紫瑯職業技術學院畢業設計（論文）PAGE6PAGE2目錄畢業設計題目：回轉類刀具電解鈍化裝置結構設計副標題：學生姓名：學號：所在學院：專業、班級：指導教師：完成日期：年月日摘要機械加工在我們的生活中十分常見，是一種較為傳統的加工作業方式，在機械行業中具有十分重要的地位。隨著機械加工水平的不斷提高，先進得到機加工設備以逐步普及，一個好的設備必須要有優秀的切削工具作為支撐，隨著刀具行業的發展，近幾年人們對刀具的電解鈍化工藝變得重視起來，鈍化后的刀具其使用壽命大大提高。為此我們針對這一現象，對電解鈍化工藝進行分析，設計了一種自動的電解鈍化裝置。本次設計主要采用的設計軟件為Solidworks2016，主要使用三維軟件對電解鈍化裝置進行建模分析，設計了一種自動的對回轉類刀具進行電解鈍化的過程，通過X軸的位移調節、Z軸的下降上升和旋轉模擬了回轉類刀具電解鈍化從去油-中和-清洗-電解-清洗-油封的過程，通過對關鍵部件的設計計算選型分析，選擇適合本次設計的型號參數，以及對滿足最大負載量的強度校核。最后通過三維軟件導出二維工程圖紙，并將其優化，完成最終的電解鈍化裝置的設計。關鍵詞：電解鈍化裝置；三維設計；回轉刀具鈍化；非標機構設計

AbstractMachiningisverycommoninourlife.Itisamoretraditionalprocessingmethodandhasaveryimportantpositioninthemachineryindustry.Withthecontinuousimprovementofthemachininglevelandthegradualpopularizationofadvancedmachiningequipment,agoodequipmentmustbesupportedbyexcellentcuttingtools.Withthedevelopmentofthetoolindustry,inrecentyears,peoplehavepaidattentiontotheelectropassivationprocessofknives.Afterpassivation,thetool'sservicelifeisgreatlyimproved.Forthisreason,weanalyzethepassivationprocessanddesignanautomaticpassivationdevice.

ThemaindesignsoftwareusedinthisdesignisSolidworks2016.Itmainlyusesthree-dimensionalsoftwaretomodelandanalyzeelectrolyticpassivationdevices,anddesignsanautomaticprocessofelectrolyzingandpassivationofrotarytools.ThroughthedisplacementadjustmentoftheXaxis,thedeclineoftheZaxis,andtherotation,theprocessofpassivationoftherotarytoolfromtheoil-neutral-cleaning-electrolytic-cleaning-oilsealwassimulated,andthetypeselectionanalysiswascalculatedthroughthedesignofthekeycomponents.Selectthemodelparameterssuitableforthisdesignandcheckthestrengthtomeetthemaximumload.Finally,twodimensionalengineeringdrawingsarederivedthroughthree-dimensionalsoftwareandoptimizedtocompletethedesignofthefinalelectrolyticpassivationdevice.

