轴承内外圈加工专用机床纵向机构设计【全套含有CAD图纸三维建模】
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编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 题目： 轴承 内外圈加工专用机床 纵向机构 设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923232 学生姓名： 陈志伟 指导教师： 彭勇 （职称： 副教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡 太湖学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人 郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 轴承内外圈加工专用机床纵向机构设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 95 学 号： 0923232 作者姓名： 年 月 日 I 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 轴承内外圈加工专用机床纵向机构设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 该课题来源于机械制造业提高加工过程的机械化和自动化水平，提高生产效率，降低工人的劳动强度，降低 企业成本的需求。 轴 承是现代机械中不可或缺的零件，轴承的使用量非常大，现今的轴承加工主要以人工控制加工为主，由工人的动控制进给量，单调重复，而且工人长时间重复单一动作容易发生差错，发生生产事故或者使加工零件报废。为了降低工人老大强度，改善工作环境。提高生产效率和零件的精度。研制轴承内外圈加工专用机床自动纵向进给机构使其能真正代替人工完成任务。 工人要做的就是按动按钮。这样可以实现一人多机操作，解放出大批工人，同时也降低了企业生产成本，提高了加工精度，使企业更具有竞争力 ! 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 根据提供的毕业设计资料理解设计要求，查阅相关中外资料。 确定纵向机构的设计方案。 对纵向机构进行建模，生成工程图。 对纵向机构进行运动仿真。 阅读和翻译英文文献。 撰写毕业设计论文。 四、接受任务学生： 机械 95 班 姓名 陈志伟 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教研室主任 学科组 组长研究所所长 签名 系主任 签名 年 月 日3 英文原文 ts to do is on of do it do to be a of of in of a is of a It is of or or a on of on on an in or to of On to be in a to in of is is in a on at of It a of at it of a in a of to a be at a of 8 in a on be by to An is to a or of a is on it is of in or a be d is an of a it of be be of A on of a in An on be on of to of is is a 1 6 2 in be in of by of a of a is by is as is of be on a It is on is be in of be in on in 05 10 12 4 10 219 24 8 up 270 50 up 658 12 a 30 13 in to be on a or of on is 0% of In a is in of s is by in to or of is of in of a of in in s by a of as of of at s on a on on of be in of an on by a In an be be in of to of a a In 00 00 it is to In on a of is an of of of s is to 1st a as a in an is to of so it a It be is an in of to is of of at is no as of 20000r/0,000 at 5 up 0m/is to be to be is a 1992. . in 2th on of as . in of to be is is of to or is to of At in to of NC By a in We be in is of is In or a In on in to we of is at to be a is of In to of DN of on of DN of N To