鋼條加工過程中及傳送設(shè)計說明書

1、目錄第二章 總體設(shè)計方案22.1 總方案的確定2第三章 伺服電機的選擇33.1選擇伺服電機3最大的切削負載轉(zhuǎn)矩計算3負載慣量計算3空載加速轉(zhuǎn)矩計算4第四章 聯(lián)軸器設(shè)計64.1 聯(lián)軸器的種類和特性64.2 聯(lián)軸器的選擇64.3 鍵的校核7第五章 滾珠絲杠的設(shè)計85.1 滾珠絲杠的工作原理85.2滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)類型95.2.1 滾珠循環(huán)方式：95.2.2 軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊方法：9滾珠絲杠的安裝：95.2.4 材料的選擇：105.3 滾珠絲杠副的承載能力及其選用105.3.1 縱向進給滾珠絲杠副的承載能力及其選用105.3.2 橫向水平進給滾珠絲杠副的承載能力及其選用135.4 滾珠絲杠的防護1

2、5第六章 致謝16參考文獻17第二章 總體設(shè)計方案2.1 總方案的確定由以上數(shù)據(jù)可以看出，該鉆銑床為小型機床，且為立式。主要加工對象為普通45號鋼，加工并不困難，精度要求也不是非常高。所需要的功率也不大。因此，工作臺的縱向和橫向的移動通過絲杠來實現(xiàn)，按滾珠的循環(huán)方式可分為 彎管式 回球器式 端蓋式。如圖2-1圖2-1彎管式絲杠副彎管式絲杠副與絲母之間設(shè)有滾珠轉(zhuǎn)動溝道,滾珠對溝道產(chǎn)生軸向負載,滾珠在絲杠軸周圍做滾動運動之后,進入鑲在絲母內(nèi)部的彎管口內(nèi),并沿彎管再次向負載區(qū)循環(huán),從而進行無限滾動運動。這種產(chǎn)品（如圖2-2）是滾珠絲杠副中品種最豐富的普及型產(chǎn)品，可廣泛用于各種用途。圖2-2螺母絲杠副

3、根據(jù)題目給出的要求，在工作臺控制滑動的是才用的是WL1型有襯套的絲杠結(jié)構(gòu)。第三章 伺服電機的選擇3.1選擇伺服電機伺服電機的選擇用，應(yīng)考慮三個要求：最大切削負載轉(zhuǎn)矩，不得超過電機的額定轉(zhuǎn)矩；電機的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)與負載慣量相匹配（匹配條件可根據(jù)伺服電機樣本提供的匹配條件，也可以按照一般的匹配規(guī)律）；快速移動時，轉(zhuǎn)矩不得超過伺服電機的最大轉(zhuǎn)矩。3.1.1最大的切削負載轉(zhuǎn)矩計算所選伺服電動機的額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于最大切削負載轉(zhuǎn)矩。最大切削負載矩可根據(jù)公式計算可得，即其中，從前面的計算已知，最大進給力，絲杠導(dǎo)程，預(yù)緊力，查絲杠樣本，滾珠絲杠螺母副的機械效率。因滾珠絲杠預(yù)加載荷引起的附加摩擦力矩 查哈爾濱軸承總廠

4、角接觸推力球軸承組配技術(shù)條件，得7602030TVP單個軸承的摩擦力矩為0.32,故一對軸承的摩擦力矩。簡支端軸承不預(yù)緊，其摩擦力矩可忽略不計。伺服電動機絲杠直連，其傳動比，則最大切削負載轉(zhuǎn)矩故所選伺服電機的額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于此值。3.1.2負載慣量計算 伺服電動機的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)與負載慣量相匹配。負載慣量可按以下次序計算。工件夾具與工作臺的最大質(zhì)量為285.7kg，折算到電動機軸上的慣量可按公式計算得：式中 工作臺移動速度，； 伺服電機的角速度，； 直線移動工件夾具和工作臺的質(zhì)量，kg。 絲杠名義直徑，長度，絲杠材料（鋼）的密度。則絲杠加在電動機軸上的慣量，根據(jù)公式可知： 聯(lián)軸器節(jié)加上鎖緊螺母等的慣

