1、编 号无锡太湖学院毕 业 设 计 （ 论 文 ）题目： 轴承内外圈加工专用机床 横向机构设计 信 机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专 业无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚 信 承 诺 书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 轴承内外圈加工专用机床横向机构设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。I无 锡 太 湖 学 院信 机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专 业毕 业 设 计 论 文 任 务 书一、题目及专题：1、题目 轴承内外圈加工专用
2、机床横向机构设计 2、专题 二、课题来源及选题依据该课题来源于迪奥企业轴承内外圈专用机床横向机构的设计。该机床主要用于汽车设计、军工行业和其他工业行业的轴承生产制造，实现了单机自动化、多机线自动化的生产制造。其中轴承行业，占据顶端市场份额的 90%以上，速度、准确性和耐用性是我们产品成功的重要因素，在机械行业中占着很重要的位置。 本设计属于结构设计结合类课题，要求完成轴承内外圈专用机床横向机构的设计。通过本设计，可以帮助学生加深对本专业的相关知识理解和提高综合运用专用知识的运用。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 分析原始资料，查阅相关资料，收集整理有关横向机构设计、丝杠、阻尼缸运动、设
3、备等资料； 对机床进行系统分析和功能分析，并在此基础上确定横向机构的设计方案； II 完成横向机构的整体设计，以及各个零件的建模和整体的装配，最后进行横向机构的仿真运动； 阅读和翻译英文文献 ； 撰写毕业设计论文 ； 四、接受任务学生：机械 93 班 姓名 展杰 五、开始及完成日期：自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师 签名签名签名教 研 室 主 任学科组组长研究所所长 签名系主任 签名2012 年 11 月 12 日III摘 要本文是根据无锡迪奥机械厂轴承内外圈生产线改造项目要求，针对横向部分能自动实现进给，快退，自
4、动感应识别运动位置等要求，设计出一套轴承内外圈专用机床横向进给机构，使其能够代替工人手动进给，提高了公司生产效率。论文根据轴承内外圈的特点，对其横向进给机构进行了合理的设计。此横向机构主要为了实现台面板上的刀具在切削轴承内外圈横向进给的运动。这一运动由阻尼液压缸驱动，由 PLC 控制，由感应元件识别确认台面板横向进给时的位置。本文要设计的内容主要包括：阻尼液压缸驱动系统的设计，床身钳尺寸的确定，滚珠丝杠的设计，台面板的设计等。确定了横向进给机构的具体尺寸后，利用 UG 软件对横向机构的主要部件进行建模，并对整体结构进行虚拟装配。然后将装配体导入 UG 软件的运动仿真界面，并利用软件进行运动学仿
5、真和动力学仿真。分析仿真结果，得出相应结论。最后对轴承内外圈加工专用机床横向机构进行优化设计，让本设计能够真正的投入到日常生产操作中，使其切实能够为轴承厂的生产线改造做出贡献。关键词：进给机构；轴承加工；虚拟装配；运动仿真 IVAbstractThis paper is based on the reconstruction project requirements of the inner and outer circle line of bearings in Wuxi dior machinery factory. In order to achieve the requirements
6、 that the horizontal section automatically forwarding and identifying locations, this article designs a set of bearing internal and external ring special machine transverse feeding mechanism. Its a special machine tool be used to replace workers manual feed and improve the companys production effici
