毕业设计-数控转台-论文.doc

目 录第一章 数控转台的介绍.11.1 转台的介绍.11.2 转台分类.31.3 数控转台的结构.71.4 新型数控转台.81.5 国内外数控转台发展概况.8第二章 数控转台的总体设计.142.1 控转台工作台的结构和理.142.2 控转台工作台的方案设计.15第三章 关键零部件的设计计算 .163.1联轴器的选择.16 3.2涡轮蜗杆传动的设计.16 3.3分度凸轮传动的设计计算.203.4轴的设计.323.5滚动轴承的选择及寿命计算.36第四章 总结.37参考文献.38附录翻译.39第一章 数控转台的介绍1.1 转台介绍“转台”是回转工作台的简称。在计量工作中又称为分度台。广义而言，具有旋转工作台的仪器或设备，都可称作“转台”，如陀螺测试中使用的伺服转台、速率转台等专用仪器，然而，通常所说的“转台”，并非是这些专用仪器，而是指通用性很强的、应用范围很广的回转工作台而言，它既是机床加工中一种重要的分度附件。用作加工时，转台可以与普通钻、铣床，或者精密铣床、镗床、磨床、坐标镗床等配用，对钻模、分度板、齿轮、凸轮、样板、多面体、端齿盘，以及航空发动机的机匣、涡轮盘、复合钻模等等有精密角度要的零件进行检测。转台在机械、航空、仪表、电子等工业系统都有广泛的用途。转台的发展水平，很大程度上标志着一个国家的工艺水平。转台的种类和型号虽然繁多，但其基本结构大同小异，主要有四大系统：主轴系统、传动系统、锁紧系统、读数系统；二大零件：工作台和底座。主轴系统是转台的关键部件，工作台和检测元件就安装在主轴上，主轴系统的精度直接影响转台的分度精度；工作台和主轴系统依靠传动系统驱动，当旋转到所要求的角度时，必须用锁紧机构固定，然后进行测量或加工；工作台旋转的角度数值，是由读数系统给出的，它除了显示出检测元件和主轴系统的整度数之外，还具备一套测微机构，从而给出分、秒数值，使转台可以进行任意角度值的分度。典型转台见图1所示光学投影转台1-主轴系统 2-传动系统 3-锁紧系统 4-读数系统 5-工作台 6-底座图1.1 光学投影转台1.2 转台分类 由于转台型号繁多，品种多样，使用广泛，所以其分类方法也是多种多样的，可以从不同专业角度来对转台进行分类。1.按用途分类图1.2 正在工作中的光学投影台加工用转台作为机床附件中加工中使用的转台。该类转台要求有尺寸小、重量轻、刚性打、操作简单迅速和与加工相适应的精度。计量用转台在计量室中作为角度一起用于零件检测的转台。该类转台要求较高的分度精度和相应的技术指标，分度误差一般不大于10角秒。图1.3 正在检测的自动转台2.按结构形式分类水平转台工作台在水平方向回转360度的转台。该类转台型号最多，数量最大使用最普遍。（见图1.1）立式转台工作台在水平垂直方向回转360度的转台。该类转台型号较少，使用不多，它可以代替分度头，并可以与其他形式的转台拼配，实现特殊的使用要求。（见图1.4）双向转台转台可以在水平和垂直两种姿态下工作，扩大了应用范围，又称为立卧式转台。（见图1.5.1，1.5.2）图1.4 立式转台 图1.5.1双向转台 图1.5.2 双向转台图1.6 光学转台可倾斜转台工作台面除了水平方向可以回转360度之外，还可以在90度范围内实现倾斜运转，是转台具有三个自由度，大大增加了适应能力。（见图1.6） 图1.7 机械转台 由机械刻度和游标鼓轮读数分度值得转台。该类转台分度精度一般比较低，大多作为普通机床的附件用于加工。3.按读数形式分类：（1）机械转台（图1.7）（2）光学转台（图1.1、1.6、1.8）（3）数显转台(图1.9)（4）自动转台（图1.10） 图1.8 光学转台 图1.9数显转台 图1.10 自动转台4.按精度分类 低精度转台分度误差 60”; 普通精度转台分度误差10”60” 精密转台分度误差4”10” 高精度转台分度误差4”1” 超精密转台分度误差(0.070.1)d ，故有如下图（3.5）所示的轴肩的尺寸梯度。图3.5 轴肩尺寸图5.轴上零件的周向定位 在输出轴上，对工作台采用键对其进行轴向定位，在此，必须对键进行校核才能准确地确定键的及尺寸。6.