減震器鋁合金缸筒雙面擴(kuò)絞專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)

摘 要 組合機(jī)床是一種高效率專(zhuān)用機(jī)床，有一定的使用條件，不是在所有情況下都可以收到良好的經(jīng)濟(jì)效益，在確定設(shè)計(jì)機(jī)床前，需要進(jìn)行具體的經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證。加工同一個(gè)產(chǎn)品的零件，通常會(huì)有很多種工藝方法，不同的方法會(huì)有不同的經(jīng)濟(jì)效益，影響技術(shù)經(jīng)濟(jì)的成分有很多，有時(shí)技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)的方發(fā)，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不一定先進(jìn)，因此，需要對(duì)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作綜合評(píng)估，綜合多數(shù)的意見(jiàn)，選出優(yōu)化方法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效果評(píng)估，如果滿(mǎn)意即可決定采用哪種方法。 本課題設(shè)計(jì)的是雙端面孔加工組合機(jī)床。其來(lái)源于惠發(fā)特精密機(jī)械有限公司。在設(shè)計(jì)中：通過(guò)研究被加工零件的特點(diǎn)，對(duì) 相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)相關(guān)部件進(jìn)行選擇，從而確定機(jī)床的整體布局。并繪制出被加工示意圖，加工零件工序圖，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計(jì)算卡。在此條件上擬定了主軸箱的傳動(dòng)路線(xiàn)，設(shè)計(jì)了軸的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了皮帶輪及軸等相關(guān)零件的強(qiáng)度，剛度校核，并繪制出主軸箱總裝圖和相關(guān)零件圖。該機(jī)床對(duì)零件的兩端孔同時(shí)進(jìn)行加工，加工的工藝性好，工件裝夾方便。采用滾珠絲杠導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)刀具進(jìn)給。工件采用 V 形塊定位，液壓夾緊，一次裝夾完成不止保證了孔的加工精度，而且還提升了加工效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 關(guān)鍵詞 : 組合機(jī)床；雙端面孔加工；液壓夾緊 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 Abstract Combination machine tools is an efficient special machine tool, has the certain conditions of use, can not in all cases received good economic benefits, before the design of machine tool is determined, specific economic and technical argument is required. Processing parts of the same product, usually there are many kinds of processing methods, different methods have different economic efficiency, influence the composition of the technical and economic has a lot of, sometimes technical indicators advanced party, advanced economic indicator does not necessarily, therefore, need to make a comprehensive evaluation of technical and economic indicators, comprehensive the opinions of the majority, to select the optimal method for economic evaluation, if satisfaction can be decided to use which method. This topic design is of double