高刚度B轴关键件结构与装配工艺设计（全套含CAD图纸）
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共57页)
编号：1858476
类型：共享资源
大小：4.20MB
格式：ZIP
上传时间：2017-10-04
上传人：机****料
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
河南
IP属地：河南
50
积分
- 关 键 词：
-
刚度
关键
症结
枢纽
结构
装配
工艺
设计
全套
cad
图纸
- 资源描述：
-
- 内容简介：
-
购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 - I - 高刚度 B 轴关键件结构与装配工艺设计 摘要 本文主要介绍在数控龙门铣床的高强度 B 轴设计。过盈联接是利用零件间的过盈量来实现联接的。轴和圆盘轮毂孔之间因过盈配合而相互压紧，在配合表面上产生正压力，工作时依靠此正压力产生的摩擦力 (也称为固持力 )来传递载荷。对只受转矩或以承受转矩为主的传动轴，应按扭转强度条件计算轴的直径。 轴及关键件要有初步的认识，了解国内外数控龙门铣床的发展趋势和优势，知道 B 轴在数控龙门铣床中的作用，明确 B 轴关键件的名称和工作原理等。 轴及关键件进行结构和功能的分析，首先通过 根据 B 轴及关键件的功能对 B 轴的结构进行合理的设计，还要选择合适的材料和热处理方式。 轴进行受力分析，包括静态受力分析和动态受力分析，从而最大程度上优化 B 轴，得出最有的结果。并且确定出B 轴的最大刚度。 轴及关键件的装配工艺，最大程度的减小装配误差，提高装配精度，从而提高机床的使用性能。 关键词 高强度 B 轴；过盈配合；装配工艺；形位检测 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 - in of is to a to of on in on is to To be or to of to to of of we to NC at NC in of we of by to of of of B of so as to of a 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 - 目录 摘要 . I . 1 章 绪论 . 6 题背景 . 6 内外先进数控龙门机床的现状及发展 . 6 外数控机床的优势 . 7 控龙门铣床 B 轴的工作原理及优势 . 7 文研究的主要内容 . 9 第 2 章 高刚度 B 轴及其关键件的结构和功能 . 10 轴及其关键件的概述 . 10 轴的关键件简述 . 10 控龙门铣床 B 轴的重要性 . 10 轴及 B 轴关 键件的结构 . 13 轴后端的轴承的选择和工作原理 . 16 轴的优化 . 16 章小节 . 17 第 3 章 高刚度 B 轴的受力分析 . 18 轴的受力情况 . 18 强度 B 轴的设计方法 . 19 份轴系统的总刚度 . 20 轴受力的公式计算 . 20 章小结 . 22 第 4 章 B 轴关键的装配工艺 . 23 轴关键件装配简述 . 23 轴与圆盘的过盈配合 . 24 盈装配的 工艺 . 24 盘与滑枕的配合 . 25 配流程及操作要领 . 26 高各结构件的装配精度 . 27 高装配精度的几种方法 . 28 配误差的检测与分析 . 29 体检测内容 . 29 章小结 . 30 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 - 结论 . 31 致谢 . 32 参考文献 . 33 附录 A . 34 附录 B . 49 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 - V - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 - 6 - 第 1 章 绪论 题背景 与传统铣床相比，机床配有 B 轴可以大大提高产率，简化编程以及 于它们在车削和铣削加工的特征之间保持了更高的公差。因此，设计一款具有优良性能 B 轴具有重要意义。 