專用轉(zhuǎn)塔車床轉(zhuǎn)塔刀架部件設(shè)計含proe三維及3張CAD圖帶開題報告-獨家.zip

專用轉(zhuǎn)塔車床轉(zhuǎn)塔刀架部件設(shè)計含proe三維及3張CAD圖帶開題報告-獨家.zip,專用,車床,刀架,部件,設(shè)計,proe,三維,CAD,開題,報告,獨家 摘 要 轉(zhuǎn)塔車床是具有能裝多把刀的轉(zhuǎn)塔刀架的車床，由于轉(zhuǎn)塔刀架可以轉(zhuǎn)位,過去大多呈六角形,故轉(zhuǎn)塔車床舊稱六角車床。專用轉(zhuǎn)塔車床是針對某種零件專門設(shè)計的轉(zhuǎn)塔車床，本文主要是設(shè)計一種可以用于加工煤電鉆端蓋上的三組孔和有關(guān)的外圓及端面的專用轉(zhuǎn)塔車床的轉(zhuǎn)塔刀架。 此設(shè)計中對專用轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計，降低了機床的設(shè)計成本，同時能夠更好的適用于生產(chǎn)實踐。本文主要的設(shè)計內(nèi)容不是整個轉(zhuǎn)塔車床，而是對其轉(zhuǎn)塔刀架的結(jié)構(gòu)設(shè)計。轉(zhuǎn)塔刀架，主要由轉(zhuǎn)塔頭、轉(zhuǎn)塔滑座、轉(zhuǎn)塔導軌以及其他輔助元件組成。在設(shè)計過程中運用了類比的設(shè)計方法和大膽組合設(shè)計創(chuàng)新方法，改善了轉(zhuǎn)塔車床加工零件的精度。 該機床的傳動方式采用機械傳動與液壓傳動相結(jié)合的方式實現(xiàn)了加工過程的自動化，提高了機床的工作效率。 關(guān)鍵詞：專用轉(zhuǎn)塔車床；轉(zhuǎn)塔刀架；轉(zhuǎn)塔頭。 Abstract Turret lathe is can hold more knife lathe turret head, because of the turret head can transfer, most of the past a hexagonal, so the old turret lathe turret lathe. Special turret lathe is designed specifically for certain parts of the turret lathe, this paper is to design a kind of can be used for processing the three groups on the end cover of the coal electric drill holes and the end of the cylindrical and special turret lathe turret head. This design to the design of special turret head, reducing the costs of the design of the machine tool, at the same time can be better applied to the production practice. In this paper, the design of the content is not the whole turret lathe, but on its turret head structure design. Turret head, is mainly composed of the turret head, turret slide, turret guide rail and other auxiliary components. In the design process using the design method of analogy and bold combination design innovation method, improve the accuracy of the turret lathe machining parts. Tne transmission mode of the machine tool by adopting the combination of mechanical transmission and hydraulic transmission way to automate the process, improve the efficiency of the machine tool. Keyword: Special turret lathe; The turret head; The turret head. 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 選題的背景 1 1.2 數(shù)控機床常用的換刀裝置 1 1.3 數(shù)控刀架的發(fā)展方向與趨勢 3 1.4 課題研究的目的與意義 4 1.4.1 課題研究的目的 4 1.4.2 課題研究的意義 4 第2章 轉(zhuǎn)塔刀架總體方案設(shè)計 7 2.1 轉(zhuǎn)塔刀架總體方案設(shè)計 7 2.1.1 轉(zhuǎn)塔刀架的結(jié)構(gòu)形式選擇 7 2.1.2轉(zhuǎn)塔刀架的總體設(shè)計 7 2.1.3轉(zhuǎn)塔刀架的主要運動原理 8 2.1.4轉(zhuǎn)塔刀架的結(jié)構(gòu)圖 8 2.2 轉(zhuǎn)塔刀架的典型零部件設(shè)計 11 2.2.1 刀架軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 11 2.2.2 轉(zhuǎn)塔頭的設(shè)計 13 2.2.3 轉(zhuǎn)塔滑座結(jié)構(gòu)設(shè)計 14 2.2.5轉(zhuǎn)塔刀架齒輪傳動的設(shè)計 15 第3章 刀架輔助元件的設(shè)計和選用 19 3.1油箱的設(shè)計和功能 19 3.2 濾油器的設(shè)計 19 3.3　液壓缸的設(shè)計 20 3.3.1 液壓缸的選擇 20 3.3.2 液壓缸主要尺寸的計算 20 3.4活塞組件的設(shè)計和選用 22 3.4.1活塞的設(shè)計 22 3.4.2活塞桿及連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計 22 第4章 轉(zhuǎn)塔刀架液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計 25 4.1 液壓系統(tǒng)的組成部分及作用 25 4.