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1、高刚度B轴关键件结构与装配工艺设计摘要本文主要介绍在数控龙门铁床的高强度B轴设计。过盈联接是利用零 件间的过盈量来实现联接的。轴和圆盘轮毂孔之间因过盈配合而相互压 紧，在配合表面上产生正压力，工作时依靠此正压力产生的摩擦力（也称为 固持力）来传递载荷。对只受转矩或以承受转矩为主的传动轴，应按扭转强 度条件计算轴的直径。1. 首先我们对B轴及关键件要有初步的认识，了解国内外数控龙门铁 床的发展趋势和优势，知道B轴在数控龙门铁床中的作用，明确B轴关键 件的名称和工作原理等。2. 我们对B轴及关键件进行结构和功能的分析，首先通过根据B轴及 关键件的功能对B轴的结构进行合理的设计，还要选择合适的材料和
2、热处 理方式。3. 用学过的工程力学知识对B轴进行受力分析，包括静态受力分析和 动态受力分析，从而最大程度上优化B轴，得出最有的结果。并且确定出 B轴的最大刚度。4. 设计合理的B轴及关键件的装配工艺，最大程度的减小装配误差， 提局装配精度，从而提局机床的使用性能。关键词高强度B轴；过盈配合；装配工艺；形位检测Components of High-strength B-axis Structureand Assembly ProcessAbstractThis paper mainly introduces the milling machine in the numerical contro
3、l of high strength and B axis design. Interference connection between parts is to use a surplus quantity to realize the connection. Axis and disk wheel hole because of interference fitted between each other and pressure, with positive on the surface in pressure, depending on the work stress is the f
4、riction to load. To only be torque or to sustain the torque of the drive shaft, should according to give priority to reverse the diameter of the shaft condition of strength calculation.First we to B axis and critical to have realized primarily, understand CNC milling machine at home and abroad and t
5、he development tendency and the advantage, know B axis CNC milling machine in the role of the shaft, clear B key-module name and working principle, etc.Second we are critical to B axis and the analysis of the structure and function, first by according to the function of health and B axis to B axis s
6、tructure of reasonable design, and choose the right material and heat treatment.Third with the engineering mechanics knowledge learned to B axis force analysis, including the static stress analysis and the dynamic stress analysis, thus maximum shaft optimization, most of that B results.Forth and ide
7、ntify the maximum rigidity. B axisTo design the reasonable B axis and the critical assembly process, the greatest degree of reduce error, improve assembly accuracy assembly, so as to improve the performance of the machine tool.Keywords high strength B shaft； interference fit； assembly process； form
8、a detection目录摘要IAbstractII第1章绪论61.1课题背景61.2国内外先进数控龙门机床的现状及发展61.3国外数控机床的优势71.4数控龙门铁床B轴的工作原理及优势71.5本文研究的主要内容9第2章 高刚度B轴及其关键件的结构和功能102. 1 B轴及其关键件的概述102. 1. 1 B轴的关键件简述102. 1.2数控龙门铁床B轴的重要性102.3 B轴及B轴关键件的结构132.4 B轴后端的轴承的选择和工作原理162.5 B轴的优化162. 6本章小节17第3章 高刚度B轴的受力分析183. 1 B轴的受力情况183.2高强度B轴的设计方法193. 3悬份轴系统的总刚
9、度203.4 B轴受力的公式计算203. 5本章小结22第4章B轴关键的装配工艺234. 1 B轴关键件装配简述234. 1. 1 B轴与圆盘的过盈配合244. 1.2过盈装配的工艺244. 1.3圆盘与滑枕的配合254.2装配流程及操作要领264. 3提高各结构件的装配精度274.4提高装配精度的几种方法284.5装配误差的检测与分析294.6具体检测内容294.7本章小结30结论31致谢32参考文献33附录A34附录B49-V-第1章绪论1.1课题背景与传统铳床相比，机床配有B轴可以大大提高产率，简化编程以及B 轴机床进步了零件精度，由于它们在车削和铁削加工的特征之间保持了更 高的公差。因
