數(shù)控分度工作臺(tái)設(shè)計(jì)概述

1、72/81摘要本論文對(duì)數(shù)控分度工作臺(tái)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過研究分度工作臺(tái)的差不多原理，結(jié)合數(shù)控、液壓驅(qū)動(dòng)、齒輪傳動(dòng)等知識(shí)，設(shè)計(jì)出一種運(yùn)用于加工中心的液壓式數(shù)控分度工作臺(tái)。為了提高工作臺(tái)的分度精度，本設(shè)計(jì)采納了多彈性齒減小累積誤差的原理，設(shè)計(jì)出半彈性齒的工作臺(tái)分度裝置。這種彈性齒制造成本低、經(jīng)濟(jì)效益好、分度精度高，今后將會(huì)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(tái)；數(shù)控；液壓；齒輪；彈性齒AbstractThis paper design on the work bench of CNC indexing，it will design a kind of application to the hy

2、draulic 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. In order to improve the precision and indexing of the workbench, this design makes use of the principle o

3、f 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 indexing and precision, which will apply widely on CNC lathe in the future. Keywords Indexing workbench CNC

4、 Hydraulic Gear Elastic gea目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc6297 摘要 PAGEREF _Toc6297 I HYPERLINK l _Toc4749 Abstract PAGEREF _Toc4749 II HYPERLINK l _Toc4090 目錄 PAGEREF _Toc4090 III HYPERLINK l _Toc18823 緒論 PAGEREF _Toc18823 1 HYPERLINK l _Toc27730 1.1前言 PAGEREF _Toc27730 1 HYPERLINK l _Toc9930 1.2數(shù)控

5、分度工作臺(tái)的進(jìn)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) PAGEREF _Toc9930 2 HYPERLINK l _Toc6985 1.2.1我國(guó)數(shù)控分度工作臺(tái)的進(jìn)展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc6985 2 HYPERLINK l _Toc27848 1.2.2數(shù)控分度工作臺(tái)的進(jìn)展趨勢(shì) PAGEREF _Toc27848 3 HYPERLINK l _Toc23369 1.3數(shù)控工作臺(tái)的研究 PAGEREF _Toc23369 3 HYPERLINK l _Toc22268 1.4本課題研究的內(nèi)容 PAGEREF _Toc22268 5 HYPERLINK l _Toc32179 2 數(shù)控分度工作臺(tái)總體方案設(shè)計(jì) P

6、AGEREF _Toc32179 6 HYPERLINK l _Toc11722 2.1數(shù)控分度工作臺(tái)原理設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc11722 7 HYPERLINK l _Toc7099 2.2數(shù)控分度工作臺(tái)的要緊技術(shù)參數(shù) PAGEREF _Toc7099 9 HYPERLINK l _Toc22135 2.3數(shù)控分度工作臺(tái)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc22135 10 HYPERLINK l _Toc23306 2.3.1液壓系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc23306 10 HYPERLINK l _Toc10157 2.3.2液壓泵的選擇 PAGEREF _Toc1

7、0157 11 HYPERLINK l _Toc2205 2.4 數(shù)控分度工作臺(tái)的數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc2205 12 HYPERLINK l _Toc20337 3 數(shù)控分度工作臺(tái)部件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc20337 13 HYPERLINK l _Toc17276 3.1 工作臺(tái)的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc17276 13 HYPERLINK l _Toc15730 3.1.1工作臺(tái)整體尺寸設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc15730 13 HYPERLINK l _Toc32315 3.1.2工作臺(tái)T形槽設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc32315 13 HYPERL

8、INK l _Toc23828 3.1.3工作臺(tái)中心孔設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc23828 14 HYPERLINK l _Toc5470 3.1.4工作臺(tái)螺孔分布設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc5470 14 HYPERLINK l _Toc1200 3.2端齒盤設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc1200 15 HYPERLINK l _Toc27167 3.3中心軸設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc27167 18 HYPERLINK l _Toc27602 3.3.1中心軸尺寸設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc27602 18 HYPERLINK l _Toc11304 3.3.2中心軸軸承選擇

9、PAGEREF _Toc11304 19 HYPERLINK l _Toc18568 3.4活塞設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc18568 20 HYPERLINK l _Toc4660 3.5傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc4660 22 HYPERLINK l _Toc29689 3.5.1傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc29689 22 HYPERLINK l _Toc192 3.5.2齒輪齒條設(shè)計(jì)計(jì)算 PAGEREF _Toc192 24 HYPERLINK l _Toc14554 3.5.4齒圈設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc14554 32 HYPERLINK l

10、_Toc22315 3.6工作臺(tái)底座設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc22315 34 HYPERLINK l _Toc17031 3.6.1材料選擇 PAGEREF _Toc17031 34 HYPERLINK l _Toc7931 3.6.2壁厚選擇 PAGEREF _Toc7931 34 HYPERLINK l _Toc6585 3.6.3鑄造斜度 PAGEREF _Toc6585 35 HYPERLINK l _Toc30238 3.6.4加強(qiáng)筋 PAGEREF _Toc30238 36 HYPERLINK l _Toc17471 3.6.5定位設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc17471 3

11、6 HYPERLINK l _Toc5217 3.7活塞密封塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc5217 38 HYPERLINK l _Toc1821 3.8推桿導(dǎo)向塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc1821 39 HYPERLINK l _Toc3443 3.9工作臺(tái)分度工作原理和結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc3443 39 HYPERLINK l _Toc1788 3.9.1工作臺(tái)定位原理和結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc1788 40 HYPERLINK l _Toc15408 3.9.2工作臺(tái)松開、夾緊原理和結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc15408 41 HYPERLINK l _Toc84

12、08 3.9.3工作臺(tái)分度原理和結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc8408 42 HYPERLINK l _Toc26884 4 液壓式數(shù)控分度工作臺(tái)受力校核 PAGEREF _Toc26884 43 HYPERLINK l _Toc25926 4.1工作臺(tái)螺栓受力校核 PAGEREF _Toc25926 43 HYPERLINK l _Toc3236 結(jié)論 PAGEREF _Toc3236 48 HYPERLINK l _Toc13004 致謝 PAGEREF _Toc13004 49 HYPERLINK l _Toc22908 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc22908 50緒論1.1前言數(shù)

13、控技術(shù)及裝備是進(jìn)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(guó)防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最差不多的裝備。馬克思曾經(jīng)講過“各種經(jīng)濟(jì)時(shí)代的區(qū)不，不在于生產(chǎn)什么，而在于如何樣生產(chǎn)，用什么勞動(dòng)資料生產(chǎn)?！敝圃旒夹g(shù)和裝備確實(shí)是人類生產(chǎn)活動(dòng)的最差不多的生產(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(guó)制造業(yè)鋼釩采納數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來進(jìn)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(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖和限

