可行，但要用雙速電機，成本高，并且有一個空檔，造成浪費。
（2）二根軸和雙速電機
用雙速電機和2根軸也可以實現(xiàn)本設計的要求，雙軸間傳動副為折回機構，轉速圖如圖2-4所示，其優(yōu)點是結構簡單，但由于采用雙速電機，一樣有成本高的不足之處。
圖2-4 二軸雙速電機
（3）傳動方案的確定：
根據(jù)以上3種可行性方案的分析，以國情和實用情況的考慮，決定采用第一種方案。
3．電機和帶傳動：
電機：由于功率N=4Kw，而最高轉速最好和主軸轉速相近
選用電機：Y112M-4，參數(shù)為額定功率4Kw，滿載轉速1440r/min
皮帶：根據(jù)計算功率Nj=Kw Nd=1.2*4=4.8Kw和最小帶輪n1=1440r/min，查表選用B型帶，帶根數(shù)類比原車床用了3根
帶輪：由于受箱體外輪蓋影響，小帶輪不太大，根據(jù)允許值取D1=Φ84mm，D2=1/iD1(1-ε)=202*84*(1-0.03)=170mm.
4．Φ360車床箱體結構的對比：
由于這次設計是改進設計，要求與整體聯(lián)系不變，外形尺寸盡量保持，所以要對Φ360車床主軸箱的結構進行分析，從而確定箱體大體結構。
這次改進的另一要求是把主軸孔擴大，因為SK360已經(jīng)把主軸孔徑加大到Φ53mm。在觀察SK360床頭箱與原機床頭箱外形尺寸基本不變，而與整機聯(lián)系的基準都是與前面相距230±0.5mm的凸臺，所以SK360的箱體最具參考價值，并盡量和它一致，以減少工藝裝備。
5齒輪齒數(shù)的確定：
由于箱體結構參考SK360，為了達到盡量用原有加工工藝裝備和零部件的目的，箱體上軸系孔的位置和尺寸大小應盡量保持，并且只用其中的三個主傳動系。
觀察SK360格傳動軸的空間關系，原Ⅳ軸孔現(xiàn)仍為主軸Ⅲ孔，另Ⅰ和Ⅱ軸之間有一大傳動比，有大齒輪，要求軸距大，為防干涉，取原Ⅰ、Ⅱ軸為Ⅰ和Ⅱ軸孔。
由于中心距已定，為使齒輪和2和不大于100，兵參考其他車床齒輪模數(shù)，選第一傳動組模數(shù)為m1=2.5mm,而第二傳動組模數(shù)為m2=3mm,從而
ZI=125.694/2.5/2=100.55
ZII=147.526/3/2=98
查表當i=1，1.4，2，2.8時，都有Z的是102，于是得
Z1=34 Z2=102-34=68
Z3=42 Z4=102-42=60
Z5=51 Z6=102-51=51
Z7=27 Z8=102-27=75
同理，當i=0.5，4時，ZII=99，于是
Z9=66 Z10=99-66=33
Z11=20 Z12=99-20=79
從而得到傳動系統(tǒng)圖和轉速圖，如圖2-5，其進給部分參考SK360
圖2-5 三軸傳動系統(tǒng)
第三章 展開圖設計
1．齒輪設計
a.第一傳動組，已知m2=2.5，未變位嚙合角α0=20，傳動中心距A=125.694，ha*=1，c*=0.25
（1）未變位時中心距A0=ZεI/2 Mi=102/2*2.5=127.5mm
（2）嚙合角α=arc cos(A0/A*cosα0)= arc cos(127.5/125.694*cos20)=170361
（3）變位系數(shù)和：XΕi=（invα-invα0）*IΕi/I
=（inv170361-inv200）*102/2
=-0.249
（4）變位系數(shù)：查表得 X1=1.0,X2=-1.249
X3=1.0,X4=-1.249
X5=1.1,X6=-1.349
X7=1.1,X8=-1.349
（5）分度園直徑：d1=85mm
d2=170mm
d3=105mm
d4=150mm
d5 =d6=127.5mm
d7=67.5mm
d8=187.5mm
（6）齒頂園直徑：da1=95mm
da2=168.76mm
da3=115mm
da4=148.76mm
da5=125.76mm
da6=138mm
da7=78mm
da8=185.76mm
（7）齒根圓直徑：df1=83.75mm
