【工装夹具类】轴瓦定位唇专用铣床夹具设计【5张CAD图纸】【优秀】
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【工装夹具类】轴瓦定位唇专用铣床夹具设计【5张CAD图纸】【优秀】,工装,夹具,轴瓦,定位,专用,铣床,设计,cad,图纸,优秀,优良
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附 录 1 数控的核心技术 20 世纪，可称为蓬勃发展阶机械制造化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机段。这一时期，计算机技术、控制技术、通信技术的发展，为械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因机械数控的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成此，为加速推进机械数控的发展，必须从以下几方面着手。 电路和微型计算机的迅猛发展，为机电一体化的发展提供了 这个时期的特点是：机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方(1词首先在日本被普遍接受，大约到面考虑 。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻 20 世纪 80 年代末期在世界范围内得到比较广泛的承认 ;质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材机电一体化技术和产品得到了极大发展 ;料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小各国均开始对机电一体化技术和产品给以很大的型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提关注和支持。 提高处现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交理速度，并解决抗干扰及标准化问题。 叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程 动技术领域，由 于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变器的电机以及控制专用组件一传感器一电机三位一体的伺化，使工业生产由机械电气化迈入了机电一体化为特服驱动单元。 征的发展阶段。 接口技术机械数控发展至今也已成为一门有着自身体系的新为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准型学科，随着科学技术的不断发展还将被赋予新的内容。 规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和但其基本特征可概括为：机械数控是， 从系统的观点出发，维修，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。 变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标。 6 软件技术和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高软件与硬 件必须协调一致地发展。为了减少软件的研质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程成为一个机械数控系统或机电一体化产品。 机械数控是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等机电一体化的发展概况机电一体化的发展大体可以分为 3 个阶段。 20 世纪多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与年代以前为第一阶段，这一阶段称为初级阶段。在这一时发 展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人期，人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 产品的性能。