14、制政策?？傊?，大力進(jìn)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(guó)家加速經(jīng)濟(jì)進(jìn)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)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(shí)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)進(jìn)展和國(guó)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(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域，每個(gè)領(lǐng)域的振興都需要大批先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床來裝備，如進(jìn)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(yùn)輸船舶、研制大型薄板冷熱連軋成套設(shè)備、進(jìn)展高速列車、新型地鐵和軌道交通車輛等，都需要大批高速、周密、高效和專用數(shù)控機(jī)床來加工制造。同時(shí)，數(shù)控機(jī)床作為國(guó)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(guó)防軍工裝備現(xiàn)代化的

15、重要保證。國(guó)際上一些發(fā)達(dá)國(guó)家意志把高性能數(shù)控機(jī)床作為戰(zhàn)略物資而嚴(yán)加操縱，限制我國(guó)進(jìn)口高性能數(shù)控機(jī)床。目前，由于我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)進(jìn)展相對(duì)滯后，差不多制約了整個(gè)裝備制造業(yè)的進(jìn)展，直接阻礙到國(guó)防軍工的產(chǎn)業(yè)安全。國(guó)內(nèi)外裝備制造業(yè)的進(jìn)展經(jīng)驗(yàn)表明，進(jìn)展裝備制造業(yè)，數(shù)控機(jī)床是基礎(chǔ)，因此，全面落實(shí)科學(xué)進(jìn)展觀，加快進(jìn)展我國(guó)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)控分度工作臺(tái)的進(jìn)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)1.2.1我國(guó)數(shù)控分度工作臺(tái)的進(jìn)展現(xiàn)狀我國(guó)對(duì)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(shí)期。1965年，國(guó)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

16、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(guó)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(shí)期，數(shù)控線切割機(jī)床由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)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(guó)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(dòng)機(jī)、直流主軸電機(jī)技術(shù)，以及從美國(guó)、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)一些新的技術(shù)，并進(jìn)行了國(guó)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(dòng)了我國(guó)數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定進(jìn)展，使我國(guó)的數(shù)控機(jī)床在性能和質(zhì)量上產(chǎn)生了

17、一個(gè)質(zhì)的飛躍。數(shù)控機(jī)床包括床身、立柱、工作臺(tái)、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等部件。工作臺(tái)作為數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，也是阻礙加工精度的重要環(huán)節(jié)。從一開始為了滿足加工簡(jiǎn)單的零件而設(shè)計(jì)的直線運(yùn)動(dòng)的x-y工作臺(tái)，到現(xiàn)在為了實(shí)現(xiàn)多工位加工而制造的分度工作臺(tái)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等。為了滿足現(xiàn)代制造業(yè)的進(jìn)展，也為了環(huán)境的要求，工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)裝置從原來的機(jī)械驅(qū)動(dòng)變?yōu)橐簤候?qū)動(dòng)，現(xiàn)在更多的采納了氣動(dòng)裝置，更好的愛護(hù)了環(huán)境，節(jié)約了資源。數(shù)控工作臺(tái)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)床的進(jìn)展緊密相關(guān)。機(jī)床配件進(jìn)展來進(jìn)行帶動(dòng)，這就不得不提到我國(guó)機(jī)床業(yè)進(jìn)展前景，我國(guó)機(jī)床業(yè)要想進(jìn)行更穩(wěn)定且快速進(jìn)展，必須進(jìn)行全面數(shù)控化改革及創(chuàng)新工作，如此才能使

18、一系列機(jī)床配件業(yè)不斷一起跟進(jìn)前進(jìn)。但我國(guó)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(dòng)了專門大阻礙，這也是我國(guó)配件水平未能快速進(jìn)步重要一點(diǎn)。成為阻礙到機(jī)床業(yè)進(jìn)展一個(gè)障礙。國(guó)產(chǎn)機(jī)床配件教國(guó)際技術(shù)來講，不管技術(shù)還質(zhì)量或性能上還與發(fā)達(dá)國(guó)家有一定差距。由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長(zhǎng)，我國(guó)機(jī)床配件業(yè)也會(huì)呈現(xiàn)穩(wěn)定進(jìn)展趨勢(shì)，市場(chǎng)份額也將不斷提高，這種帶動(dòng)作用使我國(guó)機(jī)床業(yè)不斷進(jìn)展，但我國(guó)機(jī)床配件業(yè)也存著一定不足，因此也有專門好進(jìn)展空間。1.2.2數(shù)控分度工作臺(tái)的進(jìn)展趨勢(shì)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)控加工工具有如下特點(diǎn)：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)

19、度、改善勞動(dòng)條件，有利于生產(chǎn)治理的現(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、精度要求高的零件、需要頻繁改型的零件、價(jià)格昂貴不同意報(bào)廢的關(guān)鍵零件、要求周密復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求100%檢驗(yàn)的零件。數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍使其成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)進(jìn)展的重要設(shè)備。進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)與國(guó)際全面接軌，進(jìn)入了一個(gè)蓬勃進(jìn)展的良機(jī)，也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的壓力，加速推進(jìn)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)展商還解決機(jī)床制造業(yè)持續(xù)進(jìn)展的一個(gè)關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對(duì)數(shù)控的大量需求以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代化設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速進(jìn)步，數(shù)控分度工

20、作臺(tái)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、綠色化等進(jìn)展趨勢(shì)。1.3數(shù)控工作臺(tái)的研究分度工作臺(tái)結(jié)構(gòu)形式種類專門多，從臺(tái)面的定位形式角度動(dòng)身，可將其分為三大類：定位銷式分度工作臺(tái)，端齒盤式分度定位工作臺(tái)，鋼球式定位工作臺(tái)。關(guān)于定位銷式分度機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采納一些措施后能獲得較高的定位精度，因此國(guó)內(nèi)外的加工中心分度工作臺(tái)多采納。端齒盤齒輪具有高的分度精度，能傳遞大扭矩，因此廣泛用于數(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(tái)上端齒盤的嚙合相當(dāng)于一對(duì)帶梯形齒的端齒離合器嚙合時(shí)由于整個(gè)齒面都能達(dá)到均勻的接觸，分度精度特不高加工中心機(jī)床上采納端齒盤定位的分度