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計和選用 26 總結(jié) 29 參考文獻 30 致謝 33 附錄 35 37 第1章 緒論 1.1 選題的背景 裝備制造業(yè)是一個國家工業(yè)的基礎(chǔ)，隨著科學技術(shù)的高速發(fā)展，裝備制造業(yè)對產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率的要求愈發(fā)強烈。在現(xiàn)在的制造技術(shù)中，數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)中的關(guān)鍵技術(shù)。 數(shù)控技術(shù)是一個國家現(xiàn)代制造水平的象征，它體現(xiàn)了一個國家現(xiàn)代制造技術(shù)的高效益和軟硬件發(fā)展的綜合水平。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，可以保證產(chǎn)品較高的加工精度以及加工質(zhì)量，還能提高整個制造業(yè)的自動化水平，提高工作效率，降低了成本。 專用轉(zhuǎn)塔車床是一臺可以對復雜零件進行一次性多工位多工序加工的自動化數(shù)控車床。本機床的加工對象主要針對盤蓋類、軸套類零件，在加工過程中可以根據(jù)轉(zhuǎn)塔頭的轉(zhuǎn)動自動更替刀具，對零件進行鉆、鏜、擴、鉸孔、攻絲等加工，提高了工作效率和自動化程度，更適應(yīng)生產(chǎn)的需求。 在轉(zhuǎn)塔車床中，轉(zhuǎn)塔刀架是一個很重要的部件?？梢赃@樣說，轉(zhuǎn)塔刀架的結(jié)構(gòu)和性能在一定程度上標志著數(shù)控車床的積水水平。其質(zhì)量的好壞、性能的優(yōu)劣以及選用的合適與否都直接影響著轉(zhuǎn)塔車床的應(yīng)用效果。 1.2 數(shù)控機床常用的換刀裝置 數(shù)控機床的優(yōu)點是能在一次裝夾中對零件的所有工序進行加工，這樣便縮短了工作時間，提高了工作效率，降低了生產(chǎn)成本。而這一切的關(guān)鍵，在于數(shù)控機床有自動換刀裝置。自動換刀裝置必須具有換刀時間短、刀具容量大、刀具重復定位精度高等特點。 數(shù)控機床的自動換刀裝置種類很多，主要分為以下兩大類： （1）轉(zhuǎn)塔式自動換刀裝置 帶有旋轉(zhuǎn)刀具的數(shù)控機床常采用轉(zhuǎn)塔頭式換刀裝置，如圖1-1所示。轉(zhuǎn)塔是由若干與主軸箱相連接的主軸組成，如數(shù)控鉆鏜床的多軸轉(zhuǎn)塔頭等。其轉(zhuǎn)塔頭上裝有幾個主軸，每個主軸上均裝有一把刀具，加工過程中轉(zhuǎn)塔頭可自動轉(zhuǎn)位實現(xiàn)自動換刀。主軸轉(zhuǎn)塔頭就相當于一個轉(zhuǎn)塔刀庫，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，換刀時間短，僅為2s左右。由于受空間位置的限制，主軸數(shù)目不能太多，主軸不見結(jié)構(gòu)不能設(shè)計得十分堅實，影響了主軸系統(tǒng)的剛度，通常只適用于工序較少、精度要求不高的機床，如數(shù)控鉆床，數(shù)控銑床等。 圖1-1轉(zhuǎn)塔式自動換刀裝置 （2）刀庫式自動換刀裝置 刀庫式自動換刀裝置主要有刀庫、選刀裝置、刀具交換機構(gòu)和刀具自動裝卸機構(gòu)組成。如圖1-2所示。這類換刀裝置的應(yīng)用最廣泛，但是一般是應(yīng)用于比較高端的數(shù)控機床上。刀庫又可以分為鏈式刀庫、盒式刀庫、圓盤式刀庫和其他刀庫。圖1-2中為鏈式刀庫。 圖1-2刀庫式自動換刀裝置 刀庫系統(tǒng)是提供自動化加工過程中所需之儲刀及換刀需求的一種裝置。其自動換刀機構(gòu)及可以儲放多把刀具的刀庫，改變了傳統(tǒng)以人為主的生產(chǎn)方式。借由電腦程序的控制，可以完成各種不同的加工需求，如銑削、鉆孔、鏜孔、攻牙等，大幅縮短加工時程，降低生產(chǎn)成本，這是刀庫系統(tǒng)的最大特點。 1.3 數(shù)控刀架的發(fā)展方向與趨勢 經(jīng)過近30年的發(fā)展，數(shù)控刀架主要發(fā)展為兩個大的類別：電動和液動。 電動刀架以歐洲為代表。典型結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。電動刀架的動力為力矩電機驅(qū)動，凸輪控制齒盤的松開和閉合。預定位由電磁鐵完成，位置信號由編碼器發(fā)出，利用齒輪減速機構(gòu)完成分度和松開動作。 圖1-3電動刀架 液動刀架以日本技術(shù)為基礎(chǔ)，主要代表為日本、韓國和我國的臺灣省。典型結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。