畢業(yè)設(shè)計(jì)-數(shù)控車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)【6張圖紙】
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外文資料翻譯
Control Machine, On The Necessity Of The Reform
1 at the necessity of reform micro
Micro, nc machine tools are prominent than traditional superiority, and these advantages are from the numerical control system contains the power of computers.
The traditional machining process of complex curves and surfaces, etc.
Because computers are excellent operation ability, can be instantaneous accurately calculate the instantaneous should coordinate each exercise, so can exercise into complex compound curve or surface.
Can realize the automatic processing, and is flexible, thus to improve efficiency than traditional machine 3-7 times.
Because computers are memory and storage capacity, can input program, then remember and storage procedures according to the order to perform automatic, so as to realize automation. If you replace a CNC program, can realize the automation of another workpiece machining, thereby piece and small batch production automation, so called "flexible".
Machining parts of high precision, small size, which makes easy dispersion, no longer need to "repair match means".
Can achieve more processes, reduce the concentration of frequent in handling.
With automatic alarm, automatic control, automatic compensation of self-discipline function, thus realizing unattended processing for a long time.
The benefits derived from above five. Such as: reduce the labor intensity, save labor (a person can watch more tool machine), reduce the tooling, shorten the cycle of new product trial production cycle, and to make rapid reaction to market demand, etc.
These advantages is unimaginable, is a very significant breakthrough. In addition, the numerical control machine tools or pushing FMC (flexible manufacturing unit), FMS (FMS) and CIMS (computer integrated manufacturing system) enterprise informationization reform. CNC manufacturing automation technology has become the core technology and basic techniques.
2 macro see the necessity of reform
Macro, industrialized countries, people of mechanical industry, in the 1970s and early 1980s has started large-scale application of numerical control machine. Its essence is to use information technology, the traditional industry (including the army, and machinery industry). Except in the manufacturing process using nc machine tools, FMC, FMS, still include in product development and implementation of CAD, CAM, CAE, virtual manufacturing and production management in the implementation of the management information system (MIS), CIMS etc. In the production of products and the increase in information technology, including the content of artificial intelligence. Because of using information technology to foreign armies, people machinery industry in-depth reform (called information), eventually making their products in the international military and civilian goods market competitiveness greatly strengthened. And we in information technology to transform traditional industries in developed countries behind than about 20 years. If our machine, CNC ownership of the proportion of numerical control (rate) to 1995 only 1.9% in 1994, while Japan has reached by 20.8%, so every year there are lots of the import of mechanical and electronic products. This is from on macroscopic illustrates the necessity of nc reform.
Second, how to reform nc
1 the rise of industry transformation, and abroad
In the United States, Japan and Germany and other developed countries, their machine reconstruction, as a new economic growth industries, is in the golden age. Due to the machine as well as technology advances, machine reconstruction is a "eternal". Our machine reconstruction from old, also with numerical control technology industry into the new industry. In the United States, Japan, Germany, using CNC machine and production technical renovation has broad market, has formed a line of nc machine tools and new industry transformation. In the United States, machine tool called transformation industry. Remanufacturing (regeneration) The famous company engaged in renewable industry: Bertsche engineering Co., ayton machine Co., Devlieg - Bullavd (depot) services group, US equipment company, etc. American companies in China to open. In Japan, machine tools modification (called transformation industry Retrofitting). Engaged in the modification of the famous company has possession: Wei engineering group, three machinery company, p.dubois chiyoda machine company worker, wild zanretsuken engineering company, waterside field engineering company, morikawa engineering company, etc.
普通車床的數(shù)控化改造
機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造的必要性。
首先從微觀看改造的必要性：
微觀上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。
可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。
由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。
可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，而且是柔性自動(dòng)化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍。
由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲(chǔ)能力，可以將輸入的程序記住和存儲(chǔ)下來，然后按程序規(guī)定的順序自動(dòng)去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。數(shù)控機(jī)床只要更換一個(gè)程序，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動(dòng)化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動(dòng)化，故被稱為實(shí)現(xiàn)了“柔性自動(dòng)化”。
加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。
可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。
擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長時(shí)間無人看管加工。
由以上五條派生的好處。如：降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了勞動(dòng)力（一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床），減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對(duì)市場需求作出快速反應(yīng)等等。
以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個(gè)極為重大的突破。此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。
其次宏觀看改造的必要性：
宏觀上看，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的軍、民機(jī)械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括軍、民機(jī)械工業(yè)）進(jìn)行技術(shù)改造。除在制造過程中采用數(shù)控機(jī)床、FMC、FMS外，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS（管理信息系統(tǒng)）、CIMS等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對(duì)國外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強(qiáng)。而我們?cè)谛畔⒓夹g(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國家約落后20年。如我國機(jī)床擁有量中，數(shù)控機(jī)床的比重（數(shù)控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已達(dá)20.8％，因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口。這也就從宏觀上說明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。
如何進(jìn)行機(jī)床數(shù)控化改造
國外改造業(yè)的興起
在美國、日本和德國等發(fā)達(dá)國家，它們的機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時(shí)代。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個(gè)"永恒"的課題。我國的機(jī)床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。在美國、日本、德國，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床再生（Remanufacturing）業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton機(jī)床公司、Devlieg-Bullavd（得寶）服務(wù)集團(tuán)、US設(shè)備公司等。美國得寶公司已在中國開辦公司。在日本，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床改裝（Retrofitting）業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團(tuán)、崗三機(jī)械公司、千代田工機(jī)公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。?
