毕业设计（论文）-基于UG双面强力铣床结构设计

编号：桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计(论文)说明书题目：系别：专业：学生姓名：学号：指导教师：职称：题目类型：理论研究实验研究工程设计工程技术研究软件开发应用研究20XX年5月26日独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解桂林电子科技大学信息科技学院关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学院有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学院有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学院有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学院有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要机械加工技术的应用是人类由人力手工转向机械加工的一次重大技术变革，使制造行业的发展进入一个新的发展阶段。由于各类的机床的投入使用，促使人们不断的研发新技术让现在的双面强力铣床机床综合了电子微型计算机、自动伺服驱动、精密测量等方面技术成果，它一定程度上提高了机械化加工制造的水平，解决了一些加工方面的技术问题，为社会提供了高质量机械产品及取得的经济效益。自从铣床机床进入我国市场起，我国铣床机床行业就呈现出平蓬勃的发展趋势。近年来，通过各大机床厂的努力及采取与国外著名机床厂家的积极合作，引进先进技术，消化吸收样机等措施，我国铣床机床制造水平有了很大提高，数控机床在切削机床中的比例越来越高。目前，我国铣床机床的品种、规格越来越全，质量也越来越稳定，进入全面使用的发展阶段。本次毕业设计就是通过对双面强力铣床的机械结构设计来加深对现代机床的了解，并且对关键部位零件进行校核，也通过本次的毕业设计来熟练掌握三维软件工具UG的应用，并借此次设计来考查自己大学本科所学的设计知识和提升自己的机械设计能力。关键词：双面铣床；伺服驱动；滚珠丝岗AbstractTheapplicationofmachiningtechnologyisamajortechnologicalchangefrommanuallabortomachining,whichmakesthedevelopmentofmanufacturingindustryenteranewstage.Asvariouskindsofmachinetoolsareputintouse,peopleareconstantlydevelopingnewtechnologiestointegratethecurrentdouble-sidedpowerfulmillingmachinetoolswiththetechnicalachievementsofelectronicmicrocomputers,automaticservodrive,precisionmeasurement,etc.,whichtoacertainextentimprovesthelevelofmechanizedprocessingandmanufacturing,solvessometechnicalproblemsinprocessing,andprovideshigh-qualitymechanicalproductsforthesocietyEconomicbenefitsachieved.Sincethemillingmachinetoolhasenteredthemarketofourcountry,themillingmachinetoolindustryinourcountryhasshownaflatandvigorousdevelopmenttrend.Inrecentyears,withtheeffortsofmajormachinetoolfactoriesandtheactivecooperationwithfamousforeignmachinetoolmanufacturers,theintroductionofadvancedtechnology,digestionandabsorptionofprototypesandothermeasures,themanufacturinglevelofmillingmachinetoolsinChinahasbeengreatlyimproved,andtheproportionofCNCmachinetoolsincuttingmachinetoolsisincreasing.Atpresent,thevarietiesandspecificationsofmillingmachinetoolsinChinaaremoreandmorecomplete,thequalityismoreandmorestable,andithasenteredthedevelopmentstageoffulluse.Thisgraduationdesignistodeepentheunderstandingofmodernmachinetoolsthroughthemechanicalstructuredesignofdouble-sidedpowerfulmillingmachine,andcheckthepartsofkeyparts.Itisalsotomastertheapplicationofthree-dimensionalsoftwaretoolUGskillfullythroughthisgraduationdesign,andusethisdesigntocheckthedesignknowledgelearnedbytheundergraduateandimprovetheirmechanicaldesignability.Keywords:doublefacemillingmachine；servodrive；ballscrewpost目录引言 11.