畢業(yè)設(shè)計說明書-自動焊接

PAGEword文檔可自由復(fù)制編輯摘要自動焊接技術(shù)就是應(yīng)用單片機編程控制技術(shù)自動實現(xiàn)焊接的目的。在現(xiàn)代焊接技術(shù)中積極使用和推廣焊接技術(shù)對提高產(chǎn)品質(zhì)量、減輕工人勞動強度、加速焊接技術(shù)機械化等方面具有重要的作用。因此大力提高焊接技術(shù)具有重大的意義，也是目前焊接工作者研究的主要課題。畢業(yè)設(shè)計的課題與機械設(shè)計及其自動化有比較全面的相關(guān)知識體系。實現(xiàn)焊接技術(shù)自動化是生產(chǎn)高科技產(chǎn)品的保障，離開了它就不能開發(fā)研制出先進的產(chǎn)品和保障產(chǎn)品質(zhì)量，不能提高生產(chǎn)率、降低成本和縮短生產(chǎn)周期，加之通過畢業(yè)設(shè)計實習(xí)調(diào)研，完成該課題可對我們大學(xué)四年所學(xué)的知識進行一次比較全面的專業(yè)訓(xùn)練，可以培養(yǎng)我們掌握如何運用所學(xué)過的知識去解決實際生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，增強從事本專業(yè)的實際所需的研究開發(fā)能力，為我們以后走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：專用焊接機；單片機編程；焊接技術(shù)；效率；調(diào)研SpecialweldingmachinemovementthedesignofthesystemAutomaticweldingtechnologyisthesinglechipmicrocomputercontroltechnologyapplicationprogrammingrealisethepurposeofautomaticwelding.Inthemodernweldingtechnologyandpopularizationoftheaggressiveuseofweldingtechnologytoimproveproductquality,reducelaborintensity,accelerateweldingtechnology,machinehasanimportantrole.Sotoimprovetheweldingtechnologyisofgreatsignificance,itisalsotheweldingworkersoftheresearch.Graduatedesignissuesandmechanicaldesignanditsautomationhavecomprehensiveknowledgeofthesystem.Realizeweldingtechnologyautomationisproductiontechnologyproductguarantee,leftitcannotdevelopedadvancedproductsandensureproductquality,notimproveproductivity,reducecostandshortentheproductioncycle,andthroughthegraduationdesignpracticeresearch,completetheprojectcanbetoouruniversityfouryearsofknowledgeonamorecomprehensiveprofessionaltraining,cancultivateourknowledgeofhowtousethelearnedknowledgetosolvepracticalproductionproblems,enhancetheactualrequiredinthismajorofresearchanddevelopmentability,aswelateronjobsandlaythegoodfoundation.Keywords:specialweldingmachine;microcontrollerprogramming;weldingtechnology;efficiency;research.目錄專用焊接機運動系統(tǒng)的設(shè)計 2摘要 2Specialweldingmachinemovementthedesignofthesystem 3第1章 前言 6第2章專用焊接機系統(tǒng)的機械設(shè)計原理與方案 82.1系統(tǒng)沿著縱向的運動 92.2系統(tǒng)的橫向運動 10第3章傳動裝置的總體設(shè)計 103.1 傳動方案擬定 103.2 電動機的選擇 11第4章零件的設(shè)計計算 124.1.導(dǎo)軌的設(shè)計 124.1.1．導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度 124.1.2．導(dǎo)軌的剛度 124.1.3.導(dǎo)軌的耐磨性 124.1.4.