畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-凸輪軸拋光機(jī)床的設(shè)計(jì)

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1、濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)題目 凸輪軸拋光機(jī)床的設(shè)計(jì) 系別 機(jī) 電 系 專業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 班級(jí) 機(jī)電 0407 姓名 學(xué)號(hào) 200402235 指導(dǎo)教師 日期 2008 年 11 月 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)題目凸輪軸拋光機(jī)床的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)要求：1、 拋光在現(xiàn)代加工工藝中的重要性減速器軸類的設(shè)計(jì)。2、 使工件與工藝分析。3、 確定機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)。4、 機(jī)床的總體布局。5、 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)進(jìn)度：設(shè)計(jì)進(jìn)度：第一周：確定并上交畢業(yè)設(shè)計(jì)題目；第二周：查找資料，相關(guān)內(nèi)容的分析；第三周：電子稿的初步整理，零件圖草圖的繪制；第四周：修改內(nèi)

2、容，繼續(xù)整理電子稿，零件圖電子稿完成；第五周：對(duì)電子稿中出現(xiàn)的問題進(jìn)一步更改、設(shè)計(jì)；第六周：畢業(yè)設(shè)計(jì)上交電子稿。 第七周：打印電子稿。第八周：答辯。指導(dǎo)教師（簽名）：指導(dǎo)教師（簽名）： 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要拋光是一種應(yīng)用廣泛的磨料加工方法，金屬及非金屬材料制品，精密機(jī)電產(chǎn)品，日常生活用品，均采用拋光加工來(lái)提高表面質(zhì)量。拋光工序在現(xiàn)代加工工藝中的重要性是由拋光自身的特點(diǎn)及零件要求的表面質(zhì)量的日益提高決定的。它是對(duì)零件表面進(jìn)行的光飾加工，主要的目的是去除上道工序的加工痕跡，如到痕、劃印、麻點(diǎn)、尖棱、毛刺等，改善零件表面粗糙度，獲得光亮平整的加工表面，增加美觀，提高工件的抗疲勞和抗腐蝕的性

3、能。經(jīng)拋光的的零件表面粗糙度一般可以達(dá)到 Ra0.4vm。此外，拋光還可以作為一道中間加工工序，為油漆、電鍍等后道工序提供油膜、鍍層附著能力強(qiáng)的表面。本畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的凸輪軸拋光機(jī)床，采用能克服傳統(tǒng)“靠?！睊伖庖鸬纳毯突爻瘫砻娼佑|力不相等及需嚴(yán)格的工件和靠模轉(zhuǎn)動(dòng)同步等缺陷的“抱拋”拋光原理，利用模塊化的設(shè)計(jì)方法將凸輪軸拋光機(jī)床分主軸箱、抱拋裝置、床身、尾架、底座和溜板六大模塊，且各模塊采用獨(dú)立的動(dòng)力源。在整個(gè)機(jī)床的設(shè)計(jì)中需解決的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題為：（1）保持抱拋機(jī)構(gòu)兩拋光輪對(duì)凸輪表面的徑向作用力的恒定。（2）伴隨工件的轉(zhuǎn)動(dòng)，拋光輪的運(yùn)動(dòng)控制。為解決這兩個(gè)問題，在設(shè)計(jì)中采用了恒壓隨動(dòng)液壓系統(tǒng)

4、。至于其它模塊的設(shè)計(jì)則根據(jù)需要和具體設(shè)計(jì)情況，采用類比 C6140 普通車床的有關(guān)尺寸進(jìn)行變型設(shè)計(jì)，如床身的設(shè)計(jì)等。關(guān)鍵詞：光飾加工，抱拋裝置，靠模濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)0目目 錄錄摘 要II1 引 言61.1 拋光在現(xiàn)代加工工藝中的重要性61.2 拋光的分類61.3 國(guó)內(nèi)外凸輪軸拋光機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀61.4 本次所設(shè)計(jì)拋光機(jī)的特點(diǎn)及有關(guān)說明72 使工件與工藝分析82.1 確定工藝方案82.2 擬定夾具方案102.3 擬定砂帶拋光裝置的結(jié)構(gòu)方案113 確定機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)153.1 確定主參數(shù)153.2 其他參數(shù)的確定154 機(jī)床的總體布局194.1 運(yùn)動(dòng)的分配194.2 機(jī)床的傳動(dòng)形式194

5、.3 機(jī)床的支承形式194.4 機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖205 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)215.1 工況分析215.2 擬訂液壓系統(tǒng)工作原理圖275.3 液壓元件的選擇與計(jì)算285.4 系統(tǒng)性能驗(yàn)算355.5 系統(tǒng)的可行性驗(yàn)證365.6 支撐件及導(dǎo)軌設(shè)計(jì)37致 謝 38參考文獻(xiàn)39濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文意見表40濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)1前 言專科階段的畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)三年學(xué)習(xí)的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)工科大學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)踐性、綜合性教學(xué)的必經(jīng)環(huán)節(jié)；是實(shí)現(xiàn)教學(xué)、科研、工程實(shí)踐的重要結(jié)合點(diǎn)；是我們畢業(yè)生作為一名專門的技術(shù)性人才第一次也是本科階段的最后一次比較全面地接受檢驗(yàn)的機(jī)會(huì)。它不但能較好地反映我們?cè)谡麄€(gè)大學(xué)

6、學(xué)習(xí)期間的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)和基本技能的掌握情況，還有助于我們提高分析問題和解決問題的能力，全面提高我們的素質(zhì)，為即將走向生產(chǎn)和科研崗位打下良好的基礎(chǔ)。因而，對(duì)于每一個(gè)即將畢業(yè)的畢業(yè)生來(lái)說有著非常大的重要性。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我所選的設(shè)計(jì)題目為凸輪軸拋光機(jī)床的設(shè)計(jì)（總體設(shè)計(jì)） 。難度應(yīng)屬于中等，能從各個(gè)方面綜合考查大學(xué)三年所學(xué)過的專業(yè)知識(shí)，能代表系統(tǒng)機(jī)械選型設(shè)計(jì)的一般過程。由于設(shè)計(jì)題目與焦作市中原軸件廠生產(chǎn)實(shí)踐掛鉤，實(shí)踐性較強(qiáng)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的凸輪軸拋光機(jī)床，采用能克服傳統(tǒng)“靠?！睊伖庖鸬纳毯突爻瘫砻娼佑|力不相等及需嚴(yán)格的工件和靠模轉(zhuǎn)動(dòng)同步等缺陷的“抱拋”拋光原理，利用模塊化的設(shè)計(jì)方法將

7、凸輪軸拋光機(jī)床分主軸箱、抱拋裝置、床身、尾架、底座和溜板六大模塊，且各模塊采用獨(dú)立的動(dòng)力源。在整個(gè)機(jī)床的設(shè)計(jì)中需解決的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題為：（1）保持抱拋機(jī)構(gòu)兩拋光輪對(duì)凸輪表面的徑向作用力的恒定。（2）伴隨工件的轉(zhuǎn)動(dòng)，拋光輪的運(yùn)動(dòng)控制。為解決這兩個(gè)問題，在設(shè)計(jì)中采用了恒壓隨動(dòng)液壓系統(tǒng)。至于其它模塊的設(shè)計(jì)則根據(jù)需要和具體設(shè)計(jì)情況，采用類比 C6140 普通車床的有關(guān)尺寸進(jìn)行變型設(shè)計(jì)，如床身的設(shè)計(jì)等。限于我自身的設(shè)計(jì)水平及實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)的相對(duì)欠缺，本次設(shè)計(jì)中難免有疏漏或不恰當(dāng)之處。懇請(qǐng)各位老師和翻閱者給以指正。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)21 1 引引 言言1.11.1 拋光在現(xiàn)代加工工藝中的重要性拋光

