数控加工中心主轴和工作台的结构设计.docx

毕 业 设 计（论 文） 题目：数控加工中心主轴和工作台的结构设计 （英文）： 数控加工中心主轴和工作台的结构设计 摘要 加工中心由于备有刀库并能自动更换刀具，使得工件在一次装夹中可以完成多工序的加工。加工中心一般不需要人为干预，当机床开始执行程序后，它将一直运行到程序结束。加工中心还赋予了专业化车间一些诸多优点，如：降低机床的故障率，提高生产效率，提高加工精度，削减废料量，缩短检验时间，降低刀具成本，改善库存量等。由于加工中心的众多 优势，所以它深受全球制造企业的青睐。 加工中心主要由主轴组件、回转工作台、移动工作台、刀库及自动换刀装置以及其它机械功能部件组成。其中的主轴组件是机床重要的组成部分，其运动性能直接影响机床加工精 度与表面粗糙度。本文在查阅大量国内外文献的基础上，通过研究分析不同加工中心主轴组件的性能，综合地比较了其特点，并拟定了一个较为合理的主轴组件结构方案。同时，还就主轴、轴承以及丝杠等重要零件的机械性能进行了探讨，并对这些零件的刚度和强度进行了校核。此外，本设计中所采用的陶瓷轴承能有效地增加主轴的刚度，从而提高了加工中心的可靠性和稳定性。 本课题是关于数控加工中心主轴和工作台的设计，课题研究目的是在现有资料的基础上，对数控加工中心主轴和工作台整体进行设计，并通过所学知识尝试对其部分结构和工艺进行优化，提高其使用效率。 关键词：数控加工中心；主轴；工作台；结构设计  目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 1 概述 7 1.1 国内外发展状况 7 1.2 课题的目的和意义 7 2 主轴 8 2.1 主轴的主要技术指标 8 2.2 课题拟解决的关键问题 8 2.3 解决上述问题的策略 9 2.4 方案拟定 9 2.4.1 数控加工中心主轴组件的组成 9 2.4.2 机械系统方案的确定： 9 2.5 主轴电动机的选用 11 2.5.1 主电动机功率估算 11 2.6 主轴 12 2.6.1 主轴结构设计 12 2.6.2 主轴轴径的确定： 13 2.6.3 主轴受力分析 15 2.6.4 主轴的强度校核 19 2.6.5 主轴的刚度校核 20 2.7 主轴组件的支承 21 2.7.1 主轴轴承 21 2.7.2 主轴轴承的配置 22 2.7.3 主轴轴承的预紧 23 2.7.4 主轴支承方案的确定 24 2.7.5 轴承的配合 24 2.7.6 主轴轴承设计计算 25 2.8 同步带的设计计算 27 2.8.1 设计功率Pd 27 2.8.2 选定带型和节距 27 2.8.3 小带轮齿数Z1 27 2.8.4 小带轮节圆直径d1 28 2.8.5 大带轮齿数Z2 28 2.8.6 大带轮节圆直径d2 28 2.8.7 带速v 28 2.8.8 初定轴间距a0 28 2.8.9 带长及其齿数 29 2.8.10 实际轴间距 29 2.8.11 小带轮啮合齿数 29 2.8.12 基本额定功率P0 30 2.8.13 带宽bs 30 2.8.14 作用在轴上的力Fr 30 2.8.15 带轮的结构和尺寸 30 2.9 主轴组件的润滑与密封 31 2.9.1 主轴组件的润滑 31 2.9.2 主轴组件的密封 31 2.9.3 本课题的润滑与密封方案的确定 33 2.10 键的设计计算 33 2.10.1 主轴上的键 33 2.10.2 主电机上的键 34 2.11 液压缸的设计计算 35 3 主轴组件的进给运动部件 37 3.1 进给电动机的选用 37 3.1.1 进给电动机功率的估算 37 3.1.2 进给电动机的选用 37 3.2 联轴器的设计计算 38 3.2.1 类型选择 38 3.2.2 载荷计算 38 3.2.3 型号选择 38 3.3 垂直方向伺服进给系统的设计计算 38 3.3.1 切削力估算 38 3.3.2 滚珠丝杠副的设计计算 39 4 工作台 45 4.1 工作台参数拟定 45 4.2 总体方案的确定 45 4.2.1 导轨副的选用 45 4.2.2 丝杆螺母副的选用 45 4.2.3 减速装置的选用 46 4.2.4 伺服电动机的选用 46 4.2.5 检测装置的选用 46 4.3 机械传动部件的计算与选型 46 4.3.1 导轨上移动部件的重量估算 46 4.