內冷式砂輪的機床附件結構設計及工藝夾具設計【鉆φ6孔】【說明書+CAD】

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四 川 理 工 學 院 畢 業(yè) 設 計（論 文）說 明 書 題 目 內冷式砂輪的機床附件 機構設計及工藝設計 學 生 鄭 力 銘 系 別 機 電 工 程 系 專 業(yè) 班 級 機械設計制造及自動化03級1班 學 號 0 3 0 8 1 0 1 2 7 __ 指 導 教 師 張 捷__ 四 川 理 工 學 院 畢業(yè)設計（論文）任務書 設計（論文）題目： 內冷式砂輪的機床附件結構設計及工藝設計 系： 機電工程系 專業(yè)： 機械設計制造及自動化 班級： 2003級1班 學號： 030810127 學生： 鄭力銘 指導教師： 張 捷 接受任務時間 2007年3月5日 教研室主任 （簽名）　　系主任 （簽名） 1. 畢業(yè)設計（論文）的主要內容及基本要求 (1).查閱和搜集設計資料 (2).完成機床附件結構草圖設計，確定主要結構形式 (3).進行圖紙設計 (4).完成指定零件的工藝及工裝設計 (5).編寫設計說明書 2. 指定查閱的主要參考文獻及說明 (1)上海機床廠七二一工人大. 磨床設計制造[M].上海: 上?？茖W技術出版社,1972.7 (2)上海紡織工學院,哈爾濱工業(yè)大學,天津大學.機床設計圖冊[M].上海: 上?？茖W技術出版社,1979.12 (3)張捷.機械制造技術基礎[M].成都:西南交通大學出版社,2005.12 3. 進度安排 設計（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 查閱和搜集設計資料 2007.3.5---2007.3.8 2 完成機床附件結構草圖設計，確定主要結構形式 2007.3.9---2007.3.19 3 進行圖紙設計 2007.3.20---2007.4.3 4 完成指定零件的工藝及工裝設計，編寫設計說明書 2007.4.4---2007.6.5 5 準備畢業(yè)答辯 2007.6.6---2007.6.24 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 摘 要 本文分析了磨床的各種知識及國內外的磨床冷卻方式，并在此基礎上加以改進，自行研究并設計了內冷式磨床的冷卻裝置及其機床附件結構。提出了解決冷卻液進入磨削區(qū)域的問題，并設計了方案。文章對零部件的加工工藝進行了分析及其指定的零件的工裝設計，對冷卻液進行了分析并對其他各種機床的防護裝置進行了分析，從中加以總結。文文章為內冷式磨床的研制整合了一套有效的結構方案分析改進方法。 關鍵詞：內冷式磨床； ABSTRAC This article has analyzed grinder each kind of knowledge and the domestic and foreign grinders coolant conditions, and performs in this foundation to improve, voluntarily studied and has designed in the cold grinder cooling system and its the engine bed appendix structure .Proposed the solution refrigerant enters rubs truncates the region the question, and has designed the plan. The article has carried on the components work clothes design to the spare part processing craft which analyzes and its assigns, has carried on the analysis to there frigerant and has carried on the analysis to other each kind offen gine bed protective equipment, performs to summarize. Artic learticle for an in cold grinder development conformity set of effectives structures plans analysis improvement method. Key word: In cold grinder; 目 錄 摘 要 3 ABSTRAC 4 目 錄 5 第一章 前 言 7 第二章 磨削基本知識 8 2.1 磨削概念 8 2.2 磨削方法 10 第三章 磨床簡介及發(fā)展概況 14 3.1 磨床簡介 14 3.2 磨床發(fā)展概況 15 第四章 磨床技術參數的確定 16 4.1 磨床的系列 17 4.2 選用的磨床參數 20 第五章 主要附件結構設計 22 5.1 砂輪架概述 22 5.2 砂輪架設計 22 5.3 左/右卡板的分析及加工工藝 24 5.3.1 零件工藝分析 25 5.3.2 工藝過程分析 26 5.4 輸液管件的分析及加工工藝 26 5.4.1 零件工藝分析 