本科毕业设计-车床的主轴设计
1前言
1.1 研究目的及意义
机械制造业作为一个传统领域已发展了很多年，积累了很多理论和实践的经验，但在21世纪随着微电子、计算机、通信、网络、信息、自动化等科学技术的迅猛发展，人们的生活水平日益提高，各个方面的个性化需求愈来愈强烈。作为已深入到各行各业中并成为了基础工业的机械制造业正面临着严峻的挑战。目前，随着全球制造业市场的逐渐形成，国际间的经济贸易交往和合作更加频繁紧密，竞争也愈来愈激烈，对于制造业来说，竞争的核心是新产品和现代先进制造业技术的竞争。本次毕业设计通过对C620 车床主轴设计的研究由浅入深了解现代的机械制造技术，为今后的工作打下一个坚实的基础。
1.2国内外研究现状
机械制造技术是研究产品的设计、生产、加工、制造、使用、维修等整个过程的工程学科，以提高质量、效益、竞争力为目标，包含物质流、信息流和能量流的完整系统工程。目前，我国已加入WTO，机械制造业正面临着巨大的挑战与新的机遇。因此，我国机械制造业不能单纯的沿着以前的轨道和其机构为基础采用专用机床、专用夹具、专用刀具组成的流水式生产线，而是要全面拓展，面向五化发展即全球化、网络化、虚拟化、自动化和绿色化。
现代制造业技术的发展过程由于其本身是针对一定的应用目标不断吸收各种新技术逐渐形成并不断发展的新技术，因此其内涵不是绝对正确和一成不变的。信息技术对现代制造业的发展起着及其重要的作用，信息化是新世纪制造业技术发展的生长点。信息技术对制造技术发展的作用已占据第一位，对现代制造技术的各方面发展将起着更重要的作用。信息技术促进着制造、设计技术的现代化和加工制造的精密化、快速化，自动化方便的柔性化、智能化，制造过程的网络化、全球化。各种先进的生产模式的发展，如CIMS、敏捷制造、虚拟企业与虚拟制造，也都是以信息技术的发展为支撑。
现代制造技术正向着精微细的领域发展，扩展微小型机械、纳米级测量、纳米级加工制造技术的发展使制造工程学科的内容和范围进一步扩大，要用更新更广的知识来解决此领域的新课题。制造过程走向集成化，产品的加工、检测、物流和装配过程走向一体化。制造科学是对制造系统、制造技术和制造过程知识的系统描述。它包括制造过程和制造系统的数学描述、仿真及其优化，设计理论和方法及有关机构运动学、动力学和摩擦等。
绿色制造将成为21 世纪机械制造业的重要特征，在日趋严格的环境与资源
约束使绿色制造业显得越来越重要，与此相应的，绿色制造技术也将获得迅猛的发展。主要体现在：
（1）绿色产品设计技术保证产品在生命周期内符合环保、人类健康、能耗低、资源利用率高等的要求。
（2）绿色制造技术在整个制造过程中，对环境的负面影响最小，废弃物和有害物质的排放叶最小，且资源利用效率最高。
（3）产品的回收和循环再制造，如汽车等产品的拆卸和回收技术，以及生态工厂的循环利用制造技术。它主要包括生产系统工作，致力于产品的设计和材料的处理、加工及装配等阶段；恢复系统工厂，主要对产品生命周期结束时的材料的处理循环。
1.3研究的内容与方法
此次毕业设计研究了C620车床主轴加工方法,本文首先分析了主轴的工作环境和劳动条件,并了解了主要的技术要求。根据工艺要求查阅了大量的现有资料,并与指导老师一起讨论，最后设计其最佳的加工工艺。它的主要加工方法有:车、铣、钻、磨等。这次设计要反复运用以上加工手段,了解以上车削、铣削、钻削、磨削等加工方法的用法。最后,通过对C620车床主轴这一典型零件的加工学习零件的制造。
2 对零件的分析
2.1 分析主轴的功用
在一般的金属切削机中，主轴把旋转运动和转矩通过端部的夹具转移到工件或刀具上。在工作中,主轴不仅承担扭转力矩，而且也承受着弯曲力矩。由于主轴的扭转变形和弯曲变形有严格要求(对比与其它类型的轴),所以一般比较车床的主轴都有较高的扭转刚度。
机床的主轴不仅传递扭矩和运动,还要求安装在其上的工件和道具的回转精度(如径向圆跳动,端面圆跳动、回转轴线的稳定)都很高。这反过来又要求主轴回转精度要更高。对主轴的回转精度，主要影响有:主轴本身结构尺寸、动态特性(如动态刚度和自振频率等)；主轴本身和轴承制造精度；轴承的结构及其润滑；安装在主轴上的齿轮的布置；主轴固定件设计的动平衡等。因为机床主轴制造精度直接影响到整个机床的工作精度高低和机器的使用寿命,因此主轴是机床的关键部分。
2.2主要技术条件的分析
分析C620车床的主轴的技术书条件：
（1）支承轴颈的技术分析:主轴的前、后支承轴颈A和B的圆度误差为0.005mm径向圆跳动是0.005mm,前后支撑轴颈的锥度为1:12的锥面接触率不小于70% ，支承轴颈的精度为IT5—IT6级，其表面粗糙度不大于0.63。
（2）锥孔的技术要求：主轴锥孔的作用是来安装顶尖或工具锥柄的。锥孔的轴要与前、后两支承轴颈的中轴线重合，否则将会影响机床的精度，从而使工件产生同轴度误差。
（3）端锥的技术要求：短锥C对前、后支承轴颈A和B的径向圆跳动是0.008mm；端面D多轴颈A和B的端面圆跳动也是0.008；锥面及端面的粗糙度为Ra≤1.25μm；表面硬度是HRC45-50。
（4）主轴次要轴颈的技术要求：主轴的次要轴颈主要指轴套、装配齿轮的表面，它们的尺寸精度一般为IT5—IT6，其对支承轴颈A、B的径向圆跳动是0.01—0.015mm。
（5）螺纹的技术要求：在加工主轴的螺纹时，必须控制螺纹的轴心线与支承轴颈A和B轴线的同轴度误差，一般的规定不超过0.025mm。
3 工艺规程的设计
3.1 工艺规程的设计
3.1.1 年生产量和批量的确定
已知生产量：5000 台/年
生产纲领＝年生产量×每台件数×（1＋储备量）×（1+废品率）
＝5000×1×（1+5％）×（1+1.5％）
＝5328
月产量＝年产量/12＝444
日产量＝年产量/ 254=21
3.1.2 生产类型的确定
查工艺人员手册，轻型（100 公斤以内）零件的生产性质。
中批生产：5000～50000
大量生产：50000 以上
所以 C620 车床主轴的生产性质为中批生产。
3.1.3 平均流水线节拍的制定
年时基数两班制时为：
第一班： 2008 小时
第二班： 2008 小时
工人年时基数，在女同志占 25％以下时：
第一班： 1790 小时
第二班： 1790 小时
总共小时数为 3580 小时。
零件年产量
）（流水线实际年时基数平均流水线节拍η-160??= η——损失系数
（1） 工作时间内设备修理的损失 η1
（2） 自然情况的损失 η2
（3） 清理设备的损失 η3
（4） 工人休息的损失 η4 ∴09.375328
8.00-1603580=??=）（平均流水线节拍（分钟）
η = η1 +η2 +η3 +η4 = 8%
3.2 毛坯设计
考虑到要确保产品按时定量完成,生产该产品的每一道工序的单件加工时间必须小于生产节拍(工艺卡片填写过程考虑到随机因素的影响，进行了客观分析,将节拍的80%与单件核算时间比较),如果大于生产节拍,会导致完不成年产量,因此应该用多台生产机床加工。
45钢是一般轴类零件所需要的材料,并采用不同的工作条件和不同的热处理规范(如正火、调质、淬火等)来获得一定的强度、韧性和耐磨性。中级精度且速度比较高的轴类零件普遍用40Cr的优质合金结构钢。这种钢在经过调质和表面淬火后具有较高的机械性能。GCr15和弹簧钢65Mn等材料也常被精度较高的轴所采用的。这些材料在经过调质和表面淬火工艺后,具有较高的耐磨和耐疲劳性能。对于工作在高转速、重载荷等条件下的轴，一般选用20CrMnTi,20Mn2B、、20Cr等低碳钢或38CrMoAlA氮化钢。
表3-1 列出了常用的主轴材料的热处理方法及所能达到的表面硬度。
轴类零件的毛坯一般有热扎棒料、锻件和铸件等。选择毛坯采用的形式主要根据零件的尺寸、形状、结构特点和使用要求以及生产类型、厂内设备条件等因素来。
热扎棒料一般用于中、小型和强度要求不高的光滑轴或直径相差不大的阶梯轴。
通过加热锻打后的毛坯锻件,可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布,从而得到较高的机械强度。所有的重要的阶梯差较大的轴，一般都采用锻件毛坯。根据不同的生产规模,其锻造方式有自由锻造和模锻两种。自由锻造为单件小批生产、形状简单的轴类零件。摸锻造适合批量生产。
精密锻造是锻造生产中的一项先进工艺。形状复杂、精度要求很高的毛坯都可以锻造出来，其特点有余量小、省材料、质量好、效率高。但用于精锻的精锻机造价高，因此只适合于大批量生产。
采用铸件毛坯的一般有铸铁轧辊、球铁曲轴等。
综上所述，C620 车床主轴是中批生产，采用45 钢，模锻件。
3.3 选择定位粗基准
粗基准的选择原则有五条
1、如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，就应该选择该表面作为粗基准；
2、合理分配加工余量的原则；
3、应该用毛坯制造中尺寸和位置比较可靠、平整光洁的表面作为粗基准；
4、便于装夹的原则；
5、粗基准一般不重复使用的原则。
