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电火花 切割 自动 机构 设计 11 PDF 图纸 CAD 制图 文档

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I编号： 桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计毕业设计( (论文论文) )说明书说明书题 目：电火花线切割自动运丝机构设计 院 （系）： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 陈良 学 号： 1053100406 指导教师单位： 教学实践部 姓 名： 刘建伟 职 称： 高级实验师 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 应用研究2014 年 05 月 15 日I摘 要电火花线切割，其基本工作原理是利用连续移动细金属丝（成为电极丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。本课题研究的是电火花线切割运丝机构的设计。为了避免火花放电总在电极丝的局部位置而被烧断，影响加工质量和生产效率。在加工过程中电极丝沿轴向作走丝运动。丝整齐地绕在丝筒上，形成一个闭合状态，走丝电机带动丝筒转动时，通过导丝轮使丝作轴线运动。电火花线切割加工机床是开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，从而开创和发明了电火花加工方法。关键词： 电火花线切割；动丝机构；设计IAbstractEDM wire cutting, its basic principle is to use the continuous movement of fine wire (a wire electrode) as electrode, pulse spark discharge in addition to metal corrosion, cutting and shaping of the workpiece.This research is the design of wire EDM wire cutting mechanism. In order to avoid the spark discharge electrode wire in local position and be broken, affect the processing quality and production efficiency. In the process of electrode wire for wire movement along the axial direction. Wire neatly around the wire cylinder, forming a closed state, wire motor drives the screw barrel rotates, through the guide wire to wire wheel axis movement. Electric spark wire cutting machine is the switch contacts by the phenomena and the causes of corrosion damage of spark discharge, found that the instantaneous high temperature electric spark can melt the metal oxide, local and has been removed by erosion, thus creating and invented the EDM method.Key words ：electric spark line cutting wire mechanism; dynamic designI目 录1 绪论.11.1 国内外研究现状.11.1.1 国外的发展及现状.11.1.2 我国的发展及现状.21.2 数控电火花线切割加工原理.31.3 本课题研究内容及背景.42 DK7740 型线切割机走丝机构总体设计.52.1 数控电火花切割机床型号介绍.52.2 DK7740 型数控线切割机整体结构图.62.3 总体设计概况和思路.62.4 电动机的选择.72.5 确定储丝筒基本尺寸.82.6 传动比的确定.82.7 传动装置的运动参数设计.83 齿轮减速传动设计计算.113.1 选择材料.113.2 压力角的选择.113.3 齿数和模数的选择.113.4 齿宽系数d.113.5 确定齿轮传动的精度.113.6 齿轮的校核.134 轴的设计计算及校核.164.1 第轴的设计及校核.164.2 第轴的设计及校核.194.3 传动螺纹副的设计及校核.235 轴承寿命校核.28II5.1 第轴上轴承的校荷.285. 2 第轴轴上轴承的校荷.296 键的强度校核.306.1 联轴器处键的强度校荷.306.2 储丝筒端盖与轴联接处键的校荷.316.3 第轴与小齿轮联接处键的校核.316.4 第根轴上键的校核.327 储丝筒的结构设计.338 导轨的设计.358.1 导轨的特点.358.2 导轨的设计.369 典型零件的工艺设计.399.1 零件的形状.399.2 零件的工艺分析.399.3 确定毛坯的制造形式.409.4 基面的选择.409.5 制定工艺路线.409.5.1 工艺路线方案一.419.5.2 工艺路线方案二.419.5.3 工艺方案的比较与分析.419.6 选择加工设备和工艺装备.429.7 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.429.8 确定切削用量及基本工时.44总 结.54致 谢.55参考文献.5611 绪论1.1 国内外研究现状1.1.1 国外的发展及现状电火花线切割加工(WEDM)是在电火花加工的基础上于 50 年代末最早在原苏联发展起来的一种新的工艺形式，是用线状电极靠火花放电对工件进行切割，故称为电火花线切割。1943 年，原苏联学者拉扎连科夫妇研究电火花放电时开关触点受腐蚀损坏的现象和原因，发现电火花的瞬时高温可使局部的金属熔化、气化而被蚀除掉，从而开创和发明了电火花加工方法电火花线切割加工以获得广泛的应用。目前国内外的线切割机床约占电加工机床的 60%以上。与电火花成型加工方法相比，线切割加工方法具有设备成本低、生产效率高以及工具电极的设计和制造大大简化等特点，同时还可节约一部分材料。因此，线切割加工方法自问世于前苏联以来，得到了迅速的发展。近 20 年来，电火花线切割机床的价格下降了六倍多，加工速度提高了十几倍，工件的最大尺寸增加了十四倍，可加工的工件锥度达到 80。目前慢走丝线切割机床最小驱动单位达 0.lum，加工精度已接近或达到精密磨削的精度，最大切削速度超过3O0mm2/min，标志着 WEDM 总的加工速度有了明显的提高，微精加工脉冲电源的开发，使精加工表面粗糙度可达到 Ra0.l0.2m(多次切割)。 线切割加工水平的提高使它从“特种加工”进入到常规加工的行列。线切割加工水平的提高不仅归功于机械结构和工艺方法的改善，更得力于先进技术的应用和计算机软件的发展。欧美和日本等国研究的数控低速走丝电火花线切割机床，采用闭环数字交(直)流伺服控制系统，动态性能好、定位精度高。同时机床具有数字自适应控制电源，并具有自动走丝、自动卸除废料、短路自动回退等自动化技术，对电极丝张力和工作液压力也可进行控制。同时，集以 D、以 PP、CAM 及仿真于一体的自动编程系统不断发展和成熟，目前基于 PC 的图形交互式自动编程系统成为线切割自动编程系统的主流。从 2002 年美国芝加哥国际机床展展出的线切割机床可以看出当前国外 WEDM 的技术特点与发展动向：(l)提供不同档次的系列产品，供用户选择(2)改进了走丝系统，使运丝更平稳，张力更稳定(3)自动穿丝与自动重穿丝技术该功能虽然是国外 WEDM 普遍配备的，但近年来的改进重点在提高可靠性和穿丝速度上。(4)减少机床的热变形，提高热稳定性(5)高精度的锥度切割(6)直线电机的应用2(7)联网这是一个在适应网络时代的到来而开拓的新功能。虽然与外部计算机的通信并不是新鲜事，按任务的要求可以把外部计算机看成是机床数控系统的外围设备，也可以把机床看成是外部计算机的一个终端。这一功能尽管目前的实用性还不够明显，但无疑是今后的一个发展方向。