型萬能工具磨床工件頭及進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、目錄第一章 前言1第二章 磨床概述22.1磨床及磨削機(jī)理概述2磨床的發(fā)展現(xiàn)狀2磨削技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢4磨削機(jī)理82.2萬能工具磨床的定義、組成及特點(diǎn)10工具磨床的定義10工具磨床的組成102.3工具磨床的工藝范圍及發(fā)展方向11工藝范圍11發(fā)展方向11第三章 萬能工具磨床設(shè)計(jì)步驟133.1工件頭主要零部件的設(shè)計(jì)13電機(jī)的選擇13皮帶和塔輪的設(shè)計(jì)133.2縱向進(jìn)給主要零部件的設(shè)計(jì)14縱向絲杠軸的設(shè)計(jì)和校核14縱向進(jìn)給主軸軸承的選用和校核21縱向進(jìn)給錐齒輪的設(shè)計(jì)及繪制233.3橫向進(jìn)給主要零部件設(shè)計(jì)及旋轉(zhuǎn)工作臺裝配原理29橫向進(jìn)給總體設(shè)計(jì)29螺旋傳動設(shè)計(jì)計(jì)算29回轉(zhuǎn)座導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)323.3.4旋轉(zhuǎn)工

2、作臺裝配原理33第四章 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析35第五章 結(jié)論36參考文獻(xiàn)37謝辭38附錄一：中文譯文附錄二：英文原文CM-2型萬能工具磨床工件頭及進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)第一章 前言 機(jī)械加工的精度由人和設(shè)備兩方面來決定，設(shè)備的精度主要由刀具精度、傳遞精度、設(shè)備本身的震動等因素來決定，而刀具是工裝的重要組成部分，它對于生產(chǎn)的順利進(jìn)行及生產(chǎn)效率、產(chǎn)品的精度保證起著至關(guān)重要的作用。因此一款高精度的工具磨床可以大大提高生產(chǎn)質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)課題為萬能工具磨床的工作臺的設(shè)計(jì)，通過一學(xué)期的設(shè)計(jì)，對萬能工具磨床的相關(guān)知識有了更清晰的認(rèn)識。 本設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照萬能工具磨床的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，力求在設(shè)計(jì)過程中保證磨床的高強(qiáng)度、高精度、高生產(chǎn)率。

3、為了使設(shè)計(jì)更好的聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，在保證本設(shè)計(jì)方案的可行性和可靠性的同時力求設(shè)計(jì)方案具有合理的經(jīng)濟(jì)性，避免了一些毫無價值的設(shè)計(jì)。因此同種機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出集幾種不同的方案，通過準(zhǔn)確的論證得出了最合理的方案，保證了方案的可行性和經(jīng)濟(jì)性。 在工作臺縱向移動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)的方案中，用兩個手輪來實(shí)現(xiàn)，在工作的時候兩個手柄互鎖，一個工作的時候另一個是被鎖緊的，兩個手輪的工作方式各不相同，左邊手輪轉(zhuǎn)動帶動軸上的絲杠轉(zhuǎn)動，齒輪軸相當(dāng)于個螺母與它配合實(shí)現(xiàn)縱向的移動，前邊的手輪工作時軸上的齒輪與另個齒輪軸配合，那個齒輪軸再與絲杠配合來實(shí)現(xiàn)工作臺的縱向移動。在滿足裝置的功能要求的基礎(chǔ)上，運(yùn)用創(chuàng)新設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)的一個特點(diǎn)。在工

4、作臺橫向移動的設(shè)計(jì)方案中，由空間上垂直的兩個轉(zhuǎn)動手輪實(shí)現(xiàn)，一個手輪帶動連接與其上的渦輪，再經(jīng)絲杠和螺母的配合完成的，另個手輪是對橫向移動進(jìn)行微調(diào)的，它前端的蝸桿和蝸輪配合，大手輪每轉(zhuǎn)一周實(shí)現(xiàn)工作臺3mm前進(jìn)，小手輪每轉(zhuǎn)一周實(shí)現(xiàn)0.3mm前進(jìn)。在工作臺的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，工作臺的回轉(zhuǎn)座與磨床的箱體連接在一起，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的。 本次設(shè)計(jì)的另外一個就是對機(jī)構(gòu)中的一些重要部件的參數(shù)進(jìn)行了科學(xué)的選擇，并且粗略的介紹了參數(shù)的選擇過程，因?yàn)檫x定合適的部件的參數(shù)，不管是對整個磨床的精度要求還是對磨床的安全系數(shù)、使用壽命都有著直接的影響。第二章 磨床概述2.1磨床及磨削機(jī)理概述磨床的發(fā)展現(xiàn)狀磨床是金屬切削機(jī)床

5、中的一個大類，以精度高、品種多樣，是能源、交通、冶金、航天、軍工等行業(yè)精密加工必備的設(shè)備之一。 為適應(yīng)市場多變形勢的需求，磨床行業(yè)近年來加強(qiáng)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，使老產(chǎn)品不斷更新，并開發(fā)了一批適銷對路的高效、精密、數(shù)控磨床及各類專用磨床新產(chǎn)品，使中國磨床市場迅速活躍起來，表現(xiàn)在磨床的產(chǎn)量、銷售量都在迅速增長。同時數(shù)控磨床的顯著增長優(yōu)化了磨床的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，在銷售總額中的占有率正快速提高?！熬盼濉逼陂g磨床產(chǎn)量的數(shù)控化率為6.5%，產(chǎn)值的數(shù)控化率為17.1%，而2001年分別為8.8%和21.3%。 根據(jù)中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會磨床分會統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)有磨床專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)約30多家，根據(jù)其中19家主要企業(yè)有關(guān)的資料統(tǒng)計(jì)，

6、以下將對中國磨床市場的現(xiàn)狀和展望進(jìn)行分析。中國磨床市場的產(chǎn)量和銷售量隨市場經(jīng)濟(jì)體制的建立和不斷完善，以及企業(yè)制度改革的深化，磨床制造企業(yè)和其它企業(yè)一樣，不斷加強(qiáng)適應(yīng)市場的能力。在“以中國的裝備裝備中國”政策的激勵下，磨床生產(chǎn)與市場的需求情況發(fā)生很大的變化。近幾年來，市場對磨床的需求量不斷增長，磨床的產(chǎn)量與銷售量也在逐年增長。1998年2001年平均年產(chǎn)量的增長速度為23.9%。2000年磨床產(chǎn)量比1999年增加56.9%，2001年又在2000年的基礎(chǔ)上稍有增加，年產(chǎn)量近11,000臺。數(shù)控磨床的發(fā)展速度更快，產(chǎn)量上升的幅度較大，1998年2001年的平均產(chǎn)量增長率為79.3%，2000年比1

7、999年增長99.5%，2001年在2000年的基礎(chǔ)上，又增加了37.1%，數(shù)控磨床產(chǎn)量超過1,000臺。由于中國經(jīng)濟(jì)保持穩(wěn)定的發(fā)展勢頭，磨床市場的需求量表現(xiàn)出強(qiáng)有力的上升趨勢，1998年2001年的銷售量平均增長率為27.8%，1999年磨床銷售量比1998年猛增40.1%，而2000年磨床銷售量比1999年增加35.3%，2001年與2000年磨床銷售基本持平在磨床銷售量中，磨床的數(shù)控化率已由1998年的3.0%上升到2001年的8.7%，而磨床銷售額的數(shù)控化率已由1998年的11.5%上升到2001年的20.2%。 中國磨床的進(jìn)出口情況磨床和數(shù)控磨床的產(chǎn)量和銷售量正在快速增長，進(jìn)口磨床和

