机械设计之工艺结构.ppt

,第五节机械设计之工艺结构,本节课程重点,1、一般管路连接2、直线传动部件选用3、切削加工对零件结构的要求4、钣金及放样工艺,5-1一般管路连接,一、管路连接的基本资料,5-1一般管路连接,管路连接常采用螺纹连接，有时还采用螺纹密封。GB中规定了两种管螺纹。一种是用螺纹密封的管螺纹。另一种是非螺纹密封的管螺纹。这两个标准规定的管螺纹牙型皆为55，它们起源于英制惠氏螺纹。用螺纹密封的管螺纹标准中规定了内外螺纹皆为圆锥形螺纹组合，或者用圆柱和圆锥外螺纹的组合。这两种组合方式，都有一定的密封能力。非螺纹密封的管螺纹标号中规定了内外螺纹都是圆柱形螺纹，无密封能力，必须采用另外的措施达到密封能力。这种螺纹大多用于无密封的管路系统中，例如电线外壳的防护管道。,5-1一般管路连接,二、管路连接的种类,5-1一般管路连接,5-2直线传动部件选用,根据使用范围及要求，滚珠丝杠副分为定位滚珠丝杠副（P）、传动滚珠丝杠副（T）。精度分为七个等级，即1、2、3、4、5、7、10级。1级精度最高，依次逐渐降低。,一、滚珠丝杠副精度、长度及制造范围,1）精度等级,5-2直线传动部件选用,2）有效行程,有效行程按照下列式子计算：Lu=L12Le,其中：Lu有效行程mmL1丝杠螺纹全长mmLe余程mm,5-2直线传动部件选用,3）预紧力的选择,预紧力为动态额定载荷的10%。预紧螺母无防尘圈的空载理论动态预紧转矩Tpo按下列公式计算：TPO=FpPho（Nm）,其中：效率系数，1、2、3取3.356x10 x（-5E），4、5、7、10取5.2x10（-5E）Pho公称导程（mm）,5-2直线传动部件选用,4）滚珠丝杠副的参数选择及应用,1、确定滚珠丝杠副的导程Ph,由传动关系图，工作台最高移动Vmax，电机最高转速nmax，传动比i等确定Ph,Ph=,Vmax,inmax,当电机与滚珠丝杠副直联时i=1，计算出Ph要去最大值。,2、滚珠丝杠副的载荷及转速计算,*最小载荷Fmin,机器空载时滚珠丝杠副的传动力，如工作台重量引起的摩擦力。,*最大载荷Fmax,机器承受最大负荷时滚珠丝杠副的传动力。,5-2直线传动部件选用,如机床切削时，切削力在滚珠丝杠轴向的分力与导程摩擦力之和即为Fmax。（这个时候导轨摩擦力是由工作台、工件、夹具三者的总重量以及切削力在垂直方向的分量共同引起。,滚珠丝杠副在N1，N2，Nn各种转速下，各转速工作时间占总时间的百分比t1%，t2%tn%，所受载荷分别为F1，F2，Fn当负荷与转速接近正比变化时，各种转速使用机会均等时，可采用下列公式计算：,*滚珠丝杠副的当量nm及当量载荷Fm：,Nm=,Nmax+Nmin,2,Fm=,2Fmax+Fmin,3,5-2直线传动部件选用,5）额定预期额定动载荷,Cam=,60NmLh,3,Fm+fw,*按照滚珠丝杠的预期工作时间（Lh：小时）计算：,100fafc,*按照滚珠丝杠的预期运行距离（Ls：千米）计算：,Cam=,Ls,3,Fm+fw,fafc,Ph,其中：fa精度系数，根据初定的精度等级fc可靠性系数。一般情况下fc=1。在重要场合下，要求一组同样的滚珠丝杠副在同样条件下使用寿命超过希望寿命90%以上时fc选择。fw负荷系数。根据负荷性质选。