陶瓷插芯端面磨床工件主轴设计设计2538473.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流陶瓷插芯端面磨床工件主轴设计设计2538473.精品文档.分 类 号 TH6 密 级 公开 宁宁波大红鹰学院毕业设计(论文)陶瓷插芯端面磨床工件主轴设计所在学院机电学院专 业机械设计制造及其自动化班 级姓 名学 号指导老师诚 信 承 诺我谨在此承诺:本人所写的毕业设计(论文)陶瓷插芯端面磨床工件主轴设计均系本人独立完成,没有抄袭行为,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,若有不实,后果由本人承担。 承诺人(签名): 年 月 日摘 要陶瓷插芯是一种高密度的零件,该零件是利用氧化锆粉粒经过混炼注射成型后高温烧制成的。陶瓷插芯端面磨床是针对陶瓷插
2、芯端面进行大批量同时磨削的机床,本设计主要针对陶瓷插芯端面磨床其中的一个模块-工件主轴进行研究分析设计。AbstractCeramic ferrule is a component of high density, the component is the use of zirconia powder after mixing, injection molding of high temperature burning. Ceramic ferrule end face grinder for ceramic ferrule end face mass at the same grinding
3、 machine, a module - the design of the main ceramic ferrule end grinding the workpiece spindle analysis design.此后内容已删,需要详细内容(论文,图片,CAD图纸,开题报告),联系QQ506681511Key Words: Ceramic ferrule, mechanical design, surface grinder, spindle assembly, spindle目 录摘 要IIIAbstractIV目 录V第1章 绪论11.1课题背景11.2端面磨床11.3陶瓷插芯21
4、.4 磨床的未来发展方向31.5 本次设计的技术参数4第2章 磨床主轴的结构初步设计52.1主轴的基本要求52.1.1 旋转精度52.1.2刚度52.1.3抗振性52.5 轴承与轴颈的选择62.5.1 轴承72.5.2轴颈82.6电动机的选择82.6.1电动机的选择82.6.2 V带轮的选择102.7主轴直径的选择10第3章 主轴零件工艺12第4章 磨床主轴的校核16第5章 磨22第6章 磨246.1套246.2套筒及其锁紧装置256.426结论27参考文献28致 谢29第1章 绪论采用磨料或非金属的磨具(如砂轮砂带油石和研磨剂等)对工件表面进行加工的机床称为磨床,它是为了适应工件精密加工而出
5、现的一种机床,是精密加工机床的一种。通常磨具旋转为主运动,工件的旋转与移动或磨具的移动为进给运动。通常把使用砂轮加工的机床称为磨床,如外圆磨床平面磨床,而把用油石磨料作为切削工具的机床称为“精磨机床”。磨床种类很多,主要有:外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床和用来磨削特定表面和工件的专门化磨床,如花键轴磨床、凸轮轴磨床、曲轴磨床等。对外圆磨床来说,又可分为普通外圆磨床、万能外圆磨床、无心外圆磨床、 宽砂轮外圆磨床、端面外圆磨床等【1】。以上均为使用砂轮作切削工具的磨床。此外,还有以柔性砂带为切削工具的砂带磨床,以油石和研磨剂为切削工具的精磨磨床等。轴类零件是旋转体零件,其长度大于直径,一般
6、由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同,轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等【2】。 1.1课题背景随着机械自动化技术的快速发展,机械自动化产品有逐步取代传统机器产品的趋势,与传统机械产品相比,机械自动化产品具有更高的功能水品和附加值,它将给开发者和用户带来更高的经济效益【3】。机械自动化也分许多领域,在通信领域,光纤通信和其他光纤技术的不断革新,市场对光纤连接器的需求迅速增长,与此同时,对光纤连接器的品质也提出了越来越高的要求。陶瓷插芯是光纤连接器的关键零件,具有定位、对中、紧固、保证互换性、在反复拉拔时保持性能稳定等多种重要功能。为保证这些功能,
