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分 類 號(hào) TH133
密 級(jí) 公開
寧XXX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
專用轉(zhuǎn)塔車床轉(zhuǎn)塔刀架部件設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
2012 年 3 月 28 日
誠 信 承 諾
我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)論文《專用轉(zhuǎn)塔車床轉(zhuǎn)塔刀架部件設(shè)計(jì)》均系本人獨(dú)立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān)。
承諾人（簽名）：
年 月 日
摘 要
專用轉(zhuǎn)塔車床是采用液壓控制，采用多刀、可以多工位加工方法的數(shù)控機(jī)床。本文主要是設(shè)計(jì)一種可以用于大批量零件加工和專用零件加工的專用轉(zhuǎn)塔車床。
機(jī)床的設(shè)計(jì)主要是在原有的普通機(jī)床上進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)其液壓系統(tǒng)、轉(zhuǎn)塔刀架以及機(jī)床床身進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。其優(yōu)點(diǎn)是降低了機(jī)床的設(shè)計(jì)成本，更加便于維修，同時(shí)能夠更好的適用于生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)一些比較復(fù)雜的專業(yè)零件也可以加工，滿足其加工精度的要求。本文主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容不要包括轉(zhuǎn)塔機(jī)床的機(jī)械部分和液壓系統(tǒng)傳動(dòng)部分。機(jī)床的機(jī)械部分主要是對(duì)其轉(zhuǎn)塔刀架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其主要由轉(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)塔車床；轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)；回轉(zhuǎn)盤；轉(zhuǎn)塔刀架
III
Abstract
Special turret lathe is a adopts hydraulic control, using many knives, multistage processing method semi-automatic machine tools. This paper mainly content that is design of such a turret lathe lot processing required for spare parts.
After the request processing parts and analyzing the reference other special turret lathe structure, so as to determine the design turret lathe concrete structure. This design is the machine by ordinary lathe bed and the head of a bed, a modified into the box is its design with low cost, convenient in maintenance and can better satisfy the requirements of precision machining parts. This paper mainly involves turret lathe turret cutter parts design, and design the turret cutter hydraulic system. In the design process using the design method and analogy method, bold combination design innovation improves turret lathe machining parts precision.
This machine adopts mechanical drive transmission mode of combined with hydraulic drive means to realize the processing procedure automation, improve the working efficiency of machine.
Keyword: Special turret lathe; Turning mechanism; Rotary disk; Revolving tool
目 錄
摘 要 I
Abstract II
目 錄 III
第1章 引言 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) 2
1.4 課題研究的目的與意義 3
1.4.1 課題研究的目的 3
1.4.2 課題研究的意義 3
第2章 機(jī)床轉(zhuǎn)塔刀架總體方案設(shè)計(jì) 5