采用液壓馬達驅(qū)動，采用間歇分度機構(gòu)圓柱凸輪進行分度和預定位。液壓松開和剎緊。 圖1-4液動刀架 隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，主要向高速、復合方向發(fā)展，主要體現(xiàn)在： （1） 高速化 開發(fā)式的伺服電機及驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展，使伺服電機驅(qū)動刀架技術(shù)得以快速發(fā)展。伺服電機代替了預定位裝置、發(fā)信裝置、簡化了刀架結(jié)構(gòu)，提高了換到速度。 （2） 復合化 車削中心的出現(xiàn)，使刀架技術(shù)向復合化的方向發(fā)展。動力刀架的出現(xiàn)，使得數(shù)控刀架增加了銑削功能。一般采用普通刀架外加伺服主軸電機驅(qū)動動力刀具，刀片采用VDI刀盤。 1.4 課題研究的目的與意義 1.4.1 課題研究的目的 轉(zhuǎn)塔刀架作為轉(zhuǎn)塔機床上重要的組成部分，對轉(zhuǎn)塔機床在加工過程中的應(yīng)用具有很很大的影響。本機床的設(shè)計總結(jié)了許多數(shù)控機床技術(shù)的設(shè)計經(jīng)驗，在原來普通轉(zhuǎn)塔車床的設(shè)計基礎(chǔ)上進行改進提升，使其可以更好的適應(yīng)生產(chǎn)的需要，同時更快的進行大批量的生產(chǎn)實踐，提高自動化程度。轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計主要分為機械和液壓兩個部分。機械部分為本設(shè)計的主要部分，主要包括對轉(zhuǎn)塔車床轉(zhuǎn)塔頭、轉(zhuǎn)塔滑座、齒輪傳動等機械部件的設(shè)計；液壓部分包括對液壓系統(tǒng)的設(shè)計。為了滿足此次設(shè)計的需求，需要對計算機和專業(yè)制圖軟件有著熟悉的運用，比如Pro/Engineer和AutoCAD等。此次設(shè)計是為了提高自己的機械設(shè)計的專業(yè)知識的綜合運用，同時培養(yǎng)自己在設(shè)計中獨立思考，總結(jié)經(jīng)驗的能力，鍛煉自己的實際動手能力，能夠虛心向?qū)熣埥虇栴}，大量翻閱書籍資料并運用到自己的設(shè)計中，今后能在機械設(shè)計工作中打下堅實的基礎(chǔ)。 1.4.2 課題研究的意義 隨著科技的日新月異，現(xiàn)在產(chǎn)品對數(shù)控機床的要求也越來越高，一般的數(shù)控機床已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代加工中一些零件對機床的要求。因此本次轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計就是在原有轉(zhuǎn)塔機床的基礎(chǔ)進行改進和提升，使其在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時，以最經(jīng)濟的方法、合理利用設(shè)備，最大限度的縮短加工時間和輔助時間，提高了自動化程度，從而得到最大化的經(jīng)濟效益于社會效益。 通過這次對轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計，可以更大踏實的掌握機械設(shè)計基礎(chǔ)知識和對數(shù)控機床的發(fā)展方向和趨勢有更深的認識。同時可以提升自己機械設(shè)計的能力，通過總結(jié)在設(shè)計中的問題與經(jīng)驗，更好的為自己以后的機械設(shè)計之路打下基礎(chǔ)，將來在工作中更好的發(fā)揮出自己的水平。 第2章 轉(zhuǎn)塔刀架總體方案設(shè)計 轉(zhuǎn)塔刀架是轉(zhuǎn)塔車床的重要部件之一，同時也是本次畢業(yè)設(shè)計機械部分的主要設(shè)計內(nèi)容。轉(zhuǎn)塔刀架上可以同時安裝多把刀具，通過轉(zhuǎn)塔頭的旋轉(zhuǎn)自動換刀，在轉(zhuǎn)塔滑座的進給運動和液壓驅(qū)動來實現(xiàn)自動循環(huán)加工。轉(zhuǎn)塔刀架主要用于對軸類和盤套類零件的鉆、擴、鉸孔、攻絲等加工。在一次裝夾過程中就能完成對零件的多個工序依次循環(huán)加工。 2.1 轉(zhuǎn)塔刀架總體方案設(shè)計 2.1.1 轉(zhuǎn)塔刀架的結(jié)構(gòu)形式選擇 轉(zhuǎn)塔刀架作為轉(zhuǎn)塔機床上的重要組成部分，主要作用是安裝各種輔助刀夾和刀具，對工件進行加工。轉(zhuǎn)塔刀架的結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)系到機床的加工精度、切削性能和自動化效率。 通過對機床刀架類型、性能及使用場所的綜合比較，結(jié)合本次設(shè)計的目的，本次設(shè)計的轉(zhuǎn)塔刀架選定為6工位，可以同時安裝3把車刀和3把鉆削刀具進行加工。 本轉(zhuǎn)塔刀架采用液壓刀架，液壓泵由電機驅(qū)動，執(zhí)行部件主要為液壓油缸。其中：刀盤的抬起動作由液壓油缸直接驅(qū)動；刀盤的轉(zhuǎn)位和分度依靠齒條齒輪傳動進行。 2.1.2轉(zhuǎn)塔刀架的總體設(shè)計 根據(jù)上一小節(jié)中所述，本設(shè)計中的轉(zhuǎn)塔刀架主要由轉(zhuǎn)塔頭、轉(zhuǎn)塔滑座、帶復位功能的活塞油缸、齒盤鎖緊裝置、齒條齒輪分度裝置等部分組成。