數(shù)控車床刀架設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)題目_ 數(shù)控車床刀架設(shè)計(jì)_學(xué)院_ 機(jī)械工程學(xué)院_專業(yè)_ 機(jī)械工程及自動(dòng)化_班級(jí)_機(jī)升0901_學(xué)生_ 崔淋淋_學(xué)號(hào) _20090404005_指導(dǎo)教師 _ 宋強(qiáng)_年五月三十一日濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-1-丄、八1 前言11 選題背景與意義最近二、三十年以來，我國在引進(jìn)、消化國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行了 大量的研究。20世紀(jì)90年代，我國數(shù)控機(jī)床的種類有了新的發(fā)展，并且進(jìn)行了許多 技術(shù)復(fù)雜的大型數(shù)控機(jī)床的開發(fā)工作。很多高檔的數(shù)控系統(tǒng)，分辨率為0.02ym的高精度數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)字仿形數(shù)控系統(tǒng)等與柔性單元相配套的數(shù)控系統(tǒng)都已開發(fā)出來了， 并制出了樣機(jī)。長(zhǎng)期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)基本為傳統(tǒng)的封閉式

2、的體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制器。加工過程中的變量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以固定參數(shù)形式預(yù)先進(jìn)行設(shè)定， 加工程序在實(shí)際加工前用手工方式或者通過CAD/CAM及自動(dòng)編程系統(tǒng)進(jìn)行編程，CAD/CAM和CNC之間并沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個(gè)加工過程中CNC只是一個(gè)封閉式 的開環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在復(fù)雜的環(huán)境與多變的條件下，加工過程中刀具的組合、工件的材 料、主軸的轉(zhuǎn)速、刀具的軌跡、切削的深度、加工的余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場(chǎng)根 據(jù)外部干擾和隨機(jī)實(shí)際因素進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)調(diào)整， 更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨時(shí)的修 正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。傳統(tǒng)的CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和

3、封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制方向發(fā)展，已經(jīng)不能適應(yīng)日益復(fù)雜的加工制造過程， 因此對(duì)數(shù)控技術(shù)實(shí)行變革迫在眉 睫。現(xiàn)在歐美的數(shù)字產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平。高速加工技術(shù)發(fā)展非常迅速，且在高檔數(shù)控機(jī)床中得到廣泛應(yīng)用。 應(yīng)用新的機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)理論和先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，優(yōu)化機(jī)床結(jié)構(gòu)，采用高性能功能部件，移動(dòng)部件輕量化，減小了運(yùn)動(dòng)慣性。在刀具材料和 結(jié)構(gòu)支持下，從單一的刀具高速切削加工，發(fā)展到機(jī)床全面高速化加工，如數(shù)控機(jī)床 主軸的轉(zhuǎn)速從每分鐘幾千轉(zhuǎn)發(fā)展到幾萬轉(zhuǎn)、 幾十萬轉(zhuǎn)；移動(dòng)速度從每分鐘十幾米發(fā)展 到了幾十米甚至超過百米；換刀時(shí)間從十幾秒甚至下降到1秒一下，換刀速度加快了 幾倍到幾十倍。應(yīng)用高

4、速加工技術(shù)達(dá)到縮短切削時(shí)間和輔助時(shí)間， 從而提高了加工的 質(zhì)量和效率。本次設(shè)計(jì)是數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架的設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架的液壓機(jī)構(gòu)、 分度機(jī)構(gòu)、抬刀機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)4O12 設(shè)計(jì)內(nèi)容數(shù)控車床刀架是數(shù)控車床上的重要核心部件之一，其性能、質(zhì)量、可靠性等，都 直接影響到整機(jī)的精度、性能及效率。數(shù)控車床刀架技術(shù)的升級(jí)換代幾乎是伴隨著數(shù) 控機(jī)床技術(shù)同步發(fā)展起來的，近些年來隨著技術(shù)、結(jié)構(gòu)的成熟及伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)價(jià)格的 不斷降低，以及對(duì)數(shù)控車床性價(jià)比越來越高的要求， 在數(shù)控車床產(chǎn)品上配置新型刀架 已成為業(yè)內(nèi)非常關(guān)注的問題。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)控車床刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行研究和創(chuàng)新設(shè)計(jì)。濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-2-相

5、關(guān)數(shù)據(jù)：1）刀盤轉(zhuǎn)位及鎖緊機(jī)構(gòu)，運(yùn)行平穩(wěn)，避免瞬間過載沖擊；2）實(shí)現(xiàn)快速精確分度，重復(fù)定位誤差低于2；3） 刀架中心高140mm；4） 刀架工位數(shù)8個(gè)。設(shè)計(jì)預(yù)期要達(dá)到的基本要求：1）換刀時(shí)間要短，從而減少輔助時(shí)間；2）減少換刀的動(dòng)作對(duì)加工范圍的干擾；3）刀具的重復(fù)定位精度要高；4）選刀要可靠，換刀動(dòng)作簡(jiǎn)單；5）刀具裝卸、調(diào)整、維修方便，并能得到清潔的維護(hù)。1.3 設(shè)計(jì)方案采用液壓拉緊、液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)刀盤、雙鼠牙盤定位。數(shù)控機(jī)床由PLC來控制，車床刀架的控制原理就是指刀架的整個(gè)換刀過程，刀 架的換刀過程其實(shí)就是通過PLC對(duì)控制刀架的所有I/O信號(hào)進(jìn)行邏輯處理及計(jì)算， 實(shí)現(xiàn)刀架的順序的控制。另外為了

6、保證換刀能夠正確的進(jìn)行， 系統(tǒng)一般還要設(shè)置一些 相應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)來對(duì)換刀過程進(jìn)行調(diào)整。圖 1.1 轉(zhuǎn)塔刀架系統(tǒng)傳動(dòng)圖1刀盤；2動(dòng)鼠牙盤；3靜鼠牙盤；4圓柱凸輪；5 蝸桿；6活塞；7主軸機(jī)械部分的設(shè)計(jì)如圖1.2,本設(shè)計(jì)采用全液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)刀架。具體思路是利用液 壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)連接到刀架中心軸上的圓柱分度凸輪，帶動(dòng)刀架旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確換刀。 刀架的拉緊過程，控制系統(tǒng)接受到正確的刀位信號(hào)后，向外發(fā)出命令使液壓馬達(dá)停轉(zhuǎn)。 刀架處于預(yù)定位狀態(tài)。與此同時(shí)液壓缸左腔進(jìn)油，通過活塞拉動(dòng)刀盤，鼠牙盤副嚙合 鼠牙盤實(shí)現(xiàn)精確定位。濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-3-圖 1.2刀架外觀圖計(jì)算部分：為保證效率，換刀的速度要盡可能的快，所以采

