轴承磨床自动定位装夹系统设计学士学位论文.doc

河南工业大学

机电工程学院

毕业设计说明书

设计题目: 轴承磨床自动定位装夹系统设计

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目次
前言 1
1 全自动轴承内圈内圆磨床概述 2
1.1 磨削的基本原理 2
1.2 全自动轴承内圈内圆磨床的加工对象、范围及要求 3
2 自动轴承内圈内圆磨床总体设计与布局 5
2.1 机床的主要运动及参数分析 5
2.2 影响机床加工精度和效率的工艺因素 6
2.3 机床主要部件结构方案评价 6
2.4 机床的工作循环过程 9
3. 轴承内圈内圆夹具设计 10
3.1 自动定位夹具设计目的 10
3.2 工件的定位夹紧方式 10
3.3 电磁无心夹具的设计 11
3.4 无心夹具的定位误差 15
3.5 电磁无心夹具各部件设计图及参数的确定 16
4. 检测装置的设计 18
4.1检测装置的设计目的和意义 18
4.2检测装置设计 18
5 磨床各部件及其参数的确定 20
5.1.导轨 20
5.2.往复移动速度 20
5.3.磨架电动机功率 20
设 计 总 结 21
致 谢 23
参考文献 24

1

前言
现今轴承生产中，套圈磨削工艺及专用磨床不能满足高精度，高效率的要求，与国外相比存在着一定的差距。工艺设备的落后是国产轴承精度低，性能差，成本高以及在国际市场上竞争力低的主要原因。在所有轴承加工设备中，内表面磨床的水平具有表征意义。这主要是磨削孔径限制了砂轮尺寸及相应的系统结构和几何参数，从根本上限制了工艺系统的的刚性。内圆磨削速度要从砂轮主轴的转速的提高寻找出路，相应的就带来了高速主轴轴承的制造，应用装配技术和高速下的振动及动平衡一系列要求。轴承套圈内径公差严格，在大批量与高效率的生产条件下，难以用定程控制尺寸，必须配用各式主动测量系统，从而增加了内圈磨床结构及尺寸的复杂性。
该课题来源于生产实践。在深沟球轴承内圈的加工中，内圆磨削是一道关键工序。其原因是：受孔径限制，砂轮尺寸小，砂轮消耗快，影响磨削效率和质量。现代磨削技术在不断的发展和提高，对于轴承内圈内圆的磨削，越来越要求磨床具有高精度、高效率和高可靠性，而传统的手动和半自动内圆磨床难以满足使用要求，因此设计开发全自动内圆磨床则显得尤为重要。
根据任务分工，我主要负责设计机床的工件定位夹紧系统。设计过程中，通过翻阅大量的通用机床的设计资料，并总结设计机床的主要特点，从而得出了该机床的夹具装配图。
虽然各种机床的功能和要求不同，但就其磨削原理而言，同属于内表面磨削，其运动方式和总体布局也基本相同，大多数部件通用。
目前，国内各厂对中高级精度轴承多采用二次磨削，为了改变这种情况，拟用一次磨削代替且达到终磨技术要求。
要在大批生产高效的条件下，满足上述技术要求，从磨床设计的观点来看，可以归结为磨削几何精度、尺寸精度及效率三个方面的要求。用因果分析尺寸精度、几何尺寸及磨削效率的影响因素，从而选择最佳装夹部件方案，在考虑运动图的设计布局及造型设计，最后决定最佳的方案。

1 全自动轴承内圈内圆磨床概述
1.1 磨削的基本原理
1.1.1磨削基本原理
磨削加工可分为一般磨削和高光洁度磨削（即精密磨削，超精磨削，镜面磨削）两种。
对于一般磨削，砂轮可当作一把多刀多刃的铣刀，每一颗磨粒相当于一个刀齿，每一个粒尖相当于一个“刀刃”。但他与铣刀又不同的地方就是砂轮有无数的刀齿，且刀齿的排列和刀齿的角度都是及不规则的。高速旋转的每一个“刀齿” ，在切削力的作用下，从工件表面上切除一条薄层的切屑，并在工件表面上摩擦发热而产生火花。这样无数磨砺切削的结果，就把工件表面要切除的金属磨去，形成光滑表面。
对于精密磨削，超精密磨削和镜面磨削，光滑表面的形成与一般磨削相似，但也有自身的特点。高光洁度磨削是由砂轮通过精细修整后形成等高的微刃切削作用和适当接触压力的摩擦抛光作用，使工件表面获得高的光洁度。
1.1.2 轴承套圈内圆的磨削原理与特点
（1）.基本原理：下图为滚动轴承内圈内孔的磨削原理图。

