石油管接頭螺紋保護(hù)帽旋壓加工專用裝備設(shè)計(jì)
石油管接頭螺紋保護(hù)帽旋壓加工專用裝備設(shè)計(jì),石油,管接頭,螺紋,羅紋,保護(hù),維護(hù),帽旋壓,加工,專用,裝備,設(shè)備,設(shè)計(jì)
沈陽(yáng)理工大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
石油管接頭螺紋保護(hù)帽旋壓加工專用裝備設(shè)計(jì)
鄒 宏 遠(yuǎn)
031211－23
指導(dǎo)教師： 許 堅(jiān) 題目來(lái)源： 指導(dǎo)教師
專業(yè)名稱： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 設(shè)計(jì)時(shí)間：2005-4
班 級(jí)： 031211 答辯時(shí)間： 2005-6-22
沈陽(yáng)理工大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
石油管接頭螺紋保護(hù)帽旋壓加工專用裝備設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師： 題目來(lái)源：
專業(yè)名稱： 設(shè)計(jì)時(shí)間：
班 級(jí)： 答辯時(shí)間：
沈陽(yáng)理工大學(xué)機(jī)械制造系
摘 要
本次設(shè)計(jì)題目是石油管螺紋保護(hù)帽旋壓專用設(shè)備設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，老師要求我們運(yùn)用機(jī)電液的知識(shí)完成，設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括，旋壓機(jī)床總體設(shè)計(jì)、尾頂?shù)脑O(shè)計(jì)、旋壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、電氣系統(tǒng)及PLC的設(shè)計(jì)。
在機(jī)械結(jié)構(gòu)中主要是主軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)，根據(jù)以給定的條件主軸轉(zhuǎn)速來(lái)設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系統(tǒng)能夠。同時(shí)要考慮到制動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)。主傳動(dòng)系統(tǒng)的主要參數(shù)包括公比的選擇、傳動(dòng)副、級(jí)比指數(shù)、齒數(shù)的確定等等。
旋壓進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，旋壓進(jìn)給機(jī)構(gòu)主要通過(guò)查冷沖壓工藝手冊(cè)確定旋壓力，設(shè)計(jì)相應(yīng)機(jī)構(gòu)，選擇液壓缸，同時(shí)也要考慮到與機(jī)床相關(guān)部位的空間位置關(guān)系及自身的強(qiáng)度。
尾頂機(jī)構(gòu)是通過(guò)計(jì)算旋壓加工時(shí)零件的厚度、加工的形式、以及加工的條件來(lái)確定尾頂所需要的力量，同時(shí)選擇相應(yīng)的液壓缸、彈簧等。
床身及底座主要考慮各個(gè)部位之間的聯(lián)系，機(jī)床加工方向選用45度角向上加工主要是為了加強(qiáng)道軌的支撐剛度。
液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要為明確設(shè)計(jì)要求，制定基本方案，繪制液壓系統(tǒng)圖，并且確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)，液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)包括載荷的組成和計(jì)算，液壓缸的主要結(jié)構(gòu)及安裝尺寸，對(duì)其它液壓控制元件輔助元件的選擇
電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)即利用傳感器接收信號(hào)，PLC對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算并輸出控制信號(hào)。PLC控制系統(tǒng)用西門(mén)子S7-200編寫(xiě)。
關(guān)鍵詞：主軸箱、旋壓、尾頂、傳感器、PLC。
Abstract
Design topic whether petroleum pipeline whorl protect cap-like cover fasten and press special-purpose device design this time, in the course of designing, the teacher requires us to use the knowledge of the electromechanical liquid to finish, the content designed mainly includes, is it keep lathe overall design , design that tail carry , is it keep design , main design , electric system and design of PLC of transmission , design of organization and control system of hydraulic pressure to fasten to fasten. Design transmission , main shaft of case mainly among mechanical structure, according to with give condition main shaft rotational speed definitely is it design mainly transmission can to come. . Tail carry organization through is it is it press thickness of part when processing to fasten to calculate , form that process , and terms that process is it confirm strength that tail's carrying need to come, choose corresponding hydraulic pressure jar , spring ,etc. at the same time . Lathe bed and base consider connection of each position mainly, machine tooling direction select for use 45 horn it processes to be for strengthen dishes of support rigidity of rail mainly upwards. Hydraulic pressure control system design content mainly for designing requirement of defining, draw the systematic picture of the hydraulic pressure , and confirm the main parameter of the hydraulic pressure system, main parameter including loaded composition and calculate , hydraulic pressure of system, main structure and size of installing , hydraulic pressure of jar, control to other hydraulic pressure component auxiliary choice electric design of system of component utilize the sensor to receive the signal promptly, PLC analyses that calculates and exports the control signal to the signal that is gathered . PLC control system is written with Siemens S7-200.
Keyword：Main shaft case、fastenning pressing 、end carrying 、sensor、PLC.
前 言
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)根據(jù)學(xué)校和老師的要求要運(yùn)用機(jī)械、電子、及液壓等多方面知識(shí)來(lái)完成，機(jī)電液一體化。機(jī)電液一體化是機(jī)械工業(yè)的發(fā)展方向，是機(jī)械與微電子以及液壓技術(shù)的新型交叉科學(xué)。所謂一體化“一體化”并不是機(jī)械技術(shù)電子技術(shù)和液壓技術(shù)的簡(jiǎn)單組合。二是互相取長(zhǎng)補(bǔ)短、有機(jī)結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)構(gòu)成的最佳化。
