【正文】 .7 )4 8 2 0 6 1 0 0 .7 7 3 1 0?? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? （此處取 2lD? ） 合格 （七）溫度 計(jì)算 傳動(dòng)嚙合效率 1 ta n / ta n ( )v? ? ? ???? ? ? = /tan( + ) 1 ? ? 攪油效率 根據(jù)蝸桿的潤滑條件，查 第三章 刀庫傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得： 2 ?? 軸承效率 根據(jù)蝸桿傳動(dòng)要求，查 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得： 3 ?? 總效率 1 2 3 0 .8 6 5 0 .9 9 0 .9 9? ? ? ?? ? ? ? ?? 散熱面積估算 5 1 . 8 85 1 . 8 89 1 09 1 0 1 6 0Aa?????? = ? 箱體工作溫度 1101 0 0 0 (1 )1 0 0 0 2 .5 (1 0 .8 4 8 ) 201 5 1 .2 5 3wpttaA????? ? ?? 1 4 0 .2 2 8 0t C C? ? ? ? 合 格 21 5 /( )wa W m C??此 處 取 ， 中 等 通 風(fēng) 環(huán) 境 （八）潤滑油粘度和潤滑方法 潤滑油粘度 3 .3 7 /1 3 .7sv m s?根 據(jù) 由 《 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 》表 選 取 240 32 0 /CV mm s? ? 潤滑方法 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 ，可采用浸油潤滑 所有計(jì)算結(jié)果如表 23 所示： 表 23 蝸輪蝸桿的幾何尺寸 名稱 符號(hào) 計(jì) 算結(jié)果 蝸桿頭數(shù) 2z 2 2z? 模數(shù) m mm? 蝸桿分度圓直徑 1d 1 63d mm? 中心距 a 160a mm? 蝸輪齒 數(shù) 2z 2 41z ? 蝸輪分度圓直徑 2d 2 mm? 5段 直徑為 25mm? ，長度為 100mm，鍵 8 7( )bh??， 50l mm? 。 2 2( ) 1 0 6 4 7 5 .0 2M M T N m m?? ? ? ?Ⅰ Ⅱ 當(dāng)量彎矩圖如圖（ g）所示。 第四章 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 20 確定滾動(dòng)軸承的類型 由于采用的是蝸桿蝸輪傳動(dòng)，既受徑向力，也受軸向力，所以采用角接觸球軸承（ GB29294） . 表 41 所選軸承型號(hào) 軸承代號(hào) 基本尺寸 /mm 安裝尺寸 70000C ( 15 )a?? 70000AC ( 25 )a?? 極限轉(zhuǎn)速 /minr d D B sr 1sr ad min aD asr a mm 基本額定 a mm 基本額定 脂 潤 滑 油 潤 滑 動(dòng)載荷rC 靜 載 荷0rC 動(dòng)載荷rC 靜 載 荷0rC min max KN KN 7007C 35 62 14 1 41 56 1 8500 12021 初步估計(jì)蝸桿軸各段的尺寸 根據(jù)軸上零件的受力情況，固定和定為的要求，初步確定軸的階梯段，該軸有 5 段。這就要采用蝸輪減速裝置了。撥叉上升，帶動(dòng)刀套下翻 90? ，使刀具軸線與主軸軸線平行，同時(shí)壓下行程開關(guān) 6，發(fā)出信號(hào)使機(jī)械手抓刀。換刀時(shí)，帶有刀具 5 的刀套 4 下翻 90? ，使刀具軸線與主軸軸線平行。 刀庫的類型 加工中心上普遍采用的刀庫是盤式刀庫和鏈?zhǔn)降稁臁? 本文研究的主要內(nèi)容 —— 刀庫 刀庫的類型 刀庫是自動(dòng)換刀裝置中最主要的部件之一，其容量、布局以及具體結(jié)構(gòu)對(duì)加工中心的設(shè)計(jì)有很大影響。 從技術(shù)開發(fā)動(dòng)向來看，是謀求提高主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、提高精密度、并將對(duì)應(yīng)熱變位、模塊化等集中體現(xiàn)出來。和幾年前的以生產(chǎn)一般零部件為主的立式加工中心形成鮮明對(duì)比的，突出以加工模具為主的設(shè)備方案不斷從廠家出現(xiàn)，由此可明顯地看出對(duì)高速、高效、高品位加工的需求正在增加。從這個(gè)意義上說，加工中心的準(zhǔn)備時(shí)間顯然短得多。有的加工中心利用主軸箱或刀庫的移動(dòng) 來實(shí)現(xiàn)換刀。機(jī)床制造廠可根據(jù)用戶提出的要求進(jìn)行生產(chǎn)，但在同類機(jī)床的基本功能和部件組成一般差別不大。 加工中心是數(shù)控機(jī)床的代表，是高新技術(shù)集成度高的典型機(jī)電一體化機(jī)械加工設(shè)備，受到世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家的高度重視，技術(shù)迅速發(fā)展，品種和數(shù)量大幅度增加，成為當(dāng)今世界機(jī)械加工設(shè)備中最引人注目的一類產(chǎn)品。 