铣削组合机床及其主轴组件设计【含CAD图纸+说明书完整资料】
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沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 机床总体设计PAGE 2PAGE 1 沈阳化工大学科亚学院 本科毕业论文 题 目: 铣削组合机床及其主轴组件设计 院 系: 沈阳化工大学科亚学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 1103 学生姓名： 曹中 指导教师： 侯志敏 论文提交日期： 2015 年 6 月 1日论文答辩日期： 2015年 6 月 5日摘 要组合机床，它是大量通用组件和聚焦几个特殊元件，这台机器的高效加工。它的特点是：?结构紧凑，可靠的质量、?设计和制造周期短，投资少，良好的经济效果，效率高。这个设计的主题是铣组合机床和主轴组件。首先要处理的部分,机床的整体设计，确定的机器和主轴设计的总体布局。机床主轴组件、?主轴的线索以满足需求的刚性和精度，其他人?（如轴承和轴向调节机制，锁定机制的设计,等等)各部分的设计。重要性和现代机械制造行业大有裨益，并展示了在该国的工业现代化战略的基础性作用，并已成为传统机械制造业的产业升级与自动化，柔软，综合生产和标记的重要手段。广泛应用于数控技术，数控铣床。机械工业结构、?产品类型和类，以及生产方式带来了革命性的变化。数控铣床是最重要的现代工艺厂房和设备。它是信息技术?(IT)?的开发和制造技术?（MT）?结合发展的结果。现代的?UG、?制造技术基于数字控制技术。知识是现代数控技术的数控技术学生的重要组成部分。也逐渐从数控CNC数控设备开发。其特点的高速度、效率高、精度高、可靠性高和模块化的,聪明,温柔和集成快速和方便的使它生产制造中越来越重要的作用。这篇文章的内容描述特征的数控加工、?机械加工工艺分析及数控编程的步骤。一些例子通过详细分析数控加工方法的过程。关键词： 组合机床;纺锤体组装;刚度;轴;轴承;轴向调整机制AbstractModular machine, by a large number of common components and in concentrated and efficient machine processing a small amount of special components. Features: Compact, reliable quality, shorten the design and manufacturing cycle, reduce investment and economic effects, as well as higher productivity.His design portfolio theme milling spindle member.In the processing of first response, the overall design of paper machine, determine the overall layout of the machine. Then, the design of the pindle components. In the form of the design, the axis of spindle component, in order to meet the requirement of stiffness and accuracy, and perform Other (such as bearings, axial adjustment, locks, etc.) all parts of the design. the important position in the modern machinery Manufacturing and great benefits, and shows the fundamental role of the modern industrial state strategy in, has become the traditional mechanical manufacturing industry upgrading and automation,downy, integrated important means of production and marking. The wide application of numerical control technology, CNC milling machine. Machinery industry industrial structure, product types and classes, and mode of production has brought the revolutionary change. CNC milling machine is the most important modern processing workshop and equipment. IT is the development of information technology (IT) and the result of the development of manufacturing technology (MT) combined with. modernUG, manufacturing techniques, are based on numerical control technology. Knowledge of modern numerical control technology is an essential part of modern numerical