图1-1滚动轴承内圈内孔磨削原理图
磨削时，工件径向进给，砂轮轴轴向往复移动，在粗进给和精进给磨削之间，往往需要修整砂轮。修整时，砂轮退出内孔并在修整器位置往复运动一次，修整器就在砂轮表面去除一层磨料。每修整一次，就必须有一次补偿进给量Δa,Δa的大小应根据生产条件经验合理确定，一般其数量级为1-10微米。
在内圆磨削中，工件进给一般由机械控制，也有用步进电机控制的。砂轮转速由电主轴控制：砂轮轴向长距离往复运动由油缸控制，而其往复振动则有偏心装置控制。
（2）. 轴承内圈内圆磨削的特点：
(A).砂轮刚度低
内表面磨削时，砂轮受内径限制，常制成较细的悬臂梁状，刚度很低：刚性差，易于变形，从而引起较大的尺寸和形状误差：砂轮轴无进给光磨恢复变形时间较长，生产率很低。
(B).磨削条件差
内表面磨削时，砂轮直径很小，为保证一定的磨削线速度，砂轮轴转速极高，要上万转，很容易引起磨削系统的振动。在磨削时，砂轮与工件接触面积大，磨砾极易钝化，且自锐性不能充分发挥，产生热量多，冷却液很难进入磨削区，工件表面极易烧伤。
1.2 全自动轴承内圈内圆磨床的加工对象、范围及要求
1.2.1 机床的加工对象
该磨床主要用于大批量生产中高级精度的深沟球轴承内径的磨削。主要用于磨削轴承套圈内径，也适合磨削其他环形零件的内径，最适合大批量全自动化生产。
1.2.2 机床的加工范围
该磨床所加工轴承套圈的规格为：
磨孔直径： φ10-30毫米
最大磨削深度： 30毫米
最大工件外径： φ52毫米
加工余量: 0.2-0.35毫米
加工宽度: 9-30毫米
加工质量: 高于轴承国家标准对于P0级精度的轴承要求
1.2.3 工件的加工精度
作为精密的机械元件，滚动轴承工作性能能直接影响逐级的工作性能，甚至于装在主机关键部件的轴承的工作能力，几乎决定了该逐级的工作性能，除高精密轴承外，象耐高温、耐低温、防锈、防震、高速、高真空、和耐腐蚀等具有特殊性能要求的轴承的质量指标也是十分严格的。
一般来说，滚动轴承应具有高的寿命,低的噪音，小的旋转力矩和高的可靠性，这些基本性能要达到这些要求，就必须在机械加工工艺上首先确保轴承零件套圈的以下指标：
旋转精度：要求轴承的套圈的几何形状精度和位置精度不超过几微米。
尺寸精度：要求套圈的尺寸精度在几微米之内。
粗糙度：安装表面粗糙度Ra值不大于0.63μm-0.32μm，
尺寸稳定度：在长期存放和工作时没有明显的尺寸和形状变化。
质量指标：尺寸公差7微米：圆度3微米：粗糙度0.04μm

2 自动轴承内圈内圆磨床总体设计与布局
2.1 机床的主要运动及参数分析
2.1.1机床应提供的主要运动分析
为实现正常的内圆磨削，所需要的切削运动和辅助运动如下图所示。

