【车辆工程类】汽车缸套专用镗床设计【全套CAD图纸+毕业论文】【原创资料】【毕业论文说明书】
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【车辆工程类】汽车缸套专用镗床设计【全套CAD图纸+毕业论文】【原创资料】【毕业论文说明书】,车辆,工程,汽车,专用,镗床,设计,全套,cad,图纸,毕业论文,原创,资料,说明书,仿单
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机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 气缸套 零件名称 气缸套 共 2 页 第 1 页 材 料 牌 号 合金铸铁 毛 坯 种 类 铸造 毛坯外形尺寸 毛坯件数 每 台 件 数 备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段 设 备 工 艺 装 备 工 时 准终 单件 010 铸造 铸造毛坯 铸造 一 020 时效 人工时效 030 粗镗 镗内孔至 118 金工 二 镗床 刀，专用夹具，游标卡尺 040 粗车 粗车各级外圆 金工 二 车床 圆车刀，专用夹具，游标卡尺 050 热处理 正火 060 半精车 半精车法兰凸台端面及外圆 金工 二 车床 圆车刀，专用夹具，游标卡尺 070 半精镗 半精镗内孔 119总长 270 金工 二 镗床 刀，专用夹具，游标卡尺 080 精 车 精车法兰凸台端 面，外圆割槽 金工 二 车床 圆车刀，专用夹具，游标卡尺 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 缸套 零件名称 缸套 共 2 页 第 1 页 材 料 牌 号 合金铸铁 毛 坯 种 类 铸造 毛坯外形尺寸 毛坯件数 1 每 台 件 数 1 备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段 设 备 工 艺 装 备 工 时 准终 单件 090 去氧化皮 用圆弧车刀 外圆并用靠模样板 金工 二 车床 弧车刀，专用夹具，游标卡尺 100 半精车 半精车密封 槽 金工 二 车床 刀，专用夹具，游标卡尺 110 精 镗 精 镗 内孔 120工 二 镗床 刀，专用夹具，游标卡尺 120 精 车 精车外圆 140工 二 车床 圆车刀，专用夹具，游标卡尺 130 粗珩 粗珩磨内孔 120 金工 二 磨床 刀，专用夹具，游标卡尺 140 精珩 精珩磨内孔 120 金工 二 磨床 刀，专用夹具，游标卡尺 设 计 （日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 轴承 轴承 燕尾燕尾槽 装缸套的夹具 水泥基础 刀具 镗杆 丝杆 电机用皮带传动，带动减速箱 导轨 减速箱 拖板 电机 蜗杆减速箱 丝杆，在蜗杆减速箱通过齿轮带动下运转 丝杆的轴承及轴承座（两个） 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 气缸套 零件名称 气缸套 共 10 页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 机加工 30 粗镗 合金铸铁 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 专用 镗床 型号待定 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 镗内孔至 118刀，专用夹具，游标卡尺 200 15 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 气缸套 零件名称 气缸套 共 10 页 第 2 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 机加工 40 粗 车 合金铸铁 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 车 