數(shù)控銑床的主軸箱結(jié)構(gòu)設計【優(yōu)秀畢業(yè)設計】【5張CAD圖紙+說明書】

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畢業(yè)設計（論文）任務書 系： 專業(yè)： 班級 學生姓名 指導教師 職稱 課題名稱 數(shù)控銑床的主軸箱結(jié)構(gòu)設計 課 題 工 作 內(nèi) 容 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，對我國國民經(jīng)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(xiàn)代化起到至關(guān)重要的作用。為此，我們要加大數(shù)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。 指 標 ︵ 目 標 ︶ 要 求 設計一臺簡易的數(shù)控實驗銑床的主軸箱，包括主軸調(diào)速和刀具裝夾結(jié)構(gòu)，通過CAD軟件畫出所有零部件的實體模型，并通過裝配模塊將零件進行虛擬裝配，要求結(jié)構(gòu)設計合理，安裝后不可發(fā)生干涉現(xiàn)象，然后通過CAD工程圖模塊生成二維工程圖。 技術(shù)指標： 1）要求使用CAD進行設計 2）主軸轉(zhuǎn)速范圍（無級）50~4500r/min 3）主軸電機功率1.85KW 4）主軸錐孔錐度7:24 5）主軸換刀方式：疊簧拉緊，液壓松刀 6）電源220V/50HZ/5A 進 程 安 排 第1周 準備資料,素材 第2－3周 確定總體方案 第4周 建立參數(shù)化三維實體模型 第5－7周 生成工程圖 第8－9周 寫論文 第10周 修改論文,準備答辯 主 要 參 與 文 獻 (1)、《機械設計手冊》第三版第二卷 成大先主編 化學工業(yè)出版社 (2)、《機械設計手冊》第三版第五卷 成大先主編 化學工業(yè)出版社 (3)、《機械設計與制造簡明手冊》 唐保寧主編 同濟大學出版社 (4)、《實用機床設計手冊》 李洪主編 遼寧科學技術(shù)出版社 地 點 無錫技師學院 起止 日期 2008.03.17－2008.05.23 系主任： 指導教師： 年 月 日 年 月 日 說明：畢業(yè)設計（論文）任務書由指導教師根據(jù)課題的具體情況填寫，經(jīng)系部審核簽字后生效。 ） 畢 業(yè) 設 計（論文） 題 目 數(shù)控銑床的主軸箱結(jié)構(gòu)設計 副標題 性 質(zhì)： 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 優(yōu) 良 中 及格 不及格 致謝在進行自述之前首先先對老師的細心指導和在座的各位老師表示感謝！數(shù)控銑床主軸箱結(jié)構(gòu)設計數(shù)控機床概述數(shù)控機床是機、電、液、氣、光，高度一體的產(chǎn)品。常用于小批量且生產(chǎn)過程中品種變換頻繁，加工方法區(qū)別較大，零件復雜程度較高的零件。數(shù)控機床可以獲得較高的加工精度，加工質(zhì)量穩(wěn)定，而且具有較高的生產(chǎn)率，切削速度高。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，對我國國民經(jīng)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(xiàn)代化起到至關(guān)重要的作用。此次設計要求完成的內(nèi)容和需要完成的任務此次畢業(yè)設計，我主要設計的是數(shù)控銑床主軸箱的結(jié)構(gòu)，主要是機械傳動部分。需要進行裝配、工程圖的生成以及主軸換刀機構(gòu)的動畫演示。此次設計的主題思想此次設計的主軸傳動系統(tǒng)是由一個安裝在主軸箱頂面的18.5kw的主軸電動機轉(zhuǎn)動，通過同步帶帶動連接在主軸上的大同步帶輪進行旋轉(zhuǎn)，使主軸完成轉(zhuǎn)動任務。在主軸內(nèi)安裝有拉刀裝置，拉刀裝置采用液壓裝置及碟形彈簧來完成拉刀、松刀的動作。根據(jù)設計思想所設計的主軸箱機構(gòu)實體圖機構(gòu)工作過程請各位老師看我畫的CAD圖此次設計涉及到的知識范圍此次設計的內(nèi)容涉及到：機械零件的設計，機床的結(jié)構(gòu)，數(shù)控知識，液壓知識，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(shù)控技術(shù)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(guān)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(jié)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(guān)資料和手冊去獲得所需的數(shù)據(jù)，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(jié)束語最后再次感謝各位老師的指導，謝謝！ 畢業(yè)設計 開題報告書 題 目 數(shù)控銑床的主軸箱結(jié)構(gòu)設計 姓 名 學 號 專 業(yè) 數(shù)控技術(shù) 指導教師 職 稱 2008 年 5 月 科學依據(jù)（包括課題的科學意義；國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應用前景等） 數(shù)控機床是機、電、液、氣、光，高度一體的產(chǎn)品。要實現(xiàn)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(shù)。例如，進給速度，主軸轉(zhuǎn)速，主軸正反轉(zhuǎn)，換刀，冷卻液的開／關(guān)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(shù)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(chǎn)宜采用專用機床或自動化生產(chǎn)線。