8、在現(xiàn)代加工工藝中的重要性拋光是一種應(yīng)用廣泛的磨料加工方法，金屬及非金屬材料制品，精密機(jī)電產(chǎn)品，日常生活用品，均采用拋光加工來(lái)提高表面質(zhì)量。拋光工序在現(xiàn)代加工工藝中的重要性是由拋光自身的特點(diǎn)及零件要求的表面質(zhì)量的日益提高決定的。它是對(duì)零件表面進(jìn)行的光飾加工，主要的目的是去除上道工序的加工痕跡，如到痕、劃印、麻點(diǎn)、尖棱、毛刺等，改善零件表面粗糙度，獲得光亮平整的加工表面，增加美觀，提高工件的抗疲勞和抗腐蝕的性能。經(jīng)拋光的的零件表面粗糙度一般可以達(dá)到 Ra0.4vm。此外，拋光還可以作為一道中間加工工序，為油漆、電鍍等后道工序提供油膜、鍍層附著能力強(qiáng)的表面。1.21.2 拋光的分類拋光的分類拋光一般

9、可以分為柔性機(jī)械拋光、機(jī)械化學(xué)拋光、電化學(xué)拋光和磁化學(xué)拋光等。在日常的加工中常用的是柔性機(jī)械拋光，它包括輪式拋光、帶式拋光、盤式拋光和滾筒拋光等。而本論文所采用的是帶式拋光。1.31.3 國(guó)內(nèi)外凸輪軸拋光機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外凸輪軸拋光機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀在國(guó)內(nèi)過去的二十年間，我國(guó)的傳統(tǒng)制造業(yè)中一般采用砂輪磨削或手工拋磨來(lái)完成拋磨工序，技術(shù)含量、自動(dòng)化程度和加工精度都較低。在八十年代初到九十年代初的十年中，砂帶磨削拋光工藝引起了我國(guó)大專院校和科研所及企業(yè)界的極大關(guān)注，他們發(fā)表了相當(dāng)數(shù)量的試驗(yàn)報(bào)告及論文。但由于對(duì)砂帶磨削工藝特性的了解不夠、砂帶質(zhì)量、品種及規(guī)格不能滿足生產(chǎn)需求、砂帶磨床品種太少等原因，導(dǎo)

10、致在國(guó)內(nèi)的砂帶熱沒持續(xù)幾年就沉寂下來(lái)了。近年來(lái)，砂帶拋光機(jī)床稍有回頭，一般加工工藝范圍小，品種少，應(yīng)用范圍小，主要應(yīng)用于棒料、平面等簡(jiǎn)單型面的加工，而用于凸輪軸拋光的有到目前為止只有 B6006 砂帶拋光機(jī)床。在國(guó)外，最早的凸輪軸砂帶磨削機(jī)床已于 1978 年在米蘭展出，但并沒馬上獲得成功。而近年來(lái)對(duì)凸輪軸的研究與應(yīng)用以美國(guó)尤為突出，制造出了多砂帶凸輪磨削拋光機(jī)床，濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)3并成功地應(yīng)用于汽車的加工中。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)42.2.使工件與工藝分析使工件與工藝分析首先，我們得對(duì)凸輪軸有個(gè)初步的了解，通常凸輪軸的材料為鑄鐵或合金鋼，鑄造的凸輪軸一般經(jīng)過鑄造、硬化（有的是在鑄造

11、時(shí)采用冷激鑄鐵，組織是白口鐵） 、磨削、拋光。鋼制的凸輪軸在磨削、淬硬和拋光前，其毛胚是鍛造的，或者用棒料粗加工成形的。而加工凸輪軸的拋光工序通常為加工工藝的最后一道工序，且加工余量很小。 由于此機(jī)床專為凸輪軸的拋光工序設(shè)計(jì)，具有較強(qiáng)的針對(duì)性，因此屬于專用機(jī)床的設(shè)計(jì)的范圍。同時(shí)由于凸輪軸上凸輪的獨(dú)特曲面特性，應(yīng)采用與之相適應(yīng)的加工方法來(lái)對(duì)其進(jìn)行加工，其具體的分析如下。2.12.1 確定工藝方案確定工藝方案為了在滿足加工要求的前提下采用較優(yōu)的加工方案，我們?cè)诖_定加工方案時(shí)得注重考慮以下的幾個(gè)問題：首先，拋光的目的是獲得較高的表面質(zhì)量，但評(píng)價(jià)拋光機(jī)床的拋光質(zhì)量有這樣兩方面的內(nèi)容：一方面是機(jī)床應(yīng)保證

12、工件拋光后的最終尺寸精度，保證這些部位拋光前各道工序所獲得的形狀、位置精度，這是拋光質(zhì)量的先決條件；另一方面是拋光后的表面粗糙度。對(duì)于一般的圓柱工件來(lái)說，保證尺寸公差是較容易的，因?yàn)楣ば蛑袨閽伖夤ば蛄粲羞m當(dāng)?shù)膾伖庥嗔?，而這些拋光余量則可根據(jù)拋削量制定。其次，我們得考慮的是被加工工件的表面形狀，對(duì)于我們現(xiàn)有的特定加工對(duì)象凸輪軸而言，各凸輪的曲面為凹或?yàn)橥辜案魍馆喌南鄬?duì)轉(zhuǎn)角（如圖 2.1 所示）及近年來(lái)對(duì)加工表面質(zhì)量的要求日趨提高和機(jī)床應(yīng)具備一定的加工工藝范圍等，在很大程度上決定了我們所采用加工機(jī)床、刀具、拋光裝置，為了在機(jī)床設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)成本、效率、結(jié)構(gòu)、技術(shù)熟練成度要求等的優(yōu)化設(shè)計(jì)，現(xiàn)在可對(duì)以下的

13、幾種加工方案進(jìn)行分析對(duì)比，擇優(yōu)采用符合生產(chǎn)實(shí)際的加工方案。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)5圖 2.1 四缺凸輪軸端面視圖2.1.12.1.1 第一種方案，采用砂輪磨床進(jìn)行拋光第一種方案，采用砂輪磨床進(jìn)行拋光在此方案中，可采用較高的砂輪和工件的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，可進(jìn)行較大的磨削進(jìn)給量，獲得較大的金屬切除率，同時(shí)若采用小磨粒的砂輪，也可獲得較高的表面質(zhì)量和較低的表面粗糙度，但若用在凸輪軸加工中，則將主要存在以下的三個(gè)問題：（1） 工作節(jié)拍由于凸輪輪廓復(fù)雜，精度要求高，而且同一凸輪軸上各個(gè)凸輪之間有嚴(yán)格的相位要求，這在前面的圖 2-1 可以看到。從其表面曲線來(lái)看，凸輪軸上的凸輪曲線由基圓部分和工作段部分組成，

14、而工作段部分則由開放曲線、凸尖、關(guān)閉曲線組成（如圖 2.2） 。為了保證閥門開關(guān)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)要求。這些曲線的設(shè)計(jì)有專門的要求。對(duì)于凸輪的設(shè)計(jì)者要要仔細(xì)分析凸輪的輪廓、升程值及其一階導(dǎo)數(shù)（速度）和二階導(dǎo)數(shù)（加速度） ，有時(shí)還得分析三階導(dǎo)數(shù)（加速度的變化） ，此外，吸氣凸輪與排氣凸輪在外形輪廓上稍有不同。還有，為實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的正確點(diǎn)火周期，每個(gè)凸輪的相位角是不同地安置的，由于這些原因會(huì)導(dǎo)致砂輪的進(jìn)給控制非常的困難，難以保證加工凸輪的加工精度。同時(shí)其靈活性小，若對(duì)四缸或六缸的凸輪軸進(jìn)行加工，則需配備 10-14 套拋光裝置，或者配備一個(gè)可編程的控制系統(tǒng)來(lái)控制砂輪的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，這樣都會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)的機(jī)床相當(dāng)復(fù)

