專用轉(zhuǎn)塔車(chē)床轉(zhuǎn)塔刀架部件設(shè)計(jì),專用,車(chē)床,刀架,部件,設(shè)計(jì) 摘 要 轉(zhuǎn)塔車(chē)床是具有能裝多把刀的轉(zhuǎn)塔刀架的車(chē)床，由于轉(zhuǎn)塔刀架可以轉(zhuǎn)位,過(guò)去大多呈六角形,故轉(zhuǎn)塔車(chē)床舊稱六角車(chē)床。專用轉(zhuǎn)塔車(chē)床是針對(duì)某種零件專門(mén)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)塔車(chē)床，本文主要是設(shè)計(jì)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(chē)床的轉(zhuǎn)塔刀架。 此設(shè)計(jì)中對(duì)專用轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計(jì)，降低了機(jī)床的設(shè)計(jì)成本，同時(shí)能夠更好的適用于生產(chǎn)實(shí)踐。本文主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容不是整個(gè)轉(zhuǎn)塔車(chē)床，而是對(duì)其轉(zhuǎn)塔刀架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。轉(zhuǎn)塔刀架，主要由轉(zhuǎn)塔頭、轉(zhuǎn)塔滑座、轉(zhuǎn)塔導(dǎo)軌以及其他輔助元件組成。在設(shè)計(jì)過(guò)程中運(yùn)用了類比的設(shè)計(jì)方法和大膽組合設(shè)計(jì)創(chuàng)新方法，改善了轉(zhuǎn)塔車(chē)床加工零件的精度。 該機(jī)床的傳動(dòng)方式采用機(jī)械傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了加工過(guò)程的自動(dòng)化，提高了機(jī)床的工作效率。 關(guān)鍵詞：專用轉(zhuǎn)塔車(chē)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(jī)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(shì) 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(jì) 7 2.1 轉(zhuǎn)塔刀架總體方案設(shè)計(jì) 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(jì) 7 2.1.3轉(zhuǎn)塔刀架的主要運(yùn)動(dòng)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(jì) 11 2.2.1 刀架軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 2.2.2 轉(zhuǎn)塔頭的設(shè)計(jì) 13 2.2.3 轉(zhuǎn)塔滑座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 2.2.5轉(zhuǎn)塔刀架齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 15 第3章 刀架輔助元件的設(shè)計(jì)和選用 19 3.1油箱的設(shè)計(jì)和功能 19 3.2 濾油器的設(shè)計(jì) 19 3.3　液壓缸的設(shè)計(jì) 20 3.3.1 液壓缸的選擇 20 3.3.2 液壓缸主要尺寸的計(jì)算 20 3.4活塞組件的設(shè)計(jì)和選用 22 3.4.1活塞的設(shè)計(jì) 22 3.4.2活塞桿及連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 22 第4章 轉(zhuǎn)塔刀架液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(jì)和選用 26 總結(jié) 29 參考文獻(xiàn) 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(gè)國(guó)家工業(yè)的基礎(chǔ)，隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，裝備制造業(yè)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率的要求愈發(fā)強(qiáng)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(gè)國(guó)家現(xiàn)代制造水平的象征，它體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)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(gè)制造業(yè)的自動(dòng)化水平，提高工作效率，降低了成本。 專用轉(zhuǎn)塔車(chē)床是一臺(tái)可以對(duì)復(fù)雜零件進(jìn)行一次性多工位多工序加工的自動(dòng)化數(shù)控車(chē)床。本機(jī)床的加工對(duì)象主要針對(duì)盤(pán)蓋類、軸套類零件，在加工過(guò)程中可以根據(jù)轉(zhuǎn)塔頭的轉(zhuǎn)動(dòng)自動(dòng)更替刀具，對(duì)零件進(jìn)行鉆、鏜、擴(kuò)、鉸孔、攻絲等加工，提高了工作效率和自動(dòng)化程度，更適應(yīng)生產(chǎn)的需求。 在轉(zhuǎn)塔車(chē)床中，轉(zhuǎn)塔刀架是一個(gè)很重要的部件?？梢赃@樣說(shuō)，轉(zhuǎn)塔刀架的結(jié)構(gòu)和性能在一定程度上標(biāo)志著數(shù)控車(chē)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(chē)床的應(yīng)用效果。 1.2 數(shù)控機(jī)床常用的換刀裝置 數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是能在一次裝夾中對(duì)零件的所有工序進(jìn)行加工，這樣便縮短了工作時(shí)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(jī)床有自動(dòng)換刀裝置。自動(dòng)換刀裝置必須具有換刀時(shí)間短、刀具容量大、刀具重復(fù)定位精度高等特點(diǎn)。 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置種類很多，主要分為以下兩大類： （1）轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置 帶有旋轉(zhuǎn)刀具的數(shù)控機(jī)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(gè)主軸，每個(gè)主軸上均裝有一把刀具，加工過(guò)程中轉(zhuǎn)塔頭可自動(dòng)轉(zhuǎn)位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀。