高等教育自学考试毕业论文（设计）
学 生 姓 名
学 号 院 系
专 业
班 级
指导教师姓名
日 期
刘帅 YB1429056007 机械 机械制造及其自动化 14机械1班 钱志良 教授
摘要
主轴箱是机床要的部件，是用于布置机床工作主轴及其传动零件和相应的附加机构
的。主轴箱采用多级齿轮定的传动系统箱内各个位置上的传动齿轮和传动轴把运动传到主轴上，使主轴获得规定的转速和方向。轴箱传动系统的设计，以及主轴箱各部件的加工工艺直接影响机床的性能. 主轴箱为数控机床的主要传动系统它包括电动机、传动系统和主轴部件它与普通车床的主轴箱比较，相对来说比较简单只有两极或三级齿轮变速
系统，它主要是用以扩大电动机无级调速的范围，以满足一定恒功率、和转速的问题。
关键字：数控车床 主轴箱 传动 齿轮
Abstract
The spindle box is main parts of N/C machine tool, be used in the
layout of machine tool spindle and its transmission parts and the
corresponding additional institutions.Spindle box adopts multistage gear
transmission system in each position of the movement to the spindle drive gear and the shaft, make the spindle speed and direction.Axle box drive
system design, as well as the processing technology of the spindle box parts directly affects the performance of the machine. The spindle box for nc
machine tool main drive system which includes motor, transmission system and the main shaft parts compared with ordinary lathe spindle box, it is
relatively simple only the poles or triple gear system, it is mainly used to
expand the scope of motor stepless speed regulation, in order to satisfy a
certain constant power, and speed.
Keywords: CNC lathe Spindle box Transmission Gear
目录
第一章 前言 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
1.1 数控车床概述 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
1.2数控车床的现状与发展趋势„„„„„„„„„„„„„„„„3
1.3本课题研究的对象及目的„„„„„„„„„„„„„„„„„4
1.4数控车床主轴箱的作用及结构„„„„„„„„„„„„„„„5
第二章 多轴箱部件的总体设计„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
2.1机床布局 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
2.2绘制转速图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3
2.3确定带轮直径„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4
2.4绘制传动系统图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5
第三章 估算传动件参数 确定其结构尺寸 „„„„„„„„„„„ 2
3.1确定传动件计算转速„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
3.2确定主轴支承轴颈尺寸„„„„„„„„„„„„„„„„ „„2
3.3轴的结构与设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
3.4估算传动齿轮模数„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
第三章 机构设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
4.1带轮设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
4.2齿轮块设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
4.3轴承的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
4.4主轴主件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
4.5操纵机构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
4.6润滑系统设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
4.7封装置设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
4.8主轴箱体设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
4.9主轴换向与制动结构设计„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
第五章 主轴箱的装配工艺 „„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
5.1主轴箱的装配„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
5.2主轴箱的精度检验„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2 设计感想„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
第一章 前言
1.1数控车床概述
数控车床、车削中心，是一种高精度、高效率的自动化机床。配备多工位刀塔或动力刀塔，机床就具有广泛的加工工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件，具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥 了良好的经济效果。
“CNC”是英文Computerized Numerical Control（计算机数字化控制）的缩写。数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数(主轴转数、进给量、背吃刀量等) 以及辅助功能(换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等) ，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这程序单中的内容记录在控制介质上(如穿孔纸带、磁带、磁盘、磁泡存储器) ，然后输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。
这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控程序的编制。数控机床与普通机床加工零件的区别在于数控机床是按照程序自动加工零件，而普通机床要由人来操作，我们只要改变控制机床动作的程序就可以达到加工不同零件的目的。因此，数控机床特别适用于加工小批量且形状复杂要求精度高的零件。
由于数控机床要按照程序来加工零件，编程人员编制好程序以后，输入到数控装置中来指挥机床工作。程序的输入是通过控制介质来的。
1.2数控车床的现状与发展趋势
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等) 的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。当前数控车床呈现以下发展趋势。
1. 高速、高精密化
高速、精密是机床发展永恒的目标。随着科学技术突飞猛进的发展，机电产品更新换代速度加快，对零件加工的精度和表面质量的要求也愈来愈高。为满足这个复杂多变市场的需求，当前机床正向高速切削、干切削和准干切削方向发展，加工精度也在不断地提高。另一方面，电主轴和直线电机的成功应用，陶瓷滚珠轴承、高精度大导程空心
内冷和滚珠螺母强冷的低温高速滚珠丝杠副及带滚珠保持器的直线导轨副等机床功能部件的面市，也为机床向高速、精密发展创造了条件。
数控车床采用电主轴，取消了皮带、带轮和齿轮等环节，大大减少了主传动的转动惯量，提高了主轴动态响应速度和工作精度，彻底解决了主轴高速运转时皮带和带轮等传动的振动和噪声问题。采用电主轴结构可使主轴转速达到10000r/min以上。
直线电机驱动速度高，加减速特性好，有优越的响应特性和跟随精度。用直线电机作伺服驱动，省去了滚珠丝杠这一中间传动环节，消除了传动间隙(包括反向间隙) ，运动惯量小，系统刚性好，在高速下能精密定位，从而极大地提高了伺服精度。
直线滚动导轨副，由于其具有各向间隙为零和非常小的滚动摩擦，磨损小，发热可忽略不计，有非常好的热稳定性，提高了全程的定位精度和重复定位精度。
通过直线电机和直线滚动导轨副的应用，可使机床的快速移动速度由目前的10～20m/mim提高到60～80m/min，甚至高达120m/min。
2. 高可靠性
数控机床的可靠性是数控机床产品质量的一项关键性指标。数控机床能否发挥其高性能、高精度和高效率，并获得良好的效益，关键取决于其可靠性的高低。
3. 数控车床设计CAD 化、结构设计模块化
随着计算机应用的普及及软件技术的发展，CAD 技术得到了广泛发展。CAD 不仅可以替代人工完成繁琐的绘图工作，更重要的是可以进行设计方案选择和大件整机的静、动态特性分析、计算、预测及优化设计，可以对整机各工作部件进行动态模拟仿真。在模块化的基础上在设计阶段就可以看出产品的三维几何模型和逼真的色彩。采用CAD ，还可以大大提高工作效率，提高设计的一次成功率，从而缩短试制周期，降低设计成本，提高市场竞争能力。