end face processing combination machine tools. It is derived from HuiFa precision machinery co., LTD. In design: by studying the characteristics of the processed parts and the related data to calculate, to choose of related parts, to determine the overall layout of machine tool. And map out the process diagram, process diagram, processing parts machine tool contact card size chart and productivity calculation. Conditions on which to formulate the spindle box of transmission route, design the structure of the shaft, the pulley and shaft parts related to strength, stiffness, and draw out the spindle box assembly diagram and related detail drawings. The machine tool and parts at both ends of the hole processing, processing of good manufacturability, workpiece clamping and convenient. With ball screw feed ? guide implementation tools. Key words: combination machine； double-face processing； the hydraulic clamping 目錄 摘要 .III ABSTRACT.IV 目錄 .V 1 緒 論 . 1 1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義 . 5 1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況 . 5 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 . 5 2 對(duì)總體設(shè)計(jì)的理解 . 7 2.1 機(jī)床的主要用途 . 7 2.2 機(jī)床的主 要部件 . 7 2.3 總體設(shè)計(jì)工藝方案的制定 . 7 2.3.1 工序 . 7 2.3.2 安裝 . 8 2.3.3 擬訂加工工藝路線(xiàn) . 9 2.3.4 兩種加工路線(xiàn)的比較 . 9 2.3.5 刀具與夾具的比較 . 10 2.3.6 工序的集中與分散 . 11 2.3.7 確定加工工藝路線(xiàn) . 11 3 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 11 3.1 確定傳動(dòng)方式 . 12 3.2 聯(lián)軸器的選用 . 12 3.3 導(dǎo)軌形式的確定（選用和載荷計(jì)算） . 12 3.3.1 選用 . 12 3.3.2 載荷計(jì)算 . 13 3.4 滾珠絲桿的機(jī)械特性的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 13 3.5 滾珠 絲桿副的選用 . 17 3.6 滾珠絲桿的驗(yàn)算 . 17 3.7 步進(jìn)電機(jī)的選用 . 18 3.8 傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 21 3.8.1 螺母 . 21 3.8.2 活靈座 . 21 3.8.4 拖板 . 26 3.8.5 絲桿夾具 . 27 3.9 進(jìn)給系統(tǒng)圖 . 27 4 夾具設(shè)計(jì) . 29 4.1 被加工零件的加工要求 . 29 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 4.2 夾具設(shè)計(jì)的主要依據(jù) . 30 4.2.1 被加工零件的加工精度和加工工序 . 31 4.2.2 被加工零件特點(diǎn) . 31 4.2.3 零件的生產(chǎn)批量 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 4.3 工件的定位方案確定 . 32 4.3.1 加工示意圖的作用和內(nèi)容 . 32 4.3.2 加工示意圖的畫(huà)法及注意事項(xiàng) . 32 4.3.3 選擇刀具，工具，導(dǎo)向裝置并標(biāo)注其相關(guān)位置及尺寸 . 32 4.4 工件夾緊方案確定 . 