an of to In of of in is of to By to at as by In of of up in of of no of of is is a a in of of a of up to By or of up to up G of of up 0 or 2002 of 0 m / 00 m / 2 g 0000 r / 0 of up 0 m, 25 m is of a n of of in is to or or of is of of is be as 000 m / as a of 1st It is to is in so At of 5000m/a In to of is to is of of of If in or on of It is is to is an is a as a at In of it of of it be a of of of of 0 to of be a 0 0 m / as 20 m / is of of to to be of If a is of o to of of we to of in to be of be to to be To by of to of to be as as is a in of to NC is up in an of a to of TC to to to in a At of of or a In be of to / 10 a of a of of of to of of to 中文译文 车床及其切削加工 车床主要是为了进行车外圆、车端面和镗孔等项工作而设计的机床。车削很少在其他种类的机床上进行，而且任何一种其他机床都不能像车床那样方便地进行车削加工。由于车床还可以用来钻孔和铰孔，车床的多功能性可以使工件在一次安装中完成几种加工。因此，在生产中使用的各种车床比任何其他种类的机床都多。 车床的基本部件有：床身、主轴箱组件、尾架组件、溜板组件、丝杠和光杠。 床身是车床的基础件。它通常是由经过充分正火或时效处理的灰铸铁或者球墨铸 铁制成。它是一个坚固的刚性框架，所有其他基本部件都安装在床身上。通常在床身上有内外两组平行的导轨。有些制造厂对全部四条导轨都采用导轨尖顶朝上的三角形导轨 (即山形导轨 )，而有的制造厂则在一组中或者两组中都采用一个三角形导轨和一个矩形导轨。导轨要经过精密加工，以保证其直线度精度。为了抵抗磨损和擦伤，大多数现代机床的导轨是经过表面淬硬的，但是在操作时还应该小心，以避免损伤导轨。导轨上的任何误差，常常意味着整个机床的精度遭到破坏。 主轴箱安装在内侧导轨的固定位置上，一般在床身的左端。它提供动力，并可使工件在各种速度 下回转。它基本上由一个安装在精密轴承中的空心主轴和一系列变速齿轮 类似于卡车变速箱一所组成。通过变速齿轮，主轴可以在许多种转速下旋转。大多数车床有 8般按等比级数排列。而且在现代机床上只需扳动 2能得到全部转速。一种正在不断增长的趋势是通过电气的或者机械的装置进行无级变速。 由于机床的精度在很大程度上取决于主轴，因此，主轴的结构尺寸较大，通常安装在预紧后的重型圆锥滚子轴承或球轴承中。主轴中有一个贯穿全长的通孔，长棒料可以通过该孔送料。主轴孔的大小是车床的一个湖学院 毕业设计（论文） 开题报告 题目： 轴承 内外圈加工专用机床 纵向机构 设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923232 学生姓名： 陈志伟 指导教师： 彭勇 （职称： 副教授 ） （职称： ） 2012年 11 月 25 日 课题来源 该课题来源于机械制造 业提高加工过程的机械化和自动化水平，提高生产效率，降低工人的劳动强度，降低企业成本的需求。 科学依据 （包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等） （ 1）课题 的 科学意义 轴承是现代机械中 不可 或缺 的零件，轴承的使用量非常大，现今的轴承加工主要以人工控制加工为主，由工人 的动控制进给量，单调重复，而且工人长时间重复单一动作容易发生差错，发生生产事故或者使加工零件报废。为了降低工人老大强度，改善工作环境。提高生产效率和零件的精度。研制轴承内外圈加工专用机床自动纵向进给机构使其能真正代替人工完成 任务。工人要做的就是按动按钮。这样可以实现一人多机操作，解放出大批工人，同时也降低了企业生产成本，提高了加工精度，使企业更具有竞争力 ! （ 2） 国内外 研究状况 、水平和 发展 趋势 进给机构主要由两大部分组成 :一个是导轨系统 ;另一个是驱动系统。 导轨系统常用的结构有 :金属 金属滑动导轨、金属 塑料滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。滑动导轨由于动静摩擦系数相差较大，运动时会出现爬行现象。贴塑导轨的摩擦副是金属与高耐磨的聚四氟乙烯，动静摩擦系数相差较小，可基本消除导轨运动时的爬行现象。滚动导轨以滚动代替滑动，摩擦系数小，可 施加预负荷消除间隙提高刚性，运动时没有爬行。静压导轨靠压力油把动静导轨分离，摩擦系数很小，运动灵敏，是目前精度最高的一种导轨形式。 