細(xì)長(zhǎng)桿生產(chǎn)線進(jìn)料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

1、編號(hào)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書題 目：細(xì)長(zhǎng)桿生產(chǎn)線進(jìn)料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 院 （系）： 應(yīng)用科技學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化題目類型：¨理論研究 ¨實(shí)驗(yàn)研究 þ工程設(shè)計(jì) ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā)2008年 1 月 10 日目 錄摘要2英文摘要21 引言31.1 課題的提出31.2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題31.3 本設(shè)計(jì)需完成的工作42.細(xì)長(zhǎng)軸的加工和生產(chǎn)線進(jìn)料機(jī)構(gòu)機(jī)理綜述42.1細(xì)長(zhǎng)桿(軸)的加工4加工方法要點(diǎn)5加工工裝的探討6細(xì)長(zhǎng)軸加工切削刀具的選用72.1.4 切削用量及加工效果7常見的加工缺陷和解決方法72.2 細(xì)長(zhǎng)軸類零件的加工

2、方法83.生產(chǎn)線進(jìn)料機(jī)構(gòu)機(jī)理113.1生產(chǎn)線113.2自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)123.3細(xì)長(zhǎng)桿124.細(xì)長(zhǎng)桿生產(chǎn)線進(jìn)料機(jī)構(gòu)裝置的運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)124.1細(xì)長(zhǎng)桿生產(chǎn)線機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)6124.2電動(dòng)機(jī)的選擇144.3滑動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)原則164.4連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)184.5零件材料的選用184.6細(xì)長(zhǎng)桿的受力分析11185.細(xì)長(zhǎng)桿進(jìn)料機(jī)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)分析及發(fā)展前景206.結(jié)論226.1細(xì)長(zhǎng)桿生產(chǎn)線進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)理及結(jié)論226.2不足之處22致 謝23主要參考文獻(xiàn)24摘要現(xiàn)代機(jī)械技術(shù)的演進(jìn)對(duì)于生產(chǎn)線的工藝要求越來(lái)越高，對(duì)于生產(chǎn)線的進(jìn)料系統(tǒng)的工作機(jī)理也要求得十分嚴(yán)格，細(xì)長(zhǎng)軸作為一種加工工藝很高但功能廣泛的裝置，用于生產(chǎn)線進(jìn)料系統(tǒng)

3、，必將大大改善生產(chǎn)線進(jìn)料裝置的效能。本文通過(guò)對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸的加工工藝及機(jī)械特點(diǎn)的分析，以及各類生產(chǎn)線進(jìn)料機(jī)構(gòu)的研究，初步把細(xì)長(zhǎng)軸應(yīng)用到進(jìn)料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面，開發(fā)出一套細(xì)長(zhǎng)桿生產(chǎn)線進(jìn)料機(jī)構(gòu)，并把該進(jìn)料系統(tǒng)設(shè)計(jì)為滑動(dòng)式進(jìn)料系統(tǒng)。利用細(xì)長(zhǎng)桿作為自動(dòng)生產(chǎn)線系統(tǒng)的輸料桿，通過(guò)細(xì)長(zhǎng)桿的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)完成材料的輸送，即進(jìn)料功能的實(shí)現(xiàn)。其工作原理是：由桿件的傳動(dòng)軸連接電動(dòng)機(jī)與齒輪，使電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作，再使與連桿焊接的細(xì)長(zhǎng)桿在直線滑動(dòng)導(dǎo)軌上來(lái)回滑動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可行，工作可靠，安裝容易，不更多的占據(jù)工作空間。但這一機(jī)構(gòu)進(jìn)料速度低，不適應(yīng)與工作節(jié)拍較短的加工，而多用于單工位機(jī)床生產(chǎn)。英文摘要The

4、development of modern mechanism technology sets greater demand on the techniques of the product line, thus the structure and the operation of feeding mechanism will be stricter and stricter. As a kind of accessory with advanced processing technique and wide application, the slender shaft can be used

5、 in the feeding mechanism of product line, which will greatly improve the efficiency of feeding device of the product line. Through the analysis of processing techniques and the mechanism characteristic of the slender shaft and the research on various feeding mechanisms of product lines, this thesis

6、 apply slender shaft to the design of feeding mechanism of product line elementarily, and develop a set of feeding mechanism with slender shaft devices, which is featured by sliding feeding. Slender shaft is used as feed delivery shaft of the automatic product line, and the slender shaft takes a rec

7、iprocating straight-line motion to realize the function of feeding. The mode operation is as follows: the driveshaft of the slender shaft links the electromotor and the gear wheel, and make the electromotor to drive the gear wheels to rotate, which will drive the connecting shaft mechanism to move,

8、and make the slender shaft welded to the connecting shaft slide along the straight-line sliding guide way. This structure is brief and feasible and reliable, easy to be equipped, and take less room for operation. But on the other hand, this mechanism feed slowly and is not fitted to processing at a

9、low speed, but is more suitable for the single trip station manufacture.1 引言1.1 課題的提出當(dāng)今世界正經(jīng)歷著一場(chǎng)新的技術(shù)革命。新概念、新理論、新方法、新工藝不斷出現(xiàn)。作為向各行各業(yè)提供裝備的機(jī)械工業(yè)，也得到了迅猛的發(fā)展。現(xiàn)在機(jī)械工業(yè)日益向高速、重載、高精度、高效率、低噪聲等方向發(fā)展。對(duì)機(jī)械提出的要求也越來(lái)越苛刻。有的需用于宇宙空間，有的要在深海作業(yè)，有的小到能沿人體血管爬行，有的又是龐然大物，有的速度數(shù)倍于聲速，有的又要作亞微米級(jí)甚至納米級(jí)的微位移，如此等等。出于機(jī)械工業(yè)發(fā)展前沿的機(jī)械原理學(xué)科，為了適應(yīng)這種種情況，新

10、的研究課題與日俱增，新的研究方法日新月異。為了適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，當(dāng)前自控機(jī)構(gòu)、機(jī)器人機(jī)構(gòu)、仿生機(jī)構(gòu)、柔性及彈性機(jī)構(gòu)和機(jī)電光液綜合機(jī)構(gòu)等的研制上有很大的進(jìn)展。在機(jī)械的分析與綜合中，也只由考慮其運(yùn)動(dòng)性能過(guò)度到同時(shí)考慮其動(dòng)力性能；考慮到機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)和彈性變形，運(yùn)動(dòng)副中的間隙和夠的誤差對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力彈性的影響；以及如何對(duì)構(gòu)件和機(jī)械進(jìn)一步作好動(dòng)力平衡問(wèn)題等等。在連桿機(jī)構(gòu)方面，重視了對(duì)空間連桿機(jī)構(gòu)、多桿多自由度機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)的彈性動(dòng)力學(xué)和連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力平衡研究；在齒輪機(jī)構(gòu)方面，發(fā)展了齒輪嚙合原理，提出了許多性能優(yōu)異的新型齒廓曲線和新型傳動(dòng)，加速了對(duì)高速齒輪、精密齒輪、微型齒輪的研制；在凸輪

11、機(jī)構(gòu)的方面，十分重視對(duì)高速凸輪機(jī)構(gòu)的研究。為了獲得動(dòng)力性能好的凸輪機(jī)構(gòu)，在凸輪機(jī)構(gòu)推動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律的開發(fā)、選擇和組合上作了很多工作。此外，為了適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械快速度、快節(jié)拍、優(yōu)性能的需要，還發(fā)展了能夠高速度高定位精度的分度機(jī)構(gòu)，具有優(yōu)良綜合性能的組合機(jī)構(gòu)，以及各種機(jī)構(gòu)的變異和組合等等。目前，在機(jī)械的分析和綜合中日益廣泛地應(yīng)用了計(jì)算機(jī)，發(fā)展并推廣了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、考慮誤差的概率設(shè)計(jì)。提出了許多便于對(duì)機(jī)械進(jìn)行分析和綜合的數(shù)學(xué)工具，編制了許多大型通用或?qū)Ｓ玫挠?jì)算機(jī)程序。此外，隨著現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，測(cè)試手段的日臻完善，也加強(qiáng)了對(duì)機(jī)械的實(shí)驗(yàn)研究。試驗(yàn)、測(cè)試、試制加工所需主要儀器設(shè)備及條件?；谝陨?/p>