21、工作臺(tái)的定位精度一般都在5絲左右，最高可達(dá)1.5絲，而美國(guó)莫爾1440齒周密分度盤已達(dá)0.1絲。這是銷定位等機(jī)構(gòu)難于實(shí)現(xiàn)的端齒盤在進(jìn)行高精度范圍分度時(shí)，可靠性專門高，嚙合剛性專門大。因此能夠充分承受，切削。如直徑為200mm和300mm的端齒盤工作臺(tái)大容許切削力可達(dá)15000N。端齒盤還具有以下優(yōu)點(diǎn)：首先，能進(jìn)行高精度的結(jié)合分度。其次，能正確的進(jìn)行自動(dòng)對(duì)中，嚙合時(shí)不需再找正中心。再次，直線齒向關(guān)于選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(tái)最高分度定位精度已達(dá)1絲，為了使工作臺(tái)達(dá)到高的

22、分度定位精度，須正確布置鋼球，鋼球的精度應(yīng)操縱在真球度為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中各部鋼球凹凸部分的分不嚙合來實(shí)現(xiàn)。裝置中上下槽內(nèi)配置的鋼球數(shù)目相等。嚙合時(shí)，由于多數(shù)高精度鋼球同時(shí)嚙合，專門多誤差都相互抵消了，因此這種裝置的分度精度和中心定位精度都特不高。鋼球定位的分度工作臺(tái)式目前分度精度較高（1絲）的一種分度工作臺(tái)。但在目前的加工中心機(jī)床上還未得到廣泛采納。當(dāng)前數(shù)控機(jī)床進(jìn)展迅猛，向高速、高效、高精、柔性化、環(huán)保方面進(jìn)展，與之相應(yīng)的機(jī)床附件也應(yīng)隨之進(jìn)展。數(shù)控分度頭以后的進(jìn)展趨勢(shì)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(shí)注意相

23、關(guān)技術(shù)的開發(fā)；在性能方面將進(jìn)一步提高剎緊力矩、提高主軸轉(zhuǎn)速及可靠性方面進(jìn)展；要求采納新材料；產(chǎn)品要價(jià)格低、操作方便。1.4本課題研究的內(nèi)容隨著數(shù)控技術(shù)不斷進(jìn)展與提高，使機(jī)床主機(jī)對(duì)配件要求與依靠都越來越高。機(jī)床配件技術(shù)進(jìn)展間接決定了機(jī)床主機(jī)進(jìn)展水平，專業(yè)化進(jìn)展方向成為我國(guó)機(jī)床配件業(yè)總體進(jìn)展趨勢(shì)。為了縮小與國(guó)外工業(yè)大國(guó)差距，我國(guó)各大機(jī)床廠應(yīng)全力配合，企業(yè)本身要加快技術(shù)步伐，積極自主創(chuàng)新，同時(shí)勇于與國(guó)外企業(yè)多多學(xué)習(xí)。企業(yè)應(yīng)該努力學(xué)習(xí)國(guó)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)該鼓舞同時(shí)大力支持機(jī)床配件創(chuàng)新，從而使我國(guó)機(jī)床配件業(yè)越做越強(qiáng)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)是研究解決端齒盤作為分度定位機(jī)構(gòu)的液壓式數(shù)控分度工

24、作臺(tái)的工作原理和機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算部分，設(shè)計(jì)思路是先原理后結(jié)構(gòu)，先整體后局部。目前端齒盤為分度定位機(jī)構(gòu)的液壓式數(shù)控分度工作臺(tái)廣泛運(yùn)用于數(shù)控機(jī)床和加工中心上。它的總的進(jìn)展趨勢(shì)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(tái)。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(tái)的承載能力。3.分度定位裝置不斷提高分度工作臺(tái)分度時(shí)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(tái)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(dòng)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(duì)高精度、高效率的分度裝置的需求也越來越大。隨著我國(guó)制造業(yè)的進(jìn)

25、展，為了適應(yīng)不同產(chǎn)品的加工要求，擴(kuò)大加工范圍，分度工作臺(tái)也將在一定范圍內(nèi)得到運(yùn)用。2 數(shù)控分度工作臺(tái)總體方案設(shè)計(jì)隨著人類生活的物質(zhì)要求的不斷提高和人類社會(huì)的不斷進(jìn)展，越來越復(fù)雜的零件被設(shè)計(jì)運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域。因此對(duì)加工她們的機(jī)床提出了更高的要求。液壓式數(shù)控分度工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)工件的一次裝夾的多工位加工，滿足工件的加工要求。液壓式數(shù)控分度工作臺(tái)作為加工中心的重要部件，其功能與加工中心的功能有緊密關(guān)系。在數(shù)控分度工作臺(tái)總體設(shè)計(jì)關(guān)鍵是要確定工作臺(tái)的參數(shù)。加工中心最要緊的參數(shù)為工作臺(tái)尺寸等，依照確定的零件的典型零件進(jìn)行選擇。工作臺(tái)尺寸這是加工中心的主參數(shù)，要緊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

26、稍大一些的工作臺(tái)，以便留出安裝夾具所需的空間，還應(yīng)考慮工作臺(tái)的承載能力，承載能力不足時(shí)應(yīng)考慮加大工作臺(tái)尺寸，以提高承載能力。2.1數(shù)控分度工作臺(tái)原理設(shè)計(jì)圖2.1（a）端齒盤式分度工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)原理圖圖2.1（b）端齒盤式分度工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)原理圖 端齒盤分度工作臺(tái) 圖2.1（a）、（b）所示是端齒盤式液壓分度工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)原理圖。它要緊由工作臺(tái)、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(tái)抬起、松開 機(jī)床需要分度時(shí)，依照數(shù)控裝置發(fā)出分度指令，由電磁鐵操縱液壓閥（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(tái)7中央的夾緊油缸的油腔10，并推動(dòng)活塞6上移動(dòng)（油缸上腔9的

27、油經(jīng)管道22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(tái)7抬起，上端齒盤4和下端齒盤3脫離嚙合。在工作臺(tái)7向上移動(dòng)時(shí)帶動(dòng)內(nèi)齒圈12與齒輪11下部嚙合，完成分度前的預(yù)備工作。同時(shí)，工總臺(tái)7向上抬起時(shí)，推桿2在彈簧的作用下向上移動(dòng)，使推桿1能在彈簧的作用下右移松開微動(dòng)開關(guān)D，發(fā)出松開到位信號(hào)。 2、分度工作臺(tái)回轉(zhuǎn)、分度 操縱系統(tǒng)在接到松開到位信號(hào)后，操縱電磁鐵（液壓閥）動(dòng)作，使壓力油經(jīng)管道21進(jìn)入分度油缸左腔19，并推動(dòng)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(dòng)齒輪11做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)。改變油腔的行程，即能夠改變齒輪11的回轉(zhuǎn)角度。圖中的分度

