回轉體斷續(xù)切削裝置設計
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回轉體斷續(xù)切削裝置設計
目 錄
1 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 常見的車削加工方法及其不足 1
1.3 本文的主要研究內容及意義 4
2 斷續(xù)切削裝置的加工原理及技術方案 4
2.1 斷續(xù)切削裝置的加工原理 4
2.2 斷續(xù)切削裝置的技術方案 5
2.21 立式回轉體用斷續(xù)切削裝置的技術方案實例 5
2.22 回轉體用斷續(xù)切削裝置的技術方案實例 6
2.3 本文技術方案的確定 7
3.2 回轉體簡介 9
3.3 齒輪的設計 9
3.31 直齒輪的設計 9
3.32 直齒輪的三維建模 9
3.4 蝸輪蝸桿的設計及三維建模 12
3.41 蝸輪蝸桿的設計 12
3.42 蝸輪蝸桿的三維建模 16
3.5 其他零件的設計及三維建模 17
3.6 各零部件之間的裝配 22
3.7 裝置的安裝及工作原理的簡單介紹 24
結論及展望 25
結論 25
致謝 29
參考文獻 32
摘 要
機械零件廣泛的應用于機械行業(yè)以及其他與機械相關的行業(yè)，但是零件的加工往往被生產廠家視為難題。能夠完成零件加工的回轉體普遍價格昂貴，結構復雜，維修困難，這使得生產效率低下。生產廠家普遍采取改裝通用回轉體的方法來加工，但受原始設備的條件限制，以及對回轉體改裝的不合理，加工出來的在尺寸精度上和表面質量上都達不到要求。
本文對現(xiàn)有的回轉體用斷續(xù)切削裝置進行分析，總結其優(yōu)缺點，進而整理出裝置的工作原理和可行的技術方案，進行裝置的設計以及三維建模等工作。力求讓所設計的裝置能夠達到結構簡單、拆裝迅速，使用方便、通用性強，能夠加工各種規(guī)格的球形零件并滿足尺寸精度及表面質量的要求，生產成本低并易于制造。
關鍵詞：回轉體，切削
Cutting Installment for Spherical Surface by lathe
Abstract
Spherical surface components widespread application in mechanical profession as well as other with machinery related profession, but the spherical surface components' processing often regards as a difficult problem by the Manufacturer. Can complete the spherical surface components processing the lathe universal price to be expensive, the structure is complex, the service difficulty, this causes the production efficiency to be low. The Manufacturer adopts the re-equipping general lathe's method to process the spherical surface generally, but original equipment's condition limit, as well as re-equips to the lathe unreasonable, processes the spherical surface cannot meet the requirements in the size precision and the surface quality.
This article carries on the analysis to the existing lathe with the spherical surface cutting installment, summarizes its good and bad points, then reorganizes the installment the principle of work and the feasible technical program, carries on work and so on installment design as well as three dimensional modeling. Makes every effort the equipment which lets design to be able to achieve the structure to be simple, disassembling is rapid, the easy to operate, versatile, can process each kind of specification the bulb and satisfy the size precision and the surface quality request, the production cost low and easy to make
Keywords: Lathe, Spherical Surface, Cutting
1 緒論
1.1 研究背景
在機械加工行業(yè)中，球形零件廣泛應用于汽車、化工、航天、航空等領域，所以經常會遇到球形表面的加工。但加工方法比較復雜，而且各種零件的規(guī)格也不盡相同，給生產加工帶來許多不便，是車削生產中長期沒有解決的技術難題。
1.2 常見的車削加工方法及其不足
