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弧齿锥齿轮盘铣刀刃磨夹具设计【5张CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】

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关键词：: 弧齿锥齿轮铣刀夹具设计全套 cad 图纸毕业论文答辩通过

资源描述：

摘要:为了使水资源在农业灌溉中的有效利用,开发新型的农业节水灌溉系统可克服传统灌溉方式的不足,本设计建立了现代化的农业喷灌模型,通过设计计算,由于各环行区域的面积不同,所需的水的流量不同,在喷灌系统中使用多个不同的喷管,则可根据喷管中喷嘴的直径不同来控制水的流量,从而使圆区的喷灌均匀,另外,采用铸铁管路大大减少了水的损失.在喷管系统中采用

集中控制,自动化程度高,易于调节.

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 .

关键词:流量,作用水头,压力,流速,扬程,沿程阻力,局部阻力

Key words: flux

序言 ……………………………………………………………1

第一章弧齿锥齿轮加工原理及其铣刀盘简介…………………3

1.1弧齿锥齿轮加工原 …………………………………3

1.2弧齿锥齿轮铣刀盘介绍 ……………………………5

第二章夹具总体方案设计………………………………………8

2.1铣刀盘在夹具上的定位和夹紧 ……………………8

2.2工件座的设计 ………………………………………8

2.3夹具要完成的动作 …………………………………9

2.4分度装置的方案分析设计与选择…………………10

2.5 转角机构的方案设计……………………………16

2.6 夹具体方按设计…………………………………17

第三章误差分析 ………………………………………………20

3.1定位误差分析………………………………………20

3.2分度误差分析………………………………………23

第四章运动分析 ………………………………………………27

第五章结论 ……………………………………………………29

致谢……………………………………………………………30

参考文献…………………………………………………………31

序言

我的毕业设计题目是“弧齿锥齿轮盘铣刀刃磨夹具设计”。齿轮装置在现代工业中应用相当普遍。有人曾讲“齿轮制造的水平代表一个国家的机械制造水平”。齿轮作为一种复杂零件，它的设计，制造无不和整个机械工业的设计，制造水平密切相关。工业的发展对齿轮提出更高的要求这些也处进了相应的基础理论，设备及制造技术的研究和发展。

弧齿锥齿轮由于其承载能力强和传动质量高，正逐步取代直齿锥齿轮而得到日益广的应用

齿面硬度在HRC58-63时一般被称为硬齿面。提高齿面硬度对齿轮强度有和大的影响。随着齿面硬度的提高，轮齿的接触疲劳极限都有明显增加。因此，可以显著提高齿轮的承载能力和耐磨性。

加工弧齿锥齿轮的铣刀，已经逐渐国产化，八十年代我国部分厂家先后从美国，各国引进了许多先进的曲线齿轮铣齿机床，并同时带进了少量硬齿面铣刀。这些机床性能好，精度高，生产效率高并且可以加工硬齿面曲线锥齿轮，以铣带磨，深受国内拥护欢迎，从而推动了硬齿面曲线锥齿轮在我国交通运输、矿山机械，发电设备，轧钢等行业得到广泛应用。如本息重型汽车长生产的35吨至77吨装载机上的主动、被动弧齿锥齿轮，张家口煤矿机械长生产的磨煤机上的弧齿锥齿轮，齿面强度都在50~60HRC。同时，为了满足国家重点基建工程，长江三峡工程等的需要，国家投入数十亿人民币从国外进口大批重型工程用车（包括大型装载机），这些工程用车都采用了硬齿面曲线锥齿轮。据了解，目前,硬齿面曲线锥齿轮铣刀进口约需人民币600万元，2000年后市场继续扩大，所需刀具费用每年达1000万元人民币。

为了满足国内市场需要，加快硬齿面曲线锥齿轮铣刀的国产化进程是有必要的。

随之而来的就是弧齿锥齿轮铣刀的刃磨，高速钢刀具的刃磨技术已经发展成熟，而硬质合金片的刃磨难度较大，弧齿锥齿轮硬质合金铣刀刮削加工的特点是：工件表面硬度高，刀齿刮削齿面时有切入切出过程属断续切削，故在切削过程中，刀具要承受较大的冲击载荷，较高的切削温度和较强的摩擦。硬质合金冲击韧性较和抗热裂性较差，断续切削时易产生崩刃热裂，这是齿轮加工中应避免的问题，通常对于硬质合金刀具做成带有负前角的形状。这种形状就给刃磨带来较大的困难。为此，必须设计专用的夹具。

