【正文】 即 minK ≥反向差值 F 反向差值即重復(fù)定位精度 10μm 代入得： minK =98≥ 50 故傳動(dòng)系統(tǒng)剛度滿足要求。 表 工作參數(shù) 加工方式 進(jìn)給速度 Vi(m/min) 工時(shí)百分比 % 絲杠軸向載荷 (N) 絲杠轉(zhuǎn)速 r/min 一般加工 1 70 1000 100 最高加工速度 3 20 1000 300 快速進(jìn)退 10 1000 750 Ph = maxmaxniV? 式中： Ph ：滾珠絲杠副的導(dǎo)程 mm Vmax ：最大行程 3m/min nmax ： 電機(jī)最高轉(zhuǎn)速 1500r/min i ： 傳動(dòng)比齒輪一級(jí)減速 i= 代入得 ， Ph = 4 mm 圓整為 Ph = 5 mm 如以上所算，相同工況下噴頭支架滾珠絲杠副所選導(dǎo)程與運(yùn)動(dòng)支架滾珠絲杠副相同，并且噴頭支架重量為 W1=200N，這樣為了計(jì)算選型以及采購和安裝的方便 我們決定采用與運(yùn)動(dòng)支架滾珠絲杠副相 同型號(hào)的滾珠絲杠作為噴頭支架滾珠絲杠副，即確定其型號(hào)為 FFZD25053P3/15071186。每周檢查一次滾珠絲杠，當(dāng)選用潤滑油時(shí)，油中不能有金屬異物或污染物。 圖 螺旋鋼帶保護(hù)套 密封 滾珠螺母的 兩端密封圈用聚四氟乙烯或尼龍制造的接觸式密封圈。因此，滾動(dòng)導(dǎo)套副屬于無限循環(huán)的滾動(dòng)導(dǎo)軌，而保持架還有反向器的作用。本次設(shè)計(jì)為噴丸機(jī)機(jī)架由經(jīng)驗(yàn)估計(jì)重量約 100 千克，輕便無預(yù)加載荷故適用。 滾動(dòng)導(dǎo)套副選型計(jì)算 選型 進(jìn)給滾珠絲杠為 FFZD25053P3/1380 1289 故由滾動(dòng)直線導(dǎo)套副尺寸系列中初步選定采用 GTB30t1 型滾動(dòng)直 線導(dǎo)套副。專用夾具由定位裝置、夾緊裝置、對(duì)刀引導(dǎo)裝置、夾具體及其他元件及裝置組成。 由設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)任務(wù)出發(fā)，本設(shè)計(jì)中所創(chuàng)新處之一即專用夾具的設(shè)計(jì)，使其噴丸功能更加強(qiáng)大，在原有二維平面噴丸基礎(chǔ)上通過專用夾具的作用使機(jī)床另具有對(duì)軸類及盤套類回轉(zhuǎn)件可進(jìn)行噴丸硬化處理功能從而實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用功能 [17]。 選擇材料和加工精度 蝸桿選用 20CrMnTi 芯部調(diào)質(zhì)，表面滲碳淬火＞ 45HRC；蝸輪選用 ZCuSn10Pb1 金屬模鑄造，加工精度 8 級(jí)。 確定傳動(dòng)類型： 最高加工速度 Vmax=3m/min,設(shè)噴頭工作行進(jìn)速度為普通工作速度 V=1m/min，則工件（即主軸）最高轉(zhuǎn)速為： V 線 = 22max VV ? 代入得： V 線 = m/min 則最高轉(zhuǎn)速（角速度）為： 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 38 頁 共 45 頁 V 最 = d?線V =20r/min 選 110BF003 型步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速為 800 r/min， 則轉(zhuǎn)動(dòng)比 i=40。 夾具體 用于連接夾具各 元件及裝置，使其成為整體的一個(gè)基礎(chǔ)件，并與機(jī)床有關(guān)部位連接，以確定夾具相對(duì)于機(jī)床的位置?？s式導(dǎo)軌防護(hù)罩已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，有低速（≤ 12m/min）、中速（＞中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 35 頁 共 45 頁 12～ 25m/min）、高速（＞ 25～ 45m/min）三種類型，根據(jù)本設(shè)計(jì)導(dǎo)軌最大速度min/ ax m?? 選擇低速類型，其結(jié)構(gòu)及見圖 導(dǎo)軌防護(hù)罩的結(jié)構(gòu)形式。潤滑簡便，維修更換快速方便。