毕业设计（论文）-木制衣架抛光机抛光部分设计.doc

全套图纸加扣 3012250582编号： 毕业设计说明书题 目： 木制衣架抛光机抛光 部分设计 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化学生姓名： 学 号： 指导教师单位： 机电工程学院 姓 名： 职 称： 副 教 授 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2012年 月 日摘 要木制衣架自动抛光机是衣架制造企业的重要加工设备之一。目前国内衣架制造企业大多数还是采用人工抛光的方式。为了提高木制衣架抛光效率，进行了木制衣架抛光机设计，具体内容如下：本设计基于木制衣架抛光机械的研究现状和发展状况，根据抛光机的类型、结构特点和工作原理，结合相关设计手册,对木制衣架自动抛光机进行了结构设计，电动机的选择，联轴器的选择，键的选择，专用夹具的设计，丝杆的选择及设计，轴承的选用及机构润滑剂的选用。该木制衣架结构设计紧凑，能基本完成木制衣架的自动抛光。动力部分由电动机、减速器，输入轴为主，其余部分参考外购件的参数加以整合设计。而重点设计的是衣架抛光机抛光部分。在计算过程中，轴的设计及丝杆的选用是重点。首先提出抛光机的工作原理，进行结构设计；然后确定一些原始数据，计算出各个轴及丝杆的转速、功率、转矩。最后绘制木制衣架抛光机的装配图及典型零件的零件图，对木制衣架抛光机的关键参数进行计算和校核。零件将全部采用solidworks软件进行计算机辅助设计，设计过程中经过较为精确的测量和计算后将所得的数据进行三维建模，利用模型进行模拟装配和干涉检查。构想通过创建三维模型这样一个平台来验证所做的设计，以便于对设计中的细节进行改进。设计完成后，利用Solidworks建立木制衣架抛光机的3D装配模型；较为逼真地体现外型设计的效果及木制衣架抛光机的主要结构及尺寸关系，绘制二维的零件图，装配图。关键词：专用夹具；自动抛光；二维工作台；衣架抛光机。AbstractWooden hanger automatic polishing machine is one of the hanger manufacturing enterprises processing equipment. Domestic hanger manufacturing companies or artificially polished. In order to improve the polishing efficiency of wooden hangers, wooden hangers polishing machine design, as follows:The design is based on the research status and development of the mechanical polishing of wooden hangers, according to the type of polishing machine, structural characteristics and working principle, combined with the design manual, automatic polishing machine, the structural design of wooden hangers, the choice of motor, coupling the choice of the choice of key, a dedicated fixture design, selection and design of the screw, the bearing selection and institutional lubricant selection. The compact design of the wooden hanger structure, the basic completion of the automatic polishing of wooden hangers.The dynamic part consists of motor, reducer, the input shaft main, the rest of the reference parameters of the purchased parts to integrate design. Focused on the design of the hanger polishing machine polishing part. In the calculation process, the design of the shaft and screw selection is the key. First proposed polishing machine works, for