基于价值工程车床的进给箱设计.docx

1 引言
当前的机床制造业中。虽然数控机床正在飞速发展，然而，普通机床由于其具有价廉、质优、万能而可靠的优越性，在相当长时间内不可能被完全取代，还要与数控机床并驾齐驱。问题是如何挖掘潜力，改进性能，提高其竞争能力。本设计利用价值工程原理从结构，材料和工艺等方面对车床的进给箱进行改进设计。所谓的价值工程是为了寻求功能与成本之间的合理匹配，使企业在生产经营活动中能正确处理质量和成本的关系，向社会提供更多的物美价廉的产品，给企业和社会带来更多的经济效益。确定价值工程的对象，一般我们选择对产品影响较大的零部件、设计年代已久或结构复杂需要改进或简化结构的零部件、体积较大或材料利用率低的零部件、设计中间问题较多和改进潜力大的部件。因此利用价值工程作为依据，合理的确定普通进给箱的结构并选择合适的零部件进行设计。
普通车床进给箱是改变进给量用的，依靠箱内的滑移齿轮机构或者塔伦机构来变换所需要的进给量。它的左端通过挂轮架与床头箱的轴相连，右端通过联轴节与光杆和丝杆相连，操纵时只要搬动进给箱外面的手柄到相应位置，就可以把主轴的旋转运动经过挂轮架，进给箱传到丝杆或光杆。在设计过程需要解决的主要问题：
1. 普通车床进给箱其动力传动系统多采用齿轮传动。齿轮传动具有工作可靠，使用寿命长，瞬时传动比为常数，传动效率高，结构紧凑，功率和速度使用范围广等特点，在各种机械设计中应用广泛。传统的齿轮传动设计以安全系数或许用应力为基础，由于安全系数的确定，缺乏定量的数学基础，许用应力常根据材料性能、热处理工艺、工作环境等诸多因素来确定，具有不确定性，而且齿轮的模数和齿数等都有一定的标准。但其参数的选用可根据实际传动的要求进行，使齿轮传动
2. 在满足基本要求的前提下体积最小、重量最轻、结构最紧凑。齿轮在工作过程中，由于轮齿受到外力的作用，会产生相应的应力，出现疲劳、磨损以及断裂。要求齿轮必须有较高的硬度及好的耐磨性，齿面具有高的疲劳强度，齿轮心部要有足够的强度和韧度．即要求齿轮必须有较好的综合力学性能。车床噪声主要是齿轮噪声。它来自车床主传动和进给传动系统(床头箱、进给箱和 溜板箱， 即“三箱’’)。而要使车床噪声达到国家标准要求， 就应对产生主要噪声源的齿轮进行剖析研究。
2.进给轴单元是普通车床的关键部件之一，其静态特性(包括静强度和静刚度等)和动态特性(振动响应特性和热稳定性等)优劣都将直接影响到整台车床的使用性能。因此，在设计阶段需对其静态以及动态特性进行合理而准确的分析，以提高设计效率，减少试验成本，进而提高进给轴的使用性能。
3.进给箱的传动系统在车床传动系统中起着重要作用，对进给传动系统进行优化设计，使传动路线缩短，传动元件减少提高传动精度和被加工螺纹精度。
4.材料的使用性能应满足零件的使用 要求。使用性能是指零件在正常使用状态下，材料应具备的性能．包括力学性能、物理性能和化学性能。使用性能是保证零件工作安全可靠、经久耐用的必要条件。选材时，要根据零件的工作条件和失效形式，正确地判断所要求的主要性能同时还要考虑经济性。
本设计进给箱能实现纵向运动和横向运动两种运动，通过进给箱内的变速机构实现4级变速，得到加工所需的进给量或所加工螺纹的导程。

