【導(dǎo)讀】本次設(shè)計是對TH6340B臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺機械設(shè)計的設(shè)計。鼠牙盤定位的分度工作臺的定位精度一般都在±5絲左右。鼠牙盤還具有以下優(yōu)點：首。先，能進行高精度的結(jié)合分度。其次，能正確的進行自動對中，嚙合時不需再找正中心。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式分度工作臺總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。TH6340B臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺的傳動系統(tǒng)、執(zhí)行部件設(shè)計。對設(shè)計零件進行設(shè)計計算分析和校核。繪制整機裝配圖及重要部件裝配圖和設(shè)計零件的零件圖。

　　

【正文】 轉(zhuǎn)動定量角度。所以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的轉(zhuǎn)動。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《實用機械傳動設(shè)計手冊》表 13，可以推算，當(dāng) ?m 時，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， zmda ?? 式 () 所以， mmda ? 齒圈齒根圓直徑： ? ? mmmchdd af ???? ?? 式 () 齒圈需要帶動主軸（工作臺）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)計中齒圈與主軸的定位是在齒圈的中心開一個與主軸一樣的槽，使主軸下端嵌進齒圈槽，再用三個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式分度工作臺主要零件的設(shè)計 鼠牙盤設(shè)計 多齒分度臺按其齒根部的切槽深度可分為三種齒形，見圖 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可提高精度 2~3 倍，彈性多齒分度臺是利用“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。但必須滿足兩個條件，一是材料符合胡克定律；二是每對齒在齒盤加壓時能均勻嚙合。由于彈性多齒分度臺的累積角度誤差不大于177。 ″，實際上可以成為一個測量基準(zhǔn)，彈性多齒分度臺實為 360 個齒面棱體。 圖 多齒分度臺三種齒形 彈性多齒分度臺，其分度精度高，累積角度誤差僅為177。 ″ ~177。 ″；重復(fù)精度好，可達177。 ″；自動定心精度高，中心偏移量可在 左右；使用壽命長，使用過程也是對研過程，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)計中采用的是直線齒鼠牙盤，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。 鼠牙盤主要參數(shù)計算： （ 1）由于鼠牙盤的齒數(shù) Z=360/? 式() 式中 ? 需要分度的最小分度角 （176。） 在此設(shè)計中最小分度角為定量角度， Z=360/? =360/90=4 所以在設(shè)計中鼠牙盤的齒數(shù)可以是 4的倍數(shù)即可，選擇 Z=64 齒。 （ 2）鼠牙盤的直徑可以根據(jù)分度臺臺面所需求的尺寸確定，分度工作臺的直徑為 320mm， 20 所以選擇 D=216mm。 （ 3）鼠牙盤的齒形角 ? =50176。 ~60176。，選擇 ? =60176。 （ 4）鼠牙盤的齒長 B=(10~15)mm，選擇 B=10。 （ 5）鼠牙盤內(nèi)徑 根據(jù)結(jié)構(gòu)可以確定為 d=140mm。 （ 6）鼠牙盤的齒高 在此設(shè)計中，運用了多彈性齒的原理，使鼠牙盤的齒高比普通鼠牙盤的高一些， 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)計計算為 mmb ? ）， 62602 ????tghL。 （ 9）有效高度 222?tgbthS?? 式（ ） （ Sh 為上下齒盤齒頂間距離）， mmtgh S 2602 ?????? 。 鼠牙盤的定位使用三個 M6的螺釘均布在同一圓周上，同時使 M6的定位銷來定位，確保鼠牙盤的定位精度，滿足工作要求。 綜上所述，可以繪出鼠牙盤如圖 ： 圖 21 根據(jù)設(shè)計的數(shù)據(jù)，鼠牙盤的齒形圖如圖 所示： 圖 主軸設(shè)計 主軸尺寸設(shè)計 液壓式數(shù)控分度工作臺的中心轉(zhuǎn)軸其結(jié)構(gòu)尺寸基本上是按照工作臺的整體尺寸確定的，其左端面的螺孔與定位銷孔都是根據(jù)工作臺的下端表面的螺孔分布來設(shè)計的。其右端面的螺孔是根據(jù)與之配合的齒圈設(shè)計的，主軸左端有 3mm 會嵌進齒圈的中 心槽進行定位，再用三個均布的螺栓緊固。 