畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書-自動(dòng)焊接

PAGEword文檔可自由復(fù)制編輯摘要自動(dòng)焊接技術(shù)就是應(yīng)用單片機(jī)編程控制技術(shù)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)焊接的目的。在現(xiàn)代焊接技術(shù)中積極使用和推廣焊接技術(shù)對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、加速焊接技術(shù)機(jī)械化等方面具有重要的作用。因此大力提高焊接技術(shù)具有重大的意義，也是目前焊接工作者研究的主要課題。畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題與機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化有比較全面的相關(guān)知識(shí)體系。實(shí)現(xiàn)焊接技術(shù)自動(dòng)化是生產(chǎn)高科技產(chǎn)品的保障，離開了它就不能開發(fā)研制出先進(jìn)的產(chǎn)品和保障產(chǎn)品質(zhì)量，不能提高生產(chǎn)率、降低成本和縮短生產(chǎn)周期，加之通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)調(diào)研，完成該課題可對(duì)我們大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行一次比較全面的專業(yè)訓(xùn)練，可以培養(yǎng)我們掌握如何運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)去解決實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，增強(qiáng)從事本專業(yè)的實(shí)際所需的研究開發(fā)能力，為我們以后走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：專用焊接機(jī)；單片機(jī)編程；焊接技術(shù)；效率；調(diào)研SpecialweldingmachinemovementthedesignofthesystemAutomaticweldingtechnologyisthesinglechipmicrocomputercontroltechnologyapplicationprogrammingrealisethepurposeofautomaticwelding.Inthemodernweldingtechnologyandpopularizationoftheaggressiveuseofweldingtechnologytoimproveproductquality,reducelaborintensity,accelerateweldingtechnology,machinehasanimportantrole.Sotoimprovetheweldingtechnologyisofgreatsignificance,itisalsotheweldingworkersoftheresearch.Graduatedesignissuesandmechanicaldesignanditsautomationhavecomprehensiveknowledgeofthesystem.Realizeweldingtechnologyautomationisproductiontechnologyproductguarantee,leftitcannotdevelopedadvancedproductsandensureproductquality,notimproveproductivity,reducecostandshortentheproductioncycle,andthroughthegraduationdesignpracticeresearch,completetheprojectcanbetoouruniversityfouryearsofknowledgeonamorecomprehensiveprofessionaltraining,cancultivateourknowledgeofhowtousethelearnedknowledgetosolvepracticalproductionproblems,enhancetheactualrequiredinthismajorofresearchanddevelopmentability,aswelateronjobsandlaythegoodfoundation.Keywords:specialweldingmachine;microcontrollerprogramming;weldingtechnology;efficiency;research.目錄專用焊接機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2摘要 2Specialweldingmachinemovementthedesignofthesystem 3第1章 前言 6第2章專用焊接機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)原理與方案 82.1系統(tǒng)沿著縱向的運(yùn)動(dòng) 92.2系統(tǒng)的橫向運(yùn)動(dòng) 10第3章傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 103.1 傳動(dòng)方案擬定 103.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 11第4章零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 124.1.導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 124.1.1．導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度 124.1.2．導(dǎo)軌的剛度 124.1.3.導(dǎo)軌的耐磨性 124.1.4.導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式 134.1.5．導(dǎo)軌的基本形式 134.1.6導(dǎo)軌的磨損形式 134.1.7提高導(dǎo)軌耐磨性的措施 134.1.8．