通过对机床部件进行模块化设计，不仅能减少重复性劳动，而且可以快速响应市场，缩短产品开发设计周期。
4. 功能复合化
功能复合化的目的是进一步提高机床的生产效率，使用于非加工辅助时间减至最少。通过功能的复合化，可以扩大机床的使用范围、提高效率，实现一机多用、一机多能，即一台数控车床既可以实现车削功能，也可以实现铣削加工；或在以铣为主的机床上也可以实现磨削加工。宝鸡机床厂已经研制成功的CX25Y 数控车铣复合中心，该机床同时具有X 、Z 轴以及C 轴和Y 轴。通过C 轴和Y 轴，可以实现平面铣削和偏孔、槽的加工。该机床还配置有强动力刀架和副主轴。副主轴采用内藏式电主轴结构，通过数控
系统可直接实现主、副主轴转速同步。该机床工件一次装夹即可完成全部加工，极大地提高了效率。
5. 智能化、网络化、柔性化和集成化
21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统。智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方面的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控等方面的内容，以方便系统的诊断及维修等。
网络化数控装备是近年来机床发展的一个热点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式，如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。
数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是：从点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床) 、线(FMC、FMS 、FTL 、FML) 向面(工段车间独立制造岛、FA) 、体(CIMS、分布式网络集成制造系统) 的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，是先进制造领域的基础技术。其重点是以提高系统的可靠性、实用化为前提，以易于联网和集成为目标，注重加强单元技术的开拓和完善。CNC 单机向高精度、高速度和高柔性方向发展。数控机床及其构成柔性制造系统能方便地与CAD 、CAM 、CAPP 及MTS 等联结，向信息集成方向发展。网络系统向开放、集成和智能化方向发展。
1.3本课题研究的对象及目的
本次主要研究的是数控车床主轴箱的设计及装配工艺, 其目的在于通过车床主运动机械变速传动系统的结构设计及装配工艺，使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养基本的设计方法，并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。
1.4数控车床主轴箱的作用及结构
主轴箱是车床的重要的部件，是用于布置车床工作主轴及其传动零件和相应的附加机构的。
主轴箱采用多级齿轮传动，通过一定的传动系统，经主轴箱内各个位置上的传动齿轮和传动轴，最后把运动传到主轴上，使主轴获得规定的转速和方向。
主轴箱为数控车床的主要传动系统它包括电动机、传动系统和主轴部件它与普通车床的主轴箱比较，相对来说比较简单只有两极或三级齿轮变速系统，它主要是用以扩大电动机无级调速的范围，以满足一定恒功率、和转速的问题
第二章 多轴箱部件的总体设计
NL634SCZ 数控车床是一款高刚性、性价比优良的机床，多轴箱车床是根据机械加工业发展需要而设计的一种适应性强，工艺范围广，结构相对比较简单，采用高刚性设计，对于大直径切削、强力切削、有色金属切削、高速高精度切削等都可以充分满足。可以广泛满足汽车、航空航天、模具、仪器仪表等各行业对中小型零件的高效率加工需求。
2.1机床布局
2.1.1 确定结构方案
a ）主电机为βiIP 30/6000A06B-1499-B200(15/18.5)伺服电机，实现主轴转速的无级控制；b ）主轴传动系统采用V 带，齿轮传动；c ）传动型采用集中传动；d ）采用半闭环控制的编码器作实现主轴转速的稳定；e ）润滑系统采用飞溅油润滑。
2.1.2 布局
采用卧式车床常规的布局形式。机电一体化设计，结构紧凑，布局合理，造型美观，采用45°斜床身，矩形贴塑导轨，全封闭防护装置，动力液压卡盘，芯轴式液压尾架，电柜空调，三色灯，自动润滑系统。
2.1.3主传动系统运动设计
(1)确定变速组传动副数目
主轴箱齿轮三级调速设计，实现主轴高刚性，大扭矩、强力切削。
（图一）
从电动机到主轴，一般为降速传动。接近电动机处的零件，转速较高从而转矩较小，尺寸也较小。如使传动副较多的传动组放在接近电动机处，则可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件就可少些，就省材料了。这就是“前多后少”的原则。
设计的机床的最高转速n max =1000rpm 最低转速n min =10rpm
选用15kw 的电动机 型号为βiIP 30/6000A06B-1499-B200(15/18.5) 转速为6000r/min
2.1.4 结构网或结构式各种方案的选择
2.2绘制转速图
根据主轴箱齿轮传动，由主电机通过V 型带传递动力至一轴，一轴上的齿轮与二轴齿轮相啮合，传递运动和力至二轴，增大扭矩和转速，再通过二轴传递至主轴上，实现了增大扭矩和钢性，它的效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命长，传动比较准确。以下为此机床的传动转速图:
转速图（图二）
2.3确定带轮直径
参考资料:机械设计第七版, 西北工业大学机械原理及机械零件教研室，高等教育出版社 2.3.1 确定计算功率 P ca 由表差得工作情况系数K A =1. 2 故P ca =K A P =1. 2*15KW =18KW 2.3.2 选取V 带带型
根据计算功率和小带轮的转速选用的三角带型号为SPZ 查表的大带轮直径推荐植为220 小带轮直径 D 2=
2.4绘制传动系统图
n 1110
⨯D 1=⨯220=220mm n 2220
（图三）
第三章 估算传动件参数 确定其结构尺寸
3.1确定传动件计算转速
参考资料:机械设计课程设计机械设计基础—华中理工大学，重庆大学，同济大学，高等教育出版社
传动轴除应满足强度要求外，还满足刚度要求，强度要求保证轴在反复载荷和扭转载荷作用下不发生疲劳破坏。机床主传动系统精度要求较高，不允许有较大变形。因此疲劳强度一般不是主要矛盾。除了载荷较大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求轴在载荷下不至于产生过大的变形。如果刚度不够，轴上的零件由于轴的变形过大而
不能正常工作，或者产生振动和噪音，发热，过早磨损而失效，因此，必须保证传动轴有足够的刚度。
计算转速n 是传动件传递全部功率的最低转速，各个传动轴上的计算转速可以从转速图直接得出各轴的最高转速。
电机轴： n=6000r/min 一轴： n 1=
D 1110
⨯n =⨯6000=3000r /min D 2220
Z 1D 127110
⨯⨯n =⨯⨯6000≈1472. 7r /min Z 2D 255220
二轴： n 2=
主轴： n 2=
Z 3Z 1D 13527110
⨯⨯⨯n =⨯⨯⨯6000≈1198. 73r /min Z 4Z 2D 24355220
各轴功率和扭矩计算：
已知一级齿轮传动效率为0.98，则有： 电机轴功率：p 0=15kw
一轴功率：p 1=p 0×0.98=15×0.96=14.4kw 二轴功率：p 2=p 1×0.99=14.4×0.98=14.256kw 主轴功率：p 2=p 2×0.99=14.4×0.98=14.11kw 电机轴扭矩：T 0=9550p 0/n 二轴扭矩：T 2=9550p 2/n 主轴扭矩：T 2=9550p 2/n
初步确定轴的最小直径, 按扭矩强度条件计算（机械设计第七版—西北工业大学机械原理及机械零件教研室—高等教育出版社）
这种方法是只按周所受的扭矩来计算轴的强度；如果还受有不大的弯矩时，则用降低许用扭矩切应力的办法予以考虑。在做粥的结构设计时，通常用这种方法初步估算周静，对于不大重要的轴，也可以做最后计算结果。轴的扭转强度条件为
j 0
=9550×15/6000=23.875 N ·m
一轴扭矩：T 1=9550p 1/n j 1=9550×14.4/3000=45.84 N ·m
j 2
=9550×14.256/1472.7=92.4 N ·m =9550×14.11/1198.7=112.2 N ·m
j 2
τT =示中：
T ≈W T
95500000. 2d 3
P
n ≤[τ]T
τT ---扭转切用力，单位为MPa;
T---轴所受的扭矩，单位为N.mm ;
W T ---轴的抗扭解密那系数，单位为mm ³;
n---轴的转速，单位为r/min； P---轴传递的功率，单位为KW ; d---计算截面处轴的直径，单位为mm ；
[τ]---许用扭转切应力，单位为MPa 。
T
由上式可得轴的直径
d ≥
9550000P =
0. 2τT n
9550000P P
×3=A 03
0. 2τT n n
式中A 0=
9550000
0. 2τT ，可查表得45号钢A 0取值为126~112。对于空心轴则
d ≥A 0P n (1-β4)
式中β=
d 1
，即空心轴的内径d 1与外径d 之比，通常取β=0.5~0.6 d
应当指出, 当周界面上的揩油键槽时, 应增大轴颈已考虑对轴的强度的消弱, 对于直径d>100mm的轴, 有一个键槽时, 轴颈增加3%;有两个键槽时应增大7%.对于直径d ≤100mm 的轴, 有一个键槽时, 轴颈增大5%~7%,有两个键槽时轴颈应增大10%~15%;然后将轴颈圆整为标准直径, 应当注意, 这样求出的直径, 只能作为承受作用的轴端的最小直径.
按以上方法计算轴的最小直径 电机轴:
d =A 03
P 15=126×=17. 1mm n 6000
取电机轴轴颈为d =48mm 一轴:
d 1=A 03
P 14.4=126×=21. 3mm n 3000
取一轴最小轴颈为40mm 二轴:
d 2=A 03
P =126×=26. 9mm n 1472.7
取二轴的最小轴径为50mm 主轴:
由于主轴通过棒料的需要, 设定主轴的通径为106mm 则主轴的外径为
d 4=A 03
P n (1-β4)
=126×3
14.11
=29. 3mm
1198.7×(1-0.54)
