發(fā)動機配件生產(chǎn)線多工位工作臺設(shè)計【含圖紙】

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編號： 畢業(yè)設(shè)計說明書 題 目： 發(fā)動機配件生產(chǎn)線 多工位工作臺設(shè)計 學 院 ： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學生姓名： 呂 強 學 號： 1000110125 指導教師： 唐 焱 職 稱： 副教授 題目類型 ： 理論研究 實驗研究 工程設(shè)計 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā) 2014年 5 月 26日 I 摘 要 本畢業(yè)設(shè)計是根據(jù)企業(yè)指定產(chǎn)品的加工需求， 來 設(shè)計一種與生產(chǎn)線匹配，符合加工 技術(shù)要求的六工位工作臺。本設(shè)計 主要 內(nèi)容 是 選擇并設(shè)計相應的機構(gòu)，對 多工位工作臺 作 總體布局 設(shè)計 ，編制工作循環(huán)圖。 該工作臺 主要任務(wù)是 要完成工件的 上料、 注液涂敷 、 吹干 、下料 等 六 道工序 ，吹干過程 占用了三道工序 。 本設(shè)計 要求 單件 工件 生產(chǎn)周期 為 12s， 工藝 加工的 時間不低于 2s。 該 六工位回轉(zhuǎn)工作臺采用通過控制步進電機停動 的方法 來實 現(xiàn) 工作臺的 轉(zhuǎn)位和定位， 通過控制輸入電脈沖的數(shù)量和頻率來實現(xiàn)工作臺的角位移與轉(zhuǎn) 速 ，由步進電機帶動轉(zhuǎn)盤來移動工件，將工件夾持轉(zhuǎn)動到相應的工位進行加工 。 而步進 電機本身就帶有 很好的 自鎖的功能，對工件進行加工的 期間 轉(zhuǎn)盤就不會發(fā)生轉(zhuǎn)動，保證 整個加工過程中定位準確，從而使整個工件加工的質(zhì)量更好。 關(guān)鍵詞： 六工位回轉(zhuǎn)工作臺 ；步進電機；定位； 自鎖； II Abstract The graduation project base on the demand for the product processing enterprises designs a six processing stations workbench which designated to match the design of a production line and fit the technical requirement. The design of the main content is to select and design the appropriate agency, design a multi-position bench for the overall layout and draw the cycle diagram. The main task is to complete draw up the material on table of the work-piece, injection fluid coating, drying, cutting and other six processes, drying process takes three processes. The design requirements for cycle of single-piece production is 12s, craft processing time is not less than 2s. The six-station rotary table with stepper motor by controlling the stopping method to achieve transposition table and positioning, by controlling the input number and frequency of electrical pulses to achieve the angular displacement and speed table, by a stepping motor drive wheel to move the work-piece, the work-piece holder is rotated to the corresponding processing station. Because the stepper motor itself has a good self-locking function during machining of the work-piece, so the turntable occur rotated to ensure accurate positioning during the entire process, and so the process for the work-piece has a better quality. Keyword: Six-station rotary table; Stepper motors; positioning; self-locking; III 目 錄 1 緒論 ...................................................................................................................................................... 1 1.1 回轉(zhuǎn)工作臺的研究背景及意義 .................................................................................................... 