液壓半自動(dòng)專用車床設(shè)計(jì)

《液壓半自動(dòng)專用車床設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《液壓半自動(dòng)專用車床設(shè)計(jì)（56頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、） 1 概述 1.1液壓半自動(dòng)車床設(shè)計(jì)的目的 本機(jī)床為液壓半自動(dòng)專用車床，用來(lái)滿足自行車變速軸外殼外圓及內(nèi)孔的加工。適合成批及大批量生產(chǎn)的需要，操作簡(jiǎn)單可以提高生產(chǎn)效率，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，并保證工件必要的加工精度。 1.2液壓半自動(dòng)專用車床的特點(diǎn)及用途 1.2.1機(jī)床的特點(diǎn) 液壓半自動(dòng)專用車床，是采用液壓和電氣的聯(lián)合控制，工件可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊及松開動(dòng)作，采用專用組合刀具切削工件，適合加工各種軸類零件。 機(jī)床通過(guò)液壓系統(tǒng)，對(duì)主軸箱前端的彈性?shī)A頭進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)一齊工作，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的自動(dòng)夾緊和松開動(dòng)作。機(jī)床正常車削過(guò)程中，刀具的縱向進(jìn)給與橫向退刀均由液壓系統(tǒng)自動(dòng)控制，零件的車削

2、過(guò)程中進(jìn)刀速度可以進(jìn)行無(wú)級(jí)變速。主軸通過(guò)齒輪嚙合實(shí)現(xiàn)變速將電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為1000r/min和800r/min兩極轉(zhuǎn)速輸出。 以上闡述的是本機(jī)床的操作及運(yùn)行特點(diǎn)，所以本機(jī)床具有操作簡(jiǎn)便，勞動(dòng)強(qiáng)度低，加工可靠等優(yōu)點(diǎn)。而且實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化加工，對(duì)工人的要求低，減輕了工人的勞動(dòng)量，適于零件的大批量生產(chǎn)。機(jī)床能夠保證必要加工精度的前提下，沒(méi)有設(shè)計(jì)過(guò)多的不必要的功能，主軸只采用兩極變速輸出，從而也降低了成本，提高了機(jī)床的經(jīng)濟(jì)性。 1.2.2機(jī)床的用途 液壓半自動(dòng)專用床主要實(shí)現(xiàn)了車床加工過(guò)程的半自動(dòng)化，使用專用組合刀具。本次設(shè)計(jì)主要用于對(duì)自行車變速軸外殼的外圓及內(nèi)孔進(jìn)行加工，同時(shí)也適用于其他任何直徑小于

3、60mm的軸類零件的外圓和內(nèi)孔的加工。 1.3機(jī)床的結(jié)構(gòu)及其使用 1.3.1主軸箱 主軸箱電機(jī)（Y100L2-4）固定在箱體左端面上，主軸共有兩種轉(zhuǎn)速輸出（1000r/min；800r/min）可用變速手柄來(lái)實(shí)現(xiàn)變速，另外，主軸裝有彈簧夾頭可夾持直徑為60毫米以下的棒料和軸類零件，主軸后端的油缸通過(guò)液壓油路的控制可實(shí)現(xiàn)裝夾零件。 1.3.2刀架 刀架主要分為：刀臺(tái)，上滑板，中滑板，下導(dǎo)軌以及縱向油缸和橫向油缸等部分組成。橫向油缸的作用是實(shí)現(xiàn)一次加工行程之后的橫向讓刀運(yùn)動(dòng)（讓刀行程為2mm）。刀架整體可在床身固定底面上的T型槽內(nèi)前后調(diào)整。上滑板兩端裝有調(diào)整用的手輪，可以用它實(shí)現(xiàn)刀臺(tái)在上

4、滑板做橫向的微量調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)時(shí)，首先將鎖定螺母松開，旋動(dòng)手輪（兩個(gè)手輪均可調(diào)節(jié)），將刀臺(tái)調(diào)整到所需位置。調(diào)整之后，一定要鎖緊鎖定螺母，以免加工過(guò)程中碰到手輪，影響加工精度，甚至產(chǎn)生其他不良后果。 另外，在縱向油缸后端蓋上有一個(gè)球頭圓桿，其作用是用以調(diào)整快速行程。當(dāng)球頭圓桿插入活塞桿內(nèi)套筒時(shí)，快速行程即告結(jié)束，快速進(jìn)給速度轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鬟M(jìn)給速度。 本機(jī)床快速行程的大小，可以通過(guò)下導(dǎo)軌前端的調(diào)整螺桿調(diào)節(jié)。其方法是旋動(dòng)調(diào)整桿調(diào)整軸套與球頭圓桿之間的距離，從而達(dá)到調(diào)整行程的目的。 本機(jī)床的快速行程（從起點(diǎn)位置算起），不得小于40mm，因此，在調(diào)正調(diào)整桿時(shí)，應(yīng)注意不要將球頭圓桿與調(diào)整軸套之間的距離調(diào)到4

5、0mm以下，以免他們之間發(fā)生碰撞，以至損壞機(jī)件。 1.3.3液壓控制系統(tǒng) 液壓控制板固定在床身右端面上。液壓控制板的進(jìn)油接頭下端與油泵電機(jī)出口相連，上端與主軸夾緊油缸和刀架上的縱橫油缸相連接；回油接頭直接接入油箱油池之中；對(duì)于調(diào)節(jié)縱向油缸工作進(jìn)給時(shí)的進(jìn)給速度，由單向調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)，單向調(diào)速閥安裝在控制板上；工作壓力由控制板上的壓力調(diào)節(jié)閥來(lái)控制，壓力的大小通過(guò)安裝在床身后部縱向油缸前的壓力表顯示。 1.4機(jī)床的調(diào)整 采用試切法來(lái)確定機(jī)床的加工長(zhǎng)度，并對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。具體辦法是試切一個(gè)工件，將要達(dá)到切削長(zhǎng)度時(shí)，利用單向調(diào)速閥手柄切斷回路，停止刀架的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，此時(shí)可以測(cè)量工件的切削長(zhǎng)度，可以將調(diào)整

6、閥稍稍打開少許，令刀架運(yùn)動(dòng)，直到達(dá)到所需要的切削長(zhǎng)度為止（將行程開關(guān)固定在此位置上），再將單向調(diào)速閥關(guān)死，停止刀架進(jìn)給，然后再關(guān)閉油泵，并調(diào)節(jié)反向碰撞螺釘使其與下導(dǎo)軌上的頂塊接觸，并用螺母（M16）將螺釘鎖死。 吃刀量的微量調(diào)節(jié)可以轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)手輪實(shí)現(xiàn)，調(diào)節(jié)之后鎖緊螺母。 對(duì)于快速行程的長(zhǎng)短的調(diào)節(jié)，可以轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整螺桿來(lái)實(shí)現(xiàn)，右旋時(shí)，快速行程加長(zhǎng)，左旋時(shí)縮短。在調(diào)整時(shí)，注意用力不能過(guò)大，以免達(dá)到孔點(diǎn)時(shí)因用力過(guò)猛而損壞機(jī)件。另外，快速行程不能小于40mm。 1.5機(jī)床備件的生產(chǎn) 本車床實(shí)現(xiàn)了工件加工的半自動(dòng)化，不需要工人在加工過(guò)程中進(jìn)行全程職守，但本機(jī)床在正常的零件車削過(guò)程中與其他普通車床一樣，

7、有許多零部件會(huì)不斷的磨損，當(dāng)磨損到一定程度時(shí)，將無(wú)法保證車床所必要的加工精度，同時(shí)大大的影響了零件的尺寸精度和加工范圍，無(wú)法進(jìn)行正常工作，浪費(fèi)能源。因此必須對(duì)機(jī)床定期作精度檢查，對(duì)于已不能達(dá)到要求精度的零件要及時(shí)更換。 1.5.1非標(biāo)準(zhǔn)件 非標(biāo)準(zhǔn)零件是一個(gè)機(jī)械設(shè)備中不可或缺的重要組成，為了保證設(shè)備能在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保證加工進(jìn)程，不影響生產(chǎn)周期，必須生產(chǎn)有備件，以備磨損后更換。 另外一方面就是要設(shè)法延長(zhǎng)其使用壽命，其方法是可以選擇使用一些耐磨性好的材料加工此類零件，然后對(duì)磨損表面進(jìn)行一些必要的表面處理。比如說(shuō)，主軸上夾緊工件的彈性?shī)A頭在車削過(guò)程中不斷的受力，裝卸工件時(shí)不斷磨損，屬于易磨損件，在加

