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减振器活塞及支承座上双面活塞孔的加工组合机床及回转工作台设计【钻8-φ3mm及8-φ2.5mm】【说明书+CAD】
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钻8-φ3mm及8-φ2.5mm
说明书+CAD
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2.5
说明书
CAD
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减振器活塞及支承座上双面活塞孔的加工组合机床及回转工作台设计【钻8-φ3mm及8-φ2.5mm】【说明书+CAD】,钻8-φ3mm及8-φ2.5mm,说明书+CAD,减振器,活塞,支承,双面,加工,组合,机床,回转,工作台,设计,mm,2.5,说明书,CAD
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组合机床回转工作台夹具设计 摘要 二十一世纪的制造业面临着顾客需求驱动、不可预测、快速多变和来自全球不断增加的市场竞争，而且竞争不断加剧。市场的不断变化要求制造系统加工的产品品种能够快速变换以满足市场需求。 组合机床代表了目前我国组合机床装备较高的技术水平，但随着市场竞争的加剧和对产品需求的提高，高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期、数控组合机床及其自动线正在冲击着传统的组合机床行业企业，因此组合机床装备的发展思路必须是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。一方面，加强数控技术的应用，提高组合机床产品数控化率；另一方面，进一步发展新型部件，尤其是多坐标部件，使其模块化、柔性化，适应可调可变、多品种加工的市场需求。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件 ，完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等；随着技术的不断进步，一种新型的组合机床 柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器(PLC)、数字控制(NC)等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机(清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线)等在组合机床行业中所占份额也越大。AbstractThat the manufacturing,industry of in century on two national day is faced with the visitors requirement drive regarded with tenderness and cannot calculate and quickly is changeable and comes from the market competition that the whole world constantly increases,and compete constantly to aggravate. The constantly change of market asks the product breed of manufacturing system process can vary quickly with the satisfied market requirement.The building-block machine has represented at present the higher technology standard of our country building-block machine equipment , but what it is along with the competition in market aggravates and to raising of product requirement , high precision , high productivity , flexibleization , many breeies and the short cycle and the digital control building-block machine his transfer machine is lashing tradition the building-block machine trade enterprise , therefore the development train of thought of building-block machine equipment must be in order to raise building-block machine process precision , building-block machine flexible , building-block machine work reliability and complete set of nature of building-block machine technology gives first place to attacks the direction . On the one hand , strengthening the application of digital control technology , and raise the building-block machine product digital control rate. On the other hand , develop new parts , particularly many coordinates parts further , and makes his modularization and the flexibleization , and suits to transfer the market requirement