7、ency.According to the characteristics of the bearing inner and outer circle ,the article designs its traverse mechanism reasonable.This mechanism mainly achieve the cutting tool on the the panel in cutting of bearing transverse feed motion on the inside and outside the circle .The movement is driven
8、 by damping hydraulic cylinder, controlled by PLC, recognized by the sensing element identification to confirm the position of the panel. The content of the article mainly includes damping hydraulic cylinder driving system designing, the determination of lathe bed clamp size, the design of the ball
9、screw, a panel designing, etc. After determining the specific size of the infeed mechanism, the article applies UG software to model a major part of the traverse mechanism and assembly its overall structure virtually. Finally, the design of the machine infeed organization is optimized, so that it ca
10、n really be used to put into the day-to-day production operations and make contribute to the production line of bearing plant effectively.Keywords: feeding mechanism ; bearing processing; virtual assembly; motion simulationV目 录 摘 要 .IIIAbstractIV1 绪 论 .11.1 本课题研究的目的和意义 .11.2 国内外轴承加工机床发展状况 .11.3 本课题的
11、主要内容 .22 横向机构设计 .32.1 横向机构组成 .32.2 横向机构的设计方案 .32.2.1 机床的主要参数及床身钳的初始设计 .32.2.2 阻尼液压缸的设计与计算 .32.2.3 滚珠丝杠的设计 .92.2.4 床身钳安装阻尼缸部分的尺寸及台面板尺寸的设计 .143 基于 UG 的横向机构三维建模与虚拟装配 153.1 UG 软件的简介 153.2 主要零部件的三维建模 .163.3 阻尼液压缸的虚拟装配 .193.3.1 基于 UG 的高级装配功能 193.3.2 阻尼液压缸的虚拟装配 .213.4 本章小结 .224 基于 UG 的运动仿真 234.1 运动仿真的工作界面
12、.234.2 横向机构的运动仿真 .234.2.1 运动界面的的打开 .234.2.2 连杆特性的建立 .244.2.3 运动副特性的建立 .254.2.4 施加运动 .264.2.5 分析验证 .284.3 本章小结 .295 结论与展望 .305.1 结论 .305.2 不足之处及展望 .30致 谢 .31参考文献 .32附 录 .33轴承内外圈加工专用机床横向机构设计 11 绪 论1.1 本课题研究的目的和意义该课题来源于轴承厂生产线改造项目，根据轴承内外圈加工设备加工时进给的特点，对其机床横向进给机构进行合理设计。该专用机床在横向运动方面进行了改善，把以前的人工进给改造成为自动进给，减
