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機電工程學院 畢業(yè)設計方案 論證報告 設計題目: 全自動軸承內圓磨床進給機構設計 學生姓名： 學 號： 專業(yè)班級： 指導教師： 2008年4月6日 目 次 1 課題的來源與意義 2 1.1課題的背景與意義 2 1.2 課題設計要解決的問題 2 1.3 課題研究現狀和發(fā)展趨勢 2 1.4 課題國內外研究的概況 3 1.5課題的發(fā)展趨勢與應用對象 4 2 本課題的設計任務與技術要求 4 2.1本畢業(yè)設計課題應達到的目的 4 2.2 本畢業(yè)設計課題任務的內容和要求 4 3 方案擬定 5 3.1 自動軸承內圈內圓磨床總體設計與布局 5 3.2軸承套圈內圓的磨削原理與特點 5 3.3全自動軸承內圈內圓磨床的加工對象，范圍及要求 6 3.4 機床的主要運動及參數分析 8 3.5 影響機床加工精度和效率的工藝因素 9 3.6機床主要部件結構方案評價 9 4 方案對比 11 5 方案論證結果 12 6 本畢業(yè)設計課題工作進度計劃： 13 參考資料 14 1 課題的來源與意義 1.1課題的背景與意義 軸承內圓內圈磨床是指用于磨削軸承內圓的專用磨床。五十年代，開始逐步發(fā)展了切入式軸承專用內圓和外圓磨床；至八十年代，隨著機床基礎元件技術的發(fā)展，特別是電子技術的高速發(fā)展，軸承套圈內圓和外圓磨床的技術的日趨完善，相繼出現了PC和 CNC控制軸承套勸內圓和外圓磨床及CAC控制的軸承套圈內圓磨床，使現代控制技術與先進的機床功能組件相得益彰，大大提高了機床的自動化程度、可靠性、工作精度和生產效率。 迄今為止，較著名的軸承磨床制造廠主要有：美國的勃蘭恩特、希爾德；西德的奧佛貝克；意大利的西馬特、法米爾、諾瓦；日本的精工精機、東洋工 業(yè)公司；東德的柏林機床廠、卡爾馬克思城磨床廠等。 本課題為生產軸承的企業(yè)提出的實際課題。小型深溝球軸承是使用量較大的軸承產品。其生產方式為大批量生產。由于行業(yè)的競爭日益激烈，生產廠家特別重視產品的質量和加工效率。在深溝球軸承內圈的加工工序中，內圈磨削是一種瓶頸工序，也是關鍵工序。傳統(tǒng)的手動和半自動內磨床難以滿足使用要求。因此，有必要設計開發(fā)以提高加工效率和質量為目的的全自動軸承內圈內圓磨床。 1.2 課題設計要解決的問題 軸承加工是以大批量為特征的，因此加工設備不僅要保證軸承所要求的各項精度而且效率也是一個很重要的指標。所以上下料的輔助時間是可以考慮縮 短來提高效率的。而隨著軸承工業(yè)的發(fā)展，對軸承磨床的加工精度也提出了更高的要求。尺寸精度是軸承加工中控制的一項關鍵之一。所以我們有必要去對上下料及進給進行研究。 在學校翻閱圖書館大量文獻，研究出初步的設計方案。去工廠進行實地考察，結合書本知識，得出最佳設計方案。 1.3 課題研究現狀和發(fā)展趨勢 隨著軸承工業(yè)的迅速發(fā)展，對軸承磨床的加工精度、效率、可靠性提出了更高的要求。尺寸精度是軸承加工中控制的一項關鍵精度之一，而磨床的進給機構直接影響軸承套圈加工的尺寸精度。因此，隨著軸承質量要求的不斷提高，需要更加精密高效的磨床進給機構。 