微型车床设计
微型车床设计
本设计课题主要是对微型车床进行结构设计，该车床结构简单、成本低、体积小，适用于教学和家用，操作方便。
根据所了解的车床知识和设计要求，设计一台微型车床并用一款三维设计软件进行装配设计。完成微型车床的床身、导轨、主轴箱等部件的设计，定下零件的尺寸，用Solidworks绘图软件对各部分零部件进行绘制，然后将各部分的零件组织并完成装配。整个设计不仅要求对车床各部分装置和功能有进一步的认识和了解，还需学会熟练使用Solidworks三维绘图设计软件。最后，对所设计的内容进行总结。
关键词 微型车床 三维设计 装配 绘制
1 绪论1
1.1 课题背景1
1.2 课题研究目的和意义2
1.3 课题研究方法2
2 主要参数及设计基本思想3
2.1 课题要求3
2.2 设计参数5
2.3 总结构设计6
2.4 车床总布局的确定7
3 车床零部件结构设计7
3.1 机座7
3.2 主轴箱 10
3.3 马达箱 12
3.4 三爪卡盘 13
3.5 横向进给装置 13
3.6 纵向进给装置 15
3.7 顶尾座 15
3.8 护板 16
3.9 其余零件的设计选用和零件明细表 17
4 装配使用及操作方法 20
4.1 车床的装配 20
4.2 使用说明 22
4.3 操作方法 22
4.4 常见故障及处理方法 23
结论26
致谢27
参考文献28
1．1 课题背景
当今世界，发达的国家对机床工业高度重视，竟相发展机电一体化、高精、高效、高自动化的先进机床，以加速工业发展和国民经济的提升。近几年，国内机床也同样发展迅猛，年产量逐年攀升，但所产机床精度等方面和欧美发达国家还是存在一定的差距。长期以来，欧洲、美洲、亚洲各国在国际市场上展开了激烈的相互竞争，已形成一条无形战线，特别是随微电子、计算机技术的进步，数控机床在20世纪80年代以后加速发展，产品用户提出更高标准的要求，早已成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、吸引用户、扩大市场份额的焦点。
随着信息技术和现代制造技术的快速发展，微型机床越来越广泛地被机械加工业所选用。数控技术在进给部分的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业诸如IT业、医疗业等行业的发展起着越来越重要的作用。
微型机械，从广义上说，是指集微型机构、微型传感器、微型执行器、信号处理系统、电子控制电路，以及接口、通讯和电源等集于一体的几何尺寸不超过1mm的微型机电一体化产品。作为研究微型机械工作原理和设计理论及制作方法的微机械学，近年来已迅速发展成为机械科学与现代技术的前沿领域。
微型机械加工或微型机电系统是指可以批量制作的、集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、甚至外围接口、通讯电路和电源等于一体的微型器件或系统。其主要特点有：体积小、重量轻、耗能低、性能稳定；有利于大批量生产，降低生产成本；惯性小、谐振频率高、响应时间短；附加值高。微型机械的目的不仅仅在于缩小尺寸和体积，其目的更在于通过微型化、集成化来搜索新原理、新功能的的元件和系统，开辟一个新技术领域，形成批量化产业。
微细加工的出现和发展早是与大规模集成电路密切相关的，集成电路要求在微小面积的半导体上能容纳更多的电子元件，以形成功能复杂而完善的电路。电路微细图案中的最小线条宽度是提高集成电路集成度的关键技术标志，微细加工对微电子工业而言就是一种加工尺度从微米到纳米量级的制造微小尺寸元器件或薄模图形的先进制造技术。
目前微型加工技术主要有基于从半导体集成电路微细加工工艺中发展起来的硅平面加工，上世纪八十年代中期以后在LIGA加工（微型铸模电镀工艺）、准LIGA加工，微细电火花加工、等离子束加工、电子束加工、快速原型制造（RPM）以及键合技术等微细加工工艺方面取得相当大的进展。
1．2 课题研究目的和意义
本次毕业设计课题研究的目的是：
（1）灵活运用所学知识，熟练掌握制图工具，学会查阅专业资料，在构思及分析方面得到综合训练，通过设计将学过的基础理论知识进行综合运用，熟悉一般地机械装置设计过程，学习简单机械传动装置的设计原理和过程。。
