CA6140机床床身结构设计与优化
CA6140车床结构解读
CA6140车床结构解读首先是床身结构。
床身通常由整体铸铁制成，具有很高的刚性和稳定性。
床身上会设置导轨，用于支撑和引导床载部件的运动。
导轨通常采用V型铁，能够提供良好的刚性和稳定性，以确保加工精度。
其次是主轴箱结构。
主轴箱由床身上的主轴孔、主轴承、主轴驱动装置和变速机构组成。
主轴孔是主轴的安装位置，主轴承用于支撑和导引主轴的旋转运动。
主轴驱动装置和变速机构提供主轴转速的调节功能，以满足不同加工要求。
进给箱作为车床的重要组成部分，负责实现工件和刀具的相对运动。
进给箱通常包括齿轮传动装置、进给电机、进给机构等。
齿轮传动装置通过传递动力，使工件能够实现旋转运动。
进给电机供给机械能给进给机构，使刀架能够沿工件轴向或横向进行进给运动，实现加工操作。
刀架是用于夹持和定位刀具的部件，通常由刀架座、刀架滑块和卡爪等部分组成。
刀架的设计受到加工要求和操作方便性的影响。
刀架座上设置有刀架滑块，可沿床身上的导轨进行移动，并通过刀尖定位器实现刀具的定位。
卡爪用于夹持刀具，确保刀具切削过程中的稳定性和精度。
主轴是车床中最重要的零件之一，主要负责工件的旋转运动。
主轴由主轴箱提供动力，通过主轴承与床身连接，实现工件的位置固定。
主轴的旋转速度和精度对加工结果有着重要的影响，所以主轴设计要求高刚性、高精度，并具备调整旋转速度的功能。
最后是进给系统。
进给系统包括工作台、进给轴、进给传动装置等。
工作台是放置工件的位置，通过进给轴的运动实现工件在车床上的移动。
进给传动装置可以通过手动或自动控制，确保工作台的运动平稳、精度高。
总结起来，CA6140车床的结构复杂而精密，通过床身、主轴箱、进给箱、刀架、主轴和进给系统等组成部分的协同工作，实现对金属材料的精密加工。
这种结构设计能够有效提高车床的加工效率和加工精度，满足制造业对金属零部件加工的要求。
CA6140卧式车床的结构分析(1)只是课件
式离合器M2啮合。主轴获得10r/min～500r/min的低转速； ⅳ)齿式离合器M2啮合脱开，运动由轴Ⅲ直接传给主轴，
得到6级高转速，450r/min～1400r/min。
Ⅴ
26 58
M2 ( 合 )
Ⅵ（主轴）
50
51
63 50
56 39
电机（7.5kw,1450 r/min)
130 230
Ⅰ
M1左
3581
43
M1右
50 34
Ⅶ
34 30
Ⅱ
3401
50 22
58
Ⅲ
20
20
80 50
Ⅳ
2、车床运动：车床的主运动是由工件的旋转运动实现 的；进给运动则由刀具的直线移动完成的。
3、车床分类：按其用途和结构的不同，主要分为：卧式 车床及落地车床，立式车床，转塔车床，仪表车床，单 轴自动和半自动车床，多轴自动和半自动车床，彷形车 床及多刀专门化车床，车床。
这里仅介绍CA6140型卧式车床， 目的如下：
80 50
Ⅴ
26 58
M2(合
)
Ⅵ（主轴）
50
51
63 50
b)主轴转速级数和转速 经低速传动路线时，主轴获得的实际转速是2×3×（2×2-1）=18级转
速，加上由高速传动路线获得的6级转速，主轴共可获得24级正转转速。 主轴反转时，有3×[1+（2×2-1）]=12级转速。
注:ⅰ) 在轴Ⅰ上装有双向多片摩擦离合器M1，使主轴正 转、反转或停止。
任务1认识CA6140型车床的结构
任务1认识CA6140型车床的结构CA6140型车床是一种普通的大型车床，主要用于加工中、小型工件的外圆、内圆、端面、孔等形状。
它具有结构简单、使用方便、加工精度高等特点，被广泛应用于机械制造、航空航天、汽车、军工等行业。
CA6140型车床的主要结构如下：1.主轴箱体：主轴箱体是车床的中心部分，承载着主轴和驱动系统。
它由床身、床架和箱盖组成，具有高刚性和稳定的特点。
主轴箱体上装有刀架、进给系统和主轴马达。
2.床身：床身是车床的基础部分，由铸铁或钢板制成。
它支撑着所有的主要组件，如主轴箱体、工作台等。
床身具有高刚性和稳定性，以确保车床在加工过程中的稳定性和精度。
3.工作台：工作台是安装工件的部分，用于加工工件的移动和旋转。
工作台由转动主轴、尾座、工作台滑道等组成。
工作台具有高精度和可靠性，用于固定和定位工件。
4.刀架：刀架是车床上用于切削工件的工具系统，它能够安装不同类型和规格的切削刀具。
刀架通常由刀架底座、刀架滑块和刀架调节机构组成。
5.进给系统：进给系统是控制车床工作台和刀架运动的部分。
它由进给电机、齿轮传动装置、螺杆和导轨等组成，可实现工作台和刀架的精确运动。
6.冷却液系统：冷却液系统用于冷却和润滑工件和切削刀具，以减少摩擦和热量，提高加工质量和寿命。
