《毕业设计钢球研球机设计说明书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计钢球研球机设计说明书.doc（53页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、目 录摘 要4Abstract5第1章绪论61.1金属切削机床及其在国民经济中的地位61.2我国机床工业及轴承行业的发展概况6第2章研球机的方案选择82.1磨板的布局82.1.1卧式机床的磨板采用垂直安装82.1.2立式机床的磨板采用水平安装92.2机床的性能92.2.1机床的占的面积92.2.2机床操作方便性92.2.3板沟中的容球量102.2.4进出球情况102.3钢球的加工设备和研磨机理112.3.1钢球的加工设备112.3.2钢球研磨机理112.4 3M4740型立式研磨机床132.4.1机床的总体布局132.4.2机床的用途和适用范围142.4.3性能简介142.4.4加压液压钢及上
2、盘（见图2-4）152.4.5加压进给运动16第3章液压缸缸体及缸盖的设计163.1液压缸的设计参数和设计要求163.1.1研球机的设计参数163.1.2研球机的设计要求163.2液压缸的类型163.2.1液压缸的选型163.2.2活塞（或缸体）的运动速度和推力计算163.3液压缸具体参数的确定173.3.1外负载173.3.2确定液压缸的有效工作压力p183.3.3液压缸内径、活塞杆直径183.3.4液压缸缸筒长度L193.3.5确定最小导向长度H193.3.6缸筒壁厚203.4缸体材料203.5缸盖的设计213.6液压缸与油缸套的联接213.7液压缸的强度和刚度校核233.7.1缸筒壁厚的
3、校核233.7.2液压缸缸盖固定螺钉直径的校核23第4章活塞杆和活塞的设计244.1活塞杆的设计244.1.1材料选择244.1.2活塞杆的尺寸确定（见图4-1）244.1.3活塞杆的形位公差254.1.4螺纹联接的防松264.1.5活塞杆强度及压杆稳定性校核274.2活塞的设计284.2.1材料选择284.2.2活塞的尺寸确定（见图4-5）284.2.3确定活塞的相关配合294.2.4活塞的形位公差294.3 C语言程序29第5章弹簧的设计355.1弹簧的基本类型355.2弹簧的制造工艺355.3圆柱螺旋压缩弹簧的设计365.3.1根据工作条件选择材料并确定其许用应力365.3.2根据强度条
4、件计算弹簧钢丝直径（如图5-1所示）365.3.3根据刚度条件，计算弹簧有效圈数n375.3.4确定弹簧的其他尺寸（如图5-2所示）375.3.5验算（如图5-3所示）38第6章液压缸的密封396.1间隙密封396.2 O形密封圈密封406.3 V形密封圈密封416.4 Y形和窄断面Y形密封圈426.5鼓形密封圈436.6紧密式复合唇形密封圈436.7防尘密封圈44第7章 液压缸的安装与维护447.1液压缸的安装447.1.1液压缸与工作机构的连接447.1.2 连接时的注意事项457.2液压缸的试验467.2.1试运转467.2.2最低启动压力467.2.3内泄漏467.2.4负载效应467
5、.2.5耐压试验467.2.6全行程检查467.2.7外泄漏477.2.8高温试验477.2.9 耐久性试验477.3液压缸的调整477.4 液压缸的故障分析与排除方法477.4.1爬行477.4.2冲击487.4.3推力不足、速度不够或逐渐下降497.4.4外泄漏497.4.5内部泄漏497.4.6其他50设计总结51谢 词52参考文献53摘 要此次毕业设计的题目是“3M4740钢球研球机的进给系统的设计和开发”，将理想的设计理念，先进的设计技术和科学的方法相结合应用于传统产品的设计中，应用所学的知识对3M4740钢球研球机的进给系统进行分析和设计，通过科学严谨的计算，设计了进给系统，并对系
