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摘 要
儲油缸筒滾字機(jī)是由機(jī)床床體、滾字機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)組成。主要用于為汽車的儲油缸筒刻上標(biāo)簽的滾字設(shè)備。設(shè)備整體為臥室結(jié)構(gòu)，采用液壓壓力和氣缸推力作為動(dòng)力。克服傳統(tǒng)滾字機(jī)不能自動(dòng)上下料等效率低的缺點(diǎn)，降低了成本，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。對于儲油缸筒的加工上，要比電動(dòng)打標(biāo)和激光打標(biāo)效果要好。通過對滾字機(jī)構(gòu)以及送料機(jī)構(gòu)的計(jì)算與校核，最終設(shè)計(jì)出一款適合專門為各種型號儲油缸筒刻字的機(jī)器。主要解決了手工及半自動(dòng)生產(chǎn)無法滿足大批量生產(chǎn)的問題。非常適合于投入到實(shí)際的生產(chǎn)之中。
關(guān)鍵詞：滾字機(jī)，高效，液壓動(dòng)力
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Abstract
Oil storage cylinder rolling machine is made up of machine tool bed body, get word of institutions, conveying mechanism. Mainly used for oil storage cylinder carved for car tag rolling equipment. Equipment the overall structure for the bedroom, hydraulic pressure and cylinder thrust as power. To overcome the traditional rolling machine can't the shortcomings of low efficiency of automatic up-down material etc，Reduces the cost, reduce the labor intensity of workers. For processing on the oil storage cylinder, than electric marking and laser marking effect is better. Through the calculation and checking of a rolling word institutions and conveying mechanism, finally designed a suitable for all kinds of the oil storage cylinder engraving machine. Mainly solves the manual and semi-automatic production can meet the problem of mass production. Is very suitable for input to the actual production
Keywords：Rolling machine，efficient，Hydraulic power
目錄
摘 要 I
Abstract II
目錄 1
1 緒 論 2
1.1 課題的研究背景及意義 2
1.1.1 課題背景 2
1.1.2 課題研究的意義 2
1.2滾字機(jī)的定義和分類 3
1.2.1 滾字機(jī)的定義 3
1.2.2滾字機(jī)的分類 3
1.3相關(guān)技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 4
1.3.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 4
1.3.2 滾字機(jī)的未來發(fā)展 5
2 滾字機(jī)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 6
2.1 滾字機(jī)的三視圖及尺寸 6
2.2 滾字機(jī)基本組成及主要作用 8
2.3 滾字機(jī)液壓和氣壓部分工作原理 8
2.3.1 氣壓部分工作原理 8
2.3.2 液壓部分工作原理 10
3 滾字機(jī)主要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 11
3.1 滾字機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 11
3.2 送件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 12
4 滾字機(jī)各結(jié)構(gòu)的選擇及設(shè)計(jì) 13
4.1 機(jī)架的設(shè)計(jì) 13
4.2導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 14
4.2.1導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)要求 14
4.2.2導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)程序及內(nèi)容 15
4.2.3 滑動(dòng)導(dǎo)軌的類型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 15
4.2.4 導(dǎo)軌的選擇 16
4.3滾動(dòng)軸承的選擇 20
4.3.1 滾動(dòng)軸承的分類 20
4.3.2 分析并選用的滾動(dòng)軸承 23
4.4鍵的選擇 24
4.5工件的定位 25
4.5.1V型塊的相關(guān)尺寸計(jì)算 26
4.5.2對定位元件的基本要求 29
4.5.3曲面和平面組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì) 30
5 結(jié) 論 31
致 謝 I
參 考 文 獻(xiàn) II
1 緒 論
1.1 課題的研究背景及意義
1.1.1 課題背景
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，加工的技術(shù)及設(shè)備也越來越先進(jìn)，如數(shù)控沖、數(shù)控車、數(shù)控銑等，同樣在我們的刻字加工方式中，除了有一直沿用的手工刻字外，現(xiàn)在的機(jī)電一體化刻字也同樣可以達(dá)到。在汽車和摩托車零部件、五金工具、金屬管材、儀器儀表等諸多行業(yè)，自動(dòng)滾字機(jī)對產(chǎn)品標(biāo)識、生產(chǎn)日期、技術(shù)參數(shù)、產(chǎn)品批號、流水號等打印過程中發(fā)揮著主要作用。長期以來，這項(xiàng)工作主要依賴于操作工人手工刻字，手工刻字的缺點(diǎn)在于字體的可辨識性能較差，容易出現(xiàn)漏刻和誤刻。即使?jié)L字機(jī)出現(xiàn)以后，也是采用人工上下料，既增加了人力成本又影響了生產(chǎn)效率。因此，實(shí)現(xiàn)滾字過程的全自動(dòng)化很有必要。儲油缸筒滾字機(jī)快速、自動(dòng)上料等優(yōu)點(diǎn)，能方便地完成圓柱等不易加工的材料表面的字體，非常適合應(yīng)用在現(xiàn)代的生產(chǎn)加工中。
1.1.2 課題研究的意義
儲油缸筒是汽車懸架系統(tǒng)中液力減震器的必備元件。其作用是儲存油液，當(dāng)車架與車橋做往復(fù)相對運(yùn)動(dòng)，活塞在減震器的缸筒內(nèi)往復(fù)移動(dòng)時(shí)，減震器殼體內(nèi)的油液便反復(fù)地從內(nèi)腔通過一些窄小的孔隙流入另一內(nèi)腔。此時(shí)，液體與缸筒內(nèi)壁的摩擦及液體分子的內(nèi)摩擦便形成對振動(dòng)的阻尼力，起到減震的作用。而隨著汽車品種的增加，減震器缸筒的直徑和長度也各種各樣，因此需要在缸筒外壁刻印產(chǎn)品型號，生產(chǎn)企業(yè)商標(biāo)。當(dāng)前的滾字機(jī)主要問題是手動(dòng)或半自動(dòng)，如專利號CN200420031701.3[1]的中國實(shí)用新型的滾字機(jī)，零件的支撐采用軸承，軸承位于零件的下方，工作時(shí)人工將零件置于軸承上，然后軸承在楔塊的作用下上升，進(jìn)行滾字。其缺點(diǎn)是上料仍為手動(dòng)人工上料，效率低。中國發(fā)明專利CN200720108035.2[2]的字模安裝在字模座上，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)管狀工件轉(zhuǎn)動(dòng)并經(jīng)過字模從而在管狀工件表面壓印出字跡，同時(shí)配備了采用上料盤的上料機(jī)構(gòu)。無法滿足直徑在32-45mm，長度在220-360mm的零件要求。
標(biāo)識的效果主要是由打印執(zhí)行元器件的精度決定的，隨著執(zhí)行元器件精度的提高，工件表面的標(biāo)記質(zhì)量也相應(yīng)提高[3]。
傳統(tǒng)的工業(yè)標(biāo)記，一般采用字模沖壓、電化學(xué)加工、印刷等。這些方法，不僅效率低、不美觀，而且防偽性差，廢品率高，很難達(dá)到同一規(guī)格，尤其難以適應(yīng)現(xiàn)代化流水線生產(chǎn)的需求。這些方法各自具有的缺點(diǎn)[4]。