冷却液系统通常由水箱、泵和喷嘴组成。
7.控制系统：控制系统是用于操控车床运行的部分，通常由数控系统或手动控制系统组成。
数控系统能够通过计算机程序来控制车床的运动和加工过程，实现自动化生产。
CA6140型车床的结构简单、使用方便、加工精度高，能够满足各种工件的加工需求。
它广泛应用于各个行业，如机械制造、航空航天、汽车和军工等。
在实际应用中，必须根据具体的加工要求和工件类型选择合适的刀具、进给速度和冷却液，以保证加工质量和效率。
同时，对于数控系统的操作和维护要求也需要严格遵守，以确保车床的正常运行和加工精度。
CA6140车床数控改造结构设计说明书
CA6140车床数控改造结构设计说明书1概论数控机床与通用机床相比，增加了功能，提高了性能，简化了结构，较好地解决形状复杂、精密、小批及形状多变零件的加工问题，能够获得稳定的加工质量和提高生产率，其应用越来越广泛，但是数控机床的应用也受到其他条件的限制。
1.1 数控机床应用的局限性（1）数控机床价格昂贵，一次性投资巨大，对中小企业常是心有余而力不足。
（2）目前，各企业都有大量的通用机床，完全用数控机床替换根本不可能，而且替代下的机床闲置起来又会造成浪费。
（3）在国内，订购新数控机床的交货周期一般较长，往往不能满足生产需要。
（4）通用数控机床对某一类具体生产项目有多余功能。
要较好地解决上述问题，通用机床数控化改造便是很好的对策。
通用机床的数控化改造就在通用机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。
这一工作早在20世纪60年代已经开始时迅速发展，并有专门企业经营这门业务。
目前，在国外已发展成为一个新兴的工业部门。
从美国、日本等工业化国家的经验看，机床的数控化改造也必不可少，如日本的大企业中有26%的机床经过数控改造，中小企业则多达74%。
在美国有许多数控专业化公司为世界各地担供数控化改造业务。
中国是拥有300多万台机床的国家，其中大部分都是多年累积生产的通用机床，如卧式车床和各种铣床等，自动化程度低，要想在近几年来内用自动和精密设备更新现有机床，不论是资金还是中国机床制造厂的能力都是办不到的。
因此，通用机床的数控化改造大有可为。
它适合中国的经济水平、生产水平和教育水平，已成为中国设备技术改造主要方向之一1.2机床数控化改造的优点（1）改造闲置设备，能发挥机床的原有功能和改造后的新增功能，提高机床的使用价值。
可以提高固定资产的使用效率。
（2）适应多类、小批量零件生产。
（3）自动化程度高，专业性强，加工精度高，生产效率高。
（4）降低对工人操作技术水平的要求。
（5）数控改造费用低，经济性好。
CA6140型卧式车床主要结构
CA6140型卧式车床主要结构CA6140型卧式车床主要结构（一）主轴箱CA6140车床的主轴箱包括：箱体、主轴部件、传动机构、操纵机构、换向装置、制动装置和润滑装置等。
其功用在于支承主轴和传动其旋转，并使其实现起动、停止、变速和换向等。
机床的主轴箱是一个比较复杂的运动部件，它的装配图包括展开图、各种向视图和剖面图，以表示出主轴箱的所有零件及其装配关系。
1、主轴部件主轴部件是主轴箱最重要的部分，由主轴、主轴轴承和主轴上的传动件、密封件等组成。
主轴前端可安装卡盘，用以夹持工件，并由其带动旋转。
主轴的旋转精度、刚度和抗振性等对工件的加工精度和表面粗糙度有直接影响，因此对主轴部件的要求较高。
CA6140型车床的主轴是一个空心阶梯轴。
其内孔是用于通过棒料或卸下顶尖时所用的铁棒，也可用于通过气动、液压或电动夹紧驱动装置的传动杆。
主轴前端有精密的莫氏6号锥孔，用来安装顶尖或心轴，利用锥面配合的摩擦力直接带动心轴和工件转动。
主轴后端的锥孔是工艺孔。
CA6140型卧式车床的主轴部件在结构上做了较大改进，由原来的三支承结构改为两支承结构；由前端轴向定位改为后端轴向定位。
前轴承为P级精度的双列短圆柱滚子轴承，用于承受径向力。
后轴承为一个推力球轴承和角接触球轴承，分别用于承受轴向力和径向力。
主轴的轴承的润滑都是由润滑油泵供油，润滑油通过进油孔对轴承进行充分润滑，并带走轴承运转所产生的热量。
为了避免漏油，前后轴承均采用了油沟式密封装置。
主轴旋转时，依靠离心力的作用，把经过轴承向外流出的润滑油甩到轴承端盖的接油槽里，然后经回油孔流回主轴箱。
主轴上装有三个齿轮，前端处为斜齿圆柱齿轮，可使主轴传动平稳，传动时齿轮作用在主轴上的轴向力与进给力方向相反，因此可减少主轴前支承所承受的轴向力。
主轴前端安装卡盘、拨盘或其它夹具的部分有多种结构形式。
2、开停和换向装置CA6140型卧式车床采用的双向多片式摩擦离合器实现主轴的开停和换向。
CA6140型车床结构.
