單工位雙面臥式車(chē)方組合機(jī)床的整體設(shè)計(jì)
單工位雙面臥式車(chē)方組合機(jī)床的整體設(shè)計(jì),單工位雙面臥式車(chē)方組合機(jī)床的整體設(shè)計(jì),單工位,雙面,臥式,組合,機(jī)床,整體,總體,設(shè)計(jì)
河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)前 言為期四年的大學(xué)生活即將結(jié)束,最后一項(xiàng)重要任務(wù)就是畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是工科專(zhuān)業(yè)學(xué)校教學(xué)計(jì)劃的一個(gè)重要組成部分,是教學(xué)環(huán)節(jié)的繼續(xù)深化和檢驗(yàn),其實(shí)踐性和綜合性是其它教學(xué)環(huán)節(jié)所不能代替的。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)使學(xué)生獲得綜合訓(xùn)練,有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力,鞏固和提高所學(xué)知識(shí),全面提高畢業(yè)生的素質(zhì),使之能較快的適合工程實(shí)踐,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工作能力具有十分重要的作用。通過(guò)這一環(huán)節(jié)的訓(xùn)練,提高了以下能力:1、 綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能,獨(dú)立分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力;2、 綜合運(yùn)用基本技能,包括繪圖、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、翻譯、查閱及閱讀文獻(xiàn)等等的能力;3、 調(diào)動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究的積極性,技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和組織協(xié)作工作的能力,學(xué)習(xí)撰寫(xiě)科技論文和技術(shù)報(bào)告,正確運(yùn)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)語(yǔ)言闡述理論和技術(shù)問(wèn)題的能力;4、 學(xué)會(huì)收集加工各種信息的能力,以及獲取新知識(shí)的能力;5、 培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)。我們的設(shè)計(jì)題目是:臥式單工位雙面車(chē)方組合機(jī)床。我們知道,組合機(jī)床是用按系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計(jì)的專(zhuān)用部件組成的專(zhuān)用機(jī)床。它專(zhuān)門(mén)用于加工一種工件或一種工件的一定工序,機(jī)床的輔助部件部分地實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化,大大的提高了生產(chǎn)率。而車(chē)方機(jī)床,就是用曲率半徑很大的橢圓短半軸曲線(xiàn)代替直線(xiàn)切削方形工件。在機(jī)床中間底座上裝有固定夾具,用于安裝工件。機(jī)床工作時(shí),裝兩把車(chē)刀的車(chē)頭主軸由單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)作回轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng),同時(shí)車(chē)頭由側(cè)底座上的液壓滑臺(tái)帶動(dòng)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。一次裝夾,一個(gè)工步完成了4 個(gè)平面的切削。與一般銑削相比,減少了工件的二次裝夾和調(diào)整分度的時(shí)間,提高了生產(chǎn)率,減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度,降低了生產(chǎn)成本。車(chē)方機(jī)床只是眾多機(jī)床類(lèi)型中的一種,其設(shè)計(jì)也應(yīng)符合一般機(jī)床的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,即:(1)工藝可行性。指機(jī)床適應(yīng)不同生產(chǎn)的需要。大致包括以下內(nèi)容:機(jī)床可完成的工序種類(lèi),加工零件的類(lèi)型、材料和尺寸范圍,毛坯的種類(lèi)等。(2)加工精度和表面粗糙度。(3)生產(chǎn)率。(4)自動(dòng)化程度。(5)操作安全方便和工作可靠。(6)效率,使用期限和成本等等。設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)該注意使機(jī)床體積小,重量輕,占地面積小,外形美觀以及注意防止環(huán)境污染,如減少噪音,防止漏油等等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,遇到了很多困難和問(wèn)題,一方面我們自己不斷查閱相關(guān)資料盡力去解決,同時(shí),還得到了許多老師的大力支持,他們有問(wèn)必答,講解耐心詳細(xì),誨人不倦,在此表示衷心的感謝。1.制定機(jī)床總體設(shè)計(jì)方案1.1設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)任務(wù):臥式單工位雙面車(chē)方組合機(jī)車(chē) 工件名稱(chēng):小型拖拉機(jī)操縱軸 生產(chǎn)批量:中批生產(chǎn)材料:45鋼產(chǎn)品圖如下 1.2機(jī)床總體設(shè)計(jì)的依據(jù)1.2.1概述 機(jī)床設(shè)計(jì),是設(shè)計(jì)人員根據(jù)使用部門(mén)的要求和制造部門(mén)的可能,運(yùn)用有關(guān)的科學(xué)技術(shù)知識(shí),所進(jìn)行的創(chuàng)造性勞動(dòng)。而機(jī)床設(shè)計(jì)的第一步,就是整體方案的確定。即在調(diào)查和分析的基礎(chǔ)上,提出所設(shè)計(jì)機(jī)床的工藝方法、運(yùn)動(dòng)和布局、傳動(dòng)和控制、結(jié)構(gòu)和性能等的初步方案??傮w方案是部件和零件的設(shè)計(jì)依據(jù),對(duì)整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)的影響較大。因此,在擬定總體方案的過(guò)程中,必須綜合地考慮,使所定方案技術(shù)上先進(jìn),經(jīng)濟(jì)效果好。確定機(jī)床的總體方案,包括下列內(nèi)容:(1)調(diào)查研究 包括調(diào)查和分析工件、了解使用要求和制造條件、調(diào)查研究現(xiàn)有同類(lèi)型機(jī)床等。(2)工藝分析 包括確定機(jī)床上的工藝方法、運(yùn)動(dòng)等。(3)機(jī)床總體布局 一般包括:分配運(yùn)動(dòng)、選擇傳動(dòng)形式和支承形式、安排手柄等操作件的位置、擬定從布局上改善機(jī)床性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的措施等。