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ZXH54 型铣槽机 分度 部件 设计 说明书 CAD

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上海工程技术大学毕业设计（论文） ZXH54型铣槽机分度箱部件设计引 言目前国内针织横机针床加工效率低，前、后针床针槽不能在同一台机器上完成加工，从而造成宽度不匀，影响针床质量。为此须研制新型针床加工专用母机，使该机能用多个加工工位同时完成多副针床的加工，且能使前针床、后针床在同一台机器上完成加工，从而成倍提高产量与质量。ZXH54型针板铣槽机是一种典型的组合机床，因此它也就具有组合机床的一切特征。一、组合机床概述1-1 组合机床及其特点组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。它能够对一种(或几种)零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序，生产效率高，加工精度稳定。组合机床与通用机床、其他专用机床比较、具有以下特点：(1)组合机床上的通用部件和标准零件占全部机床零，部件总量的70-80%，因此设计和制造的周期短，投资少，经济效果好。(2)由于组合机床采用多刀加工，并且自动化程度高，因而比通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低。(3)组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，又有专门厂成批制造，因此结构稳定、工作可靠，使用和维修方便。(4)在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置等，加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不高。(5)当被加工产品更新时，采用其他类型的专用机床时，其大部分部件要报废。用组合机床时，其通用部件和标准零件可以重复利用，不必另行设计和制造。(6)组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模的生产需要。组合机床常用的通用部件有：床身(侧底座)、底座(包括中间底座和立柱底座)、立柱，动力箱、动力滑台，各种工艺切削头等。对于一些按顺序加工的多工位组合机床，还具有移动工作台或回转工作台。动力箱、各种工艺切削头和动力滑台是组合机床完成切削主运动或进给运动的动力部件。其中还有能同时完成切削主运动和进给运动的动力头，而只能完成进给运动的动力部件称为动力滑台。 固定在动力箱上的主轴箱是用来布置切削主轴，并把动力箱输出轴的旋转运动传递给各主轴的切削刀具，由于各主轴的位置与具体被加工零件有关，因此主轴箱必须根据被加工零件设计，不能制造成完全通用的部件，但其中很多零件(例如：主轴、中间轴、齿轮和箱体等)是通用的。床身、立柱、中间底座等是组合机床的支承部件，起着机床的基础骨架作用。组合机床的刚度和部件之间的精度保持性，主要是由这些部件保证。移动的或回转的工作台是多工位组合机床的主要部件之一，它起着转换工位和输送工件的作用，因此它们的直线移动和回转运动的重复定位精度直接影响组合机床的加工精度。除了上述主要部件之外，组合机床还有各种控制部件，主要是指挥机床按顺序动作，以保证机床按规定的程序进行工作。组合机床的通用部件，绝大多数已由机械工业部颁布成国家标准，并按标准所规定的名义尺寸、主参数、互换尺寸等定型，各种通用部件之间有配套关系。这样，用户可根据被加工零件的尺寸、形状和技术要求等，选用通用部件，组成不同型式的组合机床，以满足生产的需要。1-2、组合机床分类和基本配置型式组合机床有大型组合机床与小型组合机床两大类，它们不仅在体积和功率上有大小之别，而且在结构和配置型式等方面也有很大差异。