主軸轉(zhuǎn)塔頭就相當(dāng)于一個(gè)轉(zhuǎn)塔刀庫(kù)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，換刀時(shí)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(jiàn)結(jié)構(gòu)不能設(shè)計(jì)得十分堅(jiān)實(shí)，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(jī)床，如數(shù)控鉆床，數(shù)控銑床等。 圖1-1轉(zhuǎn)塔式自動(dòng)換刀裝置 （2）刀庫(kù)式自動(dòng)換刀裝置 刀庫(kù)式自動(dòng)換刀裝置主要有刀庫(kù)、選刀裝置、刀具交換機(jī)構(gòu)和刀具自動(dòng)裝卸機(jī)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(jī)床上。刀庫(kù)又可以分為鏈?zhǔn)降稁?kù)、盒式刀庫(kù)、圓盤(pán)式刀庫(kù)和其他刀庫(kù)。圖1-2中為鏈?zhǔn)降稁?kù)。 圖1-2刀庫(kù)式自動(dòng)換刀裝置 刀庫(kù)系統(tǒng)是提供自動(dòng)化加工過(guò)程中所需之儲(chǔ)刀及換刀需求的一種裝置。其自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)及可以儲(chǔ)放多把刀具的刀庫(kù)，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(shí)程，降低生產(chǎn)成本，這是刀庫(kù)系統(tǒng)的最大特點(diǎn)。 1.3 數(shù)控刀架的發(fā)展方向與趨勢(shì) 經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展，數(shù)控刀架主要發(fā)展為兩個(gè)大的類別：電動(dòng)和液動(dòng)。 電動(dòng)刀架以歐洲為代表。典型結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。電動(dòng)刀架的動(dòng)力為力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，凸輪控制齒盤(pán)的松開(kāi)和閉合。預(yù)定位由電磁鐵完成，位置信號(hào)由編碼器發(fā)出，利用齒輪減速機(jī)構(gòu)完成分度和松開(kāi)動(dòng)作。 圖1-3電動(dòng)刀架 液動(dòng)刀架以日本技術(shù)為基礎(chǔ)，主要代表為日本、韓國(guó)和我國(guó)的臺(tái)灣省。典型結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，采用間歇分度機(jī)構(gòu)圓柱凸輪進(jìn)行分度和預(yù)定位。液壓松開(kāi)和剎緊。 圖1-4液動(dòng)刀架 隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，主要向高速、復(fù)合方向發(fā)展，主要體現(xiàn)在： （1） 高速化 開(kāi)發(fā)式的伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，使伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)刀架技術(shù)得以快速發(fā)展。伺服電機(jī)代替了預(yù)定位裝置、發(fā)信裝置、簡(jiǎn)化了刀架結(jié)構(gòu)，提高了換到速度。 （2） 復(fù)合化 車(chē)削中心的出現(xiàn)，使刀架技術(shù)向復(fù)合化的方向發(fā)展。動(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力刀具，刀片采用VDI刀盤(pán)。 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(jī)床上重要的組成部分，對(duì)轉(zhuǎn)塔機(jī)床在加工過(guò)程中的應(yīng)用具有很很大的影響。本機(jī)床的設(shè)計(jì)總結(jié)了許多數(shù)控機(jī)床技術(shù)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在原來(lái)普通轉(zhuǎn)塔車(chē)床的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)提升，使其可以更好的適應(yīng)生產(chǎn)的需要，同時(shí)更快的進(jìn)行大批量的生產(chǎn)實(shí)踐，提高自動(dòng)化程度。轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計(jì)主要分為機(jī)械和液壓兩個(gè)部分。機(jī)械部分為本設(shè)計(jì)的主要部分，主要包括對(duì)轉(zhuǎn)塔車(chē)床轉(zhuǎn)塔頭、轉(zhuǎn)塔滑座、齒輪傳動(dòng)等機(jī)械部件的設(shè)計(jì)；液壓部分包括對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。為了滿足此次設(shè)計(jì)的需求，需要對(duì)計(jì)算機(jī)和專業(yè)制圖軟件有著熟悉的運(yùn)用，比如Pro/Engineer和AutoCAD等。此次設(shè)計(jì)是為了提高自己的機(jī)械設(shè)計(jì)的專業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用，同時(shí)培養(yǎng)自己在設(shè)計(jì)中獨(dú)立思考，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的能力，鍛煉自己的實(shí)際動(dòng)手能力，能夠虛心向?qū)熣?qǐng)教問(wèn)題，大量翻閱書(shū)籍資料并運(yùn)用到自己的設(shè)計(jì)中，今后能在機(jī)械設(shè)計(jì)工作中打下堅(jiān)實(shí)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(duì)數(shù)控機(jī)床的要求也越來(lái)越高，一般的數(shù)控機(jī)床已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代加工中一些零件對(duì)機(jī)床的要求。因此本次轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計(jì)就是在原有轉(zhuǎn)塔機(jī)床的基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)和提升，使其在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，以最經(jīng)濟(jì)的方法、合理利用設(shè)備，最大限度的縮短加工時(shí)間和輔助時(shí)間，提高了自動(dòng)化程度，從而得到最大化的經(jīng)濟(jì)效益于社會(huì)效益。 