XK714型数控铣床主轴箱的设计与主轴加工工艺说明书.doc

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1、.学号：毕 业 设 计 说 明 书毕 业 设 计 说 明 书XK714XK714 型数控铣床主轴箱的设计与主轴加工工艺型数控铣床主轴箱的设计与主轴加工工艺XK714XK714 CNCCNC Millingilling Machineachine SpindleSpindle HeadstockHeadstock DesignDesignAndAndProcessingProcessing TechnologyTechnology学院学院机电工程学院机电工程学院专业专业 机械设计与制造机械设计与制造 班级班级 机制机制 07-107-1学生学生 谭华庭谭华庭指导教师（职称）指导教师（职称）旭强（

2、实验师）旭强（实验师）完成时间完成时间 20102010 年年 0404 月月 1919 日至日至 20102010 年年 0606 月月 1010 日日.1/43茂茂 名名 学学 院院毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书机电工程 学院机械设计与制造 专业机制专 07-1 班 学生谭华庭一、毕业设计(论文)课题 XK714 型数控铣床主轴箱的设计与主轴加工工艺二、毕业设计(论文)工作自 2010 年 4 月 19 日起至 2010 年 6 月 10 日止三、毕业设计(论文)进行地点主教 9 楼 单片机与测试技术实验室四、毕业设计(论文)的容要求(一)设计之原始数据：原始资料：XK712

3、A 数控铣床样机一台。主要参数：1、主轴转速（rpm）：504500；2、Y 轴行程 400mm；3、主轴跳动：轴向/径向（）0.01/0.01；4、主轴孔锥度：BT40#；(二)设计计算与说明部分容：1.计算容与方案确定：（1）确定数控铣床主轴箱的传动方案；（2）画出主轴传动链简图；（3）电机的选择、主轴轴承的选择；（4）主轴组件的设计，同步带轮的设计；（5）密封和润滑的设计；（6）主轴箱体的设计；（7）各主要部件的强度与刚度的校核计算；2.设计容：（1）Pro/E 环境下进行产品的设计；系 主 任批准日期.（2）主轴箱装配工程图一以上；（3）各组成零件的零件图 48（1#、2#或 3#计算

4、机图）；（4）制定主轴的加工工艺，并制作加工工艺卡和进行仿真加工；（5）编写设计（论文）说明书（不少于 10000 字，word 文档输出）；(三)主要参考资料1、机床设计手册，机械工业2、机械师设计手册，机械工业3、机械零件设计手册，冶金工业4、工程力学5、金属切削机床科学技术6、材料力学，高等教育。7、互换性与技术测量中国计量8、金属切削机床概论机械工业9、机械原理(四)附属专题1、专题外文翻译检索与阅读与设计题目相关的外文资料，并书面翻译 23 篇（20003000 字（附原文）外文资料。指导教师接受设计论文任务开始执行日期 2010 年 4 月 19 日学生签名.I/43摘要摘要高速加

5、工是近年来发展起来的先进制造技术,电主轴是实现机床高速化的核心部件。通过对国外数控机床主轴箱与电主轴技术的研究,对 XK714 数控铣床主轴箱与主轴进行设计时，用电主轴替代传统的机械传动结构。通过过盈配合将异步电机的转子直接与机床主轴相连,省去了中间传动环节,在额定转速围实现了无级调速,主轴定位精确,运行更平稳,进一步提高了动态精度和动态稳定性,延长了主轴轴承的寿命。改造后进给系统具有机械效率较高、结构紧凑、低噪声、振动小和高精度等特点。设计过程中，通过三维软件建立了 XK714 数控铣床主轴箱与主轴的三维模型,并进行了主轴的静态刚强度计算校核。关键词关键词:电主轴主轴箱三维建模静力分析Abs

6、tractAbstractIn recent years,high-speed cutting is an advanced machining technology thathas developed rapidly.Electronic spindle is the key components that makes themachine tools high-speed.By the CNC machine tool spindle headstock and technologyresearch,on XK714 CNC Milling spindle headstock and fo

7、r design-time,spindleinstead of a traditional mechanical structure.By interference fit to the rotorinductionmotorisconnecteddirectlywiththespindle,eliminatingtheintermediate transmission link,the rated speed range to achieve a variable speed,spindle positioning accuracy,smoother operation，Further im

8、prove the dynamicaccuracy and dynamic stability,extend the life of the spindle bearings.Backwardtransformation to the system has a higher mechanical efficiency,compact structure,low noise,vibration and high precision and so on.The design process,through thethree-dimensional software to build a XK714

