镗床主轴箱设计.doc

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摘要

镗床是机械零件切削加工的常用机床，镗刀旋转为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动，它主要用于加工高精度孔或一次定位完成多个孔的精加工。

本文在介绍了T611镗床的主要作用和应用现状后，对镗床总体布局进行了设计，确定了原动机为电动机，传动方案采用V带加齿轮传动的方案，进而重点设计了主传动系统，对V带传动齿轮传动和轴进行了参数计算和结构设计，校核了轴、轴承、键的安全系数，设计了其它附件结构，最后做出主轴箱装配图和零件图。

本设计的计算和绘图都用到了相关专业软件，用本文的方法，具有设计快捷、方便等特点。

研究结果对提高设计的速度、质量具有重要意义。

关键词：

镗床，齿轮传动，传动比，主轴箱

目录

第1章绪论

1.1概述

1.2镗床基本概念

1.3国内外的发展现状

1.4本课题研究内容及意义

第2章总体设计与原动机选择

1.1电动机确定

1.2总体布局

第3章传动系统设计

3.1拟定结构

3.2分配传动比

3.3绘制转速图

3.4齿轮齿数确定

3.5带传动设计

3.6验算主轴转速误差

3.7绘制传动系统图

第4章结构参数设计

4.1齿轮传动设计

4.2确定主轴支撑轴颈尺寸

4.3传动轴设计

4.4滚动轴承的寿命计算

第5章附件设计

5.1齿轮块设计

5.2轴承选择

5.3操作机构设计

5.4润滑系统设计

5.5密封装置

第6章校核

6.1验算轴弯曲刚度

6.2花键键侧挤压应力计算

6.3滚动轴承验算

结论

致谢

参考文献

第1章绪论

1.1概述

在科技飞速发展的今天,科学技术日新月异，工业生产不断进步，市场对产品的质量和生产效率提出了越来越高的要求，任何一个具备完整工业体系的国家，都会有相当数量的制造业，如汽车、机车、电力、船舶、航空航天、冶金矿山、石油化工、机床工具、通信、轻工、建材、家电、食品、仪器、仪表等。

上述这些部门大多与机械工业有关，有的是实质上就是机械工业，它们都是用机械设备制造各种各样的产品。

所以说机械工业是国民经济的装备部，是国民经济的先导，是国家重要的基础工业。

如果一个国家的机械工业水平不高，它生产的产品在国际市场上是很难有竞争力的，也是很难立于世界民族之林的！

美国是世界工业强国，70年代美国曾认为制造业是“夕阳工业”，经济重心应由制造业转向高科技产业及服务业等第三产业。

科研重理论成果，不重视实际应用，政府不支持产业技术，使美国制造业产生衰退。

而同期日本重视制造技术，重视高素质人才的培养，注重将高科技成果应用于制造业，加之严密的社会组织，很快把原来美国占绝对优势的产业如汽车、照相机、家电、机床、复印机、半导体等变成自己的主导产业，占领了世界市场。

这很快引起了美国政界、科技界、企业界有识之士的关注。

为此，80年代后期，美国政府和企业迅速组织调查，MIT在调查报告中指出：

“一个国家要想生活的好，必须生产的好。

振兴经济的出路在于振兴制造业”，当前国际间“经济的竞争归根到底是制造技术和制造能力的竞争”。

镗床是一种主要用镗刀在工件上加工孔的机床。

通常用于加工尺寸较大、精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求较高的孔，如各种箱体、汽车发动机缸体等零件上的孔。

所以对其进行合理设计，其意义十分重大。

机械制造业为社会生产产品的同时，也产生了大量的工业废液、废气、固体废气物等污染。

随着全社会保健意识的增长，企业家和技术人员也都意识到，若在延伸用这种粗放式的机械制造模式，将不利于整个行业和社会的可持续法展，因此急需探索符合环保要求的节能、降耗、少污染的绿色机械制造模式，采取相应的绿色模式，适应社会发展的要求。

