4828-轴承内外圈加工专用机床车架与主轴箱设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】
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4828-轴承内外圈加工专用机床车架与主轴箱设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】,轴承,内外,加工,专用,机床,车架,主轴,设计,机械,毕业设计,全套,资料,已经,通过,答辩
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编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 相关资料 题目： 轴承内外圈车加工机床 车架与主轴箱设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923118 学生姓名： 崔译元 指导教师： 彭勇 （职称： 副教授 ） （职称： ） 2013年 5月 25日 目 录 一、毕业设计（论文）开题报告 二、毕业 设计（论文）外文资料翻译及原文 三、学生 “毕业论文（论文）计划、进度、检查及落实表 ” 四、实习鉴定表 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 开题报告 题目 ： 轴 承内外圈车加工机床 车架与主轴箱 设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923118 学生姓名： 崔译元 指导教师： 彭勇 （职称： 副教授 ） （职称： ） 2012年 11 月 25 日 课题来源 该课题来源于 某机床制造企业为提高加工过程的机械化和自动化水平，提高生 效 率，降低工人的劳动强度，降低企业成本的需求。 科学依据 （ 1）课题科学意义 轴承内外圈车加工机床是针对企业发展需要，针对轴承内外圈车加工而设计的专用机床，此床应用功能简单，性价比高，适用于生产线加工。 （ 2）国内外研究概况、水平和发展趋 当今科技 不管什么领域，都向专一化方向发展，专用车床等。不 像传统车床那样通用 化程度较高， 此台车床 将传统车床的通用部分舍去，按照经济加工尺寸进行专一加工，有利于自动化生产线的形成，大大提高了生产效率。 在国内外，专用机床已经发展成为一种必然的趋势，而且技术水平已基本达到成熟地步， 为未来机械行业 自动化生产 带来了良好的发展前景。 （ 3）应用前景 轴承内外圈加工机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种大批量轴承圈、结构较简单、精度要求较高的轴承 ，对于这样一种车床的车架和主轴箱的设计，也必然是一种新的挑战。 研究内容 本毕业论文应达到的目的： 轴承内外圈加工专用车 床车架与主轴箱设计。 本毕业论文应达到的内容和要求： 内容： 1、 根据轴承内外圈加工专用车床的原始资料以及查阅相关中外资料，研究车床各个组成部件（包括横向机构、纵向机构、夹具结构、箱体、上料结构）设计及校核方法。 2、 分析现有工厂车床现状及存在的问题，车床车架和主轴箱 应用的必要性。 3、 对车床进行系统分析和功能分析，并在此基础上确定车床车架和主轴箱方案设计。 要求： 1、 查阅资料，完成开题报告； 2、 完成车床车架和主轴箱的计算； 3、 完成车床车架与主轴箱的整体尺寸设计； 4、 完成车床车架和主轴箱的校核； 5、 进行三维建模，完成各个零件的装 配，实现仿真运动； 6、 阅读和翻译英文文献； 7、 完成毕业论文的撰写。 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 研究方法、技术路线、实验方案 通过阅读有关资料、文献、收集、筛选、整理课题研究所需要的有关数据、理论依据，综合运用所学理论研究论文课题。 研究轴承内外圈车加工专用车床的整体结构，设计一个符合要求的整体装配结构，研究车床功能与性能，选择材料，对强度进行校核；进一步加强软件学习，为三维设计与运动仿真打下良好的基础。 