工作总结机械设计课程设计模板.doc

目录
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 ……的研究内容及其意义 1
1.2.1 ……的研究意义 2
1.2.2 ……的研究内容 2
2 设计概述 4
2.1 设计要求 4
2.2 设计参数 4
3 总体方案设计 8
3.1 总体方案设计思路 8
3.2 方案确定 11
4 ……的改造设计 12
4.1 垫块的设计 12
4.2 强度校核 12
4.2.1 螺栓组强度校核 13
4.2.2 床身的强度校核 16
4.2.3 垫块的强度校核 17
5 ……的改造设计 18
5.1 转盘的改造设计 18
5.2 强度校核 18
5.2.1 刀架的强度校核 19
5.2.2 主轴强度校核 20
5.2.3 键的校核 26
5.2.4 轴承的校核 26
5.3 刀架尺寸的分析计算 27
6 ……的改造设计 30
7 挂轮部分的改造设计 31
7.1 变速齿轮模数选择 31
7.2 挂轮架的设计 31
7.3 改造后齿轮强度的校核 32
8 机床其它部分的改造设计 36
8.1 V带的选择 36
8.1.1 V带的打滑和疲劳强度校核 36
8.2 带轮的设计 38
8.3 其它零部件的改造设计 39
9 毕业设计总结 40
参考文献 41

1 绪论
1.1 课题背景
随着我国机床消费迈向世界第一，机床改造在工业装备的份量也加重了筹码。我国近700万台的机床保有量让机床改造潜在的市场商机再现，同时随着生产工艺的不断进步和数控技术的不断发展，我国特殊的机床服役年限架构把大量的早年进口老、旧机床推向了改造的道路上。
机床改造即为机床再制造，通过对旧机床的改造，可以使其精度恢复，功能升级，技术性能达到甚至超过新机床的水准，为企业节省大量开支，带来丰厚的经济效益，为社会节能省材，促进我国现代制造业更加环保。
据统计,目前我国机床种类已达到3500余种,其中数控类及高科技类产品已达到1500多种,很多机床产品在技术上已经达到国际先进水平。我国拥有和使用的机床数量高达378万台,其中金属切削机床为294万台,锻压机床为84万台。
如今,这些机床设备有的已经服役了10多年,有的甚至超过了20年,迫切需要更新或改造。机床的改造,不仅是企业发展的需要,也是市场经济发展的需要,更是国家发展,社会资源再利用,走可持续发展道路的需要。机床改造即为机床再制造，通过对旧机床的改造，可以使其精度恢复，功能升级，技术性能达到甚至超过新机床的水准，为企业节省大量开支，带来丰厚的经济效益，为社会节能省材，促进我国现代制造业更加环保。
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。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个"永恒"的课题。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、滨田工程公司、山本工程公司等。
1.2 机床改造的研究内容及其意义
1.2.1 机床改造的研究意义
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。
对原有的机床进行工艺和装备的改造，使旧设备满足生产的需要，这样不仅造价低、上马快，而且还可弥补设备的不足，减少投资。设备是企业生产技术发展和实现经营目标的物质基础。设备性能和技术状况的好坏，直接影响到企业的产品质量和经济效益。为了减少企业的生产投入，利用原有的旧机床进行翻新改造，既得到了性能比改造前甚至比新机床更优越的设备，又减少了资金投入；并且为后期维修费用的降低打下了良好基础，或者可以配套本企业的生产装备扩大加工规模，迅速提升其加工能力，技术经济效益十分明显。
1.2.2 机床改造的研究内容
机床改造主要是指为提升原机床的精度、效率与功能所进行的一系列的活动和工程，因为改造的机床多半都是早年生产的，除严重磨损造成精度下降、或某些零部件年久失修需要更换之外，机床本体的刚度稳定性、抗震性以及精度保持性等相对来说都很好。