加工外零件多采用車削的方法，此前國內尚無專用設備，車削外時一般采用數(shù)控回轉體和液壓仿形回轉體。由于這類回轉體結構復雜、維修困難、效率低和價格昂貴等缺點，外零件生產廠家很少采用。為應付生產急需，各廠普遍采用在通用機床上改裝的辦法。因力量分散，各廠的基礎也不盡相同， 改裝所采用的原理五花八門，對各種原理的優(yōu)缺點缺乏系統(tǒng)地對比和分析。再者受原設備條件的限制，改裝的機床往往結構不盡合理，剛性較差，車削精度和效率均較低， 增加了外磨削工序的困難。外磨削工序采用切入磨削時，要求外車削工序產生的球形誤差盡可能小。但是， 因為外的球形誤差沒有簡單的測量方法，無法采取隨時測量零件加工精度。然后根據(jù)測量結果調整機床的方法來保證球形精度， 因而只能依靠合理的工藝方法來保證球形精度。
下面介紹幾種典型的外車削工藝方法，并對他們的優(yōu)缺點進行簡單的分析。
1）雙手控制法，數(shù)量較少時或單件零件，可以采用雙手控制法進行車削。就是用雙手同時搖動中、小拖板，通過雙手的合成運動，車出所要求的。雙手控制車削的優(yōu)點是：不需要其它特殊工具就能加工出。缺點是：加工的零件精度不高，操作者必須具有熟練的技巧，而且生產效率較低。
2）機械靠模法，靠模法車削原理如圖1-1所示。 它是依靠車刀根據(jù)靠模的形狀平行移動車出所需表面形狀的一種方法。該方法的最大優(yōu)點就是更換加工品種容易，特別適合小批量、多品種和型面復雜零件的車削加工。但是，由其原理所決定，車削精度較底，車削外時所產生的球形誤差較大，這可從以下幾個方面來分析。
（1）刀尖圓弧形狀對球形誤差的影響
由圖1-1可以看出，在車削過程中， 由于車刀平行移動， 車刀與工件的接觸點將隨著車刀平移而變化。開始車削是在A點接觸，然后逐漸過渡到B點， 最后在C點退出車削。因此，要使車出的表面形狀為一球形，必須保證車刀刀尖
3.7 裝置的安裝及工作原理的簡單介紹
1)裝置的安裝
箱體1實際為機床中托板下方的簡單建模，安裝時將中托板拆下，將進給絲杠替換為齒輪軸，箱體2通過燕尾槽與機床連接靠擋板固定。箱體2和圓盤的頂部之間的圓槽內加放直徑為10mm的滾珠，以防止長期工作切削載荷過大使蝸輪軸變形。刀架通過燕尾槽和圓盤連接通過螺絲固定在圓盤上，刀具安裝在刀槽內通過螺絲固定。
2）裝置的工作原理
齒輪軸將機床的動力傳遞給蝸桿，蝸桿帶動蝸輪旋轉，蝸桿軸帶動圓盤旋轉使刀尖做圓周運動，刀尖從工件端面的軸心部位開始切削，即可得到所要加工的零件。
結論及展望
結論
本學期，我承擔了“回轉體用斷續(xù)切削裝置”的畢業(yè)設計。零件廣泛的應用于機械行業(yè)及其相關的行業(yè)，然而加工零件卻沒有統(tǒng)一的加工設備，這樣使許多需要加工零件的工廠面臨著許多難題和困難。本文本著結構簡單便于生產，操作簡單能滿足加工各種零件并滿足尺寸精度及表面質量，生產成本低等要求來設計。在指導老師的悉心指導和本人的努力下初步完成了如下成果：
1.通過圖書館和網絡搜集了大量相關本課題的資料，并對現(xiàn)有的加工裝置的優(yōu)缺點進行分析，總結了車削的基本加工原理。
2.對裝置所用的機床進行研究，分析切削的工作原理，確定了本次設計的技術方案。
3.完成了裝置的結構設計，包括：車刀的安裝機構、直徑調節(jié)機構、與回轉體的連接機構、傳動機構等。
4.運用三維建模軟件對裝置進行了簡單的建模，并擬定了裝配方案。
此設計涉及到了機械原理、機械設計等多門學科的知識，對我四年來所學的理論知識進行了一次綜合的應用，鞏固了我所學的專業(yè)知識，培養(yǎng)了自己理論聯(lián)系實踐的能力。
致謝
此設計是在導師的親切關懷和悉心指導下完成的。
導師多次詢問設計進程，并為我指點迷津，幫助我開拓思路，精心點撥、熱忱鼓勵。導師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，使我終生受益。對于導師的感激之情是無法用言語表達的。在此謹向導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
另外，我還要感謝在一起愉快的度過設計生活的幾位同學，正是你們的幫助和支持，我才能克服困難、解決問題，直至本設計的順利完成。
在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始開題到設計的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝各位評閱老師，只有你們的不吝賜教，才能使我的設計更上一層樓，謝謝你們!
參考文獻
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回轉體斷續(xù)切削裝置設計 目 錄 1 緒論 ............................................................................................................................ 4 究背景 .......................................................................................................... 4 見的車削加工方法及其不足 ...................................................................... 4 文的主要研究內容及意義 ......................................................................... 7 2 斷續(xù)切削裝置 的加工原理及技術方案 .................................................................... 7 續(xù)切削裝置 的加工原理 ............................................................................. 