机械设计说明书—气浮垫研抛工艺及研抛机的结构设计

本科毕业设计（论文）题目：气浮垫的研抛工艺及研抛机结构设计气浮垫的研抛工艺及研抛机结构设计摘 要随着精密、超精密技术的发展日益进步,机器及检测仪器等的精度要求越来越高,对气浮垫的制造精度也提出更高的要求。目前,由于气浮垫精密加工技术的研究还不够深入,因此,研究气浮垫的精密制造技术是气浮垫领域函须解决的课题。根据气浮垫研磨设备对研磨工艺的要求，本文设计了一种专门的研磨机，并对研磨机的各个部分进行分析和说明。本课题对气浮垫精密研磨加工工艺规程设计，对工艺中需要的切削速度、加工工时等进行了分析计算。关键词：气浮垫；研磨；加工工艺；机械结构Flotation Process and Polishing Pad Polishing Machine DesignAbstractWith the development of Precision and ultra-Precise technology, the accuracy of the machinery and the detecting instrument become higher, the Production accuracy of cushion needed also more higher. At present, the research about the cushion Precision finishing technology is not enough. So how to enhance the accuracy it is one of needing to resolve problem of the research area of the floatation cushion.On the surface roughness effects of abrasive type, grain size, polishing liquid solvents, polishing pressure, polishing machining time and so on, are researched in-depth for the process of mechanical polishing. According to gas floating pad grinding equipment requirement for grinding process, this paper designed a kind of special grinding machine, and analyze the various parts of the grinding machine and instructions, and to verify and check parts.Key Words :Gas floating cushion; Grinding; Polishing; The mechanical structure目 录1 绪论11.1研究背景及意义11.2气浮垫研磨抛光机理11.3研磨抛光加工工艺31.3.1磨料的选取31.3.2研磨液的选取41.3.3研磨工艺42 气浮垫研抛机结构设计52.1气浮垫抛研机的结构总体设计52.2 研拋机的结构分析52.3气浮垫的工作原理72.4气浮转台的设计72.5气浮垫研磨机传动机构设计82.6选用电动机93 机械传动件的设计计算113.1链传动的设计与计算113.1.1链条的设计与计算113.1.2滚子链的静强度计算123.2链轮基本参数和主要尺寸133.4滚珠丝杠的选型计算133.5步进电机的传动计算与选用163.5.1联轴器的选择193.6旋转密封装置的结构204 气浮垫的加工工艺规程214.1确定毛坯的制造形式214.2基面的选择224.3制定工艺路线224.4机械加工余量、毛坯尺寸的确定234.5确定切削用量及基本工时245 