9、 CNC milling spindle spindle box andthree-dimensional model,and the axis of the static strength calculation justchecking.KeyKey words:words:spindlespindle boxthree-dimensional modelingstatic analysi.目录目录摘要 IAbstractI目录 1第 1 章引言 1第 2 章传动方案的拟定和与说明 22.1 概述 22.2 主传动系统结构特点 22.3 主传动系统变速方式 22.4 分析传动方案 3第 3

10、 章电动机的选择 43.1 电动机的选择 43.2 电动机的输出特性 53.3 电动机的优缺点 6第 4 章主轴的设计 64.1 选材 64.2 主轴主要结构参数的确定 64.3 电主轴的强度与刚度校核计算 8第 5 章轴承的设计 105.1 主轴的支承设计 105.2 轴承的选用 115.3 轴承的校核 11第 6 章零件图的设计 156.1 零件图的作用 156.2 零件图的容与绘制 15第 7 章装配图设计 177.1 装配图的作用 177.2 主轴箱装配图的绘制 17第 8 章主轴的加工工艺设计 238.1 主轴加工工艺的主要容 238.2 对电主轴进行工艺分析 238.3 电主轴的工

11、艺路线设计 248.4 电主轴加工工序设计 248.5 制定加工工艺卡 25总结 26致 26参考文献 27附录 27.1/43第第 1 1 章章引言引言毕业设计是学生在离校之前最重要的，也是最全面的一次设计，是高等院校为培养工程人员而进行的一次大型综合训练，通过这次设计，全面检查了学生综合运用所学的专业课程的知识，分析和解决问题的能力，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。通过设计实践，树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意识，熟悉掌握设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力。通过这次设计，进行了各种设计计算、绘图技能以与技术标准、规。学会怎样查找应用设计手册和有关资料，进行全面的基本技能

12、的综合性大型练习。本课题是 XK714 型数控铣床主轴箱的设计与主轴加工工艺。通过对 XK712A 样机的研究，了解了数控铣床主轴箱的结构与主轴零件。对实验室其它数控机床主轴箱进行深入了解，初步确定主轴采用空气压缩换刀方式。另外，还检索、阅读了国外关于主轴箱设计的书籍、报刊和研究成果。了解到目前国外数控机床的发展趋势，国数控机床的差距，以与国外采用装电动机式主轴设计的先进方法，并最得了很大的成果。国现在也流行这种设计，并取得一定成果。装电动机式主轴是把电动机的转子装在主轴上，定子装在主轴箱上，借助于电源的变频技术，可在主轴轴承允许的最高转速围，实现无级变速，直接驱动主轴进行工作。简称电主轴。电

13、主轴与传统的主轴相比：减小了传动的中间装置，使主轴箱的体积减小，降低了主轴箱的重量；减小了振动和噪声；提高了电动机的传动功率和效率。但是主轴转速的变化与转矩的输出和电动机的输出特性完全一致，电动机的发热对主轴的精度影响大，因而使用受到限制。目前，国电主轴作为商品供应市场的最高转速达 150 000r/min，最大输出功率可达 150kW，最大输出转矩可达 1 000Nm。其主要类型涵盖磨、铣、车、钻、木工、离心、旋辗和试验机用电主轴等八大类。但是与国外相比，还有一定的差距。国外已将电主轴技术应用于加工中心、数控铣床等高档数控机床。目前,电主轴的功率和品质不断得到提高,最大转速可达 200 00

14、0r/min,直径围 33-300mm,功率围0.125-80kW,扭矩围 0.02-300Nm。国外电主轴的技术比国的好，如轴承普遍采用外环上开进油孔道的瓷球组合轴承，润滑系统选用油气润滑，冷却系统选用恒温水箱或恒温油箱，拉刀机构普遍应用 HSK 刀柄与松拉刀机构，中空通道普遍采用水、气两路共用一条通道的方案。.第第 2 2 章章传动方案的拟定和与说明传动方案的拟定和与说明2.1 概述主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统，它应具有一定的转速（速度）和一定的变速围，以便采用不同材料、不同尺寸、不同要求的工件，并能方便地实现运动的开停、变速、换向和制动等。数控铣床主传动系统包括电动机、传动系