27 5.4.2 工藝過程分析 27 5.5 自制腔體設計及加工工藝 28 5.5.1 零件工藝分析 29 5.5.2 工藝過程分析 30 5.6 卡盤/固定螺母的設計及加工工藝 31 5.6.1 零件工藝分析 32 5.7 防護罩及擋板的設計及加工工藝 34 5.7.1 零件工藝及其過程分析 34 第六章 防護裝置與冷卻裝置 36 6.1 防護裝置 36 6.2 冷卻裝置 39 6.3 磨削液的分析 45 第七章 夾具的設計 47 7.1問題的提出 47 7.1.1 定位基準的選擇 47 7.1.2 夾緊面的選擇 47 7.2 切削力及夾緊力的計算 48 7.3 定位誤差的分析 49 7.4 夾具設計及操作的簡要說明 49 第八章 結 論 50 8.1 小結 50 參 考 文 獻 51 致 謝 52 第一章 前 言 磨床是金屬切削機床的一種。大家知道，金屬切削機床中刀具與工件之間的相對運動是一對基本矛盾，而機床是它們相互斗爭，相互聯結的矛盾統一體。在切削過程中，刀具和工件之間經過不斷的斗爭，刀具刃口從工件表面切除一層金屬，使被切工件的表面達到預定的技術要求(尺寸大小、幾何精度、表面光潔度等)。磨床是以磨具(它由無數微小磨粒粘結成不規(guī)則的“刀群”，如砂輪、砂瓦、油石、砂帶等)作為刀具來加工工件表面的，因此，它具有其他機床加工時所沒有的特殊點，主要有： (1) 磨床的磨具(砂輪)相對于工件作高速旋轉運動。 (2) 它能使工件表面獲得很高的精度和光潔度。 (3) 它能加工表面硬度很高的金屬和非金屬材料朗工件。 (4) 易于自動化和組成自動線，進行高效率生產。 由于磨床具有上述一些特點，因而它的使用范圍較其他切削機床廣泛。以陶土為結合劑與天然磨料結合的可高速旋轉的砂輪，加速了磨削加工的發(fā)展，磨床逐步成為金屬切削機床的一個重要組成部分。 磨削加工是指用磨料類切除材料的加工方法，根據工藝目的和要求不同，磨削加工已發(fā)展為多種形式的加工工藝。通常按工具類型進行分類，可分為使用固定磨粒的和游離的兩大類。各種加工形式的用途、工作原理和加工運動情況有相當大的差別，但都存在摩搽、微切削和表面化學反應等現象，只是形式和程度不同而已。磨削加工是機械加工行業(yè)目前獲得精度零件表面的主要方法，磨削加工質量的好壞直接影響到零件的質量和使用，而磨削加工過程的質量控制又十分復雜，影響因素眾多，特別是磨削熱，磨削溫度的影響尤為重要。眾所周知，磨削區(qū)局部瞬時溫度高達1000度左右，容易引起工件的燒傷，變形和裂紋。因而成為限制磨削效率并影響磨削質量的一個關鍵因素。在磨削過程中使用磨削液對減少磨削熱，降低磨削溫度具有很重要的作用。但由于磨削過程的特殊性，磨削過程中磨削液并不能很好地進入磨削區(qū)，因而達不到減少磨削熱，降低磨削溫度的作用，而采用內冷式砂輪磨削，即由砂輪內部向外噴冷卻液，使其由磨削區(qū)向外流動，潤滑冷卻效果更佳。 利用砂輪的的多孔性，從砂輪中心供給磨削液，通過砂輪內孔或側面進入砂輪體內，利用砂輪旋轉時的離心作用，將磨削液通過砂輪上的氣孔甩出，這樣能有效的將磨削液送入磨削區(qū)內。在重負荷磨削，內孔磨削及其磨削耐熱鋼和高溫合金等難磨削的材料時，采用內冷式效果較好。然而，由于砂輪氣孔比較小，磨削液必須經過精密過濾，以免磨削液中的雜質將砂輪氣孔堵塞。此外，砂輪整個周邊都甩出磨削液，必須解決油霧問題。此方法正待研究，生產尚待研究改進。 本次設計主要依據MM7132A型精密臥軸矩臺平面磨床而改進，使原有的外冷裝置改為內冷式砂輪。該機床主要是用砂輪周邊磨削平面，也可以用砂輪的端面磨削槽和凸緣的側面。 通過對內冷式砂輪磨削機理進行研究，初步對使用內冷式砂輪的機床進行附件結構設計和工藝設計，使其能夠將四年所學知識融會貫通，也使其在設計過程中不斷學習一些新知識。同時，為即將步入工作崗位，作為機械設計制造技術人員從事機械設計制造工作打下一定基礎。通過此次畢業(yè)設計環(huán)節(jié)，培養(yǎng)查找資料，分析問題，解決問題的能力，使其養(yǎng)成認真仔細，精益求精的科學工作習慣。 限于編寫者的水平和時間倉促，難免有不足，缺點和錯誤之處，敬請老師和同學們批評和指正。 第二章 磨削基本知識 磨削就是用砂輪對工件表面進行切削加工，是機器零件精密加工的主要方法之一。 磨削用的砂輪是由許多細小而且極硬的磨粒用結合劑粘結而成。將砂輪放大，可以看到在砂輪表面上雜亂地分布著很多尖棱多角的顆?！チ！＿@些鋒利的磨粒類似于銑刀的刀刃，磨削就是以這些磨粒為刀刃，在砂輪的高速旋轉下，切入工件表面。所以磨削的實質是多刀多刃的高速微量切削過程。 磨削每次磨去的金屬較薄，主要用于精加工。磨削不僅能加工普通的金屬，如：碳鋼，及其一些有色金屬和非有色金屬材料，而且還可以加工硬度很高的材料，如：淬火鋼，各種切削用刀具及其陶瓷。這些材料用金屬刀具很難加工，有的甚至根本不能加工，這是磨削加工的特點之一。 2.1 磨削概念 我們介紹了磨削與其它金屬切削(車、銑、刨、鉆等)有不少相似之處，也有不同的地方，即磨削特殊的本質。我們的任務是設計磨床，因此首先需要認識磨削過程的特點。了解它、掌握它，采取相應的措施，更好地完成設計任務。下面就來具體分析磨削過程的一些特點： (1) 在磨削過程中，由于砂輪以很高的速度旋轉，離心力很大，若砂輪的質量不好或安裝不妥，易造成砂輪碎裂產生事故，必須特別引起重視，因此在設計時要考慮可靠的防護設備。