臥式加工中心-主軸箱部件設(shè)計(jì)

濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGE24-前言機(jī)床工業(yè)是機(jī)械制造業(yè)的重要部門，肩負(fù)著為農(nóng)業(yè)，工業(yè)，科學(xué)技術(shù)和國(guó)防現(xiàn)代化提供技術(shù)裝備的任務(wù)，是使現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)具有高生產(chǎn)率和先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的保證。設(shè)計(jì)機(jī)床的目標(biāo)就是選用技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效果顯著的最佳可行方案，以獲得高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展越來(lái)越快，數(shù)控機(jī)床也正朝著高性能、高精度、高速高柔性化和模塊化方向發(fā)展。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是針對(duì)于市場(chǎng)上應(yīng)用廣泛的臥式加工中心的設(shè)計(jì)。此設(shè)計(jì)以典型臥式加工中心為參考，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的。本人主要設(shè)計(jì)臥式加工中心主軸箱及其部件的設(shè)計(jì)。保證在主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的穩(wěn)定性、精度、剛度，合理選用軸承、電機(jī)和傳動(dòng)部件。在保證箱體的實(shí)用性和安全性的前提下，盡可能節(jié)約材料來(lái)制造箱體、蓋板、端蓋。為了保證準(zhǔn)停裝置和自動(dòng)換刀的實(shí)現(xiàn)，采用氣壓限位裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)換刀，采用永磁鐵和磁傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)停。本設(shè)計(jì)鑒于是將要畢業(yè)的學(xué)生的我所做，可能會(huì)由于缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和更多專業(yè)知識(shí)，會(huì)出現(xiàn)不嚴(yán)謹(jǐn)，不實(shí)際的錯(cuò)誤。望各位審批老師予以諒解并給予我更多的幫助！第一章課題介紹與分析1.1選題背景及意義1.1.1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀機(jī)床工業(yè)是機(jī)械制造業(yè)的重要部門，肩負(fù)著為農(nóng)業(yè)，工業(yè)，科學(xué)技術(shù)和國(guó)防現(xiàn)代化提供技術(shù)裝備的任務(wù)，是使現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)具有高生產(chǎn)率和先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的保證。設(shè)計(jì)機(jī)床的目標(biāo)就是選用技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效果顯著的最佳可行方案，以獲得高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。領(lǐng)先一步的機(jī)床制造商正在構(gòu)想2011年的“加工中心”，它將是萬(wàn)能型的設(shè)備，可用于車、銑、磨、激光加工等，成為真正意義上的加工中心。全自動(dòng)地從材料送進(jìn)，到成品產(chǎn)出，粗精加工、淬硬處理、超精加工，自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)校正，將無(wú)所不能。設(shè)備將重視環(huán)保、節(jié)能，呈現(xiàn)出綠色制造業(yè)的標(biāo)志。21世紀(jì)時(shí)代特征的IT功能是絕對(duì)不可少的，設(shè)備將通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與外界交換信息，獲得最新的技術(shù)成果，人類的智慧將在高科技產(chǎn)品加工中心上得到充分的展現(xiàn)。