1 1.2 回轉(zhuǎn)工作臺的歷史、現(xiàn)狀及應用 ................................................................................................ 1 1.3 課題的主要任 務(wù) ................................................................................................................................ 3 2 總體方案設(shè)計 ................................................................................................................................. 3 2.1 原理方案的設(shè)計 ................................................................................................................................ 3 2.2 動力的選擇 ......................................................................................................................................... 5 2.3 動力傳動方式的選擇 ........................................................................................................................ 5 2.4 軸承的選用 .......................................................................................................................................... 7 3 計算分析 ........................................................................................................................................... 8 3.1 工作臺回轉(zhuǎn)運動規(guī)律分析 ............................................................................................................... 8 3.2 步進電機啟動力矩的計算 ............................................................................................................... 9 3.3 直齒圓柱齒輪的傳動設(shè)計 ............................................................................................................. 10 3.3.1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) ......................................................................... 10 3.3.2、按齒面接觸強度設(shè)計 .............................................................................................................. 10 3.3.3、根據(jù)齒根彎曲強度計算 ......................................................................................................... 11 3.3.4、齒輪幾何尺寸 ........................................................................................................................... 13 3.3.5、齒輪驗算 ..................................................................................................................................... 13 3.3.6、齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸 .................................................................................................................. 13 3.3.7、第二對齒輪的設(shè)計 .................................................................................................................. 15 3.4 支撐軸的設(shè)計計算 .......................................................................................................................... 