其中轉(zhuǎn)塔頭可以安裝刀具，在液壓驅(qū)動下自動旋轉(zhuǎn)可以更替刀具；轉(zhuǎn)塔滑座提供進給運動，沿著滑座導軌的方向，輔助刀具參與到對零件的加工過程中；離合器在機器運轉(zhuǎn)中可將傳動系統(tǒng)隨時分離和結(jié)合，通過離合器轉(zhuǎn)塔刀架的運動可以改變速度；液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)換成機械能并作往復直線運動的執(zhí)行元件，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，運動平穩(wěn)，廣泛的運用于液壓系統(tǒng)中。 2.1.3轉(zhuǎn)塔刀架的主要運動原理 轉(zhuǎn)塔刀架的進給運動主要分為兩部分：立刀架沿著立刀架支架作上下的垂直進給運動和沿著床身作左右的縱向進給運動。轉(zhuǎn)塔頭裝在轉(zhuǎn)塔滑座，滑座可沿床身導軌作縱向進給運動，有進給油缸驅(qū)動?；苿有谐逃啥ㄎ还闹械穆輻U控制。定位鼓端面上裝有6個定位螺桿。轉(zhuǎn)塔頭轉(zhuǎn)一次位，經(jīng)套、錐齒輪和軸使定位鼓也轉(zhuǎn)一次位，以變換相應(yīng)的定位桿。轉(zhuǎn)塔刀架自動循環(huán)為：滑座快進—工進—快退—轉(zhuǎn)塔頭松開和抬起—轉(zhuǎn)塔頭轉(zhuǎn)位—轉(zhuǎn)塔頭反靠定位—轉(zhuǎn)塔頭夾緊。 轉(zhuǎn)塔刀架是由液壓系統(tǒng)進行控制，加工循環(huán)結(jié)束后，床鞍退至床身末端，刀架進行轉(zhuǎn)位。刀架轉(zhuǎn)位時，油缸通過杠桿帶動中心軸控制轉(zhuǎn)塔頭抬起，使刀架轉(zhuǎn)過60°。轉(zhuǎn)位后，刀架由定位螺桿定位，轉(zhuǎn)位油缸回油復位，至此轉(zhuǎn)塔刀架轉(zhuǎn)位結(jié)束。 轉(zhuǎn)塔頭的抬起：轉(zhuǎn)塔頭又稱為刀盤，轉(zhuǎn)塔刀架工作換刀動作就是轉(zhuǎn)塔頭抬起，所以說驅(qū)動轉(zhuǎn)塔頭的抬起的裝置必須可靠、精準。在本文中，采用帶復位的液壓油缸來進行驅(qū)動轉(zhuǎn)塔頭的抬起。 轉(zhuǎn)塔頭的分度和轉(zhuǎn)位：在轉(zhuǎn)塔頭抬起之后，就要進行轉(zhuǎn)塔頭的轉(zhuǎn)位。轉(zhuǎn)塔頭抬升后，有撥叉將離合器相分離，再由油缸中的和齒輪相嚙合的活塞齒條作往復運動，經(jīng)圓柱齒輪、主鍵套、蓋帶動轉(zhuǎn)塔頭轉(zhuǎn)位或作反靠定位。轉(zhuǎn)位和定位完畢后，復位油缸中的活塞桿下降，離合器鎖緊，轉(zhuǎn)塔頭便不能在旋轉(zhuǎn)。若杠桿右端擋塊壓下微動開關(guān)時，發(fā)出訊號，使滑座進給和主軸轉(zhuǎn)動作切削加工[12]。 2.1.4轉(zhuǎn)塔刀架的結(jié)構(gòu)圖 本設(shè)計中的轉(zhuǎn)塔刀架的總體結(jié)構(gòu)如下圖2-1所示。圖中各個序號所代表的的零件如表2-1。轉(zhuǎn)塔刀架的機構(gòu)是用三維繪圖軟件Pro/E完成。圖2-2是用Pro/E完成繪制的轉(zhuǎn)塔刀架結(jié)構(gòu)圖。 圖2-1 轉(zhuǎn)塔刀架總體結(jié)構(gòu)圖  表2-1 轉(zhuǎn)塔刀架零件明細表 圖2-2 轉(zhuǎn)塔刀架三維圖 2.2 轉(zhuǎn)塔刀架的典型零部件設(shè)計 在零件的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計中，每一個零件都不能單獨地設(shè)計出來，必須在設(shè)計的時候統(tǒng)籌全局，結(jié)合相關(guān)零部件來設(shè)計。只有這樣設(shè)計出來的零件，才能裝配成一個合格的部件及產(chǎn)品。零件的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計是生成產(chǎn)品的關(guān)鍵，是CAD造型和CAM加工的前提。 2.2.1 刀架軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.2.1.1 刀架軸的工藝性和結(jié)構(gòu)形式設(shè)計 軸是組成刀架的重要零部件之一，在設(shè)計中主要考慮的是軸的剛度，本文中選用常用的45號鋼，進行調(diào)制處理能滿足軸的剛度要求。根據(jù)軸的工藝性和可靠性要求，刀架軸的固定主要選擇了軸肩定位，螺母的軸向定位，軸套，彈性擋圈，軸端擋圈，平鍵和螺釘?shù)确绞健? 刀架的軸承主要選用了滑動軸承和推力軸承。 1、 軸上零件軸向固定方式 1）軸肩固定，結(jié)構(gòu)簡單、定位可靠，可承受較大的軸向力。 2）套筒固定，結(jié)構(gòu)簡單、定位可靠，軸上不需開槽、鉆孔和切制螺紋，因而不影響軸的疲勞強度。一樣用于零件間距離較小場合，以免增強結(jié)構(gòu)重量。 3）圓螺母固定，固定可靠，拆裝方便，可承受較大的軸向力。由于軸上切制螺紋，使軸的疲勞強度降低。常用于雙圓螺母或圓螺母與止動墊片固定軸端零件，當零件間距較大時，亦可用圓螺母代替套筒以減小結(jié)構(gòu)重量。 4）軸端擋圈固定，適用于固定軸端零件，可承受劇烈震動和沖擊載荷。 5）彈性擋圈固定，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，只能承受很小的軸向力，常用于固定滾動軸承。 2、 軸上零件的周向固定方式 1）平鍵固定，制造簡單，拆卸方便，對中性好。用于較高精度、高轉(zhuǎn)速及受沖擊或變載荷作用下的固定連接中，還可用于一般要求的導向連接中。 2）緊定螺釘固定，結(jié)構(gòu)簡單，不僅可以縱向定位，還能軸向定位，承受不大的軸向力。 3）花鍵固定，承載能力高、定心性及導向性好，制造困難，成本較高。適用于載荷較大，對定心精度要求較高的滑動聯(lián)接或固定聯(lián)接。 