床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 粗车各级外圆 外圆车刀，专用夹具，游标卡尺 200 15 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 气缸套 零件名称 气缸套 共 10 页 第 3 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 机加工 60 半精车 合金铸铁 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 车 床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 半精车法兰凸台端面及外圆 外圆车刀，专用夹具，游标卡尺 540 40 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 机械加工工序卡片 产品 型号 零件图号 产品名称 气缸套 零件名称 气缸套 共 10 页 第 4 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 机加工 70 半精镗 合金铸铁 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 镗床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 半精镗内孔 119总长 270 镗刀，专用夹具，游标卡尺 800 57 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 气缸套 零件名称 气缸套 共 10 页 第 5 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 机加工 80 精车 合金铸铁 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 车 床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 精车法兰凸台端面，外圆割槽 外圆车刀，专用夹具，游标卡尺 1200 83 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 气缸套 零件名称 气缸套 共 10 页 第 6 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 机加工 90 去氧化皮 合金铸铁 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 车 床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 用圆弧车刀 外圆并用靠模样板 圆弧车刀，专用夹具，游标卡尺 1200 83 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 气缸套 零件名称 气缸套 共 10 页 第 7 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 机加工 100 半精车 合金铸铁 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 车 床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 半精车密封槽 车刀，专用夹具，游标卡尺 800 57 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 气缸套 零件名称 气缸套 共 10 页 第 8 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 机加工 110 精镗 合金铸铁 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 镗床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 