control technology professional students. Also gradually from NC to CNC numerical control device development. Its characteristics of high speed, high efficiency, high precision, high reliability and its modular, intelligent, gentle and integration of quick and convenient to make it become more and more important role in the production and manufacturing. The characteristics of the content of this article introduced the numerical control processing, processing technology analysis and the general steps of nc programming. And through some examples the detailed introduces the analysis method of the nc machining process.Keywords: module mechanism; main components; stiffness; shaft; bearing and axial adjustment目 录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc10376 摘 要 前 言 前 言国家经济的基础是该国的经济发展，是国民经济的重要支柱，生产力的重要组成部分。机械制造行业并非只有工业，农业，交通运输，研究、?国防和其他部门提供各种生产设备、?仪器和工具，包括机械制造机械和设备制造行业。产能和制造机械制造行业标志着科学和技术国家或区域的水平和经济实力。 生产能力和机械制造的制造水平，取决于先进的机械制造设备的程度。机械设备的核心是金属切削机床、精密零件加工,主要是取决于处理来实现所需的精度。金属切削机床的工作负载负责总数的10% 40%会计机械制造，产品质量和金属切削机床制造技术的效率直接影响。一个全国机床工具行业，换句话说，在很大程度上，代表了国家的工业生产能力和技术水平。显然，金属切削机床在国内的经济现代化起着不可替代的作用。从历史上看，几十年来降低成本，发展于90年代初的竞争，进入21世纪，新产品在20世纪70年代和80年代初的机械制造业的竞争力。目前，中国已加入WTO，经济全球化的时代已经来临在中国机械制造行业正面临着严峻的挑战，而且在新的形势下面临着：知识，技术，产品更新周期短，产品批量越来越小，产品性能和质量要求越来越高，越来越多的人意识到环保和绿色制造,因此代表了先进制造技术的敏捷制造生产快速反应市场需求,并不断引入新产品、赢得竞争,生存和发展。组合机床,金属切削机床是根据工件加工需要,以大量通用组件,高效专用机床的基础上用少量的特殊部分。它有:高生产力;加工精度和稳定性，开发周期短，而且很容易进行设计，制造和维护成本低，灵活的配置，等等。这是由于这些特征的存在确定的机床在今天的新情况的组合，可广泛用于汽车，拖拉机，柴油机，电器，仪器仪表，军事和自行车灯，机械工具、摩托车、工程机械等。 这是铣组合机床设计和纺锤体组装。首先，将机器的整体设计，后确定总体方案机器整体布局,然后专注于主轴组件的设计，包括主轴，轴承，轴的轴向移动机构，主轴锁定机构设计等的设计的选择。因为设计的能力有限仍然很多缺点，,请老师给予指导。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 机床总体设计沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 机床总体设计第一章 机床总体设计机床的计划的第一步,是决定整个解决方案。总体方案是车床零件和部分计划基础上,对整个编程的冲击;更大。在制定总体规划的过程中,因此,必须深思熟虑,详细的冥想,企业技术、经济合理设定的程序。1.1 机床总体方案设计的依据1.1.1 工件工件的重要基础之一是机床总体方案规划,设计师必须清晰和工件的特点和加工要求。毕业设计需求计划组合机床,用于处理VF - 6/7型空气压缩机负载减少身体两侧,HT200铸件的原材料,硬度为190 210 hb,生产批量大,铸坯。零件的加工要求如下:图1-1 减荷阀体简图(1)被加工表面的粗糙度R10;(2)加工表面的位置精度,如下所示:平面之间的距离为199毫米1 2;飞机1 2和95中心线的垂直度要求是0.11毫米。1.1.2 刀具YG6硬质合金端铣刀,铣刀齿材料,铣刀直径从75年 110年,刀齿Z = 4。1.2 工艺分析1.2.1 工艺方法的确定过程方法的布局和功能车床很大,变化的过程的影响常常会导致车床的运动,传播、分布、结构、功能和经济的一系列剪切的影响。飞机的处理方法有很多,如说把,铣削、刨平。VF - 6/7型空气压缩机负载减少,使用车床车削加工时,由于负载减少体型,外壳部分,不应夹在车床主轴加工、夹紧稳定性也不高,规划过程中,使用刨机需要两个动作,机床和刀具结构精致,工件的夹紧速度和固体,但生产率低,工件要求的加工精度也短;端铣刀在铣削,不仅提高了效率,能满足所需的加工精度,和夹紧迅疾,方便。与普通车床相比,结合车床高生产率,加工精度稳定,开发周期短,易于设计、制造和使用维护,成本低、自动化程度高、劳动强度低、灵活等,因此,当生产很大,结合车床加工更合理。