图2-1 内圆磨削切削运动和辅助运动图
图中Vf-横向进给运动：Vr-纵向往复运动：Vd-修整运动：Va-砂轮与工件的接近运动：Ng-砂轮转速：Nw-工件的旋转运动。
2.1.2 机床的运动参数及动力参数
磨架最大纵向行程(mm) 150
磨架往复振幅(mm) 14 (无级调速)
磨架往复频率(次/分) 150-450 (无级调速)
砂轮轴型号 GDZ-36 GDZ-48 GDZ-60
砂轮轴转速 (rpm) 36000 48000 60000
砂轮轴功率 (KW) 5.0 3.5 2.5
工件轴转速(rpm) 低速450 567 10
高速900 1134 1420
工件架最大横向移动量(mm) 25
工件架回转角度 0-1.5
工件架最大进给量(mm) 0.46 (半径)
工件架快跳量(mm) 0-5 (无级可调)
粗磨速度(mm/min) 0.8-2
精磨速度(mm/min) 0.25-0.5
快速趋进工作速度(mm/min) 15
工件架粗精进给微退量(mm) 0.001-0.016

2.2 影响机床加工精度和效率的工艺因素
自动测量装置的精度和稳定性，以及砂轮的切削性能都是至关重要的。砂轮的自锐性及在修整期间内的耐磨性是否良好，对内圆磨削尺寸精度，几何精度和精度稳定性有重大影响，小孔磨削时尤为重要。所以，仪表和砂轮是实现正常自动内圆磨削的前提条件。
以下是分析影响内圆磨削尺寸精度，几何精度及磨削效率的磨床结构因素。
2.2.1内圆磨削尺寸精度结构影响因素
1. 工艺系统的运动精度及重复定位精度；
2. 工艺系统的静动态刚性；
3. 工艺系统的热变形；
2.1.2内圆磨削几何精度的磨床结构影响精度
4. 工艺系统的运动精度及重复定位精度；
5. 工艺系统的静动态刚性；
6. 夹具重复定位精度(考虑重修的可能性)和主轴回转精度；
2.1.3内圆磨效率的磨床结构影响因素
7. 磨削参数，主要是砂轮线速度，横向进给速度，往复频率和工件速度；
8. 磨削循环的合理的设计以及空程磨削时间和辅助时间的比重；
9. 工艺系统的刚性；
10. 机电系统工作的可靠性；
2.3 机床主要部件结构方案评价
根据前一节机床结构因素对加工尺寸精度，几何精度和效率影响的分析，现将内圆磨床各主要部件可能采用的结构方案列出，并分别进行刚性评价，精度评价，从而进行方案的比较选择。部件的结构方案是在假设部件结构设计，制造良好的基础上进行的。任何合理的结构方案，如果具体结构设计不当或制造不良，均会使该部件失去其优势，乃至完全达不到预测的结果。
各部件结构方案综合评价如下表
部件名称
结构方案
刚性评价
精度评价
效率评价

夹具
定心夹具
电磁无心夹具
滚轮式无心夹具
优
优
中
差
优
优
差
优
优

导轨
滑动导轨
液静压导轨
气静压导轨
磙子滚动导轨
钢球滚动导轨
中
优
差
优
中
优
优
优
优
优
优
优
优
优
优

砂轮主轴
( 3.6-9万转/分)
滚动支撑皮带轴
滚动支撑DZ系列电主轴
滚动支撑GDZ系列电主轴
气静压支撑电主轴
中
中
优
差
中
中
优
优
中
中
优
差

进给系统
丝杠螺母(滑动接触，消除间隙)
步进电机(滚动丝杠)
液压传动滚动丝杠

步进电机凸轮机构
中

优
优

优
差

优
中(停后反向差)
优
差(反向不灵敏)
优
中

差
尺寸控制系统
定程磨削
气浮塞规测量系统
前插式主动测量仪
步进电机凸轮杠杆
/
/
/
/
差(002)
中(001)
优
优
优
优
中
优
往复机构
液压往复
机械往复
高频振荡
/
/
/
差
优
中
差
优
优
空程磨削
消除系统
控制倒磨削

