【導(dǎo)讀】[1]關(guān)慧貞、馮辛安.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[2]毛謙德、李振清.著袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，機(jī)構(gòu)裝配圖；繪制相關(guān)零件圖；磨床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和選用；翻譯指定的英文專業(yè)文獻(xiàn)；撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（說(shuō)明書）。[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的文本格式、圖紙規(guī)范程度，工作量，研究?jī)?nèi)容與方法，和臺(tái)階面的精密磨削加工。主要包括磨床總體布局、砂輪架、垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)、立柱和硬。磨床采用托板內(nèi)存式，前后床身為整體式結(jié)構(gòu)，龍門立柱內(nèi)設(shè)計(jì)有內(nèi)存。杠副螺母座帶動(dòng)與其連接的立柱箱體上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)存式砂輪架的垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；纜、輸入/輸出模塊、驅(qū)動(dòng)器和總線組成。該磨床各機(jī)構(gòu)通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算及校核調(diào)試，已。經(jīng)滿足既定技術(shù)參數(shù)要求和功能要求。通過(guò)上述的設(shè)計(jì)，最終完成了托板內(nèi)存式MK7120. 型精密數(shù)控平面磨床砂輪架及垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)和立柱設(shè)計(jì)任務(wù)。

　　

【正文】 動(dòng)體與滾道的磨損，因?yàn)榉恋K滾動(dòng)體運(yùn)動(dòng)流暢的主要原因是塵埃和雜質(zhì)進(jìn)入滾道。博特牌滾珠絲杠副已安裝防塵圈于螺母兩端，此外，用戶還需要安裝防護(hù)裝置于絲杠處以防止絲杠外露。 7． 將合力通過(guò)絲杠軸心作用在螺母上，可以提高滾珠絲杠副的使用壽命和精度，避免傾覆力，保證滾珠受力均勻。 8． 當(dāng)在 水平位置采用外循環(huán)滾珠絲杠副 時(shí) ，最好是 在 絲杠軸線上面插管放置。 9． 提高傳動(dòng)剛度 應(yīng) 采用適應(yīng)于數(shù)控 磨 床的大接觸軸承。 10． 當(dāng)使用 內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副 時(shí) ， 為了保證 裝配螺母 的順利安裝， 必須使絲杠螺紋底徑 2d 大于 該端所有外圓尺寸 ，并且在 絲杠螺紋兩端中至少有一端的滾珠螺紋是通牙 。 11． 正確選擇預(yù)緊力 ， 嚴(yán)禁自行拆卸滾珠絲杠副的各個(gè)部件，以免影響其精湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 度。 為了防止 運(yùn)轉(zhuǎn)不流暢 或 滾珠堵塞，嚴(yán)禁拆卸和敲擊導(dǎo)珠管 。 12． 螺旋副的逆?zhèn)鲃?dòng)（尤指在垂直方向上傳動(dòng)時(shí)）是在電機(jī)停電后由于部件自重而產(chǎn)生的，它將導(dǎo)致滾珠絲杠副傳動(dòng)逆效率高，通過(guò)采取離合器，蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，停電自鎖的電機(jī)的等方法可以防止其發(fā)生 。 滾珠絲杠副設(shè)計(jì)步驟 滾珠絲杠的設(shè)計(jì)流程如圖 所示。 1. 確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程 滾珠絲杠的導(dǎo)程為： maxmaxniVPh ?? （ ） hP — 滾珠絲杠導(dǎo)程 mm； maxn — 電機(jī)最大轉(zhuǎn)速 r/min，取 maxn ＝ 3000r/min； maxV — 絲杠副最大移動(dòng)速度 m/min，取 maxV ＝ 400mm/min； i — 傳動(dòng)比，因電機(jī)直接與絲杠相連， i ＝ 1； 所 以 400 ???hPmm 將滾珠絲杠的導(dǎo)程優(yōu)化取整為 hP =6 mm 2. 