主轴的外径最小值为140mm
按扭转刚度对轴的直径进行校核（现代实用机床设计手册---现代实用机床设计手册编委会—机械工业出版社P1002）
d =1.64
式中 d ——传动轴直径（mm ）
（mm ）
T n ——该轴传递的额定扭矩（N ·mm ）
，一般传动轴取[ϕ]=0.5°[ϕ]——该轴每米长度允许的扭转角（deg/m）
~1°。
电机轴：取[ϕ]=0.8deg/m
3
2387. 5⨯10
d =1. 644-=1. 644=21. 56mm
ϕ0. 8
n
查阅电机轴轴颈为d =48mm，满足要求。 一轴：取[ϕ]=0.8deg/m
3
45. 84⨯10
d =1. 644-=1. 644=25. 37mm
ϕ0. 8
n
圆整取d 1=40mm
二轴：取[ϕ]=0.8deg/m
3
92. 40⨯10
d =1. 64-=1. 644=30. 23mm
ϕ0. 8
n
圆整取d 1=50mm
3.2确定主轴支承轴颈尺寸
根据《机床课程设计指导书》主轴的驱动功率为14.11kw 选取前支承轴颈直径为
D=140-150，选取D 1=150mm 。 后支承轴颈直径
D 2=(0. 7-0. 85) D 1=105-127. 5
选取 D 2=140mm 3.1.1 主轴最佳跨距的选择
①由前轴颈取D 1=150mm，后轴颈取D 2=140mm，选前轴承为HRB NN3030K/W33双列圆柱滚子轴承和234430 BM 1双列推力球轴承，后轴承为HRB 7028C/DB P4型。选主轴锥度号为公制120的轴头，根据结构，定悬伸长度a=135mm。 ②求轴承刚度：
电机输出额定功率14.11kw 时，主轴转速为200r/min，则主轴最大输出转矩
P 14. 11
T =9550=9550⨯=673. 8N ∙m
n 200床身上最大加工直径约为最大回转直径的60%，即630mm ，故半径为0.315m 。
673. 8
=2138. 9N 切削力 F C =
0. 315
背向力 F P =0. 5F C =1069. 4N 故总作用力为 F =
F 2C +F P 2=2391. 3N
该力作用于顶在顶尖间的工件上，主轴和尾架各承受一半，故主轴端受力为
F/2=1195.67N。
在估算时，先假定初值l/a=3,l=3х135=360mm。前后支承的支反力为：
=
=2700
х
=3600N
=900N
和分别
==2700
х
根据HRB 厂商推荐最终取得最佳跨距为l=501mm。
3.3轴的结构与设计
轴的结构设计时在初算轴径的基础上进行的，为满足轴上零件的定位、紧固要求和便于轴的加工和轴上零件的装拆，通常将轴设计成阶梯轴。轴端结构的设计的任务是合理确定阶梯轴的形状和全部结构的尺寸。
装配图(图四)
3.3.1 拟定轴上零件的装配方案
如装配图（图四）所示，先安装主轴上零部件，在进行二轴上零件的安装，最后进行一轴上零件的安装。
3.3.2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径与长度 下面以主轴为例进行设计
主轴零件图（图五）
① 主轴内孔尺寸的设计，在保证主轴许用扭曲力，主轴扭矩的前提下，为增大主轴可加工棒料直径，便于更多工件在此机床上加工，根据卡盘油缸可选择的型号，故主轴通孔设计为Φ106，主轴内孔设计为公制120，其中中间部分避孔，减少磨屑量，且能保证顶尖安装时不与主轴干涉。
② 主轴端面的设计，主轴前锥部采用A2-11，增大主轴孔径，保证卡盘夹持棒料加工时主轴有足够的刚度，主轴箱的头部有W 型槽与前法兰配合，防止主轴运转时有切屑液进入主轴内部烧坏轴承，其中前法兰主轴配合为U 形槽，同样起到防止切屑液进入主轴内部，主轴端部设有定位键，保证主轴与卡盘之间不会相对转动，图中12-M12-6H 均布小孔，做动平衡增加质量, 使机床能够平稳的运转，如图六所示，为做动平衡时主轴的状态。
动平衡状态图（图六）
③ 主轴上零件的设计，为了防止轴上的零件手里时发生现对转动后周向的相对运动，轴上零件除了有游动和空转的要求外，都必须进行轴轴向和周向的定位，以确保其准确的位置。
零件的轴向定位，轴上零件的轴向定位，是以轴肩、隔套、轴端挡圈、和锁紧螺母来保证的，如装配图（图四）所示，轴承与前法兰左侧相配合，因轴承同时承受径向力和轴向力的作用，HRB NN3030K/W33双列圆柱滚子轴承（内径为150mm ，宽度56mm ，锥度为1/12的内圆孔）和234430 BM1双列推力球轴承，主轴轴承外径左侧与主轴箱台阶相配合，内径处用锁紧螺母压紧齿轮，然后用齿轮的端部压紧隔套，使用标准扭力使轴承紧固。锁紧螺母左侧为主轴轴肩利用隔套紧靠推力球轴承内圈固定轴承，采用双隔套的方法使消除轴承之间的游隙，轴承左侧采用锁紧螺母固定内圈，右压盖固定轴承外圈。
零件的周向定位，周向定位的目的是限制轴上零件与轴发生相对的转送，如装配图（图四）所示，齿轮的定位采用键槽的方式进行周向的定位。
3.4估算传动齿轮模数
第四章 机构设计
4.1 带轮设计
根据V 带计算，选用6根O 型V 带。由于I 轴安装，为了改善它们的工作条件，保证加工精度，采用了卸荷带轮结构。 4.2 齿轮块设计
机床的变速系统采用了齿轮变速机构。根据各传动组的工作特点，基本组的齿轮采用了销钉联结装配式结构。第二扩大组，由于传递的转矩较大，则采用了整体式齿轮。 从工艺的角度考虑，其他固定齿轮锁紧螺母轴向定位联结。由于主轴直径较大，为了降低加工成本而采用了单键联结。 4.3 轴承的选择
为了安装方便I 轴上传动件的外径均小于箱体左侧支承孔直径并采用HRB
NN3030K/W33双列圆柱滚子轴承（内径为150mm ，宽度56mm ，锥度为1/12的内
圆孔）和234430 BM1双列推力球轴承, 为了便于装配和轴承间隙其它轴采用深沟球轴承和双列圆柱滚子。滚动轴承均采用E 级精度。 4.4 主轴主件
本车床为普通精度级的轻型机床，为了简化结构，主轴采用了轴向后端定位的两支承主轴主件。前轴承采用了HRB NN3030K/W33双列圆柱滚子轴承和234430 BM1双列推力球轴承，后支承采用了7028型角接触球轴承向心推力球轴承除径向负荷外，还可承
受较大的单向轴向负荷。接触角越大则承受轴向负荷的能力越大。因为径向负荷作用时产生轴向分力，所以一般向心推力球轴承都是配对使用，双列圆柱滚子轴承的截面小、载荷能力高而且刚性高，为了保证主轴的回转精度，主轴前后轴承均用压块式防松螺母调整轴承的间隙。主轴前端采用了圆锥定心结构型式。前轴承为4级精度，后轴承为4级精度。 4.5 操纵机构
为了适应不同的加工状态，主轴的转速经常需要调整。根据各齿轮变速传动组的特点，分别采用了伺服电机无级变速。 4.6 滑系统设计
主轴箱采用飞溅式润滑和直接喷射。油面高度为65mm 左右，甩油轮浸油深度为
10mm 左右。润滑油型号为：46#抗磨液压油。
4.7 封装置设计
I 轴轴颈较小，线速度较低，为了保证密封效果，采用了皮碗式接触密封。而主轴
直径大，线速度较高，则采用了非接触式密封。卸荷皮带轮的润滑采用毛毡式密封，以防止外界杂物进入。 4.8 主轴箱体设计
箱体外形采取了各面间直角连接方式，使箱体线条简单，明快。并采用了箱体底面和两个导向块为定位安装面，并用螺钉和压板固定。安装简单，定位可靠。 4.9 主轴换向与制动结构设计
本机床属于万能性的普及型车床，适用于机械加工车间和维修车间。主轴换向比较频繁，采用编码器半闭环控制。这种结构简单。工作原理是，根据主轴不同的转速，编码器进行反馈，控制主轴运转。
第五章 主轴箱装配的装配工艺
机械装配工艺规程时用文件的形式规定的装配工艺过程，装配工艺的主要的工作是一句产品的图样、检验与验收要求、制成大纲、和现有的生产等原始资料，满足优质、高产、低能耗、低劳动强度和无污染等要求，对装配工艺过程进行划分和规定。 5.1 主轴箱的装配
零件图（图七）
5.1.1对主轴箱零部件的清理 顺序1
1清洗主轴箱体，吹干；
2对箱体孔、内腔中的毛刺及锐角进行去除光整
3清洗零件的防锈油，并对重要部位（如轴承安装孔）精度进行复检 顺序2
1清洗主轴、齿轮等零部件
2对主轴表面退刀槽、外螺纹部分毛刺及锐角进行去除光整 3退刀槽、台阶根部及主轴头部的迷宫部分污物进行清洗 顺序3
齿轮上每个齿顶尖锐处及高点部分预先进行倒角处理 5.1.2主轴箱的安装
装配图（图八）
1. 回油环2. 双列圆滚子轴承3. 隔套4. 双列推力球轴承5. 隔套6. 齿轮7. 平键8. 锁紧螺母 顺序1 1.1配磨回油环
参照以下圆柱滚子轴承装配规范，计算加工尺寸La ，配回油环 A 用优质煤油或汽油清洗圆柱滚子轴承，然后吹干或晾干
1） 将粗洗槽与精洗槽分开，并在槽底垫上金属网，使轴承不直接接触清洗槽内
的脏物
2） 在粗洗槽内，要避免转动轴承，用刷子大致清除附着在轴承表面的脏物之后，
再放 入精洗槽中
3） 在精洗槽中，将轴承轻轻转动来进行清洗，精洗槽内的清洗油必须经常保持
清洁
注意：不要用抹布擦拭轴承，因为抹布上细小的绒毛会进入轴承滚道，影响轴承精度
B 将内圈装入轴的锥部，将外圈套在内圈和滚子上
C 紧固锁紧螺母使内圈膨胀, 将千分表的表头触及轴承外圈，用手按直径方向来回推外圈，通过千分表测量外圈直径方向的位移量。反复操作直至外圈位移量△Rm 控制在2～
5um 为止。参看简图（一）
注意：○1测量时间较长时，体温会引起外圈温度上升，导致测量结果的误差，建
议带
上手套或尽可能在短时间内完成测量
○2如果外圈位移量过大，会导致手推外圈时产生椭圆变形，引起测量误差，
建
议外圈位移量控制在2～5um 范围内比较合适
（图九）
D 用量块测量轴肩部与内圈端面之间的距离。参看简图（十）
注意：测量距离时，约在50%的范围内可以将量块插入即可取值。因为轴肩部和
内圈端面间会产生一定的倾斜
简图（十）
E 计算调隙用隔套的加工尺寸，并将隔套加工到位 La = L－K(△Rm －△R －△Re)
式中：La ―― 调隙用隔套的加工尺寸
L ―― 量块的宽度尺寸（测量值） △Rm ―― 外圈直径方向位移量（测量值） △R ―― 安装后径向游隙
△Re ―― 配合产生的外圈滚道直径收缩量 K ―― 系数 1）系数K 为轴中空引起轴收缩量的换算值
○1通过计算轴中空比：
轴中空比 =（轴内径 / 轴外径）×100%
○2确定轴中空比后，对照轴中空比和系数K 关系表确定数值
2）△Re 的计算公式： △Re = （Dh －D ）× h
式中： Dh ―― 轴承座内径尺寸
D ―― 轴承外圈尺寸（实际测量值） h ―― 外圈滚道直径收缩率 NN30、N10系列h 为0.62 NN39、N49系列h 为0.7
注意：计算△Re 值为正数时（即轴承座内径与轴承外圈间隙配合），△Re 计为零
例如：计算实例
假设NN3020MBKR 轴承装配后的径向游隙 △R = -2um
