畢業(yè)設(shè)計(jì)--高速主軸零件的設(shè)計(jì)與加工

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題 目 高速主軸零件的設(shè)計(jì)與加工 </p><p>　　學(xué)院(部) 工業(yè)制造學(xué)院 　 </p><p>　　專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造（模具

2、設(shè)計(jì)方向） 　 </p><p>　　學(xué)生姓名 　 </p><p>　　2011 年 5 月 24 日</p><p>　　高速主軸零件的設(shè)計(jì)與加工</p><p>　　摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)也得到迅猛發(fā)展，而

3、且其發(fā)展趨勢(shì)朝著高速高精度的方向發(fā)展。</p><p>　　高速加工技術(shù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注，它不僅可獲得更大的生產(chǎn)率，而且還可獲得很高的加工質(zhì)量，并可降低生產(chǎn)成本，因而被認(rèn)為是21世紀(jì)最有發(fā)展前途的先進(jìn)制造技術(shù)之一。在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家，此項(xiàng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空、航天及模具行業(yè)。在近五年中，我國(guó)的該項(xiàng)技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。 高速機(jī)床是實(shí)現(xiàn)高速切削的前提條件，機(jī)床的高速化是目前機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)。高速機(jī)床與虛擬軸機(jī)床均為

4、機(jī)床突破性的重大變革。無(wú)論是普通數(shù)控機(jī)床還是虛擬軸機(jī)床，實(shí)現(xiàn)高速化的關(guān)鍵部件仍是主軸單元。</p><p>　　本文首先介紹國(guó)內(nèi)外高速主軸的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，然后根據(jù)主軸設(shè)計(jì)的一般方法，對(duì)主軸主要設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)行軸的強(qiáng)度、剛度、動(dòng)平衡校核。再次根據(jù)上述計(jì)算，設(shè)計(jì)出數(shù)控車床高速電主軸單元的核心部件—主軸，并作出高速主軸零件圖。最后，根據(jù)零件圖及其他初始條件，設(shè)計(jì)高速主軸的加工工藝。</p>

5、<p>　　關(guān)鍵詞：高速主軸；參數(shù)計(jì)算；加工工藝</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p><b>　　緒論1</b></p><p>　　第1章 高速主軸零件介紹2</p><p&

6、gt;　　1.1高速切削技術(shù)簡(jiǎn)述2</p><p>　　1.2 高速主軸發(fā)展現(xiàn)狀及前景2</p><p>　　1.3 高速主軸零件的作用3</p><p>　　第2章 主軸主要尺寸參數(shù)的計(jì)算4</p><p>　　2.1主軸最小直徑的計(jì)算4</p><p>　　2.2 主軸前軸頸、后軸頸直徑的計(jì)算5<

7、/p><p><b>　　2.3 前懸伸5</b></p><p>　　2.4 主軸的支承跨距6</p><p>　　第3章 主軸剛度和強(qiáng)度的計(jì)算與校核7</p><p>　　3.1 主軸所受切削力計(jì)算7</p><p>　　3.2 主軸強(qiáng)度校核7</p><p>　

8、　3.2.1 按彎扭合成法校核強(qiáng)度7</p><p>　　3.2.2 按疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核計(jì)算8</p><p>　　3.2.3 校核軸的靜強(qiáng)度9</p><p>　　3.3 主軸剛度校核10</p><p>　　3.4 主軸臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算13</p><p>　　3.5 主軸設(shè)計(jì)實(shí)例14</p>

9、;<p>　　第4章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.1 高速主軸零件工藝分析16</p><p>　　4.2 毛坯的確定16</p><p>　　4.3 定位基準(zhǔn)的選擇16</p><p>　　4.4 制訂工藝路線17</p><p>　　4.4.1 軸類零件的主要技術(shù)要求17

10、</p><p>　　4.4.2 加工階段劃分17</p><p>　　4.4.3 加工工序安排及工序確定18</p><p>　　4.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定20</p><p>　　4.6 工序5的切削用量及基本工時(shí)22</p><p><b>　　結(jié)論24</b&g

11、t;</p><p><b>　　致謝25</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)26</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　本文是以高速主軸零件的設(shè)計(jì)與加工為課題的畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)期間最后一次，也是最全面的一次對(duì)我們大學(xué)期間學(xué)

12、習(xí)成果的檢驗(yàn)，它安排在所有專業(yè)課程，機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)以及所有生產(chǎn)實(shí)習(xí)，包括畢業(yè)實(shí)習(xí)完成之后，就是為了使我們?cè)趯W(xué)習(xí)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，綜合運(yùn)用所學(xué)相關(guān)知識(shí)對(duì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)和加工工藝規(guī)程的制訂。這次設(shè)計(jì)任務(wù)是對(duì)我們所學(xué)知識(shí)的總結(jié)，也是為我們將來(lái)走上工作崗位打好基礎(chǔ)。</p><p>　　根據(jù)資料顯示，隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，尤其是機(jī)械制造水平的發(fā)展，普通低速加工已經(jīng)不能滿足人們的需求

13、，高速高精密制造技術(shù)現(xiàn)在越來(lái)越受到人們的關(guān)注，并逐漸成為現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展方向。</p><p>　　總所周知，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的快慢，其關(guān)鍵技術(shù)就是主軸技術(shù)，因此高速主軸零件的研究就成為了發(fā)展高速加工的重中之重。本文以高速主軸零件的設(shè)計(jì)與加工為題，談?wù)摿烁咚僦鬏S的發(fā)展現(xiàn)狀與重要意義，進(jìn)行了主軸的參數(shù)計(jì)算，主軸校核計(jì)算及主軸加工工藝的設(shè)計(jì)。</p><p>　　第1章 高速主軸零件介紹</

14、p><p>　　1.1高速切削技術(shù)簡(jiǎn)述</p><p>　　高速切削技術(shù)是近十幾年來(lái)迅速崛起的一項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)。由于高速切削技術(shù)使汽車、模具、飛機(jī)、輕工和信息等行業(yè)的生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量顯著提高，加工工藝及裝備更新?lián)Q代，因此如同數(shù)控技術(shù)一樣，高速切削已稱為20世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)的一場(chǎng)影響深遠(yuǎn)的技術(shù)革命。目前，適應(yīng)HSC要求的高速加工中心和其他高速數(shù)控機(jī)床在發(fā)達(dá)國(guó)家已成普及之勢(shì)，我國(guó)今年來(lái)也在加快發(fā)展

