【正文】 接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。 常州工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 27 （ 1） 齒輪的材料、精度和齒數(shù)選擇 因傳遞功率不大、轉(zhuǎn)速不高、材料都采用 45 鋼，鍛造毛坯，大齒輪正火處理，小齒輪調(diào)質(zhì)處理，均用軟齒 面。 以上設(shè)計(jì)過程中所引用的公式及參數(shù)參考自《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第 7 版）秦彥斌 陸品主編。 齒輪精度用 8 級，輪齒表面粗糙度為 ?，F(xiàn)重新分配傳動比： 同步帶的傳動比： ??? zzi 圓錐齒輪的傳動比： 2i =21iii?總 = 90 ?? 圓錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)的直齒圓錐齒輪使用壽命為 8 年，每年以 300 工作日計(jì)，兩班制，輕微沖擊。 同步帶輪的計(jì)算： 計(jì)算功率： ???? PKP AC KW AK 為工況系數(shù)，查表得 AK = 小帶輪齒數(shù)：根據(jù) min1 zz ? 原則，查表得當(dāng)小帶輪轉(zhuǎn)速在 1800~3600r/min 中時(shí)， minz =12，現(xiàn)取 261?z 小帶輪節(jié)圓直徑： ???? ? bPzd mm bP 為同步帶的節(jié)距， bP = 大帶輪齒數(shù)： ???? izz 查帶輪齒數(shù)表， 65 不是其中 系列，重取2z =60 大帶輪節(jié)圓直徑： ???? ? bPzd mm 大帶輪外徑：由大帶輪節(jié)圓直徑 2d 查表得 3d = 初定中心距： ? ? ? ? 210 ?????? dda mm 取 0a =350mm 帶輪擋圈：中心距 0a =350mm 大于 8 1d ，兩輪均裝雙邊擋圈。 由小帶輪轉(zhuǎn)速 n=3000r/min，查《機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》選擇同步帶帶型為 XL 型。但制造和安裝要求高。取 3i =12 圓錐 齒輪的傳動比： 2i =21iii?總 = 90 ?? 大帶輪傳遞的功率 7 2 ???P KW 小圓錐齒輪軸傳遞的功率 22 ????P KW 大圓錐齒輪軸傳遞的功率 43 ????P KW 同步帶的選擇及同步帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 常州工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 21 同步帶是工作面為齒形的環(huán)形傳動帶，靠與帶輪嚙合傳動。 （ 1） 總傳動比 01 ??? nni 總總 圓整一下取 總i =90 故 1n =3000/90= r/min （ 2） 分配傳動裝置傳動比 總i = 321 iii ?? 式中 1i 、 2i 、 3i 分別為帶傳動、圓錐齒輪傳動和圓柱齒輪傳動的傳動比。 97 則 a? =? ? = Pe =?p= ? KW 現(xiàn)選擇西門子 1FK6063– 6AF71– 1 型電機(jī)，電機(jī)基本參數(shù)見下表： 表 31 電機(jī)參數(shù)表 型號 額定功率KW 滿載時(shí) 額定電流 額定轉(zhuǎn)距 最大轉(zhuǎn)矩 重量 轉(zhuǎn)速 r/min 電流（ 380V 時(shí)） A 常州工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 20 1FK6063– 6AF71– 1 3000 6 11 傳動比的分配及傳動效率的計(jì)算 電機(jī)型號為 1FK6063– 6AF71– 1，滿載轉(zhuǎn)速 3000max ?n r/min。 取 1? =， 2? =0。 選擇電動機(jī)的容量 電動機(jī)所需工作功率按式（ 1）為 Pe =?pKW 由式 P =9550nM? KW M 為負(fù)載轉(zhuǎn)矩； n 為負(fù)載轉(zhuǎn)速。 常州工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 17 常州工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 18 第三章 回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計(jì) 工作臺 的 主要 設(shè)計(jì)內(nèi)容 對于本課題所設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)工作臺，我的設(shè)計(jì) 內(nèi)容主要 為進(jìn)行電機(jī)的選擇、完成傳動比的分配、對同步帶、主要軸承的選擇和同步帶輪、傳動齒輪以及鼠牙盤、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 。