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机械毕业设计全套

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JC01-084@数控铣床的主轴箱结构设计,机械毕业设计全套

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常州工学院成人（继续）教育学院 毕业设计（论文）任务书 系： 数控技术系 专业： 数控 班级： 数控 50304 学生姓名 张士委 指导教师 姚明 职称 课题名称 数控铣床的主轴 箱结构设计 课 题 工 作 内 容 数控技术的发展，对我国国民经济的发展起着巨大的作用，特别是对我国要机械制造工业的现代化起到至关重要的作用。为此，我们要加大数控机床的研究和探讨，把三坐标铣 床主轴设计作为我的毕业设计，也是对我大专期间学习成果的一次全方位的检验。 指 标 目 标 要 求 设计一台简易的数控实验铣床的主轴箱，包括主轴调速和刀具装夹结构，通过 CAD软件画出所有零部件的实体模型，并通过装配模块将零件进行虚拟装配，要求结构设计合理，安装后不可发生干涉现象，然后通过 CAD 工程图模块生成二维工程图。 技术指标： 1）要求使用 CAD 进行设计 2）主轴转速范围（无级） 504500r/min 3）主轴电机功率 1.85KW 4）主轴锥孔锥度 7:24 5）主轴换刀方式：叠簧拉紧，液压松 刀 6）电源 220V/50HZ/5A 进 程 安 排 第 1周 准备资料 ,素材 第 2 3周 确定总体方案 第 4周 建立参数化三维实体模型 第 5 7周 生成工程图 第 8 9周 写论文 第 10周 修改论文 ,准备答辩 主 要 参 与 文 献 (1)、机械设计手册第三版第二卷 成大先主编 化学工业出版社 (2)、机械设计手册第三版第五卷 成大先主编 化学工业出版社 (3)、机械设计与制造简明手册 唐保宁主编 同济大学出版社 (4)、实用机床设计手册 李洪主编 辽宁科学技术出版社 地 点 无锡技师学院 起止 日期 2008.03.17 2008.05.23 系主任： 指导教师： 年 月 日 年 月 日 说明：毕业设计（论文）任务书由指导教师根据课题的具体情况填写，经系部审核签字后生效。 nts致谢 在进行自述之前首先先对姚明老师的细心指导和在座的各位老师表示感谢！ nts数控铣床主轴箱结构设计 常州工学院数控 50304班 张士委 35号 nts数控机床概述 数控机床是机、电、液、气、光，高度一体的产品。常用于小批量且生产过程中品种变换频繁，加工方法区别较大，零件复杂程度较高的零件。 数控机床可以获得较高的加工精度，加工质量稳定 ，而且 具有较高的生产率，切削速度高。 数控技术的发展，对我国国民经济的发展起着巨大的作用，特别是对我国要机械制造工业的现代化起到至关重要的作用。 nts此次设计要求完成的内容和需要完成的任务 此次毕业设计，我主要设计的是数控铣床主轴箱的结构，主要是机械传动部分。 需要进行装配、工程图的生成以及主轴换刀机构的动画演示 。 nts此次设计的主题思想 此次设计的主轴传动系统是由一个安装在主轴箱顶面的 18.5kw的主轴电动机转动，通过同步带带动连接在主轴上的大同步带轮进行旋转，使主轴完成转动任务。在主轴内安装有拉刀装置，拉刀装置采用液压装置及碟形弹簧来完成拉刀、松刀的动作。 nts根据设计思想所设计的主轴箱机构实体图 nts机构工作过程 请各位老师看我画的 CAD图 nts此次设计涉及到的知识范围 此次设计的内容涉及到：机械零件的设计，机床的结构，数控知识，液压知识，公差与配合，材料的选择等知识。 nts此次设计我做的具体工作 1、主轴电动机的选取 2、同步带传动设计与计算 3、主轴组件的设计 4、主轴轴承的选择 5、联接键的选择 6、碟形弹簧的选择与计算 7、螺钉联接的设计 8、液压缸的设计 9、润滑与密封件设计 10、绘图 11、外文翻译 nts此次设计我的收获 这次设计，不仅使我学到了数控技术方面的知识，更让我认识到 “ 书到用时方恨少 ” 的道理，端正了我的学习态度，我想这会对我以后工作起到至关重要的作用。 通过这次设计，我对大学所学的知识进行了一次全面的总结和应用。