15、雜。（2） 燒傷燒傷另一有關(guān)的是磨削凸輪軸凸輪的表面質(zhì)量。顯然，金屬切除率是直接正比于砂濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)6輪與凸輪的相對(duì)周邊速度。由于凸輪的基圓部分和工作段部分的周邊速度不一樣，因而凸輪圖 2.2 凸輪磨削曲線1.凸尖 2.基圓曲線 3.回程曲線 4.升程曲線各部分的金屬切除率不相同，從而由磨削過程中產(chǎn)生的塑性變形而產(chǎn)生的熱量相應(yīng)增多，其熱量的大部分積聚在工件的表面而導(dǎo)致表面局部燒傷。（3） 凹入的凸輪輪廓這樣的凸輪軸砂輪磨床的前瞻性不好，適應(yīng)性有限，對(duì)于凹入的凸輪沒法加工，或者說加工成本很高，可采用小直徑的 CBN 來(lái)加工，但由于其經(jīng)濟(jì)問題在大規(guī)模生產(chǎn)中是無(wú)法推廣的。近年來(lái)，凹入的凸

16、輪已經(jīng)被發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)者感興趣，其凸輪曲線在開放曲線和關(guān)閉曲線處的曲率是負(fù)值，在這種廓形中，以凹曲線代替直的或凸的曲線。這樣的凸輪在工作中比現(xiàn)在的凸輪能更快的開關(guān)閥門，這樣燃燒更完全，輸出的馬力更大。當(dāng)然在以上的三個(gè)問題中對(duì)于針對(duì)中軸廠的中小規(guī)模的生產(chǎn)類型及現(xiàn)有的生產(chǎn)加工條件，按照結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、效率高、成本低、操作方便簡(jiǎn)單等機(jī)床設(shè)計(jì)原則。第一個(gè)問題，即凸輪軸的工作節(jié)拍是我們面臨的最為關(guān)鍵的問題，若采用與凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)同步的控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其較高的技術(shù)難度和成本，致使此種方案的可行性較小。2.1.22.1.2 第二種方案，采用砂帶拋光機(jī)床進(jìn)行拋光第二種方案，采用砂帶拋光機(jī)床進(jìn)行拋光砂帶拋光是根據(jù)工件

17、形狀，用相應(yīng)的接觸方式及高速運(yùn)動(dòng)的砂帶對(duì)工件進(jìn)行磨削拋光的一種新工藝。在過去的五、六十年里，砂帶磨削作為一種新工藝，在像塑料、皮革、不銹鋼、陶瓷等表面要求較高而又特別難加工的金屬和非金屬材料。在現(xiàn)代工業(yè)中，砂帶磨削拋光技術(shù)以其獨(dú)具的加工特點(diǎn)被視為一種很重要的加工方法。國(guó)外有專家曾把砂帶磨床比做“未來(lái)的巨人”加以評(píng)述。下面將對(duì)砂帶磨削拋光的有關(guān)原理及其特點(diǎn)加以分析。（1）砂帶磨削拋光原理濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)7實(shí)現(xiàn)砂帶磨削加工的主要方法有：砂帶自由張緊法、帶有接觸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)砂帶法和接觸板法。最常用的是帶有接觸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)砂帶法。如圖 2.3 所示根據(jù)工件形狀和加工要求，以相應(yīng)的接觸方式和適當(dāng)?shù)哪ハ鲄?/p>

18、數(shù)對(duì)工件進(jìn)行磨削加工或拋光。圖 2.3 拋光原理圖2.22.2 擬定夾具方案擬定夾具方案對(duì)于特定的加工工件，下面以中原軸件廠提供的六缸凸輪軸為例，如圖 2.4 所示，此六缸凸輪軸中的加工表面為 1 中的十二個(gè)進(jìn)排氣凸輪面 2 中的六個(gè)凸輪軸軸頸和 3 中的兩個(gè)滾子軸承端面，同時(shí)還可從圖中可看到凸輪軸的兩端有兩個(gè)圓柱。 兩個(gè)端面孔和軸的右端的專為裝夾預(yù)留的部分，從而我們可采用三爪卡盤加尾架的定位方式來(lái)完成夾緊、定位。這其中的三爪卡盤具有自動(dòng)定心的功能，因此在此裝置中只需保證主軸和尾架頂錐的同軸度即可保證加工工件的同軸度，如圖2.5所示。圖2.4六 缸凸輪軸1.十二個(gè)進(jìn)排氣凸輪 2.六個(gè)凸輪軸軸頸

19、 3.端面軸徑濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)8圖 2.5 凸輪軸的裝夾示意圖2.32.3 擬定砂帶拋光裝置的結(jié)構(gòu)方案擬定砂帶拋光裝置的結(jié)構(gòu)方案2.3.12.3.1 國(guó)內(nèi)外砂帶拋光機(jī)現(xiàn)狀及分析國(guó)內(nèi)外砂帶拋光機(jī)現(xiàn)狀及分析 從六十年代起，用于國(guó)產(chǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的砂帶拋光機(jī)床一直采用“靠模頂拋”式結(jié)構(gòu)，如圖2-6所示，其工作原理是：用一個(gè)與被加工工件形狀、尺寸相同的零件做靠模，靠模與工件之間用連桿聯(lián)接著，連桿靠近工件的一端裝有拋光爪，拋光砂帶由傳送裝置送到工件與拋光爪之間，拋光爪使砂帶貼在工件表面上，連桿的另一端安裝仿形滾輪。連桿在彈簧力作用下使?jié)L輪緊靠著靠模。當(dāng)靠模與工件同步旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過連桿，拋光爪即沿

20、工件做仿形運(yùn)動(dòng)，砂帶即把工件表面拋光。使用此類機(jī)床必須保證以下兩點(diǎn)：第一，在安裝工件時(shí)，應(yīng)使工件表面的某一點(diǎn)A與靠模對(duì)應(yīng)的某一點(diǎn)A在同一平面內(nèi)，且角度與位置相同。第二，拋光時(shí)工件與靠模必須保持嚴(yán)格地同步旋轉(zhuǎn)。在實(shí)際工作中，傳動(dòng)誤差與安裝誤差總是存在的，這些誤差使得工件凸輪曲線在各點(diǎn)的極座標(biāo)值與靠模對(duì)應(yīng)點(diǎn)的極座標(biāo)值不一致，最終導(dǎo)致拋光時(shí)砂帶與工件表面接觸力不穩(wěn)定，影響了拋光質(zhì)量?！翱磕ｍ敀仭笔缴皫伖鈾C(jī)的另一缺點(diǎn)是：連桿尺寸大，質(zhì)量也大，運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的動(dòng)員，特別當(dāng)連桿的兩端靠近凸輪尖端部位的升回程表面時(shí)，連桿將獲得最大的動(dòng)量變化值，使凸輪7654321圖2.6 靠模頂拋示意圖1.彈簧 2.滾

21、輪 3.靠模 4.連桿 5.砂帶 6.工件 7.拋光爪濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)9升、回程表面的拋光壓力不均勻，因而影響拋光質(zhì)量即當(dāng)拋光爪處于凸輪回程面時(shí)，較大的連桿動(dòng)量值由于慣性的作用，迫使拋光爪離開凸輪表面或者拋光爪之間的壓力降低，也就是砂帶與工件表面脫離接觸或壓力降低，而當(dāng)拋光爪處在凸輪的升程面時(shí)，連桿運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力與彈簧力方向一致，增加了拋光爪作用在位拋光表面的壓力。因此，在拋光過程中作用力大小不一致，使得拋光質(zhì)量不如人意。為了克服“靠模頂拋”式砂帶拋光機(jī)的缺點(diǎn)，國(guó)際上各主要汽車生產(chǎn)國(guó)使用的砂帶拋光機(jī)床普遍采用“抱拋”式拋光頭，且由PLC進(jìn)行控制，其結(jié)構(gòu)如圖2.7所示。從圖中可以看到，

