毕业设计论文
龙门镗铣床加工中心主轴部分的改型设计
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目录
龙门镗铣床加工中心主轴部分的改型设计 (1)
摘要 (7)
第一章绪论 (9)
1.1 我国机床行业发展趋势 (9)
1.1.1 我国机床发展史 (9)
1.1.2 我国机床行业今年的发展状况 (10)
1.1.3 我国机床行业未来发展的趋势 (10)
1.2 本课题的提出 (12)
1.2.1 龙门镗铣床及镗铣加工中心简介 (12)
1.2.2本课题提出的意义 (13)
1.3 本课题研究的主要任务 (14)
1.4可行性分析 (15)
第二章主轴系统的设计 (17)
2.1 设计参数 (17)
2.2 主轴箱体方案设计 (17)
2.2.1 加工中心主轴型号的选择 (17)
2.2.2 电机型号的选择 (18)
2.2.3 电机主轴轴颈的确定 (19)
2.2.4 电机转速的确定 (19)
2.2.5 加工中心变速箱总体结构设计 (20)
2.3 主要结构的设计与计算 (21)
2.3.1 带传动的设计 (21)
2.4齿轮传动设计 (24)
2.4.1 轴Ⅰ上的第一组啮合齿轮 (24)
2.4.2 轴Ⅰ上的第二组啮合齿轮 (29)
2.4.3 轴Ⅱ上的第一组啮合齿轮 (35)
2.2.4 轴Ⅱ上的第二组啮合齿轮 (40)
2.4.5 第Ⅲ轴啮合齿轮 (45)
2.5轴的尺寸设计及强度校核 (49)
2.5.1 轴Ⅰ的尺寸设计 (49)
2.5.2 轴Ⅱ的尺寸设计........................................................... 错误！未定义书签。
2.5.3 轴Ⅲ的尺寸设计........................................................... 错误！未定义书签。
第三章主轴箱其余部件选择............................................................... 错误！未定义书签。
3.1 轴承选择.................................................................................. 错误！未定义书签。
3.2 液压缸的选择.......................................................................... 错误！未定义书签。第四章Z轴拖动系统的设计................................................................ 错误！未定义书签。
4.1 拖动导轨的选型...................................................................... 错误！未定义书签。
4.2 导轨间隙调整装置.................................................................. 错误！未定义书签。
4.3 导轨滚珠丝杠设计.................................................................. 错误！未定义书签。
4.3.1 载荷计算....................................................................... 错误！未定义书签。
4.3.2 确定额定动载荷及丝杠的选型............................. 错误！未定义书签。
4.3.3 稳定性验算................................................................... 错误！未定义书签。
4.3.4 刚度验算....................................................................... 错误！未定义书签。
4.3.5 效率核算....................................................................... 错误！未定义书签。致谢......................................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献 (50)
摘要
图纸全套cad qq129735602
本课题主要内容是以中捷摇臂转床厂已有的产品GMD200动桥式龙门数控铣钻床的基础上改型设计，由以前的钻，铣两种功能提升到镗，铣，钻三种功能。这次改型设计主要是主轴箱和Z轴拖动系统的设计。
主轴箱的设计主要是电机的选型，变速系统的设计，轴的强度校核，拖动系统设计等，变速系统的设计是这次改造过程的重点和难点。其中电机的选型要根据设计参数从转速以及转矩的角度上考虑，来选择一个最合适的电机，要求电机在满足设计所需的动力的基础上，能够最大限度的节省能源和电力。其次，变速系统设计部分是针对所给设计的参数要求，从设备的寿命，安全系数，效率，以及整体结构特点综合考虑分析之后进行速比分配，使变速箱系统获得良好的工作效果。拖动系统设计主要是根据刀台的重量以及主轴轴颈大小，刀具行程来确定拖动系统滚珠丝杠轴颈大小，从来确定其他零部件的尺寸。
通过该机构的设计，使学生对机械加工设备有进一步的了解，同时熟练掌握可变速减速器等机构的设计方法，树立严谨的设计理念，从而达到综合训练的目的，为将来走向工作岗位打下坚实的基础。
关键字：电机选择；速比分配；强度校核；拖动系统
Abstract
The core content in this paper is the model change of the fretting damage Longmen CNC that is increase one more function of boring through the creation which has the function of drilling and milling, that is based on the product created by the Bilateral Radial Drilling Machine Factory.
Generally, there are two parts in this paper-the spindle box and the driving system on the Z axis.
The design of the spindle box include the model selection of the electric machine, speed control system-which is the key and difficult points in this paper, the strength checking of the axis and the design of the driving system. Firstly, the selection of the electric machine that is based on the parameters that are known from the sheets through the rated torque and rated speed. The electric machine should own the capacities of energy conservation and save money that is based on the function that satisfy the operating requirement. Secondly, the design of speed control system should analysis by synthesis the factors that including the equipment life, safety factor, efficiency and the general structure features to allocate the speed ratio that could optimize the running. The design of driving system must considerate the weight of the cutter sets, the size of the principal axis and the maximum cutter travel to determine the size of the ball screw, then confirm the other accessories.
Through the design, the students could have a further understanding of mechanical processing equipment, in the meantime, mastering institutions such as variable speed reducer design methods, set up rigorous design concept, so as to achieve the purpose of the comprehensive training, go to work to lay a solid foundation for the future.
