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本科畢業(yè)設計 論文 檔案目錄 1 本科畢業(yè)設計 論文 檔案目錄 2 任務書 3 外文翻譯 包括外文原文 4 文獻綜述 5 開題報告 6 論文正文 7 圖紙資料 8 成績評定表 9 中期教學檢查表 指導教師填寫 10 指導記錄表 11 答辯記錄表 12 畢業(yè)設計 論文 教師教學質(zhì)量評價表 學生填寫 13 誠信承諾 畢業(yè)設計 論文 任務書 設計 論文 題目 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工 作臺機械設計 學 院 名 稱 機械工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名 劉凱 學號 11403010113 指 導 教 師 鄭書華 2014 年 12 月 7 日 1 設計 論文 擬解決的主要問題 設計 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺 是一種鼠牙盤定位 液壓定量分度的分度工作臺 B 軸是該分度工作臺的第四軸 是單向定量旋 轉(zhuǎn)軸 要求工作臺有松開 鎖緊機構(gòu) 設計 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式 分度工作臺的機械結(jié)構(gòu)圖 非標零件圖并核算 2 設計 論文 的主要內(nèi)容和基本要求 1 主要技術(shù)參數(shù) 工作臺回轉(zhuǎn)直徑 400 mm 400mm 工作臺重量 800KG B 軸重復定位精度 2 B 軸定位精度 8 B 軸的切削進給速度 0 10r min 主軸轉(zhuǎn)速 60 6000r min 高低擋無級變速 主軸錐孔 MT6 徑縱向進給最大速度 4m min 橫向進給最大速度 4m min 主電機功率 11 15 30min Kw 定量角度分度 分析 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺的工作原理 設計機械 結(jié)構(gòu)裝配圖 零件圖并核算 2 設計要求 分析 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺結(jié)構(gòu) 查閱相關(guān)文獻資 料 書寫文獻綜述 2000 字以上 翻譯外文文獻 2 篇 2000 字以上 翻譯 提供文章的摘要 前言和相關(guān)核心段落 撰寫開題報告 1 篇 2000 字以上 繪制鼠牙盤式分度工作臺的機械結(jié)構(gòu)裝配圖一張 A0 繪制非標零件圖若張 圖紙工作量 3 張 A0 設計說明書 10000 字以上 圖樣質(zhì)量 計算機繪圖 符合最新標準 表達完整 布置合理清晰 尺 寸標注齊全 技術(shù)要求全面 零件圖同時要注意結(jié)構(gòu)要素和加工工藝性 3 查閱文獻關(guān)鍵詞 TH6340B 臥式加工中心 定位銷式分度工作臺 鎖緊機構(gòu) 松開機構(gòu) 3 推薦參考文獻 1 陳俊龍 陳俊華 MCV 50A 立式加工中心使用探索 J 寧波高等專科 科學學報 1999 2 廉元國 張永洪 加工中心設計與應用 M 北京 機械工業(yè)出版社 1995 3 機床設計手冊編寫組 機床設計手冊 第三冊 M 北京 機械工業(yè) 出版社 1986 4 陳蔚芳 機床數(shù)控技術(shù)及應用 J 科學出版社 2005 5 勞動和社會保障部教材辦公室組織編寫 數(shù)控機床機械系統(tǒng) M 中國勞 動和社會保障出版社 2004 6 6 夏田 數(shù)控加工中心設計 M 北京 化學出版社 2006 7 楊有君 數(shù)控技術(shù) M 北京 機械工業(yè)出版社 2006 8 龔仲華 數(shù)控技術(shù) M 北京 機械工業(yè)出版社 2004 9 Tao Cheng Jie Zhang Chunhua Hu Bo Wu and Shuzi Yang Intelligent Machine Tools in a Distributed Network Manufacturing Mode Environment J Adv Manuf Technol 2001 17 221 232 10 Shiuh Tarng Chiang Ding I Liu An Chen Lee and Wei Hua Cheng Adaptive control optimization in end milling using nerual Networks J International Journal of Machine Tools and Manufacture 1995 34 5 637 660 Boldea Sayed A Nasar Linear electric actuators and generators Cambridge University Press 1997 4 進度安排 2014 年 11 月 18 日 接受任務 2014 年 11 月 21 日 14 月 5 日 熟悉內(nèi)容 完成文獻綜述和英文翻譯 2014 年 12 月 5 日 14 年 12 月 12 日 完成開題報告 畢業(yè)實習開始 方案 確定 計算和草圖繪制 2014 年 12 月 12 日 15 年 1 月 12 日 方案確定 草圖繪制 進給機構(gòu)計算 裝配圖繪制 電氣設計圖繪制 完成 所有零 部件結(jié)構(gòu)設計及設計說明書 修改圖樣和整理設計計算書 上交畢 業(yè)設計資料 2015 年 1 月 12 日 15 年 1 月 16 日 論文評閱 2015 年 1 月 16 日 15 年 1 月 19 日 答辯 指導教師 簽字 鄭書華 2014 年 11 月 18 日 教研室主任審核意見 教研室主任 簽字 郭建亮 2014 年 11 月 18 日 畢 業(yè) 設 計 論文 外 文 翻 譯 英文翻譯題目一 Study on the Response Surface Model of Machining Error in Internal Lathe Boring 英文翻譯題目二 An experimental investigation of spindle rotary error on high speed machining center 學 院 名 稱 機械工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 機電111 姓 名 劉凱 學 號 11403010113 指 導 教 師 鄭書華 2014 年 12 月 5 日 英文題目一 Study on the Response Surface Model of Machining Error in Internal Lathe Boring 翻譯內(nèi)容 文章一二小節(jié) 指導教師評語 指導教師簽字 2014 年 12 月 1 日 英文題目二 An experimental investigation of spindle rotary error on high speed machining center 翻譯內(nèi)容 文章摘要和第一小節(jié) 指導教師評語 指導教師簽字 2014 年 12 月 1 日 內(nèi)部車床鏜孔對響應面模型加工誤差的研究 摘要 實現(xiàn)機械加工產(chǎn)品的高質(zhì)量和精度 加工誤差必須進行檢查 加工誤差 定義為設計的表面和實際的工具之間的差異 一般是由于刀具的磨損變形和熱 影響等 在這些錯誤的來源中 刀具變形通常被稱為最重要的因素 本文采用 瞬時切削力對切削刃的刀具變形問題的分析研究提出了一個通過在鏜孔過程刀 具變形引起的加工誤差模型 關(guān)鍵詞 機械加工 刀具變形 誤差 1 引言 加工誤差的來源是刀具的變形 磨損 熱效應和機床誤差等 其中刀具變形引 起的加工誤差的切削力是一個主要因素 切削力分為主力 推力和進給切削力 主切削力和推力會引起刀具變形 使其在加工過程中產(chǎn)生加工誤差 尤其是最 近的增強技術(shù)使刀具和工件的形狀變得更加復雜 更加難以精確預測其切削力 和刀具變形 因此操作人員不可避免的需要相關(guān)的應對經(jīng)驗 2 研究的動機和目標 隨著工業(yè)的迅速發(fā)展 對各種機械零件切割精密度的要求也在增加 特別 是在刀具行業(yè) 提高加工效率和精度更是重要 在金屬切削加工中 銑削加工 鉆井和外部車削誤差已經(jīng)遠遠超過了鏜孔 鏜孔 意味著擴大了已被鉆井孔 或設計鑄造的尺寸 因此 控制尺寸公差和表面粗糙度是非常重要的 鏜孔是 類似于外部車削在使用單點切削工具的意義 鏜刀的形狀能限制工件孔的直徑 和深度 這是鏜孔和外部車削加工的區(qū)別 通常 鏜桿的懸必須要短 來保證 加工的穩(wěn)定性 托馬斯等人強調(diào) 由于減少了阻尼比 鏜刀的短懸刀具剛度較 差而振動很好 春和 ko5 則指出在鉆具的動態(tài)剛度的變化是由懸和動態(tài)剛度決 定的 而外伸長度的增加是非線性 本文的目的是確定一般用于機械零件的內(nèi)部車床鏜 AISI4140 的懸垂效果 和切削條件對加工誤差的定量分析 為此 我們用響應面法 RSM 建立了預 測模型 類似于春和 ko5 的研究 用每轉(zhuǎn)進給量和切削深度作為模型的因素 我們發(fā)現(xiàn) 當切削速度保持在 200 米 分鐘時 是影響積屑瘤和刀具壽命的主要 因素 BUE 同時我們采用了中心復合設計用于減少實驗次數(shù)的目的 Fitness 的方差分析 ANOVA 驗證了殘差分析 分別建立了決定系數(shù)第一 和第二回歸模型 3 響應面法 RSM 是一個有用的數(shù)學和統(tǒng)計和分析問題 相關(guān)利益的反應是由幾個變量 的影響和建模技術(shù) 目的是優(yōu)化這個反應 響應面 是表面反應變量和因素 的功能之間的關(guān)系 RSM 是相對于響應面模型的統(tǒng)計 然后 響應面模型采用 的幾種情況的產(chǎn)生由試驗數(shù)據(jù)回歸分析 估計 一般來說 它是很難知道的表 面響應公式 因此一開始近似模型假設 但之后該模型缺乏合適的驗證 在 RSM 第一和第二階回歸模型經(jīng)常常使用 第三階回歸模型雖然可以 但很少 被使用 中心組合設計是 RSM 實驗設計的代表 此實驗估計的最小數(shù)量的實 驗表面 是由軸的中心點和 2K 的實驗中 在 K 的數(shù)量等因素的影響 因此 這里序貫實驗是可能的 如果 2k 因子實驗是符合一階回歸模型的不足 二次回 歸模型不需要新的實驗 但要添加新的數(shù)據(jù)點在 2K 實驗中心和軸 分析第一 和第二階回歸模型的同時 在本研究的實驗設計 包括實驗點 2K 軸點 2K 和中央點 NC 被選定 因此 總數(shù)實驗 2k 2k nc8 11 對高速加工中心主軸回轉(zhuǎn)誤差的實驗研究 摘要 本文中所描述的方法 用于測量主軸回轉(zhuǎn)誤差和分離的主缸的安裝誤差 引起的偏心誤差的技術(shù) 該系統(tǒng)由兩個非接觸式的電容傳感器 用于測量旋轉(zhuǎn) 主缸的徑向位移和 LMS 測試實驗室 用來收集數(shù)據(jù) LMS 測試 實驗室提供 了一個完整的旋轉(zhuǎn)機械的工程解決方案 根據(jù)我們的實驗研究 結(jié)果表明該系 統(tǒng)可用于在不同的速度測量主軸回轉(zhuǎn)誤差 這也驗證了本文研制的誤差分離方 法的可行性 關(guān)鍵詞 高速主軸回轉(zhuǎn)誤差 實驗裝置 誤差 1 引言 一個主軸部件的重要參數(shù)是主軸的旋轉(zhuǎn)精度 