15、，并取得顯著進(jìn)步。</p><p>　　高速切削是指在比常規(guī)切削速度高出很多的速度下進(jìn)行切削加工，因此也被稱為超高速切削。</p><p>　　高速切削技術(shù)高速切削技術(shù)是指采用超硬材料刀具磨具和能夠可靠的實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)的高精度、高自動(dòng)化、高柔性的制造設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)大幅度提高切削速度來(lái)來(lái)達(dá)到提高材料切除率、加工精度和加工質(zhì)量為目的的現(xiàn)代加工制造技術(shù)。它是提高材料切除率、加工精度、加工質(zhì)量和降低成

16、本的重要手段，其顯著特點(diǎn)是使被加工的塑性金屬材料在切除過(guò)程中的剪切滑移速度達(dá)到或超過(guò)某一域限值時(shí)，開(kāi)始趨向最佳切除條件，使得切除被加工材料所消耗的能量、切削力、工件表面質(zhì)量、刀具磨具磨損、加工表面質(zhì)量明顯優(yōu)于傳統(tǒng)切削速度下的指標(biāo)，因而加工效率大大高于傳統(tǒng)切削使得下的加工效率。</p><p>　　高速切削技術(shù)在未來(lái)的應(yīng)用前景非常廣泛。在航空工業(yè)及其零件產(chǎn)業(yè)、汽機(jī)車工業(yè)及其零組件產(chǎn)業(yè)、模具工業(yè)及其周邊產(chǎn)業(yè)、3C產(chǎn)業(yè)

17、等領(lǐng)域，由于高速加工優(yōu)勢(shì)明顯，其應(yīng)用已逐步占據(jù)主導(dǎo)地位。</p><p>　　1.2 高速主軸發(fā)展現(xiàn)狀及前景</p><p>　　要發(fā)展和應(yīng)用高速加工技術(shù)，首先必須有性能優(yōu)良的高速數(shù)控機(jī)床，而高速機(jī)床的工作性能，首先取決于高速主軸。</p><p>　　高速加工對(duì)機(jī)床主軸系統(tǒng)不僅要求轉(zhuǎn)速高，輸出的扭矩和功率要大，還要求具有較高的主軸回轉(zhuǎn)精度和在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中保持良好的剛

18、度、抗震性及熱穩(wěn)定性。目前，國(guó)際上工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的高速加工中心主軸最高轉(zhuǎn)速高達(dá) 20,000 ～ 100,000r/min ，國(guó)內(nèi)中小型加工中心、數(shù)控銑床的主軸最高轉(zhuǎn)速也達(dá) 4000 ～ 6000r/min 。</p><p>　　實(shí)際應(yīng)用中主要有兩類高速主軸：一類是以變頻主軸電機(jī)與機(jī)械變速機(jī)構(gòu)相結(jié)合的主軸，這類主軸輸出的扭矩和功率要大得多，但相對(duì)來(lái)說(shuō)回轉(zhuǎn)精度和平穩(wěn)性要差一點(diǎn)，因此對(duì)于這類主軸來(lái)說(shuō)，如何正確地設(shè)

19、計(jì)機(jī)床主軸及其組件對(duì)機(jī)床加工精度的影響是至關(guān)重要的；另一類是具有零傳動(dòng)的高速電主軸，這類主軸因采用電機(jī)和機(jī)床主軸一體化的結(jié)構(gòu)，并經(jīng)過(guò)精確的動(dòng)平衡校正，因此具有良好的回轉(zhuǎn)精度和穩(wěn)定性，但對(duì)輸出的扭矩和功率有所限制。</p><p>　　電主軸由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小、振動(dòng)小、噪音低響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，而且轉(zhuǎn)速高、功率大，簡(jiǎn)化機(jī)床設(shè)計(jì)，易于實(shí)現(xiàn)主軸定位，是高速主軸單元的理想結(jié)構(gòu)。電主軸軸承采用高速軸承技術(shù)，耐磨耐熱

20、，壽命是傳統(tǒng)軸承的幾倍。因此，電主軸是高速主軸的主要發(fā)展方向。現(xiàn)在的高速主軸主要都是電主軸。</p><p>　　1.3 高速主軸零件的作用</p><p>　　所要設(shè)計(jì)的零件是數(shù)控車床上的高速主軸零件，是高速電主軸組件的核心部件。同普通主軸零件一樣，高速主軸一般也為階梯軸，上面有安裝支承滾動(dòng)軸承、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的圓柱面，有安裝卡盤及頂尖的內(nèi)外圓錐面，有連接緊固螺母的螺旋面等。</p&g

21、t;<p>　　由于高速主軸一般都是電主軸，無(wú)外殼式電主軸與一般主軸的主要區(qū)別就是不采用齒輪傳動(dòng)或帶傳動(dòng)，而是將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子熱壓配合直裝配在主軸上，實(shí)現(xiàn)了零傳動(dòng)。這樣的特點(diǎn)也造成了高速主軸在結(jié)構(gòu)上與普通主軸的差異，即主軸上少了與齒輪等配合的鍵槽及螺紋。</p><p>　　主軸零件，無(wú)論是普通主軸還是高速主軸，其主要作用都一樣，一是連接刀具；二是輸出動(dòng)力、傳遞轉(zhuǎn)矩。</p><p&

22、gt;　　第2章 主軸主要尺寸參數(shù)的計(jì)算</p><p>　　主軸的主要尺寸參數(shù)包括直徑、內(nèi)孔直徑、懸伸長(zhǎng)度和支承跨距。評(píng)價(jià)和考慮主軸的主要尺寸參數(shù)的依據(jù)是主軸的剛度、結(jié)構(gòu)工藝性和主軸組件的工藝適用范圍等。</p><p>　　2.1主軸最小直徑的計(jì)算</p><p>　　軸類零件最小直徑的一般確定方法是通過(guò)扭矩強(qiáng)度來(lái)確定的，即扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：</p>

23、<p>　　由此得到軸的直徑d的設(shè)計(jì)計(jì)算公式為</p><p>　　式中T為軸的扭矩（N?mm）</p><p>　　為軸的抗扭截面系數(shù)(mm3)</p><p>　　P為軸的傳動(dòng)功率(KN)</p><p>　　為軸的轉(zhuǎn)速(r/min)</p><p>　　為由[τ]決定的系數(shù)，</p>&

24、lt;p>　　D為計(jì)算截面處軸的直徑（mm）</p><p>　　[τ]為許用扭矩剪應(yīng)力（MPa）</p><p>　　表1 軸常見(jiàn)幾種材料的[τ]及值</p><p>　　對(duì)于空心軸，則軸徑d的計(jì)算公式為</p><p>　　式中為空心軸的內(nèi)徑d1與外徑d之比，通常取β＝0.5 ～0.6。</p><p>　