對于小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中產(chǎn)品品種的變換頻繁批量小，加工方法的區(qū)別大，宜采用數(shù)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(shù)控機床的動用情況。當零件不太復雜，生產(chǎn)批量較小時，宜采用通用機床；當生產(chǎn)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(shù)控機床。這是由數(shù)控機床的特點決定的。 數(shù)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(shù)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(shù)控機床在航空航天等領域獲得廣泛的應用。 １、 數(shù)控機床可以獲得較高的加工精度，加工質(zhì)量穩(wěn)定。數(shù)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(shù)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(shù)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(zhì)量穩(wěn)定。 ２、 具有較高的生產(chǎn)率，切削速度高，空行程的速度達１０mm以上，再因輔助時間很短。目前，現(xiàn)代數(shù)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(xiàn)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(shù)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(chǎn)率和利用率3、單元模塊化。數(shù)控機床的部件有專門生產(chǎn)廠家供貨。不僅可提高產(chǎn)品質(zhì)量，也大大的縮短了機床的生產(chǎn)周期。 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，對我國國民經(jīng)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(xiàn)代化起到至關(guān)重要的作用。 課題來源 互聯(lián)網(wǎng)。 研究內(nèi)容 1主傳動系統(tǒng)設計 2數(shù)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(shù)路線、實驗方案及可行性分析 按照設計任務，根據(jù)調(diào)查研究所提供的權(quán)據(jù)和有關(guān)技術(shù)資料，進行以下工作：進行數(shù)據(jù)計算、繪制有關(guān)圖紙（“三圖一卡”、部件總圖、裝配圖等），編寫技術(shù)文件等。其基本內(nèi)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(shù)控試驗銑床的主軸箱，包括主軸調(diào)速和換刀裝置的結(jié)構(gòu)，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(nèi)容相關(guān)） 5、畢業(yè)設計說明書一份（15000～20000字） 特色或創(chuàng)新之處 數(shù)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(chǎn)，有專門生產(chǎn)廠家供貨。不僅可提高產(chǎn)品質(zhì)量，也大大的縮短了機床的生產(chǎn)周期。結(jié)構(gòu)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(shù)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(nèi)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?。皇褂梅秶鷱V，速度要達到50m/s，速比可達10左右，傳動功率由幾瓦到數(shù)千瓦；修保養(yǎng)方便，不需要潤等。已經(jīng)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(shù)字控制是近代發(fā)展起來的一種自動化控制技術(shù)是用數(shù)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(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)控機床已經(jīng)是一個國家機械工業(yè)水平的重要標準。 數(shù)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(shù)控機床是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，起技術(shù)范圍覆蓋很多領域：（1）機械制造技術(shù)（2）信息處理、加工、傳輸技術(shù)；（3）自動控制技術(shù)；（4）伺服驅(qū)動技術(shù)；（5）傳感技術(shù)；(6軟件技術(shù)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(shù)的滲透，使制造業(yè)猶如朝陽產(chǎn)業(yè)，具有廣闊的發(fā)展天地。 數(shù)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(shù)字化的代碼來表示。通過控制介質(zhì)數(shù)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(guān)鍵詞：機械設計；數(shù)控三坐標銑床；主軸；數(shù)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(shù)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………………………………………………...6 4.1、同步材料選擇……………………………..