軸承內(nèi)圓磨床自動上下料系統(tǒng)設計畢業(yè)設計

1、軸承內(nèi)圓磨床自動上下料系統(tǒng)設計目 次1 軸承內(nèi)圓磨床自動上下料系統(tǒng)概述11.1 課題的來源與意義11.2 課題研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢2 1.3 課題的設計任務與技術要求52 軸承內(nèi)圓磨床總體設計與布局72.1 軸承內(nèi)圓的磨削原理與特點72.2 軸承內(nèi)圓磨床的加工對象，范圍及要求82.3 機床的主要運動參數(shù)分析92.4 影響機床加工精度和效率的工藝因素102.5 機床主要部件結構方案評價1126 機床的工作循環(huán)過程1227 機床的造型設計132.8 機床的總體布局 15 3 軸承內(nèi)圓磨床自動上下料系統(tǒng)設計 163.1 上下料方案設計163.2 上料機構“雙料”故障的成因和預防173.3 輸料槽的設計

2、233.4 氣缸的選擇23設計總結27致謝29參考文獻30301 軸承內(nèi)圓磨床自動上下料系統(tǒng)概述1.1 課題的來源與意義1.1.1 課題的來源現(xiàn)今軸承生產(chǎn)中，套圈磨削工藝及專用磨床不能滿足高精度，高效率的要求，與國外相比存在著一定的差距。工藝設備的落后是國產(chǎn)軸承精度低，性能差，成本高以及在國際市場上競爭力低的主要原因。在所有軸承加工設備中，內(nèi)表面磨床的水平具有表征意義。這主要是磨削孔徑限制了砂輪尺寸及相應的系統(tǒng)結構和幾何參數(shù)，從根本上限制了工藝系統(tǒng)的的剛性。內(nèi)圓磨削速度要從砂輪主軸的轉速的提高尋找出路，相應的就帶來了高速主軸軸承的制造，應用裝配技術和高速下的振動及動平衡一系列要求。軸承套圈內(nèi)徑

3、公差嚴格，在大批量與高效率的生產(chǎn)條件下，難以用定程控制尺寸，必須配用各式主動測量系統(tǒng)，從而增加了內(nèi)圈磨床結構及尺寸的復雜性。該課題來源于生產(chǎn)實踐。在深溝球軸承內(nèi)圈的加工中，內(nèi)圓磨削是一道關鍵工序。其原因是：受孔徑限制，砂輪尺寸小，砂輪消耗快，影響磨削效率和質(zhì)量?，F(xiàn)代磨削技術在不斷的發(fā)展和提高，對于軸承內(nèi)圈內(nèi)圓的磨削，越來越要求磨床具有高精度、高效率和高可靠性，而傳統(tǒng)的手動和半自動內(nèi)圓磨床難以滿足使用要求，因此設計開發(fā)全自動內(nèi)圓磨床則顯得尤為重要。1.1.2 課題的背景與意義軸承內(nèi)圓內(nèi)圈磨床是指用于磨削軸承內(nèi)圓的專用磨床。五十年代，開始逐步發(fā)展了切入式軸承專用內(nèi)圓和外圓磨床；至八十年代，隨著機床

4、基礎元件技術的發(fā)展，特別是電子技術的高速發(fā)展，軸承套圈內(nèi)圓和外圓磨床的技術的日趨完善，相繼出現(xiàn)了pc和 cnc控制軸承套圈內(nèi)圓和外圓磨床及cac控制的軸承套圈內(nèi)圓磨床，使現(xiàn)代控制技術與先進的機床功能組件相得益彰，大大提高了機床的自動化程度、可靠性、工作精度和生產(chǎn)效率。迄今為止，較著名的軸承磨床制造廠主要有：美國的勃蘭恩特、希爾德；西德的奧佛貝克；意大利的西馬特、法米爾、諾瓦；日本的精工精機、東洋工業(yè)公司；東德的柏林機床廠、卡爾馬克思城磨床廠等。本課題為生產(chǎn)軸承的企業(yè)提出的實際課題。小型深溝球軸承是使用量較大的軸承產(chǎn)品。其生產(chǎn)方式為大批量生產(chǎn)。由于行業(yè)的競爭日益激烈，生產(chǎn)廠家特別重視產(chǎn)品的質(zhì)量和

5、加工效率。在深溝球軸承內(nèi)圈的加工工序中，內(nèi)圈磨削是一種瓶頸工序，也是關鍵工序。傳統(tǒng)的手動和半自動內(nèi)磨床難以滿足使用要求。因此，有必要設計開發(fā)以提高加工效率和質(zhì)量為目的的全自動軸承內(nèi)圈內(nèi)圓磨床。通過設計改進的預期成果是將此深溝球軸承內(nèi)圓磨床制造出來并投入到實際生產(chǎn)軸承圈的生產(chǎn)中，達到提高精度、加工效率和質(zhì)量的目的。1.1.3 課題設計要解決的問題軸承加工是以大批量為特征的，因此加工設備不僅要保證軸承所要求的各項精度而且效率也是一個很重要的指標。所以上下料的輔助時間是可以考慮縮短來提高效率的。而隨著軸承工業(yè)的發(fā)展，對軸承磨床的加工精度也提出了更高的要求。尺寸精度是軸承加工中控制的一項關鍵之一。所以

6、我們有必要去對上下料及進給進行研究。在學校翻閱圖書館大量文獻，研究出初步的設計方案。去工廠進行實地考察，結合書本知識，得出最佳設計方案。根據(jù)任務分工，我主要負責設計機床的上下料系統(tǒng)。設計過程中，通過翻閱大量的通用機床的設計資料，并總結設計機床的主要特點，從而得出了該機床的上下料裝配圖和機床裝配圖。雖然各種機床的功能和要求不同，但就其磨削原理而言，同屬于內(nèi)表面磨削，其運動方式和總體布局也基本相同，大多數(shù)部件通用。目前，國內(nèi)各廠對中高級精度軸承多采用二次磨削，為了改變這種情況，擬用一次磨削代替且達到終磨技術要求。要在大批生產(chǎn)高效的條件下，滿足上述技術要求，從磨床設計的觀點來看，可以歸結為磨削幾何精

