1、引 言目前，切斷機(jī)已經(jīng)在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，有關(guān)系到民生建設(shè)的鋼筋材料的切斷，也有與人們?nèi)粘Ｉ钕嚓P(guān)的水果、蔬菜的切削。這次我所設(shè)計(jì)的是固體燃料切斷機(jī)，該設(shè)計(jì)是通過(guò)刀具的縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到對(duì)材料的切斷、剖切、切條的加工。本機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，易保養(yǎng)、維修。這次所設(shè)計(jì)機(jī)器的主要特點(diǎn)是：刀具的運(yùn)動(dòng)是由液壓系統(tǒng)控制，能夠保證良好的切削力，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)刀具的快速運(yùn)動(dòng)，具有良好的調(diào)速、調(diào)壓功能；工作臺(tái)的進(jìn)給是通過(guò)滾珠絲杠由步進(jìn)電機(jī)所控制，能夠達(dá)到很高的切斷精度。由于所設(shè)計(jì)的切斷機(jī)具有自動(dòng)進(jìn)給功能，能夠使人在安全的距離內(nèi)操作，使人身安全得到了很好的保證。目前切斷機(jī)發(fā)展的方向是：（1）提高效率，降

2、低能耗；（2）提高切削精度；（3）提高設(shè)備的安全性；（4）結(jié)構(gòu)合理，操作方便，自動(dòng)化程度高。第1章 概述1.1固體燃料的概念及特點(diǎn) 固體燃料是燃料的一大類(lèi)。能產(chǎn)生熱能或動(dòng)力的固態(tài)可燃物質(zhì)。大都含有碳或碳?xì)浠衔铩Ｌ烊坏挠心静摹⒛嗝骸⒑置骸熋骸o(wú)煙煤、油頁(yè)巖等。經(jīng)過(guò)加工而成的有木炭、焦炭、煤磚、煤球等。此外，還有一些特殊品種，如固體酒精、固體火箭燃料。與液體燃料或氣體燃料相比，一般固體燃料燃燒較難控制，效率較低，灰分較多。可直接用作燃料，也可用作制造液體燃料和氣體燃料的原料或化工產(chǎn)品的原料。固體燃料是一種新型燃料，它用一根火柴便可點(diǎn)燃，能加熱食品，引燃蜂窩煤，攜帶方便，很受人們歡迎。隨著旅游業(yè)

3、的日益發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，固體燃料無(wú)疑會(huì)有很大的市場(chǎng)。1.2切斷機(jī)的概念及應(yīng)用領(lǐng)域切斷機(jī)是指利用直線切斷刀具對(duì)毛坯（待加工工件）進(jìn)行切斷操作，從而得到較高精度的條形零件的加工設(shè)備。他可用來(lái)對(duì)鋼筋、塑料、直板、橡膠等的加工。本次的設(shè)計(jì)是用來(lái)切斷塊狀或片狀的固體燃料。1.3切斷機(jī)的原理切斷機(jī)原理如圖，毛坯用小液壓機(jī)帶動(dòng)單刃切刀進(jìn)行切割，由于采用滾動(dòng)導(dǎo)軌可步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行進(jìn)給控制，可以有效地提高零件加工的精度。并且加工的速度比較高，工作中機(jī)械的摩擦阻力比較低。圖1.1 毛坯的切斷、剖切、切條14國(guó)內(nèi)外切斷機(jī)的比較 1)國(guó)外切斷機(jī)偏心軸的偏心距較大，如日本立式切斷機(jī)偏心距24mm，而國(guó)內(nèi)一般為1

4、7mm看似省料、齒輪結(jié)構(gòu)偏小些，但給用戶(hù)帶來(lái)麻煩，不易管理因?yàn)樵谟汕写罅系角行×蠒r(shí)，不是換刀墊就是換刀片，有時(shí)還需要轉(zhuǎn)換角度。 2)國(guó)外切斷機(jī)的機(jī)架都是鋼板焊接結(jié)構(gòu)，零部件加工精度、粗糙度尤其熱處理工藝過(guò)硬，使切斷機(jī)在承受過(guò)載荷、疲勞失效、磨損等方面都超過(guò)國(guó)產(chǎn)機(jī)器 3)國(guó)內(nèi)切斷機(jī)刀片設(shè)計(jì)不合理，單螺栓固定，刀片厚度夠薄，40型和50型刀片厚度均為17mm；而國(guó)外都是雙螺栓固定，2527mm厚，因此國(guó)外刀片在受力及壽命等綜合性能方面都較國(guó)內(nèi)優(yōu)良。 4)國(guó)內(nèi)切斷機(jī)每分鐘切斷次數(shù)少?lài)?guó)內(nèi)一般為2831次，國(guó)外要高出1520次，最高高出30次，工作效率較高。 5)國(guó)外機(jī)型一般采用半開(kāi)式結(jié)構(gòu)，齒輪、軸承用

5、油脂潤(rùn)滑，曲軸軸徑、連桿瓦、沖切刀座、轉(zhuǎn)體處用手工加稀油潤(rùn)滑國(guó)內(nèi)機(jī)型結(jié)構(gòu)有全開(kāi)、全閉、半開(kāi)半閉3種，潤(rùn)滑方式有集中稀油潤(rùn)滑和飛濺潤(rùn)滑2種。 6)國(guó)內(nèi)切斷機(jī)外觀質(zhì)量、整機(jī)性能不盡人意；國(guó)外廠家一般都是規(guī)模生產(chǎn)，在技術(shù)設(shè)備上舍得投入，自動(dòng)化生產(chǎn)水平較高，形成一套完整的質(zhì)量保證加工體系。尤其對(duì)外觀質(zhì)量更是精益求精，外罩一次性沖壓成型，油漆經(jīng)烤漆噴涂處理，色澤搭配科學(xué)合理，外觀看不到哪兒有焊縫、毛刺、尖角，整機(jī)光潔美觀。而國(guó)內(nèi)一些一些廠家雖然生產(chǎn)歷史較長(zhǎng)，但沒(méi)有一家形成規(guī)模，加之設(shè)備老化，加工過(guò)程拼體力、經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)工藝幾十年一貫制，所以外觀質(zhì)量粗糙、觀感較差【15】。第2章 切斷機(jī)液壓系統(tǒng)的擬定與計(jì)算