大型组合机床的配置型式可分为三大类：一、具有固定式夹具的单工住组合机床这类组合机床夹具和工作台都固定不动。动力滑台实现进给运动，滑台上的动力箱(连主轴箱)实现切削主运动。根据动力箱和主轴箱的安置方式不同，这类机床的配置型式有以下几种。(1)卧式组合机床(动力箱水平安装)；(2)立式组合机床(动力箱垂直安装)；(3)倾斜式组合机床(动力箱倾斜安装)；(4)复合式组合机床(动力箱具有上述两种以上的安装状态)。1-3、组合机床的工艺范围组合机床可完成的工艺有铣平面、刮平面、车端面、钻孔、扩孔；镗孔、铰孔、攻丝、倒角、惚窝、钻深孔、切槽等。随着综合自动化技术的发展，组合机床可完成的工艺范围也在不断扩大，除了上述工艺外，还可完成车外圆、车锥面、车弧面、切削内外螺纹、液压孔、技削内外圆柱面和平面、磨削、抛光、衍磨，甚至还可进行冲压、焊接、热处理、装配、自动测量和检查等。二、ZXH54型铣槽机分度箱部件分析凸轮分度箱是ZXH54型铣槽机的主要部件，它是保证铣槽精度，提高产量与质量，实现自动分度的关键。所以，在对凸轮分度箱提出设计方案前，有必要了解凸轮机构的设计。一凸轮机构的概述（一）凸轮机构及其类型凸轮机构一般是由机架、主动凸轮及从动件三部分组成的高副机构。从动件可作预期的往复移动或摆动，以及间歇的旋转（见图2-1）。图2-1 间歇旋转凸轮机构1、凸轮机构的基本类型凸轮机构有平面与空间之分。平面凸轮机构又可分为移动从动件盘形凸轮机构、摆动从动件盘形凸轮机构、移动从动件移动凸轮机构和摆动从动件移动凸轮机构。空间凸轮机构也有移动从动件和摆动从动件之分。本课题铣床专用分度凸轮机构属空间凸轮机构，故以下将对空间凸轮机构作详细解释。空间凸轮机构的基本类型及特点（见表2-1）表2-1 空间凸轮机构的基本类型及特点移动从动件圆柱凸轮从动件的运动平面与凸轮运动平面垂直圆锥凸轮从动件的运动平面与凸轮运动平面成一角度摆动从动件圆柱凸轮 这种圆柱凸轮是近似的，从动件的摆角不能太大环面凸轮 球面凸轮 从动件可以有较大的摆角2、凸轮机构的锁和方式为了使从动件和凸轮始终保持接触，可以采用力锁合或形锁合。力锁合是应用重力、弹簧力或流体压力等外力使从动件保持和凸轮接触。形锁合可用槽凸轮、凸缘凸轮、等径凸轮、等宽凸轮或共轭凸轮等来达到这个目的。本课题ZXH54型铣槽机采用的是槽凸轮，锁合方式为形锁合，具体方式如下图所示。这种锁合方式要求凸轮的尺寸较大，图a结构较简单，但为了使滚子在槽内不会卡住，必须要有间隙，不宜用于高速。图b采用两个滚子，可消除间隙，但制造困难些。图2-2 槽凸轮的形锁合（二）从动件的运动规律一般概念1、从动件的运动类型当凸轮转一转时，从动件作一次往复运动。设从动件为移动从动件。其位移为s、加速度a合时间t的关系见图2-3，有三种类型：类型 （图2-3a）双停歇运动（或升-停-回-停运动）。从动件在行程的两端都有停歇。类型 （图2-3b）无停歇运动（或升-回-升运动）。从动件在形成的两端都不听谢而作连续的往复运动。类型 （图2-3c）单停歇运动（或升-回-停运动）。从动件只在行程的起始端（或终止端）有停歇。图2-3 运动类型th 升程（推程）时间在选择从动件的运动规律时，对于这三种运动类型，应该有不同的考虑。如对双停歇运动来说，在行程两端的速度和加速度都应为零。对其它两种运动来说，在停歇端的速度和加速度应为零。在无停歇端的速度也为零，而加速度最好不等于零。这样，在推程和回程的衔接处，加速度过渡平滑，且可使最大速度和最大加速度等下降，这对受力情况和减少振动等都是有利的。2、无因次运动参数分析移动从动件的一个单向行程（推程），已知其位移s、速度v、加速度a和跃度j都是时间t的函数，相应为： （式1）用线图表示为图2-4 图2-4 运动线图3、运动规律的特性值及选择运动规律的原则运动规律的特性值是指无因此运动参数中的最大速度、最大加速度及最大跃度等。最大速度 运动着的从动件具有一定的动量。从安全考虑，应使动量小一些。为此，对于重载的凸轮机构，因从动件的质量大，应采用小的运动规律为宜。还影响到凸轮的受力和尺寸大小。