8、數(shù)控磨床的數(shù)量也在大幅度增加。這說明在中國現(xiàn)代化建設(shè)中，磨床及數(shù)控磨床的市場空間不斷擴(kuò)大，需求量逐年上升。海關(guān)提供的磨床進(jìn)口量不包括砂輪機(jī)和拋光機(jī)。1998年2001年磨床進(jìn)口量平均增長率為19.1%。2000年進(jìn)口量和進(jìn)口額分別比1999年增加23.2%和15.2%，2001年的進(jìn)口量近10,000臺，進(jìn)口額3.06億美元。數(shù)控磨床是進(jìn)口的主要產(chǎn)品，也是國內(nèi)市場消費(fèi)不斷擴(kuò)大的重點(diǎn)產(chǎn)品。2000年進(jìn)口數(shù)控磨床912臺，進(jìn)口額為0.85億美元，分別比1999年增加34.7%及減少6.6%。2001年進(jìn)口數(shù)控磨床1,315臺，進(jìn)口額1.51億美元，比2000年分別增加44.2%及77.6%。在進(jìn)口

9、磨床中，數(shù)控磨床份額大幅度上升，2001年磨床進(jìn)口量和進(jìn)口額的數(shù)控化率分別為13.2%和49.3%。近幾年，磨床的出口量有所減緩，出口額稍有上升，而磨床出口量和出口額的數(shù)控化率均有提高。1999年磨床出口量和出口額的數(shù)控化率分別為2.9%和13.5%，2001年則達(dá)到5.8%和18.3%。 中國磨床市場看好在國家拉動內(nèi)需方針指導(dǎo)下，固定資產(chǎn)投資加大，老設(shè)備改造和更新加速，給磨床企業(yè)的發(fā)展帶來了極好的機(jī)遇。1999年中國市場磨床交易總量達(dá)15,000臺以上，2001年磨床交易總量實(shí)現(xiàn)22,000臺以上。數(shù)控磨床的交易更有較大幅度的增加，逐漸成為受市場客戶青睞的主流產(chǎn)品，平均年遞增36.8%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)

10、高於磨床交易量年遞增率18.5%。2001年數(shù)控磨床交易量達(dá)到2,200臺以上，數(shù)控磨床交易量占磨床交易量的10.5%。1999年至2001年磨床交易量59,088臺，國內(nèi)銷售量、進(jìn)口量、出口量在交易量中的平均占有率分別為48.5%、43.9%、7.6%。1999年至2001年數(shù)控磨床交易總量為5,115臺，數(shù)控磨床國內(nèi)銷售、進(jìn)口量、出口量平均占有率分別為40.3%、56.7%、3.0%，由此可知進(jìn)口數(shù)控磨床占很高比率。2中國磨床市場的基本特征：通用磨床產(chǎn)品在磨床市場中占據(jù)主要份額。通用磨床產(chǎn)品大多在基型產(chǎn)品的基礎(chǔ)上發(fā)展起來，具有質(zhì)量穩(wěn)定、性能可靠、技術(shù)成熟的特點(diǎn)，因而仍是客戶樂于選擇的走俏產(chǎn)

11、品；產(chǎn)品品牌效應(yīng)顯著，倍受客戶青睞。不管是國內(nèi)品牌產(chǎn)品還是國外品牌產(chǎn)品，都是客戶的首選對象。品牌產(chǎn)品經(jīng)過專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)多年努力不斷改進(jìn)形成，也經(jīng)受了客戶多年使用的考驗(yàn)才被公認(rèn)，一談到購買某種磨床，馬上就會想到要購那家企業(yè)的品牌產(chǎn)品。近幾年機(jī)床工具行業(yè)中的磨床生產(chǎn)企業(yè)，都在認(rèn)真開展創(chuàng)品牌活動，以提高市場競爭力；服務(wù)要到位是磨床市場另一顯著特點(diǎn)。由于市場經(jīng)濟(jì)逐步完善，客戶出于對自身利益的保護(hù)，不僅對磨床產(chǎn)品本身的質(zhì)量、功能、價格和交貨期有明確的要求，而且對于售前、售中和售后的服務(wù)都有明顯或潛在的要求。這些客戶的全方位服務(wù)要求都要得到滿足，任何一個環(huán)節(jié)失誤，都將導(dǎo)致失去一塊市場；由于被磨削零件的形狀及

12、精度要求來高，一臺磨床往往不能解決所有問題，客戶自然提出利用成套設(shè)備來滿足零件加工的要求，這樣既保持精度及質(zhì)量，又能提高效率，也可提高客戶自身的競爭能力，因此近年磨削成套設(shè)備在磨床制造行業(yè)中崛起；客戶在價格比較中選擇滿意的磨床產(chǎn)品，是市場經(jīng)濟(jì)的特征?？蛻艋谧陨淼慕?jīng)濟(jì)利益，總是希望花最少的錢，買到最適合的產(chǎn)品，這就要求磨床制造企業(yè)在保磨床產(chǎn)品的質(zhì)量、精度、穩(wěn)定性、可靠性、服務(wù)到位的條件下，力圖降低制造成本。不論是國內(nèi)還是國外產(chǎn)品，是國內(nèi)客戶還是國外客戶，在市場經(jīng)濟(jì)中都顯示這基本特征；多檔次、多品種的磨床產(chǎn)品在市場共存。中國地域廣大，東西部發(fā)展不平衡，隨市場經(jīng)濟(jì)體制改革的深化，多種所有制形式已客

13、觀存在，不同規(guī)模產(chǎn)生不同層次的需求，不同客戶對磨床產(chǎn)品的檔次提出不同的要求。因此，不同檔次、不同品種的磨床產(chǎn)品在市場中都有立足之地；數(shù)控磨床正在迅速崛起，在磨床市場所占的份額不斷增長。隨中國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)和國防事業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)外市場對數(shù)控磨床及數(shù)控磨削成套設(shè)備的需求就更加迫切。由于國內(nèi)及國外的數(shù)控系統(tǒng)日趨成熟，使磨床制造企業(yè)可與國際同步選用數(shù)控系統(tǒng)，使客戶使用起來加倍放心，為數(shù)控技術(shù)在磨床及磨削成套設(shè)備上的應(yīng)用創(chuàng)造了客觀條件；中國加入WTO后，中國磨床市場將進(jìn)一步對國外開放，國外產(chǎn)品進(jìn)入中國市場的步伐在加快，國外企業(yè)家會紛紛來中國投資、辦企業(yè)，在中國生產(chǎn)磨床以降低成本，國內(nèi)磨床市場的

