數控銑床的主軸箱結構設計【含CAD高清圖紙和說明書】【JC系列】

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公差與配合 材料的選擇等知識 此次設計我做的具體工作 1 主軸電動機的選取2 同步帶傳動設計與計算3 主軸組件的設計4 主軸軸承的選擇5 聯(lián)接鍵的選擇6 碟形彈簧的選擇與計算7 螺釘聯(lián)接的設計8 液壓缸的設計9 潤滑與密封件設計10 繪圖11 外文翻譯 此次設計我的收獲 這次設計 不僅使我學到了數控技術方面的知識 更讓我認識到 書到用時方恨少 的道理 端正了我的學習態(tài)度 我想這會對我以后工作起到至關重要的作用 通過這次設計 我對大學所學的知識進行了一次全面的總結和應用 初步了解了整個機械設計的過程 學會了怎樣利用有關資料和手冊去獲得所需的數據 更重要的是 在這次設計中 我明白了 無論做什么事情都必須嚴謹 細致 認真 不能有絲毫馬虎 要有吃苦耐勞的精神 結束語 最后再次感謝各位老師的指導 謝謝 常州工學院大專（脫產）畢業(yè)設計開題報告書 題 目數控銑床的主軸箱結構設計姓 名張士委學 號20020035專 業(yè)數控技術指導教師姚 明職 稱 2008 年 5 月 科學依據（包括課題的科學意義；國內外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應用前景等） 數控機床是機、電、液、氣、光，高度一體的產品。要實現對機床的控制，需要用幾何信息描述刀具和工件間的相對運動以及用工藝信息來描述機床加工必須具備的一些工藝參數。例如，進給速度，主軸轉速，主軸正反轉，換刀，冷卻液的開關等。這些信息按一定的格式形成加工文件存放在信息載體上，然后由機床上數控系統(tǒng)讀入，通過對其譯碼，從而使機床動作和加工零件。在機械加工工業(yè)中大批量零件的生產宜采用專用機床或自動化生產線。對于小批量產品的生產過程中產品品種的變換頻繁批量小，加工方法的區(qū)別大，宜采用數控機床。隨零件復雜程序和零件批量的變化，通用機床，普通機床和數控機床的動用情況。當零件不太復雜，生產批量較小時，宜采用通用機床；當生產批量大時宜采用專用機床；而當零件復雜程度較高時，宜采用數控機床。這是由數控機床的特點決定的。數控機床加工零件的適應性，靈活性好，能完成很多普通機床難以勝任，或者根本不可能加工出來的復雜型面的零件，這是由于數控機床具有多坐標軸聯(lián)動功能，并可按零件加工的要求變換加工程序。因此，數控機床在航空航天等領域獲得廣泛的應用。、 數控機床可以獲得較高的加工精度，加工質量穩(wěn)定。數控機床的傳動件，特別是滾珠絲杠精度很高。機床導軌采用滾動導軌或粘接有摩擦系數很小的合成塑料，因而減少了摩擦阻力，消除了低速爬行。閉環(huán)、半閉環(huán)伺復系統(tǒng)，裝有精度很高的位置檢測元件，并隨時把位置誤差反饋給控制系統(tǒng)，使之能夠及時進行誤差校正。數控機床的一切操作都是由程序裝配的，沒有人為干擾，因而加工質量穩(wěn)定。、 具有較高的生產率，切削速度高，空行程的速度達mm以上，再因輔助時間很短。目前，現代數控機床正發(fā)展迅速，正朝以下幾個趨勢發(fā)展：1、具有先進的自檢能力使之長期可靠的工作。在現在機床上裝有多種監(jiān)控、檢測裝置，從而提高了機床的綜合性能。2、向高速，高精度發(fā)展。新型的數控系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)，有很高的分辨率和進給速度。具有更高的生產率和利用率3、單元模塊化。數控機床的部件有專門生產廠家供貨。不僅可提高產品質量，也大大的縮短了機床的生產周期。數控技術的發(fā)展，對我國國民經濟的發(fā)展起著巨大的作用，特別是對我國要機械制造工業(yè)的現代化起到至關重要的作用。課題來源互聯(lián)網。研究內容 1主傳動系統(tǒng)設計 2數控銑床主傳動系統(tǒng)的配置方式 3主軸電動機的選取 4同步帶傳動設計與計算 5主軸組件的設計 6主軸軸承的選擇 7聯(lián)接鍵的選擇和碟形彈簧的選擇與計算 8螺釘聯(lián)接的設計 9液壓缸的設計 10潤滑與密封件設計擬采取的研究方法、技術路線、實驗方案及可行性分析按照設計任務，根據調查研究所提供的權據和有關技術資料，進行以下工作：進行數據計算、繪制有關圖紙（“三圖一卡”、部件總圖、裝配圖等），編寫技術文件等。其基本內容如下： 1）繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖。 2）部件裝配圖設計。 3）按規(guī)定格式編制設計計算說明書。研究計劃及預期成果設計一臺簡易的數控試驗銑床的主軸箱，包括主軸調速和換刀裝置的結構，通過CAD軟件畫出所有零件工程圖以及零件圖，并編寫畢業(yè)論文。