初步了解了整个机械设计的过程，学会了怎样利用有关资料和手册去获得所需的数据，更重要的是，在这次设计中，我明白了，无论做什么事情都必须严谨，细致、认真，不能有丝毫马虎，要有吃苦耐劳的精神 。 nts结束语 最后再次感谢各位老师的指导，谢谢！ nts 常州工学院 大专 （脱产） 毕业设计 开题报告书 题 目 数控铣床的主轴箱结构设计 姓 名 张士委 学 号 20020035 专 业 数控技术 指导教师 姚 明 职 称 2008 年 5 月 nts科学依据 （包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等） 数控机床是机、电、液、气、光，高度一体的产品。要实现对机床的控制，需要用几何信息描述刀具和工件间的相对运动以及用工艺信息来描述机床加工必须具备的一些工艺参数。例如，进给速度，主轴转速，主轴正反转，换刀，冷却液的开关等。这些信息按一定的格式形成加工文件存放在信息载体上，然后由机床上数控系统读入，通过对其译码，从而使机床动作和加工零件。在机械加工工业中大批量零件的生 产宜采用专用机床或自动化生产线。对于小批量产品的生产过程中产品品种的变换频繁批量小，加工方法的区别大，宜采用数控机床。随零件复杂程序和零件批量的变化，通用机床，普通机床和数控机床的动用情况。当零件不太复杂，生产批量较小时，宜采用通用机床；当生产批量大时宜采用专用机床；而当零件复杂程度较高时，宜采用数控机床。这是由数控机床的特点决定的。 数控机床加工零件的适应性，灵活性好，能完成很多普通机床难以胜任，或者根本不可能加工出来的复杂型面的零件，这是由于数控机床具有多坐标轴联动功能，并可按零件加工的要求变换加工程序 。因此，数控机床在航空航天等领域获得广泛的应用。 、 数控机床可以获得较高的加工精度，加工质量稳定。数控机床的传动件，特别是滚珠丝杠精度很高。机床导轨采用滚动导轨或粘接有摩擦系数很小的合成塑料，因而减少了摩擦阻力，消除了低速爬行。闭环、半闭环伺复系统，装有精度很高的位置检测元件，并随时把位置误差反馈给控制系统，使之能够及时进行误差校正。数控机床的一切操作都是由程序装配的，没有人为干扰，因而加工质量稳定。 、 具有较高的生产率，切削速度高，空行程的速度达 mm 以上，再因辅助时间很短。目前，现代数控机床正发展迅速，正 朝以下几个趋势发展： 1、具有先进的自检能力使之长期可靠的工作。在现在机床上装有多种监控、检测装置，从而提高了机床的综合性能。 2、向高速，高精度发展。新型的数控系统及伺服系统，有很高的分辨率和进给速度 。具有更高的生产率和利用率 3、单元模块化。数控机床的部件有专门生产厂家供货。不仅可提高产品质量，也大大的缩短了机床的生产周期。 数控技术的发展，对我国国民经济的发展起着巨大的作用，特别是对我国要机械制造工业的现代化起到至关重要的作用。 课题来源 互联网 。 nts研究内容 1主传动系统设计 2数控铣床主传动系统的配置方式 3主轴电动机的选取 4同步带传动设计与计算 5主轴组件的设计 6主轴轴承的选择 7 联接键的选择 和 碟形弹簧的选择与计算 8 螺钉联接的设计 9 液压缸的设计 10 润滑与密封件设计 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分 析 按照设计任务，根据调查研究所提供的权据和有关技术资料，进行以下工作： 进行数据计算、 绘制有关图纸（ “ 三图一卡 ” 、部件总图、 装配 图等），编写技术文件等。 其基本内容如下： 1） 绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图。 2） 部件装配图设计。 3） 按规定格式编制设计计算说明书。 研究计划及预期成果 设计一台简易的数控试验铣床的主轴箱，包括主轴调速和换刀装置的结构，通过CAD 软件画出所有零件工程图以及零件图，并编写毕业论文。 需要完成的工作： 1、铣床主轴箱装配图一张（ A0）； 2、换刀装置液压原理图一张（ A2）； 3、零件图五张（ A2）； 4、外文翻译一份（ 3000 字，与设计内容相关） 5、毕业设计说明书一份（ 15000 20000 字） nts特色或创新之处 数控机床的主轴部件、变速箱立柱、工作台、刀架等都可以模块化生产，有专门生产厂家供货。不仅可提高产品质量，也大大的缩短了机床的生产周期。