買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 西安科技大學(xué)高新學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 球型研磨機(jī) 設(shè)計(jì) 系 別 ： 專 業(yè) ： 學(xué) 生 姓 名 ： 設(shè)計(jì) (論文 )題目 ： 起 迄 日 期 : 設(shè)計(jì) (論文 )地點(diǎn) : 指 導(dǎo) 教 師 : 專業(yè)教研室負(fù)責(zé)人 : 發(fā)任務(wù)書(shū)日期 : 2012 年 月 日 買(mǎi)文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 摘 要 研磨是一種重要的精密和超精密加工方法。它是指利用磨具通過(guò)磨料作用于工件表面，進(jìn)行微量加工的過(guò)程。研磨加工的特征是加工精度和質(zhì)量高。因此，研磨機(jī)是保證研磨加工的重要條件，為此人們專門(mén) 研究了各種不同的研磨機(jī)。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)高速研磨機(jī)的廠家不少，但由于研磨加工的針對(duì)性較強(qiáng)，對(duì)不同的工件，研磨加工的方法也有很大的差別。 球型研磨機(jī) 是精加工 球型 零件 的專用機(jī)床，該機(jī)床可加工 球型 零件 。為了提高加工整體質(zhì)量，在對(duì)原機(jī)進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，研制了一種新型高加工精度的 球型 零件 精加工機(jī)。該機(jī)器通過(guò)兩部分動(dòng)力源分別控制研具的運(yùn)動(dòng)。對(duì)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了分析，傳動(dòng)采用 帶傳動(dòng) 設(shè)計(jì) 。在設(shè)計(jì)完各個(gè)部分的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了總體結(jié)構(gòu)布置。新機(jī)器克服了原有機(jī)器的一些缺點(diǎn)，成功提高了傳動(dòng)效率和加工精度。本次設(shè)計(jì)在原有的基礎(chǔ)上對(duì)變速 箱進(jìn)行了改進(jìn)，使加工更容易達(dá)到表面粗糙度的要求，有利于提高生產(chǎn)效率。該機(jī)床的特點(diǎn)：加工精度高，工藝性能穩(wěn)定，生產(chǎn)率高。 關(guān)鍵詞： 球型研磨機(jī) ， 球型 零件 ，帶傳動(dòng) 買(mǎi)文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 is a of It to of on of a is of to of of of to on is of of In to of in on a of of of On of In of of of on of to to of to 文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 目 錄 摘 要 . 2 . 3 目 錄 . 4 第 1 章 緒論 . 5 磨機(jī)概念、研究現(xiàn)狀及發(fā)展 . 8 內(nèi)外研究情況 . 8 究目的和意義 . 9 第 2 章 球型研磨機(jī)設(shè)計(jì)思想及方案確定 . 11 計(jì)要求 . 11 型研磨機(jī)整體方案的確定 . 11 型研磨機(jī)類(lèi)型分析 . 11 型研磨機(jī)方案比較 . 12 合考慮選出最佳設(shè)計(jì)方案 . 13 第 3 章 球型研磨機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì) . 13 力頭的設(shè)計(jì) . 13 、減壓機(jī)構(gòu)的機(jī)械設(shè)計(jì) . 15 輪箱的設(shè)計(jì) . 16 輪設(shè)計(jì) . 16 輪軸的設(shè)計(jì) . 21 桿的設(shè)計(jì) . 23 機(jī)的計(jì)算選擇 . 26 磨盤(pán)動(dòng)力源電機(jī)的計(jì)算選擇 . 27 輪的計(jì)算選擇 . 28 第 4 章 輔具的設(shè)計(jì) . 29 第 5 章 主要零件的加工工藝 . 30 件圖樣分析 . 30 件工序和裝夾方式的確定 . 31 買(mǎi)文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 工順序的確定 . 31 給路線的確定 . 32 具的選擇 . 