28、工作臺(tái)為：油缸的行程100mm，齒輪回轉(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(dòng)開關(guān)E發(fā)出到位信號(hào)，回轉(zhuǎn)動(dòng)作結(jié)束。分度工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)速度能夠通過液壓系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 3、分度工作臺(tái)落下、夾緊 操縱系統(tǒng)在接到回轉(zhuǎn)到位信號(hào)后，由電磁鐵操縱液壓閥（圖中未標(biāo)出）,使壓力油經(jīng)管道22進(jìn)入分度工作臺(tái)的夾緊油缸的油腔9，并推動(dòng)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(tái)7落下，上端齒盤4和下端齒盤3嚙合，夾緊、定位。工作臺(tái)夾緊后，壓下推桿2，使推桿1左移，壓上微動(dòng)開關(guān)C動(dòng)作，發(fā)出夾緊完成信號(hào)。

29、 4、分度油缸返回 操縱系統(tǒng)在接到夾緊完成信號(hào)后，操縱電磁鐵（液壓閥）動(dòng)作使壓力油經(jīng)管道20進(jìn)入分度油缸右腔18，并推動(dòng)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(shí)，因?yàn)辇X輪11的內(nèi)齒圈差不多脫開，分度工作臺(tái)不動(dòng)，同時(shí)擋塊14壓上推桿15，微動(dòng)開關(guān)C動(dòng)作，發(fā)出分度結(jié)束信號(hào)。2.2數(shù)控分度工作臺(tái)的要緊技術(shù)參數(shù)在通過查閱相關(guān)資料和進(jìn)行初步的CAD輔助設(shè)計(jì)后，液壓式數(shù)控分度工作臺(tái)依照使用的場(chǎng)合，所需的大小和形狀有專門多種類，本人設(shè)計(jì)的是加工中心上的一個(gè)分度工作臺(tái)，依照需要本人的工作臺(tái)相關(guān)參數(shù)如下：表2-1 液壓式數(shù)控分度工作臺(tái)相關(guān)參數(shù)中心高220（mm）中心套孔直徑30（mm）

30、工作臺(tái)面直徑320(mm)主軸連接尺寸136（mm）T型槽寬度10(mm)分度角度90使用壓力2.5MPa使用流體液壓油分度方向順/逆時(shí)針最大載重量200kg分度精度0.2重復(fù)精度0.2（mm）2.3數(shù)控分度工作臺(tái)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.1液壓系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)通過液壓式數(shù)控分度工作臺(tái)的差不多原理和動(dòng)作過程，能夠了解到工作臺(tái)需要有兩個(gè)液壓系統(tǒng)：一個(gè)是提供壓力使工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)抬起和下降的動(dòng)作，而另外一個(gè)液壓系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)90分度回轉(zhuǎn)的動(dòng)作。這兩個(gè)動(dòng)作過程都需要液壓系統(tǒng)具有使工作臺(tái)平穩(wěn)動(dòng)作的功能，不要在工作臺(tái)抬起、下降、分度的時(shí)候產(chǎn)生抖動(dòng)，阻礙加工精度。圖2.2 H型中位機(jī)能液壓缸如圖2.2所示，在液壓缸

31、的兩側(cè)油路上都串接一液控單向閥（液壓閥），活塞能夠在行程的任何位置上鎖緊，可不能因外界的緣故而抖動(dòng)，而其鎖緊精度只受液壓缸的泄漏和油液壓縮性的阻礙。為了保證鎖緊迅速、準(zhǔn)確，換向閥采納了H型中位機(jī)能。這種液壓系統(tǒng)能專門好的滿足液壓式數(shù)控分度工作臺(tái)的要求。2.3.2液壓泵的選擇依照液壓式數(shù)控分度工作臺(tái)的差不多參數(shù)和CAD輔助設(shè)計(jì)對(duì)零部件的設(shè)計(jì)，能夠明白：實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的分度的液壓系統(tǒng)的壓力遠(yuǎn)比實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)上下運(yùn)動(dòng)的壓力要小，兩個(gè)液壓系統(tǒng)選擇相同的液壓泵，因此選擇液壓泵的時(shí)候只要滿足上下運(yùn)動(dòng)的即可。依照工作臺(tái)的最大載重量為200kg，不僅需要一定的過載能力，而且工作臺(tái)本身也有自重，因此在選擇時(shí)液壓系統(tǒng)的最

32、大載重為400kg。依照如圖2.3所示設(shè)計(jì)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(jì)算過程如下：圖2.3活塞 式(2.1) 式(2.2) 式(2.3)表2-2 液壓泵參數(shù)型號(hào)流量1/min壓力MPa轉(zhuǎn)速rpm容積效率%重量kg驅(qū)動(dòng)功率kwCB-B442.51450852.80.212.4 數(shù)控分度工作臺(tái)的數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)依照液壓式數(shù)控分度工作臺(tái)的動(dòng)作過程，設(shè)置了四個(gè)數(shù)控指示燈，其數(shù)控指令的動(dòng)作順序如表2-3：表2-3 液壓式數(shù)控分度工作臺(tái)數(shù)控系統(tǒng)動(dòng)作順序指令動(dòng)作完成信號(hào)抬起工作臺(tái)抬起，開關(guān)D松開發(fā)出抬起到位信號(hào)分度擋塊17壓到推桿16，E開關(guān)閉合發(fā)出分度到位信號(hào)下降

33、工作臺(tái)下降，開關(guān)D閉合發(fā)出下降、夾緊信號(hào)返回?fù)鯄K14壓到推桿15，開關(guān)C閉合發(fā)出分度結(jié)束信號(hào)3 數(shù)控分度工作臺(tái)部件設(shè)計(jì)3.1 工作臺(tái)的設(shè)計(jì)3.1.1工作臺(tái)整體尺寸設(shè)計(jì)液壓式數(shù)控分度工作臺(tái)作為需要回轉(zhuǎn)的部件，在其上還會(huì)有專業(yè)的夾具。為了滿足其分度的功能，因此工作臺(tái)做成圓形件，且依照工作臺(tái)的加工零件的范圍：最大載重量為200kg，因此工作臺(tái)臺(tái)面為320mm，工作臺(tái)的高度為75mm。工作臺(tái)表面需要T型槽，用于工作臺(tái)上的夾具的定位夾緊。為了使工作臺(tái)耐用，在工作臺(tái)的中心處設(shè)計(jì)一個(gè)中心孔，用于襯套 的安裝。為了使下端面需要與中心轉(zhuǎn)軸和端齒盤安裝定位，因此要設(shè)計(jì)一個(gè)槽，槽寬和槽深差不多上依照端齒盤的尺寸來設(shè)

