畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-球型研磨機(jī)設(shè)計(jì)

PAGE4PAGE1畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）球型研磨機(jī)設(shè)計(jì)系別：機(jī)電信息專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：設(shè)計(jì)(論文)題目：球型研磨機(jī)設(shè)計(jì)起迄日期:年月日—年月日設(shè)計(jì)(論文)地點(diǎn):指導(dǎo)教師:專業(yè)教研室負(fù)責(zé)人發(fā)任務(wù)書日期:20XX年月日PAGE18摘要研磨是一種重要的精密和超精密加工方法。它是指利用磨具通過磨料作用于工件表面，進(jìn)行微量加工的過程。研磨加工的特征是加工精度和質(zhì)量高。因此，研磨機(jī)是保證研磨加工的重要條件，為此人們專門研究了各種不同的研磨機(jī)。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)高速研磨機(jī)的廠家不少，但由于研磨加工的針對(duì)性較強(qiáng)，對(duì)不同的工件，研磨加工的方法也有很大的差別。球型研磨機(jī)是精加工球型零件的專用機(jī)床，該機(jī)床可加工球型零件。為了提高加工整體質(zhì)量，在對(duì)原機(jī)進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，研制了一種新型高加工精度的球型零件精加工機(jī)。該機(jī)器通過兩部分動(dòng)力源分別控制研具的運(yùn)動(dòng)。對(duì)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了分析，傳動(dòng)采用帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)完各個(gè)部分的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了總體結(jié)構(gòu)布置。新機(jī)器克服了原有機(jī)器的一些缺點(diǎn)，成功提高了傳動(dòng)效率和加工精度。本次設(shè)計(jì)在原有的基礎(chǔ)上對(duì)變速箱進(jìn)行了改進(jìn)，使加工更容易達(dá)到表面粗糙度的要求，有利于提高生產(chǎn)效率。該機(jī)床的特點(diǎn)：加工精度高，工藝性能穩(wěn)定，生產(chǎn)率高。關(guān)鍵詞：球型研磨機(jī)，球型零件，帶傳動(dòng)AbstractGrindingisakindofprecisionandultraprecisionmachiningmethod.Itreferstotheuseofabrasivethroughtheabrasiveonthesurfaceofaworkpiece,theprocesstraceprocessing.Grindingmachiningprecisionandhighquality.Therefore,grindingmachineisensuredlappingoftheimportantcondition,thereforepeopledevotedtothestudyofdifferentkindsofgrindingmachine.Thecurrentdomesticproductionofhigh-speedgrindingmachinemanufacturers,butduetogrindingprocessingstrongpertinency,dependingontheworkpiece,thegrindingmethodalsohaveverybigdifference.Ballgrindingmachineisfinishingsphericalpartsofthemachine,themachinecanprocessofsphericalparts.Inordertoimprovethewholequalityofprocessing,intheoriginalmachinebasedonthethoroughanalysis,developedanewtypeofhighprecisionsphericalpartsfinishingmachine.Themachinethroughthetwoportionofthepowersourcesarerespectivelycontrolledmovementofthelappingtool.Onthewholetransmissionsystemareanalyzed,thedesignofthebeltdrivetransmission.Inthedesignofallparts,theoveralllayoutofthestructureof.Thenewmachineovercomessomeshortcomingsoftheoriginalmachine,successfullyimprovethetransmissionefficiencyandprecisionmachining.Thedesignonthebasisoftheoriginaltothegearboxwasimproved,whichmadetheprocesseasiertoreachtherequirementofsurfaceroughness,toimproveproductionefficiency.Themachinefeatures:highprecision,steadyperformance,highproductivity.KeyWords:Ballmill，balltypeparts，beltdrive目錄摘要 2Abstract 3目錄 4第1章緒論 61.1研磨機(jī)概念、研究現(xiàn)狀及發(fā)展 61.2國(guó)內(nèi)外研究情況 61.3研究目的和意義 7第2章球型研磨機(jī)設(shè)計(jì)思想及方案確定 92.1設(shè)計(jì)要求 92.2球型研磨機(jī)整體方案的確定 92.2.1球型研磨機(jī)類型分析 92.2.2球型研磨機(jī)方案比較 102.2.3綜合考慮選出最佳設(shè)計(jì)方案 11第3章球型研磨機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì) 113.1動(dòng)力頭的設(shè)計(jì) 113.2加、減壓機(jī)構(gòu)的機(jī)械設(shè)計(jì) 133.3齒輪箱的設(shè)計(jì) 143.3.1齒輪設(shè)計(jì) 143.3.2齒輪軸的設(shè)計(jì) 193.3.3絲桿的設(shè)計(jì) 213.4電機(jī)的計(jì)算選擇 243.5研磨盤動(dòng)力源電機(jī)的計(jì)算選擇 253.6帶輪的計(jì)算選擇 26第4章輔具的設(shè)計(jì) 27第5章主要零件的加工工藝 285.1零件圖樣分析 285.2零件工序和裝夾方式的確定 295.3加工順序的確定 295.4進(jìn)給路線的確定 305.5夾具的選擇 305.6刀具的選擇 305.7切削用量的選擇 315.8加工所需工、量具 325.9加工工藝卡片 32第6章球型研磨機(jī)的設(shè)計(jì)行經(jīng)濟(jì)分析和環(huán)保分析 346.1經(jīng)濟(jì)分析 346.2環(huán)保分析 34總結(jié) 36參考文獻(xiàn) 37致謝 38第1章緒論1.1研磨機(jī)概念、研究現(xiàn)狀及發(fā)展研磨機(jī)是用涂上或嵌入磨料的研具對(duì)工件表面進(jìn)行研磨的磨床。主要用于研磨工件中的高精度平面、內(nèi)外圓柱面、圓錐面、球面、螺紋面和其他型面。研磨機(jī)的主要類型有圓盤式研磨機(jī)、轉(zhuǎn)軸式研磨機(jī)和各種專用研磨機(jī)。研磨機(jī)控制系統(tǒng)以PLC為控制核心，文本顯示器為人機(jī)對(duì)話界面的控制方式。人機(jī)對(duì)話界面可以就設(shè)備維護(hù)、運(yùn)行、故障等信息與人對(duì)話；操作界面直觀方便、程序控制、操作簡(jiǎn)單。全方位安全考慮，非正常狀態(tài)的誤操作無效。實(shí)時(shí)監(jiān)控，故障、錯(cuò)誤報(bào)警，維護(hù)方便。研磨是一種重要的精密和超精密加工方法。它是指利用磨具通過磨料作用于工件表面，進(jìn)行微量加工的過程。研磨加工的特征是加工精度和質(zhì)量高。因此，研磨機(jī)是保證研磨加工的重要條件，為此人們專門研究了各種不同的研磨機(jī)。