毕业设计方案抛光机.doc

摘 要本文经过调研中国外现有型材机械抛光机械使用情况，在综合分析各自优点基础上，经过自主创新研制出一个新型型材抛光机。铝型材机械扫纹方法是利用型材在挤压时效以后，经过一台专用机械扫纹设备，将同规格铝型材有规则地平放在扫纹机工作台上，选择合适工作台行走速度。经过扫纹轮和铝型材表面触压和高速干磨擦(无需任何扫纹剂), 从而达成根本消除型材表面挤压纹方法。而铝型材机械扫纹质量效果，取决于使用扫纹轮材质、扫纹压下量、扫纹次数和扫纹工作台移动速度。本文设计型材抛光机能够适应不一样截面形状型材抛光要求，含有抛光面积大、抛光质量好、工作效率高特点，对实现型材抛光机械化含有很高现实意义，促进了型材加工行业机械化发展。关键词：型材，抛光，机械扫纹，机械化AbstractIn this paper, through the use of research domestic and foreign existing profiles mechanical polishing machine, on the basis of comprehensive analysis of their respective advantages, through independent innovation to develop a new kind of profile polishing machine. Aluminum mechanical scanning lines after the limitation of the extrusion method is to use the profile through a dedicated mechanical scanning lines equipment, with specifications of the aluminum will be regularly swept flat on grain machine workbench, select the appropriate workbench walking speed. Sweep through grain wheel and aluminum surface contact pressure and high speed dry friction (no scan lines), so as to eliminate surface profiles extrusion lines. And aluminum mechanical sweeping effect of grain quality, depends on using sweep tightener material, quantity of the scanning lines, flicking grain number and grain worktable movement speed. Profile polishing machine designed in this paper can adapt to the requirement of different shape of cross section profile polishing, polishing polishing area is large, good quality, high efficiency characteristics, to achieve material polishing mechanization has very high practical significance, and promoted the development profile processing industry mechanization.Keyword：Profiles, polishing, mechanical scanning lines, mechanization目 录摘 要IABSTRACTII1绪 论11.1 引言11.2 中国外铝合金型材发展现实状况31.2.1 国外研究现实状况31.2.2 中国研究现实状况31.3 