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1、畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要 本設(shè)計是一帶自動上下料裝置的高精度精密鉆床。鉆床是機(jī)械行業(yè)中最普通的一種機(jī)床，然而，此次設(shè)計特點(diǎn)是：高精度，同時，為了克服以往人工上下料的諸多缺點(diǎn)，設(shè)計采用自動上下料，這就增加了設(shè)計的難度。自動上下料裝置是自動機(jī)床和自動線設(shè)計中復(fù)雜程度高而且難度較大的組成部分之一。自動上下料裝置所完成的工作是將散亂無序的工作零件經(jīng)過定向機(jī)構(gòu)的定向排列，然后順次把它們排在機(jī)床夾具上，并在加工完后從夾具上卸下成型工件。 本設(shè)計的微型精密鉆床，因采用了自動上下料裝置，使成批生產(chǎn)中效率顯著，同時降低了生產(chǎn)成本，他所加工的對象是微小零件如醫(yī)療手術(shù)針的鉆削加工，針對工件的特點(diǎn)，

2、涉及采用了相應(yīng)設(shè)備和裝置如氣壓上料，由于工件較小(0.3～4mm),所以加工精度提到設(shè)計要求中，鉆削微小的偏差都能導(dǎo)致工件的報廢，因此它也是此次設(shè)計的關(guān)鍵部分。 此次設(shè)計中我采用了氣壓上料，彈性卡緊，推桿下料和精度差動微調(diào)等手段。 關(guān)鍵詞 高精度 微型 自動上下料 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）外文摘要 Title: A High Accuracy That Takes Voluntarily About Material Installation Precise Drilling Machine

3、 Abstract: It is a high accuracy that takes voluntarily about material installation precise drilling machine. Drilling machine is a kind of most ordinary machine tool in mechanical profession, however, this design characteristic is: High accuracy

4、 at the same time adopts voluntarily about material for surmounting many shortcoming of former artificial about material and designing , this has increased the difficulty of design. On automatic, next material installation is one of complex composition parts with high level and greater difficulty in

5、 the bed of automatic machine and the design of transfer matic. On automatic taking off material installation the work completed passes scattered in disorder out of order working element directional organization is directional to put them on the clamping apparatus of machine tool in order in order ,

6、 then, queue up , and unload type work-piece from clamping apparatus after processing is over. The mini precise drilling machine of this design makes the efficiency in batch production notable because of having adopted voluntarily about material installation , has at the same time reduced productio

7、n cost, the object that he processes is small element as medical operation needle get into to cut processing , according to the characteristic of work-piece, have been concerned with to adopt corresponding equipment and installation expects on atmospheric pressure, since work-piece is less( 0.3 ～ 4

8、mm), so, processing precision to mention go to design requirement, get into to cut small deviation can cause work-piece scrap , therefore it is also the crucial part of this design. In this design, I have adopted atmospheric pressure on material, flexible card is expected tightly, under ejector p

9、in and precision differential trimming etc. means. Keywords High accuracy Minisize Automatic 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 目 錄 前 言 1 第一章 總體設(shè)計方案 3 1.1微調(diào)精密鉆床的總體結(jié)構(gòu) 3 1.1.1帶自動上下料裝置的微型精密鉆床的加工原理 3 1.2對工件進(jìn)行鉆孔加工過程 4 1.3各部分加工方案的確定 4 1.3.1主軸部件的設(shè)計 4 1.3.2夾緊機(jī)構(gòu) 5 1.3.3卸料裝置 9 1.3.4進(jìn)給機(jī)構(gòu) 9 1.3

10、.5自動上下料裝置 10 1.3.5進(jìn)給機(jī)構(gòu) 20 1.3.6鉆床導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)選擇 20 1.3.7微調(diào)機(jī)構(gòu)的設(shè)計 26 1.3.8上料與下料機(jī)構(gòu)的傳動關(guān)系的設(shè)計 28 1.3.9微型電機(jī)的選擇 28 第二章 設(shè)計計算 30 2.1 自動上下料裝置各部分的計算 30 2.1.1 裝料容器的設(shè)計 30 2.1.2 滾道的設(shè)計 31 2.1.3 彈簧夾頭的計算 34 2.1.4 鉆削力與主軸的校核 37 2.1.5燕尾形導(dǎo)軌尺寸的確定 38 2.1.6電動機(jī)的選取 39 2.1.7主傳動變速機(jī)構(gòu)的計算及設(shè)計 39 2.1.8鉆床微量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的精度分析 40 第三章

11、設(shè)計說明 42 3.1潤滑與密封 42 3.2關(guān)鍵零部件的加工與安裝 42 3.3使用、維修和保養(yǎng) 42 第四章 設(shè)計評價 43 第五章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 44 第六章 結(jié)束語 45 參考文獻(xiàn) 46 致 謝 47 附 錄 48 45 前 言 機(jī)械制造也是制造業(yè)的核心，是制造各種機(jī)械產(chǎn)品的基地，同時，機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展水平，也反映出一個國家及地區(qū)的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化程度，所以，作為一個理工類機(jī)械制造業(yè)的畢業(yè)生，更應(yīng)該代表和具有本行業(yè)的技術(shù)素養(yǎng)和職業(yè)素養(yǎng)。在即將畢業(yè)階段，設(shè)計是檢驗(yàn)這種水平和素養(yǎng)的重要一環(huán)，也是一次最好的自我檢驗(yàn)和鍛煉的機(jī)會。 本設(shè)計是一帶自動

12、上下料裝置的高精度精密鉆床。鉆床是機(jī)械行業(yè)中最普通的一種機(jī)床，然而，此次設(shè)計特點(diǎn)是：高精度，同時，為了克服以往人工上下料的諸多缺點(diǎn)，設(shè)計采用自動上下料，這就增加了設(shè)計的難度。自動上下料裝置是自動機(jī)床和自動線設(shè)計中復(fù)雜程度高而且難度較大的組成部分之一。自動上下料裝置所完成的工作是將散亂無序的工作零件經(jīng)過定向機(jī)構(gòu)的定向排列，然后順次把他們排在機(jī)床夾具上，并在加工完后從夾具上卸下成型工件。 采用自動化機(jī)床，具有其顯著的特點(diǎn)，通過它可大大縮減在生產(chǎn)過程中的輔助時間，這樣，就大大提高生產(chǎn)效率，譬如，生產(chǎn)中一般零件的裝卸就占據(jù)所加工的40%,而采用自動化生產(chǎn)線時，其裝卸都是有規(guī)律地自動裝卸，所需時間較

13、短，同時，自動生產(chǎn)線還避免了人的主觀和客觀上的誤差，大大提高了加工精度，當(dāng)然，采用自動線，勢必增加機(jī)床的復(fù)雜程度，對工人的素質(zhì)需要也相應(yīng)的提高。 針對所設(shè)計的課題，在老師的指導(dǎo)下，我們開始了廣泛的調(diào)研工作，在調(diào)研過程中，使我對所設(shè)計的課題有了進(jìn)一步的理解，同時，對我國及世界的機(jī)械行業(yè)有了更深的認(rèn)識。 在我國由于工業(yè)起步較晚，所以相對于美英等國的制造業(yè)仍有一段差距，特別是在高精密的儀器制造方法，差距較大。在我國，許多制造業(yè)的工件下料仍由人工手工完成，加工輔助時間占用了加工時間的絕大部分。對于醫(yī)療手術(shù)針這類微小工件，加工它只是在期末端鉆削一個微孔，只需幾秒鐘的時間。但人工裝卸的輔助時間約一分

14、鐘左右，占去生產(chǎn)過程的大部分時間。對于批量生產(chǎn)這種工件來說，更是人力和資料的浪費(fèi)，面對此種現(xiàn)狀，各個廠家都在采用技術(shù)革新，來縮短加工時間和降低廢品率。以提高生產(chǎn)效率，達(dá)到提高市場競爭能力。 本設(shè)計的微型精密鉆床，因采用了自動上下料裝置，使成批生產(chǎn)中效率顯著，同時降低了生產(chǎn)成本，他所加工的對象是微小零件如醫(yī)療手術(shù)真的鉆削加工，針對工件的特點(diǎn)，涉及采用了相應(yīng)設(shè)備和裝置如氣壓上料，由于工件較小(0.3~4mm),所以加工精度提到設(shè)計要求中，鉆削微小的偏差都能導(dǎo)致工件的報廢，因此它也是此次設(shè)計的關(guān)鍵部分。 此次設(shè)計中我采用了氣壓上料，彈性卡緊，推干下料和精度差動微調(diào)等手段。由于時間緊迫、經(jīng)驗(yàn)不足和

