砂帶拋光機(jī)床的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)記錄</p><p>　　系 專業(yè)，學(xué)生 于 年 月 日</p><p>　　進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯。</p><p>　　設(shè)計(jì)題目：

2、</p><p>　　專題（論文）題目： </p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><p>　　答辯委員會(huì)根據(jù)學(xué)生提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）材料，根據(jù)學(xué)生答辯情況，經(jīng)答辯委員會(huì)討論評定，給予學(xué)生

3、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績?yōu)?。</p><p>　　答辯委員會(huì) 人，出席 人</p><p>　　答辯委員會(huì)主任（簽字）： </p><p>　　答辯委員會(huì)副主

4、任（簽字）： </p><p>　　答辯委員會(huì)委員： ， ， ，</p><p>　　， ， ， </p><

5、p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1</p><p>　　目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1</p>&l

6、t;p>　　第一章 引 言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3</p><p>　　1.1 拋光在現(xiàn)代加工工藝中的重要性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3</p><p>　　1.2 拋光的分類．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

7、．．．．．．．．．．．．3</p><p>　　1.3國內(nèi)外凸輪軸拋光機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3</p><p>　　1.4本次所設(shè)計(jì)拋光機(jī)的特點(diǎn)及有關(guān)說明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4</p><p>　　第二章 工藝分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

8、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5</p><p>　　2.1確定工藝方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5</p><p>　　2.1.1 第一種方案，采用砂輪磨床進(jìn)行拋光。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6</p><p>　　2.1.2 第二種方案，采用砂帶拋光

9、機(jī)床進(jìn)行拋光。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7</p><p>　　2.2擬定夾具方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9</p><p>　　2.3 擬定砂帶拋光裝置的結(jié)構(gòu)方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10</p><p>　　2.3.1

10、國內(nèi)外砂帶拋光機(jī)現(xiàn)狀及分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10</p><p>　　2.3.2 結(jié)論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12</p><p>　　第三章 確定機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13</p>

11、<p>　　3.1確定主參數(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13</p><p>　　3.2其他參數(shù)的確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13</p><p>　　3.2.1確定主軸的轉(zhuǎn)速．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

12、．．．．．．．．．．．．．．．13</p><p>　　3.2.2確定切削數(shù)據(jù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14</p><p>　　3.2.3確定主運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15</p><p>　　3.2.4確定砂帶拋光裝置電動(dòng)機(jī)的功率．．

13、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16</p><p>　　第四章 機(jī)床的總體布局．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17</p><p>　　4.1 運(yùn)動(dòng)的分配．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17</p><p>　　4

14、.2機(jī)床的傳動(dòng)形式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17</p><p>　　4.3 機(jī)床的支承形式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18</p><p>　　4.4 機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

15、．．18</p><p>　　第五章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19</p><p>　　5.1工況分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19</p><p>　　5.1.1 運(yùn)動(dòng)分析．．．．．．．．．．．．．．．．

16、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19</p><p>　　5.1.2 負(fù)載分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20</p><p>　　5.1.3 運(yùn)動(dòng)行程分析與計(jì)算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23</p><p>　

17、　5.1.4 結(jié)論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23</p><p>　　5.2擬訂液壓系統(tǒng)工作原理圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24</p><p>　　5.3液壓元件的選擇與計(jì)算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

18、24</p><p>　　5.3.1 液壓泵的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24</p><p>　　5.3.2 液壓泵電動(dòng)機(jī)的確定與選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25</p><p>　　5.3.3 液壓油的選用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

19、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25</p><p>　　5.3.4 確定液壓缸的主要參數(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26</p><p>　　5.3.5活塞桿直徑的選定與校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27</p><p>　　5.3.6其它元件的選用與計(jì)算．．．．．．

20、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27</p><p>　　5.4系統(tǒng)性能驗(yàn)算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30</p><p>　　5.4.1 傳動(dòng)路線中的壓力損失．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30</p><p>　　5.4

21、.2 確定液壓泵工作壓力．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31</p><p>　　5.4.3 液壓系統(tǒng)的效率．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32</p><p>　　5.5系統(tǒng)的可行性驗(yàn)證．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32</

22、p><p>　　5.6 支撐件及導(dǎo)軌設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32</p><p>　　參考文獻(xiàn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33</p><p>　　致 謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

23、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34</p><p>　　1.1 拋光在現(xiàn)代加工工藝中的重要性</p><p>　　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，均采用拋光加工來提高表面質(zhì)量。</p><p>　　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

