數(shù)控機(jī)床分度工作臺設(shè)計

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1、數(shù)控機(jī)床分度工作臺設(shè)計 摘要 本論文對數(shù)控機(jī)床分度工作臺進(jìn)行了設(shè)計，通過研究分度工作臺的基本原理，結(jié)合數(shù)控、液壓驅(qū)動、齒輪傳動等知識，設(shè)計出一種運用于加工中心的數(shù)控機(jī)床分度工作臺。為了提高工作臺的分度精度，本設(shè)計采用了多彈性齒減小累積誤差的原理，設(shè)計出半彈性齒的工作臺分度裝置。這種彈性齒分度精度高、制造成本低、經(jīng)濟(jì)效益好，今后將會在數(shù)控機(jī)床上得到廣泛的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：分度工作臺；數(shù)控；液壓；齒輪；彈性齒 The design of hydraulic CNC indexing workbench Abstra

2、ct This paper design on the work bench of CNC indexing，it will design a kind of application to the hydraulic CNC dividing workbench through the research on the basic principle of the indexing of workbench, combined with the knowledge of CNC, hydraulic drive of, and gear transmission, and so on.

3、In order to improve the precision and indexing of the workbench, this design makes use of the principle of elastic gear to reducing error and it will design a half elastic indexing equipment of workbench。The cost of this elastic gear is low and the efficiency of the economy is good as well as the in

4、dexing and precision, which will apply widely on CNC lathe in the future. Keywords: indexing workbench, CNC, Hydraulic, Gear, Elastic gear 1緒論 1.1前言 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)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟(jì)時代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動資料生產(chǎn)?！敝圃旒夹g(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本

5、的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策?？傊罅Πl(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。 數(shù)控機(jī)床是裝備制造業(yè)的工作母機(jī)，是實現(xiàn)制造技術(shù)和裝備現(xiàn)代化的基石，是保證高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國防軍工現(xiàn)代化的戰(zhàn)略裝備?？v觀振興裝備制造業(yè)的16個關(guān)鍵

6、領(lǐng)域，每個領(lǐng)域的振興都需要大批先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床來裝備。如發(fā)展大型火力發(fā)電和核電機(jī)組、制造大型化工設(shè)備、開發(fā)大型海洋運輸船舶、研制大型薄板冷熱連軋成套設(shè)備、發(fā)展高速列車、新型地鐵和軌道交通車輛等，都需要大批高速、精密、高效和專用數(shù)控機(jī)床來加工制造。同時，數(shù)控機(jī)床作為國防軍工的戰(zhàn)略裝備，是各種武器裝備最重要的制造手段，是國防軍工裝備現(xiàn)代化的重要保證。國際上一些發(fā)達(dá)國家一直把高性能數(shù)控機(jī)床作為戰(zhàn)略物資而嚴(yán)加控制，限制我國進(jìn)口高性能數(shù)控機(jī)床。 目前，由于我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對滯后，已經(jīng)制約了整個裝備制造業(yè)的發(fā)展，直接影響到國防軍工的產(chǎn)業(yè)安全。國內(nèi)外裝備制造業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗表明，發(fā)展裝備制造業(yè)，數(shù)控機(jī)

7、床是基礎(chǔ)。因此，全面落實科學(xué)發(fā)展觀，加快發(fā)展我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)，具有基礎(chǔ)性、前瞻性、全局性的戰(zhàn)略意義。 1.2數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 1.2.1我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀 我國對數(shù)控機(jī)床及數(shù)控技術(shù)的研究和開發(fā)始于1958年，一直到20世紀(jì)60年代中期還處在研制、開發(fā)時期。1965年，國內(nèi)開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)。20世紀(jì)60年代末至70年代研制成功立式數(shù)控銑床、CJK-18數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控非圓齒輪插齒機(jī)。從20世紀(jì)70年代開始，我國的數(shù)控技術(shù)在車、銑、鏜、磨、齒輪加工、電加工等領(lǐng)域全面展開，數(shù)控加工中心在上海、北京研制成功。但由于穩(wěn)定性未得到解決，因此沒有得到廣泛推廣。在這一時期，

