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第1章 緒論
1.1 引言
目前中國已經(jīng)成為全球線材制品大國。線材行業(yè)中廣泛使用的一種模具是拉絲模。拉絲模的內(nèi)孔由圓柱面與圓錐面組成，。圓錐面為對線材（工件）的壓縮區(qū)，圓柱面為拉絲模的定徑區(qū)（拋光區(qū)），其直徑大小與線材尺寸相對應(yīng)。拉絲的質(zhì)量直接影響線材的形狀、尺寸、表面粗糙度及使用壽命。我國目前采用的拉絲模研磨工藝是五十年代初從蘇聯(lián)引進(jìn)的針磨工藝。這種工藝的可靠性不高，且生產(chǎn)效率較低。
拉絲模拋光機(jī)的反求創(chuàng)新設(shè)計(jì)正是為了提高拉絲模使用壽命、拉絲模內(nèi)孔的拋光精度、拋光效率等而開發(fā)的。本課題設(shè)計(jì)的將是一種新型拉絲模線研磨拋光機(jī)，該機(jī)主要由卡具旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、絲架往復(fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)兩部分組成。該機(jī)特點(diǎn)在于可將拉絲模的內(nèi)孔一次研磨拋光成型，使生產(chǎn)效率大大提高。絲架往復(fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)，采用配重平衡，從而使絲架高、低速運(yùn)行平穩(wěn)，加工范圍增寬，加工精度提高，使加工小孔徑拉絲模具成為現(xiàn)實(shí)。而拉絲模拋光機(jī)的反求創(chuàng)新設(shè)計(jì)主要有兩個方面：一是拋光絲往復(fù)運(yùn)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)；二是卡具放置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
1.2 課題研究的目的和意義
1.2.1課題的來源及研究
目前中國已經(jīng)成為全球線材制品大國。但是從經(jīng)濟(jì)效益看，差距卻很大。全行業(yè)各類產(chǎn)品基本生存在上下游企業(yè)的夾縫中，長期以來在微利和虧損的邊緣徘徊。這些必須引起全行業(yè)的高度關(guān)注。我國線材制品行業(yè)普遍面臨成本壓力，其根本出路還是加強(qiáng)科技進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新，增加高附加值產(chǎn)品的比重，同時進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)管理，節(jié)約資源，提高競爭力。
預(yù)計(jì)2010年，國內(nèi)中高碳線材制品的消費(fèi)量將增長至865萬噸（未包括凈出口量）?！笆晃濉逼陂g，我國中高碳線材制品消費(fèi)量將持續(xù)增長，但增長率將有所下降。因?yàn)椋懈咛季€材（硬線）的制造成本與普通低碳鋼線材的成本差距逐漸縮小，為進(jìn)一步發(fā)展中高碳線材制品生產(chǎn)提供了條件。另外，隨著中高碳線材制品生產(chǎn)成本的降低，特別是建筑行業(yè)用優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度鋼絲及制品的價格與普通低碳鋼絲的差距逐漸縮小，為中高碳線材制品在建筑行業(yè)推廣創(chuàng)造了條件，這將帶動中高碳制品消費(fèi)總量的持續(xù)增長。線材行業(yè)的不斷發(fā)展對拉絲模提出了越來越多的要求，低成本高質(zhì)量就要求拉絲模的使用壽命要更長，內(nèi)孔精度要更高，總之就是要提高拉絲模的質(zhì)量。
拉絲模的內(nèi)孔由圓柱面與圓錐面組成，見圖1.1。圓錐面為對線材（工件）的壓縮區(qū)，圓柱面為拉絲模的定徑區(qū)（拋光區(qū)），其直徑大小與線材尺寸相對應(yīng)。拉絲模的質(zhì)量直接辯證唯物線材的形狀、尺寸、表面粗糙度及使用壽命。我國目前采用的拉絲模?？籽心スに囀俏迨甏鯊奶K聯(lián)引進(jìn)的針磨工藝。它的工作原理是，模具旋轉(zhuǎn)，針狀磨頭在磨孔內(nèi)做微移動或擺動，以達(dá)到加工模孔的目的，見圖1.2。這種工藝的可靠性不高，且生產(chǎn)效率較低。針狀磨頭設(shè)計(jì)成錐狀是為了使其在模也內(nèi)穿進(jìn)方便，同時在磨削過程中產(chǎn)生徑向分力以提高磨削效果。但因此也帶來很多弊端。首先，針狀磨頭的錐度使加工出來的?？滓簿哂绣F度，使用有錐度的?？桌z時，起定徑作用的僅僅是錐狀模孔的小端（見圖1.3）。定徑區(qū)小，因而在拋光作業(yè)時的接觸面積小，那么由于拉絲模工作過程中作用在磨擦表面微觀體積上周期性的接觸載荷或交變應(yīng)力的存在，極易使表面或次表面形成裂紋。由此造成模孔劇烈磨損，線材拋光質(zhì)量差。其次，針狀磨頭是手工修制的，磨頭形狀極難呈現(xiàn)理想圓錐形。因此，在研磨過程中，由于針磨頭呈錐面，徑向分力存在，且?guī)缀醪豢赡芡耆胶猓纱硕a(chǎn)生的偏心力使懸置的磨頭呈現(xiàn)撓曲，從而加工出偏心的?？住Ａ硪环矫?，由于模頭的不規(guī)則，在磨削過程中出現(xiàn)高頻交變應(yīng)力，以致產(chǎn)生振動。對于一個“ 懸臂梁”結(jié)構(gòu)，在加工過程中存在的振動，將對整個結(jié)構(gòu)的壽命有所影響。
圖2.1拉絲模的拉拔過程
從考核產(chǎn)品或設(shè)備可靠性的角度一看，主要指標(biāo)是壽命和性能。顯而易見，針磨工藝是比較落后的。所以就要求改進(jìn)國內(nèi)的拉絲模拋光技術(shù)，本課題就是在消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制出高速線拋光機(jī)。
1.2.2 國內(nèi)外拉絲模拋光機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
我國拉絲模制造工業(yè)從八十年代起，發(fā)展較快，但總的來說與國外還有不小的差距，我國制模工業(yè)還比較落后，加強(qiáng)制模管理，提高拉絲模的質(zhì)量水平，推動制模工藝技術(shù)的進(jìn)步是當(dāng)前的重要課題。八十年代以來，我國金屬線材加工行業(yè)有好幾十個廠家，先后引進(jìn)了上百臺高速拉線設(shè)備，在使用過程中，由于種種原因，普遍未達(dá)到設(shè)計(jì)水平已成為刻不容緩的重要任務(wù)。
研磨工藝是拉絲模成型的主要工序。它分為三個步驟，粗磨、細(xì)磨(精磨)、拋光。加工方法基本相似，但使用磨料不一。據(jù)中國機(jī)床商業(yè)網(wǎng)報(bào)道，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種模具的加工工藝要求越來越高。提高模具拋光的速度和質(zhì)量使我國模具制造工藝達(dá)到世界先進(jìn)水平，已成為刻不容緩的重要課題。目前，國外拉絲模拋光效果最好的是日本、美國，而意大利、瑞典、丹麥等國拋光質(zhì)量次之。
1.3 課題研究內(nèi)容與思路
1.3.1 課題的研究內(nèi)容
本課題在結(jié)合中國的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，開發(fā)一種高效、優(yōu)質(zhì)的拉絲模拋光生產(chǎn)設(shè)備，主要針對拉絲模拋光機(jī)的卡具旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的反求設(shè)計(jì)，對拋光絲往復(fù)運(yùn)動的控制系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。