6、切斷機(jī)的刀具做縱向的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，采用液壓系統(tǒng)控制。選用液壓傳動(dòng)具有以下的一些優(yōu)點(diǎn)：（1）在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生更大的動(dòng)力。在同等的功率下，液壓裝置的體積和質(zhì)量小，即其規(guī)律密度大，結(jié)構(gòu)緊湊。（2）液壓裝置工作比較平穩(wěn)。（3）液壓裝置能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速（調(diào)速范圍可達(dá)2000），它還可以在運(yùn)行的過(guò)程中進(jìn)行調(diào)速。（4）液壓傳動(dòng)易于對(duì)液體壓力、流量或流動(dòng)的方向進(jìn)行調(diào)節(jié)或控制。（5）液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。（6）由于液壓元件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和使用都比較方便。（7）用液壓傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)比用機(jī)械傳動(dòng)簡(jiǎn)單。2.1液壓系統(tǒng)原理圖擬定1溢流閥

7、2換向閥 3單向節(jié)流閥 4液控單向閥 圖2.1 系統(tǒng)原理圖 該系統(tǒng)確保了在液壓缸不動(dòng)或僅有微小的位移下穩(wěn)定的維持住壓力，刀具有足夠的時(shí)間在空中停留，同時(shí)，使液壓執(zhí)行元件獲得所需的高速，縮短機(jī)械空程運(yùn)動(dòng)時(shí)間，提高了系統(tǒng)的工作效率。刀具切斷工件時(shí)，電磁換向閥2ya通電，使三位四通換向閥右位接入回路，液壓油由液壓泵輸出，通過(guò)單向調(diào)速閥3及液控單向閥4到達(dá)液壓缸，推動(dòng)活塞使刀具向前運(yùn)動(dòng)。其中，刀具的運(yùn)行速度可通過(guò)改變單向節(jié)流閥開(kāi)口的大小來(lái)得到實(shí)現(xiàn)。刀具做回程運(yùn)動(dòng)時(shí)，電磁換向閥1ya通電，使三位四通換向閥左位接入回路，液壓油由液壓泵輸出，直接到達(dá)液壓缸，推動(dòng)活塞使刀具做回程運(yùn)動(dòng)。系統(tǒng)動(dòng)作循環(huán)表如下：表2

8、.1 系統(tǒng)動(dòng)作循環(huán)表動(dòng)作名稱(chēng)電磁鐵狀態(tài)動(dòng)作說(shuō)明1ya2ya1-+ 液壓泵工作，油液通過(guò)三位四通換向閥閥右位流經(jīng)節(jié)流閥，經(jīng)調(diào)速后通過(guò)液控單向閥，到達(dá)液壓缸的上腔，推動(dòng)活塞桿向下運(yùn)動(dòng)，液壓缸下腔油液流回油箱。2- 三位四通換向閥此時(shí)處于中位，液壓泵流出的油液直接流回油箱。3+-液壓泵工作，油液通過(guò)三位四通換向閥左位到達(dá)液壓缸的下腔，推動(dòng)活塞桿向上做快速回程運(yùn)動(dòng)，液壓缸上腔的油液通過(guò)液控單向閥及單向節(jié)流閥流回油箱。4-三位四通換向閥此時(shí)處于中位，液壓泵流出的油液直接流回油箱。2.2液壓系統(tǒng)的計(jì)算與原件的選型表2.2 按負(fù)載選執(zhí)行文件的工作壓力負(fù)載/n5000500100001000020000200

9、0030000300005000050000工作壓力/mpa0.811.522.5334455表2.3 按機(jī)械類(lèi)型選執(zhí)行文件的工作壓力機(jī)械類(lèi)型機(jī) 床農(nóng)業(yè)機(jī)械工程機(jī)械磨床組合機(jī)床龍門(mén)刨床拉床工作壓力/mpaa235881010162032由表2.1、表2.2初選液壓缸的工作壓力為2mpa,活塞桿所承受的負(fù)載為4000n。2.2.1液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算圖2.2 液壓缸受力圖本機(jī)構(gòu)采用的是單活塞桿液壓缸，由液壓缸的缸筒內(nèi)徑計(jì)算公式：f液壓缸的理論推力，np供油壓力，mpa故：液壓缸活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度之比：其速比的 取值范圍如下表：表2.4公稱(chēng)壓力/map1012.520>201.331.46、2

10、2則活塞桿直徑根據(jù)文獻(xiàn)【】對(duì)活塞缸直徑及活塞桿直徑取整后得：d=50mm，d=25mm。由此求得液壓缸的實(shí)際有效面積為：初定液壓缸快速空程時(shí)速度=0.03m/s，液壓缸切斷時(shí)速度=0.01m/s，液壓缸回程時(shí)速度=0.06m/s。液壓缸快速空程時(shí)流量液壓缸切斷時(shí)的流量液壓缸回程時(shí)的流量活塞桿強(qiáng)度的校核：活塞桿在穩(wěn)定的情工況下，只受軸向推力或拉力，可以近似地用直桿承受拉壓載荷的簡(jiǎn)單強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算：材料的許用應(yīng)力，無(wú)縫鋼管=100110mpa，中碳鋼（調(diào)質(zhì)）=400mpa即由上式計(jì)算可得，活塞桿的強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。2.2.2液壓泵的計(jì)算選擇表2.5 常用中、低壓各類(lèi)閥的壓力損失（）閥名pn(&#

11、215;105pa)閥名pn(×105pa)閥名pn(×105pa)閥名pn(×105pa)單向閥0.30.5背壓閥38行程閥1.52轉(zhuǎn)閥1.52換向閥1.53節(jié)流閥23順序閥1.53調(diào)速閥35初定液壓缸的工作壓力位3mpa，考慮到進(jìn)出油路上閥和管道的壓力損失為1mpa（含回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油腔），則液壓泵的最高工作壓力為：上述計(jì)算所得的是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過(guò)渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過(guò)靜態(tài)壓力，另外考慮到一定壓力貯備量，并確保液壓泵的壽命，其正常工作壓力為泵的額定壓力的80%左右因此，選泵的額定壓力應(yīng)滿(mǎn)足：根據(jù)文獻(xiàn)【】p21-129，