精镗内孔 120刀，专用夹具，游标卡尺 960 78 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 气缸套 零件名称 气缸套 共 10 页 第 9 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 机加工 120 精车 合金铸铁 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 车 床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 精车外圆 140圆车刀，专用夹具，游标卡尺 1200 83 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 气缸套 零件名称 气缸套 共 10 页 第 10 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 机加工 130、 140 粗珩 、精珩 合金铸铁 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 磨床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 粗珩磨内孔 120 内孔 磨刀，专用夹具，游标卡尺 960 17 1 2 精珩磨内孔 120 1080 20 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 天河 学院 毕业设计 (论文 ) 汽车缸套专用镗床设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 目 录 第 1 章 绪 论 . 1 题研究意义 . 1 题任务及要求 . 1 第 2 章 缸 套专用镗床设总体设计 . 2 计适用对象 . 2 套的加工工艺 . 2 套类零件内孔加工 . 3 课题缸套工艺路线的确定 . 6 套专用镗床总体设计方案 . 8 第 3 章 进给工作台设计 . 9 给工作台总体方案 . 9 珠丝杠副的选择 . 9 珠丝杠副的特点 . 9 珠丝杠副的支承形式 . 10 珠丝杠副的设计计算 . 11 珠丝杠副的传动原理 . 11 珠丝杠副的传动特点 . 12 珠丝杠副的结构与调整 . 12 向间隙的调整和加预紧力的方法 . 14 珠 丝杠的选择 . 15 珠丝杠的精度 . 15 珠丝杠参数的计算 . 15 服电机的选择 . 19 大切削负载转矩的计算 . 19 载惯量的计算 . 20 载加速转矩计算 . 21 动导轨的选择计算 . 21 作载荷的计算 . 22 定工作寿命的计算 . 22 离额定工作寿命的计算 . 22 定动载荷计算及选型 . 23 轴器的选择 . 23 承的选择 . 24 珠丝杠副的安全使用 . 25 第 4 章 床身的设计 . 26 第 5 章 镗杆传动部分的设计 . 28 杆传动部分功率计算 . 28 轮部分设计 . 29 的设计计算 . 33 第 6 章 缸套专用夹具设计 . 35 件在夹具中的定位 . 35 套夹紧设计 . 35 配图 . 36 结论 . 37 参考文献 . 38 致 谢 . 39 1 第 1 章 绪 论 题研究意义 专用机床是一种专用高效自动化技术装备，目前，由于它仍是大批量机械产品实现高效、高质量和经济性生产的关键装备， 因而被广泛应用于汽车、拖拉机、内燃机和压缩机等许多工业生产领域。特别是汽车工业，是专用机床和自动线最大的用户。如德国大众汽车厂在 发动机工厂， 90 年代初所采用的金属切削机床主要是自动线(60%)、专用机床 (20%)和加工中心 (20%)。显然，在大批量生产的机械工业部门，大量采用的设备是专用机床和自动线。因此，专用机床及其自动线的技术性能和综合自动化水平，在很大程度上决定了这些工业部门产品的生产效率、产品质量和企业生产组织的结构，也在很大程度上决定了企业产品的竞争力。所以对专用机床的设计研 究具有十分重要的意义。 本设计主要是专用镗床的设计，此次设计所涉及的内容包括了缸套的加工工艺设计 夹具设计 镗床的设计。