2.2.1.2主軸的設(shè)計和計算 根據(jù)刀架主軸傳遞的功率和轉(zhuǎn)速，以及軸的強度公式，計算得到最小直徑為76mm，由于主軸為空心軸，所以內(nèi)徑為60mm。根據(jù)本設(shè)計中的具體要求，設(shè)計主軸如下圖2-3所示。 圖2-3 轉(zhuǎn)塔刀架主軸 2.2.2 轉(zhuǎn)塔頭的設(shè)計 舊時的轉(zhuǎn)塔機床都采用轉(zhuǎn)臺式自動換刀裝置。本次設(shè)計的轉(zhuǎn)塔機床的換刀采用轉(zhuǎn)塔頭式換刀裝置。其轉(zhuǎn)塔頭的各面都具有專用刀具的安裝孔，可以同時安裝多把刀具。在加工過程中，可以根據(jù)零件的不同要求來跟換不同的刀具來進行加工，提高生產(chǎn)效率。轉(zhuǎn)塔頭在設(shè)計中拆裝簡單方便，降低了操作的難度，可以在必要的時候更換轉(zhuǎn)塔頭。為了提高轉(zhuǎn)塔頭在加工的效率，采用由液壓驅(qū)動依次轉(zhuǎn)位的方式，變換加工刀具[10]。轉(zhuǎn)塔頭不同于普通機床的轉(zhuǎn)塔頭，它可以在一般轉(zhuǎn)塔頭的基礎(chǔ)上進行了改進，可以安裝更多的刀具。 轉(zhuǎn)塔頭的結(jié)構(gòu)圖如圖2-4所示。 圖2-4 轉(zhuǎn)塔頭的結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)塔頭的設(shè)計預留了刀具的安裝夾具的安裝位置，夾具可以徑向安裝，也可以周向安裝。安裝夾具后的轉(zhuǎn)塔頭如圖2-5所示。 圖2-5 安裝夾具后的轉(zhuǎn)塔頭 2.2.3 轉(zhuǎn)塔滑座結(jié)構(gòu)設(shè)計 轉(zhuǎn)塔刀架的滑座是和轉(zhuǎn)塔刀架的轉(zhuǎn)塔頭安裝在一起的，轉(zhuǎn)塔滑座按照導軌的方向運動。轉(zhuǎn)塔頭上安裝的刀具在轉(zhuǎn)塔滑座的提供的進給運動下，對零件進行加工，保證零件上的各個工序的完成。轉(zhuǎn)塔滑座是由進給油缸提供動力進行運動，其行程是由定位鼓中的定位螺桿所控制的。滑座的合理設(shè)計能夠保證機床的工作效率和加工零件的尺寸精度。 轉(zhuǎn)塔滑座的結(jié)構(gòu)圖如圖2-2所示。 2.2.4 滑座導軌結(jié)構(gòu)設(shè)計 轉(zhuǎn)塔刀架的滑座是沿其導軌運動的，因此導軌的設(shè)計對刀架的運動方式和方向有重要的作用。導軌的質(zhì)量對機床剛度、加工精度和使用壽命具有很大的影響。作為機床進給系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，數(shù)控機床的導軌比普通機床的導軌要求更高。希望其高速進給時不發(fā)生振動，低速進給時不出現(xiàn)爬行，領(lǐng)命度高，耐磨性好，可在重載下長期連續(xù)工作，精度保持性好等。 滾動導軌的摩擦因數(shù)小，摩擦因數(shù)一般在0.0025~0.005的范圍內(nèi)，動、靜摩擦因數(shù)基本相同，啟動阻力小，不易產(chǎn)生沖擊，低速運動穩(wěn)定性好；定位精度高，運動平穩(wěn)，微量移動準確；對防護的要求高，結(jié)構(gòu)復雜；磨損小，精度保持性好，壽命長[11]。 本次設(shè)計選用滾動導軌塊，它是一種滾動體做循環(huán)運動的滾動導軌。如下圖所示。 它有防護板、端蓋、滾珠、導向片、保持器和本體組成。在使用時，滾動導軌塊安裝在運動部件的導軌面上，每一段導軌至少用兩塊，導軌塊的數(shù)目與導軌的長度和負載的大小有關(guān)，與之相配的導軌多用鑲鋼的導軌。當運動部件移動時，滾珠在支承部件的導軌面與本體之間滾動，同時又繞本體循環(huán)滾動，滾柱與運動部件的導軌面不接觸，因而該導軌不需硬磨光。滾動導軌塊的特點是剛度高，承載能力大，便于拆裝。 2.2.5轉(zhuǎn)塔刀架齒輪傳動的設(shè)計 齒輪傳動是應(yīng)用非常廣泛的一種機械傳動，各種機床的傳動裝置中幾乎都有齒輪的傳動。在數(shù)控機床中采用齒輪傳動裝置可以使?jié)L珠絲杠和工作臺的轉(zhuǎn)動慣量在系統(tǒng)占有較小的比重，同時保證工作臺的運動精度。 齒輪傳動的類型很多，一般常用的有直齒輪傳動、斜齒輪傳動、螺旋齒輪傳動、圓弧圓柱齒輪傳動、球面齒輪傳動、內(nèi)齒輪傳動等。 由于本次設(shè)計的專用轉(zhuǎn)塔車床的轉(zhuǎn)塔刀架刀具傳遞范圍和切削功率比較大以及加工的難易程度，承載能力要求較高。為了滿足要求，所以選以斜齒圓柱齒輪傳動來實現(xiàn)刀具的旋轉(zhuǎn)。 齒輪的主要參數(shù)和設(shè)計計算 初步確定齒輪的基本參數(shù)和主要尺寸 計算小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩。 選擇齒輪類型。 初估齒輪圓周速度。根據(jù)齒輪傳動的工作條件（中速、中載，等），可選用直齒圓柱齒輪傳動，也可選用斜齒圓柱齒輪傳動。選擇斜齒圓柱齒輪傳動。 選擇齒輪傳動的精度等級。 按估計的圓周速度，查表初步選用8級精度。 初選參數(shù) 初選：, =25，= u=253.8=95，==0 初步計算齒輪的主要尺寸。 因電動機驅(qū)動，載荷沖擊，齒輪速度不高，非對稱布置，軸的剛性較小，取K=1.5.查表得=2.45；=；取=0.8，=0.989，。 初級計算出齒輪的分度圓直徑、模數(shù)、中心距a等主要參數(shù)和幾何尺寸： = = 63.03 mm 取標準模數(shù)，則中心距 圓整后取。 調(diào)整螺旋角： 計算分度圓直徑： 注意：螺旋角應(yīng)精確到秒；分度圓直徑至少要精確到小數(shù)點后兩位，且兩齒輪分度圓半徑之和應(yīng)等于圓整后的中心距，即。 計算圓周速度： 與估計值相近。 計算齒寬： 大齒輪 小齒輪 2．