軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床縱向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

摘 要 隨著軸承工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)軸承的加工精度、效率、可靠性提出了更高的要求。尺寸精度是軸承加工中的一項(xiàng)關(guān)鍵 因素 ，而 車(chē)床 的進(jìn)給機(jī)構(gòu)直接影響軸承套圈加工的尺寸精度。因此，隨著 對(duì) 軸承質(zhì)量要求的不斷提高，需要更加精密高效的 車(chē)床 進(jìn)給機(jī)構(gòu)。 本文是根據(jù)軸承廠軸 承內(nèi)外圈加工生產(chǎn)線項(xiàng)目的改造要求設(shè)計(jì)的，針對(duì)人工控制機(jī)床的進(jìn)給 加工， 加工 效率低，生產(chǎn)出的零件精度難于控制的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一套此 車(chē)床 的半自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)床的人工操作，提高生產(chǎn)效率，提高零件的精度。 論文根據(jù)軸承內(nèi)外圈加工設(shè)備加工時(shí)進(jìn)給的特點(diǎn)，對(duì)其縱 向進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)出 利用液壓 驅(qū)動(dòng)，前 、 后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)進(jìn)給量 的 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu) 。 本文先 對(duì) 液壓 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 、 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、前調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定具體 尺寸 。 利用 UG 軟件對(duì)縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行三維建模，并進(jìn)行虛擬裝配。然后對(duì)裝配圖在 UG 運(yùn)動(dòng)仿真界面進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，分析仿真結(jié)果，得出相應(yīng)結(jié)論。最后對(duì)縱向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高其穩(wěn)定性 、 可靠性。使其能滿足軸承廠生產(chǎn)線繁重的工作。 關(guān)鍵詞 ：進(jìn)給機(jī)構(gòu)； UG；虛擬裝配；運(yùn)動(dòng)仿真 Abstract With the rapid development of bearing industry, the working accuracy, efficiency and reliability of bearing have been put forward higher requirements.A essential factor of bearing process is the dimensional accuracy, however, the feeding system of machine tools directly affects the dimensional precision of bearing ring process. Therefore, with the constant improvement of bearings quality requirements, it is necessary for the feeding system of machine tools to become more precise and efficient. This paper is based on the requirements of bearing inner and outer ring process production line project in bearing factory. As the process efficiency is low by the manual control of the machine feed process and the precision of the parts production is difficult to control. This paper designs a lathe of semi-automatic feed mechanism to instead of manual operation of conventional machines, in order to improve production efficiency and the part accuracy. This paper has a reasonable design of vertical feed mechanism what is based on the characteristic of feed