通過(guò)這次對(duì)轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計(jì)，可以更大踏實(shí)的掌握機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)和對(duì)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向和趨勢(shì)有更深的認(rèn)識(shí)。同時(shí)可以提升自己機(jī)械設(shè)計(jì)的能力，通過(guò)總結(jié)在設(shè)計(jì)中的問(wèn)題與經(jīng)驗(yàn)，更好的為自己以后的機(jī)械設(shè)計(jì)之路打下基礎(chǔ)，將來(lái)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(jì) 轉(zhuǎn)塔刀架是轉(zhuǎn)塔車(chē)床的重要部件之一，同時(shí)也是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)械部分的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容。轉(zhuǎn)塔刀架上可以同時(shí)安裝多把刀具，通過(guò)轉(zhuǎn)塔頭的旋轉(zhuǎn)自動(dòng)換刀，在轉(zhuǎn)塔滑座的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)加工。轉(zhuǎn)塔刀架主要用于對(duì)軸類和盤(pán)套類零件的鉆、擴(kuò)、鉸孔、攻絲等加工。在一次裝夾過(guò)程中就能完成對(duì)零件的多個(gè)工序依次循環(huán)加工。 2.1 轉(zhuǎn)塔刀架總體方案設(shè)計(jì) 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(jī)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(duì)工件進(jìn)行加工。轉(zhuǎn)塔刀架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)系到機(jī)床的加工精度、切削性能和自動(dòng)化效率。 通過(guò)對(duì)機(jī)床刀架類型、性能及使用場(chǎng)所的綜合比較，結(jié)合本次設(shè)計(jì)的目的，本次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)塔刀架選定為6工位，可以同時(shí)安裝3把車(chē)刀和3把鉆削刀具進(jìn)行加工。 本轉(zhuǎn)塔刀架采用液壓刀架，液壓泵由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，執(zhí)行部件主要為液壓油缸。其中：刀盤(pán)的抬起動(dòng)作由液壓油缸直接驅(qū)動(dòng)；刀盤(pán)的轉(zhuǎn)位和分度依靠齒條齒輪傳動(dòng)進(jìn)行。 2.1.2轉(zhuǎn)塔刀架的總體設(shè)計(jì) 根據(jù)上一小節(jié)中所述，本設(shè)計(jì)中的轉(zhuǎn)塔刀架主要由轉(zhuǎn)塔頭、轉(zhuǎn)塔滑座、帶復(fù)位功能的活塞油缸、齒盤(pán)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(dòng)下自動(dòng)旋轉(zhuǎn)可以更替刀具；轉(zhuǎn)塔滑座提供進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，沿著滑座導(dǎo)軌的方向，輔助刀具參與到對(duì)零件的加工過(guò)程中；離合器在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中可將傳動(dòng)系統(tǒng)隨時(shí)分離和結(jié)合，通過(guò)離合器轉(zhuǎn)塔刀架的運(yùn)動(dòng)可以改變速度；液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能并作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，廣泛的運(yùn)用于液壓系統(tǒng)中。 2.1.3轉(zhuǎn)塔刀架的主要運(yùn)動(dòng)原理 轉(zhuǎn)塔刀架的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主要分為兩部分：立刀架沿著立刀架支架作上下的垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和沿著床身作左右的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)塔頭裝在轉(zhuǎn)塔滑座，滑座可沿床身導(dǎo)軌作縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，有進(jìn)給油缸驅(qū)動(dòng)?；苿?dòng)行程由定位鼓中的螺桿控制。定位鼓端面上裝有6個(gè)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(dòng)循環(huán)為：滑座快進(jìn)—工進(jìn)—快退—轉(zhuǎn)塔頭松開(kāi)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(jìn)行控制，加工循環(huán)結(jié)束后，床鞍退至床身末端，刀架進(jìn)行轉(zhuǎn)位。刀架轉(zhuǎn)位時(shí)，油缸通過(guò)杠桿帶動(dòng)中心軸控制轉(zhuǎn)塔頭抬起，使刀架轉(zhuǎn)過(guò)60°。轉(zhuǎn)位后，刀架由定位螺桿定位，轉(zhuǎn)位油缸回油復(fù)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(pán)，轉(zhuǎn)塔刀架工作換刀動(dòng)作就是轉(zhuǎn)塔頭抬起，所以說(shuō)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)塔頭的抬起的裝置必須可靠、精準(zhǔn)。在本文中，采用帶復(fù)位的液壓油缸來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)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(jìn)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(fù)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)圓柱齒輪、主鍵套、蓋帶動(dòng)轉(zhuǎn)塔頭轉(zhuǎn)位或作反靠定位。轉(zhuǎn)位和定位完畢后，復(fù)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(dòng)開(kāi)關(guān)時(shí)，發(fā)出訊號(hào)，使滑座進(jìn)給和主軸轉(zhuǎn)動(dòng)作切削加工[12]。 2.1.4轉(zhuǎn)塔刀架的結(jié)構(gòu)圖 本設(shè)計(jì)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(gè)序號(hào)所代表的的零件如表2-1。