【正文】 ?? ，蝸輪蝸桿副的傳動比 60i? 。 (6) 精度等級公差和表面粗糙度的確定 考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動是動力傳動，屬于通用機(jī)械減速器，從 GB/T10089—1988圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇 8 級精度，側(cè)隙種類為 f，標(biāo)注為 8f GB/T10089—1988。 蝸輪分度圓直徑 22 2 6 2 1 2 4d mz mm? ? ? ? 蝸輪喉圓直徑 *2 2 22 ( ) 1 2 4 2 2 ( 1 0 .1 2 5 ) 1 2 8 .5aad d m h x m m? ? ? ? ? ? ? ? ? 蝸輪齒根圓直 **2 2 22 ( ) 1 2 4 2 2 ( 1 0 .1 2 5 1 ) 1 1 5 .5fad d m h x c m m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 蝸輪咽喉母圓半徑 22118 0 1 2 8 .5 1 5 .7 522gar a d m m? ? ? ? ? ? 圖 蝸輪的結(jié)構(gòu)圖 (4) 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 ? ?22121 .5 3F F a FKT YYd d m ????? 當(dāng)量齒數(shù) 22 33 62 6 2 . 2 9c o s c o s 3 . 2 2v zz r? ? ? 根據(jù) 2 ? ， 2 ? ，從圖 1119 中可查得齒形系數(shù) 2 ? 。這時 1 / / 80 ??，從圖 1118 中可查得接觸系數(shù) 39。 5) 確定許用接觸應(yīng)力 ? ?H? 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 10 1ZCuSn P ，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度 ? 45HRC， 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 18 頁 可從表 117 中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力為 ? ?39。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵 HT100 制造。 蝸輪蝸桿副的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)的普通圓柱蝸桿傳動的功率為 kw? ，蝸桿的轉(zhuǎn)速為 1 1400 / minnr? ，傳動比為 12 60i ? ，傳動反向，工作載荷穩(wěn)定，但有不大的沖擊，要求設(shè)計(jì)壽命為 12021hLh? 。 則有 FFD TTT ??? 1 .7 6 4 0 .3 22 .7 80 .7 5??? Nm 考慮到實(shí)際情況比計(jì)算時所設(shè)定條件復(fù)雜，電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩 sT 應(yīng)為 DT 的 倍。 則刀架主軸的轉(zhuǎn)動慣量 2m a x m in2 122h ddJm ???? ????[7] 22m a x m i n m a x m i n12 2 2d d d dl?? ??? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? 2231 0 . 0 4 0 . 0 2 5 0 . 0 4 0 . 0 2 57 . 8 5 1 0 3 . 1 4 0 . 3 92 2 2??? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? = 2kgm (3) 蝸輪蝸桿轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算 蝸輪蝸桿的轉(zhuǎn)動慣量 3hJ 的估算方法如下： 設(shè)蝸輪的分度圓直徑 3 124hD mm? ；其與刀架主軸相連的孔徑 3 mm? ；蝸輪齒寬3 10hb mm? . 則蝸輪的轉(zhuǎn)動慣量 23331 12 2 2hhh DdJM ??? ? ? ?????? ? ? ?? ? ? ??? 2 2 2 23 3 3 312 2 2 2 2h h h hD d D db??? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? 