然后進(jìn)行其內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出轉(zhuǎn)臺和轉(zhuǎn)臺分度裝置，最后聯(lián)系已設(shè)計(jì)出的轉(zhuǎn)臺和轉(zhuǎn)臺分度裝置，進(jìn)行定位和夾緊裝置的設(shè)計(jì)。 首先通過分析確定 采用分度回轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計(jì)方案。 。工作臺分度回轉(zhuǎn)角度的大小由指令給出。當(dāng)工作臺向上抬起時(shí)，通過接觸開關(guān)發(fā)出信號使電機(jī)轉(zhuǎn)動。當(dāng)需要分度時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出分度指令，壓力油通過管道進(jìn)入分度工作臺中央的升降液壓缸的下腔，于是活塞 8 向上移動，通過推力球軸承 11 的作用帶動工作臺也向上抬起，使鼠牙盤 7 的上、下齒盤脫離，液壓缸上腔的油則經(jīng)管道排出，完成分度前的準(zhǔn)備工作。分度轉(zhuǎn)位動作包括：工作臺抬起，齒盤脫離嚙合，完成分度前的準(zhǔn)備 工作；回轉(zhuǎn)分度；工作臺下降，齒盤重新嚙合，完成定位夾緊共三個(gè)步驟 ??2 。對于工作臺的夾緊機(jī)構(gòu)我會采用液壓系統(tǒng)進(jìn)行壓力夾緊。由于設(shè)計(jì)要求中分度回轉(zhuǎn)工作臺的定位精度和重復(fù)定位精度較高，為滿足分度精度的要求，我對設(shè)計(jì)的 TH6363B 臥式加工中心的回轉(zhuǎn)工作臺采用齒盤定位方式。故對 TH6363B 臥式加工中心我決定采用分度回 轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計(jì)方案。 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的分度定位和分度工作臺不同，它是按控制系統(tǒng)所指定的脈沖數(shù)來決定轉(zhuǎn)位角度，沒有其他的定位元件（如齒盤、定位銷等），常州工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 14 故分度定位精度高。由于數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺能實(shí)現(xiàn)自動進(jìn)給，所以它在結(jié)構(gòu)上和數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動機(jī)構(gòu)有很多共同之處。圓周進(jìn)給運(yùn)動一般由數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺來實(shí)現(xiàn)，它除了可以完成圓周進(jìn)給運(yùn)動外，還可以完成分度運(yùn)動。常用的定位元件方式有插銷定位、齒盤定位和鋼球定位等幾種。等）。、 60176。 （ 1） 分度工作臺 分度工作臺的作用完成分度運(yùn)動。分度工作臺的功用只是將工件轉(zhuǎn)位換面，和自動換刀裝置配合使用，實(shí)現(xiàn)工件一次安裝能完成幾個(gè)面的加工。一般圓周進(jìn)給運(yùn)動由回轉(zhuǎn)工作臺來實(shí)現(xiàn)。 2″等精度要求。 本課題來源于江蘇多棱數(shù)控 設(shè)備股份有限公司，完成帶回轉(zhuǎn)工作臺的三軸聯(lián)動 TH6363B 臥式加工中心的回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計(jì)，確定加工中心回轉(zhuǎn)工作臺的結(jié)構(gòu)，確定其分度、轉(zhuǎn)位和定位方式，完成其分度、定位、轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，工作臺尺寸滿足： 630 630，工作臺承重： 800Kg，回轉(zhuǎn)臺定位精度達(dá)到：177。現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床為了適應(yīng)自動化 技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和工廠自動化規(guī)模越來越大的要求，滿足不同廠家不同類型數(shù)控機(jī)床聯(lián)網(wǎng)的需要，已配備與工業(yè)局域網(wǎng) (LAN)通訊的功能以及 MAP 接口，為現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床進(jìn)入 FMS及 CIMS創(chuàng)造了條件，促進(jìn)了系統(tǒng)集成化和信息綜合化，使遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控、遙控及遠(yuǎn)程故障診斷成為可能。加工中心的網(wǎng)絡(luò)化將極大的滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。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)化方向發(fā)展。