6、统进行了优化设计，使其在实际中更有可实用性。此次设计对3M4740钢球研球机的主要结构和工作原理做了介绍，以及它们在使用中可能存在的问题及解决方法提供了详细的说明，重点利用所学的知识对进给系统的各种类型部件和设计方案进行了科学的比较和分析，从而确定我们的最优设计方案和设计参数，进而对3M4740钢球研球机进行运动分析，以确保它的可行性，使其在使用过程中更安全，易维护，便于工人操作。关键词：3M4740钢球研球机 进给系统 机构原理图AbstractThe graduation design 3M4740 steel ball lapping machine design and develop
7、ment as design issues, the ideals of the design concept advanced design technology and the scientific method of combining traditional products used in the design, Application of the knowledge acquired to 3 M4740 steel ball lapping the Supply System analysis and design, through strict scientific term
8、s, the design of the hydraulic system, hydraulic system and selected the various components. This graduation design instruction including 3M4740 steel ball lapping machine structure and working principle of what happened, and their use in any possible problems and solutions provide a detailed descri
9、ption, focusing on the use of the knowledge acquired by science on the types of hydraulic system components and design program comparison and analysis, We thus determine the optimal design and design parameters, then right 3M4740 steel ball lapping machine exercise, to ensure its feasibility, so in
10、the course of a more secure, easy to maintain, easy workers to operate. Keyword: 3M4740 Steel Ball Lapping Machine Supply System Main Structure Map第1章绪论1.1金属切削机床及其在国民经济中的地位 在人们日常生活中，使用着大量各种各样的机器、机械、仪表和工具。它们都是有一定形状和尺寸精度的零件组成。生产零件并把它们装配成各式各样的机器、机械、仪表和工具的工业称为机械制造工业，也称为机械制造业。它的任务是为国民经济各个部门提供现代化的技术装备。如果没
11、有强大而完美的现代化制造工业，就没有现代化的装备来武装国民经济的各个部门，也就无法保证我国社会主义现代化建设可持续发展。1.2我国机床工业及轴承行业的发展概况 中国人民是聪明勤劳的，早在公元前就出现了原始的钻床和木工车床。比如早期的加工机械是靠人的双手作往复运动来加工木料。为加工回转体，出现了依靠人力的回转车床。在原始加工阶段，人既机床的原动力，又是机床的操作者。 当加工对象转变为金属时，其钻孔、车削需加大动力，出现了水力、风力和畜力等驱动的装置。随着生产的发展，1516世纪出现了铣床、磨床。在宋代所著“天工开物”中就已有对天文仪器进行铣削和磨削加工的记载，18世纪出现了刨床。 18世纪末，蒸