25、　當(dāng)截面上開(kāi)有鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸頸以考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱。對(duì)于直徑d>100mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大3%；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大7%。對(duì)于直徑d≦100mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大5%-7%；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大10%-15%，然后將軸徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑，其他軸徑可由此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得出。還可以參考同類型機(jī)器設(shè)備以類比的方法確定。</p><p>　　對(duì)于高速主軸的最小直徑僅僅滿足扭矩強(qiáng)度條件往往還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)

26、不夠的，空心內(nèi)孔由刀具的鎖緊機(jī)構(gòu)方式確定，然后由內(nèi)孔的直徑來(lái)初步確定主軸最小直徑，最小直徑一般取內(nèi)孔直徑的1.3-2.0倍。</p><p>　　2.2 主軸前軸頸、后軸頸直徑的計(jì)算</p><p>　　主軸前軸頸直徑的大小可根據(jù)輸出功率與大軸承位直徑之間的關(guān)系曲線來(lái)初步確定，也可以根據(jù)</p><p>　　為支承間主軸平均外徑（mm）</p><

27、;p>　　D為主軸孔徑（mm）</p><p>　　A為系數(shù)（范圍一般1.1-3.5），于對(duì)精密機(jī)床A=1.1；對(duì)于要求較高的機(jī)床A=2.1；對(duì)于要求一般的機(jī)床A=3.5。</p><p>　　由此可以算出前軸頸直徑</p><p>　　通常取后軸頸直徑為前軸頸直徑的0.7-0.8倍，即</p><p>　　前、后軸頸直徑的最終尺寸需再

28、根據(jù)軸承所需直徑加以確定。一般情況下，前、后軸頸的差值越小則主軸的剛度越高，工藝性能也越好。</p><p><b>　　2.3 前懸伸</b></p><p>　　主軸前支承點(diǎn)至主軸前端的距離a稱為主軸的前懸伸，如圖所示。主軸的前懸伸長(zhǎng)度與主軸前端結(jié)構(gòu)的形狀尺寸、前前軸承的類型、組合方式和軸承的潤(rùn)滑與密封有關(guān)。主軸的前懸伸長(zhǎng)度對(duì)主軸的剛度影響很大。主軸前懸伸長(zhǎng)度越短

29、，其剛度越高。因此，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量縮短懸伸量a。</p><p>　　圖1 主軸組件的懸伸和跨距</p><p>　　2.4 主軸的支承跨距</p><p>　　如圖所示，主軸前支承點(diǎn)與主軸后支承點(diǎn)之間的距離稱為主軸的跨距L。主軸組件的支承跨距對(duì)主軸本身的剛度和支承剛度有很大影響。</p><p>　　跨距L對(duì)綜合剛度K的影響不是單

30、向的。若L較大，則主軸變形較大；若L較小，則軸承的變形對(duì)主軸前端的位移影響較大。所以，L應(yīng)有一個(gè)最佳值，L太大或太小，都會(huì)降低綜合剛度。主軸的支承跨距存在最佳跨距，可使主軸組件前端位移最小。主軸組件由于受結(jié)構(gòu)限制及保證主軸組件的重心落在兩支承點(diǎn)之間，實(shí)際的支承跨距大于最佳支承跨距。</p><p>　　計(jì)算最佳跨距的經(jīng)驗(yàn)公式：</p><p>　　式中K為剛度值，其下限值250Nμm,精密

31、機(jī)床的K值為500Nμm；</p><p>　　D為主軸平均外徑（mm）</p><p>　　d為主軸孔徑（mm）</p><p>　　L為主軸支承跨距（mm）</p><p>　　第3章 主軸剛度和強(qiáng)度的計(jì)算與校核</p><p>　　3.1 主軸所受切削力計(jì)算</p><p><b&g

32、t;　　切削力計(jì)算公式為</b></p><p>　　式中 為切削力系數(shù)，</p><p>　　分別為吃刀量、進(jìn)給量、切削速度；</p><p>　　三個(gè)分力公式中背吃刀量、進(jìn)給量、切削速度的指數(shù)；</p><p><b>　　為修正系數(shù)。</b></p><p>　　3.2 主軸強(qiáng)度

33、校核</p><p>　　3.2.1 按彎扭合成法校核強(qiáng)度</p><p>　　由扭矩T形成的扭矩剪應(yīng)力為</p><p><b>　　其中</b></p><p>　　其中，空心軸時(shí)，d為外徑。當(dāng)有單鍵槽時(shí)，</p><p><b>　　當(dāng)有雙鍵槽時(shí)，</b></p&

34、gt;<p>　　其中b為鍵槽寬，t為鍵槽深度。</p><p><b>　　對(duì)于不變扭矩，取</b></p><p>　　式中，α是將轉(zhuǎn)矩折算成當(dāng)量彎矩的折算系數(shù)。α的取值由扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的循環(huán)特性決定：扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，取α≈0.3；扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取α≈0.6；扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取α=1。</p><p

35、>　　3.2.2 按疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核計(jì)算</p><p>　　疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算目的在于確定軸在變應(yīng)力情況下的安全程度。在軸的初步計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，根據(jù)軸的實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸，承受的彎轉(zhuǎn)矩，再考慮軸上的應(yīng)力集中、軸的絕對(duì)尺寸、表面狀態(tài)等因素對(duì)軸疲勞強(qiáng)度的影響，確定一個(gè)或幾個(gè)危險(xiǎn)截面，計(jì)算并判斷危險(xiǎn)截面安全系數(shù)是否滿足條件。</p><p>　　軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核公式為</p&

36、gt;<p>　　式中為許用疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，見(jiàn)表；</p><p>　　為只考慮彎矩作用時(shí)的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)；</p><p>　　為只考慮扭矩作用時(shí)的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)。</p><p>　　表2 軸的許用安全系數(shù)</p><p>　　注：當(dāng)軸的損壞要引起嚴(yán)重事故時(shí)，上述安全系數(shù)還應(yīng)適當(dāng)加大30%-50%。</p>

37、;<p>　　式中、分別為材料的堆成循環(huán)變應(yīng)力下的彎曲疲勞極限和扭轉(zhuǎn)疲勞極限；</p><p>　　、分別為彎曲和扭轉(zhuǎn)2軸的有效應(yīng)力集中系數(shù)，在同一截面上存在幾個(gè)應(yīng)力集中源時(shí)，應(yīng)取其中最嚴(yán)重的一個(gè)加以考慮；</p><p>　　分別為彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)絕對(duì)尺寸影響系數(shù)；</p><p><b>　　為表面質(zhì)量系數(shù)；</b></p&

