石墨電極鏜孔專機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)樣本

摘要石墨電極是電弧爐煉鋼或其她電冶金行業(yè)重要導(dǎo)電材料，隨著電弧爐煉鋼和其她電冶金行業(yè)發(fā)展，石墨電極生產(chǎn)已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中不可缺少部門之一，在國(guó)家歷次發(fā)布技術(shù)發(fā)展政策中均被列為重點(diǎn)發(fā)展內(nèi)容。本文重要討論石墨電極鏜孔專機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，重要涉及機(jī)床床身構(gòu)造設(shè)計(jì)，托料架設(shè)計(jì)，夾具及夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過GSK96數(shù)控系統(tǒng)和PLC實(shí)現(xiàn)專機(jī)自動(dòng)控制。石墨電極接頭生產(chǎn)采用數(shù)控加工，其長(zhǎng)處是加工質(zhì)量穩(wěn)定、可靠加工精度高、具備高度柔性、生產(chǎn)率高、改進(jìn)勞動(dòng)條件、利于生產(chǎn)管理，減輕工作人員壓力，減少生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。核心詞：石墨電極；夾緊機(jī)構(gòu)；夾具；GSK96AbstractGraphiteelectrodeisanimportantconductivematerialfortheelectricarcfurnacesteel-makingorotherelectricmetallurgicalindustry.Withthedevelopmentoftheelectricarcfurnacesteelmakingandotherelectricmetallurgicalindustry，theproductionofgraphiteelectrodeshasbecomeanindispensableoneofthesectorsinthenationaleconomy，andwasclassifiedaskeydevelopmentofcontenteachtimeinourcountry'stechnologydevelopmentpoliciesinthepast.Withgraphiteelectrodeboringplanemechanicalsystemdesignwerediscussedinthispaper，mainlyincludingthedesignofthemachinetoollathebedstructure，rackdesign，designoffixtureandclampingmechanism.ThroughGSK96andPLCdigitalcontrolsystemtorealizeautomaticcontrol.Graphiteelectrodejointproductionadoptsnumericalcontrolprocessing，itsadvantageisthatmachiningqualityisstable，reliable，highprecision，highlyflexible，highproductivity，improveworkingconditions，conducivetoproductionmanagement，reducethestaffpressure，reducetheproductioncost，improvetheeconomicbenefit.Keywords：Graphiteelectrode；Clampingmechanism；Fixture；GSK96目錄第一章緒論 11.1研究目及意義 11.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展及狀況 11.3課題研究?jī)?nèi)容分析 21.4課題研究重要內(nèi)容 21.5本章小結(jié) 3第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 42.1技術(shù)規(guī)定 42.1.1石墨電極接頭參數(shù) 42.1.2機(jī)床技術(shù)規(guī)定 42.2機(jī)床控制方式 52.3鏜孔專機(jī)機(jī)床構(gòu)造設(shè)計(jì) 52.4鏜孔專機(jī)運(yùn)動(dòng)方案擬定 52.5鏜孔專機(jī)夾緊系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 62.6本章小結(jié) 6第三章主傳動(dòng)設(shè)計(jì) 73.1主軸電機(jī)選取 73.1.1主軸電機(jī)功率計(jì)算 73.2滾子鏈設(shè)計(jì) 83.2.1鏈傳動(dòng)優(yōu)缺陷 83.2.2滾子鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 93.3減速器選取 103.3.1減速器作用 103.3.2減速器分類 103.3.3鏜孔專機(jī)減速器選取 103.4主傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 113.4.1主軸基本尺寸擬定 113.4.2主軸強(qiáng)度校核 123.4.3主軸剛度校核 133.5鍵選取與校核計(jì)算 133.5.1鍵連接功能及分類 143.5.2鍵選取 143.5.3鍵校核 143.6軸承選取 153.6.1軸承特點(diǎn)及分類 153.6.2軸承類型選取辦法 153.6.3鏜孔專機(jī)軸承選取 153.7本章小結(jié) 18第四章系統(tǒng)重要構(gòu)造設(shè)計(jì) 194.1夾具設(shè)計(jì) 194.1.1機(jī)床夾具基本規(guī)定 194.1.2夾具構(gòu)造設(shè)計(jì) 194.2夾緊裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 204.2.1夾緊裝置規(guī)定 204.2.2夾緊裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 214.2.3傳動(dòng)裝置構(gòu)造 214.3托舉機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 214.3.1支撐件功用 224.3.2對(duì)支撐件基本規(guī)定 224.3.3支撐件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié) 224.3.4支撐件構(gòu)造設(shè)計(jì) 224.3.5鏜孔專機(jī)對(duì)托舉機(jī)構(gòu)規(guī)定 234.3.6托舉機(jī)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì) 234.3.7托舉機(jī)構(gòu)材料選取 244.4本章小結(jié) 24第五章絲杠選取 255.1滾珠絲杠傳動(dòng)特點(diǎn) 255.2滾珠絲杠工作原理和構(gòu)造 255.3滾珠絲杠選取計(jì)算 265.3.1進(jìn)給率引力Fm計(jì)算 265.3.2最大動(dòng)載荷C計(jì)算 265.3.3滾珠絲杠選取 275.4滾珠絲杠效率計(jì)算 285.5剛度驗(yàn)算 285.6壓桿穩(wěn)定性校核 295.7本章小結(jié) 29第六章導(dǎo)軌選取 306.1導(dǎo)軌重要功能 306.2導(dǎo)軌基本形式 306.3間隙調(diào)節(jié) 316.4導(dǎo)軌潤(rùn)滑 326.5潤(rùn)滑油選取 326.6本章小結(jié) 33第七章結(jié)論 34致謝 35參照文獻(xiàn) 36第一章緒論1.1研究目及意義炭素行業(yè)是國(guó)家重點(diǎn)支持基本原材料產(chǎn)業(yè)，其主導(dǎo)產(chǎn)品石墨電極是鋼鐵工業(yè)煉鋼過程中使用不可代替耐高溫、耐氧化導(dǎo)電材料1。石墨電極，重要以石油焦、針狀焦為原料，煤瀝青作結(jié)合劑，經(jīng)煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、石墨化、機(jī)加工而制成，是在電弧爐中以電弧形式釋放電能對(duì)爐料進(jìn)行加熱熔化導(dǎo)體，依照其質(zhì)量指標(biāo)高低，可分為普通功率、高功率和超高功率。石墨具備如下銅無法比擬優(yōu)質(zhì)特性，加工速度：高速銑粗加工較銅快3倍，高速銑精加工較銅快5倍；可加工性好，能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜幾何造型；重量輕，密度局限性銅1/4，電極容易夾持，可減少單個(gè)電極數(shù)量，由于可捆綁做成組合電極；熱穩(wěn)定性好，不變形無加工毛刺2。