可行性分析 通过对论文课题的学习研究达到巩固、扩大、深化已学理论知识、提高思考分析 解决实际问题等综合素质的目的。并对三维设计软件更深层次的学习巩固。 研究计划及预期成果 研究计划 ： 2012 年 11 月 12 日 11 月 24 日 ： 收集资料，撰写开题报告、文献综述； 2012 年 11 月 25 日 12 月 8 日 ： 确定 主轴箱的设计流程并进行相关计算 ； 2012 年 12 月 9 日 1 月 21 日 ： 完成 机架 相关 设计； 2013 年 3 月 4 日 3 月 22 日 ：完成 的全部零件图； 2013 年 3 月 25 日 4 月 5 日 ： 完成夹具的总装图 及运动仿真 ； 2013 年 4 月 8 日 4 月 19 日 ： 完 成夹具设计的说明书； 2013 年 4 月 22 日 4 月 26 日 ： 详细审阅设计计算、说明书及图纸并修改； 2013 年 4 月 29 日 5 月 25 日 ： 递交毕业设计资料，准备答辩材料，并进行答辩。 预期成果： 为达到预期的设计效果，通过各种虚拟仿真对车架应有的（如：稳定性、强度等）性能，主轴的相关性能，通过软件的虚拟装配功能对所设计的车架、主轴箱等进行虚拟装配，结果符合相关要求 。 特色或创新之处 运用 够进行运动仿真的功能，对已初步设计完成的零件进行运动仿真 。 已具备的条件和尚需解决的问题 设计 方案思路已经非常明确，已经具备使用 本操作能力 。 使用 行运动仿真尚需加强 。 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 系意见 主管领导签名： 年 月 日 英文原文 (of a in of 61、 2、 3、 4、 of nd As if by in of of it is to of a In to be in in 1 f as ), of by to in as in As a up of as to as in in It in be to is of of A of in at of In of of is in of as a is by of of on of is at in of as a In to in be in of 0111241by 10 (in of a is a a in 500 of in of is a of in as in An is in of in of is at 300 to be s 00 400 to a of in is to It is to on of on C) by a is to of to to of is by as of of is as on of to a on of In to we of on of in At of ), at it no on of of of is to At of on of to 2 is to to a in be be a in it a of a is to it is it in a in or be to of to to pf to is to be of of of is is so it at is to of is It a is of be to is so is it at It a of 3 is it to of of be , to (175C 60of be to to be a of or To be a of at 0 to is to of of to to in of of of to of he of of ) of as be to on of or as as 4 to at be at In of a as or or is (b) (c) of (d) e) It be to a of be by of in of in to as is in of of on on of 中文译文 可机加工性 一种材料的可机加工性通常以四种因素的方式定义： 1、分的表面光洁性和表面完整性 ； 2、刀具的寿命 ； 3、切削力和功率的需求 ； 4、切屑控制 ； 以这种方式，好的可机加工性指的是好的表面光洁性和完整性，长的刀具寿命，低的切削力和功率需求。