它不僅影響機床的加工精度 而且影響其幾何形狀和工件表面粗糙度 主軸回轉(zhuǎn)誤差的變化 其實際軸的主 軸相對理想軸線在測量平面內(nèi)指定的變化小 主軸的回轉(zhuǎn)精度高 相反 變化 大的主軸回轉(zhuǎn)精度低 因此 對主軸回轉(zhuǎn)誤差的識別已經(jīng)成為非常重要的 這 樣的錯誤導致部件的表面光潔度 圓度 特征尺寸 和特征定位 在早期的工 作中 tlustry 和布萊恩等人提出一種主球加工時產(chǎn)生更好的可視化的旋轉(zhuǎn)軸的 運動基圓測量主軸回轉(zhuǎn)誤差運動的方法 在這之后 許多機床檢測方法已在許 多國際標準 如美國國家標準協(xié)會 ANSI 和采用 ISO 和 ANSI 特別制定了 標準的主軸測試 2 研究的動機和目標 隨著高速 高精度機床的發(fā)展 高速旋轉(zhuǎn)和內(nèi)置電機還介紹了大量的熱量和 旋轉(zhuǎn)的因素加入到系統(tǒng)中 需要精確地調(diào)節(jié)冷卻 潤滑和平衡 作為結(jié)果 高 速電主軸的熱機械行為使主軸的設計師和用戶的預測變得很困難 測量和評價 工具主軸回轉(zhuǎn)誤差的數(shù)控高速性能評估是更重要的 計算機數(shù)控 機床 然而 主軸回轉(zhuǎn)誤差的分析不僅可以預測零件的加工質(zhì)量 也可用于評價機床精度的 購買和維護的目的 在一些軸測量系統(tǒng) 精密球體或圓柱體和多探針用于檢查 主軸回轉(zhuǎn)誤差的敏感方向旋轉(zhuǎn)案例 它理想的分離出不必要的數(shù)據(jù) 如圓度誤 差和一個精確的球或圓柱偏心誤差的原理 但是主軸回轉(zhuǎn)誤差測量方法不能從 根本上改變 因此 許多誤差分離的方法已經(jīng)開發(fā)了圓度誤差分離從參考工件 和主軸誤差 何等人提出了一個數(shù)學模型的電磁主軸的旋轉(zhuǎn)運動和圓周運動分 為許多不同頻率的旋轉(zhuǎn)運動方程 然后解決圓形運動 萬和劉提出了一種使用 多個傳感器之間的相位差隨著傅立葉展開和計算消除順序的偏心誤差方法測量 的影響旋轉(zhuǎn)誤差精確 高等人則報道了圓度和主軸回轉(zhuǎn)誤差測量角三探針方法 與傳統(tǒng)的位移方法相比 角三探針法更適用于主軸誤差和圓度的自由分量的多 度檢測 畢業(yè)設計 論文 文獻綜述 設計 論文 題目 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度 工作臺機械設計 學 院 名 稱 機械工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名 劉凱 學號 11403010113 指 導 教 師 鄭書華 2014 年 12 月 10 日 一 前 言 部 分 隨 著 科 學 技 術(shù) 的 進 步 與 發(fā) 展 數(shù) 控 機 床 及 加 工 中 心 的 應 用 已 日 趨 普 及 現(xiàn) 代 數(shù) 控 加 工 技 術(shù) 使 得 制 造 過 程 發(fā) 生 了 巨 大 的 變 化 對 技 術(shù) 人 員 的 要 求 也 越 來 越 高 因 此 我 們 要 充 分 了 解 和 熟 悉 現(xiàn) 代 數(shù) 控 機 床 的 基 本 知 識 使 企 業(yè) 盡 可 能 投 入 少 見 效 快 讓 資 源 合 理 化 運 用 讓 投 資 更 加 合 適 已 成 為 眾 多 企 業(yè) 所 不 可 忽 視 的 一 項 重 要 任 務 同 時 數(shù) 控 技 術(shù) 是 實 現(xiàn) 機 械 制 造 自 動 化 的 關(guān) 鍵 直 接 影 響 到 一 個 國 家 的 經(jīng) 濟 發(fā) 展 和 綜 合 國 力 關(guān) 系 到 一 個 國 家 的 戰(zhàn) 略 地 位 作 為 制 造 系 統(tǒng) 最 基 本 的 加 工 單 元 以 數(shù) 控 技 術(shù) 為 核 心 的 數(shù) 控 機 床 的 生 產(chǎn) 和 應 用 已 成 為 衡 量 一 個 國 家 工 業(yè) 化 程 度 和 技 術(shù) 水 平 的 重 要 標 志 世 界 各 國 制 造 業(yè) 廣 泛 采 用 數(shù) 控 技 術(shù) 以 提 高 制 造 能 力 和 水 平 提 高 對 市 場 的 適 應 能 力 和 競 爭 力 我 國 是 制 造 大 國 無 論 是 從 戰(zhàn) 略 的 角 度 還 是 從 發(fā) 展 策 略 上 都 需 要 加 強 數(shù) 控 產(chǎn) 業(yè) 的 發(fā) 展 而 本 次 介 紹 的 則 是 數(shù) 控 機 床 代 表 加 工 中 心 的 核 心 部 件 工 作 臺 二 主 題 部 分 1 數(shù) 控 機 床 發(fā) 展 歷 史 數(shù) 控 技 術(shù) 的 應 用 給 傳 統(tǒng) 制 造 行 業(yè) 帶 來 了 革 命 性 的 變 化 使 制 造 行 業(yè) 成 文 工 業(yè) 化 的 象 征 從 1952 年 美 國 麻 省 理 工 學 院 研 制 出 第 一 臺 試 驗 性 數(shù) 控 系 統(tǒng) 數(shù) 控 系 統(tǒng) 經(jīng) 歷 了 分 立 式 晶 體 管 小 規(guī) 模 集 成 電 路 大 規(guī) 模 集 成 電 路 小 型 計 算 機 超 大 規(guī) 模 集 成 電 路 微 機 式 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 發(fā) 展 階 段 我 國 數(shù) 控 技 術(shù) 起 步 于 20 世 紀 50 年 代 末 期 經(jīng) 歷 了 初 期 的 封 閉 式 開 發(fā) 階 段 六 五 七 五 期 間 的 消 化 吸 收 引 進 技 術(shù) 階 段 八 五 期 間 建 立 國 產(chǎn) 化 體 系 階 段 九 五 期 間 產(chǎn) 業(yè) 化 階 段 現(xiàn) 已 基 本 掌 握 了 現(xiàn) 代 數(shù) 控 技 術(shù) 建 立 了 數(shù) 控 開 發(fā) 生 產(chǎn) 基 地 培 養(yǎng) 了 一 批 數(shù) 控 專 業(yè) 人 才 初 步 形 成 了 自 己 的 數(shù) 控 產(chǎn) 業(yè) 2 數(shù) 控 機 床 發(fā) 展 方 向 加 工 中 心 帶 有 自 動 換 刀 裝 置 的 臥 式 數(shù) 控 鏜 銑 床 統(tǒng) 稱 臥 式 加 工 中 心 智 能 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 開 發(fā) 提 高 了 傳 統(tǒng) 的 數(shù) 控 銑 床 的 加 工 效 率 和 加 工 質(zhì) 量 的 能 力 臥 式 加 工 中 心 是 從 數(shù) 控 鏜 銑 床 基 礎 上 發(fā) 展 起 來 的 一 種 自 動 化 加 工 設 備 他 可 通 過 自 動 換 刀 實 現(xiàn) 一 次 裝 夾 多 工 序 加 工 機 床 的 功 能 更 強 適 用 范 圍 更 廣 基 于 功 能 部 件 的 加 工 中 心 設 計 是 以 模 塊 化 設 計 思 想 為 基 礎 的 產(chǎn) 品 設 計 它 的 制 造 是 以 產(chǎn) 業(yè) 鏈 為 紐 帶 的 社 會 化 生 產(chǎn) 加 工 中 心 是 典 型 的 集 高 新 技 術(shù) 于 一 體 的 機 械 加 工 設 備 它 的 發(fā) 展 代 表 了 一 個 國 家 設 計 和 制 造 業(yè) 的 水 平 加 工 中 心 所 能 完 成 的 工 序 是 多 種 多 樣 的 例 如 銑 鑊 鉆 鉸 擴 惚 攻 絲 等 機 床 的 這 種 多 工 序 性 和 高 度 自 動 化 的 特 點 是 由 組 成 機 床 的 各 個 部 份 來 共 同 保 證 的 近 兩 年 來 加 工 中 心 技 術(shù) 又 有 長 遠 的 發(fā) 展 主 要 仍 集 中 在 高 速 化 高 精 度 化 及 智 能 化 三 個 方 面 3 當 前 研 究 主 題 臥 式 加 工 中 心 鼠 牙 盤 式 分 度 工 作 臺 分 度 轉(zhuǎn) 位 工 作 臺 廣 泛 應 用 于 機 械 加 工 組 合 機 床 產(chǎn) 品 裝 配 可 以 實 現(xiàn) 工 件 一 次 裝 夾 后 完 成 多 個 工 作 面 的 多 工 序 同 時 加 工 分 度 轉(zhuǎn) 位 角 度 根 據(jù) 零 件 的 結(jié) 椅 需 要 而 定 但 零 件 一 旦 處 于 新 的 加 工 位 置 后 必 須 對 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺 定 位 避 免 加 工 時 工 件 的 位 置 發(fā) 生 變 化 分 度 工 作 臺 不 同 于 圓 周 進 給 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺 主 要 完 成 分 廑 運 動 分 度 運 動 過 程 中 不 加 工 一 般 分 度 工 作 臺 不 能 實 現(xiàn) 無 級 丹 莊 運 動 而 是 按 照 工 位 數(shù) 目 確 定 分 度 轉(zhuǎn) 位 角 度 分 度 傳 動 機 構(gòu) 實 現(xiàn) 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺 轉(zhuǎn) 位 分 度 精 度 由 定 位 機 構(gòu) 的 精 度 保 證 目 前 用 于 加 工 中 心 分 度 工 作 臺 上 的 定 位 機 構(gòu) 有 銷 定 位 和 鼠 牙 盤 定 位 兩 種 隨 著 許 多 行 業(yè) 對 高 精 度 快 節(jié) 拍 的 加 工 母 機 的 大 量 需 求 高 速 高 精 臥 式 加 工 中 心 得 到 飛 速 發(fā) 展 從 而 對 高 精 度 轉(zhuǎn) 臺 的 要 求 也 越 來 越 高 鼠 牙 盤 式 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺 以 其 定 位 精 度 高 加 工 過 程 性 能 穩(wěn) 定 的 優(yōu) 勢 得 到 廣 泛 應 用 鼠 牙 盤 定 位 的 分 度 工 作 臺 結(jié) 構(gòu) 是 一 種 較 成 熟 的 優(yōu) 越 性 較 廣 泛 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 這 種 工 作 臺 的 結(jié) 構(gòu) 包 括 分 度 定 位 機 構(gòu) 轉(zhuǎn) 位 機 構(gòu) 抬 起 和 夾 緊 以 及 位 置 檢 測 機 構(gòu) 四 部 份 鼠 牙 盤 端 面 齒 輪 具 有 高 的 分 度 精 度 能 傳 遞 大 扭 矩 所 以 廣 泛 用 于 數(shù) 控 機 床 加 工 中 心 機 床 轉(zhuǎn) 塔 車 床 和 鍵 床 等 分 度 機 構(gòu) 和 圓 分 度 工 作 臺 上 鼠 牙 盤 的 嚙 合 相 當 于 一 對 帶 梯 形 齒 的 端 齒 離 合 器 嚙 合 時 由 于 整 個 齒 面 都 能 達 到 均 勻 的 接 觸 分 度 精 度 非 常 高 加 工 中 心 機 床 上 采 用 鼠 牙 盤 定 位 的 分 度 工 作 臺 的 定 位 精 度 一 般 都 在 士 5 左 右 最 