Keywords:electrolyticpassivationdevice;Three-dimensionaldesign;Turningtoolpassivation;Non-standardstructuredesign目錄摘要 2Abstract 3目錄 41緒論 11.1課題研究的背景資料分析 11.2電解鈍化專用機械的發展現狀分析 11.3電解鈍化專用機械的發展趨勢分析 21.4課題的研究目的以及意義 32電解鈍化裝置的工藝分析和結構方案確定 42.1電解鈍化裝置的工藝分析 42.1.1金屬的鈍化 42.1.2金屬鈍化的特點以及參數 52.2刀具鈍化工藝 62.2.1刀具鈍化的必要性分析 62.2.2常用的幾種刀具刃口分析 72.2.3電解鈍化后的刀具刃口 82.2.4刀具鈍化的經濟性分析 82.3回轉刀具電解鈍化裝置的方案確定 92.3.1鈍化液的盛裝工具以及電解鈍化過程 92.3.2X軸位移機構的設計方案 102.3.3Z軸位移機構的設計方案 112.3.4本次回轉刀具電解裝置的整體設計 113關鍵部件的計算選型分析 133.1X軸電機的選型分析 133.2Z軸上升下降機構的設計計算選型分析 143.2.1步進電機的選項資料分析 143.2.2絲桿的選型資料分析 163.3Z軸旋轉設計計算 183.3.1轉軸的校核 183.3.2軸承的校核 194電解鈍化裝置的三維建模 224.1Soldworks常用設計指令概述 224.2總裝配體的裝配及圖紙導出 234.2.1總裝配體裝配 234.2.2二維圖紙的導出 25結論 27致謝 28參考文獻 30PAGE11緒論1.1課題研究的背景資料分析“創新是第一生產力”，創新帶來的驅動力是無窮的。隨著科學技術的進步，在諸多領域已經實現機械自動化生產，隨著世界科學技術的進步和工業革命的推進，機械將逐漸代替人工，成為生產的第一驅動力。近幾年科學改變了我們得到方方面面，比如高鐵縮短了我們的出行時間；自動化設備的普及降低了我們工作的勞動力；智能生活設備的發展改變了我們原有的生活方式。智能馬桶、掃地機器人、新能源汽車等等這都改變這我們的生活。隨著科學技術水平的不斷提高，一些用于專門工藝工作的非標設備也逐漸興起，成為機械設備行業的一個分支。其自動化水平往往較高，隨著我過國家政策的不斷實時，在各個領域也掀起了改革的勢頭。刀具鈍化裝置就是一種非標的專用機械，其在自動化設備的大環境中發展迅速，并集成目前先進的控制手段，逐漸實現了自動化刀具鈍化的工序，對著科技的發展，其畢竟也越來越高效、智能。1.2電解鈍化專用機械的發展現狀分析目前我國在電解鈍化裝置設計制造行業處于一個瓶頸期，自動化控制水平不高、機械結構不能很好的自主研發，停留在相互模仿和價格較低、利潤難求的境地。這種現狀也很難制造出適合產品需求的、更加貼合使用者操作習慣的好的設備，必須打破現今階段，制造企業相互模仿相互相互抄襲的問題，使得自主創新成為變革的大趨勢，這也符合我國創新驅動的國家政策，只有企業放下渴望成功渴望利潤的心態，從基礎做起、加大對新產品的投入和實現科技的創新。

電解鈍化裝置結合了機械、電氣、傳感器控制等多種技術。因此，基礎理論研究是新技術發展的基礎。只有核心技術的發展才能促進自動非標專機的進步，各方面的努力才能促進技術的發展。這樣，我國的自動非標專機將逐步走上自主創新的道路。

