0063-加工法蘭盤所用回轉工作臺設計

0063-加工法蘭盤所用回轉工作臺設計,加工,法蘭盤,所用,回轉,工作臺,設計 三、結構設計 由上面的工序分析可知，回轉工作臺北須有5個工位，裝卸工位、銑削工位、鏜削工位、鉆削工位、倒角工位 1、組合機床對分度回轉工作臺； ①提高分度定位精度和定位剛度，以提高分度回轉工作臺組合機床的加工精度 ②縮短分度回轉時間，以提高機床加工效率，但是要求分度運動平穩(wěn)以保證必要的回轉精度。 ③要求定位機構磨損小，以便長期地保持分度回轉工作臺的精度 ④結構簡單可靠、調(diào)整維修方便，經(jīng)濟合理。 2、分度回轉工作臺的動作 定位銷的拔出——工作臺臺面松開——工作臺臺面抬起——工作臺臺面回轉，分度并到位——定位銷插八并定位——工作臺臺面落下——工作臺臺面被夾緊； 回轉工作臺必須有兩個動作（1）上下升降運動（2）回轉運動 能夠?qū)崿F(xiàn)上下直線運動的機構 （1） 曲柄滑塊機構（2）液壓缸機構（3）凸輪機構等 曲柄滑塊機構、結構簡單運動平穩(wěn)，成本低，但曲柄滑塊機構的功率較小，而工作臺臺面的升降運動所需功率較大。 凸輪機構的優(yōu)點只要適當?shù)卦O計凸輪之廓曲線，使可使從動件獲得任意預期的運動規(guī)律，且機構比較簡單緊湊，易于綜合，但凸輪的制造比較復雜，制造成本較高，隨著計算機的出現(xiàn)，凸輪制造變得比較簡單，但凸輪之廓面與動件之間為點中縷接觸，故易于磨損，因此凸輪機構通常用于傳力不大的場合。 采用液壓缸的機構，便于實現(xiàn)電氣控制與自動化控制，工作平穩(wěn)，換向沖擊小，便于實現(xiàn)頻繁換向液壓元件易于實現(xiàn)系列化，標準化和通用化，便于設計和制造。 能夠?qū)崿F(xiàn)間歇回轉的機構　 （1）棘輪棘機構 （2）槽輪機構 （3）不完全齒輪機構 不完全齒輪機構的加工工藝較復雜，且從動輪在運動開始和修正時有較大的沖擊。 采用槽輪機構若要使槽輪轉一周，拔盤要轉1-5周，拔盤的轉動，需要一個原動機，若采用電動機，電動機的最低轉速為750r/min,要想將這樣的轉速降到需要的低時需要一個龐大的減速機構，從而增加了回轉工作臺的結構尺寸。 棘輪機構結構簡單，工作可靠，棘輪轉角的大小可以進行有級調(diào)節(jié)，常用于低速輕載下實現(xiàn)間歇運動工作臺面，只需要克服少量的磨擦力就中以進行回轉了。 棘輪棘爪回轉運動，采用齒輪機構來帶動，為了減小回轉工作臺的結構，不采用電動來作為原動機，否則需要增加一個減速機構。在相同功率的情況下，液壓傳動能量轉換元件的體積較小，重量較輕，因而采用液壓缸的直線運動來帶動齒條運動，從而來帶動齒輪的運動。 3、工作臺的分度與定位 （1）小型機械分度回轉工作臺 ① 機械分度回轉機構的結構 ②小型機械分度回轉工作臺的傳動 分度回轉工作臺的動作，是裝有蝸輪的同一根軸上的三個凸輪強制控制的 凸輪1——控制是位銷動作，并有曲柄銷拔動工作臺臺面轉動 凸輪2——控制工作臺面抬起和落下 凸輪3——控制夾緊和松開工作臺臺面的凸輪 凸輪的大小與形狀，有轉位的多少，時間的長短等因素來決定。 這種工作臺可根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍的要求，通過要換電動機軸上的皮帶輪來改變轉位時間。 這種工作臺只用一個電動機實再分度、定位抬起落下和夾緊松開等動作，動作可靠　，結構緊湊，但是定位銷容易磨損，磨損后影響分度精度。 （2）反靠定位分度回轉工作臺的結構 ①反靠定位機構采用面定位，消除了間隙，定位精度有所提高較圓柱銷定相比，并增加了工作中面的夾緊機構，工作臺剛性較好，這種系列回轉工作臺具有液壓和機械兩種驅(qū)動方式，回轉工作臺具有液壓機械兩種驅(qū)動方式，回轉工作臺部分是通用的，只是把傳動裝置部分設計成獨立設計部件，分為液壓傳動裝置和機械傳動裝置。 這系列分度回轉工作臺的動作循環(huán) 動力部件原位——工作臺花盤1抬起，自鎖銷脫開——花盤回轉——花盤反靠——工作臺夾緊，自鎖銷插上——動力部件工作循環(huán) ②反靠定位分度回轉工作臺的結構 　這個系列回轉工作臺部分和回轉裝置部分組成?；剞D工作臺部分，包括花盤，工作臺體、定位機構抬起頭夾緊裝置和自鎖裝置等部分，工作臺的定位塊是浮動的，當花盤回轉時，花盤上的定位銷端部的斜面壓下定位塊，定位銷轉過定位塊后，由彈簧將定位塊抬起，花盤反靠。定位銷反靠在定位塊上，在浮動定位塊2的后面兩邊有固定擋塊。 為了保證分度回轉，工作臺的分度定位精度，反靠定位完成訊號必須在反靠訊號開關和時間繼電器延時終了，同時有訊號發(fā)出，并且必須在工作臺夾緊完成后發(fā)出訊號。電動機的慢速飯靠回轉才能停止。 回轉工作臺的自鎖裝置，可保證在加工過程中定位位置不變，提高了回轉方向的剛性。 ③反靠定位分度回轉工作臺的缺點。 分度精度只能達到±7”精度再提高有困難，傳動機構等都在底座里。敞開性較差。使工作臺的調(diào)整維修較為困難，如工作臺反靠完畢的訊號，由微動開關和壓力繼電器聯(lián)合發(fā)出。微動開關易出故障，調(diào)整不便，另在反靠時產(chǎn)生撞擊。尤其是機械反靠時撞擊更明顯。 （3） 盤定位分度回轉工作臺 ① 齒盤的形狀與結構如圖所示。共有兩個齒盤，將上齒盤固定在回轉工作臺上，將下齒盤固定在工作臺的底座上，當回轉工作臺上升時，上下齒盤分開。工作臺開始回轉，回轉結束后工作臺下降，上下齒盤開始噬合。定位齒盤上齒數(shù)的多少和齒形的大小由轉位次數(shù)與工作臺的大小和工作臺的受力來決定。 ② 齒盤定位與分度回轉工作臺的特點 分度精度高，分度精度達到±3”，能用于加工高精度的工件 剛性較好，由于工作臺采用了齒盤定位且具有夾緊機構工作臺的承載能力和抗震性都較好。 分度節(jié)拍時間較短 結構簡單，維修方便，新系列回轉工作臺的零件少。而且所需的電氣元件和液壓元件數(shù)量也少。對管路的安裝，行程開關的性能都予以考慮，調(diào)整維修比較方便。 但齒盤要求精度高，制造比較困難，隨科技的發(fā)展，計算機的廣泛應用，數(shù)控機床等先進和高科技技術的應用與出現(xiàn)這種制造困難已不再是困難了。 4、轉位機構的設計 ① 采用不完全齒輪機構。將隨行夾具的軸上裝一個小齒輪，在大立柱上裝一個大的不完全齒輪。 因為回轉工作臺上共有5個工位，則隨行夾具在繞立柱72。后要轉動180。 且分度要求精確。 在大立柱上裝的不完全齒輪的輪齒安排在72。以內(nèi)且不完全齒輪的輪齒剛好是小齒輪數(shù)的一半。這樣就可以保證夾具在鏜完內(nèi)孔以后，工作臺上升旋轉72。后轉動180。 保證鉆孔的確定位置。 采用不完全齒輪進行轉位，精度較高，轉動平穩(wěn)，但在剛噬合時和分開時容易產(chǎn)生沖擊和撞擊且在其他的幾個工序中沒有自鎖機構。