7 續(xù)切削裝置 的技術方案 ............................................................................. 8 式 回轉體 用 斷續(xù)切削裝置 的技術方案實例 .................................... 8 轉體 用 斷續(xù)切削裝置 的技術方案實例 ............................................ 9 文技術方案的確定 ................................................................................... 10 轉體 簡介 .................................................................................................... 13 輪的設計 .................................................................................................... 13 齒輪的設計 ....................................................................................... 13 齒輪的三維建模 .............................................................................. 14 輪蝸桿的設計及三維建模 ....................................................................... 17 輪蝸桿的設計 .................................................................................. 17 輪蝸桿的三維建模 .......................................................................... 21 他零件的設計及三維建模 ....................................................................... 22 零部件之間的裝配 ................................................................................... 25 置的安裝及工作原理的簡單介紹 ........................................................... 27 結論及展望 .................................................................................................................. 28 結論 ....................................................................................................................... 28 致謝 .............................................................................................................................. 29 參考文獻 ...................................................................................................................... 32 摘 要 機械 零件廣泛的應用于機械行業(yè)以及其他與機械相關的行業(yè)，但是零件的加工往往被生產廠家視為難題。能夠完成零件加工的 回轉體 普遍價格昂貴，結構復雜，維修困難，這使得生產效率低下。生產廠家普遍采取改裝通用 回轉體 的方法來加工，但受原始設備的條件限制，以及對 回轉體 改裝的不合理，加工出來的在尺寸精度上和表面質量上都達不到要求。 本文對現(xiàn)有的 回轉體 用 斷續(xù)切削裝置 進行分析，總結其 優(yōu)缺點，進而整理出裝置的工作原理和可行的技術方案，進行裝置的設計以及三維建模等工作。力求讓所設計的裝置能夠達到結構簡單、拆裝迅速，使用方便、通用性強，能夠加工各種規(guī)格的球形零件并滿足尺寸精度及表面質量的要求，生產成本低并易于制造。 關鍵詞： 回轉體 ，切削 by in as as as a by to be is to be s to s as as to in on to of on so on as as to be to to be is to of to 1 緒論 究背景 在機械加工行業(yè)中，球形零件廣泛應用于汽車、化工、航天、航空等領域，所以經常會遇到球形表面的加工。但加工方法比較復雜，而且各種零件的規(guī)格也不盡相同，給生產加工帶來許多不便，是車削生產中長期沒有解決的技術難題。 見的車削加工方法及其不足 加工外零件多采用車削的方法，此前 國內尚無專用設備，車削外時一般采用數(shù)控 回轉體 和液壓仿形 回轉體 。由于這類 回轉體 結構復雜、維修困難、效率低和價格昂貴等缺點，外零件生產廠家很少采用。為應付生產急需，各廠普遍采用在通用機床上改裝的辦法。