最后,繪制機(jī)床的總聯(lián)系尺寸圖,以表達(dá)所采用的總體布局,規(guī)定聯(lián)系尺寸,并確定主要技術(shù)參數(shù)。另外,當(dāng)機(jī)床的傳動(dòng)和控制較復(fù)雜時(shí),須擬定機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的草圖。對(duì)于不同類(lèi)型的機(jī)床,擬定總體方案的側(cè)重點(diǎn)也是不同的。通用機(jī)床的工藝比較定型,一般是側(cè)重于機(jī)床的系列化工作、對(duì)現(xiàn)有同類(lèi)型機(jī)床的調(diào)查分析以及新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。1.2.2機(jī)床的總體布局 機(jī)床的總體布局是指確定機(jī)床的組成部件,以及各個(gè)部件和操縱、控制機(jī)構(gòu)在整臺(tái)機(jī)床中的配置。合理的總體布局的基本要求是:(1)保證工藝方法所要求的工件和刀具的相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)。(2)保證機(jī)床具有與所要求的加工精度相適應(yīng)的剛度和抗振性。(3)便于操作、調(diào)整、修理機(jī)床;便于輸送、裝卸工件、排除切屑。(4)經(jīng)濟(jì)效果好,如節(jié)省材料、減少機(jī)床占地面積等。(5)造型美觀。機(jī)床總體布局設(shè)計(jì)的一般步驟是,首先根據(jù)工藝分析分配機(jī)床部件的運(yùn)動(dòng),選擇傳動(dòng)形式和支承形式;然后安排操作部位,并擬定在布局上改善機(jī)床性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的措施。上述步驟之間有著密切聯(lián)系,必要時(shí)可互相穿插或并進(jìn)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的機(jī)床為一臺(tái)專(zhuān)用組合機(jī)床,組合機(jī)床是針對(duì)被加工零件的特點(diǎn)及工藝要求,按高度集中工序原則設(shè)計(jì)的一種高效率專(zhuān)用機(jī)床。設(shè)計(jì)組合機(jī)床前,首先應(yīng)根據(jù)組合機(jī)床完成工藝的一些限制及組合機(jī)床各種工藝方法能達(dá)到的加工精度,表面粗糙度及技術(shù)要求、解決零件是否可以利用組合機(jī)床加工以及采用組合機(jī)床加工是否合理的問(wèn)題。如果確定零件可以利用組合機(jī)床加工,那么,為使加工過(guò)程順利進(jìn)行并達(dá)到要求的生產(chǎn)率,必須在掌握大量的零件加工工藝資料基礎(chǔ)上,全面考慮影響制定零件丁藝方案、機(jī)床配置型式、結(jié)構(gòu)方案的各種因素反應(yīng)注意的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)分析比較,以確定零件在組合機(jī)床上合理可行的加工方法(包括安排工序及工藝流程,確定工序中的工步數(shù),選擇加工的定位基難及夾壓方案等)、確定工序(或工步)間加工余量、選擇合適的切削用量、相應(yīng)的刀具結(jié)構(gòu)、確定機(jī)床配置型式等等,這些便是組合機(jī)床方案制定的主要內(nèi)容。1.2.3.工件及工藝分析工件是機(jī)床的工作對(duì)象,是機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)的依據(jù)。因此,必須明確工件的特點(diǎn)和加工要求,諸如:被加工面的尺寸精度、相互位置精度、表面光潔度以及對(duì)生產(chǎn)率的要求等。選擇典型工件進(jìn)行分析:如圖1-1 圖1-1加工拖拉機(jī)操縱軸方頭(見(jiàn)圖1-1) ,原工序?yàn)樵谝鸭庸ち送鈭A后,用銑床銑削方頭,由于需要分度轉(zhuǎn)位,輔助工時(shí)較長(zhǎng)。改為專(zhuān)用臥式組合機(jī)床車(chē)削方頭,在機(jī)床中間底座上裝有固定夾具,用于安裝工件。機(jī)床工作時(shí),裝兩把車(chē)刀的車(chē)頭主軸由單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)作回轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng),同時(shí)車(chē)頭由側(cè)底座上的液壓滑臺(tái)帶動(dòng)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。一次裝夾,一個(gè)工步完成了4 個(gè)平面的切削,提高了生產(chǎn)效率。 零件材料為45號(hào)鋼,零件工作中受力不很大,可以在車(chē)削之后做淬火處理,以提高起剛度強(qiáng)度,延長(zhǎng)使用壽命。 此生產(chǎn)類(lèi)型為中批生產(chǎn),應(yīng)盡量提高生產(chǎn)率,降低生產(chǎn)成本,采用專(zhuān)用機(jī)床生產(chǎn)比較合理。 1.3工件加工原理車(chē)方機(jī)床由車(chē)頭行星輪系機(jī)構(gòu)產(chǎn)生刀尖的橢圓曲線(xiàn)軌跡。 圖1-2車(chē)方原理見(jiàn)圖1-2 ,齒輪與的傳動(dòng)比為12 ,當(dāng)?shù)都獍惭b在比齒輪 的分度圓小的圓周上時(shí),則刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓。證明如下:設(shè)齒輪 的分度圓半徑為OA =R , O點(diǎn)為齒輪的分度圓中心,刀尖在分度圓內(nèi)定點(diǎn)a處,且Oa/ OA = 。當(dāng)?shù)姆侄葓A在上作純滾動(dòng)時(shí),圓心O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O,齒輪上a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至a點(diǎn)( 坐標(biāo)為x,y) ,而Oa = Oa,由圖2 可知:x = Pb + ca= POcos+ Oacos = Rcos+Oa cos = Rcos+Rcos = R (1 +) cos (1)y = Ob - Oc = POsin- Oasin = Rsin- Oasin =Rsin- Rsin = R (1 - ) sin (2)由式(1) 得 =由式(2) 得=則/ (1 +) 2 +/(1 - ) 2 = + = 1 (3) 式(3) 為橢圓方程,所以a 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓。同理可以證明,和a 點(diǎn)對(duì)稱(chēng)于中心O 點(diǎn)的另一刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡也是一個(gè)橢圓。若接近于1 時(shí),橢圓短半徑處曲率半徑很大,接近于直線(xiàn)。設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)男行禽?的分度圓半徑,可以控制用橢圓曲線(xiàn)代替直線(xiàn)所引起的直線(xiàn)度誤差,滿(mǎn)足加工一般方頭的精度要求。 1.4行星輪計(jì)算及原理誤差分析車(chē)方機(jī)床的車(chē)頭行星輪系如圖1-3 所示。 圖1-31.行星輪分度圓直徑D3 的設(shè)計(jì)計(jì)算圖1.2 所示的E 點(diǎn)與F 點(diǎn)的y 坐標(biāo)值之差為計(jì)算直線(xiàn)度誤差的初始值。根據(jù)工件精度要求,給出初始直線(xiàn)度公差0.09mm。