圖1.1石墨電極及接頭隨著石墨電極市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，電極市場(chǎng)由國(guó)內(nèi)逐漸向國(guó)外市場(chǎng)開拓，對(duì)石墨電極質(zhì)量規(guī)定己不但僅局限在電極內(nèi)部。由于石墨電極是冶金行業(yè)，有色金屬等行業(yè)必須產(chǎn)品，因此電極質(zhì)量與產(chǎn)量將直接影響上述行業(yè)發(fā)展。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展及狀況國(guó)際炭素行業(yè)起步已久，加工工藝已經(jīng)成熟，已經(jīng)達(dá)到了大型規(guī)模全自動(dòng)化生產(chǎn)階段，并且可以大規(guī)模生產(chǎn)大規(guī)格超高功率石墨電極及接頭產(chǎn)品。其技術(shù)領(lǐng)先國(guó)家及公司有：美國(guó)：步高（POCO）石墨公司、尤卡炭素公司、斯塔克浦爾炭素公司。日本：東洋炭素有限公司、東海碳素有限公司、新日本科技炭素有限公司。德國(guó)：西格里碳素集團(tuán)、遜克炭素公司。法國(guó)：羅蘭炭素公司。國(guó)內(nèi)有超過150家炭素公司，重要石墨電極生產(chǎn)公司涉及方大炭素（22%）、中鋼吉炭（20%）、南通揚(yáng)子（10%）等，三者共計(jì)占據(jù)52%市場(chǎng)份額；高功率與超高功率石墨電極行業(yè)集中度更高，方大炭素與中鋼吉炭?jī)杉夜灿?jì)占60%以上市場(chǎng)份額。吉林薛氏炭素有限公司位于吉林省吉林市，是國(guó)內(nèi)僅有做石墨電極加工機(jī)床廠家之一。近年來該公司發(fā)展迅速，已經(jīng)形成了石墨電極加工生產(chǎn)線，其制造機(jī)床深受國(guó)內(nèi)外人士好評(píng)。1.3課題研究?jī)?nèi)容分析石墨電極本體加工工藝如圖1.2所示3。圖1.2石墨電機(jī)本體加工工藝圖石墨電極本體加工工藝重要涉及：原料上料對(duì)中、鏜內(nèi)錐及銑端面、車外圓、加工螺紋、稱重，人工檢查等。本課題研究該生產(chǎn)線中第二道工序：鏜內(nèi)錐及銑端面專機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過數(shù)控系統(tǒng)控制專機(jī)伺服系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)和夾緊裝置來完畢鏜孔加工工藝。1.4課題研究重要內(nèi)容（1）理解石墨電極本體加工工藝過程。（2）理解鏜孔專機(jī)電氣控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)。（3）掌握石墨電極鏜孔機(jī)械加工工作過程。（4）詳細(xì)設(shè)計(jì)石墨電極鏜孔專機(jī)機(jī)械系統(tǒng)。1.5本章小結(jié)本章節(jié)對(duì)課題背景進(jìn)行了大體概括，簡(jiǎn)介了炭素行業(yè)石墨電極工業(yè)應(yīng)用及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重要地位，理解了石墨電極加工工藝以及本鏜孔專機(jī)重要性，為日后設(shè)計(jì)進(jìn)行鋪墊。第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1技術(shù)規(guī)定2.1.1石墨電極接頭參數(shù)圖2.1石墨電極接頭參數(shù)表2.1接頭尺寸表（一寸四扣）電極直徑(/mm)接頭(/mm)接頭孔(/mm)螺距(/mm)DLd2ld1H200122.24-0.5177.8-180-36115.92+0.591.9+6~+8.06.35250152.4190.5108146.08101.3300177.8215.9129.2171.48114350203.2254148.2196.88133400222.25304.8158.2215.93158.4450241.3304.8177.9234.98158.4500269.88355.6198263.56183.82.1.2機(jī)床技術(shù)規(guī)定鑫源碳素鏜孔專機(jī)加工石墨電極直徑250600mm，長(zhǎng)度L=18002400mm，主軸轉(zhuǎn)速n=200，精度為0.030.04mm,采用專用銑刀強(qiáng)力銑削，加工時(shí)間t=2.5分鐘。2.2機(jī)床控制方式鑫源碳素鏜孔專機(jī)采用半閉環(huán)控制，采用廣州數(shù)控GSK96系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備操作簡(jiǎn)樸，維護(hù)以便，性能優(yōu)越，加工質(zhì)量穩(wěn)定、加工精度高、具備高度柔性、生產(chǎn)率高、改進(jìn)勞動(dòng)條件、利于生產(chǎn)管理當(dāng)代化并且能全自動(dòng)加工石墨電極，減輕工作人員壓力，減少生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益等長(zhǎng)處。2.3鏜孔專機(jī)機(jī)床構(gòu)造設(shè)計(jì)鏜孔專機(jī)機(jī)床重要構(gòu)造如圖2.2所示4。1.主軸電機(jī)2.除塵罩（刀具）3.夾具4.床身5.液壓缸6.滑臺(tái)7.托料架8.伺服電機(jī)9.滾珠絲杠圖2.2機(jī)床構(gòu)造示意圖2.4鏜孔專機(jī)運(yùn)動(dòng)方案擬定動(dòng)力頭為機(jī)床主軸提供動(dòng)力，是機(jī)床重要?jiǎng)恿Σ考?，為機(jī)床主軸提供主運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過減速器和鏈輪傳遞給主軸，機(jī)床主軸帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)完畢鏜孔動(dòng)作。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用伺服電機(jī)通過滾珠絲杠機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為機(jī)床在水平面內(nèi)邁進(jìn)與退回運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給系統(tǒng)總體方案框圖如圖2.3所示。圖2.3進(jìn)給系統(tǒng)總體方案框圖2.5鏜孔專機(jī)夾緊系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)夾緊裝置規(guī)定具備較高同步性，采用液壓控制方式，其長(zhǎng)處是構(gòu)造簡(jiǎn)樸，運(yùn)營(yíng)可靠，安裝調(diào)試以便。液壓同步缸控制動(dòng)力滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，滑臺(tái)上裝有夾緊機(jī)構(gòu)來完畢工件夾緊。2.6本章小結(jié)鑫源碳素鏜孔專機(jī)是數(shù)字控制專用機(jī)床，本章重要對(duì)系統(tǒng)控制方式、機(jī)床參數(shù)以及運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行了闡述，理解了機(jī)床特點(diǎn)，明確了本專機(jī)機(jī)械構(gòu)造設(shè)計(jì)內(nèi)容。第三章主傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.1主軸電機(jī)選取3.1.1主軸電機(jī)功率計(jì)算按在加工過程中遇到最大切削力和最大切削速度來計(jì)算，鑫源炭素鏜孔加工由于使用專用刀具，切削力較大，因此依照銑削進(jìn)行計(jì)算。即：(3.1)式中FC——切削力(N)；——切削深度(mm)；——每齒進(jìn)給量（mm/z）；——切削寬度（mm）；——刀具直徑（mm）；K——刀具前角對(duì)切削力影響系數(shù)；K1——切削速度對(duì)切削力影響系數(shù)；n——銑刀轉(zhuǎn)速(r/min)。由于石墨硬度未知，可按灰鑄鐵進(jìn)行參數(shù)選取，依照《切削用量簡(jiǎn)要手冊(cè)》5查得如表3.1所示。表3.1銑削參數(shù)銑刀類型刀具材料公式中系數(shù)及指數(shù)cFxFyFFwFqF加工灰鑄鐵硬度190HBS端銑刀硬質(zhì)合金54.50.90.741.001.0圓柱銑刀581.00.80.900.9圓柱銑刀立銑刀高速鋼300.10.650.8300.83依照加工電極最大直徑為600mm，由2.1.1石墨電極接頭參數(shù)選取刀具直徑d0=125mm，齒數(shù)Z=12，主軸轉(zhuǎn)速n=196r/min，銑刀每齒進(jìn)給量fz=0.18mm/z，切削深度=7.5mm。