特别是在第二次世界大战期间，战争刺激了机 字化械产品与电子技术的结合，这些机电结合的军用技术，战后微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不转为民用，对战后经济的恢复起了积极的作用。那时研制和断发展的数控机床和机器人 ;而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技 术的发造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易展尚未达到一定水平，机械技术与电子技术的结合还不可能操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化广泛和深入发展，已经开发的产品也无法大量推广。 智能化即要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在 控机床上增加人机对话功能，设置智能 I/给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机械数控技术发 展开辟了广阔天地。 模块化由于机电体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机体的动力驱动单元 ;具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 网络化由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用 电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。 附 录 2 is of a of is of a of of to of of of of be of a is to is on in to in 0 is in in to in of 2) to it is to of 3) to to in of to of in In to of to as in of of At is a of a by of a in to of be is to of be is of of of At to of of to to of of be in In to of to of of as a or of is of of be in on is In of of of of to in of as on is in a at a be 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - I - 哈尔滨工业大学华德应用技术学院 毕业设计（论文） 题 目 轴瓦定位唇专用铣床夹具设计 专 业 机械设计制造及其自动化 学 号 学 生 指 导 教 师 答 辩 日 期 2013 年 12 月 哈工大华德学院 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 摘 要 随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以 更适应生产加工的需要。 在现有汽车发动机轴瓦定位唇加工中，所用的设备大多为普通铣床，。 我国汽车轴瓦制造技术水平仍较低。其制造工艺发展缓慢，加工装备落后，加工自动化水平低，提高轴瓦寿命和可靠性等技术攻关未能取得突破。 本文在充分调研了国内外轴瓦定位唇专用铣床实际应用的前提下，深入了解和分析了国内外现有的技术特点和发展趋势。随着当今工业设备对精密程度的要求越来越高，机械加工设备的专项专用要求越来越高，且对批量生产和高速生产的需要，这已经越来越制约着当今机械工业的发展。越来越多的专用机械加工设备相继出现。而在中国的 机械加工设备的铣床中普通车床没有对各种型号轴瓦铣削用的专业铣床。所以对铣床机型专业方面专用机床的设计和国产化是非常必要的。 关键词 轴瓦定位唇； 铣床；结构设计。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - of so as of In of is of is of to a of in in of of of in we of We on of of to is in is of of at it to no to it is to is It is to by 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - 目录 摘 要 . . 