14、競爭將會更激烈。機(jī)遇與挑戰(zhàn)是并存的，由于中國進(jìn)入WTO，國外磨床市場也對中國開放，中國磨床也有出口競爭的機(jī)遇；縮短交貨期是客戶關(guān)注的問題。由于近幾年磨床市場的形勢看好，以前的庫存產(chǎn)品已銷空，磨床現(xiàn)買現(xiàn)賣、立等可取的時代已過去。磨床制造企業(yè)基本上都是根據(jù)客戶的訂單、合同來組織生產(chǎn)，交貨期都是站在同一起跑線上，磨床制造企業(yè)要靠自身的快速反應(yīng)機(jī)制和實(shí)力，來縮短交貨周期，早日實(shí)現(xiàn)磨床產(chǎn)品的價值，為客戶如期爭得利益和提高競爭力。磨削技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢國內(nèi)外超精密加工技術(shù)的發(fā)展概況：用磨料去除材料的加工方法是人類很早就開始使用的生產(chǎn)技藝方法，遠(yuǎn)在石器時代，已開始使用磨料研磨加工各種貝殼、石頭及獸骨等，用

15、于生活和狩獵工具。18世紀(jì)中期世界上出現(xiàn)了第一臺外圓磨床，隨后又研制成功了平面磨床，1957年研制成功了立方氮化硼，超硬磨料如金剛石與立方氮化硼等的應(yīng)用促進(jìn)了磨削技術(shù)的快速發(fā)展。隨著光學(xué)技術(shù)、電子技術(shù)、激光技術(shù)、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及A/D和D/A技術(shù)等各種技術(shù)的突飛猛進(jìn)，現(xiàn)代磨削技術(shù)也將發(fā)生著巨大的變化。精密、超精密家技術(shù)在提高機(jī)電產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和發(fā)展高新技術(shù)中起著至關(guān)重要的作用。目前，國內(nèi)外文獻(xiàn)中涉及的精密、超精密加工，一般是指微米級（形狀尺寸誤差為30.3µm、表面粗糙度為Ra0.30.03µm）、和亞微米級（形狀尺寸誤差為0.30.03µm、表面粗糙度為

16、Ra0.030.005µm）和納米級（形狀尺寸誤差小于0.03µm、表面粗糙度小于Ra0.005µm）精度的加工。為了實(shí)現(xiàn)這些加工所采取的工藝方法和技術(shù)措施，則稱為精密、超精密加工技術(shù)。超精密加工的歷史可以追溯到50年代末期。美國、英國、日本、荷蘭、瑞士等工業(yè)發(fā)達(dá)的國家在宇航、計(jì)算機(jī)、原子能、宇宙探測，特別是在軍事工業(yè)的推動下，積極開展了超精密加工技術(shù)的研究工作。其中，美國起著先導(dǎo)作用，經(jīng)過了幾十年的努力，在超精密加工各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得了大量突破性成果，例如：研制成功高性能的超精密機(jī)床（以DTM3為典型代表），納米級（約幾十納米）刃口半徑的單晶金剛石刀具，納米級

17、粒度的金剛石砂輪等。這些成果應(yīng)用后，使得超精密加工的精度和質(zhì)量提高到很高的水平，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。超精密加工主要包括以下三了領(lǐng)域：（1）超精密切削又稱單點(diǎn)金剛石車削（SPDT）。金剛石超精密切削主要用于對有色金屬（包括銅、鋁及其合金、銀、金、非電解鎳等）和塑料等材料的表面質(zhì)量要求非常高的超精密零件進(jìn)行“鏡面加工”，如計(jì)算機(jī)磁盤、光學(xué)系統(tǒng)的反射鏡（平面、球面及非球面）和多面棱鏡；也可以進(jìn)行大型零件和復(fù)雜形狀零件的超精密加工。（2）超精密磨削與研磨作為傳統(tǒng)超精密加工工藝的磨削，在超精密加工研究的初期，曾一度被國內(nèi)外研究者所忽視。主要原因在于：砂輪切削刃高度沿頸向分布的隨機(jī)性和磨損的不

18、規(guī)律性。隨著砂輪精密修整技術(shù)的解決及超微細(xì)粒度砂輪的使用，超精密鏡面磨削逐漸受到人們的重視。精密和超精密磨削具有廣泛的應(yīng)用范圍，可用于超精密金剛石車削無法實(shí)現(xiàn)的黑色金屬、硬質(zhì)合金、工程陶瓷、光學(xué)玻璃、藍(lán)寶石、光學(xué)晶體、單晶硅、砷化鎵等材料的超精密加工?，F(xiàn)在，超精密磨削可達(dá)到0.1µm以下的加工精度和Ra0.003µm左右的表面粗糙度。超精密研磨取得了巨大的發(fā)展，已經(jīng)形成了一個規(guī)模宏大的技術(shù)群，達(dá)到最好的形狀精度和最小的表面損傷。典型的代表有：化學(xué)機(jī)械研磨、彈性發(fā)射加工（EEM），懸浮拋光、磁性流體研磨和磁性磨料研磨等。（3）超精密特種加工超精密特殊加工工藝涉及范圍廣，包括：

19、激光束加工、電化學(xué)噴射加工、電火花加工、電化學(xué)加工、LIGA技術(shù)（Lithographic Galvanoformung Affirming）和掃描隧道顯微加工技術(shù)等。其中，電子束和離子束加工實(shí)現(xiàn)了集成電路線寬小于0.1µm；電火花加工得到了尺寸為幾十微米的零件；LIGA技術(shù)可批量生產(chǎn)各種金屬及其合金、陶瓷、玻璃等材料制成的高度達(dá)數(shù)百微米、加工精度為0.1µm的三維立體微結(jié)構(gòu)；掃描隧道顯微加工可以用來進(jìn)行單個原子的去除、添加和移動，是目前所謂的最極限的加工技術(shù)的代表。我國在精密和超精密加工方面的研究也取得了一些可喜的成績。如我國已經(jīng)能夠制造高精度車床、磨床和銑床，并對超精密

20、磨削的一些相關(guān)的技術(shù)，如金剛石砂輪的設(shè)計(jì)與制造、超精密切削機(jī)理、超精密加工的測量技術(shù)和環(huán)境條件的控制、超精密機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造等方面做了深入系統(tǒng)的研究。但從整體水平看，與國外相比還有相當(dāng)大的差距，許多領(lǐng)域尚屬空白，大量設(shè)備和一起需要進(jìn)口，同時，超精密加工的尖端部分與宇航、軍事、核能等國防工業(yè)密切相關(guān)?；谶@些原因，我國十分重視超精密加工技術(shù)的研究。在“八五”和“九五”規(guī)劃中，都將超精密加工的研究放在重要的地位。硬脆材料精密超精密磨削技術(shù)的現(xiàn)狀：目前，超光滑表面超精密研磨加工技術(shù)、硬脆材料的塑性磨削技術(shù)、超光滑表面超精密磨削技術(shù)、納米加工技術(shù)以成為超精密加工技術(shù)開發(fā)研究的熱點(diǎn)。對于結(jié)構(gòu)陶瓷、光學(xué)材

21、料、硬質(zhì)合金等硬脆材料來說，精密超精密磨削技術(shù)是實(shí)現(xiàn)超精密加工的最佳有效手段，世界上窳惰工業(yè)發(fā)達(dá)的國家率先進(jìn)行了這方面的研究工作。超精密磨削機(jī)床精密和超精密磨床是保證精密、超精密磨削精度的關(guān)鍵，為此，工業(yè)發(fā)達(dá)的國家首先將重點(diǎn)放在開發(fā)研制高精密的加工設(shè)備上。英國CUPE（Crannied Unit Precision Engineering）精密研究中心1992年開發(fā)的Nanocenter600超精密車床帶有磨頭和可延性磨削裝置，具有控制實(shí)際磨削深度達(dá)亞微米級的能力，從而可進(jìn)行光學(xué)和電光學(xué)元件的超精密磨削，達(dá)到最好的形狀精度和最小的表面損傷。1994年CUPE設(shè)計(jì)制造了OAGM2500超精密磨床