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)高速研磨機(jī)的廠家不少，但由于研磨加工的針對(duì)性較強(qiáng)，對(duì)不同的工件，研磨加工的方法也有很大的差別。1.2國(guó)內(nèi)外研究情況隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快，對(duì)零件加工的精度和表面質(zhì)量的要求也愈來愈高。研磨機(jī)是超精密加工中的一種重要加工方法，它是指利用磨具通過磨料作用于工件表面，進(jìn)行微量加工的過程。研磨加工的特征是加工精度和質(zhì)量高。并且加工材料廣，幾乎可以加工任何固態(tài)材料。近年來，隨著人們對(duì)產(chǎn)品性能的要求日益提高，研磨加工以其加工精度和加工質(zhì)量高再次受到人們的關(guān)注因此國(guó)內(nèi)有很多廠家設(shè)計(jì)、生產(chǎn)研磨機(jī)。但由于研磨加工的針對(duì)性較強(qiáng)，對(duì)不同的工件，研磨加工的方法也有很大的差別。所以人們研究開發(fā)出了許多專用的研磨機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)是加工精度高，加工材料范圍廣。為滿足這個(gè)復(fù)雜多變市場(chǎng)的需求，當(dāng)前研磨機(jī)正向高精度研磨方向發(fā)展，加工精度也在不斷地提高,可以說中國(guó)的研磨機(jī)行業(yè)已逐漸走向成熟期。通過中國(guó)知識(shí)網(wǎng)，了解到，目前國(guó)內(nèi)對(duì)研磨機(jī)的研究主要有：2MM8470型精密雙面研磨機(jī)的研制、斜面研磨機(jī)、球面研磨機(jī)、平面研磨機(jī)、ZML系列振動(dòng)研磨機(jī)、CYJ-1型氣門研磨機(jī)的設(shè)計(jì)和DF_4型機(jī)車柴油機(jī)氣門座研磨機(jī)改造探討等。除此之外，還有一些研究研磨機(jī)控制和仿真方面的。如：基于ADAMS和UG的光纖研磨機(jī)研磨軌跡仿真、基于虛擬制造技術(shù)的數(shù)控冰刀研磨機(jī)的研究和X611112K-1型數(shù)控精密研磨機(jī)等。對(duì)于國(guó)外，有關(guān)研磨冰刀的機(jī)器，已有手工和數(shù)控兩種商品化的產(chǎn)品。例如美國(guó)的WISSOTA公司是生產(chǎn)手工冰刀研磨機(jī)的著名廠家，圖1—3是該公司手工冰刀研磨機(jī)產(chǎn)品。圖1-3手工冰刀研磨機(jī)圖1-4數(shù)控冰刀研磨機(jī)CagOne公司也提供一系列手工和數(shù)控冰刀研磨機(jī)，其產(chǎn)品如圖1—4所示。另外還有日本研究的數(shù)控研磨機(jī)，日開發(fā)出兩種膠輥研磨機(jī)，德國(guó)制備微型刨花的研磨機(jī)等。目前，國(guó)外較重視磨料性能的改進(jìn)，以及丸片制作技術(shù)的研究，如探討如何避免丸片的脫層及裂縫，避免丸片中混入空氣，提高磨料和結(jié)合劑的均勻性等。為了更好地改善固著磨料研磨效果，提高丸片質(zhì)量，日本東京大學(xué)有人還研究了利用電泳沉積法制造高質(zhì)量、細(xì)磨粒丸片。采用他們研制的丸片加工硅片，已加工表面質(zhì)量得到了很大改善。國(guó)外還有人采用金剛石丸片研磨加工球面和非球面，提高了加工效率，取得了很好的效果。1.3研究目的和意義自科技革命以來，人類開始不斷地研究、改進(jìn)機(jī)械，目的就是用最先進(jìn)、最方便的機(jī)械來代替人類的勞動(dòng)。正如上海全鎰機(jī)電有限公司的趙長(zhǎng)明打的這樣一個(gè)比喻：人類發(fā)明了機(jī)械交通工具后，一旦擁有了，現(xiàn)在離家出遠(yuǎn)門就不再會(huì)有人愿意走路或者騎馬了。同樣的道理，一旦習(xí)慣使用研磨機(jī)來研磨鉆頭、銑刀等刀具和工件，也不會(huì)有人用手工來磨鉆頭、銑刀等工件。這樣一臺(tái)不僅可以為企業(yè)節(jié)省生產(chǎn)成本，也可以為老板解決頭痛的人事問題的機(jī)械，就更不會(huì)被企業(yè)所拒絕。隨著國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)技術(shù)及質(zhì)量的提升，生產(chǎn)廠家使用的設(shè)備及刀具的精密度也日益提高，原本手工研磨的技術(shù)隨著時(shí)代的轉(zhuǎn)變，造成研磨技術(shù)的斷層，單價(jià)昂貴的鉆頭、銑刀等刀具重復(fù)使用率大大的下降，無形中造成刀具成本的增加。為了改變這一現(xiàn)象，必需從研磨機(jī)入手。而研磨機(jī)，匯集專家智能，體現(xiàn)出輕便、簡(jiǎn)單、快速、精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)理論，基本上滿足了現(xiàn)在生產(chǎn)廠家的相關(guān)需求，也解決各企業(yè)、公司及廠家老總在成本、時(shí)間、效率、質(zhì)量上的困擾。機(jī)器取代人力是工業(yè)革命的結(jié)果，也是工業(yè)現(xiàn)代化的必然性。現(xiàn)在如此，將來也會(huì)如此。研磨機(jī)的市場(chǎng)是不可限量的，尤其在國(guó)內(nèi)這個(gè)正處于萌芽階段的發(fā)展時(shí)期，正是占有市場(chǎng)的大好時(shí)機(jī)。以全局看來，現(xiàn)在的中國(guó)市場(chǎng)日趨與國(guó)際接軌，整個(gè)大陸的五金制造業(yè)明顯感受到了與國(guó)外同行的差距，壓力不斷的增加，而在生產(chǎn)外銷方面不斷增長(zhǎng)的同時(shí)，急需各生產(chǎn)廠家改走高品質(zhì)的路線，因此他們不得不趨附于“精細(xì)”這一塊。動(dòng)作迅速的各大廠家也已經(jīng)在開始著手準(zhǔn)備，那么根據(jù)以往習(xí)慣，將會(huì)有很多小廠家跟風(fēng)而至。對(duì)于這樣的情況，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中的大部分產(chǎn)品已經(jīng)無法滿足客戶高品質(zhì)、高精準(zhǔn)度需求，而攜帶式鉆頭、銑刀等刀具和工件研磨機(jī)剛好填補(bǔ)了這個(gè)空缺。本文是將現(xiàn)有的高速研磨機(jī)進(jìn)行小型化，以滿足用戶的生產(chǎn)實(shí)際要求。目前的高速研磨機(jī)的體積和重量較大，這些設(shè)備一般都固定安裝在加工車間里進(jìn)行研磨加工。這就是說，工件只能在車間里加工，但是事實(shí)上，有些工件最好是在工件的使用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行加工。比如在生產(chǎn)設(shè)備維修時(shí)，某一工件需要研磨修復(fù)時(shí)，人們非常希望在生產(chǎn)設(shè)備的使用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試配性的修復(fù)加工，以保證所修復(fù)的工件能與現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)設(shè)備相匹配。這既能有效地保證加工精度和加工尺寸的要求，又能顯著地減少修復(fù)時(shí)間、降低生產(chǎn)成本。特別是大企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備每年都要進(jìn)行大修，在設(shè)備大修期問全部生產(chǎn)線都要停產(chǎn)。由于停產(chǎn)給企業(yè)帶來的損失很大，所以企業(yè)對(duì)設(shè)備大修時(shí)間控制很嚴(yán)，希望設(shè)備大修的時(shí)間短。如果能在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)維修有關(guān)零部件就可以顯著地減少大修時(shí)間。本文研究的研磨機(jī)就能很好地解決這一問題。高速研磨機(jī)應(yīng)用范圍很廣，它既可以替代原有的普通研磨機(jī)，用于企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)加工，而且由于它還具有體積小、重量輕，易于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，還可以直接應(yīng)用到用于有關(guān)產(chǎn)品的維修和修復(fù)，這就使它的應(yīng)用范圍擴(kuò)大了很多。