數(shù)控機床分度工作臺 設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計(論文) 第I頁數(shù)控機床齒盤式分度工作臺設(shè)計系 別專業(yè)名稱班級學(xué)號學(xué)生姓名指導(dǎo)教師畢業(yè)設(shè)計(論文) 第II頁摘 要本文以數(shù)控機床為應(yīng)用平臺，通過研究分度工作臺的基本原理，結(jié)合數(shù)控技術(shù)，液壓原理，機械傳動及工程力學(xué)等等知識，對數(shù)控機床工作臺進行了設(shè)計，來實現(xiàn)對尺寸較大、精度要求較高零件進行圓周面分度加工和工藝處理。本文設(shè)計出了主要應(yīng)用于數(shù)控鏜床和加工中心的液壓數(shù)控機床齒盤式分度工作臺，為了提高工作臺精度和剛度，穩(wěn)定性，本設(shè)計中工作臺采用齒盤式分度裝置。它的傳動部分主要有：液壓馬達、蝸輪蝸桿傳動、齒輪傳動、端齒盤傳動及液壓傳動裝置。其余部分主要由工作臺端面、中心軸、液壓系統(tǒng)、微動開關(guān)、支架

2、和底座及箱體等部分組成。它能承受很大的外載，定位剛度好，精度保持性好，可提高加工效率，能夠由數(shù)控系統(tǒng)控制使工作臺自動完成分度并定位夾緊。此工作臺采用端齒盤夾緊裝置，定位精度高具有正確對中的能力，嚙合時不需要再找中心，并可進行間隙消除和蝸輪加緊，是一種很實用的加工工具。它具有高互換性和高耐磨性，經(jīng)濟效益好，今后會在數(shù)控機床上得到廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：分度工作臺；端齒盤； 齒輪蝸桿傳動； 液壓畢業(yè)設(shè)計(論文) 第III頁Nc machine tools tooth disc dividing workbench designAbstractNC machine tool for the applic

3、ation of this article to the platform, by studying basic principles of indexing table, combined with numerical control technology, principles of hydraulic, mechanical and engineering mechanical knowledge, the CNC machine tool working platform has been designed to achieve a larger size, high precisio

4、n parts for circular surface processing and process handling. This designed mainly for hydraulic CNC machine tool of numerical control boring lathe and machining center of teeth dividing table, in order to improve the accuracy and rigidity of table, stability design of teeth dividing table used in t

5、his device. Transmission parts of it are: hydraulic motor, worm gear drive, gear drive, end tooth disk drive and hydraulic drive unit. Mainly by the end of table, the rest centre axle, hydraulic system, micro switch, brackets, and base and box parts. It can withstand a great deal of external loads,

6、locate good rigidity, precision remains good, to improve processing efficiency, can be controlled by CNC system keeping the table automatically indexing and positioning and clamping. This table end tooth disk clamp device, high positioning accuracy has the ability to correctly, mesh does not need to

7、 find the Centre, and may carry out clearance and worm gear to intensify the elimination, is a very practical tool for processing. It has a high exchange and high wear resistance, good economic returns, and will widely application in CNC machine tool.Key words: Indexing workbench; Tooth disc; Gear w

8、orm transmission; hydraulic畢業(yè)設(shè)計(論文) 第IV頁畢業(yè)設(shè)計(論文) 第1頁1 緒論1.1數(shù)控機床的發(fā)展背景及意義數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思說過“各種經(jīng)濟時代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎么樣生產(chǎn)，用什么勞動治療生產(chǎn)?！?制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本的資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，提高制造能力和水品，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力，而且在“高尖端”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備對我國實行封鎖和限制。總之，打理發(fā)展數(shù)控技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)成為世

9、界各國加速經(jīng)濟發(fā)展，提高中和國力和國家地位的重要途徑。數(shù)控機床是裝備制造業(yè)的工作母機，是實現(xiàn)現(xiàn)代制造技術(shù)和裝備現(xiàn)代化的基石，是保證高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國防軍工現(xiàn)代化的戰(zhàn)略裝備。它為國民經(jīng)濟各個部門提供裝備和手段，具有無限放大的經(jīng)濟與社會效應(yīng)。各個方面現(xiàn)代化裝備都需要大批的高速，精度，高效和專用數(shù)控機床來加工制造。同是，數(shù)控機床作為國防軍工的戰(zhàn)略裝備，是各種武器裝備最重要的制造手段，我國防現(xiàn)代化的重要保證。經(jīng)驗表明，發(fā)展裝備制造業(yè)，數(shù)控機床是基礎(chǔ)。目前，歐、美、日等工業(yè)化國家已先后完成了數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)化進程，而中國從20世紀80年代開始起步，仍處于發(fā)展階段。近年來，隨著我國國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展和國防建設(shè)

10、的需要，對高檔機床提出了大量的迫切需求。因此，加速發(fā)展我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)，具有基礎(chǔ)性，決定性和前瞻性的戰(zhàn)略意義。1.2 數(shù)控機床的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，近50年的發(fā)展歷程大致可分為3個階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進技術(shù)，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。我國數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在畢業(yè)設(shè)計(論文) 第2頁產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家的 “九五”期間，即實施產(chǎn)業(yè)化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化