22、，主要用語大型超精密鏡面元件和加工與玻璃、陶瓷及其其他硬脆材料光滑表面的磨削加工。1992年，在美國芝加哥國際制造技術(shù)展覽會上，日本日立精機(jī)公司展示了所開發(fā)的VKC45型陶瓷磨削中心，不僅磨削精度和磨削效率很高，而且自動化程度也很高，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用是對陶瓷加工的一個突破。日本Nippon Super finishingUltramar Surface)小型超硬質(zhì)材料加工專用磨床，接觸剛度達(dá)53×106N/µm，具有微進(jìn)給系統(tǒng)及誤差補(bǔ)償裝置，不僅能用于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究，也能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)陶瓷等硬脆材料磨削表面粗糙度達(dá)到納米級的水平。超精密磨削工具美國LLNL國家實(shí)驗(yàn)室，日本宮下實(shí)驗(yàn)室、

23、難波研究室和理化研究所，英國CUPE研究中心等先后開發(fā)出用于硬脆材料納米級表面超精密磨削的陶瓷、樹脂、青銅、鑄鐵基超微細(xì)粒度金剛石砂輪，實(shí)現(xiàn)了表面粗糙度在10µm以下的超光滑表面磨削加工。日本微細(xì)粒度及超細(xì)微粒度金剛石砂輪的研究成果處于世界領(lǐng)先地位，已研制出#5，000（1.53µm）、#8，000（12µm）、#15，000（0.51.5µm），甚至#300，000（0.015µm）等粒度號的樹脂、金屬結(jié)合劑金剛石砂輪。目前，最具有代表性的新磨具是：日本東京大學(xué)的莊司克雄研制的陶瓷結(jié)合劑微粉金剛石和立方氮化硼砂輪、日本宇都大學(xué)市田良夫研制的銅

24、錫、銅鈷錫混合金屬結(jié)合劑微粉金剛石和立方氮化硼砂輪、日本池野順一用電池沉積法制得1020nm超微細(xì)磨粒的鈕狀小砂片，將其貼于基體上做成高濃度低結(jié)合劑超微細(xì)磨粒磨具、日本物理化學(xué)研究所研制的鑄鐵結(jié)合劑微粉金剛石和氮化硼砂輪等，已對硬脆材料成功地加工出表面粗糙度Ra小于10nm的光滑表面。目前，國外在磨削硬脆材料超光滑表面時使用微細(xì)金剛石砂輪已經(jīng)非常普遍，其磨料粒度尺寸為0.0110µm。日本的大森整博士也曾進(jìn)行過3000，000#，即5nm粒度金剛石超精密磨削結(jié)構(gòu)陶瓷、光學(xué)玻璃的實(shí)驗(yàn)研究，取得了比較理想的磨削效果，磨削表面粗糙度Ra達(dá)0.971nm。美、英、德、法、韓、瑞士等國也已經(jīng)采

25、用了該項(xiàng)技術(shù)。國內(nèi)最近幾年也展開了微細(xì)粒度金剛石工具的研究工作，清華大學(xué)研制了樹脂結(jié)合劑微粉金剛石砂輪并進(jìn)行了相關(guān)的磨削研究工作，河南榮陽金剛石廠，蘇州砂輪廠等的單位先后開發(fā)出了鑄鐵基超磨料微粉砂輪，都已得到實(shí)際應(yīng)用。日本理化學(xué)研究所的大森整、東京大學(xué)的中川威雄于1987年開發(fā)了對鑄鐵纖維、鑄鐵結(jié)合劑超硬磨料砂輪進(jìn)行在線電解修整（ELID）磨削的技術(shù)，隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，在60年代初逐步形成的超精密加工技術(shù)已經(jīng)獲得了驚人的進(jìn)步和廣泛的應(yīng)用。作為傳統(tǒng)的精密加工方法的磨削，具有天然的近緣條件向超精密方向發(fā)展，現(xiàn)在超精密磨削已經(jīng)成為超精密加工的主要領(lǐng)域之一。目前，超精密磨削大多使用金剛石或CBN（立

26、方氮化硼）微粉砂輪。早期鏡面磨削使用樹脂結(jié)合劑，借助其彈性使磨削過程穩(wěn)定。但是樹脂結(jié)合劑耐熱性差，在高溫下，結(jié)合劑與磨料的結(jié)合強(qiáng)度低，不能發(fā)揮超硬磨料的高效切削性能。最近幾年，隨著鑄鐵結(jié)合劑金剛石微粉砂輪和在線電解修整（ELID）技術(shù)的發(fā)展，鑄鐵結(jié)合劑砂輪的應(yīng)用日益廣泛。鑄鐵結(jié)合劑砂輪是一種適應(yīng)目前發(fā)展需要的新型砂輪，主要有以下幾個特點(diǎn)：（1）采用是高濃度的金剛石磨料。（2）采用了硬料填充結(jié)合劑不易磨損，對磨粒的把持能力強(qiáng)，能充分發(fā)揮金剛石磨料的磨削能力，而且有利于散熱。（3）可以在從低速到高速的較寬磨削速度范圍下工作，不會限制磨削用量的選擇。（4）可以選擇的磨粒范圍比較廣，能適應(yīng)各種磨削。鑄

27、鐵結(jié)合劑金剛石微粉砂輪能夠應(yīng)用與超精密鏡面磨削需要解決的關(guān)鍵在于砂輪的修整（整形和修銳）技術(shù)。對于砂輪的整形，由于鑄鐵結(jié)合劑的硬度較高，若沿用以往應(yīng)用于樹脂砂輪的炭化硅，鋼玉磨條或砂輪磨削的方法則整形效率低，精度差，一般不易達(dá)到超精密鏡面磨削對砂輪形狀的要求，由于電火花加工不受被加工材料硬度的影響，沒有機(jī)械力的作用，非常適合于高硬度材料的加工去除。實(shí)驗(yàn)證明，電火花整形法非常使用于鑄鐵結(jié)合劑金剛石砂輪的整形，具有整形速度、裝置簡單、便于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。9磨床是金屬切削機(jī)床中的中的一個大類，以精度高、品種多著稱，是能源、交通、冶金、航天、軍工等行業(yè)精密加工必備的設(shè)備之一。隨著各種技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，現(xiàn)

28、代的磨削技術(shù)也將發(fā)生翻天覆地的變化。磨削機(jī)理砂輪是有磨粒、結(jié)合劑和孔隙三要素組成。磨粒的硬度很高，具有鋒利的刃尖，當(dāng)砂輪高速旋轉(zhuǎn)時，其表面上無數(shù)鋒利的磨粒，就象一把多刃刀具，從工件上切除一層薄薄的金屬，形成精確光潔的加工表面。磨削時，砂輪的圓周速度很高，普通磨削為30-50米/秒，高速磨削大于45-60米/秒.同時砂輪磨粒具有多刃性和微刃性，以及在磨削過程中的自銳作用，使新的磨粒不斷地參加磨削。因此，磨削加工只有下列特點(diǎn):1.能使工件獲得很高的加工精度2-1級或更高)，以及很高的光潔度，普通磨削為7-9，精密磨削為10-11，超精磨削為12-13，鏡面磨削為14；2.能夠磨削硬度很高的淬硬鋼、