22、工件每一個(gè)拋光面都有一對(duì)拋光爪，平時(shí)是撐開的，工作時(shí)兩個(gè)拋光爪將工件“抱”住,砂帶從兩個(gè)拋光爪內(nèi)穿過，再與工件表面接觸，工件每旋轉(zhuǎn)一周，砂帶兩次拋削工件表面，工作效率是“靠模頂拋”結(jié)構(gòu)的兩倍?！氨仭苯Y(jié)構(gòu)在工作時(shí)，兩個(gè)拋光爪作用在工件上的力大小相等、方向相反，不但使凸輪升、回程表面的拋光質(zhì)量均勻一致而且使機(jī)床主軸和尾架不受徑向力,從而提高了機(jī)床的使用壽命。圖2.7 “抱拋”機(jī)構(gòu)圖1.氣缸 2.新砂帶 3.過砂帶裝置 4.廢砂帶 5.拋光頭 6.工件“抱拋式”拋光頭沒有靠模和連桿，結(jié)構(gòu)尺寸小，重量輕，動(dòng)量慣性小，每個(gè)拋光頭都配有一個(gè)砂帶卡盤，更換砂帶方便。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)10圖2.8 改

23、造的“抱拋”結(jié)構(gòu)示意圖1主動(dòng)輪 2.擺動(dòng)液壓缸 3.張緊輪 4.拋光頭5.鉸鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 6.輔助輪 7.砂帶 8.加工工件濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)113.3.確定機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)確定機(jī)床主要技術(shù)參數(shù) 由于此機(jī)床專為凸輪軸的拋光工序而設(shè)計(jì)，同時(shí)又具有一定的可調(diào)節(jié)性，因此也可定義為可調(diào)凸輪軸拋光專用機(jī)床。下面將確定其主要技術(shù)參數(shù)如下。3.13.1 確定主參數(shù)確定主參數(shù)由于本次設(shè)計(jì)的機(jī)床為針對(duì)具體的凸輪軸而設(shè)計(jì)，因此我們的主參數(shù)和基本參數(shù)的選定可根據(jù)給定的加工工件尺寸（最大直徑 最大長(zhǎng)度為52.5mm 837mm）和我們所設(shè)計(jì)的機(jī)床形式（臥式）相結(jié)合，利用相似類比的方法參照機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 3 部件、機(jī)

24、構(gòu)及其總體設(shè)計(jì)將其設(shè)計(jì)所需的主參數(shù)如表3-1如下：表3-1床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 D(mm) 500拋光機(jī)構(gòu)上的最大工件回轉(zhuǎn)直徑 （mm）1100最大工件長(zhǎng)度 10003.23.2 其他參數(shù)的確定其他參數(shù)的確定3.2.13.2.1 確定主軸的轉(zhuǎn)速確定主軸的轉(zhuǎn)速由于本機(jī)床為特定工件的特定工序而設(shè)計(jì)的專用機(jī)床，其凸輪在徑向上的變動(dòng)不大。同時(shí)考慮到砂帶加工機(jī)床的工件轉(zhuǎn)速一般取020m/min的轉(zhuǎn)速及實(shí)際凸輪表面質(zhì)量的要求不是太高，其表面粗糙度Ra的取值為0.412.5um。因此可根據(jù)下面的公式： =（轉(zhuǎn)/分） （3-1）dv1000式中：選定的切削速度（米/分） ； d刀具直徑或工件直徑（毫米） ；

25、在這里選取 020m/min 的中間值 15m/min 的轉(zhuǎn)速和工件的變化范圍為 30100mm 可確定主軸的轉(zhuǎn)速的變化范圍，進(jìn)而初步確定一適當(dāng)?shù)闹鬏S轉(zhuǎn)速值。在一定的情況下可濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)12獲得主軸的極限轉(zhuǎn)速。當(dāng) d 取小值 30mm 時(shí)可得最大極限轉(zhuǎn)速：=159.2（轉(zhuǎn)/分）max30151000 當(dāng) d 取 100mm 時(shí)，則可獲得最小極限轉(zhuǎn)速： =（轉(zhuǎn)/分）min7 .47100151000 因此，可初步取其中間值=64 轉(zhuǎn)/分來(lái)驗(yàn)算工件直徑在 30100mm 內(nèi)的轉(zhuǎn)速，由公式（3-1）可得工件切削速度： （m/min） （3-2）1000d 當(dāng) d 取小值 30mm 時(shí)可得

26、最低工件切削速度： （m/min）028. 610003014. 3641000mind 當(dāng) d 取大值 100mm 時(shí)可得最高工件切削速度： （m/min）096.20100010014.3641000maxd 由于中原軸件廠提供的凸輪軸在直徑方向上的變化范圍為 4480mm，為使給定的凸輪軸（最大直徑 最大長(zhǎng)度為 52.5mm 837mm，即六缸發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸）加工時(shí)能處于最佳的加工狀態(tài)，即 1520m/min。因此，最終取主軸轉(zhuǎn)速為 =60 轉(zhuǎn)/分。主軸3.2.23.2.2 確定切削數(shù)據(jù)確定切削數(shù)據(jù)切削力由于對(duì)于砂帶的磨削拋光中的受力分析和計(jì)算公式，到目前為止還沒有一套具體的計(jì)算公式，因此

27、只能采用參照的方法，取徑向方向上的最大分力NFn100（因?yàn)樵谏皫C(jī)床中一般取 50300，同時(shí)又考慮到此機(jī)床為半精加工的精密拋光，所以為得到較好的拋光表面粗糙度取較小一點(diǎn)的值 100） 。對(duì)于其切向分力，最大值通F常取徑向分力的一半，這將按最大值來(lái)取值，故拋光的最大切向分力=50NF濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)13切削用量同上的分析類同，由于無(wú)法在理論上計(jì)算出砂帶接觸輪的縱向進(jìn)給量，而只能在生產(chǎn)實(shí)際中根據(jù)具體的生產(chǎn)實(shí)際調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的壓力值，即可調(diào)節(jié)接觸輪的徑向壓力，進(jìn)而得到加工所需的各個(gè)縱向進(jìn)給量和所需的各個(gè)表面粗糙度值。 同理，機(jī)床的橫向進(jìn)給為手動(dòng)調(diào)節(jié)，因而無(wú)需確定，在生產(chǎn)中根據(jù)實(shí)際需要手動(dòng)調(diào)

28、節(jié)即可。3.2.33.2.3 確定主運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率確定主運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率為了不使電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于低負(fù)荷工作狀態(tài)而造成浪費(fèi)，或者電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于超負(fù)荷狀態(tài)而導(dǎo)致電機(jī)或電氣元件的燒壞（為主要考慮因素） ?，F(xiàn)采用計(jì)算法初步確定主電動(dòng)機(jī)的功率。一般來(lái)說，機(jī)床主電動(dòng)機(jī)的功率 （3-3）附空切NNNN式中： 消耗與切削的功率，又稱為有效功率（千瓦） ；切N 空載功率（千瓦） ；空N載荷附加功率（千瓦） 。附N對(duì)于砂帶磨削拋光機(jī)床可按磨床來(lái)計(jì)算其切削功率 （3-3a）6120ZPN切式中： 切削力的切向分量（公斤力） ，這里由于拋光時(shí)主要承受徑向壓力，zP且徑向力一般為 50200，所以這里

29、可取較大值=10 公斤力（按通常切向力一般取徑NzP向力的一半的經(jīng)驗(yàn)方法）來(lái)驗(yàn)算； 切削速度（米/分） 。這里取最佳切削速度 15 米/ 分。（千瓦）0245. 061201510切N而計(jì)算載荷附加功率的公式為： （3-3b）切切附NNN式中： 載荷附加功率（千瓦） ；附N濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)14 主傳動(dòng)鏈的機(jī)械效率。 將式（3-3b）代入（3-3）得： （3-3c）空切NNN此時(shí)，式（3-3c）中的為主要消耗功率的元素，但又無(wú)法在實(shí)際的機(jī)床中測(cè)得，空N故只能按相似類比的方法，類比于機(jī)床6140 來(lái)初步擬定為 1.5。同時(shí)又因?yàn)闄C(jī)床的主運(yùn)動(dòng)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因而取較大一點(diǎn)的效率值，代入式80.

