數(shù)控車床4工位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)_畢業(yè)實(shí)習(xí)及畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)

1、畢業(yè)實(shí)習(xí)及畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)指導(dǎo)書適用專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造（數(shù)控方向） 數(shù)控車床4工位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目錄摘要-1正文-3 第1章 引言-31.1概述-31.2數(shù)控車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的發(fā)展趨勢(shì)-31.3刀架的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則-41.4刀架的主要技術(shù)參數(shù)-5 第2章 數(shù)控車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)-62.1刀架的工作原理-62.2步進(jìn)電機(jī)的選用-72.3蝸桿及蝸輪的選用與校核-8 2.3.1選擇傳動(dòng)的類型和精度等級(jí)-8 2.3.2選擇材料和確定許用應(yīng)力-8 2.3.3按接觸強(qiáng)度確定主要參數(shù)-8 2.4 蝸桿軸的設(shè)計(jì)-10 2.4.1 蝸桿軸的材料選擇,確定許用應(yīng)力-10 2.4.2 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估算軸的最小

2、直徑-11 2.4.3 確定各軸段的直徑和長(zhǎng)度-11 2.4.4 蝸桿軸的校核-12 2.4.5 鍵的選取與校核-17 2.5 蝸輪軸的設(shè)計(jì)-17 2.5.1 蝸輪軸的材料選擇,確定許用應(yīng)力-17 2.5.2 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估算軸的最小直徑-17 2.5.3 確定各軸段的直徑和長(zhǎng)度-18 2.6 中心軸的設(shè)計(jì)-18 2.6.1 中軸的材料選擇,確定許用應(yīng)力-18 2.6.2確定各軸段的直徑和長(zhǎng)度-18 2.6.3 軸的校核-19 2.7 齒盤的設(shè)計(jì)-19 2.7.1 齒盤的材料選擇和精度等級(jí)-19 2.7.2 確定齒盤的參數(shù)-19 2.7.3 按接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算-20 2.8 軸承的選用-

3、22 2.8.1 軸承的類型-22 2.8.2 軸承的游隙及軸上零件的調(diào)配-23 2.8.3 軸承的配合-23 2.8.4 軸承的潤(rùn)滑-23 2.8.5 軸承的密封裝置-23 第3章 刀架體的設(shè)計(jì)-24 第4章 結(jié)論-25 致謝-26 參考文獻(xiàn)-27 附件清單-28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

4、多種形式?；剞D(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CAXA做圖，對(duì)電動(dòng)刀架有更直觀的了解。最后的提出了對(duì)電動(dòng)刀架提出了意見和措施。關(guān)鍵詞：數(shù)控刀架， 電動(dòng)刀架，四工位 ABSTRACTNumerical control lathe, will in the future when the development to the high, middle-grade using universal type tool rest facilities, high-grade USE

5、S dynamic type head, with hydraulic head, servo head, vertical head etc varieties, in recent years is expected to CNC tool post demand will increase greatly. CNC tool is the development trend of: with the development of numerical control lathe, numerical control head began to rapid change knife, ele

6、ctrohydraulic combined drive and servo drive direction. According to the processing object is different, there are four square head, turret and eight (or more) location disc type axial loading knife rest, and other forms. Rotary head separately on the installation of four, six or more tool, and acco

7、rding to the numerical control device of instruction in knife. This part mainly four station vertical electric tool rest of mechanical design and application of relay - contact control system control part of the design. And the above part using CAXA do chart, the electric tool rest more intuitive un

8、derstanding. The proposed to the electric tool post puts forward opinions and measures. 正文第1章 引言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(kù)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

9、，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(kù)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

10、驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展。 目前國(guó)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(jiǎn)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