processing by bearing inner and outer rings process equipment. The aim of this paper is designing a longitudinal feed mechanism through using hydraulic drive, before and after the vertical regulating mechanism adjust the feed. The paper devises a process equipment what is using hydraulic drive and before and after the adjustment mechanism to adjust the feed rate and after that identifies a specific size. This paper uses UG software for proceeding 3D modeling of longitudinal feed mechanism and virtual assembly, after that carries out on the motion simulation by assembly drawings in UG motion simulation interface and analysis of the simulation results, and ultimately obtains the corresponding results. Finally, the paper optimizes the design for the longitudinal of feed system, improving the stability and reliability, which is for meeting heavy work of the production line in bearing factory. Key words: feed mechanism； UG； virtual assembly； motion simulation 目 錄 摘 要 . I ABSTRACT . II 目 錄 . III 1 緒論 . 1 1.1 課題來(lái)源，研究?jī)?nèi)容和意義 . 1 1.2 軸承與軸承圈 . 1 1.2.1 軸承 . 1 1.2.2 軸承圈 . 2 1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 . 2 1.4 本課題主要內(nèi)容 . 3 2 縱向自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) . 4 2.1 現(xiàn)有機(jī)構(gòu)及生產(chǎn)要求的分析 . 4 2.2 整體設(shè)計(jì)方案及思路 . 5 2.3 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)各部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 6 2.3.1 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)外形輪廓確定 . 6 2.3.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) . 7 2.3.3 驅(qū)動(dòng)裝置的選取 . 9 2.3.4 前調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) . 12 2.3.5 后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) . 12 2.4 本章小結(jié) . 13 3 基于 UG 的進(jìn)給機(jī)構(gòu)三維建模與裝配 . 14 3.1 UG 軟件簡(jiǎn)介 . 14 3.1.1 UG 軟件特點(diǎn) . 14 3.1.2 UG 軟件設(shè)計(jì)流程 . 14 3.1.3 UG 軟件的應(yīng)用范圍 . 14 3.1.4 UG 軟 件設(shè)計(jì)的意義 . 15 3.2 縱向機(jī)構(gòu)的三維建模 . 15 3.2.1 縱向底板的建模 . 15 3.2.2 縱向燕尾板建模 . 16 3.2.3 剎鐵的建模 . 16 3.2.4 縱向臺(tái)面板的建模 . 17 3.2.5 油缸的建模 . 19 3.2.6 前調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的建模 . 19 3.2.7 后調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的建模 . 20 3.3 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的裝配 . 20 3.4 本章小結(jié) . 23 4 縱向自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真 . 24 4.1 UG 運(yùn)動(dòng)仿真簡(jiǎn)介 . 24 4.1.1 UG 運(yùn)動(dòng)仿真主界面 . 24 4.2 運(yùn)動(dòng)仿真的流程 . 25 4.3 創(chuàng)建連桿 . 26 4.4 創(chuàng)建 運(yùn)動(dòng)副 . 