内容简介：: 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）参考文献1王启平，机床夹具设计M，哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，19952余光国、马俊、张兴发，机床夹具设计M，重庆:重庆大学出版社，19953宋殷，机床夹具设计M，武汉:华中理工大学出版社，19904徐发仁，机床夹具设计M，重庆:重庆大学出版社，19935蔡光耀，机床夹具设计M，北京:机械工业出版社，19886张玉刘平，几何公差与测量技术M，沈阳:东北大学出版社，19997段嗣福，圆弧锥齿轮传动设计M，徐州:中国矿业大学出版社，19888成大先，机械设计图册M 第二卷，北京:化学工业出版社，20009厉善元唐伪东，弹性多齿分度工作台的设计J，组合机床与自动化加工技术，2004.110厉善元，钢球定位分度盘的结构设计及分度定位精度分析J,组合机床与自动化加工技术，2002.9 11孙进平王先逵，弧齿锥齿轮刮削刀盘工作角度分析（上）J,制造技术与机床，1997.11 12孙进平王先逵，弧齿锥齿轮刮削刀盘工作角度分析（下）J,制造技术与机床，1997.12 13 张德荣葛杨，国产化硬质合金弧齿锥齿轮铣刀J，工具技术，2000.9 14 四川省机械工业局，复杂刀具设计手册 J(下),机械工业出版社，1979 15 Dennis Gimpert, Hard Gear Cutting, Gear Manufacturing and Design, Jan. 2002 - 31 -辽宁工程技术大学毕业设计(论文)序言我的毕业设计题目是“弧齿锥齿轮盘铣刀刃磨夹具设计”。齿轮装置在现代工业中应用相当普遍。有人曾讲“齿轮制造的水平代表一个国家的机械制造水平”。齿轮作为一种复杂零件，它的设计，制造无不和整个机械工业的设计，制造水平密切相关。工业的发展对齿轮提出更高的要求这些也处进了相应的基础理论，设备及制造技术的研究和发展。弧齿锥齿轮由于其承载能力强和传动质量高，正逐步取代直齿锥齿轮而得到日益广的应用齿面硬度在HRC58-63时一般被称为硬齿面。提高齿面硬度对齿轮强度有和大的影响。随着齿面硬度的提高，轮齿的接触疲劳极限都有明显增加。因此，可以显著提高齿轮的承载能力和耐磨性。加工弧齿锥齿轮的铣刀，已经逐渐国产化，八十年代我国部分厂家先后从美国，各国引进了许多先进的曲线齿轮铣齿机床，并同时带进了少量硬齿面铣刀。这些机床性能好，精度高，生产效率高并且可以加工硬齿面曲线锥齿轮，以铣带磨，深受国内拥护欢迎，从而推动了硬齿面曲线锥齿轮在我国交通运输、矿山机械，发电设备，轧钢等行业得到广泛应用。如本息重型汽车长生产的35吨至77吨装载机上的主动、被动弧齿锥齿轮，张家口煤矿机械长生产的磨煤机上的弧齿锥齿轮，齿面强度都在5060HRC。同时，为了满足国家重点基建工程，长江三峡工程等的需要，国家投入数十亿人民币从国外进口大批重型工程用车（包括大型装载机），这些工程用车都采用了硬齿面曲线锥齿轮。据了解，目前,硬齿面曲线锥齿轮铣刀进口约需人民币600万元，2000年后市场继续扩大，所需刀具费用每年达1000万元人民币。为了满足国内市场需要，加快硬齿面曲线锥齿轮铣刀的国产化进程是有必要的。随之而来的就是弧齿锥齿轮铣刀的刃磨，高速钢刀具的刃磨技术已经发展成熟，而硬质合金片的刃磨难度较大，弧齿锥齿轮硬质合金铣刀刮削加工的特点是：工件表面硬度高，刀齿刮削齿面时有切入切出过程属断续切削，故在切削过程中，刀具要承受较大的冲击载荷，较高的切削温度和较强的摩擦。硬质合金冲击韧性较和抗热裂性较差，断续切削时易产生崩刃热裂，这是齿轮加工中应避免的问题，通常对于硬质合金刀具做成带有负前角的形状。这种形状就给刃磨带来较大的困难。为此，必须设计专用的夹具。弧齿锥齿轮盘铣刀可在MB6745A和MB6745B等专用机床上来刃磨，但大多数单位并没有此种型号的机床且该种铣刀盘被广泛使用，这就给铣刀盘的刃磨带来很大的麻烦，通常将该种刀盘拿到生产厂家去刃磨，这使得成本大为增加。本夹具的设计就是为了能在MQ250型万能工具磨床上来实现对该种铣刀盘的刃磨。因为万能工具磨床被广泛使用，大多数的生产单位都有该种型号的床子，使得刃磨成本大大降低，具有较好的经济意义。- 1 -辽宁工程技术大学毕业设计（论文）开题报告我的毕业设计题目是“弧齿锥齿轮盘铣刀刃磨夹具设计”。