12、汽机的出现，提供了新型的巨大能源，使生产技术发生了革命性的变化。由于专业化的分工，出现了各种通用及专用机床。19世纪末，机床类型种类得到扩大，这些机床多采用天轴带传动，性能及效率低。20世纪以来，齿轮变速箱的出现，使机床的机构和性能发生了根本的变化。随着电器控制、液压传动等技术的发展，机床的应用与控制也得到了根本的转变。 近些年来，电子技术、计算机技术、信息技术、激光技术等的发展在机床领域得到应用，使机床进入了迅猛发展的时代。多样化、精密化、高效化、自动化是这一时代机床发展的基本特征，也就是说，机床的发展紧密迎合社会生产的多种多样和越来越高的要求，并极大的推动了社会生产力。 新技术的迅速发展和
13、客观要求的多样化，决定了机床必须多品种。因此现代机床不仅要保证加工精度、效率和自动化，还必须有一定的柔性，使之能够很方便地适应加工对象的改变。数控机床以其加工精度高、效率高、柔性高、适应中小批生产日益受到重视。由于数控机床是靠数字控制程序完成加工循环，调整方便，适应灵活多变的产品，使得中、小批生产自动化成为可能。20世纪80年代是数控机床、数控系统大发展的时代，这个发展大潮方兴未艾。1989年全世界数控机床（含锻压机床）的年产量超过10万台。数控机床和自动换刀的各种加工中心已成为当今机床发展的趋势。世界著名企业中数控机床在加工设备中所占比例明显提高。美国通用电器公司数控机床占70%。从1982
14、年起，日本的机床工业产值连年独占鳌头，日本机床发展反映着世界机床发展趋势。日本数控机床以年均2.88%的增长率增长，到1990年，日本机床产值数控化率超过80%，且主要是生产高档数控机床。自2000年以来，我国数控机床年产量以平均37%的增长速度增长，2003年国产数控金属切削机床产量达到3.68万台，2004年达到5.19万台，到2004年为止，我国已拥有数控金属切削机床15.6万台，预计到2010年将拥有数控加工机床40万台左右。在机床数控化过程中，机械部件的成本在机床系统中的比重不断下降，而电子硬件和软件比重不断上升。以美国为例，在20世纪70年代，机械部分成本比重占80%，电子硬件占2
15、0%；到20世纪90年代，机械部分成本下降30%，而电子硬件和软件却上升为70%。随着计算机技术的迅速发展，数控技术已由硬件数控进入软件数控时代，实现模块化、通用化、标准化。用户只要根据不同需求，选用不同模块，编织自己所需的程序，就可很方便地达到目的。新中国成立以来，我国机床工业获得了高速发展。目前我国已形成了布局比较合理、比较完整的机床工业体系。机床产量不断上升，机床产品除满足国内建设的需求以外，而且有一部分产品远销国外。我国已制定了完整的机床系列型谱，生产的机床品种也日趋齐全，现在已经具备成套装备现代化工厂的能力。已能生产从小型仪表机床到重型机床的各种各样机床，也能生出各种精密的、高度自动
16、化的、高效率的机床和自动线。我国机床性能也在逐渐提高，有些机床的性能已经接近世界先进水平。我国目前对数控机床的需求日益增加，国内市场的需求量很大，而且可望开拓国际市场。我们一定要尽快开发设计出我国自己的是控机床产品，从而较快地缩短我国与先进国家的差距。因此，我国机床工业面临着光荣而艰巨的任务，我们必须奋发图强、努力工作，不断扩大技术队伍和提高人员的技术素质，学习和引进国外的先进科学技术，以便早日赶上世界先进水平。我国的轴承工业经历了从无到、从小到大的发展过程，已经形成产品门类较为齐全、生产布局基本合理、具有大中小企业相结合、综合型企业和专业企业相结合、各种经济类型企业共同发展得较为完善的工业体
17、系。目前，我国已进入世界轴承工业生产大国，为迈进世界轴承工业强国奠定了良好的基础。现我国可以生产内径尺寸从0.6mm，重量从0.06g的微型到最大外径至5.492m，重6.38t的特大型各式各样标准及非标准轴承。精度从普通级到精密级以至于超高精度级。应用范围包括普通民用机械、交通运输、冶金到天文台、航海、航空、航天以及计算机用轴承。轴承生产由单一轴承向组合件、单元化发展。为满足轴承行业的发展，与之相配套的机床制造业也得到飞速的发展，众多企业纷纷加大技术创新和技术改造力度，开发新产品。如：代表我国轴承套圈车削设备水平的车削加工自动生产线，代表我国轴承圈磨超设备水平的高精度双端面磨床、数控无心外圆
