立式钻削中心主轴的机械结构设计【4张图/16700字】【优秀机械毕业设计论文】

文档包括:
说明书一份，54页，16700字左右。
任务书一份。

图纸共4张，如下所示
A0-总装配图.dwg
A1-主轴.dwg
A1-主轴箱装配图.dwg
A1-垂直进给装置.dwg

一、设计题目：立式钻削中心的机械结构设计
二、设计的主要内容：设计参数：钻削中心主轴转速为180~3000r/min；最大的钻削直径为20mm。针对设计题目，查阅相关文献资料，综合运用所学知识，确定最优设计方案。进行设计计算与工程图绘制和技术文件的编制，完成立式钻削中心主轴系统结构设计。图量1.5~2张A0，其中1张必须徒手画。按照工程技术规范要求，整理好技术资料，编写设计说明书。
三、设计目标：通过方案确定、设计计算，完成立式钻削中心主轴系统结构设计。按照工程技术规范要求，整理好技术资料，编写出设计说明书。
摘 要
在传统的立式钻床、铣床与新型数控机床技术的基础上，开发了以钻削为主，并兼有攻丝、铣削等功能，且备有刀库并能够自动更换刀具来对工件进行多工序加工的数控机床—钻削中心。本文主要针对钻削中心的主轴系统进行设计。在本设计中，主轴调速取消了齿轮变速机构，而是由交流电动机来调速；主轴与电机轴之间采用多楔带传动；主轴内部刀具的自动夹紧，则采用了碟形弹簧与气压传动技术；主轴的垂直进给采用了半闭环伺服进给系统；主轴的支承采用了适应高刚度要求的轴承配置。总之，通过对主轴系统的设计，使系统满足了钻削中心高效、高加工精度的要求。

关键词：数控技术；钻削中心；主轴系统

Abstract
In the traditional vertical drilling machine, CNC milling machine and new technology on the basis of developing a drilling mainly, and both tapping, milling, and other functions, With cutting tool can automatically replace the multi-process workpiece machining CNC machine tools – Drilling Center.This paper is concerned with the drilling spindle system design. In this design, the spindle speed of the complete elimination of the variable speed gear, and a fully by the AC motor is to be achieved. Wedge Belt Drive is used between spindle and motor shaft. Internal spindle automatic tool clamping, the use of a disc spring with pressure transmission technology;The vertical axis feed using a semi-closed-loop servo control system; The supporting of spindle uses high stiffness requirements of the bearing arrangement. In short, through the spindle system design, allowing the system to meet the drilling center efficient, high-precision processing of the request.

Keywords：NC technology ；Drilling Center ；Spindle system

目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 数控机床的概念 1
1.2 数控机床的组成 1
1.3 数控技术发展状况及发展趋势 1
1.4 设计的目的与意义 4
第2章 总体设计方案的确定 5
2.1 设计方案 5
2.2 方案的可行性分析 6
2.2.1 钻销中心的设计特点 6
2.2.2 本设计的创新之处 7
第3章 钻削中心主轴部件结构设计 8
3.1 主轴的结构设计 8
3.1.1 主轴的基本尺寸参数的确定 8
3.1.2 主轴端部结构 9
3.1.3 主轴刀具自动夹紧机构 10
3.1.4 主轴的验算 12
3.1.5 主轴材料和热处理的选择 16
3.2 主轴传动部件的设计 17
3.2.1 传动方式的选择 17
3.2.2 多楔带带轮的设计计算 18
3.2.3 多楔带的选择及带轮尺寸参数的确定 20
3.2.4 传动带在主轴上的位置 22
3.3 主轴轴承 23
3.3.1 主轴轴承的选用 23
3.3.2 主轴轴承的配置 25
3.3.3 滚动轴承调整和预紧方法 26
3.3.4 主轴轴承的润滑 27
3.4 碟形弹簧的设计 29
3.4.1 钻削力分析 29
3.4.2 碟形弹簧设计计算 30
3.4.3 碟形弹簧的校核 33
3.5 气缸的设计 35
3.5.1 气缸的结构设计 35
3.5.2 气动回路选择 38
第4章 主轴进给系统的设计 41
4.1 概述 41
4.1.1 伺服进给系统的组成 41
4.1.2 伺服进给系统的类型 41
4.2 进给系统设计计算 43
4.2.1 主要参数的设定 43
4.2.2 切削力的估算 43
4.2.3 滚珠丝杠副设计计算 43
4.2.4 丝杠的校核 46
4.2.5 选伺服系统和检测装置 49
4.2.6 伺服电机选择 49
结 论 51
致 谢 52
参考文献 53

CONTENTS
Abstract I
CONTENTS Ⅲ
Chapter 1 Introduction 1
1.1 The concept of NC machine tool 1
1.2 The composition of CNC machine tools 1
1.3 CNC technology development status and development trend 1
1.4 The purpose of design and meaning 4
Chapter 2 The overall design scheme 5
2.1 Design scheme 5
2.2.1 Thedesign characteristics of drilling center 6
2.2.2 The innovation of the design 7
Chapter 3 Spindle nd components design 8
3.1 Spindle structure design 8
3.1.1 The decision of the basic parameters of the spindle 8
3.1.2 Spindle structure 9
3.1.3 Spindle tool automatically clamping institutions 10
3.1.4 Checking of the spindle 12
3.1.5 Spindle material and heat treatment options 16
3.2 Spindle drive components design 17
3.2.1 The choice of the ways of driving 17
3.2.2 The design of the half-axis belt pulleys 18
3.2.3 The choice of the half-axis belt pulleys parameters 20
3.2.4 The position of the drive belt in the spindle 22
3.3 Selection of spindle bearings 23
3.3.1 selection of spindle bearings 23
3.3.2 Configuration of spindle bearings 25
3.3.3 Ajustment of rolling bearings 26
3.3.4 Lubrication of spindle bearings 27
3.4 Design of the disc sping 29
3.4.1 Analysis of the drilling force 29
3.4.2 Design of the disc spring 30
3.4.3 Disc spring 33
3.5 Cylinder design 35
3.5.1 The structure design of cylinder 35
3.5.2 Pneumatic circuit selection 38
Chapter 4 Spindle feed system design 41
4.1 Summary 41
4.1.1 Servo feed system 41
4.1.2 Servo feed system type 41
4.2 Feed system design 43
4.2.1 Determination of main design parameters 43
4.2.2 Estimation of the cutting force 43
4.2.3 Design and calculation of ball screw pair 43
4.2.4 Screw check 46
4.2.5 Selection of servo system and detecting device 49
4.2.6 Servo motor selection 49
Conclusion 51
Thanks 52
References 53