數(shù)控回轉工作臺

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1、目 錄 - 1 - 第一章緒論 - 4 - 1.1 數(shù)控機床簡介 - 4 - 1.2 數(shù)控機床的特點 - 4 - 第二章 數(shù)控回轉工作臺的原理與應用 - 4 - 2.1 數(shù)控回轉工作臺 - 5 - 2.2 設計準則 - 6 - 2.3 主要技術參數(shù) - 6 - 第三章：數(shù)控回轉工作臺的結構設計 - 7 - 3.1 傳動方案的確定 - 7 - 3.1.1 傳動方案傳動時應滿足的要求 - 7 - 3.1.2 傳動方案及其分析 - 7 - 3.2 齒輪傳動的設計 - 8 - 3.2.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)

2、 - 8 - 3.2.2 按齒面接觸強度設計 - 8 - 3.2.3 按齒根彎曲強度設計 - 11 - 3.2.4 幾何尺寸計算 - 13 - 3.3 電液脈沖馬達的選擇及運動參數(shù)的計算 - 14 - 3.4 蝸輪及蝸桿的選用與校核 - 15 - 3.4.3 按齒面接觸疲勞強度設計 - 15 - 3.5 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 - 16 - 3. 5. 1 蝸桿 - 16 - 4. 5. 2 蝸輪 - 17 - 3.6 軸的校核與計算 - 17 - 3.6.1 畫出受力簡圖 - 17 - 3.6.2 畫出扭矩圖

3、- 18 - 3.6.3 彎矩圖 - 18 - 3.7 彎矩組合圖 - 18 - 3.8 根據(jù)最大危險截面處的扭矩確定最小軸徑 - 19 - 3.9 齒輪上鍵的選取與校核 - 19 - 3.10 軸承的選用 - 19 - 第四章 : 數(shù)控技術發(fā)展趨勢 - 20 - 4.1 性能發(fā)展方向 - 20 - 4.2 功能發(fā)展方向 - 21 - 4.3 體系結構的發(fā)展 - 21 - 第五章 : 數(shù)控回轉工作臺臺體夾具及工藝設計 - 22 - 5.1 零件的作用 - 22 - 5.2 確定毛坯，畫毛坯，零件圖 - 22 - 5.3

4、工藝規(guī)程設計 - 22 - 5.3.1 定位基準的選擇 - 22 - 5.3.2 選擇加工設備及刀，夾，量具 - 22 - 5.4 夾具設計 - 23 - 結論 - 24 - 致 謝 - 25 - 參考文獻 - 26 - - 3 - 摘要 數(shù)控車床今后將向中高擋發(fā)展，中檔采用普及型數(shù)控刀架配套，高檔采用動 力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種，預計近年來對數(shù)控刀架 需求量將大大增加。 但是數(shù)控回轉工作臺更有發(fā)展前途 , 它是一種可以實現(xiàn)圓周進 給和分度運動的工作臺，它常被使用于臥式的鏜床和加工中心上，可提高加工效 率，完成更

5、多的工藝，它主要由原動力、齒輪傳動、蝸桿傳動、工作臺等部分組 成，并可進行間隙消除和蝸輪加緊，是一種很實用的加工工具。本課題主要介紹 了它的原理和機械結構的設計，并對以上部分運用 AUTOCAD圖,最后是對數(shù)控回 轉工作臺提出的一點建議。 關鍵詞： 數(shù)控回轉工作臺總體設計 數(shù)控回轉工作臺臺體的夾具及工藝設計 第一章緒論 1.1 數(shù)控機床簡介 數(shù)控機床是數(shù)字控制機床( Computer numerical control machine tools ) 的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具 有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機床

6、動作數(shù)控折彎 機并加工零件。 數(shù)控機床一般由下列幾個部分組成： 主機，他是數(shù)控機床的主題，包括機床身、立柱、主軸、進給機構等機 械部件。他是用于完成各種切削加工的機械部件。 數(shù)控裝置，是數(shù)控機床的核心，包括硬件(印刷電路板、 CRT顯示器、鍵盒、 紙帶閱讀機等)以及相應的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入 信息的存儲、數(shù)據(jù)的變換、插補運算以及實現(xiàn)各種控制功能。 驅動裝置，他是數(shù)控機床執(zhí)行機構的驅動部件，包括主軸驅動單元、進 給單元、主軸電機及進給電機等。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺 服系統(tǒng)實現(xiàn)主軸和進給驅動。當幾個進給聯(lián)動時，可以完成定位、直線、平 面曲線和空間曲線的