隨著，各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、液壓技術(shù)的互相滲透也來(lái)也多，也來(lái)越快。機(jī)電液有機(jī)的結(jié)合是實(shí)現(xiàn)機(jī)電業(yè)一體化的短小、輕、薄、和智能化。本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是，以機(jī)械為主、以液壓為動(dòng)力部分。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，全國(guó)高教機(jī)械設(shè)計(jì)及制造專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)第三次會(huì)議記要指出，“畢業(yè)設(shè)計(jì)題目應(yīng)該以產(chǎn)品（或工程）設(shè)計(jì)類題目為主，尤其要鼓勵(lì)去工廠從高真實(shí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)”。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，學(xué)生可以得到所學(xué)過(guò)的理論基礎(chǔ)，技術(shù)基礎(chǔ)，專業(yè)課全面的訓(xùn)練，為將來(lái)做好機(jī)械設(shè)計(jì)工程師的工作，提供全面的鍛煉機(jī)會(huì)。
通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我在計(jì)算，制圖，公差與技術(shù)測(cè)量，機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)計(jì)，金屬材料與熱處理，機(jī)械制造工藝方面的知識(shí)都受到全面的綜合訓(xùn)練，在機(jī)電液的結(jié)合方面使我受益匪淺。特別是許老師在工作中對(duì)我的耐心輔導(dǎo)，他對(duì)學(xué)生強(qiáng)烈的責(zé)任感和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，無(wú)不給我以深刻的影響。
由于類似的大型課題第一次接觸，經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰Ψ矫娴那啡?，錯(cuò)誤之處一定存在，懇請(qǐng)各位老師給予批評(píng)指正。
目 錄
摘要 ……………………………………………………………………………………………………1
Abstract ………………………………………………………………………………………………2
前言 ……………………………………………………………………………………………………3
第1 章 旋壓機(jī)床的總體設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………1
1.1被加工零件方案設(shè)計(jì)分析旋壓設(shè)備概述………………………………………………………1
1.2 旋壓設(shè)備概述…………………………………………………………………………………1
1.3旋壓機(jī)床設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求……………………………………………………………1
1.4 旋壓機(jī)床設(shè)計(jì)步驟 …………………………………………………………………………2
1.5 旋壓機(jī)床的總體布局 ………………………………………………………………………3
第2 章 軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ……………………………………………………………………………4
2.1主軸參數(shù)的選擇與計(jì)算………………………………………………………………4
2.2 選擇軸的材料并確定許用應(yīng)力………………………………………………………………5
2.2 主軸的校核……………………………………………………………………………………5
第3 章 傳動(dòng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………………7
3.1 主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………7
3.1.1主軸轉(zhuǎn)速的確定………………………………………………………………………7
3.1.2公比Φ，變速范圍Rn和級(jí)數(shù)Z的確定………………………………………………7
3.1.3 選擇結(jié)構(gòu)式……………………………………………………………………………7
3.1.4確定是
否需要增加降速定比傳動(dòng)副……………………………………………………8
3.1.5分配各變速組的最小傳動(dòng)比，擬訂轉(zhuǎn)速圖……………………………………………8
3.1.6齒輪齒數(shù)的確定………………………………………………………………………9
3.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………9
3.3 摩擦式電磁離合器布置……………………………………………………………………10
3.4 直齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算……………………………………………………11
3.4.1 名義載荷……………………………………………………………………………11
3.4.2 計(jì)算載荷……………………………………………………………………………11
3.4.3 直齒圓柱齒輪受力分析……………………………………………………………12
3.4.4 直齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算……………………………………………12
第4 章 進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………14
4.1 旋輪座………………………………………………………………………………………14
4.2旋壓力的計(jì)算 ………………………………………………………………………………14
4.3旋壓頭 ………………………………………………………………………………………15
第5章 尾頂?shù)脑O(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………16
5.1 尾座的要求…………………………………………………………………………………16
5.2 尾頂力的計(jì)算………………………………………………………………………………16
5.3 尾頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………17
第6章 支撐部件導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………18
6.1 設(shè)計(jì)原則…………………………………………………………………………………18
6.2 床身的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………18
6.3 導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………19
6.4 導(dǎo)軌材料與熱處理………………………………………………………………………19
6.5導(dǎo)軌的技術(shù)要求 …………………………………………………………………………19
第7章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ………………………………………………………………………21
7.1液壓力的計(jì)算 ……………………………………………………………………………21
7.2確定液壓元件主要參數(shù) …………………………………………………………………24
7.3確定液壓系統(tǒng)方案及擬訂液壓系統(tǒng)原理圖………………………………………………26
7.4將液壓回路綜合成液壓系統(tǒng)………………………………………………………………27
7.5液壓輔助元件 ……………………………………………………………………………27
7.6 驗(yàn)算液壓系統(tǒng)性能 ………………………………………………………………………28
第8章 機(jī)床電路設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………………30
8.1電氣控制部件介紹 ………………………………………………………………………30
8.2控制過(guò)程分析和設(shè)備的選用……………………………………………………32
8.3 PLC編程…………………………………………………………………………………34