因刀具材料為硬質(zhì)合金，因此按硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行銑削參數(shù)選取。如表3.2所示。表3.2刀具前角對(duì)切削力影響系數(shù)K 前角01515505101520K0.911.11.21.31.41.51.6刀具前角0=5，因此K=1.1。銑削速度：(3.2)依照表3.3所示切削速度對(duì)切削力影響系數(shù)。表3.3切削速度對(duì)切削力影響系數(shù)切削速度c(m/min)5075100125150175200250K11.000.980.960.940.920.900.880.86選用K1=0.98算得最大銑削力(3.3)銑削最大功率(3.4)由于所選減速器傳動(dòng)比為1:11，鏈輪傳動(dòng)比為1:1，因此主軸電機(jī)功率(3.5)由于實(shí)際加工環(huán)境較惡劣，影響銑削力因素又有諸多，例如：刀具齒數(shù)；刀具直徑；切削速度；切削寬度；每齒進(jìn)給量；因此本設(shè)計(jì)只是給出其中一種設(shè)計(jì)計(jì)算方案，結(jié)合實(shí)際加工時(shí)狀況選取電機(jī)型號(hào)為11KW三項(xiàng)異步電機(jī)，型號(hào)為Y2—160M—4，額定電壓為380V，滿載轉(zhuǎn)速為1460r/min,防護(hù)級(jí)別IP55.3.2滾子鏈設(shè)計(jì)3.2.1鏈傳動(dòng)優(yōu)缺陷鏈傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)，它由鏈條和鏈輪構(gòu)成。通過鏈輪輪齒與鏈條鏈節(jié)嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。鏈傳動(dòng)在機(jī)械制造中應(yīng)用廣泛。與摩擦型帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)無彈性滑動(dòng)和整體打滑現(xiàn)象，因而能保持精確平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率高；又由于鏈條不需要像帶那樣張很緊，因此作用于軸上徑壓力較??；鏈條采用金屬材料制造，在同樣制造條件下，鏈傳動(dòng)整體尺寸較小，構(gòu)造較為緊湊；同步，鏈傳動(dòng)能在高溫和潮濕環(huán)境中工作。與齒輪傳動(dòng)相比，鏈條安裝精度規(guī)定較低，成本低。在遠(yuǎn)距離傳動(dòng)時(shí)，其構(gòu)造比齒輪傳動(dòng)輕便多。鏈傳動(dòng)缺陷是：只能實(shí)現(xiàn)平行軸之間傳動(dòng)；運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能保持恒定瞬時(shí)傳動(dòng)比；磨損后易發(fā)生跳齒；工作時(shí)有噪聲。3.2.2滾子鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算1.選取鏈齒數(shù)取小鏈輪齒數(shù)Z1=25，大鏈輪齒數(shù)(3.6)2.擬定計(jì)算計(jì)算功率依照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版6查得，，單排鏈，則計(jì)算功率為(3.7)式中：工況系數(shù)積極鏈輪齒數(shù)系數(shù)電動(dòng)機(jī)額定功率3.選取鏈條型號(hào)及節(jié)距依照及及，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》，紀(jì)名剛主編，可選16A1。查得鏈條節(jié)距為。4.計(jì)算鏈節(jié)數(shù)初選中心距(3.8)取。相應(yīng)鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為(3.9)取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)節(jié)。5.計(jì)算鏈速，擬定潤(rùn)滑方式(3.10)由m/s和鏈號(hào)16A1可查得采用滴油潤(rùn)滑。6.計(jì)算壓軸力FP有效圓周力為：(3.11)鏈輪水平布置時(shí)壓軸力系數(shù)KFp=1.15，則壓軸力為(3.12)依照以上計(jì)算選取鏈條型號(hào)為：16A188。3.3減速器選取 3.3.1減速器作用減速機(jī)是一種動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，運(yùn)用齒輪速度轉(zhuǎn)換器，將電機(jī)（馬達(dá)）回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩機(jī)構(gòu)。在當(dāng)前用于傳遞動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，減速機(jī)應(yīng)用范疇相稱廣泛。幾乎在各式機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中都可以見到它蹤跡，從交通工具船舶、汽車、機(jī)車，建筑用重型機(jī)具，機(jī)械工業(yè)所用加工機(jī)具及自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，到尋常生活中常用家電，鐘表等等.其應(yīng)用從大動(dòng)力傳播工作到小負(fù)荷、精準(zhǔn)角度傳播都可以見到減速機(jī)應(yīng)用，且在工業(yè)應(yīng)用上，減速機(jī)具備減速及增長(zhǎng)轉(zhuǎn)矩功能。3.3.2減速器分類減速機(jī)是一種相對(duì)精密機(jī)械，使用它目是減少轉(zhuǎn)速，增長(zhǎng)轉(zhuǎn)矩。它種類繁多，型號(hào)各異，不同種類有不同用途。按照傳動(dòng)類型可分為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星齒輪減速器；按照傳動(dòng)級(jí)數(shù)不同可分為單級(jí)和多級(jí)減速器；按照齒輪形狀可分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器和圓錐－圓柱齒輪減速器；按照傳動(dòng)布置形式又可分為展開式、分流式和同軸式減速器。如下是慣用減速機(jī)分類：擺線針輪減速機(jī)硬齒面圓柱齒輪減速器行星齒輪減速機(jī)軟齒面減速機(jī)三環(huán)減速機(jī)起重機(jī)減速機(jī)蝸桿減速機(jī)軸裝式硬齒面減速機(jī)無級(jí)變速器3.3.3鏜孔專機(jī)減速器選取依照工藝規(guī)定、機(jī)床構(gòu)造特點(diǎn)及轉(zhuǎn)速選取減速器，已知主軸電機(jī)額定轉(zhuǎn)速n=1460r/min，選取擺線針輪減速器，其型號(hào)為BWD41111，中心高為200mm，傳動(dòng)比為1:11。擺線針輪減速器具備如下長(zhǎng)處：1.傳動(dòng)比大：擺線針輪減速機(jī)一級(jí)減速時(shí)傳動(dòng)比為1:7到1：87；兩級(jí)減速時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)比為121～7569，顧客也可以依照自己實(shí)際需要選用減速比更大三級(jí)減速。2.傳動(dòng)效率高；

3.保養(yǎng)以便（潤(rùn)滑方式）：

#6125如下使用不要保養(yǎng)專用高檔油脂；4.體積小，重量輕：

擺線針輪減速機(jī)采用行星傳動(dòng)原理，輸入軸和輸出軸在同一軸線上并且有與電動(dòng)機(jī)直聯(lián)呈一體獨(dú)特之處，因而擺線針輪減速機(jī)自身具備構(gòu)造緊湊，體積小、重量輕特點(diǎn)。用它代替兩級(jí)普通圓柱齒輪減速器，體積可減少1/2～2/3；重量約減輕1/3～1/2。5.拆裝以便，容易維修：由于擺線針輪減速機(jī)構(gòu)造設(shè)計(jì)合理、拆裝簡(jiǎn)樸便于維修，使用零件個(gè)數(shù)少以及潤(rùn)滑簡(jiǎn)樸。6.使用可靠、故障少、壽命長(zhǎng)：重要傳動(dòng)嚙合件使用耐磨耗及耐疲勞性能良好高炭鉻軸承鋼制造，經(jīng)淬火解決（HRC58-62）獲得高強(qiáng)度，因而擺線針輪減速機(jī)機(jī)械性能好，耐磨性能好；運(yùn)轉(zhuǎn)接觸采用滾動(dòng)磨擦，基本上無磨損，故故障少、壽命長(zhǎng)，其壽命較普通齒輪減速器可提高2-3倍。7.運(yùn)營(yíng)平穩(wěn)，噪音?。簲[線針齒嚙合齒數(shù)較多，重疊系數(shù)大以及具備機(jī)件平穩(wěn)機(jī)理，使振動(dòng)和噪聲限制在最小限度。