【正文】 E——材料彈性模量，鋼:E＝1O 6N/cm215 / 40I——截面慣性矩（cm 4）絲杠： ，di 為絲杠內(nèi)徑；416dI??L——絲杠兩支承端距離 (cm)；fZ一絲杠支承方式系數(shù)，從表 413 中查出，一端固定，一端簡(jiǎn)支 fZ =][39。7’ 4176。可計(jì)算出傳動(dòng)比 i ???Libp??可選定齒輪齒數(shù)為， 或40321zi5 橫向進(jìn)給齒輪箱傳動(dòng)比計(jì)算已確定橫向進(jìn)給脈沖當(dāng)量 δ p＝，滾珠絲杠導(dǎo)程 L0＝5mm，初選步進(jìn)電機(jī)步距角 可計(jì)算傳動(dòng)比 i: ???Libp??考慮到結(jié)構(gòu)上的原因，不使大齒輪直徑太大，以免影響到橫向溜板的有效行程，故此處可采用兩級(jí)齒輪降速: 250453421???zi因進(jìn)給運(yùn)動(dòng)齒輪受力不大，模數(shù) m 取 2。g(L0247。Z2）2〔(J2+Js)+ G247。(247。=齒寬（6~10） m20 20 20 20 20 20中心距2/)(1dA??72 64 4518 / 40基本滿足慣量匹配的要求。θb247。θb247。nmax10－2/(60 ta)=2π 50010173。(Pz+G) L0247。cm 附加摩擦力距 M0 MO=FPOL0(1－η02)/2πη i=1247。32530(1－)247。M 快=Mf+M0=94+=cm 從上面計(jì)算可以看出，M 起、M 快和 M 切三種工況下，以快速空載起動(dòng)所需力矩最大，以此項(xiàng)作為初選步進(jìn)電機(jī)的依據(jù)。cm按此最大靜力矩從下表查出，150BF002 型最大靜轉(zhuǎn)矩為 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)時(shí)，f 起=2500 時(shí)， M=100N20 / 40當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)和切削進(jìn)給時(shí)，130BF001 型步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行矩頻特性完全可以滿足要求。g(L0247。L3= 10－3442= kg?cm2J4=10－3d24g(L0247。10(247。=0. 558基本滿足慣量匹配要求 電機(jī)力矩計(jì)算 M M 起=Mamax+Mf+MaMamax=JΣnmax10173。δp2247。cm折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩 MfMf=FOL0247。Z1) =(2680+600)247。3FˊtL0(1－η02)247。( 2π) =cm M 切M 切=Mf+M0+Mt=Mf+M0+ FOL0247。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩 Mq 與最大靜轉(zhuǎn)矩 Mjmax的關(guān)系可知，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為三相六拍時(shí)：λ=Mq247。m。60=4000HzFe=1000Vs247。cm，小于機(jī)床所需的起動(dòng)力矩（ 第四章 液壓尾座部分設(shè)計(jì)23 / 40液壓尾座研究背景和意義 從 20 世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來(lái)，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)革命性的變化，近年來(lái)，由于液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用了高技術(shù)成果，如自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、磨練磨損技術(shù)、可靠性技術(shù)及新工藝和新材料，使傳統(tǒng)技術(shù)有了新的發(fā)展，也使液壓系統(tǒng)和元件的質(zhì)量、水平有一定的提高。