螺旋锥齿轮，由于它传动平稳和承载能力高，所以在煤矿机械汽车、拖拉机、航空、机床和石油化工等机械传动中获得广泛的应用。螺旋锥齿轮与直齿轮相比，在使用上有下列特点：1由于螺旋锥齿轮的齿线是曲线，在传动过程中至少有两对或两对以上的齿同时接触，重迭系数增大，使传动平稳，减轻了冲击，降低了噪声，同时也提高了承载能力。2小齿轮的最少齿数可以达到Zmin=5，故可以得到大的传动比，减小传动尺寸。3可进行面的研磨，以提高精度和表面光洁度，从而降低噪音，改善接触和提高传动强度。4可调整刀盘半径，从而调整齿线曲率以修正接触区。5由于齿线螺旋角的存在，螺旋锥齿轮的轴向力和径向力均较直齿锥齿轮大，故轴承受力较大。由于上述特点，螺旋锥齿轮常用于圆周速度较高(V5m/s),要求传动平稳和噪声较小的传动中。因此，加工弧齿锥齿轮的铣刀的刃磨问题就变得非常重要。尤其是硬质合金盘铣刀的刃磨，通常要设计专用的夹具。弧齿锥齿轮盘铣刀可在MB6745A和MB6745B等专用机床上来刃磨，但大多数单位并没有此种型号的机床且该种铣刀盘被广泛使用，这就给铣刀盘的刃磨带来很大的麻烦，通常将该种刀盘拿到生产厂家去刃磨，这使得成本大为增加。本夹具的设计就是为了能在MQ250型万能工具磨床上来实现对该种铣刀盘的刃磨。因为万能工具磨床被广泛使用，大多数的生产单位都有该种型号的床子，使得刃磨成本大大降低，具有较好的经济意义。本设计的任务：为了完成刃磨任务，本夹具需要完成回转分度和转角等几个动作。在设计的过程中要选择合适的机构来完成这几个动作。并将这些机构以适当的方式组合连接到一起，最终与机床连接在一起。之后进行误差分析和运动分析并撰写说明书。时间安排：1 - 3 周: 进行相关调研工作和准备工作3 - 5 周: 查阅相关文献和参考资料6 - 8 周: 进行方案的设计分析和选择9 -10 周：进行误差分析和运动分析11-12 周: 绘制装配图13-14 周: 绘制零件图15-16 周: 撰写说明书.翻译相关英文文献摘要:为了使水资源在农业灌溉中的有效利用,开发新型的农业节水灌溉系统可克服传统灌溉方式的不足,本设计建立了现代化的农业喷灌模型,通过设计计算,由于各环行区域的面积不同,所需的水的流量不同,在喷灌系统中使用多个不同的喷管,则可根据喷管中喷嘴的直径不同来控制水的流量,从而使圆区的喷灌均匀,另外,采用铸铁管路大大减少了水的损失.在喷管系统中采用集中控制,自动化程度高,易于调节.Abstract:Formaking waterresourcevalidusedinagriculturalirrigation,todevelopnew-typeagriculturalwater-savingirrigationsystemcanovercomethe shortcomings of the traditional way ofirrigating.Thisdesignsetsupthemodernizedagriculturalsprinklingirrigationmodel.becausetheareaofeverybeltareaisdifferent,theflowofthenecessarywaterisdifferent.Usingalotofdifferentnozzleamongsprinklingirrigationsystem,it is possible tomakeroundsprinklingirrigationofdistricteven, accordingtonozzlewithcontrollingtheflowofwaterdiameterofspraynozzle,inaddition,itcaststheironpipedistanceand reduceslossesofinkgreatlytoadopt.Adoptingcentralizedcontrolinthenozzlesystem,theautomaticdegreebecomeshighandeasytoregulate.