8、工時(shí)，我們選擇強(qiáng)度、硬度以及耐磨性都比較好的65Mn制造此零件。又如機(jī)床的導(dǎo)軌，刀架不斷進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)然也容易磨損。同時(shí)，導(dǎo)軌的精度一定要高。在導(dǎo)軌的制造過(guò)程中，我們一定要考慮到這一點(diǎn)。導(dǎo)軌屬于鑄件，我們可以在導(dǎo)軌上采用鑲鋼結(jié)構(gòu)，淬火提高整體剛度之后，可以對(duì)其進(jìn)行表面處理，如滲碳、滲氮或者噴漆等，然后進(jìn)行磨削。現(xiàn)將易損件及檢查精度列表如下： 表1-1易損件名稱及檢查精度列表 Table 1-1 Wearing parts and to check the accuracy of the list of names 序號(hào) 零件名稱或檢查位置 公差類別 公差值 1 主軸裝彈性

9、夾頭處的內(nèi)孔 徑向跳動(dòng) 0.01mm 2 主軸裝彈性?shī)A頭的座孔錐面 徑向跳動(dòng) 0.01mm 3 導(dǎo)軌在刀架移動(dòng)方向上對(duì)主軸 平行度 0.01mm 4 彈性?shī)A頭裝夾工件的內(nèi)端面 端面跳動(dòng) 0.02mm 5 彈性?shī)A頭裝夾工件的內(nèi)孔 徑向跳動(dòng) 0.02mm 1.5.2標(biāo)準(zhǔn)件 標(biāo)準(zhǔn)件是按國(guó)家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的零件，可直接購(gòu)買，不需要另行生產(chǎn)，只需定期更換就可以。易磨損標(biāo)準(zhǔn)件主要有O型橡膠密封圈，現(xiàn)在對(duì)其分類列表如下： 表1-2固定及往復(fù)式密封環(huán)明細(xì)表 Table 1-2 Reciprocating seal ring fixed and schedules 名

10、稱 規(guī)格 數(shù)量 材料 標(biāo)準(zhǔn) O型橡膠密封圈 12.52.65 1 耐油橡膠 GB3452.1-92 O型橡膠密封圈 20.0 2.65 3 耐油橡膠 GB3452.1-92 O型橡膠密封圈 28.0 2.65 2 耐油橡膠 GB3452.1-92 O型橡膠密封圈 52.0 5.3 3 耐油橡膠 GB3452.1-92 O型橡膠密封圈 80.0 5.3 4 耐油橡膠 GB3452.1-92 O型橡膠密封圈 85.0 5.3 3 耐油橡膠 GB3452.1-92 O型橡膠密封圈 90.0 5.3 4 耐油橡膠 GB345

11、2.1-92 表1-3活塞桿密封環(huán)明細(xì)表 Table 1-3 Piston rod sealing ring schedule 名稱 規(guī)格 數(shù)量 材料 標(biāo)準(zhǔn) 活塞桿密封圈 30 2 耐油橡膠 GB10708.1-89 活塞桿密封圈 40 1 耐油橡膠 GB10708.1-89 用O形密封圈密封是最常用的一種密封方式，密封圈密封屬于擠壓彈性體密封，是靠密封環(huán)預(yù)先被擠壓由彈性變形產(chǎn)生預(yù)緊力，使之產(chǎn)生自緊力。 2液壓半自動(dòng)專用車床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1機(jī)床重要技術(shù)參數(shù)的確定 2.1.1機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù) 機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)包括主參數(shù)和基本參數(shù)。主參數(shù)是機(jī)床

12、參數(shù)中最主要的，它必須滿足下列要求：能直接反映出機(jī)床的加工能力和特性；決定其他參數(shù)數(shù)值的大??；作為機(jī)床設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)；作為用戶選用機(jī)床的主要依據(jù)。 無(wú)論是通用機(jī)床或者是專用機(jī)床，其主參數(shù)通常是以機(jī)床的最大加工尺寸表示，只有在不適于用工件最大尺寸表示時(shí)，才采用其他尺寸或物理量。 2.1.2其他主要技術(shù)參數(shù) 除主參數(shù)之外，機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)還包括下列基本參數(shù)：與工件有關(guān)的參數(shù)；工件、夾具、量具標(biāo)準(zhǔn)化有關(guān)的參數(shù)；與機(jī)床結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù)；與機(jī)床運(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)力特性有關(guān)的參數(shù)。這些基本參數(shù)可以歸納為尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)三種。 尺寸參數(shù)是表示機(jī)床工作范圍的主要尺寸和工、夾、量具的標(biāo)準(zhǔn)化及機(jī)床結(jié)構(gòu)

13、有關(guān)的主要尺寸。 運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的速度范圍和級(jí)數(shù)，進(jìn)給范圍和級(jí)數(shù)以及輔助運(yùn)動(dòng)的速度等，它是由加工表面成形運(yùn)動(dòng)和工藝要求所決定的。 動(dòng)力參數(shù)指主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力消耗，它主要由機(jī)床的切削載荷和驅(qū)動(dòng)的工件重量等因素所決定的。 2.1.3已知技術(shù)參數(shù) 1.主參數(shù) 加工工件的最大外徑尺寸：φ60毫米； 刀架縱向行程：120毫米； 刀架橫向行程（讓刀）：2毫米； 2.運(yùn)動(dòng)參數(shù) 主軸轉(zhuǎn)速（二級(jí)）：1000轉(zhuǎn)/分；800轉(zhuǎn)/分 3.動(dòng)力參數(shù) 主軸電機(jī)：額定功率3千瓦，額定轉(zhuǎn)速1430轉(zhuǎn)/分 2.2機(jī)床的總體布局 2.2.1有關(guān)機(jī)

14、床總體布局原則的論述 參考《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》第3卷，可知設(shè)計(jì)本半自動(dòng)專用車床，安排其基本布局應(yīng)滿足以下基本要求： 1.車床布局應(yīng)首先滿足題目給出的各種要求，如加工范圍、工作精度、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性等等。 2.確保實(shí)現(xiàn)既定工藝方法所要求的工件和刀具的相對(duì)位置與相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在經(jīng)濟(jì)合理的條件下，盡量采用較短的傳動(dòng)鏈，以簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，提高傳動(dòng)精度和傳動(dòng)效率。 3.確保機(jī)床具有與要求的加工精度相適應(yīng)的剛度，抗振性、熱變形及噪聲水平。 4.應(yīng)力求便于自動(dòng)上下料及納入自動(dòng)線。 5.應(yīng)便于觀察加工過(guò)程；便于操作、調(diào)整和維修機(jī)床；便于輸送、裝卸工件和排除切屑；注意機(jī)床防護(hù)，確保安全生產(chǎn)。 6.車床結(jié)構(gòu)要力求簡(jiǎn)

15、單，合理可靠，便于加工和裝配并盡量采用此技術(shù)新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 7.要力求體積小，重量輕，節(jié)省原材料，降低制造成本，縮小機(jī)床占地面積，然后在此基礎(chǔ)之上力求外形美觀大方。 2.2.2具體的車床布局方案 1.機(jī)床整體上采用臥式布局，由床身、主軸箱、刀架、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)組成。 2.主軸箱安排在床身的左側(cè)（觀察者面對(duì)視圖），刀架在右側(cè) 3.主軸電機(jī)固定在主軸箱的左端面上，油泵電機(jī)嵌于床身左端，水泵電機(jī)盡量安裝在床身右后上方。 4.導(dǎo)軌嵌于床身上，刀架在上滑板上橫向運(yùn)動(dòng)，在中滑板上縱向移動(dòng) 5.按鈕板、變速手柄安裝于車床前側(cè)，距地面約0.9米高處并盡量集中，以便于工人操作。 6.液壓系統(tǒng)

