TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台机械设计【11张CAD高清图纸和文档】【YC系列】
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毕 业 设 计(论文) 外 文 翻 译英文翻译题目一:Study on the Response Surface Model of Machining Error in Internal Lathe Boring英文翻译题目二:An experimental investigation of spindle rotary error on high-speed machining center学 院 名 称: 机械工程学院 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 机电111 姓 名: 刘凯 学 号 11403010113 指 导 教 师: 郑书华 2014年 12月 5日英文题目一Study on the Response Surface Model of Machining Error in Internal Lathe Boring翻译内容文章一二小节指导教师评语 指导教师签字 2014年 12 月 1日 英文题目二An experimental investigation of spindle rotary error on high-speed machining center翻译内容文章摘要和第一小节指导教师评语 指导教师签字 2014年 12月 1 日 内部车床镗孔对响应面模型加工误差的研究摘要:实现机械加工产品的高质量和精度,加工误差必须进行检查。加工误差,定义为设计的表面和实际的工具之间的差异,一般是由于刀具的磨损变形和热影响等。在这些错误的来源中,刀具变形通常被称为最重要的因素。本文采用瞬时切削力对切削刃的刀具变形问题的分析研究提出了一个通过在镗孔过程刀具变形引起的加工误差模型。关键词:机械加工 刀具变形 误差 1引言加工误差的来源是刀具的变形,磨损,热效应和机床误差等。其中刀具变形引起的加工误差的切削力是一个主要因素。切削力分为主力,推力和进给切削力。主切削力和推力会引起刀具变形,使其在加工过程中产生加工误差。尤其是最近的增强技术使刀具和工件的形状变得更加复杂,更加难以精确预测其切削力和刀具变形,因此操作人员不可避免的需要相关的应对经验。2研究的动机和目标随着工业的迅速发展,对各种机械零件切割精密度的要求也在增加。特别是在刀具行业,提高加工效率和精度更是重要。在金属切削加工中,铣削加工,钻井和外部车削误差已经远远超过了镗孔。“镗孔”意味着扩大了已被钻井孔或设计铸造的尺寸。因此,控制尺寸公差和表面粗糙度是非常重要的。镗孔是类似于外部车削在使用单点切削工具的意义 。镗刀的形状能限制工件孔的直径和深度,这是镗孔和外部车削加工的区别。通常,镗杆的悬必须要短,来保证加工的稳定性。托马斯等人强调,由于减少了阻尼比,镗刀的短悬刀具刚度较差而振动很好。春和ko5则指出在钻具的动态刚度的变化是由悬和动态刚度决定的,而外伸长度的增加是非线性。本文的目的是确定一般用于机械零件的内部车床镗AISI4140的悬垂效果和切削条件对加工误差的定量分析。为此,我们用响应面法(RSM)建立了预测模型。类似于春和ko5的研究,用每转进给量和切削深度作为模型的因素。我们发现,当切削速度保持在200米/分钟时,是影响积屑瘤和刀具寿命的主要因素(BUE)。同时我们采用了中心复合设计用于减少实验次数的目的,Fitness的方差分析(ANOVA),验证了残差分析,分别建立了决定系数第一和第二回归模型。3响应面法 RSM是一个有用的数学和统计和分析问题,相关利益的反应是由几个变量的影响和建模技术,目的是优化这个反应。“响应面”是表面反应变量和因素的功能之间的关系,RSM是相对于响应面模型的统计。然后,响应面模型采用的几种情况的产生由试验数据回归分析,估计。一般来说,它是很难知道的表面响应公式,因此一开始近似模型假设,但之后该模型缺乏合适的验证。在RSM,第一和第二阶回归模型经常常使用,第三阶回归模型虽然可以,但很少被使用。中心组合设计是RSM实验设计的代表。此实验估计的最小数量的实验表面,是由轴的中心点和2K的实验中,在K的数量等因素的影响。因此,这里序贯实验是可能的。如果2k因子实验是符合一阶回归模型的不足,二次回归模型不需要新的实验,但要添加新的数据点在2K实验中心和轴。分析第一和第二阶回归模型的同时,在本研究的实验设计,包括实验点(2K),轴点(2K)和中央点(NC),被选定。因此,总数实验2k+2k+nc8-11。对高速加工中心主轴回转误差的实验研究摘要:本文中所描述的方法,用于测量主轴回转误差和分离的主缸的安装误差引起的偏心误差的技术。该系统由两个非接触式的电容传感器,用于测量旋转主缸的径向位移和LMS测试实验室,用来收集数据。LMS测试。实验室提供了一个完整的旋转机械的工程解决方案。根据我们的实验研究,结果表明该系统可用于在不同的速度测量主轴回转误差。这也验证了本文研制的误差分离方法的可行性。关键词:高速主轴回转误差 实验装置 误差1引言 一个主轴部件的重要参数是主轴的旋转精度。它不仅影响机床的加工精度,而且影响其几何形状和工件表面粗糙度。主轴回转误差的变化,其实际轴的主轴相对理想轴线在测量平面内指定的变化小;主轴的回转精度高;相反,变化大的主轴回转精度低。因此,对主轴回转误差的识别已经成为非常重要的。这样的错误导致部件的表面光洁度,圆度,特征尺寸,和特征定位。在早期的工作中,tlustry和布莱恩等人提出一种主球加工时产生更好的可视化的旋转轴的运动基圆测量主轴回转误差运动的方法。在这之后,许多机床检测方法已在许多国际标准,如美国国家标准协会(ANSI)和采用ISO和ANSI,特别制定了标准的主轴测试。2研究的动机和目标 随着高速、高精度机床的发展,高速旋转和内置电机还介绍了大量的热量和旋转的因素加入到系统中,需要精确地调节冷却,润滑和平衡。作为结果,高速电主轴的热机械行为使主轴的设计师和用户的预测变得很困难。测量和评价工具主轴回转误差的数控高速性能评估是更重要的(计算机数控)机床。然而,主轴回转误差的分析不仅可以预测零件的加工质量,也可用于评价机床精度的购买和维护的目的。在一些轴测量系统,精密球体或圆柱体和多探针用于检查主轴回转误差的敏感方向旋转案例。它理想的分离出不必要的数据,如圆度误差和一个精确的球或圆柱偏心误差的原理,但是主轴回转误差测量方法不能从根本上改变。因此,许多误差分离的方法已经开发了圆度误差分离从参考工件和主轴误差。何等人提出了一个数学模型的电磁主轴的旋转运动和圆周运动分为许多不同频率的旋转运动方程,然后解决圆形运动。万和刘提出了一种使用多个传感器之间的相位差随着傅立叶展开和计算消除顺序的偏心误差方法测量的影响旋转误差精确。高等人则报道了圆度和主轴回转误差测量角三探针方法。与传统的位移方法相比,角三探针法更适用于主轴误差和圆度的自由分量的多度检测。毕业设计(论文)文献综述设计(论文)题目:TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台机械设计 学 院 名 称: 机械工程学院 专 业: 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名: 刘凯 学号: 11403010113 指 导 教 师: 郑书华 2014年 12月 10日一、前言部分随着科学技术的进步与发展,数控机床及加工中心的应用已日趋普及,现代数控加工技术使得制造过程发生了巨大的变化,对技术人员的要求也越来越高。