29、硬質(zhì)合金或其他硬度很高的金屬材料和非金屬材料；3.磨削速度高，砂輪與下件的接觸面積大，在磨削區(qū)內(nèi)由于磨削產(chǎn)生大量的熱，故磨削溫度很高，需充分供給冷卻液，增強(qiáng)潤滑，帶走熱量;4.砂輪表面的磨粒，使用·段時間后會鈍化，因此，在磨削過程中要經(jīng)常修榷砂輪;5.砂輪屬于非均切削工具，安裝前要經(jīng)過仔細(xì)的靜平衡，以減少機(jī)床的振動;6.通常磨削作為靜加工序，磨削加工留量比其他切削加工留量要少得多。 普通磨削用得最多的磨料是白鋼玉(氧化鋁)，近年來出現(xiàn)了多種新磨料，如白鋼玉、人造命剛石和立方氮化硼等。由于磨料和結(jié)合劑不斷的取得進(jìn)展，發(fā)展了多種新型砂輪，促進(jìn)了新的磨削工藝和磨床的出現(xiàn)，使磨削加工范圍不斷

30、擴(kuò)大，從傳統(tǒng)的精加工領(lǐng)域進(jìn)入到粗加工領(lǐng)域。采用強(qiáng)力磨削工藝，還可以部分地代替車，銑加工。對精鑄或精緞的工件直接磨削，粗、精工序可一次完成，不僅能夠滿足精度要求，而且有很高的生產(chǎn)效率。磨削的全過程表現(xiàn)為，力和熱的作用，以磨削力一磨削時砂輪與工件間發(fā)生切削作用和摩擦作用，在砂輪和工件上分別，作用著大、小相等方向相反的力，這種相互作用的力稱為磨削力。磨削熱一磨削時產(chǎn)生的熱量較車削、銑削大，熱量轉(zhuǎn)入砂輪，磨悄或被切削液帶走，然而砂輪是熱的不良導(dǎo)體，因此幾乎8i116的熱量轉(zhuǎn)入工件和磨屑，磨削區(qū)域的瞬間高溫可燒傷工件的表層，并使磨屑時特別注意對工件的冷卻。切削液一過去又稱冷卻液，主要用來降低度磨削熱和減

31、小龐大磨削過程中的摩擦。切削液的主要作用是:冷卻，潤滑，清洗，防銹在切削過程中，把切削液直接澆注在砂輪和下件接觸的地方，以達(dá)到切削液的作用保證零件加工的質(zhì)量。5 磨削加工的特點(diǎn)及磨削過程和特點(diǎn)(1) 砂輪是由磨料和結(jié)臺劉粘結(jié)而成的特殊多刃具，在砂輪表面每平方厘米面積上約有601400顆磨料，每顆磨粒相當(dāng)于一個刀齒，磨粒是一種高硬度的非金屬品體，它不但可磨削銅，鑄鐵等較軟的材料，而且還可以加工各種淬火鋼的零件，高速鋼刀具和硬質(zhì)合金等硬材料以及超硬材料。(2) 砂輪具有較高的周線速長一般35m/s左右，砂輪在磨削時除了對工件表面有切削作用外，還有強(qiáng)烈的擠壓和摩擦作用，在磨削區(qū)域瞬時溢度高達(dá)1(?U

32、(左右。(3) 砂輪工作面經(jīng)修正手，可形成極細(xì)微的刃口以切除工件表面極薄的金屬層。(4) 磨削加工能獲得極高的加工精度和極細(xì)的表示粗糙度，磨削精度通常達(dá)到工IT6IT7公差等級，表示粗糙度可達(dá)Ral. 250. 16um,如境磨削工件表示粗糙度為RaO. Lum工件表光滑如境，尺寸精度和形壯精度可達(dá)到1um以內(nèi)，其誤差相當(dāng)于人體頭發(fā)絲粗細(xì)的1/70或更小。(5) 砂輪在磨削時，部分磨鈍的磨粒在一事實(shí)上的條件下能自動落或崩碎，從而使砂輪保持良好的磨削性能。磨削過程一金屬磨削的實(shí)質(zhì)是工件被磨削的金屬表層，在無數(shù)磨粒瞬間的擠壓，摩擦作用下生產(chǎn)變形，Ifl1后轉(zhuǎn)為磨屑，并形成光拮表示的過程。金屬磨屑過

33、程可分為三個階段，砂輪表示的磨粒與工件材料接觸，為彈性變形成為第一階段，磨粒繼續(xù)切入工件，工件材料進(jìn)入塑性變形的第二階段，材料晶粒發(fā)生滑移。使塑性變形不斷增大，當(dāng)力達(dá)到工件的強(qiáng)度極限時，被磨削層材料。產(chǎn)生擠裂，即進(jìn)入第三階段，最后被切離。磨削是指用砂輪、砂帶，油石或磨料等對工件表面的切削加工。通常用砂輪或砂帶作磨具進(jìn)行切削加工的機(jī)床，成為磨床;用油石或磨料作磨具進(jìn)行切削加工的機(jī)床，稱為研磨機(jī)床或超精磨削機(jī)床。2.2萬能工具磨床的定義、組成及特點(diǎn)工具磨床的定義本次設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)的萬能工具磨床主要用于刃磨各種中小型工具，如鉸刀、絲錐、麻花鉆頭、銑刀、銑刀頭、插齒刀及硬質(zhì)合金刀具，也可以磨外圓、內(nèi)圓和

34、平面、磨制樣板、模具等。工具磨床的組成本萬能磨床主要由以下幾部分組成：砂輪頭傾斜裝置、鞍座進(jìn)給機(jī)構(gòu)裝置、多用途工作臺裝置、萬能工作頭、尾座裝置)、機(jī)架機(jī)座裝置、吸塵器裝置與相應(yīng)的附具配合。為了磨削各類刀具，該機(jī)床配有一系列附具，如萬能夾頭、萬能虎鉗、砂輪修整器等。機(jī)床還各有吸塵器、加長主軸、內(nèi)圓磨具等。圖2-12.3工具磨床的工藝范圍及發(fā)展方向工藝范圍 CM-2萬能工具及其標(biāo)準(zhǔn)附件可研磨平銑刀、立銑刀、靚性端銑刀、槽銑刀，鍵槽銑刀、雞尾銑刀、側(cè)銑刀、鋸片、錯齒邊銑刀、絲攻及其絞刀等刀具。發(fā)展方向除了有著普通磨床共有的發(fā)展趨勢之外，萬能工具磨床主要有下面的發(fā)展趨勢: 1.加工要求不同，工作臺縱向