7、加工。 輔助裝置，指數(shù)控機床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機床的運 行，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝 置、交換工作臺、數(shù)控轉臺和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測裝置等。 1.2 數(shù)控機床的特點 數(shù)控機床具有高速、高效、高精度、高可靠性等優(yōu)點，并且機床結構趨于模 塊化、數(shù)控功能專門化。開放式數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)，使數(shù)控技術的應用更加迅速地 發(fā)展。由于螺旋錐齒輪加工原理上的復雜性，使其機床結構設計和加工參數(shù)調(diào)整 特別困難，實現(xiàn)螺旋錐齒輪加工數(shù)控化，是螺旋錐齒輪制造技術的發(fā)展重點。數(shù) 控技術的應用將極大簡化機床結構和加工調(diào)整，目前仍只有少數(shù)國家擁有該方面 技術，

8、國內(nèi)在這方面研究仍處于探索階段，因此開展螺旋錐齒輪數(shù)控加工研究具 有重要理論意義和實際意義。 第二章 數(shù)控回轉工作臺的原理與應用 數(shù)控機床的圓周進給由回轉工作臺完成，稱為數(shù)控機床的第四軸：回轉工作 臺可以與X、Y、Z三個坐標軸聯(lián)動，從而加工出各種球、圓弧曲線等?；剞D工作 臺可以實現(xiàn)精確的自動分度，擴大了數(shù)控機床加工范圍。 2.1 數(shù)控回轉工作臺 數(shù)控回轉工作臺主要用于數(shù)控鍵床和銃床，其外形和通用工作臺幾乎一樣， 但它的驅動是伺服系統(tǒng)的驅動方式。它可以與其他伺服進給軸聯(lián)動。 圖8-24為 自動換刀數(shù)控鍵床的回轉工作臺。它的進給、分度轉位和定位鎖緊都是由給定的 指令進行控制的。工作臺的

9、運動是由伺服電動機，經(jīng)齒輪減速后由 \2 H 10 9 8 7 6 5 4 J 2 1 圖R24 n動撞力數(shù)控蝗床的齡L作臺 1 一蝸桿 2 一蝸輪 3、4 一夾緊瓦 5 一小液壓缸 6 —活塞 7 ―彈 簧 8 一鋼球 9 一支座10 一光柵 11 、12一軸承 為了消除蝸桿副的傳動間隙，采用了雙螺距漸厚蝸桿，通過移動蝸桿的軸向 位置宋調(diào)整間隙。這種蝸桿的左右兩側面具有不同的螺距，因此蝸桿齒厚從頭到 尾逐漸增厚。但由于同一側的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的嚙合。 當工作臺靜止時，必須處于鎖緊狀態(tài)。為此，在蝸輪底部的輻射方向裝有 8 對夾緊瓦4和3,并在底座9上均布

10、同樣數(shù)量的小液壓缸 5。當小液壓缸的上腔 接通壓力油時，活塞6便壓向鋼球8,撐開夾緊瓦，并夾緊蝸輪2。在工作臺需 要回轉時，先使小液壓缸的上腔接通回油路，在彈簧 7的作用下，鋼球8抬起， 夾緊瓦將蝸輪松開。 回轉工作臺的導軌面由大型滾動軸承支承，并由圓錐滾柱軸承12及雙列向 心圓柱滾子軸承11保持準確的回轉中心。數(shù)控回轉工作臺的定位精度主要取決 于蝸桿副的傳動精度，因而必須采用高精度蝸桿副。在半閉環(huán)控制系統(tǒng)中，可以 在實際測量工作臺靜態(tài)定位誤差之后， 確定需要補償角度的位置和補償?shù)闹担?記 - 5 - 憶在補償回路中， 由數(shù)控裝置進行誤差補償。 在全閉環(huán)控制系統(tǒng)中， 由高精度的

11、圓光柵 10 發(fā)出工作臺精確到位信號，反饋給數(shù)控裝置進行控制。 回轉工作臺設有零點，當它作回零運動時，先用擋鐵壓下限位開關，使工 作臺降速， 然后由圓光柵或編碼器發(fā)出零位信號， 使工作臺準確地停在零位。 數(shù) 控回轉工作臺可以作任意角度的回轉和分度，也可以作連續(xù)回轉進給運動。 2.2 設計準則 我們的設計過程中，本著以下幾條設計準則 1) 創(chuàng)造性的利用所需要的物理性能 2) 分析原理和性能 3) 判別功能載荷及其意義 4) 預測意外載荷 5) 創(chuàng)造有利的載荷條件 6) 提高合理的應力分布和剛度 7) 重量要適宜 8) 應用基本公式求相稱尺寸和最佳尺寸 9) 根據(jù)性能組合