15、统和主轴部件，与普通铣床的主传动系统相比在结构上比较简单，这是因为变速功能全部或大部分由主轴电机的无级调速来承担，省去了复杂的齿轮变速机构，有些只有二级或三级齿轮变速机构用以扩大电动机无级调速的围。2.2 主传动系统结构特点数控铣床的主传动系统一般采用直流或交流主轴电动机，通过带传动和主轴箱的变速齿轮带动主轴旋转，由于这种电动机调速围广，又可以无级调速，使得主轴箱的结构大为简化，也保证了加工时能选用合理的切削用量。主轴电动机在额定转速时输出全部功率和最大转矩，随着转速的变化，功率和转矩都发生变化。在调压围为恒转矩，功率随转速成正比下降。在调速围为恒功率，转矩随转速升高成正比例减小。这种变化规律

16、是符合正常加工要求的，即低速切削所需转炬大，高速切削所需功率大。同时也可以看出电动机的有效转速围并不一定能满足主轴的工作需要。所以主轴箱仍需要设置几档变速（2-4 档）。机械变速一般不采用液压缸推动滑移齿轮实现，这种方法结构简单，性能可靠，一次变速只需 1S。有些小型的或调速围不需要太大的数控机床，也常用由电动机直接带动主轴或用带转动使主轴旋转。2.3 主传动系统变速方式为了适应不同的加工要求，目前主传动系统分为三种变速方式：（1）、二级以上齿轮变速系统；（2）、一级带传动方式；（3）、调速电动机直接驱动方式。如下图所示：.3/43图 2.3.1 主轴传动链2.4 分析传动方案（1）、二级以上

17、齿轮变速系统变速装置多采用齿轮变速结构。通常使用滑移齿轮实现二级变速的主传动系统。滑移齿轮的移位大都采用液压驱动。因为数控铣床使用可调无机变速交流、直流电动机，所以经齿轮变速后，实现分段无级变速，调速围增加。其优点是能够满足各种切削运动的转矩输出，且具有大围调速的能力。但由于结构复杂，需要增加润滑与温度控制装置，成本较高。此外，制造和维修也比较难。（2）、一级带传动方式目前多采用带传动方式传动装置，带传动的优点是结构简单，安装方便，且在一定条件下能满足转速和转矩的输出要求。但系统的调速围受电动机调速围的约束。这种传动方式可以避免齿轮传动时引起的振动与噪声，适用于低转矩特性要求的主轴。（3）、调

18、速电动机直接驱动方式其优点是结构紧凑，占用空间小，转换频率高，但是主轴转速的变化与转矩的输出和电动机的输出特性完全一致，电动机的发热对主轴的精度影响大，因而使用受到限制。综上所述，xk714 数控铣床主轴箱采用交流调速电动机直接驱动方式，即主轴为装电动机式主轴（电主轴）,见图.2.4。此传动方案的特点：结构紧凑、效率高、使用寿命长。电机不会与箱体发生干涉。.图 2.4.1 xk714 型主轴箱三维图第第 3 3 章章电动机的选择电动机的选择3.1 电动机的选择因为 XK714 数控铣床采用电主轴，选用一般的电动机达不到要求，所以对电动.5/43机进行改造设计。设计要求主轴连续工作输出功率为 1

19、1kW，30min 过载工作时，最大输出功率为15kW。主轴转速为 45-4500r/min。所以主轴电动机初步采用交流变频调速电动机。本方案采用的交流变频调速电动机是由 YR180L-4 型电动机改造而来的。电动机的转子设计在主轴上，定子设计在主轴箱，采用变频器进行无级调速。这样的电动机改造方案基本满足 XK714 数控铣床主轴电动机的要求。另外，由于电动机运转时产生的热量易使主轴发生热变形，所以在定子上设计冷却管进行控制电动机的温度。使主轴以高速运转时，都能处于热平衡。3.2 电动机的输出特性通常情况下，无级调速电动机的计算转速为dn=1500r/min,dnnmin为恒功率区，maxnn

20、d为恒转矩区。如图 3.2 所示：图 3.2 电动机输出特性电动机的最大输出扭矩为：1过载时：dnPTmaxmax19550（1）=mN 50.9515001595502连续工作时：mNnPTd03.7015001195509550maxmax由于主轴就是电动机转子的铁芯，所以主轴的转速和输出扭矩都与电动机的一样。即 30min 过载时，主轴最大输出扭矩为 95.50N.m。连续工作时，主轴最大输出扭矩为 70.03N.m。.3.3 电动机的优缺点电动机的转子直接安装在主轴上，减小了中间转动装置部件，进而减小了主轴箱的占用空间，提高了转换频率和传动效率。主轴转速的变化与转矩的输出特性和电动机的