variable and many breeies process .Building-block machine and his transfer machine are collecting mechanical and electrical equipping in the manufacture technique and complete set of technology that the synthetical automation level of organic whole is higher . It is practical that its characteristic is high efficiency and Gao Zhis economy , thus by the extensive use in the engineering machinery , traffic , sources of energy , war industry , light industry and family electricity etc trades . Traditional building-block machine and building-block machine transfer machine of our country chiefly uses the machine , electricity , gas and hydraulic pressure control , and its process object chiefly is the fairly bigger big-and-middle-sized chest aspect of production lot and spool resembles the part , accomplishing the perforate and reaming and ream hole , process various whorls , bore hole and car end face and protruding , the various shape form slots of Tang inside the hole , as well as mill plane and takes shape face etc. Constantly progressive along with the technology , building-block machine - flexible building-block machine of one kind of new type more and more suffers favouing of people , and its application multidigit principal axis chest and can exchange principal axis chest and code are accompanyed the automatic change of clamping apparatus and tool , and are joined in marriage with programmable order controller ( PLC ) and digital control ( NC ) etc , ability wanton change work cycle control and the drive system , and the ability is nimble suits many breeies processs transfers the variable building-block machine . Moreover the recent years building-block machine process centers and share occupying in the building-block machine trade such as digital control building-block machine and machine tool assistance machine ( rinseing machine , assembly machine , synthetical measurement machine , testing machine and transport thread ) etc are also bigger . 目录l 摘要 1l Abstract 2l 前言 5l 第一章 设计任务书及求7l 第二章 夹具设计9 2.1 组合机床夹具概述 9 2.2 加工工件简图及工艺分析11 2.3 定位方案设计12 2.4 加紧方案设计13 2.5 夹具体方案设计14 2.6 夹具的具体设计16 2.7 定位误差分析18l 第三章 回转工作台设计 203.1 回转工作台概述 20 3.2 回转工作台方案设计 21 3.2.1 齿轮传动设计 22 3.2.2 轴的设计 37 3.3 液压系统的设计 45l 参考文献51l 致谢52前 言毕业设计是对大学期间所学知识的一次总的检验和巩固，是一次很好的理论联系实际的锻炼，相比以前的几次课程设计，毕业设计对所学基础知识和专业知识的涉及面更加广泛，是知识与实践的有机结合。做好本次毕业设计可以为以后的工作打下坚实的基础和积累丰富的经验，因此本次毕业设计具有很重要的意义。本次毕业设计的主要任务是设计用于减振器活塞及支承座上双面活塞孔的加工组合机床.。因此毕业设计说明书对双面活塞孔的加工组合机床做了系统的的设计与介绍。双面活塞孔的加工组合机床主要部分是主轴箱、工件夹具和工作台液压传动系统，它在机床加工过程中起着关键部位和有着非常重要的作用，应用范围相当广泛。设计双面活塞孔的加工组合机床计时，在保证得到所要求孔在加工的同时，其安全性、精确性和机床的效率也是至为重要。在这次设计中，我查阅了大量的参考资料，在毕业实习中对多家工厂进行了参观学习，并请教老师和现场的技术工人，积累了一些双面活塞孔的加工组合机床设计方面的知识，并在此基础上尽量做到优化设计。组合机床的设计,目前基本上有两种情况：其一,根据具体加工对象的具体情况进行专门设计,这是当前最普遍的一种,其二,随着组合机床在我国机械行业的广泛应用,一些工人根据自己生产和使用组合机床的经验,发明了具有通用部件的组合机床,叫做“专能组合机床”。