因此,我们要充分了解和熟悉现代数控机床的基本知识,使企业尽可能投入少,见效快,让资源合理化运用、让投资更加合适已成为众多企业所不可忽视的一项重要任务。同时数控技术是实现机械制造自动化的关键,直接影响到一个国家的经济发展和综合国力,关系到一个国家的战略地位。作为制造系统最基本的加工单元,以数控技术为核心的数控机床的生产和应用已成为衡量一个国家工业化程度和技术水平的重要标志。世界各国制造业广泛采用数控技术,以提高制造能力和水平,提高对市场的适应能力和竞争力。我国是制造大国,无论是从战略的角度还是从发展策略上,都需要加强数控产业的发展。而本次介绍的则是数控机床代表加工中心的核心部件工作台。二、主题部分1数控机床发展历史数控技术的应用给传统制造行业带来了革命性的变化,使制造行业成文工业化的象征。从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统,数控系统经历了分立式晶体管、小规模集成电路、大规模集成电路、小型计算机、超大规模集成电路、微机式数控系统的发展阶段。我国数控技术起步于20世纪50年代末期,经历了初期的封闭式开发阶段,“六五”、“七五”期间的消化吸收、引进技术阶段,“八五”期间建立国产化体系阶段,“九五”期间产业化阶段,现已基本掌握了现代数控技术,建立了数控开发、生产基地,培养了一批数控专业人才,初步形成了自己的数控产业。2数控机床发展方向加工中心带有自动换刀装置的卧式数控镗铣床统称卧式加工中心。智能数控系统的开发提高了传统的数控铣床的加工效率和加工质量的能力。卧式加工中心是从数控镗铣床基础上发展起来的一种自动化加工设备,他可通过自动换刀,实现一次装夹、多工序加工,机床的功能更强、适用范围更广。基于功能部件的加工中心设计, 是以模块化设计思想为基础的产品设计,它的制造是以产业链为纽带的社会化生产。加工中心是典型的集高新技术于一体的机械加工设备, 它的发展代表了一个国家设计和制造业的水平。加工中心所能完成的工序是多种多样的,例如铣、镬、钻、铰、扩、惚、攻丝等。机床的这种多工序性和高度自动化的特点是由组成机床的各个部份来共同保证的。近两年来, 加工中心技术又有长远的发展, 主要仍集中在高速化高精度化及智能化三个方面。3当前研究主题卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台分度转位工作台广泛应用于机械加工、组合机床、产品装配,可以实现工件一次装夹后完成多个工作面的多工序同时加工。分度转位角度根据零件的结椅需要而定。但零件一旦处于新的加工位置后必须对回转工作台定位,避免加工时工件的位置发生变化。分度工作台不同于圆周进给回转工作台,主要完成分廑运动分度运动过程中不加工。一般分度工作台不能实现无级丹庄运动,而是按照工位数目确定分度转位角度,分度传动机构实现回转工作台转位,分度精度由定位机构的精度保证。目前用于加工中心分度工作台上的定位机构有销定位和鼠牙盘定位两种。随着许多行业对高精度、快节拍的加工母机的大量需求,高速高精卧式加工中心得到飞速发展。从而对高精度转台的要求也越来越高。鼠牙盘式回转工作台以其定位精度高、加工过程性能稳定的优势得到广泛应用。鼠牙盘定位的分度工作台结构是一种较成熟的优越性较广泛的结构形式。这种工作台的结构包括:分度定位机构、转位机构、抬起和夹紧以及位置检测机构四部份。鼠牙盘(端面齿轮)具有高的分度精度,能传递大扭矩,所以广泛用于数控机床、加工中心机床、转塔车床和键床等分度机构和圆分度工作台上.鼠牙盘的啮合相当于一对带梯形齿的端齿离合器.啮合时由于整个齿面都能达到均匀的接触,分度精度非常高.加工中心机床上采用鼠牙盘定位的分度工作台的定位精度一般都在士5左右,最高可达1.5.而美国莫尔144。齿精密分度盘已达土0.1这是销定位等机构难于实现的。随着许多行业对高精度、快节拍的加工母机的大量需求,高速高精卧式加工中心得到飞速发展,从而对高精度转台的要求也越来越高,鼠牙盘式回转工作台以其定位精度高、加工过程性能稳定的优势得到广泛应用。三、总结部分 鼠牙盘式分度工作台作为加工中心的重要组成部分,它对加工的精度和效率都起到了非常大作用,在未来的发展趋势中必将会是主流,我希望通过本次设计培养自己综合应用所学专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力,加强这方面的学习研究。四、参考文献1张杨林.我国数控技术的进展及发展趋势J.轻工机械,2006年3月第1期2Zhao chang-ming,Liu wang-ju.CNC Machining Process and equipmentJ.China 20023Tao Cheng, Jie Zhang et al.Intelligent Machine Tools in a Distributed Network Manufacturing Mode EnvironmentJ.Springer-Verlag London Limited Int J Adv Manuf Technol (2001) 17:2212324龚敏,陈友东.数控技术及开放式数控系统J.机械设计与制造2006年2月第2期5张杨林.我国数控技术的进展及发展趋势J.轻工机械2006年3月第1期6龚仲华.现代数控机床设计典例M.机械工业出版社,2014.7卢行忠.加工中心分度工作台J.现代机械1984,9期.8卢行忠.加工中心分度工作台定位和转位机构的设计及选型分析J.现代机械1987,2期.9廉元国.加工中心的新近技术动向J制造技术与机床1990年01期 10王庆利,孙岗存,吴丽等.精密卧式加工中心回转工作台的设计J.机械工程师,2012年第2期.11卢行忠.加工中心分度工作台结构设计选型分析J.现代机械1985,4期12范超毅.基于功能部件的现代加工中心设计与研究J机床与液压 2007年8期 毕业设计(论文)开题报告设计(论文)题目:TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台机械设计 学 院 名 称: 机械工程学院 专 业: 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名: 刘凯 学号: 11403010113 指 导 教 师: 郑书华 2014年 12 月 7 日一、 研究的基本内容与拟解决的主要问题(或研究的主要内容及预期目标):研究主要内容:分析TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台的工作原理,设计机械结构装配图、零件图并核算。设计TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台,即一种鼠牙盘定位、液压定量分度的分度工作台,B轴是该分度工作台的第四轴,是单向定量旋转轴,要求工作台有松开、锁紧机构。具体需要设计TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台的机械结构图、非标零件图并核算。设计流程1电机的选择2传动比的分配及传动效率的计算 3同步带的选择及同步带轮的设计计算4圆锥齿轮的设计计算 5圆柱齿轮的设计计算 6鼠牙盘的设计计算 7液压系统的设计计算 8主要轴承的选择 9润滑与密封10其他元件的选择 主要技术参数工作台回转直径:400 mm *400mm,工作台重量800KGB轴重复定位精度:2B轴定位精度:8B轴的切削进给速度:010r/min主轴转速:606000r/min(高低挡无级变速),主轴锥孔MT6;径纵向进给最大速度:4m/min,横向进给最大速度:4m/min。