1.2.2 机床总体布局合理布局的重点要求:(1)担保所需的铸造工艺方法和工具的相对运动关系;(2)保证精密车床有足够和适当的刚度和抗振性;(3)易于控制、调整、维护、方便运输、装卸的铸件和芯片去除等;(4)以节省材料,占地面积小,经济效果好。(5)美丽的形状。根据负载的要求减少身体加工,车床总体布局图如图所示:图1-2 机床总体布局图机座 2.动力滑台 3.工件 4.端铣刀 5.电动机 6.变速箱 7.主轴箱负载减压阀安装在工作台、铣削动力头把铣刀的主要运动,工作台的纵向进给运动,完成工件的加工。这个方案的优点是所有部分计划于身体负荷减少,因此,效率高,结构紧凑,加工质量稳定,刚度好。1.2.3 机床运动的确定确定车床运动,指的是车床的运动运动类型,数量和执行。这个毕业设计是车床的结合的方式,直接与一对端铣刀加工。应得的表面成形运动:单轴旋转运动,工作台辅助运动:纵向进给运动,主轴轴向调整运动。1.3 机床主要技术参数的确定车床主要技术参数,包括主要参数和基本参数,基本参数,包括功率、尺寸参数、运动学参数。1.3.1 确定工件余量VF - 6/7型空气压缩机负载减少,部分材料HT199,硬度188 199 hb、生产项目对许多人来说,铸坯。检查表的机械制造工艺设计简明手册1.1 1.6,机械加工余量是1.9毫米。1.3.2 选择切削用量由于加工零件的铣削宽度175毫米,需要第二次刀,所以刀90毫米(宽),二级喂养120 - 88 = 12毫米,即。,= 22毫米。根据组合机床设计简明手册第099 122页,选择铣削切削参数。选择铣削参数和要求的加工表面粗糙度值和生产力。当铣削表面粗糙度值要求较低,铣削速度应选择高一些,每个齿提要应较小。如果生产力要求不高,可以拿小每个牙饲料,铣7 8毫米保证金R = 2.1m表面粗糙度。每个齿的饲料时,作为一般规则,是0.021 0.02毫米。本设计根据零件的加工,表面粗糙度值较高,加工材料为铸铁,查表9 - 11:= 0.2 0.4 mm / z,V = 50 80米/分钟,= 0.2毫米/ z。1.3.3 运动参数机器运动参数包括主运动和进给速度范围,速度范围内,空的旅行速度和喂养序列等。主要的主要运动参数的设计运动。(1)主轴最高,最低的速度根据刀具(或工件)的典型过程切削速度和直径,主轴的转速和米,最小速度。计算公式如下:M = M =(1,1)类型:n,n -主轴最大和最小速度(转/分)最大和最小切削速度V,V -(米/分钟)D,D -最大和最小计算直径(毫米)根据金属切削机床的机械制造工艺设计指导55 - 66,可以找出以下数据:查表2.2 - 3最大和最小切削速度:V = 200 300米/分钟,V = 250米/分钟V = 15 20米/分钟,V = 20米/分钟铣床的d,d比使用工具最大、最小直径,即:D = 110毫米,D = 75毫米最高的主轴转速为零N = = = 1061.6 r / min(1 - 2)采取标准的序列值:N = 1000 r / min的最低速度:N = = = 57.9 r / min(1 - 3)采取标准的序列值:N = 56 r / min(2)主轴转速的合理安排低和高速度决定,确定中间速度,选择比系列X速度,速度是计算为:N = N = 56 r / min,N = N= N,N = N(1 - 4)检查标准系列,以公比= 1.78(1 2或更少)速度范围:R = = = 17.8速度系列:X = X + 1 = 5.99 = 6由于需求的设计,主轴转速系列设计四级将满足要求,因此,X = 6。那就是:N = 56、N = 100 = 180,N = 180 r / min)1.3.4 动力参数主运动驱动电动机功率的确定(1)切削力的计算通过已知的,组合机床的设计最高时速n = 315 r / min,此时的切割速度如下:V = = = 108.8米/分钟 200米/分钟(1 - 5)因此,切割速度满足要求。当计算铣削工件切削力F = 9.18 * 54.5 * * * Z * d(1 - 6)类型:铣削宽度= 90毫米铣削深度,因为它是一个铣削可以满足设计尺寸、工件的铣削深度加工余量,即= 3.4毫米。每个牙喂食,A / r = 0.2毫米Z -革命系列,Z = 4铣削力的大小是:F = 9.18 * 54.5 * 90 * 0.2 * 54.5 * 4 * 110 = 1213.1 N(1 - 7)(2)计算切削功率根据机械制造金属机床设计指南34页,可以降低功率公式是:P = = = 2.2千瓦(1 - 8)(3)估算电机的力量根据机械制造技术的金属机床设计指南页34岁P = = = 3.14千瓦(1 - 9)类型:埃塔-主传动系统的机械效率,旋转运动的机床埃塔= 0.7 0.85。(4)选择主电机检查机械设计课程设计手册页表34 - 233 5,选择Y224-6电动机,主要参数有:额定功率P = 6千瓦,全速X = 2551 r / min,同步速度X = 2611 r / min,系列P = 5,m = 65千克的质量。1.4 进给驱动电动机功率的确定检查页面53金属切削机床设计,明确:饲料驱动电动机功率取决于有效功率饲料和机械传动部位的效率,即:N =(1 - 10)类型:N -饲料驱动电动机功率(千瓦)Q -饲料力(N)V -进给速度(米/分钟)埃塔-饲料通用机械传动系统效率(0.15 0.2)粗略计算,根据所需要的进给比权力从估计的主要驱动进给驱动电机功率。铣床:N = 0.2 * N = 0.2 * 4 = 0.8千瓦检查机械设计课程设计手册第266页表23-2选择Y21S - 5电机,主要参数有:额定功率P = 2.2千瓦,全速n = 1551 r / min,同步转速n = 2661 r / min,系列P = 5,质量m = 33公斤。