16、采用集成板安裝在床身后側(cè)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、安全可靠。 7.排屑口置于主軸后下方，排屑口寬敞，便于排屑，不易堆積。 2.3機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的方案論證 2.3.1主軸變速方案論證 主軸只需要二級(jí)轉(zhuǎn)速且變速比不高，通常都采用齒輪傳動(dòng)。因此，決定采用二級(jí)圓柱直齒輪傳動(dòng)，以得到要求的二級(jí)主軸轉(zhuǎn)速。 當(dāng)然，可以滿足要求的傳動(dòng)方案有許多種，例如可以使用渦輪——蝸桿傳動(dòng)；斜圓柱齒輪傳動(dòng)；皮帶輪以及各種傳動(dòng)方案的綜合運(yùn)用等。但在本車床設(shè)計(jì)當(dāng)中，對(duì)傳動(dòng)的精度要求不是太多，選擇二組圓柱齒輪變速體積小，經(jīng)濟(jì)性好，故可行。 2.3.2刀架的傳動(dòng)方案論證 此處的傳動(dòng)可以應(yīng)用電氣系統(tǒng)或者液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。但相同功

17、率的電氣傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)，液壓系統(tǒng)具有體積小，重量輕的特點(diǎn)。另外，液壓傳動(dòng)工作平穩(wěn)，橫向沖擊小，適于換向頻繁的場(chǎng)合；此外，液壓傳動(dòng)還有轉(zhuǎn)速范圍大，低速傳動(dòng)平穩(wěn)，易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，反應(yīng)靈敏，控制精度高，操作方便等許多優(yōu)點(diǎn)。因此，刀架的縱、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用液壓傳動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊。 2.3.3夾緊方案論證 在普通通用車床上，對(duì)工件的夾緊多用三爪卡盤，手動(dòng)實(shí)現(xiàn)，夾緊力大小不易掌握，夾緊不夠安全可靠，更重要的是效率太低，不適于大批量零件的生產(chǎn)加工，且工人勞動(dòng)強(qiáng)度較高。 本機(jī)床設(shè)計(jì)為專用車床，用于零件的大批量加工，因此夾緊及松開動(dòng)作必須能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，以提高生產(chǎn)效率。在刀架的縱向與橫向進(jìn)給傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)中

18、，以確定采用液壓系統(tǒng)自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)。因此，只需在另行設(shè)計(jì)一條油路，就可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊。 所以，專用車床的夾緊方法采用液壓系統(tǒng)控制彈性?shī)A頭實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的自動(dòng)夾緊和松開。 2.4對(duì)于一些未知重要技術(shù)參數(shù)的計(jì)算和確定 2.4.1主軸功率 (2-1) 式中 ——電機(jī)額定功率； ——傳動(dòng)效率； (2-2) 所以：

19、KW 2.4.2計(jì)算極限切削速度 1.計(jì)算最大切削速度 當(dāng)最大工件尺寸進(jìn)行外圓車削時(shí)，切削速度在主軸高轉(zhuǎn)速情況下的有最大值，其值為： V=1000/1000=188.496m/min 2.計(jì)算最小切削速度 因設(shè)計(jì)題目中未給出車床加工的最小尺寸，但對(duì)于彈簧夾頭，裝夾工件尺寸為一個(gè)區(qū)間，不能無(wú)限小，所以最小加工半徑必然出現(xiàn)在對(duì)內(nèi)孔加工。取機(jī)床最小加工孔徑為10mm，則在對(duì)此孔徑尺寸鏜削時(shí)，在低主軸轉(zhuǎn)速情況下，切削速度有最小值，其值為： V=800/1000=25.133m/min 2.4.3計(jì)算極限切削力 查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第3卷可知，主軸功率與切削

20、速度和切削力有如下關(guān)系： (2-3) 所以： (2-4) 1.當(dāng)切削速度V為最大時(shí)，有最小值： 2.當(dāng)切削速度V取最小值時(shí)，有最大值： 2.4.4計(jì)算進(jìn)給抗力和徑向力 參見參考資料[10]可知極限切削力為： （2-5） 式中 ——主切削力；

21、 ——進(jìn)給抗力， ??； ——徑向力， 取； 則可求得： 2.4.5估算夾緊力 彈簧夾頭施于工件上的夾緊力主要是抵抗切削加工時(shí)，主切削力對(duì)工件產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩。則分析可知，夾緊力是作用于工件的整個(gè)圓周表面上， 依靠其與工件外表面之間的靜摩擦力避免產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。則由此可知，夾緊力的分作用力與之間的關(guān)系為： （2-6） 式中，為彈簧夾頭與工件外表面之間的靜摩擦系數(shù)，參見[1]（卷一）表7.2-6知淬硬鋼和軟鋼之間的摩擦系數(shù)=0.35~0.40，取=0.35。 則求得：

22、 3液壓半自動(dòng)專用車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本液壓半自動(dòng)專用車床的傳動(dòng)系統(tǒng)主要由兩個(gè)部分組成，第一部分是主傳動(dòng)系統(tǒng)，傳遞切下切屑的運(yùn)動(dòng)亦既是主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。第二部分是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，此部分傳遞的是實(shí)現(xiàn)維持切屑得以繼續(xù)進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)和用于實(shí)現(xiàn)使工件表面達(dá)到所需尺寸的運(yùn)動(dòng)以及用于實(shí)現(xiàn)使切削加工過(guò)程得以正常進(jìn)行的輔助運(yùn)動(dòng)，此三者在此車床上的實(shí)現(xiàn)就是刀架的縱向進(jìn)給、橫向進(jìn)給、工件的夾緊運(yùn)動(dòng)。 主傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)方案在前面已經(jīng)確定為用二級(jí)直圓柱齒輪實(shí)現(xiàn)主軸的二級(jí)轉(zhuǎn)速：800轉(zhuǎn)/分和1000轉(zhuǎn)/分，現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行以下具體設(shè)計(jì)。 3.1主軸電機(jī)的選擇 在此專用車床設(shè)計(jì)中，給出所需要電機(jī)的額定

23、功率和額定轉(zhuǎn)速分別為3KW和1430r/min，在一般情況下，機(jī)床動(dòng)力源沒(méi)有特殊要求的情況下，應(yīng)優(yōu)先選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，故本液壓半自動(dòng)專用車床的主軸電機(jī)選擇為Y系列封閉式（IP44）三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為：Y100L2-4。 其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是能防止灰塵、鐵屑及其他雜物侵入電機(jī)。具有效率高、耗電少、性能好、噪聲低、振動(dòng)小、體積小、重量輕、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。 3.2傳動(dòng)比的確定 因?yàn)楸拒嚧苍O(shè)計(jì)只要求主軸輸出兩種轉(zhuǎn)速：800轉(zhuǎn)/分和1000轉(zhuǎn)/分，故在第一組齒輪變速過(guò)程中就將電機(jī)轉(zhuǎn)速（1430轉(zhuǎn)/分）變?yōu)橹鬏S的高轉(zhuǎn)速（1000轉(zhuǎn)/分），這樣使齒輪級(jí)數(shù)最少，可使體積減小，成本減

24、低且傳動(dòng)能量損失變小，精度提高。 則傳動(dòng)比為： 則在第二組變速中，傳動(dòng)比為： 在直齒輪進(jìn)行主傳動(dòng)時(shí)，一般要求，降速比分配應(yīng)盡量“前慢后快”。此設(shè)計(jì)符合這兩個(gè)要求，而且傳動(dòng)鏈最短，故降速比分配合適。 3.3轉(zhuǎn)速圖 根據(jù)上述內(nèi)容，現(xiàn)繪制本液壓半自動(dòng)專用車床的轉(zhuǎn)速圖，如下： 圖3-1轉(zhuǎn)速圖 Figure 3-1 Speed Chart 3.4齒輪齒數(shù)的確定 查資料[9]表2.3-3，選擇，，S為變速組的齒數(shù)和。在選擇時(shí)，為防止產(chǎn)生根切現(xiàn)象，應(yīng)滿足最少齒數(shù)。 現(xiàn)對(duì)各齒輪齒數(shù)列表如下： 表3-1齒輪齒數(shù)列表 Table 3-1 List of gear tee

