滾齒機外支架結(jié)構(gòu)設(shè)計摘要：齒輪加工機床是一種技術(shù)含量高且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機床，外支架是機床的重要部件。外支架在機床的一側(cè),其中包含了后立柱、橫梁、活動支架及部分傳動系統(tǒng),活動支架連接著傳動箱。外支架固定在工作臺殼體上，它上面有燕尾型導(dǎo)軌。支承工件心軸的支臂，可沿導(dǎo)軌移動。支臂上有一專用手柄供支臂夾緊在支架上之用。當使用外支架時超過其最大加工直徑時，就應(yīng)取下外支架，才可加工。主電機開動后，活動支架進行位置的調(diào)整,使工件保持在最佳位置。活動支架要考慮其結(jié)構(gòu)的要求，設(shè)計出來的活動支架安裝好后不能與其他的零部件干涉。后立柱及橫梁的設(shè)計要使該部分保持一定的平穩(wěn)性。在設(shè)計過程中，要考慮到運動和動力的要求，還要注意不能使結(jié)構(gòu)太臃腫。設(shè)計出的外支架能使機床滿足強度、剛度及其壽命、工藝性與經(jīng)濟性等方面的要求；使機床運行平穩(wěn)，工件可靠，結(jié)構(gòu)合理，便于裝卸、維修與調(diào)整，最后能滿足加工要求，保證加工精度。關(guān)鍵詞：滾齒機；活動支架；后立柱；橫梁1Structural Design of Outer Support System of the Gear-hobbing MachineAbstract: The gear finishing lathe is one kind of technical content high also the structure complex engine bed, the outer support is the engine bed important part. Outer support in engine bed one side, after in which has contained the column, the crossbeam, the movable support and the partial transmission system, the movable support is connecting the gearbox. The outer support fixes on the work table shell, its above has the dovetail guide rail, the supporting work piece spindle arm support, may move along the guide rail, on the arm support has a special-purpose handle matter for the arm support clamp on the support using, when uses the outer support when surpasses its biggest processing diameter, should take down the outer support, only then may process. After the host electrical machinery starts, the movable support carries on the position the adjustment, makes the work piece to maintain at the best position, the movable support must consider its structure the request, after designs the movable support installs cannot and other spare part interference, the latter column and the crossbeam design must make this part to maintain certain stability. In this design process, must consider the movement and the power request, but also must pay attention cannot cause the structure too to be extremely fat. Designs the outer support can cause the engine bed to satisfy aspect and so on intensity, rigidity and life, technology capability and efficiency requests; Causes