结合要加工的连杆，要加工的主要面为大小孔、两端面、切断面和定位面。粗基准一般选择的是连杆中心面、定位面及小孔。这样，不但能保证做到加工余量均匀，而且便于定位和夹紧。
结合要加工的车床主轴，要加工的主要面为外圆表面。粗基准一般选择外圆柱。这样，不但能保证加工余量均匀，且便于定位和夹紧。
3.4 选择定位精基准
精基准的选择一般原则如下：
1、基准重合原则应该尽可能选用设计基准作为定位基准，这样可以避免因基准不重合而引起的定位误差。
2、统一基准原则应尽可能选用统一的定位基准加工各表面，以保证各表面见的位置精度。
3、互为基准、反复加工的原则当工件上两个加工表面之间的位置精度较高，可以采用两个加工表面互为基准反复加工的方法，以保证余量均匀。
4、自为基准原则有些精加工工序要求加工余量小二恶均匀，以保证加工质量和提高生产率，这时就以加工面本身作为精基准。
结合要加工的车床主轴，精基准一般选用前后锥孔内所配锥堵的顶尖孔和加工的定位面。而这两锥堵的中心孔与磨锥孔的定位相同，由于支承轴径是磨锥孔的定位基准，所以终磨锥孔时必须磨好轴颈表面。所以选择精基准,是一种常见的基准的选择，定位也更方便,使夹具的设计更具简洁性。同时还有一个原因,就是在加工好这些基准面之后,它们作为一个很好的基准，可用在以后的大多数工序中，缩短生产周期,节省了加工成本。
3.5 工艺路线的设计
批量生产的轴类零件的加工工艺过程，一般可概括为下列三个阶段：
1、粗加工阶段：毛坯处理（锻造和正火）和粗加工（平端面、打中心孔和粗车各外圆）。这一阶段的目的是用大的切削深度切除大部分多余的金属，对毛坯进行加工，至接近工件的最终形状和尺寸，只给半精加工和精加工留少量的加工余量。通过这一阶段还可以及时发现锻件的裂纹等缺陷，以便采取相应的措施。
2. 半精加工阶段：车工艺锥面，半精车端面及各外圆，钻深孔。这一阶段的主要目的是为精加工留少量的加工余量。主要是为精加工制造精基准，对于要求不高的表面，在这一阶段将达到图纸上的规定要求。
3. 精加工阶段：加工前热处理，精加工前的各种加工及精加工，保证主轴最重要表面的精度。这一阶段的目的是各表面都加工到图纸上规定的要求。
为了达到主轴的机械性能及加工精度的要求，并改善工件的切削加工性能，在主轴加工整个过程中，应适当的安排一些热处理工序。
一般在主轴毛坯锻造后，首先要安排正火处理，以消除锻造应力，改善金属组织，细化晶粒，降低硬度，改善切削性能。
在粗加工后，要安排第二次热处理，如调质、时效等。通常调质处理可以获得索氏体组织，提高零件的综合机械性能，从而为表面淬火做好准备。同时，索氏体晶粒结构的金属组织加工时可以得到较低的表面粗糙度。
根据以上所述及查阅的资料可以设计出C620主轴的加工路线如下：
方案一
1、备料
2、锻造
3、热处理正火
4、锯头
5、铣端面打顶尖孔
6、粗车各外圆
7、热处理，调质HB220-240
8、半精车大端各部
9、仿形车小端各部
10、钻深孔
11、热处理，高频淬火
12、精车各外圆及切槽
13、粗磨外圆
14、粗、精铣花键
15、铣键槽
16、车大端内侧及各轴上螺纹
17、粗精磨各外圆及个别端面
18、粗磨两外锥面
19、精磨两外锥面
20、钻大端端面各孔
21、半精车小端内锥孔
22、半精车大端锥孔
23、粗磨莫氏6号锥孔
24、精磨大端莫氏6号锥孔
25、终检
方案二
1、备料
2、锻造
3、热处理正火
4、锯头
5、铣端面打顶尖孔
6、粗车各外圆
7、热处理，调质HB220-240
8、半精车大端各部
9、仿形车小端各部
10、钻深孔
11、半精车小端内锥孔
12、半精车大端锥孔
13、粗磨莫氏6号锥孔
14、精磨大端莫氏6号锥孔
15、热处理，高频淬火
16、精车各外圆及切槽
17、粗磨外圆
18、粗、精铣花键
19、铣键槽
20、车大端内侧及各轴上螺纹
21、粗精磨各外圆及个别端面
22、粗磨两外锥面
23、精磨两外锥面
24、钻大端端面各孔
25、终检
方案三
1、备料
2、锻造
3、热处理正火
4、锯头
5、铣端面打顶尖孔
6、粗车各外圆
7、热处理，调质HB220-240
8、半精车大端各部
9、仿形车小端各部
10、钻深孔
11、半精车小端内锥孔
12、半精车大端锥孔、短锥及端面
13、钻大端端面各孔
14、热处理，高频淬火
15、精车各外圆及切槽
16、粗磨外圆
17、粗磨莫氏6号锥孔
18、粗、精铣花键
19、铣键槽
20、车大端内侧及各轴上螺纹
21、粗精磨各外圆及个别端面
22、粗磨两外锥面
23、精磨两外锥面
24、精磨大端莫氏6号锥孔
25、终检
对C620 车床主轴的加工顺序，做出如下分析比较：
第一方案：当在后面粗加工锥孔时，由于用以加工过的外圆表面做精基准，会破坏外圆的表面精度和粗糙度，所以此方法不适宜采用。
第二方案：在工序21精加工外圆表面时，还要插上锥堵，这样会破坏锥孔的精度。另外，在工序13、14加工锥孔时，不可避免地会产生加工误差（锥孔的磨削条件比外圆磨削条件差），加上锥堵本身的误差，都会造成外圆表面与内锥孔的同轴度误差的增大，所以此方案也不宜采用。
第三方案：在最后要精加工锥孔时，虽然也要用精加工过的外圆表面做精基准，但是锥孔精加工的加工预料较小，磨削力也不大，同时锥孔的精加工已处于轴加工的最后阶段，对于外圆表面的影响力不大。再者这一方案的加工顺序可采用外圆表面和锥孔互为基准、交替使用，能逐步提高同轴度。
综上分析可得，C620车床主轴的加工顺序，以第三方案为佳。
3.6 主要的加工工艺说明
3.6.1 主轴外圆表面的车削加工
在轴类零件加工中，外圆表面的加工余量主要是由车削切除的。外圆车削的劳动量占相当大的比重，因此提高外圆车削的生产率就成为一个很重要的问题，对于多台阶轴，这个问题就更为突出。因此选择好合适的机床设备非常重要，不同的生产条件下，车削主轴采用的设备如下：
（1）单件小批生产----普通车床
（2）成批生产----带液压仿形刀架的车床或液压仿形车床
（3）大批量生产----液压仿形车床、多刀半自动车床
在车床上采用液压仿形刀架可以实现车削半自动化。更换靠模很简单，减轻了劳动强度，提高了加工效率，应用在主轴的成批生产中是很经济的。仿形刀架的装卸和操作也很方便，成本低，使普通车床充分发挥使用效能。
因此在本次生产中采用了仿形车床，而且还采用了数控车床，更为方便。
3.6.2 主轴外圆表面的磨削加工
主轴的精加工是用磨削的方法，安排在热处理之后进行，用以修正热处理中产生的变形，并达到最后要求的精度。主轴磨削分为半精磨和精磨两道工序，一般达到经济精度和粗糙度为IT6 和Ra 1.25～0.32μm。磨削加工在C620 主轴加工中采用了专用组合磨床，是利用增大磨削面积，提高效率的方法，并且减少了磨床的数量，节省了机床占地面积，节省了劳动力，并且能保证良好的同轴度，在加工主轴中甚为普遍。磨削方法：（1）先磨前、后两轴颈锥面，磨完后进行砂轮的精细修整。（2）分两个工位进行精磨，工位Ι是精磨前、后轴颈锥面，完成后，工作台带着主轴移到工位II，用设计图纸规定的角度成型砂轮，先后磨削主轴前端面和短锥面。孔的深度与孔径之比L/d>5 称为深孔。C620 主轴孔L/d≈8>5 属于深孔。深孔加工比一般孔的加工要困难和复杂的多。原因是：[14]（1）刀杆细而长，刀具刚性差，容易引起震动和钻头引偏使被加工孔的轴线歪斜。
（2）钻头的冷却散热条件差，使刀具很快丧失切削能力。
（3）排屑困难，容易堵塞而无法连续加工。为了保证加工精度和提高劳动生产率，针对深孔加工的不利条件，常采用内排屑深孔钻削的方法。优点如下：（1）工件转动，钻头轴向进给，使钻头有自动定中心的能力。这种方法钻出的孔轴线与工件的回转轴线始终一致。
（2）在工件上预先加工出一段导向孔，能引导钻头，防止偏斜。
（3）采用深孔钻，具有导向和断屑的能力。
（4）用油泵输送冷却液，从钻杆与工件孔壁的空隙处压入切削区，进行冷
却润滑，并带着切屑从钻头中心向后排出，可以避免切屑堵塞和拉毛工件以及刀具损伤。
（5）由于加工过程中不需要退刀，使生产率提高一倍以上。孔对外圆的同轴度误差小于0.1mm，粗糙度可达Ra2.5-20μm，并且大大减轻了劳动强度。
3.6.3 主轴锥孔的加工
主轴前端锥孔是安装顶尖的定位面。它和主轴支承轴颈及主轴前端短锥的同轴度要求较高，因此磨削主轴的前端锥孔是机床主轴加工的关键工序。
成批生产时，大多采用专用夹具进行加工。下图是磨削主轴锥孔的一种专用夹具，夹具是由底座、支承架及浮动卡头三部分组成。前、后两支架与底座连成一体。其定位元件选用镶有硬质合金的V 形块固定在支架上，以提高耐磨性。工件的中心要调整到正好与磨头砂轮轴的中心高相等。后端的浮动卡头装在磨床主轴内锥孔，工件尾端插于弹性套内。用弹簧把浮动卡头外壳连同该工件向后拉，通过钢球压向镶有硬质合金的锥柄端面，于是通过压缩弹簧的张力就限制了工件的轴向窜动。这样即可以保证主轴支承轴的定位精度不受磨床床头误差的影响，又减少了机床本身振动对加工质量的影响，并且提高了生产率。
