【正文】 傳動比較大，且為一級減速完成，故選用圓柱蝸桿傳動。 其他元件及裝置 如定向件、操作件以及根據(jù)夾具特殊功用需要設(shè)置的一些裝置，如分度裝置、工件頂出裝置、上下料裝置等。 圖 導(dǎo)軌防護(hù)罩的結(jié)構(gòu)形式 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 36 頁 共 45 頁 4 專用夾具及其配套組件設(shè)計 專用夾具的組成及特點 專用夾具是指專為某一工件的某道工序的加工而專門設(shè)計的夾具，具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速，方便等優(yōu)點。移動速度快，精度高，行程長 [17]。但承載剛球與導(dǎo)軌之間是兩個凸圓之間的點接觸，與尺寸類似的滾動直線導(dǎo)軌副比較，許用載荷小得多，因此，滾動導(dǎo)套副只能用于輕載場合，并且一般不預(yù)加載荷。當(dāng)滾動導(dǎo)套在導(dǎo)軌軸上做相對直線運動時，滾珠就在滾道和回珠槽中做循環(huán)滾動。 根據(jù)滾珠絲杠基本參數(shù)確定 Lmax=1200mm 查產(chǎn)品樣本手冊選用 LGB501200100H 型螺旋鋼帶保護(hù)套，其規(guī)格見圖 其基本尺寸確定為： Lmax=1200mm Lmin=100mm D1=50mm D2=84mm D3=90mm D4=48mm 則其最大允程 L= Lmax Lmin=1100mm 滿足要求，可以使用。 本設(shè)計滾珠絲杠副采用鋰基潤滑脂或主軸用潤滑油。 噴頭支架滾珠絲杠副的 選型計算 已知 ： 工作臺重量 W1=200N， 工作臺最大行程 LK=1000mm， 工作臺導(dǎo)軌的摩擦系數(shù) ： 動摩擦系數(shù) μ=， 靜摩擦系數(shù) μ0=， 快速進(jìn)給速度 Vmax=， 定位精度中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 28 頁 共 45 頁 20μm/300mm， 全行程 25μm， 重復(fù)定位精度 10μm， 要求壽命 20xx0 小時 (兩班制工作十年 )。按JB/GQ 114089 規(guī)定的數(shù)控機(jī)床反向差值主要取決于△，而定位誤差主要取決于滾珠絲杠副的速度，其次是 δk。m 電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩 T=2≥ TM = N at ≈（ 3～ 4） mt 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 22 頁 共 45 頁 mt : 電動機(jī)時間常數(shù)。 F : 作用在滾珠絲杠副上的外加軸向載荷 N 代入得： TF =1N 滾珠螺母連接形式如圖 所示，尺寸為： dω =25mm Ph w= 5mm D1=40mm D=66mm D4=53mm B=11mm D5= D6=10mm h=。 確定當(dāng)量轉(zhuǎn)速與當(dāng)量載荷 （ 1）各進(jìn)給速度下絲杠轉(zhuǎn)速 ni = hiPV ni ：絲杠轉(zhuǎn)速 r/min i=1,2,? ,n Vi ：進(jìn)給速度 m/min i=1,2,? ,n 由表 22 得 V1 = 1 m/min V2 = 3 m/min V3 = m/min Ph = 5 mm 因為本設(shè)計為噴丸機(jī)床，且靶距保持在 30mm 左右，故認(rèn)為絲杠軸向載荷不變，即工作臺重量 W1= 100 Kg 則 F1=F2=F3=1000N （ 2）當(dāng)量轉(zhuǎn)速 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 15 頁 共 45 頁 由表 22 查得 t1 = 70 t2 = 20 t3 = 10 代入得： nm =410 r/min 代入得： Fm =743 N 預(yù)期額定動載荷 （ 1）按預(yù)期工作時間估算 式中： Cam : 預(yù)期額定動載荷 N Lh : 預(yù)期工作時間 取 Lh = 20xx0 h fw : 載荷系數(shù) 取 fw = （無沖擊） fa : 速度系數(shù) 根據(jù)初定精度等級 T傳動滾珠絲杠，通常選用精度等級 5 級 取 fa = fc : 可靠性系數(shù) 取可靠性為 90% 則 fc = 1 已知： nm =410 r/min 代入得： Cam = 7819N 按滾珠絲杠的預(yù)期運行距離 LS（ Km） 估算 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 16 頁 共 45 頁 Cam = cawkmhS fffFPL 1003 ? 式中 : LS : 預(yù)期運行距離 LS（ Km）， 一般取 250Km 其它代號意義同上。