配合产生的外圈滚道直径的收缩量 △Re = -4um (间隙配合时△Re 为0) 外圈位移量（测量值） △Rm = 7um 量块厚度（测量值） L = 20.55mm
调隙用隔套需加工尺寸 La = 20.55-15(0.007-(-0.002)-0.004) = 20.55-0.075
= 20.475mm
F 轴承加入润滑脂，填充润滑脂占空间容积的10%~20%，建议使用注脂器填充润滑脂
1） 将填充量80%的润滑脂均匀地涂在滚子的滚动面上。这时，建议保持架内径
部不
要涂抹太多润滑脂；保持架内侧的润滑脂在初期磨合运转阶段，较难扩散，会使温
升增高，也会延长磨合运转时间
2） 用手转动轴承，滚子滚动面的润滑脂将扩散到滚子的端面、保持架与滚子的接触部
位，使润滑脂均匀地分布在轴承整体
3） 将填充量20%的润滑脂均匀地薄薄外圈滚道上 G 按照设计图纸要求装配圆柱滚子轴承和其它零件
注意：配回油环后要注意配修法兰盘端面，根据回油环的以避免与主轴端面有干涉 1） 先将双列圆柱滚子轴承、隔套、双列推力球轴承、隔套、平键、齿轮和锁紧螺母依次安装到主轴上，通过锁紧螺母的松紧来调整双列圆柱滚子轴承的安装位置； 2） 按照工艺文件TIT0004《圆柱滚子轴承装配规范》要求确认轴承安装位置后，使用量块测量轴承端面距离主轴端面的尺寸，并配磨回油环满足技术要求； 3） 轴承端面距离主轴端面的尺寸，并配磨回油环满足技术要求； 要求:
1、两端面粗糙度≤0.8µm 2、两端面平行度允差≤0.01 顺序2
1）分别将上序中主轴上的双列圆柱滚子轴承、隔套、双列推力球轴承、隔套、平键、齿轮和锁紧螺母依次拆下；
2）分别测量主轴箱体轴承安装孔深度尺寸和轴承累积高度尺寸计为L1、L2； 3）配车法兰盘B 平面满足技术要求
图(十一)
要求:
1、磨面粗糙度≤0.8µm 且A 、B 面平行允差≤0.01 2、保证L2-L1=0.08~0.12
3、法兰盘与主轴箱端面的结合面0.02塞尺可入，且间隙不得大于0.03 顺序3
将装上轴承和齿轮的主轴装入主轴箱体内并锁紧法兰盘固定螺钉，然后从后端依次装入隔套、轴承、法兰盘、键、齿形皮带轮和锁紧螺母，把紧法兰盘、拧紧锁紧螺母；
图(十二)
1.1.3.1 隔套2. 轴承3. 法兰盘4. 齿形皮带轮5. 锁紧螺母
1.3 Ⅱ轴的安装
1、先将Ⅱ轴左端的深沟球轴承、隔套装到Ⅱ轴上，并用轴用挡圈卡紧；
2、将Ⅱ轴穿入主轴箱Ⅱ轴孔中，并依次套上轴用挡圈、键、齿轮、深沟球轴承和隔套； 3、装Ⅱ轴左端的法兰盘，安装前先检测图中所示的尺寸L1和L ，修配法兰盖满足技术要求，同时A 面和B 面也需满足技术要求;
简图（十三）
要求:
1、L1-L=0.01~0.02； 2、两端面粗糙度≤0.8µm ； 3、两端面平行度≤0.01。 1.4 轴的安装 1.4.1配磨隔套
1、测量轴承座深度记为L ，测量深沟球轴承（两个）、隔套（0201-89）、隔套（0201-90）的累积厚度，记为L1，配磨隔套（0201-90）厚度达要求;
2、配磨好隔套之后，将Ⅰ轴上的齿轮、轴承、隔套、轴用挡圈、轴承座、卸荷套（0201-91）装在Ⅰ轴上；
3、将组装好的Ⅰ轴组件一起装入主轴箱Ⅰ轴孔中，并锁紧卸荷套上的螺钉;
4、安装皮带轮：将皮带轮、隔套、轴承和驱动盘（0201-96）装入Ⅰ轴上，并锁紧螺钉
简图（十五）
要求:
1、保证L1-L=0.01~0.02； 2、两端面粗糙度≤0.8µm ； 3、两端面平行度允差≤0.01。 1.5润滑管路安装
1、先将铜管接头绑上生料带，固定在分油块之上，再将分油块锁紧在主轴箱体上； 2、按图所示方式预先将铜管弯好，并固定于管接头之上，每根铜管都通向各需要提供润滑的润滑孔中；
3、最后安装分油块和主轴箱体上的直接接头、铜管及油标；
简图（十六）
要求：
1、 接头端面油孔处多余生料带需要去除干净，保证油液流通顺畅 2、 分油块上流量调整，保证油量 1.6主轴箱主轴几何精度检验
根据主轴箱切屑直径卡片直径进行选择对应精度
G1检验项目
主轴端部：
a ) 定心轴径的径向跳动； b ) 周期性轴向窜动； c ) 主轴端面跳动。
简图（十七）
国 标 和 企 业 企 标 范围 1 范围 2 范围 3
a ) 0.005， 0.008， 0.012 b ) 0.005， 0.005， 0.005 c ) 0.008， 0.010， 0.015
范围 1 范围 2 范围 3
a ) 0.004， 0.007， 0.010 b ) 0.004， 0.004， 0.004 c ) 0.007， 0.008， 0.012
检验工具
指示器、带钢球检验棒。
检验方法［参照GB/T 17421.1－1998的 a )5.6.1.2.2；b )5.6.2.2.1,5.6.2.2.2；
c )5.6.3.2］
轴向力 F的大小由供货商（或制造厂）规定，如果使用预加荷轴承，则不必对主轴施加力。
a ) 当表面为圆锥面时，指示器的测头应垂直于圆锥表面。 b ) 和 c ) 每个主轴箱主轴均应检验并应在最大直径上检测。 G2检验项目
主轴孔的径向跳动：
1) 测头直接触及：
a ) 前锥孔面； b ) 后定位面。
2) 使用检验棒检验：
a ) 靠近主轴端面；
b ) 距主轴端面300mm 处。
简图（十八）
国 标 和 企 标
1） a ) 和 b ) 0.008； 1） a ) 和 b ) 0.0064；
2） 在 300测量长度上或全行程上（全行程≤300时） 2） 在 300测量长度上或全行程上（全行程≤300时）
范围 1 范围 2 范围 3 范围 1 范围 2 范围 3 a) 0.010， 0.015， 0.020 a) 0.008， 0.012， 0.016 b) 0.015， 0.020， 0.025 b) 0.012， 0.016， 0.020 检验工具 指示器和检验棒。
检验方法［参照GB/T 17421.1－1998的5.6.1.2.3］
对于2）项检验应在 ZX 和 YZ 平面内进行。检验时将主轴缓慢旋转，在每个检验位置至少转动两转进行检验。
拔出检验棒，使其相对主轴旋转90°重新插入，至少重复检验4次，偏差以测量结果的平均值计。
测量时，应减少切向力对测头的影响。
每个主轴箱主轴均应检验。
1.7主轴箱空运转试验
上温升试验台，使主轴转速那个低速至高速逐渐运转，每级转速的运转时间不少于5分钟，最高转速时间不少于1小时，检测主轴轴承的温升及主轴运转的噪音
要求：
1）主轴轴承温度≤65℃
2）主轴轴承温升不超过35℃
3）主轴运转的噪声≤83dB （A ）
1.8清理主轴箱
XXXI
五、设计感想
经过三星期的怒力，终于把这次课程设计做完了，在这次课程遇到看了很多的困难，多谢老师和同事的指导，通过这次毕业课程设计使自己对设计工作有了全新的认识，设计的每一个步骤都要求有严格的理论依据，面对繁琐的公式不断的专研、推敲，以负责的态度对待每个零部件的设计，不仅要有要有熟练的专业知识，而且还要求能够忍耐住寂寞，不断的创新精神，对于脑力和体力都是一种严峻的考验。由于在前期对自己的公司的产品比较熟悉，所以在做毕业设计的过程中比较顺手，其中也遇到了很多卡壳现象，对于设计的设计步骤不是太清，零部件的选择也是模棱两可，通过这次设计对机床的结构和零部件的要求有了新的认识，在以后的工作中，秉承着设计图纸就是法律，严格的按照设计要求做自己的产品，对加工、装配、售出产品进行跟踪，不断的向设计反馈机床的性能，逐步提高机床的品质。通过这次课程设计也使得自己认识到理论知识的重要性，所以在以后的工作中要逐步的培养自己善于分析问题原因，知识联系实际，运用数据与理论相结合的能力。
XXXII
六、参考文献
[1] 戴曙主编 《金属切削机床》 机械工业出版社
[2] 曹金榜等主编 《机床主轴箱变速箱设计指导》 机械工业出版社
[3] 濮良贵等主编 《机械设计第七版》 高等教育出版社
[4] 王昆等主编 《机械设计课程设计机械设计基础》 高等教育出版社
[5] 陈心昭等主编
[6] 成大先主编
[7] 中国标准出版社编
XXXIII 机械工业出版社 化学工业出版社 中国标准出版社 《现代实用机床设计手册》《机械设计手册》 《中国机械工业标准汇编》
高等教育自学考试毕业论文（设计）
学 生 姓 名
学 号 院 系
专 业
班 级
指导教师姓名
日 期
刘帅 YB1429056007 机械 机械制造及其自动化 14机械1班 钱志良 教授
摘要
主轴箱是机床要的部件，是用于布置机床工作主轴及其传动零件和相应的附加机构
的。主轴箱采用多级齿轮定的传动系统箱内各个位置上的传动齿轮和传动轴把运动传到主轴上，使主轴获得规定的转速和方向。轴箱传动系统的设计，以及主轴箱各部件的加工工艺直接影响机床的性能. 主轴箱为数控机床的主要传动系统它包括电动机、传动系统和主轴部件它与普通车床的主轴箱比较，相对来说比较简单只有两极或三级齿轮变速
系统，它主要是用以扩大电动机无级调速的范围，以满足一定恒功率、和转速的问题。
关键字：数控车床 主轴箱 传动 齿轮
Abstract
The spindle box is main parts of N/C machine tool, be used in the
layout of machine tool spindle and its transmission parts and the
corresponding additional institutions.Spindle box adopts multistage gear
transmission system in each position of the movement to the spindle drive gear and the shaft, make the spindle speed and direction.Axle box drive
system design, as well as the processing technology of the spindle box parts directly affects the performance of the machine. The spindle box for nc
machine tool main drive system which includes motor, transmission system and the main shaft parts compared with ordinary lathe spindle box, it is
relatively simple only the poles or triple gear system, it is mainly used to
expand the scope of motor stepless speed regulation, in order to satisfy a
certain constant power, and speed.