27 4.5 創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)及 “3D”接觸 . 29 4.6 本章小結(jié) . 35 5 總結(jié)與展望 . 36 5.1 總結(jié) . 36 5.2 不足及展望 . 36 致 謝 . 37 參考文獻(xiàn) . 38 軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床縱向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 緒論 1.1 課題來(lái)源，研究?jī)?nèi)容和意義 本課題來(lái)源于 無(wú)錫 迪克機(jī)械對(duì)軸承 生產(chǎn)線改造項(xiàng)目。 本論文的 主要 內(nèi)容包括： 根據(jù) 迪克機(jī)械 實(shí)際技術(shù)要求 和 生產(chǎn) 設(shè)備 ，提出軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床的結(jié)構(gòu) 方案 ，并且 對(duì)每個(gè)零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)。 對(duì)軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并用 UG 軟件進(jìn)行建模。 對(duì)軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行虛擬裝配。 對(duì)裝配 體 做基于 UG 的運(yùn)動(dòng)仿真分析，檢查 本設(shè)計(jì) 方案及其模型的 合理性。 軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)作為自動(dòng)化生產(chǎn)線更新 項(xiàng)目 的 一部分 ， 提供多機(jī)床看管的可能性 ，并 可以 代替精度要求 高 或重復(fù)的工作 ，因此 大大 提高了生產(chǎn)效率。 軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)在生產(chǎn)過(guò)程中，工人手動(dòng)對(duì)刀，手動(dòng)控制進(jìn)給量， 重復(fù)單調(diào)。 發(fā)生生產(chǎn)事故或者使加工零件報(bào)廢 一般 發(fā)生在 工人長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)單一動(dòng)作 的的 時(shí)候 。為了 改善工作環(huán)境 ， 降低工人 的 勞動(dòng) 強(qiáng)度 。提高生產(chǎn)效率和零件的精度。 軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床自動(dòng)縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu) 的 研制使其能真正代替人工 工作 。工人 只要 按動(dòng)按鈕。 此機(jī)構(gòu) 的工作方式 使其能 實(shí)現(xiàn)一人多機(jī)操作 ； 可以使 大量工人從中解放出來(lái) ； 提高了加工精度 ； 降低了企業(yè)生產(chǎn)成本 ； 使企業(yè)更 加 有競(jìng)爭(zhēng)力 ! 1.2 軸承與軸承圈 1.2.1 軸承 軸承廣泛應(yīng)用于機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ)傳動(dòng)元件，其加工質(zhì)量直接影響 其傳動(dòng) 性能。它 具有加速快，摩擦小 等特點(diǎn)，對(duì)其制造的主機(jī)性能的影響程度。由于其獨(dú)特的 傳動(dòng) 性能， 使其在 國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域 得到 廣泛應(yīng)用。 軸承的種類(lèi)主要分為一下幾種： 1.角接觸球軸承 角接觸球軸承 可同時(shí)承受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷。能在較高的轉(zhuǎn)速下工作。接觸角越大，軸向承載能力越高。高精度和高速軸承通常取 15 度接觸角。在軸向力作用下，接 觸角會(huì)增大 。 2.深溝球軸承 深溝球軸承 是 滾動(dòng)軸承 中最為普通的一種類(lèi)型。基本型的深溝球軸承由一個(gè)外圈，一個(gè)內(nèi)圈、一組鋼球和一組保持架構(gòu)成。深溝球軸承類(lèi)型有單列和雙列兩種，單列深溝球軸承類(lèi)型代號(hào)為 6，雙列深溝球軸承代號(hào)為 4。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，是生產(chǎn)最普遍，應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)軸承。 3 四點(diǎn)接觸球軸承 四點(diǎn)接觸球軸承是一種分離型軸承，也可以說(shuō)是一套軸承可承受雙向軸向載荷的角接觸 球軸承。其內(nèi)、外圈滾道是桃型的截面，當(dāng)無(wú)載荷或是純徑向載荷作用時(shí)，鋼球和套圈呈現(xiàn)為四點(diǎn)接觸，這也是這個(gè)名稱(chēng)的由來(lái)。四點(diǎn)接觸球軸承可以承受徑向負(fù)荷、雙向軸向負(fù)荷 。 