Key words: Selection of the electric machine;
Speed ratio distribution;
Strength checking;
Driving system
第一章绪论
1.1 我国机床行业发展趋势
1.1.1 我国机床发展史
一个国家的工业实力很大程度上取决与这个国家机械制造业的发达程度，可以说机械制造业的发展史伴随着人类文明发展史延续至今，西方的发达得益于他们的两次工业革命，这不难看出机械制造业对人类的重要性。
工业革命导致了多种多样的机床的诞生和改进。1774年，英国科学家John Wilkinson 发明了较为精密的炮筒镗床。第二年，他利用这台镗床加工出了汽缸，达到了当时可以称得上苛刻的瓦特蒸汽机的要求。之后，他对与之前的设备加以改进，在1775年，他研制出了水轮驱动的汽缸镗床，这大大增进了蒸汽机的发展。此后，机床开始用蒸汽机通过曲轴驱动。
被称为“英国机床之父”的Maudslay制造了车床可由丝杠传动刀架，实现了机动进给和车削螺纹，这是机床机构的一次重大的突破。
进入了十九世纪之后，由于防止，动力，交通运输机械和军火生产的推动，各种类型的机床相继出现，比如1817年，英国发明家罗伯兹制造了龙门刨床；1818年美国人惠特尼制成卧式铣床；187年，美国研制成万能外圆磨床；1835年和1897年发明滚齿机和插齿机。
到了20世纪前期，机床行业已经进入精密化时代，单一的机床已经逐渐演化出了铣床，刨床，磨床，和钻床等，并且这些机床已经基本定型，也为精密机床和生产机械和半自动化创造了条件。
中国机床工业的发展要从二十世纪中叶，1949年中华人民共和国成立后逐渐发展起来的，至今已有将近70年的历史。回首中国机床行业这60多年的发展道路，一路上充满了艰辛与坎坷。其发展大致可以分为两个阶段，建国30年为一个阶段，改革开放又是一个阶段。两个时期的人们有着不同的思想意识，这也必然会影响机床工业的发展。
第一阶段，新中国刚刚成立，国内经历过内战之后，百废待兴，技术人才匮乏，科技落后。在苏联技术人员指导下，机床厂根据苏联人的图纸逐步生产一些普通的手动机床，用以供应生产急需。在1950年到1957年这八年的时间里，进一步引进更为先进的技术，整合规划发展，我国陆续建设起了机床厂“十八罗汉”，七所综合性的机床研究所，并成为当时的机床工具产业先锋，为整个中国的机床
工业的生产，布局和管理打下了坚定的基础，这可以称得上是中国工业发展将近70年中的黄金时期。
第二阶段，在经历了国内一系列错误的意识形态的惨痛的革命教训，中国走向了改革开放的道路。机床工业进一步走向了科学生产，大力发展的道路。1980年的改革开放，我国开始逐步引进德，美，日的数控系统，以及各类数控机床，加工中心，进行了综合性生产。2006年，我国有进一步加强了自主创新。中国的机床行业在数控生产研发领域渐入佳境。
改革开放的30多年，我国的机床产业在技术上，质量上飞速发展。用户遍及各行各业。由于经济稳定的发展，市场需求量越来越大，在2000年到2007年这8年时间中，金属切削机床年产量从19.2万猛增至62万台，增加了3.5倍；数控机床增加了7倍；加工中心产量增加了18倍。在世界四大国机床厂展览会上，都有展出，新品种更加多种多样，体现出中国机床工业的欣欣向荣。
1.1.2 我国机床行业今年的发展状况
时至今日，我国各大机床集团仍在努力解决机床主机性能不强，体型过大，自动化及核心零件研发缓慢，数控机床核心技术与欧美相比存在很大的差距，机床操作可靠性不高，产业效益低下等问题。争取在十五年内，亦步亦趋，稳扎稳打，使中国机床产业在国际上的地位逐步提高，使中国的机床企业在国内的机床业中高端市场上具有较高的话语权。
现在是中国进一步实现产业地位转型的关键时期，高尖端制造业的发展机遇期即将来临，借助国家政策的帮扶计划，为了能够让自身在机床市场中站稳，各大企业应该努力的发展行业的差异性竞争力。成本，技术，销售渠道和服务等方面是否存在差异性竞争力，是决定一家企业能否在众多公司集团中脱颖而出的关键因素。
就在2014年的上半年，由于国际市场经济的复苏，机床制造业的订单量也在持续的增加。作为世界经济发动机的超级大国，美国，正逐步缩减和退出量化宽松政策，也可以看出目前国际市场经济仍然存在不稳定因素。综合考虑在2015年，我过机床产品出口有望增长10%到12%。
1.1.3 我国机床行业未来发展的趋势
未来的我国机床行业主要是以数字化，自动化，智能化，网络化，绿色化为为主要发展方向，为了让中国机床行业在未来与国际市场上的同行们的竞争中占有一席之地，推进传统机床产业势在必行。
作为制造业的主体工具，机床一直是各行各业装备发展升级的根本保障。不仅如此，装备制造业又对机床生产行业起到了推动发展的作用，加快了机床行业的产业优化升级。在装备制造业的大力推进下，我国的机床行业的产业结构和生产模式得到了长足的发展。
一切从实际出发，脚踏实地发展是机床行业的发展原则，快速，准确的定位未来的发展趋势是机床企业占据市场的发展规律。从总体来看，机床企业要想获得丰厚的利润，一是靠投资，二是靠出口。从2014年年底到2015年4月份之间，全国机床制造业利润增长不到15%，与上个年度相比下降了4.17%，这说明了目前我国机床行业的发展速度已开始明显放缓。
就目前来看，我国机械制造业的资金固投中，有半数以上是被欧美高端设备所占据，而机床正是这些从外购进的主要设备之一。这正需要我国机床需求量的增速回落，但这同时也使得我国的机床企业发展更加艰难，形势更加复杂。当前，我国机床企业需求的重心应该转向高尖端的设备，由于国外的机械制造业的机床需求量一直处于疲软状态，而我国的机床又远达不到国外企业的技术要求，这也使得我国国内的中低端机床市场得不到更好的发展。我们需要做的就是争取加快企业核心竞争力的转型，由中低端转向中高端。
尽管各方面仍有诸多的不足之处，但是目前我国在机床制造业上取得的成绩也是不容小觑的。未来的发展模式也必然是更加优化，高端的路线。可以说，一直以战略地位为主的基础性行业的我国机床制造业正在逐步走向了经济性与战略性并重的国家经济主体的支柱行业。
同样，作为世界上的第一大机床消耗和出口国，我国在市场需求方面，随着国内以重工业为基础的汽车、机械、冶金、模铸、电器、化工等行业发展势头强劲迅而带动了对精度，可靠性，效率要求甚高的精密仪器行业，机床制造业也开始步入了高速发展阶段。
根据全球机床制造业市场经济前景分析报告所述的内容可以了解到，目前我国的机床制造业差异性加大，我国的机床制造企业已经达到了五万多家，主要集中于长三角，珠三角，两湖，广东一带，完全有可能听到一家实力强劲却不了解的企业的名字，制造业的不断增加，极大的促进了我国机床行业的发展，诸如三一重工，北方重工之类的大型机械企业的有关领导也开始尝试在自己的企业内增加机床制造单位。
从进口方面来讲，去年我国从德国，美国，日本进口的机床设备占引进设备总额的60%，从机器总来上来看，高效，高可靠性，高精度是这些进口设备的主要特点，这说明我国机床制造业在企业核心竞争力上的转型应该朝着高精度，高可靠性，高效率的方向发展，以扭转现在的尴尬局面。我国有关领导已经将发展机床制造业提高到了战略角度。这可以从近些年来国家的帮扶政策，发展资金流
流入方向上充分体现出来。虽然近几年来，我国机床行业的发展一直不景气，但是随着国家帮扶政策力度的加大，机床制造业一定可以走出困境。
1.2 本课题的提出
1.2.1 龙门镗铣床及镗铣加工中心简介