如果受到外力時就有可能產(chǎn)生轉動，而使隨行夾具與組合機床的相對位置不衡定，從而影響零件的加工。甚至使零件的加工無法進行下去。 ② 采用槽輪機構轉位 為了是得隨行夾具在其他的工序中有一個準確的加工位置，在轉位機構以外再增加一個自鎖機構。 為了減少機構的增加，使得結構減少，采用槽輪機構將轉位機構與自鎖機構濃縮成一體。在需要轉位的地方，裝上拔銷，使得隨行夾具進行轉位，其他的工序加工部分均采用止鎖弧，將隨行夾具進行自鎖。 槽輪機構，結構簡單，制造容易，運動平穩(wěn)且具有自鎖性能。 轉位機構需要轉位精度較高，單靠槽輪機構來進行，保證是無法達到的。 在轉位機構上也增加一個齒盤分度機構。來增加分度的準確性，且齒盤機構的剛性較好，又具夾緊功能，工作臺上的隨行夾具的承載能力和抗震性較好。 四、作整體裝配圖 （1）各個部件的計算。 ① 槽輪計算 止動輪R=300mm 止動輪周長C=2x300π=600π C/5=2X300π/5=120π R<120π/π=120 取R=110mm 1、 槽數(shù)：z=4 2、 槽間角2β=360。/z=360。/4=90。 β=45。 3、 槽輪每次轉位時曲柄的轉角： 2α=1B。-2β=180。-2X45。=90。 α=45。 4、 中心距a=220mm 5、 曲柄的相對長度 6.槽輪相對半徑 7、銳止凸弧張角 8、圓銷半徑 9、相對槽深： 10、槽輪輪轂相對直徑 12、圓銷個數(shù)j ＝2 ②棘輪中的圓柱螺旋壓縮彈簧計算 1、最大工作負荷Ra＝40kg 2、最小工作負荷P1=10kg 3、工作行程h =7mm 4、負荷種類為受交變負荷作用，次數(shù)103-105次為II類 5、彈簧的端部類型：端部并緊并磨平，支承為八圈 6、制造精度：主要參數(shù)的制造精度為2級 7、彈簧材料：65ＭＭ鋼絲 根據(jù)Ｐn查表得 d=3.5mm　彈簧絲直徑 Ｄ2＝20mm　彈簧中徑 t=6.58mm節(jié)距 Ｐn=41.295kg 最大工作負荷 Fn=2.197　最大工作負荷下單圈變形 Ｐd=18.758　單圈剛度 Ｌ＝62.8mm　單圈展開長度 Ｑ＝0.047　單圈重量 ８、彈簧要求剛度 9、有效圈數(shù) 10、彈簧實際剛度： 11、彈簧總圈數(shù) 12、自由高度 Ｈ。＝nt+1.5d =6.5×658＋1.5×3.5 48 圓整取標準值45 13、彈簧實際節(jié)距 14、工作極限負荷下的變形 取根所表［τ］III＝1.25［τ］II所以等于同樣規(guī)格彈簧的III類彈簧與最大工作負荷。 15、最大工作負荷下的變形 16、最小工作負荷大的變形 17、最大工作負荷下高度 18、最小工作負荷下高度 19、工作極限負荷下高度 20、展開長度： 21、細長比 故穩(wěn)定 ③立柱穩(wěn)定性的校核： 已知：d=60mm L=600mm 1、慣性半徑： 2、壓桿的柔度 u取1 λ＝80，不可以采用歐拉公式 壓桿為中柔度鋼桿 臨界應力 優(yōu)質(zhì)碳鋼：a取460　b取2.57 為增加壓捍的安全性取 安全系數(shù) 3、壓桿的穩(wěn)定許用力： 4、壓桿最大取載壓力： 故壓桿的穩(wěn)定性 ④齒條長度的計算　 齒輪的材料選擇45鋼，采用調(diào)質(zhì)處理，使其得到較好的綜合性能。 