7、用較高的油壓。合理 設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。圖1.2是轉(zhuǎn)塔刀架結(jié)構(gòu)圖。圖1.1中，1是安裝刀具的刀盤，它與刀 架主軸7固定連接。刀盤旋轉(zhuǎn)到準(zhǔn)確的位置，然后用開關(guān)PRS的斷、通組合來檢驗(yàn) 確認(rèn)。當(dāng)?shù)侗P旋轉(zhuǎn)到指定的刀位后，開關(guān)PRS通電，向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，指令液 壓馬達(dá)停止，這時(shí)候壓力推動(dòng)活塞6向右移動(dòng)，使鼠牙盤2和3嚙合，刀盤被定位夾 緊。確認(rèn)夾緊并向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信于是刀架的轉(zhuǎn)位換刀循環(huán)完成。轉(zhuǎn)為換刀過程如下：（1）刀盤脫開 接收到的數(shù)控系統(tǒng)的換刀指令后活塞6右腔進(jìn)油，活塞推動(dòng)軸承 同刀架主軸7左移，動(dòng)鼠牙盤2、靜鼠牙盤3脫開，刀盤解除定位。（2）刀盤轉(zhuǎn)位液壓馬達(dá)起動(dòng)，經(jīng)過圓柱凸輪分度，帶動(dòng)刀架主軸7連

8、同刀盤1轉(zhuǎn)位。（3）刀盤定位夾緊活塞6左腔進(jìn)油，刀架主軸右移，動(dòng)、靜鼠牙盤嚙合，實(shí)現(xiàn) 定位夾緊。2 數(shù)控車床自動(dòng)換刀裝置2.1 概述一個(gè)零件往往需要進(jìn)行多工序的加工， 而單功能的數(shù)控機(jī)床，只能完成單工序的 加工，如車、鉆、銑等。因此，在制造一個(gè)零件的過程中，大量的時(shí)間用于更換刀具、 裝卸零件、測(cè)量和搬運(yùn)零件等非切削時(shí)間上，切削加工時(shí)間僅僅占整個(gè)工時(shí)中較小的 比例。為了縮短非切削時(shí)間，往往采用工序集中的方法，60年代出現(xiàn)了帶有自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，使用這種裝置配合精密數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，不僅擴(kuò)大了單功能數(shù)控機(jī)床的 使用范圍，減少了生產(chǎn)面積，還可使機(jī)加工時(shí)間提高到70%-80%。由于零件在一次安裝中完成多

9、工序加工，減少了零件安裝、定位次數(shù)，從而進(jìn)一步提高了加工精度和 效率。自動(dòng)換刀裝置的結(jié)構(gòu)形式有很多種，有回轉(zhuǎn)刀架換刀、更換主軸換刀、更換主軸 箱換刀、帶刀庫的自動(dòng)換刀系統(tǒng)，雖然換刀過程、選刀的方式、刀庫的結(jié)構(gòu)、機(jī)械手 類型等有所不同，但是在數(shù)控裝置及其可編程控制器的控制下， 有電動(dòng)機(jī)或者液壓或 者啟動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)刀庫和機(jī)械手實(shí)現(xiàn)濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-4-刀具的選擇和更換。把這種為實(shí)現(xiàn)多工序的連續(xù)加 工，在加工中心或者車削中心當(dāng)中，可進(jìn)行刀具的選擇更換的裝置稱作自動(dòng)換刀裝置（ATC）.自動(dòng)換刀裝置的功能就是儲(chǔ)備一定數(shù)量的刀具并完成刀具的自動(dòng)交換。它應(yīng)當(dāng) 滿足換刀時(shí)間要短、刀具重復(fù)定位精度要高、刀具儲(chǔ)存量

10、要足夠、結(jié)構(gòu)緊湊及安全可 靠等要求。自動(dòng)換刀裝置開發(fā)技術(shù)注意的幾個(gè)方面：1）自動(dòng)換刀裝置的可靠性和優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究。通過對(duì)自動(dòng)換刀裝置進(jìn)行可靠性分析研究，找出其薄弱環(huán)節(jié)，然后通過設(shè)計(jì)的改進(jìn)，使自動(dòng)換刀裝置故障率減少，保 證百萬次以上正常換刀的品質(zhì)。通過對(duì)自動(dòng)換刀裝置采取多目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)， 使其動(dòng) 態(tài)性能達(dá)到最優(yōu)，從而提高裝置的性能，降低其制造成本，使換刀時(shí)間不超過1s,達(dá)到較高水平。2）自動(dòng)換刀裝置的系列化與CAD設(shè)計(jì)。使自動(dòng)換刀裝置能應(yīng)用于國內(nèi)廠家的各 種產(chǎn)品，以便于得到推廣和應(yīng)用。3）自動(dòng)換刀裝置產(chǎn)業(yè)化研究。自動(dòng)換刀裝置由專業(yè)廠生產(chǎn)比現(xiàn)有各廠家自行生 產(chǎn)可以降低成本，也能保證質(zhì)量，同時(shí)在我國

11、有巨大的市場(chǎng)，因此，在技術(shù)研究的基 礎(chǔ)上，應(yīng)研究使我國的自動(dòng)換刀裝置生產(chǎn)走上產(chǎn)業(yè)化的道路2。2.2 自動(dòng)換刀裝置的形式為了進(jìn)一步的提高數(shù)控機(jī)床的加工效率，數(shù)控車床正在向著把工件在一臺(tái)機(jī)床次裝夾即可完成多道工序或者全部工序的加工方法的方向發(fā)展，因此出現(xiàn)了各種類型的加工中心，如車削中心、鏜銑加工中心、鉆削中心。這類多工序加工的數(shù)控機(jī)床在 加工過程中要使用多種刀具，因此必須有自動(dòng)換刀裝置，以便選用不同刀具，從而完 成不同工序的加工工藝。自動(dòng)換刀裝置應(yīng)該具備換刀時(shí)間短、刀具重復(fù)定位精度高、 足夠的刀具儲(chǔ)備量、安全可靠等特性0各類數(shù)控車床的自動(dòng)換刀裝置的結(jié)構(gòu)取決于機(jī)床的類型、工藝范圍、使用刀具種類與數(shù)量

