【導(dǎo)讀】研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文。出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸徐州工程學(xué)院所擁有。和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。X-Y工作臺、激光加工設(shè)備的工作臺、電子元件表面貼裝設(shè)備等。其中伺服電動機(jī)做執(zhí)行元件用來驅(qū)動滾珠絲杠，滾珠絲杠螺母帶。動滑塊和工作平臺在導(dǎo)軌上運動，完成工作臺在X、Y方向的直線移動。工作載荷選取即可?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)需要，可以選取用標(biāo)準(zhǔn)的工作控制計算機(jī)，也。可以設(shè)計專用的微機(jī)控制系統(tǒng)。

　　

【正文】 數(shù)據(jù)見《機(jī)械設(shè)計手冊》 9149。 導(dǎo)軌的長度：由于導(dǎo)軌長度影響工作臺的工作精度和高度，一般可根據(jù)滑塊徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 24 導(dǎo)向部分的長度來確定導(dǎo)軌長度。 其公式為： L=H+S+△ lS1S2 式（ ） 由此公式估算出 XL =370mm, YL =420mm 其中 : L—— 導(dǎo)軌長度 H—— 滑塊的導(dǎo)向面長度 S—— 滑塊行程 △ l—— 封閉高度調(diào)節(jié)量 S1—— 滑塊到上死點時，滑塊露出導(dǎo)軌部分的長度 S2—— 滑塊到下死點時，滑塊露出導(dǎo)軌部分的長度 X方向的導(dǎo)軌計算 X 方向初選導(dǎo)軌型號為 ，查《機(jī)械設(shè)計手冊》得，這種導(dǎo)軌的額定動，靜載荷分別為 Ca=,Coa=。 因滑座數(shù) M=4,所以每根導(dǎo)軌上使用 2 個滑座。 其中工作臺的最大重量為 :。 G=60 10N=600N F1=F2=F3=F4=1/4(G+F)=200N 滾動導(dǎo)軌的額定壽命計算公式為： L=（ hf cf af aC /wf cP ） ? ?K 式中： L—— 額定壽命（ km）； aC —— 額定動載荷（ KN）； P—— 當(dāng)量動載荷（ KN）； maxF —— 受力最大滑塊所受的載荷（ KN）； Z—— 導(dǎo)軌上的滑塊數(shù)； ? —— 指數(shù)，當(dāng)導(dǎo)軌體為滾珠時，ε =3；當(dāng)為滾柱時 =10/3； K—— 額定壽命單位（ KM），滾珠時， K=50km；滾柱時， K=100km； hf —— 硬度系數(shù)； 由于產(chǎn)品技術(shù)要求規(guī)定，滾道硬度不得低于 58HRC，故通?？扇?hf =1 tf —— 溫度系數(shù)，查表 51,得 tf =1 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 25 表 51溫度系數(shù) 工作溫度/C0 100? 100~150 150~200 200~250 tf 1 0． 90 0． 73 0． 60 cf —— 接觸系數(shù)，查表 52；得 cf = 表 52接觸系數(shù) 每根導(dǎo)軌上的滑塊數(shù) 1 2 3 4 5 cf 1． 00 0． 81 0． 72 0． 66 0． 61 af —— 精度系數(shù)，查表 53；取 af =1 表 53精度系數(shù) 工作條件 af 無外部沖擊或振動的低速運動的場合，速度小于 15m/min 1~ 無明顯沖擊或振動的場合，速度為 15~60m/min ~2 有外部沖擊或高速運動的場合，速度大于 60m/min 2~ wf —— 載荷系數(shù)，查表 54；得 wf =1 表 54載荷系數(shù) 精度等級 2 3 4 5 wf 1． 0 1． 0 0． 9 0． 9 將數(shù)據(jù)帶入公式中即可算出 L=37179km 2)壽命時間的計算 當(dāng)行程長度一定，以 h 為單位的額定壽命為： hnL LL ah 1027166602 10 32 3 ???? ?????? 式中 hL —— 壽命時間（ h） L—— 額定壽命（ km） aL —— 行程長度（ m） 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 26 2n —— 每分鐘往返次數(shù) 由于一年有 250 個工作日，每天工作 8小時。