【正文】 全 。刀架上應(yīng)便于工人裝刀和調(diào)刀，切屑流出方向不能朝向工人，而且操作調(diào)整刀架的手柄（或手輪）要省力，應(yīng)盡量設(shè)置在便于操作的地方。刀架由油缸 2中心花鍵軸 5回轉(zhuǎn)盤 1鼠壓盤 26，2凸輪 3回轉(zhuǎn)輪 5支撐軸 4液壓馬達(dá) 3頂面軸承蓋 1凸輪軸 60、及開關(guān) KX1KX9 等組成 。為轉(zhuǎn)位作好準(zhǔn)備。液壓馬達(dá) 34 通過花鍵套 37 帶動凸輪軸 60 和凸輪 39 旋轉(zhuǎn)，凸輪依次推動回轉(zhuǎn)輪 56 上的八個柱銷使回轉(zhuǎn)輪做分度動作，因為回轉(zhuǎn)輪 56 和中心花鍵軸 58 通過花鍵相結(jié)合，而中心花鍵軸 58 又通過頂面軸承蓋16 與回轉(zhuǎn)盤 18 連成一體，所以中心花鍵軸 58 和回轉(zhuǎn)盤 18 也著回轉(zhuǎn)隨回轉(zhuǎn)輪 56 一起轉(zhuǎn)動。支撐軸48 的頂部裝有一個行程開關(guān)座 13，其上裝有 8 個行程開關(guān) kx1~kx8。），撞快就壓合一個行程開關(guān)，信號輸入數(shù)控系統(tǒng)，當(dāng)回轉(zhuǎn)盤 18 轉(zhuǎn)到預(yù)選那個工位時，電器控制系統(tǒng)發(fā)出指令使液壓馬達(dá)剎車，轉(zhuǎn)位凸輪 56 停止旋轉(zhuǎn)，此時回轉(zhuǎn)盤 18 處于預(yù)定位狀態(tài)，而后油缸 22 前腔進(jìn)油將中心花鍵軸 58 和回轉(zhuǎn)盤 18 拉下，兩個鼠壓盤 26 和 27 嚙合并卡緊，刀盤精定位，此時回轉(zhuǎn)頭又重新壓下微動開關(guān) kx9，發(fā)出轉(zhuǎn)位結(jié)束信號。 步進(jìn)式凸輪的工作原理 [6] 刀架轉(zhuǎn)位采用凸輪式步進(jìn)傳動機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)屬于強(qiáng)制驅(qū)動式。其運動規(guī)律完全取決于凸輪輪廓的形狀。 圓柱凸輪是在圓柱表 面上做出一條兩端有頭的凸起輪廓。因為刀架有八個工位，所以圓盤上有十個均部的柱銷。圖（ 1）為這種結(jié)構(gòu)的示意圖。按照圖 所示的旋轉(zhuǎn)方向運動時， B 銷先開始進(jìn)入凸輪輪廓的曲線段。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過 270176。同時與 B 銷相鄰的 C 銷開始與凸輪的直線輪廓在另一側(cè)面接觸。對回轉(zhuǎn)輪來說也就實現(xiàn)了定位，凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動， C 銷以直線輪廓段進(jìn)入曲線輪廓段時間歇結(jié)束，下一次轉(zhuǎn)位又重新開始。這種圓柱式步進(jìn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)可實現(xiàn)高達(dá)每分鐘 1500 次的轉(zhuǎn)位動作，這一個最高的動作顛峰是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過轉(zhuǎn)塔刀架上刀盤的轉(zhuǎn)位頻率。當(dāng)回 轉(zhuǎn)輪在間歇狀態(tài)時（即柱銷在凸輪的直線輪廓段時），刀盤可實現(xiàn)絕對穩(wěn)定可靠的預(yù)定位，因為回轉(zhuǎn)輪的二個柱銷夾持凸輪的直線段，此時凸輪停止運動，回轉(zhuǎn)輪只能在圓柱銷和直線段的配合間隙中作左右擺動。這樣保證了刀架不發(fā)生過位和不到位夾緊的問題。又由于正弦曲線比較光滑，且在曲線始末兩端各引入 15176。 綜上所訴，凸輪是一個兩端有開口的不閉合曲線輪廓，當(dāng)凸輪正反轉(zhuǎn)時均可帶動刀盤作正反兩個方向的旋轉(zhuǎn)，這樣就可以實現(xiàn)刀架在轉(zhuǎn)位時選擇最短的路徑，通過控制系統(tǒng)內(nèi)的可編程控制器（ PLC）來自動計算識別和選擇最短路徑所需要的旋轉(zhuǎn)方向。才能到達(dá)第八工位，而采用凸輪機(jī)構(gòu)后，刀架只需反 向旋轉(zhuǎn) 45176。