(8)拓展在零件加工中的应用(9)高速度加工高速度化一直是国外厂商追求的目标。在这方面，日本厂商一直走在世界的前列。例如，三菱电机公司的标准型 DWCH 系列机床，由于采用 G25 电源，最高生产率达 250mm2/min，其经济型 DWCC2 系列机床也是 250mm2/min。著名的 Sodick 公司的A500E 型电火花线切割机的电源数控柜由于采用 32 位 CPU，使加工速度大幅度提高，同样可以达到 300mm2/min。1.1.2 我国的发展及现状高速走丝电火花线切割机是我国当前发展的主要产品，广大的科技工作者为了进一步提高它的工艺性能及自动化程度做了大量开发工作，并开发生产了2000mm1200mm500mm 及 1000mm630mm1000mm 等超大型高速走丝电火花线切割机床，扩大了它的应用范围，满足了用户的各种需要，使其年产量稳步增长，至今以达到了 12000 台/年，并有约 300 台/年出口到世界各国。多年来，我国生产的数控电火花切割机一直是单一的高速走丝线切割机。随时间推移，为了满足市场需求，又开发生产了自旋式电火花线切割机、走丝速度可调的电火花切割机(含高低双速走丝电火花线切割机)以及低双速走丝电火花线切割机等。机床品种的多样化可以满足用户的需要，扩大数控电火花线切割机加工的应用范围。低速走丝电火花线切割机过去曾是“进口机”的代名词，现在已有苏州沙迪克三光机电有限公司、北京阿奇工业电子有限公司、苏州电加工机床研究所，汉川机床厂等多家制造厂商自行开发生产，年产量达 300 多台。这些机床性能好，价格不到进口机的一半，深受国内用户的欢迎。高速走丝有助于工作液进入窄小的加工区，改善排屑条件，这对于切割大厚度工件以及提高切割速度都是很有作用的。同时，电极丝的往返运动可使电极丝重复使用，减少电极丝的消耗，降低切割加工的生产成本。然而，高速走丝也会造成导向器(导轮、导向块等)的磨损和系统的振动，加上电极丝的张力不容易控制，它将给加工稳定性、加工精度及表面质量带来严重影响。为了解决高速走丝所存在的问题，完善高速系统，广大科技工作者己做了大量的开发研究工作，并获得了明显的效果。上海大量电子设备有限公司已于 1999 年开发生产了数字程序控制短程往返走丝系统，根据加工条件设定正向移动和反向移动的时间，以消除高速走丝的换向切割条纹，3改善加工表面质量。北京阿奇工业电子有限公司根据高速走丝正向和反向移动张力不一的缺点，开发了新型的恒张力高速走丝机构。这种新型的恒张力高速走丝机构。这种新型机构不仅可以紧丝，而且可以保证正向和反向移动时电极丝的张力基本一致。因此，走丝系统上、下丝架的导轮是对称设置的，可以保证正、反向移动时产生摩擦阻力相近，使电极丝的张力在整个过程中恒定。电极丝的张力直接影响电极丝的振动和频率，并影响线切割加工的效果，为了使高速走丝系统的电极丝的张力恒定，华中理工大学开发了一种高速走丝线切割机铝丝恒张力伺服系统。这种控制系统的实际使用虽然存在不少问题，但他们的开发思路是积极的。为了提高丝架的刚性，南昌江南电子仪器厂开发了龙门式丝架，非常适合于大中型电火花线切割机，且锥度切割不受偏移量限制。苏州沙迪克三光机电有限公司开发生产的锥度切割装置可以稳定切割 720 的锥型零件，而苏州金马机械电子公司的DK7740B 机床能在 200mm 厚的工件做 300 锥度的切割，表明近几年来我国高速走丝WEDM 机床的加工范围有了较大发展。1.2 数控电火花线切割加工原理电火花线切割加工原理如图所示，工具电极（钼丝或铜丝）接直流脉冲电源的负极，工件接直流脉冲电源的正极，当工具电极和工件的距离在一定范围内时，产生脉冲性火花放电，对工件进行切割。火花放电能够切割工件的主要原因是：正负电极在绝缘工作液中靠近时，由于正负电极的微观表面是凹凸不平的，电极间的电场分布并不均匀，离得最近的凸点处的电场强度最高，两极间介质先被击穿，形成放电通道，同时电流迅速上升。在强大的电场力作用下，通道内的负电子以很高的速度奔向阳极（正极） ，正离子也以高速奔向阴极（负极） 。负电子和正离子在高速运动时互相碰撞，阳极和阴极表面分别受到电子流和离子流的强烈轰击，使两电极间隙内的微小通道中瞬时产生高温，通道中心温度达到 500010000 度，瞬时产生的高温由于来不及扩散，使局部金属材料熔化甚至少量金属气化，同时在工件和电极之间的部分绝缘工作液也产生气化，气化后的金属蒸汽和工作液迅速膨胀并产生爆炸，使得熔化和气化后的金属材料从金属表面抛离出来而达到切割的目的。图 1-1 是快走丝切割加工的示意图。工具电极细相丝 5 穿过工件 2 上预先钻好的小孔，经导轮由储丝筒 4 带动作往复交替移动，工件通过绝缘板 1 安装在工作台上，工件台在水平面 X、Y 两个坐标方向各自按给定的控制程序移动而合成任意平面曲线轨迹。脉冲电源 3 对电极丝与工件施加脉冲电压，电极丝与工件之间绕注一定压力的工作液，当脉冲电压击穿电极丝与工件之间的间隙时，两者之间产生火花放电而切割工件。4图 1-1 快走丝切割加工的示意图线切割的加工精度可达士 0.01mm，表面粗糙度 Ra 为 1.25m2.3m 。线切割机床的控制方式有靠模仿型控制、光电跟踪控制、数字程序控制等方式，但目前国内外 95%以上的线切割机床都己数控化，采用不同水平的数控系统:单片机、单板机和微机。线切割加工属于电火花加工，但由于采用细金属丝做工具电极，无需制作成型工具电极，大大降低了成型工具电极的设计、制造费用，缩短了生产准备时间，而且细的电极丝可以加工细微的异形孔、窄缝和复杂的工件。由于采用移动的长电极丝进行加工，单位长度电极丝的损耗较小，从而对加工精度的影响较少。1.3 本课题研究内容及背景本课题研究的是电火花线切割运丝机构的设计。为了避免火花放电总在电极丝的局部位置而被烧断，影响加工质量和生产效率。在加工过程中电极丝沿轴向作走丝运动。丝整齐地绕在丝筒上，形成一个闭合状态，走丝电机带动丝筒转动时，通过导丝轮使丝作轴线运动。电火花线切割加工机床是开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，从而开创和发明了电火花加工方法。这样，就有电火花机床走丝运动。52 DK7740 型线切割机走丝机构总体设计2.1 数控电火花切割机床型号介绍电火花线切割加工机床根据电极。丝运行速度不同分为快走丝和慢走丝两种机床,所谓“中走丝”并非指走丝速度介于高速与低速之间，而是复合走丝线切割机床， 其走丝原理是在粗加工时采用 8-12m/s 高速走丝，精加工时采用 1-3m/s 低速走丝，这样工作相对平稳、抖动小，并通过多次切割减少材料变形及钼丝损 耗带来的误差，使加工质量也相对提高，加工质量可介于高速走丝机与低速走丝机之间。因而可以说，用户所说的“中走丝” ，实际上是往复走丝电火花线切割机借 鉴了一些低速走丝机的加工工艺技术，并实现了无条纹切割和多次切割。dk7740 线切割机/线切割,有中走丝和快走丝两种线切割。如图 2-1线切割机/线切割组成主要包括：1)主机：包括床身、坐标工作台、走丝机构等；2)脉冲电源：把交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流； 3)控制系统控制机床运动；4)工作液循环系统：提供清洁的、有一定压力的工作液。图 2-1 电火花机床62.2 DK7740 型数控线切割机整体结构图1-储丝筒；2-走丝溜板；3-丝架；4-上工作台；5-下工坐台； 6-床身；7-脉冲电源及微机控制柜图 2-2 线切割机整体结构图2.3 总体设计概况和思路7图 2-3 设计思路2.4 电动机的选择确定运丝机构所需的功率 ，运丝机构的工作原理是电动机通过弹性连轴器带动长P轴转动，长轴中间装有储丝筒另一端是齿轮传动，通过齿轮副传递到第二根轴，第二根轴同样通过齿轮副将运动传递到丝杠，将螺母固定到工作台上面，丝杠与螺母配合，从而驱动整个运丝机构在导轨上运动。驱动运丝机构对于丝杠需要的驱动力记为 F，则电动机所需要的功率为1000Fvp其中总效率，62212345 电动机的效率, 0.70;11滚动轴承的效率, =0.99;22滑动轴承的效率, =0.97;33齿轮传动的效率, =0.99;44连轴器的效率，0.99；55则，62262212340.70 0.990.970.990.990.5897 假设丝杠的线速度，8mvs假设丝杠力，30FN则电动机的功率为 (2-1)30 6.5 1000330.610001000 0.5897F vpW转速为，1400minrn 可以取值稍微大一些的电机，如下：型号为 YS7124 三相交流异步电动机电动机的基本参数为8功率：370W 电压：220380V频率：50Hz 电流：1.941.12A效率：0.70 转速：1400minr功率因数：0.72 重量：6.8Kg工作制：S1 绝缘等级：B 级防护等级：IP55 冷却方式：IC411环境温度：40 C2.5 确定储丝筒基本尺寸确定走储丝筒直径:走丝速度一般在 712m/s。