13、少了人工操作的误差，提高了生产效率，改善了加工零件的精度。在传统轴承加工机床横向进给机构生产过程中，采用工人手动对刀，手动控制进给量，单调重复，而且工人长时间重复单一动作容易发生差错，发生生产事故或者使加工零件报废。为了降低工人的工作强度，改善工作环境。提高生产效率和零件的精度，研制出了轴承内外圈加工专用机床自动横向进给机构使其能真正代替人工完成任务。工人要做的就是按动按钮。这样可以实现一人多机操作，解放出大批工人，同时也降低了企业生产成本，提高了加工精度，使企业更具有竞争力!1.2 国内外轴承加工机床发展状况目前，我国轴承加工机床数量上比较多，但在国际市场竞争中仍处于较低水平；即使国内市场也
14、面临着严峻的形势，一方面国内市场对自动化轴承加工机床有大量的需求，而另一方面却有不少国产轴承加工机床滞销积压，国外轴承加工机床产品充斥市场。 这种现象的出现，除了有经营上、产品制造质量上和促销手段上等原因外，一个主要的原因是我国生产的自动化轴承加工机床品种、性能和结构不够先进，新产品的开发周期长，从而不能及时针对用户的需求提供满意的产品，造成这种情况的原因有：（1）我国轴承加工机床厂目前开发基型产品的周期约为 1518 个月，其中设计时间约为 58 个月，占总周期的 40%左右。而国外一些先进轴承加工机床厂同类基型产品的开发周期为 69 个月，其中设计约 1.52 个月，只占 25%。因此无论
15、是产品开发的总周期还是设计所占的时间比例均与国外先进水平有很大的差距。（2）我国工厂由于缺乏设计的科学分析工具，自行开发的新产品大多基于直观经验和类比设计，使设计一次成功的把握性降低，往往需要反复试制才能定型，从而可能错过新产品推向市场的良机。（3）用户根据使用需要,在订货时往往提出一些特殊要求，甚至在产品即将投产时有的用户临时提出一些要求，这就需要迅速变型设计和修改相应的图纸及技术文件。在国外，这项修改工作在计算机的辅助下一般仅需数天至一周，而在我国轴承加工机床厂用手工操作就至少需 12 个月,且由于这些图纸和文件涉及多个部门，常会出现漏改和失误的现象，影响了产品的质量和交货期。（4）现在我
16、国工厂设计和工艺人员中青年占多数，他们的专业知识和实际经验不足，又担负着开发的重任。（5）由于长期以来形成的设计、工艺和制造部门分立，缺乏有效的协同开发的模式，不能从制订方案开始就融入各方面的正确意见,容易造成产品的反复修改，延长了开发的周期。无锡太湖学院学士学位论文2为解决这些问题，必须对产品开发的整个过程综合应用计算机技术，发展优化和仿真技术，提高产品结构性能，并建立起基于并行工程的使设计、工艺和制造人员协同工作和知识共享的产品虚拟开发环境,使用相应的产品虚拟开发软件，这样才能有效地解决产品开发的落后局面，使企业取得良好的经济效益 1。而在国外，轴承加工机床从 80 年代以后得到了很大空间
17、发展，机床品种，性能，结构都比较先进，而且机床生产周期短，效率高，加工出来的轴承精度好，很好的满足了客户的要求。不过，近几年轴承内外圈加工专用车床在国内外都有很多研究，应用的领域也越来越多，轴承机械，产品主要用于汽车行业、军工行业和其他工业行业的轴承生产制造，实现了单机自动化、多机线自动化的生产制造。其中轴承行业，占据顶端市场份额的90以上，速度、准确度和耐用性是轴承内外圈加工专用车床加工出来的产品的重要保障。1.3 本课题的主要内容(1) 分析原始资料，查阅相关资料，分析国内外轴承机床发展状况。(2) 对轴承内外圈专用机床横向机构总体方案设计。(3) 阻尼液压缸和滚珠丝杠的设计与计算。(4)
18、 横向机构各部分的设计与计算。(5) 基于 UG 的横向进给机构三维建模及运动仿真。轴承内外圈加工专用机床横向机构设计 32 横向机构设计2.1 横向机构组成机床的横向进给机构由：床身钳，滚珠丝杠，螺母座，调节螺母，调节丝杠，线轨，液压阻尼缸等部分组成。由液压阻尼缸通过连接套带动滚珠丝杠副至螺母座，实现滑板的横向机动进给。在滚珠丝杠的前端加一螺孔，用内六角螺钉及套与之连接，这样用内六角扳手可实现滑板的横向手动进给运动。该横向机构由 PLC 主导控制，通过横向开关感应铁的感应运动位置，实现横向滑板的进给运动。2.2 横向机构的设计方案2.2.1 机床的主要参数及床身钳的初始设计轴承内外圈专用机床