专用机床及其自动线的技术性能和综合自动化水平，在很大程度上决定了这些工业部门产品的生产效率、产品质量和企业生产组织的结构，也在很大程度上决定了企业产品的竞争力。所以对专用机床的设计研究具有十分重要的意义。 题任务及要求 该课题首先对目前缸套类零件加工工艺与装备的国内外发展状况进行分析，展望缸套类零件加工工艺与装备设计的方向和发展趋势，然后简述缸套类零件加工工艺与装备设计的关键技 术问题。最后提出自己的设计方案。 主要完成 ： 1、完成缸套零件加工工艺与装备设计的综述，外文资料的翻译（ 2000 字符）； 2、完成缸套粗加工工艺路线的拟定（生产类型为大批）；完成粗镗镗床的草图。 3、根据拟定的缸套粗镗镗床草图，完成所有参数、尺寸的计算、查表和确定。校核主要零件的强度和刚度。 2 第 2 章 缸套专用镗床设 总体设计 计适用对象 本课题拟定的是对如下图所示的一种代表性质的缸套进行专用镗床设计。 套的加工工艺 缸套 类零件加工的主要工艺问题是如何保证其主要加工表面（内孔和外圆）之 间的相互位置精度，以及内孔本身的加工精度和表面粗糙度要求。尤其是薄壁、深孔的 缸套零件，由于受力后容易变形，加上深孔刀具的刚性及排屑与散热条件差，故其深孔加工经常成为 缸套 零 件加工的技术关键。 缸套 类零件的加工顺序一般有两种情况： 第一种情况为：粗加工外圆 粗、精加工内孔 最终精加工外圆。这种方案适用于外圆表面是最重要表面的 缸套 类零件加工 第 2 章 缸套专用镗床总体设计 3 第二种情况为：粗加工内孔 粗、精加工外圆 最终精加工内孔。这种方案适用于内孔表面是 最重要表面的 缸套 类零件加工。 缸套 类零件的外圆表面加工方法，根据精度要求可选 择车削和磨削。内表面加工方法的选择则需考虑零件的结构特点、孔径大小、长径比、材料、技术要求及生产类型等多种因素。 套类零件内孔加工 内孔是 缸套 类零件的主要加工表面，加工方法选择的原则具体根据孔的大小，深度，精度，结构形状等面定。 当孔径较小时（ 50采用钻扩，较方案 孔较大时采用钻孔后镗或直接镗孔 箱体上孔多采用精镗，浮动镗，缸筒件用精镗，珩磨，滚压 淬硬 缸套 ，宜采用磨孔 精密孔用高精度磨削，研磨，珩磨或抛光等 孔的加工方法： 钻孔 扩孔 铰孔 镗孔 拉孔 磨孔、珩孔，研磨孔 （一）、钻孔 钻孔是在实心材料上加工孔的第一道工序。它主要用于精度要求较高孔的预加工或精度低于 的孔的终加工。 钻孔刀具常用麻花钻。由于麻花钻具有宽而深的容屑槽、钻头顶部有横刃及钻头只有两条很窄的螺旋棱带与孔壁接触等结构特点，因而钻头的刚性差、导向性能差，钻孔时容易引偏，易出现孔径扩大现象，孔壁加工质量较差。 措施：加工前先加工孔的端面，采用工件回转方式或先钻引导锥等 使用范围：孔径 75孔径 35分两次钻，第一次钻孔的直径为所需孔径的 1/20。第二次钻到所需孔径，这时横刃不参加切削，轴向抗力小，切削4 较轻小。 (二 )、扩孔 扩孔是用扩孔钻对工件上已钻出、铸出或锻出孔作进一步加工的方法。 扩孔加工有如下特点： 1、加工精度比钻孔高：切深小，钻头无横刃，刀体刚度大，导向作用好 0， 、扩孔能纠正原孔轴线的歪斜 3、生产率高，由于余量小（ 1/8）扩孔齿数较多， f=r 4、孔径 100 的孔，多用镗孔而不用扩孔 （三）、铰孔 铰孔是未淬硬的中小尺寸孔进行精加工的一种方法，加工的孔径范围一般为 380铰孔的工艺特点： 1、 铰孔精度主要取决于铰刀精度。 2、 铰孔比镗孔容易保证尺寸精度和形状精度，且生产率较高。一般 铰达 3、 适应性差，一种铰刀只能加工一种尺寸和一种精度的孔。 4、 不能校正原孔轴线的偏斜。 （四）、镗孔 镗孔是常用的孔的加工方法，可作为粗加工，也可以作精加工。 其主要工艺特点： 1、 加工范围广，非标孔、大直径孔、短孔以及盲孔、有色金属孔及孔系等加工。 2、 获得较高的精度与低表面粗糙度， 金刚镗则 更低 3、 修正前道工序的孔轴线的偏斜和不直，生产率较低 4、 可在车 ,铣 ,镗及数控机床上进行 （五）、磨孔 磨孔是单件小批生间中常用的孔精加工方法，它特别适宜于加工淬硬的孔，表面精度断续的孔和长度很短的精密孔。 对于中小型回转零件，磨孔在内圆磨床或万能磨床上进行对于大型薄零件，可采用第 2 章 缸套专用镗床总体设计 5 无心内圆磨削。 