數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)

PAGE27-目錄目錄 -1-第一章緒論 -4-1.1數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介 -4-1.2數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) -4-第二章數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的原理與應(yīng)用 -4-2.1數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) -5-2.2設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 -6-2.3主要技術(shù)參數(shù) -6-第三章：數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) -7-3.1傳動(dòng)方案的確定 -7-3.1.1傳動(dòng)方案?jìng)鲃?dòng)時(shí)應(yīng)滿足的要求 -7-3.1.2傳動(dòng)方案及其分析 -7-3.2齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) -8-3.2.1選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) -8-3.2.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) -8-3.2.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) -11-3.2.4幾何尺寸計(jì)算 -13-3.3電液脈沖馬達(dá)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 -14-3.4蝸輪及蝸桿的選用與校核 -15-3.4.3按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) -15-3.5蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 -16-3.5.1蝸桿 -16-3.5.2蝸輪 -17-3.6軸的校核與計(jì)算 -17-3.6.1畫出受力簡(jiǎn)圖 -17-3.6.2畫出扭矩圖 -18-3.6.3彎矩圖 -18-3.7彎矩組合圖 -18-3.8根據(jù)最大危險(xiǎn)截面處的扭矩確定最小軸徑 -19-3.9齒輪上鍵的選取與校核 -19-3.10軸承的選用 -19-第四章:數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) -20-4.1性能發(fā)展方向 -20-4.2功能發(fā)展方向 -21-4.3體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展 -21-第五章:數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)臺(tái)體夾具及工藝設(shè)計(jì) -22-5.1零件的作用 -22-5.2確定毛坯，畫毛坯，零件圖 -22-5.3工藝規(guī)程設(shè)計(jì) -22-5.3.1定位基準(zhǔn)的選擇 -22-5.3.2選擇加工設(shè)備及刀，夾，量具 -22-5.4夾具設(shè)計(jì) -23-結(jié)論 -24-致謝 -25-參考文獻(xiàn) -26-摘要數(shù)控車床今后將向中高擋發(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(lái)對(duì)數(shù)控刀架需求量將大大增加。但是數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)更有發(fā)展前途,它是一種可以實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給和分度運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)，它常被使用于臥式的鏜床和加工中心上，可提高加工效率，完成更多的工藝，它主要由原動(dòng)力、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、工作臺(tái)等部分組成，并可進(jìn)行間隙消除和蝸輪加緊，是一種很實(shí)用的加工工具。本課題主要介紹了它的原理和機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并對(duì)以上部分運(yùn)用AUTOCAD做圖,最后是對(duì)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)提出的一點(diǎn)建議。關(guān)鍵詞：數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)總體設(shè)計(jì)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)臺(tái)體的夾具及工藝設(shè)計(jì)第一章緒論1.1數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床（Computernumericalcontrolmachinetools）的簡(jiǎn)稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作數(shù)控折彎?rùn)C(jī)并加工零件。數(shù)控機(jī)床一般由下列幾個(gè)部分組成：主機(jī)，他是數(shù)控機(jī)床的主題，包括機(jī)床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。他是用于完成各種切削加工的機(jī)械部件。數(shù)控裝置，是數(shù)控機(jī)床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機(jī)等）以及相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的變換、插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。驅(qū)動(dòng)裝置，他是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件，包括主軸驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)給單元、主軸電機(jī)及進(jìn)給電機(jī)等。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主軸和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。當(dāng)幾個(gè)進(jìn)給聯(lián)動(dòng)時(shí)，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。輔助裝置，指數(shù)控機(jī)床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行，如冷卻、排屑、潤(rùn)滑、照明、監(jiān)測(cè)等。它包括液壓和氣動(dòng)裝置、排屑裝置、交換工作臺(tái)、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測(cè)裝置等。1.2數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床具有高速、高效、高精度、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，并且機(jī)床結(jié)構(gòu)趨于模塊化、數(shù)控功能專門化。開放式數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)，使數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用更加迅速地發(fā)展。由于螺旋錐齒輪加工原理上的復(fù)雜性，使其機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工參數(shù)調(diào)整特別困難，實(shí)現(xiàn)螺旋錐齒輪加工數(shù)控化，是螺旋錐齒輪制造技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用將極大簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)和加工調(diào)整，目前仍只有少數(shù)國(guó)家擁有該方面技術(shù)，國(guó)內(nèi)在這方面研究仍處于探索階段，因此開展螺旋錐齒輪數(shù)控加工研究具有重要理論意義和實(shí)際意義。第二章數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的原理與應(yīng)用數(shù)控機(jī)床的圓周進(jìn)給由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)完成，稱為數(shù)控機(jī)床的第四軸：回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以與X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，從而加工出各種球、圓弧曲線等。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)精確的自動(dòng)分度，擴(kuò)大了數(shù)控機(jī)床加工范圍。2.1數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)主要用于數(shù)控鏜床和銑床，其外形和通用工作臺(tái)幾乎一樣，但它的驅(qū)動(dòng)是伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式。它可以與其他伺服進(jìn)給軸聯(lián)動(dòng)。