因力量分散，各廠的基礎也不盡相同， 改裝所采用的原理五花八門，對各種原理的優(yōu)缺點缺乏系統(tǒng)地對比和分析。再者受原設備條件的限制，改裝的機床往往結構不盡合理，剛性較差，車削精度和效率均較低， 增加了外磨削工序的困難。外磨削工序采用切入磨削時，要求外車削工序產生的球形誤差盡可能小。但是， 因為外的球形誤差沒有簡單的測量方 法，無法采取隨時測量零件加工精度。然后根據(jù)測量結果調整機床的方法來保證球形精度， 因而只能依靠合理的工藝方法來保證球形精度。 下面介紹幾種典型的外車削工藝方法，并對他們的優(yōu)缺點進行簡單的分析。 1）雙手控制法， 數(shù)量較少時或單件零件，可以采用雙手控制法進行車削。就是用雙手同時搖動中、小拖板，通過雙手的合成運動，車出所要求的。雙手控制車削的優(yōu)點是：不需要其它特殊工具就能加工出。缺點是：加工的零件精度不高，操作者必須具有熟練的技巧，而且生產效率較低。 2）機械靠模法，靠模法車削原理如圖 1示。 它是依靠車刀根 據(jù)靠模的形狀平行移動車出所需表面形狀的一種方法。該方法的最大優(yōu)點就是更換加工品種容易，特別適合小批量、多品種和型面復雜零件的車削加工。但是，由其原理所決定，車削精度較底，車削外時所產生的球形誤差較大，這可從以下幾個方面來分析。 （ 1）刀尖圓弧形狀對球形誤差的影響 由圖 1以看出，在車削過程中， 由于車刀平行移動， 車刀與工件的接觸點將隨著車刀平移而變化。開始車削是在 A 點接觸，然后逐漸過渡到 B 點， 最后在 C 點退出車削。因此，要使車出的表面形狀為一球形，必須保證車刀刀尖 圖 1模法車削原理 輪廓 是一個好的圓弧。我國的車刀絕大部分還是手工磨制，刀尖圓弧很難保證。況且即使磨刀時保證了，車削時也會被破壞，所以此項誤差是不可避免的。 （ 2）尺寸調整對球形誤差的影響 靠模法車削工件時，靠模滾子中心所走的軌跡半徑為 車刀刀尖圓弧中心行走的軌跡半徑 同。 即 R0=1+R2=r1+以 1+中 —— 工件半徑 —— 靠模圓弧半徑 —— 靠模滾子半徑 —— 車刀刀尖圓弧半徑 其中 是在車削前確定的，車削過程中很難改變。當套圈直徑Φ 超出公 差時，若調整尺寸 Φ 就必然破壞形狀，使 2 。 （ 3）用液壓作為靠模壓緊力時，液壓特性對球形誤差的影響 實驗表明，油缸中油的壓力與活塞桿的運動速度的關系曲線如圖 1示。由圖 1以看出，當活塞桿的速度在零值附近變化時，油腔中油的壓力變化劇烈。 由圖 1以看出， 在車削過程中，當滾子由 a 點向 b 點運動時，活塞桿以速度為 V(V 為變量 )向上運動。當滾子過 b 點向 c 點運動時，活塞桿就改變運動方向，以速度 S(S 為變量 )向下運動。由于這一改變，引起壓緊油缸中油壓的劇烈變化。因徑向切削力的變化，引起切削深度變化 ，從而造成車削表面的形狀誤差，嚴重時甚至無法連續(xù)車削。某廠改裝的 回轉體 就因發(fā)生此類情況而失敗 [5]。 圖 1塞速度 V 與油腔壓力 P 的關系 圖 1塞速度變化示意圖 3) 成形車刀法，采用成形刀車削外時，此方法對精密球體加工采用先車加工然后磨削成型，以切入式方法加工工件， 要求成形刀刃口與被加工表面母線形狀一致。車刀刃口的缺陷直接影響被車表面的精度，要想車出高精度的外就必須首先加工出高精度的車刀。這就需要有專用的刀具刃磨設備，成本高。而且這種車削方法切削抗力大容易產生振紋，難以車削尺寸較大 的零件。 4) 旋風車削法，如圖 1示，此方法若要保證加工精度必須保證刀具的運行軌跡和任何瞬時都重合，這樣會使機構復雜化，刀具在切削過程的磨損也會產生加工誤差，并且旋風 斷續(xù)切削裝置 需拆除中滑板不易于安裝。 圖 1風車削法加工帶柄圓球 3 三角架 5) 用數(shù)控機床加工，用數(shù)控 回轉體 加工，雖然能達到圖樣設計的尺寸要求，但數(shù)控機床價格昂貴使成本增加。 文的主要研究內容及意義 隨著我國制造業(yè)的迅速發(fā)展， 21 世紀，隨著機械制造業(yè) 及各種高新技術的不斷發(fā)展，機械制造業(yè)的發(fā)展特點與趨勢主要體現(xiàn)為綠色制造。所謂綠色制造，就是要在滿足加工質量、加工效率和加工成本要求的條件下，把對環(huán)境的負面影響減至最小和使資源利用率達到最高的工藝 [4]。目前這一綠色制造工藝主要集中體現(xiàn)在不用或少用切削上回轉體斷續(xù)切削裝置廣泛應用于機械零件加工，機械加工工藝設備的技術領域。是一種結構簡單，制造使用成本低，操作方便，工作效率加工精度高的機械設備。目前這一綠色制造工藝主要集中體現(xiàn)在不用或少用切削上。國內外對其研究主要集中在切削裝置、低溫切削、綠色濕式切削等幾個方面 。這主要是因為切削液既污染環(huán)境、危害工人健康，又增加資源和能源的消耗。回轉體斷續(xù)切削裝置是綠色制造實施的具體體現(xiàn)，目前已成為切削加工領域的研究熱點，是一種很有發(fā)展前途的綠色加工工藝。 [6 2 斷續(xù)切削裝置 的加工原理及技術方案 續(xù)切削裝置 的加工原理 工件繞自身軸線高速旋轉，刀具繞圓心點做低速圓周運動，刀尖對工件端面進行切削，使工件段部成為。其中圓心點在工件軸線上，刀尖始終與工件軸線在同一平面內。 續(xù)切削裝置 的技術方案 式 回轉體 用 斷續(xù)切削裝置 的技術方案實例 圖 2基于 柱立式 回轉體 設計制造的加工裝置。這種工裝的工作原理及使用方法如下： 加工時 ， 將工件裝在立車的工作臺上 ， 刀架體 3裝夾在立車左刀架上 ， 滑板 2裝在刀架的燕尾導軌上 ， 在水平方向可以自由滑動。裝有車刀的刀桿 1， 則固定在滑板 2上 ， 支架 4裝在立車的右刀架上 ， 連桿 5的兩端用銷軸與滑板 2和支架 4鉸接。兩銷軸的中心距 ， 即為所加工半徑 R。支架 4通常被固定在某一位置。 加工內時 ， 刀架體 3隨左刀架作垂直方向的走刀運動 S， 則滑 2板帶動刀桿 1在空間作半徑為 于工件同時繞工作臺中心旋轉 ， 即可加工出半徑為 水平方向移動右刀架 (即支架 4)的位置就可調節(jié)切削深度。 