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1、分 类 号 密 级 宁宁波大红鹰学院毕业设计(论文) 端面磨床砂轮主轴结构设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日诚 信 承 诺 我谨在此承诺：本人所写的毕业论文端面磨床砂轮主轴结构设计均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 年 月 日摘 要主轴组件是机床的执行件，它的功用是支承并带动工件或刀具旋转，完成表面成形运动，同时还起传递运动和扭矩、承受切削力和驱动力等载荷的作用。由于主轴组件的工作性能直接影响到机床的加工质量和生产率，因此它是机床中的一个关键组件。主轴和一般传动轴的相同点是，两者都传递运动、
2、扭矩并承受传动力，都要保证传动件和支承的正常工件条件，但主轴直接承受切削力，还要带动工件或刀具，实现表面成形运动，因此对主轴有较高的要求。本人针对端面磨床的砂轮主轴部分进行设计分析。关键词：磨床，端面磨床，砂轮，主轴IIIAbstractMain components of machine tools is the execution part, its function is to support and promote the development of the workpiece or tool to rotate, to complete the surface forming mo
3、vement, also pass the motion and torque, bear cutting force and driving force of load. As a result of spindle components of working performance directly affects the machining quality and productivity, it is one of the key components of machine tool.The spindle and the general drive shaft are similar
4、, both transfer motion, torque and bear the transmission power, transmission parts and support to ensure the normal work conditions, but the cutting force under the direct axis, but also drives the workpiece or tool, realize the surface forming movement, therefore has a higher requirement on the spi
5、ndle.I aimed at the end grinding wheel spindle part design and analysis.Key Words: Grinder, surface grinder, grinding wheel, a spindle目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 绪 论51.1 磨床的类型与用途51.1.1 磨床的类型及其特点51.1.2 磨床的用途61.1.3 端面磨床61.2 磨床的现状及其发展趋势71.3 端面磨床的设计任务要求7第二章 主轴组件设计82.1 主轴的基本要求92.1.1 旋转精度92.1.2 刚度92.1.3 抗振
6、性102.1.4 温升和热变形112.1.5 耐磨性112.1.6 其他122.2 主轴组件的布局122.2.1 适应刚度和承载能力的要求122.2.2 适应转速要求132.2.3 适应精度的要求142.2.4 适应结构的要求142.2.5 适应经济性要求142.3 主轴结构的初步拟定142.4 主轴的材料与热处理152.5 主轴的技术要求162.5.1 轴颈162.5.2 内锥孔162.6 主轴组件的计算162.6.1 主轴直径的选择（含电动机：功率计算、扭矩）172.6.2 主轴前后支承轴承的选择182.6.3 主轴内孔直径192.6.4 主轴前端悬伸量202.6.5 主轴支承跨距212.
7、7 主轴结构图212.8 主轴组件的验算222.8.1 主轴端部挠度222.9 主轴组件的润滑和密封252.9.1 主轴轴承的润滑252.9.2 主轴组件的密封252.10 主轴组件中相关部件322.10.1 轴肩挡圈322.10.2 挡圈322.10.3 圆螺母32参 考 文 献34致 谢35 宁波大红鹰学院本科毕业设计 第1章 绪 论1.1 磨床的类型与用途机械制造业的生产能力和制造水平，主要取决于机械制造装备的先进程度。机械制造装备的核心是金属切削机床，精密零件的加工，主要依赖切削加工来达到所需要的精度。金属切削机床所担负的工作量约占机器制造总工作量的40%60%，金属切削机床的技术水平