35、運(yùn)動的速度必須可以調(diào)整，能實(shí)現(xiàn)無極變速，并在換向時有一定的精度要求，磨床要具備這些條件，磨床的縱向往復(fù)運(yùn)動采用了液壓傳動，液壓傳動在磨床的工作臺驅(qū)動及橫向快速進(jìn)退等方面已廣泛應(yīng)用，因此，實(shí)現(xiàn)工作臺的無級變速是最主要的發(fā)展趨勢之一。 2.往高精度高剛度方向發(fā)展，加工中心須山高精度高剛度的機(jī)床保證，精密磨床應(yīng)采用油軸承，空氣軸承，磁軸承，靜動壓軸承，及靜動超精度高剛度磨床，精密加工心須山高精度高剛度的機(jī)床保證，精密磨床應(yīng)采用油軸承，空氣軸承，磁軸承，靜動壓軸承，及靜動壓導(dǎo)軌，直線導(dǎo)軌，靜動壓絲杠，進(jìn)給機(jī)構(gòu)高建化高精密化機(jī)床結(jié)構(gòu)，采用穩(wěn)定性好，抗拉性好，等花崗宕，人造花崗巖，陶瓷，微晶玻璃代替鐵系材

36、料，增加了機(jī)床的剛度等。第三章 萬能工具磨床設(shè)計(jì)步驟3.1工件頭主要零部件的設(shè)計(jì)電機(jī)的選擇計(jì)算過程：已知：磨削力計(jì)算：3-1 切削功率：根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，工作頭單速436rpm，馬達(dá)的功率要求0.535kw，由10選用Y系列三項(xiàng)異步電動機(jī)B3型（801-4）皮帶和塔輪的設(shè)計(jì)（1）V帶的設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)V帶輪時應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量??；結(jié)構(gòu)工藝型號；無過大的鑄造應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻；轉(zhuǎn)速高是要經(jīng)過動平衡；輪槽表面要作精細(xì)加工（表面粗糙度應(yīng)為3.2），以減少帶的摩擦和損失；各槽的尺寸應(yīng)保證一定的精度，以食雜和分布較為均勻等等。（2）帶輪材料 帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用材料的牌號是HT150或這是HT2

37、00；轉(zhuǎn)速較高使用鋼（或者使用鋼板沖壓后焊接而成），小功率時候可以采用鑄鋁或者是塑料。根據(jù)本砂輪頭的功率及其轉(zhuǎn)速，選用HT200。（3）結(jié)構(gòu)尺寸鑄鐵制V帶輪的典型結(jié)構(gòu)有以下幾種形式：a. 實(shí)心式b. 腹板式c. 空板式d. 橢圓輪輻式 帶輪的基礎(chǔ)直徑時，可采用實(shí)心式；當(dāng)時，可采用腹板式，當(dāng)時，可采用輪輻式。1帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)帶的截型確定輪槽的尺寸，帶輪的其他結(jié)構(gòu)尺寸可參照表8-18所列的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。確定了帶傳動的部分尺寸后，既可繪制出零件圖，并按工藝要求標(biāo)出相應(yīng)的技術(shù)要求。3.2縱向進(jìn)給主要零部件的設(shè)計(jì)縱向絲杠軸的設(shè)計(jì)和校核主軸的設(shè)計(jì)總則：主軸設(shè)計(jì)和其他

38、零件的設(shè)計(jì)像類似，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩方面的內(nèi)容。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝，定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作的可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。 軸的工作能力計(jì)算是指軸的剛度、強(qiáng)度和震動穩(wěn)定性等方面的計(jì)算，在大多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度，這時只須對軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或者是塑性變形。而對剛度要求較高的軸(如車床主軸和細(xì)長軸)，還須進(jìn)行剛度計(jì)算，以防止工作是產(chǎn)生過大的彈性變形。對高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)該進(jìn)

39、行震動穩(wěn)定性的計(jì)算，以防止發(fā)生共振而遭到破壞。軸的主要材料是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)采用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼，由于碳鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的方法提該其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中常用的是45鋼。合金鋼比碳鋼更具有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能，因此，在傳遞大動力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。必須指出：在一般的工作溫度下。各種碳鋼的和合金鋼的彈性模量均相差不多，因此在選擇鋼的種類和決定鋼的熱處理方法時，根據(jù)的是強(qiáng)度與耐磨性，而不是軸的彎曲或扭轉(zhuǎn)剛度，但是也

40、應(yīng)當(dāng)注意，在既定的條件下，有時可選擇強(qiáng)度較低而適當(dāng)增加軸的截面面積的辦法來提高軸的剛度。各種熱處理(如高頻淬火滲碳，氮化等)以及表面強(qiáng)化處理(如噴丸，滾壓等)對提高軸的疲勞強(qiáng)度都有著顯著的效果。高強(qiáng)度球墨鑄鐵容易做成復(fù)雜的形狀，且具有價廉、良好的吸震性和耐磨性，以及對應(yīng)力集中的敏感性較低的等有點(diǎn)，可用于外形比較復(fù)雜的軸，綜上所述，本砂輪主軸材料采用合金鋼。(一)擬訂軸上零件的裝配方案擬訂軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，他決定軸的軸的基本形式，就是預(yù)定出主要零件的裝配方向。順序和相互關(guān)系。(二)軸上零件的定位 為了防止軸上零件受力時發(fā)生沿周向的相對運(yùn)動，軸上零件除了有游動或者空轉(zhuǎn)的要

41、求外，都必須進(jìn)行軸向和周向定位，以保證其準(zhǔn)確的位置。定位兩類。利用軸肩定位是最方便的。零件的軸向定位：軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、和圓螺母來保證的。軸肩分為定位軸肩和非定位兩類。利用軸肩定位是最方便的可靠的方法，但采用軸肩就必然會使軸的直徑增大，而且軸肩處將因截面突變而引起應(yīng)力的集中。另外，軸肩過多時也不利于加工。因此，軸肩定位多用于軸向力較大的場合，定位軸肩的高度一般取h=00701d，d為與零件相配處的零件直徑4套筒定位結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠，軸上不須開槽，鉆孔或切制螺紋，因而不影響軸的疲勞強(qiáng)度，一般用于軸上兩個零件之間的定位如兩個零件的間距較大時，不宜采用套筒定位，以免增大套筒的質(zhì)量及

42、材料用量。因套筒與軸的配合較松，如軸的轉(zhuǎn)速很高時，也不是采用套同的定位。 軸端擋圈用于固定軸端零件，可以承受較大的軸向力。軸端擋圈可以采用單螺釘固定，為了防止軸端擋圈轉(zhuǎn)動造成螺釘松脫，可加圓柱銷瑣定軸端的擋圈，也可以采用雙螺釘加止動墊片防松的固定方法。 圓螺母定位可承受大的軸向力，但在軸上羅紋處有較大的應(yīng)力集中，會降低軸的疲勞強(qiáng)度，因此通常用于固定端的零件，有雙圓螺母和圓螺母和止動墊圈。當(dāng)軸上的兩零件的距離較大時不適宜采用套同定位，也經(jīng)常采用圓螺母定位。緊固螺釘及鎖緊擋圈等進(jìn)行軸向定位，只使用于零件上的軸向力不大之處，緊定螺釘和索緊擋圈常用于光軸上的上零件的定位。此外，對于承受沖擊載荷和同心度

43、要求較高的軸端零件，也可采用圓錐面定位。 零件的周向定位：周向定位的目的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對的轉(zhuǎn)動。常用的周向定位零件有鍵、花鍵、銷、緊定螺釘及過盈配合。(三)各軸段直徑和長度的確定 零件在軸上的定位和裝拆方案確定之后，軸的大體形狀就已經(jīng)確定。各軸段所須的直徑與軸上的載荷大小有關(guān)。初步確定軸的直徑時，通常不知道支反力的作用點(diǎn)，不能決定彎矩的大小與分布情況，因此還不能按照軸所受的具體的載荷及其引起的引力來確定軸的直徑。單在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，通常已能求得軸所受的扭矩。因此，在上一步的計(jì)算中，已經(jīng)按照軸的所承受的扭矩來初步估算軸所需要的最小的直徑d曲，再結(jié)合裝配方案和定位要求，綜合考慮方案，有配