無(wú)錫太湖學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 4 調(diào)心球軸承 由于外圈滾道面呈球面，具有 自動(dòng)調(diào)心性 ，因此 可以補(bǔ)償不同心度和軸撓度造成 調(diào)心球軸承成的誤差 ，圓錐孔軸承通過(guò)使用緊固件可方便地安裝在軸上。 5 圓柱滾子軸承 圓柱滾子與滾道為線接觸軸承。負(fù)荷能力大，主要承受徑向負(fù)荷。滾動(dòng)體與套圈擋邊摩擦小，適于高速旋轉(zhuǎn)。 徑向負(fù)荷能力大，即適用于承受重負(fù)荷與沖擊負(fù)荷，也適用于高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，大多用于機(jī)床主 軸。 6 圓錐滾子軸承 圓錐滾子軸承屬于分離型軸承，軸承的內(nèi)、外圈均具有錐行滾道。該類(lèi)軸承按所裝滾子的列數(shù)分為單列、雙列和四列圓錐滾子軸承等不同的結(jié)構(gòu)型式。單列圓錐滾子軸承可以承受徑向負(fù)荷和單一方向軸向負(fù)荷。當(dāng)軸承承受徑向負(fù)荷時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)軸向分力，所以當(dāng)需要另一個(gè)可承受反方向軸向力的軸承來(lái)加以平衡。 。 7 調(diào)心滾子軸承 調(diào)心滾子軸承具有兩列滾子，主要承受徑向載荷，同時(shí)也能承受任一方向的軸向載荷。有高的徑向載荷能力，特別適用于重載或振動(dòng)載荷下工作，但不能承受純軸向載荷。該類(lèi)軸承外圈滾道是球面形，故其調(diào)心性 能良好，能補(bǔ)償同軸度誤差。 8 推力球軸承 推力球軸承采用高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可承受推力載荷的設(shè)計(jì)，由帶有球滾動(dòng)的滾道溝的墊圈狀套圈構(gòu)成。由于套圈為座墊形，因此，推力球軸承被分為平底座墊型和調(diào)推力球軸承 hheey心球面座墊型兩種類(lèi)型。另外，這種軸承可承受軸向載荷，但不能承受徑向載荷。 1.2.2 軸承圈 所謂軸承圈就是用來(lái)定位軸承滾子位置的一個(gè)裝置，通常是鋼制的，其 作用 是 ： 1 將滾動(dòng)體固定在軸承圈內(nèi)； 2 引導(dǎo)并帶動(dòng)滾動(dòng)體在正確的滾道上滾動(dòng)； 軸承 圈的加工直接影響軸承的好壞，而且縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)又是直接決定軸承圈質(zhì)量的 主要 因素。 1.3 國(guó)內(nèi)外 發(fā)展概況 新中國(guó)成立后，軸承工業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展時(shí)期特別是改革開(kāi)放以后。軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，是全球互換產(chǎn)品，因此軸承行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不僅是本土市場(chǎng)，永遠(yuǎn)是國(guó)際市場(chǎng)。中國(guó)是全球軸承大國(guó)，但還不是軸承強(qiáng)國(guó)。 軸承生產(chǎn) 中縱向 進(jìn)給 機(jī)構(gòu) 的好壞直接 影響軸承的精度和質(zhì)量的好壞 。 進(jìn)給機(jī)構(gòu) 兩大主要 組成部分 為 是 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 和 導(dǎo) 向 系統(tǒng) 。 這 兩部分的發(fā)展情況直接決定進(jìn)給機(jī)構(gòu) 的 發(fā)展水平。這 兩部分 的發(fā)展情況如下。 常用 的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)有 三 種 ： 滾動(dòng)導(dǎo)軌 、靜壓導(dǎo)軌 和 金屬 塑料滑軌 。 金屬 金屬滑軌 。滑動(dòng)導(dǎo)軌 運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象 ， 由于 其動(dòng) 靜摩擦系數(shù)相差較大 。 運(yùn)用 高耐磨的聚四氟乙烯 和金屬為 摩擦副 的貼塑導(dǎo)軌 ，可 以 基本消除導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)的爬行現(xiàn)象 因?yàn)?其 動(dòng)靜摩擦系數(shù)相差較小 。 摩擦系數(shù) 較 的 是 以滾動(dòng)代替滑動(dòng) 的 滾動(dòng)導(dǎo)軌 ， 滾動(dòng) 導(dǎo)軌通過(guò) 施加預(yù)負(fù)荷 來(lái) 消除間隙提高剛性， 實(shí)現(xiàn) 沒(méi)有爬行 的運(yùn)動(dòng) 。 摩擦系數(shù)最小 的是 靠壓力油把動(dòng)靜導(dǎo)軌分離 開(kāi)來(lái) 的軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床縱向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 靜壓導(dǎo)軌， 靜壓 導(dǎo)軌 運(yùn)動(dòng)靈敏，是目前精度最高的一種導(dǎo)軌。 