絲桿傳動標準化-機械設計

產品選擇手冊是一個產品的宣傳和參數手冊,一般是用於銷售和設計選型使用的,這是一個開放性的資料,它不像某些雜誌論文(存在知識產權的歸屬問題),當然這個選型手冊為了方便設計工程師更多的瞭解其產品和更好選擇其產品,產品公司將很多關於參數選擇的方法和計算公式都做了詳細的說明,這個是用來方便設計工程師選型使用的,而我之所以選用這個樣本有兩個原因,第一是這個樣本做得相對較專業,而且思路很清晰(當然我是有取捨的選取的),第二個原因是做這些表格和公式需要大量的時間和精力,而我暫時沒有,所以就借用了一下,至於為什麼沒有說出那個產品的名字,我已經在那篇文章的前段部分有交代 了,所以大家不要糾結這個選型手冊的問題,這個是個公開的資料,廠家是歡迎使用的(因為你用就意味你就是他們的潛在客戶),同時為了讓那些糾結這個事情的朋友們不糾結,今天的這篇分享,全部的圖形都是我自己畫的,雖然花了我蠻多時間,但是誰叫我願意呢。

同時,下面介紹的設計結構和設計經驗都是個人的一些積累和觀點,一定是存在一些片面與偏見的,更因為本人的知識和見識的客觀不足,也一定存在很多紕漏和錯誤之處,在這裡我只是想分享給大家一些個人的設計經驗,我不是站在某個所謂的高度在“教訓”大家,這僅僅是一個個人設計經驗分享,如果你覺得不對或者不認同,請直接忽視並繞道(別噴我,當然也歡迎大家指出我的不足,有則改之無則加勉,我們共同進步)。

上一篇文章介紹的是絲桿參數的選擇,這次主要介紹絲桿在傳動系統中的具體結構,先上一個絲桿典型的使用圖紙,一個數控銑床X向進給的局部裝配圖。

絲桿傳動標準化-機械設計

因為公司圖紙保密的要求,我只能是截取其中的一部分,且視圖還不是很清晰,在這裡請大家只是看大概結構就行了,這個涉及到個人的職場道德,請大家諒解,當然我會在後面補充一個簡化版的結構圖紙來給大家做設計方面的說明。

請注意我標有紫色箭頭的三個位置,這三個位置就是絲桿的三個固定點,從左到右分別為:絲桿端頭(軸承座)固定點,絲桿螺母固定點,絲桿端頭(電機座)固定點。

這三個點的設計要求是完全不一樣的,至於如何不一樣,我會在下面進行詳細的介紹和解釋。

那好,我們繼續上圖,下面這個圖是上面這個結構的簡化版,我還標註了每個零件的明細號,我將按零件的明細號來說明每個零件的功能和設計要求。

絲桿傳動標準化-機械設計

好了,這個是一個簡化版的絲桿傳動系統結構圖,按標註的明細號(就是那些數字,記住如果你要標註明細的話,標註的字號要順著一個方向走,並字號之間的距離要基本控制均勻,這樣作圖才美觀,當然我的這個圖有點不均勻,因為時間有限),下面就介紹每個明細號下的零件。

1、這個零件叫軸向鎖緊絲桿螺母,其作用是拉緊絲桿,保證絲桿在運行過程中的精度,這個螺母最大的特點是一定要進行軸向鎖緊,就是說你把螺母預緊後,要調整螺母上的幾顆軸向鎖緊螺釘,來鎖緊螺母不要在運行過程中鬆動,這個螺母是有專門的絲桿螺母銷售的,在這裡推薦大家一個品牌——祥開螺母,你直接百度就可以搜索到他們的樣本,我一直都是用它的,挺好(這不是廣告,而是供應鏈分享)。

2、這個零件叫軸承壓蓋,我都這麼叫它,這個是一個要求自己設計圖紙的零件,設計的尺寸根據你選擇是絲桿大小來確定,同時其形位公差和其它加工要求也有具體的要求和標準,但是在這裡不仔細講,以後有時間在做專門的零件設計文章分享,

3、這個零件是一個隔套,針對這個零件我最近做了一些思考,那就是要不要這個零件,因為以前的圖紙設計,我是不要這個零件的,但是最近看了很多別人的設計和結合了一些裝配方面的反饋,我發現這個隔套非常重要,還是建議大家要,其最重要的位置是極大的保證了裝配效果,因為如果沒有這個隔套,因為軸承座的位置的裝配偏差的原因,會導致軸向鎖緊螺母無法對絲桿進行鎖緊,並最終無法保證裝配精度。這個在稍後的局部視圖的時候,我會詳細的講一下。

4、角接觸球軸承,現在機床行業選用的品牌很多都是日本NSK的(不是廣告,如果你不喜歡日本貨,那就自行換成德國或者瑞典SKF(超貴)的軸承,提個醒,如果你購買的是哈軸或者洛軸的產品,一定要確認一下是不是假貨,因為假貨實在太多了),這裡牽涉到一個結構問題了,這個角接觸球軸承是可以通過軸向鎖緊螺母的預緊來拉緊絲桿的,這也是選擇角接觸球軸承的原因所在。

5、深溝球軸承,這個位置放一個深溝球軸承來的作用主要是支撐,因為深溝球軸承的軸向是有一定的晃動餘量的,所以在軸向鎖緊上根本不起作用,但是因為絲桿的端頭需要更大面積的支撐,所以這個深溝球軸承的主要作用就是支撐作用。