研究目标和意义51.4 研究内容51.5 技术路线61.6 本章小结72异型材抛光机总体方案设计研究72.1 整机设计标准72.2 设计方案确定72.2.1 铝型材形状72.2.2 抛光方案确实定82.3 总体结构设计82.4 传动系统设计82.5 工作原理92.6 本章小结93丝杆传动系统设计93.1 型材抛光机传动形式选择93.2 丝杆螺母螺旋传动103.3 传动方案确实定113.4 丝杆螺纹设计和校核123.4.1 滑动螺旋传动特点123.4.2丝杆材料、热处理及精度123.4.3螺纹数据初步设计和校核123.4.4螺母及配合制设计和校核134 导轨设计和校核144.1 导轨选择144.2 滑动导轨结构144.3 竖直方向导轨154.3.1 竖直方向导轨类型154.3.2竖直方向导轨压强计算174.4 水平方向导轨184.4.1水平方向导轨类型184.4.2 水平方向导轨压强计算205 轴承选择和配套装置设计205.1 立式丝杆轴承选择215.2 水平丝杆轴承选择215.3 毛刷座设计215.4 电动机选择225.5 机体结构设计235.6 轴承座设计235.7 电动机固定座设计245.8 手轮设计24结 论26致 谢27附录281 绪 论1.1 引言铝型材，就是铝棒经过热熔、挤压而得到不一样截面形状铝材料。铝型材生产步骤关键包含熔铸、挤压和上色三个过程。其中，上色包含：氧化、电泳涂装、木纹转印、氟炭喷涂、粉末喷涂等过程。按用途分类能够分为以下几类：1. 建筑铝型材（分为门窗和幕墙二种）.2. 散热器铝异型材。3.通常工业铝异型材：关键用于工业生产制造用，比如自动化机械设备、封罩骨架和各企业依据自己机械设备要求定制开模，又如流水线输送带、提升机、点胶机、检测设备、送货架等等，电子机械行业和无尘室用得居多。4、轨道车辆结构铝合金型材：关键用于轨道车辆车体制造。5、装裱类铝型材，制作成铝合金画框，装裱多种展览、装饰画。按合金成份分类：可分为1024、6063、6061、6082、7075等合金牌号铝异型材，其中6系最为常见.不一样牌号区分在于多种金属成份配比是不一样，除了常见门窗铝型材如60系列、70系列、80系列、90系列、幕墙系列建筑铝型材之外，工业铝异型材没有明确型号区分，大多数生产厂家全部是根据用户实际图纸要求加工。按表面处理要求分类：1. 阳极氧化铝材。2. 电泳涂装铝材。3. 粉沫喷涂铝材。4. 木纹转印铝材。5. 氟碳喷涂铝材。6. 刨光铝材(分为机械刨光类和化学抛光类两种，其中化学抛光成本最高，价格也就最贵)。铝异型材特点：抗腐蚀性：铝型材密度有2.7g/cm3，约为钢、铜或黄铜密度(分别为7.83g/ cm3，8.93g/ cm3)，1/3。在大多数环境条件下，包含在空气、水(或盐水)、石油化学和很多化学体系中，铝能够显示优良抗腐蚀性。电导率：铝型材因为它优良电导率而常常被选择。在重量相等基础上，铝电导率相当于铜两倍。热导量率：铝合金热导量率约是铜50-60%，这对在制造热交换器、加热电器、蒸发器、炊事用具，和汽车缸盖和散热器全部很有利。非铁磁性：铝型材不是铁磁性，这对电气工业和电子工业而言是一个关键特征。铝异型材是不能自燃，这对于包含装卸或接触易燃易爆材料应用来说是很关键。可机动加工性：铝型材可机动加工性是优良，在多种变形铝合金和铸造铝合金中，和在这种合金产出后含有多种状态下，机加工特征改变相当大，这就需要特殊机床技术。可成形性：特定拉伸强度、屈服强度、延展性和对应加工硬化率支配着许可其变形量改变。据前瞻网-中国铝异型材行业细分产品产销需求和前景估计分析汇报调查显示，商业上可提供铝异型材在不一样形态下成形性额定值取决于其成形工艺方法。回收性：铝含有极其高回收性，再生铝特征和原生铝几乎没有别。生产步骤：熔铸是铝异形材生产首道工序关键过程为：（1）配料：依据所需要生产具体合金牌号，计算出合金成份添加量，并合理搭配多种源材料。 （2）熔炼：将已配好原材料根据工艺要求加入熔炼炉中熔化，并经过除气、除渣等精炼手段将熔体中杂渣、气体等有效除去。（3）铸造：熔炼好铝液在合适铸造工艺条件下，在深井铸造系统作用下，冷却铸造成多种规格铸棒。挤压：挤压是型材成形一个手段。