绿色制造是庞大的系统工程是一个综合考虑环境影响和资源消耗的制造技术。

它着眼在产品的制造过程中，对环境的负面影响最小，与环境协调发展，促进企业经济效益和社会效益共同提高的制造模式。

目前机械制造工业存在的主要问题有：

（1）废旧或闲置设备回收和再利用率较低；

（2）能源和原材料的浪费现象十分严重；

（3）环境保护意识在机制工业厂家头脑中还比较淡薄尤其是一些中小企业对环境的污染还比较严重；

（4）产品的回收利用率很低。

近几年开始开发的绿色制造，正是针对以上这些现象，提出综合考虑环境因素和资源利用效率的现代制造模式。

传统制造和绿色制造的最大区别就是传统制造只是根据市场信息设计生产和销售产品，而其余就考虑得较少。

绿色制造则通过绿色生产过程（绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理）生产出绿色产品，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。

采用绿色制造能最大限度地减少对环境的负面影响，同时原材料和能源的利用效率能达到最高。

目前已经颁布的ISO9000系列国际质量标准和ISO14000国际环保标准更为绿色制造提供了广阔的应用空间。

（一）低物耗的绿色制造技术

原材料（尤其是一些不可再生的金属材料）大量消耗，将不利于全社会的可持续发展，因此，机械工业应积极推广资源消耗少的绿色技术，也就是在机械制造中，优化工艺方案，采用先进的加工技术，可采取以下绿色工艺技术。

1、绿色材料：

绿色设计与制造所选择的材料既要有良好的适用性能，又要与环境有较好的协调性。

为此，可改善机械产品的功能，简化结构，减少所用材料的种类；选用易加工的材料，低耗能、少污染的材料，可回收再利用的材料。

2、少无切削：

随着新技术、新工艺的发展、精铸、冷挤压等成型技术和工程塑料在机械制造中的应用日趋成熟，从近似成形向净成形仿形发展。

有些成形件不需要机械加工，就可直接使用，不仅可以节约毛坯制造时的能耗、物耗，也大大减少了产品的制造周期和生产费用。

3、节水制造技术：

水是宝贵的资源在机械制造中起着重要作用。

但由于我国北方缺水，从绿色可持续发展的角度，应积极探讨节水制造的新工艺。

干式切削就是一例，它可消除在机加工时使用切削液所带来的负面效应，是理性的机械加工绿色工艺。

它的应用不局限于铸铁的干铣削，也可扩展到机加工的其它方面，但要有其特定的边界条件，如要求刀具具有较高的耐热性、耐磨性和良好的化学稳定性，机床则要求高速切削，有冷风、吸尘等装置。

4、减少加工余量：

若机件的毛坯粗糙，机加工余量较大，不仅消耗较多的原材料，而且生产效率低下。

因此，有条件的地区可组织专业化毛坯制造，提高毛坯精度；另一方面，采用先进的制造技术，如高速切削，随着切削速度的提高，则切削力下降，且加工时间短，工件变形小，以保证加工质量

5、新型刀具材料：

减少刀具，尤其是复杂、贵重刀具材料的磨耗是降低材料消耗的另一重要途径，对此可采用新型刀具材料，发展涂层刀具。

6、回收利用：

绿色设计与制造，非常看重机械产品废弃后回收利用，它使传统的物料运行模式从开放式变为部分闭环式。

（二）低能耗的绿色制造技术

机械制造企业在生产机械设备时，需要大量钢铁、电力、煤炭和有色金属等资源，随着地球上矿物资源的减少和近期国际市场石油的不断波动，节能降耗已经是不争的事实，对此可采取以下绿色技术。