国内外的研究现状及主要内容 11.1国内外发展情况 11.1.1国内发展情况 11.1.2国外发展情况 21.2本课题的研究内容 22机床总体方案拟定 32.1本课题的主要目的 32.2机床的加工工艺 32.2机床运动的分配 32.3机床结构布局 33机床水平移动工作台设计 53.1导轨 53.1.1导轨的选择 53.1.2导轨材料选择 53.1.3确定导轨宽度 63.2工作平台设计 83.2.1工作平台介绍 83.2.2工作平台详细设计 83.3传动设计 93.3.1传动方式确定 93.3.2滚珠丝杠选型 103.3.3滚珠丝杠副的安全使用 153.3.4进给电机选型 163.3.4减速器选型 183.3.5其他零部件选型 193.3.6校核计算 203.4床身设计 223.4.1床身应满足的设计要求和设计步骤 223.4.2床身的静刚度 233.4.3床身的结构设计 243.4.4床身的整体设计及其校核 263.4.5床身导轨的润滑和防护 264切削动力头电机和主轴的设计 294.1主电机的选择 294.3主轴组件设计 295结论 36谢辞 37参考文献 38引言当今世界各国的实体制造业都广泛采用高效强力铣床等先进的机床技术，来提高本国的制造能力和水平，以此来提高对多变的市场的适应能力和竞争能力。传统的机床或者专用化的机床已不能满足加工生产要求。为了解决上述该类情况，高效高精密的强力双面铣床便应运而生。该类机床通用性强、加工精度高、加工高效稳定、机器结实耐用，维护简便等优点。它也综合的应用了现代化微型计算机、自动伺服驱动、精密测量等方面的技术成果及不断的优化现代化技术是其发展的方向之一。机械加工技术的应用是人类由人力手工转向机械加工的一次重大技术变革，使制造行业的发展进入一个新的发展阶段。由于各类的机床的投入使用，促使人们不断的研发新技术让现在的双面强力铣床机床综合了电子微型计算机、自动伺服驱动、精密测量等方面技术成果，它一定程度上提高了机械化加工制造的水平，解决了一些加工方面的技术问题，为社会提供了高质量机械产品及取得的经济效益。因此，本课题研究的意义在于：（1）了解强力铣床的工作原理、掌握强力铣床主传动系统和进给系统的运动过程和方法、提高对强力机床主传动系统结构的设计能力；（2）通过运用所学知识及查阅相关资料提高独立思考和解决问题的能力；（3）通过对数控机床主传动系统的设计，优化了主传动系统、改造进给系统；本次毕业设计就是通过对双面强力铣床的机械结构设计来加深对现代机床的了解，并且对关键部位零件进行校核，也通过本次的毕业设计来熟练掌握三维软件工具UG的应用，并借此次设计来考查自己大学本科所学的设计知识和提升自己的机械设计能力。1.国内外的研究现状及主要内容1.1国内外发展情况1.1.1国内发展情况我国铣床机床技术起步于1958年，近50年的发展历程大致可分为三个阶段：第一阶段从1958年到1979年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的制，铣床机床技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国铣床机床技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。纵观我国铣床机床技术近五十年的发展历程，特别是经过四个五年计划的攻关，总体来看取得的成绩还是不小。自从铣床机床进入我国市场起，我国铣床机床行业就呈现出平蓬勃的发展趋势。近年来，通过各大机床厂的努力及采取与国外著名机床厂家的积极合作，引进先进技术，消化吸收样机等措施，我国铣床机床制造水平有了很大提高，数控机床在切削机床中的比例越来越高。目前，我国铣床机床的品种、规格越来越全，质量也越来越稳定，进入全面使用的发展阶段。目前，我国铣床机床正朝着高速高效切削方向发展，对加工精度的要求也不断提高。而且将自动技术运用到铣床机床上，代替了传统的手动进给工作，大大提高了生产效率，进而使试制周期缩短，降低了系统设计成本，提高了市场竞争力。另外，我国铣床机床也逐渐走向功能化，并且在这些方面取得了一定的进展与突破。1.1.2国外发展情况国外近代第一台普通铣床由美国人惠特尼在1818年制造了世界上第一台普通卧式铣床，但铣床的专利却是英国的博德默(带有送刀装置的龙门刨床的发明者)于1839年捷足先“得”的。就有了在专利权威胁和那个年代普通卧式铣床制造成本高的情况下，该机床在当时问津者不多。1862年，美国人J.R布朗制造出了世界上最早的万能铣床，这种铣床在备有万有分度盘和综合铣刀两个方面，该类型铣床在那个时代是个了不起的创举。他的万能铣床工作台能在水平方向旋转一定的角度，并带有立铣头等附件。同时设计的“万能铣床”在1867年巴黎博览会上展出时，获得了极大的成功。同一时间，布朗还设计了一种经过研磨也不会变形的成形铣刀和制造了磨铣刀的研磨机，使其有了现代化铣床的雏形。进入20世纪20年代由于制造行业的需要，开始出现一些半自动铣床，在经历世界第二次大战后，西方各国为了改善民生和恢复战后经济，开始研发各类新型机器。由于新式电子管的发明，是其衍生出计算机PC技术并应用到铣床机床中去，使得数控技术和群控机床及自动化产线出现，开始了工业制造自动化加工时代。1.2本课题的研究内容双面铣床是主要用于对工件两侧进行强力两侧进行强力铣削的机床。与传统铣床的区别在于可同时对工件两侧面进行铣削加工。是一种高效的铣床。要求对此机床进给结构的设计及部分零件设计，完成毕业设计任务书的各项内容。1. 阅读相关文献以及资料，了解双面强力铣床一些基本情况，原理和类型，并分析主运动和进给运动的各类传动机理2. 机床总体布局方案的拟定3.机床主要部件结构的方案设计4.机床主要部件结构的相关参数计算5.机床的进给机构的方案设计6.机床进给机构的相关参数计算7.完成关键零部件的校核2机床总体方案拟定2.1本课题的主要目的（1）设计一款双面强力铣床，主要用于对工件两侧进行强力两侧进行强力铣削的加工。与传统铣床的区别在于可同时对工件两侧面进行铣削加工。是一种高效的铣床。要求对此机床进给结构的设计及部分零件设计，完成毕业设计任务书的各项内容。（2）根据机械设计制造及其自动化专业的特点，综合工程材料、工程力学，机械原理、机械设计、UG、solideworks、CAD软件等知识，并进行制图和三维建模。2.2机床的加工工艺主要用于对工件两侧进行强力两侧进行强力铣削的加工。与传统铣床的区别在于可同时对工件两侧面进行铣削加工。