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1、内容为网络收集 仅供参考摘 要本设计完成了小型立式加工中心机械结构部分的设计并介绍了立式加工中心的一些基本概况。该机床再配置一个CNC系统就构成了一台完整的立式加工中心。在设计中主要对基础结构部件、进给传动系统、主传动系统和一些辅助装置进行了选型及设计计算。（1）基础结构部件包括床身、立柱、工作台、导轨的设计计算及选型。其中工作台随螺母旋转而移动，其螺母是磨损元件。（2）进给传动系统中滚珠丝杠副、伺服电机、滚珠丝杠轴上轴承以及伺服电机与进给丝杠的联结的设计计算及选型。（3）主传动系统中滑移齿轮、液压缸结构及主轴结构的设计计算，主轴箱配重的设计及相关零件的强度校核。（4）辅助装置中刀库结构选型设
2、计及换刀机构选型。关键词 滚珠丝杠；伺服电机；滑移齿轮；主轴箱配重内容为网络收集 仅供参考AbstractThis design has already finished vertical machining center the design of mechanical structure parts. Some basic concepts and the general knowledge of the vertical machining center were introduced in this design. The machine in a CNC system can con
3、stitute a complete vertical machining center. In the design mainly design parts of basic structure, transmission system and the main transmission system.(1) Infrastructure component comprises a bed, column, table, guide the design calculation and type selection. Working table with rotation of the nu
4、t and the nut is moved, the wear element.(2) The feed drive system of ball screw, a servo motor, a ball screw shaft bearing and the servo motor and the feed screw connection design calculation and type selection. (3) In the main transmission system of the driving gear, hydraulic oil cylinder structu
5、re and spindle structure design calculation, spindle box design and related parts of the strength check.(4) Auxiliary device of knife library structure design, tool change mechanism selection.Keywords ball screw; servo motor; sliding gears; spindle box counterweight 内容为网络收集 仅供参考目 录摘 要IAbstractII第1章
6、绪论11.1 小型加工中心概述11.2 加工中心的主要优点21.3 加工中心的发展趋势3第2章 小型加工中心的机械结构部分42.1设计机械结构部分的主要参数42.2 机械结构部分的组成42.3 机械结构部分的特点4第3章 总体设计方案的拟定63.1设计题目63.2 主要内容63.3 拟定总体设计方案6第4章 基础结构部件的设计84.1床身的设计84.1.1 床身的作用84.1.2 床身的基本要求84.1.3 床身结构设计及材料选择104.1.4 床身的肋板布置和截面的形状104.2 立柱的设计114.2.1 设计立柱的基本要求114.2.2 立柱的结构设计114.2.3 立柱导轨形式及精度12
7、4.2.4 立柱与床身的联结124.3 工作台的设计124.3.1 工作台的设计尺寸图124.3.2 工作台的其他结构设计134.3.3 工作台的材料144.4 导轨的设计144.4.1 导轨的功用及要求144.4.2 导轨的结构类型154.4.3 滚动导轨的材料164.4.4 直线滚动导轨的技术要求164.4.5 滚动导轨的设计计算17第5章 进给传动系统的设计195.1设计概要195.1.1 设计的主要内容195.1.2 设计的主要要求195.2 滚珠丝杠副的设计205.2.1 滚珠丝杠副的结构205.2.2 滚珠丝杠副的运动机理205.2.3 滚珠丝杠副的优点215.3滚珠丝杠副的设计计
8、算215.4 伺服电机的选择285.4.1 伺服电机的选型条件285.4.2 X向伺服电机的选择285.4.3 Y向和Z向伺服电机的选择295.5 丝杠上轴承的校核305.6 联轴器的选择30结 论32参考文献33内容为网络收集 仅供参考内容为网络收集 仅供参考第1章 绪论1.1 小型加工中心概述数控加工中心机床是指配有刀库和自动换刀装置，能自动换刀，工件在一次装卡后，可实现部分工序甚至全部工序的数控机床。目前主要有镗铣类加工中心（习惯上简称为加工中心）和车削加工中心（习惯上简称车削中心）两大类。镗铣类加工中心是在数控镗床和数控铣床的基础上发展起来的。按主轴布置形式一般分为立式和卧式两种形式。