内外先进数控龙门机床的现状及发展 要用于大型、特大型零件加工，是为国防军工、航空航天、船舶、能源（火电、水电、核电、风力发电）、交通运输（铁路、汽车）、冶金、工程机械等主要工业支柱产业以及国家重点工程项目服务。我国自主开发研制的重型机床和超重型机床产品 基本满足了一些国家重点工程需要，并多次创造出极限规格的世界之最。如我国已经制造出加工宽度为 10m 以上的多轴数控龙门镗铣床，回转直径在 5000上的数控重型卧式车床等一批具有自主知识产权，而且技术水平已经接近世界先进水平的重型机床系列产品。但是，国外重切削能力较强，加工精度高，并且具有很多技术优势，比如包含 B 轴的多轴数控龙门铣床的先进制造技术等，因此，我国与国外先进的 B 轴制造技术相比还有一定的差距。 从 20 世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好， 加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求 100%检验的零件。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。 进入 21 世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。本文简要分析了数控机床高速化、高精度化、复合化、智能化、开放购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 - 7 - 化、网络化、多轴化、绿色化等发展趋势，并提出了我国数控机床发展中存在的一些问题。 外数控机床的优势 据国际咨询机构预测，今后世界上数控机床将以较高的速度发展，在金切机床中几乎所有品种均 可实现数控化；数控系统向高度集成 (采用 64位 高分辨率 (小型化方向发展 轴转速达 1万转 高迭 4 5万转 速进给速度达 械加工向工序复合化、智能化方向发展。未来工厂将广泛应用数控机床、柔性加工单元和柔性加工生产线，最终实现计算机集成制造系统。工厂可以灵活地根据用户需要，在短时间内设计、制造出全新的产品，实现更高精度、效率和效益。主要体现在以下几方面： 高精度、化高速化、高 可靠性、微型化、智能化 、 由传统的万能机床向机床功能专用化和产品多样化发展、发展经济型数控机床和加工中心也成为当前数控机床发展的一种趋势。 控龙门铣床 车 /铣床一样， B 轴机床配备 削 )和 C(回转铣削 )轴控制。 B 轴头用作铣削主轴或车 /镗刀夹，从而使机床可以通过单次装夹来完成所有的铣削和车削操作。这些机床还可以控制 Y 轴进行偏心铣削操作。但是，正是B 轴功能才使得这些机床与其它机床不同。 B 轴被定义为绕 Y 轴旋转，该第五坐标轴的定位使得可以进行复合角度加工。 B 轴功能使机床可以 完全支持 5 轴分度铣削及 3 维 /5 轴联动的自由形状铣削加工。 如今许多工厂开始对多功能车 /铣床的购买活动进行评估，权衡的因素包括成本、性能及生产率等。这些工厂必须考虑什么类型的车 /铣床最适合他们各自的需求以及他们所生产零件的加工需要。在车 /铣床中有一种 是一种包括 5 坐标铣削功能的车床。获得 B 轴机床既需要大量资金方面的投资，同时还需要花费很多时间。与不带 B 轴配置类似功能的车 /铣床相比，带 B 轴机床的价格要高出近 20%。但是，对于可以从 B 轴加工中获益的工厂而言， B 轴机床所带来的生产率方面的增益表明这种投资是 非常值得。 (1)整个零件，通过一次装夹来完成整个零件的加工。以前需要 4 次装夹 (前车削、后车削、前铣削、后铣削 )的工件，在带 B 轴功能的机床上可以减少到 1 次装夹。配备一个下位转塔的多主轴 B 轴机床进一步提高了单次装夹的零件加工能力。参见图 1，在这种配置中，当其它转塔刀具在对置主轴上操作时， B 轴头可以同时操作，因此可以进行同步联动操作。换言之，即可以在零件的前后同时进行切削。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 - 8 - (2)B 轴机床加工的零件 :在复合角或多个面上带有铣削特征的圆柱形零件是非常常见的。为大型设备和油料企业提供服务、生产需要精密五坐标轮廓加工和精加工零件的工厂，通常用 B 轴机床来制造带狭槽的轴、在复合角上加工沟槽及切口。