12、選取外嚙合單機(jī)齒輪泵bbxq，排量為16ml/r，額定壓力為5mpa，最高壓力為6mpa，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，最高轉(zhuǎn)速為2500r/min，容積效率為90%。液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算公式：式中：液壓泵的額定壓力，pa；液壓泵的額定流量，/s；液壓泵的總效率，從規(guī)格表中查出；轉(zhuǎn)換系數(shù)，一般液壓泵，=/；恒功率變量液壓泵，=0.4；限壓式變量葉片泵，=0.85/；液壓泵的實(shí)際使用的最大工作壓力，pa。即液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率為：選用轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動(dòng)機(jī)，根據(jù)文獻(xiàn)【】p17-54，可選用與液壓泵相匹配的電動(dòng)機(jī)為：y112m-6，額定功率為2.2kw，滿(mǎn)載時(shí)額定電流為5.6a，轉(zhuǎn)速為940

13、r/min，效率為80.5%，功率因素為0.74，質(zhì)量為45kg。2.2.3閥類(lèi)原件及輔助原件的選擇1對(duì)液壓閥的基本要求：（1）動(dòng)作靈敏，使用可靠，工作時(shí)沖擊和振動(dòng)小。油液流過(guò)時(shí)壓力損失小。（2）密封性能好。結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護(hù)方便，通用性大。2根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過(guò)各個(gè)閥類(lèi)元件及輔助元件型號(hào)和規(guī)格主要依據(jù)是根據(jù)該閥在系統(tǒng)工作的最大工作壓力和通過(guò)該閥的實(shí)際流量，其他還需考慮閥的動(dòng)作方式，安裝固定方式，壓力損失數(shù)值，工作性能參數(shù)和工作壽命等條件來(lái)選擇標(biāo)準(zhǔn)閥類(lèi)的規(guī)格，如下表所示：表2.6 各類(lèi)閥的規(guī)格序號(hào)元件名稱(chēng)型號(hào)規(guī)格1先導(dǎo)式溢流閥s-bt-03-l-32最大流量100l/mi

14、n，調(diào)壓范圍25mpa，質(zhì)量1.5kg2三位四通電磁換向閥s-dsg-01-3c3-n1-50最高使用壓力16mpa，最大流量40l/min，質(zhì)量2.2kg3單向節(jié)流閥srct-03-50額定流量30l/min，最小穩(wěn)定流量3l/min，最高使用壓力25mpa，質(zhì)量1.5kg4液控單向閥cpt-03-e-04-50額定流量40l/min,最高使用壓力25mpa，開(kāi)啟壓力0.04mpa，質(zhì)量3.0kg第三章 切斷機(jī)自動(dòng)進(jìn)給裝置的分析與計(jì)算3.1進(jìn)給機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式和控制系統(tǒng)的選擇由于進(jìn)給機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)要求精度比較高，對(duì)定位的要求也比較高，所以我決定采用步進(jìn)電機(jī)自動(dòng)進(jìn)給的方式進(jìn)行控制，步進(jìn)電機(jī)的控制方式

15、采用單片機(jī)進(jìn)行步進(jìn)控制。3.2進(jìn)給機(jī)構(gòu)的機(jī)械傳動(dòng)方式的選擇為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的分辨率，采用步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)絲杠，為了保證一定的傳動(dòng)精度和傳動(dòng)平穩(wěn)性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副。同時(shí)，為提高傳動(dòng)剛度和消除傳動(dòng)間隙，采用有預(yù)加負(fù)荷的結(jié)構(gòu)。3.3機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)：工作臺(tái)臺(tái)面尺寸：400mm*600mm工作臺(tái)移動(dòng)尺寸：300mm夾具和工作臺(tái)總重：最高運(yùn)行速度：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行方式：空載：15m/min：切削：0.6m/min；系統(tǒng)分辨率：半閉循環(huán)模式 0.005mm/step；系統(tǒng)定位精度：半閉循環(huán)模式 0.01mm；工作臺(tái)面一側(cè)局部設(shè)有“t”形槽。3.4滾珠絲杠螺母副的計(jì)

16、算與選型3.4.1計(jì)算進(jìn)給牽引力f： 作用在滾珠絲杠上的進(jìn)給牽引力主要為工作臺(tái)和加工的工件的重力作用在導(dǎo)軌上所產(chǎn)生的摩擦力。因而其數(shù)值的大小與導(dǎo)軌的型式有關(guān)，由于在設(shè)計(jì)中采用的是加有導(dǎo)軌塊的滾動(dòng)導(dǎo)軌，所以選擇的計(jì)算公式為綜合導(dǎo)軌的計(jì)算公式。計(jì)算公式為： 式中 、-切削分力（n）； -移動(dòng)部件上的重量（n）； -主軸上的扭矩（n·cm）； -導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)，隨導(dǎo)軌型式而不同； -考慮顛復(fù)力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)；綜合導(dǎo)軌的 在進(jìn)給牽引力計(jì)算中：式中，選取，代入計(jì)算3.4.2計(jì)算最大動(dòng)載荷c 選用滾珠絲杠副的直徑時(shí)，必須保證在一定軸向載荷作用下，絲杠在回轉(zhuǎn)100萬(wàn)轉(zhuǎn)（106轉(zhuǎn)）后，在它的滾道

17、上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象。這個(gè)軸向負(fù)載的最大值即稱(chēng)為該滾珠絲杠能承受的最大動(dòng)負(fù)載，用下式計(jì)算選擇： 式中 -壽命，以10轉(zhuǎn)為一單位， -絲杠轉(zhuǎn)速，用下式計(jì)算 -為最大進(jìn)給速度， -絲杠導(dǎo)程，； -為使用壽命，對(duì)于數(shù)控機(jī)床取； -為運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)；初選導(dǎo)程=4，假定工作臺(tái)的最高移動(dòng)速度，則因此，代入公式可計(jì)算得絲杠轉(zhuǎn)速 =150代入公式可計(jì)算得壽命 把絲杠轉(zhuǎn)速，壽命代入公式計(jì)算可得 根據(jù)以上算得的最大動(dòng)負(fù)載在設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)中的附錄a表2中選用型號(hào)為w1l2004的滾珠絲杠，其名義直徑為,滾珠的排列為2.5圈1列，額定動(dòng)載荷為，滿(mǎn)足前面進(jìn)給方向的要求。3.4.3傳動(dòng)效率計(jì)算滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率： 式中-絲杠螺旋