18、磨床、磨超加工自动生产线，代表我国轴承滚动体磨超设备水平的高精度立（卧）钢球研磨机、圆锥滚子球基面磨床、滚子凸度超精机等，使我国专用设备的技术水平大大提高，部分加工设备及加工自动生产线已接近或达到了国际先进水平。我们坚信，随着技术的升级，我国将有一批具有国际先进水平、自主知识产权、核心竞争力强的设备来满足轴承企业生产的需求。第2章研球机的方案选择钢球在轴承中作为滚动体，是一种既承受载荷、又与轴承的动态性能有直接关系的零件，其质量直接影响着球轴承的质量，而高精度的钢球加工设备则是保证生产出高质量钢球的前提。如前所述，钢球加工的基本工艺路线是：球坯成形光球热处理硬磨初研精研清洗涂油包装。可以看出，
19、钢球的光、磨、研工序是钢球加工中的主要和关键工序，因此，高质量的光、磨、研加工设备是生产高精度钢球的首要条件。钢球的光、磨、研加工设备分别有立式和卧式两大系列，立式机床的主轴是竖直放置的，磨板为水平放置，输球方式为水平输球料盘。而卧式机床则相反，它的主轴是水平放置，磨板为垂直放置，输球方式有输球桶、提升料斗以及水平或倾斜输球料盘。立式和卧式两大系列钢球加工设备在钢球的加工中有各自的优缺点。2.1磨板的布局2.1.1卧式机床的磨板采用垂直安装卧式机床的优点是：1）钢球进球非常顺畅，钢球在无外力作用下借自身重量自动进入磨板，因此钢球表面不会产生于转动盘撞击所产生的任何损伤。2）可避免由于金属磨屑经
20、常介于钢球磨板之间，致使这些金属屑细粒嵌入球板表面而损坏钢球。3）切削液的循环流动始终处于最佳状态。切削液回流时很容易将磨板间的金属屑冲洗出来，沉淀到切削液箱内，所以卧式机床更有利于加工中的排屑。4）由于卧式机床良好的排屑性能，所以更适合树脂砂轮“一磨代研”新工艺的运用，这是立式机床所不能比拟的。卧式机床的缺点是主轴水平放置，重量较大的磨板装置在轴的一端，形成悬臂梁，磨板对钢球的作用力不均匀，影响了磨削尺寸的选择性。另外，钢球在板沟中的运动方向与重力方向的夹角始终在不断变化，当沟深差不多到某个值时，钢球会产生相对滑动，从而会出现碰、挤伤现象。2.1.2立式机床的磨板采用水平安装立式机床的优点是
21、：1）钢球在板沟中的运动方向始终与重力方向垂直，所以切削过程中不受重力变化的影响。2）上板呈“浮动”状态定位，由于上板在导向时有一定的间隙，径向可作摆动，所以上下板沟易于同心，因而有良好的磨削尺寸选择性，能快速修正钢球的几何误差。3）压力分布合理，偏心加压使两板间的钢球受力均匀，上板磨损均匀，而且通过改变加压点的位置可使进出球口处的压力低一些，使球的进出更为顺畅。立式机床的缺点是出球口处堆积，易产生死角，影响加工等概率性，而进球质量受压力、转速的制约，尚需进一步改进提高。另外，排屑困难也是立式机床的一大缺陷。2.2机床的性能2.2.1机床的占的面积卧式机床的结构布局决定了其输球料盘装置只能位于
22、机床的前方，这无疑增大了机床的占地面积。立式机床的输球料盘装置围绕在机床上，所以立式机床结构紧凑，更加节省占地面积，输球料盘直径的大小也就决定了立式机床的占地面积的大小。在球板外经相同的情况下，立式机床的占地面积仅为卧式机床的1/31/2。2.2.2机床操作方便性从操作方便性来看，立式机床要优于卧式机床。钢球在加工过程中，操作人员需经常观察钢球的进出球情况。卧式机床的前置输球装置极不方便。钢球的进球口被钢球的出球口所遮挡，观察钢球进球情况很困难。而在钢球的加工中，观察进球情况是非常重要的，它是控制最佳进球量的前提条件。与卧式机床相比，立式机床的进出球口就一目了然，便于随时观察控制。2.2.3板
23、沟中的容球量钢球在研磨过程中，每个钢球在沟板中的分布状态是不确定的，任何时候不会重复以前某时刻的分布，立、卧式机床进球的差别决定了钢球在板沟中分布的不同。在卧式机床上，钢球从端面切向流入垂直放置的磨板内，由于钢球进入各沟道的距离基本一致，各沟道内的容球量则基本相等，从而形成各沟道内各钢球之间的间隔以星状向外辐射的状态，磨板内的球呈星状分布。由于单位时间内进入每条沟道内进行磨削的钢球数基本相等，每个钢球在被磨削的同时也磨削板沟，由于内沟道长短于外沟道，则内沟道会比外沟道磨得深，这样就造成钢球尺寸的不一致性。在立式机床上，位于输球料盘上的钢球从外侧经过旋转的下板进入机床，钢球在外侧进球口自然形成储