刀庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是本文研究的重點(diǎn)，傳動(dòng)部分為蝸桿蝸輪的一種減速 裝置，對(duì)于該裝置中的蝸桿、蝸輪以及相關(guān)的軸都進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算 。第三，加工中心上如果帶有交換工作臺(tái)，工件在工作位置的工作臺(tái)上進(jìn)行加工的同時(shí)，另外的工件在裝卸位置的工作臺(tái)上進(jìn)行裝卸，不影響加工的進(jìn)行。 自動(dòng)換刀系統(tǒng) 主要由刀庫、自動(dòng)換刀裝置等部件組成。 圖 11 立式加工中心 臥式加工中心（如圖 12） 臥式加工中心是指主軸軸線為水平狀態(tài)設(shè)置的加工中心，通常都帶有可進(jìn)行分度回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的正方形分度工作臺(tái)。 加工中心的發(fā)展趨勢(shì) 立式加工中心主要的用戶層面為 ,以看好的汽車零部件行業(yè)為首，還有模具、飛機(jī)、醫(yī)療設(shè)備、 IT、光學(xué)設(shè)備等行業(yè)。又因是第一章 緒論 6 模塊結(jié)構(gòu)，可以短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)入最適當(dāng)規(guī)模的系統(tǒng)。從去年起，數(shù)控車床生產(chǎn)廠家期待著在飛機(jī)、高性能發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等方面設(shè)備投資比較活躍的重電機(jī)行業(yè)的訂貨。單盤式刀庫的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，取刀也較為方便，因此應(yīng)用最為廣泛。這些特點(diǎn)也為系列刀庫的設(shè) 計(jì)與制造帶來了很大的方便，可以滿足不同使用條件。 （ 10）刀套上翻 刀套帶著刀具上翻 90? 。 傳動(dòng)效率為： 21 2 3? ? ? ??總 20. 72 0. 99 0. 99? ? ? ? 式中： 1? —— 聯(lián)軸器的傳動(dòng)功率； 2? —— 蝸桿的傳動(dòng)功率； 3? —— 軸承的傳動(dòng)功率。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第四章 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 軸是機(jī)器中的重要零件，在設(shè)計(jì)匯總，蝸桿渦輪是作為一種減速裝置，在減速裝置中軸是既要收彎矩又要受扭矩的轉(zhuǎn)軸。 軸徑的設(shè)計(jì)與校核 蝸桿軸 一、計(jì)算蝸桿受力： 11 tanzmd ?? 112 63zmd?????? ? ? 二、蝸桿受力： 21222 2 3 3 6 9 5 8 . 3 8 2 5 4 1 . 2 62 6 5 . 1 9at TF F Nd ?? ? ? ?軸 向 力 ： 1 2 21 2 2ta n 2 5 4 1 . 2 6 ta n 1 1 . 3 1 5 0 8 . 2 6ta n 2 5 4 1 . 2 6 ta n 2 0 9 2 4 . 9 4t a tr r tF F F NF F F N??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?圓 周 力 ：徑 向 力 ： (a) 垂直面受力圖： 39。1 2 100y R R rF F F F? ? ? ?? 39。 軸的材料 軸的材料用碳鋼及合 金鋼，減速裝置的軸以 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理應(yīng)用最為廣泛，硬度217HB~255HB， 650B MPa? ? ， 360s MPa? ? ， 1 300MPa?? ? ， 1 155MPa?? ? 。 設(shè) 計(jì) 中 ， 初 選 1000 / minmnr? ， 32mJ N m s? ， 16LJ N m s? ，180 ms s??。它主要由電動(dòng)機(jī)蝸桿蝸輪、刀盤、刀套、液壓缸、及撥叉等構(gòu)建組成。 圖 15 鏈?zhǔn)降稁斓男问? 本文所設(shè)計(jì)的刀庫 由于是使用在小型加工中心上，所以采用的是圓盤刀庫的結(jié)構(gòu)形式，以下是介紹本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)組成與傳動(dòng)過程。 第一章 緒論 8 圖 13 刀庫的形式 a）軸向式 b）徑向式 c）斜向式 d）刀具翻轉(zhuǎn)式 e）鼓筒彈夾式 f）鏈?zhǔn)? g）多盤式 h）格子式 當(dāng)需要存放更多數(shù)量的刀具時(shí)，可以采用圖 13 ~eh形式的刀庫，它們充分利用了機(jī)床周圍的有效空間，且刀庫的外形尺寸又不致過于龐大。