若加工外 ， 只需將刀桿 1翻轉 180°。（圖 2可。 圖 2式 回轉體 用 斷續(xù)切削裝置 1. 刀桿 用這種方法加工的內、外 ， 因其半徑相同所以配合較好同時由于刀尖時時處于被加工表面的法線方向 ， 刀尖的切削角度始終沒有改變 ， 因此加工精度較好。 需要注意的是刀具安裝時 ， 刀尖軌跡的曲率中心必須在工作臺的旋轉軸線上，否則加工出的表面不是 ， 而是回轉體 [6]。 轉體 用 斷續(xù)切削裝置 的技術方案實例 圖 2 轉體 上快速車削的裝置，將一塊鋼板 2固定在 回轉體 導軌上，在中間鉆一個直徑 8外加一塊鋼板 3，兩端各加工直徑 8且保證兩孔中心距為 40刀架 8與轉動絲杠脫離，在中滑板 7上固定鋼板 6，鋼板 6上也加工直徑為 8將鋼板 3用銷軸 5與鋼板 2、鋼板 6鉸接在一起，這樣在刀架橫向進給的時候，由于受鋼板 3的牽引刀架會繞前銷軸做 而加工出 這種工裝只需要根據(jù)加工圓弧的大小，調整鋼板 2上兩個直徑為 8可加工不同大小的圓弧。 使用注意事項： 1） 要保證 鋼板 2、 3、 6具有足夠的剛性，使用中不能變形。 2） 鋼板 3上兩個直徑為 8直接影響加工圓弧的精度。 3） 鋼板 3與鋼板 2、 6的鉸接要適當，既不能太松也不能太緊，也就是銷軸 5與直徑為 8 4） 如果加工圓弧尺寸精度要求特別高的話，也可以將鋼板 3與鋼板 2、 6的鉸接，改為用軸承鉸接，這樣可以消除銷軸 5與直徑 8高加工精度 [9]。 該回轉體斷續(xù)切削裝置，包括車刀（１）、刀桿（２），其特征在于刀桿（２）裝于內設凸臺（４）的主體（３）內，凸臺（４）通孔直徑小于 刀桿下段的直徑，大于刀桿上段的直徑，刀桿（２）上方設置偏心輪（８），偏心輪（８）安裝在一端連接軟軸（１０）的硬軸（９）上，硬軸（９）固定于主體（３），刀桿（２）上段自下而上依次設置彈簧（５）、連接板（６）。 文技術方案的確定 回轉體斷續(xù)切削裝置具有對卡盤臺上保持的被加工物進行切削時向被加工物供給清洗水的清洗水供給機構，可以維持清洗效果的同時節(jié)約清洗水的消耗。切削裝置具備：卡盤臺，保持被加工物； 切削裝置，具備：卡盤臺，保持被加工物；卡盤臺支承基座，支承該卡盤臺；切削機構，具有對該卡盤臺上保持的被 加工物進行切削的切削刀片、和向由該切削刀片的加工區(qū)域供給切削水的切削水供給機構；切削進給機構，使該卡盤臺支承基座和該切削機構在切削進給方向上相對移動；分度進給機構，使該卡盤臺支承基座和該切削機構在與該切削進給方向正交的分度進給方向上相對移動；和清洗水供給機構，對該卡盤臺上保持的被加工物供給清洗水； 該清洗水供給機構具備：清洗水噴嘴機構，具有朝向該卡盤臺上保持的被加工物噴出清洗水的至少 3 個噴嘴；以及流量調整機構，分別調整向該各噴嘴供給的清洗水的流量。[1] 研究回轉體斷續(xù)切削裝置的工作原理；回轉體斷續(xù)切削裝置 的裝配圖及各部分零件圖；考慮實用及環(huán)保的要求；對關鍵部 件進行必要的強度校核。 機械加工工藝設備的技術領域，特別涉及一種適合加工具有回轉體、凸棱、凹槽特征的工件及金屬纖維的多用途斷續(xù)切削裝置，解決了現(xiàn)有技術中尚未有一種設備可同時加工具有回轉體、凸棱、凹槽特征的工件及金屬纖維的問題。包括車刀、一端安裝車刀的刀桿。另一端設置連接板的兩段式刀桿裝于內設凸臺的主體內，凸臺通孔直徑小于下段刀桿的直徑，大于上段刀桿的直徑，刀桿上方設置固定于硬軸的偏心輪，一端連接軟軸的硬軸安裝于主體，上端刀桿外設彈簧，彈簧一端固定于凸臺， 另一端固定于連接板。本裝置解決了一種設備可同時加工具有凸棱、凹槽特征的工件及金屬纖維的問題，是一種結構簡單，制造使用成本低，操作方便，工作效率加工精度高的機械設備 [19]。 3 斷續(xù)切削裝置 的設計及三維建模 維建模所用到的軟件 件平臺 件是在 境下開發(fā)的三維實體設計軟件，它能夠充分利用 優(yōu)秀界面，為設計師提供了簡易方便的工作界面。 夠將設計過程的每一步記錄下來，并形成特征管理樹， 顯示在屏幕的左側。設計師可以隨時點取任意一個特征進行修改，還可以隨意調整特征樹的順序，以改變零件的形狀。由于 面采用 技術，因此在零件設計時可以對零件的特征進行“剪切、復制、粘貼”等操作。 件提供完整的、免費的開發(fā)工具 (用戶可以用微軟的 C++或其它支持 編程語言建立自己的應用方案。通過數(shù)據(jù)轉換接口， 以很容易地將目前市場幾乎所有的機械 件集成到現(xiàn)在的設計環(huán)境中來。 創(chuàng) 的三維實體設計軟件，全面支持微軟的 術。它支持 繼開發(fā)工具己經改變了 域傳統(tǒng)的集成方式，使得不同的應用軟件能集成到同一個窗口，共享同一數(shù)信息，以相同的方式操作，沒有文件傳輸?shù)臒馈? 件在用戶界面方面的方便程度是世界公認的，該軟件自 1995年問世以來，先后共獲得工業(yè)界的十幾次大獎，這在同檔次軟件中是獲獎次數(shù)最多的軟件 [10]。 過指定齒輪類型、齒輪的模數(shù) 和齒數(shù)、壓力角以及其它相關參數(shù)， 以自動生成具有精確齒形的齒輪。為工程師提供了一種簡單易用的、在 部就可完成的 驅動零件實體造型工具?？梢栽O計的齒輪類型包括直齒輪、斜齒輪、錐齒輪、鏈輪、漸開線、齒形帶齒輪、蝸輪和蝸桿、花鍵、 V 帶齒輪等。 主要特點和功能如下： 1） 直觀易用，功能強大，真正精確的漸開線齒廓，漸開線齒廓曲線可導入圖。 2） 英制和公制模數(shù)可選，支持主要工業(yè)國家的標準。 3） 變量自動計算。 4） 支持塑料齒輪的設計標準，具有 國標準）米 制鍵槽選項。 5） 齒輪所有參數(shù)均可由用戶控制。 6） 單個齒輪實體可以加入已有的 件。 1985 年， 司成立于美國波士頓，開始參數(shù)化建模軟件的研究。 1988 年， 生了。