機械畢業(yè)設(shè)計-銑削組合機床主軸箱設(shè)計（含CAD圖紙全套）

機械畢業(yè)設(shè)計-銑削組合機床主軸箱設(shè)計（含CAD圖紙全套）,機械,畢業(yè)設(shè)計,銑削,組合,機床,主軸,設(shè)計,cad,圖紙,全套 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院 本科畢業(yè)論文 題 目： 銑削組合機床主軸箱設(shè)計 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 1101 學(xué)生姓名： 王子龍 指導(dǎo)教師： 侯志敏 論文提交日期： 2015 年 6 月1 日 論文答辯日期： 2015 年 6 月4 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè) 1101班 學(xué)生：王子龍 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：銑削機床主軸箱設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容：本次畢業(yè)設(shè)計要求設(shè)計一臺組合機床，用于加箱體工件體的兩側(cè)面，工件材料為HT200，硬度為200～210HB,生產(chǎn)批量為大批量，鑄造毛坯。加工部位的加工要求如下：(1)被加工表面的粗糙度均為R9.8； (2)被加工表面的相互位置精度為：箱體兩邊距離為220mm； 箱體中心線的垂直度要求為0.03mm。 畢業(yè)設(shè)計（論文）專題部分： 機床的總體設(shè)計、主軸設(shè)計計算、主軸組件設(shè)計、箱體設(shè)計、參考文獻整理。 起止時間：2014年12月22日——2015年6月4日 指導(dǎo)教師： 年 月 日 摘 要 組合機床機床具有較高的工作能力，標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，百分之八十左右的可互換零件，它被各個行業(yè)所使用，就如機械的制造、家庭的家用電器等。近年來隨著技術(shù)的發(fā)展工業(yè)能力的提升，電子技術(shù)等的發(fā)展給機械行業(yè)帶來重大的變革使得機械生產(chǎn)能力及多樣性得到發(fā)展。組合機床的技術(shù)就是在這樣大發(fā)展中得到長足進步的。它有著自動控制等功能是工業(yè)生產(chǎn)大量產(chǎn)品合適的方式。 在組合機床中主軸箱有極其重要作用，它的好壞關(guān)系著機床是否能良好高效運行。所以本次設(shè)計的是銑削組合機床主軸箱設(shè)計，通過對主軸箱設(shè)計改良、機械的傳遞優(yōu)化、使得其結(jié)構(gòu)更加的合理、更好的完成人們所希望達到的效果。本次的設(shè)計先通過對組合機床的總體設(shè)計明白其工作原理了解它大致結(jié)構(gòu)，以便于對其有總體認識找出不足之處進行優(yōu)化的設(shè)計。其次對主軸的組件進行設(shè)計計算如主軸的剛度、主軸組件的部局、主軸直徑等選擇。然后對主軸相關(guān)部件如擋圈、絲桿螺紋、和箱體等的設(shè)計與選擇。 關(guān)鍵詞： 主軸箱;主軸；電子技術(shù) Abstract Modular machine tool machine has high ability to work, standardization, seriation, about eighty percent of interchangeable parts, it is used by various industries, such as machinery manufacturing, family, home appliances, etc. In recent years, with the development of the technical ability of the industry, the development of electronic technology brings to the machinery industry major change makes the machine production capacity and diversity. Modular machine tool technology is in such a big development by strides in progress. It has automatic control function is the industrial production of a large number of products the right way. In modular machine tool spindle box has an extremely important role, it is good or bad relationship with a good machine can run efficiently. So this design is a combination of milling machine tool spindle box design, through the improvement of spindle box design, mechanical transmission optimization, make the structure more reasonable and better to complete the desired effect. The general design of the design of modular