合理設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)間隙的裝置 144.1.9.合理設(shè)計(jì)導(dǎo)軌上的比壓 144.1.10.合理設(shè)計(jì)導(dǎo)軌的防護(hù)裝置和采用合理的潤(rùn)滑方式 144.1.11．導(dǎo)軌的零件圖 144.2絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算 154.2.1．零件的分析 154.2.2．工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 164.2.3.機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 184.2.4.確定切削用量 194.2.5 絲杠的零件圖 214.3 連接塊的設(shè)計(jì) 224.3.1.連接塊的作用及材料選擇 224.3.2.連接塊零件圖 224.4 轉(zhuǎn)盤的設(shè)計(jì) 234.4.1轉(zhuǎn)盤的作用及材料選擇 234.4.2轉(zhuǎn)盤零件圖 234.5 滑塊設(shè)計(jì) 244.5.1.滑塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料選擇 244.5.2滑塊的零件圖 244.6軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 244.6.1．選擇軸的材料 244．6．2初算軸徑 244.6．3軸的零件圖 25設(shè)計(jì)小結(jié) 26參考文獻(xiàn) 1前言

焊接機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)：隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，適者生存，優(yōu)勝劣汰將成為電焊機(jī)行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的必然趨勢(shì)。有些電焊機(jī)企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)展壯大，甚至發(fā)展成大集團(tuán)；有些企業(yè)將面臨破產(chǎn)，或被兼并、收購(gòu)，從而退出電焊機(jī)行業(yè)。但無(wú)論是從目前電焊機(jī)產(chǎn)量構(gòu)成比的發(fā)展趨勢(shì)，還是從電焊機(jī)的技術(shù)發(fā)展方向上看，我國(guó)電焊機(jī)今后將向高效、節(jié)能、機(jī)電一體化和成套方面發(fā)展。隨著技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展，對(duì)專用、成套設(shè)備的技術(shù)性能要求越來(lái)越高，需量也不斷增大。這方面，我國(guó)有實(shí)力的焊接研究院所、知名企業(yè)進(jìn)行了長(zhǎng)期的技術(shù)研究、市場(chǎng)開發(fā)、人才儲(chǔ)備和科學(xué)化現(xiàn)代化管理。成都電焊機(jī)研究所、成都焊研科技有限責(zé)任公司、四川成焊寶瑪焊接裝備工程有限公司、成都焊研威達(dá)自動(dòng)焊接設(shè)備有限公司的產(chǎn)品和技術(shù)，不僅在很大程度上滿足了國(guó)內(nèi)不同用戶的需求，而且有部分專用、成套焊接設(shè)備出口創(chuàng)匯。如，成都焊研科技有限責(zé)任公司作為我國(guó)電焊機(jī)行業(yè)最早從事自動(dòng)焊接設(shè)備開發(fā)的高新技術(shù)企業(yè)之一，不僅為國(guó)內(nèi)汽車、摩托車、家電、航空航天、軍工、工程機(jī)械、壓力容器、造船、礦山及機(jī)械制造業(yè)等各行業(yè)提供了千余套高效、節(jié)能的專用自動(dòng)焊接設(shè)備，產(chǎn)品還出口美國(guó)、歐洲、東南亞及非洲各國(guó)。該公司生產(chǎn)的自動(dòng)焊接設(shè)備已廣泛應(yīng)用于一汽集團(tuán)、東風(fēng)集團(tuán)、上海大眾、重汽集團(tuán)、柳州五菱、春蘭集團(tuán)、美的集團(tuán)、廣東美芝、格蘭仕公司、實(shí)德集團(tuán)、神鋼集團(tuán)、蘇州施耐德等大中型企業(yè)。為用戶單位解決了大量焊接技術(shù)難題，取得了一批具有國(guó)際國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平的研究成果，贏得了國(guó)內(nèi)外用戶的廣泛贊譽(yù)。四川成焊寶瑪焊接裝備工程有限公司在引進(jìn)、吸收法國(guó)先進(jìn)的設(shè)計(jì)制造標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)以及成功的工程管理經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)不斷努力，承擔(dān)了許多重大的焊接成套設(shè)備設(shè)備項(xiàng)目的開發(fā)設(shè)計(jì)制造的“交鑰匙”工程。按照ISO9001建立的公司質(zhì)量管理體系使其為汽車工業(yè)及其他工業(yè)部門提供的焊接生產(chǎn)線、焊接機(jī)器人系統(tǒng)、專用焊接設(shè)備具有國(guó)際先進(jìn)水平。在此，我們可以高興地說(shuō)，在專用成套焊接設(shè)備生產(chǎn)領(lǐng)域，我國(guó)焊接研究和生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)突破了國(guó)外的封鎖。

那么，為什么專用成套設(shè)備在我國(guó)進(jìn)口焊接設(shè)備中仍占有較大的比例？這不僅僅是用戶企業(yè)對(duì)國(guó)外產(chǎn)品的迷信，更重要的是反映出我國(guó)專用成套焊接設(shè)備技術(shù)方面存在不足，尤其是隨著技術(shù)的發(fā)展，用戶給專用成套設(shè)備提出了更高的要求。