1 章 绪论 . 1 题研究的背景 . 1 内外研究现状 . 2 外研究现状 . 2 内研究现状 . 5 要工作内容 . 6 第 2 章 轴瓦定位唇铣床结构设计 . 8 艺流程 . 8 体设计的基本要求 . 8 体结构布局 . 10 体结构布局原则 . 10 案的拟定 . 10 本构成 . 11 体结构及工作原理 . 12 总体结构 . 12 工作原理 . 13 动和动力分析 . 14 动分析 . 14 力分析 . 15 动机功率计算 . 16 第 3 章 主要结构设计 . 18 珠丝杠的设计方案 . 18 械手的设计方案 . 18 力箱的设计方案 . 19 章小结 . 20 第 4 章 三维软件分析 . 21 件介绍 . 21 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） - V - 削状态研究 . 24 应轴瓦的加工范围 . 24 床综合分析 . 25 致 谢 . 26 结 论 . 27 参考文献 . 28 千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“ 一行后 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 1 第 1 章 绪论 题研究的背景 进入 21 世纪， 随着 我国经济 与国际的接轨，迎来 了一个 快速 发展的新时期。机床制造业 既遭遇到加入 带来 的国际市场竞争的压力 同时 也是 一个 发展的良机，加 快 推进数控机床的发展 进度是当今 机床制造业 的重中之重。 随着制造业 的飞速发展 以及 现代微机技术 的 不断 进步，数控机床 也得到了较快的发展。如图 1示，为了防止轴瓦在轴承座内移动，把轴瓦一端或两端做成凸缘进行轴向定位，即轴瓦定位唇。 在现有轴瓦定位唇加工中，由于国内的专用加工设备发展缓慢，迄今所用的设备大多为普通铣床。在定位唇铣削加工时，由手工将轴瓦放入模具中，通过调整铣刀位置和下模来完成轴瓦定位唇加工工序。其存在的主要问题：一是精度难以保障，用手将轴瓦放入模具时是否到位全凭手感和经验，公 差一致性和稳定性很难保证；二是安全性差，从放料到取料均手工操作，易造成工伤事故；三是效率低，全靠手工操作，无法提高工作效率。 图 1瓦定位唇 面对越来越高的技术质量要求、招工难、工人工资高、人员不稳定、工人跳槽率高等原因，全行业渴望得到高性价比、高水平的全自动生产线来解决技术质量和成本瓶颈的呼声越来越强烈。尽快研制高性价比、具有自主知识产权的车用轴瓦全自动柔性加工生产线的任务就摆在了国人面前。 庞大的市场和高技术含量带来的高附加值自然会让设备制造业人士神 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 2 往，但是国内至今尚没有投入高端自动线研制的消 息，究其原因是国内目前的设备专业队伍大多缺乏产品制造技术诀窍的有力支撑；没有扎实的机电一体化理论和实践的基本功；最缺乏的还是没有多兵种联合作战的协调能力和实践。 本课题轴瓦定位唇专用铣床与现有的普通铣床技术相比，由于整个加工都是全自动化的，各个环节减少了人工的劳动强度因而减少了因人的失误而造成的不必要的错误的发生，避免一些工伤不安全因素的发生；其次，由于整个运行过程均是自动控制，这样可以在加工时使其对每个轴瓦的力量均衡，确保了加工每个轴瓦定位唇的稳定和精度，进而保证了加工出的定位唇的外形一致性，成品率也得到 提高。由于本设备从送料到取料，均是自动控制，加工效率大大的提高了，另外采用立式铣的结构，不但可以避免加工屑的影响，而且减小占地面积 1。 内外研究现状 由于机床事业发展已久，有较长的发展历史。国内外对机床的研究非常的深入，涉及的内容非常的丰富。下面介绍一下国内外对机床都做了那些研究。 外研究现状 国外在机床结构优化、有限元分析、参数化设计方面都有不少研究 2。美国 学 学者将机床的动态设计与控制相结合 3， M 究中心的 T P 学者应用虚拟现实技术进行机床结构的形状优化设计 4， 学的 T 在应用有限元法和动态分析的基础上，提出了一种数学模型来模拟机床结构的联接形式，建立整机的模型并对机床结合面的连接件 (如焊点、螺栓等 )的位置和数量进行拓扑优化设计 5。 下面综合概括有关国外在对机床主要零部件做动态优化分析和设计时的一般步骤：首先依托计算机平台，利用 件对机床整体及部件进行三维实体建模，并在不丢失其重要数据的情况下对其进行简化，以便我们得到一个合理的有限元模型 6。