高 可 達 1 5 而 美 國 莫 爾 144 齒 精 密 分 度 盤 已 達 土 0 1 這 是 銷 定 位 等 機 構(gòu) 難 于 實 現(xiàn) 的 隨 著 許 多 行 業(yè) 對 高 精 度 快 節(jié) 拍 的 加 工 母 機 的 大 量 需 求 高 速 高 精 臥 式 加 工 中 心 得 到 飛 速 發(fā) 展 從 而 對 高 精 度 轉(zhuǎn) 臺 的 要 求 也 越 來 越 高 鼠 牙 盤 式 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺 以 其 定 位 精 度 高 加 工 過 程 性 能 穩(wěn) 定 的 優(yōu) 勢 得 到 廣 泛 應 用 三 總 結(jié) 部 分 鼠 牙 盤 式 分 度 工 作 臺 作 為 加 工 中 心 的 重 要 組 成 部 分 它 對 加 工 的 精 度 和 效 率 都 起 到 了 非 常 大 作 用 在 未 來 的 發(fā) 展 趨 勢 中 必 將 會 是 主 流 我 希 望 通 過 本 次 設 計 培 養(yǎng) 自 己 綜 合 應 用 所 學 專 業(yè) 的 基 礎 理 論 基 本 技 能 和 專 業(yè) 知 識 的 能 力 加 強 這 方 面 的 學 習 研 究 四 參 考 文 獻 1 張楊林 我國數(shù)控技術(shù)的進展及發(fā)展趨勢 J 輕工機械 2006 年 3 月第 1 期 2 Zhao chang ming Liu wang ju CNC Machining Process and equipment J China 2002 3 Tao Cheng Jie Zhang et al Intelligent Machine Tools in a Distributed Network Manufacturing Mode Environment J Springer Verlag London Limited Int J Adv Manuf Technol 2001 17 221 232 4 龔敏 陳友東 數(shù)控技術(shù)及開放式數(shù)控系統(tǒng) J 機械設計與制造 2006 年 2 月第 2 期 5 張楊林 我國數(shù)控技術(shù)的進展及發(fā)展趨勢 J 輕工機械 2006 年 3 月第 1 期 6 龔仲華 現(xiàn)代數(shù)控機床設計典例 M 機械工業(yè)出版社 2014 7 盧行忠 加工中心分度工作臺 J 現(xiàn)代機械 1984 9 期 8 盧行忠 加工中心分度工作臺定位和轉(zhuǎn)位機構(gòu)的設計及選型分析 J 現(xiàn)代機械 1987 2 期 9 廉元國 加工中心的新近技術(shù)動向 J 制造技術(shù)與機床 1990 年 01 期 10 王慶利 孫崗存 吳麗等 精密臥式加工中心回轉(zhuǎn)工作臺的設計 J 機械工程師 2012 年 第 2 期 11 盧行忠 加工中心分度工作臺結(jié)構(gòu)設計選型分析 J 現(xiàn)代機械 1985 4 期 12 范超毅 基于功能部件的現(xiàn)代加工中心設計與研究 J 機床與液壓 2007 年 8 期 畢業(yè)設計 論文 開題報告 設計 論文 題目 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度 工作臺機械設計 學 院 名 稱 機械工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名 劉凱 學號 11403010113 指 導 教 師 鄭書華 2014 年 12 月 7 日 一 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題 或研究的主要內(nèi)容及預期目標 研究主要內(nèi)容 分析 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺的工作原理 設計機 械結(jié)構(gòu)裝配圖 零件圖并核算 設計 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度 工作臺 即一種鼠牙盤定位 液壓定量分度的分度工作臺 B 軸是該分度工 作臺的第四軸 是單向定量旋轉(zhuǎn)軸 要求工作臺有松開 鎖緊機構(gòu) 具體需 要設計 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺的機械結(jié)構(gòu)圖 非標零 件圖并核算 設計流程 1 電機的選擇 2 傳動比的分配及傳動效率的計算 3 同步帶的 選擇及同步帶輪的設計計算 4 圓錐齒輪的設計計算 5 圓柱齒輪的設計計算 6 鼠牙盤的設計計算 7 液壓系統(tǒng)的設計計算 8 主要軸承的選擇 9 潤滑與密 封 10 其他元件的選擇 主要技術(shù)參數(shù) 工作臺回轉(zhuǎn)直徑 400 mm 400mm 工作臺重量 800KG B 軸重復定位精度 2 B 軸定位精度 8 B 軸的切削進給速度 0 10r min 主軸轉(zhuǎn)速 60 6000r min 高低擋無級變速 主軸錐孔 MT6 徑縱向進給最大速度 4m min 橫向進給最大速度 4m min 主電機功率 11 15 30min Kw 定量角度分度 預期目標 課題的設計對于我們綜合運用所學的理論知識和技能方面有很大的幫助 并要求我們必須具備扎實的機械設計基礎 具有全方面的機械專業(yè)知識 熟 悉組合機床等相關(guān)部件的設計原理 并且在設計過程中遇到的問題要及時反 饋和查閱相關(guān)資料 對于那些計算的設計過程 更是要保證計算數(shù)據(jù)的準確 同時也要考慮設計的情況能否符合實際生產(chǎn)加工中的要求 通過本次設計我希望可以培養(yǎng)自己的設計計算 工程繪圖 實驗研究 數(shù)據(jù) 處理 查閱文獻 外文資料的閱讀與翻譯 計算機應用 文字表達等基本工 作實踐能力 使自己初步掌握科學研究的基本方法和思路 加強對臥式加工 中心的了解 熟悉加工中心的基本原理和操作 通過研究核心部件工作臺 能熟練使用加工中心 為以后的學習和工作奠定一定的基礎 二 研究的方法與技術(shù)路線 或研究步驟 方法和研究措施 研究的基本方法 分析 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺題 目的目地和意義 查閱相關(guān)文獻資料搜集相關(guān)信息 結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)現(xiàn)狀 最后規(guī)劃出自己的設計方向和思路 研究的步驟 1 查找相關(guān)資料做好設計準備工作 2 老師確定課題下發(fā) 任務書 3 下載相關(guān)文獻和外文資料借鑒整理 4 近距離觀察加工中心工作 臺 了解其工作原理 5 與老師進行學習交流 6 歸納總匯 研究措施 在設計前期 要充分的了解分度工作臺的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨 勢 掌握其動作原理 整體構(gòu)造及工作特點 為整個機構(gòu)是設計捋清思路 在設計的過程中 要經(jīng)常與同組同學 指導教師一起商討自己的設計方案及 計算 做到發(fā)現(xiàn)問題及時修改 在設計的后期 要多方位的分析設計方案 計算方法 力爭將本次設計做到最佳 最后對本次設計進行全面的總結(jié) 要求 分析 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺的工作原理 設 計機械結(jié)構(gòu)裝配圖 零件圖并核算 計算機繪圖 符合最新標準 表達完整 布置合理清晰 尺寸標注齊全 技術(shù)要求全面 零件圖同時要注意結(jié)構(gòu)要素 和加工工藝性 三 研究的總體安排與進度 2014 年 11 月 18 日 接受任務 2014 年 11 月 21 日 14 月 5 日 熟悉內(nèi)容 完成文獻綜述和英文翻 譯 2014 年 12 月 5 日 14 年 12 月 12 日 完成開題報告 畢業(yè)實習開始 方案確定 計算和草圖繪制 2014 年 12 月 12 日 15 年 1 月 12 日 方案確定 草圖繪制 進給機構(gòu) 計算 裝配圖繪制 電氣設計圖 繪制 完成所有零 部件結(jié)構(gòu)設 計及設計說明書 修改圖樣和整 理設計計算書 上交畢業(yè)設計資 料 2015 年 1 月 12 日 15 年 1 月 16 日 論文評閱 2015 年 1 月 16 日 15 年 1 月 19 日 答辯 四 論文提綱 文章前言 文章主體結(jié)構(gòu) 第一章 緒論 第 1 節(jié)加工中心的功能及其特點 第 2 節(jié)加工中心的結(jié)構(gòu)組成 第 3 節(jié)加工中心的發(fā)展趨勢 第 4 節(jié)本文研究目的和主要研究內(nèi)容 第二章 TH6363B 加工中心分度工作臺設計方案的擬訂 第 1 節(jié) 加工中心常用回轉(zhuǎn)工作臺簡介 第 2 節(jié)本課題設計方案的擬訂 第 3 節(jié)本課題設計的分度工作臺原理簡介 第 4 節(jié)設計方案具體操作技術(shù)路線簡介 第三章 回轉(zhuǎn)工作臺設計 第 1 節(jié)回轉(zhuǎn)工作臺的主要設計內(nèi)容 1 1 電機的選擇 1 2 傳動比的分配及傳動效率的計算 1 3 同步帶的選擇及同步帶輪的設計計算 1 4 圓錐齒輪的設計計算 1 5 圓柱齒輪的設計計算 1 6 鼠牙盤的設計計算 1 7 液壓系統(tǒng)的設計計算 1 8 主要軸承的選擇 1 9 潤滑與密封 1 10 其他元件的選擇 第 2 節(jié)繪制回轉(zhuǎn)工作臺總圖和零件圖 文章結(jié)束語 謝辭 參考文獻 五 主要參考文獻 1 陳俊龍 陳俊華 MCV 50A 立式加工中心使用探索 J 寧波高等 ?？