12、的分析，現(xiàn)代機(jī)械工藝的演進(jìn)對(duì)于生產(chǎn)線的工藝要求越來(lái)越高，對(duì)于生產(chǎn)線的進(jìn)料結(jié)構(gòu)也要求得十分嚴(yán)密。細(xì)長(zhǎng)軸生產(chǎn)線進(jìn)料機(jī)構(gòu)在生產(chǎn)中將獲得廣泛應(yīng)用，其控制結(jié)構(gòu)對(duì)于對(duì)于其他類型的生產(chǎn)線進(jìn)料機(jī)構(gòu)也是一種借鑒。1.2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題對(duì)于細(xì)長(zhǎng)桿的加工工藝，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者做了很多研究，一些經(jīng)驗(yàn)豐富的技師也根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出了一系列的論著，比如，羅景軍在精密細(xì)長(zhǎng)軸的磨削加工一文中，介紹了精密細(xì)長(zhǎng)軸采用無(wú)心磨削進(jìn)行高效加工的方法,對(duì)生產(chǎn)線中的關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行了較詳細(xì)的性能分析,并討論了設(shè)計(jì)中的有關(guān)問(wèn)題1。李衛(wèi)澤在采煤機(jī)細(xì)長(zhǎng)軸加工工藝探討一文中，闡述了采煤機(jī)細(xì)長(zhǎng)工藝軸的加工工藝、刀具參數(shù)及切削用量等參數(shù)的合理選

13、擇,為加工細(xì)長(zhǎng)軸類零件提供了新的方法2。淮遵科在細(xì)長(zhǎng)軸數(shù)控車床徑向進(jìn)給系統(tǒng)和刀臺(tái)一體化設(shè)計(jì)中，從力學(xué)角度分析細(xì)長(zhǎng)軸類零件車削加工變形原因,提出細(xì)長(zhǎng)軸數(shù)控車床徑向進(jìn)給系統(tǒng)和刀臺(tái)一體化設(shè)計(jì)方案,解決了由于機(jī)床結(jié)構(gòu)的原因所造成的細(xì)長(zhǎng)軸類零件車削加工變形問(wèn)題。張永飛在研究400t沖床自動(dòng)生產(chǎn)線送料系統(tǒng)過(guò)程中，介紹了大型水輪發(fā)電機(jī)定子磁極沖片自動(dòng)生產(chǎn)線送料系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和系統(tǒng)構(gòu)成;同時(shí)還介紹了送料系統(tǒng)組成、控制方式的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)工作過(guò)程3。牛錫傳在軸的設(shè)計(jì)一書中，專門對(duì)于軸的常規(guī)設(shè)計(jì)方法作了簡(jiǎn)要介紹，對(duì)于軸所受的載荷、軸的強(qiáng)度計(jì)算及軸的臨界轉(zhuǎn)速等方面的研究引入了一些現(xiàn)代設(shè)計(jì)的理論和方法，如疲勞損傷的線性積

14、累假設(shè)、疲勞損傷的斷裂力學(xué)概念、臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算的普羅爾法、可靠性理論及軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)等。對(duì)于進(jìn)料機(jī)構(gòu)的研究也很多，比如秦雄宇討論了一種無(wú)級(jí)調(diào)距單向進(jìn)料系統(tǒng)，介紹了單向間隙進(jìn)料機(jī)構(gòu)的原理以及進(jìn)料機(jī)構(gòu)的無(wú)級(jí)調(diào)距問(wèn)題。吳向文在研究智能化多工位物料自動(dòng)配料系統(tǒng)時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)控制、控制軟件、節(jié)省投資、使用效果等幾個(gè)方面對(duì)于進(jìn)料系統(tǒng)的技術(shù)革新進(jìn)行了評(píng)價(jià)，對(duì)于本研究的進(jìn)料機(jī)構(gòu)性能評(píng)價(jià)提供了一種借鑒?？傊瑢?duì)于軸的研究目前的成果十分系統(tǒng)，對(duì)于細(xì)長(zhǎng)軸以及超細(xì)長(zhǎng)軸的研究和實(shí)踐都有經(jīng)驗(yàn)型的成果和產(chǎn)品可循，對(duì)于各種生產(chǎn)線進(jìn)料系統(tǒng)的研究和應(yīng)用都非常多，但是應(yīng)用細(xì)長(zhǎng)軸來(lái)設(shè)計(jì)生產(chǎn)線進(jìn)料機(jī)構(gòu)的經(jīng)驗(yàn)性成果目前還沒(méi)有，細(xì)長(zhǎng)軸的應(yīng)用范圍

15、還不是很廣，而且細(xì)長(zhǎng)軸進(jìn)料機(jī)構(gòu)的性能以及控制結(jié)構(gòu)的論證在前人的研究中也沒(méi)有提及，本論題涉及到了一個(gè)技術(shù)研究薄弱的領(lǐng)域，因而研究是非常有意義的。盡管現(xiàn)有的研究成果沒(méi)有完全吻合本論題，但是其中所作的研究對(duì)于本文都是有一定借鑒意義的，這些成果可以使本文的研究視野更加開闊，顧及的方面更多，而且對(duì)于研究方法方面也有參考價(jià)值。1.3 本設(shè)計(jì)需完成的工作本課題主要研究的是細(xì)長(zhǎng)桿生產(chǎn)線進(jìn)料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。本研究設(shè)計(jì)的細(xì)長(zhǎng)桿生產(chǎn)線進(jìn)料機(jī)構(gòu)用于。本進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括零件的工藝性分析，工件的尺寸精度，進(jìn)料機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)，各部分零件的標(biāo)準(zhǔn)和材料，零件的尺寸設(shè)計(jì)，主要加工零件的加工工藝等，主要內(nèi)容如下：(1)到細(xì)長(zhǎng)桿生產(chǎn)

16、線進(jìn)料機(jī)構(gòu)制造相關(guān)企業(yè)調(diào)研，了解進(jìn)料機(jī)構(gòu)生產(chǎn)，制造，加工情況。進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)查，了解現(xiàn)有細(xì)長(zhǎng)桿生產(chǎn)線進(jìn)料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理。結(jié)合本設(shè)計(jì)課題，查閱相關(guān)資料。(2)進(jìn)行細(xì)長(zhǎng)桿生產(chǎn)線進(jìn)料機(jī)構(gòu)裝置的運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成裝配圖的繪制。進(jìn)行相關(guān)的理論計(jì)算。充分分析工件結(jié)構(gòu)，工藝性，了解細(xì)長(zhǎng)桿生產(chǎn)線進(jìn)料機(jī)構(gòu)裝置工作原理，進(jìn)行必要的計(jì)算，確定進(jìn)料系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟，設(shè)計(jì)進(jìn)料機(jī)構(gòu)裝置的基本參數(shù)，設(shè)計(jì)細(xì)長(zhǎng)桿生產(chǎn)線進(jìn)料機(jī)構(gòu)裝置的主體結(jié)構(gòu)，工作零件，卸料裝置，導(dǎo)料裝置等。(3)完成全部零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合理選用零件的材料，繪制零件圖，標(biāo)注技術(shù)要求。 (4)編寫部分重要零件的加工工藝。根據(jù)主要零件結(jié)構(gòu)，技術(shù)參數(shù)要求，進(jìn)行工