在未來(lái)的5至15年，我國(guó)的成套焊接設(shè)備制造企業(yè)不但要在提高技術(shù)、設(shè)計(jì)水平上做出努力，還要在企業(yè)質(zhì)量管理、各種基礎(chǔ)件、配套件的選用方面下功夫，實(shí)現(xiàn)專用成套焊接設(shè)備生產(chǎn)自動(dòng)化，爭(zhēng)取在專用、成套焊接設(shè)備方面取得新的突破。同時(shí)，由于專用成套焊接設(shè)備每臺(tái)（套）的技術(shù)要求各異，用途各不相同，研制和生產(chǎn)周期比通用焊機(jī)長(zhǎng)，但往往用戶的需求是很及時(shí)的，這就要求專用成套焊接設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)要有更多的技術(shù)和人才儲(chǔ)備，特別要在專用成套焊接設(shè)備通用化方面下功夫，提前做好基礎(chǔ)研究，才能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。對(duì)于這一點(diǎn)，我國(guó)一些著名的專用成套焊接設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)已成竹在胸。

在產(chǎn)品上，要繼續(xù)開發(fā)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)急需的成套焊接設(shè)備，如汽車總裝焊接生產(chǎn)線(包括焊接機(jī)器人系統(tǒng)、高精度傳輸裝置、中心控制系統(tǒng)等)；電站鍋爐、壓力容器行業(yè)的重型容器焊接中心、集裝箱焊接生產(chǎn)線、大型三通的馬鞍形接頭的全自動(dòng)焊接裝置。開發(fā)、研制高科技含量的特種專用設(shè)備，如大功率電子束焊機(jī)、大功率激光焊機(jī)以及數(shù)控切割等，為國(guó)家重大項(xiàng)目研制高起點(diǎn)、高水平的成套焊接設(shè)備，提供交鑰匙工程，保證焊接質(zhì)量和可靠性是專用成套焊接設(shè)備今后的發(fā)展趨勢(shì)。本課題進(jìn)行設(shè)計(jì)的是可適用工業(yè)企業(yè)批量生產(chǎn)線中的一處裝置，用來(lái)對(duì)兩塊固體材料進(jìn)行聯(lián)結(jié)，這種對(duì)于特定形狀的產(chǎn)品加工工藝使用一些專用機(jī)械，可以大大提高工作效率及產(chǎn)品質(zhì)量，可以改善產(chǎn)品美觀度及連接縫的一致性，提高材料使用率，降低成本。同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)完成，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。該裝置具有一定難度，通過(guò)對(duì)具體工作進(jìn)行分析和研究，得到合理可行的結(jié)構(gòu)方案，可以使學(xué)生對(duì)所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)一步鞏固，通過(guò)自己動(dòng)手為工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)專用裝置，可以更進(jìn)一步使學(xué)生了解工業(yè)批量生產(chǎn)中的一些具體技術(shù)問(wèn)題及解決方法，加深對(duì)所學(xué)相關(guān)專業(yè)的認(rèn)識(shí)，為更好地走上社會(huì)、適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)要求打下基礎(chǔ)。也提高了我們同學(xué)自身的專業(yè)技術(shù)水平。自動(dòng)焊接技術(shù)就是應(yīng)用單片機(jī)編程控制技術(shù)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)焊接的目的。在現(xiàn)代焊接技術(shù)中積極使用和推廣焊接技術(shù)對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、加速焊接技術(shù)機(jī)械化等方面具有重要的作用。因此大力提高焊接技術(shù)具有重大的意義，也是目前焊接工作者研究的主要課題。畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題與機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化有比較全面的相關(guān)知識(shí)體系。實(shí)現(xiàn)焊接技術(shù)自動(dòng)化是生產(chǎn)高科技產(chǎn)品的保障，離開了它就不能開發(fā)研制出先進(jìn)的產(chǎn)品和保障產(chǎn)品質(zhì)量，不能提高生產(chǎn)率、降低成本和縮短生產(chǎn)周期，加之通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)調(diào)研，完成該課題可對(duì)我們大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行一次比較全面的專業(yè)訓(xùn)練，可以培養(yǎng)我們掌握如何運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)去解決實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，增強(qiáng)從事本專業(yè)的實(shí)際所需的研究開發(fā)能力，為我們以后走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。第2章專用焊接機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)原理與方案專用焊接機(jī)主要有兩部分組成：第一部分是機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的控制部分?？刂撇糠纸M要由單片機(jī)控制伺服電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性。由于伺服電機(jī)可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)的反饋控制，電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)減速器，通過(guò)減速器使得電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，同時(shí)獲得較大的轉(zhuǎn)矩，減速器帶動(dòng)絲杠實(shí)現(xiàn)承載焊頭裝置的橫向和縱向運(yùn)動(dòng)，焊頭的旋轉(zhuǎn)通過(guò)氣動(dòng)的方式控制。