轉(zhuǎn)塔刀架的機(jī)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(xì)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(jì) 在零件的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)中，每一個(gè)零件都不能單獨(dú)地設(shè)計(jì)出來(lái)，必須在設(shè)計(jì)的時(shí)候統(tǒng)籌全局，結(jié)合相關(guān)零部件來(lái)設(shè)計(jì)。只有這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的零件，才能裝配成一個(gè)合格的部件及產(chǎn)品。零件的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)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(jì) 2.2.1.1 刀架軸的工藝性和結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 軸是組成刀架的重要零部件之一，在設(shè)計(jì)中主要考慮的是軸的剛度，本文中選用常用的45號(hào)鋼，進(jìn)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(dòng)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(jiǎn)單、定位可靠，可承受較大的軸向力。 2）套筒固定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、定位可靠，軸上不需開(kāi)槽、鉆孔和切制螺紋，因而不影響軸的疲勞強(qiáng)度。一樣用于零件間距離較小場(chǎng)合，以免增強(qiáng)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(qiáng)度降低。常用于雙圓螺母或圓螺母與止動(dòng)墊片固定軸端零件，當(dāng)零件間距較大時(shí)，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(dòng)和沖擊載荷。 5）彈性擋圈固定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，只能承受很小的軸向力，常用于固定滾動(dòng)軸承。 2、 軸上零件的周向固定方式 1）平鍵固定，制造簡(jiǎn)單，拆卸方便，對(duì)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(dǎo)向連接中。 2）緊定螺釘固定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dǎo)向性好，制造困難，成本較高。適用于載荷較大，對(duì)定心精度要求較高的滑動(dòng)聯(lián)接或固定聯(lián)接。 2.2.1.2主軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 根據(jù)刀架主軸傳遞的功率和轉(zhuǎn)速，以及軸的強(qiáng)度公式，計(jì)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(jì)中的具體要求，設(shè)計(jì)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(jì) 舊時(shí)的轉(zhuǎn)塔機(jī)床都采用轉(zhuǎn)臺(tái)式自動(dòng)換刀裝置。本次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)塔機(jī)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(shí)安裝多把刀具。在加工過(guò)程中，可以根據(jù)零件的不同要求來(lái)跟換不同的刀具來(lái)進(jìn)行加工，提高生產(chǎn)效率。轉(zhuǎn)塔頭在設(shè)計(jì)中拆裝簡(jiǎn)單方便，降低了操作的難度，可以在必要的時(shí)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(dòng)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(jī)床的轉(zhuǎn)塔頭，它可以在一般轉(zhuǎn)塔頭的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，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(jì)預(yù)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(jì) 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(dǎo)軌的方向運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)塔頭上安裝的刀具在轉(zhuǎn)塔滑座的提供的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)下，對(duì)零件進(jìn)行加工，保證零件上的各個(gè)工序的完成。轉(zhuǎn)塔滑座是由進(jìn)給油缸提供動(dòng)力進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，其行程是由定位鼓中的定位螺桿所控制的?；暮侠碓O(shè)計(jì)能夠保證機(jī)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(dǎo)軌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)塔刀架的滑座是沿其導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的，因此導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)對(duì)刀架的運(yùn)動(dòng)方式和方向有重要的作用。導(dǎo)軌的質(zhì)量對(duì)機(jī)床剛度、加工精度和使用壽命具有很大的影響。作為機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌比普通機(jī)床的導(dǎo)軌要求更高。希望其高速進(jìn)給時(shí)不發(fā)生振動(dòng)，低速進(jìn)給時(shí)不出現(xiàn)爬行，領(lǐng)命度高，耐磨性好，可在重載下長(zhǎng)期連續(xù)工作，精度保持性好等。 滾動(dòng)導(dǎo)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(dòng)、靜摩擦因數(shù)基本相同，啟動(dòng)阻力小，不易產(chǎn)生沖擊，低速運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好；定位精度高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，微量移動(dòng)準(zhǔn)確；對(duì)防護(hù)的要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；磨損小，精度保持性好，壽命長(zhǎng)[11]。 