根据仿真结果的分析，对其结构进行优化设计，在达到设计要求的情况下，有效的避免了机床粗大笨现象的出现；利用一些阻尼装置对其进行减震设计，避免由某些激励下引起机床的振动，从而有效 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 3 的改善了机床的加工精度；利用 件对优化过的机床进行整体结构的详细设计 7。 在上述过程中还有许多理论与应用问题有待研究和解决。首先，随着各行业的迅速发展低精度的机床已不能满足加工要求，对高精度机床的呼声越来越高的情况下，有限元分析设计难以满足。这样当机床工作时，其各部件的运动必然导致部件质心的改变、各个交点力的改变等对机床 仿真结果造成的不良影响无法模拟出来，使结果偏离了实际情况 8。 虚拟样机技术 的 问世使上诉问题迎刃而解，它是以机械系统动力学及运动学为核心的一项新的应用技术。同时它还集成了三维建模技术、机电液控制技术等。它可以比较真实的反映出机床实际工作时整机的动力学性能 9。为物理样机前期的设计和制造提供理论依据，有效地避免不必要失误的出现，提高产品设计的效率。 与传统设计方法相比，虚拟样机的设计方法有如下特别之处：它能在早期设计时确定一些关键的设计参数、简化新产品的开发流程和提高产品性价比等。 传统设计方法不仅使产品的 质量难以提高和产品更新换代慢，而且时间和金钱消耗特别大，如图 1示为传统的产品开发过程。 而虚拟样机的设计方法，可以在制造样机前通过计算机对其进行检测，事先发现设计不合理的地方，提高了设计效率，缩短了产品开发周期 ， 其开发流程如图 1示。 图 1统产品开发流程 图 1拟样机开发流程 数控铣床是一种基高智能化、高精度和高生产率于一身的自动化程度非常高的机床，对机床本身有比较高的要求比 如：为了保证加工的精度要求，机床要具备一定的刚度还必须能承受一定的载荷；还得具备高的切削能力和概念设计 详细设计 制造物理样机 物理样机测试 产品定型生产 发现问题，修改设计并从新制造样机 概念设计 详细设计 物理样机测试 产品定型生产 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 4 稳定性，增加加工零件的成品率；同时还应必备自动检测、自动监控等智能化的功能。而国外正向柔性化和智能化水平更高的趋势发展。下面就谈谈国外今后在机床智能化方面的发展趋势。 1 高速化发展 自动换刀装置（ 高速加工中心的关键装置，自动换刀装置的智能化和速度化也成为高速加工中心的重要技术指标。 快速化的自动换刀技术的目的是尽可能把辅助加工时间降到 最低，从而提高单件生产率，也就是刀具在最短的时间内进行一次自动交换。如 采用机械凸轮式装置要远远高于液压式换刀装置和气动式换刀装置。日本 采用的换刀机构，使一次换刀 时间降低到 同时为了提高自动换刀速度还采用了如奥地利 司研制的多主轴加工中心中使用多主轴换刀机构， 使一次换刀时间降低到 国 司使用的多机械手换刀机构，动换刀机构的快速发展为更好地实现高速加工起到了推动作用 10。 要实现高速加工必须配以高效率的 制系统，因为它是决定机床本身性能（如：加工速度 、精度等）的重要因素。程序段处理时间快慢标志着 工作效率 好 坏，比如在加工高精度空间曲面时，复杂的刀具轨迹需要庞大的加工程序，这时程序处理的快慢至关重要。目前海德汉研制制系统，不但可以把程序段处理时间降低至 能用纳米的分辨率进行工作的 样条插补功能，这样就能在高速加工时得到较高的加工精度和表面质量。另外，其必须具备能与不同厂家的 其对 5 轴联动加工，巨大的数据程序可以直接通过 统神经网络以很高的速度传送到控制系统上，在 较大程度上缩短了调整时间和编程时间。 2 向智能化发展 机床的智能化：对切削过程中的机床性能的各种参数，通过各种测量元件对其进行监测，由 制系统进行检测，当出现不正常的状态时系统能自动对其故障加以补偿和调整，使其达到正常状态，以保证加工的顺利进行、确保加工件的质量、减少停机检查时间，从而提高了生产率。随着科技的进步智能化在 80 年代初就开始了，随后各种智能化产品被逐渐应用到各种场合，这标志着智能化的时代到来了。下面就国外数控加工中心所配备的功能做简要的说明： （ 1）刀具参数的管理功能 它是指在进行零件 加工前应测量刀具的参数（例如：直径和长度的测量）。