2.1轉(zhuǎn)塔刀架的主要結(jié)構(gòu) 5
2.2轉(zhuǎn)塔刀架齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 5
2.2.1齒輪傳動(dòng)類型選擇 5
2.2.2齒輪的主要參數(shù)和設(shè)計(jì)計(jì)算 6
2.3刀架軸承的選用 8
2.4刀架軸上零件選用的固定方式 9
2.4.1 軸上零件軸向固定方式 9
2.4.2 軸上零件周向固定方式 9
2.5轉(zhuǎn)塔刀架轉(zhuǎn)塔頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
2.6轉(zhuǎn)塔刀架轉(zhuǎn)塔滑座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
2.7轉(zhuǎn)塔刀架滑座導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11
2.8 轉(zhuǎn)塔刀架總體方案設(shè)計(jì)和選用 12
2.8.1轉(zhuǎn)塔刀架的主要運(yùn)動(dòng)原理 12
2.8.2轉(zhuǎn)塔刀架的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
第3章 刀架輔助元件的設(shè)計(jì)和選用 15
3.1油缸的設(shè)計(jì)和功能 15
3.2 濾油器的設(shè)計(jì) 15
3.3 液壓缸的設(shè)計(jì) 16
3.3.1 液壓缸的選擇 16
3.3.2 液壓缸主要尺寸的計(jì)算 16
3.4活塞組件的設(shè)計(jì)和選用 17
3.4.1活塞的設(shè)計(jì) 17
3.4.2活塞桿及連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18
第4章 轉(zhuǎn)塔刀架液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19
4.1 液壓系統(tǒng)的組成部分及作用 19
4.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和選用 20
總結(jié)與展望 23
參考文獻(xiàn) 24
致謝 25
附錄 26
第1章 引言
第1章 引言
專用轉(zhuǎn)塔車床是一臺(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)控車床。本機(jī)床可以為某種零件的一個(gè)或多個(gè)固定加工工序服務(wù)的，因此它可以有更多的加工對(duì)象、可以針對(duì)個(gè)別復(fù)雜零件，也可以對(duì)簡單的零件進(jìn)行加工，同時(shí)也適合零件的大批量生產(chǎn)。本機(jī)床的加工對(duì)象主要針對(duì)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(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。
1.1選題的背景
數(shù)控機(jī)床的上的轉(zhuǎn)塔刀架是機(jī)床安放刀架提高機(jī)床工作效率的重要部分。數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)和發(fā)展已經(jīng)有五十多年的時(shí)間了，這段時(shí)間中數(shù)控機(jī)床的取得了長足的發(fā)展。進(jìn)入到21世紀(jì)后，隨著科技的發(fā)展，尤其是微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)數(shù)控機(jī)床提出的要求也越來越高。轉(zhuǎn)塔刀架作為數(shù)控機(jī)床上的重要部件之一，也隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展一直處于更新?lián)Q代中。美國、德國和日本等發(fā)達(dá)國家，一直對(duì)數(shù)控機(jī)床和轉(zhuǎn)塔刀架等重要部件的發(fā)展作為其工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略地位[1]。世界上比較先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床的轉(zhuǎn)塔刀架都是由歐美等工業(yè)強(qiáng)國設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，比如德國的西門子，日本的FANUC公司開發(fā)了市場(chǎng)上所需的各種低、中、高檔次的轉(zhuǎn)塔刀架，其技術(shù)領(lǐng)先，產(chǎn)量居世界第一，同時(shí)占有國際市場(chǎng)的很大份額。我國正在從工業(yè)大國向工業(yè)強(qiáng)國的方向發(fā)展，對(duì)數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)塔刀架的需求也越來越迫切。然而我國對(duì)轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計(jì)生產(chǎn)主要都是依賴于先進(jìn)國家的，國內(nèi)自己生產(chǎn)的刀架在質(zhì)量和性能上都與國際上同類產(chǎn)品有著一定的差距[2]。