machine tool first understand how it works to understand its general structure, so that the overall understanding to it to find out deficiencies optimization design. Next to the design and calculation of the spindle components such as the rigidity of the spindle, the spindle component bureaus, choice of main shaft diameter, etc. Then the spindle related parts such as collar, screw thread, and the box body design and selection. Keywords: Spindle box ； Spindle ；Electronic technology 目 錄 第一章 引言 1 1.1組合機床加工方式 1 1.2組合機床在生產(chǎn)中的應(yīng)用 1 第二章 機床總體設(shè)計 3 2.1機床總體方案設(shè)計的依據(jù) 3 2.1.1 工件 3 2.2機床總體設(shè)計 3 2.2.1 工藝方法的確定 3 2.2.2 確定組合機床總體的布局 4 2.3機床主要技術(shù)參數(shù)的確定 4 2.3.1 確定工件余量 4 2.3.2 選擇切削用量 5 2.3.3 運動參數(shù) 5 2.3.4主運動驅(qū)動電動機功率的分析確定 6 2.4進給驅(qū)動電動機功率 8 第三章 主軸組件要求與設(shè)計計算 9 3.1主軸的基本要求 9 3.1.1 旋轉(zhuǎn)精度 9 3.1.2 剛度 9 3.1.3溫升和熱變形 10 3.1.4 耐磨性 10 3.2主軸組件的布局 10 3.2.1適應(yīng)剛度和承載能力的要求 11 3.2.2適應(yīng)精度的要求 11 3.2.3適應(yīng)結(jié)構(gòu)的要求 11 3.2.4適應(yīng)經(jīng)濟性要求 11 3.3主軸結(jié)構(gòu)的初步擬定 12 3.4主軸的材料與熱處理 12 3.5主軸的技術(shù)要求 13 3.5.1軸頸 13 3.5.2內(nèi)錐孔 13 3.6主軸直徑的選擇 13 3.7主軸的前后支承軸承的選擇與確定 14 3.7.1 主軸的前支承軸承的分析 15 3.7.2 主軸后支承軸承的選擇 16 3.8主軸內(nèi)孔直徑 16 3.9主軸前端的懸伸量 17 3.10分析主軸的支承跨距 17 3.11主軸結(jié)構(gòu)圖 18 3.12主軸組件的驗算 18 3.12.1 支承的簡化 18 3.12.2主軸的撓度計算分析 19 3.12.3 主軸傾角 20 第四章 主軸組件相關(guān)部件 22 4.1主軸軸承的潤滑 22 4.2主軸組件的密封 22 4.3軸擋圈 22 4.4 擋圈 23 4.5套筒 23 4.6支承的軸承蓋前后的計算 24 4.7鎖緊部分設(shè)計 25 4.8內(nèi)花鍵設(shè)計 26 4.9調(diào)節(jié)機構(gòu)部件 27 4.9.1 螺紋絲杠 27 4.9.2 絲杠軸承的選擇 28 4.9.3 絲杠螺母 28 4.9.4 段螺紋設(shè)計 29 4.9.5 內(nèi)隔套設(shè)計 29 4.9.6 絲杠上調(diào)節(jié)用錐齒輪 29 4.10箱體設(shè)計 30 結(jié)論 32 參 考 文 獻 33 致 謝 34 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章引言 第一章 引言 1.1組合機床加工方式 組合機床采用了一些新技術(shù)，新技術(shù)的加入使它的生產(chǎn)效率比較之前的通用機床大大的提高了。它的模塊化的設(shè)計是的制造變的比較容易，大大的省去了一部分普通機床的工作，使得可以在一地完成更多的工作，從經(jīng)濟的角度使得資本得到了一定的優(yōu)化。 通用機床通常用于處理箱或一些特定的工件。需要處理的工件不做運動，由刀具的旋轉(zhuǎn)和工具與工件的相對的運動進行各種機械的加工。采用某種組合夾緊工件車削刀架旋轉(zhuǎn),進給運動的工具,還可以實現(xiàn)一些旋轉(zhuǎn)身體部位(如飛輪、汽車后橋、等等)圓和端面加工。 1.2組合機床在生產(chǎn)中的應(yīng)用 專用機床是隨著汽車工業(yè)的發(fā)展。這是在專用機床的一定條件下,部分機器的反復(fù)使用,和一些地區(qū)的發(fā)展這樣通過發(fā)展和人們的完善就有組合機床這種高效、實用的機床。 世界上最早使用組合機床的是美國，開始時是因為汽車工業(yè)的發(fā)展的需要。最早的時候，各個公司他們都只是在自己內(nèi)部進行一定的標(biāo)準(zhǔn)化的統(tǒng)一。為了提高不同制造商的通用零件互換性,方便用戶使用和維護,1953年,美國福特汽車公司和通用汽車和美國機床制造廠協(xié)商,確定總機床通用標(biāo)準(zhǔn)組件的原則,即嚴格規(guī)定各個組件之間的聯(lián)系尺寸,但沒有指定結(jié)構(gòu)組件。 專用機床是跟著現(xiàn)代化的制造業(yè)而起的。有兩種類型的這種機器工具,并且可以更改為箱式組合機床的主軸和炮塔的組合機床。 我們相信在組合機床的發(fā)展改進過程中適應(yīng)性柔性生產(chǎn)系統(tǒng)，這將會大大的加強機床工作能力，使得它更加的廣泛使用。 