车铣复合加工中心的主轴机械结构设计毕业设计(论文).doc
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XXX毕业设计（论文）
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毕业设计（论文）
车铣复合加工中心的主轴机械结构设计
THEDESIGNOFSPINDLEMECHANICALSTRUCTUREFORTURN-MILLINGMACHININGCENTER
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年 月 日日期：
年 月 日
II
XXX毕业设计（论文）
摘要
本设计主要是针对于车铣复合加工中心主轴机械结构部分。
当前机械制造业涉及了机床技术，加工工艺技术，数控技术以及计算机技术等多领域，是一个的综合产业。
目前由于机械零件制造呈小批量，复杂工艺过程的特点，因此，相比传统的机械加工模式，这将对机床的加工效率，加工精度，自动化程度提出了更高的要求。
近些年，复合加工技术成为了机械制造业的热门发展方向，车铣复合加工中心作为具体实现装置，它可以减少装夹工件的次数，并且以此提高加工精度及效率。
主轴作为机床的重要组成部分，它很大程度上决定了机床的性能，本论文主要对车铣复合加工中心的主轴机械结构进行设计，其内容包括了总体的主轴结构方案分析设计、具体主轴尺寸参数确定和校核、电机和轴承选型与计算校核以及根据主轴的承载重量、切削力等相关参数，进行主轴的动平衡计算，强度、刚度校核。
关键词车铣复合加工中心；主轴；机械结构；设计
Abstract
Thisdesignismainlythespindlemechanicalstructureofturn-millingmachiningcenter.Currently,machinerymanufacturingindustryisrelatedtothecomprehensiveprocessingtechnology,machinetooltechnology,CNCtechnology,computertechnology,andotherareas.Comparedtoconventionalmachiningmodes,currentcharacteristicsduetomechanicalpartsmanufacturingweresmallbatches,complexprocess,forthemachiningefficiency,precision,ahigherdegreeofautomationrequirements.Inrecentyears,compositeprocessingtechnologyhasbecomeahotdevelopmentdirectionofmachinerymanufacturingindustry,turn-millingmachiningcenterasaconcreterealizationmeansthatitcanreducethenumberofworkpiececlamping,andinordertoimprovetheprecisionandefficiency.Asanimportantcomponentpartofthemachine,thespindleofmachinehasadecisiveinfluenceperformance.Thispapermainlyfocusesonthespindlemechanicalstructuredesignoftheturn-millingmachiningcenter,includingtheentirespindlemechanicalstructureofturn-millingmachiningcenter,specificspindlesizeparameterdeterminationandverification,selectionandcheckthemotorandbearings,andcalculatingandcheckingspindlebalancing,strength,stiffness,accordingtotheloadweightofthespindle,cuttingforcesandotherrelevantparameters.
KeywordsMillingmachiningcentersSpindleMechanicalstructureDesign
全套图纸外文翻译
扣扣:
1411494633
目录
摘要 I
Abstract II
1绪论 1
1.1课题背景及研究意义 1
1.2车铣复合加工中心的现状及发展趋势 1
1.3本设计的研究内容 2
2车铣复合加工中心主轴机械结构方案的确定 4
2.1车铣复合加工中心的整体结构分析 4
2.2车铣复合加工中心的主要技术参数拟定 5
2.3车铣复合加工中心主轴部件传动方案的总体设计 5
2.3.1主轴的传动方式 5
2.3.2主轴传动件的布置 7
