【文章內(nèi)容簡介】 ．推力球軸承推力球軸承采用高速運(yùn)轉(zhuǎn)時可承受推力載荷的設(shè)計(jì)，由帶有球滾動的滾道溝的墊圈狀套圈構(gòu)成。由于套圈為座墊形，因此，推力球軸承被分為平底座墊型和調(diào)推力球軸承hheey 心球面座墊型兩種類型。另外，這種軸承可承受軸向載荷，但不能承受徑向載荷。 軸承圈所謂軸承圈就是用來定位軸承滾子位置的一個裝置，通常是鋼制的，其作用是：1．將滾動體固定在軸承圈內(nèi)；2．引導(dǎo)并帶動滾動體在正確的滾道上滾動；軸承圈的加工直接影響軸承的好壞，而且縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)又是直接決定軸承圈質(zhì)量的主要因素。 國內(nèi)外發(fā)展概況新中國成立后，軸承工業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展時期特別是改革開放以后。軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，是全球互換產(chǎn)品，因此軸承行業(yè)的市場競爭不僅是本土市場，永遠(yuǎn)是國際市場。中國是全球軸承大國，但還不是軸承強(qiáng)國。軸承生產(chǎn)中縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的好壞直接影響軸承的精度和質(zhì)量的好壞。進(jìn)給機(jī)構(gòu)兩大主要組成部分為是驅(qū)動系統(tǒng)和導(dǎo)向系統(tǒng)。這兩部分的發(fā)展情況直接決定進(jìn)給機(jī)構(gòu)的發(fā)展水平。這兩部分的發(fā)展情況如下。常用的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)有三種：滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和金屬—塑料滑軌。金屬—金屬滑軌?；瑒訉?dǎo)軌運(yùn)動時會出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，由于其動靜摩擦系數(shù)相差較大。運(yùn)用高耐磨的聚四氟乙烯和金屬為摩擦副的貼塑導(dǎo)軌，可以基本消除導(dǎo)軌運(yùn)動時的爬行現(xiàn)象因?yàn)槠鋭屿o摩擦系數(shù)相差較小。摩擦系數(shù)較的是以滾動代替滑動的滾動導(dǎo)軌，滾動導(dǎo)軌通過施加預(yù)負(fù)荷軸承內(nèi)外圈加工專用機(jī)床縱向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)來消除間隙提高剛性，實(shí)現(xiàn)沒有爬行的運(yùn)動。摩擦系數(shù)最小的是靠壓力油把動靜導(dǎo)軌分離開來的靜壓導(dǎo)軌，靜壓導(dǎo)軌運(yùn)動靈敏，是目前精度最高的一種導(dǎo)軌。作為進(jìn)給系統(tǒng)的一部分機(jī)電驅(qū)動的技術(shù)水平已發(fā)生了重大變化。油缸推坡道 杠桿機(jī)構(gòu)的第一代，使用步進(jìn)電機(jī)凸輪杠桿機(jī)構(gòu)的第二代；使用步進(jìn)電機(jī) 諧波減速器 滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的第三代進(jìn)給機(jī)構(gòu)，采用交流伺服電機(jī)—滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的最新一代進(jìn)給機(jī)構(gòu)。第一代用油缸推動斜面，斜面驅(qū)動桿擺動，以實(shí)現(xiàn)托盤的進(jìn)給。通過調(diào)節(jié)斜面角度和液體流速來實(shí)現(xiàn)進(jìn)給速度的調(diào)節(jié)。第二代使用凸輪代替斜面使用步進(jìn)電機(jī)帶動凸輪旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的凸輪的旋轉(zhuǎn)。第三代使用步進(jìn)電機(jī)帶動諧波減速器，諧波減速器帶動滾珠絲桿實(shí)現(xiàn)進(jìn)給 [2]。 本課題主要內(nèi)容本課題主要內(nèi)容包括：，制定出可行的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案；；；，對仿真結(jié)果進(jìn)行分析；軸承內(nèi)外圈在加工過程中軸主要以人工控制加工為主，由工人的動控制進(jìn)給量。發(fā)生生產(chǎn)事故或者使加工零件報(bào)廢一般發(fā)生在工人長時間重復(fù)單一動作的的時候。為了改善工作環(huán)境；降低工人的勞動強(qiáng)度；提高生產(chǎn)效率和零件的精度。軸承內(nèi)外圈加工專用機(jī)床自動縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的研制使其能真正代替人工工作。工人只要按動按鈕。此機(jī)構(gòu)的工作方式使其能實(shí)現(xiàn)一人多機(jī)操作；可以使大量工人從中解放出來；提高了加工精度；降低了企業(yè)生產(chǎn)成本；使企業(yè)更加有競爭力!