導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式 134.1.5．導(dǎo)軌的基本形式 134.1.6導(dǎo)軌的磨損形式 134.1.7提高導(dǎo)軌耐磨性的措施 134.1.8．合理設(shè)計調(diào)節(jié)間隙的裝置 144.1.9.合理設(shè)計導(dǎo)軌上的比壓 144.1.10.合理設(shè)計導(dǎo)軌的防護裝置和采用合理的潤滑方式 144.1.11．導(dǎo)軌的零件圖 144.2絲杠的設(shè)計計算 154.2.1．零件的分析 154.2.2．工藝規(guī)程設(shè)計 164.2.3.機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 184.2.4.確定切削用量 194.2.5 絲杠的零件圖 214.3 連接塊的設(shè)計 224.3.1.連接塊的作用及材料選擇 224.3.2.連接塊零件圖 224.4 轉(zhuǎn)盤的設(shè)計 234.4.1轉(zhuǎn)盤的作用及材料選擇 234.4.2轉(zhuǎn)盤零件圖 234.5 滑塊設(shè)計 244.5.1.滑塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料選擇 244.5.2滑塊的零件圖 244.6軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 244.6.1．選擇軸的材料 244．6．2初算軸徑 244.6．3軸的零件圖 25設(shè)計小結(jié) 26參考文獻 1前言

焊接機的發(fā)展趨勢：隨著市場競爭的日益加劇，適者生存，優(yōu)勝劣汰將成為電焊機行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的必然趨勢。有些電焊機企業(yè)在競爭中發(fā)展壯大，甚至發(fā)展成大集團；有些企業(yè)將面臨破產(chǎn)，或被兼并、收購，從而退出電焊機行業(yè)。但無論是從目前電焊機產(chǎn)量構(gòu)成比的發(fā)展趨勢，還是從電焊機的技術(shù)發(fā)展方向上看，我國電焊機今后將向高效、節(jié)能、機電一體化和成套方面發(fā)展。隨著技術(shù)進步和社會發(fā)展，對專用、成套設(shè)備的技術(shù)性能要求越來越高，需量也不斷增大。這方面，我國有實力的焊接研究院所、知名企業(yè)進行了長期的技術(shù)研究、市場開發(fā)、人才儲備和科學(xué)化現(xiàn)代化管理。成都電焊機研究所、成都焊研科技有限責(zé)任公司、四川成焊寶瑪焊接裝備工程有限公司、成都焊研威達自動焊接設(shè)備有限公司的產(chǎn)品和技術(shù)，不僅在很大程度上滿足了國內(nèi)不同用戶的需求，而且有部分專用、成套焊接設(shè)備出口創(chuàng)匯。如，成都焊研科技有限責(zé)任公司作為我國電焊機行業(yè)最早從事自動焊接設(shè)備開發(fā)的高新技術(shù)企業(yè)之一，不僅為國內(nèi)汽車、摩托車、家電、航空航天、軍工、工程機械、壓力容器、造船、礦山及機械制造業(yè)等各行業(yè)提供了千余套高效、節(jié)能的專用自動焊接設(shè)備，產(chǎn)品還出口美國、歐洲、東南亞及非洲各國。該公司生產(chǎn)的自動焊接設(shè)備已廣泛應(yīng)用于一汽集團、東風(fēng)集團、上海大眾、重汽集團、柳州五菱、春蘭集團、美的集團、廣東美芝、格蘭仕公司、實德集團、神鋼集團、蘇州施耐德等大中型企業(yè)。為用戶單位解決了大量焊接技術(shù)難題，取得了一批具有國際國內(nèi)先進水平的研究成果，贏得了國內(nèi)外用戶的廣泛贊譽。四川成焊寶瑪焊接裝備工程有限公司在引進、吸收法國先進的設(shè)計制造標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)以及成功的工程管理經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，通過不斷努力，承擔(dān)了許多重大的焊接成套設(shè)備設(shè)備項目的開發(fā)設(shè)計制造的“交鑰匙”工程。按照ISO9001建立的公司質(zhì)量管理體系使其為汽車工業(yè)及其他工業(yè)部門提供的焊接生產(chǎn)線、焊接機器人系統(tǒng)、專用焊接設(shè)備具有國際先進水平。在此，我們可以高興地說，在專用成套焊接設(shè)備生產(chǎn)領(lǐng)域，我國焊接研究和生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)突破了國外的封鎖。

那么，為什么專用成套設(shè)備在我國進口焊接設(shè)備中仍占有較大的比例？這不僅僅是用戶企業(yè)對國外產(chǎn)品的迷信，更重要的是反映出我國專用成套焊接設(shè)備技術(shù)方面存在不足，尤其是隨著技術(shù)的發(fā)展，用戶給專用成套設(shè)備提出了更高的要求。