CA6140型车床结构CA6140型车床结构如图1所示。
图1 车床结构图1-挂轮箱 2-主轴箱 3-刀架 4-溜板箱 5-尾座 6-床身7-后床脚 8-丝杆 9-光杆 10-操纵杆 11-前床脚 12-进给箱1.主轴箱主轴箱是支撑主轴并带动工件作回转运动。
箱内装有齿轮、轴等零件，组成变速传动机构，变换箱外手柄位置，可使主轴得到多种不同的转速。
2.进给箱进给箱是进给传动系统的变速机构。
它把交换齿轮箱传递来的运动，经过变速后传递给丝杆，以实现各种螺纹的车削或机动进给。
3.挂轮箱挂轮箱是用来将主轴的回转运动传递到进给箱。
更换箱内的齿轮，配合进给箱变速机构，可以得到车削各种螺距的螺纹的进给运动；并满足车削时对不同纵、横向进给量的需求。
4.溜板箱溜板箱接受光杆传递的运动，驱动床鞍和中、小滑板及刀架实现车刀的纵横进给运动。
溜板箱上装有一些微手柄和按钮。
可以方便地操纵车床上来选择诸如机动、手动、车螺纹及快速移动等运动方式。
5.床身床身是车床的大型基础部件，精度要求很高，用来支撑和连接车床的各个部件。
床身上面有两条精确的导轨，床鞍和尾座可沿着导轨移动。
6.刀架刀架由床鞍、两层滑板和刀架体共同组成，用于装夹车刀并带动车刀作纵向、横向和斜向运动。
7.尾座尾座安装在床身导轨上，并可沿着导轨纵向移动，以调整结构及工作位置。
尾座主要用于安装后顶尖，以支撑较长的工件，也可以安装钻头、铰刀等切削刀具进行孔加工。
8.前后床脚前后两个床脚分别与床身前后两端下部连为一体，用以支撑床身及安装在床身上的各个部件。
可以通过调整垫块把床身调整到水平状态，并用其长地脚螺栓固定在此工作场地上。
CA6140车床床身加工工艺及磨床夹具设计
CA6140车床床身加工工艺及磨床夹具设计院、部：机械工程学院学生姓名：周小荣指导教师：范志明职称副教授专业：机械设计制造及其自动化班级：机本0903班完成时间：2013.5.31湖南工学院2013 届毕业设计（论文）课题任务书院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化指导教师范志明学生姓名周小荣课题名称CA6140车床床身加工工艺及磨床夹具设计内容及任务1、工艺规程（包括工艺过程卡及主要工序工序卡）一套2、零件--毛坯合图3、加工零件图4、夹具装配总图5、夹具零件图一套6、设计说明书一份（绘制图纸折合3张零号图；其中手工绘制图纸折合1张一号图）拟达到的要求或技术指标1、大批生产2、设计的工艺规程应保证零件加工质量，尽量降低工人劳动强度，经济，加工效益好。
3、设计的夹具必须满足工艺要求，结构性能可靠，使用安全省力，操作方便，有利于实现优质高效高产低消耗，能改善劳动条件，设计的夹具应具有良好的结构工艺性，便于制造检验维修装配调整且便于切屑的清理和排除。
4、培养设计能力。
包括计算能力、绘图能力、编写说明书能力、文献检索能力、决策能力、答辩能力。
进度安排起止日期工作内容备注1、3月5日至3月24日2、3月25日至4月13日3、4月14日至5月3日4、5月4至5月23日5、5月24至5月28日查阅和收集设计资料，并写开题报告进行CA6140床身加工工艺及夹具设计并绘制毛坯图填写机械加工工艺过程卡片和工序卡片、绘制床身零件图及夹具装配图编写设计说明书毕业设计（论文）的修改、答辨的准备时间主要参考资料1、李益民.机械制造工艺设计简明手册2、机械加工工艺手册3、李洪.机床设计图册,哈尔滨工业大学4、薛源顺,机床夹具设计5、唐金松,简明机械设计手册6、叶琳,邱龙辉.画法几何与机械制图7、孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理(第七版)8、刘杰民.材料力学教程9、濮良贵,纪名刚.机械设计（第八版）10、周兆元,李翔英.互换性与测量技术基础11、吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册(第二版)教研室意见年月日系主管领导意见年月日湖南工学院毕业设计(论文)开题报告题目CA6140车床床身加工工艺及磨床夹具设计学生姓名周小荣班级学号09201440345 专业机械设计制造及其自动化一、课题简介：CA6140车床是普通精度级万能车床，它运用加工各种轴类，套筒类和盘类零件上的回转表面，以及车削端面等，是应用最广泛的车床。
CA6140--结构解析
第二十页，共26页。
第二十一页，共26页。
四.操纵练习步骤 1．床鞍、中滑板和小滑板摇动练习 （1）中滑板和小滑板慢速均匀移动， 要求双手交替动作自如。
当z33在左位时，运
动从轴Ⅸ经轴Ⅺ传 到轴Ⅹ，传动比不 变，只改变了轴Ⅹ 的旋转方向，用来 加工左旋螺纹。
第十四页，共26页。
③增倍变速组
轴ⅩⅤ到轴ⅩⅦ之间的传动路线为：
有1／8、1／4、1／2、l等4种传动比，这4种传动比 成倍数关系排列,称增倍变速组
（2）丝杠 用来车削螺纹。
（3）光杠 用来传动动力，带动床鞍、中滑板， 使车刀作纵向或横向的进给运动。
答：
第二页，共26页。
新课教学内容
一.CA6140车床基本结构
CA6140型卧式车床属通用的中型 车床。其外型及组成部件如图所示。其 主要组成部件可概括为“三箱刀架尾座 床身”。
第三页，共26页。
CA6140车床外形图
1-主轴箱；2-刀架；3-尾座；4-床身；5、9-床腿； 6光杠；7-丝杠；8-溜板箱；10-进给箱；11-挂轮
第十七页，共26页， 起支撑作用。
第十八页，共26页。
二.CA6140车床型号解释
床身上最大回转直径为400mm的卧式车床 的型号为：
C 61 40
类代号：车床类
组、系代号：卧式车床 主参数：Φ400mm
第十九页，共26页。
三.车削加工的主要工艺类型