the engine bed movement to be steady, the work piece is reliable, the structure is reasonable, is advantageous for loading and unloading, the service and the adjustment, finally can satisfy the processing request, the guarantee processing precision. Key word: Gear-hobbing machine; Movable support; Latter column; Crossbeam滾齒機外支架結(jié)構(gòu)設(shè)計23目 錄1 前 言 12 總體設(shè)計 .42.1 滾齒機工作原理 .42.1.1 加工直齒輪時機床的運動和傳動原理 42.1.2 加工斜齒圓柱齒輪時的運動和傳動原理 52.2 滾齒機的構(gòu)成與布局 .62.3 擬定選擇傳動方案 72.4 主切削力的估算及電動機的選擇 [18]103.外支架結(jié)構(gòu)的設(shè)計 123.1 外支架的概況 .123.2 外支架結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計 .123.2.1 活動支架 123.2.2 后立柱 123.2.3 橫梁 143.3 導(dǎo)軌 143.3.1 導(dǎo)軌的基本要求 153.3.2 滑動導(dǎo)軌 154 結(jié)論 17參考文獻 18致 謝 19附件清單 20滾齒機外支架結(jié)構(gòu)設(shè)計41 前 言齒輪加工機床是一種技術(shù)含量高而且機構(gòu)復(fù)雜的機床系統(tǒng),由于齒輪使用的量大面廣,齒輪加工機床已成為機械等行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。特別是,隨著汽車行業(yè)的高速發(fā)展,對齒輪的需求量日益增加,對齒輪加工的效率、質(zhì)量及加工成本的要求愈來愈高,使齒輪加工機床在汽車、摩托車等行業(yè)中占有越來越重要的作用。滾齒機是齒輪加工機床中的一種,其占齒輪加工機床擁有量的 40%-50%。它主要用來加工圓柱齒輪和蝸輪等。傳統(tǒng)滾齒機在加工過程中有以下特點：a. 機床漏、混油嚴重；b. 加工成本高；c. 滾削鋼齒輪時,應(yīng)用切削液可提高刀具壽命,改善加工表面的質(zhì)量和利于排出切削熱而不致引起機床的熱變形；d. 生產(chǎn)效率低下，加工質(zhì)量差，難以滿足現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的要求。最近幾年,我國在滾齒機設(shè)計技術(shù)方面研究的主要內(nèi)容經(jīng)歷了從傳統(tǒng)機械式滾齒機通過數(shù)控改造發(fā)展為2-3軸（直線運動軸）實用型數(shù)控高效滾齒機,到全新的六軸四聯(lián)動數(shù)控高速滾齒機的開發(fā)。滾齒機加工（鋼件）全部采用濕式滾齒方式。目前,國內(nèi)主要滾齒機制造商重慶機床廠及南京二機床有限責(zé)任公司生產(chǎn)的系列數(shù)控高效滾齒機已采取全密封護罩加油霧分離器和磁力排屑器的方式部分地解決環(huán)保問題。世界上滾齒機產(chǎn)量最大的制造商——重慶機床廠從2001 年開始研究面向綠色制造的高速干切滾齒技術(shù),2002年初研制成功既能干切又能濕切的YKS3112六軸四聯(lián)動數(shù)控高速滾齒機,2003年初又開始研制面向綠色制造的YE3116CNC7 高速干式切削滾齒機,即將進入商品化階段。在提高生產(chǎn)效率、降低制造成本的同時,做到和做好環(huán)境保護、清潔加工是當前國外先進發(fā)達國家對機床研究的最前沿技術(shù)。我國是制造大國，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移，即要掌握先進制造核心技術(shù)，否則在新一輪國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，我國制造業(yè)將進一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會嚴重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進程。