关于切屑控制，细长的卷曲切屑，如果没有被切割成小片，以在切屑区变的混乱，缠在一起的方式能够严 重的介入剪切工序。 因为剪切工序的复杂属性，所以很难建立定量地释义材料的可机加工性的关系。在制造厂里，刀具寿命和表面粗糙度通常被认为是可机加工性中最重要的因素。尽管已不再大量的被使用，近乎准确的机加工率在以下的例子中能够被看到。 1 钢的可机加工性 因为钢是最重要的工程材料之一（正如第 5 章所示），所以他们的可机加工性已经被广泛地研究过。通过宗教铅和硫磺，钢的可机加工性已经大大地提高了。从而得到了所谓的易切削钢。 二次硫化钢和二次磷化钢 硫在钢中形成硫化锰夹杂物（第二相粒子），这些夹杂物在第一剪切区引起应力。其结果是使切屑容易断开而变小，从而改善了可加工性。这些夹杂物的大小、形状、分布和集中程度显著的影响可加工性。化学元素如碲和硒，其化学性质与硫类似，在二次硫化钢中起夹杂物改性作用。 钢中的磷有两个主要的影响。它加强铁素体，增加硬度。越硬的钢，形成更好的切屑形成和表面光洁性。需要注意的是软钢不适合用于有积屑瘤形成和很差的表面光洁性的机器。第二个影响是增加的硬度引起短切屑而不是不断的细长的切屑的形成，因此提高可加工性。 含铅的钢 钢中高含量 的铅在硫化锰夹杂物尖端析出。在非二次硫化钢中，铅呈细小而分散的颗粒。铅在铁、铜、铝和它们的合金中是不能溶解的。因为它的低抗剪强度。因此，铅充当固体润滑剂并且在切削时，被涂在刀具和切屑的接口处。这一特性已经被在机加工铅钢时，在切屑的刀具面表面有高浓度的铅的存在所证实。 当温度足够高时 例如，在高的切削速度和进刀速度下 铅在刀具前直接熔化，并且充当液体润滑剂。除了这个作用，铅降低第一剪切区中的剪应力，减小切削力和功率消耗。铅能用于各种钢号，例如 10111241等。铅钢被第二和第三数码中 的字母 L 所识别（例如， 10（需要注意的是在不锈钢中，字母 L 的相同用法指的是低碳，提高它们的耐蚀性的条件）。 然而，因为铅是有名的毒素和污染物，因此在钢的使用中存在着严重的环境隐患（在钢产品中每年大约有 4500 吨的铅消耗）。结果，对于估算钢中含铅量的使用存在一个持续的趋势。铋和锡现正作为钢中的铅最可能的替代物而被人们所研究。 脱氧钙钢 一个重要的发展是脱氧钙钢，在脱氧钙钢中矽酸钙盐中的氧化物片的形成。这些片状，依次减小第二剪切区中的力量，降低刀具和切屑接口处的摩擦和磨损。温度也相应地降低。结果，这 些钢产生更小的月牙洼磨损，特 别是在高切削速度时更是如此。 不锈钢 奥氏体钢通常很难机加工。振动能成为一个问题，需要有高硬度的机床。然而，铁素体不锈钢有很好的可机加工性。马氏体钢易磨蚀，易于形成积屑瘤，并且要求刀具材料有高的热硬度和耐月牙洼磨损性。经沉淀硬化的不锈钢强度高、磨蚀性强，因此要求刀具材料硬而耐磨。 钢中其它元素在可机加工性方面的影响 钢中铝和矽的存在总是有害的，因为这些元素结合氧会生成氧化铝和矽酸盐，而氧化铝和矽酸盐硬且具有磨蚀性。这些化合物增加刀具磨损，降低可机加工性。因此生产和使用净 化钢非常必要。 根据它们的构成，碳和锰钢在钢的可机加工性方面有不同的影响。低碳素钢（少于 碳）通过形成一个积屑瘤能生成很差的表面光洁性。尽管铸钢的可机加工性和锻钢的大致相同，但铸钢具有更大的磨蚀性。刀具和模具钢很难用于机加工，他们通常再煅烧后再机加工。大多数钢的可机加工性在冷加 工后都有所提高，冷加工能使材料变硬并且减少积屑瘤的形成。 其它合金元素，例如镍、铬、钳和钒，能提高钢的特性，减小可机加工性。硼的影响可以忽视。气态元素比如氢和氮在钢的特性方面能有特别的有害影响。氧已经被证明了在硫化锰 夹杂物的纵横比方面有很强的影响。越高的含氧量，就产生越低的纵横比和越高的可机加工性。 选择各种元素以改善可加工性，我们应该考虑到这些元素对已加工零件在使用中的性能和强度的不利影响。例如，当温度升高时，铝会使钢变脆（液体 金属脆化，热脆化，见 尽管其在室温下对力学性能没有影响。 