17 3.4.1、選擇軸的材料和熱處理 ......................................................................................................... 17 3.4.2、初步估算軸的 直徑 .................................................................................................................. 17 3.4.3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ........................................................................................................................... 17 3.5 滾動軸承的計算分析 ...................................................................................................................... 23 4 其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計 .......................................................................................................................... 24 4.1 精密轉(zhuǎn)盤的設(shè)計 .............................................................................................................................. 24 4.2 底座的設(shè)計 ........................................................................................................................................ 25 4.3 機架的設(shè)計 ........................................................................................................................................ 25 4.3.1 機架設(shè)計的準則 ....................................................................................................................... 25 4.3.2 機架設(shè)計的要求 ......................................................................................................................... 26 IV 4.3.3 機架材料的選擇 .......................................................................................................................... 26 4.3.4 機架結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ......................................................................................................................... 27 5 結(jié)論 .................................................................................................................................................... 28 謝 辭 ....................................................................................................................................................... 29 參考文獻 ................................................................................................................................................. 30 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（說明書）用紙 第 1 頁 共 30 頁 1 緒論 1.1 回轉(zhuǎn)工作臺的研究背景及意義 隨著 我國 現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)的 迅速 發(fā)展，特別是隨著 回轉(zhuǎn)工作臺 在自動化領(lǐng)域內(nèi)的 迅 速發(fā)展， 回轉(zhuǎn)工作臺 組合機床的研究已經(jīng)成為當今機 械 制造 行業(yè) 的一個重要方向，在現(xiàn) 代工業(yè)運用中，大多數(shù)機 械 的設(shè)計和制造都是用機床大批量完成的?