結(jié)論……………………………………………………………………………………………………35
致 謝………………………………………………………………………………………………36
參 考 文 獻(xiàn) …………………………………………………………………………………………37
- 4 -
沈陽(yáng)理工大學(xué)機(jī)械制造系
第一章 旋壓機(jī)床的總體設(shè)計(jì)
1.1被加工零件方案設(shè)計(jì)分析
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我的課題是石油管接頭螺紋保護(hù)帽旋壓加工專用設(shè)備設(shè)計(jì)，指定的被加工零件為石油管接頭螺紋保護(hù)帽，零件圖見(jiàn)圖。工件的材料為鋼，被加工的部位是管件中部，要求加工成向內(nèi)凹進(jìn)一段，年生產(chǎn)率為50萬(wàn)件。由于其表面粗糙度要求不高，因此旋壓機(jī)床的控制精度不高。
1. 2旋壓設(shè)備概述
金屬旋壓中普通旋壓是我國(guó)一項(xiàng)發(fā)明，并是具有悠久歷史的工藝技術(shù)，而強(qiáng)力旋壓確是本世紀(jì)五十年代以后國(guó)外在此基礎(chǔ)上迅速發(fā)展起來(lái)的。這種成型技術(shù)具有變形條件好、制品性能高、尺寸公差小、材料利用率高、制品范圍廣、可制成整體無(wú)縫空心回轉(zhuǎn)體零件等優(yōu)點(diǎn)。他已經(jīng)在各先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的工業(yè)部門(mén)中顯示出其先進(jìn)性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。值得指出的是，旋壓技術(shù)和設(shè)備成功的應(yīng)用，不僅促進(jìn)了航空、火箭、導(dǎo)彈、和人造衛(wèi)星等尖端技術(shù)的發(fā)展，而且在常規(guī)兵器、化工、冶金、機(jī)械制造、電子以及輕工民用等工業(yè)部門(mén)中，一種量大面廣的技術(shù)裝備和產(chǎn)品。也就是說(shuō)，他已作為一項(xiàng)新技術(shù)與傳統(tǒng)工藝方法并行地發(fā)展著，并且已形成近代金屬壓力加工的新領(lǐng)域。
1.3旋壓機(jī)床設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求
旋壓是一種綜合了鍛造、擠壓、拉伸、彎曲、環(huán)軋和滾壓等工藝特點(diǎn)的先進(jìn)工藝。這種工藝分為普通旋壓和強(qiáng)力旋壓（或變薄旋壓），統(tǒng)稱為“旋壓”旋壓加工用的機(jī)械設(shè)備，稱為“旋壓機(jī)”或“旋壓機(jī)床”將其畫(huà)如金屬壓力加工設(shè)備中。評(píng)價(jià)評(píng)加旋壓機(jī)床性能的優(yōu)劣，主要是根據(jù)下述的技術(shù)-經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)判斷的，這些指標(biāo)也就是設(shè)計(jì)機(jī)床是要達(dá)到的具體要求。
一 工藝的可能性
機(jī)床的工藝可能性是指機(jī)床適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力。大致包括下列內(nèi)容：（1）在機(jī)床上可以完成的工序種類；（2）加工零件的類型、材料和尺寸范圍；（3）毛坯的種類等。本次設(shè)計(jì)的機(jī)床主要是通過(guò)熱旋壓來(lái)加工管類零件零件的材料用A3鋼因?yàn)榇朔N鋼材它的韌性大容易擠壓成型，被加工零件的直徑在150mm以內(nèi)。
二 加工精度和表面光潔度
機(jī)床的加工精度是指被加工零件在尺寸、形狀和相互位置等方面所能達(dá)到的準(zhǔn)確程度。影響機(jī)床加工精度的因素有很多，如機(jī)床的幾何精度、傳動(dòng)精度、運(yùn)動(dòng)精度和剛度等。每種機(jī)床的加工精度和表面光潔度都必須符合所加工零件的要求。但是也不能脫離實(shí)際需要盲目的提高機(jī)床的加工精度和光潔度，否則會(huì)提高機(jī)床的成本。因?yàn)楸镜拦ば蛩蠹庸ち慵木燃氨砻婀鉂嵅缓艿退栽跈C(jī)床精度控制上就不需要精度很高的傳感器。
三 生產(chǎn)率
機(jī)床的生產(chǎn)率通常是指在單位時(shí)間內(nèi)機(jī)床所能加工的工件數(shù)量。要提高機(jī)床的生產(chǎn)率必須縮短加工一個(gè)工件的平均時(shí)間，其中包括縮短切削加工時(shí)間，輔助時(shí)間以及分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的準(zhǔn)備和結(jié)束時(shí)間。對(duì)于此熱旋加工機(jī)床時(shí)間上分自動(dòng)加工時(shí)間、上下工件時(shí)間。上下料時(shí)間是人為地不能改變，只能通過(guò)人的經(jīng)驗(yàn)以及操作的熟練程度來(lái)提高，而自動(dòng)加工時(shí)間主要是通過(guò)傳感器來(lái)采集信號(hào)PLC來(lái)控制，可以通過(guò)同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)步驟或提高流速來(lái)縮短時(shí)間。
四 自動(dòng)化程度
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和更好的保證加工精度和精度的穩(wěn)定性，機(jī)床應(yīng)盡量提高自動(dòng)化程度。本機(jī)床因?yàn)槊髁鲜羌訜峒詣?dòng)上下料很難實(shí)現(xiàn)所以 只能實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化。
五 結(jié)構(gòu)、制造與維修
在滿足使用要求的前提下，機(jī)床的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，工藝性要好，容易制造和裝配，維修方便等。本機(jī)床主要是參照CA6140設(shè)計(jì)的，其結(jié)構(gòu)工藝性、制造與維修都很方便。
1.4 旋壓機(jī)床設(shè)計(jì)步驟
1. 調(diào)查研究
在管接頭螺紋保護(hù)帽中通過(guò)旋壓加工出來(lái)的零件其結(jié)構(gòu)的剛度與強(qiáng)度都會(huì)比金屬切削機(jī)床加工出來(lái)的零件高，而且來(lái)料浪費(fèi)小，制造工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于此設(shè)計(jì)師有先例的，此種工藝結(jié)構(gòu)已通過(guò)了科學(xué)的實(shí)驗(yàn)，取得了足夠的數(shù)據(jù)，有很多數(shù)據(jù)以應(yīng)用到此設(shè)計(jì)中
2. 方案的擬定
在調(diào)查和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，擬定了此方案，工藝的分析可行，主要技術(shù)參數(shù)通過(guò)演算，中布局合理，傳動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)齒輪傳動(dòng)，液壓系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3．工作圖設(shè)計(jì)首先繪制機(jī)床總圖和各部件裝配圖。為了是各部件能夠同時(shí)而且較為協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)，一般應(yīng)畫(huà)出機(jī)床的總體尺寸關(guān)系圖，在圖中確定各部件的輪廓尺寸和各部件的聯(lián)系的相關(guān)尺寸，以保證各部件在空間不發(fā)生干涉并能配合工作。同時(shí)畫(huà)出機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖、液壓系統(tǒng)圖和電氣系統(tǒng)圖，并進(jìn)行必要的計(jì)算。
1.5 旋壓機(jī)床的總體布局
機(jī)床總體布局的目的，是按照簡(jiǎn)單、合理、經(jīng)濟(jì)的原則，制定一種實(shí)現(xiàn)加工要求的方案。他基本上是由工藝方法，運(yùn)動(dòng)分配，工件尺寸、重量、精度、表面光潔度以及生產(chǎn)效率等因素所決定。
專用機(jī)床上加工工件的工藝方法是多種多樣的。在總體布局時(shí)，往往由于工藝方法的改變，導(dǎo)致機(jī)床的運(yùn)動(dòng)、傳動(dòng)、部件配置以及結(jié)構(gòu)等產(chǎn)生一系列變化。故在確定專用機(jī)床的總體布局方案時(shí)，應(yīng)首先分析和選擇合理的工藝方法。對(duì)于旋壓機(jī)床來(lái)說(shuō)主軸旋轉(zhuǎn)用電機(jī)帶動(dòng)，進(jìn)給力由液壓提供，尾頂力也由液壓提供，各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)控制由PLC控制。
第2章軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算