作為進(jìn)給系統(tǒng)的一部分機(jī)電驅(qū)動(dòng)的技術(shù)水平已發(fā)生了重大變化。油缸推坡道 - 杠桿機(jī)構(gòu)的第一代 ，使用步進(jìn)電機(jī)凸輪杠桿機(jī)構(gòu)的第二代；使用 步進(jìn)電機(jī) - 諧波減速器 - 滾珠絲杠 機(jī)構(gòu)的 第三代進(jìn) 給機(jī)構(gòu) ， 采用交流伺服電機(jī) 滾珠絲杠機(jī)構(gòu) 的 最新一代 進(jìn)給 機(jī)構(gòu) 。 第一代用油缸推動(dòng)斜面， 斜面 驅(qū)動(dòng)桿擺動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)托盤(pán) 的 進(jìn)給。 通過(guò)調(diào)節(jié) 斜面角度和液 體 流速來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給速度的調(diào)節(jié) 。 第二代 使用凸輪 代替斜面 使用 步 進(jìn)電機(jī) 帶動(dòng) 凸輪旋轉(zhuǎn) 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的凸輪的旋轉(zhuǎn) 。 第三代 使用 步進(jìn)電機(jī) 帶動(dòng) 諧波減速器 ，諧波 減速器帶 動(dòng)滾珠絲桿 實(shí)現(xiàn)進(jìn)給 2。 1.4 本課題主要內(nèi)容 本 課題 主要 內(nèi)容包括 ： 1.對(duì)實(shí)際 生產(chǎn) 和 要求進(jìn)行分析，制定出可行的 機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)方案 ； 2.對(duì) 機(jī)構(gòu)的零件進(jìn)行設(shè)計(jì) ； 3.對(duì) 設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模 ； 4.對(duì) 三維模型運(yùn)動(dòng)仿真 ，對(duì) 仿真結(jié)果進(jìn) 行 分析 ； 軸承 內(nèi)外圈在加工過(guò)程中 軸主要以人工控制加工為主，由工人的動(dòng)控制進(jìn)給量。 發(fā)生生產(chǎn)事故或者使加工零件報(bào)廢 一般 發(fā)生在 工人長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)單一動(dòng)作 的的 時(shí)候 。為了改善工作環(huán)境 ； 降低工人 的勞動(dòng)強(qiáng)度； 提高生產(chǎn)效率和零件的精度。 軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床自動(dòng)縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu) 的 研制使其能真正代替人工 工作 。工人 只要 按動(dòng)按鈕。 此機(jī)構(gòu) 的工作方式使其能 實(shí)現(xiàn)一人多機(jī)操作 ；可以使 大量工人從中解放出來(lái) ；提高了加工精度；降低了企業(yè)生產(chǎn)成本；使企業(yè)更加有競(jìng)爭(zhēng)力 ! 無(wú)錫太湖學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 2 縱向自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 現(xiàn)有 機(jī)構(gòu)及 生產(chǎn)要求的 分析 軸承套圈的車(chē)削加工是軸承生產(chǎn)中的一道重要工序，由于軸承熱處理前、后均需加工，工作量大，尤其是對(duì)于小型及微型軸 承，對(duì)尺 求極為嚴(yán)格。一般軸承套圈精加工是通過(guò)車(chē)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的徑向和軸向 進(jìn)刀來(lái)完 成。依照滿足大批量、高精度、高效率和低成本的原則，對(duì)現(xiàn)有車(chē)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行改 造。 現(xiàn)有車(chē)床的夾緊及進(jìn)給機(jī)構(gòu)如圖 2.1 所示。 軸承套圈的夾緊和定位 是 通過(guò)彈簧夾頭來(lái)完成， 為了 完成對(duì)軸承套圈的車(chē)削加工 ， 使用 大托板 控制徑向進(jìn)給和小托板控制 軸向進(jìn)給來(lái) 實(shí)現(xiàn) 刀架及車(chē)刀的移動(dòng) 。其加工過(guò)程為 ： 用 彈簧夾頭 將待加工軸承套圈夾緊 ；轉(zhuǎn)動(dòng)大托板調(diào)節(jié) 絲杠手輪，調(diào)節(jié)大托板至合適位置，使裝在刀架上的車(chē)刀沿徑向接近套圈 ； 旋轉(zhuǎn)小托板 調(diào)節(jié) 絲杠手輪，帶動(dòng)小托板及刀架上的車(chē)刀沿軸向靠近套圈，并車(chē)削至工藝要求尺寸，完成套圈的車(chē)削加工 ；然后反向旋轉(zhuǎn)小托板絲杠，使車(chē)刀離開(kāi)已加工套圈 ； 松開(kāi)彈簧夾頭，卸下已加工套圈，完成一個(gè)套圈的一個(gè)車(chē)削加工。 此加工過(guò)程中， 為了 保證套圈上、下料有足夠的空間 ，小托板離開(kāi)套圈加工區(qū)域要有足夠距離 。