內(nèi)冷式砂輪的機(jī)床附件結(jié)構(gòu)設(shè)計及工藝夾具設(shè)計【鉆φ6孔】【說明書+CAD】

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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3ABSTRAC4目 錄5第一章 前 言7第二章 磨削基本知識82.1 磨削概念82.2 磨削方法10第三章 磨床簡介及發(fā)展概況143.1 磨床簡介143.2 磨床發(fā)展概況15第四章 磨床技術(shù)參數(shù)的確定164.1 磨床的系列174.2 選用的磨床參數(shù)20第五章主要附件結(jié)構(gòu)設(shè)計225.1 砂輪架概述225.2 砂輪架設(shè)計225.3左/右卡板的分析及加工工藝245.3.1 零件工藝分析255.3.2 工藝過程分析265.4 輸液管件的分析及加工工藝265.4.1 零件工藝分析275.4.2 工藝過程分析275.5自制腔體設(shè)計及加工工藝285.5.1 零件工藝分析295.5.2 工藝過程分析305.6 卡盤/固定螺母的設(shè)計及加工工藝315.6.1 零件工藝分析325.7防護(hù)罩及擋板的設(shè)計及加工工藝345.7.1 零件工藝及其過程分析34第六章防護(hù)裝置與冷卻裝置366.1 防護(hù)裝置366.2 冷卻裝置396.3 磨削液的分析45第七章 夾具的設(shè)計477.1問題的提出477.1.1 定位基準(zhǔn)的選擇477.1.2 夾緊面的選擇477.2 切削力及夾緊力的計算487.3 定位誤差的分析497.4 夾具設(shè)計及操作的簡要說明49第八章 結(jié) 論508.1 小結(jié)50參 考 文 獻(xiàn)51致 謝52第一章 前 言磨床是金屬切削機(jī)床的一種。大家知道，金屬切削機(jī)床中刀具與工件之間的相對運(yùn)動是一對基本矛盾，而機(jī)床是它們相互斗爭，相互聯(lián)結(jié)的矛盾統(tǒng)一體。在切削過程中，刀具和工件之間經(jīng)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(dá)到預(yù)定的技術(shù)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(shù)微小磨粒粘結(jié)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(jī)床加工時所沒有的特殊點(diǎn)，主要有：(1) 磨床的磨具(砂輪)相對于工件作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)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(jìn)行高效率生產(chǎn)。由于磨床具有上述一些特點(diǎn)，因而它的使用范圍較其他切削機(jī)床廣泛。以陶土為結(jié)合劑與天然磨料結(jié)合的可高速旋轉(zhuǎn)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(jī)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(jù)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(jìn)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(yùn)動情況有相當(dāng)大的差別，但都存在摩搽、微切削和表面化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象，只是形式和程度不同而已。磨削加工是機(jī)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(zhì)量的好壞直接影響到零件的質(zhì)量和使用，而磨削加工過程的質(zhì)量控制又十分復(fù)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(dá)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(zhì)量的一個關(guān)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(jìn)入磨削區(qū)，因而達(dá)不到減少磨削熱，降低磨削溫度的作用，而采用內(nèi)冷式砂輪磨削，即由砂輪內(nèi)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(nèi)孔或側(cè)面進(jìn)入砂輪體內(nèi)，利用砂輪旋轉(zhuǎn)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(nèi)。在重負(fù)荷磨削，內(nèi)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(nèi)冷式效果較好。然而，由于砂輪氣孔比較小，磨削液必須經(jīng)過精密過濾，以免磨削液中的雜質(zhì)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(chǎn)尚待研究改進(jìn)。本次設(shè)計主要依據(jù)MM7132A型精密臥軸矩臺平面磨床而改進(jìn)，使原有的外冷裝置改為內(nèi)冷式砂輪。該機(jī)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(cè)面。通過對內(nèi)冷式砂輪磨削機(jī)理進(jìn)行研究，初步對使用內(nèi)冷式砂輪的機(jī)床進(jìn)行附件結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝設(shè)計，使其能夠?qū)⑺哪晁鶎W(xué)知識融會貫通，也使其在設(shè)計過程中不斷學(xué)習(xí)一些新知識。