機床的設(shè)計，首先機床總體設(shè)計要來確定整個項目的總體布局,其次對主軸的組件進行設(shè)計計算如主軸的剛度、主軸組件的部局、主軸直徑等選擇。然后對主軸相關(guān)部件如擋圈、絲桿螺紋、和箱體等的設(shè)計與選擇。 33 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章機床總體設(shè)計 第二章 機床總體設(shè)計 2.1機床總體方案設(shè)計的依據(jù) 最開始要做的工作，是確定機床設(shè)計總體的印象。進行全面的部局畫草圖的方式對各部分的部局進行主要分布的確定。 2.1.1 工件 本次畢業(yè)總體設(shè)計要根據(jù)資料的要求進行，明確要設(shè)計的物體的應(yīng)用，要達到什么樣的效果，要求組合機床，用于處理所給物體的兩側(cè)面，工件的成分為HT200，硬度為200～210HB,大量的制造，要求毛坯即可。加工部位的加工要求如下： (1)要求被加工表面的粗糙度均是R9.8；(2)被加工表面的相互位置精度為：平面1～2之間的距離為220mm:平面1～2與φ95中心線的垂直度要求為0.03mm。 圖2-1 需加工工件簡圖 2.2機床總體設(shè)計 2.2.1 工藝方法的確定 對于箱體來說，用車床進行加工時因為箱體的外形復(fù)雜還是中間空心的工件件。這樣的物件就在車床上很難加工，我們就要找到一種更為合適的加工的方式，然而在組合機床上加工可以可以有效的固定，方便加工。最后我們就可以得出組合機床是更好的選項。 2.2.2 確定組合機床總體的布局 這確定機床的各部分之間的的配合和機械運動關(guān)系的主要步驟。 我們根據(jù)所給工件的具體加工的要求分析一般機床分布的位置關(guān)系，初步的定下機床布局圖2-2所示： 圖2-2 機床總體布局圖 1.機座 2.動力滑臺 3.工件 4.端銑刀 5.電動機 6.變速箱 7.主軸箱 箱體固定在工作臺上,機床的動力頭是由旋轉(zhuǎn)刀具的主運動。工作表的縱向進給運動,工件切割的效果更好。 2.3機床主要技術(shù)參數(shù)的確定 2.3.1 確定工件余量 箱體零件材料為HT200大量的制造，要求毛坯。 依據(jù)查詢《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》數(shù)據(jù)表格2-3～2-5的數(shù)據(jù),我們就能知道到加工的剩余量為2.5mm。 2.3.2 選擇切削用量 由所得被加工零件的寬為175mm,要進行再次的加工，所以地一次加工為90mm，后面加工量為175-90=85mm，即：a=90mm。 按《組合機床設(shè)計簡明手冊》的從131～133頁，可以得到所要知道的加工量。 根據(jù)本論文寫作要求其表面粗糙度數(shù)值比較高，通過找書圖表6-16： V=60～80m/min, a=0.2～0.3mm/z, 取a=0.2mm/z。 2.3.3 運動參數(shù) 通過對工件加工要求和機床設(shè)計的綜合的分析，我要的出以下幾項主要的運動的參數(shù)，如主軸最高和最低轉(zhuǎn)速、和進行主軸合理安排等幾項。 （1）求主軸最高和最低轉(zhuǎn)速 查詢按照書本公式取最小量計算，我們可以得到以下的最低轉(zhuǎn)速。計算的方程公式如下： n= (2-1) n= (2-2) 式中：n、n—分別是主軸的最高和最低轉(zhuǎn)動速(r/min) V、V—分別是最高和最低的切削前進速度(m/min) d、d—分別是最大和最小的計算直徑(mm) 《機械制造工藝金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》書第68到71頁的知識，查表2.2—3 取最大，最小切削速度： V=200～300m/min， 取V=250m/min V=15～20m/min, 取V=20m/min 銑床的d、d可取使用的刀具最大、最小直徑，即： d=110mm, d=75mm 則主軸最高轉(zhuǎn)速為 n== =1061.6r/min (2-3) 取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列值： n=1000r/min 最低轉(zhuǎn)速為： n== =57r/min (2-4) 取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列值： n=56r/min （2）主軸轉(zhuǎn)速的合理排列 這里我們需要確定平均的轉(zhuǎn)動速度，公比Φ，可以知道轉(zhuǎn)速級數(shù)為Z，所以： n= n=56r/min, n= nΦ, n= nΦ, n= nΦ 查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列，取公比Φ=1.78 (1＜Φ≤2) 轉(zhuǎn)速范圍： R===17.85 (2-5) 轉(zhuǎn)速級數(shù)： Z=+1=5.99 取Z=6 (2-6) 我們這里就通過設(shè)計計算可以知道轉(zhuǎn)速級數(shù)需滿足四級才能符合要求就可以正常工作，得Z=4。就有： n=56， n=100, n=180 , n=315 (r/min) 2.3.4主運動驅(qū)動電動機功率的分析確定 （1）切削力的計算 從之前了解，設(shè)計的組合機床的最高轉(zhuǎn)速為n=315r/min，要求工作的速度： V===108.8m/min<200m/min (2-7) 給出數(shù)據(jù)可以使得要求實現(xiàn)。 分析機床加工工件時的切削力的大小由下式可得： F=9.18×54.5a×a×a×Z×d 上式中：a—為加工時刀具銑削加工走量的寬窄度，a=90mm a—機床加工工件是達到的深度的余量，a=2.5mm。 