第四页，共26页。
车
床 结 构
如图
三箱
CA6140型卧式车床结构分析_
CA6140型卧式车床结构分析_实验⼀卧式车床结构分析⼀、实验⽬的1．了解卧式车床的⽤途、总体布局，以及主要技术性能。
2．分析卧式车床的传动原理和路线。
3．了解和掌握卧式车床主要零部件的构造和⼯作原理。
⼆、实验仪器与设备1.CA6140型卧式车床；2. 传动系统图与教学挂图（主轴结构、主轴前端结构图、操纵机构、溜板箱结构、⼑架结构等）。
三、实验⽅法1、通过CA6140型卧式车床的运转，观察各部件的主要功能、运转特点及相互间运动的配合。
2、通过对各部件的现场讲解和实物观察，对照教材中的结构图，进⼀步了解内部结构情况。
3、观察主轴箱中滑移齿轮的操纵机构及动作情况；主轴的开停、正反转、刹车机构动作情况。
四、实验步骤1、CA6140型卧式车床的性能介绍；2、主要部件的功能介绍；3、观察主轴箱中各个轴的空间实际位置；4、观察主运动的传动路线；5、观察主轴箱中滑移齿轮的操纵机构；6、观察主轴的开停、正反转、刹车机构；7、观察主轴箱的润滑系统；8、典型结构的分析（主轴部件、卸荷式⽪带轮、双向多⽚式摩擦离合器、⼑架部件等）。
五、内容5.1.性能简介车床主要⽤于加⼯回转表⾯(内外圆柱⾯、圆锥⾯、成⾏回转表⾯等)和回转体的端⾯。
车床在机械制造业中应⽤极为⼴泛。
按其⽤途和结构不同,可分为普通车床、六⾓车床、⽴式车床、单轴⾃动车床、多轴⾃动和半⾃动车床、多⼑车床、仿形车床、专门化(如铲齿车床、凸轮轴车床、曲轴车床等),其中以普通车床应⽤最⼴泛。
CA6140 型普通车床是普通精度级的万能机床,它适⽤于加⼯各神轴类,套筒类和盘类零件上的内外回转表⾯,以及车削端⾯。
它还能加⼯各种常⽤的公制、英制、模数制和径节制螺纹,以及作钻孔、扩孔、铰孔、滚花等⼯作。
其加⼯范围较⼴,由于它的结构复杂,⽽且⾃动化程度低,所以适⽤于单件⼩批⽣产及修配车间。
5.2.主要部件1.主轴箱(床头箱) 它固定在床⾝的左端。
在主轴箱中装有主轴,以及使主轴变速和变向的传动齿轮,通过卡盘等夹具装夹⼯件,使主轴带动⼯件按需要的转速旋转,实现主运动。
《CA6140车床结构》课件
适用于加工各种金属和非金属材料，如钢、铸铁、有色金属 、塑料等。
02
CA6140车床结构
主轴箱
01 02
功能
主轴箱固定在床身导轨上，并可沿导轨移动。它内部装有主轴，主轴前 端安装有卡盘以夹持工件。主轴箱通过变速机构改变主轴的转速，以适 应不同加工件的需求。
组成
主轴箱主要包括箱体、主轴、变速机构和传动系统等部分。
绿色环保
随着环保意识的提高，CA6140车床的设计和制造也在向绿色环保方向发展，通过采用 环保材料和节能技术，降低加工过程中的能耗和排放。
技术创新
新材料的应用
随着新材料技术的不断发展，CA6140车床的制造材料也在不断更新，新型高强度、轻质材料的应用可以提高车床的 刚性和稳定性。
数控技术的应用
数控技术是现代制造业的核心技术之一，CA6140车床通过采用数控技术可以实现高精度、高效率的加工，提高加工 质量和效率。
《CA6140车床结构》PPT课件
目录
• CA6140车床概述 • CA6140车床结构 • CA6140车床的维护与保养 • CA6140车床的操作与使用 • CA6140车床的应用与发展趋势
01
CA6140车床概述
定义与特点
定义
CA6140车床是一种常用的卧式车 床，主要用于加工各种旋转表面 。
安全防护
确保安全防护装置完好无 损，工作区域整洁无杂物 。
定期保养
每周保养
包括清洗机床表面、检查 传动系统、调整机床精度 等。
每月保养
对润滑系统进行全面检查 ，更换油污严重的部位， 清洗冷却系统。
季度保养
对机床进行全面检查，紧 固松动部位，更换磨损严 重的零件。
CA6140型卧式车床主要部件和机构工作原理和调整方法(精)
工作原理：离合器脱开时，齿条轴15（图中件15）的凸起部 分使杆7摆动，制动带8被拉紧，主轴迅速停止转动。
调整方法：打开主轴箱盖，用板手主轴箱的背后调整螺钉6，使 制动带松紧程度调得合适，调整好后，再拧紧螺母即可。
小提示
在主轴转速为320r／min时，主轴在2—3转时间内能迅速制 动，而在开车时，制动带能完全松开。 Produced by Мiss Хiè
ca6140ca6140型卧式车床主要部件和机构型卧式车床主要部件和机构工作原理和调整方法工作原理和调整方法producedca6140ca6140型卧式车床主要部件和机构工作原理和调整方法型卧式车床主要部件和机构工作原理和调整方法开合螺母工作原理和调整方法小提示一主轴部件机构工作原理和调整方法工作原理
Produced by Мiss Хiè
中滑板结构与调整
1、斜铁 2、前调节螺钉 3、后调节螺钉
中滑板工作原理：燕尾槽、斜铁1、前螺钉2、后螺钉3与大滑板相连。 调整方法：利用前调节螺钉2 、后调节螺钉3调整斜铁与床鞍之间的 距离，使中滑板转动自如，灵活。
Produced by Мiss Хiè
中滑板丝杠与螺母间隙的调整
1、前螺母 2、3、4螺钉 5、中滑板
工作原理：前螺母1和后螺母6分别由螺钉2和螺钉4紧固在中滑板5的 底部，中间由楔块8隔开。 调整方法：首先将前螺母上的紧固螺钉2旋松，然后拧紧螺钉3，将楔 块向上拉，增大前螺母1与后螺母的距离，从而减小了丝杆与螺母牙 侧之间的间隙。调整好后再将螺钉2拧紧。
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CA6140型卧式车床主要部件和机构 工作原理和调整方法
CA6140型卧式车床主要部件和机构工作原理和调整方法
1
CA6140车床床身加工工艺及夹具设计说明书.