需要完成的工作：1、銑床主軸箱裝配圖一張（A0）； 2、換刀裝置液壓原理圖一張（A2）； 3、零件圖五張（A2）； 4、外文翻譯一份（3000字，與設計內容相關）5、畢業(yè)設計說明書一份（1500020000字）特色或創(chuàng)新之處 數控機床的主軸部件、變速箱立柱、工作臺、刀架等都可以模塊化生產，有專門生產廠家供貨。不僅可提高產品質量，也大大的縮短了機床的生產周期。結構簡單，維護方便。 已具備的條件和尚需解決的問題通過帶傳動的主傳動主要應用在中小數控機床上，可以避免齒輪傳動時引起的振動和噪聲，同步帶是一種綜合了帶傳動，鏈傳動優(yōu)點的新型傳動。帶的工作面及帶輪外圓上均制成齒形，通過帶輪與輪齒相嵌合，做無滑動的嚙合傳動。帶內采用了承載后無彈性伸長的材料作強力層，以保持帶的節(jié)距不變，使主動，從動帶輪可做無相對滑動的同步傳動。與一般帶傳動相比，同步帶傳動具有以下優(yōu)點：滑動，傳動比準確；傳動效率高，可達98%以上；傳動平穩(wěn)可靠，噪聲小；使用范圍廣，速度要達到50m/s，速比可達10左右，傳動功率由幾瓦到數千瓦；修保養(yǎng)方便，不需要潤等。已經逐漸取代了傳統(tǒng)的齒輪傳動。 但是同步帶也有不足之處，其安裝時中心距要求嚴格，帶與帶輪制造工藝較復雜，成本高。指導教師意見 指導教師簽名：年 月 日教研室（學科組、研究所）意見 教研室主任簽名： 年 月 日院系意見 主管領導簽名： 年 月 日摘要數字控制是近代發(fā)展起來的一種自動化控制技術是用數字化信號對機床運動極其加工過程進行控制的一種方法,隨著科學技術的迅猛發(fā)展，數控機床已經是一個國家機械工業(yè)水平的重要標準。數控機床是裝有程序控制系統(tǒng)的機床。該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號碼，或其他符號編碼指令規(guī)定的程序。數控機床是以數控技術為代表的新技術對傳統(tǒng)制造產業(yè)的滲透形成的機電一體化產品，起技術范圍覆蓋很多領域：（1）機械制造技術（2）信息處理、加工、傳輸技術；（3）自動控制技術；（4）伺服驅動技術；（5）傳感技術；(6軟件技術等。計算機對傳統(tǒng)機械業(yè)的滲透，完全改變了制造業(yè)。制造業(yè)不但成為工業(yè)化的象征，而且由于信息技術的滲透，使制造業(yè)猶如朝陽產業(yè)，具有廣闊的發(fā)展天地。數控機床就是將加工過程所需的各種步驟以及刀具與工件之間的相對位移量都是用數字化的代碼來表示。通過控制介質數字信息送入專用區(qū)域通用的計算機。計算機對輸入的信息進行處理，發(fā)出各種指令來控制機床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，使機床自動加工出所需要的工件。關鍵詞：機械設計；數控三坐標銑床；主軸；數控系統(tǒng)。目錄緒論.1第1章 主傳動系統(tǒng)設計概述.3第2章 數控銑床主傳動系統(tǒng)的配置方式.4第3章 主軸電動機的選取.5第4章 同步帶傳動設計與計算.64.1、同步材料選擇.64.2、同步帶參數的計算.64.2.1、模數的選取.64.2.2、小帶輪齒數.64.2.3、同步帶節(jié)距.64.2.4、節(jié)圓直徑.74.2.5、大帶輪齒數.74.2.6、大帶輪直徑.74.2.7、帶的速度.74.2.8、定中心距.74.2.9、帶的節(jié)線長度.74.2.10、計算中心距.74.2.11、帶輪與帶的嚙合齒數.84.2.12、帶寬.84.2.13、作用在軸上的力.84.2.14、小帶輪的最小包角.84.2.15、帶輪寬度.8第5章 主軸組件的設計.95.1、主軸組件的設計要求.95.1.1、回轉精度.95.1.2、主軸剛度.95.1.3、主軸的抗振性.105.1.4、主軸溫升.105.1.5、主軸耐磨性.105.1.6、提高主軸組件抗振性的措施.105.2、減少主軸組件熱變形的措施.105.3、主軸材料的選擇及尺寸、參數的計算.115.4、主軸轉動裝置箱體的作用.135.5、主軸箱體的截面形狀和壁厚的計算.15第6章 主軸軸承的選擇.156.1、軸承的選擇和軸承的精度.156.2、軸承預緊力的要求.156.3、主軸軸承的潤滑與密封.166.4、選取軸承求.166.5、軸承壽命校核.186.6、軸承座孔的設計要求.19第7章 聯(lián)接鍵的選擇碟形彈簧的選擇與計算.207.1、碟形彈簧的特點.207.2、碟形彈簧材料及熱處理厚度和脫碳.217.3、碟形彈簧的強壓處理.217.4、表面強化處理和防腐處理.21第8章 螺釘聯(lián)接的設計.238.1、根據設計要求計算.238.2、螺釘的強度計算與校核.23第9章 液壓缸的設計.249.1.液壓壓缸安裝應注意的問題.249.2.壓缸各部分的結構及主要尺寸的確定.249.3.