本次設(shè)計(jì)選用滾動(dòng)導(dǎo)軌塊，它是一種滾動(dòng)體做循環(huán)運(yùn)動(dòng)的滾動(dòng)導(dǎo)軌。如下圖所示。 它有防護(hù)板、端蓋、滾珠、導(dǎo)向片、保持器和本體組成。在使用時(shí)，滾動(dòng)導(dǎo)軌塊安裝在運(yùn)動(dòng)部件的導(dǎo)軌面上，每一段導(dǎo)軌至少用兩塊，導(dǎo)軌塊的數(shù)目與導(dǎo)軌的長(zhǎng)度和負(fù)載的大小有關(guān)，與之相配的導(dǎo)軌多用鑲鋼的導(dǎo)軌。當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)時(shí)，滾珠在支承部件的導(dǎo)軌面與本體之間滾動(dòng)，同時(shí)又繞本體循環(huán)滾動(dòng)，滾柱與運(yùn)動(dòng)部件的導(dǎo)軌面不接觸，因而該導(dǎo)軌不需硬磨光。滾動(dòng)導(dǎo)軌塊的特點(diǎn)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(dòng)的設(shè)計(jì) 齒輪傳動(dòng)是應(yīng)用非常廣泛的一種機(jī)械傳動(dòng)，各種機(jī)床的傳動(dòng)裝置中幾乎都有齒輪的傳動(dòng)。在數(shù)控機(jī)床中采用齒輪傳動(dòng)裝置可以使?jié)L珠絲杠和工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在系統(tǒng)占有較小的比重，同時(shí)保證工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度。 齒輪傳動(dòng)的類型很多，一般常用的有直齒輪傳動(dòng)、斜齒輪傳動(dòng)、螺旋齒輪傳動(dòng)、圓弧圓柱齒輪傳動(dòng)、球面齒輪傳動(dòng)、內(nèi)齒輪傳動(dòng)等。 由于本次設(shè)計(jì)的專用轉(zhuǎn)塔車(chē)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(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具的旋轉(zhuǎn)。 齒輪的主要參數(shù)和設(shè)計(jì)計(jì)算 初步確定齒輪的基本參數(shù)和主要尺寸 計(jì)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(dòng)的工作條件（中速、中載，等），可選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，也可選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。選擇斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 選擇齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)。 按估計(jì)的圓周速度，查表初步選用8級(jí)精度。 初選參數(shù) 初選：, =25，= u=253.8=95，==0 初步計(jì)算齒輪的主要尺寸。 因電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷沖擊，齒輪速度不高，非對(duì)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(jí)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，則中心距 圓整后取。 調(diào)整螺旋角： 計(jì)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(diǎn)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(jì)算圓周速度： 與估計(jì)值相近。 計(jì)算齒寬： 大齒輪 小齒輪 2．驗(yàn)算齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度 1）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)： 查機(jī)《械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得，；取. 2) 計(jì)算彎曲應(yīng)力： 通過(guò)上面計(jì)算所得到的基本參數(shù)和尺寸能滿足功能要求和強(qiáng)度要求，是一個(gè)可行的方案，齒輪的瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，工作平穩(wěn)較高。 第3章 刀架輔助元件的設(shè)計(jì)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(xiāo)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(yùn)動(dòng)。他們對(duì)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(jì)、制造和使用轉(zhuǎn)塔機(jī)床的時(shí)候，對(duì)輔助元件必須足夠的重視。 3.1油箱的設(shè)計(jì)和功能 油箱的用途主要是存儲(chǔ)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(shí)還兼作液壓元件安裝臺(tái)。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(guò)油與油、油與金屬、金屬與空氣的接觸而傳導(dǎo)到低溫的大氣中去得。在散熱過(guò)程中油與油之間的導(dǎo)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(dòng)，是熱油與箱避充分接觸。 油箱在設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮到吸油管和回油管距離應(yīng)盡量遠(yuǎn)，吸油側(cè)和回油側(cè)用隔板隔開(kāi)，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(jìn)、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(dāng)?shù)男倍?，并設(shè)置放油閥，在油缸側(cè)壁易見(jiàn)處設(shè)置油位顯示器[13]。 3.2 濾油器的設(shè)計(jì) 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(yùn)動(dòng)零件表面劃傷，加速零件的磨損、使壽命降低，同時(shí)雜質(zhì)還會(huì)堵塞節(jié)流口以及引起滑閥卡死等，造成工作部件的運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定、動(dòng)作失調(diào)等故障。嚴(yán)重的會(huì)使液壓系統(tǒng)無(wú)法工作，因此為保持油液的清潔對(duì)油液進(jìn)行過(guò)濾是十分重要的。 