在結(jié)構(gòu)上在螺母上開有側(cè)孔，孔內(nèi)鑲有反向器，將相鄰兩螺紋滾道聯(lián)接起來，剛球從螺紋滾道進(jìn)入返向器，越過螺桿牙頂進(jìn)入相鄰螺紋滾道，形成循環(huán)通道。 （ 3）兩端裝推力軸承如圖 c，把推力軸承裝在滾珠絲桿的兩端，并施加預(yù)緊拉力，這樣有助于提高剛度，但這種安裝方式對絲杠的熱變形較為敏感，軸承的壽命較兩端裝推力軸承及向心球軸承方式低。螺母座絲杠端部的軸承及其加工的不精確性和它們在受力之后的過量都會給進(jìn)給系統(tǒng)的傳動剛度帶來影響。 圖 雙螺母墊片預(yù)緊 （ 4）雙螺母螺紋預(yù)緊（圖 ）。調(diào)整預(yù)緊力的原理與雙螺母齒差相同。調(diào)整預(yù)緊力時，需將滾珠螺母從滾珠絲杠上擰下。特別是對于垂直絲杠，由于重力作用，下降時當(dāng)傳動切斷后，不能立刻停止運動，故常需添加制動裝置 [11]。因此，功率消耗只相當(dāng)于常規(guī)絲桿螺母副的 41 ～ 31 。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 7 頁 共 45 頁 滾珠絲杠副滾珠絲杠滾珠螺母滾珠絲 杠其 他負(fù)荷滾珠間隔滾珠螺 母 體滾珠循環(huán)裝置密 封 件潤 滑 件預(yù)緊元件其 他 圖 滾珠絲杠副的組成 滾珠絲杠副的基本結(jié)構(gòu) 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)主要可以按滾道螺旋面的法向截型、滾珠的循環(huán)方式、滾珠絲杠副軸向間隙的預(yù)緊方式分類。當(dāng)常態(tài)水被高壓增壓器加壓后，壓力可增至 15MPa 以上，然后進(jìn)入超高壓增壓器，經(jīng)柱塞加壓后，壓力可增達(dá) 382MPa再進(jìn)入蓄能器管腔中，消除高壓脈動，經(jīng)高壓噴嘴噴出，在混合室摻混 鋼 丸后 鋼 丸獲得中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 5 頁 共 45 頁 巨大能量 [8]。高壓水射流噴丸機(jī)的工作原理是靠“抽吸”作用實現(xiàn)輸送介質(zhì)的，因此效率低、混合效果差。磨料供給系統(tǒng)：保證均勻、連續(xù)、精確地供給磨料。 20xx 年由上海大學(xué)研制成功了高性能高壓水 /前混合磨料射流切割設(shè)備 — JSQ1010型磨料水 射流數(shù)控切割機(jī)床，該機(jī)床的特點是： (1)機(jī)床工作臺由收集箱、左右支架、滾動絲杠、導(dǎo)向軸、臺面框和磨料噴嘴架組成龍門式結(jié)構(gòu)。剛性高的部分產(chǎn)生的沖擊動壓使傳播時間減少，增大了沖擊強(qiáng)度，從宏觀上看起快速楔劈的作用；而低剛度部分相對于高剛度部分形成了柔性空間，起吸屑排屑的作用。 世界上第一臺純水高壓水切割設(shè)備誕生于 1974 年，第一臺磨料高壓水切割設(shè)備誕生于 1979 年。弗蘭茲博士獲得。噴丸機(jī)又有干噴和濕噴之分。飛機(jī)和發(fā)動機(jī)中一切關(guān)鍵承力件經(jīng)過噴丸強(qiáng)化之后，其強(qiáng)化效果之顯著，成本之低廉，使得所有其它表面強(qiáng)化工藝都相形見絀。 畢業(yè)設(shè)計說明書 高壓水射流噴丸機(jī)床設(shè)計 班 級： 學(xué)號： 姓 名： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 20xx年 6 月 軟件工程 黃志誠 劉璐 軟件 學(xué)院 高壓水射流噴丸機(jī)床設(shè)計 摘 要 超高壓水射流 噴丸機(jī)床的設(shè)計，主要是針對普通超高壓水射流切割機(jī)床進(jìn)行的改造，使其具有對工件進(jìn)行噴丸硬化處理功能。 噴丸是使受噴材料在再結(jié)晶溫度下進(jìn)行的一種冷加工方法，加工過程由彈丸流在很高的速度下撞擊受噴表面而完成的。干噴工作條件差；濕噴是將彈丸混合在液體中，呈懸浮狀，然后噴射工件表面，工件條件有所改善。在最近十多年里，水中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 2 頁 共 45 頁 射流 (WJ、 AWJ)切割技術(shù)和設(shè)備有了長足進(jìn)步，其應(yīng)用遍及工業(yè)生產(chǎn)和人們生活各個方面 [3]。自 20 世紀(jì) 80 年代末以來，我國依靠自己的力量，自主開發(fā)成功了各類超高壓水射流切割設(shè)備，并開始 了大量的工藝試驗研究。兩者的結(jié)合，正好像使其在切割材料時猶如一把軸向“鋸刀”加工一樣。工作臺面尺寸為 1m 1m，平面內(nèi) x、 y 方向進(jìn)給采用步進(jìn)式電動機(jī)直接帶動滾珠絲杠副，實現(xiàn)噴嘴的平面運動。