11、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)控刀架的市場(chǎng)分析：國(guó)產(chǎn)數(shù)控車床今后將向中高檔發(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，近年來需要量可達(dá)10001500臺(tái)。  國(guó)外數(shù)控車床的發(fā)展目的在于提高加工精度和縮短制造周期。實(shí)現(xiàn)上述目的之手段是實(shí)現(xiàn)機(jī)床多功能化和工序工種集成，開發(fā)多種多樣復(fù)合化加工的機(jī)種，如增添銑削功能的復(fù)合加工車削中心、雙主軸多刀塔(雙刀塔或四刀塔)數(shù)控車床和車削中心、雙主軸同步驅(qū)動(dòng)，雙刀塔同時(shí)進(jìn)行加工車削中心、五軸聯(lián)動(dòng)車銑復(fù)合中心、車磨復(fù)合加工機(jī)床、具有車、銑、鏜、磨和激光熱處理多種功能的高度復(fù)合化的

12、復(fù)合加工中心等等。我國(guó)數(shù)控車床經(jīng)過多年的發(fā)展，特別是近幾年迅速的發(fā)展，與國(guó)際先進(jìn)水平的差距在逐年縮小。對(duì)于某些依賴于進(jìn)口的高檔數(shù)控車床，如高精度數(shù)控車床和車削中心(主軸徑跳軸跳0.001mm)、適用耐熱合金和鈦合金零件加工的大功率、高扭矩?cái)?shù)控車床和車削中心等等要加強(qiáng)產(chǎn)品開發(fā)研究攻關(guān)，突破其核心技術(shù)。數(shù)控刀架的高、中、低檔產(chǎn)品市場(chǎng)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

13、）創(chuàng)造性的利用所需要的物理性能 2）控制不需要的物理性能 3）判別功能載荷及其意義 4）預(yù)測(cè)意外載荷 5）創(chuàng)造有利的載荷條件 6）提高合理的應(yīng)力分布和剛度 7）重量達(dá)到最輕 8）應(yīng)用基本公式求相稱尺寸和最佳尺寸 9）根據(jù)性能組合選擇材料 10）在儲(chǔ)備零件與整體零件之間精心的進(jìn)行選擇 11）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）重復(fù)定位精度：（mm）<0.005 （3）電機(jī)功率（w) 20 （4）電機(jī)轉(zhuǎn)速（rpm）12529第2章 數(shù)控車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的設(shè)計(jì)2.1刀架的工作原理回轉(zhuǎn)刀架的工作

14、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，其工作過程如下： 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4、5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4、5 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。 刀架轉(zhuǎn)位 當(dāng)圓套9逆時(shí)針轉(zhuǎn)過150°時(shí)，齒盤4、5完全脫開，此時(shí)銷釘準(zhǔn)確進(jìn)入圓套9中的凹槽中，帶動(dòng)刀架體轉(zhuǎn)位。 刀架定位 當(dāng)上刀架轉(zhuǎn)到需要到位后（

15、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)10 中的某一個(gè)選通,當(dāng)磁性板11 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 6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)8使上刀架移到齒盤4、5 重新嚙合, 實(shí)現(xiàn)精確定位。 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。 圖2.1 螺旋升降式四方刀架2.2 步進(jìn)電機(jī)的選用許多機(jī)械加工需要微量進(jìn)給。要實(shí)現(xiàn)微量

16、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。在開環(huán)系統(tǒng)中，廣泛采用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行單元。這是因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：直接采用數(shù)字量進(jìn)行控制;轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，啟動(dòng)、停止方便；成本低；無誤差積累；定位準(zhǔn)確；低頻率特性比較好；調(diào)速范圍較寬；采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)單元，其機(jī)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，主要是變速齒輪副、滾珠絲杠副，以克服爬行和間隙等不足。通常步進(jìn)電機(jī)每加一個(gè)脈沖轉(zhuǎn)過一個(gè)脈沖當(dāng)量；但由于其脈沖當(dāng)量一般較大，如0.01mm，在數(shù)控系統(tǒng)中為了保證加工精度，廣泛采用步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)。因?yàn)榈都苌仙?、下降各轉(zhuǎn)150°，刀架轉(zhuǎn)