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 32 頁 共 45 頁 圖 可調(diào)隙封閉型滾動(dòng)導(dǎo)套副 滾動(dòng)導(dǎo)套副的特點(diǎn) 滾動(dòng)導(dǎo)套副的導(dǎo)軌軸是圓柱體，采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造，外表面經(jīng)中頻感應(yīng)淬硬HRC5863，制造容易、耐用、性能穩(wěn)定，有良好的精度保持性。導(dǎo)軌軸裝入滾動(dòng)導(dǎo)套后，保持架就與導(dǎo)軌軸、滾動(dòng)導(dǎo)套構(gòu)成了滾道和回珠槽。所以本次設(shè)計(jì)擬選用螺旋鋼帶式保護(hù)套。主軸用的各種潤滑劑和潤滑方式都可用于精密滾珠絲 杠 [14]。 1 強(qiáng)度驗(yàn)算 ? ? 2241 md?? ?≥ maxaF ； md2 ≥ ? ??? max4 aF 式中： ??? ：許用應(yīng)力 N/mm2， 鋼的 ??? =100MPa md2 ：滾珠絲杠螺紋底徑 md2 = 代入得： md2 ≥ ? ??? max4 aF= 滿足要求。 δk= 0F (min1K max1K )稱為傳動(dòng)系 統(tǒng)剛度變化引起的定位誤差。m 故合乎要求可以選用 （ 5）電動(dòng)機(jī)連續(xù)工作的最大轉(zhuǎn)矩 TM =( TF+ Tp)i + Te = N m2 （ 3）加速轉(zhuǎn)矩 Ta 和最大加速轉(zhuǎn)矩 Tam 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從 n1 升到 n2時(shí) Ta = ? ?atnnJ 602 12 ?? ? 當(dāng)電動(dòng)機(jī)從靜止升到 nmax時(shí) Tam =mtnJ 602 max?? 式中： n : 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r/min nmax : 電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速 1500r/min at : 加速時(shí)間。 3 級(jí)精度的絲杠 ? =。圈數(shù)列數(shù) 2 1。此形式能夠精確地調(diào)整預(yù)緊力，易用于高精度的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 表 工作參數(shù) 加工方式 進(jìn)給速度 Vi(m/min) 工時(shí)百分比 % 絲杠軸向載荷 (N) 絲杠轉(zhuǎn)速 r/min 一般加工 1 70 1000 100 最高加工速度 3 20 1000 300 快速進(jìn)退 10 1000 750 確定滾珠絲杠的導(dǎo)程 Ph = maxmaxniV? 式中： Ph ：滾珠絲杠副的導(dǎo)程 mm Vmax ：最大行程 3m/min nmax ： 電機(jī)最高轉(zhuǎn)速 1500r/min 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 14 頁 共 45 頁 i ： 傳動(dòng)比 齒輪一級(jí)減速 i= 代入得 ， Ph = 4 mm 圓整為 Ph = 5 mm 滾動(dòng)螺旋結(jié)構(gòu)形式定為內(nèi)循環(huán)式（見圖 ）。應(yīng)將止推軸承遠(yuǎn)離液壓馬達(dá)熱源及絲杠上的常用段，以減少絲杠熱變形的影響。 滾珠絲杠的安裝與支承 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給要獲得較高的傳動(dòng)剛度，除了加強(qiáng)滾珠絲杠螺母副本身的剛度外，滾珠絲杠正確安裝及其支承的結(jié)構(gòu)剛度也是不可忽視的因素。圖 b 屬于壓縮預(yù)緊，預(yù)緊力對(duì)滾珠絲桿產(chǎn)生壓應(yīng)力。 （ 2）雙螺母對(duì)旋預(yù)緊（圖 ）。齒數(shù)相同的齒輪相嚙合。 （ 7）不能自鎖。滾珠絲杠副傳動(dòng)的效率 ? =～ ，比常規(guī)的絲杠螺母副提高 3～ 4 倍（滑動(dòng)絲桿效率為 ～ ）。根據(jù)需要滾珠絲杠上 還可以增加如防塵用的密封件、滑用的潤滑件、預(yù)緊零件等 [9]。 普通水鋼　丸高壓水高壓泵噴頭鋼丸噴管經(jīng)小孔形成高速鋼丸流 打 擊 工 件工件被硬化 圖 超高壓水射流噴丸機(jī)工作原理圖 高壓水射流噴丸機(jī)床系統(tǒng)組成 高壓水射流噴丸機(jī)主要包括高壓增壓器、超高壓增壓器、蓄能器、高壓水 /鋼 丸噴射系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、 CAD 控制器及 CAD/CAM 套裝軟件。