17、藝計(jì)算，編制主要零件加工工藝規(guī)程。選擇相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)件、和常用件，進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。2.細(xì)長(zhǎng)軸的加工和生產(chǎn)線進(jìn)料機(jī)構(gòu)機(jī)理綜述2.1細(xì)長(zhǎng)桿(軸)的加工在機(jī)械中作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度大于直徑的圓柱零件，通常稱作軸；細(xì)長(zhǎng)軸，通常軸的直徑與長(zhǎng)度之比大于7叫長(zhǎng)軸，而長(zhǎng)度為直徑20倍以上的軸，被稱作細(xì)長(zhǎng)軸，大于即L/d25的軸稱之為超細(xì)長(zhǎng)軸。細(xì)長(zhǎng)軸在加工過(guò)程中有一定的難度，工件的剛性差，給切削帶來(lái)了困難，不易獲得良好的表面粗糙度及幾何精度。 細(xì)長(zhǎng)軸剛性較差，在加工過(guò)程中因床及刀具事業(yè)者多因素等影響，工件易產(chǎn)生，彎曲腰鼓形，多角形，糖糊蘆形等等缺陷，特別是磨削加工中一般尺寸占差，表面粗糙度又要求較高，又因磨削時(shí)工件一

18、般要求誶火式調(diào)質(zhì)等熱處理要求，磨削時(shí)的切削熱更容易引起工件變形等等，因此如何解決好上述的問(wèn)題，便成了加工超細(xì)長(zhǎng)軸關(guān)鍵問(wèn)題。加工方法要點(diǎn)反向切削 見圖14，所謂反向切削就是指加工過(guò)程中車刀從卡盤方向向尾座方向移動(dòng)。這是切削細(xì)長(zhǎng)軸的關(guān)鍵所在，尤其是切削小直徑細(xì)長(zhǎng)軸。例如：直徑在20mm以下，長(zhǎng)度在500mm 以上時(shí)必須這樣加工，這是非常重要的，有的工人師傅車削C620車床光杠，直徑約為30mm長(zhǎng)度約為1500mm時(shí)采用正向切削，但由于工件剛性差，極易產(chǎn)生振動(dòng)，車削成功率低，甚至無(wú)法切削而出現(xiàn)廢品。另外正向切削對(duì)設(shè)備精度要求高，即主軸中心與尾座中心的偏差要調(diào)整在0.02mm以內(nèi)，否則車出的光杠會(huì)出現(xiàn)

19、很大的錐度，不符合質(zhì)量要求。圖1 反向進(jìn)給切削示意圖使用兩爪跟刀架在一些介紹車削細(xì)長(zhǎng)軸的資料中，闡述使用三爪跟刀架，稱這種跟刀架有三個(gè)支撐爪，車削時(shí)工件被夾持在三個(gè)跟刀爪和車刀之間，組成兩對(duì)徑向壓力，限制工件上下、左右移動(dòng)，只能繞軸線旋轉(zhuǎn)，故能有效地減少切削振動(dòng)和工件變形。但根據(jù)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，使用三爪跟刀架沒(méi)有必要。使用好兩爪跟刀架，同樣可以車削出合格的細(xì)長(zhǎng)軸。兩爪跟刀架加工狀態(tài)如圖2。我們使用的兩爪跟刀架其兩爪軸線夾角大于90o，約為100o，而三爪跟刀架的三爪軸線之間的夾角均為90o。在正常的切削狀態(tài)下，跟刀架兩爪的徑向合力作用于工件中心，而刀具在切削垂直分力和水平分力的作用下將反作用

20、切削力作用于工件，形成三點(diǎn)合力同時(shí)作用于工件軸心，達(dá)到力的平衡，使工件繞軸心旋轉(zhuǎn)。如果用三爪跟刀架則下面的第三爪懸空，處于不接觸狀態(tài)，沒(méi)有達(dá)到應(yīng)有的作用，所以使用三爪跟刀架就沒(méi)有必要。但要注意的是，在使用兩爪跟刀架時(shí)水平支爪的直徑應(yīng)接近加工工件的直徑，約為0.80.9倍工件直徑，起到托撐工件的作用。圖2 使用二爪跟刀架受力分析研磨跟刀爪在切削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，使用跟刀架是必要的。但是一些資料里對(duì)保持跟刀爪和工件外圓的有效接觸都沒(méi)有特別說(shuō)明，根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，跟刀爪的材料在車削鋼件時(shí)一般采用鑄鐵或耐磨鑄鐵，車削鋁件、銅件時(shí)采用尼龍或?qū)訅喊?。具體操作如下：立銑刀修整跟刀爪的內(nèi)圓弧，使之內(nèi)圓弧和工件的已切削外

21、徑有緊密地接觸和很好的包容性。在做加工細(xì)長(zhǎng)軸的準(zhǔn)備工作中，修跟刀爪是很關(guān)鍵的，所以要用立銑刀或其他方法修整跟刀爪的內(nèi)圓弧。有時(shí)在切削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，可能有一次以上的粗加工，當(dāng)兩次加工的工件外徑有較大的變化時(shí)，要進(jìn)行多次修整。當(dāng)跟刀爪修整后，為了保證跟刀爪的內(nèi)圓弧和工件的已切削外徑有緊密的接觸和很好的包容性還需要進(jìn)行研磨跟刀爪，包括有時(shí)所加工的工件外徑是小數(shù)，沒(méi)有合適的立銑刀時(shí)，都需要研磨跟刀爪。研磨操作有兩種方法：一是在所粗加工的細(xì)長(zhǎng)軸上直接研磨，工件毛坯在車床上夾牢后，在接近三爪自定心卡盤處車削4050mm長(zhǎng)度，表面可粗糙些，直徑大于所需直徑0.30.5mm，然后旋轉(zhuǎn)車床主軸，將跟刀爪在所車的工件

22、上研磨，研磨時(shí)搖動(dòng)床鞍，接觸面相差較大時(shí)采用較高轉(zhuǎn)速干研磨，以達(dá)到快速吻合工件直徑的目的。尺寸接近時(shí)應(yīng)加入切削液以達(dá)到減少磨削量，降低爪的表面粗糙度值。二是單獨(dú)車削一段短軸，材料采用45鋼或Q235鋼，尺寸等同于所加工工件直徑，然后再按上述步驟進(jìn)行研磨。這在加工有色金屬細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)經(jīng)常采用。圖3 尾座套筒托架支撐工件示意圖2.1.2加工工裝的探討用可伸縮的彈簧頂尖使用可伸縮的彈簧頂尖在工件受切削熱而膨脹伸長(zhǎng)時(shí)，頂尖能軸向壓縮，避免工件彎曲變形。但這種頂尖難購(gòu)到，所以在車削小直徑細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，可采用尾座套管托架，套管內(nèi)直徑大于工件0.51mm左右即可（見圖3）。如采用普通頂尖，其頂緊力要掌握好，當(dāng)頂尖頂

23、住工件后，以手能捏住旋轉(zhuǎn)的頂尖頭為合適。在加工過(guò)程中還要時(shí)時(shí)觀察，避免出現(xiàn)頂力過(guò)緊，使工件彎曲變形。這在操作中有一定難度，需要有較多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)慢慢摸索，才能得以掌握。圖4 工作托架示意圖用車削細(xì)長(zhǎng)軸托架（見圖4） 當(dāng)細(xì)長(zhǎng)軸長(zhǎng)度較長(zhǎng)、直徑較細(xì)時(shí)，在車削到車頭或車尾時(shí)，中間很長(zhǎng)一段不受控制，特別是在加工量不均勻時(shí)，在離心力的作用下，工件容易彎曲，極易發(fā)生振動(dòng)，使切削無(wú)法進(jìn)行，這時(shí)應(yīng)采用托架，控制細(xì)長(zhǎng)軸的徑向甩動(dòng)。這種托架在許多資料中都介紹過(guò)，托架形式大同小異，只要能起到支撐作用和不妨礙切削即可。粗加工和精加工時(shí)車刀與跟刀爪的位置（如圖5） 粗加工車刀選用75 o反偏刀。為了保證刀的切削力和跟刀爪形