，F(xiàn)代大型工業(yè)技術(shù) 的飛 快 發(fā)展，降低了 回轉(zhuǎn)工作臺 組合機床的實現(xiàn)成本，軟件支持機 械 也使得實現(xiàn)變得更 為簡單，因此，研究 回轉(zhuǎn)工作臺 組合機床的設(shè)計具有 非常重要的理論意義及 現(xiàn)實意義。 在工業(yè) 快 速發(fā)展的現(xiàn)代化浪潮中，各種機械設(shè)計和制造業(yè)中， 回轉(zhuǎn)工作臺 組合機床 的應用越來越廣泛，越來越轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，從這個意義上講，對 回轉(zhuǎn)工作臺 組合機床的 研究具有重要的現(xiàn)實意義。 回轉(zhuǎn)工作臺 組合機床是根據(jù)工件加工需要，以通用部件 為基 礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機床。 回轉(zhuǎn)工作臺 組合機床是按系列化標準 化設(shè)計的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計的專用部件組成的專用 機床。由于通用部件已經(jīng)標準化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，從而縮短了設(shè)計和制 造的周期，因此， 回轉(zhuǎn)工作臺 組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn) 中得到了廣泛的應用，并可用以組成自動生產(chǎn)線 6。 回轉(zhuǎn)工作臺是組合機床的一種輸送部件，它將被加工工件從一個工位轉(zhuǎn)換到另一個 工位。常常一個工位用作裝夾工件，而其他幾個工位同時對工件進行加工，因此，機床 的生產(chǎn) 率較高，一臺組合機床相當于一條圓形自動線，而且占地面積較小，其結(jié)構(gòu)比自 動線簡單。 多工位 回轉(zhuǎn) 工作臺 適合復雜機械零件流水作業(yè) 的 加工需求，具有運行平穩(wěn) 、 高效率 高等特點 。與自動線相比多工位回轉(zhuǎn) 工作臺 具有諸多的優(yōu)點。其應用范圍不斷擴 展。多工位回轉(zhuǎn)工作臺式機床同時具備柔性、生產(chǎn)率和精密的特點并能提供高度的技術(shù) 效能技術(shù)與精巧的機械設(shè)備想結(jié)合使其能高效加工某零件族。零件的整個加工過程越來 越多地是用單一零件夾具進行的。與在若干臺機床上加工的 “ 老式 ” 加工方法相比這不 僅簡化了生產(chǎn)的后勤工作而且大大地提高了加工精度。特別是當零件在 不同加工平面和 不同的加工軸之間具有相互制約的公差時。集成有若干個加工工位的多工位回轉(zhuǎn)工作臺 式機床更具特別優(yōu)勢 11。 1.2 回轉(zhuǎn)工作臺的歷史、現(xiàn)狀及應用 60 年代以來，跨國公司推動的產(chǎn)業(yè)全球化發(fā)展使得國際分工和國際貿(mào)易格局發(fā)生 了改變，加工貿(mào)易成為全球化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的本質(zhì)要求。在全球化背景下，對于發(fā)展中國家 而言，產(chǎn)業(yè)升級成為在全球化產(chǎn)業(yè)鏈條中由勞動密集環(huán)節(jié)向資本和技術(shù)密集環(huán)節(jié)逐步提 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（說明書）用紙 第 2 頁 共 30 頁 升的過程。由跨國公司推動的加工貿(mào)易的發(fā)展，為發(fā)展中國家切入全球高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈 條，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級提供了便捷路徑。其中回轉(zhuǎn)工作臺的運用得到了廣泛推廣，各種新型 工作臺不斷被引進，同時我國也自主研制和開發(fā)了一批適用、高效性的回轉(zhuǎn)工作臺。 加 工工件在一個工位上裝加后，工件可繞著工作臺軸線作圓周方向輸送，輸送到各工位后， 根據(jù)工藝要求，在工作臺分度轉(zhuǎn)位的過程中，使工件繞夾具軸線回轉(zhuǎn)，被加工工件的各 面可以依次朝外接受各工位上的動力部件加工。這樣的一臺多工位組合機床，除了可以 從被加工工件的頂面和朝向動力部件面進行加工外，還可對多 達五個面進行加工，擴大 了組合機床的應用范圍。 近 20年來， 回轉(zhuǎn)工作臺 組合機床自動線技術(shù)取得長足進步，自動線在加工精度、 生產(chǎn)效率、利用率、柔性化和綜合自動化等方面的巨大進步，標志著 回轉(zhuǎn)工作臺 組合機 床自動線技術(shù)發(fā)展達到了高水平。自動線的技術(shù)發(fā)展，刀具、控制和其他相關(guān)技術(shù)的進 步，特別是 CNC控制技術(shù)發(fā)展對自動線結(jié)構(gòu)的變革及其柔性化起著決定性的作用。隨著 市場需求的變化，柔性將愈來愈成為抉擇設(shè)備的重要因素。因此， 回轉(zhuǎn)工作臺 組合機床 自動線將面臨由高速加工中心組成的 FMS的激烈競爭 10。 回轉(zhuǎn)工作臺 是一種專用高效 自動化技術(shù)裝備，目前，由于它仍是大批量機械產(chǎn)品實 現(xiàn)高效、高質(zhì)量和經(jīng)濟性生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備，因而被廣泛應用于汽車、拖拉機、內(nèi)燃機和 壓縮機等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。