滾齒機專用工裝設(shè)計

1、太原工業(yè)學院課程設(shè)計太原工業(yè)學院 金屬切削機床課程設(shè)計設(shè)計題目 滾齒機專用工裝設(shè)計 系 別 機械工程系 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學生姓名 付民安 班級學號 1120112 設(shè)計日期 2014年6月 金屬切削機床課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目： 滾齒機專用工裝設(shè)計 系部： 機械工程系 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學號： 1120112 學生： 付民安 1設(shè)計的主要任務(wù)及目標通過擴大滾齒機的工藝范圍，以最少的投資進行直齒、斜齒、多聯(lián)齒和內(nèi)齒輪的加工，樹立正確的設(shè)計思想，掌握基本的改裝設(shè)計方法，并具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算能力。 2設(shè)計的基本要求和內(nèi)容基本要求(1)不改變滾齒機原有的性能

2、；(2)安裝此工裝后即可作插齒機用；(3)裝卸方便、快捷內(nèi)容課程設(shè)計說明書一份（設(shè)計方案分析，使用說明，結(jié)果分析等）；安裝工裝后機床的傳動原理圖，傳動系統(tǒng)圖各一張3主要參考文獻1 戴曙.金屬切削機床.北京:機械工業(yè)出版社,2009.32 機床設(shè)計圖冊3 吳圣莊.金屬切削機床.吉林工業(yè)大學4 顧維邦.金屬切削機床概論. 北京:機械工業(yè)出版社4進度安排設(shè)計各階段名稱 日 期1調(diào)查研究，參考文獻，設(shè)計方案確定6月25日2安裝工裝后機床的傳動原理設(shè)計6月26日3安裝工裝后機床各傳動鏈的調(diào)整計算過程及換置公式6月27日4安裝工裝后機床的傳動系統(tǒng)圖6月28日5整理說明書6月29日目錄1 緒論11.1 課題

3、背景11.2 機床改造的研究內(nèi)容及其意義11.2.1 機床改造的研究意義21.2.2 機床改造的研究內(nèi)容22 設(shè)計要求33 總體方案設(shè)計33.1. 分析傳動原理33.1.1 滾齒機滾齒原理33.1.2 插齒機插齒原理53.2 結(jié)果分析63.3 具體方案設(shè)計73.3.1 運動分析73.3.2 運動計算84 課程設(shè)計總結(jié)9參考文獻10101 緒論1.1 課題背景隨著我國機床消費邁向世界第一，機床改造在工業(yè)裝備的份量也加重了籌碼。我國近700萬臺的機床保有量讓機床改造潛在的市場商機再現(xiàn)，同時隨著生產(chǎn)工藝的不斷進步和數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，我國特殊的機床服役年限架構(gòu)把大量的早年進口老、舊機床推向了改造的道

4、路上。機床改造即為機床再制造，通過對舊機床的改造，可以使其精度恢復，功能升級，技術(shù)性能達到甚至超過新機床的水準，為企業(yè)節(jié)省大量開支，帶來豐厚的經(jīng)濟效益，為社會節(jié)能省材，促進我國現(xiàn)代制造業(yè)更加環(huán)保。據(jù)統(tǒng)計,目前我國機床種類已達到3500余種,其中數(shù)控類及高科技類產(chǎn)品已達到1500多種,很多機床產(chǎn)品在技術(shù)上已經(jīng)達到國際先進水平。我國擁有和使用的機床數(shù)量高達378萬臺,其中金屬切削機床為294萬臺,鍛壓機床為84萬臺。如今,這些機床設(shè)備有的已經(jīng)服役了10多年,有的甚至超過了20年,迫切需要更新或改造。機床的改造,不僅是企業(yè)發(fā)展的需要,也是市場經(jīng)濟發(fā)展的需要,更是國家發(fā)展,社會資源再利用,走可持續(xù)發(fā)展

5、道路的需要。機床改造即為機床再制造，通過對舊機床的改造，可以使其精度恢復，功能升級，技術(shù)性能達到甚至超過新機床的水準，為企業(yè)節(jié)省大量開支，帶來豐厚的經(jīng)濟效益，為社會節(jié)能省材，促進我國現(xiàn)代制造業(yè)更加環(huán)保。在美國、日本和德國等發(fā)達國家，它們的機床改造作為新的經(jīng)濟增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時代。由于機床以及技術(shù)的不斷進步，機床改造是個永恒的課題。在美國，機床改造業(yè)稱為機床再生（Remanufacturing）業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton機床公司、Devlieg-Bullavd（得寶）服務(wù)集團、US設(shè)備公司等。美國得寶公司已在中國開辦公司。在日本，機床改造業(yè)稱為