the structural design; then determine the raw data, calculate each axis and the screw speed, power, and torque. Finally draw a wooden hanger polishing machine assembly drawing and typical component graphs, calculation and check of the key parameters of the wooden hanger polishing machine.The parts will be using solidworks software for computer-aided design, data more accurate measurements and calculations will be obtained in the design process, 3D modeling, using the model to simulate the assembly and interference checking. Idea to verify the design done by creating three-dimensional model of such a platform, in order to improve on the details of the design. The design is complete, the 3D assembly models that the Solidworks establish wooden hanger polishing machine; more realistically reflect the effect of the exterior design and wooden hangers, polishing machine the main structure and size relationships, draw two-dimensional part drawings, assembly drawings.Key words:Special fixtures; automatic polishing; two-dimensional bench; hanger polishing machine.目 录1 课题内容及基本结构设计11.1 课题的内容11.2 基本结构设计22 总体方案的设计22.1 设计方案22.2 总体方案的确定43 抛光部分的设计43.1 抛光部分升降系统上下运动设计43.2 抛光部分主轴的设计154 工作台的设计194.1 工作台的设计参数194.2 工作台部件的设计及选择205 夹具的设计245.1 需要夹紧的工件形状及重要参数245.2 夹具的设计256 升降系统、主轴及工作台上键的选择及校核266.1 升降系统及工作台键的选择及校核276.2 抛光部分上各部件键的选择及校核297 机构的润滑297.1 螺纹联接的润滑297.2 滚动轴承的润滑308 结论31参考文献34全套图纸加扣 3012250582第 35 页 共 41 页引言 在现代工业生产中,零件的复杂以及精度要求迅速提高，传统的机床已经越来越难以适应现代化生产的要求，而数控机床由于具有高精度，一机多用、高效率以及其自动化生产、可以完成复杂型面加工的特点，特别是计算机技术的迅猛发展，使得计算机广泛应用于数控系统中，数控装置的基本功能几乎全部都由软件来实现，硬件几乎能通用，从而使其更具加工柔性，功能更加强大。抛光机亦称为研磨机，其工作原理是用电机带动抛光盘调整旋转，利用抛光盘上的海绵、羊毛与抛光剂的共同作用，使其与待抛光面保持接触并摩擦，进而达到去除漆面污染、氧化层、浅划痕的目的。我国目前仍以手工研磨抛光为主，该方法不需要特殊的设备，适应性比较强，主要依赖于操作者的经验技艺水平，但其生产效率低，且工人劳动强度大，质量不稳定，周期长，工人作业环境差，使其远远无法满足现代化生产的需要，限制了我国现代化生产的发展。因此，研究抛光机的自动化、智能化是重要的发展趋势。计算机数控和抛光技术是一种由计算机控制的精密机床，使机床能按所需要的运行轨迹，将工件表面磨削成所需要的耍弄，然后用柔性抛光模抛光，使工件的表面粗糙度能符合生产需求，实现自动化生产。数字式抛光机这种抛光工具采用数字化控制，数字式显示和控制工艺参数，备有整套磨头及磨料，半自动抛光，具有体积小、使用方便的优点。抛光在满足工件表面粗糙度的同时，还能使工件的外形更加美观。因而抛光在木制衣架生产加工过程中是一道很重要的工序。数控化的抛光机还可以解决用户过去因工件形状复杂难以达到抛光要求这一难题，并且缩短了抛光工作时间，提高了效率。采用该工具进行抛光，可快速对粗糙的表面进行整形抛光，不受工件形状、材料硬度的限制，对原始表面粗糙度没有要求，功效比较高。