在伺服電機(jī)上安裝光電碼盤，以檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，若是電機(jī)的轉(zhuǎn)速不能滿足所需的要求，則可以通過(guò)光電碼盤檢測(cè)到，再返回到單片機(jī)的控制單元中。同時(shí)把單片機(jī)與液晶顯示器接通，用此來(lái)反映電機(jī)的具體位置，這種位置是通過(guò)在工作平面上建立的坐標(biāo)平面來(lái)確立的。由于專用焊接機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在工作的時(shí)候要求焊頭的運(yùn)轉(zhuǎn)要具有平穩(wěn)性，這樣才不至于因?yàn)楹割^的運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)性導(dǎo)致焊接的不精確。現(xiàn)代的焊接技術(shù)要求具有很高的焊接技術(shù)要求，所以這些很重要。2.1系統(tǒng)沿著縱向的運(yùn)動(dòng)圖2.1該運(yùn)動(dòng)由于在水平方向上運(yùn)動(dòng)，因此在設(shè)計(jì)上較為簡(jiǎn)單，在縱向運(yùn)動(dòng)的方向安置一個(gè)電機(jī)，該電機(jī)控制著驅(qū)動(dòng)軸即絲杠的縱向傳動(dòng)，該部分的運(yùn)動(dòng)具體情況是：電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與絲杠連接，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，縱向絲杠再通過(guò)連接塊與承載橫向?qū)к壍牡装暹B接，該橫向底板在與縱向絲杠平行的導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)。2.2系統(tǒng)的橫向運(yùn)動(dòng)圖2.2專用焊接機(jī)在縱向和橫向上運(yùn)動(dòng)控制起來(lái)是比較復(fù)雜的，也是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所要重點(diǎn)設(shè)計(jì)的，但是本次設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)該運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)方面，而對(duì)具體的電氣控制方面的設(shè)計(jì)涉及的不多。橫向機(jī)械傳動(dòng)方面的設(shè)計(jì)主要如下：一、首先在電機(jī)的帶動(dòng)下，通過(guò)聯(lián)軸器與絲杠連接，如同上述縱向絲杠帶動(dòng)一樣，這里也需要一個(gè)連接塊來(lái)實(shí)現(xiàn)絲杠帶動(dòng)承載旋轉(zhuǎn)器的底板運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)專用焊接機(jī)在橫向的運(yùn)動(dòng)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的原理大致就是這樣，下面將要著重介紹一些常用零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算。由于本次設(shè)計(jì)要用到一級(jí)減速器。因此要大致介紹一下。第3章傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案擬定由題目專用焊接機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)所知，在傳動(dòng)過(guò)程中要用到導(dǎo)軌、電機(jī)、聯(lián)軸器、軸承和絲杠。本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：傳動(dòng)力矩小，要求傳動(dòng)精度高。所以對(duì)電機(jī)就要求具有閉環(huán)控制的能力，同時(shí)導(dǎo)軌表面的平整度也有很高的要求，為了使得該運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)具有一定的壽命，要求導(dǎo)軌和絲杠表面具有一定的耐磨度，從而使得即使在長(zhǎng)時(shí)間工作后仍具有較高的運(yùn)動(dòng)精度和傳動(dòng)精度。按設(shè)計(jì)要求及工作條件選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，臥式封閉結(jié)構(gòu)，電壓380V.電動(dòng)機(jī)的選擇按工作要求和條件，選用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，Y型。電動(dòng)機(jī)所需工作功率按進(jìn)行計(jì)算由電動(dòng)機(jī)至傳送帶的總效率為式中分別為下底板聯(lián)軸器、下底板絲杠、上底板聯(lián)軸器、上底板絲杠的傳動(dòng)效率。取=0.96，=0.98，=0.97，=0.99則==0.79則==0.253KW絲杠工作轉(zhuǎn)速為綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、質(zhì)量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，查表可知第二種方案比較合適。因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S-6,則電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速為=960r/min.其主要性能如下表：表3.1電動(dòng)機(jī)主要性能型號(hào)額定功率KW滿載時(shí)額定電流額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速r/min電流（380v時(shí)）效率％功率因數(shù)Y132S-639607.2840.776.52.02電動(dòng)機(jī)安裝尺寸如下表：表3.2電動(dòng)機(jī)安裝尺寸中心高H外形尺寸L(AC/2+AD)HD底角安裝尺寸AB地腳螺栓孔直徑K軸外伸尺寸DE裝鍵部位尺寸FGD1324753503152161401236801041第4章零件的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1.