…………………………………6 4.2、同步帶參數(shù)的計算………………………..…………………………………6 4.2.1、模數(shù)的選取………………………………………………………………...6 4.2.2、小帶輪齒數(shù)………………………………………………………………...6 4.2.3、同步帶節(jié)距………………………………………………………………...6 4.2.4、節(jié)圓直徑…………………………………………………………………...7 4.2.5、大帶輪齒數(shù)………………………………………………………………...7 4.2.6、大帶輪直徑………………………………………………………………...7 4.2.7、帶的速度…………………………………………………………………...7 4.2.8、定中心距…………………………………………………………………...7 4.2.9、帶的節(jié)線長度……………………………………………………………...7 4.2.10、計算中心距……………………………………………………………….7 4.2.11、帶輪與帶的嚙合齒數(shù)…………………………………………………….8 4.2.12、帶寬……………………………………………………………………….8 4.2.13、作用在軸上的力………………………………………………………….8 4.2.14、小帶輪的最小包角……………………………………………………….8 4.2.15、帶輪寬度………………………………………………………………….8 第5章 主軸組件的設計……………………………………………..…………...9 5.1、主軸組件的設計要求………………………………………………………..9 5.1.1、回轉(zhuǎn)精度…………………………………………………………………...9 5.1.2、主軸剛度…………………………………………………………………...9 5.1.3、主軸的抗振性……………………………………………………………...10 5.1.4、主軸溫升…………………………………………………………………...10 5.1.5、主軸耐磨性………………………………………………………………..10 5.1.6、提高主軸組件抗振性的措施……………………………………………..10 5.2、減少主軸組件熱變形的措施……………………………………………….10 5.3、主軸材料的選擇及尺寸、參數(shù)的計算………………………………….…11 5.4、主軸轉(zhuǎn)動裝置箱體的作用………………………………………………….13 5.5、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………………………………………………………….15 6.1、軸承的選擇和軸承的精度…………………………………………………..15 6.2、軸承預緊力的要求…………………………………………………………..15 6.3、主軸軸承的潤滑與密封……………………………………………………..16 6.4、選取軸承求…………………………………………………………………..16 6.5、軸承壽命校核………………………………………………………………..18 6.6、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………………………………….20 7.1、碟形彈簧的特點……………………………………………………………...20 7.2、碟形彈簧材料及熱處理厚度和脫碳………………………………………...21 7.3、碟形彈簧的強壓處理………………………………………………………...21 7.4、表面強化處理和防腐處理…………………………………………………...21 第8章 螺釘聯(lián)接的設計…………………………………………………………..23 8.1、根據(jù)設計要求計算…………………………………………………………...23 8.2、螺釘?shù)膹姸扔嬎闩c校核……………………………………………………...23 第9章 液壓缸的設計………………………………………………………..........24 9.1.液壓壓缸安裝應注意的問題………………………………………………..…24 9.2.壓缸各部分的結(jié)構(gòu)及主要尺寸的確定………………………………………..24 9.3.強度校核………………………………………………………………………..25 第10章 潤滑與密封件設計………………………………………………………26 10.1、封件的作用及其意義…………………………………………………….....26 10.2、密封的分類及密封件的材料要求………………………………………….26 10.3、防塵圈的設計要求……………………………………………………….....27 結(jié)論………………………………………………………………………………....28 致謝……………………………………………………………………………….................. .29 參考文獻………………………………………………………………………….................. ..30 畢 業(yè) 設 計（論文） 題 目 數(shù)控銑床的主軸箱結(jié)構(gòu)設計 副標題 性 質(zhì)： 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 畢業(yè)設計 開題報告書 題 目 數(shù)控銑床的主軸箱結(jié)構(gòu)設計 姓 名 學 號 專 業(yè) 指導教師 職 稱 20** 年 5 月 科學依據(jù)（包括課題的科學意義；國內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢；應用前景等） 數(shù)控機床是機、電、液、氣、光，高度一體的產(chǎn)品。要實現(xiàn)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(shù)。例如，進給速度，主軸轉(zhuǎn)速，主軸正反轉(zhuǎn)，換刀，冷卻液的開／關(guān)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(shù)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(chǎn)宜采用專用機床或自動化生產(chǎn)線。