34、計(jì)確定的。3.1.2工作臺(tái)T形槽設(shè)計(jì)工作臺(tái)T形槽的作用是用T形螺栓固定工作臺(tái)上的夾具。T形槽的布置需要依照工作臺(tái)的尺寸確定，依照設(shè)計(jì)時(shí)的方案，T形槽的長(zhǎng)度為117.5mm，12條均布在工作臺(tái)的上表面。依照工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)要求和機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)T形槽及螺栓頭部尺寸（摘自GB/T158-1996）,選擇如下：T形槽|A|差不多尺寸/mm：10T形槽|B|尺寸/mm:16T形槽|C|尺寸/mm:7T形槽H|尺寸/mm:17螺栓選擇 公稱尺寸/mm: M8圖3.1T型槽3.1.3工作臺(tái)中心孔設(shè)計(jì)工作臺(tái)的中心孔設(shè)計(jì)，是依照在中心孔上有一個(gè)襯套，襯套的作用是：當(dāng)襯套磨損了，能夠方便更換。假如不用襯套，磨損后，則需

35、要更換工作臺(tái)。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(tái)中心孔為小過盈配合。因此依照工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)要求和襯套的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定可得，工作臺(tái)中心孔的孔徑為39mm。3.1.4工作臺(tái)螺孔分布設(shè)計(jì)液壓式數(shù)控分度工作臺(tái)需要中心軸和端齒盤與工作臺(tái)具有精度的相對(duì)位置。而工作臺(tái)是由許多點(diǎn)、線、面組成的一個(gè)復(fù)雜的空間幾何體。當(dāng)考慮中心軸和端齒盤在工作臺(tái)中占據(jù)一正確位置時(shí)，在實(shí)際安裝，進(jìn)行零部件定位時(shí)需要螺栓的夾緊和定位銷的定位相結(jié)合，才能滿足工作臺(tái)的動(dòng)作要求。因此本設(shè)計(jì)中采納螺栓和定位銷在工作臺(tái)上圓周均布，一般采納三個(gè)螺栓與兩個(gè)定位銷對(duì)工作臺(tái)及其部件進(jìn)行定位夾緊。圖3.2螺栓和定位銷

36、均布工作臺(tái)3.2端齒盤設(shè)計(jì)多齒分度臺(tái)按其齒根部的切槽深度可分為三種齒形，見圖3.3所示，剛性齒的齒槽專門淺，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46倍或更深。彈性齒的材料為45號(hào)鋼，調(diào)制HRC2528，正火穩(wěn)定性處理。本裝置采納彈性齒比剛性多齒盤可提高精度23倍，彈性多齒分度臺(tái)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，即是利用多定位以提高精度。但必須滿足兩個(gè)條件，一是材料符合胡克定律；二是每對(duì)齒在齒盤加壓時(shí)能均勻嚙合。由于彈性多齒分度臺(tái)的累積角度誤差不大于0.2，實(shí)際上能夠成為一個(gè)測(cè)量基準(zhǔn)，彈性多齒分度臺(tái)實(shí)為360個(gè)齒面棱體。圖3.3多齒分度臺(tái)三種齒

37、形彈性多齒分度臺(tái)，其分度精度高，累積角度誤差僅為0.10.2；重復(fù)精度好，可達(dá)0.3；自動(dòng)定心精度高，中心偏移量可在0.001mm左右；使用壽命長(zhǎng)，使用過程也是對(duì)研過程，可逐步減少殘余分度誤差。其分度精度不受正反轉(zhuǎn)的限制，但只能做整度分度，最小分度值為360/Z，其中Z為齒盤的齒數(shù)。本設(shè)計(jì)中采納的是直線齒端齒盤，直線齒的上、下齒盤的齒形完全一樣，可用一般的銑刀加工，制造比較方便。端齒盤要緊參數(shù)計(jì)算：（1）由于端齒盤的齒數(shù) Z=360/ 式(3.1)式中 -需要分度的最小分度角 （）在此設(shè)計(jì)中最小分度角為90， Z=360/=360/90=4因此在設(shè)計(jì)中端齒盤的齒數(shù)能夠是4的倍數(shù)即可，選擇Z=6

38、4齒。（2）端齒盤的直徑能夠依照分度臺(tái)臺(tái)面所需求的尺寸確定，分度工作臺(tái)的直徑為320mm，因此選擇D=216mm。（3）端齒盤的齒形角 =5060，選擇=60。（4）端齒盤的齒長(zhǎng) B=(1015)mm，選擇B=10。（5）端齒盤內(nèi)徑 依照結(jié)構(gòu)能夠確定為d=140mm。（6）端齒盤的齒高 在此設(shè)計(jì)中，運(yùn)用了多彈性齒的原理，使端齒盤的齒高比一般端齒盤的高一些，h=20.4mm，b=7.6mm，h/b=20.4mm/7.6mm2.68因此依照多彈性齒的介紹，差不多差不多達(dá)到了半彈性齒的要求。（7）大端齒距 式(3.2)（8）理論齒高 式（3.3）（b為大段齒頂寬度，經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算為），。（9）有效高度

39、式（3.4）（為上下齒盤齒頂間距離），。端齒盤的定位使用三個(gè)M6的螺釘均布在同一圓周上，同時(shí)使M6的定位銷來定位，確保端齒盤的定位精度，滿足工作要求。綜上所述，能夠繪出端齒盤如圖3.4：圖3.4端齒盤依照設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，端齒盤的齒形圖如圖3.5所示：圖3.5端齒盤齒形3.3中心軸設(shè)計(jì)3.3.1中心軸尺寸設(shè)計(jì)液壓式數(shù)控分度工作臺(tái)的中心轉(zhuǎn)軸其結(jié)構(gòu)尺寸差不多上是按照工作臺(tái)的整體尺寸確定的，其左端面的螺孔與定位銷孔差不多上依照工作臺(tái)的下端表面的螺孔分布來設(shè)計(jì)的。其右端面的螺孔是依照與之配合的齒圈設(shè)計(jì)的，中心軸左端有3mm會(huì)嵌進(jìn)齒圈的中心槽進(jìn)行定位，再用三個(gè)均布的螺栓緊固。中心軸最重要的部分是其右端面的直徑

40、大小，在工作臺(tái)結(jié)構(gòu)同意的條件下，盡可能的使中心軸的支承面大。因?yàn)橐簤菏綌?shù)控分度工作臺(tái)在分度旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，需要液壓油頂起活塞，活塞兩端都有推力軸承，通過推力頂起中心軸支撐面，在次過程中工作臺(tái)的重物不一定在中心，因此會(huì)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(huì)提高。因此依照工作臺(tái)和端齒盤的尺寸，同意中心軸支承面的最大尺寸為136mm。圖3.6中心軸3.3.2中心軸軸承選擇依照中心軸的動(dòng)作原理，可知需要選擇推力軸承：推力球軸承，推力球軸承由底座、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：同意力情況分單向推力球軸承和