（2）培养我们建立正确的设计思路，掌握基本的设计方法，提升我们初步的结构设计能力，培养分析解决实际问题的能力。
（3）熟悉Solidworks绘图软件，实现设计车床的零件模型建立，虚拟装配和运动仿真。
本次毕业设计课题研究的意义是：
对微型车床进行设计，利用Solidworks软件实现对产品的零件模型建立和虚拟装配，并对微型车床有清晰、全面的了解。查阅有关的资料，了解微型车床的动态和信息。在虚拟样机的装配过程中，可以检验产品的可装配性，并进行装配仿真以指导产品的设计、制造、装配和维修。
1．3 课题研究方法
（1）利用学校实验室的资源，在导师的带领下对加工中心的车床进行细致的观察和研究。研究车床的过程要了解车床的加工流程和各部分的工作原理，条件允许的情况下，可以选择一台车床加工一些简单的零件，通过实践对车床的功能有更加直观的认识和掌握。整个设计过程是一个对车床了解和熟悉的过程。在专注于自己的毕业设计进展的同时，与本组同学多讨论多交流，共同克服难题，在研究中遇到难以解决的问题时，积极向老师请教，保证毕业设计的完成质量。
（2）前往图书馆，利用现成的良好资源查阅相关参数。还可以通过网络这个强大的平台搜寻对设计有用的知识，多进行比较和钻研。
（3）安装Solid Works软件，成功之后首先开始练习一些简单的图，从最基本的地方慢慢练习，慢慢熟悉学过的绘图技巧，熟练之后再练习相对难一点的图，从而夯实自己的绘图基础，提高自己的绘图能力，为之后的课题设计打下良好的基础；之后，利用Solid Works软件绘制微型车床的各部分零件，比如马达箱、齿轮箱、机座等等，并在一个零件绘制完成后，对其做好编号整理工作，为接下来的装配做好准备，否则零散部件过多，易造成装配错误的现象。在绘制零件完成之后，利用Solid Works软件的装配模块，对车床的各部分零件进行虚拟装配。通过这一系列步骤，来真切认识到微型车床内部的结构构造，各个零件的位置以及零件之间的相互关系。
2 主要参数及设计基本思想
2．1 课题要求
2.1.1 了解车床的结构
一般的车床主要组成部件有：主轴箱、交换齿轮箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠、床身、床脚和冷却装置。
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。
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。
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。
刀架 有两层滑板(中、小滑板)、床鞍与刀架体共同组成。用于安装车刀并带动车刀作纵向、横向或斜向运动。
尾架 安装在床身导轨上，并沿此导轨纵向移动，以调整其工作位置。尾架主要用来安装后顶尖，以支撑较长工件，也可安装钻头、铰刀等进行孔加工。
床身 是车床带有精度要求很高的导轨(山形导轨和平导轨)的一个大型基础部件。用于支撑和连接车床的各个部件，并保证各部件在工作时有准确的相对位置。
冷却装置 冷却装置主要通过冷却水泵将水箱中的切削液加压后喷射到切削区域，降低切削温度，冲走切屑，润滑加工表面，以提高刀具使用寿命和工件的表面加工质量。
2.1.2 熟悉Solidworks绘图软件
Solidworks软件功能强大，组件繁多。Solidworks有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，而且对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。
对于熟悉微软的Windows系统的用户，基本上就可以用SolidWorks 来搞设计了。SolidWorks独有的拖拽功能使用户在比较短的时间内完成大型装配设计。SolidWorks资源管理器是同Windows资源管理器一样的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，用户能在比较短的时间内完成更多的工作，能够更快地将高质量的产品投放市场。