因?yàn)閼?yīng)用研磨加工的產(chǎn)品的用戶非常多，以往由于研磨機(jī)體積較大、價(jià)格較高，使用研磨加工產(chǎn)品的企業(yè)一般都不購(gòu)買研磨機(jī)，對(duì)研磨加工的產(chǎn)品只是從外面購(gòu)進(jìn)，用壞后就買新的產(chǎn)品更換。而本文研制的高速研磨機(jī)體積小、價(jià)格低、攜帶方便，就使得企業(yè)積極購(gòu)買，用于研磨加工件的修復(fù)，從而降低生產(chǎn)費(fèi)用，為企業(yè)節(jié)約大量的資金。因此說本文研究的高速研磨機(jī)具有較好的應(yīng)用前景。第2章球型研磨機(jī)設(shè)計(jì)思想及方案確定2.1設(shè)計(jì)要求球型研磨機(jī)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的要求有：精度高、運(yùn)行平穩(wěn)、工作可靠，具有良好的伺服性能。面對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)則要求：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，以減小機(jī)械負(fù)載，避免對(duì)系統(tǒng)造成不良影響；剛度大，有利于減小動(dòng)力損失，提高固有頻率，增加閉環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性；阻尼合適。球型研磨機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的要求有：能對(duì)壓力進(jìn)行控制。因?yàn)樵嚇友心ミ^程要求動(dòng)力頭能帶動(dòng)夾具上升和下降．實(shí)現(xiàn)壓力增大和減?。荒軌虬丛O(shè)定壓力在夾具上產(chǎn)生彈性力；磨拋一定時(shí)間后能自動(dòng)降低夾具上的彈性力。能對(duì)時(shí)間進(jìn)行控制。研磨時(shí)間過長(zhǎng)，試樣質(zhì)量無法保證，時(shí)間過短達(dá)不到研磨質(zhì)量。能對(duì)研磨速度控制。對(duì)不同材質(zhì)的試樣，需不同的研磨速度，方可保證材料的真實(shí)組織。2.2球型研磨機(jī)整體方案的確定2.2.1球型研磨機(jī)類型分析研磨按其原理可以分為機(jī)械研磨，電解研磨，化學(xué)研磨，以及復(fù)合研磨。(1)機(jī)械研磨機(jī)械研磨是現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛的研磨方法，其正確的工藝和操作方法是在保證獲得優(yōu)質(zhì)的試樣和其他條件(如邊緣保留及石墨和夾雜物保留等)的情況下具有最高的研磨速率。(2)電解研磨電解研磨是對(duì)難以用機(jī)械方法研磨的金屬試樣進(jìn)行研磨的重要手段，它可以克服金屬干擾層和機(jī)械巒晶假象等問題，對(duì)于用極低負(fù)荷的顯微硬度實(shí)驗(yàn)的樣品或透射電鏡的薄膜試樣特別有用。但每種金屬和臺(tái)金所使用的研磨液和電解規(guī)范不同，因此需要進(jìn)行相當(dāng)數(shù)量的試驗(yàn)工作來確定電解研磨規(guī)范。(3)化學(xué)研磨化學(xué)研磨是完全依靠化學(xué)藥劑的腐蝕作用而得到光亮的研磨表面。這種方法操作簡(jiǎn)便，不需要復(fù)雜的機(jī)械和電解設(shè)備，只需要選擇適合的化學(xué)研磨液和試驗(yàn)最佳研磨規(guī)范?；瘜W(xué)研磨的速度低，研磨后的磨面，表面光滑但形成起伏的波形，不能達(dá)到十分平整的要求。綜合考慮各種研磨的優(yōu)缺點(diǎn)，本系統(tǒng)采用機(jī)械研磨。2.2.2球型研磨機(jī)方案比較第一種設(shè)計(jì)方案：自動(dòng)減加壓機(jī)械裝置的設(shè)計(jì)，利用步進(jìn)電機(jī)作為此裝置的動(dòng)力源，通過一個(gè)比例為1:1的齒輪箱與動(dòng)力頭相接。動(dòng)力頭采用滾珠螺旋傳動(dòng)，即在由螺母和螺桿的近似半圓形螺旋凹槽拼合而成的滾道中裝入適量的滾珠，并用螺母上制出的通路及導(dǎo)向輔助件構(gòu)成閉合回路，以備滾珠連續(xù)循環(huán)。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)固定在其上的螺母旋轉(zhuǎn)，從而使螺桿下移，按設(shè)定壓力在夾具上產(chǎn)生彈性力;壓力在一定范圍內(nèi)自行調(diào)節(jié);驅(qū)動(dòng)夾具旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的加壓。當(dāng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)螺桿上移，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的減壓。研磨裝置的設(shè)計(jì)，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)研磨的完全自動(dòng)化，所以選擇直流伺服電機(jī)作為研磨盤的動(dòng)力源，為保持研磨質(zhì)量，研磨速度不宜太快，一般為300-500r/min，而電機(jī)速度一般比較快，所以利用V帶傳動(dòng)，以達(dá)到減速的目的?？刂葡到y(tǒng)的控制部分采用DSP模糊控制系統(tǒng)：數(shù)字信號(hào)處理器DSP采樣位置傳感器信號(hào),獲得當(dāng)前位置信息,從而得到電機(jī)的當(dāng)前速度,通過與給定速度值比較,得到轉(zhuǎn)速誤差值,經(jīng)模糊控制器計(jì)算推理后,輸出PWM脈沖信號(hào),經(jīng)功率放大后,對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行控制。第二種設(shè)計(jì)方案：直接用步進(jìn)電機(jī)與一個(gè)帶有內(nèi)花鍵的絲杠相連，絲杠與主軸通過花鍵連接，使主軸能上下移動(dòng)。當(dāng)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，絲杠帶動(dòng)絲杠螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，只能向下運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧，使主軸下降并產(chǎn)生彈性力，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的加壓。當(dāng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)螺母上移，不再壓縮彈簧，主軸上移，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的減壓。研磨裝置的設(shè)計(jì)，直接用電機(jī)帶動(dòng)研磨盤轉(zhuǎn)動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)的控制采用模糊PID控制,模糊PID控制器由多種結(jié)構(gòu)形式，但基本原理基本一致，即運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)的基本原理和方法，把規(guī)則的條件、操作用模糊集表示，并把這些模糊控制規(guī)則以及有關(guān)信息作為知識(shí)存入計(jì)算機(jī)的知識(shí)庫中，然后計(jì)算機(jī)根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際響應(yīng)情況運(yùn)用模糊推理，即可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)PID參數(shù)的最佳調(diào)整，以達(dá)到自動(dòng)控制的目的。2.2.3綜合考慮選出最佳設(shè)計(jì)方案參考各種形式的研磨機(jī)，為滿足設(shè)計(jì)要求本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)定為機(jī)電一體化系統(tǒng)。機(jī)械部分是采用步進(jìn)電機(jī)為動(dòng)力源，通過一個(gè)比例為1:1的齒輪箱與動(dòng)力頭相接。