30、0床（3-3d）中得： （千瓦）531. 15 . 180. 00245. 0空床切NNN因此電機(jī)的額定功率： （3-3d）kNN額定對(duì)連續(xù)工作的機(jī)床，取 k 為 1.0，則 （千瓦）531. 10 . 1531. 1kNN額定最后，由于本機(jī)床在設(shè)計(jì)時(shí)采用模塊化設(shè)計(jì)的方法，為給機(jī)床功能改造和將來(lái)的擴(kuò)展留有一定的預(yù)留功率，因此在這選用 2.2的主電動(dòng)機(jī)。3.2.43.2.4 確定砂帶拋光裝置電動(dòng)機(jī)的功率確定砂帶拋光裝置電動(dòng)機(jī)的功率由于具體的砂帶拋光機(jī)構(gòu)的具體尺寸和偏角需在拋光機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)完后，才能進(jìn)行較為精確的計(jì)算?，F(xiàn)在只能參考取值，參照機(jī)床液壓中的寧波高等?？茖W(xué)校機(jī)械工程系的陳廉清和俞利鋒的論文“

31、砂帶磨削及機(jī)床設(shè)計(jì)” （315010）主傳動(dòng)裝置的取值范圍（0.30.7kw/10mm，按寬度?。?，取小值 0.3 進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)我們所需拋光的圓面和凸輪面的最大寬度值為 30mm，因此所需電動(dòng)機(jī)功率為 P=0.3*30/10=0.9 kw查中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社出版的吳相憲等主編的實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)頁(yè)表 11-1，選163pY90s-4 型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，其額定功率為 1.1kw，滿載轉(zhuǎn)速為 1420r/min。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)154.4. 機(jī)床的總體布局機(jī)床的總體布局4.14.1 運(yùn)動(dòng)的分配運(yùn)動(dòng)的分配從第一節(jié)的分析我們知道在砂帶拋光機(jī)中所需的運(yùn)動(dòng)為工件與砂帶的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)和拋光裝置中的拋光頭相

32、對(duì)工件的徑向方向上的運(yùn)動(dòng)。根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)的小件承擔(dān)運(yùn)動(dòng)的原則及砂帶拋光機(jī)床中的工件與砂帶的相對(duì)運(yùn)動(dòng)特性和拋光裝置中拋光頭的特殊運(yùn)動(dòng)形式，決定采用以下的運(yùn)動(dòng)分配形式：即工件承擔(dān)相對(duì)于砂帶運(yùn)動(dòng)方向反方向的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，此運(yùn)動(dòng)從主軸箱的主軸獲得；砂帶做相對(duì)于工件轉(zhuǎn)動(dòng)反方向的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，此運(yùn)動(dòng)由單獨(dú)的動(dòng)力源供給（主要原因是可簡(jiǎn)化機(jī)床的運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)，從而簡(jiǎn)化機(jī)床） ；拋光頭的特殊路線的運(yùn)動(dòng)，則由恒壓的液壓系統(tǒng)提供恒定的外力伴隨工件的轉(zhuǎn)動(dòng)而自動(dòng)隨動(dòng)完成。其運(yùn)動(dòng)的分配如上頁(yè)圖 4.1 所示。 圖4.1 拋光機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分配示意圖4.24.2 機(jī)床的傳動(dòng)形式機(jī)床的傳動(dòng)形式在此機(jī)床的設(shè)計(jì)中，由于主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)間沒有嚴(yán)格

33、的傳動(dòng)比要求，及各模塊單獨(dú)的動(dòng)力源設(shè)計(jì)。因此，機(jī)床的傳動(dòng)形式為機(jī)床主軸箱的齒輪機(jī)械傳動(dòng)、拋光裝置中的恒壓系統(tǒng)中的液壓傳動(dòng)、主電動(dòng)機(jī)與主軸箱及砂帶與各傳動(dòng)輪的帶傳動(dòng)。4.34.3 機(jī)床的支承形式機(jī)床的支承形式在機(jī)床的常用支承件床身、底座、立柱、橫梁、橫臂等的使用中，或單獨(dú)使用，濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)16或組合使用。其支承形式主要有以下的五種形式：1、“一”形（一字形）支承。2、“”形（柱形）支承。3、“”形（倒丁字形）支承。4、“”形（槽形）支承。5、“”形（框形）支承。由于凸輪軸一般都為桿件，所以通?？刹捎谩耙弧毙危ㄒ蛔中危┲С泻汀啊毙危ㄖ危┲С?，但為了操作時(shí)裝夾方便、簡(jiǎn)化機(jī)床等決定采用“

34、一”形（一字形）支承的機(jī)床，也可稱之為臥式拋光機(jī)床，其示意圖如圖 4.2 所示：圖4.2 機(jī)床支承示意圖4.44.4 機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖圖 4.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖則液壓缸的輸出功率為 )(92. 9031. 0320WFNh濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)175.5. 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.15.1 工況分析工況分析為了能夠設(shè)計(jì)一個(gè)合理的、實(shí)用的液壓系統(tǒng)，必須進(jìn)行工況分析，以明確機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和負(fù)載的大小及其變化規(guī)律。凸輪軸拋光機(jī)機(jī)床的液壓系統(tǒng)主要是為拋光機(jī)在拋光工件時(shí)，能隨工件的轉(zhuǎn)動(dòng)提供一個(gè)理想恒定的隨動(dòng)工作壓力。下面將對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和負(fù)載的分析以便確定所設(shè)計(jì)

35、的液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)。5.1.15.1.1 運(yùn)動(dòng)分析運(yùn)動(dòng)分析由于凸輪軸的加工過程是一個(gè)連續(xù)不斷的變化過程，現(xiàn)在討論的是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的負(fù)載，及負(fù)載的變化程度。現(xiàn)將以中軸提供的六缸凸輪軸（注：此軸的加工部位的形狀為圓面和凸輪面，圓的直徑為 80mm，凸輪的尺寸為：長(zhǎng)軸 短軸為 51.6mm 44mm（排氣凸輪） 、50.7mm 44mm（吸氣凸輪） ，因而在拋光加工前的凸輪尺寸大概為52mm 45mm）為主，選定其加工運(yùn)動(dòng)過程中的兩個(gè)極限位置（兩拋光接觸輪間的最近位置44mm 和接觸的最遠(yuǎn)位置 52mm）進(jìn)行分析。其示意分析圖如圖 5.1。從圖 5-1 上可以看到，在凸輪軸運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)極限位置上

36、（只取了拋光裝置的一邊進(jìn)行分析，因?yàn)閽伖鈾C(jī)構(gòu)基本成對(duì)稱分布，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律和受力情況基本一致，只是時(shí)間上的先后差別） ，拋光機(jī)構(gòu)上的桿件和接觸輪整體轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，并在垂直方向上與初始位置有一定的高度差。在這為方便分析起見，在這兩個(gè)取定的特殊位置上，假定 1 位置為初始位置，這樣當(dāng)凸輪軸上的凸輪部分轉(zhuǎn)到 2 位置的過程中，桿件 cef 及接觸輪 a 將整體繞點(diǎn) e 順時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)一偏角dec，又桿件 ad 和桿件 def 為固定連接，因而其偏轉(zhuǎn)角與桿 ad 相同，即濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)18圖 5.1 運(yùn)動(dòng)位置分析示意圖 dec=aeb這里由于凸輪在長(zhǎng)度上的差值此時(shí)為最大（但在水平方向上不到 7

37、mm，因?yàn)榻佑|輪與凸輪表面在拋光過程中始終相切，此時(shí)由于接觸輪繞 e 點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)，因而會(huì)導(dǎo)致凸輪和接觸輪的相切點(diǎn)并不絕對(duì)的在水平方向上，而是有小角度的偏移，約等于aeb 的值） ，因而整個(gè)機(jī)構(gòu)的往外偏轉(zhuǎn)的程度為最大。在凸輪軸的加工過程中只需考慮其凸輪軸在水平和垂直方向上的力的大小及變化，即可初步擬訂液壓缸的額定壓強(qiáng)的要求。5.1.25.1.2 負(fù)載分析負(fù)載分析（a）機(jī)構(gòu)在理想狀態(tài)下受力情況及其變化情況進(jìn)行分析如下： 在 1 位置時(shí)。此時(shí)接觸輪與凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心線所組成的平面與水平面的夾角為 0 度，凸輪的徑向力為 100，因而作用在 c 點(diǎn)桿件上的反作N用力 F2=100N。其受力圖如圖 5-2