在未來的5至15年，我國的成套焊接設(shè)備制造企業(yè)不但要在提高技術(shù)、設(shè)計水平上做出努力，還要在企業(yè)質(zhì)量管理、各種基礎(chǔ)件、配套件的選用方面下功夫，實現(xiàn)專用成套焊接設(shè)備生產(chǎn)自動化，爭取在專用、成套焊接設(shè)備方面取得新的突破。同時，由于專用成套焊接設(shè)備每臺（套）的技術(shù)要求各異，用途各不相同，研制和生產(chǎn)周期比通用焊機長，但往往用戶的需求是很及時的，這就要求專用成套焊接設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)要有更多的技術(shù)和人才儲備，特別要在專用成套焊接設(shè)備通用化方面下功夫，提前做好基礎(chǔ)研究，才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。對于這一點，我國一些著名的專用成套焊接設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)已成竹在胸。

在產(chǎn)品上，要繼續(xù)開發(fā)國民經(jīng)濟各行業(yè)急需的成套焊接設(shè)備，如汽車總裝焊接生產(chǎn)線(包括焊接機器人系統(tǒng)、高精度傳輸裝置、中心控制系統(tǒng)等)；電站鍋爐、壓力容器行業(yè)的重型容器焊接中心、集裝箱焊接生產(chǎn)線、大型三通的馬鞍形接頭的全自動焊接裝置。開發(fā)、研制高科技含量的特種專用設(shè)備，如大功率電子束焊機、大功率激光焊機以及數(shù)控切割等，為國家重大項目研制高起點、高水平的成套焊接設(shè)備，提供交鑰匙工程，保證焊接質(zhì)量和可靠性是專用成套焊接設(shè)備今后的發(fā)展趨勢。本課題進行設(shè)計的是可適用工業(yè)企業(yè)批量生產(chǎn)線中的一處裝置，用來對兩塊固體材料進行聯(lián)結(jié)，這種對于特定形狀的產(chǎn)品加工工藝使用一些專用機械，可以大大提高工作效率及產(chǎn)品質(zhì)量，可以改善產(chǎn)品美觀度及連接縫的一致性，提高材料使用率，降低成本。同時還可以實現(xiàn)自動完成，減輕了勞動強度。該裝置具有一定難度，通過對具體工作進行分析和研究，得到合理可行的結(jié)構(gòu)方案，可以使學(xué)生對所學(xué)的基礎(chǔ)知識進一步鞏固，通過自己動手為工業(yè)企業(yè)設(shè)計專用裝置，可以更進一步使學(xué)生了解工業(yè)批量生產(chǎn)中的一些具體技術(shù)問題及解決方法，加深對所學(xué)相關(guān)專業(yè)的認(rèn)識，為更好地走上社會、適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)要求打下基礎(chǔ)。也提高了我們同學(xué)自身的專業(yè)技術(shù)水平。自動焊接技術(shù)就是應(yīng)用單片機編程控制技術(shù)自動實現(xiàn)焊接的目的。在現(xiàn)代焊接技術(shù)中積極使用和推廣焊接技術(shù)對提高產(chǎn)品質(zhì)量、減輕工人勞動強度、加速焊接技術(shù)機械化等方面具有重要的作用。因此大力提高焊接技術(shù)具有重大的意義，也是目前焊接工作者研究的主要課題。畢業(yè)設(shè)計的課題與機械設(shè)計及其自動化有比較全面的相關(guān)知識體系。實現(xiàn)焊接技術(shù)自動化是生產(chǎn)高科技產(chǎn)品的保障，離開了它就不能開發(fā)研制出先進的產(chǎn)品和保障產(chǎn)品質(zhì)量，不能提高生產(chǎn)率、降低成本和縮短生產(chǎn)周期，加之通過畢業(yè)設(shè)計實習(xí)調(diào)研，完成該課題可對我們大學(xué)四年所學(xué)的知識進行一次比較全面的專業(yè)訓(xùn)練，可以培養(yǎng)我們掌握如何運用所學(xué)過的知識去解決實際生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，增強從事本專業(yè)的實際所需的研究開發(fā)能力，為我們以后走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。第2章專用焊接機系統(tǒng)的機械設(shè)計原理與方案專用焊接機主要有兩部分組成：第一部分是機械運動系統(tǒng)的控制部分?？刂撇糠纸M要由單片機控制伺服電機來實現(xiàn)運動的準(zhǔn)確性。由于伺服電機可實現(xiàn)閉環(huán)的反饋控制，電機通過聯(lián)軸器帶動減速器，通過減速器使得電機的轉(zhuǎn)速降低，同時獲得較大的轉(zhuǎn)矩，減速器帶動絲杠實現(xiàn)承載焊頭裝置的橫向和縱向運動，焊頭的旋轉(zhuǎn)通過氣動的方式控制。在伺服電機上安裝光電碼盤，以檢測電機的轉(zhuǎn)速，若是電機的轉(zhuǎn)速不能滿足所需的要求，則可以通過光電碼盤檢測到，再返回到單片機的控制單元中。