19、的主要技术参数如表 2-1 所示。表 2-1 轴承内外圈加工专用机床的技术参数表项目 要求最大工件回转直径 80mm最大车削长度 50mm中心高 180mm主轴头行程 10mm主轴锥孔-安装基准孔 100mm主轴孔径 30mm主轴转速范围 1200-1700机床轮廓尺寸 12005501760主轴线与机床边缘间距 275mm主轴线距地面高度 1046mm床头箱长度 327mm由表 2-1 可知，专用机床的轮廓尺寸为 ，轴承内外圈直径mm17605120为 80mm，考虑到安装空间和可靠性等因素，确定床身钳底下尺寸为，接下来要确定床身钳安装阻尼液压缸部分的尺寸，这必须先要m160283确定阻尼液
20、压缸的型号及大小，由缸的大小尺寸来确定。2.2.2 阻尼液压缸的设计与计算2.2.2.1 阻尼液压缸设计内容及参数1.设计内容（1）液压缸内径 D，活塞杆直径 d 的确定及绘制液压缸总图；无锡太湖学院学士学位论文4（2）液压元件的选择；2.设计参数液压缸系统供油 P=6.0Mpa；液压缸最大推力 Fmax=4.8KN；缸的最大行程 L=150mm；2.2.2.2 阻尼液压缸主要尺寸的确定1. 液压缸工作压力的确定液压缸的工作压力主要根据液压设备的类型来确定，对于不通用途的液压设备,由于工作条件不同，通常采用的压力范围也不同。根据负载 F=5KN, 查参考文献2 表 8-13，可知液压缸的工作压
21、力为 1.5Mpa 。2. 液压缸缸筒内径 D 的计算根据已知条件，工作最大负载 F=2000N，工作压力 P=1.5MPa 可得液压缸内径 D 和活塞杆直径 d。已知: F=2000N, =1.5MPa，P= =42mmF4610.52从 GB234880 标准中查得：D=45 ，d=40mm m则 22294.3DA故必须进行最小稳定速度的验算，要保证液压缸工作面积 A 必须大于保证最小稳定速 度的最小有效面积 Amin 又： 236min/inmi 150in/102.58.0mLVqA式中：q min流量阀的最小稳定流量，由设计要求给出。Vmin液压缸的最小速度，由设计要求给出。故取
22、D=45 ，保证了 。Amin3. 液压缸活塞杆直径 d 的确定由已知条件可查参考文献3 表 4-5，取 d=35mm。查参考文献4 表 5-8 知，45 钢的屈服强度 MPas35按强度条件校核：3331 10.25120404 Fd所以符合要求。4. 液压缸壁厚的计算轴承内外圈加工专用机床横向机构设计 5液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般指缸筒结构中最薄处 的厚度。从材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布材料规律因壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。本设计按照薄壁圆筒设计，其壁厚按薄壁圆筒公式（2.1）计算为：(该设计采用无缝钢管) 2DPy（2
23、.1）其中： pypyp5.1)5.1(， 取MPa426. =100110 （无缝钢管） ，取 =120MPam5.013.计算的公式所得的液压缸的壁厚厚度很小，使缸体的刚度不够，如在切削加工过程中 的变形，安装变形等引起液压缸工作过程中卡死或漏油。所以用经验法选取壁厚：=5mm。5. 缸体外径尺寸的计算缸体外径 mD460.51421 查参考文献2表 8-9： 外径 取 50mm16. 液压缸工作行程的确定由于在液压缸工作时要完成如下动作：即可根据执行机构实际工作的最大长度确定。由上述动作可知工作行程为 150mm。7. 缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，其有效厚度 按强度要求可用下式
24、（2.2）进行近似计算：mPDt 78.2.634.043.0105.47（2.2）无锡太湖学院学士学位论文6式中：D缸盖止口内径(mm)T缸盖有效厚度(mm)T4.74mm8. 最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点距离为 H，称为最小 导向长度。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度增大，影响液压缸的稳定性，因此在设计时必须保证有一定的最小导向长度，见图 2.2 油缸的导向长度。图 2.2 油缸的导向长度对一般的液压缸，最小导向长度 H 应满足：mDLH5.3202150（2.3）式(2.3) 中：L液压缸的最大行程 (mm)D液压缸内径(mm)取 H=