濾油器的種類很多，對(duì)它們的基本要求是：對(duì)于一般液壓系統(tǒng)在選擇濾油器時(shí)，應(yīng)考慮使油液中得顆粒尺寸小于液壓元件縫隙尺寸；對(duì)于隨動(dòng)液壓系統(tǒng)，則應(yīng)選擇過(guò)濾精度很高的路由器。對(duì)過(guò)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(shí)比較方便，容易更換過(guò)濾的材料；過(guò)濾器有一定的機(jī)械強(qiáng)度，使其不受油的壓力而損壞；本機(jī)床在選用網(wǎng)式濾油器，過(guò)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(jiǎn)單，通流能力大，清洗方便。 3.3　液壓缸的設(shè)計(jì) 3.3.1 液壓缸的選擇 液壓缸有多種類型，按照輸出運(yùn)動(dòng)形式可分為推力液壓缸和擺動(dòng)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(diǎn)又可以分為活塞式、柱塞式、組合式和擺動(dòng)式液壓缸四種類型。 1）柱塞式液壓缸，簡(jiǎn)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(dòng)只能向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，回程時(shí)需要外力或者自重驅(qū)動(dòng)。 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(jí)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(jí)液壓缸，其中單作用多級(jí)液壓缸為柱塞式伸縮液壓缸，雙作用多級(jí)液壓缸為活塞式伸縮液壓缸[14]。 由于轉(zhuǎn)塔車(chē)床的上的進(jìn)給傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)主要分為兩部分：立刀架沿著立刀架支架作上下的垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)塔刀架沿著床身作左右的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。該液壓缸主要用于驅(qū)動(dòng)刀架主軸的直線往反運(yùn)動(dòng).故選用雙作用單桿活塞缸。 3.3.2 液壓缸主要尺寸的計(jì)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(lái)決定。液壓缸的缸筒直徑D的計(jì)算有以下兩種方法：一是按作用力（負(fù)載）大小和預(yù)選的設(shè)計(jì)壓力進(jìn)行計(jì)算；二是按活塞的運(yùn)動(dòng)速度要求和液壓缸的流量進(jìn)行計(jì)算。無(wú)論采用上述何種方法，計(jì)算出來(lái)的液壓缸內(nèi)徑D應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的缸筒內(nèi)徑系列圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。液壓缸的工作壓力。為了快進(jìn)、快退速度相等，選差動(dòng)液壓缸。液壓缸有桿腔壓力必須大于無(wú)桿腔，計(jì)算兩者差；液壓缸回油腔應(yīng)有背壓，設(shè)背壓為； 計(jì)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(dá)幾何排量 由 得： 液壓缸直徑為 取標(biāo)準(zhǔn)直徑；因?yàn)?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(jī)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(jìn)行液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，確定其他結(jié)構(gòu)參數(shù)，同時(shí)可以進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的校核。計(jì)算出液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿的直徑d圓整到國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[15]。 3.4活塞組件的設(shè)計(jì)和選用 3.4.1活塞的設(shè)計(jì) 在本設(shè)計(jì)中，活塞的作用是用來(lái)抬升轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)塔頭，所以行程較短，此時(shí)、活塞與活塞桿相差不大或特殊需要時(shí)，活塞與活塞桿為整體式零件，常用材料為45號(hào)鋼。 由于活塞桿要帶動(dòng)主軸的抬升，為了結(jié)構(gòu)緊湊，所以活塞桿設(shè)計(jì)成了空心的結(jié)構(gòu)，空心的活塞桿部分通過(guò)軸向定位裝置和主軸固結(jié)在一起，這樣，活塞桿的移動(dòng)就直接驅(qū)動(dòng)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(fù)位彈簧、活塞桿和缸蓋。其中復(fù)位彈簧的作用是當(dāng)轉(zhuǎn)塔刀架完成換刀后，轉(zhuǎn)塔頭下降，復(fù)位時(shí)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(duì)于采用支承環(huán)的活塞，材料通常選用20、35、45號(hào)鋼。未采用支承環(huán)時(shí)，多采用高強(qiáng)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(jī)床在設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮到經(jīng)濟(jì)性和活塞的工作性能能夠滿足機(jī)床的工作，采用支承環(huán)的活塞，其材料則選用45號(hào)鋼。 3.4.2活塞桿及連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 活塞桿一般采用實(shí)心結(jié)構(gòu)，材料通常選用35或者45號(hào)鋼。但是在本設(shè)計(jì)中，活塞桿采用空心結(jié)構(gòu)，材料通常為35號(hào)鋼或者45號(hào)無(wú)縫鋼管。 為了提高耐磨性和耐腐蝕性，活塞桿要進(jìn)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(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 液壓傳動(dòng)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(lái)傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的。在液壓系統(tǒng)工作時(shí)，必須對(duì)油液進(jìn)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(duì)方向、速度和力的要求。