键的校核工作条件：工作台按周安装在仅有两个轴承支撑的轴上，州的材料为45钢，用键构成静连接，装工作台出的轴颈为 60mm，设计方案中提出其传递的转矩为1000，载荷有轻微的冲击。根据条件，选用普通平键连接，键的公称尺寸 bxh=18x11,键、轴、轮毂的材料都是钢，有机械设计中表6-2 查得许用挤压应力=100-120 mpa ，取其平均值，取=110mpa,由于工作台的条件限制，取键的长度为 56mm，则键的工作长度=l-b=56-18=38mm，键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=0.5x11=5.5mm。 由式子可知 （3.4.7）而=110mpa, 满足要求7.轴上载荷 首先工具轴的结构做出轴的计算简图 轴的受力示意图(1) 水平面上的弯矩图(2)垂直面上的弯矩图（3）总弯矩图和扭矩图现计算出的截面处的、及m的值列于下表载荷水平面h垂直面v支反力f弯矩m总弯矩扭矩tt=11984.3n.m7.按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面）的强度。根据文献1中式（15-5）及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力式中: -轴的计算应力，单位mpam-轴所受的弯矩，单位t-轴所受的扭矩，单位w-轴的抗弯截面系数，单位，由文献1表15-4可以查得w=-对称循环变应力是的许用弯曲应力,由文献1表15-1可查得 =60mpa-折合系数,当扭转切应力为对称循环式,取=0.6，则，前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由文献1中表15-1查得。因此，故安全。3.5 滚动轴承的选择及寿命计算1.齿轮箱内所用轴承的选择与寿命计算根据轴的结构设计,根据载荷方向知,受轴向载荷,所以可以选择圆锥滚子轴承,对于输出轴的小端，选用了选用了30209的轴承，其基本额定动载荷c=67.8kn,e=0.35 y=1.7,yo=1，大端的轴承为30314，当所受的当量动载荷为p时，其寿命计算公式为 式中：的单位为 -是基本额定动载荷，单位为可kn，查文献3可知c=67.8n -为指数，对于滚子轴承，对于球轴承， -是轴的转速，=12.5-是当量动载荷 单位为，式中是载荷系数，由文献1表13-6查得=101.2，选取=1.2，是轴向载荷，是径向载荷。，则 ，由文献1表13-5查得滚子轴承最大e值为0.4，故，所以派生轴向力的值为 =1421/2x1.7=41.5显然，小端的轴承被压紧，大端的轴承被放松因而对于小轴承fa1=fae1+fd1 对于大轴承fa2=fae2-fd2 因此，校核小轴承就可以了故 所以滚动轴承的寿命为 =故在轴承的正常工作条件下能满足生产实际要求。第四章 总 结 本设计就是提出一种设计目前社会正在普遍使用的弧面凸轮的方案，通过计算相关参数，完成了弧面分度机的重要参数计算，并初步对其结构的布局进行了设计。 本课题完成了以下方面的工作: 1.完成了实验台整体设计的工作； 2.完成了装配图及其他零件图的绘制； 3.对轴、齿轮、轴承等关键零件进行了校核； 4.学会了对一些因素的考虑。 在这几月的毕业设计，感受颇多。在开始拿到设计课题的时候，感觉无从下手，经过对验室的模型的观看及老师的讲解及自己查阅资料，渐渐才有了眉目。在进行cad绘图时，发现自己原来的学得那点东西远不够，于是请教同学，慢慢的学会了制图及一些注意事项。 毕业设计使我学到了很多东西，查阅文献，综合应用知识，和同学之间的合作即团队精神，以及cad绘图等方面的能力。我同时也体会到，作学问就得踏踏实实的，一丝不苟的。 当然，我学到的东西还远远不够，还存在很多的问题需要向老师们请教，还有很多的东西没有考虑到实际。 最后，感谢我敬佩的谭老师及梁老师。参考文献1 西北工业工业大学机械原理及机械零件教研室编著.濮良贵,纪名刚.机械设计m.第八版.北京:高等教育出版社,2005:186213;307325;361382.2 成大先.机械设计手册.单行本.减(变)速器电机与电器m.