Keywords: CNC lathe Spindle box Transmission Gear
目录
第一章 前言 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
1.1 数控车床概述 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
1.2数控车床的现状与发展趋势„„„„„„„„„„„„„„„„3
1.3本课题研究的对象及目的„„„„„„„„„„„„„„„„„4
1.4数控车床主轴箱的作用及结构„„„„„„„„„„„„„„„5
第二章 多轴箱部件的总体设计„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
2.1机床布局 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
2.2绘制转速图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3
2.3确定带轮直径„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4
2.4绘制传动系统图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5
第三章 估算传动件参数 确定其结构尺寸 „„„„„„„„„„„ 2
3.1确定传动件计算转速„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
3.2确定主轴支承轴颈尺寸„„„„„„„„„„„„„„„„ „„2
3.3轴的结构与设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
3.4估算传动齿轮模数„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
第三章 机构设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
4.1带轮设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
4.2齿轮块设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
4.3轴承的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
4.4主轴主件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
4.5操纵机构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
4.6润滑系统设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
4.7封装置设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
4.8主轴箱体设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
4.9主轴换向与制动结构设计„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
第五章 主轴箱的装配工艺 „„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
5.1主轴箱的装配„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
5.2主轴箱的精度检验„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2 设计感想„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2
第一章 前言
1.1数控车床概述
数控车床、车削中心，是一种高精度、高效率的自动化机床。配备多工位刀塔或动力刀塔，机床就具有广泛的加工工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件，具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥 了良好的经济效果。
“CNC”是英文Computerized Numerical Control（计算机数字化控制）的缩写。数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数(主轴转数、进给量、背吃刀量等) 以及辅助功能(换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等) ，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这程序单中的内容记录在控制介质上(如穿孔纸带、磁带、磁盘、磁泡存储器) ，然后输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。
这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控程序的编制。数控机床与普通机床加工零件的区别在于数控机床是按照程序自动加工零件，而普通机床要由人来操作，我们只要改变控制机床动作的程序就可以达到加工不同零件的目的。因此，数控机床特别适用于加工小批量且形状复杂要求精度高的零件。
由于数控机床要按照程序来加工零件，编程人员编制好程序以后，输入到数控装置中来指挥机床工作。程序的输入是通过控制介质来的。
1.2数控车床的现状与发展趋势
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等) 的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。当前数控车床呈现以下发展趋势。
1. 高速、高精密化
高速、精密是机床发展永恒的目标。随着科学技术突飞猛进的发展，机电产品更新换代速度加快，对零件加工的精度和表面质量的要求也愈来愈高。为满足这个复杂多变市场的需求，当前机床正向高速切削、干切削和准干切削方向发展，加工精度也在不断地提高。另一方面，电主轴和直线电机的成功应用，陶瓷滚珠轴承、高精度大导程空心
内冷和滚珠螺母强冷的低温高速滚珠丝杠副及带滚珠保持器的直线导轨副等机床功能部件的面市，也为机床向高速、精密发展创造了条件。
数控车床采用电主轴，取消了皮带、带轮和齿轮等环节，大大减少了主传动的转动惯量，提高了主轴动态响应速度和工作精度，彻底解决了主轴高速运转时皮带和带轮等传动的振动和噪声问题。采用电主轴结构可使主轴转速达到10000r/min以上。
直线电机驱动速度高，加减速特性好，有优越的响应特性和跟随精度。用直线电机作伺服驱动，省去了滚珠丝杠这一中间传动环节，消除了传动间隙(包括反向间隙) ，运动惯量小，系统刚性好，在高速下能精密定位，从而极大地提高了伺服精度。
直线滚动导轨副，由于其具有各向间隙为零和非常小的滚动摩擦，磨损小，发热可忽略不计，有非常好的热稳定性，提高了全程的定位精度和重复定位精度。
通过直线电机和直线滚动导轨副的应用，可使机床的快速移动速度由目前的10～20m/mim提高到60～80m/min，甚至高达120m/min。
2. 高可靠性
数控机床的可靠性是数控机床产品质量的一项关键性指标。数控机床能否发挥其高性能、高精度和高效率，并获得良好的效益，关键取决于其可靠性的高低。
3. 数控车床设计CAD 化、结构设计模块化
随着计算机应用的普及及软件技术的发展，CAD 技术得到了广泛发展。CAD 不仅可以替代人工完成繁琐的绘图工作，更重要的是可以进行设计方案选择和大件整机的静、动态特性分析、计算、预测及优化设计，可以对整机各工作部件进行动态模拟仿真。在模块化的基础上在设计阶段就可以看出产品的三维几何模型和逼真的色彩。采用CAD ，还可以大大提高工作效率，提高设计的一次成功率，从而缩短试制周期，降低设计成本，提高市场竞争能力。
通过对机床部件进行模块化设计，不仅能减少重复性劳动，而且可以快速响应市场，缩短产品开发设计周期。
4. 功能复合化
功能复合化的目的是进一步提高机床的生产效率，使用于非加工辅助时间减至最少。通过功能的复合化，可以扩大机床的使用范围、提高效率，实现一机多用、一机多能，即一台数控车床既可以实现车削功能，也可以实现铣削加工；或在以铣为主的机床上也可以实现磨削加工。宝鸡机床厂已经研制成功的CX25Y 数控车铣复合中心，该机床同时具有X 、Z 轴以及C 轴和Y 轴。通过C 轴和Y 轴，可以实现平面铣削和偏孔、槽的加工。该机床还配置有强动力刀架和副主轴。副主轴采用内藏式电主轴结构，通过数控
系统可直接实现主、副主轴转速同步。该机床工件一次装夹即可完成全部加工，极大地提高了效率。
5. 智能化、网络化、柔性化和集成化
21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统。智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方面的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控等方面的内容，以方便系统的诊断及维修等。