則預(yù)計的工作壽命年限為： ???L 年 同理，可以求得 Y 方向的導(dǎo)軌副的額定壽命： km26340?L ?L 年 動導(dǎo)軌副的技術(shù)要求 滾動導(dǎo)軌副的技術(shù)要求包括包括配合性質(zhì)和公差等級、配合面的形位公差和表面粗糙度等。其精度主要根據(jù)工作精度要求，結(jié)構(gòu)特點和使用條件而定。 1） 配合性質(zhì)和公差等級：對導(dǎo)向精度要求較高的導(dǎo)軌面，常用 H6/h5，H7/h6， H6/g5， H7/g6 等配合，對導(dǎo)向精度要求不高的導(dǎo)軌面，可用 H8/h7，H8/f7 等配合。這里導(dǎo)向精度要求高，我們選用 H7/h6 配合。 2） 配合面的形位公差：導(dǎo)軌配合面的形位公差應(yīng)根據(jù)機(jī)械對導(dǎo)向精度的要求而定。如導(dǎo)向面的直線度公差，導(dǎo)向面對基準(zhǔn) 平面或基準(zhǔn)軸線的平行度公差等，一般占機(jī)械導(dǎo)向精度的 1/2~1/3。本次設(shè)計中本機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌精度取 3級。 3） 表面粗糙度：表面粗糙度應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的公差等級確定。對于普通精度的導(dǎo)軌，被包容件導(dǎo)向面的表面粗糙度幅度參數(shù) Ra在 ~ 范圍內(nèi)；對于高精度的導(dǎo)軌，表面粗糙度幅度參數(shù) Ra 在 ~ 范圍內(nèi)，包容件導(dǎo)向面的表面粗糙度相應(yīng)降一級。 導(dǎo)軌防護(hù)罩的介紹 機(jī)床導(dǎo)軌防護(hù)罩，又稱為機(jī)床導(dǎo)軌防塵罩。按材質(zhì)分為鋼制導(dǎo)軌防護(hù)罩 、 塑膠布導(dǎo)軌防塵罩、耐油橡膠防護(hù)罩。不同的機(jī)床不同的 工作環(huán)境采用不同材質(zhì)和形式的導(dǎo)軌防護(hù)罩。 導(dǎo)軌防護(hù)罩的選擇 幾種導(dǎo)軌防護(hù)罩的區(qū)別如下： 1）只是用來防塵防油、運行速度快的機(jī)床，如：龍門銑床、線切割機(jī)床、電火花機(jī)等機(jī)床就適合用風(fēng)琴式塑膠布防護(hù)罩 ，此類護(hù)罩行程長壓縮小、護(hù)罩內(nèi)沒有任何金屬零件，不用擔(dān)心護(hù)罩工作時會出現(xiàn)零件松動而給機(jī)器造成嚴(yán)重的損徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 27 壞。 2）運行速度快，并且有高溫金屬碎屑的 機(jī)床 ，如：數(shù)控加工中心等機(jī)床就適合用盔甲式風(fēng)琴防護(hù)罩 ，此類護(hù)罩適合立導(dǎo)軌，即通常說的 Y 軸導(dǎo)軌 的防護(hù)。 3）冷卻液多高溫金屬碎屑屑多、機(jī)床運行速度慢的機(jī)床，如：加工中心、落地鏜銑床、龍門刨床等機(jī)床就適合用鋼制導(dǎo)軌防護(hù)罩 。 4）只是用來防塵、耐酸堿液、沒有高溫環(huán)境的機(jī)械設(shè)備，如液壓機(jī)械的油缸，適合選擇橡膠防塵罩。該型防塵罩具有柔軟的外形、耐酸堿、使用時間長、伸縮更自如的特點。 綜上所述，我們選擇鋼板防護(hù)罩。 鋼板防護(hù)罩 鋼制導(dǎo)軌防護(hù)罩一般用 1Cr13材質(zhì)制成能防止銹蝕。防護(hù)罩有多節(jié)鋼板重疊在一起組成，每節(jié)后側(cè)均有一塊立板，立板上鑲有滑塊或滾輪，可在導(dǎo)軌上滑動，防護(hù)罩可隨之伸長或壓縮。 可以為所有的機(jī)床種類提 供相應(yīng)的導(dǎo)軌防護(hù)類型（水平、垂直、傾斜、橫向）。根據(jù)運行速度及導(dǎo)軌的不同 鋼板防護(hù)罩的 結(jié)構(gòu)也不同。運行速度 10m /min 之下的我們裝有聚安脂或黃銅滑塊。中等速度 30m /min 之下的裝有滾軸。驅(qū)動板、刮屑板及吸屑板之間還需要用緩沖系統(tǒng)，目的是減少碰撞、噪音及摩擦。鋼板防護(hù)罩 的節(jié)數(shù)對其比例、重量及運行特性都很重要。每個單節(jié)都應(yīng)盡可能的長，這樣可以減少節(jié)數(shù)，一般情況最大拉伸與最小壓縮比例應(yīng)在 3： 1和 5： 1之間（最高可達(dá)10： 1）。