24、球区，从而保证有足够量的钢球进入旋转板的外沟，板沟内形成球接球的分布状态，因此，无论是内沟还是外沟，沟内钢球之间的空隙是均等的，这样内外沟的磨损基本一致。2.2.4进出球情况立、卧式机床进球的形式及效果存在较大的差异，卧式机床明显强于立式机床。立式机床进球时钢球的入沟点一般在一定范围内随机摆动。而卧式机床进球时，钢球是在导球板的引导下通过分配器进入球板间，钢球入沟点较易对准中心沟，可减少钢球随机运动产生的沟壁等处的碰划伤。立、卧式机床出球的形式及效果也存在较大的差异，卧式机床也明显优于立式机床。立式机床的结构特点形成了钢球在出球口必须先堆积在导出。出球靠后面不断离开球板间的钢球的推挤传递到前面
25、的球，通过铲球板逐渐离开出球口进入料盘，另一部分则通过铲球板随机进入其他空间，在出球口翻滚位移，寻找机会进入料盘，所以不可避免出现钢球在出球口停留的时间的长短的差异，即出现在相同时间内部分钢球入沟次数少的现象，这样一方面不同程度地破坏了原已达到的钢球形状和表面，另一方面也有可能破坏钢球几何精度的一致性。卧式机床加工的钢球在收球刀的引导下，依运动惯性和重力的作用，通过流球槽进入料盘。相对来说，卧式机床的出球明显优于立式机床，更容易控制其对钢球的碰擦伤，且能使同一盘钢球在一段加工时间内入沟的次数大体相等。综上所诉，立式机床和卧式机床在钢球的加工过程中，各有自己的特点：立式机床在占地面积、操作方便性
26、以及机床的柔性等方面更适合中、小规格球的加工；卧式机床的进出球情况、加工中的排屑情况、树脂砂轮的配套使用情况以及机床的钢性方面均比较好，所以更适合中、大球的加工。2.3钢球的加工设备和研磨机理2.3.1钢球的加工设备轴承钢球所用原材料一般是Gcr15冷拔退火盘圆料机冷拔退火定尺寸棒料（或称条料）。钢球毛坯直径D25mm者是在冷墩机上冷墩成形，25mmD48mm者用冷墩机热墩成形。目前也有用滚压法连续轧制钢球毛坯的。D50mm以上者为棒料热切下料压力机模锻成形常用的冷墩机型号为：Z327.5、Z3210、Z3216和Z3228。将钢球毛坯去除两极及环带，磨去多余留量，统一尺寸公差的磨削过程叫光球
27、，常用的光球机是3M7980和3M7480，（小型球）光磨后，为进一步缩小球坯的尺寸公差及球形尺寸偏差降低光球表面粗糙度，有的工厂在热处理（淬火）前还在磨球机上（一般是3M7680、3M7180）进行磨削加工，这叫软磨。将淬回火后的钢球在磨球机上（仍是3M7680或3M7180）用SiC砂轮及铸铁板对钢球第二次磨削加工，去除热处理中产生的表面氧化脱碳层、表面缺陷及屈氏体组织缺陷，进一步提高精度和表面质量的磨削过程叫硬磨。采用钢球互相碰撞的方法使其表面发生宏观的弹性变形和微观的塑性变形，并使其表面层进一步变硬且均匀，表面呈压应力分布的过程叫钢球的强化，该过程一般在强化机上进行。将强化后的钢球放置
28、在铸铁板间，施加一定的压力，沿着一定的轨道加研磨剂和研磨液经长时间的反复运转的过程叫研磨，研磨又分初（粗）研和细（精）研，有时还要进行超精研，有的工厂又叫一次研磨、二次研磨，所用机床均为研球机，近年来又采用细粒树脂砂轮“以磨代研”工艺，提高了效率和精度，所用研球机为3M4740和3M7770。以上加工方法就是钢球行业所说的光、磨、研加工工艺，所用设备为3M7980、3M7480、3M7680、3M7180、3M4740、3M7770和3M7280。2.3.2钢球研磨机理钢球是球轴承的重要零件之一。不少学者指出，这种类型的轴承精度及综合力学性能指标的50%以上取决于钢球。可见，钢球在球轴承中占有