同時，為即將步入工作崗位，作為機(jī)械設(shè)計制造技術(shù)人員從事機(jī)械設(shè)計制造工作打下一定基礎(chǔ)。通過此次畢業(yè)設(shè)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(rèn)真仔細(xì)，精益求精的科學(xué)工作習(xí)慣。限于編寫者的水平和時間倉促，難免有不足，缺點(diǎn)和錯誤之處，敬請老師和同學(xué)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(jìn)行切削加工，是機(jī)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(xì)小而且極硬的磨粒用結(jié)合劑粘結(jié)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粒磨粒。這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(zhuǎn)下，切入工件表面。所以磨削的實(shí)質(zhì)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(diǎn)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(zhì)。我們的任務(wù)是設(shè)計磨床，因此首先需要認(rèn)識磨削過程的特點(diǎn)。了解它、掌握它，采取相應(yīng)的措施，更好地完成設(shè)計任務(wù)。下面就來具體分析磨削過程的一些特點(diǎn)：(1) 在磨削過程中，由于砂輪以很高的速度旋轉(zhuǎn)，離心力很大，若砂輪的質(zhì)量不好或安裝不妥，易造成砂輪碎裂產(chǎn)生事故，必須特別引起重視，因此在設(shè)計時要考慮可靠的防護(hù)設(shè)備。工件在磨削過程中，往往由于砂輪結(jié)構(gòu)不均勻，引起砂輪高速旋轉(zhuǎn)的不平衡，產(chǎn)生振動，影響工件表面質(zhì)量和機(jī)床的使用壽命，嚴(yán)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(jìn)行。但由于磨削過程很復(fù)雜，如磨屑、破碎了的小磨粒以及結(jié)合劑等，會塞住砂輪的孔隙，使砂輪切削性能降低，嚴(yán)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(jìn)行修整，所以應(yīng)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(jié)果，會產(chǎn)生大量的切削熱，其溫度可達(dá)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(chǎn)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(zhì)量。同時工件的內(nèi)部和表面有很大的溫差，特別是對導(dǎo)熱性能較差的材料，溫差更大，將產(chǎn)生磨削應(yīng)力。可能使工件發(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(zhì)量，在設(shè)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(fù)前角和小后角。且其刃口又非絕對尖銳，所以工件表面產(chǎn)生很大的變形和摩擦，特別是磨粒變鈍、磨削很薄、負(fù)前角大時，金屬變形更加嚴(yán)重，這樣使被加工工件表面產(chǎn)生硬化現(xiàn)象。 磨削過程中產(chǎn)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(jù)，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(fù)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(xì)長的工件造成直徑誤差更大，因此在設(shè)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(nèi)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(yùn)動關(guān)系及其特點(diǎn)。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(nèi)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(yùn)動工件運(yùn)動說明周邊磨削1 旋轉(zhuǎn)2 橫進(jìn)給1旋轉(zhuǎn)2縱向往復(fù)移動1旋轉(zhuǎn)2橫進(jìn)給旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)由導(dǎo)輪帶動旋轉(zhuǎn)，并軸向移動。導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)1 旋轉(zhuǎn)2 橫進(jìn)給3 縱向往復(fù)移動旋轉(zhuǎn)磨削方法簡 圖砂輪運(yùn)動工件運(yùn)動說明周邊磨削1 旋轉(zhuǎn)2垂直進(jìn)給3橫進(jìn)給縱向往復(fù)運(yùn)動端面磨削1旋轉(zhuǎn)2垂直進(jìn)給旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)1 自轉(zhuǎn)2 沿導(dǎo)向板移動1旋轉(zhuǎn)2軸向進(jìn)給縱向往復(fù)移動磨削方法簡 圖砂輪運(yùn)動工件運(yùn)動說明成形磨削 旋 轉(zhuǎn)1. 旋轉(zhuǎn)2. 進(jìn)給1. 旋轉(zhuǎn)2. 垂直進(jìn)給1. 縱向往復(fù)移動2. 