主軸最重要的部分是其右端面的直徑大小，在工作臺結(jié)構(gòu)允許的條件下，盡可能的使主軸的支承面大。因為液壓式數(shù)控分度工作臺在分度旋轉(zhuǎn)的時候，需要液壓油頂起活塞，活塞兩端都有推力軸承，通過推力頂起主軸支撐面，在次過程中工作臺的重物不一定在中心，所以會產(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)定位精度也將會提高。所以根據(jù)工作臺和鼠牙盤的尺寸，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：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)速較低的機件上，例如 吊鉤、立式水泵、立式離心機、千斤頂、低速減速器等。軸承的軸 圈、座圈和滾動體是分離的，可以分別裝拆。 根據(jù)主軸的軸徑為：上端的軸徑 30mm，查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》表 68 推力球軸承（ GB/T3011995 摘錄）可知，選用軸承代號為： 51206 下端的軸徑 25mm，查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》表 68推力球軸承（ GB/T3011995摘錄）可知，選用軸承代號為： 51205 圖 活塞設(shè)計 液壓式數(shù)控分度工作臺的活塞的設(shè)計，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)計中，當(dāng)兩個接觸面的距離較長時，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專門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?；钊叽缛鐖D 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)動的部件，在其運動過程中難免會發(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，活塞需要液壓油進行驅(qū)動，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密封兩大類。靜密封主要有墊密封、密封膠密封和直接接觸密封三大類。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。動密封可以分為旋轉(zhuǎn)密封和往復(fù)密封兩種基本類型。按密封件與其作相對運動的零部件是否接觸，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，斷面密封又稱為機械密封。動密封中的離心密封和螺旋密封，是借助機器運轉(zhuǎn)時給介質(zhì)以動力得到密封。 24 第 5 章 TH6340B 臥式加工中心鼠牙盤式分度工作臺 分度總體設(shè)計 液壓系統(tǒng)的方案設(shè)計 通過液壓式數(shù)控分度 工作臺的基本原理和動作過程，可以了解到工作臺需要有兩個液壓系統(tǒng)：一個是提供壓力使工作臺實現(xiàn)抬起和下降的動作，而另外一個液壓系統(tǒng)是實現(xiàn)工作臺定量角度分度回轉(zhuǎn)的動作。這兩個動作過程都需要液壓系統(tǒng)具有使工作臺平穩(wěn)動作的功能，不要在工作臺抬起、下降、分度的時候產(chǎn)生顫動，影響加工精度。 圖 H型中位機能液壓缸 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，不會因外界的原因而顫動，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)控分度工作臺的要求。根據(jù)液壓式數(shù)控分度工作臺的基本參數(shù)和 CAD 輔助設(shè)計對零部件的設(shè)計，可以知道：實現(xiàn)工作臺的分度的液壓系統(tǒng)的壓力遠(yuǎn)比實現(xiàn)工作臺上下運動的壓力要小，兩個液壓系統(tǒng)選擇相同的液壓泵，所以選擇液壓泵的時候只要滿足上下運動的即可。 根據(jù)工作臺的最大載重量為 800kg，不僅需要一定的過載能力，而且工作臺本身也有自重，所以在選擇時液壓系統(tǒng)的最大載重為 1000kg。根據(jù)如圖 所示設(shè)計的活塞尺寸，活塞的作用面為半徑為 和半徑為 47mm 圍成的環(huán)面 。計算過程如下： 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 流量 [1/min] 壓力 [MPa] 轉(zhuǎn)速 [rpm] 容積效率 ? [%] 重量 [kg] 驅(qū)動功率 [kw] CBB4 4 4 1450 ≧ 85 根據(jù)液壓式數(shù)控分度工作臺的動作過程，設(shè)置了四個數(shù)控指示燈，其數(shù)控指令的動作順序如表 23： 表 23 液壓式數(shù) 控分度工作臺數(shù)控系統(tǒng)動作順序 指令 動作 完成信號 抬起 工作臺抬起，開關(guān) D松開 發(fā)出抬起到位信號