前言CA6140车床是普通精度级万能车床,它运用加工各种轴类,套筒类和盘类零件上的回转表面,以及车削端面等,是应用最广泛的车床。
CA6140车床床身是机床的基础构件,机床的各个主要部件和零件都装在床身或床身的导轨上作相对运动。
在切削中,刀具与工件的相互作用力传递到床身上而使床身变形床身的变形和振动直影响到被加工零件的精度和表面粗糙度,因此,床身是车床上极为重要的一个部件。
而导轨,则是床身上极为重要的一个部分,床身上共有四条导轨,其中,有两条导轨是拖板用的导轨,另外两条导轨为尾座导轨,其作用为导向和承载,所以,以导轨要求有较高的的导向精度,结构简单,工艺好等特点。
本次的设计主要就是针对加工床身导轨而进行设计的,为了保证导轨的精度,降低工人的劳动强度,床身导轨的加工基准选用导轨本身即“自为基准”原则。
本次设计的主要内容是设计一个调节装置,其作用就是在加工床身时对床身在空间的各个位置进行调节,限于目前的水平有限,希望各位老师给予指正。
第1章零件的分析1.1零件的作用题目所给的零件是CA6140机床床身,它是机床的基础构件。
机床的各个主要部件和零件都装在床身上或在床身导轨上作相对运动。
床身是机床的支承件,装左床腿和右床腿并支承在地基上。
床身上安装着机床的各部件,并保证它们之间具有要求的相互准确位置。
在床身上安装有刀架、尾座、床头箱等零件。
在切削中,刀具与工件相互作用力传递到床身上而床身变形,床身的变形和振动直接影响到被加工零件的精度和表面粗糙度。
因此,床身是机床上极为重要的构件。
1.2 零件的工艺分析该零件主要有四组加工表面,该三组加工表面都要求有较小的表面粗糙度值。
现述如下:1.2.1床鞍与床身的结合面。
该平面是床鞍与床身的结合面,负责纵向进给运动。
所以,要求该平面的表面粗糙度值不得超过1.6,以保证纵向进给的精度。
1.2.2导轨面。
床身上有四条导轨,其中有两条上安装拖板,另两条安装尾架,导轨面是床身的的一个重要表面,刀架负责安装车刀,直接影响到工件的切削精度,尾座可以安装钻头进行钻削等工作,因此,要求导轨面有较小的表面粗糙度值和好的直线度,以保证零件的加工精度。
CA6140车床主轴箱三维建模及优化设计讲述PPT
建立模型
根据ca6140车床主轴箱的实际 结构和尺寸，建立三维模型。
优化方案制定
根据性能分析结果，制定优化 方案，包括参数调整、结构改 进等。
性能再评估
对优化后的主轴箱三维模型进 行再次的性能分析，验证优化 效果。
05 主轴箱优化结果分析
优化结果展示
结构简化
通过去除不必要的细节和 结构，使主轴箱更加简洁、 轻便。
尺寸调整
根据实际需求和性能要求， 对主轴箱的尺寸进行了优 化，以实现更好的工作效 果。
材料优化
根据主轴箱的工作环境和 性能要求，选择了更合适 的材料，以提高其耐久性 和稳定性。
优化前后对比分析
重量减轻
优化后的主轴箱重量明显减轻，这有助于减少能耗和振动，提高 加工精度和稳定性。
建模结果与展示
01
02
03
04
模型展示: 通过SolidWorks或 Autodesk Inventor等软件，
展示主轴箱的三维模型。
动画模拟: 利用软件的动画模 拟功能，展示主轴箱的工作过
程。
工程图纸: 生成详细的主轴箱 工程图纸，包括各个零部件的 尺寸、材料和工艺要求等。
以上内容仅供参考，如需更专 业、更详细的内容，建议查阅 相关文献或咨询专业工程师。
模型优化
根据验证结果，对模型 进行优化和改进，提高 模型的精度和可靠性。
02 主轴箱结构分析
主轴箱结构概述
01
主轴箱是车床的重要部件，用于支撑和传递主轴的 旋转动力。
02
它通常由箱体、主轴、轴承、传动系统等部分组成。
03
主轴箱的结构设计直接影响到车床的加工精度、稳 定性和使用寿命。
CA6140型卧式车床主要部件的结构
金属切削加工
3.开停和换向装置
开停装置用于控制主轴的启动和停止。CA6140 型卧式 车床的开停采用摩擦离合器，换向装置由同一离合器（双向 的）和圆柱齿轮组成 。
图6.8为CA6140型卧式车床采用的控制主轴开停和换向 的双向多片式摩擦离合器结构。它由结构相同的左、右两部 分组成，左离合器接合时主轴正转，右离合器接合时主轴反 转。
见下页图6.15
图6.15 刀架
1、16.丝杠 2、横向溜板 3、刀架溜板 4、链条 5、19、20、22、28.螺钉 6、转盘 7、滑动轴承 8、15.手把 9、17、18、21.螺母 10、齿轮 11、滑动轴承 12、14、28.螺钉 13、链条 23、27.压板 25、床鞍 26、楔块 29、活动压板
1.双联齿轮 2.齿轮 3.羊角形摆块 4.滑套 5.杠杆 6.制动带 7.手柄 8.操纵杆 9、11.曲柄 10、16.拉杆 12.轴 13.齿扇 14.齿条轴 15.拨叉