25、50mm9. 活塞宽度 B 的确定活塞的宽度 B 一般取 B=（0.6-1.0）D即 B=（ 0.6-1.0）50=（30-50）mm取 B=45mm10. 缸体长度的确定液压缸缸体内部的长度应等于活塞的行程与活塞宽度的和。缸体外部尺寸还要考虑到两端端盖的厚度，一般液压缸缸体的长度不应大于缸体内径 D 的 20-30 倍。即：缸体内部长度 150+45=195mm缸体长度（20-30）D=（1000-1500 ）mm即取缸体长度为 250mm。11. 液压缸进、出油口尺寸的确定液压缸的进、出油口可布置在端盖或缸筒上，进、出油口处的流速不大于 5m/s，油口的连接形式为螺纹连接或法兰连接。根据液
26、压缸螺纹连接的油口尺寸系列（摘自 GB/T2878-93）及 16MPa 小型系列单杆自（GB/T2878-93）及 16MPa 小型系列的单杆液压缸油口安装尺寸（ISO8138-1986）确定。轴承内外圈加工专用机床横向机构设计 7进出油口的尺寸为 M16x1.5，连接方式为螺纹连接。2.2.2.3 阻尼液压缸的密封设计液压缸要求低摩擦，无外漏，无爬行，无滞涩，高响应，长寿命，要满足伺服系统静态精度，动态品质的要求，所以它的密封与支承导向的设计极为重要，不能简单的延用普通液压缸的密封和支承导向。因此设计密封时应考虑的因素：（1）用于微速运动（3-5mm/s）的场合时，不得有爬行，粘着滞涩现象
27、；（2）工作在高频振动的场合的，密封摩擦力应该很小且为恒值。要低摩擦，长寿命；（3）工作在食品加工、制药及易燃环境的伺服液压缸，对密封要求尤为突出，不得有任何的外渗漏，否则会直接威胁人体健康和安全；（4）工作在诸如冶金、电力等工业部门的，更换密封要停产，会造成重大经济损失，所以要求密封长寿命，伺服液压缸要耐磨；（5）对于高速输出的伺服液压缸，要确保局部过热不会引起密封失效，密封件要耐高温，要有良好的耐磨性；（6）工作在高温、热辐射场合的伺服液压缸，其密封件的材料要有长期耐高温的特性；（7）工作介质为磷酸酯或抗燃油的，不能用矿物油的密封风材料，要考虑他们的相容性；（8）伺服液压缸的密封设计不能单
28、独进行，要和支承导向设计统一进行统筹安排。静密封的设计静密封的设计要确保固定密封处在正常工作压力的 1.5 倍工作压力下均无外泄露。静密封通常选用 O 形橡胶密封圈。动密封的设计动密封的设计直接关系着伺服液压缸性能的优劣，其设计必须结合支承导向的统筹进行。活塞与缸筒之间用 Y 型密封圈 5。根据 3 表 13-23，查得用 226 编号的 O 型密封圈,其尺为 50.393.53。活塞杆与端盖之间用 Y 型密封圈，它使双作用元件具有良好的性能，抗挤压性好，尺寸稳定，摩擦力小，耐磨、耐腐蚀性强。2.2.2.4 支承导向的设计伺服液压缸的支承导向装置就是为了防止活塞与缸筒、活塞活塞杆与端盖之间的直
29、接接触，相互摩擦，产生磨损，从而达到降低摩擦，减少磨损,延长寿命，起到导向和支承侧向力的作用。导向环的特点： 无锡太湖学院学士学位论文8（1）避免了金属之间的接触；（2）具有高的径向交荷承触力；（3）能补偿边界力；（4）具有强耐磨性寿命；（5）擦力小；（6）能抑制机械振动；（7）有良好的防尘效果,不允许外界异物嵌入；（8）保护密封件不受过分挤压；（9）向时即使无润滑也没有液动力方面的问题；（10）结构简单，安装方便；（11）维修费用小。导向环的作用：导向环安装在活塞外圈的沟槽内或活塞杆导向套内圆的沟槽内，以保证活塞与缸筒或活塞杆与其导向套的同轴度,并用以承受活塞或活塞杆的侧向力,用来对活塞杆导
30、向。根据查参考文献6表 24.7-13 查得选用 GST5908-0630 的导向环。导向套的选用为其导向长度 A=(0.6-1.0)D=(30-50)mm,取 A=40mm。2.2.2.5 防尘圈的设计为防止落入活塞杆的尘埃，随着活塞杆的伸缩运动被带进端盖和缸筒内，从而使密封件和支承导向环受到损失和过早的磨损，所以，伺服液压缸还设计安装防尘圈。防尘圈的选择原则：（1）不给伺服液压缸增加摩擦；（2）不产生爬行；（3）不粘着滞涩；（4）不磨损活塞杆。防尘圈的选择不当，会引起摩擦力的增加，将保护活塞杆表面起润滑作用的粘附性油膜层刮下来，造成粘附性渗漏，这种渗漏在原理上是允许的。防尘圈的作用：以防止