12、。數(shù)控機(jī)床常用的自動(dòng)換刀裝置的類型，特點(diǎn)，使用范圍見表2-10表 2-1 自動(dòng)換刀裝置類型類別型號(hào)特點(diǎn)適用范圍轉(zhuǎn) 塔式回轉(zhuǎn)刀架一種簡(jiǎn)單的自動(dòng)換刀裝置，多為順序換刀，換刀時(shí)間短、結(jié)構(gòu)緊湊、容納刀具較少各種數(shù)控車床，數(shù)控車削加工中 心等濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-5-轉(zhuǎn)塔頭一種計(jì)較簡(jiǎn)單的換刀方式，這種機(jī) 床的主軸頭就是一個(gè)轉(zhuǎn)塔刀庫，主 軸頭有立式和臥式兩種。順序換刀，換刀時(shí)間短，刀具主軸都集中在轉(zhuǎn) 塔頭上，結(jié)構(gòu)緊湊。但剛性較差， 刀具主軸數(shù)受限制數(shù)控鉆、鏜、銃床等刀庫式刀具與主軸之間直 接換刀換刀運(yùn)動(dòng)集中，運(yùn)動(dòng)不見少。但刀 庫容易受限各種類型的自動(dòng)換刀數(shù)控 機(jī)床。尤其是對(duì)使用回轉(zhuǎn)類刀具 的數(shù)控鏜、銃床類立式

13、、臥式加 工中心機(jī)床等要根據(jù)工藝范圍和機(jī)床特 點(diǎn)，確定刀庫容量和自動(dòng)換刀裝 置類型用機(jī)械手配合刀庫 進(jìn)行換刀這類換刀裝置由刀庫、選刀裝置、 刀具交換機(jī)構(gòu)及刀具在主軸上的自 動(dòng)裝卸機(jī)構(gòu)等四部分組成，應(yīng)用廣 泛。刀庫只有選刀運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手進(jìn) 行換刀運(yùn)動(dòng)，刀庫的容量大2.3 數(shù)控車床刀架的介紹數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架是加工中心和數(shù)控車床必備的機(jī)床的附件之一，尤其適用于全自動(dòng)數(shù)控車床。當(dāng)前，數(shù)控機(jī)床發(fā)展迅猛，一方面向高速、高效、高精度方面發(fā)展，同時(shí), 在制造行業(yè)中廣泛存在原有設(shè)備的數(shù)控改造和系統(tǒng)的需要。作為關(guān)鍵的附件，高性能的數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架對(duì)于提高機(jī)床整體運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性和效率有非常重要的意義， 數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架是由

14、數(shù)控系統(tǒng)來進(jìn)行控制和管理的，因此，在轉(zhuǎn)塔刀架本身性能提高和改進(jìn)的前提下，如何實(shí)現(xiàn)控制和管理任務(wù)就顯得非常的重要了。2.3.1數(shù)控車床刀架的功能數(shù)控機(jī)床上的刀架是安裝刀具的重要部件，有許多刀架直接參與切削工作。這些 刀架既安裝刀具，而且還直接參與切削，承受極大的切削力的作用，所以它往往成為 工藝系統(tǒng)中的較薄弱環(huán)節(jié)。隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)床的刀架也有了許多的變化， 特別是數(shù)控車床上采用電（液）換位的自動(dòng)刀架，有的甚至使用兩個(gè)回轉(zhuǎn)的刀盤。加 工中心則進(jìn)一步采用了刀庫和換刀機(jī)械手， 實(shí)現(xiàn)了大容量存儲(chǔ)刀具和自動(dòng)交換刀具的 功能，這種刀庫安裝刀具的數(shù)量從幾十把到上百把，自動(dòng)交換刀具的時(shí)間從十幾秒減 少到

15、幾秒甚至零點(diǎn)幾秒。這種刀庫和換刀機(jī)械手組成的自動(dòng)換刀裝置，就成為了加工 中心的主要特征。2.3.2數(shù)控機(jī)床刀架的類型按換刀方式的不同，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，下面對(duì)這三種形式的刀架作簡(jiǎn)單的介紹。（1）排式刀架排式刀架一般主要用于小規(guī)格數(shù)控車床，以加工棒料或者盤類零件為主。它的結(jié) 構(gòu)形式為：夾持著各種不同刀具的刀夾沿著機(jī)床的X坐標(biāo)軸方向排列在橫向的滑板濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-6-上。刀具的典型布置方式如圖2.1所示。這種刀架在刀具布置和機(jī)床調(diào)整等方面都比 較的方便，可以針對(duì)具體工件的車削工藝的要求，任意的組合各種不同用途的刀具， 一把刀具完成車削的

16、任務(wù)以后，橫向滑板只要能按照程序X軸移動(dòng)預(yù)先設(shè)定的位移后，第二把刀就能到達(dá)加工的位置， 這樣就完成了機(jī)床的換刀的全部動(dòng)作。 這種換刀 方式迅速省時(shí)，有利于提高機(jī)床的效率。圖 2.1 排式刀架（2）回轉(zhuǎn)刀架回轉(zhuǎn)刀架是數(shù)控車床最常用的一種很典型的換刀刀架，一般通過液壓系統(tǒng)或者電氣來實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)換刀動(dòng)作，根據(jù)加工要求可以設(shè)計(jì)成四方、六方刀架或者圓盤式 刀架，并且相應(yīng)地安裝4把、6把或者更多的刀具?；剞D(zhuǎn)刀架的換刀動(dòng)作可以分為刀 盤的抬起、刀盤的轉(zhuǎn)位和刀盤的定位加緊三個(gè)步驟。刀具的典型布置方式如圖1.2所示。它的動(dòng)作是由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令完成的。（3）帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置上述排式刀架和回轉(zhuǎn)式刀架的刀具都

17、不能太多，即使是裝配兩個(gè)刀架，對(duì)刀具的數(shù)量也是有一定的限制。當(dāng)由于某種需要數(shù)量較多的刀具，應(yīng)該采用帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置。帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置由刀庫和機(jī)械手組成的。2.3.3數(shù)控機(jī)床刀架應(yīng)該滿足的要求（1）滿足工藝過程所提出的要求。（2）在刀架上要能牢固地安裝刀具。（3）刀架應(yīng)具有足夠的剛度。（4）可靠性高。（5）操作方便和安全。（6） 刀架是為了提高機(jī)床自動(dòng)化而出現(xiàn)的，因而它的換刀時(shí)間應(yīng)盡可能的縮短， 以利于提高生產(chǎn)率。目前自動(dòng)換刀裝置的換刀時(shí)間在0.8-6S之間。而且還在進(jìn)一步的 縮短。濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-7-3 數(shù)控車床刀架總體方案設(shè)計(jì)刀架是車床的非常重要的組成部分，車削中心的動(dòng)力刀架可以安