图3-1 磨主轴锥孔夹具
1-拨盘2-锥柄3-按销4-钢球5-弹性套6-支架7-工件8-弹簧3.6.4 主轴的精度检验
轴类零件在加工过程中和加工完了以后都按工艺规程的要求进行检验检验的项目包括表面粗糙度、表面硬度、表面几何形状、尺寸精度和相互位置精度。
精度检查一般按照几何形状—尺寸精度—各表面之间的互相位置精度。这样可以判明和排除不同性质误差之间对测量精度的干扰。
用外观比较法检验各表面的粗糙度及表面缺陷。检验前、后支承轴颈对公共基准的同轴度误差，通常采用下图所示方法。把轴的两端顶尖孔或两个工艺锥堵顶尖孔作为定位基准，在支承轴颈上分别装上千分表 1 和2，然后使轴慢慢
转动一周，分别读出表 1 和 2 的读数。
这两个读数分别代表了两个支承轴颈相对于轴心线的径向圆跳动。径向圆跳动综合反映了轴的同轴度误差和圆度误差。如果几何形状误差很小，可以不考虑其影响时，则上述表 1 和 2 的读数值即分别为这两个支承轴颈相对于轴心线的同轴度误差。
图3-2 轴的相互位置精度检验
1-挡铁2-钢球3-可调V形块4-V形块5-锥堵6-检验心棒7-平板轴的其它表面对支承轴颈的相互位置精度的检查方法如右图所示。将轴的两支承轴颈放在同一平面的两个V 形块上，并在轴的一端用挡铁、钢球和工艺锥堵挡住，限制其轴向移动。对C620 车床主轴，空心阶梯轴，要在前锥孔中插入检验棒，用检验棒的轴心线代替锥孔的轴心线。
测量相互位置精度时，均匀地转动轴，分别以千分表3、4、5、6、7、8、9 测量各轴颈及锥孔中心相对于支承轴颈的径向圆跳动，千分表11、12、13 分别检查端面F、E 和 D 的端面圆跳动，千分表10 用来测量轴向窜动。
前端锥孔的形状和尺寸精度，应以专用锥度量规检查，并以涂色法检查锥孔表面的接触情况。这项检验应在相互位置精度的检验之前进行。
第四章 加工工序的设计
4.1 各加工工序的设计
工序 1：备料，确定 45 号钢
工序 2：毛坯材料及其制造方法前面已确定为模锻件，模锻件又分为锤上模锻、平锻、合模锻和套模锻、合金金属锻等。其中锤上模锻主要用于汽车、拖拉机、机床工业等大批或大量生产，因此 C620 车床主轴的制造即用锤上模锻。而其它各模锻方法用于中小批量生产或特殊用法，在此不做过多说明。
锤上模锻外斜度通常取 5°、7°最大 10°，内斜度取 7°10°最大为 12°。 锤上模锻件模锻时圆角标准半径为：1、1.5、2、2.5、3、4、5、6、8、10、12、15、20、25、30mm
因此车床主轴的毛坯确定如此：
各轴颈直径每相隔 5mm 分为一段。可得：φ70～φ75 段取 2.5.61.80-+mm ，
φ75.25～φ80取2.75.810.9-+mm ，φ89～φ90 段同上也取 2.75.81.90-+mm ，φ100 段正常取
2.5.61.80-+mm ，φ105.25～φ108.5 段 Ra0.63 取 2.25.41.70-+mm ，φ115～φ120 段取 2.75.81.90-+mm, 法兰φ195 段取
3.75.82.41-+mm, φ106.373 段取 3.25.42.81-+mm.【1】
模锻的两端余量通常取自由段的 1/2，小端余量取 9mm ，大端取 11mm ，因此主轴小端取4.5mm ，长度偏差取 .5
3.52-+mm 。大端取 5.5mm ，长度偏差取.53.52-+mm ，
并留出外斜度 10°，法兰部宽度余量按经验通常取 3～5mm ，在此取 3mm ，宽度偏差取1.50-+mm ，并留出 7°的内斜度。各轴台阶留出宽度方向余量取自由锻的 1/2，例如，毛坯φ87 左端取的余量按表为 D=87mm 属于 81～100 段，查锻件长度 601mm≤L≤1000mm 多台阶轴，查得数据为 10，自由锻两端余量取 0.75×10=7.5，模锻取一半为 3.75mm ，因为锻件模锻时候精确度不高，选用 4mm 。同理，φ97 段左端余量为 3.75，化整为 4mm ；φ106 段左端余量为 4.125，化
整为 4mm ；φ116 段左端余量为 4.125，化整同样为 4mm 。【1】
毛坯各段的偏差通常取自由公差，既公差等级较大的，像 IT11～IT12 之间的偏差值，因此标准公差数值，109.5mm 段 IT11 取±0.23mm ；280mm 段 IT11 取±0.35mm ；228mm 段 IT11,取±0.30mm ；112mm 段 IT11 取±0.24mm ；46mm 段 IT11 取±0.18mm55mm 段 IT11 取±0.20mm ；法兰 31mm 段 IT11 取±0.16mm ；大端处按照尺寸链取。
毛坯各处圆角按照标准半径取出合适半径如毛坯图所示。
工序 3：热处理 正火
工序 4: 锯头有相关的设备或用普通的工具即可。
工序 5：铣端面打顶尖孔在车床大批量生产中用专用机床，铣刀选择比两端轴颈稍大的铣刀，通常采用硬质合金套式面铣刀，取直径为 100mm 和 125mm ，齿数 10 和 14 的铣刀【2】，通常铣刀用 YT15 硬质合金材料。去除飞刺用通常 YT5 右车刀即可。D1=32mm D2=40mm B1=50mm B2=55mm Z1=Z2=6mm h1 =10mm h1=12mm 【1】。
最大切削量为：0.12-0.15mm ，故选择最大进给量 S Z =0.14mm 【1】 v=2
.01.02.02.00380B S t T d z =264.4m/min V=vK v =264.4X1.44=380.7m/min=6.3m/s
V=3.14Dn/1000 得n=1200r/min
每分钟进给量为：0.14×10=1.4mm
同理计算铣大端：
计算切削速度 v=380D/T .20t .10S z .40B .20K v =249m/min=4.2m/s
V=k v v=6.0 m/s 可计算出 n=924 r/min
每分钟进给量为：1.96mm
d=4mm ，长=67mm ；d=5mm ，长=75mm 中心钻，刀具材料选用硬质合金钢。
量具通常选用游标卡尺，大尺寸测量选用1～1000mm ，0.02mm 精度。 工序6：根据需要加工的工件的尺寸选择卧式车床 CW6180 10KW 【1】 夹具采用车床固定四爪卡盘。采用同工序 5 的 YT15 做为车刀 45°
(1)粗车法兰处 粗车的切削深度为：t=3.75-1.3=2.45mm
进给量S=0.9mm/r 查得切削速度公式：v=C v /T 0.2t 0.15s 0.2=142.7m/min
n=1000v/3.14d=224.4r/min
选择车床的实际转数n 实=244 r/min
计算实际的切削速度：v=3.14dn/1000=155.1m/min
每分钟的进给量为：0.9×244=219.6mm
(2)粗车外圆Y12处的计算：t=(3.5-1.1)/2=1.2mm s=0.9mm/r
v=C V /T 0.2t 0.15s 0.2=163m/min n=1000v/3.14d=463.5r/min
n 实=88min V 实=3.14dn/1000=171m/min
每分钟进给量：0.9×488=439.2mm/min
(4)粗车外圆Y9-Y11: t=(5-1.1)/2=1.95m S=0.8mm/r
v=C V /T 2.0t 15.0s 2.0=161m/min n=1000v/3.14d=488.3
n 实=488/m v 实=3.14dn/1000=146.3m/min 每分钟进给量：341.6mm
(5)粗外圆Y4-Y6处：t=(5.5-1.2)/2=2.15mm S=0.7mm
v=C V/T0.2t0.15s0.2=171.7 m/min n=1000v/3.14d=639.5 n/min
n实=640r/min 每分钟进给量：448mm
(7)粗外圆Y1: t=(6.1-1.1)/2=2.5mm s=0.8mm
v=C V/T0.2t0.15s0.2=154.1 m/min n=1000v/3.14d=644r/min
n实=640r/min v实=3.14dn/1000=152.9 m/min 每分钟进给量：512mm 工序7：进行热处理调质到HB220
工序8：热处理后半精车大端各部，选用普通卧式车床即可，选择同工序5,热处理后半精车大端各部，选用普通卧式车床即可,选择同工序6,CW6180 床。夹具刀具仍然选用车床固定顶尖和YT15 硬质合金材料，45°右车刀，刀杆20mm×30mm。量具选用1～150mm，0.02mm 精度的游标卡尺即可。
1.车外圆Z车削量t=3.25-1.1/2=
2.7mm S=0.9mm
v=C V/T0.2t0.15s0.2=144.7m/min n=1000v/3.14d=408.2r/min
选择车床的实际转速：n
实=388r/min v
实
=3.14dn/1000=137.5m/min
n实=349.2mm
2.车端面D3 处：t=2.5mmS=1mm/r v=C V/T0.2t0.15s0.2=138.6m/min n=1000v/