國產自動非標專機自動化水平低、控制方法落后是常見的問題。只能適用于精度要求較低的情況。高端設備有日本、瑞士、德國等進口設備占據市場，而國內設備只能在很小的市場份額中以低價贏得客戶。分析目前我國自動非標專機市場高速發展的情況，恰恰相反，我國自動非標專機制造商的情況相當困難，不難看出市場份額巨大的是進口設備，在國內市場獲得較高的利潤回報。新車型的發展有強大的資本保證，國內企業銷售利潤低，消除了銷售環節的成本，使企業沒有回報。所以我們要不斷提高自主創新能力，相信我們有能力在市場上占有較大份額的中高檔市場中取勝，打破目前的困境。1.3電解鈍化專用機械的發展趨勢分析電解鈍化裝置是一種剛剛興起的一種非標專用機械，主要用在對刀具的鈍化處理，增加其使用壽命，在目前發展處于一個萌發期。通過對相關材料的整理分析其電解鈍化裝置的發展趨勢以及方向主要通過一下幾方面分析：（1）、先進的機械制造技術；隨著我過制造業水平的不斷提高，制造業和制造加工機械的發展世界矚目，現有的機械制造技術已經完全滿足一個好的產品的設計制造過程。機械制造技術是一種研究從產品的設計、生產、制造、銷售、回收再利用的整個過程，是一種運用與機械加工制造行業的主要技術參照，具有及其重要的意義。目前我過加工制造行業雖然取得一定成就，比如北京精雕公司生產的雕銑機已經獲得了巨大的成功，在精度和外觀結構等方面都可以和國外相關企業媲美，但是在高精度、高自動化水平的加工制造設備行業還是較德國、日本、瑞士等發展較早的先進加工制造國家較為欠缺，一些高精度、高標準的加工制造設備還是處于進口的狀態。一個好的設備離不開先進的機械加工制造技術，所以說發展先進的制造業技術十分關鍵。（2）、先進的自動控制系統；一個好的設備離不開控制系統，一個控制系統就向機器的大腦，控制著整個設備的軀體、關節以及神經、動力血液。不管是機械機構、傳動系統、傳感器、液壓氣動等動力執行單元都離不開控制系統的控制。目前主要在設備中主要采用的控制方式主要有PLC、單片機、CNC數控系統、PC端控制系統等方式，加大對控制系統的研發以及從業人員得到整體技術水平十分有必要，也是電解鈍化裝置發展的趨勢之一。（3）、健全的加工、銷售、售后體系；在企業的管理過程中，一個健全的加工銷售體系的建立十分有必要，目前在我國的企業中大多采用日本的先進管理經驗，比如加工過程的5S管理。在設備的維護以及售后中，售后不僅能了解自己設備的不足已經設備經常出現的問題，還能與使用者直接溝通，實現設備的升級換代，促進設備的整體水平提高。經過以上幾點分析電解鈍化裝置的發展趨勢主要有：高精度的機械加工方式，以提高整體的質量和美觀程度；電解鈍化裝置的先進控制系統設計，提高電解鈍化裝置的控制能力，使其適用于多種工況條件下、降低勞動者的工作強度，實現智能化、人性化的操作方式；一個好的銷售售后標準，一個好的銷售售后標準才能走出目前電解鈍化裝置利潤不高、無法與國外設備進行競爭的困難期，增加世界對我過設備的認知程度，實現電解鈍化裝置行業的利潤、數量的高幅度提升。1.4課題的研究目的以及意義本次課題研究的主要是電解鈍化裝置的結構設計，通過對電解鈍化裝置結構的設計，掌握機械三維設計繪圖的能力，是對自己平時所學知識的檢驗，通過對電解鈍化裝置的設計了解在機械結構設計方面的一般方法，通過對資料的檢索與分析對比，掌握搜索資料、學習資料的能力，為自己以后進入工作崗位奠定了基礎。同時了解并孰自動非標專機行業的工序步驟以及加工作業方式，是自己的知識水平獲得全面的提升。本次對電解鈍化裝置的設計，符合目前型材行業的使用要求標準，通過分析了電解鈍化裝置的現狀和發展趨勢，設計了一種刀具電解鈍化裝置。本次設計的電解鈍化裝置具有一定的商業價值，該設計能完全適應現今對電解鈍化裝置的使用要求，具有重要的現實意義和商業價值。2電解鈍化裝置的工藝分析和結構方案確定2.1電解鈍化裝置的工藝分析2.1.1金屬的鈍化鈍化理論是在十八十幾三十年代人們發現的，雖然經過廣泛的研究，直到近幾年，其鈍化工藝方式以及使用才得到人們的重視。