對于小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中產(chǎn)品品種的變換頻繁批量小，加工方法的區(qū)別大，宜采用數(shù)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(shù)控機床的動用情況。當零件不太復雜，生產(chǎn)批量較小時，宜采用通用機床；當生產(chǎn)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(shù)控機床。這是由數(shù)控機床的特點決定的。 數(shù)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(shù)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(shù)控機床在航空航天等領域獲得廣泛的應用。 １、 數(shù)控機床可以獲得較高的加工精度，加工質(zhì)量穩(wěn)定。數(shù)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(shù)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(shù)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(zhì)量穩(wěn)定。 ２、 具有較高的生產(chǎn)率，切削速度高，空行程的速度達１０mm以上，再因輔助時間很短。目前，現(xiàn)代數(shù)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(xiàn)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(shù)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(chǎn)率和利用率3、單元模塊化。數(shù)控機床的部件有專門生產(chǎn)廠家供貨。不僅可提高產(chǎn)品質(zhì)量，也大大的縮短了機床的生產(chǎn)周期。 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，對我國國民經(jīng)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(xiàn)代化起到至關(guān)重要的作用。 課題來源 互聯(lián)網(wǎng)。 研究內(nèi)容 1主傳動系統(tǒng)設計 2數(shù)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(shù)路線、實驗方案及可行性分析 按照設計任務，根據(jù)調(diào)查研究所提供的權(quán)據(jù)和有關(guān)技術(shù)資料，進行以下工作：進行數(shù)據(jù)計算、繪制有關(guān)圖紙（“三圖一卡”、部件總圖、裝配圖等），編寫技術(shù)文件等。其基本內(nèi)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(shù)控試驗銑床的主軸箱，包括主軸調(diào)速和換刀裝置的結(jié)構(gòu)，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(nèi)容相關(guān)） 5、畢業(yè)設計說明書一份（15000～20000字） 特色或創(chuàng)新之處 數(shù)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(chǎn)，有專門生產(chǎn)廠家供貨。不僅可提高產(chǎn)品質(zhì)量，也大大的縮短了機床的生產(chǎn)周期。結(jié)構(gòu)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(shù)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(nèi)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(shù)千瓦；修保養(yǎng)方便，不需要潤等。已經(jīng)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 畢業(yè)設計（論文）評審表（理、工、農(nóng)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(xiàn) 15 1 論文過程中分析、解決問題能力的表現(xiàn) 15 2 設計方案的合理性、新穎性 25 2 研究方案制定的合理性、新穎性 25 3 設計過程中的獨立性 15 3 課題研究動手能力及獨立性 15 4 設計計算的準確性、圖紙數(shù)量、質(zhì)量 30 4 研究結(jié)果的準確性 30 5 設計整個過程的工作態(tài)度 15 5 整個過程的工作態(tài)度 15 2、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 15 1 論文指導思想與實驗方案制定 15 2 設計計算的準確性、圖紙數(shù)量及質(zhì)量 35 2 論文質(zhì)量（包括論據(jù)的充分性、數(shù)據(jù)的可靠性與正確性） 35 3 設計合理、有創(chuàng)新 35 3 論文有創(chuàng)見、有突破、具有一定成果 35 4 設計說明書的結(jié)構(gòu)、文字表達及書面情況 15 4 論文結(jié)構(gòu)、文字表達及書寫情況 15 2、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(shù)控技術(shù)，簡稱數(shù)控（Numerical Control）。它是利用數(shù)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(shù)控技術(shù)實施加工控制的機床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床稱為數(shù)控機床（NC）。數(shù)控技術(shù)包括：數(shù)控裝置，可編程控制器，主軸驅(qū)動及進給裝置等部分。 