9、立式加工中心主轴是垂直的，主要用于重切削和精密加工，适合复杂型腔的加工。卧式加工中心的主轴是水平的，一般具有回转工作台，特别适合于箱体零件的加工。此外，今年来还发展了一种主轴可作垂直和水平转换的立卧式加工中心，也称复合加工中心或五面加工中心，可实现除安装底面外的五个面的加工。车削中心是在数控车床的基础上，再装配上刀库和换刀机械手。其也可分为立式和卧式两类。与数控车床单机相比，其自动选择和使用的刀具数量大大增加。立式加工中心主要是指主轴轴心线与工作台垂直设置的加工中心。工作台通常是长方形，且无分度回转功能。下图为立式加工中心的形式。主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。立式加工中心
10、能完成铣、镗削、钻削、攻螺纹和用切削螺纹等工序。立式加工中心最少是三轴二联动，一般可实现三轴三联动。有的可进行五轴、六轴控制。立式加工中心立柱高度是有限的，对箱体类工件加工范围要减少，这是立式加工中心的缺点。但立式加工中心工件装夹、定位方便；刃具运动轨迹易观察，调试程序检查测量方便，可及时发现问题，进行停机处理或修改；冷却条件易建立，切削液能直接到达刀具和加工表面；三个坐标轴与笛卡儿坐标系吻合，感觉直观与图样视角一致，切屑易排除和掉落，避免划伤加工过的表面。与相应的卧式加工中心相比，结构简单，占地面积较小，价格较低。按照加工中心的形态不同进行分类，可分为立式、卧式和五坐标加工中心。1、立式加工
11、中心 立式加工中心的主轴轴心线为垂直状态配置，结构形式多为固定立柱式，工作台为长方形，适合加工小型板类、盘类、壳体类零件。立式加工中心结构简单，占地面积小，价格底，配备各种附件后，可进行大部分工件的加工。2、卧式加工中心 卧式加工中心的主轴轴心线为水平状态配置，通常都带有可进行分度回转运动的工作台，适合加工箱体类零件。它与立式加工中心相比，结构复杂、占地面积大、质量大、价格亦高。3、五坐标加工中心 五坐标加工中心兼具立式和卧式加工中心的功能，工件经过一次装夹后能完成除安装面以外的所有侧面和顶面等五个面的加工，因此也叫五面加工中心。常见的五坐标加工中心有两种结构形式，一种是主轴可以90旋转，另一
12、种是工作台可以90旋转。其中立式加工中心又可分类为：1）依据导轨分类：依据立式加工中心的各轴的导轨形式可分硬导轨及线导轨。硬导轨适合重切削，线轨运动更灵敏。 2）依据转速分类：立式加工中心主轴转速6000-15000rpm为低速型，18000rpm以上为高速型。 3）依据结构分类：依据立式加工中心的床身结构可分为C型及龙门型。1.2 加工中心的主要优点1、提高加工质量工件一次装卡，即可实现多工序集中加工，大大减少多次装夹所带来的误差。另外，由于是数控加工，减少依赖操作者的技术水平，可得到相当高的稳定精度。2、缩短加工准备时间 加工中心可以顶替多台通用机床，加工一个零件所需准备时间是每台加工单元
13、所损耗的准备时间之和。从这个意义上说，加工中心的准备时间显然短很多。3、减少在制品以往的加工方式是工件流动于多台通用机床之间，这就要有相当数量的在制品，而在加工中心上加工，即可发挥其“多工序集中”的优势，在一台机床上完成多个工序，就能大大减少在制品数量。4、减少刀具费把分散设置在各通用机床上的刀具，集中在加工中心刀库上，有可能用最少量的刀具，实现公共有效利用。这样既提高刀具利用率，又减少了刀具数量。5、最少的直接劳务费有NC装置实现多工序加工的信息集约化和一人多台管理，以及用工作台自动托盘交换装置（Automatic Pallet Changer 简称APC）等辅助装置，实现夜间无人运转。这些
14、都可缩减直接劳务费。6、最少的间接劳务费工序集中，工件搬运和质量检查工作量都大为减少，这就使间接劳务费最少。7、设备利用率高加工中心设备利用率为通用机床的几倍。另外，由于工序集中，容易适应多品种、中小批量生产。1.3 加工中心的发展趋势随着科学技术的发展，机械产品的形状和结构不断改进，对零件加工质量的要求也越来越高。随着社会对产品多样化需求的增强，产品品种增多，产品更新换代加速。这使得数控机床在生产中得到更广泛的应用，并不断地发展。尤其是随着柔性制造系统的迅猛发展和计算机集成制造系统的兴起和不断成熟，对机床CNC系统提出更高的要求。现代数控机床（加工中心）正在向更高速度、更高精度、更加高度自动
15、化、更高可靠性及更完善的方向发展。1、高速度 加工中心向高速度发展的主要目的是提高生产率，主要措施是提高主轴转速、提高进给速率和缩短辅助时间等。2、高精度 提高加工中心加工精度的主要措施是提高编程时的圆弧插补精度、机床定位精度和精度补偿技术。3、高度自动化 在现代数控机床上，装有各种类型监控、检测装置，实现了工件的自动检测和刀具的监控，从而提高了数控机床的自动化程度，保证了数控机床长时间工作时的产品质量。4、可靠性的提高 现代CNC系统大量采用大规模或超大规模集成电路，采用专用芯片或混合式集成电路，提高了集成度，减少了元器件数量，降低了功耗，提高了可靠性。5、采用自动程序编制技术 现代机床CNC系统利用其自身很强的存储及运算能力，把很多自动编程功能植入CNC系统。在一些新型的CNC系统中，还装入了小型工艺数据库，使得CNC系统不仅具有在线零件程序编制功能，而且可以在零件程序编制过程中，根据机床性能、工件材料及零件加工要求，自动选择最佳刀具及切削用量。有的CNC系统还具有自适应控制功能。第2章
