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遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 參考文獻 [1]王啟平 ，機床夾具設計[M]，哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社，1995 [2]余光國、馬俊、張興發(fā)，機床夾具設計[M]，重慶:重慶大學出版社，1995 [3]宋殷，機床夾具設計[M]，武漢:華中理工大學出版社，1990 [4]徐發(fā)仁，機床夾具設計[M]，重慶:重慶大學出版社，1993 [5]蔡光耀，機床夾具設計[M]，北京:機械工業(yè)出版社，1988 [6]張玉 劉平，幾何公差與測量技術[M]，沈陽:東北大學出版社，1999 [7]段嗣福，圓弧錐齒輪傳動設計[M]，徐州:中國礦業(yè)大學出版社，1988 [8]成大先，機械設計圖冊[M] 第二卷，北京:化學工業(yè)出版社，2000 [9]厲善元 唐偽東，彈性多齒分度工作臺的設計[J]，組合機床與自動化加工技術，2004.1 [10]厲善元，鋼球定位分度盤的結構設計及分度定位精度分析[J],組合機床與自動化加工技術，2002.9 [11]孫進平 王先逵，弧齒錐齒輪刮削刀盤工作角度分析（上）[J],制造技術與機床，1997.11 [12]孫進平 王先逵，弧齒錐齒輪刮削刀盤工作角度分析（下）[J],制造技術與機床，1997.12 [13] 張德榮 葛楊，國產(chǎn)化硬質合金弧齒錐齒輪銑刀[J]，工具技術，2000.9 [14] 四川省機械工業(yè)局，復雜刀具設計手冊 [J](下),機械工業(yè)出版社，1979 [15] Dennis Gimpert, Hard Gear Cutting, Gear Manufacturing and Design, Jan. 2002 - 31 - 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 序言 我的畢業(yè)設計題目是“弧齒錐齒輪盤銑刀刃磨夾具設計”。齒輪裝置在現(xiàn)代工業(yè)中應用相當普遍。有人曾講“齒輪制造的水平代表一個國家的機械制造水平”。齒輪作為一種復雜零件，它的設計，制造無不和整個機械工業(yè)的設計，制造水平密切相關。工業(yè)的發(fā)展對齒輪提出更高的要求這些也處進了相應的基礎理論，設備及制造技術的研究和發(fā)展。 弧齒錐齒輪由于其承載能力強和傳動質量高，正逐步取代直齒錐齒輪而得到日益廣的應用 齒面硬度在HRC58-63時一般被稱為硬齒面。提高齒面硬度對齒輪強度有和大的影響。隨著齒面硬度的提高，輪齒的接觸疲勞極限都有明顯增加。因此，可以顯著提高齒輪的承載能力和耐磨性。 加工弧齒錐齒輪的銑刀，已經(jīng)逐漸國產(chǎn)化，八十年代我國部分廠家先后從美國，各國引進了許多先進的曲線齒輪銑齒機床，并同時帶進了少量硬齒面銑刀。這些機床性能好，精度高，生產(chǎn)效率高并且可以加工硬齒面曲線錐齒輪，以銑帶磨，深受國內擁護歡迎，從而推動了硬齒面曲線錐齒輪在我國交通運輸、礦山機械，發(fā)電設備，軋鋼等行業(yè)得到廣泛應用。如本息重型汽車長生產(chǎn)的35噸至77噸裝載機上的主動、被動弧齒錐齒輪，張家口煤礦機械長生產(chǎn)的磨煤機上的弧齒錐齒輪，齒面強度都在50~60HRC。同時，為了滿足國家重點基建工程，長江三峽工程等的需要，國家投入數(shù)十億人民幣從國外進口大批重型工程用車（包括大型裝載機），這些工程用車都采用了硬齒面曲線錐齒輪。據(jù)了解，目前,硬齒面曲線錐齒輪銑刀進口約需人民幣600萬元，2000年后市場繼續(xù)擴大，所需刀具費用每年達1000萬元人民幣。 為了滿足國內市場需要，加快硬齒面曲線錐齒輪銑刀的國產(chǎn)化進程是有必要的。 隨之而來的就是弧齒錐齒輪銑刀的刃磨，高速鋼刀具的刃磨技術已經(jīng)發(fā)展成熟，而硬質合金片的刃磨難度較大，弧齒錐齒輪硬質合金銑刀刮削加工的特點是：工件表面硬度高，刀齒刮削齒面時有切入切出過程屬斷續(xù)切削，故在切削過程中，刀具要承受較大的沖擊載荷，較高的切削溫度和較強的摩擦。硬質合金沖擊韌性較和抗熱裂性較差，斷續(xù)切削時易產(chǎn)生崩刃熱裂，這是齒輪加工中應避免的問題，通常對于硬質合金刀具做成帶有負前角的形狀。