38、gt;<p>　　分別為彎曲應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力（Mpa）；</p><p>　　分別為扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力（Mpa）；</p><p>　　分別為彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)將平均應(yīng)力折算為應(yīng)力幅的折算系數(shù)，對(duì)碳鋼：</p><p>　　=0.1-0.2， =0.05-0.1</p><p>　　對(duì)合金鋼： =0.2-0.3， =

39、0.1-0.15</p><p>　　應(yīng)當(dāng)指出，在應(yīng)用上述公式計(jì)算安全系數(shù)的時(shí)候，對(duì)于一般軸，彎曲應(yīng)力是按照對(duì)循環(huán)考慮的，即=M/N, =0，對(duì)不轉(zhuǎn)動(dòng)的軸或載荷隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)的軸，考慮到實(shí)際載荷的波動(dòng)性，彎曲應(yīng)力是按脈動(dòng)循環(huán)邊話考慮的，即。軸上的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，對(duì)單向轉(zhuǎn)動(dòng)的軸，通常是按脈動(dòng)循環(huán)考慮的，即，而對(duì)于正、反轉(zhuǎn)傳遞等值轉(zhuǎn)矩的軸，則是按對(duì)稱循環(huán)變化考慮的，即，=0。</p><p>　　3

40、.2.3 校核軸的靜強(qiáng)度</p><p>　　靜強(qiáng)度校核計(jì)算是的目的在于檢驗(yàn)塑性變形的抵抗能力。軸的靜強(qiáng)度是根據(jù)軸上的最大瞬時(shí)載荷（包括動(dòng)載荷和沖擊載荷）和軸材料的屈服極限，計(jì)算軸的危險(xiǎn)截面的靜強(qiáng)度安全系數(shù)并判斷是否滿足要求來(lái)校核的。這對(duì)于那些瞬時(shí)過(guò)載很大，或應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性較為嚴(yán)重的軸是非常必要的。軸的靜強(qiáng)度安全系數(shù)校核公式為：</p><p>　　式中為靜強(qiáng)度需用安全系數(shù)，見(jiàn)表所示；&

41、lt;/p><p>　　為只考慮彎矩作用時(shí)的靜強(qiáng)度安全系數(shù)；</p><p>　　為只考慮扭矩作用時(shí)的靜強(qiáng)度安全系數(shù)，</p><p>　　式中為材料抗彎、抗扭屈服極限（Mpa），其中</p><p>　　為軸危險(xiǎn)截面上的最大彎矩和最大扭矩（N.m）；</p><p>　　為軸危險(xiǎn)截面所受最大軸向力（N）；</p&g

42、t;<p>　　A為危險(xiǎn)截面的面積（）；</p><p>　　W、分別為軸危險(xiǎn)截面的抗彎和抗扭截面系數(shù)（）。</p><p>　　表3 靜強(qiáng)度許用安全系數(shù)表</p><p>　　3.3 主軸剛度校核</p><p>　　主軸組件的剛度是指主軸組件在外力（例如切削力）的作用下，仍能保持一定工作精度的能力。通常以主軸前端產(chǎn)生單位位移

43、時(shí)，在位移方向上所施加的作用力大小來(lái)表示。如圖所示，在主軸前端部施加一作用力F，若主軸前端的位移量為y，則主軸部件的剛度值K為</p><p>　　圖2 主軸組件的剛度</p><p>　　主軸組件在載荷作用下，將會(huì)產(chǎn)生彎曲變形或扭轉(zhuǎn)變形，前者用軸的撓度和偏轉(zhuǎn)角來(lái)度量，后者用軸的扭轉(zhuǎn)角來(lái)度量。一般情況下，彎曲剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比軸向剛度重要，是衡量主軸單元?jiǎng)偠鹊闹匾笜?biāo)，通常用來(lái)代替主軸的剛度。主軸

44、組件的剛度越大，主軸受力的變形就越小。主軸組件的剛度不足，在切削力以及其他作用力的作用下，主軸將產(chǎn)生較大變形，不但影響工件的加工質(zhì)量，還容易引起震動(dòng)，惡化傳動(dòng)件和軸承的工作條件，使其加速磨損，降低精度。因此，在設(shè)計(jì)有剛度要求的軸時(shí)，必須進(jìn)行剛度計(jì)算，以校核軸在承受載荷時(shí)的變形量是否超過(guò)許用值。主軸部件的剛度與主軸結(jié)構(gòu)尺寸、支承跨距、所選用軸承類型及配置形式、軸承間隙調(diào)整，傳動(dòng)元件位置等都有關(guān)系。此外，剛度不適當(dāng)，也往往是軸發(fā)生振動(dòng)的重要

45、原因。</p><p>　　如果主軸前后支承軸頸之間有數(shù)段組成，則其當(dāng)量直徑d為：</p><p>　　式中（mm）分別為主軸各段的直徑和長(zhǎng)度，l為總長(zhǎng)，（mm）。</p><p>　　如果前后支承軸頸的直徑相差不大，也可以把前后支承軸頸直徑的平均值近似作為當(dāng)量直徑d。</p><p>　　如果主軸前懸伸部分較粗，剛度較高，其變形可以忽略不計(jì)

46、。后懸伸不影響剛度，也可不計(jì)。如主軸前端作用一載荷F，則主軸前端撓度y為</p><p><b>　　彎曲剛度為</b></p><p><b>　　式中F為外載荷，</b></p><p>　　A為前懸伸，等于載荷作用點(diǎn)至支承點(diǎn)間的距離，</p><p>　　l為跨距，等于前后支承點(diǎn)間的距離；&l

47、t;/p><p><b>　　E為彈性模量；</b></p><p><b>　　I為截面慣性矩；</b></p><p>　　d、di為主軸的外徑與孔徑；</p><p>　　點(diǎn)接觸軸承徑向和軸向變形</p><p><b>　　，</b></p&g

48、t;<p>　　點(diǎn)接觸軸承徑向和軸向剛度</p><p>　　式中為徑向和軸向變形量，(μm)；</p><p>　　為一個(gè)滾動(dòng)體的徑向和軸向載荷，(N)；</p><p><b>　　為接觸角；</b></p><p>　　為徑向和軸向剛度，（Nμm）；</p><p>　　為軸承

49、的徑向和軸向載荷，（N）。</p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　　、</b></p><p>　　若令前軸承預(yù)緊量為P，則前軸承實(shí)際總變形量 。折合到主軸前端</p><p>　　若后軸承為零間隙，其變形量為 。折合到主軸前端為</p><p>