32 具的選擇 . 32 削用量的選擇 . 33 工所需工、量具 . 34 工工藝卡片 . 34 第 6 章 球型研磨機(jī)的設(shè)計(jì)行經(jīng)濟(jì)分析和環(huán)保分析 . 36 濟(jì)分析 . 36 保分析 . 36 總結(jié) . 38 參考文獻(xiàn) . 39 致 謝 . 40 買(mǎi)文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 買(mǎi)文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 買(mǎi)文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 第 1章 緒論 磨機(jī) 概念、 研究現(xiàn)狀及發(fā)展 研磨機(jī)是用涂上或嵌入磨料的研具對(duì)工件表面進(jìn)行研磨的磨床。主要用于研磨工件中的高精度平面、內(nèi)外圓柱面、圓錐面、球面、螺紋面和其他型面。研磨機(jī)的主要 類(lèi)型有圓盤(pán)式研磨機(jī)、轉(zhuǎn)軸式研磨 機(jī)和各種專用研磨機(jī)。研磨機(jī)控制系統(tǒng)以 控制核心，文本顯示器為人機(jī)對(duì)話界面的控制方式。人機(jī)對(duì)話界面可以就設(shè)備維 護(hù)、運(yùn)行、故障等信息與人對(duì)話；操作界面直觀方便、程序控制、操作簡(jiǎn)單。全方位安全考慮，非正常狀態(tài)的誤操作無(wú)效。 實(shí)時(shí)監(jiān)控 ，故障、錯(cuò)誤報(bào)警，維護(hù)方便。 研磨是一種重要的精密和超精密加工方法。它是指利用磨具通過(guò)磨料作用于工件表面，進(jìn)行微量加工的過(guò)程。研磨加工的特征是加工 精度和質(zhì)量高。因此，研磨機(jī)是保證研磨加工的重要條件，為此人們專門(mén)研究了各種不同的研磨機(jī)。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)高速研磨機(jī)的廠家不少，但由于研磨加工的針對(duì)性較強(qiáng)，對(duì)不同的工件，研磨加工的方法也有很大的差別。 內(nèi)外研究情況 隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快，對(duì)零件加工的精度和表面質(zhì)量的要求也愈來(lái)愈高。研磨機(jī)是超精密加工中的一種重要加工方法， 它是指利用磨具通過(guò)磨料作用于工件表面，進(jìn)行微量加工的過(guò)程。 研磨加工的特征是加工精度和質(zhì)量高。并且加工材料廣，幾乎可以加工任何固態(tài)材料。近年來(lái)，隨著人們對(duì) 產(chǎn)品性能的要求日益提高，研磨加工以其加工精度和加工質(zhì)量高再次受到人們的關(guān)注 因此國(guó)內(nèi)有很多廠家設(shè)計(jì)、生產(chǎn)研磨機(jī)。 但由于研磨加工的針對(duì)性較強(qiáng)，對(duì)不同的工件，研磨加工的方法也有很大的差別。所以人們研究開(kāi)發(fā)出了許多專用的研磨機(jī)。 其優(yōu)點(diǎn)是加工精度高，加工材料范圍廣。為滿足這個(gè)復(fù)雜多變市場(chǎng)的需求，當(dāng)前研磨機(jī)正向高精度研磨方向發(fā)展，加工精度也在不斷地提高 ,可以說(shuō)中國(guó)的研磨機(jī)行業(yè)已逐漸走向成熟期。 通過(guò)中國(guó)知識(shí)網(wǎng)，了解到，目前國(guó)內(nèi)對(duì)研磨機(jī)的研究主要有： 2精密雙面研磨機(jī)的研制 、斜面研磨機(jī)、球面研磨機(jī)、平面研磨 機(jī)、 列振動(dòng)研磨機(jī) 、 機(jī)車(chē)柴油機(jī)氣門(mén)座研磨機(jī)改造探討 等。除此之外，還有買(mǎi)文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 一些研究研磨機(jī)控制和仿真方面 的。如： 基于 基于虛擬制造技術(shù)的數(shù)控冰刀研磨機(jī)的研究 和 112數(shù)控精密研磨機(jī) 等。 對(duì)于國(guó)外，有關(guān)研磨冰刀的機(jī)器，已有手工和數(shù)控兩種商品化的產(chǎn)品。例如美國(guó)的司是生產(chǎn)手工冰刀研磨機(jī)的著名廠家，圖 1 3 是該公司手工冰刀研磨機(jī)產(chǎn)品。 圖 1 圖 1司也提供一系列手工和數(shù)控冰刀研磨機(jī)，其產(chǎn)品如圖 1 4 所示。另外還有日本研究的數(shù)控研磨機(jī)， 日開(kāi)發(fā)出兩種膠輥研磨機(jī) ， 德國(guó)制備微型刨花的研磨機(jī) 等。