龙门镗铣床是集机，电，液为一体的先进的机床设备，适用于航空、重机、机车、造船、发电、机床、汽车、印刷、模具等行业半精加工和精加工，也可以用于粗加工。龙门镗铣床总体结构由一个龙门架组成，龙门架由双立柱、活动横梁、连接梁、横向溜板及铣头滑枕组成刚性框架，横梁沿立柱导轨上下运动（W轴），横梁上配置一台立式大功率多功能滑枕式镗铣头，镗铣头溜板沿横梁导轨左右运动（Y轴）及其上下运动（Z轴），龙门框架沿床身纵向运动（X轴）。
目前加工中心中镗铣加工中心是应用最多，范围最广的加工中心设备，所以平常人们常提到的加工中心实际上就是指镗铣加工中心。加工中心的进给轴既能够实现无级变速，也可以多轴联动作业，当然，其加工中心的主轴自身也能够实现无级变速，以及刀具的自动装夹，同时配有自动换刀和自动排屑功能。镗，铣是其主要的加工工艺能力，通过对其结构的改型，也可以实现钻、扩、铰、锪、攻螺纹等加工功能。其加工对象主要有：加工面与水平面的夹角为定角(常数)的平面类零件，如盘、套、板类零件；加工面与水平面的夹角呈连续变化的变斜角类零件；箱体类零件；复杂曲面(凸轮、整体叶轮、模具类、球面等)；异形件外形不规则，大都需要点、线、面多工位混合加工)。
运动分配：如图1.1，工作台和两侧支柱均固定不动，所有运动均有横梁系统完成。横梁沿着安装于支柱上的纵梁作X向运动。安装于横梁上的滑鞍带动其上的滑枕作Y向运动。滑枕则与装置在其下端的主轴头作Z向运动。横梁X 向运动通常采用双侧同步驱动，当龙门宽度不大时，也有采用单侧驱动的情况。
布局特点：如图1.1，与一般的龙门式加工中心相比较而言，动桥式龙门加工中心的移动全部由横梁-滑鞍-滑枕系统完成，运动系统的质量轻，因此适宜于高速条件。孤儿通常在其主轴头上装有C轴和A/B轴，构成五轴联动以加工复杂型面需要不断改变进给速度的场合，如模具，涡轮盘以及航天航空器的轮廓加工等。
滑枕-滑鞍除了有与定梁或者升降梁龙门加工中心相同的置于横梁的前方以外，还有置于衡量中间构成对称的箱套箱结构，它具有更好的动态性能，但设计时要求注意操作的可接进行，可靠性和安全性。
图1.1 动桥式龙门镗铣床结构件图
1.2.2本课题提出的意义
作为我国的支柱行业，机械制造业在其他行业发展迅猛的情况下，机械制造业的技术转型也变得更加紧迫。机床产业作为装备制造业的主要支柱，对提高整个装备制造业技术水平上起到了举足轻重的作用。近年来，随着我国数控机床的产量的逐步提高，在国内外的市场需求量也在逐步增加，这也让我国机床行业在国际舞台上逐渐站稳了脚跟。我国数控机床产业所掌握的五轴联动技术较为成熟，并已经具备了较为完善的商品进入了国际市场。
我国数控机床的尖端产品的生产商具有一定的进步，目前我国已经具有可以提供网络化，柔性化，集成化的数控机床。同时，我国也进入世界高速数控机床生产国和的行列。
我国数控机床行业近年来推广应用CAD等信息技术，多数企业开始计划并已实施应用了ERP,MRP和电子商务。但和发达国家比较，我国在该行业依旧处于落后地位，深层原因是长期采用粗放型增长模式，创新机制薄弱，在国际强
手面前缺乏竞争能力。以上提到，我国机床工具工业的广大企业，经过十年奋斗取得了巨大进步。这些进步都是实实在在的。但与此同时，我们又必须面对这样一个严峻的现实：国内制造业急需的现代高效加工技术和装备大部分依赖进口，国产机床工具只占很少份额。在高端技术领域，更是进口技术的一统天下。这两种看似矛盾的情况同时存在，原因究竞何在？我认为：我国机床工具行业尽管在一系列具体领域取得了明显进步，但就总体而言，仍然在传统产业的轨道上运行，没有产生质的变化，更没有达到当年发达国家转轨变型时那种“脱胎换骨”的程度。行业整体竞争力没有明显提高，这就是落后的原因所在。从下面一组数据中可以非常清楚地看到这一点。
2005年，我国生产机床45万台，其中数控机床5.9万台，都达到创记录的高水平。但是，我们不能忽略一个数字，那就是普通机床年产量达到39.1万台，仍然占据绝对主导地位，产值数控化率不到35%(日、美等国都在80%以上)。此外，在国产数控机床中，有70%还是经济型的低端产品，整体层次还很低。
为改变这种现状，我们必须深刻理解和认真落实“科学技术是第一生产力”的伟大论断，大力加强数控领域的科技创新，努力研究具有中国特色的实用的先进数控技术，逐步建立自己独立的、先进的技术体系。在此基础上大力发展符合中国国情的数控产品，从而形成从数控系统、数控功能部件到种类齐全的数控机床整机的完整的产业体系。这样，才不会被国外牵着鼻子，永远受别人的制约，才有可能用先进、实用的数控产品去收复国内市场，打开国际市场，使中国的数控技术和数控产业在21世纪走在世界的前列，于是便有了该课题提出的意义。
1.3 本课题研究的主要任务
机床主轴是机床在加工时直接带动刀具或工件进行切削和表面形成运动的旋转轴, 其设计内容包括主轴及与其直接有关的轴承、转动件和其他相关件等。主轴是数控机床的关键部件, 对加工质量的影响极其明显, 因此, 对它的要求很高。这些要求是:
1) 精度高。主轴的径向跳动和轴向跳动小, 轴心线的回转精度高。
2）刚度高。主轴的静刚度和动刚度高, 在切削力作用下变形小。
3）振动小。由主轴电机、齿轮和轴承等高速旋转的不平衡引起的振动小。
4）热变形小。主轴由电机、齿轮传动、轴承、离合器和压力油等引起的温升和热位移小。
5）噪声小。由电机、齿轮传动和轴承等引起的噪声小。
以上5 点要求是为了保证零件加工的高精度、高表面粗糙度、高效率和好的操作环境所需要的GMD200动桥式龙门数控铣钻床采用模块化设计，主轴箱可以选择1到两个，本设计选用一个，工作台长度可以根据要求达到200m，主要用于航空航天，汽车，纺织机械等通用机械产业的大型零件的加工处理。可以完成铣平面，钻孔，扩孔，绞孔等工序加工。该机床可以实现三坐标联动，改变了工作模式，提高了生产效率和产品质量，是未来市场中的一批黑马。
本课题的任务主要是通过对主轴系统的改型设计，提高加工精度，提高加工刀具的刚，减小加工时的震动，提高使用寿命，减小变形量，降低噪音等。
1.4可行性分析
数控铣床机械结构的主要特点：
1）高刚度和高抗震性，铣床刚度反映了铣床结构抵抗变形的能力。为满足数控铣床高速度、高精度、高生产率、高可靠性和高自动化的要求，与普通机床相比，数控铣床应有更高的静、动刚度，更好的抗震性。
2）减少铣床热变形的影响，铣床热变形是影响铣床加工精度的主要影响因素之一。由于数控铣床主轴转速、进给速度远高于普通铣床，在切削过程中产生大量的热，从而发生热变形，严重影响了加工精度。
3）传动系统机械结构简化，数控铣床的主轴和进给驱动系统主要是用交流、直流电动机和伺服电机驱动，因为他们调速范围大，并可无极调速，这样使传统大为简化，箱体结构简单。
4）高传动效率和无间隙传动装置，数控铣床在高进给速度下，工作要求平稳，有高定位精度。因此，对进给系统中的机械传动装置和元件要有高寿明、高刚度、无间隙、高灵敏度和低摩擦阻力的特点。
5）低摩擦因数的导轨，要求导轨在高速进给时不振动，低速时不爬行，具有很高的灵敏度，耐磨性要高，精度保持性要好。
数控铣床主要机械部件包括底座、滑鞍、工作台、立柱、主轴箱箱体等,它们的刚度等影响着数控机床的几何精度和加工精度,所以对数控铣床工作台，滑鞍设计对我认识机床有重要的意义。本次设计的参考对象为GMD200动桥式龙门数控铣钻床。GMD200铣钻床最大的特点是布局合理、结构特别紧凑，很多的机
构设计有新意。
我本次对加工中心主轴箱的改型设计是将由以前的钻，铣两种功能提升到镗，铣，钻三种功能。不仅能完成平面，而且能一次性完成孔的各种加工工艺，大大增加了加工范围。对于加工能力而言，将主轴输出的扭矩提高，可以在一定程度上提高加工能力。