2.1主軸參數(shù)的選擇與計(jì)算
(1)由《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》表5-5選取主軸材料牌號(hào)為45鋼，調(diào)質(zhì)熱處理，硬度為HB220~250,許用彎曲應(yīng)力[]=55Mpa
(2)由表5-12選取主軸前徑直徑=120mm
則主軸后軸徑為=（0.7~0.8）=0.75100=75mm
主軸的平均直徑為===85mm
取主軸的孔徑為d=50mm
校核壁厚 ==0.6在0.6~0.65在范圍內(nèi)，所以主軸壁厚合格。
（3）主軸前端懸伸量a的確定
主軸懸伸量a指的是主軸前端面到前軸承徑向反力作用(中點(diǎn)或前徑向支承中點(diǎn))的距離。它主要取決于主軸端部的結(jié)構(gòu)、前支承配置和密封裝置的形式和尺寸，由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定。由于前端懸伸量對(duì)主軸部件的剛度、抗振性的影響很大，因此在滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量縮短該懸伸量。
由表5-14選取類型Ⅰ，即=1，則懸伸量a=120mm
（4）主軸主要支承間跨距L的確定
合理確定主軸主要支承見(jiàn)間的跨距L，是獲得主軸部件最大靜剛度的重要條件之一。支承跨距越小，主軸的彎曲變形固然較小，但因支承變形引起主軸前軸端的位移量增大；反之，支承跨距過(guò)大，支承變形引起主軸前軸端的位移量盡管減小了，但主軸的彎曲變形增大，也會(huì)引起主軸前端較大的位移。因此存在一個(gè)最佳跨距，在該跨距時(shí)，因主軸彎曲變形和支承變形引起主軸前端的總位移量為最小。一般取=(2~3.5）。但是在實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，由于結(jié)構(gòu)上的原因，以及支承剛度因磨損會(huì)不斷降低，主軸主要支承間的實(shí)際跨距L往往大于上述最佳跨距。
（5）主軸傳動(dòng)件位置的合理布局
1傳動(dòng)件在主軸上軸向位置的合理布局
合理布置傳動(dòng)件在主軸上的軸向位置，可以改善主軸的受力情況，減小主軸變形，提高主軸的抗振性。合理布置的原則是傳動(dòng)力引起的主軸彎曲變形要小；引起主軸前軸端在影響加工精度敏感方向上的位移要小。因此主軸上傳動(dòng)件軸向布置時(shí)，應(yīng)盡量靠近前支承，有多個(gè)傳動(dòng)件時(shí)，其中最大傳動(dòng)件應(yīng)靠近前支承。
2驅(qū)動(dòng)主軸的傳動(dòng)軸位置的合理布局
主軸受到的驅(qū)動(dòng)力相對(duì)于切削力的方向取決于驅(qū)動(dòng)主軸的傳動(dòng)軸位置。應(yīng)盡可能將該驅(qū)動(dòng)軸布置在合適的位置，使驅(qū)動(dòng)力引起的主軸變形可抵消一部分因切削力引起的主軸軸端精度敏感方向的位移。
主軸合理跨距的選擇
2.3 主軸部件的驗(yàn)計(jì)算
主軸結(jié)構(gòu)尺寸不要包括平均直徑D
2.2 選擇軸的材料并確定許用應(yīng)力
根據(jù)軸的工作要求，并考慮工藝性和經(jīng)濟(jì)性，選擇45鋼正火處理。由表10-1查得強(qiáng)度極限 ób=600Mpa，由表10-3查得其許用彎曲應(yīng)力【ó-1b】=55Mpa。
2.3主軸的校核
1繪制軸受力簡(jiǎn)圖(圖a)
2繪制垂直面彎矩圖(圖b)
軸承支承反力
===175.3N
=+=982+175.3=1157.3N
計(jì)算彎矩
截面c右側(cè)彎矩 ==1157.3=85.06N.m
截面c左側(cè)彎矩 ==175.3=12.88N.m
3繪制水平彎矩圖(圖c)
軸支承反力====1309N
截面c處彎矩==1309=96.2N.m
4繪制合成彎矩圖(圖d)
===128.4N.m
===97.06N.m
5繪制轉(zhuǎn)矩圖(圖e)
T=9.55=9.55=260N.m
6繪制當(dāng)量彎矩圖(圖f)
轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化，取=0.6,截面c處的當(dāng)量彎矩為===202N.m
7校核危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度
===2.77Mpa<55Mpa
第三章傳動(dòng)設(shè)計(jì)
3．1主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)
大體來(lái)說(shuō)，住傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和動(dòng)力計(jì)算（即驗(yàn)算）。主傳動(dòng)系設(shè)計(jì)大致分如下步驟：
1.擬定轉(zhuǎn)速系統(tǒng)。
2.進(jìn)行傳動(dòng)件的初步計(jì)算。
3.進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及傳動(dòng)件驗(yàn)算。
3.1.1主軸轉(zhuǎn)速的確定
根據(jù)公式n=1000V2/ПD2
V----選定的切削轉(zhuǎn)速 d-----工件直徑
專用機(jī)床用于完成特定的工藝，因此主軸不需太多的轉(zhuǎn)速，主軸共有六級(jí)轉(zhuǎn)速，即：n=240，n=316，n=340，n=380，n=450，n=540。為了使轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速相對(duì)均勻，設(shè)某一工序所要求的合理轉(zhuǎn)速為n，而在機(jī)床上沒(méi)有n這級(jí)轉(zhuǎn)速，所以產(chǎn)生轉(zhuǎn)速損失，其相對(duì)損失為：
A=（n-nj）/n=1-nj/nj+1=1-200/254=20.6%
所以，損失是均勻的。
3.1.2公比Φ，變速范圍Rn和級(jí)數(shù)Z的確定
對(duì)于大批量生產(chǎn)的專門(mén)化機(jī)床由于他的生產(chǎn)率高，轉(zhuǎn)速損失影響很大，又不經(jīng)常變速，所以選用公比Φ=1.12。變速范圍Rn=nmax/nmin=540/240=2.25
轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=1+lgRn/lgΦ=
3.1.3 選擇結(jié)構(gòu)式
一． 確定變速組的數(shù)目和變速組中傳動(dòng)副的數(shù)目
通常采用傳動(dòng)副P(pán)=2或3。因此6=2X3共需兩個(gè)變速組
二． 確定不同傳動(dòng)副的變速組的排列次序
根據(jù)“前多后少”的原則；選擇：6=3X2的方案
三． 確定變速組的擴(kuò)大順序
根據(jù)“前密后疏”的原則；選擇6=31X23的結(jié)構(gòu)式。
四． 驗(yàn)算變速組的變速范圍
最后擴(kuò)大組的變速范圍R=Φ（PJ-1）XJ=1.123=1.4<8
在允許的變速范圍之內(nèi)。
3.1.4確定是否需要增加降速定比傳動(dòng)副
該專用機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)的總降速比為240/540=1/2.5，兩個(gè)變速組的最小降速比為1/4，則總降速比為1/16，這樣無(wú)須增加降速的定比傳動(dòng)副。為使變速組降速緩慢，以減少結(jié)構(gòu)的徑向尺寸，在電動(dòng)機(jī)軸和主傳動(dòng)系統(tǒng)前增加一對(duì)38/50的降速傳動(dòng)齒輪副；這樣，也有利于變形機(jī)床的設(shè)計(jì)，改變降速傳動(dòng)齒輪副的傳動(dòng)比，就可以將主軸6級(jí)轉(zhuǎn)速一起提高或降低。
3.1.5分配各變速組的最小傳動(dòng)比，擬訂轉(zhuǎn)速圖
主傳動(dòng)系統(tǒng)共需4根軸，再加上電機(jī)軸，共需5根軸。
1. 決定軸4-5的降速比
主軸上的齒輪需要大一些，所以最后一個(gè)變速組的最小降速比為Umin=1/1
最大降速比Umax=1/1.065=1/1.41
2. 決定其余變速組的最小傳動(dòng)比
根據(jù)“前緩后急”的原則，軸2-3間有一個(gè)分支為升速U1=1.064=1/1.25其他為降速U2=1/1=1
U3=1/1.065=1/1.33
3．畫(huà)出各變速組的傳動(dòng)比連線，按基本組的級(jí)比指數(shù)X0=1，第一擴(kuò)大組X1=3，畫(huà)出各變速組的傳動(dòng)比連線，如圖
3.1.6齒輪齒數(shù)的確定
采用查表法
在Ⅱ-Ⅲ變速組中，
1. 傳動(dòng)比U1=0.8；U2=1；U3=1/1.33最小. 降速比出現(xiàn)U3=1/1.33。
2．為了避免根切和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要,取Zmin>=30。
3. 從表2-1中找出U3=1/1.33的倒數(shù)1.33這一行中找到Zmin=30時(shí),查到最小齒數(shù)和Sz=70。
4. 確定合理的齒數(shù)和Sz,并根據(jù)它決定各齒輪的齒數(shù)
由U1=0.8,的一行中找出Z1=38;則Z11=Sz-Z1=70-38=32.