強度校核.25第10章 潤滑與密封件設計2610.1、封件的作用及其意義.2610.2、密封的分類及密封件的材料要求.2610.3、防塵圈的設計要求.27結論.28致謝. .29參考文獻. .30常州工學院（成人教育） 畢 業(yè) 設 計（論文）題 目 數控銑床的主軸箱結構設計 副標題 性 質： 畢業(yè)設計 畢業(yè)論文學生姓名 年 級 教 學 點 專 業(yè) 指導教師 評定成績 常州工學院大專（脫產）畢業(yè)設計開題報告書 題 目數控銑床的主軸箱結構設計姓 名學 號專 業(yè)指導教師職 稱 20* 年 5 月 科學依據（包括課題的科學意義；國內外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應用前景等） 數控機床是機、電、液、氣、光，高度一體的產品。要實現對機床的控制，需要用幾何信息描述刀具和工件間的相對運動以及用工藝信息來描述機床加工必須具備的一些工藝參數。例如，進給速度，主軸轉速，主軸正反轉，換刀，冷卻液的開關等。這些信息按一定的格式形成加工文件存放在信息載體上，然后由機床上數控系統(tǒng)讀入，通過對其譯碼，從而使機床動作和加工零件。在機械加工工業(yè)中大批量零件的生產宜采用專用機床或自動化生產線。對于小批量產品的生產過程中產品品種的變換頻繁批量小，加工方法的區(qū)別大，宜采用數控機床。隨零件復雜程序和零件批量的變化，通用機床，普通機床和數控機床的動用情況。當零件不太復雜，生產批量較小時，宜采用通用機床；當生產批量大時宜采用專用機床；而當零件復雜程度較高時，宜采用數控機床。這是由數控機床的特點決定的。數控機床加工零件的適應性，靈活性好，能完成很多普通機床難以勝任，或者根本不可能加工出來的復雜型面的零件，這是由于數控機床具有多坐標軸聯(lián)動功能，并可按零件加工的要求變換加工程序。因此，數控機床在航空航天等領域獲得廣泛的應用。、 數控機床可以獲得較高的加工精度，加工質量穩(wěn)定。數控機床的傳動件，特別是滾珠絲杠精度很高。機床導軌采用滾動導軌或粘接有摩擦系數很小的合成塑料，因而減少了摩擦阻力，消除了低速爬行。閉環(huán)、半閉環(huán)伺復系統(tǒng)，裝有精度很高的位置檢測元件，并隨時把位置誤差反饋給控制系統(tǒng)，使之能夠及時進行誤差校正。數控機床的一切操作都是由程序裝配的，沒有人為干擾，因而加工質量穩(wěn)定。、 具有較高的生產率，切削速度高，空行程的速度達mm以上，再因輔助時間很短。目前，現代數控機床正發(fā)展迅速，正朝以下幾個趨勢發(fā)展：1、具有先進的自檢能力使之長期可靠的工作。在現在機床上裝有多種監(jiān)控、檢測裝置，從而提高了機床的綜合性能。2、向高速，高精度發(fā)展。新型的數控系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)，有很高的分辨率和進給速度。具有更高的生產率和利用率3、單元模塊化。數控機床的部件有專門生產廠家供貨。不僅可提高產品質量，也大大的縮短了機床的生產周期。數控技術的發(fā)展，對我國國民經濟的發(fā)展起著巨大的作用，特別是對我國要機械制造工業(yè)的現代化起到至關重要的作用。課題來源互聯(lián)網。研究內容 1主傳動系統(tǒng)設計 2數控銑床主傳動系統(tǒng)的配置方式 3主軸電動機的選取 4同步帶傳動設計與計算 5主軸組件的設計 6主軸軸承的選擇 7聯(lián)接鍵的選擇和碟形彈簧的選擇與計算 8螺釘聯(lián)接的設計 9液壓缸的設計 10潤滑與密封件設計擬采取的研究方法、技術路線、實驗方案及可行性分析按照設計任務，根據調查研究所提供的權據和有關技術資料，進行以下工作：進行數據計算、繪制有關圖紙（“三圖一卡”、部件總圖、裝配圖等），編寫技術文件等。其基本內容如下： 1）繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖。 2）部件裝配圖設計。 3）按規(guī)定格式編制設計計算說明書。研究計劃及預期成果設計一臺簡易的數控試驗銑床的主軸箱，包括主軸調速和換刀裝置的結構，通過CAD軟件畫出所有零件工程圖以及零件圖，并編寫畢業(yè)論文。需要完成的工作：1、銑床主軸箱裝配圖一張（A0）； 2、換刀裝置液壓原理圖一張（A2）； 3、零件圖五張（A2）； 4、外文翻譯一份（3000字，與設計內容相關）5、畢業(yè)設計說明書一份（1500020000字）特色或創(chuàng)新之處 數控機床的主軸部件、變速箱立柱、工作臺、刀架等都可以模塊化生產，有專門生產廠家供貨。不僅可提高產品質量，也大大的縮短了機床的生產周期。結構簡單，維護方便。已具備的條件和尚需解決的問題通過帶傳動的主傳動主要應用在中小數控機床上，可以避免齒輪傳動時引起的振動和噪聲，同步帶是一種綜合了帶傳動，鏈傳動優(yōu)點的新型傳動。帶的工作面及帶輪外圓上均制成齒形，通過帶輪與輪齒相嵌合，做無滑動的嚙合傳動。帶內采用了承載后無彈性伸長的材料作強力層，以保持帶的節(jié)距不變，使主動，從動帶輪可做無相對滑動的同步傳動。與一般帶傳動相比，同步帶傳動具有以下優(yōu)點：滑動，傳動比準確；傳動效率高，可達98%以上；傳動平穩(wěn)可靠，噪聲??；使用范圍廣，速度要達到50m/s，速比可達10左右，傳動功率由幾瓦到數千瓦；修保養(yǎng)方便，不需要潤等。