2 价值工程
2.1 价值工程的简介
价值工程(Value Engineering， 简称VE)是运用集体智慧和通过有组织的活动，着重对产品进行功能分析，使目标以最低的总成本(寿命周期成本)，可靠地实现产品的必要功能，从而提高产品价值的一套科学的技术经济分析方法。价值工程是国际上公认的最有效的现代化管理方法之一。价值工程20世纪40年代起源于美国，半个世纪以来，它已为美国国民经济的持续增长做出了卓越的贡献。20世纪50年代传人日本后，得到日本政府的重视，广泛应用于工业产品的开发和技术创新，取得了极为良好的成效。今天，世界上许多大公司仍积极地推广价值工程，应用的行业范围也越来越广。
2.2 价值工程降低成本的途径
用户购买产品的目的是购买产品所具有的必要功能，如果功能过高、过全，必然会导致成本费用的提高，而超过必要功能的部分用户并不需要，这就会造成功能过剩，反之，又会造成功能不足。价值工程确保必要功能，降低成本的途径有：
1) 剔除过剩功能
a) 功能类别有无多余?有多余，去掉；
b) 功能程度有无过剩?有过剩，降低。
2) 改变实现功能的手段
a) 实际调查，收集相关资料，借鉴别人更省的方法，实现必要功能；
b) 当自己原有的方法已是实现必要功能最省时，重新设计创造出更省、更好的方法。
2.3 用价值工程加强设计目标成本管理的意义
据统计资料得知，产品的成本70％ ～80％主要取决于设计阶段，一旦设计图样付诸实践，在生产阶段改变工艺和设备，调整劳动组织等所需的成本会成倍增长，技术经济效果必然受到严重影响，所以设计上的浪费是最大的浪费。要想使产品在制造过程中降低成本并取得良好的经济效益，设计部门起着决定性的作用。那么，设计部门如何来有效地控制机床产品的成本呢?那就是：把价值工程理论运用到具体的设计工作中，通过价值分析的方法来研究设计目标，技术经济的合理性、科学性，功能与成本的关系，发现并消除产品设计中的不必要功能，达到降低成本，提高经济效益的目的。运用价值工程加强设计目标成本管理，从设计源头来控制和降低成本，意义重大。
2.4 如何进行设计目标成本管理
(1)成立设计目标成本管理领导小组
价值工程是一项有组织的活动，管理人员的素质是很重要的。选择高水平的各专业人员，包括设计、工艺、标准化、生产、质保和财务等方面的人员组成成本管理领导小组，发挥集体力量，利用集体智慧对设计方案进行分析论证，求得最优方案，方能达到预期目标。
(2)建立工作流程
设计目标成本管理作为一项系统工程，需要制定出严密的管理流程，将技术开发程序的必要过程与设计目标成本管理相融合，并强调方案设计评审、验证的作用，突出信息(包括市场信息、技术信息、竞争对手信息、产品成本信息和价格信息等)在决策及市场导向中的重要作用，形成信息流，构建完整的系统，为设计目标成本管理提供工作框架。工作流程图如图2.1所示。
(3)设计目标成本管理的对象