21、完全一致，电动机的发热对主轴的精度影响大。2第第 4 4 章章主轴的设计主轴的设计4.1 选材XK714 数控铣床主轴采用电主轴。在高速、高温条件下工作，必须具有良好的高温力学性能，常用 40CrNi、38CrMoALA 等合金结构钢。4所以电主轴初选 40CrNi合金调质钢。40CrNi 合金调质钢的力学参数为：强度极限B=980Mpa，屈服极限S=785MPa，弯曲疲劳极限1=500Mpa，扭切应力=80Mpa,材料和承载常数 C=100。4.2 主轴主要结构参数的确定主轴的主要结构参数有：主轴前、后轴颈1D和2D，主轴径直径 d,主轴前端悬伸量 a 和主轴主要支承间的跨距 L。这些参数直

22、接影响主轴旋转精度和主轴刚度。4.2.14.2.1主轴前轴颈主轴前轴颈1D的选取的选取一般按机床类型、主轴传递的功率或最大加工直径（见表 4.2.1）选取1D。铣床的直径2D（0.7-0.85）1D。表 4.2.1Xk714型数控铣床的无级调速电动机的最大输出功率为15kW,初选轴承的传动效.7/43率为 0.98.故主轴的输出功率为：kW56.131598.055电轴（2）所以查上表得1D=100mm,2D=0.851D=0.85100=85mm,但由于主轴孔太大，对主轴刚度有影响，故2D=95mm。4.2.24.2.2主轴径孔直径主轴径孔直径 d d 的确定的确定很多机床的主轴是空心的，径

23、与其用途有关。而 XK714 数控铣床主轴孔用于拉杆来拉紧刀杆。为了不过多地削弱主轴的刚度，主轴孔径可比刀具拉杆直径大5-10mm。主轴孔直径在一定围对主轴刚度影响很小，若超出此围侧能使主轴刚度急剧下降。由材料力学可知，刚度 K 正比于截面惯性距 I，它与直径之间有下列关系，即44444001164/64/)(DdDdD（3）若取 0.36，所以由上式得：4436.011001d即d=36mm式中0，0I空心主轴的刚度和截面惯性矩；K，I实心主轴的刚度和截面惯性矩。一般，7.0对刚度影响不大；若0.7，将刚度急剧下降。4.2.34.2.3主轴前段悬伸量主轴前段悬伸量 a a 的确定的确定主轴前

24、端悬伸量 a 是指主轴前端面到前轴颈向支反力作用中点的距离。它主要取决于主轴端部的结构、前支承轴配置和密封装置的形式和尺寸，由结构设计确定。由于前端悬伸量对主轴部件的刚度、抗振性的影响大，因此在满足结构要求的前提下，设计时应尽量宿短该悬伸量。在本设计中，主轴前端悬伸量 a 由套杯的壁厚4e，主轴盖的壁厚 e 以与悬伸部分1l构成。由设计好的轴承套杯得壁厚4e=20mm,主轴的壁厚 e=20mm,1l初选25mm。所以a=4e+e+1l（4）=20+20+25=65mm4.2.44.2.4 主轴主要支承跨距主轴主要支承跨距 L L 的确定的确定合理确定主轴主要支承间的跨距 L，是获得主轴部件最大

25、刚度的重要条件之一。支承跨距过小，主轴的弯矩变形固然较小，但因支承变形引起主轴端的位移量增大，反之，支承跨距过大，支承变形引起主轴前轴端的位移量尽管减小了，但主轴的弯矩变形和支承变形引起主轴端较大的位移。一般最0L（23.5）a(5).但由于结构上的原因，主轴主要支承间的实际跨距 L 往往大于最佳跨距0L。在本设计中，主轴主要支承的跨距 L 由无级变频调速电动机的转子的中心高 h,定位环的长度1L所确定。由已设计好的电动机可知 h=210mm,1L=25mm。所以L=h+21L(6)=210+225=260mm综上所述，主轴总长总L由前主轴前段悬伸量 a,后主轴前段悬伸量 a1,轴套2L，前轴

26、承宽度 B，后轴承宽度 B1，主轴主要支承跨距 L 构成。即总L=a+a1+2L+3B+2B1+L(7)=65+65+40+324+224+260=520mm总体尺寸见图 4.2.4图 4.2.4 主轴总体尺寸4.3 电主轴的强度与刚度校核计算(1)强度校核计算411311max,116DdDT（7）=431.004.011.014.35.9516=49.96Mpa.9/4343422312max,1.0035.011.014.35.9516116DdDT=48.66Mpa43433332max,095.0063.011.014.35.9516116DdDT=73.40Mpa切应力1max,，