6、防撞橡膠,這個零件的主要作用是用於防止傳動系統不小心開過行程的時候撞擊絲桿螺母的,是一個緩衝裝置,採用的是有一定柔性的橡膠,其設計的重點是固定這個防撞橡膠的螺釘的沉孔一定要比鎖緊螺釘的位置深一定的距離,如果一樣深的話,那絲桿螺母撞到的就是鎖緊螺釘,這是很多初學者尤其不注意的地方,我們可以具體來看一個圖紙。

絲桿傳動標準化-機械設計

塗紫色的位置,要注意,固定的螺釘頭一定要距離外端一定的距離,那是防撞的壓縮量,不要把沉孔開得太淺了。

7、絲桿螺母座,這個位置就是固定絲桿螺母的,當絲桿處於旋轉運動時,螺母會推動絲桿螺母座聯接的工作臺進行進給運動,從而實現工作臺的雙向運動模式。在這裡只想分享一個點,那就是這個零件的材料,如果你設計的是具有一定精度的加工型設備,那我建議你用灰口鑄鐵(HT250),同時要注意零件的時效處理和去應力處理,否則零件的加工精度很難持久的保證,這也最終會體現到設備的整體精度上去,這種材料我以後也會專門介紹一下同時這個零件還有一個設計關鍵點需要注意的。

絲桿傳動標準化-機械設計

紫色畫線的位置,即如何控制絲桿螺母座與絲桿螺母之間的 裝配間隙問題,我的建議是採用較大的間隙配合,這個是用來裝配調整的,一般的絲桿定位只要固定兩端就可以了,裝配實現絲桿上母線和側母線與導軌的平行,如果固定三個點(即增加一個絲桿螺母座固定點),那裝配的調整就非常難了。所以這個位置為了方便裝配一定要使用較大的間隙配合,我建議的間隙單邊在0.3mm以上,這樣才能方便調整。

8、防撞橡膠,具體作用與6是一樣的,注意事項也請參照6,在這裡標出來是想提醒大家,不要忘了絲桿兩端都是有可能撞上的,都需要設計這個零件。

9、電機座,用於固定絲桿的一端,並固定傳動電機。該零件的材料依然是灰口鑄鐵(HT250),具體的設計圖紙以後有機會再和大家分享,因為沒有具體的設計圖,一些要求和參數也不是很好介紹,你現在只要知道它的用途和功能就行了。

10、軸承壓蓋,這是電機座一端的軸承壓蓋,和絲桿另一端的軸承壓蓋的作用是一樣的,材料一般使用的是45#鋼就可以了。具體的設計要求我們也在以後 再做詳細的介紹。

11、進給電機,對於很多設備而言,尤其是具有一定精度的設備,我們採用的一般都是伺服電機,電機如何選擇請參考前一篇文章的選擇方法,主要是針對電機功率和電機扭矩的選擇。

12、聯軸器,這個零件的作用是將電機輸出的扭矩傳遞給絲桿,這其實就是一個把絲桿和電機軸連在一起的一個小東西,國內我用得比較多是廣州科菱的,國外用得比較多的是德國R+W的,它有很多種樣式可以選擇,具體的選擇,直接看相關產品的選型手冊就可以了。這個還是相對比較簡單的。

13、軸向鎖緊絲桿螺母,和明細號1介紹的那個螺母是一樣的,作用也是一樣的。

14、角接觸球軸承,在電機座裡面使用的是一對背靠背的角接觸球軸承,這種軸承是成對裝配的,當鎖緊螺母鎖緊軸承後,絲桿被固定在電機座上,不能實現絲桿的軸向位移,只能實現旋轉運動,至於什麼叫背靠背,建議去查一下NSK的選型手冊,這裡一定要使用背靠背的軸承,如果不是的話,那就要修改設計結構了。

15、絲桿,先給大家看一張絲桿的設計圖紙,這個和上一篇文章介紹的絲桿選型是不一樣的,這個包括得更全面一些。

絲桿傳動標準化-機械設計

具體的標準和形位公差等介紹我會另找一個時間給大家說明,今天主要是讓大家看一下絲桿的圖紙是什麼樣子的,有一個大概的印象,同時要注意一下我用紫色線圈出的位置,這個位置有一個小方頭,這個方頭的設計是用於裝配的時候旋轉絲桿使用的,因為裝配做精度的時候,進給電機是沒有安裝上去的,不能實現自動進給,所以這個小方頭是提供給裝配工人用扳手來選擇絲桿的卡口。

16、絲桿軸承座,固定絲桿的另一端,與電機座一起把絲桿固定在一個滑鞍上,並實現絲桿的軸向拉緊,其材料和電機座一樣,都需要選用灰口鑄鐵(HT250),具體的零件圖紙也注意事項我們也在以後會有詳細的介紹。

在這裡還有分享兩張軸承座位置和電機座位置的詳細放大圖紙,供大家設計參考。

軸承座位置詳細圖紙

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電機座位置詳細圖

絲桿傳動標準化-機械設計

按照以上的設計結構來做絲桿傳動系統的結構圖,基本上是應該沒有大問題的。當然一些設計方面的具體要求,需要在零件圖紙中才能較好的說明,這只是一個裝配圖紙,只能是示意結構和辨識功能,真正的功夫其實在零件圖的設計上,因為細節才是決定成敗的關鍵。


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