1 课题内容及基本结构设计1.1 课题的内容木制衣架抛光机用于对衣架粗胚进行打磨抛光的机械，是衣架制造企业进行衣架自动加工的关键设备之一。为实现衣架自动打磨抛光的功能，设计衣架抛光机抛光部分。具体任务如下：1. 分析衣架抛光的要求，研究系统的工作原理；2. 提出衣架抛光机抛光部分的工作原理，进行结构设计；3. 绘制衣架抛光机抛光部分的装配图及典型零件的零件图；4. 对抛光部分的关键参数进行计算和校核。1.2 基本结构设计 为了能实现对衣架的抛光要求，势必要先对衣架进行夹紧，因此要先设计一个夹具来将衣架进行夹紧，以便更好的完成抛光任务；接下来完成对衣架的夹紧后，要对其进行送料，在此应设计一个二维进给工作台；最后是最重要的，要设计一个自动抛光装置，以配合夹具以及二维工作台来对衣架进行自动抛光。因此，基本的结构设计如下：1、 为了能对衣架进行抛光，应对其进行夹紧，因此要设计一个专用的夹具；2、 为了实现抛光功能，要设计一个进科工作台；3、 对自动抛光装置的设计。 2 总体方案的设计2.1 设计方案图2-1抛光机三维图2.1.1方案一：总体结构由衣架夹具、二维工作台、抛光部分主轴的升降及旋转。主轴电动机及主轴部分传动机构均随主轴箱垂直运动，无相对移动环节，传动机械的布置比较方便，并且易于实现主轴箱机构上下运动。主轴箱和主轴电动机等较重，上下移动不便。图2-2（a）方案一2.1.2方案二：总体结构与方案一一样，方案二中，公主轴箱上下移动，移动部件轻，适用于大尺寸的机床。单立柱式结构午间，制造比较方便，易于操作。图2-2(b)方案二2.2 总体方案的确定2.2.1方案对比方案一传动机构布置方便，易于实现主轴箱机构上下移动，适用于小型的机床；方案二中需要上下移动的部件较轻，制造方便，便于操作，适用于较大尺寸的机床。2.2.2方案确定根据设计要求，加工范围、生产率、加工精度及经济性等多方面因素，本次设计的机床尺寸不是太大，故选用方案一进行设计。3 抛光部分的设计3.1 抛光部分升降系统上下运动设计3.1.1滚珠丝杆副的介绍（1）滚珠丝杠副简单介绍滚珠丝杠副是在丝杠与螺母旋合螺旋槽之间放置适当的滚珠作为中间传动体，借助滚珠返回通道，当丝杠或螺母传动时，推动滚珠沿着滚道导珠管（或圆形返回器）滚道不断地循环，从而周而复始的滚动运动，因此，滚珠丝杠副的运动机理，就是以滚动摩擦代替滑动摩擦。滚珠丝杠副在机械传动中的作用，可以交旋转运动变为直线运动，也可以将直线运动变为旋转运动。在此设计中，选择丝杠转动，螺母移动的传动方式。（2）滚珠丝杠的特点传动效率高 滚珠丝杠副的传动效率高达85-98，对机械小型化，减少启动后的颤动和滞后时间以及节约能源方面，意义重大；运动平稳 滚珠丝杠副在工作过程中摩擦阻力小，灵敏度高，而且摩擦系数几乎与运动速度无关，启动摩擦力矩与运动时摩擦力矩的差别很小，故滚珠丝杠副运动平稳启动时无颤动，低速时无爬行；传动可逆性 滚珠丝杠具有运动可逆性，但它没有自锁性；可以预紧 通过对螺母施加预紧力能消除滚珠丝杠副的间隙，提高轴向接触刚度，但摩擦力矩却增加不大；定位精度和重复定位精度高 由于滚珠丝杠副具有传动效率高，运动平稳，可以预紧等特点，所以滚珠丝杠在工作过程中温升较小，无爬行，并可消除轴向间隙和对丝杠副进行预拉伸以补偿膨胀，能获得较高的定位精度和重复定位精度；同步性好 用几套相同的滚珠丝杠副同时驱动相同的部件或装备时，由于反应灵敏，无阻滞，无滑移，其启动的同时性，运行中的速度和唯一等都具有准确的一致性；使用寿命长；使用可靠，润滑简单，维护方便。（3） 滚珠丝杠副的结构螺纹滚道型面滚珠丝杠的螺纹滚道法向截面有单圆弧和双圆弧两种不同的形状，其中单圆弧加工工艺简单，但接触角随初始间隙和轴向载荷变化而变化，故传动效率、承载能力、轴向刚度不稳定。双圆弧加工工艺较复杂，但接触刚度好，摩擦小，有较大的承载能力，预紧后接触角基本保持不变，故传动效率、承载能力、轴向刚度都比较稳定，可实现无间隙传动，传动精度高，性能较好。故横纵行走部分的滚珠丝杠传动机构采用双圆弧滚道型面。（4） 滚珠丝杠副轴向间隙的调整和预紧方式滚珠丝杠的传动间隙是轴向间隙。为了保证反向传动精度和轴向刚度，必须消除轴向间隙。消除间隙的方法常采用双螺母结构，对其施加一定的预紧力，可消除轴向间隙，以提高滚珠丝杠副的轴向刚度和传动精度。双螺母预紧是利用两个螺母的相对轴向位移，使两个滚珠螺母中的滚珠分别贴紧在螺旋滚道的两个相反的侧面上。根据所选的滚珠丝杠副型号，为垫片式消除间隙。其特点是结构简单紧凑，接触刚性好，预紧可靠，但配磨垫片较麻烦。（5）丝杠的支承机构为提高传动刚度，选择合理的支承结构并正确安装很重要，对传动精度有很大影响。丝杠主要承受轴向载荷，因此，丝杠的轴向精度和刚度要求较高。丝杠的支承结构有以下几种：F0支承结构：一端固定（F），一端自由（O），如图3-11：图3-11 FO支承结构简图F0结构的特点是结构简单，承载能力小，轴向刚度低，压杆稳定性较差和临界转速低，设计时应尽量使丝杠受拉伸。