磨床能加工硬度較高的材料，如淬硬鋼、硬質合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花崗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能進行高效率的磨削，如強力磨削等。小型深溝球軸承是使用量較大的軸承產品。其生產方式為大批量生產。 由于行業(yè)的競爭日益激烈，生產廠家特別重視產品的質量和加工效率。在深溝球軸承內圈的加工工序中，內圈磨削是一種瓶頸工序，也是關鍵工序。傳統(tǒng)的手動和半自動內磨床難以滿足使用要求。因此，有必要設計開發(fā)以提高加工效率和質量為目的的全自動軸承內圈內圓磨床。 1.4 課題國內外研究的概況 十八世紀30年代，為了適應鐘表、自行車、縫紉機和槍械等零件淬硬后的加工，英國、德國和美國分別研制出使用天然磨料砂輪的磨床。這些磨床是在當時現成的機床如車床、刨床等上面加裝磨頭改制而成的，它們結構簡單，剛度低，磨削時易產生振動，要求操作工人要有很高的技藝才能磨出精密的工件。 1920年前后，無心磨床、雙端面磨床、軋輥磨床、導軌磨床，珩磨機和超精加工機床等相繼制成使用；50年代又出現了可作鏡面磨削的高精度外圓磨床；60年代末又出現了砂輪線速度達60～80米/秒的高速磨床和大切深、緩進給磨削平面磨床；70年代，采用微處理機的數字控制和適應控制等技術在磨床上得到了廣泛的應用。 內圓磨床和其他磨床一樣，在提高效率、自動化程度和萬能性方面有較大的發(fā)展。但精度提高得很慢。十多年來，內孔不圓度最佳值一直保持在0.3～1um之間，最高表面粗糙度Ra0.08。為了適應大批量生產，各國都出現一批自動內圓磨床，如美國海爾特公司的 OCF 型內圓磨床，美國Bryant公司的C-2型內圓磨床，德國SIP200X315型內圓磨床。 1.5課題的發(fā)展趨勢與應用對象 軸承套圈磨床是磨床的一個重要分支。我國的軸承套圈磨床已經全部實現了自動化生產，現在正在使用的大批量高精度的軸承生產已經廣泛采用自動線生產，代表著世界先進水平的軸承磨超自動線已經大量的出口世界各地。我國的軸承磨床制造企業(yè)為我國的精密磨床發(fā)展做出了卓越的貢獻。 2 本課題的設計任務與技術要求 2.1本畢業(yè)設計課題應達到的目的： 小型深溝球軸承是使用量較大的軸承產品。其生產方式為大批量生產。由于行業(yè)的競爭日益激烈，生產廠家特別重視產品的質量和加工效率。在深溝球軸承內圈的加工工序中，內圈磨削是一種瓶頸工序，也是關鍵工序。傳統(tǒng)的手動和半自動內磨床難以滿足使用要求。因此，有必要設計開發(fā)以提高加工效率和質量為目的的全自動軸承內圈內圓磨床。在之前的軸承內圓磨床的技術參數上進行改進，把原來的半自動化改成自動化程度更高的機床。原先的磨床進給還是采用棘輪機構，用液壓來驅動，這樣的進給系統(tǒng)自動化程度低，精度也低，不適合現在的大規(guī)模，高精度生產。軸承加工是以大批量為特征的，因此加工設備不僅要保證軸承所要求的各項精度而且效率也是一個很重要的指標。而隨著軸承工業(yè)的發(fā)展，對軸承磨床的加工精度和加工效率也提出了更高的要求。進給系統(tǒng)是軸承加工中提高效率的一項關鍵之一。所以我們有必要去對進給系統(tǒng)進行研究。該課題有利于提高學生的（1）綜合應用能力（2）應用參考文獻的能力（3）設計能力（4）計算能力（5）計算機應用能力（6）分析問題的能力（7）創(chuàng)新能力等。 