本課題的卡具旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是指夾持拉絲模，并帶動拉絲模一起作回轉(zhuǎn)運(yùn)動，主要包括以下幾個方面：其一，將拉絲模定位夾緊，要拋光拉絲模的內(nèi)孔就必須要確保拉絲模的定位定心精度；其二，將帶運(yùn)動拉絲模一起作回轉(zhuǎn)運(yùn)動，該拉絲模拋光機(jī)的工作原理是利用拋光絲的往復(fù)運(yùn)動及拉絲模的回轉(zhuǎn)運(yùn)動來對拉絲模內(nèi)孔進(jìn)行拋光的，所以該卡具機(jī)構(gòu)的主要任務(wù)就是將拉絲模固定在一定的高度并且使其能夠做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。所以課題根據(jù)拉絲模的主要工藝過程，設(shè)計(jì)出的卡具旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要有以下幾個部分：夾緊、旋轉(zhuǎn)。該課題的控制系統(tǒng)是指能使拋光絲作上下往復(fù)運(yùn)動的系統(tǒng)。
1.3.2課題的研究思路
本課研究的主要設(shè)計(jì)思路是：
（1）通過查資料、結(jié)合傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)和機(jī)械線材行業(yè)的發(fā)展需要，設(shè)計(jì)拉絲模拋光機(jī)卡具旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及拋光絲往復(fù)運(yùn)動控制系統(tǒng)的大體部件。
（2）采用Pro/E軟件初步設(shè)計(jì)出拉絲模拋光機(jī)的主體結(jié)構(gòu)，以及各個附屬機(jī)構(gòu)。
（3）根據(jù)零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算，確定其結(jié)構(gòu)并選定各零件的材料。
（4）繪制主體結(jié)構(gòu)的三維圖紙和工程圖紙，關(guān)鍵零件的三維圖紙、工程圖紙和有限元分析。
（5）通過計(jì)算完成各個機(jī)構(gòu)動作的自由度的分析和計(jì)算；分析各個動作的運(yùn)動的方程。
（8）根據(jù)要求和設(shè)計(jì)過程，編寫設(shè)計(jì)說明書。
1.4 本章小結(jié)
結(jié)合三維實(shí)體建模技術(shù)、二維建模技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)等技術(shù)對原有的拉絲模拋光機(jī)進(jìn)行整體反求創(chuàng)新改造設(shè)計(jì)，用液壓系統(tǒng)來代替連桿機(jī)構(gòu)對拋光絲往復(fù)運(yùn)動進(jìn)行控制，同時，對操作人員進(jìn)行必要的培訓(xùn)可以加速生產(chǎn)效率和質(zhì)量。應(yīng)用以上的分析我們設(shè)計(jì)的拉絲模拋光機(jī)一定能滿足生產(chǎn)者的需求，在激烈的市場競爭中站穩(wěn)腳步，獲得更大的利潤。
第2章 設(shè)計(jì)方案的確定
2.1 拉絲模的拋光過程分析
根據(jù)本課題——拉絲模拋光機(jī)的反求創(chuàng)新設(shè)計(jì)的要求及所要實(shí)現(xiàn)的加工功能，即，拉絲模的夾持旋轉(zhuǎn)和拋光絲對拉絲模內(nèi)孔拋光的上下往復(fù)運(yùn)動。其整個拉絲模拋光機(jī)的拋光過程為：
裝夾拉絲模 裝夾拋光絲 起動機(jī)器 拋光絲往復(fù)運(yùn)動 拋光?？?
從拋光過程可以看出，拉絲模拋光機(jī)的主要工作部件是拋光絲的往復(fù)移動和拉絲模的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，拋光絲在控制系統(tǒng)的作用下在拉絲模內(nèi)孔內(nèi)上下移動，而拉絲模在夾持機(jī)構(gòu)——卡具旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的固定下通過電機(jī)帶動作回轉(zhuǎn)運(yùn)動，拋光絲和拉絲模的相對運(yùn)動產(chǎn)生磨擦，從而對?？锥◤絽^(qū)進(jìn)行拋光加工。
2.2 課題方案的分析與確定
根據(jù)拉絲模拋光機(jī)的拋光過程，設(shè)計(jì)了以下幾個可行性方案，分別如下。
2.2.1方案設(shè)計(jì)一
拋光絲的往復(fù)運(yùn)動采用數(shù)控系統(tǒng)控制，這種控制系統(tǒng)要求操作人員要具有扎實(shí)的專業(yè)知識，能熟練掌握零件的工藝規(guī)程并且編制其加工程序，目前在國內(nèi)的應(yīng)用局限性還比較小。
2.2.2方案設(shè)計(jì)二
用磨液射流磨削拋光拉絲模模芯。磨液射流磨削拋光原理是磨液在高速氣流的帶動下，通過噴射，得到很高和速度。磨削拋光時，雖然磨粒的質(zhì)量很小，但因速度很高，故磨料具有足夠的動能對金屬或非金屬表面進(jìn)行磨削拋光加工。磨削拋光時，作用于工件表面上的沖擊力可分解為水平分力Px和垂直分力Py（如下圖所示）。
a)受力圖 b)拋光機(jī)的組成
圖2.2 磨液射流磨削拋光原理
這種拋光機(jī)主要適用于生產(chǎn)中的各種復(fù)雜曲表面的拋光。
2.2.3方案設(shè)計(jì)三
采用液壓控制系統(tǒng)來控制拋光絲的往復(fù)運(yùn)動。液壓傳動控制是工業(yè)中經(jīng)常用到的一種控制方式，它采用液壓完成傳遞能量的過程。因?yàn)橐簤簜鲃涌刂品绞降撵`活性和便捷性，液壓控制在工業(yè)上受到廣泛的重視。液壓傳動是研究以有壓流體為能源介質(zhì)，來實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械和自動控制的學(xué)科。液壓傳動利用這種元件來組成所需要的各種控制回路，再由若干回路有機(jī)組合成為完一定控制功能的傳動系統(tǒng)來完成能量的傳遞、轉(zhuǎn)換和控制。
液壓缸的活塞桿在液壓油的推動下上下移動，而活塞桿通過絲夾頭與拋光絲連接，并帶動拋光絲作往復(fù)運(yùn)動進(jìn)而對拉絲模內(nèi)孔進(jìn)行拋光。這種控制系統(tǒng)既保證了拉絲模內(nèi)孔的加工精度，同時結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，對操作人員的專業(yè)要求不如數(shù)控系統(tǒng)的高，而適用范圍又比較廣。所以，綜上所述，該拉絲模拋光機(jī)拋光絲的往復(fù)運(yùn)動采用液壓系統(tǒng)來控制。
第3章 拉絲模拋光機(jī)系統(tǒng)運(yùn)動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
綜合拉絲模拋光機(jī)系統(tǒng)的原理圖（圖2.1）可知分為兩種傳動系統(tǒng)，一為拉絲模夾持機(jī)構(gòu)采用直接驅(qū)動方式，由于是旋轉(zhuǎn)，故選擇帶傳動。這是根據(jù)給定條件、機(jī)構(gòu)盡量簡單明了、機(jī)構(gòu)相容性等選擇的方案。二為拋光絲的往復(fù)運(yùn)動，由于拋光絲的往復(fù)運(yùn)動速度比較快，采用雙作用單活塞液壓缸來驅(qū)動。原理是將液體壓力能轉(zhuǎn)換成拋光絲的往復(fù)移動并對外做功。用液壓系統(tǒng)控制的拉絲模拋光機(jī)其系統(tǒng)的運(yùn)動平穩(wěn)。拉絲模拋光機(jī)的原理圖如3.1所示,三維造型如圖3.2所示。