國內(nèi)很多企業(yè)引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，利用國內(nèi)優(yōu)秀創(chuàng)新人才，開發(fā)一些適合國內(nèi)數(shù)控機(jī)床需求，質(zhì)量優(yōu)秀價(jià)格低廉，在市場(chǎng)上有競(jìng)爭力的轉(zhuǎn)塔刀架，來代替那些老舊的不能滿足生產(chǎn)需求的刀架。數(shù)控機(jī)床附件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展顯得尤為重要。
1.2 數(shù)控機(jī)床常用的換刀裝置
數(shù)控機(jī)床為了能夠在工件一次裝夾中完成多種甚至所有加工工序，縮短輔助時(shí)間，減少多次安裝工件所引起的誤差，必須帶有自動(dòng)換刀裝置。數(shù)控機(jī)床的的類型、工藝范圍、適用刀具種類、加工對(duì)象和數(shù)量等，決定了數(shù)控機(jī)床對(duì)自動(dòng)換刀裝置的選用。自動(dòng)換刀裝置具有縮短換刀時(shí)間、足夠的刀具容量、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，一般常用的以一下幾種：
1. 轉(zhuǎn)塔頭式換刀裝置
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，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，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，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。
2. 二軸轉(zhuǎn)動(dòng)式換刀裝置
二軸轉(zhuǎn)動(dòng)式換刀裝置可用于測(cè)置或后置式的刀庫，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)最適用于立式加工中心。接到換刀指令，換刀機(jī)構(gòu)從等待位置開始運(yùn)動(dòng)，加緊主軸上得刀具并將其取下，轉(zhuǎn)至刀具庫中，并將刀具放回刀具庫；從刀具庫中取出欲換上的刀具，轉(zhuǎn)向主軸，并將刀具裝入主軸；然后返回等待位置，換刀完成。這種換刀的主要優(yōu)點(diǎn)是刀具庫位于機(jī)床的一側(cè)，能夠最大限度的保護(hù)刀具。由于帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床主軸箱內(nèi)只有一根主軸，設(shè)計(jì)主軸部件時(shí)能充分增強(qiáng)它的剛度，可以滿足精密加工要求。另外，刀庫可以存放數(shù)量較大的刀具，因而可以進(jìn)行復(fù)雜零件的多工序加工，大大提高機(jī)床適應(yīng)性和加工效率。因此特別適用于數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜銑床和加工中心。缺點(diǎn)是整個(gè)換刀過程動(dòng)作較多，換刀時(shí)間較長，系統(tǒng)復(fù)雜，可靠性較差[3]。
3. 回轉(zhuǎn)插入式換刀裝置
回轉(zhuǎn)插入式換刀裝置是回轉(zhuǎn)式換刀裝置的改進(jìn)形式的一種?；剞D(zhuǎn)插入機(jī)構(gòu)是換刀裝置與傳遞桿的組合。換刀裝置在接到換刀指令時(shí)，主軸移到換到點(diǎn)，刀具轉(zhuǎn)移到適當(dāng)?shù)奈恢茫瑩Q刀裝置取出欲換上的刀具；換刀裝置移動(dòng)并從位于機(jī)床一側(cè)的刀具庫中去取出刀具，換刀裝置移動(dòng)到機(jī)床的前面，在這個(gè)位置將主軸上得刀具取下來，再將要換上的刀具換上，裝入主軸；同時(shí)將別換下的刀具放回到刀具庫中；換刀裝置換完刀后開始對(duì)零件進(jìn)行加工。這種換刀裝置其優(yōu)點(diǎn)是刀具主要放在機(jī)床的一側(cè)，避免了加工時(shí)對(duì)刀具的磨損；但是這種換刀的時(shí)間長，換刀比較復(fù)雜[4]。
1.3 數(shù)控刀架的發(fā)展方向與趨勢(shì)
隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控刀架的發(fā)展也越來越快。加工中心的自動(dòng)換刀裝置從最早的轉(zhuǎn)塔頭式的自動(dòng)換刀，到回轉(zhuǎn)式換刀，回轉(zhuǎn)插入式換刀裝置，二軸轉(zhuǎn)動(dòng)式換刀裝置，主軸直接式換刀裝置，無機(jī)械手自動(dòng)換刀與有機(jī)械手自動(dòng)換到?？梢哉f數(shù)控刀架的發(fā)展也是數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的體現(xiàn)，數(shù)控刀架在動(dòng)力方面也越來越現(xiàn)代化和科技化了，從最早機(jī)床的手動(dòng)轉(zhuǎn)塔換刀，到盤型自動(dòng)回轉(zhuǎn)換刀，電機(jī)傳動(dòng)的轉(zhuǎn)塔換刀，液壓驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)塔換刀到加工中心使用的動(dòng)力刀架，排式刀架的使用。數(shù)控刀架的發(fā)展在朝著更加自動(dòng)化，科技化，復(fù)雜化的趨勢(shì)發(fā)展[5]。
