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CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY畢 業(yè) 設 計 說 明 書題目： T H6363B臥 式 加 工 中 心 回 轉 工 作 臺 設 計 二級學院（直屬學部）： 機電工程學院 專業(yè)：機械設計制造及其自動化 班級： 學生姓名： 學號： 指導教師姓名： 職稱： 評閱教師姓名： 職稱： KC021-1常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文1摘 要本文主要論述了 TH6363B 臥式加工中心的回轉工作臺的設計過程。工作臺是加工中心的重要部分。加工中心機床除了沿 X、Y 和 Z 三個坐標軸直線進給運動外，往往還帶有繞 X、Y 和 Z 軸的圓周進給運動。一般圓周進給運動由回轉工作臺來實現(xiàn)。TH6363B 臥式加工中心的回轉工作臺是采用分度工作臺的設計。工作臺分度轉位動作包括：工作臺抬起，齒盤脫離嚙合，完成分度前的準備工作；回轉分度；工作臺下降，齒盤重新嚙合，完成定位夾緊共三個步驟。正文部分著重講述了電機、同步帶和主要軸承的選擇及鼠牙盤、同步帶輪、液壓系統(tǒng)和傳動齒輪的設計計算。設計過程中使用 CAD 技術進行設計。關鍵詞：工作臺 分度 轉位 齒盤2Abstract：This article discusses TH6363B horizontal machining center of the rotary table of the design process. Table is an important part of the processing centers. In addition to machine processing center along the X, Y and Z coordinates of three straight into the shaft to the movement, often with around X, Y and Z axis into the circle to the campaign. General circle feed from the rotary table movement to achieve. TH6363B horizontal machining center of the rotary table is used at the design of the workstation. Table-degree turn in action include: table lifted, the tooth was out of mesh, at the completion of the preparatory work before; rotary points; table dropped, Gear re-engagement, targeting completion of clamping a total of three steps. Focus on the body of the motor, belt and the main bearings and the choice of mice teeth set, timing belt pulleys, hydraulic systems and transmission gear design and calculation. The process of designing the use of CAD technology design.Key words：Table Indexing Transposition Gear常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文3目 錄前言第一章 緒論 11.1 加工中心的功能及其特點 .11.2 加工中心的結構組成 .21.3 加工中心的發(fā)展趨勢 .31.4 本文研究目的和主要研究內容 .6第二章 TH6363B 加工中心回轉工作臺設計方案的擬訂 .72.1 加工中心常用回轉工作臺簡介 72.2 本課題設計方案的擬訂 .72.3 本課題設計的回轉工作臺原理簡介 .82.4 設計方案具體操作技術路線簡介 .9第三章 回轉工作臺設計 .103.1 回轉工作臺的主要設計內容 103.1.1 電機的選擇 .103.1.2 傳動比的分配及傳動效率的計算 .113.1.3 同步帶的選擇及同步帶輪的設計計算 .123.1.4 圓錐齒輪的設計計算 .1243.1.5 圓柱齒輪的設計計算 .153.1.6 鼠牙盤的設計計算 .193.1.7 液壓系統(tǒng)的設計計算 .233.1.8 主要軸承的選擇 .243.1.9 潤滑與密封 .263.1.10 其他元件的選擇 273.2 繪制回轉工作臺總圖和零件圖 27結論 28謝辭 29參考文獻 30前 言機械工業(yè)擔負著國民經濟各部門，包括工業(yè)、農業(yè)、和社會生活各個方面提供各種性能先進、價格低廉、使用安全可靠的技術裝備的任務，所以在現(xiàn)代化建設中是舉足輕重的。