18、裝各種非動(dòng)力輔 助刀夾和動(dòng)力刀夾進(jìn)行切削，用于夾持刀具，因此其結(jié)構(gòu)直接影響到車床的切削性能 和切削效率。根據(jù)前部分對(duì)機(jī)床刀架類型、性能及其使用場(chǎng)合的綜合比較，并結(jié)合現(xiàn) 有數(shù)控車床的實(shí)例，本次設(shè)計(jì)的數(shù)控車床采用回轉(zhuǎn)刀架中的八工位回轉(zhuǎn)刀架。該刀架的換刀動(dòng)作分為刀盤抬起、刀盤分度轉(zhuǎn)位和刀盤鎖緊三個(gè)步驟， 并且三個(gè)步驟全部由 液壓控制和驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。3.1 刀架的分度轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（1）液壓（或氣壓或伺服電機(jī)）驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分度轉(zhuǎn)位這種由液壓（或氣壓或伺服電機(jī)）驅(qū)動(dòng)的齒輪轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)調(diào)速的范圍比較大、緩沖 制動(dòng)容易，可以通過改變傳動(dòng)比來進(jìn)行轉(zhuǎn)位速度的調(diào)整， 運(yùn)動(dòng)比較的平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)也比 較的簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)和制

19、造比較容易，因此應(yīng)用較為廣泛。（2）液壓（或氣壓或伺服電機(jī)）驅(qū)動(dòng)圓柱分度凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行分度轉(zhuǎn)位這種轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)依靠凸輪輪廓來控制刀架作轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)規(guī)律完全由凸輪輪廓形狀決定。圓柱凸輪上面開有根據(jù)要求所設(shè)計(jì)出的槽，從動(dòng)回轉(zhuǎn)盤端面上有多個(gè)柱銷， 柱銷的數(shù)目和工位數(shù)相同。當(dāng)圓柱分度凸輪按照固定的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，有的柱 銷進(jìn)入凸輪的輪廓的曲線槽中，使從動(dòng)盤隨著凸輪的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行回轉(zhuǎn)，同時(shí)有柱銷與槽 脫離，當(dāng)柱銷接觸的凸輪輪廓有曲線段過度到直線段是，回轉(zhuǎn)盤不會(huì)旋轉(zhuǎn)，即完成一個(gè)工位的分度動(dòng)作。如此反復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)多次刀架的換刀操作。這種裝置設(shè)計(jì)和制造 會(huì)比較復(fù)雜，但是精度很高，且速度也較快。由上述幾種轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的

20、比較，考慮到本次設(shè)計(jì)的要求，精度和速度要達(dá)到要求， 選擇液壓驅(qū)動(dòng)圓柱分度凸輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)刀架轉(zhuǎn)位的分度。圖3.1是液壓系統(tǒng)的簡(jiǎn)單原 理圖。圖 3.1 液壓系統(tǒng)原理圖3.2 刀架的定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)刀架的定位機(jī)構(gòu)中多采用錐銷定位和鼠牙盤定位。由于圓柱銷和斜面銷定位時(shí)容 易出現(xiàn)間濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-8-隙，圓錐銷定位精度較高，它進(jìn)入定位孔時(shí)一般靠彈簧力或液壓力、 氣動(dòng)力， 圓錐銷磨損后仍可以消除間隙，以獲得較高的定位精度。鼠牙盤定位由兩個(gè)齒形相同 的鼠牙盤相嚙合而成，由于齒合時(shí)各個(gè)齒的誤差相互抵償， 起著誤差均化的作用，定 位精度咼。鼠牙盤定位的特點(diǎn)：(1)定位精度高由于鼠牙盤定位齒數(shù)多，且沿圓周均布，向

21、心多齒結(jié)構(gòu)，經(jīng) 過研齒的齒盤其分度精度一般可達(dá)_3左右，最高可過0.4以上，一對(duì)齒盤嚙合時(shí) 具有自動(dòng)定心作用。所以中心軸的回轉(zhuǎn)精度、間隙及磨損對(duì)定心精度幾乎沒有影響，對(duì)中心軸的精度要求低，裝置容易。(2)重復(fù)定位精度好由于多齒嚙合相當(dāng)于上下齒盤的反復(fù)磨合對(duì)研， 越磨合 精度越高，重復(fù)定位精度也越好。(3)定位剛性好，承載能力大，兩齒盤多齒嚙合由于齒盤齒部強(qiáng)度高，并且 一般齒數(shù)嚙合率不少于90%,齒面嚙合長(zhǎng)度不少于60%,故定位剛性好，承載能大12。圖 3.2 鼠牙盤考慮到鼠牙盤具有以上的各種優(yōu)點(diǎn)，因而本次設(shè)計(jì)的刀架采用鼠牙盤定位。3.3 刀架的工作原理圖3.3所示為回轉(zhuǎn)刀架的結(jié)構(gòu)圖，刀架的松開

22、和夾緊以及刀盤的分度轉(zhuǎn)位均由液 壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。1為安裝刀具的刀盤，它與軸2固定連接，當(dāng)?shù)都苤鬏S2帶動(dòng)刀盤旋 轉(zhuǎn)時(shí)，其上的動(dòng)鼠牙盤3和固定在刀盤上的靜鼠牙盤4脫開，旋轉(zhuǎn)指定刀位后，刀盤 的定位由鼠牙盤的嚙合來完成?；钊?支承在一對(duì)推力球軸承上，它們可以通過推力 球軸承帶動(dòng)刀架主軸來移動(dòng)。當(dāng)車床數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后，刀架上的液壓缸8右腔通入壓力油，活塞9及軸2在壓力油推動(dòng)下向左移動(dòng)，通過刀架主軸使動(dòng)鼠牙盤3和靜鼠牙盤4脫開嚙合，實(shí)現(xiàn)刀盤抬起動(dòng)作。隨后液壓馬達(dá)啟動(dòng)，帶動(dòng)圓柱分度凸 輪的蝸桿7和從動(dòng)濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-9-盤5轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)刀架主軸2帶動(dòng)刀架的刀盤旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)刀架換刀動(dòng)作， 轉(zhuǎn)位的速度和角位移

