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本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 M1432A 型外圓磨床總體布局設(shè)計 系部名稱： 機(jī)電工程系 專業(yè)班級： 機(jī)械設(shè)計制造及自動化 08-12 學(xué)生姓名： 焦振宇 指導(dǎo)教師： 金慧芳 職 稱： 副教授 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二一二年六月 The Graduation Design for Bachelors Degree The Overall Layout Design Of M1432A Cylindrical Grinder Candidate：Jiao Zhenyu Specialty：Mechanical Design and Manufacture Quenched Steel; Grinding Precision; Finish Machining; Roughness 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 0 第 1 章 緒 論 1.1 選題背景和意義 近年來，由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械零件的精度和表面粗糙度要求越來越高， 各種高硬度材料應(yīng)用日益增多，同時精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，又可能將毛坯 直接磨成成品；此外，隨著高速磨削和強(qiáng)力磨削工藝的發(fā)展，進(jìn)一步提高了磨削效率。 因此磨床的適用范圍日益擴(kuò)大，它在金屬切削機(jī)床中占的比重不斷上升。 根據(jù)所學(xué)專業(yè)的需要，為了使所學(xué)知識能夠靈活運用，經(jīng)過考慮，最終選擇 M1432A 外圓磨床作為我的畢業(yè)設(shè)計。 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 當(dāng)今用戶在購買機(jī)床時，對機(jī)床的性能，功效及精密度方面有了更高的要求，能 夠適應(yīng)這種高要求的，首推為數(shù)控機(jī)床。用于精加工的磨床，數(shù)控磨床更能實現(xiàn)高效、 高精度，多功能及操作方便。瑞士著名外圓磨床生產(chǎn)廠斯圖特公司生產(chǎn)的小型數(shù)控萬 能外圓磨床使用了最新型號的 FANUC21i 數(shù)控系統(tǒng)，可通過隨機(jī)鍵盤、軟盤、編程 器或標(biāo)準(zhǔn)接口輸入輸出程序。美國哈丁格公司的萬能外圓磨床中，為四軸兩兩聯(lián)動， 不僅 X 軸和 Z 軸聯(lián)動，而且 X 軸（砂輪架進(jìn)刀軸）與 C 軸（頭架主軸回轉(zhuǎn)軸）聯(lián)動。 這種聯(lián)動可實現(xiàn)非原磨削，這對砂輪進(jìn)刀機(jī)構(gòu)，砂輪架導(dǎo)軌和數(shù)控系統(tǒng)的響應(yīng)速度等 都有特殊要求。國內(nèi)北京第二機(jī)床廠制造的 GL5A（P）-2 數(shù)控外圓磨床，采用先進(jìn) 的 GC32G-E 專用磨床數(shù)控系統(tǒng)，具有磨削過程程序變換，工件品質(zhì)管理，機(jī)床狀態(tài) 監(jiān)控，故障自診斷及異常保管等全方位控制功能。菜單式界面輸入操作簡便。上海機(jī) 床廠有限公司生產(chǎn)的 H246 數(shù)控端面外圓磨床，采用兩軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)，具有砂輪架 自動進(jìn)給，自動頂緊工件，自動在線測量工件，頭架自動準(zhǔn)停功能。險峰機(jī)床廠的 MK8440 數(shù)控磨床，采用閉環(huán)補(bǔ)償磨削參數(shù)，在進(jìn)行連續(xù)補(bǔ)償磨削時，自動進(jìn)行曲線 與理論曲線比較，在達(dá)到預(yù)輸入精度要求后，自動停機(jī)。目前數(shù)控裝置的軟硬件價格 不斷下降，也為各廠家發(fā)展數(shù)控磨床提供了有利條件。 在 21 世紀(jì)，工業(yè)界面臨的挑戰(zhàn)卻是以較低的成本獲得更高的質(zhì)量，面對這一挑 戰(zhàn)，并非像許多人誤導(dǎo)所設(shè)想的那樣修改產(chǎn)品的設(shè)計或降低生產(chǎn)成本，解決這一 問題的最佳方式往往是選擇最先進(jìn)的設(shè)備和生產(chǎn)工藝對于高精度工件的高效率生產(chǎn)制 造，恰恰取決于制造者在工件的一次裝夾中實現(xiàn)萬能加工的能力，這也是現(xiàn)今磨床也 發(fā)展得趨勢。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 1 1.3 機(jī)床設(shè)計的基本要求 1、工藝范圍 機(jī)床是用來完成工件表面加工的，應(yīng)該具備完成一定工藝范圍（包括加工方法、 工件類型、加工表面形狀、尺寸等）的加工功能，因此，也可以把工藝范圍稱之為機(jī) 床的加工功能。 對于專用機(jī)床，工藝范圍較窄，相應(yīng)的功能也較少。而普通機(jī)床，工藝范圍較寬， 功能較強(qiáng)，特別是多品種，小批量生產(chǎn)需求的增加，要求擴(kuò)大機(jī)床的功能。 機(jī)床功能的增加，將使機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度增加，制造難度、制造周期及制造成本增 加。對于生產(chǎn)率，就機(jī)床本身而言，功能增加，可能會使生產(chǎn)率下降，但就機(jī)械制造 系統(tǒng)（或工件的制造全過程）而言，機(jī)床功能的增加，將會減少工件的裝卸次數(shù)，減 少安裝、搬運等輔助時間，會使總的生產(chǎn)率提高。 機(jī)床的功能主要根據(jù)被加工對象的批量來選擇。大批量生產(chǎn)用的專用機(jī)床的功能設(shè)置 較少，只要滿足特定的工藝范圍要求就行了，以獲得提高生產(chǎn)率、縮短機(jī)床制造周期 及降低機(jī)床成本等效果。單件小批量生產(chǎn)用的通用機(jī)床則應(yīng)擴(kuò)大機(jī)床的功能。 2、柔性 隨著多品種小批量生產(chǎn)的發(fā)展，對機(jī)床的柔性要求越來越高。機(jī)床的柔性，是指 其適應(yīng)加工對象變化的能力，包括空間上的柔性和時間上的柔性。所謂空間柔性也就 是功能柔性，指的是在同一時期內(nèi)，機(jī)床能夠適應(yīng)多品種小批量的加工，即機(jī)床的運 動功能和刀具數(shù)目多，工藝范圍廣，一臺機(jī)床具備有幾臺機(jī)床的功能，因此在空間上 布置一臺高柔性機(jī)床，其作用等于布置了幾臺機(jī)床。所謂時間上的柔性也就是結(jié)構(gòu)柔 性，指的是在不同時期，機(jī)床各部分重新組合，構(gòu)成新的機(jī)床功能，即通過機(jī)床重構(gòu)， 改變其功能，以適應(yīng)產(chǎn)品更新變化快的要求。又如，有的單件或極小批量 FMS 作業(yè) 線上，經(jīng)過識別裝置對下一個待加工的工件進(jìn)行識別，根據(jù)其加工要求，在作業(yè)線上 就可自動進(jìn)行機(jī)床功能重構(gòu)，有些重構(gòu)幾秒鐘內(nèi)即可完成，這就要求機(jī)床的功能部件 具有快速分離與組合的功能。 