【導(dǎo)讀】本次設(shè)計(jì)是對(duì)TH6340B臥式加工中心鼠牙盤(pán)式分度工作臺(tái)機(jī)械設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)。鼠牙盤(pán)定位的分度工作臺(tái)的定位精度一般都在±5絲左右。鼠牙盤(pán)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?qū)τ谶x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)。TH6340B臥式加工中心鼠牙盤(pán)式分度工作臺(tái)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。TH6340B臥式加工中心鼠牙盤(pán)式分度工作臺(tái)的傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行部件設(shè)計(jì)。對(duì)設(shè)計(jì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算分析和校核。繪制整機(jī)裝配圖及重要部件裝配圖和設(shè)計(jì)零件的零件圖。

　　

【正文】 轉(zhuǎn)動(dòng)定量角度。所以在此過(guò)程中下齒輪與齒圈的嚙合只是做精確定位的作用并沒(méi)有相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)。所以下齒輪和齒圈只是需要按結(jié)構(gòu)尺寸確定即可 : 18 齒圈的分度圓直徑等于下齒輪的分度圓直徑 : 112mm 由 zmd? 可知，齒圈分度圓的直徑已知為 112mm。 根據(jù)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《實(shí)用機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 13，可以推算，當(dāng) ?m 時(shí)，根據(jù)： zmd? ， 64 ??? mdz 式 () 根據(jù)選定的 mmd 112? ， ?m ， 64?z 可以得出： 齒圈的齒頂圓直徑： aaa dmhdd ???? ?222 式 () 1??ah ， ?20?? 時(shí)， zmda ?? 式 () 所以， mmda ? 齒圈齒根圓直徑： ? ? mmmchdd af ???? ?? 式 () 齒圈需要帶動(dòng)主軸（工作臺(tái)）旋轉(zhuǎn)，所以需要定位在主軸上，根據(jù)定位原理，主軸和齒圈需要選定位，之后再用螺栓緊固。在此設(shè)計(jì)中齒圈與主軸的定位是在齒圈的中心開(kāi)一個(gè)與主軸一樣的槽，使主軸下端嵌進(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 ： 圖 19 第 4 章 繪制 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤(pán)式分度工作臺(tái)主要零件的設(shè)計(jì) 鼠牙盤(pán)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(jiàn)圖 所示，剛性齒的齒 槽很淺，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 4~6 倍或更深。彈性齒的材料為 45 號(hào)鋼，調(diào)制 HRC25~28，正火穩(wěn)定性處理。 本裝置采用彈性齒比剛性多齒盤(pán)可提高精度 2~3 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(pán)組裝成精度較高的多齒分度盤(pán)，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(pán)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177。 ″，實(shí)際上可以成為一個(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 多齒分度臺(tái)三種齒形 彈性多齒分度臺(tái)，其分度精度高，累積角度誤差僅為177。 ″ ~177。 ″；重復(fù)精度好，可達(dá)177。 ″；自動(dòng)定心精度高，中心偏移量可在 左右；使用壽命長(zhǎng)，使用過(guò)程也是對(duì)研過(guò)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(pán)的齒數(shù)。 本設(shè)計(jì)中采用的是直線齒鼠牙盤(pán)，直線齒的上、下齒盤(pán)的齒形完全一樣，可用一般的銑刀加工，制造比較方便。 鼠牙盤(pán)主要參數(shù)計(jì)算： （ 1）由于鼠牙盤(pán)的齒數(shù) Z=360/? 式() 式中 ? 需要分度的最小分度角 （176。） 在此設(shè)計(jì)中最小分度角為定量角度， Z=360/? =360/90=4 所以在設(shè)計(jì)中鼠牙盤(pán)的齒數(shù)可以是 4的倍數(shù)即可，選擇 Z=64 齒。 （ 2）鼠牙盤(pán)的直徑可以根據(jù)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， 20 所以選擇 D=216mm。 （ 3）鼠牙盤(pán)的齒形角 ? =50176。 ~60176。，選擇 ? =60176。 （ 4）鼠牙盤(pán)的齒長(zhǎng) B=(10~15)mm，選擇 B=10。 （ 5）鼠牙盤(pán)內(nèi)徑 根據(jù)結(jié)構(gòu)可以確定為 d=140mm。 （ 6）鼠牙盤(pán)的齒高 在此設(shè)計(jì)中，運(yùn)用了多彈性齒的原理，使鼠牙盤(pán)的齒高比普通鼠牙盤(pán)的高一些， h=， b=， h/b=≈ 所以根據(jù)多彈性齒的介紹，已經(jīng)基本達(dá)到了半彈性齒的要求。 （ 7）大端齒距 ZDt ??? 式() mmmmt ??? （ 8）理論齒高 22 ?tgbthL?? 式（ ） （ b為大段齒頂寬度，經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算為 mmb ? ）， 62602 ????tghL。 （ 9）有效高度 222?tgbthS?? 式（ ） （ Sh 為上下齒盤(pán)齒頂間距離）， mmtgh S 2602 ?????? 。 鼠牙盤(pán)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(xiāo)來(lái)定位，確保鼠牙盤(pán)的定位精度，滿足工作要求。 