【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 滑動(dòng)磨損，成為擺輾的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。再者，由于工件隨錐體模同向轉(zhuǎn)到，其接觸面與機(jī)床的相對(duì)位置不變，所以擺輾壓力的合力作用線處于機(jī)床的固定位置，可以用一般軸承作運(yùn)動(dòng)副，機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，維修容易，壽命長(zhǎng)。 擺動(dòng)輾壓的特點(diǎn)（1）省力。因擺輾是以連續(xù)局部變形代替常規(guī)鍛造工藝的一次整體變形，因此可以大大降低變形力。實(shí)踐證明，加工相同鍛件，其輾壓力僅是常規(guī)鍛造方法變形力的1/5～1/20；（2）產(chǎn)品質(zhì)量高，節(jié)省原材料，可實(shí)現(xiàn)少無切削加工。如果模具制造尺寸精度很高，且進(jìn)行過拋光，～。（3）擺動(dòng)輾壓適合加工薄而形狀復(fù)雜的餅盤類鍛件。加工薄餅類鍛件，擺輾所需的變形力比常規(guī)鍛造力小很多，而且工件愈薄，用擺輾法成形愈省力。（4）勞動(dòng)環(huán)境好，勞動(dòng)強(qiáng)度低。擺輾時(shí)機(jī)器無噪聲、震動(dòng)小，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。（5）設(shè)備投資少，制造周期短，見效快，占地面積小。 擺輾旋壓設(shè)備總體方案 擺輾機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)序 號(hào)要求數(shù)值1. 11. 21. 31. 41. 51. 6旋壓鉚合直徑最大鉚接力油泵最大輸出壓力功耗自動(dòng)方式軸承變形情度內(nèi)孔φ16mm，外徑φ28mm150KN5MPa≤2 .12. 22. 32. 42. 52. 62. 72. 82. 9生產(chǎn)效率旋壓鉚合最大行程滾碾壓頭到工作臺(tái)距離工作臺(tái)升降距離主軸到床身立柱距離滾壓頭伸出長(zhǎng)度工作臺(tái)尺寸機(jī)床外形尺寸機(jī)床凈重≥450個(gè)/小時(shí)25~30mm0~250mm0~250mm200mm取100~120mm4002007207202500100022003. 13. 23. 33. 43. 5安全可靠容易傳送軸承外形美觀、噪音小故障自檢、易排除損壞零件易更換 總體方案的論證設(shè)計(jì)由于汽車輪轂軸承單元為粗短零件且需要的鉚接力較大，綜合考慮臥式、立式的優(yōu)缺點(diǎn)，選用立式機(jī)床。而立式機(jī)床又可分單立柱式和多立柱式，下圖為立式方案的簡(jiǎn)圖： 確定方案：四柱立式結(jié)構(gòu)單柱式方案：一根立柱既要承受拉伸力，又要承受切應(yīng)力，立柱彎曲變形情度較大。對(duì)于小功率的情況，變形情度可以控制在允許的范圍之內(nèi)，另外結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省空間，操作方便，開敞性好，工件裝卸方便；但剛性不好，對(duì)中性差；并在加工過程中，由于工作臺(tái)處于懸臂，而使工作臺(tái)受力不均，產(chǎn)生震動(dòng)和噪音，影響了零件的加工精度，難保零件的合格。多立柱式方案：機(jī)床對(duì)中性好，剛度強(qiáng)，鋼性特佳，結(jié)構(gòu)永不變形，使用壽命長(zhǎng)。適用于大平面、大出力之裁斷作業(yè)。一種液壓機(jī)工作臺(tái)四柱支撐結(jié)構(gòu)，在液壓機(jī)下梁頂出缸接觸面上至少設(shè)置有四組支撐柱，各組支撐柱分為上支撐柱和下支撐柱，上支撐柱與液壓機(jī)移動(dòng)工作臺(tái)連接固定，下支撐柱連接固定在下梁與下梁頂出缸接觸面上，在上支撐柱和下支撐柱之間設(shè)置有一定的間隙，與下梁頂出缸連接的液壓墊上開有大于上支撐柱和下支撐柱直徑的導(dǎo)向孔。其優(yōu)點(diǎn)在于：可大大降低了液壓機(jī)移動(dòng)工作臺(tái)上面板的厚度，不僅節(jié)省材料、降低了制造成本，同時(shí)還能保證機(jī)器的強(qiáng)度和加工精度，因此該結(jié)構(gòu)具有較為廣闊的發(fā)展前景。綜合考慮，選擇四柱式液壓機(jī)床結(jié)構(gòu)。機(jī)床方案設(shè)計(jì)包括運(yùn)動(dòng)功能分析，機(jī)床布局，機(jī)床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中充分考慮到加工操作方便，加工質(zhì)量好，制造成本合理。 