市場競爭的生命力在于產品的水平。任何科技成果要轉變?yōu)楦偁幜Φ纳唐?，設計起著關鍵性的作用。機械設計是機械產品研制的第一道工序，設計工作的質量和水平，直接關系到產品質量、性能、研制周期和技術經濟效益。工業(yè)發(fā)達的國家都十分重視產品設計：美國認為，設計是一本萬利的事，對產品設計投資 1 美元，帶來的利潤卻是 1500 美元；英國認為：產品設計是英國工業(yè)的命脈，英國工業(yè)革新必須以設計為中心，始終應把產品設計多為企業(yè)的頭等大事，應時常探索研究使產品設盡善盡美；法國認為：設計是工業(yè)的生命，要培養(yǎng)超一流設計大師，要大膽啟用有才華和有實踐工作經驗的設計人員。隨著科學技術的進步與發(fā)展，數(shù)控機床及加工中心的應用已日趨普及，現(xiàn)代數(shù)控加工技術使得制造過程發(fā)生了巨大的變化，對技術人員的要求也越來越高。因此，我們要充分了解和熟悉現(xiàn)代數(shù)控機床的基本知識，使企業(yè)盡可能投入少，見效快，讓資源合理化運用、讓投資更加合適已成為眾多企業(yè)所不可忽視的一項重要任務。課題的設計對于我們綜合運用所學的理論知識和技能方面有很大的幫助，并要求我們必須具備扎實的機械設計基礎，具有全方面的機械專業(yè)知識，熟悉組合機床等相關部件的設計原理，并且在設計過程中遇到的問題要及時反饋和查閱相關資料，對于那些計算的設計過程，更是要保證計算數(shù)據(jù)的準確，同時也要考慮設計的情況能否符合實際生產加工中的要求。常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文1第一章 緒 論1.1 加工中心的功能及其特點1.1.1 加工中心的功能加工中心是一種功能較全的數(shù)控加工機床。它把銑削、鏜銷、鉆削和切削螺紋等功能集中在一臺設備上，使其具有多種工藝功能。加工中心設置有刀庫，刀庫中存放著不同數(shù)量的各種刀具或量具，在加工過程中由程序自動選用和更換。這是它與數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床的主要區(qū)別。加工中心與同類數(shù)控機床相比機構較復雜，控制系統(tǒng)功能較多。加工中心最少有三個運動坐標系，多的達十幾個。其控制功能最少可實現(xiàn)兩軸聯(lián)動控制，實現(xiàn)刀具直線插補和圓弧插補。多的可實現(xiàn)五軸聯(lián)動、六軸聯(lián)動，從而保證刀具進行復雜加工。加工中心還具有不同的輔助功能；如：各種加工固定循環(huán)，刀具半徑自動補償，刀具長度自動補償，刀具破損報警，刀具壽命2管理，過載超程自動保護，絲杠螺距誤差補償，絲杠間隙補償，故障自動診斷，工件與加工過程圖形顯示，人機對話，工件在線檢測和加工自動補償、離線編程等，這些攻能提高了數(shù)控機床的加工效率，保證了產品的加工精度和質量，是普通加工設備無法相比的 。??81.1.2 加工中心的特點 加工中心是典型的集高新技術于一體的機械加工設備，它的發(fā)展代表了一個國家設計、制造的水平，因此在國內外企業(yè)界都受到高度重視。加工中心綜合加工能力較強，工件一次裝夾后能完成較多的加工步驟，加工精度較高，對于中等加工難度的批量工件，其效率是普通設備的 5～10 倍。加工中心對形狀較復雜，精度要求高的單件加工或中小批量多品種生產更為適合。特別是對于必須采用工裝和專機設備來保證產品質量和效率的工件，采用加工中心加工，可以省去工裝和專機。這為新產品的研制和改型換代節(jié)省大量的時間和費用，從而使企業(yè)具有較強的競爭能力。因此它也是判斷企業(yè)技術能力和工藝水平標志的一個方面。如今，加工中心已成為現(xiàn)代機床發(fā)展的主流方向，廣泛用于機械制造中。與普通數(shù)控機床相比，它有以下幾個突出特點 。??9(1) 工序集中 加工中心備有刀庫，能自動換刀，并能對工件進行多工序加工?，F(xiàn)代加工中心可使工件在一次裝夾后實現(xiàn)多表面、多工位的連續(xù)、高效、高精度加工，即工序集中。