a—每齒進給量，a=0.2mm/r Z—轉(zhuǎn)數(shù)級數(shù)，由前文計算可以知到Z=4 所以銑削力的大小計算就可以從以下式中得到： F=2.5×9.18×54.5×90×0.2×4×110=1213.1N （2）切削功率的計算 查詢《機械制造工藝金屬機床設(shè)計指導(dǎo)》第70到73頁，我們可以知道切削功率進行以下的的求解： P===2.20KW (2-8) （3）預(yù)估電動機的功率 根據(jù)《機械制造工藝金屬機床設(shè)計指導(dǎo)》第72頁，有 P===3.140KW (2-9) 上式中：η—回轉(zhuǎn)類機床的機械效率η=0.7～0.85。 （4）選擇主電機 由《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》頁154表12-1，我們通過對比分析就可以得到一個比較合適的選擇就選定編號為Y 112- 40的一種電機，查表可以得到它的主要的數(shù)據(jù)： P=4KW，P=4， n=1440r/min，n=1500r/min，電機重量為m=42kg。 2.4進給驅(qū)動電動機功率 《金屬切削機床設(shè)計》第41頁，可知： N= (2-10) 公式式中： N—進給驅(qū)動電動機功率(KW) Q —進給抗力(N) V—進給速度(m/min) η—這是機床的進給的傳動系統(tǒng)的總的機械效率(一般取0.16～0.2) 進行草算是可以的到的是， 適用于銑床的計算來說可以的到有： N=0.20×N=0.20×4=0.80KW 通過《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》的查詢我查找到第154到155頁的圖表表格11-1，我們選取比較好的方案，最終我們可知Y90S-4的電機可以滿足設(shè)計的要求的電動機： 我們通過上面的分析和計算可以知道，我們所選電機的額定功率P=1.1 千瓦，機床的工作為正常情況時它的轉(zhuǎn)速n=1430r/min， P=4，質(zhì)量m=23kg。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章主軸組件要求與設(shè)計計算 第三章 主軸組件要求與設(shè)計計算 主軸組件構(gòu)成了機床重要的一部分，主軸組件對機床的正常工作起到了固定刀具支撐機床。它的好壞性能影響著了機床的總體的性能，它對機床的精度等有重大的影響所以主軸的組件是機床主要的部分。 機床主軸傳遞的電機運動、扭矩還要傳遞切削力，它要保證機床正常工作，進行比較好的機械的加工，要保持它的加工的精度，正確的達到設(shè)計所要求的所以主軸應(yīng)當(dāng)仔細認真的設(shè)計，而且要較好的工作，所以主軸要求也隨之的對應(yīng)比較高。 3.1主軸的基本要求 3.1.1 旋轉(zhuǎn)精度 我們知道主軸的旋轉(zhuǎn)精度是受到主軸各主要件（如套軸，主軸）的制造精度和裝配、調(diào)整精度；運動精度還取主軸的撓曲和工具機結(jié)構(gòu)瞬間誤差運動等原因及主軸部件的動態(tài)特性。不同的機床中有不同規(guī)定。 3.1.2 剛度 主軸部件剛度K是它在有承受外荷載應(yīng)對可以保持原樣的性能,如圖3 - 1所示,K = F / y(n / M),y / F的剛度要求的靈活性。在傳輸質(zhì)量,軸的彎曲變形會惡化嚙合的齒輪和軸承,側(cè)壓力,所以,這些零件磨損加劇,縮短生命,工件固定,將主要在切削力和功率的變化,產(chǎn)生的主軸的一定振動，這使機床在工作加工物品工件的精細度有影響。 圖3-1 主軸組件靜剛度 主軸組件的剛度是所有的零部件件作用的和集合，可以對其能產(chǎn)生變化的是主軸組件剛度的原因有：主軸的結(jié)構(gòu)尺寸、承載重量等一些因素。 3.1.3溫升和熱變形 主軸組件工作做功和其他一些不利的原因產(chǎn)生了溫度的上升，溫度的變化使得金屬產(chǎn)生變形使的加工的相對的位置產(chǎn)生位移這就是熱變形。影響主軸組件溫度上升、熱變形的主要因素有：各件間相對摩擦，和是否有能量的發(fā)生等。 3.1.4 耐磨性 主軸組件的耐磨性是說在長期的工作后主軸仍然能保持原來最初設(shè)計的要求，而不影響工作。因此，主軸組件各個部分要有良好的保持原來特的能力，則它們要有耐磨性，所以它的材料要求為很硬。 要增加主軸的耐磨性，要合理的選擇好的材料用以保持其可靠的機械性能，此外，非常良好的可用的是其使其保持相對可運動的性能可以提高它的壽命。主軸潤滑和可靠的密封也可以讓它保持很好的機械的性能。 3.2主軸組件的布局 主軸組件的設(shè)計，要和前面的設(shè)計一道配合，明確各部分的功能。按要求進行合理的布局。 所設(shè)計要求的主軸組件在轉(zhuǎn)動速度、承載工作能力、剛度和精確度程度的各種需求，還要打算到軸承的提供，省錢等更加切合實際的狀況。 3.2.1適應(yīng)剛度和承載能力的要求 主軸的剛度要滿足需要，主軸的徑向的載荷相對比較大是時采用滾子軸承；小時用球軸承。 3.2.2適應(yīng)精度的要求 機床要加工工件到合適的精度，主軸對機床的加工有主要影響，所以我們要分析它怎樣適合精度要求。 當(dāng)熱變形的前端定位時，向后發(fā)展不影響軸方向的定位精度，但是它的形狀不簡單明了，改動軸承間隙不是很容易；在前后端的定位，機床在加工過程中主軸會升溫產(chǎn)生變形影響工作工件精度。 3.2.3適應(yīng)結(jié)構(gòu)的要求 我們設(shè)計的圖結(jié)構(gòu)的限定在少的空間中進行布局，主軸的各布局讓他們不重復(fù)在同平面分布。 3.2.4適應(yīng)經(jīng)濟性要求 進行生產(chǎn)的一個重要目的就是要取得利益的最大化，所以在結(jié)構(gòu)滿足的情況下，我們要盡量要取得良好的經(jīng)濟效果。 