5、量可直接查手冊得到，即故負載總慣量 按式3.44中小型數(shù)控機床慣量匹配條件， ，所選伺服電動機的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)在0.00540.021范圍之內(nèi)。 根據(jù)上述計算可初步選定伺服電動機，如果選用直流伺服電動機，可選北京數(shù)控設(shè)備廠的FB15型直流伺服電動機，其額定轉(zhuǎn)矩為，大于最大切削負載轉(zhuǎn)矩；轉(zhuǎn)子慣量，滿足匹配要求。如選用交流伺服電動機，可選用交流伺服電動機，可選BESK20型。其額定轉(zhuǎn)矩為，轉(zhuǎn)子慣量，最大輸出轉(zhuǎn)矩，機械時間常數(shù)，滿足要求。FB15型直流伺服電動機的主要技術(shù)參數(shù)為：最高轉(zhuǎn)速：1500額定轉(zhuǎn)矩：17.6最大轉(zhuǎn)矩：154轉(zhuǎn)子慣量：0.019反電動勢系數(shù)：0.58轉(zhuǎn)矩系數(shù)：0.57電樞直流電阻：

6、0.26機械時間常數(shù)：15.2 ms3.1.3空載加速轉(zhuǎn)矩計算 當執(zhí)行件從靜止以階躍指令加速到最大移動（快移）速度時，所需的空載加速轉(zhuǎn)矩按公式求得，即 空載加速時，主要克服的是慣性。如選用FB15直流伺服電機，總慣量： 加速時間通常取的34倍，故（34）(34)×15.2=45.660.8ms=0.04560.0608s則49.3265.76 BESK20型交流伺服電動機的6ms,故18 ms24 ms0.018s0.024ms則125167 空載加速轉(zhuǎn)矩不允許超過伺服電動機的最大輸出轉(zhuǎn)矩。由此可見，F(xiàn)B15型直流伺服電動機的>49.3265.76,滿足設(shè)計要求；BESK20型

7、交流伺服電動機的略小于，也可使用，但加速時間較長。經(jīng)過比較從成本與造價方面考慮本題采用BESK20型交流伺服電動機。第四章 聯(lián)軸器設(shè)計4.1 聯(lián)軸器的種類和特性聯(lián)軸器的所連接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化的影響等，往往不能保證嚴格的對中，而是存在某種程度的相對位移，如圖4-1所示兩種相對位移等。這就要求設(shè)計聯(lián)軸器時，要從結(jié)構(gòu)上采取各種不同的措施，使之具有適應(yīng)一定范圍的相對位移能力。 軸向位移 徑向位移 圖4-1 軸的相對位移根據(jù)聯(lián)軸器對各種相對位移有無補償能力（即能否在發(fā)生相對位移的條件下保持連接的功能），聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器（無補償能力）和撓性聯(lián)軸器（有補償能力）兩大

8、類。4.2 聯(lián)軸器的選擇由于這里伺服電機和絲杠的軸在同一直線上具有很好的對中，有軸向位移。所以選用剛性聯(lián)軸器，剛性聯(lián)軸器里套筒聯(lián)軸器能很好的滿足結(jié)構(gòu)要求且結(jié)構(gòu)相對簡單便于安裝，所以選用套筒聯(lián)軸器。自行設(shè)計聯(lián)軸器如圖4-2所示：圖4-2套筒聯(lián)軸器4.3 鍵的校核套筒與絲杠連接是用普通圓頭平鍵。軸徑為30mm，傳動轉(zhuǎn)矩為44.8N·m,載荷穩(wěn)定。選擇鍵的類型：選A型普通平鍵。確定鍵的尺寸：查表可選鍵的尺寸為b×h×l=10×8×55 mm擠壓強度：按式（10-32），并取 ；，則工作表面的擠壓應(yīng)力為： ，故聯(lián)結(jié)能滿足擠壓強度要求。第五章 滾珠絲杠的

9、設(shè)計5.1 滾珠絲杠的工作原理滾珠絲杠螺母機構(gòu)是回轉(zhuǎn)運動與直線運動相互轉(zhuǎn)換的傳動裝置。其工作原理如圖5-1所示在絲杠和螺母上分別加工出圓弧形螺旋槽，這兩個圓弧槽合起來便形成了螺旋滾道，在滾道內(nèi)裝入滾珠，迫使二者發(fā)生軸向相對位移，為了防止?jié)L珠從螺母中滾出來在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，使?jié)L珠能返回絲杠螺母之間構(gòu)成一個閉合回路。由于滾珠的存在，絲杠和螺母之間是滾動摩擦，僅在滾珠之間存在滑動摩擦。由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲母之間有很多滾珠在做滾動運動，所以能得到較高的運動效率。與過去的滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩達到1/3以下，即達到同樣運動結(jié)果所需的動力為使用滾動絲杠副的1/3。在省電方面很有幫助