既可通過升擋或剪裁構(gòu)成各種檔次的數(shù)控系統(tǒng)，又可通過擴(kuò)展構(gòu)成不同類型數(shù)控加工中心的數(shù)控系統(tǒng)，開發(fā)生產(chǎn)周期大大縮短。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)聲控自動編程、圖形掃描自動編程等。 開放性體系結(jié)構(gòu) 為適應(yīng)數(shù)控進(jìn)線、聯(lián)網(wǎng)、普及型個(gè)性化、多品種、小批量、柔性化及數(shù)控迅速發(fā)展的要求，需設(shè)置開放性體系結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)開放式的數(shù)控系統(tǒng)。加工中心的出現(xiàn)，又把車、銑、鏜等工序集中到一臺機(jī)床來完成，打破了傳統(tǒng)的工序界限和分開加工的工藝規(guī)程，可最大限度地提高設(shè)備利用率，為了進(jìn)一步提高工效，現(xiàn)代加工中心又采用了多主軸、常州工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 10 多面體切削。 復(fù)合化 復(fù)合化包含工序復(fù)合化和功能復(fù)合化。數(shù)控加工中心在提高單機(jī)柔性化的同時(shí)，朝著單元柔性化和系統(tǒng)柔性化方向發(fā)展。 （ 3） 柔性化 柔性自動化技術(shù)是制造業(yè)適應(yīng)動態(tài)市場需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是各國制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢，是先進(jìn)制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)。在整個(gè)工做狀態(tài)中，系統(tǒng)隨時(shí)對 CNC 系統(tǒng)本身以及與其相連的各種設(shè)備進(jìn)行自診斷、檢查。 ③ 簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程，智能化的人機(jī)界面等。如通過監(jiān)控切削過程中的刀具磨損、破損、切屑形態(tài)、切削力及零件的加工質(zhì)量等，向制造系 統(tǒng)反饋信息，通過將過程控制、過常州工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 9 程監(jiān)控、過程優(yōu)化結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié)。 ① 為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成。 模塊化、智能化、柔性 化 （ 1） 模塊化、專門化 為了適應(yīng)加工中心多品種、小批量的特點(diǎn)，機(jī)床結(jié)構(gòu)模塊化，數(shù)控功能專門化，機(jī)床性能價(jià)格比顯著提高并加快優(yōu)化。還通過自動運(yùn)行啟動診斷、在線診斷、離線診斷等多種診斷程序 ，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)硬件、軟件和各種外部設(shè)備進(jìn)行故障診斷和報(bào)警。數(shù)控系統(tǒng)將采用更高集成度的電路芯片，利用大規(guī)?；虺笠?guī)模的專用及混合式集成電路，以減少元器件的數(shù)量，提高可靠性。為了滿足用戶的需要，近 10 多年來，普通級數(shù)控機(jī)床的加工精度已由 ? 10? m 提高到? 5? m，精密級加工中心的加工精度則從 ? 35? m，提高到 ? (1~)? m。精密化是為了適應(yīng)高新技術(shù)發(fā)展的需要，也是 為了提高普通機(jī)電產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性。 （ 2） 高精度 從精密加工發(fā)展到超精密加工 (特高精度加工 )是世界各工業(yè)強(qiáng)國致力發(fā)展的方向。依靠快速、準(zhǔn)常州工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 7 確的數(shù)字量傳遞技術(shù)對高性能的機(jī)床執(zhí)行部件進(jìn)行高精密度、高響應(yīng)速度的實(shí)時(shí)處理，由于采用了新型刀具，車削和銑削的切削速度已達(dá)到5000m8000m/rain 以上：主軸轉(zhuǎn)數(shù)在 30000r/min；工作臺的移動速度 (進(jìn)給速度 )，在分辨率為 1? m 時(shí)，達(dá)到 100m/min(有的到 200m/min)，以上，在分辨率為 ? m 時(shí)，達(dá)到 24m/ min 以上；加工中 心換刀時(shí)間從 510s減少到小于 1s，工作臺交換時(shí)間也由 120s 減小到 以內(nèi)。 