10、此，设计一款具有优良性能B轴具有重要意义。1.2国内外先进数控龙门机床的现状及发展要用于大型、特大型零件加工，是为国防军工、航空航天、船舶、能 源（火电、水电、核电、风力发电）、交通运输（铁路、汽车）、冶金、工 程机械等主要工业支柱产业以及国家重点工程项目服务。我国自主开发研 制的重型机床和超重型机床产品基本满足了一些国家重点工程需要，并多 次创造出极限规格的世界之最。如我国已经制造出加工宽度为10m以上的 多轴数控龙门镇铁床，回转直径在5000mm以上的数控重型卧式车床等一 批具有自主知识产权，而且技术水平已经接近世界先进水平的重型机床系 列产品。但是，国外重切削能力较强，加工精度高，并且具
11、有很多技术优 势，比如包含B轴的多轴数控龙门铁床的先进制造技术等，因此，我国与 国外先进的B轴制造技术相比还有一定的差距。从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革 命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率 高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及 经济效益的提高。数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多 品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零 件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生 产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。数控机床的特点及其应用 范围使其成为国民经
12、济和国防建设发展的重要装备。进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新 时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发 展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加 速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造 业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数 控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需 要。本文简要分析了数控机床高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等发展趋势，并提出了我国数控机床发展中 存在的一些问题。1.3国外数控机床的优势据国际咨询机
13、构预测，今后世界上数控机床将以较高的速度发展，在 金切机床中几乎所有品种均可实现数控化；数控系统向高度集成（采用64 位CPU）、高分辨率（0. lum）、小型化方向发展I加工中心的定位精度在5tun 以内，主轴转速达1万转/ min以上，最高迭4一5万转/min,快速进给速 度达100m/min。机械加工向工序复合化、智能化方向发展。未来工厂将 广泛应用数控机床、柔性加工单元和柔性加工生产线，最终实现计算机集 成制造系统。工厂可以灵活地根据用户需要，在短时间内设计、制造出全 新的产品，实现更高精度、效率和效益。主要体现在以下几方面： 高精度、化高速化、高可靠性、微型化、智能化、由传统的万能机
14、床向机 床功能专用化和产品多样化发展、发展经济型数控机床和加工中心也成为 当前数控机床发展的一种趋势。1.4数控龙门铁床B轴的工作原理及优势车/铳床一样，B轴机床配备Z-X（车削）和C（回转铢削）轴控制。B轴头 用作铢削主轴或车/疆刀夹，从而使机床可以通过单次装夹来完成所有的铁 削和车削操作。这些机床还可以控制Y轴进行偏心铢削操作。但是，正是 B轴功能才使得这些机床与其它机床不同。B轴被定义为绕Y轴旋转，该 第五坐标轴的定位使得可以进行复合角度加工。B轴功能使机床可以完全 支持5轴分度铢削及3维/5轴联动的自由形状铢削加工。如今许多工厂开始对多功能车/铁床的购买活动进行评估，权衡的因素 包括成
15、本、性能及生产率等。这些工厂必须考虑什么类型的车/铁床最适合 他们各自的需求以及他们所生产零件的加工需要。在车/铳床中有一种B 轴机床，它是一种包括5坐标铢削功能的车床。获得B轴机床既需要大量 资金方面的投资，同时还需要花费很多时间。与不带B轴配置类似功能的 车/铢床相比，带B轴机床的价格要高出近20%。但是，对于可以从B轴 加工中获益的工厂而言，B轴机床所带来的生产率方面的增益表明这种投 资是非常值得。（1）整个零件，通过一次装夹来完成整个零件的加工。以前需要4次装 夹（前车削、后车削、前铢削、后铢削）的工件，在带B轴功能的机床上可 以减少到1次装夹。配备一个下位转塔的多主轴B轴机床进一步提
16、高了单 次装夹的零件加工能力。参见图1,在这种配置中，当其它转塔刀具在对 置主轴上操作时，B轴头可以同时操作，因此可以进行同步联动操作。换 言之，即可以在零件的前后同时进行切削。-7-（2）B轴机床加工的零件:在复合角或多个面上带有铁削特征的圆柱形零 件是非常常见的。为大型设备和油料企业提供服务、生产需要精密五坐标 轮廓加工和精加工零件的工厂，通常用B轴机床来制造带狭槽的轴、在复 合角上加工沟槽及切口。这样的工厂还用B轴机床加工复杂的多面体，诸 如刀体和刀夹等。B轴机床加工的零件尺寸各式各样。可以加工小至0.04 英寸直径的手表齿轮，或大至直径为20英寸的金属铸件。为了满足客户 的不同加工需要，Methods机床公司提