3.14d=233r/min n实=244r/min
v实=3.14dn/1000=151.7m/min 每分钟进给量：151.7m/min
3.车法兰F处：半精车加工余量为：0.3 t=(1.1-0.3)/2=0.4mm
进给量为：S=0.8mm/r
根据公式计算切削速度: v=C V/T0.2t0.15s0.2=203.6m/min
n=1000v/3.14d=331r/min
选择车床的实际转速：n
实
=308r/min
计算实际的切削速度：v
实
=3.14dn/1000=189.6m/min
每分钟进给量：246.4mm/min
4.车端面D4：t=3-1=2mm 得进给量为：S=1mm/r
一般车削端面采用Y15硬质合金车刀主偏角为90°的断车刀
车端面的切削速度计算公式为：v=C V/T0.2t0.15s0.2=47.3 m/min
n=1000v/3.14d=76.9 r/min 选择车床的实际转速：n实=77
计算实际的切削速度：v实=3.14dn/1000=47.3m/min
实=每分钟进给量：77mm/min
5.车外圆Y13-Y15处：t=(5.5-1.2)/2=2.15mm 得进给量S=0.9mm
根据公式计算切削速度：v= C V/T0.2t0.15s0.2=149.9m/min
n=1000v/3.14d=380 r/min 选择车床的际速：n实=388r/min
计算实际的切削速度：v实=3.14dn/1000=152.9 m/min
车床主轴箱设计说明书
中北大学 课程设计任务书 15/16 学年第一学期 学院：机械工程与自动化学院 专业：机械设计制造及其自动化 学生姓名：王前学号：1202014233 课程设计题目：《金属切削机床》课程设计 （车床主轴箱设计） 起迄日期： 12 月 21 日～ 12 月 27 日 课程设计地点：机械工程与自动化学院 指导教师：马维金讲师 系主任：王彪 下达任务书日期: 2012年12月21日
课程设计任务书 课程设计任务书
目录 1.机床总体设计 (5)
2. 主传动系统运动设计 (5) 2.1拟定结构式 (5) 2.2结构网或结构式各种方案的选择 (6) 2.2.1 传动副的极限传动比和传动组的极限变速围 (6) 2.2.2 基本组和扩大组的排列顺序 (6) 2.3绘制转速图 (7) 2.4确定齿轮齿数 (7) 2.5确定带轮直径 (8) 2.6验算主轴转速误差 (8) 2.7 绘制传动系统图 (8) 3．估算传动件参数确定其结构尺寸 (10) 3.1确定传动见件计算转速 (10) 3.2确定主轴支承轴颈尺寸 (10) 3.3估算传动轴直径 (10) 3.4估算传动齿轮模数 (10) 3.5普通V带的选择和计算 (11) 4．结构设计 (12) 4.1带轮设计 (12) 4.2齿轮块设计 (12) 4.3轴承的选择 (13) 4.4主轴主件 (13) 4.5操纵、滑系统设计、封装置设计 (13) 4.6主轴箱体设计 (13) 4.7主轴换向与制动结构设计 (13) 5.传动件验算 (14) 5.1齿轮的验算 (14) 5.2传动轴的验算 (16) 5.3花键键侧压溃应力验算 (19) 5.4滚动轴承的验算 (20) 5.5主轴组件验算 (20) 5.6主轴组件验算 (13) 6.参考文献 (14) 1.机床总体设计 轻型车床是根据机械加工业发展需要而设计的一种适应性强，工艺围广，结构简单，制
(完整版)数控车床主轴设计
绪论 随着市场上产品更新换代的加快和对零件精度提出更高的要求，传统机床已不能满足要求。数控机床由于众多的优点已成为现代机床发展的主流方向。它的发展代表了一个国家设计、制造的水平，在国内外都受到高度重视。 现代数控机床是信息集成和系统自动化的基础设备，它集高效率、高精度、高柔性于一身，具有加工精度高、生产效率高、自动化程度高、对加工对象的适应强等优点。实现加工机床及生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向。可以说，机械制造竞争的实质就是数控技术的竞争。 本课题的目的和意义在于通过设计中运用所学的基础课、技术基础课和专业课的理论知识，生产实习和实验等实践知识，达到巩固、加深和扩大所学知识的目的。通过设计分析比较机床的某些典型机构，进行选择和改进，学习构造设计，进行设计、计算和编写技术文件，达到学习设计步骤和方法的目的。通过设计学习查阅有关设计手册、设计标准和资料，达到积累设计知识和提高设计能力的目的。通过设计获得设计工作的基本技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造一定的条件。
一、设计题目及参数 1.1 题目 本设计的题目是数控车床的主轴组件的设计。它主要由主轴箱，主轴，电动机，主轴脉冲发生器等组成。我主要设计的是主轴部分。 主轴是加工中心的关键部位，其结构优劣对加工中心的性能有很大的影响，因此，在设计的过程中要多加注意。主轴前后的受力不同，故要选用不同的轴承。 1.2参数 床身回转空间400mm 尾架顶尖与主轴端面距离1000mm 主轴卡盘外径Φ200mm 最大加工直径Φ600mm 棒料作业能力50～63mm 主轴前轴承内和110～130mm 最大扭矩480N·m 二、主轴的要求及结构 2.1主轴的要求 2.1.1旋转精度 主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷，低转速的条件下，主轴前端工件或刀具部位的径向跳动和轴向跳动。 主轴组件的旋转精度主要取决于各主要件，如主轴、轴承、箱体孔的的制造，装配和调整精度。还决定于主轴转速，支撑的设计和性能，润滑剂及主轴组件的平衡。 通用（包括数控）机床的旋转精度已有标准规定可循。 2.1.2 静刚度 主轴组件的静刚度（简称刚度）反映组件抵抗静态外载荷变形的能力。影响主轴组件弯曲刚度的因素很多，如主轴的尺寸和形状，滚动轴承的型号，数量，配置形式和预紧，前后支撑的距离和主轴前端的悬伸量，传动件的布置方式，主轴组件的制造和装配质量等。 各类机床主轴组件的刚度目前尚无统一的标准。 2.1.3抗振性 主轴组件工作时产生震动会降低工件的表面质量和刀具耐用度，缩短主轴轴承寿命，还会产生噪声影响环境。 振动表现为强迫振动和自激振动两种形式。
车床主轴箱课程设计12级转速
目录 一、机床总体设计---------------------------------------------------------------------2 1、机床布局--------------------------------------------------------------------------------------------2 2、绘制转速图-----------------------------------------------------------------------------------------4 3、防止各种碰撞和干涉-----------------------------------------------------------------------------5 4、确定带轮直径--------------------------------------------------------------------------------------5 5、验算主轴转速误差--------------------------------------------------------------------------------5 6、绘制传动系统图-----------------------------------------------------------------------------------6 二、估算传动件参数确定其结构尺寸-------------------------------------------7 1、确定传动见件计算转速--------------------------------------------------------------------------7 2、确定主轴支承轴颈尺寸--------------------------------------------------------------------------7 3、估算传动轴直径-----------------------------------------------------------------------------------7 4、估算传动齿轮模数--------------------------------------------------------------------------------8 