31、活塞杆内缩时把杂质、灰尘及水分带到密封装置区，损伤密封装置。综上所述，经查参考文献2表 13-28，选用丁型无骨架防尘圈，尺寸为 45mm。2.2.2.6 阻尼液压缸材料的选用1.缸筒缸筒材料：常用 20、35 和 45 号钢的无缝钢管。由于缸筒要与法兰焊接在一起，故选用 45 号钢的无缝钢管。缸筒和缸盖的连接方式：法兰连接；特点是结构较简单、易加工、易装卸，使用广泛，外形尺寸大，重量大。缸盖的材料为 HT200，液压缸内圆柱表面粗糙度为 Ra0.2-0.4um。2.活塞轴承内外圈加工专用机床横向机构设计 9活塞的结构形式应根据密封装置的形式来选择，密封形式根据工件条件而定。塞杆:（1）活塞杆
32、的外端结构活塞杆外端与负重连接，其结构形式根据工作要求而定。（2）活塞杆的内端结构活塞杆的内端与活塞连接。所有形式均需有锁紧措施，以防止工作时由于往复动而松开。活塞杆与活塞之间还需安装密封，采用缓冲套的螺纹连接。活塞杆：活塞杆导向套活塞杆导向套装在液压缸的有杆腔一侧的端盖内，用来对活塞杆导向，其内侧装有密封装置，保证缸筒有杆腔的密封性。外侧装有防尘圈，防止活塞杆内缩时把杂质、灰尘和水分带进密封装置区，损伤密封装置。缓冲装置当工作机构质量较大，运动速度较高时，液压缸有较大的动量。为了减少液压缸在行程终端由于大的动量造成的液压冲击和噪音，必须采用缓冲装置。当停止位置不要求十分准确时，可在回路中设置
33、减速阀和制动阀，也可以在缸的末端设置。2.2.3 滚珠丝杠的设计2.2.3.1 丝杠螺母副的选用1.内循环与外循环的选用外循环滚珠丝杠是利用挡珠器一端修磨的圆环引导滚珠离开旋滚道进入回珠槽，以及引导滚珠由回珠槽，返回螺旋滚道。内循环滚珠丝杠是借助反向器迫使滚珠丝杠翻越丝杠的齿顶进入相邻滚道，内循环是因回路短、工作滚珠数少，流畅性好，摩擦损失少，传动效率高，径向尺寸紧凑，轴向刚度好，承载能力强等优点，故而采用内循环滚珠丝杠（制造困难，价格贵） 。2.滚珠丝杠的轴向间隙调整和预紧方法滚珠丝杠的轴向间隙的调整和预紧方法的原理与普通丝杠螺母相同，有调整滚珠直径，双螺母调隙，单螺母变导程预紧这三种，但滚
34、珠丝杠螺母机构间隙调整精度要求高，要求能作微调以获准确的间隙或预紧量。常用的方法有三种：垫片调隙式，螺纹调隙式，齿差调隙式。垫片调隙式常需垫片反复修磨，工作中不能随时调整，螺纹调隙式调整量难以精确控制。齿差调隙式精度可靠，多用于调整准确性要求较高的场合。而现在市场多流行变位导程预紧。3.滚珠丝杠的安装实践表明：螺母座，丝杠的轴承及其支架等不足会严重的影响滚珠丝杠副的传动刚度。为了提高轴向刚度，一般常用止推轴承。滚珠丝杠的支撑方式有一下四种：a.一端装止推轴承型；这种支撑方式仅适用于丝杠行程较短，它的支撑能力较小，轴 向刚度较低。b.一端装止推轴承，一端装向心轴承，其目的是为了减少丝杠热变形的影
35、响。c.两端装止推轴承，这种支撑对丝杠的热伸长较为敏感。无锡太湖学院学士学位论文10d.两端装止推及向心轴承。见下图 2.3 滚珠丝杠的支撑安装方式。此种支撑虽使滚珠丝杠有最大的刚度，但设计计算较为复杂且轴向尺寸大，且结构复 杂，故而采用 b 支撑的安装方式。 图 2.3 滚珠丝杠的支撑方式4.滚珠丝杠提高精度的措施为提高机床横向进给机构的进给精度，采用各种方法和措施，但都不同程度地存在着一定的问题，现概括如下。（1）采取修复或更换磨损件的方法。一些企业在机床的中修或项修过程中，采取更换新的横向进给螺母或修复横向进给丝杠，然后再配作螺母的方法，保障机床横向进给机构的进给精度。这种办法只是在机床
36、修复后最初阶段能够保障横向进给精度，数月后就又进入了反复调整阶段，而且加大了维修成本，并没有从根本上解决横向进给精度问题。（2）采用改进横向进给丝杠支承结构或减小丝杠变形的方法。这种方法仅提高了丝杠的刚度，虽然能够间接地减缓丝杠和螺母的磨损，但仍没有从实质解决问题。而且改造的成本和维修费用很大。2.2.3.2 丝杠螺母副的计算1.滚珠丝杠螺母副承受轴向载荷时，在滚珠与滚道型面产生接触应力，若应力状态是交变接触应力，它的工作状态与滚动轴承类似，所以它的主要实效形式是疲劳点蚀损伤和变形，故其设计方法与滚动轴承相类似，故按疲劳寿命的选择计算有公式（2.4）： eqHdcFfTC3（2.4）轴承内外圈