12、選擇材料 10) 零件與整體零件之間精度的進行選擇 11) 功能設計應適應制造工藝和降低成本的要求 2.3 主要技術參數(shù) ( 1)回轉半徑： 500 mm ( 2)重復定位精度： 0.005 mm ( 3)電液脈沖馬達功率 0.75kw ( 4)電液脈沖馬達轉速 3000 rpm 5)總傳動比： 72.5 （6）最大承載重量100kg 第三章：數(shù)控回轉工作臺的結構設計 3.1 傳動方案的確定 數(shù)控回轉工作臺的作用是給多功能數(shù)控銑床提供需要的轉動自由度。常規(guī)的 數(shù)控回轉工作臺僅提供一個繞工件軸線轉動，但螺旋錐齒輪的加工過程中，需要 調(diào)整多個參數(shù)，若采用這樣的轉臺，則每

13、次調(diào)整參數(shù)都必須重新布置轉臺的位置， 且這種布置精度受外界因素影響較大，不利于實現(xiàn)自動化數(shù)控加工。另外這種轉 臺功能單一，不適合復雜曲面的加工。因此為了很好的體現(xiàn)多功能數(shù)控銑床的功 用，我們設計了一種新型結構的數(shù)控回轉工作臺，它具有三個轉動自由度，不僅 能提供工件主軸的回轉運動，而且能使工件回轉軸在上半球內(nèi)任意定位，便于調(diào) 整工件的加工位置。 3.1.1 傳動方案傳動時應滿足的要求 數(shù)控回轉工作臺一般由原動機、傳動裝置和工作臺組成，傳動裝置在原 動機和工作臺之間傳遞運動和動力，并可實現(xiàn)分度運動。在本課題中，原動 機采用電液脈沖馬達，工作臺為 T形槽工作臺，傳動裝置由齒輪傳動和

14、蝸桿 傳動組成。合理的傳動方案主要滿足以下要求： （ 1）機械的功能要求：應滿足工作臺的功率、轉速和運動形式的要求。 （ 2）工作條件的要求：例如工作環(huán)境、場地、工作制度等。 （ 3）工作性能要求：保證工作可靠、傳動效率高等。 （ 4）結構工藝性要求；如結構簡單、尺寸緊湊、使用維護便利、工藝性和 經(jīng)濟合理等。 3.1.2 傳動方案及其分析 數(shù)控回轉工作臺傳動方案為：電液脈沖馬達——齒輪傳動——蝸桿傳 動——工作 該傳動方案分析如下： - 7 - 齒輪傳動承受載能力較高，傳遞運動準確、平穩(wěn)，傳遞 功率和圓周速 度范圍很大，傳動效率高，結構緊湊。 蝸桿傳動有以下特點：

15、 1 .傳動比大在分度機構中可達1000以上。與其他傳動形式相比，傳動 比相同時，機構尺寸小，因而結構緊湊。 2 .傳動平穩(wěn) 蝸桿齒是連續(xù)的螺旋齒，與蝸輪的嚙合是連續(xù)的，因此， 傳動平穩(wěn)，噪聲低。 3 .可以自鎖 當蝸桿的導程角小于齒輪間的當量摩擦角時，若蝸桿為主 動件，機構將自鎖。這種蝸桿傳動常用于起重裝置中。 4 .效率低、制造成本較高 蝸桿傳動是，齒面上具有較大的滑動速度， 摩擦磨損大，故效率約為0.7-0.8 ,具有自鎖的蝸桿傳動效率僅為0.4左右。 為了提高減摩擦性和耐磨性，蝸輪通常采用價格較貴的有色金屬制造。 由以上分析可得：將齒輪傳動放在傳動系統(tǒng)的高速級，蝸桿傳動放在

16、傳 動系統(tǒng)的低速級，傳動方案較合理。 3.2 齒輪傳動的設計 3.2.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 1）選用斜齒圓柱齒輪傳動 2）運輸機為一般工作機器，速度不高，由有機設書表 10-8知，選用7級精度 （GB10095-83 3）材料選擇：由機設書表10-1選擇小齒輪材料為40Cr鋼（調(diào)質），硬度為280HBs 大齒輪材料為45鋼（調(diào)質），硬度為240HBs二者材料硬度差為40HBS 4）選小齒輪齒數(shù)為Z1 二23,大齒輪齒數(shù)Z2 =ZJi =23^5.31 = 122 5 ）初選螺旋角B =20 3.2.2 按齒面接觸強度設計 由設計計算公式（10-21）進行試

17、算，即 2KtTi u ± 1「Z h Z d1t - 3 、2 E （1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1）試選載荷系數(shù)Kt =1.6 2）計算小齒輪傳遞的轉矩 T1 =30.14黑0.98父103 =29.54><103N,mm 3）由表10-7選取齒寬系數(shù) % =1 4）由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) ZE =189.8MPa 12 5）由圖10-21d按齒面硬度查得： 小齒輪的接觸疲勞強度極限0 Hlim1 = 600MPa ； 大齒輪的接觸疲勞強度極限0Hlim 2 =550MPa ； 6)由式10-13計算應力循環(huán)次數(shù) Ni =60