在完成前到工序的加工之后，使用专用夹具加待加工零件固定在铣床工作台上，使用动力头装置对工件的两个侧面同时进行切削加工。2.2机床运动的分配根据加工工件外形和加工工艺确定切割刀具与工件有2个相对自由度，动作分配如下：圆盘铣刀转动、工作台沿床身导轨移动。2.3机床结构布局机床结构布局设计是指确定机床的组成部件，以及各部件及其操纵、控制等辅助机构在整台机床中的配置方式。一般加工工件质量比较大时采用框架式机床，同时由于加工工件长度较大，本次设计机床结构布局形式采用卧式，基础支承件形式采用立柱式，本次设计机床布局主要参考卧式镗铣床拟定，大致布局如图2.2.1所示。图2.1机床大致布局机床工作台作为机床整体的重要组成部分，机床工作时工件由夹具固定在工作台上，工件随工作台移动。其设计的合理性与否直接影响到整体机床的性能。参考目前研究比较成熟的卧式机床-刨床、卧式镗铣床工作台的布局结构，根据加工工件的大小及其具体要求对本次机床工作台进行设计，本机床工作台主要有底座、工作台、驱动装置、传动装置、导轨防护罩等几部分组成。3机床水平移动工作台设计3.1导轨3.1.1导轨的选择常用的导轨形式为矩形、三角形、燕尾形、圆形四大类并可相互组合，每一类又分凹凸两种(如表3.1.1所示）。表3.1常见导轨形式当导轨水平布置时，凸形导轨的优点是不易积存铁屑及脏物，但于此同时也不易存油，故润滑性比较一般，不是特别好，只宜用于低速移动；凹形导轨的优缺点与之相反，在导轨有较好的防止荡入铁屑及脏物的性能时，它可用于高速移动[8]。为提高导轨防止荡入铁屑及脏物的性能，本切割机床床身导轨选用凹形导轨。矩形导轨两个方向各有自己的导轨面，优点是这样两个方向上的误差不会相互影响，此外矩形导轨承载能力强、刚度比较高、制造简单成本低。但是矩形导轨磨损后不能自动补偿，间隙调整起来比较麻烦；三角形导轨靠三角形二个侧面导向，导向性好，但三角形导轨水平和垂直两个方向上的误差相互影响，制造相对困难；燕尾形导轨适用于多层运动件的地方或要求速度低的场合，但其刚度较差且制造较复杂[8]。组合导轨分双三角形导轨、双矩形导轨、三角形矩形导轨、矩形燕尾形导轨等。其中三角形和矩形导轨组合有有导向性好、刚度高和制造方便等诸多优点而应用很广，例如应用于龙门铣床、龙门刨床的导轨副等[8]。根据滑动导轨的设计特点又分动压导轨、普通滑动导轨、静压导轨、载荷导轨等几类。本机床属于重型导轨，但精度要求一般选用普通滑动导轨。综合考虑机床工作台导轨初步拟定为三角形矩形组合普通滑动导轨。三角形和矩形组合导轨的缺点是当摩擦系数相同时矩形导轨摩擦力和三角形导轨摩擦力不同，会使工作台产生扭转力矩，为使两边摩擦力相同取矩形导轨摩擦系数u=0.04三角形导轨摩擦系数u=0.03。3.1.2导轨材料选择导轨的材料有铸铁、钢、有色金属和塑料等，具体不同导轨材料的特点见表3.1.2，导轨材料应具有耐磨性好、工艺性好和成本低等特点。表3.2不同导轨材料的特点材料特点应用铸铁易于铸造切削加工、成本低、有良好的减振性和耐磨性。一般采用淬火的办法提高导轨表面的硬度。钢耐磨性好、有较强的防止撕伤、抗磨料磨损的能力。一般采用淬火钢和氮化钢的镶钢导轨、铸铁一淬火钢导轨有色金属运动的平稳、防止撕伤、移动精度高。大多采用与铸铁的支承导轨相配偶的形式，用于重型机床的动导轨上塑料耐磨性好、抗撕扯能力强、摩擦系数低、化学稳定性好、低速时不易出现爬行、加工性好、工艺简单、成本低。塑料导轨不仅可与不淬硬的铸铁导轨组合，还可与镊钢导轨组合使用。在导轨配偶副中，为了提高耐磨性，动导轨和支承导轨应尽量分别采用不同的材料。如果情况特殊必须采用相同的材料，也应采用不同的热处理使双方具有不同的硬度[8]。如果以不淬硬的铸铁一铸铁副的相对寿命为1时，则不淬火铸铁一淬火铸铁副为2—3，不淬火铸铁一淬火钢副大于2。塑料一铸铁副和有色金属板—铸铁副主要用于静压导轨、大型机床导轨和不易润滑的导轨，以保护支承导轨，提高其耐磨性。导轨材料初步选用进口塑料贴塑导轨和铸铁导轨组合，其中工作台导轨采用贴塑导轨，床身导轨采用铸铁导轨，床身导轨需进行刮研处理。3.1.3确定导轨宽度导轨的压强直接到影响导轨接触变形和耐磨性。设计导轨时，应根据导轨的具体工作情况，选择合适的压强许用值。取得过大，则会加剧导轨磨损；反之，又会增大导轨的尺寸[8]。重型机床和精密机床压强可按（表3.1.3）选取。专用机床许用压强比表中数值减少25%~30%。表3.3导轨压强导轨种类平均压强（MP）最大压强(MP)直线运动导轨主运动导轨和滑动较大的进给运动导轨中型机床0.4~0.50.8~1.0重型机床0.2~0.30.4~0.6滑动速度低的进给运动导轨中型机床1.2~1.52.5~3.0重型机床0.51.0~1.5磨床0.025~0.040.05~0.08主运动和滑动速度较大的进给运动的圆导轨（D为导轨直径）D<3000.4D>3000.2~0.3环状0.15依据设计的龙门式机床纵向导轨许用压强选择为。图3.1工作台导轨根据图导轨工作示意图（如图3.1.1），加工过程中由于工作台与工件总质量很大，在此可视作导轨均匀受力，工作台与工件近似对称分布，则不考虑。（1）确定矩形导轨宽度P=F/A<[p]；P-矩形导轨所受压强，Mpa；F-矩形导轨所受压力，N；A-矩形导轨面积，A=L×S，L-导轨接触长度，L=4000mm,S-导轨宽度；[p]-矩形导轨需要压强，Mpa。F=F1=F2=G/2=250000/2=125000N；S>F/[p]L=150000/0.5X4000=62.5mm；确定矩形导轨最小宽度为62.5mm。（2）确定V型导轨宽度对于V型导轨副，建立如（图3.1.3）所示模型图3.2受力简图确定S1大小:确定S:矩形导轨与V型导轨宽度相同，同时参考载重量在15-20吨左右的卧式工作台导轨宽度（见表3.1.4），选定本次机床导轨为180mm。表3.4重型龙门铣导轨宽度型号最大加工重量/T导轨宽度/mmX2020D15150X2020E15150X2025A20180X2025B201803.2工作平台设计3.2.1工作平台介绍工作平台是用来安装工件的，对于龙门刨铣床工作台的工作面一般为矩形，材料通常为HT200-300，工作面上根据要求一般开设T形槽。铸铁平台的整体规格不能太大，太大时为保证工作台的性能要求采用多块拼接的方法。