第二章主轴系统的设计
2.1 设计参数
使用年限：10年；每天工作时间：16小时
载荷性质：重载
转速范围N：80~6000 r/min
N=350r/min，
计算转速：
计
N=6000 r/min
最大转数：
max
最大输出扭矩 T= 600N·m
最大钻孔直径：Φ50mm
2.2 主轴箱体方案设计
2.2.1 加工中心主轴型号的选择
机床主轴是机床上带动工件或者刀具旋转的轴。通常由主轴，轴承和传动件等组成主轴部件。除了刨床，拉床等主运动为直线运动的机床外，大多数机床都有主轴部件。由于机床的功能各有不同，主轴部件的构造同样各式各样，不过各种主轴部件都有一个共性，那就是在使用上都要求其具有与该机床工作性能相匹配的回转精度，耐磨性，稳定性，抗震性和刚度，此外还要求温升低，热变形小等特点。在结构上也要求能够完善解决工件或者刀具的定位装夹，主轴及轴承的定位，轴承间隙的调整以及润滑，密封等问题，来适应主轴高速化，高精度化的发展趋势。综合考虑选择台湾方技有限公司生产的FD3-55型龙门加工中心主轴。产品规格：最大钻孔直径：Ф50mm
最大夹持：ER16-Ф10,JT1-Ф6.5,JT2-Ф10
马力：0.37KW-2P,4P,220V/380V
极限转速：6000rpm
重量20KG
总行程：550mm
切削行程：25mm or 50mm
气缸直径：Ф50mm
传动皮带：189J，201J
2.2.2 电机型号的选择
由于GM200铣钻床选用西门子公司的840D型主轴电机，考虑到总体兼容性的问题，决定采用西门子公司的主轴电机。综合考虑工作情况，功率损失等影响，进行Siemens电机的样本比对,在图 2.1中最终决定选用总体性能较为合适的1PH7133型龙门加工中心专用电机。
图2.1 Siemens 部分电机参数表
主要技术参数：
已知最大转矩600NM，由公式
（2.1）可知所选电机符合工作要求。
2.2.3 电机主轴轴颈的确定
按扭转强度条件计算，初选轴颈。根据公式
（2.2）
取135，则有：
查表8-2选择35号钢A
对轴颈增大1-1.5倍最后由表查得标准轴颈40mm；高速输入轴的直径按与其
相联的电动机轴的直径D估算，d=（0.8
查表选择轴端滚动轴承为深沟球轴承：61912GB/T276-1994 d=60mm D85mm B=13mm。
2.2.4 电机转速的确定
和分级变速箱的变速根据所给技术参数分别拟定分级变速箱的变速公比
u
Z。由设计参数的技术要求可知道主轴恒功率
级数
u
（2.3）根据已知电机特性确定电机的调速范围
（2.4）
（2.5）
可以选取的值一般为二到四级，当u Z 取3时，u ?=2.75；当u Z 取4时，
u ?=1.99 2。
u ?=dp R 时为最佳，因此两者越近越好，综上可以选择u Z 取4。
确定各级转速：375rpm ； 750rpm ；1500rpm ; 3000rpm ；6000rpm 绘制转速图2.2：结构式为4=
图2-2 转速图
2.2.5 加工中心变速箱总体结构设计
本设计中的加工中心变速箱总体结构如图2-3所示变速箱由Siemens-1PL186型电机驱动，由于启动功率较大，且根据实际工作要求和设备安全性考虑，从电机主轴到变速箱第一根轴之间用带传动实现运动的降速传递。同时，为了降低效率损失以及传动的准确性，选用梯形同步带传动。主轴箱由四根轴组成，共有四对滑移齿轮实现转动升，降速输出。变速机构利用轴心拉杆式操纵机构，由液压缸来提供主轴换到装置及轴心拉杆机构的动力源，好处在于可以节省一部分油液，由液压泵来提供。
攀枝花学院本科学生课程设计任务书 题目组合机床液压系统设计 1、课程设计的目的 在完成液压传动课程学习的基础上，运用所学的液压基本知识，理论联系实际，把知识运用到实际生产时实践中来，设计一台专用铣床液压系统。 2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等） 设计立式组合机床的液压系统，工作台要求完成：快进——工进——快退——原位停止、工件松开——液压泵卸荷。动力滑台采用平面导轨，其静摩擦系数 为f s =0.2，动摩擦系数为f d =0.1，往复运动的加（减速）的时间t =0.05， 系统的参数如下: 滑台的重量为135000N 快进快退的速度6m/min 滑台工进速度50 mm/s 快进行程100mm 工进行程50mm 切削负载为33000N 3、主要参考文献 1 王积伟﹒液压传动﹒北京：机械工业出版社，2010﹒ 2 席伟光﹒机械设计课程设计﹒北京：高等教育出版社，2003﹒ 3 李壮云﹒中国机械设计大典﹒南昌：江西科学技术出版社，2002﹒ 4 王文斌﹒机械设计手册﹒北京：机械工业出版社，2004﹒ 4、课程设计工作进度计划 1.用三天的时间进行查阅资料，初步计算，请教老师等设计准备。 2.用两天的时间进行计算、设计、画图。 3．两天的时间自己查找问题、老师审核、交图等工作。 指导教师（签字）日期年月日 教研室意见： 年月日 学生（签字）： 接受任务时间：年月日注：任务书由指导教师填写。
课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称 评分项目分 值 得 分 评价内涵 工作表现20% 01 学习态度 6 遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学 工作态度。 02 科学实践、调研7 通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠 道获取与课程设计有关的材料。 03 课题工作量7 按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。 能力水平35% 04 综合运用知识的能力10 能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题， 能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析， 得出有价值的结论。 05 应用文献的能力 5 能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并 较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种 信息及获取新知识的能力。 06 设计（实验）能力，方案 的设计能力 5 能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、 操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清 晰、完整。 07 计算及计算机应用能力 5 具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机 进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。 08 对计算或实验结果的分析 能力（综合分析能力、技 术经济分析能力） 10 具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。 成果质量45% 09 插图（或图纸）质量、篇 幅、设计（论文）规范化 程度 5 符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本 文件第五条要求。 10 设计说明书（论文）质量30 综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分， 结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。 11 创新10 对前人工作有改进或突破，或有独特见解。 成绩 指 导 教 师 评 语 指导教师签名：年月日