这样的工厂还用 B 轴机床加工复杂的多面体，诸如刀体和刀夹等。 B 轴机床加工的零件尺寸各式各样。可以加工小至 大至直径为 20 英寸的金属铸件。为了满足客户的不同加工需要， 床公司提供两种型号配备 B 轴的 床。带标准 40 个工位自动换刀装置的 床设计成用于加工大型重型零件，诸如铸件和锻件，并可以加工直径达 17 英寸的工件。但是，为了响应客户需求， 床公司现在可以提供一种较小型号的 B 轴机床，即 轴转塔 )。这种机床重量大约只有 一半，优点是与大尺寸机床相比占地面积小，容易维护和操作。 适合加工较小的 B 轴零件，诸如不超出 8 英寸直径的关节工具。这两种机型都配备了棒料进给功能，因此可以采用连续流动的方式给机床进给原材料，然后进行 B 轴切削，如果需要的话还可以在配备复合角度的零件特征上进行这种加工。在评价零件和棒料进给选项时，工厂应该考虑原料的尺寸。尽管配备了棒料进给功能的大型 B 轴机床可以处理较大的棒料，但是总往机床中装这种规格的原料是 不实际的。因为棒料一般都比较长 (长达 12 英尺并非罕见 )，人或机器人提升都可能太重。大型原料还很难切削，特别是在切断棒料方面。此外，各个工厂还要考虑不一定具有 B 轴特征 (复合角和 /或多面上的特征 )但依然需要铣削和车削加工的“意外”零件。例如，一个公司可能加工需要 B 轴加工的液压零件子集，但却发现大部分的工件既需要传统铣削，又需要车削加工。对于这种工厂，购买一台 B 轴机床可以满足车 /铣加工的全部需求。 (3)简化编程， 一旦一个公司确定， B 轴机床符合其需求及零件生产需要，则主要的问题是确保 程员拥有可以为这些机 床进行编程的具。有效的 件通过提供高效生成、优化并验证 序的工具使工厂可以充分利用 B 轴机床的功能。观察操作中的 B 轴机床 (特别是第一次 )有可能是非常吓人的 时加工以及不垂直的多轴刀具运动等确实吓人。因此， 统必须使编程员可以完全控制机床的所有运动。这种控制简化了对这种复杂机床编程的挑战，这种软件的可获得性可以鼓励更多工厂考虑这种设备在生产率方面的优点。由“工作平面”来定义 C 和 B 轴的定位，简化位于复合角上的钻削和铣削特征 (B 轴特征 )。参见图 3。例如，为了以一定的角度钻 孔，不必编程联动的X 和 Z 轴，编程员可以用“工作平面”来定义 C 和 B 轴的角度，从而自动旋转 标系并且只要求编程员规定单个 Z 轴运动即可。实际上，机床将移动 X 和 Y 轴来加工该孔。“工作平面”使用户可以设立“局部坐标系”，简化了用于产生某给定特征的 G 代码，并使操作员更容易理解。通购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 - 9 - 过单个界面对加工工序进行同步和优化，这样的软件工具对于组织车 /铣程序是很有用的。 司相信，有效的同步工具可以完全集成所有加工，不仅提供组合的显示窗口，列出铣削和车削工序及其相关的循环时间，同时还对视图进行自适应， 以满足机床所支持的转塔、加工头或主轴数量的需要。在逻辑上，这样做简化了编程，只需用户在一个位置弄清楚零件加工的方式即可。在 B 轴加工中，自动计算循环时间的工时研究与综合刀具模拟及验证功能的结合在 B 轴加工中具有非常重要的意义，其中刀具碎裂是各工厂始终关心的问题。使用 B 轴机床的工厂将发现，可以编程设定一系列铣削和车削操作、优化循环时间、并在编程过程中的任何点模拟这些操作以证实不存在撞刀现象等功能是非常有用的。为了有效地验证 序，如果模拟确切地与机床操作类似，则它具有非常重要的意义。一旦生成并验证了刀具路径， 后处理器就会为所有的铣削和车削操作形成 G 代码程序。这一点相对于需要用户对车削和铣削刀具路径单独进行后处理，然后再将它们合并到一个程序从而下载到车间的软件而言，具有很大的优点。提高生产率的合作伙伴机床制造商和 件开发商已经开始密切合作，以满足使用 B 轴机床的工厂之需求。目的是通过克服用户建立在“这类机床难编程”基础上的阻力，对相应的应用场合为这些机床赢得更广泛的认可。 文研究的主要内容 (1)课题研究的基础工作 收集资料，可以从查阅图书馆、资料室和网络的资料，做实地调查研究，实验与观察等三个方 面来搜集资料。查阅资料时要熟悉、掌握 B 轴的作用以及相关结构件的组成，要善于利用书目、索引，要熟练地使用其他工具书，如年鉴、文摘、表册、数字等。