3、與物流系統(tǒng)的可親性 可親性就是指機(jī)床與物流系統(tǒng)之間進(jìn)行物料（工件、刀具、切屑等）交接的方便 程度。對于單機(jī)工作形式的普通機(jī)床，是由人進(jìn)行物料交接的，要求機(jī)床的使用、操 作、清理、維護(hù)方便。對于自動化柔性制造系統(tǒng)，機(jī)床與物流系統(tǒng)（如輸送線）是自 動進(jìn)行物料交接的，要求機(jī)床結(jié)構(gòu)形式開放性好，物料交接方便。 4、剛度 機(jī)床的剛度將影響機(jī)床的加工精度和生產(chǎn)率，因此機(jī)床應(yīng)有足夠的剛度。剛度包 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 2 括靜態(tài)剛度、動態(tài)剛度、熱態(tài)剛度。 5、精度 為保證能加工出一定精度的工件，作為工件母機(jī)的機(jī)床必須具有更高的精度要求。 機(jī)床精度分為機(jī)床本身的精度，即空載條件下的精度（包括幾何精度、運動精度、傳 動精度、定位精度等）和工作精度（加工精度） 。 6、噪聲 噪聲損壞人的聽覺器官和生理功能，是一種環(huán)境污染。設(shè)計和制造過程中要設(shè)法 降低噪聲。 7、生產(chǎn)率和自動化 機(jī)床的生產(chǎn)率用單位時間內(nèi)機(jī)床所能加工的工件數(shù)量來表示。機(jī)床的切削效率越 高，輔助時間越短，則它的生產(chǎn)率越高。對用戶而言，使用高效率的機(jī)床，可以降低 工件的加工成本，機(jī)床的自動化程度越高，則它的生產(chǎn)率越高，加工精度的穩(wěn)定性越 好，越容易適應(yīng)自動化制造系統(tǒng)的要求。 8、成本 成本概念貫穿在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)，包括設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用維 護(hù)和報廢處理等的費用，是衡量產(chǎn)品市場競爭力的重要指標(biāo)，應(yīng)在盡可能保證機(jī)床性 能要求的前提下，提高其性能價格比。 9、生產(chǎn)周期 為了快速響應(yīng)市場需求變化，生產(chǎn)周期（包括設(shè)計和制造）是衡量產(chǎn)品市場競爭 力的重要指標(biāo)，應(yīng)盡可能縮短機(jī)床的生產(chǎn)周期。這就要求機(jī)床設(shè)計應(yīng)盡可能采用現(xiàn)代 設(shè)計方法，如 CAD、模塊化設(shè)計等。 10、可靠性 應(yīng)保證機(jī)床在規(guī)定的使用條件下、在規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定的加工功能時，無 故障運行的概率要高。 11、造型與色彩 機(jī)床的外觀造型與色彩，要求簡潔明快、美觀大方、宜人性好。應(yīng)根據(jù)機(jī)床功能、 結(jié)構(gòu)、工藝及操作控制等特點，按照人機(jī)工程學(xué)的要求進(jìn)行設(shè)計。 1.4 本課題的研究內(nèi)容和選題設(shè)想 1.主要研究內(nèi)容 該外圓磨床的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、傳動系統(tǒng)，根據(jù)工件的要求和加工條件合理 選擇砂輪架主軸的加工參數(shù)。 2.選題設(shè)想 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 3 本課題的設(shè)計包括外圓磨床的總體設(shè)計，頭架的結(jié)構(gòu)設(shè)計，尾架的結(jié)構(gòu)設(shè)計，砂 輪架的結(jié)構(gòu)設(shè)計，橫進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計。頭架機(jī)構(gòu)和尾架機(jī)構(gòu)用于頂緊工件，砂輪架是用 來磨削工件表面的，橫進(jìn)給機(jī)構(gòu)是為了實現(xiàn)砂輪架的橫進(jìn)給運動。 本課題確定了一套設(shè)計方案： 采用三臺電動機(jī)：一臺通過電動機(jī)皮帶輪帶動頭架主軸轉(zhuǎn)動，由主軸帶動頂針旋 轉(zhuǎn)以磨削工件，次電機(jī)選擇為雙速電機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn) 6 級變速，以實現(xiàn)不同加工速度； 一臺通過皮帶帶動砂輪架主軸轉(zhuǎn)動，以帶動裝在主軸上的砂輪旋轉(zhuǎn)來磨削工件外表面。 另外一臺為液壓泵電機(jī)帶動液壓泵旋轉(zhuǎn)。 1.5 預(yù)期成果 通過計算和材料的選擇，順利完成設(shè)計目的，具有較強(qiáng)的實用性，符合設(shè)計要求。 最終實現(xiàn)箱體的裝拆方便，6 級變速，以提高加工效率和加工精度。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 4 第 2 章 機(jī)床總體方案的確定 2.1 總體設(shè)計 2.1.1 主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計 主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計是后續(xù)設(shè)計的前提和依據(jù)。設(shè)計任務(wù)的來源不同，如工廠的規(guī) 劃產(chǎn)品，或根據(jù)機(jī)床系列型譜進(jìn)行設(shè)計的產(chǎn)品，或用戶訂貨等，具體的要求不同，但 所要進(jìn)行的內(nèi)容大致相同。主要技術(shù)指標(biāo)包括： (1) 用途 即機(jī)床的工藝范圍，包括加工對象的材料、質(zhì)量、形狀及尺寸等。 (2) 生產(chǎn)率 包括加工對象的種類、批量、及所要求的生產(chǎn)率。 (3) 性能指標(biāo) 加工對象所要求的精度（用戶訂貨設(shè)計）或機(jī)床的精度、剛度、 熱變形、噪聲等性能指標(biāo)。 (4) 主要參數(shù) 即確定機(jī)床的加工空間和主參數(shù)。 (5) 驅(qū)動方式 機(jī)床的驅(qū)動方式有電動機(jī)驅(qū)動和液壓驅(qū)動方式。電機(jī)驅(qū)動方式中 又有普通電機(jī)驅(qū)動、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動和伺服電機(jī)驅(qū)動。驅(qū)動方式的確定不僅與機(jī)床的成 本有關(guān)，還將直接影響運動方式的確定。 (6) 成本及生產(chǎn)周期 無論是訂貨還是工廠規(guī)劃產(chǎn)品，都應(yīng)確定成本及生產(chǎn)周期 方面的指標(biāo)。 2.1.2 總體方案設(shè)計 總體方案設(shè)計包括： (1)運動功能設(shè)計 包括確定機(jī)床所需運動的個數(shù)、形式（直線運動或回轉(zhuǎn)運動） 、 功能（主運動、進(jìn)給運動、其他運動）及排列順序、最后畫出機(jī)床的運動功能圖。 (2)基本參數(shù)設(shè)計 包括尺寸參數(shù)、運動參數(shù)、動力參數(shù)設(shè)計。 (3)傳動系統(tǒng)設(shè)計 包括傳動方式及控制原理、控制系統(tǒng)圖設(shè)計。 2.1.3 總體方案綜合評價和選擇 在總體方案設(shè)計階段，對其各種方案進(jìn)行綜合評價，從中選擇較好的方案。 