寬度較大時必須折邊，提高橫向穩(wěn)定性。屋脊型及折邊都可以做到，傾斜型可以使液體及 碎屑自動流走。 1） 潤滑：如果 產(chǎn)品上已涂有防銹油，使用前請先將防銹油擦拭干凈，然后封裝潤滑油后再進(jìn)行使用 。 2） 組裝：互換性產(chǎn)品（即導(dǎo)軌和滑塊可以任意匹配的產(chǎn)品）的滑塊是以裝在暫用軸上的形式提供的 。 為此，在與導(dǎo)軌相組合時，請加以留意 。 如擅自拆卸各部位，就會導(dǎo)致粉塵的進(jìn)入或使各部位組合精度的下降，為此，如不是萬不得已的情況，請不要輕易拆卸 。 3） 使用上的注意事項：使用時，請盡量避免粉塵或異物的進(jìn)入 。 滑塊處于反吊狀態(tài)時（例如固定在天花板上滑塊朝下使用時），如萬一端蓋受損，滾珠就會滾出，導(dǎo)致滑塊從導(dǎo)軌脫 落．對于這種用途，請事先采取追加安全裝置等相應(yīng)的措施 。 4）保管：如導(dǎo)軌放置狀態(tài)不良，就會造成導(dǎo)軌變形．保管時，要將它放置在適當(dāng)?shù)钠矫嫔?，保持水平擺放 。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 28 6 機(jī)座的設(shè)計 機(jī)座是支承其他零部件的基礎(chǔ)部件。它既能承受其他零部件的重量和工作載荷，又能起保證各零部件相對位置的基準(zhǔn)作用。機(jī)座多采用鑄件。其基本特點是尺寸較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工面多，幾何精度和相對位置精度要求高。在設(shè)計時，首先應(yīng)對某些關(guān)鍵表面及相對位置精度提出相應(yīng)的精度要求，以保證產(chǎn)品總精度。其次，機(jī)座的變形和震動將直接影響產(chǎn)品的 正常運轉(zhuǎn)，故應(yīng)對其剛度和抗震性提出下列要求。 1） 剛度和抗震性 剛度是抵御載荷變形的能力。抵抗恒定載荷變形的能力稱為靜剛度；抵抗交變載荷變形的能力稱為動剛度。如果基礎(chǔ)部件的剛性不行，則在工件的重力、夾緊力、按摩力、慣性力和工作載荷作用下，就會產(chǎn)生變形、震動或爬行，而影響產(chǎn)品定位精度、加工精度及其他性能。提高機(jī)座的抗震性可以采用：提高靜剛度；增加阻尼；在不降低機(jī)座的靜剛度前提下，減輕機(jī)座重量；采取隔振措施。 2） 熱變形 系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時，電動機(jī)、強(qiáng)光源等熱源散發(fā)的熱量，零部件間相對運動而摩擦生熱，電子元件發(fā)熱，都將傳到機(jī)座 上：如果熱量分布不均勻、散熱性能不同，就會由于不同部位的溫差而產(chǎn)生熱變形，影響其原有精度；為減小熱變形，可以采用：控制熱源；采用熱平衡的辦法，控制各處的溫差，從而減小其相對變形。 3） 穩(wěn)定性機(jī)座的穩(wěn)定性是指長時間的保持其幾何尺寸和主要表面相對位置精度，以防止產(chǎn)品原有精度的喪失。為此，對鑄件機(jī)座進(jìn)行時效處理來消除產(chǎn)生機(jī)座變形的內(nèi)應(yīng)力。 4） 其他要求 除上述要求之外，還應(yīng)考慮工藝性、經(jīng)濟(jì)性及人機(jī)工程等方面的要求。 機(jī)座的結(jié)構(gòu)設(shè)計必須保證其自身剛度、連接處剛度和局部剛度，同時還要考慮安裝方式、材料選擇、 結(jié)構(gòu)工藝性及節(jié)省材料、降低成本和縮短周期等問題。 機(jī)座自身剛度 保證自身剛度度可以從以下幾點來做： 1） 合理選擇截面形狀和尺寸。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 29 2） 合理布置筋板和加強(qiáng)筋。 3） 合理的開孔和加蓋。 提高機(jī)座連接處的接觸剛度 在兩個平面接觸處，由于微觀的不平度，實際接觸只是凸起部分。當(dāng)受外力作用時，接觸點的壓力增大，產(chǎn)生一定的變形，這種變形稱為接觸變形。 為提高連接處的接觸剛度，固定接觸表面的表面粗糙度應(yīng)小于 aR ，以便增加實際接 觸面積；固定螺釘應(yīng)在接觸面上造成一個預(yù)壓力，壓強(qiáng)一般為，并據(jù)此設(shè)計固定螺釘?shù)闹睆胶蛿?shù)量，以及擰緊螺母的扭矩，在安裝螺釘處加厚凸緣來增加局部剛度，并提高連接剛度。 