确定储丝筒直径，选择电动机转速 n=1400r/min.由可知1000 60Dnv当时得：7/vm s (2-2)1000 601000 60 795.53.14 1400vDmmn当时得：12/vm s (2-3)1000 601000 60 12163.83.14 1400vDmmn所以选择储丝筒直径应在 95.5163.8 之间为了满足加工要求，设计时储丝筒的直径假设 D=150mm,则走丝速度为V=11.304m/s。2.6 传动比的确定令储丝筒每转一转时其轴向移动距离 s=3mm. 丝杠的导程取 p=3mm。从储丝筒到丝杠经过两级直齿圆柱齿轮变速，由于机构传动载荷较小，记为 ，则，由于i=0.4712siip可得减速 i=0.157。线切割机床所用的钼丝的直径应小于 s，否则，走丝时会产12ii生叠丝现象而导致断丝。2.7 传动装置的运动参数设计从与电动机相连接的高速轴到低速轴算起，各轴依次命名为轴，轴，轴。1各轴转速计算第轴转速 11400 /minnnr9第轴转速 (2-4)1211400720 / min2nnri1=2i第轴转速 (2-5)232720240 / min3nnri2=3i式中 n电动机转速 第轴到第轴传动比1i 第轴第轴传动比2i2各轴功率计算第轴功率 441152330.6 0.99 0.99314.4ppWW 第轴功率 222134314.4 0.970.99292.86ppWW第轴功率 223224292.86 0.990.99284.16ppWW式中 电动机的效率, 0.70;11滚动轴承的效率, =0.99;22滑动轴承的效率, =0.97;33齿轮传动的效率, =0.99;44连轴器的效率，0.99；553各轴扭矩计算第轴扭矩 (2-6)111314.4955095502085.081400pTN mmn第轴扭矩 (2-6)222292.86955095503884.46720pTN mmn第轴扭矩 (2-6)333284.169550955011307.2240pTN mmn将以上计算数据列表 2-1表 2-1 计算数据列表轴 号转 速n( /min)r输出功率P（W）输出扭矩T()N mm传动比i效率轴1400314.42085.08106610轴720292.863884.462093轴240284.1611307.23093113 齿轮减速传动设计计算3.1 选择材料根据表 7-1,选择齿轮的材料为 45 钢,经调质硬度 HBS 可达 229286。3.2 压力角的选择由机械原理知识可知,增大压力角,能使轮齿的齿厚和节点处的齿廓曲率半径增大,可提高齿轮的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度。此处，压力角可取 20。3.3 齿数和模数的选择对软齿面的闭式齿轮传动,其承载能力主要取决于齿面接触疲劳强度。而齿面接触应力的大小与小齿轮的分度圆直径有关,即与齿数和模数的积有关。因此在满足弯曲疲劳强度的前提下,宜选择较小的模数和较多的齿数。这样除能增大重合度,改善传动的平稳性外,还因模数的减小而降低齿高,从而减小金属的切削量,减少滑动速度,减少磨损,提高抗胶合能力。 轴上齿轮齿数取 23,小齿轮齿数取 46,轴上轴齿轮齿数1z2z取 23,大齿轮齿数取 70,模数 m 取 2。3z4z3.4 齿宽系数d 由强度公式可知,当载荷一定时,增大齿宽可以减小齿轮直径,降低齿轮圆周速度。但增大齿宽,齿面上的载荷分布不均匀性也将增大。查表 7-7,中间轴上的齿轮与大齿轮啮合时取齿宽系数为 1.0;悬臂上的齿轮与小齿轮啮合时取为 0.5。根据公式dd ,计算结果圆整为 5 的整数倍,作为大齿轮的齿宽,小齿轮齿宽取1dbd2b,以补偿加工装配误差。mmbb)105(213.5 确定齿轮传动的精度 根据 GB10095-1988 规定,齿轮精度等级分为 12 级,1 级最高,12 级最低,常用69 级。根据表 7-8 选用 7 级精度的齿轮。 齿轮材料、热处理方法及齿面硬度因为载荷中有轻微振动，传动速度不高，传动尺寸无特殊要求，属于一般的齿轮传动，故两齿轮均可用软齿面齿轮。查机械基础P322表 1410，小齿轮选用 45 号钢，调质处理，硬度 236HBS；大齿轮选用 45 号钢，正火处理，硬度为 190HBS。 精度等级初选减速器为一般齿轮传动，圆周速度不会太大，根据机械设计学基础P145表57，初选 8 级精度。选小齿轮齿数 Z1=23，则大齿轮齿数为 Z2=i Z1，所以=2 23=46212ZZ使两齿轮的齿数互为质数，取值246Z 12（2 2）按齿面接触疲劳强度设计齿轮）按齿面接触疲劳强度设计齿轮由于本设计中的减速器是软齿面的闭式齿轮传动，齿轮承载能力主要由齿轮接触疲劳强度决定，其设计公式为： (3-1)123112.32 ()EHdKT uZdu 确定载荷系数 K因为该齿轮传动是软齿面的齿轮，圆周速度也不大，精度也不高，而且齿轮相对轴承是对称布置，根据电动机和载荷的性质查机械设计学基础P147表 58，得 K 的范围为 1.41.6， 取 K1.5。接触疲劳许用应力 (3-2) limimHNHmPZS）接触疲劳极限应力由机械设计学基础P150图 530 中的 MQ 取值线，根据两齿轮的齿面硬度，查得 45 钢的调质处理后的极限应力为=600MPa , =560MPa lim1Hlim2H）接触疲劳寿命系数 ZN 应力循环次数公式为 N=60 n jth 工作寿命每年按 300 天，每天工作 28 小时，故 th=(3001028)=48000h N1=60466.798148000=1.344109 (3-3)9812N1.344 10N = 3.2076 10i4.19查机械设计学基础P151图 531，且允许齿轮表面有一定的点蚀 ZN1=1.02 ZN2=1.15) 接触疲劳强度的最小安全系数 SHmin查机械设计学基础P151表 510，得 SHmin1 ）计算接触疲劳许用应力。HP将以上各数值代入许用接触应力计算公式得 (3-4)lim111min600 1.026121HNpHZMPaMPaS (3-5)lim222min560 1.156441HNpHZMPaMPaS ）计算小齿轮直径 d1 由于，故应将代入齿面接触疲劳设计公式，得21pp1p13213112.32()36.85mmEHdZKT udu 圆周速度 v111480 56.851.435/60 100060 1000n dvm s查机械设计学基础P145表 57，v12m/s，该齿轮传动选用 9 级精度。根据标准齿轮模数系数选用模数为:第一减速齿轮模数 m=2，第二减速齿轮模数m=2; 表 3-1 啮合齿轮的几何尺寸齿轮Z1Z1Z2Z2齿数23462370分度圆直径469246140齿顶圆直径509650144齿根圆直径418741135 齿宽221822203.6 齿轮的校核已选定齿轮采用 45 钢，锻造毛坯，软齿面，齿轮渗碳淬火 HRC5662，齿轮精度用 7 级，软齿表面粗糙度为，对于需校核的一对的齿轮， 6 . 1aRa.设计准则 按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。b.按齿面接触疲劳强度计算 。 （3-6）312112dHEHtKTZZZd式中：节点区域系数，用来考虑节点齿廓形状对接触应力的影响，取HZ=2.5；HZ 材料系数，单位为，查表 7-5，取 189.8；EZMPaMPa 重合度系数，取=0.90；ZZ 齿宽系数，取=1；dd u齿数比，其值为大齿轮齿数与小齿轮齿数之比，u=12。选择材料的接触疲劳极限应力为：14 MPaH580lim1MPaH560lim2选择齿根弯曲疲劳极限应力为： MPaF230lim1MPaF210lim2应力循环次数 N 计算可得 437.5163008=10.08 （3-7）606011atnN810则 （3-8）88121084. 0121008.10NN查得接触疲劳寿命系数为02. 1,01. 121NNZZ查得弯曲疲劳寿命系数为121NNYY查得接触疲劳安全系数，弯曲疲劳安全系数，又为试1minHS5 . 1minFSSTY验齿轮的应力修正系数，按国家标准取 2.0，试选1.3，tK求许用接触应力和许用弯曲应力： （3-9）MPaZSNHHH8 .58501. 115801minlim11 （3-10）MPaZSNHHH57102. 