论文总字数：15989字

摘 要

磨床是用磨料磨具为工具进行切削加工的机床。磨床是由于硬表面加工和高要求精度的需要而发展起来的，目前也有少数磨床应用于粗精度加工中。随着科学技术的不断发展，一台机床是否具备较高的加工性能是衡量机床优劣的关键。机床的研发与制造，不仅要做到其经济成本低、机床重量小和使用的便捷，还要考虑到机床应具有良好的刚度和强度，优秀的加工工艺性和良好的精度保持性，为了最大限度地获得经济效益，应在机床的设计过程中，对其结构进行全面的分析，以便及时准确地发现其薄弱环节，进而设计出的机床能够趋于完善，保证投入生产设计是最优化的方案。

工程机械在机械行业中占据着重要的地位，磨床作为机械工程不可或缺的重要一部分，为机械部件的加工所发挥作用越来越重要。本文根据工作要求对高精度回转主轴箱的设计，以外圆进行磨削修整的高精度专用机床为研究对象，该磨床的回转主轴箱使用整体式主轴结构，主轴前后轴承均采用P4级向心推力球轴承，并采用预加负荷安装，精确调整间隙并配有长效润滑脂，确保主轴高速、有效地可靠运行。

关键词：磨床；整体式主轴；结构设计；主轴箱

The Design of Rotary Spindle Box of High Precision Grinding Machine

ABSTRACT

A grinder is a machine tool that uses abrasive tools as cutting tools. Grinding machines are developed due to the need for hard surface machining and high precision requirements. At present, there are a few grinding machines used in rough precision machining. With the continuous development of science and technology, whether a machine tool has higher processing performance is the key to measuring the pros and cons of the machine tool. The research and development and manufacturing of machine tools should not only achieve low economic cost, small machine weight and convenient use, but also consider that the machine tool should have good rigidity and strength, excellent processing technology and good accuracy retention, in order to maximize To obtain economic benefits to a limited extent, a comprehensive analysis of the structure of the machine tool should be carried out during the design process of the machine tool in order to find its weak links in time and accurately, and then the machine tool designed can be tended to be perfect, ensuring that the production design is the most optimal solution. .

Construction machinery occupies an important position in the machinery industry. As an indispensable part of mechanical engineering, grinding machines play an increasingly important role in the processing of mechanical parts. In this paper, the design of the high-precision rotary spindle box according to the work requirements, the high-precision special machine tool for grinding and trimming the outer circle is the research object. The rotary spindle box of this grinder uses an integrated spindle structure, and the front and rear bearings of the spindle adopt P4 centripetal thrust The ball bearings are installed with pre-loading, the gap is adjusted accurately and equipped with long-term grease to ensure the high-speed, effective and reliable operation of the spindle.