已經逐漸取代了傳統(tǒng)的齒輪傳動。 但是同步帶也有不足之處，其安裝時中心距要求嚴格，帶與帶輪制造工藝較復雜，成本高。指導教師意見 指導教師簽名：年 月 日教研室（學科組、研究所）意見 教研室主任簽名： 年 月 日院系意見 主管領導簽名： 年 月 日常州工學院畢業(yè)設計（論文）評審表（理、工、農類）畢業(yè)設計（論文）題目： 專業(yè)班級 學生姓名 學號 類別：設計（ ）、論文（ ） 工作量：（折合零號）圖紙： 張；說明書： 頁一、 指導教師意見：1、評分（占總成績的30%）設計評分欄論文評分欄序評分標準分值得分序評分標準分值得分1設計過程中分析、解決問題能力的表現151論文過程中分析、解決問題能力的表現152設計方案的合理性、新穎性252研究方案制定的合理性、新穎性253設計過程中的獨立性153課題研究動手能力及獨立性154設計計算的準確性、圖紙數量、質量304研究結果的準確性305設計整個過程的工作態(tài)度155整個過程的工作態(tài)度152、評語 評分： 分 指導教師： 年 月 日二、 評閱教師意見：1、評分（占總成績的30%）設計評分欄論文評分欄序評分標準分值得分序評分標準分值得分1設計方案、工藝條件論證151論文指導思想與實驗方案制定152設計計算的準確性、圖紙數量及質量352論文質量（包括論據的充分性、數據的可靠性與正確性）353設計合理、有創(chuàng)新353論文有創(chuàng)見、有突破、具有一定成果354設計說明書的結構、文字表達及書面情況154論文結構、文字表達及書寫情況152、評語 評分： 分 評閱教師： 年 月 日 三、 答辯小組意見：1、答辯記錄：2、評分（占總成績的40%）： （畢業(yè)答辯評分記錄表由院系歸檔備查） 評分： 分 答辯負責人： 年 月 日 答辯小組成員簽名： 3、總成績： 分； 折合五級制： 四 、答辯委員會意見 答辯委員會主任委員簽名： 年 月 日 緒論數控技術，簡稱數控（Numerical Control）。它是利用數字化信息對機床運動及加工過程進行控制的一種方法。用數控技術實施加工控制的機床，或者說裝備了數控系統(tǒng)的機床稱為數控機床（NC）。數控技術包括：數控裝置，可編程控制器，主軸驅動及進給裝置等部分。數控機床是機、電、液、氣、光，高度一體的產品。要實現對機床的控制，需要用幾何信息描述刀具和工件間的相對運動以及用工藝信息來描述機床加工必須具備的一些工藝參數。例如，進給速度，主軸轉速，主軸正反轉，換刀，冷卻液的開關等。這些信息按一定的格式形成加工文件存放在信息載體上，然后由機床上數控系統(tǒng)讀入，通過對其譯碼，從而使機床動作和加工零件。在機械加工工業(yè)中大批量零件的生產宜采用專用機床或自動化生產線。當零件不太復雜，生產批量較小時，宜采用通用機床；當生產批量大時宜采用專用機床；而當零件復雜程度較高時，宜采用數控機床。這是由數控機床的特點決定的。數控機床能完成很多普通機床難以勝任，或者根本不可能加工出來的復雜型面的零件，這是由于數控機床具有多坐標軸聯(lián)動功能，并可按零件加工的要求變換加工程序。因此，數控機床在航空航天等領域獲得廣泛的應用?？貦C床可以獲得較高的加工精度，加工質量穩(wěn)定。數控機床的傳動件，特別是滾珠絲杠精度很高。機床導軌采用滾動導軌或粘接有摩擦系數很小的合成塑料，因而減少了摩擦阻力，消除了低速爬行。閉環(huán)、半閉環(huán)伺復系統(tǒng)，裝有精度很高的位置檢測元件，并隨時把位置誤差反饋給控制系統(tǒng)，使之能夠及時進行誤差校正。數控機床的一切操作都是由程序裝配的，沒有人為干擾，因而加工質量穩(wěn)定。有較高的生產率，切削速度高，空行程的速度可達 mm以上，再因輔助時間很短。目前，現代數控機床正發(fā)展迅速，正朝以下幾個趨勢發(fā)展：1、具有先進的自檢能力使之長期可靠的工作。在現在機床上裝有多種監(jiān)控、檢測裝置，從而提高了機床的綜合性能。2、向高速，高精度發(fā)展。新型的數控系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)，有很高的分辨率和進給速度，達到了.m（m/min ），m（m/min），甚至達.m（mm/min）。更高的生產率和利用率3、單元模塊化。數控機床的主軸部件、變速箱立柱、工作臺、刀架等都可以模塊化生產，有專門生產廠家供貨。不僅可提高產品質量，也大大的縮短了機床的生產周期。數控技術的發(fā)展，對我國國民經濟的發(fā)展起著巨大的作用，特別是對我國要機械制造工業(yè)的現代化起到至關重要的作用。為此，我們要加大數控機床的研究和探討，把三坐標銑床主軸設計作為我的畢業(yè)設計，也是對我大專期間學習成果的一次全方位的檢驗。摘要數字控制是近代發(fā)展起來的一種自動化控制技術是用數字化信號對機床運動極其加工過程進行控制的一種方法,隨著科學技術的迅猛發(fā)展，數控機床已經是一個國家機械工業(yè)水平的重要標準。