33 4.4.1 夾緊方向 . 33 4.4.2 夾緊部件 . 34 4. 5 定位元件，夾緊元件的設(shè)計(jì) . 39 4.5.1 定位元件的設(shè)計(jì) . 39 4.5.2 夾緊元件設(shè)計(jì) . 39 4.6 夾緊力 計(jì)算 . 40 4.7 夾緊油缸設(shè)計(jì) . 41 4.7.1 液壓缸的載荷組成與計(jì)算 . 41 4.7.2 初選系統(tǒng)工作壓力 . 43 4.7.3 液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 . 45 4.7.4 油缸密封 . 45 4.8 夾具體及其他零件設(shè)計(jì) . 45 4.8.1 外形簡(jiǎn)圖 . 45 4.8.2 材料選擇 . 46 4.9 夾具的安裝與調(diào)整 . 47 4.9.1 安裝 . 47 4.9.2 調(diào)整 . 47 4.9.3 夾具的可調(diào)節(jié)性 . 47 5 總結(jié)與展望 . 48 致 謝 . 49 參考文獻(xiàn) . 50 1 緒 論 1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義 人們?cè)谏钪械拿總€(gè)方面都離不開(kāi)機(jī)械設(shè)備。專(zhuān)業(yè)為機(jī)械方 面的人，畢業(yè)后想要從事機(jī)械設(shè)計(jì)及制造工作都需要具備機(jī)械方面的基礎(chǔ)知識(shí)與基礎(chǔ)技能。畢業(yè)設(shè)計(jì)是概括性，綜合性的實(shí)踐課程，是工科各專(zhuān)業(yè)學(xué)生的必經(jīng)之路，是所有學(xué)生離開(kāi)學(xué)校之前最重要的任務(wù)。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)是從事專(zhuān)業(yè)機(jī)床設(shè)計(jì)。包括總體設(shè)計(jì)，進(jìn)給系統(tǒng)，床身部件，液壓系統(tǒng)，主軸箱和機(jī)床夾具部分。 課程來(lái)源于無(wú)錫市惠發(fā)特精密機(jī)械有限公司。本課題系機(jī)動(dòng)車(chē)減震器缸筒加工的專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)，對(duì)于摩托車(chē)及其這一些激動(dòng)車(chē)的減震器缸筒加工均有一定的參考價(jià)值，在減震器行業(yè)技術(shù)更新中起相當(dāng)?shù)淖饔谩?1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況 回首過(guò)去幾十年來(lái)，機(jī)床行業(yè)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)較快發(fā)展，得益于該行業(yè)在新形勢(shì)下，把握“抓創(chuàng)新，調(diào)結(jié)構(gòu)，促改革”的工作主線(xiàn)，使雖然在此期間顯著改善產(chǎn)業(yè)格局，廣大員工在機(jī)床行業(yè)和公司的大力支持下，各個(gè)方面的共同努力，已取得長(zhǎng)足的進(jìn)步， 2009年，中國(guó)的機(jī)床產(chǎn)量位居第一，在世界，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率國(guó)內(nèi)機(jī)床工具的 80以上，但應(yīng)該可以看到機(jī)床行業(yè)，我們只能將其視為一個(gè)“發(fā)展中的國(guó)家”在中國(guó)的機(jī)床工具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，價(jià)格實(shí)惠的產(chǎn)品仍然占了很大的比例 ；國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域的一些必要的高 端產(chǎn)品仍然需要依賴(lài)進(jìn)口，我們的機(jī)床出口，仍然依靠大量的低價(jià)值，低成本的仿制產(chǎn)品，以支持，但總是有進(jìn)口進(jìn)出口逆差。