因此 ， 在 套圈裝卸時(shí)小托板 要 盡量向右移動(dòng)， 然而 小托板絲杠的螺距 比 較小，需要旋轉(zhuǎn)很多圈才能 達(dá)到要求 。 雖然 此加工方法能夠滿足軸承套圈的工藝尺寸要求，但勞動(dòng)強(qiáng)度大 、 加工時(shí)間長(zhǎng)、效率低，不能滿足批量生產(chǎn)的要求。 軸承圈一般是在 在常溫下切割無(wú)縫管，然后通過(guò)車(chē)削導(dǎo)槽和端面而成。 軸承圈的 加工 工藝過(guò)程主要有： 剪料：按加工 要求 計(jì)算毛胚尺寸 并 在龍門(mén)剪床上剪切所需的管材。 車(chē)滾子導(dǎo)槽：在車(chē)床上采用專(zhuān)用夾具夾緊軸承圈，用專(zhuān)用刀具車(chē)削導(dǎo)槽。 車(chē)端面：在車(chē)床上采用專(zhuān)用夾具夾緊軸承圈，車(chē)削端面，一般 0.30.5mm。 軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床縱向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 2.1 大、小托板螺旋進(jìn)給機(jī)構(gòu)示意圖 2.2 整體設(shè)計(jì)方案 及 思路 本設(shè)計(jì) 采用 “ 大、小托板螺旋進(jìn)給機(jī)構(gòu) ”為 設(shè)計(jì)原型 ，旋轉(zhuǎn)扳手控制 進(jìn)給和退刀 的 方法雖然能夠滿足 軸承套圈的工藝尺寸要求，但勞動(dòng)強(qiáng)度大 、 加工時(shí)間長(zhǎng)、效率低，不能滿足批量生產(chǎn)的要求。 本 設(shè)計(jì)中 使用液壓 驅(qū)動(dòng) 如圖 2.2 所示 ， 用前 、 后調(diào)節(jié)絲桿來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的 進(jìn)給量 和退刀量 ， 在 前 、 后絲桿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中，都加入感應(yīng)鐵 ，起 到開(kāi)關(guān)的作用 。工作時(shí)先 調(diào)節(jié) 好前 、 后 調(diào)節(jié)絲桿 到達(dá)需要的位置，然后 液壓缸 推動(dòng)臺(tái)面板 運(yùn)動(dòng) ， 臺(tái)面板 到達(dá)指定位置，觸動(dòng)開(kāi)關(guān) ， 開(kāi)關(guān) 將信號(hào)傳遞給 PLC 控制 系統(tǒng)，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。 圖 2.2 機(jī)構(gòu) 總設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)圖 軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床縱向 進(jìn)給 機(jī)構(gòu)的 整體 設(shè)計(jì)思路 可以用如圖 2.3 所示的框圖形式直觀的表達(dá)。 無(wú)錫太湖學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 圖 2.3 總體設(shè)計(jì) 思路圖 軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床縱向 進(jìn)給 機(jī)構(gòu) 的的工作由兩部分組成，首次加工一個(gè)尺寸的軸承圈時(shí)，工人根據(jù)待加工軸承圈需要加工的尺寸調(diào)節(jié)前 、 后調(diào)節(jié)絲桿，調(diào)節(jié)進(jìn)給的的位置和進(jìn)給量，調(diào)節(jié)好后， PLC 控制進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，對(duì)工件進(jìn)行切削加工。 在下面 的論文中將 對(duì)方案中 將 對(duì) 各部分 進(jìn)行 具體分析和設(shè)計(jì)計(jì)算，做出一套 真正 能夠代替人工操作的高效縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)。 2.3 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)各部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算 2.3.1 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)外形輪廓確定 目前， 迪克 機(jī)械 生產(chǎn) 的軸承圈加工機(jī)床 的主要生產(chǎn)設(shè)備主要采用迪克機(jī)械有限公司制造的 DK204 高速車(chē)床，如圖 2.4 所示 其 詳細(xì)參數(shù)如表 2-1 所示 。它是 降低成本 ， 提高加工精度 ，提高 生產(chǎn) 率的理想母機(jī)。電氣采用 PLC 控制。 