磨削功率控制

测量—升数法
/

/

/
优

优

优
中(径向磨削力控制)
优(切向磨削力控制)
中(尺寸公差控制)
表2-1 部件结构方案评价表
上述评价是定性的相对比较，曾试图采用加全权记分法来进行比较。由于每种结构各具特点，无法真正做到恰当的确定参数，并赋予适中的加权系数，所以实际上无法进行加权记分法评定。
2.4 机床的工作循环过程
机床在工作过程中,需要两个循环过程：磨削循环和砂轮修复循环。下面分别介绍一下这两个过程。
2.4.1机床的磨削工作过程
首先，打开总的电源，气源，启动工作轴，磁滤器，电泵。砂轮轴得到气压，启动砂轮轴和液压系统；机械手上料，复位；测爪进入工作，电磁无心夹具上磁。然后，测爪张开，磨架快速左行到底，工件架快跳，快趋，进行粗磨；工件架微退，进行粗光磨。然后精磨，工件架微退，进行精光磨。工件架跳出，步进电机复位，磨架往复停止，磨架快速右行至休整位置，补偿机构进行补偿；测爪收缩，断磁，测爪退出工件，然后机械手上料，进行下一个磨削循环。
2.4.2.砂轮休整循环
机械手上料，机械手复位，测爪进入工作并上磁，测爪张开，磨架快速左行至休整位置，休整器倒下，磨架休整左行；磨架快速右行至补偿位置，砂轮架抬起，磨架快速左行到底，工件加快跳，进行磨削。

3. 轴承内圈内圆夹具设计
3.1 自动定位夹具设计目的
小型深沟球轴承是使用量较大的轴承产品。其生产方式为大批量生产。由于行业的竞争日益激烈，生产厂家特别重视产品的质量和加工效率。在深沟球轴承内圈的加工工序中，内圈磨削是一种瓶颈工序，也是关键工序。传统的手动和半自动内磨床难以满足使用要求。因此，有必要设计开发以提高加工效率和质量为目的的全自动轴承内圈内圆磨床。轴承加工是以大批量为特征的，因此加工设备不仅要保证轴承所要求的各项精度而且效率也是一个很重要的指标。而随着轴承工业的发展，对轴承磨床的加工精度也提出了更高的要求。自动定位装夹系统是轴承加工中提高加工精度和效率的一项关键之一。
3.2 工件的定位夹紧方式
滚动轴承套圈的磨削用夹具有两大类：定心夹具和无心夹具。定心夹具，工件中心相对夹具夹持元件是固定不动得；无心夹具与定心夹剧最根本的区别在于工件转动轴跟随有定位表面的设计尺寸和几何形状决定的差异而变动。主要是由于工件与工件轴之间无刚性联结的缘故。无心夹具的显著特点在于重复定位精度高，主轴径向调动不影响加工精度，而主轴轴向跳动越不是一比一地传递给加工精度，无夹紧变形；调整方便，装卸工件容易，便于实现现代化。
与无心夹具相比定心夹具有如下缺点：
1).夹具与工件轴固定在一起，工件轴的径向、轴向跳动1：1的传递为工件的加工误差。
2).工件易产生夹紧变形，使磨后表面出现多角形。
3).适应范围窄。
4).上、下料不方便，不易实现自动化。
因此，在设计时首选无心夹具。无心夹具有滚轮式、端面机械压紧式和电磁式三种，目前轴承套圈磨削应用的最广泛、效果较好的是电磁无心夹具。
电磁无心夹具主要靠电磁力来实现工件的定位与夹紧，一般有端盖、线圈、铁心、磁盘、磁极、支承块、可动支承座、夹具体几部分组成。其中铁心、磁盘、磁极用螺钉连接在一起组成转动部分，用来驱动工件转动并限制工件定位的3个自由度，转动部分通过铁心安装并连接在机床主轴端部，其余的线圈、支承块、可动支承座、夹具体、端盖组成固定部分，用来安装线圈并使工件径向定位，线圈安装在夹具体的线框内，两个可动支承可以在半圆盘上调整以获得所需要的支撑夹角，同时它也可以沿径向调整以适应工件尺寸大小的变化，两个支撑块在支撑座上可作径向、轴向调整，并可以作左右倾斜接触调整，以满足尺寸偏心大小、偏心方向变化的要求，并使支撑和工件保持良好的接触。它与各种高精度的自动无心夹具与定心夹具相比，具有以下优越性：
① 结构简单，通用性广；
② 装卸工件容易，操作方便，便于实现单机自动化生产；
③ 加工精度高
电磁夹具中的电磁力由线圈产生，这种线圈采用的线径为0.86毫米，每组线圈的匝数为1100，线圈端面用绝缘板隔开，线圈与壳体之间也需要垫有相应的绝缘板条，以防串动。
磁极的端面开有槽，以排除切屑。使用时，磁极端面要在所用的机床上磨平。磁极材料一般采用耐磨的GCr15钢。
支承材料一般可选用硬质合金YT5、高锰钢Mn13、夹布胶木或四氟乙烯等，主要应根据工件材料和加工条件（粗、精加工）不同进行选取。
电磁无心夹具在内圆磨床的床头上，它有8个磁极组成，电磁无心夹具在工作时，电源由限位开关控制，当往复向前工作时力接触器吸上，常开触点闭合，使线圈激磁。当工作结束往后退时，常开触点开关断开，常闭触点复位，使线圈通入反向电流，产生反磁，以消除剩磁。
工件之所以被夹紧，关键在于工件中心相对磁极中心有一个偏心量e，工件被直流电磁线圈产生的磁力吸在磁极端面上。磁力大小可以调整，通常调至用于径向拨动工件，少用力能将工件拨动为宜。由于偏心e的存在，工件不能绕工件轴轴线和工件轴同步转动，而只能绕前后两支承所决定的工件几何中心转动，这就是次几何工作端面之间产生相对滑动，因而产生滑动摩擦力。