瓶茖W學報 1999 2 廉元國 張永洪 加工中心設計與應用 M 北京 機械工業(yè)出版 社 1995 3 機床設計手冊編寫組 機床設計手冊 第三冊 M 北京 機械 工業(yè)出版社 1986 4 陳蔚芳 機床數(shù)控技術(shù)及應用 J 科學出版社 2005 5 勞動和社會保障部教材辦公室組織編寫 數(shù)控機床機械系統(tǒng) M 中 國勞動和社會保障出版社 2004 6 6 夏田 數(shù)控加工中心設計 M 北京 化學出版社 2006 7 楊有君 數(shù)控技術(shù) M 北京 機械工業(yè)出版社 2006 8 龔仲華 數(shù)控技術(shù) M 北京 機械工業(yè)出版社 2004 9 Tao Cheng Jie Zhang Chunhua Hu Bo Wu and Shuzi Yang Intelligent Machine Tools in a Distributed Network Manufacturing Mode Environment J Adv Manuf Technol 2001 17 221 232 10 Shiuh Tarng Chiang Ding I Liu An Chen Lee and Wei Hua Cheng Adaptive control optimization in end milling using nerual Networks J International Journal of Machine Tools and Manufacture 1995 34 5 637 660 Boldea Sayed A Nasar Linear electric actuators and generators Cambridge University Press 1997 指導教師審核意見 指導教師簽字 年 月 日 教研室審核意見 教研室主任簽字 年 月 日 I 畢業(yè)設計 論文 設計 論文 題目 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺 機械設計 學 院 名 稱 機械工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名 劉凱 學號 11403010113 指 導 教 師 鄭書華 2015 年 1 月 20 日 II 摘 要 本次設計是對 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺機械設計的設計 鼠牙 盤齒輪具有高的分度精度 能傳遞大扭矩 所以廣泛用于數(shù)控機床 加工中心機床 轉(zhuǎn)塔車床和鍵床等分度機構(gòu)和圓分度工作臺上鼠牙盤的嚙合相當于一對帶梯形齒的端 齒離合器嚙合時由于整個齒面都能達到均勻的接觸 分度精度非常高加工中心機床上 采用鼠牙盤定位的分度工作臺的定位精度一般都在 5 絲左右 鼠牙盤還具有以下優(yōu)點 首先 能進行高精度的結(jié)合分度 其次 能正確的進行自動對中 嚙合時不需再找正 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 具有互換性 耐磨 性好 經(jīng)濟效率高 本論文研究內(nèi)容 1 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺總體結(jié)構(gòu)設計 2 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺工作性能分析 3 電動機的選擇 4 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺的傳動系統(tǒng) 執(zhí)行部件設計 5 對設計零件進行設計計算分析和校核 6 繪制整機裝配圖及重要部件裝配圖和設計零件的零件圖 關(guān)鍵詞 TH6340B 臥式加工中心 鼠牙盤式 分度工作臺 III Abstract This design is to design the mouse tooth disk indexing tablemachine design of TH6340B horizontal machining center Mouse tooth plate gear has high indexing precision can transfer large torque so it is widely used for end tooth clutchengagement of the engaging mouse tooth disc of CNC machine tools machining center turret lathe and key bed indexing mechanism and circular division bench is equivalent to a pair of belt trapezoidal teeth because the whole tooth surface can to achieve uniform contact positioning precision indexing tableusing the mouse tooth disk indexing positioning accuracy is very high on the machining center machine tool are generally in the 5 wire around Mouse tooth plate also has the following advantages first combined with the indexing can be performed with high accuracy Secondly to correct automatically when engaged in do not need to find the right center Again the straight tooth to choose grinding wheel diameter freedom Finally has the interchangeability good wear resistance high economic efficiency This thesis research content 1 the overall structure of TH6340B horizontal machining center mouse tooth disk indexing table design 2 analysis of TH6340B horizontal machining center mouse tooth disk indexing table working performance 3 the choice of motor 4 the design of transmission system the executive componentof horizontal machining center TH6340B mouse tooth diskindexing table 5 the design of parts of design calculation and check IV 6 drawing machine assembly drawing and assembly drawingdesign of important parts and parts drawings Keywords TH6340B horizontal machining center mouse toothdisc indexing table V 目 錄 摘 要 II Abstract III 目 錄 V 第 1 章 緒 論 1 1 1 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展 1 1 2 分度工作臺的基本原理 2 1 3 工作臺伺服進給系統(tǒng) 2 1 4 伺服驅(qū)動裝置 4 1 5 課題研究的目的和意義 4 第 2 章 設計的內(nèi)容及要求 6 2 1 課題的主要內(nèi)容和基本要求 6 2 2 進度計劃與應完成的工作 6 2 3 設計的內(nèi)容 7 2 3 1 數(shù)控裝置總體方案的確定 7 2 3 2 機械部分的設計 7 2 3 3 編寫設計說明書 7 2 4 鼠牙盤式分度工作臺原理設計 7 第 3 章 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺主要結(jié)構(gòu)原理設計 9 3 1 傳動系統(tǒng)總體方案設計 9 3 2 齒輪齒條設計計算 11 3 3 齒圈設計 17 第 4 章 繪制 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺主要零件的設計 19 4 1 鼠牙盤設計 19 4 2 主軸設計 21 4 2 1 主軸尺寸設計 21 VI 4 2 2 主軸軸承選擇 22 4 3 活塞設計 22 第 5 章 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺分度總體設計 24 5 1 液壓系統(tǒng)的方案設計 24 5 2 工作臺定位原理和結(jié)構(gòu) 26 5 3 工作臺松開 夾緊原理和結(jié)構(gòu) 26 5 4 工作臺分度原理和結(jié)構(gòu) 27 結(jié)論 29 致 謝 30 參考文獻 31 1 第 1 章 緒 論 1 1 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展 1946 誕生了世界上第一臺電子計算機 這表明人類創(chuàng)造了可增強和部分代替腦力勞動的工具 它創(chuàng)造和農(nóng)業(yè)的人 那些只是增加相比 手工工具的工業(yè)社會 從一個質(zhì)的飛躍 為信息時代的到 來奠定了基礎 6 年后 在 1952 計算機技術(shù)應用到本機 在美國出世第一臺數(shù)控機床 從此 傳 統(tǒng)機床產(chǎn)生了質(zhì)的變化 近半個世紀以來 數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個階段和六代 數(shù)控相 1952 1970 年 早期計算機的運算速度低 當時的科學計算和數(shù)據(jù)處理的影響很小 但不能適應機床實時控制 的要求 人們不得不采用數(shù)字邏輯電路 作為一個專用計算機數(shù)控系統(tǒng)的機床 稱為數(shù)控硬件連接 HARD WIRED NC 簡稱為數(shù)控 NC 隨著元器件的發(fā)展 這個時期經(jīng)歷了三代 1952 的第 一代管 1959 晶體管的第二代 小規(guī)模集成電路第三代 1965 電腦數(shù)值控制 CNC 階段 1970 至今 1970 通用汽車一直在電腦的小批量生產(chǎn) 所以它將被移植作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件 開始進 入計算機數(shù)控 CNC 階段 計算機和它的 通用 兩個字省略前面 1971 美國英特爾公司在 世界上首次將兩個計算機算術(shù)單元和控制器的核心部件 集成在一個芯片采用大規(guī)模集成電路技術(shù) 稱為微處理器 微處理器 也被稱為中央處理單元 CPU 1974 微處理器被應用于數(shù)控系統(tǒng) 這是因為計算機的功能太小 機床的控制能力富裕 時間 已被用來控制機床 稱為組 如采用微處理器經(jīng)濟合理 而且當時的小型機可靠性不理想 早期 的微處理器速度和功能還不夠高 但可以通過多處理器結(jié)構(gòu)來解決 微處理器是計算機的核心部件 它仍稱為計算機數(shù)控 1990 PC 機 個人計算機 國內(nèi)習慣稱微機 的性能已發(fā)展到很高的階段 可以滿足數(shù)控系 統(tǒng)的要求為核心部件 數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)進入了基于 PC 的階段 總之 計算機數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代 1970 的小型計算機第四代 1974 第五代和第六代 1990 基于 PC 微處理器 國外稱為 PC BASED 同時指出 雖然國外已改名為電腦數(shù)值控制 CNC 而在中國 它仍然是指數(shù)控 NC 所 以我們?nèi)粘Ｕf 數(shù)控實質(zhì)上是指計算機數(shù)值控制 3 數(shù)控系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢 1 繼續(xù)開放的 基于 PC 機開發(fā)的第六代 隨著開放 成本低 可靠性高的 PC 豐富的軟硬件資源特點的基礎上 更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn) 廠家會走上這條道路 至少采用 PC 機作為它的前端機 解決了人機界面 編程 網(wǎng)絡通信的問題 通過對原系統(tǒng)的數(shù)控任務 