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：數(shù)控車床電動(dòng)刀架設(shè)計(jì)
學(xué) 生：
指 導(dǎo) 教 師：
專 業(yè) 班 級(jí)：
年 4 月 12 日
1. 課題名稱：
數(shù)控車床電動(dòng)刀架設(shè)計(jì)及控制
2.課題研究背景：
制造業(yè)是一個(gè)國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標(biāo)志著該國或地區(qū)經(jīng)濟(jì)的實(shí)力，科技水平，生活水準(zhǔn)和國防實(shí)力。國際市場的競爭歸根到底是各國制造生產(chǎn)能力及機(jī)械制造裝備的競爭。 自從20世紀(jì)60年代世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床問世以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和機(jī)械制造技術(shù)等各相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已成為現(xiàn)代先進(jìn)制造系統(tǒng)(FMS，CIMS等)中不可缺少的基礎(chǔ)技術(shù)。由于機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜，種類繁多。現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的“使用難、維修難”問題，已經(jīng)是影響數(shù)控機(jī)床有效利用的首要問題。工業(yè)發(fā)達(dá)國家都非常注重機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，為了用先進(jìn)技術(shù)和工藝裝備制造業(yè)，機(jī)械制造裝備工業(yè)得到先發(fā)展。對(duì)比之下，我國目前機(jī)械制造業(yè)的裝備水平還比較落后，表現(xiàn)在大部分工廠的機(jī)械制造裝備基本上是通用機(jī)床加專用工藝裝備，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造裝備中的比重還非常低，導(dǎo)致“剛性”強(qiáng),更新產(chǎn)品速度慢，生產(chǎn)批量不宜太小，生產(chǎn)品種不宜過多；自動(dòng)化程度基本上還是“一個(gè)工人，一把刀，一臺(tái)機(jī)床”，導(dǎo)致勞動(dòng)生產(chǎn)率低下，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。 因此，要縮小我國同工業(yè)發(fā)達(dá)國家的差距,我們必須在機(jī)械制造裝備方面大下功夫，其中最重要的一個(gè)方面就是增加數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造裝備中的比重?cái)?shù)控車床的刀架是機(jī)床的重要組成部分。刀架用于夾持切削用的刀具，因此其結(jié)構(gòu)直接影響機(jī)床的切削性能和切削效率。在一定程度上，刀架的結(jié)構(gòu)和性能體現(xiàn)了機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)水平。
隨著數(shù)控車床的不斷發(fā)展，刀架結(jié)構(gòu)形式也在不斷翻新。其中按換刀方式的不同，數(shù)控車床的刀架系統(tǒng)主要有回轉(zhuǎn)刀架、排式刀架和帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置等多種形式。其中，帶刀庫的數(shù)控加工中心自動(dòng)換刀裝置自1958年研制成功以來，其機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制方式不斷得到改進(jìn)和完善，形式多種多樣，目前常見的有更換主軸頭換刀以及帶刀庫的自動(dòng)換刀系統(tǒng)。
數(shù)控刀架的發(fā)展趨勢(shì)是：隨著數(shù)控車床的發(fā)展，數(shù)控刀架開始向快速換刀、電液組合驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展。?
目前國內(nèi)數(shù)控刀架以電動(dòng)為主，分為立式和臥式兩種。立式主要用于簡易數(shù)控車床；臥式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋轉(zhuǎn)，就近選刀，用于全功能數(shù)控車床。另外，臥式刀架還有液動(dòng)刀架和伺服驅(qū)動(dòng)刀架。電動(dòng)刀架是數(shù)控車床重要的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，合理地選配電動(dòng)刀架，并正確實(shí)施控制，能夠有效的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，消除人為誤差，提高加工精度與加工精度的一致性等等。另外，加工工藝適應(yīng)性和連續(xù)穩(wěn)定的工作能力也明顯提高：尤其是在加工幾何形狀較復(fù)雜的零件時(shí)，除了控制系統(tǒng)能提供相應(yīng)的控制指令外，很重要的一點(diǎn)是數(shù)控車床需配備易于控制的電動(dòng)刀架，以便一次裝夾所需的各種刀具，靈活方便地完成各種幾何形狀的加工。
國外數(shù)控機(jī)床附件產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用比較早，經(jīng)驗(yàn)豐富，再由于技術(shù)進(jìn)步，新材料，新結(jié)構(gòu)的不斷出現(xiàn)與應(yīng)用，使得其產(chǎn)品的可靠性比較高。
國外主要分為日本和歐美兩大流派。其產(chǎn)品的特點(diǎn)是夾緊力大，采用專用電機(jī)，體積小，轉(zhuǎn)矩大，可靠性高，耐磨，可靠性較高。比如，日本日研公司部分回轉(zhuǎn)刀架的核心部件蝸桿副，蝸輪采用氮化鋼，齒部表面采用氮化處理，硬度高；蝸桿為硬質(zhì)合金蝸桿；整個(gè)蝸桿副為硬齒面接觸，耐磨。既實(shí)現(xiàn)了高速又保證了高可靠性。還有德國的肖特（SAUTER）、意大利的杜普洛馬蒂克（DUPLOMATIC）和巴魯法迪（BARUFFALDI）等，他們都有自己的系列、規(guī)格和專利。像肖特（SAUTER）的刀架，采用行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)方向均為同一方向，沒有像蝸桿副的降速機(jī)構(gòu)的交叉軸設(shè)計(jì)，易于一體化布置。采用牙嵌式齒行離合器的升起和加緊，空行程轉(zhuǎn)角、小效率高，且自鎖功能可靠。其控制部分大都與機(jī)床一起采用CNC控制，目前國際比較好的系統(tǒng)有西門子，法拉克，三菱等。
數(shù)控刀架的市場分析：國產(chǎn)數(shù)控車床將向中高檔發(fā)展，中檔采用普及型數(shù)控刀架配套，高檔采用動(dòng)力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種。
3. 課題研究意義：
意義：自動(dòng)換刀系統(tǒng)是數(shù)控車床的重要組成部分。刀具夾持元件的結(jié)構(gòu)特性及它與機(jī)床主軸的聯(lián)絡(luò)方式，將直接影響機(jī)床的加工性能。刀庫結(jié)構(gòu)形式及刀具交換裝置的工作方式，則會(huì)影響機(jī)床的換刀效率。自動(dòng)換刀系統(tǒng)本身及相關(guān)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，又會(huì)對(duì)整機(jī)的成本造價(jià)產(chǎn)生直接影響。數(shù)控機(jī)床是多品種小批量生產(chǎn)的高效自動(dòng)化的技術(shù)群體, 它是把多工序加工、切刀具磨損和測量等各種功能集為一體的自動(dòng)化機(jī)床。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展, 數(shù)控機(jī)床已是衡量一個(gè)國家機(jī)械制造工業(yè)水平的重要標(biāo)志。其中數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架是數(shù)控車床的重要部件之一， 刀架用于夾持切削用的刀具，因此其結(jié)構(gòu)直接影響機(jī)床的切削性能和切削效率。它在一定程度上標(biāo)志著數(shù)控車床的技術(shù)水平，并且與加工精度和生產(chǎn)效率密切相關(guān)。因此，國內(nèi)外都在不斷地提高數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架的重復(fù)定位精度和換刀速度，以適應(yīng)高質(zhì)量、高效率生產(chǎn)的要求。目前具有世界先進(jìn)水平的數(shù)控車床，其換刀速度已達(dá)到1s 以內(nèi)，重復(fù)定位精度可保證小于0.002mm。
隨著數(shù)控車床的發(fā)展，數(shù)控刀架開始向快速換刀、電液組合驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展。德國Sauter（肖特）公司的產(chǎn)品的性能指標(biāo)較高，代表數(shù)控車床用轉(zhuǎn)塔刀架的發(fā)展前景，具體表現(xiàn)在：
（1）刀架轉(zhuǎn)位時(shí)間最短，且轉(zhuǎn)位準(zhǔn)確。數(shù)控刀架作為數(shù)控機(jī)床必需的功能部件，直接影響機(jī)床的性能和可靠性，是機(jī)床的故障高發(fā)點(diǎn)。這就要求設(shè)計(jì)的刀架具有轉(zhuǎn)位快，定位精度高，切向扭矩大的特點(diǎn)。它采用蝸桿傳動(dòng)，上下齒盤嚙合，螺桿夾緊的工作原理。