5、普通V带的选择和计算-------------------------------------------------------------------------8 三、机构设计--------------------------------------------------------------------------10 1、带轮设计-------------------------------------------------------------------------------------------10 2、齿轮块设计----------------------------------------------------------------------------------------10 3、轴承的选择----------------------------------------------------------------------------------------10 4、主轴主件-------------------------------------------------------------------------------------------10 5、操纵机构-------------------------------------------------------------------------------------------10 6、滑系统设计----------------------------------------------------------------------------------------10 7、封装置设计----------------------------------------------------------------------------------------10 8、主轴箱体设计-------------------------------------------------------------------------------------11 9、主轴换向与制动结构设计----------------------------------------------------------------------11 四、传动件验算-----------------------------------------------------------------------11 1、齿轮的验算----------------------------------------------------------------------------------------11 2、传动轴的验算-------------------------------------------------------------------------------------13 五、设计感想--------------------------------------------------------------------------15 六、参考文献--------------------------------------------------------------------------16
机床主轴设计
设计题目机床主传动系统设计系别机电工程分院 专业机械制造及其自动化学生姓名 专业班级 班级学号 设计日期
车床设计任务书一、设计题目 工件最大回转直径D max=300mm， /r 轴最低转速=355min /r 轴最高转速=1800min 电机功率P=3KW，公比Ф=1.26= 二、运动设计，确定结构式 1. 查表得 250 500 1000 265 530 1060 280 560 1120 300 600 1180 315 630 1250 335 670 1320 355 710 1400 375 750 1500 400 800 1600 425 850 1700 450 900 1800
475 950 1900 355，450，560，710，900，1120，1400，1800（共8级） 或者 Z=8 2.结构式、传动组和传动副数的确定 ①传动组和传动副数可能的方案有： 8=4×2 8= 2×4 8 = 2×2×2 第一行方案有时可以省掉一根轴。缺点是有一个传动组内有四个传动副。如果用一个四联滑移齿轮，则会增加轴向尺寸；如果用两个双联滑移齿轮，则操纵机构必须互锁以防止两个滑移齿轮同时啮合。所以一般少用。 第二行的方案根据 “前多后少”的原则。取8 = 2×2×2 的方案。 ②结构式或结构网的各种方案的确定 由①知方案有 a.4212228??= b.4122228??= c.2142228??= d.2412228??= e.1422228??= f.1242228??=
选择原则： I)传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围 降速传动中，主动齿轮的最少齿数受到限制m in u ≥41 ； 避免被动齿轮的直径过大升速传动比最大值max u ≤2（斜齿传动max u = 2.5）尽量减少振动和噪声； 各变速组的变速范围m ax R =max u /m in u ≤8-10 之间； 对于进给传动链，由于转速通常较低，零件尺寸也较小，上述限制可放宽些。 8.251 ≤≤进i 。故max 进R 14≤ 在检查传动组的变速范围时，只需检查最后一个扩大组。因为其它传动组的变 速范围都比它小。应为: max ) 1-(p n R R n x n ≤=? II)基本组与扩大组的排列顺序。 原则是选择中间传动轴变速范围最小的方案。 综上所述，方案4212228??= 较好 三、转速图与传动系统图 1.根据已知参数，取 4级电动机Y100L2-4，额定功率3KW ，满载转速1430min /r 本例所选定的结构式共有三个传动组，变速机构共需4轴。加上电动机轴
普通车床的主轴箱部件设计最大加工直径250mm最高1440最低90公比1.41
目录 一．设计目的 (2) 二、设计步骤 (2) 1.运动设计 (2) 1.1已知条件 (2) 1.2结构分析式 (2) 1.3 绘制转速图 (4) 1.4 绘制传动系统图 (6) 2.动力设计 (6) 2.1 确定各轴转速 (6) 2.2 带传动设计 (7) 2.3 各传动组齿轮模数的确定和校核 (9) 3. 齿轮强度校核 (11) 3.1校核a传动组齿轮 (12) 3.2 校核b传动组齿轮 (13) 3.3校核c传动组齿轮 (14) 4. 主轴挠度的校核 (15) 4.1 确定各轴最小直径 (15) 4.2轴的校核 (16) 5. 主轴最佳跨距的确定 (16) 5.1 选择轴颈直径,轴承型号和最佳跨距 (17) 5.2 求轴承刚度 (17) 6. 各传动轴支承处轴承的选择 (18) 7. 主轴刚度的校核 (19) 7.1 主轴图: (19) 7.2 计算跨距 (19) 三、总结 (20) 四、参考文献 (20)
一．设计目的 通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计，在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。 二、设计步骤 1.运动设计 1.1已知条件 [1]确定转速范围：主轴最小转速nnim（r/min）=90r/min、nmax （r/min）=2000r/min 主电动机转速（r/min)=1440、P（kw）=4kw [2]最大加工直径φ=250mm [3]确定公比：41 ? .1 = [4]转速级数：10 z = 1.2结构分析式 因为我们的级数是10级，为了实现10级，本次设计中，我打算按12级的主轴箱来计算，让里面其中两组数据一样，最终达到10级
《金属切削机床》课程设计--C616型车床主轴箱设计(全套图纸)
目录 全套图纸加174320523 各专业都有 1.概述和机床参数确定 (1) 1.1机床运动参数的确定 (1) 1.2机床动力参数的确定 (1) 1.3机床布局 (1) 2.主传动系统运动设计 (2) 2.1确定变速组传动副数目 (2) 2.2确定变速组的扩大顺序 (2) 2.3绘制转速图 (3) 2.4确定齿轮齿数 (3) 2.5确定带轮直径 (3) 2.6验算主轴转速误差 (4) 2.7绘制传动系统图 (4) 3．估算传动件参数确定其结构尺寸 (5) 3.1确定传动转速 (5) 3.2确定主轴支承轴颈尺寸 (6) 3.3估算传动轴直径 (6) 3.4估算传动齿轮模数 (6) 3.5普通V带的选择和计算 (7) 4．结构设计 (8) 4.1带轮设计 (8) 4.2齿轮块设计 (8) 4.3轴承的选择 (9) 4.4主轴组件 (9) 4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计 (9) 4.6主轴箱体设计 (9)