29、多么重要的地位。钢球是个球性零件，其中全部表面是加工面，又都是与外界的接触面，在工作中还都是工作面，加之对精度和表面质量的要求又非常高，因而其制造工艺过程也非常特殊，并需经过一系列的磨加工工序，才能逐步形成精度和表面质量越来越高的圆球，最后通过研磨，达到高精度和高表面质量要求。作为终加工工序的研磨（特别是最后一道精研），对钢球的尺寸和形状精度、表面粗糙度和表面质量起着最后的决定性作用。研磨盘由特殊材料（传统的研磨盘适合金铸铁或树脂砂轮）经特殊工艺制成。在研磨压力作用下，研磨盘与钢球在接触点处产生接触变形并形成微小接触变形区域，在区域内分布着表面接触压应力。由于研磨盘在带动钢球作无打滑研磨运动时
30、，在接触点处存在着相对枢转运动，研磨盘便对钢球在接触变形区域表面形成一种特殊的旋转磨削“枢转磨削”。这是一种不同于普通磨削而特别适合于对球形零件作精细加工的“点接触”精微磨削。当钢球作无打滑研磨运动时，研磨盘对钢球的这种枢转磨削使沿着钢球表面的三条研磨轨迹同时逐点进行。研磨盘与钢球在接触点处除存在相对枢转运动外，还同时存在着相对滚动运动。同样，由于接触变形区域表面分布着接触压应力，这种相对滚动运动使研磨盘对钢球在接触变形区域上形成“滚转碾压”。当研磨盘带动钢球作无打滑研磨运动时，研磨盘对钢球的这种滚转碾压也沿着钢球三条研磨轨迹同时逐点进行。研磨盘对钢球在接触点处同时存在着枢转磨削和滚转碾压，这
31、两种作用相辅相成，并同时沿着钢球表面的三条研磨迹线同时逐点展开，共同构成对钢球这种特殊球形零件的“研磨”。在钢球的同一研磨循环不同自转圈的研磨中，研磨盘对钢球只是沿着表面的三条研磨迹线进行研磨，钢球也只能处在研磨盘上同一V行槽中被研磨。为了能主动地改变研磨迹线在钢球表面的位置和钢球在研磨盘上所处V形槽的位置，使钢球表面较快地形成研磨迹线网络和使同盘所有钢球都获得同等的研磨，对中小规格钢球采用的大批量或小批量循环作法。由于钢球在每个研磨循环中，研磨迹线只占钢球表面极小区域，磨削量也极为微小，又由于采用的大批量或小批量循环作法是随机改变钢球表面的研磨迹线位置，因此必须使钢球经历大数量的研磨循环和长
32、时间的研磨，才能使钢球表面的研磨迹线分别越来越密和越来越均匀，也才能使同盘所有钢球表面都逐渐获得处处机会均等和磨削量达到要求的研磨。研磨盘与钢球在接触点的两种相对转动：枢转和滚动以及研磨压力的存在，只是使研磨具备了运动和力两方面的条件，还必须通过研磨液中的磨料，研磨盘才能对钢球实施研磨。研磨液有油剂和水剂两种，分别由润滑冷却油和水溶性循环液加进磨料和表面活性剂构成。磨料和活性剂通过油或水性介质均匀撒涂和粘附于钢球表面，并在研磨压力的作用下均匀嵌入经特殊材料和工艺制成的研磨盘接触面上。研磨液除了起研磨作用，同时还起润滑、冷却、清洗和防锈等作用，以及特殊的活性化学物理作用。研磨液中的磨料在研磨中还
33、不断被细化。通过上述作用综合，使钢球在研磨中其表面不断地磨精和磨光，最后达到高精度和高表面质量要求。所谓打滑，广义来说，就是钢球与外界在接触点的相对滑动。对于大批量和小批量研磨，进出球口处钢球相互间和钢球与研磨机之间的碰擦是不可避免的。所有打滑对钢球研磨都是有害因素。但危害最严重的是钢球在研磨中研磨盘与钢球在理想接触点的相对滑动。这种打滑不仅直接严重破坏钢球表面，而且还影响钢球的正常研磨运动，又会引起同一V形槽中相邻钢球之间的相互碰擦。因此，必须消除钢球在研磨中的打滑，确保钢球作物打滑研磨运动。车有V型沟槽的下研磨盘通过变速箱带动旋转从而实现钢球绕盘中心的公转，如图2-1所示。绕球轴心自转的运
34、动如图2-2所示。在同轴二研磨盘，钢球绕盘中心转移转，实际上在A、B、C三处形成三条环带，如图2-2所示，其中PP 为自转轴。然后通过大循环实现钢球表面研磨迹线的均匀分布，这就是采用等概率法来完成钢球的精研加工。由上图可知：钢球研磨是由三接触点共同完成的。钢球的研磨精度和研磨效率取决于三接触点的研磨能力和综合研磨性能。根据我们所设计的研磨机的工作情况初步选定研球机的型号是3M4740立式研磨机床。2.4 3M4740型立式研磨机床2.4.1机床的总体布局机床是立式结构，共分为床身、输球导环系统、左右立柱、横梁及加压机构。四周为开放式，调整操作方便，床身为整体铸造，刚性好，并留有足够的空腔用于安