27、2max,，3max,与小于许用切应力，说明轴的扭转强度符合要求。（2）刚度校核计算1,pI=4432dD（8）=44035.01.03214.3=96659104m2,pI=434332dD=44063.0095.03214.3=64469104mAB=1,1pGIlT（9）=991096651080396.05.95=4.89610radBC=2,2pGIlT=991064461080095.05.951.76610rad=1.76610rad由此得轴的总扭矩角为AC=AB+BC（10）.=4.89610+1.76610=6.65610radAB 段的扭转角变化率为 fmGITdxdp00

28、7.018010966510805.95991,BC 段的扭矩角变化率为 fmGITdxdp033.018010644610805.95992,AC 段总的扭转角变化率为 mdxd04.0033.0007.0由此可见，该轴的扭转刚度符合要求。第第 5 5 章章轴承的设计轴承的设计5.1 主轴的支承设计目前，数控铣床主轴轴承配置的主要形式有 3 种。1前、后支承采用不同的轴承。如（a）图所示为数控机床前支承采用双列短圆滚子轴承和 60角接触双列向心推力球轴承，后支承采用成对向心推力轴承。此种结构普遍应用于各种数控机床，其综合刚度高，可以满足强力切削的要求。2前支承采用多个高精度向心推力球轴承。图

29、（b）所示为前支承采用多个高精度向心推力球轴承，这种配置具有良好的高速性能，但它的承载能力较小，适用于高速轻载和精密数控机床。3前、后支承采用单列和双列圆锥滚子轴承。如图（c）所示为前支承采用双列圆锥滚子轴承，后支承为单列圆锥滚子轴承，其径向和轴向刚度很高，能承受.11/43重载荷。但是这种结构限制了主轴最高转速，因此适用于中等精度、低速、重载数控机床。图 5.1.1 数控铣床主轴轴承的装配形式5.2 轴承的选用对于本设计，XK714 数控铣床主轴轴承配置选用前支承采用多个高精度向心推力轴承，后支承采用深沟球轴承的形式。由已设计的前、后轴颈可知，前、后轴承的径分别是1D=100mm，2D=95

30、mm。因为设计要求主轴的径向切削力为rF=10000N，轴向切削力为aF=7000N,使用寿命为hL=5000h。所以初选轴承径精度都是 5 级。前轴承 7020C 一组（3 个），后轴承 6019 一组（2 个）。前、后轴承度采用脂润滑，其极限转速为 4800r/min。5.3 轴承的校核（1）计算前、后轴承径向载荷1rF、2rF和轴向载荷aF、aF由 31rF1l=rFl(11)31rF+22rF=rF(12)得33281rF=43510000解得1rF=4421N2rF=1631N因为前轴承是角接触向心球轴承，后轴承是深沟球轴承，所以前轴承承受轴向.载荷相对较多，若aF=2500N，则a

31、F=1000N。（2）后轴承的校核计算当量动载荷2P因为该向心轴承承受2rF和aF的作用，必须求出当量动载荷2P，计算时用到径向系数 X、轴向系数 Y 要根据raCF0值查取，而rC0是轴承的径向额定静载荷。所以raCF0=500001000=0.02(13)查表 16-11 1得：X=0.56，Y=1.99所以得：2P=X2rF+YaF(14)=0.561631+1.991000=2903N即轴承在2rF=1631N 和aF=1000N 作用下的使用寿命，相当于在纯径向载荷为2903N 作用下的使用寿命。计算所需的径向基本额定动载荷值由式rC=161060htpLnfPf(15)上式中pf=

32、1.3（查表 16-9）；tf=1（查表 16-8），1所以得：rC=316300010450060129033.1=35179N因为所选的 6019 轴承，其rC=57800N35179N；rC0=50000N，故 6019 轴承符合使用要求。（3）后轴承的校核先计算轴承的轴向力1aF由表 16-12 查得轴承的部轴向力为：.13/431sF=0.681rF(16)=0.684421=3006N即1aF=1sF+aF(17)=3006+2500=5506N计算轴承的当量动载荷1P由表 16-11 查得 e=0.68，而11raFF=44215506=1.250.68查表得 X=0.41，Y=