這是加工中心最突出的特點。(2) 加工精度高 加工中心同其他數(shù)控機床一樣具有加工精度高的特點，而加工中心可一次裝夾工件，實現(xiàn)多工序集中加工，減少了多次裝夾帶來的誤差。故加工精度更高，加工質量更加穩(wěn)定。 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文3(3) 適應性強 加工中心對加工對象的適應性強。加工中心改變加工零件時，只需重新編制(更換)程序，輸入新的程序就能實現(xiàn)對新的零件的加工，這對結構復雜零件的單件、小批量生產及新產品試制帶來極大的方便。同時，它還能自動加工普通機床很難加工或無法加工的精密復雜零件。(4) 生產效率高 加工中心帶有刀庫，在一臺機床上能集中完成多種工序因而可減少工件裝夾、測量和機床的調整時間，減少工件半成品的周轉、搬運和存放時間，機床的切削利用率(切削時間和開動時間之比)高。 (5) 經濟效益好 加工中心加工零件時，雖分攤在每個零件上的設備費用較昂貴，但到單件、小批量生產的情況下，可節(jié)省許多其它方面的費用。由于是數(shù)控加工，加工中心不必準備鉆模等工藝裝備，加工之前節(jié)省了劃線工時，零件安裝到機床上之后可以減少調整、加工和檢驗時間。另外，由于加工中心的加工穩(wěn)定，減少了廢料率，使生產成本進一步下降。(6) 自動化程度高，勞動強度低 加工中心的加工零件是按事先編好的程序自動完成的，操作者除了操作鍵盤、裝卸零件、進行關鍵工序的中間測量以及觀察機床的運行之外，不需要進行繁重的重復性手工操作，勞動強度可大為減輕。(7) 有利于生產的現(xiàn)代化管理 用加工中心加工零件，能夠準確地計算零件的加工工時，并有效地簡化檢驗和工夾具、半成品的管理工作。這些特點有利于于使生產管理現(xiàn)代化。當前有許多大型 CAD／CAM 集成軟件已經開發(fā)了生產管理模塊，實現(xiàn)了計算機輔助生產管理。加工中心使用數(shù)字信息與標準代碼輸入，最適宜計算機聯(lián)網(wǎng)及管理。41.2 加工中心的結構組成加工中心是計算機控制下的自動化機床，其總體結構主要由以下幾部分組成 。??10（1）基礎部件由床身、立柱和工作臺等大件組成。它們是加工中心的基礎結構，這些大件可以是鑄鐵件也可以是焊接的鋼結構件，它們要承受加工中心的靜載荷以及在加工時的切削負載，因此必須是剛度很高的部件，也是加工中心中質量和體積最大的部件。（2）主軸部件由主軸伺服電源、主軸電機、主軸箱、主軸、主軸軸承和傳動軸等零件組成。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動，是切削加工的功率輸出部件。主軸是加工中心的關鍵部件，其結構的好壞對加工中心的性能有很大的影響，它決定著加工中心的切削性能、動態(tài)剛度、加工精度等。主軸內部刀具自動夾緊機構是自動刀具交換裝置的組成部分。（3）數(shù)控系統(tǒng)單臺加工中心的數(shù)控部分由 CNC 裝置、可編程序控制器、伺服驅動裝置以及電機等部分組成。CNC 裝置根據(jù)它的包含功能、可控軸數(shù)、主運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、存儲器、接口芯片等，通過軟件實現(xiàn)數(shù)控機床要求的各種功能。可編程序控制器替代一般機床中機床電氣柜，執(zhí)行數(shù)控系統(tǒng)指令，控制機床執(zhí)行動作。數(shù)控常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文5系統(tǒng)主要功能有：控制功能、進給功能、主軸功能、輔助功能、刀具功能和第二輔助功能、補償功能、字符圖形顯示功能、自診斷功能、通信功能、人機對話程序編制功能等。數(shù)控系統(tǒng)是加工中心執(zhí)行順序控制動作和完成加工過程的控制中心。（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、搬運和交換任務。它由刀庫、機械手等部件組成。刀庫是存放加工過程所要使用的全部刀具的裝置；當需要換刀時，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令，由機械手(或通過別的方式)將刀具從刀庫取出裝人主軸孔中。刀庫有盤式，鼓式和鏈式等多種形式，容量從幾把到幾百把。機械手的結構根據(jù)刀庫與主軸的相對位置及結構的不同也有多種形式。如單臂式，雙臂式，回轉式和軌道式等等。