先依据异型材产品断面设计，制造出模具，再利用挤压机将加热好铸棒从模具中挤出成形。常见牌号6063合金，在挤压时还需用一个风冷淬火过程及其后人工时效过程，用来完成热处理强化。不一样牌号热处理强化合金，其热处理制度也不一样。氧化：挤压好铝合金型材，其表面耐蚀性并不强，须经过其阳极氧化进行表面处理来增加铝材抗蚀性、耐磨性和外表美观度。其关键过程为：（1）表面预处理：用化学或物理方法对异型材表面进行清洗，裸露出纯净基体，以利于取得完整、致密人工氧化膜。还能够经过机械等手段取得镜面、无光（亚光）表面。（2）阳极氧化：经表面预处理异型材，在一定工艺条件下，基体表面发生阳极氧化，会生成一层致密、多孔、含有强吸附力AL203膜层。（3）封孔：将阳极氧化后生成多孔氧化膜膜孔孔隙封闭，从而使氧化膜防污染、抗腐蚀和耐磨性增强。氧化膜是无色，利用封孔前氧化膜强吸附性，在膜孔内吸附并沉积部分金属盐，使型材外表显现本色以外很多颜色，比如：黑色、古铜色、金黄色和不锈钢色等。1.2 中国外铝合金型材发展现实状况1.2.1 国外研究现实状况经过文件等相关资料查询，未见国外相关研究报道。1.2.2 中国研究现实状况铝加工工业在中国一直得到国家重视，铝异形材在世界各地一直全部受大家欢迎。东北轻合金加工厂现名东北轻合金有限责任企业是中国第一个铝镁合金加工基地（以下简称“东轻”）。建国早期，国家为了增强国防力量，建立属于自己航空工业，决定建立一个为飞机制造业提供轻金属材料铝镁合金加工厂。“东轻”一期工程便于1954年4月开工，耗时2年半时间，完成了20余万m2建筑施工，安装了21000t设备，建成了熔铸、压延、挤压三个生产车间和辅助设施。1958年6月14日二期工程也破土动工，到1965年后完工投产，建成了锻压、铝镁粉、铝箔、工艺管车间和镁合金熔铸生产线，形成年生产能力3.6万t。至此，中国第一个大型铝镁合金加工企业正式建成，中国开始自行地生产航空和军工轻合金材料，关键产品有板、带、箔、管、棒、型、线、锻件、粉等等。中国以后开始了铝加工历史和中国铝型材历史。中国铝型材工业起始于20世纪50年代（1956年）；兴盛于8090年代；本世纪中国铝型材将要进入“二次腾飞”、“二次创业”时期，行业结构，企业结构，技术结构，产品结构等全部正在发生一系列较大改变，中国加入WTO后，更会有市场和经济上大改变。1956年“东轻”建成，生产军工铝异型材起步。20世纪60-70年代是计划经济时期，也就是中国铝型材工业基础时期。在这个时期里，“东轻”铝材支援着国防建设，出人才去援建新铝加工厂。60年代第一批参与援建有西南铝业（集团）（以下简称“西南铝”），西北铝加工厂（以下简称“西北铝”）；80年代第二批参与援建有华北铝加工厂（以下简称“华北铝”），广东省有色金属加工厂（以下简称“广东加工厂”）；随即参与援建有华东铝加工厂（以下简称“华东铝”），青岛铝加工厂，渤海铝加工厂（以下简称“渤海铝”）。这些厂全部是以东轻人才作为主力建设起来，全部是国营企业。这些工厂全部有挤压机生产铝型材，西南铝还拥着有中国最大（12500t ）水压机和（8000t）挤压机。上列各厂，只有广东加工厂是单一铝型材厂，其它工厂分别还有板、箔材、带，西北铝还有铝粉。迄今为止，“东轻”、“西南铝”和“西北铝”一直是负担着中国军工、航天、航空工业用铝异型材和多种铝材生产地大型国营企业，她们能生产铝合金全部8个系列各牌号产品，“东轻”和“西北铝”还有变断面铝型材生产技术，“西南铝”是中国规模最大，装置最优异，综合实力最强综合性特大型铝加工企业。在同一时期，中国部分省份也分别建设了部分有色金属加工厂，有是上挤压机，有是上轧机。挤压机生产军工厂以外工业用铝型材，如：北京铝材厂，天津铝材厂，长春有色金属加工厂，营口有色金属加工厂，成全部有色金属加工厂，成全部铝材厂，上海有色合金厂等全部含有挤压机生产铝异型材，包含铝管材。在70-80年代初，上述不少国营企业，曾经引进过国外铝型材生产设备，引进日本和欧美铝型材技术：日本本部挤压机，美国萨顿挤压机，意大利布莱达挤压机，意大利西萨特氧化线，法国法卡斯氧化线，日本东洋技研氧化线、电泳线等，美国瓦格斯塔夫铸造系统、洛马熔铸线，各类炉子，和模具和门窗加工设备等等。