由U2=1,的一行中找出Z2=35;則Z22=Sz-Z2=70-35=35.
由U3=I.33,的一行中找出Z3=30;則Z33=Sz-Z3=70-30=40.
同上,在Ⅳ-Ⅴ變速組中
1. 傳動(dòng)比U1=1,U2=1/1.44.最小傳動(dòng)比出現(xiàn)在U2=1/1.44。
2. 取Zmin=40.
3. 從表2-1中找出U2=1/1.44的倒數(shù)1.44這一行中找到Zmin=33時(shí),查到最小齒數(shù)和Sz=80。
4. 確定合理的齒數(shù)和Sz,并根據(jù)它決定各齒輪的齒數(shù)
由U1=1,的一行中找出Z1=40;則Z11=Sz-Z1=80-40=40.
由U2=1.44,的一行中找出Z2=33;則Z22=Sz-Z2=80-33=47.
計(jì)算三聯(lián)滑動(dòng)齒輪塊的齒數(shù)后,還需要檢查三聯(lián)齒輪塊相鄰的齒數(shù)關(guān)系,以保證左右滑移時(shí)能順利通過(guò),不會(huì)發(fā)生碰撞.所以,要求三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪與相鄰的次大齒輪之間的齒數(shù)應(yīng)大于4.上面所設(shè)計(jì)的三聯(lián)滑移齒輪正好滿足此要求。
3. 2帶輪的設(shè)計(jì)
一． 選擇普通V帶截型
由表5-9查得KA=1.3；
由式（5-11）Pc=KA P=1.3x5.5=7.15
由圖5-10，選用B型V帶。
二． 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速
由圖5-10知，推薦的小帶輪的基準(zhǔn)直徑為125——140；則取dd1=140mm>ddmin=128mm。
故有：dd2=（n1/n2）dd1=750X128/600=160
由表5-4，取dd2=160mm
實(shí)際從動(dòng)轉(zhuǎn)速：n2=n1 dd1 /dd2=750X128/160=600r/min
轉(zhuǎn)速誤差：(n2-n2`)/n2=(600-750)/600=-0.25<-0.05
允許。
帶速：v=3.14X128X750/(60x1000)=5.024m/s
在5——25mm范圍內(nèi)，帶速合適。
三． 確定帶長(zhǎng)和中心距A和帶長(zhǎng)L
由式（5-14）0.7(dd1 +dd2)≤A≤2(dd1 +dd2)
0.7X(128+160)≤A≤2X(128+160)
201.6≤A≤576
膠帶節(jié)線周長(zhǎng) : =1252.8
四.校核小輪包角
=175.2度
因?yàn)榇笥?20度所以設(shè)計(jì)合適。
3.3 主傳動(dòng)的開(kāi)停裝置與制動(dòng)裝置
開(kāi)停裝置與制動(dòng)裝置主要是通過(guò)兩個(gè)電磁離合器交錯(cuò)閉合與斷開(kāi)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。是用來(lái)控制主運(yùn)動(dòng)執(zhí)行件的啟動(dòng)與停止，停止后立即制動(dòng)，可直接開(kāi)停機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力源或者用離合器接通，斷開(kāi)主運(yùn)動(dòng)執(zhí)行件與動(dòng)力源間的傳動(dòng)鏈。
為了使機(jī)床在裝卸工件，測(cè)量被加工面尺寸更方便，迅速。要求機(jī)床主傳動(dòng)執(zhí)行件盡快的停止。所以我采用了兩個(gè)電磁離合器；當(dāng)離合器M1閉合，M2打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)的是主軸正常旋轉(zhuǎn)；當(dāng)離合器M1打開(kāi)，M2閉合，實(shí)現(xiàn)的是制動(dòng)。是根據(jù)齒差的原理當(dāng)兩對(duì)齒輪在兩個(gè)相同的軸之間嚙合時(shí)由于齒數(shù)差不同，無(wú)法正常嚙合，即主軸立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，可避免電機(jī)頻繁啟動(dòng)引起的發(fā)熱，燒壞，甚至因啟動(dòng)電流大而影響車間電網(wǎng)正常供電。也可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短輔助加工時(shí)間，提高自動(dòng)化程度，提高生產(chǎn)率，操作更方便等優(yōu)點(diǎn)。
旋壓機(jī)床上選用的電磁力和記的型號(hào)與參數(shù)如下表：
型號(hào)
DLMO-6.3
摩擦片許用相對(duì)轉(zhuǎn)速
3000
許用動(dòng)轉(zhuǎn)距N.m
50
空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)距
1.0N
許用靜轉(zhuǎn)距N.m
80
重量
2.8kg
3.4 直齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算
3.4.1 名義載荷
根據(jù)齒輪傳遞的名義功率P(kW)、轉(zhuǎn)速n（r/min）計(jì)算得到齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)距T(N.mm):
由名義轉(zhuǎn)距求得與齒輪分度圓d相切的圓周力：
3.4.2 計(jì)算載荷
考慮原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的不平穩(wěn)，齒輪嚙合時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)載荷，載荷沿齒面接觸線分布不平均及載荷在同時(shí)嚙合齒對(duì)之間分配不平均等因素對(duì)齒輪強(qiáng)度的不利影響，對(duì)名義載荷乘以載荷系數(shù)K：
式中： ——使用系數(shù)； 查表6-7得 =2.0
——?jiǎng)虞d系數(shù)； 查圖6-6得 =1.6
——齒相載荷分布系數(shù)； 查圖6-8得 =1.0
——齒間載荷分布系數(shù)； 查表6-8得 =1.1
所以計(jì)算載荷為25813.2N
3.4.3 直齒圓柱齒輪受力分析
在分析齒輪傳動(dòng)受力時(shí)，用齒寬中點(diǎn)的集中力代替沿齒寬的分布力，并忽略摩擦力。
齒輪間的作用力是沿著嚙合先作用在齒面上的，此力的方向即為齒面在該點(diǎn)的法線方向，因而稱為法向力。為了明確力的作用效果，分度圓上法向力常分解為切于分度圓的圓周力和指向軸心的徑向力。計(jì)算公式如下：
圓周力
徑向力 =2668.6N
法向力
——分度圓壓力角
3.4.4 直齒圓柱齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算
齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度齒根處最弱。由于齒輪的輪體剛度較大，可以把齒輪簡(jiǎn)化為寬度b的懸臂梁。目前常用30度切法線確定危險(xiǎn)截面的位置。