分度1. 旋轉(zhuǎn)2. 橫進(jìn)給1. 旋轉(zhuǎn)2. 縱向移動工件旋轉(zhuǎn)和縱向移動保持一定關(guān)系1 旋轉(zhuǎn)2. 往復(fù)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(jù)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(jù)設(shè)備條件和加工習(xí)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(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展，為了提高磨削精度和生產(chǎn)率，新的磨削方法不斷涌現(xiàn)。第三章 磨床簡介及發(fā)展概況 磨床分為有外圓磨床，內(nèi)圓磨床，平面磨床，無心磨床，工具磨床等。磨床的品種在機(jī)床中占有較大的比例。作為初學(xué)機(jī)床設(shè)計者來講，當(dāng)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(yùn)動關(guān)系及特點(diǎn)等，又必須有個初步了解。這樣，在進(jìn)行具體設(shè)計時，能夠做到胸中有數(shù)，建立一個比較完整的概念，做到手中有典型，開闊設(shè)計思路。3.1 磨床簡介磨床作為金屬切削機(jī)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(jī)床一樣，都是由原動機(jī)(電動機(jī)、液動機(jī)等)通過機(jī)械、光電、液壓、氣壓傳動機(jī)構(gòu)使工件和刀具間實(shí)現(xiàn)所需要的運(yùn)動。磨床也是通常由電動機(jī)、油泵發(fā)動部分，通過機(jī)械、電氣、液壓傳動傳動部分，帶動工件和砂輪相對運(yùn)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(zhì)的三個部外組成，因此，了解磨床就應(yīng)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(yùn)動關(guān)系及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(jī) 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(nèi)圓磨床MZ208內(nèi)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(dǎo)軌磨床MM52125導(dǎo)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(nèi)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?nèi)粘Ｋ傅臋C(jī)床及設(shè)備，按照加工性質(zhì)不同，可分為冷、熱加工兩種。冷加工設(shè)備常見的有各種金屬切削機(jī)床和擠壓設(shè)備等，熱加工設(shè)備常見的有鑄造、鍛造和焊接等等。由于金屬切削機(jī)床的加工形式和使用范圍比較廣，并且生產(chǎn)的品種又較多(達(dá)數(shù)千種)，因而它是機(jī)械制造工業(yè)中的主要技術(shù)裝備。在一般機(jī)械制造工廠里，金屬切削機(jī)床約占所有設(shè)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(dá)到高光潔度和高精度，經(jīng)常要用磨削方法來完成。因此，磨床與其他金屬切削機(jī)床相比，它的擁有量大、產(chǎn)量高、品種多，這是其他機(jī)床所不及的。據(jù)統(tǒng)計，目前世界上各種機(jī)床的產(chǎn)量和品種中，磨床約占30%左右，其擁有量約占機(jī)床總數(shù)的20%以上(僅次于車床)，有些工廠(如飛機(jī)、汽車、軸承制造業(yè)等)占56%以上。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，磨床的需要量正不斷增長。磨床的品種、產(chǎn)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(nèi)圓、平面、齒輪、螺紋等等)，可以這樣說，凡是其他機(jī)床有什么樣的加工形式，也就有相應(yīng)加工形式的磨床。如內(nèi)圓、外圓、螺紋等磨床，就是從車、鏜床中演變出來的；平面、導(dǎo)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(jī)、插齒機(jī)引出來的。還有獨(dú)特的磨床，如無心磨床、工具磨床等。 隨著近代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，推動了工業(yè)水平的不斷提高，相應(yīng)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(xiàn)，又為科學(xué)技術(shù)發(fā)展提供了必要的條件。目前，國內(nèi)外磨床總的發(fā)展趨勢，主要是提高機(jī)床效率、自動化程度和精度這三個方面：(1)提高磨床的生產(chǎn)效率，如正在大力發(fā)展高速磨削(60米秒以上)，強(qiáng)力磨削，多砂輪磨削(多至十片砂輪)，寬砂輪磨削(寬達(dá)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(jī)械加工中心”機(jī)床，數(shù)字程序控制和適應(yīng)控制磨床。(3)提高磨床精度，采用靜壓、空氣軸承，靜壓導(dǎo)軌，微量進(jìn)給等新技術(shù)。機(jī)床的技術(shù)參數(shù)包括主參數(shù)和一般技術(shù)參數(shù)。