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題目： 軸承內(nèi)外圈加工專用機(jī)床
橫向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)
學(xué) 號(hào)： 0923129
學(xué)生姓名： 展 杰
指導(dǎo)教師： 彭勇 （職稱：副教授）
（職稱： ）
2013年5月25日
無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
誠(chéng) 信 承 諾 書
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 軸承內(nèi)外圈加工專用機(jī)床橫向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。
班 級(jí)： 機(jī)械93
學(xué) 號(hào)： 0923129
作者姓名：
2013年 5 月 25 日
無錫太湖學(xué)院
信 機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書
一、題目及專題：
1、題目 軸承內(nèi)外圈加工專用機(jī)床橫向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
2、專題
二、課題來源及選題依據(jù)
該課題來源于迪奧企業(yè)軸承內(nèi)外圈專用機(jī)床橫向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。該機(jī)床主要用于汽車設(shè)計(jì)、軍工行業(yè)和其他工業(yè)行業(yè)的軸承生產(chǎn)制造，實(shí)現(xiàn)了單機(jī)自動(dòng)化、多機(jī)線自動(dòng)化的生產(chǎn)制造。其中軸承行業(yè)，占據(jù)頂端市場(chǎng)份額的90%以上，速度、準(zhǔn)確性和耐用性是我們產(chǎn)品成功的重要因素，在機(jī)械行業(yè)中占著很重要的位置。
本設(shè)計(jì)屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)合類課題，要求完成軸承內(nèi)外圈專用機(jī)床橫向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。通過本設(shè)計(jì)，可以幫助學(xué)生加深對(duì)本專業(yè)的相關(guān)知識(shí)理解和提高綜合運(yùn)用專用知識(shí)的運(yùn)用。
三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：
① 分析原始資料，查閱相關(guān)資料，收集整理有關(guān)橫向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、絲杠、阻尼缸運(yùn)動(dòng)、設(shè)備等資料；
② 對(duì)機(jī)床進(jìn)行系統(tǒng)分析和功能分析，并在此基礎(chǔ)上確定橫向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案；
③ 完成橫向機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)，以及各個(gè)零件的建模和整體的裝配，最后進(jìn)行橫向機(jī)構(gòu)的仿真運(yùn)動(dòng)；
④ 閱讀和翻譯英文文獻(xiàn) ；
⑤ 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 ；
四、接受任務(wù)學(xué)生：
機(jī)械93 班 姓名 展杰
五、開始及完成日期：
自 2012年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月25日
六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）：
指導(dǎo)教師 簽名
簽名
簽名
教研室主任
〔學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng)〕 簽名
系主任 簽名
2012年 11 月12日
摘 要
本文是根據(jù)無錫迪奧機(jī)械廠軸承內(nèi)外圈生產(chǎn)線改造項(xiàng)目要求，針對(duì)橫向部分能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給，快退，自動(dòng)感應(yīng)識(shí)別運(yùn)動(dòng)位置等要求，設(shè)計(jì)出一套軸承內(nèi)外圈專用機(jī)床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)，使其能夠代替工人手動(dòng)進(jìn)給，提高了公司生產(chǎn)效率。