8、數(shù)控線切割機(jī)床由于結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉，在模具數(shù)控加工中得到了廣泛應(yīng)用和推廣。20世紀(jì)80年代，我國從日本FANUC公司引進(jìn)了部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)和直流伺服電動機(jī)、直流主軸電機(jī)技術(shù)，以及從美國、歐洲等發(fā)達(dá)國家引進(jìn)一些新的技術(shù)，并進(jìn)行了國產(chǎn)商品化生產(chǎn)，這些數(shù)控系統(tǒng)可靠性高、性能穩(wěn)定、功能齊全，推動了我國數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定發(fā)展，使我國的數(shù)控機(jī)床在性能和質(zhì)量上產(chǎn)生了一個質(zhì)的飛躍。 “十五”期間，我國機(jī)床工業(yè)連續(xù)幾年快速發(fā)展，到2005年我國機(jī)床產(chǎn)值從“九五”末期列世界第八位，躍居到世界第三位。其中，2005年數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量達(dá)到6萬臺，是2000年1.4萬臺的4.3倍。以“高速、精密、智能、復(fù)合”為

9、方向，科技創(chuàng)新和產(chǎn)品開發(fā)取得了顯著進(jìn)步，開發(fā)了多軸聯(lián)動加工中心、復(fù)合加工機(jī)床、高速精密數(shù)控機(jī)床等多項新產(chǎn)品，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了重要作用。目前，數(shù)控機(jī)床品種達(dá)到了1500多種。機(jī)床行業(yè)通過國內(nèi)企業(yè)聯(lián)合重組，而且相繼并購了九家海外機(jī)床工具企業(yè)，形成了一批實力較強(qiáng)的大型企業(yè)和企業(yè)集團(tuán)，如沈陽機(jī)床（集團(tuán)）公司和大連機(jī)床集團(tuán)公司機(jī)床年銷售額已進(jìn)入世界機(jī)床企業(yè)前十五名?！笆濉逼陂g，我國機(jī)床工業(yè)的快速發(fā)展為振興裝備制造業(yè)初步奠定了發(fā)展的基礎(chǔ)。 但從總體來看，我國機(jī)床工業(yè)與世界先進(jìn)水平相比，差距仍然十分明顯：一是國產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床在品種、水平和數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了國內(nèi)發(fā)展需求，高檔數(shù)控機(jī)床目前仍然大量

10、進(jìn)口；二是數(shù)控機(jī)床功能部件和數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展滯后，成為我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸；三是機(jī)床制造企業(yè)技術(shù)裝備水平不高，制造能力、綜合管理和服務(wù)能力等方面不能滿足市場快節(jié)奏發(fā)展的要求。 1.2.2數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢 從20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動強(qiáng)度、改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。數(shù)控機(jī)床是一種高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價格昂貴不允許報廢的關(guān)鍵零件、要求精密復(fù)制的零件、需要縮短生

11、產(chǎn)周期的急需零件以及要求100%檢驗的零件。數(shù)控機(jī)床的特點及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。 進(jìn)入21世紀(jì)，我國經(jīng)濟(jì)與國際全面接軌，進(jìn)入了一個蓬勃發(fā)展的新時期。機(jī)床制造業(yè)既面臨著機(jī)械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機(jī)，也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的國際市場競爭的壓力，加速推進(jìn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展是解決機(jī)床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對數(shù)控機(jī)床的大量需求以及計算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的飛速進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，并且不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。數(shù)控機(jī)床高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開放化、網(wǎng)絡(luò)化、多軸化、綠色化等發(fā)展趨勢 1.

12、3數(shù)控工作臺的研究 數(shù)控機(jī)床包括床身、立柱、工作臺、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。工作臺作為數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，也是影響加工精度的重要組成環(huán)節(jié)。從一開始為了滿足加工簡單的零件而設(shè)計的直線運動的x-y工作臺，到現(xiàn)在為了實現(xiàn)多工位加工而制造的分度工作臺和回轉(zhuǎn)工作臺等。為了滿足現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，也為了環(huán)境的要求，工作臺的驅(qū)動裝置從原來的機(jī)械驅(qū)動變?yōu)橐簤候?qū)動，現(xiàn)在更多的采用了氣動裝置，更好的保護(hù)了環(huán)境，節(jié)約了資源。 數(shù)控工作臺作為機(jī)床配件的一種，其現(xiàn)狀與機(jī)床的配件業(yè)和機(jī)床的發(fā)展密切相關(guān)。機(jī)床配件發(fā)展必須由機(jī)床業(yè)全面發(fā)展來進(jìn)行帶動，這就不得不提到我國機(jī)床業(yè)發(fā)展前景，我國機(jī)床業(yè)要想進(jìn)行更穩(wěn)定且快速發(fā)