驗算齒輪的彎曲疲勞強度 1）計算當量齒數(shù)： 查機《械設(shè)計手冊》得，；取. 2) 計算彎曲應(yīng)力： 通過上面計算所得到的基本參數(shù)和尺寸能滿足功能要求和強度要求，是一個可行的方案，齒輪的瞬時傳動比恒定，工作平穩(wěn)較高。 第3章 刀架輔助元件的設(shè)計和選用 轉(zhuǎn)塔刀架除了有轉(zhuǎn)塔頭、轉(zhuǎn)塔滑座、齒輪、刀架主軸、軸承等基本元件外，還有很多輔助元件，如油缸、液壓缸、拔叉、活塞桿、定位銷等。從轉(zhuǎn)塔刀架的工作原理看，這些輔助元件起了非常重要的作用，從而保證了轉(zhuǎn)塔刀架的正常工作和運動。他們對系統(tǒng)的正常工作、工作效率、使用壽命等影響極大。因此，在設(shè)計、制造和使用轉(zhuǎn)塔機床的時候，對輔助元件必須足夠的重視。 3.1油箱的設(shè)計和功能 油箱的用途主要是存儲油液，此外還可以起到散熱、逸出混在油中空氣、沉淀油液中污物等作用，有時還兼作液壓元件安裝臺。油缸中的散量是決定油缸容量、結(jié)構(gòu)的主要因素。油缸中得熱量經(jīng)過油與油、油與金屬、金屬與空氣的接觸而傳導到低溫的大氣中去得。在散熱過程中油與油之間的導熱性最差，是散熱的主要矛盾。單純依靠增大油缸容積提高散熱效果是不顯著的。為了加快油缸中的油液不斷流動，是熱油與箱避充分接觸。 油箱在設(shè)計的時候考慮到吸油管和回油管距離應(yīng)盡量遠，吸油側(cè)和回油側(cè)用隔板隔開，以增大油箱內(nèi)油液循環(huán)的距離，這樣有利于油液的冷卻和油液中得氣泡冒出，并使雜質(zhì)沉淀在回油管一側(cè)。隔板的高度約為右面高度的四分之三。油缸上得蓋板及油管進、出口加密封裝置，注油口應(yīng)有慮油網(wǎng)。密封的油缸應(yīng)有通氣孔，以使在通常情況下油缸內(nèi)的壓力保持為大氣壓。油缸便于維修和清洗，為了便于放油，油箱的地面有適當?shù)男倍?，并設(shè)置放油閥，在油缸側(cè)壁易見處設(shè)置油位顯示器[13]。 3.2 濾油器的設(shè)計 液壓系統(tǒng)中適用的液壓油中含有各種的雜質(zhì)。這些雜質(zhì)可引起運動零件表面劃傷，加速零件的磨損、使壽命降低，同時雜質(zhì)還會堵塞節(jié)流口以及引起滑閥卡死等，造成工作部件的運動不穩(wěn)定、動作失調(diào)等故障。嚴重的會使液壓系統(tǒng)無法工作，因此為保持油液的清潔對油液進行過濾是十分重要的。 濾油器的種類很多，對它們的基本要求是：對于一般液壓系統(tǒng)在選擇濾油器時，應(yīng)考慮使油液中得顆粒尺寸小于液壓元件縫隙尺寸；對于隨動液壓系統(tǒng)，則應(yīng)選擇過濾精度很高的路由器。對過濾油器的一般要求是：在一定的溫度下，有良好的抗腐蝕性和足夠的壽命；清洗維修時比較方便，容易更換過濾的材料；過濾器有一定的機械強度，使其不受油的壓力而損壞；本機床在選用網(wǎng)式濾油器，過濾精度與銅絲網(wǎng)層數(shù)及網(wǎng)孔大小有關(guān)，安裝在吸油管上。其結(jié)構(gòu)簡單，通流能力大，清洗方便。 3.3　液壓缸的設(shè)計 3.3.1 液壓缸的選擇 液壓缸有多種類型，按照輸出運動形式可分為推力液壓缸和擺動液壓缸；按照作用的方式可以分為單作用式和雙作用式；按照結(jié)構(gòu)特點又可以分為活塞式、柱塞式、組合式和擺動式液壓缸四種類型。 1）柱塞式液壓缸，簡稱柱塞缸，是一種單作用的液壓缸。柱塞缸的缸筒固定，工作部件與柱塞相連，由柱塞帶動只能向一個方向運動，回程時需要外力或者自重驅(qū)動。 2）活塞式液壓缸，按照其結(jié)構(gòu)分又可以分為單杠式和雙杠式兩種，其固定方式有缸體固定和活塞固定兩種。 3）伸縮液壓缸，又稱多級液壓缸或組合液壓缸，是一種應(yīng)用比較廣泛的專用液壓缸。按完成一次工作循環(huán)的供液次數(shù)不同，可分為單作用和雙作用多級液壓缸，其中單作用多級液壓缸為柱塞式伸縮液壓缸，雙作用多級液壓缸為活塞式伸縮液壓缸[14]。 由于轉(zhuǎn)塔車床的上的進給傳動運動主要分為兩部分：立刀架沿著立刀架支架作上下的垂直進給運動；轉(zhuǎn)塔刀架沿著床身作左右的縱向進給運動。該液壓缸主要用于驅(qū)動刀架主軸的直線往反運動.故選用雙作用單桿活塞缸。 3.3.2 液壓缸主要尺寸的計算 液壓缸的主要尺寸指缸筒內(nèi)徑D和活塞桿直徑d等。液壓缸的內(nèi)徑和活塞桿的直徑的確定方法和使用的液壓缸設(shè)備類型有關(guān)，通常根據(jù)液壓缸的推理和液壓缸的有效工作壓力來決定。液壓缸的缸筒直徑D的計算有以下兩種方法：一是按作用力（負載）大小和預選的設(shè)計壓力進行計算；二是按活塞的運動速度要求和液壓缸的流量進行計算。無論采用上述何種方法，計算出來的液壓缸內(nèi)徑D應(yīng)按國家標準規(guī)定的缸筒內(nèi)徑系列圓整為標準值。液壓缸的工作壓力。為了快進、快退速度相等，選差動液壓缸。液壓缸有桿腔壓力必須大于無桿腔，計算兩者差；液壓缸回油腔應(yīng)有背壓，設(shè)背壓為； 計算液壓缸的主要尺寸： 選擇液壓缸有效工作面積和液壓馬達幾何排量 由 得： 液壓缸直徑為 取標準直徑；因為,所以 式中 F ——液壓缸的理論拉力； p ——供油壓力； D ——缸筒內(nèi)徑； d ——活塞桿直徑； ——機械效率； A ——液壓缸有效工作面積。 根據(jù)選擇的液壓缸內(nèi)徑D與活塞直徑d可進行液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。在設(shè)計過程中，確定其他結(jié)構(gòu)參數(shù)，同時可以進行強度和剛度的校核。計算出液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿的直徑d圓整到國家技術(shù)標準規(guī)定[15]。 