网络化数控装备是近年来机床发展的一个热点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式，如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。
数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是：从点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床) 、线(FMC、FMS 、FTL 、FML) 向面(工段车间独立制造岛、FA) 、体(CIMS、分布式网络集成制造系统) 的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，是先进制造领域的基础技术。其重点是以提高系统的可靠性、实用化为前提，以易于联网和集成为目标，注重加强单元技术的开拓和完善。CNC 单机向高精度、高速度和高柔性方向发展。数控机床及其构成柔性制造系统能方便地与CAD 、CAM 、CAPP 及MTS 等联结，向信息集成方向发展。网络系统向开放、集成和智能化方向发展。
1.3本课题研究的对象及目的
本次主要研究的是数控车床主轴箱的设计及装配工艺, 其目的在于通过车床主运动机械变速传动系统的结构设计及装配工艺，使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养基本的设计方法，并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。
1.4数控车床主轴箱的作用及结构
主轴箱是车床的重要的部件，是用于布置车床工作主轴及其传动零件和相应的附加机构的。
主轴箱采用多级齿轮传动，通过一定的传动系统，经主轴箱内各个位置上的传动齿轮和传动轴，最后把运动传到主轴上，使主轴获得规定的转速和方向。
主轴箱为数控车床的主要传动系统它包括电动机、传动系统和主轴部件它与普通车床的主轴箱比较，相对来说比较简单只有两极或三级齿轮变速系统，它主要是用以扩大电动机无级调速的范围，以满足一定恒功率、和转速的问题
第二章 多轴箱部件的总体设计
NL634SCZ 数控车床是一款高刚性、性价比优良的机床，多轴箱车床是根据机械加工业发展需要而设计的一种适应性强，工艺范围广，结构相对比较简单，采用高刚性设计，对于大直径切削、强力切削、有色金属切削、高速高精度切削等都可以充分满足。可以广泛满足汽车、航空航天、模具、仪器仪表等各行业对中小型零件的高效率加工需求。
2.1机床布局
2.1.1 确定结构方案
a ）主电机为βiIP 30/6000A06B-1499-B200(15/18.5)伺服电机，实现主轴转速的无级控制；b ）主轴传动系统采用V 带，齿轮传动；c ）传动型采用集中传动；d ）采用半闭环控制的编码器作实现主轴转速的稳定；e ）润滑系统采用飞溅油润滑。
2.1.2 布局
采用卧式车床常规的布局形式。机电一体化设计，结构紧凑，布局合理，造型美观，采用45°斜床身，矩形贴塑导轨，全封闭防护装置，动力液压卡盘，芯轴式液压尾架，电柜空调，三色灯，自动润滑系统。
2.1.3主传动系统运动设计
(1)确定变速组传动副数目
主轴箱齿轮三级调速设计，实现主轴高刚性，大扭矩、强力切削。
（图一）
从电动机到主轴，一般为降速传动。接近电动机处的零件，转速较高从而转矩较小，尺寸也较小。如使传动副较多的传动组放在接近电动机处，则可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件就可少些，就省材料了。这就是“前多后少”的原则。
设计的机床的最高转速n max =1000rpm 最低转速n min =10rpm
选用15kw 的电动机 型号为βiIP 30/6000A06B-1499-B200(15/18.5) 转速为6000r/min
2.1.4 结构网或结构式各种方案的选择
2.2绘制转速图
根据主轴箱齿轮传动，由主电机通过V 型带传递动力至一轴，一轴上的齿轮与二轴齿轮相啮合，传递运动和力至二轴，增大扭矩和转速，再通过二轴传递至主轴上，实现了增大扭矩和钢性，它的效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命长，传动比较准确。以下为此机床的传动转速图:
转速图（图二）
2.3确定带轮直径
参考资料:机械设计第七版, 西北工业大学机械原理及机械零件教研室，高等教育出版社 2.3.1 确定计算功率 P ca 由表差得工作情况系数K A =1. 2 故P ca =K A P =1. 2*15KW =18KW 2.3.2 选取V 带带型
根据计算功率和小带轮的转速选用的三角带型号为SPZ 查表的大带轮直径推荐植为220 小带轮直径 D 2=
2.4绘制传动系统图
n 1110
⨯D 1=⨯220=220mm n 2220
（图三）
第三章 估算传动件参数 确定其结构尺寸
3.1确定传动件计算转速
参考资料:机械设计课程设计机械设计基础—华中理工大学，重庆大学，同济大学，高等教育出版社
传动轴除应满足强度要求外，还满足刚度要求，强度要求保证轴在反复载荷和扭转载荷作用下不发生疲劳破坏。机床主传动系统精度要求较高，不允许有较大变形。因此疲劳强度一般不是主要矛盾。除了载荷较大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求轴在载荷下不至于产生过大的变形。如果刚度不够，轴上的零件由于轴的变形过大而
不能正常工作，或者产生振动和噪音，发热，过早磨损而失效，因此，必须保证传动轴有足够的刚度。
计算转速n 是传动件传递全部功率的最低转速，各个传动轴上的计算转速可以从转速图直接得出各轴的最高转速。
电机轴： n=6000r/min 一轴： n 1=
D 1110
⨯n =⨯6000=3000r /min D 2220
Z 1D 127110
⨯⨯n =⨯⨯6000≈1472. 7r /min Z 2D 255220
二轴： n 2=
主轴： n 2=
Z 3Z 1D 13527110
⨯⨯⨯n =⨯⨯⨯6000≈1198. 73r /min Z 4Z 2D 24355220
各轴功率和扭矩计算：
已知一级齿轮传动效率为0.98，则有： 电机轴功率：p 0=15kw
一轴功率：p 1=p 0×0.98=15×0.96=14.4kw 二轴功率：p 2=p 1×0.99=14.4×0.98=14.256kw 主轴功率：p 2=p 2×0.99=14.4×0.98=14.11kw 电机轴扭矩：T 0=9550p 0/n 二轴扭矩：T 2=9550p 2/n 主轴扭矩：T 2=9550p 2/n
初步确定轴的最小直径, 按扭矩强度条件计算（机械设计第七版—西北工业大学机械原理及机械零件教研室—高等教育出版社）
这种方法是只按周所受的扭矩来计算轴的强度；如果还受有不大的弯矩时，则用降低许用扭矩切应力的办法予以考虑。在做粥的结构设计时，通常用这种方法初步估算周静，对于不大重要的轴，也可以做最后计算结果。轴的扭转强度条件为
j 0
=9550×15/6000=23.875 N ·m
一轴扭矩：T 1=9550p 1/n j 1=9550×14.4/3000=45.84 N ·m
j 2
=9550×14.256/1472.7=92.4 N ·m =9550×14.11/1198.7=112.2 N ·m
j 2
τT =示中：
T ≈W T
95500000. 2d 3
P
n ≤[τ]T
τT ---扭转切用力，单位为MPa;
T---轴所受的扭矩，单位为N.mm ;
W T ---轴的抗扭解密那系数，单位为mm ³;
n---轴的转速，单位为r/min； P---轴传递的功率，单位为KW ; d---计算截面处轴的直径，单位为mm ；
[τ]---许用扭转切应力，单位为MPa 。
T
由上式可得轴的直径
d ≥
9550000P =
0. 2τT n
9550000P P
×3=A 03
0. 2τT n n
式中A 0=
9550000
0. 2τT ，可查表得45号钢A 0取值为126~112。对于空心轴则
d ≥A 0P n (1-β4)
式中β=
d 1
，即空心轴的内径d 1与外径d 之比，通常取β=0.5~0.6 d
应当指出, 当周界面上的揩油键槽时, 应增大轴颈已考虑对轴的强度的消弱, 对于直径d>100mm的轴, 有一个键槽时, 轴颈增加3%;有两个键槽时应增大7%.对于直径d ≤100mm 的轴, 有一个键槽时, 轴颈增大5%~7%,有两个键槽时轴颈应增大10%~15%;然后将轴颈圆整为标准直径, 应当注意, 这样求出的直径, 只能作为承受作用的轴端的最小直径.
按以上方法计算轴的最小直径 电机轴:
d =A 03
P 15=126×=17. 1mm n 6000
取电机轴轴颈为d =48mm 一轴:
d 1=A 03
P 14.4=126×=21. 3mm n 3000
取一轴最小轴颈为40mm 二轴:
d 2=A 03
P =126×=26. 9mm n 1472.7
取二轴的最小轴径为50mm 主轴:
由于主轴通过棒料的需要, 设定主轴的通径为106mm 则主轴的外径为
d 4=A 03
P n (1-β4)
=126×3
14.11
=29. 3mm
