45度角度头设计及仿真.doc

毕业设计论文45度角度头设计及仿真摘要 角度头是一种机床附件。安上后刀具旋转中心线可以与主轴心线成指定的角度加工件，无需改变机床结构就可以增大其范围和适应性并能减少工件重复装夹，提高加精度和效率。角头主要用于中心镗铣床等，可以装在刀库中并和机床主轴之间实现自动换。本次毕业设计是进行角度头的三维模型建立，并进行运动仿真及结构分析具体参数为：输出轴与输入轴成 45 ，输出最大扭矩10Nm ，最高转速2000r/min，刀柄形式为BT40。关键字：角度头、结构设计、运动仿真毕业设计论文Processing center 45 Angle head is designed and simulationAbstract Angle head is a machine tool accessories. The placement of the centerline of rotation of the tool into the spindle center line the specified angle machining parts, without changing the machine tool structure can increase its scope and versatility and can reduce repeat work piece clamping, increase the added accuracy and efficiency. Angle head for the center boring and milling machine can be installed in the magazine and between the machine tool spindle wrap. The graduation project is the head angle three-dimensional model, and motion simulation and structural analysis of the specific parameters: the output shaft and the input shaft into a 45maximum torque of 10nm, the maximum speed of 2000r/min holder in the form of BT40 .Key words: Angle head, motion simulation, structural analysisI目 录1 绪论11.1 角度头的定义11.2 角度头的分类11.3角度头应用场合及注意事项22 45度角度头的结构分析42.1 产品外形及内部结构42.2零件选型63 锥齿轮及齿轮轴的设计73.1锥齿轮的计算73.2齿轮轴的计算104 三维建模与仿真174.1锥齿轮建模（45度）174.1.1锥齿轮简介174.1.2参数输入174.1.3生成锥齿轮194.1 BT40输入轴的建模294.1仿真分析的总体界面及使用环境304.2机械设计模块的分析流程344.3运动副及驱动的建立354.3.1连接的作用354.3.2设置铰链运动副、齿轮运动副404.4.3定义驱动414.4 运行分析42结论45参考文献46致谢481 毕业设计论文1 绪论1.1 角度头的定义角度头是一种机床附件，机床安上角度头后刀具旋转中心线可以与主轴旋转中心线成角度加工工件。原产于欧洲，现已广泛应用于航空、汽车、模具等机械加工的各个领域。使用角度头，无需改变机床结构就可以增大其加工范围和适应性，使一些用传统方法难以完成的加工得以实现，并能减少工件重复装夹，提高加工精度和效率。主要用于加工中心和龙门铣床，其中轻型可以装在刀库中，并可以在刀库和机床主轴之间自由转换；中型及重型拥有较大的刚性和扭矩，可适用于大部分加工需求。因角度头扩充了机床的使用性能，相当于给机床增加了一根轴，甚至在某些大型工件不易翻转或是高精度要求的情况下，比第四轴更实用。1.2 角度头的分类 1)按加工情况分类（1）轻型角度头此类角度头特点为质量轻（一般5-15kg，市场上甚至有3kg的超轻型）、精度高、扭矩偏小、可进刀库进行自动换刀。此类角度头用定位块定位，输出一般为筒夹或BT30锥柄，有时也有特殊的可以输出CAT或HSK刀柄，也有部分特殊的直接连接丝攻或面铣刀。（2）重型角度头此类角度头特点为质量重（一般为50kg以上）、精度一般、扭矩大等特点，一般只能应用在龙门机床上。此类角度头用连接盘固定及锁紧，可支持任何类型的输出进行加工。（3）中型角度头此类角度头特点为质量中等（一般为15-20kg）、精度高、扭矩中等。此类角度头同时拥有轻、重型的优点，精度比重型高，加工范围比轻型广，因此近几年在市场上大受推崇。2)按输出情况分类（1）单输出角度头该类型的角度头较为常见，刚性较佳，可广泛应用于各类使用场合。（2）双输出角度头该角度头采用双向输出，且双向的同心精度、垂直精度较佳，可以很好地解决使用者在需求高精度时手动转角度、打表校正的麻烦，避免重复误差，提高生产加工效率和精度。（3）立卧两用角度头该角度头可同时进行立式及卧式加工，采用双向止推轴承及伞形齿轮分离式原理，校正更显得方便快速，其内部采用高速止推轴承，由两方向固定，可承受重切削。（4）万向角度头又称万能角度头，该角度头刀具的旋转中心线与机床主轴旋转中心线所成角度可调，可调角度范围一般为090度，但也有一些特殊的可调超过90度。1.3角度头应用场合及注意事项1) 应用场合（1）大型工件固定困难时，简单加工中使用时；（2）精密工件，一次性固定，需加工多个面时；（3）相对基准面，进行任意角度的加工时；（4）加工保持在一个特殊角度进行仿形铣销，如球头端铣加工时；（5）孔中孔，铣头或者其它工具无法探进孔中加工小孔时；（6）加工中心无法加工的斜孔、斜槽等，如发动机、箱壳内部孔。2) 注意事项（1）一般角度头均采用非接触式油封，在加工过程中如有使用冷却水，需要在喷水前先运转，并调整冷却水喷嘴方向，使之朝刀具喷水，可避免冷却水渗入本体之虞，以延长寿命。（2）避免长时间在最高转速持续加工运转。（3）参照各型号角度头的参数特性，在适当的加工条件下使用。（4）使用前，需先确认试运转数分钟热机。每次加工时，需选择适当的转速和进给加工。加工时的转速、进给与切深应以渐进方式做调整，直到获得最大加工效率。（5）一般标准角度头加工时，需避免加工会产生灰尘、微粒的材质（如：石墨、碳、镁及其他复合材料等）第8页 共48页2 45度角度头的结构分析2.1 产品外形及内部结构45度角度头的产品外形图，如图2-1所示。图2-1 45度角度头产品外形图90度角度头的内部结构，如图2-2所示，45度的角度头结构基本一样只是锥齿轮的轴夹角是45度的主要包括快装夹头轴、三个90度锥齿轮、调节螺母、锁紧装置、密封圈、滚动轴承、外壳等组成。其主要结构是快装夹头轴和三个90度锥齿轮。本课题主要对快装夹头轴和90度锥齿轮进行详细的分析计算、校核等。图2-2 90度角度头内部结构锥齿轮位置设计三个锥齿轮的传动比为1：1，轴夹角为45，如图2-3锥齿轮的位置布置所示。图2-3锥齿轮的位置布置2.2零件选型根据设计输出轴与输入轴成 45 ，输出最大扭矩10Nm ，最高转速2000r/min，刀柄形式为BT40。刀柄形式为BT40，直径63