这次的双面活塞孔的加工组合机床就是属于前一种。毕业设计的基本要求是：1.既要完成任务，又要培养学生独立动手的操作能力，而且把对学生的培养放在第一位。在指导老师的指导下，根据所选定的设计课题，通过实习，结合工程实际，独立完成设计工作，受到一次机械工程师应该如何解决工程实际问题的一次初步训练。2.通过毕业设计，使学生受到综合运用知识，解决实际问题的能力，提高自身技术水平，运算能力及运用计算机识图、制图和查阅手册，使用国家标准和信息资料的能力，文字表达能力和一般组织管理能力。3.培养自己独立工作的能力，巩固和扩大专业知识面，有较强的自学能力及工作适应能力，提高运用科研成果和新技术的能力及对现有设备和生产过程进行技术改造的能力。4.培养学生严谨求实，理论联系实际的工作作风和严肃认真，一丝不苟的科学态度，使学生树立正确的生产观点和技术经济观点。在设计过程中，多次经焦锋老师和焦作市科林齿轮有限公司的林师傅的耐心指导，在此表示深深的谢意！由于本人水平有限，时间仓促，设计中难免有不少缺点和错误，恳切的希望杨老师和读者提出宝贵意见，给予批评指正！第一章 设计任务书及要求组合机床在我国得到广泛的应用,在组合机床上可以完成钻孔、铰孔、攻丝、镗孔、镗孔车端面、车削和铣削等加工工序。因此组合机床近年来广泛应用于各个生产部门中，在国民经济中占有较重要的地位。一 设计条件1 对减振器活塞支撑座的孔进行粗加工2 减振器活塞表面直径40cm、加工孔厚度10cm、活塞总厚度22cm3 减振器活塞表面均匀分布8个大孔直径3mm 均匀分布8个小孔直径2.5mm4 加工工件材料：一级铸铁。5 所选电动机转速约为9101000r/min。6 批量条件：大批量生产。7 制造条件：一般制造条件，中型工厂生产。二 设计内容1 设计方案的选择与计算。2 总体结构的设计，成套图纸及说明书。三 设计关键1 选择合适的主轴及主轴箱、合适的夹具和工作台的液压转动装置。2 设计适合中型工厂生产的零部件。3 必须保证产品的精度和经济性。四 设计要求（一）运转定性1 轴承有一定的润滑性。2 主要零部件不易损坏。3 对提升线速度有一定的要求。4 环境的机械传动平稳，支撑零件具有足够的刚度，无明显的振动。（二）无害性1 工作时噪声低于标准规定的水平。2 轴承无漏油现象。3 尽量减少各种振动和冲击。（三）技术经济性1 结构简单，减轻自重，减少制造成本，系列化。2 采用较高的传动系统。（四）结构工艺性1 无特殊加工的零部件。2 结构易于拆装，运货。（五）造型艺术性1 外观造型新颖。2 尺寸比例符合美观规律。3 外观，结构，材料的选择和表面处理协调。（六）设计规范性 1 零部件尽量采用标准件。 2 技术参数符合优先数系。第二章 夹具设计2.1 组合机床夹具概述 “工欲其善，必先利其器”这是我国劳动人民在生产斗争中对工具重要性所作的结论。在现代化生产中，工具（工艺装备）的作用也是如此。在机械制造工业中，为了达到保证产品质量、改善劳动条件、提高劳动生产率及降低劳动成本的目的，在工艺过程中，除机床等设备外还大量使用着各种工艺装备。它包括夹具、模具、刀具、辅助工具及其测量工具等。因此，广义地说，夹具是一种保证产品质量并便利和加速工艺过程的一种工艺装备。不同的夹具，其结构形式、工作情况、设计原则都不同，但就其数量呵生产中所占的地位来说，应该以机床夹具为首。机床夹具设计使工艺准备工作的重要内容之一。夹具设计的质量对生产率、加工成本以及生产安全等都有直接的影响，为此设计夹具时应考虑以下几个方面的基本原则呵要求。 1、能保证工件的加工要求。保证加工质量时设计时首要考虑的要求，即必须稳定地达到工序图上所规定的加工精度和表面粗糙度。这主要有所设计的定位装置（有时要结合夹紧一起考虑）来保证。2、能提高加工效率。所设计的夹具结构在生产批量相适应的条件下，应尽量采用夹紧可靠、快速高效的夹紧机构与传动方式以缩短辅助时间提高劳动生产率。3、有利于降低成本。在保证加工质量和效率的前提下，夹具结构应力求简单。尽量采用标准元件和组合元件，专用零件的结构工艺性要好，制造容易，可缩短夹具制造周期、降低工件的生产成本。4、夹具操作要安全方便。夹具结构中必要时要考虑安全防护装置(含防屑、防尘、防油及噪音污染等)；良好的排屑措施、滑润方式以及操作维护方便等要求。5、考虑夹具的适应性。在满足所要求的加工质量条件下，有时应考虑产品近期的发展，品种增多的要求，适当扩大夹具的适应能力，使夹具具有一定的通用型、也是夹具设计经常需要主意的问题之一 夹具是组合机床的重要组成部件，是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计的。它是用于现实被加工零件的准确定位，夹压，刀具的导向，以及装卸工件时的限位等等作用的。 组合机床具具和一般的夹具所起的作用看起来好像很接近，但其结构和设计要求却有着显著的区别。组合机床夹具的结构和性能，对组合机床的配置方案的选择，有很大的影响。下面介绍一下组合机床夹具的一些主要特点。（a） 一般的机床夹具是作为机床的辅助机构设计的，而组合机床机床夹具是机床的主要组成部分，其设计工作是整个组合机床设计的重要部分之一。（b） 组合机床家具和机床其它部分有极其密切的联系：如回转或移动工作台，回转鼓轮，主轴箱，刀具和辅具，钻模板和托架，以及支撑部件等等。正确地解决它们之间的关系，是保证组合机床的工作可靠和使用性能良好的重要条件之一。而且夹具的结构也要按这些部件的具体要求来确定。如在液压驱动的立式回转工作台机床上的夹具，其夹压系统就可以采用液压作为动力；而在卧式鼓轮机床上的夹具，则多采用电气机械的加紧方式。（c） 由于组合机床常是多刀，多面和多工序同时加工，会产生很大的切削力和震动。因此组合机床夹具必须具有很好的刚性和足够的加压力，以保证在整个加工过程中工作不产生任何位移。同时，也不应使工件产生不容许的变形。（d） 组合机床夹具是保证加工精度（尺寸精度、几何精度和位置精度等）的关键部件，其设计、制造和调整都必须有严格的要求，使其能持久地保持精度。（e） 组合机床夹具应便于实现定位和夹压的自动化，并有动作完成得检验信号；保证切削从加工空间自动排除；便于观察和检查，以及在不从机床上拆下夹具的情况下，能够跟换易损件和维护调整。此外，组合机床夹具和一般的组合夹具不同，组合夹具是在万能机床上为了完成某一道工序的加工，用一些标准的和通用的元件组装成的定位夹压装置。用完后，可用这些元件重新组装成新的夹压装置。而组合机床夹具则是以部分的通用元件加上专用件组成的专用夹具，它不便于改装。 