关键词:流量,作用水头,压力,流速,扬程,沿程阻力,局部阻力 Key words: flux目录序言 1 第一章弧齿锥齿轮加工原理及其铣刀盘简介31.1弧齿锥齿轮加工原 31.2弧齿锥齿轮铣刀盘介绍 5第二章夹具总体方案设计82.1铣刀盘在夹具上的定位和夹紧 82.2工件座的设计 82.3夹具要完成的动作 92.4分度装置的方案分析设计与选择102.5 转角机构的方案设计162.6 夹具体方按设计17第三章误差分析 203.1定位误差分析203.2分度误差分析23 第四章运动分析 27第五章结论 29致谢30参考文献31辽宁工程技术大学毕业设计(论文)第1章弧齿锥齿轮加工原理及其铣刀盘简介 1.1 弧齿锥齿轮加工原理根据假想平面齿轮原来切制弧齿锥齿轮是目前最广泛使用的一种段在用展成法加工弧齿锥齿轮时,经常假设有一个产形面与被切的齿轮相啮合,这个产形轮的轮齿表面是由刀具的刀刃运动所形成的表面.刀具与被切齿轮的相对运动则相当于产形齿轮与齿轮的啮合运动.图1中以平顶产形齿轮为例,如图1所示,1为平顶产形齿轮,2为刀盘,3为被加工的齿轮.被加工齿轮的节锥角是,根锥角是,齿根角是,平顶齿轮节锥角是90-.在切齿过程中,假想有一个平顶齿轮与机床摇台同心,它随机床摇台转动,与被切齿轮作无间隙啮合,这个假性平顶齿轮的齿面由机床摇台上的铣刀盘刀刃相对于机床摇台运动的轨迹表面所代替.图中的刀盘以外切齿为例,是刀头的齿形角,bc是刀刃,若干个刀刃回转形成产形面. 加工弧齿锥齿轮用的高速钢铣刀盘的刀刃是一个以刀盘为回转轴线的圆锥面的直母线.即铣齿时的切削运动是刀盘的旋转,刀刃形成的产形表面是圆锥面. 图2 所示为普通高速钢刀盘产形面的示意图,为表达清楚,图中只给出外切刀盘上均布的若干相同刀头中的一个图中1为刀头,oa是刀盘的回转中心线,bc是直线刀刃,刃倾角等于0,cb的延长线交刀盘中心于a点,ac是圆锥面的直母线,故ac回转可以得到圆锥面2,即产形齿面.这种形式给刀具的齿形设计、制造、检测和使用带来了很多方便. 高速钢刀盘产形面的直母线是过刀刃的切平面与刀刃和轴线组成的平面的交线.采用硬质合金刀头后,刀倾角不等于零,这个前刀面不在是过轴线的平面.这个新前刀面仍是一个片面,平面的每一条端截线都平行与轴线.这个平面仍与圆锥面相交,但这时得到的交线是一条曲线.要采用直线刃,为使误差较小,应使这个直线刃与圆锥曲线相切,并使该切点成为齿轮啮合点的对应点. 它切出的齿轮应该和普通锥齿轮一样,在理论上要求两齿面在给定的计算点上相互接触,其瞬时传动比等于给定值.在保证齿线和齿高方向曲率半径的前提下,由于材料的弹性变形,接触点变成了一个小的接触区,在加工过程当中由于有相应的机床调整和滚切实验,可以得到要求的既然出区的形状与位置. 高速钢刀盘的刃倾角为零度,但硬质合金刮削刀盘必须采用斜角切削,必须具有较大的刃倾角,故刀刃的位置和形状要发生变化.要使切齿原理不变,就应是刀刃形成的产形面与原高速钢刀盘形成的产形面相同或变化很小,这样使机床容易调整,切削余量小且均匀,提高加工效率. 图 1 弧齿锥齿轮加工原理图2 高速钢刀盘产型面图3硬质合金刮削刀盘示意图产型面示意图1.2 铣刀盘简介根据铣刀盘的旋转方向，切削方法和加工特征等，可以把铣刀盘分成以下几种类型：1左旋铣刀盘和右旋铣刀盘：从刀盘前面看，如果旋转方向为顺时针的叫做左旋刀盘；如果旋转方向为逆时针的叫做右旋刀盘。2单面刀盘和双面刀盘：如果刀盘上所装的刀片全部都是外切刀片或全部都是内切刀片，就叫做单面刀盘前者叫做单面外切刀盘，用于切削齿槽的凹面，后者叫做单面内切刀盘用于切削齿槽的凸面，如果刀盘上既有内切刀片又有外切到片，就叫做双面刀盘，它同时切削齿槽的两侧齿面3粗切刀盘和精切刀盘：为了适应齿槽粗切和精切的不同要求把铣刀盘分为粗切刀盘和精切刀盘，二者在结构上有所不同。4小直径刀盘和大直径刀盘：公称直径在2以下的共有四种刀体和刀盘做成整体直径不能调节（整体刀盘）称为小直径刀盘或小模数刀盘：刀片镶在刀体上，直径可以调节的叫做镶齿刀盘,又称大直径刀盘。图 4 铣刀盘的机构1-刀盘体 2、3-内外刀片 4、5-垫片 6-固定垫片 7可调垫片 8-固定螺钉 9-调整螺钉 10-标志螺钉 11-卸到螺钉 12-援助销如图4所示,刀盘在刀片和刀盘体之间装有平垫片和楔片变换平垫片的厚度可以改变刀尖直径，调整螺钉，使楔片上下移动，使刀片在径向位置得到精确的细微调整，以保证与基准刀片切削刃的位置在径向一致 3/221刀盘的基本参数序号公称直径Dg锥孔连接螺栓孔刀体厚度H 刀片数d锥度D2d1d213/225.41：12468.212.222.3 824/226.4354658.1961：2481.412183212，1657/2106.412，206912，16，20712126.96177.82030.53816，20，3281620，24，42918215.800285.7521324924，36102128，42 - 7 -辽宁工程技术大学毕业设计（论文）第3章误差分析3.1定位误差分析工价以圆孔在心轴（或定位销）上定位上定位所产生的定位误差，应根据心轴水平设置或垂直设置分为固定边接触和非固定边接触两种情况分别计算。