目前，國(guó)外較重視磨料性能的改進(jìn)，以及丸片制作技術(shù)的研究，如探討如何避免丸片的脫層及裂縫，避免丸片中混入空氣，提高磨料和結(jié)合劑的均勻性等。為了更好地改善固著磨料研磨效果，提高丸片質(zhì)量，日本東京大學(xué)有人還研究了利用電泳沉積法制造高質(zhì)量、細(xì)磨粒丸片。采用他們研制的丸片加工硅片，已加工表面質(zhì)量得到了很大改善。國(guó)外還有人采用金剛石丸片研磨加工球面和非球面，提高了加工效率，取得了很好的效果。 究目的和意義 自科技 革命以來(lái)，人類(lèi)開(kāi)始不斷地研究、改進(jìn)機(jī)械，目的就是用最先進(jìn)、最方便的機(jī)械來(lái)代替人類(lèi)的勞動(dòng)。正如上海全鎰機(jī)電有限公司的趙長(zhǎng)明打的這樣一個(gè)比喻：人類(lèi)發(fā)明了機(jī)械交通工具后，一旦擁有了，現(xiàn)在離家出遠(yuǎn)門(mén)就不再會(huì)有人愿意走路或者騎馬了。同樣的道理，一旦習(xí)慣使用研磨機(jī)來(lái)研磨鉆頭、銑刀等刀具和工件，也不會(huì)有人用手工來(lái)磨鉆頭、銑刀等工件。這樣一臺(tái)不僅可以為企業(yè)節(jié)省生產(chǎn)成本，也可以為老板解決頭痛的人事問(wèn)題的機(jī)械，就更不會(huì)被企業(yè)所拒絕。 隨著國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)技術(shù)及質(zhì)量的提升，生產(chǎn)廠家使用的設(shè)備及刀具的精密度也日益提買(mǎi)文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 高，原本手工研磨的技術(shù) 隨著時(shí)代的轉(zhuǎn)變，造成研磨技術(shù)的斷層，單價(jià)昂貴的鉆頭、銑刀等刀具重復(fù)使用率大大的下降，無(wú)形中造成刀具成本的增加。 為了改變這一現(xiàn)象，必需從研磨機(jī)入手。而研磨機(jī)，匯集專家智能，體現(xiàn)出輕便、簡(jiǎn)單、快速、精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)理論，基本上滿足了現(xiàn)在生產(chǎn)廠家的相關(guān)需求，也解決各企業(yè)、公司及廠家老總在成本、時(shí)間、效率、質(zhì)量上的困擾。機(jī)器取代人力是工業(yè)革命的結(jié)果，也是工業(yè)現(xiàn)代化的必然性?，F(xiàn)在如此，將來(lái)也會(huì)如此。 研磨機(jī)的市場(chǎng)是不可限量的，尤其在國(guó)內(nèi)這個(gè)正處于萌芽階段的發(fā)展時(shí)期，正是占有市場(chǎng)的大好時(shí)機(jī)。以全局看來(lái)，現(xiàn)在的中國(guó)市場(chǎng)日趨與 國(guó)際接軌，整個(gè)大陸的五金制造業(yè)明顯感受到了與國(guó)外同行的差距，壓力不斷的增加，而在生產(chǎn)外銷(xiāo)方面不斷增長(zhǎng)的同時(shí)，急需各生產(chǎn)廠家改走高品質(zhì)的路線，因此他們不得不趨附于“精細(xì)”這一塊。動(dòng)作迅速的各大廠家也已經(jīng)在開(kāi)始著手準(zhǔn)備，那么根據(jù)以往習(xí)慣，將會(huì)有很多小廠家跟風(fēng)而至。對(duì)于這樣的情況，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中的大部分產(chǎn)品已經(jīng)無(wú)法滿足客戶高品質(zhì)、高精準(zhǔn)度需求，而攜帶式鉆頭、銑刀等刀具和工件研磨機(jī)剛好填補(bǔ)了這個(gè)空缺。 本文是將現(xiàn)有的高速研磨機(jī)進(jìn)行小型化，以滿足用戶的生產(chǎn)實(shí)際要求。目前的高速研磨機(jī)的體積和重量較大，這些設(shè)備一般都固定安裝 在加工車(chē)間里進(jìn)行研磨加工。這就是說(shuō)，工件只能在車(chē)間里加工，但是事實(shí)上，有些工件最好是在工件的使用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行加工。比如在生產(chǎn)設(shè)備維修時(shí)，某一工件需要研磨修復(fù)時(shí)，人們非常希望在生產(chǎn)設(shè)備的使用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試配性的修復(fù)加工，以保證所修復(fù)的工件能與現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)設(shè)備相匹配。