我們應(yīng)站在國家安全戰(zhàn)略的高度來重視技術(shù)產(chǎn)業(yè)問題，首先從社會安全看，因為制造業(yè)是我國就業(yè)人口最多的行業(yè)，制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國就業(yè)的壓力，保障社會的穩(wěn)定；其次從國防安全看，西方發(fā)達國家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國家的戰(zhàn)略物質(zhì)，對我國實現(xiàn)禁運和限制。從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟的市場需求為導(dǎo)向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo) 21 世紀初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。工業(yè)的發(fā)展使先進技術(shù)的不斷更新進步,對加工設(shè)備的要求也不斷提高,在機床的設(shè)計中,需要對其組成部件進行嚴密的分析和計算。機床床身等支承件的重量要占機床總重量的 80%-85%,因此對支承件的單位重量、剛度提出了較高的要求。在重5量輕的條件下，需要保證支承件具有足夠的靜剛度。所以對支承件材料的選擇、分布、支承件壁厚和開孔位置的合理性提出了要求,必須進行分析計算。面向綠色制造的先進滾齒機主要帶有全密封護罩和油霧分離器的濕切滾齒機、低溫冷風(fēng)切削滾齒機、高速干式切削滾齒機等類別,其中高速干式切削滾齒機以其高速、高效、不使用切削液、單件生產(chǎn)成本低等優(yōu)勢將成為面向綠色制造的滾齒機今后發(fā)展的主要趨勢。我所設(shè)計的課題來源于生產(chǎn)實踐,是滾齒機外支架部件結(jié)構(gòu)設(shè)計。外支架是機床的重要的部件,外支架包含了后立柱、橫梁、活動支架及部分傳動系統(tǒng),活動支架連接著傳動箱。主電機開動后，活動支架進行位置的調(diào)整,使工件保持在最佳位置,活動支架要考慮其結(jié)構(gòu)的要求，設(shè)計出來的活動支架安裝好后不能與其他的零部件干涉,與后立柱的設(shè)計要使該部分保持一定的平穩(wěn)性。在該設(shè)計的過程中，要考慮到運動和動力的要求還要注意不能使結(jié)構(gòu)太臃腫。設(shè)計出的外支架能使機床滿足強度、剛度、壽命、工藝性與經(jīng)濟性等方面的要求；并使機床運行平穩(wěn)，工件可靠，結(jié)構(gòu)合理，裝卸方便，便于維修與調(diào)整，滿足加工要求，保證加工精度。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大件設(shè)計方法,往往僅注意床身件靜態(tài)性能、制造工藝性以及外形美觀協(xié)調(diào)等方面的要求,忽略了它對產(chǎn)品動態(tài)性能的影響。通過市場調(diào)查,對國內(nèi)現(xiàn)有機型進行對比分析。選擇適合于我國目前的生產(chǎn)水平使用的機型作為參考,改進其不足,以達到各方面的要求。床身結(jié)構(gòu)的靜、動態(tài)特性與機床產(chǎn)品的整體性能有著密切的關(guān)系,提高床身的機械特性,對于提高機床產(chǎn)品質(zhì)量,保證機車的動態(tài)加工精度具有重要意義。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大件設(shè)計方法,往往僅注重床身件靜態(tài)性能、制造工藝性以及外形美觀協(xié)調(diào)等方面的要求,而忽略了它對產(chǎn)品動態(tài)性能的影響。結(jié)構(gòu)件的動態(tài)特性與其尺寸、形狀、材料等有著密切關(guān)系。所設(shè)計的滾齒機的其預(yù)期效果是：a. 能滿足機床的基本要求,如強度、剛度、壽命、工藝性與經(jīng)濟性等；b. 運行可靠,便于維修和裝卸；c. 保證加工質(zhì)量和精度要求。為了提高同行業(yè)之間的競爭實力,提高我國工業(yè)發(fā)展水平,必須對現(xiàn)有的機床進行優(yōu)化改造。當前,齒輪加工行業(yè)對制造精度、生產(chǎn)效率、質(zhì)量及清潔等問題都有著非常高的要求,所以我們必須集思廣益,通過學(xué)習(xí)、研究來進行機床的改進設(shè)計。整個設(shè)計過程是困難重重,在設(shè)計過程中必須考慮各方面的問題。由于所學(xué)的知識只是一些最基本的機械常識,因此,在設(shè)計過程中,還要查閱大量的相關(guān)資料，以彌補自己的不足之處。第一，要有豐富的實踐經(jīng)驗。整個設(shè)計,僅靠一些參考資料是遠遠不夠的,這樣設(shè)計出來的機床只是結(jié)構(gòu)完美,外形美觀,但實用性差,因此,在設(shè)計工作開始前，指導(dǎo)老師特地帶我們到鹽城市機床廠等企業(yè)進行了實地參觀考察,與企業(yè)工程技術(shù)人員共同討論,并給我們相關(guān)的資料進行查閱,積累了一些寶貴的實踐經(jīng)驗。 