结构简单，维护方便。 已具备的条件和尚需解决的问题 通过带传动的主传动主要应用在中小数控机床上，可以避免齿轮传动时引起的振动和噪声，同步带是一种综合了带传动，链传动优点的新型传动。带的工作面及带轮外圆上均制成齿形，通过带轮与轮齿相嵌合，做无滑动的啮合传动。带内采用了承载后无弹性伸长的材料作强力层，以保持带的节距不变，使主动，从动带轮可做无相对滑动的同步传动。与一般带传动相比，同步带传动具有以下优点：滑动，传动比准确；传动效率高，可达 98%以上；传动平稳可靠，噪声小；使用范围广，速度要达到50m/s，速比可达 10 左右，传动功率由几瓦到数千瓦；修保养方便，不需要 润等。已经逐渐取代了传统的齿轮传动。 但是同步带也有不足之处，其安装时中心距要求严格，带与带轮制造工艺较复杂，成本高。 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 教研室（学科组、研究所）意见 教研室主任签名： 年 月 日 nts院系意见 主管领导签名： 年 月 日 nts摘要 数字控制是近代发展起来的一种自动化控制技术是用数字化信号对机床运动极其加工过程进行控制的一种方法 ,随着科学技术的迅猛发展，数控机床已经是一个国家机械工业水平的重要标准。 数控机床是装有程序控制系统的机床。该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编码指令规定的程序。 数控机床是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业的渗透形成的机电一体化产品，起技术范围覆盖很多领域：（ 1）机械制造技术（ 2）信息处理、加工、传输技术；（ 3）自动控制技术；（ 4）伺服驱动技术；（ 5）传感技术； (6软件技术等。计算机对传统机 械业的渗透，完全改变了制造业。制造业不但成为工业化的象征，而且由于信息技术的渗透，使制造业犹如朝阳产业，具有广阔的发展天地。 数控机床就是将加工过程所需的各种步骤以及刀具与工件之间的相对位移量都是用数字化的代码来表示。通过控制介质数字信息送入专用区域通用的计算机。计算机对输入的信息进行处理，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床自动加工出所需要的工件。 关键词 ：机械设计；数控三坐标铣床；主轴；数控系统。 nts 第 1 页 共 30 页 目录 绪论 .1 第 1 章 主传动系统设计概述 .3 第 2 章 数控铣床主传动系统的配置方式 .4 第 3 章 主轴电动机的选取 . 5 第 4 章 同步带传动设计与计算 .6 4.1、同步材料选择 . 6 4.2、同步带参数的计算 . 6 4.2.1、模数的选取 .6 4.2.2、小带轮齿数 .6 4.2.3、同步带节距 .6 4.2.4、节圆直径 .7 4.2.5、大带轮齿数 . .7 4.2.6、大带轮直径 .7 4.2.7、带的速度 .7 4.2.8、定中心距 .7 4.2.9、带的节线长度 .7 4.2.10、计算中心距 .7 4.2.11、带轮与带的啮合齿数 .8 4.2.12、带宽 .8 4.2.13、作用在轴上的力 .8 4.2.14、小带轮的最小包角 .8 4.2.15、带轮宽度 .8 第 5 章 主轴组件的设计 . .9 5.1、主轴组件的设计要求 .9 5.1.1、回转精度 .9 5.1.2、主轴刚度 .9 5.1.3、主轴的抗振性 .10 5.1.4、主轴温升 .10 5.1.5、主轴耐磨性 .10 5.1.6、提高主轴组件抗振性的措施 .10 5.2、减少主轴组件热变形的措施 .10 5.3、主轴材料的选择及尺寸、参数的计算 . 11 5.4、主轴转动装置箱体的作用 .13 5.5、主轴箱体的截面形状和壁厚的计算 .15 第 6 章 主轴轴承的选择 .15 6.1、轴承的选择和轴承的精度 .15 6.2、轴承预紧力的要求 .15 6.3、主轴轴承的润滑与密封 .16 6.4、选取轴承求 .16 6.5、轴承寿命校核 .18 6.6、轴承座孔的设计要求 .19 nts 第 2 页 共 30 页 第 7 章 联接键的选择 碟形弹簧的选择与计算 .20 7.1、碟形弹簧的特点 .20 7.2、碟形弹簧材料及热处理厚度和脱碳 .21 7.3、碟形弹簧的强压处理 .21 7.4、表面强化处理和防腐处理 .21 第 8 章 螺钉联接的设计 .23 8.1、根据设计要求计算 .23 8.2、螺钉的强度计算与校核 .23 第 9 章 液压缸的设计 . .24 9.1.