7、度、尺寸精度及效率三個方面的要求。用因果分析尺寸精度、幾何尺寸及磨削效率的影響因素，從而選擇最佳裝夾部件方案，在考慮運動圖的設計布局及造型設計，最后決定最佳的方案。1.2 課題研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.21 課題研究現(xiàn)狀隨著軸承工業(yè)的迅速發(fā)展，對軸承磨床的加工精度、效率、可靠性提出了更高的要求。尺寸精度是軸承加工中控制的一項關鍵精度之一，而磨床的進給機構直接影響軸承套圈加工的尺寸精度。因此，隨著軸承質(zhì)量要求的不斷提高，需要更加精密高效的磨床進給機構。磨床能加工硬度較高的材料，如淬硬鋼、硬質(zhì)合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花崗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能進行高效率的磨削，如強力磨

8、削等。小型深溝球軸承是使用量較大的軸承產(chǎn)品。其生產(chǎn)方式為大批量生產(chǎn)。由于行業(yè)的競爭日益激烈，生產(chǎn)廠家特別重視產(chǎn)品的質(zhì)量和加工效率。在深溝球軸承內(nèi)圈的加工工序中，內(nèi)圈磨削是一種瓶頸工序，也是關鍵工序。傳統(tǒng)的手動和半自動內(nèi)磨床難以滿足使用要求。因此，有必要設計開發(fā)以提高加工效率和質(zhì)量為目的的全自動軸承內(nèi)圈內(nèi)圓磨床。1.2.2 課題國內(nèi)外研究的概況作為整個工業(yè)基礎的機械制造業(yè)，正在朝著高精度、高效率、智能化和柔性化的方向發(fā)展。磨削、超精研加工（簡稱“磨超加工”）往往是機械產(chǎn)品的終極加工環(huán)節(jié)，其機械加工的好壞直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。作為機械工業(yè)基礎件之一軸承的生產(chǎn)中，套圈的磨超加工是決定套圈零件乃

9、至整個軸承精度的主要環(huán)節(jié)，其中滾動表面的磨超加工，則又是影響軸承壽命以及軸承減振降噪的主要環(huán)節(jié)。因此，歷來磨超加工都是軸承制造技術領域的關鍵技術和核心技術。國外軸承工業(yè)，60年代已形成一個穩(wěn)定的套圈磨超加工工藝流程及基本方法，即：雙端面磨削無心外圓磨削滾道切入無心磨削滾道超精研加工。除了結構特殊的軸承，需要附加若干工序外，大量生產(chǎn)的套圈均是按這一流程加工的。幾十年來，工藝流程未出現(xiàn)根本性的變化，但是這并不意味著軸承制造技術沒有發(fā)展。簡要地說，60年代只是建立和發(fā)展“雙端面無心外圓切入磨超精研”這一工藝流程，并相應誕生了成系列的切入無心磨床和超精研機床，零件加工精度達到35um，單件加工時間13

10、18s（中小型尺寸）。70年代則主要是以應用60m/s高速磨削、控制力磨削技術及控制力磨床大量采用，以集成電路為特征的電子控制技術的數(shù)字控制技術被大量采用，從而提高了磨床及工藝的穩(wěn)定性，零件加工精度達到13um，零件加工時間1012s。80年代以來，工藝及設備的加工精度已不是問題，主要發(fā)展方向是在穩(wěn)定質(zhì)量的前提下，追求更高的效率，調(diào)整更方便以及制造系統(tǒng)的數(shù)控化和自動化。而目前國內(nèi)經(jīng)過多年的發(fā)展，特別是近年主機發(fā)展的需要，從而帶動了汽車軸承、精密機床軸承、鐵路軸承、家電用軸承的快速發(fā)展，特別是轎車軸承發(fā)展迅猛，這無形帶動了自動軸承內(nèi)圈內(nèi)圓磨床的技術和硬件的更新，目前國內(nèi)大部分磨床的系統(tǒng)由液壓進給

11、補償系統(tǒng)改成步進電機進給補償系統(tǒng)，步進電機替代了原來的復雜的液壓進給補償系統(tǒng)，將原來液壓波動和機械零件加工傳動鏈的誤差消除了，并且步進電機可以把進給過程分成幾個階段，每個階段可以選用不同的脈沖頻率控制進給速度，可以用脈沖數(shù)來控制機床工作臺精進給，大大提高了軸承的精度。不過相比國外先進的伺服電機控制系統(tǒng)，能將快跳油缸和諧波減速器去掉，采用滾珠絲杠和伺服電機直聯(lián)結構，使得機械系統(tǒng)誤差最小，步進電機又在抗干擾能力和重復定位精度能力上比伺服電機上差了一截，以致國內(nèi)的軸承在壽命和可靠度上面還是比不上國外，不過相信隨著軸承工業(yè)的進一步發(fā)展，我們與國外的差距會越來越來小。十八世紀30年代，為了適應鐘表、自行

12、車、縫紉機和槍械等零件淬硬后的加工，英國、德國和美國分別研制出使用天然磨料砂輪的磨床。這些磨床是在當時現(xiàn)成的機床如車床、刨床等上面加裝磨頭改制而成的，它們結構簡單，剛度低，磨削時易產(chǎn)生振動，要求操作工人要有很高的技藝才能磨出精密的工件。1876年在巴黎博覽會展出的美國布朗-夏普公司制造的萬能外圓磨床，是首次具有現(xiàn)代磨床基本特征的機械。它的工件頭架和尾座安裝在往復移動的工作臺上，箱形床身提高了機床剛度，并帶有內(nèi)圓磨削附件。1883年，這家公司制成磨頭裝在立柱上、工作臺作往復移動的平面磨床。1900年前后，人造磨料的發(fā)展和液壓傳動的應用，對磨床的發(fā)展有很大的推動作用。隨著近代工業(yè)特別是汽車工業(yè)的發(fā)