滾珠絲杠副當(dāng)量載荷計(jì)算 這里的載荷及轉(zhuǎn)速，是指滾珠絲杠的當(dāng)量載荷 mF 與當(dāng)量轉(zhuǎn)速 mn 。滾珠絲杠副在 1n 、 2n 、 3n ?? n 轉(zhuǎn)速下，各轉(zhuǎn)速工作時(shí)間的百分比 1t %、 2t %、 3t %?? nt %，所受載荷分別是 1F 、 2F 、 3F ?? nF 。則： 3121 2 31 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0nmn ttttn n n n n? ? ? ? ? ? ? ?????? ? （ ） 3 3 3 331231 1 2 2 3 31 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0nm n nttttF F n F n F n F n? ? ? ? ?????? （ ） 在本次設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)動(dòng)的大部分時(shí)間是快速進(jìn)給，則 m i n/mm400 ??? hm PVn r/min 在本 設(shè)計(jì)中垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)主要是所帶的載荷為磨頭及其一起運(yùn)動(dòng)的部件，總的重量估算為 2200N ， 2200max ?F N， 0 1 8 72 2 0 0m in ???F N 所以 )2(31m inm a x ??? FFF mN 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 滾珠絲杠設(shè)計(jì)流程圖 按滾珠絲杠副預(yù)期工作時(shí)間 Ln （小時(shí)）計(jì)算： cawmnmam fffFLnC 10 0603? （ ） 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 式中： nL — 預(yù)期工作時(shí)間（小時(shí)），查表得 15000nL ? h； af — 精度系數(shù)，由表查得 ? ； wf — 負(fù)荷系數(shù)，查表得 wf ，取 wf =； cf — 可靠性系數(shù)，查表得取 97%，得 cf = 代入式（ ） ??? ????amC N 絲杠最小螺紋底徑 由于 ELFd mm ?? 02 1010? （ E 為彈性模量，取 510? N/ 2mm ） 所以 02 mFLd ??? （ ） 式中： 0F — 導(dǎo)軌靜摩擦力（ N），在本設(shè)計(jì)中為磨頭及相關(guān)部件的重量 0F =2200 N； L — 滾珠絲杠兩軸承支點(diǎn)間距離（ mm）； L ? 行程 +安 全行程 +余程 +螺母長(zhǎng)度一半 +支承長(zhǎng)度的一半 +磨頭支架高度 ? 行程 +（ 2~4） hP +4hP +(4~6)hP +(1/20~1/10)行程 ? (~)行程 +(10~14)hP ? ? 450+12? 6=567mm； m? — 估算的滾珠絲杠最大允許軸向變形量（ μm ）， 由 (11~34)重復(fù)定位精度與 ( 11~45)定位精度中的較小值 來(lái)確定。定位精度與重復(fù)定位精度分別為177。 177。 ，故 1m?＝ 14 8=2μm，2m?＝ 15 24=，取 m? ＝ 2μm 代入式（ ） 02 mFLd ??? 2 ??= mm 根據(jù)算出的 2md 、 hP 、 amC 及傳動(dòng)方式，選擇合適的滾珠絲杠。 選擇南京工藝裝備制造廠生產(chǎn)的 FFZD 4006— 5 型滾珠絲杠螺母，采用內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)反向器，法蘭直筒組合，雙螺母墊片預(yù)緊。 滾珠絲杠的螺紋底徑： 2d = mm 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷： aC =23500 N 滾珠絲杠類型 FFZD ；基本導(dǎo)程： 6mm；滾珠直徑： ；循環(huán)總?cè)?shù) ： 3；最小螺紋底徑： ；滾珠絲杠外徑： ；公稱直徑： 40mm； 額定動(dòng)載荷： ；額定靜載荷： 73kN；剛度： 1658 kN/μm。 預(yù)緊就是在滾珠絲杠副內(nèi)預(yù)先施加軸向載荷 pF 。預(yù)緊的目的是：消除滾珠絲杠副的軸向間隙，提高滾珠絲杠副的軸向接觸剛度，并且在外加軸向載荷小于3 倍預(yù)緊力的情況下，軸向剛性是常數(shù)。所以，預(yù)緊力為： pFmax31F? （ ） maxF — 滾珠絲杠所受的最大軸向力 所以， pFmax31F? ??N C 滾珠絲杠的熱變形將導(dǎo)致長(zhǎng)度、定位精度變化，熱變形為 。 k? ＝ ? t? uL （ ） ?