11、取得了實質(zhì)性進步。在“九五”末期，國產(chǎn)數(shù)控機床的國內(nèi)市場占有率達50，配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達到了10。十一五期間，我國機床連續(xù)幾年迅速發(fā)展，到2005年我國機床產(chǎn)值躍居到世界第三?，F(xiàn)已經(jīng)形成了一批實力較強的大型企業(yè)和集團，如沈陽機床集團公司和大連機床集團公司。雖然在數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長足的進步，但是我國高端數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)，尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術(shù)水平現(xiàn)狀與我國的現(xiàn)實需求還有較大的差距：一是國內(nèi)高檔數(shù)控機床在品種，水品和數(shù)量不能滿足國內(nèi)發(fā)展趨勢；二是數(shù)控機床部件和控制系統(tǒng)發(fā)展落后；數(shù)控機床技術(shù)裝備水品和制造能力不高，沒有強大的競爭力。進入21世紀，我國經(jīng)濟與國際全面

12、接軌，進入一個蓬勃發(fā)展的新時期。機床制造業(yè)既面臨著機械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機，也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的國際市場競爭壓力，加速推進數(shù)控機床的發(fā)展是解決機床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對數(shù)控機床的大量需求以及計算機技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的飛速進步，數(shù)控機床的應(yīng)用范圍還在不斷地擴大，并且不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。數(shù)控機床向高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開放化、網(wǎng)絡(luò)化、多軸化、綠色化等發(fā)展趨勢。1.3 數(shù)控工作臺的研究數(shù)控工作臺作為機床配件的一種，屬于機床的進給傳動系統(tǒng)的一部分，作用是使數(shù)控機床能按照指令做分度或者回轉(zhuǎn)運動，是影響加工精度的重要組成環(huán)節(jié)。其現(xiàn)

13、狀與機床的配件業(yè)和機床的發(fā)展密切相關(guān)。機床配件發(fā)展必須由機床業(yè)全面發(fā)展來進行帶動，這就不得不提到我國機床業(yè)發(fā)展前景，我國機床業(yè)要想進行更穩(wěn)定且快速前進，必須進行全面數(shù)控化改革及創(chuàng)新工作，這樣才能使一系列機床配件業(yè)不斷跟進前進。但我國大部分機床配件廠資金還比較緊張，這使技術(shù)創(chuàng)新改革帶動了很大的影響，這也是我國配件水平未能快速進步重要一點。成為影響發(fā)哦機床業(yè)發(fā)展的一個障礙。國產(chǎn)機床配件較國際技術(shù)來講，無論技術(shù)還是質(zhì)量或性能上還與發(fā)達國家有一定差距。畢業(yè)設(shè)計(論文) 第3頁1.4 數(shù)控工作臺分度頭的研究分度工作臺結(jié)構(gòu)形式種類很多，從臺面的定位形式角度出發(fā)，可以分為三類：定位銷式分度定位工作臺，端齒盤

14、式分度工作臺，鋼球式定位工作臺。定位銷式分度機構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)比較簡單，能夠獲得較高的定位精度，因此很多加工中心采用這種工作臺。齒盤定位的分度工作臺也稱端面多齒盤或鼠牙盤定位方式，采用這樣方式定位的分度工作臺能達到較高的分度定位精度，一般為±3 度，最高可達±0.4度。它能承受很大的外載，定位剛度高，可靠性很高，嚙合剛性很大。實際上，由于齒盤嚙合脫開相當(dāng)于倆齒盤對研過程，隨著齒盤使用時間的延續(xù)，其實定位精度還有不斷提升的趨勢。如直徑200mm和300mm的齒盤式工作臺最大容許切削力可達15000N。端齒盤還具有正確對中的能力，嚙合時不需要再找中心。再次，直線齒向?qū)τ谶x擇磨削砂輪

15、的外徑自由度大。最后，它具有高互換性和高耐磨性。經(jīng)濟效益好。鋼球分度定位機構(gòu)能比齒盤式達到更高的定位精度，最高定位精度已達到了±1度。此裝置需要精確布置鋼球，鋼球的精度應(yīng)控制在0.3微米以下，分度定位是由裝置上下槽中各部分鋼球凹凸部分的分別嚙合來實現(xiàn)的，裝置中上下槽的鋼球數(shù)目相等。由于鋼球和其他結(jié)構(gòu)的精度難于加工，生產(chǎn)成本太高，這種分度工作臺目前在機床上還未得到廣泛的采用。1.5 本課題研究的主要內(nèi)容本設(shè)計是研究解決齒盤作為分度定位機構(gòu)的液壓式數(shù)控分度工作臺的工作原理和機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計和計算，設(shè)計思路是先原理后結(jié)構(gòu)，先整體后局部。在各種數(shù)控機床中，數(shù)控端齒盤分度工作臺分度裝置的應(yīng)用十分

16、廣泛。齒盤定位的分度工作臺也稱端面多齒盤或鼠牙盤定位方式，采用這樣方式定位的分度工作臺能達到較高的分度定位精度，一般為±3 度，最高可達±0.4度。它能承受很大的外載，定位剛度高，可靠性很高，嚙合剛性很大。實際上，由于齒盤嚙合脫開相當(dāng)于倆齒盤對研過程，隨著齒盤使用時間的延續(xù)，其實定位精度還有不斷提升的趨勢。端齒盤還具有正確對中的能力，嚙合時不需要再找中心。再次，直線齒向?qū)τ谶x擇磨削砂輪的外徑自由度大。最后，它具有高互換性和高耐磨性。畢業(yè)設(shè)計(論文) 第4頁經(jīng)濟效益好。本課題研究的主要重點。有：工作臺定位機構(gòu)；工作臺夾緊與松開機構(gòu)；、工作臺分度機構(gòu)；工作臺傳動機構(gòu)；液壓系統(tǒng)。