同時把單片機與液晶顯示器接通，用此來反映電機的具體位置，這種位置是通過在工作平面上建立的坐標(biāo)平面來確立的。由于專用焊接機運動系統(tǒng)在工作的時候要求焊頭的運轉(zhuǎn)要具有平穩(wěn)性，這樣才不至于因為焊頭的運動不平穩(wěn)性導(dǎo)致焊接的不精確。現(xiàn)代的焊接技術(shù)要求具有很高的焊接技術(shù)要求，所以這些很重要。2.1系統(tǒng)沿著縱向的運動圖2.1該運動由于在水平方向上運動，因此在設(shè)計上較為簡單，在縱向運動的方向安置一個電機，該電機控制著驅(qū)動軸即絲杠的縱向傳動，該部分的運動具體情況是：電機通過聯(lián)軸器與絲杠連接，電機轉(zhuǎn)動帶動絲杠轉(zhuǎn)動，縱向絲杠再通過連接塊與承載橫向?qū)к壍牡装暹B接，該橫向底板在與縱向絲杠平行的導(dǎo)軌上運動。2.2系統(tǒng)的橫向運動圖2.2專用焊接機在縱向和橫向上運動控制起來是比較復(fù)雜的，也是本次畢業(yè)設(shè)計所要重點設(shè)計的，但是本次設(shè)計主要是設(shè)計該運動系統(tǒng)的機械傳動方面，而對具體的電氣控制方面的設(shè)計涉及的不多。橫向機械傳動方面的設(shè)計主要如下：一、首先在電機的帶動下，通過聯(lián)軸器與絲杠連接，如同上述縱向絲杠帶動一樣，這里也需要一個連接塊來實現(xiàn)絲杠帶動承載旋轉(zhuǎn)器的底板運動，從而實現(xiàn)專用焊接機在橫向的運動。本次畢業(yè)設(shè)計的原理大致就是這樣，下面將要著重介紹一些常用零件的設(shè)計與計算。由于本次設(shè)計要用到一級減速器。因此要大致介紹一下。第3章傳動裝置的總體設(shè)計傳動方案擬定由題目專用焊接機系統(tǒng)的機械設(shè)計所知，在傳動過程中要用到導(dǎo)軌、電機、聯(lián)軸器、軸承和絲杠。本傳動機構(gòu)的特點是：傳動力矩小，要求傳動精度高。所以對電機就要求具有閉環(huán)控制的能力，同時導(dǎo)軌表面的平整度也有很高的要求，為了使得該運動系統(tǒng)具有一定的壽命，要求導(dǎo)軌和絲杠表面具有一定的耐磨度，從而使得即使在長時間工作后仍具有較高的運動精度和傳動精度。按設(shè)計要求及工作條件選用Y系列三相異步電動機，臥式封閉結(jié)構(gòu)，電壓380V.電動機的選擇按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動機，封閉式結(jié)構(gòu)，Y型。電動機所需工作功率按進行計算由電動機至傳送帶的總效率為式中分別為下底板聯(lián)軸器、下底板絲杠、上底板聯(lián)軸器、上底板絲杠的傳動效率。取=0.96，=0.98，=0.97，=0.99則==0.79則==0.253KW絲杠工作轉(zhuǎn)速為綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、質(zhì)量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，查表可知第二種方案比較合適。因此選定電動機型號為Y132S-6,則電動機滿載轉(zhuǎn)速為=960r/min.其主要性能如下表：表3.1電動機主要性能型號額定功率KW滿載時額定電流額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速r/min電流（380v時）效率％功率因數(shù)Y132S-639607.2840.776.52.02電動機安裝尺寸如下表：表3.2電動機安裝尺寸中心高H外形尺寸L(AC/2+AD)HD底角安裝尺寸AB地腳螺栓孔直徑K軸外伸尺寸DE裝鍵部位尺寸FGD1324753503152161401236801041第4章零件的設(shè)計計算4.1.導(dǎo)軌的設(shè)計4.1.1．導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度是指執(zhí)行元件沿著導(dǎo)軌運動的直線性或真圓性，以及執(zhí)行件沿導(dǎo)軌的運動同其他有關(guān)運動之間有關(guān)基面之間的相互位置的準(zhǔn)確性。4.1.2．導(dǎo)軌的剛度導(dǎo)軌的剛度是導(dǎo)軌工作質(zhì)量的重要指標(biāo)，它表示導(dǎo)軌受載荷后抵抗變形的能力。導(dǎo)軌如果變形過大，則剛性很差，不僅嚴(yán)重的破壞導(dǎo)向精度，而且使工作條件惡化，使導(dǎo)軌上的比壓分布不均，加劇導(dǎo)軌磨損。導(dǎo)軌的變形有兩部分組成，一部分是導(dǎo)軌本身的變形，即導(dǎo)軌表面受壓后的接觸變形，和導(dǎo)軌受力后的扭轉(zhuǎn)與彎曲變形，另一種是因床身的變形而引起的導(dǎo)軌變形。4.1.3.導(dǎo)軌的耐磨性導(dǎo)軌的耐磨性在一般情況下是導(dǎo)軌工作質(zhì)量的關(guān)鍵。