适用于短丝杠，垂直丝杠。FS支承结构：一端固定（F），一端浮动（S），如图3-12：图3-12 FS支承结构简图FS结构的特点是轴向刚度和F0相同，压杆稳定性和临界转速比同长度的F0高，丝杠有热膨胀的余地，需要保证螺母与两支承同轴，结构较复杂，工艺较困难。适用于较长丝杠或卧式丝杠。 FF支承结构：两端固定，结构如图3-13：图3-13 FF支承结构简图FF结构的特点是丝杠的轴向刚度为一端固定的4倍，压杆稳定性好，固有频率比一端固定的高，可施加预紧力提高传动刚度，结构和工艺都较复杂。适用于长丝杠以及对刚度和位移精度要求高的场合。由于抛光部份的丝杆为立式安装，由三种支承结构对比可得，在此应该选用F-O支承结构，即一端固定、一端自由的支承结构方式。3.1.2抛光装置升降系统滚珠丝杆副的选型与校核计算（1）滚珠丝杆副的选型根据设计要求，取丝杆副的导程为，拟选定丝杆为FF型内循环浮动式滚珠丝杆副，型号为。丝杆螺母需要特制，形状如图3-14。图3-14丝杆螺母（2）滚珠丝杆副的校核导轨上切向力估算按照主轴减速箱及电机、抛光头对导轨切向力来估算，导轨上切向力估算为。最大动载荷的计算以机构最大移动速度来计算，已知丝杆导程。则此时丝杆的转速取滚珠丝杠的使用寿命；算得丝杠寿命系数(单位为：)查表可知运转系数，查表取硬度系数，代入公式，得N。额定动载荷为13000N，满足要求。传动效率的计算无预紧情况下的传动效率:丝杠螺旋升角-当量摩擦角， 一般，取。代入公式得在预紧情况下的传动效率：-预紧系数，且有-无预紧情况下的正传动效率。刚度计算滚珠丝杠副的刚度，主要取决于该丝杠副在载荷的作用下，丝杠的轴向变形量与滚珠与滚道间的接触变形量之和。a.滚珠丝杠副的支承，采取一端轴向固定，一端简支的方式。固定端采取一对推力角接触球轴承，面对面组配。丝杠加上两端接杆后，左、支承的中心距离约为，查表得，钢的弹性模量，查表可知滚珠直径，丝杠底径算得则丝杠截面积b.计算丝杠的拉/压变形量根据公式 由开其转矩较小，可忽略不计，则丝杠在工作载荷的作用下产生的拉/压变形量c.计算滚珠丝杠与螺纹滚道间的接触变形量根据公式求得单圈滚珠数目。该型号丝杠为单螺母，滚珠总圈数为3圈2列，则滚珠数量，滚珠丝杠预紧时，取轴向预紧力。根据公式算得，因为丝杠加有预紧力，且为轴向负载的1/3，所以实际变形量可减小一半，取。d.将以上算出的和代入，求得丝杠总变形量（对应跨度1000mm）按加工要求，定位精度在50 um均合格，而丝杠的总变形量为5.013um，小于规定的定位精度，故符合要求。查表可知，4级精度滚珠丝杠任意300mm轴向行程内的变动量允许16um，而对于跨度为450mm的滚珠丝杠，总的变形量，可见丝杠刚度足够。压杠稳定性校核当滚珠丝杠在轴向力的作用下，若其轴向力过大或丝杠直径太小，或支承距离较远时，滚珠丝杠都可能由于压弯而失去稳定性。为了确保滚珠丝杠副的正常工作，进行其稳定性的校核是非常必要的。计算失稳时的临界载荷查表，取支承系数；由丝杠底径，算得截面惯性矩 压杆稳定安全系数k取2（丝杠垂直安装），滚动螺母至轴向固定处的距离a取最大值450mm，代入公式(3-8)算得：远大于工作载荷，故丝杠不会失稳。计算滚珠丝杠螺母副的目标行程补偿值与预拉伸力a.计算目标行程补偿值拟定温度变化值，丝杠的线膨胀系数，滚珠丝杠螺母副的有效行程其中工作行程：；安全行程：；余程：；螺母长度：算得 滚珠丝杠螺母副的螺纹长度故 b 计算滚珠丝杠的预拉伸力已知滚珠丝杠螺纹底径，拟定温度变化值则经过校核，选用的内循环浮动式滚珠丝杆副符合要求。3.1.3抛光装置升降系统导轨的设计（1）导轨特点滑动导轨滑动导轨具有结构简单、制造方便、刚度好、抗震性强等优点，在一般的机床上应用最为广泛，常由铸铁件或镶钢导轨制成。为了提高导轨的耐磨性和精度，一般都对导轨表面进行淬火,然后磨削加工。数控机床常用塑料滑动导轨。塑料滑动导轨摩擦系数小，动静摩擦系数接近，减震性好，具有良好的阻尼性和耐磨性，有自润滑作用。目前，塑料滑动导轨有铸铁表面淬火-塑料滑动导轨和镶钢-塑料导轨两种。塑料导轨分为注塑导轨和贴塑导轨，导轨上的塑料常用环氧树脂耐磨涂料和聚四氟乙烯导轨软带。环氧型耐磨涂层是以环氧树脂和二硫化钼为基料，加入增塑剂，混合成液状或膏状为一组份和固化剂为另一组份的双组份塑料涂层。这种涂料附着力强，具有良好的可加工性，可经车、铣、刨、钻、磨削和刮削加工，也有良好的摩擦性和耐磨性，且抗压强度比聚四氟乙烯导轨软带要高，固化时体积不收缩，尺寸稳定。特别是在调整好固定导轨和运动导轨的相关位置精度后，注入涂料，可节省许多加工时间，适用于重型机床和不能用导轨软带的复杂配合表面。贴塑导轨是在导轨滑动面上贴一层耐磨的塑料软带，与之相配合的导轨滑动表面经淬火和磨削加工。软带以聚四氟乙烯为基料，添加合金粉和氧化物制成。塑料软带可切成任意大小和形状，用胶粘剂粘贴在导轨基面上。这类导轨软带是用粘贴的方法制成的，故称为贴塑导轨。聚四氟乙烯导轨软带被广泛用于中小型数控机床的运动导轨中。