通过技术改造对机床的加工范围进行扩大，使改造后的机床既保持了原机床的功能，又增加了新的功能。本设计通过对CT6140型机床结构进行改造设计使CT6140型机床的中心高、床身上最大工件回转直径、刀架上最大工件回转直径增大，使其扩大加工范围。这样既减少了设备的投入，又充分的利用了现有设备，将为企业带来良好的经济效益。

2 设计概述
2.1 设计要求
总体方案设计应考虑改造费用低、改造方便、工作稳定且也能满足加工的要求等。
（1） 中心高：改造前205mm，改造后305mm；
（2） 床身上最大工件回转直径为：改造前400mm，改造后600mm；
（3） 刀架上最大工件回转直径为：改造前210mm，改造后410mm；
（4） 工件最大加工长度为1500mm（改造前后相同）；
（5） 原机床的主要结构布局基本不变，尽量减少改动量 ，以降低成本缩
短改造周期；
（6） 机械结构改装部分应注意装配的工艺性，考虑正确的装配顺序，保证
安装、调试、拆卸方便，需经常调整的部位调整应方便。
（7）机械结构要尽量简单，便于设计加工，且经济性、实用性等要好。
（8）技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，
在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次。
（9）车床进行扩大范围的改造后应具有原机床的车削内外圆柱面、圆锥面、车螺纹等工艺能力，并且具备原车床的表面成形运动和一些辅助运动。
2.2 设计参数
设计参数包括车床的部分技术参数，现列出CT6140卧式车床的技术数据：
一、 主要技术参数
工件最大回转直径：
在床面上………………………………………………………………………………400mm
在床鞍上……………………………………………………………………210mm
工件最大长度（四种规格）………………………………… 750、1000、1500、2000mm
主轴孔径…………………………………………………………………………48mm
主轴前端孔锥度………………………………………………………………………莫氏6号
主轴转速范围：
正转（24级）…………………………………………………………………10～1400r/min
反转（12级）………………………………………………………………14～1580r/min
进给量范围：
细化 0.028～0.054mm/r
正常 0.08～1.59mm/r
纵向（64种）…………………………………
加大 1.71～6.33mm/r
细化 0.014～0.027mm/r
正常 0.03～0.79mm/r
横向（64种）…………………………………
加大 0.86～3.16mm/r
加工螺纹范围：
公制（44种）…………………………………………………………………1～192mm
英制（20种）……………………………………………………………2～24牙/英寸
模数（39钟）………………………………………………………………0.25～48mm
径节（37种）………………………………………………………………1～96径节
刀架快速移动速度：
纵向………………………………………………………………………………4m/min
横向………………………………………………………………………………2m/min
主电机：
功率………………………………………………………………………………7.5kw
转速…………………………………………………………………………1450rmin
快速电机：
功率…………………………………………………………………………………370w
转速…………………………………………………………………………2600r/min
冷却泵：
功率…………………………………………………………………………………90w
转速……………………………………………………………………………25L/min
工件最大长度为1500mm的机床：
外形尺寸（长×宽×高）……………………………………………2668×1000×1190
重量…………………………………………………………………………约2000kg
刀架：