盡管多年的努力，中國(guó)的機(jī)床工具企業(yè)，有已經(jīng)被一些國(guó)際影響力的群體，一些世界先進(jìn)水平和機(jī)床出口的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力已經(jīng)開(kāi)始，但整個(gè)行業(yè)的整體，自主創(chuàng)新能力，基礎(chǔ)制造，低水平的同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重，低水平重復(fù)建設(shè)，難以解決的問(wèn)題仍然存在自主創(chuàng)新產(chǎn)品推廣應(yīng)用，產(chǎn)品的質(zhì)量和服務(wù)水平還有待提高，所以貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，大力調(diào)整的工業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，并力求在未來(lái)的一個(gè)重大突破，這將是中國(guó)機(jī)床工具行業(yè)的共同 努力我們的方向和目標(biāo)，組合機(jī)床的發(fā)展有 28年的歷史，它的研究和生產(chǎn)是相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)上，應(yīng)用程序也已經(jīng)滲透到許多行業(yè)。機(jī)械制造行業(yè)目前的產(chǎn)品更新，技術(shù)創(chuàng)新，提高生產(chǎn)效率和高速發(fā)展的必備設(shè)備。如何加快，高效率，高品質(zhì)的加工是一個(gè)指導(dǎo)性意義的課題。外國(guó)如英國(guó)研究公司哈曼機(jī)械研究項(xiàng)目中的類(lèi)，具有無(wú)可爭(zhēng)議的領(lǐng)導(dǎo)者，在其技術(shù)已經(jīng)非常完善。在我們的研究在這個(gè)項(xiàng)目上，他們?nèi)匀挥休^大的距離 。 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)要求機(jī)床功能得到進(jìn)一步的完善，能夠提高零件的加工精度和加工效率，能夠降低加工成本。該零件屬摩托 車(chē)減震器用，其材料為鑄鋁，要求單班制生產(chǎn)，年產(chǎn)量 5 萬(wàn)件。機(jī)床結(jié)構(gòu)表達(dá)清晰合理，說(shuō)明書(shū)工整并有理論依據(jù)。進(jìn)給系統(tǒng)應(yīng)采用一般簡(jiǎn)易數(shù)控專(zhuān)用機(jī)床的滾珠絲桿付及滾動(dòng)導(dǎo)軌的傳動(dòng)方案，并選用步進(jìn)電機(jī)。繪制進(jìn)給系統(tǒng)總圖一份。繪制夾具總圖一份，所設(shè)計(jì)之夾具必須根據(jù)工件尺寸大小有一定的調(diào)節(jié)范圍。無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)，要求包括必要的計(jì)算并且文字簡(jiǎn)潔通順，表達(dá)清晰，字?jǐn)?shù)一萬(wàn)字左右。專(zhuān)業(yè)英文資料翻譯一萬(wàn)字左右。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)從十一月十二日開(kāi)始至五月二十五日結(jié)束。 2 對(duì)總體設(shè)計(jì)的理解 2.1 機(jī)床的主要用途 雙工位擴(kuò)絞專(zhuān)用機(jī)床是用于減震器生產(chǎn)線(xiàn)上鋁筒加工的專(zhuān)用設(shè)備。雙工位鉆床的使用可以穩(wěn)定高效地保證鋁筒加工的精度，得到優(yōu)良的加工質(zhì)量，并可大幅度的降低加工成本，企業(yè)增效顯著。 雙工位擴(kuò)絞專(zhuān)用機(jī)床是一種簡(jiǎn)易的數(shù)控專(zhuān)用機(jī)床，受制造成本的制約，為了節(jié)約成本結(jié)構(gòu)要求簡(jiǎn)單，制造維修方便。 2.2 機(jī)床的主要部件 本機(jī)床 主要由床身、主軸箱、夾具、進(jìn)給系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等部件組成。 2.3 總體設(shè)計(jì)工藝方案的制定 機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機(jī)械加工工藝過(guò)程和操作方法的工藝文件。生產(chǎn)規(guī)模的大小，工藝水平的高低以及解決各種工藝問(wèn)題的方法和手段都要通過(guò)機(jī)械加工工藝規(guī)程來(lái)體現(xiàn)。因此，機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要而又嚴(yán)肅的工作。為能具體確切地說(shuō)明工藝過(guò)程，一般將機(jī)械加工工藝過(guò)程分為工序、安裝、工位、工步和走刀。 這是設(shè)計(jì)專(zhuān)用機(jī)床最重要的一步。工藝方案制定得正確與否，將決定機(jī)床能否達(dá)到“體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，效率高， 質(zhì)量好”的要求。