【GY157】弧齿锥齿轮盘铣刀刃磨夹具设计【机械工艺夹具类毕业设计论文】【优秀】【通过答辩】
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弧齿锥
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- 内容简介：
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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 Zm i n=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 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 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。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 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 周 ： 进 行 误 差 分 析 和 运 动 分 析 11周 : 绘 制 装 配 图 13周 : 绘 制 零 件 图 15周 : 撰 写 说 明 书 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 管 系 统 中 采 用 集 中 控 制 ,自 动 化 程度高 ,易 于 调 节 . 关键词 :流量 ,作 用 水 头 ,压力 ,流速 ,扬程 ,沿 程 阻 力 ,局 部 阻 力 目录 序 言 1 第一章 弧 齿 锥 齿 轮 加 工 原 理 及 其 铣 刀 盘 简 介 3 齿 锥 齿 轮 加 工 原 3 齿 锥 齿 轮 铣 刀 盘 介 绍 5 第二章 夹 具 总 体 方 案 设 计 8 刀 盘 在 夹 具 上 的 定 位 和 夹 紧 8 件 座 的 设 计 8 具 要 完 成 的 动 作 9 度 装 置 的 方 案 分 析 设 计 与 选 择 10 转 角 机 构 的 方 案 设 计 16 夹 具 体 方 按 设 计 17 第三章 误差分析 20 位 误 差 分 析 20 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 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 5060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 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 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。 。 第 1 章弧齿锥齿轮加工原理及其铣刀盘简介 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 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 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 节 锥 角 是 ,根 锥 角 是 ,齿 根 角 是 ,平 顶 齿 轮 节 锥角是 90 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 是刀头 的 齿 形 角 ,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 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 , 刀 盘 的 回 转 中 心 线 , 直 线 刀 刃 ,刃 倾 角 等 于0 , 延 长 线 交 刀 盘 中 心 于 a 点 , 圆 锥 面 的 直 母 线 ,故 转 可 以 得 到 圆 锥 面 2,即 产 形 齿 面 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 刀倾角不等于零 ,这个前刀面不在是过轴线的平面 平面的每一条端截线都平行与轴线 但 这 时 得 到 的 交 线 是 一 条 曲 线 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 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 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 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 12、 34、 56 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 /2 21 刀 盘 的 基 本 参 数 序号 公称直径 D g 锥孔 连接螺栓孔 刀体厚度 H 刀片数 d 锥度 D 2 d 1 d 2 1 3/2 ： 12 46 8 2 4/2 5 4 6 ： 24 12 18 32 12， 16 5 7/2 2， 20 6 9 12， 16， 20 7 12 0 8 16， 20， 32 8 16 20， 24， 42 9 18 1 32 49 24， 36 10 21 28， 42 第 2 章 夹 具 总 体 方 案 设 计 刀 盘 在 夹 具 上 的 定 位 和 夹 紧 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 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 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 46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 46 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 。 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 。 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 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 。 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 45 或 20 钢 经 渗 碳 淬 火后 回 火 至 63 加 工 制 成 。 转 盘 工 作 面 的 平 面 度 公 差 面跳动公差为 作面对转台底面 的 平 行 度 公 差 为 转 轴 与 衬 套 之 间 的 间 隙 一般应在 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 。 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 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 234 下 钢 球 盘 5 球 盘 6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 m 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 ，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 12345 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 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 34密封 5789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 。 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。 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 次 位 置 的 调 整 ，而 方 案 三 将 转 角 机构 放 在 两 个 分 度 盘 中 间 ，这 样 就 避 免 了 这 样 现 象 的 发 生 。只 调整 好 初 始 位 置 后 即 可 开 始 刃 磨 ， 在 分 度 时 不 会 改 变 初 始 位 置 具 与 机 床 的 连 接 如图 12 所 示 。在 夹 具 体 底 部 加 工 出 一 个 长 键 槽 ，将 两 个 长键 用 螺 钉 固 定 在 键 槽 内 ， 然 后 将 夹 具 体 和 长 键 一 起 放 在 机 床导轨的 T 型 槽 内 ， 只 有 长 键 的 两 个 侧 面 与 导 轨 的 T 型 槽 接 触 ，这 样 即 可 使 夹 具 在 机 床 上 滑 动 ， 并 且 保 证 定 位 准 确 、 可 靠 。 图 12 夹 具 与 机 床 连 接 示 意 图 1 夹具体； 2 定 位 块 ； 3 T 型 槽 ； 4 机床导轨 第 3 章 误 差 分 析 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 。 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 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 此 ，工 序 基准 O 的 极 限 位 置 变 动 量 ( 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 J X O=h= = (2 因为 D=D+ d=d+X D 所以 (d+ D) -(d)/2 =( D+ d+X 2 式中 D 圆 孔 直 径 公 差 d 心 轴 直 径 公 差 圆 孔 的 最 大 直 径 心 轴 的 最 小 直 径 X 圆 孔 与 定 位 心
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