1.2 CA6140型卧式车床的进给箱 下 图是车床的进给箱，实现机动进给量和车削螺纹导程的 调整。 加工不同螺纹通过调整进给箱中的移换机构和挂轮架上的 挂轮来实现。
6.6 CA6140
图 型 卧 式 车 床 主 轴 箱 展 开 图
2.主轴及其轴承 主轴及其轴承是主轴箱最重要的部分。主轴前端可装卡 盘，用于夹持工件，并由其带动旋转。 卧式车床主轴多采用滚动轴承支承，一般为前后二点。
图6.7 CA6140型卧式车床主轴及其轴承
卧式车床的主轴是空心阶梯轴。其内孔用于通过长棒料 以及气动、液压等驱动装置（装在主轴后端）的传动杆，也 用于穿入钢棒卸下顶尖。主轴前端有精密的莫氏锥孔，供安 装顶尖或心轴之用。
摩擦片间的压紧力可用拧在压套上的螺母来调整。从而 调整离合器能传递转矩的大小。
CA6140卧式车床的结构分析(1)只是课件
第一节CA6140型卧式车床简介
CA6140机床布局 卧式车床主要加工轴类和直径不太大的盘、套 类零件，故采用卧式布局。主轴水平安装，刀具在 水平面内作纵、横向进给运动。
主轴箱
尾座
挂
轮
机
构
进给箱
刀架
丝杠
溜板箱
床身
光杠
床腿
主轴箱内装有主轴，实现主运动 主轴端部装有三爪或四爪卡盘以夹持工件
进给箱的作用是变换进给量，并把运动传给溜板箱，以 带动刀架实现纵向、横向进给，快速移动或车螺纹。
80 50
Ⅴ
26 58
M2(合
)
Ⅵ（主轴）
50
51
63 50
b)主轴转速级数和转速 经低速传动路线时，主轴获得的实际转速是2×3×（2×2-1）=18级转
速，加上由高速传动路线获得的6级转速，主轴共可获得24级正转转速。 主轴反转时，有3×[1+（2×2-1）]=12级转速。
注:ⅰ) 在轴Ⅰ上装有双向多片摩擦离合器M1，使主轴正 转、反转或停止。
CA6140卧式车床的结构分析(1)
第四章 CA6140型卧式车床的结构分析
本章简单介绍了CA6140型卧式车床的结构组成， 分析了其传动系统图和主要部件的结构
★重点内容： CA6140型卧式车床的传动系统图 和主要部件的结构
▲难点内容：传动系统图。
1、车床应用：主要用于加工各种回转表面 （内外圆柱 面，圆锥面及成形回转表面）和回转体的端面，有些车 床可以加工螺纹面。
英制螺纹 20种--------------------α=2～24牙/in 模数螺纹 39种--------------------m=0.25～48mm 径节螺纹 37种--------------------DP=1～96牙/in 主电动机功率：-----------------------------------7.5kW
CA6140车床结构
CA6140车床结构首先，床身是车床的主体部分，通常由铁碳合金材料制成，具有良好的刚性和稳定性。
床身上有长长的导轨，以保证刀架和尾座的滑动平稳。
此外，床身上还有用于固定工件和刀具的工作台。
其次，主轴箱是车床的重要组成部分，主要包括主轴、主轴箱壳体、主马达和主传动装置等。
主轴可实现回转动作，并通过主动器将动力传递给车床刀具，完成车削工作。
主轴箱壳体用于保护主轴和主传动装置，同时还具有冷却和润滑功能。
刀架是控制载刀器具的部件，并将刀具驱动起来进行切削。
CA6140车床通常采用平刀架的设计，刀架可沿主轴箱水平方向移动，以调整切削位置。
刀架也可沿床身纵向移动，使得刀具可以在工件上进行加工。
刀架上设有进给马达和进给装置，以控制切削的进给速度和进给量。
进给箱是车床的控制部分，用于对切削加工过程进行控制。
进给箱包括进给马达、进给蜗轮蜗杆装置、进给传动系统等。
进给马达提供动力，驱动进给蜗轮蜗杆装置，进而控制刀具的进给速度和进给量。
除了以上主要部件外，CA6140车床还包括尾座、润滑系统、冷却系统、电气控制系统等。
尾座是用于支撑工件的部件，通常可根据工件的长度进行调节。
润滑系统和冷却系统用于对车床进行润滑和冷却，以防止工作过程中的热变形和损伤。
电气控制系统用于对车床的各个部分进行控制和调节，以实现自动化的操作。
总体而言，CA6140车床具有严密的结构和稳定的性能，可以满足大规模零件的车削加工需求。
通过床身、主轴箱、刀架和进给箱等部分的合理组合，车床能够实现精确的切削加工，并能够适应不同尺寸和形状的工件需求。
同时，车床还具有较高的自动化水平和操作便捷性，能够大大提高工作效率和加工质量。
CA6140型卧式车床毕业设计
第一章 CA6140型卧式车床概述1.1 CA6140型卧式车床的功用CA6140型卧式车床是我国自行设计制造的新型产品，通用性强，加工范围广，适用于加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面，例如车削内外圆柱面、圆锥面、环槽及成型回转表面，加工端面及加工各种常用的公制、英制、模数制和径节制螺纹，还能进行钻孔、铰孔、滚花等工作。