内圆磨削的工艺特点： 1、 砂轮直径 D 受到工件孔径刀的限制（ D=,砂轮尺寸小 ,损耗快 ,经常要更换影响效益 2、磨削速度低因此 ,磨削精度较难控制 3、砂轮轴受孔径与长度限制 ,刚性差 ,易弯曲 ,振动 ,影响 加工精度与表面粗糙度 4、砂轮与工件内切 ,接触面积大 ,散热条件差 ,易烧伤 ,宜用较砂轮 5、切削液不易进入磨削区 ,排屑困难。 内孔磨削方法： 中心圆磨：用于中小型工件，在万能磨，内圆磨床上进行 磨削方法行星式内圆磨：用于重量大，形状不对称的内孔，用行星或磨床 无心内圆磨：用于直径短套孔。 （五）、拉孔： 拉孔是拉刀在拉床上对已预加工的孔进行半精加工或精加工的方法拉孔方法的特点： 1、尺寸精度高，表面质量好 ， 、不能纠正轴线的偏斜 3、拉刀结构复杂，成本高，制造周期长 4、一把拉刀 只拉一种规格尺寸的孔，要求工件材质均匀。 薄壁孔，盲孔，阶梯孔，深孔，大直径孔和很小的孔及淬硬孔不宜拉。 拉削范围为 10100 三、孔的精密加工 当 缸套 类零件内孔的加工精度和表面粗糙度要求很高时，则精加工后还需进行精密加工。 孔的精密加工方法 研磨，珩磨 （一）、精细镗滚压 精细镗是由于最初使用金刚石作镗刀材料而得名。 精细镗的工艺特点： 1、 用精度高，刚度大，高转速的金刚镗床（转速高达 500r/ 6 切铸铁 100m/ 200 m/ 300 m/、 削用量小，切削刀热小，加 工精度高 3、 生产率高加工范围广 （二）、珩磨 珩磨是用若干细粒度磨条组成的珩磨头进行内孔光整加工的方法，通常在磨削或精镗后进行。 1、 珩磨工作原理 2、 珩磨孔的工艺特点： （ 1）加工范围广 （ 2）磨头与主轴浮动联接 （ 3）精度高， 修正几何误差交叉网纹有利于油膜形成。 1、 影响珩磨质量和生产率的因素 （ 1）珩磨的圆周速度 往复速度 因素 、 量好效率高，但磨损、热、易堵塞 比值影响网纹交叉角 =40 60 （ 2）珩磨头行程 L 与 越程量 a L=中 加工表面长度 条长度但磨条不宜过长 （ 3）珩磨压力。 F F磨损切削能力 （ 4）冷却与润滑。 （三）研磨略 （四）滚压 课题缸套工艺路线的确定 经过上节介绍进行比较，得出综合考虑缸套内孔加工的工艺性和 经济性，内孔采用镗孔加工。 套筒类零件由于其功用、结构形状、尺寸、材料及热处理等的不同，其工艺差别很大。就结构形状而言，可分为短套筒与长套筒两类，这两类套筒在装夹与加工方法上有很大的差别。下面分别分析其工艺特点。 第 2 章 缸套专用镗床总体设计 7 如图为 某 气缸零件图， 由于 L/D3，属短套。内孔 G 是重要表面，其加工工艺过程如下： 气缸套零件加工工艺 工序号 工序名称 工 序 内 容 定位夹紧 010 铸造毛坯 020 人工时效 030 粗镗内孔 镗内孔至 118 外圆 040 粗车外圆 粗车各级外圆 内孔 气压胀胎夹具 050 热处理 正火 060 半精车 半精车法兰凸台端面及外圆 内孔气压胀胎夹具 070 半精镗 半精镗内孔 11970 外圆法兰凸台端面及外圆 8 080 精 车 精车法兰凸台端面，外圆割槽 内孔 气压胀胎夹具 090 去氧化皮 用圆弧车刀 100 半精车 半精车密封槽 外圆法兰凸台端面及外圆 110 精 镗 镗精内孔 120圆法兰凸台端面及外圆 120 精 车 精车外圆 140孔气压胀胎夹具 130 粗 珩 粗珩磨内孔 120 外圆法兰凸台端面及外圆 140 精珩 精珩磨内孔 120 外圆法兰凸台端面及外圆 (公差加上 ) 套专用镗床总体设计方案 1、 动力头通过齿轮传导给丝杠然后通过丝杠带动工作台 (或 另外动力机 )。 2、 通过动力头把转速传导给镗杆，注意进给和速度相互配合和各方面的数据参数。 3、缸套装夹部分的设计 .。 9 第 3 章 进给工作台设计 给工作台总体方案 由于本课题设计的镗床只需要单方向进给运动，故本课题只讨论一个方向的进给工作台设计。系统控制框图如下： 图 3 1 工作台系统控制框图 1电机 2 减速装置 3 支承装置 4 丝杠 5 托板 图 3 2 工作台结构示意图 珠丝杠副的选择 珠丝杠副的特点 效率高达 90%95%,耗费的能量仅为滑动丝杠的 1/3。 