因为硫化铁的构成，硫能严重的减少钢的热加工性，除非有足够的锰来防止这种结构的形成。在室温下，二次磷化钢的机械性能依赖于变形的硫化锰夹杂物的定位（各向异性）。二次磷化钢具有更小的延展性，被单独生成来提高机加工性。 2 其它不同金属的机加工性 尽管越软的品种易于生成积屑瘤，但铝通常很容易被机加工，导致了很差的表面光洁性。高的切削速度，高的前角和高的后角都被推荐了。有高含量的矽的锻铝合金铸铝合金也许具有磨蚀性，它们要求更硬的刀具材料。尺寸公差控制也许在机加工铝时会成为一个问题，因为它有膨胀的高导热系数和相对低的弹性模数。 铍和铸铁相同。因为它更具磨蚀性和毒性，尽管它要求在可控人工环境下进行机加工。 灰铸铁普遍地可加工，但也有磨蚀性。铸造无中的游离碳化物降低它们的可机加工性，引起刀具切屑或裂口。它需要具有强韧性的工具。具有 坚硬的刀具材料的球墨铸铁和韧性铁是可加工的。 钴基合金有磨蚀性且高度加工硬化的。它们要求尖的且具有耐蚀性的刀具材料并且有低的走刀和速度。 尽管铸铜合金很容易机加工，但因为锻铜的积屑瘤形成因而锻铜很难机加工。黄铜很容易机加工，特别是有添加的铅更容易。青铜比黄铜更难机加工。 镁很容易机加工，镁既有很好的表面光洁性和长久的刀具寿命。然而，因为高的氧化速度和火种的危险（这种元素易燃），因此我们应该特别 小心使用它。 钳易拉长且加工硬化，因此它生成很差的表面光洁性。尖的刀具是很必要的。 镍基合金加工硬化，具有磨蚀性，且 在高温下非常坚硬。它的可机加工性和不锈钢相同。 钽非常的加工硬化，具有可延性且柔软。它生成很差的表面光洁性且刀具磨损非常大。 钛和它的合金导热性 (的确，是所有金属中最低的 )，因此引起明显的温度升高和积屑瘤。它们是难机加工的。钨易脆，坚硬，且具有磨蚀性，因此尽管它的性能在高温下能大大提高，但它的机加工性仍很低。 锆有很好的机加工性。然而，因为有爆炸和火种的危险性，它要求有一个冷却性质好的切削液。 3 各种材料的机加工性 石墨具有磨蚀性。它要求硬的、尖的，具有耐蚀性的刀具。塑性塑料通常有低的导热性，低的弹性 模数和低的软化温度。因此，机加工热塑性塑料要求有正前角的刀具（以此降低切削力），还要求有大的后角，小的切削和走刀深的，相对高的速度和工件的正确支承。刀具应该很尖 ,切削区的外部冷却也许很必要，以此来防止切屑变的有黏性且粘在刀具上。CC160有了空气流，汽雾或水溶性油，通常就能实现冷却。在机加工时，残余应力也许能生成并发展。为了解除这些力，已机加工的部分要在 80F）的温度范围内冷却一段时间，然而慢慢地无变化地冷却到室温。 F315（ 175 热固性塑料易脆，并且在切削时对热梯度很敏感。它的机加工性和热塑 性塑料的相同。 因为纤维的存在，加强塑料具有磨蚀性，且很难机加工。纤维的撕裂、拉出和边界分层是非常严重的问题。它们能导致构成要素的承载能力大大下降。而且，这些材料的机加工要求对加工残片仔细切除，以此来避免接触和吸进纤维。 随着纳米陶瓷（见 ）的发展和适当的参数处理的选择，例如塑性切削（），陶瓷器的可机加工性已大大地提高了。 金属基复合材料和陶瓷基复合材料很能机加工，它们依赖于单独的成分的特性，比如说增强纤维或金属须和基体材料。 4 热辅助加工 在室温下很难机加工的金属和合金在高 温下能更容易地机加工。在热辅助加工时（高温切削），热源 一个火把，感应线圈，高能束流（例如雷射或电子束），或等离子弧 被集中在切削刀具前的一块区域内。好处是：（ a）低的切削力。（ b）增加的刀具寿命。（ c）便宜的切削刀具材料的使用。（ d）更高的材料切除率。（ e）减少振动。也许很难在工件内加热和保持一个不变的温度分布。而且，工件的最初微观结构也许被高温影响，且这种影响是相当有害的。尽管实验在进行中，以此来机加工陶瓷器如氮化矽，但高温切削仍大多数应用在高强度金属和高温度合金的车削中。 小结： 通常，零件的可机加 工性能是根据以下因素来定义的：表面粗糙度，刀具的寿命，切削力和功率的需求以及切屑的控制。材料的可机加工性能不仅取决于起内在特性和微观结构，而且也依赖于工艺参数的适当选择与控制。 