圖3.1拉絲模拋光機(jī)原理圖
1-油箱;2-濾油器;3-齒輪泵;4-溢流法;5-節(jié)流閥;6-壓力表;7-液動換向閥;8-機(jī)動換向閥;9-液壓缸;10-絲夾頭;11-夾具;12-工件;13-軸承;14-帶;15-帶輪;16-電動機(jī)
圖3.2拉絲模拋光機(jī)三維圖
3.1 拉絲模拋光機(jī)的液壓傳動簡介
3.1.1 液壓傳動的特點(diǎn)
液壓傳動和機(jī)械傳動、電氣傳動相比具有傳遞功率大、運(yùn)動平穩(wěn)、換向迅速、能無極高速以及容易實(shí)現(xiàn)自動化等優(yōu)點(diǎn)。金屬切肖加工時，工藝系統(tǒng)的運(yùn)動平穩(wěn)性對工件加工精度的影響是至關(guān)重要的。因此，作為精加工機(jī)床，液壓傳動在磨床上被廣泛采用。目前各種磨床的液壓系統(tǒng)主要用來完成快速進(jìn)退的輔助運(yùn)動、磨輪架的橫向進(jìn)給運(yùn)動以及工作臺縱向往復(fù)進(jìn)給運(yùn)動等。所以拉絲模拋光機(jī)中拋光絲的往復(fù)運(yùn)動就采用液壓系統(tǒng)來控制。
3.1.2 拋光絲往復(fù)移動的液壓系統(tǒng)
圖2.2為簡化后的拉絲模拋光機(jī)拋光絲液壓傳動系統(tǒng)。圖中電動機(jī)帶動齒輪液壓泵旋轉(zhuǎn)，于是油箱中的液壓油經(jīng)濾油器過濾后流向液壓泵吸油口，經(jīng)液壓泵向系統(tǒng)輸出。壓力油流過節(jié)流閥的開口，再經(jīng)換向閥的右通道進(jìn)入液壓缸的右腔，液壓推動活塞連同拋光絲一起向左運(yùn)動。液壓缸左腔的油經(jīng)換向閥的左通道流回油箱。若將換向閥閥心移至右端，此時液壓泵輸出的壓力油經(jīng)換向閥進(jìn)入換向閥左腔，推動活塞連同拋光絲向右運(yùn)動。液壓缸右腔的油經(jīng)換向閥另一通道流回油箱。
調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開口大小，可以改變油液通過的流量大小，從而控制拋光絲往復(fù)運(yùn)動的速度。
齒輪液壓泵供給系統(tǒng)的流量是恒定的。當(dāng)節(jié)流閥閥口較小，通過的流量小于液壓泵的供油量時，系統(tǒng)的油壓升高，溢流閥的閥芯在底部液壓推力作用下壓縮上部彈簧而向上移動，使閥口打開，系統(tǒng)中多余的壓力油便以溢流閥回油箱。因此，調(diào)節(jié)溢流閥彈簧頂緊力的大小，可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作壓力的大小。
當(dāng)液壓缸的活塞桿運(yùn)動到左端時，活塞桿碰到左邊的二位二通機(jī)動換向閥的閥桿，左邊的機(jī)動換向閥的閥口打開，液壓油并通過機(jī)動換向閥流入液動換向閥，液動換向閥的閥心右移，左邊的閥口并被打開液壓油從液動換向閥流入液壓缸推動活塞右移，機(jī)動換向閥的在彈簧力的作用下回復(fù)原位，機(jī)動換向閥的閥口關(guān)閉；當(dāng)活塞桿運(yùn)動到右邊，碰到右邊的機(jī)動換向閥的閥桿，右邊機(jī)動換向閥的閥口打開，液壓油從液動換向閥的右腔流入液動換向閥推動閥心左移，液動換向閥的右閥口被打開，液壓油通過換向閥流入液壓缸右腔推動活塞左移，右邊的機(jī)動換向閥閥口在彈簧作用下關(guān)閉，這樣就達(dá)到了活塞桿的往復(fù)運(yùn)動。若將換向閥的手柄扳至中間位置，其閥芯亦處于中間位置，堵死了換向閥的進(jìn)油與回油口,此時工作液壓缸左右兩腔即不進(jìn)油也不回油,拋光絲停至某位置。液壓泵輸出的壓力油全部通過溢流閥流回油箱。為了安全保險起見，在液壓缸兩頭的機(jī)座上分別裝有兩個機(jī)動換向閥，一個失效后就由另一個起作用。
機(jī)動換向閥又稱行程閥，這種閥必須安裝在執(zhí)行元件附近，在執(zhí)行元件驅(qū)動工作部件的行程中，裝在工作部件一側(cè)的擋塊或凸塊移動到預(yù)定位軒時不壓下閥心，使閥換位。機(jī)動換向閥通常是彈簧復(fù)位式的二位閥。它的結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠，換向位置精度高，改變擋塊的迎角或凸輪外形，可使閥心獲得合適的換向速度，減小換向沖擊。
顯然，整個液壓系統(tǒng)由動力、執(zhí)行、控制大部分組成。動力部分由液壓泵將電動機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能；執(zhí)行部分由執(zhí)行液壓缸將液壓泵輸出的液體壓力能轉(zhuǎn)換成工作部件移動的機(jī)械能；控制部分由各類閥組成，以控制與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的壓力、流量以及流向等，使系統(tǒng)各動作協(xié)調(diào)，以滿足工作需要。
3.2液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算
3.2.1 主要技術(shù)指標(biāo)：
（1）電源：220V 50Hz 550W
（2）加工孔徑范圍：0.015~4.00mm
（3）模座搖擺角度：0-20度
（4）模座轉(zhuǎn)速：850轉(zhuǎn)/分（無級）
（5）沖程速度：0-200次/分（無級）
（6）沖程幅度：80mm
（7）定時時間：1秒~99分99
（8）拉絲模拉拔力：F=4524N
3.2.2液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）分析設(shè)計(jì)要求，繪制液壓系統(tǒng)草圖
按設(shè)計(jì)要求，希望系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，估計(jì)到系統(tǒng)的功率不會很大，且連續(xù)工作，所以決定采用單個定量泵、非御荷式供油系統(tǒng)，為提高穩(wěn)定性與可靠性，采用溢流閥與節(jié)流閥來調(diào)節(jié)進(jìn)入液壓缸的流量，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)速度的目的。
液壓系統(tǒng)如圖3.3：
圖3.3拋光絲往復(fù)運(yùn)動液壓傳動系統(tǒng)
1-油箱;2-濾油器;3-齒輪液壓泵;4-壓力表;5--液壓缸;6-液動換向閥;7-機(jī)動換向閥
8-節(jié)流閥;9-溢流閥
（2）液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
液壓缸是液壓與氣壓傳動的執(zhí)行元件，它與主機(jī)及主機(jī)的工作結(jié)構(gòu)有著直接的聯(lián)系。不同的機(jī)型和工作機(jī)構(gòu)對液壓缸則有不同的工作要求。因此在設(shè)計(jì)液壓缸之前，應(yīng)了解主機(jī)的用途和工作條件，工作機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、負(fù)載值、速度、行程大小和動作要求，液壓系統(tǒng)的選定的工作壓力和流量等，以作為設(shè)計(jì)的原始依據(jù)。由于工作條件的不同和要求的多樣性也很難標(biāo)準(zhǔn)化。一般均要進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)和計(jì)算，其步驟如下：
① 根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求，選擇液壓缸的類型和安裝形式；
② 形卡根據(jù)外負(fù)載大小確定液壓缸工作壓力