第二,運用幾年來所學(xué)的專業(yè)知識,針對現(xiàn)實中遇到的實際情況,做到舉一反三。整個設(shè)計過程不僅涉及到以前所學(xué)的知識,還涉及到一些新的概念,這就要求我們一滾齒機外支架結(jié)構(gòu)設(shè)計6邊回顧以前的知識,一邊還要接受新的知識,可以說,整個設(shè)計過程就是一個不斷學(xué)習(xí)的過程。第三，通過自身的努力,理論聯(lián)系實際,從合理性、經(jīng)濟性、工藝性、實用性及對被加工齒輪的具體要求對現(xiàn)有機床進行研究和分析,找出可以進行改進的地方,通過反復(fù)推敲對比,擬訂較為合理的滾齒機床的總體方案。72 總體設(shè)計2.1 滾齒機工作原理滾齒加工是按照交錯軸螺旋齒輪嚙合的原理進行的。齒輪滾刀加工的過程,就相當于一對螺旋齒輪嚙合的過程。將其中的一個齒輪的齒數(shù)減少幾個或一個,螺旋角增大到很大,成螺桿狀,再進行開槽并鏟背,使其具有切削的功能,就成了齒輪滾刀。機床使?jié)L刀和工件保持一對螺旋齒輪副嚙合關(guān)系，作相關(guān)旋轉(zhuǎn)運動時,就可以在工件上滾切出具有漸開線齒廓的齒槽。滾齒時切出的齒廓是滾刀切削刃運動軌跡的包絡(luò)線。所以,滾齒時齒廓的成形方法是展成法,成形運動是滾刀旋轉(zhuǎn)運動和工件旋轉(zhuǎn)運動組成的復(fù)合運動,這個復(fù)合運動稱之為展成運動。再加上滾刀沿工件軸線垂直進給運動就可切出一個齒長。2.1.1 加工直齒輪時機床的運動和傳動原理加工直齒圓柱齒輪時,滾刀軸線與齒輪端面傾斜一個角度,其值等于滾刀螺旋升角,使?jié)L刀螺紋的方向與被切齒輪的齒向一致。圖 2-1 所示為滾切直齒圓柱齒輪齒輪的傳動原理圖。為了完成滾切直齒圓柱齒輪,它需要三條傳動鏈：a. 主運動傳動鏈 電動機（M）—1—2— —3—滾刀（ ） ，是一條將運動vu1B源（電動機）與滾刀相聯(lián)系的外聯(lián)系傳動鏈。b. 軸向進給運動傳動鏈 工作臺（ ）—6—12—u f—11—M1—10—8—7—刀2B架（ ） ，是一條外聯(lián)系傳動鏈,可實現(xiàn)齒廓方向直線齒形的運動。2Ac. 展成運動傳動鏈 滾刀（ ）—3—4—5— —6—工作臺（ ） ，是一條1x2B內(nèi)聯(lián)系傳動鏈，可實現(xiàn)漸開線齒廓的復(fù)合成形運動。滾齒機外支架結(jié)構(gòu)設(shè)計8圖 2-1 滾切直齒圓柱齒輪的傳動原理圖2.1.2 加工斜齒圓柱齒輪時的運動和傳動原理斜齒圓柱齒輪在齒長方向為一條螺旋線,為了形成螺旋線齒線,在滾刀作軸向進給運動的同時,工件還應(yīng)作附加旋轉(zhuǎn)運動 B3（簡稱附加運動）,且這兩個運動之間必須保持確定的關(guān)系：滾刀移動一個螺旋線導(dǎo)程 S 時工件應(yīng)準確地附加轉(zhuǎn)過 1 轉(zhuǎn),因此,加工斜齒輪時的進給運動是一個螺旋運動,也是一個復(fù)合運動。實現(xiàn)滾齒切斜齒輪所需成形運動的傳動原理圖如圖 2-2 所示。其中展成運動,主運動以及軸向運動傳動鏈與加工直齒輪時相同,只是在刀架與工作臺之間增加了一條附加運動鏈：刀架-8-9-10-11-12-uy-13-14- -5-ux-6-7-工作臺。合u在保證刀架沿工作臺軸線方向移動一個螺旋導(dǎo)程 s 時,工件附加轉(zhuǎn)過±1 轉(zhuǎn),形成一個螺旋線齒線。9圖 2-2 滾切斜齒圓柱齒輪的傳動原理圖2.2 滾齒機的構(gòu)成與布局滾齒機由床身、立柱、刀架溜板、滾刀架、后立柱和工作臺等主要部件組成。立柱固定在床身上。刀架溜板帶動滾刀架可沿立柱導(dǎo)軌作垂向進給運動或快速運動。滾刀安裝在刀桿上,由滾刀架的主軸到動作旋轉(zhuǎn)主運動。滾刀架可繞自己的水平軸線轉(zhuǎn)動,以調(diào)整滾刀的安裝角度。工件安裝在工作臺的工件中心軸上或直接安裝在工作臺上,隨同工作臺一起作旋轉(zhuǎn)運動。工作臺和后立柱裝在同一溜板上,可沿床身的水平導(dǎo)軌移動,以調(diào)整工件的徑向位置或作手動徑向進給運動。后立柱上的支架可通過軸套或頂尖支承工件心軸的上端,以提高滾切工作的平穩(wěn)性。工藝方法、刀具、工件的重量和尺寸對機床的機構(gòu)和性能影響很大，工藝方法的改變常導(dǎo)致機床的運行、傳動布局、結(jié)構(gòu)和性能的變化。一般情況下，運動件的重量和尺寸越小，則需要電動機功率和傳動件尺寸及慣性力也越小，機床的機構(gòu)也可簡化。根據(jù)這次設(shè)計的機床的設(shè)計依據(jù)及實際情況，選擇立式布局。根據(jù)機床的剛度要求，選擇了非封閉式的框架結(jié)構(gòu)。為減少機床振動，采用分離傳動，使主軸等工作部件與振動較大的部件分裝在兩個地方。為減少熱變形對機床加工精度的影響，進行總體布局可用下述措施：a. 采用分離傳動等隔離熱源；b. 