主电机功率11/15(30min)Kw。 定量角度分度预期目标:课题的设计对于我们综合运用所学的理论知识和技能方面有很大的帮助,并要求我们必须具备扎实的机械设计基础,具有全方面的机械专业知识,熟悉组合机床等相关部件的设计原理,并且在设计过程中遇到的问题要及时反馈和查阅相关资料,对于那些计算的设计过程,更是要保证计算数据的准确,同时也要考虑设计的情况能否符合实际生产加工中的要求。通过本次设计我希望可以培养自己的设计计算、工程绘图、实验研究、数据处理、查阅文献、外文资料的阅读与翻译、计算机应用、文字表达等基本工作实践能力,使自己初步掌握科学研究的基本方法和思路。加强对卧式加工中心的了解,熟悉加工中心的基本原理和操作,通过研究核心部件工作台,能熟练使用加工中心,为以后的学习和工作奠定一定的基础。二、 研究的方法与技术路线(或研究步骤、方法和研究措施): 研究的基本方法:分析TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台题目的目地和意义,查阅相关文献资料搜集相关信息,结合国内外相关现状,最后规划出自己的设计方向和思路。 研究的步骤:1查找相关资料做好设计准备工作;2老师确定课题下发任务书;3下载相关文献和外文资料借鉴整理;4近距离观察加工中心工作台,了解其工作原理;5与老师进行学习交流;6归纳总汇。 研究措施:在设计前期,要充分的了解分度工作台的发展现状及发展趋势,掌握其动作原理、整体构造及工作特点,为整个机构是设计捋清思路。在设计的过程中,要经常与同组同学、指导教师一起商讨自己的设计方案及计算,做到发现问题及时修改。在设计的后期,要多方位的分析设计方案、计算方法,力争将本次设计做到最佳。最后对本次设计进行全面的总结。 要求:分析TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台的工作原理,设计机械结构装配图、零件图并核算。计算机绘图,符合最新标准;表达完整,布置合理清晰、尺寸标注齐全、技术要求全面;零件图同时要注意结构要素和加工工艺性。三、 研究的总体安排与进度:2014年11月18日 接受任务2014年11月21日14月5日 熟悉内容,完成文献综述和英文翻译;2014年12月5日14年12月12日 完成开题报告,毕业实习开始 方案确定,计算和草图绘制;2014年12月12日15年1月12日 方案确定,草图绘制;进给机构计算、装配图绘制;电气设计图绘制;完成所有零、部件结构设计及设计说明书;修改图样和整理设计计算书,上交毕业设计资料。2015年1月12日15年1月16日 论文评阅2015年1月16日15年1月19日 答辩四、 论文提纲:文章前言文章主体结构第一章 绪论第1节加工中心的功能及其特点 第2节加工中心的结构组成第3节加工中心的发展趋势 第4节本文研究目的和主要研究内容第二章 TH6363B加工中心分度工作台设计方案的拟订 第1节 加工中心常用回转工作台简介 第2节本课题设计方案的拟订 第3节本课题设计的分度工作台原理简介 第4节设计方案具体操作技术路线简介第三章 回转工作台设计第1节回转工作台的主要设计内容1.1电机的选择1.2传动比的分配及传动效率的计算 1.3同步带的选择及同步带轮的设计计算1.4圆锥齿轮的设计计算 1.5圆柱齿轮的设计计算 1.6鼠牙盘的设计计算 1.7液压系统的设计计算 1.8主要轴承的选择 1.9润滑与密封1.10其他元件的选择第2节绘制回转工作台总图和零件图文章结束语谢辞参考文献五、主要参考文献: 1 陈俊龙,陈俊华。MCV_50A立式加工中心使用探索J. 宁波高等专科科学学报, 19992 廉元国,张永洪. 加工中心设计与应用M.北京:机械工业出版社,1995 3 机床设计手册编写组.机床设计手册(第三册)M. 北京:机械工业出版社,19864 陈蔚芳,机床数控技术及应用J.科学出版社, 20055 劳动和社会保障部教材办公室组织编写. 数控机床机械系统M. 中国劳动和社会保障出版社,2004.66 夏田, 数控加工中心设计M .北京:化学出版社,20067 杨有君,数控技术M .北京:机械工业出版社20068 龚仲华,数控技术M .北京:机械工业出版社20049 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):221232 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): 637660 Boldea,Sayed A Nasar. Linear electric actuators and generators. Cambridge University Press, 1997指导教师审核意见: 指导教师签字 年 月 日教研室审核意见:教研室主任签字 年 月 日毕业设计(论文)设计(论文)题目:TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台机械设计 学 院 名 称: 机械工程学院 专 业: 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名: 刘凯 学号: 11403010113 指 导 教 师: 郑书华 2015年 1 月 20日VI摘 要本次设计是对TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台机械设计的设计。鼠牙盘齿轮具有高的分度精度,能传递大扭矩,所以广泛用于数控机床、加工中心机床、转塔车床和键床等分度机构和圆分度工作台上鼠牙盘的啮合相当于一对带梯形齿的端齿离合器啮合时由于整个齿面都能达到均匀的接触,分度精度非常高加工中心机床上采用鼠牙盘定位的分度工作台的定位精度一般都在5丝左右。鼠牙盘还具有以下优点:首先,能进行高精度的结合分度。其次,能正确的进行自动对中,啮合时不需再找正中心。再次,直线齿向对于选择磨削砂轮的外径自由度大。最后,具有互换性,耐磨性好,经济效率高。本论文研究内容:(1) TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台总体结构设计。(2) TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台工作性能分析。(3)电动机的选择。(4) TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台的传动系统、执行部件设计。(5)对设计零件进行设计计算分析和校核。(6)绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。 关键词:TH6340B,卧式加工中心,鼠牙盘式,分度工作台 AbstractThis 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.