導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)4.1.1．導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度是指執(zhí)行元件沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的直線性或真圓性，以及執(zhí)行件沿導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)同其他有關(guān)運(yùn)動(dòng)之間有關(guān)基面之間的相互位置的準(zhǔn)確性。4.1.2．導(dǎo)軌的剛度導(dǎo)軌的剛度是導(dǎo)軌工作質(zhì)量的重要指標(biāo)，它表示導(dǎo)軌受載荷后抵抗變形的能力。導(dǎo)軌如果變形過(guò)大，則剛性很差，不僅嚴(yán)重的破壞導(dǎo)向精度，而且使工作條件惡化，使導(dǎo)軌上的比壓分布不均，加劇導(dǎo)軌磨損。導(dǎo)軌的變形有兩部分組成，一部分是導(dǎo)軌本身的變形，即導(dǎo)軌表面受壓后的接觸變形，和導(dǎo)軌受力后的扭轉(zhuǎn)與彎曲變形，另一種是因床身的變形而引起的導(dǎo)軌變形。4.1.3.導(dǎo)軌的耐磨性導(dǎo)軌的耐磨性在一般情況下是導(dǎo)軌工作質(zhì)量的關(guān)鍵。當(dāng)執(zhí)行件沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)，要求導(dǎo)軌具有足夠的導(dǎo)向精度，但執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)又引起導(dǎo)軌的磨損，從而破壞導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度。一方面要求具有足夠的導(dǎo)向精度，另一方面要求具有足夠的導(dǎo)向精度，這就構(gòu)成了長(zhǎng)期保證導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)精確性的矛盾。磨損的不斷加劇，可使導(dǎo)軌最后達(dá)到必須修復(fù)甚至報(bào)廢。據(jù)統(tǒng)計(jì)，修復(fù)導(dǎo)軌導(dǎo)向精度的工作量約占機(jī)床維修工作量的30—50%。導(dǎo)軌磨損的快慢取決于導(dǎo)軌材料的耐磨性能、加工熱處理方法以及影響導(dǎo)軌接觸面的其他因素。例如，摩擦性質(zhì)、比壓大小，相對(duì)滑動(dòng)速度的大小、潤(rùn)滑方式、防護(hù)狀況以及導(dǎo)軌表面的初始狀態(tài)等。4.1.4.導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式直線導(dǎo)軌為了使運(yùn)動(dòng)方向只沿著一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌必須限制運(yùn)動(dòng)部件只能有一個(gè)方向的自由度。4.1.5．導(dǎo)軌的基本形式常用的導(dǎo)軌形式為矩形、三角形、燕尾形、圓形四大類，每一種類型又分為凹凸兩種類型。當(dāng)導(dǎo)軌水平布置時(shí)，凸導(dǎo)軌的特點(diǎn)是不易積存鐵屑及贓物，也不易存油，故潤(rùn)滑性能差，只適宜用于低速移動(dòng)；凹形導(dǎo)軌的特點(diǎn)恰與之相反，它可用于高速移動(dòng)，但必須有較好的防護(hù)，以免落入鐵屑及贓物。矩形導(dǎo)軌：從制造、檢修及修理方面看，以矩形及圓形導(dǎo)軌最為方便。矩形導(dǎo)軌兩個(gè)方向各有自己的導(dǎo)軌面，兩個(gè)方向的誤差不會(huì)相互影響，同時(shí)，兩個(gè)方向的導(dǎo)軌面可各按載荷的性質(zhì)及大小設(shè)計(jì)，承載能力大，剛度高。但矩形導(dǎo)軌磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償，調(diào)整間隙麻煩，一般用于載荷大，剛度高的地方。三角形導(dǎo)軌：三角形導(dǎo)軌靠三角形兩個(gè)側(cè)面導(dǎo)向，當(dāng)側(cè)面有了磨損，工作臺(tái)會(huì)自動(dòng)磨損，工作臺(tái)會(huì)自動(dòng)下沉，不會(huì)出現(xiàn)側(cè)隙，可保持原有的導(dǎo)向精度。但其水平和重量?jī)蓚€(gè)方向上的誤差相互影響，會(huì)使得制造、檢驗(yàn)及修理帶來(lái)較大的困難。燕尾槽導(dǎo)軌：燕尾槽導(dǎo)軌調(diào)整間隙方便，其高度較小，結(jié)構(gòu)緊湊，特別用于多層運(yùn)動(dòng)件的地方或要求高度小而速度低的地方，但其制造、檢驗(yàn)及修理比較負(fù)載，剛度比較差，摩擦力較大。4.1.6導(dǎo)軌的磨損形式機(jī)床滑動(dòng)導(dǎo)軌磨損的基本形式是磨粒磨損和接觸破損。這兩種損壞一般都是同時(shí)進(jìn)行，兩者相互聯(lián)系又相互影響。但由于影響磨損程度的因素變化，有時(shí)其中一種可能是主要形式，而另一種則是伴隨的。對(duì)于專用焊接機(jī)，其磨損形式主要是磨粒磨損，應(yīng)以導(dǎo)軌的防護(hù)為主。4.1.7提高導(dǎo)軌耐磨性的措施選擇導(dǎo)軌材料主要應(yīng)從保證它的耐磨性來(lái)考慮。鑄鐵導(dǎo)軌硬度通常為HB180—240，鑄鐵導(dǎo)軌硬度高，耐磨性也高，滿足專用焊接機(jī)使用要求。如果偶合導(dǎo)軌的硬度相同，則磨損最激烈，因此，通常宜使底座導(dǎo)軌的硬度稍高，因?yàn)樗苯佑绊懝ぷ鞑考木?，同時(shí)它的維修也比較復(fù)雜困難。對(duì)鑄鐵導(dǎo)軌熱處理方法：接觸自冷淬火。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少，成本低，變形小，操作容易，淬火后耐磨性可提高1—3倍。采用此法淬火，導(dǎo)軌表面有微量變形，對(duì)導(dǎo)軌精度影響不大；淬火深度同電流大小、滾輪移動(dòng)的速度、滾輪數(shù)目有關(guān)，電流越大，速度越慢，滾輪數(shù)目越少，淬硬深度就越大。