按结构特点，组合机床夹具分为单工位和多工位夹具两大类。单工位夹具是指工件在一个工位上完成加工工序的机床夹具。按被加工零件的结构和加工要求，单工位夹具有固定的，带滚动和浮动滚道的，带水盆和小车（或拖板）等形式。多工位组合机床夹具是指工件在几个工位上顺序或平行顺序加工的机床夹具。按移位方式它又分为：固定是多位夹具、回转夹具、移动工作台夹具、回转工作台夹具和回转鼓轮夹具等。 2.2 加工工件简图及工艺分析夹具的设计依据的是工件的加工步奏和具体要求，对工件工艺的具体了解是设计夹具的前提也是重要的依据，因此在设计夹具前应首先分析零件的作用、结构特点、材料及毛坯制造精度及零件的技术要求，深入分析设计任务书和工序简图上所提出的加工要求和设计要求，该工序在整个工艺过程中与前后工序的关系，所采用的切削用量，分析所规定要求的合理性现将工件的加工过程分析如下：零件图如下所示： 图21，加工零件图 本次所设计机床的目的是为了加工本工件上的16个小孔，其中8个大孔的直径为3mm,8个小孔直径为2。5mm.加工孔的工序应排在中心孔的精加工之后，而且加工精度不要求过高。由于加工孔的精度不高，所以只采用钻孔的方式即可，而不必才用钻、扩、绞相结合的方式，这样就大大降低了设计机床的难度，然而由于孔的间距较小，不可能采用多头钻的方式，因此在某种程度上来说又增加了所设计机床的难度，为了达到设计的目的和要求，我们小组几人在一起研究决定将机床设计为多工位回转式组合机床的形式。根据孔的加工大小的不同和位置的限制，采用2个动力头，每个动力头上都装有跨4个工位的主轴箱，每个工件都要经过8个工位才能完成全部孔的加工，这样就避免了孔间距过小的限制，在回转工作台上装有10个手动夹具，工件以其中心孔和一端面定位。2.3 定位方案设计在组合机床上加工时，必须使被加工零件对刀具及其导向保持正确的相对位置，这是靠夹具的定位支撑系统来实现。定位支撑系统除用以确定被加工零件的位置外，还要承受被加工零件所受的力.通过对工件的分析，8个小孔的中心所在的圆和8个大孔的中心所在的圆为同心圆，而且钻孔的加工排在中心孔的精加工之后，为了使工件能够很好的定位而且保证所有的孔的具体位置符合设计要求，并保证工件的定位原则，结合工件的特点采用一面一孔的定位方案来限制工件的5个自由度，具体分析如图所示：采用一面一孔的定位方式消除了工件的5个自由度，确保了工件的具体位置，但如何保证夹具和孔的配合，以及工件的装卸问题呢？基于自己的总结和查阅的一些资料，比较了所有的中心定位夹具，最后决定采用碟形弹簧片来夹紧心轴，碟形弹簧片如图所示： 碟形弹簧片由于它的特殊结构，当它承受到一定力的时候便会径向胀开而将工件定心并加紧，从而确保了工件的加工精度，并且方便工件的装卸实现了机床的高效率从而达到了设计的要求。2.4 加紧方案设计在组合机床上加工时，工件依靠夹具上的定位支撑系统，获得刀具及其导向的正确相对位置，还要依靠夹具上的加紧机构，来消除工件因受切削力和工件自重的作用而产生的位移或震动，使工件在加工过程中能继续保持定位所得到的正确位置。加紧机构通常由三个部分组成：加紧动力部分、中间传动机构和加紧元件。这三部分起着不同的作用：加紧力部分用于产生力源，并将作用力传给中间传动机构；中间传动机构能够改变作用力的方向和大小，即作为增力机构，同时能产生自锁作用，以保证在加工过程中，当力源消失时，工件在切削力或震动作用下仍能可靠加紧；加紧元件则用以承受由中间传动机构传递的加紧力，并与工件直接接触而执行加紧动作。但是，并非全部加紧机构都具备上述三部分，有时可能缺少其中的某一部分，例如手动机构往往就很简单。组合机床夹具的加紧机构，就其加紧特性而言，可以分为直接加紧机构和自锁加紧机构两大类。如果按加紧动力的来源区分，可以分为手动加紧机构和自动加紧机构，在自动加紧中，又有气动加紧、液压加紧、自动扳手加紧和弹簧加紧等机构。设计夹具机构时，应满足的要求如下：（1） 保证加工精度 加紧机构应能保证工件可靠地接触相应的定位基面，加紧后不破坏工件的正确位置。加紧后工件在加工削过程中，不应由于切削力的作用而产生位移和晃动。为此，必须保证加紧机构能产生足够的加紧力，同时还要求具有较高的刚性。由于组合机床通常都是多面多刀同时加工的，夹具往往在较大的切削力作用下工作，提高加紧机构的刚性，是十分重要的。加紧工件时，不应破坏工件的以加工表面，也不应引起工件过大的变形，加紧机构应力求使工件加紧稳定和变形较小，为此，应当正确的选择加紧部位和设置辅助支撑等。（2） 保证生产率 加紧机构应当具有适当的自动化程度，加紧动作要力求迅速。（3） 保证工作可靠具有自锁功能 加紧机构除了应当能产生足够的加紧力外，通常还要求具有自锁性能，以保证它的工作可靠性。（4） 结构紧凑简单 在保证加工精度、满足生产率要求和工作可靠性的原则下，加紧力应越小越好，这样可以避免使用庞大而复杂的加紧加紧机构和减小加压变形。（5） 操作方便，使用安全 由于组合机床生产率高，操作比较频繁，因此加紧机构应当操作方便省力，采用手动加紧机构时操作力通常不应超过810公斤。鉴于以上设计加紧机构的要求，考虑到所夹工件太小，不适合自动加紧，因此采用手动加紧的方式。 2.5 夹具体方案设计夹具体时夹具的基础件，它既要包夹具的各种元件、机构、装置连接成一个整体，而且，还要考虑工件装卸方便以及夹具与机床的连接方式。因此，夹具体的形状和尺寸，主要取决于夹具各组成件的分布位置，工件的外形轮廓尺寸以及加工的条件等。在设计夹具时应满足以下一些基本要求：（1） 应有足够的刚度和强度。加工工件时，为了防止在切削力、夹紧力等外力的作用下，夹具产生不允许的变形和振动，夹具体应具有足够的壁厚，刚性不足处可适当增加加强筋。（2） 力求结构简单、重量轻。夹具体的外形一般尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，应特别注意其结构工艺性。（3） 应便于排除切屑。加工过程中为了防止切屑聚积，影响工件的正确定位和夹具的正常操作，因才在设计夹具体时应考虑切屑的排除问题。（4） 在机床上的安装应稳定可靠。对于固定在机床上的夹具，应该使重心尽量低；对于不固定在机床上的夹具，则重心和切削力作用点应落在夹具体的作用范围之内，重心越高夹具支承面积越大。为了使夹具安装稳定可靠，夹具体底面中部通常挖空。对于翻转或移动式夹具体，应在夹具体上设置手柄或手扶部件，以便于操作。对于大型夹具，在夹具体上应设置吊环螺栓或者起重孔，以便于吊运。（5） 应具有良好的结构工艺性和经济性。夹具体上有三个重要的表面，直接影响夹具的装配精度，即夹具体底面，固定定位元件和引导装置的表面，以及夹具安装时的校正基面。