數控機床是裝有程序控制系統(tǒng)的機床。該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號碼，或其他符號編碼指令規(guī)定的程序。數控機床是以數控技術為代表的新技術對傳統(tǒng)制造產業(yè)的滲透形成的機電一體化產品，起技術范圍覆蓋很多領域：（1）機械制造技術（2）信息處理、加工、傳輸技術；（3）自動控制技術；（4）伺服驅動技術；（5）傳感技術；(6軟件技術等。計算機對傳統(tǒng)機械業(yè)的滲透，完全改變了制造業(yè)。制造業(yè)不但成為工業(yè)化的象征，而且由于信息技術的滲透，使制造業(yè)猶如朝陽產業(yè)，具有廣闊的發(fā)展天地。數控機床就是將加工過程所需的各種步驟以及刀具與工件之間的相對位移量都是用數字化的代碼來表示。通過控制介質數字信息送入專用區(qū)域通用的計算機。計算機對輸入的信息進行處理，發(fā)出各種指令來控制機床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，使機床自動加工出所需要的工件。關鍵詞：機械設計；數控三坐標銑床；主軸；數控系統(tǒng)。目錄緒論.1摘要.2第1章 主傳動系統(tǒng)設計概述.3第2章 數控銑床主傳動系統(tǒng)的配置方式.4第3章 主軸電動機的選取.5第4章 同步帶傳動設計與計算.64.1、同步材料選擇.64.2、同步帶參數的計算.64.2.1、模數的選取.64.2.2、小帶輪齒數.64.2.3、同步帶節(jié)距.64.2.4、節(jié)圓直徑.74.2.5、大帶輪齒數.74.2.6、大帶輪直徑.74.2.7、帶的速度.74.2.8、定中心距.74.2.9、帶的節(jié)線長度.74.2.10、計算中心距.74.2.11、帶輪與帶的嚙合齒數.84.2.12、帶寬.84.2.13、作用在軸上的力.84.2.14、小帶輪的最小包角.84.2.15、帶輪寬度.8第5章 主軸組件的設計.95.1、主軸組件的設計要求.95.1.1、回轉精度.95.1.2、主軸剛度.95.1.3、主軸的抗振性.105.1.4、主軸溫升.105.1.5、主軸耐磨性.105.1.6、提高主軸組件抗振性的措施.105.2、減少主軸組件熱變形的措施.105.3、主軸材料的選擇及尺寸、參數的計算.115.4、主軸轉動裝置箱體的作用.135.5、主軸箱體的截面形狀和壁厚的計算.15第6章 主軸軸承的選擇.156.1、軸承的選擇和軸承的精度.156.2、軸承預緊力的要求.156.3、主軸軸承的潤滑與密封.166.4、選取軸承求.166.5、軸承壽命校核.186.6、軸承座孔的設計要求.19第7章 聯(lián)接鍵的選擇碟形彈簧的選擇與計算.207.1、碟形彈簧的特點.207.2、碟形彈簧材料及熱處理厚度和脫碳.217.3、碟形彈簧的強壓處理.217.4、表面強化處理和防腐處理.21第8章 螺釘聯(lián)接的設計.238.1、根據設計要求計算.238.2、螺釘的強度計算與校核.23第9章 液壓缸的設計.249.1.液壓壓缸安裝應注意的問題.249.2.壓缸各部分的結構及主要尺寸的確定.249.3.強度校核.25第10章 潤滑與密封件設計2610.1、封件的作用及其意義.2610.2、密封的分類及密封件的材料要求.2610.3、防塵圈的設計要求.27結論.28致謝. .29參考文獻. .30第1章 主傳動系統(tǒng)設計概述數控機床的主傳動系統(tǒng)包括主軸電動機，傳動系統(tǒng)和主軸組件。與普通機床的主傳動系統(tǒng)相比數控機床在結構上比較簡單，這是因為變速功能全部或大部分由主軸電動機的無級調速來承擔。省去了繁雜的齒輪變速機構，還有一些數控機床設計中還存在二級或三級齒輪變速機構用以擴大主軸電動機無級變速的范圍。對主傳動系統(tǒng)的要求:范圍： 各種不同的機床對調速范圍的要求不同，多用途，通用性比較大的機床，要求主軸的調速范圍大，不但有低速大轉距的功能，而且還要有比較高的速度。熱變形：電動機、主軸及傳動件都有熱源。降低溫升，減少熱變形是對主傳動系統(tǒng)要求的重要指標。旋轉精度和運動精度：主軸的旋轉精度:是指裝配后，在無載荷，低速轉動條件下，測量主軸前端和300mm處的徑向和軸向跳動值。主軸在以工作速度旋轉時，測量上述兩項精度稱為運動精度。數控機床要求有較高的旋轉精度和運動精度。主軸的靜剛度和抗振性；由于數控機床的加工精度比較高，主軸的轉速又很高。因此，主軸組件的質量分布是否均勻以及主軸組件的阻尼等，對主軸組件的靜剛度和抗振性都會產生影響。主軸組件的耐磨性； 主軸組件必須有足夠的耐磨性，使之能夠長期保持要求的準確精度。凡是有機械摩擦的部位，軸承，錐孔等都要有足夠的硬度，軸承還應具有良好的潤滑。第2章 數控銑床主傳動系統(tǒng)的配置方式數控銑床的主傳動系統(tǒng)要求有較大的調速范圍，以保證進行加工時能選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產效率、加工精度和表面質量。