24、。它是對零件表面進(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。</p><p>　　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。</p><p><b>　

25、　1.2 拋光的分類</b></p><p>　　拋光一般可以分為柔性機(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。</p><p>　　1.3國內(nèi)外凸輪軸拋光機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　在國內(nèi)過去的二十年間，我國的傳統(tǒng)制造業(yè)中一般

26、采用砂輪磨削或手工拋磨來完成拋磨工序，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)致在國內(nèi)的砂帶熱沒持續(xù)幾年就沉寂下來了。近年來，砂帶拋光機(jī)床稍有回頭，一般</p><p>　　加工工藝范圍

27、小，品種少，應(yīng)用范圍小，主要應(yīng)用于棒料、平面等簡單型面的加工，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。</p><p>　　在國外，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。而近年來對凸輪軸的研究與應(yīng)用以美國尤為突出，制造出了多砂帶凸輪磨削拋光機(jī)床，并成功地應(yīng)用于汽車的加工中。</p><p>　　1.4本次所設(shè)計(jì)拋光機(jī)的特點(diǎn)及有關(guān)說明<

28、/p><p>　　本次設(shè)計(jì)的砂帶拋光機(jī)床采用砂帶與接觸輪的接觸應(yīng)力保持不變的砂帶抱拋式拋光裝置，并采用基于CA6140普通機(jī)床的變形設(shè)計(jì)方法，因而在相關(guān)尺寸的確定上采用關(guān)聯(lián)比例來確定，具體的尺寸、結(jié)構(gòu)和有關(guān)要求下圖．</p><p><b>　　工藝分析</b></p><p>　　首先，我們得對凸輪軸有個(gè)初步的了解，通常凸輪軸的材料為鑄鐵或合金鋼

29、，鑄造的凸輪軸一般經(jīng)過鑄造、硬化（有的是在鑄造時(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。 </p><p>　　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)的加工方法來對其進(jìn)行加工

30、，其具體的分析如下。</p><p><b>　　2.1確定工藝方案</b></p><p>　　為了在滿足加工要求的前提下采用較優(yōu)的加工方案，我們在確定加工方案時(shí)得注重考慮以下的幾個(gè)問題：</p><p>　　首先，拋光的目的是獲得較高的表面質(zhì)量，但評價(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)保證工件拋光后的最終尺寸精度，保證這些

31、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。對于一般的圓柱工件來說，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。</p><p>　　其次，我們得考慮的是被加工工件的表面形狀，對于我們現(xiàn)有的特定加工對象——凸輪軸而言，各凸輪的曲面為凹或?yàn)橥辜案魍馆喌南鄬D(zhuǎn)角（如圖2-1所示）及近年來對加工表面質(zhì)量的要求日趨提

32、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)在可對以下的幾種加工方案進(jìn)行分析對比，擇優(yōu)采用符合生產(chǎn)實(shí)際的加工方案。</p><p>　　2.1.1 第一種方案，采用砂輪磨床進(jìn)行拋光。</p><p>　　在此方案中，可采用較高的砂輪和工件的相對轉(zhuǎn)動(dòng)速度，可進(jìn)行較大的磨削進(jìn)給量

33、，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。</p><p><b>　?。?）、工作節(jié)拍</b></p><p>　　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。從其表面曲線來看，凸輪軸上的凸輪曲線由基圓部分和工

34、作段部分組成，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

35、精度。同時(shí)其靈活性小，若對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)雜。</p><p><b>　?。?）、燒傷</b></p><p>　　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輪與凸輪的相對周邊速度。由于凸輪的基圓部分和工作段部分的周邊

36、速度不一</p><p>　　圖2-2 凸輪磨削曲線</p><p>　　1、凸尖 2、基圓曲線 3、回程曲線 4、升程曲線</p><p>　　樣，因而凸輪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。</p><p>　?。?）、凹入的凸輪輪廓&

37、lt;/p><p>　　這樣的凸輪軸砂輪磨床的前瞻性不好，適應(yīng)性有限，對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來加工，但由于其經(jīng)濟(jì)問題在大規(guī)模生產(chǎn)中是無法推廣的。近年來，凹入的凸輪已經(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。</p>

38、<p>　　當(dāng)然在以上的三個(gè)問題中對于針對中軸廠的中小規(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)簡單、重量輕、效率高、成本低、操作方便簡單等機(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。</p><p>　　2.1.2 第二種方案，采用砂帶拋光機(jī)床進(jìn)行拋光。</p>&l