轴的设计及计算365.1轴的材料365.2轴的结构设计365.3主轴支承设计方案选择375.4轴上键的校核386 结论39致 谢40参考文献411 绪论1.1研究背景及意义近年来，功能陶瓷、石英晶片、平面或多面体晶体和光学器件等硬脆材料的精密加工提出了很高要求，不仅要求这些材料有极小的平面度、极小的表面粗糙度、超平滑的表面1-3，还要求材料两端面严格平行、无晶向误差、表面无变质层等，有的甚至要求达到纳米级或更高的加工精度和无损伤的表面加工质量，由于研磨抛光技术可以获得很高的精度和超光滑表面，上述的材料均需采用精密研磨抛光技术3-8。利用研抛工具的亚口径机械式研抛是目前加工创成复杂光学曲面主要方法，但无论是在创成原理还是在加工装置上，都存在着难以逾越的固有缺陷。目前，许多研究主要是针对回转对称非球面光学零件的加工技术及装备。 对于有复杂几何特征的光学曲面，研抛去除量总是非均匀变化的。这使得研抛工具与被加工工件之间的变形不一致。难以获得均匀一致的面形精度研抛工具去除工件材料所形成的加工表面残高也总是非均匀变化的9-11。因而难以获得均匀一致的加工表面。质量为了使所获得加工表面质量和面形精度满足加工要求，同时机构的设计简单实用性能可靠势，必将增加研抛加工时间降低研抛加工效率。研磨和抛光硬脆材料去除机理比较复杂，硬脆材料的表面完整性、亚表面层损伤、零件几何形状受很多因素的影响12-15。研磨和抛光加工工艺参数成为欧美各大企业的机密，而且针对不同材料以及不同设备，其参数变化非常大，使其难以复制和模仿16-19。目前，我国高档次精密研磨设备设计制造水平不高，国外对高档次精密加工工艺严格保密，这严重制约了我国精密加工技术的发展。为了加强我国精密研磨、抛光技术的发展，除了开发拥有自主产权的精密研磨抛光设备之外，研磨、抛光加工工艺也成为了研究重点20-23。1.2气浮垫研磨抛光机理 气浮垫压力产生的原理:利用压缩气体的粘性,提高工作间隙中气体的压力从而将物体悬浮起来。如图1.1所示,气浮垫可以分为三种:动压型,静压型和压膜型。如图1.1(a)所示,动压气浮垫是两个面相对移动,且间隙呈楔状,沿移动方向间隙逐渐变小。由于相对移动,气体因其粘性作用,被拖带压入楔形间隙中,从而产生压力,构成动压悬浮。如图1.1(b)所示,静压型气浮垫是将外部的压缩气体通过节0流器导入间隙中,借助其静压使之悬浮起来。节流器的作用是当间隙变化时,调整间隙内的压力,从而使气浮垫具有一定的刚度。如图1.1(c)所示,压膜型气浮垫利用了相互接触的面沿垂直方向的振动,使间隙内的压力的平均值高于周围环境压力这一原理。由于气体具有粘性,间隙内的气体不能快速出入,从而压力增高。例如,让一块玻璃板平行地落在一块平滑的板上时,玻璃板会轻轻地落下,从这一现象,就能够理解压膜气浮垫的原理。2 图1.1 气浮垫的工作原理在上述结构的气浮垫形式中,动压型和静压型得到更加广泛的应用。在气浮垫实际设计中,气浮垫的节流方式也不同。分别利用喷嘴、毛细管、缝隙的阻抗起到供气孔节流的作用,而固有孔节流器是由供气孔和气浮垫间隙所形成的假想圆柱面起到节流器的作用。表面节流器是在气浮垫面上设置与供气孔连同的极浅的沟槽,沟槽的阻抗就构成了节流。多孔质节流器是气浮垫的承载面采用了具有透气性的多孔质材料,多孔质材料的阻抗起到了供气孔节流器的作用。传统的研磨一般利用铸铁研磨盘，采用手工实现无规则的运动或靠机床实现模模拟手工的运动轨迹。传统的抛光一般利用沥青、聚氯乙烯和无纺布等抛光盘，采用摆动、行星运动和环行运动等运动方式。研磨和抛光都是根据不同的加工条件涂敷不同的磨料，工件至于研磨盘或抛光垫上，用夹具装夹工件并对工件施加一定的压力，通过机床的主轴带动磨盘转动，利用磨盘和工件间的相对运动和磨料的切削作用从工件表面去除一层很薄的材料，从而达到加工的目的，加工示意图如图1.2所示。 