2 2 2 231 0 . 1 2 4 0 . 0 3 2 5 0 . 0 1 2 4 0 . 0 3 2 57 . 8 5 1 0 3 . 1 4 0 . 0 12 2 2 2 2? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? = 2kgm [7] 設(shè)蝸桿的分度圓直徑 32 mm? 。 ?伺服電機(jī)的角速度 ( /rads )[6]. 4) 各旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動慣量 hJ 的估算 由刀架的結(jié)構(gòu)簡圖可知 ,刀架在完成換刀動作時 ,伺服電機(jī)帶動其旋轉(zhuǎn)的部件共 3個 ,它們分別是蝸輪蝸桿副 ,刀架主軸和刀盤。 LJ 負(fù)載慣量折算到電動機(jī)軸上的慣量 ( 2kgm? ). 3) 負(fù)載慣量折算到電動機(jī)軸上的慣量 LJ 的估算 22hiL h iKiJ J m????? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ????? 2kgm 式中 hJ 各旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動慣量 ( 2kgm )。設(shè)工藝要求所需的每個刀具的平均重力 cpW =；刀盤的回轉(zhuǎn)中心直徑 270D mm? 。但當(dāng)手動操作車床時，從刀盤方向觀察，只充許刀盤順時針轉(zhuǎn)動換刀。隨后伺服電機(jī)啟動，帶動蝸桿 2 和蝸輪 7 轉(zhuǎn)動，經(jīng)刀架主軸 6 帶動刀架的刀盤旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)刀架換刀動作，轉(zhuǎn)位的速度和角位移均通過半閉環(huán)反饋系統(tǒng)進(jìn)行精確控制。 車 床刀架 的工作原理 下圖所示為回轉(zhuǎn)刀架的結(jié)構(gòu)圖，刀架的松開和夾緊以及刀盤的分度轉(zhuǎn)位分別由液壓系統(tǒng)和直流伺服電機(jī)來實(shí)現(xiàn)。 （ 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)磨合對研，越磨合精度越高，重復(fù)定位精度 也越好。 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁 端齒盤定位的特點(diǎn)： （ 1）定位精度高 由于端齒盤定位齒數(shù)多，且沿圓周均布，向心多齒結(jié)構(gòu)，經(jīng)過研齒的齒盤其分度精度一般可達(dá) 39。 結(jié)合上述三種轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)位機(jī)理和特點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際情況，本次設(shè)計(jì)的數(shù)控車床CK20 決定采用第三種轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu) 伺服電機(jī)驅(qū)動的刀架轉(zhuǎn)位。這種轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)位速度高、精度較低，運(yùn)動特性可以自由設(shè)計(jì)選取但制造較困難、成本較高、結(jié)構(gòu)尺寸較大。圓柱凸輪是在圓周面上加工出一條兩端有頭的凸起 =輪廓，從動回轉(zhuǎn)盤（相當(dāng)于刀架體）端面有多個柱銷，銷子數(shù)量與工位數(shù)相等。而轉(zhuǎn)位角度大小可由活塞桿上的限位檔塊來調(diào)整。 數(shù)控車床刀架總體方案設(shè)計(jì)與選擇 刀架的整體方案設(shè)計(jì) 刀架是車床的重要組成部分，用于夾持切削用的刀具，因此其結(jié)構(gòu)直接影響到車床的切削性能和切削效率。而且還在進(jìn)一步縮短。 4） 可靠性高。面且這種精度保持性要好，以便長期保持刀具的正確位置。機(jī)床依靠刀具和工件間相對運(yùn)動形成工件表面，而工件的表面形狀和表面位置的不同，要求刀架能夠布置足夠多的刀具，而且能夠方便而正確地加工各工件表面， 為了實(shí)現(xiàn)在工件的一次安裝中完成多工序加工，所以要求刀架可以方便地轉(zhuǎn)位。 3， 帶刀庫的自動換刀裝置 上述排刀式刀架和回轉(zhuǎn)刀架所安裝的刀具都不可能太多，即使是裝備兩個刀架，對刀具的數(shù)目也有一定限制。 