數(shù)控機床是機、電、液、氣、光，高度一體的產(chǎn)品。要實現(xiàn)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(shù)。例如，進給速度，主軸轉(zhuǎn)速，主軸正反轉(zhuǎn)，換刀，冷卻液的開／關(guān)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(shù)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(chǎn)宜采用專用機床或自動化生產(chǎn)線。當零件不太復雜，生產(chǎn)批量較小時，宜采用通用機床；當生產(chǎn)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(shù)控機床。這是由數(shù)控機床的特點決定的。 數(shù)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(shù)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(shù)控機床在航空航天等領域獲得廣泛的應用。 控機床可以獲得較高的加工精度，加工質(zhì)量穩(wěn)定。數(shù)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(shù)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(shù)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(zhì)量穩(wěn)定。 有較高的生產(chǎn)率，切削速度高，空行程的速度可達 １０mm以上，再因輔助時間很短。目前，現(xiàn)代數(shù)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(xiàn)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(shù)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０.１μm（２４m/min ），　１μm（１００～２４０m/min），甚至達０.０１μm（４００～８００mm/min）。更高的生產(chǎn)率和利用率3、單元模塊化。數(shù)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(chǎn)，有專門生產(chǎn)廠家供貨。不僅可提高產(chǎn)品質(zhì)量，也大大的縮短了機床的生產(chǎn)周期。 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，對我國國民經(jīng)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(xiàn)代化起到至關(guān)重要的作用。為此，我們要加大數(shù)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(shù)字控制是近代發(fā)展起來的一種自動化控制技術(shù)是用數(shù)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(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)控機床已經(jīng)是一個國家機械工業(yè)水平的重要標準。 數(shù)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(shù)控機床是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，起技術(shù)范圍覆蓋很多領域：（1）機械制造技術(shù)（2）信息處理、加工、傳輸技術(shù)；（3）自動控制技術(shù)；（4）伺服驅(qū)動技術(shù)；（5）傳感技術(shù)；(6軟件技術(shù)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(shù)的滲透，使制造業(yè)猶如朝陽產(chǎn)業(yè)，具有廣闊的發(fā)展天地。 數(shù)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(shù)字化的代碼來表示。通過控制介質(zhì)數(shù)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(guān)鍵詞：機械設計；數(shù)控三坐標銑床；主軸；數(shù)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(shù)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………………………………………………...6 4.1、同步材料選擇……………………………..…………………………………6 4.2、同步帶參數(shù)的計算………………………..…………………………………6 4.2.1、模數(shù)的選取………………………………………………………………...6 4.2.2、小帶輪齒數(shù)………………………………………………………………...6 4.2.3、同步帶節(jié)距………………………………………………………………...6 4.2.4、節(jié)圓直徑…………………………………………………………………...7 4.2.5、大帶輪齒數(shù)………………………………………………………………...7 4.2.6、大帶輪直徑………………………………………………………………...7 4.2.7、帶的速度…………………………………………………………………...7 4.2.8、定中心距…………………………………………………………………...7 4.2.9、帶的節(jié)線長度……………………………………………………………...7 4.2.10、計算中心距……………………………………………………………….7 4.2.11、帶輪與帶的嚙合齒數(shù)…………………………………………………….8 4.2.12、帶寬……………………………………………………………………….8 4.2.13、作用在軸上的力………………………………………………………….8 4.2.14、小帶輪的最小包角……………………………………………………….8 4.2.15、帶輪寬度………………………………………………………………….8 第5章 主軸組件的設計……………………………………………..