工件在磨削過程中，往往由于砂輪結構不均勻，引起砂輪高速旋轉的不平衡，產生振動，影響工件表面質量和機床的使用壽命，嚴重時也會引起砂輪碎裂。因此，各種磨床必須具備砂輪的平衡措施。 (2) 砂輪具有自銳的性能，所謂“自銳性”，就是磨粒磨鈍后在磨削力的作用下，自行破碎并從砂輪工作發(fā)面上脫落下來，露出新的磨粒，使磨削加工能繼續(xù)正常進行。但由于磨削過程很復雜，如磨屑、破碎了的小磨粒以及結合劑等，會塞住砂輪的孔隙，使砂輪切削性能降低，嚴重的甚至可能使砂輪工作表面被破壞，特別對表面光潔度要求較高及保證有正確形狀的工件(如螺紋、齒輪等)。因此單純靠砂輪自銳還不能滿足要求，還必須靠人工進行修整，所以應具備砂輪修整器。 (3) 在磨削過程中，由于磨削速度很高，磨粒和被加工工件之間的摩擦大，以及工件材料塑性變形的結果，會產生大量的切削熱，其溫度可達1000度以上，這超過一般碳鋼的相變溫度，甚至接近鋼的熔化溫度，并使劇熱的磨屑被砂輪“刀齒”帶走，在空氣中與氧接觸發(fā)生氧化作用．產生常見的火花。 在這樣高的溫度作用下，會使工件材料的性能和硬度改變，影響質量。同時工件的內部和表面有很大的溫差，特別是對導熱性能較差的材料，溫差更大，將產生磨削應力?？赡苁构ぜl(fā)生裂紋。 因此，為了減少摩擦，帶走熱量，降低磨削溫度，及時沖掉磨屑，使其不粘附在砂輪的表面上，以提高表面質量，在設計磨床時必須考慮具有較好的冷卻裝置。 (4) 砂輪上的磨粒形成的“刀齒”，多半是負前角和小后角。且其刃口又非絕對尖銳，所以工件表面產生很大的變形和摩擦，特別是磨粒變鈍、磨削很薄、負前角大時，金屬變形更加嚴重，這樣使被加工工件表面產生硬化現象。 磨削過程中產生的磨削力（用P來表示總的磨削力)，它又可分解為三個彼此相互垂直的分力(圖2--1)。 第一個分力叫切向力，它作用于工件的切線方向，是決定砂輪切削功率的依據，以Pz表示。 第二個分力叫徑向力，它是沿著砂輪(或工件)半徑方向的作用力，以Py表示。 第三個分力叫軸向力，它是沿著工件軸線方向的作用力，以Px表示。 圖2--1 磨削力分解圖 由于“刀齒”是負前角，所以磨削過程中工件受到很大的徑向力Py的作用，使工件發(fā)生彎曲，影響工件的精度，特別是磨削細長的工件造成直徑誤差更大，因此在設計磨削圓柱類工件的磨床時，不能忽視中心架的問題。 2.2 磨削方法 我們知道磨床的種類很多，磨削形式也不少，有外圓磨、內圓磨、無心磨、平面磨、螺紋磨、齒輪磨等等。盡管磨削形式多種多樣，加工工件表面形狀不一，但以砂輪工作發(fā)面來分，基本上可分為下列三種磨削方法： (1) 周邊磨削； (2) 端面磨削； (3) 成形磨削。 表1就是按上述分類方法介紹幾種常見的磨削形式、運動關系及其特點。除了表l中所介紹的磨削方式外，還有外圓切入、切向磨削、行星內圓磨削等等，這里不再一一列舉了。 表2-1常見的磨削形式分類表 磨削方法 簡 圖 砂輪運動 工件運動 說明 周 邊 磨 削 1． 旋轉 2． 橫進給 1．旋轉 2．縱向往復移動 1．旋轉 2．橫進給 旋轉 旋轉 由導輪帶動旋轉，并軸向移動。 導輪旋轉 1． 旋轉 2． 橫進給 3． 縱向往復移動 旋轉 磨削方法 簡 圖 砂輪運動 工件運動 說明 周 邊 磨 削 1． 旋轉 2．垂直進給 3．橫進給 縱向往復運動 端 面 磨 削 1．旋轉 2．垂直進給 旋轉 旋轉 1． 自轉 2． 沿導向板移動 1．旋轉 2．軸向進給 縱向往復移動 磨削方法 簡 圖 砂輪運動 工件運動 說明 成 形 磨 削 旋 轉 1. 旋轉 2. 進給 1. 旋轉 2. 垂直進給 1. 縱向往復移動 2. 分度 1. 旋轉 2. 橫進給 1. 旋轉 2. 縱向移動 工件旋轉和縱向移動保持一定關系 1． 旋轉 2. 往復移動 分度 必須指出，表2-1中所舉的磨削形式分類，也不是一成不變的，還要根據具體條件決定。如表1中將花鍵磨削列入成形磨削一類里，但由于花鍵形狀不同，要求也不一樣，而且各廠根據設備條件和加工習慣所采用的方法也不同，可以用端面磨削，也可以用周邊磨削，又如齒輪磨削的方法很多，可分展成法和成形法，一般都采用展成法來完成，很少采用形法。 隨著科學技術和生產的發(fā)展，為了提高磨削精度和生產率，新的磨削方法不斷涌現。 第三章 磨床簡介及發(fā)展概況 磨床分為有外圓磨床，內圓磨床，平面磨床，無心磨床，工具磨床等。磨床的品種在機床中占有較大的比例。作為初學機床設計者來講，當然不可能把所有類型的磨床都搞清楚，但對常見幾類磨床的外形、布局、用途、運動關系及特點等，又必須有個初步了解。這樣，在進行具體設計時，能夠做到胸中有數，建立一個比較完整的概念，做到手中有典型，開闊設計思路。 3.1 磨床簡介 磨床作為金屬切削機床的一種，盡管它的品種很多，要求不一，用途各異，但同車床、鉆床、鏜床、銑床、刨床等機床一樣，都是由原動機(電動機、液動機等)通過機械、光電、液壓、氣壓傳動機構使工件和刀具間實現所需要的運動。磨床也是通常由電動機、油泵——發(fā)動部分，通過機械、電氣、液壓傳動——傳動部分，帶動工件和砂輪相對運動——工作部分組成。整臺磨床是這樣，砂輪架、頭架、尾架等一些基本部件，也是由不同質的三個部外組成，因此，了解磨床就應從這里著手。下面我們選擇一些較有代表性的幾類磨床，配合外形照片和磨削工作圖，簡要的講述它們的用途、分類、布局、運動關系及結構特點等。 