數(shù)控技術(shù)經(jīng)過(guò)50年的2個(gè)階段和6代的發(fā)展：第1階段：硬件數(shù)控（NC）第1代：1952年的電子管第2代：1959年晶體管分離元件第3代：1965年的小規(guī)模集成電路。第2階段：軟件數(shù)控（CNC）第4代：1970年的小型計(jì)算機(jī)第5代：1974年的微處理器第6代：1990年基于個(gè)人PC機(jī)（PC-BASEO）。我國(guó)數(shù)控技術(shù)起步于1958年，近50年的發(fā)展歷程大致可分為3個(gè)階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國(guó)外的技術(shù)封鎖和我國(guó)的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國(guó)家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進(jìn)技術(shù)，消化吸收，初步建立起國(guó)產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開(kāi)放和國(guó)家的重視，以及研究開(kāi)發(fā)環(huán)境和國(guó)際環(huán)境的改善，我國(guó)數(shù)控技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)以及在產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。第三階段是在國(guó)家的“八五”的后期和“九五”期間，即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究，進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)階段。在此階段，我國(guó)國(guó)產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。在“九五”末期，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)50％，配國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達(dá)到了10％。

我國(guó)近幾年數(shù)控機(jī)床雖然發(fā)展較快，但與國(guó)際先進(jìn)水平還有一定的差距，主要表現(xiàn)在：可靠性差，外觀質(zhì)量差，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，應(yīng)變能力差。為了縮短與世界水平的差距，有關(guān)專家建議機(jī)床企業(yè)應(yīng)在以下6個(gè)方面著力研究：1.加大力度實(shí)施質(zhì)量工程，提高數(shù)控機(jī)床無(wú)故障率。2.跟蹤國(guó)際水平，使數(shù)控機(jī)床向高效高精方面發(fā)展。3.加大成套設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力上求突破。4.發(fā)揮服務(wù)優(yōu)勢(shì)，擴(kuò)大市場(chǎng)占有率。5.多品種制造，滿足不同層次的用戶。6.模塊化設(shè)計(jì)，縮短開(kāi)發(fā)周期，快速響應(yīng)市場(chǎng)。數(shù)控機(jī)床使用范圍越來(lái)越大，國(guó)際市場(chǎng)容量也越來(lái)越大，但競(jìng)爭(zhēng)也會(huì)加劇，我們只緊跟先進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的大方向，并不斷創(chuàng)新，才能趕超世界先進(jìn)水平。1.1.2選題的意義隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展越來(lái)越快，數(shù)控機(jī)床也正朝著高性能、高精度、高速高柔性化和模塊化方向發(fā)展。高性能：隨著數(shù)控系統(tǒng)集成度的增強(qiáng)，數(shù)控機(jī)床出實(shí)現(xiàn)多臺(tái)集中控制，甚至遠(yuǎn)距離遙控。高精度：數(shù)控機(jī)床本身的精度和加工件的精度越來(lái)越高，而精度保持性要好。高速度：數(shù)控機(jī)床各軸運(yùn)行的速度將大大加快。