液压压缸安装应注意的问题 . 24 9.2.压缸各部分的结构及主要尺寸的确定 .24 9.3.强 度校核 .25 第 10 章 润滑与密封件设计 26 10.1、封件的作用及其意义 .26 10.2、密封的分类及密封件的材料要求 .26 10.3、防尘圈的设计要求 .27 结论 .28 致谢 . .29 参考文献 . .30 nts 第 3 页 共 30 页 第 1 章 主传动系统设计概述 数控机床的主传动系统包括主轴电动机，传动系统和主轴组件。与普通机床的主传动系统相比数控机床在结构上比较简单，这是因为变速功能全部或大部分由主轴电动机的无级调速来承担。省去了繁杂的齿轮变速机构，还有一些数控机床设计中还存在二级或三级齿轮变速机构用以扩大主轴电动机无级变速的范围。 对主 传动系统的要求 : 范围： 各种不同的机床对调速范围的要求不同，多用途，通用性比较大的机床，要求主轴的调速范围大，不但有低速大转距的功能，而且还要有比较高的速度。 热变形 ：电动机、主轴及传动件都有热源。降低温升，减少热变形是对主传动系统要求的重要指标。 旋转精度和运动精度： 主轴的旋转精度 :是指装配后，在无载荷，低速转动条件下，测量主轴前端和 300mm处的径向和轴向跳动值。 主轴在以工作速度旋转时，测量上述两项精度称为运动精度。 数控机床要求有较高的旋转精度和运动精度。 主轴的静刚度和抗振性； 由于数控机床的 加工精度比较高，主轴的转速又很高。因此，主轴组件的质量分布是否均匀以及主轴组件的阻尼等，对主轴组件的静刚度和抗振性都会产生影响。 主轴组件的耐磨性； 主轴组件必须有足够的耐磨性，使之能够长期保持要求的准确精度。凡是有机械摩擦的部位，轴承，锥孔等都要有足够的硬度，轴承还应具有良好的润滑。 nts 第 4 页 共 30 页 第 2 章 数控铣床主传动系统的配置方式 数控铣床的主传动系统要求有较大的调速范围，以保证进行加工时能选用合理的切削用量，从而获得最佳的生产效率、加工精度和表面质量。数控机床的变速是按照控制指令自动进行 的，因此机构必须适应自动操作的要求。大多数的数控铣床是用无级变速系统控制的。数控机床主传动系统主要有以下三种配置方式： 带有变速齿轮的主传动 这种配置方式在大中型数控机床中采用比较普遍。它通过少数几对齿轮进行降速，使之能够分段变速，确保低速时拥有足够的扭矩，以满足主轴输出扭矩特性。但也有一部分小型数控机床也采用这种传动方式，以获得强力切削时所需要的扭矩。 通过带传动的主传动 主要应用在中小数控机床上，可以避免齿轮传动时引起的振动和噪声，但它只能适用于低扭矩特性要求的主轴。同步带有多楔带，齿形带，圆弧带等，是 一种综合了带传动和链传动优点的新型传动。带的工作面及带轮外圆上均制成齿形，通过带轮与轮齿相嵌合，做无滑动的啮合传动。带内采用了承载后无弹性伸长的材料作强力层，以保持带的节距不变，使主动和从动带轮可做无相对滑动的同步传动。与一般带传动相比，同步带传动具有以下优点： 1.无滑动，传动比准确。 2.传动效率高，可达 98%以上。 3.传动平稳可靠，噪声小。 4.使用范围广，速度要达到 50m/s，速比可达 10左右，传动功率由几瓦到数千瓦。 5.修保养方便，不需要润滑。 但是同步带也有不足之处，其安装时中心距要求严格， 带与带轮制造工艺较复杂，成本高。 由调速电动机直接驱动的主传动： 这种主传动方式大大简化了主轴箱与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度。但主轴输出扭矩小，电动机转动时发出的热量对主轴的精度影响比较大。在低于额定转速时为恒转矩输出，高于额定转矩时为恒功率输出。使用这种电动机可实现电气定向。我们把机床主轴驱动与一般工业的驱动相比较，便可知机床要求其驱动系统有较高的速度精度和动态刚度，而且要求具有能连续输出的高转距能力和非常宽的恒功率运动范围。随着功率电子，计算机技术，控制理论，新材料和电动机设计的进一步发展和完善，矢量控制交流主轴电动机驱动系统的性能已经达到甚至超过了直流电动机驱动系统，交流主轴驱动系统正在逐步取代直流系统。 