無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文2 縱向自動進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 現(xiàn)有機(jī)構(gòu)及生產(chǎn)要求的分析軸承套圈的車削加工是軸承生產(chǎn)中的一道重要工序，由于軸承熱處理前、后均需加工，工作量大，尤其是對于小型及微型軸承，對尺求極為嚴(yán)格。一般軸承套圈精加工是通過車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的徑向和軸向進(jìn)刀來完成。依照滿足大批量、高精度、高效率和低成本的原則，對現(xiàn)有車床結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。 現(xiàn)有車床的夾緊及進(jìn)給機(jī)構(gòu)如圖 所示。軸承套圈的夾緊和定位是通過彈簧夾頭來完成，為了完成對軸承套圈的車削加工，使用大托板控制徑向進(jìn)給和小托板控制軸向進(jìn)給來實(shí)現(xiàn)刀架及車刀的移動。其加工過程為：用彈簧夾頭將待加工軸承套圈夾緊。轉(zhuǎn)動大托板調(diào)節(jié)絲杠手輪，調(diào)節(jié)大托板至合適位置，使裝在刀架上的車刀沿徑向接近套圈；旋轉(zhuǎn)小托板調(diào)節(jié)絲杠手輪，帶動小托板及刀架上的車刀沿軸向靠近套圈，并車削至工藝要求尺寸，完成套圈的車削加工。然后反向旋轉(zhuǎn)小托板絲杠，使車刀離開已加工套圈；松開彈簧夾頭，卸下已加工套圈，完成一個套圈的一個車削加工。此加工過程中，為了保證套圈上、下料有足夠的空間，小托板離開套圈加工區(qū)域要有足夠距離。因此，在套圈裝卸時小托板要盡量向右移動，然而小托板絲杠的螺距比較小，需要旋轉(zhuǎn)很多圈才能達(dá)到要求。雖然此加工方法能夠滿足軸承套圈的工藝尺寸要求，但勞動強(qiáng)度大、加工時間長、效率低，不能滿足批量生產(chǎn)的要求。軸承圈一般是在在常溫下切割無縫管，然后通過車削導(dǎo)槽和端面而成。軸承圈的加工工藝過程主要有：剪料：按加工要求計(jì)算毛胚尺寸并在龍門剪床上剪切所需的管材。車滾子導(dǎo)槽：在車床上采用專用夾具夾緊軸承圈，用專用刀具車削導(dǎo)槽。車端面：在車床上采用專用夾具夾緊軸承圈，車削端面，一般 ~。軸承內(nèi)外圈加工專用機(jī)床縱向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 大、小托板螺旋進(jìn)給機(jī)構(gòu)示意圖 整體設(shè)計(jì)方案及思路本設(shè)計(jì)采用“大、小托板螺旋進(jìn)給機(jī)構(gòu)”為設(shè)計(jì)原型，旋轉(zhuǎn)扳手控制進(jìn)給和退刀的方法雖然能夠滿足軸承套圈的工藝尺寸要求，但勞動強(qiáng)度大、加工時間長、效率低，不能滿足批量生產(chǎn)的要求。本設(shè)計(jì)中使用液壓驅(qū)動如圖 所示，用前、后調(diào)節(jié)絲桿來調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的進(jìn)給量和退刀量，在前、后絲桿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中，都加入感應(yīng)鐵，起到開關(guān)的作用。工作時先調(diào)節(jié)好前、后調(diào)節(jié)絲桿到達(dá)需要的位置，然后液壓缸推動臺面板運(yùn)動，臺面板到達(dá)指定位置，觸動開關(guān)，開關(guān)將信號傳遞給 PLC 控制系統(tǒng)，對機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。圖 機(jī)構(gòu)總設(shè)計(jì)方案簡圖軸承內(nèi)外圈加工專用機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)思路可以用如圖 所示的框圖形式直觀的表達(dá)。無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 圖 總體設(shè)計(jì)思路圖軸承內(nèi)外圈加工專用機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的的工作由兩部分組成，首次加工一個尺寸的軸承圈時，工人根據(jù)待加工軸承圈需要加工的尺寸調(diào)節(jié)前、后調(diào)節(jié)絲桿，調(diào)節(jié)進(jìn)給的的位置和進(jìn)給量，調(diào)節(jié)好后，PLC 控制進(jìn)給運(yùn)動，對工件進(jìn)行切削加工。在下面的論文中將對方案中將對各部分進(jìn)行具體分析和設(shè)計(jì)計(jì)算，做出一套真正能夠代替人工操作的高效縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)。 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)各部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)外形輪廓確定目前，迪克機(jī)械生產(chǎn)的軸承圈加工機(jī)床的主要生產(chǎn)設(shè)備主要采用迪克機(jī)械有限公司制造的 DK204 高速車床，如圖 所示其詳細(xì)參數(shù)如表 21 所示。