本科生毕业论文(设计)加工中心主轴设计及其加工工艺学院____电气（机电）工程学院专业机械设计制造及其自动化班级五班学号 **********学生姓名薛哲联系方式156****5434指导教师岑辉职称：讲师2015年 05月独创性声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在指导老师指导下取得的研究成果。
除了文中特别加以注释和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表的研究成果。
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签名：__________________________年______月_____日授权声明本人完全了解许昌学院有关保留、使用本科生毕业论文（设计）的规定，即：有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文（设计）的复印件和磁盘，允许毕业论文（设计）被查阅和借阅。
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本人论文（设计）中有原创性数据需要保密的部分为（如没有，请填写“无”）：学生签名：年月日指导教师签名：年月日加工中心主轴设计及其加工工艺规程摘要加工中心安装有刀库，而且能够自动换装刀具，工件在装夹后可以完成多个工序的加工特殊机床，它主要由主轴组件、回转工作台、移动工作台、刀库及自动换刀装置以及其它机械功能部件组成。
其中的主轴组件是加工中心重要的组成部分，其运动的性能直接会影响机械加工精度与表面粗糙度。
主轴组件由主轴、主轴轴承、装在主轴上的传动部件和密封件构成。
加工中心加工时，主轴直接带动工件或刀具作表面成型运动，它的精度、刚度和热变形对加工质量有着很大的影响。
本设计是以同步带传动为传动方式而设计的皮带式加工中心主轴及其中心轴的加工工艺。
关键词：加工中心；主轴；皮带式主轴Machining center spindle design andprocessing proceduresABSTRACTProcessing center has a knife chamber, where the knives can be changed automatically. the workpiece can be done after a fixture multiple step processing of special tools, which is mainly composed of spindle assembly, rotary table, move the table, magazine and automatic tool changer and other mechanical functions components. Wherein the spindle assembly is an important part of the machining center, the performance of its movement will directly affect the machining accuracy and surface roughness. Spindle assembly by the spindle, spindle bearings, mounted on a spindle transmission components and seals constitute. When the machining center, the spindle direct drive workpiece or tool for surface forming movement, its accuracy, stiffness and thermal deformation on processing quality has a great impact. The design is based on process timing belt drive mode is designed to belt-type machining centers and the central axis of the spindle.Keywords: machining centers; spindle; belt spindle目录前言 (1)1.加工中心的背景 (1)1.1加工中心概述 (1)1.2加工中心的发展状况 (1)2.皮带式主轴 (2)2.1主轴部件 (2)2.2主轴自动换刀夹紧机构 (3)3.主轴设计 (4)3.1主轴设计要求 (4)3.2加工中心主轴传动的方式 (5)3.3材料选择 (5)3.4主轴中心轴锥孔的选择 (5)3.5皮带式主轴结构 (5)3.5.1主轴轴径 (5)3.5.2主轴内孔直径d (6)3.5.3主轴前端悬伸量 (7)3.5.4主轴支承跨距l (7) (10)3.6主轴结构图3.7主轴校核 (12)3.7.1主轴受力分析 (12)3.7.2主轴的校核 (14)3.7.3主轴的刚度校核 (15)4.主轴相关零件及三维建模 (17)4.1碟形弹簧 (17)4.2皮带轮 (17)4.3密封装置 (18)4.4其它装置 (19)5.加工工艺部分 (21)5.1零件的工艺分析 (21)5.2工艺规程介绍 (21)5.3加工的工艺过程 (22)5.4选择毛坏 (23)5.4.1毛坯的材料 (23)5.4.2毛坯的参数 (23)5.5工序设计 (24)5.6特殊工序的加工要求 (26)6.小结 (26)参考文献 (28)致谢 (29)加工中心主轴设计及其加工工艺规程前言工业现代化的设备和设施是以高端机床为基础制造出来的，加工中心的质量、性能、拥有量被称为当今权衡一个国家工业化水平的重要标志。