nts 第 5 页 共 30 页 第 3 章 主轴电动机的选取 正确选择电动机的类型、型号及容量是机床设计的重要问题之一，它直接影响着机床的结构和寿命，选择时要根据机床的功能要求，所设计的结构，工作状况等全面考虑，然后选择适宜的结构型式及容量。 图 3-1主轴电动机 电动机功率的选择：工作机所需的有效功率为： Pw=Fv/1000=17.5kw,为了计算电动机所需的功率，先要确定从电动机到工作部件 的总效率，设 1、 2、分别为同步带轮和同步带的传动效率，查表所得 1 和 2 都等于 0.97。则传动的总效率为 = 1 2=0.94， 所以电动机所需的功率为 Pd=Pw/ =18.5KW 电动机传速的选择 :此次设计要求电动机必须有额定转速 1500r/min,最高转速必须达到 4000r/min. 电动机型号的选取：根据设计要求，本次设计中选取兰州电机厂生产的1PH5167-4CF4型号交流主轴电动机。 其主要参数如下表： 表 3-1 第 额定转速（ r/min） 最高转速(r/min) 额定转矩 惯性矩(N.M) 电机功率(KW) 恒功率范围 1500 6000 117.7 0.046 18.5 1:90 nts 第 6 页 共 30 页 第 4 章 同步带传动设计与计算 同步带传动，综合了带、链和齿轮传动的优点，带的工作 面呈齿形 ,与带轮的的齿槽作啮合传动，使主、从带轮间作无滑差的同步运动，其特点是传动比准确，对轴作用力小，结构 紧凑，耐油耐磨损，抗老化性能好，传动效率可达 99.5%，传动功率从几瓦到数百千瓦，传动比可达 10，线速度可达 40m/s以上。 此次设计选用梯形同步带，它靠齿啮合传动，速比准确，传动效率高，初张紧力最小 ，轴承承受压力最小，瞬时速度均匀，单位质量传递的功率最大，与链和齿轮传动相比，噪声小，不需要润滑，传动比、线速度范围大，传递功率大，而冲击振动较好，维修简单，经济。广泛用于各种机械传动中。 4.1、材料选择： 根据设计要求，选用聚氨酯同步带，由带背、带齿、抗拉层三部分组成。带背和带齿材料为聚氨酯，抗拉层采用钢丝绳，适用于中小功率的高速运转部分。 4.2、参数计算： 设计计算的内容主要是：齿形带的模数、齿数、和宽度的结构和尺寸，传动中心距，作用在轴上载荷以及结构设计。 4.2.1、模数的选取： 模数主要根据齿 形带所传递的计算功率 Pd和小带轮转速 n1确定的，通过查现代数控机床表 4-33 查得 Pd=KA*P, 式中 P 传动功率 表 4-1 载荷性质 一天运转时间 /h 10 10 16 16以上 载荷平稳 1.0 1.1 1.2 载荷变化小 1.2 1.4 1.6 载荷变化大 1.4 1.7 2.0 选取 KA=1.7，所以 PC=5.5 1.7=9.35KW 由齿形带模数选用图可选 m=4 4.2.2、小带轮齿数 Z1:由机械传动装置设计手册表 8-38 得 Zmin=22,所以取 Z1=24 4.2.3、 同步带节距 Pb:由 PD=9.35KW n1=1500r/min, 查表选取节距 Pb=12.566mm, 齿形角 2 =40。 齿根厚 S=5.75mm。齿顶厚 St=4mm, 齿高 hg=ht+e=2.4+2.7=5.1mm, 齿根圆半径 Rr=齿顶圆半径 Ra=0.40mm, 带高 hs=4.4mm, 节顶距 =1.000mm, 带 bs=3540mm. 4.2.4、节圆直径 d1:d1=1zpb=96 4.2.5、大带轮齿数 z2与直径： z2=iz1=36 nts 第 7 页 共 30 页 4.2.6、大带轮直径 d2=id1=1.5 96=144 4.2.7、带的速度 V:V=100060 11 nd=7.536， (式 4-1) 由表查得 Vmax=35 40 VT 因为轴承使用寿命远大于轴承预期的寿命所以轴承合格的。 6.6、轴承座孔的设计要求： 箱体壁上有安装轴承的轴承座孔，通常轴承座孔宽度均大于壁厚，而且，孔的两端面往往需要机械加工，壁厚则不需要加工，故在箱壁单侧或者双侧制造出凸台，凸台可以增强主轴箱体的局部刚度，但 D/d小于或等于 2时，增强效果较为明显。由于结构的原因， h/t2 的情况下，为改善凸台的局部刚度，应该设有加强肋。 