13、展，必須進(jìn)行全面數(shù)控化改革及創(chuàng)新工作，這樣才能使一系列機(jī)床配件業(yè)不斷一起跟進(jìn)前進(jìn)。但我國大部分機(jī)床配件廠資金還比較緊張，這使技術(shù)創(chuàng)新改革帶動了很大影響，這也我國配件水平未能快速進(jìn)步重要一點。成為影響到機(jī)床業(yè)發(fā)展一個障礙。國產(chǎn)機(jī)床配件較國際技術(shù)來講，無論技術(shù)還質(zhì)量或性能上還與發(fā)達(dá)國家有一定差距。 由于我國經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長，我國機(jī)床配件業(yè)也會呈現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展趨勢，市場份額也將不斷提高，這種帶動作用使我國機(jī)床業(yè)不斷發(fā)展，但我國機(jī)床配件業(yè)也存著一定不足，當(dāng)然也有很好發(fā)展空間。 1.4數(shù)控工作臺分度頭的研究 分度工作臺結(jié)構(gòu)形式種類很多, 從臺面的定位形式角度出發(fā), 可將其分為三大類：定位銷式分

14、度定位工作臺，端齒盤式分度定位工作臺，鋼球式定位工作臺。 對于定位銷式分度機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)簡單，采用一些措施后能獲得較高的定位精度, 因此國內(nèi)外的加工中心分度工作臺多采用。 端齒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(jī)床、加工中心機(jī)床、轉(zhuǎn)塔車床和鍵床等分度機(jī)構(gòu)和圓分度工作臺上端齒盤的嚙合相當(dāng)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(dá)到均勻的接觸, 分度精度非常高加工中心機(jī)床上采用端齒盤定位的分度工作臺的定位精度一般都在5秒左右, 最高可達(dá)1.5秒，而美國莫爾1440齒精密分度盤已達(dá)0.1秒。護(hù)這是銷定位等機(jī)構(gòu)難于實現(xiàn)的端齒盤在進(jìn)行高精度范圍分度時, 可

15、靠性很高, 嚙合剛性很大。因此可以充分承受, 切削。如直徑為200mm和300mm的端齒盤工作臺大容許切削力可達(dá)15000N。端齒盤還具有以下優(yōu)點：首先，能進(jìn)行高精度的結(jié)合和分度。其次，能正確的進(jìn)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(jì)效率高。 鋼球分度定位機(jī)構(gòu)比齒盤定位機(jī)構(gòu)達(dá)到更高的定位精度日本社生產(chǎn)的一套鋼球定位分度回轉(zhuǎn)工作臺最高分度定位精度已達(dá)1秒。為了使工作臺達(dá)到高的分度定位精度, 須正確爵布置鋼球, 鋼球的精度應(yīng)控制在真球度為0.3微米以下, 各鋼球相互直徑差應(yīng)不大于0.3微米。分度定位是由裝置上下槽

16、中各部鋼球凸凹部份的分別嚙合來實現(xiàn)。裝置中上下槽內(nèi)配置的鋼球數(shù)目相等。嚙合時, 由于多數(shù)高精度鋼球同時嚙合,很多誤差都相互抵消了, 所以這種裝置的分度精度和中心定位精度都非常高。鋼球定位的分度工作臺是目前分度情度較高（1秒）的一種分度工作臺。但在目前的加工中心機(jī)床上還未得到廣泛采用。 當(dāng)前數(shù)控機(jī)床發(fā)展迅猛，向高速、高效、高精、柔性化、環(huán)保方面發(fā)展，與之相應(yīng)的機(jī)床附件也應(yīng)隨之發(fā)展。數(shù)控分度頭未來的發(fā)展趨勢是：在規(guī)格上向兩頭延伸，即開發(fā)小規(guī)格也開發(fā)大規(guī)格的分度頭，同時注意相關(guān)技術(shù)的開發(fā)；在性能方面將向進(jìn)一步提高剎緊力矩、提高主軸轉(zhuǎn)速及可靠性方面發(fā)展；要求采用新材料；產(chǎn)品要價格低、操作方便。

17、 1.5本課題研究的內(nèi)容 隨著數(shù)控技術(shù)不斷發(fā)展與提高，使機(jī)床主機(jī)對配件要求與依賴都越來越高。機(jī)床配件技術(shù)發(fā)展間接決定了機(jī)床主機(jī)發(fā)展水平，專業(yè)化發(fā)展方向成為我國機(jī)配床件業(yè)總體發(fā)展趨勢。為了縮小與國外工業(yè)大國差距，我國各大機(jī)床廠應(yīng)全力配合，企業(yè)本身要加快技術(shù)改革步伐，積極自主創(chuàng)新，并且勇于與國外企業(yè)多多學(xué)習(xí)。企業(yè)應(yīng)該努力學(xué)習(xí)國際先進(jìn)機(jī)床技術(shù)，全面開展創(chuàng)新工作，企業(yè)高層也應(yīng)該鼓勵并且大力支持機(jī)床配件創(chuàng)新，從而使我國機(jī)床配件業(yè)越做越強(qiáng)。 本畢業(yè)設(shè)計是研究解決端齒盤作為分度定位機(jī)構(gòu)的數(shù)控機(jī)床分度工作臺的工作原理和機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計和計算部分，設(shè)計思路是先原理后結(jié)構(gòu)，先整體后局部。