計(jì)算齒輪彎曲疲勞強(qiáng)的時(shí)，應(yīng)當(dāng)確定齒根產(chǎn)生最大彎距時(shí)的載荷作用點(diǎn)。一般情況下在齒頂受力時(shí)，至少有兩對(duì)齒接觸，此時(shí)齒根的彎曲應(yīng)力并不是最大值。因此，應(yīng)以單對(duì)齒嚙合區(qū)的上限界點(diǎn)D(圖6-16)作為最大載荷的作用點(diǎn)。這種計(jì)算方法比較復(fù)雜，，通常只用于6級(jí)精度以上的高精度齒輪傳動(dòng)彎曲強(qiáng)度計(jì)算。對(duì)于制造精度較低（如7、8、9級(jí)精度）的齒輪傳動(dòng)，由于制造誤差大，并考慮到安全，設(shè)計(jì)中按在齒頂接觸的輪齒承受全部載荷導(dǎo)出計(jì)算公式，在以重合度系數(shù)進(jìn)行修正。
在齒根危險(xiǎn)截面上，切向力引起彎曲應(yīng)力和切應(yīng)力，徑向上引起壓應(yīng)力（圖6-17）。其中切應(yīng)力和壓應(yīng)力起的作用很小，疲勞裂紋往往從齒根受拉邊開(kāi)始發(fā)生。因此，只考慮最危險(xiǎn)的彎曲拉應(yīng)力，齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算以受拉邊為計(jì)算依據(jù)。由此可列出齒輪彎曲疲勞的強(qiáng)度計(jì)算條件為
式中： ——齒根彎曲應(yīng)力；
——齒根彎曲力矩；
W——齒根危險(xiǎn)截面的抗彎截面系數(shù)；
——齒根彎曲需用應(yīng)力。
由圖5-17可得： 。
式中： b——齒寬；
h——力作用點(diǎn)到危險(xiǎn)截面的距離；
s——齒根危險(xiǎn)截面厚度。
將M和W計(jì)算式代入上式得
式中： ——齒型系數(shù)； 由圖6-18查的 =2.5
——應(yīng)力修正系數(shù)； 由圖6-18查的 =1.62
——重合度系數(shù)； 由圖6-18查的 =1.0
通過(guò)計(jì)算驗(yàn)證了齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度合格。
結(jié)論：齒輪在制動(dòng)時(shí)不會(huì)斷齒。
第4 章 進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1 旋輪座
旋輪座是用來(lái)裝夾旋輪頭，并使旋輪按照工藝過(guò)程的要求，實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給和快速行程，即完成旋壓成型的基本運(yùn)動(dòng)循環(huán)的部件。它們對(duì)旋壓機(jī)的應(yīng)用范圍、加工精度、生產(chǎn)率和使用的方便程度等都有直接的影響。為此旋輪座應(yīng)滿足的要求：
1 滿足旋壓工藝過(guò)程所提出的要求。由于要加工的零件加工部位比較窄，所以用單個(gè)旋壓輪一次徑向進(jìn)給加工完成，無(wú)軸向進(jìn)給。
2 要求旋輪在旋輪座上相應(yīng)裝夾部位能牢固地安裝。并且比較方便，有時(shí)還要求在安裝時(shí)可以精確的調(diào)整其位置，
3 旋輪座的整個(gè)部件應(yīng)具有足夠的剛度，保證必要的加工精度和避免產(chǎn)生振動(dòng)現(xiàn)象。
4運(yùn)動(dòng)精度應(yīng)該高，因?yàn)樾喿臋M向滑架和縱向滑架的運(yùn)動(dòng)精度，，以及多旋輪時(shí)它們的同步運(yùn)動(dòng)精度都將直接反映到旋壓件的幾何形狀精度、尺寸精度和表面光潔度。
5要求操作方便和安全，因?yàn)樾喿鶗r(shí)操作人員經(jīng)常接近和操作的部件之一，因此它們?cè)O(shè)計(jì)的好壞在很大程度上決定了旋壓機(jī)的操作是否方便和安全。
旋輪座的設(shè)計(jì)如右圖
4.2旋壓力的計(jì)算
在旋壓加工時(shí)會(huì)有兩向力1是軸向的旋壓力，2是徑向的旋壓力根據(jù)《冷沖壓工藝手冊(cè)》來(lái)計(jì)算旋壓機(jī)床加工零件是的旋壓力。
——周向分力
——徑向分力
——軸向分力
P——主軸功率
——毛坯厚度
——毛坯平均屈服點(diǎn)
a——錯(cuò)距離
——旋輪頂端圓角半徑
——旋軸半徑
m——摩擦因子
由圖8查的 =2—4 取=3
由圖9查的 =1.9
由圖10查的 =20
由圖11查的 =0.01
由圖12查的 =0.01
由圖13查的 =10
4.3 旋壓頭
旋壓頭的結(jié)構(gòu)如下圖所示：
第五章 尾頂?shù)脑O(shè)計(jì)
5.1 尾座的要求
對(duì)于所有普通性旋壓機(jī)、封頭旋壓機(jī)和部分管材旋壓機(jī)等都有尾部部件。尾座通常被用來(lái)將毛坯頂緊在芯模的端面上，在旋壓時(shí)以使毛坯、芯模隨同主軸一起旋轉(zhuǎn)，保證旋壓過(guò)程順利地進(jìn)行。管材反旋時(shí)，有的不用尾座，有時(shí)也用于頂緊芯模。對(duì)其他的旋壓法，也可用于安裝內(nèi)旋輪，芯模等工具。
對(duì)旋壓機(jī)尾座的主要要求有：
1如前面旋壓工藝對(duì)設(shè)備的要求中所述，尾座的油缸應(yīng)產(chǎn)生足夠的壓緊力，使頂緊塊、毛坯及芯模之間產(chǎn)生相當(dāng)大的摩擦力和摩擦力矩，以防止毛坯在加工中發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，偏移，更不允許毛坯拋出造成事故。
2要求尾座、尾頂塊的軸線與主軸軸線應(yīng)保持良好的同軸度，如要求不超過(guò)0.05毫米。
3要求在旋壓過(guò)程中不允許尾座體和油缸產(chǎn)生軸向退讓，必須要求其液壓系統(tǒng)油壓穩(wěn)定外，必要時(shí)采用一些起保險(xiǎn)作用的所緊機(jī)構(gòu)。
4要求尾座的尾頂套轉(zhuǎn)動(dòng)靈活自如，為減小非加工時(shí)間，提高設(shè)備的生產(chǎn)率，必須是尾座油缸具有一段快速進(jìn)程，慢速接近和旋壓完成后快速回程的性能。
5要求在工作時(shí)，尾座的尾頂塊，頂緊桿以致頂緊套等不允許與旋輪頭等機(jī)件發(fā)生幾何干涉和碰撞。
5.2 尾頂力的計(jì)算
在通常旋壓時(shí)，把毛坯裝夾在尾座的頂緊塊和芯模端面之間。它們之間的夾緊力Q大小必須足夠，否則毛坯在旋壓力和離心力的作用下發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，甚至可能把他從工作區(qū)中拋出造成事故，這是不允許的。然而，頂緊力過(guò)大也會(huì)引起主軸和尾頂軸承過(guò)載，以致造成過(guò)早損壞。因此，必須進(jìn)行正確的計(jì)算選擇。
由上述可見(jiàn)毛坯頂緊力的計(jì)算，是以保證在旋壓過(guò)程中毛坯相對(duì)芯模處于靜止?fàn)顟B(tài)和安全操作為條件。為達(dá)到這個(gè)目的，就要借助于它們之間的摩擦力的作用，這個(gè)摩擦力可由庫(kù)侖定律來(lái)確定。