3.3 电磁无心夹具的设计
3.3.1电磁无心夹具力学原理
1）夹持原理
工件之所以被夹紧关键在于工件中心相对磁极中心有一偏心量e。

图3-1夹具夹持原理图
工件被直流电磁线圈产生的磁力吸在磁极端面上，磁力大小可以调整，通常调至用手径拨动工件，稍用劲将工件拨动为宜，由于偏心e的存在，工件不能绕工件轴轴线和工件轴同步转动，而只能绕前后支撑所决定的工件几何中心转动，这使磁极和工件端面之间产生相对滑动，因而，产生滑动摩檫力，研究表明，摩檫力可以合成一个合力F和一个合力矩M，F垂直与偏心e，直指向两支撑之间，作用点为工件中心。这样，F起到径向夹持的作用，保证磨削过程工件被稳定地夹持在支撑块上，而M作为驱动力矩，绕工件轴线转动。
摩擦力的合力F可以按下式计算：

式中 f——摩擦系数
Q——正常电磁吸力，公斤力
——计算系数，其值可以按下式计算

式中 ——磁极角速度，弧度/秒
——偏心距，毫米
——工件定位端面的平均半径，毫米
——角速度相对滑动值，弧度/秒
代入数据得F==5.7N/kg
2） 驱动力矩
当工件刚刚放入夹具上时，其转动角速度为零；在驱动力矩M作用下，工件逐渐加速，直到匀速转动为止，这就是称M为驱动力矩的原因。在砂轮磨削工件时，如果工件速度底于磁极转速，则驱动力矩M和工件转速方向一致。驱动力矩如果工件转速高于磁极转速则驱动力矩M和工件转速方向相反，阻止工件加速转动，这称为驱动力矩的两重性。
3.3.2 电磁夹具调整参数的确定
电磁无心夹具常见的两种工作情况是以外圆为定位基准加工内孔，另一种是以外圆为定位基准加工外圆，根据我们设计的磨床加工要求，是以外圆为定位基准加工内孔，由此来调整参数偏心量e、偏心方向角、支承角及两支承的夹角
① 偏心量e
偏心量e对精工精度的影响，在毫米时，e值在一定范围内的变化对技工精度并无显著影响；当毫米时，e值减小，工件的壁厚差增大很快，其原因是由于e 减小时，其产生的夹持力也减小，使工件定位不稳定所造成的。增大e值可以提高工件在磨削过程中的稳定性，但是会增大工件在两支承之间的摩擦力，有使定位基准出现划伤或摩擦烧伤的危险。一般e在毫米的范围内较适合。
② 偏心方向角
角决定了工件旋转的方向，是指通过磁极和工件中心的连线与前支承之间的夹角，决定径向夹持力F的位置，使F位于两支承夹角之间，最好在中间，以保证工件在磨削时候的稳定性。以外圆定位磨内圆时候，角应在的范围内。
③ 支承角
在内圆磨削时，角是指前支承与工件水平中心线的夹角，实践证明，角对工件的加工精度影响很大。对内圆磨削，角应在范围内选取
④ 两支承夹角
角对工件的几何精度无显著影响，一般可在之间选用。
综上所述，现将有关参数的选取数值归纳如下：
以外圆定位加工内圆时：
偏心量：粗磨时，mm
细磨时，mm
偏心方向角：
支承角：
两支承的夹角：
磨削方式
e（mm）