工件以圆孔定位时所产生定位误差的原因是由于圆孔与心轴或定位销之间存在安装所需的间隙，造成圆孔中心与心轴或定位销中心发生偏移而产生了基准位移误差。如果工件以以圆孔中心线为基准在过盈配合心轴上定位，因无间隙存在，圆孔中心线的位置不变，属于基准重合情形，故不产生定位误差。3.1.1固定边接触如图所示，工件以圆孔在配合心轴上定位，若加工表面M时，要求保证加工尺寸h。此时，假设工件轴心线与心轴轴心线重合，在这样理想的安装位置上不会有定位误差产生。但由于定位圆孔与心轴间存在着装配间隙，若心轴水平放置时，工件便会因自重而始终使圆孔上母线和心轴上母线保持固定边接触，如图所示。此时，工件上加工表面M的工序基准（定位圆孔中心线）向下产生偏移，有点O移至点O1。因此，工序基准O的极限位置变动量(JXO)就是加工尺寸h时所产生的定位误差。故得图 13 固定边接触两销对定误差DWh=JXO=h-h”=OO1= (Dmax-dmin)/2因为 D=D+d=d+Xmin+Ddmin=d-d 所以 DWh=(d+Xmin+D)-(d-d)/2 =(D+d+Xmin)/2 式中 D-定位圆孔直径公差 d-定位心轴直径公差 Dmax-定位圆孔的最大直径 Dmin-定位心轴的最小直径 Xmin-定位圆孔与定位心轴间的最小配合间隙其中Xmin是一个由配合性质所决定的常量，因此，在必要时通过对刀具位置的调整予以消除。3.1.2非固定边接触如图所示，工件以圆孔在动配合心轴上定位，若要求在该零件上加工一侧面，保证加工尺寸L。如果心轴垂直设置时，工件定位圆孔与心轴母线之间的接触可以是任意方向的，即非固定边接触。工序基准O的最大变动范围，如图所示。本例中，对加工尺寸L产生影响的工序基准最大变动量为O1O2。因此，对尺寸L所产生的定位误差为图 14 非固定边接触两销对定误差 DWL=JXO=L-L”=O1O2=OO1+OO2=（Dmax-dmin）/2+（Dmax-dmin）/2=Dmax-dmin=D+d+Xmin由上述分析计算得出了，定位误差的计算公式为： D=Dmax-dmin对于本设计而言 Dmax=126.968 dmin=125.852所以定位误差 D=0.016属于非固定边接触的情况.3.2分度误差的分析一般的分度装置都是以一个对定销来依次对准分度盘上的销孔或槽（齿）来实现分度对定的。按这样原理工作的分度装置，其分度精度受到分度分度盘上销孔或槽（齿）的等分误差的严重影响，很难达到高精度。下面就介绍应用“误差均化原理”来进行分度对定，从理论上来讲，其分度精度可以不受分度盘上下分度槽（齿）的等分误差影响，因此能达到很高的分度精度。当采用一个对定销进行分度对定时，在360度内的最大分度误差等于各次分度误差中的最大值。若采用两个对定销同时进行分度对定，如图所示，对顶销1、2用箭头表示，由于分度盘在制造中的等分误差，使其分度槽（或孔、齿）不可能精确分布。设分度盘上各分度槽间的理论分度角为，并分别以1，2，n表示各分度槽在加工时，槽间距的角度误差。图中实线表示本次对定位置，虚线表示转过分度角1之后的下次对定位置。设在本次对定时，对定销1与分度槽完全对定，但由于分度槽见的等分误差，对定销2与分度槽侧存在对定偏差1。当进行依次分度转角1之后，对定销仍与分度槽完全对定，而对定销2的对定偏差则为2。由两销对定尺寸链图16可得图15 两销对定示意图1=+1或1=+2+1+2或将以上两式相加得 21=2+（1+2）+（1+2）若分度时，每一次对定都能使两个对定销同时参与对定作用，即可使得（1+2）=0 那么，两销同时对定的实际分度角则为 1=+（1+2）/2 图16 两销对定尺寸链图由此可见，在分度精度相同的条件下，两销同时对定所产生的分度转角误差是分度盘上两相邻分度孔等分角度误差之和的平均值，从而使转角误差因均化而减小。