25、th 第一變速組 第二變速組 齒數(shù)和 齒輪 齒數(shù) 26 37 38 38 34 42 3.5計(jì)算轉(zhuǎn)速誤差 1.計(jì)算主軸的各級(jí)實(shí)際轉(zhuǎn)速 已知公式： （3-1） 則： =1005r/min 同理可知主軸低級(jí)轉(zhuǎn)速： =809r/min 2.驗(yàn)算轉(zhuǎn)速誤差 轉(zhuǎn)速誤差用主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速相對(duì)誤差的絕對(duì)值表示：

26、 （3-2） 則對(duì)主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速計(jì)算如下頁(yè)表3-2。 參見公式7.1-9和7.1-10[2]知 表3-2主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速表 Table 3-2 Spindle speed table at all levels 高級(jí)轉(zhuǎn)速 低級(jí)轉(zhuǎn)速 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 1000 800 實(shí)際轉(zhuǎn)速 1005 809 0.5% 1.125% 所以，由此可見，通過(guò)齒輪變速所獲得的主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速均符合要求。 3.6齒

27、輪模數(shù)的初估 在同一變速系統(tǒng)中，為了設(shè)計(jì)與制造方便，最好選用一種或兩種模數(shù)。 參見2.4-17[9]可知齒輪模數(shù)估算公式，如下： 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度： mm （3-3） 按齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度： mm （3-4）確定公式中涉及到的各參數(shù)如下： 1.齒數(shù)比 2.齒寬系數(shù) 取 3.齒輪傳遞功率 4.載荷系數(shù)K通常取1.0~1.2，故取 K=1.2 5.系數(shù)

28、 6.復(fù)合齒形系數(shù) 7.許用接觸應(yīng)力 N/mm 8.許用齒根接觸應(yīng)力 N/mm 則可知： 所以取，模數(shù)為2.5；，，，模數(shù)為3，即： 3.7軸徑的初估 1.確定各傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速 此車床主軸只有兩級(jí)轉(zhuǎn)速（1000轉(zhuǎn)/分和800轉(zhuǎn)/分），因此，取計(jì)算轉(zhuǎn)速，則各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速確定如下： 電機(jī)軸： =1430r/min 中間軸： =1000r/min 主 軸： =800r/min 2.確定主軸前軸頸直徑 參見表2.

29、3-2[9]可知。對(duì)于功率為0~4KW的臥式車床，其前軸徑通常取70~90mm，但考慮到本車床對(duì)加工工件的尺寸以及其他一些實(shí)際情況。故取前支撐處軸徑： 則后軸徑： 取 ： 3.估算傳動(dòng)軸直徑 按扭轉(zhuǎn)剛度估算中間軸的直徑，需依據(jù)資料公式2.4-1[9]： （mm） （3-5） 式中： ——為軸危險(xiǎn)截面處直徑； ——為該傳動(dòng)軸的輸入功率； ——電動(dòng)機(jī)額定功率； ——

30、從電動(dòng)機(jī)到該傳動(dòng)軸之間各傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率乘積（不計(jì)該軸的軸承的效率）； ——該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速(r/min)； ——該軸允許的扭轉(zhuǎn)角(dcg/m)，一般情況下，主軸=1.5~1，一般傳動(dòng)軸=1~1.5。 對(duì)于長(zhǎng)鍵軸，一般將估算值減少70%作花鍵軸的小徑，再選擇相近的標(biāo)準(zhǔn)花鍵軸。則根據(jù)公式可以計(jì)算結(jié)果如下： ，取； 因II軸為花鍵軸，所以： 取花鍵軸尺寸為 故前面所確定主軸的前后軸頸尺寸合理。 3.8傳動(dòng)系統(tǒng)圖 基于以上對(duì)各參數(shù)的計(jì)算合分析，對(duì)液壓半自動(dòng)專用車床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖繪制如下： 圖3-2車床主傳動(dòng)系統(tǒng) Figure 3-2 Lathe main drive

31、 system 4液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)此液壓半自動(dòng)車床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和夾緊、松開的動(dòng)作。在本車床工作時(shí)，液壓控制系統(tǒng)完成的工作循環(huán)是：工件夾緊→刀架橫向進(jìn)給→刀架縱向快進(jìn)→刀架的縱向工進(jìn)→刀架橫向讓刀→刀架快退→工件松開。 4.1工況分析 1.繪制運(yùn)動(dòng)部件的速度循環(huán)圖 圖3-3速度循環(huán)圖 Figure 3-3 The speed of the cycle map 2.確定工作負(fù)載 液壓缸所受到的負(fù)載包括三種類型，即： （4-1） 式中 —

32、—工作負(fù)載，對(duì)于此液壓半自動(dòng)車床來(lái)說(shuō)，即為沿活塞運(yùn)動(dòng)方向上的切削力，即是進(jìn)給抗力； ——運(yùn)動(dòng)部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載，在此車床中，刀架的重量不大，故此負(fù)載可忽略不計(jì)； ——摩擦阻力負(fù)載，啟動(dòng)時(shí)為靜摩擦阻力負(fù)載（可忽略不計(jì)）；啟動(dòng)后為動(dòng)摩擦阻力負(fù)載，對(duì)于水平方向上的運(yùn)動(dòng)；可由下式求得： （4-2） ——運(yùn)動(dòng)部件，即刀架重力（可忽略）； ——垂直于運(yùn)動(dòng)平面及中滑板的工作負(fù)載，在此車床設(shè)計(jì)中即為刀具與工件之間的主切削力； ——摩擦系數(shù)取為0.1。 因此，可求得： 4.2擬訂液壓系統(tǒng)原理圖 1.

33、確定供油方式 考慮到本車床在工作進(jìn)給時(shí)負(fù)載較大，速度較低。而在快進(jìn)快退時(shí)的負(fù)載較小，速度較高。從節(jié)省能量，減少發(fā)熱的角度考慮，泵源系統(tǒng)選用雙泵供油或用變量泵供油?，F(xiàn)采用帶壓力及反饋的限壓式變量葉片泵。 2.調(diào)速方式的選擇 在中小型專用車床的液壓系統(tǒng)中，對(duì)于進(jìn)給速度的控制一般都采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。對(duì)于此液壓半自動(dòng)專用車床對(duì)低速性能和速度負(fù)載特性都有一定要求的特點(diǎn)，所以決定采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速。這種調(diào)速回路具有效率高、發(fā)熱小和速度剛性好的特點(diǎn)，并且調(diào)速閥裝在回油路上，具有承受負(fù)載切削力的能力。 3.速度換接方式的選擇 本系統(tǒng)采用電磁閥的快慢速來(lái)接回路，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)

34、簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)行程比較方便，閥的安裝也較容易，但速度換接的平穩(wěn)性較差（若要提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性，則可改用行閥切換的速度換接回路）。 4.夾緊回路的選擇 有二位四通電磁閥來(lái)控制夾緊、松開換向動(dòng)作時(shí)，為了避免突然失電而松開，采用失電夾緊方式。考慮到夾緊時(shí)間可調(diào)節(jié)，當(dāng)進(jìn)油路壓力瞬時(shí)下降時(shí)仍然保持夾緊力，所以接入節(jié)流閥調(diào)速和單向閥保壓。在該回路中還裝有減壓閥，用來(lái)調(diào)節(jié)夾緊力的大小和保持夾緊力的穩(wěn)定。 5.繪制液壓系統(tǒng)原理圖 把上述所選擇的液壓回路組合起來(lái)，即可組成如附圖一所示的液壓系統(tǒng)原理圖。 4.3液壓系統(tǒng)的工作原理 當(dāng)油泵啟動(dòng)后，壓力油分別進(jìn)入三個(gè)二位四通電磁換向閥1M、2M和3M（參見液