13、展，各種不同類型的磨床相繼問世。例如20世紀初，先后研制出加工氣缸體的行星內(nèi)圓磨床、曲軸磨床、凸輪軸磨床和帶電磁吸盤的活塞環(huán)磨床等。自動測量裝置于1908年開始應用到磨床上。到了1920年前后，無心磨床、雙端面磨床、軋輥磨床、導軌磨床，珩磨機和超精加工機床等相繼制成使用；50年代又出現(xiàn)了可作鏡面磨削的高精度外圓磨床；60年代末又出現(xiàn)了砂輪線速度達6080米/秒的高速磨床和大切深、緩進給磨削平面磨床；70年代，采用微處理機的數(shù)字控制和適應控制等技術在磨床上得到了廣泛的應用。隨著高精度、高硬度機械零件數(shù)量的增加，以及精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，磨床的性能、品種和產(chǎn)量都在不斷的提高和增長。內(nèi)圓磨床

14、和其他磨床一樣，在提高效率、自動化程度和萬能性方面有較大的發(fā)展。但精度提高得很慢。十多年來，內(nèi)孔不圓度最佳值一直保持在0.31m之間，最高表面粗糙度ra0.08。為了適應大批量生產(chǎn)，各國都出現(xiàn)一批自動內(nèi)圓磨床，如美國海爾特公司的 ocf 型內(nèi)圓磨床，美國bryant公司的c-2型內(nèi)圓磨床，德國sip200x315型內(nèi)圓磨床。1.2.3 課題的發(fā)展趨勢與應用對象磨床是各類金屬切削機床中品種最多的一類，主要類型有外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床、無心磨床、工具磨床等。外圓磨床是使用的最廣泛的，能加工各種圓柱形和圓錐形外表面及軸肩端面的磨床。萬能外圓磨床還帶有內(nèi)圓磨削附件，可磨削內(nèi)孔和錐度較大的內(nèi)、外錐

15、面。不過外圓磨床的自動化程度較低，只適用于中小批單件生產(chǎn)和修配工作。內(nèi)圓磨床的砂輪主軸轉速很高，可磨削圓柱、圓錐形內(nèi)孔表面。普通內(nèi)圓磨床僅適于單件、小批生產(chǎn)。自動和半自動內(nèi)圓磨床除工作循環(huán)自動進行外，還可在加工中自動測量，大多用于大批量的生產(chǎn)中。平面磨床的工件一般是夾緊在工作臺上，或靠電磁吸力固定在電磁工作臺上，然后用砂輪的周邊或端面磨削工件平面的磨床；無心磨床通常指無心外圓磨床，即工件不用頂尖或卡盤定心和支承，而以工件被磨削外圓面作定位面，工件位于砂輪和導輪之間，由托板支承，這種磨床的生產(chǎn)效率較高，易于實現(xiàn)自動化，多用在大批量生產(chǎn)中。工具磨床是專門用于工具制造和刀具刃磨的磨床，有萬能工具磨床

16、、鉆頭刃磨床、拉刀刃磨床、工具曲線磨床等，多用于工具制造廠和機械制造廠的工具車間。軸承套圈磨床是磨床的一個重要分支。我國的軸承套圈磨床已經(jīng)全部實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)，現(xiàn)在正在使用的大批量高精度的軸承生產(chǎn)已經(jīng)廣泛采用自動線生產(chǎn)，代表著世界先進水平的軸承磨超自動線已經(jīng)大量的出口世界各地。我國的軸承磨床制造企業(yè)為我國的精密磨床發(fā)展做出了卓越的貢獻。1.3 課題的設計任務與技術要求在之前的軸承內(nèi)圓磨床的技術參數(shù)上進行改進，把原來的半自動化改成自動化程度更高的機床。原先的磨床進給還是采用棘輪機構，用液壓來驅動，這樣的進給系統(tǒng)自動化程度低，精度也低，不適合現(xiàn)在的大規(guī)模，高精度生產(chǎn)。而自動上下料結構也能很好地提高

17、工作效率。在長時間，單一的工作狀態(tài)下人的精神狀態(tài)是很容易不集中的，容易發(fā)生錯誤，而自動上下料也能解決一問題。2 軸承內(nèi)圓磨床總體設計與布局2.1 軸承內(nèi)圓的磨削原理與特點磨削加工可分為一般磨削和高光潔度磨削（即精密磨削，超精磨削，鏡面磨削）兩種。對于一般磨削，砂輪可當作一把多刀多刃的銑刀，每一顆磨粒相當于一個刀齒，每一個粒尖相當于一個“刀刃”。但他與銑刀又不同的地方就是砂輪有無數(shù)的刀齒，且刀齒的排列和刀齒的角度都是及不規(guī)則的。高速旋轉的每一個“刀齒” ，在切削力的作用下，從工件表面上切除一條薄層的切屑，并在工件表面上摩擦發(fā)熱而產(chǎn)生火化。這樣無數(shù)磨礪切削的結果，就把工件表面要切除的金屬磨去，形成

18、光滑表面。對于精密磨削，超精密磨削和鏡面磨削，光滑表面的形成與一般磨削相似，單也有自身的特點。高光潔度磨削是由砂輪通過精細修整后形成等高的微刃切削作用和適當接觸壓力的摩擦拋光作用，使工件表面獲得高的光潔度。211 磨削基本原理：磨削時，工件徑向進給，砂輪軸軸向往復移動，在粗進給和精進給磨削之間，往往需要修整砂輪。修整時，砂輪退出內(nèi)孔并在修整器位置往復運動一次，修整器就在砂輪表面去除一層磨料。每修整一次，就必須有一次補償進給量a,a的大小應根據(jù)生產(chǎn)條件經(jīng)驗合理確定，一般其數(shù)量級為1-10微米。在內(nèi)圓磨削中，工件進給一般由機械控制，也有用步進電機控制的。砂輪轉速由電主軸控制：砂輪軸向長距離往復運動

19、由油缸控制，而其往復振動則有偏心裝置控制。212 軸承內(nèi)圓磨削的特點：1 砂輪剛度低內(nèi)表面磨削時，砂輪受內(nèi)徑限制，常制成較細的懸臂梁狀，剛度很低：剛性差，易于變形，從而引起較大的尺寸和形狀誤差：砂輪軸無進給光磨，恢復變形時間較長，生產(chǎn)率很低。在砂輪軸的長度與砂輪軸直徑的選擇上，使用盡可能最短的砂輪軸長度和最大的砂輪軸直徑，它們之間存在的比率關系可以歸納為： 比率小于3:1會產(chǎn)生可靠的性能和最短的加工時間 比率界于3:1 到 6:1通常作為邊界選擇。 比率大于6:1會導致諸如饒度、錐度、震顫和長的加工時間。2 磨削條件差內(nèi)表面磨削時，砂輪直徑很小，為保證一定的磨削線速度，砂輪軸轉速極高，要上萬轉