44、合要求的軸段，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑。安裝標(biāo)準(zhǔn)件(如滾動軸承、連軸器、密封圈)部位的軸徑，應(yīng)取為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值及所選的配合公差。 為了使齒輪、軸承等有配合要求的零件裝拆方便，并減少配合表面的擦傷，在配合軸段前應(yīng)采用較小的直徑，為了使與軸做過盈配合的零件容易裝配，相配軸端的壓入端應(yīng)制成錐度；或者是在同一軸段的兩個部位上采用不同的尺寸公差。 確定各軸段長度時，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊，同時還保證零件所需的裝配或調(diào)整空間。軸的各段的主要長度主要是根據(jù)各零件與軸配合部分的軸向尺寸和相鄰零件間必要的空隙來確定的，為了保證軸向定位可靠，與齒輪和連軸器等零件的配合部分的軸段長度一般應(yīng)比輪轂短23m。(四)提高軸的強(qiáng)度的

45、常用措施 軸和軸上的零件的結(jié)構(gòu)、工藝以及軸上零件的安裝布置對軸的強(qiáng)度有很大的影響，所以在這些方面進(jìn)行考慮，以提高軸的承載能力，減小軸的尺寸和機(jī)器的質(zhì)量，降低制造成本。1合理布置軸上的零件以減小軸的載荷為了減小軸所受的彎矩，傳動件應(yīng)盡量靠攏軸承，并盡可能不采用懸臂的形式，力求實(shí)現(xiàn)支撐跨臂及懸臂長度。當(dāng)轉(zhuǎn)矩有一個傳動件輸入，而有幾個傳動件輸出的時，為了減小軸上的扭矩，傳動件應(yīng)放置在中間，而不要置于兩端的一端。2改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)以減小應(yīng)力集中的影響軸通常是在變應(yīng)力條件下工作的，軸的截面尺寸發(fā)生突變的地方要產(chǎn)生應(yīng)力集中，軸的疲勞破壞往往在此處發(fā)生。為了提高軸的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)盡量減少應(yīng)力集中源和降低應(yīng)力集中的

46、程度。為此，軸肩處應(yīng)該采用較大的過度圓半徑來降低應(yīng)力集中的程度。但是對于定位軸肩而言，還必須保證零件得到可靠的定位。當(dāng)靠軸肩的零件的圓角半徑很小的時候，為了增大軸肩處的圓角半徑可采用凹圓角或者是加裝隔離杯來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)軸與輪轂為過盈配合的時候，配合邊緣處會產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，可在輪轂上或者是在軸上開減鍵槽，或者是加大配合部分的直徑，由于配合的過盈量愈大，引起的應(yīng)力也越集中，因而在計(jì)中應(yīng)合理選擇零件與軸的結(jié)構(gòu)。 用盤銑刀加工的鍵槽比用鍵槽銑刀加工的鍵在過度處對軸的截面削弱較為平緩，因而應(yīng)力集中比較小，漸開線的花鍵比矩形花鍵在齒根處的應(yīng)力集中比較小故應(yīng)盡可能避免在軸上受載較大的區(qū)段切制螺紋。3改進(jìn)軸的

47、表面質(zhì)量以提高軸的疲勞強(qiáng)度軸的表面粗糙度和表面強(qiáng)化處理方法也會對軸的疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生影響。軸的表面越粗，疲勞強(qiáng)度也越低，因此，合理減小軸的表面的及圓角處的加工粗糙度值，當(dāng)采用對應(yīng)力集中甚為敏感的高強(qiáng)度材料制作軸時，表面質(zhì)量尤其因該注意。表面強(qiáng)化處理的方法有；表面高頻淬火等熱處理；表面滲碳、氮化等化學(xué)熱處理：碾壓、噴丸等強(qiáng)化處理。通過碾壓、噴丸等強(qiáng)化處理時，可使軸的表層產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，從而提高軸的抗疲勞能力。(五)軸的結(jié)構(gòu)工藝性軸的結(jié)構(gòu)工藝性是指軸的結(jié)構(gòu)形式便于加工和裝配軸上的件并且生產(chǎn)率高，生產(chǎn)成本低。一般地說，軸的結(jié)構(gòu)越簡單，工藝性越好。因此，在滿足使用要求的前提下，軸的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)簡化。為了便于裝配

48、零件并去除毛刺，軸段應(yīng)制成45度的倒角，需要磨削加工的軸段，應(yīng)留有砂輪越程槽：需要切制螺紋的軸段，應(yīng)留有退刀槽。為了減少裝夾工件的時間，同一軸上不同段的鍵槽應(yīng)布置在軸的同一母線上。為了減少加工刀具種類和提高勞動生產(chǎn)，軸上直徑相近的棱角、倒角、鍵槽寬度、砂輪越程槽和退刀槽的寬度應(yīng)盡可能的一致。綜上所述并參照6得出軸的裝配圖 圖3-1一、縱向絲杠軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、軸的編號：001 軸的名稱：階梯軸 軸的轉(zhuǎn)向方式：雙向旋轉(zhuǎn) 軸的工作情況：無腐蝕條件 軸的轉(zhuǎn)速：60r/min 功率:0.1kW 轉(zhuǎn)矩：15916.67N·mm 所設(shè)計(jì)的軸是實(shí)心軸 材料牌號：45調(diào)質(zhì) 硬度(HB)：230 抗拉

49、強(qiáng)度：650MPa 屈服點(diǎn)：360MPa 彎曲疲勞極限：270MPa 扭轉(zhuǎn)疲勞極限：155MPa 許用靜應(yīng)力：260MPa 許用疲勞應(yīng)力：180MPa 2、確定軸的最小直徑如下： 所設(shè)計(jì)的軸是實(shí)心軸 A值為：115 許用剪應(yīng)力范圍：3040MPa 最小直徑的理論計(jì)算值： d取18mm 滿足設(shè)計(jì)的最小軸徑：16mm 3、安全系數(shù)校核如下： 疲勞強(qiáng)度校核如下：3-23-33-4 危險截面的x坐標(biāo)：30mm 直徑：35mm 危險截面的彎矩M：127029.7N·mm 扭矩T：6206N·mm 有效應(yīng)力集中系數(shù)（彎曲作用）：2.62 （扭轉(zhuǎn)作用）：1.89 截面的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)S

50、：5.47 許用安全系數(shù)S：2.0 30mm處疲勞強(qiáng)度校核通過結(jié)論：疲勞強(qiáng)度校核通過 靜強(qiáng)度校核計(jì)算：3-53-63-7 危險截面的x坐標(biāo)：30mm 直徑：35mm 危險截面的彎矩M：1270.7N·mm 扭矩T：6206N·mm 截面的靜強(qiáng)度安全系數(shù)：20.33 許用安全系數(shù)Ss：1.8 30mm處靜強(qiáng)度校核通過結(jié)論：靜強(qiáng)度校核通過 4、扭轉(zhuǎn)剛度校核如下： G=8.1（MP） 3-8 經(jīng)計(jì)算軸的扭轉(zhuǎn)角：0.17°/m 許用扭轉(zhuǎn)變形：0.9°/m結(jié)論：扭轉(zhuǎn)剛度校核通過 5、彎曲剛度校核如下：3-9 撓度計(jì)算如下：X/mm i/mm 1 2.5 0.011