39、t;p>　　砂帶拋光是根據(jù)工件形狀，用相應(yīng)的接觸方式及高速運(yùn)動(dòng)的砂帶對工件進(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。國外有專家曾把砂帶磨床比做“未來的巨人”加以評述。</p><p>　　下面將對砂帶磨削拋光的有關(guān)原理及其特點(diǎn)加

40、以分析。</p><p>　　（1）、砂帶磨削拋光原理</p><p>　　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</p><p>　　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?shù)對工件進(jìn)行磨削加工或拋光。</p><p>　　圖 2-3 拋

41、光原理圖</p><p>　?。?）、砂帶磨削拋光機(jī)床的基本部件</p><p>　?。╝）主軸傳動(dòng)裝置。有單速或具有較大靈活性的變速傳動(dòng)，有時(shí)裝有可逆電動(dòng)機(jī)，以改變砂帶的運(yùn)動(dòng)方向。皮帶速度為10～50m/min，通常取16～30m/min，主傳動(dòng)裝置的功率，在每10mm寬的砂帶上是0.3～0.7kw。</p><p>　?。╞）砂帶張緊裝置。保持磨削及導(dǎo)向時(shí)砂帶的

42、適當(dāng)張力，在砂帶磨削中起到非常重要的作用，它影響到砂帶的切削性能和加工零件表面粗糙度。當(dāng)增加砂帶拉力時(shí)，可提高金屬切除量，但同時(shí)也提高了表面粗糙度值和磨料覆蓋層的消耗量。經(jīng)試驗(yàn)表明，砂帶的張力在6～8N/mm范圍內(nèi)，在逆磨削時(shí)每次行程能切出最大的金屬量。拉緊機(jī)構(gòu)有各種形式，從簡單的機(jī)械或彈簧方法到寬砂帶與重負(fù)載磨削機(jī)床用的氣動(dòng)及液壓拉緊裝置。同時(shí)，為獲得最大的生產(chǎn)率，必須使更換砂帶的時(shí)間最少，通常操作者能在一分鐘內(nèi)更換砂帶。</p

43、><p>　　（c）砂帶導(dǎo)向裝置。這一裝置可設(shè)計(jì)成手動(dòng)或自動(dòng)的，視具體情況而定，主要起導(dǎo)向作用。</p><p>　　（d）接觸輪。接觸輪在磨削點(diǎn)上支承砂帶，其本體是用鋁或鋼制成，輪上覆蓋有橡膠、纖維、毛毯或其它材料制成的彈性圈。</p><p>　　此外，還有吸塵裝置。</p><p>　?。?)、砂帶磨削拋光的特點(diǎn)</p>&l

44、t;p>　　砂帶與易損壞的工具如單刃車刀、銑刀、砂輪磨削等工具相比，具有以下的特點(diǎn)：</p><p>　?。╝）加工效率高。經(jīng)過精選的針狀砂粒采用先進(jìn)的“靜電植砂法”, 使砂粒均勻直立于基底、且鋒口向上、定向整齊排列, 等高性好, 容屑間隙大, 接觸面小, 具有較好的切削性能。應(yīng)用這一多刀多刃的切削工具進(jìn)行磨削加工, 對鋼材的切除率已達(dá)每mm 寬砂帶200～600mm/min。</p><

45、;p>　　(b) 加工表面質(zhì)量高。砂帶磨削時(shí)接觸面小摩擦發(fā)熱少, 且磨粒散熱時(shí)間間隔長, 可以有效地減少工件變形及燒傷, 故加工精度高, 尺寸精度可達(dá)±0.002mm，平度可達(dá)0. 001mm。另外, 砂帶在磨削時(shí)是柔性接觸, 具有較好地磨削、研磨和拋光等多重作用, 再加上磨削系統(tǒng)振動(dòng)小, 磨削速度穩(wěn)定使得表面加工質(zhì)量粗糙度值小, 殘余應(yīng)力狀態(tài)好,工件的粗糙度可達(dá)Ra0. 4～0. 1μm ,且表面有均勻的粗糙度。但由于