这一时期出现引进国外铝型材技术高潮，引进技术是优异，但费用是高。在这个时期，中国铝型材工业发展速度并不太快，可为以后发展打下了基础，国营企业在引进技术以后，开始消化国外技术，并积累了经验，培养了人才。在发展铝型材工业方面先行一步。广东省南海市，尤其是大沥镇成为了中国铝型材工业发祥地，大沥镇最旺盛时候有180家铝型材厂，现存约160家，真正生产约120-130家。这个时期里，受广东铝型材厂影响，沿海各省也在逐步发展，广西、浙江、江苏、山东和辽宁等发展很快。据悉，浙江湖州南浔和辽宁营口大石桥一带新建了很多而且较为集中铝型材厂群，她们可能会形成中国东部和北方新铝型材厂集中地。在后期，内地可能除西藏之外各个省全部有了数量、规模不等铝异型材厂。最近，伴随西部开发，宁厦、青海、新疆、甘肃铝型材厂也较为活跃。现在，铝异型材厂数量较多地域，除广东省之外，可能就数辽宁、山东、江苏、浙江等省了。中国铝型材产量并没有正确公布数字，估量在全国约120-130万t，广东约有80万t。改革开放20年来，广东铝型材工业高速发展离不开全国各地技术型人才、劳感人员、市场支援，“东轻”、“华北铝”和“西南铝”等曾是广东建厂后技术人员和技工实习培训基地，这些厂也有不少技术人才流向广东，支援了广东。随即，广东铝型材发达带动和推进了中国铝异型材工业发展。1.3 研究目标和意义在铝型材挤压生产过程中, 因为受坯锭、模具、挤压工艺等原因影响, 型材表面将不可避免出现挤压纹, 严重地影响了铝型材产品质量和经济效益。针对铝型材挤压纹问题, 中国外有不少教授和工程技术人员, 从改善模具质量性能, 提升铝坯锭内成份质量, 调整挤压工艺参数等方面, 做了很多努力, 也取得了一定成效, 但最终还是不能根本处理挤压纹问题。众所周知，铝型材表面挤压纹，是生产企业和用户全部十分忌讳，很多企业为了消除铝型材表面挤压纹，在铝型材表面处理生产过程中，采取了用碱腐蚀方法来牺牲铝金属消耗，从而取得均匀铝表面质量。不过使用该种方法不仅失去了型材表面光泽，减弱型材结构机械性能，而且会严重地增加生产成本，尤其对氧化生产线管理和污染治理带来很多不便。1.4 研究内容铝型材机械扫纹方法是利用型材在挤压以后，经过一台专用机械扫纹设备，将同规格铝异型材有规则地平放在扫纹机工作台上，选择合适工作台行走速度。其工作原理：是经过抛光轮和铝异型材表面触压并高速干磨擦(无需任何扫纹剂), 从而达成根本消除型材表面挤压纹方法。而铝型材机械扫纹质量效果，取决于使用抛光轮材质、扫纹压下量、扫纹次数和扫纹工作台移动速度。现在，扫纹轮关键材料有钢丝轮、铜丝轮、合成材料轮等。依据实践比较最适合铝合金扫纹材料为耐高温尼龙纤维合成材料。因为铝型材机械扫纹目标是以扫平面为主，通常凹面不易扫到，而铝建筑异型材装饰面也通常以平面为主。所以，比较适用对建筑型材机械扫纹。本课题研究内容可分为三部分：一是对异型材扫纹抛光机整体结构进行设计；二是导轨部分设计计算；三是对螺旋传动部分设计计算，处理铝型材抛光质量问题。1.5 技术路线技术路线图1-1所表示，首先，经过查阅相关资料，确定出异型材扫纹抛光机初步制订方案；其次，分析确定影响扫纹质量原因；最终，本文对扫纹抛光机传动部分和导轨部分进行了设计。图1-1 技术路线图1.6 本章小结本章关键介绍了挤出铝型材机械扫纹目标和意义，中国外型材抛光及机研究现实状况，分析中国现有挤出型材存在问题，确定了本课题研究内容和技术路线。2.1 整机设计标准依据异型材抛光机设计要求，制订了以下设计标准：1.异型材抛光机抛光轮在空间直角坐标系中能够抵达任何位置，能够对形状特异型材进行抛光处理。2.提升异型材抛光机抛光质量。3.确保整机工作稳定性和可靠性。2.2 设计方案确定2.2.1 铝型材形状铝型材是铝棒经过热熔、挤压、从而得到不一样截面形状铝材料。图2-1所表示。图2-1 多种截面形状铝型材2.2.2 抛光方案确实定 采取耐高温尼龙纤维合成材料和铝型材高速干磨并沿型材表面缓慢进给，使抛光后型材表面平整光洁，提升抛光质量。2.3 总体结构设计机组采取三向导轨移动式作业方法。依据铝型材抛光作业要求，和确定抛光质量要求，来进行关键工作部件设计确定出总体结构。整机关键由丝杆传动系统、电动机、抛光轮及手轮等组成。