對熱源采取冷卻；c. 熱源平衡布置，使熱傳遞和變形對稱均勻；d. 恰當布置熱源控制熱變形方向，使熱變形與機床受力變形相互補償，利用熱變形提高機床精度。滾齒機外支架結(jié)構(gòu)設(shè)計10本次設(shè)計的滾齒機主要用于單件、小批和成批圓柱齒輪與蝸輪的銑削加工，所以對于機床的萬能性和調(diào)整方便性很重要。為適合右手操作的習(xí)慣和便于觀察測量，機床的主傳動箱設(shè)在左面，而操縱機構(gòu)設(shè)在右邊以便于操作。工作臺高度設(shè)在 1 米左右，以便于裝卸工件。滾齒機設(shè)計主要依據(jù)：a. 最大切削模數(shù) 6mm（鋼材） 、8mm（鑄鐵） ；b. 銑削圓柱齒輪最大外徑 800mm；c. 銑刀最大直徑 120mm；d. 銑刀最大垂直行程長度 275mm；e. 滾刀轉(zhuǎn)數(shù)范圍 47.5～192rpm。機床外形如圖 2－3 所示。圖 2－3 機床外形圖2.3 擬定選擇傳動方案本次所設(shè)計的 Y38 型滾齒機,主要用于加工直齒和斜齒圓柱齒輪,也可用于手動徑向進給及加工蝸輪。因此,傳動系統(tǒng)中有主運動、展成運動、軸向進給運動和附加運動 4 條傳動鏈。為了明確各部件之間的傳動關(guān)系,繪制了 Y38 型機床的傳動系統(tǒng)圖,如圖 2-4。11圖 2-4 y38 型機床的傳動系統(tǒng)圖其傳動路線如下：a. 主運動：由電動機經(jīng)過三角皮帶輪傳到軸Ⅰ—軸Ⅱ—軸Ⅳ（或者由軸Ⅲ—軸Ⅳ）中間經(jīng)過變速掛輪，由軸Ⅳ—軸Ⅴ—軸Ⅵ—軸Ⅶ—軸Ⅷ到滾刀。b. 進給運動：是由軸ⅩⅢ—軸ⅪⅤ經(jīng)進給掛輪—軸ⅩⅤ—軸ⅪⅩ—軸ⅩⅩ—軸ⅩⅪ—到軸ⅩⅫ的絲桿使刀架滑板上下運動。c. 展成運動：滾刀主軸傳至分齒蝸輪和工作臺的動力來源則由軸Ⅴ—軸Ⅸ經(jīng)過差動機構(gòu)再經(jīng)軸Ⅹ—軸Ⅺ—分齒掛輪—軸Ⅻ—軸ⅩⅢ而到工作臺。d. 工作臺的水平進給：在工作臺下面的床身中間安有一根水平絲桿ⅩⅪⅤ通過手柄用方頭扳手來移動工作臺，可作水平進給。e. 差動運動：是由軸ⅩⅤ—軸ⅩⅥ—軸ⅩⅦ經(jīng)過差動掛輪架—軸ⅩⅧ而傳動差動蝸輪副。f. 快速移動刀架的運動線：機床的快速移動刀架，是由主傳動電動機來拖動的，將位在操作一方床身上手柄搬到快速位置，則傳動路線由馬達經(jīng)三角皮帶軸Ⅰ—軸滾齒機外支架結(jié)構(gòu)設(shè)計12Ⅱ—軸ⅩⅩⅢ—軸ⅩⅥ—軸ⅩⅤ—軸ⅪⅩ—軸ⅩⅩ—軸ⅩⅪ—軸ⅩⅫ—絲桿旋轉(zhuǎn)快速移動。各運動傳動路線的安排如下：a. 主運動：電動機 滾刀主電動機 （帶輪） 1059275???????掛 輪掛 輪36/滾刀248310b. 展成運動：滾刀 工作臺滾刀 合成機構(gòu)6072384分度掛輪 工作臺42fe1c. 進給運動：工作臺 刀架進刀掛輪 81248614刀架530d. 附加運動：刀架 工作臺刀架 30614282k538差動機構(gòu) 合成 82304分度掛輪 工作臺ef8轉(zhuǎn)速圖 2-5 如下：13圖 2-5 轉(zhuǎn)速圖2.4 主切削力的估算及電動機的選擇 [18]主切削力的估算：滾齒切削的最大扭矩（用鑄鐵齒輪計算）(kgf.m) (2-1)3217.026.81.065.7.1max90kZVAfM??滾齒機外支架結(jié)構(gòu)設(shè)計14(kgf.m) (2-2)3217.026.81.065.7.140kZVAfmM??平 均其中 為切削深度系數(shù)是切削深度 a 和齒高的比值， ， A maA5.?Z 為所要加工齒輪的齒數(shù), 、 、 分別為工件材料、齒輪螺距角、工件硬度修1k23正系數(shù)；其中模數(shù) 8mm,進給量取 ,切削深度取 270mm,?m5.0?f,切削速度 m/min, ,查得 ，582.70?A則 ： 6V30?Z48.1k， ，根據(jù)式(2-1)得:1.2?k3k(kgf.m)2.48.01.09. 27.06.8.65.75.1max ????(kgf.m)根據(jù) mm， ，滾刀直徑 mm，得:8?Z?dkN.2/dMFkW176.0?VP取效率 ，則機床電動機的功率：78.?m?kW92/E選電動機功率 kW，為滿足轉(zhuǎn)速和滾齒機結(jié)構(gòu)的要求，選擇電動機的轉(zhuǎn)速3EP為 r/min。1430?n查機械設(shè)計手冊 V2.0（軟件版）選擇的電動機的型號為：Y100L2-4。153.外支架結(jié)構(gòu)的設(shè)計3.1 外支架的概況外支架在機床的一側(cè),其中包含了后立柱、橫梁、活動支架及部分傳動系統(tǒng),活動支架連接著傳動箱。外支架固定在工作臺殼體上，它上面有燕尾型導(dǎo)軌，支承工件心軸的支臂，可沿導(dǎo)軌移動，支臂上有一專用手柄供支臂夾緊在支架上之用，當使用外支架時超過其最大加工直徑時，就應(yīng)取下外支架，才可加工。