有的加工中心不用機械手而利用主軸箱或刀庫的移動來實現(xiàn)換刀的。（5）回轉工作臺加工中心機床除了沿 X、Y 和 Z 三個坐標軸直線進給運動外，往往還帶有繞 X、Y 和 Z 軸的圓周進給運動。一般圓周進給運動由回轉工作臺來實現(xiàn)。加工中心常用的回轉工作臺有分度工作臺和數(shù)控回轉工作臺，它們的功用各不相同。分度工作臺的功用只是將工件轉位換面，和自動換刀裝置配合使用，實現(xiàn)工件一次安裝能完成幾個面的加工。而數(shù)控回轉工作臺除了分度和轉位的功能之外，還有實現(xiàn)圓周運動進給運動。（6）工作臺交換系統(tǒng)6有的加工中心為了實現(xiàn)進一步的無人化運行或進一步縮短非切削時間，采用多個自動交換工作臺方式儲備工件。一個工件安裝在工作臺上加工的同時，另外一個或幾個可交換的工作臺面上還可以裝卸別的工件。當完成一個托盤上工件的加工后，便自動交換托盤，進行新零件的加工，這樣可以減少輔助時間，提高加工效率。（7）輔助系統(tǒng)包括潤滑、冷卻、排屑、防護、液壓和隨機檢測系統(tǒng)等部分。輔助系統(tǒng)雖不直接參與切削運動，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。1.3 加工中心的發(fā)展趨勢1.3.1 高速高效、高精度、高可靠性（1）高速、高效提高生產率是機床技術追求的基本目標之一。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量好精度。超高速加工技術對制造業(yè)實現(xiàn)高效、優(yōu)質、低成本生產有廣泛的適用性。新一代加工中心通過高速化大幅度縮短切削工時，進一步提高其生產率。超高速加工特別是超高速銑削與新一代高速加工中心的開發(fā)應用緊密相關。20 世紀 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，加快機床高速化發(fā)展步伐。高速主軸單元（電主軸，轉速15000~100000r/min） 、高速且高加/減速度的進給運動部件（快移速度常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文760~120 r/min，切削進給速度高達 60m/min)、高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破，達到了下新的技術水平。依靠快速、準確的數(shù)字量傳遞技術對高性能的機床執(zhí)行部件進行高精密度、高響應速度的實時處理，由于采用了新型刀具，車削和銑削的切削速度已達到 5000m-8000m/rain 以上：主軸轉數(shù)在 30000r/min；工作臺的移動速度(進給速度)，在分辨率為 1 m 時，達到 100m/min(有的到 200m/min)，以上，在分辨率?為 0.1 m 時，達到 24m/ min 以上；加工中心換刀時間從 5-10s 減少到小于 1s，工作臺交換時間也由 1-20s 減小到 2.5s 以內。隨著超高速切削機理、超硬耐磨長壽命刀具材料，大功率高速電主軸、高加/減速度直線電機驅動進給部件以及高性能控制系統(tǒng)和防護裝置等一系列技術領域中關鍵技術的解決，還將出現(xiàn)新一代高速加工中心 。??13（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)強國致力發(fā)展的方向。其精度從微米級到亞微米級，乃至納米級，其應用范圍日趨廣泛。精密化是為了適應高新技術發(fā)展的需要，也是為了提高普通機電產品的性能、質量和可靠性。隨著高新技術的發(fā)展和對機電產品性能與質量要求的提高，機床用戶對機床加工精度的要求也越來越高。為了滿足用戶的需要，近 10 多年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由 10 m 提高到 5???m，精密級加工中心的加工精度則從 3-5 m，提高到 (1~1.5) m。? ??（3）高可靠性數(shù)控機床的可靠性一直是用戶關心的指標。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8元器件的數(shù)量，提高可靠性。通過硬件功能軟件化，以適應各種控制功能的要求，同時采用硬件結構機床本體的模塊化、標準化和通用化及系列化，使得既提高硬件生產批量，又便于組織生產和質量把關。還通過自動運行啟動診斷、在線診斷、離線診斷等多種診斷程序，實現(xiàn)對系統(tǒng)內硬件、軟件和各種外部設備進行故障診斷和報警。