41、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，能夠減少安裝誤差的阻礙。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 吊鉤、立式水泵、立式離心機(jī)、千斤頂、低速減速器等。軸承的軸圈、座圈和滾動(dòng)體是分離的，能夠分不裝拆。依照中心軸的軸徑為：上端的軸徑30mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表6-8推力球軸承（GB/T301-1995摘錄）可知，選用軸承代號(hào)為：51206下端的軸徑25mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表6-8推力球軸承（G

42、B/T301-1995摘錄）可知，選用軸承代號(hào)為：51205圖3.7推力球軸承3.4活塞設(shè)計(jì)液壓式數(shù)控分度工作臺(tái)的活塞的設(shè)計(jì)，依照軸心轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)尺寸能夠確定活塞中心孔的大小為30mm，在設(shè)計(jì)中，當(dāng)兩個(gè)接觸面的距離較長(zhǎng)時(shí)，能夠適當(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(gè)專門的推力軸承的支承槽，推力軸承的外徑為52mm，依照要求在此選擇了支承槽的直徑為56mm?；钊叽缛鐖D3.8所示：圖3.8活塞活塞是依照液壓系統(tǒng)的工作壓力確定的，活塞作為液壓油驅(qū)動(dòng)的部件，在其運(yùn)動(dòng)過程中難免會(huì)發(fā)生泄漏現(xiàn)象，因此也需要密封圈，依照密封圈能夠設(shè)計(jì)出活塞上的密封槽。依照結(jié)構(gòu)要求，活塞需要液壓

43、油進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，依照活塞工作的原理，因此齒條需要密封。密封可分為靜密封和動(dòng)密封兩大類。靜密封要緊有墊密封、密封膠密封和直接接觸密封三大類。依照工作壓力，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)較硬接觸寬度專門窄的金屬墊片。動(dòng)密封能夠分為旋轉(zhuǎn)密封和往復(fù)密封兩種差不多類型。按密封件與其作相對(duì)運(yùn)動(dòng)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斷面密封，斷面密封又稱為機(jī)械密封。動(dòng)密封中的離心密封和螺旋密封，是借助機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)給介質(zhì)以動(dòng)力得到密封。通過以上的介紹，可知活塞需要往復(fù)的運(yùn)動(dòng)，因此需要?jiǎng)用芊庠?，本設(shè)

44、計(jì)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070MPa、溫度為-40+120的不同液體和氣體介質(zhì)中，在固定或運(yùn)動(dòng)的情況下起密封作用。依照機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表7-13查得適用于活塞的密封圈如圖3.9（a）、（b）：圖3.9（a）活塞的密封圈圖3.9（b）活塞的密封圈3.5傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.5.1傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)依照液壓式數(shù)控分度工作臺(tái)的工作原理，在工作臺(tái)需要分度的時(shí)候，液壓油進(jìn)入活塞下部將工作臺(tái)頂起，同時(shí)齒圈和下齒輪嚙合，預(yù)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(dòng)齒條，齒條與上齒輪嚙合，并帶動(dòng)上齒輪運(yùn)動(dòng)，上齒輪與下齒輪是做成一體的，因此上齒輪帶動(dòng)下齒輪旋轉(zhuǎn)。

45、下齒輪與齒圈嚙合在一起，同時(shí)齒圈與轉(zhuǎn)軸是固定的，因此齒條的水平運(yùn)動(dòng)將會(huì)帶動(dòng)工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)。綜上所述，此傳動(dòng)系統(tǒng)的最要緊的作用確實(shí)是通過齒輪齒條和齒輪齒圈的嚙合使齒條的水平運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ髋_(tái)的分度運(yùn)動(dòng)。即為圖3.10所示：圖3.10傳動(dòng)系統(tǒng)通過動(dòng)作的分析，在此設(shè)計(jì)中，齒輪齒條的作用只是分度時(shí)進(jìn)行嚙合，而且分度時(shí)傳遞的力只是克服中心轉(zhuǎn)軸與活塞內(nèi)孔壁摩擦力，此摩擦力比較小，因此齒輪齒條的設(shè)計(jì)計(jì)算要緊是依照傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和工作臺(tái)的具體尺寸確定的。因此，齒條半徑為18mm。齒輪的分度圓半徑為64mm。液壓泵的工作壓力使2.5MPa。齒輪齒條轉(zhuǎn)矩依照工作臺(tái)零部件之間的合理分布，能夠確定齒條半徑為18mm，

46、齒條油腔的面積為： 式(3.5)因此齒條在分度時(shí)受液壓缸的推力為： 式（3.6） 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： 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(tái)實(shí)現(xiàn)90分度時(shí)，齒輪需要轉(zhuǎn)動(dòng)四分之一圓周，因此 式（3.7）齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圓周長(zhǎng)度也即是齒條分度時(shí)需要運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度，即為齒條油缸的長(zhǎng)度。因此齒條油缸的體積為： 式(3.8)選擇的液壓泵的流量為：因此分度工作臺(tái)分度需要的時(shí)刻為： 式(3.9)綜上所述，齒條在分度嚙合的時(shí)候的速度為： 式(3.10)齒輪在分度時(shí)候的轉(zhuǎn)速為： 式(3.11)3.5.2齒輪齒條設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算（或選擇）依

47、據(jù)計(jì)算過程單位計(jì)算（或確定）結(jié)果1.選齒輪精度等級(jí)查1表10-8選用7級(jí)精度級(jí)72.材料選擇查1表10-1齒條選用45號(hào)鋼（正火處理）硬度為200HBS大齒輪選用45號(hào)鋼（正火處理）硬度為200HBS齒輪200HBS齒條200HBS項(xiàng)目計(jì)算（或選擇）依據(jù)計(jì)算過程單位計(jì)算（或確定）結(jié)果3.選擇齒數(shù)Z取個(gè)選擇：齒輪齒數(shù)為：24齒條齒數(shù)為：20傳動(dòng)比為：1按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）試選=1.21.4取=1.3=1.3（2）區(qū)域系數(shù)由1圖10-30=2.433=2.433（3）計(jì)算齒條傳遞的轉(zhuǎn)矩依照上述可知（4）齒寬由結(jié)構(gòu)可知B=15mmB=15mm（5）材料的彈性阻礙系數(shù)由1表10-6（6）齒輪接觸疲

