摘 要

两个平面周边使用螺栓连接同时封闭的连接零件，一般都成为“法兰”，如通风管道的连接，这一类零件可以称为“法兰类零件”。由于法兰盘具有良好的综合性能，因此它在化工，排水，轻重工业，冷冻，给水，消防，电力，等基础工程。所以，法兰需求很大，随着工业的发展，法兰的需求量日益增大，因此需要设计一种增加生产效率的法兰专用机床，来改善适应法兰需求大量的市场。

本次设计主要是针对法兰盘钻孔的专用机床，其主要的机械结构包括：主轴，主轴箱传动系统；进给系统的工作台装配；丝杠和丝杠螺母等。合理运用各个机构的特点，达到最优设计。

主要是对横梁滚珠丝杠，主轴和键，轴承的选择，校核和检验。保证机床结构的刚性和合理性。

关键词：法兰；丝杠螺母；钻床；主轴

The mechanical structure design of special flange drilling machine

ABSTRACT

The two plane surrounding the use of bolts and connecting parts closed, generally as "flange”.Such as ventilation pipe connections, such parts can be referred to as "flange type parts".Due to the flange plate has a good comprehensive performance, so it is in the chemical industry, drainage, light and heavy industries, freezing, water supply, fire, electricity, and other basic works.Therefore, the flange is in great demand, with the development of industry, the demand of flange is increasing day by day.It is necessary to design a special machine to increase the production efficiency of the flange, the flange to improve to adapt to the needs of a large number of market.

This design is mainly for the flange hole drilling machine,Including the main mechanical structure: spindle, spindle drive system; feed system assembly; screw and screw nut design etc.Rational use of the characteristics of the various agencies to achieve optimal design.

Mainly on the cross beam ball screw, spindle and key, bearing selection, check and test. Ensure the rigidity and rationality of machine tool structure.

Key words：flange；leadscrew and nut；drilling machine；principal axis

目录

1 绪论 1

1.1 金属切削机床及其重要地位 1

1.1.1 金属切削机床 1

1.1.2重要地位 1

1.2问题的提出 2

1.3国内外发展状况 2

1.3.1国内发展现状 2

1.3.2国外发展现状 4

2 方案论证 5

2.1 总体布局方案论证 5

2.2 钻床功能组成及各部件方案论证 6

2.2.1数控系统总体方案确定 6

2.2.2主机总方案确定 7

2.2.3设计主要参数 8

3 横梁滚珠丝杠设计计算 9

3.1 动载强度计算 9

3.2 滚珠丝杠轴向负荷F的计算 10

3.3 确定滚珠丝杠型号 12

3.4 珠丝杠副的几何参数 12

3.5 传动效率计算 13

3.6 刚度检验 13

4 机械部分设计计算 14

4.1主传动系设计计算 14

4.1.1动设计计算 14

4.2 主轴的设计与计算 17

4.2.1 选择轴的材料 17

4.2.2 估算轴的直径 18

4.2.3 按弯扭轴上合成强度条件计算 19

4.2.4 按疲劳强度的安全系数校核计算 21

4.3 轴承的选择与校核 23

4.4 主轴上键的选择与校核 25

4.4.1挤压强度校核 25

4.4.2 耐磨条件校核 25

结 论 27

致 谢 28

参考文献 29

1 绪论

1.1 金属切削机床及其重要地位

1.1.1 金属切削机床

随着化工、建筑、给水、排水、石油、轻重工业、冷冻、卫生、水暖、消防、电力、航天、造船等基础工程的发展，法兰类零件的使用量大幅增加，需要设计一个法兰专用组合机床来提高法兰类零件的生产率。

这个机床主要是对法兰类零件孔加工方面的加工效率的提升，相比较铸造的法兰类零件有更高的精度也有更高的生产率。改进和设计法兰类零件切削机床是关键的一步。法兰类零件切削机床直接关系到法兰类零件的生产效率和质量，法兰类零件切削机床是用切削或钻削的方法将金属毛培加工成法兰类零件的及其，这是制造机器的机器，也叫“工作母机”，简称为机床。

本次设计主要针对法兰类零件的孔加工，使用钻削的方法加工法兰类零件。

1.1.2重要地位

由于法兰类零件的应用非常广泛，零件的生产与制造就尤为重要，加之机床加工是一个国家机械制造业的生产能力和科学技术水平的最好体现^【1】。法兰类零件切削机床的设计和制造直接关系着国家经济和机械制造生产力。机床作为生产零件的主要加工机器，在制造业中占有非常重要的地位。从生活用品到国家大型材料，军用材料等，所以机床的制造与设计关系着国家经济和国家制造业的发展速度和强度。

国家石油，消防等用管道材料较多的行业对法兰类零件的需求量极大，法兰类零件在金属零件中占有的比重也在日至增大，针对法兰类零件加工的组合专用机床就显得格外重要，加上现在工业发展的速度日益增加，对机床的需求量也在增加，必须要改进机床来增加生产效率，制造业的发展将会给国家带来巨大的经济利益，而一个国家的机床工业技术水平恰恰反映了一个国家科学技术水平和生产力水平。

而专用机床在机床中十分重要，专用机床是针对特殊零件的生产和制造，用通用的零件组装起来的组合机床，通常是钻削，铣削，镗削加工等方式，本次设计使用的钻削类专用机床，这种机床一般用来加工箱体类或者让非凡外形的零件。加工时通过刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给，来实现钻孔^【2】。

1.2问题的提出

在法兰类零件的生产制造过程中，经常会遇到需要在大型回转体零件上加工出许多孔，如果使用普通机床加工的话，往往会出现遗漏加工，因此需要设计一台大型钻床来对其进行加工^【3】。对法兰类炼精来会说，钻孔时非常重要的一个环节不能出现纰漏，所以需要非常谨慎的加工，故而非常需要一台法兰专用机床来为此进行专门的加工，这不仅减少了加工过程中的繁琐操作，也大大提高了零件加工的生产效率。近十多年来，组合机床及其自动线在高效、高生产率， 柔性化以及采用并行(同步)工程制订更为合理、更为节省的方案方面取得了不小的进展。尤其是法兰行业，为了提高法兰的性能，对零件的加工精度提出了一些新的要求， 因此对机床性能的要求也更高了。