（2）刀架定位精度高、動(dòng)作迅速、穩(wěn)定可靠。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床的切削加工精度在很大程度上取決于刀尖位置。由于在加工過程中刀尖位置不進(jìn)行人工調(diào)整，因此，轉(zhuǎn)塔刀架在結(jié)構(gòu)上必須有足夠的強(qiáng)度和剛性，以及合理的定位結(jié)構(gòu)，以保證轉(zhuǎn)塔刀架在每一次轉(zhuǎn)位之后，都具有盡可能高的重復(fù)定位精度。 Sauter公司產(chǎn)品正是滿足了這一要求, 才使其能夠承受粗加工時(shí)的切削抗力同時(shí)滿足各種精密加工的要求。
(3）可多刀夾持，雙向轉(zhuǎn)位和任意刀位就近選刀。
(4）應(yīng)用范圍廣，維修方便等特點(diǎn)。
通過對(duì)自動(dòng)換刀系統(tǒng)的分析和研究培養(yǎng)了自己進(jìn)行綜合分析和提高解決實(shí)際問題的能力，從而達(dá)到鞏固、擴(kuò)大、深化所學(xué)知識(shí)的目的。
通過對(duì)文獻(xiàn)的查閱和了解培養(yǎng)了自己調(diào)查研究，熟悉有關(guān)技術(shù)政策，運(yùn)用國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)等工具書，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、編寫技術(shù)文件的獨(dú)立工作能力。
通過對(duì)總體方案的分析與設(shè)計(jì)使自己建立正確的設(shè)計(jì)思想；初步掌握解決本專業(yè)工程技術(shù)問題的方法和手段；從而使自己受到一次工程師的基本訓(xùn)練。
4.設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容
1. 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、上刀體鎖緊與精定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、刀架抬起機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；
2. 分析自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的工作原理；
3. 主要傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算；
4. 電氣控制部分設(shè)計(jì)，包括硬件電路和控制軟件的設(shè)計(jì)；
5. 繪制裝配圖，零件圖。打印圖紙。編寫畢業(yè)論文。
5.方案設(shè)計(jì)（論文）
回轉(zhuǎn)刀架的工作原理及過程
回轉(zhuǎn)刀架的工作原理
立式數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架由固定部分（刀架基座或下刀體），轉(zhuǎn)動(dòng)部分（刀架座或上刀體）和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)三部分組成，并采用了臥軸外露式電動(dòng)機(jī)布局。
回轉(zhuǎn)刀架的工作過程
本設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)刀架的工作原理為機(jī)械螺母升降轉(zhuǎn)位式。工作過程可分為刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、刀架定位并壓緊等幾個(gè)步驟，其工作過程如下：
⑴ 刀架抬起
當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后, 通過接口電路使電機(jī)正轉(zhuǎn), 經(jīng)傳動(dòng)裝置2、驅(qū)動(dòng)蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)1、蝸輪帶動(dòng)絲桿螺母機(jī)構(gòu)8逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) ,此時(shí)由于齒盤3、4處于嚙合狀態(tài)，在絲桿螺母機(jī)構(gòu)8轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使上刀架體產(chǎn)生向上的軸向力將齒盤松開并抬起,直至兩定位齒盤3、4 脫離嚙合狀態(tài),從而帶動(dòng)上刀架和齒盤產(chǎn)生“上臺(tái)”動(dòng)作。
⑵ 刀架轉(zhuǎn)位
當(dāng)圓套8逆時(shí)針轉(zhuǎn)過150°時(shí)，齒盤3、4完全脫開，此時(shí)銷釘準(zhǔn)確進(jìn)入圓套8中的凹槽中，帶動(dòng)刀架體轉(zhuǎn)位。
⑶ 刀架定位 當(dāng)上刀架轉(zhuǎn)到需要到位后（旋轉(zhuǎn)90°、180°或270°），數(shù)控裝置發(fā)出的換刀指令使霍爾開關(guān)9 中的某一個(gè)選通,當(dāng)磁性板10 與被選通的霍爾開關(guān)對(duì)齊后,霍爾開關(guān)反饋信號(hào)使電機(jī)反轉(zhuǎn),插銷7在彈簧力作用下進(jìn)入反靠盤 5地槽中進(jìn)行粗定位，上刀架體停止轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)繼續(xù)反轉(zhuǎn)，使其在該位置落下，通過螺母絲桿機(jī)構(gòu)7使上刀架移到齒盤3、4 重新嚙合, 實(shí)現(xiàn)精確定位。
⑷ 刀架壓緊
刀架精確定位后，電機(jī)及許反轉(zhuǎn)，夾緊刀架，當(dāng)兩齒盤增加到一定夾緊力時(shí)， 電機(jī)由數(shù)控裝置停止反轉(zhuǎn)，防止電機(jī)不停反轉(zhuǎn)而過載毀壞，從而完成一次換刀過程。
6. 進(jìn)度安排
第一周 收集資料，閱讀文獻(xiàn)；
第二周 編制開題報(bào)告；
第三周 外文翻譯；
第四周 總體方案設(shè)計(jì)；
第五周 控制系統(tǒng)傳感器設(shè)計(jì)和選型；
第六周 控制系統(tǒng)電氣元件設(shè)計(jì)和選型；
第七周 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)；
第八周 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)；
第久周 變頻器選型設(shè)計(jì)、硬件電路設(shè)計(jì)；
第十周 控制系統(tǒng)原理圖、接線圖、面板布置圖設(shè)計(jì)；
第十一周 控制系統(tǒng)程序流程圖以及程序設(shè)計(jì)；
第十二周 整理說明書；
第十三周 整理說明書；
第十四周 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，形成畢業(yè)設(shè)計(jì)全部文件，準(zhǔn)備答辯。
第十五周 畢業(yè)答辯
7.文獻(xiàn)查閱概況
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 李洪.實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1999
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[15]A.-M. Le Ray;H.Gautier; J.-M. Bouler A new technological procedure using sucrose as porogen compound to manufacture porous biphasic calcium phosphate ceramics of appropriate micro- and macrostructure
CERAMICS INTERNATIONAL 2010, 36(1)
摘要：In the domain of implantable materials, the porosity and pore size distribution of a material in contact with bone is decisive for bone ingrowth and thus the control of the porosity is of great interest. The use of a new porogen agent, i.e. sucrose is proposed to create a porosity in biphasic calcium phosphate blocks. The technological procedure is as follows: sucrose and mineral powder are mixed, then compressed by isostatic compression and sintering finally eliminates sucrose. Blocks obtained were compared to a manufactured product: Triosite~R (Zimmer, Etupes, France) which porosity is created through a naphthalene sublimation process. Results have shown that the incorporation of sucrose allows the preparation of porous blocks with controlled porosity varying from 40 to 80% and with macro-, meso- and microporosity characteristics depending on the percentage of sucrose added as well as on the granulometry of both sucrose and mineral powder.