按照磨料的附着方式，研磨抛光方法可以分为两种：固结磨料研抛和游离磨料研抛。固结磨料研磨工件主要以耕犁方式去除材料，具有加工效率高、成本低等优点，但研磨工具磨损大，容易在工件上留下划痕，难以得到无损伤表面；游离磨料研磨抛光工件是利用磨料颗粒在研磨盘和工件之间对工件表面滚压，使工件表面产生微小破碎这种方式来去除材料，能获得无损伤平滑表面。图1.2 研磨抛光示意图1.3研磨抛光加工工艺1.3.1磨料的选取 磨料一是研磨加工的“刀具”,在加工中的起着切削作用。因此,首先磨料一要有较高的硬度,这是其磨削作用的关键所在,一般情况下磨料硬度大于被磨削工件硬度,再次要具有良好的韧性,保证和其他刃具一样变钝后能够自锐。同时磨料的形状和粒度应该均匀,这由研磨抛光加工的特殊性所决定的,另外还要有高温稳定性和化学稳定性,这样在加工的过程中保持自身的优良机械和化学性能。 磨料的粒度也是一个很关键的因素,一般磨料的粒度指磨料的粗细程度。在相关的标准中都有规定,磨料的粗细用粒度表示,粒度号数越大,颗粒越小。粗颗粒用于粗加工。1.3.2研磨液的选取通常研磨加工时,不能直接用磨料对工件表面进行加工,必须加配其他的化学溶剂或其他辅助填料调配成研磨液,研磨液具有调和磨料及冷却润滑加工被加工接触面的作用,如果没有选择好合适的研磨液,对精密研磨抛光加工可能会带来一系列的影响,如温度升高以损伤气浮垫试件的被加工表面,降低表面粗糙度、产生划痕、损伤磨盘等危害。因此,和磨料一样对研磨液的组成和配比也有要求,例如参与作用的研磨液要有冷却和润滑的物理性质,还要具有一定的粘度,以致有勃附作用。在实际生产中不容易被研磨盘甩出;其物理作用和化学性质也要良好,研磨液一般是由磨料和活性剂组成的。用于研磨磨料的硬度必须高于工件的硬度,现在可以作为磨料的材料有金刚石、碳化硼、氧化铝等。由于研磨过程活性剂在研磨过程中起到很重要的作用,如果只有磨料,没有合适的活性剂,可能会产生许多问题,所以研磨剂要求应该有悬浮、润滑、冷却、去损、清洗和防锈性能。1.3.3研磨工艺传统的研磨和抛光，设备条件只是实现高质量研抛的必要条件。工艺条件和操作者的技艺也起着十分重要的作用。通常学者们从研磨抛光的4个基本组成部分：工件、研磨抛光液、磨粒和抛光盘入手研究研磨和抛光加工工艺与加工质量的关系。Yongwu Zhao等人以硅片为研究对象，采用化学机械抛光方法探讨了研磨抛光工艺参数对材料去除率的影响，他指出磨粒大小是影响材料去除率的主要因素，转速和压力是次要因素；BJHooper等人研究了抛光垫磨损对硅片表面质量与材料去除率的影响；HY Tam等人研究了转速、磨粒大小等加工参数光学器件表面粗糙度的影响，并得到Ra=10.7 nm的光滑表面；Nabil Belkhir等人以玻璃为研究对象，探讨了磨粒与材料去除量的关系，他指出磨粒的形状直接影响其切削行为，磨损后的磨粒材料切削能力明显降低；AQBiddut等人研究了磨粒大小与加工压力对硅片表面损伤的影响，并指出能否得出无损伤表面，磨粒大小与加工压力是关键；浙江工业大学周兆忠等采用A1203磨料，约50rim的Si02抛光液，以聚胺酯作为抛光垫，铸铁盘研磨盘对氮化铝基片进行研磨，得到表面粗糙度Ra为8nm的超光滑表面；广东工业大学袁慧等人研究了工程陶瓷研磨抛光工艺，并指出磨削质量主要受到磨粒粒度的影响。影响研磨效果的因素除了研磨盘、磨料种类、磨料粒度等一系列因素外，研磨压力、转速、研磨液浓度、研磨液流量、研磨时间等因素对研磨的效果有影响。352 气浮垫研抛机结构设计2.1气浮垫抛研机的结构总体设计 平面研磨机为精密研磨抛光设备，被研磨、抛光材料放在研磨盘上，研磨盘逆时钟旋转，修正轮带动工件盘自转，重力加压的方式对工件施加压力，工件盘与研磨盘作相对摩擦运动来达到加工的效果。图2.1为本设计初步设计的平面研抛机原有的结构示意图。