1、本科毕业论文（20 届）一种简易的数控实验铣床的主轴箱结构设计所在学院专业班级 机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 一种简易的数控实验铣床的主轴箱结构设计 1课题意义及目标学生应通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识，深入了解常用机械加工设备应用以及各种主轴箱结构原理、熟练掌握机械及相关产品及其零部件结构等方面的设计方法及设计思想等内容，为学生在毕业后从事结构设计等方面的工作打好基础。2主要任务（1）根据
2、现有的数控实验铣床的主轴箱结构，通过分析比选,确定一种简易的数控实验铣床的主轴箱结构的设计方案，并绘制该方案的结构总体图。 （2）设计至少四种结构总体图中的非标零部件结构图。 （3）对所设计的四种结构图进行尺寸设计。 （4）针对以上设计过程，完成设计说明书一本。 3主要参考资料1. 王伯平. 互换性与测量技术基础M. 北京: 机械工业出版社，2013 2. 王运炎. 机械工程材料 M. 北京: 机械工业出版社，20143. 濮良贵. 机械设计 M. 北京: 高等教育出版社，2006 年4. 张世昌. 机械制造技术基础 M. 北京: 高等教育出版社 20064进度安排设计各阶段名称 起 止 日
3、期1 分析题目，确定设计思路 3 月 3 日3 月 23 日2 学习相关知识，收集资料、确定方案 3 月 24 日4 月 13 日3 设计结构总图，及所有非标零件图等 4 月 14 日5 月 4 日4 编写设计说明书 5 月 5 日6 月 1 日5 完成毕业论文及答辩工作 6 月 2 日6 月 22 日审核人： 2014 年 12 月 30 日I一种简易的数控实验铣床的主轴箱结构设计摘要：数控技术的发展，对我国国民经济的发展起着巨大的作用，特别是对我国机械制造工业的现代化起到至关重要的作用。为此，我们要加大数控机床的研究和探讨。本文主题是对数控铣床主轴箱结构的设计，其主要目的是通过本次毕业设计
4、，综合运用所学过的基础理论知识，深入了解常用机械加工设备应用以及各种主轴箱结构原理、熟练掌握机械及相关产品及其零部件结构等方面的设计方法及设计思想等内容，为我在毕业后从事结构设计等方面的工作打好基础。本文设计的内容主要有同步带传动设计与计算、主轴部件的设计以及主轴轴承的选择等，针对这些设计利用 CAD 软件画出主轴部件图和非标零部件结构图。通过这次设计，我对数控技术的发展现状有了一个全面地了解，了解了数控技术在现在以及以后机械工业中所起的作用，明白了数控技术在以后工业的发展中所扮演的角色。关键词：机械设计，主轴，数控系统A simple numerical control experiment
5、al spindle box of milling machine structure designAbstract：The development of numerical control technology,for the development of the national economy plays a huge role,especially in modern machinery manufacturing industry in China play a crucial role.Therefore, we should increase the research of nc
6、 machine tools and the discussion.This topic is the design of CNC milling machine spindle box structure,the main purpose is through the graduation design,the basic theory of the integrated use of learned knowledge,Insight into the application of common mechanical processing equipment and a variety o
7、f spindle box structure principle, familiar with machinery and related products and parts structure design methods and design ideas, after graduation for me work in the structure design, This paper designed the main content of synchronous belt transmission design and calculation, the design of the s
8、pindle assembly and the spindle bearing selection, etc,According to these design using CAD software draw the spindle assembly diagram and non-standard parts structure.Through this design,I am about the present situation of the development of numerical control technology has a comprehensive understan
9、ding,To understand the numerical control technology in mechanical industry now and later,understand the numerical control technology the role of IIthe industrial developing in the future.Key words: mechanical design, the spindle, CNC systemIII目录1 绪论 .11.1 数控机床的介绍 .11.2 主传动系统设计概述 .21.2.1 数控机床的优点 .21.