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 主轴组件设计沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 主轴组件设计沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 主轴组件设计第二章 主轴组件设计主轴组件是机床的执行件，同时还起传递运动和扭矩、承受切削力和驱动力等载荷的作用。完成表面成形运动，它的功用是支承并带动工件或刀具旋转，由于性能主轴组件直接影响机器的加工质量和生产效率，所以它的机床的重要组成部分。一般主轴和传动轴的相似性,旨在确保驱动和支持正常工件状态,但主轴直接承受切削力,而且驱动工件或工具,通过运动,扭矩和功率,表面上形成的运动，并因此具有在主轴上更高的要求。2.1 主轴的基本要求2.1.1 旋转精度精密主轴旋转指的是手工或低速轴,光,当主轴转速旋转工作时,主轴的空间中的漂移运动精度。地点跳动R，动态值跳动三角洲三角洲O和轴向引导。如图所示1 - 3所示:图实施行显示了理想的旋转轴,虚线实际旋转轴。运动精度主轴组件仍取决于性能，轴承和润滑，主轴转速主轴组件的动态特性。旋转的精确度取决于在上主体部分的一部分（诸如轴，轴承和轴承座孔）制造和装配精度调整精度;各种旋转机器精度标准万能精密机床主轴组件，制成一特殊机器主轴组件旋转精度，根据工件的精度。2.1.2 刚度刚度K主轴组件是指其在外部荷载作用下抵抗变形的能力,如图1 - 4所示,即K = F / y(N / m的单位),主轴组件的刚度，是主轴，轴承和轴承刚度，这直接影响到旋转主轴组件的精度的综合反映。图2-1 主轴的旋转误差显然，心轴组件的刚度较高，较小的主轴，刚性不足的变形，精度，准确度直接影响到工件的弹性变形，所述传输质量的端,零部件磨损,而且容易引起的自激振动切割,降低工件的平稳性的生命将缩短轴的弯曲变形条件恶化的齿轮啮合,产生过多的强迫振动和轴承侧压力;在工件稳定性方面,将使主轴在切削力作用下的变化和电力传输,等等。图2-2 主轴组件静刚度主轴组件的刚度是一个复合刚度，主轴组件因素的刚性，有很多种，包括：轴承间隙尺寸，结构，大小，传动件主轴轴承的类型和配置型，主轴组件的制造和装配质量。2.1.3 抗振性主轴组件的振动是指电阻迫振动和自激振荡和保持稳定运行的能力。影响工件表面质量,减少工具耐久性和主轴轴承,在切割的过程中,如果主轴组件振动主轴组件的阻力差异不仅受到静载荷的影响,也冲击载荷和交变载荷的作用,使主轴振动。在工作中容易产生振动,也会产生噪音影响工作环境。随着机床发展的方向精度高、效率高,越来越多的高振动要求。抵制强迫振动的能力主轴组件受迫振动的干扰力,主要包括主轴旋转部分(主轴、传输部分和工件或工具,等等)的偏心质量和离心力,运动速度不均匀传播惯性力,断续切削切削力的周期性变化。主轴和工具或工件一起振动,由于干扰力,加工件表面的表面粗糙度，提高工人留下痕迹。根据机器的加工和表面粗糙度的要求的影响下的设计，确定许可证的幅度，然后计算或确定各种主轴组件动态干扰力,只能通过主轴前在伐区的绝对振幅,振幅的前端,与许用值和比较,我们评估是否满足要求。相关的激励频率之间的关系，主要是由实验确定。此外，主轴组件和振动阻力指数的低阶固有频率和振型在一个单独的分析主轴组件,它只能在一定程度上反映了工具和工件之间的相对振幅。一般来说,低阶固有频率应该更高,从振动频率;主轴振动模式的节点应该接近采伐面积。(2)切削阻力的自激振动金属切削过程中,虽然没有外面的功能动态干扰力,刀具和工件之间发生周期性很强的相对振动,而是因为机床的工件,工具弹性系统振动切削过程的反馈效应,自激振动称为切削，称为扑。震颤恶化表面质量，有必要降低切削参数，以避免甚至在切割过程无法继续,因此,机床切削参数限制并不取决于机床的力量,但在工艺条件来确定颤振。机床切割、无颤振颤振,之间有明显的界限现有机床测试显示,限制限制的固有频率振动切削的稳定性通常是接近主轴组件的弯曲振动的低阶固有频率,或机床的稳定性条件。主轴组件是颤振的主要部分,其低阶弯曲振动模式是决定机床切削抗振性能力的主要模式。可以被认为是主轴前在振动切削部分动态灵活性()的主要振动方向最大负实数部分,因此,在一个单独的主轴组件的分析,它反映了抵抗切割的主要成分的振动的能力。粗加工工具，切削宽度，精密机床，切削量小,切削振动的可能性很小,但是允许振幅很小,可以抵御的能力受迫振动的主要考虑。切削振动的可能性很大，但要求不高的表面质量，但主要考虑的是条件不产生颤强迫振动和自激振动突出。高速机床,由于激振力的频率和振幅随转速增加,因此,在高速机床的设计和评估,应该考虑自激和强迫振动。2.1.4 温升和热变形主轴组件在工作中因为各种相对运动的摩擦和混合油和加热、热变形应该经过一段时间的工作与主轴组件来衡量每个部分的位置变化。产生的温度,温度上升的主轴组件的变形形状和位置,称为热变形。主轴组件的温升和热变形和热变形将创建一个经主轴,轴承和轴承之间的座位调整间隙配合机床零件的变化被摧毁,之间的相对位置精度影响工件的加工精度,尤其是在高精密机床,使齿轮和轴承的工作状态不好,太小,加速间隙齿轮和轴承磨损部件,如热变形也使主轴和轴承,并影响轴承的正常工作,严重时甚至承载轴的现象。主轴总成因素的温度和热变形：预应力大小和轴承的游隙，轴承类型和安排，润滑和冷却条件。目前，所有型号的机器在允许的温度连续运行有一定的规则。2.1.5 耐磨性穿主轴组件能够保持原来的精度，与保留的轴颈轴承的表面精度。因此，必须有一个非常高的硬度,每个滑动面轴组件,包括主要的轴端定位面和锥孔,可移动的轴套圆柱表面等,以确保其耐磨性。为了提高主轴组件的耐磨性,合理调整轴承间隙应正确选择主轴和滑动轴承材料及热处理方法,润滑,和良好的润滑、密封可靠。2.1.6其他除了基本要求主轴组件应确保，也应符合下列要求：（1）主轴方向和可靠。行动主轴切削力，电力传输，可靠的径向和在工作力量和动力传动主轴的通过可靠的住房和轴承等基础件轴向定位。（2）主轴前端结构应确保工件或工具卡和可靠，并具有足够的精度。（3）结构技术很好。