利用報警提示，及時排除故障；利用容錯技術，對重要部件采用“冗余”設計，以實現(xiàn)故障自恢復；利用各種測試、監(jiān)控技術，當發(fā)生超程、刀損、干擾、斷電等各種意外時，自動進行相應的保護。1.3.2 模塊化、智能化、柔性化（1）模塊化、專門化為了適應加工中心多品種、小批量的特點，機床結構模塊化，數(shù)控功能專門化，機床性能價格比顯著提高并加快優(yōu)化。（2）智能化隨著人工智能在計算機領域的不斷滲透與發(fā)展，為適應制造業(yè)生產柔性化、自動化發(fā)展需要，智能化正成為數(shù)控設備研究及發(fā)展的熱點，它不僅貫穿在生產加工的全過程(如智能編程、智能數(shù)據(jù)庫、智能監(jiān)控)，還貫穿在產品的售后服務和維修中，目前采取的主要技術措施包括以下幾個方面。① 為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如自適應控制，工藝參數(shù)自動生成。自適應控制可根據(jù)切削條件的變化，自動調節(jié)工作參數(shù)，使加工過程中能保持最佳 I 作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設備的生產效率，達到改進系常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文9統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。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量等，向制造系統(tǒng)反饋信息，通過將過程控制、過程監(jiān)控、過程優(yōu)化結合在一起，實現(xiàn)自適應調節(jié)。② 為提高 9S 動性能及使用連接方便方面的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負載自動選定模型等。③ 簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程，智能化的人機界面等。④ 智能診斷、智能監(jiān)控方面的內容，方便系統(tǒng)的診斷及維修等。在整個工做狀態(tài)中，系統(tǒng)隨時對 CNC 系統(tǒng)本身以及與其相連的各種設備進行自診斷、檢查。一旦出現(xiàn)故障時，立即采用停機等措施，進行故障報警，提示發(fā)生故障的部位、原因等，并利用“冗余”技術，自動使故障模塊脫機，而接通備用模，以確保無人化工作環(huán)境的要求。（3）柔性化柔性自動化技術是制造業(yè)適應動態(tài)市場需求及產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，是先進制造領域的基礎技術。其重點是以提高系統(tǒng)的可靠性、實用化為前提，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標；注重加強單元技術的開拓、完善；CNC 單機向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展。數(shù)控加工中心在提高單機柔性化的同時，朝著單元柔性化和系統(tǒng)柔性化方向發(fā)展。如數(shù)控多軸加工中心、換刀換箱式加工中心等。1.3.3 復合化復合化包含工序復合化和功能復合化。數(shù)控機床的發(fā)展已模糊了粗精加工工序的概念。加工中心的出現(xiàn)，又把車、銑、鏜等工序集中到一臺機10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備利用率，為了進一步提高工效，現(xiàn)代加工中心又采用了多主軸、多面體切削。另外，數(shù)控系統(tǒng)的控制軸數(shù)也在不斷增加，有的多達 15 軸，其同時聯(lián)動的數(shù)軸已達 6 軸。1.3.4 開放性體系結構為適應數(shù)控進線、聯(lián)網(wǎng)、普及型個性化、多品種、小批量、柔性化及數(shù)控迅速發(fā)展的要求，需設置開放性體系結構，設計生產開放式的數(shù)控系統(tǒng)。計算機技術的飛速發(fā)展推動數(shù)控機床技術更快地更新?lián)Q代，世界上許多數(shù)控系統(tǒng)生產廠家開發(fā)了開放式體系結構的新一代數(shù)控系統(tǒng)。開放式體系結構可以大量采用通用微機的先進技術，如多媒體技術，實現(xiàn)聲控自動編程、圖形掃描自動編程等。