(6) drawing machine assembly drawing and assembly drawingdesign of important parts and parts drawings.Keywords: TH6340B, horizontal machining center, mouse toothdisc, indexing table目 录摘 要IIAbstractIII目 录V第1章 绪 论11.1 数控系统的发展11.2 分度工作台的基本原理21.3工作台伺服进给系统21.4 伺服驱动装置41.5 课题研究的目的和意义4第2章 设计的内容及要求62.1课题的主要内容和基本要求62.2进度计划与应完成的工作62.3 设计的内容72.3.1 数控装置总体方案的确定72.3.2 机械部分的设计72.3.3 编写设计说明书72.4鼠牙盘式分度工作台原理设计7第3章 TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台主要结构原理设计93.1 传动系统总体方案设计93.2 齿轮齿条设计计算113.3 齿圈设计17第4章 绘制TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台主要零件的设计194.1 鼠牙盘设计194.2 主轴设计214.2.1 主轴尺寸设计214.2.2主轴轴承选择224.3 活塞设计22第5章 TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台分度总体设计245.1液压系统的方案设计245.2 工作台定位原理和结构265.3 工作台松开、夹紧原理和结构265.4 工作台分度原理和结构27结论29致 谢30参考文献31第1章 绪 论1.1 数控系统的发展1946诞生了世界上第一台电子计算机,这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它创造和农业的人,那些只是增加相比,手工工具的工业社会,从一个质的飞跃,为信息时代的到来奠定了基础。6年后,在1952,计算机技术应用到本机,在美国出世第一台数控机床。从此,传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来,数控系统经历了两个阶段和六代。数控相(1952 - 1970年)早期计算机的运算速度低,当时的科学计算和数据处理的影响很小,但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路;作为一个专用计算机数控系统的机床,称为数控硬件连接(HARD-WIRED NC),简称为数控(NC)。随着元器件的发展,这个时期经历了三代,1952的第一代管;1959晶体管的第二代;小规模集成电路第三代1965。电脑数值控制(CNC)阶段(1970至今)1970,通用汽车一直在电脑的小批量生产。所以它将被移植作为数控系统的核心部件,开始进入计算机数控(CNC)阶段(计算机和它的“通用”两个字省略前面)。1971,美国英特尔公司在世界上首次将两个计算机算术单元和控制器的核心部件,集成在一个芯片采用大规模集成电路技术,称为微处理器(微处理器),也被称为中央处理单元(CPU)。1974微处理器被应用于数控系统。这是因为计算机的功能太小,机床的控制能力富裕(时间已被用来控制机床,称为组),如采用微处理器经济合理。而且当时的小型机可靠性不理想。早期的微处理器速度和功能还不够高,但可以通过多处理器结构来解决。微处理器是计算机的核心部件,它仍称为计算机数控。1990,PC机(个人计算机,国内习惯称微机)的性能已发展到很高的阶段,可以满足数控系统的要求为核心部件。数控系统已经进入了基于PC的阶段总之,计算机数控阶段也经历了三代。1970的小型计算机第四代;1974第五代和第六代1990基于PC微处理器(国外称为PC-BASED)。同时指出,虽然国外已改名为电脑数值控制(CNC),而在中国,它仍然是指数控(NC)。所以我们日常说:数控实质上是指计算机数值控制。3数控系统的未来发展趋势(1)继续开放的,基于PC机开发的第六代随着开放,成本低,可靠性高的PC,丰富的软硬件资源特点的基础上,更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机,解决了人机界面,编程,网络通信的问题,通过对原系统的数控任务。PC机具有友好的人机界面,将普及到所有的数控系统。远程通讯,远程诊断和维修将更常见。(2)高速度和高精度的发展这是为了满足机床的高速度和高精度方向发展的需要。(3)向智能化方向发展在计算机领域的不断渗透人工智能的发展而发展,数控系统的智能化程度将不断提高。 1.2 分度工作台的基本原理数控控制(Numerical Control)是用数字化信号对机床的运动及其过程进行控制的一种控制方法。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,是现代化工业生产中的一门新型的,发展十分迅速的高新技术。数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品,即所谓的数字化装备,其技术范围所覆盖的领域又:机械制造技术;微电子技术;信息处理传输技术;自动控制技术;伺服驱动技术;检验监控技术;传感技术;软件技术等。数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的是能技术和最基本的装备。在提高生产率,降低成本,保证质量及改善工人劳动强度等方面,都有突出的优点;特别是在适应机械产品迅速更新换代,小批量,多品种生产方面,各类数控装备是实现先进制造技术的关键。数控机床是采用了数控技术的机床,或者说是装备了数控系统的机床。国际信息处联盟(International Federation of Information Processing, IEIP)第五技术委员会,对数控机床作了如下的定义:数控机床是一种装了程序控制系统的机床。该系统能逻辑的处理具有使用码或其他符号编码指令规定的程序。龙门加工中心经过长期的技术发展和推动,已从传统的单轴式发展到多轴式,从传统龙门加工中心发展到现代化智能的加工中心,从单面的加工发展到多面的加工,发展速度快,技术比较成熟。但是对于龙门五面体加工中心,由于我国基础技术薄弱,研究方法落后,资金投入不足等原因,以及国外对核心技术的封锁,导致我国五面体加工中心发展缓慢4。从龙门加工中心主要部件的发展情况来看,国内外龙门加工中心的龙门和滑枕的机构基本都具有以下特点:1. 龙门 主要是由一个横梁和两个立柱构成。分为横梁固定、横梁靠定位块锁定分段升降和横梁任意升降三种类型。横梁固定式结构机床刚性好,但不适合加工大型工件,因为在加工靠近工作台面的工件部位时,滑枕伸出长度过大,加工刚性较差,影响加工尺寸精度;横梁靠定位块锁定分段升降型结构机床刚性较好,但横梁升降运动不能与滑枕上下移动联动,且操作较复杂;横梁任意升降型结构横梁升降运动可以与滑枕上下移动联动,加工范围较广,适合新产品开发。立柱和横梁的横截面为矩形,刚性好,可耐重切削并长期保持高精度。主轴箱在横梁上的导轨有自重平衡装置,其动作灵活、迅速且准确。由于主轴箱左右移动时,横梁升降用滚珠丝杠所受负载有变动,使精度降低,所以采用配置在横梁左右两侧的油缸来平衡主轴箱左右移动造成的变动负载和横梁本身的自重,以提高机床的精度。2. 滑枕 从结构上可分为开式和闭式两种型式。开式结构的滑枕通过压板夹紧在主轴箱上,滑枕的截面积大;闭式结构的滑枕被夹紧在主轴箱内,滑枕的截面积小。主轴箱内有液压平衡装置,使滑枕上下移动灵活,可实现强力重切削。主轴滑枕内部采用强制内冷却,即使作长时间连续重切削,也可保持高精度。滑枕的行程以满足工件侧面下部的加工要求为宜,不宜太长,以免影响加工时的机床刚度。滑枕采用一体型的结构,以提高机床的整体刚性。1.3工作台伺服进给系统工作台伺服进给系统是一机床移动位置为控制量的自动控制系统。它根据数控装置输出的电脉冲信号,是机床工作台、主轴等移动部件按照规定的运动速度、运动方向和位置要求做相应的移动,并对其定位精度加以控制。