15、認(rèn)識的局限，該設(shè)備的實(shí)際可靠性還有待于實(shí)踐過程逐步完善和檢驗(yàn)。經(jīng)過此次設(shè)計我相信，在實(shí)踐動手過程中有一定提高，對知識有一定系統(tǒng)型的認(rèn)識，同時有許多的不足之處希望老師們批評糾正。 第一章 總體設(shè)計方案 1.1微調(diào)精密鉆床的總體結(jié)構(gòu) 此設(shè)計的鉆床加工對象是0.3~4mm的細(xì)小工件，其功能是在其上進(jìn)行鉆削加工，實(shí)現(xiàn)其成批生產(chǎn)的自動化。 本設(shè)計的組成部分大致包括上料機(jī)構(gòu)、卡緊機(jī)構(gòu)、下料機(jī)構(gòu)、微調(diào)機(jī)構(gòu)、及鉆床布局結(jié)構(gòu)。它的外形如下圖1—1所示： 1、卡緊及下料裝置 2、機(jī)床的結(jié)構(gòu) 3、自動上料機(jī)構(gòu) 4、微調(diào)機(jī)構(gòu) 圖1-1 上料機(jī)構(gòu)是將工件送至機(jī)床指定的加工位置，并使工件送出，進(jìn)入

16、夾具（彈簧卡頭）中?？ňo及下料機(jī)構(gòu)是將定位好的工件卡緊限位，同時當(dāng)加工完成使自動下料。此下料裝置是利用卡緊裝置的反向運(yùn)動，松開彈簧卡頭，靠推桿將工件從卡頭中頂出，以便周期性的加工下一個零件。 微調(diào)機(jī)構(gòu)是用來保證機(jī)床加工工件時的絕對精度，此設(shè)計是利用差動絲桿調(diào)節(jié)鉆床和工件的對心位置，從而提高其加工精度，鉆床的具體結(jié)構(gòu)是指鉆床的總體部局。布局是否合理，直接影響著鉆床能夠正常工作和再加工過程中的方便程度。 1.1.1帶自動上下料裝置的微型精密鉆床的加工原理 由上料裝置將工件自動的送入自動定心的彈簧夾頭中，同時彈簧夾頭自動卡緊，電動機(jī)帶帶輪使主軸鉆頭轉(zhuǎn)動，利用工件和鉆頭的相對運(yùn)動進(jìn)行微孔鉆削。加

17、工完畢電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，由下料裝置頂出工件。在重復(fù)上述動作加工下一個零件。 1.2對工件進(jìn)行鉆孔加工過程 調(diào)整微調(diào)機(jī)構(gòu)使工件和鉆頭處于同一中心線上，由上料裝置送出工件，彈簧夾頭自動夾緊工件（卡緊機(jī)構(gòu)工作），電動機(jī)帶動鉆頭進(jìn)行鉆削加工，下料機(jī)構(gòu)卸下工件。 1.3各部分加工方案的確定 根據(jù)加工目的，可設(shè)計出多種加工方案。每種方法都有其優(yōu)點(diǎn)，同時又其不足，經(jīng)過對比分析，選擇合適的加工方案，也就是優(yōu)化設(shè)計，現(xiàn)針對各個部分設(shè)計的不同方案做出對比分析。 1.3.1主軸部件的設(shè)計 機(jī)床主軸是機(jī)床在加工是直接帶動刀具或工件進(jìn)行切削和表面形成運(yùn)動的旋轉(zhuǎn)軸，主軸部件包括主軸及與其直接有關(guān)的軸承，傳動件和密

18、封件等。 因?yàn)橹鬏S部件直接影響到加工工件的質(zhì)量，是工件誤差的主要來源，因此，在設(shè)計主軸是應(yīng)針對所加工工件的特點(diǎn)綜合考慮其主軸部件及結(jié)構(gòu)。 對主軸部件既有一般要求，也有其自身的特點(diǎn)，對一般主軸而言，轉(zhuǎn)速、回轉(zhuǎn)精度、靜剛度、承載能力、抗震性、熱穩(wěn)定性、壽命及可靠性都是應(yīng)考慮在內(nèi)的，本次設(shè)計結(jié)合加工工件較小的特點(diǎn)，同時加工精度較高，我采用氣浮軸承從而使主軸懸浮，這樣就可以避免主軸與軸承直接接觸，減小了主軸的磨損，增加了主軸的壽命，減小生熱，降低了主軸的變形。同時氣壓均勻，提高了主軸的回轉(zhuǎn)精度。當(dāng)然采用氣浮，也帶來了不少問題，譬如，氣體密封的氣密性，同時增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。 氣體靜壓軸承的主要優(yōu)

19、點(diǎn)是：摩擦阻力小，軸承溫升低；壓力氣膜有平均誤差作用，回轉(zhuǎn)精度高；空氣介質(zhì)不受高、低溫和放射性的影響，可在特殊環(huán)境下工作；正常工作時幾乎無磨損，維護(hù)方便。氣體靜壓軸承的主要缺點(diǎn)是：承載能力和支承剛度較低；氣體中有腐蝕性物質(zhì)，工作表面易銹蝕。 圖1-2 氣體靜壓軸承 1.3.2夾緊機(jī)構(gòu) 機(jī)械加工過程中，無論是在安裝、加工、運(yùn)送等環(huán)節(jié)中，如何保證工件迅速得到正確緊固的位置，是一個非常重要的問題。尤其是在自動化的加工、裝配等過程中，緊固過夾持問題更加重要。 隨著機(jī)械加工自動化的向前發(fā)展，各式各樣的機(jī)械手、機(jī)器人不斷涌現(xiàn)，昔日用人工在三爪夾頭中或在夾具中以壓板壓緊工件的方式，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不

20、了要求，而需要探尋新的自動化夾緊方式。 為了研討的方便，我們把在夾具中的自動夾緊裝置，一切機(jī)械手、機(jī)器人所用的夾持器，以及工件運(yùn)送、裝配過程中的自動緊固裝置等，凡不需要人力而對工件起緊固作用的裝置，統(tǒng)稱之為自動夾緊裝置或自動夾緊機(jī)構(gòu)。 夾緊機(jī)構(gòu)必須在工位上夾緊工件，使其在工作循環(huán)過程中，完成整個給予的運(yùn)動，而不至于改變其相對于緊固基準(zhǔn)的位置。 在自動夾緊機(jī)構(gòu)中，它的動作應(yīng)完全自動化，而無須外加的干預(yù)。 自動夾緊一般由兩個主要部分所組成： 1）對一定結(jié)構(gòu)的工件完成夾緊任務(wù)的適宜機(jī)構(gòu)； 2） 使夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生所需動作的傳動機(jī)構(gòu)，常用的傳動方式有機(jī)械的、氣動的、真空的、液動的以及電動

21、的。 1、自動化彈簧夾頭 在機(jī)床上對棒料進(jìn)行自動夾緊時，最常用典型的自動化機(jī)構(gòu)，是自動化彈簧夾頭。 彈簧夾頭的主要類型以及相應(yīng)的自動化夾緊方法，有如示意圖所示的三大類。 1） 是具有正圓錐面的夾頭，夾緊棒料時必須具有推壓工件的移動。 圖1-3 具有正圓錐面的夾頭 2） 是具有反圓錐面的夾頭，夾緊棒料時必須具有拉動工件的移動。 圖1-4 具有反圓錐面的夾頭 3） 是具有反圓錐面的夾頭，但與2）不同點(diǎn)在于，與機(jī)床相卡部分為非圓錐形，而是在爪的前面部分作為相應(yīng)的形狀，以便于被擋住而夾緊工件。 圖1-5 具有反圓錐面的另一種夾頭 夾緊機(jī)構(gòu)由夾緊傳送連接器2，使它移