表 2-1 軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床主要技術(shù)數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 要求 最大工件回轉(zhuǎn)直徑 90mm 最大車(chē)削長(zhǎng)度 50mm 中心高 180mm 主軸頭行程 10mm 主軸錐孔 -安裝基準(zhǔn)孔 100mm 主軸孔徑 30mm 主軸轉(zhuǎn)速范圍 1200-1700 機(jī)床輪廓尺寸 1200*550*1760 主軸線與機(jī)床邊緣間距 275mm 軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床縱向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 續(xù)表 2-1 項(xiàng)目 要求 主軸箱距地面高度 1046mm 床頭箱長(zhǎng)度 327mm 加工直徑 15mm72mm 加工寬度 3mm-40mm 圖 2.4 DK204車(chē)床 由表 2-1可知， DK204 車(chē)床 機(jī)床輪廓尺寸為 1200*550*1760mm,需要 加工軸承圈直徑為范圍 15mm 72mm，縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)長(zhǎng)度應(yīng)在 550mm 以?xún)?nèi)，又根據(jù)油缸長(zhǎng)度為 174mm，留一部分距離給調(diào)節(jié)絲桿，所以確定底板長(zhǎng)度 311mm， 油缸高和寬為 110*110mm，考慮到安全 空間和可靠性等因素，所以確定底板寬和高為 120*150mm。 2.3.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 針對(duì) 軸承圈套的加工批量大，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)需要高速 、 穩(wěn)定 、 長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)出一套軸承圈加工專(zhuān)用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。其中 C 形導(dǎo)向槽如圖 2.5 所示，其左端為 4 個(gè)螺紋孔，通過(guò)螺栓與剎鐵連接，將剎鐵和導(dǎo)軌壓緊。梯形導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)如圖 2.6 所示。 導(dǎo)向 機(jī)構(gòu) 機(jī)構(gòu)的 配置不同以及導(dǎo)軌的 截面 形狀不同 ，其摩擦阻力不同 。其摩擦力 的計(jì)算要根據(jù)具體的情況確定 。 本 縱向進(jìn)給 機(jī)構(gòu)采用的 導(dǎo)軌 截面形狀為 梯形 ，導(dǎo)向 機(jī)構(gòu) 安裝在油缸 的后部，起 到 導(dǎo)引作用。導(dǎo)向裝置的摩擦阻力 在 機(jī)構(gòu)啟動(dòng)時(shí) 比 較大，計(jì)算如下 ： f mg （ 2.1） 式中： f 摩擦力； 摩擦系數(shù)； m 質(zhì)量； 無(wú)錫太湖學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 g 重力加速度 ； 已知 QT450 摩擦系數(shù)為 0.3 ，臺(tái)面板及刀架質(zhì)量約為 15kg。 由 公式（ 2.1） 得： 1 0 . 3 1 5 1 0 4 5f m g N 預(yù)緊力 100FN 21343s i n 6 0 0 . 3 1 0 0 2 621s i n 3 0 1 0 0 5 025 0 c o s 3 0 2 5 32 6 c o s 3 0 1 3 3= 4 5 2 5 3 1 3 3 = 6 6f F NF F NfNfN 總 圖 2.5 C 型 導(dǎo)向槽 軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床縱向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖 2.6 梯形 導(dǎo)軌 2.3.3 驅(qū)動(dòng)裝置的選取 選擇 什么樣的 驅(qū)動(dòng)裝置 ， 需要考慮成本、 控制功能 、 穩(wěn)定性、 性能規(guī)范 、 工作要求 、運(yùn)動(dòng)的功耗 、 維護(hù)的復(fù)雜程度 和 及現(xiàn)有條件等綜合因素。目前 ， 有三 種 類(lèi)型 的 驅(qū)動(dòng)可 以 選擇，分別為 氣壓驅(qū)動(dòng)、 液壓驅(qū)動(dòng)、電力驅(qū)動(dòng)。 1. 電力驅(qū)動(dòng) 具有 的特點(diǎn)： 為了 達(dá)到調(diào)速的目的 ，可以 通過(guò) 控制脈沖頻率 來(lái) 調(diào)節(jié) 電 動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的 加速度和 速度 來(lái) 實(shí)現(xiàn) 。 因?yàn)?誤差不會(huì)長(zhǎng)期積累 所以 控制性能好。 電力驅(qū)動(dòng) 使用方便 和 低成本 都是其他方式無(wú)法比擬的。 而且 它還是一種無(wú)污染的清潔能源 。 與其它驅(qū)動(dòng)相比，電力驅(qū)動(dòng)是 通用性與 系統(tǒng)性最強(qiáng)的 。 2.氣壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn) ： 氣壓傳動(dòng) 沒(méi)有 傳動(dòng)介質(zhì)成本 ， 因?yàn)槠?使用 取自大氣 的壓縮空氣 。 