18、 目前端齒盤為分度定位機(jī)構(gòu)的數(shù)控機(jī)床分度工作臺廣泛運用于數(shù)控機(jī)床和加工中心上。它的總的發(fā)展趨勢是： 1. 在規(guī)格上向兩頭延伸，即開發(fā)小型和大型分度工作臺。 2. 在性能上研制以鋼為主的齒輪、齒盤，大幅度提高分度工作臺的承載能力。 3. 分度定位裝置不斷提高分度工作臺分度時的定位精度。 在各種數(shù)控機(jī)床和其他機(jī)械的制造中，數(shù)控端齒盤分度工作臺等分度裝置的應(yīng)用十分廣泛。近年來，隨著數(shù)控技術(shù)的進(jìn)步、自動化程度的普遍提高，加工中心類機(jī)床、數(shù)控車床、數(shù)控銑床的生產(chǎn)和應(yīng)用日益廣泛，對高精度、高效率的分度裝置的需求越來越大。隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，為了適應(yīng)不同產(chǎn)品的加工要求，擴(kuò)大加工范圍

19、，分度工作臺也將在一定范圍內(nèi)得到運用。 2數(shù)控機(jī)床分度工作臺總體方案設(shè)計 隨著人類生活的物質(zhì)要求的不斷提高和人類社會的不斷發(fā)展，越來越復(fù)雜的零件被設(shè)計運用到各個領(lǐng)域。所以對加工他們的機(jī)床提出了更高的要求。數(shù)控機(jī)床分度工作臺實現(xiàn)工件的一次裝夾的多工位加工，滿足工件的加工要求。數(shù)控機(jī)床分度工作臺作為加工中心的重要部件，其功能與加工中心的功能有密切關(guān)系。 在數(shù)控機(jī)床分度工作臺總體設(shè)計關(guān)鍵是要確定工作臺的參數(shù)。加工中心最主要的參數(shù)為工作臺尺寸等，根據(jù)確定的零件的典型零件進(jìn)行選擇。 工作臺尺寸這是加工中心的主參數(shù)，主要取決于典型零件的外廓尺寸、裝夾方式等。應(yīng)選比典型零件稍大一些的工作臺

20、，以便留出安裝夾具所需的空間，還應(yīng)考慮工作臺的承載能力，承載能力不足時應(yīng)考慮加大工作臺尺寸，以提高承載能力。 2.1數(shù)控機(jī)床分度工作臺原理設(shè)計 圖2-1（a）端齒盤式液壓分度工作臺的結(jié)構(gòu) 圖2-1（b）端齒盤式液壓分度工作臺的結(jié)構(gòu) 它主要由工作臺面、底座、夾緊油缸、分度油缸及端齒盤等部件組成，其工作過程如下： 1、分度工作臺抬起、松開 機(jī)床需要分度時，根據(jù)數(shù)控裝置發(fā)出分度指令，由電磁鐵控制液壓閥（圖中未標(biāo)出），使壓力油進(jìn)液壓管道23進(jìn)入分度工作臺7中央的夾緊油缸的油腔10，并推動活塞6上移動（油缸上腔9的油經(jīng)管道22排出回油）?；钊?通過推力軸承5（

21、軸承13與之配套使用），使工作臺7抬起，上端齒盤4和下端齒盤3脫離嚙合。在工作臺7向上移動時帶動內(nèi)齒圈12與齒輪11下部嚙合，完成分度前的準(zhǔn)備工作。同時，工總臺7向上抬起時，推桿2在彈簧的作用下向上移動，使推桿1能在彈簧的作用下右移松開微動開關(guān)D，發(fā)出松開到位信號。 2、分度工作臺回轉(zhuǎn)、分度 控制系統(tǒng)在接到松開到位信號后，控制電磁鐵（液壓閥）動作，使壓力油經(jīng)管道21進(jìn)入分度油缸左腔19，并推動齒條8右移（分度油腔右腔18的油經(jīng)管道20排出回油）。齒條8帶動齒輪11做回轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)工作臺的回轉(zhuǎn)。改變油腔的行程，即可以改變齒輪11的回轉(zhuǎn)角度。圖中的分度工作臺為：油缸的行程100mm，齒輪回