50、;　　主軸組件的徑向剛度為</p><p>　　扭轉(zhuǎn)剛度為，精密、穩(wěn)定傳動(dòng)每單位的扭轉(zhuǎn)角。</p><p>　　3.4 主軸臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算</p><p>　　軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)便會(huì)變得不穩(wěn)定并發(fā)生顯著的反復(fù)變形，這一現(xiàn)象稱為軸的振動(dòng)。受周期性載荷作用的軸，如果載荷的頻率與軸的自振頻率相同或相近時(shí)，就會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。大多數(shù)機(jī)器中的軸，雖然不受周期性的外載荷作用

51、，但由于回轉(zhuǎn)零件的重心偏移，因而回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心力，使軸也受到周期性載荷的作用。軸在引起共振時(shí)的轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速。臨界轉(zhuǎn)速可以有許多個(gè)。最低的一個(gè)稱為一階臨界轉(zhuǎn)速，其余為二階、三階……</p><p>　　在一階轉(zhuǎn)速下振動(dòng)激烈，最為危險(xiǎn)，所以通常主要計(jì)算一階臨界轉(zhuǎn)速。但是在某些情況下還需計(jì)算高階的臨界轉(zhuǎn)速。所謂軸的振動(dòng)計(jì)算指的是計(jì)算其臨界轉(zhuǎn)速，并采取必要措施，使軸的自振頻率與周期性載荷的作用頻率錯(cuò)開(kāi)，以免發(fā)生共振現(xiàn)

52、象。</p><p>　　主軸組件一階臨界臨界轉(zhuǎn)速</p><p>　　其中為不裝零件時(shí)軸的臨界轉(zhuǎn)速，</p><p>　　為只裝有第i個(gè)盤狀零件且不計(jì)軸重時(shí)臨界轉(zhuǎn)速，</p><p><b>　　其中</b></p><p>　　其中、為根據(jù)支承情況和盤狀零件位置而定的系數(shù)，</p>

53、<p><b>　　為盤狀零件的質(zhì)量。</b></p><p>　　對(duì)于剛性軸轉(zhuǎn)速 ；而撓性軸的轉(zhuǎn)速 </p><p>　　式中、為一階、二階臨界轉(zhuǎn)速。</p><p>　　3.5 主軸設(shè)計(jì)實(shí)例</p><p>　　主軸設(shè)計(jì)一般是按照功率或者切削量的要求來(lái)設(shè)計(jì)的，所以設(shè)計(jì)前首先要分清楚是按哪種類型設(shè)計(jì)，同時(shí)

54、需要選擇主軸的材料。</p><p>　　本論文主軸材料選擇45鋼，空心軸，設(shè)內(nèi)孔為30mm，主軸轉(zhuǎn)速n=8000r/min。根據(jù)上述方法，帶入相關(guān)公式計(jì)算可得，最小軸徑d=44mm、主軸前軸頸直徑d1=φ70mm、主軸后軸頸直徑d2=φ55mm、主軸軸長(zhǎng)c=621mm、主軸懸伸量a=65mm、軸承支承跨距l(xiāng)=320mm。另根據(jù)高速軸在剛度、強(qiáng)度、動(dòng)平衡等方面的要求，結(jié)合上述數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)出數(shù)控車床高速電主軸的主軸。

55、下圖為運(yùn)用三維繪圖軟件soildworks繪制出主軸的三維圖及運(yùn)用AutoCAD作出的主軸零件圖。</p><p>　　圖3 高速主軸三維實(shí)體圖</p><p>　　圖4 高速主軸零件圖</p><p>　　第4章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 高速主軸零件工藝分析</p><p>　　零件的材料為45鋼

56、，采用模鍛成型。由于零件工作條件為高速條件，精度要求高。以下是高速主軸需要加工的表面以及表面之間的位置要求：</p><p><b>　　需要加工的表面：</b></p><p>　?。?）主軸前、后兩端面</p><p>　?。?）支承軸頸、與配合軸頸等外圓面、主軸前端錐面</p><p>　?。?）主軸后端連接螺紋&

57、lt;/p><p>　?。?）通孔及主軸前端錐孔</p><p>　　位置精度及粗糙度要求</p><p>　　前軸頸的圓跳動(dòng)公差0.01mm，后軸頸的圓跳動(dòng)公差0.01mm；</p><p>　　配合軸頸與通孔的同軸度公差φ0.008mm，配合軸頸的圓度公差0.004mm、</p><p>　　圓柱度公差0.004mm；

58、</p><p>　　支承軸頸的粗糙度要求Ra0.8，配合軸頸、前端錐面、錐孔的粗糙度要求Ra0.4。</p><p>　　由上面的分析可知，可以粗加工主軸端面，然后以此作為粗基準(zhǔn)對(duì)主軸進(jìn)行加工。主軸的整個(gè)加工階段應(yīng)劃分為粗、半精、精加工三個(gè)階段。具體的基準(zhǔn)選擇及加工階段劃分將在后面的內(nèi)容中講到。</p><p><b>　　4.2 毛坯的確定</b

59、></p><p>　　本論文中在設(shè)計(jì)時(shí)已選定主軸零件材料為45鋼，硬度為HRC 。由于零件在工作過(guò)程中經(jīng)常承受交變載荷及沖擊載荷，因此宜選用鍛件，本設(shè)計(jì)選用生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，從提高生產(chǎn)率、保證加工精度等方面考慮，最終確定毛坯采用模鍛成型。</p><p>　　4.3 定位基準(zhǔn)的選擇</p><p>　　基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得

60、正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。</p><p><b>　　粗基準(zhǔn)的選擇</b></p><p>　　對(duì)于軸類零件，為取得兩中心孔作為精基準(zhǔn)加工的定位基準(zhǔn)，所以機(jī)械加工的第一道工序是銑端面中心孔。因此可以選擇前后支承軸頸或配合軸頸等外圓表面作為粗基準(zhǔn)。這樣，當(dāng)反過(guò)

61、來(lái)再用中心孔定位，加工支承軸頸等時(shí)，可以獲得均勻的加工余量，有利于保證軸頸的高加工精度。</p><p><b>　　精基準(zhǔn)的選擇</b></p><p>　　為避免基準(zhǔn)重合誤差，考慮工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和各工序基準(zhǔn)的統(tǒng)一，以及盡可能在一次裝夾中加工較多的工作表面，所以在主軸精加工工序中除錐孔面本身加工的全部工序中的其他全部工序均采用兩中心孔定位。在主軸中心通孔鉆出后，