數控機床的變速是按照控制指令自動進行的，因此機構必須適應自動操作的要求。大多數的數控銑床是用無級變速系統(tǒng)控制的。數控機床主傳動系統(tǒng)主要有以下三種配置方式：帶有變速齒輪的主傳動這種配置方式在大中型數控機床中采用比較普遍。它通過少數幾對齒輪進行降速，使之能夠分段變速，確保低速時擁有足夠的扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性。但也有一部分小型數控機床也采用這種傳動方式，以獲得強力切削時所需要的扭矩。通過帶傳動的主傳動主要應用在中小數控機床上，可以避免齒輪傳動時引起的振動和噪聲，但它只能適用于低扭矩特性要求的主軸。同步帶有多楔帶，齒形帶，圓弧帶等，是一種綜合了帶傳動和鏈傳動優(yōu)點的新型傳動。帶的工作面及帶輪外圓上均制成齒形，通過帶輪與輪齒相嵌合，做無滑動的嚙合傳動。帶內采用了承載后無彈性伸長的材料作強力層，以保持帶的節(jié)距不變，使主動和從動帶輪可做無相對滑動的同步傳動。與一般帶傳動相比，同步帶傳動具有以下優(yōu)點：1.無滑動，傳動比準確。2.傳動效率高，可達98%以上。3.傳動平穩(wěn)可靠，噪聲小。4.使用范圍廣，速度要達到50m/s，速比可達10左右，傳動功率由幾瓦到數千瓦。5.修保養(yǎng)方便，不需要潤滑。但是同步帶也有不足之處，其安裝時中心距要求嚴格，帶與帶輪制造工藝較復雜，成本高。由調速電動機直接驅動的主傳動：這種主傳動方式大大簡化了主軸箱與主軸的結構，有效地提高了主軸部件的剛度。但主軸輸出扭矩小，電動機轉動時發(fā)出的熱量對主軸的精度影響比較大。在低于額定轉速時為恒轉矩輸出，高于額定轉矩時為恒功率輸出。使用這種電動機可實現電氣定向。我們把機床主軸驅動與一般工業(yè)的驅動相比較，便可知機床要求其驅動系統(tǒng)有較高的速度精度和動態(tài)剛度，而且要求具有能連續(xù)輸出的高轉距能力和非常寬的恒功率運動范圍。隨著功率電子，計算機技術，控制理論，新材料和電動機設計的進一步發(fā)展和完善，矢量控制交流主軸電動機驅動系統(tǒng)的性能已經達到甚至超過了直流電動機驅動系統(tǒng)，交流主軸驅動系統(tǒng)正在逐步取代直流系統(tǒng)。第3章 主軸電動機的選取正確選擇電動機的類型、型號及容量是機床設計的重要問題之一，它直接影響著機床的結構和壽命，選擇時要根據機床的功能要求，所設計的結構，工作狀況等全面考慮，然后選擇適宜的結構型式及容量。 圖3-1主軸電動機電動機功率的選擇：工作機所需的有效功率為：Pw=Fv/1000=17.5kw,為了計算電動機所需的功率，先要確定從電動機到工作部件的總效率，設1、2、分別為同步帶輪和同步帶的傳動效率，查表所得1和2都等于0.97。則傳動的總效率為=12=0.94， 所以電動機所需的功率為Pd=Pw/=18.5KW電動機傳速的選擇:此次設計要求電動機必須有額定轉速1500r/min,最高轉速必須達到4000r/min.電動機型號的選取：根據設計要求，本次設計中選取蘭州電機廠生產的1PH5167-4CF4型號交流主軸電動機。其主要參數如下表：額定轉速（r/min）最高轉速(r/min)額定轉矩慣性矩(N.M)電機功率(KW)恒功率范圍15006000117.70.04618.51:90表3-1第第4章 同步帶傳動設計與計算同步帶傳動，綜合了帶、鏈和齒輪傳動的優(yōu)點，帶的工作面呈齒形,與帶輪的的齒槽作嚙合傳動，使主、從帶輪間作無滑差的同步運動，其特點是傳動比準確，對軸作用力小，結構 緊湊，耐油耐磨損，抗老化性能好，傳動效率可達99.5%，傳動功率從幾瓦到數百千瓦，傳動比可達10，線速度可達40m/s以上。此次設計選用梯形同步帶，它靠齒嚙合傳動，速比準確，傳動效率高，初張緊力最小，軸承承受壓力最小，瞬時速度均勻，單位質量傳遞的功率最大，與鏈和齒輪傳動相比，噪聲小，不需要潤滑，傳動比、線速度范圍大，傳遞功率大，而沖擊振動較好，維修簡單，經濟。廣泛用于各種機械傳動中。4.1、材料選擇：根據設計要求，選用聚氨酯同步帶，由帶背、帶齒、抗拉層三部分組成。帶背和帶齒材料為聚氨酯，抗拉層采用鋼絲繩，適用于中小功率的高速運轉部分。4.2、參數計算：設計計算的內容主要是：齒形帶的模數、齒數、和寬度的結構和尺寸，傳動中心距，作用在軸上載荷以及結構設計。4.2.1、模數的選取：模數主要根據齒形帶所傳遞的計算功率Pd和小帶輪轉速n1確定的，通過查現代數控機床表4-33查得Pd=KA*P, 式中P傳動功率表4-1載荷性質一天運轉時間/h10101616以上載荷平穩(wěn)1.01.11.2載荷變化小1.21.41.6載荷變化大1.41.72.0選取KA=1.7，所以PC=5.51.7=9.35KW由齒形帶模數選用圖可選m=44.2.2、小帶輪齒數Z1:由機械傳動裝置設計手冊表8-38 得Zmin=22,所以取Z1=244.2.3、同步帶節(jié)距Pb:由PD=9.35KW n1=1500r/min, 查表選取節(jié)距Pb=12.566mm, 齒形角2=40。