高柔性：數(shù)控機(jī)床的柔性化將向自動(dòng)化程度更高的發(fā)展方向，將管理、物流及各相應(yīng)輔機(jī)集成柔性制造系統(tǒng)。主軸箱的研究設(shè)計(jì)是為機(jī)床提供合理的方案選擇,對(duì)性能最佳的方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),為整體動(dòng)態(tài)性能分析和靜態(tài)性能分析奠定基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)從機(jī)床的前期設(shè)計(jì)階段到生產(chǎn)階段的轉(zhuǎn)變,達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。隨著現(xiàn)代機(jī)床高速加工技術(shù)的發(fā)展,切削速度越來(lái)越高,對(duì)主軸進(jìn)給速度和最大扭矩的要求更是逐步提高。加工中心的高速化,使得最初配備的主軸箱等關(guān)鍵部件的剛度和精度要求難以滿足,主軸箱性能的研究成為現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展中不可或缺的一部分。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，客戶需求日益多樣化，對(duì)制造企業(yè)的生產(chǎn)模式提出了更高的要求，大批量的生產(chǎn)方式將逐漸被模塊化、柔性化的生產(chǎn)方式所取代。因此，企業(yè)對(duì)制造裝備提出了更高的要求，柔性化的數(shù)控加工設(shè)備將成為裝備制造業(yè)發(fā)展的主流。因此，將立式數(shù)控加工中心的設(shè)計(jì)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，迎合了裝備制造業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。1.1.3臥式加工中心的作用臥式加工中心的主軸處于水平狀態(tài)，通常帶有可進(jìn)行分度回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的正方形工作臺(tái)。一般具有3～5個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，常見(jiàn)的是三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)加一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，它能夠使工件在一次裝夾后完成除安裝面和頂面以外的其余四個(gè)面的加工，最適合加工箱體類零件。有的臥式加工中心帶有自動(dòng)交換工作臺(tái)，在對(duì)位于工作位置的工作臺(tái)上的工件進(jìn)行加工的同時(shí)，可以對(duì)位于裝卸位置的工作臺(tái)上的工件進(jìn)行裝卸，從而大大縮短輔助時(shí)間，提高加工效率。與立式加工中心相比較，臥式加工中心結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，價(jià)格也較高，而且臥式加工中心在加工時(shí)不便觀察，零件裝夾和測(cè)量時(shí)不方便，但加工時(shí)排屑容易，對(duì)加工有利。進(jìn)口臥式加工中心，主要有韓國(guó)起亞、德國(guó)DMG、日本豐田工機(jī)、國(guó)產(chǎn)NEWAY等品牌的臥式加工中心。1.2設(shè)計(jì)的內(nèi)容主軸箱是加工中心的重要部件，具有高精度、高轉(zhuǎn)速、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)上要便于換刀數(shù)控機(jī)床的主軸部件是機(jī)床重要組成部分之一，設(shè)計(jì)主軸主要包括，1高速加工對(duì)機(jī)床主軸的要求；2主軸組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)其中包括：1)主軸單元式結(jié)構(gòu)，2)主軸軸承，3)主軸拉桿自動(dòng)裝刀系統(tǒng)，由于數(shù)控機(jī)床的轉(zhuǎn)速高，功率大，并且在加工過(guò)程中不進(jìn)行人工調(diào)整，因此要求良好的回轉(zhuǎn)精度，結(jié)構(gòu)剛度，抗震性，熱穩(wěn)定性及部件的耐磨性和精度的保持性。