周次 起止日期 工作计划、进度 每周主要完成内容 存在问题、改进方法 指导教师意见并签字 备 注11月12日 2月 2日教师下达毕业设计任务，学生初步阅读资料，完成毕业设计开题报告。学生利用寒假完成毕业实习。按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书对课题了解不清楚，由老师的讲解，清楚的知道自己的任务，并根据模板修改格式42月3日 0日指导专业实训 机床设计课程设计 对机床结构的认知不够，老师进行了相应的指导11月21日 日指导毕业实习 进公司实习 对公司的情况不太了解，请教同事13 2013年 3月 4日 日 确定主轴箱设计流程，完成相关参数计算 完成主轴箱总体设计流程，并计算相关参数 主轴箱设计要点不太清楚，通过查阅资料，了解了主轴箱设计的相关流程142013年 3月11日 5日完成机架相关设计 完成机架造型设计和参数计算 对机床机架的设计要点不清楚，通过同类机床类比及相关机构装配关系，通过查阅书籍资料152013年 3月18日 2日完成夹具的全部零部件及总装图的建模并进行运动仿真 完成主轴箱主轴部分相关建模及运动仿真 不知道相关数据，查阅资料。162013年 3月25日 9日完成夹具的全部零部件及总装图的建模并进行运动仿真 完成主轴箱箱体建模 加强筋的使用，通过图书馆的书籍查阅17 2013年 4月 1日 日 完成夹具的全部零部件及总装图的建模并进行运动仿真 完成机架的建模 机架的总体布局要点不清楚，通过同类机床的类比和请教师傅18 2013年 4月 8日 2日 完成夹具说明书和开题报告内各项任务，及相关文件的撰写 开始撰写说明书，完成中英文摘要及英文翻译 对论文的思路和摘要的内容不明确，通过老师的指导解决存档编码：无锡太湖学院 2013 届毕业作业周次进度计划、检查落实表系别：信机系 班级：机械 93 学生姓名：崔译元 课题（设计）名称：轴承内外圈加工机床车架与主轴箱设计开始日期： 2012年 11月 12日周次 起止日期 工作计划、进度 每周主要完成内容 存在问题、改进方法 指导教师意见并签字 备 注192013年 4月15日 9日完成夹具说明书和开题报告内各项任务，及相关文件的撰写 完成说明书 对论文的思路和摘要的内容不明确，通过老师的指导解决202013年 4月22日 6日详细审阅设计计算、说明书及图纸并修改 按学校毕业设计论文格式要求，再次检查论文及图纸并修改 各个部分的格式要求，通过学校给的格式模板解决212013年 4月29日 日递交初稿 按学校毕业设计论文装订要求，进行所有材料的整理 资料顺序不对，需对照要求核查，进行装订22 2013年 5月 6日 0日 递交复稿 按学校毕业设计论文装订要求，进行所有材料的整理 结论与展望不是思想总结232013年 5月13日 7日递交毕业设计资料，准备答辩材料 递交毕业论文资料 资料顺序不对，需对照要求核查，进行装订242013年 5月20日 5日准备答辩材料 并梳理论文知识，准备答辩 论文中相关知识有遗忘，需进行全面论文知识的复习232425说明： 1、 “工作计划、进度 ”、 “指导教师意见并签字 ”由指导教师填写， “每周主要完成内容 ”， “存在问题、改进方法 ”由学生填写。2、本表由各系妥善归档，保存备查。 编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 题目： 轴承内外圈加工专用机床 车架与主轴箱设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923118 学生姓名： 崔译元 指导教师： 彭勇 （职称： 副教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡 太湖学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 轴承内外 圈加工专用机床车架与主轴箱设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 93 学 号： 0923118 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 轴承内外圈加工专用机床车架与主轴箱设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 该课题来源于某机床制造企业为提高加工过程的机械化和自动 化水平，提高 效率，降低工人的劳动强度，降低企业成本的需求。 