即可将回转运动变为直线运动 ,又可将直线运动变为回转运动 ,且10 逆传动效率几乎与正传动效率相同。 通过给螺母组件内施加预压来获得较高的系统刚度 ,可满足各种机械传动要求 ,无爬行现象 ,始终保持运动的平 稳性和灵敏性。 经过淬硬并精磨螺纹滚道后的滚珠丝杠副本身就具有和高的制造精度 ,又由于摩擦小 ,丝杆副工作时温升和热变形小 ,容易获得较高的传动精度。 滚珠是在淬硬的滚道上作滚动运动 ,磨损极小 ,长期使用后仍能保持其精度 ,因而寿命长 ,且具有很高的可靠性。其寿命一般比滑动丝杠高 56 倍。 特别是垂直安装的丝杠，当运动停止后，螺母将在重力作用下下滑，故常需设置制动装置。 滚珠丝杠和螺母等零件加工精度、表面粗糙度要求高，制造成本高。 由于滚珠丝杠副独特 的性能而受到极高的评价 ,因而已成为数控机床 ,精密机械 ,各种省力机械设备及各种机电一体化产品中不可缺少的传动机构。 珠丝杠副的支承形式 支承应限制丝杠的轴向窜动 可以一端固定 ,一端无支承 可以一端固定 ,一端游动 ;对于精密和高精度机床的滚珠丝杠副 ,为了提高丝杠的拉压刚度 ,可以两端固定 两端固定丝杠时还可以进行预拉伸。 一般情况下 ,应以固定端作为轴向定位基准 ,从固定端起计算丝杆杠副的长度误差 应尽可能固定端作为驱动 端。 考虑到本设计的结构与要求 ,我们决定采用一端固定一端游动 (支承形式 , 如图 一端固定一端游动（ FS）。固定端采用深沟球轴承 2 和双向推力球轴承 4，可分别承受径向和轴向负载，螺母 1、挡圈 3、轴肩、支撑座 5 台肩、端盖 7 提供轴向限位，垫圈 6 可调节推力轴承 4 的轴向预紧力。游动端需径向约束，轴向无约束。采用深沟球轴承 8，其内圈由挡圈 9 限位，外圈不限位，以保证丝杠在受热变形后可在游动端自由伸缩。 11 滚珠丝杠固定方式图（ 一端固定一端游动支承 ） 这种支承形势有以下一些特点： 支撑同轴 ,故结构较复杂 ,工艺较困难。 珠丝杠副的设计计算 机床进给机构 的进给运动，由进电机的转动，然后带动 机床 丝杠传动。在数控 机床上的丝杠传动，可以用普通的丝杠传动，也还有应用滚珠丝杠来转动。原因是普通丝杠传动摩，但总是不太稳定。 所以，在 机床 上要擦系数大，效率低，传动中有间隙。虽然传动中的间隙可以用一些办法来补偿，修正采用滚珠丝杠传动。滚珠丝杠传动有一系列的优点，但制 造工艺较为复杂，成本高，在某些应用上受到一定的限制，但随着数控 机床 的发展，它的使用将会更加广泛。 滚珠丝杠传动都使用防护罩，以防止空气中的尘土和其它杂物等进入。 滚珠丝杠和滚珠螺母组成滚珠丝杠螺母副，它是把步进电机的转动角位移，变换成数控 机床进给机构 的的直线位移。 滚珠丝杠螺母副，也简称为滚珠丝杠副，是一种新的传动机构，它是在丝杠和螺母的螺旋槽之间装有滚珠，以此作为中间元件的一种传动机构。 珠丝杠副的传动原理 丝杠和螺母上都有圆弧形的螺旋槽 ,这两个圆弧形的螺旋槽对合起 来就形成螺旋线的滚道 ,在滚道内装有许多滚珠 滚珠相对于螺母上的滚道滚动 ,因此丝12 杠与螺母之间滚道的摩擦为滚动摩擦 在螺母的螺旋槽两端应用挡住器挡住 ,并设有回路滚道是他的两端连接起来 沿着这个回路滚道从新返回到滚道的另一端 ,可以循环进行不断地滚动 。 珠丝杠副的传动特点 滚珠丝杠副的优点是 :传动效率高 ,因为它是滚动摩擦 ,传动效率可达 普通的丝杠传动提高 34倍 如功率损耗小 ,传动平稳 ,磨损小 ,无爬行现象等等 一是 :一般的丝杠传动总是有间隙 ,而滚珠丝杠可以消除间隙 ,所以当丝杠转动反向时 ,可以没有空程 ,提高了反向的定位精度 ,也增强了传动刚度 一般的丝杠传动只能使旋转运动转变为直线运动 ,而滚珠丝杠副由于传动的摩擦系数小 ,所以既能把旋转运动转变为直线运动 ,也可以从直线运动转变为螺旋运动 ,具有传动的可逆性 ,因此可以作为主动件 ,也可以作为从动件 . 它也有缺点 ,主要是元件的精度要求高 ,光洁度要求也高 ,所以制造工艺很复杂 ,成本也高 一般要求磨削成型 ,因而 制造困难 ,也限制了使用 . 又由于传动的可逆性 ,所以不能自锁 ,当应用在垂直传动装置时 ,由于自重和惯性的关系 ,在下降过程中不能立刻停止 ,因此还需要备有制动装置 . 