圖8-24為自動(dòng)換刀數(shù)控鏜床的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。它的進(jìn)給、分度轉(zhuǎn)位和定位鎖緊都是由給定的指令進(jìn)行控制的。工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)是由伺服電動(dòng)機(jī)，經(jīng)齒輪減速后由1一蝸桿

2一蝸輪

3、4一夾緊瓦

5一小液壓缸

6一活塞

7一彈簧

8一鋼球

9一支座10一光柵11、12一軸承為了消除蝸桿副的傳動(dòng)間隙，采用了雙螺距漸厚蝸桿，通過移動(dòng)蝸桿的軸向位置宋調(diào)整間隙。這種蝸桿的左右兩側(cè)面具有不同的螺距，因此蝸桿齒厚從頭到尾逐漸增厚。但由于同一側(cè)的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的嚙合。當(dāng)工作臺(tái)靜止時(shí)，必須處于鎖緊狀態(tài)。為此，在蝸輪底部的輻射方向裝有8對(duì)夾緊瓦4和3，并在底座9上均布同樣數(shù)量的小液壓缸5。當(dāng)小液壓缸的上腔接通壓力油時(shí)，活塞6便壓向鋼球8，撐開夾緊瓦，并夾緊蝸輪2。在工作臺(tái)需要回轉(zhuǎn)時(shí)，先使小液壓缸的上腔接通回油路，在彈簧7的作用下，鋼球8抬起，夾緊瓦將蝸輪松開。