1.2 CA6140卧式车床的工作原理及主要结构CA6140型卧式车床主要由主轴箱，进给箱，溜板箱，光杠与丝杠等组成，见下图1—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。
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。
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1—主轴箱 2—刀架 3—尾座 4—床身 5、9—床腿6—光杠 7—丝杠 8—溜板箱 10—进给箱 11—挂轮变速机构图1—1 CA6140型普通车床的外形运动的机构，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。
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。
同学们要结合溜板箱的内容区分光杠与丝杠的区别。
CA6140型卧式车床具有以下机构，依便于操作。
1）、主轴变速操作机构主轴箱内共有7个滑动齿轮，其中5个是用于改变主轴速度的，这5个滑动齿轮分别由两套操纵机构操纵。
2）、双向多片式摩擦离合器离合器是一种操纵机构，它用来使同轴线的两轴或轴与轴上空套传动件随时接合或脱开，以实现机床运动的启动、停止、变速和变向。
CA6140型卧式车床主要部件和机构工作原理和调整方法(精)
二、多片式摩擦离合器机构工作原理和调整方法
a)结构图 b)原理图 1—齿轮 2—外摩擦片 3—内摩擦片 4—轴 5—加压套 6—螺圈 7—杆 8—摆杆 9—滑环 10—操纵装置 工作原理：利用摩擦片在相互压紧时接触面之间产生的 摩擦力传递运动和转矩。
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三、多片式摩擦离合器机构工作原理和调整方法
多片式摩擦离合器的调整 调整方法：用螺丝刀压下弹簧销，然后转动加压套，使 其相对于螺圈作少量轴向移动，即可改变摩擦片间的间 隙，从而调整摩擦片间的压紧力和所传递转矩的大小。 待间隙调整合适后，再让弹簧销从加压套的任一缺口中 弹出，以防止加压套在旋转中松脱。
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四、制动装置工作原理和调整方法
1、前螺母 2、3、4螺钉 5、中滑板
工作原理：前螺母1和后螺母6分别由螺钉2和螺钉4紧固在中滑板5的 底部，中间由楔块8隔开。 调整方法：首先将前螺母上的紧固螺钉2旋松，然后拧紧螺钉3，将楔 块向上拉，增大前螺母1与后螺母的距离，从而减小了丝杆与螺母牙 侧之间的间隙。调整好后再将螺钉2拧紧。
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五、开合螺母工作原理和调整方法
工作原理：上下两个半螺母1、2，装在溜板箱体后壁的 燕尾形导轨中，可上下移动。 调整方法：松开螺母9，调节螺钉8压紧或放松镶条5，使开合螺 母在燕尾导轨中滑动轻便，用厚度0.03mm的塞尺检查，应插不 进燕尾导轨副间，最后拧紧螺母9。
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一、主轴部件机构工作原理和调整方法
1、4、8--螺母 2、5--双列螺钉 3、7--双列短圆柱滚子轴承 6--推力角接触球轴承
工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ原理：为了保证主轴具有较好的刚性和抗振性，采 用前、中、后三个支撑。 调整方法：1、前轴承调整 用螺母4和8调整 2、后轴承调整 用螺母1调整
CA6140机床床身结构设计与优化
CA6140机床床身结构设计与优化
何慧娟;梅军;马路迅
【期刊名称】《重庆理工大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2015(029)012
【摘要】机床床身结构的动静态性能在很大程度上取决于床身内部筋板结构、布局及垫铁的位置.以CA6140机床为研究对象,采用UG建立床身的实体模型,并将该模型导入ANSYS软件,然后对其进行模态分析.以床身内部肋板间距、厚度及结构为设计变量,运用数据分析方法建立床身固有频率和刚度的对应关系,并用ANSYS 有限元方法进行优化求解.仿真结果表明:床身质量减小,刚度提高.