3.4活塞組件的設(shè)計和選用 3.4.1活塞的設(shè)計 在本設(shè)計中，活塞的作用是用來抬升轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)塔頭，所以行程較短，此時、活塞與活塞桿相差不大或特殊需要時，活塞與活塞桿為整體式零件，常用材料為45號鋼。 由于活塞桿要帶動主軸的抬升，為了結(jié)構(gòu)緊湊，所以活塞桿設(shè)計成了空心的結(jié)構(gòu)，空心的活塞桿部分通過軸向定位裝置和主軸固結(jié)在一起，這樣，活塞桿的移動就直接驅(qū)動了轉(zhuǎn)塔頭的抬升。具體結(jié)構(gòu)形式如圖3-1所示。從左到右依次為：缸體、復位彈簧、活塞桿和缸蓋。其中復位彈簧的作用是當轉(zhuǎn)塔刀架完成換刀后，轉(zhuǎn)塔頭下降，復位時所用。 圖3-1活塞組件的結(jié)構(gòu)形式 為了保證缸筒與活塞的密封性，活塞上通常要裝有密封圈和支承環(huán)。對于采用支承環(huán)的活塞，材料通常選用20、35、45號鋼。未采用支承環(huán)時，多采用高強度鑄鐵、耐磨鑄鐵、球墨鑄鐵及其他耐磨合金。一些連續(xù)工作的高耐久性活塞，可在鋼制活塞的外表面燒焊青銅合金或噴鍍尼龍材料。機床在設(shè)計的時候考慮到經(jīng)濟性和活塞的工作性能能夠滿足機床的工作，采用支承環(huán)的活塞，其材料則選用45號鋼。 3.4.2活塞桿及連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計 活塞桿一般采用實心結(jié)構(gòu)，材料通常選用35或者45號鋼。但是在本設(shè)計中，活塞桿采用空心結(jié)構(gòu)，材料通常為35號鋼或者45號無縫鋼管。 為了提高耐磨性和耐腐蝕性，活塞桿要進行熱處理并鍍鉻，中碳鋼調(diào)質(zhì)硬度HB230~280，高碳鋼可調(diào)質(zhì)或淬火處理，淬火硬度HRC50~60，最后鍍鉻并拋光，鍍層厚度為0.015~0.05mm。活塞桿表面粗糙度為0.016~0.63?；钊麠U與活塞的連接方式有多種，如焊接式、內(nèi)置螺母式、卡鍵式等，其中卡鍵式應(yīng)用比較廣泛。 第4章 轉(zhuǎn)塔刀架液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計 液壓傳動系統(tǒng)的工作原理是以液體作為工作介質(zhì)，利用液體的壓力能來傳遞動力和運動的。在液壓系統(tǒng)工作時，必須對油液進行方向、流量和壓力的控制與調(diào)節(jié)，以適應(yīng)工作部件對方向、速度和力的要求。液壓系統(tǒng)是轉(zhuǎn)塔機床實現(xiàn)自動進給運動和輔助運動（快進、快退、分齒等）的主要動力裝置。 轉(zhuǎn)塔刀架的進給運動是機床的基本運動之一，對于零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率都有直接的影響。采用液壓傳動系統(tǒng)，能進行無級調(diào)速，這是機械傳動無法做到的，液壓傳動具有體積小、慣性小、響應(yīng)快的優(yōu)點。這樣轉(zhuǎn)塔刀架在進給的時候可以更平穩(wěn)，速度可以更快，對零件的精度更高、效率更高。同時液壓傳動系統(tǒng)以液壓油作為工作介質(zhì)，具有良好的潤滑條件，可延長刀架的使用壽命。 轉(zhuǎn)塔車床的上的進給傳動運動主要分為兩部分：立刀架沿著立刀架支架作上下的垂直進給運動；轉(zhuǎn)塔刀架沿著床身作左右的縱向進給運動。而液壓傳動系統(tǒng)的作為其動力裝置，可以使機床在進給運動時，速度比較穩(wěn)定，并且具有良好的低速穩(wěn)定性，易于實現(xiàn)復雜的自動工作循環(huán)。 4.1 液壓系統(tǒng)的組成部分及作用 液壓系統(tǒng)是由若干液壓元件和管路組成以完成一定動作的整體。如果液壓系統(tǒng)中含有伺服控制元件，則稱為液壓伺服系統(tǒng)；如果不使用或明確說明了伺服控制元件，則稱為液壓傳動系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)功能不一，形式各異，無論是簡單的液壓千金頂，還是其他復雜的液壓系統(tǒng)都是由動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件、工作介質(zhì)組成的。 本機床的動力元件是液壓泵，其作用是利用密封的容積變化，將電動機的輸入機械能轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ饕后w的壓力能，是液壓系統(tǒng)的能源裝置。執(zhí)行元件是液壓缸和液壓馬達，作用是將液壓能轉(zhuǎn)換成機械能的裝置，前者是將液壓能轉(zhuǎn)化成往復直線運動，輸出力和速度，后者是將液壓能轉(zhuǎn)換成連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動，輸出扭矩和轉(zhuǎn)速?？刂圃且簤洪y，它控制液體壓力、流量和流動方向[16]。輔助元件很多，包括油箱、濾油器、管道、管接頭等等，他們雖然是輔助元件，但是在液壓系統(tǒng)中是必不可少的，而且它們的功能是多方面的，各不相同。工作介質(zhì)為液壓油，液壓系統(tǒng)通常都用液壓油作為工作介質(zhì)，它是能量的載體，也是液壓傳動系統(tǒng)最本質(zhì)的組成部分。液壓系統(tǒng)沒有工作介質(zhì)也就不能構(gòu)成液壓傳動系統(tǒng)，它的重要性不言而喻。 4.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計和選用 液壓系統(tǒng)是機械設(shè)備的一種動力裝置，因此，它的設(shè)計是整個機床設(shè)備的一部分，必須與刀架的設(shè)計聯(lián)系在一起同時進行。