運(yùn)動(dòng)功能分析本機(jī)床主運(yùn)動(dòng)為電動(dòng)機(jī)主軸帶動(dòng)鉚頭旋轉(zhuǎn)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)為液壓缸驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)行鉚接，同時(shí)考慮到縮短鉚接工作行程，設(shè)計(jì)工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)形式，調(diào)節(jié)工作臺(tái)與動(dòng)力的距離，減少鉚接過程的空行程。使鉚接過程更節(jié)省時(shí)間。整個(gè)過程的運(yùn)動(dòng)置于動(dòng)力頭內(nèi)。旋壓機(jī)床需要兩個(gè)運(yùn)動(dòng)即主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和主軸縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)來完成鉚接。 機(jī)床總體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)機(jī)床的總體布局設(shè)計(jì)需要根據(jù)工作的要求，充分考慮到操作方便，加工效率高，性能穩(wěn)定、安全，加工質(zhì)量好等因素；對(duì)于立式鉚接擺輾機(jī)包括主傳動(dòng)部分、進(jìn)給傳動(dòng)部分、床身本體、電控與液壓系統(tǒng)，液壓站和電控箱，開關(guān)等。主傳動(dòng)系主要布置在動(dòng)力頭處，包括電動(dòng)機(jī)、偏心機(jī)構(gòu)。進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。另外，主傳動(dòng)、進(jìn)給傳動(dòng)要考慮各自的穩(wěn)定性以及配合的，為節(jié)省空間，電控與檢測(cè)系統(tǒng)包含于床身本體。對(duì)于液壓站其包括了液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置等，將其獨(dú)立于機(jī)床之外，可以使安裝維修方便，液壓裝置的振動(dòng)、發(fā)熱都與機(jī)床隔開?？紤]到工人操作的方便和效率的提高，選用用腳踏開關(guān)作為操作的控制，結(jié)合安全操作，腳踏開關(guān)開關(guān)設(shè)置在底座的開槽內(nèi)。根據(jù)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)組合的不同，擬定以下布局方案。 擺輾機(jī)方案確定形式動(dòng)力頭與液壓缸部分分開，主軸只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而不作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，鉚合時(shí)由液壓缸推動(dòng)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)向上進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。這種立案讓動(dòng)力頭只負(fù)責(zé)旋轉(zhuǎn)軌跡運(yùn)動(dòng)，而縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)則由工作臺(tái)來完成。大大簡(jiǎn)化了動(dòng)力頭里面的機(jī)構(gòu)，使得整個(gè)機(jī)械機(jī)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，另外用液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)也是比較容易實(shí)現(xiàn)的。與傳統(tǒng)鉚合機(jī)床相比，這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，把兩個(gè)運(yùn)動(dòng)分開，省去了原來復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。由于鉚頭只要實(shí)現(xiàn)螺旋線擺動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了許多，對(duì)軸承和整體的精度和工藝要求也降低了許多，降低制造成本的同時(shí)也使機(jī)器維修起來更加方便。