北京:化学工业出版社,2004:16-116-56.3 吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册m.北京:高等教育出版社,2006:1285.4 廖念钊,古莹菴,莫雨松,李硕根,杨兴骏.互换性与技术测量m.第四版.北京:中国计量出版社, 2000:130;64124.5 孙桓,陈作模.机械原理m.第六版.北京:高等教育出版社,2002:114126;292351.6 周良德.朱泗芳.现代工程图学m.长沙:湖南科学技术出版社.2000:147204.7 周增文.机械加工工艺基础m.长沙:中南大学出版社.2003:8495.8 刘鸿文.材料力学m.北京:高等教育出版社.2004:73127.9 j.伏尔黙等.机械工业出版社.10吴宗泽.机械设计师手册：上册，下册m.北京：机械工业出版社，2002.附录:1 多轴全数控机床该模型ms22c由指数公司，推出于 2006年9月，是最新加入该公司的系列多轴数控机。一个完全多轴数控机有6个完全独立的数控机床主轴，每个有能力的速度，以10000每分钟转速。发达国家的中等复杂工件的市场，有关数据数表示，至今一直占据着凸轮轴重要地位，而对启闭自动变速器，这台机器是专为生产精密零件的不同特点在于一个单步运行。作为一个提供模块化系统，机器可以配备多达62轴， 12数控复合幻灯片，和y轴，还有一个可选的两个纱锭和后台工作工具，其中4个可生活的工具。在每一个主轴的立场，交流， x和z轴可用。备用的也可以做三个固定的工具使用其开放的统一战线工作方面允许一个以上的工具，每个数控化合物（的x ， y坐标）幻灯片从事一次，同时也提供了一个可以自由进出的工作领域和不受限制的芯片流。v形排列刀架主轴的位置在每一个手段，只有刀柄确定加工的类型，所以外部和内部的加工可以做固此外，机器还可以配置为双三个主轴机。定或驱动工具，在每个车站。在c轴，适用于所有主轴位置，使完整的加工工件的短周期。与现有的y轴，偏心加工也可以进行。模块化设计允许建设的计算机，选择合适的范围广泛的要求，包括多边形转折点/铣/钻孔/滚齿机。机器采用了相同的功能轴科技上看到的其余指数机范围。在主轴的核心是主轴鼓，有六个主轴驱动个别风冷交流电动机。三个环面齿耦合机制锁定轴鼓到启闭。所有六种备用工具， 在之间的切断位置和出口传送带，可以是固定的驱动 。推动主轴自动包含y轴，使偏离中心功能，可以加工的截止一侧的工件与c轴的皮卡主轴。这一新的设计可以非常快周期时间-约2秒，取决于工件。指数公司的总裁兼首席执行官奥拉夫表示， ms22c使机器商店过渡到数控幻灯片。在ms22c是一个全系列的数控多功能系统，所有基于同样的设计概念。其他型号包括反主轴版本ms32p和ms42 ，从而使加工时间更长，工序更复杂，以及ms32g和ms52g与另外六个反对纱锭的最复杂的部分，这需要广泛的备用工具。根据指数， ms22c可以为自己承受的相当5000件的载荷。附录:2 直接驱动旋转系统直接-驱动器，超精密技术哈丁（埃尔迈拉，纽约）的目的是提供该公司的快速更换回转系统增强功能。直接-驱动器，快速更换回转系统采用了直接驱动，永磁力矩电机，没有机械传动装置。在无框电机环绕主轴，不再需要一个单独的电动机延长，导致足迹小得多。液体冷却环绕的电机定子不断增加扭矩输出的38-100 时，用严格的占空比和重切削。热绝缘安装武器和铸铁基地启用统一的散热，它持有的主轴中心线不断在超精密素a2 - 5主轴安装设计。在 0.077弧秒做出响应， 2.19弧秒精度编码器是直接安装在主轴，以确保精确的定位。 直驱设计消除反弹，导致伺服刚度高，快速，准确的双向反应，和可重复性为0.01弧/秒。当命令是停止在某个角度的位置，它停止在某个角度的位置，停止在该确切位置没有超调，并会重复完全相同。哈丁认为，当作为一个综合轴高速使用的外观规划，直接驱动系统的结合反弹，高伺服增益，并迅速加快将使用户可以在机器的最大能力。这些直接驱动系统比传统的齿轮驱动系统有更少的零件磨损。永久润滑交叉滚子轴承用于高负荷时刻超刚性。但主轴钳/制动可如果有必要，固有的高伺服刚度冲销需要钳对于大多数应用，。像该公司现有齿轮传动系统的，