論文根據(jù)軸承內(nèi)外圈的特點(diǎn)，對(duì)其橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)。此橫向機(jī)構(gòu)主要為了實(shí)現(xiàn)臺(tái)面板上的刀具在切削軸承內(nèi)外圈橫向進(jìn)給的運(yùn)動(dòng)。這一運(yùn)動(dòng)由阻尼液壓缸驅(qū)動(dòng)，由PLC控制，由感應(yīng)元件識(shí)別確認(rèn)臺(tái)面板橫向進(jìn)給時(shí)的位置。本文要設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括：阻尼液壓缸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，床身鉗尺寸的確定，滾珠絲杠的設(shè)計(jì)，臺(tái)面板的設(shè)計(jì)等。確定了橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的具體尺寸后，利用UG軟件對(duì)橫向機(jī)構(gòu)的主要部件進(jìn)行建模，并對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行虛擬裝配。然后將裝配體導(dǎo)入U(xiǎn)G軟件的運(yùn)動(dòng)仿真界面，并利用軟件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真和動(dòng)力學(xué)仿真。分析仿真結(jié)果，得出相應(yīng)結(jié)論。最后對(duì)軸承內(nèi)外圈加工專用機(jī)床橫向機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，讓本設(shè)計(jì)能夠真正的投入到日常生產(chǎn)操作中，使其切實(shí)能夠?yàn)檩S承廠的生產(chǎn)線改造做出貢獻(xiàn)。
關(guān)鍵詞：進(jìn)給機(jī)構(gòu)；軸承加工；虛擬裝配；運(yùn)動(dòng)仿真
Abstract
This paper is based on the reconstruction project requirements of the inner and outer circle line of bearings in Wuxi dior machinery factory. In order to achieve the requirements that the horizontal section automatically forwarding and identifying locations, this article designs a set of bearing internal and external ring special machine transverse feeding mechanism. It’s a special machine tool be used to replace workers manual feed and improve the company's production efficiency.
According to the characteristics of the bearing inner and outer circle ,the article designs its traverse mechanism reasonable.This mechanism mainly achieve the cutting tool on the the panel in cutting of bearing transverse feed motion on the inside and outside the circle .The movement is driven by damping hydraulic cylinder, controlled by PLC, recognized by the sensing element identification to confirm the position of the panel. The content of the article mainly includes damping hydraulic cylinder driving system designing, the determination of lathe bed clamp size, the design of the ball screw, a panel designing, etc. After determining the specific size of the infeed mechanism, the article applies UG software to model a major part of the traverse mechanism and assembly its overall structure virtually. Finally, the design of the machine infeed organization is optimized, so that it can really be used to put into the day-to-day production operations and make contribute to the production line of bearing plant effectively.
Keywords: feeding mechanism ; bearing processing; virtual assembly; motion simulation
目 錄
摘 要 III
Abstract IV
1 緒 論 1
1.1 本課題研究的目的和意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外軸承加工機(jī)床發(fā)展?fàn)顩r 1
1.3 本課題的主要內(nèi)容 2
2 橫向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3