2.2 本畢業(yè)設計課題任務的內容和要求（包括原始數據、技術要求、工作要求等）： （1） 自動進給系統(tǒng)部件圖一張； （2） 總裝配圖一張； （3） 主要零件圖； （4） 英文翻譯一份； （5） 畢業(yè)設計說明書一份。 （6） 方案論證報告1份 （7） 圖紙量不少于零號圖紙4張 （8） 設計說明書（含畢業(yè)設計心得）1份 3 方案擬定 3.1 自動軸承內圈內圓磨床總體設計與布局 磨削加工可分為一般磨削和高光潔度磨削（即精密磨削，超精磨削，鏡面磨削）兩種。 對于一般磨削，砂輪可當作一把多刀多刃的銑刀，每一顆磨粒相當于一個刀齒，每一個粒尖相當于一個“刀刃”。但他與銑刀又不同的地方就是砂輪有 無數的刀齒，且刀齒的排列和刀齒的角度都是及不規(guī)則的。高速旋轉的每一個“刀齒” ，在切削力的作用下，從工件表面上切除一條薄層的切屑，并在工件表面上摩擦發(fā)熱而產生火化。這樣無數磨礪切削的結果，就把工件表面要切除的金屬磨去，形成光滑表面。 對于精密磨削，超精密磨削和鏡面磨削，光滑表面的形成與一般磨削相似，單也有自身的特點。高光潔度磨削是由砂輪通過精細修整后形成等高的微刃切削作用和適當接觸壓力的摩擦拋光作用，使工件表面獲得高的光潔度。 3.2軸承套圈內圓的磨削原理與特點 3.2.1 基本原理：圖3-1為滾動軸承內圈內孔的磨削原理圖。 圖3-1滾動軸承內圈內孔的磨削原理圖 磨削時，工件徑向進給，砂輪軸軸向往復移動，在粗進給和精進給磨削之間，往往需要修整砂輪。修整時，砂輪退出內孔并在修整器位置往復運動一次，修整器就在砂輪表面去除一層磨料。每修整一次，就必須有一次補償進給量Δa,Δa的大小應根據生產條件經驗合理確定，一般其數量級為1-10微米。 在內圓磨削中，工件進給一般由機械控制，也有用步進電機控制的。砂輪轉速由電主軸控制：砂輪軸向長距離往復運動由油缸控制，而其往復振動則有偏心裝置控制。 3.2.2 軸承內圈內圓磨削的特點： ①砂輪剛度低 內表面磨削時，砂輪受內徑限制，常制成較細的懸臂梁狀，剛度很低：剛性差，易于變形，從而引起較大的尺寸和形狀誤差：砂輪軸無進給光磨，恢復變形時間較長，生產率很低。 ②磨削條件差 內表面磨削時，砂輪直徑很小，為保證一定的磨削線速度，砂輪軸轉速極高，要上萬轉，很容易引起磨削系統(tǒng)的振動。在磨削時，砂輪與工件接觸面積大，磨礪抑郁鈍化，且自銳性不能充分發(fā)揮，產生熱量多，冷卻液很難進入磨削區(qū)，工件表面極易燒傷。 3.3全自動軸承內圈內圓磨床的加工對象，范圍及要求 3.3.1 機床的加工對象 該磨床主要用于大批量生產中高級精度的深溝球軸承內徑的磨削。主要用于磨削軸承套圈內經，也適合磨削其他環(huán)形零件的內徑，最適合大批量全自動化生產。 3.3.2 機床的加工范圍 該磨床所加工軸承套圈的規(guī)格為： 磨孔直徑： φ20-30毫米 最大磨削深度： 30毫米 最大工件外徑： φ42毫米 加工余量: 0.2-0.35毫米 加工質量: 高于軸承國家標準對于P0級精度的軸承要求 3.3.3 工件的加工精度 作為精密的機械元件，滾動軸承工作性能能直接影響逐級的工作性能，直至裝在主機關鍵部件的軸承的工作能力，幾乎決定了該逐級的工作性能， 除高精密軸承外，像耐高溫、耐低溫、防銹、防震、高速、高真空、和耐腐蝕等具有特殊性能要求的軸承的質量指標也是十分嚴格的。 