作为移动部件的工作台导轨面（包括下压板和镶条）都粘贴有聚四氟乙烯导轨软带。导轨软带使用工艺简单，首先将导轨粘贴面加工至表面粗糙度Ra3.2m左右，用汽油或丙酮清洗粘结面后，用胶粘剂粘合。加压初固化12h后，合拢到配对的固定导轨或专用夹具上，施加一定的压力，并在室温固化24h后，取下清除余胶，即可开油槽和精加工。滚动导轨滚动导轨是在导轨工作面之间安装滚动体，滚动体可以是滚珠、滚柱和滚针，与导轨之间的接触为点接触或线接触，所以，导轨的摩擦系数就小。动静摩擦系数基本相同，启动阻力小，低速运动平稳性好，定位精度高，微量位移准确，磨损小，精度保持性好，寿命长。其缺点是抗震性差，对防护要求高。滚动导轨尤其是直线滚动导轨，近年来被大量采用，随着数控机床往高速化发展，线性导轨应用越来越广泛。液压导轨机床上使用的液压导轨主要是静压导轨。静压导轨通常在两个相对运动的导轨面间通入压力油，使运动件浮起。油压能随着外加负载的变化而自动调节，以保证导轨面间始终处于纯液体的摩擦状态，所以，静压导轨的摩擦系数极小，功率消耗小。这种导轨不易磨损，导轨的精度保持性好，寿命长。它的油膜厚度几乎不受速度的影响。油膜承载能力大、刚度高、吸震性好，运行平稳，无爬行现象。静压导轨结构复杂，并需要过滤效果良好的液压装置，制造成本高。表3-1 部分导轨的特点及应用导轨类型主要特点应用普通滑动导轨（滑动导轨）1.结构简单，使用维修方便2.未形成完全液体摩擦时低速易爬行3.磨损大、寿命低、运动精度不稳普通机床、冶金设备上应用普遍滚动导轨1. 运动灵敏度高、低速运动平稳性好，定位精度高2. 精度保持性好，磨损少、寿命长3. 刚性和抗振性差，结构复杂，成本高，要求良好的防护广泛用于各种精密机床、数控机床、纺织机械等动压导轨1. 速度高（90-600m/min），形成液体摩擦2. 阻尼大、抗振性好3. 结构简单，不需要复杂供油系统，使用维护方便4. 油膜厚度随载荷与速度而变化，影响加工精度，低度重载易出现导轨面接触主要应用于速度、高精度要求一般的机床主运动导轨静压导轨1. 摩擦系数很小，驱动力小2. 低速运动平稳性好3. 承载能力大，刚性、吸振性好4. 需要一套液压装置，结构复杂，调整困难各种大型、重型机床、精密机床、数控机床的工作台（2）导轨的设计直线导轨用于直线往复运动场合，额定负载比较高，还能承担一定扭矩。直线运动导轨可以分为滑动摩擦导轨、滚动摩擦导轨、弹性摩擦导轨、流体摩擦导轨等种类，用于精度比较高的自动化机械上。根据各种导轨的特点，以及设计的需要，我们选择燕尾形滑动摩擦导轨，其两种类型如下图：图3-15a 凸形图3-15b 凹形燕尾形导轨特点：制造较复杂，磨损不能自动补偿，用一根镶条可调整间隙，尺寸紧凑，调整方便。本次设计的导轨如下图:图3-16 抛光装置升降系统导轨3.1.4抛光装置升降系统电机的选用常用的电机有：YR系列（IP23）绕线转子三相异步电动机、YH系列高转差率三相异步电动机、YC系列电容启动异步电动机。YR系列电动机：转子采用绕线型绕组，使电动机能在较小的启动电流下提供较大的转矩，并能在一定范围内调速。冷却方式为IC01， B级绝缘。适用于不含易燃、易爆或腐蚀性气体的场所，如压缩机、卷扬机、拔丝机等。YH系列为Y系列（IP44）：转差率高，启动转矩大，启动电流小，机械特性软，能承受冲击负荷。电动机转子采用高电阻铝合金制造。冷却方式为IC0141，B级绝缘。适用于传动转动惯量较大和冲击负荷以及反转次数较多的金属加工机床。YC系列电动机：其体积小，重量轻，结构简单，运行可靠，维修方便。两个端盖式轴承。E级绝缘，防护等级IP44，冷却方式机座 号63以上位IC0141,56以下为IC0041。广泛应用在机械传动设备上，如小型机床，冶金、化工、纺织、医疗器械及日用品电器。由设计要求可知，升降系统中，丝杆所需要的转速因此在垂直升降系统中，经过初步计算，所需要的电机的转速不算太高，但由于要实现计算机控制，所以在此设计中我们选用步进电机做为垂直升降系统的电机。步进电机的分类与特点如下表：表3-2步进电机的分类和特点代号名称特点BF磁阻式步进电动机（反应式）是一种将电脉部信号转换成角位移的执行元件，定转子磁路均由软磁材料制成，只有控制绕组，基于磁导变化而产生转矩，其性能特点是步距角小，起动和运行频率较高，断电时无定位转矩，消耗功率较大BYG感应子式永磁步进电动机转子为感应子式结构形式，也称混合式，兼顾永磁式和磁阻式两类电机优点，它具有步距角小，有较高的起动和运行频率的特点。需要正负脉冲供电，消耗功率较小，有定位转矩BY永磁式步进电动机凡在结构上采用永久磁钢的步进电动机，其特点是控制功率小，电磁阻尼大，步距角大，起动频率低，需要正、负脉冲供电，有定位转矩BD电磁式步进电动机无需一般步进电动机所需要的专用电源，施加直流电即可工作，控制简便，应用于监测系统中由于升降系统中要求瞬间频繁启动、停止，转速n=1000r/min，所以在此我们选择使用BYG型（感应子式永磁步进电动机）步进电机。丝杆的驱动转矩：所以选用步进电机的型号为70BYG001，四相步进电机，静态转矩为，满足设计要求。