支外磨内
粗磨0.2—0.35

0--15

105--120

5--15
精磨0.15—0.25
表3-1各个参数总结表
3.3.3 电磁无心夹具调整方法
电磁无心夹具调整比较简单，但若调整不当，加工精度将会有很大的影响，甚至会发生工件飞出，影响安全。因此，有必要将调整步骤略述如下：
① 按照已选定的、角进行两支承座的调整并固定
② 安装磁极，并修磨磁极端面（一般摆动量为mm）
③ 依据已选定的值，调整偏心量
有两种经验调整法为：
① 接通夹具电源，将工件吸在磁盘上，使工件与磁极大致同心，开动主轴驱动工件。先将前支承靠住工件，使工件的摆动约等于已选定的偏心量e值的两倍。然后将前支承稍为固紧，并将后支承与工件靠紧，使工件稳定转动，再将后支承稍微固紧。接着，停止主轴转动，然后用涂色方法调整，使支承与工件具有良好接触，再将工件离开两支承2到3毫米，开动主轴；若工件很快靠紧两支承，并能稳定的旋转，就证明已调整好。若工件有跳动，甚至飞出，则需要再调整，使工件达到稳定的旋转为止。
② 将工件吸在磁极上，使工件与磁极基本同心，朝着偏心方向角的方向移动工件，其移动量大约等于已选定的偏心量e值，然后将两支承与工件接触，稍微固紧，用涂色方法调整，使支承与工件具有良好的接触，并将两支承固定。再将工件离开两支承2到3毫米，开动主轴，若工件很快靠紧两支承，并稳定的旋转，就证明已调整好。若工件有跳动，甚至飞出，则需要再调整，使工件达到稳定的旋转为止。
3.4 无心夹具的定位误差
当采用电磁无心夹具以支外磨内方式这种非自身定位方式来加工时，主要考虑定位误差
图中OXY的原点为工件理想中心。X轴的方向为磨削方向。
设工件定位表面上有一凸起位于后支撑1时，工件中心将沿支撑块2的斜面方向从O移至O，

图3-2工件理想坐标图

式中：i-------工件定位表面谐波次数；
C-------第i次谐波幅值；
------角度参变量；
------初相位。
工件定位时，定位表面同时在1和2点与支撑接触，因此，定位误差可表示为：

合并整理可得：

代入数据
=0.05
3.5 电磁无心夹具各部件设计图及参数的确定
3.5.1支撑
附图

图3-3 支撑
由于要加工的工件深度最大为30mm，故支撑与工件接触的部分长度为24mm，为了装卸方便和考虑到工件的配合要求，24mm的长度已经满足工件的支撑工作，其材料为HT200时效处理。加工工艺为:
铸造---钻削—磨削接触表面—铣削下表面—时效处理
3.5.2.槽盘
附图

图3-4 槽盘
槽盘是电磁无心夹具的重要连接部件，其上的凹槽用于滑板在其上面自由滑动，滑板上连接有支撑，环形凹槽使两个支撑可以形成不同的角度，以用来满足不同的工件加工时所需的驱动合力。根据工件大小和磨床设计，槽盘的外径为124mm。
3.5.3滑板
附图