我們選擇一些常見的比較典型的磨床，列于表2-2分別介紹說明如下： 表 2-2 常見的典型磨床 類 別 組 別 機 床 名 稱 M 類 磨 床 外圓磨床 M1432A外圓磨床 M1380外圓磨床 無心磨床 MZ106無心磨床 端面外圓磨床 MB1632端面外圓磨床 內圓磨床 MZ208內圓磨床 平面磨床 M7150A臥軸矩臺平面磨床 MM7132臥軸矩臺平面磨床 MM7475B立軸圓臺平面磨床 雙端面磨床 MZA7675臥軸雙端面磨床 導軌磨床 MM52125導軌磨床 專門化磨床 M82100曲軸磨床 H109半自動曲軸磨床 H090凸輪磨床 MG8440A軋輥磨床 M84100軋輥磨床 M8612A花鍵軸磨床 3M類磨床 軸承專門化磨床 3MZ1313軸承內圈外滾道磨床 3M4630鋼球磨床 3MT4320圓錐滾子球基面磨床 齒輪加工磨床 齒輪磨床 YA7063錐形砂輪齒輪磨床 Y70200錐形砂輪齒輪磨床 Y7232渦輪砂輪齒輪磨床 YA7232A渦輪砂輪齒輪磨床 螺紋加工磨床 螺紋磨床 SA7532萬能螺紋磨床 S7450絲桿磨床 3.2 磨床發(fā)展概況 我們日常所指的機床及設備，按照加工性質不同，可分為冷、熱加工兩種。冷加工設備常見的有各種金屬切削機床和擠壓設備等，熱加工設備常見的有鑄造、鍛造和焊接等等。 由于金屬切削機床的加工形式和使用范圍比較廣，并且生產的品種又較多(達數千種)，因而它是機械制造工業(yè)中的主要技術裝備。在一般機械制造工廠里，金屬切削機床約占所有設備的60%左右。 但是，無論是鑄、鍛、擠壓成型，或是用車、銑、刨、鉆等切削加工，一般都難以達到高光潔度和高精度，經常要用磨削方法來完成。因此，磨床與其他金屬切削機床相比，它的擁有量大、產量高、品種多，這是其他機床所不及的。據統計，目前世界上各種機床的產量和品種中，磨床約占30%左右，其擁有量約占機床總數的20%以上(僅次于車床)，有些工廠(如飛機、汽車、軸承制造業(yè)等)占56%以上。隨著現代工業(yè)技術的發(fā)展，磨床的需要量正不斷增長。 磨床的品種、產量和擁有量之所以比較多、高、大，除了上述原因外，還由于它的加工形式廣(如外圓、內圓、平面、齒輪、螺紋等等)，可以這樣說，凡是其他機床有什么樣的加工形式，也就有相應加工形式的磨床。如內圓、外圓、螺紋等磨床，就是從車、鏜床中演變出來的；平面、導執(zhí)等磨床，就是由刨床、銑床演變而來的；同樣，齒輪磨床是由滾齒機、插齒機引出來的。還有獨特的磨床，如無心磨床、工具磨床等。 隨著近代科學技術的不斷發(fā)展，推動了工業(yè)水平的不斷提高，相應地對磨床提出了更高的要求。面多品種、高精度、高效率磨床的出現，又為科學技術發(fā)展提供了必要的條件。 目前，國內外磨床總的發(fā)展趨勢，主要是提高機床效率、自動化程度和精度這三個方面： (1)提高磨床的生產效率，如正在大力發(fā)展高速磨削(60米／秒以上)，強力磨削，多砂輪磨削(多至十片砂輪)，寬砂輪磨削(寬達300毫米以上)，恒壓力磨削和砂帶磨削等磨床。 (2)提高磨床自動化程度，特別是大力發(fā)展“機械加工中心”機床，數字程序控制和適應控制磨床。 (3)提高磨床精度，采用靜壓、空氣軸承，靜壓導軌，微量進給等新技術。 機床的技術參數包括主參數和一般技術參數。表示機床主要規(guī)格的叫主參數，表示機床運動參數，結構參數，功率參數以及其他參數叫一般技術參數。 第四章 磨床技術參數的確定 機床主參數通常以機床上可加工的最大工件尺寸表示。如普通車床、外圓磨床、曲軸磨床、螺紋磨床等，是以工件最大加工或回轉直徑D和長度L為主參數，例如GW6l40 x1500普通車床，它的最大車削直徑為400毫米，長度為1500毫米；M1432A x1500萬能外圓磨床，它的最大磨削直徑為320毫米，長度為1500毫米；M82100x5000曲軸磨床，它的最大工件回轉直徑為100毫米，長度為5000毫米。銑床、座標鏜床、平面磨床等，是以工作臺工作面寬度B和長度L為住參數，例如7150Ax2000臥軸矩臺平面磨床，它的工作臺工作面寬度為500毫米，長度為2000毫米。 4.1 磨床的系列 隨著工業(yè)生產的飛躍發(fā)展，機器零件的技術要求不斷提高，形狀不斷變化，數量不斷增加，因此機床的品種規(guī)格也相應增多。為了適應加工不同大小的工件，同樣一種機床應該有大有小，因而機床的主參數應按一定的規(guī)律排列，即所謂機床的系列。 開始是采用等差級數系列的方法，從，N1，N2，N3…，（圖4--1）其各項間的絕對差為 常數 (4-1) 圖4--1 而相對差（）不同，隨著項數增大，項間相對差減小。 (4-2) 如平面磨床主參數采用等差級數系列，最大磨削直徑在80～800毫米范圍內： (4-3) 其絕對差為144，為相對差為； (4-4) 可以看到前幾項的間隔太大，N2比N1提高1.8倍，不能滿足使用要求。而后幾項的間隔太小，N6比N5只提高22%，形成品種分級過密，沒有實用價值。 為彌補上述缺點，采用等比級數系列的方法。等比級數系列的任意相鄰二項之比為常數(見圖4--2) 圖4—2 （常數） (4-5) (4-6) 因此任一項可用下式表示： (4-7) 公比： (4-8) 仍以平面磨床主參數為例： (4-9) 則主參數系列為： 采用上述等比級數系列，基本上解決了機床規(guī)格的合理排列問題。目前，我國國家標難——“優(yōu)先數和優(yōu)先數系”，是機床主參數系列的理論依據。