nts 第 20 页 共 30 页 第 7 章 联接键的选择 和碟形弹簧的选择与计算 联接键的选择 键的类型可根据联接的结构特点，使用要求和工作条件选择，键截面尺寸通常根据轴的直径，从标准中选取，对于某些特殊情况（如阶梯轴）在保证传递所需的转矩的条件下，允许选用较标准规定小一挡的截面尺寸，有时候由于工艺和强度原因，也可以选用较标准规定尺寸大一挡的键，键的长度按轮毂长度而定，即键的长度等于略短于轮毂的长度，而导向平键就的按轮毂的长度及滑动距离而定，键的长度应该符合标准规定的 长度系列。 根据设计尺寸和 GB/T1096-1979选普通平键联接，键的公称尺寸是 b h L=10 8 (28 36)，材料选取 45号钢。 7.1碟形弹簧的选择与计算 碟形弹簧 它是一种用钢板冲压的截面锥形压缩弹簧，其特点是： 图 7-1 碟形弹簧 7.1.1、刚度大，用于负荷大，轴向空间要求小的地方。 7.1.2、具有变刚度特性，适应范围广，根据其极限变形量 h0和弹簧板厚度 t不同，可有各种不同的特性曲线和承载能力。 7.1.3、在工作过程中，碟片之间有摩擦损失，加载和卸载时的特性曲线不重合 ，吸振能力强，制造维修方便。 根据设计要求，选用 A系列碟形弹簧。采用对合组合方式安装。 7.2、 碟形弹簧材料及热处理 、 厚度和脱碳。 碟形弹簧材料为 60Si2MnA，碟簧成型后，进行淬火，回火后的硬度必须在 HRC4245范围内单面脱碳层深度，对于厚度小于 1.25mm 的第一类碟形弹簧，不得超过其厚度的 5%，对于厚度不小于 1.25mm的碟形弹簧，不超过其厚度的 3%（其最小值允许为0.06）。 nts 第 21 页 共 30 页 7.3、碟形弹簧的强压处理： 碟形弹簧应全部进行强压处理，处理方法为：一次压平，持续时间不少于 12h，或者进行短时压平 ，压平次数不小于 5次，压平力不小于二倍的 Pf=0.75h0,强化处理后自由高度应稳定。 7.4、表面强化处理和防腐处理： 对于受变负荷的碟形弹簧，内锥面推荐表面作强化处理，例如喷丸处理等，根据需要，碟形弹簧表面进行防腐处理（如磷化、氧化、镀锌等），经电镀后的碟形弹簧，必须进行去氢处理，不过对受变负载的碟形弹簧应该避免采用电镀方法处理。 其主要设计参数如下： D=50 d=25.4 t=3 h0=1.1 H0=4.1 P=12000N f=0.83 H0-f=3.27 M=-1250N/ 2 =1430 N/ 2 Q=34.30kg/1000 件 D/t 18 h0=0.4 E=206000N/ 2 =0.3 K4=1 C=2 压平弹簧的负载： PC= NKDKhtE 8 41014 421 0322 （式 7-1） K1=2ln21111CCCCC =0.69， （式 7-2） P/Pc=5000/8410=0.59 因为 h0/t=0.4 (查表 所得 ) 所以 57.00hf f=0.57h0=0.51 所以对合组合的片数为 I= 76.1151.0 6 ff Z 取 12片 . 未受负载的高度是 HZ=i.H0=22 3.15=69.3 受负载时的高度 H1=HZ-if=69.3-22 0.51=58.08 压平弹簧时 (f=h0)M 点的应力 M= 135 031442122 tfKDKtE （式 7-3） 此数据与 60Si2MnA的屈服极限 1400接近 nts 第 22 页 共 30 页 碟形弹簧的刚度P= 123314 202042422132 tftfththKKDKtE=9015.53N （式 7-4） nts 第 23 页 共 30 页 第 8 章 螺钉联接的设计 设计要求： 1.螺钉的布置一般对称形式，并应该根据结构和力流方向使螺钉受力合理，加工与安装方便。 2.形心与结合面的形心应该重合。 3.用铰制孔螺钉（受剪切螺钉）承受横向载荷时，沿力流方向的螺钉应不多于 6个。 4.一组螺钉的直径和长度应该尽量相同。 5.一组螺钉中每个螺钉的预紧力应该相同。 6.钉中心线间的最小距离 t=（ 1.5 2.0） s， s为六角螺母的对边宽度，最大距离与联接用途有关。 7.该满足拧螺钉时需要的最小扳手空间。 8.校核计算时只计算受力最大的螺钉。 六角头头部带槽螺 钉： 8.1、根据设计要求计算： 选用 M6和 M8两种螺钉，其中 M6型号螺钉主要尺寸参数为：b=24, dk=9.78 10, K=3.9, t=2, B=4.15, l=10 60,精度等级为 8.8 级。 