24、成三點(diǎn)合力，不產(chǎn)生過(guò)大的扭力，控制工件繞軸線旋轉(zhuǎn)，刀尖應(yīng)與跟刀爪軸向相距23mm以內(nèi)。精加工時(shí)選用大寬刃光刀，刃寬3040mm，刃寬中心對(duì)準(zhǔn)跟刀爪中心即可。圖5 車刀與跟刀爪位置示意圖2.1.3細(xì)長(zhǎng)軸加工切削刀具的選用粗加工車刀及其特點(diǎn)選用75 o反偏刀，刀片牌號(hào)TY15，型號(hào)A117；刀桿45鋼，調(diào)質(zhì)硬度220250HB。主偏角較大，以使徑向力!2 減小，軸向分力Fx增大，從而減少切削振動(dòng)和彎曲變形。但同時(shí)又有一定的徑向分力，頂緊工件。前角為15o20o，以使切削輕快。斷削槽磨成R2.54mm，有良好的卷屑作用，并增大實(shí)際切削前角。精車刀及其特點(diǎn)選用3040mm大寬刃光刀，刀片牌號(hào)W18Cr

25、4V，熱處理硬度6366HRC，刀桿采用彈性刀體。采用較大前角，刃口無(wú)倒棱，切削輕快。切削刃寬度為進(jìn)給量的1.3倍以上，可修光工件表面。切削刃必須研磨平直，表面粗糙度值Ra=0.8m。2.1.4 切削用量及加工效果粗車切削速度v=3240m/min；進(jìn)給量f=0.30.35mm/r；背吃刀量ap=0.84mm。精車切削速度v=1.5m/min；進(jìn)給量f=1214mm/r；背吃刀量ap=0.020.05mm。采用上述切削用量的加工效果：若如引言里說(shuō)到細(xì)長(zhǎng)軸，毛坯直徑15mm，粗加工一次切削，精加工一到兩次切削，粗加工留加工余量0.15mm，粗加工表面粗糙度Ra=6.3m。精加工表面粗糙度Ra=1

26、.6m，全長(zhǎng)1500mm的工件尺寸精度0.02mm，圓錐度僅0.02mm，橢圓度0.01mm，彎曲度0.2mm左右。常見的加工缺陷和解決方法在細(xì)長(zhǎng)軸加工中常見的加工缺陷有竹節(jié)（俗稱糖葫蘆）、振動(dòng)紋、錐度大和彎曲度超標(biāo)等。大都發(fā)生在粗加工加工到0.7倍的長(zhǎng)度時(shí)，由于剛性差，工件變形產(chǎn)生振動(dòng)造成的。一般粗加工不出問(wèn)題，精加工就容易達(dá)到加工要求。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，出現(xiàn)以上問(wèn)題，多是因?yàn)楦蹲ε浜喜缓茫瑠A持工件過(guò)松或過(guò)緊。在粗加工過(guò)程中應(yīng)加入適當(dāng)油性切削液進(jìn)行潤(rùn)滑，防止跟刀爪過(guò)快磨損，若夾持過(guò)松，就造成工件偏離主軸中心產(chǎn)生振動(dòng)，出現(xiàn)竹節(jié)現(xiàn)象。所以在加工過(guò)程中，要時(shí)時(shí)注意跟刀爪是否松動(dòng)，隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。跟刀

27、爪松緊度的掌握是靠多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定的，所以研磨跟刀爪也是很重要的。彎曲度超標(biāo)多是因?yàn)槊髁蟽?nèi)應(yīng)力大，粗加工后應(yīng)力回彈，彎曲變形，應(yīng)選用應(yīng)力小的毛坯料，可能的話進(jìn)行材料退火。頂尖頂力應(yīng)保持適度。在細(xì)長(zhǎng)軸精加工中常見的加工缺陷是工件表面粗糙度達(dá)不到要求，有時(shí)甚至有扎刀、啃刀現(xiàn)象，解決方法是精加工車刀刃口磨削要平整，表面粗糙度值低，刀具安裝中心對(duì)準(zhǔn)主軸旋轉(zhuǎn)中心，以防止扎刀。另外背吃刀量不應(yīng)超過(guò)0.05mm，否則容易啃刀。2.2 細(xì)長(zhǎng)軸類零件的加工方法在加工長(zhǎng)徑比大于40, 直徑公差、形位公差為級(jí)精度的細(xì)長(zhǎng)軸時(shí), 采用常規(guī)的加工細(xì)長(zhǎng)軸方法裝夾加工, 很難達(dá)到加工要求, 且經(jīng)常造成產(chǎn)品在精加工時(shí)報(bào)廢,

28、 而影響產(chǎn)品交付日期、提高加工成本。經(jīng)過(guò)多次分析、試驗(yàn), 在零件熱處理、裝夾、加工方法、刀具等方面采取了一定的技術(shù)措施, 可加工出長(zhǎng)徑比大于100, 直徑公差、形位公差較高的細(xì)長(zhǎng)軸。當(dāng)直徑值小于5mm的超細(xì)長(zhǎng)軸用“ 兩位” 方法直接加工，直徑大于5mm的超細(xì)長(zhǎng)軸采用“ 跟刀架、中心架”與“ 兩拉” 聯(lián)合使用的方法加工。由于細(xì)長(zhǎng)軸類零件的長(zhǎng)徑比很大, 剛性差, 在車削時(shí), 受切削力、裝夾力、自身重力、切削熱、振動(dòng)等因素的影響, 容易出現(xiàn)以下問(wèn)題切削時(shí)產(chǎn)生的徑向切削力與裝夾徑向分力的合力, 會(huì)使工件彎曲, 工件旋轉(zhuǎn)時(shí)引起振動(dòng), 從而影響加工精度和表面質(zhì)量。由于工件自重變形而加劇工件的振動(dòng),影響加工

29、精度和表面質(zhì)量。工件轉(zhuǎn)速高時(shí), 由于離心力的作用, 加劇了工件的彎曲和振動(dòng)。在加工中, 由于切削熱作用, 工件因受熱膨脹受阻將引起工件彎曲變形。因此, 在車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí), 無(wú)論對(duì)刀具、機(jī)床、輔助工具、切削用量的選擇, 工藝安排和操作技能都有較高的要求。合理選擇切削參數(shù)切削用量的選擇切削速度的選擇:圖為沒(méi)有產(chǎn)生顫振時(shí)的切削速度與振動(dòng)強(qiáng)度及穩(wěn)定性的關(guān)系曲線。從圖可知, 車削時(shí), 當(dāng)V=3070m/min時(shí), 容易產(chǎn)生振動(dòng), 此時(shí)相應(yīng)的振幅有較大值, 高于或低于該范圍, 振動(dòng)呈現(xiàn)減弱趨勢(shì)。當(dāng)加工直徑小于10mm時(shí), 取V30m/min;當(dāng)加工直徑大于10mm時(shí), 取V70m/min。圖1為極限切削寬度

30、與切速的變化關(guān)系曲線。由圖可知, 在高速或低速范圍進(jìn)行切削, 自振就不易產(chǎn)生。特別是在高速范圍內(nèi)進(jìn)行切削, 既可提高生產(chǎn)率, 又可避免切削顫振, 是值得采用的方法。圖6 車削速度對(duì)切削穩(wěn)定性的影響(2)進(jìn)給量f的選擇:震動(dòng)強(qiáng)度隨進(jìn)給量f的增大而減小，如圖所示，極限切削。其寬度隨進(jìn)給量的增大而增大，如圖所示。為避免顫振的產(chǎn)生，在許可的情況下（如機(jī)床有足夠的剛度與電機(jī)功率，工件的表面粗糙度參數(shù)值要較低等），應(yīng)選取大的進(jìn)給量。故粗車時(shí)取f=0.15mm，半精車時(shí)選取f=0.1mm，精車時(shí)取f=0.06mm。(3)切削深度aP的選擇：車削時(shí)候，切削寬度aw=aP/sinkr，式中，kr為刀具的主偏角。