液壓系統(tǒng)是轉(zhuǎn)塔機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)（快進(jìn)、快退、分齒等）的主要?jiǎng)恿ρb置。 轉(zhuǎn)塔刀架的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是機(jī)床的基本運(yùn)動(dòng)之一，對(duì)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(dòng)系統(tǒng)，能進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，這是機(jī)械傳動(dòng)無(wú)法做到的，液壓傳動(dòng)具有體積小、慣性小、響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)。這樣轉(zhuǎn)塔刀架在進(jìn)給的時(shí)候可以更平穩(wěn)，速度可以更快，對(duì)零件的精度更高、效率更高。同時(shí)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)以液壓油作為工作介質(zhì)，具有良好的潤(rùn)滑條件，可延長(zhǎng)刀架的使用壽命。 轉(zhuǎn)塔車(chē)床的上的進(jìn)給傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)主要分為兩部分：立刀架沿著立刀架支架作上下的垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)塔刀架沿著床身作左右的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。而液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的作為其動(dòng)力裝置，可以使機(jī)床在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度比較穩(wěn)定，并且具有良好的低速穩(wěn)定性，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)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(dòng)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(shuō)明了伺服控制元件，則稱為液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)功能不一，形式各異，無(wú)論是簡(jiǎn)單的液壓千金頂，還是其他復(fù)雜的液壓系統(tǒng)都是由動(dòng)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(jī)床的動(dòng)力元件是液壓泵，其作用是利用密封的容積變化，將電動(dòng)機(jī)的輸入機(jī)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(dá)，作用是將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置，前者是將液壓能轉(zhuǎn)化成往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，輸出力和速度，后者是將液壓能轉(zhuǎn)換成連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，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(dòng)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(dòng)系統(tǒng)最本質(zhì)的組成部分。液壓系統(tǒng)沒(méi)有工作介質(zhì)也就不能構(gòu)成液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，它的重要性不言而喻。 4.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和選用 液壓系統(tǒng)是機(jī)械設(shè)備的一種動(dòng)力裝置，因此，它的設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)床設(shè)備的一部分，必須與刀架的設(shè)計(jì)聯(lián)系在一起同時(shí)進(jìn)行。一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)主要由動(dòng)力裝置、執(zhí)行裝置、控制與調(diào)節(jié)裝置、輔助裝置和傳動(dòng)介質(zhì)組成。 轉(zhuǎn)塔刀架的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由液壓驅(qū)動(dòng)的，床身連接有油缸座，油缸座上固定有進(jìn)給油缸，活塞桿通過(guò)支架與轉(zhuǎn)塔刀架連接。工作時(shí)，活塞桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)塔刀架沿床身導(dǎo)軌移動(dòng)。本機(jī)床選用的液壓缸型號(hào)為。其液壓系統(tǒng)圖為： 圖4-1 液壓原理圖 其工作過(guò)程： 液壓泵的轉(zhuǎn)子由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，從油箱中吸油，油液經(jīng)過(guò)濾器通過(guò)油管進(jìn)入液壓泵后，將其有壓力的油液輸入管路。在工作時(shí)，油液通過(guò)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(tái)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。向右扳動(dòng)手柄，使換向閥閥心處于最右端位置，此時(shí)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(dòng)工作臺(tái)向右運(yùn)動(dòng)。向左扳動(dòng)手柄時(shí)，使換向閥閥心處于最左端位置，此時(shí)壓力油經(jīng)油口流進(jìn)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(dòng)工作臺(tái)向左運(yùn)動(dòng)。