由零件簡(jiǎn)圖1 的方頭邊長(zhǎng) = 26.91 0.09和初始線(xiàn)度公差值,我們可以計(jì)算出圖2 中E點(diǎn)和F點(diǎn)的坐標(biāo)在E點(diǎn),零件的直線(xiàn)度誤差大到最大值則: =2 6.91 2=13.455在F點(diǎn),零件的直線(xiàn)度誤差達(dá)到最小值,則:=26.91 2-0.09=03.365所以 E 點(diǎn)坐標(biāo)為 (0 ,13.455) , F 點(diǎn)坐標(biāo)為(13144 ,13144) ,顯然刀尖在E 點(diǎn)時(shí),( OPO) = 90。但必須注意的是,在F 點(diǎn)時(shí),夾角不等于45。將E 點(diǎn) = 90和y = 13.455代入式(2) 中,得R (1 - ) = 13.455 (4)將F 點(diǎn)坐標(biāo)代入式(1) 和(2) 中,得R (1 +) cos = 13.365 (5)R (1 - ) sin = 13.365 (6) 聯(lián)立式(4) 、(5) 和(6) 解得R =64.59997mm ,圓整取R =65mm。 分度圓直徑 = 130mm。將R = 65mm 代入式(4) 中得 = 0.791 718 22.曲線(xiàn)近似直線(xiàn)的車(chē)方原理直線(xiàn)度誤差的分析計(jì)算由于工件上有的圓角,橢圓曲線(xiàn)近似直線(xiàn)段的長(zhǎng)度小于GF ,近似直線(xiàn)段的車(chē)方原理直線(xiàn)度誤差值小于計(jì)算給出的初始值。一個(gè)橢圓曲線(xiàn)與圓有4 個(gè)交點(diǎn),相鄰兩點(diǎn)在x 方向上的距離為近似直線(xiàn)段的長(zhǎng)度。交點(diǎn)I 的y 值與中點(diǎn)E 的y值之差即為原理直線(xiàn)度誤差。橢圓方程: +=1圓的方程: + = 聯(lián)立解之得4 個(gè)交點(diǎn),其中第一象限的交點(diǎn)I 的坐標(biāo)值為= (7)= (8)由變換為,工件倒圓直徑的基本尺寸d = 29.65mm ,半徑基本尺寸r = 14.825mm ,將R =65mm , = 0.791 718 2 , r = 14.825mm代入式(7) 和(8) 得 = 13.405mm, = 6.269mm近似直線(xiàn)段的長(zhǎng)度L= 2= 2 6.104 = 12.538mm。令PE = h ,按圖1 計(jì)算的直線(xiàn)段長(zhǎng)度為L(zhǎng) = 2 = 2 = 12.448mm兩者之差L = L- L = 12.538 12.448 = 0.09mm ,符合零件圖紙的要求。近似直線(xiàn)段的車(chē)方原理的直線(xiàn)度誤差計(jì)算值=h-= 13.455 13.405 = 0.05mm ,即直線(xiàn)段的車(chē)方原理直線(xiàn)度誤差是0.05mm ,比初始值小的多,完全可以滿(mǎn)足一般方頭的精度要求。2.機(jī)床配置形式的選擇2.1機(jī)床配置形式概述 機(jī)床的配置形式通常根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),加工要求,生產(chǎn)率和工藝過(guò)程方案等就可以確定。但在在基本形式的基礎(chǔ)上,由于工藝的組織,動(dòng)力頭的不同配置方法,零件安裝數(shù)目和工位數(shù)多少等具體安排不同,而具有多種配置方案。他們對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度,通用化程度,結(jié)構(gòu)工藝性能,重新調(diào)整的可能性以及經(jīng)濟(jì)效果,還有維修操作是否方便等,都具有不同的影響。另外,還必須看到,就是在有些情況下,多工藝過(guò)程方案不大的更改或重新安排,往往會(huì)使機(jī)車(chē)簡(jiǎn)單,工作可靠,結(jié)構(gòu)緊湊,更符合實(shí)際生產(chǎn)的要求。因此,在最后決定機(jī)床配置形式結(jié)構(gòu)方案時(shí),必須注意下面一些問(wèn)題。 (1)加工精度的要求影響 固定式夾具組合機(jī)床能達(dá)到的加工精度最高,帶移動(dòng)式加具機(jī)床精度相對(duì)較差。 (2)機(jī)床生產(chǎn)率的影響 機(jī)床要求的生產(chǎn)率對(duì)機(jī)床配置形式結(jié)構(gòu)方案有很大影響,它是決定采單工位機(jī)床,多工位機(jī)床或自動(dòng)線(xiàn),還是按中小批生產(chǎn)所需組合機(jī)床的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的重要因素。有時(shí)從工件外形及輪廓尺寸來(lái)看,完全可以采用單工位固定夾具的機(jī)床形式。但由于生產(chǎn)率要求很高,就不得不采用多工位的方案,使裝卸時(shí)間和機(jī)動(dòng)時(shí)間相重合。 (3)被加工零件的大小、形狀、加工部位特點(diǎn)的影響 這些特點(diǎn)很大程度上決定了采取臥式、立式或是傾斜式機(jī)床。一般來(lái)說(shuō),臥式機(jī)床多用于加工孔中心線(xiàn)與定位基準(zhǔn)面平行,又需要由一面或是幾面同時(shí)加工的箱體。一些在立式機(jī)床上安裝不方便或者受到高度限制的細(xì)長(zhǎng)工件,也適宜采用臥式機(jī)床加工。立式機(jī)床則適于加工定基面是水平的,而加工面的孔與基面相垂直的工件。 總之,在擬訂機(jī)床配置形式結(jié)構(gòu)方案時(shí),必須認(rèn)真分析工件加工工藝的要求及加工部位的特點(diǎn),選擇恰當(dāng)?shù)姆桨浮?.2機(jī)床支撐形式的選擇機(jī)床中常用的支承件有床身、底座、立柱、橫梁、橫臂、刀架及工作臺(tái)等。這些支承件,或單獨(dú)使用,或組合使用。支承件應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求:1.應(yīng)具有足夠的剛度和較高的剛度質(zhì)量比。2.應(yīng)具有較好的動(dòng)態(tài)特性,包括較大的位移阻抗和阻尼,整機(jī)的低階頻較高,若階頻不致引起結(jié)構(gòu)共振,不會(huì)因薄壁振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲。3.熱穩(wěn)定性好,熱變形對(duì)機(jī)床加工精度的影響較小。排屑暢通,吊運(yùn)安全,并具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。 機(jī)床支承形式可歸納為下列5種: (1)一字形(“一”形)支承 支承件是床身,或床身與底座的組合。具有這種支承形式的機(jī)床,稱(chēng)為臥式機(jī)床。 (2)柱形(“”形)支承 支承件是立柱,或立柱與底座的組合。具有這種支承形式的機(jī)床,稱(chēng)為立式機(jī)床。 (3)倒丁字形(“”形)支承 支承件是床身和立柱的組合。具有這種支承形式的機(jī)床,稱(chēng)為復(fù)合式機(jī)床。 (4)槽形(“”形)支承 支承件是床身(或底座)、立柱、橫臂三者的組合。具有這種支承形式的機(jī)床,稱(chēng)為單臂式機(jī)床。 (5)框形(“ ”形)支承 機(jī)床的支承件由床身、橫梁及雙立柱組合而成,形成封閉的框形結(jié)構(gòu)。具有這種支承形式的機(jī)床,稱(chēng)為龍門(mén)式機(jī)床。 由于支承件的結(jié)構(gòu)形狀十分復(fù)雜,受力條件也很復(fù)雜,所以對(duì)支承件主要是進(jìn)行近似的工程技術(shù)計(jì)算,用近似的技術(shù)計(jì)算結(jié)果,來(lái)和已有的經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的同類(lèi)型支承件的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,進(jìn)而評(píng)價(jià)所設(shè)計(jì)的支承件。