8、直接影响到机械制造业的产品质量和劳动生产率。换言之，一个国家的机床工业水平在很大程度上代表着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。显然，金属切削机床在国民经济现代化建设中起着不可替代的作用。纵观几十年来的历史，机械制造业从早期降低成本的竞争，经过20世纪70年代、80年代发展到20世纪90年代乃至21世纪初的新的产品的竞争。目前，我国已加入世界贸易组织，经济全球化时代已经到来，我国机械制造业面临严峻的挑战，也面临着新的形势：知识技术产品的更新周期越来越短，产品的批量越来越小，产品的性能和质量的要求越来越高，环境保护意识和绿色制造的呼声越来越强，因而以敏捷制造为代表的先进制造技术将是制造业快速响
9、应市场需要、不断推出新产品、赢得竞争、求得生存和发展的主要手段。1.1.1 磨床的类型及其特点磨床种类很多，主要有：外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床和用来磨削特定表面和工件的专门化磨床，如花键轴磨床、凸轮轴磨床、曲轴磨床等2。对外圆磨床来说，又可分为普通外圆磨床、万能外圆磨床、无心外圆磨床、 宽砂轮外圆磨床、端面外圆磨床等以上均为使用砂轮作切削工具的磨床。此外，还有以柔性砂带为切削工具的砂带磨床，以油石和研磨剂为切削工具的精磨磨床等。磨床与其他机床相比，具有以下几个特点：1、磨床的磨具（砂轮）相对于工件做高速旋转运动（一般砂轮圆周线速度在35米/秒左右，目前已向200米/秒以上发展）；2
10、、它能加工表面硬度很高的金属和非金属材料的工件；3、它能使工件表面获得很高的精度和光洁度；4、易于实现自动化和自动线，进行高效率生产；5、磨床通常是电动机-油泵-发动部件，通过机械，电气，液压传动-传动部件带动工件和砂轮相对运动-工件部分组成1。1.1.2 磨床的用途随着科学技术的发展，对机械零件的精度和表面质量要求越来越高，各种高硬度材料的应用日益增多。精密铸造和精密锻造工艺的发展，使得有可能将毛坯直接磨成成品。高速磨削和强力磨削，进一步提高了磨削效率。因此，磨床的使用范围日益扩大。它在金属切削机床所占的比重不断上升。目前在工业发达的国家中，磨床在机床总数中的比例已达30%-40%。据199
11、7年欧洲机床展览会(EMO)的调查数据表明，25%的企业认为磨削是他们应用的最主要的加工技术，车削只占23%， 钻削占22%，其它占8%；而磨床在企业中占机床的比例高达42%，车床占23%，铣床占22%，钻床占14%3。由此可见，在精密加工当中，有许多零部件是通过精密磨削来达到其要求的，而精密磨削加工会要在相应的精密磨床上进行，因此精密磨床在精密加工中占有举足轻重的作用。但是要实现精密磨削加工，则所用的磨床就应该满足以下几个基本要求： 高几何精度。 精密磨床应有高的几何精度，主要有砂轮主轴的回转精度和导轨的直线度以保证工件的几何形状精度。主轴轴承可采用液体静压轴承、短三块瓦或长三块瓦油膜轴承，
12、整体度油楔式动压轴承及动静压组合轴承等。当前采用动压轴承和动静压轴承较多。主轴的径向圆跳动一般应小于1um，轴向圆跳动应限制在23um以内。2.低速进给运动的稳定性。 由于砂轮的修整导程要求1015mm/min，因此工作台必须低速进给运动，要求无爬行和无冲击现象并能平稳工作。3.减少振动。 精密磨削时如果产生振动，会对加工质量产生严重不良影响。故对于精密磨床，在结构上应考虑减少振动。4.减少热变形。 精密磨削中热变形引起的加工误差会达到总误差的50，故机床和工艺系统的热变形已经成为实现精密磨削的主要障碍。1.1.3 端面磨床端面磨床是高精度端面加工设备，有着高强度机械构造和稳定的精度。应用领域
13、：液压气动元件、液压马达部件、汽车转向泵零部件、制冷压缩机零部件、油泵油嘴零部件、发动机零部件、高精密轴承、密封件、活塞环、量刃具、模具、仪表、硬质合金刀片、陶瓷阀芯、磁性材料等产品的双面研磨加工。机床特点：高精度精密轴承，保证机床刚性及精度。气动控制，实现轻压、重压、轻压三阶段压力任意调整和自动转换。触摸屏控制界面，方便、快捷。高效率、高精度的金刚石磨盘研磨，备有修整环。端面磨床及其特点：端面磨床是外圆磨床的一种变形机床，它宜于大批量磨削轴类端面工件，有较高的生产率。它的特点如下（1）这种磨床的布局形成和运动联系与外圆磨床相似，为避免砂轮架与工件或尾架相碰，砂轮安装在砂轮架的右边，从斜向切入
14、，一次磨削工件外圆和端面。（2）由于它适用于大批量生产，所以具有自动磨削循环，完成快速进给（长切入）-粗磨-精磨无花磨削。由定程装置或自动测量控制工件尺寸。（3）装有砂轮成型修整器，按样板修整出磨削工件外圆和端面的成型砂轮，为保证端面尺寸稳定及操作安全，一般具有轴向对刀装置。1.2 磨床的现状及其发展趋势随着机械产品精度、可靠性和寿命的要求不断提高以及新型材料的应用增多，磨削加工技术正朝着超硬度磨料磨具、开发精密及超精密磨削（从微米、亚微米磨削向纳米磨削发展）和研制高精度、高刚度、多轴的自动化磨床等方向发展4，如用于超精密磨削的树脂结合剂砂轮的金刚石磨粒平均半径可小至4m、磨削精度高达0.025m；使用电主轴单元可使砂轮线速度高达400m/s，但这样的线速度一般仅用于实验室，实际生产中常用的砂轮线速度为4060m/s；从精度上看，定位精度2m，重复定位精度1m的机床已越来越多；从主轴转速来看，8.2kw主轴达60000r/min，13kw达42000r/min，高速已不是小功率主轴的专有特征；从刚性上看，已出现可加工60HRC硬度材料的加工中心。此外，对磨床的环保要求越来越高，绝大部分的机床产品都采用全封闭的罩壳，绝对没有切屑或切削液外溅的现象。大量的工业清洗机和切削液处理机系统反映现代制造业对环保越来越高的要求。1.3 端面磨床的