③ 據(jù)系統(tǒng)工作壓力和往復(fù)運(yùn)動速比，確定液壓缸的主要尺寸（如內(nèi)徑、活塞桿直徑、缸壁厚度等）；
④ 根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動的行程和速度要求，確定液壓缸的長度和流量以及進(jìn)出口的尺寸；
⑤ 根據(jù)工作壓力及選用的材料，進(jìn)行液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（確定缸蓋、活塞的連接形式和結(jié)構(gòu)贓等）；
⑥ 確定導(dǎo)向、密封、防塵、緩沖和排氣等裝置的形式；
⑦ 繪制液壓缸裝配圖。
（3）液壓缸的基本尺寸的確定及校核
①初選液壓缸的工作壓力
由參考文獻(xiàn)[1]表9.4，取液壓缸工作壓力為2Mpa。
②確定液壓缸的幾何參數(shù)
因?yàn)椴捎秒p桿液壓缸，所以
按工作壓力，可以選桿徑 d=0.3D，代入上式，求得
一般可取背壓 =0.5MPa（對低壓系統(tǒng)而言），代入上式有：
因?yàn)閽伖饨z上的力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于拉拔力，所以按文獻(xiàn)[1]表3.1-2,表3.1-6取進(jìn)給液壓缸的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為：D= 63mm,d=20mm。
③確定液壓缸的缸筒長度L及壁厚
液壓缸缸筒長度等于其有效工作行程的一半加上活塞寬度。
L=80/2+（0.6~1）D=77.8~103mm
當(dāng)額定壓力 時，取
=,
液壓缸壁厚用薄壁筒計(jì)算公式來求：
液壓缸缸筒外徑
取壁厚=5mm，缸筒外徑=73mm。
（4）確定液壓缸的結(jié)構(gòu)形式
液壓缸的結(jié)構(gòu)形式是指它的類型、安置方式、密封形式、緩沖裝置、排氣裝置等。
據(jù)設(shè)計(jì)要求液壓缸采用裝配活塞、雙桿、缸體固定。采用雙桿可以使活塞桿在工作時處于受拉伸應(yīng)力狀態(tài)，有利于提高活塞桿的穩(wěn)定性，并且可以減少活塞桿的直徑?；钊喜捎脙蓚€O型密封圈，缸蓋上因?yàn)閴毫Σ桓?，桿徑較小，所以采用一個U型橡膠密封圈，還加了一個防塵圈。
由于拋光絲作直線進(jìn)給運(yùn)動在運(yùn)動方向上沒有嚴(yán)格的定位要求,所以不必采用緩沖結(jié)構(gòu)?？焱藭r可以采用電氣行程開關(guān)預(yù)先發(fā)訊，使三位四通換向閥切換至中位，拋光絲停住，避免剛性沖擊，排氣設(shè)置放氣螺塞。
（5）計(jì)算液壓缸主要零件的強(qiáng)度和剛度
從以上計(jì)算可以看出，對于小型低壓（）液壓缸，按強(qiáng)度條件計(jì)算出來的缸壁厚度尺寸是很小的。因此在設(shè)計(jì)這類液壓缸時，可以先不計(jì)算而直接按機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸的需要直接設(shè)計(jì)制圖，然后進(jìn)行強(qiáng)度校核。這樣做在一般情況下，均可滿足強(qiáng)度要求。而對于高壓液壓缸或鑄鐵材料的缸體，缸壁的強(qiáng)度估算是必要的，這樣可以避免結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖的返工和修改。
對于缸蓋、活塞桿、聯(lián)結(jié)件，鑒于與上相同的原因，強(qiáng)度計(jì)算一般亦可以放在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后的強(qiáng)度校核中進(jìn)行。
（6）完成液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和部分零件
液壓缸的活塞速度一般可取b0.4D，同時應(yīng)該考慮到密封圈安裝時的必要幾何尺寸。缸蓋應(yīng)該考慮到進(jìn)油及加工工藝要求，缸蓋連接算計(jì)應(yīng)考慮必要的導(dǎo)向與支承結(jié)構(gòu)尺寸。
根據(jù)上述液壓缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及內(nèi)徑、桿徑、行程等要求，進(jìn)行液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，液壓缸的零件設(shè)計(jì)可參閱有關(guān)資料或手冊，其液壓缸裝配圖見附錄。
（7）確定液壓泵規(guī)格和電動機(jī)功率及型號
①確定液壓泵規(guī)格
②確定缸的最大流量
③確定液壓泵流量
由于系統(tǒng)中只有一個液壓缸，所以上面所處的最大流量即是系統(tǒng)的最大理論供油流量。另外考慮到泄漏流量和溢流閥的溢流流量，可以取液壓泵流量為系統(tǒng)最大理論流量的1.1~1.3倍?，F(xiàn)取1.1倍值計(jì)算，則有
由于系統(tǒng)中只有一個液壓缸，所以缸的最大流量即為系統(tǒng)的最大理論供油流量。另外考慮到泄漏流量和溢流閥的溢流流量，可以取液壓泵流量為系統(tǒng)最大理論流量的1.1~1.3倍?，F(xiàn)取1.1倍值計(jì)算，則有
查產(chǎn)品樣本,采用低壓齒輪泵，選取 CB-B50型為系統(tǒng)工程的供油泵。其額定流量為50L/ min，額定壓力為2.5MPa，額定轉(zhuǎn)速為1450r/min。
④確定電動機(jī)功率及型號
電動機(jī)功率
P=
按 CB-B50型齒輪泵技術(shù)規(guī)格，查得的驅(qū)動電機(jī)功率為2.6KW，或取功率略大一點(diǎn)的交流電機(jī)。查電動機(jī)產(chǎn)品，選取電動機(jī)型號為Y100L2-4，額定功率為3KW，轉(zhuǎn)速為 1500r/min。
⑤確定泵和電機(jī)的聯(lián)接
泵和電機(jī)的聯(lián)接采用聯(lián)軸器，聯(lián)軸器是用來連接兩軸使其一同回轉(zhuǎn)并傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩的一種常用部件?；剞D(zhuǎn)過程中被連接的兩軸不能脫開，必須在機(jī)器停車時將連接拆卸后才能使兩軸分離。
用聯(lián)軸器連接的兩軸，由于制造和安裝誤差、受載后的變形以及溫度變化等因素的影響，往往不能保證嚴(yán)格的對中，兩軸間會產(chǎn)生一定程度的相對位移。因此，除了要注聯(lián)軸器能傳遞所需的轉(zhuǎn)矩，還應(yīng)在一定程度上具有補(bǔ)償兩軸間相對位移的性能。
聯(lián)軸器分剛性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器和安全聯(lián)軸器三大類。
剛性聯(lián)軸器由剛性連接元件組成，元件之間不能相對運(yùn)動，因而不具有補(bǔ)償兩軸間相對位移和緩沖減振的能力，只能用于補(bǔ)連接兩軸在安裝時能嚴(yán)格對中和工作中不會發(fā)生任何相對位移的場合。剛性聯(lián)軸器主要有凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器等，其中凸緣聯(lián)軸器的應(yīng)用最為廣泛。