18、升角； -摩擦角，滾珠絲杠的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，其摩擦角約等于。由選用的w1l2004的滾珠絲杠的相關(guān)資料可知絲杠螺旋升角，則代入上面的公式可算得滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率3.4.4剛度的驗(yàn)算滾珠絲杠副的軸向變行會(huì)影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度及運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，因此應(yīng)考慮以下引起軸向變形的因素：1、絲杠的拉伸或壓縮變形量：在總的變形量中占的比重較大。可以用計(jì)算方法或查圖表的方法決定，在這里我選用的是計(jì)算的方法，先用下式計(jì)算滾珠絲杠受工作負(fù)載的作用引起的導(dǎo)程的變化量再計(jì)算滾珠絲杠總長(zhǎng)度上的拉伸或壓縮變形量，公式如下： 式中 -在工作負(fù)載fm作用下引起每一導(dǎo)程的變化量，; -工作負(fù)載，即進(jìn)給牽引力，;-滾珠絲杠的導(dǎo)

19、程，; -材料彈性模數(shù)，對(duì)鋼 e=20.6,(); -滾珠絲杠截面積（按內(nèi)徑確定）. “+”號(hào)用于拉伸，“-”號(hào)用于壓縮。再計(jì)算滾珠絲杠總長(zhǎng)度上拉伸或壓縮的變形量 式中 -滾珠絲杠在支撐間的受力長(zhǎng)度，. 根據(jù)設(shè)計(jì)行程、滾珠絲杠副的最大長(zhǎng)度、防護(hù)罩的極限距離、以及軸承一半的長(zhǎng)度，以上幾項(xiàng)之和確定滾珠絲杠在支撐間的受力最大長(zhǎng)度。則根據(jù)公式可算得，其中，由可計(jì)算滾珠絲杠總長(zhǎng)度上的拉伸或壓縮變形量的值，把相應(yīng)的數(shù)值代入公式中算得。2、 滾珠與螺紋滾道間接觸變形：當(dāng)對(duì)絲杠加有預(yù)緊力，且預(yù)緊力為軸向最大負(fù)載的1/3時(shí)， 之值可減少一半；此變形可根據(jù)我所選用的滾珠絲杠在指導(dǎo)書(shū)中的圖4-7中查到其值為，雖然有

20、預(yù)緊但不做減半的處理，用其查出的值。3、 支撐滾珠絲杠的軸承的軸向接觸變形：不同類(lèi)型的軸承的接觸變形量可用不同的公式計(jì)算，我選用的是推力球軸承則公式如下：式中的 -軸承所受軸向載荷，； -軸承的滾動(dòng)體數(shù)目； -軸承滾動(dòng)體直徑，； 由于其中的一些數(shù)據(jù)無(wú)法獲得準(zhǔn)確值只能作粗略的估算，式中軸承所受軸向載荷，軸承的滾動(dòng)體數(shù)目，軸承滾動(dòng)體直徑，代入算得，則mm。這里因?yàn)闈L珠絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起導(dǎo)程的變化量占的比重比較小忽略不計(jì)，螺母座變形及軸承座變形的變形量計(jì)算比較困難，在結(jié)構(gòu)上作了相應(yīng)的處理所以也不作計(jì)算。 根據(jù)以上計(jì)算可知總的變形量，代入計(jì)算可得遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于我們需要的定位精度所以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求。如圖：圖3

21、.1 導(dǎo)程精度測(cè)試條件3.4.5穩(wěn)定性驗(yàn)算 對(duì)已選定尺寸的絲杠在給定的支承條件下，承受最大軸向負(fù)載時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算其有沒(méi)有產(chǎn)生縱向彎曲（失穩(wěn)）的危險(xiǎn)，產(chǎn)生失穩(wěn)的臨界負(fù)載用下式計(jì)算： 式中 -絲杠材料彈性模量，對(duì)鋼; -截面慣性矩,絲杠截面慣性矩 (為絲杠螺紋的底徑)；-絲杠兩支承端距離；-絲杠的支承方式系數(shù)。根據(jù)前面的相關(guān)資料可知上式中的截面慣性矩： 絲杠兩支承端距離，我所選用滾珠絲杠的支承方式是一端固定一端自由則查指導(dǎo)書(shū)中的表4-13可知?jiǎng)t代入數(shù)據(jù)算得，臨界負(fù)載與最大工作負(fù)載之比稱(chēng)為穩(wěn)定性安全系數(shù),如果，則絲杠不致失穩(wěn)。為許用穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般 ，在我所設(shè)計(jì)的方案中最大的，則滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求到此滾珠

22、絲杠螺母副的計(jì)算和選擇結(jié)束。3.5滾珠絲杠長(zhǎng)度的確定螺紋的有效行程l0=300mm；螺母及其連結(jié)裝置的長(zhǎng)度l1=95mm；單側(cè)絲杠防護(hù)罩的長(zhǎng)度lmin=30mm；固定支撐座的厚度b=45mm；游動(dòng)端支撐座的l2=30mm；電機(jī)連接端長(zhǎng)度l3=35mm；手柄連接端長(zhǎng)度l4=20mm；由以上的數(shù)據(jù)得絲杠的總長(zhǎng)度l=l0 +l1 +2lmin+b+ l2+ l3 +l4 =585（mm）。如下表：表3.1名稱(chēng)符號(hào)w1l2004螺紋滾道公稱(chēng)直徑20導(dǎo)程4接觸角3.39鋼球直徑3.175滾道法面半徑1.239偏心角0.034螺紋升角3.39螺桿螺桿外徑20.1螺桿內(nèi)徑19.6螺桿接觸直徑20.2螺母螺母

23、螺紋直徑20.3螺母內(nèi)徑20.13.6滾動(dòng)導(dǎo)軌的計(jì)算與選擇目前，滾動(dòng)導(dǎo)軌在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用非常廣泛，因?yàn)槠淠?shù)=；動(dòng)、靜摩擦系數(shù)很接近，幾乎不受運(yùn)動(dòng)速度的變化的影響，運(yùn)動(dòng)輕便、靈活，所需驅(qū)動(dòng)功率小，摩擦發(fā)熱小，磨損小，精度保持性好；低度運(yùn)動(dòng)時(shí)不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，因而定位精度高，所以選用滾動(dòng)導(dǎo)軌。3.6.1滾動(dòng)導(dǎo)軌的額定動(dòng)載荷的計(jì)算：由于要計(jì)算額定動(dòng)載荷首先需要計(jì)算出作用在滾動(dòng)導(dǎo)軌副上的載荷由資料文獻(xiàn)可知作用在滾動(dòng)導(dǎo)軌副上的載荷計(jì)算公式如下： 其中的、為下圖中所示的尺寸：圖3.2 導(dǎo)軌塊圖式中的為作用于同一平面內(nèi)的若干套導(dǎo)軌副的總載荷在這里我的設(shè)計(jì)任務(wù)中指出了，則，式中、分別取其最大值即為極限位置時(shí)