20、，很容易引起磨削系統(tǒng)的振動。在磨削時，砂輪與工件接觸面積大，磨礪抑郁鈍化，且自銳性不能充分發(fā)揮，產(chǎn)生熱量多，冷卻液很難進入磨削區(qū)，工件表面極易燒傷。2.2 軸承內(nèi)圓磨床的加工對象，范圍及要求221 機床的加工對象 由于電磁夾具和自動上下料的存在，該磨床適合加工大批量中高級精度的深溝球軸承內(nèi)徑。主要使用于磨削軸承套圈內(nèi)徑，也適用于其他尺寸符合的環(huán)形零件內(nèi)徑，最適合大批量全自動化生產(chǎn)。222 機床的加工范圍根據(jù)要求， 該磨床所加工軸承套圈的規(guī)格為： 磨孔直徑： 20-30毫米 最大磨削深度： 20毫米 最大工件外徑： 42毫米加工余量: 0.2-0.35毫米 加工質(zhì)量: 高于軸承國家標準對于p0級

21、精度的軸承要求223 工件的加工精度深溝球軸承主要承受徑向載荷，也能承受一定的單向或雙向軸向載荷，其摩擦因數(shù)最小，極限轉速最高，作為精密的機械元件，滾動軸承工作性能能直接影響逐級的工作性能，甚至安裝在某些關鍵部件上的滾動軸承，幾乎決定了該主機的性能，除高精密軸承外，像耐高溫、耐低溫、防銹、防震、高速、高真空、和耐腐蝕等具有特殊性能要求的軸承的質(zhì)量指標也是十分嚴格的。一般來說，滾動軸承應具有高的壽命,低的噪音，小的旋轉力矩和高的可靠性，這些基本性能要達到這些要求，就必須在機械加工工藝上首先確保軸承零件套圈的以下指標：旋轉精度：要求軸承的套圈的幾何形狀精度和位置精度不超過3m。尺寸精度：要求套圈的

22、尺寸精度在5m之內(nèi)。粗糙度：安裝表面粗糙度ra值不大于0.63m-0.32m，尺寸穩(wěn)定度：在長期存放和工作時沒有明顯的尺寸和形狀變化。質(zhì)量指標：尺寸公差7微米：圓度3微米：粗糙度0.04m224 軸承套圈內(nèi)徑終磨技術條件(見表2-1)表2-1套圈尺寸尺寸公差g e d(m)橢 圓 度g e d(m)錐 度g e d (m)端面 側擺g e d(m)光 潔 度g e d(m)-10mm1187 54 2. 5 1 55 2.5 21.4 6 478 910-18mm11107 55 3 1.55 3 21.4 6 578 918-30mm11 12 8 66 3 26 3 2.51.4 7 67

23、8 92.3 機床的主要運動參數(shù)分析231 機床應提供的主要運動分析為實現(xiàn)正常的內(nèi)圓磨削，所需要的切削運動和輔助運動如下圖所示。 圖2-2圖2.2中-橫向進給運動：-縱向往復運動：-修整運動：-砂輪與工件的接近運動：-砂輪轉速：-工件的旋轉運動。232 機床的運動參數(shù)及動力參數(shù) 此處省略 nnnnnnnnnnnn字。如需要完整說明書和設計圖紙等.請聯(lián)系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機械畢業(yè)設計下載！該論文已經(jīng)通過答辯2.4 影響機床加工精度和效率的工藝因素 主動測量裝置的精度和穩(wěn)定性，以及砂輪的切削性能都是至關重要的。砂輪的自銳性及在修整期間內(nèi)的耐磨性是否良好，對內(nèi)

24、圓磨削尺寸精度，幾何精度和精度穩(wěn)定性有重大影響，小孔磨削事尤為重要。所以，儀表和砂輪是實現(xiàn)正常自動內(nèi)圓磨削的前提條件。以下著重分析影響內(nèi)圓磨削尺寸精度，幾何精度及磨削效率的磨床結構因素241 內(nèi)圓磨削尺寸精度結構影響因素。（1） 工藝系統(tǒng)的運動精度及重復定位精度；（2） 工藝系統(tǒng)的靜動態(tài)剛性；（3） 工藝系統(tǒng)的熱變形；242 內(nèi)圓磨削幾何精度的磨床結構影響精度（1） 工藝系統(tǒng)的運動精度及重復定位精度；（2） 工藝系統(tǒng)的靜動態(tài)剛性；（3） 夾具重復定位精度(考慮重修的可能性)幾主軸回轉精度；243 內(nèi)圓磨效率的磨床結構影響因素（1） 磨削參數(shù)，主要是砂輪線速度，橫向進給速度，往復頻率和工件速度；

25、（2） 磨削循環(huán)的合理的設計以及空程磨削時間和輔助時間的比重；（3） 工藝系統(tǒng)的剛性；（4） 機電系統(tǒng)工作的可靠性；2.5 機床主要部件結構方案評價根據(jù)前一節(jié)機床結構因素對加工尺寸精度，幾何精度和效率影響的分析，現(xiàn)將內(nèi)圓磨床各主要部件可能采用的結構方案列出，并分別進行剛性評價，精度評價，從而進行方案的比較選擇。部件的結構方案是在假設部件結構設計，制造良好的基礎上進行的。任何合理的結構方案，如果具體結構設計不當或制造不良，均會使該部件失去其優(yōu)勢，乃至完全打不到預測的結果。各部件結構方案綜合評價如下表2-3部件名稱結構方案剛性評價精度評價效率評價夾具定心夾具電磁無心夾具滾輪式無心夾具優(yōu)優(yōu)中差優(yōu)優(yōu)差