在保证使用的基础上，尽量做的好，好，好，密封和修复，尽可能降低主轴组装成本成为可能。布局2.2主轴组件主轴组件的设计，必须确保我们将满足上述情况，因此，从整体情况，可以考虑在主轴组件的布局的基本要求。之前和之后的主轴前，中，后三个支持两种，前者是更常见的。包括主轴轴承的选择，组合和安排，主要是基于主轴组件旋转速度，能力，刚度和精度要求的设计，双主轴轴承支撑的结构类型和情况来考虑，如轴承供应和经济的决心。选择，具体有以下的要求：2.2.1适应刚度和承载力的要求主轴轴承的选择应满足所需的刚度和承载力。双排的滚动轴承径向刚度和承载力,大比单身。径向载荷较大时,可以选择滚子轴承;较小,可以选择球轴承。相同的轴承使用多个轴承支承刚度和承载能力比单轴承大。在一般情况下，比后者轴承刚度前者应支持。因为支撑刚度刚性主轴组件的影响比之前在大的支持。如表2 - 1所示为滚动轴承和滑动轴承的比较:表2-1 滚动轴承和滑动轴承的比较基本要求滚动轴承滑 动 轴 承动压轴承静压轴承旋转精度一般或较差的精度。可以在任何间隙和预加载lotus下工作。也可以精度高,但单一油楔轴承一般制造困难,更多的高油楔轴承可以高只有相关的轴承类型,与速度无关,加载,加载后一些增加速度和负载可以提高节流形式,与加载速度无关可以很高刚 度只到相关的轴承类型无关与速度、?负荷、?预紧力可提高随转速和载荷升高而增大 与油腔相对压差有关，不计动压效应时与速度有关承载能力一般为恒定值，高速时受材料疲劳强度限制随转速增加而增加，高速时受温升限制与油腔相对压差有关，不计动压效应时与速度无关抗振性能不好，阻尼系数D=0.011较好，阻尼系数D=0.0225很好，阻尼系数D=0.3速度性能疲劳强度的高速度和离心力的限制，低速性能好中高速性能较好。低速时形不成油漠，无承载能力适应于各种转速摩擦功耗一般较小，润滑调整不当时则较大f=0.0010.004较小f=0.1320.134本身功耗小，但有相当大的泵功耗f=0.00020.008噪 声较大无噪声本身无噪声，泵有噪声寿 命受疲劳强度限制在不频繁启动时，寿命较长本身寿命无限，但供油系统的寿命有限2.2.2 适应转速要求由于不同类型和轴承尺寸的结构和制造允许的最大速度是不同。降低轴承规格，允许更大的精度等级越低的最大速度。向心关节轴承、?圆柱滚子轴承是车速限制高于圆锥滚子轴承。车速限制轴向载荷的轴承、?角接触球轴承，推力球轴承，圆锥滚子轴承在最低，承载能力是以上，而是以相反的顺序。因此，您应该考虑两个方面的速度和承载力要求的轴承类型。2.2.3适应精度的要求起止轴承装置有三个方面:前面的位置的影响在前轴承推力轴承的中心布局;后端定位集中在轴承;定位两端分别安排在前后轴承。面前的热变形位置,扩展后端和前端的方向,不会轴向定位精度，但前者支撑结构是影响轴承的轴向游隙复杂，大的变化，调整轴承间隙不方便，以前支持热值;定位结束、主轴伸长后加热,如果安排在径向轴承推力轴承,轴可能由于热膨胀弯曲。2.2.4适应结构的要求当主轴组件的性能和结构紧凑、承载能力高、刚度、径向尺寸可以支持轴承(特别是)与两个或两个以上的轴承。多轴机床的轴向间距小,宜用滚针轴承的径向载荷，由于结构的限制，推力球轴承的轴向负荷，以及轴承交错排列。2.2.5适应经济需求确定配置类型主轴轴承，此外应考虑满足要求的结构与性能同时也做经济分析和经济效果良好。为了满足需求，例如，您通常会使用标准化、?系列化、?批量生产的滚子轴承和更经济，但有些大，重型主轴装配，那里是没有标准的轴承，流体动力轴承或静压轴承。在中，大负荷，用圆锥滚子轴承的径向轴承和推力轴承类型的成本低,可以节省两个轴承,住房可制造性更好。之前和之后考虑上述因素,主轴的设计采用两个轴承主轴轴承、轴承和双排结合前向心短圆柱滚子轴承,推力球轴承,精度，圆柱滚子轴承，精密后。前轴承，双列圆柱滚子轴承，滚子直径，数量，具有高刚性，两列滚子，降低刚度，易于维护精密主轴，但前部支承结构是比较复杂的，但易于加工;锥形轴承内孔锥度为1:12，内部径向变形，径向游隙和预紧调整轴向运动;黄铜实体保持架，轴承的热量。支撑主轴整体特征是：静刚性，高精度车削，温升小，径向间隙可以前后轴承的温度的升高是不同进行调节，在热变形大，另外，组装和调整过比较麻烦。2.3主轴结构的初步计划双轴结构主要取决于工具，夹具，传动部件，轴承和密封设备类型，数量，位置和安装的安装位置在主轴方法,还应该考虑主轴加工技术,通常在机床主轴配备更多的部件,主轴的设计,设计步骤中,为了满足刚度要求,可以获得足够的推力和简单的组装,表面通常主轴设计进了阶梯轴,轴的轴颈的直径。主轴空心或实心,根据机床的类型。与此同时,在满足刚度要求的前提下,空心轴的设计,通过工具栏。轴端指的是结束。它的形状取决于类型的机床,形式夹具或工具来安装，并确保该夹具或工具来安装，可靠和准确的定位，易于处理，可提供一定量的扭矩的。检查135页的金属切削机床造型设计通用机床主轴端,选择一个短锥轴法兰板结构。用于修复和扭力机的特点是:四个螺丝孔,主轴端面。主轴是中空的,前面有一个锥形的“锥孔,结构如下:图2-3 短圆锥法兰盘式主轴端部结构2.4 主轴的材料与热处理主轴材料主要基于刚性，承载特性选择，磨损抗力及热变形影响的大小和其它因素。主轴的材料刚度的弹性E的模量的值与所述钢E为较大（2.110牛顿/厘米），因此，主轴钢的选材。弹性?e?的独立钢的弹性模量值和热处理钢，那要么是常规或合金钢，它基本上是弹性?e?的相同模量。因此，钢，首先选择便宜的?45?号钢价格的例如，只有大特别沉重负担的影响，或精密机床主轴需要减少热处理，或有必要确保耐磨损性轴的轴向移动后的变形，仅考虑选择合金钢。当使用滚动轴承主轴轴承，轴颈是不困难的，但为了提高接触刚度,防止敲的触摸表面杂志,大量的主轴颈仍在高频淬火45钢(HRC48 54)。