33、0.81。故当量动载荷为：1P=X1rF+Y1aF=0.414421+0.815506=6272N计算所需的径向基本额定动载荷rC由式rC=161060htpLnfPf（18）因受中等冲击载荷，查表 16-9 得pf=1.3；查表 16-8 得tf=1。1所以得：rC=161060htpLnfPf=316300010450060162723.1=76005N因为所选 7020C 轴承，其rC=79200N76005N，rC0=78500N，故 7020C 符合使用要求。选用的轴承如下图所示，图 5.3.1 为前轴承，图 5.3.2 为后轴承。.图 5.3.1 前轴承图 5.3.2 后轴承.15

34、/43第第 6 6 章章零件图的设计零件图的设计6.1 零件图的作用1、反映设计者的意图，是设计生产部门组织设计、生产的重要技术文件。2、表达机器（或部件）对零件的要求，同时还要考虑到结构和制造的可能性与合理性，是制造、检验和制定技术规程的依据。6.2 零件图的容与绘制1、用一组视图，完整、准确、清楚地表示出零件各部分的结构形状：主轴、拉杆采用主视图和剖视图。主视图按轴线水平布置，再在键槽处的剖面视图。主要运用 PRO/E 软件的零件功能与绘图功能进行初步的三维和二维绘制。主轴、拉杆的三维图见图 6.2.1 与图 6.2.2图 6.2.1 主轴.图 6.2.2 拉杆2、正确、完整、清晰、合理地

35、标注零件结构形状与相对位置尺寸：主轴、拉杆径向尺寸以轴线为基准标注，有配合处径向尺寸应标尺寸偏差；轴向尺寸以轴孔配合端面与轴端面为基准，反映加工要求，不允许出现封闭尺寸链。主要运用 AutoCAD 软件进行修改，标注等。3、用一些规定的符号、数字、字母、和文字注解，简明准确的给出零件在使用、制造安装和检验时应达到的某些技术要求：如表面粗糙度、尺寸公差、形状和位置公差，表面热处理与材料热处理等方面的要求。主轴、拉杆的零件图见图.6.2.3 和图.6.2.4.17/43图 6.2.3 主轴零件图图 6.2.4 拉杆零件图4、画出标题栏。第第 7 7 章章装配图设计装配图设计7.1 装配图的作用装配

36、图表明 XK714 数控铣床主轴箱各零件的结构与其装配关系，表明主轴箱整体结构，所有零件的形状和尺寸，相关零件间的联接性质与主轴的工作原理，是主轴箱装配、调试、维护等的技术依据，表明主轴箱各零件的装配和拆卸的可能性、次序与主轴箱的调整和使用方法。7.2 主轴箱装配图的绘制7.2.1装备图的总体规划：（1）、视图布局：、选择 3 个基本视图，结合必要的剖视、剖面和局部视图加以补充。、选择俯视图作为基本视图，主视和左视图表达主轴箱外形，将主轴箱的工作原理和主要装配关系集中反映在一个基本视图上。布置视图时应注意：.a、整个图面应匀称美观，并在右下方预留减速器技术特性表、技术要求、标题栏和零件明细表的

37、位置。b、各视图之间应留适当的尺寸标注和零件序号标注的位置。（2）、尺寸的标注：、特性尺寸：用于表明主轴箱的性能、规格和特征。如传动零件的中心距与其极限偏差等。、配合尺寸：主轴箱中有配合要求的零件应标注配合尺寸。如：轴承与轴、轴承外圈与机座、轴与齿轮的配合、联轴器与轴等应标注公称尺寸、配合性质与精度等级。、外形尺寸：主轴箱的最大长、宽、高外形尺寸表明装配图中整体所占空间。（3）、标题栏、序号和明细表：、说明机器或部件的名称、数量、比例、材料、标准规格、标准代号、图号以与设计者等容。、装备图中每个零件都应编写序号，并在标题栏的上方用明细表来说明。（4）、技术特性表和技术要求：、技术特性表说明主轴

38、箱的主要性能参数、精度等级、表的格式，布置在装配图右下方空白处。、技术要求包括主轴箱装配前、滚动轴承游隙、箱体与箱盖接合、主轴箱的润滑、试验、包装运输要求。7.2.2绘制过程：（1）、画三视图：运用 PRO/E 软件的零件功能与绘图功能进行初步的三维和二维绘制。再转到AUTOCAD 软件进行修改。XK714 数控铣床主轴箱的三维图见图.7.2.1.19/43图 7.2.1 XK714 数控铣床主轴箱的三维图（2）、润滑与密封 1、润滑：轴承润滑采用润滑脂，润滑脂的加入量为轴承空隙体积的2131采用稠度较小润滑脂，导轨采用油润滑。、密封：防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。（3）