在加工这些表面时，通常是以夹具底面作为定位基准，因此在考虑夹具体的结构时，应便于达到这些表面的加工要求。在夹具体上供安装各种元件的表面，一般应铸出35mm的凸台，以便于减少加工面积。综合以上考虑和分析，结合钻孔的要求，具体夹具设计如下所示： 由夹具草图分析，要使工件易于装卸工件和夹具的定位部分应当采用间隙配合的原则，当卸工件时只要将旋转螺母便可减少碟形弹簧片的变形，从而撤销对工件的定位，就可以很容易的将工件取下，当装工件时由于工件和定位系统采用的是间隙配合，很容易将工件装到夹具上，这是旋转螺母使压紧套压紧碟形弹簧片，使弹簧片径向胀开从而将工件定心并加紧。 2.6 夹具的具体设计通过对工件的具体分析和夹具加紧的要求，工件在加工时要承受刀具旋转所带来的扭矩的作用，为了实现对工件的加紧，必须施加一定的轴向力的作用，通过以上的分析可知，工件所受到的扭矩的大小为M=594.4Nmm,为了传递这样大的扭矩，根据碟形弹簧片的计算公式得需要施加的轴向力Q为：式中 M所需传递的转矩（N）； D工件定位基面的直径（mm）； 装夹表面的摩擦因数； 碟形弹簧片锥面半角（）; K安全系数；现取安全系数K=1.5。装夹表面的摩擦系数=0.3工件定位基面的直径D=12mm。则根据公式计算得：根据以上计算初选碟形弹簧片的数量和尺寸如下表所示：形式和序号d(mm)D(mm)d1（mm）D1(mm)t(mm)A(mm)B(mm)a(mm)161271190.51010130根据尺寸可画出弹簧片的具体图如下所示： 通过对夹具受力的分析根据力的大小现计算夹具的最小直径：选择夹具材料为45钢。根据查表可知45钢的许用应力大小为=216MP根据公式=N/A得A现根据工件所承受的转矩进行计算：已知工件的许用剪切力为=128根据公式求根据公式可知所要求的夹具的最小直径相当小在这里为了适应工艺的要求并考虑到实际的情况，我们选择工件最小的直径为4mm。现对工件的具体设计如下：心轴体：压紧套：2.7 定位误差分析在批量生产中是采用调整法加工，在不考虑磨损、多次换刀误差及工艺系统受力变形和热变形的情况下，可以认为加工表面的位置是不变的。因此，定位误差实际上是由于工序基准的位置变化引起的，即定位误差是工序基准在加工尺寸方向上的位置变动量（）。定位误差太小，说明定位精度高，加工要求容易保证，但会提高定位基准和定位元件的制造精度，并会增加组装困难，所以定位误差应合理。一般情况下，定位误差与相应尺寸应满足下面不等式：因为所加工工件是在板状工件上加工均布的10个大孔3和10个小孔2.5，工件以底平面及定心和定位孔为定位基准。孔的孔是由刀具尺寸保证的，加工的工序基准是工件孔的轴线，因为是用定心与工件中心孔配合实现在和方向上的定位，定心也是定位基准。尽管工序基准与定位基准重合，但因中心孔和定心的直径都有制造误差，所以工序基准在和方向的位置仍然是变化的，其起最大变动量即为工件的定位误差，即 所以工件定位良好第三章 回转工作台设计3.1 回转工作台概述1用途分度回转工作台是多工位组合机床的一种输送部件，它将被加工工件从一个工位转换到另一个工位。通常一个工位用作装夹工件，其他几个工位同时对工件进行加工，因此，机床的生产率较高，一台组合机床相当于一条圆形自动线，而且占地面积较小，其结构比自动线简单。因此，回转台式多工位组合机床在组合机床中占有相当大的比重。近年来国外发展了行星传动分度回转工作台。被加工工件在一个工位上装加后，工件可绕着工作台轴线作圆周方向输送，输送到各工位后，根据工艺要求，在工作台分度转位的过程中，使工件绕夹具轴线回转，被加工工件的各面可以依次朝外接受各工位上的动力部件加工。这样的一台多工位组合机床，除了可以从被加工工件的顶面和朝向动力部件面进行加工外，还可对多达五个面进行加工，扩大了组合机床的应用范围。目前这种回转工作台在我国尚未形成通用部件。2分类 （1） 按传动方式可分为：机械传动，液压传动，气压传动，气、液联合传动和行星传动的回转工作台。 （2） 按定位方式可分为：圆柱销或菱形销定位，圆锥销定位，反靠定位，齿盘定位和钢球定位等几种。 不同的定位方式其结构不同，能达到的定位精度也不同。定位精度是分度回转工作台的主要技术性能指标。设计组合机床时，应根据被加工工件的精度要求，按经济合理的原则选择分度回转工作台的定位方式。 分度定位精度高，定位刚性好，分度所需时间短，精度保持时间长，工作安全可靠是对回转工作台的要求。在上述定位方式中，钢球定位的回转工作台，具有分度精度高，定位刚度好等优点，目前我国尚未形成通用部件。我国现在回转工作台通用部件中，以齿盘定位回转工作台技术性能最优。 3.2 回转工作台方案设计 由于回转工作台的形式多种多样，综合考虑到所设计的任务和要求，经过自己实习所总结的经验，和自己所掌握的一些资料，结合所加工零件的实际情况，决定使用液压传动方式。 设计回转工作台首先应当考虑到回转工作台夹具。现对回转工作台夹具做些简单的介绍，回转工作台夹具是工件绕垂直轴作回转运动的多工位机床夹具。这类夹具多用于中小工件的多面多工序加工，在每一个工位上可安装一个或几个工件。同时在夹具上还设有专门的装卸工位，使装卸时间与机动时间相重合，提高机床生产率。 这种夹具通常是由回转工作台和专用的小夹具组成。小夹具在上面以做了详细的论述，现对回转工作台作详细论述，首先考虑到回转工作台的分度和定位。回转工作台的分度和定位有液压和机械两种传动方式，大型回转工作台的转盘直径有800、900、1000、1120、1250、1400毫米六种规格，工位数为2、3、4、5、6、8、10、12八种，小型回转工作台的转盘直径有500、600、700、800毫米四种规格，工位数为3、4、5、6、8、9、10、12八种。根据所加工零件的特点，选择回转工作太的转盘直径为500mm，工位数为10。 设计时应正确选用回转工作台夹具的方案设置，除此之外对于如何布置小夹具应当注意下列问题。（a） 合理布置小夹具，力求选用较小直径的转盘，也就是选用小规格的工作台。（b） 小夹具在转盘上一般采用圆柱销定位，转盘上的圆柱销孔应在坐标镗床上加工，以便于机床总装和检查精度。安排小夹具时应考虑与工作台定（c） 位机构的关系，力求使精加工工位放在工作台定位机构的附件，这样有利于提高机床加工精度。（d） 相邻小夹具间的距离不宜太小，以免妨碍切削和冷却液的排除。（e） 需要时小夹具的局部可超出工作台面，但但要检查与其它部件的尺寸关系，以免发生碰撞。当小夹具的回转中心与回转工作台的回转中心不同时，更要注意回转时的碰撞问题。