由工件的形狀及加工原理知,宜采用臥式形式(帶一固定式夾具)。 圖21 2.3床身設(shè)計(jì) 臥式床身有3種結(jié)構(gòu)形式:中小型機(jī)床的床身是安裝在床腿上的,例如回轉(zhuǎn)直徑在630毫米及以下的車(chē)床,六角車(chē)床等;大型機(jī)床的床身是直接安裝在基礎(chǔ)上的,如大型臥式車(chē)床臥式鏜床等;某些臥式床身是框架式的,如仿行車(chē)床,多刀車(chē)床等。從載荷的觀點(diǎn)來(lái)分析,有的床身主要是在切削力的作用下受兩個(gè)方向的彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷,如車(chē)床,六角車(chē)床和鏜床床身;有的床身主要是在重力的作用下受豎直面內(nèi)的彎曲載荷,如龍門(mén)刨床和龍門(mén)銑床的床身。 表2-1 鑄鐵件的推薦壁厚當(dāng)量尺寸(m)0.751.01.51.82.02.533.54.5外壁厚(mm)81012141618202225隔板或筋厚(mm)68101212141618201.截面形狀床身的截面形狀決定于剛度要求,導(dǎo)軌的位置,內(nèi)部需要安裝的零,部件,排屑等。2.截面寬度和高度 截面的寬度由工件大小,剛度要求和刀架或工作臺(tái)的導(dǎo)向性決定。 普通車(chē)床床身截形的最佳比例為高比寬約等于1。 這里借鑒CA6140車(chē)床的床身設(shè)計(jì)。床身采用鑄鐵件(材料是HT30-45號(hào)灰鑄鐵)。截面形狀如圖22。 圖 22整體圖如圖23所示 圖 23 3.動(dòng)力部件的選擇3.1切削力的計(jì)算及刀具的選擇車(chē)方機(jī)床的主軸上對(duì)稱(chēng)安裝了兩把車(chē)刀,但由圖2 可知,兩把刀不會(huì)同時(shí)切削,切削深度從F 點(diǎn)= 0 逐漸增大至E 點(diǎn) = 1.5mm ,再逐漸減小至G 點(diǎn)= 0 。其它3 個(gè)面的切削深度也依次作同樣改變。所以最大切深度 = 1.5mm ,根據(jù)零件表面粗糙度的要求,選f =0.3mm/ r。由= 可以計(jì)算滑臺(tái)速度。 刀具材料選用YT15(適合加工鋼料及斷續(xù)切削)。為了保證一定的刀具耐用度,選v = 90m/ min = 1.5m/ s。零件材料45 鋼,加工時(shí)的材料硬度為187HB ,查機(jī)械加工工藝手冊(cè),得:單位切削力p = 1 962N/ mm2 ;切削力Fz = p f = 1 962 1.5 0.3 = 883N ;切削功率P = v = 8831.5=1.3245kW;取機(jī)床總效率= 0.75 ,則電機(jī)功率= P/ = 1.3245/ 0.75 = 1.766kW。3.2電動(dòng)機(jī)的選擇1.電動(dòng)機(jī)選擇時(shí)要考慮的問(wèn)題:(1)由于一般生產(chǎn)單位多采用三相交流電源,故無(wú)特殊要求時(shí)均應(yīng)選用三相交流電動(dòng)機(jī)。其中以三相異步帶能動(dòng)機(jī)應(yīng)用最多,常用為Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。(2)電動(dòng)機(jī)的功率選擇是否合適,對(duì)電動(dòng)機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。功率選的過(guò)小不能保證工作機(jī)的正常工作,或使電動(dòng)機(jī)因超載而過(guò)早損壞;功率選的過(guò)大則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高,能力又得不到充分的發(fā)揮,而且由于電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不在滿(mǎn)載下運(yùn)轉(zhuǎn),其效率和功率因數(shù)都較低而造成能源的浪費(fèi) (3)電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速愈高,磁極對(duì)數(shù)愈少,外廓尺寸愈小,價(jià)格愈低。但是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相對(duì)于工作機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)高勢(shì)必使總傳動(dòng)比加大,致使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,外廓尺寸增加,制造成本提高。而選用較低轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī),其優(yōu)缺點(diǎn)剛好相反。因此,在確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí),應(yīng)進(jìn)行分析比較,權(quán)衡利弊,按最佳方案選擇。2.電動(dòng)機(jī)功率的選擇考慮到減速器的降速比不宜過(guò)大,所以初步選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 再根據(jù)所須電動(dòng)機(jī)功率為。查簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 續(xù)表但是,考慮到機(jī)床可能調(diào)整加工其它尺寸、材料的方頭或六方頭工件,取電機(jī)功率為2.2kW。選用封閉式三相異步電動(dòng)機(jī),型號(hào)為Y132S-8,其輸出功率P=2.2kw。其主要性能參數(shù)如表3-1所示。表3-1 電動(dòng)機(jī)主要性能參數(shù)電動(dòng)機(jī)的功率P2.2 kw額定電流5.5A額定轉(zhuǎn)距2.0電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速n710 r/min堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 / 額定轉(zhuǎn)矩2.0電動(dòng)機(jī)的效率0.81電動(dòng)機(jī)的重量63kg3.電動(dòng)機(jī)的安裝型式選用基本結(jié)構(gòu)型式,機(jī)座不帶底腳,端蓋有凸緣。安裝結(jié)構(gòu)型式為制造范圍(機(jī)座號(hào))為80-315。其示意圖如圖3-1所示: 圖3-1 電動(dòng)機(jī)的安裝示意圖主要安裝型式尺寸如表3-2所示。表3-2 電動(dòng)機(jī)主要安裝尺寸電動(dòng)機(jī)軸伸直徑D48mm電動(dòng)機(jī)軸伸長(zhǎng)度E110mm軸伸上鍵槽的尺寸14mm9mm電動(dòng)機(jī)法蘭外徑尺寸350mm電動(dòng)機(jī)法蘭內(nèi)徑尺寸250mm電動(dòng)機(jī)法蘭螺栓孔均不圓直徑300mm法蘭螺栓孔的數(shù)量和直徑419電動(dòng)機(jī)的總高度L710mm4.液壓滑臺(tái)的設(shè)計(jì)4.1液壓滑臺(tái)系統(tǒng)概述4.1.1液壓滑臺(tái)系統(tǒng)的特點(diǎn)(1)滑臺(tái)的主要負(fù)載是切削力、摩擦力和啟動(dòng)、制動(dòng)過(guò)程的慣性力,最大負(fù)荷一般10kN。為保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和工作可靠性,一般都采取中低壓系統(tǒng),壓力在6MPa以下。液壓系統(tǒng)的流量是根據(jù)滑臺(tái)快速進(jìn)退的速度確定的,一般24-5動(dòng)導(dǎo)軌鑄鐵鑄鐵鑄鐵淬硬鑄鐵有色金屬塑料支撐導(dǎo)軌鑄鐵淬硬鑄鐵淬硬鋼淬硬鋼鑄鐵鑄鐵導(dǎo)軌常用材料搭配見(jiàn)表41。除鑄鐵外,其余導(dǎo)軌都是鑲裝的。 (2)鑄鐵鑄鐵是一種成本低,有良好減振性和耐磨性,易于鑄造和切削加工的金屬材料。導(dǎo)軌常用的鑄鐵有灰鑄鐵、孕育鑄鐵和耐磨鑄鐵等。 灰鑄鐵府用最多的牌號(hào)是HT200。在較好的潤(rùn)滑與防護(hù)條件下,具有一定的耐磨性。適用于需手工刮研的導(dǎo)軌;潤(rùn)滑和防護(hù)條件好、輕載荷的機(jī)床導(dǎo)軌;不經(jīng)常工作的導(dǎo)軌(包括移置導(dǎo)軌);對(duì)精度要求不高的次要導(dǎo)軌等。常用的孕育鑄鐵牌號(hào)足HT300。耐磨性高于灰鑄鐵,但較脆硬,不易刮研,且成本較高。常用于較精密的機(jī)床導(dǎo)軌。 為了提高鑄鐵導(dǎo)軌的硬度,以增強(qiáng)抗磨粒磨損的能力和防止撕傷,鑄鐵導(dǎo)軌經(jīng)常采用高頻淬火、小頻淬火及電接觸自冷淬火等表面淬火方法。 (3)鋼 在耐磨性要求較高的機(jī)休上,可采用淬硬鋼制成的鑲鋼導(dǎo)軌。淬火鋼的耐磨性比普通鑄鐵高5-10倍。 鑲鋼導(dǎo)軌通常采用45鋼或45cr等材料,表面淬硬或全淬透,硬度達(dá)到HRc5258;或者采用20Cr,20CrMn等滲碳淬硬至HRc5662。鑲鋼導(dǎo)軌工藝復(fù)雜,成本高,目前國(guó)內(nèi)主要用于數(shù)控機(jī)床的滾動(dòng)導(dǎo)軌上。 (4)有色金屬 有色金屬鑲裝導(dǎo)軌常用于重型機(jī)床的動(dòng)導(dǎo)軌上,與鑄鐵的支承導(dǎo)軌搭配,以防止咬合磨損,保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和提高運(yùn)動(dòng)精度。常用的材料有錫青銅ZQSn663,鋁青銅ZQAl94和鋅鋁銅合金ZZnAL10一5等。 (5)塑料 塑料導(dǎo)軌具有良好的耐磨性能,落在導(dǎo)軌表面上的硬??蓴D入導(dǎo)軌內(nèi)部,避免了磨粒磨損和撕傷。常用的塑料材料有環(huán)氧樹(shù)脂耐磨涂料和聚四氟乙烯基滑動(dòng)導(dǎo)軌軟帶等。適用于中、小型精密機(jī)床和數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌,用于豎直導(dǎo)軌更可顯示其優(yōu)點(diǎn)。 這里我選用鑄鐵導(dǎo)軌。2.導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu) 1)截面形狀 滑動(dòng)導(dǎo)軌可分為凸形和凹形兩大類(lèi)。對(duì)于水平布置的機(jī)床,凸形導(dǎo)軌不易積存切屑,但難以保存潤(rùn)滑油,因此只適用于低速運(yùn)動(dòng);凹形導(dǎo)軌潤(rùn)滑性能良好適用于高速運(yùn)動(dòng),但為防止落入切屑等必須配備良好的防護(hù)裝置。 直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌截面的基本形狀見(jiàn)圖42。 A b c d 圖 42 三角形導(dǎo)軌,見(jiàn)圖a。支承導(dǎo)軌為凸形時(shí),稱(chēng)為山形導(dǎo)軌;支承導(dǎo)軌為凹形時(shí),稱(chēng)為V形導(dǎo)軌。三角形導(dǎo)軌依靠二角形的兩個(gè)斜面導(dǎo)向,磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償,不影響導(dǎo)向精度。但水平和垂直兩個(gè)方向上的誤差相萬(wàn)影響,給制造和檢修帶來(lái)困難。導(dǎo)向精度隨頂角。的增加而降低;承載面積隨的增加而增加。當(dāng)兩導(dǎo)軌面上受力不對(duì)稱(chēng)且相差較大時(shí),可采用不對(duì)稱(chēng)三角形導(dǎo)軌,以保證導(dǎo)軌面壓力分布均勻。通常取=。對(duì)于受力較大的大型或重型機(jī)床,可取-;對(duì)于精密機(jī)床,常取=。 支承導(dǎo)軌為V形時(shí),不易積存放大的切屑,也不易存留潤(rùn)滑油,適用于不易防護(hù)、速度較低的進(jìn)結(jié)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。支承導(dǎo)軌為V形時(shí),由于能得到較充足的潤(rùn)滑,除用于精密和大型機(jī)床的進(jìn)給導(dǎo)軌外,還可用于主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌,如龍門(mén)刨床床身導(dǎo)軌。但是必須很好地防護(hù),以防止落人切屑和塵土。 矩形導(dǎo)軌,見(jiàn)圖b。矩形導(dǎo)軌制造簡(jiǎn)單,剛度高,承載能力大,具有水平和垂直兩個(gè)方向的導(dǎo)軌面而且兩個(gè)導(dǎo)軌面的誤差不會(huì)相互影響,便于安裝調(diào)整。但側(cè)面磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償,需要有間隙調(diào)整裝置,因此導(dǎo)向件較差。適用于載荷較大而導(dǎo)向性要求不高的機(jī)床。根據(jù)導(dǎo)向形式的不同,矩形導(dǎo)軌又可分為窄式組合和寬式組合兩種。燕尾形導(dǎo)軌,見(jiàn)圖C。燕尾形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)緊湊、高度尺寸較小,可承受顛覆力矩,但磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償間隙,需用鑲條調(diào)整,剛性較差,摩擦力較大,制造和檢修都比較復(fù)雜,一般用作中、低速的多層導(dǎo)軌。 圓體形導(dǎo)軌,見(jiàn)圖D。圓柱形導(dǎo)軌制造簡(jiǎn)單,不易積存較大的鐵屑。但磨損后很難調(diào)整和補(bǔ)償間隙,通常用在承受軸向載荷的場(chǎng)合。 這里選用矩形導(dǎo)軌。 2)組合形式 為了限制運(yùn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌一般都由兩條導(dǎo)軌組合而戍。對(duì)重型機(jī)床,由于共移動(dòng)部件寬度較大,又承受較重載荷,因此常采用3條或3條以上導(dǎo)軌,來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向外承受載荷。常見(jiàn)的導(dǎo)軌組合形式見(jiàn)圖43。 圖43 雙二角形組合(圖a) 導(dǎo)向精度高,磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償具有較好的精度保持性,但很難達(dá)到4個(gè)表面同時(shí)接觸的要求,制造較困難。適用于精度要求較高的機(jī)床,如高精度絲杠機(jī)床刀架導(dǎo)軌和滾齒機(jī)立體導(dǎo)軌等。 雙矩形組合(圖b) 具有較大的承載能力,制造調(diào)整比較簡(jiǎn)單,但導(dǎo)向性差,磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償,對(duì)加工精度有較大影響;多用于普通精度機(jī)床和重型機(jī)床,如萬(wàn)能升降臺(tái)銑床工作臺(tái)導(dǎo)軌等。 三角形-矩形組合(圖4 c) 這種組合形式兼有導(dǎo)向性好、制造方便和剛度高的優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用最廣泛,如普通車(chē)床溜板、龍門(mén)刨床工作臺(tái)導(dǎo)軌、萬(wàn)能外因磨床砂輪架導(dǎo)軌等。 燕尾形組合(圖d) 兩個(gè)燕尾平面同時(shí)起導(dǎo)向及壓板作用,用一根鑲條就可調(diào)整各接觸面的間隙,但不能承受過(guò)大的顛覆力矩,摩擦損失也較大。用于要求層數(shù)多、尺寸小、調(diào)整間隙方便和移動(dòng)速度不大的場(chǎng)合,如車(chē)床刀架、牛頭刨床滑枕導(dǎo)軌等。 