優(yōu)先數是一種十進等比級數，即末項與首項之比為10，以下式表示： NZ/N1=10 公比： 當級數有6項時，R5公比為 當級數有11項時，R10公比為 當級數有21項時，R20公比為 當級數有41項時，R40公比為 此外，還可每隔2，3，4，…項選取優(yōu)先數而導出只R5／2、R10／3等等派生系列。實際應用中，標準公比δ見表3。優(yōu)先數和優(yōu)先數系見表4-1。 表4-1 1.06 1.12 1.26 1.41 1.58 1.78 2 R40 R20 R10 R20/3 R5 R20/5 R10/3 表4-2 公 比 公 比 R40 R20 R10 R20/3 R5 R20/5 R10/3 R40 R20 R10 R20/3 R5 R20/5 R10/3 1.06 1.12 1.26 1.41 1.58 1.78 2 1.06 1.12 1.26 1.41 1.58 1.78 2 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 3.15 3.15 3.15 3.15 1.06 3.35 1.12 1.12 3.55 3.55 1.18 3.75 1.25 1.25 1.25 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 4.00 1.32 4.25 1.40 1.40 1.40 4.50 4.50 1.50 4.75 1.60 1.60 1.60 1.60 、 5.00 5.00 5.00 1.70 5.30 1.80 1.80 1.80 5.60 5.60 5.60 5.60 1.90 6.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 6.30 6.30 6.30 6.30 2.12 6.70 2.24 2.24 7.10 7.10 2.36 7.50 2.50 2.50 2.50 2.50 8.00 8.00 8.00 8.00 8.00 2.65 8.50 2.80 2.80 2.80 9.00 9.00 8.00 9.50 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 實際應用時，可以在上表基本系列中直接挑選優(yōu)先數組成系列，也可根據需要有規(guī)律的挑選優(yōu)先數組成系列。如需要2，3．15，6，8，…一組系列，這組數列的公比為1.58，但是在公比為1.58的R5一列中，沒有這些數值，于是在公比為1．26的R10一列中，每隔一項挑選優(yōu)先數，即為R10/2. 這個優(yōu)先數和優(yōu)先數系，可以應用于機床技術參數(如規(guī)格尺寸、轉速、進給、功率等)。當然，這個優(yōu)先數還應按照實際情況選用。 4.2 選用的磨床參數 本次設計選用的是MM7132A型精密臥軸矩臺平面磨床下面把該機床的一些參數列舉出來。 該機床主要是用砂輪周邊磨削平面，也可以用砂輪的端面磨削槽和凸緣的側面。磨削精度在一米長度內的零件不平度為0.01毫米，光潔度為10。該機床適用于幾學加工車間，修理車間和工具車間。 該機床工作臺具有十字導軌可以縱向進給和橫向進給運動，磨頭只作垂直進給運動。工作臺橫向導軌才用滾動導軌。砂輪軸軸承為小孔節(jié)流液體靜壓軸承，軸承剛性好，回轉精度高。 MM7132A型精密臥軸矩臺平面磨床主要技術參數： 工作臺工作面尺寸（長×寬）---------------1000×200毫米 磨削工件最大尺寸（長×寬×高）-----------1000×200×400毫米 工作臺縱向行程---------------------------最小為150毫米，最大1150毫米 工作臺（拖板）橫向行程-------------------350毫米 磨頭垂直移動行程-------------------------450毫米 主軸中心線到工作臺面距離-----------------110—550毫米 工作臺縱向移動速度（無級）---------------3—25米/分 工作臺橫向進給速度： 連續(xù)進給（無級）---------------------10---2000毫米/分 周期進給（無級）---------------------0.1---10毫米/縱向單行程 快速進給-----------------------------2米/秒 工作臺（拖板）微動手把每格進給量---------0.005毫米 磨頭快速垂直升降速度---------------------0.22米/分 磨頭最小垂直微動進給量-------------------0.001毫米 砂輪尺寸（外徑×寬度×內徑） ---------------最大300（最小200）×32×75 毫米 砂輪轉速---------------------------------1500/3000轉/分 工作臺T形槽寬---------------------------18毫米 葉片變量泵： 流量-------------------------------65升/分 壓力-------------------------------15公斤力/厘米 砂輪電機： 功率-------------------------------3.5---4.5千瓦 轉速-------------------------------1500/3000轉/分 油泵電機： 