表示機(jī)床主要規(guī)格的叫主參數(shù)，表示機(jī)床運(yùn)動參數(shù)，結(jié)構(gòu)參數(shù)，功率參數(shù)以及其他參數(shù)叫一般技術(shù)參數(shù)。第四章 磨床技術(shù)參數(shù)的確定機(jī)床主參數(shù)通常以機(jī)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(zhuǎn)直徑D和長度L為主參數(shù)，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(zhuǎn)直徑為100毫米，長度為5000毫米。銑床、座標(biāo)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(shù)，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(chǎn)的飛躍發(fā)展，機(jī)器零件的技術(shù)要求不斷提高，形狀不斷變化，數(shù)量不斷增加，因此機(jī)床的品種規(guī)格也相應(yīng)增多。為了適應(yīng)加工不同大小的工件，同樣一種機(jī)床應(yīng)該有大有小，因而機(jī)床的主參數(shù)應(yīng)按一定的規(guī)律排列，即所謂機(jī)床的系列。開始是采用等差級數(shù)系列的方法，從，N1，N2，N3，（圖4-1）其各項(xiàng)間的絕對差為常數(shù) (4-1)圖4-1而相對差（）不同，隨著項(xiàng)數(shù)增大，項(xiàng)間相對差減小。 (4-2)如平面磨床主參數(shù)采用等差級數(shù)系列，最大磨削直徑在80800毫米范圍內(nèi)： (4-3)其絕對差為144，為相對差為； (4-4)可以看到前幾項(xiàng)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(xiàng)的間隔太小，N6比N5只提高22%，形成品種分級過密，沒有實(shí)用價值。為彌補(bǔ)上述缺點(diǎn)，采用等比級數(shù)系列的方法。等比級數(shù)系列的任意相鄰二項(xiàng)之比為常數(shù)(見圖4-2)圖42（常數(shù)） (4-5) (4-6)因此任一項(xiàng)可用下式表示： (4-7)公比： (4-8)仍以平面磨床主參數(shù)為例： (4-9)則主參數(shù)系列為： 采用上述等比級數(shù)系列，基本上解決了機(jī)床規(guī)格的合理排列問題。目前，我國國家標(biāo)難“優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系”，是機(jī)床主參數(shù)系列的理論依據(jù)。優(yōu)先數(shù)是一種十進(jìn)等比級數(shù)，即末項(xiàng)與首項(xiàng)之比為10，以下式表示： NZ/N1=10公比：當(dāng)級數(shù)有6項(xiàng)時，R5公比為 當(dāng)級數(shù)有11項(xiàng)時，R10公比為 當(dāng)級數(shù)有21項(xiàng)時，R20公比為 當(dāng)級數(shù)有41項(xiàng)時，R40公比為 此外，還可每隔2，3，4，項(xiàng)選取優(yōu)先數(shù)而導(dǎo)出只R52、R103等等派生系列。實(shí)際應(yīng)用中，標(biāo)準(zhǔn)公比見表3。優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系見表4-1。表4-11.061.121.261.411.581.782R40R20R10R20/3R5R20/5R10/3表4-2公 比 公 比 R40R20R10R20/3R5R20/5R10/3R40R20R10R20/3R5R20/5R10/31.061.121.261.411.581.7821.061.121.261.411.581.7821.001.001.001.001.001.001.003.153.153.153.151.063.351.121.123.553.551.183.751.251.251.254.004.004.004.004.004.001.324.251.401.401.404.504.501.504.751.601.601.601.60、5.005.005.001.705.301.801.801.805.605.605.605.601.906.002.002.002.002.002.006.306.306.306.302.126.702.242.247.107.102.367.502.502.502.502.508.008.008.008.008.002.658.502.802.802.809.009.008.009.5010.0010.0010.0010.0010.00實(shí)際應(yīng)用時，可以在上表基本系列中直接挑選優(yōu)先數(shù)組成系列，也可根據(jù)需要有規(guī)律的挑選優(yōu)先數(shù)組成系列。如需要2，315，6，8，一組系列，這組數(shù)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(shù)值，于是在公比為126的R10一列中，每隔一項(xiàng)挑選優(yōu)先數(shù)，即為R10/2.這個優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系，可以應(yīng)用于機(jī)床技術(shù)參數(shù)(如規(guī)格尺寸、轉(zhuǎn)速、進(jìn)給、功率等)。當(dāng)然，這個優(yōu)先數(shù)還應(yīng)按照實(shí)際情況選用。4.2 選用的磨床參數(shù)本次設(shè)計選用的是MM7132A型精密臥軸矩臺平面磨床下面把該機(jī)床的一些參數(shù)列舉出來。該機(jī)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(cè)面。磨削精度在一米長度內(nèi)的零件不平度為0.01毫米，光潔度為10。該機(jī)床適用于幾學(xué)加工車間，修理車間和工具車間。