115601minlim22 （3-11）1lim11min230 21306.671.5FSTFNFYYMPaS （3-12）MPaYSYNFSTFF28015 . 122102minlim22将有关值带入公式（3-35）得：=3122112uuTKZZZddtHEHt32121121167603 . 125719 . 08 .1895 . 2 =29.78mm则 （3-13）smndvt/68. 01000605 .43778.29100060111 （3-14）smvz/17. 010068. 02510013查图得；查得，05. 1vK6 . 1AK查得，取，则 17. 1K2 . 1aK15 （3-44）359. 22 . 117. 105. 16 . 1aVAHKKKKK修正，mmmmKKddtHt32.363 . 1359. 278.2933115 . 12532.3631zdm取标准模数 m=2mm，与前面选定的模数相同，所以 m=2mm 符合要求。d.校核齿根弯曲疲劳强度 查得，取08. 4, 0 . 421FSFSYY7 . 0Y校核两齿轮的弯曲强度 （3-15）132321103.317 . 00 . 4225116760653. 122FFsdFMPaYYmzKT （3-16）2122242.3008. 40 . 403.31FFSFSFFMPaYY 所以齿轮完全达到要求。164 轴的设计计算及校核4.1 第轴的设计及校核先按式（152）初步估算轴的最小直径。根据表 153 取 A=112,于是得3133min1246.4 101126.31400pdAmmmmn由于轴较长，并且轴上装有储丝筒直径较大，最小直径处需要与连轴器相配合，另外轴上开有键槽，查表选取键的类型及其尺寸为普通平建5520mm:BHL选取连轴器为弹性柱销连轴器，与轴配合的尺寸取，长度为。11dmm25Lmm轴的结构设计 1） 定轴上零件的装配方案如图 4-1 所示图 4-1 第一根轴的装配方案2）求轴上的载荷 首先根据轴的结构图做出轴的计算简图17 (g)扭矩图(g)扭矩图McaT(f)合成弯矩图(e)水平面弯矩图M(d)水平面受力图(c)垂直面弯矩图(b)垂直面受力图轴承(a)示意图T轴承ACBDEL1L2L3GGFnv1Fnv2Fr1Fnh1Fnh2Ft1MvMh图 4-2 第一根轴的受力分析由图分析各支点处的受力状况：由前已知：转矩 （4-111246.49550955016801400pTN mmn1） （4-1122 168098.834tTFNd2） （4-tan2098.8 0.36436rtFFNN3）在垂直面内对 B 点取矩可得：22223()2nvrLGFLFLL18式中，152Lmm2307Lmm，。331.5Lmm100GN将这些数值代入上式课求得。239.7nvFN又由，可得。12nvnvrGFFF124.3nvFN则在垂直面内 B，C，D 点处的弯矩分别为；0vbM （4-4）2130724.3373022vcnvLMFN mm。 （4-5）336 31.51134vdrMFLN mm计算水平面内各量对 B 点取矩2223()nhtFLFLL可得2108.9nhFN由可得12nhnhtFFF，2398.8 31.53112htMFLN mm，表示其方向与图示假设方向相反。110.1nhFN 则在水平面内 B，C，D 点处的弯矩。 （4-6）10,hM2398.8 31.53112htMFLN mm如图所示轴上 AE 点各处的扭矩均相等，。 （4-7）111246.49550955016801400pTN mmn可知 D 点处弯矩最大，其值为。 （4-8）2222222113431123312vhMMMN mm从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面 D 是轴的危险截面。现将计算出的截面 D 处的，及列于下表 4-12vM2hM2M表 4-1 截面 D 处计算结果载荷水平面 H垂直面 V支反力 F2108.9nhFN239.7nvFN弯矩 M3112hdMN mm1134vdMN mm总弯矩2223312vdhdMMMN mm扭矩 T11680TN mm5）按弯扭合成应力校荷轴的强度19进行校荷时，通常只校荷轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面 C）的强度。根据式 155 及表中的数据，并取，轴的计算应力0.6 （4-222222()3312(0.6 1680)0.1 3429.9caMTWMPaMPa9）前已选定轴的材料为 45 钢，调质处理由表 151 查得。因此，故安全。160MPa1ca4.2 第轴的设计及校核1轴上的各参数2求作用在齿轮上的力由齿轮设计部分知大齿轮的分度圆直径为可以求得大齿轮上的受力状况： （4-12222 168028.792tTFNd10） （4-22tan2028.7 0.36410.5rtFFNN11）同样右端销齿轮上受力状况为： （4-23322 5396317.434tTFNd12） （4-33tan20317.4 0.364115.5rtFFNN13）3初步确定轴的最小直径先按式（152）初步估算轴的最小直径。根据表 153 取 A=112,于是得 （4-3233min2230 101129.25407pdAmmmmn14）轴上最小直径处是螺纹连接，其作用是对齿轮起到轴向定位的作用则，长度用两个螺母紧固。9.5dmm-13.5Lmm-204轴的结构设计 (1) 对于轴的装配方案：图 4-3 第二根轴的装配方案其一，传统的传动方案，由于轴的长度较小，可以将轴的左端利用滑动轴承紧固在箱体上，为了增加轴的传动平稳性，可以增加轴承的数量，在轴段安放两个调-心球轴承，同时在箱体壁上开处直径的孔，为了轴承的拆卸方便，轴承外圈6dmm与箱体壁的配合采用过盈配合。轴上齿轮采用普通平键联接固定在轴上，右端同样采用螺母轴向定位，由于第二级齿轮传动的齿轮同时对轴由着支撑的作用这种方案的缺点是轴的平稳性能不够好，成本较高。其二，将轴固定在箱体壁上，同时在箱体壁上开出直径为的孔，一边轴6dmm的拆卸方便，轴上需要安放齿轮，同时齿轮要作高速旋转，同样又有两种方案：a. 轴与齿轮间采用滚动轴承联接，但是由于齿轮的轮毂长度较大，对于每个轮毂上需要安放两个滚动轴承，其缺点是成本较大安放与拆卸麻烦。b. 轴与齿轮间采用滑动轴承配合，即能满足传动的要求，又节约成本，轴瓦的材料可以选用铸造青铜，因为铸造青铜主要用于高速，重载的轴承，同时可以承受较大的冲击，其成分为。对比以上装配方案，在同样能够b30ZCuP满足使用要求，同时又经济，装配与拆卸方便的原则，可知第二种装配方案种的滑动轴承联接更好。5求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图，再根据轴的计算简图作出轴的弯矩和扭矩图L1L2Ft3Fnv1Fnh1Ft2Fr2Fr3Fnv1Fr3Fr2MvFnh1Ft2Ft3MhMTMca(g)扭矩图(g)扭矩图(f)合成弯矩图(e)水平面弯矩图(d)水平面受力图(c)垂直面弯矩图(b)垂直面受力图(a)示意图图 4-4 第二根轴的受力分析21由图分析各支点处的受力状况：由前已知：转矩 （4-222230955095505396407pTN mmn15） （4-12222 168028.7117tTFNd16） （4-22tan2028.7 0.36410.5rtFFNN17） （4-23322 5396317.434tTFNd18） （4-33tan20317.4 0.364115.5rtFFNN19） 根据力的合成定理计算出 A 点处的支反力在水平面内，231ttnhFFF带入数值可以求得346.1N，1nhF在垂直面内，231rrnvFFF带入数值得，方向向下，1105nvFN由图课知 B 处弯矩最大，现计算 B 处的弯矩和扭矩水平面内， （4-11346.1 227614.2hnhMF LN mmN mm20）在垂直面内， （4-11105 222310vnvMF LN mmN mm21）BC 间扭矩为 （4-222230955095505396407pTN mmn2222）从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面 B 是轴的危险截面现将计算出的截面 B B 处的，及列于下表 4-2vMhMM表 4-2 截面 B 处的计算结果载荷水平面 H垂直面 V力 F228.7tFN210.5rFN弯矩 M7614.2hMN mm2310vMN mm总弯矩227956.9vhMMMN mm扭矩 T25396TN mm5）按弯扭合成应力校荷轴的强度进行校荷时，通常只校荷轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面 B）的强度。