对平台使用性能产生较大的影响的是材料的质量及热处理的水平，因此平台铸铁牌号的选择特别重要，此外为消除铸铁平台内的残余应力需经时效处理[9]。3.2.2工作平台详细设计由工件大小及参考其他类型龙门铣床技术参数（如表3.2.1）确定工作台材料为HT250，尺寸初步拟定长为1600m宽为630m厚100mm，有17排T型槽，T型槽宽18mm。根据前面导轨选择普通滑动导轨传动，同时参考一般龙门铣床工作台结构，本机床工作台平台和导轨铸成一体。表3.5重型龙门铣工作台相关参数型号承载量/T工作平台台大小/mm导轨中心距/mmX2020D1510000X1600X2001100X2020E1512000X1600X2001100X2025A206000X2250X2401200X2025B208000X2250X2401200X2025C2510000X2250X2401200X2025D2512000X2250X2401200根据《金属切削机床设计》龙门式机床床身导轨的跨距和工作平台宽度之比一般龙门刨床为0.49-0.7，龙门铣床为0.57-0.7，同时参考上表数据。初步确定导轨中心距为1200mm。设计工作平台时，如果把工作平台设计成实心的则质量较大，同时又过于笨重，参考XMC2031C型号大型龙门刨床工作平台样式在工作台两侧和底部开洞，减轻了工作台质量，提高了其灵活性。另外工作台导轨选用的贴塑导轨，矩形导轨选用10块400180的夹布塑料导轨板，三角形导轨选用20块400120的夹布塑料导轨板（需加工成与三角形导轨正好贴合的导轨板），粘接好后用螺钉和销子固定。为使三角形和矩形导轨与工作台导轨接触均匀，首先应加工工作台平面确保其平面度，然后导轨贴塑后需在固定的模具上测量保证工作台面的平面度，达不到要求则修磨工作台导轨面直到满足要求。3.3传动设计3.3.1传动方式确定机床进给系统常用的机械传动方式有3种：滚珠丝杠副传动、静压蜗杆一蜗母条传动和双齿轮一齿条传动。各种传动形式特点见（表3.6）[10]。表3.6一般机械传动方式的特点类型优点缺点滚珠丝杠副传动制造工艺成熟、传递扭矩大、导程精度高、摩擦阻力小、传动效率高、响应灵敏度高、传动快捷等。当丝杠较长且水平安装时，丝杠因自重会产生弯曲。静压蜗杆一蜗母条传动传动为液体摩擦，传动精度比较高。需要另外再加一套注入压力油的液压系统。双齿轮一齿条传动有结构简单、效率高、移动速度高、行程长。由于制造和装配精度的限制，位移精度和运动平稳性比较差。综上所述结合目前重型龙门铣床刨床实际传动系统，一般铣床采用滚珠丝杠方式传动，刨床采用齿轮齿条方式传动，本次课题需要设计的机床工作台运动速度较慢，类似于龙门铣床工作台，初步拟定为滚珠丝杠方式传动（如图3.3.1所示）。图3.3滚珠丝杠传动3.3.2滚珠丝杠选型工作台质量10t,工件及夹具质量15t。工作台最大行程Lk=3500mm,工作台导轨摩擦系数u=0.04，快速进给速度为4m/min,全行程定位精度50um，电机转速最大2000r/min,传动比i=8。要求寿命15000h。重力加速度9.8m/s2，工件快进时要求0.25s达到最大速度。（1）确定导程Ph ；V-工作台移动速度，mm/min；n-电机转速，r/min；i-传动比。(2)滚珠丝杠的精度确定滚珠丝杠副依据国标GB／T17587．3—1998，分为定位滚珠丝杠副(P)和传动滚珠丝杠副(T)两大类，精度等级共分七个等级，即l、2、3、4、5、7、10级，最高等级为1级精度，最低等级为10级精度[11]。表3.7典型机床进给滚珠丝杠的精度等级选择参考(表3.3.2)和机床设计要求，选用5级精度滚珠丝杠。（3）确定当量载荷工作台由静止经过0.25S加速到4m/min,工作台夹具和工件总质量25吨。导轨摩擦系数u=0.04[12]。工作台去路加速过程中丝杠轴向载荷：F1=umg+ma=0.04250009.8+250004/（600.25）=16467N；去路匀速移动时丝杠轴向载荷：F2=umg=0.04250009.8=9800N；去路切割浇口时丝杠轴向载荷：F3=umg+Fa=0.04250009.8+3000=12800N；去路减速过程中丝杠的轴向载荷：F4=umg-ma=0.04250009.8-250004/(600.25)=3133N；回路加速过程中的丝杠轴向载荷：F5=-（umg+ma）=-[0.04250009.8+250004/（600.25）]=-16467N；回路匀速移动时丝杠轴向载荷：F6=-umg=-（0.04250009.8）=-9800N；回路减速过程中丝杠的轴向载荷：F7=-umg+ma=-（0.04250009.8）+250004/(600.25)=-3133N；工作台加速时丝杠轴向载荷最大Fmax=16467N，工作台减速时丝杠轴向载荷最小Fmin=3133N。当量载荷：Fm==12022N。（4)确定当量转速工作台快速移动时，速度最快Vmax=4m/min,则Nmax==250r/min；切割冒口时，工作台移动速度几乎为0，Nmin=0r/min。当量转速：Nm==125r/min (5)确定预期额定动载荷Cam当滚珠丝杠副在较高转速下工作时，应按其使用寿命选择基本尺寸，如果丝杠的额定动负荷小于最大动负荷，则丝杠会产生疲劳损坏，达不到预期的工作寿命．按滚珠丝杠副的预期工作时间L(小时)[13]。计算额定动载荷：Cam=；查《机械设计手册》表12-1-43，在轻微冲击时载荷性质系数在1.2-1.5间，取fw=1.3；Lh-机床寿命，Lh=15000；表12-1-42，可靠性系数fe=1；表12-1-41,精度系数fH=0.8。Cam==94308N；若按滚珠丝杠副的预期运行距离Ls计算：Cam1=；Ls为预期运行距离，Ls=3500mm；Cam1==117710N；比较两值取较大值得Cam=117710N。（6）滚珠丝杠选型按照导程、最大动载荷Cam,参考滚珠丝杠样本，选定山东济宁博特精密丝杠制造有限公司生产的滚珠丝杠，型号为：CDM10016-5，即外循环双螺母垫片预紧式滚珠丝杠，具体参数如表3.8所示。