一個完整的液壓系統(tǒng)主要由動力裝置、執(zhí)行裝置、控制與調(diào)節(jié)裝置、輔助裝置和傳動介質(zhì)組成。 轉(zhuǎn)塔刀架的進給運動是由液壓驅(qū)動的，床身連接有油缸座，油缸座上固定有進給油缸，活塞桿通過支架與轉(zhuǎn)塔刀架連接。工作時，活塞桿帶動轉(zhuǎn)塔刀架沿床身導軌移動。本機床選用的液壓缸型號為。其液壓系統(tǒng)圖為： 圖4-1 液壓原理圖 其工作過程： 液壓泵的轉(zhuǎn)子由電機帶動旋轉(zhuǎn)，從油箱中吸油，油液經(jīng)過濾器通過油管進入液壓泵后，將其有壓力的油液輸入管路。在工作時，油液通過節(jié)流閥流至換向閥，由于換向閥閥心處于中間位置，油口與油口均不相通，液壓缸的左、右腔不通壓力油，所以活塞及工作臺停止轉(zhuǎn)動。向右扳動手柄，使換向閥閥心處于最右端位置，此時油口于油口相通，這樣壓力油液流入液壓缸的左腔，液壓缸右腔的油液經(jīng)油口流回油箱，于是活塞帶動工作臺向右運動。向左扳動手柄時，使換向閥閥心處于最左端位置，此時壓力油經(jīng)油口流進液壓缸的右室，液壓缸左腔的油液經(jīng)油口流回油箱，于是活塞帶動工作臺向左運動。因此，換向閥的工作位置反復變換時，就能不斷改變壓力油的通路，使活塞及工作臺不斷換向，以實現(xiàn)工作臺所需的往復運動。 當壓下行程開關(guān)2S后，電磁鐵3Y得電，電磁換向閥25閥芯左移，此時，液壓缸26的活塞向右運動，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)塔頭的松開和抬起，其進油路：濾油器1----變量泵2----電磁換向閥25（左）----液壓缸26左腔；回油路：液壓缸26左腔---換向閥25（左）----溢流閥24----油箱；滑座上的行程擋塊壓下行程閥11的開關(guān)，使油路15和油路10斷開，從調(diào)速閥14出來，經(jīng)油路10到達液壓缸9的左腔。電磁鐵1Y繼續(xù)通電，液壓換向閥5和電磁閥7仍處于左端位置。由于進油必須經(jīng)過調(diào)速閥，所以系統(tǒng)的壓力升高，將液壓順序閥18接通；當滑座碰到擋鐵后，滑座停止運動，這是，泵的壓力升高，流量減小，液壓系統(tǒng)的壓力進一步升高，直至輸出流量僅能補償系統(tǒng)泄漏為止，此時，液壓缸左腔壓力隨之升高，壓力繼電器13動作并發(fā)出信號，滑座退回[17]。液壓缸28的活塞桿繼續(xù)向右移動，直至碰到行程開關(guān)5S，此時電磁換向閥25閥芯右移，液壓缸26活塞左移，來實現(xiàn)轉(zhuǎn)塔頭夾緊。 時間繼電器延遲發(fā)出信號，這是電磁換向閥切換工位，控制油液使液動換向閥切換右工位，此時，由于滑臺返回時負載小，系統(tǒng)壓力較低，變量泵2的流量由自動增到最大，則動力滑臺快速移動。 進油路：慮油器1----變量泵2----管路6-----單向閥3----管路4----液動換向閥5----管路9----液壓缸10右腔； 回油路：液壓缸10左腔----管路11-----單向閥12-----管路17------換向閥5----管路19-----油箱。 工作臺移動的速度似有節(jié)流閥來調(diào)節(jié)的，當節(jié)流閥開大時，單位流量內(nèi)流入液壓缸的壓力油液增多，工作臺的移動速度增大；反之，當節(jié)流閥關(guān)小時，單位時間內(nèi)流入液壓缸的壓力油液減少，工作臺的移動速度減慢。 液壓傳動也機械傳動相比，在同等體積下，液壓裝置能產(chǎn)生更大的動力。在同等功率下，液壓裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，具有更大的功率密度；在液壓傳動裝置中，由于油液的不可壓縮性，依靠油液的連續(xù)流動進行傳動，且油液有吸振能力，在油路中還可以設(shè)置液壓緩沖裝置，估傳動十分平穩(wěn)，易于實現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向。液壓缸和液壓馬達能夠在長期高速狀態(tài)下工作不會過熱，同時采用了很多安全保護措施，能自動防止過載。 總結(jié) 本文是轉(zhuǎn)塔式刀架的設(shè)計，在文中主要是進行了轉(zhuǎn)塔式刀架的總體設(shè)計和關(guān)鍵零部件的設(shè)計，并對零件進行了強度校核。而且還對系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)進行了設(shè)計。 畢業(yè)設(shè)計是對大學期間的學習知識的概括與總結(jié)，通過本次畢業(yè)設(shè)計，我不但回顧了大學所學的基礎(chǔ)與專業(yè)知識，而且進一步有了一定的設(shè)計方面的經(jīng)歷與經(jīng)驗。這對我今后的學習以及工作可謂意義重大。在轉(zhuǎn)塔式刀架的設(shè)計中運用了Autocad和Pro/E的制圖軟件，讓我自己的專業(yè)技能有了很大的提高。同時通過對資料的查閱，我知道了數(shù)控機床轉(zhuǎn)塔刀架現(xiàn)階段我國的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展方向。同時在齒輪傳動的設(shè)計和數(shù)據(jù)的計算中得到了老師與同學的幫助，提高了自己的專業(yè)知識和動手能力。 當然，由于時間以及本人的知識有限，本次設(shè)計仍然存在很好不足之處，望各位領(lǐng)導與老師批評指正！ 參考文獻 [1] 田培棠，石曉輝，米林.機械零部件設(shè)計手冊. 北京：國防工業(yè)出版社，2011. 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