62、需采用帶中心孔的錐堵或錐堵心軸，建立新的定位精度。</p><p>　　對(duì)于本設(shè)計(jì)，由于主軸軸頸和前端錐孔孔的位置精度及粗糙度要求很高，所以在加工過(guò)程中宜采用互換基準(zhǔn)的原則，在相互轉(zhuǎn)換的過(guò)程中逐步提高精度。</p><p>　?、乓暂S頸外圓為粗基準(zhǔn)加工中心孔；</p><p>　?、埔灾行目诪榛鶞?zhǔn)，粗車軸頸外圓；</p><p>　?、且灾С?/p>

63、軸頸為基準(zhǔn)，加工前端錐孔；</p><p>　?、纫灾行目祝ㄥF堵）為基準(zhǔn)，加工半精加工軸外圓；</p><p>　　⑸以軸頸為基準(zhǔn)，粗磨前端錐孔；</p><p>　?、室灾行目祝ㄖ嘏溴F堵）為基準(zhǔn)，加工支承軸頸等各外圓；</p><p>　　⑺以支承軸頸為基準(zhǔn)，精磨前端錐孔。</p><p>　　4.4 制訂工藝路線&

64、lt;/p><p>　　制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的情況下，可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)效率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，降低生產(chǎn)成本。</p><p>　　4.4.1 軸類零件的主要技術(shù)要求</p><p>　　根據(jù)軸類零件的功能和工作條件

65、，其主要技術(shù)要求有包括5個(gè)方面：</p><p>　?。?）尺寸精度 高速主軸的主要表面有兩類，一為主軸與軸承內(nèi)圈配合的外圓軸頸，也即支承軸頸，精度要求較高；一為與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)圈配合的表面，即配合軸頸，其精度要求較支承軸頸精度低。</p><p>　　（2）幾何形狀精度 幾何形狀精度主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。高速主軸的幾何形狀精度要求很高，在零件圖上已明確

66、標(biāo)注。</p><p>　?。?）相互位置精度 包括內(nèi)外表面、重要周面的同軸度、圓的徑向跳動(dòng)、端面間的平行度等。</p><p>　?。?）表面粗糙度 軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般根據(jù)加工的可能性和經(jīng)濟(jì)性來(lái)確定。因?yàn)楦咚僦鬏S的特殊工作條件，其粗糙要求非常高，一般范圍在Ra0.1-0.8之間。</p><p>　　（5）熱處理 為保證主軸力學(xué)性能及加工精

67、度的要求，改善工件的切削加工性能，在主軸加工的整個(gè)過(guò)程中都要安排足夠的熱處理工序。</p><p>　　4.4.2 加工階段劃分</p><p>　　由于主軸精度要求高，尤其是高速電主軸的主軸，是多臺(tái)階、帶有錐孔的零件，切除大量金屬后會(huì)引起應(yīng)力重新分布而變形，因此，應(yīng)將粗精加工分開(kāi)，先完成表面的粗加工，在完成各表面的半精加工和精加工，而主要表面的精加工則放在最后進(jìn)行。這樣，主要表面的精度

68、就不會(huì)受到其他表面加工或內(nèi)應(yīng)力重新分布的影響。</p><p>　　所以，主軸的加工工藝過(guò)程大致可以劃分為三個(gè)階段：</p><p>　　調(diào)質(zhì)以前的工序?yàn)榇旨庸るA段。包括毛坯的備料、鍛造及熱處理，鋸頭，銑端面鉆中心孔，粗車各段外圓；</p><p>　　調(diào)質(zhì)加工以后至?xí)r效處理為半精加工階段。包括半精車主軸前后端個(gè)外圓，鉆深孔，車前端錐孔，鉆前端各孔；</p&g

69、t;<p>　　時(shí)效處理后的為精加工階段。包括。</p><p>　　當(dāng)然，最后還需要對(duì)加工好的零件進(jìn)行檢查和其他一些處理。</p><p>　　4.4.3 加工工序安排及工序確定</p><p>　?。?）加工順序的確定</p><p>　　對(duì)于空心和有內(nèi)錐孔特點(diǎn)的軸類零件，在考慮支承軸頸，配合軸頸和內(nèi)錐孔等主要表面的加工順

70、序時(shí)，一般有以下幾種方案：</p><p>　　①外表面粗加工→鉆深刻→外表面精加工→錐孔粗加工→錐孔精加工</p><p>　?、谕獗砻娲旨庸ぁ@深刻→錐孔粗加工→外表面精加工→錐孔精加工</p><p>　　③外表面粗加工→鉆深刻→錐孔粗加工→錐孔精加工→外表面精加工</p><p>　　對(duì)本設(shè)計(jì)中的高速主軸零件的加工順序，作分析：<

71、;/p><p>　　第一種方案：在錐孔粗加工時(shí)，要用已經(jīng)精加工過(guò)的外圓表面做定位基準(zhǔn)面，會(huì)破壞外圓表面的精度與粗糙度，所以這一方案不宜采用；</p><p>　　第二種方案：在錐孔精加工的時(shí)候，雖然也要用的已經(jīng)精加工過(guò)的外圓表面作為定位基準(zhǔn)面，但是由于錐孔精加工的加工余量已很小，磨削力不打，同同時(shí)，錐孔的精加工已處于軸加工的最后階段，對(duì)外圓表面影響不大，再加上采用這一方案加工工序時(shí)，可利用外圓

72、表面與錐孔互為基準(zhǔn)，可提高它們間的同軸度。</p><p>　　第三種方案：這一方案雖然避免了對(duì)外圓表面精度與粗糙度的影響，但在精加工外圓表面時(shí)，需要用錐堵定位，將會(huì)破壞錐孔的精度。</p><p>　　經(jīng)過(guò)上述分析比較，不難看出本設(shè)計(jì)中高速主軸的加工順序，以第二種方案為最佳。</p><p><b>　?。?） 工序確定</b></p&

73、gt;<p><b>　?、俅_定工序的原則</b></p><p>　?、窆ば蛑械亩ㄎ换鶞?zhǔn)面要安排在該工序之前進(jìn)行加工；</p><p>　?、蚋鱾€(gè)表面的加工要粗、精分開(kāi)，先粗后精，多次加工，逐步提高加工精度和粗糙度，主要表面的精加工應(yīng)安排在最后徑向。</p><p><b>　?、跓崽幚砉ば虻陌才?lt;/b>&