齒根厚S=5.75mm。齒頂厚St=4mm, 齒高hg=ht+e=2.4+2.7=5.1mm, 齒根圓半徑Rr=齒頂圓半徑Ra=0.40mm, 帶高hs=4.4mm, 節(jié)頂距=1.000mm, 帶bs=3540mm.4.2.4、節(jié)圓直徑d1:d1=96 4.2.5、大帶輪齒數z2與直徑：z2=iz1=364.2.6、大帶輪直徑d2=id1=1.596=1444.2.7、帶的速度V:V=7.536， (式4-1)由表查得Vmax=3540 VVmax 所以合格。4.2.8、定中心距a0: 5(d1+d2) a02(d1+d2)所以：0.7（96+144）a02(96+144)則有168a0480 初選a0=3004.2.9、帶的節(jié)線長度Lp以及齒數Zb：Lp0=2a0+(d1+d2)+=2300+240+=978.72 （式4-2）查表選取Lp=1005 Zb=804.2.10、計算中心距a（采用中心距可調）aa0+=300+ （式4-3） 選取a=314 4.2.11、帶輪與帶的嚙合齒數Zm：Zm=11.82 取Zm=12 （式4-4）因為當m2時，Zm應不小于6 ，所以計算的Zm滿足條件。4.2.12、帶寬bs: bs 查表取Kz=1.20, Fa=20N/mm （式4-5）Fc=mbV2=4.810-3 7.5362=0.273所以 bs選取bs=404.2.13、作用與軸上的力Fr：Fr= （式4-6）4.2.14、小帶輪最小包角：180-60（d2-d1）/a=180。-60。（144-96）/314=170.8。5.2.15、帶輪寬度bf, bf1, bf2 bf=bs+(1.53)=41.543bf1=bs+(67)=4647bf2=bs+(35)=4345第5章 主軸組件的設計主軸組件主要包括：主軸、主軸支撐和安裝在主軸上的傳動件、密封件等，因為主軸帶動工件或刀具直接參加工件表面形成運動，所以它的工作性能對加工質量和生產率產生直接影響，是機床最重要的部件之一。5.1.主軸組件的設計要求：主要體現在如下方面：5.1.1回轉精度： 主軸組件的回轉精度,是指主軸的回轉精度。當主軸做回轉運動時，線速度為零的點的連線稱為主軸的得回轉中心線?；剞D中心線的空間位置，每一瞬間都是變化的，這些瞬間回轉中心線的平均空單位轉移不為理想回轉中心線。瞬時回轉中心線相對于理想回轉中心線在空間位置的距離，就是主軸的回轉誤差，而回轉誤差的范圍，就是主軸的回轉精度。純徑轉誤差、角度誤差和軸向誤差，它們很少單獨存在。當徑向誤差和角度誤差同時存在構成徑向跳動，而軸向誤差和角度誤差同時存在構成端面跳動。由于主軸的回轉誤差一般都是一個空間旋轉矢量，它并不是在所有的情況下都表示為被加工工件所得的加工形狀。主軸回轉精度的測量，一般分為三種靜態(tài)測量、動態(tài)測量和間接測量。目前我國在生產中沿著傳統(tǒng)的靜態(tài)測量法，用一個精密的檢測棒插入主軸錐孔中千分表觸頭觸及檢測棒圓柱表面，以低速轉動主軸進行測量。千分表最大和最小的讀數差既認為是主軸的徑向回轉誤差。端面誤差一般以包括主軸所在平面內的直角坐標系的垂直度，數據綜合表示。動態(tài)測量是用一標準球裝在主軸中心線上，與主軸中心線上，與主軸同時旋轉；在主軸同時旋轉；在工作臺上安裝兩個互成90度角的非接觸傳感器，通過儀器記錄回轉情況。間接測量是用小的切削量用小的切削量回工有色金屬試件，然后在圓度儀上測量試件的圓度來評價。出廠時，普通級加工中心的回轉精度用靜態(tài)測量法測量，當L=300mm時允許誤差應小于0.02。造成主軸回轉誤差的原因主要是由于主軸的結構及其加工精度、主軸軸承的選用及剛度等，而主軸及其回轉零件的不平衡，在回轉時引起的激振力，也會造成主軸的回轉誤差。因此加工中心的主軸不平衡量要控制在0.4/s以下。5.1.2、主軸剛度：主軸組件的剛度是指受外力作用時，主軸組件抵抗變形的能力。通常抵以主軸前端產生單位位移時，在位移方向上所施加的作用力大小來表示。主軸組件的剛度越大，主軸受力的變形就越小。主軸組件的剛度不足，在切削力及其他力的作用下，主軸將產生較大的彈性變形，不僅影響工件的加工質量，還會破壞齒輪、軸承的正常工作條件，使其加快磨損，降低精度。主軸部件的剛度與主軸結構尺寸、支撐跨距、所選軸承類型及配置形勢、砂間隙的調整、主軸上傳動元件的位置等有關。5.1.3、主軸抗振性：主軸組件的抗振性是指切削加工時，主軸保持平穩(wěn)的運轉而不發(fā)生振動的能力。主軸組件抗振性及在必要時安裝阻尼（消振）器。另外，使主軸固有頻率遠遠大于激振力的頻率。5.1.4、主軸溫升：主軸組件在運轉中，溫升過高會起兩方面的不良結果：一是主軸組件和箱體因熱膨脹而變形，主軸的回轉中心線和機床其他件的相對位置會有變化，直接影響加工精度；其次是軸承等元件會因溫度過高而改變已調好的間隙和破壞正常潤滑條件，影響軸承的正常工作。嚴重時甚至會發(fā)生：“抱軸”。數控機床在解決溫升問題時，一般采用恒溫主軸箱。5.1.5、主軸的耐磨性：主軸組件必須有足夠的耐磨性，以便長期保持精度。