这样方便我们确定该切削程序中要求的参数范围是 否与该刀具的尺寸参数相符合，如果不符合则系统将会自动加以补 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 5 偿或自动换新刀； 在零件加工过程中系 统一旦监测出刀具破损，机床就会自动停止加工等自动换刀结束后重新进行加工 11。 （ 2）切削过程监控 就是对主轴功率的监控或着是对主轴扭矩的监控，来保证切削过程的正常运行。只要把刀具工作时正确的切削功率和扭矩输入到控制器中，控制器就能通过切削时检测出的实际功率或扭矩与正常范围对比后，自动调节进给速度值的大小使实际的功率或扭矩 被调节到功率或扭矩规定的正常范围，这不但改善了生产的速度同时还避免了工件或刀具因功率超出正常范围而造成的切削损坏。这一技术已经达到可直接通过对刀具磨损前后切削功率对比，来确定刀具的磨损情况，当刀具磨损到一定程度后可起到报警作用。此功能和刀具管理功能联合使用，刀具磨损到一定程度就能自动换刀 12。 3 铣床动态测试分析技术 随着对机床本身性能（例如：加工精度，生产率等）的要求不断提高，国外现已把铣床的动态特性作为一项重要研究内容纳入日程，特别是随着铣床运动的速度越来越快的情况下，动态特性不容忽视。所以，铣床 的设计开始由原始的静态强度设计进入到了动态设计13。 内研究现状 目前，国内在机床机构优化方面也在不断的研究，而且研究的内容非常丰富，包括结构静力学分析、动态分析等。目前国内有限元分析法有以下几个方面应用在机床结构设计中 14,15。 东南大学和无锡机床股份有限公司研制内圆磨床（ ，对其床身结构进行了全面的有限元分析，通过分析和研究得出提高床身结构的静、动态性能最简便、最直接的方法是改变床身的筋板类型和布局设计16,17，并且提出了床身结构设计的主要依据：导轨的振动变形 量，然后构建出床身有限元模型，确定设计变量（床身的结构参数）和目标函数（各设计变量对床身动态性能贡献加权） 18。确定好以上参数时开始优化，经过数次的尝试和修改最终得到在满足设计要求的情况下床身结构的最优设计方案。同时他们也在参数化设计等领域进行了一些研究，为我们在这方面填补了些空白，给我们提供了一些宝贵的经验和解决此类问题的办法，使我们少走一些弯路 19,20。 东南大学张润建、倪向阳在研制龙门加工中心时，对其做了动力学建模 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 6 与优化设计等方面的研究，在对此进行高级有限元分析时引用了灵敏度分析，根据其分 析结果在新机中引用了调谐阻尼器，实际应用效果表明整机的动态性能和加工精度都得到了提高 21。 大连理工大学梁延德以有限元的拓扑优化为基础，建立了车床的有限元模型之后，对床身的上平面和前后两个主平面进行了平面拓扑优化，经过多次的研究和调试最终得到优化结果。由优化结果可知，只要适当对床身中筋板布置方式、筋板截面形状和面积加以改变，即可满足结构的设计要求，避免了为达到设计强度而造成结构形式的粗大笨，使我们的结构更加美观、更加合理 22。 南京航空航天大学的罗辉利用 限元分析软件，把卧式（ 工中心作为研究对象。建立了有限元模型，并对机床的床身、立柱、立滑板等主要结构件进行了动静力学分析研究。还在此基础上对机床进行灵敏度分析，创建和决定了优化模型及需要优化的设计变量，并借助有限元协同仿真功能，对机床展开了多目标优化（如：床身、立柱、立滑板等），从而使机床的动力学性能得到了改善。 要工作内容 本课题以轴瓦定位唇专用铣床为研究对象，通过轴瓦定位唇专用铣床设计思想的学习，初步确定本课题对以下几个方面进行了研究和探讨，具体工作内容如下： 1 在去宁波凯达轴瓦有限公司、宁波野龙轴瓦有限公司和 上海菲特尔莫古轴瓦有限公司 等进行了实地调研的基础上，结合了国内外轴瓦定位唇专用铣床的发展现状和趋势，提出了轴瓦定位唇专用铣床设计方案。 2 通过轴瓦定位唇专用铣床的研究，了解了设计方案的选取和设计方案的最终选取，以及设计过程中应注意的问题从而提高设计的成功率。并对轴瓦定位唇专用铣床的功能进行分析，确定参数范围和主参数，（如：运动参数、动力参数和其他参数）。 基于此，初步拟 轴瓦定位唇专用铣床 的整体设计方案，详细给出了机床的总体结构及工作原理。 3 对 建模、标准件、 装配过程和运动仿真进行了概 述，并运用 维设计软件 建立了整机模型，使我们的设计实体化，并运用其自带的评估功能进行了干涉检查、间距测量等。在此基础上我们利用“时间轨编辑”来做高级的设置，对轴瓦定位唇专用铣床进行运动仿真。