對(duì)于自動(dòng)換刀的數(shù)控機(jī)床，為了實(shí)現(xiàn)刀具在主軸上的自動(dòng)裝卸和夾持，還必須有刀具的自動(dòng)夾緊裝置，主軸準(zhǔn)停裝置等結(jié)構(gòu)；3.主軸箱的設(shè)計(jì)，在保證箱體安全性和實(shí)用性的前提下，盡量的節(jié)約材料。1.3設(shè)計(jì)的目的與意義1.3.1目的(1)培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)給定任務(wù)，收集書(shū)面資料和生產(chǎn)第一手資料，確定數(shù)控加工工藝；(2)培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)復(fù)雜零件圖紙和技術(shù)要求，進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)的能力；(3)提高學(xué)生使用和查閱常用工程手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)等資料的能力；(4)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析問(wèn)題、綜合解決實(shí)際問(wèn)題等方面的能力。1.3.2意義四年來(lái)通過(guò)對(duì)機(jī)械專業(yè)的學(xué)習(xí)和一段時(shí)間的實(shí)習(xí)，對(duì)數(shù)控機(jī)床的操作有一定程度的了解和掌握，這時(shí)就需要一次來(lái)鍛煉自己，檢驗(yàn)自己的掌握程度。這次設(shè)計(jì)就達(dá)到了這樣的目的，使自己更了解數(shù)控加工中心，通過(guò)理論實(shí)踐相結(jié)合，為自己的實(shí)踐工作道路奠定基礎(chǔ)！通過(guò)指導(dǎo)老師的幫助和自己查閱的資料來(lái)分析現(xiàn)有的參考并作出有依據(jù)的計(jì)算來(lái)設(shè)計(jì)臥式加工中心主軸箱及其各個(gè)組件。運(yùn)用理論知識(shí)和實(shí)踐方法發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題！第二章臥式加工中心的主軸箱部件的選用與計(jì)算2.1機(jī)床主軸系統(tǒng)概述功用：夾持刀具或工件轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行切削組成：主軸、軸承、傳動(dòng)件、密封件和固定件等分類2.1.1機(jī)床主軸的基本要求1.旋轉(zhuǎn)精度2.剛度3.抗振能力4.熱穩(wěn)定性5.精度保持性2.1.2機(jī)床主軸的設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1.3設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)參數(shù)如下：加工中心的加工范圍為800×500×600，主軸輸出功率10KW，采用BT40標(biāo)準(zhǔn)刀柄。2.2機(jī)床主軸計(jì)算及校核2.2.1主軸主要參數(shù)的確定1.平均直徑D平均直徑D的確定：根據(jù)其他參考臥式加工中心主要技術(shù)參數(shù)和查表取前支承軸頸D=100mm后支承軸頸直徑D(0.75-0.85)D所以取D=80，所以平均直徑D=90。2.內(nèi)孔直徑d內(nèi)孔直徑d的確定：主軸直徑D=90，BT40主軸拉桿直徑28mm，考慮到主軸拉刀蝶形彈簧尺寸，由I/I=-d）/=1-（d/D）知加工中心主軸內(nèi)經(jīng)d=拉桿直徑+（5-10）mm所以d=34mm，d=34mm0.7D=63mm，K/K3.懸伸量a懸伸量a的確定：確定主軸懸伸量a的原則是滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下，盡可能取小值。主軸懸伸量與前軸徑直徑之比a/D=0.6-1.5a=（0.6-1.5）D=60-150mm所以懸伸量取a=100mm4.支承跨度L主軸合理跨距和最佳跨距選擇，根據(jù)表3-14見(jiàn)《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》計(jì)算前支承剛度K前軸承采用S7220GB292-94，后軸承采用NU218EGB283-94，并采用前端定位的方式。