6、機床改裝（Retrofitting）業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團、崗三機械公司、千代田工機公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。1.2 機床改造的研究內(nèi)容及其意義1.2.1 機床改造的研究意義企業(yè)要在當前市場需求多變，競爭激烈的環(huán)境中生存和發(fā)展就需要迅速地更新和開發(fā)出新產(chǎn)品，以最低價格、最好的質(zhì)量、最短的時間去滿足市場需求的不斷變化。對原有的機床進行工藝和裝備的改造，使舊設(shè)備滿足生產(chǎn)的需要，這樣不僅造價低、上馬快，而且還可彌補設(shè)備的不足，減少投資。設(shè)備是企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展和實現(xiàn)經(jīng)營目標的物質(zhì)基礎(chǔ)。設(shè)備性能和技術(shù)狀況的好壞，直接影響到企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益。為了減少企業(yè)的

7、生產(chǎn)投入，利用原有的舊機床進行翻新改造，既得到了性能比改造前甚至比新機床更優(yōu)越的設(shè)備，又減少了資金投入；并且為后期維修費用的降低打下了良好基礎(chǔ)，或者可以配套本企業(yè)的生產(chǎn)裝備擴大加工規(guī)模，迅速提升其加工能力，技術(shù)經(jīng)濟效益十分明顯。1.2.2 機床改造的研究內(nèi)容機床改造主要是指為提升原機床的精度、效率與功能所進行的一系列的活動和工程，因為改造的機床多半都是早年生產(chǎn)的，除嚴重磨損造成精度下降、或某些零部件年久失修需要更換之外，機床本體的剛度穩(wěn)定性、抗震性以及精度保持性等相對來說都很好。通過技術(shù)改造對機床的加工范圍進行擴大，使改造后的機床既保持了原機床的功能，又增加了新的功能。本設(shè)計通過對滾齒機機床結(jié)

8、構(gòu)進行改造設(shè)計使?jié)L齒機上安裝工裝后可以用作插齒機。這樣既減少了設(shè)備的投入，又充分的利用了現(xiàn)有設(shè)備，將為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益。2 設(shè)計要求在許多的小型工廠里滾齒機是普遍使用的機床，但滾齒機不能加工內(nèi)齒齒輪具有一定的局限性。為了節(jié)省企業(yè)開支設(shè)計一套滾齒機專用工裝，使用滾齒機專用工裝，在原機床主要結(jié)構(gòu)布局不變，盡量減少改動量。使原滾齒機具有了插齒機的功能，擴大了滾齒機的工藝范圍，以最少的投資進行直齒、斜齒、多聯(lián)齒輪和內(nèi)齒輪的加工。要求：不改變滾齒機原有的性能；安裝此工裝后即可作插齒機用；裝卸方便、快捷3 總體方案設(shè)計3.1 分析傳動原理3.1.1滾齒機滾齒原理滾切直齒圓柱齒輪兩個運動：形成漸開線所

9、需的展成運動（，）和形成導線作序的滾刀沿工件軸線的移動()。 （1）展成運動 一個復合的表面成形運動，可分解為兩個部分：滾刀的旋轉(zhuǎn)運動和工件的旋轉(zhuǎn)運動。這兩部分之間需要一個內(nèi)聯(lián)系傳動鏈，用以保持兩者之間的相對運動關(guān)系。設(shè)滾刀的頭數(shù)為K,工件齒數(shù)為Z，則滾刀每轉(zhuǎn)1/K轉(zhuǎn)，工件應(yīng)轉(zhuǎn)1/Z轉(zhuǎn)。傳動鏈為：滾刀4567工件（2）主運動 展成運動還應(yīng)有一條外聯(lián)系傳動鏈與動力源相聯(lián)系。從切削角度分析，滾刀的旋轉(zhuǎn)是主運動。傳動鏈為：電動機1234滾刀（3）豎直進給運動 為了形成直線，滾刀還需作軸向的直線運動，這是一個簡單運動，可以使用獨立的動力源驅(qū)動。但是，工件轉(zhuǎn)速和刀架移動速度之間的相對關(guān)系，會影響到齒面加

10、工的表面粗糙度。因此，滾齒機的進給以弓箭每轉(zhuǎn)時滾刀架的移動量計，單位為mm/r。傳動鏈為：工件78910刀架升降絲杠。傳動原理圖：滾切斜齒圓柱齒輪兩個運動：一個是產(chǎn)生漸開線的展成運動；另一個是產(chǎn)生螺旋線（導線）的運動。前者與加工直齒圓柱齒輪時相同，后者則不同，加工斜齒圓柱齒輪時，進給運動為螺旋運動，是一個復合運動。這個運動分為兩部分滾刀架的直線運動和工作臺的旋轉(zhuǎn)運動，這兩部分需要一條內(nèi)聯(lián)系傳動鏈連接，以保證當?shù)都苤本€移動距離為螺旋線的一個導程T時，工件的附加轉(zhuǎn)動為一轉(zhuǎn)。這條內(nèi)聯(lián)系鏈習慣上成為差動鏈。差動鏈為：絲杠1011127工件。傳動原理圖： 3.1.2插齒機插齒原理插齒機加工原理為一對圓柱