3.4主傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)計(jì)算與校核3.4.1主軸基本尺寸擬定鏜孔機(jī)床主軸傳遞功率為56.22kW，最大轉(zhuǎn)速nmax=136r/min，選用軸材料為45號(hào)鋼，機(jī)床主軸為傳動(dòng)軸，重要承受扭矩，因此按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算。扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為6(3.13)式中T——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa；T——軸所受扭矩，Nmm；WT——軸抗扭截面系數(shù)，mm3；n——軸轉(zhuǎn)速，r/min；P——軸傳遞功率，KW；d——計(jì)算截面處軸直徑，mm[T]——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa，見表3.4。表3.4軸慣用幾種材料[T]及A0值軸材料Q235-A、20Q27535(1Cr18Ni9Ti)4540Cr、35SiMn38SiMnMo[T]/MPa1525203525453555A014912613511212610311297由上式可得軸直徑(3.14)式中A0=(3.15)對(duì)于空心軸(3.16)式中，=，即空心軸內(nèi)徑與外徑之比，普通取=0.50.6依照表3.4，選用[T]=35，=0.55，因此A0==(3.17)(3.18)考慮到實(shí)際機(jī)床構(gòu)造規(guī)定以及軸向定位規(guī)定設(shè)計(jì)軸基本尺寸如下： 圖3.1軸構(gòu)造3.4.2主軸強(qiáng)度校核1.計(jì)算外力偶矩依照軸在實(shí)際工作過程中受力狀況，其受力簡(jiǎn)圖如圖3.2所示，圖3.2主軸受力簡(jiǎn)圖計(jì)算出主軸外力偶矩如下：已知主軸電機(jī)為11kW，擺線針輪減速器效率為93%，鏈輪效率為95%，MA=MB=N.m(3.19)2.畫軸扭矩圖，擬定危險(xiǎn)截面圖3.3扭矩圖依照?qǐng)D3.1，可以擬定危險(xiǎn)截面處在AB段，d=110mm，=，許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力[T]=35MPa。3.強(qiáng)度校核(3.20)因此軸強(qiáng)度足夠。3.4.3主軸剛度校核按照剛度條件式(3.21)式中：T——橫截面上最大扭矩；G——材料剪切彈性模量；IP——橫截面對(duì)圓心極慣性矩；——單位長(zhǎng)度許用扭轉(zhuǎn)角；(3.22)式中=，即空心軸內(nèi)徑與外徑之比。已知軸材料為45號(hào)鋼，G=80103MPa，由于機(jī)床規(guī)定精度較高，因此取=0.4/m。(3.23)因此軸剛度足夠。3.5鍵選取與校核計(jì)算鏜孔專機(jī)主軸鏈輪處采用鍵連接，主軸所傳遞扭矩為682.43Nm。3.5.1鍵連接功能及分類鍵是一種原則零件，通慣用來實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，有還能實(shí)現(xiàn)軸上零件軸向固定或軸向滑動(dòng)導(dǎo)向。鍵連接重要類型有：平鍵連接、半圓鍵連接、楔鍵連接和切向鍵連接。3.5.2鍵選取鍵截面尺寸bh按軸直徑d由原則中選定。鍵長(zhǎng)度L普通可按輪轂長(zhǎng)度而定，即鍵長(zhǎng)等于或略短于輪轂長(zhǎng)度；而導(dǎo)向平鍵則按照輪轂長(zhǎng)度及其滑動(dòng)距離額定。普通輪轂長(zhǎng)度可取，這里d為軸直徑。普通楔鍵重要尺寸見表3.56。表3.5普通楔鍵重要尺寸軸直徑d>6575>7585>8595>95110>110130鍵寬b鍵高h(yuǎn)20122214251428163218鍵長(zhǎng)度系列L10，12，14，16，18，20，22，25，28，32，36，40，45，50，56，63，70，80，90，100，110，125，140，180，200，220，250，由于鍵所在軸軸徑為110mm，輪轂長(zhǎng)度為48mm，因此依照鍵長(zhǎng)度系列選取鍵長(zhǎng)度L=45mm，依照表3.5選取A2845普通楔鍵。3.5.3鍵校核查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二卷得鍵工作面擠壓強(qiáng)度條件為(3.24)T——主軸轉(zhuǎn)矩，Nmm；D——軸直徑，mmQUOTEmm；b——鍵寬度，mmQUOTEmm；——鍵工作長(zhǎng)度，由于楔鍵工作面為上下面，因此=L=45mm。QUOTEμ——摩擦因數(shù)，對(duì)鋼和鑄鐵，=0.120.17；這里取=0.15。QUOTEσpp、Ppp——鍵聯(lián)接許用擠壓應(yīng)力及許用擠壓壓強(qiáng)，MPa，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二卷（如下表3.6）。表3.6鍵聯(lián)接許用擠壓應(yīng)力、許用擠壓壓強(qiáng)和許用剪應(yīng)力/MPaQUOTE/MPa許用應(yīng)力及許用壓強(qiáng)聯(lián)接工作方式被聯(lián)接零件材料不同載荷性質(zhì)許用值靜載輕微沖擊沖擊σ靜聯(lián)接鋼125~150100~12060~90鑄鐵70~8050~6030~45P動(dòng)聯(lián)接鋼504030τ1209060由于實(shí)際加工中存在沖擊，因此取QUOTEσpp=130MPa，因此QUOTEp<σpp，故聯(lián)結(jié)能滿足擠壓強(qiáng)度規(guī)定。3.6軸承選取3.6.1軸承特點(diǎn)及分類軸承重要功能是支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，用以減少設(shè)備在傳動(dòng)過程中機(jī)械載荷摩擦系數(shù)。按運(yùn)動(dòng)元件摩擦性質(zhì)不同，軸承可分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩類。滾動(dòng)軸承特點(diǎn)：摩擦系數(shù)小，起動(dòng)阻力小，并且它已經(jīng)原則化，選用、潤(rùn)滑、維護(hù)都很以便，因此在普通機(jī)器中應(yīng)用較廣?；瑒?dòng)軸承合用于高轉(zhuǎn)速、特大沖擊和振動(dòng)、徑向空間尺寸受限制或必要剖分安裝（如曲軸軸承）、以及需要水或腐蝕性介質(zhì)中工作等場(chǎng)合。滑動(dòng)軸承按構(gòu)造軸承可以分為（1）整體式徑向滑動(dòng)軸承（2）對(duì)開式徑向滑動(dòng)軸承（3）止推滑動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承是比較慣用軸承，按載荷方向分為：向心軸承、推力軸承；按滾動(dòng)體分為：球軸承、滾子軸承；按與否能調(diào)心分為：調(diào)心軸承、非調(diào)心軸承；按滾動(dòng)體列數(shù)可分為：?jiǎn)瘟?、雙列和多列；按照能否分離分為：可分離軸承、不可分離軸承。3.6.2軸承類型選取辦法選取軸承類型與諸多因素關(guān)于，普通依照如下幾種要素：（1）容許空間。（2）載荷大小和方向。（3）軸承工作轉(zhuǎn)速。（4）旋轉(zhuǎn)精度。普通機(jī)械均可用G級(jí)公差軸承。（5）軸承剛性。（6）軸向游動(dòng)。（7）摩擦力矩。（8）安裝與拆卸。3.6.3鏜孔專機(jī)軸承選取在本次設(shè)計(jì)中主軸采用軸承為深溝球軸承6024，圓錐滾子軸承32024，推力軸承51226及雙列滾柱軸承NN3028。安裝時(shí)軸承組可預(yù)緊，具備較好支撐剛度和旋轉(zhuǎn)精度。由于軸徑、載荷和轉(zhuǎn)速已擬定，因此依照軸徑、載荷和轉(zhuǎn)速選取軸承。主軸左端軸承選用型號(hào)深溝球軸承6024，圓錐滾子軸承32024，參數(shù)如下表3.7和3.8所示。