3.2 外支架結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計3.2.1 活動支架 機床主電機開動后，活動支架進行位置的調(diào)整,使工件保持在最佳位置,活動支架要考慮其結(jié)構(gòu)的要求，設(shè)計出來的活動支架安裝好后不能與其他的零部件干涉，活動支架通過軸套或頂尖支承工件心軸的上端,以提高滾切工作的平穩(wěn)性,其技術(shù)要求如下:a. 材質(zhì)應(yīng)符合國家標準的規(guī)定。根據(jù)需要情況進行復(fù)驗、補項檢驗,包括強度試驗、化學(xué)成分檢驗等。b. 型材尺寸與偏差應(yīng)符合國家標準。不得有裂紋、分層、重皮、夾渣等缺陷。c. 各種接件、焊條、焊絲、焊劑應(yīng)按被焊材選定,并符合國家標準。d. 鋼架焊接零件的下料加工尺寸應(yīng)根據(jù)要求確定,對一般鋼架的下料尺寸,極限偏差不得大于 2㎜。在焊接、組裝、涂漆前必需清除表面的油污、飛濺、毛刺、鐵銹等污物。切口必須整齊,缺棱不得大于 1㎜。e. 熱處理要求,對鑄鐵機架進行時效處理。f. 工藝技術(shù)要求,如加工誤差要求,鑄件的圓角要求,焊縫形式等。g. 涂漆前的表面處理要求,一般用工具或噴砂或加除銹劑將表面處理干凈,再涂漆。涂漆的次數(shù)和厚度為:一般為底漆兩遍、面漆兩遍,漆膜的總厚度為 100-150μm(室內(nèi))、125-175μm(室外)。h. 完工后要進行檢查和驗收。并且施工驗收文件齊全,包括鋼材、連接件(或焊接材料)、油漆等的合格證明與檢驗報告,焊工及無損檢驗人員的資料復(fù)印件,焊縫的檢驗報告,施工紀錄,設(shè)計文件及修改文件等。3.2.2 后立柱A. 立柱的作用立柱的主要功用是支承和聯(lián)接其它零部件，承受各種載荷（包括部件及工件的重量、切削力、摩擦力、夾緊力等靜、動載荷）及熱變形的影響，并保持各部件之間具有正確的相互位置和相對運動關(guān)系，從而保證機床的加工精度和表面質(zhì)量。B. 立柱的設(shè)計要求立柱設(shè)計的目標是：在節(jié)約材料的前提下，采用合理結(jié)構(gòu)，使之滿足工藝及性能方面的要求。滾齒機外支架結(jié)構(gòu)設(shè)計16a. 工藝要求立柱必須有良好的熱工藝性和冷工藝性，便于制造、裝配、調(diào)整及維修。其內(nèi)應(yīng)力要小，否則，在鑄造、焊接和粗加工過程中，由于材料內(nèi)部形成的內(nèi)應(yīng)力會造成支承件變形甚至斷裂；在使用中，由于內(nèi)應(yīng)力重新分布和逐漸消失可能使變形增大，超出機床允許的誤差范圍。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計上應(yīng)使其內(nèi)應(yīng)力盡量小，并在制造時進行時效處理。b. 性能要求剛度：立柱應(yīng)具有足夠的剛度，在允許的最大載荷作用下，其變形量不得超過許用值，以保證滾齒機床的加工精度?？拐裥裕簼L齒機在加工過程中所產(chǎn)生的振動，將直接影響加工表面質(zhì)量、刀具壽命和生產(chǎn)率，因而立柱必須具有良好的抗振性。熱變形：滾齒機在加工過程中，傳動件、軸承、導(dǎo)軌等相對運動件的摩擦熱、切削熱、液壓系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的發(fā)熱、周圍環(huán)境溫度的變化等，都會引起支承件溫度變化，由此所產(chǎn)生的相應(yīng)變形將破壞各部件之間的相互位置和相對運動關(guān)系，直接影響機床的加工精度，所以立柱必須熱變形小。C. 提高立柱的局部剛度導(dǎo)軌與支承件本體通過過渡壁連接成一體，其連接部分的結(jié)構(gòu)往往成為支承件剛度的薄弱環(huán)節(jié)，工作時可能出現(xiàn)嚴重的局部變形，對支承件局部剛度有較大的影響。因此，連接部分結(jié)構(gòu)必須設(shè)計合理。在設(shè)計導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)時，應(yīng)力求減少導(dǎo)軌的懸升長度，以有效地提高其局部剛度?？梢圆扇∵m當增加導(dǎo)軌、過渡壁厚度和加筋的方法，能夠有效地提高局部剛度。加強筋的高度一般取壁厚的 3 至 4 倍，而其間距一般取動導(dǎo)軌長度的 1/2 至 2/3。D. 提高支承件的接觸剛度為了提高支承件的接觸剛度，設(shè)計時注意以下幾點：a. 結(jié)合面質(zhì)量為了提高接觸剛度，對于導(dǎo)軌面及重要的固定結(jié)合面應(yīng)有較高的表面質(zhì)量，需要配磨或配刮。結(jié)合面的表面粗糙度應(yīng)小于 μm。6.1?aRb. 合理選擇螺釘尺寸和布置 適當選擇螺釘?shù)某叽绾秃侠聿贾寐葆數(shù)奈恢?