2.1.4 總體方案的設(shè)計修改和優(yōu)化 對所選擇的方案進(jìn)行進(jìn)一步的修改或優(yōu)化，確定最終方案。上述設(shè)計內(nèi)容，在設(shè) 計過程中要交叉進(jìn)行。 2.2 詳細(xì)設(shè)計 (1)技術(shù)設(shè)計 包括確定結(jié)構(gòu)原理方案、裝配圖設(shè)計、分析計算或優(yōu)化。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 5 (2)施工設(shè)計 包括零件圖設(shè)計、商品化設(shè)計、編制技術(shù)文檔等。 2.3 機(jī)床整體綜合評價 對所設(shè)計的機(jī)床進(jìn)行整機(jī)性能分析和綜合評價。 上述步驟可反復(fù)進(jìn)行，直到達(dá)到技術(shù)結(jié)果滿意為止。在設(shè)計過程中，設(shè)計和評價 反復(fù)進(jìn)行，可以提高一次設(shè)計成功率。 2.4 本章小結(jié) 本章從總體上對機(jī)床方案進(jìn)行了初步確定，并確定了詳細(xì)設(shè)計的步驟和方法。 經(jīng)考察了解這種構(gòu)想符合實際，合乎要求。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 6 第 3 章 總體布局的設(shè)計 3.1 機(jī)床總體布局的分析 由于機(jī)床的總體布局關(guān)系著機(jī)床的性能，質(zhì)量和整體的合理型，所以在決定機(jī)床 布局時，應(yīng)注意以下幾個問題： 1、剛度，精度，抗振性和穩(wěn)定性。支撐部件應(yīng)力求有足夠的剛度，運動部件在 不影響本身剛度的條件下，應(yīng)盡可能做到體積小，重量輕。 2、機(jī)床的布局應(yīng)盡量使傳動鏈較短，以簡化結(jié)構(gòu)，提高傳動精度和效率，減少 功率損失和發(fā)熱量，降低制造成本。采用合理布局，例如分離傳動，熱平衡的布局形 式等。如 M7150A 床身的布局形式，把油池搬到床身外，下部采用“熱補(bǔ)償油溝” ，導(dǎo) 軌采用靜壓潤滑，使其上下溫度基本一致。 3、機(jī)床操作與調(diào)整要簡單，裝拆與維修要方便，排屑與冷卻要暢通，聯(lián)鎖與防 護(hù)要安全可靠。在考慮機(jī)床布局時必須重視減輕工人的勞動強(qiáng)度，改善勞動條件和環(huán) 境，如操作手柄位置高低適當(dāng)，并盡量集中，應(yīng)考慮吸塵和消霧裝置；高效率，半自 動化機(jī)床特別注意冷卻液的過濾和調(diào)換方便問題。 4、床的外型輪廓應(yīng)美觀，大方和協(xié)調(diào)。 3.2 總體布局的初步擬定 根據(jù) 3.1 節(jié)中所作的分析，可以從大體上知道了總體布局需要涉及的問題。此時 參看設(shè)計任務(wù)書可知道設(shè)計的要求。因此，總體布局必須要完成設(shè)計所要求的內(nèi)容。 一般來說，外圓磨床的主軸箱即床頭箱放在左上面，這樣是為了適應(yīng)右手操作的習(xí)慣 和便于觀察測量。磨床由于刀架和砂輪較小，為方便操作，刀架布置在工件前面。由 于結(jié)構(gòu)的要求，橫向進(jìn)給箱應(yīng)在刀架的正對面，尾座放在導(dǎo)軌上面。由于左床腿承受 的力較大，故左床腿尺寸要大些，右床腿可以小些。一般車床的高度都在 8001300mm 之間。為了工人的操作方便（例如搖動溜板箱的手柄后刀架上的溜板， 床過低就不適合操作） ，要將左右兩床腿同時加高一部分，大約在 400500mm 之間 最為適宜。主要材料采用水泥等即可。主軸箱、進(jìn)給箱的潤滑采用箱體外循環(huán)、集中 潤滑，這樣可降低主軸箱溫升，減少熱變形。刀架上安裝快速移動的電機(jī)，這樣可以 省時，提高工作效率。磨床的外觀造型模仿原 M131 車床的大體外觀，在一些細(xì)節(jié)方 面作些改動。主要是因為原來的外觀就非常美觀，而且布局合理，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面 積小。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 7 3.3 總體布局的最終確定 上述中已對主體布局進(jìn)行了分析和初步擬定，因此總體布局的大體構(gòu)成以如前述， 再根據(jù)原磨床的實際布局形式，取其優(yōu)點，通過實地測量和分析各部分的尺寸，我最 終確定了自己的總體布局方案，詳見主視圖 3.1 和左視圖 3.2 圖 3.1 M1432A 外圓磨床左視圖 圖 3.2 M1432A 外圓磨床右視圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 8 3.4 本章小結(jié) 本章對磨床的總體布局作了設(shè)計，通過仔細(xì)分析和研究知道了總體布局所需要 涉及的問題，取原磨床的優(yōu)點，通過測量和分析，確定了自己的總體布局方案。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 9 第 4 章 機(jī)床各主要零部件設(shè)計計算 4.1 磨床基本參數(shù)的確定 1、磨床基本參數(shù)確定 初選砂輪為 30050203； 磨削直徑范圍 3208mm； 最大磨削長度 1000 mm； 機(jī)床床身規(guī)則 340017401650mm。 由參考文獻(xiàn)1可查外圓磨削的速度為 3035m/s，所以取 m/s32su (4.1)10dnus r/min3602nss r/min17s 2、主電機(jī)的選擇 大帶輪取 D=126，d=112 ； 21dni621 在帶輪傳動中，轉(zhuǎn)動速度為 r/min148n=主 取主電機(jī) n=1440r/min，4kw 查參考文獻(xiàn)1 得轉(zhuǎn)速數(shù)列為：單位（r/min） 頭架電機(jī)為 1.1kw（740 r/min，1450 r/min）雙速電機(jī)。 由于頭架電機(jī)為雙速電機(jī)，740 r/min，1450 r/min 通過帶輪而降低轉(zhuǎn)速。由參考 文獻(xiàn)1 可得： (4.2)塔 輪電工 件 in 塔輪的傳動比為 ， ，164809135 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 10 r/min17508264701主 軸n r/min3主 軸 .11主 軸電ni r/min1087582609742 主 軸 .2主 軸電ni r/min1597869013743 主 軸 .3主 軸電ni 所以傳動比分別為 24.7，6.8，4.6。 當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為 1450 r/min 時，傳動比不變，轉(zhuǎn)速分別為： r/min6175018264501 主 軸n r/min92主 軸 r/min31750182634503 主 軸n 4.2 變速機(jī)構(gòu)中軸的設(shè)計計算 4.2.1 計算各軸功率 由 4.1 節(jié)可以確定電機(jī)類型：Y 系列三相異步電動機(jī)；型號： Y80；其電動機(jī)輸 出功率 =1.1kw， =0.92， 0p帶98.0軸 承 軸： 帶01p kw2.9. 軸： 帶軸 承 02p 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 11 kw926.08.012. 軸： 帶軸 承 303p kw839.02.9.26. 