2.1 橫向機(jī)構(gòu)組成 3
2.2 橫向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 3
2.2.1 機(jī)床的主要參數(shù)及床身鉗的初始設(shè)計(jì) 3
2.2.2 阻尼液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3
2.2.3 滾珠絲杠的設(shè)計(jì) 9
2.2.4 床身鉗安裝阻尼缸部分的尺寸及臺(tái)面板尺寸的設(shè)計(jì) 14
3 基于UG的橫向機(jī)構(gòu)三維建模與虛擬裝配 15
3.1 UG軟件的簡(jiǎn)介 15
3.2 主要零部件的三維建模 16
3.3 阻尼液壓缸的虛擬裝配 19
3.3.1 基于UG的高級(jí)裝配功能 19
3.3.2 阻尼液壓缸的虛擬裝配 21
3.4 本章小結(jié) 22
4 基于UG的運(yùn)動(dòng)仿真 23
4.1 運(yùn)動(dòng)仿真的工作界面 23
4.2 橫向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真 23
4.2.1 運(yùn)動(dòng)界面的的打開 23
4.2.2 連桿特性的建立 24
4.2.3 運(yùn)動(dòng)副特性的建立 25
4.2.4 施加運(yùn)動(dòng) 26
4.2.5 分析驗(yàn)證 28
4.3 本章小結(jié) 29
5 結(jié)論與展望 30
5.1 結(jié)論 30
5.2 不足之處及展望 30
致 謝 31
參考文獻(xiàn) 32
附 錄 33
7
1 緒 論
1.1 本課題研究的目的和意義
該課題來源于軸承廠生產(chǎn)線改造項(xiàng)目，根據(jù)軸承內(nèi)外圈加工設(shè)備加工時(shí)進(jìn)給的特點(diǎn)，對(duì)其機(jī)床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。該專用機(jī)床在橫向運(yùn)動(dòng)方面進(jìn)行了改善，把以前的人工進(jìn)給改造成為自動(dòng)進(jìn)給，減少了人工操作的誤差，提高了生產(chǎn)效率，改善了加工零件的精度。
在傳統(tǒng)軸承加工機(jī)床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)生產(chǎn)過程中，采用工人手動(dòng)對(duì)刀，手動(dòng)控制進(jìn)給量，單調(diào)重復(fù)，而且工人長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)單一動(dòng)作容易發(fā)生差錯(cuò)，發(fā)生生產(chǎn)事故或者使加工零件報(bào)廢。為了降低工人的工作強(qiáng)度，改善工作環(huán)境。提高生產(chǎn)效率和零件的精度，研制出了軸承內(nèi)外圈加工專用機(jī)床自動(dòng)橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)使其能真正代替人工完成任務(wù)。工人要做的就是按動(dòng)按鈕。這樣可以實(shí)現(xiàn)一人多機(jī)操作，解放出大批工人，同時(shí)也降低了企業(yè)生產(chǎn)成本，提高了加工精度，使企業(yè)更具有競(jìng)爭(zhēng)力!
1.2 國(guó)內(nèi)外軸承加工機(jī)床發(fā)展?fàn)顩r
目前，我國(guó)軸承加工機(jī)床數(shù)量上比較多，但在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中仍處于較低水平；即使國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也面臨著嚴(yán)峻的形勢(shì)，一方面國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)自動(dòng)化軸承加工機(jī)床有大量的需求，而另一方面卻有不少國(guó)產(chǎn)軸承加工機(jī)床滯銷積壓，國(guó)外軸承加工機(jī)床產(chǎn)品充斥市場(chǎng)。
這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，除了有經(jīng)營(yíng)上、產(chǎn)品制造質(zhì)量上和促銷手段上等原因外，一個(gè)主要的原因是我國(guó)生產(chǎn)的自動(dòng)化軸承加工機(jī)床品種、性能和結(jié)構(gòu)不夠先進(jìn)，新產(chǎn)品的開發(fā)周期長(zhǎng)，從而不能及時(shí)針對(duì)用戶的需求提供滿意的產(chǎn)品，造成這種情況的原因有：
（1）我國(guó)軸承加工機(jī)床廠目前開發(fā)基型產(chǎn)品的周期約為15～18個(gè)月，其中設(shè)計(jì)時(shí)間約為5～8個(gè)月，占總周期的40%左右。而國(guó)外一些先進(jìn)軸承加工機(jī)床廠同類基型產(chǎn)品的開發(fā)周期為6～9個(gè)月，其中設(shè)計(jì)約1.5～2個(gè)月，只占25%。因此無論是產(chǎn)品開發(fā)的總周期還是設(shè)計(jì)所占的時(shí)間比例均與國(guó)外先進(jìn)水平有很大的差距。