— 熱膨脹系數(shù) ( 10－ 6)； t? — 溫升 (一般取 2～ 4℃ )，取 t? ＝ ℃ ； uL — 有效行程， uL ＝ kL + nL +2 aL ； nL — 螺母長(zhǎng)度， nL ＝ 128mm； aL — 安全行程， aL ＝ (1～ 2) hP ＝ 2 6＝ 12mm； uL ＝ kL + nL +2 aL ＝ 450+128+2 12＝ 602mm； 所以 k? ＝ ? t? uL ＝ 10－ 6 602＝ ?m 為了補(bǔ)償熱變形的影響，行程偏差 C ＝ k? ＝ ?m tF 的計(jì)算 由于滾珠絲杠選擇的是兩端固定的安裝方式，可以采用絲杠預(yù)拉伸的方法來(lái)進(jìn)一步補(bǔ)償熱變形，滾珠絲杠預(yù)拉伸力為： tF＝ td? （ ） 各變量意義如上所示，則 tF ＝ td? ＝ ＝ N oaC 驗(yàn)算 maxs a oaf F C? （ ） 式中： oaC —— 滾珠絲杠副的基本軸向額定靜載荷（ N），查表得oaC =； sf —— 靜態(tài)安全系數(shù)，取 2sf ? ； 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 maxaF —— 最大軸向載荷（ N） maxasFf =2?2200=4400N oaC =73 310? N 所以絲杠額定靜載荷符合要求。 在精密磨床上通常選用 60 角接觸軸承，并把 2 個(gè)以上的軸承組合起來(lái)施加預(yù)緊力來(lái)使用。本次設(shè)計(jì)為了易于吸收滾珠螺母與軸 承之間的不同軸度，采用正面組合的 TN 型組合形式。 軸承型號(hào)的選擇：滾珠絲杠選用軸承 型號(hào)為 7602030TN 其技術(shù)參數(shù)為 26000?aC N oaC =39000N 軸承校核： 軸承額定動(dòng)載荷公式： PffC hl? （ ） P 最大軸向載荷 lf 壽命系數(shù) hf 轉(zhuǎn)速系數(shù) 其中： mgP? =2200 N lf =3 10500hL （ hL10 取 15000h） 則 lf =350015000= hf =33 ?mn= 將 P ， lf ， hf 的值代入式（ ），得 PffC hl? ??= 26000N 所以 可用。 ? ? 22 m a x14 adF??? ? ? （ ） ??? —— 許用應(yīng)力 (MPa) ，取 ??? =100； 2d —— 滾珠絲杠螺紋底徑（ mm）。 m a x2 ?????? F? 所以絲杠強(qiáng)度符合要求。 經(jīng)過(guò)上面的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算，設(shè)計(jì)的滾珠絲杠符合設(shè)計(jì)的要求。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 1）滾珠絲杠螺紋長(zhǎng)度： eu LLL 21 ?? （ ） uL — 有效行程，根據(jù)前面計(jì)算， uL ＝ 602mm eL — 余程，根據(jù)滾珠絲杠的導(dǎo)程查表得， eL ＝ 24mm； 所以， eu LLL 21 ?? ＝ 602+2 24＝ 650mm 2）兩支承間距離： zL ＝ 211 bbL ?? （ ） 1b — 左支承至左螺紋之間的距離， 1b ＝ 50mm； 2b — 右支承至右螺紋之間的距離， 2b ＝ 50mm； 所以， zL ＝ 211 bbL ?? ＝ 650+50+50＝ 750mm cbs KKKK111 ??? （ ） sK — 拉壓剛度； bK — 軸向剛度； cK — 接觸剛度。 （ 1）拉伸剛度 最小拉伸剛度： 222m i n ??? zs LdK （ ） 2d — 滾珠絲杠最小螺紋底徑， 2d ＝ ； zL — 滾珠絲杠兩支承間的距離， zL ＝ 750mm； 所以， 222m in ??? zs LdK＝ 22 ?? ＝ 1134(N/μm) 最大拉伸剛度： ? ? 25522m a x ???? LLL LdK z zs （ ） 2d — 滾珠絲杠最小螺紋底徑； zL — 滾珠絲杠兩支承間的距離； 600215 ?????? nxae LLLLbLmm； 所以， ? ? 25522m a x ???? LLL LdK z zs= 22 10)600750(6004 ??? ??＝ 1772(N/μm) (2) 軸向剛度 21 bbb KKK ?? （ ） 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 1bK 、 2bK — 支承軸承的剛度，根據(jù)所選擇的軸承 21 bbb KKK ?? ＝ 1000(N/μm) (3) 接觸剛度 31 ???????????aPcc CFKK （ ） pF — 滾珠絲杠預(yù)緊力， pF ＝ ； aC — 滾珠絲杠額定動(dòng)載荷， aC ＝ 23500N； ?cK — 滾珠絲杠剛度， ?cK ＝ 16