其新一代數(shù)控系統(tǒng)的硬件、軟件和總線規(guī)范都是對外開放的，由于有充足的軟、硬件資源可供利用，不僅使數(shù)控系統(tǒng)制造商和用戶進行系統(tǒng)集成得到有力的支持，而且也為用戶的二次開發(fā)帶來極大方便，促進了數(shù)控系統(tǒng)多檔次、多品種的開發(fā)和廣泛應用。既可通過升擋或剪裁構成各種檔次的數(shù)控系統(tǒng)，又可通過擴展構成不同類型數(shù)控加工中心的數(shù)控系統(tǒng)，開發(fā)生產周期大大縮短。這種數(shù)控系統(tǒng)可隨 CPU 升級而升級，結構上不必變動。使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性，并向智能化、網(wǎng)絡化方向發(fā)展。1.3.5 網(wǎng)絡化網(wǎng)絡化數(shù)控裝備是近年來的一個新亮點。加工中心的網(wǎng)絡化將極大的滿足生產線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎單元。先進的 CNC 系統(tǒng)為常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文11用戶提供了強大的聯(lián)網(wǎng)能力，除有 RS232 串行接口、RS422 等接口外，還帶有遠程緩沖功能的 DNC 接口，可以實現(xiàn)幾臺數(shù)控機床、加工中心之間的數(shù)據(jù)通信和直接對機床進行控制?，F(xiàn)代數(shù)控機床為了適應自動化技術的進一步發(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)控機床進入 FMS 及 CIMS 創(chuàng)造了條件，促進了系統(tǒng)集成化和信息綜合化，使遠程操作和監(jiān)控、遙控及遠程故障診斷成為可能。不僅利于數(shù)控系統(tǒng)生產廠對其產品的監(jiān)控和維修，也適于大規(guī)?，F(xiàn)代化生產的無人化車間，實行網(wǎng)絡管理，還適于在操作人員不宜到現(xiàn)場的環(huán)境(如對環(huán)境要求很高的超精密加工和對人體有害的環(huán)境)中工作。1.4 本文研究目的和主要研究內容本課題來源于江蘇多棱數(shù)控設備股份有限公司，完成帶回轉工作臺的三軸聯(lián)動 TH6363B 臥式加工中心的回轉工作臺設計，確定加工中心回轉工作臺的結構，確定其分度、轉位和定位方式，完成其分度、定位、轉位機構的設計，工作臺尺寸滿足：630×630，工作臺承重：800Kg，回轉臺定位精度達到：±5″；回轉臺重復定位精度：±2″等精度要求。12常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文13第二章 TH6363B 加工中心回轉工作臺設計方案的擬訂2.1 加工中心常用回轉工作臺簡介加工中心機床除了沿 X、Y 和 Z 三個坐標軸直線進給運動外，往往還帶有繞 X、Y 和 Z 軸的圓周進給運動。一般圓周進給運動由回轉工作臺來實現(xiàn)。加工中心常用的回轉工作臺有分度工作臺和數(shù)控回轉工作臺，它們的功用各不相同。分度工作臺的功用只是將工件轉位換面，和自動換刀裝置配合使用，實現(xiàn)工件一次安裝能完成幾個面的加工。而數(shù)控回轉工作臺除了分度和轉位的功能之外，還有實現(xiàn)圓周運動進給運動。（1）分度工作臺 分度工作臺的作用完成分度運動。分度工作臺的分度、轉位和定位工作是按照控制系統(tǒng)的指令自動進行的，每次轉位回轉一定的角度（如 90°、60°和 45°等） 。為滿足分度精度的要求，需要使用專門的定位元件。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。（2）數(shù)控回轉工作臺 為了適應某些零件加工的需要，加工中心的進給運動常常還增加了繞 X、Y 和 Z 三個坐標軸的圓周進給運動，分別稱A、B、C 軸。圓周進給運動一般由數(shù)控回轉工作臺來實現(xiàn)，它除了可以完成圓周進給運動外，還可以完成分度運動。數(shù)控回轉工作臺和分度工作臺沒多大區(qū)別，但在結構上則具有一系列的特點。由于數(shù)控回轉工作臺能實現(xiàn)自動進給，所以它在結構上和數(shù)控機床的進給驅動機構有很多共同之處。