機械設計說明書-氣浮墊研拋工藝及研拋機的結構設計

PAGEPAGEI本科畢業(yè)設計（論文）題目：氣浮墊的研拋工藝及研拋機結構設計PAGEI氣浮墊的研拋工藝及研拋機結構設計摘要隨著精密、超精密技術的發(fā)展日益進步,機器及檢測儀器等的精度要求越來越高,對氣浮墊的制造精度也提出更高的要求。目前,由于氣浮墊精密加工技術的研究還不夠深入,因此,研究氣浮墊的精密制造技術是氣浮墊領域函須解決的課題。根據(jù)氣浮墊研磨設備對研磨工藝的要求，本文設計了一種專門的研磨機，并對研磨機的各個部分進行分析和說明。本課題對氣浮墊精密研磨加工工藝規(guī)程設計，對工藝中需要的切削速度、加工工時等進行了分析計算。關鍵詞：氣浮墊；研磨；加工工藝；機械結構FlotationProcessandPolishingPadPolishingMachineDesignAbstractWiththedevelopmentofPrecisionandultra-Precisetechnology,theaccuracyofthemachineryandthedetectinginstrumentbecomehigher,theProductionaccuracyofcushionneededalsomorehigher.Atpresent,theresearchaboutthecushionPrecisionfinishingtechnologyisnotenough.Sohowtoenhancetheaccuracyitisoneofneedingtoresolveproblemoftheresearchareaofthefloatationcushion.Onthesurfaceroughnesseffectsofabrasivetype,grainsize,polishingliquidsolvents,polishingpressure,polishingmachiningtimeandsoon,areresearchedin-depthfortheprocessofmechanicalpolishing.Accordingtogasfloatingpadgrindingequipmentrequirementforgrindingprocess,thispaperdesignedakindofspecialgrindingmachine,andanalyzethevariouspartsofthegrindingmachineandinstructions,andtoverifyandcheckparts.KeyWords:Gasfloatingcushion;Grinding;Polishing;Themechanicalstructure目錄1緒論 11.1研究背景及意義 11.2氣浮墊研磨拋光機理 11.3研磨拋光加工工藝 31.3.1磨料的選取 31.3.2研磨液的選取 41.3.3研磨工藝 42氣浮墊研拋機結構設計 52.1氣浮墊拋研機的結構總體設計 52.2研拋機的結構分析 52.3氣浮墊的工作原理 72.4氣浮轉臺的設計 72.5氣浮墊研磨機傳動機構設計 82.6選用電動機 93機械傳動件的設計計算 113.1鏈傳動的設計與計算 113.1.1鏈條的設計與計算 113.1.2滾子鏈的靜強度計算 123.2鏈輪基本參數(shù)和主要尺寸 133.4滾珠絲杠的選型計算 133.5步進電機的傳動計算與選用 163.5.1聯(lián)軸器的選擇 193.6旋轉密封裝置的結構 204氣浮墊的加工工藝規(guī)程 214.1確定毛坯的制造形式 214.2基面的選擇 224.3制定工藝路線 224.4機械加工余量、毛坯尺寸的確定 234.5確定切削用量及基本工時 245軸的設計及計算 365.1軸的材料 365.2軸的結構設計 365.3主軸支承設計方案選擇 375.4軸上鍵的校核 386結論 39致謝 40參考文獻 41PAGE11緒論1.1研究背景及意義近年來，功能陶瓷、石英晶片、平面或多面體晶體和光學器件等硬脆材料的精密加工提出了很高要求，不僅要求這些材料有極小的平面度、極小的表面粗糙度、超平滑的表面[1-3]，還要求材料兩端面嚴格平行、無晶向誤差、表面無變質層等，有的甚至要求達到納米級或更高的加工精度和無損傷的表面加工質量，由于研磨拋光技術可以獲得很高的精度和超光滑表面，上述的材料均需采用精密研磨拋光技術[3-8]。利用研拋工具的亞口徑機械式研拋是目前加工創(chuàng)成復雜光學曲面主要方法，但無論是在創(chuàng)成原理還是在加工裝置上，都存在著難以逾越的固有缺陷。目前，許多研究主要是針對回轉對稱非球面光學零件的加工技術及裝備。對于有復雜幾何特征的光學曲面，研拋去除量總是非均勻變化的。這使得研拋工具與被加工工件之間的變形不一致。難以獲得均勻一致的面形精度研拋工具去除工件材料所形成的加工表面殘高也總是非均勻變化的[9-11]。因而難以獲得均勻一致的加工表面。質量為了使所獲得加工表面質量和面形精度滿足加工要求，同時機構的設計簡單實用性能可靠勢，必將增加研拋加工時間降低研拋加工效率。研磨和拋光硬脆材料去除機理比較復雜，硬脆材料的表面完整性、亞表面層損傷、零件幾何形狀受很多因素的影響[12-15]。研磨和拋光加工工藝參數(shù)成為歐美各大企業(yè)的機密，而且針對不同材料以及不同設備，其參數(shù)變化非常大，使其難以復制和模仿[16-19]。目前，我國高檔次精密研磨設備設計制造水平不高，國外對高檔次精密加工工藝嚴格保密，這嚴重制約了我國精密加工技術的發(fā)展。為了加強我國精密研磨、拋光技術的發(fā)展，除了開發(fā)擁有自主產(chǎn)權的精密研磨拋光設備之外，研磨、拋光加工工藝也成為了研究重點[20-23]。1.2氣浮墊研磨拋光機理氣浮墊壓力產(chǎn)生的原理:利用壓縮氣體的粘性,提高工作間隙中氣體的壓力從而將物體懸浮起來。如圖1.1所示,氣浮墊可以分為三種:動壓型,靜壓型和壓膜型。如圖1.1(a)所示,動壓氣浮墊是兩個面相對移動,且間隙呈楔狀,沿移動方向間隙逐漸變小。由于相對移動,氣體因其粘性作用,被拖帶壓入楔形間隙中,從而產(chǎn)生壓力,構成動壓懸浮。