表3.7深溝球軸承（GB/T276-1994）基本尺寸/mm基本額定載荷/kN極限轉(zhuǎn)速/r?min重量/kg軸承代號(hào)其她尺寸/mm安裝尺寸/mm球徑/mm球數(shù)dDBCC脂油W≈60000型dDrmindminDmaxrmaxDZ1201501628.932.9340043000.5461824129.3140.7112514518.731271652255.056.9320040001.1361924133.7151.31.1127158113.494191801958.860.4300038001.37416024140.7159.31126174114.288181802887.549.2300038001.996024137.7162.421301702191421540155131260034005.306224149.4185.62.11322032.130.16210260552282082200280012.26324163.3216.731342462.544.458表3.8單列圓錐滾子軸承（GB/T277-1994）基本尺寸/mm基本額定載荷/kN極限轉(zhuǎn)速/r?min重量/kg計(jì)算系數(shù)軸承代號(hào)其她尺寸/mm安裝尺寸/mmdDTBCCC脂油W≈eYY30000型a≈rminrmindmindmaxDminDmaxDminaminaminrmaxrmax120165292923172318180024001.780.351.713292429.31.51.5127128150157160661.51.5180383631198338170022003.10.371.60.932024X238.02.52692.12180383829242405170022003.180.461.30.73202439.32.52130131161170173792.12180484838298535170022004.070.3121.13302435.52.521301321601701716102.1220062624844877816007.680.401.50.83312447.62.5213013017219019210142.1221543.54034338482150019006.200.441.40.83022444.132.513213918720320369.52.52.121561.55850478758150019009.260.441.40.83222452.332.5132134181203206711.52.52.126059.555465627451300170014.20.351.713032449.043134153221246238813.532.52606862425357251300170015.30.830.70.43132481.84313414020324624692632.526090.5866982512301300170022.10.351.713232461.643134147213246240921.532.5右端軸承選用單列推力軸承51226，雙列滾柱軸承NN3028，參數(shù)如表3.9和3.10所示。表3.9單列圓錐滾子軸承（GB/T301-1995）基本尺寸/mm基本額定載荷/kN最小載荷常數(shù)極限轉(zhuǎn)速/r?min重量/kg軸承代號(hào)其她尺寸/mm安裝尺寸/mmdDTCCA脂油W≈51000型dminDmaxrmindminDmaxrmin130170301083750.74130019001.705112613217011541461190451885751.7590014003.93512261331871.51661541.52257535810705.9160085011.7513261342202.11861692.127011063021.143060032.05142613426542121883表3.10圓柱滾子軸承（GB/T283-1994）基本尺寸/mm基本額定載荷/kN極限轉(zhuǎn)速/r?min重量/kg軸承代號(hào)其她尺寸/mm安裝尺寸/mmdDBCrCor脂油W≈N型EdDBrminrmindminDmaxrmaxrmax1402103315822028004N1028192———21.1149—2125042302415180024009.1N2282211792081133154—2.52.5250684387001800240015N22282211792081133154—2.52.530062545690160022N3282601962411544158—333001028251180160037N23282601922521544158—3336082845102014001800—N428304——1855162—443.7本章小結(jié)主傳動(dòng)是鏜孔專機(jī)重要?jiǎng)恿δ承?，控制主軸旋轉(zhuǎn)完畢鏜孔平端動(dòng)作。本章重要簡(jiǎn)介了主軸電機(jī)、鏈輪選取計(jì)算以及軸尺寸設(shè)計(jì)與強(qiáng)度、剛度校核。進(jìn)行了鍵選取與校核和軸承選取，擬定了減速器型號(hào)，鍛煉了自己獨(dú)立思考以及查閱文獻(xiàn)和《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》能力。完畢了本設(shè)計(jì)核心內(nèi)容。第四章系統(tǒng)重要構(gòu)造設(shè)計(jì)4.1夾具設(shè)計(jì)4.1.1機(jī)床夾具基本規(guī)定機(jī)床夾具必要滿足下列基本規(guī)定：1、保證工件加工精度。保證加工精度核心，一方面在于對(duì)的地選定定位基準(zhǔn)、定位辦法和定位元件，必要時(shí)還需進(jìn)行定位誤差分析，還要注意夾具中其她零部件構(gòu)造對(duì)加工精度影響，注意夾具應(yīng)有足夠剛度，多次重復(fù)使用夾具還應(yīng)注意有關(guān)元件強(qiáng)度和耐磨性，保證夾具能滿足工件加工精度規(guī)定。2、提高生產(chǎn)效率。專用夾具復(fù)雜限度應(yīng)與生產(chǎn)大綱相適應(yīng)，應(yīng)盡量采用各種迅速高效裝夾機(jī)構(gòu)，保證操作以便，縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。3、工藝性能好。專用夾具構(gòu)造應(yīng)力求簡(jiǎn)樸、合理，便于制造、裝配、調(diào)節(jié)、檢查、維修等。專用夾具制造屬于單件生產(chǎn)，當(dāng)最后精度由調(diào)節(jié)或修配保證時(shí)，夾具上應(yīng)設(shè)立調(diào)節(jié)和修配構(gòu)造。4、使用性能好。專用夾具操作應(yīng)簡(jiǎn)便、省力、安全可靠。在客觀條件容許且又經(jīng)濟(jì)合用前提下，應(yīng)盡量采用氣動(dòng)、液壓等機(jī)械化夾緊裝置，以減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度。專用夾具還應(yīng)排屑以便，必要時(shí)可設(shè)立排屑構(gòu)造，防止切削破壞工件定位和損壞刀具，防止切屑積聚帶來大量熱量而引起工藝系統(tǒng)變形。5、經(jīng)濟(jì)性好。專用夾具應(yīng)盡量采用原則元件和原則構(gòu)造，力求構(gòu)造簡(jiǎn)樸、制造容易，以減少夾具制導(dǎo)致本。因而，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)依照生產(chǎn)大綱對(duì)夾具方案進(jìn)行必要技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中經(jīng)濟(jì)效益。4.1.2夾具構(gòu)造設(shè)計(jì)鏜孔專機(jī)采用專用夾具，規(guī)定加工時(shí)工件被嚴(yán)格夾緊且由于加工石墨電極尺寸不同，夾具應(yīng)當(dāng)能作出調(diào)節(jié)，因此本專機(jī)對(duì)夾具規(guī)定較高7。方案一，四點(diǎn)定位方式；其構(gòu)造如圖4.1所示。1.托料架2.加工工件3.夾板4.夾具增高塊5斜夾具6.液壓缸圖4.1夾具構(gòu)造工作過程為：液壓缸推動(dòng)有關(guān)機(jī)構(gòu)使夾具夾緊工件，如果工件尺寸變化，則可拆卸或者更換夾具增高塊5，來完畢250600mm不同直徑加工。方案二，三點(diǎn)定位方式；采用直夾具與斜夾具組合形式，其構(gòu)造如圖4.2所示。圖4.2夾具構(gòu)造方案比較：由于實(shí)際加工時(shí)銑削力較大，方案一采用雙斜夾具構(gòu)造定位精度差，工件位置容易發(fā)生變動(dòng)，當(dāng)小件加工時(shí)，不能夾緊工件，因此無法滿足加工質(zhì)量規(guī)定。方案二，采用斜夾具與直夾具組合形式，克服了方案一缺陷，可以滿足小件加工時(shí)夾緊，因此采用方案二。4.2夾緊裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.2.1夾緊裝置規(guī)定（1）夾緊過程不得破壞工件在夾具中占有定位位置。（2）夾緊力要恰當(dāng)，既要保證工件在加工過程中定位穩(wěn)定性，又要防止因夾緊力過大損傷工件表面或使工件產(chǎn)生過大夾緊變形。（3）操作安全、省力。（4）構(gòu)造應(yīng)盡量簡(jiǎn)樸，便于制造，便于維修。4.2.2夾緊裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案鏜孔專機(jī)夾緊裝置采用兩個(gè)同步液壓缸帶動(dòng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，齒條上裝有固定板，固定板與滑臺(tái)采用螺栓連接，齒輪齒條機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)固定板在滑臺(tái)上移動(dòng)，固定板上裝有夾具，從而完畢工件夾緊。采用此構(gòu)造長(zhǎng)處：傳動(dòng)可靠平穩(wěn)，有較高同步性。4.2.3傳動(dòng)裝置構(gòu)造依照4.2.2設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置構(gòu)造1415，如圖4.3所示。