31、圖7 進(jìn)給量f對(duì)切削穩(wěn)定性的影響切削深度對(duì)切削穩(wěn)定性的影響如圖3所示，由圖3可知隨著ap增大，振動(dòng)不斷加大。當(dāng)f增大時(shí)，極限切斷深度也隨之加大。所以，為加大極限切削深度aplim必須增加進(jìn)給量f，這有利于發(fā)揮機(jī)床的功率，提高生產(chǎn)效率。故粗車時(shí)ap=1mm，半精車時(shí)選取ap=0.5mm，精車時(shí)取ap=0.1mm。圖8 切削深度對(duì)切削穩(wěn)定性的影響合理選擇刀具幾何參數(shù)刀具幾何參數(shù)的合理選擇，通常是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定切削簡(jiǎn)便而行之有效的方法。（1） 前角r0對(duì)振動(dòng)的影響如圖4所示，隨前角的增大，振動(dòng)隨之下降，但在切削速度較高的范圍內(nèi)，前角對(duì)振動(dòng)的影響將減弱。由于細(xì)長(zhǎng)軸車削速度一般不會(huì)太高，故在粗加工中取r0=2

32、0o，精車時(shí)取r0=25o（2） 主偏角Kt 主偏角Kt對(duì)振動(dòng)強(qiáng)度的影響如圖5所示，當(dāng)切削深度和進(jìn)給量不變時(shí)，隨主偏角的增大，振幅將逐漸減小，這是由于徑向切削力減小了。同時(shí)，實(shí)際切削寬度aw將減小。在粗車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)取Kt=75o80o（3） 后角ao一般來(lái)說(shuō)，對(duì)切削穩(wěn)定性無(wú)多大影響，但當(dāng)后角減小到2o3o時(shí)，振動(dòng)明顯減弱，在生產(chǎn)中也發(fā)現(xiàn)，后刀面有一定程度的磨損后，會(huì)有顯著的減振作用。（4） 刀具圓弧半徑ro，刀尖圓弧半徑ro增大時(shí)候，徑向分量力隨之增大，為避免自振，ro越小越好。但是隨著ro的減小，將使刀具壽命降低，同時(shí)也不利于表面粗糙度的改善。故加工時(shí)，斷屑槽寬度R取1.53，刀尖圓弧r=0

33、.5細(xì)長(zhǎng)軸加工應(yīng)采用的技術(shù)措施細(xì)長(zhǎng)軸加工中傳統(tǒng)的加工方法 傳統(tǒng)裝夾方法兩頂（即一夾一頂），一般都利用過(guò)定位原理，使用跟刀架或中心架作為輔助支撐來(lái)增加工件的剛性。通過(guò)調(diào)節(jié)尾座的回轉(zhuǎn)中心提高工件的同軸度，在裝夾時(shí)候，盡量采用線接觸起到一定的方向調(diào)節(jié)作用。這一加工方法，對(duì)要求不高的細(xì)長(zhǎng)軸沒(méi)有問(wèn)題，但對(duì)精度要求高或者長(zhǎng)徑比很大的超細(xì)長(zhǎng)桿就很難加工出合格產(chǎn)品。由于頂尖的頂力作用，使軸在加工中受到的徑向彎曲力加大，從而使軸的彎曲變形加大，加工精度降低。再加之切削熱及跟力架與中心架的摩擦熱使工件產(chǎn)生熱膨脹，工件脹長(zhǎng)增大了軸的彎曲度，另外跟力架與中心架的腳爪中心線可能與軸中心線不完全同心。因此，一夾一頂?shù)膫鹘y(tǒng)

34、方法，加工超細(xì)長(zhǎng)桿，即使使用中心架、跟刀架來(lái)增加零件的剛度，也不能很好的消除彎曲變形，加工精度也低。細(xì)長(zhǎng)軸兩拉加工法 針對(duì)傳統(tǒng)裝夾方法的缺陷，采用兩拉（即一夾一拉）的裝夾方法來(lái)解決這一問(wèn)題，裝夾時(shí)候需要在夾緊處墊一個(gè)開口鋼絲圈，使工件與卡爪之間的夾持變?yōu)榫€接觸，起到類似萬(wàn)向節(jié)的作用，工件的另一端由按軸徑改制的頂尖（如圖所示）拉緊，其拉緊力越大加工效果就越好5。圖9 改制頂尖（圖中左芯軸是頂尖，右側(cè)是拉緊螺桿）根據(jù)前面的分析可知，兩位加工方法，由于兩端拉力，使軸在加工中受的徑向彎曲力減小，從而使軸的彎曲變形減?。辉偌忧邢鳠峒澳Σ翢崾鞘构ぜ軣崤蛎浽鲩L(zhǎng)，兩拉作用力能很好地防止工件脹長(zhǎng)頂死而彎曲變形

35、，因此，兩拉加工方法與傳統(tǒng)加工方法相比，能有效提高工件的加工精度。細(xì)長(zhǎng)軸的兩拉車削工藝13 細(xì)長(zhǎng)軸一般采用先按改制后的頂尖內(nèi)螺紋孔配車?yán)菁y：粗車-半精車-精車-拉螺紋。裝夾中如用跟刀架或中心架，應(yīng)注意保證其各個(gè)腳爪面有80%90%的 部位與工件配合。裝刀要高于中心線0.1mm，以減小切削力。校直工件，然后進(jìn)行粗車，切削時(shí)候若沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題，中途不能停車，因車刀不斷有正常磨損，所以要不時(shí)用外卡（憑經(jīng)驗(yàn)）測(cè)量剛切削出來(lái)的軸徑變化。同時(shí)應(yīng)該適應(yīng)微量進(jìn)刀，補(bǔ)償車刀的磨損量，粗車后表面粗糙度可達(dá)12.5。如開始切削工作出現(xiàn)有竹花、麻花、振紋等現(xiàn)象時(shí)候，要退刀，這時(shí)候可以減慢一檔速度或軸中心加可擺動(dòng)的木墊

36、做輔助支撐（視加工軸的大?。?，即還可以減少離心力起減振的作用。需要注意的是：“粗車第一刀一定要切凈黑皮”。因工件表皮的硬度不一，還有彎曲, 所以粗車后的軸一定會(huì)有彎曲變形現(xiàn)象, 要視變形大小, 再次校直工件。半精車, 換上車刀, 換上小一級(jí)數(shù)的跟刀架、中心回、卡爪的腳爪視軸的大小而定, 重復(fù)粗車時(shí)的各項(xiàng)程序進(jìn)行切削, 半精車后軸通常不會(huì)彎曲變形, 表面粗糙度可達(dá)6.3左右。精車, 刃口與工件接觸面約是進(jìn)給量的1.52倍, 如采用低速精車, 中途可隨意停車測(cè)量工件尺寸變化, 也可在切削中作微量補(bǔ)償進(jìn)給。這樣雖然便于控制工件尺寸精度, 但不便于提高其表面質(zhì)量。在生產(chǎn)中多采用紅硬性、耐磨性都很好的刀

37、片, 進(jìn)行較高速切削, 尺寸精度可達(dá)6級(jí), 表面粗糙度可達(dá)1.6以上。采用合理的進(jìn)給方式采用反向進(jìn)給, 即車刀向尾座方向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng), 其目的是減小車削的軸向分力對(duì)工件彎曲變形的不利影響, 工件已加工部分受軸向拉伸, 彎曲變形減小。且反向進(jìn)給相對(duì)正向進(jìn)給而言, 平穩(wěn)性和抗振性好, 更容易保證產(chǎn)品的質(zhì)量。使用冷卻液充分冷卻在零件加工時(shí), 由于切削熱引起零件變形, 變形量公式為L(zhǎng)=L·a·t式中L為工件伸長(zhǎng)量, mm;L為工件總長(zhǎng),mm;a為材料線膨脹系數(shù),1m/;t為工件升高溫度, 。由變形量公式可知, 熱變形量與溫升成正比, 因此, 必須有效控制零件溫升。采用冷卻液對(duì)加工工件