以次类推，当采用n个对定销，并使其都同时参与对定作用，则实际分度转角为 =+（1+2+n）/n若对定销的个数n与分度数360/相等，并保证全部对定销都同时参与对定作用，由“圆度误差的封闭性”原理可知，任何圆分度在一整圈内的累积分度误差恒等于零。即可使得式=+（1+2+n）/n中的 1+2+n=0，以实现分度误差的完全均化，使其实际分度角等于其理论（平均）分度角。这就是误差均化的基本原理。端齿盘分度装置就是“平面齿轮”多齿啮合的“误差平均效应”分度器中的应用。端齿盘实际是两个直径、齿数、齿型相同的“平面齿轮”。当齿轮的两个相对表面，旋转一个角度强迫进入啮合时（齿根对齿顶），它就锁紧在一个由大多数齿面接触状况共同确定的某一位置，不能再旋转和侧向移动。其实上齿盘相当于一般分度装置中的分度盘，下齿盘中的全部齿相当于对定销。正是由于上下齿盘的全部齿都参加对定，因此端齿盘的分度输出误差，就因“误差平均效应”的大大减小。端齿盘一般分度精度为36左右，最高可达0.1。根据分度精度的高低，目前我国生产的端齿分度盘分为普通级、精密级及超精密级。- 25 -辽宁工程技术大学毕业设计(论文)第2章夹具总体方案设计2.1铣刀盘在夹具上的定位和夹紧2.1.1铣刀盘装夹方式的选择：可供选择的刀盘装夹方式有两种：卧轴式和立轴式所谓卧轴式是指刀盘的轴线水平放置；所谓立轴式是指刀盘的轴线铅直放置。鉴于所要刃磨的刀盘为装配式刀盘，既大直径铣刀盘，与整体刀盘相比体积和质量都较大，因此选择立轴式装夹方式即刀盘轴线垂直于水平面放置，这样可以使刀盘的重力方向与夹紧力方向一致，能够保证加工时工件定位稳定、可靠不发生振动2.1.2刀盘的定位和夹紧：刀盘中心有锥孔，而夹具体顶端是带有同样锥度的锥形台，将刀盘的锥形孔对准夹具体上的锥形台放置，则刀体在夹具中就定位了。刀体上均匀布着四个螺钉孔，用四个螺钉即可将刀盘夹紧在夹具体上，这样就完成了对工件的定位和夹紧2.2工件座的设计为了能使用同一个夹具来刃磨尽可能多的铣刀盘就必须使在同一个工件座上能使不同尺寸的铣刀盘定位，为了实现这一功能，将工件座设计成类似于阶梯轴的形式。但若使全部刀盘能都在同一工件座上定位，由于联结螺栓所在圆周的直径分别为46mm、81.4mm、106.4mm、177.8mm、385.75mm。这样，有的圆周得逞直径超过了其刀盘所在工件座的直径范围，无法对刀盘进行夹紧，而且如果阶梯轴的阶数过多，在刃磨时会产生干涉现象，即砂轮与工件座发生碰撞。为了解决上述矛盾，我们把上述所有刀盘分为两组来进行刃磨。这样既能保证刀盘的定位和夹紧，又能保证不会发生干涉现象。我们将锥孔直径相差较大的刀盘分在同一组，这样可以充分保证不会发生干涉现象。例如，将公称直径分别为4/2、5和12、16的刀盘分为一组。本夹具的设计就是用来刃磨这四种最为常用的铣刀盘的。这样工件座就做成了如图所示的形式。图 5 工件座示意图观察发现，其联结螺栓孔所在圆周直径均小于其刀盘所在工件座的直径，即4658.196、106.4126.96。能保证用螺栓能夹紧铣刀盘，并且有足够的刚度和强度。用同样的方法来设计其他尺寸的工件座即可刃磨其余尺寸的铣刀盘（本文暂不涉及）。用更换不同尺寸的工件座的方法就能达到在同一夹具上刃磨各种不同尺寸的装配式铣刀盘，大大减少了设计的工作量和加工费用。2.3夹具要完成的动作对该类型的铣刀盘的刃磨是通过对刀片前刀面的刃磨来实现的。其主要过程是首先选定刀盘的初始位置，即是使基准刀片的前刀面对准砂轮的工作表面，之后将刀盘夹紧，对第一个刀片的前刀面进行刃磨，然后将刀盘依次转过相同的角度来实现对全部刀片的刃磨。总的说来就是先要进行初始位置的选择，然后还要进行分度。为了完成这一过程，首先要进行初始位置的选择夹具体要完成两个动作：一个是夹具体要沿其轴线可以转过任意的角度，另一个是夹具体可与水平面成一定的角度。有了这两个动作就可以完成对铣刀盘初始位置的调整，之后即可刃磨第一个刀片，而后在进行回转分度，依次完成对所以刀片的刃磨。总结起来，该夹具所要完成的动作主要有，两个回转分度动作和一个转角动作。为了实现这三个运动，我们分别选择相应的机构来完成。