表3.8滚珠丝杠副详细参数丝杠代号公称直径基本导程外径底径额定动载荷/N额定静载荷/N安装尺寸d0/mmPh/mmd1/mmd3/mmL/mmB/mmD/mmCDM10016-510016988812102150516930228234（7）确定丝杠长度确定丝杠螺纹长度，按下式计算：＝lk＋l1＋2le+(2-4)la=3500+302+250+(2-4)16=3952mm；式中：—螺母长度，mm；lk—机床工作台有效行程，mm；L1-滚珠螺母长度，mm；le—余程[11]（见表3.3.4），mm；La-安全行程，2-4倍的导程，mm；表3.9不同导程对于的余程导程/mm456810121620余程/mm1620243240455060确定丝杠总长：L=+两端支承长；L=3952+174+314=4440,取L=4440mm。（8）确定滚珠丝杠安装方式滚珠丝杠安装方式及其特点见（表310）[14]。表3.10滚珠丝杠安装方式及其特点安装方式特点一端固定一端自由静态稳定性和动态稳定性低、结构简单、轴向刚度较小、适用于较短的滚珠丝杠安装和垂直的滚珠丝杠安装。两端绞支结构简单、轴向刚度小、对丝杠的热伸长较敏感、适用于中等回转速度。一端固定一端绞支静态稳定性和动态稳定性较高、适用于中等回转速度、轴向刚度大、结构稍复杂、适用于对刚度和位移精度要求较高的滚珠丝杠安装。两端固定静态稳定性和动态稳定性最高、结构复杂、轴向刚度最大、适用于较长丝杠且对刚度和位移精度要求较高的滚珠丝杠安装。本次设计的机床工作台传动所需丝杠较长且对刚度位移精度要求较高，综合考虑选用两端固定安装方式。支承单元轴承选用60度角接触推力球轴承，轴承组合选用两套串联和一套面对面三套配置，滚珠丝杠副具体安装形式见图3.4。图3.4滚珠丝杠副安装形式（9）确定滚珠丝杠副预紧力Fp为了消除轴向间隙，增加滚珠丝杠副的刚性和定位精度，应该在丝杠螺母间加以预加负荷Fp。过大将会引起滚珠丝杠副寿命下降、摩擦力矩增大；而Fp过小，会出现轴向间隙，影响定位精度[15]。一般情况下，Fp=Fmax/3=16467/3=5489N。(10)计算行程补偿值C为了补偿因工作温度升高而引起的丝杠伸长，保证滚珠丝杠的定位精度和系统刚度，对精度要求较高滚珠丝杠副，其丝杠轴需进行预加负荷拉伸[13]。滚珠丝杠轴在制造时，可提出目标行程的行程补偿值C，按《机械设计手册》中表12-1-14中公式：C=a×△t×Lu=11.82.538500.001=112um；△t-温度变化值．一般取2～3℃，本式取2.5；Lu-丝杠的有效行程，取3850mm；a丝杠的线膨胀系数11．810-3／度。 (11)滚珠丝杠副安装时丝杠的拉伸力Ft按《机械设计手册》中表12-1-40中公式：Ft=1.95△t=1.95X2.5X882=37752N；d2为丝杠螺纹底径(mm),查丝杠参数得d2=88mm。（12）滚珠丝杠副临界转速ne的计算 f-支承系数，f=21.9d2-丝杠内径，d2=88mm；Le2-临界转速计算长度，Le2=3756mm。（13）压杆稳定性校核因丝杠最大轴向载荷Fmax=16467N小于丝杠的预拉伸力Ft=37752N，丝杠不会受压失稳，不用验算。按《机械设计手册》表12-1-40中式（19）验算抗拉强度远低于钢材的许用拉应力。（14）丝杠的刚度校核滚珠丝杠在轴向力的作用下，将产生伸长或压缩；在扭矩的作用下将产生扭转从而影响丝杠导程的变化，从而影响传动精度和定位精度，所以应验算满载时的变形量[14]。滚珠丝杠在工作载荷F和扭矩T共同影响下，引起的每一导程变形量L为：=0.17um；E-钢的弹性模量，2.1XMPaA-丝杠的最小横截面面积，；T-扭矩,；I-丝杠底径d2的抗弯截面惯性矩,I=；总行程内变形量：；37um<50um，可用。3.3.3滚珠丝杠副的安全使用1)滚珠丝杠工作时需要润滑，一般润滑方式有两种：润滑脂润滑或润滑油润滑，丝杠工作时加润滑油不是很方便，选用润滑脂润滑。2)滚珠丝杠工作时需注意防尘，本丝杠采用唇形密封圈防尘，保证无污物进入。3)滚珠丝杠应在有效行程范围内运动，需在两端配置限位，本丝杠留有余程和安全行程，满足要求。4)丝杠在使用过程中必须保证两端轴承座和螺母座三点一线。3.3.4进给电机选型工作台进给电机在工作过程中需要调速，一般选用异步变频电机、步进电机、伺服电机等几种电机。其中异步变频电机价格最低同时精度也最低。如对精度要求一般从降低成本角度考虑时可以选用；步进电机价格适中，精度较高，对精度要求较高的机器中比较常见。伺服电机价格最高同时精度也最高，同时我参考目前目前国内的龙门刨、铣床为增加机床精度大多采用伺服电机，综合考虑虽然伺服电机价格较高但就整台机床总成本而言所占比例不算太高，为增强机床总体性能选用伺服电机。（1）电机最高转速电机最高转速2000r/min。（2）负载惯量计算负载惯量指驱动系统的所有作旋转运动和直线运动的部件的惯量折算到电机轴上的惯量总和，通过计算各部件的惯量，并叠加起来即是负载惯量[15]。1）驱动系统的滚珠丝杠在绕其中心旋转时惯量，计算公式：Jn=；Jn-滚珠丝杠转动惯量，kg·m2；d-丝杠公称直径，m；L-丝杠有效长度，m；e-材料密度，7850kg/m3.2）工作台及工件运动惯量，计算公式：Jg=；M-工作台及工件总质量；Ph-丝杠导程。3）减速器转动惯量：2.259kg·m2；电机轴上的负载惯量：JL=k=12.1kg·m2K-考虑低速级联轴器和轴承等的影响系数，k=1.2。（3）负载转矩的计算摩擦力矩：M1=；M1-加在电机轴上的负载转矩，N·m；Fs-切割工件所需进给力，N；-驱动系统的效率；Ph-丝杠螺距，m；I-传动比，i=8；快速空载启动时折算到马达主轴的加速力矩：M2=N·m。马达额定转矩：；K-影响系数，k=1.5。（4）电机功率计算1）运转功率计算： Po=.2）加速功率计算： Pa==2.12kw.3）电机功率： Pn=k(Pa+po)=1.5（1.21+2.12）=5kw； K-影响系数，k=1.5。（5）电机选择根据以上计算数据初步选择BONMET2000r/min系列SM150-230-20LFB电机。具体参数见下表3.11。表3.11伺服电机具体参数电机型号SM150-230-20LFB功率（kw)5.5额定转速（r/min)2000额定转矩（Nm)27额定电流（A）20.5转动惯量()0.0094机械时间常数（Ms）1.95质量（kg)23.7（6）电机参数确认1）验证转矩：<。2）验证功率[14]： 。3）验证转速：20002000；4）匹配惯量：<5；该电机符合要求。3.3.4减速器选型由电机选型表可以得到SM150-230-20LFB型号的伺服电机的额定转速为2000r/min。