凸緣聯(lián)軸器由兩個帶凸緣的半聯(lián)軸器和連接螺栓組成。兩半聯(lián)軸器分別用鍵與兩軸相連接，同時它們再用螺栓相互連接。凸緣聯(lián)軸器有兩種對中方式：一種是利用兩個半聯(lián)軸器接合端面上凸出拭目以待對中榫和凹入的榫槽相配合對中，其對中精度高，工作中靠預(yù)緊普通螺栓在兩個半聯(lián)軸器的接觸面間產(chǎn)生的磨擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩，裝拆時軸必須作軸向移動，不太方便，多用于不常裝拆的場合；另一種是采用鉸制孔用螺栓對中，工作中靠螺栓桿的剪切和螺栓桿與孔壁間的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩，其傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較大。若傳遞轉(zhuǎn)矩不大，可以一半采用鉸制孔用螺栓，另一半采用普通螺栓，這種結(jié)構(gòu)裝拆時軸不需作軸向移動，只需拆卸螺栓即可，比較方便，可用于經(jīng)常裝拆的場合。
凸緣聯(lián)軸器的材料可采用35、45鋼或ZG310-570，當(dāng)外緣圓周速度時可采用HT200。
凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，工作可靠，維護(hù)簡便，常用于載荷平穩(wěn)、兩軸間對中性良好的場合，使用時應(yīng)注意設(shè)置防護(hù)罩等安全防護(hù)裝置。
套筒聯(lián)軸器能過一個公用套筒并采用鍵、銷或花鍵等零件，使兩軸相連接。在采用鍵或花鍵連接時，應(yīng)采用錐頂緊定螺釘作軸向固定。為了保證連接具有一定的對中精度和便于套筒的裝拆，套筒與軸通常采用H7/k6的配合。
套筒聯(lián)軸器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，徑向尺寸小，成本較低。其缺點(diǎn)是傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較小，裝拆時軸需作軸向移動，有時不太方便。套筒聯(lián)軸器通常適用于兩軸間對敵中性良好、工作平穩(wěn)、傳遞轉(zhuǎn)矩不大、徑向尺寸受限制、轉(zhuǎn)速低（）的場合，如機(jī)床傳動系統(tǒng)中。軸的直徑一般小于100mm，采用半圓鍵連接時，軸徑小于35mm。
撓性聯(lián)軸器主要用于兩軸工作中有相對位移的場合。撓性聯(lián)軸器可分為無彈性聯(lián)軸器、非金屬無件撓性聯(lián)軸器、金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器和組合撓性聯(lián)軸器。
無彈性元件撓性聯(lián)軸器：這類聯(lián)軸器的組成零件間具有相對可移性，因而可以補(bǔ)償兩面軸間的相對位移，但因無彈性元件，故不能緩沖減振。一般多用于機(jī)器剛性較差，工作中工件不能完全對中的場合。
非金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器：用于工作載荷不平穩(wěn)有沖擊和振動的場合。其常用類型有如下幾種，彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器、輪胎式聯(lián)軸器。
彈性套柱銷聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)和凸緣聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)相似，只是用套有彈性套的柱銷代替了連接螺栓。柱銷的一端以圓錐成與一半聯(lián)軸器上的圓錐孔相配合，并用螺母固定。另一端套裝有整體式彈性套，與另一半聯(lián)軸器凸緣上的圓柱形孔間隙配合。因彈性套的彈性變形和間隙配合，從而使聯(lián)軸器具有補(bǔ)償兩面軸相對位移的能力和能動沖吸振的功能。兩半聯(lián)軸器與軸配合的孔可做成圓柱形或圓錐形。彈性套柱銷習(xí)軸器制造容易，裝拆方便，成本較低，其彈性套易磨損，但更換方便，主要適用于起動頻繁、需正反轉(zhuǎn)的中、小功率傳動，工作環(huán)境溫度應(yīng)在負(fù)的20度到70度的范圍內(nèi)。
彈性柱銷聯(lián)軸器與彈性套柱銷聯(lián)軸器很相似，但結(jié)構(gòu)更為簡單。柱銷同尼龍制成，強(qiáng)度高于橡膠，具有較好的耐磨性，工作時靠柱銷的剪切和擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩，因而承載能力較大，壽命也較長。為了增大補(bǔ)償量，可將柱銷的一端拷貝成鼓形。為防止柱銷滑出，在兩半聯(lián)軸器的外側(cè)設(shè)置有固定擋板，這種聯(lián)軸器允許補(bǔ)連接的兩軸間有一定的軸向位移以及少量的徑向位移和偏角位移，適用于沖擊載荷不大、軸向竄動較大、起動頻繁、正反轉(zhuǎn)多變的場合。因尼龍有吸水性，尺寸穩(wěn)定性差，導(dǎo)熱率低，熱膨脹系數(shù)大，使用中應(yīng)限制工作溫度在負(fù)20度到70度的范圍內(nèi)。
輪胎式聯(lián)軸器是利用輪胎狀橡膠元件用螺栓與兩個半聯(lián)軸器連接，實(shí)現(xiàn)兩軸的連接。主要用于有較大沖擊、需頻繁起動或換向、潮濕、多塵的場合。
金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器具有體積小、強(qiáng)度高、傳遞轉(zhuǎn)矩大、緩沖減振性能好、壽命長、耐腐蝕、耐熱、耐寒等特點(diǎn)。
綜上所述，該拉絲模拋光機(jī)屬于起動頻繁的中、小功率傳動，又考慮到裝拆需求及經(jīng)濟(jì)成本，所以泵和電機(jī)的連接選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。聯(lián)軸器圖見附錄。和以待益15151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515
⑥校核聯(lián)軸器
查文獻(xiàn)[3]表17-3選型號為TL4的彈性套柱銷聯(lián)軸器,其公稱扭矩為
根據(jù)文獻(xiàn)[6]如下公式有，聯(lián)軸器的最大轉(zhuǎn)矩為：
式中 ——聯(lián)軸器傳遞的名義轉(zhuǎn)矩（）；
——聯(lián)軸器的工作情況系數(shù)。
查表[6]3.12-2有，，電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩為：，將這兩個數(shù)據(jù)代入上式有：
因此，所選的聯(lián)軸器符合要求。
（8）確定各類控制
系統(tǒng)工作壓力為 2MPa，油泵額定最高壓力為 2.5MPa，所以可以選取額定壓力大于或等于2.5MPa的各種元件，其流量按實(shí)際情況分別選取。
目前中低壓系統(tǒng)的液壓元件，多按 6.3MPa系列的元件選取，所以可以選取。溢流閥的型號為：Y-63B
換向閥的型號為: 34Y-100BZ
節(jié)流閥型號為: L-63B
濾油器可選用型號為WU-6363的網(wǎng)式濾油器，過濾精度為 100m。
表3.1液壓元件明細(xì)表
序號
元件名稱
可通過的最大流量(L/min)
型號
1
齒輪泵
44.85
CB-B50
2
機(jī)動換向閥
44.85
O
3
液動換向閥
44.85
34Y-63BZ
4
節(jié)流閥
44.85
L-63B
5
溢流閥
44.85
Y-63B
6
濾油器
44.85
WU-6363
7
壓力表開關(guān)
K-6B
管道通徑與材料，閥類一經(jīng)選定，管道的通徑基本上已經(jīng)決定，這是標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的一大方便。只有在有特殊需要時才按管內(nèi)平均流速的要求計(jì)算道通徑。按標(biāo)準(zhǔn)：
①通徑
流量44.85L/min處，選用 15mm通徑的管道。
為了便于安裝,可以采用紫銅管,擴(kuò)口接頭安裝方式.