如圖1.1(b)所示,靜壓型氣浮墊是將外部的壓縮氣體通過節(jié)2流器導入間隙中,借助其靜壓使之懸浮起來。節(jié)流器的作用是當間隙變化時,調整間隙內(nèi)的壓力,從而使氣浮墊具有一定的剛度。如圖1.1(c)所示,壓膜型氣浮墊利用了相互接觸的面沿垂直方向的振動,使間隙內(nèi)的壓力的平均值高于周圍環(huán)境壓力這一原理。由于氣體具有粘性,間隙內(nèi)的氣體不能快速出入,從而壓力增高。例如,讓一塊玻璃板平行地落在一塊平滑的板上時,玻璃板會輕輕地落下,從這一現(xiàn)象,就能夠理解壓膜氣浮墊的原理。圖1.1氣浮墊的工作原理在上述結構的氣浮墊形式中,動壓型和靜壓型得到更加廣泛的應用。在氣浮墊實際設計中,氣浮墊的節(jié)流方式也不同。分別利用噴嘴、毛細管、縫隙的阻抗起到供氣孔節(jié)流的作用,而固有孔節(jié)流器是由供氣孔和氣浮墊間隙所形成的假想圓柱面起到節(jié)流器的作用。表面節(jié)流器是在氣浮墊面上設置與供氣孔連同的極淺的溝槽,溝槽的阻抗就構成了節(jié)流。多孔質節(jié)流器是氣浮墊的承載面采用了具有透氣性的多孔質材料,多孔質材料的阻抗起到了供氣孔節(jié)流器的作用。傳統(tǒng)的研磨一般利用鑄鐵研磨盤，采用手工實現(xiàn)無規(guī)則的運動或靠機床實現(xiàn)模模擬手工的運動軌跡。傳統(tǒng)的拋光一般利用瀝青、聚氯乙烯和無紡布等拋光盤，采用擺動、行星運動和環(huán)行運動等運動方式。研磨和拋光都是根據(jù)不同的加工條件涂敷不同的磨料，工件至于研磨盤或拋光墊上，用夾具裝夾工件并對工件施加一定的壓力，通過機床的主軸帶動磨盤轉動，利用磨盤和工件間的相對運動和磨料的切削作用從工件表面去除一層很薄的材料，從而達到加工的目的，加工示意圖如圖1.2所示。按照磨料的附著方式，研磨拋光方法可以分為兩種：固結磨料研拋和游離磨料研拋。固結磨料研磨工件主要以耕犁方式去除材料，具有加工效率高、成本低等優(yōu)點，但研磨工具磨損大，容易在工件上留下劃痕，難以得到無損傷表面；游離磨料研磨拋光工件是利用磨料顆粒在研磨盤和工件之間對工件表面滾壓，使工件表面產(chǎn)生微小破碎這種方式來去除材料，能獲得無損傷平滑表面。PAGE6圖1.2研磨拋光示意圖1.3研磨拋光加工工藝1.3.1磨料的選取磨料一是研磨加工的“刀具”,在加工中的起著切削作用。因此,首先磨料一要有較高的硬度,這是其磨削作用的關鍵所在,一般情況下磨料硬度大于被磨削工件硬度,再次要具有良好的韌性,保證和其他刃具一樣變鈍后能夠自銳。同時磨料的形狀和粒度應該均勻,這由研磨拋光加工的特殊性所決定的,另外還要有高溫穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性,這樣在加工的過程中保持自身的優(yōu)良機械和化學性能。磨料的粒度也是一個很關鍵的因素,一般磨料的粒度指磨料的粗細程度。在相關的標準中都有規(guī)定,磨料的粗細用粒度表示,粒度號數(shù)越大,顆粒越小。粗顆粒用于粗加工。1.3.2研磨液的選取通常研磨加工時,不能直接用磨料對工件表面進行加工,必須加配其他的化學溶劑或其他輔助填料調配成研磨液,研磨液具有調和磨料及冷卻潤滑加工被加工接觸面的作用,如果沒有選擇好合適的研磨液,對精密研磨拋光加工可能會帶來一系列的影響,如溫度升高以損傷氣浮墊試件的被加工表面,降低表面粗糙度、產(chǎn)生劃痕、損傷磨盤等危害。因此,和磨料一樣對研磨液的組成和配比也有要求,例如參與作用的研磨液要有冷卻和潤滑的物理性質,還要具有一定的粘度,以致有勃附作用。在實際生產(chǎn)中不容易被研磨盤甩出;其物理作用和化學性質也要良好,研磨液一般是由磨料和活性劑組成的。用于研磨磨料的硬度必須高于工件的硬度,現(xiàn)在可以作為磨料的材料有金剛石、碳化硼、氧化鋁等。由于研磨過程活性劑在研磨過程中起到很重要的作用,如果只有磨料,沒有合適的活性劑,可能會產(chǎn)生許多問題,所以研磨劑要求應該有懸浮、潤滑、冷卻、去損、清洗和防銹性能。1.3.3研磨工藝傳統(tǒng)的研磨和拋光，設備條件只是實現(xiàn)高質量研拋的必要條件。工藝條件和操作者的技藝也起著十分重要的作用。通常學者們從研磨拋光的4個基本組成部分：工件、研磨拋光液、磨粒和拋光盤入手研究研磨和拋光加工工藝與加工質量的關系。YongwuZhao等人以硅片為研究對象，采用化學機械拋光方法探討了研磨拋光工藝參數(shù)對材料去除率的影響，他指出磨粒大小是影響材料去除率的主要因素，轉速和壓力是次要因素；B．J．Hooper等人研究了拋光墊磨損對硅片表面質量與材料去除率的影響㈣；H．YTam等人研究了轉速、磨粒大小等加工參數(shù)光學器件表面粗糙度的影響，并得到Ra=10.7nm的光滑表面；NabilBelkhir等人以玻璃為研究對象，探討了磨粒與材料去除量的關系，他指出磨粒的形狀直接影響其切削行為，磨損后的磨粒材料切削能力明顯降低；A．Q．Biddut等人研究了磨粒大小與加工壓力對硅片表面損傷的影響，并指出能否得出無損傷表面，磨粒大小與加工壓力是關鍵；浙江工業(yè)大學周兆忠等采用A1203磨料，約50rim的Si02拋光液，以聚胺酯作為拋光墊，鑄鐵盤研磨盤對氮化鋁基片進行研磨，得到表面粗糙度Ra為8nm的超光滑表面；廣東工業(yè)大學袁慧等人研究了工程陶瓷研磨拋光工藝，并指出磨削質量主要受到磨粒粒度的影響。影響研磨效果的因素除了研磨盤、磨料種類、磨料粒度等一系列因素外，研磨壓力、轉速、研磨液濃度、研磨液流量、研磨時間等因素對研磨的效果有影響。2氣浮墊研拋機結構設計2.1氣浮墊拋研機的結構總體設計平面研磨機為精密研磨拋光設備，被研磨、拋光材料放在研磨盤上，研磨盤逆時鐘旋轉，修正輪帶動工件盤自轉，重力加壓的方式對工件施加壓力，工件盤與研磨盤作相對摩擦運動來達到加工的效果。圖2.1為本設計初步設計的平面研拋機原有的結構示意圖。其工作原理是研磨盤由電機通過減速機構帶動旋轉，研磨盤上有三個加工工位，并在工件盤上放置加載砝碼，這樣研磨盤在旋轉，由于摩擦力矩的作用帶動工件盤的也在旋轉，在砝碼加壓的情況下兩者的相互轉動摩擦起到材料去除的作用，達到研磨的效果。