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

　　

【正文】 不同，導軌的直線性允許偏差也不同。對于一般機床，滑動導軌的直線性允差每米不可超過 ～ 毫米，滾動導軌的直線性偏差在接觸全長上不可超過 ～ 毫米；對于高精度機床，滑動導軌的直線性允差每米不可超過 毫米，滾動導軌直線性偏差在接觸全長上不可超過 ～ 毫米。 對于導軌之間的不平行性偏差，滑動導軌每米不可超過 毫米，滾動導軌在接觸全長上不可超過 ～ 毫米。 對于導軌工作表面的光潔度 ，一般機床約為 7～ 8 級精度，高精度機床為12級精度。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 25 5. 合理設計調節(jié)間隙的裝置 為了保證在導軌上移動部件的運動精度，消除存在于導軌結合面之間的間隙，防止在運動時發(fā)生顫動和偏傾，必須在機床上采用間隙調節(jié)裝置。這樣，不但可放寬導軌的制造公差，使部件裝配容易，同時，更可補償在長期使用過程中偶合導軌之間產生的間隙，保持導軌上移動部件的運動精度。 調節(jié)偶合導軌之間間隙的裝置即是在偶合導軌之間加入一個可以在橫向或縱向移動的間隙調節(jié)板。 間隙調節(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 或菱形的間隙調節(jié)板，不易控制各調節(jié)點的壓力，調節(jié)較困難，并因鑲條的一側只有和螺釘接觸的幾點受力，其剛度較低，不易用在受力較大的地方。采用楔鐵的間隙調節(jié)板，其調節(jié)辦法簡單，只要使楔鐵前后或上下移動即可，但是制造較為復雜。有四邊形調板，楔鐵調節(jié)板。后者可在一端調節(jié)，也可在兩端調節(jié)。 間隙調節(jié)板設計時要考慮其在機床上的安放位置。因其接觸表面數(shù)越少，則剛度越高，因此，應將其置于不直接受力的一邊。 導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，只宜用于低速運動，而凹形導軌正好相反，容易保存潤滑油，但須注 意導軌的防護。 燕尾型導軌兩種安裝方法：第一種是固定部件下部為導軌，形狀為凸形（稱外燕尾），凸導軌頂面（燕尾寬端）接觸，這種上下導軌加工方便，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（下導軌）為凹形。這種導軌底面接觸容易存油，上下導軌調整方便，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 保證導軌工作表面可靠的潤滑，對保持導軌的工作精度也很重要。導軌工作表面之間形成的油膜厚度最好能保證導軌的液體摩擦潤滑。 導軌的潤滑有手動或自動的。用在水 平導軌上較簡單的供油方式是采用油池和滾子進行潤滑，滾子在油池內靠彈簧的支持略高于導軌面，在導軌經過時壓下滾子并靠摩擦阻力迫使其轉動，結果把潤滑油帶給移動部件。這種潤滑裝置的結構簡單，但不能調節(jié)給油量。當導軌速度高時效果較好，但不適用于傾斜導軌。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 26 為了保證潤滑的可靠性，目前在精密和重型機床上多采用強制潤滑，用油泵經管路在導軌間供應壓力油。強制潤滑的缺點是要有專門的供油系統(tǒng)，結構較復雜，成本也高。 微調機構的設計 微動微調機構的用途與要求 用途 微動微調機構是使精密儀器和精密機械中某一部件在一定范 圍內作緩慢而平穩(wěn)的微量移動（線位移或角位移），或將其調節(jié)到所需要的精確位置的一種機構。它們被廣泛地應用在精密儀器和精密機械中，例如光學儀器中顯微鏡的調焦；精密儀器及精密機械中運動部件的精確定位及微靈進給；精密儀器工作臺水平位置的調整，以及儀器讀數(shù)裝置中基準件（如刻度尺、光柵尺等）的對零等。 微動微調機構的基本要求 (1)希望用盡可能簡單的結構獲得較大的傳動比（指降速傳動比，下同） (2)微動靈敏度高。微動靈敏度系指機構能可靠達到的最小位移量（線位移或角位移），應滿足儀器性能要求 (3)傳動靈活、平穩(wěn)，無 空程與爬行 (4)工作可靠，調整好的位置在工作過程中應保持穩(wěn)定 (5)讀數(shù)系統(tǒng)中的微調機構，如兼有微調和測調作用時，則還要求微動手輪的轉角與運動件的位移量（線位移或角位移）成正比，以實現(xiàn)線性刻度 (6)機構簡單，使用方便 微動微調機構的分類 微動微調機構可分為機械傳動式微動微調機構及利用材料物理性質傳動的微動微調機構兩大類（不包括用電機控制如步進電機控制的微動微調機構）。 機械傳動式微動微調機構 機械傳動式微動微調機構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機構 (2)螺旋傳動式微動微調機構 (3)斜面?zhèn)鲃邮轿游⒄{機構 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 27 (4)杠桿傳動式微動微調機構 (5)蝸輪副傳動式微動微調機構 (6)摩擦傳動式微動微調機構 為了獲得足夠的傳動比和靈敏度以及滿足結構上的需要，實際微動微調機構往往是上述幾種機構的組合。 利用材料物理性質傳動的微動微調機構主要有以下幾種 : (1)利用材料彈性變形傳動的微動微調機構 (2)利用壓電效應傳動的微動微調機構 (3)利用熱效應、磁致伸縮及電致伸縮等傳動的微動微調機構 同樣，實際上往往將上述兩類機構結合起來，組成多級傳動的微動微調機構，以滿足結構上 的要求及獲得更大的傳動比和靈敏度。 螺旋微動微調機構 螺旋微動微調機構是利用螺旋副傳動的機構。由于機構簡單，傳動比大，因此應用十分廣泛。 螺旋微動微調機構 是用來調節(jié)鉆床鉆頭與彈簧卡頭處于同一對心位置的微量調節(jié)機構 ,它應能調節(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行具體設計。 具體的機構參看微調機構圖，它由兩個絲杠螺母進給機構來實現(xiàn)其垂直和水平方向的位移。卡套與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動。微量進給時，卡套與螺套緊固而頂銷沒有頂出，手輪旋轉一周使導輪架移動距離為兩螺距之差?？焖龠M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一周，則導輪架移動的距離為兩螺距之和。