自动精辊机机械结构设计VIP

1 本科毕业设计（论文） 题目： 自动精辊机机械结构设计 学 院 专 业 学生姓名 学生学号 指导教师 提交日期 I 摘 要 本文详细介绍了 一种用于空调器轴套 内孔的精辊加工专机 的机械结构设计 。在 以往 的加工中， 该内孔的精加工 工序均 靠 人工操作，次品率高、效率低；随着经济社会的发展， 人工成本 也不断增大，人工加工已 不能满足 生产 要求 。 基于此，本课题 设计 了一种针 对风机轴套 内孔精 加工的自动 精辊 机。 本 文首先介绍了风机轴套的用途和自动 化设备机械结构设计 的国内外发展概况， 分析风机轴套的加工要求，确定本课题的总设计方案。 在送料部分，确定了以步进电机带动送料轮转动送料的自动送料机构；在夹紧装置方面，设计了以左右 V 型夹板夹紧的夹具装置，夹紧装置由两级气缸驱动，在夹具松开的同时工件下掉出料；在加工部分，采用双无间隙直线导轨滑块搭载交流电机进行精辊加工，电机水平运动由气缸驱动。在本文中将对上述设计作解析说明，阐明其工作原理，并 详细描述了其工作 过 程。 在整机装配上 的基础上 ，进行了现场调试和工作测试，并对调试和测试过程中 需要注意的事项和出现的问题进行了说明和修正；产品实际加工结果表明该设备 加工稳定，产品加工精度较高，生产效率有较大提高，能较好地满足生产 要求。 关键词 ：风机轴套； 内孔精加工； 自动加工设备；机构结构设计 of an is of in a of in In on in is of of on a of of of in of in of of of In by is as an In of we a by a in In by a AC is on of C is by of be in in on be to in of 目 录 摘 要 . I . 一章 绪论 . 1 言 . 1 题研究的背景和意义 . 1 机轴套内孔加工要求 . 2 套内孔国内加工现状 . 2 械设计发展状况 . 3 课题主要工作 . 5 文安排 . 5 第二章 基础知识介绍 . 6 械设计 . 6 机械设计简介 . 6 机械设计步骤 . 6 械设计准则 . 8 介 . 9 第三章 整机机械结构设计 . 10 械结构总方案设计 . 10 紧机构设计 . 12 具概述 . 12 机夹具装置设计 . 13 料机构设计 . 15 辊机构的设计 . 18 机布局设计 . 20 章小结 . 21 第四章 机器主要元部件设计与选择 . 22 机的设计选型 . 22 缸的设计和选型 . 23 章小结 . 26 第五章 整机安装与调试 . 27 作现场调试 . 27 试阶段出现的问题及解决办法 . 28 第六章 结论 . 30 参考文献 . 31 致 谢 . 32 1 第一章 绪论 引言 题研究的背景和意义 本课题设计的是一种用于空调器风机轴套内孔精加工的自动化加工设备。该轴套是分体式空调机的室内机中的 贯流风机 的轴套，见图 1贯流风机的作用是不断将被调节房间内的空气吸入到室内机中， 然后将通过蒸发器降温的空气 以一定的风速和流量送出。这种风机的特点是叶轮直径小、长度大、风量大、风压低、转速低。在贯流风扇的端盖内侧固定有有特定的贯流风扇橡胶 轴套 ，其作用是 与伸入 转筒内部的电机轴联接 ，以带动贯流风扇内部的叶片转动。 轴套的工艺特性 是直接影响空调器工作的噪声大小、振动程度、空调器品质的重要因素 之一。 图 1流风扇橡胶轴套 目前 该轴套 内孔 的 精 加工方式主要靠 人车加工，需要较多劳动力，人工成本搞，生产效率低下，且 次品 率较高 ， 在人工成本高涨 以及人们对品质要求越来越高的今天，传统的加工方式 显然已经不能满足当今市场的 需求。