圖2.1拋研機結構總體設計2.2研拋機的結構分析平面研磨機為精密研磨拋光設備，被研磨、拋光材料放在研磨盤上，研磨盤逆時鐘旋轉，修正輪帶動工件盤自轉，重力加壓的方式對工件施加壓力，工件盤與研磨盤作相對摩擦運動來達到加工的效果。圖2為現(xiàn)有的一臺單平面研拋機原有的結構示意圖。其工作原理是研磨盤由電機通過減速機構帶動旋轉，為了在工件上得到均勻不重復的研磨拋光軌跡，工件盤保持架制成行星輪式，行星輪對工件盤起定位和旋轉導向作用。研磨盤上有三個加工工位，并在工件盤上放置加載砝碼，這樣研磨盤在旋轉，由于摩擦力矩的作用帶動工件盤的也在旋轉，在砝碼加壓的情況下兩者的相互轉動摩擦起到材料去除的作用，達到研磨的效果。 圖2.2平面研磨拋光機結構示意圖為了實現(xiàn)對工件邊研磨邊連續(xù)加載邊通氣的情況下進行研磨拋光加工，對圖2.2所示的機構進行了重新設計，其設計后的其中一個加工工位的總體結構設計如2.3所示。圖2.3中主要是在圖2.2的基礎上對其中一個工位進行了加載裝置和旋轉供氣裝置的總體設計。利用氣缸加壓機構裝置對彈性氣浮墊進行連續(xù)實時加載，端面旋轉密封件裝置可以解決研磨拋光過程中氣管纏繞的問題。平面研磨拋光機上的該氣浮墊在氣缸加載的作用下，通過旋轉密封件解決了氣管1和氣管2旋轉纏繞的問題，在結構方案上使得彈性氣浮墊充氣研拋得以實現(xiàn)。圖2.3工位研拋設計結構2.3氣浮墊的工作原理傳統(tǒng)的氣浮墊都采用小孔、狹縫等節(jié)流阻抗固定的節(jié)流器，其承載能力和剛度的提高非常有限。對氣浮墊剛度進行反饋控制，是實現(xiàn)高剛度甚至無窮靜剛度的一條有效途徑，也是目前氣浮墊研究的一個熱點和難點。本課題設計制造一種在孔式供氣氣浮墊的小孔出口處的軸承面上，刻制有狹窄淺槽，使各供氣小孔出口通過淺槽(剛性均壓槽)相互連通，從而節(jié)流出口壓力得到適當均化作用，通常稱這種淺槽為均壓槽。我的課題是設計一種具有可變均壓槽結構的新型氣浮墊(帶有彈性薄板均壓槽的氣浮墊)及其研磨拋光研究。氣浮墊的基本工作原理是利用壓縮氣體的粘性，提高工作間隙中氣體的壓力從而將物體懸浮起來。具有一定壓力的空氣通過進氣口到達氣腔，氣腔里的氣體從節(jié)流孔流出，在平面上滑動時氣體會均布在均壓槽以此來支撐滑塊本體和載荷。圖2.4所示是彈性薄板通過處理粘接在氣浮墊本體上的結構圖。圖2.4彈性薄板氣浮墊的結構圖2.4氣浮轉臺的設計在精密研磨拋光加工工藝中,離不開研磨盤的存在,研磨盤是加工的場所,幾乎所有的研磨拋光加工都是在研磨拋光盤上進行的,對于研拋盤的選擇也至關重要。在加工中,磨料對被加工件進行磨削,同時研磨盤也同樣在受到磨損。研磨拋光盤自身的精度對氣浮墊的表面精度影響很大,甚至會把這種精度關系“復印”到氣浮墊表面上,故要求研磨盤的加工面要有較高的幾何精度。氣浮轉臺主要包括直流力矩電機。氣浮軸承以及軸承所需要的供氣系統(tǒng)等組成。氣浮轉臺的各部件在設計時考慮了結構對稱性原則，以提高轉臺軸系回轉時的平穩(wěn)性。轉臺軸系選用氣浮軸承支承軸系上，同軸安裝進口無刷直流力矩電機作為直接驅動元件，轉臺部件在設計制造時力求在形狀尺寸和質量分布上對各自的正交坐標平面對稱。并且要求在滿足結構件強度和剛度的前提下同時力求內(nèi)環(huán)軸系質量最小盡量減小軸系轉動慣量，氣浮轉臺利用多孔噴射氣浮墊產(chǎn)生靜壓支撐待研拋工件由于采用多孔噴射技術，平臺表面壓力分布均勻，具有承載能力強剛度好抗氣振等優(yōu)點。主要應用于精密測量和超精加工等精密氣浮轉臺如圖2.5所示。圖2.5精密氣浮墊床氣浮轉臺中的核心部件就是氣浮軸承氣浮軸承，又稱為空氣軸承，指的是用氣體。通常是空氣，但也有可能是其它氣體。作為潤滑劑的滑動軸承空氣軸承消除了由摩擦力引起的阻力。磨損提供了極高的徑向和軸向旋轉精度由于旋轉的轉子和靜態(tài)支撐部分之間沒有機械接觸，磨損程度降到了最低，從而確保精度始終保持穩(wěn)定，空氣軸承內(nèi)部的低剪切力能夠在提供極高轉速的同時，將動力損失降到最低，使產(chǎn)生的熱量非常小并能同時保持較低的振動水平。在高精度和高速領域上優(yōu)勢十分明顯。2.5氣浮墊研磨機傳動機構設計本設計所設計的電動機到研磨臺的傳動才用鏈傳動。鏈傳動具有帶傳動和嚙合傳動的一些特點，其優(yōu)點是：鏈傳動沒有彈性滑動和打滑，能保持準確的平均傳動比；傳動尺寸比較緊湊；不需要很大的張緊力，作用在軸上的載荷較?。怀休d能力大；效率高（η=0.95～0.98）。同時；鏈傳動能吸振與緩和沖擊，結構簡單，加工成本低廉，安裝精度要求低，適合較大中心距的傳動，并能在溫度較高、濕度較大、油污較重等惡劣環(huán)境中工作。鏈傳動的缺點是：高速運轉時不夠平穩(wěn)；傳動中有沖擊和噪聲；不宜在載荷變化很大和急促反向的傳動中使用；只能用于平行軸間的傳動；安裝精度和制造費用比帶傳動高。圖2.6鏈傳動鏈傳動的適用場合：廣泛應用于中心距較大、多軸、平均傳動比要求準確的傳動。環(huán)境惡劣的開式傳動、低速重載傳動及潤滑良好的高速傳動，均可采用鏈傳動。滾子鏈傳遞的功率通常在100kw以下，鏈速在15m/s以下，傳動比i<=7。目前其最大傳遞功率可達500kw，最高中心距可達8m。綜合分析各種傳動方案，從傳動效率、傳動比、傳動速度、制造成本和安裝精度、傳動裝置外廓尺寸等方面綜合考慮，本設計課題的傳動方案采用鏈傳動。2.6選用電動機電動機的容量（功率）選得是否合適，對電動機的工作和經(jīng)濟性都有影響。當容量小于工作要求時，電動機不能保證工作裝置的正常工作，或電動機因長期過載而過早損壞；容量過大則電動機的價格高，能量不能充分利用，且因經(jīng)常不在滿載下運動，其效率和功率因數(shù)都較低，造成浪費。根據(jù)機械設計[1]取磨臺質量：工件所受重力：(2.1)滿載時每個托輪所受切向力：(2.2)磨臺線速度：(2.3)磨臺所需功率：(2.4)查表得：電動機至磨臺的總效率電動機所需功率所以選用電動機額定功率綜上所述，電動機可選用YTC系列齒輪減速三相異步電動機，根據(jù)額定功率選用YTC502型。