燕尾形矩形組合(圖e) 能承受較大力矩,間隙調(diào)整也比較方便,多用于橫梁、立柱、搖臂等的導(dǎo)軌,如龍門(mén)刨床橫梁導(dǎo)軌等。 雙圓柱形組合(圖f) 容易制造,但磨損后不易補(bǔ)償。常用于僅受軸向力的場(chǎng)合,如壓力機(jī)、機(jī)械手的導(dǎo)軌。 這里選用雙矩形組合 3)間隙調(diào)整 閉式導(dǎo)軌的結(jié)合面之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)拈g隙。若間隙過(guò)小,不但增加運(yùn)動(dòng)阻力,而且會(huì)加速導(dǎo)軌磨損;若間隙過(guò)大,又會(huì)使導(dǎo)向精度降低,還容易產(chǎn)生振動(dòng)。因此,除裝配過(guò)程中應(yīng)仔細(xì)調(diào)整導(dǎo)軌的間隙外,在使用一段時(shí)間后,因磨損還需重調(diào)。常用鑲條和壓板來(lái)調(diào)整導(dǎo)軌的間隙。 (1)壓板 壓板用于調(diào)整間隙和承受顛覆力矩下圖所示為矩形導(dǎo)軌上常用的幾種壓板裝置。 圖44 壓板 1-動(dòng)導(dǎo)軌 2-支承導(dǎo)軌 3-壓板 4-墊片 5-平鑲條 6-螺釘圖a所示的壓板裝置通過(guò)磨削或副研壓板3與動(dòng)導(dǎo)軌1相接觸的d面,或磨、刮與支承導(dǎo)軌2相接觸的e面來(lái)調(diào)整垂直方向的間隙。間隙過(guò)大時(shí)磨、刮d面:間隙過(guò)小則磨、刮e面。壓板上的d,e面需用空刀槽分開(kāi)。這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但調(diào)整比較麻煩。圖b所示是采用在壓板與動(dòng)導(dǎo)軌接觸處放幾層薄墊片4來(lái)調(diào)整垂直方向的間隙。隨著摩擦表面的不斷磨損,逐次取下一層墊片。這種方法比磨、刮省力,但調(diào)整量受墊片厚度限制。圖c所示是在壓板與支承導(dǎo)軌間用平鑲條5來(lái)調(diào)整間隙。只要擰動(dòng)帶有鎖緊螺母的螺釘6即可調(diào)整間隙,故調(diào)整方便。但由于鑲條下面只與幾個(gè)螺釘接觸,因此剛度較差。(2)鑲條 鑲條用來(lái)調(diào)整矩形和燕尾形導(dǎo)軌的側(cè)面間隙,以保證導(dǎo)軌面的正常接觸。常用的鑲條有平鑲條和斜鑲條兩種。 3.導(dǎo)軌的潤(rùn)滑與防護(hù) 1)導(dǎo)軌潤(rùn)滑導(dǎo)軌潤(rùn)滑的目的是:減少磨損以延長(zhǎng)導(dǎo)凱使用壽命;降低溫度以改善工作條件;減小摩擦力以提高機(jī)械效率;保護(hù)導(dǎo)軌表面以防止生銹。 導(dǎo)軌的潤(rùn)滑方法很多,最簡(jiǎn)單的潤(rùn)滑方法是人工定期地直接在導(dǎo)軌上澆油或油杯供油。這種方法成本低廉,但不能保證充分的潤(rùn)滑。一般用于移置導(dǎo)軌或移動(dòng)速度較低的滑動(dòng)導(dǎo)軌及滾動(dòng)導(dǎo)軌。另一種手動(dòng)潤(rùn)滑方式是在機(jī)床上裝手動(dòng)油泵,在工作前拉動(dòng)油泵幾次,進(jìn)行人工潤(rùn)滑,這種方式操作方便但不能保證連續(xù)供油,用于低中速、低載荷、小行程或不經(jīng)常運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌上?,F(xiàn)代機(jī)床上多采用全自動(dòng)壓力油強(qiáng)制潤(rùn)滑,這種方法效果較好可保證充分潤(rùn)滑,不斷地沖洗和冷卻表面,與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān),但必須有專(zhuān)門(mén)的供油系統(tǒng),成本較高。 為了使?jié)櫥驮趯?dǎo)軌向上均勻分布,保證充分的潤(rùn)滑效果,應(yīng)在導(dǎo)軌面上開(kāi)出油溝。2)導(dǎo)軌的防護(hù) 導(dǎo)軌的防護(hù)裝置應(yīng)盡可能使導(dǎo)軌面封閉起來(lái),如果不能封閉,則應(yīng)能將落在導(dǎo)軌上的塵屑較徹底地清除,還應(yīng)具有耐紅熱切屑的能力,防冷卻液浸蝕的能力,便于裝卸及清洗導(dǎo)軌,制造容易、耐用和美觀。 圖45 導(dǎo)軌的防護(hù) 圖示為幾種導(dǎo)軌的防護(hù)方式。圖a為刮板式防護(hù)裝置。在動(dòng)導(dǎo)軌的端面上裝有毛氈l,并用金屬刮板2及螺釘壓緊,當(dāng)動(dòng)導(dǎo)軌移動(dòng)時(shí),通過(guò)毛氈排除落在支承導(dǎo)軌上的切屑及灰塵。這種裝置容易被細(xì)小的切屑及雜物填塞,對(duì)導(dǎo)軌產(chǎn)生刮磨作用,因此僅適用于移動(dòng)速度較低的導(dǎo)軌。圖b,為鋼帶式防護(hù)單,韌帶4的一端繞在床身端部的滾輪3上,另一端則固定在運(yùn)動(dòng)部件上,運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)時(shí),鋼帶隨著展開(kāi)或卷在滾輪上。這種防護(hù)罩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但切屑及雜物在滾輪卷動(dòng)時(shí)容易被帶至鋼帶內(nèi)表面而掉在導(dǎo)軌面上,影響防護(hù)效果。圖c為固定式防護(hù)罩、鐵皮罩固定在運(yùn)動(dòng)部件上,以蓋住導(dǎo)軌表面。這種隊(duì)護(hù)罩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但密封性較差,且使機(jī)床外形尺寸增大,僅通用于行程不大的中小型機(jī)床。圖 d為層疊式防護(hù)罩,用多段金屬薄板制成,最外層蓋板6和最內(nèi)層蓋板7分別固定在運(yùn)動(dòng)部件5和床身8上,當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)時(shí),防護(hù)罩可隨之伸長(zhǎng)或縮短。這種防護(hù)罩耐熱性好,使用壽命長(zhǎng),但制造較復(fù)雜,成本較高,適用于大型及精密機(jī)床。圖 c為折疊式防護(hù)罩,用皮革、塑料或帆布制成,這種防護(hù)罩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,防護(hù)效果好但容易損壞,成本高,常用于磨床和精密機(jī)床上。 這里選用刮板式防護(hù)裝置。 4.滑動(dòng)導(dǎo)軌的驗(yàn)算設(shè)計(jì)滑動(dòng)導(dǎo)軌時(shí),先參考同類(lèi)型機(jī)床,初步擬定導(dǎo)軌的形狀和尺寸,然后再進(jìn)行驗(yàn)算。 滑動(dòng)導(dǎo)軌的驗(yàn)算,主要是通過(guò)受力分析,求出導(dǎo)軌的平均壓強(qiáng)和最大壓強(qiáng)、與導(dǎo)軌的許用壓強(qiáng)相對(duì)照,判斷導(dǎo)軌設(shè)計(jì)是合合理。根據(jù)壓強(qiáng)分布情況,判斷是合需用壓板。* 1)導(dǎo)軌壓強(qiáng)的分布 當(dāng)導(dǎo)軌的自身剛度大于接觸剛度時(shí),可忽略導(dǎo)軌自身變形的影響,而只考慮接觸變形的影響。這時(shí),沿導(dǎo)軌長(zhǎng)度方向的接觸變形和壓強(qiáng)可視為線(xiàn)性分布,沿寬度方向可視為均勻分布。當(dāng)導(dǎo)軌的自身剛度較低時(shí),既要考慮導(dǎo)軌表面接觸變形,又要考慮導(dǎo)軌自身變形,這時(shí)壓強(qiáng)為非線(xiàn)性分布,下面只討論線(xiàn)性分布的導(dǎo)軌壓強(qiáng)的計(jì)算。 每條導(dǎo)軌面所受的載荷,都可以簡(jiǎn)化為一個(gè)距導(dǎo)軌中心距離為x的力,這個(gè)力的作用又等價(jià)于一個(gè)位于導(dǎo)軌中心的力F和一個(gè)顛覆力矩M的作用。