當(dāng)執(zhí)行件沿著導(dǎo)軌運動時，要求導(dǎo)軌具有足夠的導(dǎo)向精度，但執(zhí)行件的運動又引起導(dǎo)軌的磨損，從而破壞導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度。一方面要求具有足夠的導(dǎo)向精度，另一方面要求具有足夠的導(dǎo)向精度，這就構(gòu)成了長期保證導(dǎo)軌運動精確性的矛盾。磨損的不斷加劇，可使導(dǎo)軌最后達到必須修復(fù)甚至報廢。據(jù)統(tǒng)計，修復(fù)導(dǎo)軌導(dǎo)向精度的工作量約占機床維修工作量的30—50%。導(dǎo)軌磨損的快慢取決于導(dǎo)軌材料的耐磨性能、加工熱處理方法以及影響導(dǎo)軌接觸面的其他因素。例如，摩擦性質(zhì)、比壓大小，相對滑動速度的大小、潤滑方式、防護狀況以及導(dǎo)軌表面的初始狀態(tài)等。4.1.4.導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式直線導(dǎo)軌為了使運動方向只沿著一個方向運動，導(dǎo)軌必須限制運動部件只能有一個方向的自由度。4.1.5．導(dǎo)軌的基本形式常用的導(dǎo)軌形式為矩形、三角形、燕尾形、圓形四大類，每一種類型又分為凹凸兩種類型。當(dāng)導(dǎo)軌水平布置時，凸導(dǎo)軌的特點是不易積存鐵屑及贓物，也不易存油，故潤滑性能差，只適宜用于低速移動；凹形導(dǎo)軌的特點恰與之相反，它可用于高速移動，但必須有較好的防護，以免落入鐵屑及贓物。矩形導(dǎo)軌：從制造、檢修及修理方面看，以矩形及圓形導(dǎo)軌最為方便。矩形導(dǎo)軌兩個方向各有自己的導(dǎo)軌面，兩個方向的誤差不會相互影響，同時，兩個方向的導(dǎo)軌面可各按載荷的性質(zhì)及大小設(shè)計，承載能力大，剛度高。但矩形導(dǎo)軌磨損后不能自動補償，調(diào)整間隙麻煩，一般用于載荷大，剛度高的地方。三角形導(dǎo)軌：三角形導(dǎo)軌靠三角形兩個側(cè)面導(dǎo)向，當(dāng)側(cè)面有了磨損，工作臺會自動磨損，工作臺會自動下沉，不會出現(xiàn)側(cè)隙，可保持原有的導(dǎo)向精度。但其水平和重量兩個方向上的誤差相互影響，會使得制造、檢驗及修理帶來較大的困難。燕尾槽導(dǎo)軌：燕尾槽導(dǎo)軌調(diào)整間隙方便，其高度較小，結(jié)構(gòu)緊湊，特別用于多層運動件的地方或要求高度小而速度低的地方，但其制造、檢驗及修理比較負(fù)載，剛度比較差，摩擦力較大。4.1.6導(dǎo)軌的磨損形式機床滑動導(dǎo)軌磨損的基本形式是磨粒磨損和接觸破損。這兩種損壞一般都是同時進行，兩者相互聯(lián)系又相互影響。但由于影響磨損程度的因素變化，有時其中一種可能是主要形式，而另一種則是伴隨的。對于專用焊接機，其磨損形式主要是磨粒磨損，應(yīng)以導(dǎo)軌的防護為主。4.1.7提高導(dǎo)軌耐磨性的措施選擇導(dǎo)軌材料主要應(yīng)從保證它的耐磨性來考慮。鑄鐵導(dǎo)軌硬度通常為HB180—240，鑄鐵導(dǎo)軌硬度高，耐磨性也高，滿足專用焊接機使用要求。如果偶合導(dǎo)軌的硬度相同，則磨損最激烈，因此，通常宜使底座導(dǎo)軌的硬度稍高，因為它直接影響工作部件的精度，同時它的維修也比較復(fù)雜困難。對鑄鐵導(dǎo)軌熱處理方法：接觸自冷淬火。優(yōu)點：設(shè)備簡單，投資少，成本低，變形小，操作容易，淬火后耐磨性可提高1—3倍。采用此法淬火，導(dǎo)軌表面有微量變形，對導(dǎo)軌精度影響不大；淬火深度同電流大小、滾輪移動的速度、滾輪數(shù)目有關(guān)，電流越大，速度越慢，滾輪數(shù)目越少，淬硬深度就越大。4.1.8．合理設(shè)計調(diào)節(jié)間隙的裝置為了保證在導(dǎo)軌上移動部件的運動精度，消除存在于導(dǎo)軌結(jié)合面之間的間隙，防止在運動時發(fā)生顫動和偏傾，必須在機床上采用間隙調(diào)整裝置。這樣不僅可以放寬導(dǎo)軌的制造公差，使部件裝配容易，同時，更可補償在長期使用過程中偶合導(dǎo)軌之間的產(chǎn)生的間隙，保持導(dǎo)軌上移動部件的運動精度。4.1.9.合理設(shè)計導(dǎo)軌上的比壓為了提高導(dǎo)軌耐磨性，必須限制導(dǎo)軌面上的平均壓力。如果導(dǎo)軌支撐面設(shè)計過小，而負(fù)載很大，其結(jié)合會使得導(dǎo)軌表面因油膜破壞而加速磨損。為避免此種情況，在設(shè)計時就需要保證導(dǎo)軌面上的平均壓力保持在一定數(shù)值內(nèi)。由于專用焊接機的運動速度低，許用平均比壓一般為8—12公斤每平方厘米。4.1.10.合理設(shè)計導(dǎo)軌的防護裝置和采用合理的潤滑方式導(dǎo)軌的防護裝置可保持其工作精度，它主要用于防止切屑、磨粒粉末、塵土、水分等進入導(dǎo)軌的工作表面，以減少其對導(dǎo)軌的磨損和腐蝕。保護導(dǎo)軌工作表面可靠的潤滑對保持導(dǎo)軌的工作精度也很重要。導(dǎo)軌工作表面之間形成的油膜厚度最好能保證導(dǎo)軌的液體摩擦潤滑。4.1.11．