该轴套的加工精度是决定室内机噪声大小的重要因素， 传统的加工方式生产的工件精度不高，不能满足用户对 空调器低噪声、低振动的要求，且由于是人机加工，容易发生安全 2 事故 。 本课题 根据我国现在 轴套的 加工现状，根据 其 工艺要求 设计了一种用于风机轴套 内 孔 精 加工的自动化设备，以提高风机轴套的生产 效率 、加工质量和生产安全性。 目前的加工方式的弊端主要是加工质量和人工成本问题。为了达到市场需要，目前的加工方式需要大量劳动力，工人在长期的人工加工中极容易产 生疲劳，影响到产品的加工质量，同时容易导致安全事故发生。 采用自动化加工专机对 该轴套进行加工，可以有效提高产品的生产效率， 稳定产品质量，减少 人身伤害事故的发生 ，同时还可节约资源， 减低劳动力成本。 机轴套内孔加工要求 风机轴套工件毛坯如图 1示。其大圆直径为 圆直径为 16孔直径为 8孔。本次设计的自动加工装备是对内孔进行精加工，轴套的内孔光洁度直接影响了风机的性能。自动加工设备要求能使其粗糙度达到 图 1机轴套工件毛坯 轴套内孔国内加工现状 在轴套类零件的加工上，目前国内 大多数仍是以人工精车加工和数控车床加工为主。人工精车加工一般只需要一台普通车床即能生产，设备要求低、通用性高，但人工成本大、生产质量不稳定、生产效率较低，现已逐步被淘汰。数控车床与普通车床相比，对操作人员的技术要求降低，操作人员只需要完成工件的装 3 夹，就能通过数控加工程序完成零件的加工。但由于需要人工装夹，不能实现连续生产，同样存在生产效率低的问题。还有部分企业使用数控加工中心进行加工，虽然免去了人工装夹部分，但生产效率低、设备成本高，同样无法满足一般企业的要求。 在孔精加工方面 ，目前加工方法多为铰孔、镗孔以及内圆磨削。 国内大部分风机轴套的加工企业仍然采用以人工为主的加工方式对轴套内孔进行精加工，少数企业研发出半自动化的加工设备 。 以专门生产贯流风扇轴套的顺德森柏实业有限公司为例，该公司目前的加工方式为人工操作立式钻床 对 工件进行加工，生产效率低，质量不稳定。 此前该公司曾设计过一台专机 ，该专机 利用一个安装在水平导轨上装有辊刀的电机对工件进行精加工，送料机构采用重力通过管道自动送料，利用油液润滑。但该机构加工稳定性不高，调节不方便，体积较大，连续加工性不强。 机械设计发展状况 机械设计 ，是根据使用要求对机械的工作原理、结构和运动方式以及各零件的材料和尺寸、力和能量的传递方式、润滑方法等进行构思、分析和计算，并将其转化具体的制造依据的工作过程。进行机械设计的目的是在给定的限定条件下，设计出最好的机械，即做出最优化设计。 在以往，设计师在 对一台机器的机械结构进行设计 时，往往需要查阅大量手册资料，或根据自身经验对机器的机械结构进行设计。在设计方案确定后，需要手工画大量图纸，工作量大且复杂。 面对日趋激烈的市场竞争，传统的机械设计方法因其设计周期长、设计工作量大，已经不能满足当前社会生产的需要。同时 ，传统的机械设计在设计过程中 往往缺乏对相关的因素进行综合性 考虑，这就导致最终设计出来的产品 会存在许多 的问题和缺陷，从而 需要 重新对机械设计进行修改，这样极大的延长了机械设计的周期。 随着科技的进步，特别是计算机科学、系统科学的发展，机械设计水平发展得很快。 现代机械设计是对传统机械设计方法的继承和发展，它将系统科学引入机械设计，使得设计技术更为规范，也更为理性。现在的机械设计是一门综合性强、多学科交叉的基础科学，包括机械技术、信息技术、控制技术等，通过系统工程有机结合，最终实现 最优化设计。从系统角度而言，现代机 械设计可以看作是一个三维系统： （ 1）时间维。时间维是指 按时间顺序的设计流程， 它 包括产品规划、方案设计、技术设计和加工设计 。 4 （ 2） 逻辑维 。逻辑维是指 解决问题的逻辑步骤， 一般为 分析 、 综合 、 评价 、决策四个步骤。 （ 3） 方法维 。方法维是指 设计过程中的思维和工作方法。 即利用现代先进的设计理论、方法及工具，加快机械设计周期，提高机械设计质量 。 现代机械设计技术融合了 多种设计技术和理论，使得机械设计方法进一步拓展， 其 核心是数字化。数字化技术的发展， 使得设计师们在 机械设计之前就可以对该设计的 整体周期 进行建模。将设计利用 计算机进行模拟，利用计算机定 义产品设计的整个生命周期的完整过程，为机械设计提供参考；设计中采用大量的数字化的设计工具和手段，如计算机辅助设计和数字化 管理 等 ，从而确保资源的优化配置，提高设计效率。 现代化机械设计的 趋势是并行化。 传统的 机械设计是一种串行的设计理念，它将产品分成几个步骤， 一个环节完成了才能进行下个环节， 这样会 造成设计资源的巨大浪费。 同时， 在设计过程中各个阶段的设计 缺乏综合性考虑，不能够对发现的问题进行及时的修正， 增加了 设计师们的 工作量 ，大大的延长了机械设计的开发周期。现代化机械越来越 大型化、综合 化 ，机械自身的构造和功能 也 将变得越来越复杂，产品 在设计阶段的每一个步骤都对后续设计有很大影响 ，由于整个设计过程的复杂化，一旦 初期的设计思路不正确 ，那么再进行修正将会变得十分的困难 。现代机械设计 涉及到多 哥领域 的知识，需要相关领域 设计人员集中起来共同设计。 以计算机平台为基础的并行工程 ， 使 设计团队可以共享相关的信息，打破时间和空间的阻隔进行协同设计作。 这样，在设计的过程中便 可以最大限度的获得 相应的技术支持，实现优势互补，提高 设计能力，最终设计出满意的机械产品。 计算机辅助设计（ 件的诞生， 标志着机械设计开 始进入了一个数字化时代。 设计师们逐渐利用计算机的模拟、管理功能辅助设计。随着信息化技术的发展，现在的机械设计与制造已经发生了惊人的变化。计算机辅助设计已经由早期的二维绘图发展到了现在的三位数字样机时代。制造业也由以往单一的、根据图纸人工操作加工的加工方式，发展到现在无图纸的数控加工。目前， 工业生产上应用的 主流的三维机械 件有 、 软件，利用这些三维机械 件，设计师们可以实现数字化建模、零件设计、装配体设计和工程图绘制 以及运动仿真、有限元分析 等工作。 利 用三维机械 省了大量的手工绘图、修改的时间，加速了设备的生产周期。数字化已成为了产品设计和制造的必要手段。 本次设计中利用了 件进行辅助设计，该软件会在后面章节中介绍。 5 课题主要工作 本课题是根据该轴套目前的加工现状及工艺要求，设计一台 能实现自动送料、装夹、加工、出料的连续生产功能 的自动化加工专机 。设备要求能有效的降低成本，提高生产效率、加工精度和加工安全性，同时要求设备结构简单，便于操作与维修。 在本设计中，需解决以下主要问题：（ 1） 精辊电机的 选取； （ 2）加工机构设计； （ 3）整体传动机构设计 ；（ 4）自动送料 机构设计 ；（ 5）夹具与定位装置 设计 ；（ 6）自动出料 机构设计 。 在设计完成后， 需要对 设备 进行组装调试，并对加工 结果 进行 分析 。 文安排 本文 的文章 内容 和文章结构的安排 如下： 第一章主要对文章 的选题意义进行了介绍，并通过对风机轴套加工现状和加工要求的分析确定设备机械结构的设计 任务 。 第二章 主要对机械加工设备的机械设计方法以及本次设计所用的三维辅助设计软件进行介绍。 第三章 主要对执行机构和传动机构部分进行了详细设计。该部分介绍了机器各主要功能机构的机 械构成和工作过程，同时介绍了其 调节装置的工作原理。 第四章主要对机器的主要驱动元件电机和驱动气缸进行设计分析和选型 。 第五章内容针对设备在调试中应当注意的问题进行了论述，并介绍了在调试整机装备过程中出现的问题和解决办法。 