74、lt;/p><p>　　在主軸加工的整個(gè)過(guò)程中要安排足夠的熱處理工序，以保證主軸力學(xué)性能及加工精度的要求，并可以改善工件的切削加工性能。</p><p>　　在主軸毛坯鍛造后，應(yīng)安排正火處理，以消除鍛造應(yīng)力，改善金屬組織，細(xì)化晶粒，改善切削性能。</p><p>　　在粗加工后，安排調(diào)質(zhì)處理，可獲得均勻細(xì)致的回火索氏體組織，提高零件綜合力學(xué)性能。</p>

75、<p>　　在半精車外圓等工序后安排淬火處理，以提高主軸端的硬度。</p><p>　　在最后半精磨和精磨前，安排高溫回火處理，目的是消除以前加工時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，提高精磨后工件尺寸的穩(wěn)定性。</p><p><b>　?。?） 工藝路線</b></p><p>　　通過(guò)上面的大量分析討論，制訂出高速主軸的工藝路線。為方便加工及保證精度

76、等，制定出加工工藝過(guò)程卡片。</p><p>　　4.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定</p><p>　　高速主軸零件材料為45鋼，硬度207—242HBS，毛坯質(zhì)量約為23kg，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用模鍛成型。</p><p>　　根據(jù)上述材料，可得鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)等級(jí)為,平直分模線，鍛件材質(zhì)系數(shù)等級(jí)為。 由此可分別確定各個(gè)加工表面的機(jī)械加工余量、

77、工序尺寸及毛坯尺寸。</p><p>　　⑴外圓表面（φ44mm、φ55mm、φ62mm、φ70mm、φ78mm、φ86mm、φ140mm、外圓錐面及M48×1.5mm）</p><p>　　由于階梯軸直徑相差較大，鍛造加工時(shí)不宜使用同一直徑大小，也需鍛為階梯軸形狀，但是鍛造太多階梯也將會(huì)造成模鍛的難度。所以，直徑尺寸相差不大的軸頸段可以在鍛造毛坯時(shí)使用同一尺寸。本設(shè)計(jì)擬將高速主

78、軸毛坯鍛造為4階梯軸。其中劃分為φ44mm--φ62mm，φ70mm--φ86mm，φ140mm，外圓錐面4段。</p><p>　　主軸長(zhǎng)度為621mm，重量約為23kg，形狀復(fù)雜系數(shù)等級(jí)為,材質(zhì)系數(shù)等級(jí)為，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-25可得鍛件單邊余量范圍為2.5mm—3.5mm。確定高速主軸各段的加工余量為，</p><p>　　φ44mm外圓的總加工余量為2Z=33，

79、半精車余量為1.8，工序尺寸φ44，粗車余量33-1.8=31.2，毛坯尺寸φ67。</p><p>　　M48×1.5mm的總加工余量為2Z=29，半精車余量1，工序尺寸φ48，粗車余量29-1=28，毛坯尺寸φ67。</p><p>　　φ55mm外圓的總加工余量為2Z=12，，磨削余量為0.35，半精車余量為2.5，工序尺寸φ55，粗車余量12-0.35-2.5=9.15，

80、毛坯尺寸φ67。</p><p>　　φ62mm外圓的總加工余量為2Z=5，毛坯尺寸φ67。</p><p>　　φ70mm外圓的總加工余量為2Z=20，磨削余量為0.35，半精車余量為2.5，工序尺寸φ70，粗車余量20-0.35-2.5=17.15，毛坯尺寸φ90。</p><p>　　φ78mm外圓的總加工余量為2Z=12，半精車余量為1.8，工序尺寸為φ78

81、，粗車余量12-1.8=10.2，毛坯尺寸φ90。</p><p>　　φ86mm外圓的總加工余量為2Z=4；，半精車余量為1.8，工序尺寸 φ86，粗車余量4-1.8=2.2，毛坯尺寸φ67。</p><p>　　φ140mm外圓的總加工余量為2Z=3，半精車余量為1，工序尺寸 φ140，粗車余量3-1=2，毛坯尺寸φ143。</p><p>　　

82、φ86mm外錐圓的總加工余量為2Z=4，毛坯尺寸φ90。 </p><p>　?、贫嗣妫ǜ咚僦鬏S前后端面）</p><p>　　查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-14，鍛件重量約為23kg，鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)等級(jí)為,鍛件材質(zhì)系數(shù)等級(jí)為，零件長(zhǎng)度為621mm，位于500mm﹤l﹤800mm范圍。故長(zhǎng)度方向偏差為mm。</p>

83、<p>　　長(zhǎng)度方向余量，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2-25，其余量值規(guī)定為取10mm。</p><p>　　由于高速主軸前后兩端面均要加工，總加工余量2Z=20，毛坯尺寸為641。</p><p>　　鉆孔（φ30mm、φ36mm、前端內(nèi)錐孔及前端面各小孔）</p><p>　　毛坯為實(shí)心，不沖出孔。兩內(nèi)孔精度要求介于IT7-IT8之間，精

84、度不高。查查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.3-9及表2.3-12確定工序尺寸及加工余量。</p><p><b>　　鉆φ30通孔</b></p><p>　　擴(kuò)φ36孔 2Z=6mm</p><p>　　車錐孔 粗車余量9，半精車余量1，粗磨余量0.3，精磨余量0.048，工序尺寸46.348</p&g

85、t;<p><b>　　鉆φ11×3通孔</b></p><p><b>　　攻M6螺紋孔</b></p><p>　　高速主軸的毛坯如下所示，</p><p>　　圖5 高速主軸毛坯圖</p><p>　　4.6 工序5的切削用量及基本工時(shí)</p><p

86、><b>　?、偶庸l件</b></p><p>　　工件材料：45鋼正火，=0.9Gpa、模鍛。</p><p>　　加工要求：粗車φ44mm后端面及短錐端面，鉆中心孔。</p><p>　　機(jī)床：C620-1臥式車床。</p><p>　　刀具：刀片材料YT15，刀桿尺寸16×25mm2，=90

87、76;，=15°，=12°，=0.5mm；A型中心鉆。</p><p><b>　?、朴?jì)算切削用量</b></p><p>　　粗車φ44mm后端面</p><p><b>　　背吃刀量</b></p><p>　　已知毛坯在長(zhǎng)度方向加工余量為3mm，毛坯直徑為φ67mm,加工時(shí)

88、分17次加工，=4mm。</p><p><b>　　進(jìn)給量f </b></p><p>　　根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4，據(jù)刀桿尺寸16mm×25mm，＞3-5mm，以及工件直徑為φ67mm時(shí)，f=0.4 -0.7mm/r。本設(shè)計(jì)中根據(jù)所選機(jī)床，去f=0.5mm/r。</p><p><b>　　切削速度</b