要善于利用网络资源查找资料。搜集资料越具体、越细致越好，最好把搜集到的资料或文献列成目录，详细资料汇编一起。全方位掌握 B 轴和相关结构件的形状。 (2)设计研究实施方案，安排实施计划，在设计方案时要注意两点：一是要对高刚度 B 轴进行设计，包括受力，结构和功能等进行分析，二是要对 B 轴的关键结构件进行设计，包括结构件的形状、结构、受力、使用过程等进行设计，三是对 B 轴及其关键件 进行装配工艺设计，最后进行校核检验。 (3)是要分析方案实施时预期结果、可能出现的问题和解决方法。 (4) 严格按照论文结构和规范书写论文。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 - 10 - 第 2 章 高刚度 B 轴及其关键件的结构和功能 轴及其关键件的概述 我们知道数控龙门铣床对 B 轴的要求很高，因为 B 轴在受到重载荷的情况下，使其产生的挠度变形对机床的性能有很大的影响。 B 轴的关键件比如说滑枕圆盘等将直接影响 B 轴的正常工作，因此我们不能忽视对 B 轴关键件的结构和功能的研究。 轴的关键件简述 经过老师的详细讲解，让我更深一步的知道了数控龙门铣床的关键 件的结构， B 轴左端与圆盘连接，圆盘左外侧和滑枕相连接， B 轴的右端通过轴承和固定结构直接固定在数控龙门铣床的衡量上。因此 B 轴在结构上是一个悬臂梁。 B 轴关键件不同角度的总装配图如图（ 2 2示。 图 2配图（斜视图） 图 2配图（左视图） 控龙门铣床 B 轴的重要性 首先我们知道 B 轴是机床的基础构件，又是支撑件。机床的 B 轴中有相互固定连接，其在机床上作旋转运动。在机床停止工作的时候 B 轴左端购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 - 11 - 受到 圆盘和滑枕的重力，右端将受到机床横梁对其的支持力；因此，不用角度的 B 轴和圆盘的装配图如图（ 2（ 2（ 2（ 2示 图 2 轴圆盘装配图（角度 1） 图 2 轴圆盘装配图（角度 2） 图 2 轴圆盘装配图（角度 3） 图 2圆盘装配图（角度 4） 轴的基本要求 (1)应具有足够的刚度，对机床 B 轴的刚度是指在外力作用下， B 轴部件应具有一定的抵抗变形的能力，也就是在外力作用下， B 轴仍能保持一定的工作精度。即 B 轴在规定的最大载荷（额定载荷）作用下 ,变形不得超过一定的数值，以便保证刀具和工件之间的相对位移不超过加工精度允购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 - 12 - 差。 B 轴部件刚度的大小通常以使主轴前端产生单位位移时，在位移方向所需施加的作用力来表示。他综合反映了主轴和轴承的变形。在主轴端部加以作用力 P 牛顿，如轴短产生的位移是 Y 微米，则 B 轴部件的的刚度只为 P/Y。因为这个位置直接同加工精度有关，而工件或刀具的安装方式及尺寸无关，因而它比较能够反映主轴部件的结构性功能。如果 B 轴部件的刚度不足，将使轴在切削和转动力的作用下，也还会使齿轮传动部件和轴承等因不能均匀受力而恶化工作条件。影响 B 轴部件刚度的因素有很多。有主轴的结构尺寸，轴承的类型和配置方式，轴承间隙的大小，传动件的布置方式，主轴部件的制造和装配质量等。目前，对主轴部件的刚度标准尚无统一的规定。 (2)较高的旋转精度， B 部件的旋转精度是指机床在装配后， B 前端安装工件或刀具部分的径向和轴向跳动大小。旋转精度通常是在无载荷的情况下用手旋转 B 轴火低速运行 B 轴机动转动 B 轴的条件下进行测量的。 B 轴前端与圆盘的配合属于过盈配合，利用与圆盘的压紧力来传递扭矩，从而带动圆盘旋转， B 轴后端通过轴承固定在铣床横梁上。 B 轴的旋转精度决定于 B 轴结构件的主要零件，如圆盘的孔的精度、轴承的制造精度和装配精度以及所受载荷的大小。通用的 B 轴部件的旋转精度已有规定，见各类通用机床的精度检验标准。 (3)应具有足够的抗振性，抗震性包括两方面的意义：（ 1）抵抗受破振动的能力 限制受破振动的振幅不超过允许值；（ 2）抵抗自激震动的能力 在给定的切学条件下保证切削的稳定性。 B 轴部件的震动会影响工件的表面 质量，刀具耐用度和主轴轴承寿命，还会发生噪声映像工作环境。