鈍化是一種表面突變的過程，在一定環境下，對金屬加以電流，由于電流以及電解液的作用是的金屬表面或局部陽極電流移動到正點位時，金屬表面的活潑的形質發生改變，金屬溶解的速率減小，這種現象就是以后總金屬鈍化現象。金屬鈍化的兩個重要的標志就是：電位快速正移；腐蝕速度快速降低。在鈍化過程中其發生陽極鈍化曲線如下：（1）AB段，稱為活性溶解區陽極反應式如Fe?Fe2++2e（2）BC段，稱為鈍化過渡區陽極反應式如3Fe+4H2O?Fe3O4+8H++8e（3）CD段，稱為穩定鈍化區，簡稱鈍化區陽極反應式如2Fe+3H2O?Fe2O3+6H++6e（4）DE段，稱為過鈍化區陽極反應式如4OH-?O2+2H2O+4e或者鈍化膜溶解圖2-1陽極鈍化曲線2.1.2金屬鈍化的特點以及參數在金屬鈍化的過程中，金屬鈍化的特點主要有一下幾個方面。金屬的電極電位朝正值方向移動；腐蝕速度明顯降低；鈍化只發生在金屬表面；金屬鈍化以后，既使外界條件改變了，也可能在相當程度上保持鈍態。在金屬鈍化過程中硬注意，不能簡單地把鈍性的增加和電位的朝正值方向的移動直接聯系起來，如硬鋁在鹽酸中的電位比鋁正，但耐腐蝕性差。不能簡單把金屬鈍化看作是金屬的腐蝕速度的降低，因為陰極過程的被阻同樣可以減慢腐蝕速度。如汞齊化的工業鋅。腐蝕的阻化劑并不都是鈍化劑，只有阻化陽極過程進行的阻化劑才是鈍化劑。鈍化參數以及其表示意義：(1)鈍化電流密度，i致(ipp)ipp表示腐蝕體系鈍化的難易程度，ipp愈小體系愈容易鈍化。(2)鈍化電位，Epp陽極極化時，必須使極化電位超過Epp才能使金屬鈍化，Epp愈負，表明體系愈容易鈍化。Ep活化電位(3)維鈍電流密度，i維(ip)i維對應于金屬鈍化后的腐蝕速度。所以i維愈小，鈍化膜保護性能愈好。(4)鈍化區電位范圍鈍化區電位范圍愈寬，表明金屬鈍態愈穩定。其鈍化過程參數區段如下圖所示：圖2-2鈍化參數圖2.2刀具鈍化工藝2.2.1刀具鈍化的必要性分析刀具鈍化是一個非常重要的問題，目前人們還不太重視。主要的是：刀具鈍化后能有效提高邊緣強度，提高刀具壽命和切削過程的穩定性。眾所周知，刀具是機床的“牙齒”，是影響刀具切削性能和刀具壽命的主要因素，除了刀具材料、刀具幾何參數、刀具結構和切削使用優化。通過大量的刀具邊緣鈍化實踐，認識到具有良好的刀片類型和葉片鈍化質量也是刀具能否快速、更好切割的前提。因此，刀具刀片的狀況也是一個不容忽視的因素。在普通或金剛石砂輪的工具邊緣研磨后確實有不同程度的微觀間隙（即微小的破碎邊緣和鋸）。前者可以用肉眼和普通放大鏡觀察到。后者可以用100倍的顯微鏡觀察（有0.010毫米的雕刻線）。微觀間隙一般為0.01-0.05毫米，嚴重者可達0.1毫米。在切削刀具過程中，邊緣裂紋易擴展，加速刀具磨損和損傷。

現在高速發展的快速切削機加工設備對刀具的使用提出了更嚴格的俄要求。目前大多刀具都已經實現了表面涂層處理，在涂層前必須進行刀具鈍化，從而保證涂層的穩定性和使用壽命。2.2.2常用的幾種刀具刃口分析銳刃：銳刃是一種在刀具加工后，前段和后端自然形成的一種夾角，具有十分鋒銳的特點，在使用時，其銳角極易磨損，并且此類刀具主要運用在后期精加工工序中。如圖所示銳刃的結構外觀圖。圖2-3一種銳刃的結構外觀圖倒棱刃：倒棱刃是一種在刀具加工磨削后，在刃角處進行倒角的處理，可以增加其磨削性能和使用壽命，在中方式在麻花鉆頭中十分常見，工人在對麻花鉆頭打磨后，最后工序都會給鉆頭刃倒棱處理。其主要的結構形式如下圖2-4所示。圖2-4一種倒棱刃結構示意圖倒圓刃：倒圓刃和上文中的倒棱刃類似，主要的區別是平面還是圓角的處理，在刀刃處加工一定圓角，提高其整體的抗磨削能力和使用壽命，主要用于粗加工和版精度加工的刀具中使用。其主要的結構原理如如下所示。