17、畢業(yè)設(shè)計(論文) 第5頁2數(shù)控機床齒盤式分度工作臺總體方案設(shè)計數(shù)控機床是裝備制造業(yè)的工作母機，是實現(xiàn)現(xiàn)代制造技術(shù)和裝備現(xiàn)代化的基石，是保證高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國防軍工現(xiàn)代化的戰(zhàn)略裝備。它為國民經(jīng)濟各個部門提供裝備和手段，具有無限放大的經(jīng)濟與社會效應(yīng)。數(shù)控工作臺作為機床配件的一種，屬于機床的進給傳動系統(tǒng)的一部分，作用是使數(shù)控機床能按照指令做分度或者回轉(zhuǎn)運動，是影響加工精度的重要組成環(huán)節(jié)。本畢業(yè)設(shè)計是研究解決齒盤作為分度定位機構(gòu)的液壓式數(shù)控分度工作臺的工作原理和機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計和計算，設(shè)計思路是先原理后結(jié)構(gòu)，先整體后局部。 通過研究分度工作臺的基本原理，結(jié)合數(shù)控，液壓原理，齒輪和渦輪傳動等知識，設(shè)計出主

18、要應(yīng)用于數(shù)控鏜床和加工中心的液壓式數(shù)控機床分度工作臺。2.1齒盤式數(shù)控分度工作臺原理設(shè)計圖2-1：數(shù)控機床齒盤式分度工作臺如圖所示，該工作臺主要由工作臺1、底座13、一對分度齒盤3、4，中心軸5，活塞8，液壓馬達，蝸輪蝸桿11、12和減速齒輪副9、10，油道16，推桿18和行為開關(guān)19等組成。畢業(yè)設(shè)計(論文) 第6頁工作臺1的抬起是由液壓缸的活塞來完成的，當(dāng)需要分度時，控制系統(tǒng)發(fā)出分度指令，高壓油便從管道進入分度工作臺中央的液壓缸的下腔，于是活塞向上移動，通過推力球軸承帶動工作臺向上抬起，使上、下齒盤相互嚙合，完成分度前的準備工作。2） 當(dāng)分度工作臺向上抬起時，通過推桿及微動開關(guān)，發(fā)出信號，使

19、控制液壓馬達CB-B4的換向閥電磁鐵通電。壓力油從管道進入液壓馬達使其轉(zhuǎn)動。 通過蝸桿副和齒輪副帶動工作臺進行分度回轉(zhuǎn)運動。液壓馬達的回油是經(jīng)過管道，節(jié)流閥及換向閥溜回油箱。調(diào)節(jié)節(jié)流閥開口的大小，便可以改變工作臺的分度回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速（一般調(diào)節(jié)在2r/min左右）。工作臺分度回轉(zhuǎn)角度大小由指令給出，共有12個等分，即30º的整倍數(shù)。當(dāng)工作臺的回轉(zhuǎn)角度接近所需要分度的角度時，減速擋塊使微動開關(guān)動作，發(fā)出減速信號，換向閥電磁鐵通電，該換向閥將液壓馬達的回油管道關(guān)閉，此時，液壓馬達的回油除了通過節(jié)流閥還要通過節(jié)流閥才流回油箱，節(jié)流閥的作用是使其減速。因此，工作臺在在停止轉(zhuǎn)動前，其轉(zhuǎn)速已明顯下降，為

20、齒盤準備定位給定了條件，當(dāng)工作臺達到所要求的角度時，準停擋塊壓合微動開關(guān)，發(fā)出信號，使電磁閥斷電。堵住液壓馬達的進油管道，液壓馬達停止轉(zhuǎn)動，到此，工作臺完成了分度的準停動作。3） 當(dāng)液壓馬達停止轉(zhuǎn)動后，即工作臺完成分度運動，壓力油從管道進入液壓缸上腔，推動活塞帶著工作臺下降，于是上下齒盤又從新嚙合，完成定位和夾緊。液壓缸下腔的油便從，經(jīng)節(jié)流閥溜回油箱。在分度工作臺下降的同時，由推桿使行為開關(guān)動作，發(fā)出分度回轉(zhuǎn)定位完成的回答信號。2.2齒盤式數(shù)控分度工作臺的主要技術(shù)參數(shù)在經(jīng)過查閱相關(guān)的資料和進行初步的CAD輔助設(shè)計后，液壓工作分度工作臺根據(jù)使用的場合，所需的大小和形狀有很多種類，本人設(shè)計的是適合

21、于大型數(shù)控臥式鏜銑車分度工作臺，根據(jù)需要本人設(shè)計的工作臺參數(shù)如下：表2-1：液壓式數(shù)控分度工作臺的相關(guān)參數(shù)畢業(yè)設(shè)計(論文) 第7頁2.3 數(shù)控機床分度工作臺的液壓系統(tǒng)設(shè)計2.3.1 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計通過液壓式數(shù)控分度工作臺的基本原理和運動過程，可以知道工作臺需要一個液壓系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)發(fā)出分度指令，液壓缸的工作臺液壓缸的換向閥電磁鐵E1通電，高壓油便從管道進入工作臺中央的下液壓腔，于是活塞向上移動帶動工作臺抬起，液壓缸上腔的油經(jīng)過管道排除，通過節(jié)流閥L2流回油箱，完成分度前的準備工作；工作臺分度時，液壓馬達CB-B4的換向閥電磁鐵E2通電，液壓馬達的回閥油是經(jīng)過節(jié)流L1及換向閥E3溜回油箱。調(diào)節(jié)