7、陶瓷插芯的制造精度就需要很高的要求,因而实现对陶瓷插芯各结构要素的高效高精加工已成为国内外相关领域追逐的热点【4】。1.2端面磨床端面磨床是高精度端面加工设备,有着高强度机械构造和稳定的精度。机床特点:高精度精密轴承,保证机床刚性及精度。气动控制,实现轻压、重压、轻压三阶段压力任意调整和自动转换。触摸屏控制界面,方便、快捷。高效率、高精度的金刚石磨盘研磨,备有修整环。端面磨床及其特点:端面磨床是外圆磨床的一种变形机床,它宜于大批量磨削轴类端面工件,有较高的生产率。它的特点如下(1)这种磨床的布局形成和运动联系与外圆磨床相似,为避免砂轮架与工件或尾架相碰,砂轮安装在砂轮架的右边,从斜向切入,一次
8、磨削工件外圆和端面。(2)由于它适用于大批量生产,所以具有自动磨削循环,完成快速进给(长切入)-粗磨-精磨无花磨削。由定程装置或自动测量控制工件尺寸。(3)装有砂轮成型修整器,按样板修整出磨削工件外圆和端面的成型砂轮,为保证端面尺寸稳定及操作安全,一般具有轴向对刀装置。1.3陶瓷插芯陶瓷插芯磨床就是端面磨床的一种,是专门为了加工陶瓷插芯的一款端面磨床,它可以一次性磨削几十或者上百个陶瓷插芯零件。该磨床机械系统部分由砂轮主轴,工件主轴及驱动这两根主轴往复运动的系统和机架四个模块构成,主要的任务就是磨削陶瓷插芯端面。本次设计任务是设计其中的一个模块:工件主轴。陶瓷插芯是一种高密度的零件,该零件时利
9、用氧化锆粉粒经过混炼注射成型后高温烧制成的,是光纤连接器的核心部件。由于陶瓷材料与石英光纤热匹配性好,理化性能稳定,以陶瓷插芯为核心器件的光纤连接器得到了很快的发展。陶瓷插芯是光纤连接器的关键零件,具有定位、对中、紧固、保证互换性、在反复拉拔时保持性能稳定等多种重要功能。为保证这些功能,陶瓷插芯的制造精度就需要很高的要求,因而实现对陶瓷插芯各结构要素的高效高精加工已成为国内外相关领域追逐的热点【5】。如图1.1为陶瓷插芯的零件图。图1.1 陶瓷插芯此次设计的陶瓷端面磨床就是磨削零件右端的专用机床。1.4 磨床的未来发展方向现代磨床的主要发展趋势是提高磨削效率,提高机床的自动化程度及继续提高机床
10、的加工质量。 (1)提高磨削效率 随着磨料磨具的发展(如新型磨料立方碳化硼的出现,粘结剂及砂轮结构的改进)及磨床结构的改进,在磨削加工中采用了高速磨削,强力磨削,宽砂轮和多砂轮磨削以及其他的磨削工艺(如砂带磨削、电解磨削),使磨削效率不断提高。高速磨削是指将砂轮的线速度从目前的35m/s水平提高到5060m/s(目前国外个别磨床的线速度达120m/s)。砂轮线速度提高后可以提高磨削效率及表面质量,延长砂轮使用寿命。强力磨削是指以大的磨削深度进行磨削,它可以代替车削或铣削,直接将毛坯磨削到加工要求,因此可以显著提高效率。强力磨削在加工难切削材料方面效果特别显著。强力磨削时磨削力很大,因此,强力磨
11、削机床(尤其是主轴组件)的刚度很高,而且砂轮电动机的功率也提高了好几倍。 宽砂轮磨削适合在大批大量生产中用切入磨削法磨削较短零件表面,尤其是成形表面。多砂轮磨削适用于同时磨削多个表面,例如同时磨削曲轴或凸轮轴的几个轴颈。这类磨床也仅适用于大批大量生产中【6】。 (2)提高机床的自动化程度 近年来,普通磨床的自动化程度在不断提高。自动化的措施有自动进给、砂轮的自动修整和补偿、自动分度、自动装卸料及其自动测量等。应用于中、小批生产的磨床,其自动化的显著趋势是向数控磨床及适应控制磨削方向发展【7】。 (3)进一步提高加工质量 目前,对磨削加工精度和表面质量要求愈来愈高。为了达到上述高精度及高表面质量
12、的要求,在机床结构中采取了一系列提高精度和抗振性的措施。其中主要的措施有:采用高刚度及高旋转精度的新型主轴轴承;提高整机及主要部件的动态特性,尤其是动刚度以及静刚度;采用精密微量进给机构;严格控制机床的热变形,隔绝各种振源,采用各种高精度的自动测量装置以及高效率的冷却液净化装置等。1.5 本次设计的技术参数砂轮主轴转速1390r/min;扭矩4NM;磨削进给速度:0.002mm/min(精磨),0.02mm/min(粗磨);丝杆受到轴向力:500N;导轨承受重力:650N(包括产品主轴等);加工材料:氧化锆(ZrO2);产品磨削面积:3500平方毫米(吸盘直径125毫米);产品规格:直径2.5