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。
对加工中心滑枕的结构设计 摘要：数控机床及数控加工中心是现代制造业的关键设备，一个国家数控机床的产量和技术水平在某种程度上就代表这个国家的制造业水平和竞争力。滑枕是加工中心的核心结构之一，是对零部件加工的直接执行机构，它的结构设计是否合理对加工中心的加工结果有着直接的影响。因而加工中心滑枕的结构设计尤为重要。 关键词：加工；滑枕；结构设计 1前言 数字控制也是最近几年新兴起来的一种自动控制的技术，利用数字化的信息实现机床控制的一种方法。数字控制的机床是采用数字来对机床进行控制。数控的机床是装有数控控制的装备。数字控制的系统主要的功能就是采用逻辑处理的方式，或者是运用其他的运算符编码指令来对规定的程序进行编写，数控系统也是一种控制的系统，他能够完成对数控信息的输入、编码以及运算，对数控机床进行全面的加工。 2数控机床及加工中心的工作原理 数控机床的加工中心主要就是运用了计算机技术的自动控制，精密的测量方法和完善的机械设计等方面知识，也是机电一体化的产品，是未来机床的发展趋势。数控机床的工作原理是：首先将加工零件图上的信息和工艺的信息数字化，按照相关规定的代码和格式对其进行相应的加工。数字化信息的定义就是将工件与道具的坐标分割成一个小单位，也可以叫做最小位移量，数控系统是按照程序的要求，对信息进行处理和分配，使得坐标的移动可以是若干个小的位移单位，在工件与道具运动的过程中完成零件的加工。 3 数控加工中心滑枕结构设计 主轴和主轴电机等构件与移动部分相连，随移动部件移动。丝杠电机与固定件连接。丝杠与固定部分连接，丝杠丝母控制移动部分上下移动。主轴电机选择西门子1PH7-137—NG，配套减速器型号为2LG4320。丝杠驱动电机选择西门子1FK7101-5AF71，配套减速器型号为LP155-M01。丝杠公称直径选为55 mm，导程20 mm，长度约为1200 mm。丝母的型号选择为BNFN5520-5。联轴器选择为ROTEX梅花型弹性联轴器。型号NO.001-钢材料，规格38。 3.1滑枕设计计算 3.1.1滚珠丝杠选择计算 （1）已知参数 丝杠的公称直径55mm，导程20mm，长度1500mm，BNFN5520-5。 （2) 切削力的确定 按照立铣（不对称顺铣）计算各向分力，如下图所示：已知主切削力Fc =5000(N)，fw—运转系数，见下表：
2 液压传动的工作原理和组成 液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件(缸或马达)把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。驱动机床工作台的液压系统是由油箱、过滤器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头等组成。 2.1 工作原理 1)电动机驱动液压泵经滤油器从油箱中吸油，油液被加压后,从泵的输出口输入管路。油液经开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸，推动活塞而使工作台左右移动。液压缸里的油液经换向阀和回油管排回油箱。 2)工作台的移动速度是通过节流阀来调节的。当节流阀开大时，进入液压缸的油量增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，进入液压缸的油量减少，工作台的移动速度减少。由此可见，速度是由油量决定的。 2.2 液压系统的基本组成 1）能源装置——液压泵。它将动力部分（电动机或其它远动机）所输出的机械能转换成液压能，给系统提供压力油液。 2）执行装置——液压机（液压缸、液压马达）。通过它将液压能转换成机械能，推动负载做功。 3）控制装置——液压阀。通过它们的控制和调节，使液流的压力、流速和方向得以改变，从而改变执行元件的力（或力矩）、速度和方向，根据控制功能的不同，液压阀可分为村力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。 4）辅助装置——油箱、管路、蓄能器、滤油器、管接头、压力表开关等.通过这些元件把系统联接起来，以实现各种工作循环。 5）工作介质——液压油。绝大多数液压油采用矿物油，系统用它来传递能量或信息。
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
2.2.2五轴五联动数控激光三维成型加工主机床 1)主要技术指标 2）激光数控主机床结构特点 ①设备总体结构为X、Y轴为龙门移动式结构，Z轴为工作台升降式结构，X、Y轴 柔性联动光纤传输光路，机床整体安放在全封闭结构的保护气氛箱中。构件紧凑合理，功能高度集成，五轴联动方式，尺寸协调，外形美观大方。 ②设备精度高，具有良好的光路稳定性及设备系统稳定性。设备抗干扰能力强，响 应速度快，运行稳定可靠，经久耐用，满足工业环境下长时间运行加工的要求； ③ X、Y轴传动采用交流伺服电机驱动，传动副采用进口经过预紧的高精度滚动轴 承及经过预紧的高精度滚珠丝杠副。导轨采用重负载进口高精度直线滚动导轨
副。以减少运动惯量，柔性的光纤传输光路，便于光路调整及维护。 ④ Z轴工作台传动采用带有制动机构的交流伺服电机驱动高精度蜗杆箱，传动副采 用进口经过预紧的高精度滚动轴承及经过预紧的高精度滚珠丝杠副、滚珠丝杠尾端部安装有位置检测编码妻。导轨采用重负载进口高精度直线滚动导轨副。 ⑤设备X、Y轴龙门构架与Z轴工作台分离，其结构均采用纵横交错的铸件箱型结 构，特殊的工艺处理，使精度保持性更好；铸件结构具有吸振减震的特性，消除高速共振。 ⑥机床导轨、滚珠丝杠副均选用自润式结构（3-4个月注油一次），减少了日常维 护。X、Y轴的传动丝杆及导轨为柔性伸缩式防护罩防护。 ⑦升降工作台平面上有3条标准T型槽，总承重30KG。Z轴工作台的传动丝杆及导 轨为不锈钢伸缩式钢性防护罩防护。 2.2.4五轴联动数控系统（西门子840D ） 数控系统采用德国西门子新一代全数字分布式SINUMERIK 840D Powerline，它把所有CNC、PLC 和通信任务综合集成在单个NCU 模块中。是一种适合于各种领域和高技术要求的数控系统：它具有高度的模块化和开放性结构，与SIMODRIVE 611D 数字驱动系统和SIMATIC S7-300 可编程序控制器一起构成了一个全数字控制系统，用于各种复杂零件加工任务，并具有优于其它系统的动态品质和精度控制能力。 五轴联动的数控系统中配有5个运动轴，可实现5轴联动；配5套伺服轴，5套交流伺服驱动和电机；集成总控制柜、操作台等，实现5轴的运动。其中，X、Y、Z轴为线性轴，C轴为激光加工头的旋转轴，为数字量控制。E轴为激光加工头的摆动轴，为模拟量控制。二轴数控的激光加工头能满足在水平面、垂直面以及激光能够辐射到位置的激光三维成型加工的要求。数控系统的主要技术功能如表1所示。 选用SIEMENS840D-8轴数控系统，为预留添加二轴接口，七轴控制留有后续空间。 表1 数控系统的技术功能
