【正文】 起，上刀體 4 與下刀體 之間的端面齒慢慢脫開(kāi)；與此同時(shí)，上蓋圓盤(pán) 1 也 隨著螺桿正向轉(zhuǎn)動(dòng)（上蓋 圓盤(pán) 1 通過(guò)圓柱銷(xiāo)與螺桿聯(lián)接 ） ，當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)約 時(shí)，上蓋圓盤(pán) 1 直槽的另一端轉(zhuǎn)到圓柱銷(xiāo) 2 的正上方，由于彈簧 3 的作用，圓柱銷(xiāo) 2 落入直槽內(nèi)，于是上蓋圓盤(pán) 1 就通過(guò)圓柱銷(xiāo) 2 使得上刀體 4 轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)（此時(shí)端面齒已完全脫開(kāi)）。其中上部的圓柱銷(xiāo) 2 和下部的反靠銷(xiāo) 6 起著重要作用。 三、自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的工作原理 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的換刀流程如下圖。 設(shè)計(jì)螺桿時(shí)要求選擇適當(dāng)?shù)穆菥?，以便?dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度時(shí)，使得上刀梯與下刀體的端面齒能夠完全脫離嚙合狀態(tài) 。當(dāng)?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時(shí)，上刀體與下刀體的端面齒相互嚙合，因?yàn)檫@時(shí)上刀體不能與螺桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所以螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)使上刀體向上移動(dòng)。 刀架抬起機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 要想使上、下刀體的兩個(gè)端面齒脫離，就必須設(shè)計(jì)適合的機(jī)構(gòu)使上刀體抬起。本設(shè)計(jì)上刀體的鎖進(jìn)玉定位機(jī)構(gòu)選用端面齒盤(pán)，將上刀體和下刀體的配合面加工成梯形端面齒。蝸桿副傳動(dòng)可以改變運(yùn)動(dòng)的方向，獲得較大的傳動(dòng)比，保證傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，并且具有自鎖功能，還可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的小型化。 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 普通的三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)因轉(zhuǎn)速太快，不能直接驅(qū)動(dòng)刀架進(jìn)行換刀，必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臏p速。要求繪制自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。本人同意北華航天工業(yè)學(xué)院有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以營(yíng)利為目的的前提下，可以公布非涉密畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部?jī)?nèi)容。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成果歸北華航天工業(yè)學(xué)院所有。對(duì)本設(shè)計(jì)（論文）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 (論文 ) 報(bào)告 (論文 )題目： 數(shù)控車(chē)床四工位回轉(zhuǎn)刀架機(jī) 電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 作者所在系部： 機(jī)械工程系 作者所在專(zhuān)業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 作者所在班級(jí)： 2 作 者 姓 名 ： 作 者 學(xué) 號(hào) ： 完 成 時(shí) 間 ： 2 月 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制 2 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ）原創(chuàng)性及知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 數(shù)控車(chē)床四工位回轉(zhuǎn)刀架機(jī)電系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作取得的成果。除文中已經(jīng)注 明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品或成果。因本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）引起的法律結(jié)果完全由本人承擔(dān)。