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 第三章 液壓驅(qū)動轉(zhuǎn)塔刀架的零件選用與計算 鼠牙盤的選用 [7] 鼠牙盤的動齒盤和靜齒盤是轉(zhuǎn)塔刀架的兩個重要零件其精度決定了刀架性能的好壞。本刀架采用標(biāo)準(zhǔn)直齒 鼠牙 盤，齒的嚙合深度通常設(shè)計為 34mm，由于本刀架的液壓系統(tǒng)采用變量泵，可獲得所需的鎖緊力滿足刀架剛度要求，所以本次設(shè)計將齒的嚙合深度設(shè)計為 3mm。 查得有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)得出以下參數(shù)： 鼠牙 盤外徑 d： 鼠牙 盤的外徑主要由設(shè)計結(jié)構(gòu)所允許的空間范圍來確定。 根據(jù)車削中心動力刀架的總體結(jié)構(gòu)和外徑系列選取 d=480mm。 齒幅 F=15 mm 外徑 D1=480mm 內(nèi)徑 d1=370mm 齒數(shù) N=72 齒定厚度 H1= 內(nèi)部齒厚 H2=26mm 齒總厚度 =60 圖 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 轉(zhuǎn)塔夾緊力的計算 [8] 當(dāng)轉(zhuǎn)塔夾緊時一個齒圈上的齒進(jìn)入另一個齒圈上的齒溝，使轉(zhuǎn)塔定位。 卡緊力 3P 的大小及切削力的方向，對這些定位器的剛度和抗振性能影響很大。與此同時，提高 3P 超過他的適宜值，剛度性能也只能得到不大的提高。轉(zhuǎn)塔加上偏心載荷后，這比壓將重新分布。計算時可根據(jù)接觸面上最小負(fù)載總的最小允許比壓值來確定夾緊力。 QF ——接合面在平面 Q 上的投影面積 平面 Q——齒圈內(nèi)外圓柱體中截取的環(huán)平面。 ? ——接觸不平均和不連續(xù)的利用系數(shù)，取 則可計算出： 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 QF =21548tg45176。py + yP mm yM = zP py =1000（ 365） 25050=352500kgfpx － xP mm 所需夾緊力 3P : 3P ≥10102+1000+4801 [ 2524 ）（）（ ??? 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 +105tg45176。 油缸尺寸的計算 （ 1） 根據(jù)刀架所需夾緊力來確定油缸內(nèi)徑： 當(dāng)液壓系統(tǒng)油壓為 p=30kgf/cm2 時，所需油缸活塞的有效工作面積： 0F =P3/p=2 根據(jù)結(jié)構(gòu)需要活塞桿直徑 0d = cm左右 則油缸內(nèi)徑： 0D = 2021 dF ?? ………………………………………………………………… （ ） 20 ???? ?D cm 根據(jù)結(jié)構(gòu)需要取油缸內(nèi)徑 0D =30cm 可滿足夾緊力的要求（油缸可調(diào)整到略低于30kgf/cm2） (2) 油缸壁厚的計算 根據(jù)公式： ? ≥ ? ?? ? ???yyppD ?? ………………………………………………………… （ ） 式中： ? ——油杠壁厚 [? ]——許用應(yīng)力，取為 600kgf/cm2 yp ——試驗應(yīng)力（ yp ==? 30=36 kgf/cm2 ） D0=30cm 則 ? ? 1 ??? ?? ?? cm 現(xiàn)取油缸壁厚 ? =3cm (根據(jù)結(jié)構(gòu)需要 ) 完全滿足強(qiáng)度要求。???? ………………………………………………… （ ） 式中對于公制普通三角形螺紋，在常用 d=10~68mm范圍內(nèi)，有以下關(guān)系： d2 d? (d2 為螺紋中徑， d1 為螺紋根部直徑 ) 升角 ? =176。時， tg? =~ tg ‘? =f’ = ,將上述數(shù)據(jù)平均值代入扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力公式中，可得 ? =? 