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 考慮到環(huán)保要求而采用半干式加工的需求也在增加，根據(jù)這類用戶的要求， OM 制作所 以產(chǎn)學(xué)協(xié)作的方式開發(fā)出采用氣化熱半干式加工技術(shù)，并加強(qiáng)了節(jié)省能源的措施，控制了電力的使用。 從用戶需求來看，對(duì)臥式加工中心的要求更加趨向于適應(yīng)多品種小批量的生產(chǎn)，要求加工設(shè)備能夠靈活地適應(yīng)工序集中導(dǎo)致的生產(chǎn)型加工件的變化。今后電子零部件、精密機(jī)枝零部件、半導(dǎo)體模具等行業(yè)也具有需求潛力。 第一章 緒論 4 圖 12 臥式加工中心 五坐標(biāo)加工中心 五坐標(biāo)加工中心間距立式和臥式加工中心的功能，工件一次裝夾后能完成除安裝面外的所有側(cè)面和頂面等五個(gè)面的加工，因此也叫五面加工中心。當(dāng)需要換刀時(shí)，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令，由機(jī)械手（或通過別的方式）將刀具從刀庫取出裝入主軸孔中。 加工中心的定義是什么？目前世界上 并無標(biāo)準(zhǔn)定義，但目前普遍認(rèn)為是指：在工件一次裝卡中，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)銑削、鉆孔、鏜孔、鉸孔、攻絲等多工序的數(shù)控機(jī)床。 關(guān)鍵詞 ：加工中心，刀庫，蝸桿蝸輪，液壓， PLC。 1958 年第一臺(tái)加工中心問世，它將多工序（銑、鉆、鏜、鉸、攻絲等）加工集于一身；適應(yīng)加工多品種和大批量的工件；增加機(jī)床功能（自動(dòng)換刀、自動(dòng)換工件、自動(dòng)檢測(cè)等），使自動(dòng)化程度和加工效率上了一個(gè)新臺(tái)階；使無人化（或長時(shí)間無人操作）加工成為現(xiàn)實(shí)。 加工中心的結(jié)構(gòu)組成 加工中心的組成歲機(jī)床的類別、功能、參數(shù)的不同而有所區(qū)別。如單臂式、雙臂式。另外，由于是數(shù)控加工，較少依賴操作者的技術(shù)水平，可得到相當(dāng)高的穩(wěn)定精度。今后電子零部件、精密機(jī)枝零部件、半導(dǎo)體模具等行業(yè)也具有需求潛力。 著手生產(chǎn)以上機(jī)型的廠家在追求高速、高精度的同時(shí)，還在如何使機(jī)體小型化及成本控制方面下功夫。 因配置了 C 軸，不同的復(fù)合加工也可通過一次裝卡進(jìn)行。當(dāng)鏈條較長時(shí)，可以增加支撐鏈輪的數(shù)目，使鏈條折迭回繞，提高了空間利用率。某工序加工完畢，主軸定向后，可由自動(dòng)換刀裝置換刀，如圖 16 所示。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 （ 3）刀套翻轉(zhuǎn)過程 待換刀具轉(zhuǎn)到換刀位置時(shí)，刀套尾部的滾子 10 轉(zhuǎn)入撥叉 8 的槽內(nèi)。一般推薦為22~30m/min，在本次設(shè)計(jì)中，刀套線速度初定為 25m/min。 計(jì)算轉(zhuǎn)矩為： 1 .5 2 3 8 7 53 5 8 1 2 .53 5 .8 1 2LT kTN m mN m mN m m?? = = = 式中： T—— 聯(lián)軸器所傳遞的名義轉(zhuǎn)矩； k—— 工作情況系數(shù)， ? ； 根據(jù) N m? ，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》 YL4,YLD4 型凸緣聯(lián)軸器就能滿足傳遞轉(zhuǎn)矩的要求 ( 40 )nLT N m T??,其軸孔直徑范圍為 18 ~ 28d mm? 。2 ? (b) 垂直面彎矩圖： 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 （ c）水平面受力圖： 115 0 45 0 0tRFF?? 1 1 5 0 5 3 4 .9 1 7 8 .3450RFN?? ? ? 245 0 30 0 0RtFF?? 2 300 3 5 6 .6450 tR FFN? ? ? （ d）水平面彎矩圖： 第四章 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 24 (e) 合成彎矩圖： (f) 轉(zhuǎn)矩圖： (g) 當(dāng)量彎矩圖： 三、許用應(yīng)力 許用應(yīng)力值 用插入法由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 查得： 0[ ] 102 .5b MPa? ? ，1[ ] 60b MPa?? ? 應(yīng)力校正系數(shù) 10[] 60 0 .5 9[ ] 1 0 2 .5bb?? ??? ? ? 畫當(dāng)量彎矩圖 9 14 08 5T T N mm? ? ? ? 當(dāng)量彎矩 在蝸桿中間截面處： 39。 確定軸伸處的最小直徑 根據(jù)刀盤的設(shè)計(jì)要求，最后確定蝸輪軸軸伸處的直徑為 min