由此可見，為解決手工及半自動(dòng)滾字設(shè)備刻字模糊不清，生產(chǎn)效率低下，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等問題，迫切需要一種全自動(dòng)化滾字設(shè)備滿足儲油缸筒滾字多品種、變批量生產(chǎn)要求，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
針對實(shí)際生產(chǎn)中，儲油缸筒產(chǎn)量大，型號多，手動(dòng)及半自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備無法滿足產(chǎn)量要求，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等問題，本設(shè)計(jì)提供了一種全自動(dòng)儲油缸筒滾字機(jī)，滿足變品種，多批量的生產(chǎn)要求，同時(shí)減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。
1.2滾字機(jī)的定義和分類
1.2.1 滾字機(jī)的定義
滾字機(jī)類似于刻字機(jī)，是打標(biāo)機(jī)的一種。由機(jī)架和工作臺、滾字裝置、自動(dòng)上下料裝置組成。主要解決手工及半自動(dòng)生產(chǎn)無法滿足大批量生產(chǎn)的問題。工作臺和上下料裝置安裝在機(jī)架上，滾字裝置安裝在工作臺上。滾字裝置由滑臺機(jī)構(gòu)，滾字機(jī)構(gòu)和滾動(dòng)支撐組件組成。滾字機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于生產(chǎn)過程全自動(dòng)，并且可實(shí)現(xiàn)多品種兼容，改善工人工作條件等。
1.2.2滾字機(jī)的分類
1.滾字機(jī)按被加工材料可分為
（1）平面滾字機(jī)
被加工材料為平板或者較為平整易加工的材料，所使用的滾字機(jī)為平面滾字機(jī)。
（2）圓筒滾字機(jī)
針對被加工材料為圓筒等難于刻字的材料，所使用的滾字機(jī)為圓筒滾字機(jī)。
2.滾字機(jī)按加工動(dòng)力性可分為液壓打標(biāo)，氣動(dòng)打標(biāo)，電動(dòng)打標(biāo)[5]。
（1）液壓滾動(dòng)機(jī)
液壓控制系統(tǒng)由液壓站及管路組成控制回路，為字模驅(qū)動(dòng)油缸提供油壓動(dòng)力。
（2）氣動(dòng)滾字機(jī)
氣動(dòng)系統(tǒng)，由氣缸、電磁閥等元件組成氣動(dòng)控制回路，用以完成各執(zhí)行元件的邏輯順序動(dòng)作。氣動(dòng)頭在壓縮空氣與大氣壓壓強(qiáng)差的作用下，給予氣動(dòng)頭加速度的力，氣動(dòng)頭則將力作用于氣針或字模，在工件表面沖擊，氣針剛形成小坑，字模則將標(biāo)號一次成型。
（3）電動(dòng)打標(biāo)機(jī)
電動(dòng)打標(biāo)針在電磁線圈作用下做沖擊運(yùn)動(dòng)，在材料表面形成小坑。
激光打標(biāo)機(jī)的壽命受到激光器本身壽命低與缺乏長期穩(wěn)定性的工作特點(diǎn)的制約,多用于特殊場合,而且成本也較高。
激光打標(biāo)技術(shù)，雖然能較好地克服傳統(tǒng)工藝的許多缺點(diǎn)，但是由于激光器本身壽命較低，在惡劣環(huán)境的生產(chǎn)穩(wěn)定性差，故障率高；而且，有色金屬對激光的吸收較差，打印深度淺，所以這一方法未能滿足生產(chǎn)實(shí)際的需要，沒有得到推廣普及[6]。
氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)速度慢、噪音大、不好造作、必須用氣源以及壓力較小等問題；
電動(dòng)打標(biāo)機(jī)由于是電磁線圈的作用，故打標(biāo)力度不能太大，導(dǎo)致給材料打標(biāo)時(shí)深度不夠，從而在大型金屬零件的應(yīng)用上較少；
而儲油缸筒滾字機(jī)是采用液壓動(dòng)力，具有液壓打標(biāo)機(jī)所特有的有打印深度深、標(biāo)記清晰、不易磨損等優(yōu)點(diǎn)?？朔艘陨洗驑?biāo)機(jī)的缺點(diǎn)。
1.3相關(guān)技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
1.3.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
滾字機(jī)是打標(biāo)機(jī)的一種，縱觀全球打標(biāo)機(jī)行業(yè)：美國名列第一，日本高居第二，歐洲第三，中國僅僅第四。隨著我國科技產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，我們已超過日本，成為全球第二大打標(biāo)機(jī)市場。
國內(nèi)打標(biāo)機(jī)產(chǎn)業(yè)經(jīng)過了6年多的嚴(yán)冬，殘酷的競爭促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)的整合，成本控制的能力得到了提升。但是在這一輪競爭中，全行業(yè)贏利能力過低、自主發(fā)展的能力不足，沒有足夠的資本積累用于解決一些關(guān)鍵性的問題如預(yù)制棒技術(shù)以及規(guī)?；a(chǎn)、打標(biāo)機(jī)新產(chǎn)品的開發(fā)等。這些技術(shù)瓶頸必將長期制約著全行業(yè)的長期贏利的能力和參與國際競爭的能力，行業(yè)只能陷入低價(jià)競爭的惡性循環(huán)，從長遠(yuǎn)看，這種結(jié)果對我國打標(biāo)機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是非常不利的。同時(shí)由于產(chǎn)業(yè)鏈增值能力逐年下降，將促使越來越多的資本撤離打標(biāo)機(jī)行業(yè)，由此將會(huì)使產(chǎn)業(yè)鏈更加脆弱。
余淑華[7]等提出了顯式動(dòng)力學(xué)有限元法的基本理論，從顯式動(dòng)力學(xué)有限元基本方程出發(fā)，解釋了算法求解的原理。給予了本課題仿真的基礎(chǔ)理論支撐。并且從解題的流程出發(fā)給予了一個(gè)帶有弧形的容器與剛性板碰撞的仿真研究。但對于問題的分析不夠深入，且沒有進(jìn)行深入的分析。郭凱[8]等針對武器撞擊動(dòng)力學(xué)問題，為了從數(shù)值解的角度上確定撞擊過程自動(dòng)機(jī)后座的受力變化、速度變化、彈性系數(shù)與粘滯阻尼曲線的變化，創(chuàng)建了撞擊過程動(dòng)力學(xué)模型的參數(shù)估計(jì)方法。此方法對本文中的字模及鋼瓶間的碰撞有兩方面的借鑒：兩者問碰撞參數(shù)的確定，碰撞過程應(yīng)力值變化的參考。馬建斌[9]等提出了基于ANSYS／LS．DYNA的金屬切削過程模擬仿真，從過程上給予了有金屬損耗的仿真設(shè)計(jì)；王志強(qiáng)[10]從高速相對運(yùn)動(dòng)物體的溫度場分布說明了在有滑動(dòng)摩擦?xí)r高溫對金屬屬性的影響；王超[11]等對齒輪副的接觸碰撞進(jìn)行了有限元分析，觀察了齒輪副的接觸應(yīng)力變化，同時(shí)觀察了齒輪副各節(jié)點(diǎn)的位移。
王英[12]提出了工具鋼材料磨損失效的具體形式及針對各種失效形式的預(yù)防方法，這對本課題字形磨損失效形式及預(yù)防給出了思路：韓冰[13]等從多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，對鋼的硬度、韌性及強(qiáng)度等的檢測方法進(jìn)行了總結(jié)及拓寬，這對讀者開發(fā)新的鋼的檢測方法有了更好的思路；王之煦[14]對金屬材料的硬度指標(biāo)及分類進(jìn)行了介紹，給本文的硬度評定指標(biāo)的選擇給予了啟示。王慧英[15]為了解決機(jī)械零件質(zhì)量檢測中部件特征尺寸確定的問題，提出了對機(jī)械零件圖像特征區(qū)域進(jìn)行識別，然后用模型法和參照法計(jì)算實(shí)際的特征尺寸。
所有這些文獻(xiàn)，都從一定角度、一定方面對類似字模嵌入被加工材料過程仿真試驗(yàn)給予了研究和探索。
1.3.2 滾字機(jī)的未來發(fā)展
國內(nèi)打標(biāo)機(jī)市場保持增長態(tài)勢，全行業(yè)集中度有所提高，供貨進(jìn)一步向大企業(yè)集中。行業(yè)向布局逐步合理的新的局面發(fā)展：形成幾個(gè)不斷完善的大型產(chǎn)業(yè)集團(tuán)。其動(dòng)力一方面來源于國家信息化戰(zhàn)略的實(shí)施，將有力推動(dòng)寬帶和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展；另一方面，電信運(yùn)營商轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的實(shí)施促進(jìn)農(nóng)村市場和寬帶商務(wù)市場的增長；此外，技術(shù)進(jìn)步和市場對帶寬需求增加的雙重作用也推進(jìn)了我國打標(biāo)機(jī)市場內(nèi)在的繁榮。其次，在電力、軍隊(duì)和石化等領(lǐng)域?qū)μ胤N打標(biāo)機(jī)的需求也非常大，對打標(biāo)機(jī)的新技術(shù)、設(shè)備和工藝提出了更高的要求。打標(biāo)機(jī)未來的市場需求非?？春谩?