經過 10 余年的發(fā)展， 經成為三維建模軟件的領頭羊。目前已經發(fā)布了 系列軟件包括了在工業(yè)設計和機械設計等方面的多項功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產品數(shù)據(jù)管理等等。 提供了目前所能 達到的最全面、集成最緊密的產品開發(fā)環(huán)境。下面就 特點及主要模塊進行簡單的介紹。 全相關性： 所有模塊都是全相關的。這就意味著在產品開發(fā)過程中某一處進行的修改，能夠擴展到整個設計中，同時自動更新 所有的工程文檔，包括裝配體、設計圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關性鼓勵在開發(fā)周期的任一點進行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。 基于特征的參數(shù)化造型： 用用戶熟悉的特征作為產品幾何模型的構造要素。這 些特征是一些普通的機械對象，并且可以按預先設置很容易的進行修改。例如：設計特征有弧、圓角、倒角等等，它們對工程人員來說是很熟悉的，因而易于使用。 裝配、加工、制造以及其它學科都使用這些領域獨特的特征。通過給這些特征設置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后修改參數(shù)很容易的進行多次設計疊代，實現(xiàn)產品開發(fā)。 數(shù)據(jù)管理：加速投放市場，需要在較短的時間內開發(fā)更多的產品。為了實現(xiàn)這種效率，必須允許多個學科的工程師同時對同一產品進行開發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開發(fā)研制，正是專門用于管理并行工程中同時進行的各項工作，由于使用了 特的全相關性功能，因而使之成為可能。 裝配管理： 基本結構能夠使您利用一些直觀的命令，例如“嚙合”、“插入”、“對齊”等很容易的把零件裝配起來，同時保持設計意圖。高級的功能支持大型復雜裝配體的構造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。 易于使用：菜單以直觀的方式聯(lián)級出現(xiàn)，提供了邏輯選項和預先選取的最普通選項，同時還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學習和使用。 轉體 簡介 普通 回轉體 是 回轉體 中應用最廣泛的一種，約占 回轉體 類總數(shù)的 65%。作為最常見的一種， 普通 回轉體 的主要組成部件有：主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。 回轉體 的傳動系統(tǒng)：電動機經主換向機構、主變速機構拖動主軸。主換向機構主要用于切削螺紋，主變速機構用于變速。進給鏈（切螺紋時為螺紋鏈）從主軸開始，經進給換向機構、掛輪和進給箱內的進給變換機構、轉換機構 通車削）、溜板箱內的轉換機構傳至刀架；或經絲杠和溜板箱內的螺母傳至刀架。 輪的設計及三維建模 齒輪的設計 本次設計共用到兩個直齒輪，主要作用 是給 斷續(xù)切削裝置 傳遞動力，第一個 齒輪安裝在機床中托板下方的轉動絲杠的軸上，第二個齒輪安裝在蝸桿的軸上。 1） 傳動比的確定，因為要保證零件的尺寸精度和表面質量，所以刀具切削零件時的速度不宜過大，故設定兩個直齒輪的傳動比為 1。 2） 模數(shù)及壓力角的確定，模數(shù)通過標準（ 1357— 1987）確定為 2，壓力角根據(jù)國家標準（ 1356— 1988）中的標準值確定為 20°。 3） 齒數(shù)的確定，為避免根切，對于壓力角為 20°的標準直齒圓柱齒輪，應取齒數(shù)要大于 17，因為兩齒輪傳動比為 1，所以兩齒輪齒數(shù)相同，都取 20。 4） 齒寬的確定，齒寬 b=φ φ d=+u)φ a 其中 φ a 取值為 u 為 1，故所求齒寬為 b=20。 齒輪的三維建模 由于用 接繪制直齒輪操作復雜，這里采用與 縫集成的 完成直齒輪的繪制。 圖 3 主界面，點選 項卡來到圓柱齒輪的繪制菜單。 圖 3界面 圖 3紅框所示的部分為調節(jié)齒廓參數(shù)的部分，在第一個下拉菜單下選擇模數(shù) 第二個下拉菜單下設置模數(shù)為 第三個下拉菜單下設置壓力角為 20° 0 廓參數(shù)設定完畢。 圖 3節(jié)齒廓參數(shù) 設定齒數(shù)，設定小齒輪、齒輪數(shù)皆為 20 如圖 3示。 圖 3定齒數(shù) 在齒輪類型中選擇直齒輪，螺旋角設為 0，如圖 3示。 圖 3定齒輪類型 圖 3框所示的位置是齒輪參數(shù)，除最后一項外，皆由計算機根據(jù)我們剛才輸入的一系列數(shù)值自動計算完成，我們更改最后一項來確定齒寬，點擊數(shù) 值框后面的按鈕彈出對話框，均改為 20圖 3示，點擊 成。 圖 3輪參數(shù) 圖 3定齒寬 點擊界面右面的完成開始生成齒輪，這時我們可以看到 動打開生成齒輪，生成的齒輪如圖 3示。 圖 3齒輪三維建模圖 輪蝸桿的設計及三維建模 輪蝸桿的設計 蝸桿傳動是在空間交錯的兩軸間傳遞運動和動力的一種傳動機構，兩軸線交錯的夾角可為任意值，常用的為 90°。這種傳動由于具有下述特點，故應用頗為廣泛。 1）當使用單頭蝸桿（相當于單線螺 紋）時，蝸桿每旋轉一周，蝸輪只轉過一個齒距，因而能實現(xiàn)大的傳動比。在動力傳動中，一般傳動比為 5~80；在分度機構或手動機構的傳動中，傳動比可達 300；若只傳遞運動，傳動比可達 1000。由于傳動比大，零件數(shù)目又少，因而結構很緊湊。 2）在蝸桿傳動中，由于蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，它和蝸輪齒是逐漸進入嚙合及逐漸退出嚙合的，同時嚙合的齒對又較多，故沖擊載荷小，傳動平穩(wěn)，噪聲低。 