我們根據(jù)經(jīng)驗可以知道在中等和較大的負載的情況下采用圓錐滾子軸。 進行對比分析我們就考慮各種因素，主軸的設(shè)計采用前后兩軸承主軸。它綜合了單獨的前支撐和后支撐的優(yōu)點，且這是一個選用價格合適的方案。 3.3主軸結(jié)構(gòu)的初步擬定 考慮以上因素，我們可以將軸定為空心的，如果主軸定為空的這樣就可以對于刀具拉桿的工作很有幫助。 主軸的的尾部，它的結(jié)構(gòu)是由機床是做什么來定的,以固定的形式或工具,并應(yīng)確保安裝的設(shè)備或工具,精確定位,裝卸,可以提供一定數(shù)量的扭矩。 檢查通用機床設(shè)計135頁在金屬切削機床的軸端,選擇一個短錐法蘭板主軸結(jié)構(gòu)形式。它性能是:主軸的前面有4個螺絲孔,固定和傳輸功用來加工工具。前面的主軸是中空的其結(jié)構(gòu)如下: 圖3-3 短圓錐法蘭盤式主軸端部結(jié)構(gòu) 3.4主軸的材料與熱處理 主軸的主要材料是基于耐磨性的大小,大小的負載特征,如熱處理變形的因素。 主軸的剛度與彈性模量E值(2.1 x 10 N /厘米),因此,主軸可選用鋼材料。當(dāng)鋼鐵材料選擇如45鋼,價格便宜,只有在一個特殊的沉重的負荷極大的影響。 用滾動軸承來作為主軸軸承軸的頸硬度可能達不到要求，高頻率淬火45鋼。 我們通過設(shè)計知道主軸要達到一定的機械硬度等要求，我們通過對比發(fā)現(xiàn)選用45號鋼比較合適，它易于獲取還很有性價比，但一般45號鋼還不是太能滿足要，需要對它進行熱處理。 3.5主軸的技術(shù)要求 主軸和軸承部件它們之間要進行配合，它們配合的是否達到要求加工工作的精度，所以我們還有一些對主軸技術(shù)上有的標(biāo)準(zhǔn)。 3.5.1軸頸 我們對主軸的設(shè)計，第一個要分析的就應(yīng)是主軸頸。我們設(shè)計的要求要達到一定的等級才可以保證價加工的有效的進行，我們通過理解知道IT5為主軸頸的尺寸的精度才可以滿足要求，主軸頸他的形狀位置差一般應(yīng)小于1 / 4至1 / 2就對比直徑的公差而言。 3.5.2內(nèi)錐孔 通過設(shè)計要求，我們知道內(nèi)錐孔是基準(zhǔn)面這對于工具的安裝和一些頂定位來說。在機床檢驗的準(zhǔn)確性，檢查主軸和位置精度的其他部件是它就是一個標(biāo)準(zhǔn)，主軸部件還有因為要經(jīng)常裝卸，頂內(nèi)錐孔必須要有很好的保持精度性能就是不磨損的性能。 圓錐孔軸承的同軸度和雜志，一般用和100 ~ 300毫米的徑向軸頸；用標(biāo)準(zhǔn)錐著色檢查接觸面積大小來測試它的形狀誤差，這是一個重要的要素；其他的我們還需要一定的如表面粗糙度的要求，以用來保證加工的精準(zhǔn)性。 3.6主軸直徑的選擇 我們可知道主軸的大小很影響主軸的硬度，我們通常要通過加大它的大小即直徑來達到要求，變形越大，主軸和軸承的變形引起的位移較小的一端。但最終的軸頸直徑D，大配套軸承零件的尺寸，以達到同樣的耐受性是比較困難的，體重也增加了。增加的直徑是由軸承的極限轉(zhuǎn)速限制允許，甚至不允許機床結(jié)構(gòu)。 主軸前軸頸直徑D，并參考現(xiàn)有同類機床主軸軸頸尺寸的確定。檢查表5-12金屬切削機床設(shè)計157頁，普通的機床主軸前頸大小進行分析通過對比表3-1： 我們得知P = 3.8千瓦主電機功率，又可知機床為銑床，就可以很容易的的到D = 80。 軸頸直徑D1， 軸頸直徑D2，有： D=（0.71～0.84）D (3-1) 所以我們可以得出： D=（0.71～0.84） D=（0.71～0.84）×80=56.8～67.2，所有我們就能可以得出D= 65.0。 表3-1 主軸前軸頸直徑D的選擇 機床 機 床 功 率（kw） 1.47～2.5 2.6～3.6 3.7～5.5 5.6～7.3 7.4～11 11～14.7 車床 60～80 70～90 70～105 95～130 110～145 140～165 銑床 50～90 60～90 60～95 75～100 90～105 100～115 外圓磨床 — 50～90 55～70 70～80 75～90 75～100 3.7主軸的前后支承軸承的選擇與確定 在一個完整的主軸運轉(zhuǎn)中，支撐的位置很重要，它可以是主軸的到好的轉(zhuǎn)動，使機床順暢可靠運行。 3.7.1 主軸的前支承軸承的分析 《金屬切削機床設(shè)計簡明手冊》375到376頁，我們找到主軸軸承之前雙列向心短圓柱滾子軸承所要求的條件型號318216。其中，D = 80，D = 125，B = 34，D = 91，D = 117，D = 117，r = 1。如圖3-4： 圖3-4 雙列向心短圓柱滾子軸承（GB285-87）結(jié)構(gòu)參數(shù)及安裝尺寸 分析《金屬切削機床設(shè)計簡明手冊》的356頁的知識，進行一定的分析，我們在這里可以選擇一個型號主軸推力球軸承就是8316。D = 75.00，D = 75.20，D = 110.0，H = 27.0，D = 86.0，D = 99.0，r = 1.0。它的簡圖可以由以下圖3-5： 圖3-5 推力球軸承（GB301-84）結(jié)構(gòu)參數(shù)及安裝尺寸 3.7.2 主軸后支承軸承的選擇 我們通過翻閱查找參考文獻資料書《金屬切削機床設(shè)計簡明手冊》第366到369頁,在選擇主一個型號為2231的軸承圓柱滾子可以滿足我們的要求，所以就確定為這個型號。其中包括:d = 65,d = 120,B = 23日d = 77,d = 110,r = 1.5。它的尺寸結(jié)構(gòu)數(shù)如圖3 - 6: 圖3-6 3.8主軸內(nèi)孔直徑 機床用于銑削。我要知道主軸的內(nèi)孔的直徑是要有一定的要求的，它不能太大也不能太小。