37、加工专用机床横向机构设计 11参数如表(2-4)。表 2-4 参数表dfeqFTcCHf载荷系数 轴向工作载荷 使用寿命 计算动载荷（ ）N硬度影响系数上式（2.4）中各参数的确定：（1） ：一般 1.2 1.5，取 1.2。dfdfdf（2） ：滚珠丝杠的材料取 ，硬度可处理到 HRC60 左右，则 1.0。H15GCr Hf（3） ：轴向工作载荷的计算可查参考文献4计算工作载荷。eqF3/)2(minaxFmaxin109.8.0213.86(236)/2.67eq Nkgfkgfkgf工 作 摩 擦摩 擦 （4）T: 07585rpm电电 机 f*./ 6617.nT电 机将各参数带入公
38、式（2.4）有： 3 38.521.0967.8105.cdheqCfFN（5）F oc= max1. 3dHf NFoc由上式(2.4)中所计算的结果，从滚珠丝杠产品样本中找出相应的额定动载荷 值，aC使 。参照机床设计手册选取丝杠螺母副，有 FFB4006-2 型：查产品目录，得acC11.6KN，使 ，C oa=29.2KN,然后由 值确定滚珠丝杠型号。a jaaC2.2.3.3 滚珠丝杠螺母副的校核1.刚度计算：数控机床的滚珠丝杠是最精密的元件，它在轴向力的作用下产生伸长和缩短，在扭无锡太湖学院学士学位论文12矩的作用下产生扭曲变形这将引起丝杠导程发生变化，从而影响结构精度和定位精度，
39、因此， 滚珠丝杠在受力情况下的变形量由公式（2.5）确定：cmGITEAFpaz 5010（2.5）上式（2.5）中各参数的确定见表 2-5。表 2-5 参数表FEAGaI螺距变形总误差工作载荷弹性模量丝杠的内径面积扭矩弹性模量滚珠丝杠截面积的惯性距： 130kgf：A2228.91.4dcm:Tmaxkf电：aI44413.2.c：E6/0.2ckg：G2548将各参数代入（2.5）后得： 0max651103080.628.412.fTF cmEAGI 电对于数控机床而言，根据机床设计手册表 8-9 可知，丝杠精度和表面光洁度选取为 J级精度。则 ，故丝杠可用。61允 许2.稳定性校核：根
40、据材料力学欧拉公式：2)(lIEFk（2.6）：丝杠材料的弹性模量取 。E26/10cmN轴承内外圈加工专用机床横向机构设计 13：丝杠的工作长度 l=360mm。l： 。I44413.891.26Idcm截 面 惯 性 距：丝杠轴端系数，由轴承条件决定，由于丝杠安装方式为两端游动，则 。 1将上面的参数代入（2.6）式中： 262()10.43.795kEIFlN10.8kkFnn?故可以用。3.计算丝杠系统的刚度，由公式（2.7）：NTBK1（2.7）：丝杠传动的综合拉压刚度K：轴承刚度B：丝杠拉压刚度T：轴的接触刚度NK由于丝杠的拉压刚度特别大，故可以不考虑由与传动刚度变化而引起的定位误
41、差带入公式（2.7） 。的 影 响 ， 即时 可 忽 略， 同 时 计 算 Tk K0+B1N20.4715130/NadzFkgfm初选丝杠专用轴承 40TAC72A，参数如下表 2.6 轴承参数表：表 2-6 轴承参数表轴承型号 （ ）Ckf0Z( )ad)(m（ ）NKkgf40TAC72A 2210 3400 14 5 40 125无锡太湖学院学士学位论文14则： 113.9/52BNKkgfm4.反向死区的校核：死区误差，是指的是系统启动和反向时产生的输入运动与输出运动之间的差值，在开环系统中，由于启动和反向死区误差的存在，影响刀具与工件定位精度，对于反向死区可采用消隙措施减小，消隙
42、后，根据公式（2.8）：200ngKF（2.8）：导轨摩擦系数0：系数 980g2/scm：机械传动装置固有频率2n)/(sr41013.9820/nKgrads，故可用。30/nnrads丝杠直径的确定： 20.71930634ndLm由公式（2.8）死区误差： 44022.8110.99ngm再一次说明丝杠所取的直径可用。2.2.4 床身钳安装阻尼缸部分的尺寸及台面板尺寸的设计 根据阻尼液压缸的尺寸，阻尼缸直径为 50mm，长度为 125mm，选用阻尼缸端盖尺寸为 75mm75mm,综合考虑安装等因素，确定出床身钳安装阻尼缸的那部分尺寸为350mm125mm。台面板的尺寸根据床身钳的上面部