4.1.8．合理設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)間隙的裝置為了保證在導(dǎo)軌上移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)精度，消除存在于導(dǎo)軌結(jié)合面之間的間隙，防止在運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生顫動(dòng)和偏傾，必須在機(jī)床上采用間隙調(diào)整裝置。這樣不僅可以放寬導(dǎo)軌的制造公差，使部件裝配容易，同時(shí)，更可補(bǔ)償在長(zhǎng)期使用過(guò)程中偶合導(dǎo)軌之間的產(chǎn)生的間隙，保持導(dǎo)軌上移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)精度。4.1.9.合理設(shè)計(jì)導(dǎo)軌上的比壓為了提高導(dǎo)軌耐磨性，必須限制導(dǎo)軌面上的平均壓力。如果導(dǎo)軌支撐面設(shè)計(jì)過(guò)小，而負(fù)載很大，其結(jié)合會(huì)使得導(dǎo)軌表面因油膜破壞而加速磨損。為避免此種情況，在設(shè)計(jì)時(shí)就需要保證導(dǎo)軌面上的平均壓力保持在一定數(shù)值內(nèi)。由于專用焊接機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度低，許用平均比壓一般為8—12公斤每平方厘米。4.1.10.合理設(shè)計(jì)導(dǎo)軌的防護(hù)裝置和采用合理的潤(rùn)滑方式導(dǎo)軌的防護(hù)裝置可保持其工作精度，它主要用于防止切屑、磨粒粉末、塵土、水分等進(jìn)入導(dǎo)軌的工作表面，以減少其對(duì)導(dǎo)軌的磨損和腐蝕。保護(hù)導(dǎo)軌工作表面可靠的潤(rùn)滑對(duì)保持導(dǎo)軌的工作精度也很重要。導(dǎo)軌工作表面之間形成的油膜厚度最好能保證導(dǎo)軌的液體摩擦潤(rùn)滑。4.1.11．導(dǎo)軌的零件圖圖4.14.2絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算4.2.1．零件的分析零件的作用：絲杠是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)副零件，它被用來(lái)完成機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。機(jī)床絲杠不僅要能傳遞準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)，而且還要能傳遞一定的動(dòng)力。所以它在精度、強(qiáng)度以及耐磨性各個(gè)方面，都有一定的要求。其功用為支承傳動(dòng)零件（齒輪、皮帶輪等）、傳動(dòng)扭矩、承受載荷，以及保證裝在主軸上的工件或刀具具有一定的回轉(zhuǎn)精度。表面特點(diǎn)：外圓、內(nèi)孔、圓錐、螺紋、花鍵、橫向孔。零件的工藝分析：絲杠是細(xì)而長(zhǎng)的柔性軸，它的長(zhǎng)徑比往往很大，一般都在20～50左右，剛度很差。加上其結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜，有要求很高的螺紋表面，又有階梯及溝槽，因此，在加工過(guò)程中，很容易產(chǎn)生變形。這是絲杠加工中影響精度的一個(gè)主要矛盾。主要技術(shù)要求：1、尺寸精度軸頸是軸類零件的主要表面，它影響軸的回轉(zhuǎn)精度及工作狀態(tài)。軸頸的直徑精度根據(jù)其使用要求通常為IT6～I(xiàn)T9，精密軸頸可達(dá)IT5。2、幾何形狀精度軸頸的幾何形狀精度（圓度、圓柱度），一般應(yīng)限制在直徑公差點(diǎn)范圍內(nèi)。對(duì)幾何形狀精度要求較高時(shí)，可在零件圖上另行規(guī)定其允許的公差。3、位置精度主要是指裝配傳動(dòng)件的配合軸頸相對(duì)于裝配軸承的支承軸頸的同軸度，通常是用配合軸頸對(duì)支承軸頸的徑向圓跳動(dòng)來(lái)表示的；根據(jù)使用要求，規(guī)定高精度軸為0.001～0.005mm，而一般精度軸為0.01～0.03mm。此外還有內(nèi)外圓柱面的同軸度和軸向定位端面與軸心線的垂直度要求等。4．表面粗糙度根據(jù)零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度值，例如普通機(jī)床主軸支承軸頸的表面粗糙度為Ra0.16～0.63um，配合軸頸的表面粗糙度為Ra0.63～2.5um，隨著機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度的增大和精密程度的提高，軸類零件表面粗糙度值要求也將越來(lái)越小。軸類零件的加工工藝因其用途、結(jié)構(gòu)形狀、技術(shù)要求、產(chǎn)量大小的不同而有差異。而軸的工藝規(guī)程編制是生產(chǎn)中最常遇到的工藝工作。軸類零件加工的主要問(wèn)題：軸類零件加工的主要問(wèn)題是如何保證各加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和主要表面之間的相互位置精度。具體指標(biāo)有：（1）單個(gè)螺距允差（2）中徑圓度允差；（3）外徑相等性允差；（4）外徑跳動(dòng)允差；（5）牙形半角允差；（6）中徑為尺寸公差；（7）外徑為尺寸公差；（8）內(nèi)徑為尺寸公差。4.2.2．工藝規(guī)程設(shè)計(jì)確定毛坯的制造形式：題目給定的零件是絲杠，軸類零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類型、設(shè)備條件及結(jié)構(gòu)，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對(duì)于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對(duì)于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材料又減少機(jī)械加工的工作量，還可改善機(jī)械性能。軸類零件的材料和毛坯,合理選用材料和規(guī)定熱處理的技術(shù)要求，對(duì)提高軸類零件的強(qiáng)度和使用壽命有重要意義，同時(shí)，對(duì)軸的加工過(guò)程有極大的影響。