②壁厚
按強(qiáng)度公式有：
其中，紫銅的[]=25MPa，為安全起見，取p=2MPa來計(jì)算
所以可以取15、壁厚1mm的紫銅管?？紤]到擴(kuò)口處管子的強(qiáng)度，壁 厚可以略有增加，一般按常用紫銅管的規(guī)格選取即可（對低壓系統(tǒng)而言），對高壓系統(tǒng)必須進(jìn)行計(jì)算。
（9）油箱設(shè)計(jì)
①確定油箱容積與結(jié)構(gòu)
因?yàn)槭堑蛪合到y(tǒng)，油箱容積按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算
油箱容積V=（2~4）q
現(xiàn)取V=4q=480=320 L
由JB/T7938-1995，取油箱箱容積為400L。
結(jié)構(gòu)可以采用開式、分立、電動機(jī)垂直安裝式標(biāo)準(zhǔn)油箱。
材料：油箱體由A3鋼板焊接而成，箱底用Q235鋼板，其厚度等于或略大于箱體側(cè)壁鋼板的厚度，油箱蓋多用鑄鐵或鋼板兩種材料制造。
②基本結(jié)構(gòu)
為了在相同的容量下得到最大的散熱面積，油箱外形為立方體可長六面體為宜。油箱的頂蓋上一般要安放泵和電動機(jī)以及閥的集成裝置等，據(jù)此可基本確定箱蓋的尺寸；另外，油箱的結(jié)構(gòu)尺寸即油箱三個邊的比例，一般為1：1：1~1：2：3之間，可以計(jì)算出油箱三邊分別為：9mm、18mm、27mm。最高油面只允許達(dá)到箱高的80%，這樣就可基本確定箱高的尺寸。油箱一般用厚度為2.5~4mm的鋼板焊成，頂蓋要適當(dāng)加厚并用螺釘通過焊在箱體上的角鋼加以固定，頂蓋采用分塊的。泵、電動機(jī)和閥的集成裝置可直接固定在頂蓋上，安裝板與頂蓋之間墊上橡膠板以緩和振動。油箱底腳高度在150mm以上，以便散熱、搬移和放油。
③吸、回和泄油管的設(shè)置
泵的吸油管和系統(tǒng)回油管管口之間的距離盡可能遠(yuǎn)，并且都插在最低油面之下。吸油管采用容易將過濾器從油箱內(nèi)取出的連接方式，所安裝過濾器的位置要在油面以下較深的部位，距油箱底面不得小于50mm，這是因?yàn)橛拖涞撞坑谐练e物，安裝太低時容易反雜質(zhì)吸入泵內(nèi)。吸油管離箱壁要有3倍管徑的距離，以便四面進(jìn)油；回油管口加工成45度斜口形狀，以增大通流截面，并面向箱壁，以利散熱和沉淀雜質(zhì)?；赜凸芸谠谧畹陀兔嬉韵乱苑乐够赜蜁r帶入空氣，這樣可使大量油液返回油箱時不會劇烈地?cái)_動油面，從而可以防止氣泡混入油中，并能使高溫油迅速流向易于散熱的油箱四壁，同時離箱底大于管徑的2~3倍，以免飛濺起泡。閥的泄油管口在液面之上是為了避免產(chǎn)生背壓；液壓馬達(dá)和液壓泵的泄油管引入液面之下是為了避免吸入空氣。
④隔板設(shè)置
在油箱中設(shè)置隔板是為了將吸、回油隔開，迫使油液循環(huán)流動，分離回油帶進(jìn)來的氣泡與雜質(zhì)，利于散熱和常常。為了使散熱好，應(yīng)使液流在油箱中有較長的流程式，并且與四壁都接觸。設(shè)置兩個油板，油箱底部加工有傾斜度，并在最低處設(shè)置放油塞。
⑤空氣濾清器與液位計(jì)的設(shè)置
空氣濾清器的作用是使油箱與大氣相通，保證泵的自吸能力，濾除空氣中的灰塵雜物，兼作加油口用。據(jù)齒輪泵的大小來選擇空氣濾清器的容量大小。布置在頂蓋上靠近油箱邊緣處。
液位計(jì)用于監(jiān)測油面高度，其窗口尺寸滿足對最高與最低液位的觀察?？諝鉃V清器和液位計(jì)都是標(biāo)準(zhǔn)件，可按需要查手冊選用。
⑥換油口與清洗窗口的設(shè)置
油箱底面做成斜面，在最低處設(shè)放油口，平時用螺塞堵住，換油時打開放走油污。
⑦防污密封
油箱蓋板和窗口連接處均加有密封墊，各進(jìn)、油管通過的孔也都裝有密封墊。
油箱裝配圖見附錄。
（10）選擇液壓油
該系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)低壓往復(fù)運(yùn)動的驅(qū)動，一般可以選用10或20號液壓油。冷天用10號液壓油，熱天用20號液壓油。
第4章 拉絲模的相關(guān)設(shè)計(jì)
4.1 帶傳動
4.1.1概述
如圖帶傳動由主動輪1、從動輪2及緊套在其上的環(huán)形傳動帶3組成。環(huán)形傳動帶采用易彎曲的撓性材料制成。帶傳動按工作原理可分為摩擦帶傳動和嚙合傳動，本機(jī)構(gòu)中采用的是摩擦帶傳動（V帶傳動）。
圖4.1帶傳動示意圖
4.1.2帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）選擇V帶型號
根據(jù)要求選擇所需電動機(jī)，查文獻(xiàn)[3]選取型號為Y802-4，其額定功率為0.75KW，滿載轉(zhuǎn)速為1390r/min，同步轉(zhuǎn)速為1500 r/min，質(zhì)量為18kg。
確定計(jì)算功率，查文獻(xiàn)[10]表4.6得工作情況系數(shù)K=1.4，則有
按、=1390 r/min查文獻(xiàn)[6]的圖3.5-1，選O型V帶。
（2）確定帶輪直徑、
①選取小帶輪直徑：參考文獻(xiàn)[6]的圖3.5-1及表3.5-5，選取小帶輪直徑=71mm。
②驗(yàn)算帶速：
③確定從動帶輪直徑：=，查表3.5-5取=112mm。
④計(jì)算實(shí)際傳動比：
⑤驗(yàn)算從動輪實(shí)際轉(zhuǎn)速：，（880-850）/850100%=3.5%,所以允許。
（3）確定中心距和帶長
①初選中心距：
，
取=250 mm。
②計(jì)算帶的基準(zhǔn)長度：
由文獻(xiàn)[10]的表4.2得=800 mm。
③計(jì)算中心距：
④確定中心距高速范圍：
4．驗(yàn)算小帶輪包角：
，
合適。
（5）確定V帶根數(shù)z
①確定額定功率：
由=71mm、=5m/s和=6m/s，查設(shè)計(jì)手冊得Z型V帶的額定功率分別為0.53KW和0.62KW，用線性插值法求=5.27m/s時的額定功率值，
=
②確定V帶根數(shù)z：（-包角系數(shù)，-長度系數(shù)），查文獻(xiàn)[6]得=0.04KW,查表3.5-10得=0.98,表3.5-11得=1.0；
所以z根，取z=2根。
（6）計(jì)算單根V帶初拉力
查文獻(xiàn)[6]表3.5-1得單位長度質(zhì)量q=0.0612kg/m,
（7）計(jì)算對軸的壓力
（8）確定帶輪的結(jié)構(gòu)
=71mm,采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)；=112 mm的帶輪和拉絲模夾具體設(shè)計(jì)成一體，以便帶動拉絲模一起作回轉(zhuǎn)運(yùn)動。
根據(jù)上面3.1.2所計(jì)算出的帶輪結(jié)構(gòu)尺寸，利用Pro/E三維實(shí)體建?？梢缘贸鰩л喌慕Y(jié)構(gòu)圖。其中小帶輪圖如圖4.2,大帶輪如圖4.3:
圖4.2小帶輪圖
圖4.3大帶輪圖
4.2電機(jī)的相關(guān)設(shè)計(jì)
4.2.1確定小帶輪與電機(jī)連接處的鍵
電動機(jī)的主要外形尺寸和安裝尺寸示意圖，如圖4.4所示。
圖4.4 電動機(jī)的外形和安裝尺寸