24、的載荷，將上面的數(shù)據(jù)代入相應(yīng)的公式中可得到，對(duì)于全行程來(lái)講還應(yīng)算出載荷，對(duì)于我的任務(wù)書(shū)來(lái)講載荷呈線性變化則其計(jì)算公式如下： 根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果可以選出，代入上式可計(jì)算得到，計(jì)算出這些后根據(jù)額定壽命計(jì)算的公式可算出額定動(dòng)載荷，其計(jì)算公式如下： 式中的相關(guān)系數(shù)：-額定壽命；-額定動(dòng)載荷；-計(jì)算載荷；-溫度系數(shù)；-接觸系數(shù)；-精度系數(shù)；-載荷系數(shù)；-硬度系數(shù)；由于產(chǎn)品的技術(shù)要求規(guī)定，滾道硬度不得低于hrc58故通常取，根據(jù)運(yùn)行時(shí)的溫度小于100查相關(guān)數(shù)據(jù)可的；根導(dǎo)軌上的滑塊數(shù)為2查相關(guān)資料；精度等級(jí)為4級(jí)查相關(guān)資料；無(wú)明顯沖擊和震動(dòng)，中速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合速度在15-60m/min之間查相關(guān)數(shù)據(jù)，式中的額定壽

25、命這里把機(jī)床的使用壽命作為其額定壽命來(lái)代入計(jì)算，綜合上面的數(shù)據(jù)可計(jì)算出額定動(dòng)載荷，根據(jù)計(jì)算出的額定動(dòng)載荷查相關(guān)的資料選用了型號(hào)為hjd-25型的滾動(dòng)導(dǎo)軌副，其額定動(dòng)載荷為，遠(yuǎn)大于計(jì)算值，符合設(shè)計(jì)要求，如下表：表3.2結(jié)構(gòu)尺寸k6導(dǎo)軌尺寸d×d×h7×11×8h112h230額定動(dòng)載荷c（kn）17.5h316額定靜載荷co（kn）26l180額定力矩ma（nm）198l259mb（nm）198c145mc(nm)2883.6.2滾動(dòng)導(dǎo)軌副的扭矩校核為了滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求應(yīng)按極限位置對(duì)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的扭矩進(jìn)行校核，但是由于我們的工作臺(tái)僅受到上面刀具的垂直的作用力，所

26、以不受到扭矩的作用。所以選用的滾動(dòng)導(dǎo)軌是符合要求的。到此滾動(dòng)導(dǎo)軌的計(jì)算與選用結(jié)束。3.7步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算與選擇1.兩相步進(jìn)電機(jī)的工作原理示意圖如下，它有2 個(gè)繞組。當(dāng)一個(gè)繞組通電后，其定子磁極產(chǎn)生磁場(chǎng)， 將轉(zhuǎn)子吸合到此磁極處。若繞組在控制脈沖的作用下， 通電方向順序按照aa ® bb ® aa ® b b 四個(gè)狀態(tài)周而復(fù)始進(jìn)行變化，電機(jī)可順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；通電時(shí)序?yàn)閍a ® bb ® aa ® bb 時(shí)，電機(jī)就逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。控制脈沖每作用一次，通電方向就變化一次，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一步，即90 度。4 個(gè)脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈。脈沖頻率越高，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)越快，

27、實(shí)際電機(jī)的節(jié)構(gòu)要比模型復(fù)雜，并且每轉(zhuǎn)一步，一般為1-8°。圖3.3 兩相步進(jìn)電機(jī)原理圖步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩與電機(jī)的有效體積、線圈匝數(shù)、磁通量、電流成正比，因此，電機(jī)有效體積越大，勵(lì)磁安匝數(shù)越大，定轉(zhuǎn)子間氣隙越小，電機(jī)力矩越大，反之越小。2.步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器原理步進(jìn)電機(jī)必須有驅(qū)動(dòng)器和控制器才能正常工作。驅(qū)動(dòng)器的作用是對(duì)控制脈沖進(jìn)行環(huán)形分配、功率放大，使步進(jìn)電機(jī)繞組按一定順序通電。圖3.4 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)以?xún)上嗖竭M(jìn)電機(jī)為例，當(dāng)給驅(qū)動(dòng)器一個(gè)脈沖信號(hào)和一個(gè)正方向信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)器經(jīng)過(guò)環(huán)形分配器和功率放大后，給電機(jī)繞組通電的順序?yàn)閍a ® bb ® aa ® b b

28、，其四個(gè)狀態(tài)周而復(fù)始進(jìn)行變化， 電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)； 若方向信號(hào)變?yōu)樨?fù)時(shí)， 通電時(shí)序就變?yōu)閍a ® bb ® aa ® bb ，電機(jī)就逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。選用步進(jìn)電機(jī)時(shí)，必須首先根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)草圖計(jì)算器械傳動(dòng)裝置及負(fù)載折算到電機(jī)軸上的等效慣量，分別計(jì)算各種條件下所需的等效力矩，再根據(jù)步進(jìn)電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩選擇合適的步進(jìn)電機(jī)。3.7.1轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算由于用步進(jìn)電機(jī)則省去了齒輪的傳動(dòng)比，以及齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算所以只要計(jì)算絲杠本身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量即可，雖然絲杠上有階梯但為了計(jì)算方便按一個(gè)圓柱體來(lái)計(jì)算它的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，而且絲杠與步進(jìn)電機(jī)直接相連則傳動(dòng)比可近似為一，下面首先計(jì)算絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，公式

29、如下： 式中 -圓柱體直徑； -圓柱體長(zhǎng)度或原度； -鋼材的密度 在我以上所設(shè)計(jì)的零件中可知絲杠的公稱(chēng)直徑為2cm，把絲杠近似的看成一個(gè)圓柱體則，考慮到我的任務(wù)書(shū)中的尺寸比較大，對(duì)與絲杠支撐端以外的絲杠對(duì)總體的影響較小所以忽略不記，則取。根據(jù)以上的資料代入公式算得。 其次要計(jì)算工作臺(tái)折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量其公式為： 式中 -工作臺(tái)重量； -重力加速度（9.8m/s2）； -絲杠導(dǎo)程 在上面的設(shè)計(jì)中可知道，工作臺(tái)重量，絲杠導(dǎo)程代入上公式計(jì)算可得。 絲杠傳動(dòng)時(shí)傳動(dòng)系折算到電機(jī)上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量其求解公式： 式中 -絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； -工作臺(tái)折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 由以上的數(shù)據(jù)可計(jì)算得。在這里為了計(jì)算