利用有壓的液體經(jīng)由一些機(jī)件控制之后來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。因此，液壓氣動(dòng)技術(shù)廣泛用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門。今天，為了和最新技術(shù)的發(fā)展保持同步，液壓技術(shù)必須不斷發(fā)展，不斷提高和改進(jìn)元件和系統(tǒng)的性能，以滿足日益變化的市場(chǎng)需求。此外，力求完成課題之余，熟悉國(guó)內(nèi)外數(shù)控技術(shù)及液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),增強(qiáng)對(duì)如何發(fā)展民族數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的感性認(rèn)識(shí)。以數(shù)控機(jī)床為代表的數(shù)控設(shè)備的生產(chǎn)與應(yīng)用水平反映了一個(gè)國(guó)家的機(jī)械與電子工業(yè)水平 [6]。首先我們看下面的表格可清楚的看出國(guó)內(nèi)國(guó)外液壓技術(shù)發(fā)展的狀況。今后，將發(fā)展無(wú)泄漏元件和系統(tǒng)，如發(fā)展集成化和復(fù)合化的元件和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)管連接，研制新型密封和無(wú)泄漏管接頭，電機(jī)油泵組合裝置等。同時(shí)開(kāi)發(fā)耐污染能力強(qiáng)的高效濾材和過(guò)濾器。 機(jī)電液一體化 機(jī)電液一體化可實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、智能化，充分發(fā)揮液壓傳動(dòng)動(dòng)力大、慣性小、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，其主要發(fā)展方向如下：液壓系統(tǒng)將有過(guò)去的電液系統(tǒng)和開(kāi)環(huán)比例控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)向閉環(huán)比例伺服系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)壓力、流量、位置、溫度、速度等傳感器實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化；提高液壓元件性能，在性能、可靠性、智能化等方面更適應(yīng)機(jī)電液一體化需求，發(fā)展與計(jì)算機(jī)直接接口的高頻，低功耗的電磁電控元件；液壓系統(tǒng)的流量、壓力、溫度、油污染度等數(shù)值將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量和診斷；電子直接控制元件將得到廣泛采用，如電控液壓泵，可實(shí)現(xiàn)液壓泵的各種調(diào)節(jié)方式，實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、合理分配功率、自動(dòng)保護(hù)等；借助現(xiàn)場(chǎng)總線，實(shí)現(xiàn)高水平信息系統(tǒng)，簡(jiǎn)化液壓系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、爭(zhēng)端和維護(hù)。為了保護(hù)環(huán)境，研究采用生物降解迅速的壓力流體，如采用菜油基和合成脂基或者水基海水等介質(zhì)替代礦物液壓油。 初步確定液壓尾座的總體布局，包括配置形式、液壓系統(tǒng)的布置及選擇液壓能源及相應(yīng)的附屬元件等。 尾座的整體設(shè)計(jì)機(jī)床采用標(biāo)準(zhǔn)液壓尾座，尾座套筒可編程控制，尾座體移動(dòng)通過(guò)銷軸由托板帶動(dòng)。