1.導(dǎo)軌2.齒輪齒條3.固定板4.夾具5.圓螺母6.止動(dòng)墊圈圖4.3夾緊裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)造圖4.3托舉機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)托料架屬于支撐件，支承件是設(shè)備基本構(gòu)件，涉及床身、橫梁、搖臂、底座、刀架、工作臺(tái)、箱體和升降臺(tái)等。這些件普通都比較大，因此也稱大件16。支承件種類繁多。按構(gòu)造方式可分為機(jī)座類、箱殼類、機(jī)架類、平板類；按構(gòu)造可分為整體式和裝配式；按制造辦法可分為鍛造式、焊接式、螺栓式和組合式；按力學(xué)模型可分為桿系構(gòu)造、板殼構(gòu)造和實(shí)體構(gòu)造；按材質(zhì)可分為金屬支承件和非金屬支承件，非金屬支承件又可分為混凝土支承件、花崗巖支承件及塑料支承件等。4.3.1支撐件功用支承件功用重要有：（1）支承和安裝機(jī)器各某些零部件，并承受各種靜態(tài)力（重力）及動(dòng)態(tài)力（切削力）。（2）保證各零部件之間相對(duì)位置精度和運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)精度。（3）用作電氣箱或液壓油、潤(rùn)滑油、切削液儲(chǔ)存器。（4）獨(dú)立完畢某些功能，如貨架、托架、工作臺(tái)等。4.3.2對(duì)支撐件基本規(guī)定（1）應(yīng)具備足夠靜態(tài)剛度和較高動(dòng)態(tài)剛度。后者在很大限度上反映了設(shè)計(jì)合理性。（2）應(yīng)具備較好動(dòng)態(tài)特性。這涉及較大位移阻抗（動(dòng)剛度）和阻尼；與其她部件相配合，使整機(jī)各階固有頻率不致與激振頻率相重疊而產(chǎn)生共振；不會(huì)發(fā)生薄壁振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲等。（3）支承件應(yīng)設(shè)計(jì)得使整個(gè)設(shè)備熱變形較小。（4）應(yīng)當(dāng)排屑暢通，吊運(yùn)安全，并具備良好工藝性以便于制造和裝配。4.3.3支撐件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)支承件構(gòu)造形狀十分復(fù)雜，受力條件也很復(fù)雜，難以進(jìn)行符合實(shí)際狀況簡(jiǎn)化理論計(jì)算。因而，設(shè)計(jì)時(shí)一方面依照其使用規(guī)定進(jìn)行受力分析，另一方面依照所受力和其她規(guī)定，并參照既有設(shè)備同類型件，初步?jīng)Q定其形狀和尺寸。對(duì)重要支承件，在初步選定其形狀與尺寸后，可用有限元法，借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行驗(yàn)算或進(jìn)行模型實(shí)驗(yàn)，求得其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，并據(jù)此對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改或?qū)追N方案進(jìn)行對(duì)比，選取最佳方案。4.3.4支撐件構(gòu)造設(shè)計(jì)支承件性能對(duì)整個(gè)設(shè)備性能影響較大，支承件重量占設(shè)備總重80%以上。因而，應(yīng)當(dāng)對(duì)的進(jìn)行支承件構(gòu)造設(shè)計(jì)，并對(duì)重要支承件進(jìn)行必要驗(yàn)算和實(shí)驗(yàn)，使支承件能滿足它基本規(guī)定，并在這個(gè)前提下盡量節(jié)約材料。支承件變形普通涉及三個(gè)某些：自身變形、局部變形和接觸變形。因而，支承件構(gòu)造設(shè)計(jì)重要依照滿足剛度條件進(jìn)行。支承件剛度涉及三個(gè)方面：（1）支承件自身剛度重要指支承件自身變形。抵抗自身變形能力稱為支承件自身剛度。支承件所受載荷，重要是拉伸、壓縮、彎曲和扭轉(zhuǎn)四種。其中彎曲和扭轉(zhuǎn)是重要，對(duì)精度影響也較大。因而，支承件自身剛度重要應(yīng)考慮彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。自身剛度重要取決于支承件材料、構(gòu)造、形狀、尺寸和隔板布置等。自身剛度當(dāng)前已可用有限元法借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算。（2）支承件局部剛度支承件上與其她零件或地基相連某些剛度稱為局部剛度。局部變形發(fā)生在載荷集中地方。局部剛度重要取決于受載部位構(gòu)造和尺寸。（3）支承件接觸剛度抵抗連接處變形能力稱為接觸剛度。兩個(gè)平面接觸，由于兩個(gè)面都不是抱負(fù)平面，而有一定宏觀不平度，因而接觸面積只是名義接觸面積一某些。接觸剛度與構(gòu)件自身剛度有兩方面不同：接觸剛度是平均壓強(qiáng)與變形之比；接觸剛度不是一種固定值，它與接觸面之間壓強(qiáng)關(guān)于。因而，在進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，必要綜合地考慮上述三種引起變形因素，一方面采用辦法提高支承件自身剛度，另一方面設(shè)法提高連接處接觸剛度和局部剛度。4.3.5鏜孔專機(jī)對(duì)托舉機(jī)構(gòu)規(guī)定鏜孔專機(jī)規(guī)定托舉機(jī)構(gòu)穩(wěn)定，可以承受工件重量，滿足強(qiáng)度、剛度規(guī)定，工件在托料架上時(shí)平穩(wěn)，無轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)中性良好。托舉機(jī)構(gòu)可以進(jìn)行位置調(diào)節(jié)以滿足不同工件與主軸同軸度規(guī)定。4.3.6托舉機(jī)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)依照上述支撐件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、規(guī)定及本專機(jī)對(duì)托舉機(jī)構(gòu)規(guī)定，設(shè)計(jì)出托舉機(jī)構(gòu)構(gòu)造如圖4.4所示。1.螺紋支撐住2.導(dǎo)向柱3.導(dǎo)向套4.旋轉(zhuǎn)螺母5.V型支撐架6.支撐住頂板圖4.4托舉機(jī)構(gòu)當(dāng)加工工件尺寸發(fā)生變化時(shí)，手動(dòng)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)螺母4，可以使V型支撐架上下移動(dòng)以滿足工藝規(guī)定。4.3.7托舉機(jī)構(gòu)材料選取托舉機(jī)構(gòu)重要材料為鑄鐵和鋼。1．鑄鐵鑄鐵鍛造性能好，可以鍛造構(gòu)造形狀復(fù)雜支承件，價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛。如果導(dǎo)軌與支承件鑄為一體，則鑄鐵牌號(hào)依照導(dǎo)軌規(guī)定選取。如果導(dǎo)軌為鑲裝上去，或者支承件上沒有導(dǎo)軌，則普通可用HT100,HT150，HT200，HT250，HT300等，還可用球墨鑄鐵QT450-10，QT800-02等。2．鋼鑄鋼彈性模量較大，強(qiáng)度不不大于鑄鐵，抗拉和抗壓強(qiáng)度接近。但鑄鋼工藝性能不如鑄鐵。普通狀況下要用鑄鐵，只有在支承件強(qiáng)度高、剛度大且形狀不復(fù)雜時(shí)才考慮用鑄鋼。慣用材料有ZG200-400、ZG270-500等。如果支承件由型鋼和鋼板焊接，則慣用Q235鋼或Q275鋼。3．鋁合金鋁合金密度只有鐵1/3，有些鋁合金還可以通過熱解決進(jìn)行強(qiáng)化，提高鋁合金力學(xué)性能。對(duì)于有些對(duì)總體重量規(guī)定較小設(shè)備，為了減小其重量，它支承件可考慮使用鋁合金。慣用牌號(hào)有ZAISi7Mg,ZAISi2Cu2Mg1等。4．非金屬非金屬材料重要有混凝土、天然巖石及陶瓷等?；炷撩芏仁卿?/3，彈性模量是鋼1/10-1/15，其阻尼很大，剛度也較高，成本低，合用于受載面積大、抗振規(guī)定較高支承件。天然巖石及陶瓷支承件膨脹系數(shù)小，熱穩(wěn)定性能好，殘存應(yīng)力小，性能穩(wěn)定，精度保持性好。綜上所述，V型塊采用Q235，導(dǎo)向套采用HT300材料，螺母和導(dǎo)向柱采用45鋼。