13、毫米,长度10.5毫米;砂轮:端面金刚石砂轮(精磨、粗磨两种);磨削精度:产品长度10.50.005;操作基本要求:产品经人工装上吸盘后,设备自动完成磨削并停机,等待下一次磨削。第2章 磨床主轴的结构初步设计2.1主轴的基本要求2.1.1 旋转精度旋转精度是指轴类工件在装配后,在没有负载,低速旋转的条件下,工件前端的径向跳动和轴向窜动量的大小。主轴组件的旋转精度取决于主轴和轴承的动态特性。2.1.2刚度刚度是指主轴和构件抵抗变形的能力,在弹性范围内,刚度是零件载荷与位移成正比的比例系数,即引起单位位移所需要的力。刚度可以分为静刚度和动刚度。主轴组件的刚度是主轴,轴承和支承座的刚度的综合反映,它
14、直接影响主轴组件的旋转精度。主轴组件的刚度是综合刚度,影响主轴组件刚度的因素很多,主要有:主轴的结构尺寸,轴承的类型及其配置形式,轴承的间隙大小,传动件的布置方式,主轴组件的制造与装配质量等。2.1.3抗振性主轴组件的抗振性是指其抵抗受迫振动和自激振动而保持平稳运转的能力。主轴在工作时,主轴的部件会受到静载荷【8】。2.1.4耐磨性主轴组件的耐磨性是指其长时间工作后保持原始精度的能力。对精度有影响的首先是轴承,其次是夹具和工件的部位。因此,主轴组件各个滑动表面(主轴端部定位面,与滑动轴2.2磨床主轴主要结构的拟定磨床主轴的结构主要决定于主轴上所安装的吸盘、传动件、夹具、轴承和密封装置等的数量和
15、位置和安装定位的方法,其次是考虑主轴加工和装配的工艺性,一般在机床主轴上装有很多的零件,为了满足刚度和方便拆装,所以把这次的主轴设计成阶梯轴。主轴是空心的或者是实心的还要取决机床的类型,为了满足设计轴刚度的要求,所以把这次的主轴设计成实心的。2.3磨床主轴端部的确定主轴端部系指主轴前端。它的形状决定于机床的类型、安装夹具或刀具的形式,并应保证夹具或刀具安装可靠、定位准确,装卸方便和能传递一定的扭矩。主轴是实心的,前端有用于连接集油盘的螺纹孔,如图2.1为主轴端部的结构图。图2.1主轴端部结构2.4主轴的材料选取主轴材料主要根据强度、载荷特点、耐磨性和热处理后变形大小进行选择。强度取决于材料的弹
16、性模量E值,钢的E值较大(2.110N/cm左右),所以,主轴材料首先考虑用合金钢料。本次设计选用的合金钢是40Cr,调质处理248-286HBS。此后内容已删,需要全套详细内容(论文,图片,CAD图纸,毕业答辩PPT),联系QQ5066815112.5 轴承与轴颈的选择主轴的精度直接影响到主轴组件的旋转精度。主轴和轴承、齿轮等零件相连接处的表面几何形状误差和表面粗糙度,关系到接触刚度,零件接触表面形状愈准确、表面粗糙度愈低,则受力后的接触变形愈小,亦即接触刚度愈高。2.5.1 轴承由于结构和制造方面的原因,不同型号和规格的轴承所允许的最高转速是不同的。轴承的规格越大,精度等级越低,允许的最高
17、转速越低【10】。此后内容已删,需要全套详细内容(论文,图片,CAD图纸,毕业答辩PPT),联系QQ506681511图2.2 成对安装的角接触球轴承表2.1角接触球轴承轴承类型轴承代号内径(mm)外径(mm)高度(mm)角接触球轴承7000C102687200C103097001C122887201C1232107002C153297202C1535117003C1735107203C1740137204C2047147208C4080187209C4585197010C5080167210C5090207211C55100217212C60100187213C65120237014C701
18、1020查表2.1,所以我此次设计的轴承选择的是此后内容已删,需要全套详细内容(论文,图片,CAD图纸,毕业答辩PPT),联系QQ5066815112.5.2轴颈轴用轴承支承,轴上用来安装轴承的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准,它们的精度和表面质量一般要求较高,滑动轴承的轴颈因润滑不良,润滑油里带有铁屑,沙粒等都会造成轴颈磨损,严重时甚至会造成轴颈断裂。此次设计的主轴,应首先考虑轴颈。此后内容已删,需要全套详细内容(论文,图片,CAD图纸,毕业答辩PPT),联系QQ506681511影响其与滚动轴承的配合质量【11】。对于普通精度级机床的主轴,其支承轴颈的尺寸精度为IT5,轴颈的几何形状允差(
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