應(yīng)用第四強(qiáng)度理論，螺紋部分強(qiáng)度校核公式為： ? ?????? ???? 22‘ ……………………………………………………… （ ） 即 ? ??? ?39。 ???? ?? kgf/cm2 螺栓材料為 40Cr 鋼，其許用應(yīng)力為： ? ? ns?? ? …………………………………………………………………………… （ ） 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 由 [機(jī)械設(shè)計手冊 ]查得 40Cr 鋼的屈服極限 s? = kgf/cm2 安全系數(shù) n取 則 ? ? ??? kgf/cm2 ? ? 2239。 凸輪尺寸計算 （ 1）凸輪直線段輪廓寬度 b 的計算 由圖 可見： b=2R1 sin? d………………………………………………… （ ） R1 ——回轉(zhuǎn)輪上柱銷中心分度圓半徑 （ R1 =9cm） ? ——動程角之半（ 8??? ?? z ） d——柱銷磙子 直徑（ d=） 則： b=2 in9 ???? ? 圖 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 （ 2） 凸輪其余各部分尺寸的確定 10 凸輪的直徑大小與壓力角有關(guān)，直徑越大，壓力角越小。為曲線輪廓，后 90176。為了便于在兩端開口處引入柱銷滾子可各加上 15176。 圖 凸 輪曲線輪廓寬度 b1 應(yīng)小于兩個柱銷之間的距離 b,設(shè)計中取凸輪總寬度 B=154mm . 這樣二個凸輪曲線段寬度 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 b1 21154212121 ????????? dbB mm b1 b 這樣就保證了在回轉(zhuǎn)輪分度時，柱銷不與凸輪凸起輪廓部分發(fā)生干涉。 （ 1） 轉(zhuǎn)位時刀盤所需最大 扭矩計算 設(shè)計要求轉(zhuǎn)位速度為每 秒一個工位，此時凸輪旋轉(zhuǎn)一周，即 2? 角度，因為凸輪曲線為正弦曲線，所以當(dāng)凸輪旋轉(zhuǎn) ?43 時，回轉(zhuǎn)輪的加速度和角加速度為零，而在凸輪曲線的起點和終點，其速度為零，而加速度和角加速度最大，此時柱銷受到最大的推力，即刀盤所受的扭矩為最大 Mmax 10 柱銷運動方程為： ?????? ?? 232s ?? ty = ?????? ?????? ?? t?? 322 = ?????? ? t?? 322 = ??????? t? 柱銷的速度： ????????? tdtdyv ?? 32s 柱銷的加速度： ????????? tdt yda ?? 32c 222 因為凸輪是等速旋轉(zhuǎn)： t??? 當(dāng) 秒時， ??? t?? 則 ????34232 ??? t 弧度 /秒 在起始點： t=0 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 則 ? ? 0s 32 ??? tv ?? 222 /349432c 秒mmta ?????????????????? ??? 柱銷沿半徑切線方向的加速度 39。 /????? 此時刀盤系統(tǒng)的角加速度： 2139。 /??????? 此時刀盤系統(tǒng)的角加速度 ? 為 2139。1239。230239。33023 39。430239。53024239。 k gc mJJ i ??????? ? 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 B. 中心花鍵軸的轉(zhuǎn)動慣量 J2 : 圖 ? ? 244339。1 k gc mr drbrJ ???????? ?? ??? ? ? 244339。2 k gc mr drhrJ ???????? ?? ??? ? ? 244339。3 k gc mr drhrJ ???????? ?? ??? 23139。239。22413239。239。1270239。22726239。239。 cmk g fM ???? 4 2 0m a x39。M? …………………………………………… （ ） 式中： ? ——柱銷的抗彎截面模數(shù) 33 ???? ??? d 式中：柱銷直徑 d= 則 2/ cmk gf??? 