4.4本章小結(jié)本章重要對(duì)鑫源碳素鏜孔專機(jī)重要構(gòu)造進(jìn)行了設(shè)計(jì)，涉及夾具、夾緊裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、托舉機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過本章設(shè)計(jì)，完善了設(shè)計(jì)內(nèi)容，明確了設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)注意問題，設(shè)計(jì)是一種重復(fù)過程，鍛煉了自己理論聯(lián)系實(shí)際能力。第五章絲杠選取5.1滾珠絲杠傳動(dòng)特點(diǎn)（1）傳動(dòng)效率高普通滾珠絲杠副傳動(dòng)效率達(dá)90%-95%，耗費(fèi)能量?jī)H為滑動(dòng)絲杠1/3。（2）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)滾動(dòng)摩擦系數(shù)接近常數(shù)，啟動(dòng)與工作摩擦力矩差別很小。啟動(dòng)時(shí)無沖擊，預(yù)緊后可消除間隙產(chǎn)生過盈，提高接觸剛度和傳動(dòng)精度。（3）工作壽命長(zhǎng)滾珠絲杠螺母副摩擦表面為高硬度、高精度，具備較長(zhǎng)工作壽命和精度保持性。壽命約為滑動(dòng)絲杠副4—10倍以上。（4）定位精度和重復(fù)定位精度高由于滾珠絲杠副摩擦小、溫升小、無爬行、無間隙，通過預(yù)緊進(jìn)行預(yù)拉伸以補(bǔ)償熱膨脹。因而可達(dá)到較高定位精度和重復(fù)定位精度。（5）同步型好用幾套相似滾珠絲杠副同步傳動(dòng)幾種相似運(yùn)動(dòng)部件，可得到較好同步運(yùn)動(dòng)。（6）可靠性高潤(rùn)滑密封裝置構(gòu)造簡(jiǎn)樸，維修以便。（7）不能自鎖用于垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，必要在系統(tǒng)中附加自鎖或制動(dòng)裝置。（8）制造工藝復(fù)雜滾珠絲杠和螺母等零件加工精度、表面粗糙度規(guī)定高，故制導(dǎo)致本較高。5.2滾珠絲杠工作原理和構(gòu)造絲杠和螺母螺紋滾道間裝有承載滾珠，當(dāng)絲杠或螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾珠沿螺紋滾到滾動(dòng)，則絲杠與螺母之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)下產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦，為防止?jié)L珠從滾道中滾出，在螺母螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，它們與螺紋滾道形成循環(huán)回路，是滾珠在螺母滾到內(nèi)循環(huán)。滾珠絲杠副中滾珠循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種：（1）內(nèi)循環(huán)內(nèi)循環(huán)方式滾珠再循環(huán)過程中始終與絲杠表面保持接觸，在螺母?jìng)?cè)面空內(nèi)裝有接通相鄰滾道反向器，運(yùn)用反向器引導(dǎo)滾珠越過絲桿螺紋頂部進(jìn)入相鄰滾道，形成一種回路。普通在同一螺母上裝有24個(gè)滾珠用反向器，并沿螺母圓周均勻分布。內(nèi)循環(huán)方式長(zhǎng)處是滾珠循環(huán)回路短、效率高、螺母徑向尺寸也較小。其局限性之處是反向器加工困難、轉(zhuǎn)配調(diào)節(jié)也不以便。（2）外循環(huán)外循環(huán)方式中滾珠在循環(huán)返向時(shí)，離開絲杠螺紋滾到，在螺母體內(nèi)或體外做循環(huán)運(yùn)動(dòng)。從構(gòu)造上看，外循環(huán)有如下三種形式，即螺旋槽式、插管式和端蓋式。因此，滾珠絲杠螺母副設(shè)計(jì)一方面要選取機(jī)構(gòu)類型：擬定滾珠循環(huán)方式，滾珠絲杠副預(yù)緊方式。構(gòu)造類型擬定后，再計(jì)算和擬定其她參數(shù)，涉及：公稱直徑d、導(dǎo)程L0、滾珠工作圈數(shù)j、列數(shù)k、精度級(jí)別等。因而，此機(jī)床采用內(nèi)循環(huán)式滾珠絲杠副，并且采用有法蘭雙螺帽方式。滾珠絲杠副預(yù)緊方式選用雙螺母墊片式預(yù)緊方式。滾珠絲杠副已經(jīng)原則化，因而，滾珠絲杠副設(shè)計(jì)歸結(jié)為滾珠絲杠副型號(hào)選取。5.3滾珠絲杠選取計(jì)算5.3.1進(jìn)給率引力Fm計(jì)算作用在滾珠絲杠上進(jìn)給率引力重要涉及切削時(shí)走刀抗力以及移動(dòng)件重量和切削分力作用在導(dǎo)軌上摩擦力。因而其數(shù)值大小和導(dǎo)軌型式關(guān)于。對(duì)于本專機(jī)進(jìn)給率引力Fm可按下式計(jì)算(5.1)式中FZ——切削分力；M——主軸上扭矩；dz——主軸直徑；f——軸套和軸架以及主軸鍵上摩擦系數(shù)；f=0.15。已知主軸直徑dz=140mm，F(xiàn)Z=FC=5456N，M=682Nm，因此(5.2)5.3.2最大動(dòng)載荷C計(jì)算選用滾珠絲杠副直徑時(shí)，必要保證在一定軸向負(fù)載作用下，絲杠在回轉(zhuǎn)100萬轉(zhuǎn)后，在一定滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象，這個(gè)軸向負(fù)載最大值即稱為滾珠絲杠能承受最大動(dòng)負(fù)載C，可用下式計(jì)算：(5.3)式中L——使用壽命，以106轉(zhuǎn)為一單位；fw——運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，見下表5.1表5.1運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)無沖擊運(yùn)轉(zhuǎn)1.0~1.2普通運(yùn)轉(zhuǎn)1.2~1.5有沖擊運(yùn)轉(zhuǎn)1.5~2.5(5.4)式中n——絲杠轉(zhuǎn)速（rminT——0h；(5.5)式中VS——最大車削力條件下進(jìn)給速度（mminL0——絲杠導(dǎo)程（mm）。(5.6)式中Vmax——最進(jìn)給速度，這里Vmax=9mminNmax——伺服電機(jī)最高轉(zhuǎn)速，所選伺服電機(jī)型號(hào)為175SJT-M220B，額定功率：3.5kW；額定轉(zhuǎn)矩：22N·m；額定轉(zhuǎn)速：1500r/min；最高轉(zhuǎn)速為r/min。因此這里Nmax=r/min。(5.7)取L0=5mm。(5.8)(5.9)(5.10)(5.11)5.3.3滾珠絲杠選取依照以上計(jì)算及性能、價(jià)格方面綜合考慮，選用型號(hào)為FDIC滾珠絲杠，其重要參數(shù)如下表所示：表5.2滾珠絲杠參數(shù)絲桿尺寸鋼珠直徑循環(huán)圈數(shù)基本額定負(fù)荷kgf螺帽法蘭配合螺絲孔外徑導(dǎo)程Ca(動(dòng)負(fù)荷)Co(靜負(fù)荷)Dg6LATWGHSXYZ4084.762321205720601219316763672209148.542720762013463850114301725083.9694301096107013611318904284201117.511.05365011576426014420174查表5.2，依照最大動(dòng)載荷C，選取絲杠型號(hào)為：R50—8T4—FDIC—1000—1200—0.018R，其參數(shù)為：絲桿公稱直徑50mm，導(dǎo)程8mm，每個(gè)螺帽回流蓋數(shù)4，1個(gè)螺帽組，型號(hào)為FDIC內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠，螺紋長(zhǎng)度1000mm，絲杠全長(zhǎng)1200mm，精度級(jí)別0.018，轉(zhuǎn)造級(jí)。5.4滾珠絲杠效率計(jì)算依照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三卷，對(duì)于單線絲杠，導(dǎo)程L0=P=8mm，故螺旋升角為：(5.12)式中：d2為螺紋中徑；因此(5.13)絲杠效率：=(5.14)——摩擦角約等于10′。=(5.15)5.5剛度驗(yàn)算滾珠絲杠工作時(shí)受軸向力和扭矩作用，它將引起導(dǎo)程L0變化，因滾珠絲杠受扭時(shí)引起導(dǎo)程變化量很小，可忽視不計(jì)，故工作負(fù)載引起導(dǎo)程變化量21(5.16)式中——彈性模數(shù)，對(duì)鋼，；——滾珠絲杠截面積（）（按絲杠螺紋底徑擬定）(5.17)“＋”用于拉伸時(shí)，“－”用于壓縮時(shí)。(5.18)絲杠1m長(zhǎng)度上導(dǎo)程變形總誤差。(5.19)該絲杠容許螺距誤差為15m/m，故精度足夠。5.6壓桿穩(wěn)定性校核滾珠絲桿普通屬于受軸向力細(xì)長(zhǎng)桿，若軸向力工作負(fù)荷過大，將使絲桿失去穩(wěn)定而產(chǎn)生縱向屈曲，即失穩(wěn)。