22、動的凸輪1、杠桿3，夾緊筒4，以及夾頭5所組成，夾緊與松開棒料，是靠夾緊傳送連接器2的運(yùn)動，作用在杠桿3上，使之轉(zhuǎn)動，傳送到夾筒4上，從而產(chǎn)生必要的夾緊。 類型1）、2）夾緊時因有移動，故不能保證棒料的精確進(jìn)給。類型3）可以消除上述兩種類型的主要缺點(diǎn)，但在直徑方向上的尺寸較大。 2、電磁無心自動夾緊 電磁無心自動夾緊廣泛地用在圓形回轉(zhuǎn)體工件的加工過程中，現(xiàn)在已由磨削加工擴(kuò)大應(yīng)用在車削加工中。 電磁無心自動夾緊，是在工件加工過程中，由切削力、工件旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，作用在支承點(diǎn)上產(chǎn)生的摩擦力所形成的諸倆的動態(tài)平衡而使工件得到夾緊的。 3、工業(yè)機(jī)器人中用的自動夾緊裝置 使用工業(yè)機(jī)

23、器人，通常都是用機(jī)械手或夾持器夾持工件或是工具（噴漆頭、焊槍等）按著規(guī)定的動作程序來完成工作的。夾持工件或工具的夾緊動作都是自動完成的。 當(dāng)今工業(yè)機(jī)器人工作多數(shù)是用于汽車的點(diǎn)焊、噴漆和弧焊等領(lǐng)域。在所有這些工作中，工具可被握持器所夾持，或是直接地裝在機(jī)器人的手腕上。但是，對于工件的握持，上料或裝配，必須根據(jù)所要完成的工作的技術(shù)要求用機(jī)械手來完成。今年來，機(jī)器人用于裝配線上的數(shù)量在增加，這是因?yàn)檠b配中的手工操作的比重很大。據(jù)美國1983年的資料統(tǒng)計，手工操作的工作量占裝配工作總量的85%，其中較多的工作量是把分散的零部件集中起來，用螺釘或其他組裝方式連接并緊固在一起的簡單動作。這種需求就增大

24、了機(jī)器人的市場，出現(xiàn)了裝配機(jī)器人。 在機(jī)械手（夾持器）的研究和開發(fā)領(lǐng)域中有三個方面：夾持器、傳感能力和標(biāo)準(zhǔn)化，在當(dāng)今商業(yè)化機(jī)器人中夾持器是不成熟的技術(shù)。按動力方式分類，機(jī)械手可分為電動的、氣動的和液壓的等等。 按通用程度來分，機(jī)械手可分為通用的和專用的。 通用機(jī)械手這種通用機(jī)械手是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和夾持爪（手指）組成。它是以通用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)，對應(yīng)于工件的形狀更換夾持爪。手指安裝在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的連接部分是通用可互換的。 其他還包括可變換方向的機(jī)械手、三爪夾持手、大張開度夾持手、相應(yīng)于工件重量而變化握持力的機(jī)械手、真空吸著手、利用彈性薄膜的彈力夾持物體的機(jī)械手、利用箱形空氣薄膜爪的機(jī)械手、

25、用磁性粉末吸著工件成型面的機(jī)械手、利用形狀記憶合金的機(jī)械手。 當(dāng)上料裝置將工件送至機(jī)床指定位置時，此時應(yīng)使彈簧夾頭卡緊，工件進(jìn)行卡緊定位，如何才能實(shí)現(xiàn)卡緊定位？當(dāng)然方案很多，在這里，我采用如下圖1-6所示的結(jié)構(gòu): 1、 電機(jī) 2、齒輪 3、絲桿 4、套筒 5、卡頭 圖 1-6 利用套筒外螺紋與彈簧卡頭相連，同時利用內(nèi)螺紋與拉桿絲杠相連。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動時，通過利用齒輪帶動杠桿轉(zhuǎn)動，利用螺紋咬合，使套筒帶動彈簧卡頭沿直線移動。因彈簧卡頭中的彈簧套筒是帶錐面地卡緊元件，其錐面沿著觸壁運(yùn)動進(jìn)行收縮卡緊。工件所需夾緊力的大小可通過繼電器電流的大小來控制，這種情況是把拉桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變成彈簧夾

26、頭的有限運(yùn)動。 1.3.3卸料裝置 卸料裝置是把加工完畢的工件從機(jī)床卸下，專門下料機(jī)構(gòu)常用下述場合： 1）使用機(jī)械手對形狀復(fù)雜的工件上料，卸料也采用下料機(jī)械手； 2）使用彈簧夾緊工件時，采用卸料桿卸料，常用的卸料桿有彈性卸料桿和剛性卸料桿。彈性卸料桿結(jié)構(gòu)較簡單，但可靠性比剛性卸料桿低。 本設(shè)計我采用的卸裝置是一帶內(nèi)螺紋的剛性推桿，當(dāng)工件加工完畢，電機(jī)反轉(zhuǎn)帶動推桿絲桿與卡緊時相反方向轉(zhuǎn)動，使剛性推桿沿它向前運(yùn)動，頂出工件。但這樣下料的缺點(diǎn)是工件推出后長面易受損傷，并可能失去定向。因此，在嚴(yán)格要求保持定向輸送的情況下（如在自動線中）不宜采用。 1.3.4進(jìn)給機(jī)構(gòu) 微調(diào)機(jī)構(gòu)有其基

27、本要求： 1）靈敏度高。能實(shí)現(xiàn)所需的最小進(jìn)給量Smin，為了保證靈敏度高位兩進(jìn)給結(jié)構(gòu)應(yīng)具有高剛度； 2）精度高、多數(shù)微調(diào)機(jī)構(gòu)微量進(jìn)給執(zhí)行部分的定位精度直接決定工件的加工精度，因此，應(yīng)按所需加工精度確定進(jìn)給精度和重復(fù)定位精度； 3）結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便，操縱輕便靈活。 微調(diào)進(jìn)給機(jī)構(gòu)有以下幾種類型： A 雙爪棘輪—絲杠螺母傳動 這種微量進(jìn)給方式適用于實(shí)現(xiàn)自動或手動間歇進(jìn)給，其主要適用于進(jìn)給程偏大。點(diǎn)動微量補(bǔ)償進(jìn)給。其缺點(diǎn)是摩擦、間隙等因素影響重復(fù)定位精度，結(jié)構(gòu)體積大，它使用于進(jìn)給量不低于1μm,進(jìn)給精度要求不是很高的機(jī)床； B 差動絲杠螺母傳動 利用絲杠的不同螺距實(shí)現(xiàn)差動或螺母絲杠

28、同向轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)速差來使螺母移動，它適用于進(jìn)給行程小的場合，如磨床的手動模進(jìn)給、手動補(bǔ)償，微量高速等，其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 C 電致伸縮傳動 利用壓電材料的電致伸縮效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)式微量進(jìn)給，可應(yīng)用于小進(jìn)程的微量進(jìn)給，其缺點(diǎn)是壓電材料偏貴，而且難找到，實(shí)現(xiàn)起來較困難。 綜合以上情況，在根據(jù)所設(shè)計的加工實(shí)際情況，可知對于微型精密鉆床來說，微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量小巧，調(diào)整和操作靈活方便，并且一定要保證精度要求。針對以上3種方案，方案1不容易保證定位精度，且結(jié)構(gòu)體積大，方案3價格較貴，經(jīng)濟(jì)上不合理。因此，本設(shè)計采用了差動絲杠螺母傳動。 常用差動絲杠傳動有兩種形式：一種是利用絲杠的不同部位的

29、不同螺距（螺旋方向）實(shí)現(xiàn)差動的，如圖1-7a，其螺母固定，絲杠轉(zhuǎn)動且移動，螺母2連同進(jìn)給執(zhí)行部件移動，絲杠轉(zhuǎn)動進(jìn)給量為：Sr=t2-t1；另一種如圖1-7b所示，絲杠、螺母同向轉(zhuǎn)動，依靠轉(zhuǎn)速差使螺母連同進(jìn)給執(zhí)行部件移動，絲杠每轉(zhuǎn)的進(jìn)給量為Sr=t（n1-n2）/n1。 圖1-7 在這里，我選擇1-7a形式傳動。因?yàn)檫@種差動絲杠傳動結(jié)構(gòu)緊湊，選擇較小的螺距可實(shí)現(xiàn)精確的微量進(jìn)給，且其行程長度不大，適用于小型機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)，也可作為微量調(diào)整機(jī)構(gòu)。本次設(shè)計的微型鉆床，所以上述條件正好適合。 1.3.5自動上下料裝置 自動上下料裝置，是自動機(jī)床和自動線設(shè)計中復(fù)雜程度高而且難度較大重要組成