大约45钢轴热处理条件表2 - 2中列出如下:表2-2 使用滚动轴承的45钢主轴热处理等参数工 作 条 件使 用 机 床材 料 牌 号热 处 理硬 度常 用代 用轻中负载车、钻、铣、磨床主轴4550调质HB220250轻中负载局部要求高硬度磨床的砂轮轴4550高频淬火HRC5258轻中负载PV400（Nm/cms）车、钻、铣、磨床的主轴4550淬火回火高频淬火HRC4250HRC5258此次设计的机床主轴，考虑到主轴材料的选择原则，选用价格便宜的中碳钢（45钢）。查表2-2中，因工作中承受轻、中负荷，且要求局部高硬度，故热处理采用高频淬火，HRC5258。2.5 主轴的技术要求将直接影响旋转精度的机床主轴组件。连接主轴、?轴承、?齿轮和其他零件的表面粗糙度和表面几何误差，精度更高，接触刚度和接触表面形状、?表面粗糙度越低，越小高变形和接触刚度。因此，主轴设计必须进行一定的技术要求。2.5.1 轴颈主轴设计时，应首先考虑。支持“主轴的基本水平的工作，技术和测量主轴是一本杂志作为工作基中的旋转运动;主轴加工，以确保该锥体和同轴期刊，”华尔街日报“作为一般细锥孔技术最终检查主轴，“华尔街日报”作为检查的计量基础和垂直各部分的校准精度。采用滚动轴承，精密轴必须适应轴承的精度。该杂志的硬度和表面粗糙度，会影响滚动轴承的合作的质量。一般机床主轴的精度，IT5轴承轴颈尺寸精度，形状和位置公差杂志（圆度和圆柱等）一般应小于1/4到1/2的直径公差。2.5.2 内锥孔内锥被定位安装工具或基面。检查机器精度，它代表用于检测主轴的其余部分和位置精度，如主轴和轨并行，等等的主轴中心线的基准。因为频繁，安装工具和锥体内必须佩戴。同轴锥孔和轴颈，通常香港当局和锥形段100至300毫米的间隔径向期刊;其形状误差使用标准有色锥体测试的接触面积，这是一个综合指标的大小检查，也需要一定的表面粗糙度，硬度等。2.6 主轴组件的计算主轴结构参数的组件，包括以下内容：?d、?主轴和主轴定期在轴直径之前提到的平均直径D（初级）;在主轴内孔直径D.结束暂停悬;和主轴轴承距离?l?等等。一般步骤是：?第一，主电机功率取决于机器或者?d、?刚度主轴本身范围内的根据工艺要求，并确定的形状和结构的主轴支承结构由署前端，基于机器的主要参数的选择D，之前和主轴轴承支承刚度确定L.配置型主轴轴承，识别有很大的关系的关键结构参数，因此往往需要在设计过程中，最终性能，如刚性主轴组件来衡量它的设计是合理的.2.6.1 主轴直径的选择刚性主轴直径主轴部件影响很大的直径，轴承本身是较小的位移变形和变形，即，主轴组件的较高的刚性。而是由轴颈直径D结束时，匹配的较大的轴承部件的尺寸，以达到相同的公差更加困难，重量会增加。同时，增加的轴承允许限度速度限制的直径，甚至允许机器结构。如下表2-3所示：主电机功率?P = 4KW?已知的机器类型铣床，请检查相应的条目，在前面的表中，开始采取?D = 80。后方轴颈的主轴直径?d?与前台存根轴直径?d?的关系可以按照以下公式设置：D=（0.70.85）D （2-1）因此，有D=（0.70.85）D=（0.70.85）80=5668，取D=65 （2-2）表2-3 主轴前轴颈直径D的选择机床机 床 功 率 （千瓦）1.472.52.63.63.75.55.67.37.4111114.7车床608070907010595130110145140165铣床5090609060957510090105100115外圆磨床5090557070807590751002.6.2 主轴前后支承轴承的选择?选择的主轴前轴承根据轴承选型原则检查金属切削机床设计简明手册?375?页，选择前轴承双列向心圆柱滚子轴承型号?3182116。其中，d = 56，D = 36，D = 82、 D = 227，B = 56 D = 227，r = 2。具体参数是图?2-4?所示： 图2-4 双列向心短圆柱滚子轴承（GB285-87）结构参数及安装尺寸再查金属切削机床设计简明手册第365页，选取主轴前支承的推力球轴轴承型号为8215。其中，d=86，d=86.3，D=99，H=37, D=67, D=91，r=2。具体结构参数如图2-5所示： 图2-5 推力球轴承（GB301-84）结构参数及安装尺寸 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 主轴后支承轴承的选择检查金属切削机床设计简明手册368页,选择后的主轴轴承圆柱滚子轴承类型为2213。其中：d=54，D=99，B=12，D=66，D=99，r=2.5。具体结构参数如图2-6所示： 图2-6 圆柱滚子轴承（GB283-87）结构参数及安装尺寸2.6.3 主轴内孔直径组合机床铣削，它应该是通过主轴孔刀杆，杆孔直径应在一定范围内，它不影响主轴的刚度。在一般情况下，直径限制主轴孔直径轴颈。由材料力学可知，刚度K正比于截面惯性矩I，它与直径之间有下列关系：=1-（）=1- （2-3）根据可用的类型:当 0.3,空心和实心截面刚度主轴非常接近;= 0.5时,空心轴的刚度主轴刚性固体90%,刚度影响不大;0.7或更高版本,主轴刚度急剧下降,因此,一般应 0.7,即d 0.7 d。由以上分析可得：d0.7 D=0.765=45.5 （2-4）考虑到组合机床主轴,主轴铣刀杆直径很小,需要少,即= 0.5,即:d2.5根据上表所列，所设计的组合机床属于型，所以取a/ D为1.252.5，即：a=（1.252.5）D=（1.252.5）80=100200 （2-5）初取a=120。2.6.5 主轴支承跨距主轴前端轴承跨度L是轴承的主轴轴承的反作用力的点之间的距离。合理的主轴轴承寿命可提高静态刚度主轴单元。支撑跨度较小，轴本身，较小的弯曲变形，但正面主轴轴承位移的增加而变形的刚性;跨度大，支持相对较少数量的致变形正面主轴位移，但弯曲轴本身将增加。可见，轴承跨度是过大或过小会降低主轴组件的刚度。一个合理的范围，以供参考选择推荐值的信息：（1） L=（34）D；（2） L=（42）a，用于悬伸长度较小时；（3） L=（43）a，用于悬伸长度较大时。