…………...9 5.1、主軸組件的設計要求………………………………………………………..9 5.1.1、回轉(zhuǎn)精度…………………………………………………………………...9 5.1.2、主軸剛度…………………………………………………………………...9 5.1.3、主軸的抗振性……………………………………………………………...10 5.1.4、主軸溫升…………………………………………………………………...10 5.1.5、主軸耐磨性………………………………………………………………..10 5.1.6、提高主軸組件抗振性的措施……………………………………………..10 5.2、減少主軸組件熱變形的措施……………………………………………….10 5.3、主軸材料的選擇及尺寸、參數(shù)的計算………………………………….…11 5.4、主軸轉(zhuǎn)動裝置箱體的作用………………………………………………….13 5.5、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………………………………………………………….15 6.1、軸承的選擇和軸承的精度…………………………………………………..15 6.2、軸承預緊力的要求…………………………………………………………..15 6.3、主軸軸承的潤滑與密封……………………………………………………..16 6.4、選取軸承求…………………………………………………………………..16 6.5、軸承壽命校核………………………………………………………………..18 6.6、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………………………………….20 7.1、碟形彈簧的特點……………………………………………………………...20 7.2、碟形彈簧材料及熱處理厚度和脫碳………………………………………...21 7.3、碟形彈簧的強壓處理………………………………………………………...21 7.4、表面強化處理和防腐處理…………………………………………………...21 第8章 螺釘聯(lián)接的設計…………………………………………………………..23 8.1、根據(jù)設計要求計算…………………………………………………………...23 8.2、螺釘?shù)膹姸扔嬎闩c校核……………………………………………………...23 第9章 液壓缸的設計………………………………………………………..........24 9.1.液壓壓缸安裝應注意的問題………………………………………………..…24 9.2.壓缸各部分的結(jié)構(gòu)及主要尺寸的確定………………………………………..24 9.3.強度校核………………………………………………………………………..25 第10章 潤滑與密封件設計………………………………………………………26 10.1、封件的作用及其意義…………………………………………………….....26 10.2、密封的分類及密封件的材料要求………………………………………….26 10.3、防塵圈的設計要求……………………………………………………….....27 結(jié)論………………………………………………………………………………....28 致謝……………………………………………………………………………….................. .29 參考文獻………………………………………………………………………….................. ..30 第1章 主傳動系統(tǒng)設計概述 數(shù)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(shù)控機床在結(jié)構(gòu)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(diào)速來承擔。省去了繁雜的齒輪變速機構(gòu)，還有一些數(shù)控機床設計中還存在二級或三級齒輪變速機構(gòu)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(diào)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(diào)速范圍大，不但有低速大轉(zhuǎn)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(zhuǎn)精度和運動精度： 主軸的旋轉(zhuǎn)精度:是指裝配后，在無載荷，低速轉(zhuǎn)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(zhuǎn)時，測量上述兩項精度稱為運動精度。 數(shù)控機床要求有較高的旋轉(zhuǎn)精度和運動精度。 主軸的靜剛度和抗振性； 由于數(shù)控機床的加工精度比較高，主軸的轉(zhuǎn)速又很高。因此，主軸組件的質(zhì)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(chǎn)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(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)的配置方式 數(shù)控銑床的主傳動系統(tǒng)要求有較大的調(diào)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(chǎn)效率、加工精度和表面質(zhì)量。數(shù)控機床的變速是按照控制指令自動進行的，因此機構(gòu)必須適應自動操作的要求。大多數(shù)的數(shù)控銑床是用無級變速系統(tǒng)控制的。數(shù)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(shù)控機床中采用比較普遍。