功率-------------------------------2.2千瓦 轉速-------------------------------1000轉/分 磨頭快速升降電機： 功率-------------------------------0.37千瓦 轉速-------------------------------1500轉/分 橫進給電機（直流）： 功率-------------------------------0.172千瓦 轉速-------------------------------15---2700轉/分 冷卻泵電機： 功率-------------------------------0.12千瓦 轉速-------------------------------3000轉/分 靜壓軸承供給油箱電機： 功率-------------------------------0.6千瓦 轉速-------------------------------1500轉/分 總功率-----------------------------------7.992千瓦 電磁吸盤規(guī)格（長×寬）-------------------1000×320毫米 機床外形尺寸（長×寬×高）---------------3150×1525×2085毫米 第五章 主要附件結構設計 5.1 砂輪架概述 砂輪架(磨具、磨頭)是磨床上用來帶動砂輪作高速旋轉的關鍵部件，主要由傳動部分與主軸軸承部分組成。 經過靜平衡的砂輪緊固在主軸上。主軸支承在稱作“短三塊”滑動軸承上，這種軸承是由三片扇形塊(軸瓦)組成的，在每塊軸瓦后面有一球頭的支承螺釘。軸瓦在支承螺釘上可自由擺動，以便主軸高速旋轉時形成油膜壓力，主軸和軸承間的間隙大小可通過螺釘調節(jié)。 主鈾的軸向止推裝置布置在砂輪架后端，向右的軸向力(磨削端面時)由主軸后端軸肩與止推環(huán)承受，向左的軸向力由六根彈簧承受，止推環(huán)的磨損由彈簧補償。 砂輪架蓋板上裝有磨架。 砂輪架內盛滿高速機械油(2號主軸油)。潤滑油的高度由油標指示。主軸兩端有皮碗式密封裝置。 整個砂輪架用螺釘與滑鞍連接在一起，可沿后床身導執(zhí)橫向移動。 5.2 砂輪架設計 通過上面的簡單介紹可以看到，設計砂輪架時主要應考慮下列幾個方面的問題：主軸與軸承；軸向竄動與軸向止推；潤滑與密封；振動與平衡；發(fā)熱與冷卻；砂輪破碎與防護等。從表面上看，問題似乎很多，又各不相同，實際上它們之間是有內在聯系的。整個設計過程，就是如何使這些問題在一只砂輪架上得到比較合理的解決。 主軸與軸承是砂輪架的關鍵部分，因此對秒輪架設計提出的基本要求主要也是針對主軸軸承部分的。 砂輪架設計應滿足下列四點基個要求 (1) 主鈾旋轉精度高且穩(wěn)定； (2) 主鈾軸承系統剛性好； (3) 振動小，發(fā)熱低，不漏油； (4) 制造裝配簡單，調整維修方便。 砂輪架旋轉精度： 砂輪架旋轉精度是指主軸前瑞的徑向跳動和軸向竄動大小，它直接影響的工件的表面光潔度和表面缺陷，如直波形和拉毛等。 一般外圓磨床、平面磨床砂輪架(磨頭)的徑向、軸向跳動允差：0.005--0.010毫米。高精度的小于0.005毫米。 螺紋磨床、齒輪磨床砂輪架(磨頭)的徑向跳動允差：小于0.005毫米；鈾向竄動允差：0．O01—0．O03毫米。 提高主軸旋轉精度的措施： (1)選擇合適的主軸軸承；由于砂輪架主軸轉速很高，且不需要經常變速，故目前絕大部分采用滑動軸承。最近幾年來靜壓軸承在磨床上得到越來越廣泛的應用，它能達到較高的主軸旋轉精度。 當砂輪主軸采用滑動軸承時，間隙應取小一些，這樣主軸在軸承內的跳動小，對提高主軸的旋轉精度很重要?；瑒虞S承的結構形式對主軸的旋轉精度也有很大關系，如整體式滑動軸承的旋轉精度保持性能比多瓦式滑動軸承為好，因為后者是由分離的多塊軸瓦所組成，容易產生位移和傾側，面整體式滑動軸承，一經調整好間隙后，精度的穩(wěn)定性容易保持。隨著滾動軸承制造精度的提高，滾動軸承也日益廣泛應用于砂輪主軸上。一般根據主軸前端要求的徑向和軸向跳動允差，選取“D”級或更高的“C”級精度滾動軸承。 (2)提高主軸的加工精度；主軸本身的加工精度，對旋轉精度有直接的影響，因此必須規(guī)定合理的技術要求。 砂輪主軸除其主要尺寸有配合公差要求外，應規(guī)定主軸軸頸(軸承檔)的幾何形狀允差(不圓度及圓錐度允差)；前、后軸頸與前端定心錐面的同心度允差；軸肩軸向支承面與軸頸中心線的垂直度允差等。 為了使主軸長時期保持旋轉精度，合理選擇主軸材料和熱處理方法也是非常重要的。砂輪主軸的表面應有較高的硬度，而中心部分又要有較高的強度和韌性，以保證工件時耐磨且變形小。常采用合金結構鋼20MnVB滲碳淬火，42MnVB淬火或9Mn2V調質高頻淬火，使其硬度達HRC 56--62。精密磨床砂輪主軸較多采用38CrMoAlA，經氮化處理后硬度達HRC 68--72。 (3)正確選擇主軸軸向止推形式；主軸軸向止推可分單向、雙向兩種。雙向止推支承一般安裝在主軸前軸承的外側，由套及壓緊環(huán)緊靠主軸軸肩兩端，磨制中間調整墊圈，保證留0.01毫米間隙。這種結構能承受兩個方向的軸向力，且在很大軸向力的情況下能獲得較好的軸向定位精度，但制造、裝配與調整比較復雜，一般用于需要雙面磨削的大型機床。 (4)采用提高旋轉精度的其他措施：皮帶輪不直接裝在主軸上，而裝在單獨的支架上，并用花鍵、平鍵或其他方法帶動主軸旋轉，這樣減少了主軸變形和軸承受力，但結構比較復雜，因此一般在高精度或大型磨床上采用。 主軸軸承系統剛性是指在磨削力或傳動力作用下抵抗變形的能力，通常以主軸前端的撓度Y來度量。過低的剛性會降低磨削生產率，加工精度和工件表面光潔度，引起直波形和螺旋線缺陷。 主軸軸承系統剛性： 主軸軸承系統剛性實際上包括三個部分： (1) 主軸本身的剛性， (2) 軸承剛性； (3) 接觸剛性。 主軸系統的振動與發(fā)熱： 由于砂輪主軸作高速旋轉，所以振動和發(fā)熱對砂輪架正常工作影響較大。振動會影響磨削工件表面光潔度，產生直波形缺陷，而且會使磨床精度很快喪失。砂輪架的發(fā)熱，會使砂輪主軸膨脹、伸長、位移。主軸熱伸長在螺紋磨床上會直接增加工件螺距的誤差，而在齒輪磨床上會直接影響齒輪周節(jié)的誤差。前、后軸承發(fā)熱不均勻時，會引起主袖的側母線和上母線偏斜，使工件產生幾何形狀誤差和螺旋線缺陷，嚴重的將直接影響砂輪主軸的正常工作以至發(fā)生“抱軸”現象。砂輪架一般要求正常運轉2--4小時后，溫升不大于20度。 5.3 左/右卡板的分析及加工工藝 在本次設計中，左/右卡板的作用是起到夾緊作用，把砂輪夾緊。防止它飛濺出來。也起到與主軸連接作用，與主軸一起旋轉。在本次設計中，它的作用很大。 5.3.1 零件工藝分析 圖5---1 圖5—1為左卡板的零件圖 。 通過對圖5—1所示的左卡板零件圖的分析，可以知道該零件的主要加工表面有上端面，下端面和孔。從以上分析可知，零件的關鍵工序是車上下兩個端面，還有就是孔的加工。因此零件工藝路線一般安排為：先車上下兩端，后以兩端面定位加工內孔。 零件的材料是45號鋼。該材料屬于中碳鋼,很軟，熱變形大。所以該零件進行了表面淬火處理。毛坯選用鍛件。 圖5—2 圖5—2為右卡板的零件圖。 通過對右卡板零件圖的分析，可以知道該零件的主要加工表面有上下兩端面和鉆孔。零件材料也為45號鋼，該材料屬于中碳鋼,很軟，熱變形大。 5.3.2 工藝過程分析 左卡板加工工藝路線如下： (1) 車下端面； (2) 車上端面； (3) 車127；以下端面為基準畫線找正。 (4) 車150； (5) 熱處理；卡板的內外表面都需要保持較高的硬度，所以采用整體淬火。 淬火——加熱溫度到820℃，保溫4分鐘（介質為硝鹽）； (6) 磨外圓； 右卡板加工工藝路線如下： (1) 劃線； (2) 銑下端面； (3) 鉆105，擴餃； (4) 車上端面，車深2毫米的面，沉槽，磨外圓； (5) 車110，以及兩邊倒角。 5.4 輸液管件的分析及加工工藝 由于要讓冷卻液進入磨削區(qū)，必須要有輸液管把液體輸入進去，本次設計是仿照平常使用的熱水器進水管的設計方式來設計。一邊固定在固定螺母上，一邊與軟膠管連接。中間為空心，零件的左端有兩個孔，液體通過中間進入管件后，再通過左端的兩個孔進入自制腔體內，最后進入磨削區(qū)。設計的關鍵是要讓管件不隨砂輪主軸旋轉，所以采用了固定在固定螺母上。下面對該零件進行加工分析。 5.4.1 零件工藝分析 圖5—3 圖5--3為輸液管件零件圖。 輸液管件屬于薄壁套筒類零件，其最薄處僅僅為3.5mm，工序安排不妥當容易產生變形，零件全長為107mm，兩段內孔的形狀和位置公差控制不易掌握。因為，孔表面的圓柱度公差，徑向圓跳動公差，端面圓跳動公差均小于0.02mm之內，管件具有一定的圓度0.1。 管件的主要表面粗糙度數值是3.2和1.6。 5.4.2 工藝過程分析 輸液管件的加工工藝路線如下： (1) 劃線；在毛坯一端劃中心孔線。 (2) 鉗；按線鉆14的中心孔。 (3) 粗車；以中心孔定位，一頂一夾，粗車外圓17，長度為95，粗車外圓10，留余量1。 (4) 粗車；夾17的外圓，鉆孔10，車40的外圓，粗車1：10圓錐，車沉割槽1×1（三處）。 (5) 粗車；鉆外圓上下兩對端6的孔。 (6) 半精車；車外圓17，為3.2。車14的外圓及割槽，車10的外圓。長度為12。 (7) 精車；車外圓10尺寸為 為1.6，并倒角，至圖樣。 (8) 檢驗；按圖樣要求檢驗。 (9) 入庫；上油包裝。 5.5 自制腔體設計及加工工藝 該裝置有兩個零部件，為：套筒和端蓋。該裝置的目的是把從輸液管進入的冷卻液裝入其中,其中有密封裝置，腔體與砂輪主軸一起旋轉，連接輸液管與主軸的聯系。起到存儲液體的作用。 在該裝置的加工中，涉及到孔加工，內表面加工，溝槽等。一般要求如下： (1) 尺寸精度； 各部件尺寸按用途不同應達到各自的一定精度。對于與其他零件配合的孔，它的精度要求較高，一般要IT7～IT8左右，甚至要求更高。 (2) 形狀精度； 是指套的外圓表面，內圓表面的圓度。端面的平面度等要求。 (3) 位置精度； 是指套類零件的各表面之間相互位置精度，如徑向圓跳動，端面圓跳動，同軸度，垂直度等。 (4) 表面粗糙度； 套類零件的各表面應達到設計要求的粗糙度值。 (5) 熱處理性能； 作為零件的使用要求，其材料性能是很重要的，套類和端蓋類零件的形狀繁多，運用場所也不同，熱處理工藝也各不相同。 5.5.1 零件工藝分析 圖5—4 圖5---4為套筒的零件圖。 套筒是機械加工中經常碰到的一類典型零件，它的應用范圍很廣，該套筒需要密封，因為冷卻液體是經過輸液管件進入套筒內，然后再進入磨削區(qū)。套筒的主要工作表面的形狀精度和各工作表面的相互位置精度要求較高，內孔及外圓的表面粗糙度值小，它的另一個特點是孔壁最薄處要小于5mm，在加工中極易變形。 