进给系统驱动部分随着机电技术水平的提高发生了重大的变化。第一代采用油缸推动斜面 杠杆机构 ;第二代采用步进电机凸轮杠杆机构 ;第三代采用步进电机 谐波减速器 滚珠丝杠机构，最新一代采用交流伺服电机 滚珠丝杠机构。 第一代采用油缸推动斜面，斜面带动杠杆摆动，以实现拖板进给。进给速度调节靠斜面倾角变化和液压调速实现。第二代以凸轮代替斜面，凸轮靠步进电机驱动旋转，凸轮通过杠杆实现进给，进 给速度靠电气系统发出的脉冲控制步进电机的转速实现调节。第三代采用步进电机通过谐波减速器带动滚珠丝杠实现进给。 研究内容 根据提供的毕业设计资料理解设计要求，查阅相关中外资料。 确定纵向机构的设计方案。 对 纵向机构进行建模，生成工程图 。 对纵向机构进行运动仿真。 阅读和翻译英文文献。 撰写毕业设计论文 。 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 （ 1）研究方法 借阅相关书籍杂志，充分利用图书馆及网络资源 。 （ 2）技术路线 收集资料，设计 ，三维建模，运动仿真。 （ 3）实验方案 明确设计要求，认真调查研究，收集设计资料，确定夹具的结构方案，根据设计要求作出三维建模及工程图，做运动仿真。 （ 4）可行性分析 通过对论文课题的学习研究达到巩固、扩大、深化已学理论知识、提高思考分析解决实际问题等综合素质的目的。并对三维设计软件更深层次的学习巩固。 研究计划及预期成果 研究计划： 2012 年 11 月 11 日 11 月 24 日 ： 收集资料，撰写开题报告、文献综述；2012 年 11 月 25 日 12 月 8 日 ： 确定纵向机构的设计方案 ; 2012 年 12 月 9 日 1 月 21 日 ： 完成纵向机构设计 ; 2013 年 3 月 4 日 3 月 22 日 ： 完成 零件的建模 ; 2013 年 3 月 25 日 4 月 5 日 ： 完成 纵向机构的总装图和运动仿真 ; 2013 年 4 月 8 日 4 月 19 日 ： 完成 纵向机构设计明书 2013 年 4 月 22 日 4 月 26 日 ： 详细审阅设计计算、说明书及图纸并修改； 2013 年 4 月 29 日 6 月 5 日 ： 递交毕业设计资料，准备答辩材料，并进行答辩。 预期成果： 设计中各个部件的选择需要具体分析和理论计算，方案拟定正确 ； 设计计算根据来源可靠，计算数 据准确无误 ； 机械结构图纸绘制要求视图完整、符合最新国家标准，图面整洁、质量高（图纸绘制要求采用计算机绘图）；用 成 纵向机构的 零件图、组装图； 基于 行运动仿真。 特色或创新之处 使用 真，效果明显，方便改变参量，能够直观判断 设计 结果 。 并 对设计有 针对性 的修改。 已具备的条件和尚需解决的问题 可以利用图书馆及网络资源，已学过 使用 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 教研室（学科组、研究所）意见 教研室主任签名： 年 月 日 系意见 主管领导签名： 年 月 日 摘 要 随着轴承工业的迅速发展，对轴承的加工精度、效率、可靠性提出了更高的要求。尺寸精度是轴承加工中的一项关键因素，而车床 的进给机构直接影响轴承套圈加工的尺寸精度。因此，随着对轴承质量要求的不断提高，需要更加精密高效的车床进给机构。 本文是根据轴承厂轴承内外圈加工生产线项目的改造要求设计的，针对人工控制机床的进给加工， 加工 效率低，生产出的零件精度难于控制的问题，设计一套此车床的半自动进给机构，代替传统机床的人工操作，提高生产效率，提高零件的精度。 论文根据轴承内外圈加工设备加工时进给的特点，对其纵 向进给机构进行合理的设计。设计出利用液压 驱动，前 、 后调节机构调节进给量 的 纵向进给机构。 本文先 对 液压 驱动系统 、 导向机构、前调节机构、后调节机构进行设计，确定具体 尺寸 。 利用 件对纵向进给机构进行三维建模，并进行虚拟装配。然后对装配图在 动仿真界面进行运动仿真，分析仿真结果，得出相应结论。最后对纵向进给系统进行优化设计，提高其稳定性 、 可靠性。使其能满足轴承厂生产线繁重的工作。 关键词 ：进给机构； 拟装配；运动仿真 of of of is of of of s it is of to is on of in As is by of of is to a of to of of in to a of is on of by of is a a is to a G D of on by G of of is of in 录 摘 要 . I . 录 . 绪论 . 错误 !未定义书签。 题来源，研究内容和意义 . 错误 !未定义书签。 承与轴承圈 . 错误 !未定义书签。 承 . 错误 !未定义书签。 承圈 . 错误 !未定义书签。 内外发展概况 . 错误 !未定义书签。 课题主要内容 . 错误 !未定义书签。 2 纵向自动进给机构设计 . 错误 !未定义书签。 有机构及生产要求的分析 . 错误 !未定义书签。 体设计方案及思路 . 错误 !未定义书签。 向进给机构各部分的设计与计算 . 错误 !未定义书签。 