第六章主要是对本次设计的总结和展望。 6 第二章 基础知识介绍 机械设计 机械设计简介 机械设计 ， 是 根据用户 生产或使用的 要求对专用机械的工作原理、结构、运动方式、 能量 传递方式、 以及 各 零件的形状尺寸、润滑方法等进行分析 、设计 和计算并将其转化为具体制造依据的工作过程。 机械设计是 机械工程 的重要组成部分 。作为 机械生产的第一步， 它 是决定 机械性能 的最主要的因素。机械设计的目标是：在 给定的 各种限定的条件 (如材料、加工 性 能 、 工艺要求、 理论知识等 )下做出 最 优化设计 。 最 优化设计需要 设计师们 综合地考虑许多 因素 。这些因素 一般 包括 ：最好 的 工作性能、最低 的 制造成本、最小 的 尺寸和重量、 使用的 最可靠性、最低消耗和最少环境污染。这些要求 通常都是 互相矛盾的， 它们之间的相对重要性 会 因机械种类和用途的不同而 有一定区别 。设计者的任务 综合各种因素，整体考虑 使设计的机械有最优的 技术经济效果 。过去，设计 的优化 一般 依靠设计者的知识、经验 ， 随着机械工程理论 、 价值工程和 系统分析 等新学科的发展， 设计和 制造 技术 数据资料的积累 ,以及 计算机 的推广应用 ,最 优化 设计 逐渐舍弃主观判断 ，从而 依靠科学计算 来实现 。 机械设计步骤 机械设计 流程（如图 2示） 一般包括： （ 1）制定设计任务。这是设计的前期工作。设计任务的根据是用户 需求来确定的。任务的正确性决定了整体方案的经济性和合理性 。 （ 2）确定工作原理和基本结构型式。 即 确定总体方案 以及 所要应用的工作原理和与之相应的结构型式。 （ 3）运动设计。设计的总体方案确定之后，需要运用机构学的知识， 设计合适的机构以获得需要的 运动方案。 在运动设计时， 设计者 们应尽量使用已有的和成熟的机构来 设计 运动方案。 7 图 2械设计流程 （ 4）结构设计和绘制初步总图。运动设 计之后，设计者开始进行结构设计，计算机械各主要零件的受力、强度，确定其 形状、尺寸和重量等，并绘制主要零、部件草图。 如果发现设计方案不可行，需要及时调整。 （ 5）初步审查。初步总图绘制后，需要进行初步审查。 若 设计不适用 (如重量、体积太大 、 造价太高 、以及 结构的可靠性 低 等 ),则须重新进行运动设计， 或者改用别的 工作原理和基本结构型式。 一般 情况是 针 对设计 不足之处 采取某些改善措施。 （ 6）技术设计。根据初步审查 的结果 ,对设计进行修改 ,绘 制 零件 图和部件图，对主要的零 部件进行 应力分析，按分析结果修正零件的形状、尺寸等细节 ，以及确定零件加工精度以及部件和总装的装配条件， 完成润滑设计、驱动 控制设计等 。 （ 7）绘制工作图。 即 绘制正式的零件图、部件装配图和总装配图，编写零件表、易损零件清单、使用指南等技术文件。设计负责人应注意协调零件间的尺 8 寸， 并要 核对 各耦合件间的公差配合，复核主要 零件的强度和刚度。零件图完成后开始图纸核对。在绘制零件图的同时还需要进行两项工作：一是工艺性审核 ,使零件便于加工并降低制造成本 ;二是标准审核，使零件结构要素、尺寸、公差配合 、热处理技术条件以及标准和通用零件等符合标准的规定。 （ 8）试生产和定型设计。单件或小批生产的机械 设备 ,在 经过上述步骤 后，便可按照设计图纸 投入正式生产。对于成批或大量生产的机械 ,在正式生产前要先试制样机 ,进行功能试验和鉴定。试验通过后，才能按 生产 工艺进行批量试生产。在批量试生产中如果 出现的问题还可能需要对设计作相应的修改，方成为可供正式生产使用的定型设计。 械设计准则 机械零件的设计 一般都需要满足 众多的约束条件， 即 设计准则 ： 1、技术性能准则 技术性能 是 包括产品 的功能、制造和运行状况 在内的一切性能， 它既有 静态性能， 也包括 动态性能。