工作台性能在很大程度上取决于进给伺服系统的性能。进给运动是机床成型运动的一个重要部分,其传动质量直接关系到机床的加工性能。工作台的进给运动是数字控制的直接对象被加工工件最终坐标位置精度和轮廓精度都会受到进给运动的传动的影响。对进给系统的要求集中在精度、稳定和快速响应等方面。为满足这种要求,首先需要高性能的伺服驱动电机,同时也需要高质量的机械结构与之匹配。因此工作台的进给传动系统机械结构需满足如下要求。(1)高的传动精度与定位精度 工作台进给系统的传动精度和定位精度,是机床最重要的性能指标。传动精度直接影响机床加工轮廓面的精度,定位精度直接关系到加工的尺寸精度。(2)宽的进给调速范围 为保证工作台在不同工况下对进给速度的选择,进给系统应该有较大的调速范围。工作台的伺服进给系统一般为3-10000mm/min。(3)快的响应速度 所谓快速响应,是指进给系统对指令信号的变化跟踪要快,并能迅速趋于稳定。目前,工作台已较普遍的采用了伺服电动机不通过减速环节直接连接丝杠带动运动部件实现运动的方案。本次设计就是采用了这个方案来获取快的响应速度。(4)低速、大转矩 根据机床的加工特点,经常在低速下进行重切削,即在低速下进给驱动系统必须有大的转矩输出。 此次设计采用的是半闭环伺服系统。半闭环系统的精度虽然比闭环系统的精度要低一些,但是它的结构与调整比较简单。而且,在半闭环系统中,转角测量表较容易实现。应用非常广泛。图2-1 半闭环进给伺服系统原理图1.4 伺服驱动装置伺服驱动装置接收数控系统发出的进给指令信号,并将其转换为角位移或直线位移,从而驱动执行部件实现要求的运动。伺服驱动装置应该满足如下要求。(1)精度高。输出位移有足够的精度,即实际位移与指令位移之差要小。(2)应该具有较长时间的大过载能力,以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电动机要求数分钟内过载4-6倍而不损坏。(3)调速范围宽,而且从最低速到最高速时,电动机均能平滑运转,转矩波动小,特别是在低速(如0.1r/min或更低)时,速度平稳而无爬行现象。(4)能承受频繁振动、制动和反转。在工作台的闭环或半闭环进给伺服系统中,伺服驱动装置主要采用交、直流伺服电动机。直流伺服电动机具有良好的启动、制动和调速特性,可以方便地在宽调速范围内实现平滑无极调速,故多用在对伺服电机的调速性能要求较高的工作台上。交流伺服电动机,转子惯量比直流电动机小,动态响应好,输出的功率可比直流电动机提高10%-70%,可达到更高的电压和转速。1.5 课题研究的目的和意义工作台是一种在计算机控制下带有自动换刀系统的能完成多工序复合加工的自动化机床,并正向高速高效、高精度、模块化、网络化和复合化方向发展。由于工作台是典型的集高新技术于一体的机械加工设备,其生产效率高、柔性好、一机多用和易于加工复杂的曲线、曲面零件等特点,早已成为工业发达国家军民机械工业的主力加工设备。一个国家的工作台拥有量、消费量及总体技术水平与这个国家机械工业的加工制造技术水平息息相关。我国的工作台从70年代开始,已有很大发展,但技术、品种和数量上都还远远不能适应我国的经济、技术发展的需要。进入21世纪以后,中国工作台的消费量随着军民机械工业的大规模技术改造而迅速增长,如2001年中国工作台的消费量仅为2662台(其中进口2290台),而同年美国、日本和德国的工作台消费量分别为11505、6090和5291台。到了2005年,中国工作台的消费量猛增至约13200台(估计值,工作台的产量数据未公布),其中进口10343台。2005年工作台的消费量是2001年的4.96倍,年均增幅达49.2%,一举超过美、日、德诸国,成为世界上消费工作台最多的国家。根据机械工人杂志社等单位的调查,从近600份重点用户的有效问卷中得出的结果是,工作台机床的应用已遍及全国26个行业,其中汽车、摩托车及其零部件制造业占24%,航空航天和军工行业占18%,机床工具业占11%,模具行业占8%,轻工机械行业占4%。在这些企业拥有的工作台中,虽然普及型的立式和卧式工作台仍占多数,但多轴联动、高速、大型精密等高档工作台也占有一定比重,如在所调查的近600户用户中,拥有5轴联动工作台的占24%。说明中国市场消费的工作台虽然以普及型的中档机为主,但高档机在消费量中所占比重估计已达15%至20%。中国消费的工作台大部分依靠进口(2005年进口量占消费量的七成多),进口金额12.97亿美元,居各类机床进口额之首,主要从日本、中国台湾、德国和韩国等地进口。2006年上半年,中国进口工作台5511台,金额6.88亿美元,同比分别增长20%和11%,仍保持两位数增长,说明中国工作台市场的规模还有增长空间。工作台用于安装工件,并带动工件进给,以完成各种切削加工,是任何切削机床必不可少的重要部件。与普通切削机床不同的是,工作台的工作台是在数控系统的控制下自动完成进给的,能够自动完成各种轮廓和曲面的加工。工作台直线工作台主要在数控系统控制下完成纵向(X方向)和横向(Y方向)进给。为了实现任意角度和在切削过程中转台能够回转,工作台还要设置数控TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台,这样工作台就多了一个NC坐标,能够完成更加复杂的见曲面的加工。工作台常用的TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台有分度工作台和数控TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台,它们的功用各不相同。分度工作台的功用只是将工件转位换面,和自动换刀装置配合使用,实现工件一次安装能完成几个面的加工。而数控TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台除了分度和转位的功能外,还能实现圆周进给运动。我国近几年分度工作台进给机构虽然发展较快,但与国际先进水平还存在一定的差距,主要表现在:可靠性差,外观质量差,产品开发周期长,应变能力差。针对传统分度工作台进给机构的不足之处及生产中存在的问题,有必要在传统机床的基础上研究出新型分度工作台进给机构。通过对传统铣床手动的进给系统、夹紧系统及传动系统的创新设计,加入新技术,从而提高产品质量和生产效率,实现自动化,降低劳动强度及工作量。分度工作台进给机构的发展现状和趋势是:在规格上将向两头延伸,即开发小型和大型进给机构;在性能上将研制以钢为材料的进给机构,大幅度提高进给机构的承载能力;在形式上继续研制多轴并联,甚至于五轴并联的进给机构。综上所诉,分度工作台进给机构的开发和设计具有很高研究的意义.本课题采用类似的机床结构设计成果的方法,进行分度工作台进给机构的设计,使其能够实现更好的工业生产自动化。本课题对分度工作台进给机构部件进行了设计,研究了结构,主要部件及典型零件的设计方法,其意义如下:1、通过对数控机床的结构设计和研究掌握机构设计的一般步骤和方法;2、通过对课题的研究,了解国内外有关数控机床的技术现状和发展趋势;3、通过毕业设计培养自己的创新精神,提供分析问题和解决问题的能力。第2章 设计的内容及要求2.1课题的主要内容和基本要求主要技术参数工作台回转直径:400 mm *400mm,工作台重量800KGB轴重复定位精度:2B轴定位精度:8B轴的切削进给速度:010r/min主轴转速:606000r/min(高低挡无级变速),主轴锥孔MT6;径纵向进给最大速度:4m/min,横向进给最大速度:4m/min。主电机功率11/15(30min)Kw。