這種形狀就給刃磨帶來較大的困難。為此，必須設計專用的夾具。 弧齒錐齒輪盤銑刀可在MB6745A和MB6745B等專用機床上來刃磨，但大多數(shù)單位并沒有此種型號的機床且該種銑刀盤被廣泛使用，這就給銑刀盤的刃磨帶來很大的麻煩，通常將該種刀盤拿到生產(chǎn)廠家去刃磨，這使得成本大為增加。本夾具的設計就是為了能在MQ250型萬能工具磨床上來實現(xiàn)對該種銑刀盤的刃磨。因為萬能工具磨床被廣泛使用，大多數(shù)的生產(chǎn)單位都有該種型號的床子，使得刃磨成本大大降低，具有較好的經(jīng)濟意義。 。 - 1 - 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 開題報告 我的畢業(yè)設計題目是“弧齒錐齒輪盤銑刀刃磨夾具設計”。 螺旋錐齒輪，由于它傳動平穩(wěn)和承載能力高，所以在煤礦機械汽車、拖拉機、航空、機床和石油化工等機械傳動中獲得廣泛的應用。 螺旋錐齒輪與直齒輪相比，在使用上有下列特點： 1由于螺旋錐齒輪的齒線是曲線，在傳動過程中至少有兩對或兩對以上的齒同時接觸，重迭系數(shù)增大，使傳動平穩(wěn)，減輕了沖擊，降低了噪聲，同時也提高了承載能力。 2小齒輪的最少齒數(shù)可以達到Zmin=5，故可以得到大的傳動比，減小傳動尺寸。 3可進行面的研磨，以提高精度和表面光潔度，從而降低噪音，改善接觸和提高傳動強度。 4可調整刀盤半徑，從而調整齒線曲率以修正接觸區(qū)。 5由于齒線螺旋角的存在，螺旋錐齒輪的軸向力和徑向力均較直齒錐齒輪大，故軸承受力較大。 由于上述特點，螺旋錐齒輪常用于圓周速度較高(V>5m/s),要求傳動平穩(wěn)和噪聲較小的傳動中。 因此，加工弧齒錐齒輪的銑刀的刃磨問題就變得非常重要。尤其是硬質合金盤銑刀的刃磨，通常要設計專用的夾具。弧齒錐齒輪盤銑刀可在MB6745A和MB6745B等專用機床上來刃磨，但大多數(shù)單位并沒有此種型號的機床且該種銑刀盤被廣泛使用，這就給銑刀盤的刃磨帶來很大的麻煩，通常將該種刀盤拿到生產(chǎn)廠家去刃磨，這使得成本大為增加。本夾具的設計就是為了能在MQ250型萬能工具磨床上來實現(xiàn)對該種銑刀盤的刃磨。因為萬能工具磨床被廣泛使用，大多數(shù)的生產(chǎn)單位都有該種型號的床子，使得刃磨成本大大降低，具有較好的經(jīng)濟意義。 本設計的任務： 為了完成刃磨任務，本夾具需要完成回轉分度和轉角等幾個動作。在設計的過程中要選擇合適的機構來完成這幾個動作。并將這些機構以適當?shù)姆绞浇M合連接到一起，最終與機床連接在一起。之后進行誤差分析和運動分析并撰寫說明書。 時間安排： 1 - 3 周: 進行相關調研工作和準備工作 3 - 5 周: 查閱相關文獻和參考資料 6 - 8 周: 進行方案的設計\分析和選擇 9 -10 周：進行誤差分析和運動分析 11-12 周: 繪制裝配圖 13-14 周: 繪制零件圖 15-16 周: 撰寫說明書.翻譯相關英文文獻 摘要:為了使水資源在農業(yè)灌溉中的有效利用,開發(fā)新型的農業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)可克服傳統(tǒng)灌溉方式的不足,本設計建立了現(xiàn)代化的農業(yè)噴灌模型,通過設計計算,由于各環(huán)行區(qū)域的面積不同,所需的水的流量不同,在噴灌系統(tǒng)中使用多個不同的噴管,則可根據(jù)噴管中噴嘴的直徑不同來控制水的流量,從而使圓區(qū)的噴灌均勻,另外,采用鑄鐵管路大大減少了水的損失.在噴管系統(tǒng)中采用 集中控制,自動化程度高,易于調節(jié). Abstract?:?For?making ?water?resource?valid?used?in?agricultural?irrigation?,to?develop? new-type?agricultural?water-saving?irrigation?system?can?overcome?the shortcomings of the ?traditional way of irrigating?.This?design??sets?up?the?modernized? agricultural?sprinkling?irrigation?model.?because?the?area ?of?every?belt?area?is?different,?the?flow?of?the?necessary?water?is?different.? Using?a?lot?of?different?nozzle?among?sprinkling?irrigation?system,??it is possible to?make? round?sprinkling?irrigation?of?district?even, ?according?to ?nozzle?with?controlling?the?flow?of?water?diameter?of?spray?nozzle?,in?addition?,?it?casts?the?iron?pipe?distance?and reduces?losses?of?ink?greatly?to?adopt.?Adopting?centralized?control?in? the?nozzle?system,?the?automatic?degree?becomes?high?and?easy?to?regulate?.? 關鍵詞:流量,作用水頭,壓力,流速,揚程,沿程阻力,局部阻力 Key words: flux 目錄 序 言 ……………………………………………………………1 第一章 弧齒錐齒輪加工原理及其銑刀盤簡介…………………3 1.1弧齒錐齒輪加工原 …………………………………3 1.2弧齒錐齒輪銑刀盤介紹 ……………………………5 第二章 夾具總體方案設計………………………………………8 2.1銑刀盤在夾具上的定位和夾緊 ……………………8 2.2工件座的設計 ………………………………………8 2.3夾具要完成的動作 …………………………………9 2.4分度裝置的方案分析設計與選擇…………………10 2.5 轉角機構的方案設計……………………………16 2.6 夾具體方按設計…………………………………17 第三章 誤差分析 ………………………………………………20 3.1定位誤差分析………………………………………20 3.2分度誤差分析………………………………………23 第四章 運動分析 ………………………………………………27 第五章 結論 ……………………………………………………29 致 謝……………………………………………………………30 參考文獻…………………………………………………………31 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 第1章弧齒錐齒輪加工原理及其銑刀盤簡介 1.1 弧齒錐齒輪加工原理 根據(jù)假想平面齒輪原來切制弧齒錐齒輪是目前最廣泛使用的一種段 在用展成法加工弧齒錐齒輪時,經(jīng)常假設有一個產(chǎn)形面與被切的齒輪相嚙合,這個產(chǎn)形輪的輪齒表面是由刀具的刀刃運動所形成的表面.刀具與被切齒輪的相對運動則相當于產(chǎn)形齒輪與齒輪的嚙合運動.圖1中以平頂產(chǎn)形齒輪為例,如圖1所示,1為平頂產(chǎn)形齒輪,2為刀盤,3為被加工的齒輪.被加工齒輪的節(jié)錐角是φ,根錐角是φ″,齒根角是γ″,平頂齒輪節(jié)錐角是90°-γ″.在切齒過程中,假想有一個平頂齒輪與機床搖臺同心,它隨機床搖臺轉動,與被切齒輪作無間隙嚙合,這個假性平頂齒輪的齒面由機床搖臺上的銑刀盤刀刃相對于機床搖臺運動的軌跡表面所代替.圖中的刀盤以外切齒為例,α是刀頭的齒形角,bc是刀刃,若干個刀刃回轉形成產(chǎn)形面. 加工弧齒錐齒輪用的高速鋼銑刀盤的刀刃是一個以刀盤為回轉軸線的圓錐面的直母線.即銑齒時的切削運動是刀盤的旋轉,刀刃形成的產(chǎn)形表面是圓錐面. 圖2 所示為普通高速鋼刀盤產(chǎn)形面的示意圖,為表達清楚,圖中只給出外切刀盤上均布的若干相同刀頭中的一個圖中1為刀頭,oa是刀盤的回轉中心線,bc是直線刀刃,刃傾角等于0°,cb的延長線交刀盤中心于a點,ac是圓錐面的直母線,故ac回轉可以得到圓錐面2,即產(chǎn)形齒面.這種形式給刀具的齒形設計、制造、檢測和使用帶來了很多方便. 高速鋼刀盤產(chǎn)形面的直母線是過刀刃的切平面與刀刃和軸線組成的平面的交線.采用硬質合金刀頭后,刀傾角不等于零,這個前刀面不在是過軸線的平面.這個新前刀面仍是一個片面,平面的每一條端截線都平行與軸線.這個平面仍與圓錐面相交,但這時得到的交線是一條曲線.要采用直線刃,為使誤差較小,應使這個直線刃與圓錐曲線相切,并使該切點成為齒輪嚙合點的對應點. 