20 世紀(jì) 90 年代以來，歐、美、日各國爭相開發(fā)新一代高速數(shù)控車床，加 快 機(jī) 床 高 速 化 發(fā) 展 步 伐 。 新一代加工中心通過高速化大幅度縮短切削工時(shí)，進(jìn)一步提高其生產(chǎn)率。加工中心高速化可充分發(fā)揮現(xiàn)代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加 工成本，而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量好精度。輔助系統(tǒng)雖不直接參與切削運(yùn)動，但對加工中心的加工效率，加工精度和可靠性起到保障作用，因此也是加工中心中不可缺少的部分。當(dāng)完成一個(gè)托盤上工件的加工后，便自動交換托盤，進(jìn)行新零件的加工，這樣可以減少輔助時(shí)間，提高加工效率。 （ 6） 工作臺交換系統(tǒng) 有的加工中心為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的無人化運(yùn)行或進(jìn)一步縮短非切削時(shí)間，采用多個(gè)自動交換工作臺方式儲備工件。分度工作臺的功用只是將工件轉(zhuǎn)位換面，和自動換刀裝置配合使用，實(shí)現(xiàn)工件一次安裝能完成幾個(gè)面的加工。一般圓周進(jìn)給運(yùn)動由回轉(zhuǎn)工作臺來實(shí)現(xiàn)。有的加工中心不用機(jī)械手而利用主軸箱或刀庫的移動來實(shí)現(xiàn)換刀的。機(jī)械手的結(jié)構(gòu)根據(jù)刀庫與主軸的相對位置及結(jié)構(gòu)的不同也有多種形式。刀庫是存放加工過程所要使用的全部刀具的裝置；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人主軸孔中。 （ 4） 自動換刀系統(tǒng) 該系統(tǒng)是加工中心區(qū)別于其他數(shù)控機(jī)床的典型裝置，它解決工件一次裝夾 后多工序連續(xù)加工中，工序與工序間的刀具自動儲存、選擇、搬運(yùn)和交換任務(wù)。數(shù)控系統(tǒng)主要功能有：控制功能、進(jìn)給功能、主軸功能、輔助功能、刀具功能常州工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 5 和第二輔助功能、補(bǔ)償功能、字符圖形顯示功能、自診斷功能、通信功能、人機(jī)對話程序編制功能等。 CNC 裝置根據(jù)它的包含功能 、可控軸數(shù)、主運(yùn)算器的性能等分成各種供配置加工中心用的系統(tǒng)，它采用微處理機(jī)、存儲器、接口芯片等，通過軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床要求的各種功能。主軸內(nèi)部刀具自動夾緊機(jī)構(gòu)是自動刀具交換裝置的組成部分。主軸的啟動、停止和變速等均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并通過裝在主軸上的刀具參與切削運(yùn)動，是切削加工的功率輸出部件。它們是加工中心的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，這些大件可以是鑄鐵件也可以是焊接的鋼結(jié)構(gòu)件，它們要承受加工中心的靜載荷以及在加工時(shí)的切削負(fù)載，因此必須是剛度很高的部件，也是加工中心中 質(zhì)量和體積最大的部件。 常州工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 4 加工中心是計(jì)算機(jī)控制下的自動化機(jī)床，其總體結(jié)構(gòu)主要由以下幾部分組成 ??10 。當(dāng)前有許多大型 CAD／ CAM 集成軟件已經(jīng)開發(fā)了生產(chǎn)管理模塊，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理。 (7) 有利于生產(chǎn)的現(xiàn)代化管理 用加工中心加工零件，能夠準(zhǔn)確地計(jì)算零件的加工工時(shí)，并有效地簡化檢驗(yàn)和工夾具、半成品的管理工作。另外，由于加工中心的加工穩(wěn)定，減少了廢料率，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。 (5) 經(jīng)濟(jì)效益好 加工中心加工零件時(shí)，雖分?jǐn)傇诿總€(gè)零件上的設(shè)備費(fèi)用較昂貴，但到單件、小批量生產(chǎn)的情況下，可節(jié)省許多其它方面的費(fèi)用。同時(shí)，它還能自動加工普通機(jī)床很難加工或無法加工的精密復(fù)雜零件。 常州工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)論文 3 (3) 適應(yīng)性強(qiáng) 加工中心對加工對象的適應(yīng)性強(qiáng)。 (2) 加工精度高 加工中心同其他數(shù)控機(jī)床一樣具有加工精度高的特點(diǎn)，而加工中心可一次裝夾工件，實(shí)現(xiàn)多工序集中加工，減少了多次裝夾帶