龙门机床加工中心主轴系统改型设计
龙门镗铣床加工中心主轴部分的改型设计 学院机械学院 专业机械设计制造及其自动化 班级 学号 姓名 指导教师
辽宁科技大学2015，04
目录 龙门镗铣床加工中心主轴部分的改型设计 (2) 摘要 (7) 第一章绪论 (9) 1.1 我国机床行业发展趋势 (9) 1.1.1 我国机床发展史 (9) 1.1.2 我国机床行业今年的发展 状况 (10) 1.1.3 我国机床行业未来发展的 趋势 (10) 1.2 本课题的提出 (12) 1.2.1 龙门镗铣床及镗铣加工中 心简介 (12) 1.2.2本课题提出的意义 (13) 1.3 本课题研究的主要任务 (14) 1.4可行性分析 (15) 第二章主轴系统的设计 (17) 2.1 设计参数 (17) 2.2 主轴箱体方案设计 (17) 2.2.1 加工中心主轴型号的选择 (17)
2.2.2 电机型号的选择 (18) 2.2.3 电机主轴轴颈的确定.. 19 2.2.4 电机转速的确定 (19) 2.2.5 加工中心变速箱总体结构 设计 (20) 2.3 主要结构的设计与计算 (21) 2.3.1 带传动的设计 (21) 2.4齿轮传动设计 (24) 2.4.1 轴Ⅰ上的第一组啮合齿轮 (24) 2.4.2 轴Ⅰ上的第二组啮合齿轮 (28) 2.4.3 轴Ⅱ上的第一组啮合齿轮 (33) 2.2.4 轴Ⅱ上的第二组啮合齿轮 (37) 2.4.5 第Ⅲ轴啮合齿轮 (42) 2.5轴的尺寸设计及强度校核 (46) 2.5.1 轴Ⅰ的尺寸设计 (46) 2.5.2 轴Ⅱ的尺寸设计错误!未定 义书签。
摘要 本论文针对目前国内外数控车床的现状、发展动态和发展方向及其在现代工业中的重要作用，运用液压元件的基本理论，对其主关键结构液压系统箱进行了原理分析和优化设。根据设计的实际需要，对车床液压系统开展研究，并对液压系统的结构元件和液压控制系统的结构进行了优化设计。并介绍了一种在三爪卡盘上加装摆动式液压缸和平面螺旋机构的螺旋摆动式液压缸增力机构的结构。叙述了主要的设计步骤和参数的确定。 关键词：数控车床液压油泵液压油缸液压控制阀三爪卡盘性能分析参数优化设计 G RADUATE D ESIGN (T HESIS) 设计(论文)题目：数控机床液压系统设计 指导教师：李洪奎 I
Abstract The present paper in view of the present domestic and foreign numerical control lathe present situation, the development tendency and the development direction and in the modern industry vital role, the utilization hydraulic unit basic theory, has carried on the static analysis and the optimized design to its important structure lathe bed, then achieved the instruction designs and enhances the numerical control lathe technical performance the goal. According to the design actual need, the method of hydraulics systems used in the actual project the related theory and the realization principle has carried on the elaboration, and has carried on the lathe bed champing and drive module design as well as the optimized design. The research process mainly divides into hydraulic system analysis and hydraulic control of the optimization designs, obtained the lathe bed static stress and the strain, and has carried on the optimized design to the lathe bed structure, has carried on a more scientific appraisal to the product. Key word：Numerical control lathe ;Hydraulic pumps ;Hydraulic cylinders ;control valves;performance analysis ;Optimized design II
目录 1设计题目卧式双面铣削组合机床的液压系统设计 (3) 2 工况分析 (3) 2.1负载分析 (3) 3 液压系统方案设计 (4) 3.1液压缸参数计算 (4) 3.2拟定液压系统原理图 (6) 3.3液压元件的选择 (9) 3.3.2阀类元件及辅助元件的选择 (10) 3.3.3油管的选择 (11) 4 液压系统性能验算 (12) 4.1 验算系统压力损失并确定压力阀的调整值 (12) 4.2油液温升计算 (14) 5 设计小结 (14) 6 参考文献 (15)
1．设计题目 卧式双面铣削组合机床的液压系统设计 试设计卧式双面铣削组合机床的液压系统。机床的加工对象为铸铁变速箱箱体，动作顺序为夹紧缸夹紧→工作台快速趋近工件→工作台进给→工作台快退→夹紧缸松开→原位停止。工作台移动部件的总重力为4000N ，加、减速时间为0.2s ，采用平导轨，静、动摩擦因数μs =0.2，μd =0.1。夹紧缸行程为30mm ，夹紧力为800N ，工作台快进行程为100mm ，快进速度为3.5m/min ，工进行程为200mm ，工进速度为80～300mm/min ，轴向工作负载为12000N ，快退速度为6m/min 。要求工作台运动平稳，夹紧力可调并保压。 2 工况分析 2.1负载分析 负载分析中，暂不考虑回油腔的背压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。因工作部件是卧式放置，重力的的水平分力为零，这样需要考虑的力有：切削力，导轨摩擦力和惯性力。导轨的正压力等于动力部件的重力，设导轨的静摩擦力为fs F ，动摩擦力为fd F ,则 如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并设液压缸的机械效
《液压与气压传动》 课程设计说明书 题目：卧式双面洗削组合机床液压系统 院系：国际教育 专业：机电一体化 班级：51301 姓名：陈雪峰 指导教师：徐巧 日期：2015.5.21