其中，特別是汽車工業(yè)，是 回轉(zhuǎn)工作臺 最大的用戶。如德 國大眾汽車廠在 Salzgitter 的發(fā)動機工廠，在大批量生產(chǎn)的機械工業(yè)部門，大量采用 的設(shè)備是 回轉(zhuǎn)工作臺 組合機床。因此，組合機床的技術(shù)性能和綜合自動化水平，在很大 程度上決定了這些工業(yè)部門產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很 大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品的競爭力。 現(xiàn)代 回轉(zhuǎn)工作臺 組合機床和自動線作為機電一體 化產(chǎn)品，它是控制、驅(qū)動、測量、 監(jiān)控、刀具和機械組件等技術(shù)的綜合反映。近 20 年來，這些技術(shù)有長足進步，同時作 為組合機床主要用戶的汽車和內(nèi)燃機等行業(yè)也有很大的變化，其產(chǎn)品市場壽命不斷縮短， 品種日益增多且質(zhì)量不斷提高。這些因素有力地推動和激勵了 回轉(zhuǎn)工作臺 組合機床的不 斷發(fā)展。 由于 回轉(zhuǎn)工作臺 工序的高度集中，即在 同一個工作臺 上可同時完成一種或幾種不同 工序加工，因此適應了產(chǎn)量大、精度高的生產(chǎn)要求，并且克服了萬能機床結(jié)構(gòu)復雜、勞 動強度大、生產(chǎn)效率低、精度不易保證的缺點，以及專用機床通用性差、不適應現(xiàn)代技 術(shù)迅速發(fā)展、產(chǎn)品經(jīng)常更新的要求 .所以， 回轉(zhuǎn)工作臺 已廣泛應用到汽車、柴油機、電 動機、儀器儀表以及軍工產(chǎn)品等的生產(chǎn)上，并顯示出巨大的優(yōu)越性。 回轉(zhuǎn)式多工位組合機床，特別適合于加工輪廓尺寸在 250mm以內(nèi)的中小零件。這類 機床的應用主要集中于汽車、閥門、氣動、液壓、制鎖、輕工儀表和電氣等工業(yè)部門。 市場銷量大，因此在國內(nèi)外有許多從 事其設(shè)計和制造的廠家。如歐美的 rons-hoffen、 Diedeoheim、 witzig 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 2FE =380MPa； 2） 由機械設(shè)計第八版圖 10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)為 1KFN =2.5， 2KFN =2.5； 3） 計算彎曲 疲勞許 用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，由機械設(shè)計第八版式（ 10-12）得 1F = SK FEFN 11 = 4.15005.2 MPa=893MPa 2F = SK FEFN 22 = 4.13805.2 MPa=679MPa 4） 計算載荷系數(shù) K K= FFVA KKKK =1 1.1 1.2 1.145=1.5114 5） 齒形系數(shù)查取如下： 由機械設(shè)計第八版表 10-5查得 1aFY =2.76， 2aFY =2.3； 6） 應力校正系數(shù)查得如下： 由機械設(shè)計第八版表 10-5查得 1aSY =1.56， 2aSY =1.71； 7） 計算大、小齒輪的 F SaFYYa 并比較其大小 11a1FSaF YY = 89356.176.2 =0.0048 22a2FSaF YY = 67971.13.2 =0.0056 大齒輪的數(shù)值大 （ 2）設(shè)計計算 m 3 2 3 0056.0 214.0 10165114.12 =1.15 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（說明書）用紙 第 13 頁 共 30 頁 根據(jù)計算結(jié)果，由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)小于由齒面接觸疲勞強度計算模數(shù) m，因為彎曲強度所決定的承載能力是由齒輪模數(shù) m 的大小所決定，而僅齒輪直徑（即 齒數(shù)與模數(shù)的乘積）影響齒面接觸疲勞強度的承載能力，故由彎曲強度算得的模數(shù) 1.15 并就近圓整為標準值 m=1.5mm,按接觸強度計算算分度圓直徑為 d1 =36.445mm,計算小齒 輪齒數(shù)為 md11z = 5.1445.36 24 故大齒輪齒數(shù)為 2z =3 24=72 . 這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒根彎曲疲勞強度，又滿足了齒面接觸疲勞強度， 并避免浪費，結(jié)構(gòu)緊湊。 3.3.4、 齒輪 幾何尺寸 1）分度圓直徑計算 11d z m=24 1.5mm=36mm 22d z m=72 1.5mm=108mm 2)中心距離計算 a= 2d 21 d = 210836 mm=72mm 3)齒輪寬 度計算 b= 1d =0.4 36mm=14.4mm 取 1B =14mm, 2取 12mm. 3.3.5、 齒輪 驗算 tF = 2 1d3T =3 1081016 3 N=444.45N 2 tbFKA = 1245.4441 mmN =37.2 mmN S=1.5 顯然安全。 