例如，产品所能传递的功率、 产品的 效率、使用寿命、强度、刚度、振动稳定性等。技术性能准则是指 机械 相关的技术性能必须达到规定的要求。 2、标准化准则 概念标准化：设计过程中所涉及的名词术语、符号、计量单位等应符合标准； 实物形态标准化：零部件、原材料、设备及能源等的结构形式、尺寸、性能等，都应按统一的规定选用。 方法标准化：操作方法、 试验方法和 测量方法等都应按相应规定实施。 标准化准则就是在设计的全过程中的所有行为，都要满足上述标准化的要求。 3、可靠性准则 产品或零部件在规定的使用条 件下，在预期的寿命内能完成规定功能的概率。可靠性准则就是指所设计的产品、部件或零件应能满足规定的可靠性要求。 4、安全性准则 零件安全性：指在规定外载荷和规定时间内零件不发生如断裂、过度变形、过度磨损和不丧失稳定性等等。 整机安全性：指机器保证在规定条件下不出故障，能正常实现总功能的要求。 工作安全性：指对操作人员的保护，保证人身安全和身心健康等等。 环境安全性：指对机器周围的环境和人不造成污染和危害。 9 介 件是世界上第一个基于 发的三维 统 ， 于 1995年研制成功，是将三维计算机辅助设计（ （ （ （ 成化的机械设计软件。 功能强大、易学易用和技术创新是 三大特点， 它可以最大限度地满足设计者的设计意图，并具有全面的零件实体建模功能和变量化的草图轮廓绘图功能，能够自动进行动态约束检查 ，以及将三维实体自动转换成二维平面图等功能 。够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。 在强大的设计功能和易学易用的操作协同下，使用 整个产品设计是可百分之百可编辑的。 供了零件、装配体和工程图设计三大模块。零件设计模块是基于零件特征的建模，能够满足设计者对各种产品零件设计的需求；装配体设计模块支持自上而下的设计方法和大型装配体的装配，可以更直观地查看装配体的组成及所有运动，进行干涉检查和间隙检测；运动仿真和有限元分析；工程图涉及模块能够满足设计者创建各种工程图的需求； 零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的。 遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它， 设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。 10 第三章 整机机械结构设计 机械结构总方案设计 本专机的主要机械结构如下： 整机采用水平加工的卧式机构，电机和夹具装置安装在两平行 导轨滑块 装置上 ，滑块 通过 上方 的定位板与气缸相连 。 精辊电机通过导轨滑块的水平往复运动进行加工，夹具可通过导轨滑块运动，实现松开和夹紧动作。 考虑到机器 的空间分布，送料机构采用立式结构。 机构简要布局如图3 图 3械机构布局图 该机构工作过程为：在机器开启 后，送料机构将存料斗内的工件送到夹紧装置中进行夹紧； 精辊电机在气缸的驱动下向前运动，对工件内孔 进行精辊加工；加工完成后，气缸复位，精辊电机复位；夹具松开，工件通过出料结构送出。 机构动作时序 图如图 3示。 开 始 送 料夹具夹紧气 缸 驱 动精 辊 电 机进 行 加 工夹 具 松开 、 精 辊电 机 复 位出 料图 3辊机动作 时序图 11 该 机器的 机械结构设计重点在于： （ 1）合理设计送料机构，使毛坯工件精确送入夹具中，并尽量保证每次的送料位置相同，以便于调试，提高加工精度。同时送料机构要考虑到空间位置设计，尽量减少体积。 （ 2）合理设计夹紧机构， 能正确进行夹紧和松开动作，夹紧时应保证工件不能移动 。 （ 3）合理设计 精辊 机构， 使辊刀能平稳地进行精辊加工，同时机构应能保证加工精度，减少加工误差 。 （ 4）合理设计 传动机构，使整机尽量减少不必要的工作行程 。 在设计各部分机械结构时，应考虑到目前的加工精度问题和加工成本问题。因此需要在现有的机械结构上添加调节装置，使其能较好的解决机械部件加工精度不高的问题。 此外 ，为了提高整个机器的可靠性和 稳定性，应使整机的机械结构尽量简单。同时，设计时应尽量选用标准元件，使设计标准化，以保证其有较高的置换性。整机的机械结构 的设计 及 安装效果如图所示。 图 3机机械结构安装 效果图 12 夹紧机构设计 夹具 概述 夹具是 在 机械加工 过程中，为了固定加工工件，使其处于 正确的 加工位置，以保证零件和产品的质量的装置，又称卡具 。 从广义的角度来说，在机械加工中的任何工序，用来迅速、方便地安装工件的装置，都可以称之为夹具。 夹具以机床夹具最为常见。机床夹具，是机械制造中一项重要的工艺装备，是 机床上用来装夹工件和引导刀具的装置，其作用是使工件 在机床上相对刀具占有正确的位置，即 定位 。同时为了克服在切削过程中工件受外力（包括切削力、惯性力、重力等）的作用而破坏定位，需要对工件施加一定的夹紧力， 使其可靠地夹紧。 机床夹具种类多样 ，形状千差万别。 人们 为了设计、制造和管理的方便， 往往根据夹具的特性进行分类。 按夹具的通用特性分为通用夹具、 专用夹具、成组夹具、组合夹具、可调夹具 等 几大类 。按夹具使用的机床进行分类可以把夹具分为车床夹具、铣床夹具、 磨床夹具、 钻床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具等。按夹具 的 动力源分类可以把夹具分为 机动夹具和手动夹具两大类。手动夹具具 有扩力机构和自锁性能；常用的机动夹具有气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具 和 电磁夹具等。 夹具的种类很多，但它们的工作原理 和组成结构是基本相同的 。 夹具通常 由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置 （使工件可靠夹紧） 、 对刀 引导元件 (确定刀具与工件的相对位置 )、 分度装置 （使工件在一次安装中能完成数个 工位 的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件 （将夹具与机床连接并确定夹具相对于机床的位置） 以及夹具体（ 安装配置各夹具元件并使之组成整体 ）等组成。 这些组成部分既相互独立又相互联系。其中定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具的 最基本的 组成部分。 夹具在机械加工中作用如下： (1)保证加工精度 采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，工件的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，其加工精度高而且稳定。 (2)提高生产率、降低成本 13 用夹 具装夹工件，可使工件迅速地定位和夹紧，减少了辅助工时；用夹具装夹工件能提高工件的刚性，使切削用量范围加大；使用多件、多工位夹具装夹工件，采用高效夹紧机构，有利于提高劳动生产率。此外，采用夹具后，可使产品质量稳定，废品率和生产成本下降。 (3)扩大机床的工艺范围 使用专用夹具可以改变原机床的用途，同时还能扩大机床的使用范围，实现一机多能。 (4)降低工人的劳动强度 用夹具装夹工件方便、快捷，当采用气动、液压等机动夹紧装置时，可显著降低工人的劳动强度。 