它切出的齒輪應該和普通錐齒輪一樣,在理論上要求兩齒面在給定的計算點上相互接觸,其瞬時傳動比等于給定值.在保證齒線和齒高方向曲率半徑的前提下,由于材料的彈性變形,接觸點變成了一個小的接觸區(qū),在加工過程當中由于有相應的機床調整和滾切實驗,可以得到要求的既然出區(qū)的形狀與位置. 高速鋼刀盤的刃傾角為零度,但硬質合金刮削刀盤必須采用斜角切削,必須具有較大的刃傾角,故刀刃的位置和形狀要發(fā)生變化.要使切齒原理不變,就應是刀刃形成的產(chǎn)形面與原高速鋼刀盤形成的產(chǎn)形面相同或變化很小,這樣使機床容易調整,切削余量小且均勻,提高加工效率. 圖 1 弧齒錐齒輪加工原理 圖2 高速鋼刀盤產(chǎn)型面 圖3硬質合金刮削刀盤 示意圖 產(chǎn)型面示意圖 1.2 銑刀盤簡介 根據(jù)銑刀盤的旋轉方向，切削方法和加工特征等，可以把銑刀盤分成以下幾種類型： 1左旋銑刀盤和右旋銑刀盤：從刀盤前面看，如果旋轉方向為順時針的叫做左旋刀盤；如果旋轉方向為逆時針的叫做右旋刀盤。 2單面刀盤和雙面刀盤：如果刀盤上所裝的刀片全部都是外切刀片或全部都是內切刀片，就叫做單面刀盤前者叫做單面外切刀盤，用于切削齒槽的凹面，后者叫做單面內切刀盤用于切削齒槽的凸面，如果刀盤上既有內切刀片又有外切到片，就叫做雙面刀盤，它同時切削齒槽的兩側齒面 3粗切刀盤和精切刀盤：為了適應齒槽粗切和精切的不同要求把銑刀盤分為粗切刀盤和精切刀盤，二者在結構上有所不同。 4小直徑刀盤和大直徑刀盤：公稱直徑在2"以下的共有四種刀體和刀盤做成整體直徑不能調節(jié)（整體刀盤）稱為小直徑刀盤或小模數(shù)刀盤：刀片鑲在刀體上，直徑可以調節(jié)的叫做鑲齒刀盤,又稱大直徑刀盤。 圖 4 銑刀盤的機構 1-刀盤體 2、3-內外刀片 4、5-墊片 6-固定墊片 7可調墊片 8-固定螺釘 9-調整螺釘 10-標志螺釘 11-卸到螺釘 12-援助銷 如圖4所示,刀盤在刀片和刀盤體之間裝有平墊片和楔片變換平墊片的厚度可以改變刀尖直徑，調整螺釘，使楔片上下移動，使刀片在徑向位置得到精確的細微調整，以保證與基準刀片切削刃的位置在徑向一致 3′/2″~21″刀盤的基本參數(shù) 序號 公稱直徑 Dg 錐孔 連接螺栓孔 刀體厚度 H 刀片數(shù) d 錐度 D2 d1 d2 1 3′/2" 25.4 1：12 46 8.2 12.2 22.3 8 2 4′/2" 26.4 3 5" 4 6" 58.196 1：24 81.4 12 18 32 12，16 5 7′/2" 106.4 12，20 6 9" 12，16，20 7 12" 126.96 177.8 20 30.5 38 16，20，32 8 16" 20，24，42 9 18" 215.80 0 285.75 21 32 49 24，36 10 21" 28，42 - 7 - 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 第3章 誤差分析 3.1定位誤差分析 工價以圓孔在心軸（或定位銷）上定位上定位所產(chǎn)生的定位誤差，應根據(jù)心軸水平設置或垂直設置分為固定邊接觸和非固定邊接觸兩種情況分別計算。工件以圓孔定位時所產(chǎn)生定位誤差的原因是由于圓孔與心軸或定位銷之間存在安裝所需的間隙，造成圓孔中心與心軸或定位銷中心發(fā)生偏移而產(chǎn)生了基準位移誤差。如果工件以以圓孔中心線為基準在過盈配合心軸上定位，因無間隙存在，圓孔中心線的位置不變，屬于基準重合情形，故不產(chǎn)生定位誤差。 3.1.1固定邊接觸 如圖所示，工件以圓孔在配合心軸上定位，若加工表面M時，要求保證加工尺寸h。此時，假設工件軸心線與心軸軸心線重合，在這樣理想的安裝位置上不會有定位誤差產(chǎn)生。但由于定位圓孔與心軸間存在著裝配間隙，若心軸水平放置時，工件便會因自重而始終使圓孔上母線和心軸上母線保持固定邊接觸，如圖所示。此時，工件上加工表面M的工序基準（定位圓孔中心線）向下產(chǎn)生偏移，有點O移至點O1。因此，工序基準O的極限位置變動量(ΔJXO)就是加工尺寸h時所產(chǎn)生的定位誤差。