进行一项价值分析，首先要确定价值工程的对象，对象的选择要从市场的需要出发，结合企业自身条件与实力，综合考虑。可将产品结构复杂、性能和技术指标差距大、体积大、质量大的产品、部件作为价值工程的对象，如优先选择对产品影响较大的零部件、设计年代已久或结构复杂需要改进或简化结构的零部件、体积较大或材料利用率低的零部件、设计中问题较多和改进潜力大的零部件等。
(4)设计目标成本管理的具体方法
1)提高机床产品的“三化”水平
“三化” 即通用化、系列化和标准化。在产品设计过程中尽量采用通用件、标准件，积极采用国家、行业标准，推广标准设计，减少专用零件的设计、制造、运输和仓储管理等环节，缩短设计周期，降低成本。此方法要求设计人员熟悉了解企业原有产品及其零部件，避免相同功能的零部件的重复设计。
2)充分发挥先进设计工具的功能
在产品开发设计过程中，充分发挥计算机辅助设计先进工具的功能，采用CAD参数化设计，并利用CAD对重要的部件进行有限元分析，如对刚度、强度的校核，机构分析等，保证结构的优化、合理和用料最省。
3)技术与经济的有机结合
在实际工作中，设计人员为了保证功能，往往不考虑经济消耗，例如，提高某些重要的尺寸、形状位置公差等级。多数情况下其实设计人员并不知道自己设计的产品具体的工本费，殊不知，公差等级提高一级，加工费用可能会成倍增长，所以设计目标成本管理的任务还必须增强设计人员的经济观念，促使他们在工作中把技术与经济有机地结合起来，对于重要的公差，要换算成加工费用来认真考虑。
4)能使用代用品的尽量使用
价值工程的起源就是因为在二战后原材料供应极为短缺，其创始人麦尔斯在采购工作中孜孜不倦地探索，总结出一套使用一些相对不太短缺的材料可以很好地替代短缺材料的行之有效的方法，这就是早期的价值工程。在满足功能要求的前提下使用代用品，降低成本效果明显。所以使用代用品可以通过库存积压物资利用，较低的购买价格，较短的订货时间等途径降低设计目标成本。
5)打破现有框框，大胆创新
价值工程最终要通过技术创新来改进产品设计，完善功能，降低成本，实现产品性价比的最大化。技术创新，既是提高企业整体素质，实现跨越式发展的紧迫要求，也是提高企业经济效益，应对国际竞争，确保在新世纪立于不败之地的战略抉择和有效捷径。只有创新才会促使新技术、新工艺、新产品的出现与应用，在实际工作中，提倡群策群力，充分发挥人的头脑思维能力，将技术创新与设计目标成本控制工作紧密结合以
求最大效益。
(5)设计方案评审
对设计方案进行技术可行性、经济可行性和社会评价，从中选出最优的方案。
方案评审在整个开发工作中起着决定性的作用，是形成产品设计成本最关键的环节，在决定了设计方案后还应制定出具体的实施计划，提出工作的内容、质量、标准和责任等方面的内容，确保最优方案的实际效果。
(6)成果鉴定
为了掌握价值工程实施的成果，还要组织成果评价，从技术、经济和社会效果等方面进行总结和评价，通常采用的计算公式为：