這種差動絲杠傳動結構緊湊，選擇較小的螺距差可實現(xiàn)精確的微量進給。由于其行程不長，僅適用于小型機床的進給機構，當然，也可以作為大型機床的手動補償、微量調整機構。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 28 圖 112 螺旋微調機構 上料與下料機構的傳動關系的設 計 對于自動上下料的微型精密鉆床來說，實現(xiàn)其上下料的自動化，存在著一個固定的傳動關系，現(xiàn)分析如下 : 應保證機構上料時，即工件被輸送到指定的加工位置時，下料機構的推桿沒有頂出，不僅不能頂出工件，在這里還存在著一種一定的關系，因為工件被自動送入彈簧卡頭是通過氣壓輸送來實現(xiàn)的，這就要求工件進入彈簧卡頭里由阻擋物使其達到一定位置后，停止前進，即軸向定位，我設計的由與螺桿相配合的推桿來實現(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，推桿可通夠螺旋轉動進行位置的。 微型電機的選擇 微型電機是現(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。 微電機按其功用分為 3 大類： 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 29 （ 1）控制電機 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，用來對運動物體位置或速度進行快速和精確的控制。 （ 2）驅動微電機 它作為小型、微型動力，用來驅動各種要求的負載。它功率一般從數(shù)百毫瓦到數(shù)百瓦，高速情況下可達到數(shù)千瓦。 （ 3）電源微電機 它作為獨立的小型能量轉換裝置，用來將機械能轉換稱電能或將一種電能轉換成另一種電能。它的功率一般從數(shù)百瓦到數(shù)千瓦。 我國作為驅動的微型直流電動機的系列 化產品比較少，一些有代表性的系列如 Z 系列（他）激為微型直流電動機、 ZZD201， 02， 04 串激為微型直流電動機、激為微型直流電動機、 M 系列永磁直流電動機等。其中激為微型直流電動機由于 有自己良好的性能，適用于家用電器、儀器儀表和醫(yī)療機械。 微型電機有以下幾種形式 : (1)永磁式直流電機 永磁式直流電機采用磁鋼激磁的直流電動機 ,它除了具有一般電磁式直流電動機的良好調速特性外 ,還具有體積小 ,效率高、結構簡單等特點。它廣泛用于作為驅動的原動機，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，其運用也非常廣 泛。 (2)步進電動機 步進電動機是一種電磁式增量聯(lián)運動執(zhí)行元件，它可將輸入的脈沖信號轉換成機械角度的直線位移，步進電動機的步距不受電壓波負載的變化和環(huán)境條件變化的影響，在不丟步的情況下運行其角位移的誤差不會長期積累，并具有系統(tǒng)簡單，運行可靠等明顯優(yōu)點，其缺點是價格較貴。 (3)永磁同步電動機（磁滯式同步電機） 它有自己顯著的特點； a 不需要任何啟動裝置，即能自行啟動并平穩(wěn)達到轉速。 b 啟動電流與額定工作電流相差不大。 c 結構簡單，運行可靠，噪音較底。它廣泛運用于恒驅動的場合，若配以各種變速箱驅動裝 置，亦可工作在變速驅動場合。 比較這三種電機，可知道步進電動機運行可靠，不丟步，但其價格較貴，而同步電機適用于恒速驅動的場合，若配以變速驅動裝置，才能達到變速目的就，這樣就使其結構上變得復雜，而永磁式支流電動機不但 調速性能好，還具有體積小，效率高等特點，并且，結構也較簡單，所以在此次設計中，我選擇南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 30 永磁式直流電機作為鉆床驅動的微型電動機。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 31 第二章 設計計算 自動上下料裝置各部分的計算 裝料容器的設計 裝料容器的容量必須保證機床在一定 的時間間隔內能連續(xù)工作?？捎上率經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 dl 〈 1 時取大 值；也可由實驗確定系數(shù) ?。 本設計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 的工件來進行設計計算。 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。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 32 滾道的 設計 滾道的故障分析及設計要點 在自動上料中，滾道也是常用作從料倉或料斗向機床及在機床之間輸送小型旋轉體工件的輸料裝置。工件在滾道中的運動可利用自重輸送或強制輸送兩種驅動方式。由于利用自重輸送的滾道不需要其它動力驅動裝置，故結構很簡單，小型旋轉體工件的輸送多數(shù)采用這種滾道。強制輸送方式只在工件不能以自重輸送或為提高輸料的可靠性時才采用。 滾道雖然結構很簡單，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，滾道的合理設計是一個很關鍵的問題。 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，由于工件與滾道側壁之間間隙 S 的存在，可能因為摩擦阻力的變化，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。如果滾道的槽寬選擇不當?shù)脑?，工件則將發(fā)生阻塞或是失去定向。 由圖，當工件偏轉至兩對角線與滾道側壁接觸時，其對角線（長度為 C）與垂直于側壁的 M 線所成夾角為 ? ，若摩擦角 ??? ，則滾道側壁在 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。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 33 由圖中幾何關系可知： 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。隨著 DL 的增大， Sk 將減小，當 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的程度。實際工