积极地提高和改变传统制造业的制造水平，拥有巨大的产业优势成为发达国家争先做的事情。
1.加工中心的背景1.1加工中心概述加工中心是机械设备与数控系统结合起来共同构成的自动化机床。
它具有高效率加工复杂形状工件的能力，是高度机电一体化的结晶。
在工件装夹完成后，数控系统按照程序的设定控制机床，使机床可以连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝等一系列加工工序，而且在加工过程机床对不同工序可以自动更换刀具、自动对刀、自动改变主轴的转速等，这样在加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件时，可以缩减装夹工件、调整机床等辅助工序时间，使得加工中心在生产中拥有非常好的经济效益。
1.1立式加工中心整体结构图1.2加工中心的发展状况21世纪，随着我国综合经济实力的快速提升，加工中心市场进入了快速发展期。
汽车及其零部件、航空航天、模具等各行业对加工中心需求的大幅度上升，国产加工中心择优选择国内外数控系统、功能部件等配套件，加快产业化生产步伐，质量、可靠性大幅度提高，具有性价比优势，逐步得到了国内用户的肯定和认可[1]。
1.3课题研究的背景我国的机床制造企业自主研发和生产的高档加工中心已经与世界上最先进水平相接近, 其中最突出的是企业是沈阳机床集团。
伴随着国产加工中心制造水平的提高，在接下来的五至十年，我国生产的加工中心将会迈上一个新的台阶，走向世界。
我国尚处于工业发展阶段，传统的机械式主轴仍发挥着无法替代的作用，让加工中心更简洁，更加容易制造，使它能使我国的中小企业都能使用先进的生产工具，让我国的制造业变得更加强大。
是以，本设计将简化机械主轴结构，简化其加工工艺，采取以两向心推力球轴承为支承方式的皮带式加工中心主轴。
2.皮带式主轴2.1主轴部件主轴主要由主轴、轴承、密封装置、传动部件、主轴外壳和刀具自动夹紧机构等几部分构成。
图2.12.2主轴自动换刀夹紧机构图2.2主轴刀具夹紧图1.拉钉2.拉杆3.带轮4.碟形弹簧5.锁紧螺母6.调整垫7.螺旋弹簧8.活塞9（10）.行程开关11.带轮12.端盖13.调整螺钉如图2.2所示是主轴内部具备拉杆的自动夹紧机构，由拉杆2、头部的4个钢球、碟形弹簧4、活塞杆8和螺旋弹簧7共同构成。
夹紧时活塞8的上端没有油压，螺旋弹簧7使活塞8向上挪动，碟形弹簧4使拉杆2向上挪动，钢球进入到刀杆尾部拉钉1的环形槽内，刀杆就被拉紧。
松刀时，液压使活塞8向下推动拉杆2向下挪动。
钢球运动到主轴内部的环形槽内，刀杆被松开。
当机械手把刀杆从主轴中拔出来后，机床通过活塞和拉杆的中间孔向主轴锥孔吹压缩空气，把锥孔内的铁屑吹净。
行程开关9和10用来控制刀杆的位置，行程开关9和10用来节制刀杆的位置，释放夹紧和松刀的信号。
3.主轴设计3.1主轴设计要求加工中心的设计是围绕着精度问题出发的，也就是在设定的工作载荷和相应的转速下，刀具能够稳定地绕主轴轴心旋转，而且能长久地保证应有加工的精度。
是以主轴的计划应符合如下要求：1.旋转精度：指装配后，在无载荷、低转速的情况下，工件或刀具安装在主轴上的径向和轴向跳动符合要求，以保证被加工零件的几何精度和表面粗糙度。
2.刚度：指主轴在受到外载荷的情况下，主轴仍具有保持正常工作精度的能力。
刚度不足不仅会影响工件的传动质量，还会使工作平稳性差，从而引起振动。
3.抗振性指主轴受到交变切削载荷时，能够均衡地运转而不发生振动的能力。
工件的加工表面质量、机床工作时的噪声、刀具的耐用度以及轴承的使用寿命都与抗振性有很大的关联。
4.温升和热变形机床正常工作时，相对运动处的磨擦把消耗的能量转化为热，促使温升，使主轴在外形和位置上发生形变。
温升造成润滑油的粘度降低，使润滑脂融化流失，影响轴承的机械性能；温升产生的热变形使主轴伸长，轴承间隙改变。
5.耐磨性零件拥有原始精度的能力。
影响耐磨性的关键方面是材料热处理、轴承的类型和润滑方式。
由于在本设计中主轴的转速较低，对旋转精度、抗振性、温升变量要求较小，，着重考虑加工中心主轴的刚性。
结构尺寸和形状、主轴前端的悬伸量和轴承支承的跨距都是影响主轴刚性的重要因素。
3.2加工中心主轴传动的方式齿轮传动和同步带传动是加工中心主轴传动的两种主要方式。
1）齿轮传动是机械传动中重要的传动方式之一，应用最为普遍，类型较多，应用性广，它传递的功率可达近千万瓦，圆周速度可达200m/s，效率可到99%。
2）同步带传动是啮合传动的结构最简单，制造经济，重量轻，弹性缓冲能力强，且不需要润滑的传动，它的线速度最高可达100m/s,传动功率可达300KW，传动比最高可到20，传动效率接近98%。
本设计选择同步带传动。
3.3材料选择根据设计主轴的要求,由《材料与热处理》书中查阅得知此主轴设计须使用经过渗氮和感应加热淬火的45Cr。
3.4主轴中心轴锥孔的选择加工中心的主轴锥孔一般分为两大类，即锥度为7:24的通用系统和1:10的HSK真空系统，其中7:24锥度的通用刀柄NT型刀柄是德国标准为DIN 2080的NT型刀柄,它是在传统机床上使用拉杆把刀柄拉紧的，国内将这种刀柄称为ST。