回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的導(dǎo)軌面由大型滾動(dòng)軸承支承，并由圓錐滾柱軸承12及雙列向心圓柱滾子軸承11保持準(zhǔn)確的回轉(zhuǎn)中心。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的定位精度主要取決于蝸桿副的傳動(dòng)精度，因而必須采用高精度蝸桿副。在半閉環(huán)控制系統(tǒng)中，可以在實(shí)際測(cè)量工作臺(tái)靜態(tài)定位誤差之后，確定需要補(bǔ)償角度的位置和補(bǔ)償?shù)闹?，記憶在補(bǔ)償回路中，由數(shù)控裝置進(jìn)行誤差補(bǔ)償。在全閉環(huán)控制系統(tǒng)中，由高精度的圓光柵10發(fā)出工作臺(tái)精確到位信號(hào)，反饋給數(shù)控裝置進(jìn)行控制。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)有零點(diǎn)，當(dāng)它作回零運(yùn)動(dòng)時(shí)，先用擋鐵壓下限位開關(guān)，使工作臺(tái)降速，然后由圓光柵或編碼器發(fā)出零位信號(hào)，使工作臺(tái)準(zhǔn)確地停在零位。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以作任意角度的回轉(zhuǎn)和分度，也可以作連續(xù)回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。2.2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） 創(chuàng)造性的利用所需要的物理性能2） 分析原理和性能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） 重量要適宜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）零件與整體零件之間精度的進(jìn)行選擇11）功能設(shè)計(jì)應(yīng)適應(yīng)制造工藝和降低成本的要求2.3主要技術(shù)參數(shù)（1）回轉(zhuǎn)半徑：500mm（2）重復(fù)定位精度：0.005mm（3）電液脈沖馬達(dá)功率0.75kw（4）電液脈沖馬達(dá)轉(zhuǎn)速3000rpm（5）總傳動(dòng)比：72.5（6）最大承載重量100㎏第三章：數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1傳動(dòng)方案的確定數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的作用是給多功能數(shù)控銑床提供需要的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。常規(guī)的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)僅提供一個(gè)繞工件軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，但螺旋錐齒輪的加工過程中，需要調(diào)整多個(gè)參數(shù)，若采用這樣的轉(zhuǎn)臺(tái)，則每次調(diào)整參數(shù)都必須重新布置轉(zhuǎn)臺(tái)的位置，且這種布置精度受外界因素影響較大，不利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化數(shù)控加工。另外這種轉(zhuǎn)臺(tái)功能單一，不適合復(fù)雜曲面的加工。因此為了很好的體現(xiàn)多功能數(shù)控銑床的功用，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種新型結(jié)構(gòu)的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，它具有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，不僅能提供工件主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而且能使工件回轉(zhuǎn)軸在上半球內(nèi)任意定位，便于調(diào)整工件的加工位置。3.1.1傳動(dòng)方案?jìng)鲃?dòng)時(shí)應(yīng)滿足的要求數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)一般由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作臺(tái)組成，傳動(dòng)裝置在原動(dòng)機(jī)和工作臺(tái)之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并可實(shí)現(xiàn)分度運(yùn)動(dòng)。在本課題中，原動(dòng)機(jī)采用電液脈沖馬達(dá)，工作臺(tái)為T形槽工作臺(tái)，傳動(dòng)裝置由齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)組成。合理的傳動(dòng)方案主要滿足以下要求：（1）機(jī)械的功能要求：應(yīng)滿足工作臺(tái)的功率、轉(zhuǎn)速和運(yùn)動(dòng)形式的要求。（2）工作條件的要求：例如工作環(huán)境、場(chǎng)地、工作制度等。（3）工作性能要求：保證工作可靠、傳動(dòng)效率高等。（4）結(jié)構(gòu)工藝性要求；如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、使用維護(hù)便利、工藝性和經(jīng)濟(jì)合理等。3.1.2傳動(dòng)方案及其分析數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)傳動(dòng)方案為：電液脈沖馬達(dá)——齒輪傳動(dòng)——蝸桿傳動(dòng)——工作該傳動(dòng)方案分析如下：齒輪傳動(dòng)承受載能力較高，傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)，傳遞功率和圓周速度范圍很大，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。蝸桿傳動(dòng)有以下特點(diǎn)：1．傳動(dòng)比大在分度機(jī)構(gòu)中可達(dá)1000以上。與其他傳動(dòng)形式相比，傳動(dòng)比相同時(shí)，機(jī)構(gòu)尺寸小，因而結(jié)構(gòu)緊湊。2．傳動(dòng)平穩(wěn)蝸桿齒是連續(xù)的螺旋齒，與蝸輪的嚙合是連續(xù)的，因此，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。3．可以自鎖當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于齒輪間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，若蝸桿為主動(dòng)件，機(jī)構(gòu)將自鎖。這種蝸桿傳動(dòng)常用于起重裝置中。4．效率低、制造成本較高蝸桿傳動(dòng)是，齒面上具有較大的滑動(dòng)速度，摩擦磨損大，故效率約為0.7-0.8，具有自鎖的蝸桿傳動(dòng)效率僅為0.4左右。為了提高減摩擦性和耐磨性，蝸輪通常采用價(jià)格較貴的有色金屬制造。由以上分析可得：將齒輪傳動(dòng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)，蝸桿傳動(dòng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的低速級(jí)，傳動(dòng)方案較合理。3.2齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)3.2.1選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1)選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)2)運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，由有機(jī)設(shè)書表10-8知，選用7級(jí)精度（GB10095-88）3)材料選擇：由機(jī)設(shè)書表10-1選擇小齒輪材料為40Cr鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。二者材料硬度差為40HBS。4)選小齒輪齒數(shù)為，大齒輪齒數(shù)5）初選螺旋角β=203.2.