数控车床六工位刀架毕业设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 数控车床六工位刀架设计  第 1 章    设计内容和要求  (1)设计数控车床六工位刀架及床身；  (2)电动功率： 120w；  (3)电机转速： 1400r/ (4)刀位数： 6 (5)床身最大加工直径： 400 (6)刀尖到导轨距离： 200 第 2 章  刀架结构方案的确定  架结构方案  刀架换刀过程工作原理 :换刀信号 电机正转 刀架抬起 刀架转位 刀位信号 电机反转 初定位 精定位刀架压紧 电机过流停转 换刀结束。  刀架的设计必须满足以下要求：  (1)切削刀具数量较多，可安装多种形式的刀具，至少 应能安装同类表面加工所需各种的各种车外圆刀具或孔加工刀具，并且刀具易于更换和调正；  (2)须切削的空间太小。为了能加工最大规格零件，刀架上两把买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 相邻刀具之间要有合适的距离，避免刀具对工件、卡盘、尾座等发生干涉和碰撞；刀架大小要合理；  (3)换刀快速准确，在 实现最短路线逻辑选刀；  (4)结构简单，定位夹紧可靠，强度高，能承受机床强力切削和连续长时间正常工作；  (5)定位精度高，且应具有较高的精度稳定性和保持性。  压式结构  六角回转刀架的全部动作由液压系统通过电磁换向 阀和顺序阀进行控制 ,其换刀动作可以分为以下四个步骤。  (1)刀架抬起   当数控装置发出换刀指令后，压力油由 A 孔进入压紧液压缸的下腔，活塞上升，刀架体抬起使定位活动插销与固定插销脱开。同时，活塞杆下端的端齿离合器与空套齿 轮结合。  (2)刀架转位   当刀架抬起之后，压力油由 C 孔转入液压缸左腔，活塞向右移动，通过连接板带动齿条移动，使空套齿轮做逆时针方向转动，通过端齿离合器使刀架转过 60 。活塞的行程应等于齿轮节圆周长的 1/6，并由限位开关控制。  (3)刀架压紧   刀架转位之后，压力油由 B 孔进入压紧液压缸的上腔， 活塞带动刀架体下降。中心轴轴套的底盘上精确的安装着六个带斜楔的圆柱固定插销，利用活动插销消除定位销与孔之间的间隙，从而实现可靠定位。刀架体下降时，定位活动插销与另一个固定插销卡紧，同时中心轴轴套与刀架套的锥面接触，刀架买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 在新的位置定位并压紧。这里，端齿离合器与空套齿轮脱开。  (4)转位液压缸复位   发架压紧之后，压力油由 D 孔进入转位液压缸右腔，活塞带动齿条复位。由于此时端齿离合器已脱开，齿条带动齿轮在轴上空转。推杆与相应的角头接触，发出信号表示换刀过程已经完成  械式结构  螺旋升降立式刀架的数控车 床 ,其电动换刀过程可以分为以下四个步骤。  (1)刀架抬起   当数控装置发出换刀指令后，电机正转，并经联轴器、轴，滑键带动蜗杆、蜗轮、轴、轴套转动。轴套的外圆上有两处凸起，可在套筒内孔中的螺旋槽内滑动，从而举 起与套筒相连的刀架及上端齿盘，使上齿盘与下端齿盘分开，完成刀架抬起动作。  (2)刀架转位   刀架抬起后，轴套仍在继续转动，同时带动刀架转过 60( 若不到位，刀架还可继续转位 120 、 180 、 240 、300 、 360) ，并由微动开关发出信号给数控装置。  (3)刀架压紧   刀架转到位后，由微动开关发出的 控制信号使电机反转，销使刀架定位而不随轴套回转，于是刀架向下移动，上、下端六分度齿盘合拢压紧进行精确定位，而电机继续反转从而使中心轴产生向上的轴向力作用在推力球轴承上，轴承则用螺钉将压盖固定使推力球轴承不移动。  (4)电机停止   刀架压紧后，蜗杆继续转动则产生轴向位移，压买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 缩弹簧，套筒的外圆使开关动作，电机停止转动，从而完成一次转位。  案分析  液压式结构中液压系统需要良好的维护保养 由于液压部件是精密部件并在高压力之下使用，因此需要良好的维护保养，以防止生锈、腐蚀、污垢、油变质等等，所以必须保持 清洁和使用适当的液压油。工作过程中损失大、效率低、发热大，液压元件加工精度高，造价高，当采用油作为传动介质的时候还需要注意防火问题。