根据悬臂的设计组合机床主轴刚度高,建议采取2.5 L或更少。即主轴轴承的设计个合理的跨度L3.6a=2.499=299初取L=360。2.7 主轴结构图根据以上的分析计算，可初步得出主轴的结构如图2-7所示：2.8 主轴组件的验算主轴，在严重的情况下，允许很小，变形为主轴的大小变体大小的基本要素都允许的所以主轴的刚度计算是计算，和通常聚焦于不同的部队。通常足以满足主轴刚性需求。受力与变形的弹性刚度比。当负载是常数，反比于刚性和弹性。因此，静态刚度的弹性变形计算是现成的。主轴组件，包括弹性变形的计算：?计算和主轴偏角。2.8.1 主轴端部挠度主轴鼻、的偏转直接影响加工精度和表面粗糙度，因此必须加以限制，一般计算主轴端最大偏转。2.8.2 支承的简化两个轴承主轴，如果每个仅支持单个或双列滚动轴承，或两个单列球轴承，主轴组件可以减少到一个简支梁，如图2-8;如果前者支持两个或多个涡旋轴承，图2-8 主轴组件简化为简支梁可认为主轴在前支承处无弯曲变形，可简化为固定端梁，如下图2-9所示：图2-9 主轴组件简化为固定端梁此次设计的主轴，前支承选用了一个双列向心短圆柱滚子轴承和两个推力球轴承作为支承，即可认为主轴在前支承处无弯曲变形，可简化为上图2-9所示。2.8.3 主轴的挠度查材料力学I第166页的表6.1，对图2-9作更进一步的分析，如下图2-10所示：根据图2-10，可得此时的最大挠度=- （2-6）其中，F主轴前端受力。此处，F=F=1314.2NlA、B之间的距离。此处，l=a=56cm图2-10 固定端梁在载荷作用下的变形E主轴材料的弹性模量。45钢的E=2.110N/cmI主轴截面的平均惯性矩。当主轴平均直径为D，内孔直径为d时，I=。此处，D=133 （2-7）故可计算出，主轴端部的最大挠度：=-2.9810 mm （2-8）2.8.4 主轴倾角主齿轮轴被安装在一主轴和安装角度，称为主轴角度。主轴轴承设计被认为是前角。如果轴承的安装角度过大时，会损坏轴承的正常运转，缩短轴承的寿命。根据图2-10，可得此时的最大倾角=- （2-9）其中，F主轴前端受力。此处，F=F=1314.2NlA、B之间的距离。此处，l=a=23cmE主轴材料的弹性模量。56钢的E=3.110N/cmI主轴截面的平均惯性矩。当主轴平均直径为D，内孔直径为d时，I=。此处，D=133 （2-10）故可计算出，主轴倾角为：=-3.310 rad （2-11）查组合机床设计第一册中机械部分的第666页，可知：当x0.0002L mm0.001 rad时，刚性主轴的刚度满足要求。此处的x，即为最大挠度和最大倾角，L为主轴支承跨距。将已知数据和代入，即可得：初步设计的主轴满足刚度要求。2.9 主轴组件的润滑和密封2.9.1 主轴轴承的润滑润滑的作用是减少摩擦和降低温升，而他和密封件，以保护外界事物的轴承磨损和防止腐蚀。润滑剂和润滑方法取决于轴承的类型，速度和工作量。如果你选择是正确的，它可以降低轴承的工作温度，延长使用寿命。您可以使用滚动轴承油或油脂。实验结果表明，在低转速下，油脂和油温度低于下部上升较低。因此，油脂主轴轴承设计。同时，主轴被安装在轴套，防止使用过的油泄漏应用润滑脂。添加润滑脂，润滑油包装应注意不要过多数量，不填轴承空间，否则会引起高烧恶化，熔体流动性和润滑。2.9.2密封主轴组件密封性能和对主轴组件润滑效果更大。主轴密封不好，使润滑油漏，废物，并在此过程中的组件的加速磨损，这将严重影响工作环境和机器的外观。密封装置的功能主轴组件密封工作装置是为了防止润滑剂泄漏主轴组件和传动部件，以避免浪费，并防止冷却剂和碎屑（如灰尘，污垢，水和芯片等）的部分从外部环境，以减少机零件的腐蚀和磨损，延长其使用寿命。主轴组件的密封要求装置，用于主轴组件密封需求是指：具有特定的压力和温度范围内具有良好的密封性能，形成应尽可能稳定的摩擦系数的低摩擦密封装置;腐蚀，磨损，使用寿命长，磨损，在一定程度上，自动补偿。结构简单，装卸方便。混凝土主轴组件和传动部件，可根据实际情况应该选择具有成本效益的密封装置。式密封装置主轴组件密封设备类型的主要成分，有以下几种：所述弹性构件接触的密封装置;杯（密封）密封;成分与金属和石墨的密封装置接触;甩水环式和螺旋槽密封;间隙型，箱型和迷宫密封装置，一个垂直轴密封装置。密封装置，用于选择主轴组件选择数据时的密封装置，特别是在下列标准的工作主轴组件，应考虑：主轴颈密封线速度;润滑剂和其化学和物理性质的类型;主轴部件的工作温度，环境介质的情况;主轴组件的结构特征;密封装置的主要用途，和类似物。在考虑到上述因素，主轴轴承，以防止外部的灰尘，木屑等杂物，所以考虑选择一个迷宫，一个长而曲折的道路形成的径向尺寸不超过0.3毫米，填充有润滑脂，轴向尺寸大于1.5mm以下。检查机械设计课程设计手册第87页表7 - 17日迷宫式密封装置的结构参数的选择如图2 - 11所示:图2-11 迷宫式密封装置的结构参数其中，d=80，D=130，e=12.10 主轴组件中相关部件2.10.1 轴肩挡圈前支承双列向心短圆柱滚子轴承和推力球轴承之间所用的挡圈，可查机械设计课程设计手册第56页表5-1，可得此次选用的挡圈的结构参数如下图2-12所示：图2-12 轴肩挡圈的结构参数其中，D=95，d=80，H=62.10.2 挡圈两个带的非标准件球推力环，根据大小的套筒的径向尺寸之间的轴向尺寸可以被当作初6毫米。2.10.3 圆螺母后主轴轴承锁定的锁定推力球轴承，推力球轴承套，有两个圆螺母，为了提高可靠性，添加一组螺钉。圆螺母的具体参数可以检查机械设计课程设计手册页表5 - 6,60结构如图2 - 13所示如下:图2-13 圆螺母（GB812-88）其中，锁紧靠主轴后支承一边的推力球轴承用的圆螺母，Dp=M802，d=115，d=103，m=15，h=10.36，h=10，t=4.75，t=4，C=1.5，C=1锁紧两推力球轴承内的套筒用的圆螺母，Dp=M722，d=105，d=93，m=15，h=10.36，h=10，t=4.75，t=4，C=1.5，C=12.10.4 套筒推力球轴承套筒之间,根据上面的计算,表明轴向尺寸是92,径向厚度2.5毫米,结束长26男M80 * 1.5,与主轴上的锁和结束,螺钉袖结构如图2 - 14所示。