不同之點在于數(shù)控機床的進給驅動機構實現(xiàn)的是直線進給運動，而數(shù)控回轉工作臺實現(xiàn)的是圓周進給運動，數(shù)控回轉工作臺可分為開環(huán)數(shù)控回轉工作臺和閉環(huán)數(shù)控回轉工作臺兩種 。??314數(shù)控回轉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)來決定轉位角度，沒有其他的定位元件（如齒盤、定位銷等） ，故分度定位精度高。2.2 本課題設計方案的擬訂本課題為設計 TH6363B 臥式加工中心的回轉工作臺，所以下面對本課題設計方案進行簡要地介紹：由于設計任務不需要使回轉工作臺有圓周進給運動。故對 TH6363B 臥式加工中心我決定采用分度回轉工作臺的設計方案。分度工作臺的作用完成分度運動。由于設計要求中分度回轉工作臺的定位精度和重復定位精度較高，為滿足分度精度的要求，我對設計的 TH6363B 臥式加工中心的回轉工作臺采用齒盤定位方式。齒盤分度工作臺的分度精度主要由齒盤尺寸精度及坐標精度決定，最高可達正負 5″。對于工作臺的夾緊機構我會采用液壓系統(tǒng)進行壓力夾緊。工作臺工作原理示意圖：常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文152.3 本課題設計的回轉工作臺原理簡介下圖為 TH6363B 臥式加工中心分度回轉工作臺的結構。分度轉位動作包括：工作臺抬起，齒盤脫離嚙合，完成分度前的準備工作；回轉分度；工作臺下降，齒盤重新嚙合，完成定位夾緊共三個步驟 。??2圖 2.2 轉臺分度裝置圖1-帶輪；2-軸承；3-錐齒輪軸；4-軸承；5-齒輪軸；6-大齒輪；7-鼠牙盤；168-活塞；9-電磁閥；10-芯軸；11-軸承；12-滾道；13-錐齒輪具體工作原理為：1.工作臺抬起。當需要分度時，控制系統(tǒng)發(fā)出分度指令，壓力油通過管道進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管道排出，完成分度前的準備工作。2.回轉分度。當工作臺向上抬起時，通過接觸開關發(fā)出信號使電機轉動。經過帶輪 1 和齒輪副 3、13 和齒輪副 5、6 的傳動帶動工作臺進行分度回轉運動。工作臺分度回轉角度的大小由指令給出。當工作臺的回轉角度達到所要求的角度時，電機停止轉動，工作臺完成準廳動作。3.工作臺的下降定位夾緊。工作臺完成準停動作的同時，壓力油從管道進入升降液壓缸上腔，推動活塞 8 帶動工作臺下降，于是上下齒盤又重新嚙合，完成定位夾緊。2.4 設計方案具體操作技術路線簡介首先通過分析確定采用分度回轉工作臺的設計方案。設計其外形結構，確定其外形尺寸。然后進行其內部系統(tǒng)設計，設計出轉臺和轉臺分度裝置，最后聯(lián)系已設計出的轉臺和轉臺分度裝置，進行定位和夾緊裝置的設計。最終裝配成完整的分度回轉工作臺。常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文1718第三章 回轉工作臺設計3.1 回轉工作臺的主要設計內容對于本課題所設計的回轉工作臺，我的設計內容主要為進行電機的選擇、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)的設計計算。3.1.1 電機的選擇選擇電動機類型按工作要求和條件，選用交流伺服電動機。選擇電動機的容量電動機所需工作功率按式（1）為P = KWe?p由式 P = KW950nM?為負載轉矩；為負載轉速。n計算負載轉矩 ：= 式中 為負載正壓力， 為摩擦系數(shù)， 為力矩力臂MrfF?00Ffr工作臺承重為 800kg工作臺自重粗略計算：直徑 D=630mm高度 h=265-149=116mm常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文19體積 V= m036.1.63.04122 ???hD?則重量 m= kg8.78v?總的重量 m =280+800=1080 kg1則 = m g=1080 105840F??.9N查表得 =0.1，粗略估計力矩力臂 =110mm=0.11mf r= =Mr?0 m?48.231.0.184設計目標鼠牙盤預期轉速在 30~50r/min 之間，現(xiàn)初選 =35 r/minn計算功率得：P = = KW950n? 87.0354.28??由電動機至運輸帶的傳動總效率為=a?2341?式中： 、 、 分別為帶傳動、軸承、齒輪傳動的傳動效率。23?取 =0.96， =0。98， =0。97 則1 3=0.96 0.98 0.97 =0.83a??42P = = KWep01.83.7?