4.2.2 計算各軸轉(zhuǎn)速 軸： =7400.293=216.5r/min01in電 軸： =216.50.357=77.3 r/min2 軸： =77.3 0.4=30 r/min3n 4.2.3 計算各軸初選最小軸徑 選軸的材料為 45 鋼。A=126 103。由參考文獻(xiàn)1可得： 實心軸直徑為： （4.3）3NPAD 空心軸直徑為： （4.4） 3341 軸： mm175.26033ANPD 軸： mm03.793 軸： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 12 mm30134NPAD6 4.3 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.3.1 主軸的初步確定 (1) 擬定軸上的零件裝配方案，軸上的大部分零件包括帶輪，套筒，右端軸承和 軸承端蓋及聯(lián)軸器依次由左端裝配，僅右端軸承和軸承端蓋由右端裝配。 (2) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。 (3) 裝左端軸承通過軸肩和墊圈，軸承套和端蓋實現(xiàn)軸承的軸向定位，和徑向定 位。 (4) 裝軸承段：如零件圖。這段（兩）軸徑由滾動軸承的內(nèi)圈孔徑?jīng)Q定，因 =40，選用深溝球軸承 6208，其尺寸為 ，軸段的長度由滾動d 1804BDd 軸承的 B，軸承與箱體內(nèi)壁距離 S=510。 (5) 軸上零件的周向固定，軸承與軸的周向固定均采用套筒和軸承斷蓋來定位， 同時為了保證軸承與軸的配合有良好對中性，滾動軸承與軸采用 H6/K6。 定出軸肩處的圓角半徑 R=2，軸端倒角取 2 。45 4.3.2 主軸的計算校核 1、初選軸的直徑 根據(jù)參考文獻(xiàn)2計算所得軸頸最小應(yīng)為 1721mm，初步選 21mm。 2、主軸的材料和熱處理 根據(jù)載荷特點和耐磨性的要求查參考文獻(xiàn)2，選定主軸材料 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理 后，在主軸端部，錐孔，空心軸頸部位進(jìn)行局部高頻淬硬 5055HRC，以提高耐磨性， 查得 N/mm ， N/mm637bs=235s=2 N/mm ， N/mm N/mm ， N/mm。128- 1t- 98s2-159s= 3、求軸傳遞扭矩 由于砂輪速度很高，功率消耗很大，主運動消耗功率為 P = P mn P 為砂輪電機(jī)功率。 為機(jī)械傳動總效率取 0.7-0.85。由參考文獻(xiàn)2 查得。nm P = P (4.5)mn =40.8=3.2 kw 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 13 所以： T=9.5510 =9.5510 =18864N.mm6帶npm6120.3 工件圓周進(jìn)給速度由參考文獻(xiàn)2得： (4.6)dv 由參考文獻(xiàn)2求作用在砂輪的徑向力： F = (4.7)ycypbayfK 式中 工件軸向進(jìn)給量 10mm/r；af 砂輪徑向切入深度 0.1mm；p ， ， 為磨削徑向力指數(shù)，由參考文獻(xiàn)2查得分別為ybc 0.417，0.714，0.751； 磨削系數(shù),查得 119.09。yK F = = =635.5Ncypbayfv 751.0714.041.059.1 由參考文獻(xiàn)2求作用在砂輪的法向力： F = (4.8)zczpbazfvK ， ， 法向磨削力指數(shù)，由參考文獻(xiàn) 2查得分別為 0.417,0.731,0.698； azbcz 磨削系數(shù),查得 60.04ZK F = = =317.8 Nczpbazfv 698.0731.041.059.1 4、畫軸的受力分析圖 可確定出軸承的支點 L =60mm，L =300mm 由此可以畫出軸的水平面的支撐 R21 = (4.9)ByyF12 = =756 N 630 R =756-630=126 NAy 軸的垂直面內(nèi)的支撐 ： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 14 R = (4.10)BzzFL12 = =381.4 N 8.3706 R = 381.4-317.8=63.6 N Bz tFRt12rRra)MCHbc)CVM CMH=37800 NmmMCZ=19050NmmMC=42328 NmmM/NmmM/NmmM/Nmm mmmm mm 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 15 e)d TMeq 圖 4.1 軸的載荷分析圖 5、畫軸的彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖 （1）如圖 4.1 水平彎矩圖 , Nmm (在 BHM378012601LRBy 截面處) 。 （2）垂直面彎矩圖， Nmm (在 B 截面處)。953.62BzCz （3）合成彎矩圖，在 B 截面處， Nmm 42382CzyCM （4）轉(zhuǎn)矩圖，T=18864 Nmm 1）按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 由彎矩圖知 B 處的彎矩最大，校核該截面強(qiáng)度。截面 B 處的當(dāng)量彎矩， Nmm，42382CzyCM 可得：6.0951b Nmm 校核結(jié)果： Nmm ，C 截面.231.048.3dWMEe2e1592 強(qiáng)度足夠。 2）按疲勞強(qiáng)度精度校核軸的安全系數(shù)： T=18864Nmm Meq=40116 Nmm M/Nmm M/Nmm mm mm 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 16 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)和彎矩圖及轉(zhuǎn)矩圖可見，BB 截面為危險截面，故校核此截面。 查參考文獻(xiàn)1 得： ，尺寸系數(shù) ，表面質(zhì)量系數(shù)47.1,59.K89.0,1. =0.93，鋼的 ，許用安全系數(shù) 。203453s 3）彎曲應(yīng)力幅： (4.11)WMea N/mm13.2482 4）扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅： (4.12)TCa N/mm1.0328642 5）只考慮彎矩作用時的安全系數(shù)： (4.13)mtKS1 = 2.163.4091.35268 6）只考慮轉(zhuǎn)矩作用時的安全系數(shù)： (4.14)mtKS1 7）安全系數(shù)： (4.15) 2S 1.45.13 所以滿足強(qiáng)度要求。 6、主軸扭轉(zhuǎn)剛度的校核 根據(jù)參考文獻(xiàn)5計算軸的扭轉(zhuǎn)變形的一般公式如下： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 17 (rad) (4.16)nGIlM 式中： 扭轉(zhuǎn)角（rad） ； 軸傳遞的扭矩(kgfcm)；nM 軸產(chǎn)生扭矩變形部分的長度(cm)；l 鋼的剪切彈性模量， (kgf/cm )；G58.10G2 軸的斷面極慣性矩(cm )。 nI 4 對于空心鋼軸： (4.17)32 4dDIn (4.18)jnpM95 式中： 軸的外徑(cm) ；D 軸的孔徑(cm)；d 軸傳遞的額定功率(kw)；P 軸的計算轉(zhuǎn)速(r/min)。 