51、742 2 5 0.007828 3 7.5 0.003914 4 10 0 5 30 -0.003914 6 50 -0.00757 7 70 -0.010313 8 90 -0.011683 9 110 -0.011224 10 130 -0.009115 11 150 -0.005368 許用撓度系數(shù)：0.003 最大撓度：0.011683mm結(jié)論：彎曲剛度校核通過 6、臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算如下： 當(dāng)量直徑60.43mm 3-10 軸截面的慣性距I：6546.89mm4 支承距離與L的比值：0.47 軸所受的重力：400N 支座形式系數(shù)1：9.0 軸的一階臨界轉(zhuǎn)速ncr1：24934.97r/m

52、in3.2.2縱向進(jìn)給主軸軸承的選用和校核各種類型軸承的選用應(yīng)從允許的空間、軸承負(fù)荷大小和方向、高速性能、旋轉(zhuǎn)精度、剛度、振動與噪音、軸向游動、摩擦力矩、安裝于拆卸等方面綜合考慮，全面衡量，擇優(yōu)選擇滿足設(shè)計(jì)要求的軸承類型。由于此進(jìn)給軸主要承受軸向載荷且轉(zhuǎn)速不高，故選用角接觸球軸承。選用軸承標(biāo)準(zhǔn)GB/T292 1994，根據(jù)軸的直徑知道本軸承內(nèi)經(jīng)為10mm。外頸為35mm。尺寸系列為02，正常結(jié)構(gòu)，0級公差，0組游隙，所以代號為7202c。裝配圖中軸承的繪制的注意事項(xiàng)：軸承的配合是指內(nèi)圈與軸頸及外圈域外殼孔。軸承的內(nèi)，外圈，按其尺寸比例一般認(rèn)為是薄壁零件，容易變形，當(dāng)他裝入外殼孔或裝到軸上時，其

53、內(nèi)外圈的不圓度，將受到外殼孔及軸頸形狀的影響。因此，除了對軸承的內(nèi)外經(jīng)規(guī)定了直徑公差之外，還規(guī)定了平均內(nèi)頸和平均外頸的公差，后者相當(dāng)于軸承在正確制造的軸上或軸外殼空中裝配之后，他的外徑或內(nèi)頸的尺寸公差，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，0，6，4，5，2各公差等級的軸承的內(nèi)頸d，和外頸D，的公差均為單向制，而且統(tǒng)一采用上偏差為 0，下偏差為負(fù)值的分布。滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，為了使軸承便于互換和大量生產(chǎn)。軸承孔與軸采用的配合用基軸制，即以軸承內(nèi)空的尺寸為基準(zhǔn)；軸承外頸與外殼孔的配合采用基軸制，即以軸承的外徑尺寸為基準(zhǔn)。與內(nèi)圈相配合的軸的公差帶以及與外圈相配合的外殼孔公差帶，均按照圓柱公差與配合的國家標(biāo)準(zhǔn)選取。由于公差在零刻

54、線之下，而圓柱公差標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)孔的公差帶在零刻線之上，所以周德內(nèi)圈在與軸的配合比圓柱公差中的標(biāo)注中規(guī)定的基孔制的同類要緊的多，對于軸承的內(nèi)控與軸的配合而言，圓柱公差標(biāo)準(zhǔn)的許多過渡配合實(shí)際上在這里變成了過盈配合，而有的間隙配合，在這里變成了過渡配合。軸承外圈與外殼孔的配合與圓柱公差標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的基軸制同類的配合相比較，配合性質(zhì)的類別基本一致，但由于軸承外頸的公差值較小，因而配合也較緊。（1）軸承設(shè)計(jì)參數(shù)n=120 軸承型號：7202c C=30500N(2)軸承的計(jì)算軸向力值相差不大確定 軸承1：X1=0.44 Y1=1.327 軸承2：X1=1 Y1=0驗(yàn)算壽命：修正后結(jié)果：合格縱向進(jìn)給錐齒輪的設(shè)計(jì)

55、及繪制在工作臺縱向移動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)的方案中，用兩個手輪來實(shí)現(xiàn)，在工作的時候兩個手柄互鎖，一個工作的時候另一個是被鎖緊的，兩個手輪的工作方式各不相同，左邊手輪轉(zhuǎn)動帶動軸上的絲杠轉(zhuǎn)動，齒輪軸相當(dāng)于個螺母與它配合實(shí)現(xiàn)縱向的移動，前邊的手輪工作時軸上的齒輪與另個齒輪軸配合，那個齒輪軸再與絲杠配合來實(shí)現(xiàn)工作臺的縱向移動。在滿足裝置的功能要求的基礎(chǔ)上，運(yùn)用創(chuàng)新設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)的一個特點(diǎn)。在本傳動機(jī)構(gòu)中，主要的運(yùn)動是通過齒輪的嚙合來實(shí)現(xiàn)工作臺的移動，它們之間的導(dǎo)向作用是通過滑動導(dǎo)軌保證的，其中在本設(shè)計(jì)中得導(dǎo)軌是燕尾槽導(dǎo)軌，主要是有兩個半圓柱的滑動導(dǎo)軌來實(shí)現(xiàn)，能夠運(yùn)動部分的導(dǎo)軌連接在工件頭固定板上，從而實(shí)現(xiàn)工件頭

56、的縱向運(yùn)動，其中，道軌之間產(chǎn)生的間隙通過鑲條來進(jìn)行補(bǔ)償。齒輪失效的形勢及其準(zhǔn)則輪齒折斷有多種形式，在正常情況下，主要是齒根彎曲疲勞折斷，因?yàn)樵谳嘄X受載時，齒根處產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大，再加上齒根過渡部分的截面突變及加工刀痕等引起的應(yīng)力集中作用，當(dāng)輪齒重復(fù)受載后，齒根處就會產(chǎn)生疲勞裂紋，并逐步擴(kuò)展，致使輪齒疲勞折斷。 此外，在輪齒受到突然過載時，也可能出現(xiàn)過載折斷或剪斷；在輪齒受到嚴(yán)重磨損后齒厚過分減薄時，也會在正常載荷作用下發(fā)生折斷。為了提高齒輪的抗折斷能力，可采取下列措施：1）用增加齒根過渡圓角半徑及消除加工刀痕的方法來減小齒根應(yīng)力集中；2）增大軸及支承的剛性，使輪齒接觸線上受載較為均勻；3）采用合適的熱處理方法使齒芯材料具有足夠的韌性；4）采用噴丸、滾壓等工藝措施對齒根表層進(jìn)行強(qiáng)化處理。點(diǎn)蝕是齒面疲勞損傷的現(xiàn)象之一。在潤滑良好的閉式齒輪傳動中，常見的齒面失效形式多為點(diǎn)蝕。所謂點(diǎn)蝕就是齒面材料變化著的接觸應(yīng)力作用下，由于疲勞而產(chǎn)生的麻點(diǎn)狀損傷現(xiàn)象。齒面上最初出現(xiàn)的