18、n1 jLh =60 960 1 (2 8 300 10) = 2.7648 109h N2 = N1 i1 =2.7648 109 5.31 =4.982 108h 7）由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1 =0.93 KHN2 =0.98 8）計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為1%安全系數(shù)S=1,得: KHN1、Hlim1 , KHN2、Hlim2 0.93 600 0.98 550 2 1 MPa =548.5MPa 2S - 20 - 9）由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)Zh =2.43 3 2KtTi u ±1 」；：.u 32「6

19、30」4 103 5.31 1 1 1.65 5.31 王理［2mm =38.5mm 548.5 10）由圖 10-26 查得% =0.765 %2 =0.885 WJ: % = %+%2=1.65 （2）計算 1）試算小齒輪分度圓直徑dit ,代入數(shù)值: dit 2）計算圓周速度v 二d/1 二 38.5 960 / 2 v = = m s = 1.93 m. s 60 1000 60000 3）計算尺寬b b = d % =1 38.5mm = 38.5mm 4）計算尺寬與齒高比b/h 模數(shù) d1t cos： 38.5 cos14 mnt =

20、= mm = 1.62mm 乙 23 齒高 h=2.25mnt =2.25 1.62mm-3.645mm b/h =38.5-13.645 =10.56 5）計算縱向重合度 wp =0.318巾dz1tanP =0.318父1父 23父 tan14，= 1.83 6）計算載荷系數(shù) 根據(jù)v=1.93m/s, 7級精度，由圖10-8 （機設書）查得動載系數(shù) Kv=1.08 由表10-2查得使用系數(shù)Ka =1 因斜齒輪，假設 KAFt/b ：二100N/mm 由表 10-3 查得 KHa =KFa =1.4 由表10-4插值查得7級精度，小齒輪相對支承非對稱布置式 KHp =

21、1.417 由b/h=10.53, Khp = 1.417查圖10-13得 心日=1.325，故載荷系數(shù) K -KAKVKH.KH-. =1 1,08 1.4 1.417=2.14 7）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）得 38.5 =42.35m m 8）計算模數(shù)m mn d1 cos : 乙 42.35 cos14 23 mm = 1.79mm 3.2.3 按齒根彎曲強度設計 由式（10-17）得彎曲強度的設計公式為 2 KT 1Y cos YFa YSa Fa Sa （1）確定公式內(nèi)

22、各計算數(shù)值 1）計算載荷系數(shù) K = KaKvK faKfP = 1 ^1 ,08 X 1 ,4X 1.325 =2 2）根據(jù)縱向重合度 sp=1.83,從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) Yp = 0.88 3）計算當量齒數(shù) Zv1 乙 cos3 : 23 一3一 二 25.20 cos 14 Zv2 Z2 cos3 : _ 122 cos314 =133.67 4）查取齒形系數(shù) 由表 10-5 查得 YFod =2.616 YFs =2.153 5）查取應力較正系數(shù) 由表 10-5 查得 丫敬=1.591 Y效2 =1.817 6）由圖10-20C

23、查得 小齒輪的彎曲疲勞強度極限 ■:fe1 =500MPa 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 ■:FE2 = 380MPa 7）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1 =0.86 Kfn2=0.91 8）計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式（10-12）得 KfnFfE1 0.86 500 FN1 FE1 = MPa = 307 14MPa S 1.4 K FN 2、FE2 S 0.91 380 1.4 MPa = 247MPa 9）計算大、小齒輪的 丫丫 丫烏并加以比較 '二F」 YFa1Ysai 2.616 1.591

24、kF 1 - 307.14 u 0.01355 YFa 2YSa2 「2 2.153 1.817 247 =0.01584 大齒輪的數(shù)值大。 （2）設計計算: mn -3 2KT1Y：cos”「FaYsa ,『124?上F 1 0.01584mm = 1.21mm 3 2 2 29.54 103 0.88 cos214 1 232 1.65 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) m大于由齒根彎曲疲勞強度計 算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒 面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑(即模數(shù)與齒

25、數(shù)的乘積)有關， 可取由彎曲強度算得的模數(shù) 1.21mm并就近圓整為標準值mi = 1.25mm,但為了同 時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得分度圓直徑 a= 42.35mm,來計算 應有的齒數(shù)，于是有： 八止以止物 & cos : 42.35 cos20 小齒輪齒數(shù) 4 = — = =22.86 取 z1 = 22 mn i.25 大齒輪齒數(shù) z2 = U4 = 3 22 = 66 這樣設計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞 強度，并做到結構緊湊，避免浪費。 3.2.4 幾何尺寸計算 (1)計算中心距 (z1 z2)m1 (22

26、66) 1.25 a1 = ：— = ；— mm = 58.5mm 2cos : 2 cos20' 將中心距圓整為135mm (2)按圓整后的中心距修正螺旋角 「 arccos^^ 二(22 66)1?25 =199： aiccos . 2a 2 58.5 因P=(8二20)值改變不多，故 %、“、Zh等不必修正 (3)計算大、小齒輪的分度圓直徑 d1 z1ml _ 2azi cos : z1 z2 2 58.5 22 22 66 mm = 42.5mm z2ml 2az2 2 58.5 66 d2 = = = mm = 127.