jn 則 根據(jù)公式（3.14）可得： 5498.10jplnDd (rad) 4.23jl 則 (rad)140.81. 0.2846. (rad)24.2.3.5108. (rad)3431. 0.76.52 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 18 (rad)440.861.230.152. (rad)54.13. .4960 (rad)64.81.20.832 可得 621. 03..0518.0 (rad)6.294 根據(jù)參考文獻(xiàn)1得：許用扭轉(zhuǎn)角 0.25. 由于 ， 故主軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度合格。 4.4 帶輪的設(shè)計校核計算 4.4.1 確定計算功率 caP 由表參考文獻(xiàn)1查得工作情況系數(shù) =1.3，故：AK (4.19)Pca =1.31.1=1.43kw 4.4.2 選取 V 帶帶型 根據(jù) P ，n 由參考文獻(xiàn)1選用普通 Z 型帶。小帶輪的基準(zhǔn)直徑根據(jù)參考文獻(xiàn)1ca 取 =71。1D 4.4.3 驗算帶速 v m/s5.120641.306nd 在 525m / s 范圍內(nèi)，帶速合適。 4.4.4 計算各帶輪中心距的確定 中心距小，則傳動外廓尺寸小，但帶長也短，帶的應(yīng)力循環(huán)頻率高，壽命短，且 包角減小。傳動能力減低，中心距大 ，則與上 述情況相反。所以按下式初選中心矩： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 19 (4.20)120.7()D0a12()D 實際中心距可用近似計算，即 (4.21) 2 0dL 由于帶傳動的中心距一般是可以調(diào)整的，其變動范圍為， (4.22)min15.da (4.23)L03ax 由 公式(4.20) 得： 0.7(164)02(7164) 初選 =460。0a 計算帶所需的基準(zhǔn)長度： (4.24)0 21210 4)()(2aDaLd 23.(67)45(7)5126. 由參考文獻(xiàn)1選 0dL + = mma023.472.545 中心距可取范圍, 418.55mm 120.301.mindLa a =474.8mm axmin5347 取 =490。10a 同理取 =460。2 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 20 4.4.5 驗算小帶輪包角 1 (4.25）2118057.3da5 432 .d18605729. 一般要求 1902 故在要求的范圍以上，包角合適。 4.4.6 確定初拉力 0F 因 ，查參考文獻(xiàn)2得；15293.0K 由式參考文獻(xiàn)2得單根普通 V 帶的初拉力 (4.26)205.2qvZPFc 25.106.5.193.04 N16 4.4.7 計算壓力 Q 由(4.25)和(4.26)所得帶入 (4.27)得壓力： (4.27)102sin2ZF N5.61 4.5.齒輪的計算與校核 4.5.1 設(shè)計一對兩連環(huán)齒輪 查標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列： 取 ，齒數(shù)初步設(shè)定為 ,由參考文獻(xiàn)5, 得：5.1m80,521z mm75.md mm1222z 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 21 mm783521aahd mm2 mm5.1.mcaf mm271ffhd mm3.62ff 由于 mm ，故采用實心式，為減輕重量，故做成薄齒輪201ad mm,取 mm0810902fdD mm5.725.3 1nm 同上： mm ，也采用實心式。2075.962ad mm，取 mm0809021fdD mm3.63.815nm 4.5.2 齒輪的校核 經(jīng)分析可知，主軸上的一對斜齒輪受力最大，故對其強(qiáng)度進(jìn)行校核。 1、使用條件分析 傳遞功率 0.75kw，主動輪轉(zhuǎn)速 n=1500r/min，齒輪比 u=1.6。 則轉(zhuǎn)矩 T= Nmm238750.05.96 圓周速度：估計 m/s4u 載荷平穩(wěn)，預(yù)計每天工作 12 小時，使用壽命 10 年，屬于中速、中載、可靠性好 的齒輪傳動。 2、一對齒輪的主要參數(shù)如下 ， ， ， ，501z82z2034.x120 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 22 ， ， ，41nm2n31b578.21d 由參考文獻(xiàn)5可得驗算輪齒的彎曲強(qiáng)度條件： (4.28)FPsaFFYmnbdKT1 式中： 為載荷系數(shù),kkkVA 由參考文獻(xiàn)1得： 0. 由于斜齒輪傳動， ，取 12Vk1.Vk 兩輪均為硬齒面 ，取 35. 3 ，取 4k.k 則 716.23.1 3選擇齒輪的材料，熱處理方式 按使用條件可知，可選用軟齒面齒輪，也可選用硬齒面齒輪，本次設(shè)計采用硬齒 面齒輪，并具體選用小齒輪：40Cr ，調(diào)制處理，硬度 270283 HBS；大齒輪：40Cr ，調(diào)制處理，硬度 245255 HBS 。4 4確定許用應(yīng)力 (1) 確定極限應(yīng)力 和limHliF 齒面硬度：小齒輪按 280HBS，大齒輪按 250HBS 查參考文獻(xiàn)5：得 MPa6501limF (2)計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N，確定壽命系數(shù) ，NZY811 104.6)23(60tan882 9..14u 查參考文獻(xiàn)5得 ；121NZ21NY (3)計算許用應(yīng)力 由參考文獻(xiàn)5取 .,4.mininFHS 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 23 參考文獻(xiàn)5得： MPa29.46.150minl11 HNPSZ MPa7.8.inl21P 參考文獻(xiàn)5得： MPa1.23.50min1li11 FNSTFPY MPa57.8.4in2li22FSTFP 5、計算當(dāng)量齒數(shù)： 73.601cos58331zv 9.43312zv 參考文獻(xiàn)5查 得齒型系數(shù)： ， ，應(yīng)力校正系數(shù)： ，52.1FaY1.Fa 58.1SaY ，取 ，65.12SaY7.09 Nmm573012.0.5. 661 npT 6、計算彎曲應(yīng)力 由公式(4.28) ，可得： 9.0758.4578.230161 F MPa1231FpMPa 1212SaFFY58.6. MPa7.886.52P 故輪齒的彎曲強(qiáng)度滿足要求。 4.6 本章小結(jié) 本章對 M1432A 型外圓磨床的帶輪，主軸，齒輪進(jìn)行設(shè)計和校核。這一章是本 說明書的重點，也是設(shè)計中尤為關(guān)鍵的一章，其主要對外圓磨床的傳動系統(tǒng)進(jìn)行了系 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 24 統(tǒng)的設(shè)計、計算以及校核。經(jīng)大量的計算驗證，傳動系統(tǒng)所用的齒輪，軸，帶輪，塔 輪都在涉及允許范圍之內(nèi)，符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，經(jīng)校核其都全部合格。