Keywords: grinding machine; integral spindle; structural design; spindle box

目录

摘要 II

ABSTRACT III

前言 VI

第一章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外的研究现状 1

1.3研究的主要内容 2

第二章 磨床主轴箱总体方案设计 3

2.1磨床主轴箱结构分析 3

2.2磨床主轴箱的设计要求 3

第三章 皮带轮的设计 4

3.1带型的选择 4

3.2确定带的根数z 4

3.3带轮的结构和尺寸的设计 5

3.4确定带的张紧装置 5

第四章 主轴的结构设计 7

4.1轴的结构设计和功用 7

4.2主轴的材料 7

4.3轴的安装要求 7

4.4主轴的跨距 8

4.4.1主轴部件的基础要求 8

4.4.2静刚度造成机床性能的加工精度影响 8

4.5轴的校核 10

第五章 前后轴承的选用及跨距校核 11

5.1前后轴承的选用 12

5.2轴承寿命计算 12

5.3轴承的润滑 14

第六章 隔套、端盖和法兰的设计 16

6.1隔套的设计 16

6.2轴承端盖的设计 16

6.3法兰的设计 17

6.3.1法兰密封的工作原理 17

6.3.2法兰的选用 17

6.4 键的计算 18

6.4.1材料 18

6.4.2键的尺寸选择 18

6.4.3键的强度计算 19

第七章 设计部分的调节、润滑、维护保养、技术要求及其它 20

7.1磨床的润滑形式 20

7.2磨床的润滑要求 20

第八章 总结与展望 22

8.1 总结 22

8.2 展望 22

致 谢 23

参考文献 24

前言

毕业设计是大学本科学习教育计划的最后一个重要环节，是对大学生毕业前的专业知识，综合能力的一次考察，是深化，拓展，综合教和学的重要过程，是对所学知识的全面总结。

本次毕业设计所选的题目是“高精度磨床回转主轴箱的设计”。根据任务书和图纸要求高精度磨床回转主轴箱使用整体式主轴。前轴承规格85×130×22mm，件数2件，后轴承规格75×110×20mm，件数2件。一组（3根）XPZ型三角皮带将主电机动力传递给主轴，前后轴承均配有长效润滑脂。主轴箱是组成机床系统最重要的部分之一，其自身的性能好坏直接影响着零件的表面成形轨迹的精度高低，这对机床的整体加工精度有很大的影响。设计过程将充分考虑安全、经济、适用三要素。

经过此次毕业设计的锻炼，自我各处进行资料的收集，反复计算校核，还有老师热心指导和同学真诚帮助，对机械设计的相关内容有了更深刻的理解，自身的知识储备也因此获得一次系统的整合，对于自身的薄弱点也有了更准确的掌握，锻炼了自身知识理论与实践进行结合的综合能力。为日后的工作夯实了牢靠的基础，但由于时间有限，自身水平有限加之经验不足，论文中难免出现一些不妥当之处，敬请老师谅解，并且真诚的认真听取批评和建议。

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

一个国家的制造业发展水平能够彰显出这个国家的发展水平，而一个国家制造业水平的高低通常取决于所用机床的质量优劣，生产工具的机床变得越来越不可替代。当前，大多数制造业都集中在高性能机床上，以扩大其市场份额并增强其产品竞争力，并且机床工业的发展也越来越引起了人们的关注。机床的质量已经进一步成为衡量制造水平的重要标准。在国内外机床工业的发展过程中，机床工业是一个与时代潮流息息相关的行业，每一项创新都在一定时期的发明创造中发挥着生命力。然而，在第二次世界大战期间，由于战争的影响，与其他科学学科一样，机床行业发展相对缓慢，在创新方面几乎没有突破。自1970年代以来，和平与发展已成为当今世界的主题。随着科学技术发展水平的进步，机床行业发展多种多样，其中发展最迅猛的是计算机技术，机床与数控计算机技术的结合使原先单一机械功能的机床成为数控多功能机床。原先单一机床被替换，新机床成为机床市场的支柱。工程机械在机械行业中占据着举足轻重的地位，其行业建设对于国家经济发展以及一带一路的推进有着巨大的意义。目前，我国工程机械行业正处在稳步发展阶段，各类产品占据的国际市场份额正逐年攀升。然而，国内工程机械行业的产品设计与研发能力与国际龙头企业相比，仍存在差距，核心技术研究乏善可陈。目前，国内工程机械的设计主要依赖国外新技术的引进以及新产品的仿制，未形成完善的产品设计规范及评价体系。因此，开展工程机械结构优化，对于促进产品升级，推动行业发展具有极其重大的意义。

高精度磨床种类繁多，本文主要研究对金刚石砂轮的孔型及外圆进行磨削修整的高精度专用机床，该磨床的回转主轴箱使用整体式主轴结构，主轴前后轴承均采用P4级向心推力球轴承，并采用预加负荷安装，精确调整间隙并配有长效润滑脂，确保主轴高速、有效地可靠运行。

1.2国内外的研究现状

纵观国内外机床工业的发展历程，机床工业是一个与时代潮流息息相关的产业。每一项创新都伴随着某个时代的发明和创造的诞生，展现出勃勃生机的气象。然而，经过二战的原因，受到战争的影响，导致机床行业发展与之前相比变得缓慢，在创新方面几乎没有突破。自1970年代以来，和平成为世界各国人民所期盼的，人民安居乐业，人文与科学又不断创新发展。在科学技术水平不断提高的情况下，推动了机床行业的发展，机床行业发展开始趋于多元化，尤其是计算机技术行业的飞速发展，使普通机床和数控计算机技术机床结合成组合机床迅速取代了以往的单一机械功能的机床，成为市场中的主力大军。

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