【導(dǎo)讀】本設(shè)計(jì)是一帶自動上下料裝置的高精度精密鉆床。鉆床是機(jī)械行業(yè)中最普通。自動機(jī)床和自動線設(shè)計(jì)中復(fù)雜程度高而且難度較大的組成部分之一。把它們排在機(jī)床夾具上，并在加工完后從夾具上卸下成型工件。本設(shè)計(jì)的微型精密鉆床，因采用了自動上下料裝置，使成批生產(chǎn)中效率顯著，它也是此次設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分。此次設(shè)計(jì)中我采用了氣壓上料，彈性卡緊，推桿下料和精度差動微調(diào)等手段。

　　

【正文】 不同，導(dǎo)軌的直線性允許偏差也不同。對于一般機(jī)床，滑動導(dǎo)軌的直線性允差每米不可超過 ～ 毫米，滾動導(dǎo)軌的直線性偏差在接觸全長上不可超過 ～ 毫米；對于高精度機(jī)床，滑動導(dǎo)軌的直線性允差每米不可超過 毫米，滾動導(dǎo)軌直線性偏差在接觸全長上不可超過 ～ 毫米。 對于導(dǎo)軌之間的不平行性偏差，滑動導(dǎo)軌每米不可超過 毫米，滾動導(dǎo)軌在接觸全長上不可超過 ～ 毫米。 對于導(dǎo)軌工作表面的光潔度 ，一般機(jī)床約為 7～ 8 級精度，高精度機(jī)床為12級精度。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 25 5. 合理設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)間隙的裝置 為了保證在導(dǎo)軌上移動部件的運(yùn)動精度，消除存在于導(dǎo)軌結(jié)合面之間的間隙，防止在運(yùn)動時發(fā)生顫動和偏傾，必須在機(jī)床上采用間隙調(diào)節(jié)裝置。這樣，不但可放寬導(dǎo)軌的制造公差，使部件裝配容易，同時，更可補(bǔ)償在長期使用過程中偶合導(dǎo)軌之間產(chǎn)生的間隙，保持導(dǎo)軌上移動部件的運(yùn)動精度。 調(diào)節(jié)偶合導(dǎo)軌之間間隙的裝置即是在偶合導(dǎo)軌之間加入一個可以在橫向或縱向移動的間隙調(diào)節(jié)板。 間隙調(diào)節(jié)板可是長方形或是菱形的板條，也可是斜度為 1/40～ 1/100 的楔鐵。采用長方形 或菱形的間隙調(diào)節(jié)板，不易控制各調(diào)節(jié)點(diǎn)的壓力，調(diào)節(jié)較困難，并因鑲條的一側(cè)只有和螺釘接觸的幾點(diǎn)受力，其剛度較低，不易用在受力較大的地方。采用楔鐵的間隙調(diào)節(jié)板，其調(diào)節(jié)辦法簡單，只要使楔鐵前后或上下移動即可，但是制造較為復(fù)雜。有四邊形調(diào)板，楔鐵調(diào)節(jié)板。后者可在一端調(diào)節(jié)，也可在兩端調(diào)節(jié)。 間隙調(diào)節(jié)板設(shè)計(jì)時要考慮其在機(jī)床上的安放位置。因其接觸表面數(shù)越少，則剛度越高，因此，應(yīng)將其置于不直接受力的一邊。 導(dǎo)軌截面有凸形與凹形之分：凸形有利于排屑，但不易保存潤滑油，只宜用于低速運(yùn)動，而凹形導(dǎo)軌正好相反，容易保存潤滑油，但須注 意導(dǎo)軌的防護(hù)。 燕尾型導(dǎo)軌兩種安裝方法：第一種是固定部件下部為導(dǎo)軌，形狀為凸形（稱外燕尾），凸導(dǎo)軌頂面（燕尾寬端）接觸，這種上下導(dǎo)軌加工方便，有利于增加固定部件的剛度，同時移動部件裝配方便（可采用扣裝）。另一種是固定部件（下導(dǎo)軌）為凹形。這種導(dǎo)軌底面接觸容易存油，上下導(dǎo)軌調(diào)整方便，有利于增加移動部件的剛度。綜合各種因素，我選擇了第二種方案。 6. 采用可靠的潤滑 保證導(dǎo)軌工作表面可靠的潤滑，對保持導(dǎo)軌的工作精度也很重要。導(dǎo)軌工作表面之間形成的油膜厚度最好能保證導(dǎo)軌的液體摩擦潤滑。 