這既能有效地保證加工精度和加工尺寸的要求，又能顯著地減少修復(fù)時(shí)間、降低生產(chǎn)成本。特別是大企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備每年都要進(jìn)行大修，在設(shè)備大修期問(wèn)全部生產(chǎn)線都要停產(chǎn)。由于停產(chǎn)給企業(yè)帶來(lái)的損失很大，所以企業(yè)對(duì)設(shè)備大修時(shí)間控制很?chē)?yán)，希望設(shè)備大修的時(shí)間短。如果能在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)維修 有關(guān)零部件就可以顯著地減少大修時(shí)間。本文研究的研磨機(jī)就能很好地解決這一問(wèn)題。 高速研磨機(jī)應(yīng)用范圍很廣，它既可以替代原有的普通研磨機(jī)，用于企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)加工，而且由于它還具有體積小、重量輕，易于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，還可以直接應(yīng)用到用于有關(guān)產(chǎn)品的維修和修復(fù)，這就使它的應(yīng)用范圍擴(kuò)大了很多。因?yàn)閼?yīng)用研磨加工的產(chǎn)品的用戶非常多，以往由于研磨機(jī)體積較大、價(jià)格較高，使用研磨加工產(chǎn)品的企業(yè)一般都不購(gòu)買(mǎi)研磨機(jī)，對(duì)研磨加工的產(chǎn)品只是從外面購(gòu)進(jìn)，用壞后就買(mǎi)新的產(chǎn)品更換。而本文研制的高速研磨機(jī)體積小、價(jià)格低、攜帶方便，就使得企業(yè)積極購(gòu)買(mǎi)，用 于研磨加工件的修復(fù)，買(mǎi)文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 從而降低生產(chǎn)費(fèi)用，為企業(yè)節(jié)約大量的資金。因此說(shuō)本文研究的高速研磨機(jī)具有較好的應(yīng)用前景。 第 2 章 球型研磨機(jī) 設(shè)計(jì)思想及方案確定 計(jì)要求 球型研磨機(jī) 對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的要求有：精度高、運(yùn)行平穩(wěn)、工作可靠，具有良好的伺服性能。面對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)則要求：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，以減小機(jī)械負(fù)載，避免對(duì)系統(tǒng)造成不良影響；剛度大，有利于減小動(dòng)力損失，提高固有頻率，增加閉環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性；阻尼合適 。 球型研磨機(jī) 對(duì)控制系統(tǒng)的要求有：能對(duì)壓力進(jìn)行控制。因?yàn)樵嚇?研磨 過(guò)程要求動(dòng)力頭能帶動(dòng)夾具上升和下降實(shí)現(xiàn)壓力增大和減??；能夠 按設(shè)定壓力 在 夾具上產(chǎn)生 彈 性力；磨拋一定時(shí)間后能自動(dòng)降低夾具上的彈性力。能對(duì)時(shí)間進(jìn)行控制。 研磨 時(shí)間過(guò) 長(zhǎng) ，試樣質(zhì)量無(wú)法保證，時(shí)間過(guò)短達(dá)不到 研磨 質(zhì)量。能對(duì) 研磨 速度控制。對(duì)不同材質(zhì)的試樣，需不同的 研磨 速度，方可保證材料的真實(shí)組織。 型研磨機(jī) 整體方案的確定 型研磨機(jī) 類(lèi)型分析 研磨 按其原理可以分為機(jī)械 研磨 ，電解 研磨 ，化學(xué) 研磨 ，以及復(fù)合 研磨 。 (1)機(jī)械 研磨 機(jī)械 研磨 是現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛的 研磨 方法，其正確的工藝和操作方法是在保證獲得優(yōu)質(zhì)的試樣和其他條件 (如邊緣保留及石墨和夾雜物保留等 )的情況下具有 最高的 研磨 速率。 (2)電解 研磨 電解 研磨 是對(duì)難以用機(jī)械方法 研磨 的金屬試樣進(jìn)行 研磨 的重要手段，它可以克服金屬干擾層和機(jī)械巒晶假象等問(wèn)題，對(duì)于用極低負(fù)荷的顯微硬度實(shí)驗(yàn)的樣品或透射電鏡的薄膜試樣特別有用。但每種金屬和臺(tái)金所使用的 研磨 液和電解規(guī)范不同，因此需要進(jìn)行相當(dāng)數(shù)量的試驗(yàn)工作來(lái)確定電解 研磨 規(guī)范。 (3)化學(xué) 研磨 化學(xué) 研磨 是完全依靠化學(xué)藥劑的腐蝕作用而得到光亮的 研磨 表面。這種方法操作簡(jiǎn)便，不需要復(fù)雜的機(jī)械和電解設(shè)備，只需要選擇適合的化學(xué) 研磨 液和試驗(yàn)最佳 研磨 規(guī)范。買(mǎi)文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 化學(xué) 研磨 的速度低， 研磨 后的磨面，表面光滑但形成起 伏的波形，不能達(dá)到十分平整的要求。 綜合考慮各種 研磨 的優(yōu)缺點(diǎn)，本系統(tǒng)采用機(jī)械 研磨 。 型研磨機(jī) 方案比較 第一種設(shè)計(jì)方案：自動(dòng)減加壓機(jī)械裝置的設(shè)計(jì)，利用步進(jìn)電機(jī)作為此裝置的動(dòng)力源，通過(guò)一個(gè)比例為 1:1的齒輪箱與動(dòng)力頭相接。動(dòng)力頭采用滾珠螺旋傳動(dòng)，即在由螺母和螺桿的近似半圓形螺旋凹槽拼合而成的滾道中裝入適量的滾珠，并用螺母上制出的通路及導(dǎo)向輔助件構(gòu)成閉合回路，以備滾珠連續(xù)循環(huán)。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)固定在其上的螺母旋轉(zhuǎn)，從而使螺桿下移，按設(shè)定壓力在夾具上產(chǎn)生彈性力 ;壓力在一 定范圍內(nèi)自行調(diào)節(jié) ;驅(qū)動(dòng)夾具旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的加壓。當(dāng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)螺桿上移，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的減壓。 研磨 裝置的設(shè)計(jì)，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn) 研磨 的完全自動(dòng)化，所以選擇直流伺服電機(jī)作為 研磨 盤(pán)的動(dòng)力源，為保持 研磨 質(zhì)量， 研磨 速度不宜太快，一般為300電機(jī)速度一般比較快，所以利用 達(dá)到減速的目的。 控制系統(tǒng)的控制部分采用 糊控制系統(tǒng)：數(shù)字信號(hào)處理器 樣位置傳感器信號(hào) ,獲得當(dāng)前位置信息 ,從而得到電機(jī)的當(dāng)前速度 ,通過(guò)與給定速度值比較 ,得到轉(zhuǎn)速誤差值 ,經(jīng)模糊控制器 計(jì)算推理后 ,輸出 沖信號(hào) ,經(jīng)功率放大后 ,對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行控制。 第二種設(shè)計(jì)方案：直接用步進(jìn)電機(jī)與一個(gè)帶有內(nèi)花鍵的絲杠相連，絲杠與主軸通過(guò)花鍵連接，使主軸能上下移動(dòng)。當(dāng)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，絲杠帶動(dòng)絲杠螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，只能向下運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧，使主軸下降并產(chǎn)生彈性力，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的加壓。當(dāng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)螺母上移，不再壓縮彈簧，主軸上移，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的減壓。 研磨 裝置的設(shè)計(jì)，直接用電機(jī)帶動(dòng) 研磨 盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)。 控制系統(tǒng)的控制采用模糊 模糊 基本原理基本一致，即運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)的 基本原理和方法，把規(guī)則的條件、操作用模糊集表示，并把這些模糊控制規(guī)則以及有關(guān)信息作為知識(shí)存入計(jì)算機(jī)的知識(shí)庫(kù)中，然后計(jì)算機(jī)根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際響應(yīng)情況運(yùn)用模糊推理，即可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì) 達(dá)到自動(dòng)控制的目的。 