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 7 4 基于有限元理论建立了轴瓦定位唇专用铣床的有限元模型，利用限元分析软件，对铣床主轴进行了模态分析，得出了主轴前 7 阶固有频率与相应的振型，在此基础上还对其做了谐响应分析，得出了铣床主轴的频率位移响应曲线。 目前，国外已对轴瓦定位唇铣床的研究比较多，而国内在这方面的研究特别少，和国外的差距 特别大。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 8 第 2 章 轴瓦定位唇铣床结构设计 结构设计是机械系统总体设计过程的基础，合理的结构设计可以节省成本，提高生产率，是实现原理方案的结构化设计。通过结构的总体设计，可以选定机械产品的总体布置和产品的系列化以及各传动部分之间相互联系等。 艺流程 全线长约五十五米，除了始末端的上下料，全线无人操作，工作节拍6s，工序间零件传递由智能移载物流系统完成，具备故障自我诊断功能，能柔性加工直径 50150轴瓦，加工精度等级为 品 100%在线测量。整条线共有 12 道工序其工序流程图如图 2示。 图 2序流程图 该线涉及的技术领域有三维机械设计、运动仿真、有限元分析、精密制造及集成、程序总线控制、数控技术、触摸屏人机对话、气动、液压、集中负压排屑等。而本文所要完成的是对轴瓦定位唇专用铣床的研究。 体设计的基本要求 机床性能优劣的评价指标是技术经济指标， 其 若干科学、简明、实用的评价指 标的基本要求，可归纳为如下几个方面 24。 端面车削及内外倒角 铣定位唇 冲定位唇 铣油槽 磨倒角 冲油孔 油孔倒角 外圆磨光 外圆抛光 拉周长 周长测量机分选 内圆弧加工 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 9 1 工艺范围 工艺范围内容 ：能加工的 工序种类，机床的生产率和加工件 种类 、单件成本和尺寸范围，生产规模的适用 性等 。 下面就通用机床和专用机床进行对比说明： 通用机床的工艺范围应该宽广一些 它不但 可以完成一定尺寸的各种工件的多种工序加工 还可 以适应不同工序的需要。 但 专用机床 工艺范围就比较特定它 是为某一特定工艺要求服务 的 。因此，设计该类机床的基本原则 ： 合理地缩小机床 的 工艺范围以简化机床 的 结构、提高效率、保证质量、降低成本 25。 2 生产率和自动化程度 机床的生产率要 想 提高 ， 就 应缩短 单件加工时间， 比如 切削加工时间、辅助时间。切削加工时间缩短可以采用先进刀具， 这样我们就可以加大切削深度、提高 进给速度等方法。另外，辅助时间的 缩短 也相当重要 。 随着当今微机的高速发展有利于我们 提高机床的自动化程度， 这样不但使 工人的劳动强度 得以大幅度降低 ， 而且使机床的加工精度也得到了有力的保证 。 3 加工精度和表面粗糙度 机床的静刚度 是 影响机床加工精度的主要因素。为了保证加工精度， 除了 机床具有相当的刚度 之外 ，机床的热变形也是个不可忽视的因素 。机床 的 加工工件表面 的 粗糙度与工件和刀具的材料、进给量和切削时的 主轴的 振动有关。机床在 自重 、夹紧力 和 各种激振力 等 的作用下 其重要 零部件的形位精度是动态精度 26。 4 可靠性 机床的可靠性 ： 其在额定寿命内 、 特定工作 环境 下 和 规定时间内出现故障的几率。这是一项重要的技术经济指标。随着 自动化水平更高的加工装置的出现 ，对可靠性 也会 有更高的要求。 5 机床的效率和寿命 机床的效率是指切削消耗的有效功率与电动机输出功率之比，两者的差值就是损失，主要是摩擦损失。而且， 摩擦损失会对 机床的 运行 带来不良后果 ，因为 摩擦功 将以 热 的形式散发 ， 必将 引起机床的热变形。机床的寿命是指机床 在 保持 应有 加工 精度 的前提下所工作 的时间。 即 在寿命期内 和 正常工作条件下，机床应 具备 设计时所规定的精度性能。对于中、小型通用机床，其寿命 在 8a 左右；对于随着所加工产品的更新而废弃专用机床要求短些；对于大型 高端 机床则要求更长的寿命 27。 6 造型与色彩 机床造型主要有曲线型、方型和梯型三种 ，它是根据机床功能和特点，要简洁明快 ， 美观大方，使用舒适方便。目前趋向以 后两者 相结合 的形式 。机床 在 色彩的设计 上 应 具备以下要求： 有利于产品功能的发挥 、 符合时代特点 、 满足使用对象的审美要求 ，还 应充分表达产品功能特征并与使用环境相协调。