22、節(jié)流閥L1開口的大小，便可以改變工作臺的分度回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速（一般調(diào)節(jié)在2r/min左右）。節(jié)流閥L3的作用是使其減速。工作臺在在停止轉(zhuǎn)動前，其轉(zhuǎn)速已明顯下降，為齒盤準備定位提供條件。如下圖所示：圖2-2：液壓系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(論文) 第8頁2.3.2 液壓泵選擇根據(jù)液壓式數(shù)控分度工作臺的基本參數(shù)和CAD輔助設(shè)計對零部件的設(shè)計，工作臺的最大載重設(shè)計為800kg,工作臺本身自重大概為700kg。根據(jù)如圖所示的活塞尺寸，計算過程如下：圖2-3：活塞F=mgF=mg´9.8N/KG=14700NS=p´(R2-r2)=3.14´(1952-1352)=62172mm2P=F1470

23、0N=0.236MPa-62S62172´10m根據(jù)液壓傳動手冊選擇CB-B4齒輪油泵為系統(tǒng)液壓泵，具體參數(shù)如下表：表2-2:液壓泵參數(shù)畢業(yè)設(shè)計(論文) 第9頁2.4 齒盤式數(shù)控分度工作臺的數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計 根據(jù)數(shù)控機床齒盤式分度工作臺的運動過程，其數(shù)控指令動作順序如下表：表2-3：數(shù)控系統(tǒng)指令與信號畢業(yè)設(shè)計(論文) 第10頁3數(shù)控機床齒盤式分度工作臺部件設(shè)計3.1 工作臺的設(shè)計3.1.1 工作臺整體尺寸設(shè)計液壓數(shù)控機床齒盤式分度工作臺作為需要回轉(zhuǎn)的部件，必須需要專業(yè)的夾具。而且要滿足分度功能，所以本設(shè)計將工作臺設(shè)計做成圓形件。根據(jù)加工零件的范圍：最大載重量為800KG，所以工作臺臺面直

24、徑為1000mm，工作臺的高度為540mm,工作臺表面需要T形槽，用于工作臺的夾具定位夾緊。為了使工作臺耐用和定心作用，在工作臺的中心處設(shè)計一個中心孔，用于襯套的安裝。工作臺的下端面需要與中心軸和端齒盤安裝定位，所以要設(shè)計一個槽，槽寬與才槽深根據(jù)端齒盤的尺寸來設(shè)計確定。3.1.2 工作臺T形槽設(shè)計工作臺T形槽的作用是用T形螺栓固定工作臺上的夾具。T形槽的布置需要根據(jù)工作臺的尺寸確定，根據(jù)設(shè)計時方案，工作臺一共設(shè)計有4條T形槽分布在工作臺表面。根據(jù)機械設(shè)計手冊T形槽及螺栓頭部尺寸（GB/T158-1996），選擇如下：圖3-1：T形槽畢業(yè)設(shè)計(論文) 第11頁T形槽寬度的極限偏差，按GN1801

25、-79公差與配合，對于基準槽，選擇為H8；T形槽寬度的兩次面的表面粗糙度，按GB1031表面粗糙度，基準槽的Ra應(yīng)小于2.5；T形槽間距的尺寸為200mm。3.1.3 工作臺中心孔設(shè)計工作臺的中心孔，是根據(jù)在中心孔上有一個襯套，作用是：當(dāng)襯套磨損后，可以方便跟換。襯套為標(biāo)準件，能起到一定的導(dǎo)向。定心作用。襯套與工作臺中心孔為過盈配合。所以根據(jù)工作臺的結(jié)果要求和襯套的標(biāo)準，工作臺中心孔的孔徑為100mm。3.1.4 工作臺螺孔設(shè)計數(shù)控分度工作臺需要中心軸和端齒盤與工作臺具有精確的相對定位。中心軸和端齒盤在工作臺中占據(jù)一正確位置時，在實際安裝，進行零部件定位時，需要螺栓的夾緊和定位稍的定位相結(jié)合，

26、才能滿足工作臺的動作要求。所以本設(shè)計中采用螺栓和定位稍在工作臺上圓周分布，來對工作臺和其他部件進行定位夾緊。3.2 端齒盤設(shè)計多齒分度工作臺按其齒根部的切槽深度可分為三種齒形，本裝置采用剛性齒，其分度精度高，累積誤差在±0.1''-±0.2''；重復(fù)精度好，自動定心精度高，中心偏移量在0.001mm左右。在使用過程中，可逐步減少殘余分度誤差。其分度精度不受正反轉(zhuǎn)限制，但只能做整度分度，最小分度為齒數(shù)。本設(shè)計采用的是直線齒端齒盤，上下盤的齒形完全一樣，齒盤的材料選為45號鋼，調(diào)質(zhì)HUC25-28，正火穩(wěn)定性處理。端齒盤主要參數(shù)計算：（1）本設(shè)計

27、中工作臺設(shè)計的最小分度角度為300，Z=360360,其中Z為齒盤的Zq=360=12 30畢業(yè)設(shè)計(論文) 第12頁在設(shè)計中齒盤的齒數(shù)可以是12的倍數(shù)即可，根據(jù)JB/T 4316.11999，選擇Z=144齒。（2）端齒盤的直徑D根據(jù)JB/T 4316.11999，端齒盤系列參數(shù)和尺寸規(guī)定，以及分度臺臺面所要求的尺寸來確定。所以選擇：外徑D=630mm 內(nèi)徑d=500mm。°°（3）端齒盤的齒形角 b=50，選擇60b=60°。（4）端齒盤的齒長 F=(253，選擇F=25。 )0mm（5）端齒盤內(nèi)徑 根據(jù)結(jié)構(gòu)可以確定為 d=500mm。（6）端齒盤的齒高 h=