買(mǎi)文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 合考慮選出最佳設(shè)計(jì)方案 參考各種形式的 研磨 機(jī)，為滿足設(shè)計(jì)要求本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)定為機(jī)電一體化系統(tǒng)。機(jī)械部分是采 用步進(jìn)電機(jī)為動(dòng)力源，通過(guò)一個(gè)比例為 1:1的齒輪箱與動(dòng)力頭相接。動(dòng)力頭采用滾珠螺旋傳動(dòng)，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)固定在其上的螺母旋轉(zhuǎn)，從而使螺桿下移，按 設(shè) 定壓力在 夾 具上產(chǎn)生彈性力 ;壓力在一定范圍內(nèi)自行調(diào)節(jié) ;驅(qū)動(dòng)夾具旋轉(zhuǎn) ，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的加壓。當(dāng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)螺桿上移，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的減壓。 控制部分采用 糊控制系統(tǒng) ：利用此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)壓，調(diào)速和對(duì)加工時(shí)間控制的目的。 第 3 章 球型研磨機(jī) 機(jī)械設(shè)計(jì) 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)要求精度高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、工作可靠，具有良好的伺服性能 。 球型研磨機(jī) 機(jī)械制樣是采用夾具夾持試樣，夾具帶動(dòng)試樣與磨盤(pán)相對(duì)摩擦，并在夾具上施加一定的壓力，夾具可以裝夾多塊 試樣以提高制樣效率，在夾具 上所施加的壓力可以靈活調(diào)整。 機(jī)械部分主要包括動(dòng)力頭、夾 持盤(pán)、 研磨 盤(pán)、主體和外觀設(shè)計(jì)。 力頭的設(shè)計(jì) 在試樣 研磨 時(shí)， 研磨 運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)能保證工件加 工 表面和拋具表 面 上各點(diǎn)均有相同或相近的被切削條件和切削條件。對(duì) 研磨 運(yùn)動(dòng)軌跡的基本要求如 下 ： 工件相對(duì) 研磨 盤(pán)作平面平行運(yùn)動(dòng)，能使工件上各點(diǎn)具有相同或相近的 研磨 行程。 工 件上任一點(diǎn)，盡量不出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡的周期性重復(fù)。 研磨 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，避免曲率過(guò)大的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)角。 保證 工 件走遍整個(gè) 研磨 盤(pán)表面，使 研磨 盤(pán)均勻磨損，保證工件表面的平面度。及時(shí)變換工件的運(yùn)動(dòng)方向使 研磨 紋路復(fù)雜多變，有利于降低表面租糙度并保證表面 均勻一致。 買(mǎi)文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 步進(jìn)電機(jī)軸承聯(lián)軸器齒輪軸絲杠螺母鍵圖 1 - 13因此動(dòng)力頭是 研磨 機(jī)設(shè)計(jì)的技術(shù)關(guān)鍵，動(dòng)作要求：帶動(dòng)夾具上升和 F 降；按設(shè)定壓力在夾具上產(chǎn)生彈性力：壓力在一定范圍內(nèi)自行譎節(jié)：驅(qū)動(dòng)夾具旋轉(zhuǎn)；磨拋一定時(shí)間后能自動(dòng)降低夾具上的彈性力。具體的設(shè)計(jì)如圖 3電機(jī)通過(guò)連軸器安裝在齒輪箱上，齒輪箱內(nèi)兩個(gè)齒輪的大小相等，另一齒輪與絲杠相連，絲杠通過(guò)固定在齒輪上的螺母轉(zhuǎn)動(dòng)上下移動(dòng)從而達(dá)到增壓減壓的效果。