22、轉(zhuǎn)的角度為90。當(dāng)齒輪在回轉(zhuǎn)的過程中，擋塊14放開推桿15；90回轉(zhuǎn)到位后，擋塊17壓上推桿16，微動開關(guān)E發(fā)出到位信號，回轉(zhuǎn)動作結(jié)束。分度工作臺的回轉(zhuǎn)速度可以通過液壓系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 3、分度工作臺落下、夾緊 控制系統(tǒng)在接到回轉(zhuǎn)到位信號后，由電磁鐵控制液壓閥（圖中未標(biāo)出），使壓力油經(jīng)管道22進(jìn)入分度工作臺的夾緊油缸的油腔9，并推動活塞6下移（油缸下腔10的油經(jīng)管道23排出回油）?；钊?通過推力軸承5（軸承13與之配套使用），使工作臺7落下，上端齒盤4和下端齒盤3嚙合，夾緊、定位。工作臺夾緊后，壓下推桿2，使推桿1左移，壓上微動開關(guān)C動作，發(fā)出夾緊完成信號。 4、分度油缸返回

23、 控制系統(tǒng)在接到夾緊完成信號后，控制電磁鐵（液壓閥）動作使壓力油經(jīng)管道20進(jìn)入分度油缸右腔18，并推動齒條8左移（分度油缸左腔19的油經(jīng)管道21排出回油），齒條8返回。這時，因為齒輪11的內(nèi)齒圈已經(jīng)脫開，分度工作臺不動，同時擋塊14壓上推桿15，微動開關(guān)C動作，發(fā)出分度結(jié)束信號。 2.2數(shù)控機(jī)床分度工作臺的主要技術(shù)參數(shù) 本人設(shè)計的是加工中心上的一個分度工作臺，根據(jù)需要本人設(shè)計的工作臺相關(guān)參數(shù)如下： 表2-1 數(shù)控機(jī)床分度工作臺相關(guān)參數(shù) 2.3數(shù)控機(jī)床分度工作臺的液壓系統(tǒng)設(shè)計 2.3.1液壓系統(tǒng)的方案設(shè)計 通過數(shù)控機(jī)床分度工作臺的基本原理和動

24、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90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。 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（液壓鎖），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(zhǔn)確，換向閥采用了H型中位機(jī)能。這種液壓系統(tǒng)能很好的滿足數(shù)控機(jī)床分度工作臺的要求。 2.3.2液壓泵的選擇 根據(jù)數(shù)控機(jī)床分度工作臺的基本參數(shù)

25、和CAD輔助設(shè)計對零部件的設(shè)計，可以知道：實現(xiàn)工作臺的分度的液壓系統(tǒng)的壓力遠(yuǎn)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200kg，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400kg。根據(jù)如圖2.3所示設(shè)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： 2.4數(shù)控機(jī)床分度工作臺的數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計 根據(jù)數(shù)控機(jī)床分度工作臺的動作過程，設(shè)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： 3數(shù)控機(jī)床分度工作臺

26、部件設(shè)計 3.1工作臺的設(shè)計 3.1.1工作臺整體尺寸設(shè)計 數(shù)控機(jī)床分度工作臺作為需要回轉(zhuǎn)的部件，在其上還會有專業(yè)的夾具。為了滿足其分度的功能，所以工作臺做成圓形件，且根據(jù)工作臺的加工零件的范圍：最大載重量為200kg，所以工作臺臺面為320mm，工作臺的高度為75mm。工作臺表面需要T形槽，用于工作臺上的夾具的定位夾緊。為了使工作臺耐用，在工作臺的中心處設(shè)計一個中心孔，用于襯套的安裝。工作臺的下端面需要與中心轉(zhuǎn)軸和端齒盤安裝定位，所以要設(shè)計一個槽，槽寬與槽深都是根據(jù)端齒盤的尺寸來設(shè)計確定的。 3.1.2工作臺T形槽設(shè)計 工作臺T形槽的作用是用T形螺栓固定工作臺

27、上的夾具。T形槽的布置需要根據(jù)工作臺的尺寸確定，根據(jù)設(shè)計時的方案，T形槽的長度為117.5mm，12條均布在工作臺的上表面。 根據(jù)工作臺的結(jié)構(gòu)要求和《機(jī)械設(shè)計手冊》T形槽及螺栓頭部尺寸（摘自GB/T 158-1996），選擇如下： T形槽|A|基本尺寸/mm: 10 T形槽|B|尺寸/mm: 16 T形槽|C|尺寸/mm: 7 T形槽|H|尺寸/mm: 17 螺栓選擇 公稱尺寸/mm: M8 3.1.3工作臺中心孔設(shè)計 工作臺的中心孔設(shè)計，是根據(jù)在中心孔上有一個襯套，襯套的作用是：當(dāng)襯套磨損了，可以方便更換。如果不用襯套，磨損后，