動(dòng)力頭采用滾珠螺旋傳動(dòng)，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)固定在其上的螺母旋轉(zhuǎn)，從而使螺桿下移，按設(shè)定壓力在夾具上產(chǎn)生彈性力;壓力在一定范圍內(nèi)自行調(diào)節(jié);驅(qū)動(dòng)夾具旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的加壓。當(dāng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)螺桿上移，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的減壓?？刂撇糠植捎肞ID模糊控制系統(tǒng)：利用此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)壓，調(diào)速和對(duì)加工時(shí)間控制的目的。第3章球型研磨機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)要求精度高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、工作可靠，具有良好的伺服性能。球型研磨機(jī)機(jī)械制樣是采用夾具夾持試樣，夾具帶動(dòng)試樣與磨盤相對(duì)摩擦，并在夾具上施加一定的壓力，夾具可以裝夾多塊試樣以提高制樣效率，在夾具上所施加的壓力可以靈活調(diào)整。機(jī)械部分主要包括動(dòng)力頭、夾持盤、研磨盤、主體和外觀設(shè)計(jì)。3.1動(dòng)力頭的設(shè)計(jì)在試樣研磨時(shí)，研磨運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)能保證工件加工表面和拋具表面上各點(diǎn)均有相同或相近的被切削條件和切削條件。對(duì)研磨運(yùn)動(dòng)軌跡的基本要求如下：工件相對(duì)研磨盤作平面平行運(yùn)動(dòng)，能使工件上各點(diǎn)具有相同或相近的研磨行程。工件上任一點(diǎn)，盡量不出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡的周期性重復(fù)。研磨運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，避免曲率過大的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)角。保證工件走遍整個(gè)研磨盤表面，使研磨盤均勻磨損，保證工件表面的平面度。及時(shí)變換工件的運(yùn)動(dòng)方向．使研磨紋路復(fù)雜多變，有利于降低表面租糙度并保證表面均勻一致。3-1動(dòng)力頭示意圖因此動(dòng)力頭是研磨機(jī)設(shè)計(jì)的技術(shù)關(guān)鍵，動(dòng)作要求：帶動(dòng)夾具上升和F降；按設(shè)定壓力在夾具上產(chǎn)生彈性力：壓力在一定范圍內(nèi)自行譎節(jié)：驅(qū)動(dòng)夾具旋轉(zhuǎn)；磨拋一定時(shí)間后能自動(dòng)降低夾具上的彈性力。具體的設(shè)計(jì)如圖3-1所示：電機(jī)通過連軸器安裝在齒輪箱上，齒輪箱內(nèi)兩個(gè)齒輪的大小相等，另一齒輪與絲杠相連，絲杠通過固定在齒輪上的螺母轉(zhuǎn)動(dòng)上下移動(dòng)從而達(dá)到增壓減壓的效果。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)固定在其上的螺母旋轉(zhuǎn)，從而使螺桿下移，按設(shè)定壓力在夾具上產(chǎn)生彈性力;壓力在一定范圍內(nèi)自行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的加壓。當(dāng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)螺桿上移，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的減壓。使主軸下降并產(chǎn)生彈性力，當(dāng)達(dá)到指定位置時(shí)，輸出一個(gè)信號(hào)，使主軸上的壓力得到保持。當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)置時(shí)間的2/3時(shí)，電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在脈沖信號(hào)作用下，每隔一定時(shí)間，壓力釋放一次，螺桿緩慢向上移動(dòng)，逐步釋放主軸上的彈性力，當(dāng)壓力低于20牛頓時(shí)停止釋放，并一直保持到設(shè)定時(shí)間到達(dá)，研磨機(jī)動(dòng)力頭產(chǎn)生的壓力曲線如圖3—2壓力曲線圖所示。工作結(jié)束后，輸出一個(gè)信號(hào)使絲杠連續(xù)上升，到達(dá)上限后切斷電源停止運(yùn)轉(zhuǎn)。3-2壓力曲線圖圖中可以看出Pl=P2=P3=P4=P5，而t<t<t<t<t，這是由于壓力鐵釋放時(shí)間是要受壓力P的影響，壓力與絲杠的位移量有關(guān)，齒輪將絲杠的位移量傳遞給傳感器，傳感器將位移量轉(zhuǎn)變成電磁鐵釋放的電信號(hào)，所以在壓力大時(shí)釋放時(shí)間短，壓力小時(shí)釋放時(shí)間間隔長(zhǎng)。這樣則使試樣在所限制時(shí)間內(nèi)有效地保持了試樣在研磨盤內(nèi)摩擦，動(dòng)力頭釋放壓力為1/5s·lr/8·6mm/r·2/3·100N/mm=5N，釋放壓力最小間隔為10秒鐘。3.2加、減壓機(jī)構(gòu)的機(jī)械設(shè)計(jì)加減壓機(jī)構(gòu)是研磨機(jī)機(jī)體的關(guān)鍵組成部分，對(duì)研磨機(jī)的性能有很大影響。加減壓回路機(jī)械結(jié)構(gòu)的工作原理為：步進(jìn)電機(jī)通過法蘭安裝在套筒上．電機(jī)軸上安裝一個(gè)帶有內(nèi)花鍵的絲杠．與主軸通過花鍵連接，使主軸能上下移動(dòng)。絲杠螺母銑出沿直徑方向的鍵槽。通常有一控制桿插入鍵槽內(nèi)．當(dāng)步進(jìn)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)．絲杠螺母向下運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧，當(dāng)達(dá)到指定位置時(shí)，輸出一信號(hào)，使電磁鐵將控制桿從鍵槽中拉出，使絲杠螺母失去限制，隨絲杠一起轉(zhuǎn)動(dòng)。在絲杠螺母與動(dòng)力頭之間裝有彈簧以實(shí)現(xiàn)彈性力的加載。彈簧服從虎克定律，即它受到的壓力與壓縮重為線性關(guān)系，因此壓力的測(cè)量可以轉(zhuǎn)化為位移的測(cè)量，位移的大小與電機(jī)的轉(zhuǎn)速和壓縮時(shí)間有關(guān)，在電機(jī)轉(zhuǎn)速給定的情況下，位移與時(shí)間里正比，可通過測(cè)量時(shí)間達(dá)到位移的測(cè)量。其理論計(jì)算如下：式中:f(x)==kx；（3-1）t=f(x)/n.s.k(3-2)Z——步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子齒數(shù);N——運(yùn)行拍數(shù);N——電機(jī)的轉(zhuǎn)速;S——絲杠的螺距;T——電機(jī)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間;f(x)——研磨時(shí)所設(shè)定的壓力;由M=;Q=mf得t=;因?yàn)镸與f的乘積Q可由軟件得出，Q和f(x)是程序求解t時(shí)的兩個(gè)輸入值，程序?qū)⑶蟪龅膖送入微處理器處理，就可以控制研磨機(jī)的壓力。3.3齒輪箱的設(shè)計(jì)3.3.1齒輪設(shè)計(jì)摩擦力與步進(jìn)電機(jī)所受力相等即：F=F=100NP===0.52W在齒輪設(shè)計(jì)中，小齒輪的轉(zhuǎn)矩為T=T==82.8Nmm轉(zhuǎn)動(dòng)速度n=60r/min按設(shè)計(jì)選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。精度等級(jí)：由表10-8（該節(jié)中所指的表均指《機(jī)械設(shè)計(jì)》一書中的表）選6級(jí)精度。