向进给机构外形轮廓确定 . 错误 !未定义书签。 向机构设计 . 错误 !未定义书签。 动装置的选取 . 错误 !未定义书签。 调节机构设计 . 错误 !未定义书签。 调节机构设计 . 错误 !未定义书签。 章小结 . 错误 !未定义书签。 3 基于 进给机构三维建模与装配 . 错误 !未定义书签。 G 软件简介 . 错误 !未定义书签。 G 软件特点 . 错误 !未定义书签。 G 软件设计流程 . 错误 !未定义书签。 G 软件的应用范围 . 错误 !未定义书签。 G 软 件设计的意义 . 错误 !未定义书签。 向机构的三维建模 . 错误 !未定义书签。 向底板的建模 . 错误 !未定义书签。 向燕尾板建模 . 错误 !未定义书签。 铁的建模 . 错误 !未定义书签。 向台面板的建模 . 错误 !未定义书签。 缸的建模 . 错误 !未定义书签。 调节机构的建模 . 错误 !未定义书签。 调节机构的建模 . 错误 !未定义书签。 向进给机构的装配 . 错误 !未定义书签。 章小结 . 错误 !未定义书签。 4 纵向自动进给机构的运动仿真 . 错误 !未定义书签。 G 运动仿真简介 . 错误 !未定义书签。 G 运动仿真主界面 . 错误 !未定义书签。 动仿真的流程 . 错误 !未定义书签。 建连杆 . 错误 !未定义书签。 建 运动副 . 错误 !未定义书签。 建驱动及 “3D”接触 . 错误 !未定义书签。 章小结 . 错误 !未定义书签。 5 总结与展望 . 错误 !未定义书签。 结 . 错误 !未定义书签。 足及展望 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 本 人 毕业 （ 论文 ） 设计题目 存档编码：无无锡锡太太湖湖学学院院 2013 届届毕毕业业作作业业周周次次进进度度计计划划、检检查查落落实实表表 系别：信机系 班级：机械95 学生姓名：陈志伟 课题（设计）名称：轴承内外圈加工专用机床 纵向机构设计 开始日期：2012年11月12日周次起止日期工作计划、进度每周主要完成内容存在问题、改进方法指导教师意见并签字备 注1-32012年11月12日-2012年12月2日教师下达毕业设计任务，学生初步阅读资料，完成毕业设计开题报告。按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书对课题了解不清楚，由老师的讲解，清楚的知道自己的任务，并根据模板修改格式 4-102012年12月3日-2013年1月20日指导专业实训等臂杆杠的加工规程及夹具设计 对加工工序不是非常了解，由老师的讲解最终完成了任务。 11-122013年1月21日-3月1日指导毕业实习 了解数控机床的各项数据，在熟悉的基础上进行销售 机床很多东西是根据死机情况设计优化的，有很多和标准不同，需要向领导同事请教 132013年3月4日-3月8日根据机床的参数，对纵向进给机构进行设计计算查阅资料，对纵向进给机构进行设计和计算。查阅资料，完成纵向进给机构的一些参数计算 142013年3月11日-3月15日根据计算的数据，完成零件的三维建模熟悉UG软件，完成零件的三维建模对UG不是太熟悉，请教老师和同学最后初步完成零件的三维建模 152013年3月18日-3月22日完成纵向进给机构的装配熟悉UG装配界面，完成纵向进给机构的整体装配对UG装配界面不是太熟悉，装配速度较慢 162013年3月25日-3月29日完成纵向进给机构零件的二维图纸将UG中的三维零件图导成DWG格式的图纸，对零件图线形进行修改UG导成CAD过程方法不会，到处的都是三维图，后请教同学，最终完成了二维图 172013年4月1日-4月5日完成装配图将UG中的三维零件图导成DWG格式的图纸，对零件图线形进行修改装配图线条很多非常复杂，该线性花了很长时间 182013年4月8日-4月12日对纵向进给机构进行运动仿真分析对装配好的图进行运动仿真，对仿真结果进行分析不熟悉运动仿真，最后看教程完成了运动仿真 周次起止日期工作计划、进度每周主要完成内容存在问题、改进方法指导教师意见并签字备 注192013年4月15日-4月19日完成说明书的撰写完成说明书对论文的思路和摘要的内容不明确，通过老师的指导解决 202013年4月22日-4月26日详细审阅设计计算、说明书及图纸并修改按学校毕业设计论文格式要求，再次检查论文及图纸并修改各个部分的格式要求，通过学校给的格式模板解决 212013年4月29日-5月3日递交初稿按学校毕业设计论文装订要求，进行所有材料的整理对装订要求不熟悉，最后看学校的要求完成了任务 222013年5月6日-5月10日完善论文按学校毕业设计论文装订要求，进行所有材料的整理结论与展望是针对这次设计的工作总结而不是思想总结。 232013年5月13日-5月17日补充论文及图纸文件按学校要求整理装订论文及相关资料资料的装订要求不熟悉242013年5月20日-5月25日递交论文，准备答辩材料梳理论文知识，准备答辩论文中相关知识有遗忘，需进行全面论文知识的复习 说明： 1、“工作计划、进度”、“指导教师意见并签字”由指导教师填写，“每周主要完成内容”，“存在问题、改进方法”由学生填写。 