27、5mm cos : z1 z2 22 66 (4)計算齒輪寬度 b= dd1=1 42.5mm = 42.5mm 取 Bi =50mm , B2 = 45mm (5)驗算 Ft = N =1379.1N 2T1 2 2.954 104 1 1379.1 42.5 di 一 42.5 N / mm =32.19N / mm <100N / mm ,合適 3.3 電液脈沖馬達的選擇及運動參數(shù)的計算 采用電液脈沖馬達為驅動單元，其機構也比較簡單，主要是變速齒輪副、 滾珠絲杠副，以克服爬行和間隙等不足。通常步進電機每加一個脈沖轉過一個脈 沖當量；但由于其脈

28、沖當量一般較大，如0.01mm在數(shù)控系統(tǒng)中為了保證加工精 度，廣泛采用電液脈沖馬達的細分驅動技術。 馬達的額定功率應等于或稍大于工作要求的功率。額定功率小于工作要求， 則不能保證工作機器正常工作，或使馬達長期過載、發(fā)熱大而過早損壞；額定功 率過大，則馬達價格高，并且由于效率和功率因素低而造成浪費。 工作所需功率為：Pw=FwVw/1000 w KW Pw=Tnw/9950 4 w KW 式中T=150N.M, nw=36r/min,電機工作效率4w=0.97,代入上式得 Pw=15(X 36/ (9950X0.97) =0.56 KW 電機所需的輸出功率為：P0= Pw/"

29、 式中：”為電機至工作臺主動軸之間的總效率。 由表2.4查得：齒輪傳動的效率為4w=0.97; 一對滾動軸承的效率為r]w=0.99; 蝸桿傳動的效率為“w=0.8。因此， 刀二4 1 t123 Tl 3=0.97 X 0.993 乂 0.8=0.75 P0= Pw/q =0.56/0.75=0.747 KW 一般電機的額定功率 Pm=(1-1.3)P0=(1-1.3)0.747=0.747-0.97 KW 則由表2.1取電機額定功率為：Pm=0.75 KW 確定電機轉速 按表2.5推薦的各種機構傳動范圍為，取： 齒輪傳動比：3-5, 蝸桿傳動比：15-32, 則總的

30、傳動范圍為：i=i1 Xi2=3 X 15-5 X32=45-160 電機轉速的范圍為 N= i 義 nw=(45-160)義 36=1620-5760 r/min 為降低電機的重量和價格，由表2.1中選取常用的同步轉速為3000r/min的Y系列 電機，型號為Y801-2,其滿載轉速nm=3000r/min,此外，電機的安裝和外形尺寸 可查表2.2 3.4 蝸輪及蝸桿的選用與校核 由于前述所選電機可知T=6.93N.M傳動比設定為i=27.5 ,效率4=0.8 工作日安排每年300工作日計，壽命為10年。根據(jù)GB/T10085-1988的推薦， 采用漸開線蝸桿。 3.4.3 按齒

31、面接觸疲勞強度設計 ZeZ 2 ［、?.I) H 根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設計，在 校核齒根彎曲疲勞強度。傳動中心距： (3-2) (1)確定作用在蝸輪上的轉距T2 按Zi=2,估取效率4=0.8 ,則 T2=T* 4*i=153.4N.M (3-3) (2)確定載荷系數(shù)K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù) Kb =1;由使用系數(shù)K表從而選取 Ka=1.15;由于轉速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù) KV=1.1;則 K=K*Kb*Kv=1*1.15*1.1=1.265 = 1.27 (3-4) (3)確定彈性影響系數(shù)ZE 選用的鑄錫磷

32、青銅蝸輪和蝸桿相配。 (4)確定接觸系數(shù)Zp 先假設蝸桿分度圓直徑 di和傳動中心距a的比值d1/a=0.30 ,從而可查出 Zp =3.12 o (5)確定許用應力[(TH] 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅zcusn10p1,金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度〉 45HRC從而可查得蝸輪的基本許用應力[”]=268MPA 因為電動刀架中蝸輪蝸桿的傳動為間隙性的，故初步定位、其壽命系數(shù)為 KhN=0.92 ,則 [(th]= KhM(th| =0.92 X 268=246.56 = 247MPA (3-5) (6)計算中心距 160 2.7 2 a >311.27x3538.