數(shù)控刀架在存儲(chǔ)刀架的數(shù)量也在越來越多，從原來的轉(zhuǎn)塔刀架只能存放幾把刀具，到現(xiàn)在的刀架都有自己的刀庫，可以存放數(shù)十把刀具。同時(shí)刀庫的種類也越來越多，有盤式刀庫、鏈?zhǔn)降稁?、格子盒刀庫，其中格子盒刀庫又分為固定格子盒式刀庫和非固定格子盒式刀庫?，F(xiàn)代化的刀架在刀具布置和機(jī)床調(diào)整都較方便，可以根據(jù)具體工件的工藝要求，組合不同用途的刀具。換刀方式迅速省時(shí)，有利于提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，在一定程度上降低機(jī)床的制造成本。
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)，在原來普通轉(zhuǎn)塔車床的設(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Solid Works和CAD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)教問題，大量翻閱書籍資料并運(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，通過總結(jié)在設(shè)計(jì)中的問題與經(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)，將來在工作中更好的發(fā)揮出自己的水平。
31
第2章 機(jī)床轉(zhuǎn)塔刀架總體方案設(shè)計(jì)
第2章 機(jī)床轉(zhuǎn)塔刀架總體方案設(shè)計(jì)
轉(zhuǎn)塔刀架是轉(zhuǎn)塔車床的重要部件之一，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)軸類和盤套類零件的鉆、擴(kuò)、鉸孔、攻絲等加工。在一次裝夾過程中就能完成對(duì)零件的多個(gè)工序依次循環(huán)加工。
2.1轉(zhuǎn)塔刀架的主要結(jié)構(gòu)
轉(zhuǎn)塔刀架作為轉(zhuǎn)塔機(jī)床上刀具安放的重要部分，其結(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。本次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)塔刀架主要由轉(zhuǎn)塔頭、轉(zhuǎn)塔滑座、圓柱齒輪、刀架主軸、圓錐齒輪、中心軸、拔叉、液壓缸、油缸、離合器等幾十個(gè)大小零件組成。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。
2.2轉(zhuǎn)塔刀架齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
2.2.1齒輪傳動(dòng)類型選擇
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。直齒輪傳動(dòng)在嚙合時(shí)無軸向力，設(shè)計(jì)和制造比較簡單，工作平穩(wěn)性較差，噪聲較大，廣泛應(yīng)用于平行軸間的傳動(dòng)；可做滑移變速齒輪和交換齒輪。螺旋齒輪傳動(dòng)在嚙合時(shí)理論上是點(diǎn)接觸，傳動(dòng)的效率和壽命較低，用于交叉軸間的傳動(dòng)，適用于進(jìn)給、操縱及輔助傳動(dòng)鏈中[6]。圓弧圓柱齒輪傳動(dòng)是一種具有圓弧齒形的斜齒輪或人字齒輪，圓弧齒輪傳動(dòng)中理論上端面重合度等于零，連續(xù)傳動(dòng)要依靠螺旋線的軸向重合度來保證。圓弧齒輪實(shí)現(xiàn)等傳動(dòng)比連續(xù)傳動(dòng)應(yīng)滿足的條件是：齒廓不發(fā)生干涉，螺旋角大小相等而方向相反，模數(shù)相同，軸向重合度大于1。
由于本次設(shè)計(jì)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(dòng)來實(shí)現(xiàn)刀具的旋轉(zhuǎn)。
2.2.2齒輪的主要參數(shù)和設(shè)計(jì)計(jì)算
1. 初步確定齒輪的基本參數(shù)和主要尺寸
1） 計(jì)算小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩。
2） 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)。
3） 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。
4） 初選參數(shù)
初選：, =25，= u=253.8=95，==0
5） 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。
2.3刀架軸承的選用
選用軸承類型的時(shí)候，必須了解軸承的工作載荷（大小、性質(zhì)、方向）、轉(zhuǎn)速及其他使用要求，選擇軸承類型應(yīng)考慮以下主要因素。
1.軸承的剛性與調(diào)心性能
1）滾子軸承的剛性比球軸承高，故對(duì)軸承剛性的要求高的場(chǎng)合應(yīng)優(yōu)先選用滾子軸承。
2）指點(diǎn)跨巨大、軸的彎曲變形大或多支點(diǎn)軸，應(yīng)選用調(diào)心型軸承。
3）圓柱滾子軸承用于剛性大，且能嚴(yán)格保證同心度的場(chǎng)合，一般只用來承受徑向載荷。當(dāng)需要承受一定軸向載荷時(shí)，可選擇內(nèi)外圈都有擋邊的類型[7]。
2.軸承的載荷及轉(zhuǎn)速
軸承轉(zhuǎn)速及所受載荷的大小、方向和性質(zhì)是選擇軸承類型的主要依據(jù)：
1）相同外形尺寸下，滾子軸承一般較球軸承承載能力大，應(yīng)優(yōu)先考慮。