23、均通過半閉環(huán)反饋系統(tǒng)進(jìn)行精確控制。當(dāng)?shù)侗P旋轉(zhuǎn)到指定的刀位 后，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，指令液壓馬達(dá)停轉(zhuǎn)，這時(shí)，壓力油進(jìn)入液壓缸8的左腔，推 動(dòng)活塞9和刀架主軸2向右移動(dòng)，使動(dòng)鼠牙盤3和靜鼠牙盤4重新嚙合，實(shí)現(xiàn)刀盤鎖 動(dòng)作。刀盤被定位夾緊并向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，于是刀架的轉(zhuǎn)位、換刀循環(huán)完成。在 車床自動(dòng)工作狀態(tài)下，當(dāng)指定換刀的刀號(hào)后，數(shù)控系統(tǒng)可以通過內(nèi)部的運(yùn)算判斷， 實(shí) 行刀盤就近轉(zhuǎn)位換刀，即刀盤既可正轉(zhuǎn)也可以反轉(zhuǎn)。但當(dāng)手動(dòng)操作車床時(shí)，從刀盤方 向觀察，只充許刀盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)換刀。1245(?$9丨0圖 3.3 回轉(zhuǎn)刀架的結(jié)構(gòu)圖1刀盤;2主軸;3 動(dòng)鼠牙盤;4 靜鼠壓盤;5 從動(dòng)盤;6 柱銷;7 圓柱分度

24、凸輪;8 液壓缸；9活塞;10 行程開關(guān)濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-10-4 零件的設(shè)計(jì)與選擇4.1 驅(qū)動(dòng)刀架的液壓馬達(dá)的選擇(1)刀架負(fù)載扭矩TF的計(jì)算回轉(zhuǎn)刀架負(fù)載扭矩TF估算如下：由于這種刀架負(fù)載扭矩主要用來克服刀具的質(zhì)量不平衡，用平均重力的刀具裝滿刀盤的半個(gè)圓， 根據(jù)要求所需的各種刀具，確定每 個(gè)刀具的平均重力W，而其重心則設(shè)定為離刀架回轉(zhuǎn)中心2/3半徑處。由于該數(shù)控車 床采用的是液壓換位的8工位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，因而裝滿刀盤的半個(gè)圓需要4把刀具。設(shè)要求所需的每個(gè)刀具的平均重力W =4.9N;刀盤的回轉(zhuǎn)中心直徑D = 300mmtj-加速時(shí)間(s)；JL-負(fù)載慣量折算到馬達(dá)主軸上的慣量(kg m2)(

25、3)負(fù)載慣量折算到馬達(dá)主軸上的慣量 JL的計(jì)算式中Jh-各旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kgm2)；-h-各旋轉(zhuǎn)部件的角速度(rad/s)；mi-各直線運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量(kg)；i-各直線運(yùn)動(dòng)件的速度(m/s)； -馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度(rad/s)。(4)各旋轉(zhuǎn)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jh的計(jì)算(4-3)1212TFD4 4.9 0.31.9 9 5(6! m)2323(2)刀架的加速扭矩T；的計(jì)算2 nmTJ-JL60tj(4-1)(4-2)式中nm-換刀時(shí)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速(r/min)；濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-11-1）刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算刀盤的主 要尺寸：刀盤的外徑 D 300mm，刀盤與 刀架主軸相連 的孔徑di=65mm，刀

26、盤寬P =56mm.則刀盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2 2但2p但卜卜卄 丄2丿12丿丿卩2丿12丿丿= 0.021(kg m2)3）圓柱分度凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算從動(dòng)盤的分度圓直徑 D2= 117mm，孔徑 d2=45mm，寬度 B =15mm。從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jhi(4-4)=丄 7.85 1033.1420.065-I 2丿X 0.056 X*0.065 V= 0.345(kg m2)2）刀架主軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算刀架主軸的最大直徑 dmax=65mm，最小直徑 dmin=25mm，刀架主軸長(zhǎng)度取h =410mmo主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量dmax+dmin(4-5)rddmax、2+d ifmi丨、2d dmax min

27、27.85 1033.142*0.065+0.025丫0.41S.065+0.025Y濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-12-(4-6)濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-13-= 0.002(kg m2)圓柱分度凸輪的分度圓直徑 d 50mm , dmin= 30mm , I2= 310mm凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量z、2d3+dmin 2= 0.0109(kg m )4）對(duì)各旋轉(zhuǎn)的角速度作如下設(shè)定:液壓馬達(dá)的角速度=200 2 二/60 =20.9rad/s ；圓柱凸輪的角速度 匕=200 2 二/60 =20.9rad/s ；分度凸輪從動(dòng)盤的角速度 匕=20.9/8 =2.79rad/s ；刀架主軸的角速度4=2.79rad/s ；

28、刀盤轉(zhuǎn)位是的角速度2.79rad /s0負(fù)載慣量折算到馬達(dá)主軸上的慣量:mi卜i=.沖鷲1+0.02VBI+.0(需2+.1妙(M2-0.017(kg m2)取 tj=150ms =0.15s，刀架換刀時(shí)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速 nm= 200r/mi n0：2D2d2A2d2二丄 7.85 1033.1420.117Y-Ik 2 丿0.0451-Ik 2 丿2、x 0.015/ 、2、(0.045、-I 2 丿Jh4冷m2匸、2d3+dmin j(4-7)7.85 1033.142沁毆廠0.3仆0.05 +0.03 Y(4-9)濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-14-/314 2000.01760 0.15= 2.37(

29、 N m)(5)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)電動(dòng)機(jī)輸出扭矩 TD的估算馬達(dá)的輸出扭矩 TD應(yīng)同時(shí)滿足刀架負(fù)載扭矩 TF和加速扭矩 Tj之和考慮到實(shí)際情況的復(fù)雜性，馬達(dá)的最大輸出T扭矩要為 TD的1.2倍T =1.2 5.82 二 6.984( N -)經(jīng)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選BM2-36馬達(dá)9。4.2 刀架主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起初經(jīng)驗(yàn)選取主軸的最小直徑 dmax=25m m，由Pd 一厲3n可驗(yàn)證最小直徑是否符合要求刀架的加速扭矩2兀nmTJ-JL60tj(4-10)TDTFTJ(4-11)式中則有TD=0.7519956 Z35.82(N m)0.75(4-12)濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-15-式中A。-系數(shù)，軸的材料不同，則值