3）當我干的旋線升角小于嚙合面的當量摩擦角時，蝸桿傳動具有自鎖性。 4）蝸桿傳動與螺旋齒輪傳動相似，在嚙合處有相對滑動。當滑動速度很大，工作條件不夠良好時，會產生較嚴重的摩擦與磨損，從而引起過分發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化，因此摩擦損失較大，效率低；當傳動具有自鎖性時，效率僅為 右。同時由于摩擦與磨損嚴重，常需耗用有色金屬制造蝸輪（或輪圈），以便與鋼制蝸桿配配對組成減摩性良好的滑動摩擦副。 蝸桿傳動通常用于減速裝置，但也有個別機器用作增速裝置。 蝸桿傳動的類型：如圖 3據(jù)蝸桿形狀不同，蝸桿傳動可以分為圓柱蝸桿傳動，環(huán)面蝸桿傳動和錐蝸桿傳動等。 圖 3桿傳動的類型 圓柱蝸桿傳動包括普通圓柱蝸桿傳動和圓弧圓柱蝸桿傳動兩類。 普通圓柱蝸桿的齒面 (除 蝸桿外 )一般是在 回轉體 上用直線刀刃的車刀車制的。根據(jù)車刀安裝位置的不同，所加工出的蝸桿齒面在不同截面中的齒廓曲線也不同。根據(jù)不同的齒廓曲線，普通圓柱蝸桿可分為阿基米德蝸桿 (桿 )、漸開線蝸桿 (桿 )、法向直廓蝸桿 (桿 )和錐面包絡圓柱蝸桿 (桿 )等四種。 薦采用 桿和 桿兩種?，F(xiàn)將上述四種普通圓柱蝸桿傳動所用的蝸桿及配對的蝸輪齒形分別介紹于后： 阿基米德蝸桿 (桿 ) 這種蝸桿，在垂直于蝸桿軸線的平面 (即端面 )上，齒 廓為阿基米德螺旋線，在包含軸線的平面上的齒廓 (即軸向齒廓 )為直線，其齒形角 α0=20°。它可在 回轉體 上用直線刀刃的單刀 (當導程角γ≤3°時 )或雙刀 (當 γ>3°時 )車削加工。安裝刀具時，切削刃的頂面必須通過蝸桿的軸線。這種蝸桿磨削困難，當導程角較大時加工不便。 法向直廓蝸桿 (桿 ) 這種蝸桿的端面齒廓為延伸漸開線，法面(廓為直線。 桿也是用直線刀刃的單刀或雙刀在 回轉體 上車削加工。刀具的安裝形式如圖 所示。這種蝸桿磨削起來也比較困難。 漸開線蝸桿 (桿 ) 這種蝸桿的端面齒廓為 漸開線 ,所以它相當于一個少齒數(shù) (齒數(shù)等于蝸桿頭數(shù) )、大螺旋角的漸開線圓柱斜齒輪。 桿可用兩把直線刀刃的車刀在 回轉體 上車削加工。刀刃頂面應與基圓柱相切， 其中一把刀具高于蝸桿軸線，另一把刀具則低于蝸桿軸線。刀具的齒形角應等于蝸桿的基圓柱螺旋角。這種蝸桿可以在專用機床上磨削。 錐面包絡圓柱蝸桿 (桿 ) 這是一種非線性螺旋曲面蝸桿。它不能在 回轉體 上加工，只能在銑床上銑制并在磨床上磨削。加工時，除工件作螺旋運動外，刀具同時繞其自身的軸線作回轉運動。這時，銑刀 (或砂輪 )回轉曲面的包絡面即為蝸桿的螺旋齒面，在 面上的齒廓均為曲線。這種蝸桿便于磨削，蝸桿的精度較高，應用日漸廣泛。 至于與上述各類蝸桿配對的蝸輪齒廓，則完全隨蝸桿的齒廓而異。蝸輪一般是在滾齒機上用滾刀或飛刀加工的。為了保證蝸桿和蝸輪能正確嚙合，切削蝸輪的滾刀齒廓，應與蝸桿的齒廓一致；深切時的中心距，也應與蝸桿傳動的中心距相同 [11]。 普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)及幾何尺寸的計算： 蝸桿傳動中的蝸桿是在 回轉體 上車制的，蝸輪是使用與蝸桿的形狀及尺寸基本相同的滾刀加工的，滾刀是專門廠家生產的，如果允許用戶任意確定蝸桿直徑，就必須為同一模數(shù)的蝸桿傳 動準備各種尺寸的滾刀，這也是很不方便的，為減少同一模數(shù)的滾刀數(shù)量，國家標準為每一種模數(shù)的蝸桿規(guī)定了幾種直徑，并將分度圓直徑與模數(shù)之比定義為蝸桿直徑系數(shù) q，（舊國家標準將直徑系數(shù)規(guī)定為整數(shù)值，新標準將直徑定義為整數(shù)值）。 模數(shù) m 和壓力角 ?：在中間平面，即蝸桿軸平面與蝸輪中間平面的 m 和壓力角 ? 相等且為標準值。 蝸桿分度圓直徑 直徑系數(shù) q ： 蝸桿頭數(shù)要根據(jù)設計要求的傳動比選擇，蝸桿頭數(shù)對傳動效率，傳動件體積等有很大影響，單頭蝸桿可以實現(xiàn)較大的傳動比，但是單頭蝸桿的導程角較小，傳動效率較低，發(fā)熱較 大，蝸桿頭數(shù)增大使所需的蝸輪齒數(shù)增大，使傳動件的體積增大，同時使蝸桿的導程角加大，使得加工更困難，新的蝸桿傳動國家標準規(guī)定蝸桿頭數(shù)可取為 1， 2， 4， 6。 蝸桿頭數(shù) 取 1、 2、 4、 6 蝸輪齒數(shù) 保證一定的重合度，傳動平穩(wěn)；保證抗彎強度、蝸桿的剛度。 2121 ? ???802817 22 ??? 常取 導程角如圖 3程角就是將蝸桿理解為螺紋時的螺旋升角。 圖 3程角 導程角 ?： 蝸桿傳動通常以蝸桿為主動件，所以傳動比等于蝸輪齒數(shù)除以蝸桿頭數(shù)，蝸輪齒數(shù)減少會影響傳動平穩(wěn)性，為使蝸桿傳動的重合度系數(shù)大于 2，應使蝸輪齒數(shù)大于 29，蝸輪齒數(shù)過大會使蝸輪的直徑增大，不但增大總體積，而且增大蝸桿的支撐跨距，降低蝸桿的支撐剛度，在動力傳遞中通常應使蝸輪齒數(shù)小于 80。 傳動比 i： 中心距 a：反映功率大小 為了湊中心距，為提高強度，為改善潤滑條件，可以對蝸桿傳動進行變位， 由于滾切蝸輪的滾刀形狀要與蝸桿形狀相同，所以變位后的蝸桿形狀不能改變，只能對蝸輪進行變位，變位是通過加工蝸輪時改變蝸輪與刀具的徑向位置實現(xiàn)的。 改變中心距： 中心距不變： 則變位系數(shù) 軸向齒距導程 ??????11111 ?????)(121221 ??)(2)(21 221 ???）（則變位系數(shù) 57 ???? m ??????????則故）（）（因 本文所設計的蝸輪蝸桿，選擇模數(shù)為 4，蝸桿頭數(shù)為 2，蝸輪齒數(shù)為 30。 