Q==0.579800.1=400N
Q——尾頂力
——傳動(dòng)速率
u——尾頂摩擦系數(shù)
5.3 尾頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第六章 支撐部件及導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)
支撐件是機(jī)床的基礎(chǔ)構(gòu)件，如床身、立柱、底座、箱體、刀架機(jī)工作臺(tái)等機(jī)床的各種支撐件中有的相互固定連接，有的則在導(dǎo)軌上作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
支撐件的材料，主要為鑄鐵和鋼。對(duì)于鑄鐵的支撐件，如果導(dǎo)軌與支撐件鑄為一體，則鑄鐵的牌號(hào)根據(jù)導(dǎo)軌的要求選擇。
6.1 設(shè)計(jì)原則
1提高支撐件的剛度
機(jī)床支撐件受載荷的情況是復(fù)雜的，但不外乎拉、壓、彎、扭四種情況及其組合。在可能的條件下盡量把支撐的截面做成封閉的框形。設(shè)置隔板和加強(qiáng)筋是提高剛度的有效辦法。特別是當(dāng)截面無(wú)法封閉時(shí)。提高連接處的局部剛度和接觸剛度提高固定接觸面的表面光潔度一便增加實(shí)際的接觸面積，固定螺釘應(yīng)在接觸面上造成一定的預(yù)壓力。
2提高阻尼
提高抗振性的途徑，除提高靜剛度和減輕重量外，還可提高阻尼。在鑄件中保留砂芯，在焊接件中填沙和混凝土，都可以達(dá)到這個(gè)目的。
3 壁厚的選擇
支撐件的壁厚應(yīng)根據(jù)工藝上的可能盡量選擇的薄一些。砂模鑄造的鑄鐵件的壁后可根據(jù)當(dāng)量尺寸C按表6-2選擇
當(dāng)量尺寸( m)
0.75
1.0
1.5
1.8
2.0
2.5
3
3.5
4.5
外壁厚(mm)
8
10
12
14
16
18
20
22
25
隔板或筋板厚（mm）
6
8
10
12
12
14
16
18
20
6.2 床身的設(shè)計(jì)
臥式床身有三種結(jié)構(gòu)形式：中小型機(jī)床的床身是安裝在床腿上的大型機(jī)床的床身是直接安裝在基礎(chǔ)上的，某些臥式床身是框架式的，本次設(shè)計(jì)的床身主要是采用中小型機(jī)床的床身結(jié)構(gòu)，將床身安裝在床腿上。床身和導(dǎo)軌是一體的。如圖6-1
6.3 導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
按運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，所謂導(dǎo)軌就是將運(yùn)動(dòng)構(gòu)件約束到只有一個(gè)自由度的裝置。這一個(gè)自由度可以是直線運(yùn)動(dòng)或者是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌裝置在機(jī)械中使用頻率較高的部件之一。
本設(shè)計(jì)采用的是普通滑動(dòng)導(dǎo)軌，其特點(diǎn)是1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維修方便；2.未形成完全液體摩擦?xí)r低速易爬行；3.磨損較大、壽命低、運(yùn)動(dòng)精度不穩(wěn)定。
根據(jù)共作條件、負(fù)載的特點(diǎn)，來(lái)確定導(dǎo)軌采用臥式45度結(jié)構(gòu)，采用三角導(dǎo)軌與平面導(dǎo)軌相配合，用三角導(dǎo)軌定位磨損后會(huì)自動(dòng)補(bǔ)償，平面導(dǎo)軌起輔助支撐作用。從加工進(jìn)給力方向上，導(dǎo)軌的剛度更強(qiáng)精度更高，但制造復(fù)雜。導(dǎo)軌的間隙調(diào)整是通過(guò)壓板和楔條來(lái)控制的
6.4 導(dǎo)軌材料與熱處理
用于導(dǎo)軌的材料應(yīng)具有良好的耐磨性、摩擦系數(shù)小和動(dòng)靜摩擦系數(shù)小。加工和使用時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力小尺寸穩(wěn)定性好的性能。機(jī)床滑動(dòng)導(dǎo)軌常用材料主要是主要是灰鑄鐵，通常以HT200或HT300做固定導(dǎo)軌，以HT150或HT200做動(dòng)導(dǎo)軌。
6.5導(dǎo)軌的技術(shù)要求
旋壓機(jī)上的運(yùn)動(dòng)部件如旋輪座、尾座在床身和立柱得導(dǎo)軌上，旋輪座的橫向滑座和縱向滑座等在各自的導(dǎo)軌上座運(yùn)動(dòng)和調(diào)整。導(dǎo)軌的作用概括來(lái)說(shuō)，是起支撐作用和導(dǎo)向作用，也就是起支撐運(yùn)動(dòng)部件和保證部件在外力的作用下，能準(zhǔn)確的延一定的方向運(yùn)動(dòng)。因此，導(dǎo)軌的質(zhì)量在極大的程度上決定了旋壓機(jī)的工作能力和加工精度。對(duì)導(dǎo)軌的要求有如下幾點(diǎn)：
1要有一定的導(dǎo)向精度。
2要有良好的耐磨性。
3應(yīng)具有足夠的剛度。
4要使運(yùn)動(dòng)力求輕便平穩(wěn)。
5要有一定的工藝性。
導(dǎo)軌表面進(jìn)行刮研處理。刮研導(dǎo)軌具有接觸良好、變形小、可以存油、外觀美等優(yōu)點(diǎn)。但勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)率低。刮研面每25mmX25mm面積的接觸點(diǎn)
數(shù)見(jiàn)表7-1
磨削導(dǎo)軌生產(chǎn)率高，是加工淬硬導(dǎo)軌的唯一方法，磨削導(dǎo)軌表面粗糙杜穎達(dá)到的要求Ra值為0.8
導(dǎo)軌的幾何精度主要是直線度和導(dǎo)軌間的平行度，垂直度等其精度規(guī)定在0.05以上。
表7—1 刮研導(dǎo)軌面每25mmX25mm內(nèi)接觸點(diǎn)數(shù)
機(jī)床類別
滑動(dòng)導(dǎo)軌
移置導(dǎo)軌
欠條壓板滑動(dòng)面
每條導(dǎo)軌寬度mm
小于等于250
大于250
小于等于100
大于100
高精度
機(jī)床
一級(jí)
25—30
16—20
16—20
13—16
13—16
二級(jí)
20—25
精密機(jī)床
10—20
13—16
13—16
10—13
10—13
普通機(jī)床
10—13
8—10
8—10
6—8
6—8
第七章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
本次設(shè)計(jì)的機(jī)床，具有徑向和軸向兩個(gè)方向的移動(dòng)及尾頂?shù)捻斁o，都采用液壓驅(qū)動(dòng)，共三個(gè)液壓缸。