圖2-5一種倒圓刃結構示意圖2.2.3電解鈍化后的刀具刃口刃口鈍化幾何形狀，對刀具壽命有很大影響：一種為圓弧型刃口，在刃口轉角處形成對稱圓弧，占80%以上的刀具所采用，適用于粗精加工。一種為瀑布型刃口，在刃口轉角處的頂面與側面比率一般為2:1,為不對稱圓弧，適用于惡劣的沖擊性加工。圓弧形刃口瀑布型刃口圖2-6鈍化后效果圖2.2.4刀具鈍化的經濟性分析經鈍化的后的刀具使用壽命顯著提高，綜合比較其鈍化成本以及刀具使用壽命以及成本的關系，大略估算刀具鈍化的經濟性如下。硬質合金可轉位刀片：方形d＝15.875，S=4.76,后角0=11°單面鈍化，每片刀片售價8元，按平均提高壽命25%，則每片刀片節約價值為2元。陶瓷可轉位刀片：方形d＝12.7,S=6.35，后角0=0°，雙面鈍化，每片刀片售價28元，按平均提高壽命30%，則每片刀片節約價值為8.4元。硬質合金可轉位刀片：按平均一次裝30片、單面鈍化需15分，每小時可鈍化120片，每班(按6小時)可鈍化720片，每班合1440元，每月(按20天)合2.88萬元，一年可鈍化17.28萬片，創造價值34.56萬元。經過對上文的經濟性的大略分析估計，刀具鈍化對使用企業是節約成本的，而且對與刀具鈍化加工企業可以提高收入，兩者是一種雙贏的局面，所以說對刀具的鈍化經濟價值十分高，這也是我們加大對刀具鈍化的原因之一。2.3回轉刀具電解鈍化裝置的方案確定本次設計的回轉類刀具電機鈍化的工藝步驟主要是：去油-中和-清洗-電解-清洗-油封的過程，為此我們應設立幾個盛裝電解液、中和液、清洗液、油封液的裝置，并且以φ8銑刀為鈍化對象，設計X軸位移機構以滿足不同工藝流程鈍化工位的需求，設計Z軸上升下降機構，對刀具進行提取、下降的操作、通過Z軸旋轉裝置，實現對刀具的旋轉作用，使其鈍化效果更佳。2.3.1鈍化液的盛裝工具以及電解鈍化過程鈍化液的盛裝工具較為簡單，本次設計使用一種多工位槽的形式對不同的鈍化液進行盛裝操作，其設計材料采用抗腐蝕的材料，諸如在電解池中加入電解液、在油封池中加入防銹油、在去油池加入堿性溶液、在中和池中加入弱酸性溶液、在清洗池中加入清水，檢查各反應池中溶液是否達到指定液位；開始電解鈍化處理：控制X軸向驅動電機使刀具沿X軸向水平移動至去油池上方，再操控Z軸向驅動電機使刀具沿Z軸方向豎直移動到去油池中，達到工藝參數中設定的刀具長度自動下移距離，使刀具的刀刃完全浸沒入堿性溶液中進行去油處理；去油處理完畢后，再操控Z軸向驅動電機和X軸驅動電機A01將主軸移至中和池中進行中和處理，清除刀具上殘留的堿性溶液；操控Z軸向驅動電機和軸驅動電機，將刀具移至清水池中進行多次清洗后使其風干；操控Z軸向驅動電機和X軸驅動電機，將刀具移至電解池中，電解電源箱開關自動打開，控制中的電流傳感器實時采集電解電流大小，根據電解鈍化工藝參數中的電解電流值調節X軸向水平運動，實時調節刀具)陽極與石墨電極板之間的距離控制電流大小符合設置值，待加工時間與實時電流采樣積分總值達到初始設定的工藝參數的積分總值，主軸升起，停止鈍化加工。操控Z軸向驅動電機和X軸驅動電機，將刀具C09移至清水池中，再次執行清水沖洗操作多次，然后再將刀具移動至油封池上方，主軸上下移動循環一次完成刀具油封，防止刀具銹蝕。本次設計的盛裝裝置如下圖所示：1.電極2.電解池3.油封池4.去油池.5.中和池6.清洗池圖2-7鈍化液盛裝裝置2.3.2X軸位移機構的設計方案X軸位移機構主要是通過帶動刀具對鈍化時不同工藝位置的變換，本次是設計的X軸位移裝置，主要是通過同步帶機構完成的，其主要結構方式是，哎不僅電機的帶動下，實現同步輪的旋轉，在同步輪處有與同步輪嚙合的單條同步帶，并且同步帶通過銅錠機構固定在側板兩側，實現同步帶張緊的目的，在同步輪兩側各有兩個張緊輪，其主要目的是實現對同步輪與同步帶之間的捏哈操作，實現在同步輪的轉動下，實現X軸的位移調節。在X軸位移調節過程中，設有直線軸承通過固定在直線軸承兩側的光軸實現對X軸位移裝置的固定作用。