2， 回轉(zhuǎn)刀架 回轉(zhuǎn)刀架是數(shù)控車床最常用的一種典型換刀刀架， 一般 通過 液壓系統(tǒng)或 電氣來實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動換刀動作，根據(jù)加工要求可設(shè)計(jì)成四方、六方刀架或圓盤式刀架，并相應(yīng)地安裝 4 把、 6 把或更多的刀 具 。刀具的典 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁 型布置方式如圖 4 所示。這種刀庫和換刀機(jī)械手組成的自動換刀裝置，就成為加工中心的主要特征 [5]。 2 數(shù)控車床刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 車床刀架的功能 ,類型和應(yīng)滿足的要求 車床刀架的功能 機(jī)床上的刀架是安放刀具的重要部件，許多刀架還直接參與切削工作，如臥式車床上的四方刀架，轉(zhuǎn)塔車床的轉(zhuǎn)塔刀架，回輪式轉(zhuǎn)塔車床的回輪刀架，自動車床的轉(zhuǎn)塔刀架和天平刀架等。 4） 良好的控制軟件設(shè)計(jì)。刀盤轉(zhuǎn)位動作的實(shí)現(xiàn)順經(jīng)以下步驟：數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出刀盤轉(zhuǎn)位的命令 ?伺服電機(jī)啟動 ?蝸輪蝸桿轉(zhuǎn)動 ?刀架主軸轉(zhuǎn)動 ?實(shí)現(xiàn)刀盤轉(zhuǎn)位 .刀盤鎖緊動作的實(shí)現(xiàn)順經(jīng)以下的步驟： 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出刀盤鎖緊命令 ?液壓系統(tǒng)啟動 ?壓力油進(jìn)入液壓缸左腔 ?活塞向右運(yùn)動 ?刀架主軸向右移動 ?端齒盤嚙合 ?實(shí)現(xiàn)刀盤鎖緊。 機(jī)床床身的五種結(jié)構(gòu)形式圖示如下： (a) 斜床身 —斜滑板 (b) 直立床身 —直立滑板 (c) 平床身 —平滑板 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁 (d) 前斜床身 —平滑板 (e) 平床身 —斜滑板 圖 床身結(jié)構(gòu)示意圖 (2)，數(shù)控車床的刀架采用回轉(zhuǎn)刀架。只有大型數(shù)控車床或小型精密數(shù)控車床才采用平床身平滑板結(jié)構(gòu)，而立床身結(jié)構(gòu)采用得較少。因?yàn)檐嚧驳拇采硎钦麄€車床的基礎(chǔ)支承件，是車床的主體，一般用來放置導(dǎo)軌、主軸箱等重要部件。該數(shù)控車床可以用于機(jī)械，汽車，航空航天等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)加工自動化，提高產(chǎn)品質(zhì)量，高生產(chǎn)效率。目前已新開發(fā)出數(shù)控系統(tǒng) 80 余種，分為 3 種型級，即經(jīng)濟(jì)型，普及型和高級型。 “十五 ”攻關(guān)開發(fā)的成果：華中 ? 號、中華 ? 號、航天 ? 號和藍(lán)天 ? 號 4 種基本系統(tǒng)建立了具有中國自主版機(jī)的數(shù)控技術(shù)平臺。為了跟蹤國外現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，北京機(jī)床研究所研制出了 JCSFMS1 型和 2 型的柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)。與此同時，還自行開發(fā)了 5 軸聯(lián)動的數(shù)控系統(tǒng)以及雙電機(jī)驅(qū)動的同步數(shù)控系統(tǒng) (用于火焰切割機(jī) )和新品種的伺服電機(jī)，推動了我國數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定發(fā)展，使我國數(shù)控機(jī)床在性能和質(zhì)量上產(chǎn)生了一個質(zhì)的飛躍。 CIL—18 晶體管數(shù)控系統(tǒng)及 Z53K—1G 立式數(shù)控銑床。 我國從 1958 年開始研究數(shù)控機(jī)床，一直到 20 世紀(jì) 60 年代中期還處于研制，開發(fā)時期。 1970 年前后，美國英特爾公司開發(fā)和使用了微處理器。 從 1960 年開始，德國，日本等先進(jìn)工業(yè)國家都陸續(xù)開發(fā)，生產(chǎn)及使用了數(shù)控機(jī)床， 1965 年，出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路。 