4.7主轴换向与制动结构设计 (9) 5.传动件验算 (10) 5.1齿轮的验算 (10) 5.2传动轴的刚度验算 (12) 5.3花键键侧压溃应力验算 (16) 5.4滚动轴承的验算 (16) 5.5主轴组件验算 (17) 6. 主轴位置及传动示意图 (20) 7.总结 (20) 8.参考文献 (21) 1.概述 1机床课程设计的目的 机床课程设计，是在金属切削机床课程之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计，使学生在拟定传动和变速的结构的结构方案过程中，得到设计构思，方案分析，结构工艺性，机械制图，零件计算，编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。轻型车床是根据机械加工业发展需要而设计的一种适应性强，工艺范围广，结构简单，制造成本低的万能型车床。它被广泛地应用在各种机械加工车间，维修车间。它能完成多种加工工序；车削内圆柱面，圆锥面，成形回转面，环形槽，端面及内外螺纹，它可以用来钻孔，扩孔，铰孔等加工。 1.1 机床运动参数的确定 （1）确定公比φ及Rn 已知最低转速n min =45rpm，最高转速n max =1980rpm，变速级数Z=12，则公比： φ= （n max /n min ）1/（Z－1） =（1980rpm/45rpm）1/（12－1）≈1.41 转速 调整范围： Rn=n max /n min =44 （2）求出转速系列 根据最低转速45r/min，最高转速max n=1980r/min，公比φ=1.41，按《金属切屑机床》（戴曙编）表7-1选出标准转速数列： 2000 1400 1000 710 500 355 250 180 125 90 63 45 1.2机床动力参数的确定 已知电动机功率为N=4kw，根据《金属切削机床简明手册》（范云涨、陈兆年编）表11-32选择主电动机为Y112M-4，其主要技术数据见下表1： 表1 Y90L-4技术参数
数控机床主传动系统及主轴设计.
新疆工程学院机械工程系毕业设计（论文）任务书 学生姓名专业班级机电一体化09-11（1）班设计(论文)题目数控机床主传动系统及主轴设计 接受任务日期2012年2月29日完成任务日期2012年4月9日指导教师指导教师单位机械工程系 设 计(论文)内容目标 培养学生综合应用所学的基本理论，基础知识和基本技能进行科学研究能力的初步训练；培养和提高学生分析问题，解决问题能力。通过毕业设计，使学生对学过的基础理论和专业知识进行一次全面地系统地回顾和总结。通过对具体题目的分析和设计，使理论与实践结合，巩固和发展所学理论知识，掌握正确的思维方法和基本技能。 设计(论文)要求 1．论文格式要正确。 2．题目要求：设计题目尽可能选择与生产、实验室建设等任务相结合的实际题目，完成一个真实的小型课题或大课题中的一个完整的部分。 3．设计要求学生整个课题由学生独立完成。 4．学生在写论文期间至少要和指导老师见面5次以上并且和指导教师随时联系，以便掌握最新论文的书写情况。 论文指导记录 2012年3月1号早上9：30-12：00在教室和XX老师确定题目。2012年3月6日早上10：00-12:00在教室确定论文大纲与大纲审核。2012年3月13日早上10:00-12：00在教室确定论文格式。 2012年3月20日早上9：30-12:00在教室对论文一次修改。 2012年3月27日早上9：30-12:00在教室对论文二次修改。 2012年4月6日早上9：30-12：30在教室对论文三次修改。 2012年4月9日早上9:30-12：00在教室老师对论文进行总评。 参考资料[1]成大先.机械设计手册-轴承[M].化学工业出版社 2004.1 [2]濮良贵纪名刚.机械设计[M].高等教育出版社 2006.5 [3]李晓沛张琳娜赵凤霞. 简明公差标准应用手册[M].上海科学技术出版社 2005.5 [4]文怀兴夏田.数控机床设计实践指南[M].化学工业出版社 2008.1 [5][日]刚野修一(著). 杨晓辉白彦华(译) .机械公式应用手册[M].科学出版社 2004
普通车床主轴箱课程设计
课程设计 课程名称：金属切削机床 学院：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化姓名：学号： 年级：任课教师： 2011年 1月15 日 贵州大学机械工程学院
目录 目录 (2) 一、绪论 (4) 二、设计计算 (5) 1机床课程设计的目的 (5) 2机床主参数和基本参数 (5) 3操作性能要求 (5) 三、主动参数的拟定 (6) 1确定传动公比 (6) 2主电动机的选择 (6) 四、变速结构的设计 (6) 1主变速方案拟定 (6) 2变速结构式、结构网的选择 (7) 1. 确定变速组及各变速组中变速副的数目 (7) 2. 变速式的拟定 (7) 3. 结构式的拟定 (7) 4. 结构网的拟定 (8) 5. 结构式的拟定 (8) 6. 结构式的拟定 (9) 7. 确定各变速组变速副齿数 (10) 8. 绘制变速系统图 (11) 五、结构设计 (12) 1.结构设计的内容、技术要求和方案 (12) 2.展开图及其布置 (12) 3.I轴（输入轴）的设计 (12) 4.传动轴的设计 (13) 5.主轴组件设计 (14) 1. 内孔直径d (14) 2. 轴径直径 (15) 3. 前锥孔直径 (15) 4. 主轴悬伸量a和跨距 (15) 5. 主轴轴承 (15) 6. 主轴和齿轮的联接 (16) 7. 润滑和密封 (16) 8. 其它问题 (16) 六、传动件的设计 (17) 1带轮的设计 (17)
2传动轴直径的估算 (20) 1 确定各轴计算转速 (20) 2传动轴直径的估算 (21) 3各变速组齿轮模数的确定 (22) 4片式摩擦离合器的选择和计算 (25) 七、本文工作总结 (27) 参考文献 (28) 致谢 (29)
JCK6136数控车床主轴箱和床身部件设计
毕业设计（论文） 设计（论文）题目： JCK6136 数控车床设计 －主轴箱和床身部件 学院名称：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 姓名： 指导教师： 定稿日期：
JCK6136数控车床主轴箱和床身部件设计 任务书 1．设计（论文）拟解决的主要问题 ?通过调研和分析小组共同确定机床的传动方案、总体布置形式；完成给定机械部分的详细结构设计，设计的各部分间能有机结合，相互协调；小组共同整个机床的装配图和机械部分的大部分图样。 ?加强综合训练，全面提高工程应用能力和开发创新能力，培养相互协作配合的团队精神。 ?重点解决主轴箱部件设计有关的技术问题。 2．设计（论文）的主要内容和基本要求 ?技术参数：床身最大回转直径：360mm，拖板最大回转直径：≥190mm，最大加工长度：1000mm，主轴转速：36～1800r/min（高低挡无级变速），主轴锥孔MT6；径纵向进给最大速度：4m/min，横向进给最大速度：4m/min。主电机功率5.5Kw。 ?设计任务： 机床总装配图、部件装配图、主要自制件零件图，总图量不小于3 张A0。 开题报告、文献综述、外文翻译、设计计算书各一份。 ?设计要求： 图样全部用计算机绘制，符合最新制图标准；投影正确，表达完整，布局合理。 注重工作性能和结构、装配工艺性；外观造型，力求简洁、明快；功能满足，实用可靠。 理论分析完整清楚；设计推导简要；计算正确可靠。避免冗长，杜绝抄袭。
摘要 数控技术水平的高低和数控设备拥有的多少已成为衡量个国家工业现代化的重要标志。数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造．中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度提高生产效率。但是，发展数控技术的最大障碍就是添置设备的初期投资大，这使许多中小型企业难以承受。如果淘汰大量的普通机床，而去购买昂贵的数控机床，势必造成巨大的浪费。因此，普通机床的数控化改造大有可为。 通过对JCK6136普通车床的数控改造，使其加工精度明显提高，定位准确可靠，操作方便，性能价格比高。这种方法对中小企业设备的数控改造有一定的借鉴与推广作用。本次改造主要针划车床的主轴系统、刀架系统、进给系统、反馈环节、电器控制柜及数控系统进行了改造，改造方法简单、改造操作步骤便于实施。 关键词：车床；数控；改造；进给系统；主轴；传动系统。
数控车床主轴箱设计