3.1.5抛光装置升降系统联轴器选用（1）联轴器的型号特点及介绍：根据所选用的电机的转轴的尺寸、电机的转速和所需要传递的扭矩，可以选择合适的联轴器。联轴器一般可分为：刚性联轴器和挠性联轴器，而挠性联轴器又分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性的挠性联轴器。刚性联轴器： 刚性联轴器结构简单、工作可靠，可以传递很大的扭矩，联接刚性强，而且不允许被联接转子产生相对轴向和径向位移，所以除传递扭矩外，还可以传递轴向力和径向力。采用刚性联轴器的转子可以共用一止推轴承。主要缺点就是被联接转子的振动相互传递彼此影响，一旦发生振动，要查明原因往往较困难。但因为具有传递功率大和其它一些优点，在大功率机组上得到普遍应用。无弹性元件的挠性联轴器：这类联轴器因具有挠性，故可以补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件，帮不能缓冲减振。无弹性元件挠性联轴器的承载能力大，KC链条联轴器但不具备缓冲减振性能，在高速或转速不稳定或正反转时，有冲击和噪声。适用于低速、中载、转速平稳的场合 有弹性元件的挠性联轴器：这类联轴器因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。弹性元件所能储蓄的能量愈多，则联轴器的缓冲能力愈强；弹性元件的弹性滞后性能与弹性变形时零件间的摩擦功愈大。数控机床的进给机构，采用伺服电机或步进电机与滚珠丝杠联接，一般采用联轴器直连、齿形同步带连接或运用齿轮相连。在许多场合，因结构上的限制，特别是采用了伺服电机或混合式步进电机后，联轴器直连便成为电机与滚珠丝杠最为常见的连接方法。由于数控机床进给速度较快，如快进、快退的速度有时高达20m/min以上，在整个加工过程中正反转换频繁。因此我们选用柱销联轴器，柱销联轴器结构简单，制造容易，维护方便，寿命长。弹性核销有一定的缓冲和吸振能力，允许被连接两轴有一定的轴向位移以及少量的径向位移和角位移，适用于正反转变化较多和起动频繁的高低速传动，使用温度-20+70。（2）联轴器的选用:由于工作台部分在工作过程中正反转频繁，根据联轴器的特点，我们选用有弹性元件的挠性联轴器类别的柱销联轴器，由于丝杆的公称直径,丝杆连接联轴器处直径为16mm.因此，我们选用的联轴器的型号为HL1型柱销联轴器，其允许最大转速为7430n/min，允许最大扭矩为。符合设计要求。3.2 抛光部分主轴的设计方案简图为图3-17 主轴方案简图（1电机；2联轴器；3输出主轴）3.2.1抛光部分电机的设计（1）电机类型的选择：Y型小型三相异步电动机（封闭式），其结构特征为：自扇冷却、封闭式结构，能防止灰尘、水滴大量进入电机内部；其用途为：作一般用途的驱动源，即用于驱动对起动性能、调速性能及转差率无特殊要求的机器和设备，亦可用灰尘较多、水土飞溅的场所。（2）传动装置总效率：查机械设计表51及机械设计课程设计指导书9.1得：圆柱齿轮传动效率；联轴器传动效率；滚动轴承传动效率；总效率；（3）电机所需工作功率：由于使用的是砂布包在主轴上进行抛光作业，在此拟估算磨削力为F=1000N，工作台最快进给速度，即，工作功率。电机所需要的功率所以选电机的型号为：Y80M1-4，其功率为0.55KW，远大于所需要的功率，符合要求。其额定转速为1390n/min。3.2.2抛光部分联轴器的选择根据联轴器的特点，及由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑装卸方便及经济问题，选用弹性柱销联轴器。其特点是结构简单，安装、制造方便，耐久性好，有一定的缓冲和吸振能力，允许被连接两轴有一定的轴向位移以及少量的径向位移和角位移。本装置中最大转速为1390n/min，且抛光作业时频繁起动、抛光时所受的力平稳且根据抛光面的要求，联轴器需要一定的吸振能力，这样抛光面才能符合要求，因此所选的弹性柱销联轴器合适要求。联轴器型号为：HL1柱销联轴器，联轴器主动端半联轴器孔径为20mm，从动端半联轴器为20mm，半联轴器长度为50mm。3.2.3抛光部分减速设计(1)齿轮传动的设计计算根据设计要求，本设计中，设计主轴的转速，因此得到传动比根据公式及，且本设计中所选的齿轮的模数一样，得两齿轮的直径比选择齿轮材料及精度等级选用7级精度参考机械设计表10-1初选材料。小齿轮选用40Cr，调质；齿面硬度为241286HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度217255HBS；根据小齿轮齿面硬度280HBS和大齿轮齿面硬度240HBS，按机械设计图10-21d查得齿面接触疲劳极应力为： ，。按齿面接触疲劳强度设计a. 初选小齿轮齿数，大齿轮齿数,由于，算得，取整。初选齿轮模数为，则有，。b. 小齿轮传递的转矩则有齿轮上的受力由机械设计图10-19取接触疲劳寿命系数。