（2）我國(guó)工廠由于缺乏設(shè)計(jì)的科學(xué)分析工具，自行開發(fā)的新產(chǎn)品大多基于直觀經(jīng)驗(yàn)和類比設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)一次成功的把握性降低，往往需要反復(fù)試制才能定型，從而可能錯(cuò)過新產(chǎn)品推向市場(chǎng)的良機(jī)。
（3）用戶根據(jù)使用需要,在訂貨時(shí)往往提出一些特殊要求，甚至在產(chǎn)品即將投產(chǎn)時(shí)有的用戶臨時(shí)提出一些要求，這就需要迅速變型設(shè)計(jì)和修改相應(yīng)的圖紙及技術(shù)文件。在國(guó)外，這項(xiàng)修改工作在計(jì)算機(jī)的輔助下一般僅需數(shù)天至一周，而在我國(guó)軸承加工機(jī)床廠用手工操作就至少需1～2個(gè)月,且由于這些圖紙和文件涉及多個(gè)部門，常會(huì)出現(xiàn)漏改和失誤的現(xiàn)象，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和交貨期。
（4）現(xiàn)在我國(guó)工廠設(shè)計(jì)和工藝人員中青年占多數(shù)，他們的專業(yè)知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)不足，又擔(dān)負(fù)著開發(fā)的重任。
（5）由于長(zhǎng)期以來形成的設(shè)計(jì)、工藝和制造部門分立，缺乏有效的協(xié)同開發(fā)的模式，不能從制訂方案開始就融入各方面的正確意見,容易造成產(chǎn)品的反復(fù)修改，延長(zhǎng)了開發(fā)的周期。
為解決這些問題，必須對(duì)產(chǎn)品開發(fā)的整個(gè)過程綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，發(fā)展優(yōu)化和仿真技術(shù)，提高產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能，并建立起基于并行工程的使設(shè)計(jì)、工藝和制造人員協(xié)同工作和知識(shí)共享的產(chǎn)品虛擬開發(fā)環(huán)境,使用相應(yīng)的產(chǎn)品虛擬開發(fā)軟件，這樣才能有效地解決產(chǎn)品開發(fā)的落后局面，使企業(yè)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益[1]。
而在國(guó)外，軸承加工機(jī)床從80年代以后得到了很大空間發(fā)展，機(jī)床品種，性能，結(jié)構(gòu)都比較先進(jìn)，而且機(jī)床生產(chǎn)周期短，效率高，加工出來的軸承精度好，很好的滿足了客戶的要求。
不過，近幾年軸承內(nèi)外圈加工專用車床在國(guó)內(nèi)外都有很多研究，應(yīng)用的領(lǐng)域也越來越多，軸承機(jī)械，產(chǎn)品主要用于汽車行業(yè)、軍工行業(yè)和其他工業(yè)行業(yè)的軸承生產(chǎn)制造，實(shí)現(xiàn)了單機(jī)自動(dòng)化、多機(jī)線自動(dòng)化的生產(chǎn)制造。其中軸承行業(yè)，占據(jù)頂端市場(chǎng)份額的90％以上，速度、準(zhǔn)確度和耐用性是軸承內(nèi)外圈加工專用車床加工出來的產(chǎn)品的重要保障。
1.3 本課題的主要內(nèi)容
(1) 分析原始資料，查閱相關(guān)資料，分析國(guó)內(nèi)外軸承機(jī)床發(fā)展?fàn)顩r。
(2) 對(duì)軸承內(nèi)外圈專用機(jī)床橫向機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)。
(3) 阻尼液壓缸和滾珠絲杠的設(shè)計(jì)與計(jì)算。
(4) 橫向機(jī)構(gòu)各部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算。
(5) 基于UG的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)三維建模及運(yùn)動(dòng)仿真。
2 橫向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 橫向機(jī)構(gòu)組成
機(jī)床的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)由：床身鉗，滾珠絲杠，螺母座，調(diào)節(jié)螺母，調(diào)節(jié)絲杠，線軌，液壓阻尼缸等部分組成。由液壓阻尼缸通過連接套帶動(dòng)滾珠絲杠副至螺母座，實(shí)現(xiàn)滑板的橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給。在滾珠絲杠的前端加一螺孔，用內(nèi)六角螺釘及套與之連接，這樣用內(nèi)六角扳手可實(shí)現(xiàn)滑板的橫向手動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。該橫向機(jī)構(gòu)由PLC主導(dǎo)控制，通過橫向開關(guān)感應(yīng)鐵的感應(yīng)運(yùn)動(dòng)位置，實(shí)現(xiàn)橫向滑板的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
2.2 橫向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案