在裝配圖中的左視圖中畫了輔助零件的輪廓即為導(dǎo)軌，此導(dǎo)軌為三角形導(dǎo)軌，選擇三角形導(dǎo)軌的原因是它的導(dǎo)向性和精度保持性都比較高，當(dāng)導(dǎo)軌有了磨損時(shí)會(huì)自動(dòng)下沉補(bǔ)償磨損量，此導(dǎo)軌多用于精度要求較高的機(jī)床。套筒的主要尺寸是根據(jù)尾座體的尺寸選擇的，套筒的作用就是安裝尾座活塞軸和頂尖。C6140 數(shù)控臥式車床的尾座采用的是整體式結(jié)構(gòu)，整體式結(jié)構(gòu)尾座由尾座體、套筒、芯軸結(jié)構(gòu)、套筒液壓測(cè)力裝置、尾座和套筒移動(dòng)機(jī)構(gòu)、尾座和套筒夾緊與放松結(jié)構(gòu)及液壓裝置等組成，芯軸結(jié)構(gòu)選用高精度的進(jìn)口軸承支承，動(dòng)、靜剛度好，精度高。結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、優(yōu)化、合理，整體式尾座將分體式尾座上、下體合為一個(gè)尾座整體，取消了分體式尾座聯(lián)結(jié)的定位鍵和把合螺釘，總零件數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)更少，取消了分體式尾座上、下體的配合加工面，取消了分體式尾座上、下體的裝配環(huán)節(jié)，加工、裝配工藝性更好，節(jié)約了加工、裝配總費(fèi)用，降低了尾座的總重量和總成本。當(dāng)給尾座油壓后座通液壓油時(shí)，液壓油通過(guò)油路進(jìn)入尾座活塞軸上的一個(gè)腔，在進(jìn)入套筒孔的錐形腔內(nèi)，此時(shí)壓力增大，套筒帶動(dòng)頂尖向前移動(dòng)。尾座體的材料采用 HT200，鑄造加工而成。14 為鍵，此鍵的形狀為上面圓柱，下面為四面體，此鍵的作用是固定主軸，使其不能左右旋轉(zhuǎn)只能伸縮，在其旁邊有一定位螺釘，此作用是將鍵牢牢固定于殼體，防止鍵定位不準(zhǔn)。為了使套筒不隨工件一起轉(zhuǎn)動(dòng)在套筒上部設(shè)計(jì)了滑鍵槽，在尾座體上設(shè)計(jì)有滑鍵。尾座主軸的尾部與固定環(huán)相連。頂尖的一端可頂中心孔或管料的內(nèi)孔，另一端則放入到尾座套筒內(nèi)。莫氏錐度是一個(gè)錐度的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，用于靜配合以精確定位。又比如鉆孔的錐柄鉆，如果使用中需要拆卸鉆頭磨削，拆卸后重新裝上不會(huì)影響鉆頭的中心位置。導(dǎo)軌應(yīng)滿足導(dǎo)向精度高、精度保持性好、低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好；摩擦阻力小、靈敏度高；剛度高、承載能力大；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工、安裝、調(diào)配、調(diào)整和維修，成本低等要求。30 / 40為了提高耐磨性和防止咬焊，動(dòng)導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌應(yīng)盡量采用不同的材料。適用于不經(jīng)常工作且對(duì)精度保持性要求不高的導(dǎo)軌。耐磨鑄鐵中應(yīng)用較多的是高磷鑄鐵、磷銅鈦鑄鐵及釩鈦鑄鐵。在本課題中，我選擇三角形導(dǎo)軌。 尾座孔系設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中所需提及的主要技術(shù)要求中，就其性質(zhì)而言，大致可分為兩類：一是各加工表面自身的尺寸精度、幾何形狀精度和表面粗糙度；二是為了保證定位基準(zhǔn)面的定位精度，以及為了減輕在加工中的定位誤差。這是為了減少接觸面的單位面積壓力和不損壞死頂尖。摩擦不僅損壞配合表面的品質(zhì)，31 / 40而且會(huì)導(dǎo)致疲勞裂紋的萌生，從而急劇地減低零件的疲勞強(qiáng)度。