最后，液压系统的故障比较难查找，对操作人员的技术水平要求较高。  机械式结构中六分度齿盘只能实现单步分度 ,每次转位都要重复抬刀、转位、复位压紧的过程，当所选刀位与现处刀位数相差较大时，难以实现按最短路径逻辑选刀，刀架转位时间长，机械磨损大，而且当齿盘设计参数不合理时，容易产生刚性冲击，影响使用寿命。  位 (分度 )方案的确定  簧销式定位  弹簧销定位刀架结构是一 种老结构。在六角刀架上，采用 6个斜形圆槽于底面。定位销插入一个槽内，刀架转动时，定位销随着刀架的转动而在槽内移动，电机反转时，刀架由于定位销的初定位而下移。特点： (1)结构简单成本低； (2)确定刀具转动位置。缺点：采用定位销定位，接触性能和定位精度差。  盘式定位  买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 端面六分度齿盘定位刀架结构 (图 数控刀架外，普通车床上虚用的较少。刀架上，在电机反转，定位销初定位后，由端齿盘进行精定位，从面进行压紧和松开，特点： (1)采用端齿盘定位，齿盘接合力大，接触面越用越精确，刀架转位定位精度高；(2)结构比较简单，无故障，定位零件寿命高，成本低 3。  上齿盘                     下齿盘                    接合  图  端面六分度齿盘  向转动斜面式  分度的精定位可以用六斜面等高离合齿盘 4(如图   下齿盘                           上齿盘  接合                           锁紧  图 斜面等高齿盘  六斜面等高齿盘结构类似于端面凸轮，但比端面凸轮结构简单，稳定性 高，制造容易，既能用斜面作升程，使刀架体旋转、升降，又能起到离台器的作用，带动主轴旋转分度，当端面齿使用磨损后，可以调正螺母消除间隙，保证刀架体与刀座间的锁紧和足够的刚性。回转刀架分度定位机构采用端面齿牙盘定位，其定位刚买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 性高。由于齿牙盘定位有补偿作用，随使用时间增长定位精度相应提高，刀盘的刀位由 有逻辑转位功能，刀架在下一任何工位直接定位而不需停顿，节省换刀时间 4。  案选定  对比方案的优缺点 ,则选择机械式方案 ,再用弹簧销初定位 ,再用六斜面等高齿盘进行精定位。  第 3 章  刀架部件 计算分析  机床主电机功率为 算传动效率为 =加工直径为400件采用主轴转速 n=1000 6000r/切削力  * 计时切削分力比取 Y:则  Y=架在切削过程中保持正常工作时，必须压紧力产生的力矩大于或等于车削时的三个分力 刀架产生的颠覆力矩，  即           *   * *   买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 * 中： L 刀尖至刀架中心距离，  * 160 刀尖至刀架中心线距离， H=101 齿牙盘啮合中心线至底盘距离， 7mm h 刀尖至齿牙盘啮合中心线距离， h=30 齿牙盘的齿面中径， D=107斜 面等高离合齿盘的倾斜度为 30 ，用 1代入上二式  得          *    （ 3 1）  *       （ 3 2）  经求解  * （ 2）式整后用 买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 * * * 转刀架刀盘用 2根弹簧销增加阻尼，经计算弹簧力 作用于刀架的轴向力和圆周力分别为  轴向力：       * 周力：      * 架步进电机的选择及功率计算  许多机械加工需要微量进给。要实现微量进给，步进电机、直流伺服交流伺服电机都可作为驱动元件。对于后两者，必须使用精密的传感器并构成闭环系统，才能实现微量进给。在开环系统中，广泛采用步进电机作为执行单元。这是因为步进电机具有以下优点：  (1)直接采用数字量进行控制；  (2)转动惯量小，启动、停止方便；  (3)成本低；  (4)无误差积累；  (5)定位准确；  买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 (6)低频率特性比较好；  (7)调速范围较宽；  采用步进电机作为驱动单元，其机构也比较简单，主要是变速齿轮副、滚珠丝杠副，以克服爬行和间隙等不足。