30、部分之一。 自動上下料裝置所完成的工作，是將散亂的工件經(jīng)過定向機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)定向排列，然后順次地把它安裝到機(jī)床夾具上，并在加工完成后從夾具中卸下工件。自動上下料裝置還可用于將工件定向整理后送至裝配位置。自動上下料裝置中，自動上料裝置發(fā)展很快，已成為一個獨(dú)立的部分，通常又稱為自動供料器。 自動上料裝置的結(jié)構(gòu)形式在很大程度上取決于工件的毛坯形式及其原材料。毛坯有卷料、板料，棒料和件料等多種形式，故自動上料裝置也是多種多樣的。在自動上料裝置中，用于卷料、板料及棒料的裝置往往是屬于機(jī)床的專用部件。 件料自動上料裝置大致可以分為料倉式和料斗式兩大類。 料倉式上料裝置是將已經(jīng)整理好的工件放在貯料器中進(jìn)

31、行上料的裝置。這種上料裝置雖然需用人工來完成工件的定向整理，但其結(jié)構(gòu)簡單，且工作可靠性較高。它適用于批量較大且因重量、尺寸及幾何形狀特殊等原因而難于進(jìn)行自動定向整理的工件，或者使用于單件工序時間較長，人工定向整理一批工件可供機(jī)床加工很長時間的場合。 料斗式上料裝置一般可以自動的到實(shí)現(xiàn)雜亂工件的定向整理，并將之送至工作的地點(diǎn)，因此能進(jìn)一步減輕工人的勞動強(qiáng)度，便于多機(jī)床管理。這種上料裝置多用于工件形狀簡單，體積和重量不大，而且工序時間短、要求頻繁上料的情況。 對上料機(jī)構(gòu)而言，決定裝置的設(shè)計方案主要考慮以下幾方面： 1) 生產(chǎn)規(guī)模及自動化程度。一般生產(chǎn)規(guī)模越大，自動化程度越高，上下料等裝置的

32、自動化程度也越高，相應(yīng)的組成部件也越多。 2) 工件特點(diǎn)。工件形狀尺寸重量及加工時間對自動下料裝置的選擇及設(shè)計有很大的影響，此外還應(yīng)考慮到工件表面質(zhì)量要求。 3） 機(jī)床的加工節(jié)拍。由于自動上料裝置的供料率一般要比生產(chǎn)率略大15%～25%，因此料道應(yīng)有一定長度，如果納入自動線時，應(yīng)設(shè)置必要的貯存工件的中間部件（中間料倉），本設(shè)計中，由于上料進(jìn)給的特殊性，長長的料道可充當(dāng)中間料倉。 4） 工件成批調(diào)整的可能性。在多品種成批生產(chǎn)時，自動上下料裝置的某些部件（如料道）,應(yīng)能調(diào)整。 5） 經(jīng)濟(jì)合理性。 一般情況下，自動上下料裝置有以下幾部分組成: 1) 料倉 料倉的作用是貯存已整理

33、好的工件，它的結(jié)構(gòu)形式隨著工件的形狀特征、貯存量及上料機(jī)構(gòu)的不同而異。料倉可分為多層裝載型、單層裝載型、單列裝載型和分離裝載型四中類型: 多層裝載型料倉 多層裝載型料倉是一種應(yīng)用很廣的擺槽式料倉上料裝置，它的貯存量較大，適用于細(xì)長圓柱形的柱、軸、管、套等類工件的上料，特別適用于外形平滑的諸如針桿類的細(xì)長工件。 工件在這種料倉中多層整齊排列時，經(jīng)常會出現(xiàn)由于互相擁擠而卡住的所謂拱形堵塞現(xiàn)象，使料倉中的工件不能落至輸料槽中去，影響上料工作的正常進(jìn)行。為防止工件形成拱形堵塞，常在這種料倉中設(shè)置拱形消除器。 單層裝載型料倉 單層裝載型料倉適用于扁平的片、環(huán)、蓋類工件。 單列裝載型料倉 槽

34、式料倉是常用的一種單列裝載型料倉，它可以作為輸料槽并兼作貯料之用。槽式料倉的形狀，根據(jù)工件的形狀特征和上料裝置在機(jī)床上的配置情況以及貯存量的大小，可以做成直槽、彎槽和曲折形槽等等。螺旋槽式料倉適用于貯存帶錐形的回轉(zhuǎn)體工件。管式料倉可用于球、柱、軸、蓋、片等類工件的上料，料管可用彈簧鋼絲繞成柔性的，也可用鋼管制成剛性的。桿式料倉實(shí)際上是管式料倉的一種變形，較多地用于片狀工件的上料，當(dāng)要求貯料尺寸可調(diào)時，可將桿的安裝設(shè)計成可調(diào)節(jié)的固定方式。摩擦式料倉也是一種常用的上料裝置，它可適用于多種形狀的工件。 分離裝載型料倉 分離裝載型料倉作間隙或連續(xù)運(yùn)動，適用于較大工件的上料。常用于圓盤、環(huán)、蓋類工件

35、，也可為軸類及較復(fù)雜的工件上料所用的料倉。 按照毛坯在料倉中的送進(jìn)方法有可將料倉分為兩類，即靠毛坯的自重送進(jìn)和強(qiáng)制送進(jìn)。 靠毛坯自重送進(jìn)的料倉 直線型料倉的結(jié)構(gòu)最簡單。料倉系用薄鋼板制成。料倉的導(dǎo)向槽表面要經(jīng)過熱處理使硬度達(dá)到45～50HRC，并具有較高的表面粗糙度。通常料倉的兩壁做成開式，以便觀看毛坯運(yùn)動及裝料情況。料倉的側(cè)壁往往做成可調(diào)節(jié)的，以適應(yīng)不同長度的工件。料倉的位置可以是垂直的或是傾斜的。 在曲線式料倉中，曲線的形狀和傾斜角度的選擇要考慮到裝料的方便、最大的容量以及保證毛坯在料倉的槽中可靠而平穩(wěn)的運(yùn)動。 螺旋式料倉多半用來送進(jìn)圓錐體和具有軸肩的圓柱體。料倉由薄銅板制成，很

36、少用鑄件來做，螺旋式料倉的形狀和大小決定于毛坯的尺寸和錐度。如果毛坯的錐度不大，而長度相當(dāng)大時，則料倉可做成單圈螺旋，如果送進(jìn)短的圓錐體，螺旋式料倉可做成多圈螺旋。 管式料倉用來送進(jìn)圓盤料。制造這種料倉可用內(nèi)表面經(jīng)過加工的鋼管。為了便于觀察和便于裝填毛坯，在管上做出兩道縱向槽。管式料倉可以垂直或傾斜地裝在機(jī)床上。 料斗式料倉的特點(diǎn)是能容納大量的毛坯。由于料斗的容積較大，每次人工裝料可以間隔較長的時間。這類料倉的落料口處常有毛坯攪動機(jī)構(gòu)，防止在落料口的上面，毛坯堆成拱形而堵塞出口。料斗式料倉側(cè)壁的位置可以調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同長度的毛坯。 料斗/料箱式料倉的特點(diǎn)是采用料箱進(jìn)行裝料，以加快裝料的速

37、度。事先將毛坯在料箱中按一定的方位裝好，當(dāng)料斗需要裝料時，把裝滿的料箱放在料斗上，揭開料箱的活動底板，毛坯就從料箱落于料斗內(nèi)。為了使毛坯有足夠的儲備量，以便長時間連續(xù)工作，一個料倉常配備幾個料箱。 強(qiáng)制送進(jìn)的料倉 當(dāng)毛坯的質(zhì)量較輕不能保證靠自重可靠地落到上料器中，或毛坯的形狀較復(fù)雜不便靠自重送進(jìn)時，采用強(qiáng)制送進(jìn)的料倉。 2) 輸料槽 輸料槽的作用是把工件從料倉（或料斗）輸送到上料機(jī)構(gòu)中，有時也兼作貯料器。在自動線中，輸料槽是把各臺機(jī)床聯(lián)成一整體、在各工位之間傳送被加工工件的重要輔助裝置。輸料槽的結(jié)構(gòu)形式與工件的形狀尺寸以及上料裝置在機(jī)床上的設(shè)置情況等因素有關(guān)，可分為滾道式和滑道式兩大