26、優(yōu)優(yōu) 導軌滑動導軌液靜壓導軌氣靜壓導軌磙子滾動導軌鋼球滾動導軌中優(yōu)差優(yōu)中優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)砂輪主軸 滾動支撐皮帶軸滾動支撐dz系列電主軸滾動支撐gdz系列電主軸氣靜壓支撐電主軸中中優(yōu)差中中優(yōu)優(yōu)中中優(yōu)差進給系統(tǒng)絲杠螺母(滑動接觸，消除間隙)步進電機(滾珠絲杠)液壓傳動滾動絲杠步進電機凸輪機構中優(yōu)優(yōu)優(yōu)差優(yōu)中優(yōu)差優(yōu)中差尺寸控制系統(tǒng)定程磨削氣浮塞規(guī)測量系統(tǒng)前插式主動測量儀步進電機凸輪杠桿/差中優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)中優(yōu)空程磨削消除系統(tǒng)控制倒磨削磨削功率控制測量升數(shù)法/優(yōu)優(yōu)優(yōu)中優(yōu)中上述評價是定性的相對比較，曾試圖采用加全權記分法來進行比較。由于每種結構各具特點，無法真正做到恰當?shù)拇_定參數(shù)，并賦予適中的加權系數(shù)，所以

27、實際上無法進行加權記分法評定。26 機床的工作循環(huán)過程機床在工作過程中,需要兩個循環(huán)過程：磨削循環(huán)和砂輪修復循環(huán)。下面分別介紹一下著兩個過程。261 機床的磨削工作過程首先，打開總的電源，氣源，啟動工作軸，磁濾器，電泵。砂輪軸得到氣，啟動砂輪軸和氣壓系統(tǒng)；機械手上料，復位；測爪進入工作，電磁無心夾具上磁。然后，測爪張開，磨架快速左行到底，工件架快跳，快趨，進行粗磨；工件架微退，進行粗光磨。然后精磨，工件架微退，進行精光磨。工件架跳出，步進電機復位，磨架往復停止，磨架快速右行至休整位置，補償機構進行補償；測爪收縮，斷磁，測爪退出工件，然后機械手上料，進行下一個磨削循環(huán)。262 砂輪休整循環(huán)機械手

28、上料，機械手復位，測爪進入工作并上磁，測爪張開，磨架快速左行至休整位置，休整器倒下，磨架休整左行；磨架快速右行至補償位置，砂輪架抬起，磨架快速左行到底，工件加快跳，進行磨削。27 機床的造型設計271 床身設計床身是金屬切削機床的基礎，磨床的床身內(nèi)裝有電器、液壓和機械部件；在床身上裝有工作臺、工件箱、砂輪駕、立柱等。這些部件被固定在床身上或在床身導軌上。設計磨床床身要抓住導軌精度、剛性、熱變形、耐磨性、結構工藝性等問題。他們對安裝在床身上的各部件的安裝位置和相互運動的精度影響很大。因此，對機床床身和床身導軌設計的基本要求，要保證具有一定的精度、剛性、耐磨性、最小熱變形及合理的結構工藝性。為了使

29、所設計機床操作方便，減少工人的勞動強度以及外形美觀，該內(nèi)圓磨床在造型設計上采用了以下措施： 為使機床工作場地明快，盡可能將各部件設置在機床本體上。例如，液壓系統(tǒng)設置在床身之內(nèi)；電器箱設置在機床本體后方，占地少，避免外接連線、聯(lián)管，運輸方便；電器箱同時當作機床外部密封的后墻，又可節(jié)省材料。全部電器操作件均設置于電器箱前凸部上的控制面板上，調(diào)整用操作件和操作用件分片集中安裝操作件于操作者易接近的部位，保證操作者視力及精力不被分散。機床 采用半封閉型設計，后防水板用金屬結構，前防水板用有機玻璃成型活動式結構，既方便觀察，有給人以美觀的感覺。機床調(diào)整時容易拿下，輕便且易于清洗。實踐證明若該為全封閉設計

30、可能更有利于減少油霧對環(huán)境的污染。床各外露部件的幾何設計，在滿足性能和結構要求的基礎上，盡可能符合幾何美學的原則。外觀線條統(tǒng)一化，外漏部分盡可能采用簡潔明快感強的直線條和直角相交。過去由于鑄造工藝上的困難，也由于流線型審美觀，影響到機床大部件，另外均取大圓角過度轉折，現(xiàn)在已顯陳舊，且給人以傻大的感覺。由于分模鑄造的發(fā)展，接近直角的轉折 的小圓角逐漸已經(jīng)很容易制造，外形平整線條一致，為機床造型美觀化提供了有利條件。充分考慮機床結構設計上的均衡和穩(wěn)定的關系?？紤]工件頭架與磨頭架實際結構的不平衡性，外部采用有機玻璃密封罩。6合理布局及選擇筋的形狀。 床身截面形狀要算空心方形和矩形為好，但是由于床身在

31、鑄造過程中為了便于清砂，或者由于床身內(nèi)部裝有機構為了裝配調(diào)整方便，因而必須在床身壁上開有窗口，這樣就不可能做成四面封閉的方形截面，甚至做成三角封閉也比較困難。如果單用增加箱體壁壁厚以提高其剛性，不僅使床身笨重，且浪費材料。因此，對開有窗口以及面積大于400×400毫米的薄壁床身，可采用各種形狀的筋用來提高剛性。而該磨床選用十字形筋，起結構簡單，材料省，抗彎剛度較大。7提高床身與立柱的連接剛性。除了注意提高床身和立柱本身的整體剛性外，床身與立柱，床身與床身之間的連接剛性也不能忽視。這部分的布局變化也會降低床身的精度。立柱受力后容易產(chǎn)生前傾或后傾，其主要原因是由于緊固螺釘?shù)闹睆竭^小及布局

32、不合理，或因立柱凸緣處剛性較差引起的變形。因此，合理的選擇緊固螺釘?shù)闹睆?，?shù)量及其布置，以及加強凸緣的剛性是保證床身與立柱，床身與床身連接剛性的重要措施。螺釘?shù)闹睆?，?shù)量及其布置應根據(jù)受力的大小和方向而定。受較大彎矩或扭矩作用的立柱，采用螺釘緊固在凸緣的四個面上。272 床身的熱變形熱脹冷縮是常見的物理現(xiàn)象，如絲杠受熱會伸長，薄板表面受熱不一致會彎曲。如果床身底部溫度較高，則上部變凹，下部變凸。反之則上部受熱就變凸。273 床身導軌的耐磨性機床導軌磨損后，工作臺運動精度降低，影響加工精度。提高導軌耐磨性，可采取如下措施：1.降低導軌面比壓，即降低導軌單位面積上的壓力。2.充足的潤滑：這樣可以使