根据式 155 及表中的数据，并取，轴的计算应力0.6 （4-22222()7956.9(0.6 5396)0.1 1176.27caMTWMPaMPa23）前已选定轴的材料为 45 钢，调质处理由表 151 查得。因此，故安全。160MPa1ca4.3 传动螺纹副的设计及校核失效形式与计算准则主要失效 螺纹的磨损耐磨性计算确定：螺杆直径 d2、螺母高度 H传力较大时： 螺杆强度校核 、螺纹牙强度校核要求自锁时：校核自锁条件受压细长螺杆; 校核稳定性滑动螺旋传动的设计计算滑动螺旋工作时，主要承受转矩及轴向拉力（或压力）的作用，同时在螺杆和螺母的旋合螺纹间有较大的相对滑动。其失效形式主要是螺纹磨损。因此，滑动螺旋的基本尺寸（即螺杆直径和螺母高度） ，通常是根据耐磨性条件确定的。对于受力较大的传力螺旋，还应校核螺杆危险截面以及螺母螺纹牙的强度，以防止发生塑形变形和断裂；对于精密的传导螺旋应校核螺杆的刚度（螺杆的直径应根据刚度条件确定） ，以免23受力后由于螺距的变化引起传动精度降低；对于长径比很大的螺杆，应校核其稳定性，以防止螺杆受力后失稳；对于高速的长螺杆还应校核其临界转速，以防止产生过度的横向振动等。1、耐磨性计算 滑动螺旋的磨损与螺纹工作面上的压力、滑动速度，螺纹表面粗糙度以及润滑状态等因素有关，其中最主要的是螺纹工作面上的压力，压力越大螺旋副间越容易形成过度磨损。因此，滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作面上的压力 p，使其小于材料的许用压力p。 假设作用于螺杆的轴向力为 F(单位为 N)，螺纹的承压面积为 A（单位为mm2）螺纹中径为 d2（单位为 mm）螺纹工作高度为 h（单位为 mm） ，螺纹螺距为 P（单位为 mm） ，螺母高度为 H（单位为 mm） ，螺纹工作圈数为，则螺纹工作面上的耐PHu 磨性条件为 （4- PhHdFPhzdFp2224）图 4-5 梯形螺纹传动副尺寸图图 4-5 梯形螺纹传动副尺寸图令，则 代入上式整理后可得 （4-2dH2dH phFPd22425）对于矩形和梯形螺纹，h=0.5P，则 （4- pFd8 . 0226）对于 30锯齿形螺纹，h=0.75P，则 （4- pFd65. 0227）螺母高度 2dH设计轴上的各参数，以下各量为螺杆的输出参数：功率 （4-223224230 0.990.99222.5ppWW28）转速 （4-232407118.3 /min3.44nnri29）转矩 （4-333222.59550955017961.7118.3pTN mmn29）2求作用在齿轮上的力先按式（152）初步估算轴的最小直径。根据表 153 取 A=112,于是得 （4-3333min3222.5 1011213.8118.3pdAmmmmn30）轴上最小直径处是装配齿轮，为了增加传动的稳定性取，齿轮左端用套筒进行轴肩定位，15dmm-根据装配要求求得。44.5Lmm-查表梯形螺纹基本尺寸（GB5796.386） 可知：螺杆螺距 P=0.2mm公称直径 d=18mm中径 d2=17mm小径 d3=15.5mm4轴的结构设计1） 拟定轴上零件的装配方案如图 4-6 所示25图 4-6 第三根轴的零件图5.求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图，再根据轴的计算简图作出轴的弯矩和扭矩图：Ft3Fr3(g)扭矩图(g)扭矩图(f)合成弯矩图(e)水平面弯矩图(d)水平面受力图(c)垂直面弯矩图(b)垂直面受力图(a)示意图Fnh1Fnv1Fnh2Fnv1L1L2Fnv1Fnv1Fnh2Fnh1MvMhMTMcaFr3Ft3图 4-7 第三根轴的受力分析由图分析各支点处的受力状况：由于螺母支撑点的位置在行程范围内变化，在校荷时只需要取最危险的位置，在此处应该是在螺母与丝杠最左端接触时，在此情况下进行校荷，由前已知：转矩 （4-333222.59550955017961.7118.3pTN mmn31） （4-23322 5396317.434tTFNd2632） （4-33tan20317.4 0.364115.5rtFFNN33）在水平面内对 A 点取矩，31221()tnhFLLFL式中，1285LN246.5LN代入上式可得，2369.1nhFN又 123nhnhtFFF可得 表示方向与假设方向相反。151.7nhFN 水平面内的弯矩为 （4-1151.7 28514759hnhMFLN mmN mm34）在垂直面内对 A 点取矩， （4-31221()rnvFLLFL35）代入各值可得2134.3nvFN又123nvnvrFFF可得，与假设方向相反118.8nvFN 则 （4-1118.8 2855370vnvMFLN mmN mm36）AB，BC 间扭矩均为 （4-333222.59550955017961.7118.3pTN mmn37）从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面 B 是轴的危险截面现将计算出的截面 B B 处的，及列于下表 4-3vMhMM表 4-3 截面 B B 处计算结果载荷水平面 H垂直面 V力 F2369.1nhFN2134.3nvFN27弯矩 M14759hMN mm5370vMN mm总弯矩2215705vhMMMN mm扭矩 T317961TN mm5）按弯扭合成应力校荷轴的强度进行校荷时，通常只校荷轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面 B）的强度。根据式 155 及表中的数据，并取，轴的计算应力0.6 （4-38）22222()15705(0.6 17961)0.1 11713.9caMTWMPaMPa前已选定轴的材料为 45 钢，调质处理由表 151 查得。因此，故安全。160MPa1ca285 轴承寿命校核5.1 第轴上轴承的校荷两端均采用双轴承联接轴承类型：深沟球轴承，轴承代号：6203标称尺寸： 17 22 40dDLmm在校荷时每个轴承所承受的载荷是支撑点处载荷的一半计算，寿命计算： （5-1）PCnLh601061）滚动轴承的当量动载荷： YAXRP 其中：X、Y 分别为径向、轴向载荷系数。 因为轴承只受纯径向载荷。则 RPr2）参照前面轴的计算可知： 左轴承： （5-2）1112224.310.126nvnhpFFNNP261 右轴承： （5-3）2222239.7108.9115.9nvnhpFFNNP9 .11513）载荷系数：查表“载荷系数” （按中等冲击）得 Pf2 . 1Pf 2 . 1Pf4）转速： （5-4）min1440rn 5）寿命指数： 36）额定动载荷：查表知 C7.36K 左轴承： （5-5） 156275312h262 . 11036. 7114006010336hL 右轴承： （5-6）hLh17642499 .1152 . 1736011400601036 由此可知：该轴承符合要求符合要求295. 2 第轴轴上轴承的校荷两端均采用双轴承联接轴承类型：深沟球轴承，轴承代号：6203 标称尺寸：17 22 40dDLmm在校荷时每个轴承所承受的载荷是支撑点处载荷的一半计算，寿命计算： hPCnLh601061）滚动轴承的当量动载荷： YAXRP 其中：X、Y 分别为径向、轴向载荷系数。 因为轴承只受纯径向载荷。则 RPr2）参照前面轴的计算可知： （5-7）32222369.1134.3392.7nvnhpFFNNP2613）载荷系数：查表“载荷系数” （按中等冲击）得 Pf2 . 1Pf4）转速： min3 .118rn 5）寿命指数： 36）额定动载荷：查表知 C7.36KN 536748h7 .3922 . 11036. 713 .1186010336hL 由此可知：该轴承符合要求符合要求306 键的强度校核键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。键的类型应根据键联接的结构特点，使用要求和工作条件来选择：键的尺寸则按符合标准规格和强度要求来取定。对于常见的材料组合和按标准选取尺寸的普通平键联接（静联接） ，其主要失效形式是工作面被压溃。除非有严重过载，一般不会出现键的剪断，因此，通常只按工作面上的挤压应力进行强度校荷计算。