df2=157.51mm
df3=103.75mm
df4=137.51mm
df5=114.51mm
df6=126.75mm
df7=66.75mm
df8=174.51mm
b．第二轉速組 MⅡ=3mm，α0=200，ha*=1，c*=0.25，A=147.526
（1）未變位時中心距：A=IεⅡ/Im2=99/2*3=148.5mm
（2）嚙合角：α=arc cos(A0/A*cosα0)= arc cos(148.5/147.526*cos200)=180561
（3）變位系數(shù)和：IεⅡ=（invα-invα0）*IΕi/I
=（inv180561-inv200）*99/2
=-0.117
（4）變位系數(shù)：查表得 X9=1.1,X10=-1.217
X11=1.2,X12=-1.317
（5）分度園直徑：d9=198mm
d10=99mm
d11=60mm
d12=237mm
（6）齒頂園直徑：da9=210.6mm
da10=98.3mm
da11=73.2mm
da12=235.1mm
（7）齒根圓直徑：df9=197.1mm
df10=84.2mm
df11=59.7mm
df12=221.6mm
齒輪13：m13=1.5 Z=67 X13=-0.6
d13=100.5mm
da13=101.7mm
df13=106.05mm
齒輪14：m13=1.5 Z=55 X14左=-0.36 X14右=-0.36
d14=82.5mm
da14左=84.42mm da14右=86.58mm
df14左=77.67mm df14右=79.83mm
齒輪15：m15=1.5 Z=90 X15=-0.36
d15=135mm
da15=136.92mm
df15=139.83mm
2．制動器設計
選擇材料：
1. 銜鐵 材料08
2. 制動片 甲醛苯酚
查表：f=0.35 [P]=3.5kgf/mm2
由于受皮帶輪結構：取制動片外徑D2=130mm D1=90mm
從而軸向力：
Q=π/4(D22- D12)[P]= π/4(1302-902)*3.5=2.4*105N
線圈和匝數(shù)在根據(jù)資料計算
3．I軸及其組件設計：
在皮帶輪，制動器，各齒輪結構尺寸確定的情況下，可以進行展開圖設計，先安排軸齒輪，由于箱體尺寸已確定，內部結構的安排可以參考SK360。在空間允許的情況下，齒輪盡量左移，因為右部還有一個二個傳動副的傳動組，并且中間墻壁左移，可以提高Ⅰ軸剛度。Ⅰ軸靠右肩和彈性擋圈定位，其支撐軸采用原型號，以便充分利用原有零件。Ⅰ軸左端由于制動Ⅲ的結構安裝，不用原來的卸荷裝置，以減少軸端變形。另外，風扇及其部件用原結構。
4． Ⅱ軸及其組件設計：
類比SK360，軸徑用Φ40，左邊是光軸，其定位與Ⅰ軸相同，右邊是花鍵軸，
有兩滑移齒輪，兩端支撐用原結構，另加一中支撐，以提高Ⅱ軸剛度。Ⅱ軸由兩端圓錐滾子軸承定位。
5．主軸組件設計：
由于SK360是C618-2A改進型，孔徑已擴為Φ53，主軸及其組件基本上參
考SK360結構。主軸后端定位，前后支持可以分別調整。
6．Ⅵ和Ⅴ軸：
由于和整機連接關系不變，并原結構沒有什么明顯不好，故而用原結構。
離心式離合器：
小型車床通過電機正反轉實現(xiàn)正反轉是常見的，其主軸箱也較為簡單。但這種方法在中型車床卻不多見，主要因為中型車床主電機功率大，傳動鏈長，傳動及主軸慣量大，因而啟動、制動力矩較大。電機帶主軸系統(tǒng)直接啟動時，電機處于一定負荷下啟動，因而瞬時啟動電流很大，頻繁正反轉會引起電機過熱，甚至燒電機。能否解決這一問題，成為新型短鏈主傳動能否在中型車床上使用的技術關鍵。
為了解決這一問題，我們經(jīng)過多次考慮后，選用LL-12A帶制動離心式離合器。該裝置安裝在電機軸上，其結構如圖3-1所示。
圖3-1 LL-12A型帶制動離心式離合器
電機不轉動時，離心塊不靠拉簧8的拉力架緊貼在軸套1上，軸套通過平鍵與電動機Ⅰ輸動軸連接。電動機啟動瞬間，皮帶輪4不立即隨軸套1轉動，從而避開了帶負荷啟動而產(chǎn)生的過大沖擊電流。