不過一般來說他的大小一般是和軸后頸的大小息息相關(guān)的，后者一般來說是要對前者有限定的作用的，所以我們就要進行以下的分析。 我們通過學(xué)習(xí)材料力學(xué)的知識，這里可以知道材料的剛度K成正比于的橫截面的慣性矩,它們的聯(lián)系就可知: ===1-（）=1- (3-2) 根據(jù)這個方程:低于0.3時,空心軸和固體部分的剛度接近;= 0.5時,空心軸剛度的90%固體主軸剛度,剛度影響甚微;超過或等于0.7,主軸剛度急劇下降。所以總的來說應(yīng)該是d < 0.7 d。由以上分析可得： d<0.7 D=0.7×65=45.5 這種組合機床主軸是銑刀軸,刀桿直徑相對較小,因此可能需要小,即= 0.5,即: d<0.5 D=0.5×65=32.5 將其規(guī)整，d最后取為30mm。 3.9主軸前端的懸伸量 主軸的前端掛延伸軸的形狀和尺寸的確定。 我們通過對機床分析計算可以知道，我們可以在符合結(jié)構(gòu)各方面的要求的前提下,懸伸量可以減少，這樣我們就可以優(yōu)化設(shè)計使得機床通過這種改變來增加主軸的剛度更好的完成加工任務(wù)。 a=（1.24～2.40）D=（1.24～2.40）×80=99.2～192.0 取a=120。 3.10分析主軸的支承跨距 我們要選取一種比較合理的距離，這樣可以取得比較合理的主軸工作時長。我們還可以通過查詢知識知道分析可以知道跨度的大小不是越大越好，當(dāng)然也不是越小越好這里要選取一個合適的距離來保證我們要求的主軸的剛度。 相關(guān)信息可以用作比較適合設(shè)計的跨距。 （1） L=（4.0～4.50）D； （2） L=（3.5～4.5）a，可以使用在懸伸長的量比較來說要少時； （3） L=（1.0～2.0）a，我們就可以使用在懸伸長相對來說大時。 L是小于等于2.50。這兩軸軸承的設(shè)計。L≤2.50a=2.50×120=300.0 可以得到L=280.0。 3.11主軸結(jié)構(gòu)圖 了解設(shè)計計算出主軸的結(jié)構(gòu)如圖3-7所示： 圖3-7 主軸結(jié)構(gòu)圖 3.12主軸組件的驗算 我們可以知道主軸在加工過程中要承受很多的力，這就要求他的精度不能有太大的偏移，要主軸達到一定的剛度的要求，通常情況下有主軸剛度有滿足要求則它的強度也可以符合我們所要求的值。 我們在分析彈性變形的各后,很容易得到靜態(tài)剛度。計算彈性變形的主軸組件包括:計算的主要軸端撓度和軸的傾向。 3.12.1 支承的簡化 這兩個支承的主軸，我們可以理解簡支梁，就可以理解為下圖圖3-8那樣所示；我們可以知道如果在前支承有兩個火以上滾動軸承的時候，就根據(jù)化間的方法認為在他的前面沒有彎曲形變的產(chǎn)生，這里我們就能認為這是一個相對固定的沒發(fā)生變化的端梁，就像下嗎3-9圖所表達一樣： 圖3-8 組件簡化為簡支梁 圖3-9 主軸組件 3.12.2主軸的撓度計算分析 我們查找書本《材料力學(xué)》的第188到189頁表6.1,圖3 - 9可以得知,最大撓度 =- (3-3) 這里有， F—主軸前端受力。此處，F(xiàn)=F=1213.2N l—A和B距離。這里我們通過前面可以知道l=a=12.0cm 圖3-10 固定端梁在載荷作用下的變形 E—彈性模量。45號鋼的E=2.10×10N/cm I—這里是主軸截面平均的慣性矩。主軸均直徑為D，其孔直徑d時， I=。此處，D==133.0 故算最大撓度： =-1.87×10 mm 3.12.3 主軸傾角 主軸的傾向和傾角的主軸的傳動裝置稱為傾向。的主要軸主軸的設(shè)計被認為是前傾角的支持。我要把在安放主軸的地方的傾角太大，就會對機床正常工作產(chǎn)生一些影響，減少主軸的正常工作時間。 最大傾角 =- (3-4) 這里有，式中符號意義同上節(jié) I=。 (3-5) 就有，D==133.0 這里我們就可以通過技術(shù)得出我們想要的主軸傾角： =-2.40×10 rad 我們查找資料書本文獻《組合機床設(shè)計》第669到671頁，我們可知道： 當(dāng) x≤0.00187L mm ≤-0.024 rad 這個時候我們就可以得出主軸的剛度符合機床加工和設(shè)計要求。 這里我們由前面文章中可以知道L為主軸的支承跨距。 如果在這里我們把知道的、： 到這里我們就可以得到一個相對可以符合的主軸了。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章主軸組件相關(guān)部件 第四章 主軸組件相關(guān)部件 4.1主軸軸承的潤滑 潤滑是降低摩擦表面工作,由此產(chǎn)生的能量損失,降低工作表面磨損和熱量,改善生活和維護機器的精度和提高機器的工作效率,時間,潤滑劑和沖刷污垢,防止表面腐蝕的功能?？梢越档筒僮鳒囟?延長軸承的使用。 4.2主軸組件的密封 密封裝置的選擇,考慮到組裝后具體工作條件，主要考慮到各種因素，比如性質(zhì)變化，溫度上升下降，材質(zhì)結(jié)構(gòu)特點主要使用等等。 考慮上述因素，尺寸選擇時，需用迷宮式，徑向不過0.4毫米，軸向不過1.6毫米。 《機械大爆炸理論》43到45頁表6-17的迷宮式密封裝置的參數(shù)如下： 圖4-1 迷宮式密封裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù) 其中，d=60，D=130120，e=5 4.3軸擋圈 兩位部件之間所用的擋圈，《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》表5-1，我們可知道擋圈圖： 圖4-2 軸肩擋圈的結(jié)構(gòu)參數(shù) 其中， D=85，d=70，H=8 4.4 擋圈 由于兩推球之間不是標(biāo)準(zhǔn)間根據(jù)設(shè)計規(guī)定我們選擇擋圈徑向的尺寸多少要通過依主軸套筒大小的多少來取，為6mm。 