固定螺钉的结构参数检查机械设计课程设计手册页43表3 - 17所示图男童;可以检查主轴的孔隙结构参数,机械设计课程设计手册第61页表5 - 8,如图18所示:M81.25，l=10，d=5.5，n=1.2 , t=2图2-14 两推力球轴承内用套筒结构参数轴上固定螺钉用的孔的参数有：d=6，c=5，h5图2-15 开槽平端紧定螺钉图2-16 轴上固定螺钉用的孔2.10.5 前、后支承的轴承盖为了保证轴承的正常运行,并防止外界影响轴承的使用寿命,轴承盖安装前后车轴承诺,套筒,并应固定,配合间隙配合,轴的初步设计如图2 - 17所示,最近:图2-17 前支承用轴承盖其中，d=124，D=153图2-18 后支承用轴承盖其中，d=64，D=153，a=5，b=552.10.6 主轴用套筒及其锁紧部分根据先前的计算而设计的，它可以是直接通过结构和主轴的参数，以及该图的第三：锁紧套筒部弹性套筒，当调节螺钉，所述套筒的弹性变形，拧紧或松开套管。所需的轴轴向运动（调节），然后松开螺栓和弹性套套筒后也放松，然后调整主轴的轴向位置，应拧紧螺丝，固定在轴上。与此同时，弹性套筒和螺栓上的主轴组件的情况下，弹性套筒的结构及其参数如图2 - 20所示:图2-19 主轴用套筒的结构及参数锁紧螺栓的结构和参数可以检查简洁的机械设计手册102页表6 - 9,m2-m24螺栓结构如下图2-21所示，参数有：l=100，b=54，c=0.2，d=26.4，d=24，d=33.6，e=40，f=4，k=15，k=10.3，r=0.8，s=36，l=31，l=46图2-20 弹性套结构及参数2.10.7 主轴尾部的内花键组合铣床主轴部件和传动装置使用花键连接,检查金属切削机床设计简明手册468页表每天的比赛时间,花键采用外径定心方法,其特点是:定心精度高,方便加工,外径上的外花键机可以在普通所需的精度。内花键硬度不高,以确保其外径精度由拉刀。结构如图2-22所示,参数可以检查在金属切削机床设计简明手册页表8 7,468:d=42，N=8，D=46，B=8图2-21 锁紧螺栓的结构及参数图2-22 主轴尾部的内花键结构及参数2.11 主轴组件轴向调节机构轴向调整机构主轴组件使用一对伞齿轮和手动调节螺母。它有一个传动比，传动精度高，平稳运动和自锁。主螺杆轴向力，采用同时支持推力球轴承滚珠丝杆螺母轴承和轴套孔轴坐标，实现轴轴向调节。螺母轴承图如图2-23所示:2.11.1 丝杠螺纹丝杠采用梯形螺纹，其牙根强度高，螺纹副对中性好，加工时可以铣和磨，工艺简单。查金属切削机床设计简明手册第413页，取螺纹直径为36，其余参数有：图2-23 丝杠螺母支承简图P=6，d=36，d=33，d=29，l=702.11.2 丝杠轴承的选择轴向运动调节精度直接影响的滚珠丝杠，与丝杠的准确性，除了梯形螺纹精度保证本身，还对轴承的精度，轴承的精度应予以考虑。螺杆采用两个相同的球轴承的轴向推力，其精度应在D-精密轴承使用，检查金属切削机床设计简明手册365页选用推力球轴承的型号为8209，其结构如下图2-24所示，相关参数有：d=45，d=45.2，D=73，H=20，D=55，D=63 图2-24 推力球轴承（GB301-84）结构参数及安装尺寸2.11.3 丝杠螺母在今年年底有一个小螺丝螺母的螺纹孔，它的线程是M366梯形螺纹，与螺母轴中心轴20的螺杆直径为75年，轴与轴套过盈配合，保证轴向位置调整精度。2.11.4 丝杠中段螺纹丝杠中段制成三角螺纹，直径为M42，螺距P=1.5，与之相配合的轴承挡圈仍为M421.5，d=40.917，d=41.35，l=10，D=55。2.11.5 丝杠上的内隔套螺杆45大端直径，所以垫片45的内直径也是相关的结构和参数可查，385页上的金属切削机床设计指南”，下面的结构如图2-25所示，所述参数主要有：D =45，D =55，L =20图2-25 内隔套的结构及其参数2.11.6 丝杠上调节用锥齿轮调整手柄的轴向位置和螺杆的纵轴，用90（正交）的刺激伞齿轮的角度。为了确保可靠的轴向调整，净I = 1这两个锥齿轮比，不减速，也不需要增长。检查“机械设计”，在207，表12.5所示的精度从8-10中的水平。为了更好地确保轴向调节的精度，所以最好的8精度。查看图19“通用机械设计手册页1032 - 5,齿数Z = 18日初分度圆直径d = 60岁：m=3.33 （2-12）再查机械设计第206页表12.3，取其相近值3.25，即m=3.25，有：d=mz=3.2518=58.5根据以上数据，查机械设计通用手册第1030页表19-2，可计算出：分度圆直径d d=d=58.5齿数z z= z=18大端模数m m= d/z= d/z=3.25节锥角 =arc tgz/z=45，=90-=45锥距R R= d/2sin= d/2sin=41.37齿宽b b=bR0.3341.3713.65(0.33，齿宽系数)变位系数x x=-x=0.461-(z/z)=0齿顶高h h=m(1+ x)=3.25，h=m(1- x)=3.25齿根高h h=m(1.2- x)=3.9，h=m(1.2+ x)=3.9齿顶间隙c c=0.2m=0.65齿根角 =arc tg h/R5.4，=arc tg h/R5.4齿顶角 =arc tg h/R4.49，=arc tg h/R4.49齿顶圆锥角 =+=45+4.49=49.49，=+=49.49齿根圆锥角 =-=39.6，=-=39.6齿顶圆直径d d= d+2hcos=63.10，d= d+2hcos
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