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-21）進(jìn)行試算，即(1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1)試選載荷系數(shù)2)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩3)由表10-7選取齒寬系數(shù)4)由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)5)由圖10-21d按齒面硬度查得：小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；6)由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)7)由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得:=9)由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)10)由圖10-26查得則：(2）計(jì)算1)試算小齒輪分度圓直徑，代入數(shù)值：=2)計(jì)算圓周速度v3)計(jì)算尺寬b4)計(jì)算尺寬與齒高比b/h模數(shù)齒高5)計(jì)算縱向重合度6)計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)，7級(jí)精度，由圖10-8（機(jī)設(shè)書）查得動(dòng)載系數(shù)由表10-2查得使用系數(shù)因斜齒輪，假設(shè)。由表10-3查得由表10-4插值查得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置式由b/h=10.53,查圖10-13得,故載荷系數(shù)7)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）得8)計(jì)算模數(shù)m3.2.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式（10-17）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值1)計(jì)算載荷系數(shù)2)根據(jù)縱向重合度，從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)3)計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)4)查取齒形系數(shù)由表10-5查得5)查取應(yīng)力較正系數(shù)由表10-5查得6)由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限7)由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)8)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式（10-12）得9)計(jì)算大、小齒輪的并加以比較大齒輪的數(shù)值大。(2)設(shè)計(jì)計(jì)算：=對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.21mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得分度圓直徑，來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)，于是有：小齒輪齒數(shù)取大齒輪齒數(shù)這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。3.2.4幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距將中心距圓整為135mm（2）按圓整后的中心距修正螺旋角因值改變不多，故、、等不必修正（3）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑（4）計(jì)算齒輪寬度取，（5）驗(yàn)算，合適3.3電液脈沖馬達(dá)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算采用電液脈沖馬達(dá)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，廣泛采用電液脈沖馬達(dá)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)。馬達(dá)的額定功率應(yīng)等于或稍大于工作要求的功率。額定功率小于工作要求，則不能保證工作機(jī)器正常工作，或使馬達(dá)長(zhǎng)期過載、發(fā)熱大而過早損壞；額定功率過大，則馬達(dá)價(jià)格高，并且由于效率和功率因素低而造成浪費(fèi)。工作所需功率為：Pw=FwVw/1000ηwKWPw=Tnw/9950ηwKW式中T=150N.M,nw=36r/min,電機(jī)工作效率ηw=0.97，代入上式得Pw=150×36/（9950×0.97）=0.56KW電機(jī)所需的輸出功率為：P0=Pw/η式中：η為電機(jī)至工作臺(tái)主動(dòng)軸之間的總效率。由表2.4查得：齒輪傳動(dòng)的效率為ηw=0.97；一對(duì)滾動(dòng)軸承的效率為ηw=0.99；蝸桿傳動(dòng)的效率為ηw=0.8。因此，η=η1η23η3=0.97×0.993×0.8=0.75P0=Pw/η=0.56/0.75=0.747KW一般電機(jī)的額定功率Pm=(1-1.3)P0=(1-1.3)0.747=0.747-0.97KW則由表2.1取電機(jī)額定功率為：Pm=0.75KW。確定電機(jī)轉(zhuǎn)速按表2.5推薦的各種機(jī)構(gòu)傳動(dòng)范圍為，取：齒輪傳動(dòng)比：3-5，蝸桿傳動(dòng)比：15-32，則總的傳動(dòng)范圍為：i=i1×i2=3×15-5×32=45-160電機(jī)轉(zhuǎn)速的范圍為N=i×nw=(45-160)×36=1620-5760r/min為降低電機(jī)的重量和價(jià)格，由表2.1中選取常用的同步轉(zhuǎn)速為3000r/min的Y系列電機(jī)，型號(hào)為Y801-2，其滿載轉(zhuǎn)速nm=3000r/min,此外，電機(jī)的安裝和外形尺寸可查表2.23.4蝸輪及蝸桿的選用與校核由于前述所選電機(jī)可知T=6.93N.M傳動(dòng)比設(shè)定為i=27.5，效率η=0.8工作日安排每年300工作日計(jì)，壽命為10年。根據(jù)GB/T10085—1988的推薦，采用漸開線蝸桿。3.4.3按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)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：(3-2)（1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)距T2按Z1=2，估取效率η=0.8，則T2=T*η*i=153.4N.M(3-3)（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)Kβ=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*Kβ*KV=1*1.15*1.1=1.265≈1.27(3-4)（3）確定彈性影響系數(shù)ZE選用的鑄錫磷青銅蝸輪和蝸桿相配。（4）確定接觸系數(shù)Zρ先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1和傳動(dòng)中心距a的比值d1/a=0.30，從而可查出Zρ=3.12。（5）確定許用應(yīng)力[σH]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[σH]‘=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[σH]=KHN[σH]‘=0.92×268=246.56≈247MPA(3-5)（6）計(jì)算中心距(3-6) 取中心距a=50mm，m=1.25mm，蝸桿分度圓直徑d1=22.4mm，這時(shí)=0.448，從而可查得接觸系數(shù)=2.72，因?yàn)椋糧ρ，因此以上計(jì)算結(jié)果可用。3.5蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸3.5.1蝸桿直徑系數(shù)q=17.92；分度圓直徑d1=22.4mm，蝸桿頭數(shù)Z1=1；分度圓導(dǎo)程角γ=3°11′38″蝸桿軸向齒距：PA==3.94mm；(3-7)蝸桿齒頂圓直徑：(3-8)蝸桿軸向齒厚：=1.97mm(3-10)3.5.2蝸輪蝸輪齒數(shù)：Z2=62，變位系數(shù)Χ=0驗(yàn)算傳動(dòng)比：i=/=62/1=62(3-11)這是傳動(dòng)比誤差為：（60-62）/60=2/60=0.033=3.3%(3-12)蝸輪分度圓直徑：d2=mz2=(3-13)蝸輪喉圓直徑：da2=d2+2ha2=93.5(3-14)蝸輪喉母圓直徑rg2=a-1/2da2=50-1/293.5=3.25(3-17)3.6軸的校核與計(jì)算3.6.1畫出受力簡(jiǎn)圖圖3-1受力簡(jiǎn)圖計(jì)算出：R1=46.6NR2=26.2N3.6.2畫出扭矩圖T=η.i.T電機(jī)=0.36×60×0.98=21.2N.M（3-33）圖3-2扭矩圖3.6.3彎矩圖M=72.8×180×10-3=13.1N.