2、本表由各系妥善归档，保存备查。摘 要 随着轴承工业的迅速发展，对轴承的加工精度、效率、可靠性提出了更高的要求。尺寸精度是轴承加工中的一项关键 因素 ，而 车床 的进给机构直接影响轴承套圈加工的尺寸精度。因此，随着 对 轴承质量要求的不断提高，需要更加精密高效的 车床 进给机构。 本文是根据轴承厂轴 承内外圈加工生产线项目的改造要求设计的，针对人工控制机床的进给 加工， 加工 效率低，生产出的零件精度难于控制的问题，设计一套此 车床 的半自动进给机构，代替传统机床的人工操作，提高生产效率，提高零件的精度。 设计 根据轴承内外圈加工设备加工时进给的特点，对其纵 向进给机构进行合理的设计。 设计出 利用液压 驱动，前 、 后调节机构调节进给量 的 纵向进给机构 。 本文先 对 液压 驱动系统 、 导向机构、前调节机构、后调节机构进行设计，确定具体 尺寸 。 利用 件对纵向进给机构进行三维建模，并进行虚拟装配。然后对装配图在 动仿真界面进行运动仿真，分析仿真结果，得出相应结论。最后对纵向进给系统进行优化设计，提高其稳定性 、 可靠性。使其能满足轴承厂生产线繁重的工作。 关键词 ：进给机构； 拟装配；运动仿真 of of of is of of of s it is of to is on of in As is by of of is to a of to of of in to a of is on of by of is a a is to a G D of on by G of of is of in 录 摘 要 . I . 录 . 绪论 . 1 题来源，研究内容和意义 . 1 承与轴承圈 . 1 承 . 1 承圈 . 2 内外发展概况 . 2 课题主要内容 . 3 2 纵向自动进给机构设计 . 4 有机构及生产要求的分析 . 4 体设计方案及思路 . 5 向进给机构各部分的设计与计算 . 6 向进给机构外形轮廓确定 . 6 向机构设计 . 7 动装置的选取 . 9 调节机构设计 . 12 调节机构设计 . 12 章小结 . 13 3 基于 进给机构三维建模与装配 . 14 G 软件简介 . 14 G 软件特点 . 14 G 软件设计流程 . 14 G 软件的应用范围 . 14 G 软 件设计的意义 . 15 向机构的三维建模 . 15 向底板的建模 . 15 向燕尾板建模 . 16 铁的建模 . 16 向台面板的建模 . 17 缸的建模 . 19 调节机构的建模 . 19 调节机构的建模 . 20 向进给机构的装配 . 20 章小结 . 23 4 纵向自动进给机构的运动仿真 . 24 G 运动仿真简介 . 24 G 运动仿真主界面 . 24 动仿真的流程 . 25 建连杆 . 26 建 运动副 . 27 建驱动及 “3D”接触 . 29 章小结 . 35 5 总结与展望 . 36 结 . 36 足及展望 . 36 致 谢 . 37 参考文献 . 38 轴承内外圈加工专用机床纵向机构设计 1 绪论 题来源，研究内容和意义 本课题来源于 无锡 迪克机械对轴承 生产线改造项目。 本论文的 主要 内容包括： 根据 迪克机械 实际技术要求 和 生产 设备 ，提出轴承内外圈加工专用机床的结构 方案 ，并且 对每个零部件进行设计。 对轴承内外圈加工专用机床纵向进给机构进行设计，并用 件进行建模。 对轴承内外圈加工专用机床纵向进给机构进行虚拟装配。 对装配 体 做基于 运动仿真分析，检查 本设计 方案及其模型的 合理性。 轴承内外圈加工专用机床纵向进给机构作为自动化生产线更新 项目 的 一部分 ， 提供多机床看管的可能性 ，并 可以 代替精度要求 高 或重复的工作 ，因此 大大 提高了生产效率。 轴承内外圈加工专用机床纵向进给机构在生产过程中，工人手动对刀，手动控制进给量， 重复单调。 发生生产事故或者使加工零件报废 一般 发生在 工人长时间重复单一动作 的的 时候 。为了 改善工作环境 ， 降低工人 的 劳动 强度 。提高生产效率和零件的精度。 轴承内外圈加工专用机床自动纵向进给机构 的 研制使其能真正代替人工 工作 。工人 只要 按动按钮。 此机构 的工作方式 使其能 实现一人多机操作 ； 可以使 大量工人从中解放出来 ； 提高了加工精度 ； 降低了企业生产成本 ； 使企业更 加 有竞争力 ! 承与轴承圈 承 轴承广泛应用于机械工业的基础传动元件，其加工质量直接影响 其传动 性能。它 具有加速快，摩擦小 等特点，对其制造的主机性能的影响程度。由于其独特的 传动 性能， 使其在 国民经济的各个领域 得到 广泛应用。 轴承的种类主要分为一下几种： 角接触球轴承 可同时承受径向负荷和轴向负荷。能在较高的转速下工作。接触角越大，轴向承载能力越高。高精度和高速轴承通常取 15 度接触角。在轴向力作用下，接 触角会增大 。 深沟球轴承 是 滚动轴承 中最为普通的一种类型。基本型的深沟球轴承由一个外圈，一个内圈、一组钢球和一组保持架构成。深沟球轴承类型有单列和双列两种，单列深沟球轴承类型代号为 6，双列深沟球轴承代号为 4。其结构简单，使用方便，是生产最普遍，应用最广泛的一类轴承。 