3機械傳動件的設計計算3.1鏈傳動的設計與計算鏈輪傳動的示意圖如下圖圖3.1鏈傳動3.1.1鏈條的設計與計算a.選擇鏈輪齒數(shù)取小鏈輪齒數(shù)則大鏈輪齒數(shù)，取b.確定計算功率(3.1)查表得為工況系數(shù)，為齒數(shù)系數(shù)，c.選擇鏈條型號和節(jié)距根據(jù)查表[3]可選16A型滾子鏈，鏈條節(jié)距為pd.計算鏈節(jié)數(shù)和中心距初選中心距：，取p鏈條節(jié)數(shù)：，其中取L=89（取奇）最大中心距為：，查表實際中心距為：,一般e.計算鏈條速度v=znp/60*1000=0.3m/s作用在軸上的力F為壓軸力系數(shù)，對于水平傳動3.1.2滾子鏈的靜強度計算在低速（）重載鏈傳動中，鏈條的靜強度占主要地位。如果仍用額定功率曲線選擇計算，結果常不經(jīng)濟，因為額定功率曲線上各點相應的條件性安全系數(shù)S為8~20，遠比靜強度安全系數(shù)大。當進行耐疲勞和耐磨損工作能力計算時，若要求的使命壽命過短，傳動功率過大，也需進行鏈條的靜強度驗算。鏈條靜強度計算公式為(3.2)式中為靜強度安全系數(shù)；為排數(shù)系數(shù)；為工況系數(shù)；為有效圓周力；,并查表得，，所以s=11.7為許用安全系數(shù)，一般為4-8；如果按最大尖峰載荷來代替進行計算，則可為3-6；所以滿足要求3.2鏈輪基本參數(shù)和主要尺寸鏈輪齒數(shù)配用鏈條的節(jié)距配用鏈條的滾子外徑小鏈輪分度圓直徑小鏈輪齒頂圓直徑小鏈輪齒根圓直徑大鏈輪分度圓直徑D2=317.5大鏈輪齒根圓直徑鏈輪齒寬查表得,為內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬所以圖3.2齒形3.4滾珠絲杠的選型計算一般的研磨機的修面速度為0~250mm/min。初選絲杠導程P=5mm，d0=20mm所以n=v/P=250/5=50r/min（1）最大工作載荷Fm的計算1）計算切削力的指數(shù)公式對于Fz來說的Fz=CzapxfyvnKZ對于Fy來說的Fy=CyapxfyvnKy對于Fx來說的Fz=CxapxfyvnKx式中Cx、Cy、Cz為系數(shù)，由被加工的材料性質和切削條件所決定；指數(shù)x、y、n為背吃刀量ap、進給量f和切削速度v的指數(shù)；Kx、Ky、KZ對切削力的修正系數(shù)。修整研磨盤的切削用量一般?。篴p=2mm，f=0.3mm/r，v=250mm/min。由于上面的數(shù)據(jù)與所給的條件相同，故Kx=K=yKZ=1。對于本設計中的研磨盤采取鑄鐵盤和銅盤，而銅盤的硬度較低切削力也就越低，這里只取最大的切削力來計算，查《機械制造技術》得鑄鐵的系數(shù)和指數(shù)如下：Fz中Cz=981，x=1.0，y=0.75，n=0Fy中Cy=863，x=0.9，y=0.75，n=0FX中Cx=392，x=1.2，y=0.65，n=0代入數(shù)據(jù)得Fz=795.3N，F(xiàn)y=652.8N，F(xiàn)X=411.8N2）Fm的計算最大工作載荷Fm是指滾珠絲杠副在驅動工作臺時所受的最大軸向力，也叫進給牽引力。它包括滾珠絲杠副的進給力、移動部件的重力，以及作用在導軌上的切削力所產(chǎn)生的摩擦力。最大工作載荷Fm的實驗計算公式如表所示表3.2載荷計算公式與參數(shù)導軌類型試驗公式Kμ矩形導軌Fm=KFx+μ（Fz+Fy+G）1.10.15燕尾導軌Fm=KFx+μ（Fz+2Fy+G）1.40.2三角形或綜合導軌Fm=KFx+μ（Fz+G）1.150.15~0.18由于選用燕尾導軌，F(xiàn)m=KFx+μ（Fz+2Fy+G），對滾動導軌μ=0.003-0.005，取0.005。Fm=1.4×411.8+0.005×（795.3+2×625.8+140）=583.8N(2)最大動載荷的計算Fm(3.3)式中，滾珠絲杠副的壽命，單位為106r。（其中T為使用壽命，普通機械取T=5000-10000h，數(shù)控機床及一般機電設備T=15000h；n為絲杠轉速，取快退快進時的運行速度為3000mm/min，即n=v/P=3000/4=750r/min，所以—載荷系數(shù)，查表取1.2—硬度系數(shù)，查表取1.0所以初選滾珠絲杠規(guī)格時，應使其額定動載荷。當滾珠絲杠副在靜態(tài)或低速狀態(tài)（)長時間承受工作載荷時，還應使其額定靜載荷。根據(jù)要求初步選取漢江機床廠2005—3型絲杠，其主要參如表公稱直徑：=20mm導程：P=5mm螺旋角：滾珠直徑：Dｗ=3.175mm絲杠底徑：d２=16.2mm絲杠外徑：d１=19.3mm（3)傳動效率驗算(3.4)滿足要求。(4)穩(wěn)定性驗算表3.3軸承游動方式方式雙推－自由雙推－簡支雙推－雙推單推－單推fk0.25241滾珠絲杠屬于受軸向力的細長桿，如果軸向負載過大，則可能產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。失穩(wěn)時的臨界載荷應滿足：(3.5)式中，—臨界載荷，單位為N；—絲杠支承系數(shù)，絲杠采用一端固定，一端游動支承方式，一端采用深溝球軸承，一端采用一對背對背角接觸球軸承，選擇7203C軸承和6203軸承，查表取為0.25；K—壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取2.5~4，垂直安裝取最小值，這里取4；—滾珠絲杠兩端支承距離，根據(jù)行程取支承距離為308mm；3.5步進電機的傳動計算與選用（1)傳動計算初選步進電動機的步距角α=0.72°。所以δ=0.01步進電動機的計算和選型a、步進電動機轉軸上的總轉動慣量的計算總轉動慣量J主要包括電動機轉子的轉動慣量、滾珠絲杠和移動部件等折算到電動機軸上的轉動慣量。1)滾珠絲杠的轉動慣量JJ1=πd4L/32×7.8×103式中，d為絲杠公稱直徑D=20mm L為絲杠長度L=375mm 代入數(shù)據(jù)，得：J1=7.8×20×375π/32×10=459.1g.cm22)滾珠絲杠上移動部件等折算到電動機軸上的轉動慣量(3.6) 其中M為工作臺的（包括工件）的質量M=14kg S為絲杠螺距S=5mm代入數(shù)據(jù)，得：J2=88.7g.cm23)初選90BYG550B-0301型混合式步進電動機，可知其轉子的轉動慣量J3=4500g.cm2 所以=459.1+88.7+4500=5047.8g.cm2驗算慣量匹配，電動機軸向慣量比值應控制在一定的范圍內(nèi)，既不應太大也不應太小，即伺服系統(tǒng)的動態(tài)特性取決于負載特性。