故得 圖 13 固定邊接觸兩銷對定誤差 ΔDWh=ΔJXO=h′-h”=OO1 = (Dmax-dmin)/2 因為 D=D+Δd=d+Xmin+ΔD dmin=d-Δd 所以 ΔDWh=[(d+Xmin+ΔD)-(d-Δd)]/2 =(ΔD+Δd+Xmin)/2 式中 ΔD---------定位圓孔直徑公差 Δd----------定位心軸直徑公差 Dmax---------定位圓孔的最大直徑 Dmin---------定位心軸的最小直徑 Xmin--------定位圓孔與定位心軸間的最小配合間隙 其中Xmin是一個由配合性質所決定的常量，因此，在必要 時通過對刀具位置的調整予以消除。 3.1.2非固定邊接觸 如圖所示，工件以圓孔在動配合心軸上定位，若要求在該 零件上加工一側面，保證加工尺寸L。如果心軸垂直設置時，工件定位圓孔與心軸母線之間的接觸可以是任意方向的，即非固定邊接觸。工序基準O的最大變動范圍，如圖所示。本例中，對加工尺寸L產(chǎn)生影響的工序基準最大變動量為O1O2。因此，對尺寸L所產(chǎn)生的定位誤差為 圖 14 非固定邊接觸兩銷對定誤差 ΔDWL=ΔJXO=L′-L”=O1O2 =OO1+OO2 =（Dmax-dmin）/2+（Dmax-dmin）/2 =Dmax-dmin =ΔD+Δd+Xmin] 由上述分析計算得出了，定位誤差的計算公式為： ΔD=Dmax-dmin 對于本設計而言 Dmax=126.968 dmin=125.852 所以定位誤差 ΔD=0.016 屬于非固定邊接觸的情況. 3.2分度誤差的分析 一般的分度裝置都是以一個對定銷來依次對準分度盤上的銷孔或槽（齒）來實現(xiàn)分度對定的。按這樣原理工作的分度裝置，其分度精度受到分度分度盤上銷孔或槽（齒）的等分誤差的嚴重影響，很難達到高精度。下面就介紹應用“誤差均化原理”來進行分度對定，從理論上來講，其分度精度可以不受分度盤上下分度槽（齒）的等分誤差影響，因此能達到很高的分度精度。 當采用一個對定銷進行分度對定時，在360度內的最大分度誤差等于各次分度誤差中的最大值。若采用兩個對定銷同時進行分度對定，如圖所示，對頂銷1、2用箭頭表示，由于分度盤在制造中的等分誤差，使其分度槽（或孔、齒）不可能精確分布。設分度盤上各分度槽間的理論分度角為α，并分別以Δα1，Δα2，…Δαn表示各分度槽在加工時，槽間距的角度誤差。圖中實線表示本次對定位置，虛線表示轉過分度角φ1之后的下次對定位置。 設在本次對定時，對定銷1與分度槽完全對定，但由于分度槽見的等分誤差，對定銷2與分度槽側存在對定偏差Δγ1。當進行 依次分度轉角φ1之后，對定銷仍與分度槽完全對定，而對定銷2的對定偏差則為Δγ2。由兩銷對定尺寸鏈圖16可得 圖15 兩銷對定示意圖 φ1=α+Δα1 或φ1=α+Δα2+Δγ1+Δγ2 或將以上兩式相加得 2φ1=2α+（Δα1+Δα2）+（Δγ1+Δγ2） 若分度時，每一次對定都能使兩個對定銷同時參與對定作用，即可使得 （Δγ1+Δγ2）=0 那么，兩銷同時對定的實際分度角則為 φ1=α+（Δα1+Δα2）/2 圖16 兩銷對定尺寸鏈圖 由此可見，在分度精度相同的條件下，兩銷同時對定所產(chǎn)生的分度轉角誤差是分度盤上兩相鄰分度孔等分角度誤差之和的平均值，從而使轉角誤差因均化而減小。 以次類推，當采用n個對定銷，并使其都同時參與對定作用，則實際分度轉角為 φ=α+（Δα1+Δα2+…+Δαn）/n 若對定銷的個數(shù)n與分度數(shù)360?/α相等，并保證全部對定銷都同時參與對定作用，由“圓度誤差的封閉性”原理可知，任何圓分度在一整圈內的累積分度誤差恒等于零。即可使得式φ=α+（Δα1+Δα2+…+Δαn）/n中的 Δα1+Δα2+…+Δαn=0?， 以實現(xiàn)分度誤差的完全均化，使其實際分度角φ等于其理論（平均）分度角α。這就是誤差均化的基本原理 。 端齒盤分度裝置就是“平面齒輪”多齒嚙合的“誤差平均效應”分度器中的應用。端齒盤實際是兩個直徑、齒數(shù)、齒型相同的“平面齒輪”。當齒輪的兩個相對表面，旋轉一個角度強迫進入嚙合時（齒根對齒頂 ），它就鎖緊在一個由大多數(shù)齒面接觸狀況共同確定的某一位置，不能再旋轉和側向移動。其實上齒盤相當于一般分度裝置中的分度盤，下齒盤中的全部齒相當于對定銷。正是由于上下齒盤的全部齒都參加對定，因此端齒盤的分度輸出誤差，就因“誤差平均效應”的大大減小。 端齒盤一般分度精度為±3″~±6″左右，最高可達 ±0.1″。根據(jù)分度精度的高低，目前我國生產(chǎn)的端齒分度盤分為普通級、精密級及超精密級。 - 25 - 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計(論文) 第2章 夾具總體方案設計 2.1銑刀盤在夾具上的定位和夾緊 2.1.1銑刀盤裝夾方式的選擇：可供選擇的刀盤裝夾方式有兩種：臥軸式和立軸式 所謂臥軸式是指刀盤的軸線水平放置；所謂立軸式是指刀盤的軸線鉛直放置。鑒于所要刃磨的刀盤為裝配式刀盤，既大直徑銑刀盤，與整體刀盤相比體積和質量都較大，因此選擇立軸式裝夾方式即刀盤軸線垂直于水平面放置，這樣可以使刀盤的重力方向與夾緊力方向一致，能夠保證加工時工件定位穩(wěn)定、可靠不發(fā)生振動 2.1.2刀盤的定位和夾緊：刀盤中心有錐孔，而夾具體頂端是帶有同樣錐度的錐形臺，將刀盤的錐形孔對準夾具體上的錐形臺放置，則刀體在夾具中就定位了。刀體上均勻布著四個螺釘孔，用四個螺釘即可將刀盤夾緊在夾具體上，這樣就完成了對工件的定位和夾緊 2.2工件座的設計 為了能使用同一個夾具來刃磨盡可能多的銑刀盤就必須使在同一個工件座上能使不同尺寸的銑刀盤定位，為了實現(xiàn)這一功能，將工件座設計成類似于階梯軸的形式。但若使全部刀盤能都在同一工件座上定位，由于聯(lián)結螺栓所在圓周的直徑分別為46mm、81.4mm、106.4mm、177.8mm、385.75mm。這樣，有的圓周得逞直徑超過了其刀盤所在工件座的直徑范圍，無法對刀盤進行夾緊，而且如果階梯軸的階數(shù)過多，在刃磨時會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，即砂輪與工件座發(fā)生碰撞。為了解決上述矛盾，我們把上述所有刀盤分為兩組來進行刃磨。這樣既能保證刀盤的定位和夾緊，又能保證不會發(fā)生干涉現(xiàn)象。 我們將錐孔直徑相差較大的刀盤分在同一組，這樣可以充分保證不會發(fā)生干涉現(xiàn)象。例如，將公稱直徑分別為4′/2″、5″和12″、16″的刀盤分為一組。本夾具的設計就是用來刃磨這四種最為常用的銑刀盤的。這樣工件座就做成了如圖所示的形式。 圖 5 工件座示意圖 觀察發(fā)現(xiàn)，其聯(lián)結螺栓孔所在圓周直徑均小于其刀盤所在工件座的直徑，即46〈58.196、106.4〈126.96。能保證用螺栓能夾緊銑刀盤，并且有足夠的剛度和強度。用同樣的方法來設計其他尺寸的工件座即可刃磨其余尺寸的銑刀盤（本文暫不涉及）。用更換不同尺寸的工件座的方法就能達到在同一夾具上刃磨各種不同尺寸的裝配式銑刀盤，大大減少了設計的工作量和加工費用。 2.3夾具要完成的動作 對該類型的銑刀盤的刃磨是通過對刀片前刀面的刃磨來實現(xiàn)的。其主要過程是首先選定刀盤的初始位置，即是使基準刀片的前刀面對準砂輪的工作表面，之后將刀盤夾緊，對第一個刀片的前刀面進行刃磨，然后將刀盤依次轉過相同的角度來實現(xiàn)對全部刀片的刃磨?？偟恼f來就是先要進行初始位置的選擇，然后還要進行分度。為了完成這一過程，首先要進行初始位置的選擇夾具體要完成兩個動作：一個是夾具體要沿其軸線可以轉過任意的角度，另一個是夾具體可與水平面成一定的角度。有了這兩個動作就可以完成對銑刀盤初始位置的調整，之后即可刃磨第一個刀片，而后在進行回轉分度，依次完成對所以刀片的刃磨。 總結起來，該夾具所要完成的動作主要有，兩個回轉分度動作和一個轉角動作。為了實現(xiàn)這三個運動，我們分別選擇相應的機構來完成。 2.4分度裝置的方案分析設計與選擇 由前述分析可知要完成對銑刀盤的刃磨，夾具需要有兩個回轉分度裝置，其作用有二：一是使夾具體能轉過一個任意角度，以便進行初始位置的調整：其二是使夾具能進行較精確的分度，來實現(xiàn)對銑刀盤中每個刀片的刃磨 2.4.1回轉分度裝置的基本形式： 回轉分度裝置的門類繁多，一般可按下述方法分類 ⑴按分度盤和對定銷的位置不同，可分為軸向分度和徑向分度和軸向分度，對定銷的運動方向與分度盤的回轉方向平行，其分度裝置的結構比較緊湊；徑向分度，對定銷的運動發(fā)向與分度盤的回轉方向垂直，由于分度盤的回轉直徑較大，故能使分度對定副的間隙所造成的分度誤差相應減小，常用于分度精度較高的場合。綜合考慮，由于本夾具是用在萬能工具磨床上的，所以不能使夾具體的體積過大，否則很有可能與磨床的其他部分發(fā)生干涉，故在這里選用軸向分度。 ⑵按分度裝置的工作原理不同，可分為機械分度，光學分度和電感應分度。 機械分度裝置結構簡單，工作可靠，應用廣泛。光學分度裝置的分度精度較高。例如，光柵分度裝置的分度精度可達±10″。但由于對工作環(huán)境的要求較高，故在機械加工中應用很有限。 ⑶按分度裝置的使用特性可分為通用、專用兩類。