33、導軌處于半液體摩擦，液體摩擦狀態(tài)，這減少導軌摩擦，降低高速時的摩擦熱，改善熱變形，防止低速時的爬行現(xiàn)象對提高運動精度和延長導軌壽命有很大作用。3.可靠的防護：為防止切屑，磨料，灰塵等落入導軌面，造成導軌磨損和拉毛，必須設計合理可靠的防護罩，以提高導軌使用壽命。4.選擇合理的床身材料：機床床身所使用的材料有：級鑄鐵，高磷鑄鐵，銅錳鑄鐵，銅磷鑄鐵等。級鑄鐵具有良好的鑄造性，切削性，吸振性以及成本低的優(yōu)點，其耐磨性差的缺點可通過對導軌表面進行淬火來彌補。274 床身結構工藝性1.床身筋以及導軌筋的排列，在不影響結構剛性的情況下其尺寸應盡可能一致。2.內(nèi)腔不能太窄，不能太深，其圓角應盡量大，既不要用尖

34、角砂芯，這樣可減少澆鑄和清砂的難度。3.床身的壁厚尺寸不能太小，太小了不僅鑄造困難，且易產(chǎn)生裂痕和冷隔；但也不能太大，太大會增加鑄件重量，消耗材料，且組織疏松，或形成較大的縮孔，使強度降低。因此壁厚應根據(jù)機床大小，床身復雜程度，材料及鑄造工藝而定。4.床身壁厚，筋厚力求均勻，不要 變化太大。否則，厚的部分容易產(chǎn)生縮孔和裂痕等缺陷。2.8 機床的總體布局為實現(xiàn)連續(xù)正常的連續(xù)磨削，所需要的切削運動和輔助運動在第一節(jié)中已經(jīng)介紹，本以是任何內(nèi)圓磨床設計者所熟知的。運動方案的設計，實質(zhì)上決定了機床總體布局方案的選擇。對已有軸承內(nèi)圓磨床的運動設計進行比較分析，其區(qū)別在于橫向進給運動v f（有級，無級變化）

35、和縱向運動vr，修整運動vd和砂輪與工件接近運動va有哪個部件實現(xiàn)?？紤]導規(guī)系統(tǒng)結構設計的方便和滑板層次或部件結構的簡化，也考慮到自動上下料的方便與否，本機床將所有的橫向運動由工件實現(xiàn)，縱向運動由砂輪系統(tǒng)來實現(xiàn)。由此就決定了機床主要布局如下圖所示。機床身則選用結構剛性及造型設計均較有利的巨型箱式鑄造件結構。3 軸承內(nèi)圓磨床自動上下料系統(tǒng)設計3.1 上下料方案設計對大型零件的上下料輔助時間約占整個生產(chǎn)輔助時間的50%-70%中小型零件的上下料時間約占整個生產(chǎn)輔助時間的20%-70%，實現(xiàn) 上下料的自動化可以減少生產(chǎn)輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率和設備利用率；另外根據(jù)有關部門資料統(tǒng)計，多數(shù)生產(chǎn)事故都發(fā)生

36、在上下料過程中。故上下料的自動化可以減輕工人的手工操作勞動強度，改善勞動條件，為實現(xiàn)自動化生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。機床上料（送料）是按照機床的加工循環(huán)的時間間隔將毛坯或工件定向排列、自動送到指定加工位置，下料是利用料道將已經(jīng)完成工序加工的工件自動放在傳輸裝置上。通常在兩道工序之間，前一道工序的下料裝置就是后一道工序的上料裝置。機床上料裝置有兩種，人工上料和自動上料裝置。自動上下料裝置，是自動機床和自動線設計中復雜程度高而且難度較大的重要組成部分之一。自動上下料裝置所完成的工作，是將散亂的工件經(jīng)過定向機構，實現(xiàn)定向排列，然后順次地把它安裝到機床夾具上，并在加工完成后從夾具中卸下工件。自動上下料裝置還可用

37、于將工件定向整理后送至裝配位置。自動上下料裝置中，自動上料裝置發(fā)展很快，已成為一個獨立的部分，通常又稱為自動供料器。自動上料裝置的結構形式在很大程度上取決于工件的毛坯形式及其原材料。毛坯有卷料，板料，棒料和件料等多種形式，故自動上料裝置也是多種多樣的。自動上料裝置大致可以分為料倉式，料斗式和工業(yè)機械手（機器人）上料裝置。料倉式上料裝置是一種半自動上料裝置，是將已經(jīng)整理好的工件放在儲料器中進行上料的裝置，需要人工定期將一批工件按規(guī)定的方向和位置依次排列在料倉里，有送料器自動地將工件送到機床夾具中。這種上料裝置雖然需要人工來完成工件的定向整理，但其結構簡單，且工作可靠性較高。它使用于批量較大且因重

38、量、尺寸及幾何形狀特殊等原因而難于進行自動定向整理的工件，或者使用于單件工序時間較長，人工定向整理一批工件可供機床加工很長時間的場合。料斗式上料裝置，工人將一批工件到入料斗中，料斗的定向機構能將雜亂無章的工件自動定向，按照規(guī)定的方位整齊排列有序，以一定的生產(chǎn)節(jié)拍自動送到加工位置上。因此能進一步減輕工人的勞動強度，便于多機床管理。這種上料裝置多用于工件形狀簡單，體積和重量不大，而且工序時間短，要求頻繁上料的情況。工業(yè)機器手（機器人）是模仿人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取工件送到加工位置上、工業(yè)機器手上料裝置比料斗或料倉靈活，適應與體積大、結構復雜的單件毛坯或勞動條件惡劣的場所、