為使該系統(tǒng)慣量達到較合理的配合，一般比值控制在1/4~1之間，J3/Jd=0.89（2)步進電機軸上的等效負載轉矩M的計算1)承受的負載轉矩在不同工況下是不同的，考慮最大切削負載時電動機所需力矩，式中：為折算到電動機軸上的總慣量==5047.8g.cm2T系統(tǒng)時間常數(shù)，取T=0.4sn為進給轉速為50r/min代入數(shù)據(jù)得：=1.09×10-3N·m F0=1.4×411.8+0.005×（795.3+2×625.8+140）=583.8NS為絲杠螺距S=5mmi為降速比，為1η為傳動鏈總效率，η=0.7~0.8，取0.7代入數(shù)據(jù)得：=66.3×N·m為最大軸向載荷，為583.8N為滾珠絲杠未預緊時的效率，=0.95≥0.9其余數(shù)據(jù)同上代入數(shù)據(jù)得：N·m進給方向的最大切削力，由上面計算得到對于Fx來說的Fx=CxapxfyvnKx，F(xiàn)t=FX=411.8N把參數(shù)代入公式得 由此都得到等效負載轉矩 =1.26N·m2)快速空載時電動機所需力矩M設空載快速回退時Vmax=3000mm/min，所以=3000/5=600r/min，其余參數(shù)同上代入數(shù)據(jù)得：=1.3×10-3N·m與同上所以可知快速空載時電機所需力矩： =（1.3+66.3+1.66）×10-3 =0.69N·m比較和，取其較大者，就是最大等效負載，因為>，所以N·m（3）步進電機的初選 將上述計算所得的乘上一個系數(shù)K，用K的值來初選步進電機的最大靜轉矩，其中的系數(shù)K稱為安全系數(shù)。因為在工廠應用中，當電網(wǎng)電壓降低時，步進電機的輸出轉矩會下降，可能會造成丟步，甚至堵轉，因此，在選擇步進電機最大靜轉矩的時候，需要考慮安全系數(shù)K，對開環(huán)控制，一般應在2.5~4之間選取，這里取K=4，則步進電機的最大靜轉矩應滿足：2.76N·m由所選的電機型號參數(shù)可知，最大轉矩Tjmax=4N·m，滿足要求。（4）步進電機性能校核1)最快工進速度時電動機時輸出轉矩校核 給定工作臺最快工進速度=40mm/min，脈沖當量/脈沖，求出電動機對應的運行頻率=40/(60×0.01)=66.7Hz從90BYG550電動機的運行矩頻特性曲線圖可以看出在此頻率下，電動機的輸出轉矩4N·m，大于最大工作負載轉矩=2.76N·m，滿足要求。 2)最快空載移動時電動機輸出轉矩校核已設定工作臺最快空載移動速度=3000mm/min，求出其對應運行頻。由圖查得，在此頻率下，電動機的輸出轉矩=3.5N·m，大于快速空載起動時的負載轉矩=98.5×10-3N·m，滿足要求。3)最快空載移動時電動機運行頻率校核與快速空載移動速度=3000mm/min對應的電動機運行頻率為。查表可知，可知90BYG550B步進電機的空載運行頻率可達20000，可見沒有超出上限。(5)起動頻率的計算已知電動機轉軸上的總轉動慣量J=4.5kg/cm2，電動機轉子的轉動慣量，電動機轉軸不帶任何負載時的空載起動頻率。說明：要想保證步進電動機起動時不失步，任何時候的起動頻率都必須小于1022.9Hz。實際上，在采用軟件升降頻時，起動頻率選得更低，通常只有。綜上所述，本次設計中工作臺的進給傳動系統(tǒng)選用90BYG550B步進電動機，完全滿足設計要求。（6）確定選型的步進電機的參數(shù)圖3.3步進電機實體圖3.5.1聯(lián)軸器的選擇a.類型選擇根據(jù)電機的軸頸和絲杠軸頸初選型號為GY1的聯(lián)軸器，其主要參數(shù)如下表表3.5聯(lián)軸器型號載荷計算公稱轉矩N·m所以計算轉矩1.035N·m，K為工況系數(shù)，查表取K=1.5，很顯然所選聯(lián)軸器的公稱轉矩=25N·m≥=1.035N·m，且最大轉速，所以所選聯(lián)軸器滿足要求。3.6旋轉密封裝置的結構剛性結構氣浮墊的研磨拋光在現(xiàn)有的平面研磨機上就可以直接進行，而對于帶有彈性薄板均壓槽氣浮墊，要實現(xiàn)彈性薄板上的均壓槽，需要氣浮墊在研磨拋光加工的過程中充入氣壓，即本課題提出的氣浮墊“充氣”研磨加工，根據(jù)現(xiàn)有的平面研磨拋光機原理可知，在研磨拋光的過程中研磨盤和氣浮墊的工件盤都在旋轉，如果給氣浮墊充入氣體，則充氣氣管必將繞軸纏繞，無法實現(xiàn)充氣研磨拋光，為了實現(xiàn)氣浮墊的充氣研拋，必須解決氣浮墊加工過程中氣管隨氣浮墊旋轉纏繞問題，為了解決旋轉通氣，需設計一種專用于氣浮墊研拋加工中的連接氣管的旋轉密封接頭。本課題設計出適合氣浮墊研磨拋光的氣管連接旋轉密封件。根據(jù)西安工業(yè)大學流體潤滑研究所多年對氣體軸承的理論研究和實踐應用以及端面氣膜密封的理論依據(jù)，本論文提出一種旋轉密封件的設計方案，該旋轉密封件的理論基礎是端面氣膜密封技術。端面氣膜密封是基于現(xiàn)代流體潤滑理論的一種新型非接觸式機械密封，氣膜密封動環(huán)或靜環(huán)端面上通常開出微米級淺槽，主要依靠端面間形成一高壓氣膜對氣腔的密封作用，同時密封端面為非接觸式。端面氣膜密封具有低泄漏，長壽命，其中阻塞氣體壓力一般比工藝氣體高0.2MPa左右，既可阻止工藝氣體泄漏，又可使密封端面實現(xiàn)非接觸旋轉。本文基于上述的理論基礎，設計出如圖所示的旋轉密封件結構原理圖。該種旋轉密封件的工作原理是兩端面為帶有均壓槽的剛性氣體止推軸承3作為靜環(huán)，氣腔外殼4連同具有軸向竄動滾針軸承2作為動環(huán)，氣體止推軸承一端固定，一端在導向鍵8的作用下可沿軸向浮動，在不工作狀態(tài)下，氣體止推軸承端面和氣腔的上下兩端面被彈簧6的作用力壓在一起，當氣體止推軸承通氣工作時，在氣體止推軸承工作面和氣腔的端面之間形成一高壓氣膜，高壓氣膜對兩端面起高壓密封和氣膜流體潤滑作用。