在單位生產(chǎn)中，使用通用分度裝置，有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本；在中小批生產(chǎn)中，常采用標準通用分度裝置（如回轉臺與分度頭等）與專用夾具聯(lián)合使用，從而可簡化專用夾具的設計和制造。但其分度精度有限，故只能滿足一般加工需要。所以在成批生產(chǎn)中廣泛使用專用分度裝置，以獲得較高的分度精度和生產(chǎn)效率。 2.4.2 回轉分度裝置的組成： 回轉分度裝置雖然有多種形式，但它們都是由四個基本部分組成：固定部分、轉動部分、分度對定機構以及鎖緊機構。 ⑴固定部分：固定部分即轉臺體，是分度裝置的基本部分，其功能相當于夾具體。回轉臺的材料應有較好的耐磨性、吸振性、和剛度通常采用經(jīng)過時效處理的灰鑄鐵制造。精密回轉臺體則可選用性能較好的孕育鑄鐵。 ⑵轉動部分：轉動部分包括回轉盤、襯套和轉軸等?；剞D盤通常用45鋼經(jīng)淬火回火至HRC40～45或20鋼經(jīng)滲碳淬火后回火至HRC58～63加工制成。轉盤工作面的平面度公差為0.001mm，端面跳動公差為0.01～0.015mm。工作面對轉臺底面的平行度公差為0.01～0.02mm。轉軸與襯套之間的間隙一般應在0.005～0.008之間 ，因為過大的間隙會使分度裝置產(chǎn)生附加的分度誤差。 ⑶對定機構：分度對定機構由分度盤和對定銷組成，其作用是在轉盤轉位之后，使其相對于固定部分定位，保證其分度裝置的回轉部分相對于固定部分獲得正確的分度位置，并進行定位和完成插銷和拔銷的動作。分度對定機構的誤差會直接影響分度精度。因此是分度裝置的關鍵部分。設計時應根據(jù)工件的加工要求，合理的選擇分度對定機構的結構類型。 ⑷鎖緊機構：鎖緊機構的作用是，當分度完成后將其裝置的轉動部分與固定部分之間進行鎖緊，以增加分度裝置的剛性和穩(wěn)定性，減少加工是的振動，同時也起到保護對定機構的作用 此外，對于分度裝置通常要進行潤滑，潤滑一般是指由油杯組成的潤滑。其功能是減小摩擦面的磨損，并使各機構操作靈活，當回轉部分使用滾動軸承時，也可以用潤滑脂潤滑。 2.4.3 回轉分度裝置的方案設計 為了實現(xiàn)回轉分度的動作，現(xiàn)提出如下幾種方案 方案1通用回轉臺 方案2鋼球分度裝置 方案3回轉工作臺轉位棘輪機構 方案4端齒盤分度裝置 幾種方案的分析比較與選擇 方案1通用回轉臺，其結構如圖6所示轉盤1和轉軸4用螺釘及銷釘連接，可在轉臺體2中轉動。定位銷10（對定銷）的下端有齒條與齒輪套12嚙合。分度時，逆時針轉動手柄8，通過螺桿軸7上的擋銷（見B-B剖面）帶動齒輪套12轉動，使對定銷10在彈簧11的作用下插入另一個分度襯套的孔中，從而，完成一次分度。順時針轉動手柄8，由于螺桿軸的軸向作用將彈性開口鎖緊圈6收緊，并帶動錐型圈5向下將轉盤鎖緊 圖6 立式通用回轉臺 該裝置的定位是通過使對定銷插入轉盤的每個定位孔中實現(xiàn)的 。所要刃磨的銑刀盤的刀片數(shù)各有不同，分別為8，12，16，20，24，32，42。也就是說在轉盤的圓周上加工出能使整個圓周進行8，12，20，24，32，42等分定位孔。這樣做的加工難度非常大，并且孔與孔之間極有可能發(fā)生干涉。 圖7 鋼球分度裝置 1- 手柄 2-螺母 3-移動軸 4下鋼球盤 5-上鋼球盤 6-轉軸 方案2鋼球分度裝置 如圖7所示為鋼球盤分度裝置的工作原理，該裝置的上下兩個鋼球盤分別用一圈相互擠緊的鋼球作為上下分度盤。所用鋼球的直徑和幾何形狀的一致性、鋼球分布的均勻性都對裝置的分度精度有和承載能力影響很大，必須經(jīng)過嚴格的挑選，其直徑尺寸偏差和球面輪廓讀誤差均應控制在0.3μm 之內。圖中所示為上下分度盤，其端面上各嵌有鋼球若干粒。其數(shù)量與分度機構的最小角度值有關。如圖，轉動手柄1使移動軸3向上運動將上鋼球盤5抬起，上下分度盤分開，這時旋轉分度盤到某一個角度后停止，反向旋轉手柄，使上分度盤下落兩分度盤在心得位置上鎖緊，分度運動完成。 方案3回轉工作臺分度轉位棘輪機構 如圖8 所示為該機構的視圖。油缸中的液體通過油口A進入，推動齒條1直線運動，帶動齒輪2及裝在其上的棘輪爪3推動棘輪4及回轉工作臺的轉軸5順時針分度轉位。當齒條1由于油缸液體的流動方向的改變而返回原位時，齒輪2按虛線方向反轉，但此時棘爪3僅在棘輪齒面上滑過，棘輪4及轉軸5停歇不動，即工作臺靜止，圖中螺釘6用來調節(jié)齒條1的移動距離，以改變工作臺轉位角的大小，這樣棘輪由于需要單向轉動，故棘輪齒形應制成不對稱梯形齒。 