所選電動機(jī)的主要外形尺寸和安裝尺寸，查手冊[3]中表20-2，如表4-1和4-2所示。
表4-1電機(jī)安裝尺寸(單位：)
H
A
B
C
D
E
FⅹG
G
K
80
125
100
50
19
40
6ⅹ6
15．5
10
表4-2電機(jī)外形尺寸(單位：)
AB
AD
AC
HD
AA
BB
HA
L
160
150
85
170
34
130
10
285
（1）鍵連接的選擇
鍵連接的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩個方面。由于電機(jī)和小帶輪的材料都已經(jīng)確定了，據(jù)連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和式作重要條件來選擇鍵連接的類型；鍵的尺寸則按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強(qiáng)度要求來取定。鍵的主要尺寸為截面尺寸b、h和長度L。由于電機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)件，所以與之相關(guān)的鍵的基本尺寸b、h已經(jīng)確定為6、6；長度L可參照輪轂長度B從標(biāo)準(zhǔn)中選取，一般取 L=B-（5～10）mm，由B=40 mm查標(biāo)準(zhǔn)取L=32 mm，初選A型平鍵，材料為45鋼。
（2）鍵連接的強(qiáng)度校核
在傳遞轉(zhuǎn)矩時，各零件的受力如圖3.4所示。普通平鍵連接的主要失效形式是工作面的壓潰，按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算；導(dǎo)向平鍵和滑鍵的主要失效形式是工作面的過度磨損，按工作表面上的壓強(qiáng)進(jìn)行條件性的強(qiáng)度校核計(jì)算。只有在嚴(yán)重過載情況下，平鍵連接才有可能出現(xiàn)如圖3.4沿a-a面的剪斷。
圖4.5平鍵連接情況
假設(shè)鍵的工作表面上載荷均勻分布,合成后的集中力F(圓周力)作用于接觸面高度中點(diǎn),參照圖3.4,可得普通平鍵連接的擠壓強(qiáng)度條件
式中 T─傳遞的轉(zhuǎn)矩,單位為N. mm；
k─鍵與輪轂的接觸高度，單位為mm；
d─軸的直徑，單位為mm；
l─鍵的工作長度，單位為mm；
[]─鍵、軸、輪轂3者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，單位為MPa；
由設(shè)計(jì)手冊查得電機(jī)的相關(guān)參數(shù)為d=19mm、k=3mm、l=L-b=32-6=26 mm，查參考文獻(xiàn)[10]的表12.1有[]=125～150MPa，則有
由以上可見所選鍵滿足強(qiáng)度要求。
4.2.2螺栓組連接設(shè)計(jì)
已知工作載荷，力的作用線在垂直方向上，底板高，其余尺寸見圖4.6。
設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)結(jié)果見表4-2:
圖4.6電機(jī)螺栓組連接
表4.2螺栓連接設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)項(xiàng)目
設(shè)計(jì)依據(jù)及內(nèi)容
設(shè)計(jì)結(jié)果
（1）螺栓組受力分析
① 水平方向上分力
② 垂直方向上分力
③ 翻轉(zhuǎn)力矩
由圖4.6知方向上不受力
（2）失效形式分析
該連接可能出現(xiàn)以下幾種失效形式:
(1) 在作用下，電機(jī)可能向下滑移；
(2) 最上邊的受拉螺栓可能被拉斷或產(chǎn)生塑性變形；
為防止滑移，應(yīng)保證有足夠的預(yù)緊力。
（3）計(jì)算作用下受力最大螺栓所受的最大工作拉力
由文獻(xiàn)[10]的式13.8
（4）計(jì)算最大工作拉力
（5）計(jì)算螺栓所受總拉力
① 計(jì)算預(yù)緊力
② 計(jì)算螺栓總拉力
由底板不滑移條件:
,可得:
查文獻(xiàn)[10]的表13.9得,則,取,,則
設(shè)計(jì)時取
——可靠度系數(shù)；——接合面間的摩擦因子，接合面干燥時，否則取；——螺栓個數(shù)。
（6）確定螺栓直徑
選螺栓材料35鋼，性能等級4.6級,查表13.5得:,查表13.7取安全系數(shù),螺栓材料的許用應(yīng)力
由式13.21,，按GB196-81粗牙普通螺紋標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng),其
，可滿足要求，故可選M8的螺栓。
35鋼，4.6級
S=1.5
（7）校核接合面工作能力:
接合面上部不出現(xiàn)縫隙
由式13.9,
,故不會出現(xiàn)縫隙
（8）驗(yàn)算預(yù)緊力
對碳素鋼,要求
預(yù)緊力符合要求
所以電機(jī)的連接選用M8的普通螺栓連接。
4.3 拉絲模夾具設(shè)計(jì)
4.3.1 確定方案
根據(jù)已經(jīng)給定的未加工的硬質(zhì)合金拉絲模，其上下兩底面和圓周面的尺寸和精度已經(jīng)確定并加工好。該夾具是在拉絲模拋光時用來確定拋光絲與?？椎奈恢镁?，并能使拋光絲對拉絲模中心孔進(jìn)行研磨拋光的機(jī)構(gòu)。
4.3.2 確定要限制的自由度
按照加工要求，拉絲模拋光機(jī)拋光模心時拋光絲做上下往復(fù)運(yùn)動，并且拉絲模在上下方向上不應(yīng)有相對運(yùn)動，因此應(yīng)限制拉絲模上下運(yùn)動的自由度。拉絲模在異步電動機(jī)的帶動下隨模座做回轉(zhuǎn)運(yùn)動，相對模座來說還要限制X-Y方向上的轉(zhuǎn)動自由度。另外兩個方向上的轉(zhuǎn)動和移動自由度已經(jīng)隨著拉絲模與模座的圓周面接觸受到了限制。即加工拉絲模時應(yīng)限制六個自由度，實(shí)現(xiàn)完全定位。
4.3.3定位方案選擇
拉絲模以其上下兩底面及其圓周面為定位基準(zhǔn)，夾具體加工出與其相配合的孔用來定位拉絲模，利用壓板、雙頭螺柱和滾花螺母相配合來限制其五個自由度，最后在壓板上做一凸臺，在拉絲模上做出與其相對應(yīng)的孔，安裝時兩者配合限制其最后的轉(zhuǎn)動自由度，實(shí)現(xiàn)完全定位。
4.3.4 夾緊方案
根據(jù)工件夾緊的原則，如圖4.6所示，將工件放入夾具體內(nèi)，夾具體加工出與工件配合的孔用來定位工件，利用壓板、圓柱頭六角螺釘相配合來限制除轉(zhuǎn)動自由度外的其它五個自由度，最后在壓板上做一凸臺，在工件上做出與其相對應(yīng)的孔，安裝時兩者配合限制其轉(zhuǎn)動自由度，實(shí)現(xiàn)完全定位。由于工件和其夾具體需要在電動機(jī)的帶動下做回轉(zhuǎn)運(yùn)動，因此其夾緊裝置不宜太復(fù)雜，為使加緊可靠，裝拆方便,采用內(nèi)六角圓柱頭螺釘來固定。
夾具體 壓板 拉絲模 內(nèi)六角頭螺釘
圖4.6拉絲模夾具裝配圖
4.3.5夾具體與定位鍵
由于拉絲模形狀規(guī)則，且要加工的內(nèi)孔與拋光絲的位置已經(jīng)確定，故不需要另加對刀塊。