式中 B—价值工程活动效果
C—改进前单位成本
F—改进后单位成本
Q—产量
R—价值工程活动费用
(7)表彰奖励
设计部门在认真运用价值工程原理，保证产品质量和不降低功能的前提下，依靠优选新技术、新工艺、新结构和新材料所节约的成本，按一定的比例分配给设计部门作为奖励，以此调动设计人员开展技术创新，降低成本的积极性，也是行之有效的办法。

·

图2.1 工作流程图

3 车床
3.1 车床的发展历史及趋势
车床(非数控)分为普通车床(万能车床) 六角车床、仿形车廉、仪表车床、单轴自动车殊 、多轴自动车床 、立式车床和各种专用车床。普通车床由于功能全、适应性广， 其产量占车床总产量的一半以上，在车床发展史一 起到过主导作用。古代的车床是靠手拉或脚踏，通过绳索使工件旋转，并手持刀具而进行切削的。1797年，英国机械发明家莫兹利创制了用丝杠传动刀架的现代车床，并于1800年采用交换齿轮，可改变进给速度和被加工螺纹的螺距。1817年，另一位英国人罗伯茨采用了四级带轮和背机构来改变主轴转速。为了提高机械化自动化程度，1845年，美国的菲奇发明转塔车床；1848年，美国又出现回轮车床；1873年，美国的斯潘塞制成一台单轴自动车床，不久他又制成三轴自动车床；20世纪初出现了由单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。第一次世界大战后，由于军火、汽车和其他机械工业的需要，各种高效自动车床和专门化车床迅速发展为了提高小批量工件的生产率，40年代末，带液压仿形装置的车床得到推广，与此同时，多刀车床也得到发展。50年代中，发展了带穿孔卡、插销板和拨码盘等的程序控制车床。数控技术于60年代开始用于车床，70年代后得到迅速发展。7O年代后由于数控车床迅速发展，普通车床(包括六角车床仿形车床)无论在性能效率、适应性和自动化程度上都无法与之相比． 其主导地位逐年下降。进入8O年代，国外车床的发展集中在数控车床上，普通车床虽然还有一定的产量， 但技术发展不大，基本上还是8O年代初期水平。在发达国家，由于汽车、轴承、电机等大批量生产自动化的实现，高效自动化车床的数量多，N C车床发展快， 中、高档车床比重大， 总体技术水平高，因此，生产率和劳动生产率高(如美、日汽车年产量达1，000万辆以上)。在发展中国家，低档手动普通车床多，而中、高档少，总体技术水平低，生产率和劳动生产率也较低。国外N C车床的技术发展方向：不断开发新工艺、新材料、新结构、新元件，比如开发硬面车削工艺(HRC50-68)，公差带在5微米。表面粗糙度达Ra 0．4微米。又如开发倒立式车一磨结合的车削中心等；进一步提高加工精度，发展精密化、超精密化车床；提高效率，加速发展高速化，尤其是复合化；在现有自动化基础上进一步发展智能化、无人化、集成化 发展网络化，与车间、工厂、外界联网：发展环保化车床，实现节能、省地、干和半干切削等。
数控机床与普通机床相比有以下的优点：1.适应性强，适合加工单件或小批量的复杂工件；在数控机床上改变加工工件时，只需重新编制新工件的加工程序，就能实现新工件加工。2．加工精度高；3．生产效率高；4．减轻劳动强度，改善劳动条件；5．良好的经济效益；6．有利于生产管理的现代化。因此，目前，一个企业设备数控化程度的高低已经直接影响到了它的生存。我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但车床的素质差，性能落后，单台车床的平均产值只有先进工业国家的1／10左右，差距太大，急待改造。那些拥有大量普通车床的工厂，正面临着巨大的挑战。这些厂家效益不好的主要原因，一方面是大量普通机床闲置造成浪费，另一方面是没有足够的资金购买新的数控设备。因此，如果能投入较少的资金，把原有机床进行升级改造，使之变成数控机床，就成了解决这一问题的最好办法。尽管数控加工相对普通加工有以上诸多优点，但普通车床也有很多优势。① 种零件的加工成本比较低。②加工过程中易于调整。③ 车床维修较容易，等等。正因为普通车床还有很大的使用价值和利用空间，就应该最大限度地发挥它的潜力，挖掘它的潜能。
3.2 车床的运动
车床的切削加工是由刀具与工件之间的相对运动来实现的，其运动可分为表面形成运动和辅助运动两类。
(1)表面成形运动
1）工件的旋转运动 这是车床的主运动，其转速较高，消耗机床功率的主要部分。
2）刀具的移动 这是车床的进给运动。刀具可作平行于工件旋转轴线的纵向进给运动（车圆柱表面）或做垂直于工件旋转轴线的横向进给运动（车端面），也可作与工件旋转轴线倾斜一定角度的斜向运动（车圆锥表面）或做曲线运动（车成型回转表面）。进给量f长以主轴每转刀具的移动量计，即mm/r。
车削螺纹时，只有一个复合的主运动：螺旋运动。它可以被分解为两部分：主轴的旋转和刀具的移动。
(2)辅助运动
为了将毛坯加工到所需要的尺寸，车床还应有切入运动。有的还有刀架纵、横向的机动快移。重型车床还有尾架的机动快移。
车床的种类很多，按其结构和用途，主要可分为以下几类：卧室车床和落地车床；②立式车床；③转塔车床；④单轴和多轴自动和半自动车床；⑤仿行车床和多刀车床；⑥数控车床和车削车床；⑦各种专门化车床如凸轮轴车床、曲轴车床、车轮车床及铲齿车床等。此外，在大批量生产的工厂中还有各种各样的专用车床。在所有车床类机床中，以卧式车床应用最为广泛。

