铣削组合机床及其主轴组件设计
42页 18000字数+论文说明书+4张CAD图纸【详情如下】
主轴套筒零件图.dwg
主轴组件装配图.dwg
主轴零件图.dwg
组合机床外观图.dwg
铣削组合机床及其主轴组件设计说明书.doc
摘 要
组合机床，是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率机床。其特点有：结构紧凑、工作质量可靠、设计和制造周期短、投资少、经济效果好、生产率高等。
本次设计的题目是铣削组合机床及主轴组件。首先针对所要加工的零件入手，对机床进行总体方案设计，进而确定机床的总体布局，随后，对主轴组件进行设计。在设计主轴组件时，以主轴为线索，在满足刚度、精度等要求下，完成其它（如轴承、轴向调节机构、锁紧机构等）所有零件的设计。
关键词：组合机床，主轴组件，刚度，主轴，轴承，轴向调节机构
ABSTRACT
Modular Machine, by the large number of common parts and a small number of specialized components of the process focused efficient machine. Its features include : compact, reliable quality, design and manufacturing cycle shorter, less investment and economic effects, and higher productivity .
The design is the subject of combined milling machine spindle components. First in response to the processing of parts, the paper machine for the overall program design, which will determine the overall layout of the machine. Subsequently, the spindle components of the design. Spindle components in the design, a spindle for clues to meet stiffness and precision requirements, the completion of the other (eg, bearings, Axial adjustment, locking, etc.) all parts of the design.
Keywords: Modular Machine, spindle components, stiffness, spindle, bearings, axial adjustment
目 录
摘要 1
ABSTRACT 2
前言 Ⅰ
第1章 机床总体设计 1
1.1 机床总体方案设计的依据 1
1.1.1工件 1
1.1.2刀具 1
1.2工艺分析 1
1.2.1工艺方法的确定 1
1.2.2 机床总体布局 2
1.2.3 机床运动的确定 2
1.3机床主要技术参数的确定 3
1.3.1确定工件余量 3
1.3.2选择切削用量 3
1.3.3运动参数 3
主轴最高，最低转速 3
主轴转速的合理排列 4
1.3.4 动力参数—主运动驱动电动机功率的确定 4
切削力的计算 5
切削功率的计算 5
估算电动机功率 5
选择主电机 5
1.4进给驱动电动机功率的确定 5
第2章 主轴组件设计 6
2.1主轴的基本要求 6
2.1.1旋转精度 6
2.1.2刚度 6
2.1.3抗振性 7
抵抗受迫振动的能力 8
抵抗切削自激振动的能力 8
2.1.4温升和热变形 8
2.1.5耐磨性 9
2.1.6其他 9
2.2主轴组件的布局 9
2.2.1适应刚度和承载能力的要求 10
2.2.2适应转速要求 11
2.2.3适应精度的要求 11
2.2.4适应结构的要求 11
2.2.5适应经济性要求 11
2.3主轴结构的初步拟定 12
2.4主轴的材料与热处理 13
2.5主轴的技术要求 13
2.5.1轴颈 13
2.5.2内锥孔 14
2.6主轴组件的计算 14
2.6.1主轴直径的选择 14
2.6.2主轴前后支承轴承的选择 15
主轴前支承轴承的选择 15
主轴后支承轴承的选择 16
2.6.3主轴内孔直径 16
2.6.4主轴前端悬伸量 17
2.6.5主轴支承跨距 18
2.7主轴结构图 18
2.8主轴组件的验算 18
2.8.1主轴端部挠度 19
支承的简化 19
主轴的挠度 20
主轴倾角 20
2.9主轴组件的润滑和密封 21