[16]NECULAICATA LIN LUNGU Achieving Procedure of a Kinetic Model to Predict the Influence of the Process Global Temperature on a Technological Alcoholic Fermentation II.An Arrhenius type Kinetic Model Revista de Chimie 2008;59(4)
摘要：The aim of the present work is to offer a practical methodology to realise an Arrhenius type kinetic model for a biotechnological process of alcoholic fermentation based on the Saccharomyces cerevisiae yeast.Using the experimental data we can correlate the medium temperature of fermentation with the time needed for a fermentation process under imposed conditions of economic efficiency.
[17]Mahmut Eksioglu ; Kemal Kizilaslan Steering-wheel grip force characteristics of drivers as a function of gender, speed, and road condition
International Joumal of Industrial Ergonomics 2008;38（3/4）
摘要：This paper presents the results of a steering-wheel grip force study of male and female drivers driving an automobile on two different road conditions (smooth and rough asphalt) at two different speeds (45mph = 72 km/h and 65mph = 105 km/h). Thirteen subjects (males and females) participated in this study. The force measurements were made through a custom-made capacitive pressure mapping system wrapped around the steering wheel. Results indicated significantly higher absolute force and net grip force values for the male drivers in comparison to the female drivers. On the other hand, the vehicle speed and the road condition did not significantly affect these response variables.
[18]Mahmut Eksioglu Relative optimum grip span as a function of hand anthropometry International Juornal of Industrial Ergonomics 2004; 34(1)
摘要：This study investigates the optimum grip span relative to an individual's hand anthropometry (ROGS) for an isometric power grip exertion. Maximum voluntary isometric grip force (MVGF), muscular activity (EMG) and subjective rating (SR) were used as criteria. Two complementary experiments were conducted. In both experiments, nine different widths of span, separated with 0.5cm intervals, were tested across 12 subjects. The span size was a function of one's modified thumb crotch length (TCL{sub}m). In the first experiment, the grip spans were tested as a function of MVGF and SR. The results of this experiment indicate TCL{sub}m-2 as the ROGS. The SR was also supportive of this result. In the second experiment, EMG at a constant force (30% MVGF) was evaluated as a function of the grip span. The EMG based efficiency coefficients indicate TCL{sub}m-2.5 as the optimum span, resulting in the least muscular activity. Based on the analysis of MVGF, EMG and SR, the ROGS is in the interval, TCL{sub}m-2.5 ≤ ROGS ≤ TCL{sub}m-2, indicating a precise location of optimum grip span as a function of one's TCL{sub}m. This result suggests that hand-powered tools with two-handles should be designed for adjustability as a function of TCL{sub}m.
8.指導(dǎo)老師
簽名：
20 年 月 日
8
數(shù)控車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)
數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架的設(shè)計(jì)
摘要
數(shù)控車床今后將向中高當(dāng)發(fā)展，中檔采用普及型數(shù)控刀架配套，高檔采用動(dòng)力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種，預(yù)計(jì)近年來對(duì)數(shù)控刀架需求量將大大增加。數(shù)控刀架的發(fā)展趨勢(shì)是：隨著數(shù)控車床的發(fā)展，數(shù)控刀架開始向快速換刀、電液組合驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展。根據(jù)加工對(duì)象不同，有四方刀架、六角刀架和八（或更多）工位的圓盤式軸向裝刀刀架等多種形式。回轉(zhuǎn)刀架上分別安裝四把、六把或更多刀具，并按數(shù)控裝置的指令換刀。本部分主要對(duì)四工位立式電動(dòng)刀架的機(jī)械設(shè)計(jì)和應(yīng)用繼電-接觸控制系統(tǒng)控制部分的設(shè)計(jì)。并對(duì)以上部分運(yùn)用CAD做圖，對(duì)電動(dòng)刀架有更直觀的了解。
關(guān)鍵詞：數(shù)控刀架, 電動(dòng)刀架，四工位
NUMERICAL CONTROL LATHE
TURRET SADDLE’S DESIG
ABSTRACT
The CNC lathe in the future will be high when the development of mid-range universal CNC tool carrier with matching high-grade use of power-type knife, both hydraulic turret, servo turret, vertical turret and other varieties, is expected in recent years on the NC turret demand will increase significantly. CNC turret trend is: With the development of CNC lathes, CNC turret began to fast tool change, electro-hydraulic combination of drive and servo drive direction. According to processingThere are four knife, hexagonal turret, and eight (or more) station of the disc cutter knife and other forms of axial loading. Were installed on the rotary turret 4, 6 or more tools, numerical control device in accordance with ATC instructions. This section mainly four-station vertical electric tool for mechanical design and application of relay - access control system for the design of control section. Some of the above as well as the use of CAXA to do maps, electric tool has a more intuitive understanding. The final proposed for electric razors made comments and measures.