夾具體時用來固定工件并和機(jī)床連接的裝置。在該拉絲模拋光機(jī)中，夾具體和帶動拉絲模轉(zhuǎn)動的帶輪做成一體，以簡化機(jī)構(gòu)，節(jié)約成本。夾具體與軸承等部件一起安裝在夾具體座內(nèi)，并通過夾具體底座固定在機(jī)床支承導(dǎo)軌上。這樣工件就和機(jī)床連接在了一起。
定位鍵是用來確定夾具與機(jī)床工作臺之間正確相對位置的元件。在該機(jī)床中，壓板上的凸臺除了有限制其自由度的作用以外，還起到定位鍵的作用，確保拉絲模的中心與拋光絲的軸心在一條直線上。為保證拉絲模在夾具體內(nèi)安裝穩(wěn)定，利用壓板、內(nèi)六角圓柱頭螺釘相配合把拉絲模固定在夾具體內(nèi)，方便加工且提高精度，方便固定。
結(jié)論
本課題在結(jié)合國內(nèi)外拉絲模拋光機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和中國傳統(tǒng)工藝和生產(chǎn)實(shí)踐，反求創(chuàng)新設(shè)計(jì)拉絲模拋光機(jī)。該拉絲模拋光機(jī)利用線拋光工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的針磨工藝對拉絲模進(jìn)行修整，這大幅度的提高設(shè)備的可靠性、修整質(zhì)量和生產(chǎn)率，且延長模具的使用壽命。在這三個月的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，本設(shè)計(jì)在參考大量的文獻(xiàn)基礎(chǔ)之上，結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)要求，主要完成了以下幾個方面的工作：
（1）拉絲模拋光機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)和主要技術(shù)參數(shù)的確定；
（2）采用了三維軟件（Pro/E）設(shè)計(jì)拉絲模拋光機(jī)的主體結(jié)構(gòu)，以及各個附屬機(jī)構(gòu)；
（3）拉絲模拋光機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；
（4）設(shè)計(jì)和繪制了主體結(jié)構(gòu)的工程圖紙，關(guān)鍵零部件的三維設(shè)計(jì)；
（5）根據(jù)要求和設(shè)計(jì)過程，編寫了設(shè)計(jì)說明書、繪制圖紙。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會，通過這次比較完整的拉絲模拋光機(jī)的反求創(chuàng)新設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識解決實(shí)際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。
雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種管道的安裝方式，我都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會應(yīng)用的。和老師的溝通交流更使我從經(jīng)濟(jì)的角度對設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識也對自己提出了新的要求。
提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設(shè)計(jì)讓我積累了無數(shù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，使我的頭腦更好的被知識武裝了起來，也必然會讓我在未來的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理解力。
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2006
致謝
經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計(jì)是難以想象的。
一路走過來，在感受苦楚和艱辛的同時也沐浴關(guān)愛和溫馨。在畢業(yè)完成之際，我謹(jǐn)向給予我教導(dǎo)和幫助過我的所有老師以及和我一起走過四年光陰的同學(xué)們致以衷心的感謝！
在這里首先要感謝我的導(dǎo)師譚立新老師。譚老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個階段，從外出實(shí)習(xí)到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為煩瑣，但是譚老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩譚老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。
另外，感謝校方給予我這樣一次機(jī)會，能夠獨(dú)立地完成一個課題，并在這個過程當(dāng)中，給予我們各種方便，使我們在即將離校的最后一段時間里，能夠更多學(xué)習(xí)一些實(shí)踐應(yīng)用知識，增強(qiáng)了我們實(shí)踐操作和動手應(yīng)用能力，提高了獨(dú)立思考的能力。再一次對我的母校表示感謝。
????感謝在整個畢業(yè)設(shè)計(jì)期間和我密切合作的同學(xué)，和曾經(jīng)在各個方面給予過我?guī)椭幕锇閭?，在大學(xué)生活即將結(jié)束的最后的日子里，我們再一次演繹了團(tuán)結(jié)合作的童話，把一個龐大的，從來沒有上手的課題，圓滿地完成了。正是因?yàn)橛辛四銈兊膸椭?，才讓我不僅學(xué)到了本次課題所涉及的新知識，更讓我感覺到了知識以外的東西，那就是團(tuán)結(jié)的力量。
然后還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下機(jī)械專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會順利完成。
最后，謹(jǐn)以此稚嫩的論文獻(xiàn)給所有關(guān)心和幫助過我的老師、親人、同學(xué)、和朋友們。我唯有在以后不斷地努力進(jìn)取，以學(xué)業(yè)和工作的繼續(xù)求索來感謝培育我的母校和所有關(guān)心我的師長親朋！希望大家都幸?？鞓?！
附錄
34
1. 拉絲模拋光機(jī)裝配圖
2. 液壓缸裝配圖
3. 油箱裝配圖
4. 夾具裝配圖
5. 夾具體圖
6. 夾具支座圖
7. 聯(lián)軸器圖
8. 小帶輪圖
9. 機(jī)座圖
10. 拉絲模拋光機(jī)三維圖
11. 絲夾頭圖
12. 工件圖
13. 軸承端蓋圖
LSMPGJ-00 A0
LSMPGJ-01 A1
LSMPGJ-02 A1
LSMPGJ-03 A3
LSMPGJ-04 A2
LSMPGJ-05 A3
LSMPGJ-06 A3
LSMPGJ-07 A3
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LSMPGJ-12 A4