齒輪的轉速較慢2-3r/min，傳動比I=1因為采用了液奪系統(tǒng)為原動部與齒條的運動平穩(wěn)齒輪的　作也就比較平穩(wěn)，齒輪所承受的載荷為套與立柱之的磨擦力而套與立柱又是間隙配合，所以摩擦力很小，車入功章的需要也就很小 故：齒輪用8級精度 齒輪模數(shù)m取4 齒輪齒數(shù)z取60 齒輪與齒條相嚙合，就不再有小齒輪產(chǎn)生根切現(xiàn)象，因為小齒輪的齒數(shù)太少，當然如果大齒輪的齒數(shù)的取得過多，使得齒輪結構增長。 因工作臺共有五個Ｉ位 齒輪每次只需要專1/5轉則齒條齒數(shù) 齒條12個齒數(shù)的長度為： ⑤標準齒齒輪的幾何尺寸計算： 壓力角2＝20 分度圓直徑： 齒頂高： 齒根高： （Ｃ取0.25） 齒高　 頂隙： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 齒距： 齒厚： 齒槽寬： ⑥垂直液壓缸的選取 液壓缸的取大行程為30mm 上升的速度為5mm/s 啟動換向時間 動摩擦系數(shù)取0.1 靜摩擦系數(shù)取0.2 回轉工作臺的回轉臺面直徑Ｄ取1000mm 回轉工作臺的平均厚度為100mm 連同五套隨行夾具 工作臺上升時所受F=10kN 參考同類型組合機床，取液壓缸工作壓力為1MPa 圓整取標準直徑Ｄ＝125mm 圓整取標準直徑 d=90mm 液壓缸工作壓力為： 液壓缸的流量為： ⑦水平液壓缸的選取 立柆上的套與立柱是采用的間隙配合。在轉動時它們之間的摩擦力很小，從而齒車條的傳動也就很小，液壓缸所承受的水平推務也就很小。 一個輪齒的一齒高為 h=ha+hf=9mm 參考垂直液壓缸的進取可得：Ｄ2取80mm 2、根據(jù)各部件的計算，可得出各部件的尺寸，結合現(xiàn)先前的結構設計，作出總類圖（見裝配圖） 3、回轉分度工作臺的動作順序 ①垂直液壓缸上升，使得齒盤分開，工作臺面上升，隨行夾具下的上下齒盤也全都分開，隨行夾具隨工作臺面一起上升。 ②水平液壓缸動作，使得齒條運動，從而帶動齒輪運動，在為棘爪是用螺釘固定在齒輪上的所以棘爪隨齒輪一起旋轉，從而帶動棘輪旋轉而棘輪又是用螺釘固定在立柱上的套上的，套也隨著旋轉套與工作臺面固定在一起的工作臺面也就齒條的前進而產(chǎn)生旋轉，隨行夾具下面的槽輪與止鎖弧相嚙合時就使得隨行夾具不產(chǎn)生旋轉當隨行夾具運動到鏜與這間和倒角與拆卸工件工花之間時，因為凹槽與曲柄上的拔銷作和使得槽輪產(chǎn)生旋轉，槽輪與隨行夾具之間采用了鍵聯(lián)接使得隨行具產(chǎn)生了旋轉從而轉動180°。 ③垂直液壓缸下降，工作臺臺面因為自重也隨著液壓缸的下降一起下降。上下齒盤嚙合、夾緊，如果工作臺臺面旋轉時存在著一定的分度誤蓋上下齒盤相嚙合時會自動進行調(diào)整，隨行夾具如隨著工作臺面一起下降小齒盤也相互嚙合，如果槽輪機構轉位時存在著一定的轉位誤差時，齒盤嚙合時也會自動進行調(diào)整。齒條退回，從而勞動齒輪回轉，棘爪也隨著齒輪一起回轉，由于棘棘輪上的凸輪曲線弧與棘不后面的彈簧作用棘爪在曲線弧上滑動棘輪不動。液壓缸退回原位。 五、總體液壓設計　 為了使工作平穩(wěn)，操縱簡單，便于實現(xiàn)自動化，除拆卸工位外的其他四個工位都采用液壓滑臺作為組合機床實現(xiàn)進給運動的部件為了防止因為鉆孔時產(chǎn)生的軸向力太大而夾具的夾緊力不足從而產(chǎn)生工件的偏科，使得加工無法進行，增加一個輔助支承來，增加軸而剛性。