其工作原理是研磨盘由电机通过减速机构带动旋转，研磨盘上有三个加工工位，并在工件盘上放置加载砝码，这样研磨盘在旋转，由于摩擦力矩的作用带动工件盘的也在旋转，在砝码加压的情况下两者的相互转动摩擦起到材料去除的作用，达到研磨的效果。图2.1 抛研机结构总体设计2.2 研拋机的结构分析平面研磨机为精密研磨抛光设备，被研磨、抛光材料放在研磨盘上，研磨盘逆时钟旋转，修正轮带动工件盘自转，重力加压的方式对工件施加压力，工件盘与研磨盘作相对摩擦运动来达到加工的效果。图2 为现有的一台单平面研抛机原有的结构示意图。其工作原理是研磨盘由电机通过减速机构带动旋转，为了在工件上得到均匀不重复的研磨抛光轨迹，工件盘保持架制成行星轮式，行星轮对工件盘起定位和旋转导向作用。研磨盘上有三个加工工位，并在工件盘上放置加载砝码，这样研磨盘在旋转，由于摩擦力矩的作用带动工件盘的也在旋转，在砝码加压的情况下两者的相互转动摩擦起到材料去除的作用，达到研磨的效果。图2.2 平面研磨抛光机结构示意图 为了实现对工件边研磨边连续加载边通气的情况下进行研磨抛光加工，对图2.2 所示的机构进行了重新设计，其设计后的其中一个加工工位的总体结构设计如2.3 所示。图2.3 中主要是在图2.2 的基础上对其中一个工位进行了加载装置和旋转供气装置的总体设计。利用气缸加压机构装置对弹性气浮垫进行连续实时加载，端面旋转密封件装置可以解决研磨抛光过程中气管缠绕的问题。平面研磨抛光机上的该气浮垫在气缸加载的作用下，通过旋转密封件解决了气管1 和气管2 旋转缠绕的问题，在结构方案上使得弹性气浮垫充气研抛得以实现。图2.3 工位研抛设计结构2.3气浮垫的工作原理传统的气浮垫都采用小孔、狭缝等节流阻抗固定的节流器，其承载能力和刚度的提高非常有限。对气浮垫刚度进行反馈控制， 是实现高刚度甚至无穷静刚度的一条有效途径， 也是目前气浮垫研究的一个热点和难点。本课题设计制造一种在孔式供气气浮垫的小孔出口处的轴承面上，刻制有狭窄浅槽，使各供气小孔出口通过浅槽(刚性均压槽)相互连通，从而节流出口压力得到适当均化作用，通常称这种浅槽为均压槽。我的课题是设计一种具有可变均压槽结构的新型气浮垫(带有弹性薄板均压槽的气浮垫)及其研磨抛光研究。气浮垫的基本工作原理是利用压缩气体的粘性，提高工作间隙中气体的压力从而将物体悬浮起来。具有一定压力的空气通过进气口到达气腔，气腔里的气体从节流孔流出，在平面上滑动时气体会均布在均压槽以此来支撑滑块本体和载荷。 图2.4所示是弹性薄板通过处理粘接在气浮垫本体上的结构图。图2.4 弹性薄板气浮垫的结构图2.4气浮转台的设计在精密研磨抛光加工工艺中,离不开研磨盘的存在,研磨盘是加工的场所,几乎所有的研磨抛光加工都是在研磨抛光盘上进行的,对于研抛盘的选择也至关重要。在加工中,磨料对被加工件进行磨削,同时研磨盘也同样在受到磨损。研磨抛光盘自身的精度对气浮垫的表面精度影响很大,甚至会把这种精度关系“复印”到气浮垫表面上,故要求研磨盘的加工面要有较高的几何精度。气浮转台主要包括直流力矩电机。气浮轴承以及轴承所需要的供气系统等组成。气浮转台的各部件在设计时考虑了结构对称性原则，以提高转台轴系回转时的平稳性。转台轴系选用气浮轴承支承轴系上，同轴安装进口无刷直流力矩电机作为直接驱动元件，转台部件在设计制造时力求在形状尺寸和质量分布上对各自的正交坐标平面对称。并且要求在满足结构件强度和刚度的前提下同时力求内环轴系质量最小尽量减小轴系转动惯量，气浮转台利用多孔喷射气浮垫产生静压 支撑待研抛工件由于采用多孔喷射技术， 平台表面压力分布均匀， 具有承载能力强刚度好抗气振等优点 。主要应用于精密测量和超精加工等精密气浮转台如图2.5所示。图2.5 精密气浮垫床气浮转台中的核心部件就是气浮轴承气浮轴承，又称为空气轴承，指的是用气体。通常是空气，但也有可能是其它气体。作为润滑剂的滑动轴承空气轴承消除了由摩擦力引起的阻力。