珠丝杠副的结构与调整 滚珠丝杠副的结构尽管在形式上有很多类型，但其主要区别是在螺纹滚到的型面形状，滚珠循环的方式，轴向间隙的调整和加预紧力的方法等三个方面。 （ 1） 螺纹滚道型面的形状 螺纹滚道型面的形状有很多种，目前国内正式投产的，仅有单圆弧型面和双圆弧型面两种，如图所示。滚珠与滚道型面接触点法线与丝杠轴线的垂线之间的夹角，称为接触角（ ）。 （ a）单圆弧 (b) 双圆弧 13 图 4滚珠丝杠副螺纹滚道型面的截形 （ 2） 单圆弧型面 一般滚道的圆弧半径要比滚柱的半径稍大一些。对于单圆弧型面的螺纹滚道，接触角是随着轴向负载大小而变化的，当轴向负载为零时，接触角也为零；当负载逐渐增大，接触角也逐渐增大。实验证明：当接触角增大时，传动效率，轴向刚度，承载能力都随之增大。 （ 3） 双圆弧型面 双圆弧型面螺纹滚道的接触角是不变的。在偏心距（ e）决定后，滚珠与滚道的圆弧角接处， 会有很小的空隙。这些空隙虽然能容纳一些脏物，但不至于堵塞，反而对滚柱的滚动有利。从传动效率，轴向刚度，承载能力等要求出发，接触角大一些好，但接触角过大制造就会困难。一般接触角为 45 ，滚道的圆弧半径也同样比滚柱的半径稍大一些。 滚珠的循环方式 目前国内常用的滚珠循环方式由外循环和内循环两种。 （ 1） 外循环方式 如图所示为外循环方式，滚柱在循环过程中与丝杠脱离接触，通过外面的循环回路称为外循环（ W 系列）。这种外循环是直接在螺母的外圆上铣出螺旋槽，用挡珠器从螺母内 部切断螺纹滚道，挡珠滚珠的去路，迫使滚珠导入通向外圆螺旋槽中，构成了外面的旋环回路。外循环的结构和制造较为简单容易，因此应用较广，他可以制成单列或式双列两种的结构形式。 （ 2） 内循环方式 滚柱在循环过程中与丝杠始终保持接触的称为内循环（ 如图所示。这种内循环是在螺母外侧孔中装了一个接通相邻滚道的反向器，借助这个反向器迫使滚珠翻过丝杠的牙顶，而进入相邻的滚道。内循环滚珠丝杠副回路短，工作滚珠数目少，结构尺寸紧凑，流畅性好，摩擦磨损小，传动效率高，轴向刚度和承载能力都较高，具有一系列优点，但制造 困难，结构复杂，所以不及外循环方式应用的广泛。 14 图 4循环的滚珠丝杠 图 4循环的滚珠丝杠 向间隙的调整和加预紧力的方法 对于滚珠丝杠副，除了单一方向的进给传动精度有一定的要求外，对它的轴向间隙也有严格的要求，以保证反向传动的精度。要把轴向间隙完全消除，也是相当困难的。通常采用双螺母，并加预紧力的方法来消除其轴向间隙。双螺母经加预紧力调整后，能基本上消除轴向间隙。单螺母的滚珠丝杠副是不能调整轴向间隙和预紧力的，其轴向间隙只能依靠滚珠丝杠副本的精度和安装 时丝杠和螺母的连接精度来保证。 双螺母加预紧力消除轴向间隙必须注意两点，一是：通过预紧后产生的力，可促使预拉变形，以减少弹性变形所引起的位移。但预紧力不能太大，否则会使驱动力矩增大，传动效率反而降低，使用寿命也随之缩短。二是：轴向间隙的消除，不能忽视丝杠的安装部分和驱动部分的轴向间隙，应同时调整是它减少到最小。目前常用的双螺母预紧力调整方法有下面三种。 （ 1） 垫片调隙式 如图所示为垫片调隙式，一般用螺钉来连接滚珠丝杠上的两个螺母的凸缘处，在中间加垫片。垫片的厚度是螺母间产生轴向位移，以达到消除间隙和产生预紧 力的目的。 这种结构特点是结构简单，可靠，装拆方便。但缺点是调整很费时，在工作状态下不能随意调整，因为要更换不同厚度的垫片才能消除间隙，所以是用于一般精度的机构中使用。 （ 2） 螺纹调隙式 如图所示为螺纹调隙式。它是一个螺母的外端有凸缘，而另一个螺母的外端没有凸缘，车有螺纹，它伸出在套筒外，并用两个圆螺母调整好间隙后，再用一圆螺母锁紧螺母锁紧就可以了。 这种结构的特点是结构紧凑，调整方便，所以应用广泛，但调整的位移量不太精确。 15 图 4片调隙式 图 4齿差调隙式 如图所示为齿差调隙式。它是在两个螺母的凸缘上各有圆齿轮 2，两者的齿数值相差一个齿，装入内齿圆 3中，内齿圆 3是用螺钉 1和定位销 4固定在套筒 5上的。调整是先取下内齿圆 3，转动圆柱齿轮 2，在两个滚柱螺母相对于滚筒 5 转动时，可以使两个螺母相互产生角位移，这样滚柱螺母对于滚珠丝杠的螺旋滚道也相对移动是两个螺母中的滚柱分别贴近在螺旋滚到的两个相反的侧面上。消除间隙并产生预紧力后，把内齿圆 3套上用定位销 4 固定。 