第四章 截面圖設計
截面圖主要是表示主軸箱各軸空間位置，并于展開圖配合，以表示操縱機構，潤滑等。
1．操縱機構
為簡化機構，本車床群補采用普通的擺式單獨操縱機構，并且手柄，手柄座，鋼球，壓縮彈簧，圓錐銷，定位板和螺釘盡量用統(tǒng)一規(guī)格，以便裝配和制造方便。在設計操縱機構時，應注意使偏移量小，以便操縱省力，并注意滑移齒輪的齒輪長度應足夠長，以防止自鎖，如齒輪3.另外，操縱機構應安全可靠，不能相互碰撞和干涉。
2．潤滑系統(tǒng)
本車床潤滑系統(tǒng)參考C618K-2A型，右箱使用風扇飛濺潤滑，左邊箱靠Ⅰ軸上齒輪濺油。
3．箱體和箱蓋
改進后的車床在箱體上比較大的改進在于Ⅳ、Ⅴ軸右支撐做成的整體式，中間墻壁也是整塊，提高箱體剛度。箱體和槽箱蓋都開有回油槽以密封。
第五章 傳動件驗算：
1．小齒輪的模數(shù)：已知 Z=20,n=710r/min,N=4Kw
（1）查表得載荷系數(shù)K中使用系數(shù)KA=1.25，KV=1.0
動載系數(shù)KV=0.37
εx=[1.88-3.2(1/20+1/79)]cos00=1.68
取φd=0.6,查表得：Kα=1.15，Kβ=1.07
K= KAKVKαKβ=1.54
（2）轉矩T T=9.55*106*P/n=9.55*106*4/710=5.38*104N*mm
（3）查表得 YFa=1.85 Yfa=1.95
（4）Yε=0.25+0.75/εα=0.25+0.75/1.72=0.69
（5）查表得σFmin=440MP YN=1.0 YX=1.0
取SF=1.0 [σ]F=440MP
（6）m> =1.58
合格
2．軸承壽命計算：
左右軸承是T606 C=47000KN
中支軸承是208 C=25600KN
P左=718.1N
P中=856.2N
P右=494.8N
Lhw左=16670/n(C/P)a=1.05*108h
Lhw中=16670/n(C/P)a=3.57*108h
Lhw右=16670/n(C/P)a=7.67*108h
可知軸承壽命可靠
結束語
這次設計歷時14周，課題來自江西儀表廠，要求對Φ360車床主軸箱進行改進設計。在龐老師的指導和自己的努力下，終于完成了這次設計。
在分析課題的基礎上，在設計課程中緊緊圍繞簡化機構，降低功率，提高剛度，減少噪聲，工藝性好，操作可靠，維修方便，經(jīng)濟實用而展開，多參考其他車床的傳動系統(tǒng)，主要改善機構，在這些方面收到一定效果。
這次設計是改進設計，好處就是機床大體結構形狀比較明確，困難在于怎樣盡量保持原來加工制造工藝裝備和充分利用原有零部件，如為利用原兩端面加工設備而沿用原孔系中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ孔和Ⅳ孔和箱體總外形。而要改進地方盡力滿足要求，如制動Ⅰ軸皮帶輪。用電磁離合器實現(xiàn)，比原抱閘制動可靠，換向機構采用電機換向和原來的片式摩擦離合器換向比，具有簡單、噪聲低。溫升少等優(yōu)點。而在提高剛度方面，加大了主軸孔徑，中間墻壁用整塊，對提高箱體剛度有明顯作用，Ⅰ軸右支撐左移，可提高Ⅰ軸剛度，Ⅱ軸用中支撐，對剛度提高顯著。操縱機構都用簡單的擺式，裝修方便，簡單。另外，改進中用了大量的原零部件，基本上滿足了要求。
但仍有很多不足之處，如Ⅱ軸上有小齒輪，使Ⅰ軸軸徑不能在加大，并使操作復雜。
總之，希望各位老師多多指導。
致 謝
本論文是在導師龐偉導師的指導下完成的。龐老師淵博的知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，一絲不茍的工作作風將使學生受益終生。本人能夠順利完成本課題預定的各項任務與龐導師的悉心指導是分不開的，在此，謹向龐老師致以最真摯的感謝。
感謝大學四年學習中給予我指導和支持的所有老師和朋友，他們給了我很多的關心和幫助，在我的學業(yè)當中起了很重要的作用。還要感謝我的同學宋勇、圣華明、吉來等，在我的畢業(yè)設計過程中給予了我很大的幫助，在此表示衷心的感謝！