本设计课题主要是对微型车床进行结构设计，该车床结构简单、成本低、体积小，适用于教学和家用，操作方便。
根据所了解的车床知识和设计要求，设计一台微型车床并用一款三维设计软件进行装配设计。完成微型车床的床身、导轨、主轴箱等部件的设计，定下零件的尺寸，用Solidworks绘图软件对各部分零部件进行绘制，然后将各部分的零件组织并完成装配。整个设计不仅要求对车床各部分装置和功能有进一步的认识和了解，还需学会熟练使用Solidworks三维绘图设计软件。最后，对所设计的内容进行总结。
关键词 微型车床 三维设计 装配 绘制
1 绪论1
1.1 课题背景1
1.2 课题研究目的和意义2
1.3 课题研究方法2
2 主要参数及设计基本思想3
2.1 课题要求3
2.2 设计参数5
2.3 总结构设计6
2.4 车床总布局的确定7
3 车床零部件结构设计7
3.1 机座7
3.2 主轴箱 10
3.3 马达箱 12
3.4 三爪卡盘 13
3.5 横向进给装置 13
3.6 纵向进给装置 15
3.7 顶尾座 15
3.8 护板 16
3.9 其余零件的设计选用和零件明细表 17
4 装配使用及操作方法 20
4.1 车床的装配 20
4.2 使用说明 22
4.3 操作方法 22
4.4 常见故障及处理方法 23
结论26
致谢27
参考文献28
1．1 课题背景
当今世界，发达的国家对机床工业高度重视，竟相发展机电一体化、高精、高效、高自动化的先进机床，以加速工业发展和国民经济的提升。近几年，国内机床也同样发展迅猛，年产量逐年攀升，但所产机床精度等方面和欧美发达国家还是存在一定的差距。长期以来，欧洲、美洲、亚洲各国在国际市场上展开了激烈的相互竞争，已形成一条无形战线，特别是随微电子、计算机技术的进步，数控机床在20世纪80年代以后加速发展，产品用户提出更高标准的要求，早已成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、吸引用户、扩大市场份额的焦点。
随着信息技术和现代制造技术的快速发展，微型机床越来越广泛地被机械加工业所选用。数控技术在进给部分的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业诸如IT业、医疗业等行业的发展起着越来越重要的作用。
微型机械，从广义上说，是指集微型机构、微型传感器、微型执行器、信号处理系统、电子控制电路，以及接口、通讯和电源等集于一体的几何尺寸不超过1mm的微型机电一体化产品。作为研究微型机械工作原理和设计理论及制作方法的微机械学，近年来已迅速发展成为机械科学与现代技术的前沿领域。
微型机械加工或微型机电系统是指可以批量制作的、集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、甚至外围接口、通讯电路和电源等于一体的微型器件或系统。其主要特点有：体积小、重量轻、耗能低、性能稳定；有利于大批量生产，降低生产成本；惯性小、谐振频率高、响应时间短；附加值高。微型机械的目的不仅仅在于缩小尺寸和体积，其目的更在于通过微型化、集成化来搜索新原理、新功能的的元件和系统，开辟一个新技术领域，形成批量化产业。
微细加工的出现和发展早是与大规模集成电路密切相关的，集成电路要求在微小面积的半导体上能容纳更多的电子元件，以形成功能复杂而完善的电路。电路微细图案中的最小线条宽度是提高集成电路集成度的关键技术标志，微细加工对微电子工业而言就是一种加工尺度从微米到纳米量级的制造微小尺寸元器件或薄模图形的先进制造技术。
目前微型加工技术主要有基于从半导体集成电路微细加工工艺中发展起来的硅平面加工，上世纪八十年代中期以后在LIGA加工（微型铸模电镀工艺）、准LIGA加工，微细电火花加工、等离子束加工、电子束加工、快速原型制造（RPM）以及键合技术等微细加工工艺方面取得相当大的进展。
1．2 课题研究目的和意义
本次毕业设计课题研究的目的是：
（1）灵活运用所学知识，熟练掌握制图工具，学会查阅专业资料，在构思及分析方面得到综合训练，通过设计将学过的基础理论知识进行综合运用，熟悉一般地机械装置设计过程，学习简单机械传动装置的设计原理和过程。。