機(jī)架材料的選用，主要根據(jù)機(jī)架的使用要求，由于多數(shù)機(jī)架形狀較復(fù)雜，故一般采用鑄造，由于鑄鐵的鑄造性能好，價廉和吸震性強(qiáng)，應(yīng)用最廣。 鑄鐵的優(yōu)點： 1）它的流動性好，體收縮和線收縮小，容易獲得形狀復(fù)雜的鑄件。 2）在鑄造中加入少量合金元素可提高耐磨性能。 3）鑄鐵的內(nèi)摩擦大、阻尼作用強(qiáng)，故動態(tài)剛性好。 4）鑄鐵還具有 切削性能好、價錢便宜和易于大量生產(chǎn)等優(yōu)點 工作臺中用于鑲嵌導(dǎo)軌的支承件選用 HT100，其特點是力學(xué)性能較小，承受輕負(fù)荷，價錢較便宜。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 30 結(jié)論 本次設(shè)計我所做的工作主要是對工作臺機(jī)械傳動部分的系統(tǒng)設(shè)計，因為我所做的工作臺主要是用于數(shù)控銑床，這里就需要很高的定位精度和機(jī)械靈敏度，我就選用 FANUC 交流伺服電動機(jī)，其特點是轉(zhuǎn)矩大 ,轉(zhuǎn)速低 ,機(jī)械特性線性度好 ,低速性能良好，可直接與絲杠連接，避免了因機(jī)械結(jié)構(gòu)過多，而產(chǎn)生的機(jī)械損耗。為了提高機(jī)械的傳動精度，這里選用滾珠絲杠副，其特點是運動平穩(wěn)，傳動 精度高，不易磨損，使用壽命長，能滿足此次設(shè)計的精度要求。 至于在傳動鏈起很大作用的導(dǎo)軌我選用滾動直線導(dǎo)軌副，它的特點是： 1）滾動直線導(dǎo)軌副動靜摩擦力之差很小，摩擦阻力小，隨動性極好。有利于提高數(shù)控系統(tǒng)的響應(yīng)速度和靈敏度。驅(qū)動功率小，只相當(dāng)普通機(jī)械的十分之一。 2）承載能力大，剛度高。 3）能實現(xiàn)高速直線運動，起瞬時速度比滑動導(dǎo)軌提高 10 倍。 至此，完成了機(jī)械傳動鏈中的主要部件的設(shè)計，其它輔助部件的設(shè)計如軸承主要遵循運動平穩(wěn)，定位精度高的原則進(jìn)行設(shè)計。但由于工作實際經(jīng)驗的缺乏及知識面的不足，對一些參數(shù)和元件 的選擇可能不是很合理有一定的浪費，系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計不夠完善，使用有一定的局限。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 31 致謝 經(jīng)過艱苦的努力，在毛瑞卿老師的辛勤指導(dǎo)下，終于順利地完成本次設(shè)計。通過本次設(shè)計，一方面在課題中通過對 XY工作臺的設(shè)計學(xué)到不少的東西，另一方面也深刻感到了自己的不足。本次畢業(yè)設(shè)計，是對我們大學(xué)四年學(xué)習(xí)的檢驗，是走上工作崗位的第一步，初步使我們將理論同實際結(jié)合起來。這是大學(xué)一個好的結(jié)尾，也是走上工作崗位的一個好的開端。為此我首先要衷心感謝悉心指導(dǎo)我完成此次畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)老師毛瑞卿！在毛老師孜孜 不倦的教誨下，我不但順利完成了畢業(yè)設(shè)計，而且學(xué)到了許多分析問題、解決問題的方法和態(tài)度。毛老師特別注重對學(xué)生自學(xué)能力和獨立思考能力的培養(yǎng)。她嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和認(rèn)真負(fù)責(zé)、一絲不茍的科學(xué)作風(fēng)，將使我受益終身 !同時，我也要衷心感謝其他各位老師在我就讀期間對我的熱情關(guān)心和巨大幫助！ 本次設(shè)計通過老師精心指導(dǎo)，我從方案的擬定到結(jié)構(gòu)設(shè)計，到零件的設(shè)計計算，到零件的強(qiáng)度校核，到零件圖裝配圖的繪制，內(nèi)容涉及面廣。這是對四年大學(xué)學(xué)習(xí)成果的一次極好的檢驗、重溫和深化。這次設(shè)計使我體會到時間的緊迫、工作的辛苦及一個合格工程技術(shù)人員的 責(zé)任感，學(xué)到了許多書本上學(xué)不到的東西，增加了實踐、設(shè)計體驗，提高了查閱資料、工具手冊和編寫技術(shù)文件的能力，