48、勞強(qiáng)度極限由1圖10-21c由2圖10-21d（7）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由1式10-13(8)接觸疲勞強(qiáng)度壽命由1圖10-19（9）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)為S=1，由1式10-12得（10）試算小齒輪分度圓直徑按1式（10-21）試算（11）計(jì)算圓周速度v（12）模數(shù)度（13）計(jì)算載荷系數(shù)K由1表10-2查得使用系數(shù)依照，7級(jí)精度，由1圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)由1表10-4查得K=2.2791（14）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正分度圓直徑由1式10-10a按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）計(jì)算載荷系數(shù)KK=2.167(2)齒形系數(shù)由1表10-5（3）應(yīng)力校正系數(shù)由1圖10-5（4）齒輪的彎

49、曲疲勞強(qiáng)度極限由1圖10-20b由1圖10-20c（5）彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)由1圖10-18利用插值法可得(6)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3，由式10-12得(7)計(jì)算大小齒輪的并加以比較結(jié)論：齒條和齒輪的系數(shù)一樣，因此任選其一都可，此設(shè)計(jì)選齒輪。=0.0193（8）齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算由1式10-17結(jié)論：對(duì)此計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取=2mm，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，須按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑=64mm來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。因此由取，則取幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距a依照結(jié)構(gòu)需求齒輪齒條中心

50、距無窮大mma無窮大（2）計(jì)算齒輪的分度圓直徑d是齒條為無窮大mm是齒條為無窮大（3）計(jì)算齒輪的齒根圓直徑d為齒條齒根圓。因此無窮大mm無窮大（4）計(jì)算齒輪寬度B依照結(jié)構(gòu)需求圓整后?。簃m（5）驗(yàn)算因此合適注：上表依據(jù)均來自機(jī)械設(shè)計(jì)第十章齒輪傳動(dòng)因此，由工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)尺寸能夠確定齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸。齒輪的分度齒分布在130范圍內(nèi)，且齒數(shù)為23齒。齒輪具體結(jié)構(gòu)如圖3.11所示：圖3.11齒輪依照結(jié)構(gòu)要求，分度齒條需要液壓油進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因此在液壓系統(tǒng)中相當(dāng)于活塞的作用，依照活塞工作的原理，因此齒條需要密封。通過以上的介紹，可知齒條需要往復(fù)的運(yùn)動(dòng)，因此需要?jiǎng)用芊庠?，本設(shè)計(jì)選擇O型橡膠密封圈，它適用于裝在各

51、種機(jī)械設(shè)備上，在工作壓力070MPa、溫度為-40+120的不同液體和氣體介質(zhì)中，在固定或運(yùn)動(dòng)的情況下起密封作用。依照液壓設(shè)計(jì)傳動(dòng)手冊(cè)表9-4查得適用于此齒條的密封圈如圖3.12：圖3.12齒條的密封圈如圖所示：密封圈的公稱外徑 斷面尺寸 內(nèi)徑 密封圈溝槽設(shè)計(jì)：依照上表截面尺寸能夠得出密封圈溝槽尺寸。溝槽深度為溝槽寬度為在工作臺(tái)分度時(shí)，需要轉(zhuǎn)動(dòng)90，齒輪的分度齒分布在130的范圍內(nèi)分布23齒，因此與齒輪嚙合的齒條分布長(zhǎng)度為140mm，齒數(shù)為22齒。因此齒條的尺寸如圖3.13所示：圖3.13齒條的尺寸3.5.4齒圈設(shè)計(jì)在分度工作臺(tái)進(jìn)行分度的時(shí)候，齒條帶動(dòng)上齒輪，下齒輪與齒圈嚙合而帶動(dòng)工作臺(tái)和中心

52、軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)90。因此在此過程中下齒輪與齒圈的嚙合只是做精確定位的作用并沒有相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)。因此下齒輪和齒圈只是需要按結(jié)構(gòu)尺寸確定即可:齒圈的分度圓直徑等于下齒輪的分度圓直徑: 112mm 由可知，齒圈分度圓的直徑已知為112mm。依照工作臺(tái)的工作原理，可知下齒輪和齒圈的齒數(shù)應(yīng)為4的倍數(shù)才能滿足工作的要求，查有用機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)表1-3，能夠推算，當(dāng)時(shí)，依照： ， 式(3.12)依照選定的，能夠得出：齒圈的齒頂圓直徑： 式(3.13)，時(shí)， 式(3.14) 因此，齒圈齒根圓直徑： 式(3.15)齒圈需要帶動(dòng)中心軸（工作臺(tái)）旋轉(zhuǎn)，因此需要定位在中心軸上，依照定位原理，中心軸和齒圈需要選定位，之后再用螺

53、栓緊固。在此設(shè)計(jì)中齒圈與中心軸的定位是在齒圈的中心開一個(gè)與中心軸一樣的槽，使中心軸下端嵌進(jìn)齒圈槽，再用三個(gè)螺栓在軸端均布緊固。其具體結(jié)構(gòu)如圖3.14：圖3.14齒圈3.6工作臺(tái)底座設(shè)計(jì)3.6.1材料選擇工作臺(tái)的底座是鑄件通過加工后的一個(gè)零部件，工作臺(tái)底座的壁厚與選擇的材料有關(guān)，因此依照表3-2：表3-2 鑄造碳鋼機(jī)架常用材料牌號(hào)特點(diǎn)及應(yīng)用舉例ZG200-40及ZG230-450有一定的強(qiáng)度、良好的塑性與韌性，有較高的導(dǎo)熱性、焊接性切削加工性。但排除鋼水中的氣體和雜志比較困難，因此容易氧化和熱裂。常用于模鍛錘鉆座、外殼、機(jī)座、軋鋼機(jī)機(jī)架、鍛錘氣缸體和箱體等。ZG270-500它是大型鑄鋼件生產(chǎn)中

54、最常用的碳素鑄鋼、具有良好的鑄造性和焊接性，但易產(chǎn)生較大的鑄造應(yīng)力引起熱裂，廣泛應(yīng)用于軋鋼、鍛壓、礦山等設(shè)備，如軋鋼機(jī)機(jī)架、輥道架、連軋機(jī)軌座、坯軋機(jī)立輥機(jī)架、萬能板坯軋機(jī)機(jī)體，水壓機(jī)橫梁和中間底座，水壓機(jī)基礎(chǔ)平臺(tái)、曲柄壓力機(jī)機(jī)身、鍛錘。ZG310-570用于重要機(jī)架。選擇ZG200-400作為工作臺(tái)底座的材料。3.6.2壁厚選擇鑄件的壁厚太薄，容易發(fā)生白口和裂紋，故必須結(jié)合零件的復(fù)雜程度、尺寸大小、材料以及制造工藝來確定。依照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)鑄件最小同意壁厚可查得，壁厚選擇為12mm。在工作臺(tái)底座需要有液壓油管道，因此依照液壓傳動(dòng)手冊(cè)設(shè)計(jì)管道壁厚計(jì)算公式： 式（3.16）式中：壁厚 d管道內(nèi)徑