机夹具装置设计 为了使工件可靠定位，夹具设计时应根据工件 的形状及加工位置进行设计。本设计的自动精辊机加工工件毛坯如图 1示。 工件为圆柱体工件， 加工部位为工件内孔通孔加工， 夹紧部位为工件外圆柱面。 因此夹具的设计必须是两端通透的， 另外 由于待加工的毛坯工件的横截面直径是固定不变的，因此定位 元件可以设计为半圆孔或者 V 型架，如图 3示。 图 3圆孔定位元件（ a）、 V 形块定位元件（ b） 两种定位元件均能对工件进行夹紧，但半圆孔定位元件 由于接触面是整个圆柱面， 工件在加工时会产生金属屑，粘附在定位元件上会 使半圆面的出现凸点，这样容易造成夹具夹持毛坯工件的位置出 现偏差，产生次品，生产连续性不强 ，且这种定位元件只能加工一种产品，局限性大， V 形块定位元件工作原理与半圆孔定位元件相同，不同的是工件与定位元件的接触是线接触 ， 大大减小了杂质和V 形块本身的加工精度对工件加工精度的影响 。同时， V 形块定位元件能对外径 14 在一定范围内的圆柱体工件进行定位夹紧，扩展性比半圆孔定位元件好 。 本设备加工的工件毛坯有两种型号，两种型号对应不同的外径。 因此，设计选用 V 形块定位元件，夹具设计如图 3示。 图 3具结构 简图 在该夹具装置中，夹具体安装在底座安装架上，左夹板下方有一垫块 ，垫块使左夹板与底座相连，用于调节和固定左夹板位置。同时，为了使左夹板可靠定位，垫块与左夹板通过孔轴相连，孔轴采用过盈配合。右夹板安装在滑块底板上，滑块底板安装在固定于安装架的导轨滑块上，导轨采用双平行直线导轨，保证行程精度。滑块底板通过鱼眼接头与气缸相连，鱼眼接头作用是保证滑块底板能沿导轨方向运动，避免因安装位置偏差而引起的滑块对导轨的侧应力。工作时气缸驱动右夹板前进，将由送料机构送出的工件夹紧，在加工结束后，气缸复位，右夹板松开。气缸选用两节气缸，工作时后节气缸先工作，将右夹板推送至预夹紧位置，然后前气 缸工作，将右夹板推送至夹紧位置，以实现预夹紧、夹紧和松开的功能。定位元件 V 形块下方的安装架上开了一个孔，下方设有下料槽，当加工完成后，夹具松开，工件通过下料槽掉落到工件收集箱中。 V 形块与夹板采用过盈配合的方式，以保证其在连续加工过程中不容易产生位移，影响加工精度。V 形块与夹板的装配方式如图 3示。 15 图 3 形块与夹板的装配 本机夹具装置实物安装图如图 3示。 图 3紧装置实物安装图 送料机构设计 自动送料装置 的设计 要求 是 能 把原件毛坯每次都精确的送入夹具中， 为了便于使贮料斗 中 的 工件能逐个地精确送到加工工位，本机构采用了便于精确控制的步进电机 ，利用步进电机带动送料轮转动使送料轮内的工件逐个地送出 。在正常工作 情况下，步进电机转子转动的速度取决于输入脉冲信号的频率， 角位移的大小 取决于脉冲信号数，工作可靠，不需要位移传感器就可以达到较精确的定位。同时，由于加工的工件毛坯有两种不同的外径，加工不同的工件时，只需要更换送料轮和改变输送到步进电机的脉冲个数便能获得相应的转动角度。自动送料机 16 构主要包括贮料、推送 及支架部分，如图 33示。 图 3料机构正视图 图 3料 机构左视图 贮料部分 包括送料轮、贮料斗、步进电机。送料轮安装在 贮料斗的下端， 送料轮的背面装有带动其匀速转动的步进电机，在给料轮的下方是可使工件落下的给料孔。工作 时 ，步进电机 在控制信号下转动一定角度，使贮料斗中的工件逐个地 装入 推 送料结构中 的送料导向块内 。 其中推送机构如图 3示。 17 图 3送机构示意图 开始时，夹具气缸工作，使夹具处于预夹紧状态，步进电机在控制信号下驱动送料轮旋转一定角度，使送料轮内的毛坯装入推送机构的导向块内；然后推送气缸工作，将导向块中的工件推送至打开的夹具中，同时夹具气缸工 作，将被推送到加工工位的工件夹紧；最后推送气缸 复位，完成一次送料工作。 