綜上所述，可以繪出鼠牙盤(pán)如圖 ： 圖 21 根據(jù)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，鼠牙盤(pán)的齒形圖如圖 所示： 圖 主軸設(shè)計(jì) 主軸尺寸設(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)尺寸基本上是按照工作臺(tái)的整體尺寸確定的，其左端面的螺孔與定位銷(xiāo)孔都是根據(jù)工作臺(tái)的下端表面的螺孔分布來(lái)設(shè)計(jì)的。其右端面的螺孔是根據(jù)與之配合的齒圈設(shè)計(jì)的，主軸左端有 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。 主軸最重要的部分是其右端面的直徑大小，在工作臺(tái)結(jié)構(gòu)允許的條件下，盡可能的使主軸的支承面大。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(guò)推力頂起主軸支撐面，在次過(guò)程中工作臺(tái)的重物不一定在中心，所以會(huì)產(chǎn)生一定的傾覆力。主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。所以根據(jù)工作臺(tái)和鼠牙盤(pán)的尺寸，允許主軸支承面的最大尺寸為 136mm。 22 圖 主軸軸承選擇 根據(jù)主軸的動(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(chēng)軸圈，與外殼配合的稱(chēng)座圈。推力球軸承種類(lèi)：接受力情況分單向推力球軸承和雙向推力球軸承。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，可以減少安裝誤差的影響。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，可以分別裝拆。 根據(jù)主軸的軸徑為：上端的軸徑 30mm，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 68 推力球軸承（ GB/T3011995 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 68推力球軸承（ GB/T3011995摘錄）可知，選用軸承代號(hào)為： 51205 圖 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)，根據(jù)軸心轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)尺寸可以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)，可以適當(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(zhuān)門(mén)的推力軸承的支承槽，推力軸承的外徑為 52mm，根據(jù)要求在此選擇了支承槽的直徑為 56mm。活塞尺寸如圖 所示： 23 圖 活塞 活塞是根據(jù)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(guò)程中難免會(huì)發(fā)生泄漏現(xiàn)象，所以也需要密封圈，根據(jù)密封圈可以設(shè)計(jì)出活塞上的密封槽。根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，活塞需要液壓油進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，根據(jù)活塞工作的原理，所以齒條需要密封。密封可分為靜密封和動(dòng)密封兩大類(lèi)。靜密封主要有墊密封、密封膠密封和直接接觸密封三大類(lèi)。根據(jù)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)較硬接觸寬度很窄的金屬墊片。動(dòng)密封可以分為旋轉(zhuǎn)密封和往復(fù)密封兩種基本類(lèi)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(chēng)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。 24 第 5 章 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤(pán)式分度工作臺(tái) 分度總體設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 通過(guò)液壓式數(shù)控分度 工作臺(tái)的基本原理和動(dòng)作過(guò)程，可以了解到工作臺(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)定量角度分度回轉(zhuǎn)的動(dòng)作。這兩個(gè)動(dòng)作過(guò)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)生顫動(dòng)，影響加工精度。 圖 H型中位機(jī)能液壓缸 如圖 所示，在液壓缸的兩側(cè)油路上都串接一液控單向閥（液壓閥），活塞可以在行程的任何位置上鎖緊，不會(huì)因外界的原因而顫動(dòng)，而其鎖緊精度只受液壓缸的泄漏和油液壓縮性的影響。為了保證鎖緊迅速、準(zhǔn)確，換向閥 采用了 H 型中位機(jī)能。這種液壓系統(tǒng)能很好的滿足液壓式數(shù)控分度工作臺(tái)的要求。根據(jù)液壓式數(shù)控分度工作臺(tái)的基本參數(shù)和 CAD 輔助設(shè)計(jì)對(duì)零部件的設(shè)計(jì)，可以知道：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，所以選擇液壓泵的時(shí)候只要滿足上下運(yùn)動(dòng)的即可。 根據(jù)工作臺(tái)的最大載重量為 800kg，不僅需要一定的過(guò)載能力，而且工作臺(tái)本身也有自重，所以在選擇時(shí)液壓系統(tǒng)的最大載重為 1000kg。根據(jù)如圖 所示設(shè)計(jì)的活塞尺寸，活塞的作用面為半徑為 和半徑為 47mm 圍成的環(huán)面 。計(jì)算過(guò)程如下： 25 圖 mgF? 式 () NkgNkgF 9 8 0 0 0 0 0 ??? )( 22 rRS ??? ? 式 () 22222 )()( mmrRS ??????? ? SFP? 式 () MP amNSFP 98000 26 ???? ? 表 22 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 [kw] CBB4 4 4 1450 ≧ 85 根據(jù)液壓式數(shù)控分度工作臺(tái)的動(dòng)作過(guò)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 23： 表 23 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(kāi)關(guān) D松開(kāi) 發(fā)出抬起到位信號(hào)