磨损提供了极高的径向和轴向旋转精度由于旋转的转子和静态支撑部分之间没有机械接触，磨损程度降到了最低，从而确保精度始终保持稳定，空气轴承内部的低剪切力能够在提供极高转速的同时，将动力损失降到最低，使产生的热量非常小并能同时保持较低的振动水平。在高精度和高速领域上优势十分明显。2.5气浮垫研磨机传动机构设计本设计所设计的电动机到研磨台的传动才用链传动。链传动具有带传动和啮合传动的一些特点，其优点是：链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；传动尺寸比较紧凑；不需要很大的张紧力，作用在轴上的载荷较小；承载能力大；效率高（=0.950.98）。同时；链传动能吸振与缓和冲击，结构简单，加工成本低廉，安装精度要求低，适合较大中心距的传动，并能在温度较高、湿度较大、油污较重等恶劣环境中工作。链传动的缺点是：高速运转时不够平稳；传动中有冲击和噪声；不宜在载荷变化很大和急促反向的传动中使用；只能用于平行轴间的传动；安装精度和制造费用比带传动高。 图2.6 链传动链传动的适用场合：广泛应用于中心距较大、多轴、平均传动比要求准确的传动。环境恶劣的开式传动、低速重载传动及润滑良好的高速传动，均可采用链传动。滚子链传递的功率通常在100kw以下，链速在15m/s以下，传动比i，所以Nm（3）步进电机的初选 将上述计算所得的乘上一个系数K，用K的值来初选步进电机的最大静转矩，其中的系数K称为安全系数。因为在工厂应用中，当电网电压降低时，步进电机的输出转矩会下降，可能会造成丢步，甚至堵转，因此，在选择步进电机最大静转矩的时候，需要考虑安全系数K，对开环控制，一般应在2.54之间选取，这里取K=4，则步进电机的最大静转矩应满足： 2.76Nm由所选的电机型号参数可知，最大转矩Tjmax =4Nm，满足要求。（4）步进电机性能校核1) 最快工进速度时电动机时输出转矩校核给定工作台最快工进速度=40mm/min，脉冲当量/脉冲，求出电动机对应的运行频率=40/(600.01)=66.7Hz从90BYG550电动机的运行矩频特性曲线图可以看出在此频率下，电动机的输出转矩4Nm，大于最大工作负载转矩=2.76Nm，满足要求。2) 最快空载移动时电动机输出转矩校核 已设定工作台最快空载移动速度=3000mm/min，求出其对应运行频。由图查得，在此频率下，电动机的输出转矩=3.5Nm，大于快速空载起动时的负载转矩=98.510-3Nm，满足要求。3) 最快空载移动时电动机运行频率校核 与快速空载移动速度=3000mm/min对应的电动机运行频率为。查表可知，可知90BYG550B步进电机的空载运行频率可达20000，可见没有超出上限。(5) 起动频率的计算 已知电动机转轴上的总转动惯量J=4.5kg/cm2，电动机转子的转动惯量，电动机转轴不带任何负载时的空载起动频率。说明：要想保证步进电动机起动时不失步，任何时候的起动频率都必须小于1022.9Hz。实际上，在采用软件升降频时，起动频率选得更低，通常只有。综上所述，本次设计中工作台的进给传动系统选用90BYG550B步进电动机，完全满足设计要求。（6）确定选型的步进电机的参数图3.3 步进电机实体图3.5.1联轴器的选择a. 类型选择根据电机的轴颈和丝杠轴颈初选型号为GY1的联轴器，其主要参数如下表表3.5 联轴器型号b. 载荷计算 公称转矩 Nm所以计算转矩1.035Nm，K为工况系数，查表取K=1.5，很显然所选联轴器的公称转矩=25Nm=1.035Nm，且最大转速，所以所选联轴器满足要求。3.6旋转密封装置的结构刚性结构气浮垫的研磨抛光在现有的平面研磨机上就可以直接进行，而对于带有弹性薄板均压槽气浮垫，要实现弹性薄板上的均压槽，需要气浮垫在研磨抛光加工的过程中充入气压，即本课题提出的气浮垫“充气”研磨加工，根据现有的平面研磨抛光机原理可知，在研磨抛光的过程中研磨盘和气浮垫的工件盘都在旋转，如果给气浮垫充入气体，则充气气管必将绕轴缠绕，无法实现充气研磨抛光，为了实现气浮垫的充气研抛，必须解决气浮垫加工过程中气管随气浮垫旋转缠绕问题，为了解决旋转通气，需设计一种专用于气浮垫研抛加工中的连接气管的旋转密封接头。