它是降低成本，提高加工精度，提高生產(chǎn)率的理想母機(jī)。電氣采用 PLC 控制。表 21 軸承內(nèi)外圈加工專用機(jī)床主要技術(shù)數(shù)據(jù)項(xiàng)目 要求最大工件回轉(zhuǎn)直徑 90mm最大車削長度 50mm中心高 180mm主軸頭行程 10mm主軸錐孔 安裝基準(zhǔn)孔 100mm主軸孔徑 30mm主軸轉(zhuǎn)速范圍 12001700機(jī)床輪廓尺寸 1200*550*1760主軸線與機(jī)床邊緣間距 275mm軸承內(nèi)外圈加工專用機(jī)床縱向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 續(xù)表 21項(xiàng)目 要求主軸箱距地面高度 1046mm床頭箱長度 327mm加工直徑 Φ15mm~Φ72mm加工寬度 3mm40mm圖 DK204 車床由表 21 可知，DK204 車床機(jī)床輪廓尺寸為 1200*550*1760mm,需要加工軸承圈直徑為范圍 Φ15mm~Φ72mm，縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)長度應(yīng)在 550mm 以內(nèi)，又根據(jù)油缸長度為174mm，留一部分距離給調(diào)節(jié)絲桿，所以確定底板長度 311mm，油缸高和寬為110*110mm，考慮到安全空間和可靠性等因素，所以確定底板寬和高為 120*150mm。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)針對軸承圈套的加工批量大，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)需要高速、穩(wěn)定、長時間的運(yùn)動，設(shè)計(jì)出一套軸承圈加工專用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。其中 C 形導(dǎo)向槽如圖 所示，其左端為 4 個螺紋孔，通過螺栓與剎鐵連接，將剎鐵和導(dǎo)軌壓緊。梯形導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)如圖 所示。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的配置不同以及導(dǎo)軌的截面形狀不同，其摩擦阻力不同。其摩擦力的計(jì)算要根據(jù)具體的情況確定。本縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用的導(dǎo)軌截面形狀為梯形，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)安裝在油缸的后部，起到導(dǎo)引作用。導(dǎo)向裝置的摩擦阻力在機(jī)構(gòu)啟動時比較大，計(jì)算如下： （）fmg??式中：—摩擦力；f—摩擦系數(shù)；?無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文—質(zhì)量；m—重力加速度；g已知 QT450 摩擦系數(shù)為 ，臺面板及刀架質(zhì)量約為 15kg。由公式（）得： ????預(yù)緊力 10FN?2134 =1=6fFNff???????總圖 C 型導(dǎo)向槽軸承內(nèi)外圈加工專用機(jī)床縱向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 梯形導(dǎo)軌 驅(qū)動裝置的選取選擇什么樣的驅(qū)動裝置，需要考慮成本、控制功能、穩(wěn)定性、性能規(guī)范、工作要求、運(yùn)動的功耗、維護(hù)的復(fù)雜程度和及現(xiàn)有條件等綜合因素。目前，有三種類型的驅(qū)動可以選擇，分別為氣壓驅(qū)動、液壓驅(qū)動、電力驅(qū)動。1. 電力驅(qū)動具有的特點(diǎn)：為了達(dá)到調(diào)速的目的，可以通過控制脈沖頻率來調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)動的加速度和速度來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)檎`差不會長期積累所以控制性能好。電力驅(qū)動使用方便和低成本都是其他方式無法比擬的。而且它還是一種無污染的清潔能源。與其它驅(qū)動相比，電力驅(qū)動是通用性與系統(tǒng)性最強(qiáng)的。：氣壓傳動沒有傳動介質(zhì)成本，因?yàn)槠涫褂萌∽源髿獾膲嚎s空氣。所用的氣體直接排入大氣中，不對環(huán)境造成污染；配套元件的制造精度和元件材料的要求較低，因?yàn)閴嚎s空氣的工作壓力較低；因?yàn)榭諝獾酿ざ群苄?，在管道?nèi)流動壓力損失比液體小，所以進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸和集中供應(yīng)更方便；容易使用、安全、維護(hù)簡單。3. 液壓驅(qū)動的特點(diǎn)有：功率質(zhì)量比大，也就是說，在相同的功率下，液壓裝置的質(zhì)量小、體積小、工作平穩(wěn)、無級調(diào)速。