46、砂帶不能修整,故砂帶磨削加工精度比砂輪磨削略低。</p><p>　　(c) 工藝靈活性大, 適應(yīng)性強(qiáng)。砂帶磨削可以方便地用于平面、外圓、內(nèi)圓磨削、復(fù)雜的異形面加工、切削余量20mm 以下的粗加工磨削、去毛刺和為鍍層零件的預(yù)加工、拋光表面、消除板坯表面缺陷、刃磨和研磨切削工具、消除焊接處的凸瘤、代替鉗工作業(yè)的手工勞動(dòng)。除了有各種通用、專用設(shè)備外, 設(shè)計(jì)一個(gè)砂帶磨頭能方便地裝于車床、刨床和銑床等常規(guī)現(xiàn)成設(shè)備上, 不

47、僅能使這些機(jī)床功能大為擴(kuò)展, 而且能解決一些難加工零件如超長、超大型軸類、平面零件、不規(guī)則表面等的精密加工。</p><p>　　(d) 砂帶有很大的彈性, 因而整個(gè)系統(tǒng)有較高的抗振性。</p><p>　　(e) 砂帶尺寸可很大, 適用于大面積高效率加工,且設(shè)備簡單, 操作安全, 使用維護(hù)方便, 更換砂帶和培訓(xùn)機(jī)床操作人員花費(fèi)時(shí)間較少。</p><p>　　由上面

48、兩加工方案的優(yōu)缺點(diǎn)的對比可知，在凸輪軸的拋光加工工序中應(yīng)采用砂帶加工的加工方案。</p><p><b>　　2.2擬定夾具方案</b></p><p>　　對于特定的加工工件，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

49、柱。 </p><p>　　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。</p><p>　　圖2－4六 缸凸輪軸</p><p>　　十二個(gè)進(jìn)排氣凸輪 2、六個(gè)凸輪軸軸頸 3、端面軸

50、徑</p><p>　　圖2-5 凸輪軸的裝夾示意圖</p><p>　　2.3 擬定砂帶拋光裝置的結(jié)構(gòu)方案</p><p>　　2.3.1 國內(nèi)外砂帶拋光機(jī)現(xiàn)狀及分析 </p><p>　　從六十年代起，用于國產(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

51、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

52、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</p><p>　　圖2-6 靠模頂拋示意圖</p>&

53、lt;p>　　1、彈簧 2、滾輪 3、靠模 4、連桿 5、砂帶 6、工件 7、拋光爪</p><p>　　輪升、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使工件與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

54、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。</p><p>　　為了克服“靠模頂拋”式砂帶拋光機(jī)的缺點(diǎn)，國際上各主要汽車生產(chǎn)國使用的砂帶拋光機(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。</p><p>　　從圖中可以看到，工件每一個(gè)拋光面都有一對拋光爪，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

55、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。</p><p>　　圖2-7 “抱拋”機(jī)構(gòu)圖</p><p>　　氣缸 2、新砂帶 3、過砂帶裝置 4、廢砂帶 5、拋光頭 6、

56、工件</p><p>　　“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。</p><p>　　圖2-8 改造的“抱拋”結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　、主動(dòng)輪 Ⅱ、擺動(dòng)液壓缸 Ⅲ、張緊輪 Ⅳ、拋光頭</p><p>　?、酢q鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu) Ⅵ、輔助輪 Ⅶ、砂帶

57、 Ⅷ、加工工件</p><p><b>　　2.3.2 結(jié)論</b></p><p>　　由上面的分析很明顯地知道應(yīng)該采用“抱拋”式拋光結(jié)構(gòu)。同時(shí)考慮到現(xiàn)有的生產(chǎn)條件及各方面的實(shí)際情況和機(jī)床設(shè)計(jì)的“三化”，即系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的原則，決定在抱拋結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)改用液壓恒壓系統(tǒng)來取代PLC，同時(shí)為降低運(yùn)行成本，提高砂帶的利用率，采用閉式砂帶裝置取代開式砂帶裝置（如圖

58、2-8所示），這樣一來，在實(shí)現(xiàn)同等控制效果的基礎(chǔ)上，既能簡化機(jī)床又降低機(jī)床的制造成本、運(yùn)行成本和維護(hù)成本等，具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)可行性。</p><p>　　第三章 確定機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　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。</p><p><b&g

59、t;　　3.1確定主參數(shù) </b></p><p>　　由于本次設(shè)計(jì)的機(jī)床為針對具體的凸輪軸而設(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（最大直徑最大長度為52.5mm837mm）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 3 部件、機(jī)構(gòu)及其總體設(shè)計(jì)》的普通機(jī)床參數(shù)（）的表7．1-88，將其設(shè)計(jì)所需的主參數(shù)如表3-1如下：</p>&l