它通過少數(shù)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(shù)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(shù)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(nèi)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(shù)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(diào)速電動機直接驅(qū)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(jié)構(gòu)，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(zhuǎn)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(zhuǎn)速時為恒轉(zhuǎn)矩輸出，高于額定轉(zhuǎn)矩時為恒功率輸出。使用這種電動機可實現(xiàn)電氣定向。我們把機床主軸驅(qū)動與一般工業(yè)的驅(qū)動相比較，便可知機床要求其驅(qū)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(zhuǎn)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(shù)，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(qū)動系統(tǒng)的性能已經(jīng)達到甚至超過了直流電動機驅(qū)動系統(tǒng)，交流主軸驅(qū)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(jié)構(gòu)和壽命，選擇時要根據(jù)機床的功能要求，所設計的結(jié)構(gòu)，工作狀況等全面考慮，然后選擇適宜的結(jié)構(gòu)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η，設η1、η2、分別為同步帶輪和同步帶的傳動效率，查表所得η1和η2都等于0.97。則傳動的總效率為η=η1×η2=0.94， 所以電動機所需的功率為Pd=Pw/η=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(zhuǎn)速1500r/min,最高轉(zhuǎn)速必須達到4000r/min. 電動機型號的選取：根據(jù)設計要求，本次設計中選取蘭州電機廠生產(chǎn)的1PH5167-4CF4型號交流主軸電動機。 其主要參數(shù)如下表： 額定轉(zhuǎn)速（r/min） 最高轉(zhuǎn)速(r/min) 額定轉(zhuǎn)矩 慣性矩(N.M) 電機功率(KW) 恒功率范圍 1500 6000 117.7 0.046 18.5 1:90 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(jié)構(gòu) 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(shù)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(zhì)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(jīng)濟。廣泛用于各種機械傳動中。 4.1、材料選擇： 根據(jù)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(zhuǎn)部分。 4.2、參數(shù)計算： 設計計算的內(nèi)容主要是：齒形帶的模數(shù)、齒數(shù)、和寬度的結(jié)構(gòu)和尺寸，傳動中心距，作用在軸上載荷以及結(jié)構(gòu)設計。 4.2.1、模數(shù)的選?。? 模數(shù)主要根據(jù)齒形帶所傳遞的計算功率Pd和小帶輪轉(zhuǎn)速n1確定的，通過查《現(xiàn)代數(shù)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(zhì) 一天運轉(zhuǎn)時間/h ≤10 10～16 16以上 載荷平穩(wěn) 1.0 1.1 1.2 載荷變化小 1.2 1.4 1.6 載荷變化大 1.4 1.7 2.0 選取KA=1.7，所以PC=5.5×1.7=9.35KW 由齒形帶模數(shù)選用圖可選m=4 4.2.2、小帶輪齒數(shù)Z1:由《機械傳動裝置設計手冊》表8-38 得Zmin=22,所以取Z1=24 4.2.3、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2β=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δ=1.000mm, 帶bs=35～40mm. 4.2.4、節(jié)圓直徑d1:d1==96㎜ 4.2.5、大帶輪齒數(shù)z2與直徑：z2=iz1=36 4.2.6、大帶輪直徑d2=id1=1.5×96=144㎜ 4.2.7、帶的速度V:V==7.536， (式4-1) 由表查得 Vmax=35～40 VT 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(cè)或者雙側(cè)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(jié)構(gòu)的原因，h/t>2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(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點，使用要求和工作條件選擇，鍵截面尺寸通常根據(jù)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(zhuǎn)矩的條件下，允許選用較標準規(guī)定小一擋的截面尺寸，有時候由于工藝和強度原因，也可以選用較標準規(guī)定尺寸大一擋的鍵，鍵的長度按