28、則需要更換工作臺。因其是標(biāo)準(zhǔn)件，加工方便，更換成本低，而且還能起到一定的導(dǎo)向的作用。 襯套與工作臺中心孔為小過盈配合。所以根據(jù)工作臺的結(jié)構(gòu)要求和襯套的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定可得，工作臺中心孔的孔徑為39mm。 3.2端齒盤設(shè)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)質(zhì)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(yīng)”，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

29、以提高精度。但必須滿足兩個條件,一是材料符合虎克定律；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2.0秒,實際上可以成為一個測量基準(zhǔn)，彈性多齒分度臺實為360個齒面棱體。 彈性多齒分度臺，其分度精度高，累積角度誤差僅為0.1秒～0.2秒；重復(fù)精度好,可達(dá)0.3秒； -q需要分度的最小分度角（） 在此設(shè)計中最小分度角為90， q360 = Z490 360 == 所以在設(shè)計中端齒盤的齒數(shù)可以是4的倍數(shù)即可，選擇64=Z齒。 （2） 端齒盤的直徑可以根據(jù)分度臺臺面所要求的尺寸確定，分

30、度工作臺的的直徑為320mm，所以選擇mmD216=。 右端面的螺孔是根據(jù)與之配合的齒圈設(shè)計的，中心軸左端有3mm會嵌進(jìn)齒圈的中心槽進(jìn)行定位，再用三個均布的螺栓緊固。 中心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，盡可能的使中心軸的支承面大。因為數(shù)控機(jī)床分度工作臺在分度旋轉(zhuǎn)的時候，需要液壓油頂起活塞，活塞兩端都有推力軸承，通過推力軸承頂起中心軸支撐面，在此過程中工作臺的重物不一定在中心，所以會產(chǎn)生一定的傾覆力。中心軸的支承面越大則產(chǎn)生的傾覆力越小，分度后的中心重復(fù)定位精度也將會提高。所以根據(jù)工作臺和端齒盤的尺寸，允許中心軸支承面的最大尺寸為1

31、36mm。 3.3.2中心軸軸承選擇 根據(jù)中心軸的動作原理，可知需要選擇推力軸承: 推力球軸承，推力球軸承由座圈、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(fù)荷。雙向推力球軸承，可承受雙向軸向負(fù)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(fù)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(fù)荷、轉(zhuǎn)速較低的機(jī)件上，例如起重機(jī)吊鉤、立時水泵、立時離心機(jī)、千斤頂、低速減速器

32、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)中心軸的軸徑為：上端的軸頸30mm，查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊》表6-8 推力球軸承（GB/T 301-1995摘錄）可知，選用軸承代號為：51206 下端的軸頸25mm，查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊》表6-8 推力球軸承（GB/T 301-1995摘錄）可知，選用軸承代號為：51205 3.4活塞設(shè)計 數(shù)控機(jī)床分度工作臺的活塞的設(shè)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(shè)計中，當(dāng)兩個接觸面的距離較長時，可以適當(dāng)減少接觸面的距離，降低加工難度，也提高了精度。如圖活塞的左端面是一個專門的推力軸承的支

33、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?；钊叽缛鐖D3.8所示： 活塞的是根據(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)生泄露現(xiàn)象，所以也需要密封圈，根據(jù)密封圈可以設(shè)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(jìn)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(fù)密封兩種基本

34、類型。按密封件與其作相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端面密封，端面密封又稱為機(jī)械密封。動密封中的離心密封和螺旋密封，是借助機(jī)器運轉(zhuǎn)時給介質(zhì)以動力得到密封。 經(jīng)過以上的介紹，可知活塞需要往復(fù)的運動，所以需要動密封元件，本設(shè)計選擇O型橡膠密封圈，它適用于裝在各種機(jī)械設(shè)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氣密封作用。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊》表7-13查得適用于活塞的密封圈如圖3.9(a)、(b)： 3.5傳動系統(tǒng)設(shè)計 3.5.1傳動系統(tǒng)總體方案設(shè)計