计算接触疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数S=1,由机械设计课本中式10-12得（2）齿轮的部分尺寸取齿轮的厚度为20mm。表3-3 齿轮的部分尺寸名称代号小齿轮大齿轮模数m33分度圆直径d63144齿顶高压力角20o标准中心矩a103.5节圆直径齿顶圆直径 69150齿根圆直径55.5136.53.2.4抛光部分轴的设计（1）轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，主动轴采用齿轮轴.（2）估算轴基本尺寸表3-4 轴基本尺寸轴的输入功率（kw）轴的转速(n/min)3000750500.75202424（3）由表3.4可知，主动轴的直径尺寸最小为22mm，从动轴的直径最小尺寸为24mm主动轴的强度计算：圆周力径向力轴向力3.2.5轴承的选用根据轴承中摩擦性质的不同，可把轴承分为滑动摩擦轴承及滚动摩擦轴承两大类。滚动轴承的优点是：摩擦系统小，起动阻力小，而且它已标准化，选用、润滑、维护都很方便，在一般机器中应用广泛。滑动轴承以其一些独特的优点，在某些不能、不便或使用滚动轴承无优势的场合占有重要地位。按轴承用于承受的外载荷不同来分类，滚动轴承可以概括地分为向心轴承、推力轴承及向心推力轴承三大类。滚动轴承的类型有：调心球轴承、调心滚子轴承、推力调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、大锥角圆锥滚子轴承、推力球轴承、双向推力球轴承、深沟球轴承、角接触球轴承、外圈无挡边的圆柱滚子轴承、内圈无挡边的圆柱滚子轴承、内圈有单挡边的圆柱滚子轴承、滚针轴承、带顶丝外球面球轴承。根据轴承的特点，本次选用圆锥滚子轴承，从动轴直径最小为24mm，所以从动轴上轴承所选的型号为：30205圆锥滚子轴承，其内径为25mm，厚度为16.25mm；主动轴直径最小为20mm，所以主动轮上轴承所选的型号为:30204，内径为20mm,厚度为15.25mm。其性能及特点是：可以同时承受径向载荷及轴向载荷（30000型以径向载荷为主，30000B型以轴向载荷为主）；外圈可分离，安装时可调整轴承的游隙；一般成对使用。4 工作台的设计4.1 工作台的设计参数根据调查，木制衣架总长一般为360MM-440MM,除去挂勾木制衣架的总宽一般为130MM-160MM，假设所要抛光的衣架的总长为440MM，其宽度为160MM，现设定工作台的主要参数如下：（1）工作台的尺寸为760MM250MM,加工范围为700MM200MM；（2）X、Y方向的定位精度均为0.05MM；（3）工作台的空载进给最快移动速度：，工作台的最快进给速度：，加减速0.4S。设计的工作台形状如图4-11。图4-11 工作台4.2 工作台部件的设计及选择4.2.1工作台滚珠丝杆副支承结构选择由于此工作台的丝杠为卧式安装，工作台的行程不长，最快移动速度，所需的转速不是很高，但对刚度和位移精度要求高，综合比较，在此选用FF支承结构方式，即两端固定的支承结构。4.2.2工作台滚珠丝杆副的选型及校核（1）滚珠丝杆副的选型根据设计要求，取丝杆副的导程为，拟选定丝杆为FF型内循环浮动式滚珠丝杆副，型号为。丝杆螺母需要特制，为了制造上的方便，所用的丝杆螺母与抛光装置升降系统的一样，形状如图3-14。（2）滚珠丝杆副的校核选用的内循环浮动式滚珠丝杆副与抛光装置升降系统使用的丝杆副型号一样，且估算导轨上面的移动部件（包括工件、夹具、工作平台、上层电机、滚珠丝杆副、直线滚动导轨副、导轨座等）对导轨的切向力，与抛光装置升降系统上丝杆的切向力一样，但由于其工作行程不一样，因此要对其刚度、压杠稳定性及目标行程补偿值与预拉伸力进行校核。刚度计算滚珠丝杠副的刚度，主要取决于该丝杠副在载荷的作用下，丝杠的轴向变形量与滚珠与滚道间的接触变形量之和。a.滚珠丝杠副的支承，采取一端轴向固定，一端简支的方式。固定端采取一对推力角接触球轴承，面对面组配。丝杠加上两端接杆后，左、支承的中心距离约为、，查表得，钢的弹性模量，查表可知滚珠直径，丝杠底径算得则丝杠截面积b.计算丝杠的拉/压变形量根据公式 由开其转矩较小，可忽略不计，则丝杠在工作载荷的作用下产生的拉/压变形量c.计算滚珠丝杠与螺纹滚道间的接触变形量根据公式求得单圈滚珠数目。该型号丝杠为单螺母，滚珠总圈数为3圈2列，则滚珠数量，滚珠丝杠预紧时，取轴向预紧力。根据公式算得，因为丝杠加有预紧力，且为轴向负载的1/3，所以实际变形量可减小一半，取。d.将以上算出的和代入，求得丝杠总变形量（对应跨度1000mm）按加工要求，定位精度在50 um均合格，而丝杠的总变形量为5.013um，小于规定的定位精度，故符合要求。查表可知，4级精度滚珠丝杠任意300mm轴向行程内的变动量允许16um，而对于跨度为765mm及517mm的滚珠丝杠，总的变形量及，可见丝杠刚度足够。