一般來說，滾動軸承應具有高的壽命,低的噪音，小的旋轉力矩和高的可靠性，這些基本性能要達到這些要求，就必須在機械加工工藝上首先確保軸承零件套圈的以下指標： 旋轉精度：要求軸承的套圈的幾何形狀精度和位置精度不超過幾微米。 尺寸精度：要求套圈的尺寸精度在幾微米之內。 粗糙度：安裝表面粗糙度Ra值不大于0.63μm-0.32μm， 尺寸穩(wěn)定度：在長期存放和工作時沒有明顯的尺寸和形狀變化。 質量指標：尺寸公差7微米：圓度3微米：粗糙度0.04μm 3.3.3軸承內套圈內徑終磨技術條件(見下表3-1) 表3-1 套圈尺寸 尺寸公差 GED (μm) 橢 圓 度 GED (μm) 錐 度 GED (μm) 端面?zhèn)葦[ GED (μm) 光 潔 度 GED (μm) -10mm －1－1－8 －7 －5 4 2. 5 1.5 5 2.5 2 1.4 6 4 Δ7Δ8Δ9 10-18mm －1－1－10 －7 －5 5 3 1.5 5 3 2 1.4 6 5 Δ7Δ8Δ9 18-30mm －1－1 －12 －8 －6 6 3 2 6 3 2.5 1.4 7 6 Δ7Δ8Δ9 3.4 機床的主要運動及參數分析 3.4.1 機床應提供的主要運動分析 為實現正常的內圓磨削，所需要的切削運動和輔助運動如下圖所示。 圖3-2內圓磨削切削運動和輔助運動 圖3.2中Vf-橫向進給運動：Vr-縱向往復運動：Vd-修整運動：Va-砂輪與工件的接近運動：Ng-砂輪轉速：Nw-工件的旋轉運動。 3.4.2 機床的運動參數及動力參數 磨架最大縱向行程(mm) 400 磨架最大軸向行程(mm) 420 砂輪軸型號 GDZ-36 GDZ-48 GDZ-60 砂輪軸轉速 (rpm) 16000 48000 60000 砂輪軸功率 (KW) 5.0 3.5 2.5 工件軸轉速(rpm) 低速450 567 710 高速900 1134 1420 粗磨速度(mm/min) 0.8-2 精磨速度(mm/min) 0.25-0.5 快速趨進工作速度(mm/min) 15 工件架粗精進給微退量(mm) 0.001-0.016 3.5 影響機床加工精度和效率的工藝因素 主動測量裝置的精度和穩(wěn)定性，以及砂輪的切削性能都是至關重要的。砂輪的自銳性及在修整期間內的耐磨性是否良好，對內圓磨削尺寸精度，幾何精度和精度穩(wěn)定性有重大影響，小孔磨削事尤為重要。所以，儀表和砂輪是實現正常自動內圓磨削的前提條件。 以下著重分析影響內圓磨削尺寸精度，幾何精度及磨削效率的磨床結構因素。 （1）內圓磨削尺寸精度結構影響因素。 1. 工藝系統(tǒng)的運動精度及重復定位精度； 2. 工藝系統(tǒng)的靜動態(tài)剛性； 3. 工藝系統(tǒng)的熱變形； （2）內圓磨削幾何精度的磨床結構影響精度 4. 工藝系統(tǒng)的運動精度及重復定位精度； 5. 工藝系統(tǒng)的靜動態(tài)剛性； 6. 夾具重復定位精度(考慮重修的可能性)幾主軸回轉精度； （3）內圓磨效率的磨床結構影響因素 7. 磨削參數，主要是砂輪線速度，橫向進給速度，往復頻率和工件速度； 8. 磨削循環(huán)的合理的設計以及空程磨削時間和輔助時間的比重； 9. 工藝系統(tǒng)的剛性； 10.機電系統(tǒng)工作的可靠性； 3.6機床主要部件結構方案評價 根據前一節(jié)機床結構因素對加工尺寸精度，幾何精度和效率影響的分析，現將內圓磨床各主要部件可能采用的結構方案列出，并分別進行剛性評價，精度評價，從而進行方案的比較選擇。