主軸上易磨損的地方是刀具或工件的安裝部位以及移動式主軸的工作部位。為了提高耐磨性，主軸的上述部位應該淬硬，或者經過氮化處理，以提高硬度增加耐磨性。主軸軸承也需要有良好的潤滑，提高其耐磨性。以上這些要求，有的還是矛盾的，例如高剛度和高速，高速和高精度等，這就要具體問題具體分析，例如設計高效數控機床的主軸組件的主軸應滿足高速和高剛度的要求；設計高精度數控機床時，主軸應滿足高剛度、低溫升的要求。同時，主軸結構要保證個部件定位可靠，工藝性能好等要求。5.1.6、提高主軸組件抗振性的措施：盡量縮短主軸前軸承結構的長度， 適當增大跨矩；盡量提高前軸承的剛度和阻尼；提高前軸承的精度，把推力軸承放在前支撐初可提高抗振性；對高速旋轉的零件作靜、動平衡，提高齒輪、主軸的制造精度都可適當減少強迫振動源；對于非連續(xù)切削過程的銑削，滾削等加裝飛輪可減少振動；應用阻尼器消耗振動能量是有效的措施；考慮系統(tǒng)的固有頻率，避免共振。5.2、減少主軸組件熱變形的措施：把熱源移至機床以外。改善主傳動的潤滑條件。如進行箱外循環(huán)潤滑，用低粘度的潤滑油、油霧潤滑等，特別注意前軸承的潤滑情況。采用冷卻散熱裝置。例如用熱管冷卻減少機床各部位的溫差,進行熱補償。如可以在結構設計采用一些自動補償的裝置設法使熱變形朝不影響加工精度的方向發(fā)展。還可以在工藝上減少熱變形的影響。如先空運轉一段時間再加工。把粗、精加工分開等。5.3、主軸材料的選擇及尺寸、參數的計算：圖5-1主軸主軸是主軸組件的重要組成部分，它的結構尺寸和形狀、制造精度、材料、及其熱處理，對主軸組件的工作性能都有很大的影響。主軸結構隨系統(tǒng)設計要求的不同而有各種形式。主軸的主要尺寸參數包括：主軸直徑、內孔直徑、懸伸長度和支撐跨距。評價和考慮主軸的主要尺寸參數的依據使主軸的剛度、結構工藝性和主軸組件的工藝適應范圍。主軸直徑 主軸直徑越大，其剛度越高，但使得軸承和軸上其他零件的尺寸相應增大。軸承的直徑越大，同等級精度軸承的公差值也越大，要保證主軸的旋轉精度就越困難。同時極限轉數下降。主軸后端支撐軸頸的直徑可視為0.70.8的前支承軸頸值，實際尺寸要在主軸組件結構設計時確定。前、后軸頸的差值越小則主軸的剛度越高，工藝性能也越好。主軸內孔直徑 主軸的內孔用來安放棒料、刀具夾緊裝置固定刀具、傳動氣動或液動卡盤等。主軸孔徑越大，可通過的棒料直徑也越大，機床的適用范圍就越廣，同時主軸部件的相對重量也越輕。主軸孔徑的大小主要受主軸剛度的制約。主軸的孔徑與主軸的直徑之比，小于0.3時空心主軸的剛度幾乎與實心主軸的剛度相當；等于0.35時，空心主軸的剛度為實心主軸剛度的90%；大于0.7時空心主軸的剛度急劇下降。一般可取其比值為0.5左右。根據設計要求，此設計選用的主軸材料是45#鋼。其熱處理及參數如下表表5-1材料熱處理硬度（HBS）抗拉強度極限屈服強度極限s彎曲疲勞極限-1剪切疲勞極限-1許用彎曲應力-1 45調質、滲氮21725564035530015560因為選用的主軸電機功率為P=18.5KW，額定轉速nc=1500r/min所以主軸功率 p=pc/123=9.67 kw (式5-1)因為主軸是空心轉軸，所以 d1=21.68 . （式5-2）查表得=1.23 所以d1=21.681.2321.23=56.6 又因為此處軸上有一個鍵槽，所以d1=d(1+5%)=59.45 取d1=60;d2=d1+2a,a為軸肩高度，用于軸上零件的定位和固定，故a值應該稍微大于轂孔的圓角半徑或倒角深，通常取a（0.070.1）d1；d2應符合密封件的孔徑要求。所以 d2=63mmd3=d2+58mm=72mm。 d4=d3+15mm=74mm。d5=d4+15mm=78mm。d6=d5+2a。a(0.070.1)d1 所以d6=80mm。根據選用的軸承確定d7=98mm主軸的疲勞強度安全系數校核，危險截面安全系數s的校核計算： s=s （式5-3）_只考慮彎距作用的安全系數；s_只考慮扭距作用是的安全系數；s _許用安全系數；在此查表所得s=1.31.5；s= 查表得出-1=270Mpa -1=155Mpa k=1.71 k=1.44 =1.6 =0.78 =0.74，=0.3，=0.21，=， m= M= Wp= 所以：s=1.08T 因為軸承使用壽命遠大于軸承預期的壽命所以軸承合格的。6.6、軸承座孔的設計要求：箱體壁上有安裝軸承的軸承座孔，通常軸承座孔寬度均大于壁厚，而且，孔的兩端面往往需要機械加工，壁厚則不需要加工，故在箱壁單側或者雙側制造出凸臺，凸臺可以增強主軸箱體的局部剛度，但D/d小于或等于2時，增強效果較為明顯。由于結構的原因，h/t2的情況下，為改善凸臺的局部剛度，應該設有加強肋。 第7章 聯(lián)接鍵的選擇和碟形彈簧的選擇與計算聯(lián)接鍵的選擇鍵的類型可根據聯(lián)接的結構特點，使用要求和工作條件選擇，鍵截面尺寸通常根據軸的直徑，從標準中選取，對于某些特殊情況（如階梯軸）在保證傳遞所需的轉矩的條件下，允許選用較標準規(guī)定小一擋的截面尺寸，有時候