校核截面 II的右側(cè) 彎曲應力 b =WM = 3302112032 =7.96MPa 扭轉(zhuǎn)切應力 T = 3 32 30 104016 TW T =7.5MPa 在過盈配合處 k ，根據(jù)機械設(shè)計第八版附表 3-8用插值法求出，取值 k =0.8 k ， 故得 k =2.82 k =0.8 2.82=2.256 按磨削加工軸，表面質(zhì)量系數(shù)根據(jù)機械設(shè)計第八版附圖 3-4查為 =0.92 所以，計算綜 合系數(shù) 11k K =2.82+ 92.01 -1=2.91 11k K =2.256+ 92.01 -1=2.34 故軸在截面 II右側(cè)的安全系數(shù)為 mKS a 1 = 01.096.791.2 275 =11.87 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（說明書）用紙 第 22 頁 共 30 頁 S = maK 1 = 2 5.705.0 2 5.734.2 155 =17.29 caS = 22 SS SS = 22 29.1787.11 29.1787.11 =9.78S=1.5 所以此軸在截面 II 處右側(cè)的強度也滿足安全設(shè)計要求。 根據(jù)以上所述，現(xiàn)畫出軸的結(jié)構(gòu)圖 3-4如下 圖 3-4軸的結(jié)構(gòu) 尺寸圖 3.4.4 軸的剛度校核計算 由于該軸是豎直安置的，精密轉(zhuǎn)盤及其機械手工件的重量主要是由支座來承受的。 該軸只是一個傳動軸，只要是將將輸入的扭矩傳到精密轉(zhuǎn)盤，故該軸并沒有收到太大的 彎曲應力。所以對該軸進行 剛度校核時，只需對其進行扭轉(zhuǎn)剛度校核計算就可以了。 軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長的扭轉(zhuǎn)角 來表示。圓軸扭轉(zhuǎn)角 單位為（） /m的計算 公式為： = 5.73104 1LG l pi =1 (3-4) 式中： T 軸所受的扭矩， Nmm ； G 軸的材料的剪切彈性模量， MPa,對于鋼材， G=8.1*104MPa； Ip 軸截面的極慣性矩， mm4,對于圓軸， Ip 4/32 L 階梯軸受扭矩作用的長度， mm； 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（說明書）用紙 第 23 頁 共 30 頁 、 、 分別代表階梯軸第 i段上所受的扭矩、長度和極慣性矩，單 位同前； z 階梯軸受扭矩作用的軸段數(shù)。 由上述公式帶入數(shù)值可算得， = 0.386 式中， 為每米長的允許扭轉(zhuǎn)角，與軸的使用場合有關(guān)。而該軸是作為精密裝盤 下的一個傳動軸，對 傳動的精密度還是有一點的要求的。對于精密傳動軸，可取 = 0.25 0.5()/m；由于 = 0.386()/m處于精密傳動軸取值范圍之間，所以該軸的 扭轉(zhuǎn)剛度合格。 3.5 滾動軸承的計算分析 由于一般的傳動軸的滾動軸承失效形式主要是疲勞破壞。故對疲勞壽命進行計算。 由于轉(zhuǎn)盤重量不大，軸向力約為 Fa =150N， 查實用機械設(shè)計手冊 推力球軸承 51306 最小負荷常數(shù) A=4.51 102- ，由實用機械設(shè)計手冊推力球軸承最小軸上負荷的計算 公式為 F mina A 2 1000n ，又傳動軸轉(zhuǎn)速取 n=20r/min.， F mina 4.51 102- 2 100020 =1.8 5-10 N 顯然可安全使用。 故只需對對深溝球軸承 6006 進行壽命計算 軸承尺寸內(nèi)徑 d=30.000 mm ， 外徑 D=55.000 mm ， 厚度 T=13.000 mm 載荷容量 Cr =13.3 KN Cor =8.36KN 滾動軸承壽命驗算 Cr = P ff fTn Fhf 式中 : Cr 基本額定動載荷，單位 N hf 壽命系數(shù) 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（說明書）用紙 第 24 頁 共 30 頁 Ff 載荷系數(shù) nf 速度系數(shù) Tf 溫度系數(shù) P 當量動載荷，單位 N 得 P= Fh Tnr ff ffC 已知 Cr =13300N，預期壽命取 Lh =20000 h 查 實用 機械設(shè)計手冊得 hf = 3.42 Ff =1.4 nf =1.166 Tf =1 故 P= Fh Tnr ff ffC = 4.142.3 1166.113300 =3238.89N 由 Lh = PCfn rT16667 其中： Lh 軸承的壽命，單位 h； n 軸承轉(zhuǎn)速，單位 r/min ； P 軸承所受當量動載荷，單位 N； Cr 基本額定動載荷，單位 N； 已知：預取傳動軸轉(zhuǎn)速 n=20r/min， P=3238.89N， Cr =13300N Lh = PCfn rT16667 = 3 89.32381570012016667 =94915h Lh =20000h 故這對軸承滿足要求。 4 其他結(jié) 構(gòu)的設(shè)計 4.1 精密 轉(zhuǎn)盤的設(shè)計 回轉(zhuǎn)工作臺工作半徑 R 主要是由完成每道工序所需機構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸來確定的 ,通常 在 200 600mm。 待加工的 工件為內(nèi)空圓柱外形，尺寸范圍 為 ： (50-75) (60-90)， 且該 工件并不是被固定于轉(zhuǎn)盤上，而是被夾持于機械手上，考慮加工的環(huán)境 ，以及加工機構(gòu) 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（說明書）用紙 第 25 頁 共 30 頁 的選擇，此工作臺的精密轉(zhuǎn)盤的尺寸便選用直徑為 280mm，結(jié)構(gòu)如 圖 4-1所示 ： 圖 4-1 機密轉(zhuǎn)盤 剖視圖 4.2 底座的設(shè)計 底座主要是銜接與旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤于面板之間，承受了精密轉(zhuǎn)盤及機械手的重量，并且對 軸承和軸都起到定位的作用。由于該底座并不用承受太大的質(zhì)量，更多的是固定定位的 作用， 定位要求比較精確， 所以對該底座的壁厚就沒有太多的計算與校核， 更多的是要 求加工工藝高，尺寸誤差不能太大。