導(dǎo)軌的潤滑有手動或自動的。用在水 平導(dǎo)軌上較簡單的供油方式是采用油池和滾子進(jìn)行潤滑，滾子在油池內(nèi)靠彈簧的支持略高于導(dǎo)軌面，在導(dǎo)軌經(jīng)過時壓下滾子并靠摩擦阻力迫使其轉(zhuǎn)動，結(jié)果把潤滑油帶給移動部件。這種潤滑裝置的結(jié)構(gòu)簡單，但不能調(diào)節(jié)給油量。當(dāng)導(dǎo)軌速度高時效果較好，但不適用于傾斜導(dǎo)軌。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 26 為了保證潤滑的可靠性，目前在精密和重型機(jī)床上多采用強(qiáng)制潤滑，用油泵經(jīng)管路在導(dǎo)軌間供應(yīng)壓力油。強(qiáng)制潤滑的缺點(diǎn)是要有專門的供油系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本也高。 微調(diào)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 微動微調(diào)機(jī)構(gòu)的用途與要求 用途 微動微調(diào)機(jī)構(gòu)是使精密儀器和精密機(jī)械中某一部件在一定范 圍內(nèi)作緩慢而平穩(wěn)的微量移動（線位移或角位移），或?qū)⑵湔{(diào)節(jié)到所需要的精確位置的一種機(jī)構(gòu)。它們被廣泛地應(yīng)用在精密儀器和精密機(jī)械中，例如光學(xué)儀器中顯微鏡的調(diào)焦；精密儀器及精密機(jī)械中運(yùn)動部件的精確定位及微靈進(jìn)給；精密儀器工作臺水平位置的調(diào)整，以及儀器讀數(shù)裝置中基準(zhǔn)件（如刻度尺、光柵尺等）的對零等。 微動微調(diào)機(jī)構(gòu)的基本要求 (1)希望用盡可能簡單的結(jié)構(gòu)獲得較大的傳動比（指降速傳動比，下同） (2)微動靈敏度高。微動靈敏度系指機(jī)構(gòu)能可靠達(dá)到的最小位移量（線位移或角位移），應(yīng)滿足儀器性能要求 (3)傳動靈活、平穩(wěn)，無 空程與爬行 (4)工作可靠，調(diào)整好的位置在工作過程中應(yīng)保持穩(wěn)定 (5)讀數(shù)系統(tǒng)中的微調(diào)機(jī)構(gòu)，如兼有微調(diào)和測調(diào)作用時，則還要求微動手輪的轉(zhuǎn)角與運(yùn)動件的位移量（線位移或角位移）成正比，以實(shí)現(xiàn)線性刻度 (6)機(jī)構(gòu)簡單，使用方便 微動微調(diào)機(jī)構(gòu)的分類 微動微調(diào)機(jī)構(gòu)可分為機(jī)械傳動式微動微調(diào)機(jī)構(gòu)及利用材料物理性質(zhì)傳動的微動微調(diào)機(jī)構(gòu)兩大類（不包括用電機(jī)控制如步進(jìn)電機(jī)控制的微動微調(diào)機(jī)構(gòu)）。 機(jī)械傳動式微動微調(diào)機(jī)構(gòu) 機(jī)械傳動式微動微調(diào)機(jī)構(gòu)是由能獲得一定傳動比的零件或部件組成。主要有以下幾種： (1)凸輪傳動式微動微調(diào)機(jī)構(gòu) (2)螺旋傳動式微動微調(diào)機(jī)構(gòu) (3)斜面?zhèn)鲃邮轿游⒄{(diào)機(jī)構(gòu) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 27 (4)杠桿傳動式微動微調(diào)機(jī)構(gòu) (5)蝸輪副傳動式微動微調(diào)機(jī)構(gòu) (6)摩擦傳動式微動微調(diào)機(jī)構(gòu) 為了獲得足夠的傳動比和靈敏度以及滿足結(jié)構(gòu)上的需要，實(shí)際微動微調(diào)機(jī)構(gòu)往往是上述幾種機(jī)構(gòu)的組合。 