部件的結構方案是在假設部件結構設計，制造良好的基礎上進行的。任何合理的結構方案，如果具體結構設計不當或制造不良，均會使該部件失去其優(yōu)勢，乃至完全打不到預測的結果。 各部件結構方案綜合評價如下表3-2： 表3-2 部件名稱 結構方案 剛性評價 精度評價 效率評價 夾具 定心夾具 電磁無心夾具 滾輪式無心夾具 優(yōu) 優(yōu) 中 差 優(yōu) 優(yōu) 差 優(yōu) 優(yōu) 導軌 滑動導軌 液靜壓導軌 氣靜壓導軌 磙子滾動導軌 鋼球滾動導軌 中 優(yōu) 差 優(yōu) 中 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 砂輪主軸 滾動支撐皮帶軸 滾動支撐DZ系列電主軸 滾動支撐GDZ系列電主軸 氣靜壓支撐電主軸 中 中 優(yōu) 差 中 中 優(yōu) 優(yōu) 中 中 優(yōu) 差 進給系統(tǒng) 絲杠螺母(滑動接觸消除間隙) 步進電機(滾珠絲杠) 液壓傳動滾動絲杠 步進電機凸輪機構 中 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 差 優(yōu) 中 優(yōu) 差 優(yōu) 中 差 尺寸控制系統(tǒng) 定程磨削 氣浮塞規(guī)測量系統(tǒng) 前插式主動測量儀 步進電機凸輪杠桿 差 中 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 中 優(yōu) 空程磨削消除系統(tǒng) 控制倒磨削 磨削功率控制 測量—升數法 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 中 優(yōu) 中 4 方案對比 經以上各部件結構方案綜合評價分析，比較各主要部件的特點 （1）分析比較滑動導軌，直線滾動導軌副有如下優(yōu)點：摩擦系數小（0.003--0.005），運動靈活，摩擦阻力小?？梢灶A緊，能實現無間隙運動，提高機械系統(tǒng)的運動剛度。成對使用導軌副時，具有“誤差均化效應”，從而降低基礎件導軌安裝面的加工精度，減少基礎件的機械制造成本與難度。導軌副滾道截面采用合理比值的圓弧溝槽，接觸應力小，承載能力及剛度及剛度比平面與鋼球點接觸大大提高，滾動摩擦力比雙圓弧滾道有明顯降低。導軌軸采用表面硬化處理，使導軌軸具有良好的耐磨性，精度保持性好，壽命長。簡化了機械結構的設計與制造。運動平穩(wěn)，微量位移準確，定位精度高。潤滑方便，可以采用潤滑脂，一次裝填，長期使用。 但是直線滾動導軌副也有如下缺點，導軌面與滾動體是點接觸或者線接觸，所以抗震性差，接觸應力大。在全自動軸承內圓磨床進給機構設計中，抗震性要求相對來說不是很高。對導軌副的表面硬度、表面形狀精度和滾動體的尺寸精度要求高，若滾動體的直徑不一致，導軌表面有高有低，會使運動部件傾斜，產生震動，影響運動精度。結構復雜，制造困難，成本較高。對贓物比較敏感，必須有良好的防護裝置。 （2）根據各部件結構方案綜合評價，進給系統(tǒng)采用步進電機(滾珠絲杠)方案。 和滑動絲杠副、靜壓絲杠副相比，滾珠絲杠副有如下的優(yōu)點：傳動效率高，摩擦系數小。這對于內圓磨床大批量加工軸承來說，效率也是十分重要的參數之一。