2.4分度装置的方案分析设计与选择由前述分析可知要完成对铣刀盘的刃磨，夹具需要有两个回转分度装置，其作用有二：一是使夹具体能转过一个任意角度，以便进行初始位置的调整：其二是使夹具能进行较精确的分度，来实现对铣刀盘中每个刀片的刃磨2.4.1回转分度装置的基本形式：回转分度装置的门类繁多，一般可按下述方法分类按分度盘和对定销的位置不同，可分为轴向分度和径向分度和轴向分度，对定销的运动方向与分度盘的回转方向平行，其分度装置的结构比较紧凑；径向分度，对定销的运动发向与分度盘的回转方向垂直，由于分度盘的回转直径较大，故能使分度对定副的间隙所造成的分度误差相应减小，常用于分度精度较高的场合。综合考虑，由于本夹具是用在万能工具磨床上的，所以不能使夹具体的体积过大，否则很有可能与磨床的其他部分发生干涉，故在这里选用轴向分度。按分度装置的工作原理不同，可分为机械分度，光学分度和电感应分度。机械分度装置结构简单，工作可靠，应用广泛。光学分度装置的分度精度较高。例如，光栅分度装置的分度精度可达10。但由于对工作环境的要求较高，故在机械加工中应用很有限。按分度装置的使用特性可分为通用、专用两类。在单位生产中，使用通用分度装置，有利于缩短生产准备周期，降低生产成本；在中小批生产中，常采用标准通用分度装置（如回转台与分度头等）与专用夹具联合使用，从而可简化专用夹具的设计和制造。但其分度精度有限，故只能满足一般加工需要。所以在成批生产中广泛使用专用分度装置，以获得较高的分度精度和生产效率。2.4.2 回转分度装置的组成：回转分度装置虽然有多种形式，但它们都是由四个基本部分组成：固定部分、转动部分、分度对定机构以及锁紧机构。固定部分：固定部分即转台体，是分度装置的基本部分，其功能相当于夹具体。回转台的材料应有较好的耐磨性、吸振性、和刚度通常采用经过时效处理的灰铸铁制造。精密回转台体则可选用性能较好的孕育铸铁。转动部分：转动部分包括回转盘、衬套和转轴等。回转盘通常用45钢经淬火回火至HRC4045或20钢经渗碳淬火后回火至HRC5863加工制成。转盘工作面的平面度公差为0.001mm，端面跳动公差为0.010.015mm。工作面对转台底面的平行度公差为0.010.02mm。转轴与衬套之间的间隙一般应在0.0050.008之间，因为过大的间隙会使分度装置产生附加的分度误差。对定机构：分度对定机构由分度盘和对定销组成，其作用是在转盘转位之后，使其相对于固定部分定位，保证其分度装置的回转部分相对于固定部分获得正确的分度位置，并进行定位和完成插销和拔销的动作。分度对定机构的误差会直接影响分度精度。因此是分度装置的关键部分。设计时应根据工件的加工要求，合理的选择分度对定机构的结构类型。锁紧机构：锁紧机构的作用是，当分度完成后将其装置的转动部分与固定部分之间进行锁紧，以增加分度装置的刚性和稳定性，减少加工是的振动，同时也起到保护对定机构的作用此外，对于分度装置通常要进行润滑，润滑一般是指由油杯组成的润滑。其功能是减小摩擦面的磨损，并使各机构操作灵活，当回转部分使用滚动轴承时，也可以用润滑脂润滑。2.4.3 回转分度装置的方案设计为了实现回转分度的动作，现提出如下几种方案方案1通用回转台方案2钢球分度装置方案3回转工作台转位棘轮机构方案4端齿盘分度装置几种方案的分析比较与选择方案1通用回转台，其结构如图6所示转盘1和转轴4用螺钉及销钉连接，可在转台体2中转动。定位销10（对定销）的下端有齿条与齿轮套12啮合。分度时，逆时针转动手柄8，通过螺杆轴7上的挡销（见B-B剖面）带动齿轮套12转动，使对定销10在弹簧11的作用下插入另一个分度衬套的孔中，从而，完成一次分度。顺时针转动手柄8，由于螺杆轴的轴向作用将弹性开口锁紧圈6收紧，并带动锥型圈5向下将转盘锁紧图6 立式通用回转台该装置的定位是通过使对定销插入转盘的每个定位孔中实现的。所要刃磨的铣刀盘的刀片数各有不同，分别为8，12，16，20，24，32，42。也就是说在转盘的圆周上加工出能使整个圆周进行8，12，20，24，32，42等分定位孔。这样做的加工难度非常大，并且孔与孔之间极有可能发生干涉。图7 钢球分度装置1- 手柄 2-螺母 3-移动轴 4下钢球盘 5-上钢球盘6-转轴方案2钢球分度装置如图7所示为钢球盘分度装置的工作原理，该装置的上下两个钢球盘分别用一圈相互挤紧的钢球作为上下分度盘。所用钢球的直径和几何形状的一致性、钢球分布的均匀性都对装置的分度精度有和承载能力影响很大，必须经过严格的挑选，其直径尺寸偏差和球面轮廓读误差均应控制在0.3m 之内。图中所示为上下分度盘，其端面上各嵌有钢球若干粒。其数量与分度机构的最小角度值有关。