本人遵循北華航天工業(yè)學(xué)院有關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的相關(guān)規(guī)定，提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本 和電子版本。 特此聲明 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者： 指導(dǎo)教師： 2 日 I 哈爾濱理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目：數(shù)控車(chē)床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 指導(dǎo)老師： 日期： I 設(shè)計(jì)任務(wù) 題目：數(shù)控車(chē)床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 任務(wù)：設(shè)計(jì)一臺(tái)四工位立式回轉(zhuǎn)刀架，適用于 C616 或 C6132 經(jīng)濟(jì)型數(shù)空車(chē)床。推薦刀架所用電動(dòng)機(jī)的額定功率為 90W，額定轉(zhuǎn)速 1480r/min，換刀時(shí)要求刀架轉(zhuǎn)動(dòng)的速度為 40r/min，減速裝置的傳動(dòng)比為i=37。根據(jù)立式轉(zhuǎn)位刀架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用蝸桿副減速 時(shí)最佳選擇。 上刀體鎖緊與精定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 由于刀具直接安裝在上刀體上，所以上刀體要承受全部的切削力，其鎖緊與定位的精度將直接影響工件的加工精度。當(dāng)?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時(shí)，上下端面齒相互嚙合，這時(shí)上刀體不能繞刀架的中心軸旋轉(zhuǎn)；換刀時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，抬起機(jī)構(gòu)使上刀體抬起，等上下端面齒脫開(kāi)后，上刀體才可以繞刀架中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)， 完成轉(zhuǎn)位動(dòng)作。本設(shè)計(jì)選用螺桿 螺母副，在上刀體內(nèi)部加工出內(nèi)螺紋，當(dāng)電動(dòng)機(jī)通過(guò)蝸桿 渦輪帶動(dòng)蝸桿繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，作為螺母的上刀體要么轉(zhuǎn)動(dòng)，要么上下移動(dòng)。當(dāng)端面齒脫離嚙合時(shí)，上刀體就與螺桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 下圖為自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖，詳細(xì)的裝配圖在一號(hào)圖紙上。 圖上表示自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架在換刀過(guò)程中有關(guān)銷(xiāo)的位置。 當(dāng)?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時(shí)，兩銷(xiāo)的情況如圖 A 所示，此時(shí)反靠銷(xiāo) 6 落在圓盤(pán) 7 的十字槽內(nèi)，上刀體 4 的端面齒和下刀體的端面齒處于嚙合狀態(tài)（上下端面齒在圖中未畫(huà)出）。 上蓋圓盤(pán) 圓柱銷(xiāo) 2以及上刀體 4在正轉(zhuǎn)的過(guò)程中，反靠銷(xiāo) 6能夠從反靠圓盤(pán) 7 中十字槽的左側(cè)斜坡滑出，而不影響上刀體 4尋找刀位時(shí)的正向轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，反靠銷(xiāo) 6從反靠圓盤(pán) 7 的十字槽內(nèi)爬不上來(lái)，于是上刀體 4停止轉(zhuǎn)動(dòng)，開(kāi)始下降，而上蓋圓盤(pán) 1繼續(xù)反轉(zhuǎn)，其直槽的左側(cè)斜坡將圓柱銷(xiāo) 2的頭部壓入上刀體 4 的銷(xiāo)空內(nèi)，之后，上蓋圓盤(pán)1是下表面開(kāi)始與圓柱銷(xiāo) 2的頭部滑動(dòng)。 由于蝸桿副具有自鎖功能，所以刀架可以穩(wěn)定地工作。其中蝸桿與電動(dòng)機(jī)直聯(lián)，刀架轉(zhuǎn)位時(shí)蝸輪與上刀體直聯(lián)。 ,額定轉(zhuǎn)速 =1480r/min，上刀體設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速=40r/min，蝸桿副的傳動(dòng)比 i= / =37。 （ 1） 蝸桿的選型 GB/T100851988 推薦采用漸開(kāi)線(xiàn)蝸桿和錐面包絡(luò)蝸桿。 （ 2） 蝸桿副的材料 刀架中的蝸桿副傳動(dòng)的功率不大，但蝸桿轉(zhuǎn)速干，一次，蝸桿的材料選用 45鋼，其螺旋齒面要淬火，硬度為 45～ 55HRC,以提高其表面耐磨行；蝸輪的轉(zhuǎn)速較低，其材料主要考慮耐磨性，選用鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1，采用金屬模制造。