因此，換向閥的工作位置反復(fù)變換時(shí)，就能不斷改變壓力油的通路，使活塞及工作臺(tái)不斷換向，以實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)所需的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)壓下行程開(kāi)關(guān)2S后，電磁鐵3Y得電，電磁換向閥25閥芯左移，此時(shí)，液壓缸26的活塞向右運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)塔頭的松開(kāi)和抬起，其進(jìn)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(kāi)關(guān)，使油路15和油路10斷開(kāi)，從調(diào)速閥14出來(lái)，經(jīng)油路10到達(dá)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(jìn)油必須經(jīng)過(guò)調(diào)速閥，所以系統(tǒng)的壓力升高，將液壓順序閥18接通；當(dāng)滑座碰到擋鐵后，滑座停止運(yùn)動(dòng)，這是，泵的壓力升高，流量減小，液壓系統(tǒng)的壓力進(jìn)一步升高，直至輸出流量?jī)H能補(bǔ)償系統(tǒng)泄漏為止，此時(shí)，液壓缸左腔壓力隨之升高，壓力繼電器13動(dòng)作并發(fā)出信號(hào)，滑座退回[17]。液壓缸28的活塞桿繼續(xù)向右移動(dòng)，直至碰到行程開(kāi)關(guān)5S，此時(shí)電磁換向閥25閥芯右移，液壓缸26活塞左移，來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)塔頭夾緊。 時(shí)間繼電器延遲發(fā)出信號(hào)，這是電磁換向閥切換工位，控制油液使液動(dòng)換向閥切換右工位，此時(shí)，由于滑臺(tái)返回時(shí)負(fù)載小，系統(tǒng)壓力較低，變量泵2的流量由自動(dòng)增到最大，則動(dòng)力滑臺(tái)快速移動(dòng)。 進(jìn)油路：慮油器1----變量泵2----管路6-----單向閥3----管路4----液動(dòng)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(tái)移動(dòng)的速度似有節(jié)流閥來(lái)調(diào)節(jié)的，當(dāng)節(jié)流閥開(kāi)大時(shí)，單位流量?jī)?nèi)流入液壓缸的壓力油液增多，工作臺(tái)的移動(dòng)速度增大；反之，當(dāng)節(jié)流閥關(guān)小時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)流入液壓缸的壓力油液減少，工作臺(tái)的移動(dòng)速度減慢。 液壓傳動(dòng)也機(jī)械傳動(dòng)相比，在同等體積下，液壓裝置能產(chǎn)生更大的動(dòng)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(dòng)裝置中，由于油液的不可壓縮性，依靠油液的連續(xù)流動(dòng)進(jìn)行傳動(dòng)，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(dòng)十分平穩(wěn)，易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向。液壓缸和液壓馬達(dá)能夠在長(zhǎng)期高速狀態(tài)下工作不會(huì)過(guò)熱，同時(shí)采用了很多安全保護(hù)措施，能自動(dòng)防止過(guò)載。 總結(jié) 本文是轉(zhuǎn)塔式刀架的設(shè)計(jì)，在文中主要是進(jìn)行了轉(zhuǎn)塔式刀架的總體設(shè)計(jì)和關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)，并對(duì)零件進(jìn)行了強(qiáng)度校核。而且還對(duì)系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)期間的學(xué)習(xí)知識(shí)的概括與總結(jié)，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不但回顧了大學(xué)所學(xué)的基礎(chǔ)與專業(yè)知識(shí)，而且進(jìn)一步有了一定的設(shè)計(jì)方面的經(jīng)歷與經(jīng)驗(yàn)。這對(duì)我今后的學(xué)習(xí)以及工作可謂意義重大。在轉(zhuǎn)塔式刀架的設(shè)計(jì)中運(yùn)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(shí)通過(guò)對(duì)資料的查閱，我知道了數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)塔刀架現(xiàn)階段我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展方向。同時(shí)在齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)的計(jì)算中得到了老師與同學(xué)的幫助，提高了自己的專業(yè)知識(shí)和動(dòng)手能力。 當(dāng)然，由于時(shí)間以及本人的知識(shí)有限，本次設(shè)計(jì)仍然存在很好不足之處，望各位領(lǐng)導(dǎo)與老師批評(píng)指正！ 參考文獻(xiàn) [1] 田培棠，石曉輝，米林.機(jī)械零部件設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2011. 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[17] 容一鳴，陳傳艷主編.液壓傳動(dòng). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009. 致謝 值此畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際，特別要感謝給予我很大幫助的劉玉老師，感謝他在我完成設(shè)計(jì)和論文期間給予的精心指導(dǎo)。劉老師在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中都給我提了很多寶貴的意見(jiàn)，并在我們后期的制作中時(shí)時(shí)給予指導(dǎo)和幫助，使我受益匪淺。劉玉老師是我的畢設(shè)指導(dǎo)老師，他在我書(shū)寫(xiě)論文時(shí)對(duì)我的論文結(jié)構(gòu)及內(nèi)容的調(diào)整作了悉心的指導(dǎo)，并在我完成設(shè)計(jì)時(shí)給予關(guān)心和幫助。在此，謹(jǐn)向劉老師致以我最衷心的感謝和最崇高的敬意！ 同時(shí)非常感謝幫助過(guò)我的學(xué)院的其他老師，感謝他們?cè)谖疫@幾年的學(xué)習(xí)生活以及最后的論文完成中所給予的指導(dǎo)和幫助。還要感謝在大學(xué)期間教授我知識(shí)的所有老師，他們不僅傳授給我豐富的專業(yè)知識(shí)，更教會(huì)了我許多為人處事的道理。老師們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)、鍥而不舍、勇于創(chuàng)新的科研精神深深地影響了我，使我受益匪淺。 衷心感謝同學(xué)們給予我的支持和幫助。同時(shí)感謝在大學(xué)學(xué)習(xí)期間所有給予我關(guān)心和幫助的同學(xué)和朋友們，在此向他們致以最誠(chéng)摯的謝意。 最后，衷心感謝我的父母和親人，正是他們多年來(lái)默默的支持，才有了我今天的成績(jī)。 由于本人水平有限，設(shè)計(jì)中定有不足之處，懇望老師和同學(xué)批評(píng)指證。 附錄 平墊 定位鼓 定位螺桿 蓋 轉(zhuǎn)塔頭 轉(zhuǎn)塔滑座 轉(zhuǎn)塔刀架 錐齒輪