2）軸承承受純的徑向載荷，且速度高時(shí)一般可選用向心類軸承。
3）軸承承受純的軸向載荷，一般可選用推力類軸承。當(dāng)轉(zhuǎn)速高且軸向載荷不十分大時(shí)可采用向心推力球軸承。
4）承受徑向載荷的同時(shí)，還有不大的軸向載荷時(shí)，可選用深溝球軸承（向心球軸承）、接觸角不大的角接觸球軸承（向心推力球軸承）或圓錐滾子軸承。
5）承受軸向力較徑向力大時(shí)，可選用接觸角較大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，或者選用向心軸承和推力軸承組合在一起的結(jié)構(gòu)，以分別承擔(dān)徑向載荷和軸向載荷。
6）載荷有沖擊震動(dòng)時(shí)，優(yōu)先考慮滾子軸承[8]。
3．軸承的安裝和卸載
1）在軸承座不剖分而且必須沿軸向安裝和卸載軸承時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離軸承。如圓錐滾子軸承和圓錐滾子軸承等。
2）在光軸上安裝軸承時(shí)，為便于定位和拆卸，可選用內(nèi)圈孔為圓錐孔（用以安裝在錐形的緊定套上）的軸承。
4.經(jīng)濟(jì)性
1）與滾子軸承相比，球軸承因制造容易，價(jià)格較低，條件相同時(shí)考慮優(yōu)先選用。
2）同型號(hào)尺寸公差等級(jí)為P0、P6、P5、P4、P2的滾動(dòng)軸承價(jià)格比為1：1.8:2.3:7:10。在滿足使用要求情況下，應(yīng)優(yōu)先選用0級(jí)公差軸承[9]。
本次刀架軸承的選用通過軸承的剛性與調(diào)心性能、軸承的載荷和轉(zhuǎn)速、軸承的安裝也卸載、軸承的經(jīng)濟(jì)性的考慮，深溝球軸承主要承受徑向載荷，也可以承受一定的載荷，價(jià)格低廉，應(yīng)用廣泛；圓柱滾子軸承能承受較大的徑向載荷，不能承受軸向載荷，適用于重載和沖擊載荷，以及要求支承剛性好的場(chǎng)合。所以轉(zhuǎn)塔刀架選用深溝球軸承和圓柱滾子軸承來承受徑向載荷。
2.4刀架軸上零件選用的固定方式
2.4.1 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(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)簡單緊湊，只能承受很小的軸向力，常用于固定滾動(dòng)軸承。
2.4.2 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(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。
2.5轉(zhuǎn)塔刀架轉(zhuǎn)塔頭結(jié)構(gòu)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。在加工過程中，可以根據(jù)零件的不同要求來跟換不同的刀具來進(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2-1所示。
圖 2-1轉(zhuǎn)塔刀架的轉(zhuǎn)塔頭
2.6轉(zhuǎn)塔刀架轉(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。滑座的合理設(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。
圖 2-2 轉(zhuǎn)塔刀架的轉(zhuǎn)塔滑座
轉(zhuǎn)塔滑座是轉(zhuǎn)塔刀架的重要的零部件，它在液壓系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下對(duì)刀架進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。此外轉(zhuǎn)塔刀架的零部件還有中心軸﹑液壓缸、拔叉、定位鼓﹑定位螺桿﹑齒輪等。
2.7轉(zhuǎn)塔刀架滑座導(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[11]。
本次設(shè)計(jì)選用滾動(dòng)導(dǎo)軌塊，他是一種滾動(dòng)體做循環(huán)運(yùn)動(dòng)的滾動(dòng)導(dǎo)軌。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。
2.8 轉(zhuǎn)塔刀架總體方案設(shè)計(jì)和選用
2.8.1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。定位鼓端面上裝有十個(gè)定位螺桿。磚塔頭轉(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)，油缸通過杠桿帶動(dòng)中心軸控制轉(zhuǎn)塔頭抬起，使刀架轉(zhuǎn)過36°。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。
油缸中的活塞桿帶動(dòng)杠桿下移時(shí)，則杠桿下移時(shí)，則杠桿的左端，經(jīng)中心軸將磚塔頭抬起，使定位銷離開滑座。此時(shí)，有撥叉將離合器與齒輪端面齒嚙合，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)齒輪、離合器、花鍵套、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，活塞桿上升，由杠桿和中心軸等夾緊轉(zhuǎn)塔頭。若杠桿右端擋塊壓下微動(dòng)開關(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]。