3 四点接触球轴承 四点接触球轴承是一种分离型轴承，也可以说是一套轴承可承受双向轴向载荷的角接触 球轴承。其内、外圈滚道是桃型的截面，当无载荷或是纯径向载荷作用时，钢球和套圈呈现为四点接触，这也是这个名称的由来。四点接触球轴承可以承受径向负荷、双向轴向负荷 。 无锡太湖学院 学士学位论文 4 调心球轴承 由于外圈滚道面呈球面，具有 自动调心性 ，因此 可以补偿不同心度和轴挠度造成 调心球轴承成的误差 ，圆锥孔轴承通过使用紧固件可方便地安装在轴上。 5 圆柱滚子轴承 圆柱滚子与滚道为线接触轴承。负荷能力大，主要承受径向负荷。滚动体与套圈挡边摩擦小，适于高速旋转。 径向负荷能力大，即适用于承受重负荷与冲击负荷，也适用于高速旋转的机构，大多用于机床主 轴。 6 圆锥滚子轴承 圆锥滚子轴承属于分离型轴承，轴承的内、外圈均具有锥行滚道。该类轴承按所装滚子的列数分为单列、双列和四列圆锥滚子轴承等不同的结构型式。单列圆锥滚子轴承可以承受径向负荷和单一方向轴向负荷。当轴承承受径向负荷时，将会产生一个轴向分力，所以当需要另一个可承受反方向轴向力的轴承来加以平衡。 。 7 调心滚子轴承 调心滚子轴承具有两列滚子，主要承受径向载荷，同时也能承受任一方向的轴向载荷。有高的径向载荷能力，特别适用于重载或振动载荷下工作，但不能承受纯轴向载荷。该类轴承外圈滚道是球面形，故其调心性 能良好，能补偿同轴度误差。 8 推力球轴承 推力球轴承采用高速运转时可承受推力载荷的设计，由带有球滚动的滚道沟的垫圈状套圈构成。由于套圈为座垫形，因此，推力球轴承被分为平底座垫型和调推力球轴承 外，这种轴承可承受轴向载荷，但不能承受径向载荷。 承圈 所谓轴承圈就是用来定位轴承滚子位置的一个装置，通常是钢制的，其 作用 是 ： 1 将滚动体固定在轴承圈内； 2 引导并带动滚动体在正确的滚道上滚动； 轴承 圈的加工直接影响轴承的好坏，而且纵向进给机构又是直接决定轴承圈质量的 主要 因素。 内外 发展概况 新中国成立后，轴承工业进入了高速发展时期特别是改革开放以后。轴承是标准件，是全球互换产品，因此轴承行业的市场竞争不仅是本土市场，永远是国际市场。中国是全球轴承大国，但还不是轴承强国。 轴承生产 中纵向 进给 机构 的好坏直接 影响轴承的精度和质量的好坏 。 进给机构 两大主要 组成部分 为 是 驱动系统 和 导 向 系统 。 这 两部分的发展情况直接决定进给机构 的 发展水平。这 两部分 的发展情况如下。 常用 的导轨结构有 三 种 ： 滚动导轨 、静压导轨 和 金属 塑料滑轨 。 金属 金属滑轨 。滑动导轨 运动时会出现爬行现象 ， 由于 其动 静摩擦系数相差较大 。 运用 高耐磨的聚四氟乙烯 和金属为 摩擦副 的贴塑导轨 ，可 以 基本消除导轨运动时的爬行现象 因为 其 动静摩擦系数相差较小 。 摩擦系数 较 的 是 以滚动代替滑动 的 滚动导轨 ， 滚动 导轨通过 施加预负荷 来 消除间隙提高刚性， 实现 没有爬行 的运动 。 摩擦系数最小 的是 靠压力油把动静导轨分离 开来 的轴承内外圈加工专用机床纵向机构设计 静压导轨， 静压 导轨 运动灵敏，是目前精度最高的一种导轨。 作为进给系统的一部分机电驱动的技术水平已发生了重大变化。油缸推坡道 - 杠杆机构的第一代 ，使用步进电机凸轮杠杆机构的第二代；使用 步进电机 - 谐波减速器 - 滚珠丝杠 机构的 第三代进 给机构 ， 采用交流伺服电机 滚珠丝杠机构 的 最新一代 进给 机构 。 第一代用油缸推动斜面， 斜面 驱动杆摆动，以实现托盘 的 进给。 通过调节 斜面角度和液 体 流速来实现进给速度的调节 。 第二代 使用凸轮 代替斜面 使用 步 进电机 带动 凸轮旋转 步进电机驱动的凸轮的旋转 。 第三代 使用 步进电机 带动 谐波减速器 ，谐波 减速器带 动滚珠丝杆 实现进给 2。 课题主要内容 本 课题 主要 内容包括 ： 产 和 要求进行分析，制定出可行的 机构 设计方案 ； 构的零件进行设计 ； 计出的结构进行三维建模 ； 维模型运动仿真 ，对 仿真结果进 行 分析 ； 轴承 内外圈在加工过程中 轴主要以人工控制加工为主，由工人的动控制进给量。 发生生产事故或者使加工零件报废 一般 发生在 工人长时间重复单一动作 的的 时候 。为了改善工作环境 ； 降低工人 的劳动强度； 提高生产效率和零件的精度。 轴承内外圈加工专用机床自动纵向进给机构 的 研制使其能真正代替人工 工作 。工人 只要 按动按钮。 此机构 的工作方式使其能 实现一人多机操作 ；可以使 大量工人从中解放出来 ；提高了加工精度；降低了企业生产成本；使企业更加有竞争力 ! 无锡太湖学院 学士学位论文 2 纵向自动进给机构设计 有 机构及 生产要求的 分析 轴承套圈的车削加工是轴承生产中的一道重要工序，由于轴承热处理前、后均需加工，工作量大，尤其是对于小型及微型轴 承，对尺 求极为严格。一般轴承套圈精加工是通过车床进给机构的径向和轴向 进刀来完 成。依照满足大批量、高精度、高效率和低成本的原则，对现有车床结构进行改 造。 现有车床的夹紧及进给机构如图 示。 