KEY WORDS: NC razors, electric razors, four-station
目 錄
前 言 1
第1章 數(shù)控車床的概述 2
1.1概述 2
1.2 數(shù)控車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的發(fā)展趨勢(shì) 2
1.3 刀架的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 3
1.4 主要技術(shù)參數(shù) 3
第2章 數(shù)控車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的設(shè)計(jì) 4
2.1 回轉(zhuǎn)刀架的工作過程 4
2.2 電機(jī)的選用 5
2.3 蝸桿及蝸輪的選用與校核 6
2.3.1 選擇傳動(dòng)的類型和精度等級(jí) 6
2.3.2 選擇材料和確定許用應(yīng)力 6
2.3.3 按接觸強(qiáng)度確定主要參數(shù) 6
2.4 蝸桿軸的設(shè)計(jì) 8
2.4.1 蝸桿軸的材料選擇，確定許用應(yīng)力 8
2.4.2 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估算軸的最小直徑 8
2.4.3 確定各軸段的直徑和長度 9
2.4.4 蝸桿軸的校核 10
2.4.5 鍵的選取與校核 13
2.5 蝸輪軸的設(shè)計(jì) 14
2.5.1 蝸輪軸材料的選擇，確定需用應(yīng)力 14
2.5.2 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估算軸的最小直徑 14
2.5.3 確定各軸段的直徑和長度 14
2.6 中心軸的設(shè)計(jì) 15
2.6.1 中軸的材料選擇,確定許用應(yīng)力 15
2.6.2 確定各軸段的直徑和長度 15
2.6.3 軸的校核 15
2.7 齒盤的設(shè)計(jì) 16
2.7.1 齒盤的材料選擇和精度等級(jí) 16
2.7.2 確定齒盤參數(shù) 16
2.7.3 按接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算 17
2.8 軸承的選用 18
2.8.1 軸承的類型 18
2.8.2 軸承的游隙及軸上零件的調(diào)配 18
2.8.3 滾動(dòng)軸承的配合 18
2.8.4 軸承的潤滑 19
2.8.5 滾動(dòng)軸承的密封裝置 19
第3章 刀架體設(shè)計(jì) 20
謝 辭 22
參考文獻(xiàn) 23
外文資料翻譯 24
22
前 言
目前國內(nèi)數(shù)控刀架以電動(dòng)為主，分為立式和臥式兩種。立式主要用于簡易數(shù)控車床；臥式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋轉(zhuǎn)，就近選刀，用于全功能數(shù)控車床。另外，臥式刀架還有液動(dòng)刀架和伺服驅(qū)動(dòng)刀架。電動(dòng)刀架是數(shù)控車床重要的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，合理地選配電動(dòng)刀架，并正確實(shí)施控制，能夠有效的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，消除人為誤差，并且提高加工精度的一致性。另外，加工工藝適應(yīng)性和連續(xù)穩(wěn)定的工作能力也明顯提高：尤其是在加工幾何形狀較復(fù)雜的零件時(shí)，除了控制系統(tǒng)能提供相應(yīng)的控制指令外，很重要的一點(diǎn)是數(shù)控車床需配備易于控制的電動(dòng)刀架，以便一次裝夾所需的各種刀具，靈活方便地完成各種幾何形狀的加工。
本設(shè)計(jì)題目為《數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架》，它是根據(jù)實(shí)際情況，針對(duì)市場需求而提出的畢業(yè)設(shè)計(jì)，是一次綜合性、應(yīng)用性和實(shí)踐性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)過程。
數(shù)控車床的刀架是機(jī)床的重要組成部分。刀架用于夾持切削用的刀具，因此其結(jié)構(gòu)直接影響機(jī)床的切削性能和切削效率。在一定程度上，刀架的結(jié)構(gòu)和性能體現(xiàn)了機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)水平。
通過畢業(yè)設(shè)計(jì)能進(jìn)一步擴(kuò)大和深化自己所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本技能；提高自己的設(shè)計(jì)計(jì)算能力，制圖能力；使我們懂得如何編寫技術(shù)性文件，正確使用技術(shù)資料、手冊(cè)及相關(guān)的工具書，更能培養(yǎng)我們嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍和實(shí)事求是的工作作風(fēng),從而實(shí)現(xiàn)從學(xué)生向工程技術(shù)人員的過渡。
第1章 數(shù)控車床的概述
1.1概述
數(shù)控車床的刀架是機(jī)床的重要組成部分。刀架用于夾持切削用的刀具，因此其結(jié)構(gòu)直接影響機(jī)床的切削性能和切削效率。在一定程度上，刀架的結(jié)構(gòu)和性能體現(xiàn)了機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)水平。隨著數(shù)控車床的不斷發(fā)展，刀架結(jié)構(gòu)形式也在不斷翻新。其中按換刀方式的不同，數(shù)控車床的刀架系統(tǒng)主要有回轉(zhuǎn)刀架、排式刀架和帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置等多種形式。傳統(tǒng)的車床例如CA6140的刀架上只能裝一把刀，換刀的速度慢，換刀后還須重新對(duì)刀，并且精度不高，生產(chǎn)效率效率低，不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，因此有必要對(duì)機(jī)床的換刀裝置進(jìn)行改進(jìn)。自1958年首次研制成功數(shù)控加工中心自動(dòng)換刀裝置以來，自動(dòng)換刀裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制方式不斷得到改進(jìn)和完善。自動(dòng)換刀裝置是加工中心的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的形式多種多樣，目前常見的有：回轉(zhuǎn)刀架換刀，更換主軸頭換刀以及帶刀庫的自動(dòng)換刀系統(tǒng)。
初步了解了設(shè)計(jì)題目（電動(dòng)刀架）及發(fā)展概況，設(shè)計(jì)背景，對(duì)刀架有了一些印象，對(duì)整理設(shè)計(jì)思路 安排設(shè)計(jì)時(shí)間有很好的輔助作用。對(duì)一些參數(shù)的進(jìn)行了解同時(shí)按準(zhǔn)則要求來完成設(shè)計(jì)。
1.2 數(shù)控車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的發(fā)展趨勢(shì)
數(shù)控刀架的發(fā)展趨勢(shì)是：隨著數(shù)控車床的發(fā)展，數(shù)控刀架開始向快速換刀、電液組合驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展。?
目前國內(nèi)數(shù)控刀架以電動(dòng)為主，分為立式和臥式兩種。立式刀架有四、六工位兩種形式，主要用于簡易數(shù)控車床；臥式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋轉(zhuǎn)，就近選刀，用于全功能數(shù)控車床。另外臥式刀架還有液動(dòng)刀架和伺服驅(qū)動(dòng)刀架。電動(dòng)刀架是數(shù)控車床重要的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，合理地選配電動(dòng)刀架，并正確實(shí)施控制，能夠有效的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，消除人為誤差，提高加工精度與加工精度的一致性等等。另外，加工工藝適應(yīng)性和連續(xù)穩(wěn)定的工作能力也明顯提高：尤其是在加工幾何形狀較復(fù)雜的零件時(shí)，除了控制系統(tǒng)能提供相應(yīng)的控制指令外，很重要的一點(diǎn)是數(shù)控車床需配備易于控制的電動(dòng)刀架，以便一次裝夾所需的各種刀具，靈活方便地完成各種幾何形狀的加工。