查表得K=1700DK=1700×100=1.07×10N/mm因?yàn)楹筝S承直徑小于前軸承，取K/K=1.4K=6.61N/mm因?yàn)?6（L/a+K/K+1）其中K/K為參變量，綜合變量=EI/KaE彈性模量，取E=2.0N/mmI轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，I=-d）/64=3.14=1.81=EI/Ka=(20)/9.26=0.3909由圖3-34中，在橫坐標(biāo)上找出的點(diǎn)向上作垂線與K/K=1.4的斜線相交，由交點(diǎn)向左作水平線與縱坐標(biāo)軸相交，得L/a=2.5。所以最佳跨距LL=2.5a=2.5=250mm又因?yàn)楹侠淼目缇喾秶鶯=（0.75-1.5）L=187.5-375mm所以取L=260mm2.2.2主軸電動(dòng)機(jī)的選擇已知主軸功率為10KW，由于要使電機(jī)轉(zhuǎn)速n與主軸最高轉(zhuǎn)速相近或相宜，以免過(guò)大的升速或過(guò)小的降速運(yùn)動(dòng)。所以初步選定電動(dòng)機(jī)為：Y160M-4，電機(jī)轉(zhuǎn)速1460r/min。轉(zhuǎn)速范圍60-6000r/min。2.2.3主軸剛度的驗(yàn)算及校核s=v1000/v是需要的切削線速度單位米/分鐘，D切削最大直徑單位毫米，選用主軸切削進(jìn)給速度v=30m/min，最大刀具尺寸直徑130mm，因此切削最大直徑130mm，s=v1000/=30=73.5r/min符合轉(zhuǎn)速范圍60-6000r/min。對(duì)于機(jī)床主軸，主要進(jìn)行剛度驗(yàn)算，通常能滿足剛度要求的主軸也能滿足強(qiáng)度要求。查表2-1主切削力=9.81=3026N撓度y=Fa（L+a）/3E=3026/3=0.01[y]=0.0002L=0.0002=0.052y<[y]傾角=Fa（2L+3a）/6EI=3026/6=0.00011前端裝有角接觸球軸承，查表[]=0.002rad<[]符合剛度要求。2.3機(jī)床主軸材料與熱處理材料為45鋼，調(diào)質(zhì)到220-250HBS，主軸端部錐孔，定心軸頸或定心圓錐面等部位局部淬硬至HRC50-55，軸徑應(yīng)淬硬。2.4軸承的類型選擇滾動(dòng)軸承：1.角接觸球軸承，特點(diǎn)：制造精度高，極限轉(zhuǎn)速高，承載能力強(qiáng)，能同時(shí)承受徑向和一個(gè)方向的軸向載荷。2.單列圓柱滾子軸承，特點(diǎn)：精度高，承載能力高，能承受軸向載荷。通過(guò)主軸前端和后端軸頸選用軸承，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用，前端選用角接觸球軸承7220C，d=100，D=180，B=34，后端選用N218E，d=90，D=160，B=30.主軸軸承配置形式：前側(cè)：超高速角接觸球軸承2列(DT)，后側(cè)：超高速角接觸球軸承2列(DT)。特點(diǎn)：該軸承配置適用于超高速旋轉(zhuǎn)主軸，雖然剛度略低，但在高速及溫升性能方面較好。該軸承配置dmn值：采用油氣潤(rùn)滑dmn可以達(dá)到350萬(wàn)；采用油脂潤(rùn)滑dmn可以達(dá)到200萬(wàn)。前側(cè)：超高速角接觸球軸承2列(DB)，后側(cè)：超高速單列圓柱滾子軸承。特點(diǎn)：定位預(yù)緊方式下可對(duì)應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)，相比主軸式I，其徑向及軸向剛度高。考慮到主軸的熱膨脹，在后側(cè)，可以采用軸向滑動(dòng)性良好的圓柱滾子軸承。dmn值：采用油氣潤(rùn)滑dmn可以達(dá)到250萬(wàn)；采用油脂潤(rùn)滑dmn可以達(dá)到150萬(wàn)。前側(cè)：超高速角接觸球軸承4列(DBB)，后側(cè)：超高速單列圓柱滾子軸承。特點(diǎn)：該軸承配置，相比主軸式II，其高速性能較弱，但徑向剛性較好。dmn值：采用油氣潤(rùn)滑dmn可以達(dá)到220萬(wàn)；采用油脂潤(rùn)滑dmn可以達(dá)到130萬(wàn)。前側(cè)：超高速單列圓柱滾子軸承+角接觸球軸承2列(DB)，后側(cè)：超高速單列圓柱滾子軸承。特點(diǎn)：該軸承配置，相比主軸式III具有同等的旋轉(zhuǎn)性能，同時(shí)在前側(cè)裝有圓柱滾子軸承，提高徑向剛性，軸向剛性較III弱，是一種可進(jìn)行高速重切削的配置。dmn值：采用油氣潤(rùn)滑dmn可以達(dá)到220萬(wàn)；采用油脂潤(rùn)滑dmn可以達(dá)到130萬(wàn)。前側(cè)：超高速角接觸球軸承3列(DBD)，后側(cè)：超高速單列圓柱滾子軸承。