3.3 车床的卧式车床的主要组成部分及功用
(1)主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。
(2)进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。
(3)溜板箱：是车床进给运动的操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。
(4)丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的，在进行工件的其他表面车削时，只用光杠，不用丝杠。
(5)刀架：架部件由几层组成，它的功用是装车刀，实现纵向、横向或斜向运动。
(6) 尾架：的功用是用后顶尖支承长工件，也可以安装钻头、铰刀等孔加工刀具进行孔加工。
(7) 床身：床身上安装着车床的各个主要部件，使它们在工件时保持正确的相对位置或运动轨迹。
3.4 进给箱的一些研究
(1)基于Matlab平台建立车床进给箱换向机构齿轮传动的优化设计模型，利用Matlab优化工具箱解决进给箱齿轮传动参数优化问题，该方法简单有效，非常适合工程设计人员使用。
(2)普通车床传动系统的数控改造。我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但车床的素质差，性能落后，单台车床的平均产值只有先进工业国家的1／10左右，差距太大，急待改造。那些拥有大量普通车床的工厂，正面临着巨大的挑战。这些厂家效益不好的主要原因，一方面是大量普通机床闲置造成浪费，另一方面是没有足够的资金购买新的数控设备。因此，普能车床的数控化改造具有其积极意义。
(3)以C620—1型车床为例，对卧式车床摆移齿轮进给箱传动系统研究后，发现了一条新的传动路线，可以减少i倍 =1时，车削公制螺纹、模数螺纹、以及大导程螺纹传动链中传动齿轮6个，使传动路线大大缩短，可较大地提高传动精度和被加工螺纹精度。

4 车床主要参数的确定
4.1 设计条件
(a) 工件的材料
以碳钢为主（此切削阻力KS=200kg/mm2)
(b) 刀具材料
以超硬合金为主
(c) 加工件之尺寸
最大长度 750mm
最大直径 360mm
而设计普通车床。
(a) 两顶尖间最大距离 L=750mm
(b) 床身上之最大距离 D=360mm
(c) 溜板上旋径
由表4.1得
表4.1 D与De 的关系
床身上之旋径D(mm)
溜板上的旋径De ((mm)
500以下
（0.55-0.65）D
500 - 1000
(0.5-0.7)D
1000- 2000
(0.7-0.8)D
2000以上
0.86D

De =0.6·D=0.6·360=216mm,在此进整为De =220mm。
4.2 主轴转速
（a) 最低转速 将最低切削速率取于螺纹切削，即vmm=8m/mn,螺纹切削工作件的最大直径为De /5=220/5=44mn,而可决定主轴的最低转速nmin（由式4.1）。
nmin=(rpm) (4.1)
nmin=5×103/(De)=5×8×103/(×220)=58rpm
(b) 最高转速 最高切削速率=140m/mn
以此速率可工作的工作件最小直径为De /8=220/8=27.5mm,如此则主轴的最高转速nmax可求于式4.2 。
nmax=(rpm) (4.2)
nmax=8×103/(De)=8×140×103/(×220)=1620rpm
在此应使其符合转速基准值
nmin=63rpm
nmax=1600rpm
(c) 变速之公比 设主轴变速级数为x=8级，则变速之公比可求于式4.3如下。
（4.3）
=1.58
(d) 速率排列
在此对1.58之各级速率排列可分为如下之转速。
=63rpm =·=100rpm = ·2=157rpm
=n1·3=249rpm =·4=394rpm =·5=624rpm
=·6=985rpm =1600rpm
将以上数值符合表的基准值，则
=63rpm =100rpm =160rpm =250rpm =400rpm
=630rpm =1000rpm =1600rpm
在此场合，最低速率不同于计算值58，如上述其值为63rpm乃发生若干之差异。于是以切削螺纹速率=8m/mn可加工之工件最大直径,非De/5=44mm。
=×103/(×63)=42mm
于是切削直径最大在切削螺纹时，其切削速率应在8m/mn以上。
同样由于将nmax1620rpm改为1600rpm，乃以切削速率140m/mn可加工之最小直径D，而不是De/8=27.5mm,应作为
=×103/×1600=28mm
如果属于28mm以下的直径，则其切削速率亦在140m/mn以下。
4.3 切削力
切削力P1，由于普通车床其常用切削力应取式4.4所计算之值的50%
=D2/128 (4.4)
P1=0.5·D2/128=500kg
于是其最大进给,最大切削深度各求于式4.5可得，
t=D/80, s=D/320 (4.5)
/rev
4.4 所需动力
(a) 切削动力 在粗切削加工场合，以切削深度t=4.5mm,进给s=1.12mm/rev将中碳钢以高速钢车刀切削，其切削速率之大致目标似在35m/mm,于是以=35m/mn求其切削力Nc(式4.6）
NC=P1·/(60×75) (4.6)
NC=500×35/(60×75)=3.88PS
(b) 进给动力 设工具全重量约为1300kg,则溜板重量
Ge =1300/10=130kg,床身与溜板的摩擦系数=0.15，在此进给阻力可求于式3.7
(4.7)
=0.2×500+0.15（500+130）=195kg
最大进给速率，进给分力P2，进给阻力,进给动力可求得
10-3 (4.8)
=1600×1.2×10-3 m/mn
=0.08PS
(c)所需总动力 其效率以=85%计算，则N=()/=4.66PS时近于上项输出量的电动机，自资料选择值为3.7kw(5PS)。
将以上各项加以综合，则如表 4.2。
表 4.2速率、主轴速率之计算值
最低切削速率的场合
最高切削速率的场合
最大输出的场合
切削螺纹速率
8m/mn