現(xiàn)選擇西門子 1FK6063–6AF71–1 型電機，電機基本參數(shù)見下表：表 3-1 電機參數(shù)表滿載時型號額定功率KW轉速r/min電流（380V 時）額定電流額定轉距最大轉矩重量20A1FK6063–6AF71–11.8 3000 7.9 4.7 6 11 13.23.1.2 傳動比的分配及傳動效率的計算電機型號為 1FK6063–6AF71–1，滿載轉速 r/min。初選鼠牙盤30max?n的轉速 =35 r/min。1n（1）總傳動比 7.85301?ni總總圓整一下取 =90總i故 =3000/90=33.3 r/min1（2）分配傳動裝置傳動比=總i321i?式中 、 、 分別為帶傳動、圓錐齒輪傳動和圓柱齒輪傳動的傳動比。同步帶的傳動比： 初選 =2.51i圓柱齒輪的傳動比：查表可知圓柱齒輪傳動比一般為 8~40。取 =123i圓錐齒輪的傳動比：= =2i1?總 325.90??大帶輪傳遞的功率 KW728.196.081??P小圓錐齒輪軸傳遞的功率 KW6.19.022??常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文21大圓錐齒輪軸傳遞的功率 KW54.198.06.13???P3.1.3 同步帶的選擇及同步帶輪的設計計算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。它具有傳動比準確、軸壓力小、結構緊湊、傳動比范圍大，可采用較小的帶輪直徑和較小的軸間距，以及可在低速下傳遞動力等優(yōu)點。但制造和安裝要求高。主要用于同步的或低速的傳動 。??4由小帶輪轉速 n=3000r/min，查《機床設計實用手冊》選擇同步帶帶型為 XL 型。同步帶標準寬度的基本尺寸為 6.4mm，代號為 025。同步帶輪的計算：計算功率： KW 為工況系數(shù)，查表得 =1.08.10.???PKAC AKAK小帶輪齒數(shù)：根據(jù) 原則，查表得當小帶輪轉速在 1800~3600r/minmin1z?中時， =12，現(xiàn)取minz26小帶輪節(jié)圓直徑：mm 為同步帶的節(jié)距， =5.080.421.38561????bPzdbPbP大帶輪齒數(shù)： 查帶輪齒數(shù)表，65 不是其中系列，重取65.2?iz=602z大帶輪節(jié)圓直徑：mm02.9714.385602????bPzd大帶輪外徑：由大帶輪節(jié)圓直徑 查表得 =96.51mm2d322初定中心距： mm 取 =350mm 帶????314.9702.47.07.021 ??????da 0a輪擋圈：中心距 =350mm 大于 8 ，兩輪均裝雙邊擋圈。1擋圈最小高度：查表得 .minK擋圈厚度： ，取 =1.5??5.1~0?tt因帶輪的齒數(shù)發(fā)生變化，故傳動比也發(fā)生變化。現(xiàn)重新分配傳動比：同步帶的傳動比： 3.26012?zi圓錐齒輪的傳動比：= =2i1?總 25.3.90??3.1.4 圓錐齒輪的設計計算設計的直齒圓錐齒輪使用壽命為 8 年，每年以 300 工作日計，兩班制，輕微沖擊。材料及熱處理、精度和齒數(shù)選擇 因傳遞功率不大、轉速不高，材料按課本表 7-1 選取，都采用 45 鋼，鍛造毛坯，大齒輪正火處理，小齒輪調質，均采用軟齒面 。??5齒輪精度用 8 級，輪齒表面粗糙度為 1.6。軟齒面閉式傳動，失效形式為點蝕，考慮傳動平穩(wěn)性，齒數(shù)宜取多些，取常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文23=20，則1z=i =3.25×20=652小齒輪傳遞的扭距：=1T mNnP?????12573046.15.905.96初選載荷系數(shù)：初選 =1.6tK取齒寬系數(shù)： =0.30R?確定彈性影響系數(shù)：據(jù)教材表 10-6 查得 =189.8EZMPa確定區(qū)域載荷系數(shù)：標準直齒圓錐齒輪傳動 =2.5H確定接觸許用應力：循環(huán)次數(shù)N =60 =60 1304 (16 300 8)=3.01atn??910N = N /u=3.0 /3.25=9.2329108查教材圖 10-19 曲線 1 得，6.1?HNK2.?HN查教材圖 10-21（d）得=600 ， =570lim1H?aMPlim2H?aP取安全系數(shù)： 0.1?S??MaKHN69.lim11????MPaSKHNH6840.1572lim22 ????由接觸強度計算小齒輪的分度圓直徑=td1?????3 212 5.0 9.2uKTZRRHE??????????