導(dǎo)軌的零件圖圖4.14.2絲杠的設(shè)計計算4.2.1．零件的分析零件的作用：絲杠是將旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動的傳動副零件，它被用來完成機床的進給運動。機床絲杠不僅要能傳遞準(zhǔn)確的運動，而且還要能傳遞一定的動力。所以它在精度、強度以及耐磨性各個方面，都有一定的要求。其功用為支承傳動零件（齒輪、皮帶輪等）、傳動扭矩、承受載荷，以及保證裝在主軸上的工件或刀具具有一定的回轉(zhuǎn)精度。表面特點：外圓、內(nèi)孔、圓錐、螺紋、花鍵、橫向孔。零件的工藝分析：絲杠是細(xì)而長的柔性軸，它的長徑比往往很大，一般都在20～50左右，剛度很差。加上其結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜，有要求很高的螺紋表面，又有階梯及溝槽，因此，在加工過程中，很容易產(chǎn)生變形。這是絲杠加工中影響精度的一個主要矛盾。主要技術(shù)要求：1、尺寸精度軸頸是軸類零件的主要表面，它影響軸的回轉(zhuǎn)精度及工作狀態(tài)。軸頸的直徑精度根據(jù)其使用要求通常為IT6～IT9，精密軸頸可達IT5。2、幾何形狀精度軸頸的幾何形狀精度（圓度、圓柱度），一般應(yīng)限制在直徑公差點范圍內(nèi)。對幾何形狀精度要求較高時，可在零件圖上另行規(guī)定其允許的公差。3、位置精度主要是指裝配傳動件的配合軸頸相對于裝配軸承的支承軸頸的同軸度，通常是用配合軸頸對支承軸頸的徑向圓跳動來表示的；根據(jù)使用要求，規(guī)定高精度軸為0.001～0.005mm，而一般精度軸為0.01～0.03mm。此外還有內(nèi)外圓柱面的同軸度和軸向定位端面與軸心線的垂直度要求等。4．表面粗糙度根據(jù)零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度值，例如普通機床主軸支承軸頸的表面粗糙度為Ra0.16～0.63um，配合軸頸的表面粗糙度為Ra0.63～2.5um，隨著機器運轉(zhuǎn)速度的增大和精密程度的提高，軸類零件表面粗糙度值要求也將越來越小。軸類零件的加工工藝因其用途、結(jié)構(gòu)形狀、技術(shù)要求、產(chǎn)量大小的不同而有差異。而軸的工藝規(guī)程編制是生產(chǎn)中最常遇到的工藝工作。軸類零件加工的主要問題：軸類零件加工的主要問題是如何保證各加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和主要表面之間的相互位置精度。具體指標(biāo)有：（1）單個螺距允差（2）中徑圓度允差；（3）外徑相等性允差；（4）外徑跳動允差；（5）牙形半角允差；（6）中徑為尺寸公差；（7）外徑為尺寸公差；（8）內(nèi)徑為尺寸公差。4.2.2．工藝規(guī)程設(shè)計確定毛坯的制造形式：題目給定的零件是絲杠，軸類零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類型、設(shè)備條件及結(jié)構(gòu)，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材料又減少機械加工的工作量，還可改善機械性能。軸類零件的材料和毛坯,合理選用材料和規(guī)定熱處理的技術(shù)要求，對提高軸類零件的強度和使用壽命有重要意義，同時，對軸的加工過程有極大的影響。1、軸類零件的材料一般軸類零件常用45鋼，根據(jù)不同的工作條件采用不同的熱處理規(guī)范（如正火、調(diào)質(zhì)、淬火等），以獲得一定的強度、韌性和耐磨性。對中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，可選用40Cr等合金鋼。這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后，具有較高的綜合力學(xué)件能。精度較高的軸，有時還用軸承鋼GCrls和彈簧鋼65Mn等材料，它們通過調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后，具有更高耐磨性和耐疲勞性能。對于高轉(zhuǎn)速、重載荷等條件下工作的軸，可選用20CrMnTi、20MnZB、20Cr等低碳含金鋼或38CrMoAIA氮化鋼。低碳合金鋼經(jīng)滲碳淬火處理后，具有很高的表面硬度、抗沖擊韌性和心部強度，熱處理變形卻很小。2、軸類零件的毛坯軸類零件的毛坯最常用的是圓棒料和鍛件，只有某些大型的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸才采用鑄件。因而結(jié)合題目給定車床絲杠零件的作用及工作要求，材料可選用GCr15，毛坯應(yīng)采用鍛件，以保證機械性能。基面的選擇：基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得以保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，甚至?xí)斐闪慵拇笈鷪髲U，使生產(chǎn)無法正常運行。