故本設(shè)計的底座 結(jié)構(gòu) 如圖 4-2所示 ： 圖 4-2 底座結(jié)構(gòu)圖 4.3 機架的設(shè)計 4.3.1 機架設(shè)計的準則 (1)工況要求 任何機架的設(shè)計首先必須保證機器的特定工作要求。例如，保證機 架上安裝的零部件能順利運轉(zhuǎn)，機架的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)不致有阻礙運動件通過的突起； 設(shè)置執(zhí)行某一工況所必需的平臺；保證上下料的要求、人工操作的方便及安全等。 (2)剛度要求 在必須保證特定外形條件下，對機架的主要要求是剛度。例如機床 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（說明書）用紙 第 26 頁 共 30 頁 的零部 件中，床身的剛度則決定了機床的生產(chǎn)率和加工產(chǎn)品的精度 ;在齒輪減速器中， 箱殼的剛度決定了齒輪的嚙合性及運轉(zhuǎn)性能。 (3)強度要求 對于一般設(shè)備的機架，剛度達到要求，同時也能滿足強度的要求。 但對于重載設(shè)備的強度要求必須引起足夠的重視。其準則是在機器運轉(zhuǎn)中可能發(fā)生的最 大載荷情況下，機架 上任何點的應力都不得大于允許權(quán)力。此外，還要滿足疲勞強度的 要求。 對于某些機器的機架尚需滿足振動或坑振的要求。例如振動機械的機架；受沖擊 的機架；考慮地震影響的高架等。 (4)穩(wěn)定性要求 對于細長的或薄璧的受壓結(jié)構(gòu)及受彎 壓結(jié)構(gòu)存在失穩(wěn)問題，某 些板殼結(jié)構(gòu)也存在失穩(wěn)問題或局部失穩(wěn)問題。失穩(wěn)對結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生很大的破壞，設(shè)計時必 須校核。 (5)美觀 目前對機器的要 求不僅要能完成特定的工作，還要使外形美觀。 (6)其他 如散熱的要求 ;防腐蝕及特定環(huán)境的要求；對于精密機械、儀表等熱變形 小的要求等。 特別提出注意的是，設(shè)計和工藝是相輔相成的，設(shè)計的基礎(chǔ)是工藝。所以設(shè)計要遵 循工藝的規(guī)范，要考慮工藝的可能性、先進性和經(jīng)濟性。 4.3.2 機架設(shè)計的要求 在滿足機架設(shè)計準則的前提下，必須根據(jù)機架的不同 用途和所處環(huán)境，考慮下列各 項要求，并有所偏重： 1 機架的重量輕，材料選擇合適，成本低。 2 結(jié)構(gòu)合理，便于制造。 3 結(jié)構(gòu)應使機架上的零部件安裝、調(diào)整、修理和更換都方便。 4 結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，工藝性好，還應使機架本身的內(nèi)應力小，由溫度變化引起的變形 應力小。 5.抗振性能好。 6.耐腐蝕，使機架結(jié)構(gòu)在服務(wù)期限內(nèi)盡量少修理。 7.有導軌的機架要求導軌面受力合理，耐磨性良好。 4.3.3 機架材料的選擇 通過查找資料和估算，且機架不用太過于復雜，負重不是很大。本設(shè)計直接采用不 銹鋼方鋼焊接來做機架。選擇方鋼管作機架材料的理由有 幾個方面 : (1)方鋼管受力性能好 ,它的截面慣性矩與截面抵抗矩以及回轉(zhuǎn)半徑等截面特性均 比等截面積的角鋼、其他型鋼或角鋼組合 T形截面等構(gòu)件的大。 (2)由于方鋼管桁架構(gòu)件間采用直接焊接 ,節(jié)省了節(jié)點板和角鋼組合墊板的材料 ,從 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（說明書）用紙 第 27 頁 共 30 頁 而節(jié)約鋼材 20%30%。同時也可以避免角鋼與墊板電焊不當對桿件造成的損傷。而且省 去節(jié)點板 ,可使桿件直接傳力 ,提高了桁架受力性能。 (3)方鋼管桁架整體性能好 ,制作安裝時翻身、起吊都比較容易 ,不易變形。 (4)在承載力相同的情況下 ,管截面的表面積較開口截面的表面積小 ,從而減少了防 火、防腐涂層的面積及其費用。 4.3.4 機架結(jié)構(gòu)的設(shè)計 綜合考慮到機架的設(shè)計準則和要求以及實用性，本設(shè)計便采用簡單的四角支架結(jié)構(gòu)， 為了增強該支架的使用壽命和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在立桿上增加了 4根橫梁， 這樣又能顯得 更美觀。其大概結(jié)構(gòu)圖如下： 圖 4-3 主視圖 4-4 側(cè)視圖 4-5 俯視圖 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（說明書）用紙 第 28 頁 共 30 頁 5 結(jié)論 本畢業(yè)設(shè)計是根據(jù)企業(yè)指定產(chǎn)品的加工需求， 來 設(shè)計一種與生產(chǎn)線匹配，符合加工 技術(shù)要求的六工位工作臺， 主要是 選擇并設(shè)計相應的機構(gòu)，對 多工位工作臺作 總體布局 設(shè)計 ，編制工作循環(huán)圖。 在設(shè)計六工位回轉(zhuǎn)工作臺的過程中，有三個因素是必須關(guān)注的， 而且他們之間相互聯(lián)系，即 工作臺的動力機構(gòu) 、 工作臺 需要執(zhí)行的任務(wù)和 工作臺 的 間歇 機構(gòu) ，不應該把他們彼此孤立起來考慮。改變其中的一個因素而維持其它的兩個不變， 那么將導致 工作臺不能按預定的工作方式去運行 。 該工作臺要完成工件的 上料、 注液涂 敷 、 吹干 、下料 等 六 道工序 。該工件加工過程要求 單件 工件 生產(chǎn)周期 為 12s，工藝 加工 的 時間不低于 2s。由于這個要求是周期短且加工工藝時間較長，那么留給由一個工位移 動到下一個工位的時間久很有限 ，這就要求轉(zhuǎn)盤開始轉(zhuǎn)動的一瞬間需要很大的角加速度。 