43、分尺寸确定为 460mm280mm25mm，台面板随着液压缸的驱动实现进给运动。轴承内外圈加工专用机床横向机构设计 153 基于UG的横向机构三维建模与虚拟装配3.1 UG软件的简介UG 是 Unigraphics 的缩写，这是一个交互式 CAD/CAM（计算机辅助设计与计算机辅助制造）系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着 PC 硬件的发展和个人用户的迅速增长，在 PC 上的应用取得了迅猛的增长，目前已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。UG 的开发始于 1969 年，它是基于 C 语言开发实现的。UG NX 是一个在二和三维空间无结构网
44、格上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。其设计思想足够灵活地支持多种离散方案。因此软件可对许多不同的应用再利用 1。UGS 公司的 Unigraphics NX 为产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段，并针对虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。它能够使企业通过新一代数字化产品开发系统实现向产品全生命周期管理转型的目标。它提供了一套完整的集成解决方案，从流程开始一直到产品最终交付，汇聚了风格与样式、设计、仿真、加工和制造各项功能。UG 的发展历史1960 年，McDonnell Douglas Automation 公司成立。197
45、6 年，收购了 Unigraphics CAD/CAE/CAM 系统的开发商United Computer 公司，UG 的雏形问世。1983 年，UG 上市。1986 年，Unigraphics 吸取了业界领先的、为实践所证实的实体建模核心Parasolid 的部份功能。1989 年，Unigraphics 宣布支持 UNIX 平台及开放系统的结构，并将一个新的与 STEP标准兼容的三维实体建模核心 Parasolid 引入 UG。1990 年，Unigraphics 作为 McDonnell Douglas（现在的波音飞机公司）的机械CAD/CAE/CAM 的标准。1991 年，Unigra
46、phics 开始了从 CAD/CAE/CAM 大型机版本到工作站版本的转移。1993 年，Unigraphics 引入复合建模的概念，可以实体建模、曲线建模、框线建模、半参数化及参数化建模融为一体。1995 年，Unigraphics 首次发布了 Windows NT 版本。1996 年，Unigraphics 发布了能自动进行干涉检查的高级装配功能模块、最先进的无锡太湖学院学士学位论文16CAM 模块以及具有 A 类曲线造型能力的工业造型模块：它在全球迅猛发展，占领了巨大的市场份额，已经成为高端及商业 CAD/CAE/CAM 应用开发的常用软件。1997 年，Unigraphics 新增了包
47、括 WAVE（几何链接器）在内的一系列工业领先的新增功能。WEAV 这一功能可以定义、控制、评估产品模板，被认为是在未来几年中业界最有影响的新技术。2000 年，Unigraphics 发布了新版本的 UG17，最新版本的，是 UGS 成为工业界第一个可以装载包含深层嵌入“基于工程知识” （KBE）语言的世界级 MCAD 软件产品的供应商。2001 年，Unigraphics 发布了新版本 UG18，新版本对旧版本的对话框进行了调整，使得在最少的对话框中能完成更多的工作，从而简化了设计。2002 年，Unigraphics 发布了 UG NX1.0.新版本继承了 UG18 的优点，改进和增加了许多功能，使其功能更强大，更完美。2003 年，Unigraphics 发布了新版本 UG NX2.0 。新版本基于最新的行业标准，它是一个全新支持 PLM 的体系结构。 EDS 公司同其主要客户一起，设计了这样一个先进的体系结构，用于支持完整的产品工程。2004 年，Unigraphics 发布了新版本的 UG NX3.0，它为用户的产品设计与加工过程提供了数字化造型和验证手段， 。它针对用户的虚拟产品的设计和工艺设计的需要，提供经过实践验证的解决方案。2005 年，U