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 10 体结构布局 体结构布局原则 机床的总体布局设计是指按工艺要求 确定 组成部件 ， 决定机床所需的运动， 以及 确定机床的各个部件的相对运动和位置关系 。 同时 还得定出 操纵、控制机构在机床中的位置 关系 。通用机床的布局 主要采用 传统的型式，但是，随着数控等新技术 的出现 ，传统的布局也 跟着 在发生变化。专用机床的布局灵活性 特别 大 ， 没有 什么 固定的布局形式，在进行总体布局设计 时 必须根据被加工工件要求，进行工艺分析。 为了能得到轴瓦定位唇专用铣床 合理的总体布局 提出以下是几点 基本要求 。 （ 1）保证机床具有 相当 的刚度和抗振性 来达 到所 要求的加工精度。 （ 2）操作、调整、维修 等方便 ，便于工件 的 输送、装卸。 （ 3） 性价比好、 占地面积少等。 （ 4）造型美观。 机床总体布局的一般步骤 ： 首先 在满足 工艺 的情况下确定出 机床 各 部件运动， 并 选择传动支承形式；然后 确定 操作部位，并拟定措施改善机床性能和技术经济指标。 案的拟定 本文所研究的轴瓦定位唇专用铣床主要包括控制系统、 用于定位轴瓦的定位板、上端设置的丝杠和下端设置弹簧，在所述丝杠和弹簧之间设有模具，在下箱体内设有动力箱，其中控制系统用于控制所述丝杠和弹簧的动作。加工时，轴瓦位于所述定 位板内，并且沿所述定位板在丝杠和弹簧动作下被推入至所述的模具与所述铣刀之间的加工位置，而后所述丝杠、弹簧在控制系统的作用下带动模具。 它还包括自动送料机械手装置，该装置主要包括用于定位轴瓦的定位板和两个气动滑台：一个前后端行程可调另一个两端都不可调的，在气动滑台的推杆上设有推料板；当轴瓦被传送带送至推料板位置时，所述气动滑台带动推料板将轴瓦推入定位板内。 另外，它还包括一个取料机械装置，该装置主要包括一个前端行程可调的气动滑台、气爪以及用于连接气动滑台连接板等。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 11 方案初步拟定如图 2示。 1； 2345 6789图 2瓦定位唇专用铣床方案拟定 本构成 本机床有两大部分组成，第一加工部分机构，第二进出料部分机构。加工部分机构如图 2示。它由伺服电机、联轴器、滚珠丝杠、直线导轨、滑台、工作台、气缸控制轴瓦的压紧，电机提供动力，铣削头可通过纵横向调解实现轴瓦定位唇的铣削加工。 进出料部分机构如图 2示。由电动机、减速器、气缸、气爪、输送带、带轮、气动滑台组成。由电机驱动减速器转动，使带轮带动输 送带，并通过气缸带动机械手将轴瓦输送到工作台，进行轴瓦定位唇的铣削加工。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 12 1 2 3 4 5 6 7图 2出料部分机构 体结构及工作原理 总体结构 本课题轴瓦定位唇专用铣床与现有的普通铣床技术相比，由于整个加工都是全自动化的，各个环节减少了人工的劳动强度因而减少了因人的失误而造成的不必要的错误的发生，避免一些工伤等不安全因素的发生；其次，由于整个运行过程均是自动控制，这样可以在加工时使其对每个轴瓦的力量均衡，确保了加工每个轴 瓦定位唇的稳定和精度，进而保证了加工出的定位唇的外形一致性，成品率也得到了提高 30。由于本设备从送料到取料，均是自动控制，加工效率大大的提高了，另外采用立式铣的结构，不但可以避免加工屑的影响，而且减小了机身 。轴瓦定位唇铣削专用铣床总体结构可以分为加工部分和进出料部分。由于加工装置的模具下端的弹簧稳定性比较差，且根据计算需要三根弹簧，不能保证弹簧精确的同步运动，因此改用气压缸夹紧工件的运动。 综合上述设计思想，本设计的轴瓦定位唇铣床的 总体结构 简图 如图 2 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 13 12345678910111213 1415图 2床总体结构简图 工作原理 轴瓦定位唇专用铣床 加工 轴瓦 时的工作 过程可 描述如下 。 （ 1）预先根据 轴瓦 的直径和 定位唇 尺寸，调整机床内、外 的对刀机构保证 铣刀 与被加工 轴瓦 间的距离。 （ 2） 挡料机械手退回把输送带上等待加工的轴瓦（上一工序加工完的）送给送料机械手，当轴瓦被传送带送至推料板位置时，所属气动滑台带动推料板将轴瓦推 入工作台。 （ 3）此时 工作台，在伺服电机与滚珠丝杠和下汽缸的动作下对轴瓦进行夹紧定位在夹具内，而后所述伺服电机与滚珠丝杠、下汽缸在控制系统的作用下带动模具进行加工。