TC500R立式加工中心主軸箱機械結構設計
摘 ?要
數控機床作為工業制造的基礎，在國家的發展中起著非常重要的作用。隨著我國經濟的快速發展，我國已經成為工業制造大國，制造業的發展離不開數控機床，而TC500R立式加工中心作為數控機床中的一種，它是現代社會工業生產的基礎設備，對我國的工工業化發展具有深遠的意義。TC500R立式加工中心可以通過自己設計控制程序，實現復雜零件的加工，使用軟件來進行精度校核，提高工作效率。實現工序集中、一機多用。與此同時TC500R立式加工中心可以完成復雜曲面零件的加工。本文針對TC500R立式加工中心主軸箱結構系統作簡要的討論。
通過查閱文獻，了解TC500R立式加工中心目前的發展現狀，對研究主軸箱結構的意義做了詳細的闡述，確定了傳動的總體方案，完成了主軸電機的選型，同步帶的設計，聯軸器和主軸軸承的設計校核，確定了各部件的結構尺寸，完成了TC500R立式加工中心主軸箱的結構設計。
通過本次TC500R立式加工中心的設計，提高了對數控機床的認識，數控機床是現代制造業的關鍵設備，在某種程度上反映了一個國家的制造業水平和競爭力。因此立式加工中心是未來我國機床行業研究的重點領域。

關鍵詞：立式加工中心；主軸箱；傳動系統

目錄
1 ?緒論?? ?1
1.1 引言?? ?1
1.2 課題研究的目的及意義?? ?2
1.2.1 國內研究現狀，?? ?2
1.2.2 國外研究現狀?? ?2
1.3 ?本文研究的內容和方法?? ?3
1.3.1 ?設計原始數據?? ?3
1.3.2 ?主要工作內容和方法?? ?3
1.4 ?本章小結?? ?4
2 ?立式加工中心主軸箱方案設計?? ?5
2.1 TC500R立式加工中心的總體介紹?? ?5
2.2 加工中心主軸箱的組成?? ?6
2.3 主軸箱的設計要求?? ?6
3.4 主軸傳動方案設計?? ?7
2.5 本章小結?? ?7
3 ?立式加工中心傳動系統的設計?? ?8
3.1 主軸的設計?? ?8
3.1.1 主軸結構設計?? ?8
3.1.2 主軸軸頸的設計?? ?8
3.1.3 主軸端部形狀的設計?? ?9
3.1.4 主軸懸伸量a的確定?? ?9
3.1.5 主軸支撐跨距l的確定?? ?9
3.2 主軸的強度校核?? ?10
3.3 主軸的剛度校核?? ?11
3.4 主軸組件的設計及校核?? ?12
3.4.1 主軸軸承的類型?? ?12
3.4.2 主軸軸承的配置?? ?12
3.4.3 主軸軸承的預緊?? ?13
3.4.4 主軸軸承的配合?? ?13
3.4.5 主軸軸承受力分析?? ?13
3.4.6 主軸軸承的壽命計算?? ?14
3.5 聯軸器的選型計算?? ?14
3.6 潤滑與冷卻?? ?15
3.7 主軸的密封?? ?15
3.8 主軸箱箱體的設計?? ?16
3.9 本章小結?? ?16
4 ?立式加工中心主軸箱三維結構設計?? ?17
4.1 三維設計軟件簡介?? ?17
4.2 主軸箱結構三維圖?? ?18
5 ?結論?? ?19
6 ?展望?? ?20
參考文獻?? ?21
致 ?謝?? ?22