本课题设计出适合气浮垫研磨抛光的气管连接旋转密封件。根据西安工业大学流体润滑研究所多年对气体轴承的理论研究和实践应用以及端面气膜密封的理论依据，本论文提出一种旋转密封件的设计方案，该旋转密封件的理论基础是端面气膜密封技术。端面气膜密封是基于现代流体润滑理论的一种新型非接触式机械密封，气膜密封动环或静环端面上通常开出微米级浅槽，主要依靠端面间形成一高压气膜对气腔的密封作用，同时密封端面为非接触式。端面气膜密封具有低泄漏，长寿命，其中阻塞气体压力一般比工艺气体高0.2MPa左右，既可阻止工艺气体泄漏，又可使密封端面实现非接触旋转。本文基于上述的理论基础，设计出如图所示的旋转密封件结构原理图。该种旋转密封件的工作原理是两端面为带有均压槽的刚性气体止推轴承3作为静环，气腔外壳4连同具有轴向窜动滚针轴承2作为动环，气体止推轴承一端固定，一端在导向键8的作用下可沿轴向浮动，在不工作状态下，气体止推轴承端面和气腔的上下两端面被弹簧6的作用力压在一起，当气体止推轴承通气工作时，在气体止推轴承工作面和气腔的端面之间形成一高压气膜，高压气膜对两端面起高压密封和气膜流体润滑作用。4 气浮垫的加工工艺规程4.1确定毛坯的制造形式影响毛坯选择的因素通常包括：1、零件材料的工艺性及对材料组织的要求。2、零件的结构形状和外形尺寸。3、零件对毛坯精度，表面粗糙度和表面层性能的要求。4、零件生产纲领的大小。5、现有生产能力和发展前途。本设计中零件（气浮滑块本体）的材料为铝青铜QAL10-5-5，弹性薄板采用的材料为2Cr13不锈钢。由于该零件的轮廓尺寸不大，生产类型为小批量生产，又考虑零件的加工条件要求较高。为了保证加工质量、提高生产率、降低成本、减少工人的劳动强度，确定采用自由锻造成型。此外为消除残余应力还应安排人工时效。时效处理：指合金工件经固溶处理，冷塑性变形或铸造，锻造后，在较高的温度或室温放置，其性能、形状、尺寸随时间而变化的热处理工艺。若采用将工件加热到较高温度，并较短时间进行时效处理的时效处理工艺，称为人工时效处理。若将工件放置在室温或自然条件下长时间存放而发生的时效现象，称为自然时效处理。第三种方式是振动时效，从80年代初起逐步进入使用阶段，振动时效处理在不加热也不像自然时效那样费时的情况下，给工件施加一定频率的振动使其内应力得以释放，从而达到时效的目的。时效处理的目的，消除工件的内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能等。4.3制定工艺路线在气浮垫加工中，影响加工精度的主要因素有：（1）零件本身的刚度比较底，在外力（切削力、夹紧力）的作用下容易变形。 （2）零件本身是锻件，孔壁较薄，切削时将产生的残余内应力，并引起应力重新分布。因此，在安排工艺过程中，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开，即把粗加工安排在前，半精加工安排在中间，精加工安排在后面。这是由于粗加工工序的切削余量大，因此，切削力、夹紧力必然大，加工后容易变形。粗、精加工分开后，粗加工产生的变形，可以在半精加工修正，半精加工中产生的变形可以在精加工中修正。这样逐步减少加工余量，切削力及内应力作用。逐步修正加工的变形就能最后达到零件的技术要求。