38、類。 滾道式輸料槽（通常稱之為滾道）適用于能以滾動方式輸送的旋轉(zhuǎn)體工件。開式滾道是最簡單的一種。當(dāng)工件滾動速度較高時，為防止工件在輸送過程中因碰撞而跳出槽外，可采用閉式滾道。為擴(kuò)大料槽的通用性，適用工件尺寸變更的需要，還可將輸料槽作成可調(diào)式。為防止雜物的積聚，可用適用于階梯狀工件的組合式滾道，這種滾道的底部按工件的形狀設(shè)計并用鋼板組裝而成。對于一些容易相互嚙合在一起的工件，如齒輪，可采用隔離式滾道，當(dāng)前一個齒輪壓下隔離塊小端時，隔離塊大端便翹起將后一個齒輪擋住，從而可防止齒輪見嚙合卡死。有時，為使工件在滾道中得到減速和緩沖，可采用曲折式滾道。工件以滑動方式輸送的幾種輸料槽，也稱之為滑道。V型

39、滑道用來輸送圓柱形工件。管道滑道，用于輸送圓柱、圓錐類工件；柔性管形滑道用于在相對運(yùn)動部件間傳送工件；對于較大的工件則可采用半管道式滑道。導(dǎo)軌形滑道主要用于帶肩和帶溝的工件，階梯形工件也常采用箱形滑道。為減少輸送時摩擦阻力而采用的輥式輸料槽。這種輸料槽可用于軸向輸送柱、軸、套類工件，也可用于輸送板、塊、箱體類工件。若利用軸承代替輥輪，則可進(jìn)一步減少摩擦力，適用于輸送較精密的板、塊、箱體類工件。由于一些特殊要求，有時需要工件在輸送過程改變姿勢，這一工作可以利用輸料槽來完成。 3) 攪拌器（消除堵塞機(jī)構(gòu)） 清除工件堵塞或攪拌工件的裝置，使棒料不宜堵塞下料道。 4) 隔料器 隔料器的作用

40、是限制從輸料器（或料倉）一次進(jìn)入上料機(jī)構(gòu)的工件數(shù)量。在很多情況下，上料機(jī)構(gòu)中的取料器同時兼有隔料器的作用。當(dāng)工件較重時，為避免輸料槽中的全部工件作用于取料器上的壓力過大，應(yīng)專門設(shè)置隔料器。隔料器還常用于需要改變工件的位置或方向的場合。 最常用的隔料器有以下幾種形式： 由上料器兼做隔料器 這類隔料器的構(gòu)造最簡單，當(dāng)上料器送毛坯到加工位置的過程中，隔料器的上表面將料倉的通道隔斷，完成隔料功能。這類隔料方法的缺點(diǎn)是：隔料時，料槽內(nèi)所有毛坯的質(zhì)量都作用在上料器的上表面，使上料器運(yùn)動阻力大，且易于磨損。 桿式隔料器 桿式隔料器，隔料器作往復(fù)直線運(yùn)動或往復(fù)擺動。隔料器每作一次往復(fù)運(yùn)動，從料槽中分

41、離出一個毛坯，由上料器將其送走。采用桿式隔料器，毛坯的質(zhì)量不再壓在上料器上。這類隔料器大多應(yīng)用在中等生產(chǎn)率的情況下，即50～70件/min。當(dāng)生產(chǎn)率更高時，隔料器每次往復(fù)的時間很短，工件因其慣性有可能進(jìn)不了隔料位置，工作可靠性下降。 鼓輪式隔料器 由帶有成形槽的圓盤或鼓輪做成。毛坯從送料槽落入圓盤的成形槽內(nèi)，靠圓盤的轉(zhuǎn)動將其送至上料器。圓盤或鼓輪的外圓面用來隔離送料槽中的毛坯。圓盤上的成形槽可多個，圓盤每轉(zhuǎn)一周能送出多個毛坯。因此這種隔料器能在低速下保證平穩(wěn)地工作，并能保證高的生產(chǎn)率和避免毛坯因受沖擊而損壞。 由帶有成形槽的圓盤或鼓輪做成。毛坯從送料槽落入圓盤的成形槽內(nèi)，靠圓盤的轉(zhuǎn)動將其

42、送至上料器。圓盤或鼓輪的外圓面用來隔離送料槽中的毛坯。圓盤上的成形槽可多個，圓盤每轉(zhuǎn)一周能送出多個毛坯。因此這種隔料器能在低速下保證平穩(wěn)地工作，并能保證高的生產(chǎn)率和避免毛坯因受沖擊而損壞。 從簡化上料裝置的結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，隔料器的隔料件應(yīng)盡量利用送料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動來傳動。在某些情況下，若隔料器不便由送料機(jī)構(gòu)傳動，則可考慮采用專用的動力源，如氣缸、電磁鐵等等，也可利用單獨(dú)的機(jī)械方式來驅(qū)動。 5) 驅(qū)動機(jī)構(gòu) 驅(qū)動抓取定向機(jī)構(gòu)或其他機(jī)構(gòu)運(yùn)動 根據(jù)設(shè)計要求：由于微機(jī)鉆床體積較小、要求上料裝置簡便、靈活、且體積不易過大、而料式自動上下料結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大、且由于工件很小很細(xì)、很難由抓取定向機(jī)

43、構(gòu)實(shí)現(xiàn)工件的自動定向排列和自動送出、所以本設(shè)計采用料倉式半自動上料裝置并定其大致的結(jié)構(gòu)如圖1-8所示: 1、裝料裝置 2、料道 3、上料機(jī)構(gòu)（兼隔料機(jī)構(gòu)） 4、圓盤 5、電磁振蕩器（攪拌器） 圖1-8 現(xiàn)對上料裝置的具體部件；確定其設(shè)計方案： 1) 裝料容器。 裝料容器的主要形式有三種：簡單式、復(fù)合式和可動式。 a、簡單式、只有一個容器、結(jié)構(gòu)簡單、但容器不大； b、復(fù)合式、有兩個容器；其中一個容器、用來作輔助容器、貯存大量工件、一個容器為主要容器，滿足機(jī)床節(jié)拍需要的工件、它的優(yōu)點(diǎn)是抓取定向機(jī)構(gòu)消耗功率較小。工件受攪動小。但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，主要用于數(shù)量很大、形狀復(fù)雜、容易互相咬合

44、的工件上料和多機(jī)床管理場合。 C、可動式、裝料容器作往復(fù)振動、使工件容易落入定向隙縫中、提高抓取或然率系數(shù)。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、工件受攪動大。 比較這三種裝料容器。第二、三種的結(jié)構(gòu)都較復(fù)雜、且工件受攪動大。出于對工藝上易實(shí)現(xiàn)的考慮、本設(shè)備采用第一種裝料容器、即簡單式裝料容器。 裝料容器應(yīng)有利于消除工件堵塞，所以裝料容器出口處裝上電磁振動器增加料倉的振動。使工件不易堵塞、同時其抓取定向機(jī)構(gòu)為直線往復(fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)、加工為鋼板焊接。 2） 料道根據(jù)工件輸送的方式（靠自重或強(qiáng)制輸送）和料道結(jié)構(gòu)來分有以下幾種常用的典型結(jié)構(gòu) a、管式料道（料管）。料管有剛性和撓性兩種形式。撓性料管由剛絲繞成或橡皮軟管制

45、成、其優(yōu)點(diǎn)是安裝方便、不受上料位置影響。但由于料管內(nèi)壁不平滑、工件易堵塞、不適用于重量輕或外行復(fù)雜、具有尖角的工件上料。它的設(shè)計原則是：（1）只允許工件逐個地通過；（2）工件在料管中不得發(fā)生偏轉(zhuǎn)；失去定向而卡住；（3）應(yīng)能觀察工件運(yùn)動情況。 b、槽式料道（滾道、滑道）它是料道中應(yīng)用最廣泛的一種，它有直線型和曲線型兩種。此外，根據(jù)截面形狀來分，有開式、閉式之分。它主要適用于重量較輕、軸類或圓盤料的工件上料。 根據(jù)本次設(shè)計內(nèi)容及工件的特點(diǎn)、用管式料道很難實(shí)現(xiàn)其輸送、故采用槽式料道中的滾動式料道。因工件為棒料，直徑為0、3～4mm不等、所以其截面尺設(shè)計成可調(diào)的料道，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-9所示