我們想讓工藝方案采用的正確，必定先認(rèn)真的分析加工零件的圖紙，走進(jìn)廠房詳細(xì)的知道產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)突出點(diǎn)，加工地方，精度要求技術(shù)要求，粗糙度，定位夾緊方式采用的工藝和生產(chǎn)過(guò)程所采用的刀類(lèi)，輔具，切屑用量情況及產(chǎn)生率要求高，分析其優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)設(shè)計(jì)，制造，使用單位和操作者的豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以求理論緊密聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，從而確定零件在組合機(jī)床上完成的工藝（工序）內(nèi)容及方法，決定刀具種類(lèi)，結(jié)構(gòu)型式，數(shù)量及切屑用量等。 根據(jù)選定的工藝方案確定機(jī)床的配置型式，并定出影響機(jī)床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案。既要 考慮能實(shí)現(xiàn)工藝方案，以確保零件的加工精度，技術(shù)要求及生產(chǎn)率；又要考慮機(jī)床的操作方便可靠，易于維修，且冷卻，排屑情況良好。 以上兩個(gè)步驟是十分重要的。對(duì)于同一個(gè)零件的加工，可能會(huì)有各種不同的工藝方案和機(jī)床配置方案，在最后決定采取哪種方案時(shí)，決不能草率，要全面地看問(wèn)題，綜合分析各方面的情況，進(jìn)行多種方案對(duì)比，從中選擇最佳方案 2。 2.3.1 工序 被加工零件為一棒鋁合金 MgZAlSi9 牌號(hào) : MgZAlSi 9 代號(hào) 1104Z 鑄造方法 : 金屬型 熱處理 : 淬火 +人工時(shí)效 力學(xué)性能 : 抗拉強(qiáng)度 145:/ MPab 伸長(zhǎng)率 (%)5 : 2 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 布氏硬度 :)30/250/5(HBS 50 鑄造鋁合金應(yīng)具有良好的鑄造性能，其成分應(yīng)接近共晶點(diǎn)。此外，為了提高其力學(xué)性能，常常采用變質(zhì)處理和固溶熱處理。 雙孔加工，左端 14.5，表面粗糙度 Ra=6.3 微米 ” 右端階梯孔 最大 37.5，最小 28，表面粗糙度 Ra=6.3 微米 其他技術(shù)要求見(jiàn)孔位圖，要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年產(chǎn)量 5 萬(wàn)件，單班制生產(chǎn)。 機(jī)械加工工藝過(guò)程的工序是指：一個(gè)（或一組）工人在一個(gè)工作地點(diǎn)對(duì)一個(gè)（或 同時(shí)對(duì)幾個(gè)）工件連續(xù)完成的那一部分加工過(guò)程。 圖 2.1 減震器零件圖 其加工內(nèi)容是 : 對(duì)左右兩端鉆孔 加工深孔 去毛刺 這些加工內(nèi)容安排在 3 個(gè)工序中完成，如下表所示。 表 2-1 鋁合金缸筒工序安排方案 工 序 號(hào) 工 序 內(nèi) 容 設(shè) 備 1 對(duì)左右兩端鉆孔 專(zhuān)業(yè)鉆床 2 加工深孔 專(zhuān)業(yè)鉆床 3 手工去毛刺 2.3.2 安裝 在同一個(gè)工序中，工件每定位和夾緊一次所完成的那部分加工稱(chēng)為一個(gè)安裝。此次全部工序的完成需要兩次定位和夾緊。如下表所示。 表 2-2 鋁合金缸筒的工序和安裝 工序號(hào) 安 裝 號(hào) 安 裝 內(nèi) 容 設(shè) 備 1 1 左右兩端鉆孔 專(zhuān)業(yè)鉆床 2 2 加工深孔 專(zhuān)業(yè)鉆床 2.3.3 擬訂加工工藝路線(xiàn) 根據(jù)廠方要求，該零件有兩種加工方案，一是先加工深孔再加工雙端面孔，二是先加工雙端面孔再加工深孔。 金屬切屑機(jī)床又稱(chēng)工作母機(jī) ，是機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)裝備。隨著社會(huì)需求和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)機(jī)床設(shè)計(jì)技術(shù)要求越來(lái)越高。一方面為了適應(yīng)社會(huì)需求的變化，出現(xiàn)了柔性制造系統(tǒng)（ FMS）等先進(jìn)的自動(dòng)化制造系統(tǒng)，除了傳統(tǒng)的機(jī)床設(shè)計(jì)要求之外，還要求機(jī)床增加柔性，并能與系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合。另一方面數(shù)控技術(shù)和 CAD 技術(shù)的發(fā)展，為機(jī)床設(shè)計(jì)提供了新的條件和支撐。