如圖46所示。 圖46 導(dǎo)軌受力情況 在力F作用下,導(dǎo)軌面的壓強(qiáng)(單位為MPa): = .(1) 在力矩M作用下,導(dǎo)軌面產(chǎn)生的最大壓強(qiáng)(單位為MPa) 由于 M= aLL=a因此 = (2) 式中 F導(dǎo)軌承受的集中力,單位為N; M導(dǎo)軌承受的顛覆力矩,單位為Nmm; a導(dǎo)軌的寬度,單位為mm; L動(dòng)導(dǎo)軌的長(zhǎng)度,單位為mm; -集中力F力引起的壓強(qiáng),單位為MPa; -顛覆力矩M引起的最大壓強(qiáng),單位為MPa。由于力F與力矩M同時(shí)作用,閱此尋軌所承受的最大、最小、平均壓強(qiáng)分別為: =+ = (1 + )(3) = = (1)(4) = (+)=.(5)從式(47)可見(jiàn),平均壓強(qiáng)只與力F的大小和導(dǎo)軌幾何尺寸有關(guān),而與力的作用點(diǎn)無(wú)關(guān)。 從式(45)、(44)可知: (1)x0,即力F作用于導(dǎo)軌中點(diǎn),M=0,=0,壓強(qiáng)呈矩形分布(如下圖a),導(dǎo)軌受力均勻,但實(shí)際上很難實(shí)現(xiàn)這種情況。 (2)xL6,即MFL6時(shí),6MFL1,2,0,壓強(qiáng)呈梯形分布(如圖b)。設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)盡可能保證導(dǎo)軌在這種受力狀態(tài)下工作。 (3)x=L6,即M=FL/6時(shí), 6MFL=1,=0,=2,壓強(qiáng)呈三角形分布(圖c)。導(dǎo)軌兩端壓強(qiáng)分布相差較大,但仍保持了導(dǎo)軌面全長(zhǎng)接觸,設(shè)計(jì)時(shí)也可采用。 (4)xL6,即M= FL/6時(shí),6M/FL 1,0。這時(shí),導(dǎo)軌一端將出現(xiàn)間隙(圖d)。為此,需要在導(dǎo)軌下面安裝壓板,形成輔助導(dǎo)軌面。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免出現(xiàn)這種情況。 圖47 導(dǎo)軌壓強(qiáng)的分布 表42 鑄鐵導(dǎo)軌的壓強(qiáng)分布 /MPa導(dǎo)軌種類(lèi)機(jī)床類(lèi)別平均壓強(qiáng)最大壓強(qiáng)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和速度較高的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌中型機(jī)床0.40.50.81.0重型機(jī)床0.20.30.40.6速度較低的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌中型機(jī)床1.21.52.53.0重型機(jī)床0.51.01.5磨 床0.025-0.040.050.08主運(yùn)動(dòng)和速度較高的圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌 D導(dǎo)軌直徑,mmD30000.20.3環(huán) 行0.152)導(dǎo)軌的許用壓強(qiáng) 導(dǎo)軌的壓強(qiáng)是影響導(dǎo)軌耐磨性的一個(gè)主要因素。導(dǎo)軌的支承面積應(yīng)與導(dǎo)軌所承受的載荷相適應(yīng)。如果導(dǎo)軌面的壓強(qiáng)很大,導(dǎo)軌表面將因油膜壓破而加劇磨損。為此,應(yīng)保證導(dǎo)軌面上的平均壓強(qiáng)不超過(guò)許用值。由于導(dǎo)軌面上的壓強(qiáng)分布不可能完全均勻,所以還必須保證最大壓強(qiáng)不超過(guò)許用值。 機(jī)床鑄鐵鑄鐵、鑄鐵鋼導(dǎo)軌副的許用壓強(qiáng)按表42選取。始終以固定切削條件工作的專(zhuān)用機(jī)床,許用壓強(qiáng)應(yīng)比表中數(shù)值減小2530。鋼鋼導(dǎo)軌副的許用壓強(qiáng)可比表中數(shù)值增加2030。動(dòng)導(dǎo)軌上鑲裝以聚四氟乙烯為基體的導(dǎo)軌板時(shí),如滑動(dòng)速度v1m/min時(shí),則pv植不宜超過(guò)o2MPam/min;如滑動(dòng)速度v1m/min時(shí),則許用壓強(qiáng)取0.2MPa。 鋅鋁銅合金ZZnAll05導(dǎo)軌的許用平均壓強(qiáng)p0.2MPa。5.提高導(dǎo)軌耐磨性的措施 1)力求無(wú)磨損 磨損的原因是配合面在一定的壓強(qiáng)作用下直接接觸并作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此不磨損的條件是配合面在作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)不直接接觸,接觸時(shí)則無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。靜壓導(dǎo)軌與動(dòng)壓導(dǎo)軌可以實(shí)現(xiàn)完全的液體潤(rùn)滑狀態(tài),潤(rùn)滑油使兩導(dǎo)軌面分開(kāi)而不直接接觸,這種導(dǎo)軌的耐磨性最好。 2)力求少磨損 在有些場(chǎng)合既不便采用靜壓導(dǎo)軌,也不能采用動(dòng)壓導(dǎo)軌,就只能爭(zhēng)取少磨損。減少磨損的措施有: (1)降低導(dǎo)軌面間的壓強(qiáng),減小單位面積上承受的摩擦力,可采用加大接觸面積和減輕負(fù)荷的辦法來(lái)降低壓強(qiáng)。采用卸荷導(dǎo)軌可以減輕負(fù)荷,加寬導(dǎo)軌面或加長(zhǎng)動(dòng)導(dǎo)軌的長(zhǎng)度可以加大接觸面積,提高導(dǎo)軌接觸精度和減小表面粗糙度,也可以增加實(shí)際接觸面積。(2)降低摩擦系數(shù),例如采用滾動(dòng)導(dǎo)軌:在滑動(dòng)導(dǎo)軌中正確選擇摩擦副的材料;正確選擇潤(rùn)滑油或采用循環(huán)潤(rùn)滑方式來(lái)改善潤(rùn)滑條件。 (3)適當(dāng)?shù)臒崽幚矸绞娇商岣邔?dǎo)軌抗磨損的能力。 (4)加強(qiáng)防護(hù)。 3)均勻磨損 (1)力求使摩擦面上的壓強(qiáng)均勻分布,例如導(dǎo)軌的形狀和尺寸要盡可能與集中載荷對(duì)稱(chēng)。 (2)盡量減小扭矩和顛覆力矩。 (3)保證工作臺(tái)、溜板等支承件有足夠的剛度。 (4)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌不宜太寬,以免線(xiàn)速度相差太大。 (5)導(dǎo)軌副中全長(zhǎng)上使用機(jī)會(huì)不均的導(dǎo)軌,硬度應(yīng)高些。4.2.3滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式 圖 4-8 滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式示意圖 1-導(dǎo)軌上部 2-壓板 3-導(dǎo)軌下部 4-液壓缸 導(dǎo)軌間距的大小根據(jù)導(dǎo)軌的受力情況和和參考現(xiàn)有同類(lèi)型機(jī)床導(dǎo)軌的尺寸確定。從統(tǒng)計(jì)資料來(lái)看,中等尺寸的普通車(chē)床,床鞍導(dǎo)軌的跨距和最大回轉(zhuǎn)半徑之比=0.81.0。這里取系數(shù)為1.0。則: =1.0=6521.0=130(mm)5.