轴承套圈的夹紧和定位 是 通过弹簧夹头来完成， 为了 完成对轴承套圈的车削加工 ， 使用 大托板 控制径向进给和小托板控制 轴向进给来 实现 刀架及车刀的移动 。其加工过程为 ： 用 弹簧夹头 将待加工轴承套圈夹紧 ;转动大托板调节 丝杠手轮，调节大托板至合适位置，使装在刀架上的车刀沿径向接近套圈 ； 旋转小托板 调节 丝杠手轮，带动小托板及刀架上的车刀沿轴向靠近套圈，并车削至工艺要求尺寸，完成套圈的车削加工 ;然后反向旋转小托板丝杠，使车刀离开已加工套圈 ； 松开弹簧夹头，卸下已加工套圈，完成一个套圈的一个车削加工。 此加工过程中， 为了 保证套圈上、下料有足够的空间 ，小托板离开套圈加工区域要有足够距离 。因此 ， 在 套圈装卸时小托板 要 尽量向右移动， 然而 小托板丝杠的螺距 比 较小，需要旋转很多圈才能 达到要求 。 虽然 此加工方法能够满足轴承套圈的工艺尺寸要求，但劳动强度大 、 加工时间长、效率低，不能满足批量生产的要求。 轴承圈一般是在 在常温下切割无缝管，然后通过车削导槽和端面而成。 轴承圈的 加工 工艺过程主要有： 剪料：按加工 要求 计算毛胚尺寸 并 在龙门剪床上剪切所需的管材。 车滚子导槽：在车床上采用专用夹具夹紧轴承圈，用专用刀具车削导槽。 车端面：在车床上采用专用夹具夹紧轴承圈，车削端面，一般 轴承内外圈加工专用机床纵向机构设计 图 、小托板螺旋进给机构示意图 体设计方案 及 思路 本设计 采用 “ 大、小托板螺旋进给机构 ”为 设计原型 ，旋转扳手控制 进给和退刀 的 方法虽然能够满足 轴承套圈的工艺尺寸要求，但劳动强度大 、 加工时间长、效率低，不能满足批量生产的要求。 本 设计中 使用液压 驱动 如图 示 ， 用前 、 后调节丝杆来调节机构的 进给量 和退刀量 ， 在 前 、 后丝杆调节机构中，都加入感应铁 ，起 到开关的作用 。工作时先 调节 好前 、 后 调节丝杆 到达需要的位置，然后 液压缸 推动台面板 运动 ， 台面板 到达指定位置，触动开关 ， 开关 将信号传递给 制 系统，对机构进行控制。 图 构 总设计方案简图 轴承内外圈加工专用机床纵向 进给 机构的 整体 设计思路 可以用如图 示的框图形式直观的表达。 无锡太湖学院 学士学位论文 图 体设计 思路图 轴承内外圈加工专用机床纵向 进给 机构 的的工作由两部分组成，首次加工一个尺寸的轴承圈时，工人根据待加工轴承圈需要加工的尺寸调节前 、 后调节丝杆，调节进给的的位置和进给量，调节好后， 制进给运动，对工件进行切削加工。 在下面 的论文中将 对方案中 将 对 各部分 进行 具体分析和设计计算，做出一套 真正 能够代替人工操作的高效纵向进给机构。 向进给机构各部分的设计与计算 向进给机构外形轮廓确定 目前， 迪克 机械 生产 的轴承圈加工机床 的主要生产设备主要采用迪克机械有限公司制造的 速车床，如图 示 其 详细参数如表 2示 。它是 降低成本 ， 提高加工精度 ，提高 生产 率的理想母机。电气采用 制。 表 2承内外圈加工专用机床主要技术数据 项目 要求 最大工件回转直径 90大车削长度 50心高 180轴头行程 10轴锥孔 100轴孔径 30轴转速范围 1200床轮廓尺寸 1200*550*1760 主轴线与机床边缘间距 275承内外圈加工专用机床纵向机构设计 续表 2目 要求 主轴箱距地面高度 1046头箱长度 327工直径 1572工宽度 3 由表 2床 机床轮廓尺寸为 1200*550*1760要 加工轴承圈直径为范围 15 72向进给机构长度应在 550内，又根据油缸长度为 174一部分距离给调节丝杆，所以确定底板长度 311油缸高和宽为 110*110虑到安全 空间和可靠性等因素，所以确定底板宽和高为 120*150 向机构设计 针对 轴承圈套的加工批量大，导向机构需要高速 、 稳定 、 长时间的运动，设计出一套轴承圈加工专用导向机构。其中 C 形导向槽如图 示，其左端为 4 个螺纹孔，通过螺栓与刹铁连接，将刹铁和导轨压紧。梯形导轨机构如图 示。 导向 机构 机构的 配置不同以及导轨的 截面 形状不同 ，其摩擦阻力不同 。其摩擦力 的计算要根据具体的情况确定 。 本 纵向进给 机构采用的 导轨 截面形状为 梯形 ，导向 机构 安装在油缸 的后部，起 到 导引作用。导向装置的摩擦阻力 在 机构启动时 比 较大，计算如下 ： f （ 式中： f 摩擦力； 摩擦系数； m 质量； 无锡太湖学院 学士学位论文 g 重力加速度 ； 已知 擦系数为 台面板及刀架质量约为 15 由 公式（ 得： 1 0 . 3 1 5 1 0 4 5f m g N 预紧力 100 21343s i n 6 0 0 . 3 1 0 0 2 621s i n 3 0 1 0 0 5 025 0 c o s 3 0 2 5 32 6 c o s 3 0 1 3 3= 4 5 2 5 3 1 3 3 = 6 6f F 总图 型 导向槽 轴承内外圈加工专用机床纵向机构设计 图 形 导轨 动装置的选取 选择 什么样的 驱动装置 ， 需要考虑成本、 控制功能 、 稳定性、 性能规范 、 工作要求 、运动的功耗 、 维护的复杂程度 和 及现有条件等综合因素。目前 ， 有三 种 类型 的 驱动可 以 选择，分别为 气压驱动、 液压驱动、电力驱动。 