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 25 第 5 章 磨床其它部件的設(shè)計 5.1 頭架的設(shè)計 頭架由底座，體殼，主軸及傳動裝置組成。 頭架體殼可繞著軸銷在底座上回轉(zhuǎn) 0-90 度之間的任意角度，并由螺釘緊固，回 轉(zhuǎn)角度的大小可以從刻度盤上讀出，底座和體殼上分別裝有擋銷，當(dāng)轉(zhuǎn)動體殼使兩擋 銷相互緊靠時，頭架即回復(fù)到了 0 位（即回轉(zhuǎn)角度為 0 度主軸軸線與工作臺前測定位 面平行） ，這樣不僅操作方便，而且定位準(zhǔn)確，頭架通過底座 5，用兩個 L 型螺釘固 定在工作臺左端。 頭架主軸應(yīng)具有高的旋轉(zhuǎn)精度，剛度，和抗振性，在頭架主軸的前后支撐中各有 兩個滾動軸承，它們都采用面對面排列的方式，即軸承外圈的窄邊相對。通過修磨隔 圈可使軸承預(yù)緊。 軸承的預(yù)緊，就是將滾動軸承并緊，使其在空載荷時就在滾動體（滾球，滾子和 滾針）與內(nèi)外圈滾道接觸處產(chǎn)生微量的初始彈性變形。頭架主軸軸承實現(xiàn)預(yù)緊的方法 是：修磨內(nèi)隔圈或外隔圈，使內(nèi)圈的寬度大于外隔圈的寬度。然后在裝配時，使軸承 內(nèi)外圈之間發(fā)生軸向相對移動，將滾動體與內(nèi)外圈滾道壓緊。滾動軸承經(jīng)預(yù)緊后，不 僅消除了軸承中原來存在的間隙，而且還在接觸處產(chǎn)生了微量彈性變形，提高了軸承 的旋緊精度和剛度，所以各種主軸的滾動軸承都經(jīng)過預(yù)緊。但預(yù)緊力不能過大，否則 會使軸承的磨損和發(fā)熱增大，壽命下降。 主軸的軸向定位由前支撐中的兩個軸承實現(xiàn)。作用在主軸的軸向力，通過軸承外 圈，套筒，調(diào)整圈和法蘭傳給頭架體殼，或通過法蘭傳給頭架體殼。 主軸前端有精密的莫氏 4 號錐孔，用于安裝前頂尖或其它夾具。主軸中心有通孔，安 裝卡盤或其它夾具時可通過拉桿將其并緊在主軸錐孔中。 傳動工件旋轉(zhuǎn)的帶輪，都采用卸荷結(jié)構(gòu)。帶輪支承在法蘭上的滾動軸承上，法蘭 則固定在頭架體殼上，帶輪支承在裝于頭架體殼凸臺上的滾動軸承上。因此，傳動帶 的拉力不會作用到主軸上，可避免主軸發(fā)生彎曲。 裝在中間軸上的帶輪，軸裝在偏心套內(nèi)的軸承上，用圓鐵棒插在孔中轉(zhuǎn)動偏心套， 可調(diào)整帶輪 4 和 5 以及 10 和 11 之間的張緊力。帶輪 20 和 4 之間傳動帶的張緊力， 可移動電動機(jī)底版進(jìn)行調(diào)節(jié)。用頂尖裝夾工件進(jìn)行磨削時，主軸必須固定不動。為此 可擰緊螺釘，使其頂緊主軸后端的螺母將主軸制動。此時，工件由裝在撥盤上的撥桿 經(jīng)夾頭帶動旋轉(zhuǎn)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 26 用卡盤裝夾工件進(jìn)行磨削時，應(yīng)擰松螺釘，使主軸能自由轉(zhuǎn)動?？ūP座錐柄裝入 主軸錐孔中，用拉桿并緊，并通過撥盤上的螺釘帶動卡盤和主軸一起旋轉(zhuǎn)。需要拆下 卡盤時，應(yīng)先擰松拉桿，然后在拉桿尾部輕敲一下，再擰下拉桿，即可卸下卡盤。螺 釘及拉桿均不宜擰得過緊，只需隨手?jǐn)Q緊即可。如果工件具有莫氏 4 號錐體則可直接 插在主軸錐孔中，同時裝上撥塊，通過銷子帶動主軸旋轉(zhuǎn) 。 1 5.2 尾座的設(shè)計 尾座用一個螺釘（如尾座裝配圖所示）固定在工作臺右端。 后頂尖裝在套筒左斷的錐孔中,套筒與尾架體殼上的孔緊密配合,在彈簧的作用下,它向 外伸出頂緊工件,在磨削過程中,工件因為溫度升高而膨脹伸長時,套筒可壓縮彈簧自動 退回一些,以保持頂尖對工件中心孔的壓力不變,避免中心孔過分磨損和頂彎工件,利用 手柄轉(zhuǎn)動絲杠,使螺母向右或向左移動(螺母因受嵌在后蓋長槽中的銷子的限制,不能轉(zhuǎn) 動)改變彈簧的壓縮量,可調(diào)整頂尖對工件的頂緊力。 當(dāng)裝卸工件時,退回套筒可以采用手動或液壓傳動,手動時,用手順時針轉(zhuǎn)動手柄,使 撥桿帶動套筒，克服彈簧力向后退回。液動時，用腳踏下操縱尾座閥的踏板，使壓力 油進(jìn)入液壓缸，推動向后移動。 套筒前端的密封蓋上有一孔，可以裝置金剛石筆并用螺釘壓緊，以便修整砂輪 。1 5.3 砂輪架的設(shè)計 砂輪架中的砂輪主軸及其支撐部分結(jié)構(gòu)直接影響工件的加工質(zhì)量，應(yīng)具有較高的 回轉(zhuǎn)精度，剛度，抗振性，它是砂輪架部件中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。 砂輪主軸的前，后徑向支承都為“短三瓦動壓型液體滑動軸承” ，每一個滑動軸承 由三塊扇形軸瓦組成，每塊軸瓦都支承在球面支承螺釘?shù)那蝾^上。調(diào)解球面支承螺釘 的位置，即可調(diào)整軸承的間隙，通常間隙為 0.0150.025mm 之間。 短三瓦軸承是動壓型液體滑動軸承。工作時必須浸在油中。當(dāng)砂輪主軸向一個方 向高速旋轉(zhuǎn)以后，三塊軸瓦各在其球面螺釘?shù)那蝾^上，擺動到平衡位置，在軸和軸瓦 之間形成三個楔形縫隙.當(dāng)吸附在軸頸上的油液有入口被帶到出口時，使油液受到擠 壓，于是形成壓力油楔，將主軸浮在三塊瓦中間，不與軸瓦直接接觸，所以它的回轉(zhuǎn) 精度較高。當(dāng)砂輪主軸受到外界在和作用而產(chǎn)生徑向偏移時，在偏移方向處楔形縫隙 變小，油膜壓力升高，而在相反方向處的楔形縫隙增大，油膜壓力減小。于是便產(chǎn)生 了一個是砂輪主軸恢復(fù)到原中心位置的趨勢，見效偏移。由此可見，這種軸承的剛度 也是較高的。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 27 砂輪主軸運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性對磨削表面質(zhì)量影響很大，所以，對于裝在砂輪主軸上的 零件都要經(jīng)過仔細(xì)平衡。特別是砂輪，直接參與磨削，如果它的重心偏離旋轉(zhuǎn)的幾何 中心，將引起振動，降低磨削表面的質(zhì)量。 砂輪架由砂輪架體殼，砂輪主軸及其軸承，滑鞍零件組成，其外形如磨床整體圖， 砂輪架體殼相對滑鞍上的轉(zhuǎn)盤，可在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)一定的角度，并用螺釘緊固，轉(zhuǎn)角 的大小可以從刻度盤讀出?；翱裳刂鴫|板的滾動導(dǎo)軌作橫向進(jìn)給。 砂輪主軸和支撐它的軸承是該部件的主要零件。由于主軸的回轉(zhuǎn)精度和運轉(zhuǎn)平穩(wěn) 性對加工精度及工件表面粗造度有直接的影響，因此主軸應(yīng)具有高的回轉(zhuǎn)精度，剛度， 抗振性，耐磨性和運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。為了達(dá)到上述的要求，磨床上一般采用特殊結(jié)構(gòu)的滑 動軸承或高精度滾動軸承，M1432A 型磨床采用的是稱為短三瓦的自動定心軸滑膜動 軸承。 為了使主軸保持良好的工作狀態(tài)，主軸軸頸和軸瓦之間應(yīng)保持適當(dāng)間隙。為了提 高主軸旋轉(zhuǎn)精度和軸承工作時的剛度，可減小軸承間隙。但間隙也不能過小，間隙過 小會造成運轉(zhuǎn)時溫升過高，嚴(yán)重時甚至?xí)l(fā)生抱軸故障，新機(jī)床的軸承間隙在出廠前 既調(diào)整好，冷態(tài)時間間隙在 0.015mm---0.020mm 之間。