而在丝杠的传动过程中，转速最快的时刻发生在工作台快移过程中，nmax=250r/min。则所需要的减速器的减速比为1/8。减速器的种类很多，主要有齿轮减速器、蜗轮蜗杆减速器、谐波减速器、行星齿轮减速器等几类。各有各得优势，具体特点见表3.12。表3.12常用减速器的优缺点类型优点缺点齿轮减速器具有体积小、传递扭矩大的特点。有极多的电机组合、安装形式和结构方案，传动比分级细密，满足不同的使用工况，容易实现机电一体化。且传动效率高、低能耗、性能优越。精度相对不高蜗轮蜗杆减速器具有反向自锁的功能、可以有较大的减速比、输入轴和输出轴不在同一轴线上、也不在同一平面上。一般体积较大，传动效率低，传动精度也不高。谐波减速器利用柔性减速机元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高，柔轮寿命较低、不耐冲击、刚性比较差、输入转速不能太高行星齿轮减速器结构比较紧凑，回程间隙小、精度较高、使用寿命很长、额定输出扭矩可以做的很大。价格略贵综上所述，行星齿轮减速器在此是较为合适的。根据传动比我们选择的是PAF180-8-S2-P1型号的减速器，具体参数见下（表3.13）表3.13减速器具体参数规格单位减速比PAF180额定输出力矩Nm8880最大输出力矩Nm83X880额定输入转速rpm82000最大输入转速rpm84500容许轴向力N87100使用寿命h82000效率%897重量kg828安装方向8任意方向依据标准选择减速机TRGRT<T2N；TRGRT-减速机需求评估标准，TRGRT=Tmax=Mi=23.78=189.6；T2N-减速机评估扭矩，T2N=880NM。同时安装尺寸满足要求，所以此减速机满足要求。3.3.5其他零部件选型（1）联轴器选型联轴器是主要用来连接轴与轴的部件，在机械传动中比较常用。其主要分为刚性联轴器和弹性联轴器。一般根据以下几点选型：1）所需转矩的大小及是否需要缓冲减震。2）工作转速的大小。3）两轴相对位移的大小和方向。4）联轴器的工作环境5）联轴器的成本。本次联轴器所连两轴转矩相对较大，工作环境一般，选用弹性柱销联轴器[16]。根据减速器低速转轴直径55mm，长83mm。滚珠丝杠轴端直径75mm，长140mm。选用LX5联轴器GB5014-2013，主动端：J型油孔，B型键槽。D1=55mm,L1=112mm.从动端：Y型油孔，B型键槽。D2=75mm,L2=142mm。（2）键的选型键的选择一般包括类型和尺寸选择。本次联接所需键无特殊要求，选用圆头普通平键连接。1）电机处键的选型：根据电机轴直径d=28mm,选择键公称尺寸bh为8mm7mm，键长L根据轮毂长度在标准长度系列中选取L=63。2）减速机处键的选型：根据减速机直径d=55mm,选择键公称尺寸bh为16mm7mm。键长L根据轮毂长度在标准长度系列中选取L=80mm。3）滚丝丝杠联接处键的选型：根据滚珠丝杠联接处直径d=75mm，选择键公称尺寸bh为20mm12mm。键长L根据轮毂长度在标准长度系列中选取L=140mm。3.3.6校核计算（1）螺母座处螺栓校核1）确定螺栓最大预紧力：采用紧螺栓联接时,[a]-螺栓许用应力；[a]=as/S；-屈服极限强度，Mpa，选用性能等级为8.8的螺栓as=640Mpa，S-安全系数，1.2-1.5取1.4；[a]=640/1.4=457Mpa；d1-螺栓危险截面直径，d1=17.8mm； Qp<2）确定联接螺栓数量采用普通螺栓联接,Qpfmz>KfR；f-结合面摩擦系数，当被联接件是铸铁时结合面干燥情况下f=0.10-0.16,取f=0.12；m-结合面对数，m=1；Qp-预紧力，暂取30000N；K-可靠性系数，取1.2；fR-受载横向力，fR取16467N；Z>为保守起见，选用8个螺栓联接。（2）轴承座处螺栓校核1）确定螺栓最大预紧力：采用紧螺栓联接时,；[a]-螺栓许用应力；[a]=as/S；-屈服极限强度，Mpa,选用性能等级为8.8的螺栓as=640MpaS-安全系数，1.2-1.5,取1.4；[a]=640/1.4=457Mpa；d1-螺栓危险截面直径，d1=14.4mm；Qp<。2）确定联接螺栓数量采用普通螺栓联接,Qpfmz>KfR;f-结合面摩擦系数，当被联接件是铸铁时结合面干燥情况下f=0.10-0.16,取f=0.12;m-结合面对数，m=1;Qp-预紧力，暂取30000N；K-可靠性系数，取1.2；fR-受载横向力，fR取16467N；Z>同样为保守起见，选用8个螺栓联接。（3）丝杠两端支承轴承寿命校丝杠采取两端固定支承，支承轴承初步选择三对接触角推力球轴承。丝杠受最大轴向力16467N。丝杠自重约300kg。确定轴承受力情况：受轴向力Fa=5489N，径向力Fr=500N。查的760218型号轴承额定动载荷C=89KN。机床寿命15000h。Fa/Fr>e,取X=0，Y=1；P=kf(XFr+YFa)=1.5X1.2X7000=11856N。 K-影响系数，k=1.5；f-载荷系数，轻微冲击时一般为1.0-1.2,f=1.2；轴承寿命Lh： Lh==28200h>15000h。选用轴承没问题。（4）键的校核普通平键连接的主要失效形式是工作面被压溃。当普通平键连接有严重过载时会出现出现键被剪断，但一般不考虑这种情况。所以只需按工作面的挤压应力进行强度校核计算[17]。一般认为键的载荷工作面上分布均匀，普通平键连接的强度条件为：； T-传递的扭矩，； K-键与轮毂的接触高度，k=0.5h,h为键高；L-键的工作长度，mm；d-轴的直径。1）电机轴处键的校核：=<=100；2）减速机处键的校核：=<=100；3）滚珠丝杠处键的校核：=<=100；3.4床身设计3.4.1床身应满足的设计要求和设计步骤对床身的基本要求是：1）刚度足够，还要有较高的刚度一重量比，其中刚度-重量比在很大程度上反映了设计的合理性。2）动刚度要好。这包括较大的位移阻抗和阻尼；床身与其它部件相配合时，要确保不会产生共振，工作时振动和噪声在规定范围内变动。3）应设计的使整机的热变形尽量小。4)应考虑排屑和吊运等问题，且床身工艺性要好以便于制造和装配[18]。5）尺寸合理，外形尽量美观。床身的性能对整台机床的性能有不小的影响，床身的重量比较大，往往占机床总重的很大比例。因此应该正确地进行床身的结构设计。此外对床身进行必要的验算和试验也不可少。