38、進(jìn)行充分冷卻、潤(rùn)滑, 吸收切削產(chǎn)生的熱量, 改善刀具與工件的摩擦情況, 降低切削熱、減小熱變形和刀具磨損, 從而提高加工精度。通過(guò)外出調(diào)研考察，以及多次實(shí)驗(yàn), 按照該種加工方法能加工各種超細(xì)長(zhǎng)軸, 包括比車床加工范圍長(zhǎng)2倍以內(nèi)的細(xì)長(zhǎng)軸, 保證工件的尺寸精度和形位精度。3.生產(chǎn)線進(jìn)料機(jī)構(gòu)機(jī)理3.1生產(chǎn)線自動(dòng)生產(chǎn)線，是由工件傳送系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，將一組自動(dòng)機(jī)床和輔助設(shè)備按照工藝順序聯(lián)結(jié)起來(lái)，自動(dòng)完成產(chǎn)品全部或部分制造過(guò)程的生產(chǎn)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱自動(dòng)線。    從二十世紀(jì)20年代開始，隨著汽車、滾動(dòng)軸承、小型電動(dòng)機(jī)和縫紉機(jī)等工業(yè)發(fā)展，機(jī)械制造中開始出現(xiàn)自動(dòng)線，最早出現(xiàn)的是組合機(jī)床

39、自動(dòng)線。在此之前，首先是在汽車工業(yè)中出現(xiàn)了流水生產(chǎn)線和半自動(dòng)生產(chǎn)線，隨后發(fā)展成為自動(dòng)線。第二次世界大戰(zhàn)后，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)械制造業(yè)中，自動(dòng)線的數(shù)目出現(xiàn)了急劇增加。    采用自動(dòng)線進(jìn)行生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)有足夠大的產(chǎn)量；產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝應(yīng)先進(jìn)、穩(wěn)定、可靠，并在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持基本不變。在大批、大量生產(chǎn)中采用自動(dòng)線能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件，縮減生產(chǎn)占地面積，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，保證生產(chǎn)均衡性，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。    機(jī)械制造業(yè)中有鑄造、鍛造、沖壓、熱處理、焊接、切削加工和機(jī)械裝配等自動(dòng)線，也有包括不同性質(zhì)的工序

40、，如毛坯制造、加工、裝配、檢驗(yàn)和包裝等的綜合自動(dòng)線。    自動(dòng)線中設(shè)備的聯(lián)結(jié)方式有剛性聯(lián)接和柔性聯(lián)接兩種。在剛性聯(lián)接自動(dòng)線中，工序之間沒(méi)有儲(chǔ)料裝置，工件的加工和傳送過(guò)程有嚴(yán)格的節(jié)奏性。當(dāng)某一臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障而停歇時(shí)，會(huì)引起全線停工。因此，對(duì)剛性聯(lián)接自動(dòng)線中各種設(shè)備的工作可靠性要求高。    在柔性聯(lián)接自動(dòng)線中，各工序(或工段)之間設(shè)有儲(chǔ)料裝置，各工序節(jié)拍不必嚴(yán)格一致，某一臺(tái)設(shè)備短暫停歇時(shí)，可以由儲(chǔ)料裝置在一定時(shí)間內(nèi)起調(diào)劑平衡的作用，因而不會(huì)影響其他設(shè)備正常工作。綜合自動(dòng)線、裝配自動(dòng)線和較長(zhǎng)的組合機(jī)床自動(dòng)線常采用柔性聯(lián)接。 &

41、#160;  切削加工自動(dòng)線在機(jī)械制造業(yè)中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣。主要有：用于加工箱體、殼體、雜類等零件的組合機(jī)床自動(dòng)線；用于加工軸類、盤環(huán)類等零件的，由通用、專門化或?qū)Ｓ米詣?dòng)機(jī)床組成的自動(dòng)線；旋轉(zhuǎn)體加工自動(dòng)線；用于加工工序簡(jiǎn)單小型零件的轉(zhuǎn)子自動(dòng)線等。    自動(dòng)線的工件傳送系統(tǒng)一般包括機(jī)床上下料裝置、傳送裝置和儲(chǔ)料裝置。在旋轉(zhuǎn)體加工自動(dòng)線中，傳送裝置包括重力輸送式或強(qiáng)制輸送式的料槽或料道，提升、轉(zhuǎn)位和分配裝置等。有時(shí)采用機(jī)械手完成傳送裝置的某些功能。在組合機(jī)床自動(dòng)線中當(dāng)工件有合適的輸送基面時(shí)，采用直接輸送方式，其傳送裝置有各種步進(jìn)式輸送裝置、轉(zhuǎn)位裝置和翻轉(zhuǎn)

42、裝置等對(duì)于外形不規(guī)則、無(wú)合適的輸送基面的工件，通常裝在隨行夾具上定位和輸送，這種情況下要增設(shè)隨行夾具的返回裝置。    自動(dòng)線的控制系統(tǒng)主要用于保證線內(nèi)的機(jī)床、工件傳送系統(tǒng)，以及輔助設(shè)備按照規(guī)定的工作循環(huán)和聯(lián)鎖要求正常工作，并設(shè)有故障尋檢裝置和信號(hào)裝置。為適應(yīng)自動(dòng)線的調(diào)試和正常運(yùn)行的要求，控制系統(tǒng)有三種工作狀態(tài)：調(diào)整、半自動(dòng)和自動(dòng)。在調(diào)整狀態(tài)時(shí)可手動(dòng)操作和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)設(shè)備的各個(gè)動(dòng)作；在半自動(dòng)狀態(tài)時(shí)可實(shí)現(xiàn)單臺(tái)設(shè)備的單循環(huán)工作；在自動(dòng)狀態(tài)時(shí)自動(dòng)線能連續(xù)工作。    控制系統(tǒng)有“預(yù)?！笨刂茩C(jī)能，自動(dòng)線在正常工作情況下需要停車時(shí)，能在完成一

43、個(gè)工作循環(huán)、各機(jī)床的有關(guān)運(yùn)動(dòng)部件都回到原始位置后才停車。自動(dòng)線的其他輔助設(shè)備是根據(jù)工藝需要和自動(dòng)化程度設(shè)置的，如有清洗機(jī)工件自動(dòng)檢驗(yàn)裝置、自動(dòng)換刀裝置、自動(dòng)捧屑系統(tǒng)和集中冷卻系統(tǒng)等。為提高自動(dòng)線的生產(chǎn)率，必須保證自動(dòng)線的工作可靠性。影響自動(dòng)線工作可靠性的主要因素是加工質(zhì)量的穩(wěn)定性和設(shè)備工作可靠性。    自動(dòng)線的發(fā)展方向主要是提高生產(chǎn)率和增大多用性、靈活性。為適應(yīng)多品種生產(chǎn)的需要，將發(fā)展能快速調(diào)整的可調(diào)自動(dòng)線。數(shù)字控制機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人和電子計(jì)算機(jī)等技術(shù)的發(fā)展，以及成組技術(shù)的應(yīng)用，將使自動(dòng)線的靈活性更大，可實(shí)現(xiàn)多品種、中小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化。多品種可調(diào)自動(dòng)線，降低了自

44、動(dòng)線生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)批量，因而在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并向更高度自動(dòng)化的柔性制造系統(tǒng)發(fā)展。3.2自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)，是自動(dòng)生產(chǎn)線不課缺少的輔助裝置。在成批大量生產(chǎn)中，尤其是在自動(dòng)化節(jié)拍較短，生產(chǎn)效率高的情況下，自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)是一項(xiàng)重復(fù)而復(fù)雜的工作，為了提高生產(chǎn)力，減輕工作人員的體力勞動(dòng)，保障安全生產(chǎn)，采用自動(dòng)化進(jìn)料裝置也是很好的方法。 自動(dòng)進(jìn)料裝置是一種專用機(jī)構(gòu)，其中包括上料裝置和下料裝置兩部分，主要完成將工件材料輸送到成型裝置。好的進(jìn)料裝置應(yīng)遵循以下原則：（1）提高設(shè)備生產(chǎn)率和工人勞動(dòng)生產(chǎn)率，顯著減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。（2）工作穩(wěn)定可靠，運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲小，不會(huì)損傷工件，使用壽命長(zhǎng)。（3）結(jié)構(gòu)緊