制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定出了以下两种工艺方案：工序1：铣削高为15mm底面工序2：铣削长为96mm的左右端面工序3：铣削宽为60mm的左右端面工序4：粗铣高为15mm的顶面、精铣顶面工序5：铣削倒角C4mm工序6：把所有棱角人工去毛刺工序7：铣削宽为7mm和4mm均压槽工序8：钻6mm孔工序9：钻9mm孔成与6mm孔450角工序10：扩20mm孔工序11：钻2个5mm孔工序12：钻3mm孔工序13：攻M5mm两个螺纹孔工序14：把弹性薄板用有机硅结构胶粘接在高为15mm的顶面工序15：把没有弹性薄板的一面用蜡粘接在旋转密封装置上工序16：检测气浮垫的密封性，漏气则为废品工序17：粗研弹性薄板工序18：精研弹性薄板工序19：检测气浮垫的表面状况、粗糙度和平面度工序20：以60mm的两端面为基准打0.2的四个孔4.4机械加工余量、毛坯尺寸的确定机械加工余量对工艺过程有一定的影响，余量不够，不能保证零件的加工质量。余量过大，不但增加机械加工的劳动量，而且增加了成本。所以，必须合理地安排加工余量。本设计采用查表法确定各表面的加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸及公差等级。加工余量代号用“Zb”表示。常用余量数值参考机械制造工艺设计手册。注意问题：（1）基本尺寸应按有加工要求的表面上最大基本尺寸和该表面距它的加工基准间尺寸较大的尺寸确定。旋转体基本尺寸取其直径或高度（长度）中较大的尺寸。（2）加工余量值为一定的范围，长度方向上的余量比宽度和高度方向上的余量多一倍。（3）在锻锤上自由锻造件的加工余量等级可选用与顶面相同的等级。（4）一般情况下，一种锻件只能选取一个尺寸公差等级和一个加工余量。 绘制锻件零件图时应该注意：（1）自由锻的绘制图 锻件图是以零件图为基础，加上机械加工余量和锻造公差后绘制而成的。有时为了简化锻件形状，将不易锻出的部位还需加上余块。按上述办法绘制出的锻件图是冷锻件图，用于自由锻造。 工件毛坯就是实心方截面长方体，根据机械制造工艺设计手册查表得各加工面的加工余量的确定如下：长度方向上取Zb=6mm，宽度和高度方向上取0.5Zb=3mm。弹性薄板气浮垫滑块本体零件图如下图所示：图4.1 滑块本体零件图4.5确定切削用量及基本工时工序1：铣削高为15mm底面1、刀具选择刀具类型选择为圆柱形铣刀，刀具材料为YG6，由参考资料书机械制造工艺设计手册查得D=50mm，z=8，每齿进给量选择为0.15mm/齿。铣削时的图4.2 气浮垫装配图切削速度v的计算公式为下： 式中d0为铣刀直径（mm）；cv、zv、x1、x2、x3、x4 为系数；m为指数；ap为背吃刀量；af为每齿进给量；ae为铣削宽度；z为铣刀齿数；修正系数kv的取值为：粗铣kv=1.0，精铣kv=0.8；T为刀具耐用度，耐用度与刀具材料等有关，v=0.93m/s2、决定铣削用量（1）决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成 按机床标准选取（2）计算工时根据参考书机械制造工艺设计手册得圆柱铣刀铣平面的计算公式为： 所以代入数据得：T=0.025工序2：铣削长为96mm的左右端面 1、刀具的选择 此道工序的计算与上道工序基本相同，所以刀具类型也选择为圆柱形铣刀，刀具材料为YG6，由参考资料书机械制造工艺设计手册得D=50mm，z=8，铣削时的切削速度v的计算公式为下： (4.1)这里切削深度为6mm，所以分两次切削孔，每次切削3mm。通过查表带入数值可得铣削时的切削速度为：62m/min=1.03m/s2、决定铣削用量（1）决定铣削深度因为加工余量为6mm，所以分为两次进行加工，第一次铣削深度定为3mm，第二次铣削深度定为3mm。（2）计算工时根据参考书机械制造工艺设计手册得圆柱铣刀铣平面的计算公式为： (4.2)所以代入数据得第一次铣削工时为：第二次铣削工时为：所以工序3：铣削宽为60mm的左右端面1、刀具的选择刀具类型选择为圆柱形铣刀，刀具材料为YG6，由参考资料书机械制造工艺设计手册得D=50mm，z=8，每齿进给量选择为0.15mm/齿。