因齒輪要求較低，受力很小。所以材料選擇為塑膠：主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪都用，選用兩齒輪都為Z1=29,Z2=iZ1=1×29=29計(jì)算如下：關(guān)于主軸傳動(dòng)齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算（1）初步計(jì)算：轉(zhuǎn)矩:TI=82.8Nmm=0.0828Nm齒寬系數(shù):φd由表10-7取φd＝1.0接觸疲勞極限：σHlim可取σHlim1=50MPaσHlim2=110MPa初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力:[σH1]=0.9σHlim1=0.9×110=99Mpa初步計(jì)算的小齒輪直徑：d≥5.81（3-3）其中u=I=1,載荷系數(shù)K=1.3,材料的彈性影響系數(shù)Z=189.8MPa,所以，d=5.81=54mm結(jié)合齒輪箱的結(jié)構(gòu)取d1＝54mm初取齒寬：b=50mm（2）校核計(jì)算：圓周速度:(3-4)齒數(shù)Z和模數(shù)m:模數(shù)取m=2則Z2=iZ1=29使用系數(shù)KA:由表10-2取KA＝1.5動(dòng)載系數(shù)KV:由圖10-8取KV＝1.1齒間載荷分配系數(shù)KHα:先求端面重合度：(3-5)重合度系數(shù):Z==1.49由此得：齒間載荷分布系數(shù)KHβ:由表10-4（非對(duì)稱支撐）=1.265載荷系數(shù):K=KAKVKHαKHβ=1.5×1.1×1.81×1.265=3.78彈性系數(shù)ZE由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)取ZE＝189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH:由圖10-30可取ZH＝2.5總工作時(shí)間：th=10×300×8×20%=4800h應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL:估計(jì)：107<NL<109則指數(shù)：m=8.78NL1=NV1=60γithi(Ti/Tmax)(3-6)=60×1×631×4800×(18.78×0.2+0.58.78×0.5+0.28.78×0.3)=3.65×107接觸壽命系數(shù)KHN:由圖10-19可取KHN1=1.13KHN2=1.18許用接觸應(yīng)力[бH]：接觸最小安全系數(shù)S:取失效概率為1%，安全系數(shù)取S＝1.05由式（10-12）得[бH1]===764Mpa(3-7)[бH2]===798MPa(3-8)驗(yàn)算：бH=ZEZHZε(3-9)＝＝32.55MPa計(jì)算結(jié)果表明,接觸疲勞強(qiáng)度較為適合，齒輪齒寸無需調(diào)整。（3）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算：重合度系數(shù)Yε：齒間載荷分配系數(shù)KFɑ:由表12.10KF===1.49齒向載荷分布系數(shù)KFβ:==7.4由表10-3KFɑ=1.25載荷系數(shù)K:K=KAKVKFαKFβ=1.5×1.1×1.49×1.25=3.07齒形系數(shù)YFɑ:由表10-5YF1=2.62YF2=2.62應(yīng)力校正系數(shù)YSa:由表10-5Ysa1=1.59Ysa2=1.59彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE:由圖10-20cσFE1=380MpaσFE2=380MPa彎曲最小安全系數(shù)S:取S＝1.25應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL:估計(jì)3×106<NL<1010則指數(shù)m=49.91NL1=NV=(3-10)=60×1×300×4800×(149.91×0.2+0.549.91×0.5+0.249.91×0.3)=3.63×107原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確。彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN:由圖10-18KFN1=0.90KFN2=0.90許用彎曲應(yīng)力[σF]:驗(yàn)算：σF1===0.39Mpa≦[σF1]σF2===0.39MPa傳動(dòng)無過載，故不作靜強(qiáng)度校核。（4）確定傳動(dòng)主要尺寸：計(jì)算實(shí)際分度圓直徑dd1=mZ1=2×29=58mmd2=mZ2=2×29=58mm計(jì)算中心距a===58mm計(jì)算齒輪寬度b=φbd1=1×58=58mm由表10-3先求：Ft===3.1N==0.1N/mm＜100N/mm合適3.3.2齒輪軸的設(shè)計(jì)（1）輸入功率P=0.52 W轉(zhuǎn)速n=60r/min轉(zhuǎn)矩T=82.8Nmm（2）求作用在齒輪上的力齒輪1的分度圓直徑d=58mmFt===2.9N（3-11）Fr=Fttan20°=2.9×tan20°=1.06N（3）初步確定軸的最小直徑選軸的材料為45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，取A=112dA=101.5112×=4.3mm(3-12)取為d=10mm（4）軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度3-3齒輪軸簡(jiǎn)圖齒輪軸材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理L1處為軸的最小直徑處，為10mm，L1=L2L3處安放軸承，初選為d2=2）軸承選擇及校核L2L3尺寸d×D×B=20mm×42mm基本額定載荷Cr=19.5kN軸承校核主動(dòng)齒輪軸受力情況如圖3-2。3-4主動(dòng)齒輪軸受力情況根據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為F===3.09NF===5.75NF=F-F=5.75–3.09=2.66N因軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，按《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-5查得為1.2到1.8，取，則有：NN軸承的壽命因?yàn)椋园摧S承1的受力大小計(jì)算：h(3-13)故該軸承能滿足要求。在此裝備中齒輪潤(rùn)滑用塑料潤(rùn)滑劑，其軸采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑。3.3.3絲桿的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)選擇的絲杠為梯形螺紋，作為傳導(dǎo)螺旋，它以導(dǎo)向?yàn)橹鞒惺茌^小的軸向載荷。又因?yàn)辇X輪分度圓為58mm,取直徑為24mm。則所設(shè)計(jì)的螺母在齒輪中的寬度為24，直徑為13mm,為保證齒輪在齒輪箱中的定位，規(guī)定其長(zhǎng)為74mm。在傳導(dǎo)過成中，齒輪受力較小，絲杠所受力最大為100N，在傳動(dòng)中滾珠與螺文牙相摩擦，而滾珠強(qiáng)度一般高于螺紋牙。所以，只要校核螺紋牙強(qiáng)度即可。P=F/A=F/=100/（3.14）=0.11w，故滿足耐磨條件。式中——螺紋中徑（mm）h——螺紋牙工作高度(mm)，梯形螺紋h=0.5Pz——螺紋旋合圈數(shù)螺母螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿，故只需校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度?？辜羟袕?qiáng)度條件計(jì)算：(3-14)式中：b——螺紋牙根的厚度，單位為mm，對(duì)于矩形螺紋，b=0.5P，對(duì)于梯形螺紋，b=0.65P，對(duì)于30鋸齒形螺紋，b=0.75P，P為螺紋距；l——彎曲力臂，單位為mm[——螺母材料的許用切應(yīng)力，單位為MPa所以；100=0.16[=0.6[=0.6/3~5[——為螺母算選材料的許應(yīng)力，單位為MPa——螺母所選材料的屈服極限，單位為MPa查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表5-8知，取=240則[=28.8所以：故滿足此條件抗彎曲強(qiáng)度計(jì)算：(3-15)L===0.772==1.12[=（1.0~1.2）[=（1.0~1.2）/3~5所以：48[[滿足條件適合。