（1）粗基準(zhǔn)的選擇。對于本零件而言，按照粗基準(zhǔn)的選擇原則，以外圓為粗基準(zhǔn)是完全合理的。（2）精基準(zhǔn)的選擇。主要考慮到基準(zhǔn)重合的問題，和便于裝夾，以工件端面中心孔為精基準(zhǔn)。制定工藝路線：工藝路線方案一毛坯（熱處理）—校直—車端面打中心孔—外圓粗加工—校直熱處理—重打中心孔（修正）—外圓半精加工—加工螺紋—校直、低溫時效—修正中心孔—外圓、螺紋精加工。工序Ⅰ毛坯（熱處理）工序Ⅱ校直工序Ⅲ車端面打中心孔工序Ⅳ外圓粗加工工序Ⅴ校直熱處理工序Ⅵ重打中心孔（修正）工序Ⅶ外圓半精加工工序Ⅷ加工螺紋工序Ⅸ校直、低溫時效工序Ⅹ修正中心孔工序ⅩⅠ外圓、螺紋精加工工藝路線方案二工序Ⅰ鍛造（彎曲度不超過5mm）工序Ⅱ球面退火工序Ⅲ車端面打中心孔工序Ⅳ車外圓工序V粗車梯形螺紋槽工序VI半精車外圓工序VII粗磨外圓工序VIII車梯形螺紋工序IX半精磨外圓工序X精車螺紋工序XI研磨外圓工序XII終磨外圓工藝方案的比較與分析1、絲杠的校直及熱處理：絲杠工藝除毛坯工序外，在粗加工及半精加工階段，都安排了校直及熱處理工序。校直的目的是為了減少工件的彎曲度，使機械加工余量均勻。時效熱處理以消除工件的殘余應(yīng)力，保證工件加工精度的穩(wěn)定性。一般情況下，需安排三次。一次是校直及高溫時效，它安排在粗車外圓以后，還有兩次是校直及低溫時效，它們分別安排在螺紋的粗加工及半精加工以后。2、定位基準(zhǔn)面的加工：絲杠兩端的中心孔是定位基準(zhǔn)面，在安排工藝路線時，應(yīng)一首先將它加工出來，中心孔的精度對加工質(zhì)量有很大影響，絲杠多選用帶有120。保護錐的中心孔。此外，在熱處理后，最后精車螺紋以前，還應(yīng)適當(dāng)修整中心孔以保持其精度。絲杠加工的定位基準(zhǔn)面除中心孔外，還要用絲杠外圓表面作為輔助基準(zhǔn)面，以便在加工中采用跟刀架，增加剛度。3、螺紋的粗、精加工粗車螺紋工序一般安排在精車外圓以后，半精車及精車螺紋工序則分別安排在粗磨及精磨外圓以后。不淬硬絲杠一般采用車削工藝，經(jīng)多次加工，逐漸減少切削力和內(nèi)應(yīng)力；對于淬硬絲杠，則采用“先車后磨”或“全磨”兩種不同的工藝。后者是從淬硬后的光杠上直接用單線或多線砂輪粗磨出螺紋，然后用單線砂輪精磨螺紋。4、重鉆中心孔：工件熱處理后，會產(chǎn)生變形。其外圓面需要增加的加工余量，為減少其加工余量，而采用重鉆中心孔的方法。在重鉆中心孔之前，先找出工件上徑向圓跳動為最大值的一半的兩點，以這兩點后作為定位基準(zhǔn)面，用車端面的方法切去原來的中心孔，重新鉆中心孔。當(dāng)使用新的中心孔定位時，工件所必須切會的額外的加工余量將減少到原有值。由于該絲杠為批量生產(chǎn)，故加工工藝過程按照工序劃分階段的原則，將整個工藝過程分為五個階段：準(zhǔn)備和預(yù)先熱處理階段，粗加工階段，半精加工階段，精加工階段，終加工階段。為了消除殘余應(yīng)力，整個工藝過程安排了四次消除殘余應(yīng)力的熱處理，并嚴(yán)格規(guī)定機械加工和熱處理后不準(zhǔn)冷校直，以防止產(chǎn)生殘余應(yīng)力。為了消除加工過程中的變形，每次加工后工件應(yīng)垂直吊放，并采用留加工余量分層加工的方法，經(jīng)過多道工序逐步消除加工過程中引起的變形。所以選擇方案二為最佳方案。4.2.3.機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定工序號工種工序內(nèi)容設(shè)備1備料熱軋圓鋼Φ20mm×835mm2熱處理球化退火3車車削試樣，車削后應(yīng)保證零件總長為828mm車床CA6204磨在平面磨床上磨試樣兩平面（磨出即可）,表面粗糙度為Ra6.3um平面磨床M8205檢驗檢驗試樣，待試樣合格后方可轉(zhuǎn)入下道工序6熱處理調(diào)質(zhì)，校直7粗車粗車外圓，均保留加工余量2mm車床CA6208熱處理時效處理，除應(yīng)力，要求全長彎曲小于1.5mm9車車端面取總長825mm修正兩端面中心孔車外圓，車Φ16外圓，留余量0.5-0.6，車Φ12外圓及Φ9.6x1.1的槽完成倒角。車螺紋Tr16×4-7H中徑，留余量0.3-0.4；車倒角，螺紋處圓跳動為0.05mm；車床CA62010粗磨粗磨螺紋大徑，磨其它各外圓，均留磨量1.1~1.2um；萬能磨床M1432A11熱處理中溫回火，冰冷處理，全長彎度小于0.05mm；12檢驗檢驗硬度，磁性探傷，去磁；13研研磨兩端中心孔，表面粗糙度Ra為6.3um；14粗磨磨外圓，磨螺紋大經(jīng)，均留磨量為0.65~0.75um萬能磨床M1432A15半精磨半精磨螺紋，留精磨余量（使用三針測量儀），齒形用樣板透光檢查，絲桿磨床S743216熱處理低溫回火，消除磨削應(yīng)力，要求全長彎曲小于0.10mm，不得冷校直；17研修研兩端中心孔，表面粗糙度Ra為0.32um；車床CA614018半精磨磨Φ12以及Φ10外圓至圖樣要求，要求圓跳動小于0.05mm，磨其余外圓以及端面；萬能磨床M1432A19精磨精磨梯形螺紋Tr16×4-7H至圖樣要求，齒間錐度為15o±20′，齒形按樣板透光檢查；絲桿磨床S743220終磨終磨各外圓至圖樣要求，并涂防銹油；萬能外圓磨床M1432A4.2.4.