图3-5 滑板
滑板单独设计一个直板，以用于连接两头螺栓，可以是支撑沿径向移动，以满足不同直径的工件加工精度。滑板上下两平面必须保证足够的平行度。
其余零件略。

4. 检测装置的设计
4.1检测装置的设计目的和意义
自动轴承内圆磨床是轴承套圈磨超生产线上的核心机床。轴承套圈内径表面的综合精度，直接会影响后序内沟道（或内圈滚道）超精对前序沟道磨削精度的改善，当然前序的内圈沟道（或内圈滚道）和端面磨削精度也要得到保证。相对来说，内圆磨削加工设备的加工精度尤为重要。内圆表面磨削不仅需要控制内圆表面的圆度、锥度和表面粗糙度，而且工件磨削面磨削尺寸的偏差控制较之其它几台磨超设备更为严格。自动轴承内圆磨床，它的磨架油缸后接了振荡机构部分，而其磨架下有轴向定位控制元件来控制磨架工位和修整位。自动轴承内圈沟磨床和前两台轴承磨床共模，借用床身、工件箱、工件轴、液压系统、冷却系统和外罩等部分。
4.2检测装置设计
我们把自动轴承内圆磨床的个各部件分为A,B,C三类。
A类部件有：进给架（包括伺服系统），磨架（包括电主轴总成），电气系统，砂轮修整器，工件轴系，床身。B类部件有：仪表机构，电磁夹具，液压系统，床头箱。其它如冷却系统、润滑系统、外罩、附件工装和包装箱等部分归为C类。
其中在电磁夹具上连接一个检测装置:电磁装置由支撑板，传感器，光杆，螺纹杆，液压系统，压板，紧定螺钉组成。
其原理为：传感器在轴承加工过程中直接与工件内径面接触，设置好一定的参数，当工件内径达到加工尺寸要求时，传感器将信号传到电气仪表控制装置，电气控制装置分析数据，迅速选择电磁夹具电源开关，使夹具断电，加工自动停止。这样可以保证工件被加工的精度提高，提高了加工效率。检测装置动力由液压系统提供。其相互连接由光杆，螺纹杆，支撑板和压板固定。由紧定螺钉把检测装置连接在机床上。

附设计检测装置图

图4-1 检测装置图

5 磨床各部件及其参数的确定
根据提供的各项技术指标和工艺参数，来确定机床各组成部分的结构。
5.1.导轨
从要求设计机床技术指标，加工出来的工件的圆度在1.5um之内。粗糙度达到Ra0.4，因此，磨架系统和工件架进给系统的导轨均采用超精密加工的十字交叉滚子导轨，摩擦阻力小，运动平稳，运动精度高，寿命长，刚性好。
5.2.往复移动速度
磨架往复移动速度的大小，直接影响工件的加工速率、精度、光洁度。根据工艺参数，决定磨架的往复次数：150~450次/分，选取3次/秒，最大磨削宽度为20mm。故磨架往复速度
V=3×2×0.3m/s=0.18m/s
5.3.磨架电动机功率
合理地确定磨架的主电动机功率，若功率选取过大，则消耗电力过多，造成浪费；若选取功率过小，则又使机床的使用效能受到限制。
通常在计算功率时，可以参照以下公式进行：
N电=N磨 +N损
式中：N电--------------磨架电动机功率（kw）
N磨--------------磨削功率（kw）
N损----------------------损耗功率（kw）
其中磨削功率可以采用下面的公式计算：
N磨=（Pz×V砂）/102（kw）
Pz--------------切向磨削力。它与进给量、磨削深度的大小、砂轮与工件线速度的高低、砂轮磨削面的宽度等有关。