38、所示。從上圖可以看出，力 F2 給與桿件一個(gè)相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn) e 的順時(shí)針方向的轉(zhuǎn)矩 M2=100*220/1000=22N/m濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)19=100圖 5.2 位置受力分析圖因而，液壓缸得相應(yīng)的給予一個(gè)相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn) e 的逆時(shí)針方向的轉(zhuǎn)矩 M1,并使得M1=M2又 ef 的長(zhǎng)度為mm，因而力F1=M1/=22/0.1=220NefL、在位置時(shí)。此時(shí)接觸輪與凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心所組成的平面與水平面方向有一定的夾角，因而點(diǎn) c 處的力的方向與水平方向也有一定的夾角，從而水平方向上的分力將發(fā)生變化，成變小的趨勢(shì)。下圖為位置時(shí)受力分析圖和位置示意圖如 5.3a 所示。圖 5.3a 位置分析圖濟(jì)源職

39、業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)20在這兩圖中，為higfig，為abo，此時(shí)仍然假定液壓缸的推力為N，即圖 6-3b 中的力 FbN，由圖 6-3a 可以知道 aebaob，又aob的角度值很小，趨近于零，所以可以近似地認(rèn)為aebaob。由于dab 也較小，因而可認(rèn)為線段 ab 的長(zhǎng)度為 7mm，則aeb=2arsin1.850502202202ab所以aobaeb=1.8，這里假定12=1.8來(lái)估算力 Fd 及力 Fc 的大小及變化。由 5-3b1 圖 5.3b 位置受力分析圖可知： Fb=220 N,則 F3=100 N Fd=F3 cos2=100 cos1.8=99.95 N Fc=F3 sin2

40、 =100 sin1.8=3.14 N因而在水平方向上 F=F2-Fd=100-99.95=0.05 N在垂直方向上F=0-3.14=-3.14 N由于其值都很小，因而在水平方向和垂直方向上基本可以看作是恒定的工作壓力（水平方向僅為，而垂直方向相對(duì)與工件的自重則更是微乎其微了）10005. 0濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)21因此，在不考慮自身重力的理想狀態(tài)下，液壓缸應(yīng)提供的力應(yīng)為：理想F=220 N理想F但由于拋光裝置是橫置的，同時(shí)桿件和活塞皆為有一定質(zhì)量的元件，因而還的考慮其重力的影響。（b） 、考慮重力狀態(tài)下的受力分析由于拋光機(jī)構(gòu)為橫置，故桿件的兩端重力差將產(chǎn)生的一定方向的轉(zhuǎn)矩,現(xiàn)在對(duì)起機(jī)構(gòu)的

41、重力分布情況進(jìn)行了初步的估算，其大致情況如圖 5.4 所示：、5缸圖 5.4 受力分析圖1.桿件左端 2.桿件右端 3.接觸輪 4.兩導(dǎo)向輪設(shè) G1 作用點(diǎn)到 e 的距離為 ef/2=50mm；G2 作用點(diǎn)到 e 的距離為右邊長(zhǎng)度的一半，即為 150mm；所有構(gòu)件皆按鑄鐵材料來(lái)計(jì)算，此時(shí)=7.9g/；而 3 輪的尺寸直徑厚度3cm為 60mm 50mm，4、5 輪的尺寸直徑 厚度為 40mm 30mm，銷的尺寸直徑 長(zhǎng)度為10mm50mm；因此 左邊的質(zhì)量 m1=v1=7.9（1020100）=158g右邊的質(zhì)量 m2=v2=7.9（1020300+30+2.23020*2030+220503

42、0+155030+5*5503）/1000=2484g所以 M=(2484150-15850) 10/(1001000) =3650 N.mm濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)22所以 =M/ef=3650/100=36.5 N缸F由于在液壓缸的工作過程中還存在摩擦力等的影響，因而液壓缸提供的力F+=256.3 N理想F缸F5.1.35.1.3 運(yùn)動(dòng)行程分析與計(jì)算運(yùn)動(dòng)行程分析與計(jì)算由前面的分析可知，在每個(gè)凸輪的加工過程中偏轉(zhuǎn)角的變化很小，在桿件的軸向方向上的差值不大，因而可以進(jìn)近似地將圓弧看成水平直線來(lái)分析，這樣工件在水平方向上的液壓缸的工作行程可用圖 5.5 來(lái)近似計(jì)算；已知拋光機(jī)床的加工范圍為 30

43、100mm。即X=70/2=35mm，由圖可知桿件在 1 和 2 位置所組成的圖形是成相似三角形的，因而相應(yīng)邊的比值相等，即100220 xX所以 mm9 .1535220100220100Xx圖 5.5 機(jī)構(gòu)上桿件偏轉(zhuǎn)極限示意圖恒壓工作停止啟動(dòng)圖 5.6 工作循環(huán)圖濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)235.25.2 擬訂液壓系統(tǒng)工作原理圖擬訂液壓系統(tǒng)工作原理圖在綜合考慮第一部分的設(shè)計(jì)要求及相關(guān)液壓系統(tǒng)、液壓元件的性能和特性后，可采用如圖 5-7 所示的調(diào)壓液壓系統(tǒng)（為系統(tǒng)智能符號(hào)圖） 。圖 5.7 拋光機(jī)床液壓系統(tǒng)圖1.固定液壓缸 2.轉(zhuǎn)動(dòng)活塞桿及活塞 3.電磁換向閥 4.抱拋機(jī)構(gòu)桿件 5.溢流閥 6

44、.油管 7.電動(dòng)機(jī) 8.濾油器 9.油缸 10.葉片泵 11.單向閥 12.壓力表 13.液壓缸復(fù)位彈簧5.35.3 液壓元件的選擇與計(jì)算液壓元件的選擇與計(jì)算由于系統(tǒng)所要求的工作推力條件不高，即只需大于（256.3+）N，在液壓缸的工彈簧N作壓力及尺寸上沒有任何附加的條件。因而，在設(shè)計(jì)本液壓系統(tǒng)時(shí)采用了選定液壓泵后再設(shè)計(jì)相關(guān)的元件的設(shè)計(jì)方案來(lái)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)，并在最后對(duì)其有關(guān)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證和計(jì)算。5.3.15.3.1 液壓泵的選擇液壓泵的選擇查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（4、液壓、氣壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及機(jī)床現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法） ，選表 8.3-7中的 BB-B4 型擺線內(nèi)齒輪泵。因?yàn)樵撔吞?hào)的泵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸油平穩(wěn)、噪音低、良好

45、的高速性能等特點(diǎn)。適用于低壓液壓系統(tǒng)，價(jià)格也較便宜。該型號(hào)的齒輪泵的主要參數(shù)如表 5-1。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)24表 5-1BB-B4 型擺線內(nèi)齒輪泵主要參數(shù)表5.3.25.3.2 液壓泵電動(dòng)機(jī)的確定與選擇液壓泵電動(dòng)機(jī)的確定與選擇由上邊參數(shù)表中的驅(qū)動(dòng)功率和轉(zhuǎn)速，可查吳相憲、王正為、黃玉堂主編的實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) P163 頁(yè)表 11-1（Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)） ，選 Y-4 型號(hào)的三相異步180電動(dòng)機(jī)，額定功率為 0.55kw。5.3.35.3.3 液壓油的選用液壓油的選用為了在滿足系統(tǒng)要求的前提下，選用合適的液壓油還得考慮所選油的價(jià)格性能比問題。由于所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的液壓泵的額定壓力