采用小的运动规律，同样尺寸的凸轮，其最大压力角也小（等速运动除外）。反之，如果相同，则小的凸轮尺寸也小。最大加速度 因为惯性力等于实际速度乘以质量。故当无因此最大加速度愈大时，从动件的最大惯性力愈大。凸轮与从动件间的动压力也愈大。对于高速凸轮，更应选择值小的运动规律。最大跃度 跃度和从动件的振动关系较大。为了减小振动，应使值减小。值最小的运动规律是等跃度规律。另外，从动件的惯性力还可引起凸轮轴上的附加转矩。可以证明，它与加速度和速度乘积的最大值成正比。（表2-2）列出了各种不同运动规律的、值，可供合理选择运动规律时参考。一般来说，应该避免由于速度突变引起的刚性冲击。还应尽量避免由于加速度突变引起的柔性冲击。目前常用的有多项式运动规律和组合运动规律两大类。其中又有多种形式。从表中可见：预使、都最小的运动规律是没有的。这里相互有矛盾，因此应该根据不同的工作情况和力选择。下列原则可供参考。表2-2 凸轮机构各种运动规律比较表运动类型名称备注加速度线图形状说明加速度不连续运动等速1.00最小，但有刚性冲击，制造容易，可用于低速等加速、等减速2.004.008.00最小，因有柔性冲击，目前很少用余弦加速度（简谐运动1.574.933.88及扭矩小，但有柔性冲击，可用于低速双停歇运动等跃度2.008.0032.08.71很小，但由于大很少用3-4-5多项式1.885.7760.030.06.69特性值较好，常用正弦加速度2.006.2839.58.16适用于高速轻载，缺点是、较大双停歇运动改进梯形加速度2.004.8961.48.09小，适用于高速轻载，近来在分度凸轮中应用较多非对称改进梯形加速度=1.52.006.114.0795.942.610.116.74对弹簧设计有利改进正弦加速度1.765.5369.523.25.46及转距小，适用于中速中载，性能较好改进等速1.288.01201.467.15.73很小，扭矩小，适用于低速重载，也可用以代替等速运动，避免冲击无停歇运动余弦加速度1.574.9315.53.88用于无停歇运动中，这是一种很好的运动规律正弦加速度1.724.20与相应的双停歇或单停歇运动相比，各特性值都有所改善改进梯形加速度1.844.05改进正弦加速度1.634.48改进等速1.227.6848.24.69单停歇运动3-4-5多项式1.734.586.6740.022.54.965.61特性值较好，但值较大正弦加速度1.855.814.52与对应的双停歇运动相比，各特性值都有所改善。因此将双停歇运动规律用于单停歇运动是不恰当的（这里几种规律的加速段合减速段时间相同）改进梯形加速度1.924.684.21改进正弦加速度1.695.314.65高速轻载 各特性值大体可按、的顺序来考虑。改进梯形类型的值比较小，是较理想的一种运动规律。低速重载 各特性值大体可按、的顺序来考虑，故改进等速运动规律使比较理想的。中速中载 要求、等特性值都较小。正弦角速度规律较好。但较大，因此用改进正弦加速度或3-4-5次多项式运动规律也较为理想。低速轻载的凸轮机构，对运动规律的要求不严。而在高速重载的情况下，由于兼顾及有困难，故不宜采用凸轮机构。三、ZXH54型铣槽机凸轮分度箱设计方案分度箱是该铣槽机的关键部件之一。它的主要作用是使铣刀精确的定位，即保证被加工工件针床的槽距。根据设计的主要技术指标：分度范围：318N，分度精度：槽距误差0.03毫米，槽距累积误差为任意300毫米内0.10毫米。可见，该分度箱是一个要求精确定位的机械机构。在铣刀每铣完一根槽后，通过分度箱使铣刀移动一段距离，铣第二根槽。以此保证针板的槽距。在考虑了经济、精度等多方面因素后，决定使用凸轮机构。其优点：定位精度高；经济性好；性价比高。参 考 文 献1金航云.针织横机生产技术M.上海：科学技术出版社，1985.2戴曙主.金属切削机床M.北京：机械工业出版社，1995.3沈阳工业大学.组合机床设计M.上海：科学技术出版社，1991.4大连组合机床研究所.组合机床M.北京：机械工业出版社 ，1975.5章宏甲,黄谊主.机床液