，可以提高接觸剛度。當受彎曲載荷時，螺釘均勻地布置在受拉伸的一側(cè)，當受扭轉(zhuǎn)載荷時，螺釘均勻分布在四周。在連接螺釘?shù)妮S線平面內(nèi)布置加強筋也能適當提高接觸剛度，對連接螺釘應(yīng)施加預(yù)緊力，使結(jié)合面的平均預(yù)緊壓強達 1.5 至 2MPa。不能采用過長或過細的螺釘，否則無法得到需要的平均壓強。E. 立柱的材料和熱處理 所設(shè)計立柱選用的材料主要為鑄鐵 HT200，進行時效處理。因為鑄鐵性能較好，容易獲得各種復(fù)雜形狀；并具有較大的內(nèi)摩擦力，抗振性好；當加入少量合金元素或作孕育處理時，可提高耐磨性；其成本也低。其缺點是需要制作木模，制造周期17長，有時產(chǎn)生鑄造缺陷。F．結(jié)構(gòu)設(shè)計后立柱安裝在溜板上,可沿床身的水平導(dǎo)軌移動,以調(diào)整工件的徑向位置或手動徑向進給運動。按其外形可分為實腹柱和格構(gòu)柱,而實腹柱分為型鋼實腹柱和鋼板實腹柱兩種,前者焊縫少,應(yīng)優(yōu)先選用,后者適應(yīng)性強,可按使用要求設(shè)計成各種大小尺寸。當腹板的計算高度 ho 與腹板厚度 δ 之比大于 80 時,應(yīng)有橫向隔板加強,間距不得大于 3ho;柱肢外伸自由寬度 bo 不宜超過 15t,箱形柱的兩腹板間寬度 b 也不宜超過 40t(t 為板厚)。柱的每一施工或運輸單元,不得少于兩塊隔板。大型的并受彎曲的箱形柱,工作時有較大彎曲應(yīng)力。其縱向筋板不管是用鋼板,角鋼或槽鋼,都不許斷開,長度不足時,須預(yù)先對接并焊透;格構(gòu)柱分綴板式和綴條式兩種,前者承載能力較后者低,但焊接較方便。格構(gòu)柱的重量輕,省材料,但焊縫短,不利于自動化焊接。在綴材面內(nèi)剪力較大或?qū)挾容^大的格構(gòu)式柱,宜用綴條柱。格構(gòu)式柱或大型實腹式柱,在受有較大水平力處和運送單元的端部應(yīng)設(shè)置橫膈。橫膈間距不得大于柱截面較大寬度的 9 倍或 8m。綴板寬度 b≥2h/3(h 為柱截面寬度),綴板厚度δ≥h/40,但不小于 6㎜,綴板間距 l 由主柱局部長度的穩(wěn)定性及綴板受力分析決定。3.2.3 橫梁圖 3-1 橫梁結(jié)構(gòu)圖當機架有兩個縱梁時,需要用橫梁將兩個縱梁連在一起,構(gòu)成一個完整的框架,以限制其變形,降低其應(yīng)力或為總成提供懸置點。選定橫梁時應(yīng)注意其特點:直的或彎的不大的槽形斷面梁,沿腹板方向彎曲剛度較大,且較易沖壓成形。直的或大彎度帽形斷面梁可用矩形胚料直接壓制,連接寬度較大.當空間受限制時,采用厚板可得到較大的彎曲剛度。封閉斷面梁、X 形梁、K 形梁的扭轉(zhuǎn)剛度很大,對限制機架扭轉(zhuǎn)作用較好?？v橫梁連接(節(jié)點)處,一般應(yīng)力較高,應(yīng)注意橫梁連接方式的選擇。當橫梁同縱梁翼緣連接時,可以提高縱梁的扭轉(zhuǎn)剛度,但當機架扭轉(zhuǎn)時縱梁應(yīng)力往往較大。一般車架兩端的橫梁多用這種連接方式。橫梁同縱梁腹板相連時則相反。腹板翼緣綜合連接則兼有兩者的特征。后兩種連接方式適應(yīng)性強。橫梁與縱梁連接時多用鉚接。螺栓連接裝配不方便,且較易松動.采用電弧焊接或點焊時,可以減少縱橫梁的孔數(shù)。采用塞焊,則較易實現(xiàn)裝配自動化。滾齒機外支架結(jié)構(gòu)設(shè)計183.3 導(dǎo)軌導(dǎo)軌的功用是支承并引導(dǎo)運動部件,使之沿直線或圓周軌跡運動。在導(dǎo)軌副中,運動的部分稱為動導(dǎo)軌，固定不動的部分稱之為支承導(dǎo)軌。通常動導(dǎo)軌相對于支承導(dǎo)軌只有一個自由度。根據(jù)導(dǎo)軌面的摩擦性質(zhì),導(dǎo)軌可分成滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌兩類。按導(dǎo)軌面間的摩擦狀態(tài),滑動導(dǎo)軌又可分為混合摩擦導(dǎo)軌、邊界摩擦導(dǎo)軌、液體動壓導(dǎo)軌和液體靜壓導(dǎo)軌;按滾動形式不同,滾動導(dǎo)軌又可分為滾珠導(dǎo)軌、滾柱導(dǎo)軌和滾針導(dǎo)軌。按受力情況,導(dǎo)軌可分為開式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌兩類。開式導(dǎo)軌是指靠外載荷和動導(dǎo)軌自重,使導(dǎo)軌面在全長上保持貼合的導(dǎo)軌。閉式導(dǎo)軌是指使用壓板作為輔助導(dǎo)軌面,保證主導(dǎo)軌面貼合的導(dǎo)軌。3.3.1 導(dǎo)軌的基本要求導(dǎo)軌的質(zhì)量在很大程度上決定著機床的加工精度、工作性能和使用壽命。因此,導(dǎo)軌應(yīng)滿足下列基本要求:a. 