35、壓系統(tǒng)原理圖），此時(shí)縱向油缸退回到起點(diǎn)位置，橫向油缸（讓刀油缸）處于讓刀位置，當(dāng)需要刀架進(jìn)給時(shí)，3M得電，油路換向（圖中所示為斷電位置），壓力油進(jìn)入縱向油缸后腔，縱向油缸后腔的油液分兩路：一路直接經(jīng)過(guò)電磁換向閥進(jìn)入油缸，一路經(jīng)電磁閥流及單向調(diào)速閥QI-25B的節(jié)流口進(jìn)入油缸。1M得電油路換向，壓力油進(jìn)入油缸后腔，橫向油缸前腔的油液通過(guò)換向閥流回油池。1M、3M與繼電器的電器元件組成電器電路，保證刀架進(jìn)給時(shí)，3M先得電，當(dāng)?shù)都艿竭_(dá)指定位置時(shí)，1M得電；退刀時(shí)，1M先斷電，當(dāng)?shù)都茏尩兜街付ㄎ恢脮r(shí)，3M斷電，縱向退刀。注意：當(dāng)油泵啟動(dòng)前，若刀架不在退刀位置，確保夾頭上無(wú)工件?；蛘呖梢允?M、3M先通

36、電，再斷電后啟動(dòng)油泵。 當(dāng)?shù)都芄ぷ鞯浇K點(diǎn)時(shí)，碰上單觸點(diǎn)開關(guān)通過(guò)時(shí)間繼電器延時(shí)，待機(jī)械定程撞塊接觸后，1M、3M斷電，油路換向，恢復(fù)圖示位置實(shí)現(xiàn)橫向油缸讓刀及縱向油缸退回到起點(diǎn)位置。 改變單向調(diào)速閥的開口量，即可達(dá)到工作進(jìn)給的無(wú)級(jí)變速。進(jìn)入2M的壓力閥，當(dāng)2M處于圖示位置，斷電時(shí)，壓力油進(jìn)入夾緊油缸的后腔，活塞桿向前運(yùn)動(dòng)，將工件夾緊，并通過(guò)壓力繼電器監(jiān)視夾緊油缸的工作狀態(tài)，工作正常時(shí)，開關(guān)的常開觸點(diǎn)閉合，方可使主軸旋轉(zhuǎn)，此時(shí)，才能接通1M使刀架實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)2M通電時(shí)，油路換向，壓力油進(jìn)入夾緊油缸前腔，工件松開，則一個(gè)循環(huán)停止。 在夾緊過(guò)程中，可以通過(guò)減壓閥來(lái)調(diào)節(jié)夾緊力的大小和保持夾

37、緊力的穩(wěn)定，當(dāng)進(jìn)油路壓力瞬時(shí)下降時(shí)，可以通過(guò)單向閥保壓，保持夾緊力。 4.4液壓缸的參數(shù)計(jì)算和液壓泵的選擇 1.液壓缸主要尺寸的確定 （1）縱向油缸 a.工作壓力可根據(jù)負(fù)載大小及機(jī)器類型來(lái)初步確定，現(xiàn)參見表2-1[6]取液壓缸工作壓力為。 b.初步計(jì)算缸內(nèi)徑和活塞桿的直徑。 由前邊的計(jì)算可知，縱向油缸的最大負(fù)載為，按表2-2[6]取為0.5 ，，又考慮到刀架快進(jìn)，快退速度相等，取d/D=0.5。參照公式2-3[6]。 （4-3） 代入以上各參數(shù)，可得： ，因此參照表2-4[6]，將圓整為 則

38、 c.確定油缸的結(jié)構(gòu)尺寸。 采用HT250為缸體材料，外形截面為正方形的長(zhǎng)方體，內(nèi)為圓孔的結(jié)構(gòu)，缸體與刀架及缸蓋均采用螺栓連接。 取最薄處壁厚為12，則缸體截面尺寸為的正方形（如下圖）。 圖4-4縱向油缸結(jié)構(gòu)圖 Figure 4-4 Vertical structure of the fuel tank 利用公式對(duì)壁厚進(jìn)行校核，可知強(qiáng)度足夠，并有較大的安全儲(chǔ)備。 利用公式： 故活塞桿的強(qiáng)度也足夠有較大的安全儲(chǔ)備。 刀架的縱向行程為，則活塞桿有效長(zhǎng)度，液壓缸有效工作長(zhǎng)度為。 因液壓缸支撐長(zhǎng)度為，故活塞桿可以穩(wěn)定工作不須校核?；钊麠U與活塞之間采用螺紋連接，并配有

39、防松螺母。 d.確定缸蓋厚度。 按有孔時(shí)有效厚度強(qiáng)度公式： （4-4） 式中 ——實(shí)驗(yàn)壓力（）。當(dāng)工作壓力時(shí)，；當(dāng)時(shí)，。故此處 ——缸體材料的許用應(yīng)力取為 ——缸底油口直徑 則求得： 由于結(jié)構(gòu)關(guān)系?。? e.確定活塞厚度 活塞厚度故取 (2) 橫向油缸 a.取缸筒外徑為110毫米，壁厚為10毫米，活塞桿直徑為30毫米。經(jīng)校核，缸筒壁厚強(qiáng)度以及活塞桿強(qiáng)度均滿足條件，有很大的安全儲(chǔ)備。 由于刀架的橫向讓刀行程為2mm，即橫向液壓缸的有效工作長(zhǎng)度為2毫米，因液壓缸支撐長(zhǎng)度故不需對(duì)活

40、塞桿進(jìn)行穩(wěn)定性校核。 此處活塞與活塞桿采用整體式結(jié)構(gòu)。 b.計(jì)算缸蓋的厚度 按平形有孔缸底公式： （4-5） 解得： ，考慮到結(jié)構(gòu)關(guān)系，取 c.活塞厚度計(jì)算 ?。? （3）夾緊油缸 a.計(jì)算夾緊時(shí)，油缸需施于錐套的推力 前邊已求出夾緊力。又已經(jīng)錐套內(nèi)錐角約為，故可知推力與夾緊力之間的關(guān)系為： 所以： b.計(jì)算油缸直徑 按公式2-3[6]解得： 注：在上述設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程中，夾緊油缸的工作壓力為。回油背壓力為零，為0.95。

41、 因在此油缸中有主軸通過(guò)，所以實(shí)際內(nèi)徑和之間應(yīng)滿足關(guān)系： 式中： 解得： ?。? c.計(jì)算各階段液壓缸所需的流量 首先確定各工作參數(shù)：快進(jìn)快退時(shí)速度為3m/min；工進(jìn)速度在400～1200mm/min間無(wú)級(jí)變速；夾緊松開行程，夾緊時(shí)間為。 則： L/min L/min L/min m/min L/min 2.液壓泵流量、壓力的確定和泵規(guī)格的選擇 （1）泵的工作壓力的確定 考慮到正常工作中進(jìn)油管路有一定的壓力損失，所以泵的工作壓力為：

42、 （4-6） 式中： ——泵的最大工作壓力 ——執(zhí)行元件最大工作壓力 ——進(jìn)閥管路中的壓力損失，初算時(shí)簡(jiǎn)單系統(tǒng)可取0.2~0.5，復(fù)雜系統(tǒng)取0.5~1.5，在本車床液壓系統(tǒng)中取0.5 所以： 在上述計(jì)算中所得的是系統(tǒng)靜壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過(guò)濾階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過(guò)靜態(tài)壓力。另外，考慮到要有一定的壓力儲(chǔ)備量，并確保泵的使用壽命，因此選泵的額定壓力應(yīng)滿足。中低壓系統(tǒng)取小值，高壓系統(tǒng)取大值。在此?。骸? （2）泵流量的確定 液壓泵的最大流量為： 式中：