輪蝸桿的三維建模 蝸輪蝸桿的三維建模，無論是在 e 還是在 都是相當復雜的，所以仍舊采用和 縫集成的 完成蝸輪蝸桿的三維建模。 打開 選 項卡，來到蝸輪蝸桿的繪制界面（圖3 圖 3輪蝸桿的繪制界面 在圖中紅框位置的第二個下拉菜單中選擇模數(shù)為 4，在圖中黑框所示的位置選擇畫蝸桿和蝸輪，在藍框所示位置輸入蝸桿頭數(shù) 2，在綠框所示位置輸入蝸輪齒數(shù)為 30，點擊完成， 自動生成蝸輪蝸桿的三維模型如圖 3示。 圖 3輪的三維建模 圖 3桿的三維建模 他零件的設計及三維建模 1）齒輪的軸孔及鍵槽的建模 用 e 打開在 生成的直齒輪（直齒輪，蝸輪蝸桿生成后均保存為 e 的文件格式），利用拉伸生成齒輪的鍵槽和軸孔，如圖 3示。 圖 3輪的鍵槽和軸孔 2）齒輪軸的建模 用 e 打開在 生成的直齒輪，利用拉伸生成齒輪軸肩。如圖3示。 圖 3輪軸的建模 3）蝸桿軸的建模 蝸桿螺旋部分的直徑不大，所以常常和軸做成一個整體，用 e 打開在生成的蝸桿，利用拉伸生成蝸桿軸及鍵槽，如圖 3示。 4）蝸輪軸的建模 用 e 打開在 生成的蝸輪，利用拉伸生成蝸輪軸，軸肩及鍵槽，如圖 3示。 5）鍵的建模 利用拉伸生成鍵，如圖 3示。 圖 3桿軸的建模 圖 3輪軸的建模 圖 3的建模 零部件之間的裝配 1） 箱體 1 及其內部的 零部件裝配 將齒輪軸帶軸肩一側放入箱體 1 的圓槽中，如圖 3示。 圖 3體 1 及其內部零件的裝配 2） 箱體 2 及其內部零部件的裝配 （ 1） 蝸輪的裝配 將蝸輪不帶鍵槽的一側放入箱體 2 底部的圓槽，帶鍵槽一側伸出箱體，如圖3示。 圖 3輪的裝配 （ 2）蝸桿的裝配 將蝸桿不帶鍵槽的一側放入箱體 2 側壁的圓孔中，帶鍵槽一側通過鍵和軸肩與齒輪連接，如圖 3示。 圖 3桿的裝配 3）箱體 1、 2 之間的裝配 箱體 1、 2 通過燕尾槽相連，如圖 3示。 圖 3體之間的裝配 4）圓盤及刀架的裝配 圓盤通過鍵和蝸輪軸上的軸肩與蝸輪軸連接，如圖 3示 圖 3盤的裝配 刀架通過燕尾槽與圓盤連接，如圖 3示，圖 3是本次設計的 回轉體 用 斷續(xù)切削裝置 的最終示意圖。 圖 3終示意圖 置的安裝及工作原理的簡單介紹 1)裝置的安裝 箱體 1 實際為機床中托板下方的簡單建模，安裝時將中托板拆下，將進給絲杠替換為齒輪軸，箱體 2 通過燕尾槽與機床連接靠擋板固定。箱體 2 和圓盤的頂部之間的圓槽內加放直徑為 10滾珠，以防止長期工作切削載 荷過大使蝸輪軸變形。刀架通過燕尾槽和圓盤連接通過螺絲固定在圓盤上，刀具安裝在刀槽內通過螺絲固定。 2）裝置的工作原理 齒輪軸將機床的動力傳遞給蝸桿，蝸桿帶動蝸輪旋轉，蝸桿軸帶動圓盤旋轉使刀尖做圓周運動，刀尖從工件端面的軸心部位開始切削，即可得到所要加工的零件。 結論及展望 結論 本學期，我承擔了“ 回轉體 用 斷續(xù)切削裝置 ”的畢業(yè)設計。零件廣泛的應用于機械行業(yè)及其相關的行業(yè)，然而加工零件卻沒有統(tǒng)一的加工設備，這樣使許多需要加工零件的工廠面臨著許多難題和困難。本文本著結構簡單便于生產，操作簡單能滿足加工各種零件并滿 足尺寸精度及表面質量，生產成本低等要求來設計。在指導老師的悉心指導和本人的努力下初步完成了如下成果： 對現(xiàn)有的加工裝置的優(yōu)缺點進行分析，總結了車削的基本加工原理。 析切削的工作原理，確定了本次設計的技術方案。 括：車刀的安裝機構、直徑調節(jié)機構、與 回轉體 的連接機構、傳動機構等。 擬定了裝配方案。 此設計涉及到了機械原理、機械設計等多門學科的知識，對我四年來 所學的理論知識進行了一次綜合的應用，鞏固了我所學的專業(yè)知識，培養(yǎng)了自己理論聯(lián)系實踐的能力。 致謝 此設計是在導師的親切關懷和悉心指導下完成的。 導師 多次 詢問設計進程 ，并為我指點迷津，幫助我開拓思路，精心點撥、熱忱鼓勵。 導師 一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，使我終生受益。對于 導師 的感激之情是無法用言語表達的。在此謹向導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 另外 ，我還要 感謝在一起愉快的度過設計生活的幾位同學，正是你們的幫助和支持，我才能克服困難、解決問題，直至本設計的順利完成。 在論文即將完成之際，我的 心情無法平靜 ，從開始開題到設計的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意 ! 最后我還要感謝各位評閱老師，只有你們的不吝賜教，才能使我的設計更上一層樓，謝謝你們 ! 參考文獻 [1] 濮良貴 . 紀名剛 M]等教育出版社， 2] 張君安 . 劉波 J]西安 :， 2002， 3] 楊黎明 . 機電一體化設計 [J]防工業(yè)出版社， 1997， 4] 趙家齊 . 機械制造工藝學課程設計指導書 [M]械工業(yè)出版社 ,5] 濮良貴 . 紀名剛 J]等教育出版社， 2006[6] 陳德生 . 機械制造工藝學 [J]江大學出版社 ,7] 齊世恩 . 機械制造工藝 [J]8] 趙如福 . 《金屬機械加工工藝》 9] 艾興等編 《切削用量》 [M]， 2000 年 3 月，機械工業(yè)出版社 10] 胡仰磬 . 《理論力學》 [M]11] 孫麗嬡 . 主編 機械制造工藝及專用夾具 [J] 冶金工業(yè)出版社 12] 楊叔子 . 主編 機械加工工藝師 [J] 機械工業(yè)出版社 13] 王紹俊 . 主編 機械制造工藝設計 [J] 哈爾濱工業(yè)大學 14] 曾宗福 . 《機械基礎》 [M]15] 陳立德 . 《機械設計基礎》 [M]16] 邱宣懷 . 《機械設計》 [M]17] 馮鳴 . 硬質合金 [J] 華中科技大學 1 [18] 材料とプロセス [J]2 [19]沈興全 . 多用途斷續(xù)切削裝置設計 [中北大學