工作臺(tái)把原先四柱或單柱支持改成液壓升降機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上下位移，實(shí)現(xiàn)起來很簡(jiǎn)單，液壓系統(tǒng)不復(fù)雜，更加有利于現(xiàn)代化生產(chǎn)。四柱式液壓機(jī)床結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：精密四柱導(dǎo)向承載機(jī)構(gòu)有潤(rùn)滑加油系統(tǒng)，保證機(jī)床長(zhǎng)期使用壽命； 更加獨(dú)特的是，四柱尾部有定位套，確保機(jī)床在承受側(cè)向負(fù)荷時(shí)，工作可靠,四柱式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用?？蚣苁浇Y(jié)構(gòu)剛性好、精度高、搞偏載能力強(qiáng)。第三章 機(jī)床的總體方案和工作臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)，其由主電機(jī)YL160、鉚頭、床身立柱、步進(jìn)電機(jī)、工作臺(tái)等組成， 機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)圖1. 主電機(jī)YL160 3. 床身立柱 絲杠是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)副零件，在機(jī)床上，它是用來完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的一個(gè)重要原件。因?yàn)榻z桿直接支撐工作臺(tái)和調(diào)節(jié)工作臺(tái)的高低，絲桿承受了絕大部分的鉚接力，所以有必要對(duì)絲桿進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算來選擇其尺寸。絲杠螺旋副常用的螺旋方式有滑動(dòng)螺旋和滾珠螺旋兩種?；瑒?dòng)螺旋的特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便；②易于實(shí)現(xiàn)逆行程自鎖，工作安全可靠；③摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低；④容易磨損，軸向剛度較差。 滾珠螺旋的特點(diǎn)：①摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高；②磨損小、壽命長(zhǎng)、工作可靠性好；③具有運(yùn)動(dòng)的可逆性，應(yīng)設(shè)防逆動(dòng)裝置；④軸向剛度較高，抗沖擊性能較差；⑤結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工制造較難；⑥預(yù)緊后得到很高的定位精度（約達(dá)5um/300㎜）和重復(fù)定位精度（可達(dá)1~2um）。參照設(shè)計(jì)要求發(fā)現(xiàn)，滑動(dòng)螺旋和滾動(dòng)螺旋均可滿足要求。擬選定滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)方式。滾動(dòng)螺旋的工作原理如圖31所示，絲杠4和螺母1的螺紋滾道間置有滾珠2，當(dāng)絲杠或螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾珠2沿螺紋滾道滾動(dòng)，則絲杠與螺母之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦，為防止?jié)L珠從滾道中滾出，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置3，使?jié)L珠在螺母滾道內(nèi)循環(huán)。1 螺母 2 滾珠 3 回程引導(dǎo)裝置 4 絲桿 絲桿螺母工作原理已知: 工作臺(tái)重量 W1=3000N，工作及夾具最大重量W2=2000N，工作臺(tái)最大行程 LK=300mm，工作臺(tái)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù):動(dòng)摩擦系數(shù)μ=,快速進(jìn)給速度，Vmax=，定位精度20 μm/300mm，全行程25μm，重復(fù)定位精度10μm，要求壽命15000小時(shí)(工作五年)。 (1)滾珠絲桿副的選用與校核計(jì)算導(dǎo)軌摩擦力 F=μ(W1+W2)=750N 其中 W：工作臺(tái)質(zhì)量和滑塊重量；μ=：導(dǎo)軌與支撐之間的摩擦系數(shù) 常用材料的滑動(dòng)摩擦系數(shù)μ摩擦副材料靜摩擦系數(shù)us動(dòng)摩擦系數(shù)u無潤(rùn)滑有潤(rùn)滑無潤(rùn)滑有潤(rùn)滑鋼鋼~~鋼青銅~~(3)預(yù)設(shè)滾動(dòng)絲桿基本參數(shù) 根據(jù)GB/T ：螺紋公稱直徑：d0=100㎜ ； 導(dǎo)程：Ph=10㎜； 鋼球直徑：Dw=。圈數(shù)列數(shù)：ik=1；螺桿滾道曲率：rs= Dw。移動(dòng)速度：V=；轉(zhuǎn)速：n=V/Ph=90r/min。(4)計(jì)算動(dòng)載荷Ca’ Ca’=KhKFKHFm/Kn= 壽命系數(shù)Kh =(Ln/500)1/3 各類機(jī)械預(yù)期工作壽命Lh表機(jī)械類型Lh備注普通機(jī)械普通機(jī)床數(shù)控機(jī)床精密機(jī)床測(cè)試機(jī)械航空機(jī)械5000～1000010000～150002000020000150001000250（天）16（h）10（年）（開機(jī)率）=20000由于是普通絲桿傳動(dòng)，選Lh =15000h； 載荷系數(shù)載荷性質(zhì)無沖擊平穩(wěn)時(shí)一般運(yùn)行有沖擊和振動(dòng)KF 硬度系數(shù)大于等于585550KH 精度系數(shù)精度系數(shù)357KA由上表知： 載荷系數(shù)KF=；動(dòng)載荷硬度系數(shù)KH=。轉(zhuǎn)速系數(shù)Kn=（）1/3,其中n是絲桿轉(zhuǎn)速； 短行程系數(shù)KL=。(5)螺旋導(dǎo)程角λ λ=arctan Ph/（лd0）=（6）基本額定載荷校核Ca Ca=fc（icosa） fc= KFKHKA Fm=900N其中fc：與滾珠絲桿副滾道的幾何形狀制造精度和材料有關(guān)的系數(shù)一圈螺紋滾道內(nèi)的鋼球數(shù)量Z=лd0/Dw； 鋼球滾到便面在接觸點(diǎn)處的公法線與螺紋軸線的垂直線間的夾角a=45 o由上可知：Ca大于Ca′（7）驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩TT=(Fm* d0/2)tan（λ+ρ′）=750*5* tan（λ+ρ′）=mm當(dāng)量摩擦角——ρ′； 由旋動(dòng)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)時(shí)tanρ′=（9）當(dāng)量應(yīng)力σσ=（（4F/лd22）2+3(T/ d23)2）1/2=d2= d0+2e2rs=100+= e滾到圓弧偏心距， e= rsDw/2=（10）許用應(yīng)力[σ] 牌號(hào) 鑄件預(yù)計(jì)抗拉強(qiáng)度單鑄試棒最小抗拉強(qiáng)度（Mpa）用途舉例 鑄件壁厚（mm）抗拉強(qiáng)度σb≥（Mpa）大于小于等于HT100102030102030401301009080 100適于對(duì)強(qiáng)度無要求的零件（外罩、底板）HT15010203010203040175145130120 150適于對(duì)強(qiáng)度要求不高的零件（機(jī)床底架、軸承座）HT20010203010203040220195170160 200適用于對(duì)強(qiáng)度、耐磨性要求較高的零件（氣缸、齒輪）由上表易知：鑄鐵抗拉強(qiáng)度最小為100Mp，而且剛的抗拉強(qiáng)度較之更大，所以σ小于[σ]，設(shè)計(jì)符合要求。（11） 滾珠絲桿常見的三種安裝方式:① 固定——自由② 固定——支撐③ 固定——固定 選定③，即固定——固定 （11）絲杠的主要設(shè)計(jì)參數(shù) Lj：絲桿兩支撐間距離， Lj=35mm； L：絲桿計(jì)算長(zhǎng)度， L=300mm； E：絲桿材料45的彈性模量 查表可知，45鋼：E=*105(Mpa)A——絲桿的計(jì)算截面積 A=л（d0D）2/4 選擇軸承的類型與多種因素有關(guān)，通常根據(jù)下列幾個(gè)因素： ①允許空間。②載荷大小和方向。例如既有徑向又有軸向聯(lián)合載荷一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，如徑向載荷大，軸向載荷小，可選深溝球和外圈都有擋邊的圓柱滾子軸承，如同時(shí)還存在軸或殼體變形大及安裝對(duì)中性差，可選用推力調(diào)心滾子軸承。③軸承工作轉(zhuǎn)速。④旋轉(zhuǎn)精度。⑤軸承的