35、装下研磨盘的传动系统。图2-3为该机床外观图。2.4.2机床的用途和适用范围 3M4740型微型研球机，适用于微型轴承钢球的厂家使用，是钢球制造过程中研磨工序加工用机床，可用于0.53mm的钢球细研工序和精研工序。2.4.3性能简介机床采用液压加压，经精确计算确保钢球在两研磨板间载荷均匀。本机床采用立式输球导环，变频器无级调速，稳定可靠，所有钢球在加工过程中经过研磨板间的加工次数基本一致，从而保证该批钢球一致的尺寸精度。机床的下主轴传动采用交流电动机变频器无级调速，使下研磨板有多种转速可供选择，以满足加工不同规格钢球及多种工艺参数的要求，使机床始终处于最佳工作状态，同时为满足精研钢球的需要，下
36、研磨板中心可调。操纵箱从电柜上方伸出悬挂于机床左上方，操纵面板上设有下研磨板转速表、输球导环转速表和机床的工作压力表，直观，方便，机床的工作压力通过置于压力液压钢后的位移传感器在操纵箱上显示。2.4.4加压液压钢及上盘（见图2-4）加压液压钢置于横梁中间。活塞杆下端装有稍带浮动的上盘，活塞在液压钢中上下移动。液压钢上腔进入压力油后，将活塞压下，通过压缩弹簧把压力传至上研磨板，在上下研磨板间产生作用力。其值可通过位移传感器测量压缩弹簧并在操纵面板上直接读出，最大工作压力为25kN。固定盘上设有弹簧保压，且起到了浮动缓冲作用。上盘压板前方装有聚球座，使上研磨板的缺口分成两个开口，右端为进球口，左端
37、为出球口。左端下部装有成梳状的铲球板，梳齿可深入下研磨板的沟槽中，钢球经铲球板进入出球口。上盘法兰上装有3个保险螺栓，工作时应预先调整好螺栓高度，用3对螺母锁紧。当上下研磨板中钢球断流时，此保螺栓可以防止上研磨板下降而发生“碰板”事故。2.4.5加压进给运动由油钢内高压油推动活塞杆，活塞杆推着静研磨板做进给运动，钢球在旋转的动、静研磨板之间的压力作用下，即随动盘做公转，又根据自身运动要求做自转，其结果是钢球在动盘和精盘之间产生了相对运动，从而产生研磨作用。第3章液压缸缸体及缸盖的设计3.1液压缸的设计参数和设计要求3.1.1研球机的设计参数研球机加工钢球的直径为：0.53mm；研磨盘规格为（直
38、径厚度）：40080mm；研磨盘最大工作压力为：25kN。3.1.2研球机的设计要求研球机的功能是研磨钢球，实现钢球的加工精度和表面质量。钢球研磨加工属于精密加工，它是在研磨盘与钢球之间置以研磨剂，研磨盘在一定压力下与钢球作复杂的相对运动，通过研磨剂的机械及化学作用实现对钢球的研削加工，该产品的加工质量将最终决定钢球的加工精度。在规定的使用条件下，产品应能顺利完成所有要求的功能。使用经济性应越来越好，并注意降低产品成本。3.2液压缸的类型3.2.1液压缸的选型根据所给出的条件选择双作用单活塞杆液压缸。这类液压缸因两腔的活塞有效面积不相等，而且活塞杆直径越大，有效面积相差越大，当输入液压缸两腔压
39、力和流量相等时，无杆腔推力大而速度慢，有杆腔推力大而速度快，这个特点符合大多数工作机械的作业要求，因此，双作用单活塞杆液压缸使用最广泛。3.2.2活塞（或缸体）的运动速度和推力计算（1）无杆腔进油时（如图3-1（a）所示） （3-1）不考虑摩擦和回油阻力时，则 （3-2）（2）有杆腔进油时（如图3-1（b）所示） （3-3）不考虑摩擦和回油阻力时，则 （3-4）式中：q输入液压缸的流量，； p输入液压缸的压力，； 、活塞所产生的推力，（N）； 、活塞所产生的运动速度，（m/s）； 、分别为无杆腔、有杆腔的有效面积， D、d分别为活塞、活塞杆的直径，（m）；3.3液压缸具体参数的确定3.3.1外
40、负载计算外负载是为了确定液压缸所需要的牵引力。液压缸的牵引力应该能克服所受到的总阻力，即液压缸的最大牵引力，计算公式如下： （3-5）式中：工作负载，包括工作机构的工作阻力及自重等对液压缸产生的作用，N； 启动、制动或换向时的惯性力，N。（1） 工作负载根据工作情况： （3-6）式中：研磨盘的工作压力，N； 研磨盘的重力，N。 =25.983N（2） 运动部件的惯性力因比较小，可近似取。=0.125.983N=2.5983N外负载：=25.983N+2.5983N=28.5813N3.3.2确定液压缸的有效工作压力p根据所设计的研球机的工作条件可确定其工作压力，即p=63.3.3液压缸内径、活