17、位至少需90°，所以蝸輪轉(zhuǎn)的角度=390°由課題要求的刀架選位少于3S。n0.36r/s=21.6r/min,為便于計(jì)算n取24r/min蝸輪蝸桿傳動(dòng)比為45電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=i*z1=45考慮刀架只需小功率驅(qū)動(dòng)，為減少生產(chǎn)成本，選用JD60電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速為1400r/min，額定功率為60W。2.3 蝸桿及蝸輪的選用與校核2.3.1 選擇傳動(dòng)的類型考慮到傳遞的功率不大，轉(zhuǎn)速較低，選用2A蝸桿，精度8級(jí)，GB10089-88。2.3.2 選擇材料和確定許用應(yīng)力由機(jī)械基礎(chǔ)表17-4查得蝸桿選用45鋼，表面淬火，硬度為4555HRC，蝸輪齒圈用ZCuSn10P1 砂模鑄造，為了節(jié)約

18、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 ðh=200MPa，ðf=51MPa2.3.3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=0.8，則T2=T*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)K=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*K*KV=1*1.15*1.1=1.2651.27

19、 (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)Z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Z=3.12。（5）確定許用應(yīng)力H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H=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H= KHNH=0.92×268=246.56247MPA (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)=

20、0.448，從而可查得接觸系數(shù)=2.72，因?yàn)閆，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)算蝸桿 分度圓直徑：d1=8mm 直徑系數(shù)：q=17.92， 蝸桿頭數(shù)：Z1=1 分度圓導(dǎo)程角：=3°1138 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)蝸輪 蝸輪齒數(shù)：Z2 =45 變位系數(shù)=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)

21、 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=0.6 抗彎截面系數(shù)W=0.1d3 取dmin=15.14mm2.4.3 確定各軸段的直徑和長(zhǎng)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(zhǎng)度。 d1=d

22、5 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。d5軸上有一個(gè)鍵槽，故槽徑增大5%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（0.070.1）d1范圍內(nèi)，d2=d1+2a=19.3820.04mm，故d2取20mmd3為蝸桿與蝸輪嚙合部分，故d3=24mmd4=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=22mmL2尺寸長(zhǎng)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

23、，故L2=43mmL3為蝸桿部分長(zhǎng)度L3（11+0.06z2）m=21.92mm圓整L3取30mmL4取55mm，L5在刀架體部分長(zhǎng)度為（12+8）mm，伸出刀架部分通過聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)相連長(zhǎng)度為50mm，故L5=70mm兩軸承的中心跨度為128mm，軸的總長(zhǎng)為220mm2.4.4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2.1 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

24、2.24，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151，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62，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

25、t1=2.3mm2.5 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， ð-1=55MPa 2.5.2 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，初步估計(jì)軸的最小直徑 查文獻(xiàn)9表151，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(zhǎng)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(zhǎng)度d1即蝸輪輪芯為68mmd2為蝸輪軸軸徑最小部分取34mmd3軸段與上刀架體有螺紋聯(lián)接，牙形選梯形螺紋，根據(jù)文獻(xiàn)表8-45取公稱直徑為d3=44mm，螺距P=12mm，H=6.5mm查

26、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(zhǎng)度取55mmL2尺寸長(zhǎng)度為34mm，蝸輪齒寬b2 當(dāng)z13時(shí)，b20.75da1=15.6mm 取b2=15mm2.6 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， ð-1=55MPa2.6.2 確定各軸段的直徑和長(zhǎng)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(zhǎng)度d1=15mm,d2與軸承配合，軸承類型為推力球軸承，型號(hào)為51203，d=17mm,d1=1

27、9,T=12mm,D=35mm所以d2=17mmd3與軸承配合，軸承類型為推力球軸承，型號(hào)為51204，d=25mm,d1=27mm,T=15mm,D=47mm圖2.7 中心軸受力圖分配各軸段的長(zhǎng)度L1=80mm,L2=93mm,L3=20mm2.6.3 軸的校核軸橫截面的慣性矩 車床切削力F=2KN,E=210GPa 因此 yy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°