在工作過程中，如果發(fā)現(xiàn)因 軸承間隙增大而影響加工質(zhì)量時，則需進(jìn)行調(diào)整。通常情況下只需調(diào)整最下面的一塊 軸瓦就可以，其余兩塊則保持不動。 軸承間隙調(diào)整如下：先從主軸上卸下砂輪法蘭盤和傳送帶，放去一定量的潤滑油， 并測量出前后軸承間隙的大小，然后擰緊螺釘，鎖緊螺釘和空心螺釘，接著調(diào)節(jié)球頭 螺釘，當(dāng)達(dá)到要求的間隙后，將空心螺釘擰上（為了保證鎖緊可靠必須注意其端面不 能與球頭螺釘接觸） ，再裝進(jìn)鎖緊螺釘將球頭螺釘?shù)蹙o。前軸承調(diào)整好后，再用同樣 方法調(diào)整軸承。 主軸的軸向定位由裝在主軸后端的軸向止推環(huán)和推力球軸承來實現(xiàn)，向右的軸向 力由止推環(huán)承受（止推環(huán)起潤滑軸承的作用） ，向左的軸向力由推力球軸承承受，其 承受軸向力的大小由彈簧調(diào)整。軸承磨損后借此彈簧力可自動消除間隙。 5.4 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計 用于實現(xiàn)砂輪的橫向移動，有手動粗，細(xì)工作進(jìn)給和液動自動周期粗，細(xì)進(jìn)給以 及快速進(jìn)退。它是磨床上控制加工零件直徑尺寸的一個重要部件，對它的基本要求是 操作要求是操作輕便，進(jìn)給，定位要準(zhǔn)確。 機(jī)床的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)由進(jìn)給傳動機(jī)構(gòu)和進(jìn)給移動機(jī)構(gòu)兩部分組成。 進(jìn)給傳動機(jī)構(gòu)部分主要有手輪，刻度盤，齒輪傳動機(jī)構(gòu)，液動棘爪液壓缸和棘輪等。 見進(jìn)給機(jī)構(gòu)裝配圖。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 28 進(jìn)給移動機(jī)構(gòu)部分主要有絲杠，螺母，液動快速進(jìn)退液壓缸和定位裝置等。 手輪、套、棘輪用螺釘連接在一起，套用鍵與軸連接，在軸的左端裝著雙聯(lián)齒輪 兩對，將運動傳給主軸，再經(jīng)過一對齒輪使絲杠旋轉(zhuǎn)。從而傳動固定在砂輪上的半螺 母，使砂輪架沿滾動導(dǎo)軌移動。拉出或推入手柄，改變雙聯(lián)滑移齒輪的嚙合位置，便 可或得粗進(jìn)給或細(xì)進(jìn)給。同樣，在液動自動周期進(jìn)給時可或得粗進(jìn)給或細(xì)進(jìn)給。自動 周期進(jìn)給由壓力油推動棘爪液壓缸來實現(xiàn)，在棘輪閥中間裝著棘抓，它在彈簧銷推力 作用下，與固定在手輪棘輪相嚙合，棘輪和手輪用螺釘連接在一起，當(dāng)壓力油推動棘 爪閥移動時，棘爪帶動棘輪轉(zhuǎn)動，主軸隨之轉(zhuǎn)動，使砂輪架或得一次周期進(jìn)給，改變 遮板的位置，可控制每次棘爪閥移動時的有效撐牙數(shù)，從而得到不同周期的進(jìn)給量的 大小。為了防止棘爪閥復(fù)位時產(chǎn)生進(jìn)給倒回，在進(jìn)給傳動機(jī)構(gòu)的體殼上裝有彈簧銷， 始終壓住棘輪，使存在一定的阻尼。 帶有內(nèi)齒輪的刻度盤空套在套上，刻度盤通過行星輪，旋鈕以及定位銷和手輪相 連接，如果把旋鈕向外拉出，使它與手柄上的銷子脫開，這樣旋轉(zhuǎn)旋鈕，就可以通過 齒輪 Z=48，Z=50，Z=12 ，以及內(nèi)齒輪 Z=110，帶動刻度盤相對手輪轉(zhuǎn)動任意角度。 把旋鈕推入，使銷子插入旋鈕上 21 個小孔中的任何一個小孔中后，刻度盤就和手輪 連接在一起。 刻度盤的外圓周上裝有零件撞塊，在磨削一批尺寸相同的工件時，可用它來控制 工件直徑。其工作方法如下：將第一個工件磨至需要尺寸后，拉出旋鈕并轉(zhuǎn)動，使刻 度盤轉(zhuǎn)至撞塊與定位塊相碰為止，然后將旋鈕推入定位銷。這樣調(diào)整后，再磨削第二， 三個工件時，只需要轉(zhuǎn)動手輪到零位撞塊與定位塊相碰，便可或得與第一個工件相同 的直徑，但需要注意在磨削過程中隨著砂輪的磨損，工件尺寸逐漸變大，有時由于砂 輪架與頭架的熱變形而產(chǎn)生位移，會使工件尺寸逐漸變小，此時需根據(jù)工件尺寸的變 化情況來調(diào)整。若工件尺寸變大，拉出旋鈕逆時針轉(zhuǎn)動一定的格數(shù)，使刻度盤上零件 撞塊向著進(jìn)給方向轉(zhuǎn)過一定的刻度，補(bǔ)償砂輪的磨損。若工件尺寸變小，則拉出旋鈕 順時針轉(zhuǎn)動一定的格數(shù)。 砂輪架的快速進(jìn)退由壓力油推動快速進(jìn)退液壓缸中活塞桿而獲得。進(jìn)給絲杠的左 斷與進(jìn)退液壓缸中活塞桿的右端，通過兩個角接觸軸承連接，它們之間可相對轉(zhuǎn)動， 但不能作相對軸向移動，絲杠的右端有花鍵，與齒輪的花鍵配合，可相對滑移。當(dāng)壓 力油進(jìn)入進(jìn)退液壓缸，推動活塞左右移動時，活塞桿可帶動絲杠軸向移動，并經(jīng)過與 絲杠嚙合的半螺母使砂輪架快速前進(jìn)和后退，絲杠的右端裝有淬硬的定位頭，當(dāng)其快 速前進(jìn)至終點位置時，定位頭頂緊在定位螺釘?shù)拇阌捕嗣?，實現(xiàn)快速定位，砂輪架每 次快速定位后，其位置的變動大小，稱為砂輪架的快速引進(jìn)重復(fù)定位精度。該精度會 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 29 直接影響批量工件的尺寸分散度，工件的直徑之差是定位精度誤差的兩倍，所以在機(jī) 床精度標(biāo)準(zhǔn)上有規(guī)定的允許值，M1432A 型外圓磨床規(guī)定其重復(fù)定位精度誤差不大于 0.002mm/10 次。 5.5 工作臺的設(shè)計 工作臺相對于底座可作較小的回轉(zhuǎn)調(diào)整，用以磨削錐形工件。調(diào)整時，用扳手轉(zhuǎn) 動刻度盤，通過絲杠螺母機(jī)構(gòu)，使工作臺繞定位心軸轉(zhuǎn)動一角度。對于中心距為 1000，1500，2000 毫米三種不同規(guī)格的磨床，工作臺可分別轉(zhuǎn)過 7 度，6 度，5 度。 液壓缸固定在底座的下部。工作臺面做成傾斜 10 度的型面，能加快冷卻液和鐵屑流 出，并有利于保持尾架移動的精度。工作臺左端標(biāo)牌用來指示液壓缸放氣閥旋鈕“開” 與“關(guān)”的位置。 5.6 本章小結(jié) 這一章是本說明書不可缺少的部分，也是設(shè)計中尤為關(guān)鍵的一章，其主要對磨床 的其他結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)的設(shè)計。經(jīng)過這一章的設(shè)計，M1432A 型外圓磨床的機(jī)構(gòu)已完 成。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 30 結(jié) 論 至此，我已完成了 M1432A 型外圓磨床的總體布局和主軸箱的設(shè)計。經(jīng)過重新 布局和對主軸箱的設(shè)計后，M1432A 型外圓磨床的加工性能得到了很大的提高，外形 更加美觀，結(jié)構(gòu)更緊湊，操縱也更方便，更省力。因為在選擇了雙速電機(jī)，主軸可獲 得 6 種轉(zhuǎn)速。在頭架的箱體上加了一個連接蓋，使箱體可以輕松拆裝。這些改變都給 操縱工人和維修人員帶來方便，基本達(dá)到了以人為本的目的。 但是，此磨床仍然存在著一些問題： （1）生產(chǎn)率較低。 （2）只適用于單件小批生產(chǎn)車間，工具車間和機(jī)修車間。 針對這兩點不足，本人提出以下建議：將數(shù)控技術(shù)運用于磨床本身，這樣就提高 了生產(chǎn)率，此想法僅供參考。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 31 參考文獻(xiàn) 1朱孝錄.中國機(jī)械設(shè)計大典M.江西科學(xué)技術(shù)出版社，2001.11. 2馮辛安.機(jī)械制造設(shè)備設(shè)計M.機(jī)械工業(yè)出版社，2004.1. 3劉品，徐曉希.機(jī)械精度設(shè)計與檢測基礎(chǔ)M.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003.10. 4王連明.陳鐵鳴 .機(jī)械設(shè)計M.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1998.8. 5侯真秀.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計 M.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000.10. 6陳明.機(jī)械原理 M.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2000.9. 7王連明.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計M.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1996.2. 8孫玉芹，孟兆新.機(jī)械精度設(shè)計基礎(chǔ)M.科學(xué)出版社，2003.8. 9王永章，杜君文，程國全.磨工M.高等教育出版社，2001.1. 10F.J.Mogee High-Speed Machining of Aluminum Alloys.SME Technical Paper，1985. 11D.G.Flom. lmplementation of High-Speed Machining.SME Technical Paper，1985. 12王世剛，張秀親，苗淑杰.機(jī)械設(shè)計實踐M.哈爾濱工程大學(xué)出版社，2003. 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 32 致 謝 在金慧芳老師的精心指導(dǎo)下，我順利完成了這次畢業(yè)設(shè)計。在此，我衷心地感謝 金老師，您淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和諄諄的教導(dǎo)令我終生難忘！雖然在設(shè)計期間我 好多東西都不太了解，但是你一直都沒有放棄我，叫我查找資料，讓我看了很多設(shè)計 方面的書，在你的幫助下我學(xué)會了很多。 在畢業(yè)設(shè)計中，許多老師都給予我?guī)椭徒庖?，在此我也表示衷心的感謝和敬意！ 除此，我也還要感謝我的同學(xué)們，在我不懂的時候，你們也幫了我很多，這次設(shè) 計能順利完成也有你們的功勞。謝謝你們的關(guān)心與幫助！ 最后，我要再一次地感謝我的指導(dǎo)老師金慧芳老師，謝謝您！ 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 33 附 錄 附表 A V 帶輪的最小基準(zhǔn)直徑 minD 槽 型 Z SPZ A SPA B SPB C SPCminD 50 63 75 90 125 140 200 224 附表 B V 帶輪的基準(zhǔn)直徑系列 帶 型 Y Z SPZ A SPA B SPB C SPC D E 基準(zhǔn)直徑 /Dm 外 徑 K 50 63 71 75 80 85 90 95 100 106 112 118 125 132 53.2 66.2 74.2 83.2 93.2103.2 115.2 128.2 54 67 75 79 84 94 104 116 129 136 80.5 85.5 90.5 95.5 100.5 105.5 111.5 117.5 123.5 130.5 137.5 132 139 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 34 附表 C 軸的材料及其主要機(jī)械性能 鋼號 45 熱處理 調(diào)質(zhì) 毛坯直徑 200 硬度 217-255HBS 抗拉強(qiáng)度 =637baMP屈服強(qiáng)度 =353saMP 彎曲疲勞強(qiáng)度 =2681許用靜應(yīng)力 =2161 扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度 =155a許用脈動應(yīng)力 =980a 許用疲勞應(yīng)力 =591P等效系數(shù) =0.2 =0.1 附表 D 彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù) （ ）baMP系數(shù) drr 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1 0.01 0.02 0.03 0.05 0.10 1.88 1.79 1.72 1.61 1.44 1.93 1.84 1.77 1.66 1.48 1.98 1.89 1.82 1.71 1.52 2.04 1.95 1.87 1.77 1.55 2.09 2.00 1.92 1.82 1.55 2.15 2.06 1.97 1.88 1.62 2.20 2.11 2.02 1.98 1.66 2.31 2.22 2.12 2.04 1.73 2 0.01 0.02 0.03 0.05 2.09 1.99 1.91 1.79 2.15 2.05 1.97 1.85 2.21 2.11 2.03 1.91 2.27 2.17 2.03 1.97 2.37 2.23 2.14 2.03 2.39 2.23 2.19 2.09 2.45 2.35 2.25 2.15 2.57 2.49 2.36 2.27 4 0.01 0.02 0.03 2.29 2.18 2.10 2.36 2.25 2.16 2.43 2.32 2.22 2.50 2.38 2.28 2.56 2.45 2.35 2.63 2.51 2.41 2.70 2.58 2.47 2.84 2.71 2.59 K 6 0.01 0.02 2.38 2.28 2.47 2.35 2.56 2.42 2.64 2.49 2.73 2.56 2.81 2.63 2.90 2.70 3.07 2.84 K 任何比值 0.01 0.02 0.03 0.05 0.10 1.60 1.51 1.44 1.34 1.17 1.70 1.60 1.52 1.40 1.20 1.80 1.69 1.60 1.46 1.23 1.90 1.77 1.67 1.52 1.26 2.00 1.86 1.75 1.57 1.28 2.10 1.94 1.82 1.63 1.31 2.20 2.03 1.90 1.69 1.34 2.49 2.20 2.05 1.81 1.40 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 35 附表 E 徑向載荷系數(shù) X 和軸向載荷系數(shù) Y 軸承類型 earFearF 名稱 代號 相對軸向載荷 0arC X Y X Y 判斷系數(shù)