11、齒輪的嚙合，同樣是按展成法加工圓柱齒輪。插齒機所需的運動展成運動 插齒刀和工件的相對轉(zhuǎn)動時一個復合運動，用以形成漸開線齒廓。展成運動可以被分解成兩部分：插齒刀的旋轉(zhuǎn)和工件的旋轉(zhuǎn)。主運動 插齒刀的上下往復運動是一個簡單的成形運動，用以形成輪齒齒面的導線直線。這個運動是主運動。 徑向進給 插齒開始時，插齒刀和工件除做展成運動外，還要作相對的徑向切入運動，直到全齒深為止；然后，工件在轉(zhuǎn)過一圈，全部輪齒就切削完畢；插齒刀與工件分開，機床停止。讓刀運動 插齒刀在往復運動的回程時不切削。為了減少刀刃的磨損，還需要又讓刀運動，及刀具在回程時徑向退離工件，切削時復原。傳動原理圖：用齒形插齒刀插削直齒圓柱齒輪時

12、，機床的傳動原理圖如上圖，B和B是一個復合運動，需要一條內(nèi)聯(lián)系傳動鏈和一條外聯(lián)系傳動鏈。圖中8點到11點之間的傳動鏈是內(nèi)聯(lián)系傳動鏈即展成連。圓周進給以插齒刀每往復一次，插齒刀所轉(zhuǎn)過得分度圓弧長計。因此，外聯(lián)系傳動鏈以驅(qū)動插齒刀往復的偏心輪為間接動源來聯(lián)系插齒刀轉(zhuǎn)動，圖中為4點到8點。插齒刀的往復運動A 是一個簡單運動，它只有一個外聯(lián)系傳動鏈，即由電動機軸處得點1至曲柄偏心輪處的點4.這條傳動鏈是主運動鏈。3.2 結(jié)果分析由以上插齒機與滾齒機切削直齒齒輪的對比可得出他們的共同點：1.都是按展成法加工圓柱齒輪。2.都有徑向進給運動。但是，插齒機的主運動為豎直方向的往復運動，而且往復運動速度比滾齒機

13、豎直進給運動快的多。滾齒機無需讓刀，故沒有讓刀機構(gòu)。由此可得將滾齒機改裝成插齒機需要解決三個方面的問題：1. 如何將主運動改為豎直方向的往復運動。2. 如何安裝插齒刀。3. 如何增加讓刀機構(gòu)。3.3具體方案設(shè)計3.3.1運動設(shè)計1. 插齒機的主運動滾齒機專用工裝加入傳動比為1:1的直齒輪，從動直齒輪同軸上加裝一個偏心輪，偏心輪帶動齒條作往復運動，齒條帶動齒輪運動，齒輪帶動刀具上的齒條使刀具實現(xiàn)快速豎直往復運動2. 安裝專用工裝將滾齒機安裝滾刀的主軸拆卸掉，將裝用工裝的主軸代替安裝滾刀的主軸，專用工裝中加入一對傳動比為1:100的渦輪蝸桿。3. 增加讓刀機構(gòu)在如圖從動輪的一側(cè)再加裝一個偏心輪，偏

14、心輪與一曲柄滑塊機構(gòu)相連，底下另一偏心輪通過連桿與工作臺相連，從而實現(xiàn)刀具往復一次，工作臺讓刀一次。4. 徑向進給滾齒機在滾切渦輪時徑向進給采用的手搖，插齒時，徑向進給行程較短，故也可采用手搖的方式。安裝滾齒機專用工裝后的傳動原理圖：內(nèi)傳動鏈 展成運動 滾刀11104567工件。主運動 電機12348912滾刀3.3.2運動計算滾齒機傳動系統(tǒng)圖YC3180滾齒機工裝傳動系統(tǒng)圖：1. 主運動傳動鏈（1） 末端件 主運動為刀具的往復運動 一端是電動機，一端是軸（2） 計算位移 電動機轉(zhuǎn)速為1500r/min, 軸往復頻率為n。1500r/min(電動機)n(主軸)（3） 運動平衡式（4） 換置式 2. 展成運動傳動鏈（1） 末端件 展成運動是內(nèi)聯(lián)系鏈。兩末端件是插刀和工件。（2） 計算位移 展成鏈保證末端件的傳動比相當于一對齒輪嚙合，即插刀每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，工件轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。（3） 運動平衡式（4） 換置式總結(jié)本篇論文是關(guān)于滾齒機專用工裝設(shè)計，目的是在滾齒機上實現(xiàn)插齒機的功能。通過這次設(shè)計使我對YC3180滾齒機的結(jié)構(gòu)有了更深一步的了解，培養(yǎng)了我運用所學知識來分析和解決機床改造技術(shù)中所出現(xiàn)的一系列問題。通過這次設(shè)計讓我對大學幾年所學的知識進行了實際運用，使我明白了在今后的設(shè)計過程中的一般步驟