45、湊簡(jiǎn)單，最大限度采用標(biāo)準(zhǔn)化零部件，通用性好，易于制造，易于維修，成本低廉。3.3細(xì)長(zhǎng)桿細(xì)長(zhǎng)桿定義：承受扭矩的細(xì)長(zhǎng)桿件通常稱為軸。許多機(jī)械通過(guò)軸來(lái)傳遞動(dòng)力。汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)將力矩傳遞給輪軸，輪軸經(jīng)扭轉(zhuǎn)將力矩傳遞給車輪，而車輪由地面摩擦阻力產(chǎn)生的反力推動(dòng)汽車前進(jìn)。艦船的發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)推進(jìn)軸的扭轉(zhuǎn)將力矩傳給螺旋槳，由于水的阻力產(chǎn)生的反力使螺旋槳推動(dòng)船舶前進(jìn)14。4.細(xì)長(zhǎng)桿生產(chǎn)線進(jìn)料機(jī)構(gòu)裝置的運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1細(xì)長(zhǎng)桿生產(chǎn)線機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)6圖10 裝配圖圖11 連桿機(jī)構(gòu) 一此生產(chǎn)機(jī)構(gòu)主要由：1-底座；2-螺釘；3-加強(qiáng)板；4-機(jī)架；5-細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)料桿；6-連桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；7-導(dǎo)滑塊；8 減速機(jī)構(gòu)；9-細(xì)

46、長(zhǎng)軸 九大部件組成。 二此生產(chǎn)機(jī)構(gòu)主要由兩個(gè)主運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成：圖10所示機(jī)構(gòu)采用的是利用連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)細(xì)長(zhǎng)桿在滑動(dòng)導(dǎo)軌上來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)送料功能7。該機(jī)構(gòu)利用的是減速器驅(qū)動(dòng)，通過(guò)齒輪的傳動(dòng)比來(lái)達(dá)到所需要的速度。從而來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制。三結(jié)構(gòu)與零部件設(shè)計(jì)分析8進(jìn)料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析：此系統(tǒng)設(shè)計(jì)成滑動(dòng)式進(jìn)料系統(tǒng)，利用細(xì)長(zhǎng)桿作為細(xì)長(zhǎng)桿自動(dòng)生產(chǎn)線系統(tǒng)的輸料桿，通過(guò)細(xì)長(zhǎng)桿的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)完成材料的輸送，即進(jìn)料功能的實(shí)現(xiàn)。其工作原理，是由桿件的傳動(dòng)軸連接電動(dòng)機(jī)與齒輪，使電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作，再使與連桿焊接的細(xì)長(zhǎng)桿在直線滑動(dòng)導(dǎo)軌上來(lái)回滑動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，安裝容易，不更

47、多的占據(jù)工作空間。但這一機(jī)構(gòu)進(jìn)料速度低，不適應(yīng)與工作節(jié)拍較短的加工，而多用與單工位機(jī)床生產(chǎn)。所述的進(jìn)料導(dǎo)板上設(shè)有工件滑槽、滑槽和置于滑槽內(nèi)的滑塊；所述的進(jìn)料筒為空心筒且置于進(jìn)料導(dǎo)板的上方，進(jìn)料筒的空腔部分與進(jìn)料導(dǎo)板上的工件滑槽相對(duì)應(yīng)；采用本實(shí)用新型的進(jìn)料機(jī)構(gòu)，將待加工工件送入模具時(shí)無(wú)須手動(dòng)進(jìn)料，克服了現(xiàn)有普通沖床手動(dòng)進(jìn)料時(shí)存在嚴(yán)重安全隱患的缺陷；進(jìn)料導(dǎo)板上設(shè)有限位塊、滑槽、柱形磁鐵、出口限料柱和退位限料柱，保證每次只送入一件待加工工件；本實(shí)用新型還設(shè)有“”形彎桿，支架拉簧、滑塊拉簧等裝置，使本實(shí)用新型的動(dòng)作與沖頭動(dòng)作保持一致，從而達(dá)到提高工作效率的目的。4.24.3滑動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)原則滑動(dòng)導(dǎo)軌包

48、括有導(dǎo)軌安裝塊和設(shè)置在該導(dǎo)軌安裝塊上的電機(jī)，還包括空心導(dǎo)管，該導(dǎo)管一端固定于導(dǎo)管固定塊上，另一端懸空并固定帶輪架；空心滑管，該滑管一端穿過(guò)該導(dǎo)軌安裝塊上設(shè)置的直線軸承，另一端與滑管安裝塊固定，且該滑管安裝塊設(shè)有可在導(dǎo)管上滾動(dòng)的滾動(dòng)軸承；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滑管安裝塊作平動(dòng)，同時(shí)該滾動(dòng)軸承作滾動(dòng)，且該滑管在直線軸承中滑動(dòng)。借此，本實(shí)用新型滑動(dòng)導(dǎo)軌不僅可保證導(dǎo)軌運(yùn)行的平穩(wěn)性和精度，而且可大大降低制造成本。每條導(dǎo)軌面所受的載荷，都可最終歸納為一個(gè)其作用點(diǎn)距導(dǎo)軌中心距離為X的力F的作用9。這個(gè)力又等價(jià)于一個(gè)作用于導(dǎo)軌中心的力F和一個(gè)顛覆力矩M的作用。圖12 滑動(dòng)導(dǎo)軌壓強(qiáng)示意圖在F

49、作用下，導(dǎo)軌面的比壓PF(MPa)PF=F/aL在力矩M的作用下，導(dǎo)軌面產(chǎn)生的比壓PM（Mpa）M=PMaLL= PMaL2 PM=6M/aL2由于力F與力矩M同時(shí)作用，因此導(dǎo)軌所承受的最大、最小、平均比壓分別為：Pmax=PF+PM=(1+)Pmin=PF-PM=(1-)Pav=(Pmax+Pmin)= 比壓出現(xiàn)的四種情況XM=FX6M/FLPmaxPmin分布100PavPav矩形理想2<L/6<FL/6<1<2Pav>0梯形盡量用3= L/6= FL/6=1=2Pav=0梯形可用4> L/6> FL/6>1<0一端有間隙不用導(dǎo)軌的許用

50、比壓：比壓是影響導(dǎo)軌耐磨性的一個(gè)主要因素導(dǎo)軌的支撐面積應(yīng)與導(dǎo)軌所承受的載荷相適應(yīng)保證導(dǎo)軌面上的平均比壓不超過(guò)許用值（3）連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)由若干個(gè)構(gòu)件通過(guò)低副連接而組成，又稱為低副機(jī)構(gòu)。原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)不與機(jī)架直接相連的中間構(gòu)件傳遞到從動(dòng)件上。中間構(gòu)件稱為連桿。連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：連桿機(jī)構(gòu)為低副機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)副為面接觸，壓強(qiáng)小，承載能力大，耐沖擊；運(yùn)動(dòng)副元素的幾何形狀多為平面或圓柱面，便于加工制造；在原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變情況下，通過(guò)改變各構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度可以使從動(dòng)件得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；可以連桿曲線可以滿足不同運(yùn)動(dòng)軌跡的設(shè)計(jì)要求；缺點(diǎn)：由于運(yùn)動(dòng)積累誤差較大，因而影響傳動(dòng)精度；由于慣性力不好平衡而不適