通常步进电机每加一个脉冲转过一个脉冲当量；但由于其脉冲当量一般较大，数控系统中为了保证加工精度，广泛采用步进电机的细分驱动技术。  电机转速选为 1400r/变速后蜗轮轴转速为：  *   蜗杆传动在啮合齿面间的滑动速度：  *         （ 3 3）  式中：  蜗杆分度圆直径， 8mm  蜗杆转速，   蜗杆分 度圆上的导程角， =50608  * 表得钢蜗杆与锡青铜蜗轮间的当量摩擦角 5636  蜗杆为主动时  买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 * 虑搅油损耗的效率，一般  * 取* 承效率，每对滚动轴承  * 取* 个刀架的传动效率  * 离合齿均为钢件，取钢 钢接触面的静摩擦系数 =摩擦力为  * 离合齿压紧时转动力矩为  * 动机功率：  * * 据电机标准和安全因素，取刀架电机功率为 120W，经实践该刀架在强力切削等重载荷作用下，工作全部正常，达到设计要求。  定齿盘及套筒螺旋槽的参数  考虑齿盘主要 用于精确定位和夹紧，齿形选用三角齿形，上下齿盘由于需相互啮合，参数可相同。当蜗轮轴旋转 150 时，上刀买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 架上升 5盘的齿高取  4 由          *                     （ 3 4）  得        * 求得 m=标准值 m=3 完成一次刀架转位的时间  * 轮蜗杆设计计算及强度校核  (1)选 择传动的类型，精度等级和材料     考虑到传递的功率不大，转速也不高，先用 度 8c(10089蜗杆用 35面淬火 ,硬度为 45 50轮轮缘先用 属模铸造。  (2)选择蜗杆、蜗轮的齿数     根据设计刀架的大小，中心距 a=80参考表  5)得传动比 i=53， m=， 3， 8=50608 。 400r/n2=n1/i=1400/53=3)确定许用应力    由 5  *       （ 3 5）  由表 *   买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 * 按 5图 * 再查图  齿轮应力循环次数     * 图 N=* * 4)接触强度设计  由 5      *    （        （ 3 6）  其中，载荷系数取 K=轮轴转矩为  * 入上式       * *  满足  蜗轮分度圆直径  * 5)校核蜗轮齿面的接触强度     由 5 文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 得          *  （ 3 7）  查表得 * 按表 歇工作）；取  * 取  *当 s 时，查图  则  *          *  (6)蜗轮齿根     弯曲强度校核     由 5 根弯曲强度验算公式          *                （ 3 8）  其中，按  * * 图   * *       * 7)几何尺寸计算  买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 已知：  *   * *   *   *   *   *  则  蜗杆齿顶圆直径：  * 杆齿根圆直径：  * 杆齿宽：  * 取 0轮喉圆直径：* 轮顶圆直径：  * 轮齿宽 ：  * 轮齿顶圆弧半径：  * 轮齿根圆弧半径：  * 杆轴向齿厚：  * 就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 杆法向齿厚：  * 轮分度圆齿厚：  * 轮齿厚测量高度：  * 杆轴的设计  杆轴的材料选择，确定许用应力  考虑轴主要传递蜗轮的转矩，为普通用途中小功率减速传动装置。  选用 45号钢，正火处理，  *   定蜗杆轴最小直径  定各轴段的直径和长度  根据各个零件在轴上的定位和装拆方案确定轴的形状及直径和长度。  