其主要結構原理圖如下所示。圖2-8Z軸執行機構圖2.3.3Z軸位移機構的設計方案Z軸位移機構主要實現刀具的上升下降旋轉動作，本次設計主要是同過步進電機的帶動，通過聯軸器連接絲桿運動做旋轉運動，在絲桿的帶動下，實現絲桿上的絲桿螺母的直線運動，從而帶動固定在螺母塊上的Z軸旋轉電機做上升下降的運動，在Z軸旋轉電機下端連接有旋轉軸承，并與電機輸出軸相連接，并使用一種快速的轉夾裝置實現對回轉刀具的快速夾取動作，并在旋轉電機的帶動下實現刀具的回轉運動，其主要的結構圖，如下圖所示。圖2-9Z軸下降回轉機構圖2.3.4本次回轉刀具電解裝置的整體設計本次設計的回轉刀具電解裝置的整體結構主要包塊位移調節機構、電解工藝鈍化液盛裝機構、外殼架體、觸摸屏控制機構等機構，本次設計的主要外觀結構安排方式如下所示。圖2-10本次設計的整體結構圖3關鍵部件的計算選型分析3.1X軸電機的選型分析本次的電機我們采用的是步進電機的驅動，步進電機具有準缺的位置控制方式，在本次微調位置中十分關鍵。步進電機的設計計算我們來根據其轉動慣量和轉矩的綜合方式來進行計算。本次的步進電機驅動的是一對齒輪傳動，然后帶動一個轉動軸，此轉動軸就是負載的轉動，我們要計算此轉動軸的轉動慣量，由于本次的轉動軸的最上的平面是個長方形的形狀，按照長方體的轉動慣量來計算，公式如下式中：按照轉動軸上的所有負載的重量，本次要考慮Z軸升降、Z軸旋轉的所有重量，本次考慮為得出轉動慣量為根據步進電機中的慣性比來確定基本的電機形式。慣性比的計算式如下這里是電機轉子的轉動慣量，為減速比，這里的電機的轉動慣量我們初選為110系列的步進電機的轉動慣量為代入上式得出查詢選型標準，慣性比為42的符合27系列的步進電機，本次選擇的步進電機的型號為2SQ110Q-054K1，此步進電機的電機慣量為，電機的步矩角為3.2Z軸上升下降機構的設計計算選型分析3.2.1步進電機的選項資料分析（1）.驅動模式的選擇驅動模式是指如何將傳送裝置的運動轉換為步進電機的旋轉。下圖所示的驅動模式包括了電機的加/減速時間，驅動和定位時間，電機的選型基于模式圖。圖3-1驅動模式圖（2）.脈沖數的計算

脈沖數是指傳動裝置將物體從起始位置傳送到目標位置所需要提供給步進電機的脈沖數。必要脈沖數按下面公式計算：=200/1*(360/1.8)=40000個脈沖數（3）.電機力矩的簡單計算電機力矩＝（負載力矩+加/減速力矩）×安全系數負載力矩的計算負載力矩是指傳送裝置上與負載接觸部分所受到的摩擦力矩。步進電機驅動過程中始終需要此力矩。負載力矩根據傳動裝置和物體的重量的不同而不同。許多情況下我們無法得到精確的系統參數，所以下面只給出了簡單的計算方法。負載力矩可以根據下面的圖表和公式來計算。滾軸絲桿驅動按照以下公式來計算圖3-2絲桿驅動方式力矩計算圖負載力矩的計算公式：由于滾珠絲桿摩擦力較小且由于裝配帶來的誤差摩擦系數難以確定一般計算電機力矩時往往可以忽略不計。利用電機力矩估算公式：=（10KG*0.1cm）/(2*0.9*3.14)*1=0.18[kgf.cm]=9.8*0.18/100=0.018n.mY軸垂直方向的力矩計算公式為：=20kg*0.1*1*2=2kgf.cm=0.2n.m因其步進電機力矩特有的特性，速度越高其扭矩衰減越厲害，也就是說隨著轉速的提高其力矩時不斷減小的。上文確定機械手移動的線速度為0.5m/s,絲桿導程為1.6cm，所以求得在達到最高位移速度的前提下，電機的轉速為：電機轉速W（轉/min）*0.016m/60=0.5m/s求得轉速W=22500rad/min根據典型炬頻曲線圖3-3典型矩頻曲線圖有圖可以看出在步進電機轉速為2250轉是相應力矩已衰減至0.2n.m由上文計算的獲得最高速度0.5m/s的速度時，電機轉速為2250轉每分，此時力矩為0.2.m滿足計算所得力矩。