30、折算到電機(jī)上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量就必須考慮到電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，所以初選一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，如下表所示系列：表3.3 技術(shù)參數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的情況初選電機(jī)為36bf002-其慣性矩為，最大轉(zhuǎn)速為，根據(jù)總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算公式：代入相應(yīng)的數(shù)值計(jì)算得/=0.66 所以滿(mǎn)足條件。3.7.2電機(jī)的力矩的計(jì)算電機(jī)的負(fù)載力矩在各種情況下是不同的，下面分別對(duì)快速空載起動(dòng)時(shí)所需要的力矩、快速進(jìn)給時(shí)所需要的力矩、最大切削負(fù)載時(shí)所需要的力矩等幾部分進(jìn)行計(jì)算。1快速空載起動(dòng)時(shí)所需力矩 式中 -快速空載起動(dòng)力矩； -空載起動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)上的加速力矩； -折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩； -由于絲杠欲緊時(shí)折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩其中 式

31、中 -傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的等校轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； -電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速； -運(yùn)動(dòng)部件動(dòng)停止起動(dòng)加速到最快進(jìn)給速度所需時(shí)間式中資料分別為，起動(dòng)加速時(shí)間代入上式可知。折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩： =0.145式中 -導(dǎo)軌的摩擦力； =1.5-運(yùn)動(dòng)部件的總重量；-導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)；-齒輪降速比，這里無(wú)齒輪既； -傳動(dòng)鏈總效率，這里取0.9；先根據(jù)前面的已知數(shù)據(jù)算出，再代入求解，代入數(shù)據(jù)求解，附加摩擦力：式中 -滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷，一般取，為進(jìn)給率引力但是由于我們?cè)O(shè)計(jì)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)在切削中不工作僅起定位作用所以取100n；-滾珠絲杠導(dǎo)程；-滾珠絲杠未欲緊時(shí)的傳動(dòng)效率；根據(jù)前面的計(jì)算結(jié)果為0.956，則代入算得根據(jù)上

32、面的計(jì)算結(jié)果可得到，比初選的電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩小符合設(shè)計(jì)要求。2快速進(jìn)給時(shí)所需力矩： 綜合以上數(shù)據(jù)可求得快速進(jìn)給時(shí)所需力矩，比初選電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩小，符合要求。3最大切削時(shí)所需力矩 ： 由于我們選用的步進(jìn)電機(jī)僅僅用于工作過(guò)程中的加工平臺(tái)的移動(dòng)和定位，不受到切削力大小的影響，并且在切削過(guò)程中它不需要工作，所以不需要計(jì)算它在最大切削力下的力矩。通過(guò)以上的演算可知，所選的電機(jī)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。3.7.3計(jì)算步進(jìn)電機(jī)空載起動(dòng)頻率和切削時(shí)的工作頻率： 式中 -運(yùn)動(dòng)部件最快進(jìn)給速度； -脈沖當(dāng)量。 由任務(wù)書(shū)可知運(yùn)動(dòng)部件最快進(jìn)給速度，脈沖當(dāng)量，代入計(jì)算得。36bf002-型啟動(dòng)矩頻特性36bf002-型運(yùn)行矩頻特性

33、圖3.5 90bf001型啟動(dòng)矩頻特性第四章 切斷機(jī)其它結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1刀具直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副的確定4.1.1導(dǎo)軌副的作用、組成、種類(lèi)及其應(yīng)滿(mǎn)足的要求：1.作用：支承和限制運(yùn)動(dòng)部件按給定的運(yùn)動(dòng)要求和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)，這樣的運(yùn)動(dòng)通常被稱(chēng)為導(dǎo)軌副，簡(jiǎn)稱(chēng)導(dǎo)軌。運(yùn)動(dòng)方向?yàn)橹本€的被稱(chēng)為直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副；運(yùn)動(dòng)方向?yàn)榛剞D(zhuǎn)的被稱(chēng)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副。2.組成：導(dǎo)軌副主要由承導(dǎo)體1與運(yùn)動(dòng)件2組成，如下圖所示：圖 4.1 導(dǎo)軌副的組成3.種類(lèi)：常用的導(dǎo)軌副可按摩擦性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類(lèi)。按摩擦性質(zhì)分為： 滑動(dòng)導(dǎo)軌：兩導(dǎo)軌工作面的摩擦性質(zhì)為滑動(dòng)摩擦。 滾動(dòng)導(dǎo)軌：兩導(dǎo)軌導(dǎo)向面之間放置滾珠、滾柱或滾針等。 氣（液）體導(dǎo)軌：導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)

34、件與導(dǎo)向支撐件之間充有壓力油或氣。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為：開(kāi)式導(dǎo)軌：借助重力或彈簧彈力保證運(yùn)動(dòng)件和承載面接觸。閉式導(dǎo)軌：靠導(dǎo)軌本身形狀保證運(yùn)動(dòng)件和承載面接觸。常用導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)原理如下圖，其性能比較見(jiàn)表3.1圖4.2 導(dǎo)軌副結(jié)構(gòu)原理圖表4.1 常用導(dǎo)軌性能比較4.導(dǎo)軌的基本要求：導(dǎo)向精度高剛度好：運(yùn)動(dòng)輕便平穩(wěn)：耐磨性好：溫度變化影響小：工藝性好：導(dǎo)向精度高：導(dǎo)軌按給定方向運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確程度要高；導(dǎo)向精度的高低，主要取決于導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類(lèi)型、導(dǎo)軌的幾何精度和接觸精度、導(dǎo)軌的配合間隙、油膜厚度和油膜剛度、導(dǎo)軌和基礎(chǔ)件的剛度和熱變形等。幾何精度： 導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度； 導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度； 兩導(dǎo)軌面間的平