定量角度分度;分析TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台的工作原理,设计机械结构装配图、零件图并核算。2.2进度计划与应完成的工作分析TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台结构,查阅相关文献资料,书写文献综述(2000字以上);翻译外文文献2篇(2000字以上), 翻译提供文章的摘要、前言和相关核心段落;撰写开题报告1篇(2000字以上);绘制鼠牙盘式分度工作台的机械结构装配图一张(A0);绘制非标零件图若张;图纸工作量3张A0,设计说明书 (10000字以上)。图样质量:计算机绘图,符合最新标准;表达完整,布置合理清晰、尺寸标注齐全、技术要求全面;零件图同时要注意结构要素和加工工艺性。进度计划:1、第1-2周,查阅相关资料,了解表面感应加热机床技术技术要求,完成开题报告;2、第3周,翻译一篇与设计相关的英文论文;3、第4-5周,根据设计要求确定总体方案及计算;4、第6周,根据设计要求完成AC轴选型,查找其技术参数;5、第7-11周,完成机床总体结构、Z轴结构及传动设计;6、第12-14周,绘制图纸;7、第15周,编写毕业设计说明书,准备答辩。2.3 设计的内容2.3.1 数控装置总体方案的确定(1). 明确研究思路和方向,确定设计参数;(2). 在广泛调研、收集资料后,完成多种方案设计(两种以上设计方案)。通过分折、比较、论证,选出最佳设计方案。2.3.2 机械部分的设计(1).脉冲当量的确定;(2).估计机械部件的总体尺寸及重量;(3).设计,计算和选用传动元件及导向元件;(4).电机的确定;(5).绘制装配图;(6).计算系统等效惯量;(7).分析系统的精度。2.3.3 编写设计说明书(1) 设计任务、拟定多种方案、分析论证、评价选择的较佳方案、理论分析、强度校核、系统控制原理、方法、电路配置图、装配图设计及零件设计等。(2)论文20000字左右。2.4鼠牙盘式分度工作台原理设计鼠牙盘式分度工作台主要由工作台面、底座、夹紧液压缸、分度液压缸及鼠牙盘等零件组成,如图所示。图2-7 鼠牙盘式工作台1、2、15、16-推杆;3、4-下、上鼠牙盘;5、13-推力轴承;6-活塞;7-工作台;8-齿条活塞;9、10-夹紧液压缸上、下腔;11-齿轮;12-内齿圈;14、17-挡块;18、19-分度液压缸右、左腔;20、2l-分度液压缸进、回油管道;22、23-升降液压缸进、回油管道鼠牙盘式分度工作台的优点是分度和定心精度高,分度精度可达0.53。由于采用多齿重复定位,从而可使重复定位精度稳定,而且定位刚性好,只要分度数能除尽鼠牙盘的齿数,都能分度,适用于多工位分度。29第3章 TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台主要结构原理设计3.1 传动系统总体方案设计根据液压式数控分度工作台的工作原理,在工作台需要分度的时候,液压油进入活塞下部将工作台顶起,同时齿圈和下齿轮啮合,准备分度。上升到位后,液压系统将使液压油进入齿条油腔,推动齿条,齿条与上齿轮啮合,并带动上齿轮运动,上齿轮与下齿轮是做成一体的,所以上齿轮带动下齿轮旋转。下齿轮与齿圈啮合在一起,并且齿圈与转轴是固定的,所以齿条的水平运动将会带动工作台的旋转。综上所述,此传动系统的最主要的作用就是通过齿轮齿条和齿轮齿圈的啮合使齿条的水平运动转变为工作台的分度运动。即为图3.10所示:图3.10传动系统经过动作的分析,在此设计中,齿轮齿条的作用只是分度时进行啮合,而且分度时传递的力只是克服中心转轴与活塞内孔壁摩擦力,此摩擦力比较小,所以齿轮齿条的设计计算主要是根据传动系统的设计方案和工作台的具体尺寸确定的。所以,齿条半径为18mm。齿轮的分度圆半径为64mm。液压泵的工作压力使2.5MPa。1、 齿轮齿条转矩根据工作台零部件之间的合理分布,可以确定齿条半径为18mm,齿条油腔的面积为: 式(3.5)所以齿条在分度时受液压缸的推力为: 式(3.6) 齿轮齿条啮合是,所受的转矩是克服中心转轴与活塞内孔壁摩擦力,此摩擦力比较小。假设为: 2、齿轮齿条的转速由齿轮齿条的分度圆啮合条件可知,工作台实现定量角度分度时,齿轮需要转动四分之一圆周,所以 式(3.7)齿轮转动的圆周长度也即是齿条分度时需要运动的长度,即为齿条油缸的长度。所以齿条油缸的体积为: 式(3.8)选择的液压泵的流量为:所以分度工作台分度需要的时间为: 式(3.9)综上所述,齿条在分度啮合的时候的速度为: 式(3.10)齿轮在分度时候的转速为: 式(3.11)3.2 齿轮齿条设计计算项目计算(或选择)依据计算过程单位计算(或确定)结果1.选齿轮精度等级查1表10-8选用7级精度级72.材料选择查1表10-1齿条选用45号钢(正火处理)硬度为200HBS大齿轮选用45号钢(正火处理)硬度为200HBS齿轮200HBS齿条200HBS项目计算(或选择)依据计算过程单位计算(或确定)结果3.选择齿数Z取个选择:齿轮齿数为:24齿条齿数为:20传动比为:11. 按齿面接触强度设计(1)试选=1.21.4取=1.3=1.3(2)区域系数由1图10-30=2.433=2.433(3)计算齿条传递的转矩根据上述可知(4)齿宽由结构可知B=15mmB=15mm(5)材料的弹性影响系数由1表10-6(6)齿轮接触疲劳强度极限由1图10-21c由2图10-21d(7)应力循环次数N由1式10-13(8)接触疲劳强度寿命由1图10-19(9)计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为1%,安全系数为S=1,由1式10-12得(10)试算小齿轮分度圆直径按1式(10-21)试算(11)计算圆周速度v(12)模数度(13)计算载荷系数K由1表10-2查得使用系数根据,7级精度,由1图10-8查得动载荷系数由1表10-4查得K=2.2791(14)按实际的载荷系数校正分度圆直径由1式10-10a2. 按齿根弯曲强度设计(1)计算载荷系数KK=2.167(2)齿形系数由1表10-5(3)应力校正系数由1图10-5(4)齿轮的弯曲疲劳强度极限由1图10-20b由1图10-20c(5)弯曲疲劳强度寿命系数由1图10-18利用插值法可得(6)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.3,由式10-12得(7)计算大小齿轮的并加以比较结论:齿条和齿轮的系数一样,所以任选其一都可,此设计选齿轮。=0.0193(8)齿根弯曲强度设计计算由1式10-17结论:对此计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,取=2mm,已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度,须按接触疲劳强度算得的分度圆直径=64mm来计算应有的齿数。于是由取,则取3. 几何尺寸计算(1)计算中心距a根据结构需求齿轮齿条中心距无穷大mma无穷大(2)计算齿轮的分度圆直径d是齿条为无穷大mm是齿条为无穷大(3)计算齿轮的齿根圆直径d为齿条齿根圆。所以无穷大mm无穷大(4)计算齿轮宽度B根据结构需求圆整后取:mm(5)验算所以合适注:上表依据均来自机械设计第十章齿轮传动所以,由工作台的结构尺寸可以确定齿轮的结构尺寸。齿轮的分度齿分布在130范围内,且齿数为23齿。齿轮具体结构如图3.11所示:图3.11齿轮根据结构要求,分度齿条需要液压油进行驱动,所以在液压系统中相当于活塞的作用,根据活塞工作的原理,所以齿条需要密封。