所以電機選型選擇靜力矩大于2.2n.m的步進電機查閱雷塞電機步進電機樣本可選型號為57cme23圖3-4雷塞57CME23步進電機參數3.2.2絲桿的選型資料分析滾珠絲杠是將回轉運動轉化為直線運動，或將直線運動轉化為回轉運動的理想的產品滾珠絲杠是工具機和精密機械上最常使用的傳動元件，其主要功能是將旋轉運動轉換成線性運動，或將扭矩轉換成軸向反覆作用力，同時兼具高精度、可逆性和高效率的特點。根據上文電機計算的最大扭矩2.3n.m、絲桿導程16mm、查閱TBI滾珠絲桿樣本：圖3-5TBI滾珠絲桿樣本查閱上表選擇其型號為：SFS01616-1.8其靜力矩為552kg.f=55.2n.m滿足2.3n.m的要求，可以選用。3.3Z軸旋轉設計計算3.3.1轉軸的校核在Z軸轉動軸端部由轉動軸本身產生的變形量約占橫向轉動軸部件總變形量的60%,因此橫向轉動軸要求的剛度為：根據《材料力學》有：式中I——轉動軸支承之間那一段的當量慣性矩（cm4）；（cm4），圖示中D=60mm，d=45mmD和d——轉動軸在支承之間那一段的當量外徑和孔徑。當量外徑近似地可以按下式計算，式中——分別為階梯軸各段的直徑和長度（cm）；——跨距，即支承距（cm）；本次的長度按照圖示尺寸為214mm——懸伸段長度（cm）；圖示尺寸為451mmE——彈性模量（N/cm2）。對于45，E=2.1×107N/cm2。把I和E之值代人，得橫向轉動軸的剛度為軸的結構設計知，跨距，懸伸段長度，當量外徑為：而查《機械設計手冊》為：式中——系數，查表得；——阻尼比，查表得；——要求的極限寬度（mm）；則橫向轉動軸端部A點的剛度要求代人公式有：因為，所以該轉動軸的剛度是合格的。3.3.2軸承的校核軸旋轉選用深溝球軸承61904基本額定動載荷,基本額定靜載荷C軸回轉軸所受到的軸向力，周向力，徑向力如圖3-6所示；圖3-6軸承受力圖軸承受到的載荷1)由軸的計算結果得，兩軸承受到載荷軸承所受的力所以在旋轉過程中求軸承當量動載荷和由機械設計手冊表13-5分別進行查表或插值計算得徑向載荷系數和軸向載荷系數為對軸承1因軸承運轉中有中等沖擊載荷，按表13-6，取2、驗算軸承壽命，所以按軸承的受力大小驗算(3-7)故所選軸承滿足壽命要求。4電解鈍化裝置的三維建模4.1Soldworks常用設計指令概述（1）草圖繪制命令草圖繪制命令是零件繪制過程的基礎，其主要繪制方式與二維繪圖軟件CAD設計過程相似，主要是通過對點線面的繪制，以及陣列、平移、平行線、曲線、槽口、橢圓的一些草圖繪制命令的使用，繪制三維特征命令的基礎草圖，其中在繪制草圖過程中，還有對基于實體的草圖轉化實體引用的功能，可以對實體上的線形成下次制作特征命令時的草圖。（2）特征繪制命令特征繪制命令是建立在草圖繪制命令的基礎上的，只有建立正確的草圖繪制結束后，才能對特征命令進行選擇，較為常用的特征選擇命令有拉伸、剪切、旋轉、圓角、倒角、基準面的建立以及多個草圖形成的掃描命令等。其主要的特點是建立在正確的草圖繪制基礎上，進行特征參數的確定。（3）鈑金、焊件等其它特征繪圖命令鈑金、焊接、模具等特殊命令方式，是在此類零件的繪制過程中用的到。比如在繪制鈑金時，常常建立一個基準法蘭，然后可以在鈑金薄板上進行折彎、沖口、成型、邊線法蘭、通風口的繪制，其過程簡單，制作的鈑金件可以進行展開式操作，實現對下料板的尺寸確定。焊件的命令相對較少，主要對焊接架體等部分的繪制，在繪制過程中往往需要建立三維草圖，在三維草圖中，選擇需要添加的型材等部分，自動生成草圖形狀的架體，在架體繪制結束后可以對角撐板、焊縫的繪制，十分方便間接。模具工具，模具工具主要是一些分型面、直型曲面、曲面縫合、分型線的模具的繪制命令，其較為智能，在模具的繪制過程中簡單的對凸模、凹模進行設計。