10、2.2 对主传动系统的要求 .21.3 本章小结 .22 数控铣床主传动系统的配置方式 .32.1 带有变速齿轮的主传动 .32.2 通过带传动的主传动 .32.3 由主轴电动机直接驱动 .42.4 电主轴 .52.5 本章小结 .53 主轴电动机的选取 .63.1 电动机功率的选择 .63.2 电动机转速的选择 .63.3 电动机型号的选取 .63.4 本章小结 .74 同步带传动设计与计算 .74.1 结构 .74.2 主要参数计算 .84.3 本章小结 .105 主轴组件的设计 .105.1 对主轴部件的基本要求 .115.2 主轴组件的热变形 .125.3 主轴材料的选择及尺寸、参数的
11、计算 .125.3.1 主轴的构造 .125.3.2 主轴的材料和热处理 .135.3.3 主轴的尺寸参数计算 .13IV5.4 主轴箱体的截面形状和壁厚计算 .155.5 本章小结 .156 主轴轴承的选择 .166.1 轴承的选择和轴承的精度 .176.2 轴承预紧力的要求 .176.3 主轴轴承的润滑与密封 .176.3.1 密封 .176.3.2 润滑 .186.3.3 轴承间隙调整和预紧 .186.4 选取轴承 .186.5 轴承寿命校核 .216.6 轴承座孔的设计要求 .226.7 本章小结 .227 其它零件的选择与计算 .227.1 碟形弹簧的选择与计算 .237.2 碟形弹
12、簧材料的处理 .237.3 螺钉连接的设计要求 .247.4 螺钉的强度计算与校核 .257.5 本章小结 .258 液压缸及密封件设计 .268.1 液压缸设计中应注意的问题 .268.2 液压缸主要尺寸的确定 .278.3 强度校核 .278.4 密封 .288.4.1 对密封装置的要求 .288.4.2 密封装置的类型和特点 .288.4.3 防尘圈设计要求 .298.5 本章小结 .299 主轴部件图的工作原理 .299.1 由液压缸驱动 .29V9.3 由电动机驱动 .319.4 本章小结 .31结 论 .31参考文献 .32致 谢 .33太原工业学院毕业设计11 绪论1.1 数控机
13、床的介绍数字控制（NC，Numerical Control）简称数控，是指利用数字化的代码构成的程序对设备的工作过程实现自动控制的一种方法。数控系统（NCS，Numerical Control System）是指利用数字控制技术实现的自动控制系统1。数控机床是采用数控技术对工作台运动和切削加工过程进行控制的机床，是典型的机电一体化产品，是数控技术的最典型应用2。数控机床是机、电、液、气、光，高度一体的产品。随着科学技术的发展，机械产品的形状和结构不断改进，对零件加工质量的要求越来越高。由于产品变化频繁，目前在一般机械加工中，单件、小批生产的产品约占 70%80%。为了保证产品的质量，提高生产率
14、和降低成本，要求机床不仅具有较好的通用性和灵活性，而且加工过程实现自动化。在汽车、拖拉机等大量生产的工业部门中，大都采用自动机床。组合机床和自动线。但这种设备的第一次投资费用大，生产准备时间长，这与改型频繁、精度要求高、零件形状复杂的舰船、宇航、深浅以及其它国防工业的要求不相适应。如果采用仿形机床，则要制造靠模，不仅生产周期长，精度亦受限制。数控机床就是在这种条件下发展起来的一种适用于精度高、零件形状复杂的单件、小批生产的自动化机床3。数控机床能完成很多普通机床难以胜任，或者根本不可能加工出来的复杂型面的零件。在数控机床上加工工件时，预先把加工过程所需要的全部信息（如各种操作、工艺步骤和加工尺
15、寸等）利用数字或代码化的数字量表示出来，编出控制程序，输入专用的或通用的计算机。计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的各个执行元件，使机床按照给定的程序，自动加工出所需的工件。加工对象改变时，一般只需更换加工程序，无需像其它自动机床那样重新制造凸轮。数字控制具有较大的灵活性，特别适用于生产对象经常改变的地方，并能方便的实现对复杂零件的高精度加工4。数控机床可以获得较高的加工精度，加工质量稳定。有较高的生产率。5数控技术的发展，对我国国民经济的发展起着巨大的作用，特别是对我国机械制造工业的现代化起到至关重要的作用。为此，我们要加大数控机床的研究和探讨，太原工业学院毕业设计2把
16、三坐标铣床主轴设计作为我的毕业设计，也是对我大学期间学习成果的一次全方位的检验。1.2 主传动系统设计概述1.2.1 数控机床的优点数控机床的主传动系统将电动机的功率传递给主轴部件，使安装在主轴内的工件或刀具实现主运动。主传动系统主要包括主轴电动机、传动件、主轴、编码器等6。随着数控技术的发展，对数控机床的生产率、加工精度和寿命提出了更高的要求。因此，传统机床的一切弱点例如结构刚性不足、抗振性差、滑动面的摩擦阻力较大以及传动元件中的间隙等，就越来越明显，它的某些基本结构限制了数控机床技术性能的发挥。因此，现代数控机床在机械结构上的许多地方与普通机床显著不同7。1.2.2 对主传动系统的要求1.主轴转速高，变速范围宽并可无级变速2.主轴传动平稳、噪声低、精度高3.具有良好的抗震性和热稳定性4.能实现刀具的快速和自动装卸5.主轴组件的耐磨性； 61.3 本章小结本章节对数控机床进行了一系列介绍，主要从数控机床的优越性和作用以及数控铣床对主传动系统的要求来说明，并为下一章的主传动配置方式打好基础。