2.8.2轉(zhuǎn)塔刀架的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
轉(zhuǎn)塔車床的刀架是轉(zhuǎn)塔車床比較重要的部分之一，它由轉(zhuǎn)塔頭、轉(zhuǎn)塔滑座、定位螺桿、油缸等部件組成。其中轉(zhuǎn)塔頭和轉(zhuǎn)塔滑座是最為重要的零件，轉(zhuǎn)塔刀架可以安裝十多把刀具，每次完成一個(gè)工具后可以順序轉(zhuǎn)位，刀具按順序自動(dòng)參與加工活動(dòng)，從而提高機(jī)床的加工效率。
對(duì)于一些精度要求高的零件，轉(zhuǎn)塔刀架的加工方式有所不同。一般轉(zhuǎn)塔刀架先退刀，然后應(yīng)先微抬，使刀尖不擦傷工件表面。并且轉(zhuǎn)塔刀架縱向進(jìn)給行程由定位鼓上的定位螺桿精確控制。定位鼓端面上裝的十個(gè)定位螺桿與刀架上十個(gè)刀具互相對(duì)應(yīng)，當(dāng)?shù)都苻D(zhuǎn)位時(shí)，定位鼓由軸端齒輪傳動(dòng)，也作相應(yīng)的轉(zhuǎn)位。在零件的加工中轉(zhuǎn)塔刀架在液壓系統(tǒng)的控制下實(shí)行自動(dòng)循環(huán)。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)塔刀架安裝在床身上轉(zhuǎn)塔刀架的結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。
圖2-3 轉(zhuǎn)塔刀架結(jié)構(gòu)圖
表2-1 轉(zhuǎn)塔刀架各零件
1—油缸
2—定位鼓
3—軸承
4—定位螺桿
5—圓錐齒輪
6—圓錐齒輪
7—轉(zhuǎn)塔滑座
8—圓柱齒輪
9—撥叉
10—離合器
11—轉(zhuǎn)塔頭
12—套筒
13—中心軸
14—蓋
15—定位銷
16—杠桿
17—活塞桿
18—油缸
19—微動(dòng)開關(guān)
第3章 刀架輔助元件的設(shè)計(jì)和選用
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、杠桿等。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油缸的設(shè)計(jì)和功能
油缸的用途主要是存儲(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。
油缸在設(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，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志。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)無法工作，因此為保持油液的清潔對(duì)油液進(jìn)行過濾是十分重要的。
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)選擇過濾精度很高的路由器。對(duì)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(shí)比較方便，容易更換過濾的材料；過濾器有一定的機(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(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。無論采用上述何種方法，計(jì)算出來的液壓缸內(nèi)徑D應(yīng)按國家標(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整圓到國家技術(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)
當(dāng)液壓缸行程較短、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。在絕大多數(shù)情況下，活塞與活塞桿采用分體裝配式，即活塞與活塞桿均為單獨(dú)零件，用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)方法將兩者連接在一起，常用的方式有螺紋連接和卡文連接，本機(jī)床在設(shè)計(jì)的時(shí)候選用螺紋連接的方式。
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?；钊麠U也可采用空心結(jié)構(gòu)，材料通常為35號(hào)鋼或者45號(hào)無縫鋼管。實(shí)心桿強(qiáng)度較高，加工方便，應(yīng)用較多；空心桿多用于大型液壓缸或特殊要求的場(chǎng)合；活塞桿的直徑過大時(shí)宜采用空心結(jié)構(gòu)?？招幕钊麠U有焊接要求，要采用35號(hào)鋼或者35號(hào)無縫鋼管。有特殊要求的液壓缸，活塞桿可采用鍛件或鑄鐵。轉(zhuǎn)塔刀架在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到活塞桿的工作性能與工藝要求，采用實(shí)心杠，選用材料為45號(hào)鋼。
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?；钊麠U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。活塞桿頭部與工作機(jī)構(gòu)相連，頭部結(jié)構(gòu)形式有多種，可根據(jù)不同負(fù)載要求進(jìn)行選擇。