彈丸罐中的彈丸在自重作用下流入下部的供水管路中，靠外界大氣壓與 混合室之間的壓力差在管路中形成的氣力運(yùn)輸效應(yīng)將鋼丸輸送到混合室，并與水射流發(fā)生劇烈的摻混和動(dòng)量交換后，經(jīng)磨料彈丸噴嘴噴出形成彈丸射流 [7]。增壓系統(tǒng)：將水增壓到工作壓力，主要用柱塞泵或增壓泵。用直徑為 的噴嘴，壓力為 385MPa 的水射流，以 1000mm/min 的切割速度，能夠切透 6mm 厚的芳綸 /環(huán)氧，切口質(zhì)量好；用直徑為 的水噴嘴，直徑為 的磨料噴嘴，壓力為200MPa 的后混合磨料射流，以 1000mm/min 的切割厚度，能夠切透 1mm 厚的鈦板，切口質(zhì)量很好 [6]。從微觀上看，相對(duì)于射流平均速度存在著超高速區(qū)和低速區(qū)（有時(shí)可能為負(fù)值）因而超高壓水射流表面上雖為圓柱模型，而內(nèi)部實(shí)際上存在剛性高和剛性低的部分。超高壓水射流與激光、離子束、電子束一樣，同屬于高能束加工的技術(shù)范疇 [4]。直到本世紀(jì)五十年代，高壓水射流切割的可能性才源于蘇聯(lián)，但第一項(xiàng)切割技術(shù)專利卻在美國產(chǎn)生，即 1968 年由美國密蘇里大學(xué)林學(xué)教授諾曼 噴丸采用的專門設(shè)備，按照驅(qū)動(dòng)彈丸的方式，可分為葉輪式噴丸機(jī)、氣動(dòng)式噴丸機(jī)和液動(dòng)式噴丸機(jī)三大類。 60 年代之后，又在航空行業(yè) 中得到更廣泛的應(yīng)用?？刂葡到y(tǒng)利用微機(jī)對(duì)縱橫系統(tǒng)開環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)元件采用直流步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠，導(dǎo)向裝置采用滾動(dòng)導(dǎo)套副，夾緊裝置為專用旋轉(zhuǎn)夾具對(duì)工件實(shí)現(xiàn)連續(xù)等角速度旋轉(zhuǎn)和按一定角度間休轉(zhuǎn)動(dòng)。每顆彈丸好比一只微小的錘頭錘擊受噴工件，在它的表面形成一個(gè)很小的凹坑，當(dāng)噴丸引起表面材料塑性變形時(shí)，與表層相連接的次表層材料也將由于表層變形而發(fā)生變形 [1]。噴丸機(jī)中還有一個(gè)使零件做所需運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，成為轉(zhuǎn)胎。許多大學(xué)、公司和工廠競相研究開發(fā)，新思維、新理論、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，形成了一種你追我趕的勢頭。目前，該項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用，在機(jī)械、建材、建筑、國防、輕工、紡織等領(lǐng)域正發(fā)揮著日益重要的作用。 超高壓水射流使用廉價(jià)的水作為工作介質(zhì)，是一種冷態(tài)加工新工藝，屬于綠色加工范疇，是目前世界上先進(jìn)的切割工藝方法之一，它可以切割各種金屬、非金屬材料，各種硬、脆、韌性材料，在石材加工等領(lǐng)域具有其他加工方法無法比擬的優(yōu)勢。 (2)數(shù)控系統(tǒng)采用工業(yè)計(jì)算機(jī)為硬件平臺(tái)，以 Windows98 操作系統(tǒng)為軟件平臺(tái)，具有自動(dòng)編程、加工程序編輯、加工軌跡圖形仿真、圖象轉(zhuǎn)換和網(wǎng)絡(luò)通訊功能。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)：控制切割頭運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)二維或多 維切割。 初定選用龍門式機(jī)架結(jié)構(gòu)其工作原理示意圖如圖 所示，即噴嘴安裝在切割頭上，沿 X 軸作直線運(yùn)動(dòng)。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 6 頁 共 45 頁 2 傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 滾珠絲杠副基本結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) 滾珠絲杠副的組成 滾珠絲杠副是在滾珠絲杠和滾珠螺母之間以滾珠為滾動(dòng)體的螺旋傳動(dòng)元件（見圖）。 （ 2）按滾珠循環(huán)方式分類 1）內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副：滾珠在循環(huán)過程中，始終不 脫離滾珠絲杠表面。 （ 3）啟動(dòng)力矩小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高，同步性好。除了結(jié)構(gòu)本身的游隙之外，在施加軸向載荷以后，還包括了彈性變形所造成的竄動(dòng)。滾珠螺母體與滾珠絲杠的接觸點(diǎn)就產(chǎn)生了軸向位移 hp? 。預(yù)緊力調(diào)整好之后，在中間隔圈上需打防松定位銷。右邊一個(gè)滾珠螺母上裝有調(diào)整螺母，調(diào)整預(yù)緊力時(shí)，不需將滾珠螺母從滾珠絲桿上擰下來，只需旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺母使右邊滾珠螺母的軸向位置改變到maxmaxniV? 即可。螺母座應(yīng)增加適當(dāng)?shù)慕畎?，并加大螺母座和機(jī)床結(jié)合部件的接觸面積，以提高螺母座的局部剛度和接觸剛度。這種結(jié)構(gòu)方式不能精確地預(yù)先預(yù)定預(yù)緊力，預(yù)緊力地大小是由 絲杠地溫度表形轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生的。剛球循環(huán)通道短，有利于減少剛球數(shù)量減小摩擦損失，提高傳動(dòng)效率。 F0 = μ0ω(μ0 為靜摩擦因數(shù)） F0 = 200N L : 滾珠螺母至滾珠絲杠固定端支撐的最大距離 mm L 按下式計(jì)算： L=行程 +安全行程 +兩個(gè)余程 +螺母長度 +1 個(gè)支撐長度 =（ ～ ）行程 +（ 10～ 14） Ph =1270 代入得： d2m = 確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號(hào) （ 1）根據(jù)傳動(dòng)方式及使用情況，按照樣本選為內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)式法蘭。 因最大工作載荷沒有確定（工作時(shí)只有慣性力即機(jī)架動(dòng)摩擦力起作用，其它阻力很?。┕? FP=ξ Ca 其中ξ?。C(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè)）輕載荷 ξ= 則 FP=530N 對(duì)預(yù)拉伸的滾珠絲杠，計(jì)算行程補(bǔ)償值 C 和預(yù)拉伸力 Ft 對(duì)于兩端固定支承需要預(yù)拉伸的滾 珠絲杠，應(yīng)規(guī)定目標(biāo)行程的行程補(bǔ)償值 C 并計(jì)算拉伸力 式中： △ t : 溫度變化值，一般 2～ 3℃ al : 絲杠的線膨脹系數(shù) 106/℃ lu : 滾珠絲杠副的有效行程 lu=工作行程 +螺母長度 +兩個(gè)安全行程 =行程 +（ 8～ 14） Ph =1050mm 代入得： C=31μm 式中： 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 19 頁 共 45 頁 Ft : 預(yù)拉伸力 N d2 : 滾珠絲杠螺紋底徑 mm d2= mm E : 楊氏彈性模量 105MPa △ t : 溫度變化值，取△ t=℃ 代入得： Ft=2278N 確定滾珠絲杠副支撐所用軸承類型及規(guī)格 （ 1）計(jì)算軸承所承受的最大軸向載荷 FBmax 代入得： FBmax=3278N （ 2）軸承類型 兩端固定的支撐形式，選背對(duì)背 60186。m) 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 21 頁 共 45 頁 Tp = 322 1012 ????? ??? hP PF 式中： PF ：滾珠絲杠副預(yù)加載荷 PF =530N 其它代號(hào)意義同上。m （ 4）電動(dòng)機(jī)最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Tr Tr= Tam+( TF+ Tp)i + Te 式中： i : 電動(dòng)機(jī)到滾珠絲杠傳動(dòng)比 i = et