最高切削速率
140m/mn
粗切削速率
35m/mn

切削力

500kg

最低主轴速率
63rpm

最高主轴速率
1600rpm
主轴速率
63rpm
传动效率
85%

工作件最大径
42mm
工作件最大径
8mm
工件最大径
177m
所需要动力
3.7kw
(5PS）

5进给箱
5.1 进给传动系
与主轴旋转具有比例速率，将刀具沿主轴中心做平行移动，或与主轴中心作直角移动的运动称为自动进给，前者称为纵向进给，后者称为横向进给。
进给经过主轴—变换齿轮群—进给箱—进给轴—护床，将跨搭于床身的溜板作纵向进给，又将溜板上的横进滑台作横向进给。
纵向进给在进给箱中，多级变速进给轴的旋转，可沿进给箱的键槽传动于与护床移动的正齿轮，其结果设在床身导面下的齿条与护床的小齿轮的啮合，可产生溜板的移动。
横向进给与纵向进给在相同传动系的途中，以传动于溜板的横向进给的旋转，可推动横向进给台。
又车螺纹是将护床内部的对开螺帽，以变速齿轮群及进给箱啮合于与主轴成比例而旋转的导螺杆所推动的一种纵向进给。
自动进给可操作护床前面的手柄而改为手动。
本设计的进给箱的原动轴设于导螺杆的中心线上，而球形离合器介于中间，将从动轴配列于进给轴心上的属于四级变速进给箱。原动轴左端装配变换齿轮而连结于主轴。
普通进给箱的变换数，以4,5，6,8级者为多，其中亦有将此在主轴箱中加以两倍或三倍而加大其变速域者。
如图5.1所示的滑动齿轮式，为求增加变速级数，将齿轮群之一，对轴不做固定，即以惰齿轮方式，在必要时与邻接齿轮轴作相连、相离而传动。在此所用的离合器一般采用渐开线锯齿栓槽。渐开线锯齿栓槽是外齿轮与内齿轮经过啮合而传动动力的一种离合器，将此设于轴及孔，使轴与轴相连外，装置与齿轮侧面而利用作为与其他齿轮的连结。

图5.1 普通进给箱
5.2 进给范围，进给速率
进给的粗细与工作件加工面的粗度及加工效率有直接关系。关于纵向进给s的标准，过去采用会由Nicolson & Smith所推荐之值，即
(公比1.5）
欲求所需要加工面粗度H之进给s，假设刀具的刃口半径为r,则在几何学上可得以下之值。

(5.1.a)
(5.1.b)
刀具的刃口半径，设超硬刀具36-3，则=4，31-3则=0.5mm,又车削可求之最小粗度大约在以下，最大粗度为以上。由此如求最小进给与最大进给，则