39、廣泛應用于柔性制造系統(tǒng)。本設計采用槽式料倉式上料機構，主要考慮其結構簡單，工作可靠等優(yōu)點。但是這種結構容易產(chǎn)生“雙料”故障，因此下面將分析起故障的成因然后采取有效措施加以避免這種故障。3.2 上料機構“雙料”故障的成因和預防軸承磨床在磨削過程中常見的故障之一是在上、下料是往往出現(xiàn)一次上兩個料（工件）的現(xiàn)象，即前面一個工件尚未磨削第二個工件就掉到磨削區(qū)域了。這種現(xiàn)象我們稱之為“雙料”故障，為排除這種故障，首先必須分析，產(chǎn)生“雙料”的原因，才能采取預防措施。3.2.1 落料的靜態(tài)分析過程軸承磨床的床頭采用的是電磁無心夾具，其上下料的工作原理圖如圖3-1所示： 圖3-1當一個工件加工完畢后，發(fā)出送料

40、信號，上下料氣缸動作，帶動下料推桿右移，把工件推入下槽中。然后左上料推桿左移把一個待加工工件送往磨削位置后復位。然后左上料推桿又在氣缸的帶動下?lián)Q向左移。當左上料推桿越過料槽下方時，后續(xù)一個工件將降落的一個工件在支撐板上等待下一次送料。推料桿左移時，工件與推料桿的位置變化過程如圖3-2所示，由圖可知，在這一過程中，料槽內(nèi)的后續(xù)待磨工件雖然發(fā)生一次先向下后向上震蕩，但不可能出現(xiàn)“雙料”故障，因為被送工件和推料相繼地支撐住了料槽內(nèi)的其他工件。 圖3-2被送工件到位后，推料桿換向左移。若由于某些設計參數(shù)選擇或調(diào)整不當，在這個推料桿左移過程中，就會出現(xiàn)“雙料”故障。為了說明在該過程中可能出現(xiàn)的非常情況和

41、便與后面的計算，特別把推料桿移動時經(jīng)過的幾個特殊位置繪制成圖3-3圖3-3圖2.2.3中（1）為工件開始降落的位置，工件與推料桿水平表面相切與棱角d。該位置可以作為工件下落過程計算的時間和位移的起點。（2）為工件與推料桿斜面相切與棱角d，工件下移距離為：h=d(1-cos)/2 （3）為工件與推料桿斜面相切與棱角c，工件下移量為：h=d(1-cos)/2（h1-h2） 此時，工件軸線可能已略低于料槽上壁平面，即工件不再與料槽垂直壁面相切，除非h2 h- dcos/2. (4)為工件脫離料槽前的極限位置，即料槽；棱角a到推料桿棱角c間的距離等于工件直徑d。此時下工件中心偏在料槽中心線以右，即：=

42、b/2-d2-(h-h2)21/2/2 而相鄰的上工件對下工件中心在料槽中心線左側（b-d）/2處，這就使得上工件對下工件的作用力有指向右側的分量。此時推料桿點對工件的作用力的水平也是向右的。這兩個分力使下工件在下落的同時更加向右移動。（5）為工件與推料桿的端面相切并滑落在支撐板的凹槽內(nèi)，工件中心在料槽中心線左側，則：=(b-d)/2-d2c-(h-h2)21/2 這時如果支撐板上無凹槽或凹槽過小，工件停不穩(wěn)，則上工件繼續(xù)將下工件擠向右方，直至上工件相繼落在支撐板上，形成多料故障。反之，若凹槽過寬，上工件落入凹槽后過分向右，則后續(xù)工件由于自身的重力產(chǎn)生積壓力也回將落入槽中的工件再向右擠出，形成

43、“雙料”故障。所以在凹槽深度給定的情況下，起寬度應有個合適的范圍，不可過大或過小。3.2.2 落料的動態(tài)分析上面做的分析，屬于靜態(tài)分析，即認為推料桿的右移運動足夠的緩慢，以至與圖2.2.3所示的落料過程中工件始終保持與推料桿相接觸。但實際情況并非如此。一方面推料桿的速度很快，而且這個速度是變化的，中間速度比較高，在兩邊比較低。另一方面，工件在料槽內(nèi)是靠重力下落的，考慮到摩擦因素等問題，下落的加速度總是小于g的。也就是說它下落的時候速度不是很快以至于跟不上推料桿的移動。它們的差值h=h1-gt2/2.根據(jù)計算能得出結論：有可能使工件與推料桿相碰的時刻推遲到a點與c點的距離大與工件直徑之后，而造成

44、雙料事故。3.2.3 防止“雙料”故障的措施從靜態(tài)分析中得知，支撐板上的凹槽尺寸應該選擇合適，不可以過大或者過小。當槽深選定后問題就是要確定合適的槽寬。槽寬尺寸下限應由工件表面順利接觸底槽的條件來確定，尺寸上限應由相鄰工件的擠壓力與凹槽斜面的反力所形成的力矩的方向不得為順時針方向來確定。以直徑為42mm的為例，并凹槽深度為2mm，邊緣倒角為30°見圖3-4 則槽底半寬下限為：a左min=a2+dtan(30°/2)/2=a2+21tan15°= 15.2mm式中a2系按（4）式計算。槽寬上限為：a左max=d(1+tan30°/2)/2-(b-d)/2=

45、21(1+tan15°)-(b-d)/2=23.5mm實際上應在下限附近取值，以免工件在動態(tài)過程中易向左滑出。建議?。篴左=a左min=15.2mm其相應的槽頂寬度：b左=a左+k/tan=a左+k/tan30°=16.2mm對于右半槽，取倒角45°，所以：a右(dtan45°/2)/2=(421/2)/2=10.5mm取a右=11mm所以：b右=a右+k=11+k=13mm從動態(tài)分析及圖4的計算實例來看，工件在下落過程中很可能發(fā)生與推料桿碰撞的現(xiàn)象，但只要時間不是過分小，碰撞總是發(fā)生在a點和c點的間距變到大于工件直徑之前，沒有大的危害。我們的注意力應集

46、中在防止過晚的碰撞，特別要注意保證料槽內(nèi)壁十分光滑，不能有任何妨礙工件運動的毛刺，確保工件快速下落。在送料時推料桿在不與上滾輪相碰撞的前提下，盡量加大,以減小按式（3）和（4）計算的偏心量和，并推遲ac距離大于d的時刻。將推料桿起、停位置調(diào)整到使其端面與料槽內(nèi)側壁對齊或略為犏右，切不可偏左，出現(xiàn)雙料故障。圖4是工件在下落過程中，其下緣點距支承板高度隨時間變化的計算事例。計算的近似假設：（1）當忽略摩擦力和空氣阻力時，則工件自由下落的加速度為g；（2）當推料桿按正弦規(guī)律運動，即相對于行程中點的位移：=s/2 (5)式中s為行程，為推料桿往返一次的總時間。計算中的已知參數(shù)為：工件直徑： d=42m