最大行程…………………………………………………………………………140mm
最大回转角………………………………………………………………………±90°
刀杆支承面至中心距离……………………………………………………………26mm
刀杆截面B×H……………………………………………………………………25×25
尾座：
顶尖套莫氏锥度……………………………………………………………………5#
横向最大移动量……………………………………………………………………5#
改造设计参数如下:
最大加工直径
在床面上…………………………………………………………………………600mm
在床鞍上…………………………………………………………………………410mm
最大加工长度………………………………………………………………………1500mm
中心高…………………………………………………………………………………305mm
其它参数基本不变。
2.3 CT6140型普通车床的主要部件名称和用途
CT6140型普通车床的主要部件名称和用途：
1、床头箱 又称主轴箱，内装主轴和变速机构。工件通过卡盘等夹具装夹在主轴前端。主轴箱的功用是支承主轴并把动力经变速传动机构传给主轴，使主轴带动工件按规定的转速旋转，以实现主运动。
2、进给箱 又称走刀箱，它是进给运动的变速机构。它固定在床头箱下部的床身前侧面。变换进给箱外面的手柄位置，可将床头箱内主轴传递下来的运动，转为进给箱输出的光杆或丝杆获得不同的转速，以改变进给量的大小或车削不同螺距的螺纹。
3、刀架 它是用来装夹车刀，并可作纵向、横向及斜向运动。刀架是多层结构，它由下列组成。
（1）大刀架 它与溜板箱牢固相连，可沿床身导轨作纵向移动。
（2）中刀架 它装置在大刀架顶面的横向导轨上，可作横向移动。
（3）转盘 它固定在中刀架上，松开紧固螺母后，可转动转盘，使它和床身导轨成一个所需要的角度，而后再拧紧螺母，以加工圆锥面等。
（4）小刀架 它装在转盘上面的燕尾槽内，可作短距离的进给移动。
（5）方刀架 它固定在小刀架上，可同时装夹四把车刀。松开锁紧手柄，即可转动方刀架，把所需要的车刀更换到工作位置上。
4、尾架 它用于安装后顶尖，以支持较长工件进行加工，或安装钻头、铰刀等刀具进行孔加工。偏移尾架可以车出长工件的锥体。尾架的结构由下列部分组成。
（1）套筒 其左端有锥孔，用以安装顶尖或锥柄刀具。套筒在尾架体内的轴向位置可用手轮调节，并可用锁紧手柄固定。将套筒退至极右位置时，即可卸出顶尖或刀具。
（2）尾架体 它与底座相连，当松开固定螺钉，拧动螺杆可使尾架体在底板上作微量横向移动，以便使前后顶尖对准中心或偏移一定距离车削长锥面。
5、光杠与丝杠 将进给箱的运动传至溜板箱。光杠用于一般车削，丝杆用于车螺纹。
6、床身 它是车床的基础件，用来连接各主要部件并保证各部件在运动时有正确的相对位置。在床身上有供溜板箱和尾架移动用的导轨。
7、前底座和后底座 是用来支承和连接车床各零部件的基础构件，床脚用地脚螺栓紧固在地基上。车床的变速箱与电机安装在前床脚内腔中，车床的电气控制系统安装在后床脚内腔中。

3 总体方案设计
3.1 总体方案设计思路
以CT6140车床为基础，为了使车床在床身上的最大加工直径达到600mm：
1、 车床中心高应首先达到305mm，即在CT6140车床中心高205mm的基础上，
主轴中心高应该增加100mm。
2、 刀架部件的高度也应该相应提高，以保证刀具在刀架上的对刀高度与中心高
一致；同时，刀架部件在横向进给方向上的行程也应满足最大加工直径的需求。
3、 尾座部分、挂轮部分，由于中心高的变化也应进行相应的改造设计。
4、 改造其它相关部分。
3.2 方案确定
通过可行性分析，本毕业设计的方案可确定为3.2节中拟定的实施方案，其
设计大致概况：
（1）增加主轴中心高
（2）刀架部件的改造
（3）增加尾座中心高
（4）挂轮部分的改造
（5）其它部分的改造
本设计基本上从这几方面来对CT6140车床进行扩大加工范围改造设计。
4 增加主轴中心高的改造设计
本设计中增加主轴中心高的方法为采用在主轴箱与床身结合面中间采用
增加垫块的方法。
4.1 垫块的设计