只要在技術(shù)上不斷創(chuàng)新，更好的滿足于客戶，這才是根本，良好的產(chǎn)品才能推動(dòng)其合理的有序發(fā)展。
2 滾字機(jī)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
2.1 滾字機(jī)的三視圖及尺寸
圖2-1 儲油缸筒自動(dòng)滾字機(jī)的左視圖
圖2-2 儲油缸筒自動(dòng)滾字機(jī)的主視圖
圖2-3 儲油缸筒自動(dòng)滾字機(jī)的俯視圖視圖
2.2 滾字機(jī)基本組成及主要作用
本設(shè)備為臥式結(jié)構(gòu)形式；由機(jī)床工作臺、缸筒滾字工作裝置、缸筒自動(dòng)上下料裝置、氣動(dòng)控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、操作站及電氣控制柜等零部件組成，其主要部件的結(jié)構(gòu)組成及功用簡述如下。
1、機(jī)床工作臺及機(jī)架
機(jī)床工作臺用矩形鋼管焊接成形，臺架下設(shè)置6個(gè)可進(jìn)行水平調(diào)整的可調(diào)墊鐵。工作臺面采用鋼板焊接，焊后加工。工作臺為設(shè)備的主體支撐部件。機(jī)架主要用于安裝自動(dòng)上下料裝置，用矩形鋼管焊接成形端部為安全門，安全門在開啟時(shí)設(shè)備工作啟動(dòng)無效。
2、缸筒滾字工作裝置
缸筒滾字工作裝置由夾具與送件裝置、字模驅(qū)動(dòng)裝置、滾動(dòng)支撐組件共同組成。夾具適用外徑45毫米，長度220-360毫米缸筒的裝夾。定位為2組V型塊支撐，軸向位置可調(diào)，安裝在送件滑板上，滑板的導(dǎo)向及支撐為直線導(dǎo)軌，由氣缸驅(qū)動(dòng)。滾動(dòng)支撐組件由滾動(dòng)支承軸與兩個(gè)軸承座組成。滾動(dòng)支承軸安裝在固定端軸承座上，活動(dòng)軸承座在送件滑板上安裝。
3、自動(dòng)上下料裝置
自動(dòng)上料裝置由提升機(jī)、齊料器、上下料機(jī)械手及出料托盤組成。提升機(jī)為階梯式，在機(jī)械手取料位置設(shè)置齊料器，工作時(shí)一二階梯提升板同時(shí)動(dòng)作，然后齊料器推齊工件，機(jī)械手為兩個(gè)氣動(dòng)手指，上料、出料同時(shí)進(jìn)行。本文重未對自動(dòng)上下料進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)
4、氣動(dòng)與液壓控制系統(tǒng)
氣動(dòng)系統(tǒng)，由氣缸、電磁閥等元件組成氣動(dòng)控制回路，用以完成各執(zhí)行元件的邏輯順序動(dòng)作。液壓控制系統(tǒng)由液壓站及管路組成控制回路，為字模驅(qū)動(dòng)油缸提供油壓動(dòng)力。
5、電氣控制系統(tǒng)
電氣控制箱安裝在工作臺側(cè)面，對開門便于維修。按鈕盒在工作臺前面。設(shè)備的所有操作均在按鈕盒上完成。
2.3 滾字機(jī)液壓和氣壓部分工作原理
2.3.1 氣壓部分工作原理
1.氣源 2.三聯(lián)件 3.電磁換向閥 4.速度控制閥 5.氣缸
圖2-4 氣動(dòng)原理圖
氣體從右邊的氣源1出來，通過三聯(lián)件2。首先通過空氣過濾器，壓縮空氣首先進(jìn)入空氣過濾器，經(jīng)除水濾灰凈化后進(jìn)入減壓閥，然后通過三聯(lián)件中的減壓閥，閥口常開，在安裝位置，主閥心在彈簧力作用下位于最下端、閥的開口最大，不起減壓作用；引到先導(dǎo)閥前腔的是閥的出口壓力氣體，保證出口壓力為定值。經(jīng)減壓后控制氣體的壓力以滿足氣動(dòng)系統(tǒng)的要求，輸出的穩(wěn)壓氣體最后進(jìn)入油霧器，將潤滑油霧化后混入壓縮空氣一起輸往氣動(dòng)裝置。然后兩位五通電磁換向閥，當(dāng)電磁換向閥沒得電時(shí)，氣體通過兩位五通電磁換向閥，再經(jīng)過速度控制閥4進(jìn)入活塞缸，推動(dòng)活塞向左移動(dòng)，左缸的氣體再通過速度控制閥進(jìn)入兩位五通換向閥，最后進(jìn)入氣源。
2.3.2 液壓部分工作原理
1.油箱 2.液位計(jì) 3.空氣濾清器 4.吸油過濾器
5.泵 6.彈性聯(lián)軸器 7.三相異步電動(dòng)機(jī) 8.單向閥
9.直動(dòng)溢流閥 10.壓力表開關(guān) 11.壓力表
12. 三位四通電磁換向閥 13. 雙單向節(jié)流閥 14.油缸
圖2-5 液壓原理圖
油液通過泵5從油箱1中吸入液壓系統(tǒng)，通過吸油過濾器4把油液過濾干凈。通過單向閥8進(jìn)入三位四通電磁換向閥12之后通過單向節(jié)流閥13進(jìn)入到油缸14的右側(cè)缸筒中，隨著油液的增多推動(dòng)活塞往左側(cè)移動(dòng)，左側(cè)缸筒里的油液進(jìn)入到另一側(cè)的單向節(jié)流閥回到三位四通電磁換向閥最后回到油箱，給三位四通電磁換向閥斷電，三位四通電磁換向閥處于中位狀態(tài)，油液停止流動(dòng)，液壓系統(tǒng)停止工作。再次接通電源，三位四通電磁換向閥處于右位狀態(tài)，油液就會(huì)從油缸左側(cè)進(jìn)入，右側(cè)流出，最后流入油箱。從而實(shí)現(xiàn)液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的物體能實(shí)現(xiàn)往返運(yùn)動(dòng)。
3 滾字機(jī)主要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.1 滾字機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1.字模托板 2.固定擋塊 3.可調(diào)擋塊 4.油缸拉頭座 5.油缸缸拉頭
6. 彎 板 7.氣缸座板 8.球面墊圈 9.錐面墊圈 10.芯軸
圖3-1 滾字機(jī)構(gòu)的左視圖
把需要打的字模放在1字模托板上面，通過固定擋塊2和可調(diào)擋塊3把字模約束住，然后當(dāng)把儲油缸筒固定在芯軸10上，機(jī)器通過上方手柄的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)調(diào)整絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過調(diào)整絲杠旋進(jìn)絲杠座來控制調(diào)整板的上升與下降，從而能適應(yīng)更多規(guī)格的儲油缸筒直徑。通過右側(cè)油缸推動(dòng)活塞向左移動(dòng)進(jìn)而推動(dòng)滑軌，從而控制直線滑軌的運(yùn)動(dòng)。字模托板帶動(dòng)字模通過天津羅生直線滑軌前后移動(dòng)，和儲油缸筒通過擠壓在儲油缸筒上留下需要打印的字體。
滑座和字模托之間用平鍵連接，可以隨時(shí)方便快捷的更換不同字模。上方的活動(dòng)板可以上下移動(dòng)，從而可以加工更多不同直徑的儲油缸筒。
3.2 送件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1.儲油缸筒 2.滑座 3.直線滑軌 4.氣缸
圖3-2 送料機(jī)構(gòu)的主視圖
首先通過氣缸將滑座2向右移動(dòng)，將儲油缸筒裝在芯軸上。再通過氣缸4的運(yùn)動(dòng)，將滑座通過導(dǎo)軌3運(yùn)到左邊，通過V型塊固定，然后配合滾字機(jī)構(gòu)，在儲油缸筒上滾字。滾完字后氣缸運(yùn)動(dòng)，把滑座帶出，取出以刻好字的儲油缸筒，再次放入未加工的儲油缸筒，重復(fù)上述步驟，實(shí)現(xiàn)對儲油缸筒的刻字加工。