60、t;p><b>　　表3-1</b></p><p>　　3.2其他參數(shù)的確定</p><p>　　3.2.1確定主軸的轉(zhuǎn)速</p><p>　　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0～20m/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

61、0.4～12.5um。因此可根據(jù)下面的公式：=（轉(zhuǎn)/分） 　　　　?。?-1）</p><p>　　式中：——選定的切削速度（米/分）；</p><p>　　d——刀具直徑或工件直徑（毫米）；</p><p>　　在這里選取0～20m/min的中間值15m/min的轉(zhuǎn)速和工件的變化范圍為30～100mm可確定主軸的轉(zhuǎn)

62、速Ｎ的變化范圍，進(jìn)而初步確定一適當(dāng)?shù)闹鬏S轉(zhuǎn)速值。在一定的情況下可獲得主軸的極限轉(zhuǎn)速。</p><p>　　當(dāng)d取小值30mm時(shí)可得最大極限轉(zhuǎn)速</p><p>　　==159.2（轉(zhuǎn)/分）</p><p>　　當(dāng)d取100mm時(shí)，則可獲得最小極限轉(zhuǎn)速：</p><p><b>　　=（轉(zhuǎn)/分）</b></p>

63、<p>　　因此，可初步取其中間值ｎ=64轉(zhuǎn)/分來驗(yàn)算工件直徑在30～100mm內(nèi)的轉(zhuǎn)速，由公式（3-1）可得工件切削速度： </p><p>　?。╩/min） 　　　?。?-2）</p><p>　　當(dāng)d取小值30mm時(shí)可得最低工件切削速度：</p><p><b>　　（m/min）</b>&l

64、t;/p><p>　　當(dāng)d取大值100mm時(shí)可得最高工件切削速度：</p><p><b>　?。╩/min）</b></p><p>　　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44～80mm，為使給定的凸輪軸（最大直徑最大長度為52.5mm837mm，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15～20m/min。因此，最終取

65、主軸轉(zhuǎn)速為 =60轉(zhuǎn)/分。</p><p>　　3.2.2確定切削數(shù)據(jù)</p><p><b>　?、偾邢髁?lt;/b></p><p>　　由于對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，因此只能采用參照的方法，取徑向方向上的最大分力</p><p>　　（因?yàn)樵谏皫C(jī)床中一般取50～30

66、0，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）。對于其切向分力，最大值通常取徑向分力的一半，這將按最大值來取值，故拋光的最大切向分力 =50N</p><p><b>　?、谇邢饔昧?lt;/b></p><p>　　同上的分析類同，由于無法在理論上計(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)

67、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。</p><p>　　同理，機(jī)床的橫向進(jìn)給為手動(dòng)調(diào)節(jié)，因而無需確定，在生產(chǎn)中根據(jù)實(shí)際需要手動(dòng)調(diào)節(jié)即可。</p><p>　　3.2.3確定主運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率</p><p>　　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

68、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。</p><p>　　一般來說，機(jī)床主電動(dòng)機(jī)的功率 （3-3）</p><p>　　式中： ——消耗與切削的功率，又稱為有效功率 </p><p>　　——消耗與切削的功率，又稱為有效功率（千瓦）；</p>

69、<p>　　——空載功率（千瓦）；</p><p>　　——載荷附加功率（千瓦）。</p><p>　　對于砂帶磨削拋光機(jī)床可按磨床來計(jì)算其切削功率 （3-3a） </p><p>　　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，且徑向力一般為50～200，所以這里可取較大值=10公斤力（按通常切向力一般取徑向力的一半

70、的經(jīng)驗(yàn)方法）來驗(yàn)算；</p><p>　　——切削速度（米/分）。這里取最佳切削速度15米/ 分。</p><p><b>　?。ㄇ撸?lt;/b></p><p>　　而計(jì)算載荷附加功率的公式為：　 （3-3b）　 　 　　 </p><p>　　式中： ——

71、載荷附加功率（千瓦）——主傳動(dòng)鏈的機(jī)械效率。</p><p>　　將式（3-3b）代入（3-3）得： （3-3c） 　　　　　　</p><p>　　此時(shí)，式（3-3c）中的為主要消耗功率的元素，但又無法在實(shí)際的機(jī)床中測得，故只能按相似類比的方法，類比于機(jī)床ＣＡ6140來初步擬定為1.5ＫＷ。</p><p