因此有必要對(duì)壓根進(jìn)行穩(wěn)定性校核，由于絲桿屬于兩端均固定桿，依照表5.3所示22。表5.3壓桿長(zhǎng)度因數(shù)表?xiàng)U端約束狀況兩端鉸支一端固定另端自由一端固定一端鉸支兩端固定長(zhǎng)度因數(shù)1.02.00.70.5絲桿慣性半徑為(5.20)已知絲杠長(zhǎng)度l=1000mm，材料為45鋼，規(guī)定穩(wěn)定安全系數(shù)為2.54，這里取nst=3。絲桿柔度為(5.21)45鋼s=60，p=10022，此絲杠柔度不大于s，屬于小柔度桿，因此無需校核，穩(wěn)定性足夠。5.7本章小結(jié)滾珠絲杠副是由滾珠、絲杠、螺母等構(gòu)成機(jī)械元件，是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直接轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)抱負(fù)產(chǎn)品，是對(duì)老式絲杠進(jìn)一步發(fā)展。本章重要對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行了選型計(jì)算及校核，通過本章，完畢了進(jìn)給系統(tǒng)中重要一某些設(shè)計(jì)。第六章導(dǎo)軌選取導(dǎo)軌是兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件結(jié)合面構(gòu)成滑動(dòng)副，普通由機(jī)床支撐部件（床身，立柱，橫梁）和執(zhí)行部件（主軸箱，溜板箱，刀架）匹配而成。導(dǎo)軌是機(jī)床重要部件之一，它在很大限度上決定機(jī)床剛度，精度與精度保持性。6.1導(dǎo)軌重要功能導(dǎo)軌重要功能對(duì)支撐部件起承載作用；對(duì)執(zhí)行部件起引導(dǎo)作用。對(duì)于機(jī)床導(dǎo)軌功能規(guī)定如下：支撐作用；車床導(dǎo)軌本體變形，其彎曲變形占床身總變形25%以上；導(dǎo)軌面接觸變形，對(duì)于臥式鏜床，主軸箱體與立柱導(dǎo)軌面接觸變形，將占鏜床各大件總變形5%-15%.因此，通過減小導(dǎo)軌本體剛性變形，是提高導(dǎo)軌工作精度一種重要方面。因而要把導(dǎo)軌與機(jī)床整體設(shè)計(jì)聯(lián)系起來。導(dǎo)向作用;從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度來講，導(dǎo)向作用要導(dǎo)軌副設(shè)立5個(gè)自由度約束，只容許上導(dǎo)軌有一種擬定自由度，即直線度或圓度。從機(jī)床整體功能出發(fā)，導(dǎo)軌導(dǎo)向精度，涉及導(dǎo)軌幾何精度，接觸精度及精度保持性；運(yùn)動(dòng)和定位精確性，平穩(wěn)性，靈活性等規(guī)定。6.2導(dǎo)軌基本形式導(dǎo)軌基本形式見下圖6.1所示。圖6.1導(dǎo)軌基本形式三角形導(dǎo)軌：該導(dǎo)軌磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償，故導(dǎo)向精度高。它截面角度由載荷大小及導(dǎo)向規(guī)定而定，普通為90°。為增長(zhǎng)承載面積，減小比壓，在導(dǎo)軌高度不變條件下，采用較大頂角（110°～120°）；為提高導(dǎo)向性，采用較小頂角（60°）。如果導(dǎo)軌上所受力，在兩個(gè)方向上分力相差很大，應(yīng)采用不對(duì)稱三角形，以使力作用方向盡量垂直于導(dǎo)軌面。矩形導(dǎo)軌：長(zhǎng)處是構(gòu)造簡(jiǎn)樸，制造、檢查和修理以便；導(dǎo)軌面較寬，承載力較大，剛度高，故應(yīng)用廣泛。但它導(dǎo)向精度沒有三角形導(dǎo)軌高；導(dǎo)軌間隙需用壓板或鑲條調(diào)節(jié)，且磨損后需重新調(diào)節(jié)。燕尾形導(dǎo)軌：燕尾形導(dǎo)軌調(diào)節(jié)及夾緊較簡(jiǎn)便，用一根鑲條可調(diào)節(jié)各面間隙，且高度小，構(gòu)造緊湊；但制造檢查不以便，摩擦力較大，剛度較差。用于運(yùn)動(dòng)速度不高，受力不大，高度尺寸受限制場(chǎng)合。（此數(shù)控車床刀架在溜板滑動(dòng)選用這種導(dǎo)軌形式）。圓形導(dǎo)軌：制造以便，外圓采用磨削，內(nèi)孔珩磨可達(dá)精密配合，但磨損后不能調(diào)節(jié)間隙。為防止轉(zhuǎn)動(dòng)，可在圓柱表面開鍵槽或加工出平面，但不能承受大扭矩。宜用于承受軸向載荷場(chǎng)合。慣用導(dǎo)軌組合形式三角形和矩形組合：這種組合形式以三角導(dǎo)軌為導(dǎo)向面，導(dǎo)向精度較高，而平導(dǎo)軌工藝性好，因而應(yīng)用最廣。這種組合有V-平組合、棱-平組合兩種形式。V-平組合導(dǎo)軌易儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，低、高速都能采用；棱-平組合導(dǎo)軌不能儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，只用于低速移動(dòng)。為使導(dǎo)軌移動(dòng)輕便省力和兩導(dǎo)軌磨損均勻，驅(qū)動(dòng)元件應(yīng)設(shè)在三角形導(dǎo)軌之下，或偏向三角形導(dǎo)軌。本數(shù)控車床選取此類構(gòu)造。矩形和矩形組合：承載面和導(dǎo)向面分開，因而制造和調(diào)節(jié)簡(jiǎn)樸。導(dǎo)向面間隙用鑲條調(diào)節(jié)，接觸剛度低。見圖6.2所示。圖6.2用鑲條調(diào)節(jié)導(dǎo)向面間隙雙三角形導(dǎo)軌：由于采用對(duì)稱構(gòu)造，兩條導(dǎo)軌磨損均勻，磨損后對(duì)稱位置位置不變，故加工精度影響小。接觸剛度好，導(dǎo)向精度高，但工藝性差，四個(gè)表面刮削或磨削也難以完全接觸，如果運(yùn)動(dòng)部件熱變形不同，也不能保證四個(gè)面同步接觸，故不適當(dāng)用在溫度變化大場(chǎng)合。6.3間隙調(diào)節(jié)為保證導(dǎo)軌正常工作，導(dǎo)軌滑動(dòng)表面之間應(yīng)保持恰當(dāng)間隙。間隙過小，會(huì)增長(zhǎng)摩擦阻力；間隙過大，會(huì)減少導(dǎo)向精度。導(dǎo)軌間隙如依托刮研來保證，要廢很大勞動(dòng)量，并且導(dǎo)軌通過長(zhǎng)期使用后，會(huì)因磨損而增大間隙，需要及時(shí)調(diào)節(jié)，故導(dǎo)軌應(yīng)有間隙調(diào)節(jié)裝置。矩形導(dǎo)軌需要在垂直和水平兩個(gè)方向上調(diào)節(jié)間隙。在垂直方向上，普通采用下壓板調(diào)節(jié)它低面間隙，其辦法有：1）刮研或配磨下壓板結(jié)合面；2）用螺釘調(diào)節(jié)鑲條位置；3）變化墊片片數(shù)或厚度。在水平方向上，燕尾形導(dǎo)軌慣用平鑲條或斜鑲條調(diào)節(jié)它側(cè)面間隙。見圖6.3所示。圖6.3用斜鑲條調(diào)節(jié)燕尾形導(dǎo)軌側(cè)面間隙圓形導(dǎo)軌間隙不能調(diào)節(jié)。因而，鑫源炭素鏜孔專機(jī)兩端動(dòng)力頭處存在導(dǎo)軌，用于支撐動(dòng)力頭進(jìn)行加工運(yùn)動(dòng)以完畢工藝規(guī)定，動(dòng)力頭處選取燕尾型導(dǎo)軌，其型號(hào)為：JSA-LG55ZL2F221000-2J，該導(dǎo)軌足以滿足強(qiáng)度、剛度規(guī)定。6.4導(dǎo)軌潤(rùn)滑潤(rùn)滑目、規(guī)定與方式：潤(rùn)滑目是為了減少摩擦力、減少磨損、減少溫度和防止生銹。潤(rùn)滑規(guī)定供應(yīng)導(dǎo)軌清潔潤(rùn)滑油。油量可以調(diào)節(jié)。盡量采用自動(dòng)和強(qiáng)制潤(rùn)滑。潤(rùn)滑元件要可靠。要有安全裝。例如靜壓導(dǎo)軌在未形成油膜之前不能開車和潤(rùn)滑不正常有報(bào)警信號(hào)等。導(dǎo)軌潤(rùn)滑方式有諸多?？梢匀斯ざㄆ谙?qū)к壝鏉灿汀４朔ê?jiǎn)樸易行，但不能經(jīng)常保證足夠潤(rùn)滑。也可在運(yùn)動(dòng)部件上裝油杯，使油沿油孔流或滴向?qū)к壝妫部稍谶\(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌面上裝潤(rùn)滑電磁泵?；蚴謩?dòng)潤(rùn)滑油泵，定期拉動(dòng)幾下供油。為使?jié)櫥驮趯?dǎo)軌面上較均勻分布，保證潤(rùn)滑效果，需在導(dǎo)軌面上開出油溝。6.5潤(rùn)滑油選取導(dǎo)軌慣用潤(rùn)滑劑有潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂，滑動(dòng)導(dǎo)軌用