4 滾字機(jī)各結(jié)構(gòu)的選擇及設(shè)計(jì)
4.1 機(jī)架的設(shè)計(jì)
機(jī)架的設(shè)計(jì)主要保證剛度，強(qiáng)度和穩(wěn)定性。
（1）剛度評定大多數(shù)機(jī)架工作能力的主要原則是剛度。
（2）強(qiáng)度是評定重載機(jī)架工作性能地基本準(zhǔn)則。機(jī)架的強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中可能發(fā)生最大載荷或安全裝置所能傳遞的最大載荷來校核其強(qiáng)度，此外還要校核其疲勞強(qiáng)度。
機(jī)架的強(qiáng)度和剛度都需要從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩方面來考慮。動(dòng)剛度是衡量機(jī)架抗振性能的指標(biāo)。而提高機(jī)架抗振性能應(yīng)從提高機(jī)架構(gòu)件的靜剛度控制固有頻率，加大阻尼等方面著手。提高靜剛度和控制固有頻率的途徑是：合理設(shè)計(jì)機(jī)架構(gòu)件的截面形狀和尺寸，合理選擇壁厚及肋板，注意機(jī)架的整體剛度與局部剛度以及結(jié)合面的匹配等。
（3）穩(wěn)定性機(jī)架受壓結(jié)構(gòu)及受彎結(jié)構(gòu)都存在失穩(wěn)問題，有些構(gòu)件制成薄壁腹業(yè)存在局部失穩(wěn)。穩(wěn)定性是保證機(jī)架正常工作的基本條件，必須加以校核。此外，對于機(jī)床，儀器等精密機(jī)械還應(yīng)考慮熱變形。熱變形將直接影響機(jī)架原有精度，從而使產(chǎn)品精度下降，有導(dǎo)軌的機(jī)架，由于導(dǎo)軌面與底面存在溫差，在垂直平面內(nèi)導(dǎo)軌將產(chǎn)生凸或凹熱變形。因此，機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使熱變形盡量減小。機(jī)架設(shè)計(jì)的一般要求：
（1）在滿足強(qiáng)度和剛度的前提下，機(jī)架的重量應(yīng)要求輕，成本低。
（2）抗振性好，把受迫振動(dòng)振幅限制在允許范圍內(nèi)。
（3）噪聲小
（4）溫度場分布合理，熱變形對精度的影響小。
（5）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性良好，便于鑄造，焊接和機(jī)械加工。
（6）結(jié)構(gòu)力求便于安裝與調(diào)整，方便修理和更換零部件。
（7）有導(dǎo)軌的機(jī)架要求導(dǎo)軌面受力合理，耐磨性良好。
（8）造型好。使之既適用經(jīng)濟(jì)又美觀大方。
機(jī)架常用的材料：
材料的選用主要使根據(jù)機(jī)架的使用要求。多數(shù)機(jī)架形狀復(fù)雜，故一般采用鑄造，由于鑄造的鑄造性能好，價(jià)廉和吸振性能強(qiáng)，所以應(yīng)用廣。重型機(jī)架常用鑄鋼，當(dāng)要求重量輕時(shí)，可以用鑄造或鑄鋁合金等輕金屬制造。焊接機(jī)架具有制造周期短，重量輕和成本低等優(yōu)點(diǎn)，故在機(jī)器制造業(yè)中，焊接機(jī)架日益增多。焊接機(jī)架主要由鋼板，型鋼或鑄鋼等焊接而成。
圖4-1 機(jī)架示意圖
4.2導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)
4.2.1導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)要求
機(jī)床導(dǎo)軌的功用即為導(dǎo)向和支承，也就是支承運(yùn)動(dòng)部件 （如刀架，工作臺等）并保證運(yùn)動(dòng)部件在外力作用下能準(zhǔn)確沿著規(guī)定方向運(yùn)動(dòng)。因此，導(dǎo)軌的精度及其性能對機(jī)床加工精度，承載能力等有著重要的影響。所以導(dǎo)軌應(yīng)滿足以下幾方面的基本要求：
1．較高的導(dǎo)向精度
導(dǎo)向精度是指機(jī)床的胸部件沿導(dǎo)軌移動(dòng)時(shí)與有關(guān)基面之間的相互位置的準(zhǔn)確性。無論在空載或切削加工時(shí)，導(dǎo)軌均應(yīng)有足夠的導(dǎo)向精度。影響導(dǎo)向精度的主要因素是導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式，導(dǎo)軌的制造和裝配質(zhì)量，以及導(dǎo)軌和基礎(chǔ)件的剛度等。
2．良好的精度保持性
精度保持性是指導(dǎo)軌在長期使用中保持導(dǎo)向精度的能力。影響精度保持性的主要因素是導(dǎo)軌的磨損、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)及支承件（如床身、立柱）材料的穩(wěn)定性。
3．良好的摩擦特性
運(yùn)動(dòng)部件在導(dǎo)軌上低速運(yùn)動(dòng)或微量位移時(shí)，運(yùn)動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象。這一要求對數(shù)控機(jī)床尤其重要，這就要求導(dǎo)軌的摩擦因數(shù)要小，動(dòng)、靜摩擦因數(shù)的差值盡量小，還要有良好的摩擦阻尼特性。
4. 耐磨性好。
導(dǎo)軌的初始精度由制造保證，而導(dǎo)軌在使用過程中的精度保持性則與導(dǎo)軌面的耐磨性密切相關(guān)。導(dǎo)軌的耐磨性主要取決于導(dǎo)軌的類型、材料?導(dǎo)軌表面的粗糙度及硬度、潤滑狀況和導(dǎo)軌表面壓強(qiáng)的大小。
5.對溫度變化的不敏感性。
即導(dǎo)軌在溫度變化的情況下仍能正常工作。導(dǎo)軌對溫度變化的不敏感性主要取決于導(dǎo)軌類型、材料及導(dǎo)軌配合間隙等。
6.足夠的剛度。
在載荷的作用下，導(dǎo)軌的變形不應(yīng)超過允許值。剛度不足不僅會(huì)降低導(dǎo)向精度，還會(huì)加快導(dǎo)軌面的磨損。剛度主要與導(dǎo)軌的類型、尺寸以及導(dǎo)軌材料等有關(guān)。
7.結(jié)構(gòu)工藝性好。
導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、便于制造、檢驗(yàn)和調(diào)整，從而降低成本。
按能實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)形式不同，導(dǎo)軌可分為直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，以下以直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌為例進(jìn)行分析。
數(shù)控機(jī)床上常用的導(dǎo)軌，按其接觸面間的摩擦性質(zhì)的不同，可分為普通滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌三大類。
4.2.2導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)程序及內(nèi)容
1根據(jù)工作條件，載荷特點(diǎn)確定導(dǎo)軌的類型，截面形狀和結(jié)構(gòu)尺寸。