套筒材料為45鋼，加工采用結構用熱孔無縫鋼管（GBB162--87）鑄造，焊接采用的是連續(xù)焊接。 套筒的重要基準是內孔79的軸線。如下為它的加工工藝路線。 圖5----5 圖5----5為端蓋的零件圖。 端蓋是機械加工中經常加工的一類工件，它的應用范圍也很廣。是常安裝在箱體上，起著支承和導向作用。端蓋一般是鑄鐵材料，端蓋的主要工作表面尺寸精度，各工作面的相互位置精度要求也比較高。 端蓋的主要基準是75外圓的軸線。 5.5.2 工藝過程分析 套筒的加工工藝路線如下： (1) 落料； (2) 鍛；模鍛，外圓95，內孔79，長度為70。 (3) 熱；正火HBS195。 (4) 粗車；加工外圓，均留余量1.5，長度留余量2，內孔79留加工余量2，長度為70。 (5) 半精車；三爪卡盤內孔79定位夾緊，車91的外圓至圖樣尺寸，長度為11，外圓割槽2×2。 (6) 半精車；調頭裝夾，車95的外圓至圖樣尺寸，長度為50。 (7) 半精車； 車臺階5×8。夾95的外圓，內割槽2×2，螺紋M79×2-6H,并倒角。 (8) 磨； 內孔79。 (9) 檢驗；按圖樣要求檢驗。 (10)入庫；上油包裝。 端蓋的加工工藝路線如下： (1) 備料； (2) 清；清砂。 (3) 粗車；毛坯全部粗車，外圓、內孔，長度均留放1～2毫米余量。 (4) 半精車；夾95的外圓，車79外圓至圖樣尺寸、外圓割槽2×3。 (5) 精車；以75定位，上夾具壓緊79，車內孔20，長度4±0.33，內割槽4以及內孔24，長度為4，螺紋M79×2-6g,并倒角。 (6) 檢驗；按圖樣要求檢驗。 (7) 入庫；上油包裝。 5.6 卡盤/固定螺母的設計及加工工藝 卡盤與螺母在機械加工中經常碰到的一類典型零件，它的應用也很廣泛，通常起到固定與夾緊的作用，卡盤與螺母的主要工作表面的形狀精度和各工作表面間的相互位置精度要求較高，它主要是把結構件之間連接與夾緊各部件。 卡盤與螺母的內表面比外表面的加工困難得，這是因為： (1) 加工是在零件內部進行的，切削情況不易直接用眼睛來觀察。 (2) 刀桿的截面大小受孔徑的限制，特別是加工孔徑小，長度長的孔時，刀桿細而長，就導致刀桿剛性差。 (3) 切屑不容易排出，冷卻液較難進入切削區(qū)域。 (4) 當工件壁較薄時，加工中零件容易產生變形。 (5) 內孔的測量要比外圓困難，尤其是小直徑孔的測量。 一般該零件是由外圓，內孔，端面及階臺，內螺紋，溝槽等組成的。是以尺寸精度和表面粗糙度為主，而形狀和位置精度，是根據工件用途來確定的。 下面就來分析下卡盤與固定螺母的加工過程。下面有它們的圖樣，可以做分析，并進行加工過程路線分析。 5.6.1 零件工藝分析 圖5---6 圖5---6為卡盤的零件圖。 卡盤在夾具設計中是很普遍的一個零件，主要起到夾緊作用，該卡盤材料選用45鋼，該材料屬于中碳鋼,很軟，熱變形大。所以該零件進行了表面淬火處理HRC 30。其中M87×2錐孔的同軸度小于0.1。 下面為卡盤工藝路線： (1) 落料； (2) 鍛；模鍛，外圓150。 (3) 熱處理；正火。 (4) 粗車；以外圓150定位，粗車105外圓，長度80，粗車127的外圓，長度為14,留余量2。車螺紋M105×2，長度40，并割槽3×3×。車螺紋M87×2.并割內槽。 (5) 粗車;調轉裝夾,車90的孔,長度為12。粗車錐度為1:5的孔。鉆6的錐度為1:3的孔。 (6) 半精車;車127至,車150至,車錐度1:5的孔。 (7) 檢驗；按圖樣要求檢驗。 (8)入庫；上油包裝。 圖5---7 圖5---7為固定螺母的零件圖。 螺母為機械行業(yè)中很普遍的零件，該設計作用是連接主軸，卡盤，并固定輸液管件，起到一個連接的作用，在設計中是很重要的部件，零件的材料是45號鋼，該材料屬于中碳鋼,很軟，熱變形大。所以該零件進行了表面淬火處理。其中圓18與30同軸度為0.1，圓30與M36的同軸度為0.1。毛坯選用鍛件。 下面是固定螺母的加工工藝路線： (1) 落料； (2) 鍛；模鍛。 (3) 熱處理；正火。 (4) 劃線；在毛坯一端劃中心孔線。 (5) 鉗；按線鉆42的中心孔。 (6) 粗車；以中心孔定位，一頂一夾，粗車六邊形端面，并倒角。粗車外圓42。鉆18的孔，鉆30的孔，鉆孔22，割槽2×4。留余量1。 (7) 粗車；調轉夾緊，鉆48的孔，長度為6。 (8) 半精車；車內孔30至，長度為10，車內孔18至 (9) 車；車螺紋M36×3。割內槽1×1。 (10) 檢驗；按圖樣要求檢驗。 (11)入庫；上油包裝。 5.7 防護罩及擋板的設計及加工工藝 對一臺機床來說，如其結構性能、精度等各主要技術指標都符合要求，就是防護裝置設計得不理想，會使機床上某些精密零件、傳動組件及導軌面外露而影響其精度與使用壽命．或者出現漏油、漏水及水油混雜等現象。甚至還會影響操作者的身體健康和安全；另外．冷卻考慮得不適當，工作時會影響刀具壽命和工件的表面質量。 5.7.1 零件工藝及其過程分析 圖5-----8 圖5--8為防護罩的零件圖。 由圖可知，該零件材料為45鋼。采用焊接方式制成,焊接部分無缺陷。 以下為防護罩加工工藝路線： (1) 焊接；焊接各部分零件塊。 (2) 車；鉆3×M8的孔。鉆4×10的孔。 (3) 漆；非加工表面上底漆。 (4) 檢驗；按圖樣要求檢驗。 (5) 入庫；上油包裝。 圖5-----9 圖5--9為擋板的零件圖。 由圖可知，該零件為45號鋼，采用焊接而成。 以下為防護罩加