35、 根據(jù)數(shù)控機(jī)床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(jìn)入活塞下部將工作臺頂起，同時齒圈和下齒輪嚙合，準(zhǔn)備分度。上升到位后，液壓系統(tǒng)將使液壓油進(jìn)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： 經(jīng)過動作的分析，在此設(shè)計中，齒輪齒條的作用只是分度時進(jìn)行嚙合，而且分度時傳遞的力只是克服中心轉(zhuǎn)軸與活塞

36、內(nèi)孔壁摩擦力，此摩擦力比較小，所以齒輪齒條的設(shè)計計算主要是根據(jù)傳動系統(tǒng)的設(shè)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。 液壓泵的工作壓力是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： 所以齒條在分度時受液壓缸的推力為： 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(shè)為： 1000 N mm 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)90

37、分度時，齒輪需要轉(zhuǎn)動四分之一圓周，所以 3.5.2齒輪齒條設(shè)計計算 按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=64 mm來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由 根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，分度齒條需要液壓油進(jìn)行驅(qū)動，所以在液壓系統(tǒng)中相當(dāng)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(fù)的運動，所以需要動密封元件，本設(shè)計選擇O型橡膠密封圈，它適用于裝在各種機(jī)械設(shè)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氣密封作用。根據(jù)《液壓設(shè)計傳動手冊》表9-4查得適用于此齒條的

38、密封圈如圖3.12： 含碳量、力學(xué)性能與應(yīng)用?？芍猌G200-400的許用應(yīng)力為：200MPa。 由上式可得： 3.9設(shè)計原理和結(jié)構(gòu) 當(dāng)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(jìn)入活塞缸上腔，使活塞2向下移動，中心軸5帶動工作臺下降。使上端齒盤6和下端齒盤7嚙合，實現(xiàn)工作臺的夾緊定位。 圖3-22 數(shù)控機(jī)床分度工作臺設(shè)計最重要的結(jié)構(gòu)就是分度部分，此設(shè)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，使中心軸5下端的內(nèi)齒圈12與下齒輪9嚙合，為分度做好準(zhǔn)備。數(shù)

39、控指令控制油液進(jìn)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與工作臺的中心軸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(dāng)工作臺轉(zhuǎn)動到位時出發(fā)數(shù)控信號，表示轉(zhuǎn)動到位，實現(xiàn)了工作臺的90分度的動作。 4數(shù)控機(jī)床分度工作臺受力校核 4.1工作臺螺栓受力校核 工作臺的最大承載重量為200kg，（忽略上下齒盤嚙合時候的承載力）在上下齒盤脫離嚙合的時候，工作臺需要承受最大的傾覆力矩和剪切力。假設(shè)載重工件的中心在工作臺中心。 5總結(jié) 為

40、期半學(xué)期的緊張而又艱苦畢業(yè)設(shè)計就要結(jié)束了。此時此刻我仿佛經(jīng)歷一次翻山越嶺，登上了高山之巔，頓時心曠神怡，眼前豁然開朗。 畢業(yè)設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，這是我們邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程?！扒Ю镏惺加谧阆隆?，通過這次畢業(yè)設(shè)計我們深深體會到這句千古名言的真正含義。我今天認(rèn)真地進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計，學(xué)會腳踏實地地邁開這一步，就是為了明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)。 書是前人正確經(jīng)驗的總結(jié)，我們做畢業(yè)設(shè)計是離不開工具書的。它可以給我們很多有用的知識，幫我們解決一些難題。但寫書的作者所寫必定有一定的局限性，一，他寫的設(shè)備跟自己實際工作中的不同；二

41、，限于著書的時間背景不同于現(xiàn)在。例如，過去一般車床達(dá)到IT8級是精車了，但現(xiàn)在的數(shù)控車一般都可以達(dá)到IT8級了。一些精密加工更加高，可以達(dá)到納米級。經(jīng)驗的積累固然可以從書本上學(xué)到不少，但是事非躬親很難在腦海中留下深刻的印象，對別人的經(jīng)驗，自己要從實際出發(fā)，多點動手去做，把前人的知識經(jīng)驗變成自己的力量。摸著石頭過河是我們初學(xué)者必須要的精神，只有自己動手了，錯誤的會改正，正確的繼續(xù)發(fā)揚，這樣才符合畢業(yè)設(shè)計的要求。 老師是一本活書是最好利用的資源，我們要不斷在他身上進(jìn)行開采，獲取自己寶貴的知識。無論在做設(shè)計數(shù)據(jù)篩選，加工工藝遇上的種種問題我們自己不能解決都需要老師的幫助。老師具備專業(yè)的知識和過