经过以上的介绍,可知齿条需要往复的运动,所以需要动密封元件,本设计选择O型橡胶密封圈,它适用于装在各种机械设备上,在工作压力070MPa、温度为-40+120的不同液体和气体介质中,在固定或运动的情况下起密封作用。根据液压设计传动手册表9-4查得适用于此齿条的密封圈如图3.12:图3.12齿条的密封圈如图所示:密封圈的公称外径 断面尺寸 内径 密封圈沟槽设计:根据上表截面尺寸可以得出密封圈沟槽尺寸。沟槽深度为沟槽宽度为在工作台分度时,需要转动定量角度,齿轮的分度齿分布在130的范围内分布23齿,所以与齿轮啮合的齿条分布长度为140mm,齿数为22齿。所以齿条的尺寸如图3.13所示:图3.13齿条的尺寸3.3 齿圈设计在分度工作台进行分度的时候,齿条带动上齿轮,下齿轮与齿圈啮合而带动工作台和主轴一起转动定量角度。所以在此过程中下齿轮与齿圈的啮合只是做精确定位的作用并没有相对的转动。所以下齿轮和齿圈只是需要按结构尺寸确定即可:齿圈的分度圆直径等于下齿轮的分度圆直径: 112mm 由可知,齿圈分度圆的直径已知为112mm。根据工作台的工作原理,可知下齿轮和齿圈的齿数应为4的倍数才能满足工作的要求,查实用机械传动设计手册表1-3,可以推算,当时,根据: , 式(3.12)根据选定的,可以得出:齿圈的齿顶圆直径: 式(3.13),时, 式(3.14) 所以,齿圈齿根圆直径: 式(3.15)齿圈需要带动主轴(工作台)旋转,所以需要定位在主轴上,根据定位原理,主轴和齿圈需要选定位,之后再用螺栓紧固。在此设计中齿圈与主轴的定位是在齿圈的中心开一个与主轴一样的槽,使主轴下端嵌进齿圈槽,再用三个螺栓在轴端均布紧固。其具体结构如图3.14:图3.14齿圈第4章 绘制TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台主要零件的设计4.1 鼠牙盘设计多齿分度台按其齿根部的切槽深度可分为三种齿形,见图3.3所示,刚性齿的齿槽很浅,半弹性齿的齿槽介于刚、弹性之间;弹性齿的齿槽深度为齿厚的46倍或更深。弹性齿的材料为45号钢,调制HRC2528,正火稳定性处理。本装置采用弹性齿比刚性多齿盘可提高精度23倍,弹性多齿分度台是利用“平均效应”,使精度较低的齿牙盘组装成精度较高的多齿分度盘,即是利用多定位以提高精度。但必须满足两个条件,一是材料符合胡克定律;二是每对齿在齿盘加压时能均匀啮合。由于弹性多齿分度台的累积角度误差不大于0.2,实际上可以成为一个测量基准,弹性多齿分度台实为360个齿面棱体。图3.3多齿分度台三种齿形弹性多齿分度台,其分度精度高,累积角度误差仅为0.10.2;重复精度好,可达0.3;自动定心精度高,中心偏移量可在0.001mm左右;使用寿命长,使用过程也是对研过程,可逐步减少残余分度误差。其分度精度不受正反转的限制,但只能做整度分度,最小分度值为360/Z,其中Z为齿盘的齿数。本设计中采用的是直线齿鼠牙盘,直线齿的上、下齿盘的齿形完全一样,可用一般的铣刀加工,制造比较方便。鼠牙盘主要参数计算:(1)由于鼠牙盘的齿数 Z=360/ 式(3.1)式中 -需要分度的最小分度角 ()在此设计中最小分度角为定量角度, Z=360/=360/90=4所以在设计中鼠牙盘的齿数可以是4的倍数即可,选择Z=64齿。(2)鼠牙盘的直径可以根据分度台台面所需求的尺寸确定,分度工作台的直径为320mm,所以选择D=216mm。(3)鼠牙盘的齿形角 =5060,选择=60。(4)鼠牙盘的齿长 B=(1015)mm,选择B=10。(5)鼠牙盘内径 根据结构可以确定为d=140mm。(6)鼠牙盘的齿高 在此设计中,运用了多弹性齿的原理,使鼠牙盘的齿高比普通鼠牙盘的高一些,h=20.4mm,b=7.6mm,h/b=20.4mm/7.6mm2.68所以根据多弹性齿的介绍,已经基本达到了半弹性齿的要求。(7)大端齿距 式(3.2)(8)理论齿高 式(3.3)(b为大段齿顶宽度,经设计计算为),。(9)有效高度 式(3.4)(为上下齿盘齿顶间距离),。鼠牙盘的定位使用三个M6的螺钉均布在同一圆周上,同时使M6的定位销来定位,确保鼠牙盘的定位精度,满足工作要求。综上所述,可以绘出鼠牙盘如图3.4:图3.4鼠牙盘根据设计的数据,鼠牙盘的齿形图如图3.5所示:图3.5鼠牙盘齿形4.2 主轴设计4.2.1 主轴尺寸设计液压式数控分度工作台的中心转轴其结构尺寸基本上是按照工作台的整体尺寸确定的,其左端面的螺孔与定位销孔都是根据工作台的下端表面的螺孔分布来设计的。其右端面的螺孔是根据与之配合的齿圈设计的,主轴左端有3mm会嵌进齿圈的中心槽进行定位,再用三个均布的螺栓紧固。主轴最重要的部分是其右端面的直径大小,在工作台结构允许的条件下,尽可能的使主轴的支承面大。因为液压式数控分度工作台在分度旋转的时候,需要液压油顶起活塞,活塞两端都有推力轴承,通过推力顶起主轴支撑面,在次过程中工作台的重物不一定在中心,所以会产生一定的倾覆力。主轴的支承面越大则产生的倾覆力越小,分度后的中心重复定位精度也将会提高。所以根据工作台和鼠牙盘的尺寸,允许主轴支承面的最大尺寸为136mm。图3.6主轴4.2.2主轴轴承选择根据主轴的动作原理,可知需要选择推力轴承:推力球轴承,推力球轴承由底座、轴圈和钢球保持架组件三部分构成。与轴配合的称轴圈,与外壳配合的称座圈。推力球轴承种类:接受力情况分单向推力球轴承和双向推力球轴承。单向推力球轴承,可承受单向轴向负荷。双向推力球轴承,可承受双向轴向负荷。双向推力球轴承,其中圈与轴配合。座圈的安装面呈球面的轴承,具有调心性能,可以减少安装误差的影响。推力球轴承不能承受径向负荷,极限转速较低。推力球轴承的用途:只适用于承受一面轴向负荷、转速较低的机件上,例如 吊钩、立式水泵、立式离心机、千斤顶、低速减速器等。轴承的轴圈、座圈和滚动体是分离的,可以分别装拆。根据主轴的轴径为:上端的轴径30mm,查机械设计课程设计手册表6-8推力球轴承(GB/T301-1995摘录)可知,选用轴承代号为:51206下端的轴径25mm,查机械设计课程设计手册表6-8推力球轴承(GB/T301-1995摘录)可知,选用轴承代号为:51205图3.7推力球轴承4.3 活塞设计液压式数控分度工作台的活塞的设计,根据轴心转轴的结构尺寸可以确定活塞中心孔的大小为30mm,在设计中,当两个接触面的距离较长时,可以适当减少接触面的距离,降低加工难度,也提高了精度。如图活塞的左端面是一个专门的推力轴承的支承槽,推力轴承的外径为52mm,根据要求在此选择了支承槽的直径为56mm。活塞尺寸如图3.8所示:图3.8活塞活塞是根据液压系统的工作压力确定的,活塞作为液压油驱动的部件,在其运动过程中难免会发生泄漏现象,所以也需要密封圈,根据密封圈可以设计出活塞上的密封槽。根据结构要求,活塞需要液压油进行驱动,根据活塞工作的原理,所以齿条需要密封。密封可分为静密封和动密封两大类。静密封主要有垫密封、密封胶密封和直接接触密封三大类。根据工作压力,静密封又可分为中低压静密封和高压静密封。中低压静密封常用材质较软宽度较宽的垫密封,高压静密封则用材质较硬接触宽度很窄的金属垫片。动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。按密封件与其作相对运动的零部件是否接触,可分为接触式密封和非接触式密封;按密封件和接触位置又可分为圆周密封和断面密封,断面密封又称为机械密封。动密封中的离心密封和螺旋密封,是借助机器运转时给介质以动力得到密封。