89、></p><p>　　按《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.27，切削速度的計(jì)算公式為</p><p>　　當(dāng)f≤0.7時(shí)，其中=242， =0.15，=0.35，m=0.2，T=60。修正參數(shù)見(jiàn)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.28，即</p><p><b>　　、、、、</b></p><p><b>　　所以切削

90、速度</b></p><p>　　=108.2（m/min）</p><p><b>　　確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　≈514(r/min)</p><p>　　與這個(gè)轉(zhuǎn)速相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為480r/min及430r/min?，F(xiàn)選取n=600r/min，如果選取n=480r/min，則轉(zhuǎn)速損失

91、太大。</p><p>　　所以實(shí)際切削速度v=126m/min。</p><p>　　此工序的切削用量為=4mm，f=0.5mm/r，n=600r/min，v=126m/min。</p><p><b>　　切削工時(shí)</b></p><p>　　按《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》，基本工時(shí)的計(jì)算公式為</p><

92、;p>　　式中，，l=67/2=33.5mm，查表1.26，入切量及超切量=2mm，</p><p>　　故基本工時(shí)=2.01min。</p><p>　　短錐端面切削用量計(jì)算于此類似。</p><p><b>　?、沏@中心孔</b></p><p><b>　　進(jìn)給量</b></p&g

93、t;<p>　　由于中心孔將作為后面精加工外圓表面的基準(zhǔn)，故精度要求應(yīng)設(shè)置為IT8-IT9精度，鉆頭直徑=4mm，查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.7可得進(jìn)給量范圍為0.06-0.08mm/r。本設(shè)計(jì)去f=0.07mm/r。</p><p><b>　　切削速度</b></p><p>　　查表,切削速度取v=18m/min 機(jī)床轉(zhuǎn)速=1433r/min&l

94、t;/p><p>　　聯(lián)系實(shí)際機(jī)床轉(zhuǎn)速，取n=1500r/min，故實(shí)際切削速度為=18.8m/min。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　本文是作者在收集大量資料，閱讀相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，以高速主軸零件的設(shè)計(jì)與加工為研究課題，以高速切削技術(shù)為導(dǎo)引，以電主軸為研究重點(diǎn)，通過(guò)主軸零件設(shè)計(jì)，主軸加工工藝等內(nèi)容的講解，較為全面的

95、介紹了高速主軸零件的設(shè)計(jì)與加工。</p><p>　　高速主軸技術(shù)作為一項(xiàng)新技術(shù)，是現(xiàn)代機(jī)械發(fā)展的方向。本文以此為題，既介紹了其余傳統(tǒng)主軸相同的方面，又有發(fā)展的地方，很好的運(yùn)用了大學(xué)期間學(xué)習(xí)的各科課程。同時(shí)，通過(guò)大量的查閱相關(guān)資料，極大的豐富了課外知識(shí)。</p><p>　　本文是我耗費(fèi)了大量時(shí)間和精力搜集查閱了相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上完成的。但是，高速主軸技術(shù)作為二十世紀(jì)90年代才在我國(guó)興起

96、的一項(xiàng)新技術(shù)，雖然近年來(lái)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但仍處于探索的階段，本文自然只是介紹皮毛，而且由于資料有限，其中甚至難免有錯(cuò)誤的地方，還需在今后的學(xué)習(xí)工作中不斷學(xué)習(xí)積累。</p><p>　　本文以一項(xiàng)新技術(shù)為課題作為研究對(duì)象，旨在豐富視野，積累經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維與能力，希望能在未來(lái)的國(guó)家建設(shè)中貢獻(xiàn)綿薄之力。</p><p><b>　　致謝</b></p>&

97、lt;p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在劉麗老師的悉心指導(dǎo)下完成的，從最初的題目選擇、設(shè)計(jì)方案的確定、及論文完成的整個(gè)過(guò)程中，劉麗老師幫助收集資料，給予設(shè)計(jì)建議，給了我很大的幫助。在大學(xué)生涯的最后階段，劉老師的指導(dǎo)使我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，甚至完美結(jié)束大學(xué)生活。在此，衷心的感謝劉麗老師！</p><p>　　能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，還要感謝工業(yè)制造學(xué)院每一個(gè)對(duì)我諄諄教誨的專業(yè)課老師，正是他們的教導(dǎo)，為我打好了基礎(chǔ)！&l

98、t;/p><p>　　在此，還要感謝工業(yè)制造學(xué)院的所有領(lǐng)導(dǎo)、授課老師給予我的幫助！感謝我的班主任馮靜老師，她不但在學(xué)習(xí)上給予我的幫助，在生活中無(wú)微不至的照顧！感謝08機(jī)設(shè)所有同學(xué)在三年大學(xué)期間給予我學(xué)習(xí)上的、生活中的幫助！</p><p>　　在即將大學(xué)畢業(yè)，走上工作崗位的時(shí)候，我還要感謝我的父母，感謝他們二十幾年來(lái)的養(yǎng)育之恩，他們?yōu)槲业某砷L(zhǎng)默默付出，任勞任怨，正是他們的支持支撐著我一步步走到

99、現(xiàn)在！</p><p>　　最后，感謝所有給予我關(guān)心和支持的老師、同學(xué)和朋友。謝謝大家！</p><p><b>　　作者：龔吉峰</b></p><p>　　2011-5-24成都大學(xué)</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】 張伯霖。高速切

100、削技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社 2002.</p><p>　　【2】 肖曙紅，張伯霖，等。高速電主軸關(guān)鍵技術(shù)的研究[J] 1999</p><p>　　【3】 李益民 機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[J]。機(jī)械工業(yè)出版社，1994</p><p>　　【4】 艾興，肖詩(shī)綱 。切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 1997</p><p&g

101、t;　　【5】 裘文言，張祖繼，翟元爽。機(jī)械制圖 高等教育出版社 2005</p><p>　　【6】朱江峰 黎震 。先進(jìn)制造技術(shù) 北京理工大學(xué)出版社 2007</p><p>　　【7】張士昌。先進(jìn)制造技術(shù) 天津大學(xué)出版社 2004</p><p>　　【8】濮良貴，紀(jì)名剛。機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 高等教育出版社 2009</p><p>

102、;　　【9】 哈爾濱工業(yè)大學(xué)，宋寶玉。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 高等教育出版社 2010</p><p>　　【10】張士昌，李旦，高航。機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版社 2009</p><p>　　【11】范崇洛，謝黎明。機(jī)械加工工藝學(xué)（修訂版） 東南大學(xué)出版社 2002</p><p>　　【12】哈爾濱工業(yè)大學(xué)，趙家齊。機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書（第2版）