確定切削用量工序一：粗車外圓(1)確定背吃刀量粗車外圓，加工余量為2mm，一次走刀。Asp=2/2=1mm.(2)確定進給量刀桿尺寸20*30，as6,工件直徑為Φ20mm，則f=0.3~0.4。由《簡明手冊》表4.2—3查取f=0.35mm/r。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.11查?。篤C=1.44(由182~199HBS、asp=1、f=0.35mm/r、車刀為YG硬質(zhì)合金),由于實際車削過程使用條件的改變，查取切削速度修正系數(shù)：K=1.0,K=1.0,K=0.73,K=(190/HBS)1.25=1.0,KSV=0.85,Kkv=1.0。則VC=VC*60V=VC*K*K*K*K*KSV*K=1.44*60*1.0*1.0*0.73*1.0*0.85*1.0=53.6n=853.5r/min按CA6140車床轉(zhuǎn)速（《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2－2）選擇與853.5r/min相近似 的機床轉(zhuǎn)速n=853.5r/min,則實際切削速度V=n/1000=3.14*100*853.5/1000=268m/min。綜上，此工步的切削用量為：a=1mm，f=0.35,n=853.5r/min,V=268m/min。工序二：精車外圓左端確定背吃刀量粗車外圓，加工余量為1.1mm，一次走刀。Asp=1.1/2=0.55mm.(2)確定進給量刀桿尺寸20*30，as1.1,工件直徑為Φ20mm，則f=0.2~0.4。由《簡明手冊》表4.2—3查取f=0.26mm。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.11查?。篤C=1.33(由182~199HBS、asp=2.5、f=0.26mm/r、車刀為YG硬質(zhì)合金),由于實際車削過程使用條件的改變，查取切削速度修正系數(shù)：K=1.0,K=1.0,K=0.73,K=(190/HBS)1.25=1.0,KSV=0.85,Kkv=1.0。則VC=VC*60V=VC*K*K*K*K*KSV*K=1.33*60*1.0*1.0*0.73*1.0*0.851.0=49.5n=157.6r/min按CA620車床轉(zhuǎn)速（《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2－2）選擇與157.5r/min相近似 的機床轉(zhuǎn)速n=183r/min,則實際切削速度V=n/1000=3.14100183/1000=57.5m/min。綜上，此工步的切削用量為：a=2.5mm，f=0.26,n=183r/min,V=57.5m/min。工序三：精車外圓右端確定背吃刀量粗車外圓，加工余量為1.1mm，一次走刀。Asp=1.1/2=0.55mm.(2)確定進給量刀桿尺寸20*30，as1.1,工件直徑為55mm，則f=0.2~0.4。由《簡明手冊》表4.2—3查取f=0.26mm。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.11查取：VC=1.33(由182~199HBS、asp=2.5、f=0.26mm/r、車刀為YG硬質(zhì)合金),由于實際車削過程使用條件的改變，查取切削速度修正系數(shù)：K=1.0,K=1.0,K=0.73,K=(190/HBS)1.25=1.0,KSV=0.85,Kkv=1.0。則VC=VC*60V=VC*K*K*K*K*KSV*K=1.33*60*1.0*1.0*0.73*1.0*0.851.0=49.5n=157.6r/min按CA6140車床轉(zhuǎn)速（《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2－2）選擇與157.5r/min相近似 的機床轉(zhuǎn)速n=183r/min,則實際切削速度V=n/1000=3.14*100*183/1000=57.5m/min。綜上，此工步的切削用量為：a=1.1mm，f=0.26,n=183r/min,V=57.5m/min。絲杠的零件圖圖4.2連接塊的設(shè)計4.3.1.連接塊的作用及材料選擇連接塊是用于連接絲杠與運動底板的零件，它把由電機傳遞到絲杠的運動轉(zhuǎn)換為底板的運動，在此次設(shè)計的專用焊接機運動系統(tǒng)的機械裝置部分共有兩處用到連接塊，它們的結(jié)構(gòu)形式相同，作用都是用于把電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成底板的直線運動。由于絲杠采取的是T型螺紋，直徑為16mm，為了與絲杠配合連接，連接塊的內(nèi)螺紋直徑也采取T16。材料選取為4