2.4 传动系统设计本机型设计异型材抛光机传动部分示意图图2-2所表示，丝杆公称直径为32mm，机组配套使用电动机功率为0.75kw，输出转速为800r/min。抛光宽度160mm抛光轮压下量1-5mm水平进给速度15-17m/min。图2-3 丝杆传动系统示意图2.5 工作原理机组采取三向丝杆传动高速干磨式工作方法，机组作业时导轨承受着电动机重量和作业阻力，结构紧凑、机动性好。电动机经过特定联轴器联接到抛光轮，经过抛光轮高速旋转，达成机械抛光目标。2.6 本章小结针对中国铝型材截面形状、材料组织成份及抛光质量要求要求，对型材抛光机整体方案结构进行了设计。3丝杆传动系统设计3.1 型材抛光机传动形式选择利用丝杆螺母螺旋传动能够正确定位抛光轮位置，而且丝杆螺母传动方法能够有效预防工作电动机滑动。滑动螺旋特点：结构简单，加工起来方便；易于实现逆行程自锁，工作可靠；摩擦阻力较大，传动效率低；轻易磨损，轴向刚度较差。 滚珠螺旋特点：摩擦阻力较小，传动效率高；磨损小、寿命长、工作可靠性好；含有运动可逆性，应设防逆动装置；轴向刚度较高，抗冲击性能较差；结构复杂，加工制造较难；预紧后得到很高定位精度（约达5um/300）和反复定位精度（可达12um）。参考设计要求发觉，滑动螺旋和滚动螺旋均可满足要求。拟选定滑动螺旋传动方法。3.2 丝杆螺母螺旋传动螺旋传动(screw drive)，利用螺杆螺母啮合来传输动力及运动机械传动。关键用于将旋转运动转成直线运动，将转矩转换成推力。按工作特点，螺旋传动用螺旋分为传力螺旋、传导螺旋和调整螺旋。传力螺旋:以传输动力为主,它用较小转矩产生较大轴向推力,通常是间歇工作,工作速度不高，而且通常要求能自锁，比如螺旋压力机和螺旋千斤顶上螺旋。传导螺旋：以传输运动为主，常要求含有高运动精度，通常是在较长时间内连续工作，工作速度也比较高，如机床进给螺旋（丝杠）。调整螺旋：用于调整固定零件或部件之间相对位置，通常是不常常转动，要求能自锁，有时也要求很高精度，如机器和精密仪表微调机构螺旋。按螺纹间摩擦性质，螺旋传动可分为滑动螺旋传动和滚动螺旋传动两类。滑动螺旋传动又分为一般滑动螺旋传动和静压螺旋传动。滑动螺旋传动：通常所说滑动螺旋传动是一般滑动螺旋传动。滑动螺旋是采取梯形螺纹和锯齿形螺纹，其中梯形螺纹应用最广，锯齿形螺纹关键用于单面受力。矩形螺纹因为工艺性较差强度低等原因应用极少;对于受力小和精密机构调整螺旋，有时也采取三角螺纹。静压螺旋传动：螺纹工作面间形成液体静压油膜润滑螺旋传动。静压螺旋传动摩擦系数小，传动效率可达成99%,无磨损和爬行现象,无反向空程,轴向钢度很高,不能自锁,含有传动可逆性,但螺母结构复杂,而且需要拥有一套压力稳定、温度恒定和过滤要求高供油系统。静压螺旋关键被用作精密机床进给和分度机构传导螺旋。这种螺旋是用牙较高梯形螺纹。在螺母每圈螺纹中径处开有36个间隔均匀油腔。同一母线上同一侧油腔连通，用一个节流阀控制。油泵将精滤后高压油注入到油腔，油经过摩擦面间缝隙后由牙根处回油孔流回油箱。当螺杆不受载荷时，牙两侧间隙和油压相同。当螺杆受向左轴向力作用时，螺杆会向左移，当螺杆受径向力作用时，螺杆会向下移。当螺杆受弯矩作用时，螺杆偏转。因为节流阀作用，在微量移动后各油腔中油压会发生改变，螺杆平衡于某个位置，保持某一油膜厚度。滚动螺旋传动：用滚动体在螺纹工作面中实现滚动摩擦螺旋传动，又称滚珠丝杠传动.滚动体通常为滚珠，也有用滚子。滚动螺旋传动摩擦系数、效率、磨损、寿命、抗爬行性能、传动精度和轴向刚度等虽比静压螺旋传动稍差，不过远比滑动螺旋传动为好。滚动螺旋传动效率通常保持在90%以上。它不能自锁，含有传动可逆性；但结构复杂，制造精度要求高，抗冲击性能较差。它已广泛地被应用于机床、飞机、船舶和汽车等高精度要求或高效率场所。滚动螺旋传动结构型式，按滚珠循环方法分为外循环和内循环。外循环导路为一导管,将螺母中几圈滚珠联成一个封闭循环。内循环用反向器，一个螺母通常有24个反向器，将螺母里滚珠分别联成24个封闭循环，每圈滚珠只能在本圈内运动。外循环螺母加工方便，但径向尺寸大。为提升传动精度和轴向刚度，除采取滚珠和螺纹选配外，常见多种调整方法以实现预紧。3.3传动方案确实定（1）螺母固定，螺杆转动并移动（见图3-1图1）。