設(shè)計(jì)要求徑向向液壓回路能實(shí)現(xiàn)“快進(jìn)----工進(jìn)----快退----停止”的工作循環(huán)，軸向液壓系統(tǒng)不參與進(jìn)給加工，滾擠頭對(duì)工件進(jìn)行擠壓。滾擠頭的材料為合金鋼，工件材料為A3鋼。機(jī)床工作部分總重量為100Kg，快進(jìn)，快退的速度V1，V3，均為0.9m/min，快進(jìn)行程長(zhǎng)度為60mm，一工進(jìn)速度為0.18m/min，二工進(jìn)長(zhǎng)度為6mm，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加速，減速不超過(guò)0.2秒，動(dòng)力滑臺(tái)采用導(dǎo)軌，其靜摩擦系數(shù)為fs=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)為fd=0.1；液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件使用液壓缸。
7.1 液壓力的計(jì)算
徑向進(jìn)給液壓鋼：
1.外負(fù)載
筒形變薄旋壓的兩向旋壓分力及主功率由能量法算式近似計(jì)算
Fz=
Fr=
Fr=
P=
式中 Fz-----軸向分力（N），F(xiàn)r-----徑向分力（N），F(xiàn)θ -----徑向分力（N），P-----主軸功率（KW）
t0-----毛坯厚度（mm）；б0----毛坯平均屈服極限點(diǎn)（Mpa）。
先由變薄率фt確定真實(shí)應(yīng)變?chǔ)舉（圖2），再由真實(shí)應(yīng)力бe，按A1=A2（圖3）確定б0。紫銅的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線見(jiàn)圖4，
K5，K6，K7，K8------系數(shù)，可分別由圖5，圖6，圖7，圖8查得。
三向力關(guān)系是Fz>Fr> Fθ（圖表資料選自《冷沖壓工藝手冊(cè)》）
其中 t0=6mm，б0=100Mpa，λ=0o，D/2=50mm，f=0.5625mm/r，Rr=2mm，w=320r/min，可分別查得c=3.2，Х2 =15.2，b2=445，e=29，k5=1.9，k6=20，k7=0.01，k8=0.01
從而求得
則外負(fù)載為 Fg=Fz=79800N
2.慣性負(fù)載
橫向工作部件的總質(zhì)量 m=50Kg
Fm=m x Δv/Δt=50 x 5.5/60x0.2N=22.9
取23N
3.阻力負(fù)載
法向力 Fn=mg=23x10N=210N
靜摩擦力 Ffs=fs x Fn=0.2 x 230=45N
動(dòng)摩擦力 Ffd=fd x Fn=0.1 x 230=23N
由此得出縱向缸在各個(gè)階段的負(fù)載
啟動(dòng)：F= fs x Fn=45N
加速：F=fd x Fn+mxΔv/Δt=75N
快進(jìn)：F=fd x Fn=23N
工進(jìn)：F=fd x Fn+Fg=8190N
快退：F= fd x Fn=23N
軸向液壓缸
因?yàn)檩S向液壓缸不參與進(jìn)給加工，所以計(jì)算軸向液壓缸時(shí)只計(jì)算其運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力就可以。
慣性負(fù)載
橫向工作部件的總質(zhì)量 m=100Kg
Fm=m x Δv/Δt=100 x 5.5/60x0.2N=46
阻力負(fù)載
法向力 Fn=mg=46x10N=460N
靜摩擦力 Ffs=fs x Fn=0.2 x 460=92N
動(dòng)摩擦力 Ffd=fd x Fn=0.1 x 460=46N
由此得出軸向缸在各個(gè)階段的負(fù)載
啟動(dòng)：F= fs x Fn=92N
加速：F=fd x Fn+mxΔv/Δt=138N
快進(jìn)：F=fd x Fn=46N
尾頂液壓缸
外負(fù)載
根據(jù)筒形變薄旋壓的兩向旋壓分力及主功率由能量法算式近似計(jì)算
Fz=
Fr=
Fr=
P=
f==0.579800.1=400N
上式： f——尾頂夾緊力；
其余符號(hào)同上。
慣性負(fù)載
橫向工作部件的總質(zhì)量 m=50Kg
Fm=m x Δv/Δt=50 x 5.5/60x0.2N=22.9
取23N
阻力負(fù)載
法向力 Fn=mg=23x10N=210N
靜摩擦力 Ffs=fs x Fn=0.2 x 230=45N
動(dòng)摩擦力 Ffd=fdx Fn=0.1 x 230=41N
由此得出縱向缸在各個(gè)階段的負(fù)載
啟動(dòng)：F= fs x Fn=54N
加速：F=fd x Fn+mxΔv/Δt+f=468N
快進(jìn)：F=fd x Fn=23N
工進(jìn)：F=fd x Fn+f=610N
快退：F= fd x Fn=41N
7.2 確定液壓元件主要參數(shù)
1 .液壓缸的輸出速度計(jì)算
(1) 單桿活塞式液壓缸活塞外伸時(shí)的速度
V1=60Q/A1
式中 V1-----活塞的外伸速度m/min
Q----進(jìn)入液壓缸的流量m3/s
A1-----活塞的作用面積m2
A1=11.3110-3 m2
Q=q.n/60
式中 q ----泵的排量m3/r；2.5~210ml/r
n----泵的轉(zhuǎn)速r/min；1450~2970r/min
Q=q.n/60=4010-62970/60=0.002m3/s
V1=60Q/A1=600.002 / (11.3110-3)=10.61m/min
(2) 單桿活塞式液壓缸活塞縮入時(shí)的速度
V2=60Q/A2
式中 V2-----活塞的縮入速度m/min；
Q----進(jìn)入液壓缸的流量m3/s；
A2-----液壓缸有桿腔作用面積m2
A2=3.14 (0.12--0.072)/4=0.0006m2
V2=60Q/A2=60*0.005/0.004=50m/min
2.1.3 液壓缸的作用時(shí)間
液壓缸的作用時(shí)間t為：
t=V/Q=AS/Q
式中 t----液壓缸的作用時(shí)間s；
V----液壓缸的容積m3；
A----液壓缸的作用面積m2
活塞桿伸出時(shí) A=0.00131.1 m2
活塞桿縮入時(shí) A=0.000737 m2
S----液壓缸的行程m；
Q----進(jìn)入或流出液壓缸的流量m3/r
S=630mm Q=0.005m3/r
t1=0.007850,63/0.005=1s
t2=0.004 0.63/0.005=0.5 s
根據(jù)徑向液壓缸的最大負(fù)載為8190N，軸向液壓缸的最大負(fù)載為138N、尾頂液壓缸最大負(fù)載為468N。由《液壓元件產(chǎn)品樣本》查得，
型號(hào)
速比1:46
最大行程
缸徑
活塞桿直徑
推力
拉力
徑向液壓缸
HSG01-90/dE
90
50
10179
7036
300
軸向液壓缸
HSG01-50/dE
50
28
3140
1856
300
尾頂液壓缸
HSG01-80/dE
80
40
8042
5498
350
2. 液壓泵
液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中的最大工作壓力為1.0M
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