图 蜗杆轴  0d2=037文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 83789 蜗杆轴的校核  作用在蜗杆轴上的圆周力       由 6                               （ 39）      其中  *     径向力    切向力       图 向受力分析  求水平方向上的支承反力          买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 平方向支承反力  3032水平弯矩 ,并绘制弯矩图  图 平弯矩图  求垂直方向的支承反力  图 直方向支承反力  买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 求垂直方向弯矩，绘制弯矩图  图 直弯矩图  求合成弯矩图，按最不利的情况考虑  图 成弯矩图  *  按第三强度理论进行强度校核，  得       * 文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 则蜗轮轴满足强度要求。  第 4 章  分度精度计算  度计算  弹簧销定位精度：（根据 11 确定两定位销 中心距尺寸  * 其公差  * *   * 中     2*        * 边销的宽度 b 和 B    查表面 2 4 得    *      * 边销与基准孔的最小配合间隙  * *                       （ 4 1）  其中 基准最小直径， 2 1 圆柱销 与基准孔的配合间隙， 1=0 买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 *  锥销定位精度：（根据 11 确定两定位销中心距尺寸  * 其公差  *   * 中     *       * 边销的宽度 b 和 B    查表面 2 4 得    *      *边销与基准孔的最小配合间隙  * 据（ 4 1）  其中 基准最小直径， D'2=12 1 圆柱销与基准孔的配合间隙， ' 1=0 买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 得     * * 盘分度精度为：  * 分度精度：  *  5 章  标准件选择  承的选用  圆锥滚子轴承是现代机器中广泛应用的部件之一。它是依靠主要元件的滚动接触来支撑转动零件的。与滑动轴承相比，滚动轴承摩擦力小，功率消耗少，启动容易等优点。并且常用的滚动轴承绝大多数已经标准化，因此使用滚动轴承时，只要根据具体工作条件正确选择轴承的类型和尺寸。 验算轴承的承载能力。以及与轴承的安装、调整、润滑、密封等有关的 “ 轴承装置设计 ” 问题。  承的类型  考虑到轴各个方面的误差会直接传递给加工工件时的加工误差，因此选用调心性能比较好的深沟球轴承。此类轴承可以同时承受径向载荷及轴向载荷，安装时可调整轴承的游隙。  买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 动轴承的配合  滚动轴承是标准件，为使轴承便于互换和大量生产，轴承内孔于轴的配合采用基孔制，即以轴承内孔的尺寸为基准；轴承外径与外壳的配合采用基轴制，即以轴承的外径尺寸为基准。  主要用于定位，也可做固定零件、传递 动力用，多用于经常拆卸场合。有 1： 50的锥度，便于安装。定位精度比圆柱销高，在受横向力时能够自锁，销孔需铰制。  第 6 章  结构设计  刀架体设计应考虑以下问题：  (a) 满足强度和刚度要求。因为刀架体的刚度不仅影响传动零件的正常工作，而且还影响部件的工作精度。  (b) 结构设计合理。如支点的安排、开孔位置和连接结构的设计等均要有利于提高刀架体的强度和刚度。  (c) 工艺性好。包括毛坯制造、机械加工及热处理、装配调整、安装固定、吊装运输、维护修理等各方面的工艺性。   刀架体的常用材料有：  铸铁 ，多数刀架体的材料为铸铁，铸铁流动性好，收缩较小，容易获得形状和结构复杂的箱体。铸铁的阻尼作用强，动态刚性和买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机加工性能好，价格适度。加入合金元素还可以提高耐磨性。铸造铝合金，用于要求减小质量且载荷不太大的箱体。多数可通过热