2選擇導(dǎo)軌材料，表面精加工和熱處理方法與摩擦硬度匹配。
3設(shè)計(jì)導(dǎo)軌的配合間隙和預(yù)加載荷調(diào)整機(jī)構(gòu)。
4設(shè)計(jì)導(dǎo)軌的潤滑系統(tǒng)及防護(hù)裝置。
5制定導(dǎo)軌的精度和技術(shù)條件。
4.2.3 滑動(dòng)導(dǎo)軌的類型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
（a） （b） （c）
圖4-2 滑動(dòng)導(dǎo)軌的截面形狀
普通滑動(dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、剛度好、抗振性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，常用的導(dǎo)軌截面形狀有矩形、三角形及燕尾形三種，如圖3-3所示。
（a）為三角形導(dǎo)軌，它具有較高的導(dǎo)向性，而且該導(dǎo)軌面有了磨損時(shí)會(huì)自動(dòng)下沉補(bǔ)償磨損量，精度保持性也較高，但是它的當(dāng)量摩擦因數(shù)較高，因而承載能力不如矩形導(dǎo)軌。
（b）為矩形導(dǎo)軌，這種導(dǎo)軌當(dāng)量摩擦因數(shù)小，剛度高，承載能力高，結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，便于加工和維修。該導(dǎo)軌的側(cè)良間隙不能自動(dòng)補(bǔ)償，需設(shè)置間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。
（c）為燕尾形導(dǎo)軌，它結(jié)構(gòu)緊湊自成閉式，可以承受顛覆力矩，也需設(shè)置側(cè)隙調(diào)整機(jī)構(gòu)占這種導(dǎo)軌剛度較差，適于受力不大要求結(jié)構(gòu)尺寸比較緊湊的地方。
以上常用導(dǎo)軌均存在一定的缺陷，應(yīng)用到實(shí)際中都有一定的不足，故本設(shè)計(jì)需要選用一種具有承載能力強(qiáng)，無需設(shè)置間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，適合投入到實(shí)際生產(chǎn)中的滑軌。
單根直線滑動(dòng)導(dǎo)軌截面形狀特點(diǎn)及應(yīng)用見下表：
表4-1 導(dǎo)軌的類型
類型
截面形狀
特點(diǎn)及應(yīng)用
凸形
對稱形
導(dǎo)向精度高，磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償，有利于排屑，不易保存潤滑油，用于低速。
4.2.4 導(dǎo)軌的選擇
對于儲油缸筒滾字機(jī)導(dǎo)軌的選擇，除了以上設(shè)計(jì)要求外，還需要考慮一些注意事項(xiàng)
1.保證導(dǎo)軌良好的潤滑
保證導(dǎo)軌良好的潤滑，是減小導(dǎo)軌摩擦和磨損的另一個(gè)有效措施。這主要是潤滑油的分子吸附在導(dǎo)軌接觸表面，形成厚度約為0.005～0.008mm的一層極薄的油膜，從而阻止或減少導(dǎo)軌面間直接接觸的緣故。
由于滑動(dòng)導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)速度一般較低，并且往復(fù)反向，運(yùn)動(dòng)和停頓相間進(jìn)行，不易形成油楔，因此，要求潤滑油具有合適的粘度和較好的油性，以防止導(dǎo)軌出現(xiàn)干摩擦現(xiàn)象。
選擇導(dǎo)軌潤滑油的主要原則是載荷越大、速度越低，則油的粘度應(yīng)越大；垂直導(dǎo)軌的潤滑油粘度，應(yīng)比水平導(dǎo)軌潤滑油的粘度大些。在工作溫度變化時(shí)，潤滑油的粘度變化要小。潤滑油應(yīng)具有良好的潤滑性能和足夠的油膜強(qiáng)度，不浸蝕機(jī)件，油中的雜質(zhì)應(yīng)盡量少。
對于精密機(jī)械中的導(dǎo)軌，應(yīng)根據(jù)使用條件和性能特點(diǎn)來選擇潤滑油。常用的潤滑油有機(jī)袖，精密機(jī)床液壓導(dǎo)軌油和變壓器油等。還有少數(shù)精密導(dǎo)軌，選用潤滑脂進(jìn)行潤滑。
關(guān)于潤滑方法，對于載荷不大、導(dǎo)軌面較窄的精密儀器導(dǎo)軌，通常只需直接在導(dǎo)軌上定期地用手加油即可，導(dǎo)軌面也不必開出油溝。對于大型及高速導(dǎo)軌，則多用手動(dòng)油泵或自動(dòng)潤滑，并在導(dǎo)軌面上開出合適形狀和數(shù)量的油溝，以使?jié)櫥驮趯?dǎo)軌工作表面上分布均勻。
2.提高導(dǎo)軌的精度
提高導(dǎo)軌精度主要是保證導(dǎo)軌的直線度和各導(dǎo)軌面間的相對位置精度。導(dǎo)軌的直線度誤差都規(guī)定在對導(dǎo)軌精度有利的方向上，如精密車床的床身導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差只允許上凸，以補(bǔ)償導(dǎo)軌中間部分經(jīng)常使用而產(chǎn)生向下凹的磨損。
適當(dāng)減小導(dǎo)軌工作面的粗糙度，可提高耐磨性，但過小的粗糙度不易儲存潤滑油，甚至產(chǎn)生“分子吸力”，以致撕傷導(dǎo)軌面。粗糙度一般要求。
4.2.4.1 導(dǎo)軌的選擇的計(jì)算
設(shè)定使用條件
為了計(jì)算直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)荷大小和壽命時(shí)間,需要先確定必要的使用條件。
使用條件有如下項(xiàng)目∶
（1）質(zhì)量大小m(kg)
（2）作用負(fù)荷的方向
（3）作用點(diǎn)的位置（重心等）,,(mm)
（4）推力位置,(mm)
（5）直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的配置,(mm)（個(gè)數(shù)、軸數(shù)）
（6）速度曲線圖
速度V(mm/s)
加減數(shù)時(shí)間(s)
加速度(mm/)
（4-1）
（7）運(yùn)行周期
每分鐘往返次數(shù)()
（8）行程長度(mm)
（9）平均速度(m/s)
（10）要求壽命小時(shí)數(shù)(h)
重力加速度g=9.8（m/）
考慮到滑軌要支撐整個(gè)夾具系統(tǒng)，選用的滑軌必須要滿足能承受整個(gè)夾具系統(tǒng)并能正常工作，通過UG軟件計(jì)算出整個(gè)夾具系統(tǒng)的體積，然后通過知道夾具系統(tǒng)是的材料為鐵，密度為7.8，所以能求出質(zhì)量。
滑塊上的夾具系統(tǒng)的體積：
體積V=
鐵的密度ρ=7.8
質(zhì)量M=ρV=10.9×7.8≈85 kg
P=85×9.8=833N
圖4-3 計(jì)算負(fù)荷大小的受力圖
（4-2）
（4-3）
（4-4）
（4-5）
=340mm
=160mm
=170mm
=80mm
=208.25+208.25-208.25=208.25N
=208.25-208.25-208.25=-208.25N
=208.25-208.25+208.25=208.25N
=208.25+208.25+208.25=624.75N
=624.75×4=2499N
由于最后承受的總重量需要滿足各個(gè)點(diǎn)最大的需求，所以沒點(diǎn)都選用最大的624.75N，最后算得總結(jié)果為2499N。
所以根據(jù)計(jì)算選擇綜合考慮最終選擇天津羅生HGH30HA2R1080ZAH以及來作為本設(shè)計(jì)的導(dǎo)軌。