1、技术节能：

加强技术改造，提高能源利用率，如采用节能型电机、风扇，淘汰能耗大的老式设备。

2、工艺节能：

改变原来能耗大的机械加工工艺，采用先进的节能新工艺和绿色新工装。

3、管理节能：

加强能源管理及时调整设备负荷，消除滴、漏、跑、冒等浪费现象，避免设备空车运转和机电设备长期处于待电状态。

4、适度利用新能源：

可再生利用、无污染的新能源是能源发展的一个重要方向。

如把太阳能聚焦，可以得到利用辐射加工的高能量光速。

太阳能、天然气、风扇、地热能等新型洁净的能源还有待于进一步开发。

5、绿色设备：

机械制造装备将向着低能耗，与环境相协调的绿色设备方向发展，现在已出现了干式切削加工机床、强冷风磨削机床等。

绿色化设备减少了机床材料的用量，优化了机床结构，提高了机床性能，不使用对人和生产环境有害的工作介质。

（三）废弃物少的绿色制造技术

机械制造目前多是采用材料去除的加工方式，产生大量的切屑、废品等废弃物，既浪费了资源，有污染了环境，对此可采取以下绿色技术。

　1、切削液的回收再利用：

已使用过的废乳化液中，一般含油，此外还含有S,P等化学添加剂，如直接排放或燃烧，则将造成严重的环境污染，绿色制造对切削液的使用、回收利用或再生非常重视。

　2、磨屑二次资源利用：

在磨削中，磨屑的处理有些困难，若采用干式磨削，磨削处理则较为方便，由于CBN砂轮的磨削比较高，磨屑中很少有砂轮的微粒，磨屑纯度很高，可通过一定的装置，搜集被加工材料的磨粒，作二次资源利用。

一台机器的全生命周期要经历设计、毛坯制造、机械加工、热处理、装配、包装、使用和维修、报废回收等阶段，每一个阶段都与环境保护紧密相连，都有可能造成环境污染。

因此，产品在设计阶段就要考虑绿色制造的要求，尽量设计出合理的结构，保证加工制造简单方便。

1.2镗床的基本概念及分类

镗床系指主要用镗刀在工件上加工已有预制孔的机床。

通常，镗刀旋转为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动。

它的加工精度和表面质量要高于钻床。

镗床是大型箱体零件加工的主要设备，用于加工高精度孔或一次定位完成多个孔的精加工，此外还可以从事与孔精加工有关的其他加工面的加工。

加工特点：

加工过程中工件不动，让刀具移动，将刀具中心对正孔中心，并使刀具转动（主运动）。

按结构和被加工对象分

（1）卧式镗床：

镗轴水平布置并做轴向进给，主轴箱沿前立柱导轨垂直移动，工作台做纵向或横向移动，进行镗削加工。

这种机床应用广泛且比较经济，它主要用于箱体（或支架）类零件的孔加工及其与孔有关的其他加工面加工。

（2）坐标镗床：

具有精密坐标定位装置的镗床，它主要用于镗削尺寸、形状、特别是位置精度要求较高的孔系，也可用于精密坐标测量、样板划线、刻度等工作。

　　（3）精镗床：

用金刚石或硬质合金等刀具，进行精密镗孔的镗床。

　　（4）深孔镗床：

用于镗削深孔的镗床。

　　（5）落地镗床：

工件安置在落地工作台上，立柱沿床身纵向或横向运动。

用于加工大型工件。

　　此外还有能进行铣削的铣镗床，或进行钻削的深孔钻镗床。

1.3国内外的发展现状

国外现状：

德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位，在多方面大力扶植。

特别讲究“实际”与“实效”，坚持“以人为本”，师徒相传，不断提高人员素质。

在发展大量大批生产自动化的基础上，于1956年研制出第一台数控机床后，一直坚持实事求是，讲求科学精神，不断稳步前进。

德国特别注重科学试验，理论与实际相结合，基础科研与应用技术科研并重。

企业与大学科研部门紧密合作，对用户产品、加工工艺、机床布局结构、数控机床的共性和特性问题进行深入的研究，在质量上精益求精。

德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实，出口遍及世界。

尤其是大型、重型、精密数控机床。

德国特别重视数控机床主机及配套件之先进实用，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件，在质量、性能上居世界前列。

如西门子公司之数控系统和Heidenhain公司之精密光栅，均为世界闻名，竞相采用。

国内现状：

在产品开发上，国内支柱企业重点放在数控机床上，年生产机床台数和数控机床所占比例逐年上升。

据不完全统计，2004年钻镗床行业共开发新产品81种，其中数控机床新产品61种，占开发新产品的近80%。

数控产品中在国内具有领先水平的有36种，包括车铣镗等复合加工中心，高速（最高转速在15000r/min至36000r/min）立、卧式加工中心、高速铣削中心、大型卧式加工中心（工作台尺寸2000mm×4000mm及以上）、龙门式加工中心（龙门五面、龙门五轴）、五轴联动加工中心、高精度数控机床等。

1.4本课题研究内容及意义

本课题主要对T611型镗床主轴箱进行设计，主轴箱设计最重要的部分是传动设计