2.9.1主轴轴承的润滑 21
2.9.2主轴组件的密封 21
主轴组件密封装置的功用 22
对主轴组件密封装置的要求 22
主轴组件密封装置的类型 22
主轴组件密封装置的选择 22
2.10主轴组件中相关部件 23
2.10.1轴肩挡圈 23
2.10.2挡圈 23
2.10.3圆螺母 23
2.10.4套筒 24
2.10.5前、后支承的轴承盖 25
2.10.6主轴用套筒及其锁紧部分 26
2.10.7主轴尾部的内花键 27
2.11主轴组件轴向调节机构 28
2.11.1丝杠螺纹 28
2.11.2丝杠轴承的选择 28
2.11.3丝杠螺母 29
2.11.4丝杠中段螺纹 29
2.11.5丝杠上的内隔套 29
2.11.6丝杠上调节用锥齿轮 30
2.12箱体设计 30
第3章 结论 31
参考文献 32
致谢 33
前 言
机械制造业在国民经济中占有重要的地位，是国民经济各部门赖以发展的基础，是国民经济的重要支柱，是生产力的重要组成部分。机械制造业不仅为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种生产设备、仪器仪表和工具，而且为制造业包括机械制造业本身提供机械制造装备。机械制造业的生产能力和制造水平标志着一个国家或地区的科学技术水平、经济实力。
机械制造业的生产能力和制造水平，主要取决于机械制造装备的先进程度。机械制造装备的核心是金属切削机床，精密零件的加工，主要依赖切削加工来达到所需要的精度。金属切削机床所担负的工作量约占机器制造总工作量的40%～60%，金属切削机床的技术水平直接影响到机械制造业的产品质量和劳动生产率。换言之，一个国家的机床工业水平在很大程度上代表着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。显然，金属切削机床在国民经济现代化建设中起着不可替代的作用。
纵观几十年来的历史，机械制造业从早期降低成本的竞争，经过20世纪70年代、80年代发展到20世纪90年代乃至21世纪初的新的产品的竞争。目前，我国已加入世界贸易组织，经济全球化时代已经到来，我国机械制造业面临严峻的挑战，也面临着新的形势：知识——技术——产品的更新周期越来越短，产品的批量越来越小，产品的性能和质量的要求越来越高，环境保护意识和绿色制造的呼声越来越强，因而以敏捷制造为代表的先进制造技术将是制造业快速响应市场需要、不断推出新产品、赢得竞争、求得生存和发展的主要手段。
金属切削机床中的组合机床，是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。它具有：生产率高；加工精度稳定；研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低；配置灵活等。正是由于这些特点的存在，决定了组合机床在当今新形势下仍能被广泛应用于汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工及自行车等轻工行业和机床、机车、工程机械等制造业中。
此次设计的是铣削组合机床及主轴组件。首先，对机床进行总体设计，确定总体方案后得到机床总体布局图；再着重进行主轴组件的设计，其中包括主轴的设计、支承的选取、主轴轴向移动机构和主轴锁紧机构等的设计。
由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。
第一章 机床总体设计
设计机床的第一步，是确定总体方案。总体方案是机床部件和零件的设计依据，对整个设计的影响较大。因此，在拟定总体方案的过程中，必须全面地、周密地考虑，使所定方案技术先进、经济合理。
1.1 机床总体方案设计的依据
1.1.1 工件
工件是机床总体方案设计的重要依据之一，设计者必须明确工件的特点和加工要求。本次毕业设计要求设计一台组合机床，用于加工VF-6/7型空压机减荷阀体的两侧面，工件材料为HT200，硬度为190～210HB,生产批量为大批量，铸造毛坯。加工部位的加工要求如下：
(1)被加工表面的粗糙度均为R 10；
(2)被加工表面的相互位置精度为：
平面1～2之间的距离为225mm；
平面1～2与φ95中心线的垂直度要求为0.03mm。
1.1.2刀具 图1-1 减荷阀体简图
硬质合金端铣刀，刀齿材料为YG6，铣刀盘直径为φ75～110，刀具齿数Z=4。
1.2 工艺分析
1.2.1 工艺方法的确定
机床的工艺方法是多种多样的，按工种可分为车、铣、刨、钻、镗、磨、研磨、电加工、振动加工、激光加工等；每一种还可再分，如车削加工有车外圆、车端面、车槽、车球面等之分；按加工精度各表面粗糙度可分为粗加工、半精加工、光整加工等；按工序集中程度可分为单刀、多刀、单工件、多工件、单工位、多工位等；按作业形式可分平行作业、顺序作业、平行-顺序作业等。