圖4-4 滑軌的工作行程圖
4.3滾動(dòng)軸承的選擇
4.3.1 滾動(dòng)軸承的分類
深溝球軸承
角接觸球軸承
圓錐滾子軸承
推力球軸承
軸承
四點(diǎn)接觸球軸承
圓柱滾子軸承
向心球軸承
圖4-5 軸承的分類
1.深溝球軸承
最具代表性的滾動(dòng)軸承，用途廣泛，可承受徑向負(fù)荷與雙向軸向負(fù)荷，適用于高速旋轉(zhuǎn)及要求低噪聲、低振動(dòng)的場合，帶鋼板防塵蓋或橡膠密封圈的密封型軸承內(nèi)預(yù)先充填了適量的潤滑脂，外圈帶止動(dòng)環(huán)或凸緣的軸承，即容易軸向定位，又便于外殼內(nèi)的安裝，最大負(fù)荷型軸承的尺寸與標(biāo)準(zhǔn)軸承相同，但內(nèi)、外圈有一處裝填槽，增加了裝球數(shù)，提高了額定負(fù)荷。
主要適用的保持架：鋼板沖壓保持架（波形、冠形…單列；S形…雙列）銅合金或酚醛樹脂切制保持架、合成樹脂成形保持。
主要用途：汽車：后輪、變速器、電氣裝置部件
電氣：通用電動(dòng)機(jī)、家用電器
其他：儀表、內(nèi)燃機(jī)、建筑機(jī)械、鐵路車輛、裝卸搬運(yùn)機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、各種產(chǎn)業(yè)機(jī)械。
2.角接觸球軸承
套圈與球之間有接觸角，標(biāo)準(zhǔn)的接觸角為15°、30°和40°接觸角越大軸向負(fù)荷能力也越大接觸角越小則越有利于高速旋轉(zhuǎn)，單列軸承可承受徑向負(fù)荷與單向軸向負(fù)荷，DB組合、DF組合及雙列軸承可承受徑向負(fù)荷與雙向軸向負(fù)荷。DT組合適用單向軸向負(fù)荷較大，單個(gè)軸承的額定負(fù)荷不足的場合，高速用ACH型軸承球徑小、球數(shù)多，大多用于機(jī)床主軸，角接觸球軸承適用于高速及高精度旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)上為背面組合的兩個(gè)單列角接觸球軸承共用內(nèi)圈與外圈，可承受徑向負(fù)荷與雙向軸向負(fù)荷，無裝填槽軸承也有密封型。
主要適用的保持架：鋼板沖壓保持架（碗形…單列；S形、冠形…雙列）銅合金或酚醛樹脂切制保持架、合成樹脂成形保持架。
主要用途：單列：機(jī)床主軸、高頻馬達(dá)、燃汽輪機(jī)、離心分離機(jī)、小型汽車前輪、差速器小齒輪軸。
雙列：油泵、羅茨鼓風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、各類變速器、燃料噴射泵、印刷機(jī)械。
3.圓錐滾子軸承
該類軸承裝有圓臺形滾子，滾子由內(nèi)圈大擋邊引導(dǎo)設(shè)計(jì)上使得內(nèi)圈滾道面、外圈滾道面以及滾子滾動(dòng)面的各圓錐面的頂點(diǎn)相交于軸承中心線上的一點(diǎn)單列軸承可承受徑向負(fù)荷與單向軸向負(fù)荷，雙列軸承可承受徑向負(fù)荷與雙向軸向負(fù)荷適用于承受重負(fù)荷與沖擊負(fù)荷，按接觸胸（α）的不同，分為小錐角、中錐角和大錐角三種型式，接觸角越大軸向負(fù)荷能力也越大。外圈與內(nèi)組件（內(nèi)圈與滾子和保持架組件）可分離，便于裝拆后置輔助代號"J"或"JR"的軸承具有國際互換性 該類軸承還多使用英制系列產(chǎn)品。適用于承受重負(fù)荷與沖擊負(fù)荷。
主要適用的保持架：鋼板沖壓保持架、合成樹脂成形保持架、銷式保持架
主要用途：汽車：前輪、后輪、變速器、差速器小齒輪軸。機(jī)床主軸、建筑機(jī)械、大型農(nóng)業(yè)機(jī)械、鐵路車輛齒輪減速裝置、軋鋼機(jī)輥頸及減速裝置
4.推力球軸承
由帶滾道的墊圈形滾道圈與球和保持架組件構(gòu)成與軸配合的滾道圈稱做軸圈，與外殼配合的滾道圈稱做座圈。雙向軸承則將中圈秘軸配合單向軸承可承受單向軸向負(fù)荷，雙向軸承可承受雙向軸向負(fù)荷（二者均不能承受徑向負(fù)荷）主要適用的保持架：鋼板沖壓保持架、銅合金或酚醛樹脂切制保持架、合成樹脂成形保持架。主要用途：汽車轉(zhuǎn)向銷、機(jī)床主軸。
推力圓柱滾子軸承由墊圈形滾道圈（軸圈、座圈）與圓柱滾子和保持架組件構(gòu)成。圓柱滾子采用凸面加工，因此滾子與滾道面之間的壓力分布均勻可承受單向軸向負(fù)荷。軸向負(fù)荷能力大，軸向剛性也強(qiáng)。
主要適用的保持架：銅合金切制保持架。
主要用途：石油鉆機(jī)、制鐵制鋼機(jī)械。
5.四點(diǎn)接觸球軸承
可承受徑向負(fù)荷與雙向軸向負(fù)荷單個(gè)軸承可代替正面組合或背面組合的角接觸球軸承適用于承受純軸向負(fù)荷或軸向負(fù)荷成份較大的合成負(fù)荷該類軸承承受任何方向的軸向負(fù)荷時(shí)都能形成其中的一個(gè)接觸角（α），因此套圈與球總在任一接觸線上的兩面三刀點(diǎn)接觸。
主要適用的保持架：銅合金切制保持架。
主要用途：飛機(jī)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)、燃汽輪機(jī)。
6.圓柱滾子軸承
圓柱滾子與滾道呈線接觸，徑向負(fù)荷能力大，即適用于承受重負(fù)荷與沖擊負(fù)荷，也適用于高速旋轉(zhuǎn) N型及NU型可軸向移動(dòng)，能適應(yīng)因熱膨脹或安裝誤差引起的軸與外殼相對位置的變化，最適應(yīng)用作自由端軸承NJ型及NF型可承受一定程度的單向軸向負(fù)荷，NH型及NUP型可承受一定程度的雙向軸向負(fù)荷內(nèi)圈或外圈可分離，便于裝拆NNU型及NN型抗徑向負(fù)荷的剛性強(qiáng)，大多用于機(jī)床主軸。
主要適用的保持架：鋼板沖壓保持架（Z形）、銅合金切制保持架、銷式保持架、合成樹脂成形保持架。
主要用途：中型及大型電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、燃汽輪機(jī)、機(jī)床主軸、減速裝置、裝卸搬運(yùn)機(jī)械、各類產(chǎn)業(yè)機(jī)械。
7.向心球軸承
向心球軸承是一種通用設(shè)計(jì)，能夠在高速運(yùn)動(dòng)中承受不同大小的負(fù)荷。該型的滾動(dòng)軸承由成套精密滾珠和保持架以及內(nèi)外圈組成。其中標(biāo)準(zhǔn)的向心球軸承里有一個(gè)深溝結(jié)構(gòu),可以承受來自任意向上的徑向負(fù)荷和較小軸向負(fù)荷.具有最大載荷能力的向心球軸承主要承受徑向負(fù)荷。該型號的滾動(dòng)軸承有各種大小可供選擇。不同的密封配置可以保護(hù)滾動(dòng)軸承內(nèi)部組件，并能夠留置潤滑油脂。
向心球軸承廣泛應(yīng)用于普通工業(yè)，汽車行業(yè)，農(nóng)業(yè)，化工業(yè)和家用電器行業(yè)。
4.3.2 分析并選用的滾動(dòng)軸承
選用滾動(dòng)軸承類型時(shí),必須了解軸承的工作載荷(大小,性質(zhì),方向)轉(zhuǎn)速及其他使用要求。
1 選擇原則
轉(zhuǎn)速較高,載荷較小,要求旋轉(zhuǎn)精度高時(shí)宜使用球軸承;轉(zhuǎn)速較低,載荷較大或有沖擊載荷時(shí)則選用滾子軸承。
2 選用方法
軸承上同時(shí)受徑向和軸向聯(lián)合載荷,一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承;若徑向載荷較大,軸向載荷較小,可選用深溝球軸承,而當(dāng)軸向載荷較大,徑向載荷較小時(shí),可采用推力角接觸球軸承,四點(diǎn)接觸球軸承或選用推力求軸承和深溝球軸承的組合結(jié)構(gòu)。