整个送料机构安装在安装架上，主要由中间的调节杆和调节杆两边的支撑杆支撑和定位。旋转调节杆能使送料机构上下移动，两边的支撑杆由定位轴和轴套组成，保证送料机构能正确定位。 送料机构实物安装图如图 3示。 （ a）贮料部分 18 （ b）送料部分 （ c）调节部分 图 3料机构实物安装图 精辊机构的设计 精辊机构的安装构成如图 3示。 精辊机构主要由精辊刀、精辊电机、精辊气缸、精辊电机安装板、导轨滑块装置、支撑调节装置和缓 冲器组成。其中支撑调节装置结构如图 3示。 精辊机构的支撑调节装置安装在工作台上，调节装置上方连接着导轨安装底板，导轨滑块装置安装在导轨安装底板上，精辊 电机安装板的 底面通过滑块和导轨组合可在导轨安装板上滑动，导轨同样采用两根平行的无间隙直线导轨；精辊刀通过联轴器连接电机主轴，精辊 气缸的缸体固定在 导轨安装板上，并通过鱼眼接头与电机安装板相连，电机的往返运动由气缸控制。工作时精辊电机首先启动，然后气缸推动精辊电机沿着导轨在水平方向上逼近工件并进行加工，加工完成后气缸复位，完成一次精辊加工。 19 图 3辊机构组成图 图 3撑调节装置结构 支撑调节装置作用是作为精辊电机的安装机架并能调整电机位置。调节装置通过 下方 的 角板固定在工作台上，两侧的滑板能在燕尾槽上滑动。当电机 对刀位置不正确而 需要调整位置时， 松开滑板上的紧定螺栓， 调节丝杆上的螺母位置便能使电机上下移动，达到需要的加工位置。 为了使电机能以平稳的速度进行精辊加工，在电机前方的夹具安装支架上装有一缓冲器，缓冲器实质上是一个内部带有溢流阀的器件。当精辊电机在气缸驱动下逼近工件时，会先碰到缓冲器，然后精辊电机 在缓冲器的作用下以 较低的、 稳定的 速度对工件进行精辊加工，这样的设计有利于提高加工质量。 若不加此缓冲器，由于精辊刀与工件的接触速度过大，造成系统振动，夹具夹持毛坯工件的位置不规律变化，进而影响加工精度，同时也会大大缩短刀具的使用寿命。 精辊机构实物安装图如图 3示。 20 （ a）精辊机构 （ b）支撑调节装置 图 3辊机构实物安装图 整机布局设计 精辊机构的支撑调节装置安装在工作台上，调节装置上方连接着导轨安装底板，导轨滑块装置安装在导轨安装底板上，精辊 电机安装板的 底面通过滑块和导轨组合可在导轨安装板上滑动；精辊刀通过联轴器 连接电机主轴，精辊 气缸的缸体固定在 导轨安装板上；工作时精辊电机首先启动，然后气缸推动精辊电机沿着导轨在水平方向上逼近工件并进行加工，最后气缸复位，完成精辊加工。 本专机的整机布局设计简图如图 3示。 考虑到资源的充分利用，一个工作台上设有两台精辊机，由控制面板分别控制；电柜设计在机架上，与整机结合为一体，有利于整机的移动和维修；在工作台下方有一冷却油缸，冷却油缸内 21 装有一油泵，用于为两台精辊机提供油液润滑；油液和加工产生的金属屑通过回油槽流回到冷却油缸，便于机器的清洗；为了不影响加工 运动 ，线管 如图设计，气 管和电源线等通过线管连接到电柜。 图 3机布局简图 本章小结 本章在确定了加工设备机械机构总体方案的基础上，设计选择了以 V 型定位支承元件为核心的可调式夹具 ，以步进电机带动送料轮旋转送料的自动送料机构，以及利用精辊刀安装在交流电机主轴上进行加工的精辊机构 。并 对各主要功能机构的机械结构进行了详细的设计和解析说明 。 22 第四章 机器主要元部件设计与选择 电机的设计选型 根据机械测试和 使用 经验，三相异步电机的转速必须达到一定的值才能保障工件的加工精度和加工面的光滑度。 精辊刀在加工时的粗糙度和多种因素有关，如 精辊刀的转速、进给量、进给速度、加工材料等。由于该精辊加工是对轴套内孔进行通孔精加工，其性质属于切屑加工，轴套内孔直径为 8工后