本課題的設(shè)計(jì)中尾座套筒孔的兩端采取了一定的密封性設(shè)計(jì),因此可采用比較簡(jiǎn)單的壓配式注油杯系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行間歇性的潤(rùn)滑即滿足尾座體孔和套筒、滑鍵與滑鍵槽的潤(rùn)滑要求?；I槽的長(zhǎng)度主要和滑鍵在套筒上的位置有關(guān)。在對(duì)套筒上的滑鍵槽以及尾座上的安裝孔的設(shè)計(jì)中不僅需要保證滑鍵槽的對(duì)稱度要求,還要保證裝鍵孔對(duì)套筒孔中心軸線的對(duì)稱度和垂直度,因此在設(shè)計(jì)中結(jié)合有關(guān)原則和實(shí)際經(jīng)驗(yàn),初步確定安裝滑鍵的孔對(duì)套筒孔的對(duì)稱度要求為 。因此，我們分別確定其配合等級(jí)。安裝莫氏錐柄的套筒部32 / 40與尾座孔的配合精度要求最高，配合間隙很小，制造成本也高，最適合于不回轉(zhuǎn)的精密滑動(dòng)配合，精度等級(jí)多用于 IT5～I(xiàn)T7 級(jí)。2 偏心軸的設(shè)計(jì)在尾座的后半部分，有個(gè)手柄是短暫的控制尾座在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)，即使尾座停在導(dǎo)軌上，此原理離不開(kāi)偏心軸，首先偏心軸固定在尾座體上，手柄固定在安裝偏心軸的套筒上，當(dāng)搖動(dòng)手柄時(shí)，手柄帶動(dòng)偏心軸，偏心軸通過(guò)拉桿 29 使壓板 2 壓緊壓板 3，壓板3 緊緊壓在導(dǎo)軌上使尾座停止。mm 撓度的計(jì)算 (32)EIPl3?? = =?許用撓度［ ］ ～ , [ ], 在范圍之內(nèi)。由于螺栓需支撐的強(qiáng)度比較大并且其長(zhǎng)度大于 160，而 M16 的螺栓的長(zhǎng)度最高為 160，因此我們選 M20 的螺栓，下面我們來(lái)確定連接螺栓的直徑。FN180??34 / 40由 可知作用在下箱體上的壓力Nf???fN??從而可得轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪軸端的方形部分所需要的力至少為 ，那么作用在每個(gè)螺栓上的力為 39。其長(zhǎng)度可以根據(jù)尾座體和螺栓所在尾座體來(lái)確定，圖上有三個(gè)螺栓分別取 170mm，180mm，190mm。同時(shí)粗糙度還影響到配合性質(zhì)的穩(wěn)定性。在選擇表面粗糙度的數(shù)值大小時(shí)還應(yīng)當(dāng)根據(jù)零件的功能要求和經(jīng)濟(jì)性結(jié)合有關(guān)的選用原則。因而其表明粗糙度值大致??；尾座體兩端都有配合要求，因此我們選擇粗糙度值取 ； 尾座底面和立導(dǎo)向面同樣具有較高的形位精度，表面粗糙度多采用 并刮研。 底面及立導(dǎo)向面形位公差的確定尾座體底面設(shè)計(jì)精度的高低是尾座安裝在機(jī)床上以后定心精度高低的重要影響因素。設(shè)計(jì)完成了系37 / 40統(tǒng)中的尺寸計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行一系列的校核，各項(xiàng)性能指標(biāo)完全滿足要求，說(shuō)明設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是合理的。還涉及了尾座精度、尾座體表面粗糙度、尾座與機(jī)床形位公差、底面及立導(dǎo)向面形位公差。還包括尾座體、套筒的設(shè)計(jì)、頂尖、尾座孔系的設(shè)計(jì)、尾座導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)，撓度、轉(zhuǎn)角、液壓缸內(nèi)徑及壓板處螺栓直徑、鎖緊力的計(jì)算及校核。立導(dǎo)向面是與尾座底面上垂直的平面，在尾座的設(shè)計(jì)中不僅要求尾座可在導(dǎo)軌上橫向移動(dòng)，同時(shí)為了加工錐體或其它形狀的零件，還需要尾座體在底板上作縱向移動(dòng)，通過(guò)安裝在尾座底板上的螺栓與固定在尾座體下部的螺母孔相旋合使尾座體上部偏移。