10、。滾珠絲杠副是用制造機械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面，對溫度和濕度進行了嚴格的控制,由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。滾珠絲杠副由于是利用滾珠運動，所以啟動力矩極小，不會出現(xiàn)滑動運動那樣的爬行現(xiàn)象,能保證實現(xiàn)精確的微進給。滾珠絲杠副可以加壓，由于壓力可使軸向間隙達到負值,進而得到較高的剛性(滾珠絲杠內(nèi)通過給滾珠加予壓力，在實際用于機械裝置等時，由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強)。滾珠絲杠副由于運動效率高、發(fā)熱小、所以可實現(xiàn)高速進給(運動)。圖5-1 滾珠絲杠螺母工作原理圖5.2滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)類型 滾珠循環(huán)方式：滾珠在循環(huán)回路中與絲杠脫離接觸稱謂為外

11、循環(huán)。本方案采用外循環(huán)方式的螺旋槽式。在螺母外圓上銑有回珠槽，兩個擋珠器分別位于回珠槽與螺母的螺旋滾道的聯(lián)接處，利用擋珠器一端修磨的圓弧引導(dǎo)滾珠離開螺旋滾道進入回珠槽，以及引導(dǎo)滾珠由回珠槽返回螺旋滾道，形成外循環(huán)回路。螺旋槽式滾珠循環(huán)回路轉(zhuǎn)折平緩，便于滾珠循環(huán)，同時結(jié)構(gòu)簡單、加工方便，因此在數(shù)控機床中應(yīng)用較為廣泛。 軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊方法：滾珠絲杠螺母的軸向間隙調(diào)整和預(yù)緊方法的原理與普通絲杠螺母相同，即通過調(diào)整滾珠螺母的軸向相對位置，使兩個螺母的滾珠分別壓向螺旋滾道的兩側(cè)面。本設(shè)計的間隙調(diào)整采用螺紋調(diào)隙式。一個滾珠螺母的外端有凸緣，而另一個外端沒有凸緣而設(shè)有螺紋。用雙螺母對雙滾珠螺母進行軸向

12、位置的調(diào)整和固定。旋轉(zhuǎn)前螺母可使雙螺母產(chǎn)生軸向相對位移，達到調(diào)整軸向間隙的目的，而用后螺母進行鎖緊，這種方法結(jié)構(gòu)簡單。調(diào)整方便，因此應(yīng)用廣泛。缺點是調(diào)整量難以精確控制。滾珠絲杠的安裝：1支承方式按照怎樣安排承受推力的軸承來分，有四種支承方式， a、雙推雙推；b、雙推支承 ；c、單推單推；d、雙推自由。本仿案采用c、單推單推支承方式。數(shù)控機床的進給系統(tǒng)要求獲得較高的傳動剛度，除了加強滾珠絲杠螺母機構(gòu)的正確安裝及其支承，結(jié)構(gòu)剛度也是不可忽視的因素，滾珠絲杠螺母機構(gòu)安裝不正確以及支承剛度不足，會使?jié)L珠絲杠的使用壽命大大下降。絲杠的支承軸承采用滾珠絲杠專用軸承，這是一種特殊的向心推力球軸承，其接觸角增

13、大到60度，增加了滾珠的數(shù)目并相對減少了滾珠直徑，使軸向剛度增大到普通向心推力球軸承的兩倍，該軸一般是成套出售，出廠時已調(diào)好預(yù)緊力，使用極為方便。絲杠兩端的軸承座孔與滾珠螺母座孔應(yīng)保證嚴格的同軸度，同時要保證滾珠螺母與座孔的配合良好以及孔對端面的垂直度，保證軸承支座和螺母支座的整體剛度、局部剛度和接觸剛度等。本方案選用T類螺紋調(diào)整滾珠絲杠副。 材料的選擇：滾珠絲杠： GCr15 整體淬火 硬度5860HRC滾珠螺母： GCr15 整體淬火 硬度6062HRC外循環(huán)擋珠器：65Mn 整體淬火 硬度56HRC5.3 滾珠絲杠副的承載能力及其選用 縱向進給滾珠絲杠副的承載能力及其選用滾珠絲杠副的承載

14、能力用額定動載荷（C）和額定靜載荷（）來表示，它的定義、計算和選用方法和滾動軸承基本相同。一般額定動載荷或額定靜載荷選用滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格；只有細廠而又承受壓縮載荷的滾珠絲杠副，才需要壓桿穩(wěn)定性的核算，對轉(zhuǎn)速高，支撐距離大的滾珠絲杠副，才做臨界轉(zhuǎn)速的核算；對精度要求高的滾珠絲杠副，才做剛度的核算。按額定動載荷選用額定動載荷C是指一批相同規(guī)格的滾珠絲杠副，經(jīng)過運轉(zhuǎn)一百萬轉(zhuǎn)（相當于在轉(zhuǎn)速n=的條件下，運轉(zhuǎn)500小時）后，90%的滾珠絲杠副不產(chǎn)生疲勞剝傷（或稱為點蝕，是滾珠絲杠副的主要失效形式）時的軸向載荷。不同規(guī)格的的滾珠絲杠副的額定載荷植見表5.7-3542。實際應(yīng)用中，由于預(yù)期的總運轉(zhuǎn)時間（