35、行度。 對(duì)精度要求高的直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，還要求導(dǎo)軌的承載面和運(yùn)動(dòng)面嚴(yán)格分開(kāi)；當(dāng)運(yùn)動(dòng)件較重時(shí)必須設(shè)有卸荷裝置，運(yùn)動(dòng)件的支撐，必須符合三點(diǎn)定位的原理。圖4.3 三點(diǎn)定位原理圖剛度好：導(dǎo)軌抵抗載荷的能力強(qiáng)。在恒定載荷作用下，導(dǎo)軌剛度一般有自身、局部和接觸三種剛度；可用加大尺寸、添加輔助導(dǎo)軌或施加預(yù)載荷等方法提高剛度；運(yùn)動(dòng)輕便平穩(wěn)：工作時(shí)輕便省力，低速時(shí)無(wú)爬行現(xiàn)象（其主要原因是摩擦系數(shù)隨運(yùn)動(dòng)速度的變化和傳動(dòng)系統(tǒng)剛性不足）。為防止爬行現(xiàn)象的出現(xiàn)，可采用滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、卸荷導(dǎo)軌、貼塑料層導(dǎo)軌等或在普通滑動(dòng)導(dǎo)軌上使用含有極性添加劑的導(dǎo)軌油；提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度（用減小結(jié)合面、增大結(jié)構(gòu)尺寸、縮短傳動(dòng)鏈、減少傳動(dòng)

36、副等方法）。耐磨性好：導(dǎo)軌在長(zhǎng)時(shí)間使用后，仍能保持一定導(dǎo)向精度的能力；導(dǎo)軌的耐磨性，主要取決于導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)、材料、摩擦性質(zhì)、表面粗糙度、表面硬度、表面潤(rùn)滑及受力情況等；為此需要對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行正確的潤(rùn)滑與保護(hù)。可采用獨(dú)立的潤(rùn)滑系統(tǒng)自動(dòng)潤(rùn)滑，采用多層金屬薄板伸縮式防護(hù)罩進(jìn)行防護(hù)；溫度變化影響小：導(dǎo)軌在環(huán)境溫度變化的情況下仍能正常工作，既不卡死，也不影響系統(tǒng)的精度；導(dǎo)軌對(duì)溫度變化的敏感性，主要取決于導(dǎo)軌材料和導(dǎo)軌配合間隙的選擇；工藝性好：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，裝拆、調(diào)整、維修及檢測(cè)方便。通過(guò)對(duì)這些導(dǎo)軌需要滿(mǎn)足的要求并且結(jié)合我們?cè)O(shè)計(jì)中的實(shí)際需求和成本等原因，使我最終選擇了滾動(dòng)導(dǎo)軌副作為我們的導(dǎo)軌副。在對(duì)滾動(dòng)導(dǎo)

37、軌進(jìn)行選擇時(shí)，我們最終選擇了直線運(yùn)動(dòng)球軸承，因?yàn)槲覀兊膶?dǎo)軌是立式，所以會(huì)造成兩個(gè)導(dǎo)軌副產(chǎn)生精度干涉。可能會(huì)嚴(yán)重影響工作壽命，并且由于相對(duì)位置誤差影響到工作時(shí)的磨擦阻力。這些都是我們要考慮到的，所以最后我們選擇了直線運(yùn)動(dòng)球軸承。直線運(yùn)動(dòng)球軸承負(fù)載滾珠與導(dǎo)軌軸外圓作凸圓之間的點(diǎn)接觸，因此許用載荷較小，由于我們的導(dǎo)軌副受力較小，所以符合條件。還有這種軸承運(yùn)動(dòng)輕便、靈活，精度較高，價(jià)格較低，維護(hù)方便，更換省事。4.1.2強(qiáng)度和壽命的計(jì)算由于工作時(shí)導(dǎo)軌副僅起導(dǎo)向作用，基本上受力很小，而且由于工作中無(wú)明顯沖擊振動(dòng)，加工時(shí)工作速度較低，所以強(qiáng)度和壽命都符合要求。安裝與調(diào)整：組裝前必須清洗干凈軸承內(nèi)部，然后涂

38、抹潤(rùn)滑脂。直線運(yùn)動(dòng)球軸承的安裝：軸承在壓入軸承座孔時(shí)，應(yīng)采用專(zhuān)用安裝工具壓靠外圓端面，不允許直接敲打軸承，不允許轉(zhuǎn)動(dòng)，以免變形，損壞軸承。軸承壓入軸承孔后，引用螺釘調(diào)整間隙，應(yīng)注意不要預(yù)壓過(guò)大。直線運(yùn)動(dòng)球軸承選用彈性卡簧固定。直線運(yùn)動(dòng)球軸承支座應(yīng)直接連接到刀架，如果有間隙請(qǐng)用墊片進(jìn)行調(diào)整。4.1.3刀具的導(dǎo)軌副個(gè)數(shù)的確定 由于考慮到刀具工作中受到的切削力有可能是不平均的，有可能一側(cè)的力比較大，而另一側(cè)相對(duì)較少，這樣就會(huì)使滑動(dòng)導(dǎo)軌副承受較大的扭矩，這樣會(huì)加劇滑動(dòng)導(dǎo)軌的磨損，使其壽命降低。所以我選用單側(cè)用兩個(gè)滑動(dòng)導(dǎo)軌副連接的方式，這樣就可以讓刀具在受力不平均而產(chǎn)生扭矩時(shí)，滑動(dòng)導(dǎo)軌副不至于受到很大的

39、扭矩，影響其壽命。而且還能保證刀具的定位精度。4.1.4支撐導(dǎo)軌的固定問(wèn)題支撐導(dǎo)軌的固定將直接影響到導(dǎo)軌的工作時(shí)的工作精度，和導(dǎo)軌之間的相對(duì)位置關(guān)系，以及導(dǎo)軌的位置誤差產(chǎn)生的導(dǎo)軌的內(nèi)應(yīng)力。支撐導(dǎo)軌的固定形式有兩種選擇：第一種是通過(guò)錐形孔連接，這樣連接方式能保證良好的對(duì)中以及較高的強(qiáng)度，但是缺點(diǎn)是不能保證良好的軸向精度；第二種連接結(jié)構(gòu)是通過(guò)軸肩保證軸向定位通過(guò)兩端的鉸制孔連接方式保證導(dǎo)軌與上下機(jī)架的良好的位置關(guān)系，所以最終選擇了階梯孔的連接方式作為切削運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌的固定方式。4.2機(jī)架的確定1.機(jī)架設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則：工況要求任何機(jī)架的設(shè)計(jì)首先必須保證機(jī)器的特定工作要求。例如，保證機(jī)架上安裝的零部件能順利