72、>　　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（3-4d）中得：（千瓦） </p><p>　　因此電機(jī)的額定功率： （3-3d）</p><p>　　對連續(xù)工作的機(jī)床，取k為1.0，則（千瓦）</p><p>　　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)床功能改造和將來的擴(kuò)展留有一定的預(yù)留功率

73、，因此在這選用2.2ＫＷ的主電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　3.2.4確定砂帶拋光裝置電動(dòng)機(jī)的功率</p><p>　　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“砂帶磨削及機(jī)床設(shè)計(jì)”（315010）主傳動(dòng)裝置的取值范圍（0.3～0.7kw/10mm，按寬度?。?/p>

74、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><p>　　P=0.3*30/10=0.9 kw</p><p>　　查中國礦業(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》頁表11-1，選Y90s-4型號的電動(dòng)機(jī)，其額定功率為1.1kw，滿載轉(zhuǎn)速為1420r/min</p><p><b>　　

75、機(jī)床的總體布局</b></p><p><b>　　4.1 運(yùn)動(dòng)的分配</b></p><p>　　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轉(zhuǎn)動(dòng)和拋光裝置中的拋光頭相對工件的徑向方向上的運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　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</p><p>　

76、　件與砂帶的相對運(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（主要原因是可簡化機(jī)床的運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)，從而簡化機(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</p><p>　　動(dòng)隨動(dòng)完成。其運(yùn)動(dòng)的分配如上頁圖4-1所示。&

77、lt;/p><p>　　圖4-1 拋光機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分配示意圖</p><p>　　4.2機(jī)床的傳動(dòng)形式</p><p>　　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)。</p><p&g

78、t;　　4.3 機(jī)床的支承形式</p><p>　　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，或組合使用。其支承形式主要有以下的五種形式：</p><p>　　1、“一”形（一字形）支承。</p><p>　　2、“ㄧ”形（柱形）支承。</p><p>　　3、“⊥”形（倒丁字形）支承。</p>&

79、lt;p>　　4、“ㄈ”形（槽形）支承。</p><p>　　5、“□”形（框形）支承。</p><p>　　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泻汀皑纭毙危ㄖ危┲С?，但為了操作時(shí)裝夾方便、簡化機(jī)床等決定采用“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：</p><p>　　圖4-2 機(jī)床支承示意圖&l

80、t;/p><p>　　4.4 機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖</p><p>　　圖4－3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖</p><p>　　第五章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　5.1工況分析</b></p><p>　　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

81、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)的液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)。</p><p>　　5.1.1 運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　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?，F(xiàn)將以中軸提供的六缸凸輪軸（注

82、：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：長軸短軸為51.6mm 44mm（排氣凸輪）、50.7mm44mm（吸氣凸輪），因而在拋光加工前的凸輪尺寸大概為52mm45mm）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（只取了拋光裝置的一邊進(jìn)行分析，因?yàn)閽伖鈾C(jī)構(gòu)基本成對稱

83、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</p><p>　　圖5-1、運(yùn)動(dòng)位

84、置分析示意圖</p><p><b>　　dec=aeb</b></p><p>　　這里由于凸輪在長度上的差值此時(shí)為最大（但在水平方向上不到7mm，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

85、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。</p><p>　　5.1.2 負(fù)載分析</p><p>　?。╝）、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：</p><p>　　①、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</p><p>　　平面與水平面的夾角為0度，凸輪的徑向力

86、為100，因而作用在c點(diǎn)桿件上的反作用力F2=100N。其受力圖如圖5-2所示。從上圖可以看出，力F2給與桿件一個(gè)相對于轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)e的順時(shí)針方向的轉(zhuǎn)矩M2=100*220/1000=22N/m</p><p>　　圖5-2、1位置受力分析圖</p><p>　　因而，液壓缸得相應(yīng)的給予一個(gè)相對于轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)e的逆時(shí)針方向的轉(zhuǎn)矩M1,并使得M1=M2</p><p>　　又ef

87、的長度為１００mm，因而力F1=M1/=22/0.1=220N</p><p>　?、凇⒃冢参恢脮r(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。下圖為２位置時(shí)受力分析圖和位置示意圖如5-3a所示。</p><p>　　圖5-3a、2位置分析圖</p><p>