这种结构的特点是调整精确可靠，定位精度高，但结构复杂 ，仅在高精度的数控机床有所应用。 1 螺钉； 2 圆柱齿轮； 3 内齿圆； 4 定位销； 5 套筒 。 图 4齿差调隙式 珠丝杠的选择 珠丝杠的精度 工作台工作行程为： 300；（工件长度为 270，进给行程要略微大点） 珠丝杠参数的计算 （ 1）最大工作载荷的计算 16 丝杠的最大载荷为工作时的最大进给力加摩擦力，最小载荷即为摩擦力。设此台 f =5000N，导轨上面移动部件的重量约为 500 ，贴塑导轨的摩擦 系数为 丝杠的最小载荷（即摩擦力） f N） (丝杠最大载荷是： 000 196 5196（ N） (平均载荷是： FF 31 = 311 9 65 1 9 62 3529（ N） (（ 2）当量动载荷的计算 滚珠丝杠副类型的选择主要是根据导程和动载荷两个参数 ,其选择的原则为 :滚珠丝杠的静载荷 滚珠丝杠的动载荷 驱动电机最高转速 2000 r/杠最高转速为 2000r/作台最小进给速度为 丝杠的最低转速为 取为 0，则平均转速 n=1000r/杠使用寿命 T=15000h，故丝杠的工作寿命 10660 =10 615000100060 =675（ 106 r） (当量动载荷值： K pF (式中： 载荷性质系数，无冲击取 般情况取 较大冲击振动时取 精度影响系数，对 1、 2、 3 级精度的滚珠丝杠取 4、 5 级精度的丝杠取 根据要求去 入数据得 C m (根据计算所得最大动载荷和初选的丝杠导程，查滚珠丝杠样本，选择 内循环浮动返回器双螺母对旋预紧滚珠丝杠副，其公称直径为 63程为 1017 循环滚珠为 5 圈 2 列，精度等级取 5 级，额定动载荷为 55600N，大于最大计算动载荷51590N，符合设计要求。 表 珠丝杠螺母副的几何参数 名 称 符 号 计算公式和结果 公称直径（ 0距 (P 10 接触角 钢球直径 (纹滚道法面半径 (R d 偏心距 (e 纹升角 ( dP = 丝杠外径 (杠底径 (杆接触直径(母螺纹外径(D 螺 母 内 径 (内循环） 3）传动效率的计算 将公称直径 63程 P =10入 = ，的丝杠螺旋升 角 = 将摩擦角 10 ，代入 = 得传动效率 = （ 4）刚度的验算 本传动系统的丝杠采用一端轴向固定，一端浮动的结构形式。固定端采用一对面对面角接触球轴承和一个角接触球轴承，另一端也采用角接触球轴承，这种安装适应于较高精度、中等载荷的丝杠。 滚珠丝杠螺母的刚度的验算可以用接触量来 校核。 a、滚珠丝杠滚道间的接触变 1 根据公式 Z= ，求得单圈滚珠数 Z=22，改型号丝杠为双螺母，滚珠的圈数列数为 5 2，代入公式 数列数，得滚珠总数量 Z =220。丝杠预紧时，取轴向预紧力 3y =1732（ N）。查相关公式得滚珠丝杠与螺纹滚道间接触变形 18 3 F yd wP a(式中 1590N。代入数据得； 3 F yd wP a= 3 32201 7 3 5 9 00 0 1 = 因为丝杠有预紧 力，且为轴向负载 31 ，所以实际变形量可以减少一半，取1 = b、丝杠在工作载荷 用下的抗压变形 2 丝杠采用的是两端都为角接触球轴承，轴承的中心距 a=1100的弹性模量E= 由表 可知，滚珠直径 杠底径 丝杠的截面积： 422 =1540.6( 根据公式 2 代入数据得： 010 051 962 =C、总的变形 总 总 = 21 =杠的有效行程为 600， 丝杠在有效行程500 630，行程偏差允许达到 30 m,，可见丝杠刚度足够。 （ 5）稳定性的验算 kP (公式中取支撑系数 2， 由丝杠底径 的截面惯性矩 6442 =188957.7(，压杆稳定安全系数 K 取 3（丝杠卧式水平安装），滚珠螺母至轴向固定处的距离 取最大值1200入公式得： 31200 2P a = ) 则 f=于 51590N，故不会失稳，满足使用要求。 （ 6） 临界转速的验算 对于滚珠丝杠还有可能发生共振，需要验算其临界转速，设不会发生共振的最高转 19 速为临界转速 查资料得公式 ： 1 0 (其中： d 临界转速计算长度 1200( 丝杠支承方式系数 f （
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