主轴部件在运转时应尽量减少振动，这对高速和高 精度机床更为重要，尤其应用在机床高速切削领域上。关于抗振性的分析，动态柔度越小，则 B 轴的抗震性越好。动态柔度取决于静刚度和阻尼比（主要是 B 轴后轴承的阻尼比）。对于抵抗受迫振动来说，还取决于频率比（激振力频率与主轴固有频率之比）。因此，提高抗振性必须提高 B 轴的静刚度，采用较大阻尼比的前轴承，以及在必要时安装阻尼（消振器）器。并希望 它远大于激振力的频率。目前，对于抗震性还没有制出同意的指标，只有一些推荐值仅供参考。 (4)升温， B 轴部件在运转中升温过高会引起两方面的不良后果：一是B 轴 部件和周围结构件因热膨胀而变形， B 轴的旋转中心线和机床对其他部件的相对位置（例如 B 轴到加工平中心的距离）发生变化，直接影响加工精度；其次是轴承等原件会因为温度过高而改变已调好的间隙和破坏正常的轴与轴承间的润滑条件，影响轴承的正常工作。严重时甚至会发生“抱轴”等现象。机标 定， B 轴在工作时最高转速达到的稳定温度（温度上升不超过每小时 5 摄氏度）时，滑动轴承温度不得超过 60摄氏度，升温不得超过 30 摄氏度；滚动轴承温度不得超过 70 摄氏度，温购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 - 13 - 升不得超过 40 摄氏度。高精度机床对 B 轴轴承的要求是温度不得 超过 10摄氏度。 (5)耐磨性， B 轴部件必须有足够的耐磨性，以便能够长期地保持精度。可能产生摩擦的位置首先是轴承，其次是 B 轴左端圆盘的外孔等，以及铣床的滑枕等。如果 B 轴装有滚动轴承，则轴承处的耐磨性取决于滚动轴承，与轴颈关系不打，如果装有滑动轴承，则轴颈的耐磨性对精度的保持影响很大。为了提高耐磨性，一般在 B 轴上述部分应淬硬（常用淬火）；要求高的机床，应该用淡化刚制造，冰经常氮化处理。提高耐磨性应从工艺、材料、热处理、使用等各方面因素来考虑，一是，理想状态下争取无磨损，磨损的原因是配合面在一定压强的作用下直接 接触并作相对运动。因此不磨损的条件实在配合面在做相对运动时不直接接触，接触时不直接接触，接触时则无相对运动。二是争取少磨损，我们可以采取降低压强、正确选择摩擦材料和热处理、加强防护避免灰尘粉尘等进入、尽可能采取循环润滑并加强过滤、用滚动摩擦副代替滑动磨擦副等措施。三是争取均匀摩擦，我们可以采用限制最大压强和最小压强的极限之比、 B 轴的摩擦副中全长上使用机会不均匀的那一部分硬度高一些。 轴及 B 轴关键件的结构 B 轴的构造形状主要决定于轴上所安装的结构件、轴承等零件的类型、数量、定位和安装方法等，同时还应 考虑 B 轴的加工和装配的公益性。为了便于装配，长把 B 轴做成阶梯形。 B 轴前端（头部）的结构应保证圆盘安装准确，装卸方便，并尽量缩短 B 轴前端的悬伸长度。为了便于在 B 轴上安装圆盘， B 轴前端形状已经标准化。 在机床设计手册上是通用机床的几种主轴前端形状。表中第一种轴端形状适用于普通数控龙门铣床， B 轴前端前面的圆柱面用作定位，前端部分与圆盘的过盈配合部分用作紧固夹具，但是 B 轴前端的的悬伸长度较大，圆柱面定位不能完全消失间隙，定位精度较低。 B 轴前端的直径尺寸应略大于圆盘孔的直径，以保持按要求的过盈配合，从而传递足够扭矩，带动圆盘转动，这种轴端形状目前在新设计机床上已经逐渐消失，而且定位精度较低。目前在新设计机床上常采用夹具的定位，扭矩靠鍵来传递，并且用套筒在 B 轴上的圆环螺母将夹具拉紧，这种结构的定位精度和刚度较前一种要高一些，目前也用在普通铣床上。第三种的轴短用前端的短追定位，并靠端面鍵传递扭矩。固定夹具的螺栓（通常为 4 个）预先选进在夹具上，然后将螺栓从主轴凸缘的空中轴向穿入，再旋紧螺帽固定住夹具。这种连接方式的精度和刚度较高，夹具装卸方便，悬伸较小，常用在各种普通龙门铣床的 B 轴上。 近来，这种轴端用得越来越广泛。它的缺点 是制造稍微复杂。第四种购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 - 14 - 所示的轴短形状带有莫氏锥度的锥孔，靠锥孔定位和后断面的扁槽传递扭矩，用在钻镗床类孔加工的机床上。在安装端铣刀时可用螺钉固定。 B 轴前端装有端面，可以用鍵传递扭矩。