《液压与气压传动》课程设计任务书 一、设计目的 《液压与气压传动》课程设计是机械工程专业教学中重要的实践性教学环节，也是整个专业教学计划中的重要组成部分，是培养学生运用所学有关理论知识来解决一般工程实际问题能力的初步训练。 课程设计过程不仅要全面运用《液压与气压传动》课程有关知识，还要根据具体情况综合运用有关基础课、技术基础课和专业课的知识，深化和扩大知识领域，培养独立工作能力。 通过课程设计，使学生在系统设计方案的拟定、设计计算、工程语言的使用过程中熟悉和有效地使用各类有关技术手册、技术规范和技术资料，并得到设计构思、方案拟定、系统构成、元件选择、结构工艺、综合运算、编写技术文件等方面的综合训练，使之树立正确的设计思想，掌握基本设计方法。 二、设计内容 1．《液压与气压传动》系统图，包括以下内容： 1）《液压与气压传动》系统工作原理图； 2）系统工作特性曲线； 3）系统动作循环表； 4）元、器件规格明细表。 2．设计计算说明书 设计计算说明书用以论证设计方案的正确性，是整个设计的依据。要求设计计算正确，论据充分，条理清晰。运算过程应用三列式缮写，单位量纲统一，采用ISO制，并附上相应图表。具体包括以下内容： 1）绘制工作循环周期图； 2）负载分析，作执行元件负载、速度图； 3）确定执行元件主参数：确定系统最大工作压力，液压缸主要结构尺寸，计算各液压缸工作阶段流量，压力和功率，作工况图； 4）方案分析、拟定液压系统； 5）选择液压元件； 6）验算液压系统性能； 7）绘制液压系统工作原理图，阐述系统工作原理。 三、设计要求与方法步骤 1．认真阅读设计任务书，明确设计目的、内容、要求与方法步骤； 2．根据设计任务书要求，制定个人工作计划； 3．准备必要绘图工具、图纸，借阅有关技术资料、手册； 4．认真对待每一设计步骤，保证质量，在教师指导下独立完成设计任务。 （课程设计说明书封面格式与设计题目附后） 二、液压传动课程设计(大型作业)的内容和设计步骤 1．工况分析 在分析机器的工作情况(工况)的基础上，确定液动机(液压缸和液压马达)的负载、速度、调速范围、功率大小、动作循环、自动化程度等并绘制出工况图。 2．初定液动机的基本参数
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
数控定梁龙门式铣镗床技术参数及商务要求 一、机床名称 产品名称：数控定梁龙门式铣镗床 二、机床用途 数控定梁龙门式铣镗床机床是横梁固定、工作台移动、龙门框架式加工 中心。是充分发挥传统优势的基础上，吸收消化国际先进技术，应是自 主开发研制的一种高效率、高精度、高可靠性的先进设备。 机床是必须是采用三维同步设计，FEM有限元分析等一流研发手段，合 理布筋，合理分布质量，使机床整体刚性强，静态精度和动态性能稳定 可靠。机床技术指标和配置国内领先，产品结构和工艺成熟，质量稳定 可靠。 机床主要用于精密复杂曲面模具及零件的加工，满足铣，钻，攻，镗等 工序，2D或3D复杂曲面的加工。满足各类有色金属材料的粗、精加工。 系统刚性好，可靠性好，精度高，寿命长。 机床主轴端面配备有手动安装铣头的连接板，极大地扩展机床的使用范 围，满足我单位生产加工复杂零件的需求。选配双向直角铣头。 机床各坐标轴定义如下： 1、X轴：工作台的左右移动为X轴。 2、Y轴：主轴箱在横梁上的前后移动为Y轴。 3、Z轴：滑枕上下移动为Z轴。 三、机床主要技术参数要求 序号项目参数 1 工作台尺寸（宽度×长度）2000mm（宽度）×4000mm（长度） 2 工作台最大承重 20T 3 T型槽尺寸11个－28mm 基准T型槽尺寸28H7 4 双立柱有效宽度2700mm 5 主轴端面至工作台面最小距离200mm 6 *各轴行程*X轴：4200mm (工作台左右行程) *Y轴：2600mm (主轴箱前后行程) *Z轴：1200mm （滑枕上下行程) 7 *数控系统
主轴电机功率： 22/30Kw （30min）主轴最大输出扭矩：770/1050Nm 主轴转速范围： 40～5000rpm 滑枕截面尺寸： 435×445mm 主轴变速级数：两档无级(1:1,1:5.5) 主轴变速齿轮箱：ZF（2K250） 主轴箱平衡方式：双缸液压平衡 主轴冷却方式：恒温油箱强制制冷 主轴锥孔：ISO No50 *机床定位精度 （GB/T 20957.4-2007标准）X轴： 0.024mm(闭环) Y轴： 0.020mm(闭环) Z轴： 0.014mm(闭环) 9 *机床重复定位精度 （GB/T 20957.4-2007标准） X轴： 0.015mm(闭环) Y轴： 0.014mm(闭环) Z轴： 0.012mm(闭环) 10 使用刀柄标准MAS403（45°） BT50 11 使用拉钉型号P50T－1 12 各坐标轴快速移动速度X/Y/Z：10000mm/min 13 各坐标轴切削进给速度范围X/Y/Z：1～8000 mm/min 14 机床重量 55T 15 电源要求72KVA 3～AC380V+10%-15%+PE+N ，50Hz±1Hz 接入电缆由用户负责 16 气源要求压力范围：0.5～0.7Mpa （5～7公斤/厘米）流量：150升/分 气源输入端:外径φ12mm的PU软管由用户接入 17 机床外形 (宽度×高度)7265mm(宽)×6147mm(高) 机床外形 (长度) 10200mm 18 铣头配：双向直角铣头 四、机床供货范围要求 序列名称备注 1 主轴恒温冷却系统 2 主轴两档无级变速齿轮箱 3 中央集中自动润滑系统 4 脚踏松刀开关 5 主轴吹气清洁装置 6 双侧刮板式切屑输送器 7 尾部链式排屑输送机及集屑车 8 RS-232接口及USB接口 9 刚性攻丝功能 10 全套机床调整垫铁及地脚螺钉 11 工作状态三色警示灯
《数控铣床及加工中心产品设计》开题报告 一、课题名称： 数控铣床及加工中心产品设计 二、选题理由 制造技术是各国经济竞争的重要支柱之一，经济的成功在很大程度上得益于先进的制造技术，而机床是机械制造技术重要的载体，它标志着一个国家的生产能力和技术水平。 机床工业是国民经济的一个重要先行部门，担负这为国民经济各部门提供现代化技术装备的任务，以1994年为例，全世界基础的消费额达261.7亿美元。其中美国的消费额56亿美元、中国33.6亿美元。所以，在我国国民经济建设中，机床工业起着重要的作用。然而在机械制造业中，大批大量生产时采用专用机床、组合机床、专用自动线等并配以相应的工装，这些设备的初期投资费用大、生产准备时间长，并且不适应产品的更新换代。单件小批生产时，由于产品多变而不宜采用专用机床，特别是在国防、航空、航天和深潜的部门，其零件的精度要求非常高，几何形状也日趋复杂，且改型频繁，生产周期短，这就要求迅速适应不同零件的加工。书空机床就是在这样的背景下产生和发展起来的一种新型自动化机床，它较好的解决了小批量、品种多变化、形状复杂和精度高的零件的自动化加工问题。随着计算机技术，特别是微型计算机技术的发展及其在数控机床上的应用，机床数控技术正从普通数控向计算机数控发展。一个国家数控机床的拥有量（相对值），标志着这个国家机械制造业的现代化程度。数控铣床和加工中心因其特有的加工方式及其加工范围广在数控机床中占有重大的比例，因此研究《数控铣床及加工中心产品设计》具有重大意义。 三、国内外研究现状 当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竞相发展机电一体化、高质量、高精、高效、自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，已形成一条无形战线，特别是随微电子、计算机技术的进步，数控机床在20世纪80年代以后加速发展，各方用户提出更多需求，早已成