这时螺母本身起着支撑作用，简化了结构。即使精度较高，但轴向尺寸往往很大，刚性较差。（2）螺杆转动，螺母移动（见图3-1图2）。这种传动形式存在独立支撑件，结构紧凑（所占轴向尺寸取决于螺母高度及行程大小），刚度较大。图3-1螺旋传动形式依据设计需要，使丝杆两端固定，丝杆仅能做旋转运动，这么固定在丝杆上螺母就能够伴随丝杆旋转而作直线运动，经过滑动螺旋将丝杆旋转运动转换为螺母直线运动。所以，只要让螺母和工作台固定在一起，工作台就能够随螺母进行水平直线运动，工作台运动方向由丝杆转动方向所决定，所以工作台只能做一维直线平移。故采取丝杆转动、螺母移动滑动螺旋传动方法。传动方案结构图所表示。图3-2传动方案结构3.4丝杆螺纹设计和校核3.4.1滑动螺旋传动特点（1）螺杆每转动一周，螺母移动一个螺距（弹头螺纹）。因为螺距往往很小，所以在转角很大情况下，能取得很小直线位移量，可大大缩短机构传动链，所以装置结构紧凑。 （2）有很好增力作用。只要给主动件一个较小转矩，从动件就能取得较大转矩。 （3）因为工作台用滑动螺旋设计，存在较大滑动摩擦，致使效率偏低，磨损较快。3.4.2螺杆材料、热处理及精度丝杆制造材料为45号钢。螺纹部分采取表面淬火处理，确保硬度达成45HRC，使螺纹含有很好强度和韧性。考虑传动工作台技术要求和安装限制，选择公差等级为h7级基轴制配合。3.4.3螺纹数据初步设计和校核考虑到实际中轴向力影响较大，选择梯形螺纹作为基础齿形。依据GB/T 5796.3-，。试取（外螺纹）公称直径32，对应中径30，小径25，螺距1.5。现实中，滑动螺旋传动失效性是关键是螺纹磨损、螺杆变形或螺纹断裂等。所以，滑动螺旋传动校核通常包含耐磨性、刚度、稳定性及强度等方面。依据使用需要，还需进行驱动力矩、效率和自锁等其它方面计算。螺纹升角及当量摩擦角丝杆选择45钢，螺母选择灰铸铁，查表得钢对灰铸铁摩擦系数，梯形螺纹牙型角该滑动螺旋副能够自锁。轴向力确实定立式螺旋副上安装电动机，该螺旋副承受轴向力关键是电动机重力，选择电动机重量为16kg，设计中留出预留量，估量最大轴向力。耐磨性校核 因为磨损速度和螺纹工作表面大小有直接关系，所以为了提升螺旋传动寿命，必需限制螺纹工作表面压强，即：这里，取梯形螺纹螺纹工作高度。试选择整体式螺母，所以。这里初步确定螺纹材料为45号钢，为兼顾螺纹硬度和韧性要求，进行比表面淬火处理，确保HRC在4050。 查表得45号钢许用压强。显然，有成立，合格。 又螺母螺纹扣数，合格。驱动力矩T、传动效率及自锁性校核对于单线螺杆，。视螺旋副克服摩擦力力矩为其驱动力矩，即 传动效率显然，故当驱动力矩去除后，螺旋将会自锁，实现“稳定刹车”。刚度校核 在长度为1m螺纹上，因轴向载荷和转矩T作用而产生螺距累计改变量查表可知，精度等级合格。稳定性校核 螺杆在受轴向载荷时，应预防螺杆长度和直径比过大而造成侧向弯曲。 显然，有螺杆最大工作长度螺纹部分长度 工作行程+螺母高度工作行程+旋合长度， 即 螺杆失稳时临界轴向载荷，。其中，支撑情况选定为两端固定（即轴向和径向均存在载荷作用），取长度系数综上，有（安全系数），合格。强度校核 按第四强度理论校核螺杆强度，即 杆所受应力查表得45号钢许用应力显然，合格反复精度校核 由GC-101-60，查得在h7精度等级下每一螺距螺距误差为，螺距累积误差为：0.009/25，0.012/100，0.018/300；牙型半角允差为20。 所以，由螺杆传动造成反复精度，合格。至此，所选外螺纹全部技术指标均已校验完成，结果在合格范围之内。所以，最终确定所选外螺纹各技术数据以下： 公称直径32， 小径25，螺距，螺旋升角内外螺纹精度及配合： 材料及热处理：45#钢表面淬火处理（HRC=45） 误差分析： 螺距累计误差：0.009/20，0.012/100，0.018/300,工作距离500mm，全长600mm。 反复精度被控制在在20内，完全满足设计要求。3.4.4螺母及配合制设计和校核1.配合制 由基轴制，确定内螺纹（螺母）精度等级为H8级。由GB/T5796.4-，对于H8梯形外螺纹，中径极限尺寸。2.螺母设计和校核 依据GB/T 5796.3-，。取（内螺纹）公称直径32，对应中径30，小径25，螺距1.5。