30、不同；P-軸傳遞的功率(kw)；d -計(jì)算截面處軸的直徑(mm)；n-軸的轉(zhuǎn)速(r/min)。選取主軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。經(jīng)查機(jī)械設(shè)計(jì)，取 A0=105濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-16-圖 4.1 刀架主軸結(jié)構(gòu)圖4.3 圓柱分度凸輪的設(shè)計(jì)凸輪分度機(jī)構(gòu)在自動(dòng)機(jī)械中應(yīng)用極為廣泛，分圓柱凸輪、弧面凸輪、平行凸輪（1）圓柱分度凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：1）機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、剛性好、承載能力大，可用于大轉(zhuǎn)矩的間歇運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合；2）分度范圍大，適應(yīng)范圍廣，尤其是分度數(shù)較多時(shí)，該機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)明顯，因此， 分度數(shù)多的場(chǎng)合，其使用較其他間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)多；3）設(shè)計(jì)上限制較少，可以方便地實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律；4）分度精度高，可達(dá)1530；

31、5）制造成本較低，在空間凸輪機(jī)構(gòu)中，它的制造費(fèi)用是最低的。圓柱分度凸輪機(jī)構(gòu)由于一般情況下不加預(yù)緊，即使采用圓錐滾子可加預(yù)緊，預(yù)緊力也不均勻。因此，圓柱分度凸輪機(jī)構(gòu)適用于中低速場(chǎng)合。（2）圓柱分度凸輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)1）分度數(shù) n 和分度角h2 :hn2-.45所以所取的最小直徑滿足要求。3=200P 二n0.025)門-I 5kw105i0.02 Ci0.02 B08-98(4-13)濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-17-2)動(dòng)靜比 Kd和凸輪動(dòng)程角*圓柱凸輪在從動(dòng)轉(zhuǎn)盤分度轉(zhuǎn)位過程中的轉(zhuǎn)角稱為分度凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)程角，在滿足動(dòng)靜比 Kd的情況下，增大補(bǔ)對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)有利，常用的動(dòng)程角為 二2二3二。所以動(dòng)靜12比取Kd=,動(dòng)

32、程角dA=二。233)從動(dòng)盤節(jié)圓半徑 rf根據(jù)結(jié)構(gòu)需要可經(jīng)驗(yàn)取得 rf=117mm，根據(jù)H rfJI2si n m滾子軸線間距離H = 44.8mm4)滾子尺寸從動(dòng)滾子可選標(biāo)準(zhǔn)件，也可根據(jù)實(shí)際情況自行制造。對(duì)于圓柱滾子半徑 ro可根據(jù)下式估算：r0二(0.2 0.3)H(4-15)取 r0二 8(mm)從動(dòng)滾子寬度 Bo可取為Bo=(0.8 1.5)r(4-16)B0=10(mm)5)凸輪尺寸在保證接觸應(yīng)力和壓力角小于許用值的前提下，凸輪尺寸不宜偏大，以使機(jī)構(gòu)盡(4-14)B-圖 4.2 圓柱凸輪主軸結(jié)構(gòu)圖濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-18-可能緊湊些。圓柱分度凸輪基圓直徑 Dco可用下式估算:(4-18

33、)6)中心距 c凸輪軸線與從動(dòng)盤軸線之間的距離可用下式計(jì)算：e 二 rfcos a(4-19)m式中，a 為凸輪中心線偏離滾子起始與終止位置中心連線的距離，一般情況下(冗、0 蘭 a 蘭 rf1 - cos 一 i(4-20)mJ冗c = rfcos - a = rf二 58.5(mm)Dc0HVmvA tan ；1(4-17)式中，Vm 為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的最大無量綱速度；：1 為許用最大壓力角Dc044.8 0.723.14 tan203=40(mm)圓柱分度凸輪外徑 Dew為:=4010 = 500(mm)圖 4.3 圓柱凸輪主軸結(jié)構(gòu)圖濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-19-m7)凸輪頭數(shù) Gm圓柱分度凸輪

34、機(jī)構(gòu)的凸輪頭數(shù) Gm是指在一次間歇轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)循環(huán)中轉(zhuǎn)過滾子的數(shù)目。絕大多數(shù)情況下，都使用Gm =1的機(jī)構(gòu)。在個(gè)別情況下，要求分度數(shù)n：6時(shí)，Gm1 的機(jī)構(gòu)也有使用。本次設(shè)計(jì)選取 Gm =1，n=8。4.4 鼠牙盤的設(shè)計(jì)動(dòng)鼠牙盤與靜鼠牙盤是數(shù)控刀架的兩個(gè)主要的零件。其精度決定了刀架的性能的 好壞。為了保證鼠牙盤的定位精度和剛度，對(duì)鼠牙盤做以下技術(shù)要求：鼠牙盤材料采用40Cr，齒部滲氮后磨齒加工；齒寬接觸率在70%以上：齒高接觸為嚙合高度的85%以上，兩齒盤嚙合時(shí)的接觸齒數(shù)在90%以上，接觸不良的齒不嚙合；安裝基準(zhǔn)孔軸線對(duì)分度中心的位置度，一般取0.01 0.04mm，對(duì)精密齒盤應(yīng)取在0.01mm以

35、內(nèi)。 本刀架采用標(biāo)準(zhǔn)的直齒鼠牙盤，齒的嚙合深度通常設(shè)計(jì)為45mm。根據(jù)JB/T 4316.1-1999查得有關(guān)數(shù)據(jù)如下：鼠牙盤外徑d:鼠牙盤的外徑主要由設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)所允許的空間范圍來確定的。在結(jié) 構(gòu)允許的情況下，外徑越大越好，這樣可以增強(qiáng)分度或者定位機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。根據(jù)結(jié)構(gòu)需要選取外徑d = 250mm。齒數(shù) z :查得d = 250mm時(shí)，齒數(shù)可以選72和120兩種，最小分度角分別為5和3，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的刀架工位數(shù)為8,轉(zhuǎn)一個(gè)工位動(dòng)鼠牙盤需要轉(zhuǎn)過45是最小分度 角的倍數(shù)，所以可以選z=72；齒長(zhǎng)F:F =12mm；齒盤厚度H/2 m:H/2m = 27.13mm；齒距t:t = 10.91mm；齒