如图，转动手柄1使移动轴3向上运动将上钢球盘5抬起，上下分度盘分开，这时旋转分度盘到某一个角度后停止，反向旋转手柄，使上分度盘下落两分度盘在心得位置上锁紧，分度运动完成。方案3回转工作台分度转位棘轮机构如图8 所示为该机构的视图。油缸中的液体通过油口A进入，推动齿条1直线运动，带动齿轮2及装在其上的棘轮爪3推动棘轮4及回转工作台的转轴5顺时针分度转位。当齿条1由于油缸液体的流动方向的改变而返回原位时，齿轮2按虚线方向反转，但此时棘爪3仅在棘轮齿面上滑过，棘轮4及转轴5停歇不动，即工作台静止，图中螺钉6用来调节齿条1的移动距离，以改变工作台转位角的大小，这样棘轮由于需要单向转动，故棘轮齿形应制成不对称梯形齿。图8回转工作台分度转位棘轮机构1-齿条 2-齿轮 3-棘爪 4-棘轮 5-转轴6-螺钉该种分度回转装置，分度准确，定位可靠，仅用一螺钉即可调节每回分度转角的大小，但该装置引入液压系统，将夹具的结构大大复杂化。方案4 端齿盘分度装置其结构如图9 所示。图中上齿盘为工作台，下齿盘为底座，转动起落手柄，上下齿盘脱开按照分度圈上的刻度可将上齿盘转过一个需要的角度，进行分度，然后落下上齿盘，使两齿盘相互啮合，就完成了分度动作。端齿盘分度装置的特点是：分度精度高，分度范围大，精度重复性好，精度保持性好，并且具有良好的刚度。但其制造费用较高，所以价格较高。在全面分析和比较了上述四种翻覆案的基础上，最后，选择端齿盘分度装置来实现夹具所要完成的回转分度工作。图 9 端齿盘分度装置端齿盘分度装置的特点：1分度精度高、分度精度的重复性和持久性好。一般机械分度装置的精度，随着分度装置的磨损将逐渐降低。但立式端齿盘在使用的过程中却相当于上、下齿盘在连续不断地对眼研，因此使用越久，上下齿盘的啮合越好，分度精度的重复性和持久性越好。2分度范围大：端齿盘的齿数可任意确定，以适应各种分度需要。例如齿数为360的端齿盘，最小分度值为1。3刚性好：上下齿盘啮合无间隙且能自动定心，整个分度盘形成一个刚性良好的整体。4结构紧凑，使用方便2.5 转角机构的方案设计为了调整铣刀盘的初始位置，夹具体除了要完成回转分度动作以外还必须完成能使刀盘所在平面与水平面成一个角度的动作。为了实现这一动作，夹具必须能实现转角的功能，现提出两种方案方案一液压转角器方案二机械转角机构方案的分析与选择方案一液压转角器（齿条传动活塞液压缸）其结构如图10所示，液压转角器是将液压缸活塞的往复运动转变成转动轴的回转运动。结构特点是将两个活塞液压缸用一个齿条对接起来。两端油口交替进入液压油。液压力作用在活塞上，使活塞和齿条的往复运动，带动齿轮转动。用行程螺钉可以调整活塞的行程。两端的端盖均采用半环连接，可以承受大的液压力。图10液压转角器1- 形成调整螺钉 2端盖 3-半环 4-O型密封5-缸体6-齿条 7-齿轮 8-转动轴 9-活塞这种转角机构，使用方便，操作简单，但其结构复杂。方案二机械转角机构，其结构如图11所示，分为上下两部分。上滑块可沿圆弧型轨道相对于下滑块滑动。因为轨道是圆弧型的，这就使上滑块在滑动的过程中形成了一个夹角，转过角度的大小可有滑块上的刻度线来确定在下滑块中加工出一个弧型的T型槽，上下滑块用T型槽用螺栓连接，T性槽用螺栓相对于上滑块是固定的，一起沿轨道相对于下滑块滑动。图11 机械转角机构这种转角机构结构简单，但它是手动使用起来没有液压转角器方便。考虑到万能工具磨床体积较小，如果在其上使用的夹具体积过大，结构复杂的化，极有可能发生干涉现象。液压转角器虽然使用方便，但其结构复杂，需要增设液压回路，而机械转角器虽然操作起来没有液压转角器方便但其结构非常简单。基于上述分析，选择机械转角机构来完成转角的功。2.6 夹具体方按设计夹具所要完成的动作主要有三个，两个回转分度动作和一个转角动作，已经选择了相应的机构去完成，下面所要进行的任务就是要把这些机构组合在一起，并且将其安装在万能工具磨床上。2.6.1 总体方案设计夹具体由四个机构组成，他们分别是一个工件座，两个回转分度装置和一个转角装置。现提出三种方案将这四个机构组合在一起。方案的分析与比较方案一、二的共同特点是：当调整好刀片的初始位置后，刃磨完第一个刀片后，要进行分度转位，来刃磨下一个刀片，这会使调整好的初始位置被改变，这使得每刃磨完一个刀片后就得进行一

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