特點(diǎn)：該軸承配置，相比主軸式II，其高速性能弱，但徑向剛性好，相比主軸III、IV，高速性及剛性都較弱。dmn值：采用油氣潤(rùn)滑dmn可以達(dá)到180萬(wàn)；采用油脂潤(rùn)滑dmn可以達(dá)到120萬(wàn)。主軸軸承配置形式采用第三種軸承配置，臥式加工中心主軸要具有高速、高剛性。2.5帶的選擇主軸與電動(dòng)機(jī)的連接采用同步齒形帶連接，可以做到轉(zhuǎn)動(dòng)效率的高效性，選擇半徑為60mm的帶輪，則最小中心距為a=1.5（d+d）=360mm2.6換刀裝置的設(shè)計(jì)在自動(dòng)交換刀具時(shí)要求能自動(dòng)松開(kāi)和加緊刀具。在刀具被夾緊的狀態(tài)下，蝶形彈簧通過(guò)拉桿，雙瓣卡爪，在套筒的作用下，將刀柄的尾端拉緊。當(dāng)換刀時(shí)，要求松開(kāi)刀柄，此時(shí)，在主軸上端油缸的上腔通入壓力油，活塞的端部推動(dòng)拉桿向下移動(dòng)，同時(shí)壓縮蝶形彈簧，當(dāng)拉桿下移動(dòng)到雙瓣卡爪的下端移出套筒時(shí)，在彈簧的作用下，卡爪張開(kāi)，噴氣頭將刀柄頂松，刀具即可從機(jī)械手中拔出。2.7準(zhǔn)停裝置的設(shè)計(jì)當(dāng)主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)換刀時(shí)，要求主軸每次停在一個(gè)固定的準(zhǔn)確位置上。采用電氣式主軸準(zhǔn)停裝置，只要數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令信號(hào)主軸就可以準(zhǔn)確地定向。用磁力傳感器檢測(cè)方向，在主軸上安裝一個(gè)永久磁鐵與主軸一起旋轉(zhuǎn)，在距離永久磁鐵的旋轉(zhuǎn)軌跡外1-2mm處，固定有一個(gè)磁傳感器，當(dāng)機(jī)床主軸需要停車換刀時(shí)，數(shù)控裝置發(fā)出主軸停轉(zhuǎn)的指令，主軸電動(dòng)機(jī)立即降速，使主軸以很低的轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)，當(dāng)永久磁鐵對(duì)準(zhǔn)傳感器時(shí)，磁傳感器發(fā)出準(zhǔn)停信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后，由定向電路使電動(dòng)機(jī)準(zhǔn)確地停止在規(guī)定的周向位置上。這種準(zhǔn)停裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，發(fā)磁器和磁傳感器間沒(méi)有接觸摩擦，準(zhǔn)停的定位精度可以達(dá)±1°，能滿足一般換刀要求。而且定向時(shí)間短，可靠性較高。2.8主軸箱體的設(shè)計(jì)根據(jù)主軸長(zhǎng)度和電動(dòng)機(jī)還有同步齒形帶的尺寸，設(shè)計(jì)箱體的長(zhǎng)度，高度。為了方便拆卸和安裝在箱體上面和側(cè)面制作兩個(gè)蓋板，加強(qiáng)箱體的實(shí)用性。箱體下面設(shè)計(jì)滑行導(dǎo)軌，在箱體內(nèi)部設(shè)計(jì)筋，加固箱體的安全性。第三章臥式加工中心的主軸箱部件的三維實(shí)體造型3.1主軸的三維實(shí)體造型主軸是主軸箱部件里最為重要的零件，他承擔(dān)著加工中心加工零件的任務(wù)，需要高速旋轉(zhuǎn)，要保證穩(wěn)定性和高精度性，根據(jù)懸伸量a=100，跨距L=260，還有軸承的寬度等旋轉(zhuǎn)、拉伸出主軸草圖，并在軸承和圓螺母之間設(shè)計(jì)空刀槽，方便拆卸。下圖是主軸三維實(shí)體圖3.13.2軸承的三維實(shí)體造型軸承的作用是固定主軸，承受主軸受到的軸向力和徑向力，主軸前端是4列角接觸球軸承，可承受徑向力和一個(gè)方向的軸向力，主軸后端是單列圓柱滾子軸承，可承受軸向力。下圖是前軸端的軸承和后端軸承的三維實(shí)體圖。圖3.2.1角接觸球軸承×圖3.2.2圓柱滾子軸承3.3自動(dòng)換刀氣壓缸的三維實(shí)體造型臥式加工中心的自動(dòng)換刀裝置采用氣壓裝置和限位開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，當(dāng)換刀時(shí)，要求松開(kāi)刀柄，此時(shí)，在主軸上端油缸的上腔通入壓力油，活塞的端部推動(dòng)拉桿向下移動(dòng)，同時(shí)壓縮蝶形彈簧，當(dāng)拉桿下移動(dòng)到雙瓣卡爪的下端移出套筒時(shí)，在彈簧的作用下，卡爪張開(kāi)，噴氣頭將刀柄頂松，刀具即可從機(jī)械手中拔出。