28、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故齒盤齒全高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=2m齒根高 hf=(ha*+c*)m=2.5mm 齒數(shù)z=38齒寬b=10mm齒厚齒盤高為5mm2.7.3 按接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算確定有關(guān)計(jì)算參數(shù)和許用應(yīng)力 (2-35)取載荷系數(shù)kt=1.5由文獻(xiàn)表9-12取齒寬系數(shù)d=1.0由表9-

29、10查得材料的彈性影響系數(shù)Ze=189.8， 取=20°，故ZH=2.5查圖9-34取Hlim1=380 取Hlim2=380Lh=60×24×1×(8×300×15) N2=5.18×107由圖9-35查得接觸疲勞壽命系數(shù)ZN1=1.1 ，ZN2=1.1計(jì)算接觸疲勞需用應(yīng)力 取安全系數(shù)SH=1，由式（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)值由文獻(xiàn)圖9-37查得，抗彎疲勞強(qiáng)度極限由文獻(xiàn)圖9-38查得，抗彎疲勞壽命系數(shù)YN1=1.0，YN2=1.0

30、查圖取計(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)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(rùn)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

31、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。然后根據(jù)安裝尺寸和使用壽命選出軸承的型號(hào)為：6203。2.8.2 軸承的游隙及軸上零件的調(diào)配軸承的游隙和欲緊時(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(rùn)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(rùn)滑，轉(zhuǎn)速越高，應(yīng)采用粘度越低的潤(rùn)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

32、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ФO(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。 第3章 刀架體設(shè)計(jì)刀架體設(shè)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

33、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)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。 我所設(shè)計(jì)的下刀架體采用HT150鑄造，其具體結(jié)構(gòu)見零件圖。第4章 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

34、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(jiǎn)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?；剞D(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0.0010.005mm)。 致謝終于完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)了，在幾個(gè)月的緊張生活中，首先我要感謝我的指導(dǎo)老師某某，沒有他的指點(diǎn)和教誨，就沒有這次

35、設(shè)計(jì)的完成，他在我無能為力的時(shí)候給我提出了很多建設(shè)性的意見和建議，開拓了我的思路 ，同時(shí)也感謝其它的各科老師。此次設(shè)計(jì)要求把以前所學(xué)到的專業(yè)課知識(shí)貫通起來，我不時(shí)的向各位老師請(qǐng)教過，他們都很負(fù)責(zé)的幫我解釋我提出的問題 。在此我也感謝某某為我提供的良好的生活和學(xué)習(xí)環(huán)境。我真誠(chéng)的祝福老師們?cè)谝院蟮臍q月里身體健康、步步高升；祝福同學(xué)們?cè)诮窈蟮娜松缆飞瞎ぷ黜樌?、事業(yè)有成。參考文獻(xiàn)1 王三民.諸文俊. 機(jī)械原理與設(shè)計(jì)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000.2 王愛玲.現(xiàn)代數(shù)控車床M.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2003 . 3 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. 4 王愛玲.現(xiàn)代數(shù)控車床結(jié)

36、構(gòu)與設(shè)計(jì)M.北京：兵器工業(yè)出版社，1999.5 紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京：高等教育出版社，2000，第七版. 6 舒志兵.嚴(yán)彩忠.黃益群.張海榮.數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展綜述J.伺服控制，2006，（01）：23-27 7 劉澤深. 鄭貴臣.陳保青. 機(jī)械基礎(chǔ)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.8 李洪.實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)M.遼寧：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社：1999.9 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.10 洪家娣.機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)M.江西：江西高校出版社，2001.11 陳秀寧.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)M.杭州：浙江大學(xué)出版社，1999. 12 徐灝.新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版

37、社，1995 附件清單1自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架裝配圖 A0 一張2反靠盤 A3 一張3齒盤 A3 一張4中心軸 A3 一張5上刀架體 A1 一張6下刀架體 A2 一張7蝸輪 A3 一張8蝸桿 A3 一張內(nèi)部資料僅供參考9JWKffwvG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQGn8xp$R#&#849GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89Am

38、YWpazadNu#KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwcvR9CpbK!zn%Mz849GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwcvR9CpbK!zn%Mz849G

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