由于锥面的摩擦力传递扭矩，以便拆下锥柄，配合锥面的追角较大，常用的锥度为 7： 24。第 7 种轴端形状常用在精度要求较高的机床上，锥度通常取 1： 莫氏锥定位，用锥孔底部的螺纹拉紧砂轮连接杆。有的机床主轴是空心的，为了能够减小自身重量和节省材料，中间空在满足力学的要求下做得较大些。但是中间孔过 大也将影响 B 轴的刚度，由于空心轴的惯性矩取决于 1-（ d/D） 4(d 和 D 分别为中间孔和主轴的直径 )。从图 5可以看出，如 d/D ，对惯性矩，也就是对刚度的影响不大。当 d/D=， B 轴的刚度将降低约 25%。这说明为了不致使 B 轴的刚度受到过大的影响， d/D 的数值一般不宜大于 B 轴的材料种类很多，选择时应主要考虑如下因素： (1)轴的强度、刚度及耐磨性要求； (2)轴的热处理方法及机加工工艺性的要求； (3)轴的材料来源和经济性等。 (4)轴的常用材料 轴的常用材料是碳钢和 合金钢，碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为 中碳钢。尤其是 45 号钢，对于不重要或受力较小的轴也可用 普通碳素钢。 合金钢具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能，但对应力集中比较敏感，且价格较贵，多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴。如 200低碳合金钢，经渗碳处理后可提高耐磨性； 208合金钢，有良好的高温机械性能，常用于在高温、高速和重载条件下工作的 轴。 低碳钢和低碳合金钢经渗碳淬火，可提高其耐磨性，常用于韧性要求较高或转速较高的轴。球墨铸铁和高强度铸铁因其具有良好的工艺性，不需要锻压设备，吸振性好，对应力集中的敏感性低，近年来被广泛应用于制造结构形状复杂的曲轴等。只是铸件质量难于控制。轴的毛坯多用轧制的圆钢或锻钢。锻钢内部组织均匀，强度较好，因此，重要的大尺寸的轴，常用锻造毛坯。轴的常用材料机械性能见 表 1常用材料机械性能 材料牌号 热处理 毛坯直径（ 硬度( 抗拉强度极限 b 屈 服 强度 极 限 s 弯曲疲劳极限 剪 切 疲劳 极 限 许用弯曲应力 备注 轧 或 100 4004 225 170 105 40 用于不购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 - 15 - 锻 后 空冷 100250 375390 215 重要及受载荷不大的轴 45 正火 回火 10 170217 590 295 225 140 55 应用最广泛 100300 162217 570 285 245 135 调质 200 217255 640 355 275 155 60 40 调质 100 100300 241286 735 685 540 490 355 355 200 185 70 用于载荷较大，而无很大冲击的重要轴 40 调质 100 100300 270300 240270 900 785 735 570 430 370 260 210 75 用于很重要的轴 38调质 100 100300 229286 217269 735 685 590 540 365 345 210 195 70 用于重要的轴，性能近于408质 60 60100 100160 293321 277302 241277 930 835 785 785 685 590 440 410 375 280 270 220 75 用于要求高耐磨性，高强度且热处理（氮化）变形很小的轴 20渗碳 淬火 回火 60 渗碳566240 390 305 160 60 用于要求强度及韧性均较高的轴 3 调质 100 241 835 635 395 230 75 用于腐蚀条件下的轴 1火 100 192 530 195 190 115 45 用于高购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 - 16 - 9180 110 低温及腐蚀条件下的轴 100200 490 190270 600 370 215 185 用于制造复杂外形的轴 245335 800 480 290 250 所以，考虑到 B 轴所需的刚度、强 度、耐磨性和热处理后的变形大小等确定。