PC 機具有友好的人機界面 將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng) 遠程通訊 遠 程診斷和維修將更常見 2 高速度和高精度的發(fā)展 這是為了滿足機床的高速度和高精度方向發(fā)展的需要 3 向智能化方向發(fā)展 在計算機領域的不斷滲透人工智能的發(fā)展而發(fā)展 數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高 2 1 2 分度工作臺的基本原理 數(shù)控控制 Numerical Control 是用數(shù)字化信號對機床的運動及其過程進行控制的一種控制方 法 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù) 是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的一門新 型的 發(fā)展十分迅速的高新技術(shù) 數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制 造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品 即所謂的數(shù)字化裝備 其技術(shù)范圍所覆蓋的領域又 機械制造 技術(shù) 微電子技術(shù) 信息處理傳輸技術(shù) 自動控制技術(shù) 伺服驅(qū)動技術(shù) 檢驗監(jiān)控技術(shù) 傳感技術(shù) 軟件技術(shù)等 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)的是能技術(shù)和最基本的裝備 在 提高生產(chǎn)率 降低成本 保證質(zhì)量及改善工人勞動強度等方面 都有突出的優(yōu)點 特別是在適應機 械產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代 小批量 多品種生產(chǎn)方面 各類數(shù)控裝備是實現(xiàn)先進制造技術(shù)的關(guān)鍵 數(shù)控機床是采用了數(shù)控技術(shù)的機床 或者說是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床 國際信息處聯(lián)盟 International Federation of Information Processing IEIP 第五技術(shù)委員會 對數(shù)控機床作了如下的 定義 數(shù)控機床是一種裝了程序控制系統(tǒng)的機床 該系統(tǒng)能邏輯的處理具有使用碼或其他符號編碼 指令規(guī)定的程序 龍門加工中心經(jīng)過長期的技術(shù)發(fā)展和推動 已從傳統(tǒng)的單軸式發(fā)展到多軸式 從傳統(tǒng)龍門加工中心 發(fā)展到現(xiàn)代化智能的加工中心 從單面的加工發(fā)展到多面的加工 發(fā)展速度快 技術(shù)比較成熟 但 是對于龍門五面體加工中心 由于我國基礎技術(shù)薄弱 研究方法落后 資金投入不足等原因 以及 國外對核心技術(shù)的封鎖 導致我國五面體加工中心發(fā)展緩慢 4 從龍門加工中心主要部件的發(fā)展情 況來看 國內(nèi)外龍門加工中心的龍門和滑枕的機構(gòu)基本都具有以下特點 1 龍門 主要是由一個橫梁和兩個立柱構(gòu)成 分為橫梁固定 橫梁靠定位塊 鎖定分段升降和橫梁任意升降三種類型 橫梁固定式結(jié)構(gòu)機床剛性好 但不適合加工大型工件 因 為在加工靠近工作臺面的工件部位時 滑枕伸出長度過大 加工剛性較差 影響加工尺寸精度 橫 梁靠定位塊鎖定分段升降型結(jié)構(gòu)機床剛性較好 但橫梁升降運動不能與滑枕上下移動聯(lián)動 且操作 較復雜 橫梁任意升降型結(jié)構(gòu)橫梁升降運動可以與滑枕上下移動聯(lián)動 加工范圍較廣 適合新產(chǎn)品 開發(fā) 立柱和橫梁的橫截面為矩形 剛性好 可耐重切削并長期保持高精度 主軸箱在橫梁上的導 軌有自重平衡裝置 其動作靈活 迅速且準確 由于主軸箱左右移動時 橫梁升降用滾珠絲杠所受 負載有變動 使精度降低 所以采用配置在橫梁左右兩側(cè)的油缸來平衡主軸箱左右移動造成的變動 負載和橫梁本身的自重 以提高機床的精度 2 滑枕 從結(jié)構(gòu)上可分為開式和閉式兩種型式 開式結(jié)構(gòu)的滑枕通過壓板夾緊在主軸箱上 滑枕的 截面積大 閉式結(jié)構(gòu)的滑枕被夾緊在主軸箱內(nèi) 滑枕的截面積小 主軸箱內(nèi)有液壓平衡裝置 使滑 枕上下移動靈活 可實現(xiàn)強力重切削 主軸滑枕內(nèi)部采用強制內(nèi)冷卻 即使作長時間連續(xù)重切削 也可保持高精度 滑枕的行程以滿足工件側(cè)面下部的加工要求為宜 不宜太長 以免影響加工時的 機床剛度 滑枕采用一體型的結(jié)構(gòu) 以提高機床的整體剛性 1 3 工作臺伺服進給系統(tǒng) 工作臺伺服進給系統(tǒng)是一機床移動位置為控制量的自動控制系統(tǒng) 它根據(jù)數(shù)控裝 置輸出的電脈沖信號 是機床工作臺 主軸等移動部件按照規(guī)定的運動速度 運動方 向和位置要求做相應的移動 并對其定位精度加以控制 工作臺性能在很大程度上取 決于進給伺服系統(tǒng)的性能 3 進給運動是機床成型運動的一個重要部分 其傳動質(zhì)量直接關(guān)系到機床的加工性 能 工作臺的進給運動是數(shù)字控制的直接對象被加工工件最終坐標位置精度和輪廓精 度都會受到進給運動的傳動的影響 對進給系統(tǒng)的要求集中在精度 穩(wěn)定和快速響應 等方面 為滿足這種要求 首先需要高性能的伺服驅(qū)動電機 同時也需要高質(zhì)量的機 械結(jié)構(gòu)與之匹配 因此工作臺的進給傳動系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)需滿足如下要求 1 高的傳動精度與定位精度 工作臺進給系統(tǒng)的傳動精度和定位精度 是機床 最重要的性能指標 傳動精度直接影響機床加工輪廓面的精度 定位精度直接關(guān)系到 加工的尺寸精度 2 寬的進給調(diào)速范圍 為保證工作臺在不同工況下對進給速度的選擇 進給系 統(tǒng)應該有較大的調(diào)速范圍 工作臺的伺服進給系統(tǒng)一般為 3 10000mm min 3 快的響應速度 所謂快速響應 是指進給系統(tǒng)對指令信號的變化跟蹤要快 并能迅速趨于穩(wěn)定 目前 工作臺已較普遍的采用了伺服電動機不通過減速環(huán)節(jié)直接 連接絲杠帶動運動部件實現(xiàn)運動的方案 本次設計就是采用了這個方案來獲取快的響 應速度 4 低速 大轉(zhuǎn)矩 根據(jù)機床的加工特點 經(jīng)常在低速下進行重切削 即在低速 下進給驅(qū)動系統(tǒng)必須有大的轉(zhuǎn)矩輸出 此次設計采用的是半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 半閉環(huán)系統(tǒng)的精度雖然比閉環(huán)系統(tǒng)的精度要 低一些 但是它的結(jié)構(gòu)與調(diào)整比較簡單 而且 在半閉環(huán)系統(tǒng)中 轉(zhuǎn)角測量表較容易 實現(xiàn) 應用非常廣泛 圖 2 1 半閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)原理圖 4 1 4 伺服驅(qū)動裝置 伺服驅(qū)動裝置接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的進給指令信號 并將其轉(zhuǎn)換為角位移或直線位 移 從而驅(qū)動執(zhí)行部件實現(xiàn)要求的運動 伺服驅(qū)動裝置應該滿足如下要求 1 精度高 輸出位移有足夠的精度 即實際位移與指令位移之差要小 2 應該具有較長時間的大過載能力 以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求 一般直流伺服 電動機要求數(shù)分鐘內(nèi)過載 4 6 倍而不損壞 3 調(diào)速范圍寬 而且從最低速到最高速時 電動機均能平滑運轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)矩波動小 特別是在低速 如 0 1r min 或更低 時 速度平穩(wěn)而無爬行現(xiàn)象 4 能承受頻繁振動 制動和反轉(zhuǎn) 在工作臺的閉環(huán)或半閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)中 伺服驅(qū)動裝置主要采用交 直流伺服 電動機 直流伺服電動機具有良好的啟動 制動和調(diào)速特性 可以方便地在寬調(diào)速范圍內(nèi) 實現(xiàn)平滑無極調(diào)速 故多用在對伺服電機的調(diào)速性能要求較高的工作臺上 交流伺服電動機 轉(zhuǎn)子慣量比直流電動機小 動態(tài)響應好 輸出的功率可比直流 電動機提高 10 70 可達到更高的電壓和轉(zhuǎn)速 1 5 課題研究的目的和意義 工作臺是一種在計算機控制下帶有自動換刀系統(tǒng)的能完成多工序復合加工的自動 化機床 并正向高速高效 高精度 模塊化 網(wǎng)絡化和復合化方向發(fā)展 由于工作臺 是典型的集高新技術(shù)于一體的機械加工設備 其生產(chǎn)效率高 柔性好 一機多用和易 于加工復雜的曲線 曲面零件等特點 早已成為工業(yè)發(fā)達國家軍民機械工業(yè)的主力加 工設備 一個國家的工作臺擁有量 消費量及總體技術(shù)水平與這個國家機械工業(yè)的加工制 造技術(shù)水平息息相關(guān) 我國的工作臺從 70 年代開始 已有很大發(fā)展 但技術(shù) 品種和 數(shù)量上都還遠遠不能適應我國的經(jīng)濟 技術(shù)發(fā)展的需要 進入 21 世紀以后 中國工作 臺的消費量隨著軍民機械工業(yè)的大規(guī)模技術(shù)改造而迅速增長 如 2001 年中國工作臺的 消費量僅為 2662 臺 其中進口 2290 臺 而同年美國 日本和德國的工作臺消費量分 別為 11505 6090 和 5291 臺 到了 2005 年 中國工作臺的消費量猛增至約 13200 臺 5 估計值 工作臺的產(chǎn)量數(shù)據(jù)未公布 其中進口 10343 臺 2005 年工作臺的消費量是 2001 年的 4 96 倍 年均增幅達 49 2 一舉超過美 日 德諸國 成為世界上消費工 作臺最多的國家 根據(jù) 機械工人 雜志社等單位的調(diào)查 從近 600 份重點用戶的有效問卷中得出 的結(jié)果是 工作臺機床的應用已遍及全國 26 個行業(yè) 其中汽車 摩托車及其零部件制 造業(yè)占 24 航空航天和軍工行業(yè)占 18 機床工具業(yè)占 11 模具行業(yè)占 8 輕工機 械行業(yè)占 4 在這些企業(yè)擁有的工作臺中 雖然普及型的立式和臥式工作臺仍占多數(shù) 但多軸聯(lián)動 高速 大型精密等高檔工作臺也占有一定比重 如在所調(diào)查的近 600 戶 用戶中 擁有 5 軸聯(lián)動工作臺的占 24 說明中國市場消費的工作臺雖然以普及型的中 檔機為主 但高檔機在消費量中所占比重估計已達 15 至 20 中國消費的工作臺大部分依靠進口 