校荷方法：假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键的强度条件为3210ppTkld式中：T传递的转矩，单位为；N m键与轮毂键槽的接触高度，单位为 mm；k0.5kh键的工作长度，单位为 mm，圆头平键，平头llLb平键，这里的 L 为键的公称长度，单位为 mm；lLb 为键的宽度，单位为 mm；键，轴轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，单位p 为；MPa6.1 联轴器处键的强度校荷选择类型：单圆头普通平键基本尺寸：4 4 22b hLmm ；0.50.5 42khmm；222202blLmm；11dmm （6-1519550370 0.7 0.99955014001749pTnN mm 1）代入上式得31 （6-332102 1.749 102 20 117.95110ppTkldMPaMPa2）键的强度能沟满足要求。6.2 储丝筒端盖与轴联接处键的校荷选择类型：圆头普通平键基本尺寸：；6 6 12b hLmm ；0.50.5 63khmm；1266lLbmm；20dmm （6-2152129550370 0.7 0.99 0.99955014001714pTnN mm 3）代入上式得 （6-332102 1.714 103 6 209.5110ppTkldMPaMPa 4）键的强度能沟满足要求。6.3 第轴与小齿轮联接处键的校核选择类型：圆头普通平键基本尺寸：；6 6 14b hLmm ；0.50.5 63khmm；1468lLbmm；14dmm32 （6-4152149550370 0.7 0.99 0.99955014001679pTnN mm 5）代入上式得 （6-332102 1.679 103 8 1410110ppTkldMPaMPa 6）键的强度能沟满足要求。6.4 第根轴上键的校核选择类型：圆头普通平键基本尺寸：；6 6 18b hLmm ；0.50.5 63khmm；18612lLbmm；15dmm （6-3339550222.59550118.317961.7pTnN mm7）代入上式得 （6-332102 17.961 103 12 1566.5110ppTkldMPaMPa8）键的强度能沟满足要求。337 储丝筒的结构设计储丝筒是电极丝稳定移动和整齐排绕的关键部件之一，一般用 45#钢制造。为了减少转动惯量，筒壁应尽量薄，按机床规格不同，选用范围为。为了进一步降1.5 5mm低转动惯量，也可选用铝镁合金材料制造。储丝筒壁要均匀，工作表面要有较好的表面粗糙度，一般为。为保证组aR0.8 m合件动态平衡，应严格控制内孔，外圆对支承部分的同轴度。储丝筒与主轴装配后的径向跳动量应不大于 0.01mm。一般装配后，以轴的两端中心孔定位，重磨储丝筒外圆与轴承配合的轴径。方案选择：参考方案一，整体式，即将储丝筒壁与两端盖做成一个整体，如下图 7-1图 7-1 整体式储丝筒加工方式采用整体铸造，装配固定在轴上，径向采用普通平键联接固定，轴向采用弹簧卡片或者套筒进行定位。优点：是安放时能够达到较高的同轴度；缺点；加工和装配麻烦。参考方案二，将筒壁及两端盖均做成分体式，即做成三部分，在装配时先将两端盖装配的轴上面，再将筒外圆壁与端盖用螺钉紧固，端盖与轴固定轴向采用轴肩定位，径向采用普通平键定位。优点：在加工和装配方面占绝对优势，如果对丝筒的径向跳动要求不高的条件下，这种方案是比较好的;缺点：装配精度不高。参考方案三，半分体式，即将其中一个端盖做成分离的，如图 7-234图 7-2 半分体式储丝筒如上图所示，在装配时径向在一端应用普通平键，轴向利用轴肩轴向定位，端盖与筒壁用螺钉联接，为了增加装配精度及传动平稳性，将分离端盖与轴配合处的宽度增大。优点：加工方便，装配简单，能够达到较高的同轴度，能保证传动平稳性的要求；缺点：装配同轴度和传动稳定性仍许进一步改善。对于以上三种方案按照即能满足使用性能的同时，又能做到加工和装配简单，经济实用性能较高的原则，应选用第三种设计方案。358 导轨的设计8.1 导轨的特点滑动导轨的优点是结构简单、制造方便和抗振性良好；缺点是磨损快。为了提高耐磨性，国内外主要采用镶钢滑动导轨和塑料滑动导轨。滑动导轨常用材料有铸铁、钢、有色金属和塑料等。1铸铁 铸铁有良好的耐磨性、抗振性和工艺性。常用铸铁的种类有：（1）灰铸铁 一般选择 HT200，用于手工刮研、中等精度和运动速度较低的导轨，硬度在 HB180 以上； （2）孕育铸铁 把硅铝孕育剂加入铁水而得，耐磨性高于灰铸铁； （3）合金铸铁 包括：含磷量高于 0.3的高磷铸铁，耐磨性高于孕育铸铁一倍以上；磷铜钛铸铁和钒钛铸铁，耐磨性高于孕育铸铁二倍以上；各种稀土合金铸铁，有很高的耐磨性和机械性能；铸铁导轨的热处理方法，通常有接触电阻淬火和中高频感应淬火。接触电阻淬火，淬硬层为 0.150.2mm。硬度可达 HRC55。中高频感应淬火， 淬硬层为 23mm，硬度可达 HRC4855，耐磨性可提高二倍，但在导轨全长上依次淬火易产生变形，全长上同时淬火需要相应的设备。2钢 镶钢导轨的耐磨性较铸铁可提高五倍以上。常用的钢有：9Mn2V、CrWMn、GCr15、T8A、45、40Cr 等采用表面淬火或整体淬硬处理，硬度为5258HRC；20Cr、20CrMnTi、15 等渗碳淬火，渗碳淬硬至 5662HRC；38C rMoAlA 等采用氮化处理。3有色金属 常用的有色金属有黄铜 HPb59-l，锡青铜 ZCuSn6Pb3Zn6，铝青铜ZQAl9-2 和锌合金 ZZn-Al10-5，超硬铝 LC4、铸铝 ZL106 等，其中以铝青铜较好。4塑料 镶装塑料导轨具有耐磨性好(但略低于铝青铜)，抗振性能好，工作温度适应范围广(-200+260)，抗撕伤能力强，动、静摩擦系数低、差别小，可降低低速运动的临界速度，加工性和化学稳定件好，工艺简单，成本低等优点。目前在各类机床的动导轨及图形发生器工作台的导轨上都有应用。塑料导轨多与不淬火的铸铁导轨搭配。导轨的使用寿命取决于导轨的结构、材料、制造质量、热处理方法、以及使用与维护。提高导轨的耐磨性，使其在较长时期内保持一定的导向精度，就能延长设备的使用寿命。常用的提高导轨耐磨性的方法有：采用镶装导轨、提高导轨的精度与改善表面粗糙度、采用卸荷装置减小导轨单位面积上的压力(即比压)等。36图 8-1 常见的几种导轨结构简图8.2 导轨的设计一作用力合作用点位置，作用力方向和作用点的位置唏嘘合理安置。一边导轨倾斜的力矩尽量小。否则会使导轨中的摩擦力增大，磨加剧，从而降低导轨的灵活性和导向精度。严重时甚至还可能卡死，不能正常工作。作用在运动件上的推力有三种情况：1.推力通过运动件在轴线2.推力作用点在运动件的轴线上。但推力的方向与轴线成一夹角3.推力平行于运动件的轴线上对于第一种情况，导轨摩擦力只受到载荷及运动件本身重量的影响，推力不会产生附加摩擦力。犹豫结构上的限制，实际的结构中往往出项第二第三中情况。为了保证导轨的灵活性，要对导轨进行验算，在已知的条件先，确定各部分的集合尺寸。推力 F 与运动件轴线组成夹角,如图所示 8-2图 8-2 推力 F 与运动件轴线组成夹角3722cos(1)sin(1)0VVVf dhbffLLL推力 F 的作用将使运动件产生倾斜，从而使运动件与承导体的俩点处压紧，设正压力分别为 .，相应摩擦力，作用间的距离为 L，轴向阻1N2N1N,f2N,f力为oF 000AXYM,1221,121cos0sin0sin022oNNfFFNNfbdLh FLNN fN f根据静力平衡条件,运动件的直径较小时，上式中含有 d 的各项可以略去。可解得： （8-,cossin12 /oFFfh L1）欲推动运动件，则必须使 （8-,cossin12 /oFFfh L2）若要保证不卡死的条件是： ,cossin12 /0fh L由此，可得到当推力 F 与运动件有一夹角 a 时，运动件正常工作的条件是,2tan1tanLfhf 为当量摩擦系数,f在燕尾形和三角形导轨中:,/cosff-滑动摩擦系数f-燕尾形轮廓角与三角底角二选与运动件轴线与轴线相距 h，图中为轴向阻力和为反作用力，为当oF1N2N量摩擦系数，根据静力平衡条件000AXYM,1221,1211002022oFFNNfNNddFhLNNLLN fNf解得： （8-,1 2/OFFf h L383）推动运动件则必须：,1 2/OFFf h L保证运动件不卡死条件,1 2/0f h L即：,2/1f h L 为了保证运动灵活，可取值,20.5hfL当取 f=0.25 时，则有：对圆柱形导轨：1.5hL对矩形导轨：2hL对燕尾形或三角形导轨：1hL导轨 3：h=175 L=426 h/L2000kg）中型（零件重1002000kg）轻型（零件重100kg）单件生产5 以下10 以下100 以下小批生产510010200100450中批生产1003002004504504500大批生产30010004504500450045000大量生产1000 以上4500 以上45000 以上根据所发的任务书上的数据，该零件的月工序数不低于 3045，毛坯重量21202456.04.0顶、侧面底 面锻孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。