43、 ——液壓泵的最大流量； ——同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需要流量之和的最大值。如果此時(shí)溢流閥正在工作，尚須加溢流閥的最小溢流量：2-3L/min。 ——系統(tǒng)泄露系數(shù)，一般?。?1.1~1.3。 現(xiàn)取： =1.2。 所以： （3）泵規(guī)格的選擇 根據(jù)以上算得的和值，參見手冊(cè)[6]，選用限壓式葉片泵YBX-16，該泵的基本參數(shù)為：每轉(zhuǎn)排量=16mL/r；泵的額定功率；總效率。 （4）與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)的選定 選擇Y90L-4電動(dòng)機(jī)額定功率為1.5KW。額定轉(zhuǎn)速為1400r/min。 4.5液壓缸緩沖裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)

44、計(jì) 液壓缸在帶動(dòng)工作部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，在到達(dá)行程終點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊，當(dāng)運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量較大，運(yùn)動(dòng)速度較多時(shí)，沖擊會(huì)很大，甚至使活塞與缸筒端蓋之間產(chǎn)生機(jī)械碰撞。為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，必須在行程末端設(shè)置緩沖裝置。對(duì)于用液壓系統(tǒng)的常用的緩沖裝置主要有以下幾種結(jié)構(gòu)： a.環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置； b.三角槽式節(jié)流緩沖裝置； c.可調(diào)節(jié)流緩沖裝置； 因刀架的質(zhì)量不太大，速度也不高；夾緊油缸的運(yùn)動(dòng)速度也不高，故此油缸選用環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置。此緩沖裝置有圓柱形緩沖柱塞和圓錐式緩沖柱塞的兩種。本機(jī)床選用圓錐式緩沖柱塞的緩沖裝置。 其工作原理（參見圖3.5）：活塞端部的緩沖柱塞1向端蓋3方向進(jìn)入圓柱形油

45、腔2時(shí)，將封閉在柱塞與端蓋之間的油液從環(huán)狀間隙中擠出去。由于間隙很小，因而起節(jié)流緩沖作用。 圖4-5緩沖裝置 Figure 4-5 Buffer 圓錐形柱塞，緩沖時(shí)有明顯的衰減作用。其制動(dòng)錐的參數(shù)可參照表2-11[6]選取。 5液壓半自動(dòng)專用車床的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及零件選用 5.1主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5.1.1主軸箱 1.主軸空間位置 臥式車床主軸中心高一般為。為床身最大回轉(zhuǎn)直徑，在本液壓半自動(dòng)專用車床中=251。但是在本設(shè)計(jì)中考慮到要通過(guò)手柄帶動(dòng)撥塊撥動(dòng)滑移齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)主軸變速，撥塊的軸桿應(yīng)位于主軸的下部。因此，取主軸中心高

46、，刀架低于主軸中心高約為190毫米，I軸到箱底的高度約為175毫米，撥桿距箱底為100毫米。 2.主軸箱體設(shè)計(jì) 箱體各面之間均為相互垂直關(guān)系，在連接處采用圓角進(jìn)行過(guò)渡，避免有銳邊，以免劃傷工人，并使線條美觀。主軸箱體與床身之間采用螺栓進(jìn)行垂直連接。主軸箱壁厚在保證剛度足夠的前提下，壁厚應(yīng)盡量小，參見表2.5-15[9]，選取主軸箱壁厚。同時(shí)，在軸承孔處要鑄出凸臺(tái)，提高強(qiáng)度，滿足安裝要求。 5.1.2刀架 刀架是平行于主軸軸線水平安裝在床身上的，縱向行程為120毫米，靠液壓及電氣系統(tǒng)聯(lián)合控制，對(duì)自行車變速軸的外殼的外圓及內(nèi)孔進(jìn)行加工。刀架可通過(guò)液壓系統(tǒng)橫向讓刀（2毫米），也可以通過(guò)刀架兩

47、側(cè)的手輪進(jìn)行微調(diào)。刀架整體可在床身固定底面上的T型槽內(nèi)進(jìn)行前后調(diào)整。同時(shí)，為了改善受力情況，液壓傳動(dòng)中采用活塞桿固定而使缸體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的方法。 1.刀架導(dǎo)軌設(shè)計(jì) 刀架只有上下兩層導(dǎo)軌，來(lái)實(shí)現(xiàn)縱向進(jìn)給和橫向進(jìn)給。縱向下導(dǎo)軌采用雙矩形導(dǎo)軌組合，橫向上導(dǎo)軌采用雙燕尾型導(dǎo)軌組合，同時(shí)它們安裝在帶梯形槽的導(dǎo)軌底座上，使刀架整體前后進(jìn)行調(diào)整，底座與床身采用螺栓連接。 a.矩形導(dǎo)軌設(shè)計(jì) 矩形導(dǎo)軌的特點(diǎn)是剛度高，當(dāng)量摩擦系數(shù)比三角形導(dǎo)軌低，承載能力高，加工檢驗(yàn)和維修都很方便。側(cè)面的導(dǎo)向面用鑲條調(diào)整間隙，但接觸剛度低，且必須留有間隙，降低了導(dǎo)向精度。用兩條導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)面導(dǎo)向。當(dāng)傳動(dòng)件位于中心線上時(shí)，可減小牽引

48、力引起的運(yùn)動(dòng)部件偏轉(zhuǎn)，提高導(dǎo)向精度。其具體尺寸可參照表2-11-3[9]選取。 b.燕尾槽導(dǎo)軌設(shè)計(jì) 燕尾槽導(dǎo)軌尺寸緊湊，適于高度小層次多的部件，同時(shí)可承受顛覆力矩，是閉式導(dǎo)軌中接觸面最小的一種結(jié)構(gòu)。燕尾槽導(dǎo)軌可通過(guò)鑲條調(diào)整間隙，間隙調(diào)整方便，一根鑲條就可以調(diào)節(jié)各接觸面的間隙，只是剛度略差，不及矩形導(dǎo)軌。可參照表2-11-4[9]確定尺寸。 c.鑲條與壓板 鑲條裝在運(yùn)動(dòng)部件上并位于受力較小的一側(cè)。如果當(dāng)兩側(cè)受力都較大時(shí)，應(yīng)選用斜鑲條。但由于受力大的一側(cè)磨損大，間隙消除后，會(huì)使運(yùn)動(dòng)部件向裝鑲條的一側(cè)移動(dòng)。如果不允許有該向移動(dòng)（例如絲杠傳動(dòng)會(huì)引起絲杠彎曲），可在導(dǎo)軌兩側(cè)各用一個(gè)鑲條，以保持間

49、隙調(diào)整后中心位置不變。 斜鑲條由于厚度不等，在加工后內(nèi)應(yīng)力分布不均，容易彎曲，在調(diào)整，壓緊或在機(jī)床工作狀態(tài)下也會(huì)彎曲，對(duì)于兩端用調(diào)整螺釘調(diào)整的鑲條更容易彎曲。因此，為了增加鑲條的柔度，宜選用小的厚度和斜度。對(duì)尺寸較大的鑲條，可在其上開橫向槽。用鑲條調(diào)整燕尾槽導(dǎo)軌間隙，調(diào)整方便，精度較高。 矩形導(dǎo)軌壓板的尺寸參照標(biāo)準(zhǔn)B63-1表6.2-9[2]（卷三）中的參數(shù)設(shè)計(jì)。當(dāng)壓板厚度h<16mm時(shí)，壓板螺釘?shù)墓Q直徑d即等于h；當(dāng)h20mm時(shí)，d=(0.7~0.8)h.當(dāng)壓板受力較大，或?qū)к壒ぷ鏖L(zhǎng)度較短時(shí)，壓板長(zhǎng)度等于導(dǎo)軌長(zhǎng)度。當(dāng)壓板受力不大，或?qū)к壒ぷ鏖L(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，只需在運(yùn)動(dòng)部件的兩端或中間（受力區(qū)