轴 承内外 圈车加工机床是针对企业发展需要，针对轴承内外圈车加工而设计的专用机床，此床应用功能简单，性价比高，适用于生产线加工。 此课题主要是设计机床车架和机 床主轴箱。机 床车架是一台机 床“骨骼”，一台 机床 是否可以运作平稳，所有机构零件能否装配合理都要取决于车架的设计。而做为整台机床的动力传输机构 为机床能否顺利生产提供了保障，为不同的生产要求提供支持。 三、本设计（论文或其他）应达到的要 求： 根据设计要求和对设计资料的理解，查阅相关中外资料。 根据设计要求运用二维、三维建模软件 ,对轴承内外圈加工专用机床车架与主轴箱进行设计 。 完成总体设计、设计计算，绘制装配图和零件图 。 完成装配 ,并对机构进行运动仿真 分析。 阅读和翻译英文文献。 撰写毕业设计论文。 四、接受任务学生： 机械 93 班 姓名 崔译元 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教研室主任 学科 组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 要 本文研究的题目是轴承内外圈加工专用机床车架和主轴箱设计。该课题来源于某机床制造企业的轴承内外圈加工专用机床生产线改造项目，对于一台 机床 而言，机架犹如“骨骼”一样支撑着整台 机床 ， 而主轴箱则犹如“心脏”一样为整台 机床 提供不竭动力。 本着主轴箱功能单一 、 输入功率利用高 、 车架结构简单、 布局合理的原则，对主轴箱和车架进行了相关尺寸设计并运用 件对零部件进行三维建模、 虚拟装配和运动仿真。 主轴箱设计部分完成对主轴部件的尺寸设计与强度校核、皮带轮的选用、轴承的选用与寿命计算、 键销的选型与强度较核以及主轴箱内的其他零件设计。车架设计部分由于是非标部件，故采用类比同类 机床的设计经验，结合结构简单，布局合理的原则对车架进行尺寸设计，最后 介绍车架的焊接技术。 在完成尺寸设计后，根据尺寸并运用 件完成相关零部件的建模，将所有零部件进行虚拟装配，最后利用 仿真模块对主轴箱进行运动仿真，分析仿真结果，得出结论，进而完成整篇论文书写。 关键词： 主轴箱；车架；三维建模；虚拟装配； 运动仿真 he of is of is on a of of a is to to an a To of to I I of by G G to D of of of of in is to of of I At I to I G to 3D V 目 录 摘 要 . . 录 . V 1 绪论 . 1 架与主轴箱设计的背景与目的 . 1 承内外圈车削加工国内发展历史及现状 . 1 架和主轴箱设计的意义 . 1 究内容、预期目标及研究方法 . 2 2 总体方案设计 . 3 架的类型 . 3 轴的类型 . 3 3 主轴箱设计 . 5 轴箱的概述 . 5 轴的概述 . 5 轴的用途和分类 . 5 轴的材料 . 5 轴主要参数设计 . 5 述 . 5 轴平均直径 D 的确定 . 6 轴内孔直径 D 的确定 . 7 轴悬伸量 A 的确定 . 8 轴支承跨距 L 的确定 . 8 动机的选择 . 8 轴的传动设计 . 8 动方式概述 . 8 带轮设计 . 8 的选择与校核 . 11 述 . 11 的强度计算 . 11 的尺寸设计 . 13 向定位 . 13 轴的轴承选择和配置 . 13 述 . 13 承的选择 . 13 承安装方式 . 14 承的 预紧 . 14 锥滚子轴承校核 . 14 的校核 . 16 上其他零件的设计与选择 . 20 动轴承的密封装置 . 20 轴箱前前端盖 . 20 轴箱前后端盖 . 20 轴箱后前端盖 . 21 轴后轴承套 . 21 轴并帽 . 22 轴箱箱体设计 . 