第5章 TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台分度总体设计5.1液压系统的方案设计通过液压式数控分度工作台的基本原理和动作过程,可以了解到工作台需要有两个液压系统:一个是提供压力使工作台实现抬起和下降的动作,而另外一个液压系统是实现工作台定量角度分度回转的动作。这两个动作过程都需要液压系统具有使工作台平稳动作的功能,不要在工作台抬起、下降、分度的时候产生颤动,影响加工精度。图2.2 H型中位机能液压缸如图2.2所示,在液压缸的两侧油路上都串接一液控单向阀(液压阀),活塞可以在行程的任何位置上锁紧,不会因外界的原因而颤动,而其锁紧精度只受液压缸的泄漏和油液压缩性的影响。为了保证锁紧迅速、准确,换向阀采用了H型中位机能。这种液压系统能很好的满足液压式数控分度工作台的要求。根据液压式数控分度工作台的基本参数和CAD辅助设计对零部件的设计,可以知道:实现工作台的分度的液压系统的压力远比实现工作台上下运动的压力要小,两个液压系统选择相同的液压泵,所以选择液压泵的时候只要满足上下运动的即可。根据工作台的最大载重量为800kg,不仅需要一定的过载能力,而且工作台本身也有自重,所以在选择时液压系统的最大载重为1000kg。根据如图2.3所示设计的活塞尺寸,活塞的作用面为半径为32.5mm和半径为47mm围成的环面。计算过程如下:图2.3活塞 式(2.1) 式(2.2) 式(2.3)表2-2 液压泵参数型号流量1/min压力MPa转速rpm容积效率%重量kg驱动功率kwCB-B4441450852.80.21根据液压式数控分度工作台的动作过程,设置了四个数控指示灯,其数控指令的动作顺序如表2-3:表2-3 液压式数控分度工作台数控系统动作顺序指令动作完成信号抬起工作台抬起,开关D松开发出抬起到位信号分度挡块17压到推杆16,E开关闭合发出分度到位信号下降工作台下降,开关D闭合发出下降、夹紧信号返回挡块14压到推杆15,开关C闭合发出分度结束信号根据设计时的思路完成了工作台的设计,在本设计中首先我把设计分层了三部分,其中包括:工作台的定位结构、工作台的夹紧与松开结构、工作台的分度结构。5.2 工作台定位原理和结构图3.20工作台定位结构如上图3.20所示,在工作台分度完成后的定位主要是通过鼠牙盘实现的,也即是下鼠牙盘2和上鼠牙盘3的啮合对工作台进行定位。而在需要分度的时候,工作台的定心精度主要是由活塞8、主轴5和工作台底座7以及密封块6安装固定的。5.3 工作台松开、夹紧原理和结构图3.21工作台松开、夹紧结构如上图3.21所示,工作台需要分度时松开是通过油道1进油使活塞2向上运动,同时推动推力轴承4使主轴5向上运动,从而工作台也向上移动,实现上鼠牙盘6、下鼠牙盘7的松开,为实现分度动作做好准备。当工作台分度完成后,需要下降使工作台夹紧时,油液会从油道8进入活塞缸上腔,使活塞2向下移动,主轴5带动工作台下降。使上鼠牙盘6和下鼠牙盘7啮合,实现工作台的夹紧定位。5.4 工作台分度原理和结构图3.22工作台分度结构液压式数控分度工作台设计最重要的结构就是分度部分,此设计中的分度结构如上图3.22所示,工作台需要分度时,上升到一定高度,使主轴5下端的内齿圈12与下齿轮9啮合,为分度做好准备。数控指令控制油液进入齿条8油腔推动齿条运动,齿条的运动带动与之啮合的齿轮9转动,使齿条8的直线运动转变为齿轮9的旋转运动。齿轮9的转动带动内齿圈12的转动,因为内齿圈12与工作台的主轴5固定,所以齿轮传动系统的运动会带动工作台的转动,当工作台转动到位时发出数控信号,表示转动到位,实现了工作台的定量角度分度的动作。结论本课题结合目前TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台的研究现状和发展方向,具体阐述了一种TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台开发过程。本文主要完成的工作如下:1、TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台结构方案的确定。分析了TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台的特点,确定了TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台基本结构,并确定其基本尺寸。2、确定了TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台技术指标及参数。对该TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台进行了计算。3、零件的刚度和寿命计算与校核。对各个已设计零件进行刚度和寿命计算,确保满足使用要求,使该TH6340B卧式加工中心鼠牙盘式分度工作台有足够的可靠性。通过对专业知识的接触和深入学习,以及对相关信息的获取,我深切地认识到,就目前的发展而言,我国的工业还比较落后,与发达国家相比还存在很大的差距。尽管我们不断地在努力,但想在很短的时间内改变这种现状是很难的,尤其是对于我们这样一个国情的大国。所以,我们应该拥有的是一种民族意识,不断的追求创新。通过本次毕业设计,不仅把大学所学到的理论知识很好的运用到毕业设计中,而且培养了自己认真思考的能力,在处理问题时有了新的认识和方法,并加强了和同学之间进行探讨和解决问题的能力。致 谢毕业设计即将结束,在老师的指导和同学的帮助之下,学生对于道路设计有了更多新的认知,对设计有了更深一步的认识,整体脉络了解得更加的清晰透彻。通过毕业设计,学生对自己大学四年以来所学的知识有更多的认识。 毕业设计,帮助我们总结大学四年收获、认清自我。同时,还帮助我们改变一些处理事情时懒散的习惯。从最开始时的搜集资料,整理资料,到方案比选,确定方案,每一步都是环环相扣,衔接紧密,其中任何一个步骤产生遗漏或者疏忽,就会对以后的设计带来很多的不便。学生的动手能力和资料搜集能力在设计中也得到提升。毕业设计中很多数值、公式、计算方法都需要我们去耐心地查阅书籍,浏览资料,设计中需要用到辅助设计软件的地方,也需要我们耐心的学习。掌握其使用的要领,运用到设计当中去。最后汇总的时候,需要将前期各个阶段的工作认真整理。毕业设计结束了,通过设计,学生深刻领会到基础的重要性,毕业设计不仅仅能帮助学生检验大学四年的学习成果,更多的是毕业设计可以帮助我们更加清楚的认识自我,磨练学生的意志与耐性,这会为学生日后的工作和生活带来很大的帮助。参考文献1 张海燕.印刷机设计.北京:印刷工业出版社M,20062 成刚虎.印刷机械.北京:印刷工业出版社M.20073 齐福斌.印刷机.北京:印刷工业出版社M.20074 张海燕. 印刷机与印后加工设备.北京:中国轻工业出版社M.20045 周春国.王慧武.机械设计课程设计手册.西安:西安理工大学M.20086 毛昕等.主编画法几何及机械制图 高等教育出版社M.20047 江洪等.SolidWorks机械设计实例解析 机械工业出版社M 20068 王安岑,武吉梅.画法几何与机械制图M.西安:陕西科学技术出版社M,20019 黄颖为,刘琳琳. 印刷专业英语.西安:西安理工大学M.200810 Charles W. Beardsly, Mechanical Engineering, ASME, Regents Publishing Company,Inc,1998.11 Creveling C M. Tolerance Design:A Handbook
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