=0.11mm/rev (5.2.a)
(5.2.b)
=1.5mm/rev

由此可知进给的最小以0.11mm以下，最大以1.5mm以上为宜。根据实际调查如表5.1所示，竟出现D/5000～D/10000之微细进给。
表5.1 纵向进给范围
车床的旋径
350以下
500以下
1000以下
进 给
0.02～1
0.02～3
0.05～5.6
进给域比
10～20
10～63
16～75
横向进给由于分歧与纵向传动系的中途，于是其进给速率与纵向进给箱同或以其1/2的速率者为多。
5.3 车螺纹
护床内部不作任何减速即以对开螺帽与导螺杆可作1:1的传动。由于进给箱与导螺杆之间无防止过量负荷的摩擦离合器，可正确传动按照主轴的比例。
由于进给箱公用于进给与车螺纹的双作用，在设计上应该注意对螺距可取得多种类的变换数，又对车螺纹具有适当的变速比。
将自主轴到导螺杆的传动系统的实例如图5.2所示。轴Ⅲ及Ⅳ上的齿轮可用于正逆变换或粗微动的变换，经过此齿轮按照变换齿轮群→进给箱→导螺杆的顺序而转动，让护床内的对开螺帽及导螺杆发生啮合而移动溜板。
车床可加工的螺纹节距，就理想而言应求其范围既广而且种类多。但是就经济及实用的立场而言，能车削导螺杆螺距1/50～4倍范围的螺纹。

图5.2 车螺纹的传动系统
公比，速率列初项,变换数的进给箱可加工的螺纹节距,或每25.4mm的螺纹数的范围，设导螺杆的螺纹节距为，则可求于下式。是主轴进给箱原动轴间的变速比。

（5.3.a）
或 ，，， （5.3.b）
以英时式导螺杆车削公制螺纹时，应使用齿数比例如100/127,120/127,(61/55)×(37/49)等，即分母成为25.4的倍数的换制齿轮于变换齿轮或进给箱。设导螺杆每25.4mm为N螺纹，则可加工的公制螺纹节距P求于下式。
,,, (5.4)
变换齿轮的互相连络及支承，尤其于齿轮直径不同时，使用扇形装置最为方便。
5.4 齿轮，齿轮轴
（1） 齿轮 进给箱于狭小空间内应多配置齿轮，于是在设计上不得不将齿面宽及直径缩小。在此齿轮面宽为=6m程度而变形式，则齿轮的模数可求于下式。
=6m (5.5)
(2) 齿轮轴 齿轮轴的轴径，以键固定时应考虑键槽的尺寸及缺口效果，可求于下式。
（5.6.a)
(5.6.b)
为齿轮轴的容许剪应力，带键槽的机械构造用碳钢轴，其值在=4.2kg/mm2程度。
5.5 进给轴，导螺杆
(1)进给轴 进给轴其形状由于细长而容易挠曲，作用于进给轴的负荷,因进给轴切有键槽，当随溜板移动的正齿轮，与护床内的正齿轮相啮合时影响进给轴所产生的弯曲负荷。
欲缓和弯曲符合的方法，应在护床侧的正齿轮附近设置进给轴的导孔，使导孔伸长时可将进给轴形成支承于3点的连续梁，由于推力负荷较小，可使两端的径向轴承支承。
轴径的计算与进给箱齿轮轴相同，可求于式5.6.在此轴长为及键槽有效长度，设两中心的最大距离为，则大致如下式，其详细可决定于圆面上。
=（1.6～2）, (5.7.a)
= 以上 （5.7.b)
(2)导螺杆 导螺杆既有公制亦有英制。公制30。梯形螺纹，英制为29。梯形螺纹。如用于强力的车螺纹时，即不妨较基本螺纹增加螺峰高度而使用。
导螺杆与进给轴相同其形状细长容易受温度的影响而伸缩，又车螺纹的给力产生推力。为此以止推轴承支承导螺杆两端而抑制轴方向的运动并非属于良策。应将左右止推轴承集中于一处形成为一组，反对策使用径向轴承支撑，反而获得良好效果，一般以车右旋螺纹作业为主，于是推力作用于尾座侧，在理论上应该将上述左右的推力轴承集中于一处而设于尾座较为合理。止推轴承则应选用高精度的普通轴承或滚珠轴承。
作用与导螺杆的主力是由轴方向的压缩所产生的挫曲及扭转作用。对开螺帽的弯曲作用，在设计上作用于对开螺帽上下两片的力线如一致，则彼此得以抵消仍可置之不理。在此影响车螺纹精度的最大原因是扭转作用，所以导螺杆直径决定在抗扭刚度，同时兼顾挫曲的影响多少予以裕度。因此梯形螺纹的导螺杆的螺纹底的直径d1,如以无键槽的轴而求，则
（5.8）
在此为进给的转速，为进给动力。
关于导螺杆的螺距或螺纹数应由表5.2选定，全长及有效螺旋部长度与进给轴的求法相同，可求于下式。
=（1.6～2） （5.9.a)
=以上 (5.9.b)