各類軸承使用時(shí)內(nèi)外圈間的傾斜角應(yīng)控制在允許角偏斜值之內(nèi),否則會(huì)增大軸承的附加載荷而降低壽命。當(dāng)兩軸承座孔軸線不對中或由于加工,安裝誤差和軸撓曲變形大等原因使軸承內(nèi),外圈傾斜較大時(shí),選用調(diào)心軸承對軸和軸承的工作情況會(huì)有一定的改善。帶座外球面軸承則特別適用于補(bǔ)償安裝不良引起的對中性誤差。
為便于安裝拆卸和調(diào)整間隙常選用內(nèi),外圈可分離的分離型軸承,具有內(nèi)錐孔的軸承或帶緊定套的軸承。
3 滾動(dòng)軸承的失效
滾動(dòng)軸承工作時(shí)內(nèi),外套圈間有相對運(yùn)動(dòng),滾動(dòng)體既自轉(zhuǎn)有圍繞軸承中心公轉(zhuǎn),滾動(dòng)體和套圈分別受到不同的脈動(dòng)接觸應(yīng)力。根據(jù)工作情況,滾動(dòng)軸承的失效形式主要有以下幾種:
（1）點(diǎn)蝕 滾動(dòng)軸承受載后各滾動(dòng)體的受力大小不同,對于回轉(zhuǎn)的軸承,滾動(dòng)體與套圈間產(chǎn)生變化的接觸應(yīng)力,工作若干時(shí)間后,各元件接觸表面上都可能發(fā)生接觸疲勞磨損,出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象,有時(shí)由于安裝不當(dāng),軸承局部受載荷較大,更促使點(diǎn)蝕早期發(fā)生。
（2）塑性變形 在一定的靜載荷或沖擊載荷作用下,滾動(dòng)體或套圈滾道上將出現(xiàn)不均勻的塑性變形凹坑。軸承是摩擦力矩,振動(dòng),噪聲都將增加,運(yùn)轉(zhuǎn)精度也降低。
（3）磨粒磨損、粘著磨損 在多塵條件下工作的滾動(dòng)軸承,雖然采用密封裝置,滾動(dòng)體與套圈仍可能產(chǎn)生磨粒磨損。
4滾動(dòng)軸承的選擇
此設(shè)計(jì)中，在字模傳動(dòng)系統(tǒng)的固定板與調(diào)整絲杠之間由于要用雙向軸承配合雙向軸承承受雙向軸向負(fù)荷，所以要用用推力球軸承；在夾具部分后支撐座與軸套之間存在重負(fù)荷與沖擊負(fù)荷，故選用圓錐滾子軸承；在前支撐座和臺階套之間需要承受來自任意向上的徑向負(fù)荷和較小軸向負(fù)荷，采用向心球軸承。
表4-2 軸承主要尺寸（mm）
軸徑
軸承代號
d
D
B
r
6908
40
62
12
0.6
6908
40
62
12
0.6
6905
40
68
19
0.3
6212
60
110
24
1
6214
70
125
24
1.5
6218
90
160
30
2
4.4鍵的選擇
鍵連接主要用于聯(lián)接軸與軸上的零件，起傳遞扭矩和矢量運(yùn)動(dòng)。
平鍵根據(jù)用途不同，平鍵可分為普通平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵三種。其中普通平鍵用于靜聯(lián)接，導(dǎo)向平鍵和滑鍵用于動(dòng)聯(lián)接。
普通平鍵、半圓鍵、鉤頭楔鍵的用途功能：
1、普通平鍵用途最光，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，對中性好，適合高速、承受變載、沖擊的場合。
2、半圓鍵形似半圓，可以在鍵槽中擺動(dòng)，以適應(yīng)輪轂鍵槽底面形狀，常用于錐形軸端的聯(lián)接，且聯(lián)接工作負(fù)荷不大的場合。如一個(gè)帶錐度的軸頭，通過半圓鍵的聯(lián)接帶動(dòng)普通A型皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)。
3、鉤頭楔鍵主要用為緊鍵聯(lián)接。在裝配后，因斜度影響，使軸與軸上的零件產(chǎn)生偏斜和偏心，所以不適合要求精度高的聯(lián)接。
鍵的作用是用來把軸和套裝在軸上的零件（如聯(lián)軸節(jié)、皮帶輪、齒輪等）固定在一起，以便傳遞扭矩。鍵的種類很多，大體分為平鍵、斜鍵、花鍵三大類。
平鍵分為普通平鍵、導(dǎo)向平鍵和半圓鍵三種，它們都是依靠側(cè)面?zhèn)鬟f扭矩，對中性良好，但是不能傳遞軸向力。因此在裝配時(shí)，它的兩側(cè)必須要有一定的過盈量，而頂面與鍵槽有一定的間隙。
斜鍵分為普通楔鍵、鉤頭楔鍵和切向鍵三種，斜鍵靠鍵的上下面?zhèn)鬟f扭矩，鍵本身有1：100的斜度，工作面上受有預(yù)緊力的擠壓作用，因此斜鍵可用于受單向軸向力的鍵連接中。斜鍵連接的對中性不如平鍵好，常用在同軸度不高的連接中。花鍵的齒數(shù)多，形同梅花，其承載能力大，對中性好，導(dǎo)向性好，對軸的削弱小?；ㄦI連接多用于滑動(dòng)配合中，通常以滑鍵形式出現(xiàn)。
泵的鍵通常為平鍵，即第一種介紹，工程中也有特殊的泵采用其它兩種形式的鍵裝配。
平鍵不具有定心作用，不是所有的鍵都具有定心作用的，鍵最基本的功用只是傳遞扭矩。這也是設(shè)計(jì)的初衷，具有定心作用的鍵不多，現(xiàn)場用到的更加少。
轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的鍵的作用是用來把軸和套裝在軸上的零件（如聯(lián)軸節(jié)、皮帶輪、齒輪等）固定在一起，以便傳遞扭矩。
鍵連接主要用于聯(lián)接軸與軸上的零件，起傳遞(扭矩）和（防止軸向竄動(dòng)）的作用。傳遞扭矩和矢量運(yùn)動(dòng)。
本設(shè)計(jì)采用普通平鍵即可。
4.5工件的定位
圖4-6 V型塊定位示意圖
V型塊是應(yīng)用最廣泛的外圓定位元件,材料一般采用20#鋼并滲碳粹火HRC印一研。典型的V型塊尺寸和結(jié)構(gòu)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化, 其兩斜面的夾角a一般有60度、90度和120度等,圖1所示的基本尺寸均是描述V型塊基本結(jié)構(gòu)的尺寸。V型塊有長V型塊和短V型塊,長V型塊限制四個(gè)自由度,短V型塊限制兩個(gè)自由度。V型塊在進(jìn)行定位時(shí)主要起對中作用,即使工件的外圓定位表面中心在V型塊斜面的對稱中線上。
工件以外圓柱面定位時(shí)，不管是粗基準(zhǔn)面還是精基準(zhǔn)面均采用這種定位元件，它和定位銷有類似的情況，也分短V型塊和長V型塊兩種。一般V型塊和工件定位面的接觸長度小于工件定位直徑時(shí)，屬短V型塊，大于1.5～2倍工件定位直徑時(shí)，屬于長V型塊。圖4-7a所示為短V型塊，用于較短的精基準(zhǔn)定位；圖4-7b所示為兩個(gè)中心平面重合的短V型塊組成的長V型塊，用于較長的粗基準(zhǔn)（或階梯軸）定位。
V型塊又有固定式和活動(dòng)式之分。根據(jù)工件與V型塊的接觸母線長度，固定式可以限制2個(gè)或4個(gè)自由度?；顒?dòng)V型塊限制一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，用以補(bǔ)償因毛胚尺寸變化而對定位的影響，同時(shí)還兼有夾緊的作用。固定式V型塊在夾具體上的裝配，一般用螺釘和兩個(gè)定位銷連接，定位銷孔在裝配調(diào)整后配鉆鉸，然后打入定位銷。
分析長V型塊所能限制的自由度時(shí)，可把短V型塊看作無限的短，如圖4-4所示屬理想的兩點(diǎn)接觸形成兩個(gè)點(diǎn)定位副，只能限制、兩個(gè)自由度。同理長V型塊四點(diǎn)接觸形成四個(gè)點(diǎn)定位副，限制四個(gè)自由度，即、、、。V型塊的V形角有60、90、120三種，90的應(yīng)用最廣。V型塊的結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化。