压杠稳定性校核当滚珠丝杠在轴向力的作用下，若其轴向力过大或丝杠直径太小，或支承距离较远时，滚珠丝杠都可能由于压弯而失去稳定性。为了确保滚珠丝杠副的正常工作，进行其稳定性的校核是非常必要的。计算失稳时的临界载荷查表，取支承系数；由丝杠底径，算得截面惯性矩 压杆稳定安全系数k取2（丝杠垂直安装），滚动螺母至轴向固定处的距离a取最大值450mm，代入公式算得：远大于工作载荷，故丝杠不会失稳。计算滚珠丝杠螺母副的目标行程补偿值与预拉伸力a.计算目标行程补偿值拟定温度变化值，丝杠的线膨胀系数，滚珠丝杠螺母副的有效行程其中工作行程：；安全行程：；余程：；螺母长度：算得滚珠丝杠螺母副的螺纹长度故 b 计算滚珠丝杠的预拉伸力已知滚珠丝杠螺纹底径，拟定温度变化值则经过校核，选用的内循环浮动式滚珠丝杆副符合要求。4.2.3工作台导轨的设计各种导轨的特点如表3-2所示，根据设计需要，在此设计中我们选用燕尾形导轨做为工作台的导轨。工作台导轨如图4-12，图4-13图4-12 工作台Y轴导轨图4-13 工作台导轨滑块4.2.4工作台电机的选择由于设计的为数控机床，其工作台的移动需要用到计算机的控制，工作台移动精度要求较高，再根据本说明书中表3-3中步进电机的特点，在此选用BYG型（感应子式永磁步进电动机）步进电机。丝杆的转矩计算T=( F d0/2 )tan ( + )=1000 3 tan ( + ) = 1.868 Nm因此选用的步进电机的型号为90BYG001，四相步进电机，静态转矩，符合设计要求。4.2.5工作台联轴器的选择由于工作台部分在工作过程中正反转频繁，根据联轴器的特点，我们选用有弹性元件的挠性联轴器类别的柱销联轴器，由于丝杆的公称直径,丝杆连接联轴器处直径为16mm.因此，我们选用的联轴器的型号为HL1型柱销联轴器，其允许最大转速为7430n/min，允许最大扭矩为。符合设计要求。5 夹具的设计5.1 需要夹紧的工件形状及重要参数图5-11 衣架形状及其重要参数5.2 夹具的设计5.2.1夹具的介绍夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着工件加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等。根据夹具在不同生产类型中的通用特性，机床夹具可分为以下几大类：a.通用夹具已经标准化的可加工一定范围内不同工件的夹具，称为通用夹具，其结构、尺寸已规格化，而且具有一定通用性，如三爪自定心卡盘、机床用平口虎钳、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和磁力工作台等。这类夹具适应性强，可用于装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。这些夹具已作为机床附件由专门工厂制造供应，只需选购即可。其缺点是夹具的精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故一般适用于单件小批量生产中b.专用夹具专为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。在产品相对稳定、批量较大的生产中，采用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计周期较长、投资较大。专用夹具一般在批量生产中使用。除大批大量生产之外，中小批量生产中也需要采用一些专用夹具，但在结构设计时要进行具体的技术经济分析。c.可调夹具某些元件可调整或更换，以适应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。它一般又可分为通用可调夹具和成组夹具两种。前者的通用范围比通用夹具更大；后者则是一种专用可调夹具，它按成组原理设计并能加工一族相似的工件，故在多品种，中、小批量生产中使用有较好的经济效果。d.组合夹具采用标准的组合元件、部件，专为某一工件的某道工序组装的夹具，称为组合夹具。组合夹具是一种模块化的夹具。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具。夹具用毕可拆卸，清洗后留待组装新的夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并具有减少专用夹具数量等优点，因此组合夹具在单件，中、小批量多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。e.拼装夹具 用专门的标准化、系列化的拼装零部件拼装而成的夹具，称为拼装夹具。它具有组合夹具的优点，但比组合夹具精度高、效能高、结构紧凑。它的基础板和夹紧部件中常带有小型液压缸。此类夹具更适合在数控机床上使用。5.2.2夹具的设计根据夹具的分类及设计中所要夹持的工件的形状特点可知，我们本次设计的夹具类型为：专用夹具。其形状如下图：图5-21 夹具的形状6 升降系统、主轴及工作台上键的