并在使床身在能满足对它的基本要求这个前提下尽量节约金属。床身的设计步骤见流程图3.5。根据使用要求进行受力分析。根据使用要求进行受力分析。考虑所受的力和其它要求(如安装别的零部件等)，并参考现有机床的同类型件，初步确定出床身的形状和尺寸。考虑所受的力和其它要求(如安装别的零部件等)，并参考现有机床的同类型件，初步确定出床身的形状和尺寸。可以用有限元法借助电子计算机进行验算或进行模型试验。可以用有限元法借助电子计算机进行验算或进行模型试验。图3.5床身设计步骤3.4.2床身的静刚度（1）床身的静刚度床身因自重较大所以会发展自身变形，同时载荷是通过导轨面施加到床身上去会引起局部的变形以及导轨面上的接触变形。其中局部变形和接触变形的影响不可忽略。如果床身设计的不合理-导轨部分过分单薄，导轨处的变形量就会特别大。所以在设计床身时，必须注意匹配这三类变形，如果床身的壁设计的较薄，特别是床身的内部如果筋板不足，布置不够合理时，受力后将会发生截面形状的畸变。（2）提高局部刚度设计机床床身时需采取一些的措施来提高其局部刚度。例如（图3.4.2a）所示的床身，如果在导轨内壁加三角形筋如（3.4.2图b）所示，适当地增加导轨和过渡壁的厚度，就能显著地提高局部刚度。图3.6床身结构本机床床身设计时需适当增加导轨和过渡壁的厚度，并合理布置加强筋。在与立柱联接处承载力相对较大，应多布置加强筋。3.4.3床身的结构设计（1）材料和时效处理对大型和重型机床来说，材料的力学性能对机床的整体性能影响很大，所以材料的选择及其重要，本机床采用铸造床身，床身材料为灰铸铁，灰铸铁牌号及力学性能见表3.14。表3.14灰铸铁牌号及其性能牌号壁厚/mm抗拉强度/Mpa用途HT1502.5-1010-2020-3030-50175145130120端盖、轴承座、一般机床底座、床身、工作台等。HT2002.5-1010-2020-3030-50220195170160一般机床床身、机体、齿轮、齿条等。HT2502.5-1010-2020-3030-50270240220200气缸、液压缸、齿轮、轴承座、飞轮等。HT30010-2020-3030-50290250230齿轮、重型机床床身、剪床等。此在如果铸造的机床床身内存在残余应力，床身将产生蠕变。在这种情况下，必须进行时效处理。一般时效处理是在粗加工后进行。普通精度机床床身进行一次时效就可以了，精密机床因精度较高，对床身的要求也高，最好进行两次时效处理，需在粗加工前、后各一次。本次机床床身采用HT300高强度铸铁，为防止床身变形，保证了机床的精度和稳定性。床身需采用热处理时效和粗加工后的二次时效处理。（2）壁厚的选择床身壁厚应根据工艺上的可能选择的尽量薄一些。一般床身壁厚的最薄尺寸根据当量尺寸C按（表3.4.2）选择。当量尺寸选择，式中l、b、h—铸件的长、宽、高。表3.15铸件的推荐壁厚当量尺寸0.751.02.533.54.5壁厚81012141618202225本机床床身大概尺寸长8m,宽1.5m，高0.6m。当量尺寸C=（16+1.5+0.6）/3=6.根据上表估计床身壁厚L=25+（6-4.5）（25-22）/（4.5-3.5）=30mm。因为本次机床床身相对同等尺寸床身承载力较大。取壁厚为40mm。（3）卧式床身卧式床身有三种构造形式，有的是安装在床腿上的，如中、小型车床床身，有的是安装在基础上的，如大型卧式车床、镗床、龙门刨床、龙门铣床等的床身；某些卧式床身是框架式的，如某些仿形和数控车床。所受的裁荷，有的主要是在切削力的作用下受两个方向的弯曲和扭转载荷，如车床床身，有的主要是在重力的作用下受竖直面内的弯曲载荷，如龙门铣床的床身[18]。本机床是安装在基础上，主要在重力作用下受竖直面内的弯曲载荷。我们需要根据刚度要求，导轨的位置，内部需安装的零、部件，排屑等选取床身截面形状。基本截面形状见（图3.4.3）。图中a、b、c用于大量切屑和冷却液需排除的机床，如车床。如果床身无排屑要求，可做成d、e、f所示的形状。图d主要用于中、小型工作台不升降式铣床、龙门刨床、龙门铣床、插床床身等。同时考虑到冷却液或润滑油的流动，顶面要有一定的斜度[18]。图3.7各种卧式床身截面形状截面的宽度由工件大小，刚度要求和刀架或工作台的导向性要求决定。以竖直面内的弯曲载荷为主的床身，加龙门刨床、龙门铣床等，床身宽度决定于工件的最大宽度。导轨部分的局部刚度与过渡壁厚度关系很大。可用采用适当加厚过渡壁并加筋的方法来提高刚度。筋与筋的距离应略小于在导轨上移动的零件的长度，使得移动件下面总有l至2根筋。从刚度的观点看，导轨的厚度应为宽度的1／3左右。本次机床为龙门框架式机床，床身截面形状选用上图d所示形状。并在加厚导轨过度壁厚。3.4.4床身的整体设计及其校核（1）床身设计床身材料选择HT300,截面形状选择上图3.4.3d所示形状，根据加工工件大小及其要求选择床身尺寸。根据工作台导轨布置选择床身导轨中心距1200mm。床身壁厚40mm，床身导轨壁厚60mm，并合理布置加强筋。为使床身表面加工面一次铣出，床身安装轴承座和电机支架凸台同一高度5mm。铸件在设计时必须便于清砂，特别是便于清理砂芯不仅要便于手工清砂，而且还要便于水爆清砂。所以在设计时清砂口要开得足够大，位置也要合适。同时为了便于床身吊运需开设吊运口，为此在机床床身开了六个吊运口以便吊运。3.4.5床身导轨的润滑和防护（1）床身导轨的润滑为降低温度、改善导轨的工作条件、降低摩擦提高效率、减速磨损延长导轨寿命等需对导轨进行润滑。滑动导轨润滑剂应选用润滑油。可根据导轨的工作条和润滑方式来确定导轨润滑油的粘度。不同类型机床所需润滑油型号[19]见表3.4.3，本次机床采用40号机床导轨油。表3.16不同机床导轨润滑对应的润滑油类型机械油型号低载荷高中速的中、小型机床20号中等载荷的中、低速机床30号、40导重型低速机床40号、50号、70号高精度级机床40号、70号、90号（2）床身导轨的防护在设计和选定导轨的防护装置时，应考虑下列要求：最好能使导轨面封闭起来，与各种磨料隔绝；如果不能封闭，防护装置应能将落在导轨上的尘屑较彻此地排除，以防进入摩擦副，除磨床外防护装置的材料应具有耐红热切屑的能力；防护装置应有防冷却液腐蚀的能力；在结构上为保证清洗导轨方便应便于装卸。此外，还要具有制造容易、成本低、外形美观、寿命长等优点。