1959 年，計(jì)算機(jī)行業(yè)研制出晶體管元器件，因而數(shù)控裝置中廣泛采用晶體管和印制電路板，從而跨入第二代數(shù)控時代。 1953 年，美國空軍與麻省理工學(xué)院協(xié)作，開始從事計(jì)算機(jī)自動編程的研究，這就是創(chuàng)制 APT(Automatically Programmed Tools )自動編程系統(tǒng)的開始。 因此，要縮小我國同工業(yè)發(fā)達(dá)國家的差距 ,我們必須在 機(jī)械制造裝備方面大下功夫，其中最重要的一個方面就是增加數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造裝備中的比重 [1]。在 80 年代，較多地采用數(shù)控機(jī)床，機(jī)器人，柔性制造單元和系統(tǒng)等高技術(shù)的集成來滿足產(chǎn)品個性化和多樣化的要求，以滿足社會各消費(fèi)群體的不同要求。 湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁 1 引言 裝配圖聯(lián)系 153893706 畢業(yè)設(shè)計(jì)的 背景 及目的 制造業(yè)是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標(biāo)志著該國或地區(qū)經(jīng)濟(jì)的實(shí)力，科技水平，生活水準(zhǔn)和國防實(shí)力。在 70 年代主要通過改善生產(chǎn)過程管理來進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本。對比之下，我國目前機(jī)械制造業(yè)的裝備水平還比較落后，表現(xiàn)在大部分工廠的機(jī)械制造裝備基本上是通用機(jī)床加專用工藝裝備，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造裝備中的比重還非常低，導(dǎo)致 “剛性 ”強(qiáng) ,更新產(chǎn)品速度慢，生產(chǎn)批量不宜太小，生產(chǎn)品種不宜過多；自動化程度基本上還是 “一個工人，一把刀，一臺機(jī)床 ”，導(dǎo)致勞動生產(chǎn)率低下，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。經(jīng)過三年時間的研究，于 1952 年試制成功世界第一臺數(shù)控機(jī)床試驗(yàn)性樣機(jī)，這是一臺采用脈沖乘法器原理的直線插補(bǔ)三坐標(biāo)連續(xù)控制銑床，這便是數(shù)控機(jī)床的第一代 [2]。Trecker Co.)在世界上首先研制成功帶自動換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，稱為 ”加工中心 ”。除了 APT 數(shù)控語言外，又發(fā)展了許多自動騙程語言。之后，美，歐，日也相繼進(jìn)行開發(fā)與應(yīng)用。 20 世紀(jì) 80 年代初，國際上又出現(xiàn)了柔性制造單元 FMC(Fleibie—Manufacturing Cell) [3]。 20 世紀(jì) 60 年代末至 70 年代初研制成了劈錐數(shù)控銑床，數(shù)控非圓齒輪插齒機(jī)。 20 世紀(jì) 80 年代，我國從昌本 發(fā)那科公司引進(jìn)了 3,5,6,7 等系列的數(shù)控系統(tǒng)和直流伺服電機(jī)，直流主軸電機(jī)等制造技術(shù)，以及引進(jìn)美國 GE 公司的 MCI 系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)，德國西門子 VS 系列可控硅調(diào)速裝置，并進(jìn)行了商品化生產(chǎn) .這些系統(tǒng)可靠性高，功能齊全。許多技術(shù)復(fù)雜的大型數(shù)控機(jī)床， 重型數(shù)控機(jī)床都相繼研制出來。 我國的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過 “六五 ”， “七五 ”， “八五 ”，到 “九五 ”的近 20 年的發(fā)展，基本上掌握了關(guān)鍵技術(shù)，建立了數(shù)控開發(fā)，生產(chǎn)基地，培養(yǎng)了一批數(shù)控人才，初步形成了自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè)。 目前我