28、5.6mm。（7）大端齒距 t=8.25mmmm（8）齒頂高 m=1.84(9) 端齒盤的定位使用三個M6的螺釘均勻在同一圓周上，同時使用M6定位稍來定位，確定端齒盤的定位精度，滿足工作要求。綜上所述，可以繪出端齒盤如圖：圖3-2：端齒盤副根據(jù)設(shè)計的數(shù)據(jù)，端齒盤的齒形圖如圖所示：圖3-3：端齒盤齒形其中：h=5.6mm，s=4.12mm，m=1.84mm，p=2.0mm，t=8.25mm畢業(yè)設(shè)計(論文) 第13頁3.3 中心軸設(shè)計3.3.1 中心軸尺寸設(shè)計液壓數(shù)控分度工作臺的中心軸其結(jié)構(gòu)尺寸基本上是按照工作臺的整體尺寸確定的，其左端面的螺孔與定位稍孔都是根據(jù)工作臺的下表面的螺孔分布設(shè)計的，其右

29、端面的螺孔是根據(jù)與之配合的齒圈設(shè)計的，再用若干個均勻分布的螺栓緊固。中心軸最重要的部分是其上部分的直徑大小，在工作臺結(jié)構(gòu)的條件下，盡可能的使中心軸的支承面大，因為液壓數(shù)控分度工作臺在分度旋轉(zhuǎn)的時候，需要液壓油頂起活塞，活塞兩端都有推力軸承，通過推力軸承頂起中心軸支承面，在此過程中工作臺的重物不一定在中心，所以會產(chǎn)生一定的傾覆力。中心軸的支承面越大則傾覆力越小，分度后重復(fù)定位精度將提高，所以本設(shè)計的中心軸支承面最大尺寸為310mm。中心軸的下端，用三個圓周分部的M4螺釘進行定位和夾緊。中心軸的上端用4個圓周分布的M6螺釘夾緊，并且用2個對稱的M6螺栓進行定位，保證中心軸對工作臺的水平和中心定位精

30、度。中心軸示意圖如下：圖3-4：中心軸畢業(yè)設(shè)計(論文) 第14頁3.3.2 中心軸軸承設(shè)計根據(jù)中心軸的原理和尺寸等數(shù)據(jù)，本設(shè)計選擇推力軸承：推力球軸承由座圈、軸圈和鋼球保持架組建三部分構(gòu)成。與軸配合的稱為軸圈，與外殼配合的為座圈。推力滑動軸承只承受軸向載荷，在中心軸上升下降移動時，靠軸承作用產(chǎn)生運動。根據(jù)中心軸的軸徑為：上端的軸徑85mm，查機械制圖,附表21推力球軸承（GB/T 301-1995）可知，選用軸承代號為：51217。其中：d=88mm，d1=85mm，D=125mm，T=31mm下端的軸頸70mm,查機械制圖，附表21推力球軸承（GB/T301-1995）,選用軸承代號為512

31、15。.其中：d=77mm，d1=75mm，D=110，T=27mm。如下圖：圖3-5：中心軸軸承3.4 活塞設(shè)計液壓數(shù)控分度工作臺的活塞，根據(jù)軸心轉(zhuǎn)軸的結(jié)果尺寸可以確定活塞孔的大小為30mm，在本設(shè)計中，當(dāng)兩個接觸面的距離較長，可以適當(dāng)減少接觸面的距離，降低加工難度，也提高了精度，如圖，活塞的左端面是推力軸承的支撐槽，推力軸承的外徑為125mm，根據(jù)要求支撐槽的直徑為127mm,活塞的尺寸如圖所示：圖3-6：活塞尺寸圖畢業(yè)設(shè)計(論文) 第15頁活塞是根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力確定的，液壓驅(qū)動活塞從而帶動工作臺升降，早其運動中不能發(fā)泄泄露現(xiàn)象，所以需要密封圈，根據(jù)密封圈設(shè)計出活塞上的密封槽。活塞需

32、要往復(fù)運動，所以需要密封元件，本設(shè)計選擇0型橡膠密封圈，它適用與裝再各種機械設(shè)備上，在工作壓力0700Mpa 、溫度為-40120度的環(huán)境中，在固定活運動情況下氣密封的作用，根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計手冊表713查得適用與活塞的密封圈。其尺寸為：D1=135mm，d1=130mm，D2=195mm，d2=190mm。3.5 傳動系統(tǒng)設(shè)計3.5.1 傳動系統(tǒng)總體方案設(shè)計（1）工作臺抬起：工作臺9的抬起是由液壓缸的活塞8來完成的，其油路工作原理如圖所示 當(dāng)需要分度時，控制系統(tǒng)發(fā)出分度指令，工作臺液壓缸的換向閥電磁鐵E2通電，畢業(yè)設(shè)計(論文) 第16頁高壓油便從管道24進入分度工作臺9中央的液壓缸12的下

33、腔，于是活塞8向上移動，通過推力球軸承10、11帶動工作臺9向上抬起，使上、下齒盤13、14相互嚙合，液壓缸上腔的油經(jīng)過管道23排除，通過節(jié)流閥L3流回油箱，完成分度前的準備工作。2）回轉(zhuǎn)分度：當(dāng)分度工作臺向上抬起時，通過推桿個微動開關(guān)，發(fā)出信號，使控制液壓馬達CB-B4的換向閥電磁鐵E3通電。壓力油從管道25進入液壓馬達使其轉(zhuǎn)動。 通過蝸桿副3、4和齒輪副5、6帶動工作臺9進行分度回轉(zhuǎn)運動。液壓馬達的回油是經(jīng)過管道26，節(jié)流閥L2及換向閥E5溜回油箱。調(diào)節(jié)節(jié)流閥L2開口的大小，便可以改變工作臺的分度回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速（一般調(diào)節(jié)在2r/min左右）。工作臺分度回轉(zhuǎn)角度大小由指令給出，共有12個等分，即3