絲杠的穩(wěn)定性計(jì)算：在工作過程中，絲杠受到的軸向力F大于某一臨界值時(shí)，可能會(huì)突然發(fā)生側(cè)向彎曲而喪失其穩(wěn)定性。因此，在正常情況下，絲杠承受的軸向力F（單位為N）必須小于臨界載F。則絲杠的穩(wěn)定性條件為：S=(3-16)式中：S——絲杠穩(wěn)定性的計(jì)算安全系數(shù)。S——絲杠穩(wěn)定性安全系數(shù)，對(duì)于傳力螺旋，S=3.5~5：對(duì)于傳導(dǎo)螺旋，S=2.5~4.0；對(duì)于精密活水平的，S〉4。F——為臨界載荷，單位為N;根據(jù)柔度值的大小選用不同的公式計(jì)算，=。在此處，為絲杠長(zhǎng)度系數(shù)，見《機(jī)械設(shè)計(jì)》表5-14：l為絲杠長(zhǎng)度，單位為mm：i為危險(xiǎn)界面的慣性半徑，單位為mm；因截面半徑為圓A=，則i==。所以，臨界載荷F可按歐拉公式計(jì)算，即F=(3-17)式中：E——材料的拉壓彈性模量，單位為MPa,E=2.06MPa；I——危險(xiǎn)截面的慣性矩，I=,單位為mm。當(dāng)<40時(shí)，可以不必進(jìn)行穩(wěn)定性校核。所以：==10.2<40滿足條件合適，穩(wěn)定條件較好。為保證絲杠運(yùn)行時(shí)精確度高，對(duì)其進(jìn)行剛度計(jì)算：絲杠在工作過程中受到軸向載荷力F和伺服電機(jī)的力矩M的作用，所以，變形量：=+式中E、G分別為與絲杠材料有關(guān)的彈性模量和切變模量，E=206GPa,G=79.4GPa查《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》表1-8得。因?yàn)閯?dòng)力頭作用在工件上的力最高被定位100牛，所以取最大值T=100=2330N根據(jù)研磨機(jī)的選擇滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)，知，[取得最大值為11.16故=+=0.0004+0.011=0.0114<[3.4電機(jī)的計(jì)算選擇動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)電機(jī)的計(jì)算選擇本機(jī)對(duì)電機(jī)的要求：動(dòng)力頭的動(dòng)力源提供電機(jī)選擇步進(jìn)電機(jī)，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)是一種把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成與脈沖數(shù)成正比的角位移或直線位移的執(zhí)行元件。其轉(zhuǎn)速具有三個(gè)特點(diǎn)：（1）轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比；(2)在負(fù)載能力允許的范圍內(nèi)，不因電源電壓,負(fù)載，環(huán)境條件的波動(dòng)而變化；（3）速度可調(diào)，能夠快速起動(dòng)，制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。同時(shí)，步進(jìn)電機(jī)還具有定位精度高，同步運(yùn)行特性好的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床，繪圖機(jī)，衛(wèi)星天線，自動(dòng)記錄儀及數(shù)一模轉(zhuǎn)換器等設(shè)備上。功率計(jì)算因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM。因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用、其功率是變化的，一般只用力矩來衡量，力矩與功率換算如下：P=

Ω·MΩ=P=P=所以求得：f==400s其P為功率單位為瓦，Ω為每秒角速度，單位為弧度，n=60r/min為每分鐘轉(zhuǎn)速，M為力矩單位為牛頓·米，f為每秒脈沖數(shù)（簡(jiǎn)稱PPS)。首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。而在選用功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻特性能滿足機(jī)械負(fù)載并有一定的余量保證其運(yùn)行可靠。在實(shí)際工作過程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說最大靜力矩Mmax大的電機(jī)，負(fù)載力矩大。其次應(yīng)使步距角和機(jī)械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機(jī)床所需的脈沖當(dāng)量。在機(jī)械傳動(dòng)過程中為了使得有更小的脈沖當(dāng)量，一是可以改變絲桿的導(dǎo)程，二是可以通過步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)來完成。但細(xì)分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機(jī)的固有特性所決定。

最后還應(yīng)當(dāng)估算機(jī)械負(fù)載的負(fù)載慣量和機(jī)床要求的啟動(dòng)頻率，使之與步進(jìn)電機(jī)的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足機(jī)床快速移動(dòng)的需要。運(yùn)行的最高頻率與升速時(shí)間的計(jì)算。由于電機(jī)的輸出力矩隨著頻率的升高而下降，因此在最高頻率時(shí)，電機(jī)特性的輸出力矩應(yīng)能驅(qū)動(dòng)負(fù)載，并留有足夠的余量。所以，查《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》表31-61知，55BYG4電機(jī)參數(shù)如表3-1，選擇55BYG4電機(jī)可以滿足金相研磨研磨機(jī)的要求。表3-155BYG4電機(jī)參數(shù)表電壓相數(shù)靜態(tài)電流步距角保持轉(zhuǎn)矩空載起動(dòng)頻率空載轉(zhuǎn)動(dòng)頻率步距角誤差12V41.2A1.8/0.9360Nm400s2500s3.5研磨盤動(dòng)力源電機(jī)的計(jì)算選擇伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降，伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。經(jīng)對(duì)現(xiàn)在市面上大量的金相研磨機(jī)研磨盤轉(zhuǎn)速調(diào)查，選擇直流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速。選擇計(jì)算;因動(dòng)力頭對(duì)研磨盤產(chǎn)生的最大壓力是100牛，研磨盤摩擦系數(shù)最大取=0.1所以，轉(zhuǎn)矩T=100110=1100N，轉(zhuǎn)速參數(shù)n=300~500r/min由公式：T=，所以P==0.058kW，查《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》表31-59，選擇90SZ51電機(jī)表3-4-1轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速功率電壓電流電樞電流勵(lì)磁允許正反轉(zhuǎn)速差5200Nm1500r/min80W110V1.1A0.23A100r/min所以，電機(jī)和研磨盤之間采用三角橡膠帶傳送，傳送比為1：3，在主軸周圍設(shè)計(jì)了一個(gè)方形承槽，上端用防水擋板與外殼固定在一起，水槽底部安裝有排水管道，以排除研磨時(shí)的污水。3.6帶輪的計(jì)算選擇電機(jī)和研磨盤之間用窄V帶傳動(dòng)，電機(jī)P=80W,查表8-6的工作情況系數(shù)K=1.1,故P=KP=88W根據(jù)P，n(電機(jī)轉(zhuǎn)速1500r/min)由圖8-9確定選擇Y型由表8-3和8-7取主動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑為d=26mm.