1、軸類零件的材料一般軸類零件常用45鋼，根據(jù)不同的工作條件采用不同的熱處理規(guī)范（如正火、調(diào)質(zhì)、淬火等），以獲得一定的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。對(duì)中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，可選用40Cr等合金鋼。這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后，具有較高的綜合力學(xué)件能。精度較高的軸，有時(shí)還用軸承鋼GCrls和彈簧鋼65Mn等材料，它們通過(guò)調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后，具有更高耐磨性和耐疲勞性能。對(duì)于高轉(zhuǎn)速、重載荷等條件下工作的軸，可選用20CrMnTi、20MnZB、20Cr等低碳含金鋼或38CrMoAIA氮化鋼。低碳合金鋼經(jīng)滲碳淬火處理后，具有很高的表面硬度、抗沖擊韌性和心部強(qiáng)度，熱處理變形卻很小。2、軸類零件的毛坯軸類零件的毛坯最常用的是圓棒料和鍛件，只有某些大型的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸才采用鑄件。因而結(jié)合題目給定車床絲杠零件的作用及工作要求，材料可選用GCr15，毛坯應(yīng)采用鍛件，以保證機(jī)械性能?；娴倪x擇：基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得以保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出，甚至?xí)斐闪慵拇笈鷪?bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常運(yùn)行。（1）粗基準(zhǔn)的選擇。對(duì)于本零件而言，按照粗基準(zhǔn)的選擇原則，以外圓為粗基準(zhǔn)是完全合理的。（2）精基準(zhǔn)的選擇。主要考慮到基準(zhǔn)重合的問(wèn)題，和便于裝夾，以工件端面中心孔為精基準(zhǔn)。制定工藝路線：工藝路線方案一毛坯（熱處理）—校直—車端面打中心孔—外圓粗加工—校直熱處理—重打中心孔（修正）—外圓半精加工—加工螺紋—校直、低溫時(shí)效—修正中心孔—外圓、螺紋精加工。工序Ⅰ毛坯（熱處理）工序Ⅱ校直工序Ⅲ車端面打中心孔工序Ⅳ外圓粗加工工序Ⅴ校直熱處理工序Ⅵ重打中心孔（修正）工序Ⅶ外圓半精加工工序Ⅷ加工螺紋工序Ⅸ校直、低溫時(shí)效工序Ⅹ修正中心孔工序ⅩⅠ外圓、螺紋精加工工藝路線方案二工序Ⅰ鍛造（彎曲度不超過(guò)5mm）工序Ⅱ球面退火工序Ⅲ車端面打中心孔工序Ⅳ車外圓工序V粗車梯形螺紋槽工序VI半精車外圓工序VII粗磨外圓工序VIII車梯形螺紋工序IX半精磨外圓工序X精車螺紋工序XI研磨外圓工序XII終磨外圓工藝方案的比較與分析1、絲杠的校直及熱處理：絲杠工藝除毛坯工序外，在粗加工及半精加工階段，都安排了校直及熱處理工序。校直的目的是為了減少工件的彎曲度，使機(jī)械加工余量均勻。時(shí)效熱處理以消除工件的殘余應(yīng)力，保證工件加工精度的穩(wěn)定性。一般情況下，需安排三次。一次是校直及高溫時(shí)效，它安排在粗車外圓以后，還有兩次是校直及低溫時(shí)效，它們分別安排在螺紋的粗加工及半精加工以后。2、定位基準(zhǔn)面的加工：絲杠兩端的中心孔是定位基準(zhǔn)面，在安排工藝路線時(shí)，應(yīng)一首先將它加工出來(lái)，中心孔的精度對(duì)加工質(zhì)量有很大影響，絲杠多選用帶有120。保護(hù)錐的中心孔。此外，在熱處理后，最后精車螺紋以前，還應(yīng)適當(dāng)修整中心孔以保持其精度。絲杠加工的定位基準(zhǔn)面除中心孔外，還要用絲杠外圓表面作為輔助基準(zhǔn)面，以便在加工中采用跟刀架，增加剛度。3、螺紋的粗、精加工粗車螺紋工序一般安排在精車外圓以后，半精車及精車螺紋工序則分別安排在粗磨及精磨外圓以后。不淬硬絲杠一般采用車削工藝，經(jīng)多次加工，逐漸減少切削力和內(nèi)應(yīng)力；對(duì)于淬硬絲杠，則采用“先車后磨”或“全磨”兩種不同的工藝。后者是從淬硬后的光杠上直接用單線或多線砂輪粗磨出螺紋，然后用單線砂輪精磨螺紋。4、重鉆中心孔：工件熱處理后，會(huì)產(chǎn)生變形。其外圓面需要增加的加工余量，為減少其加工余量，而采用重鉆中心孔的方法。在重鉆中心孔之前，先找出工件上徑向圓跳動(dòng)為最大值的一半的兩點(diǎn)，以這兩點(diǎn)后作為定位基準(zhǔn)面，用車端面的方法切去原來(lái)的中心孔，重新鉆中心孔。當(dāng)使用新的中心孔定位時(shí)，工件所必須切會(huì)的額外的加工余量將減少到原有值。由于該絲杠為批量生產(chǎn)，故加工工藝過(guò)程按照工序劃分階段的原則，將整個(gè)工藝過(guò)程分為五個(gè)階段：準(zhǔn)備和預(yù)先熱處理階段，粗加工階段，半精加工階段，精加工階段，終加工階段。為了消除殘余應(yīng)力，整個(gè)工藝過(guò)程安排了四次消除殘余應(yīng)力的熱處理，并嚴(yán)格規(guī)定機(jī)械加工和熱處理后不準(zhǔn)冷校直，以防止產(chǎn)生殘余應(yīng)力。為了消除加工過(guò)程中的變形，每次加工后工件應(yīng)垂直吊放，并采用留加工余量分層加工的方法，經(jīng)過(guò)多道工序逐步消除加工過(guò)程中引起的變形。所以選擇方案二為最佳方案。4.2.3.機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定工序號(hào)工種工序內(nèi)容設(shè)備1備料熱軋圓鋼Φ20mm×835mm2熱處理球化退火3車車削試樣，車削后應(yīng)保證零件總長(zhǎng)為828mm車床CA6204磨在平面磨床上磨試樣兩平面（磨出即可）,表面粗糙度為Ra6.3um平面磨床M8205檢驗(yàn)檢驗(yàn)試樣，待試樣合格后方可轉(zhuǎn)入下道工序6熱處理調(diào)質(zhì)，校直7粗車粗車外圓，均保留加工余量2mm車床CA6208熱處理時(shí)效處理，除應(yīng)力，要求全長(zhǎng)彎曲小于1.5mm9車車端面取總長(zhǎng)825mm修正兩端面中心孔車外圓，車Φ16外圓，留余量0.5-0.6，車Φ12外圓及Φ9.6x1.1的槽完成倒角。