2005 年進口量占消費量的七成多 進口金額 12 97 億美元 居各類機床進口額之首 主要從日本 中國臺灣 德國和韓國等地進口 2006 年上半年 中國進口工作臺 5511 臺 金額 6 88 億美元 同比分別增長 20 和 11 仍保持兩位數(shù)增長 說明中國工作臺市場的規(guī)模還有增長空間 工作臺用于安裝工件 并帶動工件進給 以完成各種切削加工 是任何切削機床 必不可少的重要部件 與普通切削機床不同的是 工作臺的工作臺是在數(shù)控系統(tǒng)的控 制下自動完成進給的 能夠自動完成各種輪廓和曲面的加工 工作臺直線工作臺主要 在數(shù)控系統(tǒng)控制下完成縱向 X 方向 和橫向 Y 方向 進給 為了實現(xiàn)任意角度和 在切削過程中轉(zhuǎn)臺能夠回轉(zhuǎn) 工作臺還要設置數(shù)控 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分 度工作臺 這樣工作臺就多了一個 NC 坐標 能夠完成更加復雜的見曲面的加工 工 作臺常用的 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺有分度工作臺和數(shù)控 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺 它們的功用各不相同 分度工作臺的功用只是將 工件轉(zhuǎn)位換面 和自動換刀裝置配合使用 實現(xiàn)工件一次安裝能完成幾個面的加工 而數(shù)控 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺除了分度和轉(zhuǎn)位的功能外 還能實 現(xiàn)圓周進給運動 我國近幾年分度工作臺進給機構(gòu)雖然發(fā)展較快 但與國際先進水平還存在一定的差距 主要表 現(xiàn)在 可靠性差 外觀質(zhì)量差 產(chǎn)品開發(fā)周期長 應變能力差 針對傳統(tǒng)分度工作臺進給機構(gòu)的不足之處及生產(chǎn)中存在的問題 有必要在傳統(tǒng)機床的基礎上研 究出新型分度工作臺進給機構(gòu) 通過對傳統(tǒng)銑床手動的進給系統(tǒng) 夾緊系統(tǒng)及傳動系統(tǒng)的創(chuàng)新設計 加入新技術(shù) 從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率 實現(xiàn)自動化 降低勞動強度及工作量 6 分度工作臺進給機構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢是 在規(guī)格上將向兩頭延伸 即開發(fā)小型和大型進給機 構(gòu) 在性能上將研制以鋼為材料的進給機構(gòu) 大幅度提高進給機構(gòu)的承載能力 在形式上繼續(xù)研制 多軸并聯(lián) 甚至于五軸并聯(lián)的進給機構(gòu) 綜上所訴 分度工作臺進給機構(gòu)的開發(fā)和設計具有很高研究的意義 本課題采用類似的機床結(jié) 構(gòu)設計成果的方法 進行分度工作臺進給機構(gòu)的設計 使其能夠?qū)崿F(xiàn)更好的工業(yè)生產(chǎn)自動化 本課題對分度工作臺進給機構(gòu)部件進行了設計 研究了結(jié)構(gòu) 主要部件及典型零件的設計方 法 其意義如下 1 通過對數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)設計和研究掌握機構(gòu)設計的一般步驟和方法 2 通過對課題的研究 了解國內(nèi)外有關(guān)數(shù)控機床的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 3 通過畢業(yè)設計培養(yǎng)自己的創(chuàng)新精神 提供分析問題和解決問題的能力 第 2 章 設計的內(nèi)容及要求 2 1 課題的主要內(nèi)容和基本要求 主要技術(shù)參數(shù) 工作臺回轉(zhuǎn)直徑 400 mm 400mm 工作臺重量 800KG B 軸重復定位精度 2 B 軸定位精度 8 B 軸的切削進給速度 0 10r min 主軸轉(zhuǎn)速 60 6000r min 高低擋無級變速 主軸錐孔 MT6 徑縱向進給最大速度 4m min 橫向進給最大速度 4m min 主電機功率 11 15 30min Kw 定量角度分度 分析 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺的工作原理 設計機械結(jié)構(gòu)裝 配圖 零件圖并核算 2 2 進度計劃與應完成的工作 分析 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺結(jié)構(gòu) 查閱相關(guān)文獻資料 書 寫文獻綜述 2000 字以上 翻譯外文文獻 2 篇 2000 字以上 翻譯提供文章的摘 要 前言和相關(guān)核心段落 撰寫開題報告 1 篇 2000 字以上 繪制鼠牙盤式分度工 作臺的機械結(jié)構(gòu)裝配圖一張 A0 繪制非標零件圖若張 圖紙工作量 3 張 A0 設 計說明書 10000 字以上 圖樣質(zhì)量 計算機繪圖 符合最新標準 表達完整 布置合理清晰 尺寸標注 7 齊全 技術(shù)要求全面 零件圖同時要注意結(jié)構(gòu)要素和加工工藝性 進度計劃 1 第 1 2 周 查閱相關(guān)資料 了解表面感應加熱機床技術(shù)技術(shù)要求 完成開題報告 2 第 3 周 翻譯一篇與設計相關(guān)的英文論文 3 第 4 5 周 根據(jù)設計要求確定總體方案及計算 4 第 6 周 根據(jù)設計要求完成 AC 軸選型 查找其技術(shù)參數(shù) 5 第 7 11 周 完成機床總體結(jié)構(gòu) Z 軸結(jié)構(gòu)及傳動設計 6 第 12 14 周 繪制圖紙 7 第 15 周 編寫畢業(yè)設計說明書 準備答辯 2 3 設計的內(nèi)容 2 3 1 數(shù)控裝置總體方案的確定 1 明確研究思路和方向 確定設計參數(shù) 2 在廣泛調(diào)研 收集資料后 完成多種方案設計 兩種以上設計方案 通過分折 比較 論證 選出最佳設計方案 2 3 2 機械部分的設計 1 脈沖當量的確定 2 估計機械部件的總體尺寸及重量 3 設計 計算和選用傳動元件及導向元件 4 電機的確定 5 繪制裝配圖 6 計算系統(tǒng)等效慣量 7 分析系統(tǒng)的精度 2 3 3 編寫設計說明書 1 設計任務 擬定多種方案 分析論證 評價選擇的較佳方案 理論分析 強度校核 系統(tǒng) 控制原理 方法 電路配置圖 裝配圖設計及零件設計等 2 論文 20000 字左右 2 4 鼠牙盤式分度工作臺原理設計 鼠牙盤式分度工作臺主要由工作臺面 底座 夾緊液壓缸 分度液壓缸及鼠牙盤等零件組成 如圖所示 8 圖 2 7 鼠牙盤式工作臺 1 2 15 16 推桿 3 4 下 上鼠牙盤 5 13 推力軸承 6 活塞 7 工作臺 8 齒條活塞 9 10 夾緊液壓缸上 下腔 11 齒輪 12 內(nèi)齒圈 14 17 擋塊 18 19 分度液壓缸右 左腔 20 2l 分 度液壓缸進 回油管道 22 23 升降液壓缸進 回油管道 鼠牙盤式分度工作臺的優(yōu)點是分度和定心精度高 分度精度可達 0 5 3 由于采用 多齒重復定位 從而可使重復定位精度穩(wěn)定 而且定位剛性好 只要分度數(shù)能除盡鼠牙盤的齒數(shù) 都能分度 適用于多工位分度 9 第 3 章 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺主要結(jié)構(gòu)原理 設計 3 1 傳動系統(tǒng)總體方案設計 根據(jù)液壓式數(shù)控分度工作臺的工作原理 在工作臺需要分度的時候 液壓油進入 活塞下部將工作臺頂起 同時齒圈和下齒輪嚙合 準備分度 上升到位后 液壓系統(tǒng) 將使液壓油進入齒條油腔 推動齒條 齒條與上齒輪嚙合 并帶動上齒輪運動 上齒 輪與下齒輪是做成一體的 所以上齒輪帶動下齒輪旋轉(zhuǎn) 下齒輪與齒圈嚙合在一起 并且齒圈與轉(zhuǎn)軸是固定的 所以齒條的水平運動將會帶動工作臺的旋轉(zhuǎn) 綜上所述 此傳動系統(tǒng)的最主要的作用就是通過齒輪齒條和齒輪齒圈的嚙合使齒 條的水平運動轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ髋_的分度運動 即為圖 3 10 所示 圖 3 10 傳動系統(tǒng) 經(jīng)過動作的分析 在此設計中 齒輪齒條的作用只是分度時進行嚙合 而且分度 時傳遞的力只是克服中心轉(zhuǎn)軸與活塞內(nèi)孔壁摩擦力 此摩擦力比較小 所以齒輪齒條 的設計計算主要是根據(jù)傳動系統(tǒng)的設計方案和工作臺的具體尺寸確定的 所以 齒條 半徑為 18mm 齒輪的分度圓半徑為 64mm 液壓泵的工作壓力使 2 5MPa 1 齒輪齒條轉(zhuǎn)矩 根據(jù)工作臺零部件之間的合理分布 可以確定齒條半徑為 18mm 齒條油腔的面積 為 10 式 3 5 222 36 107814 3mRS 所以齒條在分度時受液壓缸的推力為 式NPF4 53 66 3 6 齒輪齒條嚙合是 所受的轉(zhuǎn)矩是克服中心轉(zhuǎn)軸與活塞內(nèi)孔壁摩擦力 此摩擦力比 較小 假設為 mN 10 2 齒輪齒條的轉(zhuǎn)速 由齒輪齒條的分度圓嚙合條件可知 工作臺實現(xiàn)定量角度分度時 齒輪需要轉(zhuǎn)動 四分之一圓周 所以 式mdL48 102814 3 3 7 齒輪轉(zhuǎn)動的圓周長度也即是齒條分度時需要運動的長度 即為齒條油缸的長度 所以齒條油缸的體積為 式3622 102 48 10 3mLrV 3 8 選擇的液壓泵的流量為 min4 所以分度工作臺分度需要的時間為 式 3 9 sqVt 53 104612 綜上所述 齒條在分度嚙合的時候的速度為 式 3 10 smtLv67 53 18 齒輪在分度時候的轉(zhuǎn)速為 式 3 11 in 94 06rtn 3 2 齒輪齒條設計計算 項目 計算 或選擇 計算過程 單 計算 或確定 11 依據(jù) 位 結(jié)果 1 選齒輪精度等 級 查 1 表 10 8 選用 7 級精度 級 7 2 材料選擇 查 1 表 10 1 齒條選用 45 號鋼 正火處 理 硬度為 200HBS 大齒輪選用 45 號鋼 正火 處理 硬度為 200HBS 齒輪 200HBS 齒條 200HBS 項目 計算 或選擇 依據(jù) 計算過程 單 位 計算 或確定 結(jié)果 3 選擇齒數(shù) Z 1217Ui 取 16421 Z個 選擇 齒輪齒數(shù) 為 24 齒條齒數(shù)為 20 傳動比為 1 1 按齒面接觸強度設計 1 試選 tK 1 2 1 4t 取 1 3tK 1 3tK 2 區(qū)域 系數(shù) HZ 由 1 圖 10 30 2 433HZ 2 433HZ 3 計算 齒條傳遞 的轉(zhuǎn)矩 1T 根據(jù)上述可知 NmT3108 62 NmT3108 62 4 齒寬 由結(jié)構(gòu)可知 B 15mm B 15mm 5 材料 的彈性影 響系數(shù) 由 1 表 10 6 8 19 EZ21MPa8 9 EZ 6 齒輪 接觸疲勞 強度極限 由 1 圖 10 21c 由 2 圖 10 3802lim1 H 3802lim1 H 12 limH 21d 7 應力 循環(huán)次數(shù) N 