該機(jī)床工作臺具有十字導(dǎo)軌可以縱向進(jìn)給和橫向進(jìn)給運(yùn)動，磨頭只作垂直進(jìn)給運(yùn)動。工作臺橫向?qū)к壊庞脻L動導(dǎo)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(zhuǎn)精度高。MM7132A型精密臥軸矩臺平面磨床主要技術(shù)參數(shù)：工作臺工作面尺寸（長寬）-1000200毫米磨削工件最大尺寸（長寬高）-1000200400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-110550毫米工作臺縱向移動速度（無級）-325米/分工作臺橫向進(jìn)給速度：連續(xù)進(jìn)給（無級）-10-2000毫米/分周期進(jìn)給（無級）-0.1-10毫米/縱向單行程快速進(jìn)給-2米/秒工作臺（拖板）微動手把每格進(jìn)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(jìn)給量-0.001毫米砂輪尺寸（外徑寬度內(nèi)徑） -最大300（最小200）3275 毫米砂輪轉(zhuǎn)速-1500/3000轉(zhuǎn)/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(jī)：功率-3.5-4.5千瓦轉(zhuǎn)速-1500/3000轉(zhuǎn)/分油泵電機(jī)：功率-2.2千瓦轉(zhuǎn)速-1000轉(zhuǎn)/分磨頭快速升降電機(jī)：功率-0.37千瓦轉(zhuǎn)速-1500轉(zhuǎn)/分橫進(jìn)給電機(jī)（直流）： 功率-0.172千瓦 轉(zhuǎn)速-15-2700轉(zhuǎn)/分冷卻泵電機(jī)： 功率-0.12千瓦 轉(zhuǎn)速-3000轉(zhuǎn)/分靜壓軸承供給油箱電機(jī)： 功率-0.6千瓦 轉(zhuǎn)速-1500轉(zhuǎn)/分總功率-7.992千瓦電磁吸盤規(guī)格（長寬）-1000320毫米機(jī)床外形尺寸（長寬高）-315015252085毫米第五章 主要附件結(jié)構(gòu)設(shè)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(zhuǎn)的關(guān)鍵部件，主要由傳動部分與主軸軸承部分組成。經(jīng)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(zhuǎn)時形成油膜壓力，主軸和軸承間的間隙大小可通過螺釘調(diào)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(bǔ)償。砂輪架蓋板上裝有磨架。砂輪架內(nèi)盛滿高速機(jī)械油(2號主軸油)。潤滑油的高度由油標(biāo)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(dǎo)執(zhí)橫向移動。5.2 砂輪架設(shè)計通過上面的簡單介紹可以看到，設(shè)計砂輪架時主要應(yīng)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(hù)等。從表面上看，問題似乎很多，又各不相同，實(shí)際上它們之間是有內(nèi)在聯(lián)系的。整個設(shè)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(guān)鍵部分，因此對秒輪架設(shè)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(shè)計應(yīng)滿足下列四點(diǎn)基個要求(1) 主鈾旋轉(zhuǎn)精度高且穩(wěn)定；(2) 主鈾軸承系統(tǒng)剛性好；(3) 振動小，發(fā)熱低，不漏油；(4) 制造裝配簡單，調(diào)整維修方便。砂輪架旋轉(zhuǎn)精度：砂輪架旋轉(zhuǎn)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：0O010O03毫米。提高主軸旋轉(zhuǎn)精度的措施：(1)選擇合適的主軸軸承；由于砂輪架主軸轉(zhuǎn)速很高，且不需要經(jīng)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(yīng)用，它能達(dá)到較高的主軸旋轉(zhuǎn)精度。當(dāng)砂輪主軸采用滑動軸承時，間隙應(yīng)取小一些，這樣主軸在軸承內(nèi)的跳動小，對提高主軸的旋轉(zhuǎn)精度很重要?；瑒虞S承的結(jié)構(gòu)形式對主軸的旋轉(zhuǎn)精度也有很大關(guān)系，如整體式滑動軸承的旋轉(zhuǎn)精度保持性能比多瓦式滑動軸承為好，因?yàn)楹笳呤怯煞蛛x的多塊軸瓦所組成，容易產(chǎn)生位移和傾側(cè)，面整體式滑動軸承，一經(jīng)調(diào)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(yīng)用于砂輪主軸上。一般根據(jù)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(zhuǎn)精度有直接的影響，因此必須規(guī)定合理的技術(shù)要求。砂輪主軸除其主要尺寸有配合公差要求外，應(yīng)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(zhuǎn)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(yīng)有較高的硬度，而中心部分又要有較高的強(qiáng)度和韌性，以保證工件時耐磨且變形小。常采用合金結(jié)構(gòu)鋼20MnVB滲碳淬火，42MnVB淬火或9Mn2V調(diào)質(zhì)高頻淬火，使其硬度達(dá)HRC 56-62。