（2）培养我们建立正确的设计思路，掌握基本的设计方法，提升我们初步的结构设计能力，培养分析解决实际问题的能力。
（3）熟悉Solidworks绘图软件，实现设计车床的零件模型建立，虚拟装配和运动仿真。
本次毕业设计课题研究的意义是：
对微型车床进行设计，利用Solidworks软件实现对产品的零件模型建立和虚拟装配，并对微型车床有清晰、全面的了解。查阅有关的资料，了解微型车床的动态和信息。在虚拟样机的装配过程中，可以检验产品的可装配性，并进行装配仿真以指导产品的设计、制造、装配和维修。
1．3 课题研究方法
（1）利用学校实验室的资源，在导师的带领下对加工中心的车床进行细致的观察和研究。研究车床的过程要了解车床的加工流程和各部分的工作原理，条件允许的情况下，可以选择一台车床加工一些简单的零件，通过实践对车床的功能有更加直观的认识和掌握。整个设计过程是一个对车床了解和熟悉的过程。在专注于自己的毕业设计进展的同时，与本组同学多讨论多交流，共同克服难题，在研究中遇到难以解决的问题时，积极向老师请教，保证毕业设计的完成质量。
（2）前往图书馆，利用现成的良好资源查阅相关参数。还可以通过网络这个强大的平台搜寻对设计有用的知识，多进行比较和钻研。
（3）安装Solid Works软件，成功之后首先开始练习一些简单的图，从最基本的地方慢慢练习，慢慢熟悉学过的绘图技巧，熟练之后再练习相对难一点的图，从而夯实自己的绘图基础，提高自己的绘图能力，为之后的课题设计打下良好的基础；之后，利用Solid Works软件绘制微型车床的各部分零件，比如马达箱、齿轮箱、机座等等，并在一个零件绘制完成后，对其做好编号整理工作，为接下来的装配做好准备，否则零散部件过多，易造成装配错误的现象。在绘制零件完成之后，利用Solid Works软件的装配模块，对车床的各部分零件进行虚拟装配。通过这一系列步骤，来真切认识到微型车床内部的结构构造，各个零件的位置以及零件之间的相互关系。
2 主要参数及设计基本思想
2．1 课题要求
2.1.1 了解车床的结构
一般的车床主要组成部件有：主轴箱、交换齿轮箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠、床身、床脚和冷却装置。
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。
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。
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。
刀架 有两层滑板(中、小滑板)、床鞍与刀架体共同组成。用于安装车刀并带动车刀作纵向、横向或斜向运动。
尾架 安装在床身导轨上，并沿此导轨纵向移动，以调整其工作位置。尾架主要用来安装后顶尖，以支撑较长工件，也可安装钻头、铰刀等进行孔加工。
床身 是车床带有精度要求很高的导轨(山形导轨和平导轨)的一个大型基础部件。用于支撑和连接车床的各个部件，并保证各部件在工作时有准确的相对位置。
冷却装置 冷却装置主要通过冷却水泵将水箱中的切削液加压后喷射到切削区域，降低切削温度，冲走切屑，润滑加工表面，以提高刀具使用寿命和工件的表面加工质量。
2.1.2 熟悉Solidworks绘图软件
Solidworks软件功能强大，组件繁多。Solidworks有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，而且对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。
对于熟悉微软的Windows系统的用户，基本上就可以用SolidWorks 来搞设计了。SolidWorks独有的拖拽功能使用户在比较短的时间内完成大型装配设计。SolidWorks资源管理器是同Windows资源管理器一样的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，用户能在比较短的时间内完成更多的工作，能够更快地将高质量的产品投放市场。
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