1198.7×(1-0.54)
主轴的外径最小值为140mm
按扭转刚度对轴的直径进行校核（现代实用机床设计手册---现代实用机床设计手册编委会—机械工业出版社P1002）
d =1.64
式中 d ——传动轴直径（mm ）
（mm ）
T n ——该轴传递的额定扭矩（N ·mm ）
，一般传动轴取[ϕ]=0.5°[ϕ]——该轴每米长度允许的扭转角（deg/m）
~1°。
电机轴：取[ϕ]=0.8deg/m
3
2387. 5⨯10
d =1. 644-=1. 644=21. 56mm
ϕ0. 8
n
查阅电机轴轴颈为d =48mm，满足要求。 一轴：取[ϕ]=0.8deg/m
3
45. 84⨯10
d =1. 644-=1. 644=25. 37mm
ϕ0. 8
n
圆整取d 1=40mm
二轴：取[ϕ]=0.8deg/m
3
92. 40⨯10
d =1. 64-=1. 644=30. 23mm
ϕ0. 8
n
圆整取d 1=50mm
3.2确定主轴支承轴颈尺寸
根据《机床课程设计指导书》主轴的驱动功率为14.11kw 选取前支承轴颈直径为
D=140-150，选取D 1=150mm 。 后支承轴颈直径
D 2=(0. 7-0. 85) D 1=105-127. 5
选取 D 2=140mm 3.1.1 主轴最佳跨距的选择
①由前轴颈取D 1=150mm，后轴颈取D 2=140mm，选前轴承为HRB NN3030K/W33双列圆柱滚子轴承和234430 BM 1双列推力球轴承，后轴承为HRB 7028C/DB P4型。选主轴锥度号为公制120的轴头，根据结构，定悬伸长度a=135mm。 ②求轴承刚度：
电机输出额定功率14.11kw 时，主轴转速为200r/min，则主轴最大输出转矩
P 14. 11
T =9550=9550⨯=673. 8N ∙m
n 200床身上最大加工直径约为最大回转直径的60%，即630mm ，故半径为0.315m 。
673. 8
=2138. 9N 切削力 F C =
0. 315
背向力 F P =0. 5F C =1069. 4N 故总作用力为 F =
F 2C +F P 2=2391. 3N
该力作用于顶在顶尖间的工件上，主轴和尾架各承受一半，故主轴端受力为
F/2=1195.67N。
在估算时，先假定初值l/a=3,l=3х135=360mm。前后支承的支反力为：
=
=2700
х
=3600N
=900N
和分别
==2700
х
根据HRB 厂商推荐最终取得最佳跨距为l=501mm。
3.3轴的结构与设计
轴的结构设计时在初算轴径的基础上进行的，为满足轴上零件的定位、紧固要求和便于轴的加工和轴上零件的装拆，通常将轴设计成阶梯轴。轴端结构的设计的任务是合理确定阶梯轴的形状和全部结构的尺寸。
装配图(图四)
3.3.1 拟定轴上零件的装配方案
如装配图（图四）所示，先安装主轴上零部件，在进行二轴上零件的安装，最后进行一轴上零件的安装。
3.3.2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径与长度 下面以主轴为例进行设计
主轴零件图（图五）
① 主轴内孔尺寸的设计，在保证主轴许用扭曲力，主轴扭矩的前提下，为增大主轴可加工棒料直径，便于更多工件在此机床上加工，根据卡盘油缸可选择的型号，故主轴通孔设计为Φ106，主轴内孔设计为公制120，其中中间部分避孔，减少磨屑量，且能保证顶尖安装时不与主轴干涉。
② 主轴端面的设计，主轴前锥部采用A2-11，增大主轴孔径，保证卡盘夹持棒料加工时主轴有足够的刚度，主轴箱的头部有W 型槽与前法兰配合，防止主轴运转时有切屑液进入主轴内部烧坏轴承，其中前法兰主轴配合为U 形槽，同样起到防止切屑液进入主轴内部，主轴端部设有定位键，保证主轴与卡盘之间不会相对转动，图中12-M12-6H 均布小孔，做动平衡增加质量, 使机床能够平稳的运转，如图六所示，为做动平衡时主轴的状态。
动平衡状态图（图六）
③ 主轴上零件的设计，为了防止轴上的零件手里时发生现对转动后周向的相对运动，轴上零件除了有游动和空转的要求外，都必须进行轴轴向和周向的定位，以确保其准确的位置。
零件的轴向定位，轴上零件的轴向定位，是以轴肩、隔套、轴端挡圈、和锁紧螺母来保证的，如装配图（图四）所示，轴承与前法兰左侧相配合，因轴承同时承受径向力和轴向力的作用，HRB NN3030K/W33双列圆柱滚子轴承（内径为150mm ，宽度56mm ，锥度为1/12的内圆孔）和234430 BM1双列推力球轴承，主轴轴承外径左侧与主轴箱台阶相配合，内径处用锁紧螺母压紧齿轮，然后用齿轮的端部压紧隔套，使用标准扭力使轴承紧固。锁紧螺母左侧为主轴轴肩利用隔套紧靠推力球轴承内圈固定轴承，采用双隔套的方法使消除轴承之间的游隙，轴承左侧采用锁紧螺母固定内圈，右压盖固定轴承外圈。
零件的周向定位，周向定位的目的是限制轴上零件与轴发生相对的转送，如装配图（图四）所示，齿轮的定位采用键槽的方式进行周向的定位。
3.4估算传动齿轮模数
第四章 机构设计
4.1 带轮设计
根据V 带计算，选用6根O 型V 带。由于I 轴安装，为了改善它们的工作条件，保证加工精度，采用了卸荷带轮结构。 4.2 齿轮块设计
机床的变速系统采用了齿轮变速机构。根据各传动组的工作特点，基本组的齿轮采用了销钉联结装配式结构。第二扩大组，由于传递的转矩较大，则采用了整体式齿轮。 从工艺的角度考虑，其他固定齿轮锁紧螺母轴向定位联结。由于主轴直径较大，为了降低加工成本而采用了单键联结。 4.3 轴承的选择
为了安装方便I 轴上传动件的外径均小于箱体左侧支承孔直径并采用HRB
NN3030K/W33双列圆柱滚子轴承（内径为150mm ，宽度56mm ，锥度为1/12的内
圆孔）和234430 BM1双列推力球轴承, 为了便于装配和轴承间隙其它轴采用深沟球轴承和双列圆柱滚子。滚动轴承均采用E 级精度。 4.4 主轴主件
本车床为普通精度级的轻型机床，为了简化结构，主轴采用了轴向后端定位的两支承主轴主件。前轴承采用了HRB NN3030K/W33双列圆柱滚子轴承和234430 BM1双列推力球轴承，后支承采用了7028型角接触球轴承向心推力球轴承除径向负荷外，还可承
受较大的单向轴向负荷。接触角越大则承受轴向负荷的能力越大。因为径向负荷作用时产生轴向分力，所以一般向心推力球轴承都是配对使用，双列圆柱滚子轴承的截面小、载荷能力高而且刚性高，为了保证主轴的回转精度，主轴前后轴承均用压块式防松螺母调整轴承的间隙。主轴前端采用了圆锥定心结构型式。前轴承为4级精度，后轴承为4级精度。 4.5 操纵机构
为了适应不同的加工状态，主轴的转速经常需要调整。根据各齿轮变速传动组的特点，分别采用了伺服电机无级变速。 4.6 滑系统设计
主轴箱采用飞溅式润滑和直接喷射。油面高度为65mm 左右，甩油轮浸油深度为
10mm 左右。润滑油型号为：46#抗磨液压油。
4.7 封装置设计
I 轴轴颈较小，线速度较低，为了保证密封效果，采用了皮碗式接触密封。而主轴
直径大，线速度较高，则采用了非接触式密封。卸荷皮带轮的润滑采用毛毡式密封，以防止外界杂物进入。 4.8 主轴箱体设计
箱体外形采取了各面间直角连接方式，使箱体线条简单，明快。并采用了箱体底面和两个导向块为定位安装面，并用螺钉和压板固定。安装简单，定位可靠。 4.9 主轴换向与制动结构设计
本机床属于万能性的普及型车床，适用于机械加工车间和维修车间。主轴换向比较频繁，采用编码器半闭环控制。这种结构简单。工作原理是，根据主轴不同的转速，编码器进行反馈，控制主轴运转。
第五章 主轴箱装配的装配工艺
机械装配工艺规程时用文件的形式规定的装配工艺过程，装配工艺的主要的工作是一句产品的图样、检验与验收要求、制成大纲、和现有的生产等原始资料，满足优质、高产、低能耗、低劳动强度和无污染等要求，对装配工艺过程进行划分和规定。 5.1 主轴箱的装配
零件图（图七）
5.1.1对主轴箱零部件的清理 顺序1
1清洗主轴箱体，吹干；
2对箱体孔、内腔中的毛刺及锐角进行去除光整
3清洗零件的防锈油，并对重要部位（如轴承安装孔）精度进行复检 顺序2
1清洗主轴、齿轮等零部件
2对主轴表面退刀槽、外螺纹部分毛刺及锐角进行去除光整 3退刀槽、台阶根部及主轴头部的迷宫部分污物进行清洗 顺序3
齿轮上每个齿顶尖锐处及高点部分预先进行倒角处理 5.1.2主轴箱的安装
装配图（图八）
1. 回油环2. 双列圆滚子轴承3. 隔套4. 双列推力球轴承5. 隔套6. 齿轮7. 平键8. 锁紧螺母 顺序1 1.1配磨回油环
参照以下圆柱滚子轴承装配规范，计算加工尺寸La ，配回油环 A 用优质煤油或汽油清洗圆柱滚子轴承，然后吹干或晾干
1） 将粗洗槽与精洗槽分开，并在槽底垫上金属网，使轴承不直接接触清洗槽内
的脏物
2） 在粗洗槽内，要避免转动轴承，用刷子大致清除附着在轴承表面的脏物之后，
再放 入精洗槽中
3） 在精洗槽中，将轴承轻轻转动来进行清洗，精洗槽内的清洗油必须经常保持
清洁
注意：不要用抹布擦拭轴承，因为抹布上细小的绒毛会进入轴承滚道，影响轴承精度
B 将内圈装入轴的锥部，将外圈套在内圈和滚子上
C 紧固锁紧螺母使内圈膨胀, 将千分表的表头触及轴承外圈，用手按直径方向来回推外圈，通过千分表测量外圈直径方向的位移量。反复操作直至外圈位移量△Rm 控制在2～
5um 为止。参看简图（一）
注意：○1测量时间较长时，体温会引起外圈温度上升，导致测量结果的误差，建
议带
上手套或尽可能在短时间内完成测量