因此機(jī)床的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)技術(shù)也在發(fā)生著深刻變化。 2.3.4 兩種加工路線(xiàn)的比較 A 先加工深孔再加工兩端面孔路線(xiàn) 根據(jù)加工深孔時(shí)工件旋轉(zhuǎn)而刀具不轉(zhuǎn)的原理，此方案在先加工深孔時(shí)需要一個(gè)導(dǎo)航設(shè)備，以確保 刀具能夠精準(zhǔn)地校準(zhǔn)工件中心。在工件夾緊方面，工件左面可考慮選用三爪卡盤(pán)夾具，這樣可以帶動(dòng)工件高速旋轉(zhuǎn)。由于深孔加工的特殊要求，工件若只夾緊一側(cè)，會(huì)由于震動(dòng)而導(dǎo)致誤差偏大，達(dá)不到工件的精度要求。故而需要設(shè)計(jì)一輔助夾具，用來(lái)夾緊工件的另一側(cè)，以確保工件能夠達(dá)到廠方要求。但由于工件需要高速旋轉(zhuǎn)，此輔助夾具也必須能夠高速旋轉(zhuǎn)。這一特殊要求將給此輔助夾具的設(shè)計(jì)帶來(lái)相當(dāng)大的困難，暫考慮以同樣的三爪卡盤(pán)來(lái)夾緊工件的另一側(cè)。由于深孔加工對(duì)刀具的特殊要求，刀具在加工時(shí)需要一個(gè)導(dǎo)航設(shè)備，以避免刀具在加工時(shí)產(chǎn)生較大的偏移。經(jīng)這樣 考慮，輔助夾具和導(dǎo)航設(shè)備的安裝又將是另一難題。若將此兩個(gè)設(shè)備以前后順序安裝于同一板墊上，則或多或少會(huì)影響加工精度。 現(xiàn)在來(lái)考慮加工兩端面孔。我們要求兩端面孔要同時(shí)加工 ,這樣不僅可以提高工作效率 ,對(duì)兩端孔的中心線(xiàn)的合一也能夠很好的解決 ,避免了先后加工兩端面孔時(shí)由于拆卸工件所帶來(lái)的認(rèn)為誤差。由于這一要求 ,所以對(duì)夾具的設(shè)計(jì)要進(jìn)行一番考慮?，F(xiàn)設(shè)計(jì)夾具為臂桿式 ,左右各一個(gè) ,如“ T”型狀 ,利用液壓缸夾緊 ,簡(jiǎn)圖如下。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 圖 2.2 夾具簡(jiǎn)圖 綜上所述 ,方案一需消耗人力 ,才力和資源比較大 ,成本高 ,方案實(shí)行比較困難 . B 先加 工兩端面孔再加工深孔路線(xiàn) 兩端面孔的加工要求同步進(jìn)行 ,并在同時(shí)間內(nèi)完成加工任務(wù) ,在刀具設(shè)計(jì)方面同上一方案。 現(xiàn)在來(lái)考慮加工深孔。深孔加工要求工件高速旋轉(zhuǎn)，上一方案考慮用三爪卡盤(pán)夾緊兩端面里帶動(dòng)工件完成高速運(yùn)轉(zhuǎn)。此方案在實(shí)際亦不可行，現(xiàn)由于工件兩端面孔已經(jīng)加工完成，故可考慮用頂針頂住工件左端面孔，依靠機(jī)床結(jié)構(gòu)對(duì)工件向左的緊壓力所產(chǎn)生的摩擦力帶動(dòng)工件高速運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)工件右端面孔的特征，可以設(shè)計(jì)一個(gè)刀具導(dǎo)向套，利于機(jī)床部件運(yùn)動(dòng)給工件一個(gè)向左的壓緊力，此刀具導(dǎo)向套簡(jiǎn)圖如下所示。 圖 2.3 刀具導(dǎo)向套簡(jiǎn)圖 這樣便可以 成功地解決工件高速運(yùn)轉(zhuǎn)所帶來(lái)的夾具設(shè)計(jì)困難問(wèn)題。此方案不僅方便可行，而且成本低，運(yùn)用合理，完全能夠滿(mǎn)足加工要求 3。 2.3.5 刀具與夾具的比較 刀具 兩種方案對(duì)刀具的要求是統(tǒng)一的，故不論是哪種方案，其刀具的設(shè)計(jì)是完全一樣的，勿需比較。 夾具 方案一所需要的夾具，在加工兩端面時(shí)與方案二是一樣的，但在加工深孔時(shí)，夾具的設(shè)計(jì)比較困難，成本較高，較難實(shí)現(xiàn)。 方案二所需的夾具在加工深孔時(shí)比較容易，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低，可以順利達(dá)到工件的加工要求。 2.3.6 工序的集中與分散 同一工件，同樣的加工內(nèi)容可 以安排兩種不同的形式的工藝規(guī)程：一種是工序集中，另一種是工序分散。 集中工序有幫助保護(hù)各加工面間的相關(guān)地位精確度要求，有效于使用高效率機(jī)床，節(jié)約裝配工件的長(zhǎng)度，減弱工件的搬動(dòng)來(lái)回。分散工序可讓每個(gè)工序采取的設(shè)備和夾具比較容易，對(duì)刀也比較簡(jiǎn)單，對(duì)操作工人的層次要求比較少。 采用高效自動(dòng)化機(jī)床 ,以工序集中的形式組織生產(chǎn) ,除了具有上述工序集中的優(yōu)點(diǎn)以外 ,生產(chǎn)適應(yīng)強(qiáng) ,因而雖然設(shè)備價(jià)格昂貴 ,但仍然受到愈來(lái)愈多的重視 . 