（3-34）圖3-3彎矩圖3.7彎矩組合圖由此可知軸的最大危險(xiǎn)截面所在。組合彎矩（3-35）3.8根據(jù)最大危險(xiǎn)截面處的扭矩確定最小軸徑（3-36）扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取α=0.6抗彎截面系數(shù)W=0.1d3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小3.9齒輪上鍵的選取與校核（1）取鍵連接的類型好尺寸因其軸上鍵的作用是傳遞扭矩，應(yīng)用平鍵連接就可以了。在此用平鍵。由資料可查出鍵的截面尺寸為：寬度b=5mm，高度h=5mm，由連軸器的寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，從而取鍵長(zhǎng)L=10mm。（2） 鍵連接的強(qiáng)度鍵、軸和連軸器的材料都是鋼，因而可查得許用擠壓力[δp]=50～60MPa，取其平均值[δp]=135MPa。鍵的工作長(zhǎng)度l=L-b=10-5=5mm，鍵與連軸器的鍵槽的接觸高度k=0.5h=2.5mm，從而可得：δp=2000T/(kld)=127≤[δp]可見滿足要求。此鍵的標(biāo)記為：鍵B5×10GB/T1096—1979。3.10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(lái)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?？紤]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)心性能比較好的圓錐滾子軸承。此類軸承可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷，外圈可分離，安裝時(shí)可調(diào)整軸承的游隙。其機(jī)構(gòu)代碼為3000，然后根據(jù)安裝尺寸和使用壽命選出軸承的型號(hào)為：30208。 第四章:數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)入90年代以來(lái)，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，推動(dòng)數(shù)控機(jī)床技術(shù)更快的更新?lián)Q代。世界上許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家利用PC機(jī)豐富的軟硬件資源開發(fā)開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng))。開放式體系結(jié)構(gòu)使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性，并向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向大大發(fā)展。近幾年許多國(guó)家紛紛研究開發(fā)這種系統(tǒng)，如美國(guó)科學(xué)制造中心(NCMS)與空軍共同領(lǐng)導(dǎo)的“下一代工作站/機(jī)床控制器體系結(jié)構(gòu)”NGC，歐共體的“自動(dòng)化系統(tǒng)中開放式體系結(jié)構(gòu)”O(jiān)SACA，日本的OSEC計(jì)劃等。開發(fā)研究成果已得到應(yīng)用，如Cincinnati-Milacron公司從1995年開始在其生產(chǎn)的加工中心、數(shù)控銑床、數(shù)控車床等產(chǎn)品中采用了開放式體系結(jié)構(gòu)的A2100系統(tǒng)。開放式體系結(jié)構(gòu)可以大量采用通用微機(jī)的先進(jìn)技術(shù)，如多媒體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)聲控自動(dòng)編程、圖形掃描自動(dòng)編程等。數(shù)控系統(tǒng)繼續(xù)向高集成度方向發(fā)展，每個(gè)芯片上可以集成更多個(gè)晶體管，使系統(tǒng)體積更小，更加小型化、微型化?？煽啃源蟠筇岣摺＠枚郈PU的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)排除;增強(qiáng)通信功能，提高進(jìn)線、聯(lián)網(wǎng)能力。4.1性能發(fā)展方向早期的實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常針對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)人類的各種智能行為?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實(shí)時(shí)系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實(shí)時(shí)響應(yīng)的、更現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域發(fā)展，而實(shí)時(shí)系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實(shí)時(shí)智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)時(shí)智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個(gè)主要分支發(fā)展：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定和刀具自動(dòng)管理及補(bǔ)償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時(shí)的綜合運(yùn)動(dòng)控制中引入提前預(yù)測(cè)和預(yù)算功能、動(dòng)態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達(dá)到最佳控制的目的。4.2功能發(fā)展方向(1)用戶界面圖形化用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對(duì)話接口。由于不同用戶對(duì)界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計(jì)算機(jī)軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前INTERNET、虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計(jì)算可視化及多媒體等技術(shù)也對(duì)用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動(dòng)態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。(2)科學(xué)計(jì)算可視化科學(xué)計(jì)算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語(yǔ)言表達(dá)，而可以直接使用圖形、圖像、動(dòng)畫等可視信息?？梢暬夹g(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無(wú)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等，這對(duì)縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM，如自動(dòng)編程設(shè)計(jì)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定、刀具補(bǔ)償和刀具管理數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。4.3體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展(1)集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運(yùn)行速度。應(yīng)用FPD平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長(zhǎng)度和數(shù)量來(lái)降低產(chǎn)品價(jià)格，改進(jìn)性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。