22 料的选择 . 22 造方法 . 22 造金属箱体的要点 . 22 章小结 . 23 4 车架结构设计 . 24 述 . 24 架设计的要求 . 24 架常用材料 . 24 架的截面形状、肋的布置和壁板上的孔 . 24 架的截面形状 . 24 的布置 . 24 架壁板上的孔 . 24 架连接结构设计 . 25 接技术 . 25 架的时效处理 . 25 架的尺寸结构设计 . 26 章小结 . 26 5 基于 车架和主轴箱三维建模与虚拟装配 . 27 G 软件介绍 . 27 要零部件的三维建模 . 27 架建模 . 28 轴箱建模 . 29 架和主轴箱的虚拟装配 . 30 于 X 6 的装配设计简介 . 30 轴箱与车架的虚拟装配 . 31 章小结 . 33 6 基于 运动仿真 . 34 动仿真的工作界面 . 34 G 的接口问题 . 34 开运动仿真主界面 . 34 运动仿真工作界面介绍 . 35 轴箱的运动仿真 . 36 杆特性的建立 . 36 动副特性的建立 . 37 析验证 . 38 章小结 . 38 7 结论与展望 . 39 论 . 39 足之处与展望 . 39 致 谢 . 40 参考文献 . 41 轴承内外圈加工专用机床车架与主轴箱设计 1 1 绪论 架与主轴箱设计的背景与目的 课题来源于某机床制造企业为提高加工过程的机械化和自动化水平，提高效率，降低工人的劳动强度，降低企业成本的需求。轴承内外圈车加工机床是针对企业发展需要，针对轴承内外圈车加工而设计的专用机床，此床应用功能简单，性价比高，适用于生产线加工。本次设计是为了满足应用功能简单，性价比高的要求进行设计的。 对于一个机床来说，车架就是机床的“骨骼”，支撑起整台机床，而主轴箱则是机床的“心脏”给 机床 不竭的动力。 车架与主轴箱是一台机床必不可少的两个主要部分。车架在满足整台 机床 的支撑作用的前提下，还要满足人机工程的相关要求。主轴箱则在满足动力输送的前提下，还要满足结构简单，功能简单，效率高的要求。 承内外圈车削加工国内发展历史及现状 在上古时代的古埃及，曾经使用圆柱形滚木运输巨大石块建筑金字塔及纪念碑。中世纪时，著名数学家莱布尼茨写出了关于滚动和滑动摩擦的第一本著名理论著作。 18 世纪已经使用铸铁或青铜，到 19 世纪已经大童使用球、滚子和滚动轴承。 1820 年开始应用小型的推力球座圈， 1880 年登记了自行车滚动 轴承的专利。 1883 年在欧洲建立了第一个球轴承工厂，同时在美国也建立了第一个球轴承工厂。现在，国际上已经有成千上万家大、中、小型和微型轴承公司。 我国轴承工业加工已经有 70 多年的历史，目前已具有相当的规模和发展基础，解放以来，经过五十多年的发展，我国各类轴承的生产量已从 1949 年的 套增加到 2005 年的 60 亿套，累计生产轴承的品种规格已从 100 多个增加到 66000 多个。从轴承生产总量和生产体系来看，我国已成为仅次于日本、美国和法国的世界轴承生产大国。 轴承 内外圈 的车削加工一般指车 削外圆、内孔、端面、滚道、挡边、斜坡、圆角、止动槽、油沟、油槽等。过去采用的设备水平普遍较低，多采用普通 机床 618,角 机床 3163,式 机床 516A 和 。随着机床、刀具、数字控制系统等现代加工技术的发展，传统车削加工的应用领域已经得到了极大的发展，设备发展到专用单功能 机床 、多刀仿形 机床 、半自动 机床 、多轴自动 机床 、数控 机床 、自动化车削短线等，提高了自动化程度和生产效率，使加工质量稳定可 靠 1。 近几年轴承内外圈加工专用机床在 国内外都有很多研究，应用的领域也越来越多， 轴承机械，产品主要用于汽车行业、军工行业和其他工业行业的轴承生产制造，实现了单机自动化、多机线自动化的生产制造。其中轴承行业，占据顶端市场份额的 90以上，速度、准确度和耐用性是 轴承内外圈加工专用机床加工 出来的产品的重要保障。 架和主轴箱设计的意义 为了顺应当今社会发展的需要， 单机自动化、多机线自动化的生产制造 已经成为社会生产的主流。如何普及自动化，提高生产效率是现在面临的首要问题。车架和主轴箱作为机床的两个重要部件，也要顺应这个主流。