33、2x( )2 =24mm ' 247 (3-6) 取中心距a=50mm m=1.25mm蝸桿分度圓直徑d〔=22.4mm 這時=0.448 ,從而 可查得接觸系數(shù)=2.72,因為<Zp,因此以上計算結果可用。 3.5 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 3. 5. 1 蝸桿 直徑系數(shù)q=17.92;分度圓直徑d1=22.4mm蝸桿頭數(shù)Z=1;分度圓導程角丫 =3° 11' 38〃 蝸桿軸向齒距：P==3.94mm (3-7) * 蝸桿齒頂圓直徑：da1 =dl 2ha m =32.2mm(3-8) 蝸桿軸向齒厚：Sa ="2二 m=1.

34、97mm(3-10) 3. 5. 2 蝸輪 蝸輪齒數(shù)：Z2 =62 ,變位系數(shù)X =0 驗算傳動比：i= z2/ 4=62/1=62(3-11) 這是傳動比誤差為：(60-62) /60=2/60=0.033=3.3%(3-12) 蝸輪分度圓直徑：d2=mz=「25 62 =77,5mm(3-13) 蝸輪喉圓直徑：da2=d2+2ha2=93.5 (3-14) 蝸輪喉母圓直徑 rg2=a-1/2 d a2 =50-1/293.5=3.25 (3-17) 3.6 軸的校核與計算 3.6.1 畫出受力簡圖 圖3-1受力簡圖 計算出：R=46.6N R 2=26.2N 3.6

35、.2 畫出扭矩圖 T=T] .i.T 電機 =0.36 x 60X0.98 =21.2 N.M (3-33) M 圖3-2扭矩圖 3.6.3 彎矩圖 M=72.8X 180X 10-3 =13.1N. (3-34) 圖3-3彎矩圖 3.7 彎矩組合圖 由此可知軸的最大危險截面所在。 組合彎矩 (3-35) (3-36) 2 (aT )2 3.8 根據(jù)最大危險截面處的扭矩確定最小軸徑 M 2 (aT)2 W 扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取 a =0.6 抗彎截面系數(shù)W=0.ld 根據(jù)各個零件在軸上的定位和裝拆方案確定軸的形狀及小 3.9

36、 齒輪上鍵的選取與校核 (1)取鍵連接的類型好尺寸 因其軸上鍵的作用是傳遞扭矩，應用平鍵連接就可以了。在此用平鍵。由資 料可查出鍵的截面尺寸為：寬度b=5mm高度h=5mm由連軸器的寬度并參考 鍵的長度系列，從而取鍵長L=10mm (2)鍵連接的強度 鍵、軸和連軸器的材料都是鋼，因而可查得許用擠壓力［跖］=50?60MPa 取其平均值［6p］=135MPa 鍵的工作長度l=L-b=10-5=5mm ,鍵與連軸器的鍵槽的接觸高度 k=0.5h=2.5mm,從而可得：6P=2000T/(kld)=127 0［加］ 可見滿足要求。 此鍵的標記為：鍵B5X 10 GB/T 1096 —

37、1979。 3.10 軸承的選用 滾動軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應用的部件之一。它是依靠主要元件的滾 動接觸來支撐轉動零件的。與滑動軸承相比，滾動軸承摩擦力小，功率消耗 少，啟動容易等優(yōu)點。并且常用的滾動軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標準化，因此使用 滾動軸承時，只要根據(jù)具體工作條件正確選擇軸承的類型和尺寸。驗算軸承 的承載能力。以及與軸承的安裝、調(diào)整、潤滑、密封等有關的“軸承裝置設 計”問題。考慮到軸各個方面的誤差會直接傳遞給加工工件時的加工誤差， 因此選用調(diào)心性能比較好的圓錐滾子軸承。此類軸承可以同時承受徑向載荷 及軸向載荷，外圈可分離，安裝時可調(diào)整軸承的游隙。其機構代碼為 3000， 然后根據(jù)

38、安裝尺寸和使用壽命選出軸承的型號為： 30208。 第四章 : 數(shù)控技術發(fā)展趨勢 進入 90 年代以來，由于計算機技術的飛速發(fā)展，推動數(shù)控機床技術更快的更新 換代。世界上許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家利用 PC機豐富的軟硬件資源開發(fā)開放式體系 結構的新一代數(shù)控系統(tǒng) ) 。開放式體系結構使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適 應性、擴展性，并向智能化、網(wǎng)絡化方向大大發(fā)展。近幾年許多國家紛紛研究開 發(fā)這種系統(tǒng)，如美國科學制造中心(NCMSX空軍共同領導的“下一代工作站/機床 控制器體系結構” NGC歐共體的“自動化系統(tǒng)中開放式體系結構" OSACA日本 的OSEC+戈U等。開發(fā)研究成果已