切割裝置：將工作介質(zhì)的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，產(chǎn)生高能流束切割工件。但其鋼丸供給均勻、能實現(xiàn)精確連續(xù)供丸、易調(diào)節(jié)，故本設(shè)計選用。 高壓水射流噴丸機(jī)床的設(shè)計任務(wù) 本次設(shè)計主要對高壓水射流噴丸機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計，設(shè)計數(shù)據(jù)參數(shù)如下： （ 1）噴頭最大工作行程 X 軸（縱向） 1m Y 軸（橫向） 1m （ 2）噴頭最高移動速度 15m/min 最大工作速 度 3m/min （ 3）噴嘴數(shù)量 1 個 （ 4）靶距 H=200mm （ 5）旋轉(zhuǎn)夾具所夾工件最大軸徑 50mm 所夾工件最大長度 700800mm 同時在已有的系統(tǒng)基礎(chǔ)上利用水射流產(chǎn)生的強(qiáng)大壓力結(jié)合表面處理工藝使該系統(tǒng)在原有基礎(chǔ)上具有對工件進(jìn)行噴丸硬化處理的功能，以提高機(jī)床的實用價值。 （ 1）按滾道螺旋面的法向截型分類 通過滾珠中心并垂直于滾道螺旋面的平面和滾道表面的交線稱滾道法向截形，常用的滾道法向截形有兩種：單圓弧形和雙圓弧形。 （ 2）給予適當(dāng)預(yù)緊，殼消除絲桿和螺母的螺紋間隙，反向時就可以消除空程死區(qū)，定位精度高，剛性好。 典型滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu) 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 9 頁 共 45 頁 圖 單螺母外循環(huán)滾動螺旋副 1－螺母 2－套 3－鋼球 4－螺旋槽返回通道 5－擋球器 6－絲杠 圖 雙螺母外循環(huán)螺紋調(diào)整式滾動螺旋副 1－螺母 2－擋球器 3－鋼球 4－絲杠 5－墊圈 6－圓螺母 圖 雙螺母內(nèi)循環(huán)墊片調(diào)整式滾動螺旋副 1－螺母 2－調(diào)整墊片 3－返向器 4－鋼球 5－絲杠 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 10 頁 共 45 頁 圖 雙螺母內(nèi)循環(huán)齒差調(diào)整式滾動螺旋副 1－螺母 2－內(nèi)齒圈 3－返向器 4－鋼球 5－絲杠 軸向間隙的消除 軸向間隙通常是指絲杠和螺母之間無現(xiàn)對轉(zhuǎn)動時，絲桿螺母之間的最大軸向竄動。將滾珠螺母體與雙聯(lián)齒輪脫開，然后兩個滾珠螺母體向相同方向各轉(zhuǎn)動一個齒，再與雙聯(lián)齒輪嚙合，這樣兩個滾珠螺母在圓周方向有了相對旋轉(zhuǎn)。有兩個滾珠螺母體相反方向的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致兩個滾珠絲桿的接觸點產(chǎn)生軸向位移 hp?? 。導(dǎo)向平鍵限制兩個滾珠螺母的相對運動。因此，螺母座的孔與螺母之間必須保持 良好的配合，并應(yīng)保證孔對端面的垂直度。 （ 4）兩端裝推力軸承及向心球軸承如圖 d，為使絲桿具有最大的剛度，它的兩端可用雙重支承，即推力軸承加向心軸承，并施加預(yù)緊拉力。這樣的結(jié)構(gòu)螺母的外型尺寸小和滑動螺旋副大致相同。 代入得 : Cam = （ 2）擬采用預(yù)緊滾珠絲杠副，按最大負(fù)載 Fmax計算： 式中 : fe : 預(yù)加載荷系數(shù)，取 fe = 代入得 : Cam = 4977N 取以上兩種結(jié)果的最大值 Cam = 7819N 按精度要求確定允許的滾珠絲杠的最小螺紋直徑 （ 1）估算絲杠允許的最大軸向變形量 δm ①按規(guī)定 δm = min0KF ≈（ 31 ～ 41 ）重復(fù)定位精度 ②按規(guī)定 δm ≈（ 41 ～ 51 ）定位精度 已知：重復(fù)定位精度為 10μm、定位精度為 25μm 則 ① δm = 3μm ② δm = 6μm 取兩種結(jié)果最小值 δm = 3μm （ 2）估算滾珠絲杠副的最小螺紋底徑 d2m 取絲杠安裝方式為兩端固定形式如圖 所示 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 17 頁 共 45 頁 圖 滾珠絲杠安裝方式示意圖 式中： E : 楊式彈性模量 105MP δm : 估算的滾珠絲杠最大允許軸向變形量 μm F0 : 導(dǎo)軌靜摩擦力 N 。 對預(yù)緊絲杠副，確定其預(yù)緊力 FP 由于選擇 FFZD 預(yù)緊螺母形式的滾珠絲杠副，則需規(guī)定預(yù)緊力 FP。m 滾珠絲杠預(yù)加載荷 Fp 產(chǎn)生的預(yù)緊力矩 Tp(N電動機(jī)樣本查得 mt =5ms 代入得： Tam =m符合要求。 （ 2）傳動系統(tǒng)剛度驗算： △≤ 反向差值