由 1 式 10 13 7104 5308296 hLjnN771204 齒i 72104 N 8 接觸疲 勞強度壽 命 HNK 由 1 圖 10 19 13 2 HNK13 2 HNK 9 計算 接觸疲勞 強度許用 應力 H 取失效概率為 1 安全系數(shù) 為 S 1 由 1 式 10 12 得 4 29 44 291380 4 291380 lim21lim1 HHHNHHNHSKS MPa 4 9H 10 試 算小齒輪 分度圓直 徑 td1 按 1 式 10 21 試算 18 394 298130 21233 21 HEdtt ZuTk m1 39 td 11 計 算圓周速 度 v sm67 5 sm0657 v 13 12 模 數(shù) tm18 39 z dtt 67 25 125 1 hbmt 度 67 251 hbmt 13 計 算載荷系 數(shù) K 由 1 表 10 2 查得使用系數(shù) 根據(jù)AK 7 級精度 由 1 圖 10 8 查得smv065 動載荷系數(shù) 1 V 由 1 表 10 4 查得 42 153 1023 0 6813 22 bKdH K 2 2791 14 按 實際的載 荷系數(shù)校 正分度圓 直徑 由 1 式 10 10a 09 464 127831 ttKdm641 dnm1zdn 1nm1 nm 2 按齒根彎曲強度設計 1 計算載 荷系數(shù) K FVAK167 235 10 K 2 167 2 齒 形系數(shù) FaY 由 1 表 10 5 264 1 FaY 264 1 FaY 3 應力校 正系數(shù) 由 1 圖 10 5 81 2 SaY 81 2 SaY 14 SaY 4 齒輪的 彎曲疲 勞強度 極限 FE 由 1 圖 10 20b 由 1 圖 10 20c 302 1 FE MPa3021 FE 5 彎曲疲 勞強度 壽命系 數(shù) FNK 由 1 圖 10 18 利用 插值法可得 92 01 FNK 2 92 01 FNK 2 6 計 算彎曲 疲勞許 用應力 F 取彎曲疲勞安全系 數(shù) S 1 3 由式 10 12 得 308 21 90308 21 9021 SKSFENFFENF MPa 308 21 F 7 計 算大小 齒輪的 FSaY 并加以 比較 0193 38 2164 21 FSaFY 結(jié)論 齒條和齒輪的 系數(shù) FSaY 一樣 所以任選其一都可 此設 計選齒輪 0 0193 FSaY 8 齒根彎 曲強度 設計計 由 1 式 10 17 m1 n 15 算 46 00193 217 3332 FSadnYZKTm 結(jié)論 對此計算結(jié)果 由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù) 大于由齒根彎曲nm 疲勞強度計算的法面模數(shù) 取 2mm 已可滿足彎曲強度 但為了同時滿足接觸疲nm 勞強度 須按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑 64mm 來計算應有的齒數(shù) 于是由1d 取 則 取642181 nmdz1z 6412 齒iz2z 3 幾何尺寸計算 1 計算 中心距 a 根據(jù)結(jié)構(gòu)需求 齒輪齒條中心距無窮 大 mm a 無窮大 2 計算 齒輪的分度 圓直徑 d 128641 zm 是齒條為無窮大2 1281 zmdmm 128 d 是齒條為2 無窮大 3 計算 齒輪的齒根 圓直徑 d nfm5 1235 128 nfmd 為齒條齒根圓 2fd 所以 無窮大f mm 13 fd 無窮大2f 4 計算 齒輪寬度 B 根據(jù)結(jié)構(gòu)需求 圓整后取 152 Bmm 152 B 16 5 驗算 mNmNbFKdTtAt 108 215 35 640231 所以合適 注 上表依據(jù)均來自 機械設計 第十章齒輪傳動 所以 由工作臺的結(jié)構(gòu)尺寸可以確定齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸 齒輪的分度齒分布在 130 范圍內(nèi) 且齒數(shù)為 23 齒 齒輪具體結(jié)構(gòu)如圖 3 11 所示 圖 3 11 齒輪 根據(jù)結(jié)構(gòu)要求 分度齒條需要液壓油進行驅(qū)動 所以在液壓系統(tǒng)中相當于活塞 的作用 根據(jù)活塞工作的原理 所以齒條需要密封 經(jīng)過以上的介紹 可知齒條需要往復的運動 所以需要動密封元件 本設計選 擇 O 型橡膠密封圈 它適用于裝在各種機械設備上 在工作壓力 0 70MPa 溫度為 40 120 的不同液體和氣體介質(zhì)中 在固定或運動的情況下起密封作用 根據(jù) 液 壓設計傳動手冊 表 9 4 查得適用于此齒條的密封圈如圖 3 12 17 圖 3 12 齒條的密封圈 如圖所示 密封圈的公稱外徑 mD36 斷面尺寸 d5 內(nèi)徑 291 密封圈溝槽設計 根據(jù)上表截面尺寸 可以得出密封圈溝槽尺寸 md5 3 溝槽深度為 E1 溝槽寬度為 G2 40 在工作臺分度時 需要轉(zhuǎn)動定量角度 齒輪的分度齒分布在 130 的范圍內(nèi)分布 23 齒 所以與齒輪嚙合的齒條分布長度為 140mm 齒數(shù)為 22 齒 所以齒條的尺寸如圖 3 13 所示 圖 3 13 齒條的尺寸 3 3 齒圈設計 在分度工作臺進行分度的時候 齒條帶動上齒輪 下齒輪與齒圈嚙合而帶動工作 臺和主軸一起轉(zhuǎn)動定量角度 所以在此過程中下齒輪與齒圈的嚙合只是做精確定位的 作用并沒有相對的轉(zhuǎn)動 所以下齒輪和齒圈只是需要按結(jié)構(gòu)尺寸確定即可 18 齒圈的分度圓直徑等于下齒輪的分度圓直徑 112mm 由 可知 齒圈分度圓的直徑已知為 112mm zmd 根據(jù)工作臺的工作原理 可知下齒輪和齒圈的齒數(shù)應為 4 的倍數(shù)才能滿足工作的 要求 查 實用機械傳動設計手冊 表 1 3 可以推算 當 時 根據(jù) 75 1 m 式 3 12 zmd 675 12 d 根據(jù)選定的 可以得出 d1275 14 齒圈的齒頂圓直徑 式 3 13 aaamhd 2 時 1 0 式 3 14 zda1 5 所以 m9 082 齒圈齒根圓直徑 式 3 15 mchdaf 375 1622 齒圈需要帶動主軸 工作臺 旋轉(zhuǎn) 所以需要定位在主軸上 根據(jù)定位原理 主 軸和齒圈需要選定位 之后再用螺栓緊固 在此設計中齒圈與主軸的定位是在齒圈的 中心開一個與主軸一樣的槽 使主軸下端嵌進齒圈槽 再用三個螺栓在軸端均布緊固 其具體結(jié)構(gòu)如圖 3 14 圖 3 14 齒圈 19 第 4 章 繪制 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺主要零 件的設計 4 1 鼠牙盤設計 多齒分度臺按其齒根部的切槽深度可分為三種齒形 見圖 3 3 所示 剛性齒的齒 槽很淺 半彈性齒的齒槽介于剛 彈性之間 彈性齒的齒槽深度為齒厚的 4 6 倍或更 深 彈性齒的材料為 45 號鋼 調(diào)制 HRC25 28 正火穩(wěn)定性處理 本裝置采用彈性齒比剛性多齒盤可提高精度 2 3 倍 彈性多齒分度臺是利用 平 均效應 使精度較低的齒牙盤組裝成精度較高的多齒分度盤 即是利用多定位以提高 精度 但必須滿足兩個條件 一是材料符合胡克定律 二是每對齒在齒盤加壓時能均 勻嚙合 由于彈性多齒分度臺的累積角度誤差不大于 0 2 實際上可以成為一個測 量基準 彈性多齒分度臺實為 360 個齒面棱體 圖 3 3 多齒分度臺三種齒形 彈性多齒分度臺 其分度精度高 累積角度誤差僅為 0 1 0 2 重復精度 好 可達 0 3 自動定心精度高 中心偏移量可在 0 001mm 左右 使用壽命長 使 用過程也是對研過程 可逐步減少殘余分度誤差 其分度精度不受正反轉(zhuǎn)的限制 但 只能做整度分度 最小分度值為 360 Z 其中 Z 為齒盤的齒數(shù) 本設計中采用的是直線齒鼠牙盤 直線齒的上 下齒盤的齒形完全一樣 可用一 般的銑刀加工 制造比較方便 鼠牙盤主要參數(shù)計算 1 由于鼠牙盤的齒數(shù) Z 360 式 3 1 式中 需要分度的最小分度角 在此設計中最小分度角為定量角度 Z 360 360 90 4 所以在設計中鼠牙盤的齒數(shù)可以是 4 的倍數(shù)即可 選擇 Z 64 齒 20 2 鼠牙盤的直徑可以根據(jù)分度臺臺面所需求的尺寸確定 分度工作臺的直徑為 320mm 所以選擇 D 216mm 3 鼠牙盤的齒形角 50 60 選擇 60 4 鼠牙盤的齒長 B 10 15 mm 選擇 B 10 5 鼠牙盤內(nèi)徑 根據(jù)結(jié)構(gòu)可以確定為 d 140mm 6 鼠牙盤的齒高 在此設計中 運用了多彈性齒的原理 使鼠牙盤的齒高比普通鼠 牙盤的高一些 h 20 4mm b 7 6mm h b 20 4mm 7 6mm 2 68 所以根據(jù)多彈性齒的介 紹 已經(jīng)基本達到了半彈性齒的要求 7 大端齒距 式ZDt 3 2 mt 6 106421 3 8 理論齒高 式 tgbhL 3 3 b 為大段齒頂寬度 經(jīng)設計計算為 47 3 620 1 tghL 9 有效高度 式 tbS 3 4 為上下齒盤齒頂間距離 Sh mtghS89 26027 3 1 鼠牙盤的定位使用三個 M6 的螺釘均布在同一圓周上 同時使 M6 的定位銷來定位 確保鼠牙盤的定位精度 滿足工作要求 綜上所述 可以繪出鼠牙盤如圖 3 4 21 圖 3 4 鼠牙盤 根據(jù)設計的數(shù)據(jù) 鼠牙盤的齒形圖如圖 3 5 所示 圖 3 5 鼠牙盤齒形 4 2 主軸設計 4 2 1 主軸尺寸設計 液壓式數(shù)控分度工作臺的中心轉(zhuǎn)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銷孔都是根據(jù)工作臺的下端表面的螺孔分布來設計的 其右端面的螺孔是根據(jù)與之配合的齒圈設計的 主軸左端有 3mm 會嵌進齒圈的中心槽 進行定位 再用三個均布的螺栓緊固 主軸最重要的部分是其右端面的直徑大小 在工作臺結(jié)構(gòu)允許的條件下 盡可能 的使主軸的支承面大 因為液壓式數(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 通過推力頂起主軸支撐面 在次過程中工作臺的重 物不一定在中心 所以會產(chǎn)生一定的傾覆力 主軸的支承面越大則產(chǎn)生的傾覆力越小 分度后的中心重復定位精度也將會提高 所以根據(jù)工作臺和鼠牙盤的尺寸 允許主軸 支承面的最大尺寸為 136mm 22 圖 3 6 主軸 4 2 2 主軸軸承選擇 根據(jù)主軸的動作原理 可知需要選擇推力軸承 推力球軸承 推力球軸承由底座 軸圈和鋼球保持架組件三部分構(gòu)成 與軸配合 的稱軸圈 與外殼配合的稱座圈 推力球軸承種類 接受力情況分單向推力球軸承和 雙向推力球軸承 單向推力球軸承 可承受單向軸向負荷 雙向推力球軸承 可承受 雙向軸向負荷 雙向推力球軸承 其中圈與軸配合 座圈的安裝面呈球面的軸承 具 有調(diào)心性能 可以減少安裝誤差的影響 推力球軸承不能承受徑向負荷 極限轉(zhuǎn)速較 低 推力球軸承的用途 只適用于承受一面軸向負荷 轉(zhuǎn)速較低的機件上 例如 吊鉤 立式水泵 立式離心機 千斤頂 低速減速器等 軸承的軸圈 座圈和滾動體是分離 的 可以分別裝拆 根據(jù)主軸的軸徑為 上端的軸徑 30mm 查 機械設計課程設計手冊 表 6 8 推力 球軸承 GB T301 