為了使輔助支承運動平穩(wěn)，沖擊小，同時也為了便于實現(xiàn)自動化，決定輔助支承也采用液壓控制。 1、各個液壓缸的動作順序： ①垂直液壓缸上升——②水平液壓缸前進 ③垂直液壓缸下降——④水平液壓缸退回 ⑤輔助支承液壓缸上前頂工件 ⑥各個組合機床的滑壓臺快進。 ⑦各個組合機床的滑壓臺工進。 ⑧各個組合機床的滑壓臺快退，鉆孔專機快退時輔助支承液壓缸快退。 2、各個典型回路的參考 ① 為了防止立式液壓缸及材工作部件在懸空停止期間因自而自行不滑，或在下行運動中由于自重而造成失控超座的不穩(wěn)定運動，設置平穩(wěn)回路平衡回路中若無節(jié)流閥，運動部件下行時會因自重而超座運動，缸上腔出現(xiàn)其真空致使液控單向閥關閉，待壓力重建后才能再擴開，這會造成下行運動時斷時續(xù)和強烈振動的現(xiàn)象。 ②垂直液壓缸與水平液壓缸之間的動作是順序動作為了保證這兩個液壓之間準確的順充動作有必要設計一順充動作回路。 順序動作回路有行程控制與壓力控制 壓力控制回路，動作靈敏、安裝直接方便，但可靠性不高。當運動部件卡住或壓力較大脈動時誤動作不可避免，位置精度低，且只宜用于液壓缸數(shù)目不多負載變化不大的系統(tǒng)中。 行程控制的順序回路，換接位置準確，動作可靠，特別是行程閥控制回路換節(jié)平穩(wěn)，常用于對位置精度要求較高處。但行程閥需布置在缸附近，改變動作順序較困難，而行程開關控制的回路只需要改變變電氣線路的可改變順序。故應用較廣泛。1YA得電，缸A向右運動能動行程開關2使3YA得電，使缸A向左運動。觸動行程開關1使得4YA得電，使缸B向左運動。 ② 由于切削時切削為變化教小，而且是正負載。為了保證切削過程速度穩(wěn)定，決定采用調(diào)速閥進行節(jié)流調(diào)速，回路加背壓閥。 動力滑臺在工作進行時是高壓小流量供油，而快速行程時則是低壓大流量供油。因此可選用雙聯(lián)葉泵供油回路或變量泵供油賄賂。但由于四個滑臺在工作時候要采用互不干涉的賄賂，所以只能選用雙聯(lián)葉泵供油賄賂。為了使四個液壓控制系統(tǒng)工作時互不干涉。小流量高壓油泵的高壓油分別經(jīng)一流閥進入各自系統(tǒng)，大流量泵低壓油分別經(jīng)一單向閥進入各自系統(tǒng)。 機床快進時，采用液壓缸差動連接方式，使其快進快迅速基本相同，同時滑臺停止轉為快進，工進轉快退等換向中，速度變化大，為了保證換向平穩(wěn)，采和有三位五通電液換閥的換幾向回烙，為了保證機床調(diào)整時可停在任意位置上，采用中位機能為“Ｏ”型的電夜換向閥，快時時，液壓缸的油路差動接，進油咱與回油路串通。且又不允許背壓閥流回油路與回油路串通。且又不允許源北壓閥流回油箱，轉為工進后，進油路與回油路則要隔開，回油源北壓閥流回油箱，所以要在換向閥處把進，回路連通的油路上增加一單向閥。在背壓閥后增加一液控順序閥，其控制油與進入換向閥的壓力油接通。于是快進時液壓缸的回油被液控順序閥切斷，快進時為低壓，引閥打不開，只有經(jīng)單向閥與進油匯合。轉工進后，由于調(diào)其閥的作用，系統(tǒng)壓力升高液控順序閥打開，液壓缸的回油可經(jīng)背壓閥回油箱，同時單向閥將四油路切斷，確保系統(tǒng)形成或高壓，以使液壓缸正常工作。 3、結合各個液壓缸的動作順序與典型回路，整體設計液壓原理圖，并作出整體液壓原理圖（見圖紙）