因此，進(jìn)行載 荷計(jì)算時(shí)，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。 I 從式 41算出蝸桿副的中心距 a之后，根據(jù)已知的傳動(dòng)比 i=35， 查表選擇一個(gè)合適的中心距 a值，以及相應(yīng)的蝸桿，蝸輪參數(shù)。 m=22923N其中 KA 為使用系數(shù)，有表 63 查得， 由于工作載荷不均勻，啟動(dòng)時(shí)沖擊較大，因此取 KA= ； 為齒向分布系數(shù)，因工作載荷在啟動(dòng)和停止時(shí)有變化，故取 KB =； 為動(dòng)載系 數(shù)，由于轉(zhuǎn)數(shù)不高。則載荷系數(shù) K=KA KB K ≈ 使用系數(shù) 工作類(lèi)型 I II III 載荷性質(zhì) 均勻，無(wú)沖擊 不均勻，小沖擊 不均勻，大沖擊 每小時(shí)起動(dòng)次數(shù) 25 2550 50 起動(dòng)載荷 小 較大 大 KA 1 3） 確定 彈性影響系數(shù) ZE ，鑄錫磷青銅蝸輪與鋼蝸桿相配時(shí)，從有關(guān)手冊(cè)查的彈性影響系數(shù) ZE=160Mpa 1/2； 4） 確定 接觸 系數(shù) 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 d1 和傳動(dòng)中心距 a的比值d1 /a=。(MPa) 蝸輪材料 鑄造方法 蝸桿螺旋面的硬度 ≤45HRC 45HRC 鑄錫磷青銅ZCuSn10P1 砂模鑄造 150 180 金屬模鑄造 220 268 鑄錫鋅鉛青銅ZCuSn5Pb5Zn5 砂模鑄造 113 135 金屬模鑄造 128 140 I 5）確定許用接觸應(yīng)力 [ ] 根據(jù)蝸輪材料為 鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1 金屬模制造蝸桿螺旋齒面硬度大于 45HRC 可查表的蝸輪的基本許用應(yīng)力 =268MPa 已知蝸桿為單頭，蝸輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)每個(gè)輪齒嚙合的次數(shù) j=1；蝸輪轉(zhuǎn)數(shù)=40r/min；蝸桿副的使用壽命 =10000h。這時(shí) d1/a=，查表得接觸系數(shù) =。 （ 4）蝸桿和渦輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 由蝸桿和渦輪的基本尺寸和主要參數(shù)，算的蝸桿和渦輪的主要幾何尺寸后，即可繪制蝸桿副的工作圖。 取齒頂高系數(shù) =1，徑向間隙系數(shù) =， 則齒頂圓直徑 = +2 m=， 齒根圓直徑 = 2m（ + ） =。 （ 5）校核渦輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 即檢驗(yàn)下式是否成立： = [ ] 由蝸桿頭數(shù) =1，傳動(dòng)比 i=35，可以計(jì)算出渦輪齒數(shù) =i =35 則渦輪的當(dāng)量齒數(shù)： = = 根據(jù)渦輪變位系數(shù) = 和當(dāng)量齒數(shù) =，查表的齒形系數(shù) = 螺旋角影響系數(shù) =1 = 根據(jù)渦輪的材料和制造方法 ，查表得渦輪基本許用彎曲應(yīng)力： =56MPa 渦輪的壽命系數(shù)： = = 渦輪的許用彎曲應(yīng)力： = = 將數(shù)據(jù)帶入得： 可見(jiàn)， ，渦輪齒根的彎曲強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。在鎖緊的時(shí)候，要求上下端面的嚙合深度達(dá) 2mm。 （ 2） 確定其他參數(shù) 采用單頭梯形螺桿，頭數(shù) n=1，牙側(cè)角 = 150，外螺紋大徑 =50mm，牙頂間隙 =，基本牙型高度 ==3mm，外螺紋牙高=，外螺紋中徑 =47mm，外螺紋小徑 =43mm，螺桿螺紋部分長(zhǎng)度 H=50mm。因此滿(mǎn)足自鎖條件。根據(jù)裝刀數(shù)量的 不同，自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架分有四工位六工位和八工位等多種形式。根據(jù)機(jī)械定位方式的 不同，自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架又可分為端齒盤(pán)定位型和三齒盤(pán)定位型等。三齒盤(pán)定位型又叫免抬型，其特點(diǎn)是換刀時(shí)刀架不抬起，因此換刀時(shí)速度快且密封性好，但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。為了保證轉(zhuǎn)位具有高的重復(fù)定位精度，自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架還 要選擇可靠的定位方案和 合理的 定位 結(jié)構(gòu)。 關(guān)鍵詞 ：自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架，蝸輪蝸桿副， 機(jī)電系統(tǒng) I I Abstract CNC lathe work order to be able to plete a fixture in many processes processing aids to reduce time, reduce installation time and again caused by processing errors, we must turn with automatic