50、）裝短的壓板。短壓板。短壓板的長(zhǎng)度可取為導(dǎo)軌工作長(zhǎng)度的1/3~1/4。 在此，矩形導(dǎo)軌采用帶鑲條的壓板調(diào)整間隙，其調(diào)整也方便精度也較高。只是剛度低，使其容易磨損，使用一段時(shí)間之后要修正或更換，以保證其精度。 2.液壓缸的設(shè)計(jì) 縱橫油缸均采用HT250為缸體材料，外形采用截面為正方形，內(nèi)腔為圓柱面的長(zhǎng)方體形式。活塞采用45鋼，調(diào)質(zhì)到HB241~285的空心軸結(jié)構(gòu)，活塞也采用45鋼。 5.1.3操縱機(jī)構(gòu) 為適應(yīng)不同的加工狀態(tài)，主軸要求有兩級(jí)轉(zhuǎn)速，根據(jù)滑移齒輪變速傳動(dòng)的特點(diǎn)。采用單獨(dú)的操縱機(jī)構(gòu)。I軸上的滑移齒輪，通過(guò)撥塊的來(lái)回?cái)[動(dòng)帶動(dòng)其進(jìn)行前后往復(fù)運(yùn)動(dòng)，與主軸的兩個(gè)固定齒輪相嚙合，實(shí)現(xiàn)主軸

51、的兩級(jí)轉(zhuǎn)速。這種結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，便于操作，有利于生產(chǎn)加工。 為了保證操縱機(jī)構(gòu)的工作準(zhǔn)確可靠，該機(jī)床在運(yùn)動(dòng)中被操縱件應(yīng)進(jìn)行定位。因齒輪在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中并沒(méi)有軸向載荷。因此，采用鋼球與彈簧組合的裝量對(duì)手柄進(jìn)行定位即可。 根據(jù)箱體的具體結(jié)構(gòu)和齒輪之間相互位置關(guān)系，確定撥塊前后移動(dòng)的行程為47毫米，撥桿的旋轉(zhuǎn)角度為。 在主軸運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，千萬(wàn)注意不要進(jìn)行變速，以免產(chǎn)生太大沖擊，損壞機(jī)件，以待主軸完全靜止下來(lái)之后，才進(jìn)行變速調(diào)整。 確定了主要的傳動(dòng)原理和一些重要參數(shù)，就可以對(duì)齒輪塊進(jìn)行具體設(shè)計(jì)了。采用齒輪塊進(jìn)行撥空齒輪進(jìn)行變速的優(yōu)點(diǎn)是：整體性好，I軸上的兩個(gè)齒輪一個(gè)整體，相對(duì)位置精度高，兩齒輪

52、見留有齒輪塊厚度的距離，充當(dāng)空刀槽，降低了加工難度。 與滑移齒輪相互嚙合的齒輪與主軸之間采用鍵連接，進(jìn)行周向定位，由于主軸直徑足夠大，因此采用單鍵聯(lián)接即可。 5.2零件的選擇 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇重要的是軸承的選擇。 為防止Ⅰ軸向左右竄動(dòng)，以不利于齒輪與的穩(wěn)定嚙合。Ⅰ軸兩端采用單列圓錐滾子軸承7205型，采用E級(jí)精度，主軸由于受軸向力作用其尾部及液壓缸前部分別采用止推軸承8000型，采用D級(jí)精度，主軸后支承采用單列向心推力球軸承36212-E型，采用E級(jí)精度，主軸前支承采用雙列向心短圓柱滾子軸承3182119-D型，采用D級(jí)精度，軸承間隙靠墊片調(diào)節(jié)。 對(duì)于主軸的軸承，之所以如此選用，是由于主

53、軸受的彎矩較大（參見受力簡(jiǎn)圖），但由于主軸本身較粗、剛度較高，且對(duì)精度要求不是很高，因此適合用于這種結(jié)構(gòu)。 圖5-1主軸受力簡(jiǎn)圖 Figure 5-1 Spindle force diagram 6液壓半自動(dòng)專用車床主要受力件的強(qiáng)度校核 6.1主軸靜剛度的校核 車床的主軸靜剛度驗(yàn)算根據(jù)其許用彎曲剛度：[K]=150N/nm。 （1）前面已求出切削力在周向和徑向的分力分別為： （2）齒輪傳動(dòng)力是徑向力和切向力的合成，可以取。切削力與齒輪傳動(dòng)動(dòng)力不在同一平面時(shí)，應(yīng)按兩個(gè)方向分解。 （6-1） 式中：

54、 T=950000P/N=28363.5N·mm 則： （3）切削力引起主軸端部的撓度計(jì)算 (mm) （6-2） (mm) （6-3） 式中 ——軸端部懸伸量，=90； ——支撐跨距，； ——彈性模量，； ——慣性力矩，慣性力矩，mm； J= 所以： （4）齒輪傳動(dòng)引起主軸端部的撓度計(jì)算 （6-4）

55、 （6-5） 式中： b——齒輪中心到前支承點(diǎn)距離，； c——齒輪中心到后支承點(diǎn)距離，； 所以： （5）計(jì)算總的撓度 則： （6）計(jì)算主軸實(shí)際剛度 K=F/ 故主軸靜剛度合格。 因主軸直徑較大，故不需進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度校核。 6.2花鍵軸彎曲剛度的校核 （1）花鍵軸上的齒輪為滑移齒輪，通常選擇主軸處于計(jì)算轉(zhuǎn)速時(shí)（1000r/min）的齒輪嚙合位置為計(jì)算位置。根據(jù)本車床齒輪排列特點(diǎn)，畫出花鍵的受力簡(jiǎn)圖如下。 圖6-1花鍵軸受力簡(jiǎn)圖 Figure 6-1 Spline shaft b

56、y the force diagram 對(duì)于安裝在花鍵軸上的齒輪和的受力分析如下圖。對(duì)花鍵的受力圖分析可知，在處軸的剛度最小，則只需對(duì)當(dāng)處的軸的撓度及對(duì)左右端的傾角進(jìn)行驗(yàn)算即可。 圖6-2花鍵受力分析圖 Figure 6-2 Spline Stress Analysis Chart （2）首先參考[9]，對(duì)齒輪受力進(jìn)行分析： ； ； n=1000r/min 則可知： （3）參考資料[9]，進(jìn)行撓度，傾角的計(jì)算如下： 參見6-2圖，知： ；； ；；； ； 則： 則平面內(nèi)的撓度為：

57、平面內(nèi)的撓度為： 合成撓度為： 0.03（許用值） 故合格。 對(duì)左支承在平面內(nèi)的傾角為： 對(duì)左支承在平面內(nèi)的傾角為： 則合成： （許用值） 故合格。 對(duì)右支承在平面內(nèi)的傾角為： 對(duì)右支承在平面內(nèi)的傾角為： 所以合成： （許用值） 故合格。 6.3花鍵側(cè)擠壓應(yīng)力的計(jì)算 參見表11[9]，知： （6-6）式中 ——最大轉(zhuǎn)矩，； ——花鍵軸小徑，； ——花鍵軸大徑，； ——載荷分布不均勻系數(shù)，??； ——鍵數(shù)，； ——有效工作長(zhǎng)度，； ——許用擠壓應(yīng)力，； 故計(jì)算出： 故花鍵

58、側(cè)擠壓應(yīng)力校驗(yàn)合格。 6.4齒輪模數(shù)的驗(yàn)算 參照P303，表12[9]的計(jì)算過(guò)程，現(xiàn)列表如下： 表6-1模數(shù)驗(yàn)算公式表 Table 6-1 Modulus checking formula table 驗(yàn)算公式 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度 按齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度 式中 ——齒數(shù)，， ； ——使用系數(shù)，； 、——功率利用系數(shù)，、； 、——轉(zhuǎn)速變化系數(shù)， 、； 、——工作用量系數(shù)，、 ； 、——工作期限系數(shù)，，、 ； ——名義切向力，； ——分度圓圓周速度，=； ——?jiǎng)虞p系數(shù)，=； ——齒向輕荷分布系數(shù)，=； 、——齒向輕荷分配系數(shù)，=1.1、=1.1；