螺母（工作台）材料使用灰铸铁（HT200）4导轨设计和校核4.1 导轨选择立式导轨选择单道燕尾形导轨，卧式导轨选择单道矩形导轨。4.2 滑动导轨结构滑动导轨是基础导轨，其它类型导轨全部是以它做为基础发展起来。一般滑动导轨滑动面之间呈混合摩擦。和液体摩擦和滚动摩擦导轨相比，含有较大摩擦系数、磨损快、使用寿命短、低速易产生爬行等缺点。但因为结构简单，工艺性好，便于确保精度、刚度，广泛应用在对低速均匀性及定位精度要求不高场所。所以本设计中依据实际应用情况选择滑动导轨。滑动导轨常见截面形状图11所表示。其各个平面所起作用各不相同。在矩形和三角形导轨中，M面关键起支撑作用，N面是确保直线移动精度导向面，J面是预防运动部件抬起压板面；而在燕尾形导轨中，M面起导向和压板作用，J面起支撑作用。图4-1滑动导轨常见截面形状(a) 矩形导轨；(b) 三角形导轨；(c) 燕尾槽导轨；(d) 圆柱形导轨 矩形导轨。图4-1所表示矩形导轨制造简单，刚度和承载力大，水平方向和竖直方向上位移互不影响，所以安装、调整较方便。M面既是确保在垂直面内直线移动精度导向面，又是承受载荷关键支承面；N面是确保水平内直线移动精度导向面。因N面磨损后不能自动赔偿间隙，所以需要有间隙调整装置。 三角形导轨。图4-1所表示山形导轨及V形导轨全部称为三角形导轨，当其水平部署时，在竖直载荷作用下，导轨磨损后自动赔偿，不会产生间隙，所以其导向性好。但压板面还需要有间隙调整装置。导向性能和顶角相关，顶角越小，导向性越好；当顶角加大，承载能力增加。支承导轨凸三角形时，不易积存较大切削，也不易积存润滑油。 燕尾槽导轨。图4-1所表示燕尾导轨能够看作是三角形导轨变形，磨损后不能够自动赔偿间隙，需用镶条调整。两燕尾面起压板面作用，用一根镶条就能够调整水平、竖直方向间隙。这种导轨制造、检验和修理均较复杂，摩擦阻力大。当承受竖直作用力时，它是以支承面为关键工作面，其刚度和矩形导轨相近；当承受颠覆力矩时，其斜面为工作面，其刚度较低。燕尾形导轨关键用于高度小多层移动部件。两个导轨面间夹角为55。 圆柱形导轨。图4-1所表示圆形导轨制造简单，内孔能够珩磨，外圆经过磨削可达成精密配合，但磨损后调整间隙比较困难。为预防其转动，可在圆柱表面上开键槽，但不能承受大转矩。圆柱形导轨往往用于承受轴向载荷场所，适适用于同时作直线运动和转动场所，如拉床、珩磨机及机械手等。4.3竖直方向导轨4.3.1竖直向导轨类型依据实际精度和应用场所，选择燕尾形滑动导轨。图4-2所表示，图4-2这种导轨关键特点有：1 结构简单，加工和装备及其使用维修方便。2 未形成完全液体摩擦时低速易爬行。3 制造较复杂，磨损不能自动赔偿，用一根镶条可调整间隙，尺寸紧凑，调整方便。选择镶条是为了调整导轨间间隙，选择是通常要求调整方便，确保刚性，接触良好且便于装配。选择弯头斜镶条。结构尺寸图4-3,4-4：图4-2图4-3图4-4由导轨高度为H=10，依据机械设计手册表9.3-11选择并计算求得镶条各数值以下：M4 螺母，D=8mm，c=3mm，l6=8mm，l7=12mm，s=6mm, b1=2mmm, d1=5mm，X=50, 1=0.2, 2=0.12，l1=l4=10mm，l2=6mm,=4，l3=18mm，L1=70mm，L2=88mm，l5=45mm，e=8.5，a1=9mm，b4=2.1，K=0.3。4.3.2竖直向导轨压强计算（1）计算目标导轨压强是影响导轨耐磨性和接触变形关键原因之一。设计导轨时压强取过大，则会加剧导轨磨损；若取过小，又会增大尺寸，所以应依据具体情况，合适选择压强使用值。（2）导轨面压强计算每个导轨面上所受载荷，全部能够简化为一个集中力F和一个颠覆力矩M作用。因为电动机重量关键由立式丝杆承受，竖直向燕尾形导轨在水平方向上基础不受外力，所以作用在导轨面上法向力极小，对竖直向燕尾形导轨导轨面压强计算能够省略。4.4 水平方向导轨4.4.1水平向导轨选择因为矩形导轨制造简便，刚度和承载能力大，水平方向和竖直方向上位移互不影响，即一个方向上调整不会影响到另一个方向位移。所以安装、调整全部较方便。另外，当导轨水平部署时，凸形导轨不易积存切削和赃物，但也不易存油，多用在移动速度小部件上。