數(shù)控刀架的高、中、低檔產(chǎn)品市場數(shù)控刀架作為數(shù)控機(jī)床必需的功能部件，直接影響機(jī)床的性能和可靠性，是機(jī)床的故障高發(fā)點(diǎn)。這就要求設(shè)計(jì)的刀架具有轉(zhuǎn)位快，定位精度高，切向扭矩大的特點(diǎn)。它的原理采用蝸桿傳動(dòng)，上下齒盤嚙合，螺桿夾緊的工作原理。
1.3 刀架的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
我們的設(shè)計(jì)過程中，本著以下幾條設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：
(1) 轉(zhuǎn)位準(zhǔn)確可靠，工作平穩(wěn)安全。
(2) 按最短路線就近選位，轉(zhuǎn)位時(shí)間短。
(3) 重復(fù)定位精度高。
(4) 防水、防屑、密封性優(yōu)良。
(5) 剛度高，適宜重負(fù)荷切削。
(6) 重量達(dá)到最輕。
(7)應(yīng)用基本公式求相稱尺寸和最佳尺寸。
(8)根據(jù)性能組合選擇材料。
(9)在儲(chǔ)備零件與整體零件之間精心的進(jìn)行選擇。
(10)進(jìn)行功能設(shè)計(jì)以適應(yīng)制造工藝和降低成本的要求。
1.4 主要技術(shù)參數(shù)
（1）最大許用力矩（Nm）Mq 100 Mx 200 Ms 100
（2）換刀時(shí)間 （旋轉(zhuǎn)90°、180°或270°）分別為1.5、2 、2.5
（2）重復(fù)定位精度：（mm）<0.005
（3）電機(jī)功率(w) 120
（4）電機(jī)轉(zhuǎn)速（rpm）1400r/min
數(shù)控車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)
第2章 數(shù)控車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的設(shè)計(jì)
2.1 回轉(zhuǎn)刀架的工作過程
回轉(zhuǎn)刀架的工作原理為機(jī)械螺母升降轉(zhuǎn)位式。工作過程可分為刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、刀架定位并壓緊等幾個(gè)步驟。圖2-1為螺旋升降式四方刀架。
（1）刀架抬起 當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后, 通過接口電路使電機(jī)正轉(zhuǎn), 經(jīng)傳動(dòng)裝置聯(lián)軸器2、驅(qū)動(dòng)蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)1、蝸輪帶動(dòng)絲桿螺母機(jī)構(gòu)8逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) ,此時(shí)由于23端齒盤處于嚙合狀態(tài)，在絲桿螺母機(jī)構(gòu)8轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使上刀架10體產(chǎn)生向上的軸向力將端齒盤23松開并抬起,直至兩定位端齒盤23脫離嚙合狀態(tài),從而帶動(dòng)上刀架體10和齒盤產(chǎn)生“上臺(tái)”動(dòng)作。
刀架轉(zhuǎn)位 當(dāng)轉(zhuǎn)位套12逆時(shí)針轉(zhuǎn)過160°時(shí)，端齒盤23完全脫開，此時(shí)銷釘21準(zhǔn)確進(jìn)入轉(zhuǎn)位套12中的凹槽中，帶動(dòng)刀架體10轉(zhuǎn)位。
（2）刀架定位 刀架體10轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶著電刷座18轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)到程序指定的刀號(hào)時(shí)（旋轉(zhuǎn)90°、180°或270°），粗定位銷22在彈簧的作用下進(jìn)入反靠盤24的槽中進(jìn)行粗定位，同時(shí)電刷17接觸導(dǎo)通，使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，由于粗定位槽的限制，刀架體10不能轉(zhuǎn)動(dòng)，使其在該位置垂直落下，刀架體10和刀架底座9上的端面齒嚙合，實(shí)現(xiàn)精確定位。
（3）刀架壓緊 刀架精確定位后，電機(jī)繼續(xù)反轉(zhuǎn)，此時(shí)蝸輪8停止轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿軸5繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，隨夾緊力增加，轉(zhuǎn)矩不斷增加大時(shí)，達(dá)到一定值時(shí)，在傳感器的控制下電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖2-1 螺旋升降式四方刀架
2.2 電機(jī)的選用
2.2.1初擬傳動(dòng)方案
根據(jù)技術(shù)要求電動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的刀架轉(zhuǎn)速n=25.4r/min,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1400r/min，初步確定傳動(dòng)比。
故選用具有較大傳動(dòng)比的蝸輪蝸桿傳動(dòng)。許多機(jī)械加工需要微量進(jìn)給。要實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給，步進(jìn)電機(jī)、直流伺服交流伺服電機(jī)都可作為驅(qū)動(dòng)元件。對(duì)于后兩者，必須使用精密的傳感器并構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給。電動(dòng)刀架并沒有特殊要求,所以選用一般的三相異步電動(dòng)機(jī)即可。
由參考文獻(xiàn)[1]表3.15-4查得電動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的電動(dòng)機(jī)Y160M-4。
2.3 蝸桿及蝸輪的選用與校核
2.3.1 選擇傳動(dòng)的類型和精度等級(jí)
考慮到傳遞的功率不大，轉(zhuǎn)速較低，選用蝸桿精度為8級(jí)，GB10089-88 。
2.3.2 選擇材料和確定許用應(yīng)力
由參考文獻(xiàn)［6］《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表17-4查得蝸桿選用45鋼，表面淬火，硬度為45～55HRC，蝸輪齒圈用ZCuSn10P1 砂模鑄造，為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT150制造。
由表17-6查得
［e］h=200MPa，［e］f=51MPa
2.3.3 按接觸強(qiáng)度確定主要參數(shù)
根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。傳動(dòng)中心距：
(2-1)
（1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)距T2
按Z1=2，估取效率η=0.8，則
T2=T*η*i=3.5382N.M (2-2)
（2）確定載荷系數(shù)K
因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)Kβ=1；由使用系數(shù)KA表從而選取KA=1.15；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù)KV=1.1；則
K=KA*Kβ*KV=1*1.15*1.1=1.265≈1.27(2-3)
（3）確定彈性影響系數(shù)ZE
因選用的鑄錫磷青銅蝸輪和蝸桿相配，故
（4）確定接觸系數(shù)Zρ
先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1和傳動(dòng)中心距a的比值=0.30，從而可查出Zρ=3.12。
（5）確定許用應(yīng)力[σH]