47、m( 軸承內(nèi)圈)料槽寬度： b=45mm推料槽高度： h=45mm推料桿高度： h1=42mm推料桿端面高度： h2=27mm推料桿斜面傾角： =30°；推料桿行程： s=80推料桿行復時間： = 2.3s；= 1.8s；以圖3(a)位置為計算時間t和推料桿位移x的原點，則有=x+,=t+由（5）式得：x=sin360°/(t+)s/2- (6)式中若再假設推料桿的右極限位置為推料桿端面與料槽右側壁平面重合，則：=s/2-b-d/2+(h-)/tanx; (7)=(/360°)sin-1(2/s) (8)對于從圖3（a）位置到（b）位置的運動階段，工件下緣距支承板

48、的高度h與推料桿位移x的關系為：h=-d/2-(d2/2)-x21/2 (9)該式的適用范圍為h-(1-cos)d/2對于以圖3（b）位置到（c）位置的運動階段，h隨x的變化為：h=-(1- cos)d/2-x-(d/2)sintanx (10) 3.3 輸料槽的設計輸料槽的作用是把工件從倉料輸?shù)缴狭蠙C構中，有時也兼作貯料器。滾道側壁的高度h的設計滾道側壁的高度h與工件有直接的關系，一般來說，輸送穩(wěn)定性較差的的工件h可稍取大一點。對于圓柱型工件，h=（0.6-0.7）d，本設計中，工件的最大直徑42mm，則取h=30mm。滾道槽寬的設計工件在滾道中靠自重輸送時，往往會發(fā)生阻塞或失去定向現(xiàn)象。這

49、些現(xiàn)象發(fā)生的原因是：工件在滾道中滾動時，由于工件與滾道側壁之間的間隙s存在，可能因為摩擦阻力的變化，工件圓柱表面的錐度誤差或其他一些偶爾因素的干擾而發(fā)生偏轉。但由于本設計的滾道是垂直與水平面的，所以摩擦阻力很小，不會發(fā)生阻塞。所以我的最大寬度=42+4=46mm3.4 氣缸的選擇氣缸可根據(jù)主機需要進行設計，但盡量直接選用標準氣缸。3.4.1 安裝形式的選擇安裝形式由安裝位置、使用目的等因素決定。在一般場合下，多用固定式安裝方式：軸向支座（ms1式）前法蘭（mf1式）、后法蘭（mf2式）等；在要求活塞直線往復運動的同時又要缸體作較大圓弧擺動時，可選用尾部耳軸（mp4或mp2式）和中間軸銷（mt4

50、式）等安裝方式；如需要在回轉中輸出直線往復運動，可采用回轉氣缸。有特殊要求時，可選用特殊氣缸。輸出力的大小根據(jù)工作機構所需力的大小，考慮氣缸載荷率確定活塞桿上的推力和拉力，從而確定氣缸內(nèi)徑。氣缸由于其工作壓力較小（0.40.6mpa），其輸出力不會很大，一般在10000n（不超過20000n）左右，輸出力過大其體積（直徑）會太大，由于該設計中所需汽缸提供的力不需太大，所以盡量減小氣缸的尺寸。氣缸行程氣缸（活塞）行程與其使用場合及工作機構的行程比有關。多數(shù)情況下不應使用滿行程，以免活塞與缸蓋相碰撞，尤其用來夾緊等機構，為保證夾緊效果，必須按計算行程多加1020mm的行程余量。氣缸的運動速度主要由

51、所驅動的工作機構的需要來決定。 要求速度緩慢、平穩(wěn)時，宜采用氣液阻尼缸或采用節(jié)流調(diào)速。節(jié)流調(diào)速的方式有：水平安裝推力載荷推薦用排氣節(jié)流；垂直安裝升舉載荷推薦用進氣節(jié)流；具體回路見基本回路一節(jié)。用緩沖氣缸可使缸在行程終點不發(fā)生沖擊現(xiàn)象，通常緩沖氣缸在阻力載荷且速度不高時，緩沖效果才明顯。如果速度高，行程終端往往會產(chǎn)生沖擊。3.4.2 氣缸的分類普通氣缸的結構組成見圖3-5。主要由前蓋、后蓋9、活塞6、活塞桿4、缸筒5其他一些零件組成。氣缸的種類很多。一般按壓縮空氣作用在活塞面上的方向、結構特征和安裝方式來分類見 表-3-6。圖3-5普通氣缸1組合防塵圈；前端蓋；3軸用yx密封圈；4活塞

52、桿；5缸筒；6活塞；7孔用yx密封圈；8緩沖調(diào)節(jié)閥；9后端蓋表 3-6類別名稱簡圖特點單作用氣缸柱塞式氣缸  壓縮空氣只能使柱塞向一個方向運動；借助外力或重力復位活塞式氣缸  壓縮空氣只能使活塞向一個方向運動；借助外力或重力復位  壓縮空氣只能使活塞向一個方向運動；借助彈簧力復位；用于行程較小場合薄膜式氣缸  以膜片代替活塞的氣缸。單向作用；借助彈簧力復位；行程短；結構簡單，缸體內(nèi)壁不須加工；須按行程比例增大直徑。若無彈簧，用壓縮空氣復位，即為雙向作用薄膜式氣缸。行程較長的薄膜式氣缸膜片受到滾壓，常稱滾壓（風箱）式氣缸。雙作用氣缸普通氣缸  利用壓縮空氣使活塞向兩個方向運動，活塞行程可根據(jù)實際需要選定，雙向作用的力和速度不同雙活塞桿氣缸  壓縮空氣可使活塞向兩個方向運動，且其速度和行程都相等不可調(diào)緩沖氣缸  設有緩沖裝置以使活塞臨近行程終點時減速，防止沖擊，緩沖效果不可調(diào)整可調(diào)緩沖氣缸