圖8回轉工作臺分度轉位棘輪機構 1-齒條 2-齒輪 3-棘爪 4-棘輪 5-轉軸6-螺釘 該種分度回轉裝置，分度準確，定位可靠，僅用一螺釘即可調節(jié)每回分度轉角的大小，但該裝置引入液壓系統(tǒng)，將夾具的結構大大復雜化。 方案4 端齒盤分度裝置 其結構如圖9 所示。圖中上齒盤 為工作臺，下齒盤為底座，轉動起落手柄，上下齒盤脫開按照分度圈上的刻度可將上齒盤轉過一個需要的角度，進行分度 ，然后落下上齒盤 ，使兩齒盤相互嚙合，就完成了分度動作。 端齒盤分度裝置的特點是：分度精度高，分度范圍大，精度重復性好，精度保持性好，并且具有良好的剛度。但其制造費用較高，所以價格較高。 在全面分析和比較了上述四種翻覆案的基礎上，最后，選擇端齒盤分度裝置來實現(xiàn)夾具所要完成的回轉分度工作。 圖 9 端齒盤分度裝置 端齒盤分度裝置的特點： 1分度精度高、分度精度的重復性和持久性好。一般機械分度裝置的精度，隨著分度裝置的磨損將逐漸降低。但立式端齒盤在使用的過程中卻相當于上、下齒盤在連續(xù)不斷地對眼研，因此使用越久，上下齒盤的嚙合越好，分度精度的重復性和持久性越好。 2分度范圍大：端齒盤的齒數(shù)可任意確定，以適應各種分度需要。例如齒數(shù)為360的端齒盤，最小分度值為1°。 3剛性好：上下齒盤嚙合無間隙且能自動定心，整個分度盤形成一個剛性良好的整體。 4結構緊湊，使用方便 2.5 轉角機構的方案設計 為了調整銑刀盤的初始位置，夾具體除了要完成回轉分度動作以外還必須完成能使刀盤所在平面與水平面成一個角度的動作。為了實現(xiàn)這一動作，夾具必須能實現(xiàn)轉角的功能，現(xiàn)提出兩種方案 方案一 液壓轉角器 方案二 機械轉角機構 方案的分析與選擇 方案一 液壓轉角器（齒條傳動活塞液壓缸）其結構如圖10所示，液壓轉角器是將液壓缸活塞的往復運動轉變成轉動軸的回轉運動。結構特點是將兩個活塞液壓缸用一個齒條對接起來。兩端油口交替進入液壓油。液壓力作用在活塞上，使活塞和齒條的往復運動，帶動齒輪轉動。用行程螺釘可以調整活塞的行程。兩端的端蓋均采用半環(huán)連接，可以承受大的液壓力。 圖10液壓轉角器 1- 形成調整螺釘 2端蓋 3-半環(huán) 4-O型密封 5-缸體6-齒條 7-齒輪 8-轉動軸 9-活塞 這種轉角機構，使用方便，操作簡單，但其結構復雜。 方案二 機械轉角機構， 其結構如圖11所示，分為上下兩部分。上滑塊可沿圓弧型軌道相對于下滑塊滑動。因為軌道是圓弧型的，這就使上滑塊在滑動的過程中形成了一個夾角，轉過角度的大小可有滑塊上的刻度線來確定在下滑塊中加工出一個弧型的T型槽，上下滑塊用T型槽用螺栓連接，T性槽用螺栓相對于上滑塊是固定的，一起沿軌道相對于下滑塊滑動。 圖11 機械轉角機構 這種轉角機構結構簡單，但它是手動使用起來沒有液壓轉角器方便。 考慮到萬能工具磨床體積較小，如果在其上使用的夾具體積過大，結構復雜的化，極有可能發(fā)生干涉現(xiàn)象。液壓轉角器雖然使用方便，但其結構復雜，需要增設液壓回路，而機械轉角器雖然操作起來沒有液壓轉角器方便但其結構非常簡單。 基于上述分析，選擇機械轉角機構來完成轉角的功。 2.6 夾具體方按設計 夾具所要完成的動作主要有三個，兩個回轉分度動作和一個轉角動作，已經(jīng)選擇了相應的機構去完成，下面所要進行的任務就是要把這些機構組合在一起，并且將其安裝在萬能工具磨床上。 2.6.1 總體方案設計 夾具體由四個機構組成，他們分別是一個工件座，兩個回轉分度裝置和一個轉角裝置。現(xiàn)提出三種方案將這四個機構組合在一起。 方案的分析與比較 方案一、二的共同特點是：當調整好刀片的初始位置后，刃磨完第一個刀片后，要進行分度轉位，來刃磨下一個刀片，這會使調整好的初始位置被改變，這使得每刃磨完一個刀片后就得進行一次位置的調整，而方案三將轉角機構放在兩個分度盤中間，這樣就避免了這樣現(xiàn)象的發(fā)生。只調整好初始位置后即可開始刃磨，在分度時不會改變初始位置 2.6.2夾具與機床的連接 如圖12所示。在夾具體底部加工出一個長鍵槽，將兩個長鍵用螺釘固定在鍵槽內，然后將夾具體和 長鍵一起放在機床導軌的T型槽內，只有長鍵的兩個側面與導軌的T型槽接觸，這樣即可使夾具在機床上滑動，并且保證定位準確、可靠。 圖12 夾具與機床連接示意圖 1夾具體；2定位塊；3 T型槽；4機床導軌 - 17 -