46、僅為 2.5MPa，而且工作壓力取得更低，為 1 .0MPa 左右，故屬于低壓系統(tǒng)。而在通常的機(jī)床低壓液壓系統(tǒng)中，一般都采用 10 號(hào)、20號(hào)、30 號(hào)機(jī)械油、8 號(hào)柴油機(jī)油，及 22 號(hào)、30 號(hào)汽輪機(jī)油等。在這系統(tǒng)中，考慮壓力低和通用性及價(jià)格性能比等，系統(tǒng)在春、冬季由于溫度較低選用粘度較低的 10 號(hào)機(jī)械油，夏、秋季選用粘度較高的 20 號(hào)機(jī)械油。查上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)P1022 頁(yè)表 12-6 得到這兩種油的主要性能參數(shù)如表 5-2 所式。流量（L/min ）4壓力（MPa）2.5轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）1500壓力振擺（MPa）15. 0容積效率(%)80驅(qū)動(dòng)功率(kw)

47、0.25濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)25表 5-2（GB443-64）10 號(hào)機(jī)械油20 號(hào)機(jī)械油運(yùn)動(dòng)粘度cSt7131723恩氏粘度E2.63.31酸值mgKOH/g0.140.16灰分%0.0070.007水溶性酸和堿無(wú)無(wú)機(jī)械雜質(zhì)%0.0050.005水分%無(wú)無(wú)閃點(diǎn)C165170凝點(diǎn)C-15-155.3.45.3.4 活塞桿直徑的選定與校核活塞桿直徑的選定與校核這里按 d=0.5D 取，則 d=0.5*50=25mm，為確定所選直徑是否滿足設(shè)計(jì)要求，下面對(duì)其進(jìn)行剛度校核： （5-3）4Fd 式中 F活塞桿上的作用力； 活塞桿材料的許用應(yīng)力；=；為材料抗拉強(qiáng)度，n 為安nb/b全系數(shù)，一般取 n

48、=1.4。取缸筒相同材料，因而相同，即 340MPa，取 n=1.4，F(xiàn)=2000(前面已分析得出)那b么 4Fd mmmm255 .104 . 134014. 320004因而所選直徑尺寸滿足強(qiáng)度要求，為合理取用。5.3.55.3.5 其它元件的選用與計(jì)算其它元件的選用與計(jì)算（a）油管和管接頭的選擇油管類型的選擇濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)26在整個(gè)液壓系統(tǒng)中，處在不同位置的油管應(yīng)相應(yīng)地采用不同類型的油管，以便取得較好的效果。因?yàn)橛凸艿倪x擇是否恰當(dāng)，對(duì)液壓系統(tǒng)的工作可靠性、安裝合理性和維修方便性等都有影響。同時(shí)不同類型的有關(guān)具有不同的特性和最佳使用場(chǎng)合，比如鋼管，它能承受高壓、耐油、抗腐蝕性和鋼

49、性好的特點(diǎn)。主要使用于中、高壓系統(tǒng)。而銅管它易彎曲，承受的壓力也較高，但價(jià)格高，抗振能力弱，只用于液壓裝置配接不方便的地方。至于軟管，主要用于兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)之間的連接。這里我們?cè)谝簤合到y(tǒng)的連接中，在進(jìn)油管路上采用冷拔鋼管，在換相閥與液壓缸之間采用軟管連接。油管尺寸的計(jì)算油管內(nèi)徑 d 的計(jì)算公式為 （5-4）Qd4式中： Q通過油管的最大流量； 油管中允許的流速，一般吸油管去 0.55m/s；壓力油管 2.55m/s；回油管取 1.52m/s。因而，對(duì)于吸油管： mmcmd5 . 8849. 0100160/100044吸查上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版的液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)表 8-1 管道公稱通徑系列參（J

50、B825-66） ，選系列中的 14mm。再查表 8-2 得管壁厚為 2mm，管接頭連接螺紋M22 1.5。對(duì)于壓力油管： mmcmd4 . 334. 01005 . 260/100044壓同上選公稱通徑為 10mm，油管壁厚為 1mm，接頭連接螺紋為 M10。1 對(duì)于回油管： mmcmd7 . 557. 01005 . 160/100044回同上選公稱通徑為 10mm，油管壁厚為 1mm,接頭連接螺紋為 M10。1（b）溢流閥的選用溢流閥作為液壓系統(tǒng)中不可少缺的壓力控制元件。其主要功能就是能在系統(tǒng)中起調(diào)壓和限壓作用。除此之外，溢流閥還可以作背壓閥、遠(yuǎn)程調(diào)壓閥、卸荷閥等多種用途。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)

51、院畢業(yè)設(shè)計(jì)27在本系統(tǒng)中采用溢流閥，主要用來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作壓力和限制活塞缸的壓強(qiáng)，以便保持基本恒定的活塞推力。因而對(duì)選用的活塞要求壓力-流量特性要好。在溢流閥的種類中主要分為兩種，即直動(dòng)式溢流閥和先導(dǎo)式溢流閥。由于先導(dǎo)式溢流閥的壓力-流量特性比直動(dòng)式溢流閥要好，因而要盡量采用先導(dǎo)式溢流閥。結(jié)合所調(diào)節(jié)壓力系統(tǒng)的壓力不高，為低壓系統(tǒng)，及資料液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè) （上海科學(xué)技術(shù)出版社出版的）P622 頁(yè)表7-88，選用 P-B10 型低壓溢流閥（廣州型） 。其壓力范圍為 0.32.5MPa，額定流量為10L/min，接口尺寸為 8mm。（c）單向閥的選用為減少齒輪泵本身的流量脈動(dòng)對(duì)液壓缸的影響及液壓

52、缸負(fù)載變化引起的壓力變化對(duì)泵的影響，在中間設(shè)置一單向閥。根據(jù)設(shè)計(jì)要求查資料液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè) （上海科學(xué)技術(shù)出版社出版的）P568 頁(yè)，選 DIF-L10H1 型號(hào)的單向閥。其公稱通徑為 10mm，額定流量為 25L/min。（d）電磁換向閥的選用由于在換相控制中只需能實(shí)時(shí)控制油路的通斷即可，這里采用資料液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè) （上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版的）P669 頁(yè)表 7-149 中的 23D-10B 型號(hào)的板式二位三通單電磁鐵彈簧復(fù)位式換相閥。流量為 10 L/min,最大壓力為 6.3MPa，接口直徑為8mm。（e）濾油器濾油器用于濾除油液中非可溶性顆粒污染物，對(duì)油液進(jìn)行凈化，以保證系統(tǒng)

53、工作的穩(wěn)定和延長(zhǎng)液壓元件的使用壽命。濾油器的從結(jié)構(gòu)上可分為多種，比如網(wǎng)式濾油器、線式濾油器、紙式濾油器、燒結(jié)式濾油器等。考慮到本液壓系統(tǒng)基本為封閉的系統(tǒng)及對(duì)系統(tǒng)一定程度靈敏度的的要求，在滿足通油能力和耐壓、抗腐蝕的能力的基礎(chǔ)上，優(yōu)先采用線隙式濾油器，并安裝在液壓泵的進(jìn)油管上，以便保護(hù)液壓泵。查上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版的液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)表 10-10 XU 型線隙式濾油器中的 XU-B16型號(hào)，其流量為 16L/min,可承受壓力為 25MPa，壓力100損失僅為 0.30.6 MPa，過濾精度為 100，現(xiàn)有產(chǎn)品為沈陽(yáng)黃河五金液壓件廠的 XU-15型號(hào)，其參數(shù)相同。100（f）油箱油箱的主要作用