15、壽命）、轉(zhuǎn)速、載荷性質(zhì)等與得到額定動載荷值的條件不同，必須根據(jù)已知條件，按式（5-1）折算成與之相當額定動載荷值，只要選用的滾珠絲杠副的額定動載荷值等于或大于由式（5-1）計算所得的C值，這些滾珠絲杠副就可以在給定的條件下和預(yù)期的壽命內(nèi)安全地工作。 (5-1)式中 ，根據(jù)預(yù)期的壽命（），查圖5.7-89，取15000h，。表 5-1滾珠絲杠的預(yù)期工作壽命機床類別工作壽命一般機床，組合機床數(shù)控機床，精密機床機床的移動機構(gòu)和輔助機構(gòu) 10000 15000 50008000 表 5-2 載荷系數(shù)載荷性質(zhì)平穩(wěn)，輕微沖擊中等沖擊較大沖擊，振動 11.21.21.51.52.5表 5-3 硬度影響系數(shù)及

16、硬度HRC5552.55047.54540動載荷硬度影響系數(shù)靜載荷硬度影響系1.01.01.111.111.331.401.561.671.922.12.42.653.854.5轉(zhuǎn)速系數(shù)，根據(jù)已知的n，可查圖5.7-90, n取100r/min,所以=0.69; 當量軸向載荷(kgf), 取500kgf。所以可得按額定靜載荷選用額定靜載荷是指滾珠絲杠副在靜止狀態(tài)下，承載最大接觸應(yīng)力的滾珠和滾道接觸面的塑性變形量之和滾珠直徑萬分之一時的軸向載荷。如果滾珠絲杠副的載荷是靜載荷，或其轉(zhuǎn)速小于10r/min,這時應(yīng)按額定靜載荷選用，使其值符合下式的要求： (5-2)式中 最大軸向載荷(kgf)，取15

17、00(kgf)。所以可得： 臨界轉(zhuǎn)速 （r/min）式中 絲杠底徑（），=38.5；支撐方法有關(guān)的臨界轉(zhuǎn)速系數(shù)，見表5-4，取15.1；支承方式 Fm雙推雙推雙推支承 單推單推雙推自由21.915.19.73.420.310.25.11.3表5-4 系數(shù) f 和m絲杠支撐間距（mm），取1000mm。所以可得轉(zhuǎn)速遠遠大于電機的最大轉(zhuǎn)速，所以合適。查<<機床零件設(shè)計手冊>>8 型外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的帶套的雙螺母滾珠絲杠副,表5.7-37得：6008額定動載荷3120kgf 額定動載荷14600kgf額定動載荷和額定靜載荷都符合要求。 橫向水平進給滾珠絲杠副的承載能力及其選

18、用滾珠絲杠副的承載能力用額定動載荷（C）和額定靜載荷（）來表示，它的定義、計算和選用方法和滾動軸承基本相同。一般額定動載荷或額定靜載荷選用滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格；只有細廠而又承受壓縮載荷的滾珠絲杠副，才需要壓桿穩(wěn)定性的核算，對轉(zhuǎn)速高，支撐距離大的滾珠絲杠副，才做臨界轉(zhuǎn)速的核算；對精度要求高的滾珠絲杠副，才做剛度的核算。按額定動載荷選用 (5-3)表 5-5滾珠絲杠的預(yù)期工作壽命機床類別工作壽命一般機床，組合機床數(shù)控機床，精密機床機床的移動機構(gòu)和輔助機構(gòu) 10000 15000 50008000 表 5-6 載荷性質(zhì)平穩(wěn)，輕微沖擊中等沖擊較大沖擊，振動 11.21.21.51.52.5 轉(zhuǎn)速系數(shù)，根據(jù)已知的n，可查圖5.7-90, n取100r/min,所以=0.69; 當量軸向載荷(kgf), 取200kgf。所以可得硬度(HRC)5552.55047.54540動載荷硬度影響系數(shù)靜載荷硬度影響系1.01.01.111.111.331.401.561.671.922.12.42.653.854.5表 5-7 硬度影響系數(shù)及按額定靜載荷選用額定靜載荷是指滾珠絲杠副在靜止狀態(tài)下，承載最大接觸應(yīng)力的滾珠和滾道接觸面的塑性變形量之和滾珠直徑萬分之一時的軸向載荷。如果滾珠絲杠副的載荷是靜載荷，或其轉(zhuǎn)速小于10r/min