（f） 在设计卧室机床的回转工作台夹具时，应尽量减少切向和不通过回转工作台中心的切削力，以免加工时产生振动。 以上是对回转工作台夹具掌握的一些情况为了满足上述要求，现对回转工作台作详细的方案设计： 结合加工工件的特点和所掌握的一些情况决定工作台选用带回转式油缸分度机构的环形工作台，为了实现精确的分度，本工作台采用齿轮分度的方式，由于回转工作台有10个工位，因此回转工作台每次旋转36度，而油缸每次旋转180度，中间采用齿轮传动的传动方式，所以传动比为根据所设计的特点和传动比的大小，采用二级传动的传动方式，初设传动比。第一级采用直齿轮传动的传动方式，第二级采用直齿锥齿轮的传动方式，具体传动方式如图所示： 图3-1传动图 3.2.1 齿轮传动设计 齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，型式很多，应用广泛，传递的功率可达近十万千万，圆周速度可达200m/s。 齿轮传动的主要特点有： 1) 效率高 在常用的机械传动中，以齿轮传动的效率为高。如一级圆柱齿轮传动的效率可达99%。这对大功率传动十分重要，因为即使效率只提高1%，也有很大的经济意义。 2）结构紧凑 在同样的使用条件下，齿轮传动所需要的空间尺寸一般较小。 3）工作可靠、寿命长 设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，工作十分可靠，寿命可达一、二十年，这也是其它机械传动所不能比拟的。这对车辆及在矿井内工作的机器尤为重要。 4）传动比稳定 传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。齿轮传动获得广泛应用，也就是由于具有这一点。 但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。 齿轮传动可做成开式、半开式及闭式。如在农业机械、建筑机械以及简易的机械设备中，有一些齿轮传动没有防尘罩或机壳，齿轮完全暴露在外边，这叫开式齿轮传动。这种传动不仅外界杂物极易侵入，而且润滑不良，因此工作条件不好，轮齿也容易磨损，故只易于低速转动。当齿轮传动装有简单的防护罩，有时还把大齿轮部分的侵入油池中，则称为半开式齿轮传动。，它的条件虽有改善，但仍不能做到严密防止外界杂物侵入。润滑条件也不算最好。而汽车、机床、航空发动机等所用的齿轮传动，都是装在经过精确加工而且封闭严密的箱体内，这称为闭式齿轮传动。它与开式或半开式的相比，润滑及防护等条件最好，多用于重要的场合 齿轮的主要失效形式有：1。轮齿折断 轮齿折断有多种形式，在正常工况下，主要是齿根弯曲疲劳折断，因为在轮齿受载时，齿根处产生的弯曲应力最大，再加上齿根过度部分的截面图编辑加工刀痕等引起的应力集中作用，当轮齿重复受载后，齿根处就会产生疲劳裂纹并逐步扩展致使轮齿疲劳折断。2齿面磨损 在齿轮传动中，齿面随着工作条件的不同会出现多种不同的磨损形式。这种磨损称为磨粒磨损。它是开式齿轮传动的主要失效形式之一。改用闭式齿轮传动是避免齿面磨粒磨损最有效的办法。3齿面点蚀 点蚀是齿面疲劳损伤的现象之一。在润滑良好的闭式齿轮传动中，常见的齿面失效形式多为点蚀。所谓点蚀就是齿面材料在变化着的接触应力作用下，由于疲劳而产生的麻点状损伤现象。齿面上最初出现的点蚀仅为针尖大小的麻点，最后形成了明显的齿面损伤。4齿面胶合 对于高速重载的齿轮传动，齿面间的压力大，瞬时温度高，润滑效果差，当瞬时温度过高时，相啮合的两齿面就会发生粘在一起的现象，由于此时两齿面又在作相对滑动，相粘结的部位即被撕破，于是在齿面上沿相对滑动的方向形成伤痕，称为胶合。5 塑性变形 塑性变形属于轮齿永久变形一大类的失效形式，它是由于在过大的应力作用下，轮齿材料处于屈服状态而产生的齿面或齿体塑性流动所形成的。塑性变形一般发生在硬度低的齿轮上；但在重载作用下，硬度高的齿轮上也会出现。塑性变形又分为滚压塑变和捶击塑变。滚压塑编是由于啮合轮齿的相互滚压和滑动而引起的材料塑性流动所形成的。（一） 直齿圆柱齿轮的传动设计1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1） 由于回转工作台所要求的精度不高故选用7级精度（GB1009588）2） 材料的选择，由机械设计第七版表101选择校齿轮材料为40Cr,调质硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢，调质硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。3） 选小齿轮齿数为Z1=20，大齿轮齿数为。2 按齿面接触强度设计 由机械设计第七版公式（109a）进行计算即：1) 确定公式内的各计算数值（1） 试选载荷系数为=1.3。（2） 计算小齿轮传递的扭矩 （3） 由机械设计第七版表107选取齿宽系数=1。（4） 由机械设计第七版表106查得材料的弹性影响系数（5） 由机械设计第七版图1021d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限；（6） 计算应力循环次数，由于机床回转工作台的旋转速度较低，因此循环次数也较低。（7） 由机械设计第七版图109查得接触疲劳系数，。（8） 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数s=1由机械设计第七版式（1012）得MPa 2） 计算：（1） 试算小齿轮分度圆直径 ，代入 中较小的值 （2） 计算齿宽b （3） 计算齿宽与齿高之比 模数 齿高 （5） 计算载荷系数 根据和7级精度，由机械设计第七版图108查得动载系数 直齿轮，假设.由机械设计第七版表103查得 由机械设计第七版表102查得使用系数； 由机械设计第七版表表104查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时， 将数据代入后得 由b/h=17.68，查机械设计第七版图1013得5；故载荷系数 （6） 按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径，由机械设计第七版式（1010a）得 （6） 计算模数m 3 按齿根弯曲强度设计由机械设计第七版式（105）得弯曲强度的设计公式为 1） 确定公式内的各计算数值 （1） 由 机械设计第七版 图1020c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限 。 （2） 由机械设计第七版图10 18查得弯曲疲劳寿命系数为，。 （3）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由 机械设计第七版式（1012）得 （4）计算载荷系数K （5）查取齿形系数 由机械设计第七版表105查得，（6） 查取应力校正系数 由机械设计第七版表105查得 ，。（7） 计算大、小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大2) 设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，所取模数应当大于0.99，为了符合设计要求，使精度更高，特选模数为1，小齿轮齿数为40，大齿轮齿数为100。这样设计的齿轮即满足了齿面接触疲劳强度和弯曲疲劳强度，又符合了设计要求确保了精度。4 几何尺寸计算1) 计算分度圆直径 2）计算中心距 4） 计算齿宽厚度取B1=20mm,B2=25mm.5验算 合适6，结构设计及绘制齿轮零件图：名 称代号备注(mm)模 数mm=1压 力 角分度圆直径d齿 顶 高齿 根 高全 齿 高h齿顶圆直径齿根圆直径中 心 距a齿数比 图3-2小直齿轮 图3-3 大直齿轮（二） 锥齿轮传动的设计1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）由于回转工作台所要求的精度不高故选用8级精度（GB1009588）2) 材料的选择，由机械设计第七版表101选择校齿轮材料为40Cr,调质硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢，调质硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。3） 选小齿轮齿数为Z1=20，大齿轮齿数为2按齿面接触疲劳强度确定传动的主要参数和尺寸。根据机械设计（北京理工大出版社）式（69）计算小锥齿轮分度圆直径 式中：（1） 取减速传动的齿数比；（2） 取齿宽系数；（3） 按机械设计（北京理工大出版社）表53查得使用系数 由机械设计（北京理工大出版社）图511（a），根据和齿轮悬臂支撑，查得。（4） 选小齿轮齿数为Z1=20，大齿轮齿数为；计算分锥角 ，（5） 计算当量齿数和重合度 由当量齿数、，按机械设计（北京理工大出版社）表5-4查得，。则重合度 （6） 由机械设计（北京理工大出版社）图512按8级精度和重合度查得齿轮载荷分配系数（7） 由机械设计（北京理工大出版社）式（530）计算接触疲劳许用应力 由机械设计（北京理工大出版社）图522查得由机械设计（北京理工大出版社）表58查得 由机械设计（北京理工大出版社）式（533）计算计算两齿轮的接触应力循环次数，设齿轮的寿命为15000小时，由于齿轮的转速较低取100r/min则 由机械设计（北京理工大出版社）表57可知，当时，查得寿命系数。两轮的接触疲劳许用应力为 将上述各数值代人上式得 锥齿轮模数，取标准模数m=1.5mm（8） 计算锥齿轮的主要几何尺寸： 分度圆直径 锥距R 齿宽3 校正齿面接触疲劳强度：（1）由齿轮尺寸计算值。小锥齿轮的平均分度圆直径 mm平均速度 根据和8级齿轮精度查机械设计（北京理工大出版社）图511（a）可查得 （2）由于两轮齿数没有变动，故其和值也无变动。 至此，可以看出由于值小于假设值，使齿轮齿面接触疲劳强度有较多的余量。若结构尺寸许可余量。若结构尺寸许可，就不必重新计算。4 校核齿根弯曲疲劳强度：校核应满足机械设计（北京理工大出版社）式（611）条件：式中（1）齿形系数根据当量齿数由机械设计（北京理工大出版社）图62查得和（2）重合度系数（3）齿间载荷分布系数（4）弯曲疲劳许用应力根据机械设计（北京理工大出版社）式（534） 由机械设计（北京理工大出版社）图523查得。由机械设计（北京理工大出版社）表58查得。由于两齿轮的弯曲应力循环次数均大于循环次数，故寿命系数=1。根据当量齿数、由机械设计（北京理工大出版社）图524查得相对应力修正系数，两轮的弯曲疲劳许用应力为 将上述各值代入机械设计（北京理工大出版社）式（611）得 5 确定锥齿轮的所有结构尺寸，和零件图：名称代号小齿轮大齿轮齿数齿数比2分锥角当量圆柱齿轮齿数当量圆柱齿轮齿数比4大端模数m1.51.5齿顶高1.51.5齿根高1.81.8分度圆直径d齿顶圆直径齿根圆直径锥距R齿宽b1010齿宽系数0.30.3齿顶角齿根角顶锥角根锥角分度圆弧齿厚s2.355图3-4 小锥齿轮 图3-5 大锥齿轮3.2.2 轴的设计 （一） 轴的概述 轴是组成机器的主要零件之一。一切作回转运动的传动零件，都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递，因此轴的主要功能是支撑回转零件及传递运动和动力。 按照承受载荷的不同，轴可分为转轴、心轴和传动轴3类。工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴。这类轴在各种机器中最为常见。只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴。心轴又分为转动心轴和固定心轴两种。只承受扭矩而不承受而不承受弯矩的轴称为传动轴。轴还可按照轴线形状的不同，分为曲轴和直轴两大类，曲轴通过连杆可以将旋转运动转变为往复直线运动，或作相反的运动变换。直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴两种。光轴形状简单，加工容易，应力集中源少，但轴上的零件不易装配及定位；阶梯轴则正好与光轴相反。因此光轴主要用于心轴和传动轴，阶梯轴则常用于转轴。（二）轴1的设计方案1.材料的选择对此回转工作台未提出特殊要求，功率不大，因此，选择常用的材料45钢，正火处理由机械设计（北京理工大出版社）表121查得，。2初步估算轴的直径 由机械设计（北京理工大出版社）表122按45钢查得C=110， 安装齿轮处的轴头直径 在这里取d=10mm.3.轴的结构设计为了装拆轴承齿轮方便，将轴设计成阶梯状。对于同一个轴上的两个轴承，通常选用同一型号，现暂取圆锥滚子轴承7302E内经为15mm，宽度是14.25mm,与轴承相配合的轴径取15mm,由机械设计手册中查得该轴承定位端面的轴肩直径应取为21mm。在这里齿轮与轴采用间隙配合，而轴承与齿轮之间应采用过盈配合的方式，齿轮与轴均采用平键连接的方式，其轴向固定采用轴肩，轴环，套筒及轴端挡圈。