9.8 确定切削用量及基本工时切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量，再确定切削速度。现根据切削用量简明手册 （第三版，艾兴、肖诗纲编，1993 年机械工业出版社出版）确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以*号，与机械制造设计工工艺简明手册的表区别。3.6.1 工序 30粗车外圆 45 表面及端面，注意各外圆留 1mm 的半精车余量3.6.1.1 确定切削用量所选刀具为 YG6 硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表 1.1，由于CA6140 机床的中心高为 200（表 1.30） ，故选刀杆尺寸=，刀片mmHBmmmm2516厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=mm5 . 40V0120，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。06vK090vK010s00srmm8 . 0.确定切削深度pa由于单边余量为 3MM，可在一次走刀内完成，故 = （9-pamm31）.确定进给量 f根据切削加工简明实用手册可知：表 1.4刀杆尺寸为，工件直径400 之间时，mm16mm25pamm4100 进给量=0.51.0frmm按 CA6140 机床进给量（表 4.29）在机械制造工艺设计手册可知： =0.7 （9-frmm2）确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 130，CA6140 机床进给机构允许进给力=GCr1530。maxFN根据表 1.21，当强度在 174207时，=HBSpamm4f75. 0rmmrK时，径向进给力：=945。 045RFN45（9-3）切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表 1.292） ，故实际fFroFfKsFfKkrFfK进给力为： =945=1111.5 （9-fF17. 1N4）由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。frmm7 . 0.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表 1.9，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀mm5 . 1寿命=。Tmin60.确定切削速度0V切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表 1.11，当硬质合金刀加工硬度 2002196YG的锻件，切削速度=。HBSpamm4frmm75. 0Vmin63m切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表tvKmvKsvKTvKKvK1.28） ，故： =tVvK =63 （9-0V0 . 10 . 184. 092. 00 . 10 . 15） min48m =120 （9-nDVc1000127481000minr6）根据 CA6140 车床说明书选择 =1250nminr这时实际切削速度为：cV = （9-cV1000cDn1000125127min50m7）.校验机床功率切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表 1.25，=，HBS 160245pamm3f ，切削速度时，rmm75. 0min50mV =CPKW7 . 1切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为：krPckPcrK0 =1.7=1.2 （9-CP73. 0KW8）根据表 1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，故所nmin125rEPKW9 . 5CPEP选切削用量可在 CA6140 机床上进行，最后决定的切削用量为：46=3.75，=，=，=pammfrmm7 . 0nmin125rsr08. 2Vmin50m.倒角 为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同 srn28. 3换车刀手动进给。. 计算基本工时 （9-nflt 9）式中= +， =mm127Llyl由切削用量简明使用手册表 1.26，车削时的入切量及超切量y+=，则mm1=+ =L1271mm128 = （9-mt7 . 0125128min46. 110）3.6.2 工序 40半精车外圆 45 表面及端面，半精车各外圆台阶及圆弧圆角所选刀具为 YG6 硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表 1.1，由于CA6140 机床的中心高为 200（表 1.30） ，故选刀杆尺寸=，刀片mmHBmmmm2516厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=mm5 . 40V0120，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。06vK090vK010s00srmm8 . 0.确定切削深度pa由于单边余量为 3MM，可在一次走刀内完成，故 = （9-pamm311）.确定进给量 f根据切削加工简明实用手册可知：表 1.4刀杆尺寸为，工件直径400 之间时，mm16mm25pamm4100 进给量=0.51.0frmm按 CA6140 机床进给量（表 4.29）在机械制造工艺设计手册可知： =0.7frmm确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 130，CA6140 机床进给机构允许进给力=GCr1530。maxFN根据表 1.21，当强度在 174207时，=HBSpamm4f75. 0rmmrK时，径向进给力：=945。045RFN切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表 1.292） ，故实际fFroFfKsFfKkrFfK进给力为：47 =945=1111.5 （9-fF17. 1N12）由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。frmm7 . 0.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表 1.9，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀mm5 . 1寿命=。Tmin60.确定切削速度0V切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表 1.11，当硬质合金刀加工硬度 2002196YG的锻件，切削速度=。HBSpamm4frmm75. 0Vmin63m切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表tvKmvKsvKTvKKvK1.28） ，故： =tVvK =63 （9-0V0 . 10 . 184. 092. 00 . 10 . 113） min48m =120 （9-nDVc1000127481000minr14）根据 CA6140 车床说明书选择 =1250nminr这时实际切削速度为：cV = （9-cV1000cDn1000125127min50m15）.校验机床功率切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表 1.25，=，HBS 160245pamm3f ，切削速度时，rmm75. 