42、硬的實際操作經(jīng)驗，是我們在機(jī)械制造業(yè)中航行的指明燈，老師不會什么都幫我們親手的去做好，他主要做的工作是引指引我們，啟發(fā)我們。以他的話說就是：授之以魚不如授之以漁，親手幫你做好了一次，那下次遇到同樣的問題，你們還不會解決，那不是等于不教，出去外面沒有人幫你的忙此不是不會做了？你們要學(xué)會獨立思考，提高自己的學(xué)習(xí)能力。畢業(yè)設(shè)計畢竟是一個較為漫長的過程其中有苦有樂，每當(dāng)我們灰心，意志消沉是得到老師的鼓勵，我們都會信心大增，每當(dāng)做出的成績能換來老師一個微笑，我們都會感到心滿意足，彼此的交流讓我們師生的感情更融合。 人們說：美好景色在頂峰，人克服困難換來成功的喜悅才是最幸福的事。畢業(yè)設(shè)計做完了，畫上

43、一個完美的句號，也嘗到成功的味道，但漫漫的人生路還需繼續(xù)努力。面對日趨激勵的就業(yè)形勢，我們相信只要學(xué)好知識技術(shù)，以一種刻苦勤勞的精神對待工作，我們定會活出不平凡的人生。 參考文獻(xiàn) [1]夏田.數(shù)控加工中心設(shè)計.北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2006. [2]上海煤礦機(jī)械研究編.所液壓傳動設(shè)計手冊.上海人民出版社.1976. [3]張展.實用機(jī)械傳動設(shè)計手冊.科學(xué)出版社.1995. [4]茍衛(wèi)東，孫善良.加工中心工作臺通用化設(shè)計[J].機(jī)械制造,1995,（7）. [5]龍欲中.端齒盤及其加工工藝(下)[J].航空制造技術(shù),1979,（12）. [6]陳錦昌.計算機(jī)工程制

44、圖.華南理工大學(xué)出版社.2004. [7]葉邦彥,陳統(tǒng)堅.機(jī)械工程英語.機(jī)械工程出版社.2005. [8]徐金武.關(guān)于端齒盤的對定位原理和分度精度問題.機(jī)電工程[J],1995,（1）. [9]陳嬋娟.數(shù)控車床設(shè)計北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2006. [10]東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽工學(xué)院，第一汽車制造廠職工大學(xué)編. 機(jī)床夾具設(shè)計手冊.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社. [11]王啟平.機(jī)床夾具設(shè)計.北京：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2003. [12]盧行忠. 加工中心分度工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計選型分析[J]. 現(xiàn)代機(jī)械 , 1985,4期. [13]濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計. 高

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46、隨著這篇本科畢業(yè)論文的最后落筆，我四年的大學(xué)生活也即將劃上一個圓滿的句號?；貞涍@四年生活的點點滴滴，從入學(xué)時對大學(xué)生活的無限憧憬到課堂上對各位老師學(xué)術(shù)學(xué)識的深沉沉湎，從奔波于教室圖書館的來去匆匆到業(yè)余生活的五彩繽紛，一切中的一切都是歷歷在目，讓人倍感留戀，倍感珍惜！ 四年井岡山大學(xué)的學(xué)習(xí)生活注定將成為我人生中的一段重要旅程。四年來，我的師長、我的領(lǐng)導(dǎo)、我的同學(xué)給予我的關(guān)心和幫助，使我終身收益，我真心地感謝他們。 在本文的撰寫過程中，楊慶煊老師作為我的指導(dǎo)老師，他治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識淵博，視野廣闊，為我營造了一種良好的學(xué)術(shù)氛圍。置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹

47、立了明確的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)會了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，而且還明白了許多待人接物與為人處世的道理。其嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實無華、平易近人的人格魅力，與無微不至、感人至深的人文關(guān)懷，令人如沐春風(fēng)，倍感溫馨。正是由于他在百忙之中多次審閱全文，對細(xì)節(jié)進(jìn)行修改，并為本文的撰寫提供了許多中肯而且寶貴的意見，本文才得以成型。 在此特向楊老師致以衷心的謝意！向他無可挑剔的敬業(yè)精神、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度、深厚的專業(yè)修養(yǎng)和平易近人的待人方式表示深深的敬意！此外，本文參考了大量雜志期刊和專業(yè)叢書，由于參考期刊太多，不能一一注明，敬請原諒并向所有作者和刊物致以誠摯的謝意！由于本人水平有限，紕漏之處在所難免，懇請各位老師不吝賜教。 書到用時方恨少，在這篇論文的寫作過程中，我深感自己的水平還非常的欠缺。生命不息，學(xué)習(xí)不止，人生就是一個不斷學(xué)習(xí)和完善的過程，敢問路在何方？路在腳下！ 39