利用材料物理性質(zhì)傳動的微動微調(diào)機(jī)構(gòu)主要有以下幾種 : (1)利用材料彈性變形傳動的微動微調(diào)機(jī)構(gòu) (2)利用壓電效應(yīng)傳動的微動微調(diào)機(jī)構(gòu) (3)利用熱效應(yīng)、磁致伸縮及電致伸縮等傳動的微動微調(diào)機(jī)構(gòu) 同樣，實(shí)際上往往將上述兩類機(jī)構(gòu)結(jié)合起來，組成多級傳動的微動微調(diào)機(jī)構(gòu)，以滿足結(jié)構(gòu)上 的要求及獲得更大的傳動比和靈敏度。 螺旋微動微調(diào)機(jī)構(gòu) 螺旋微動微調(diào)機(jī)構(gòu)是利用螺旋副傳動的機(jī)構(gòu)。由于機(jī)構(gòu)簡單，傳動比大，因此應(yīng)用十分廣泛。 螺旋微動微調(diào)機(jī)構(gòu) 是用來調(diào)節(jié)鉆床鉆頭與彈簧卡頭處于同一對心位置的微量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) ,它應(yīng)能調(diào)節(jié)水平方向與垂直方向的位移 ,它的工作原理是根據(jù)差動絲杠 的原理而工作的 ,在這里主要就其傳動進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。 具體的機(jī)構(gòu)參看微調(diào)機(jī)構(gòu)圖，它由兩個絲杠螺母進(jìn)給機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)其垂直和水平方向的位移?？ㄌ着c螺套的夾緊與松開由鎖緊手柄操縱，螺套與螺桿的夾緊與松開由鎖緊把手操縱，當(dāng)鎖緊把手使鎖緊軸向前移動時， 兩各頂銷向外伸開，螺套和螺桿就成為一整體，鎖緊軸向后移動時，頂銷縮回，則螺套和螺桿可相對轉(zhuǎn)動。微量進(jìn)給時，卡套與螺套緊固而頂銷沒有頂出，手輪旋轉(zhuǎn)一周使導(dǎo)輪架移動距離為兩螺距之差?？焖龠M(jìn)給時，螺套與螺桿緊固，卡套與螺套松開，由快速手柄使螺套旋轉(zhuǎn)一周，則導(dǎo)輪架移動的距離為兩螺距之和。這種差動絲杠傳動結(jié)構(gòu)緊湊，選擇較小的螺距差可實(shí)現(xiàn)精確的微量進(jìn)給。由于其行程不長，僅適用于小型機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)，當(dāng)然，也可以作為大型機(jī)床的手動補(bǔ)償、微量調(diào)整機(jī)構(gòu)。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 28 圖 112 螺旋微調(diào)機(jī)構(gòu) 上料與下料機(jī)構(gòu)的傳動關(guān)系的設(shè) 計(jì) 對于自動上下料的微型精密鉆床來說，實(shí)現(xiàn)其上下料的自動化，存在著一個固定的傳動關(guān)系，現(xiàn)分析如下 : 應(yīng)保證機(jī)構(gòu)上料時，即工件被輸送到指定的加工位置時，下料機(jī)構(gòu)的推桿沒有頂出，不僅不能頂出工件，在這里還存在著一種一定的關(guān)系，因?yàn)楣ぜ蛔詣铀腿霃椈煽^是通過氣壓輸送來實(shí)現(xiàn)的，這就要求工件進(jìn)入彈簧卡頭里由阻擋物使其達(dá)到一定位置后，停止前進(jìn)，即軸向定位，我設(shè)計(jì)的由與螺桿相配合的推桿來實(shí)現(xiàn)，即夾持器將工件送到指定的位置時，推桿也到一定的位置，同時，推桿可通夠螺旋轉(zhuǎn)動進(jìn)行位置的。 微型電機(jī)的選擇 微型電機(jī)是現(xiàn) 代自動控制系統(tǒng)中重要元件之一 ,在越來越精密化的現(xiàn)代 ,它有著無法替代的作用。 