4氣浮墊的加工工藝規(guī)程4.1確定毛坯的制造形式影響毛坯選擇的因素通常包括：1、零件材料的工藝性及對材料組織的要求。2、零件的結構形狀和外形尺寸。3、零件對毛坯精度，表面粗糙度和表面層性能的要求。4、零件生產(chǎn)綱領的大小。5、現(xiàn)有生產(chǎn)能力和發(fā)展前途。本設計中零件（氣浮滑塊本體）的材料為鋁青銅QAL10-5-5，彈性薄板采用的材料為2Cr13不銹鋼。由于該零件的輪廓尺寸不大，生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)，又考慮零件的加工條件要求較高。為了保證加工質量、提高生產(chǎn)率、降低成本、減少工人的勞動強度，確定采用自由鍛造成型。此外為消除殘余應力還應安排人工時效。時效處理：指合金工件經(jīng)固溶處理，冷塑性變形或鑄造，鍛造后，在較高的溫度或室溫放置，其性能、形狀、尺寸隨時間而變化的熱處理工藝。若采用將工件加熱到較高溫度，并較短時間進行時效處理的時效處理工藝，稱為人工時效處理。若將工件放置在室溫或自然條件下長時間存放而發(fā)生的時效現(xiàn)象，稱為自然時效處理。第三種方式是振動時效，從80年代初起逐步進入使用階段，振動時效處理在不加熱也不像自然時效那樣費時的情況下，給工件施加一定頻率的振動使其內(nèi)應力得以釋放，從而達到時效的目的。時效處理的目的，消除工件的內(nèi)應力，穩(wěn)定組織和尺寸，改善機械性能等。4.3制定工藝路線在氣浮墊加工中，影響加工精度的主要因素有：（1）零件本身的剛度比較底，在外力（切削力、夾緊力）的作用下容易變形。（2）零件本身是鍛件，孔壁較薄，切削時將產(chǎn)生的殘余內(nèi)應力，并引起應力重新分布。因此，在安排工藝過程中，就需要把各主要表面的粗精加工工序分開，即把粗加工安排在前，半精加工安排在中間，精加工安排在后面。這是由于粗加工工序的切削余量大，因此，切削力、夾緊力必然大，加工后容易變形。粗、精加工分開后，粗加工產(chǎn)生的變形，可以在半精加工修正，半精加工中產(chǎn)生的變形可以在精加工中修正。這樣逐步減少加工余量，切削力及內(nèi)應力作用。逐步修正加工的變形就能最后達到零件的技術要求。制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。通過仔細考慮零件的技術要求后，制定出了以下兩種工藝方案：工序1：銑削高為15mm底面工序2：銑削長為96mm的左右端面工序3：銑削寬為60mm的左右端面工序4：粗銑高為15mm的頂面、精銑頂面工序5：銑削倒角C4mm工序6：把所有棱角人工去毛刺工序7：銑削寬為7mm和4mm均壓槽工序8：鉆Ф6mm孔工序9：鉆Ф9mm孔成與Ф6mm孔450角工序10：擴Ф20mm孔工序11：鉆2個Ф5mm孔工序12：鉆Ф3mm孔工序13：攻M5mm兩個螺紋孔工序14：把彈性薄板用有機硅結構膠粘接在高為15mm的頂面工序15：把沒有彈性薄板的一面用蠟粘接在旋轉密封裝置上工序16：檢測氣浮墊的密封性，漏氣則為廢品工序17：粗研彈性薄板工序18：精研彈性薄板工序19：檢測氣浮墊的表面狀況、粗糙度和平面度工序20：以60mm的兩端面為基準打Ф0.2的四個孔4.4機械加工余量、毛坯尺寸的確定機械加工余量對工藝過程有一定的影響，余量不夠，不能保證零件的加工質量。余量過大，不但增加機械加工的勞動量，而且增加了成本。所以，必須合理地安排加工余量。本設計采用查表法確定各表面的加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸及公差等級。加工余量代號用“Zb”表示。常用余量數(shù)值參考《機械制造工藝設計手冊》。注意問題：（1）基本尺寸應按有加工要求的表面上最大基本尺寸和該表面距它的加工基準間尺寸較大的尺寸確定。旋轉體基本尺寸取其直徑或高度（長度）中較大的尺寸。（2）加工余量值為一定的范圍，長度方向上的余量比寬度和高度方向上的余量多一倍。（3）在鍛錘上自由鍛造件的加工余量等級可選用與頂面相同的等級。（4）一般情況下，一種鍛件只能選取一個尺寸公差等級和一個加工余量。繪制鍛件零件圖時應該注意：（1）自由鍛的繪制圖鍛件圖是以零件圖為基礎，加上機械加工余量和鍛造公差后繪制而成的。有時為了簡化鍛件形狀，將不易鍛出的部位還需加上余塊。按上述辦法繪制出的鍛件圖是冷鍛件圖，用于自由鍛造。工件毛坯就是實心方截面長方體，根據(jù)機械制造工藝設計手冊查表得各加工面的加工余量的確定如下：長度方向上取Zb=6mm，寬度和高度方向上取0.5Zb=3mm。彈性薄板氣浮墊滑塊本體零件圖如下圖所示：圖4.1滑塊本體零件圖4.5確定切削用量及基本工時工序1：銑削高為15mm底面1、刀具選擇刀具類型選擇為圓柱形銑刀，刀具材料為YG6，由參考資料書《機械制造工藝設計手冊》查得D=50mm，z=8，每齒進給量選擇為0.15mm/齒。銑削時的圖4.2氣浮墊裝配圖切削速度v的計算公式為下：式中d0為銑刀直徑（mm）；cv、zv、x1、x2、x3、x4為系數(shù)；m為指數(shù)；ap為背吃刀量；af為每齒進給量；ae為銑削寬度；z為銑刀齒數(shù)；修正系數(shù)kv的取值為：粗銑kv=1.0，精銑kv=0.8；T為刀具耐用度，耐用度與刀具材料等有關，v=0.93m/s2、決定銑削用量（1）決定銑削深度因為加工余量不大，一次加工完成按機床標準選取（2）計算工時根據(jù)參考書《機械制造工藝設計手冊》得圓柱銑刀銑平面的計算公式為：所以代入數(shù)據(jù)得：T=0.025工序2：銑削長為96mm的左右端面1、刀具的選擇此道工序的計算與上道工序基本相同，所以刀具類型也選擇為圓柱形銑刀，刀具材料為YG6，由參考資料書《機械制造工藝設計手冊》得D=50mm，z=8，銑削時的切削速度v的計算公式為下：(4.1)這里切削深度為6mm，所以分兩次切削孔，每次切削3mm。通過查表帶入數(shù)值可得銑削時的切削速度為：62m/min=1.03m/s2、決定銑削用量（1）決定銑削深度因為加工余量為6mm，所以分為兩次進行加工，第一次銑削深度定為3mm，第二次銑削深度定為3mm。