0min50mV =CPKW7 . 1切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为：krPckPcrK0 =1.7=1.2 （9-CP73. 0KW16）根据表 1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，故所nmin125rEPKW9 . 5CPEP选切削用量可在 CA6140 机床上进行，最后决定的切削用量为：=3.75，=，=，=pammfrmm7 . 0nmin125rsr08. 2Vmin50m.圆角 为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同48 srn8 . 3采用工序确定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本时间如下：a =2.5 f=0.65 n=3.8 v=45.4 T =56pmmrmmsrminmis3.6.3 工序 60掉头，粗车外圆 45 端面，注意各留 1mm 的半精车余量3.6.3.1 确定切削用量所选刀具为 YG6 硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表 1.1，由于C6021 机床的中心高为 200（表 1.30） ，故选刀杆尺寸=，刀mmHBmmmm2516片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角mm5 . 40V012=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。006vK090vK010s00srmm8 . 0.确定切削深度pa由于单边余量为，可在一次走刀内完成，故mm5 . 2 = （9-pa25 . 2mm25. 117）.确定进给量 f根据切削加工简明实用手册可知：表 1.4刀杆尺寸为，工件直径400 之间时，mm16mm25pamm4100 进给量=0.51.0 （9-frmm18）按 CA6140 机床进给量（表 4.29）在机械制造工艺设计手册可知： =0.7 （9-frmm19）确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 130，CA6140 机床进给机构允许进给力=GCr1530。maxFN根据表 1.21，当强度在 174207时，=HBSpamm4f75. 0rmmrK时，径向进给力：=945。045RFN切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表 1.292） ，故实际fFroFfKsFfKkrFfK进给力为： =945=1111.5 （9-fF17. 1N20）由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。frmm7 . 0.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表 1.9，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀mm5 . 1寿命=。Tmin6049.确定切削速度0V切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表 1.11，当硬质合金刀加工硬度 20021915YT的锻件，切削速度=。HBSpamm4frmm75. 0Vmin63m切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表tvKmvKsvKTvKKvK1.28） ，故： =tVvK =63 （9-0V0 . 10 . 184. 092. 00 . 10 . 121） min48m =120 （9-nDVc1000127100048minr22）根据 CA6140 车床说明书选择 =1250nminr这时实际切削速度为：cV = （9-cV1000cDn1000125127min50m23）.校验机床功率切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表 1.25，=，HBS 160245pamm3f ，切削速度时，rmm75. 0min50mV =CPkw7 . 1切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为：krPckPcrK0 =1.7=1.2 CP73. 0kw根据表 1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，故所nmin125rEPkw9 . 5CPEP选切削用量可在 CA6140 机床上进行，最后决定的切削用量为：=1.25，=，=，=pammfrmm7 . 0nmin125rsr08. 2Vmin50m.计算基本工时 （9-nflt 24）式中= +， =mm127Llyl由切削用量简明使用手册表 1.26，车削时的入切量及超切量y+=，则mm1=126+ =L1mm128 =mt7 . 0125127min4 . 1503.6.4 工序 70半精车外圆 45 端面，半精车各外圆台阶及圆弧圆角确定切削用量所选刀具为 YG6 硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表 1.1，由于C6021 机床的中心高为 200（表 1.30） ，故选刀杆尺寸=，刀mmHBmmmm2516片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角mm5 . 40V012=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。006vK090vK010s00srmm8 . 0.确定切削深度pa由于单边余量为，可在一次走刀内完成，故mm5 . 2 = pa25 . 2mm25. 1.确定进给量 f根据切削加工简明实用手册可知：表 1.4刀杆尺寸为，工件直径400 之间时，mm16mm25pamm4100 进给量=0.51.0frmm按 CA6140 机床进给量（表 4.29）在机械制造工艺设计手册可知： =0.7frmm确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 130，CA6140 机床进给机构允许进给力=GCr1530。maxFN根据表 1.21，当强度在 174207时，=HBSpamm4f75. 0rmmrK时，径向进给力：=945。045RFN切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表 1.292） ，故实际fFroFfKsFfKkrFfK进给力为： =945=1111.5 由fF17. 1N于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。frmm7 . 0.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表 1.9，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀mm5 . 1寿命=。Tmin60.确定切削速度0V切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表 1.11，当硬质合金刀加工硬度 20021915YT的锻件，切削速度=。HBSpamm4frmm75. 0Vmin63m切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表tvKmvKsvKTvKKvK1.28） ，故： =tVvK =63 （9-0V0 . 10 . 184. 092. 00 . 10 . 125）51 min48m =120 （9-nDVc1000127100048minr26）根据 CA6140 车床说明书选择 =1250nminr这时实际切削速度为：cV = （9-cV1000cDn1000125127min50m27）.校验机床功率切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表 1.25，=，HBS 160245pamm3f ，切削速度时，rmm75. 0min50mV