在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制和遠(yuǎn)程操縱方面，可通過電器裝置配合達(dá)到；過載保護(hù)和方便；標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度比較高，通用性好，便于選擇使用，縮短設(shè)計(jì)、制造周期 [1]。由于本機(jī)構(gòu)的運(yùn)動為高速重載，而且留給該進(jìn)給機(jī)構(gòu)的空間有限，最終選用液壓驅(qū)動是合理的，可行的，經(jīng)濟(jì)的，可靠的。根據(jù)已知條件，切削進(jìn)給力為 730N，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)摩擦力為 66N。所以選用工作最大負(fù)載 ，工作壓力 可得90FN?? D 和活塞桿直徑 d 的確定：無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文已知: ，90FN? （）4FDP??式中：D—直徑；F—負(fù)載力；P—工作壓力；由公式（）得： ?????根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求油缸內(nèi)徑選用 80mm 則故必須進(jìn)行最小穩(wěn)定速度的驗(yàn)算，要保證液壓缸工作面積 A 必須大于保證最小穩(wěn)定速度的最小有效面積 min又： （）miniqV?式中： —流量閥的最小穩(wěn)定流量，由設(shè)計(jì)要求給出；qmin —液壓缸的最小速度，由設(shè)計(jì)要求給出；V由式（）得： 236min/inmi 150in/????故取 D=80mm，保證了 i d 的確定： 由已知條件取 d=25mm。 45 鋼的屈服強(qiáng)度 MPas35?? 按強(qiáng)度條件校核： （）??4Fd?式中：d—直徑；F—負(fù)載力；—屈服強(qiáng)度；?由公式（）得： ???????????????軸承內(nèi)外圈加工專用機(jī)床縱向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 所以符合要求。液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算。液壓缸的壁厚一般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布材料規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。本設(shè)計(jì)按照薄壁圓筒設(shè)計(jì)，采用無縫鋼管其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算為： ][2??DPy? （）式中：P—承受的壓強(qiáng)；D—直徑；?—壁厚；?—拉伸應(yīng)力；由公式（）得： )~2(??， 取 ?（無縫鋼管） ，取??10a???0a?.???由計(jì)算的公式所得的液壓缸的壁厚厚度很小，使缸體的剛度不夠，如在切削加工過程中的變形，安裝變形等引起液壓缸工作過程中卡死或漏油。所以用經(jīng)驗(yàn)法選取壁厚： 5m??4. 缸體外徑尺寸的確定缸體外徑尺寸的計(jì)算 缸體外徑 ?????? 查機(jī)械手冊表：外徑 1取 90mm 缸蓋有效厚度按強(qiáng)度要求可用下式進(jìn)行近似計(jì)算： ~[]PtDm?????? （） 式中： D—缸蓋止口內(nèi)徑(mm)； T—缸蓋有效厚度(mm)； T≥當(dāng)活塞桿全部外伸時，從缸蓋滑動支承面中點(diǎn)到活塞支承面中點(diǎn)距離為 H，稱為最小導(dǎo)向長度。導(dǎo)向長度直接決定液壓缸的初始撓度，如果導(dǎo)向長度過小，將影響液壓缸的穩(wěn)定性，所以在設(shè)計(jì)時需要保證有適合的最小導(dǎo)向長度。無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文對一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度 H 應(yīng)滿足： 20841LDHm???? （）式中：L—液壓缸的最大行程(mm)； D—液壓缸內(nèi)徑(mm)；取 H=50mm7. 缸體長度確定活塞的行程與活塞寬度的和應(yīng)等于液壓缸缸體內(nèi)部的長度。缸體外部尺寸還需要考慮到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長度不應(yīng)該大于缸體內(nèi)徑 D 的 2030 倍。 即：缸體內(nèi)部長度 30+20=50mm 缸體長度≤ 20316024Dm???（ ） （ ）由于本次設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)安裝平臺大小的限制和實(shí)際生產(chǎn)的需求所以取缸體長度為106mm。 前調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)前調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)中起到控制進(jìn)給量和退刀量的作用。該機(jī)構(gòu)主要由調(diào)節(jié)絲桿和縱向調(diào)節(jié)螺母組成。調(diào)節(jié)絲桿直接控制進(jìn)給量和退刀量，該絲桿表面