液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算5.1液壓系統(tǒng)概述液壓傳動(dòng)是以有壓液體為能源介質(zhì)實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械的傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)與控制以液壓油或其他合成液體作為工作介質(zhì),并采用各種允件組成所需要的控制回路,再由若干回路有機(jī)組合成能完成各種控制功能的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換傳遞與控制。與機(jī)械傳動(dòng),電力傳動(dòng)等傳動(dòng)方式相比,液壓傳動(dòng)具有下列優(yōu)點(diǎn):1.在傳送同等功率的情況下,液壓傳動(dòng)裝置的體積小、重量輕、慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊。據(jù)統(tǒng)計(jì),液壓馬達(dá)的重量只有同功率電動(dòng)機(jī)重量的1020,而且能夠傳遞較大的力或轉(zhuǎn)矩。2.液壓傳動(dòng)裝置工作比較平穩(wěn)、反應(yīng)快、沖擊小,能高速啟動(dòng)、制動(dòng)和換向。液壓傳動(dòng)裝置的換向頻率高,對(duì)于回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)每分鐘可達(dá)500次,直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)每分鐘可達(dá)400-1000次。這是其他傳動(dòng)控制方式無(wú)法比擬的。3.液壓傳動(dòng)裝置能在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速,調(diào)速方便,調(diào)速范圍大,而且調(diào)速性能好。其傳動(dòng)比可達(dá)100:1至2000:1。4.液壓傳動(dòng)裝置的控制、調(diào)節(jié)比較簡(jiǎn)單,操縱比較方便,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,如與電氣控制相配合,可方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的程序動(dòng)作和遠(yuǎn)程控制。5.液壓傳動(dòng)裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。由于采用油液作為工作介質(zhì),液壓傳動(dòng)裝置能自行潤(rùn)滑,故使用壽命較長(zhǎng)。6.液壓元件已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化,便于設(shè)計(jì)和選用。由于液壓傳動(dòng)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)很多,因而在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)得到了廣泛應(yīng)用。目前,其應(yīng)用領(lǐng)域仍在不斷擴(kuò)展,從組合機(jī)床、機(jī)械手、自動(dòng)加工及裝配線(xiàn)到金屬及非金屬壓延、注射成型設(shè)備,從材料及構(gòu)件強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)到電液仿真試驗(yàn)平臺(tái),從建筑、工程機(jī)械到農(nóng)業(yè)、環(huán)保設(shè)備,從能源機(jī)械調(diào)整控制到熱力與化工設(shè)備過(guò)程控制,從橡膠、皮革、造紙機(jī)械到建筑材料生產(chǎn)自動(dòng)線(xiàn),從采煤機(jī)械到石油鉆探及采收設(shè)備,從航空航天器控制到船舶、火車(chē)、汽車(chē)等運(yùn)輸設(shè)備等等,液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)已成為現(xiàn)代機(jī)械工程制造業(yè)的基本要素和工程控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。5.2參數(shù)及數(shù)據(jù) 根據(jù)工件加工方法的分析,可知為一次裝加,一次進(jìn)刀完成切削。因此,工作臺(tái)自動(dòng)循環(huán)為:快進(jìn)工進(jìn)快退停止。參數(shù)為:滑臺(tái)總重量:5000N,切削最大阻力883N,滑臺(tái)快進(jìn),快退速度為0.05m/s,工進(jìn)速度為1237mm/min,加速(或減速)時(shí)間0.1s,采用的為矩形導(dǎo)軌,取靜摩擦系數(shù)=0.2,動(dòng)摩擦系數(shù)=0.1,滑臺(tái)快進(jìn)行程0.15m,工進(jìn)行程0.05m。5.3確定液壓系統(tǒng)工作要求根據(jù)加工要求,工件不動(dòng),主軸和刀具由液壓滑臺(tái)帶動(dòng)進(jìn)給,“快進(jìn)一工進(jìn)一快退停止”,工作循環(huán)采用液壓傳動(dòng)方式,選用活塞桿做執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 考慮到車(chē)削進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)功率不大,且要求低速穩(wěn)定性好,故擬選用調(diào)速閥、定量泵組成的節(jié)流調(diào)速方式。 為自動(dòng)實(shí)現(xiàn)上述工作循環(huán),并保證零件的加工長(zhǎng)度(該長(zhǎng)度并無(wú)過(guò)高的精度要求),擬采用行程開(kāi)關(guān)及電磁換向閥組成行程控制順序動(dòng)作回路,實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作。 圖51 車(chē)方機(jī)床外形示意圖5.4擬訂液壓系統(tǒng)原理圖 系統(tǒng)同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)車(chē)削頭,動(dòng)作循環(huán)完全相同。 為保證快速進(jìn)退速度相等,并減小液壓泵流量規(guī)格,選用差動(dòng)連接回路。 在行程控制中,由快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時(shí),采用機(jī)動(dòng)滑閥,速度轉(zhuǎn)換平穩(wěn),且安全可靠。工進(jìn)終了壓下行程開(kāi)關(guān)返回??焱说浇K點(diǎn),壓下電氣行程開(kāi)關(guān),運(yùn)動(dòng)停止。 快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)后,系統(tǒng)壓力升高,遙控順序閥打開(kāi),回油經(jīng)背壓閥回油箱,系統(tǒng)不再差動(dòng)連接。 圖52 液壓系統(tǒng)工作原理圖1-電磁鐵 2-換向閥 3-液壓缸 4-活塞桿 5-行程開(kāi)關(guān) 6-換向閥 7-調(diào)速閥 8-單向閥 9-壓力表開(kāi)關(guān) 10-壓力表 11-液壓泵 12-濾油網(wǎng) 13-油箱 14-溢流閥5.5計(jì)算和選擇液壓元件5.5.1液壓缸的計(jì)算1.計(jì)算液壓缸的總機(jī)械載荷F根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作情況,液壓缸受力如圖53所示 圖53 液壓缸受力示意圖 F=+式中 按題目給定為5000N; 活塞上所受慣性力; 密封阻力;導(dǎo)軌摩擦阻力; 回油背壓形成的阻力。(1) 的計(jì)算 按下式計(jì)算: (N)式中 G液壓缸所要移動(dòng)
收藏