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 14 （ 4） 此时挡料机械手开始动作让下一个轴瓦通过输送带再送给送料机械手，送料机械手把轴瓦送到工作台时，由已加工好轴瓦由未加工的顶出。 （ 5） 取料机械手将加工完的轴瓦取出放在输送带上，使其进行下一工序的加工。 轴瓦定位唇专用铣床的工作循环见图 2 工步 部件 进退 动作过程 夹紧 进给 伺服电机滚珠丝杠 快进 工进 快退 送料 气缸 (上位 ) 进 退 气缸 (下位 ) 进 退 取料 气缸 进 退 气爪 夹紧 松开 挡料 气缸 进 退 送料 定位 气针 进 退 运行时间（ s） 图 2作循环 动和动力分析 动分析 运动学分析主要是确定机械系统的运动参数，一般是指机械执行件的运动速度、时间等，如机床等加工机械的主轴转速，工作台、刀架的运动速 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 15 度，变速器主轴的输出转速等。 123456 78910图 2动系统示意图 由图 2知，此传动系统由进给系统和主运动系统组成，进给系统是由伺服电动机、轴承、滚 珠丝杠、直线导轨和工作台等组成。伺服电动机用于提供所需的运动和动力，同时可以调节其输出的运动速度；丝杠副主要是把回转运动转换为直线运动；通过导向机构保证工作台直线运动的位置精度。主运动系统由电机、带轮、主轴、铣刀等组成。根据电动机执行机构的工作特性要求，可确定其各基本参数。 1 进给运动计算 进给运动是由伺服电动机通过联轴器直接输出给丝杠的，所以输出运动转速 n 为 03000r/ 2 铣削运动计算 主运动是由电动机通过带轮传动，带动刀具铣削的，所以输出运动转速 n 为 1000r/ 力 分析 在设计中构件的参数都是由动力参数计算得到的。如果动力参数选的过 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 16 大，就会导致构件粗大笨影响整机的美观、耗材、运输和占地面积；如果参数定的过小，又将导致整机工作性能不佳达不到工作要求。 1 铣削力 切削力对计算功率消耗，对制定合理的切削用量，优化刀具几何参数，都具有非常重要意义。在自动化生产中，还可通过切削力来监控加工过程和刀具加工状态。铣削力公式如下 e p ft ta a a N） （ 2 式中： 铣削力， N； 为铣刀的切削接触弧深度，取 p 为铣削的切削深度，取 f 为 每齿进给 量，取 z 为铣刀齿数， 10齿。 由以上公式计算可得铣削力 2 传动效率 进给系统传动效率如下所示 241 2 3 4j （ 2 式中： 1 为联轴器效率， 2 为滚动轴承效率（一对）， 3 为螺旋传动效率， 4 为 导轨传动效率， 将以上参数带入式（ 2得进给系统的传动效率为 样的道理可以得到主运动的传动效率为 3 电机功率 由图 2动系统可知，进给系统的伺服电动分为快进（ 1000r/工进（ 150 r/因此电动机构的有效功率为 动机功率计算： 11 6 . 4 1 0 0 0 = 0 . 6 79 . 5 5 9 . 5 5（ 式中： T 为输出转矩， N/m； n 为输出转速， r/ 执行机构传动的实际工作情况，其运动所需功率为 由图 2动系统可知，主运动电动机构的有效功率为 5 366 0 1 0 6 0 1 0t t t tF v F d nN 创（ （ 2 式中： 铣削功率， 为铣削速度， m/铣刀直径，取30电机转数， r/ 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 17 由以式 2算可得在 1000r/，铣削功率 行机构传动的实际工作情况，其运动所需功率为 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 18 第 3 章 主要结构设计 珠丝杠的设计方案 随着当今机床业的飞速发展，为 了满足加工要求，提高加工精度，在进给系统中多采用丝杠进给。在加工精度较高的机床中进给系统采用的是滚珠丝杠，由于它具有以下方面的优点：反向间隙小、传动效率高、不需附属装置而得到了广泛的应用，是使用极为方便的丝杠。 滚珠丝杠副中滚珠的循环方式可分为内和外两种循环方式。内循环方式常用于各种高精度、高刚度的定位系统
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