則從帶輪的基準(zhǔn)直徑d=id=3=78mm查表8-7，取d=80mm確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距：根據(jù)0.7（d+d）<<2（d+d），初步確定中心距a=53mm計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度L=2a+（d+d）+(3-18)=[2]=220mm查《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》表8-1-29得L=200實(shí)際中心距aa=a+=(53+200-220)=33mm計(jì)算V帶的根數(shù)zZ=(3-19)由n=1500r/min,d=26mm,i=3,查《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》表8-1-33得P=0.04kw,,,K=0.96則Z==2.06取Z=3根第4章輔具的設(shè)計(jì)(b)(c)4-1夾持盤夾具(夾持盤)在保證研磨質(zhì)量中起著十分重要的作用。夾持盤中試樣安裝槽是根據(jù)試樣形狀和尺寸設(shè)計(jì)，常規(guī)試樣以圓柱形，柱形和片狀為主，因此設(shè)計(jì)了3種形狀如圖4-1所示。圖b主要用于裝卡圓試樣，試樣大小為6-24，數(shù)量可有3～9塊標(biāo)準(zhǔn)試樣。圖c主要用于夾持薄片狀試樣，每一夾板內(nèi)可以夾一組薄片狀試樣。不規(guī)則試樣，尺寸極小的試樣和帶滲層的試樣，由于占比例不大，可采用鑲嵌方法。為了使多塊試樣便于裝卡在同一平面上，設(shè)計(jì)了一個(gè)裝樣平臺(tái)，使試樣裝卡時(shí)凸出試樣夾持盤平面3mm，裝卡時(shí)選用了內(nèi)六角螺絲作為緊固螺釘，以防試樣在裝卡時(shí)松動(dòng)。第5章主要零件的加工工藝選取皮帶輪作為研究對(duì)象5.1零件圖樣分析皮帶輪如下圖4-1：圖5-1皮帶輪圖紙中所選的材料為HT200。經(jīng)分析：該零件圖結(jié)構(gòu)合理；輪廓幾何要素所給定的條件充分；精度及各項(xiàng)技術(shù)要求齊全、合理；由圖紙得出，該零件的加工精度要求不是很高，加工方法也就根據(jù)所生產(chǎn)批量的不同而有所不同，當(dāng)然，要考慮到經(jīng)濟(jì)性時(shí)，用普通機(jī)床就可以加工出來，要是考慮到時(shí)間及中批量方面的話，可以選用車床。在這里我選用加工。其位置精度有三處，基準(zhǔn)都是A基準(zhǔn)，加工時(shí)要考慮它們跟孔一起進(jìn)行加工；中心孔的尺寸公差等級(jí)為六級(jí)公差帶，在車床上加工難達(dá)到此種精度，需要進(jìn)行精磨，精磨的時(shí)候要以右端面為定位基準(zhǔn)，這樣才能保證位置度的正確性，關(guān)于磨床著方面，就不做介紹了。磨削時(shí)要以右端面為定位基準(zhǔn)。對(duì)于內(nèi)孔槽的加工是：在本設(shè)計(jì)中，我選用插床加工的方法來加工內(nèi)孔槽，方便。5.2零件工序和裝夾方式的確定對(duì)皮帶輪的加工工序，可以分為五個(gè)。裝夾是指將工件在機(jī)床上或夾具中定位、夾緊的過程，可采用三角卡盤等方式裝夾。在確定定位基準(zhǔn)與夾緊方案時(shí)應(yīng)注意如下3點(diǎn)：（1）力求設(shè)計(jì)、工藝與編程計(jì)算的基準(zhǔn)統(tǒng)一。（2）盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能做到在一次裝夾定位后就能加工出全部待加工的部位。（3）夾具要開暢，其定位、夾緊機(jī)構(gòu)不能影響加工中的走刀，避免刀具與夾緊機(jī)構(gòu)碰撞。遇到此類情況時(shí)，可采用用虎鉗或加底板抽螺絲的方式裝夾。5.3加工順序的確定在分析了零件圖樣和確定了工序、裝夾方式之后，接下來即要確定零件的加工順序。制定零件車削加工順序一般遵循下列原則：（1）先粗后精按照粗車半精車精車的順序進(jìn)行，逐步提高加工精度。粗車將在較短的時(shí)間內(nèi)將工件表面上的大部分加工余量切掉，一方面提高金屬切削率，另一方面滿足精車的余量均勻性要求。若粗車后所留余量的均勻性滿足不了精加工的要求時(shí)，則要安排半精車，以此為精車做準(zhǔn)備。精車要保證加工精度，按圖樣尺寸，一刀切出零件輪廓。（2）先近后遠(yuǎn)這里所說的遠(yuǎn)與近，是按加工部位相對(duì)于對(duì)到的距離大小而言的。在一般情況下，離對(duì)刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動(dòng)距離，減少空行程時(shí)間。對(duì)于車削而言，先近后遠(yuǎn)還有利于保持坯件或半成品的剛性，改善其切削條件。（3）內(nèi)外交叉對(duì)既有內(nèi)表面，又有外表面需要加工的零件，安排加工順序時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行內(nèi)外表面粗加工，后進(jìn)行內(nèi)外表面精加工。切不可將零件上一部分表面加工完后，再加工其它表面。5.4進(jìn)給路線的確定在加工中，刀具好刀位點(diǎn)相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)軌跡稱為加工路線。編程時(shí)，加工路線的確定原則主要有以下幾點(diǎn)：（1）加工路線應(yīng)保證被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高；（2）使數(shù)值計(jì)算簡(jiǎn)單，以減少編程工作量；（3）應(yīng)使加工路線最短，這樣既可減少程序段，又可減少空行程時(shí)間。（4）確定加路線時(shí)，還要考慮工件的加工余量和機(jī)床、刀具的剛度等情況，確定一次走刀，還是多次走刀來完成所有加工表面，具體綜合上面進(jìn)給線的特點(diǎn)再根據(jù)具體零件具體分析確定進(jìn)給路線的工作重點(diǎn)，主要在于確定粗加工及空行程的進(jìn)給路線，因精加工切削過程的進(jìn)給路線基本上都是沿其零件輪廓順序進(jìn)行的。對(duì)于銑削加工時(shí)，當(dāng)工件表面無硬皮，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)無間隙時(shí)，應(yīng)選用順銑，按照順銑安排進(jìn)給路線。當(dāng)工件表面有硬皮，機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)有間隙時(shí)，應(yīng)選用逆銑，按照逆銑安排進(jìn)給路線。因?yàn)槟驺姇r(shí)，刀齒是從已加工表面切入，不會(huì)崩刃。對(duì)該方案，粗加工時(shí)用逆銑，精加工時(shí)用順銑。銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時(shí)，刀具不能沿輪廓曲線的法向切入和切出。此時(shí)刀具可以沿一過渡圓弧切入和切出工件輪廓。5.5夾具的選擇由圖紙可得出，該零件的尺寸精度及粗糙度都屬于IT8∽IT10公差等級(jí)，夾具的選擇都采用機(jī)床通用的夾具就可以達(dá)到圖紙要求了。5.6刀具的選擇刀具的選擇是加工工藝設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一。刀具選擇合理與否不僅影響機(jī)床的加工效率，而且還直接影響加工質(zhì)量。選擇刀具通常要考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。與傳統(tǒng)的車削方法相比，車削對(duì)刀具的要求更高。不僅要求精度高、剛度好耐用度高、而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。這就要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料制造加工刀具，并優(yōu)選刀具參數(shù)。車刀和刀片的種類有焊接式與機(jī)械夾固式兩大類。焊接式車刀將硬質(zhì)合金刀片用焊接的方法固定在刀體上稱為焊接式車刀。這種車刀的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，剛性較好。