39、、主轴的箱体和附件：、箱体：用来支持旋转轴和轴上零件，并为轴上传动零件提供封闭工作空间，防止外界灰砂侵入和润滑逸出。、附件：包括轴承定位套、密封圈、通气器、轴承盖、锁紧螺母等。.7.2.3完成装配图：（1）、标注尺寸：标注尺寸包括的特性尺寸、配合尺寸、安装尺寸、外形尺寸、其他重要尺寸；（2）、零件编号（序号）：装配图中所有零部件，按顺时针方向依次编号，并对齐；（3）、技术要求；（4）、审图；（5）、加深。装配图见图.7.2.2(a)、（b）、（c）分别为主视图、俯视图、左视图：.21/43图 7.2.2(a)xk714 数控铣床主轴箱主视图.图 7.2.2(b)、(c)xk714 数控铣床主轴

40、箱俯视图、左视图.23/43第第 8 8 章章主轴的加工工艺设计主轴的加工工艺设计工艺设计是对工件进行数控加工的前期工艺准备工作，它必须在程序编制工作以前完成，因为只有工艺方案确定以后，编程才有依据。若工艺方面考虑不周是造成数控加工差错的主要原因之一。工艺设计不好，往往要成倍增加工作量，有时甚至要推倒重来。所以，一定注意先把工艺设计好，不要先考虑编程。8.1 主轴加工工艺的主要容根据数控加工适应性，选择并决定 XK714 立式数控铣床主轴的加工表面。由下图.8-1-1 可以看出主轴需要加工的表面：图 8.1.1 主轴加工尺寸主要的加工表面有外圆表面和孔表面的阶梯轴。8.2 对电主轴进行工艺分析

41、由于此电主轴为空心的阶梯轴，所以选用的毛坯是外直径为 115mm，孔直径为30mm 的棒柱材料。另外，由于孔加工比较困难，只通过数控车床难以达到加工要求。所以初步决定加工工艺为：1、用拉床对直径 36mm 的通孔进行加工；2、用钻床加工直径为 72mm,深度为 200mm 的孔；3、用车床直径分别为 40mm、44mm 孔，锥度为 BT-40#的锥孔以与外圆表面。.8.3 电主轴的工艺路线设计8.3.1、工序的划分一般的工序划分有以下几种方式：按零件装夹定位方式划分工序；按粗、精加工划分工序；按所用刀具划分工序。6XK714 数控铣床的电主轴工序初步按粗、精加工划分。8.3.2、工步划分由于电

42、主轴的加工表面是圆柱面体，没有平面或曲面。所以可以按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。8.4 电主轴加工工序设计加工工序设计的主要任务是拟定本工序的具体加工容、切削用量、定义夹紧方式与刀具运动轨迹，选择刀具、夹具、量具等工艺装备，为编制加工程序做好充分准备。6下面主要以数控车床 G-CNC6135A 加工电主轴的工序。零件是半成品，即孔以加工完成，主要加工外圆表面。1、走道路线的确定走道路线以电主轴的外轮廓为主，这样就可以使加工路线最短。但是，由于电主轴的外轮廓是 550mm,避免加工过程中，使电主轴产生形变，所以应采用分几步走刀加工到最后尺寸。另外，由于

43、电主轴有两段是与轴承直接装配，所以加工路线要保证这两段的精度和表面粗糙度。2、定位基准与夹紧方案的确定在确定定位基准与夹紧方案时应注意以下几个问题：1）电主轴的基准在设计、工艺与编程计算时都应该统一；2）电主轴应以直径为 110mm 为装夹面，这样就能做到在一次定位装夹后就能加工出全部代加工的表面；3）避免采用占机人工调整式方案。.25/433、确定切削用量数控车床切削用量主要包括背吃刀量、主轴转速与进给速度。如果背吃刀量过大会使电主轴形变，背吃刀量过小就影响加工效率。进给速度过大，侧会影响电主轴的粗糙度与精度。所以要合理的设置切削参数。8.5 制定加工工艺卡XK714 数控铣床主轴加工工艺卡

44、见下一页。.总结总结XK714 型数控铣床主轴箱的设计与主轴加工工艺的毕业设计使我真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实际锻炼。通过一个多月的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识。为以后的工作打下了坚实的基础。1、机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融 机械原理、机械设计、理论力学、材料力学、公差与配合、CAD 技术、PROE/E 技术、工程材料等于一体。2、毕业设计培养了理论联系实际的设计思想;训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力;巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。3、在设计过程中,