表5.2 导螺杆的螺距
床身上的旋径
螺距
螺纹数
350以下
4
6
500以下
6
4
500以上
12
2

6 主要设计零件的计算和验算
进给作用自主轴经过交换齿轮传动于快速变换进给箱，车螺纹时应使用变换齿轮。进给箱的注油由箱上部的储油器所加，各部的注油以人工加油或以送油管分配，进给轴应装置过量负荷安全装置。
6.1 机构
进给机构如图6.1所示应具普通进给及细进给的机构。

图6.1 进给机构
6.2 齿轮的齿数
为缩小进给箱的外壳，对齿数的决定应考虑轴间距离的缩短。主轴台内的各齿轮变换比及齿数，应按照表6.1所记载。
进给箱内的变换比，应将主轴台内的齿轮布置如图6.1所示。如此则进给原动轴的变换比如下，即普通进给为1:2，细进给为1:8。如将进给箱的变换比的最小为1:1，则进给箱的齿轮齿数如表6.2所示。
在此自主轴台至进给箱的变换比，设变换齿轮a:c为1:1，则普通进给为1:1，1:1.5，1:2，1:3，细进给为1:4，1:6，1:8，1:12。
表6.1 变换比及齿数
齿轮种类
变换比
齿数z
齿数z,
参考
A, ，
1:1
50
50
决定A的齿轮时应参考主轴直径。
B1

21

B,B,
1:2
23
46
C,C,
1:2
23
46
D,D,
2:1
46
23
表6.2 进给箱齿轮的齿数
齿轮种类
变换比
齿数z
齿数z,
参考
E,E,
2:1
65
30
由于最大变换比为2:1，于是将齿数的总和求于90。
齿轮F,F,的齿数为51:39=1:0.0765，但是此变换确不用于车螺纹
F,F,
1:0.75
51
39
G,G,
1:1
45
45
H,H,
1:1.5
36
54
I,I,
1:1
45
45

J
1:1
23
23
应使用锯齿状缺口接头
6.3 进给箱内的齿轮
进给Ⅰ轴的转速等于主轴转速63rpm即=63rpm,细进给1:8，变换齿轮变换比1:1，=63/8=8rpm,进给动力=0.08PS，设进给Ⅰ轴的最小直径为=70mm,则周边速率为

作用于齿轮轮齿的切线力为

既知速率系数=1，齿形系数y=0.35而求模数

在此模数作为1.5。
齿面宽为
mm
进给箱内的其他齿轮亦同。表6.3是表示齿轮各部分尺寸。

表6.3 齿轮各部分尺寸
齿轮种类
齿数
节圆直径 mm
外径mm
齿面宽mm
模数
参考
E
60
90
93
12
1.5
中心距离a=67.5mm
E,
30
45
48
11
1.5
F
51
76.5
79.5
12
1.5
F,
39
58.5
61.5
11
1.5
G
45
67.5
70