机床导轨防护罩种类很多,概括来说一共有两种：风琴防护罩和钢板防护罩,具体实物如图3.8所示。其中风琴式防护罩表面光滑、造型美观，使用它会增加机床的整体美观性。钢带式防护罩相比于风琴式防护罩，在防止切屑以及一些尖锐的东西进入方面有更有效的防护和刮除的作用。通过附加特殊刮屑板还可以有效的防止冷却液的进入。图3.8防护罩本切割机床的切割室内的环境比较恶劣,粉尘,切屑会充满切割室,因此综合考虑最终选择钢带式防护罩。根据床身两侧宽1440mm，导轨侧高100mm，压缩后防护罩长度820mm，拉伸后防护罩长度约4400mm，最终选择钢带式防护罩。钢带式防护罩主要由护罩板、密封条及两边滑轮组成。密封条采用聚氨酯密封条，根据护罩板宽度不同选取不同长度的密封条。4切削动力头电机和主轴的设计4.1主电机的选择中型机床上，一般都采用交流异步电动机为动力源，可在下列中选用，在选择电机型号时，应注意：（1）电机的N：根据机床切削能力的要求确定电机功率，但电机产品的功率已标准化，因此，按要求应选取相近的标准值。（2）电机的转速异步电动机的转速有：3000，1500，1000，750，r/min,这取决于电动机的极对数P=60f/p=60x50/p(r/min)机床中最常用的是1500r/min和3000r/min两种，选用是要使电机转速与主轴最高速度和工轴转速相近为宜，以免采用过大或过小的降速传动。根据以上要求，我们选择功率为7.5KW，转速为1500r/min的电机，查表，其型号为Y132M-4，其主要性能如下表4.1：表4.1主要性能电机型号额定功率KW荷载转速r/min同步转速r/minY132M-47.5KW144015004.3主轴组件设计主轴组件结构复杂,技术要求高,安装工件(车床)或者刀具(铣床,钻床)的主轴参予切削成形运动,因此它的精度和性能直接影响加工质量(加工精度和表面粗糙度),设计时主要围绕着保证精度,刚度和抗振性,减小温度和热变形等几个方面考虑：1.对主轴部件的基本要求主轴组件是机床主要部件之一.它的性能对整机性能影响很大.主轴直接承受切削力,转速范围又很大,所以对主轴组件的主要性能基本要求如下:（1）回转精度.主轴组件的回转精度是指主轴的回转精度.造成主轴回转误差的原因是主要是由于主轴的结构及其加工精度,主轴轴承的选用及刚度等,而主轴及其回转零件的不平衡,在回转时引起的激振力也会造成主轴的回转误差.（2）刚度.主轴组件的刚度指受外力作用时,主轴组件抵抗变形的能力.主轴部件的刚度与主轴结构尺寸,支承跨距,所选用的轴承类型及配置形式,轴承间隙的调整,主轴上传动元件的位置等有关.（3）抗振性:主轴组件的抗振性是指切削加工时,主轴保持平衡运转而不发生振动的能力,提高主轴抗振性,必须提高主轴组件的静刚度,采用较大阻尼比的前轴承,以及在必要时安装阻尼(消振)器,另外,使主轴的固有频率远远大于激振力的频率.（4）温度.主轴组件在运转时,温度过高会引起很多不良结果,数控机床在解决温度问题时,一般采用注温主轴箱.（5）耐磨性,主轴组件必须有足够的耐磨性,以便能长期保持精度.2.主轴部件的传动方式和布置形式.（1）传动方式主轴旋转运动传动方式的选择,决定于主轴转速的高低,所传递扭矩的大小,对远转平稳性的要求及结构紧凑,装卸维修方便.这里我们选择齿轮传动,这样结构简单,紧凑和能传递较大的扭矩.（2）传动件位置的合理布置.对于传动件直接装在主轴上的主轴部件,工作时主要承受传动力Q.切削力P和支承反力.合理布置传动件的轴向位置,可以改善主轴的受力情况,减少主轴的变形,改善传动件的轴承工作条件,减少轴承的受力,提高主轴部件的抗振性等.合理布置的原则①传动力Q引起的主轴弯曲变形小,且能部分抵消切削力P引起的主轴弯曲变形.②传动力Q引起的支承反力能部分抵消切削力引起的支承反力.③传动力Q引起的主轴端位移小,并且尽可能部分地抵消切削力引起的端位移,尤其在影响加工精度的敏感方向上.④结构紧凑,主轴箱尺寸小,装配维修方便.综合所上述原则,选择传动件的轴向布置形式如下图2.8:图4.1传动件的轴向布置3.主轴部件轴承的选择（1）主轴轴承的选择主轴部件上的轴承应具有旋转精度高,刚度高,承载能力强,抗振性好,极限转速高,适应变速范围大,摩擦功耗小,噪音低,寿命长的性能,同时应满足制造简单,使用维修方便,成本低,结构尺寸小等要求。滚动轴承已经标准化,并有专门工程批量生产,而且它在旋转精度高,刚度,承载能力,转速,发热等主要性能上能满足大多数主轴部件的要求,特别是它具有能在转速和载荷变动范围很大的的条件下稳定工作的的优点。这里前支承选用3182100型,可承受径向力,反支承选用一对推力球轴承,承受径向和轴轴向载荷,使主轴轴向定位.（2）轴承的配置大多数机床主轴采用两个支承,结构简单,制造方便,在配置轴承时,应注意以下几点:①没个支承点都要能承受径向回力②每个方向的轴向力应分别有相应的轴承承受③径向力和两个方向的轴向力都应传递到箱体上,即负载都由机床支承件承受轴承配置简图4.2如下:图4.2轴承配置简图（3）轴承的精度配合主轴轴承的精度要求比一般传动高,前轴承的误差对主轴前端的影响最大,所以前轴承的精度一般比后轴承的选择要高一级。普通精度级机床的主轴,前轴承选C或D级,后轴承选D或E级.精密或高精级机床,前轴承选B或C级,后轴承选C或D级。这里前轴承选C精度,后轴承选D级精度轴承与轴和轴承与箱体孔之间,一般都采用过渡配合,采用比一般轴要松一些.如:j5,js5,j6,js6.另外,轴承内外环都是薄壁件,轴的孔和形状误差都会反映到轴承滚道上去,如果配合精度选得过低,会降低轴承的回转精度,所以,轴承孔的精度应与轴承精度相匹配.内圆选外圆选4.主轴支承结构设计支承中的轴承应定位可靠,精度保证性好.安装调整方便.支承中各零部件的加工和装配工艺性好,维修更换方便.轴承(3182118型)内圈的轴向定位：双列短圆柱滚子轴承内圈相对外圈可以移动,当内圈向大端移动时,由于1:12的内锥孔.内圈将胀大消除间隙。5.主轴端部的结构型式主轴端部的型式取决于机床的类型和安装夹具或刀具的型式.主轴端部的结构,应保证夹具顶尖或刀具可靠,定位准确,高的联结刚度以传递足够的扭矩,并尽量缩短主轴悬伸长度,以及装卸方便等.通用铣床主轴端部结构型式如下图2.10:图4.3主轴端部结构7:24锥孔作定位面,供安装铣刀或铣刀心轴的尾锥,再用拉杆从主轴后端拉紧四个螺孔供安装铣刀用,两个长槽供安装端面键以传递扭矩.