（4）邁迪數據庫等插件操作在Solidworks中可兼容的插件比較多，較為常用的有限分析插件Sinmultion、運動仿真插件Montion、外觀渲染插件等等，以及外部兼容插件，比如邁迪設計工具，邁迪設計工具是一種十分簡單高效的繪制第三方插件，其包含多種傳統機構的設計，諸如齒輪副、同步帶、鏈輪、鏈條、三角帶、帶輪等等的設計，并具有自動導出材料表的功能，運用好此類插件可以大大的提高設計效率，并可以查閱多種公司的不同三維設計樣本，在其中選擇自己設計合適的三維模型，十分簡單高效，是一種十分有效的設計工具插件。本次設計的諸多標準件就是從此插件中選型并從圖庫中調出，十分簡單。4.2總裝配體的裝配及圖紙導出4.2.1總裝配體裝配通過前期諸多零件的繪制，在零件繪制完成后進行裝配命令的操作，將單一的零件放入裝配環境中，一一進行轉配，本次裝配命令主要是點、線、面、距離等的操作和約束。通過上文對零件圖的繪制結束后，進行總裝配圖的裝配操作，通過重合、平行、垂直、距離、高級配合、同心、機械配合等諸多配合關系的設定和選擇后，逐個將各零件進行裝配操作，在裝配操作的過程中，遵循先基準面后線點的轉配技巧。在配合中命令除了基本的點線面的重合、距離、垂直、相切、平行等約束命令外，還有高級配合和機械配合，高級配合中主要是通過對稱、寬度、行走距離范圍、角度位移范圍、線性耦合等方式進行。在機械配合中，主要有齒輪的配合、萬向節的配合、槽口、鉸鏈、螺旋、凸輪等的配合，可以通過對各種機械機構之間的運動關系進行配合，使用此類命令可以簡單的對傳動機構的注入齒輪副、齒輪齒條等進行配合命令，模擬齒輪的傳動過程。凸輪的命令是通過與凸輪面接觸，連桿跟隨凸輪面起伏的過程，配合簡單實用、快捷方便。本次配合完成的最終效果如下圖所示。本次主要裝配的機構有剪叉機構、液壓缸、自動非標專機、升降底盤等裝配操作，完成最后的裝配設計模型。其最終的裝配模型圖紙如下4-1所示。圖4-1電解鈍化裝置的三維建模圖致謝PAGE16PAGE254.2.2二維圖紙的導出二維圖紙通過三維設計軟件Soldworks2016進行圖紙的繪制完成后，通過工程圖命令進行二維圖紙的轉換，將三維設計模型進行二維圖紙的導出，其主要步驟是在二維圖紙環境中進行的，首先是對二維圖紙圖幅的確定，轉換圖紙比例的確定，和圖紙的布局安排等操作，通過自己所學的圖紙繪制標準進行合理的標注以及公差、粗糙度、技術要求等的添加，最后轉換成制定要求的二維加工圖紙格式，實現最總二維圖紙的繪制。圖4-2電解鈍化裝置二維裝配圖圖4-3電解鈍化裝置位移機構部裝圖結論通過對本次電解鈍化裝置的結構設計，通過分析對比幾種設計方案，確定適合本次設計的最終結構形式，在通過對整體結構的布局與標準件的選擇和部分結構的設計選型，最終設計了本次電解鈍化裝置的機械結構，通過三維軟件的使用，提升了自己的三維繪圖技巧，學會了一些原先不知道的操作方式，比如諸多插件的使用等。本次設計的電解鈍化裝置由于本人能力有限，在設計中不可避免得到出現一些錯誤，這也是我以后需要注意的地方，今后加強學習，比如對三維建模、常用結構設計、運動仿真等方面存在諸多不足，在老師的幫助下基本完成設計要求。本次設計的電解鈍化裝置諸多不足與錯誤之處希望大家的改正與批評，我畢當悉心接受，共同探討，共同進步。致謝經過這幾個月的努力，終于把畢業設計做完了，也就意味著我的大學生活即將結束，通過這次畢業設計，感受很多，也學到了很多。首先要感謝我的導師，他在論文的指導及修改給了我極大的幫助和支持。他對這門學科各方面都很精通讓我很敬佩，剛開始什么都不會，哪里有問題都會問老師，問題可能很幼稚，但老師還是不厭其煩的解答了我，向老師致以我最衷心的感謝。剛拿到題目時，我對課題充滿了新鮮感，但也是感覺自己一無所知。在老師的指導下我查閱了大量關于課題的文獻，使我對課題的研究內容和國內外研究進展有了更多的了解，也使我對自己的課題產生了濃厚的興趣。經過這段時間，我深刻的認識到，自己已經不是什么小