数控车床主轴箱设计 一、设计题目 Φ400 毫米数控车床主轴箱设计。主轴最高转速4000r/min ，最低转速30r/min ，计算转速150r/min ，最大切削功率5.5kw 。采用交流调频主轴电机，其额定转速1500r/min ，最高转速4500r/min 。 二、主轴箱的结构及作用 主轴箱是机床的重要的部件，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。 主轴箱采用多级齿轮传动，通过一定的传动系统，经主轴箱内各个位置上的传动齿轮和传动轴，最后把运动传到主轴上，使主轴获得规定的转速和方向。 主轴箱为数控机床的主要传动系统它包括电动机、传动系统和主轴部件它与普通车床的主轴箱比较，相对来说比较简单只有两极或三级齿轮变速系统，它主要是用以扩大电动机无级调速的范围，以满足一定恒功率、和转速的问题。 三、主传动系设计 机床主传动系因机床的类型，性能，规格尺寸等基本因素的不同，应满足的要求也不一样。再设计时结合具体机床进行具体分析，一般应满足下属基本要求： 1）满足机床使用性能要求。首先应满足机床的运动性能能，如机床的主轴有足够的转速范围和转速级数。传动系设计合理，操纵方便灵活、迅速、安全可靠等。 2）满足机床传递动力要求。主电动机和传动机构能提供和传递足够的功率和转矩，具有较高的传动效率。 3）满足机床工作性能要求。主传动中所有零部件要有足够的刚度、精度、和抗振性，热变形特性稳定。 4）满足产品设计经济性的要求。传动链尽可能简短，零件数目要少，以节省材料，降低成本。 5）调整维修方便，结构简单、合理、便于加工和装配。防护性能好，使用寿命长。 四、主传动系传动方式 由题目知，我们设计的主轴箱传动方式为交流电动机驱动、机械传动装置的无级变速传动。再者，本题目中对精度要求一般，因此选用集中传动方式。另外主轴箱结构设计只需达到结构紧凑，便于集中操作，安装调整方便即可。 五、电动机的选择 按驱动主传动的电动机类型可分为交流电动机驱动和直流电动机驱动。交流电动机驱动中又可分单速交流电动机或调速交流电动机驱动。调速交流电动机又有多速交流电动机和无级调速交流电动机驱动。无级调速交流电动机通常采用变频调速的原理。 根据设计要求采用交流调频主轴电机，其额定转速1500r/min ，最高转速4500r/min 。选用FANUC-S 系列8s 型交流主轴电动机。 六、 计算过程 主轴最高转速4000r/min ，最低转速30r/min ，计算转速150r/min ，最大切削功率5.5kw ； 交流调频主轴电机，其额定转速1500r/min ，最高转速4500r/min ； 主轴要求的恒功率调速范围max 400026.7150 nN i n R n === 电动机的调速范围450031500dN R == 在设计数控机床主传动时，必须要考虑电动机与机床主轴功率特性匹配问题。由于主轴要求的恒功率变速范围远大于电动机恒功率变速范围，所以在电动机与主轴之间串联一个分级变速箱，以扩大其功率变速范围，满足低速大功率切削时对电动机的输出功率的要求。 根据以上分析，选择交流电动机的型号为： 若取3f dN R ?==，则可得到变速箱的变速级数 99 .2lg /lg ==f nN R Z ψ 所以，Z 可近似取为3，此处我们分别对Z=2、3、4三种情况进行研究，比较。 1） Z=3 根据f nN R Z ψlg /lg =可以得出99.2=f ψ，查表2-5取f ψ的标准值为3.0，dN f R =ψ,即主传动系功率特
CA6140机床主轴箱的设计
文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 目录 第一章引言 第二章机床的规格和用途 第三章机床主要参数的确定 第四章传动放案和传动系统图的拟定 第五章主要设计零件的计算和验算 第六章结论 第七章参考资料编目
第一章引言 普通车床是车床中应用最广泛的一种，约占车床类总数的65%，因其主轴以水平方式放置故称为卧式车床。 CA6140型普通车床的主要组成部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。 主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。 进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。 丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的，在进行工件的其他表面车削时，只用光杠，不用丝杠。同学们要结合溜板箱的内容区分光杠与丝杠的区别。 溜板箱：是车床进给运动的操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。 第二章机床的规格和用途 CA6140机床可进行各种车削工作，并可加工公制、英制、模数和径节螺纹。 主轴三支撑均采用滚动轴承；进给系统用双轴滑移共用齿轮机构；纵向与横向进给由十字手柄操纵，并附有快速电机。该机床刚性好、功率大、操作方便。 第三章主要技术参数 工件最大回转直径： 在床面上………………………………………………………-----……………400毫米在床鞍上…………………………………………………………-----…………210毫米工件最大长度（四种规格）……………………………----…750、1000、1500、2000毫米主轴孔径…………………………………………………-----……………………… 48毫米主轴前端孔锥度…………………………………………-----…………………… 400毫米主轴转速范围： 正传（24级）…………………………………………----…………… 10～1400转/分反传（12级）……………………………………---…-……………… 14～1580转/分加工螺纹范围：
数控车床主轴箱设计
第一章概述 1.1设计目的 (2) 1.2主轴箱的概述 (2) 第2章主传动的设计 (2) 2.1驱动源的选择 (2) 2.2转速图的拟定 (2) 2.3传动轴的估算 (4) 2.4齿轮模数的估算 (3) 2.5V带的选择 (4) 第3章主轴箱展开图的设计 (7) 3.1各零件结构尺寸的设计 (7) 3.1.1 设计内容和步骤 (7) 3.1.2有关零件结构和尺寸的设计 (7) 3.1.3各轴结构的设计 (9) 3.1.4主轴组件的刚度和刚度损失的计算 (10) 3.1.5轴承的校核 (13) 3.2装配图的设计的概述 (13) 总结 (19) 参考文献 (20)
第一章概述 1-1设计目的 数控机床的课程设计，是在数控机床设计课程之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过数控机床伺服进给系统的结构设计，使我们在拟定进给传动及变速等的结构方案过程中得到设计构思、方案分析、结构工艺性、CAD制图、设计计算、编写技术文件、查阅技术资料等方面的综合训练，建立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养我们初步的结构设计和计算能力。 1-2 主轴箱的概述 主轴箱为数控机床的主要传动系统它包括电动机、传动系统和主轴部件它与普通车床的主轴箱比较，相对来手比较简单只有两极或三级齿轮变速系统，它主要是用以扩大电动机无级调速的范围，以满足一定恒功率、和转速的问题。 第二章2主传动设计 2-1驱动源的选择 机床上常用的无级变速机构是直流或交流调速电动机，直流电动机从额定转速nd向上至最高转速nmax是调节磁场电流的方法来调速的，属于恒功率，从额定转速nd向下至最低转速nmin时调节电枢电压的方法来调速的属于恒转矩；交流调速电动机是靠调节供电频率的方法调速。由于交流调速电动机的体积小，转动惯量小，动态响应快，没有电刷，能达到的最高转速比同功率的直流调速电动机高，磨损和故障也少，所以在中小功率领域，交流调速电动机占有较大的优势，鉴于此，本设计选用交流调速电动机。 根据主轴要求的最高转速4000r/min，最大切削功率5kw，选择北京数控设备厂的BESK-8型交流主轴电动机，最高转速是4500r/min。 2-2 转速图的拟定 根据交流主轴电动机的最高转速和基本转速可以求得交流主轴电动机的恒功率转速范围Rdp=nmax/nd=3 而主轴要求的恒功率转速范围Rnp=3，远大于交流主轴电动机所能提供的恒功率
最大加工直径为250mm普通车床主轴箱部件设计
XX大学 课程设计(论文) 最大加工直径为250mm的普通车床的主轴箱部件设计 所在学院 专业 班级 姓名 学号 指导老师 年月日
摘要 本设计着重研究机床主传动系统的设计步骤和设计方法，根据已确定的运动参数以变速箱展开图的总中心距最小为目标，拟定变速系统的变速方案，以获得最优方案以及较高的设计效率。在机床主传动系统中，为减少齿轮数目，简化结构，缩短轴向尺寸，用齿轮齿数的设计方法是试算，凑算法，计算麻烦且不易找出合理的设计方案。本文通过对主传动系统中三联滑移齿轮传动特点的分析与研究，绘制零件工作图与主轴箱展开图及剖视图。 关键词:传动系统设计,传动副，结构网，结构式，