34、0º的整倍數(shù)。當(dāng)工作臺的回轉(zhuǎn)角度接近所需要分度的角度時，減速擋塊使微動開關(guān)動作，發(fā)出減速信號，換向閥電磁鐵E5通電，該換向閥將液壓馬達的回油管道關(guān)閉，此時，液壓馬達的回油除了通過節(jié)流閥L2還要通過節(jié)流閥L4才流回油箱，節(jié)流閥L4的作用是使其減速。因此，工作臺在在停止轉(zhuǎn)動前，其轉(zhuǎn)速已明顯下降，為齒盤準備定位給定了條件，當(dāng)工作臺達到所要求的角度時，準停擋塊壓合微動開關(guān)，發(fā)出信號，使電磁閥E3斷電。堵住液壓馬達的進油管道25，液壓馬達停止轉(zhuǎn)動，到此，工作臺完成了分度的準停動作。3）工作臺下降定位夾緊：當(dāng)液壓馬達停止轉(zhuǎn)動后，即工作臺完成分度運動，電磁閥E2斷電。壓力油從管道24進入液壓缸上腔

35、，推動活塞8帶著工作臺下降，于是上下齒盤又從新嚙合，完成定位和夾緊。液壓缸下腔的油便從23，經(jīng)節(jié)流閥L3溜回油箱。在分度工作臺下降的同時，由推桿使另一個微動開關(guān)動作，發(fā)出分度回轉(zhuǎn)定位完成的回答信號。分度工作臺下降的同時，推桿使另一微動開關(guān)動作，發(fā)出den度遇到完成信號。分度工作臺的傳動渦輪蝸桿副具有自鎖性，即運動不能從蝸輪傳至蝸桿。但當(dāng)工作臺下降，上下齒盤從新嚙合時，齒盤帶動齒輪5，蝸輪會產(chǎn)生微小轉(zhuǎn)動。如果蝸輪蝸桿鎖住不動，則上下齒盤下降時難以嚙合并準確定位。為此，將蝸輪軸設(shè)計成浮動結(jié)構(gòu)，即軸向用上下兩個推力球軸承2抵住一個螺旋彈簧1上面。這樣，工作臺微小回轉(zhuǎn)時，蝸輪帶動蝸桿壓縮彈簧1做微量的

36、軸向移動，畢業(yè)設(shè)計(論文) 第17頁完成定位夾緊。綜上所述，此運動系統(tǒng)的最主要的作用就是通過液壓馬達帶動蝸輪蝸桿將運動傳遞給齒輪副，帶動工作臺進行回轉(zhuǎn)分度運動。示意圖如下：圖3-7：動力傳動示意圖3.5.2 蝸輪蝸桿設(shè)計（1）選擇蝸桿、蝸輪材料和熱處理方式及精度等級本著可靠。經(jīng)濟實用的原則，根據(jù)該液壓馬達的傳遞功率、轉(zhuǎn)度實際情況，選擇蝸桿傳動的類型為圓柱蝸桿傳動，蝸桿材料為40Cr，表面淬火后磨削。蝸輪輪緣為ZcuSn10P1,砂模鑄造。選取7級精度（GB10089-88）。（2）蝸桿蝸輪的設(shè)計計算通過計算可以獲得多重可行方案，下面僅將本人采用的方案計算結(jié)果列于下表。表3-1：蝸輪蝸桿的設(shè)計計

37、算畢業(yè)設(shè)計(論文) 第18頁畢業(yè)設(shè)計(論文) 第19頁（3）蝸輪蝸桿受力分析和校核 根據(jù)設(shè)計約束分析，蝸桿傳動的強度條件包括：蝸輪齒面接觸強度條件和輪齒彎曲疲勞強度條件。由于蝸桿傳動失效多數(shù)發(fā)生在蝸輪上，所以在進行計算蝸桿傳動強度計算時，只需對蝸輪輪齒進行強度校核，蝸桿的強度可按照軸的計算方法進行，對于閉式蝸桿傳動，只需要校核齒面接觸疲勞強度，對于Z2<80時，不需要對蝸輪輪齒進行彎曲疲勞校核。齒面接觸疲勞強度：sH=ZE£sHP(MPa) 代入數(shù)據(jù)計算sH=87.8<sHP=700 (MPa)，故安全。（4）蝸桿的強度校核：蝸桿主要承受轉(zhuǎn)矩，所以按扭轉(zhuǎn)強度條件進行校核。

38、一般而言，蝸桿類似于軸，強度是否滿足只需要對危險截面進行校核即可，根據(jù)蝸桿的結(jié)構(gòu)尺寸結(jié)構(gòu)可知，螺紋部分和軸肩部分為危險截面。扭轉(zhuǎn)強度約束條件為：T9550´103P/ntT=£tT WTWT畢業(yè)設(shè)計(論文) 第20頁 tT為蝸桿的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 根據(jù)機械設(shè)計表6-3 tT=40 WT為蝸桿的抗扭截面模量 根據(jù)機械設(shè)計附表6-8A 、對螺紋部分校核：WTWT= d3f15 T9550´103´0.21/1200 =10229.48:tT=0.16< =WT10229.48tT3d3T9550´103´0.21/1200WT=B、對軸