88、;　　在這兩圖中，∠１為∠hig＝∠fig，∠２為∠abo，此時(shí)仍然假定液壓缸的推力為２２０N，即圖6-3b中的力Fb＝２２０N，由圖6-3a可以知道 ∠aeb≥∠aob，又∠aob的角度值很小，趨近于零，所以可以近似地認(rèn)為∠aeb＝∠aob。由于∠dab也較小，因而可認(rèn)為線段ab的長度為7mm，則</p><p>　　∠aeb=2arsin≈1.8°</p><p>　　所以∠

89、aob＝∠aeb=1.8°，這里假定∠1≈∠2=1.8°來估算力Fd及力Fc的大小及變化。由5-3b</p><p>　　圖5-3b、2位置受力分析圖</p><p>　　可知： Fb=220 N,則F3=100 N</p><p>　　Fd=F3cos∠2=100cos1.8=99.95 N</p><p>　　

90、Fc=F3sin∠2 =100sin1.8=3.14 N</p><p>　　因而在水平方向上△F=F2-Fd=100-99.95=0.05 N </p><p>　　在垂直方向上F=0-3.14=-3.14 N</p><p>　　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，而垂直方向相對與工件的自重則更是

91、微乎其微了）</p><p>　　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：</p><p><b>　　=220 N</b></p><p>　　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。</p><p>　?。╞）、考慮重力狀態(tài)下的受力分析</p>

92、;<p>　　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</p><p>　　圖5-4、受力分析圖</p><p>　　1、桿件左端 2、桿件右端 3、接觸輪 4、5、兩導(dǎo)向輪</p><p>　　的轉(zhuǎn)矩，現(xiàn)在對起機(jī)構(gòu)的重力分布情況進(jìn)行了初步的估算，其大致情況如圖5-4所示：</p><p>　　設(shè)G1作用點(diǎn)到

93、e的距離為ef/2=50mm；G2作用點(diǎn)到e的距離為右邊長度的一半，即為150mm；所有構(gòu)件皆按鑄鐵材料來計(jì)算，此時(shí)=7.9g/；而3輪的尺寸直徑厚度為60mm50mm，4、5輪的尺寸直徑厚度為40mm30mm，銷的尺寸直徑長度為10mm50mm；</p><p><b>　　因此 </b></p><p>　　左邊的質(zhì)量 m1=v1=7.9（10201

94、00）=158g</p><p>　　右邊的質(zhì)量 m2=v2</p><p>　　=7.9（1020300+30+2</p><p>　　20*2030+2205030+1550</p><p>　　30+5*5503）/1000=2484g</p><p>　　所以　　M=(2484150-15850) 1

95、0/(1001000)</p><p>　　=3650 N.mm</p><p>　　所以 =M/ef=3650/100=36.5 N</p><p>　　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</p><p>　　F≥+=256.3 N</p><p>　　5.1.3 運(yùn)動(dòng)行程分析與計(jì)算&

96、lt;/p><p>　　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來近似計(jì)算；已知拋光機(jī)床的加工范圍為30～100mm。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</p><p>　　所以

97、 mm</p><p>　　圖5-5、機(jī)構(gòu)上桿件偏轉(zhuǎn)極限示意圖</p><p>　　圖5-6、工作循環(huán)圖</p><p><b>　　5.1.4 結(jié)論</b></p><p>　　經(jīng)過上述的分析和估算，對所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)可提出以下的幾個(gè)設(shè)計(jì)要求：</p><p>　　①、所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)提供的

98、壓力為相對恒定的穩(wěn)壓系統(tǒng)，其提供的推力應(yīng)不低于256.3N。</p><p>　　②、所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)的單邊工作行程應(yīng)大于15.9mm。</p><p>　　③、所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)中的活塞桿能繞桿件的f點(diǎn)小角度的偏轉(zhuǎn)。</p><p>　?、?、液壓系統(tǒng)的工作控制循環(huán)如圖5-6所示，并能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的起停控制。</p><p>　　5.2擬訂液壓系統(tǒng)

99、工作原理圖</p><p>　　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)智能符號圖）。</p><p>　　圖5-7 拋光機(jī)床液壓系統(tǒng)圖</p><p>　　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、油管 7、電動(dòng)機(jī) 　8、濾油器

100、 9、油缸 10、葉片泵 11、單向閥 12、壓力表 13、液壓缸復(fù)位彈簧</p><p>　　5.3液壓元件的選擇與計(jì)算</p><p>　　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)方案來設(shè)計(jì)本系統(tǒng)，并在最后對其有關(guān)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證和計(jì)算。<