根据以上所述，现画出轴的结构草图：4。按疲劳强度的安全系数校核 （1）作轴的受力简图：（2）求作用在轴上的力轴传递的转矩T=5082N/mm齿轮上的圆周力： 齿轮上的径向力： （3）求轴承支反力 在zy平面内 由图可知 以B点为基点作受力分析 得 在zx面内 由图可知 以B为基点作扭矩分析 将数代入得（4）画弯矩图，和及合成弯矩图（5）画出扭矩图截面所受的弯矩M=7798.5（6）确定危险截面，并计算其应力由图可知第二个截面所受的弯矩和转矩较大 ，因此应校核这个平面。弯曲应力 扭转剪应力轴的材料为45钢，调质处理。由机械设计第七版表151查得，以上所述均小于查表所得值，均符合设计要求。6 轴零件图如下图所示：（二） 轴2的设计方案1 材料的选择对此回转工作台未提出特殊要求，功率不大，因此，选择常用的材料45钢，正火处理由机械设计（北京理工大出版社）表121查得，。2初步估算轴的最小直径 由机械设计（北京理工大出版社）表122按45钢查得C=110， 安装齿轮处的轴头直径 在这里取d=10mm. 3 。轴的结构设计 为了装拆轴承齿轮方便，将轴设计成阶梯状。对于同一个轴上的两个轴承，通常选用同一型号，现暂取圆锥滚子轴承7302E内经为15mm，宽度是14.25mm,与轴承相配合的轴径取15mm,由机械设计手册中查得该轴承定位端面的轴肩直径应取为21mm。在这里齿轮与轴采用间隙配合，而轴承与齿轮之间应采用过盈配合的方式，齿轮与轴均采用平键连接的方式，其轴向固定采用轴肩，轴环，套筒及轴端挡圈。轴的结构设计草图如下所示： 4。轴的校核 根据轴的弯曲疲劳强度和轴的扭转强度进行校核轴完全符合设计要求。5轴具体零件图如下图所示：3.3 液压系统的设计 由于机床的回转工作台的分度受到液压系统的控制，因此在这里做一些简单的介绍 液压系统是组合机床及其自动线的重要组成部分。液压系统与机械、电气相配合，实现机床或自动线的自动工作循环，液压系统设计的是否合理，直接影响机床和自动线的工作性能。因此，对组合机床及其自动线的液压系统的设计方法和原则加以探讨是很必要的。当然液压系统的性能的优劣，不仅与液压系统有关，而且与所有的液压元件有密切的关系。液压系统应能满足工作部件对力、速度和方向的要求。在一个工作循环的每个工步中，对力、速度和方向这三个参数不仅有量的要求，而且有质的要求。要使一个液压系统实现所要求的工作循环，保证所要求的工作性能，方法是多种多样的。所以应根据具体情况确定液压系统的具体方案。3.3.1 液压传动的回路 一个复杂的液压系统，往往是由一些简单的液压回路组合而成的。所以在设计液压系统时，往往要根据对液压装置的动作和性能的要求，选用一些经过实践考验的基本回路，在设计一些专用的回路和专用元件，就能组成一个完整的系统。现根据设计所要求将所设计的液压回路如下所示： 液压油通过液压泵进入液压回路通过单项阀进入换向阀从而实现对回转工作台的控制。而换向阀的换向是靠挡铁来实现的，详细论述见总体设计方案。（一） 液压缸的选择 一个液压系统，不仅要将输入的机械能转化为液体的压力能，还必须将液体的压力能重新转化为有效的输出功。实现后一个转换的装置称为液动机。 液动机按其运动方式可分为往复式（如油缸）和旋转时（如液压马达）两大类。在组合机床液压系统中，油缸的应用最为广泛，液压马达正被越来越广泛的应用。 按运动方式的不同，油缸可分为往复式油缸和回转式油缸。往复式油缸按液压力作用的方式可分为双作用式和单作用式；按其结构又可分为双活塞杆式、单活塞杆式、复合式和伸缩套筒式等。 在组合机床液压系统中，油缸用于实现动力头或滑台的工作进给、工件的加紧、自动线中零件或随行夹具的输送、鼓轮的回转、回转台和转位台的回转等。动力头或滑台的工作进给、工件的加紧、零件或随行夹具的输送大多采用双作用单活塞杆式油，而鼓轮的回转、回转台和转位台的回转等，大多采用齿条式油缸。 1。进给油缸的选择 根据设计的特点为了实现对回转工作台的精确分度，比较了多种由缸，对其性能和特点有了一定的了解，最后决定选用一种步进式油缸。这种油缸的特点是，不但传动轴可以转动，而且缸套也可以根据需要传动，所以这种油缸可以实现同方向的，步进式的传动。这种油缸的工作原理为如图所示，当油从A孔通入压力油时，摆动快2带动传动轴顺时针转动。当摆动快2碰到定位快5后，转动停止。传动轴转角为180度，经齿轮变速，回转工作台相应的回转一个工位。当回转工作台加紧后，定位活塞4撤除定位。这时。由B孔通入压力油，由于工作台加紧，传动轴不能转动，所以定位快5带动缸套3顺时针转动，转动180度后停止，在用活塞4定位，为传动轴的下次回转做好准备。具体如图所示： 油缸的钢筒一般用无缝钢管（2045号钢）制成。在工作压力较低时时，也可以采用高强度铸铁。活塞、油缸盖、支架的材料一般采用高强度铸铁。活塞杆的材料为45号钢。油缸筒内壁应经珩磨或滚压加工，光洁度应达到9级以上，钢孔的几何形状应准确，活塞杆的工作表面必须经高频淬火后进行磨削加工，光洁度应达7级以上。油缸的活塞和缸孔之间是靠密封件来密封的，因而配合较松，所以对尺寸精度的要求也比滑阀副低。缸孔与活塞的配合一般为，活塞杆导向孔与活塞杆的配合为。油缸常用于驱动具有较高速度和较大质量的部件，所以惯性力较大，在停止时易于产生冲击。为了消除或减少冲击，需要采取适当的制动和缓冲措施。有些制动和缓冲装置是设置在油缸内的。在油缸中实现制动和缓冲的方法主要有：1 应有环状间隙实现制动缓冲；2 应用节流阀和单向阀实现制动缓冲；3 多油孔式缓冲。 由于所设计工作台所要求的动力不大，在这里选步进式油缸的功率不应太大，否则将会带来很大的冲击和振动，选活塞直径D=40mm，活塞杆直径取20毫米，油缸的压力取32公斤力/厘米，油缸流量Q=0.32升/分 则回转油缸的输出扭矩为 角速度的计算公式为： 弧度/秒 2 定位、加紧液压系统 （1）。对组合机床和自动线的定位、加紧装置的动作要求 一般定位、加紧装置均要求先定位，后加紧。因为未定好位就加紧就不可能保证加工精度并会损坏定位装置。因此，液压系统应保证定位、加紧的顺序性。在加工过程中应保证工件不能有移动，以避免损坏刀具或破坏工件，因此，应保证有足够的加紧力；但对于一些易变形的工件（例如壳体件），又要求加紧力不要过大（尤其是在精加工时），否则就会影响加工质量，所以加紧力应调节适当。为了使动力部件在工件被加紧后再开始切削加工，所以在定位、加紧液压系统中一
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