1995 摘錄 可知 選用軸承代號為 51206 下端的軸徑 25mm 查 機械設計課程設計手冊 表 6 8 推力球軸承 GB T301 1995 摘錄 可知 選用軸承代號為 51205 23 圖 3 7 推力球軸承 4 3 活塞設計 液壓式數(shù)控分度工作臺的活塞的設計 根據(jù)軸心轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)尺寸可以確定活塞中 心孔的大小為 30mm 在設計中 當兩個接觸面的距離較長時 可以適當減少接觸面的 距離 降低加工難度 也提高了精度 如圖活塞的左端面是一個專門的推力軸承的支 承槽 推力軸承的外徑為 52mm 根據(jù)要求在此選擇了支承槽的直徑為 56mm 活塞尺寸 如圖 3 8 所示 圖 3 8 活塞 活塞是根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力確定的 活塞作為液壓油驅(qū)動的部件 在其運動 過程中難免會發(fā)生泄漏現(xiàn)象 所以也需要密封圈 根據(jù)密封圈可以設計出活塞上的密 封槽 根據(jù)結(jié)構(gòu)要求 活塞需要液壓油進行驅(qū)動 根據(jù)活塞工作的原理 所以齒條需 要密封 密封可分為靜密封和動密封兩大類 靜密封主要有墊密封 密封膠密封和直 接接觸密封三大類 根據(jù)工作壓力 靜密封又可分為中低壓靜密封和高壓靜密封 中 低壓靜密封常用材質(zhì)較軟寬度較寬的墊密封 高壓靜密封則用材質(zhì)較硬接觸寬度很窄 的金屬墊片 動密封可以分為旋轉(zhuǎn)密封和往復密封兩種基本類型 按密封件與其作相 24 對運動的零部件是否接觸 可分為接觸式密封和非接觸式密封 按密封件和接觸位置 又可分為圓周密封和斷面密封 斷面密封又稱為機械密封 動密封中的離心密封和螺 旋密封 是借助機器運轉(zhuǎn)時給介質(zhì)以動力得到密封 25 第 5 章 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺分度總體設計 5 1 液壓系統(tǒng)的方案設計 通過液壓式數(shù)控分度工作臺的基本原理和動作過程 可以了解到工作臺需要有兩 個液壓系統(tǒng) 一個是提供壓力使工作臺實現(xiàn)抬起和下降的動作 而另外一個液壓系統(tǒng) 是實現(xiàn)工作臺定量角度分度回轉(zhuǎn)的動作 這兩個動作過程都需要液壓系統(tǒng)具有使工作 臺平穩(wěn)動作的功能 不要在工作臺抬起 下降 分度的時候產(chǎn)生顫動 影響加工精度 圖 2 2 H 型中位機能液壓缸 如圖 2 2 所示 在液壓缸的兩側(cè)油路上都串接一液控單向閥 液壓閥 活塞可以 在行程的任何位置上鎖緊 不會因外界的原因而顫動 而其鎖緊精度只受液壓缸的泄 漏和油液壓縮性的影響 為了保證鎖緊迅速 準確 換向閥采用了 H 型中位機能 這 種液壓系統(tǒng)能很好的滿足液壓式數(shù)控分度工作臺的要求 根據(jù)液壓式數(shù)控分度工作臺 的基本參數(shù)和 CAD 輔助設計對零部件的設計 可以知道 實現(xiàn)工作臺的分度的液壓系 統(tǒng)的壓力遠比實現(xiàn)工作臺上下運動的壓力要小 兩個液壓系統(tǒng)選擇相同的液壓泵 所 以選擇液壓泵的時候只要滿足上下運動的即可 根據(jù)工作臺的最大載重量為 800kg 不僅需要一定的過載能力 而且工作臺本身也 有自重 所以在選擇時液壓系統(tǒng)的最大載重為 1000kg 根據(jù)如圖 2 3 所示設計的活塞 尺寸 活塞的作用面為半徑為 32 5mm 和半徑為 47mm 圍成的環(huán)面 計算過程如下 26 圖 2 3 活塞 式 2 1 mgF Nkg980 10 式 2 2 2rRS 222 635 1 5 347 3 mr 式 2 3 SFPMPaN 210635 986 表 2 2 液壓泵參數(shù) 型號 流量 1 min 壓力 MPa 轉(zhuǎn)速 rpm 容積效率 重量 kg 驅(qū)動功率 kw CB B4 4 4 1450 85 2 8 0 21 根據(jù)液壓式數(shù)控分度工作臺的動作過程 設置了四個數(shù)控指示燈 其數(shù)控指令的 動作順序如表 2 3 表 2 3 液壓式數(shù)控分度工作臺數(shù)控系統(tǒng)動作順序 指令 動作 完成信號 抬起 工作臺抬起 開關(guān) D 松開 發(fā)出抬起到位信號 分度 擋塊 17 壓到推桿 16 E 開關(guān)閉合 發(fā)出分度到位信號 下降 工作臺下降 開關(guān) D 閉合 發(fā)出下降 夾緊信號 返回 擋塊 14 壓到推桿 15 開關(guān) C 閉合 發(fā)出分度結(jié)束信號 27 根據(jù)設計時的思路完成了工作臺的設計 在本設計中首先我把設計分層了三部 分 其中包括 工作臺的定位結(jié)構(gòu) 工作臺的夾緊與松開結(jié)構(gòu) 工作臺的分度結(jié)構(gòu) 5 2 工作臺定位原理和結(jié)構(gòu) 圖 3 20 工作臺定位結(jié)構(gòu) 如上圖 3 20 所示 在工作臺分度完成后的定位主要是通過鼠牙盤實現(xiàn)的 也即 是下鼠牙盤 2 和上鼠牙盤 3 的嚙合對工作臺進行定位 而在需要分度的時候 工作 臺的定心精度主要是由活塞 8 主軸 5 和工作臺底座 7 以及密封塊 6 安裝固定的 5 3 工作臺松開 夾緊原理和結(jié)構(gòu) 28 圖 3 21 工作臺松開 夾緊結(jié)構(gòu) 如上圖 3 21 所示 工作臺需要分度時松開是通過油道 1 進油使活塞 2 向上運動 同時推動推力軸承 4 使主軸 5 向上運動 從而工作臺也向上移動 實現(xiàn)上鼠牙盤 6 下鼠牙盤 7 的松開 為實現(xiàn)分度動作做好準備 當工作臺分度完成后 需要下降使工作臺夾緊時 油液會從油道 8 進入活塞缸 上腔 使活塞 2 向下移動 主軸 5 帶動工作臺下降 使上鼠牙盤 6 和下鼠牙盤 7 嚙 合 實現(xiàn)工作臺的夾緊定位 5 4 工作臺分度原理和結(jié)構(gòu) 圖 3 22 工作臺分度結(jié)構(gòu) 29 液壓式數(shù)控分度工作臺設計最重要的結(jié)構(gòu)就是分度部分 此設計中的分度結(jié)構(gòu) 如上圖 3 22 所示 工作臺需要分度時 上升到一定高度 使主軸 5 下端的內(nèi)齒圈 12 與下齒輪 9 嚙合 為分度做好準備 數(shù)控指令控制油液進入齒條 8 油腔推動齒條運 動 齒條的運動帶動與之嚙合的齒輪 9 轉(zhuǎn)動 使齒條 8 的直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪 9 的 旋轉(zhuǎn)運動 齒輪 9 的轉(zhuǎn)動帶動內(nèi)齒圈 12 的轉(zhuǎn)動 因為內(nèi)齒圈 12 與工作臺的主軸 5 固定 所以齒輪傳動系統(tǒng)的運動會帶動工作臺的轉(zhuǎn)動 當工作臺轉(zhuǎn)動到位時發(fā)出數(shù) 控信號 表示轉(zhuǎn)動到位 實現(xiàn)了工作臺的定量角度分度的動作 30 結(jié)論 本課題結(jié)合目前 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方 向 具體闡述了一種 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺開發(fā)過程 本文主要 完成的工作如下 1 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺結(jié)構(gòu)方案的確定 分析了 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺的特點 確定了 TH6340B 臥式加工中心鼠 牙盤式分度工作臺基本結(jié)構(gòu) 并確定其基本尺寸 2 確定了 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺技術(shù)指標及參數(shù) 對該 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺進行了計算 3 零件的剛度和壽命計算與校核 對各個已設計零件進行剛度和壽命計算 確保 滿足使用要求 使該 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺有足夠的可靠性 通過對專業(yè)知識的接觸和深入學習 以及對相關(guān)信息的獲取 我深切地認識到 就目前的發(fā)展而言 我國的工業(yè)還比較落后 與發(fā)達國家相比還存在很大的差距 盡 管我們不斷地在努力 但想在很短的時間內(nèi)改變這種現(xiàn)狀是很難的 尤其是對于我們 這樣一個國情的大國 所以 我們應該擁有的是一種民族意識 不斷的追求創(chuàng)新 通過本次畢業(yè)設計 不僅把大學所學到的理論知識很好的運用到畢業(yè)設計中 而 且培養(yǎng)了自己認真思考的能力 在處理問題時有了新的認識和方法 并加強了和同學 之間進行探討和解決問題的能力 31 致 謝 畢業(yè)設計即將結(jié)束 在老師的指導和同學的幫助之下 學生對于道路設計有了更 多新的認知 對設計有了更深一步的認識 整體脈絡了解得更加的清晰透徹 通過畢 業(yè)設計 學生對自己大學四年以來所學的知識有更多的認識 畢業(yè)設計 幫助我們總結(jié)大學四年收獲 認清自我 同時 還幫助我們改變一些 處理事情時懶散的習慣 從最開始時的搜集資料 整理資料 到方案比選 確定方案 每一步都是環(huán)環(huán)相扣 銜接緊密 其中任何一個步驟產(chǎn)生遺漏或者疏忽 就會對以后 的設計帶來很多的不便 學生的動手能力和資料搜集能力在設計中也得到提升 畢業(yè)設計中很多數(shù)值 公 式 計算方法都需要我們?nèi)ツ托牡夭殚啎?瀏覽資料 設計中需要用到輔助設計軟 件的地方 也需要我們耐心的學習 掌握其使用的要領 運用到設計當中去 最后匯 總的時候 需要將前期各個階段的工作認真整理 畢業(yè)設計結(jié)束了 通過設計 學生深刻領會到基礎的重要性 畢業(yè)設計不僅僅能 幫助學生檢驗大學四年的學習成果 更多的是畢業(yè)設計可以幫助我們更加清楚的認識 自我 磨練學生的意志與耐性 這會為學生日后的工作和生活帶來很大的幫助 32 參考文獻 1 張海燕 印刷機設計 北京 印刷工業(yè)出版社 M 2006 2 成剛虎 印刷機械 北京 印刷工業(yè)出版社 M 2007 3 齊福斌 印刷機 北京 印刷工業(yè)出版社 M 2007 4 張海燕 印刷機與印后加工設備 北京 中國輕工業(yè)出版社 M 2004 5 周春國 王慧武 機械設計課程設計手冊 西安 西安理工大學 M 2008 6 毛昕等 主編畫法幾何及機械制圖 高等教育出版社 M 2004 7 江洪等 SolidWorks 機械設計實例解析 機械工業(yè)出版社 M 2006 8 王安岑 武吉梅 畫法幾何與機械制圖 M 西安 陜西科學技術(shù)出版社 M 2001 9 黃穎為 劉琳琳 印刷專業(yè)英語 西安 西安理工大學 M 2008 10 Charles W Beardsly Mechanical Engineering ASME Regents Publishing Company Inc 1998 11 Creveling C M Tolerance Design A Handbook for Developing Oprimal Specifications Addison Wesley 1997