1 ?緒論
1.1 引言
隨著我國經濟的快速發展，我國已經成為工業制造大國，在制造業生產量上位居前列。但是由于我國的基礎工業比較薄弱，發展速度比較慢，在基礎機床技術中未能有很大的突破，與西方發達國家在工業制造領域存在很大的差距。機加工是我國的支柱性產業，機床是決定加工產品質量和精度的關鍵部件[1]。數控立式加工中心對一個國家的工業制造水平有很大的影響。目前，我國數控技術發展速度較慢，各種核心技術缺乏，于此同時，我國對數控機床的設計和操作人員也非常匱乏，大部分的高端立式加工中心都依賴進口，采用的是德國和日本的機床，德國和日本在數控機床領域具有帶頭羊的作用。近些年來，也出現了很多其他的加工方式，比如德國的多軸數控機床，還有國內最近比較火的3D打印技術，在國內很多專家表示，3D打印技術在未來很有可能會替代傳統的機械加工行業，但是目前3D打印技術仍有很多不足，未來制造業仍然需要大量的數控機床設備來進行工作。
加工中心是機床的一種，TC500R立式加工中心的主要特點是，機床在運行的過程中，刀具基本保持不動，主要是依靠被加工工件的回轉運動來完成切削，TC500R立式加工中心本身帶有一個刀具庫，有很多刀具，它是一種高效率、高精度加工方式，適用于加工一些比較大的零件產品。數控加工技術最早出現于上個世紀50年代，到目前為止，數控機床技術已經逐步發展成為衡量一個國家工業水平的高低，是實現我國工業現代化的重要工具。因此，加工中心核心零件（主軸、刀庫、動力卡盤等）設計生產已經成為一個國家的必須進行攻克的難題，具有很現實重要的意義[2][3]。?
數控機床是一種自動化控制機器，是數字控制機床的簡介，多軸的數控機床可以輕松實現復雜曲面零件的機械加工。立式加工中心根據其性能的不同主要分為，數控銑床、數控鉆床等，TC500R立式加工中心可以一次裝夾工件，一次性的完成銑、鏜、鉆等工序，因此TC500R立式加工中心具有自己的刀具庫，里面有很多不同的刀具可以供選擇。
是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現代機床控制技術的發展方向，是一種典型的機電一體化產品。
數控機床根據操作方式的不同分為普通的數控機床和加工中心，普通的數控機床大多數是三軸的機床，主要實現X\Y\Z軸的運動，用來加工一些比較標準的零件，大多數機床是刀具不動，被加工的零件做回轉運動，完成加工。而加工中心則是比較大的加工設備，主要用來加工一些比較復雜的零件，不用人工去換刀，都是采用自動化的手段來完成，同時加工中心可以更小減少零件的加工誤差，加工中心一般可以一次性完成多個工序的加工，因為不需要拆卸，所以就減少了加工誤差，所以它適用于產品更換頻繁、零件形狀復雜、精度要求高、生產批量不大而生產周期短的產品。因此，研究加工中心是必要之舉。
1.2 課題研究的目的及意義
機床作為一個國家工業制造的根本，工業機床更是被譽為制造之母。高端的數控機床技術水平更是代表著一個國家的綜合工業制造競爭力，更是一個國家的戰略資源，一方面來說，一個國家的基礎制造業就代表著這個國家的綜合實力，從建國初期的一窮二白，到現在的航天航母，凝聚著無數國人的心血和智慧，從這里就能看出，一個國家的繁榮和發展離不開最基礎的制造業，到目前為止，數控機床已經廣泛應用于我國的汽車、鐵路、航空航天、船舶制造等領域，因此我國應該大力發展數控技術，培養數控技術型人才。目前，我國已經建立了全球規模最大、覆蓋最廣的制造業體系，但高端裝備產業國產化、自主化水平較低是制約先進制造業發展的關鍵因素。
通過此次的畢業設計，使得本人對大學所學到的基礎知識和專業理論知識有了更加深刻的學習。并通過此次對畢業課題的研究，是本人對機械設計、材料力學、理論力學、加工中心等大學課程知識的理解和運用，能夠將所學到的理論知識轉化為解決實際問題的能力，尤其獲取新知識能力。對加工中心主軸箱設計需要大量的設計計算、工程繪圖，使本人開始了解到解決實際問題的科學研究的方法。
1.2.1 國內研究現狀，
隨著國內工業體系的升級，我國對高端機床的需求越來越大，我國正在處于高速發展的階段。對作為工業母機的機床的加工精度、效率、穩定性等精細化指標要求逐漸提升，中高端產品的需求日益增加。在此大背景下，中國機床市場的結構升級將向自動化成套、客戶定制化和普遍的換檔升級方向發展，產品由普通機床向數控機床、由低檔數控機床向中高檔數控機床升級。我國作為工業制造大國，需要大量的工業產品，于此同時，國內很多大型公司主要研發設計數控機床，為的就是能把握我國自己的命運，不被其他國家壟斷的情況。
我國高端機床自主可控愈加迫切，進口替代需求巨大。中國國機床行業目前大而不強，亟須一個機床行業的“華為”，來推動和引導機床行業進一步向高端發展。我國機床行業起步晚，相比德國、日本、美國等國家，仍然有很大差距。隨著國際局勢持續演變，西方國家持續加強對華技術封鎖。部分高端機床完全無法從國外進口，導致國內重

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