【总页数】5页(P53-57)
【作者】何慧娟;梅军;马路迅
【作者单位】安徽工程大学机械与汽车工程学院,安徽芜湖241000;中国人民解放军92768部队,广东汕头515828;安徽工程大学机械与汽车工程学院,安徽芜湖241000
【正文语种】中文
【中图分类】TH16
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CA6140机床床身结构设计与优化
机床床身的结构性能对整机特性影响很大，关系到整机的加工精度和零件的加工质量，以及整机的运行稳定性与工作寿命。
目前，对普通车床床身的设计缺乏有效的理论依据，床身的设计不尽合理，结构设计上存在不少缺陷。
针对这些因素，有必要进行以减重为目的的床身结构优化。
CA6140车床是普通车床中的主流车床之一，因此对该型号车床的床身进行优化设计有重要的实际意义。
本文利用三维建模软件UG建立床身的简化模型，导入ANSYS中进行模态分析，求得其6阶固有频率，为以防止共振为目的的结构优化提供方向和依据。
以床身原结构为参考，对其腔体数量、肋板厚度及形状进行设计，得到4种优化方案，逐一导入ANSYS中进行分析，求得各方案质量、固有频率、最大振幅以及振型图等。
对各优化后的方案作对比分析，综合考虑刚度、固有频率、质量、振幅与噪声等影响，选择最优方案。
1、车床床身三维模型的建立
车床零部件较多，其中对整机结构性能影响较大的零部件主要有床身、主轴箱、溜板箱、尾架等，因此可以对CA6140车床模型进行简化。
根据CA6140实体建立的床身UG模型如图1所示。
车床模型总体长1810mm，宽240mm，高397mm。
图1床身UG模型
2、床身结构的有限元模态分析
模态是结构的固有振动属性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和振型，模态分析在结构动态设计中不可缺少。
固有频率和振型是机械零部件承受动态载荷时结构设计中的重要参数，为了有效避免结构在使用中因共振等因素造成的影响，对床身进行模态分析，从而确定机床结构的模态频率、阻尼比和振型，分析结果可作为结构优化设计和结构改进的理论依据。
将UG建立的三维实体模型导入ANSYS。
设置床身材料为HT300，密度为7850kg/m3，泊松比μ=0．3，弹性模量E=200GPa，压缩屈服强度为250MPa。
在2个床腿处施加固定约束，以约束全部自由度。
网格可划分为1～10个精度等级，选6级精度对床身模型进行网格划分，共划分出149705个节点，89260个单元，如图2所示。
在ANSYS中定义自由模态分析阶数为6阶进行有限元分析。
求解得到床身前6阶刚体模态振型如图3所示。
床身结构的前6阶固有频率和振型见表1。
图2网格划分模型
图3床身前6阶模态振型
表1CA6140车床床身模态分析
3、床身结构优化方案及对比
3．1优化方案
对CA6140车床床身进行以减重为目的的床身结构优化设计，保证减重后床身的静刚度不变，固有频率不降低。
通过研究CA6140的总装图，明确与其他零件的装配方式，以及装配过程中可能出现的干涉、排屑、润滑等工作要求，提出优化方案，各方案模型见图4。
方案1在原有结构的基础上，增加床身肋板数量和腔体数量。
方案2在原有结构的基础上，增加肋板厚度。
方案3在方案1基础上，改筋板结构为交叉网状结构。
方案4在方案1基础上，改肋板结构为V字型。
对方案1进行模态分析，将其三维模型导入ANSYS中，经求解得6阶振型，如图5所示。
根据方案1的模态分析，各阶固有频率、振幅等数据见表2。
图4改进后模型
图5方案1的前6阶模态振型
表2方案1模态分析
对方案2进行模态分析，将其三维模型导入ANSYS中，经求解得6阶振型，如图6所示。
各阶固有频率、振幅等数据见表3。
图6方案2的前6阶模态振型
表3方案2模态分析
对方案3进行模态分析，将其三维模型导入ANSYS中，经求解得6阶振型，如图7所示。
各阶固有频率、振幅等数据见表4。
对方案4进行模态分析，将其三维模型导ANSYS中，经求解得6阶振型如图8所示。
各阶固有频率、振幅等数据见表5。
3．2各方案对比分析
对优化前后的床身模态进行对比分析，由表6中数据及表7中固有频率/质量比值可知:4种优化方案中除方案1固有频率略低外，其余各阶固有频率均有所提高，质量都有降低，振幅也有所减少。
方案1由于增加了腔体的数量，质量上有明显降低，刚度却略显不足，且考虑到其3阶固有频率19．475Hz 与II轴回转振动频率19．52Hz很接近，易发生共振，故此方案舍弃。
方案2基本实现了优化的目的，减轻了床身质量，增加了床身刚度，但其1阶固有频率13．125Hz与I轴回转振动频率13．02Hz 相接近，其3阶固有频率19．607Hz与II轴回转振动频率19．52Hz相接近，较易发生共振。
方案3较好地实现了床身的优化，质量减轻，固有频率有较大提高，有效避开了车床的回转振动频率及啮合振动频率，不易发生共振。
方案4也很好地满足了要求，但其1阶固有频率12．994Hz与I轴回
转振动频率13．02Hz很接近，易发生共振。
图7方案3的前6阶模态振型
表4方案3模态分析表5方案4模态分析
图8方案4的前6阶模态振型
表6优化前后各阶固有频率及质量对比
表7各方案固有频率质量比
4、结论
综上分析，方案3在减轻床身总质量的同时，提高了系统刚度，降低了振动与噪声，有效避开了传动
轴回转振动频率和齿轮啮合振动频率，使系统更安全、可靠。
本文针对CA6140型号车床的结构优化设计，可为同类机床的研发设计提供理论参考。