54、是儲(chǔ)油、散發(fā)油的熱量、沉淀油中雜質(zhì)、逸出油中氣體。油箱分為濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)28開式油箱和閉式油箱，這里采用開式油箱。放置于機(jī)床床身的空腔中，其開式油箱的結(jié)構(gòu)圖如圖 5.8 所式。圖 5.8 油箱結(jié)構(gòu)圖1.空氣過濾器 2.回油管 3.油面指示器 4.放油塞5.線隙式過濾器 6.隔板 7.吸油管 8.頂板很明顯此油箱為固定式油箱，同時(shí)由于溫升不高，故采用自然冷卻的方式來(lái)冷卻油液油箱的尺寸（長(zhǎng)：寬：高）可基本認(rèn)為 1：1：1。則油箱的有效容積可按 4 倍每分鐘的流量，即 （5-5）泵Q4V所以： V=4*4=16L（h）壓力表由于本系統(tǒng)為低壓力系統(tǒng)，故只需采用一般的壓力表即可。查上海科學(xué)技術(shù)

55、出版社出版的液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)P972 頁(yè)表 10-34，選用上海宜川儀表廠的一般用彈簧管壓力表 Y-60 型號(hào)的壓力表。5.45.4 系統(tǒng)性能驗(yàn)算系統(tǒng)性能驗(yàn)算5.4.15.4.1 傳動(dòng)路線中的壓力損失傳動(dòng)路線中的壓力損失濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)29液壓系統(tǒng)的傳動(dòng)路線應(yīng)分吸油段和壓油段兩部分來(lái)分別計(jì)算壓力損失。由于管道暫時(shí)沒有布置完，這里按 d=10mm 來(lái)計(jì)算，取 L=2.5m 估算。油液的運(yùn)動(dòng)粘度為 10 號(hào)機(jī)械油計(jì)算。由前面的元件選用可得如表 5-3 所式的數(shù)據(jù)：表 5-3 各控制閥參數(shù)表序號(hào)控制元件名稱型號(hào)規(guī)格技術(shù)數(shù)據(jù) p)(105Pa)/(2smQ實(shí)際流量)/(2smQ額定流量時(shí)的壓力

56、損失）（PaP5101溢流閥P-B10B=25maxpQ=0.173100.067310卸荷壓力11.52單向閥DIF-L10H1=210maxpQ=0.423100.06731023二位三通電磁換向閥23D-10BP=63Q=0.173100.0673102首先判斷液流狀態(tài)，由于雷若數(shù)200097.111013. 7101010067. 044433dQdR故為層流管路沿程壓力損失：)(101 . 510105 . 210067. 01013. 73 . 4103 . 4516434164PadLQPL取局部壓力損失 )(1051. 0101 . 51 . 01 . 055PaPPL油液流經(jīng)

57、單向閥和二位三通換向閥的壓力損失為：)(101 . 1)1042. 010067. 01017. 010067. 0(102)(533335PaQQPPVnVVnV濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)30 因而，整個(gè)回路的壓力損失為)(1071. 610) 1 . 151. 01 . 5 (55PaPPPPL5.4.25.4.2 確定液壓泵工作壓力確定液壓泵工作壓力為了不使彈簧承受太大的拉力，選液壓缸工作推力為 320N，則 )(10632. 110450320562PaAFPL所以液壓泵的工作壓力： )(10342. 810)632. 171. 6(55PaPPPL故溢流閥的調(diào)整壓力取 9（Pa） 。5

58、105.4.35.4.3 液壓系統(tǒng)的效率液壓系統(tǒng)的效率液壓缸活塞的速度 )/(031. 0104509 . 010067. 0623smAQh液壓泵的輸出功率為 )(3 .6010067. 010935WPQNB所以整個(gè)系統(tǒng)的效率（取齒輪泵的效率為 0.8） 132. 08 . 03 .6092. 9泵BNN5.55.5 系統(tǒng)的可行性驗(yàn)證系統(tǒng)的可行性驗(yàn)證由于在機(jī)床的加工過程中，工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，抱拋機(jī)構(gòu)的每個(gè)單邊均做一次升程和回程運(yùn)動(dòng)，而回程運(yùn)動(dòng)由彈簧來(lái)完成。機(jī)床上的工件轉(zhuǎn)速為 60r/min，故工件每一秒鐘得轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，若按工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，液壓缸里油量變化四次來(lái)計(jì)算臨界速度， （取每次變化量為3.2m

59、m）則 ）（）（臨smsmh/031. 0/1016. 01104446濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)31故所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)符合機(jī)構(gòu)控制要求5.65.6 支撐件及導(dǎo)軌設(shè)計(jì)支撐件及導(dǎo)軌設(shè)計(jì)機(jī)床中的支承件主要是指床身、立柱、橫梁、底座等大件。而且在設(shè)計(jì)時(shí)可主要從剛度、熱變形與內(nèi)應(yīng)力等方面來(lái)著重考慮。而在本次的拋光機(jī)床的支承件設(shè)計(jì)中，主要為床身和底座的設(shè)計(jì)，為縮短設(shè)計(jì)的時(shí)間和周期，采用基于 CA6140 普通車床的變形設(shè)計(jì)方法。其主要的尺寸和結(jié)構(gòu)基本與 CA6140 的成比例，因而在滿足機(jī)床的性能要求上不會(huì)存在失效的情形，具體的設(shè)計(jì)尺寸、結(jié)構(gòu)及相關(guān)的技術(shù)要求見零件圖和總裝圖。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)32致

60、致 謝謝論文至此，將近兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)也即將告一段落了，此時(shí)此刻，感觸最深的是：畢業(yè)設(shè)計(jì)真能鍛煉人，同時(shí)也非常慶幸自己選了往年沒做過的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，讓自己在大學(xué)的最后階段真真正正地鍛煉一下自己。雖然在設(shè)計(jì)之初也曾后悔過，沒有選一個(gè)較容易的設(shè)計(jì)題目，雖然在我的設(shè)計(jì)中也還存在一些問題，雖然現(xiàn)在我還不可能知道我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的成績(jī)，但事實(shí)證明了我做到了我曾經(jīng)為此而疑惑、徘徊猶豫過的問題。而且，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，它讓我學(xué)會(huì)了一種通用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，讓我學(xué)會(huì)了獨(dú)立做研究、查資料、做設(shè)計(jì)等。同時(shí)也培養(yǎng)了我們?cè)谧鲈O(shè)計(jì)過程中的團(tuán)隊(duì)合作。我想這也許就是我們做畢業(yè)設(shè)計(jì)的最初目標(biāo)所在吧！彈指一揮間，大學(xué)就這樣結(jié)束

61、了，回想當(dāng)時(shí)剛剛上大學(xué)的時(shí)候，就一懵懂的小青年，上了一個(gè)有著悠久歷史的學(xué)校， ，我就是伴著新校區(qū)成長(zhǎng)的，它成長(zhǎng)的同時(shí)也哺育了我成長(zhǎng)。最后，我要特地感謝的是：在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中為我解除過疑難的老師及帶過我們畢業(yè)實(shí)習(xí)和設(shè)計(jì)過程中幫助過我的老師。感謝他們?cè)谖耶厴I(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)我的指導(dǎo)和幫助。祝他們： 身體健康！工作愉快！生活美滿！濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)33參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 鄧文英.2004.金屬工藝學(xué).北京：高等教育出版社2 丁樹膜.2004.機(jī)械工程學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社3 房世榮.1994.工程材料與金屬工藝學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社4 郭炯凡，陳定乾.2000.金屬工藝學(xué).北京：高等教育出版社5 李義增.1998. 金屬工藝學(xué).北京：機(jī)械工藝出版社6 凌愛林.2001. 金屬工藝學(xué).北京：機(jī)械工藝出版社7 羅會(huì)昌.2000. 金屬工藝學(xué).北京：高等教育出版社8 劉躍南.2000.機(jī)械基礎(chǔ)工藝學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社9 孫學(xué)強(qiáng).2001.機(jī)械制造基礎(chǔ).北京：機(jī)械工藝出版社10 王英杰.2001.金屬工藝學(xué).北京.高等教育出版社 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)34濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文意見表濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文意見表指導(dǎo)教師意見： 教師簽字： 年 月 日評(píng)閱人意見： 評(píng)閱人簽字： 年 月 日答辯委員會(huì)意見： 成 績(jī) 評(píng) 定：答辯組組長(zhǎng)簽字： 年 月 日