41、塞杆直径 液压缸选用单杆式，液压缸无杆腔工作面积为有杆腔工作面积的两倍，即活塞直径d与缸筒直径D的关系为d=0.707D。（1） 液压缸的内径 对于双作用单活塞杆推力缸，其无杆腔的推力为 （3-7） 由推力和外负载相等，既可求出缸筒内径为 （3-8） 式中：工作压力，； 回液背压，； 活塞杆直径，m； 机械效率，一般=0.9。 根据d=0.707D，可把（3-8）式推导为 （3-9） 把数据代入式（3-9）中，可得缸筒内径 缸筒内径极为活塞直径，所以活塞直径为120mm。 根据d=0.707D，可得活塞杆直径为： d=0.707120mm=66mm 根据活塞杆直径列表1取活塞杆直径为d=65m
42、m。3.3.4液压缸缸筒长度L液压缸缸筒的长度L应根据所需行程和结构上的需要而定，即：液压缸缸筒的长度=活塞行程+活塞宽度+法兰定位槽高度+其他长度。通常液压缸缸筒的长度L大于缸筒内径的20倍。根据给定的条件在表4-92可查得活塞的行程为260mm，法兰定位槽高度为45mm，其他长度取85.2mm。3.3.5确定最小导向长度H当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到导向滑动面中点的距离称为最小导向长度H，如图3-2所示。如果导向长度H过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，影响液压缸的稳定性，因此必须保证有一最小导向长度。对于一般的液压缸最小导向长度为 （3-10）式中：L液压缸最大行
43、程，mm； D缸筒直径，mm。由以上的数据可以计算出最小导向长度H：活塞宽度B=（0.61.0）D，取B=0.64DB=0.64D=0.64120mm=76.8mm液压缸缸筒长度L：L=260mm+76.8mm+45mm+85.2mm=467mm3.3.6缸筒壁厚根据液压缸外径表1，由缸筒内径及缸筒内最高工作压力得出液压缸的外径，因此可计算出缸筒壁厚：3.4缸体材料缸体材料常用20、35、45号钢的无缝钢管。工作温度低于-50的油缸缸体，必须用35、45号钢，且要调质处理。与端部焊接的缸体，使用35号钢，机械预加工后再调质，不与其他零件焊接的缸体，使用调质45号钢。缸体端部，一端用法兰连接，另
44、一端用端盖封住且用螺钉及锁紧螺母连接，所以缸体材料选用调质45号钢的无缝钢管。3.5缸盖的设计缸体内径为120mm，所以取缸盖凸台的直径，它与缸筒采用螺纹联结，如图3-3所示。螺纹连接的基本类型共有四种，分别是螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接和紧定螺钉联接。螺纹联接在被联接件上开有通孔，插入螺栓后在螺栓的另一端拧上螺母。这种联接的结构特点是被联接件上的通孔和螺栓杆间留有间隙，通孔的加工精度要求低，结构简单，装拆方便，使用时不受被联接件材料的限制，因此应用极广。双头螺柱联接适用于结构上不能采用螺栓联接的场合，例如被联接件之一太厚不宜制成通孔，材料又比较软（例如用铝镁合金制造的壳体），且需要经常拆
45、装时，往往采用双头螺柱联接。显然，拆卸这种联接时，不用拆下螺柱。螺钉联接的特点是螺柱（螺钉）直接拧入被联接件的螺纹孔中，不用螺母，在结构上比双头螺柱联接简单、紧凑。其用途和双头螺柱联接相似，但如经常拆装时，易使螺纹孔磨损，可能导致被联接件报废，故多用于受力不大，或不需要经常拆装的场合。紧定螺钉联接是利用拧入零件螺纹孔中的螺钉末端顶住另一零件的表面或顶入县相应的凹坑中，以固定两个零件的相对位置，并可传递不大的力或扭矩。根据油缸的工作情况，应选择螺钉联接。油缸盖与横梁也采用螺钉联接。根据表13-113可选出油缸盖与缸壁连接的螺钉型号GB70-85 M825，油缸盖与横梁连接的螺钉型号GB70-85 M1230，法兰与缸壁连接的螺钉型号GB70-85 M825。缸盖的外径应与横梁连接，所以一定大于油缸外径，为了美观，使缸盖外径与横梁凸台的大圆直径相等，所以取=240mm。为了使活塞能运动，必须在缸盖上开有一个进油口，根据工作条件其进油口的直径选