綜上所述 ,此次加工采用的是工序集中的工藝規(guī)程 . 2.3.7 確定加工工藝路線(xiàn) 根據(jù)上述內(nèi)容 ,對(duì)各 種方案的比較 ,選用先加工兩端面孔再加工深孔這一方案比較合理 ,也比較科學(xué) ,這一方案不僅降低了生產(chǎn)成本 ,提高了生產(chǎn)效率 ,同時(shí)也容易完成加工任務(wù) .工藝路線(xiàn)簡(jiǎn)圖如下圖所示 . 鉆 兩 端 面 孔 鉆 深 孔 圖 2-3 加工工藝路線(xiàn)簡(jiǎn)圖 3 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 3.1 確定傳動(dòng)方式 機(jī)械部件中我們經(jīng)常用的是螺旋傳動(dòng)、齒冷傳動(dòng)、同步帶、和各種非線(xiàn)性傳動(dòng)部件等。它的功能主要的是傳輸轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，實(shí)際上說(shuō)就是一種轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變 化器。目的是使執(zhí)行機(jī)構(gòu)和負(fù)載之間獲得最佳匹配方面的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。機(jī)械傳動(dòng)部分的傳動(dòng)類(lèi)型、傳輸模式、剛度和傳輸可靠性的機(jī)電一體化系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和快速響應(yīng)有顯著的影響 , 應(yīng)設(shè)計(jì)和選擇傳動(dòng)間隙小、精度高、體積小、重量輕、運(yùn)行平穩(wěn)、傳遞轉(zhuǎn)矩大的傳動(dòng)部件。 絲杠螺母機(jī)構(gòu)又稱(chēng)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。它主要用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)或直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。螺桿螺母機(jī)構(gòu)滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦的點(diǎn)?；瑒?dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，制造成本低，具有自鎖功能。但摩擦阻力，傳動(dòng)效率低。滾動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，但其 最大的優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高，因此在機(jī)電一體化系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 在本設(shè)計(jì)中工作臺(tái)行程的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，主體，以傳遞運(yùn)動(dòng)，需要更高的傳輸精度和緊湊的，所以使用的進(jìn)給絲杠螺母驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 3.2 聯(lián)軸器的選用 聯(lián)軸器主要用來(lái)聯(lián)接不同部件之間的兩根軸，使其一同回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩?？煞譃閮纱箢?lèi)彈性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器和聯(lián)軸器。撓性接頭，根據(jù)劃分是否彈性元件的非彈性和彈性元件彈性聯(lián)軸器的彈性聯(lián)軸器元件 。 彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器加工簡(jiǎn)單，裝拆方便，成本較低，可以補(bǔ)償綜合位移，具有一定的緩沖和吸震能力，適用于正反轉(zhuǎn)或啟動(dòng)頻繁的傳 遞中。 此次設(shè)計(jì)中選用彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。它屬于非金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器。其構(gòu)造與凸緣聯(lián)軸器相似，只是用裝有彈性套的柱銷(xiāo)代替了聯(lián)接螺栓。彈性套的變形可以補(bǔ)償兩軸的徑向位移和角位移。 