与此同时，整台 机床 的 性价比要高也是当代 机床 发展的必然趋势。 无锡太湖学院 学士学位论文 2 究内容、预期目标及研究方法 本课题来源于 某机床制造企业 生产线改造项目。 本论文的主要内容包括： （ 1） 根据企业实际生产设备和技术要求，提出轴承内外圈加工专用 机床 车架和主轴箱的结构方案，并对各个零部件进行设计。 （ 2） 对轴承内外圈加工专用 机床 尺寸设计，并利用 件进行三维建模。 （ 3） 对轴承内外圈加工专用机床进行虚拟装配。 （ 4） 将虚拟样机导入 件运动仿真界面，并在 对机构进行运动仿真分析，检验所选取方案及其模型的合理性，并对机构进行优化设计 。 （ 5） 轴承内外圈加工专用 机床 车架和主轴箱设计要顺应自动化生产线更新的需要，本文将采取类比的研究方法对相关部件进行设计 。 轴承内外圈加工专用机床车架与主轴箱设计 3 2 总体方案设计 架的类型 车架是机器中典型的非标准 的 零件，是底座、机体、床身、车架、桥架（起重机）、壳体、箱体以及基础平台等零件的统称，起到支撑、容纳其他零部件和保证其相对位置的作用。 车架按外形结构不同 如图 分为梁柱式、框架式、板块式和箱壳式等。按材料不同可分为金属车架和非金属车架，金属车架的常用制造方法有铸造 和焊接两种，分别称为铸造车架和焊接车架；常用的非金属车架有塑料车架、花岗岩车架和混凝土车架 等 2。 1， 3， 5 梁（柱）式车架； 2 箱壳式车架； 4 平板式车架； 6 框架式车架 图 架的分类 考虑到实际设计要求，和经济性要求， 综上所述，本文将采用箱壳式运用焊接方法制造的金属车架。 轴的类型 用于 机床 的轴型有很多，常见的应用于轴承内外圈车加工专用 机床 的最为常见的两种轴型为直轴和心轴两种 2。 直轴的特点：结构简单，制造方便，最为常用。按外形又分为光轴 a 和阶梯轴 b，其中阶梯轴最为 常用。如图 无锡太湖学院 学士学位论文 4 图 轴 空心轴的特点：空心处可装设其他零件。在同样重量下，较之实心轴有较大强度、刚度。加工比较困难。如图 图 心轴 考虑到本文主轴箱 的 经济 要求 和传动效率高 的 原则， 综上所述，本文采用空心轴。 轴承内外圈加工专用机床车架与主轴箱设计 5 3 主轴箱设计 轴箱的概述 主轴箱是机床的重要部件，是用于布置机床工作主轴及其传动零件和相应的附加机构的部件。 轴的概述 轴的用途和分类 主轴部件是机床实现旋转运动的 重要 执行件，主轴部件 由主轴、主轴支承和安装在主轴上的传动件、密封件等组成 3。 由于机床的功能不同，导致 主轴部件的结构也 不同 ，但各种主轴部件都有共同特点：在使用上都要求性能相一致的回转精度、 抗振性、 刚度、 耐磨性等，并且 要求温升低、热变形小。在结构上要求完善解决工件或刀具的定位装夹、轴承间隙的调整以及润滑、 主轴及轴承的定位、 密封等问题。 当然，由于机床的任务、类型和要求不同，导致主轴工作条件的差异。因此，各类不同机床主轴部件需要解决的问题应各有所侧重 。 轴的材料 主轴的材料品种很多，设计时主要根据对轴的强度、刚度、 耐磨性以及加工、热处理和经济性等要求进行选择。 主轴的常用材料是经过轧制或锻造的优质中碳钢和合金钢，其中应用最广泛的是经调质处理的 45 钢。合金钢对应力集中比较敏感，因而对合金钢轴表面加工质量要求也比较高，否则不能充分发挥其高强度的优点。 根据同类机床的设计经验，本文采用 40为主轴的材料。 轴主要参数设计 述 主轴的主要参数是指 4：主轴平均直径 D （或主轴前轴颈直径 1D ）；主轴内孔直径 d ；主轴悬伸量 a 和主轴支承跨距 l ， 如图 些参数直接影响到主轴的工作性能。但为简化问题，主要是从静刚度条件出发来确定这些参数。 无锡太湖学院 学士学位论文 6 图 轴主要参数示意图 轴平均直径 D 的确定 主轴 的 平均直径对主轴部件 有 较大 的 刚度 影响。加大直径 D ，可减少 由于 主轴 本身弯曲变形引起的主轴轴端位移和轴承弹性变形引起的轴端位移， 提高主轴部件 的 刚 度。但加大直径受到
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