39、得到應用，如Cincinnati-Milacron 公司從1995 年開始在其生產(chǎn)的加工中心、數(shù)控銑床、數(shù)控車床等產(chǎn)品中采用了開放式體系結 構的 A2100 系統(tǒng)。開放式體系結構可以大量采用通用微機的先進技術，如多媒體 技術，實現(xiàn)聲控自動編程、圖形掃描自動編程等。數(shù)控系統(tǒng)繼續(xù)向高集成度方向 發(fā)展，每個芯片上可以集成更多個晶體管，使系統(tǒng)體積更小，更加小型化、微型 化。可靠性大大提高。利用多 CPU勺優(yōu)勢，實現(xiàn)故障自動排除；增強通信功能，提 高進線、聯(lián)網(wǎng)能力。 4.1 性能發(fā)展方向 早期的實時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務，以確保 任務在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工

40、智能則試圖用計算模型實現(xiàn)人類的各種智能行 為。科學技術發(fā)展到今天，實時系統(tǒng)和人工智能相互結合，人工智能正向著具 有實時響應的、更現(xiàn)實的領域發(fā)展，而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加 復雜的應用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實時智能控制這一新的領域。在數(shù)控技術領域， 實時智能控制的研究和應用正沿著幾個主要分支發(fā)展： 自適應控制、 模糊控制、 神經(jīng)網(wǎng)絡控制、專家控制、學習控制、前饋控制等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編 程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動設定和刀具自動管理及補償?shù)茸赃m 應調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時的綜合運動控制中引入提前預測和預算功能、動態(tài) 前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采

41、用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng) 的控制性能大大提高，從而達到最佳控制的目的。 4.2 功能發(fā)展方向 (1) 用戶界面圖形化 用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。 由于不 同用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算 機軟件研制中最困難白部分之一。當前 INTERNET虛擬現(xiàn)實、科學計算可視化及 多媒體等技術也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè) 用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三 維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和 局部顯示比例縮放功能的實現(xiàn)。 (2) 科學計算

42、可視化 科學計算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)， 使信 息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視 信息?？梢暬夹g與虛擬環(huán)境技術相結合，進一步拓寬了應用領域，如無圖紙設 計、虛擬樣機技術等，這對縮短產(chǎn)品設計周期、提高產(chǎn)品質量、降低產(chǎn)品成本具 有重要意義。在數(shù)控技術領域，可視化技術可用于 CAD/CAM如自動編程設計、參 數(shù)自動設定、刀具補償和刀具管理數(shù)據(jù)的動態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化 仿真演示等。 4.3 體系結構的發(fā)展 (1)集成化 采用高度集成化CPU RISC芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐?FPGA EPLD CPLDiZ及專用集成電路ASIC

43、芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運行 速度。應用FPDF板顯示技術，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、 重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點，可實現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和 CRT 抗衡的新興顯示技術，是 21 世紀顯示技術的主流。應用先進封裝和互連技術，將 半導體和表面安裝技術融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量 來降低產(chǎn)品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。 (2) 通用型開放式閉環(huán)控制模式 采用通用計算機組成總線式、模塊化、開放 式、嵌入式體系結構，便于裁剪、擴展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不 同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對傳

44、統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機 封閉式開環(huán)控制模式提出的。由于制造過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜 合作用的復雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各 種變化因素，因此，要實現(xiàn)加工過程的多目標優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制， 在實時加工過程中動態(tài)調(diào)整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實時動 態(tài)全閉環(huán)控制模式， 易于將計算機實時智能技術、 網(wǎng)絡技術、 多媒體技術、 CAD/CA、M 伺服控制、自適應控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術融 于一體，構成嚴密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡化。 第五章 : 數(shù)控回轉工作臺臺

45、體夾具及工藝設計 5.1 零件的作用 數(shù)控回轉工作臺臺體是數(shù)控回轉工作臺的重要組成部分，機床運行時，將加 工件置于該臺體臺面上，并可通過臺體的旋轉改變加工方向 5.2 確定毛坯，畫毛坯，零件圖 根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，已知該零件的生產(chǎn)綱領為 10000件/ 年，生產(chǎn) 類型為大批生產(chǎn)。毛坯的鑄造方法采用砂型造型 5.3 工藝規(guī)程設計 5.3.1 定位基準的選擇 粗基準的選擇： 1 如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面的位置要求，則應以不加工表面作為 粗基準，如在工件上有很多不加工表面。則應有與其中的加工表面的位置精度要求較高的表 面作粗基準。 2 如果必須首先保