在设计垫块的过程中要注意垫块要采用两块，其高度均为100mm，宽度和长度分别和床身结合面相适应：在加工时要注意两块垫块应同时加工，并且注意上下两平面的平行度要求，其联接方式均按原车床的联接方式进行，但要注意与床身和主轴箱的两处配合要采用刮研配合的方法。
垫块的材料选择灰铸铁，其材料牌号为HT200，这种材料其基体的强度和硬度不低于相应的钢，由于基体上分布着石墨的存在，使其铸造性能、减摩性、减震性和切削加工性都高于碳钢，缺口敏感性也较低。
垫块的立体结构示意图如下：垫块零件图见附图

图4.1 垫块立体结构图
4.2 强度校核
在垫块的设计中主要完成对螺栓组的强度校核、垫块的强度校核以及床身的强度校核。
在机床切削加工时的受力示意图如下：
图4.2 机床切削加工受力图
4.2.1 螺栓组强度校核
螺栓组的强度校核主要从螺栓组受倾覆力矩和工作剪力来校核其强度。
1、螺栓组受倾覆力矩的强度校核
（1）主切削力Fc的计算
根据直接将机床刚度标准中规定的工件和刀具间允许的作用力作为主切削力
Fc。对主切削力的计算公式[查《机械设计手册》]为：
Fc==0.67D=0.67600N9847N （4-1）
式中Dmax为最大加工直径（主参数）[mm]。
（2）径向切削力F和走刀力F
径向切削力Fp和走刀力Ff与主切削力Fc之间有一定的关系，它们随刀具几何角度、加工条件等因素而变化，为了简化计算可取：
F=0.4Fc=0.49847N3939N （4-2）
F=0.25Fc=0.259847N2462N （4-3）
（3）有主切削力Fc和走刀力Ff 产生的弯矩为
=9847725107139
=246230510=751
（逆时针方向）倾覆力矩：M=M+M=7139+751=7890
由于主轴箱质量约为m=450kg，故其产生的重力为G=mg=4500N（取g=10N/kg）
所以轴向力F=-G=9847-4500N=5347N
故在轴向力F的作用下，各螺栓所受的工作拉力为
F== N1336N （4-4）
（4）在倾覆力矩M的作用下，右面两螺栓受到加载作用，而左面两螺栓受到减载作用，故右面的螺栓受力较大，所受载荷[ 根据《机械设计》 第八版 濮良贵，纪名钢主编 高等教育出版社 第78页 式（5-16）]确定
Fmax==N3181N （4-5）
故右面螺栓所受的轴向工作载荷为
F=Fa+Fmax=1336+3181N=4517N
（5）在横向力F的作用下，底板连接接合面可能产生滑移，根据底板接合面不滑移的条件
f（zFo-）KF （4-6）
由[根据《机械设计》中表5-5]得结合面间的摩擦系数f=0.16，并取=0.2，则=1-=0.8，取防滑系数K=1.2，则各螺栓所需要的预紧力为
Fo（+）=（）N
（6）右面两个螺栓所受的总拉力F2[ 根据《机械设计》 第八版 濮良贵，纪名钢主编 高等教育出版社 第83页 式（5-32）]求得
F2=F0+F=10518+0.24517=11421N (4-7)
总结
本次设计中，掌握了设备改造主要技术的关键环节，为以后从事技术工作打好了基础，对普通车床的结构有了深入的了解，知道了以后的发展方向，必将为以后的学习和工起到很大的作用。

参考文献
[1] 戴曙.金属切削机床[M]. 北京：机械工业出版社.1993:21-32.
[2] 濮良贵，纪名刚.机械设计[M]. 第八版.北京：高等教育出版社.2006.5：186-204.
[3] 华东纺织工学院，哈尔滨工业大学，天津大学.机床设计图册[M].上海：上海科学技术出版社，1979.
[4] 徐灏.机械设计手册［M］. 第二版.北京：机械工业出版社，2001.
[5] 廖念钊、莫雨松.互换性与技术测量［M］.北京:中国计量出版社，2002
[6] 禹金云、吴晓.材料力学［M］.湖南:中南工业大学出版社，1998
[7] 贾亚洲. 金属切削机床概论［M］. 北京：机械工业出版社,1996.
[8] 黄茂林.机械原理［M］.重庆大学出版社，2002.
[9] 张俊生. 金属切削机床与数控技术［M］. 北京：机械工业出版社，1994.
[10] 唐宗军.机械制造基础［M］. 第2版. 北京：机械工业出版社，1988.