所以，本设计中在水平方向上采取矩形导轨中凸形导轨。以下图所表示图4-5选择镶条是为了调整导轨间间隙，选择是通常要求调整方便，确保刚性，接触良好且便于装配。选择弯头斜镶条。结构尺寸图4-6，4-7：图4-6图4-7由导轨高度为H=10，依据机械设计手册表9.3-11选择并计算求得镶条各数值以下：M4 螺母，D=8mm，c=3mm，l6=8mm，l7=12mm，s=6mm, b1=2mmm, d1=5mm，X=50, 1=0.2, 2=0.12，l1=l4=10mm，l2=6mm,=4，l3=18mm，L1=70mm，L2=88mm，l5=45mm，e=8.5，a1=9mm，b4=2.1，K=0.34.4.2水平向导轨压强计算（1）计算目标导轨压强是影响导轨耐磨性和接触变形关键原因之一。设计导轨时压强取过大，则会加剧导轨磨损；若取过小，又会增大尺寸，所以应依据具体情况，合适选择压强使用值。（2）导轨面压强计算每个导轨面上所受载荷，全部能够简化为一个集中力F和一个颠覆力矩M作用。在本设计中该导轨所受载荷能够简化成一个集中力F和一个颠覆力矩M，故依据机械设计手册，当力F和力矩M同时作用时，导轨压强呈梯形分布,所受最大压强Pmax，最小压强Pmin分别为：式中： F 为作用在导轨面上法向力（N）； L 为导轨接触面长度（mm）； a 为导轨接触宽度（mm）；水平向矩形导轨关键承受电动机、立式丝杆和部分箱体重量，为整个机体中最关键承力部件之一。电动机、立式丝杆和部分箱体估量重量为25kg,因为电动机安装在立式导轨一侧，所以，水平导轨受到电动机偏置安装所产生转矩作用，该转矩为16000Nmm。作用在导轨面上法向力F=250N，力矩M=16000 Nmm，导轨接触面长度L=90mm，导轨接触面宽度a=50mm。 查机械设计手册得，滑动速度低进给运动导轨最大压强是2.5MPa。计算得到导轨最大压强是0.29MPa2.5MPa，设计得到导轨参数满足要求。5 轴承选择和配套装置设计能否正确选择滚动轴承，对主机能否得到良好工作性能，延长使用寿命；对企业能否缩短维修时间，降低费用，提升机器工作率，全部有着十分关键作用。所以，不管是设计制造单位，还是维修使用单位，在选择滚动轴承时全部必需高度重视。5.1 立式丝杆轴承选择因为立式丝杆螺母上安装电动机，电动机重量传输给丝杆，装配在立式丝杆两端轴承承受径向载荷关键为电动机重量。依据轴颈直径，载荷性质，初选轴承类型为角接触球轴承，轴承型号为7205，由手册查得：基础额定动载荷：16.5kn基础额定动载荷：10.5KN脂润滑：11000r/min电动机重量为16kg，丝杆重量3.8kg，设计时留出预留量，立式丝杆轴承承受轴向力为250N。寿命计算计算内部轴向力F=250N7205型轴承(e=0.4)，则，计算两轴承轴向载荷比较和：上侧轴承轴承放松，下侧轴承压紧。计算当量动载荷则只计算寿命计算寿命=144530h大于估计寿命选择7205型角接触球轴承符合要求。5.2 水平丝杆轴承选择因为立式导轨上安装电动机和丝杆等重量由卧式导轨承受，卧式丝杆和轴承基础不承受径向力，所以只需依据丝杆轴颈直径选择轴承，初选轴承类型为深沟球轴承，轴承型号为6205。5.3 毛刷座设计电动机和毛刷连接装置一侧为和电动机相连半联轴器，和电动机输出轴进行周向和径向定位，另一侧使用键槽和螺纹连接对毛刷进行周向和径向定位。毛刷座设计图以下。图5-1毛刷座5.4 电动机选择选择电动机应综合考虑问题依据机械负载性质和生产工艺对电动机开启、制动、反转、调速和工作环境等要求，来选择电动机类型及安装方法。依据负载转矩、速度改变范围和开启频繁程度要求，并考虑电动机温度限值、过载能力和开启转矩，来选择电动机功率，并确定冷却方法。所选电动机功率应该大于或等于计算所需功率，按靠近功率等级选择电动机，负荷率往往选择0.80.9。过大备用功率会使电动机效率降低，对于感应电动机，其功率因数会变坏，并使按电动机最大转矩校验强度生产机械造价提升。依据使用场所环境条件，如温度、湿度、灰尘、瓦斯和腐蚀和易燃易爆气体等考虑必需保护方法，选择电动机结构型式。依据企业电网电压标准，确定电动机电压等级和类型。依据生产机械最高转速和对电力传动