M8型号螺钉主要尺寸参数为： b=28, dk=12.73 13, K=5, t=2.6, B=5, l=1280， 精度等级为 8.8级。 8.2、螺钉的强度计算与校核： 承受横向载荷和轴向载荷的普通螺钉的校核 M6螺钉 校核公式： 4 1.3F0/( d1)2 , 96.32 =106.2所以合格。 设计公式： d1 4 1.3F0/ 1/2 =5.96 式中 (d1是螺钉的螺纹小径， 是螺钉的许用拉应力 ) 图 8-1六角头头部带槽螺钉 nts 第 24 页 共 30 页 第 9 章 液压缸的设计 设计液压缸时，要在对液压系统工作情况分析的基础上，根据液压缸在机构中所要完成的任务来选择液压缸的结构形式，然后按负载、 运动要求、运动要求、最大行程等确定主要尺寸，进行强度、稳定性和缓冲验算，最后进行具体的结构设计。 此次设计选用的是双杆活塞式液压缸，这种液压缸是缸筒固定的双杆活塞缸，活塞的两侧的活塞杆直径相等，它的进油口和出油口位于缸筒的两端，当工作压力和输入流量向同时，两个方向上的推力和速度是相等的。 图 9-1液压缸 9.1.液压缸安装时应注意的问题： 9.1.1液压缸的基座必须有足够的刚度，如果按装基座不够坚固，加压时，缸筒将会呈弓形和向上翘起，致使活塞杆弯曲或折损，还有得就是尽量使活塞杆在受拉 力状态下能够承受最大负载，或在受压状态下活塞杆具有良好的纵向稳定性。 9.1.2液压缸轴向两端不要固定死， 因为液压缸热膨胀等因素，会在轴向伸缩，假若两端固定死，将会使液压缸的整体向上弯曲，而导致个部分变形，当活塞移动时，会产生阻滞现象，活塞和活塞杆的导向套等表面产生不均匀的磨损等不良现象，所以必须避免这种安装方法。 9.1.3安装前，先要检查加工零件上有无毛刺或锐角；装入密封件时，要用高熔点润滑油；正确安装，搞清安装方向；注意密封件的挤出和拧扭； 密封圈要顺利的通过螺纹或孔口。 9.2.液压缸各部分的结构 及主要尺寸的确定： 尽可能按推荐的结构形式和设计标准进行设计，尽量做到结构简单、紧凑、加工、装配和维修方便。 正确确定液压缸的安装和固定方式。考虑液压缸的热变形，它只能一端固定。 缸筒内径 D： 根据负载大小和选定的工作压力，或运动速度和输入流量计算，nts 第 25 页 共 30 页 再参考 GB2348-80标准选取缸筒内径 D=78.5mm 活塞杆直径 d： 按工作时受力情况，参考 GB3458-80标准确定 d=27mm 钢筒长度 L: 根据最大工作行程确定 L=126mm 9.3.强度校核 对于液压缸的缸筒壁厚活塞杆直径 d 缸盖处固定螺钉的直径，在 高压系统中，必须进行强度校核。 筒壁厚，在中、低压液压系统中，缸筒壁厚往往由结构工艺要求决定，一般不要校核。在高压系统中，须按下列情况进行校核。 当 D/ 10时为薄壁，可按下式校核， 2 Dpy= 23mm 式中 D-缸筒的内径 py-试验压力，当缸的额定压力 pn 16Mpa时，取 py=1.5pn； pn16Mpa 时，取 py=1.25 -缸筒材料的许用应力 , = b/n, b为材料抗拉强度 ,n为安全系数 ,一般取 n=5。 活塞杆直径 d的校核 Fd 4=26.66mm （式 9-1） 式中 F-活塞杆上的作用力。 -活塞杆上的许用应力， = b/1.4 nts 第 26 页 共 30 页 第 10 章 密封件设计 10.1、 密 封件的作用及其意 义： 在液压与气压系统及其元件中，安置密封装置和密封的作用，在于防止工作介质的泄漏及外界尘埃和异物的侵入。设置于密封装置中、起密封作用的元件称为密 封件。 液压与气压传动工作介质，在系统及元件的容腔内流动或暂存时，由于压力、间隙、黏度等因素的变化，而导致少量工作介质越过容腔边界，由高压腔或外界流出，这种“越界流出”现象就叫做泄漏。泄漏分为内泄漏和外泄漏两类。内泄漏指在系统或元件内部工作介质由高压腔向低压腔的泄漏；外泄漏则是由系统或元件内部向外界的泄漏。单位时间内泄漏的工作介质的体积称为泄漏量。 对于液压传动系统，内泄漏会引起系统容积效率的急剧下降，达不到所需的工作压力，使设备无法正常运转；外泄漏则造成工作介质的浪费和环境的污染，甚至引发设备操作失灵和人 身事故。 因此，正确和合理的使用密封件事液压系统正常运转的重要保证。 