工艺方法对机床的结构和性能的影响很大，工艺方法的改变常导致机床的运动、传动、布局、结构、性能以及经济效果等方面的一系列变化。
加工平面的方法有很多，比如说车削，铣削，刨削。对于VF-6/7型空压机减荷阀体，用车床进行车削加工时，由于减荷阀体外形复杂，且为壳类零件，不宜装夹在车床主轴上进行加工，装夹稳定性也不高；用刨床进行刨削加工时，机床需要两个运动，机床和刀具结构简单，装夹在工件台上快速，稳固，但生产率低，加工精度也达不到工件2.12 箱体设计
根据机床总体设计方案图可知，箱体的大致结构为长方体。但是，为了满足体积小、
重量轻、结构简单、使用方便、效率高及质量好的要求，需对箱体做进一步的分析和设计：
第一，箱体的顶部，为了安装、调试和维修轴向调节机构方便，需设置一箱体盖，用四颗螺钉联接在箱体上。示意图如图2-26所示；为了安装轴向移动机构，箱盖下面需留出
图2-26 箱体盖
一定量的空间，其中包括留出轴向70mm的空间供轴向移动机构轴向调节，这就减小了箱体的刚度和强度。为此，此处箱体的最小径向尺寸不得小于15mm。
第二，主轴尾端，采用花键传递动力，故此处箱体还应与变速箱相连，应设计出相应的螺纹孔。
第三，夹紧套筒用的弹性套，安装在箱体与套筒间，此处箱体应设计出足够的空间；弹性套外面的锁紧螺栓仍与箱体联接，为了拧紧螺栓方便，此处箱体应设计出供操作螺栓用工具的合理空间。
第三章 结论
组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的一种高生产率机床。它具有自动化程度较高，加工质量稳定，工序高度集中等特点，因此，组合机床在大批、大量生产中得到广泛应用。目前，组合机床的研制正向高效、高精度、高自动化和柔性化方向发展。
三个月左右的时间，我综合运用专业课程和技术基础课程的基本知识，结合生产实际来进行分析，解决实际工程中的问题，完成了铣削组合机床及主轴组件的设计。这次设计，让我掌握了设计金属切削机床的基本程序和方法；巩固、深化和扩展了我对所学的专业课程和技术基础课程的知识，树立了我正确的工程设计思想；培养了我查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图、数据处理、计算机辅助设计等方面的能力。
参 考 文 献
[1] 大连组合机床研究所.组合机床设计第一册（第一版，机械部分）[M].北京：机械工业出版社，1975年6月
[2] 沈阳工业大学，大连铁道学院，吉林工学院.组合机床设计（第1版）[M].上海：上海科学技术出版社，1985年9月
[3] 《组合机床》编写组.组合机床讲义(第1版)[M].北京：国防工业出版社，1972年4月
[4] 谢家瀛.组合机床设计简明手册(第1版)[M].北京：机械工业出版社，1994年2月
[5] 大连组合机床研究所.组合机床设计参考图册(第1版)[M].机械工业出版社，北京：1975年11月
[6] 中国农业机械化科学研究院.实用机械设计手册上、下册(第1版)[M].北京：中国农业机械出版社，1985年7月
[7] 张展.机械设计通用手册(第1版)[M].北京：中国劳动出版社，1984年5月
[8] 《金属切削机床设计》编写组.金属切削机床设计（修订本，第1版）[M]. 上海：上海科学技术出版社，1985年5月
[9] 《金属切削机床设计》编写组，吉林工业大学，吉林工学院，东北工学院.金属切削机床设计上、下册(第1版).上海：上海科学技术出版社，1979年11月
[10] 大连工学院戴曙.金属切削机床设计[M].北京：机械工业出版社，1981年7月
[11] 范云涨，陈兆年.金属切削机床设计简明手册(第1版)[M].北京：机械工业出版社，1994年7月
[12] 李洪.机械制造工艺金属切削机床设计指导(第1版)[M].沈阳：东北工学院出版社，1989年3月
[13] 唐金松.简明机械设计手册(第1版)[M].上海：上海科学技术出版社，1992年6月
[14] 刘鸿文.材料力学I(第4版)[M].高等教育出版社，2004年1月
[15] 邱宣怀等.机械设计(第4版)[M].北京：高等教育出版社，1997年7月
[16] 清华大学吴宗泽，北京科技大学罗圣国.机械设计课程设计手册(第2版)[M].北京：高等教育出版社，1999年6月
[17] 黄鹤汀.机械制造装备(第1版)[M].北京：机械工业出版社，2004年7月
[18] 哈尔滨工业大学李益民.机械制造工艺设计简明手册(第1版)[M].北京：机械工业出版社，1994年7月
致 谢
这次毕业设计，得到了四川理工学院机电工程系领导、机电工程系机制教研室老师以及2003级机械制造3班同学的大力帮助，并在徐绍华老师认真、细致的指导下，完成了设计。在此，向他们致以忠心的感谢！
川公网安备: 51019002004831号