目录 摘要 (2) 目录 (3) 第1章绪论 (5) 1.1 课程设计的目的 (5) 1.2课程设计的内容 (5) 1.2.1 理论分析与设计计算 (5) 1.2.2 图样技术设计 (5) 1.2.3编制技术文件 (5) 1.3 课程设计题目、主要技术参数和技术要求 (5) 第2章车床参数的拟定 (7) 2.1车床主参数和基本参数 (7) 2.2车床的变速范围R和级数Z (7) 2.3确定级数主要其他参数 (7) 2.3.1 拟定主轴的各级转速 (7) 2.3.2 主电机功率——动力参数的确定 (7) 2.3.3确定结构式 (7) 2.3.4确定结构网 (8) 2.3.5绘制转速图和传动系统图 (8) 2.4 确定各变速组此论传动副齿数 (9) 2.5 核算主轴转速误差 (11) 第3章传动件的计算 (11) 3.1 带传动设计 (11) 3.2选择带型 (12) 3.3确定带轮的基准直径并验证带速 (13) 3.4确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角 (13) 3.5确定带的根数z (14) 3.6确定带轮的结构和尺寸 (14)
机床主轴箱课程设计18级转速 参考资料
1.概述 (4) 1.1机床主轴箱课程设计的目的 (4) 1.2设计任务和主要技术要求 (4) 1.3操作性能要求 (4) 2.参数的拟定 (5) 2.1确定极限转速 (5) 2.2主电机选择 (5) 3.传动设计 (6) 3.1主传动方案拟定 (6) 3.2传动结构式、结构网的选择 (6) 3.2.1确定传动组及各传动组中传动副的数目 (6) 3.2.2传动式的拟定 (7) 3.2.3结构式的拟定 (7) 4.传动件的估算 (8) 4.1三角带传动的计算 (8) 4.2传动轴的估算 (11) 4.2.1主轴的计算转速 (11) 4.2.2各传动轴的计算转速 (12) 4.2.3各轴直径的估算 (12) 4.3齿轮齿数的确定和模数的计算 (13) 4.3.1齿轮齿数的确定 (13) 4.3.2齿轮模数的计算 (15) 4.3.4齿宽确定 (20) 4.3.5齿轮结构设计 (21)
4.4带轮结构设计 (21) 4.5传动轴间的中心距 (21) 4.6轴承的选择 (22) 4.7片式摩擦离合器的选择和计算 (23) 4.7.1摩擦片的径向尺寸 (23) 4.7.2按扭矩选择摩擦片结合面的数目 (23) 4.7.3离合器的轴向拉紧力 (2424) 4.7.4反转摩擦片数 (24) 5.动力设计 (25) 5.1传动轴的验算 (25) 5.1.1Ⅰ轴的强度计算 (26) 5.1.2作用在齿轮上的力的计算 (26) 5.1.3主轴抗震性的验算 (28) 5.2齿轮校验 (31) 5.3轴承的校验 (32) 6.结构设计及说明 (33) 6.1结构设计的内容、技术要求和方案 (33) 6.2展开图及其布置 (34) 6.3I轴（输入轴）的设计 (34) 6.4齿轮块设计 (35) 6.4.1其他问题 (36) 6.5传动轴的设计 (36) 6.6主轴组件设计 (38) 6.6.1各部分尺寸的选择 (38) 6.6.2主轴轴承 (38)
CA6125车床主轴箱设计
课 程 设 计 说 明 书
学生姓名： 学 专 题
学 号：
院： 机械工程与自动化学院 业： 机械设计制造及其自动化 目： 金属切削机床课程设计 ——车床主轴箱设计
指导教师： 指导教师：
职称: 职称:
2007 年 12 月 7 日
中北大学
课程设计任务书
2007/2008 学年第 1 学期
学 专
院： 机械工程与自动化学院 业： 机械设计制造及 其自动化 学 号：
学 生 姓 名：
课程设计题目：金属切削机床课程设计
——车床主轴箱设计
起 迄 日 期： 课程设计地点： 指 导 教 师： 系 主 任：
下达任务书日期:2007 年 12 月 2 日
课 程 设 计 任 务 书
1．设计目的：
通过本课程设计的训练，使学生初步掌握机床的运动设计（包括主轴箱、变速箱传 动链） ，动力计算（包括确定电机型号，主轴、传动轴、齿轮的计算转速） ，以及关键零 部件的强度校核，获得工程师必备设计能力的初步训练，从而提高分析问题、解决问题 尽快适应工程实践的能力。
2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等） ：
1． 运动设计： 根据所给定的转速范围及变速级数， 拟定机床主运动传动结构方案(包 括传动结构式、转速分布图)和传动系统图，确定各传动副的传动比，计算齿轮的齿数， 主轴实际转速及与标准转速的相对误差。 2．动力计算：选择电动机型号及转速，确定传动件的计算转速、对主要零件（如皮 带、齿轮、主轴、轴承等）进行计算（初算和验算） 。 3．结构设计 进行主传动系统的轴系、变速机构、主轴组件等的布置和设计并绘制展开图、剖面 图、主要零件工作图。 4．编写设计说明书 1）机床的类型、用途及主要参数 主轴转速范围 nmax = 2000rpm ， nmin = 160rpm 变速级数：z=12，电动机功率： N = 3KW 。 2）工件材料：45 号钢 刀具材料：YT15 3）设计部件名称：车床主轴箱
3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、 实物样品等〕 ：
1．课程设计设计说明书一份（A4>15 页） 2．主轴箱展开图一张 3．主轴箱剖面图一张 4．机床传动系统图一张 5．一个零件工作图（主轴）一张
课 程 设 计 任 务 书
4．主要参考文献：
组合机床及其主轴箱设计
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。 设计机械加工工艺规程遵循如下原则： 1）保证零件图样上所有技术要求的实现。 2）必须能满足生产纲领的要求。 3）在满足技术要求和生产纲领要求的前提下，要求工艺成本最低，低耗节能。4）尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全。维护环境卫生。 本产品是按用户要求而设计的，用户讨论合格后，投入生产，希望指导、鉴定。 关键词：组合机床，主轴组件，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 of all, for the processing of parts to start with a general program of machine design, machine tool and then determine the overall layout, then the design of the main components. Components in the design of the spindle to spindle for clues, to meet the stiffness and precision required to complete the other (such as bearings, axial adjustment agencies, locking, etc.) the design of all parts. Design mechanical processing order to follow the following principles 1) To ensure that all parts drawings on the realization of the technical requirements. 2) Program must be able to meet production requirements. 3) To meet the technical requirements and requirements of the production program, under the premise of the minimum requirements of cost, low energy. 4) Minimize the labor intensity of workers, protection of production safety. This product is based on user requirements and design, the user discussion after passing the production, hope the guide, identified. Keywords:Modular Machine, spindle components, spindle, bearings, axial adjustment