4.5套筒 根據(jù)上面的計算套管。結(jié)果表明,軸向尺寸是92毫米，徑向厚度2.5毫米,處理一端的外螺紋的長度26 M80 x 1.5一端與主軸鎖緊固定螺釘,套筒結(jié)構(gòu)如圖2 - 14所示,緊固定螺釘結(jié)構(gòu)參數(shù)可以發(fā)現(xiàn)《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》43頁表3 - 17所示圖4-4。軸的參數(shù)由《機械手冊經(jīng)驗實踐報告》52頁表4 - 8,如圖4-4所示 其中，緊定螺釘?shù)膮?shù)有： M8×1.20，l=15，d=6.0，n=1.5 , t=3 圖4-3 兩推力球軸承內(nèi)用套筒結(jié)構(gòu)參數(shù) 軸上固定螺釘用的孔的參數(shù)有： d=7，c=6，h≥6 圖4-4 開槽平端緊定螺釘 4.6支承的軸承蓋前后的計算 我們在前，后安裝了軸承蓋是為了保證其正常運轉(zhuǎn)，故而使防止其他物品進入讓時間減少還可以配合主軸配合處的間隙，得設(shè)計如4-5、4-6所示： 圖4-5 前支承用軸承蓋 其中， d=125，D=159 圖4-6 后支承用軸承蓋 其中， d=48，D=150，a=56，b=60 4.7鎖緊部分設(shè)計 通過計算我就能計算出套筒的參數(shù)就同圖4-7所示： 彈性套筒和螺栓固定在主軸裝配箱,彈性套筒結(jié)構(gòu)及其參數(shù)如圖所示:鎖緊螺栓的結(jié)構(gòu)和參數(shù)是《機械工作人員經(jīng)驗報告》第91到98頁表4 - 8、M24螺栓 圖4-7 主軸用套筒的結(jié)構(gòu)及參數(shù) 結(jié)構(gòu)如下圖4-8所示，參數(shù)有： l=90，b=5448，c=0.3，d=25.4，d=20，d=35.6，e=35，f=5，k=18，k′=12.6，r=1.2，s=28，l=30，l=38 圖4-8 彈性套結(jié)構(gòu)及參數(shù) 4.8內(nèi)花鍵設(shè)計 我們通過查找有關(guān)花鍵與外徑定心，由金屬切削機床手冊說明了每天的應(yīng)用時間，我們將主軸裝配和傳動裝置分別定為可以知道內(nèi)花鍵的硬度不高,能保證鉆頭直徑的度。結(jié)見圖4-10,查詢《機械切削機床手冊》第358頁表7-1知道： d=36，N=6，D=42，B=6 圖4-9 鎖緊螺栓的結(jié)構(gòu)及參數(shù) 圖4-10 主軸尾部的內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)及參數(shù) 4.9調(diào)節(jié)機構(gòu)部件 軸向調(diào)節(jié)機是一對圓錐齒輪絲杠螺母人工調(diào)節(jié)絲杠螺母支承簡圖如圖4-11所示： 4.9.1 螺紋絲杠 螺桿采用梯形螺紋可以加工。檢查《金屬切削機床設(shè)計手冊》第386,螺紋直徑30另參數(shù)是: 圖4-11 絲杠螺母支承簡圖 P=4，d=30，d=36，d=33，l=80 4.9.2 絲杠軸承的選擇 螺釘軸向移動的精準(zhǔn)和移動速度直接影響螺釘?shù)臏?zhǔn)確性由梯形螺桿本身。所以軸承精度是. .螺絲使用兩個相同的推力球軸承在軸向力,其準(zhǔn)確性應(yīng)該選擇共同D級的精密軸承,檢查金屬切削機床設(shè)計簡潔的手冊365頁,選擇止推滾珠軸承模型,其結(jié)構(gòu)如圖4-12所示,相關(guān)參數(shù): d=40，d=39.8，D=68，H=25，D=60，D=59 圖4-12 推力球軸承（GB301-84）結(jié)構(gòu)參數(shù)及安裝尺寸 4.9.3 絲杠螺母 為了保證調(diào)正的精度，把螺母設(shè)計成一端有螺紋孔的短螺母，其設(shè)計尺寸為，M36,，軸向直徑為20并且采取過盈配合。 4.9.4 段螺紋設(shè)計 三角螺紋的設(shè)計數(shù)據(jù)為：直徑為M42，螺距P=1.8，軸承擋圈為M42×1.8，d=48.6，d=42.5，l=15，D=60。 4.9.5 內(nèi)隔套設(shè)計 由于螺旋直徑為45,所以45套的內(nèi)徑,查詢關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)相關(guān)書籍由《金屬切削機床簡明手冊》368頁結(jié)構(gòu)如圖4-3所示,參數(shù)是:d=50，D=60，l=15 圖4-13 內(nèi)隔套的結(jié)構(gòu)及其參數(shù) 4.9.6 絲杠上調(diào)節(jié)用錐齒輪 看《機械設(shè)計》206頁的相關(guān)表11.5中等級范圍取8～9級就可以。據(jù)設(shè)計好標(biāo)準(zhǔn)8級的選擇性最合理。 查《機械設(shè)計通用手冊》圖例19-5可以選擇取齒數(shù)Z=18，分度圓半徑r=30，則有： m==≈3.33 (4-1) 通過翻閱《機械切割技術(shù)報告》第93到96頁表12-3，取其相近值2.8，即m=3.6， d=mz=3×18=54 所有數(shù)據(jù)都是由《機械設(shè)計技術(shù)應(yīng)用》第117頁表12-9： 分度圓直徑d: d=d=57.6 齒數(shù)z: z= z=24 大端模數(shù)m: m= d/z= d/z=3.5 齒根角: =arc tg h/R≈6.4°，=arc tg h/R≈6.4° 齒頂角: =arc tg h/R≈4.89°，=arc tg h/R≈4.89° 齒根圓錐角: =-=42.6°，=-=42.6° 節(jié)錐角: =arc tgz/z=30°，=90°-=30° 錐距R: R= d/2sin= d/2sin=39.6 4.10箱體設(shè)計 我們知道箱體要保持簡潔明了，所以我們要設(shè)計成矩形，當(dāng)我們進行下一步時為了滿足,質(zhì)量與效率還有結(jié)構(gòu)等特點需要做進一步的分析和設(shè)計: 首先,頂部,以安裝、調(diào)試和維護的軸向調(diào)整機制方便,需要設(shè)置一個盒子封面,有四個螺絲連接盒。