设 计 总 结
电磁无心夹具是对机械设计制造及其自动化专业知识的一次全面检验，同时也是对机械、材料、控制、计算机等知识的综合应用，培养准工程技术人员的综合设计和实践应用能力。
在本次设计中我根据设计任务，参阅国内外现有轴承磨床设计等大量资料，取其精华，吸百家之长，力求设计完善、先进、经济实用，提高劳动生产率，增加效益。
通过毕业设计提高了我分析问题、解决问题的能力，培养了认真、严谨的工作作风和吃苦耐劳的、一丝不苟的治学态度，使自己能够熟练地查阅国内外有关资料、文献，学会了如何调查、收集、整理第一手资料，在保留原有基础的同时，运用新工艺、新技术和新材料，大胆创新，以弥补产品的不足之处，使其趋于更合理、更先进更优化、更具有使用价值和良好的经济效益。
另外，在夹具设计方面使我学会了定位夹紧机构设计、定位元件的选择、技术处理等很多知识，设计过程中需要查阅大量的手册、资料、中外有关公司的产品和说明书，使我翻阅资料的能力得到了提高，并掌握了通过互联网获得所需技术资料的方法，同时也提供了阅读科技英语的水平。
无心夹具设计的课题来源于生产实践，通过理论和实践的结合，加深了我对所学知识的理解，也为我将来的工作创造良好的条件。本次设计因为是整机设计，工作量较大，时间紧迫，锻炼了我快速反应的能力，随着市场竞争的日益激烈，这也将是一个现代机械设计人员应具有的基本素质。
此外，通过这次设计，也让我意识到科技创新的极端重要性。五十年代，开始逐步发展了切入式轴承专用内圆和外圆磨床；至八十年代，随着机床基础元件技术的发展，特别是电子技术的高速发展，轴承套圈内圆和外圆磨床的技术的日趋完善，相继出现了PC和 CNC控制轴承套劝内圆和外圆磨床及CAC控制的轴承套圈内圆磨床，使现代控制技术与先进的机床功能组件相得益彰，大大提高了机床的自动化程度、可靠性、工作精度和生产效率。
迄今为止，较著名的轴承磨床制造厂主要有：美国的勃兰恩特、希尔德；西德的奥佛贝克；意大利的西马特、法米尔、诺瓦；日本的精工精机、东洋工业公司；东德的柏林机床厂、卡尔马克思城磨床厂等。
毕业设计中，我们组每个人的任务是不同的，但是所运用的知识还是有共同之处的。我们在一起的时候经常交流自己的进展情况，互相提供有用的资料，让我们深深意识到团队协作精神的重要性。
这次毕业设计不是简简单单的完成一个课题，而是使我初步掌握了科学研究的步骤与方法，巩固了我的专业知识，锻炼了我的实际操作能力，也锻炼了我的分析问题解决问题的能力，为今后的工作打下了良好的基础。同时也发现了自己的不足之处，那就是生产实践经验太少，调研考虑不够仔细，这就要求我在以后走上工作岗位时，应虚心向工人师傅请教，多进行生产实践，以便在产品设计时能够理论联系实际，做到有根有据。
总之，这次毕业设计，也是对我迈向社会之前的最好的一次检验。

致 谢
几个月紧张而有序的毕业设计接近尾声，本次毕业设计——电磁无心夹具设计，按照设计任务书规定圆满完成了。从开始接受设计题目开始一直到现在，有多少可敬的师长、同学给予我无私的教诲和帮助，令我终生难忘。
感谢我毕业设计的导师马玉平老师，正是在马老师的悉心关怀和耐心指导下才顺利得以完成。马老师以其严谨、求实的治学态度、高度的责任心和敬业精神，给予我极大的帮助与鼓励；马老师踏实认真、开拓创新的治学作风必将使我终生受益；马老师不仅是我们学习上的良师还是我们生活上的益友，常常教诲我们要有一个积极乐观务实向上的生活态度。从论文的选题、调研、绘图、撰写说明书无不浸透着马老师的心血，在此期间，马老师多次询问我的课题进度，提醒我该注意的问题，并在我课题遇到困难时，给予了我耐心的指导和帮助。借此设计完成之际，谨向马老师表达我崇高的敬意和衷心的感谢!感谢他不厌其烦的教诲和一丝不苟的严谨作风，在学习、生活和以后的工作中给我树立了为学为人的榜样，在这里我也希望在今后的学习和工作中能够继续得到马老师的教导。
感谢河南工业大学机电工程学院各位老师在这四年学习生涯中给予我的关心和帮助；感谢后勤集团宿教管理中心的宋亚林老师，没有他为我们提供单独教室的学习环境，我们的设计就不会进展的这么顺利；在设计的过程中，一直与同组同学一起并肩学习、共同进步、共同探讨问题，更加珍惜那些在一起的日日夜夜，在此对他们在共同学习过程中给我的帮助表示感谢。
也感谢我在河南工业大学求学期间的结识的老师、铁哥们、寝室室友，对于他们的帮助、鼓励和支持，在此一并表示感谢。
在设计中查阅了大量同类的参考书，在此谨向有关作者表示崇高的敬意。
最后衷心感谢各位专家、老师百忙之中评阅我的设计资料。
由于时间仓促和作者水平有限，设计中的不当之处在所难免，请各位专家、老师、同学批评指正。

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