36、厚S:S二5.45mm；齒內(nèi)徑 d0: d0= 226mm ；全齒高h(yuǎn):h =7.1mm；齒頂高 m :m = 2.12mm。4.5 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算液壓缸的內(nèi)徑和活塞桿直徑都要考慮到設(shè)備的類型， 由于本次設(shè)計(jì)的刀架的 抬起是數(shù)控車床脫離切削是完成的，因此在換刀的過程中并沒有切削力， 所以進(jìn)油壓 力不需要很大（1）油泵工作壓力的計(jì)算濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-20-油泵工作壓力Ps等于液壓缸工作壓力 P0和油液在管道中流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓力損失濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-21-p 之和。即Ps= Po *(4_21)1)液壓缸工作壓力的估算對(duì)于中小型的數(shù)控車床，通常推薦液壓缸的拉緊力為1o2OKN。液壓缸活塞的有效工作

37、面積設(shè)定為 S、0.0059m2；則該刀架液壓缸的最大工作壓力po=3.3Mpa。2)油液壓力損失：p的估算先對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的壓力損失進(jìn)行估算p =7.84 10 AQ4Kd(4-22)式中 -油的運(yùn)動(dòng)粘度(厘斯)；Q-流量(m3/min)；d-管子的內(nèi)徑(mm)；丨-管道總長(zhǎng)(mm)；K-修正系數(shù)。當(dāng) Re蘭2000時(shí)，K = 1K =6.84：3當(dāng)Re=2000時(shí)，丿。流量Q的計(jì)算如下：液壓系統(tǒng)所需油泵流量是由工作油缸的尺寸和運(yùn)動(dòng)速度的快慢要求決定的 工作油缸需油量用下式計(jì)算：Q，二A -活塞的運(yùn)動(dòng)速度(m/s)；A -活塞的有效工作面積(m2)。(4-23)式中濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-22-取=0

38、.05m/s；取 S2:0.0059m濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-23-式中K為修正系數(shù)一般在1.11.3之間Q =1.2 0.000295 =0.000354(L/s)選用管徑油管內(nèi)徑應(yīng)該足夠大，以減少油的壓力損失。管徑過大則會(huì)使結(jié)構(gòu)笨重，增加制 造成本。正確選用管徑一般先選取管中的流速， 然后計(jì)算管徑，再按與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格相近 的選用。由于Ttd4式中d-管子的內(nèi)徑(mm)；Q-通過管子的流量(m3/min)；一管中流速，取0.25m/s。二 42mm設(shè)液壓系統(tǒng)管道總長(zhǎng)度I MOOOmmQI：0.000354 匯 4：p =7.84 104K=7.84 100.0541.2 = 0.214(MPa)d0.

39、042得油泵的工作壓力Ps二 P0=3.3 0.214 =3.514(MPa)(2)液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿d的計(jì)算根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度和選定液壓泵的流量來確定液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d，再從GB -2348-80標(biāo)準(zhǔn)中選取相近尺寸加以圓整。D 購 d2(4-26)V urvq-輸入液壓缸的流量(m3/r)；Q =；A =0.05 0.0059 =0.000295(L/s)考慮到泄漏的影響油缸實(shí)際油量為：(4-24)所以(4-25)式中4 0.0003543.14 0.25濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-24-液壓缸活塞的運(yùn)動(dòng)速度（m/s）;設(shè)液壓缸活塞的往復(fù)速度比值為,即：二2。由于活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度相等，所以

40、二1。由相關(guān)資料可知，當(dāng): 1.2 1.3 時(shí)，一般取d/D=0.20.3。則得0.0055 d2二 D2D = 0.0778m = 77.8mm；d = 0.0233m = 23.3mmo從GB-2348-80標(biāo)準(zhǔn)中選取的液壓缸內(nèi)徑為80mm活塞桿直徑取40mm圖 4.4 液壓缸結(jié)構(gòu)圖4.6 箱體的設(shè)計(jì)箱體是刀架的重要組成部分之一，其結(jié)構(gòu)是否合理性影響數(shù)控車床刀架的制造質(zhì) 量；影響刀架各部件之間的相對(duì)位置精度和刀架在工作中刀盤相對(duì)于工件的轉(zhuǎn)動(dòng)精 度，進(jìn)而影響著工件的加工精度；同時(shí)影響刀架的性能和壽命。因此，在設(shè)計(jì)箱體時(shí) 要確保其有足夠的靜態(tài)剛度和4000215d3.14 0.05濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)

41、設(shè)計(jì)-25-很好的剛度/質(zhì)量比；小的熱變形和殘余應(yīng)力；還要考 慮到容易加工制造，裝配等，才能滿足刀架的使用要求。鑄鐵具有較好的減震性和耐濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-26-磨性，并且易于鑄造和加工。箱體材料采用機(jī)械性能較好的HT200，其硬度、強(qiáng)度,耐磨性都能夠滿足要求，是比較理想的材料。箱體輪廓的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)箱體內(nèi)各部件的大小和布置來確定的，在本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)說明，確定箱體最小壁厚h=10m m，在此數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上合理設(shè)計(jì)箱體外形，使其滿足工作要求。由于箱體的一部分結(jié)構(gòu)要與軸承配合,一定要注意其加工工藝，確保質(zhì)量合格。箱體的總體結(jié)構(gòu)做成一體，在箱體的右端直 接加一個(gè)端蓋， 這樣不僅能夠滿足減震性

42、要求， 還能顯得結(jié)構(gòu)緊湊， 使其綜合性能大 大提高9030 |144圖 4.5 箱體4.7 標(biāo)準(zhǔn)的選取在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中，用到很多的標(biāo)準(zhǔn)件，簡(jiǎn)單的介紹如下： 軸承的選取由于主軸的前端主要承受徑向力， 不承受軸向力，所以此處選取兩個(gè)圓錐滾子軸 承可以滿足要求。主軸中間需要用到三個(gè)推力球軸承來承受軸向力。2個(gè)N212E,1個(gè)51212，2個(gè)51208(GB/T 283-1994)。.鍵的選取本次設(shè)計(jì)中用到了兩個(gè)平鍵，在液壓馬達(dá)與圓柱分度凸輪的的連接處用到的聯(lián)軸 器處，選擇了兩個(gè)平鍵，8 7 32(GB/T 1095-2003)。根據(jù)要求設(shè)計(jì)中用到了兩段花鍵軸，螺栓的選取所以在這些地方2500濟(jì)南大學(xué)