1. 电力驱动 具有 的特点： 为了 达到调速的目的 ，可以 通过 控制脉冲频率 来 调节 电 动 机转动的 加速度和 速度 来 实现 。 因为 误差不会长期积累 所以 控制性能好。 电力驱动 使用方便 和 低成本 都是其他方式无法比拟的。 而且 它还是一种无污染的清洁能源 。 与其它驱动相比，电力驱动是 通用性与 系统性最强的 。 气压传动 没有 传动介质成本 ， 因为其 使用 取自大气 的压缩空气 。 所用 的气体直接排入大气中，不对环境造成污染 ； 配套 元件的 制造精度和元件材料的要求较低 ，因为 压缩空气的工作压力较低 ； 因为 空气的 黏度 很小， 在管 道内 流 动 压力损失比液体小 ， 所以 进行 远程传输和 集中供应 更 方便 ； 容易使用 、安全、维护简 单。 3. 液压驱动的特点有： 功率质量比大， 也就是说 ， 在 相同的功率下 ， 液压装置的 质量小、 体积小、工作平稳 、无级调速 。在 实现系统的 自动控制 和远程操纵 方面，可通过电器装置配合达到 ；过载保护和 方便 ； 标准化 、系列化 程度 比 较高，通用性好，便于选择使用，缩短设计、制造周期 1。 由于 本机构 的 运动为高速重载 ，而且留给该 进给 机构的 空间有限 ， 最终选用液压驱动是合理的，可行的，经济的，可靠的 。 根据已知条件， 切削进给力为 730N，导向机构摩擦力为 66N。所以选用 工作最大负载900，工作压力 可得 和活塞杆直径 d 的确定： 已知 : 900， 无锡太湖学院 学士学位论文 4（ 式 中 ： D 直径； F 负载力； P 工作 压力 ； 由 公式 （ 得 ： 4 4 9 0 0 281 . 5 1 0 6FD m 根据实际生产要求油缸内径选用 80 则22 23 . 1 4 8 0 502644DA m m 故必须进行最小稳定速度的验算，要保证液压缸工作面积 又： （ 式中： 流量阀的最小稳定流量，由设计要求给出 ； 液压缸的最小速度，由设计要求给出 ； 由 式（ 得 ： 23 36m i n/m i nm i nm i nm i n 1250mi n/102.1 mi n/ 故取 D=80证了 A d 的确定 ： 由已知条件取 d=25 45钢的屈服强度 55 按强度条件校核： 4（ 式 中： d 直径 ； F 负载力 ； 屈服强度 ； 由 公式 （ 得 ： 3 3 314 4 9 0 01 0 1 0 2 . 5 1 0355 2 所以符合要求。 轴承内外圈加工专用机床纵向机构设计 液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布材料规律因壁厚的不同而各异 。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。 本设计按照薄壁圆筒设计， 采用无缝钢管 其壁厚按薄壁圆筒公式计算为： 2 式 中： P 承受 的 压强 ； D 直径 ； 壁厚 ； 拉伸 应力 ； 由 公式 （ 得 ： ，取 M y 1 0 0 1 1 0 M p a （无缝钢管），取 100 2 . 1 6 3 0 . 6 62 1 0 0 由计算的公式所得的液压缸的壁厚厚度很小，使缸体的刚度不够，如在切削加工过程中的变形，安装变形等引起液压缸工作过程中卡死或漏油。所以用经验法选取壁厚：5 4. 缸体外径尺寸的确定 缸体外径尺寸的 计算 缸体外径 1 2 8 0 2 0 . 6 6 8 1 . 3 2D D m m 查机械手册表：外径 1D 取 90缸盖 有效厚度按强度要求可用下式进行近似计算： 3 . 7 5 4 . 51000 . 4 3 3 0 . 4 3 3 8 0 6 . 7 0 7 . 3 4 m m （ 式中： D 缸盖止口内径 ( T 缸盖有效厚度 ( T 当 活塞杆全部外伸时，从 缸盖滑动支承面中点 到活塞支承面中点 距离为 H，称为最小导向长度。 导向长度 直接 决定 液压缸的初始挠度 ， 如果 导向 长度 过小，将影响液压缸的稳定性， 所以 在设计时 需要 保证有 适合 的最小导向长度。 无锡太湖学院 学士学位论文 对一般的液压缸，最小导向长度 H 应满足： 2 0 8 0 412 0 2 2 0 2m m m m （ 式中： L 液压缸的最大行程 ( D 液压缸内径 ( 取 H=50. 缸体长度确定 活塞的行程与活塞宽度的和 应等于 液压缸 缸体内部的长度 。缸体外部尺寸还 需要考虑到两端端盖的厚度，一般液压缸缸体的长度不应该 大于缸体内径 D 的 20。 即：缸体内部长度 30+20=50体长度 2 0 3 0 1 6 0 0 2 4 0 0D m m （ ） （ ） 由于 本次设计 机构 安装平台大小的限制 和 实际生产的需求 所以 取缸体长度为 106 调节机构设计 前 调节机构 在纵向 进给机构中起到控制进给量和退刀量的作用。 该机构 主要由调节丝杆和纵向调节螺母组成。 调节丝杆 直接控制进给量和退刀量，该丝杆 表面 螺纹
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