46、其滾道一側(cè)壁及蓋板可調(diào)。它適用于成批多規(guī)格生產(chǎn)軸盤類零件，在料道中，利用工件的自重及電磁震動，使工件順利沿著料道滾滑進(jìn)上料機(jī)構(gòu)中。 圖 1-9 料道 3) 上料機(jī)構(gòu) 上料機(jī)構(gòu)的功用是將從料倉、料道和隔料器送來的工件輸送到機(jī)床加工位置，它包括工件的夾持部分（夾持器）和輸送部分。 夾持器是上料機(jī)構(gòu)的一個組成部分，用于夾持工件。常用夾持器有: a、 槽式夾持器。 工件尺寸不同時，夾持器部分可調(diào)，它適用于速度不高，中小型軸類零件。 b、 卡鉗式夾持器。 利用卡鉗在工件上通過，實(shí)現(xiàn)加緊與松開，但這易傷工件。夾持力不大。 C、 氣吸式夾持器。利用夾持器中抽成真空造成的負(fù)壓吸取工件。

47、可用于夾持板狀或用其他方法難以夾持的工件，不損傷工件表面。 圖 1-10 氣吸式夾持器 由于所加工的工件的工件細(xì)小結(jié)構(gòu)。采用第三種較為理想。其大致形狀如圖1-10所示 其使用于上料速度較高。微小型軸類零件。它兼起隔料機(jī)構(gòu)的作用。 當(dāng)上料機(jī)構(gòu)把棒料送至彈簧卡頭適當(dāng)位置。怎樣實(shí)現(xiàn)將工件從夾持器中送入卡頭中呢？在這里受到氣吸式夾持器的原理的啟發(fā)。由于加工的工件較小，重量較輕，所以氣壓不是太大就可以吸動工件。所以這里我打算用負(fù)壓輸送工件的方式進(jìn)行上料。其結(jié)構(gòu)為在夾持器周圍設(shè)置許多氣路，當(dāng)工件輸送到卡頭附近時，由氣壓發(fā)生裝置（氣壓泵）通過氣路向卡頭處噴出一定壓力的氣體使工件處造成局部真空在

48、大氣壓的作用下隨著氣體進(jìn)入卡頭從而實(shí)現(xiàn)工件的自動上料旁一端固定一噴霧嘴噴出壓縮氣體。從而利用氣體帶出來工件自動送入彈簧夾頭。當(dāng)然在送入之時。應(yīng)準(zhǔn)確的調(diào)整好夾持器與卡頭的位置關(guān)系。 4） 攪拌機(jī)構(gòu) 攪拌機(jī)構(gòu)通常是為了消除漏斗式料倉出口處工件的堵塞而設(shè)計的。通常有下列攪拌機(jī)構(gòu): a 用擺動杠桿或旋轉(zhuǎn)輪攪拌。 b 采用電磁震動器。它適用重量較輕的工件。 由于所加工的工件重量很輕，并且采用電磁震動器有諸多優(yōu)點(diǎn)如：上料平穩(wěn)，震動有規(guī)律。且結(jié)構(gòu)簡單、可靠、震動幅度可調(diào)。所以我采用如圖1-11所示的電磁震動器。 圖 1-11 電磁振蕩裝置 通電時電磁鐵與銜鐵相吸。壓縮四根彈簧桿使料斗向下

49、移動一段距離。當(dāng)切斷電源時。電磁鐵與銜鐵分開。在四根彈簧桿的回復(fù)力的作用又返回。這種周期性通電就使料倉產(chǎn)生有規(guī)律的震動。從而消除了漏斗下料時的堵塞。 5) 驅(qū)動機(jī)構(gòu) 驅(qū)動機(jī)構(gòu)是用來使夾持器向卡頭處運(yùn)動，以便于上料操作驅(qū)動有多種方式。在此我設(shè)計成由曲柄驅(qū)動夾持器作直線運(yùn)動的簡單方式，由電機(jī)通過帶輪帶動圓盤轉(zhuǎn)動，同時帶動連在其上的曲柄作往復(fù)運(yùn)動與推動夾持器作直線運(yùn)動。在此，采用圓盤的大小來控制夾持器的極限行程。 6) 負(fù)壓式噴氣結(jié)構(gòu) 當(dāng)夾持器夾持工件運(yùn)動到彈簧卡頭附近的指定位置，則由機(jī)構(gòu)把工件送入卡頭，實(shí)現(xiàn)這一步也可有多種方式，由于工件較小的特點(diǎn)，可采用氣送或負(fù)壓等方式。氣送是通過噴氣

50、使工件在氣體推力下進(jìn)入，但這種方法由于氣體的特點(diǎn)不十分可靠，故在此我采用噴氣負(fù)壓即在卡頭處向里通氣，使附近造成局部壓降，在大氣壓的作用下，由大氣壓壓入卡頭，從而實(shí)現(xiàn)上料。在這里存在一個問題即工件驅(qū)動與氣體排放的關(guān)系。如何才能保證只有當(dāng)工件達(dá)到極限位置時氣體才排放，其它時間一直關(guān)閉，在此我采用了一個單向電磁閥來控制。在氣壓泵與噴氣嘴之間裝上一個電磁閥，但夾持器輸送工件到指定位置時，由傳感器發(fā)出信號，啟動電磁閥的控制開關(guān)，使電磁閥開啟，從而允許氣流通過，否則氣路一直斷開。 1.3.5進(jìn)給機(jī)構(gòu) 不同類型的機(jī)床，由于加工對象、成型運(yùn)動、進(jìn)給精度和平穩(wěn)性以及生產(chǎn)率等要求的不同，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動的傳動方案

51、類型很多，如有機(jī)械傳動、液壓傳動、伺服進(jìn)給傳動等，雖然形式多樣，但對所有的進(jìn)給運(yùn)動都有共同的要求： u 保證實(shí)現(xiàn)規(guī)定的進(jìn)給量（進(jìn)給范圍）； u 能傳遞要求的扭矩（恒牛扭矩傳動）； u 有足夠的靜剛度和動剛度； u 保證要求的進(jìn)給傳動精度； u 底速、微量進(jìn)給系統(tǒng)要保證運(yùn)動的平穩(wěn)性和靈敏度；結(jié)構(gòu)緊湊，便于操作，容易維修，加工及裝備工藝性好。 本設(shè)計中，由于是微量型的機(jī)床，其進(jìn)給范圍不是很大，又由于要有足夠的進(jìn)給精度，所以，我采用了自動快速進(jìn)給和微量手動進(jìn)給相結(jié)合的方式。機(jī)床導(dǎo)軌作成上下兩層，下層與自動進(jìn)給絲杠相連，上層與螺桿相連。當(dāng)需要快速進(jìn)給時，開啟電機(jī)，帶動絲杠轉(zhuǎn)動，則下層導(dǎo)軌沿

52、著絲杠移動來實(shí)現(xiàn)進(jìn)給；當(dāng)進(jìn)行微量進(jìn)給時，則手工轉(zhuǎn)動刻度盤，使具有不同的螺距的導(dǎo)軌和螺桿產(chǎn)生相對運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給。螺距的不同設(shè)計可實(shí)現(xiàn)不同精度的進(jìn)給。具體結(jié)構(gòu)參見裝備圖。 1.3.6鉆床導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)選擇 導(dǎo)軌的作用是使運(yùn)動部件能沿著一定軌跡運(yùn)動（導(dǎo)向），并承受運(yùn)動部件及工件的重量和切削力（承載）。導(dǎo)軌應(yīng)滿足下列要求：精度高；壽命長；剛度及承載能力大；磨擦阻力小，運(yùn)動平穩(wěn)；結(jié)構(gòu)簡單，便于加工、裝備、調(diào)整、維修；成本低。 在設(shè)計導(dǎo)軌的過程中，主要的任務(wù)是：選擇導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型（如滑動、滾動、或靜壓等）、導(dǎo)軌的截面形狀、導(dǎo)軌的尺寸、磨損后的補(bǔ)償和間隙調(diào)整裝置、以及確定導(dǎo)軌的精度和技術(shù)要求。 由