根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅zcusn10p1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度＞45HRC，從而可查得蝸輪的基本許用應(yīng)力[σH]’=268MPA。
因?yàn)殡妱?dòng)刀架中蝸輪蝸桿的傳動(dòng)為間隙性的，故初步定位、其壽命系數(shù)為KHN=0.92，則
[σH]= KHN[σH]’=0.92×268=246.56≈247MPA(2-4)
（6）計(jì)算中心距
(2-5)
取中心距a=50mm，m=1.25mm，蝸桿分度圓直徑d1=22.4mm，這時(shí)=0.448，從而可查得接觸系數(shù)=2.72，因?yàn)椋糧ρ，因此以上計(jì)算結(jié)果可用。
蝸桿和蝸輪主要幾何尺寸計(jì)算
（1）蝸桿
分度圓直徑：d1=22.4mm
直徑系數(shù)：q=17.92，
蝸桿頭數(shù)：Z1=1
分度圓導(dǎo)程角：γ=3°11′38″
蝸桿軸向齒距：PA==3.94mm；(2-6)
蝸桿齒頂圓直徑：(2-7)
蝸桿齒根圓直徑：（2-8）
蝸桿軸向齒厚：=2.512mm(2-9)
蝸桿軸向齒距：（2-10）
（2）蝸輪
蝸輪齒數(shù)：Z2 =45
變位系數(shù)Χ=0
驗(yàn)算傳動(dòng)比：i=/=45/1=45(2-11)
蝸輪分度圓直徑：d2=mz2=72mm (2-12)
蝸輪喉圓直徑：da2=d2+2ha2=93.5(2-13)
蝸輪喉母圓直徑：rg2=a-1/2 da2 =50-1/293.5=3.25(2-14)
蝸輪齒頂圓直徑：（2-15）
蝸輪齒根圓直徑：（2-16）
蝸輪外圓直徑：當(dāng)在z=1時(shí)，（2-17）
2.4 蝸桿軸的設(shè)計(jì)
2.4.1 蝸桿軸的材料選擇，確定許用應(yīng)力
考慮軸主要傳遞蝸輪的轉(zhuǎn)矩，為普通用途中小功率減速傳動(dòng)裝置。
選用45號(hào)鋼，正火處理，
2.4.2 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估算軸的最小直徑
（2-18）
扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取α=0.6
抗彎截面系數(shù)W=0.1d3
取dmin=15.14mm
2.4.3 確定各軸段的直徑和長度
根據(jù)各個(gè)零件在軸上的定位和裝拆方案確定軸的形狀及直徑和長度。
圖2-1 蝸桿軸
d1=d5 同一軸上的軸承選用同一型號(hào)，以便于軸承座孔鏜制和減少軸承類型。
d6軸上有一個(gè)鍵槽，故槽徑增大5%,取d6=14mm,
d1=d5=d1′×(1+5%)=15.89mm ,圓整d1=d5=17mm,
所選軸承類型為深溝球軸承，型號(hào)為6203，B=12mm，D=40mm，
d2起固定作用，定位載荷高度可在（0.07～0.1）d1范圍內(nèi)，
d2=d1+2a=19.38～20.04mm，故d2取20mm
d3為蝸桿與蝸輪嚙合部分，故d3=24mm
d4=d2=20mm,便于加工和安裝
L1為與軸承配合的軸段，查軸承寬度為12mm，端蓋寬度為10mm，
則L1=22mm
L2尺寸長度與刀架體的設(shè)計(jì)有關(guān)，蝸桿端面到刀架端面距離為65mm，故L2=43mm
L3為蝸桿部分長度L3≥（11+0.06z2）m=21.92mm，圓整L3取30mm
L4取55mm，L5一部分在刀架里，一部分伸出刀架體取L5=40mm，L6則與聯(lián)軸器和電動(dòng)機(jī)相連長度為30mm，取L6=30mm
兩軸承的中心跨度為128mm，軸的總長為220mm
2.4.4 蝸桿軸的校核
作用在蝸桿軸上的圓周力
(2-19)
其中d1=28mm
則
徑向力 (2-20)
切向力 (2-21)
圖2-2 軸向受力分析
(2-22)
(2-23)
求水平方向上的支承反力
圖2-2 水平方向支承力
(2-25)
求水平彎矩,并繪制彎矩圖
圖2-3 水平彎矩圖
求垂直方向的支承反力
(2-26)
查文獻(xiàn)[9]表2.2—4，，，，
其中，，
(2-27)
圖2-4 垂直方向支承反力
求垂直方向彎矩，繪制彎矩圖
圖2-5 垂直彎矩圖
求合成彎矩圖，按最不利的情況考慮
(2-28)
圖2-6 合成彎矩圖
計(jì)算危險(xiǎn)軸的直徑
(2-29)
查文獻(xiàn)[9]表15—1，材料為調(diào)質(zhì)的許用彎曲應(yīng)力，則
所以該軸符合要求。
2.4.5 鍵的選取與校核
考慮到d5=105%×15.14=15.89mm, 實(shí)際直徑為17mm，所以強(qiáng)度足夠
由GB1095-79查得，尺寸b×h=5×5，l=20mm的A型普通平鍵。
按公式進(jìn)行校核
，，，。查文獻(xiàn)[9]表6—2，取則
(2-30)
該鍵符合要求。
由普通平鍵標(biāo)準(zhǔn)查得軸槽深t=30mm,轂槽深t1=2.3mm
2.5 蝸輪軸的設(shè)計(jì)
2.5.1 蝸輪軸材料的選擇，確定需用應(yīng)力
考慮到軸主要傳遞蝸輪轉(zhuǎn)矩，為普通中小功率減速傳動(dòng)裝置
選用45號(hào)鋼，正火處理，， ［eь］-1=55MPa
2.5.2 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估算軸的最小直徑
查文獻(xiàn)[9]《機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表15—1，取45號(hào)調(diào)質(zhì)剛的許用彎曲應(yīng)力，則
由于軸的平均直徑為34mm，因此該軸安全。
2.5.3 確定各軸段的直徑和長度
根據(jù)各個(gè)零件在軸上的定位和裝拆方案確定軸的形狀及直徑和長度
d1即蝸輪輪芯為68mm
d2為蝸輪軸軸徑最小部分取34mm
d3軸段與上刀架體有螺紋聯(lián)接，牙型選梯形螺紋，根據(jù)文獻(xiàn)[8]《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》表8-45
取公稱直徑為d3=44mm，螺距P=12mm，H=6.5mm
查表8-46得，外螺紋小徑為31mm
內(nèi)、外螺紋中徑為38mm
內(nèi)螺紋大徑為45mm
內(nèi)螺紋小徑為32mm
旋合長度取55mm
L2尺寸長度為34mm，蝸輪齒寬b2 當(dāng)z1≤3時(shí)，b2≤0.75da1=15.6mm取b2=15mm
2.6 中心軸的設(shè)計(jì)
2.6.1 中軸的材料選擇,確定許用應(yīng)力
考慮到軸主要起定位作用，只承受部分彎矩，為空心軸，因此只需校核軸的剛度即可。
選用45號(hào)鋼，正火處理，， ［eь］-1=55MPa
2.6.2 確定各軸段的直徑和長度
根據(jù)各個(gè)零件在軸上的定位和裝拆方案確定軸的形狀及直徑和長度
d1=15mm,
d2與軸承配合，軸承類型為推力球軸承，型號(hào)為6203d=17mm,
d1=19,T=12mm,D=35mm
所以d2=17mm
d3與軸承配合，軸承類型為推力球軸承，型號(hào)為6204，
d=25mm,d1=27mm,T=15mm,D=47mm
2.6.3 軸的校核
軸橫截面的慣性矩
分配各軸段的長度L1=80mm,L2=93mm,L3=20mm
車床切削力F=2KN,E=210GPa
(2-31)
(2-32)
因此
＜［］
y＜［y］
中心軸滿足剛度條件
2.7 齒盤的設(shè)計(jì)
2.7.1 齒盤的材料選擇和精度等級(jí)
上下齒盤均選用45號(hào)鋼，淬火，180HBS初選7級(jí)精度等級(jí)
2.7.2 確定齒盤參數(shù)
考慮齒盤主要用于精確定位和夾緊，齒形選用三角齒形，上下齒盤由于需相互嚙合，參數(shù)可相同
當(dāng)蝸輪軸旋轉(zhuǎn)150°時(shí)，上刀架上升5mm，齒盤的齒高取4mm
由
(2-33)
得算式 4=（2×1+0.25）m
標(biāo)準(zhǔn)值ha*=1.0, c*=0.25
求出m=1.78mm,取標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm
齒盤齒全高h(yuǎn)=（2ha*+c*）m=(2×1+0.25)×2=4.5mm
取齒盤內(nèi)圓直徑d為120mm，
外圓直徑為140mm
齒頂高 ha=ha*m=1×2=2mm
齒根高 hf=(ha*+c*)m=2.5mm
齒數(shù)z=38
齒寬b=10mm
齒厚
齒盤高為5mm
2.7.3 按接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算
⑴確定有關(guān)計(jì)算參數(shù)和許用應(yīng)力
(2-35)
⑵取載荷系數(shù)kt=1.5
⑶由文獻(xiàn)表9-12取齒寬系數(shù)Фd=1.0
⑷由表9-10查得材料的彈性影響系數(shù)Ze=189.8， ?。?20°，故ZH=2.5
⑸查圖9-34取=380,取=380