3.3 導(dǎo)軌形式的確定（選用和載荷計(jì)算 ） 3.3.1 選用 機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)軌的基本要求是導(dǎo)向精度高、剛性好、運(yùn)動(dòng)輕便平穩(wěn)、耐磨性好、溫度變化小以及結(jié)構(gòu)工藝性好等。 按接觸面的摩擦性質(zhì)可分為： A. 滑動(dòng)導(dǎo)軌副： 滑動(dòng)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，阻尼系數(shù)大，剛度大；但易產(chǎn)生低速爬行現(xiàn)象，易磨損。滑動(dòng)導(dǎo)軌是金屬對(duì)金屬型式，目前在數(shù)控機(jī) 床上很少采用。摩擦系數(shù)較大，而且變化范圍也大，對(duì)于精度高的工件加工心有余而力不足。承載能力中等。接觸剛度高?；瑒?dòng)導(dǎo)軌一般僅用于普通精度的機(jī)床。數(shù)控機(jī)床已不采用。 B. 滾動(dòng)導(dǎo)軌副： 直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌由導(dǎo)軌和滑塊兩部分組成。導(dǎo)軌通常為兩根，裝在支撐件上，每根導(dǎo)軌上有 2 個(gè)滑塊，固定在移動(dòng)件導(dǎo)軌體上。 直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的工作原理就是滑塊中裝有四組滾珠，在導(dǎo)軌條的滑塊的斷點(diǎn)，就經(jīng)合成樹(shù)脂制造的端面擋板和滑塊中的回珠孔回到另一端，經(jīng)另一端端面擋板再進(jìn)入循環(huán)。四組滾珠各有自己的回株孔，分別處于滑塊的四角。四 組滾珠和滾道相當(dāng)于四個(gè)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)角接觸滾珠軸承。接觸角為 45 度時(shí)，四個(gè)方向具有相同的承載能力。 C. 液體靜壓導(dǎo)軌： 無(wú)磨損，無(wú)靜摩擦，無(wú)低速爬行現(xiàn)象，阻尼系數(shù)大；但設(shè)計(jì)、制造、使用較復(fù)雜。 D. 氣浮導(dǎo)軌： 無(wú)磨損，無(wú)靜摩擦，無(wú)低速爬行現(xiàn)象，無(wú)需回行管道，不產(chǎn)生污染；但剛度小，阻尼系數(shù)很小，容易引起振蕩。 此次設(shè)計(jì)中選用滾動(dòng)導(dǎo)軌副。 3.3.2 載荷計(jì)算 垂直載荷為 Fz=1200N，取計(jì)算導(dǎo)軌的靜安全系數(shù) 0.4fSL ，代入式 PCfSL /0 ，計(jì)算出為導(dǎo)軌的基本靜額定載荷； 工作載荷： 3 6 4 2)6 0 8 41 2 0 0(5.0)2(5.0 FFP (3.1) NNC 1 4 5 6 83 6 4 24 根據(jù)計(jì)算結(jié)果查有關(guān)資料初選導(dǎo)軌： CDA20 依據(jù)速度 v=5.84 m/min 和選定導(dǎo)軌的基本動(dòng)額定載荷驗(yàn)算導(dǎo)軌的工作壽命 Ln ： hhvPCL n2 0 0 0 01 5 6 0 0 06085.510501618/1 6 7 2 8601050)/(3333）（ (3.2) 3.4 滾珠絲桿的機(jī)械特性的設(shè)計(jì)計(jì)算 滾珠絲杠 被認(rèn)為是如今所有 機(jī)床 進(jìn)給的主要傳動(dòng) 裝置 ，以其長(zhǎng) 使用 、高 強(qiáng)度 、高 效果 、高 靈活度 、無(wú) 間隔 等 明顯優(yōu)點(diǎn) 而得以 寬泛使用 ，成為各 種 機(jī)床 的 關(guān)鍵配合部分 ，并已實(shí)現(xiàn)了 好通用，標(biāo)準(zhǔn)好 。 數(shù)控機(jī)床，以滿(mǎn)足進(jìn)給速度高，定位精度高，穩(wěn)定性高，響應(yīng)速度快的要求，必須選擇滾珠絲桿，并進(jìn)行必要的驗(yàn)算。 表 3 -1 滾珠絲杠的計(jì)算列表 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 說(shuō)明 備注 1軸 向載 荷壽 命 1.1額定動(dòng)載荷 在軸向載荷 Fa 以較高速運(yùn)轉(zhuǎn) 610 轉(zhuǎn)。其 90%的滾珠絲桿副不產(chǎn)生疲勞剝落，此時(shí)的 Fa 即為 Ca， 見(jiàn)尺寸規(guī)格表 1.2額定靜載荷 滾珠絲桿副在靜止或者轉(zhuǎn)速較低狀態(tài)下，承受最大接觸應(yīng)力的滾珠和滾珠接觸面的塑性變形量之和為鋼珠直徑的十萬(wàn)分之一的軸向載荷 1 3 回轉(zhuǎn)壽命 L 7 0 0 9 3 6 210 63 awaFfCL 式中 L回轉(zhuǎn)壽命 aC 額定動(dòng)載荷 NCa 16728 aF 軸向載荷 NFa 7284 wf 載荷系數(shù) 2.1wf 1