圖4-7a V型塊示意圖 圖4-7b V型塊示意圖
4.5.1V型塊的相關(guān)尺寸計(jì)算
V型塊的主要尺寸有：
圖4-8 V型塊尺寸圖
D—V型塊檢驗(yàn)心軸直徑，即工件定位基準(zhǔn)直徑mm；
H—V型塊的高度；
T—V型塊的標(biāo)準(zhǔn)定位高度，即檢驗(yàn)心軸中心高。在V型塊工作圖上必須標(biāo)注此尺寸，用以綜合檢驗(yàn)V型塊的制造精度。選取標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)時(shí)，也應(yīng)該將計(jì)算結(jié)果標(biāo)注在圖紙上；
α----V型塊兩工作平面之夾角。
設(shè)計(jì)V型塊時(shí)，D已確定，N和H可參照標(biāo)準(zhǔn)選取，也可按結(jié)構(gòu)有下式計(jì)算確定：
當(dāng)α=90時(shí)，
N=1.41D—2a(mm): （4-6）
當(dāng)α=120時(shí)，
N=2D—3.46a(mm); （4-7）
一般取a=（0.14～0.16）D(mm)用于大直徑定位時(shí)，取H≤0.5D;用于小直徑定位時(shí)，取H≤1.2D。
本設(shè)計(jì)采用的定位由V型塊和V型塊支座共同構(gòu)成，這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是V型塊可以在V型塊支座上上下滑動(dòng)，能滿足更多尺寸工件的加工，在實(shí)際生產(chǎn)中作用很大。
（a）
圖4-8a V型塊支座主視圖
（b）
圖4-8b V型塊支座左視圖
（c）
圖4-8c V型塊支座俯視圖
圖4-9 V型塊尺寸圖
4.5.2對定位元件的基本要求
1合適的精度
例如，實(shí)際的定位銷和工件的基準(zhǔn)孔接觸形成定位副。為了安裝工件不能沒有間隙，但間隙的大小將直接影響工件的定位精度。間隙過大就保證不了工件的加工要求。過小的安裝間隙，裝卸工件困難，故定位元件的尺寸精度要和工件的加工要求相適應(yīng)。
應(yīng)該明白，有間隙的定位不是理想的定位。所謂安裝間隙應(yīng)在工件基準(zhǔn)孔和定位銷制造的公差級數(shù)之內(nèi)。較大的間隙就應(yīng)該視為不存在的定位關(guān)系了。決不能把較大的間隙仍看作定位間隙而混淆對工件定位的正確分析。
2耐磨性好
因?yàn)槎ㄎ辉ぷ鞅砻婧凸ぷ黝l繁接觸而易磨損。為此，要求定位元件工作面要耐磨，以便長期保持定位精度。一般較小的定位元件常采用T7A、T8A或T10A制造，并淬火至60HRC左右。較大的定位元件常采用20鋼滲碳并淬火360HRC左右。此外，應(yīng)盡量使定位元件工作表面全部和工件接觸，否則，定位元件局部快速磨損將導(dǎo)致定位元件失效。
3足夠的強(qiáng)度和剛度
定位元件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，以免定位元件在切削力、夾緊力及其重力等的作用下變形或損傷。對于承受較大外力或沖擊力的定位元件一般應(yīng)內(nèi)韌外堅(jiān)。
4工藝性好
便于制造、裝配和維修。
5便于清除切屑
定位元件工作表面的形狀應(yīng)有利于清除切屑，否則會(huì)因微小的切屑而影響定位精度，而且切屑還會(huì)損傷工件的定位基準(zhǔn)表面。
4.5.3曲面和平面組合基準(zhǔn)的定位設(shè)計(jì)
如下圖：如果在圓柱面工件上打標(biāo)，或鉆孔時(shí)，圓柱面為第一定位基準(zhǔn)，端面為第二定位基準(zhǔn)。夾具定位設(shè)計(jì)時(shí)，采用了兩個(gè)短V型塊和工件接觸，再加上和V型塊支座一起一共限制了5個(gè)自由度。分別是、、、、。
圖3-7 V型塊定位示意圖
5 結(jié) 論
設(shè)計(jì)之初我通過上網(wǎng)和到圖書館借書查閱了很多相關(guān)資料，了解了課題的研究背景、意義以及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。在了解儲油缸筒滾字機(jī)的工作原理和分析現(xiàn)有儲油缸筒滾字機(jī)的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，初步分析本課題研究儲油缸筒滾字機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。為后續(xù)儲油缸筒滾字機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。
對儲油缸筒滾字機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括對機(jī)架的設(shè)計(jì)，鍵和滾動(dòng)軸承的選擇。隨后對儲油缸筒滾字機(jī)的導(dǎo)軌進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括對導(dǎo)軌承載載荷的計(jì)算，型號的選擇等。對儲油缸筒滾字機(jī)的定位系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出用兩個(gè)短V型塊以及V型塊支座來限制被加工材料的自由度，這樣設(shè)計(jì)的好處是實(shí)現(xiàn)了完全定位的同時(shí)不形象儲油缸筒的加工。
隨后對要設(shè)計(jì)的儲油缸筒滾字機(jī)進(jìn)行了研究和初步構(gòu)思，并且完成了二維草圖的初步繪制。
通過請教老師，進(jìn)一步了解了儲油缸筒滾字機(jī)。在老師的指導(dǎo)下通過計(jì)算分析確定了儲油缸筒滾字機(jī)的具體尺寸以及各部件的樣式。然后繪制出完成的CAD二維圖。之后我又通過二維圖結(jié)合對設(shè)計(jì)的儲油缸筒滾字機(jī)的理解，通過UG軟件，繪制了三維實(shí)體圖。隨后又完成了畢業(yè)論文、外文文獻(xiàn)翻譯等工作。
31
致 謝
時(shí)光荏苒，歲月如梭。轉(zhuǎn)眼之間大學(xué)的校園生活就快結(jié)束了。伴隨著即將離開，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)也終于完成。在這里我要感謝我的知道教師谷東偉老師。谷老師無論是在我的論文課題的選擇上、制作過程的指導(dǎo)上以及最后對論文的審核上都傾注了大量的心血。對我的每一個(gè)問題都能耐心的講解。當(dāng)我遇到不會(huì)的知識時(shí)，谷老師都能給予及時(shí)的解答，很多時(shí)候谷老師還會(huì)直接給我打電話進(jìn)行詳細(xì)具體的指導(dǎo)。這讓我非常感動(dòng)。谷老師平易近人的態(tài)度拉近了我們師生之間的距離，讓我們沒有隔閡，想問的東西都會(huì)毫無顧慮的問出來，從而讓我對畢業(yè)設(shè)計(jì)有了深刻的理解。在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的時(shí)候不但鞏固了以前所學(xué)的知識，還學(xué)到了很多以前沒有接觸過的知識，對我以后的工作和學(xué)習(xí)有很大的幫助。
最后再次感謝谷東偉老師為期三個(gè)月的耐心指導(dǎo)，謝謝老師！
參 考 文 獻(xiàn)
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