⑹L=60×24×1×(8×300×15)N2=5.18×107
⑺由圖9-35查得接觸疲勞壽命系數(shù)Z=1.1 ，Z=1.1
⑻計(jì)算接觸疲勞需用應(yīng)力
取安全系數(shù)S=1，由參考文獻(xiàn)[8]《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》（9-44）得
(2-36)
按齒根抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由式（9-46）得抗彎強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為
(2-37)
確定公式內(nèi)的各參數(shù)數(shù)值
⑴由文獻(xiàn)圖9-37查得，抗彎疲勞強(qiáng)度極限:
⑵由文獻(xiàn)圖9-38查得，抗彎疲勞壽命系數(shù)，
⑶查圖取
⑷計(jì)算抗彎疲勞許用應(yīng)力，取抗彎疲勞安全系數(shù)SF=1.4
由式（9-47）得
(2-38)
⑸彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算
(2-39)
故滿足彎曲疲勞強(qiáng)度要求
2.8 軸承的選用
滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一。它是依靠主要元件的滾動(dòng)接觸來支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承摩擦力小，功率消耗少，啟動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。并且常用的滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此使用滾動(dòng)軸承時(shí)，只要根據(jù)具體工作條件正確選擇軸承的類型和尺寸。驗(yàn)算軸承的承載能力。以及與軸承的安裝、調(diào)整、潤滑、密封等有關(guān)的“軸承裝置設(shè)計(jì)”問題。
2.8.1 軸承的類型與校核
考慮到軸各個(gè)方面的誤差會(huì)直接傳遞給加工工件時(shí)的加工誤差，因此選用調(diào)心性能比較好的深溝球軸承。此類軸承可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷，安裝時(shí)可調(diào)整軸承的游隙,所以選擇深溝球軸承6203型號(hào).
2.8.2 軸承的游隙及軸上零件的調(diào)配
軸承的游隙和預(yù)緊時(shí)靠端蓋下的墊片來調(diào)整的，這樣比較方便。
2.8.3 滾動(dòng)軸承的配合
滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，為使軸承便于互換和大量生產(chǎn)，軸承內(nèi)孔于軸的配合采用基孔制，即以軸承內(nèi)孔的尺寸為基準(zhǔn)；軸承外徑與外殼的配合采用基軸制，即以軸承的外徑尺寸為基準(zhǔn)
2.8.4滾動(dòng)軸承的潤滑
考慮到電動(dòng)刀架工作時(shí)轉(zhuǎn)速很高，并且是不間斷工作，溫度也很高。故采用油潤滑，轉(zhuǎn)速越高，應(yīng)采用粘度越低的潤滑油；載荷越大，應(yīng)選用粘度越高的。
2.8.5 滾動(dòng)軸承的密封裝置
軸承的密封裝置是為了阻止灰塵，水，酸氣和其他雜物進(jìn)入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO(shè)置的。密封裝置可分為接觸式及非接觸式兩大類。
唇形密封圈靠彎折了的橡膠的彈性力和附加的環(huán)行螺旋彈簧的緊扣作用而套緊在軸上，以便起密封作用。唇形密封圈封唇的方向要緊密封的部位。即如果是為了油封，密封唇應(yīng)朝內(nèi)；如果主要是為了防止外物浸入，密封唇應(yīng)朝外。
數(shù)控車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)
第3章 刀架體設(shè)計(jì)
計(jì)首先要考慮刀架體內(nèi)零件的布置及與刀架體外部零件的關(guān)系，應(yīng)考慮以刀架體設(shè)下問題：
(a) 滿足強(qiáng)度和剛度要求。因?yàn)榈都荏w的剛度不僅影響傳動(dòng)零件的正常工作，而且還影響部件的工作精度。
(b) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。如支點(diǎn)的安排、開孔位置和連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等均要有利于提高刀架體的強(qiáng)度和剛度。
(c) 工藝性好。包括毛坯制造、機(jī)械加工及熱處理、裝配調(diào)整、安裝固定、吊裝運(yùn)輸、維護(hù)修理等各方面的工藝性。
(d) 造型好、質(zhì)量小。
刀架體的常用材料有：
鑄鐵，多數(shù)刀架體的材料為鑄鐵，鑄鐵流動(dòng)性好，收縮較小，容易獲得形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的箱體。鑄鐵的阻尼作用強(qiáng)，動(dòng)態(tài)剛性和機(jī)械加工性能好，價(jià)格適度。加入合金元素還可以提高耐磨性。
鑄造鋁合金，用于要求減小質(zhì)量且載荷不太大的箱體。多數(shù)可通過熱處理進(jìn)行強(qiáng)化，有足夠的強(qiáng)度和較好的塑性。
本文所設(shè)計(jì)的下刀架體采用HT150鑄造，其具體結(jié)構(gòu)見零件圖。
數(shù)控車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)
結(jié) 論
本次設(shè)計(jì)采用了四工位刀架，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，渦輪蝸桿的傳動(dòng)，有效的實(shí)現(xiàn)了縮短輔助時(shí)間,減少多次安裝零件引起的誤差。本次設(shè)計(jì)的四工位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)比較簡單，滿足時(shí)間短,刀具重復(fù)定位精度夠,足夠的刀具存儲(chǔ)以及安全可靠等基本要求。
回轉(zhuǎn)刀架在結(jié)構(gòu)上必須具有良好的強(qiáng)度和剛度，以承受粗加工時(shí)的切削抗力和減少刀架在切削力作用下的位移變形，提高加工精度。由于車削加工精度在很大程度上取決于刀尖位置，對(duì)于數(shù)控車床來說，加工過程中刀架部位要進(jìn)行人工調(diào)整，因此更有必要選擇可靠的定位方案和合理的定位結(jié)構(gòu)，以保證回轉(zhuǎn)刀架在每次轉(zhuǎn)位之后具有高的重復(fù)定位精度（一般為0.001～0.005mm)。
數(shù)控車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)
謝 辭
隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。經(jīng)過一個(gè)多月的奮戰(zhàn)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。
在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前,覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己所學(xué)知識(shí)還比較欠缺,自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程，在以后的工作、生活中,我會(huì)不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。知識(shí)必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。
在此要感謝我的指導(dǎo)老師——黃桂琴老師對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，提高了自己動(dòng)手的能力，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響，在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西將是我最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。
數(shù)控車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)
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