液压与气压传动 课程设计说明书 学院：机电工程学院 设计题目：双头专用车床液压系统设计专业班级：机械电子工程2011-1 学生：辛浩 2013年12月
目录 一、设计任务 (3) 1、课程设计题目 (3) 2、课程设计任务................................................................................... 错误！未定义书签。 二、液压回路工况分析 (5) 1、导程摩擦阻力 (5) 2、惯性力 (5) 3、工作负载 (6) 4、液压缸密封摩擦阻力 (6) 三、液压系统主要参数计算 (9) 1、预选系统设计压力 (9) 2、计算液压缸主要结构尺寸 (9) 3、单个液压缸需求的最大流量 (11) 4、其他工作阶段的压力、流量和功率 (11) 四、制定方案，拟定液压系统图 (12) 1、制定液压回路方案 (12) 2、合成液压系统图 (13) 3、选择液压系统的元件和辅件 (15) (1)液压泵的选择 (15) (2)控制元件的选择 (16) 五、液压缸设计 1、液压缸结构的拟定 (18) 2、液压缸主要几何尺寸的计算 (19) 3、液压缸的结构图 (20) 六、设计总结 (22) 七、参考文献
一、设计任务 1、课程设计题目 某厂欲自行设计制造一台专用车床，用于压缩机连杆两端长轴颈的车削加工。根据加工工件尺寸较长的特点，拟采用的加工工艺方案为：工件固定，刀具旋转并进给。车床主要由床身[布有相互平行的V形导轨和平导轨各一条(见图1-1)]和左右两个车削动力头组成，其总体布局如图2-2所示。工件装夹于床身中部。两个独立的动力头，通过机械传动带动主轴及刀具旋转实现车床的主运动；进给运动要求采用液压缸实现，即在床身上安装两个液压缸，使其活塞杆与各动力头下部相连，通过液压缸往复运动驱动动力头实现车床的进给运动。车床加工工件时，车削动力头的进给工作循环为：快进→工进→快退→停止。已知：移动部件重约是G＝15kN；各车削动力头的最大切削进给抗力(轴向力)估值为Fe＝10kN;主切削力(切向力)Fz＝35kN。要求动力头的快速进、退速度相等，V1=Vmax=3m/min；错误！未找到引用源。工进速度无级调整范围为V2=错误！未找到引用源。.02~1m/min.导轨的静、动摩擦因数分别为错误！未找到引用源。s=0.2;错误！未找到引用源。d=0.1。 (2)配置执行元件 根据车床的总体布局及技术要求，选择缸筒固定的单杆活塞缸作为驱动车削动力头实现进给运动的液压执行元件。 (3)工况分析 由于动力头的快速进退及工作进给阶段的速度已给定，不必进行运动分析。故仅对液压缸作动力分析，即通过分析计算，确定液压缸总的最大外负载。液压缸的受力简图如图1-2所示。 图1-1 车床总体布局示意图 1，8一车削动力头；2，7一主轴；3，6一连杆轴颈； 4一夹具；5一工件(连杆)；9一导轨；10一床身
卧式双面铣削组合机床的 液压系统设计 Prepared on 22 November 2020
液压与气压传动技术课程设计说明书专业： 学号： 姓名： 指导教师： 2012年6月1日
1设计题目卧式双面铣削组合机床的液压系统设计 (2) 2设计要求 (2) 3液压传动系统的设计与计算 (3) 分析液压系统工况 (3) 确定主要参数 (6) 1.初定液压缸的工作压力 (6) 2.液压缸主要参数的确定 (6) 3.绘制液压系统工况图................................................6 绘制液压传动系统原理图 (8) 1.调速回路的选择 (8) 2.油源及其压力控制回路的选择 (9) 3.快速运动与换向回路 (9) 4.速度换接回路 (9) 5.压力控制回路 (9) 6.行程终点的控制方式 (9) 7.组成液压系统绘原理图 (9) 计算与选择液压元件 (11) 1.液压泵 (11) 2.阀类元件及辅助元件的选择 (11) 3.油管的选择 (11) 4.确定油箱容积 (11) 液压系统性能验算 (12)
1压力损失的验算 (13) 工作进给时进油路压力损失 (13) 工作进给时回油路的压力损失 (13) 变量泵出口处的压力Pp (13) 系统压力损失验算 (13) 2 系统温升的验算 (14) 4液压缸的设计 (15) 液压缸工作压力的确定 (15) 液压缸的内径D和活塞杆d前面已经计算 (15) 液压缸的壁厚和外径的计算 (15) 缸盖厚度的确定 (15) 5设计小结 (16) 6参考文献 (16)
前言 加工中心集计算机技术、电子技术、自动化控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体，是典型的机电一体化产品，它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大变化。现在的CAD/CAM、FMS、CIMS，都是建立在数控技术之上。目前数控技术已经广泛运用于制造业，数控技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志。而加工中心的发展最为重要。 随着科学技术的高速发展，市场上对数控的要求也有很大的改变，正要求数控系统朝着高速、高精度、高可靠性发展，为追求加工效率及更通用化迫使数控机床结构模块化、智能化、柔性化、用户界面图形化，科学计算可视化，内置高性能PLC，多媒体技术应用等方面发展。 加工中心的优点有：1）提高加工质量；2）缩短加工准备时间；3）减少在制品；4）减少刀具费；5）最少的直接劳务费；6）最少的间接劳务费；7）设备利用率高。总的来说，加工中心的发展动向是高速、进一步提高精度和愈发完善的机能。 本设计说明书以大量图例来说明加工中心的主轴箱设计及横向进给机构的设计的思路。设计中得到颜竟成教授的悉心指导，在此向他表示诚挚的的感谢。由于编者的水平和经验有限，加之设计时间较短、资料收集较困难，说明书中难免有缺点和错误，在此恳请读者谅解，并衷心希望广大读者提出批评意见，使本设计说明书能有所改进。 编者 2009年6月
1. 机床总体方案设计 1.1机床总体尺寸参数的选定 根据设计要求并参考实际情况，初步选定机床主要参数如下： 工作台宽度×长度 400×1600mm×mm 工作台最大纵向行程 650mm 工作台最大横向行程 450mm 工作台最大垂直行程 500mm X、Y轴步进电机 a12/3000i Z步进电机 a12/3000i 主轴最大输出扭矩 70公斤力×米 主轴转速范围 45～2000r/min 主电动机的功率 4kw 主轴电动机转速 1500r/min 机床外行尺寸（长×宽×高） 2488×1200×2710mm×mm×mm 机床净重 500kg 1.2机床主要部件及其运动方式的选定 1.2.1主运动的实现 因所设计的卧式加工中心要求能进行车、铣和镗，横向方向的行程比较大，因而采用工作台不动，而主轴箱各轴向摆放为卧式的机构布局；采用交流无级调速电动机实现无级调速，并且串联有级变速箱来扩大变速范围。为了使主轴箱在数控的计算机控制上齿轮的传动更准确、更平稳、工作更可靠，主轴箱主要采用离合器交换齿轮的有级变速。 1.2.2给运动的实现 本次所设计的机床进给运动均由单片机进行数字控制，因此在X、Y、Z三个方向上，进给运动均采用滚珠丝杠螺母副，其动力由步进电机通过调隙齿轮传递。 1.2.3数字控制的实现
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