43、畢業(yè)設(shè)計(jì)-27-根據(jù)需要選用了48個(gè)M8，8個(gè)M6(GB/T 70.1-2000)墊圈的選取在圓柱分度凸輪的軸向定位中用到了1個(gè)孔用彈性墊圈(GB/T 893.1-1986)。螺母的選取選用了8個(gè)M10 1，1個(gè)M30 1.5圓螺母(GB/T 812-1988)。.濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-28-5 結(jié) 論本次畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)基本完成， 達(dá)到了要求，當(dāng)然也存在尚需改進(jìn)的地 方，設(shè)計(jì)主要是關(guān)于數(shù)控車床液壓刀架的整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)， 包括分度機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng) 和定位機(jī)構(gòu)幾大部分。數(shù)控車床刀架的精度直接影響到數(shù)控車床的加工精度，所以刀架的重復(fù)定位精度 的要求是比較高的，所以本次設(shè)計(jì)主要是利用鼠牙盤來進(jìn)行定位

44、的， 然后配合電氣檢 測(cè)機(jī)構(gòu)達(dá)到所要求的精度。分度機(jī)構(gòu)的精度也非常的重要的，分度的精度直接影響刀 具加工時(shí)的位置，從而影響加工精度，本次設(shè)計(jì)采用了圓柱分度凸輪來實(shí)現(xiàn)分度， 雖 然分度凸輪的制造比較的復(fù)雜但是在數(shù)控車床刀架這樣需要高精度的場(chǎng)合，應(yīng)用還是比較合適的。本次設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在控制刀架抬起 （軸向運(yùn)動(dòng)）和刀架的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，用液壓缸來實(shí) 現(xiàn)刀架的抬起，使用花鍵來把凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給主軸， 從而實(shí)現(xiàn)刀盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本 次設(shè)計(jì)了解到了鼠牙盤，液壓馬達(dá)，液壓缸，圓柱分度凸輪，PLC控制單元等構(gòu)的工作原理。比較詳細(xì)的了解了數(shù)控車床液壓刀架的工作原理和其組成結(jié)構(gòu)。這次設(shè)計(jì)不僅使我充分的了解了大學(xué)幾年所學(xué)的知識(shí)

45、的重要性， 而且使我對(duì)課上所學(xué)的理論有了 更深的了解，也從指導(dǎo)老師那學(xué)到了，做學(xué)問的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度和細(xì)心、耐心的品質(zhì)。濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-29-參考文獻(xiàn)1廖效果，朱啟逑數(shù)字控制機(jī)床M.北京：華中科技大學(xué)出版社，2007.72馮顯英.機(jī)械制造M.濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社,2007.4:29-313傅成昌，傅曉燕.形位公差應(yīng)用技術(shù)問答M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2009.5:21-1424杜君文.機(jī)械制造技術(shù)裝配及設(shè)計(jì)M.天津:天津大學(xué)出版社,2007.10(1)濮良貴，紀(jì)明剛.機(jī)械設(shè)計(jì)M.8 版.北京：高等教育出版社,2006明仁雄，萬會(huì)雄.液壓與氣壓傳動(dòng)M.北京：國防工業(yè)出版社，2003,10:44-7

46、7,88-887陳嬋娟.數(shù)控車床設(shè)計(jì)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社 2006,2:138-1468盧秉恒.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)M.第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.59閆邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M.第五版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.110 李佳.數(shù)控機(jī)床及應(yīng)用M.第一版.北京:清華大學(xué)出版社，2001.711 劉鴻文.材料力學(xué).第四版.北京:高等教育出版社,2004.112 文唱祺.凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2005.8:170-18113 郭永環(huán).數(shù)控車床用轉(zhuǎn)塔動(dòng)力刀架的發(fā)展方向.機(jī)床與液壓J.2002.16 (1)14 郭振偉.普通車床球刀架的設(shè)計(jì)及應(yīng)用.機(jī)械工程師J.200515

47、 胡亞平.微電機(jī)轉(zhuǎn)子車床無小拖板的刀架設(shè)計(jì).機(jī)械工藝師J.2000.( 4)16 康小波，吉保國一種新型液壓刀架.制造技術(shù)與車床J.2004. (12)17 李書環(huán).車削用微進(jìn)給刀架設(shè)計(jì).工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào)J.2006. (6)18 Ching Hui Kuo,Miaoli. TURRET_LATHE. Unite States Patengt Application Publication 2009.1119 Michiharu HIROSE. TURRET TOOL REST AND MACHINE TOO. Unite States PatengtApplication Publication

48、. 2008.81.基于 C8051F 單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究2.基于單片機(jī)的嵌入式 Web 服務(wù)器的研究濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-30-3.MOTOROLA 單片機(jī) MC68HC ( 8) 05PV8/A 內(nèi)嵌 EEPROM 的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究4.基于模糊控制的電阻釬焊 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制5.基于 MCS-51 系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究6.基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR ）調(diào)節(jié)器7.單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究8.基于增強(qiáng)型 51 系列單片機(jī)的 TCP/IP 協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)9.基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)10.基于 32 位嵌入式單片

49、機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究11.基于單片機(jī)的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究12.基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開發(fā)13.基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制14.基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究15.基于 C8051F040 單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)16.基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開發(fā)17.模糊 Smith 智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)18.一種基于單片機(jī)的軸快流 CO,2激光器的手持控制面板的研制19.基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究20.基于 CYGNAL 單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制21.基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制22.基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)2

50、3.基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究24.基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)25.基于 PIC 單片機(jī)的智能手機(jī)充電器26.基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究27.基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究28.基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制29.基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)30.單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究31.基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制32.基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制33.基于 PIC 單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用34.基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制35.氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制36.基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感

51、器37.基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究38.基于單片機(jī)的光纖 Bragg 光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究39.單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制40.基于 C8051F020 單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀41.基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)42.Pico 專用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究43.基于 MCS-51 單片機(jī)的熱量計(jì)44.基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站45.MCS-51 單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究46.基于單片機(jī)的輪軌力檢測(cè)47.基于單片機(jī)的 GPS 定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)48.基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)49.用于單片機(jī)系統(tǒng)的 MMC 卡文件系統(tǒng)研制濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-31-50.基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究51.基于單片機(jī)和 CPLD 的粗光柵位移測(cè)量系統(tǒng)研究52.