下面是液壓缸活塞和限位開(kāi)關(guān)的三維實(shí)體圖。圖3.3.1液壓缸活塞圖3.3.2限位開(kāi)關(guān)3.4電動(dòng)機(jī)的三維實(shí)體造型電動(dòng)機(jī)需要有足夠的功率帶動(dòng)主軸來(lái)實(shí)現(xiàn)臥式加工中心的零件加工，電動(dòng)機(jī)靠同步齒形帶與主軸連接，實(shí)現(xiàn)主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)。下面是電動(dòng)機(jī)三維實(shí)體圖。圖3.4.1電動(dòng)機(jī)3.5拉桿的三維實(shí)體造型拉桿是主軸箱實(shí)現(xiàn)換刀得直接部件，刀柄在拉桿最前端，由蝶形彈簧和限位開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)拉桿的進(jìn)退，從而實(shí)現(xiàn)上刀和退刀。下面是拉桿三維實(shí)體圖。圖3.5.1拉桿3.6主軸箱體的三維實(shí)體造型箱體根據(jù)主軸長(zhǎng)度和電動(dòng)機(jī)還有同步齒形帶的尺寸，設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度，高度。為了方便拆卸和安裝在箱體上面和側(cè)面制作兩個(gè)蓋板，加強(qiáng)箱體的實(shí)用性。箱體下面設(shè)計(jì)滑行導(dǎo)軌，在箱體內(nèi)部設(shè)計(jì)筋，加固箱體的安全性。下面是主軸箱體的三維實(shí)體圖。圖3.6.1主軸箱體3.7主軸箱及其組件裝配體的的三維實(shí)體造型通過(guò)各個(gè)零件的裝備和組裝，總裝成總體裝配體的三維實(shí)體圖。下面是裝配體剖視圖。圖3.7.1主軸箱裝配體（1）圖3.7.2主軸箱裝配體四、總結(jié)（1）此設(shè)計(jì)是參考市面上應(yīng)用廣泛的臥式加工中心的主軸箱部分設(shè)計(jì)的?？杀ＷC高速性，高精度和穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)速范圍在60-6000r/min之間，能保證加工箱體類零件的精度。（2）本設(shè)計(jì)也考慮到主軸的動(dòng)平衡設(shè)計(jì)，高速主軸運(yùn)轉(zhuǎn)部分微小的不平衡量，都會(huì)引起巨大的離心力，造成加工中心的振動(dòng)，影響加工精度和表面質(zhì)量。主軸及主軸上的零件都要經(jīng)過(guò)十分精密的加工、裝配和調(diào)校，使主軸組件動(dòng)平衡精度達(dá)到0.4級(jí)以上。（3）本次設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)與主軸的連接采用帶傳動(dòng)連接，雖然傳動(dòng)效率高，但傳動(dòng)不穩(wěn)定，設(shè)想過(guò)與電主軸一樣的設(shè)計(jì)：把電動(dòng)機(jī)與主軸用聯(lián)軸節(jié)連接起來(lái)，這樣也會(huì)為箱體省下一部分材料。（4）此設(shè)計(jì)的主軸設(shè)計(jì)部分，欠缺循環(huán)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，也由于三維實(shí)體的更改比較難生成，且沒(méi)有找到相關(guān)參考資料，沒(méi)有設(shè)計(jì)此部分。（5）本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最初設(shè)想是想做電主軸，但能力有限，有好多不懂的地方，最后做了機(jī)械式主軸。參考文獻(xiàn)[1]徐溉.機(jī)械設(shè)汁手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1991.2.[2]謝里陽(yáng).現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.5.[3]林宋,田建君.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2003.3.[4]杜君文.機(jī)械制造技術(shù)裝備及設(shè)計(jì)[M].天津大學(xué)出版社，2007.[5]韓建海.數(shù)控技術(shù)及裝備[M].華中科技大學(xué)出版社，2007.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