較短的時間內(nèi)需要提供較大的扭矩，這對動力機構(gòu)有很大的要求，考慮到經(jīng)濟實用性， 本設(shè)計就采用了步進電機作為該工作臺的 動力機構(gòu)。由于對工件進行加工的過程中需要 停止轉(zhuǎn)動，所以該工作臺還需要有間歇機構(gòu)?？紤]到該工作臺的動力機構(gòu)是步進電機， 則可以 采用通過控制步進電機停動的方法來實現(xiàn)工作臺的轉(zhuǎn)位和定位， 通過控制輸入電 脈沖的數(shù)量和頻率來實現(xiàn)工作臺的角位移與轉(zhuǎn)速 ，由步進電機帶動轉(zhuǎn)盤來移動工件，將 工件夾持轉(zhuǎn)動到相應的工位進行加工 。 而步進電機本身就帶有很好的自鎖的功能，對工 件進行 加工的期間轉(zhuǎn)盤就不會發(fā)生轉(zhuǎn)動，保證整個加工過程中 準確 定位，從而使整個工 件加工的質(zhì)量更好。 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（說明書）用紙 第 29 頁 共 30 頁 謝 辭 這次畢業(yè)設(shè)計不同與以往任何一次課程設(shè)計，它耗時更長，獨立性更高，要求更加 嚴格細致。它不但要求我們能充分利用在校期間所學的課程的專業(yè)知識，同時也要求我 們具有良好的理解力、掌握力和實際運用的靈活度。 在設(shè)計過程中給我印象最深的是作為一名設(shè)計人員，面對一項設(shè)計任務(wù)時，不僅要 能夠熟練的運用相關(guān)專業(yè)知識，同時還要考慮到在實際應用中所面對的場地、環(huán)境、資 金和實際加工等一系列問題。我考慮過采用液壓、氣壓傳動。但是，液壓、氣壓系統(tǒng)對 環(huán)境要求高，且對密封性要求嚴格，同時要求配置液壓泵、氣壓泵等相關(guān)裝置。而氣體 的可壓縮性導致了整個裝置的精度較低。于是改用步進電機驅(qū)動。在確定了電機驅(qū)動后， 相應的設(shè)計思路也逐漸清晰了。我選擇了這一課題來作為我的畢業(yè)設(shè)計不僅是對我四年 知識的考察，也是對我應用這些能力的考察，我盡力使自己的設(shè)計 減少錯誤，但是由于 知識和能力的欠缺，這套設(shè)計依然不夠完善。在設(shè)計部分由于設(shè)計之初忽略了實際問題， 但由于時間的緊迫，加上整套設(shè)計的基本定型而未能加以修正。 通過本次設(shè)計我學到的不僅僅是多工位回轉(zhuǎn)工作臺這單一方面的了解，同時也讓我 熟悉了關(guān)于設(shè)計的各個方面的流程以及一種設(shè)計思路體系，學會了把自己在大學期間所 學的知識運用到實際工作中的方法。從前總感覺學的許多科目沒有實際意義，到現(xiàn)在才 覺得以前的專業(yè)知識不夠扎實，從而給自己的設(shè)計過程帶來了很大的麻煩。這次設(shè)計培 養(yǎng)了我的綜合能力、自學能力，讓我在以后走上工作崗位能夠更快 的適應。 畢業(yè)設(shè)計并不要求很強的能力，只需要一點恒心、一點用心、一點耐心就足夠了。 盡管我沒有接受過專門的機械加工的訓練，但在這里，只要積極的去學習，去嘗試，甚 至偶爾犯一些小錯誤都是一種收獲，當然最重要的是其中的無窮樂趣。 本設(shè)計是在唐焱老師的親切關(guān)懷和悉心指導下完成的。在此衷心感謝 唐焱 老師三個 多月來對我在學習上的指導和幫助。唐焱老師淵博的知識，敏銳的洞察力，清晰的設(shè)計 體系，嚴謹求實的工作作風和 深厚的專業(yè)修養(yǎng) 都給我留下了深刻的印象，值此設(shè)計完成 之際，謹向恩師致以衷心的感謝和崇高的敬意。在本次設(shè)計中，遇到問題時 ，指導老師 給我耐心講解，悉心指導，同時也和我 一起討論，解決了很多實際問題，我的設(shè)計才能 順利完成。 設(shè)計期間， 黃偉老師 在 設(shè)計說明書撰寫上給了我 很多幫助 和很好的建議 ， 感謝黃偉 老師的悉心指導。 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計（說明書）用紙 第 30 頁 共 30 頁 參考文獻 1 機械設(shè)計手冊聯(lián)合編寫組 .機械設(shè)計手冊 M.北京：化學工業(yè)出版社 2006. 2 劉會霞 ， 金屬工藝學 M.北京：中國機械教育協(xié)會 機械工業(yè) 出版社 ， 2011.06 3 陳長生，機械基礎(chǔ) M.北京：機械工業(yè)出版社， 2010.11 4 周文玲，互換性與測量技術(shù) M.北京：機械工業(yè)工業(yè)出版社， 2011.06 5 孫靖民 ， 現(xiàn)代機械設(shè)計方法 M.黑龍江：哈爾濱工業(yè)大學出版社， 2013 6 楊明貴 ,自動機械設(shè)計 M 黑龍江： 哈爾濱理工大學出版社， 2003. 7 李念奎等，鋁合金材料及熱處理 技術(shù) M.北京： 冶金工業(yè) 出版社， 2012. 8 萬 曉航等 ， CAXA 制造工程師 2008 實用教程 M.北京： 北京理工大學 出版社 ， 2010.07 9 韓志軍等，工程力學 M.北京：科學出版社 2011.07 10 趙群 ,加工中心回轉(zhuǎn)工作臺部件的結(jié)構(gòu)分析 J.現(xiàn)代制造工程 ,2002. 11 楊春華 ,徐耀坤 . 普通回轉(zhuǎn)工作臺的改進 J.摩托車技術(shù) , 2003. 12 鄭雪梅等，機械零部件測繪造型 M.北京：清華大學出版社 2010.07 13 萬蘇文等，典型零件工藝分析與加工 M.北京：清華大學出版社 2010.08 14 濮 良貴等，機械設(shè)計 M.西北：高等教育出版社， 2006. 15 坂本正文，步進電機應用技術(shù) M北京：科學出版社， 2003. 16 韓良，電子精密機械設(shè)計 M北京；東京大學出版社， 2000. 17 單輝祖，材料力學 M北京；高等教育出版社 2004. 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