39、肩部分校核：=819.2;tT=2.78< =5WT819.2tT故安全。圖3-8：蝸輪蝸桿畢業(yè)設(shè)計(論文) 第21頁3.5.3 聯(lián)軸器的選擇和設(shè)計根據(jù)液壓馬達的輸出功率和轉(zhuǎn)速，本設(shè)計選擇剛性聯(lián)軸器。軸的直徑選擇20mm,輸出轉(zhuǎn)速已知為1200（r/min）。下面確定聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩。由于液壓馬達啟動和運轉(zhuǎn)過程中，可能出現(xiàn)動載荷及過載的現(xiàn)象，所以按下式計算：TCa=KATP=1.67N·m；n根據(jù)機械設(shè)計表9-2 KA=1.5；T=9550TCa=1.67´1.5=2.5N·m查機械設(shè)計手冊選擇圓錐銷套筒聯(lián)軸器：軸直徑d(H7): 20mm 精度要求H7許用

40、轉(zhuǎn)矩/(N²m): 50N·mD0: 35；L: 60；: 15；C: 1.0C1: 1.0（mm）。圓錐銷GB/T 117-2000: 6³35 mm (GB5014-72)3.5.4 齒輪副設(shè)計由于前述可知T=26740N·mm，傳動比定為i=5，效率h=0.97，工作日按每年300工作日計算，壽命為10年。（1） 選擇吃材料、熱處理方式根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用直齒輪傳動的形式?？紤]到齒輪傳動屬于中速、中載：小齒輪：45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為230255HBS；大齒輪：45號鋼正火處理，硬度為190217HBS。（2）初選差數(shù)并初

41、步計算主要尺寸傳遞轉(zhuǎn)矩：T=26740N·mm載荷系數(shù)：查表取K=1.2齒寬系數(shù)：Wd=1許用接觸壓力：d=220Mpa傳動比i=5畢業(yè)設(shè)計(論文) 第22頁初選：b=12°，z1=60，z2=z1i=300，x1=x2=0，y=0.9 將以上差數(shù)代入公式：d1=mn=156.592mm d1cosb=2.42mm，根據(jù)標(biāo)準取模數(shù)m=2.5，則：z1a=m(z1+z2)=470.13mm，取圓整后：a=470mm 2cosbm(z1+z2)=16°47/6/ 2a修改螺旋角：b=arccosd1=mz1=162.mm8 cosb60000 v=n1pd1=0.23

42、7m/s 與估計值相近。齒寬b：b=ydd1=22.68，取b1=20mm，b2=28.31mm。（2） 驗算齒輪彎曲強度條件 計算當(dāng)量齒數(shù)：zv1=z1=68.24 cos3bz2=341.22 cos3b zv2=查機械設(shè)計圖3-14，得YFa1=2.35，YFa2=2.12；查圖3-15得：,YSa2=1.95,取Ye=0.7，Yb=0.9。 YSa1=1.83計算彎曲應(yīng)力： aF1=2KTYFaYSaYeYb=152.32MPa<aFP1 bd1msF2=sF1YFa2YSa2=146.79MPA<sFP2 YFa1YSa1表3-2齒輪副數(shù)據(jù)表畢業(yè)設(shè)計(論文) 第23頁圖3

43、-9：大齒輪示意圖圖3-10：小齒輪示意圖3.5.5 傳動系統(tǒng)潤滑及密封性設(shè)計常用的潤滑油大致可以分為三類：有機油、礦物油和化學(xué)合成油。根據(jù)工作臺的結(jié)構(gòu)及運動，列用的潤滑油列表如下（GB433-89）：表3-3：潤滑油列表畢業(yè)設(shè)計(論文) 第24頁在本設(shè)計的工作臺中，為了阻止液體、氣體工作介質(zhì)或潤滑劑泄漏，防止灰塵、水分進入潤滑部位，必須設(shè)有密封裝置。本設(shè)計中，各軸承均采用接觸式機械密封。在液壓系統(tǒng)中必須需要靜密封。采用O形橡膠密封圈。3.6 分度工作臺底座設(shè)計3.6.1 底座選擇工作臺的底座是鑄造經(jīng)過加工后的一個零部件，工作臺底座的壁厚與選擇的材料有關(guān)，所以根據(jù)下表：表3-4：鑄造碳鋼機架常

44、用材料所以，選擇ZG200-400作為底座的材料根據(jù)設(shè)計的要求，底座需要一定的穩(wěn)定性和穩(wěn)固。需要一定的鑄造斜度，選畢業(yè)設(shè)計(論文) 第25頁擇的傾斜度如下表：表3-5：鑄造斜度3.6.2 壁厚選擇根據(jù)機械設(shè)計手冊（電子版）鑄件最小允許壁厚可查得為12mm，在工作臺底座需要有液壓油管道。根據(jù)d=P×d2s，將壁厚、管道半徑、公稱壓力等數(shù)據(jù)，并可查出ZG200-4002s的需用應(yīng)力為：200MP，由上式d=P×d=2.5´4=0.025mm，所以在底座設(shè)計2´200中，液壓管道與底座壁有0.025mm就不會泄漏，在本設(shè)計中大于2mm。底座的設(shè)計均選用12mm

45、.3.6.3 底座穩(wěn)定性設(shè)計工作臺與底座連接如下圖所示：圖3-11：工作臺與底座固定結(jié)構(gòu)由圖所示，此處設(shè)計采用壓板機構(gòu)：壓板用于調(diào)整間隙和承受傾覆力矩，壓板用螺釘固定在部件上，用墊片來調(diào)整間隙，可以調(diào)節(jié)工作臺與底座之間的相對位置，并且固定住工作臺，讓工作臺具有很強的穩(wěn)定性。并且可以改變壓板的厚畢業(yè)設(shè)計(論文) 第26頁度來調(diào)整工作臺的高度，壓板用均勻分布的螺栓來定位保證精準。3.7 活塞密封塊設(shè)計分度工作臺的活塞腔有兩部分組成：一是活塞上腔，其作用是在工作臺完成分度后，通過液壓油使工作臺下降，端齒盤嚙合；二是活塞下腔，其作用是在工作臺需要分度的時候通過液壓油，時工作臺上升，端齒盤脫離嚙合，準備