,5-2直线传动部件选用,精度系数fa,可靠性系数系数fc,负荷性质fw,5-2直线传动部件选用,Cam=feFmax,负荷性质fw,*有预加负荷的滚珠丝杠副还需按照最大轴向负荷Fmax计算：,其中：fe预加负荷系数，见下表：,以上两种计算结果中选择较大的为滚珠丝杠副的Cm,5-2直线传动部件选用,6）按照精度要求确定允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径,*估算滚珠丝杠的最大允许轴向变形m：,*估算滚珠丝杠的底径d2m：,a.滚珠丝杠副安装方式为一端固定，一端自由或游动时候,d2m,10F0L,210,mE,其中：E杨氏弹性模量，2.1x10N/mmm估算滚珠丝杠的最大允许轴向变形（m）F0导轨静摩擦力（N0）L滚珠螺母至滚珠丝杠固定端支承的最大距离（mm）,5,2,5-2直线传动部件选用,b.滚珠丝杠副安装方式为两端支承或固定,d2m,10F0L,10,mE,其中：L两个固定支承之间的距离。,7）确定滚珠丝杠副的规格代号,根据传动方式及使用情况，确定滚珠螺母形式。按照已估算的Pm，Cam查出相应的滚珠丝杠底径d2，额定动载荷Ca，应注意d2d2m，CaCam，但是不宜过大，否则会使滚珠丝杠的传动惯量偏大，结构尺寸也偏大。接着再确定公称直径，循环圈数，滚珠螺母的规格代号及有关的安装连接尺寸。,5-2直线传动部件选用,8）对预紧滚珠丝杠副，确定其预紧力Fp,当选择等预紧螺母型式的滚珠丝杠副时需规定预紧力Fp。,当最大轴向工作载荷Fmax能确定时,Fp=,1/3,Fmax,当最大轴向工作载荷不能确定时,Fp=,Ca,9）对预拉伸的滚珠丝副，计算行程补偿值C和预拉伸力Ft,对于两端固定支承，需要预拉伸的滚珠丝杠副应规定目标行程的行程补偿值C，并计算预拉伸力,C=tLu,5-2直线传动部件选用,其中：C行程补偿值（m）t温度变化值23丝杠的线膨胀系数11.8*10/度Lu滚珠丝杠副的有效行程（mm）,-5,10）确定滚珠丝杠副支撑所用轴承规格型号,*计算轴承所受的最大轴向载荷Fmax，有预紧力拉伸的滚珠丝杠副应考虑到拉伸力F1。,*按照滚珠丝杠副支撑的要求选择轴承的型号。,*确定轴承内径：为便于丝杠加工，轴承内径最好不大于滚珠丝杠的大径。在选用内循环滚珠丝杠副时必须有一端轴承内径略小于丝杠底径d2。其次轴承规定的预紧力应大于轴承所受最大载荷的1/3。,5-2直线传动部件选用,11）电机的选择,*作用的滚珠丝杠副上各种转矩计算：外加载荷产生的摩擦力矩TF（Nm）,*滚珠丝杠副预加载荷Fp产生的预紧力矩TP（Nm）,TP=,x10,-3,-2,-2,5-3切削加工对零件结构的要求,一、切削加工对零件结构的要求,应该注意的基本原则和改善零件切削加工举例,切削加工比较复杂，除保证达到设计要求外，有些问题只能够在工艺上采取措施，但是在零件设计时，也应该考虑以下问题：,1）被加工的几何面，应尽可能考虑在同一轴线，或同一表面上。几何形状也应力求简化，例如：,2）有相互要求的各个加工面，最好能在一次安装中完成加工，例如：,3）零件结构和设计应该便于装夹、加工和测量，例如：,4）尽可能减少加工刀具的种类和次数，例如：,5-4钣金及放样工艺,一、放样,在钣金工作中，要把各种形状构件的各个立体表面，按照它的实际尺寸依次画在平面上，叫做表面展开。展开后画出的平面图形，称为展开图。按照构件图样，用1：1的比例在放样台上画出展开图称为放样。,不同形状的钣金结构件立体