在此論文完成之際，我還要向養(yǎng)育和教誨我的父母親說一聲：感謝你們在這十幾年漫漫求學路上的支持。
參考文獻
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[4] 翁世修，王良申. 金屬切屑機床設計指導.上海交通大學出版社, 1988
[5] 吳圣莊. 金屬切屑機床概論.機械工業(yè)出版社
[6] 范云漲，陳兆年.金屬切屑機床設計簡明手冊.機械工業(yè)出版社, 1995
[7] 年大華.機械原理.高等教育出版社, 1994
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17
XXX
設計（XXX）任務書
學院
專業(yè)
論文題目 SK360車床主軸箱改進設計
（方案一）
學生姓名 學 號
起訖日期
指導教師姓名（簽名）
指導教師職稱
指導教師工作單位
院（系）領導簽名
下發(fā)任務書日期 ： 20XX年2月 20日
題 目
SK360車床主軸箱改進設計（方案一）
論文時間
2013年2月25日至 2013年6月14日
課題的主要內容及要求(含技術要求、圖表要求等)
大體思路是盡量簡化機構，提高性能，從而降低成本，適應市場需求，以提高競爭力。其具體要求為：
1.主軸轉:Nmax=1400rmp,Nmin=30-45rmp,Z=10-12;主軸孔徑大于原機；主軸電動機功率：4kw;
2.控制振動、噪聲和熱變形，提高靜、動態(tài)性能;
3.盡量利用原傳動軸孔位置以便沿用原鏜模工藝裝備，原主軸、進給輸出軸位置不得改變。
課題的實施的方法、步驟及工作量要求
1.查閱有關資料和設計手冊，了解國家或行業(yè)對SK360車床主軸箱改進設計的要求等；
2.確定試驗方案，擬定滿足試驗要求的SK360車床主軸箱原理圖；
3.確定SK360車床主軸箱改進設計設計方案，完成總裝配圖及零件圖，完成圖紙工作量累計3張零號圖紙以上；
4.完成外文翻譯漢字5000字以上；
5.完成畢業(yè)設計說明書（1萬漢字以上）。
指定參考文獻
1.邱宜懷.機械設計.高等教育出版社,2002
2.曹金榜，張玉峰.機床主軸變速箱設計指導.機械工業(yè)出版社,1987
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7.年大華.機械原理.高等教育出版社,1994
8.王世剛，張春宜等.機械設計實踐.哈爾濱工程大學出版社,2001
9.顧維邦.金屬切屑機床.機械工業(yè)出版社,1984
10.機床設計手冊.機械工業(yè)出版社,1978
11.SK360江西儀表廠使用說明書.江西儀表廠
畢業(yè)設計(論文)進度計劃(以周為單位)
第 1 周（2013年2月25日----2013年3月3日）：
檢查寒假外文翻譯情況，下達具體畢業(yè)設計任務，指導學生撰寫開題報告，熟悉設計內容，查閱有關資料
第 2 周——第 3 周（2013年3月4日----2013年3月17日）：
參觀實驗室或有關廠家，增加感性認識，方案論證并確定設計方案，完成SK360車床主軸箱改進設計裝配圖、零部件設計及有關設計計算
第 4 周——第 5 周（2013年3月18日----2013年3月31日）：
完成SK360車床主軸箱改進機械部分的設計方案，擬定SK360車床主軸箱改進設計草圖
第 6 周——第 7 周（2013年4月1日----2013年4月14日）：
完成SK360車床主軸箱改進設計總圖及有關零件設計圖
第 8 周（2013年4月9日----2013年4月21日）：
提交第1-8周的《指導記錄表》、《實習報告》和已做的畢業(yè)設計內容，由指導老師初審后上交學院
第 9 周——第 13 周（2013年4月22日----2013年5月26日）：
在指導老師指導下修改并完成設計，完成相關設計圖紙，同時撰寫畢業(yè)設計說明書，并提交指導老師初審