所用 的氣體直接排入大氣中，不對(duì)環(huán)境造成污染 ； 配套 元件的 制造精度和元件材料的要求較低 ，因?yàn)?壓縮空氣的工作壓力較低 ； 因?yàn)?空氣的 黏度 很小， 在管 道內(nèi) 流 動(dòng) 壓力損失比液體小 ， 所以 進(jìn)行 遠(yuǎn)程傳輸和 集中供應(yīng) 更 方便 ； 容易使用 、安全、維護(hù)簡(jiǎn) 單。 3. 液壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)有： 功率質(zhì)量比大， 也就是說(shuō) ， 在 相同的功率下 ， 液壓裝置的 質(zhì)量小、 體積小、工作平穩(wěn) 、無(wú)級(jí)調(diào)速 。在 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的 自動(dòng)控制 和遠(yuǎn)程操縱 方面，可通過(guò)電器裝置配合達(dá)到 ；過(guò)載保護(hù)和 方便 ； 標(biāo)準(zhǔn)化 、系列化 程度 比 較高，通用性好，便于選擇使用，縮短設(shè)計(jì)、制造周期 1。 由于 本機(jī)構(gòu) 的 運(yùn)動(dòng)為高速重載 ，而且留給該 進(jìn)給 機(jī)構(gòu)的 空間有限 ， 最終選用液壓驅(qū)動(dòng)是合理的，可行的，經(jīng)濟(jì)的，可靠的 。 根據(jù)已知條件， 切削進(jìn)給力為 730N，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)摩擦力為 66N。所以選用 工作最大負(fù)載900FN ，工作壓力 1.5P Mpa 可得 1.液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 的確定： 已知 : 900FN ， 1.5P Mpa 無(wú)錫太湖學(xué)院 學(xué)士學(xué)位論文 4FDP （ 2.2） 式 中 ： D 直徑； F 負(fù)載力； P 工作 壓力 ； 由 公式 （ 2.2） 得 ： 4 4 9 0 0 281 . 5 1 0 6FD m mP 根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求油缸內(nèi)徑選用 80mm 則22 23 . 1 4 8 0 502644DA m m 故必須進(jìn)行最小穩(wěn)定速度的驗(yàn)算，要保證液壓缸工作面積 A必須大于保證最小穩(wěn)定速度的最小有效面積 Amin 又： minmin minqA V （ 2.3） 式中： qmin 流量閥的最小穩(wěn)定流量，由設(shè)計(jì)要求給出 ； Vmin 液壓缸的最小速度，由設(shè)計(jì)要求給出 ； 由 式（ 2.3） 得 ： 23 36m i n/m i nm i nm i nm i n 1250m i n/102.1 m i n/105.18.0 2 mmmmmmLVqAm 故取 D=80mm，保證了 A minA 2.液壓缸活塞桿直徑 d的確定 ： 由已知條件取 d=25mm。 45鋼的屈服強(qiáng)度 MPas 355 按強(qiáng)度條件校核： 4Fd （ 2.4） 式 中： d 直徑 ； F 負(fù)載力 ； 屈服強(qiáng)度 ； 由 公式 （ 2.4） 得 ： 3 3 314 4 9 0 01 0 1 0 2 . 5 1 0355 2Fd 所以符合要求。 軸承內(nèi)外圈加工專(zhuān)用機(jī)床縱向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.液壓缸壁厚的確定 液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算。液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布材料規(guī)律因壁厚的不同而各異 。一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。 本設(shè)計(jì)按照薄壁圓筒設(shè)計(jì)， 采用無(wú)縫鋼管 其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算為： 2DPy （ 2.5） 式 中： P 承受 的 壓強(qiáng) ； D 直徑 ； 壁厚 ； 拉伸 應(yīng)力 ； 由 公式 （ 2.5） 得 ： pypy pppp 5.1)5.125.1( ，取 M P ap y 4.26.15.1 1 0 0 1 1 0 M p a （無(wú)縫鋼管），取 100Mpa 2 . 1 6 3 0 . 6 62 1 0 0 mm 由計(jì)算的公式所得的液壓缸的壁厚厚度很小，使缸體的剛度不夠，如在切削加工過(guò)程中的變形，安裝變形等引起液壓缸工作過(guò)程中卡死或漏油。所以用經(jīng)驗(yàn)法選取壁厚：5mm 4. 缸體外徑尺寸的確定 缸體外徑尺寸的 計(jì)算 缸體外徑 1 2 8 0 2 0 . 6 6 8 1 . 3 2D D m m 查機(jī)械手冊(cè)表：外徑 1D 取 90mm 5.缸蓋厚度的確定 缸蓋 有效厚度按強(qiáng)度要求可用下式進(jìn)行近似計(jì)算： 3 . 7 5 4 . 51000 . 4 3 3 0 . 4 3 3 8 0 6 . 7 0 7 . 3 4Pt D m m （ 2.6） 式中： D 缸蓋止口內(nèi)徑 (mm)； T 缸蓋有效厚度 (mm)； T 6.7mm 6.