由于在几何形状一定时 B 轴的刚度取决于材料的弹性模量，而各种刚才的弹性模量几乎没有什么差别，所以机床 B 轴如没有特殊要求，就可以采用 45 号钢。一般机床的 B 轴，若支撑为滚动轴承，可用 45 号钢调制到 右。若支撑为华东轴承，可用 45 号钢在轴颈出高频表面淬硬到 保证其耐磨性。由于 B 轴的负荷较重，需要提高它的疲劳强度，可用 40 50。由于 B 轴在加工时收到的冲击力较大则需要更高的硬度，可选 20进行渗氮淬火等处理。精密的 B 轴，要求在长 期使用中不致因为内应力引起变形而影响 B 轴的精度，应选在热处理后残余应力较小的材料如 者 45撑为滑动轴承的高精度的 B 轴。 轴后端的轴承的选择和工作原理 首先，我们知道 B 轴前端受到较大的载荷作用，而且外伸部分较长，所有 B 轴后端受到的载荷也很大，因此我们选择滑动轴承。动压滑动轴承必须在一定的运转速度下才能产生压力油膜，因此不适用于低速运转的或转速变化范围较大的轴类。此外， B 轴在转动和静止时，由于速度很低，而不能形成足够的油膜压强，金属直接接触必然会引起磨损。同时，起动力矩也比较大。静压 滑动轴承就是为了解决这个问题发展起来的。惊讶轴承的油膜压强，是由液压泵从外界供给的，与 B 轴转与不转、速度高低无关。它的承载能力不随转速而变化，而且无磨损，启动和运转时摩擦阻力矩相同。所以静压轴承适用于低速或转速变化范围较大以及经常开停的 此，我们选择静压滑动轴承。 轴的优化 集中轴的结构应尽量避免形状的突然变化，以免产生应力集中。如直径过渡处应尽可能用轴肩圆角来代替环形槽，并尽可能采用较大的圆角半径。图下图为几种减轻圆角应力集中例子，并且 B 轴的形状是阶梯结构，因此我们选择第一种结构。如图 2示。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 - 17 - (a)凹切圆角 (b)中间环 （ c）椭圆形圆角 （ d）减载槽 （ c）椭圆形圆角 （ d）减载槽 图 2小应力集中的结构 章小节 通过本章 的书写，我们明确了 B 轴及其关键件的结构和功能，一个完整的设计首先要明确产品的功能，比如说 B 轴，我们在明确其功能的基础上，才能对产品的功能进行设计，本章我们 B 轴及关键件的结构和功能进行了详细的研究，对 B 轴进行了优化，包括材料的选择和热处理等，为下一章的受力分析和装配部分做了铺垫。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 - 18 - 第 3 章 高刚度 B 轴的受力分析 轴的受力情况 数控龙门铣床的圆盘和滑枕工件都比较重，因此必须考虑圆盘和滑枕对 B 轴的重力作用，而且在切削的时候 B 轴受到的切削反力也很大 ，我们应该把上述的这些力拿到考虑的范围中。我们知道对 B 轴 起到支撑作用的是横梁，因此我们可以把 B 轴和横梁简化为一端固定的悬臂梁。在机床铣削时，主轴上受到轴向经给力 P，使得 B 轴受到 上的弯矩 产生弯曲变形，如图 b 所示。由于主轴中心偏离 B 轴的中性轴，所以 P 同时又产生扭转 e，是 B 轴产生扭转。主轴上的铣削扭矩 用于B 轴，使它在 内产生弯曲变形，但由 成的 内的弯矩要比 内的弯矩小得多。因此 B 轴的变形，主要取决于竖直面内也就是内产生的弯矩和扭矩。 B 轴上承受的 别使横梁部分发生变形， B 轴和横梁部分的变形都将影响所铣各 孔的平行度和对基准面的垂直度。 我们析了用滚动、静压及滑动轴承等为支撑时，悬臂轴弯曲刚度及最佳支撑跨距的计算，提出了简化计算式。悬臂轴结构，合理的控制轴的弯曲变形及提高轴的弯曲刚度，不仅可以提高机器寿命，减少噪音，降低振动，而且还可在不同程度上提高它的机械性能，如图 1 所示。悬臂轴弯曲刚度及最佳支撑跨距分析对于悬臂轴来讲，我们可以认为是一个集中载荷力 F 作用于自由端的简支悬臂梁当把滚动、静压及滑动轴承的支撑情况综合起来考虑时，可以认为由力 F 产生的形变受力， B 轴受力情况如图所示是由四个部分组成的： 悬臂轴是特别容 易挠曲的，其过大的挠度不仅影响传动的精度，还影响齿轮的承载能力，在高速下将会引起激烈的振动。通常，提高悬臂轴刚性的一种结构设计方法是
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号