立式钻床主轴箱的结构设计

立式钻床主轴箱的结构设计摘要组合机床是一种专用机床，它是由系列化标准化的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成。

组合机床随着生产力的发展，是由万能机床和专用机床发展而来的。

此次设计的任务是机床立式主轴箱的设计。

这次设计的内容有主轴箱设计及其各部件的主要参数。

主轴箱的设计是这次任务的重点，它是组合机床的重要部件之一。

它是由通用部件，按照被加工零件的加工要求，根据专用要求设计的。

合理的安排主轴箱内部每一根轴的的位置，选择合适的各级传动比，将动力和运动由电机或动力部件传给各工作主轴,使之得到要求的转速和转向从而实现对零件的加工。

其次，合理安排各主轴和传动轴上齿轮所在的排数；确定主轴和传动轴的支撑方式和预紧方法也是非常重要的工作。

本文依据主轴箱的设计原则完成了对结构型式的选择及动力计算，传动系统的设计与计算，主要轴和轴承以及齿轮的校核，主轴箱总图设计。

关键词主轴箱；传动轴；齿轮；立式钻床Structure design of vertical drilling machinespindle boxAbstractCombined machine tool is a kind of s pecial machine tool. It’s composed of u niversal Parts which systematic and unitized and according to t he shape of the processed parts and special parts of the design of requirements of the machining process. Following with the development of productive forces, combined machine tool developed by u niversal machine tools and special machine tools.This design’s task is the design of vertical machine tool spindle box. This design’s content is the design of spindle box and the parts of this’s major parameter. The key point of this task is the design of spindle box, it is one of the major part of combined machine tool. It is design by universal Parts, and according to p rocessed parts’s processing requirements and p articular requirements. In order to i mplementation of parts processing, arrange the site of each shaft in the spindle box, choose appropriate All levels of drive ratio, let m otivation and sport to the work spindle through motor or power part. By means of it, it can acquire speed and steering. Next, reasonable arrangement the row number of main shaft and shaft’s gear; it is also a very important work that to ensure main shaft and shaft’s support way and pre-tightening methods.In this paper, according to the spindle box’s design princ iples, it complete structure form’s choose and dynamic calculation. The design and calculation of the transmission system. Main shaft and bearing, as well as the check of gear. The design of the spindle box general layout.Keywords The spindle box; Transmission shaft; Gear目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 设计的主要内容 (5)第2章立式钻床主轴箱总体设计 (6)2.1 已知主要技术参数 (6)2.2 主轴主运动方案设计 (6)2.2.1 主电机的选择 (6)2.2.2 变速方式的选择 (7)2.2.3 主传动转速图的拟定 (7)2.3 本章小结 (11)第3章主要零件的设计计算 (12)3.1 齿轮参数的计算 (12)3.1.1 齿轮参数的确定 (12)3.1.2 滑移齿轮的确定 (12)3.2 计算各传动轴的直径 (14)3.3 主轴的基本尺寸参数的确定 (16)3.3.1 主轴平均直径 (16)3.3.2 主轴内孔直径 (16)3.3.3 主轴前端悬伸量的选择 (17)3.3.4 主轴合理跨距的选择 (17)3.4 主轴轴承 (17)3.4.1 主轴轴承的选用 (17)3.4.2 主轴轴承的配置 (18)3.5 本章小结 (19)第4章主要零件的校核计算 (20)4.1 齿轮的校核 (20)4.2 主轴的校核 (22)4.2.1 主轴刚度验算 (22)4.2.2 主轴扭转刚度验算 (23)4.2.3 主轴临界转速验算 (23)4.2.4 主轴材料和热处理的选择 (24)4.3 主轴轴承的校核 (24)4.4 本章小结 (25)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)附录 (29)第1章绪论1.1课题背景近年来，随着电子技术的发展学技术的进步，机床行业也在不断地发生变化，机床的精度、效率、性能、自动化水平有了大幅度的提高。

特别是加工中心，柔性制造单元、柔性制造系统已在各个产业中发挥着重要作用而一些低档次的机床，如钻床等也一改既往的机床加辅具和“一人、一机、一刀、一件”的老工艺加工方法，从劳动密集型产品转向技术密集型产品(如：高精密、高速化、自动化、散显化、数控化等)。

大批量的自动化生产广泛采用自动机床、组合机床和专用机床以及专用自动生产线，实行多刀、多工位多面同时加工，以达到高效率和高自动化。

但这些都属于刚性自动化，在面对小批量生产时并不是适用，因为小批量生产需要经常变化产品的种类，这就要求生产线具有柔性。

而从某种程度上说，数控机床的出现正是很地满足了这一要求。

传统钻床结构简单，易于操作，价格低廉，在中、小批量生产中不可获缺。

传统钻床是一种孔加工机床，既可用于加工简单零件上的孔，也可用于加工外形复杂、没有对称回转轴线工件上的单个或一系列圆柱孔，如盖板、箱体、机架等零件上的各种用途的孔。

在钻床上进行钻削加工时，刀具安装在机床主轴的前端，工件用夹具或直接固定在机床工作台。

主运动是钻床主轴带动刀具的旋转运动，进给运动是主轴的轴向移动。

钻床一般用于加工尺寸较小、精度要求不太高的孔，在钻床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、锪孔、攻螺纹等加工。

立式钻床总体高度低、刚性好、精度高、噪音小、变速范围广、操纵集中、造型新颖、使用维修方便使用于修理车间，工具车间等小批量生产车间。

立式钻床可以自动进给，它的功率和机构强度允许采用较高的切削用量，因此用这种钻床可获得较高的劳动生产率，并可获得较高的加工精度，立式钻床的主轴转速、进给量都有较大的变动范围，可以适应不同材料的刀具在不同材料的工件上的加工。

我认为此次毕业设计为我们提供了很好的实践机会，同时更是对自己大学四年学习生活的一次检验。

希望通过本次设计为自己将来的工作能打下一个良好的基础。

由于能力有限，设计中难免有不足之处，希望各位老师给予批评指正。

1.2国内外研究现状1952年，美国麻省理工学院成功地研制出一套三坐标联动，利用脉冲乘法器原理的试验性数控系统，并把它装在一台立式铣床上。

当时用的电子元件是电子管，这就是第一代世界上的第一台数控机床。

我国是从1958年开始研究数控技术，一直到60年代中期处于研制、开发时期。

当时，一些高等院校、科研单位研制出试验样机，开发也是从电子管开始的。

1965年国内开始研制晶体管数控系统。

从70年代开始，数控技术在车、铣、钻、镗、磨、齿轮加工、点加工等领域全面展开，数控加工中心在上海、北京研制成功。

在这一时期，数控线切割机床由于结构简单，使用方便、价格低廉，在模具加工中得到了推广。

80年代，我国从日本发那科公司引进了5、7、3等系列的数控系统和交流伺服电机、交流主轴电机技术，以及从美国、德国引进一些新技术。

这使我国的数控机床在性能和质量上产生了一个质的飞跃。

1985年，我国数控机床品种有了新的发展。

90年代以及接下来主要是向高档数控机床发展[4]。

我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。

特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%34.9%。

尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，但进出口逆差严重，国产机床市场占有率连年下降，1999年是33.6%，2003年仅占27.7%。

1999年机床进口额为8.78亿美元（7624台），2003年达27.1亿美元（23320台），相当于同年国内数控机床产值的2.7倍。

国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。

由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等[2]。