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)固定在其上的螺母旋轉(zhuǎn)，從而使螺桿下 移，按設(shè)定壓力在夾具上產(chǎn)生彈性力 ;壓力在一定范圍內(nèi)自行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的加壓。當(dāng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)螺桿上移，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的減壓。使主軸下降并產(chǎn)生彈性力，當(dāng)達(dá)到指定位置時(shí)，輸出一個(gè)信號(hào)，使主軸上的壓力得到保持。當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)置時(shí)間的 2/3 時(shí)，電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在脈沖信號(hào)作用下，每隔一定時(shí)間，壓力釋放一次，螺桿緩慢向上移動(dòng)，逐步釋放主軸上的彈性力，當(dāng)壓力低于 20 牛頓時(shí)停止釋放，并一直保持到設(shè)定時(shí)間到達(dá)， 研磨 機(jī)動(dòng)力頭產(chǎn)生的壓力曲線如圖 3 2 壓力曲線圖所示。工作結(jié)束后，輸出一個(gè)信號(hào)使絲杠連續(xù)上升，到達(dá)上限后切斷電源停止運(yùn)轉(zhuǎn) 。 買(mǎi)文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 15 圖1圖中可以看出 2=4= t3是由于壓力鐵釋放時(shí)間是要受壓力 力與絲杠的位移量有關(guān)，齒輪將絲杠的位移量傳遞給傳感器，傳感器將位移量轉(zhuǎn)變成電磁鐵釋放的電信號(hào)，所以在壓力大時(shí)釋放時(shí)間短，壓力小時(shí)釋放時(shí)間間隔長(zhǎng)。這樣 則使試樣在所限制時(shí)間內(nèi)有效地保持了試樣在 研磨 盤(pán)內(nèi)摩擦，動(dòng)力頭釋放壓力為 1/5s 6mm/r 2/3 100N/N，釋放壓力最小間隔為 10秒鐘。 、減壓機(jī)構(gòu)的機(jī)械設(shè)計(jì) 加減壓機(jī)構(gòu)是 研磨 機(jī)機(jī)體的關(guān)鍵組成部分，對(duì) 研磨 機(jī)的性能有很大影響。加減壓回路機(jī)械結(jié)構(gòu)的工作原理為：步進(jìn)電機(jī)通過(guò)法蘭安裝在套筒上電機(jī)軸上安裝一個(gè)帶有內(nèi)花鍵的絲杠與主軸通過(guò)花鍵連接，使主軸能上下移動(dòng)。絲杠螺母銑出沿直徑方向的鍵槽。通常有一控 制桿 插入鍵槽內(nèi)當(dāng)步 進(jìn)電機(jī) 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)絲杠螺母向 下 運(yùn)動(dòng)壓 縮 彈簧，當(dāng)達(dá) 到 指定位置 時(shí)，輸出一信號(hào)，使電磁鐵將控制桿從鍵槽中拉出，使絲杠螺母失去限制，隨絲杠一起轉(zhuǎn)動(dòng) 。 在絲杠螺母與動(dòng)力頭之間裝有彈簧以實(shí)現(xiàn)彈性力的加 載 。彈簧服從虎克定律，即它受到的壓力與壓縮重為線性關(guān)系，因此壓力的測(cè)量可以轉(zhuǎn)化為位移的測(cè)量，位移的大小與電機(jī)的轉(zhuǎn)速和壓縮時(shí)間有關(guān)，在電機(jī)轉(zhuǎn)速給定的情況下，位移與時(shí)間里正比，可通過(guò)測(cè)量時(shí)間達(dá)到位移的測(cè)量。 其理論計(jì)算如下： 買(mǎi)文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 16 式中 : f(x)= （ 3 t=f(x)/ ( 3Z 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子齒數(shù) ; N 運(yùn)行拍數(shù) ; N 電機(jī)的轉(zhuǎn)速 ; S 絲杠的螺距 ; T 電機(jī)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間 ; f(x) 研磨 時(shí)所設(shè)定的壓力 ; 由 M= 60; Q=m f 得 t= ;因?yàn)?M 與 f 的乘積 Q 可由軟件得出， Q和 f(x) 是程序求解 t 時(shí)的兩個(gè)輸入值，程序?qū)⑶蟪龅?t 送入微處理器處理，就可以控制 研磨 機(jī)的壓力 。 