46、證工件某重要表面的余量均勻，應選擇該表面作粗基準。 3 選作粗基準的表面應平整，沒有澆口或飛邊等缺陷，以便定位可靠。 4 粗基準只能用一次，以免產(chǎn)生較大的的位置誤差。 精基準的選擇 1 用公用基準作為精基準，以消除不重合誤差，即“基準重合 ” 原則。 2 盡可能使各個工序的定位都采用同一基準，即“基準統(tǒng)一” 。 3 當精加工或光整加工工序要求余量小而無效均勻時， 應選擇加工表面本身作為精基準， 即“自為基準”原則。 4 為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，遵循“互為基準”原則。 5 精基準的選擇，尤其是主要定位面，應有足夠大的面積和精度，以保證定為基準可靠。 同時還應使夾緊

47、機構簡單，操作方便。即“便于裝夾”原則 5.3.2 選擇加工設備及刀，夾，量具 由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所以生產(chǎn)設備選用通用機床。 粗銃工彳^臺面T型槽：考慮到工件的定位夾緊方案及夾具結構設計等問題， 采 用臥銃，選用X62Vf卜式銃床，選用T形槽銃刀，專用夾具和游標卡尺。 精銃工作臺面T形槽：采用臥銃，選用X62WM式銃床，選用T形槽銃刀，采 用精銑專用夾具和游標卡尺，刀口形直尺。 5.4 夾具設計 因為加工面就是數(shù)控回轉工作臺的圓形臺面，中間有圓孔。從零件的結構形 狀分析，在中間的圓孔內(nèi)插入一軸，限制工作臺體一移動自由度。兩邊再用壓板 限制工作臺體的移動和轉動自由度 -

48、 27 - 結論 畢業(yè)設計是我們在學完教學計劃所規(guī)定的全部課之后，綜合運用所學過的全 部理論知識與實踐相結合的實踐性數(shù)學環(huán)節(jié)。它培養(yǎng)我們進行綜合分析和提高解 決實際問題的能力，從而達到鞏固，擴大，深化所學知識的目的，它培養(yǎng)我們調(diào) 查研究熟悉有關技術政策，運用國家標準，規(guī)范，手冊，圖冊等工具書，進行設 計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術文件的獨立工作能力。 通過我學到了很多，初步的讓我認識到理論和實踐相結合的重要。除了鞏固 了所學的理論知識外，還學到不少的新知識和新方法。例如在 CAD畫圖中要標注 極限偏差時，要先做好標注樣式，在標注時只要選種再右擊選出你做好的樣式， 在公差欄里

49、寫入你要的上、下偏差值。這是我以前所不會的。通過本次的設計使 我對AUTCA操作更熟練，能夠完整的畫出簡單零件的設計圖紙。同時很多謝老師 您對我們的教導 ! 致謝 首先是指導老師， 是他為我們畢業(yè)設計提供里大量的技術幫助， 為我們安排 設計進程， 提供設計資料， 并在課余時間為我們分析和講解設計要點， 使我更有 信心和動力。 其次要感謝我的同學， 他們很熱心和無私， 他們在我需要幫助之時伸出了援 助之手，有了他們的關心和支持，畢業(yè)設計雖苦但感覺很快樂。 在論文即將完成之際， 我的心情無法平靜， 從開始進入課題到論文的順利完 成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在

50、這里請接受我誠摯的 謝意。 總之沒有他們， 就沒這么完整和全面的畢業(yè)設計， 所以要再次對他們說一次 ——謝謝你們 ！ [1 [2 [3 [4 [5 [6 [7 出版社 [8 [9 [ 10 全國數(shù)控培訓網(wǎng)絡天津分中心．《數(shù)控編程》 [ 11戴曙．《金屬切削機床》 [ 12 唐增寶，何永然，劉安俊 參考文獻 濮良貴，紀名剛 . 《機械設計》 [M]. 北京：高等教育出版社， 2007. 孫恒，陳作模，葛文杰．《機械原理》 [M]. 北京：高等教育出版社 ,2007. 成大先．《機械設計手冊》 [M]. 北京：化學工業(yè)出版社 ,2005. 吳宗澤 . 《機

51、械零件設計手冊》 [M]. 北京： 機械工業(yè)出版社 ,2006. 隋明陽 . 《機械設計基礎》 [M]. 北京：高等教育出版社， 2007. 孫恒，陳作模，葛文杰．《機械原理》 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社 ,2005. 張桂香．《機電類專業(yè)畢業(yè)設計指南》 [M]. 武漢：華中科技大學 ,2005. 張建綱、胡大澤 . 《數(shù)控技術》 [M]. 北京： 機械工業(yè)出版社 ,2000. 全國數(shù)控培訓網(wǎng)絡天津分中心 . 《數(shù)控機床》 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 1997. [M]. 北京：機械工業(yè)出版社 ,1997. [M]. 北京：機械工業(yè)出版社 ,2005. . 《機械設計課程設計》 [M]. 華中科技大學出版社 ,2006.