40、運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)架的外形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)不質(zhì)有阻礙運(yùn)動(dòng)件通過(guò)的突起：設(shè)置執(zhí)行某一工況所必須的平臺(tái)：保證上下料的要求、人工操作的方便及安全等。剛度要求在必須保證特定外形條件下，對(duì)機(jī)架的主要要求是剛度。例如機(jī)床的零部件中，床身的剛度則決定了機(jī)床的生產(chǎn)率和加工產(chǎn)品的精度；在齒輪減速器中，箱殼的剛度決定了齒輪的嚙合性及運(yùn)轉(zhuǎn)性能。 強(qiáng)度要求對(duì)于一般設(shè)備的機(jī)架，剛度達(dá)到要求，同時(shí)也要滿(mǎn)足強(qiáng)度的要求。但對(duì)于重載設(shè)備的強(qiáng)度要求必須引起足夠的重視。其準(zhǔn)則是在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中可能發(fā)生的最大載荷情況下，機(jī)架上任何點(diǎn)的應(yīng)力都不得大于允許應(yīng)力。此外，還應(yīng)滿(mǎn)足疲勞強(qiáng)度的要求。對(duì)于某些機(jī)器的機(jī)架尚需滿(mǎn)足振動(dòng)或抗振的要求。 穩(wěn)定性要求對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的

41、或薄壁的受壓結(jié)構(gòu)受彎-壓結(jié)構(gòu)存在失穩(wěn)問(wèn)題，某些板殼結(jié)構(gòu)也存在失穩(wěn)問(wèn)題或局部失穩(wěn)問(wèn)題。失穩(wěn)對(duì)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生很大的破壞，設(shè)計(jì)時(shí)必須校核。 美觀目前對(duì)機(jī)器的要求不僅能完成特點(diǎn)的工作，還有使外形美觀。 其他如散熱的要求；防腐蝕及特定環(huán)境的要求；對(duì)于精密機(jī)械、儀表等熱變形小的要求等。2機(jī)架設(shè)計(jì)的一般要求：在滿(mǎn)足機(jī)架設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的前提下，必須根據(jù)機(jī)架的不同用途和所處環(huán)境，考慮下列各項(xiàng)要求，并有所偏重。 機(jī)架的重量輕，材料選擇合適，成本低。 結(jié)構(gòu)合理，便于制造。 結(jié)構(gòu)應(yīng)使機(jī)架上的零部件安裝、調(diào)整、維修和更換都方便。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性好，還應(yīng)使機(jī)架本身的內(nèi)應(yīng)力小，由溫度變化引起的變形應(yīng)力小。 抗振性能好。 耐腐蝕

42、，使機(jī)架結(jié)構(gòu)在服務(wù)期限內(nèi)盡量少維修。 有導(dǎo)軌的機(jī)架要求導(dǎo)軌面受力合理，耐磨性良好。4.2.1刀具支架的確定因?yàn)榈毒叱惺苤械那邢髁Γ缘毒叩闹Ъ鼙仨氁休^高的剛度，才能確定切條機(jī)能一次性的把需要的工件一次成型全部切斷，如果刀具支架的剛度不夠，這樣就會(huì)導(dǎo)致中間部分工件完全切斷，而兩邊的工件還沒(méi)有切斷的現(xiàn)象，直接影響到切條機(jī)的正常工作，所以刀具支架必須要有良好的剛度，所以我在支架和油缸的連接處設(shè)計(jì)一個(gè)凸臺(tái)以用來(lái)使支架上能夠有足夠的條件以安放肋板加強(qiáng)刀具支架的剛度。根據(jù)刀具的大小確定刀具支架的基本大小，然后預(yù)留固定刀具的聯(lián)接螺栓的位置，滾動(dòng)導(dǎo)軌的聯(lián)接位置，最后確定刀具支架的確定尺寸。并且為了增加

43、支架的剛度提高設(shè)備整體的加工精度，所以在刀具支架上設(shè)計(jì)肋板。具體設(shè)計(jì)如圖所示：圖4.4 刀具支架圖4.4.2刀具底板和刀具支架連接結(jié)構(gòu)的確定刀具底板和刀具支架連接結(jié)構(gòu)選用的是螺栓連接，初步考慮時(shí)曾經(jīng)考慮到刀具底板和刀具支架的連接選用兩側(cè)用楔塊夾緊的方式連接。但是后來(lái)考慮到定位和結(jié)構(gòu)的緊湊性方面放棄了這個(gè)方案。還有這個(gè)方案楔塊連接必定沒(méi)有螺栓連接的剛度高和定位性能好。4.2.3上機(jī)架的結(jié)構(gòu)的確定由于工作用的沖切力是由安放在上機(jī)架上的液壓油缸提供的所以上機(jī)架受到了很大的彎矩，有可能導(dǎo)致上機(jī)架出現(xiàn)彈性形變，如果上機(jī)架出現(xiàn)彈性形變，會(huì)導(dǎo)致兩側(cè)導(dǎo)軌向中間靠攏，使導(dǎo)軌副受到很大的壓力，可能直接損壞導(dǎo)軌副，

44、或者加劇導(dǎo)軌副的磨損，并且由于導(dǎo)軌副的壓力增大，使得導(dǎo)軌的摩擦力增大，使得液壓油缸的工作壓力增大，導(dǎo)致上機(jī)架出現(xiàn)更嚴(yán)重的變形。這樣就會(huì)陷入使導(dǎo)軌磨損加劇的惡性循環(huán)中去。所以我們必須要加強(qiáng)上機(jī)架的剛度，具體做法是為上機(jī)架安裝肋板，使得其受到工作阻力時(shí)有較高的剛度。圖4.5 上機(jī)架的結(jié)構(gòu)圖4.3夾具體設(shè)計(jì)夾緊裝置的設(shè)計(jì)和選用是否正確合理，對(duì)于保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度有很大的影響。為此，夾具體的設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足如下的要求： 夾緊力應(yīng)有助于定位，而不應(yīng)破壞單位； 夾緊力的大小應(yīng)能保證加工過(guò)程中工件不發(fā)生移動(dòng)或振動(dòng)，并能在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)； 工件在夾緊后的變形和受壓表面的損傷不應(yīng)超出許用范圍； 應(yīng)有足夠的夾緊行程，手動(dòng)