10.2、密封的分类及密封件的材料要求： 密封的作用是阻止泄漏。造成泄漏的原因主要有两方面：一是密封面上有间隙；二是密封部位两侧存在较大压力差。消去或减少任一因素都可以阻止或减少泄漏。因此，密封的方法通常有：封住结合面的间隙；切断泄漏通道；增加泄漏通道中的阻力；设置做功元件，对泄漏介质造成的压力，以抵消或平衡泄漏通道的压力差。所以，密封的分类存在多种方法。 用于制造密封件的材料主要有橡胶（如丁晴橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶等）、塑料（如四氟乙 烯、聚酰胺、聚甲醛等），以及皮革、金属等。密封件的材料应满足密封功能的要求。由于被密封工作介质以及设备工作条件的不同，密封件材料具有不同的适应性。 密封材料应具用的一般要求： 1.材料密实，不易泄漏工作介质； 2.对工作介质有良好的适应性和稳定性；有适当的机械强度和硬度，受工作介质的影响小； 3.压缩性和复原性好，永久变形小； 4.温度适应性好，高温下不软化、不分解，低温下不硬化，不脆裂； 5.摩擦系数小，耐磨性好； 6.抗腐蚀性能好，能在工作介质中长期工作，其体积和硬度变化小； 7.与密封面贴合的柔软性和弹性好； 8.耐 臭氧性和耐老化性好，使用寿命长； 9.加工性能好，价格低廉； 显然，能同时满足上述所有要求的密封材料是不易求得的，但密封性能优越的材料应能够满足上述大部分的要求。 10.3、防尘圈设计要求 ： nts 第 27 页 共 30 页 在液压缸中，防尘圈被设置于或活塞杆或柱塞运动期间，外界尘埃、沙粒等异物侵入液压缸，从而引起密封圈、导向环和支撑环等损伤和早期磨损，并污染工作介质，导致液压元件损坏。 nts 第 28 页 共 30 页 结 论 此次毕业设计所设计的题目是“数控铣床主轴箱结构设计”通过这次设计，我对数控技术的发展现状有 了一个全面地了解，了解了数控技术在现在以及以后机械工业中所起的作用，明白了数控技术的在以后工业的发展中所扮演的角色。为自己今后更好的学习数控技术指明了方向。 通过这次毕业设计，使我对大学期间所学的知识，进行了融会贯通，有了一个全新的认识，对以前许多不太清楚的地方，通过问老师和查资料的方法，已经明白了很多，知道了自己以前学习的不足，所以以后应该更加努力。 此次设计，我认为最重要的就是使我明白了，无论做什么事情，要想做好，必须态度端正；要善于学习，时刻学习；做事要严谨、认真，细致、不怕吃苦，还要有创新精神。 nts 第 29 页 共 30 页 致 谢 时间总是过的很快，转眼间大 专 生活即将在这次艰辛又充满乐趣的毕业设计中结束。在整个设计过程中，我充分领略到了“书上得来终觉浅 ，要 知此事要躬行”这句话的深刻哲理。 这次毕业设计能够顺利完成，是由于指导老师如同黑夜的指明灯一样给我指明了方向，在这里我深深地感谢 姚明 老师的悉心指导，同时非常感谢 范丰 老师在我设计过程中的帮助和指导。正是由于有罗老师和张老师的指导，我的毕业设计才能顺利进行下去，他们的工作精神和对学生的严格要求与细心指导，让我非常感动。在此我对两位老师对我的帮助，表示最深的感谢 。 同时，对所有帮助我完成毕业设计的老师和同学表示感谢。 这次设计，不仅使我学到了数控技术方面的知识，更让我认识到“书到用时方恨少”的道理，端正了我的学习态度，对我以后工作起到了至关重要的作用。 通过这次设计，我对大 专 所学的知识进行了一次全面的总结和应用。初步了解了整个机械设计的过程，学会了怎样利用有关资料和手册去获得所需的数据，更重要的是，在这次设计中，我明白了，无论做什么事情都必须严谨，认真，不能有丝毫马虎，要有吃苦耐劳的精神。 大 专 生活即将结束，我马上就要步入社会，我将更加努力，把自己培养成对社会有用 的人才 nts 第 30 页 共 30 页 参考文献 ： (1)、机械设计手册第三版第二卷 成大先主编 化学工业出版社 (2)、机械设计手册第三版第五卷 成大先主编 化学工业出版社 (3)、机械设计与制造简明手册 唐保宁主编 同济大学出版社 (4)、实用机床设计手册 李洪主编 辽宁科学技术出版社 (5)、数控机床维修技术手册 孙汗卿主编 机械工业出版社 (6)、现代金属切削机床概论 贾亚州主编 机械工业出版社 (7)、机械传动装置设计手册 卜炎主编 机械工业出版社 (8)、机修手册 王林玉主编 机械工业出版社 (