○2如果外圈位移量过大，会导致手推外圈时产生椭圆变形，引起测量误差，
建
议外圈位移量控制在2～5um 范围内比较合适
（图九）
D 用量块测量轴肩部与内圈端面之间的距离。参看简图（十）
注意：测量距离时，约在50%的范围内可以将量块插入即可取值。因为轴肩部和
内圈端面间会产生一定的倾斜
简图（十）
E 计算调隙用隔套的加工尺寸，并将隔套加工到位 La = L－K(△Rm －△R －△Re)
式中：La ―― 调隙用隔套的加工尺寸
L ―― 量块的宽度尺寸（测量值） △Rm ―― 外圈直径方向位移量（测量值） △R ―― 安装后径向游隙
△Re ―― 配合产生的外圈滚道直径收缩量 K ―― 系数 1）系数K 为轴中空引起轴收缩量的换算值
○1通过计算轴中空比：
轴中空比 =（轴内径 / 轴外径）×100%
○2确定轴中空比后，对照轴中空比和系数K 关系表确定数值
2）△Re 的计算公式： △Re = （Dh －D ）× h
式中： Dh ―― 轴承座内径尺寸
D ―― 轴承外圈尺寸（实际测量值） h ―― 外圈滚道直径收缩率 NN30、N10系列h 为0.62 NN39、N49系列h 为0.7
注意：计算△Re 值为正数时（即轴承座内径与轴承外圈间隙配合），△Re 计为零
例如：计算实例
假设NN3020MBKR 轴承装配后的径向游隙 △R = -2um
配合产生的外圈滚道直径的收缩量 △Re = -4um (间隙配合时△Re 为0) 外圈位移量（测量值） △Rm = 7um 量块厚度（测量值） L = 20.55mm
调隙用隔套需加工尺寸 La = 20.55-15(0.007-(-0.002)-0.004) = 20.55-0.075
= 20.475mm
F 轴承加入润滑脂，填充润滑脂占空间容积的10%~20%，建议使用注脂器填充润滑脂
1） 将填充量80%的润滑脂均匀地涂在滚子的滚动面上。这时，建议保持架内径
部不
要涂抹太多润滑脂；保持架内侧的润滑脂在初期磨合运转阶段，较难扩散，会使温
升增高，也会延长磨合运转时间
2） 用手转动轴承，滚子滚动面的润滑脂将扩散到滚子的端面、保持架与滚子的接触部
位，使润滑脂均匀地分布在轴承整体
3） 将填充量20%的润滑脂均匀地薄薄外圈滚道上 G 按照设计图纸要求装配圆柱滚子轴承和其它零件
注意：配回油环后要注意配修法兰盘端面，根据回油环的以避免与主轴端面有干涉 1） 先将双列圆柱滚子轴承、隔套、双列推力球轴承、隔套、平键、齿轮和锁紧螺母依次安装到主轴上，通过锁紧螺母的松紧来调整双列圆柱滚子轴承的安装位置； 2） 按照工艺文件TIT0004《圆柱滚子轴承装配规范》要求确认轴承安装位置后，使用量块测量轴承端面距离主轴端面的尺寸，并配磨回油环满足技术要求； 3） 轴承端面距离主轴端面的尺寸，并配磨回油环满足技术要求； 要求:
1、两端面粗糙度≤0.8µm 2、两端面平行度允差≤0.01 顺序2
1）分别将上序中主轴上的双列圆柱滚子轴承、隔套、双列推力球轴承、隔套、平键、齿轮和锁紧螺母依次拆下；
2）分别测量主轴箱体轴承安装孔深度尺寸和轴承累积高度尺寸计为L1、L2； 3）配车法兰盘B 平面满足技术要求
图(十一)
要求:
1、磨面粗糙度≤0.8µm 且A 、B 面平行允差≤0.01 2、保证L2-L1=0.08~0.12
3、法兰盘与主轴箱端面的结合面0.02塞尺可入，且间隙不得大于0.03 顺序3
将装上轴承和齿轮的主轴装入主轴箱体内并锁紧法兰盘固定螺钉，然后从后端依次装入隔套、轴承、法兰盘、键、齿形皮带轮和锁紧螺母，把紧法兰盘、拧紧锁紧螺母；
图(十二)
1.1.3.1 隔套2. 轴承3. 法兰盘4. 齿形皮带轮5. 锁紧螺母
1.3 Ⅱ轴的安装
1、先将Ⅱ轴左端的深沟球轴承、隔套装到Ⅱ轴上，并用轴用挡圈卡紧；
2、将Ⅱ轴穿入主轴箱Ⅱ轴孔中，并依次套上轴用挡圈、键、齿轮、深沟球轴承和隔套； 3、装Ⅱ轴左端的法兰盘，安装前先检测图中所示的尺寸L1和L ，修配法兰盖满足技术要求，同时A 面和B 面也需满足技术要求;
简图（十三）
要求:
1、L1-L=0.01~0.02； 2、两端面粗糙度≤0.8µm ； 3、两端面平行度≤0.01。 1.4 轴的安装 1.4.1配磨隔套
1、测量轴承座深度记为L ，测量深沟球轴承（两个）、隔套（0201-89）、隔套（0201-90）的累积厚度，记为L1，配磨隔套（0201-90）厚度达要求;
2、配磨好隔套之后，将Ⅰ轴上的齿轮、轴承、隔套、轴用挡圈、轴承座、卸荷套（0201-91）装在Ⅰ轴上；
3、将组装好的Ⅰ轴组件一起装入主轴箱Ⅰ轴孔中，并锁紧卸荷套上的螺钉;
4、安装皮带轮：将皮带轮、隔套、轴承和驱动盘（0201-96）装入Ⅰ轴上，并锁紧螺钉
简图（十五）
要求:
1、保证L1-L=0.01~0.02； 2、两端面粗糙度≤0.8µm ； 3、两端面平行度允差≤0.01。 1.5润滑管路安装
1、先将铜管接头绑上生料带，固定在分油块之上，再将分油块锁紧在主轴箱体上； 2、按图所示方式预先将铜管弯好，并固定于管接头之上，每根铜管都通向各需要提供润滑的润滑孔中；
3、最后安装分油块和主轴箱体上的直接接头、铜管及油标；
简图（十六）
要求：
1、 接头端面油孔处多余生料带需要去除干净，保证油液流通顺畅 2、 分油块上流量调整，保证油量 1.6主轴箱主轴几何精度检验
根据主轴箱切屑直径卡片直径进行选择对应精度
G1检验项目
主轴端部：
a ) 定心轴径的径向跳动； b ) 周期性轴向窜动； c ) 主轴端面跳动。
简图（十七）
国 标 和 企 业 企 标 范围 1 范围 2 范围 3
a ) 0.005， 0.008， 0.012 b ) 0.005， 0.005， 0.005 c ) 0.008， 0.010， 0.015
范围 1 范围 2 范围 3
a ) 0.004， 0.007， 0.010 b ) 0.004， 0.004， 0.004 c ) 0.007， 0.008， 0.012
检验工具
指示器、带钢球检验棒。
检验方法［参照GB/T 17421.1－1998的 a )5.6.1.2.2；b )5.6.2.2.1,5.6.2.2.2；
c )5.6.3.2］
轴向力 F的大小由供货商（或制造厂）规定，如果使用预加荷轴承，则不必对主轴施加力。
a ) 当表面为圆锥面时，指示器的测头应垂直于圆锥表面。 b ) 和 c ) 每个主轴箱主轴均应检验并应在最大直径上检测。 G2检验项目
主轴孔的径向跳动：
1) 测头直接触及：
a ) 前锥孔面； b ) 后定位面。
2) 使用检验棒检验：
a ) 靠近主轴端面；
b ) 距主轴端面300mm 处。
简图（十八）
国 标 和 企 标
1） a ) 和 b ) 0.008； 1） a ) 和 b ) 0.0064；
2） 在 300测量长度上或全行程上（全行程≤300时） 2） 在 300测量长度上或全行程上（全行程≤300时）
范围 1 范围 2 范围 3 范围 1 范围 2 范围 3 a) 0.010， 0.015， 0.020 a) 0.008， 0.012， 0.016 b) 0.015， 0.020， 0.025 b) 0.012， 0.016， 0.020 检验工具 指示器和检验棒。
检验方法［参照GB/T 17421.1－1998的5.6.1.2.3］
对于2）项检验应在 ZX 和 YZ 平面内进行。检验时将主轴缓慢旋转，在每个检验位置至少转动两转进行检验。
拔出检验棒，使其相对主轴旋转90°重新插入，至少重复检验4次，偏差以测量结果的平均值计。
测量时，应减少切向力对测头的影响。
每个主轴箱主轴均应检验。
1.7主轴箱空运转试验
上温升试验台，使主轴转速那个低速至高速逐渐运转，每级转速的运转时间不少于5分钟，最高转速时间不少于1小时，检测主轴轴承的温升及主轴运转的噪音
要求：
1）主轴轴承温度≤65℃
2）主轴轴承温升不超过35℃
3）主轴运转的噪声≤83dB （A ）
1.8清理主轴箱
XXXI
五、设计感想
经过三星期的怒力，终于把这次课程设计做完了，在这次课程遇到看了很多的困难，多谢老师和同事的指导，通过这次毕业课程设计使自己对设计工作有了全新的认识，设计的每一个步骤都要求有严格的理论依据，面对繁琐的公式不断的专研、推敲，以负责的态度对待每个零部件的设计，不仅要有要有熟练的专业知识，而且还要求能够忍耐住寂寞，不断的创新精神，对于脑力和体力都是一种严峻的考验。由于在前期对自己的公司的产品比较熟悉，所以在做毕业设计的过程中比较顺手，其中也遇到了很多卡壳现象，对于设计的设计步骤不是太清，零部件的选择也是模棱两可，通过这次设计对机床的结构和零部件的要求有了新的认识，在以后的工作中，秉承着设计图纸就是法律，严格的按照设计要求做自己的产品，对加工、装配、售出产品进行跟踪，不断的向设计反馈机床的性能，逐步提高机床的品质。通过这次课程设计也使得自己认识到理论知识的重要性，所以在以后的工作中要逐步的培养自己善于分析问题原因，知识联系实际，运用数据与理论相结合的能力。
XXXII
六、参考文献
[1] 戴曙主编 《金属切削机床》 机械工业出版社
[2] 曹金榜等主编 《机床主轴箱变速箱设计指导》 机械工业出版社
[3] 濮良贵等主编 《机械设计第七版》 高等教育出版社
[4] 王昆等主编 《机械设计课程设计机械设计基础》 高等教育出版社
[5] 陈心昭等主编
[6] 成大先主编
[7] 中国标准出版社编
XXXIII 机械工业出版社 化学工业出版社 中国标准出版社 《现代实用机床设计手册》《机械设计手册》 《中国机械工业标准汇编》