得铣削时的切削速度v的计算公式为下： (4.3)查表代入数据得： = 62m/min=1.03m/s2、计算工时根据参考书机械制造工艺设计手册得圆柱铣刀铣平面的计算公式为：所以代入数据得：工序4：粗铣高为15mm的顶面、精铣顶面1、刀具选择刀具类型选择为圆柱形铣刀，刀具材料为YG6，由参考资料书机械制造工艺设计手册得D=50mm，z=8。得铣削时的切削速度v的计算公式为下： (4.4) 需要粗铣和精铣两个工步，切削是分两次进给。修正系数kv的取值为：粗铣kv=1.0，精铣kv=0.8，各系数和指数数值通过查表带入数值可得铣削时的切削速度为：2、粗铣时的铣削速度：=1.05m/s2） 精铣时的铣削速度：=62.3m/min=1.04m/s3、计算工时根据参考书机械制造工艺设计手册得圆柱铣刀铣平面的计算公式为：1）粗铣时：2） 精铣时：工序5：铣削倒角C4mm1、刀具选择刀具类型选择为圆柱形铣刀，刀具材料为YG6，由参考资料书机械制造工艺设计手册查得D=50mm，z=8，每齿进给量选择为0.15mm/齿。得铣削时的切削速度v的计算公式为下： 可查参考书各系数和指数数值通过查表带入数值可得铣削时的切削速度为：=0.77m/s2、计算工时根据参考书机械制造工艺设计手册得圆柱铣刀铣平面的计算公式为：所以代入数据得：工序7：铣削宽为7mm和4mm均压槽a、铣7mm均压槽1、选择机床及刀具机床：X61型万能铣床刀具：错齿三面刃铣刀铣槽，材料为硬质合金do=50mm 齿数z=14 每齿进给量=0.15mm/齿。修正系数kv的取值为：粗铣kv=1.0，精铣kv=0.8。铣削时的切削速度v的计算公式如下： (4.5) 可查参考书各系数和指数数值通过查表带入数值可得铣削时的切削速度为：=0.71m/s2、计算工时根据参考书机械制造工艺设计手册得圆柱铣刀铣平面的计算公式为 所以代入数据得：b.铣4mm均压槽1、选择机床及刀具机床：X61型万能铣床刀具：错齿三面刃铣刀铣槽，材料为硬质合金do=50mm 齿数z=14 每齿进给量=0.15mm/齿。修正系数kv的取值为：粗铣kv=1.0，精铣kv=0.8。得铣削时的切削速度v的计算公式如下： 可查参考书各系数和指数数值可查参考书通过查表带入数值可得铣削时的切削速度为：=0.75m/s2、计算工时根据参考书机械制造工艺设计手册得圆柱铣刀铣平面计算所以代入数据得：工序8：钻6mm孔 1、选择钻床及钻头 选择Z4006型台式钻床，选择高速钢麻花钻钻头，钻孔时do=6mm，钻头采用双头刃磨法。 修正系数kv的取值为钻孔深度的：3d时kv=1.05d时kv=0.97d时kv=0.810d时kv=0.75得铣削时的切削速度v的计算公式如下： 式中d0为铣刀直径（mm）；cv、zv、 为系数；m为指数；可查参考书各系数和指数数值得进给量=0.270.33，这里取0.3mm/r，cv=21.8，zv=0.25，=0.3，m=0.125，这里取kv=1.0，T=1500s。通过查表带入数值可得钻销时的切削速度为：=0.46m/s2、计算工时根据参考书机械制造工艺设计手册得的计算:2所以代入数据得：工序9：9mm孔与6mm孔成450角 1 选择钻床及钻头 选择Z535型立式钻床，选择高速钢手用铰刀，粗钻时do=9mm。 修正系数kv的取值为钻孔深度的：3d时kv=1.05d时kv=0.97d时kv=0.810d时kv=0.75铣削时的切削速度v的计算公式如下： 通过查表带入数值可得钻销时的切削速度为：=0.51m/s2、计算工时根据参考书机械制造工艺设计手册的计算:1所以代入数据得：2mm工序10：扩20mm孔1、选用标准高速钢扩孔钻2、确定扩20mm孔切削用量3、确定进给量f f=0.3mm/r，进给量=2mm4、确定切削速度v及n根据机械制造工艺设计手册，取v=15.35m/min根据Z