101、;/p><p>　　5.3.1 液壓泵的選擇</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》·（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)樵撔吞柕谋镁哂薪Y(jié)構(gòu)簡單、輸油平穩(wěn)、噪音低、良好的高速性能等特點(diǎn)。適用于低壓液壓系統(tǒng)，價(jià)格也較便宜。該型號的齒輪泵的主要參數(shù)如表5-1。</p><p>　　表5-1BB-B4型擺線內(nèi)

102、齒輪泵主要參數(shù)表</p><p>　　5.3.2 液壓泵電動(dòng)機(jī)的確定與選擇</p><p>　　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P163頁表11-1（Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)），選Y-4型號的三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為0.55kw。</p><p>　　5.3.3 液壓油的選用</p><p&g

103、t;　　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、20號、30號機(jī)械油、8號柴油機(jī)油，及22號、30號汽輪機(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號機(jī)械油，夏、秋季選用粘度較高的20號機(jī)械

104、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》P1022頁表12-6得到這兩種油的主要性能參數(shù)如表5-2所式。表5-2（GB443-64）</p><p>　　5.3.4 確定液壓缸的主要參數(shù)</p><p>　?。╝）初選液壓缸的工作壓力</p><p>　　根據(jù)所選的液壓泵的額定壓力為2.5MPa，令回路的壓力損失為△P=0.5 MPa，取系統(tǒng)總效率=60%

105、，綜合參考王裕清等主編的《液壓傳動(dòng)與控制技術(shù)》表4-2和表4-3，初選液壓缸的工作壓力為0.8MPa，液壓缸推力為1000 N。</p><p>　?。╞）確定液壓缸尺寸</p><p><b>　　① 液壓缸內(nèi)徑</b></p><p>　　由于本系統(tǒng)采用的是單缸雙活塞彈簧復(fù)位液壓缸，因而其油液的作用面僅為無桿的端面，由公式

106、 （5-1）</p><p>　　得到液壓缸的內(nèi)徑D: </p><p>　　查上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版《液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊》第441頁表6-1 油缸的內(nèi)徑系列參數(shù)（JB826-66）取最近值D=50mm</p><p>　　此時(shí)，倒向推算得 P=2000/(3.14*0.05*0.05/4)=1.02 MPa<2.5*0.8*0.6

107、=1.2 MPa</p><p>　　因而選用50mm是合理的。</p><p><b>　　②液壓缸長度尺寸</b></p><p>　　一般來說，液壓缸的長度L由最大工作行程a、活塞長度b、活塞桿導(dǎo)向長度c、密封長度c及必要時(shí)的特殊長度d等部分組成。根據(jù)前面的分析及設(shè)計(jì)的特殊情況（即單缸雙活塞結(jié)構(gòu)）可將其各組成部分的尺寸確定如下：</

108、p><p>　　最大工作行程a ： a2倍單活塞工作行程，即為2△x=31.8mm ；</p><p>　　活塞長度b： b=0.6D=30mm；</p><p>　　導(dǎo)向長度c： c=0.6D=30mm（由于需要平面上的轉(zhuǎn)動(dòng)，故取為0.6倍）；特殊長度取40mm。</p><p>　　由此液壓缸長度L: L=a+b+c=100mm<

109、/p><p>　　即液壓缸長度 L=100mm。</p><p><b>　　③缸筒壁厚</b></p><p>　　首先初取厚度=10mm。則缸筒內(nèi)徑與壁厚的比值D/<10,故按公式：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中：——試驗(yàn)壓

110、力，當(dāng)液壓缸的額定工作壓力時(shí)，=1.5；</p><p>　　當(dāng)16MPa時(shí)，=1.25；</p><p>　　[]——缸筒材料的許用應(yīng)力；[]=；為材料抗拉強(qiáng)度，n為安全系數(shù)，一般取n=5。</p><p>　　由于一般壓力低于10 MPa的液壓缸大都采用鑄鐵材料制造，這里選用HT350 號灰鑄鐵。查于永泗、齊民主編的《機(jī)械工程材料》第五版P132頁表7-4灰鑄鐵

111、的牌號、力學(xué)性能、顯微組織及用途（GB9489-1988）得=340 MPa。取n=5，則</p><p><b>　　=10</b></p><p>　　因此，所選缸筒厚度剛度足夠。</p><p>　　5.3.5活塞桿直徑的選定與校核</p><p>　　這里按d=0.5D 取，則d=0.5*50=25mm，為確定所