53、于本次設(shè)計的導(dǎo)軌是用來直線移動，所以，選擇滑動形式的導(dǎo)軌。 1. 導(dǎo)軌的基本形式 a) 三角形導(dǎo)軌 它又有對稱與不對稱之分。三角形導(dǎo)軌靠三角形兩個側(cè)面導(dǎo)向，當(dāng)側(cè)面有了磨損，工作臺會自行下沉，不會出現(xiàn)間隙，可保持原有的導(dǎo)向精度，應(yīng)而能自動補(bǔ)償磨損，它的水平力大于垂直力，兩側(cè)壓力分布不均時采用不對稱導(dǎo)軌。但其水平和垂直兩個方向上的誤差互相影響，會給制造、檢驗(yàn)及修理帶來較大困難。 b) 矩形導(dǎo)軌 從制造、檢驗(yàn)和修理方面看，以矩形及圓形導(dǎo)軌最為方便。矩形導(dǎo)軌兩個方向各有自己的導(dǎo)軌面，兩個方向上的誤差不會相互影響，同時兩個方向的導(dǎo)軌面可各按載荷的性質(zhì)及大小設(shè)計，它的承載能力大，制造方便，但制造

54、時必須留有側(cè)面間隙，磨損后不能自動補(bǔ)償，需用鑲條調(diào)整，這將降低導(dǎo)向精度。一般用于載荷大、剛度高的地方。 c) 燕尾型導(dǎo)軌 這種導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)緊湊，適合于高度小，層次多的部件，用一根鑲條可以同時調(diào)整各面間隙，調(diào)整及夾緊簡便，特別適用于多層運(yùn)動件的地方回要求高度小而速度低的地方，例如車床的刀架、鏜床的工作臺等。但其剛度不及矩形導(dǎo)軌，不適于承受大的顛覆力矩和向上的力。磨擦阻力大，加工、測量比較麻煩。 d) 原柱形導(dǎo)軌 這種導(dǎo)軌制造簡單，主要用于受軸向負(fù)荷的導(dǎo)軌（抗彎剛度?。?，它同時適用于作直線運(yùn)動和轉(zhuǎn)動的場合。 2. 導(dǎo)軌的組合形式 從限制自由度的角度來看，采用一條導(dǎo)軌（把限制運(yùn)動件五個自由度

55、的工作面都做在一條導(dǎo)軌上）就可導(dǎo)向。但實(shí)際上運(yùn)動件比導(dǎo)軌尺寸寬大，從移動件受力情況分析，只采用一條導(dǎo)軌，運(yùn)動件在垂直于導(dǎo)軌的平面內(nèi)會形成很大的顛覆力矩，而一條導(dǎo)軌抵抗顛覆力矩的能力又很差，運(yùn)動件就很容易翻轉(zhuǎn)，并且運(yùn)動件與導(dǎo)軌也很容易變形。因此在一般的機(jī)床上，多使用兩條導(dǎo)軌承受載荷及進(jìn)行導(dǎo)向；在大型機(jī)床上，根據(jù)結(jié)構(gòu)于載荷的情況，可用三條、四條甚至更多條導(dǎo)軌組合起來，承受載荷與進(jìn)行導(dǎo)向。 運(yùn)動部件所受作用力最好近似地垂直于導(dǎo)軌面，這樣可使在導(dǎo)軌面上引起的壓力最小。 要合理地布置切削力、運(yùn)動部件的牽引力和導(dǎo)軌面間的位置，使作用在運(yùn)動部件上的顛覆力矩盡可能小，使導(dǎo)軌全長上的壓力分布比較均勻。例如，

56、車床刀架滑板的齒條小齒輪應(yīng)盡量靠近導(dǎo)軌面；搖臂鉆床主軸應(yīng)盡可能貼近搖臂上的導(dǎo)軌；高精度螺絲車床的絲桿，應(yīng)放在床身兩條導(dǎo)軌之間等。 要合理地布置切削力、運(yùn)動部件的牽引力和導(dǎo)軌面間的位置，使作用在運(yùn)動部件上的顛覆力矩盡可能小，使導(dǎo)軌全長上的壓力分布比較均勻。例如，車床刀架滑板的齒條小齒輪應(yīng)盡量靠近導(dǎo)軌面；搖臂鉆床主軸應(yīng)盡可能貼近搖臂上的導(dǎo)軌；高精度螺絲車床的絲桿，應(yīng)放在床身兩條導(dǎo)軌之間等。 根據(jù)設(shè)計的需要，機(jī)床導(dǎo)軌我設(shè)計成上下兩層，一層用來調(diào)節(jié)鉆頭部件的整體位移，一層用來對鉆頭的進(jìn)給運(yùn)動實(shí)行微調(diào)限位。以下是具體的設(shè)計過程。 下層導(dǎo)軌主要用來導(dǎo)向，根據(jù)各種導(dǎo)軌的特征，我選擇導(dǎo)向精度較高、不會產(chǎn)

57、生間隙的經(jīng)過改造的T形導(dǎo)軌由于本次設(shè)計的機(jī)床為微型機(jī)床，顛覆力不大，又由于燕尾形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)緊湊便于調(diào)整間隙，所以我選擇上層導(dǎo)軌為燕尾形。 導(dǎo)軌的磨損形式 機(jī)床滑動導(dǎo)軌磨損的基本形式是磨粒磨損和接觸剝損。這兩種損壞一般都同時進(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的變化，有時其中一種可能是主要的，而另一種則是伴隨的。 磨粒磨損形式：對于滑動速度較小（進(jìn)給運(yùn)動速度）的中型機(jī)床的外露導(dǎo)軌，由于不能保證液體摩擦的潤滑條件，再加上外露導(dǎo)軌不能完全防止鐵屑和灰塵落到導(dǎo)軌工作表面上，所以這時導(dǎo)軌磨損的基本形式是磨粒磨損，而接觸剝損是伴隨的。對于滑動速度大（切削速度）且運(yùn)動需換向的中型導(dǎo)軌，

58、雖然在工作時可以形成液壓摩擦的潤滑條件，但在反方向時這種條件就不能保持，因而它的導(dǎo)軌的磨粒磨損也較大。 接觸剝傷的磨損形式：對于重型機(jī)床，如重型車床、鏜床、銑床、刨床等，由于他們的床身和工作臺等零件（鑄件）較大，采用一般的熱處理方法來提高其工作表面的硬度比較困難，并且工作時被加工零件的重量也較大等，所以在工作表面的個別接觸點(diǎn)出會產(chǎn)生過大的壓力，這時，接觸剝損是它們的主要的磨損形式，而磨粒磨損則是伴隨的。 對于導(dǎo)軌主要是磨粒磨損的機(jī)床，應(yīng)以導(dǎo)軌的防護(hù)為主；對于導(dǎo)軌主要是接觸剝損的機(jī)床，應(yīng)以保證形成液體摩擦的潤滑條件為主。 3. 提高導(dǎo)軌耐磨性的措施 正確選取導(dǎo)軌材料和熱處理方法 選擇導(dǎo)

59、軌材料主要應(yīng)從保證它的耐磨性來考慮。導(dǎo)軌常用材料有以下幾種： 1、鑄鐵：鑄鐵導(dǎo)軌硬度通常是HB180～240。鑄鐵導(dǎo)軌硬度高，耐磨性也高，但耐磨性并不與導(dǎo)軌硬度成比例增加。 如兩偶合導(dǎo)軌的硬度相同，則磨損最激烈。因此通常宜使床身的硬度較高，因?yàn)樗苯佑绊懝ぷ鞑考木?，同時它的修理也比較復(fù)雜困難。如導(dǎo)軌和床身鑄在一起，則導(dǎo)軌與床身的材料應(yīng)相同。 提高鑄鐵導(dǎo)軌的耐磨性，可采用表面淬火，如高頻淬火、火焰淬火以及電接觸自冷淬火。 高頻淬火：用高頻或中頻感應(yīng)加熱器加熱導(dǎo)軌表面，進(jìn)行淬火。淬硬深度約為3毫米，硬度可達(dá)HRC45～50以上，質(zhì)量良好。但此法需用較貴的感應(yīng)加熱器，投資較大。 火焰淬