滾珠絲杠運動具有可逆性，逆轉效率幾乎與正轉效率相同，但是滾珠絲杠副沒有自鎖裝置，而該磨床進給系統(tǒng)是由步進電機驅動的，步進電機可以取代自鎖裝置的功能。滾珠絲杠副的傳動精度高，主要是指進給精度和軸向定位精度。摩擦小，啟動運行時無沖擊，低速時無爬行。工作時升溫小，進度高，很有利于磨床的精度提案高。滾珠絲杠副磨損小，壽命長。但是結構比較復雜，成本偏高。 5 方案論證結果 結合方案綜合評價，剛性評價、精度評價、效率評價均是最優(yōu)化的。又依據軸承內圈內圓磨削的如下特點： 砂輪剛度低 內表面磨削時，砂輪受內徑限制，常制成較細的懸臂梁狀，剛度很低：剛性差，易于變形，從而引起較大的尺寸和形狀誤差：砂輪軸無進給光磨，恢復變形時間較長，生產率很低。 磨削條件差 內表面磨削時，砂輪直徑很小，為保證一定的磨削線速度，砂輪軸轉速極高，要上萬轉，很容易引起磨削系統(tǒng)的振動。在磨削時，砂輪與工件接觸面積大，磨礪抑郁鈍化，且自銳性不能充分發(fā)揮，產生熱量多，冷卻液很難進入磨削區(qū)，工件表面極易燒傷。方案初定為磙子滾動導軌和步進電機(滾珠絲杠)進給方案。 論證后初步設計結構示意圖如下： 6 本畢業(yè)設計課題工作進度計劃： 2008年2月 25日---3 月 30日 完成畢業(yè)設計方案論證報告； 2月25日---3月 30日 完成畢業(yè)設計方案論證報告； 4月1 日---5 月1日 完成畢業(yè)設計圖紙； 5月2日---5 月20日 進行設計說明書編寫； 5月21日---5 月31日 進行畢業(yè)設計說明書修改。 參考資料 [1] 盧秉恒，機械制造技術基礎，北京：機械工業(yè)出版社，1999 [2] 鐵維麟，機床備件手冊，北京：機械工業(yè)出版社，1999 [3] 鄭修本，機械制造工藝學，北京：機械工業(yè)出版社，1999 [4] 戴曙，金屬切削機床，北京：機械工業(yè)出版社，1999 [5] 董剛，機械設計，北京：機械工業(yè)出版社，1999 [6] 楊黎明，機械設計簡明手冊，北京：國防工業(yè)出版社，2007 [7] 機械零件設計手冊，北京：冶金工業(yè)出版社，1981 [8] 徐灝，機械設計手冊，北京：機械工業(yè)出版社， 2001 [9] 雅謝利，磨床，北京：機械工業(yè)出版社，1999 [10] 楊黎明 ，機械零部件選用與設計，北京：國防工業(yè)出版社， 2006 [11] 杜君文，機械制造技術裝備及設計，北京：機械工業(yè)出版社，2000 [12] 金屬切削機床夾具手冊，北京： 機械工業(yè)出版社，1993 [13] 凸圓外圈微型深溝球軸承外形尺寸，北京： 機械工業(yè)出版社，2001 [14] 磨床設計制造基礎，北京：機械工業(yè)出版社， 2002 [15] 最新軸承手冊， 北京：電子工業(yè)出版社，2006 [16] 機械設計機械設計基礎課程設計，北京：高等教育出版社，1995 [17] 陳隆德，互換性與測量技術基礎，北京：高教出版社，1988 [18] 機床設計手冊（第三冊），北京：機械工業(yè)出版社，1986 [19] 劉品、徐曉希，機械精度設計與檢測基礎，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2004 [20] 實用機械設計手冊，北京：中國農業(yè)出版社，1985 15