精密磨床砂輪主軸較多采用38CrMoAlA，經(jīng)氮化處理后硬度達(dá)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(cè)，由套及壓緊環(huán)緊靠主軸軸肩兩端，磨制中間調(diào)整墊圈，保證留0.01毫米間隙。這種結(jié)構(gòu)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(diào)整比較復(fù)雜，一般用于需要雙面磨削的大型機(jī)床。(4)采用提高旋轉(zhuǎn)精度的其他措施：皮帶輪不直接裝在主軸上，而裝在單獨(dú)的支架上，并用花鍵、平鍵或其他方法帶動主軸旋轉(zhuǎn)，這樣減少了主軸變形和軸承受力，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因此一般在高精度或大型磨床上采用。主軸軸承系統(tǒng)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(chǎn)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(tǒng)剛性：主軸軸承系統(tǒng)剛性實(shí)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(tǒng)的振動與發(fā)熱：由于砂輪主軸作高速旋轉(zhuǎn)，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(chǎn)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(cè)母線和上母線偏斜，使工件產(chǎn)生幾何形狀誤差和螺旋線缺陷，嚴(yán)重的將直接影響砂輪主軸的正常工作以至發(fā)生“抱軸”現(xiàn)象。砂輪架一般要求正常運(yùn)轉(zhuǎn)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(shè)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(zhuǎn)。在本次設(shè)計中，它的作用很大。5.3.1 零件工藝分析圖5-1圖51為左卡板的零件圖 。通過對圖51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(guān)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(nèi)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(jìn)行了表面淬火處理。毛坯選用鍛件。圖52圖52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(zhǔn)畫線找正。(4) 車150；(5) 熱處理；卡板的內(nèi)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(zhì)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(kuò)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(jìn)入磨削區(qū)，必須要有輸液管把液體輸入進(jìn)去，本次設(shè)計是仿照平常使用的熱水器進(jìn)水管的設(shè)計方式來設(shè)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(jìn)入管件后，再通過左端的兩個孔進(jìn)入自制腔體內(nèi)，最后進(jìn)入磨削區(qū)。設(shè)計的關(guān)鍵是要讓管件不隨砂輪主軸旋轉(zhuǎn)，所以采用了固定在固定螺母上。下面對該零件進(jìn)行加工分析。5.4.1 零件工藝分析圖53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(dāng)容易產(chǎn)生變形，零件全長為107mm，兩段內(nèi)孔的形狀和位置公差控制不易掌握。因?yàn)?，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(nèi)，管件具有一定的圓度0.1。管件的主要表面粗糙度數(shù)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11（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(yàn)；按圖樣要求檢驗(yàn)。(9) 入庫；上油包裝。5.5 自制腔體設(shè)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(jìn)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(zhuǎn)，連接輸液管與主軸的聯(lián)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(nèi)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(yīng)達(dá)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IT7IT8左右，甚至要求更高。(2) 形狀精度；是指套的外圓表面，內(nèi)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(yīng)達(dá)到設(shè)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(yùn)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54圖5-4為套筒的零件圖。