第 14 周——第 16 周（2013年5月27日----2013年6月14日）：
修改畢業(yè)設計圖紙及說明書，完成后參加畢業(yè)答辯
備注
注：表格欄高不夠可自行增加。此表由指導教師在畢業(yè)設計（論文）工作開始前填寫，每位畢業(yè)生兩份，一份發(fā)給學生，一份交院（系）留存。
開題報告
題 目
SK360車床主軸箱改進設計
學生姓名、學號
專業(yè)
指導教師姓名
職稱
一 研究的背景、意義
SK車床用途廣泛，社會擁有量大，適用于各種車削工作，如車削各種零件外圓柱表面、端面及鉆孔、鉸孔及車削內控，車削各種公制、英制、模數(shù)及徑節(jié)螺紋。這次設計是對江西儀表廠的SK360型車床主軸箱進行改進設計，主要要求是簡化結構，降低成本，提高性能，適應市場需求，以提高競爭力，改進為剛性高，噪音低，工藝性好，操作可靠，維修方便，經(jīng)濟實用性的機床。數(shù)控機床是制造業(yè)現(xiàn)代化的標志：是提高促進國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎設備，促進科技國防現(xiàn)代化的重要手段，也是衡量一個國家經(jīng)濟實力的一個重要指標，隨著我國WTO的加入，市場經(jīng)濟將與世界接軌，為加快我國制造業(yè)向高速、高精、高自動化、高柔性化、智能化的發(fā)展速度，提高市場競爭能力，數(shù)控機床是我國列入十五計劃的重點項目。
近期，對汽車工業(yè)和數(shù)控行業(yè)的重點投入與扶持，98年來中國數(shù)控機床消費量增長率在30%以上，產(chǎn)量年增長率在19%，據(jù)預測以后幾年中國數(shù)控機床的市場消費將以年均20.75%的速度增長，國家數(shù)控機床的市場需求空間很大。
同發(fā)達國家相比，我國機械行業(yè)基礎較差，數(shù)控應用起步較晚，數(shù)控普及率較低，鄉(xiāng)鎮(zhèn)、民營企業(yè)較多，數(shù)控技改資金投入有限，機床價格成為制約數(shù)控應用的一個障礙，對普通機床的數(shù)控化改造成為我國應用數(shù)控技術的投資少、見效快的項目。
我國目前機床總量380余萬臺，而其中數(shù)控機床總數(shù)只有11.34萬臺，即我國機床數(shù)控化率不到3%。近10年來，我國數(shù)控機床年產(chǎn)量約為0.6～0.8萬臺，年產(chǎn)值約為18億元。機床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為6%。我國機床役齡10年以上的占60%以上；10年以下的機床中，自動/半自動機床不到20%，F(xiàn)MC/FMS等自動化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國和日本自動和半自動機床占60%以上）?？梢娢覀兊拇蠖鄶?shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機床。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機床的數(shù)控化率。
經(jīng)過大量實踐證明普通機床數(shù)控化改造具有一定經(jīng)濟性、實用性和穩(wěn)定性。所以很多企業(yè)紛紛將現(xiàn)有機床改造成經(jīng)濟型數(shù)控機床，這種做法具有投資少、見效快的特點。事實證明：用較少的資金，將普通機床改造升級為數(shù)控機床，可以為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。
二 課題研究的基本內容、重點難點及要解決的主要問題
2.1 基本內容是對SK360車床主軸箱進行改進設計，其床頭箱中和這次設計有關參數(shù)有；規(guī)格：
中心高：190mm。
最大工件長度：880mm。