缺點(diǎn)是由于存在焊接應(yīng)力，是刀具材料的使用性能受到影響，甚至出現(xiàn)裂紋。另外，刀桿不能重復(fù)使用，硬質(zhì)合金刀片不能充分回收利用，造成刀具材料的浪費(fèi)。我們?cè)趯?shí)習(xí)期間就是用的這種刀具，所以對(duì)這種刀具還是比較了解的，在本設(shè)計(jì)中，用到的就是該類刀具。機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具機(jī)械夾固式可轉(zhuǎn)為車刀由刀桿、刀片、刀墊以及夾緊元件組成。刀片每邊都有切削刃，當(dāng)某切削刃磨損鈍化后，只需松開夾緊元件，將刀片轉(zhuǎn)一個(gè)位置便可繼續(xù)使用。經(jīng)分析圖紙得出加工該零件時(shí)要用到外端面90°車刀內(nèi)孔刀以及如下圖4-2所示的成型刀1和如圖4-3所示的成型刀2。銑刀要一把底角半徑為3mm長(zhǎng)度大于43mm直徑為12mm的銑刀。直徑為12mm平底銑刀長(zhǎng)度為30mm左右。Φ40mm的磨刀，精磨內(nèi)孔。圖4-2成刀型1圖4-3成刀型25.7切削用量的選擇車床加工中的切削用量包括：背吃刀量、主軸轉(zhuǎn)速或切削速度（用于恒線速切削）、進(jìn)給速度或進(jìn)給量。上述切削用量應(yīng)在機(jī)床說明書給定的允許范圍內(nèi)選取。實(shí)習(xí)中背吃刀量為1mm主軸轉(zhuǎn)速選擇車每分鐘600轉(zhuǎn)，進(jìn)給速度為80mm/min。銑床的刀具選用高速鋼鉆頭，其切削用量包括：切削速度、進(jìn)給速度、背吃刀量和側(cè)吃到量，從刀具耐用度出發(fā)，切削用量的選擇方法是：先選取背吃刀量或側(cè)吃刀量，其次確定進(jìn)給速度，最后確定切削速度。由于圖紙上工件表面粗糙度值要求是6.3，則需分粗銑和半精銑兩步進(jìn)行。粗銑是背吃刀量或側(cè)吃刀量選取同前。粗銑后留0.6的余量，在半精銑時(shí)切除。進(jìn)給速度是單位時(shí)間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移，單位為mm/min。它與轉(zhuǎn)速n、銑刀齒數(shù)Z及每齒進(jìn)給量f（單位為mm/z）的關(guān)系為：V=f·Z·n刀具是硬質(zhì)合金銑刀，查表得出粗銑時(shí)f取0.18，精銑時(shí)f取0.13切削速度經(jīng)查表得取Vc為80m/min。5.8加工所需工、量具種類序號(hào)名稱規(guī)格精度單位數(shù)量工具1三爪自定心卡盤個(gè)12卡盤扳手副13刀架扳手副14墊刀片塊若干量具1游標(biāo)卡尺0~250mm0.02mm把12內(nèi)孔千分尺50mm~150mm0.01mm把15.9加工工藝卡片球型研磨機(jī)設(shè)計(jì)XX大學(xué)機(jī)械加工工藝過程卡片產(chǎn)品型號(hào)零（部）件圖號(hào)共1頁產(chǎn)品名稱皮帶輪零（部）件名稱皮帶輪第1頁材料牌號(hào)HT200毛坯種類鑄造毛坯外形尺寸Ф每毛坯件數(shù)1每臺(tái)件數(shù)1備注序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容車間設(shè)備工藝裝備工時(shí)準(zhǔn)終單件1檢查檢查毛坯是否有裂紋檢目測(cè)2車端面夾毛坯外圓，車端面金車床三爪自定心卡盤3粗車夾毛坯外圓，粗車圓，留1mm加工余量金車床三爪自定心卡盤4精車精車外圓，達(dá)到圖紙尺寸公差要求金車床三爪自定心卡盤5車端面掉頭，夾外圓，車另一端面金車床三爪自定心卡盤6鉆孔鉆中心孔金鉆床專用夾具7鉆孔預(yù)鉆中心孔的底孔金鉆床專用夾具8擴(kuò)孔擴(kuò)中心孔的底孔至金鉆床專用夾具9車內(nèi)孔車內(nèi)孔到尺寸金車床專用夾具10粗車粗車皮帶輪V形槽金車床專用夾具11精車精車皮帶輪V形槽金車床專用夾具12檢驗(yàn)檢驗(yàn)檢游標(biāo)卡尺編制日期更改文件號(hào)第6章球型研磨機(jī)的設(shè)計(jì)行經(jīng)濟(jì)分析和環(huán)保分析6.1經(jīng)濟(jì)分析制造技術(shù)這個(gè)概念的提出為機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展指明了方向。雖然這個(gè)名詞沒有確定的定義，但目前公認(rèn)的認(rèn)識(shí)是：先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機(jī)械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)的總稱。它具有如下一些特點(diǎn)：1．從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變，使技術(shù)的發(fā)展更加符合人類社會(huì)的需要。2．從強(qiáng)調(diào)專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉(zhuǎn)變，使勞動(dòng)者的聰明才智能夠得到充分發(fā)揮。3．從金字塔的多層管理結(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，減少層次和中間環(huán)節(jié)。4．從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉(zhuǎn)變，縮短工作周期，提高工作質(zhì)量。5．從按照功能劃分部門的固定組織形式向動(dòng)態(tài)的自主管理的小組工作方式轉(zhuǎn)變。6.機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)可以概括為：（1）機(jī)械制造自動(dòng)化。（2）精密工程。（3）傳統(tǒng)加工方法的改進(jìn)與非傳統(tǒng)加工方法的發(fā)展。機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)始終是機(jī)械制造中最活躍的一個(gè)研究領(lǐng)域。也是制造企業(yè)提高生產(chǎn)率和贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主要手段。機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)自本世紀(jì)20年代出現(xiàn)以來，經(jīng)歷了三個(gè)階段，即剛性自動(dòng)化、柔性自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化。綜合自動(dòng)化常常與計(jì)算機(jī)輔助制造、計(jì)算集成制造等概念相聯(lián)系，它是制造技術(shù)、控制技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和信息技術(shù)的綜合，旨在全面提高制造企業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率和對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)速度。機(jī)械行業(yè)是典型的制造業(yè)，主要為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供所需的各種機(jī)械裝備或設(shè)備。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局口徑，其包括六個(gè)一級(jí)子行業(yè)：金屬制品業(yè)、通用設(shè)備制造業(yè)、專用設(shè)備制造業(yè)、儀器儀表業(yè)、交運(yùn)設(shè)備制造業(yè)和電氣機(jī)械制造業(yè)，典型的機(jī)械產(chǎn)品如汽車、船舶、發(fā)電機(jī)組、機(jī)床、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、集裝箱等。6.2環(huán)保分析1、產(chǎn)品的可回收性設(shè)計(jì)可回收性設(shè)計(jì)是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期充分考慮其零件材料的回收可能性、回收價(jià)值大小、回收處理方法以及回收處理結(jié)構(gòu)工藝性等一系列問題，最終達(dá)到零件材料資源和能源的利用程度最高、對(duì)環(huán)境的污染程度最低的一種設(shè)計(jì)。例如，在機(jī)械中常