原理圖所示圖4-14;為了安裝軸向運動機制,箱蓋需要備用 圖4-14 箱體蓋 一定的空間,包括空間提供軸向70毫米軸軸向運動的調(diào)整機制,這減少了箱體的剛度和強度。為此,箱體的最小處的徑向大小也不得不小于15毫米。 第二,套筒與套鎖的設(shè)計我們應(yīng)該安裝在大型箱體里，這樣可以由足夠的空間使彈性套筒鎖緊螺栓外還與箱體連接,在這里為了方便螺栓收緊,盒子應(yīng)該設(shè)計為螺栓操作工具理性的空間。主軸的尾端,花鍵傳動功率,所以盒子還應(yīng)該與齒輪箱連接,應(yīng)設(shè)計相應(yīng)的螺紋孔。 第三,尾端的主軸花鍵帶動,此箱與齒輪箱連接,應(yīng)設(shè)計相應(yīng)的螺紋孔。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 結(jié)論 結(jié)論 組合機床具有自動化程度高,加工質(zhì)量穩(wěn)定,操作過程的高度集中,因此,組合機床廣泛用于大規(guī)模生產(chǎn)和大規(guī)模生產(chǎn)。高生產(chǎn)力的機床,基于系列和標(biāo)準(zhǔn)部件,與幾個特殊的組件。目前,組合機床的發(fā)展效率高、精度高、自動化程度高和靈活性。 這次的畢業(yè)設(shè)計，在于我結(jié)合了實習(xí)的經(jīng)驗和老師的指導(dǎo)，懂的了如何更好利用組合機床的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)順利的完成了此次的論文。我還采用了電腦編制和電腦繪圖，更加的熟悉了如何用計算機模擬組合機床。在各部分部件的組裝中，縝密的操作與一步一步的實驗讓我更加深化我的專業(yè)知識和對基本課程的鞏固然后對工程設(shè)計相關(guān)的運作有了更多的理解，也更加標(biāo)磚的使用各項有關(guān)的書籍與規(guī)范手冊。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻 參 考 文 獻 [1] 大連組合機床研究所.組合機床設(shè)計第一冊（第一版，機械部分）[M].北京：機械工業(yè)出版社，1975 [3] 《組合機床》編寫組.組合機床講義(第1版)[M].北京：國防工業(yè)出版社，1972 [4] 謝家瀛.《組合機床設(shè)計簡明手冊》(第1版)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1994 [7] 張展.《機械設(shè)計通用手冊》(第1版)[M].北京：中國勞動出版社，1984 [8] 《金屬切削機床設(shè)計》編寫組.金屬切削機床設(shè)計（修訂本，第1版）[M]. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1985 [9] 《金屬切削機床設(shè)計》編寫組，吉林工業(yè)大學(xué)，吉林工學(xué)院，東北工學(xué)院.金屬切削機床設(shè)計上、下冊(第1版).上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979 [10] 大連工學(xué)院戴曙.金屬切削機床設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，1981 [11] 范云漲，陳兆年.金屬切削機床設(shè)計簡明手冊(第1版)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1994 [12] 李洪.機械制造工藝金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)(第1版)[M].沈陽：東北工學(xué)院出版社，1989 [13] 唐金松.簡明機械設(shè)計手冊(第1版)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1992 [14] 邱國俊.材料力學(xué)I(第1版)[M].中國石化出版社出版社，2011 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝 致 謝 這個題目是在侯志敏老師的指導(dǎo)下完成。我受益于侯老師嚴謹?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度認真合格的完成論文。她的指導(dǎo)讓我學(xué)到很多得到了豐富知識和思考問題的能力。在這個競爭的新世紀(jì)里我們每個人可能會由于各種因素的作用,工作的性質(zhì)、內(nèi)容、生活方式和習(xí)慣,在成千上萬的方面不同,面對很多困難我們要學(xué)會解決，老師教會了我這種能力這是對我的健康成長和人才是決定性因素。 此外,我要感謝和我做設(shè)計的同學(xué)們。在設(shè)計中,我們互相幫助,互相學(xué)習(xí),共同進步。從這個我覺得團隊的智慧和力量。我們相互討論、相互合作,使我獲得了很多的設(shè)計靈感。團隊合作的能力也將使的我在以后的工作和學(xué)習(xí)中得到很好的發(fā)展。 再一次,我衷心的感謝所有幫助指導(dǎo)我的老師和同學(xué)們。