而由于尾座對(duì)機(jī)床其它部件的幾何形狀誤差將導(dǎo)致在對(duì)工件的加工過(guò)程中使工件的尺寸、形狀精度降低，嚴(yán)重影響加工后工件的質(zhì)量。同時(shí)在實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)不足的情況下還要注意表面粗糙度數(shù)值與形狀公差值的協(xié)調(diào)關(guān)系，結(jié)合有關(guān)表面粗糙度數(shù)值選用的實(shí)例作參考來(lái)初步確定尾座體各部位的表面粗糙度數(shù)值的大小。此外粗糙度對(duì)接觸剛度、密封性、產(chǎn)品外觀及表面腐蝕能力等都有明顯的影響。這種零件表面上具有的較小間距和峰谷所組成的微觀幾何特征稱為表面粗糙度。??d?于是可得 ][439。為了滿足加工后的工件的精度要求，在工件重量較大和切削力較大的情況下機(jī)床不發(fā)生共振，取軸向力 。?01.?rad5.? 壓板處螺栓的選擇及校核在機(jī)床尾座上通過(guò)一組兩個(gè)相同的螺栓連接尾座和導(dǎo)軌的，并用壓板固定。如果使用普通的圓軸不能拉動(dòng)拉桿，起不到固定尾座的作用。推薦表面粗糙度值選擇 。由于套筒的尺寸較大，又和尾座體有配合要求，所以要保證套筒的直線度和圓柱度，可選直線度為 、圓柱度為 。其一，套筒與尾座體的配合，其二，套筒與頂尖、尾座活塞軸的配合。(2)使滑鍵在滑動(dòng)中順利。在尾座上設(shè)計(jì)滑鍵的主要目的是防止頂尖在工作時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。采用潤(rùn)滑油來(lái)潤(rùn)滑時(shí),潤(rùn)滑油膜可起到緩沖，吸熱的功能；而采用膏狀的潤(rùn)滑脂，即可防止內(nèi)部的潤(rùn)滑劑的外泄，又可阻止雜質(zhì)侵入，避免加劇零件的磨損,起到密封作用。頂尖（死頂尖或活頂尖）的錐面（莫氏錐度或公制錐度）插入主軸錐孔和尾座頂尖套筒的錐孔內(nèi)要同心，既要保證設(shè)計(jì)時(shí)同軸度的要求，避免由于尾座的偏移使車削工件產(chǎn)生錐度，因此在設(shè)計(jì)中要保證莫氏錐孔軸心線與套筒軸心的同軸度公差為 ,端面徑向跳動(dòng)公差為 。根據(jù)技術(shù)參數(shù)的要求，確定套筒直徑為 85mm。燕尾形導(dǎo)軌剛度較差，加工、檢驗(yàn)、和維修都不大方面。通過(guò)對(duì)材料的類比，由于我設(shè)計(jì)的是 C6140 液壓尾座,考慮價(jià)格等原因，選用灰鑄鐵作為導(dǎo)軌材料。耐磨性高于灰鑄鐵，但較脆硬，不易刮研，且成本較高。灰鑄鐵常用的牌號(hào)是 HT200。常用的導(dǎo)軌材料有鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料。每種缸的工作原理幾乎都是相似的,拿一個(gè)手動(dòng)千斤頂來(lái)說(shuō)它的工作原理吧,(液壓手動(dòng)泵)使液壓油經(jīng)過(guò)一個(gè)單向閥進(jìn)入油缸,這時(shí)進(jìn)入油缸的液壓油因?yàn)閱蜗蜷y的原因不能再倒退回來(lái),逼迫缸桿向上,然后在做工繼續(xù)使液壓油不斷進(jìn)入液壓缸,就這樣不斷上上升,要降的時(shí)候就打開(kāi)液壓閥,尾座的螺塞缸是安裝螺塞的，當(dāng)擰動(dòng)螺塞時(shí)，螺塞再推動(dòng)頂桿向前運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而退出頂尖，螺塞缸還有一個(gè)作用就是固定活塞，使活塞不動(dòng)主軸來(lái)回運(yùn)動(dòng)，起支撐主軸的作用。利用的就是摩擦力的原理，在一定的錐度范圍內(nèi)，工件可以自由的拆裝，同時(shí)在工作時(shí)又不會(huì)影響到使用效果，比如鉆孔的錐柄鉆。頂尖一般由專門的工廠生產(chǎn)，我們只要根據(jù)自己的需要買產(chǎn)品。 尾座頂尖的設(shè)計(jì)車床的尾座頂尖，在車床的使用中經(jīng)常用到的定位元件，它可以幫助主軸一起限制的工件的自由度，并起到定心的作用，因此要求具有較高的精度，在使用中要使