（2）計算工時根據(jù)參考書《機械制造工藝設計手冊》得圓柱銑刀銑平面的計算公式為：(4.2)所以代入數(shù)據(jù)得第一次銑削工時為：第二次銑削工時為：所以工序3：銑削寬為60mm的左右端面1、刀具的選擇刀具類型選擇為圓柱形銑刀，刀具材料為YG6，由參考資料書《機械制造工藝設計手冊》得D=50mm，z=8，每齒進給量選擇為0.15mm/齒。得銑削時的切削速度v的計算公式為下：(4.3)查表代入數(shù)據(jù)得：=62m/min=1.03m/s2、計算工時根據(jù)參考書《機械制造工藝設計手冊》得圓柱銑刀銑平面的計算公式為：所以代入數(shù)據(jù)得：工序4：粗銑高為15mm的頂面、精銑頂面1、刀具選擇刀具類型選擇為圓柱形銑刀，刀具材料為YG6，由參考資料書《機械制造工藝設計手冊》得D=50mm，z=8。得銑削時的切削速度v的計算公式為下：(4.4)需要粗銑和精銑兩個工步，切削是分兩次進給。修正系數(shù)kv的取值為：粗銑kv=1.0，精銑kv=0.8，各系數(shù)和指數(shù)數(shù)值通過查表帶入數(shù)值可得銑削時的切削速度為：2、粗銑時的銑削速度：=1.05m/s精銑時的銑削速度：=62.3m/min=1.04m/s3、計算工時根據(jù)參考書《機械制造工藝設計手冊》得圓柱銑刀銑平面的計算公式為：1）粗銑時：精銑時：工序5：銑削倒角C4mm1、刀具選擇刀具類型選擇為圓柱形銑刀，刀具材料為YG6，由參考資料書《機械制造工藝設計手冊》查得D=50mm，z=8，每齒進給量選擇為0.15mm/齒。得銑削時的切削速度v的計算公式為下：可查參考書各系數(shù)和指數(shù)數(shù)值通過查表帶入數(shù)值可得銑削時的切削速度為：=0.77m/s2、計算工時根據(jù)參考書《機械制造工藝設計手冊》得圓柱銑刀銑平面的計算公式為：所以代入數(shù)據(jù)得：工序7：銑削寬為7mm和4mm均壓槽a、銑7mm均壓槽1、選擇機床及刀具機床：X61型萬能銑床刀具：錯齒三面刃銑刀銑槽，材料為硬質合金do=50mm齒數(shù)z=14每齒進給量=0.15mm/齒。修正系數(shù)kv的取值為：粗銑kv=1.0，精銑kv=0.8。銑削時的切削速度v的計算公式如下：(4.5)可查參考書各系數(shù)和指數(shù)數(shù)值通過查表帶入數(shù)值可得銑削時的切削速度為：=0.71m/s2、計算工時根據(jù)參考書《機械制造工藝設計手冊》得圓柱銑刀銑平面的計算公式為所以代入數(shù)據(jù)得：b.銑4mm均壓槽1、選擇機床及刀具機床：X61型萬能銑床刀具：錯齒三面刃銑刀銑槽，材料為硬質合金do=50mm齒數(shù)z=14每齒進給量=0.15mm/齒。修正系數(shù)kv的取值為：粗銑kv=1.0，精銑kv=0.8。得銑削時的切削速度v的計算公式如下：可查參考書各系數(shù)和指數(shù)數(shù)值可查參考書通過查表帶入數(shù)值可得銑削時的切削速度為：=0.75m/s2、計算工時根據(jù)參考書《機械制造工藝設計手冊》得圓柱銑刀銑平面計算所以代入數(shù)據(jù)得：工序8：鉆Ф6mm孔1、選擇鉆床及鉆頭選擇Z4006型臺式鉆床，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，鉆孔時do=6mm，鉆頭采用雙頭刃磨法。修正系數(shù)kv的取值為鉆孔深度的：3d時kv=1.05d時kv=0.97d時kv=0.810d時kv=0.75得銑削時的切削速度v的計算公式如下：式中d0為銑刀直徑（mm）；cv、zv、為系數(shù)；m為指數(shù)；可查參考書各系數(shù)和指數(shù)數(shù)值得進給量=0.27~0.33，這里取0.3mm/r，cv=21.8，zv=0.25，=0.3，m=0.125，這里取kv=1.0，T=1500s。通過查表帶入數(shù)值可得鉆銷時的切削速度為：=0.46m/s2、計算工時根據(jù)參考書《機械制造工藝設計手冊》得的計算:2所以代入數(shù)據(jù)得：工序9：Ф9mm孔與Ф6mm孔成450角1選擇鉆床及鉆頭選擇Z535型立式鉆床，選擇高速鋼手用鉸刀，粗鉆時do=9mm。修正系數(shù)kv的取值為鉆孔深度的：3d時kv=1.05d時kv=0.97d時kv=0.810d時kv=0.75銑削時的切削速度v的計算公式如下：通過查表帶入數(shù)值可得鉆銷時的切削速度為：=0.51m/s2、計算工時根據(jù)參考書《機械制造工藝設計手冊》的計算:1所以代入數(shù)據(jù)得：2mm工序10：擴Ф20mm孔1、選用標準高速鋼擴孔鉆2、確定擴Ф20mm孔切削用量3、確定進給量ff=0.3mm/r，進給量=2mm4、確定切削速度v及n根據(jù)機械制造工藝設計手冊，取v=15.35m/min根據(jù)Z535型機床說明書，取n=530r/min。實際擴孔速度：5計算工時：1所以代入數(shù)據(jù)得：2mm工序11：鉆2個Ф5mm孔1、選擇鉆床及鉆頭選擇Z525型立式鉆床，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，鉆孔時do=5mm，鉆頭采用雙頭刃磨法。再由參考資料書銑削時的切削速度v的計算公式如下：式中d0為銑刀直徑（mm）；cv、zv、為系數(shù)；m為指數(shù)；各系數(shù)和指數(shù)數(shù)值可查參考得進給量=0.27~0.33，這里取0.3mm/r，cv=21.8，zv=0.25，=0.3，m=0.125，這里取kv=1.0，T=1500s。通過查表帶入數(shù)值可得鉆銷時的切削速度為：=0.34m/s2、計算工時根據(jù)參考書《機械制造工藝設計手冊》得的計算公式為：2所以代入數(shù)據(jù)得：工序12：鉆Ф3mm孔1.選擇鉆床及鉆頭選擇Z4006型臺式鉆床，選擇高速鋼直柄麻花鉆鉆頭，鉆孔時do=3mm。再由參考資料書得銑削時的切削速度v的計算公式如下：式中d0為銑刀直徑（mm）；cv、zv、為系數(shù)；m為指數(shù)；各系數(shù)和指數(shù)數(shù)值可查參考書得進給量f=0.6mm/r，這里取0.3mm/r，cv=25.3，zv=0.25，=0.3，m=0.125，這里取kv=1.0，T=720s。