60、火：用煤氣、乙炔等火焰，加熱導(dǎo)軌表面，進(jìn)行淬火。淬硬深度為1.5～4毫米，硬度為HRC45～53。但此法加熱不易控制，易使表面溫度不勻，淬火后變形較大，故不宜用于精密機(jī)床或要求變形較小的導(dǎo)軌。 電接觸自冷淬火：這是一種新的導(dǎo)軌淬火方法。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，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。其工作原理為：來自電源的電流，經(jīng)過大功率降壓器而變?yōu)?.5～6伏的低壓電流，電流強(qiáng)度為450～1500安培，其一極為以銅或是石墨制成的滾輪，另一極以床身形成回路。在滾輪與導(dǎo)軌接觸處，接觸電阻較大，當(dāng)大電流通過該處時，產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量將金屬表面加熱到相變的溫度。當(dāng)滾輪以0.2

61、～3.5米/分左右的速度移開后，由于鑄件本身的導(dǎo)熱與空氣的冷卻，受熱部分迅速冷卻，將表面淬硬。淬硬深度為0.2～0.4毫米。硬度為HRC55～60。 采用此法淬火，導(dǎo)軌表面略有微量變形（每米內(nèi)凹1～3毫米），對導(dǎo)軌精度影響不大；淬硬深度同電流大小、滾輪移動速度、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。 2、鋼：在耐磨性要求更高的機(jī)床上，導(dǎo)軌可用淬硬的鋼制成。淬火鋼的耐磨性比普通鑄鐵高5～10倍，因此目前機(jī)床上鋼導(dǎo)軌的應(yīng)用逐漸廣泛。 鋼導(dǎo)軌的材料，可用45號鋼淬硬到HRC50左右，或用硅錳合金機(jī)構(gòu)鋼（35SiMn）淬硬到HRC52～58。如采用15號鋼或是20Cr鋼

62、滲碳淬硬到HRC為56～62，則其變形較小，適于制造長導(dǎo)軌。鋼導(dǎo)軌熱處理變形較大，尤其是45號鋼，制造困難，成本也高。為便于熱處理和減少變形，可將導(dǎo)軌分段作成500～700毫米長，然后釘接或焊接到所屬部件上去。 3、塑料：近年來，在龍門刨床和其他重型機(jī)床上有的采用塑料（如夾布膠木、尼龍等）做工作臺及滑板的導(dǎo)軌。采用塑料為導(dǎo)軌材料可減少和它偶合的鑄鐵床身導(dǎo)軌的磨損，另外還可避免導(dǎo)軌的剝損。但塑料導(dǎo)軌容易吸油膨脹，當(dāng)溫度超過120～130時則變脆而失去抗磨能力，其承載能力和導(dǎo)熱性能也較差。另外，塑料對磨粒磨損的適應(yīng)較差，采用塑料導(dǎo)軌還必須有較好的防護(hù)裝置，以免落入灰塵和鐵屑。 4. 提高導(dǎo)軌的

63、加工精度 兩偶合導(dǎo)軌的精加工方法如何，也影響其耐磨性。當(dāng)導(dǎo)軌刮研加工時，對于精密機(jī)床要求其在25*25平方毫米面積內(nèi)不少于16個色點(diǎn)，對一般寬度B小于250毫米的主要滑動導(dǎo)軌和B小于100毫米的換位導(dǎo)軌要求其不少于10個色點(diǎn)；對寬度B大于250毫米的主要滑動導(dǎo)軌和B大于100毫米的換位導(dǎo)軌，則要求其不少于6個色點(diǎn)。機(jī)床用途不同，導(dǎo)軌的直線性允許偏差也不同。對于一般機(jī)床，滑動導(dǎo)軌的直線性允差每米不可超過0.01～0.05毫米，滾動導(dǎo)軌的直線性偏差在接觸全長上不可超過0.008～0.01毫米；對于高精度機(jī)床，滑動導(dǎo)軌的直線性允差每米不可超過0.002毫米，滾動導(dǎo)軌直線性偏差在接觸全長上不可超過0

64、.005～0.006毫米。 對于導(dǎo)軌之間的不平行性偏差，滑動導(dǎo)軌每米不可超過0.05毫米，滾動導(dǎo)軌在接觸全長上不可超過0.005～0.007毫米。 對于導(dǎo)軌工作表面的光潔度，一般機(jī)床約為7～8級精度，高精度機(jī)床為12級精度。 5. 合理設(shè)計調(diào)節(jié)間隙的裝置 為了保證在導(dǎo)軌上移動部件的運(yùn)動精度，消除存在于導(dǎo)軌結(jié)合面之間的間隙，防止在運(yùn)動時發(fā)生顫動和偏傾，必須在機(jī)床上采用間隙調(diào)節(jié)裝置。這樣，不但可放寬導(dǎo)軌的制造公差，使部件裝配容易，同時，更可補(bǔ)償在長期使用過程中偶合導(dǎo)軌之間產(chǎn)生的間隙，保持導(dǎo)軌上移動部件的運(yùn)動精度。 調(diào)節(jié)偶合導(dǎo)軌之間間隙的裝置即是在偶合導(dǎo)軌之間加入一個可以在橫向或縱向移動的

65、間隙調(diào)節(jié)板。 間隙調(diào)節(jié)板可是長方形或是菱形的板條，也可是斜度為1/40～1/100的楔鐵。采用長方形或菱形的間隙調(diào)節(jié)板，不易控制各調(diào)節(jié)點(diǎn)的壓力，調(diào)節(jié)較困難，并因鑲條的一側(cè)只有和螺釘接觸的幾點(diǎn)受力，其剛度較低，不易用在受力較大的地方。采用楔鐵的間隙調(diào)節(jié)板，其調(diào)節(jié)辦法簡單，只要使楔鐵前后或上下移動即可，但是制造較為復(fù)雜。有四邊形調(diào)板，楔鐵調(diào)節(jié)板。后者可在一端調(diào)節(jié)，也可在兩端調(diào)節(jié)。 間隙調(diào)節(jié)板設(shè)計時要考慮其在機(jī)床上的安放位置。因其接觸表面數(shù)越少，則剛度越高，因此，應(yīng)將其置于不直接受力的一邊。 導(dǎo)軌截面有凸形與凹形之分：凸形有利于排屑，但不易保存潤滑油，只宜用于低速運(yùn)動，而凹形導(dǎo)軌正好相反，容易

66、保存潤滑油，但須注意導(dǎo)軌的防護(hù)。 燕尾型導(dǎo)軌兩種安裝方法：第一種是固定部件下部為導(dǎo)軌，形狀為凸形（稱外燕尾），凸導(dǎo)軌頂面（燕尾寬端）接觸，這種上下導(dǎo)軌加工方便，有利于增加固定部件的剛度，同時移動部件裝配方便（可采用扣裝）。另一種是固定部件（下導(dǎo)軌）為凹形。這種導(dǎo)軌底面接觸容易存油，上下導(dǎo)軌調(diào)整方便，有利于增加移動部件的剛度。綜合各種因素，我選擇了第二種方案。 6. 采用可靠的潤滑 保證導(dǎo)軌工作表面可靠的潤滑，對保持導(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)軌的液體摩擦潤滑。 導(dǎo)軌的潤滑有手動或自動的。用在水平導(dǎo)軌上較簡單的供油方式是采用油池和滾子進(jìn)行潤滑，滾子在油池內(nèi)靠彈簧的支持略高于導(dǎo)軌面，在導(dǎo)軌經(jīng)過時壓下滾子并靠摩擦阻力迫使其轉(zhuǎn)動，結(jié)果把潤滑油帶給移動部件。這種潤滑裝置的結(jié)構(gòu)簡單，但不能調(diào)節(jié)給油量。當(dāng)導(dǎo)軌速度高時效果較好，但不適用于傾斜導(dǎo)軌。 為了保證潤滑的可靠性，目前在精密和重型機(jī)床上多采用強(qiáng)制潤滑，用油泵經(jīng)管路在導(dǎo)軌間供應(yīng)壓力油。強(qiáng)制潤滑的缺點(diǎn)是要有專門的供油系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本也高。 1.3.7微調(diào)機(jī)構(gòu)的設(shè)計 微動微調(diào)機(jī)構(gòu)的用途與要求