套筒是機(jī)械加工中經(jīng)常碰到的一類典型零件，它的應(yīng)用范圍很廣，該套筒需要密封，因?yàn)槔鋮s液體是經(jīng)過輸液管件進(jìn)入套筒內(nèi)，然后再進(jìn)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(nèi)孔及外圓的表面粗糙度值小，它的另一個特點(diǎn)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(jié)構(gòu)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(zhǔn)是內(nèi)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(jī)械加工中經(jīng)常加工的一類工件，它的應(yīng)用范圍也很廣。是常安裝在箱體上，起著支承和導(dǎo)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(zhǔn)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(nèi)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(nèi)孔79留加工余量2，長度為70。(5) 半精車；三爪卡盤內(nèi)孔79定位夾緊，車91的外圓至圖樣尺寸，長度為11，外圓割槽22。(6) 半精車；調(diào)頭裝夾，車95的外圓至圖樣尺寸，長度為50。(7) 半精車； 車臺階58。夾95的外圓，內(nèi)割槽22，螺紋M792-6H,并倒角。(8) 磨； 內(nèi)孔79。(9) 檢驗(yàn)；按圖樣要求檢驗(yàn)。(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(nèi)孔，長度均留放12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23。(5) 精車；以75定位，上夾具壓緊79，車內(nèi)孔20，長度40.33，內(nèi)割槽4以及內(nèi)孔24，長度為4，螺紋M792-6g,并倒角。(6) 檢驗(yàn)；按圖樣要求檢驗(yàn)。(7) 入庫；上油包裝。5.6 卡盤/固定螺母的設(shè)計及加工工藝卡盤與螺母在機(jī)械加工中經(jīng)常碰到的一類典型零件，它的應(yīng)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(jié)構(gòu)件之間連接與夾緊各部件?？ūP與螺母的內(nèi)表面比外表面的加工困難得，這是因?yàn)椋?1) 加工是在零件內(nèi)部進(jìn)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(xì)而長，就導(dǎo)致刀桿剛性差。(3) 切屑不容易排出，冷卻液較難進(jìn)入切削區(qū)域。(4) 當(dāng)工件壁較薄時，加工中零件容易產(chǎn)生變形。(5) 內(nèi)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(nèi)孔，端面及階臺，內(nèi)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(jù)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(jìn)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?？ūP在夾具設(shè)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(jìn)行了表面淬火處理HRC 30。其中M872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M1052，長度40，并割槽33。車螺紋M872.并割內(nèi)槽。(5) 粗車;調(diào)轉(zhuǎn)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(yàn)；按圖樣要求檢驗(yàn)。(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(jī)械行業(yè)中很普遍的零件，該設(shè)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(shè)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(jìn)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24。留余量1。(7) 粗車；調(diào)轉(zhuǎn)夾緊，鉆48的孔，長度為6。(8) 半精車；車內(nèi)孔30至，長度為10，車內(nèi)孔18至(9) 車；車螺紋M363。割內(nèi)槽11。(10) 檢驗(yàn)；按圖樣要求檢驗(yàn)。(11)入庫；上油包裝。5.7 防護(hù)罩及擋板的設(shè)計及加工工藝對一臺機(jī)床來說，如其結(jié)構(gòu)性能、精度等各主要技術(shù)指標(biāo)都符合要求，就是防護(hù)裝置設(shè)計得不理想，會使機(jī)床上某些精密零件、傳動組件及導(dǎo)軌面外露而影響其精度與使用壽命或者出現(xiàn)漏油、漏水及水油混雜等現(xiàn)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(dāng)，工作時會影響刀具壽命和工件的表面質(zhì)量。5.7.1 零件工藝及其過程分析圖5-8圖5-8為防護(hù)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(hù)罩加工工藝路線：(1) 焊接；焊接各部分零件塊。(2) 車；鉆3M8的孔。鉆410的孔。(3) 漆；非加工表面上底漆。(4) 檢驗(yàn)；按圖樣要求檢驗(yàn)。(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(hù)罩加