55、P公稱壓力 許用應(yīng)力工作臺(tái)底座管道壁厚的計(jì)算，依照工程材料表6-7工程用碳素鑄鋼的牌號(hào)、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： 因此在工作臺(tái)的底座設(shè)計(jì)的液壓油管道與底座壁有0.025mm就可不能泄露。為其安全考慮在本設(shè)計(jì)中一般都大于3mm。3.6.3鑄造斜度依照設(shè)計(jì)的要求工作臺(tái)底座需要的鑄造斜度從表3-3可知表3-3 鑄造斜度斜度b：h角度應(yīng)用范圍1:5h25mm時(shí)鋼和鐵的鑄件1:10h=25500mm時(shí)鋼和鐵的鑄件1: 203h=25500mm時(shí)鋼和鐵的鑄件工作臺(tái)底座的鑄造斜度選擇第三種，即是鑄造斜度為3。3.6.4加強(qiáng)筋圖3.15工作臺(tái)底座加

56、強(qiáng)筋依照3.15的設(shè)計(jì)依據(jù)，加強(qiáng)筋分布在工作臺(tái)底部的外部，因此工作臺(tái)的底座加強(qiáng)筋為：加強(qiáng)筋的分布是按照工作臺(tái)底座的結(jié)構(gòu)要求分布的。3.6.5定位設(shè)計(jì)液壓式數(shù)控分度工作臺(tái)運(yùn)用于加工中心機(jī)床上，因此工作臺(tái)底座還需要在機(jī)床上的定位與夾緊設(shè)計(jì)。較常用的機(jī)床與工作臺(tái)的定位與夾緊是通過T形槽的設(shè)計(jì)完成的，機(jī)床上的T形槽如下：依照工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)要求和機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)T形槽及螺栓頭部尺寸（摘自GB/T158-1996），選擇如下：T形槽|A|差不多尺寸/mm: 22T形槽|B|尺寸/mm： 37T形槽|C|尺寸/mm: 16T形槽|H|尺寸/mm: 38螺栓選擇 公稱尺寸/mm: M20圖3.16T型槽工作臺(tái)底座的

57、設(shè)計(jì)需要用定位鍵進(jìn)行定位，選擇M12的螺栓進(jìn)行固定，因此槽寬為18。螺栓安裝的尺寸中心線為T形槽的間距尺寸，依照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)T形槽間距尺寸 摘自（GB/T 158-1996）表3-4形槽間距尺寸槽寬A56810121418222836424854（40）（50）（63）（80）100125160200250間距P202532405063801001251602002503202532405063801001251602002503204003240506380100125160200250320400500由上表可知選擇p=100mm工作臺(tái)底座的其他結(jié)構(gòu)可依照工作臺(tái)的功能要求和其他部件的結(jié)果尺

58、寸確定，最終能夠確定如圖3.17工作臺(tái)：圖3.17工作臺(tái)3.7活塞密封塊設(shè)計(jì)分度工作臺(tái)的活塞腔有兩部分組成：一是活塞上腔，其作用是在工作臺(tái)完成分度后，通液壓油使工作臺(tái)下降、端齒盤嚙合；二是活塞下腔，其作用是在工作臺(tái)需要分度的時(shí)候通液壓油，使工作臺(tái)上升，端齒盤脫離嚙合，預(yù)備分度。活塞的上腔是由工作臺(tái)底座的內(nèi)壁和活塞形成的，而活塞的下腔是活塞和工作臺(tái)底座內(nèi)壁和活塞密封塊組成的?；钊芊鈮K的內(nèi)壁是依照活塞桿的直徑設(shè)計(jì)的，在其內(nèi)壁上需要密封圈，在此選擇O形密封圈75*5.7，依照定位與夾緊原理，密封塊的定位使用定位鍵M6*30,使用螺栓固定。因此依照其他結(jié)構(gòu)和密封塊本身的要求，其結(jié)構(gòu)如圖3.18：圖3

59、.18活塞密封塊3.8推桿導(dǎo)向塊設(shè)計(jì)推桿導(dǎo)向塊的設(shè)計(jì)要緊是依照工作臺(tái)底座的設(shè)計(jì)尺寸，與分度工作臺(tái)分度時(shí)需要的角度相結(jié)合。因?yàn)樵诠ぷ髋_(tái)分度的時(shí)候是利用擋塊和推桿實(shí)現(xiàn)分度信號(hào)的傳遞的。因此再設(shè)計(jì)推桿導(dǎo)向塊時(shí)應(yīng)按擋塊的位置設(shè)計(jì)推桿孔。圖3.19推桿導(dǎo)向塊3.9工作臺(tái)分度工作原理和結(jié)構(gòu)依照設(shè)計(jì)時(shí)的思路完成了工作臺(tái)的設(shè)計(jì)，在本設(shè)計(jì)中首先我把設(shè)計(jì)分層了三部分，其中包括：工作臺(tái)的定位結(jié)構(gòu)、工作臺(tái)的夾緊與松開結(jié)構(gòu)、工作臺(tái)的分度結(jié)構(gòu)。3.9.1工作臺(tái)定位原理和結(jié)構(gòu)圖3.20工作臺(tái)定位結(jié)構(gòu)如上圖3.20所示，在工作臺(tái)分度完成后的定位要緊是通過端齒盤實(shí)現(xiàn)的，也即是下端齒盤2和上端齒盤3的嚙合對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行定位。而在需

60、要分度的時(shí)候，工作臺(tái)的定心精度要緊是由活塞8、中心軸5和工作臺(tái)底座7以及密封塊6安裝固定的。3.9.2工作臺(tái)松開、夾緊原理和結(jié)構(gòu)圖3.21工作臺(tái)松開、夾緊結(jié)構(gòu)如上圖3.21所示，工作臺(tái)需要分度時(shí)松開是通過油道1進(jìn)油使活塞2向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)推動(dòng)推力軸承4使中心軸5向上運(yùn)動(dòng)，從而工作臺(tái)也向上移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)上端齒盤6、下端齒盤7的松開，為實(shí)現(xiàn)分度動(dòng)作做好預(yù)備。當(dāng)工作臺(tái)分度完成后，需要下降使工作臺(tái)夾緊時(shí)，油液會(huì)從油道8進(jìn)入活塞缸上腔，使活塞2向下移動(dòng)，中心軸5帶動(dòng)工作臺(tái)下降。使上端齒盤6和下端齒盤7嚙合，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的夾緊定位。3.9.3工作臺(tái)分度原理和結(jié)構(gòu)圖3.22工作臺(tái)分度結(jié)構(gòu)液壓式數(shù)控分度工作臺(tái)設(shè)計(jì)最重