第4章 轉(zhuǎn)塔刀架液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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)，可以方便的是新發(fā)范圍內(nèi)的無級(jí)調(diào)速，這位是機(jī)械傳動(dòng)無法做到的，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)，具有良好的潤滑條件，可延長刀架的使用壽命。
轉(zhuǎn)塔車床的上的進(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，無論是簡單的液壓千金頂，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)過濾器通過油管進(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(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，直至輸出流量僅能補(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)流閥來調(diào)節(jié)的，當(dāng)節(jié)流閥開大時(shí)，單位流量內(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)能夠在長期高速狀態(tài)下工作不會(huì)過熱，同時(shí)采用了很多安全保護(hù)措施，能自動(dòng)防止過載。
總結(jié)與展望
總結(jié)與展望
通過這次畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)我得到了很多，發(fā)現(xiàn)了自己在機(jī)械設(shè)計(jì)方面的不缺陷與不足。在對(duì)轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計(jì)中，我翻閱了很多的書籍和資料，同時(shí)在老師和同學(xué)的幫助下，我學(xué)會(huì)對(duì)知識(shí)的總結(jié)和經(jīng)驗(yàn)的豐富。在刀架的設(shè)計(jì)中運(yùn)用了CAD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。畢業(yè)論文設(shè)計(jì)是對(duì)于我們現(xiàn)階段所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，可以擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，鍛煉了我們自己的動(dòng)手實(shí)踐能力，設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍。
通過這一次設(shè)計(jì)我積累了一些實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，讓我更加深了對(duì)自身專業(yè)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，也必然會(huì)讓我在未來的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理解力。
致謝
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致謝
本論文是在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、誨人不倦的敬業(yè)精神、正直坦蕩的為人風(fēng)范使我受益匪淺。謹(jǐn)此向?qū)熤乱猿绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！
在設(shè)計(jì)的過程中，我在零件的設(shè)計(jì)中由于所用制圖軟件的運(yùn)用時(shí)，還不是很熟練，在導(dǎo)師的耐心指導(dǎo)和幫助下，我完成了對(duì)圖紙的繪畫工作。同時(shí)在設(shè)計(jì)零件的計(jì)算過程中遇到了一些計(jì)算錯(cuò)誤和問題，在老師的指導(dǎo)下我一個(gè)一個(gè)慢慢的解決了。通過這個(gè)設(shè)計(jì)我在導(dǎo)師的幫助下，不僅提高了專業(yè)知識(shí)，同時(shí)還提高了自己的動(dòng)手實(shí)踐能力。由此我表示衷心的感謝。
在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，通過在圖書館查閱有關(guān)資料，通過這次設(shè)計(jì)，我還認(rèn)識(shí)到無論做什么，都需要踏實(shí)，勤奮，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，這對(duì)我以后的工作將會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
鑒于本人所學(xué)知識(shí)有限，經(jīng)驗(yàn)不足，又是初次研究這種復(fù)雜的設(shè)計(jì)，在此過程中難免存在一些錯(cuò)誤和不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予批評(píng)和指正。
附 錄
附錄
平墊
定位鼓
定位螺桿
蓋
油缸
軸
轉(zhuǎn)塔頭
轉(zhuǎn)塔滑座
拔叉
轉(zhuǎn)塔刀架
錐齒輪