微電機(jī)按其功用分為 3 大類： 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 29 （ 1）控制電機(jī) 它在自動化控制系統(tǒng)中作為檢測、放大、執(zhí)行和解算元件，用來對運(yùn)動物體位置或速度進(jìn)行快速和精確的控制。 （ 2）驅(qū)動微電機(jī) 它作為小型、微型動力，用來驅(qū)動各種要求的負(fù)載。它功率一般從數(shù)百毫瓦到數(shù)百瓦，高速情況下可達(dá)到數(shù)千瓦。 （ 3）電源微電機(jī) 它作為獨(dú)立的小型能量轉(zhuǎn)換裝置，用來將機(jī)械能轉(zhuǎn)換稱電能或?qū)⒁环N電能轉(zhuǎn)換成另一種電能。它的功率一般從數(shù)百瓦到數(shù)千瓦。 我國作為驅(qū)動的微型直流電動機(jī)的系列 化產(chǎn)品比較少，一些有代表性的系列如 Z 系列（他）激為微型直流電動機(jī)、 ZZD201， 02， 04 串激為微型直流電動機(jī)、激為微型直流電動機(jī)、 M 系列永磁直流電動機(jī)等。其中激為微型直流電動機(jī)由于 有自己良好的性能，適用于家用電器、儀器儀表和醫(yī)療機(jī)械。 微型電機(jī)有以下幾種形式 : (1)永磁式直流電機(jī) 永磁式直流電機(jī)采用磁鋼激磁的直流電動機(jī) ,它除了具有一般電磁式直流電動機(jī)的良好調(diào)速特性外 ,還具有體積小 ,效率高、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)。它廣泛用于作為驅(qū)動的原動機(jī)，同時在一些要求良好動態(tài)特性的 精密速度或位置伺服系統(tǒng)中，其運(yùn)用也非常廣 泛。 (2)步進(jìn)電動機(jī) 步進(jìn)電動機(jī)是一種電磁式增量聯(lián)運(yùn)動執(zhí)行元件，它可將輸入的脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械角度的直線位移，步進(jìn)電動機(jī)的步距不受電壓波負(fù)載的變化和環(huán)境條件變化的影響，在不丟步的情況下運(yùn)行其角位移的誤差不會長期積累，并具有系統(tǒng)簡單，運(yùn)行可靠等明顯優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是價(jià)格較貴。 (3)永磁同步電動機(jī)（磁滯式同步電機(jī)） 它有自己顯著的特點(diǎn)； a 不需要任何啟動裝置，即能自行啟動并平穩(wěn)達(dá)到轉(zhuǎn)速。 b 啟動電流與額定工作電流相差不大。 c 結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，噪音較底。它廣泛運(yùn)用于恒驅(qū)動的場合，若配以各種變速箱驅(qū)動裝 置，亦可工作在變速驅(qū)動場合。 比較這三種電機(jī)，可知道步進(jìn)電動機(jī)運(yùn)行可靠，不丟步，但其價(jià)格較貴，而同步電機(jī)適用于恒速驅(qū)動的場合，若配以變速驅(qū)動裝置，才能達(dá)到變速目的就，這樣就使其結(jié)構(gòu)上變得復(fù)雜，而永磁式支流電動機(jī)不但 調(diào)速性能好，還具有體積小，效率高等特點(diǎn)，并且，結(jié)構(gòu)也較簡單，所以在此次設(shè)計(jì)中，我選擇南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 30 永磁式直流電機(jī)作為鉆床驅(qū)動的微型電動機(jī)。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 31 第二章 設(shè)計(jì)計(jì)算 自動上下料裝置各部分的計(jì)算 裝料容器的設(shè)計(jì) 裝料容器的容量必須保證機(jī)床在一定 的時間間隔內(nèi)能連續(xù)工作?？