51、于高速傳動(dòng)；設(shè)計(jì)方法比較復(fù)雜。轉(zhuǎn)動(dòng)副A成為周轉(zhuǎn)副的條件：1)最短桿長(zhǎng)度+最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度其余兩桿長(zhǎng)度之和桿長(zhǎng)條件102)組成該周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿是最短桿。當(dāng)機(jī)構(gòu)尺寸滿足桿長(zhǎng)條件時(shí)，最短桿兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副均為周轉(zhuǎn)副；其余轉(zhuǎn)動(dòng)副為擺轉(zhuǎn)副。機(jī)構(gòu)壓力角，機(jī)構(gòu)從動(dòng)件上作用點(diǎn)的力與該點(diǎn)的速度方向之間所夾的銳角，為機(jī)構(gòu)在此位置的壓力角。4.4連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：連桿機(jī)構(gòu)為低副機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)副為面接觸，壓強(qiáng)小，承載能力大，耐沖擊；運(yùn)動(dòng)副元素的幾何形狀多為平面或圓柱面，便于加工制造；在原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變情況下，通過(guò)改變各構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度可以使從動(dòng)件得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；可以連桿曲線可以滿足不同運(yùn)動(dòng)軌跡的設(shè)計(jì)要求；缺點(diǎn)：由于運(yùn)

52、動(dòng)積累誤差較大，因而影響傳動(dòng)精度；由于慣性力不好平衡而不適于高速傳動(dòng)；設(shè)計(jì)方法比較復(fù)雜。4.5零件材料的選用一、零件材料的選用準(zhǔn)則在選用零件材料的時(shí)候，首先要考慮其強(qiáng)度、剛度、使用壽命，再考慮其經(jīng)濟(jì)性來(lái)對(duì)零件的材料進(jìn)行選用。二、根據(jù)此原則來(lái)對(duì)機(jī)構(gòu)的各部件進(jìn)行材料選用機(jī)架和底座由于只起支撐固定作用，可以選用鑄鐵來(lái)作為起材料；加強(qiáng)板主對(duì)用來(lái)加強(qiáng)此機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性、和抗干擾能力，可以選用45號(hào)鋼，并對(duì)其進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理；導(dǎo)滑塊主要起導(dǎo)滑作用，起著對(duì)細(xì)長(zhǎng)桿進(jìn)行導(dǎo)滑運(yùn)動(dòng)的作用，在整個(gè)機(jī)構(gòu)中屬于比較重要的部件，對(duì)其表面的光滑度要求較高，因此選用Cr12并對(duì)其表面進(jìn)行淬火處理；細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)料桿，因此對(duì)其表面的光滑度要求比

53、較高，可以選用45號(hào)鋼；由于減速器、連桿機(jī)構(gòu)、螺釘有其標(biāo)準(zhǔn)可查，可根據(jù)零件的尺寸對(duì)其選用。4.6細(xì)長(zhǎng)桿的受力分析11 由于細(xì)長(zhǎng)桿在傳動(dòng)鏈中起其主要作用，而該機(jī)構(gòu)的其他零件不起主要傳動(dòng)作用，所以該機(jī)構(gòu)只需對(duì)細(xì)長(zhǎng)桿進(jìn)行受力分析：細(xì)長(zhǎng)桿、傳動(dòng)軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件：用作材料失效標(biāo)志的切應(yīng)力稱為剪切極限應(yīng)力，并用o表示。根據(jù)不同材料的設(shè)計(jì)的要求，塑性材料的屈服極限s或脆性材料的強(qiáng)度極限b都可以作為極限應(yīng)力。為了保證構(gòu)件工作時(shí)具有足夠的強(qiáng)度儲(chǔ)備，在圓軸扭轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)中，需要將極限應(yīng)力除以安全系數(shù)n，得到許用切應(yīng)力： 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)軸表面的切應(yīng)力最大（式711），于是圓軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件可以表示為 :式（719）的o由試驗(yàn)

54、測(cè)得。在缺乏試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，也可用強(qiáng)度理論由極限正應(yīng)力來(lái)確定。細(xì)長(zhǎng)桿、傳動(dòng)軸傳遞的動(dòng)力：工程中的動(dòng)力機(jī)械大多通過(guò)圓軸來(lái)傳遞動(dòng)力。如果傳遞的力矩為T，軸的轉(zhuǎn)速為 ，那么傳遞的功率等于力偶矩與角速度的乘積p=T·所以 式中功率P的單位為瓦（W），力偶矩的單位是牛頓米（N·m），角速度的單位是弧度/秒（rad/sec）。實(shí)際應(yīng)用中功率常用千瓦（KW）表示，轉(zhuǎn)速常用每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n(r/min)表示。因?yàn)樗怨β室部梢杂民R力（PS）來(lái)表示，1馬力0.736 kW。 細(xì)長(zhǎng)桿、傳動(dòng)軸的極限扭矩：由于圓軸外表面的切應(yīng)力最大（圖79b），如果要使塑性材料制造的實(shí)心圓軸完全在彈性狀態(tài)下工作，根據(jù)式（

55、711）可知，圓軸能承受的最大扭矩為 此時(shí)圓軸的扭轉(zhuǎn)角為 式中l(wèi)是軸的長(zhǎng)度。如果在圓軸表面開始屈服后繼續(xù)加大扭矩，橫截面上的切應(yīng)力達(dá)到屈服應(yīng)力的區(qū)域（塑性區(qū)域11）會(huì)逐漸向內(nèi)擴(kuò)展（圖79c）。從彈性狀態(tài)向局部塑性狀態(tài)過(guò)渡時(shí)，平衡關(guān)系和幾何關(guān)系（平面截面關(guān)系）并沒(méi)有改變，塑性區(qū)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系改變了。如圖79a 所示，我們采用一種理想的彈塑性模型來(lái)描述材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。這種關(guān)系假設(shè)應(yīng)力達(dá)到屈服極限后，無(wú)論應(yīng)變?nèi)绾卧黾?，?yīng)力保持為常數(shù)不變12。圖中的s為屈服起始時(shí)的切應(yīng)變。于是扭轉(zhuǎn)的幾何關(guān)系（式71）仍可表示為： 如圖79c所示，用rs表示彈性區(qū)域的半徑，根據(jù)上式可知 （725）同時(shí)還有。利用

56、式（724）可以得到 （726）在彈性區(qū)域內(nèi)，有 （727） 在塑性區(qū)域內(nèi)，有。截面上切應(yīng)力形成的合力矩為 （728） 上式表示，截面的塑性變形開始后，扭矩與轉(zhuǎn)角呈非線性關(guān)系。最終彈性區(qū)域的半徑rs趨于零，得到圓軸的極限扭矩15 （729） 將上式與式（723）比較可知TT/4/us，塑性極限扭矩比彈性極限扭矩大三分之一。塑性極限扭矩理論上趨近于這個(gè)極限值（圖710）圓軸扭轉(zhuǎn)的剛度條件16：設(shè)計(jì)圓軸時(shí)，除了要滿足強(qiáng)度條件外，還要求滿足扭轉(zhuǎn)剛度的要求。在工程設(shè)計(jì)中，通常是限制軸的扭轉(zhuǎn)率d/dx，使其不超過(guò)某一許用值： 對(duì)于等截面圓軸，剛度條件為 （729） 上式中，扭轉(zhuǎn)率的常用單位是弧度/米（rad/m），而常用單位是度/米（°/m），在計(jì)算時(shí)注意單位的換算。 5.細(xì)長(zhǎng)桿進(jìn)料機(jī)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)分析及發(fā)展前景本文所研究的細(xì)長(zhǎng)桿生產(chǎn)線進(jìn)料機(jī)構(gòu)具有一定的經(jīng)濟(jì)效益?？梢酝ㄟ^(guò)整個(gè)投資回收期、固定成本和變動(dòng)成本的變化來(lái)預(yù)計(jì)該進(jìn)料機(jī)構(gòu)的效益。該類生產(chǎn)線進(jìn)料機(jī)構(gòu)投資回收期大約為1年17，細(xì)長(zhǎng)桿及相關(guān)零部件的采購(gòu)可以依據(jù)五金生產(chǎn)廠家的實(shí)時(shí)報(bào)價(jià)來(lái)確定，在進(jìn)料機(jī)構(gòu)投入生產(chǎn)的過(guò)程中存在著機(jī)械的精神磨損，由于細(xì)長(zhǎng)軸生產(chǎn)線進(jìn)料系統(tǒng)的耗材利用的周期較長(zhǎng)，因而，固定成本對(duì)于