柱銷材料為 20CrMnTi 由 [機(jī)械設(shè)計手冊 ]查得其 2/11500 cmkg fb ?? 取安全系數(shù) n= 則許用應(yīng)力 ??? 為： ? ? 2/ cmk gfnb ??? ?? ? ? 22 /4 6 0 0/ cmk g fcmk g f ??? ?? 所以柱銷可以安全工作。液壓馬達(dá)通過步進(jìn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動刀盤運動，相當(dāng)于通過蝸輪副傳動，其傳動比為 1： 8。 圖 如圖所示，當(dāng) yv yv yv3 都不帶電時，油缸位于下端，刀盤鎖緊，當(dāng) yv3 帶電時，油缸上行，轉(zhuǎn)塔松開，微動開關(guān) kx9 帶電，此時 yv1 帶電，液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動，傳動凸輪隨之轉(zhuǎn)動。 表 Yv 1 Yv2 Yv3 注 抬起 + 油缸上腔進(jìn)油 正轉(zhuǎn)位 + + 馬達(dá)正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn)位 + + 馬達(dá)反轉(zhuǎn) 夾緊 油缸下腔進(jìn)油 注： + 號表示電磁閥通電。 滾動軸承的選用 [13] 軸承內(nèi)部一般由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架組成 通常稱為四大件。 而滾動軸承的分類總的可以分為球軸承和 滾子軸承兩大類。滾子軸承分為圓柱滾子軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承、調(diào)心滾子軸承、推力圓柱滾子軸承、推力滾子軸承、推力圓錐滾子軸承、推力調(diào)心滾子軸承。 本次刀架主軸部分選用推力球軸承來承受軸向載荷，凸輪部分使用圓錐滾子軸承來承 受軸向載荷。通過對此次八工位轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計，對其總體機(jī)械結(jié)構(gòu)、工作原理、液壓傳動控制等進(jìn)行研究。 通過微動開關(guān)和行程開關(guān)來檢測刀位信號，這樣可使刀架轉(zhuǎn)位更加的精確。 (二 )、刀架轉(zhuǎn)位動作的實現(xiàn)順經(jīng)以下步驟：數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出刀架轉(zhuǎn)位的命令 ?液壓馬達(dá)啟動 ?凸輪轉(zhuǎn)動 ?回轉(zhuǎn)盤帶動主軸轉(zhuǎn)動 ?實現(xiàn)刀架轉(zhuǎn)位。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 31 致謝 在這次畢業(yè)設(shè)計中得到了很多老師和同學(xué)的熱心幫助，在這里我要一一向他們表示感謝。從畢業(yè)設(shè)計開始到期末答辯，李老師一直嚴(yán)格要求我。由于我的課題可查閱的相關(guān)資料較少，李老師就親自帶我參觀實驗室的相關(guān)機(jī)器，并且找相關(guān)的資料，保證了我的進(jìn)度。我很欣賞李老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，敬佩他的為人，他對于工作的認(rèn)真；感謝他對我的耐心指導(dǎo)。 其次我要感謝我們小組的王震同學(xué)，在設(shè)計過程中他與我共享了相關(guān)資料，給了我無私的幫助。 再次我要感謝眾多參考文獻(xiàn)的作者，感謝他們寫出這么多優(yōu)秀的文獻(xiàn)讓我在方案的選擇中少走了很多彎路。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 32 參考文獻(xiàn) [1] 陳芳 . 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和途徑 [J]. 科技資訊 . 2021. [2] 唐懷斌 .工業(yè)控制的進(jìn)展與趨勢 [J].自動化與儀器儀表 ,1996. [3] 王立新 . 淺談數(shù)控技術(shù)的