通過查表帶入數(shù)值可得鉆銷時的切削速度為：=0.40m/s2、計算工時根據(jù)參考書《機械制造工藝設計手冊》得的計算:2所以代入數(shù)據(jù)得：工序13：攻M5mm兩個螺紋孔1、選擇鉆床和刀具選擇Z535型臺式鉆床，選擇高速鋼直柄麻花鉆鉆頭，攻絲時do=5mm。再由參考資料書得銑削時的切削速度v的計算式中d0為銑刀直徑（mm）；cv、zv、為系數(shù)；m為指數(shù)；各系數(shù)和指數(shù)數(shù)值可查參考書得進給量f=0.6mm/r，cv=25.3，zv=0.25，=0.3，m=0.125，修正系數(shù)kv的取值為鉆孔深度的：3d時kv=1.05d時kv=0.97d時kv=0.810d時kv=0.75這里取kv=0.75，T=1500s。通過查表代入數(shù)值可得鉆銷時的切削速度為：v=0.31m/s2、計算工時根據(jù)參考書《機械制造工藝設計手冊》得的計算:2所以代入數(shù)據(jù)得：工序17：粗研彈性薄板1、選擇鉆床和刀具選擇YM-18LX研磨機，刀具為鑄鐵研磨盤。2、決定磨削用量和工時查表得磨削前零件粗糙度要求Ra=0.4μm，主軸每轉磨削量維持在0.0001~0.0005μm，這里取0.0003μm。要達到精研時的要求最低粗糙度，這里選為Ra=0.1μm，研磨機的一般轉速為20~40r/min。這里選取30r/min。研磨機的切削深度為0.3μm，進給量為0.0003×30=0.009μm。切削時間為0.3÷0.009=33.3min。工序18：精研彈性薄板1、選擇鉆床和刀具選擇YM-18LX研磨機，刀具為銅研磨盤。2、決定磨削用量和工時查表得磨削前零件粗糙度要求Ra=0.1μm，主軸每轉磨削量維持在0.00008~0.0001μm，這里取0.0001μm。要達到精磨后的粗糙度Ra≤0.02，這里選為Ra=0.01μm，研磨機的一般轉速為20~40r/min。這里選取20r/min。研磨機的切削深度為0.09μm，進給量為0.0001×20=0.002μm。切削時間為0.09÷0.002=45min。工序20：打Ф0.5的四個孔5軸的設計及計算5.1軸的材料應用于軸的材料種類很多，主要根據(jù)軸的使用條件，對軸的強度、剛度和其他機械性能等的要求，采用的熱處理方式，同時考慮制造加工工藝，并力求經(jīng)濟合理來選擇軸的材料。軸的常用材料是優(yōu)質碳素鋼，如35、45和50，其中以45號鋼最為常用。根據(jù)本設計的要求，選45號鋼作材料。5.2軸的結構設計軸的結構設計是確定軸的合理外形和全部結構尺寸，為軸設計的重要步驟。一般軸的結構設計原則：a）節(jié)約材料，減輕重量，盡量采用等強度外形尺寸或大的截面系數(shù)的截面形狀；b）易于軸上零件的精確定位、穩(wěn)固、裝配、拆卸、和調整；c）采用各種減少應力集中和提高強度的結構措施；d）便于加工制造和保證精度。由材料力學可知，軸的扭轉強度[4]條件為式中為軸的扭轉切應力，單位為;為軸所受的扭矩，單位為;為軸傳遞的功率，單位為；為軸的轉速，單位為;為軸的抗扭截面系數(shù)，單位為；為許用扭轉切應力，單位為。由此推得實心圓軸的基本直徑為：式中為計算常數(shù)，取決于軸的材料和受載情況，查表知，45號鋼的C的范圍為，取所以當軸段上開有鍵槽時，應適當增大軸徑以考慮鍵槽對軸的強度的削弱：單鍵槽增大3%，雙鍵槽增大7%，然后將軸徑圓整。綜合以上取，5.3主軸支承設計方案選擇多數(shù)機床的主軸采用前、后兩個支承，為提高剛度和抗震性，有的機床主軸也采用三個軸承支承。由于本文設計的研磨機要盡可能結構簡單并且承受的力不大，所以在此采用在主軸的前端和后端各安裝一個軸承支承。常用的軸承配置方案有三種：兩端游動支承、一端固定一端游動支承和兩端固定支承。兩端游動支承結構中兩個支承端的軸承都對軸不作精確的軸向定位，因此都屬于游動支承。此類支承常用于軸的軸向位置已由其他零件限定的場合。一端固定一端游動支承結構是指軸的一個支承端使軸承與軸及外殼孔的位置相對固定(固定端)，而在軸的另一支承端，使軸承與軸或外殼孔間可以相對移動(游動端)。這種支承方式運轉精度高，對各種工作條件的適應性強。兩端固定支承是指兩個支承端都限制軸向移動。這種結構簡單、制造裝配方便，但不能作精確的軸向定位，不能用于工作溫度較高的場合。由于主軸前端裝有磨盤，所以主軸前端的回轉精度對工件的加工精度影響比較大，需要精度較高。因此，本文選用“前端固定，后端游動”的支撐裝配方案，如圖3.4所示。以保證主軸的剛度與回轉精度。前端采用推力球軸承，推力球軸承能承受軸向載荷。懸臂長度較小，故懸臂剛度較大，支承有較高的剛性，通過預緊，可以進一步提高支承的剛性，后端采用深溝球軸承作為游動端，可以在溫升較大時自由移動，避免破壞主軸前端的回轉精度，而且還具有較高的徑向剛度。圖5.1主軸5.4軸上鍵的校核根據(jù)軸和鏈輪配合的要求，初選平鍵A，對于采用常見的材料組合和按標準選取尺寸的普通平鍵連接（靜連接），其主要失效形式是工作面被壓潰。除非有嚴重過載，一般不會出現(xiàn)鍵的剪斷。因此，通常按工作面上的壓力進行條件性的強度校核計算。假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵連接的強度條件為（5.1）式中：T—傳遞的轉矩，k—鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，，此處h為鍵的高度，mm；l—鍵的工作長度，圓頭平鍵，這里L為鍵的公稱長度，mm，b為鍵的寬度d—軸的直徑；[σp]—鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應力。在軸上傳遞的轉矩為電動機的輸出轉矩（5-19）鍵與輪轂鍵槽的接觸高度鍵的工作長度軸的直徑由《機械設計》，選擇代入公式（5-18）：滿足條件。轉向箱輸出端鍵的校核結構與電動機軸端結構相似，選擇平鍵A10*10*28計算公式與上式相同傳遞的轉矩鍵與輪轂鍵槽的解除高度鍵的工作長度L=24mm。軸的直徑代入公式（5.2）滿足條件。6結論6結論我本次的畢業(yè)設計選題新穎，涉及知