45、综合运用先修课程中所学的有关知识与技能,结合各个教学实践环节进行机械的设计,一方面,逐步提高了理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力,特别是提高了分析问题和解决问题的能力,为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。4、由于时间紧迫，设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。致致这次的毕业设计是在我的指导老师旭强老师悉心指导下完成的。从毕业设计选题到设计完成时，遇到困难时，老师都给予我耐心指导与细心关怀，有了老师耐心指导与细心关怀我才不会在设计的过程中迷失方向，失去前进动力。老师有严肃的科学态度，严谨的治学

46、精神和精益求精的工作作风，在工作中兢兢业业，辅导学生时循循善诱、极其认真耐心，让我深刻地体会到为人师表的风。感老师耐心指导我.27/43的毕业设计，并给予了我这样一个学习机会。！参考文献参考文献1 宋宝玉.简明机床设计手册M.：工业大学，20082 文怀兴.数宋宝玉控铣床设计M.：化学工业,20053 单辉祖、传锋.工程力学M.：高等教育,20044 至丰.机械工程材料与成形工艺基础M.：机械工业,20075 黄镇昌.互换性与测量技术M.：华南理工大学,20016熊光华数控机床M：机械工业，20017澄，等机械制图M.：高等教育，20038 可桢，等机械设计基础M：高等教育，20069 建民.

47、机电一体化系统设计M.：高等教育，200710 周四新.PRO/ENGINEER Wildfire 2.0M.：电子工业，200611 肖云山.最新数控机床设计与优化技术手册M.：中国知识，200912 王正中.材料力学M.：中国农业大学，200213 成大先.机械设计手册M.：化学，200214 吴宗泽.机械设计师手册M.：机械工业，200515 黎明.机械零件设计手册M.：国防工业，1996附录附录译文：译文：空气驱动轴的设计空气驱动轴的设计介绍介绍中心轴的精密加工工具,如钻石车削/研磨机械,是一个重要的组成部分,决定了其加工精度。因此,改善主轴性能是一个关键的设计,改形机床,为了达到进一

48、步提高加工精度。此外,制造与精密零件小是另一个重要的要求。因此,一个小的主轴与改.善性能是需要满足要求的精密加工。为了发展规模小、精密主轴,主轴驱动的水流,水驱主轴,已经提出了与文献1,3。水驱特征的性能进行了评价的主轴的理论和实验研究。水开主轴采用水流动驾驶、支持和冷却的主轴转子。少量的流动通道的专门设计主轴转子使水流能量通过这个渠道可以转化为转矩,使主轴旋转运动。这个简单的结构工程作为汽车,因此它被命名为“水驱动电机。水流被用作润滑剂流动的水的静压轴承等。水是液体以与石油。此外,粘度较小,水是如此的水、油静压轴承被认为是适合精密机床。结合水驱动电机和水的水压轴承,是实现设计的体积小、高性能

49、的主轴的精密加工。事实上,这个尺寸的水驱主轴是 22 毫米直径的长度和 112.5 毫米。此外,水驱主轴刚度是 374 N/m,也是如此。轴承刚度和旋转精度,一般来说,最重要的是在设计主轴为精密机床。在某些应用场合,然而,高速主轴旋转成为最重要的要求,甚至轴承刚度退化或主轴的规模将会很大。在这种情况下,空气压力轴承仍然是合适的选择主轴。摘要介绍了一个新设计的空气驱动轴。空气驱动主轴采用类似的驱动原理对水驱动的主轴,比如,它使用一些流体通道产生的力矩旋转子。然而,整合功能,附加的主轴已经使水或空气驱动主轴转动方向为旋转。在接下来的段落里,这个结构和工作原理,给出了空气驱动主轴。数学模型,设计了空

50、气驱动主轴做了详细介绍,并对主轴性能进行了仿真。空气主轴驱动开发利用试验研究。空气驱动轴空气驱动轴一个基本结构的空气驱动主轴被描绘在图 1。空气驱动主轴采用空气流动带动和支持主轴转子。转子轴支撑气压轴承的轴向和径向方向。自从空气主轴驱动设计原型,止推轴承空气压力位于两个表面的主轴转子的设计和制造。空气主轴驱动设计基本上左右对称,除了退出渠道为后来所描述的。当水驱动电机,空气驱动电机是由一个小数目的流动通道的主轴转子。提供的航空首次进入转子通过通道,通道的入口,在光线方向。入口通道外转子表面之间的主要通道,形成的中心轴方向的转子的。主要的渠道,引导气流通过向外转子出口通道的渠道。如图 1(b)和