59、 ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，=2.5； ——彈性系數(shù)，； ——重合度及螺旋角系數(shù)，=0.85； ——許用應(yīng)力， ； ——復(fù)合齒形系數(shù)，=4.06； ——重合度螺旋角系數(shù)，=0.70； ——許用齒根應(yīng)力，； ——接觸強(qiáng)度模數(shù)，=2.014（2.422）； ——彎曲強(qiáng)度模數(shù)，=1.313（1.464）； 經(jīng)過(guò)計(jì)算可知，所取齒輪模數(shù)均合適。 6.5軸承的驗(yàn)算 根據(jù)Ⅰ軸的受力狀態(tài)，分別計(jì)算出左（A端），右（B端）兩支承端支反力。 zoy面內(nèi)： N N xoy面內(nèi)： N

60、 N 左、右端支反力為： N N 兩端支承軸承受力狀態(tài)相同，左端受力大，所以只驗(yàn)算左端軸承。 同理可求出主軸兩端支承反力分別為： N N 兩端受力狀態(tài)相同，右端受力較大，只驗(yàn)算右端軸承。 驗(yàn)算公式：[9] 疲勞壽命驗(yàn)算： （小時(shí)） 靜負(fù)荷驗(yàn)算： （N） 則有，軸承及其驗(yàn)算所需參數(shù)值列表如下： 表6-2軸承及其驗(yàn)算所需參數(shù)值表 T

61、able 6-2 Bearings and check the parameter values needed to form 額定動(dòng)負(fù)荷（N） C 32140 119000 速度系數(shù) 0.357 0.38 使用系數(shù) 1.1 1.1 功率利用系數(shù) 0.92 0.92 轉(zhuǎn)速變化系數(shù) 0.92 0.85 齒輪輪換工作系數(shù) 0.75 0.85 當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷 F 840.19 4033.5 許用壽命 T 10000 15000 壽命指數(shù)

62、 3.3 3.3 額定壽命 9.1 4.09 額定靜負(fù)荷 23010 121000 安全系數(shù) 1.1 1.1 當(dāng)量靜負(fù)荷 840.19 4033.5 靜負(fù)荷 924.2 4436.85 6.6液壓缸的驗(yàn)算 液壓缸的缸筒厚度驗(yàn)算及活塞桿直徑的驗(yàn)算見液壓缸的設(shè)計(jì)部分，此外只驗(yàn)算缸蓋處固定螺栓的直徑強(qiáng)度及擋鐵行程控制螺栓的穩(wěn)定性。 6.6.1缸蓋固定螺栓直徑的校核 驗(yàn)算公式為： 式中 z為固定螺栓個(gè)數(shù) z=4

63、 K為螺紋緊系數(shù) 1.12～1.5取K=1.5 MPa 取 MPa 為材料屈服強(qiáng)度 N mm 取mmmm 故缸蓋固定螺栓直徑合格 6.6.2控制行程螺桿穩(wěn)定性的校核 求其臨界力 式中 E為彈性模量 E=2-1 MPa ，d=12 mm，l=130 mm， N 所以受壓螺栓桿穩(wěn)定性合格。 7潤(rùn)滑、密封與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7.1潤(rùn)滑與密封 1.各運(yùn)動(dòng)件之間都存在著摩擦，通過(guò)潤(rùn)滑系統(tǒng)的潤(rùn)滑，可以減少摩擦系數(shù)，從而減少系統(tǒng)的能量損失，提高機(jī)械效率。 a.主軸變速箱的潤(rùn)滑 此液壓半自動(dòng)車床的主軸箱內(nèi)采用飛

64、濺潤(rùn)滑的方式，因其簡(jiǎn)單易行，經(jīng)濟(jì)性較好。 飛濺潤(rùn)滑的實(shí)現(xiàn)是借助高速轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪或?qū)ｉT裝設(shè)的甩油盤，甩油片等將油池中的潤(rùn)滑油帶起，飛濺到各摩擦部位。 這種方式只能用密閉的機(jī)構(gòu)，其特點(diǎn)是能防止?jié)櫥偷恼次?，可以循環(huán)使用。 飛濺潤(rùn)滑時(shí)，浸在油池中的機(jī)件的圓周速度不應(yīng)超過(guò)12m/s齒輪浸油深度不應(yīng)大與齒高，否則會(huì)產(chǎn)生大量泡沫及油霧，使油迅速氧化變質(zhì)。 在本車床中直接采用主軸齒輪潤(rùn)滑，圓周速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于12m/s故不可行，需另行設(shè)計(jì)濺油輪。 b.滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑 滾動(dòng)軸承大多采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，也可采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。在此車床設(shè)計(jì)中，決定采用脂潤(rùn)滑的方式對(duì)軸承進(jìn)行潤(rùn)滑。此設(shè)計(jì)所用到的軸承均在主軸箱內(nèi)，為避

65、免飛濺的油液浸入軸承而稀釋潤(rùn)滑脂，必需加擋油環(huán)。 脂潤(rùn)滑與油潤(rùn)滑相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，如不易泄露，維護(hù)簡(jiǎn)單，可使用較長(zhǎng)時(shí)間而不需更換，且不需特殊的裝置進(jìn)行潤(rùn)滑。 c.潤(rùn)滑劑的選擇 1）潤(rùn)滑油：在此選用20號(hào)機(jī)械油（HJ-20）。其選擇原則是轉(zhuǎn)速越高，潤(rùn)滑油精度應(yīng)越低；負(fù)荷越重，潤(rùn)滑油精度應(yīng)越高。 2）潤(rùn)滑脂：潤(rùn)滑脂的選擇是根據(jù)工作條件（轉(zhuǎn)速、溫度、負(fù)荷等條件）來(lái)進(jìn)行的。機(jī)床中常用的潤(rùn)滑脂有：鈣基潤(rùn)滑脂和鋰基潤(rùn)滑脂。在此選用鋰基潤(rùn)滑脂。因鋰基潤(rùn)滑脂是一種高性能潤(rùn)滑脂，具有良好的抗水性能，在較大的溫度范圍和轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)均有良好的潤(rùn)滑作用，使用于主軸滾動(dòng)軸承。 2.密封裝置的作用是防止?jié)櫥幌?/p>

66、釋，和防止灰塵，冷卻液及雜質(zhì)等浸入軸承內(nèi)。如果密封不良，則不僅機(jī)床不清潔，而且影響機(jī)床性能和使用壽命。 根據(jù)密封裝置是否與它相對(duì)運(yùn)動(dòng)件接觸，可分為接觸式密封和非接觸式密封。 其選擇原則是，在密封處線速度不超過(guò)7m/s的油潤(rùn)滑均合可采用氈封圈；脂潤(rùn)滑均合，可選用耐油橡膠制成的徑向密封圈。 在轉(zhuǎn)速很高的場(chǎng)合（線速度超過(guò)7m/s）應(yīng)采用非接觸式密封。 7.2冷卻系統(tǒng) 1.切削液的選用 在金屬切削過(guò)程中，切削液不僅能帶走大量切削熱，降低切削區(qū)溫度，而且由于它的潤(rùn)滑作用，還能夠減少摩擦力，從而減低切削力和切削熱。因此切削液能提高加工表面質(zhì)量，保證加工精度，降低動(dòng)力消耗，提高刀具耐用度和生產(chǎn)效率。因此切削液通常有冷卻、潤(rùn)滑、清洗及防銹的作用。 切削液主要有水劑和油劑兩大類，為了改善切削液的性能，常添加不同性質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)------添加劑。在特殊情況下四氯化碳、三氯乙烯也可做切削液。 參照表7.5-5[2]（卷三）選用普通乳化液（2號(hào)乳化油），進(jìn)行冷卻。 2.切削液的加注方法：選擇澆注法。 3.選擇冷卻液泵 a.確定冷卻液用量 有公式7.5-5[2]（卷三）可知： Q=KN