車螺紋Tr16×4-7H中徑，留余量0.3-0.4；車倒角，螺紋處圓跳動(dòng)為0.05mm；車床CA62010粗磨粗磨螺紋大徑，磨其它各外圓，均留磨量1.1~1.2um；萬(wàn)能磨床M1432A11熱處理中溫回火，冰冷處理，全長(zhǎng)彎度小于0.05mm；12檢驗(yàn)檢驗(yàn)硬度，磁性探傷，去磁；13研研磨兩端中心孔，表面粗糙度Ra為6.3um；14粗磨磨外圓，磨螺紋大經(jīng)，均留磨量為0.65~0.75um萬(wàn)能磨床M1432A15半精磨半精磨螺紋，留精磨余量（使用三針測(cè)量?jī)x），齒形用樣板透光檢查，絲桿磨床S743216熱處理低溫回火，消除磨削應(yīng)力，要求全長(zhǎng)彎曲小于0.10mm，不得冷校直；17研修研兩端中心孔，表面粗糙度Ra為0.32um；車床CA614018半精磨磨Φ12以及Φ10外圓至圖樣要求，要求圓跳動(dòng)小于0.05mm，磨其余外圓以及端面；萬(wàn)能磨床M1432A19精磨精磨梯形螺紋Tr16×4-7H至圖樣要求，齒間錐度為15o±20′，齒形按樣板透光檢查；絲桿磨床S743220終磨終磨各外圓至圖樣要求，并涂防銹油；萬(wàn)能外圓磨床M1432A4.2.4.確定切削用量工序一：粗車外圓(1)確定背吃刀量粗車外圓，加工余量為2mm，一次走刀。Asp=2/2=1mm.(2)確定進(jìn)給量刀桿尺寸20*30，as6,工件直徑為Φ20mm，則f=0.3~0.4。由《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2—3查取f=0.35mm/r。根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.11查?。篤C=1.44(由182~199HBS、asp=1、f=0.35mm/r、車刀為YG硬質(zhì)合金),由于實(shí)際車削過(guò)程使用條件的改變，查取切削速度修正系數(shù)：K=1.0,K=1.0,K=0.73,K=(190/HBS)1.25=1.0,KSV=0.85,Kkv=1.0。則VC=VC*60V=VC*K*K*K*K*KSV*K=1.44*60*1.0*1.0*0.73*1.0*0.85*1.0=53.6n=853.5r/min按CA6140車床轉(zhuǎn)速（《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2－2）選擇與853.5r/min相近似 的機(jī)床轉(zhuǎn)速n=853.5r/min,則實(shí)際切削速度V=n/1000=3.14*100*853.5/1000=268m/min。綜上，此工步的切削用量為：a=1mm，f=0.35,n=853.5r/min,V=268m/min。工序二：精車外圓左端確定背吃刀量粗車外圓，加工余量為1.1mm，一次走刀。Asp=1.1/2=0.55mm.(2)確定進(jìn)給量刀桿尺寸20*30，as1.1,工件直徑為Φ20mm，則f=0.2~0.4。由《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2—3查取f=0.26mm。根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.11查?。篤C=1.33(由182~199HBS、asp=2.5、f=0.26mm/r、車刀為YG硬質(zhì)合金),由于實(shí)際車削過(guò)程使用條件的改變，查取切削速度修正系數(shù)：K=1.0,K=1.0,K=0.73,K=(190/HBS)1.25=1.0,KSV=0.85,Kkv=1.0。則VC=VC*60V=VC*K*K*K*K*KSV*K=1.33*60*1.0*1.0*0.73*1.0*0.851.0=49.5n=157.6r/min按CA620車床轉(zhuǎn)速（《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2－2）選擇與157.5r/min相近似 的機(jī)床轉(zhuǎn)速n=183r/min,則實(shí)際切削速度V=n/1000=3.14100183/1000=57.5m/min。綜上，此工步的切削用量為：a=2.5mm，f=0.26,n=183r/min,V=57.5m/min。工序三：精車外圓右端確定背吃刀量粗車外圓，加工余量為1.1mm，一次走刀。Asp=1.1/2=0.55mm.(2)確定進(jìn)給量刀桿尺寸20*30，as1.1,工件直徑為55mm，則f=0.2~0.4。由《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2—3查取f=0.26mm。根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.11查取：VC=1.33(由182~199HBS、asp=2.5、f=0.26mm/r、車刀為YG硬質(zhì)合金),由于實(shí)際車削過(guò)程使用條件的改變，查取切削速度修正系數(shù)：K=1.0,K=1.0,K=0.73,K=(190/HBS)1.25=1.0,KSV=0.85,Kkv=1.0。則VC=VC*60V=VC*K*K*K*K*KSV*K=1.33*60*1.0*1.0*0.73*1.0*0.851.0=49.5n=157.6r/min按CA6140車床轉(zhuǎn)速（《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2－2）選擇與157.5r/min相近似 的機(jī)床轉(zhuǎn)速n=183r/min,則實(shí)際切削速度V=n/1000=3.14*100*183/1000=57.5m/min。綜上，此工步的切削用量為：a=1.1mm，f=0.26,n=183r/min,V=57.5m/min。絲杠的零件圖圖4.2連接塊的設(shè)計(jì)4.3.1.連接塊的作用及材料選擇連接塊是用于連接絲杠與運(yùn)動(dòng)底板的零件，它把由電機(jī)傳遞到絲杠的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為底板的運(yùn)動(dòng)，在此次設(shè)計(jì)的專用焊接機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械裝置部分共有兩處用到連接塊，它們的結(jié)構(gòu)形式相同，作用都是用于把電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成底板的直線運(yùn)動(dòng)。由于絲杠采取的是T型螺紋，直徑為16mm，為了與絲杠配合連接，連接塊的內(nèi)螺紋直徑也采取T16。材料選取為4