床身上最大回轉直徑：Ф360mm。
床鞍上最大回轉直徑：Ф210mm。
床頭箱：
主軸孔錐度：莫氏短6 號。
主軸孔直徑：Ф37mm。
主軸正轉種數(shù)：12種。
轉速范圍：37---1500r/min。
主軸反轉種數(shù)：6種。
轉速范圍：122---1538r/min。
機床主電機：
主電機功率：2.2Kw。
轉速：1400r/min
2.2 要解決的主要問題
1.床頭箱提高主軸精度，增加主軸編碼器和相關元件，滿足數(shù)空控制的要求及精度要求。
2.手動卡盤改為電動卡盤，降低勞動強度，提高工作效率，并且卡盤定心準確，性能穩(wěn)定，動作靈敏，夾緊力大小可調，最大加緊力達45KN，夾持范圍達4～200mm。
3.手動刀架改為電動刀架，能實現(xiàn)刀架的轉位、定位、夾緊的自動控制，滿足數(shù)控編程的要求，并且要求刀架對指令信號反應靈敏，動作執(zhí)行準確可靠，能充分發(fā)揮出數(shù)控化改造后加工效率高、精度高的特點。
4.溜板與床鞍合理匹配，滿足Z向進給的剛性結構及數(shù)控化技術改造的要求。
5.床鞍、滑板、X向、Z向絲杠潤滑，采用電動潤滑，降低勞動強度，提高潤滑的可靠性和潤滑質量，滿足數(shù)控化改造對潤滑系統(tǒng)的要求，同時潤滑系統(tǒng)的技術改造，應有利于數(shù)控化技術改造后車床的安裝調試及日常維護。
6.主軸箱潤滑仍采用原潤滑，軸承溫度最高不大于70·C，溫升小于40·C，以利于提高加工精度。
7.電氣改造采用低成本、高穩(wěn)定性的半閉環(huán)數(shù)字化廣州980T控制系統(tǒng)，配置安全可靠的電器控制箱，與機械部分的數(shù)控化改造相匹配，安裝數(shù)據(jù)輸入顯示屏和車床數(shù)控化功能操作面板，直流穩(wěn)壓電源由隔離變壓器提供，具有良好的安全性和抗干擾性。
8.機床改造機械部分精度按國家標準《JB/T8324.1-96 數(shù)控臥式車床精度》要求；電氣部分按國家標準《GB5226.1-2002 》要求。
三 課題研究計劃與寫作提綱
(1) 設計步驟：調研收集設計資料——根據(jù)所給定的參數(shù)制定總體設計方案——完成總裝圖及部裝圖——完成零件圖——編寫設計說明書。
(2)2013年 2月20日----2013年 2 月 26 日：
下達設計任務書，明確任務，熟悉課題，收集資料，上交外文翻譯、參考文獻和開題報告。
2013年 2 月 27 日----2013年4 月 15 日：
制定總體方案，繪制總裝圖草圖。
2013年4月16 日----2013年 5月 27日：
修改并完成總裝圖及部裝圖，完成有關零件圖的設計。
2013年 5 月28日----2013年 6 月5 日：
編寫設計說明書
2013年 6月 6日----2013年6 月 8 日：
準備答辯
四 參考文獻
1.邱宜懷.機械設計.高等教育出版社,2002
2.曹金榜，張玉峰.機床主軸變速箱設計指導.機械工業(yè)出版社,1987
3.戴曙.金屬切屑機床設計. 機械工業(yè)出版社,1985
4.翁世修，王良申. 金屬切屑機床設計指導.上海交通大學出版社,1988
5.吳圣莊. 金屬切屑機床概論.機械工業(yè)出版社
6.范云漲，陳兆年.金屬切屑機床設計簡明手冊.機械工業(yè)出版社,1995
7.年大華.機械原理.高等教育出版社,1994
8.王世剛，張春宜等.機械設計實踐.哈爾濱工程大學出版社,2001
9.顧維邦.金屬切屑機床.機械工業(yè)出版社,1984
10.機床設計手冊.機械工業(yè)出版社,1978
11.SK360江西儀表廠使用說明書.江西儀表廠
學生簽名： 年 月 日
指導教師批閱意見
（指導教師應對課題研究的思路、方法、對策、措施和預期成效等做出評價，并提出具體的改進意見）
指導教師簽名： 年 月 日
4
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