(2)通用型開放式閉環(huán)控制模式采用通用計(jì)算機(jī)組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴(kuò)展和升級(jí)，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機(jī)封閉式開環(huán)控制模式提出的。由于制造過程是一個(gè)具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動(dòng)、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實(shí)現(xiàn)加工過程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實(shí)時(shí)加工過程中動(dòng)態(tài)調(diào)整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理及動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實(shí)現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。第五章:數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)臺(tái)體夾具及工藝設(shè)計(jì)5.1零件的作用數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)臺(tái)體是數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的重要組成部分，機(jī)床運(yùn)行時(shí)，將加工件置于該臺(tái)體臺(tái)面上，并可通過臺(tái)體的旋轉(zhuǎn)改變加工方向5.2確定毛坯，畫毛坯，零件圖根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，已知該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為10000件/年，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。毛坯的鑄造方法采用砂型造型5.3工藝規(guī)程設(shè)計(jì)5.3.1定位基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)的選擇：1如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面的位置要求，則應(yīng)以不加工表面作為粗基準(zhǔn)，如在工件上有很多不加工表面。則應(yīng)有與其中的加工表面的位置精度要求較高的表面作粗基準(zhǔn)。2如果必須首先保證工件某重要表面的余量均勻，應(yīng)選擇該表面作粗基準(zhǔn)。3選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有澆口或飛邊等缺陷，以便定位可靠。4粗基準(zhǔn)只能用一次，以免產(chǎn)生較大的的位置誤差。精基準(zhǔn)的選擇1用公用基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，以消除不重合誤差，即“基準(zhǔn)重合”原則。2盡可能使各個(gè)工序的定位都采用同一基準(zhǔn)，即“基準(zhǔn)統(tǒng)一”。3當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量小而無(wú)效均勻時(shí)，應(yīng)選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)，即“自為基準(zhǔn)”原則。4為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，遵循“互為基準(zhǔn)”原則。5精基準(zhǔn)的選擇，尤其是主要定位面，應(yīng)有足夠大的面積和精度，以保證定為基準(zhǔn)可靠。同時(shí)還應(yīng)使夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。即“便于裝夾”原則5.3.2選擇加工設(shè)備及刀，夾，量具由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所以生產(chǎn)設(shè)備選用通用機(jī)床。粗銑工作