46、分度?；钊南虑挥晒ぷ髋_底座的內(nèi)壁和活塞組成，下腔是活塞和工作臺底座內(nèi)壁和活塞密封塊組成的?；钊芊鈮K的內(nèi)壁是根據(jù)活塞桿的直徑設(shè)計，根據(jù)定位于夾緊原理，密封塊的定位使用M4螺釘，使用螺栓固定，其結(jié)果如圖：圖3-12:活塞密封塊3.8 推桿及微動開關(guān)設(shè)計3.8.1 推桿和準停擋塊的設(shè)計推桿導(dǎo)向塊的設(shè)計主要是根據(jù)工作臺的設(shè)計尺寸，與分度工作臺分度是需要的角度相結(jié)合，因為在工作臺分度的時候是利用擋塊和推桿實線分度信號傳送的，擋塊部件一共有2個推桿，當(dāng)擋塊遇到第一個推桿時，會發(fā)出工作臺回轉(zhuǎn)減速的信號，工作臺在在停止轉(zhuǎn)動前，其轉(zhuǎn)速已明顯下降，為齒盤準備定位給定了條件。當(dāng)工作臺達到所要求的角度時，擋塊遇到

47、第二個推桿，準停擋塊壓合微動開關(guān)，發(fā)出回轉(zhuǎn)分度到位的信號，使電磁閥E3斷電，堵住液壓馬達的進油管道25，液壓馬達停止轉(zhuǎn)動，工作臺完成了分度的準停動作。工作臺上一共有12個擋塊，每個最小分度角度是30度，符合設(shè)計要求。示意圖如下：畢業(yè)設(shè)計(論文) 第27頁圖3-13：推桿和準停擋塊正視圖 俯視圖3.8.2 微動開關(guān)的設(shè)計在工作臺每次上升（下降）時，都需要微動開關(guān)發(fā)出上升到位（下降到位）的信號。工作臺上升時，推桿發(fā)出上升到位信號，液壓馬達停止，上下齒盤脫離嚙合，完成分度前的準備工作：當(dāng)完成分度后，工作臺需要下降，此時上下齒盤從新嚙合，推桿推動微動開關(guān)發(fā)出下降到位信號，完成分度準停。微動開關(guān)示意圖如

48、左：圖3-14：推桿和微動開關(guān)3.9 工作臺設(shè)計原理和結(jié)構(gòu)3.9.1 工作臺定位結(jié)構(gòu)和原理工作臺的分度時定位依靠推桿和微動開關(guān)，如上小節(jié)所述。工作臺分度完成后的定位和夾緊主要是通過齒盤實現(xiàn)的。設(shè)計中，上齒盤的起始螺栓孔的中心與齒盤的中心線重合，下齒盤的要與齒槽的對稱中心線重合。工作臺下降后，下端齒盤和上齒盤的嚙合后，依靠齒盤的嚙合對工作臺進行定位；工作臺中蝸輪軸設(shè)計成浮動結(jié)構(gòu)，軸向用上下兩個推力球軸承抵住一個螺旋彈簧上面，工作臺產(chǎn)生微小回轉(zhuǎn)時，蝸輪帶動蝸桿壓縮彈簧做微量的軸向移動，從而使蝸輪不產(chǎn)生運動，畢業(yè)設(shè)計(論文) 第28頁 整個傳動結(jié)構(gòu)再次對工作臺進行重復(fù)性定位。3.9.2 工作臺夾緊、

49、松開結(jié)構(gòu)和分度原理圖3-15：工作臺示意圖如上圖所示，工作臺需要分度時松開是通過油道使油進入下油腔17，使活塞8向上運動，同時推力軸承6使中心軸7向上運動，從而工作臺也向上移動，實現(xiàn)上端齒盤10和下端齒盤11脫離嚙合，為實現(xiàn)分度動作做好準備。當(dāng)工作臺分度完成后，需要下降使工作臺夾緊，油液會從油管14進入上油腔9，使活塞向下運動，中心軸帶動工作臺下降，上端齒盤10和下端齒盤11從新嚙合，并配合端齒盤副上的圓周分布的螺栓定位稍定位，實現(xiàn)工作臺的夾緊定位。 數(shù)控機床齒盤式分度工作臺設(shè)計最重要的部分為分度部分，次設(shè)計中的分度結(jié)構(gòu)如上圖中示意，工作臺需要分度時，上升到一定高度，使小齒輪和大齒輪畢業(yè)設(shè)計(論文) 第29頁12嚙合，為分度做好準備，通過推桿個微動開關(guān)，發(fā)出信號，數(shù)控指令控制使控制液壓馬達CB-B4的換向閥電磁鐵通電。壓力油從管道進入液壓馬達使其轉(zhuǎn)動。 通過蝸桿副19、20和齒輪副10、11帶動工作臺1進行分度回轉(zhuǎn)運動。當(dāng)工作臺的回轉(zhuǎn)角度接近所需要分度的角度時，減速擋塊使微動開關(guān)1動作，發(fā)出減速信號，當(dāng)液壓馬達停止轉(zhuǎn)動后，即工作臺完成分度運動，電磁閥斷電。壓力油從管道進入液壓缸