輪箱的設(shè)計(jì) 輪設(shè)計(jì) 摩擦力與步進(jìn)電機(jī)所受力相等即： =100 N =齒輪設(shè)計(jì)中，小齒輪的轉(zhuǎn)矩為 T1= 010 35 =動(dòng)速度 n=60r/設(shè)計(jì)選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 精度等級(jí)：由表 10該節(jié)中所指的表均指機(jī)械設(shè)計(jì)一書(shū)中的表 ） 選 6 級(jí)精度 。 因齒輪要求較低，受力很小。所以材料選擇為塑膠：主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪都用，選用兩齒輪都為 29, 1 29 =29 計(jì)算如下： 買(mǎi)文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 17 關(guān)于主軸傳動(dòng)齒輪齒 面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 （ 1）初步計(jì)算： 轉(zhuǎn)矩 :寬系數(shù) : d 由表 10 d 觸疲勞極限： 0 10步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力 : 110=99 初步計(jì)算的小齒輪直徑： 211 )(1( （ 3 其中 u=I=1,載荷系數(shù) 料的彈性影響系數(shù) 所以， 1(=54合齒輪箱的結(jié)構(gòu)取 54 初取齒寬： b=50 2）校核計(jì)算： 圓周速度 : 1 (3齒數(shù) m: 模數(shù) m=2 則 2911 9 使用系數(shù) 由表 10A 載系數(shù) 由圖 10V 間載荷分配系數(shù) 先求 買(mǎi)文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 18 端面重合度： c o 重合度系數(shù) : Z= 2/) =此得： 齒間載荷分布系數(shù) 由表 10對(duì)稱支撐） 32110 32 =荷系數(shù) : K=性系數(shù) 表 10取 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 由圖 10取 工作時(shí)間： 0 300 8 20%=4800h 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 估計(jì)： 10709 則指數(shù)： m= 60 i/ (3 =60 1 631 4800 (8 8 =107 接觸壽命系數(shù) 圖 10 用接觸應(yīng)力 H： 接觸最小安全系數(shù) S: 取失效概率為 1%，安全系數(shù)取 S （ 10 =764 (3買(mǎi)文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 19 =798 (3驗(yàn)算： H=1(2 (3 算結(jié)果表明 ,接觸疲勞強(qiáng)度較為適合，齒輪齒寸無(wú)需調(diào)整。 （ 3）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算： 重合度系數(shù) Y 齒間載荷分配系數(shù) 由表 = = 向載荷分布系數(shù) 0=表 10 荷系數(shù) K:K=形系數(shù) 由表 10 力校正系數(shù) 由表 10 曲疲勞強(qiáng)度極限 由圖 10 380 380 曲最小安全系數(shù) S:取 S 力循環(huán)次數(shù) 估計(jì) 3 106010 則指數(shù) m= ni a = 60 1 300 4800 (1 1 買(mǎi)文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 20 = 107 原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確。 77112 L 彎曲疲勞壽命系數(shù) 由圖 10 用彎曲應(yīng)力 F: M P M P 驗(yàn)算： 1112 =25450 = 11221Y =動(dòng)無(wú)過(guò)載，故不作靜強(qiáng)度校核。 （ 4）確定傳動(dòng)主要尺寸： 買(mǎi)文檔就送 您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 21 計(jì)算實(shí)際分度圓直徑 d = = 2 29 =58 mm = = 2 29 =58 算中心距 a = 2 21 = 25858= 58 算齒輪寬度 b = = 1 58 = 58 表 10 11254 A= 50 = 100 N/適 輪軸的設(shè)計(jì) （ 1）