2.3.3主轴端部结构 7
2.3.4主轴的支承方式 8
2.4主轴的准停与锁紧装置 9
2.4.1主轴的准停 9
2.4.2主轴的锁紧 10
2.5主轴的润滑与密封装置 11
2.5.1主轴的润滑 11
2.5.2主轴的密封 11
2.6主轴的材料选择与热处理 12
2.6.1主轴的材料 12
2.6.2主轴的热处理 12
3电机的计算与选型 13
3.1主传动的功率估算 13
3.2确定电机 15
3.2.1电机选型 15
3.2.2电机校核 16
4同步带的计算与选型 18
4.1同步带的设计功率 18
4.2同步带型号的确定 18
4.3同步带轮直径确定 19
4.4同步带轮键的选择及校核 20
4.4.1键的选型 20
4.4.2键的计算校核 20
4.5同步带轮中心距确定 21
4.5同步带带宽距确定 22
5主轴结构参数的确定 24
5.1主轴直径的确定 24
5.2主轴内孔直径的确定 25
5.3主轴悬伸量的确定 25
5.3主轴支承跨距的确定 26
5.4主轴校核 27
5.4.1主轴受力分析 27
5.4.2校核 29
6轴承选择与校核 31
6.1径向载荷的计算 31
6.2轴向载荷的计算 31
6.3轴承校核 32
7Pro/E三维建模 33
7.1车铣复合加工中心的主轴零件建模 33
7.2车铣复合加工中心的主轴零件装配 35
结论 37
致谢 38
参考文献 39
39
1绪论
1.1课题背景及研究意义
零件机械加工，少则需要一两道工序，多则上百道工序，往往要经过多台设备进行加工，加上工件装夹以及换刀，必将消耗大量时间，严重影响加工效率和加工精度。
当今，机械制造业受到了各国的高度重视，为快速发展工业和国民经济，对高质量、高精度、高效率、自动化先进机床的需求更为紧迫。
为此，更为精密高效的机械加工工艺方法一直是工艺人员所最求的。
复合加工技术就此应运而生，复合加工是一种先进制造技术，符合当今机械制造的发展潮流，目前已经成为国际上机械加工制造领域最为流行的加工方法之一。
车铣复合加工中心承接复合加工技术，可以实现高效率的零件加工工艺，而且可以在提高加工效率的同时实现高精度生产。
车铣复合加工中心作为复合加工机床的一种典型形式，具有复合机床的共性，可以经过一次装夹零件进行多种加工工序，大大地提高了加工效率和加工精度。
具体来说，车铣复合加工中心很好地结合了车床和铣床的加工特点，并且运用数控技术可以提高自动化程度来实现铣削平面，加工回转类零件的表面，钻削，扩孔，镗孔等加工工序。
具有车、铣、镗等复合功能的车铣复合加工中心可以解决大部分的工序。
车铣复合加工中心大致可以分为三大类：
基于车床的复合加工机床，基于铣床的复合加工机床和其他复合加工机床。
简单来说，就是在车床、铣床或者其他机床的基础上，增设可以进行其他工序的加工设备，所以便可在同一机床上实现多工序同时进行，在此基础上，再结合数控技术提高车铣复合机床的自动化程度。
目前较为先进的车铣复合加工中心可以实现五轴联动，其结构更为复杂。
作为机床制造业的高端产品，可以生产航天用零件，主要结构形状复杂和精度要求高的零件。
本设计着重对车铣复合加工中心主轴的机械结构进行设计，涉及到车铣复合加工中心的主轴结构的设计与优化，具体的设计包括主轴部件的支承，主传动的变速方式，主轴的准停和夹紧装置。
以期待为车铣中心的相关设计提供一些技术参考。
同时也是对自身本科四年的专业学习，包括机械设计，机械原理，理论力学，材料力学等相关的专业知识进行较为综合地运用，锻炼提高查阅资料、自主学习以及创新的能力，做到学以致用。
1.2车铣复合加工中心的现状及发展趋势
在保证产品质量的前提下，提高加工效率，降低制造成本是机械制造业所追求的共同目标。
在机械制造领域，于是复合加工技术得到了各国的青睐。
复合加工的实质就是工序集中的一种加工方法。
1845年，转塔车床问世。
1818年，惠特尼设计出了第一台普通铣床。
正由于复合加工理念的发展，车铣复合机床应运而生，实现了车、铣两种工序集中到一个机床上得以实现。
19世纪后诸如此类的各种复合功能机床在不断的研发与发展。
目前，像日本的马扎克,德国的DMG这样的国际上一流的机床生产商掌握了世界上最先进的车铣技术，尤其高端五轴联动的车铣复合加工机床的技术，几乎形成技术垄断。
在世界经济全球化的过程中，复合加工技术在我国也得到了很大的发展。
2001年我国引进德国MAXMULLER的技术，我国成功地研制并且生产出第一台五轴的车铣复合机床。
由于与国外的制造技术相比，我国的技术经验积累少，在高端的技术水平的差距仍然较大。
国内市场上的铣方复合中心基本可以满足一些零件的加工质量需求，可是加工质量还没达到先进制造水品。
在制造理念与日本、欧洲等制造先进国家接轨的同时，机械制造的相关产业，硬件设施以及技术人才仍然有待大力发展。
图1-1所示的是HTM系列车铣复合加工中心，这系列的车铣中心是沈阳机床厂引进国外的先进技术自主开发设计的，它可以实现五轴联动，是一台设备上的高柔性机床，可以在同一装置上一次
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