捎上率?jīng)Q定： Ｖ＝?TQV0（ｃｍ 3 ） 其中 Ｖ —— 容器容量 0V —— 單個工件的體積 T —— 一次裝料保證機(jī)床連續(xù)工作的時間（ min）。對小形工件，取T ? 120min；對中型工件，取 T ?60min。 Q —— 料斗的平均工料率（件 /min）； ? —— 裝料容器的填充系數(shù)。對于軸類零件（包括錐形滾子）、盆類、球形工件， ? ? ~ dl 1 時取小值；當(dāng) dl 〈 1 時取大 值；也可由實(shí)驗(yàn)確定系數(shù) ?。 本設(shè)計(jì)所加工的工件直徑為 d=~4mm 之間 ,長度 l=25~100mm 之間 ,所以我選取直徑 d=,l=50mm 的工件來進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 單個工件的體積為 0V = dl? (其中 d=,l=50mm) 0V = 50 0V =(mm3 ) 選取 T=120min ?= Q=360 件 /min Ｖ＝?TQV0= ?? =24416640(mm3 )=(m3 ) 裝料容器的容積大約為 左右。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 32 滾道的 設(shè)計(jì) 滾道的故障分析及設(shè)計(jì)要點(diǎn) 在自動上料中，滾道也是常用作從料倉或料斗向機(jī)床及在機(jī)床之間輸送小型旋轉(zhuǎn)體工件的輸料裝置。工件在滾道中的運(yùn)動可利用自重輸送或強(qiáng)制輸送兩種驅(qū)動方式。由于利用自重輸送的滾道不需要其它動力驅(qū)動裝置，故結(jié)構(gòu)很簡單，小型旋轉(zhuǎn)體工件的輸送多數(shù)采用這種滾道。強(qiáng)制輸送方式只在工件不能以自重輸送或?yàn)樘岣咻斄系目煽啃詴r才采用。 滾道雖然結(jié)構(gòu)很簡單，但它是自動供料系統(tǒng)中的重要組成部分，也是較易發(fā)生故障的環(huán)節(jié)。為保證工件的穩(wěn)定輸送，滾道的合理設(shè)計(jì)是一個很關(guān)鍵的問題。 工件在滾道中靠自重輸送時，往往會發(fā) 生阻塞或失去定向的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象發(fā)生的原因是：工件在滾道中滾動時，由于工件與滾道側(cè)壁之間間隙 S 的存在，可能因?yàn)槟Σ磷枇Φ淖兓?，工件圓柱表面的錐度誤差或其他一些偶然因素的干擾而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。如果滾道的槽寬選擇不當(dāng)?shù)脑?，工件則將發(fā)生阻塞或是失去定向。 由圖，當(dāng)工件偏轉(zhuǎn)至兩對角線與滾道側(cè)壁接觸時，其對角線（長度為 C）與垂直于側(cè)壁的 M 線所成夾角為 ? ，若摩擦角 ??? ，則滾道側(cè)壁在 O 處的反作用力 R 有使工件在 O’ 處楔緊的趨勢，工件就可能卡住。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 33 由圖中幾何關(guān)系可知： B=L+S C SLCB ????cos 即 S=Ccos L?? 又 C= 22 DL ? 故 S= 22 DL ? cos DDLDLL ]c os)(1[ 2 ???? ?? 在極限情況下， tg ,??? ??tg 故有： cos22 111 1 ??? ???? tg 代入上式 即可得允許的最大間隙 Sk 為： Sk DDLDL]1)(1[ 22???? ? （ 31） 公式（ 31）一般可用于校核計(jì)算。 由公式（ 31）可知，為使工件不被卡住所允許的最大間隙與工件的長徑比及摩擦系數(shù)有關(guān)。隨著 DL 的增大， Sk 將減小，當(dāng) DL 增大到一定程度時， Sk 可能為零，這表明工件在滾道中已不能可靠地用自重來輸送了。 在 DL 相同的情況下，工件的端面形狀也將影響偏轉(zhuǎn)的程度。實(shí)際工