較高的導(dǎo)向精度 以保證運動部件的運動準確性。b. 良好的耐磨性 以保證導(dǎo)向精度的持久性。c. 足夠的剛度 以保證在額定載荷(最大允許載荷)作用下,導(dǎo)軌的變形在允許范圍內(nèi)。d. 良好的低速運動平穩(wěn)性 以保證低速運動部件運動的均勻性。此外,導(dǎo)軌還應(yīng)具有良好的潤滑性、間隙調(diào)整方便性、合理的工藝性以及良好的排屑性等。3.3.2 滑動導(dǎo)軌滑動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡單,便于制造,精度和剛度易于保證,故在通用機床上得到廣泛應(yīng)用。但其缺點是摩擦系數(shù)較大,易磨損,低速運動平穩(wěn)性差。A. 常見的截面形狀根據(jù)支承導(dǎo)軌的凹凸情況,滑動導(dǎo)軌可分為凸形導(dǎo)軌和凹形導(dǎo)軌兩大類。凸形導(dǎo)軌不易積存切屑,但也不易積存潤滑油,因此只適用于低速運動場合,凹形導(dǎo)軌易存潤滑油,適合高速運動,但也易積存切屑,故應(yīng)設(shè)置良好的防護裝置?；瑒訉?dǎo)軌的截面形狀有矩形、三角形、燕尾形和圓柱形 4 種。矩形導(dǎo)軌承載能力大,剛度較高,形狀規(guī)則,制造和維修方便。但矩形導(dǎo)軌側(cè)面有間隙,導(dǎo)向精度較低,適用于載荷較大、導(dǎo)向精度要求不高的機床上。三角形導(dǎo)軌磨損后,能自動補償間隙,導(dǎo)向精度隨其頂角的減小而提高,但頂角的減小使承載能力和剛度下降。三角形導(dǎo)軌的制造工藝較復(fù)雜,適用于導(dǎo)向精度要求較高的機床上。燕尾形導(dǎo)軌的高度尺寸小,結(jié)構(gòu)緊湊能承受顛覆力矩。但燕尾形導(dǎo)軌摩擦阻力大,制造工藝復(fù)雜,多用于做低速運動的多層導(dǎo)軌。圓柱形導(dǎo)軌導(dǎo)向性好,剛度高,但其制造精度要求較高,磨損后,導(dǎo)軌間隙調(diào)整較困難。常用于各種承受徑向載荷較小的場合。 B. 導(dǎo)軌的組合形式與應(yīng)用直線運動導(dǎo)軌一般由兩條導(dǎo)軌組成。在重型機床上,因運動部件尺寸寬,載荷較19大,常用三條或多條導(dǎo)軌組合而成。導(dǎo)軌的組合形式是根據(jù)導(dǎo)向精度、運動速度、載荷大小及方向、工藝性、潤滑及防護等條件決定的。a. 雙山形和雙 V 形導(dǎo)軌 導(dǎo)向精度高,磨損后能自動補償間隙,精度保持性較好,但制造工藝性較差。主要用于精度要求較高的機床導(dǎo)軌。b. 雙矩形導(dǎo)軌 剛度高,易于制造,導(dǎo)向精度低。c. 一山一矩形和一 V 一矩形導(dǎo)軌 導(dǎo)向性好,加工雙山(雙 V)形導(dǎo)軌方便,應(yīng)用較廣泛。d. 燕尾形導(dǎo)軌 結(jié)構(gòu)緊湊,可承受顛覆力矩,調(diào)整間隙方便,適用于多層、低速的機床導(dǎo)軌。e. 矩形一燕尾形導(dǎo)軌 能承受單向顛覆力矩,高度尺寸小,間隙調(diào)整方便。f. 雙圓柱形導(dǎo)軌 剛度高,易制造,磨損后較難調(diào)整補償間隙,常用于承受對稱的軸向載荷的場合。該外支架是垂直支架，應(yīng)采用燕尾形導(dǎo)軌。C. 導(dǎo)軌的材料導(dǎo)軌的材料應(yīng)具有耐磨性、減磨性好,便于加工和成本低等優(yōu)點。常用的導(dǎo)軌材料有鑄鐵、鋼、有色金屬及塑料等,其中以鑄鐵應(yīng)用量為普遍。D. 導(dǎo)軌間隙的調(diào)整導(dǎo)軌的結(jié)合面之間的間隙大小直接影響導(dǎo)軌的工作性能。若間隙過小,不僅會增加運動阻力,且會加速導(dǎo)軌磨損,若間隙過大,又會導(dǎo)致導(dǎo)向精度降低,還易引起振動。因此,導(dǎo)軌必須設(shè)置間隙調(diào)整裝置,以利于保持合理的導(dǎo)軌間隙。常用壓板和鑲條來調(diào)整導(dǎo)軌間隙。a. 壓板在壓板和動導(dǎo)軌結(jié)合面之間放幾片墊片,調(diào)整時根據(jù)情況更換或增減墊片數(shù)量。這種結(jié)構(gòu)調(diào)整方便,但剛度較差,且調(diào)整量受墊片厚度限制。在壓板和支承導(dǎo)軌面之間裝一鑲平條,通過擰動帶鎖緊螺母的調(diào)整螺釘來調(diào)整間隙。這種方法調(diào)整方便,但由于鑲條與螺釘只是幾個點接觸,剛度較差。多用于需要經(jīng)常調(diào)整間隙、剛度要求不高的場合。b. 鑲條常用的鑲條有平鑲條和斜鑲條兩種。用平鑲條來調(diào)整矩形導(dǎo)軌和燕尾形導(dǎo)軌的間隙, 它是通過擰動帶鎖緊螺母的調(diào)整螺釘來調(diào)整間隙。這種方法的特點是調(diào)整方便,但由于鑲條與螺釘只是幾個點接觸,剛度較差。多用于需要經(jīng)常調(diào)整間隙、剛度要求不高的場合。斜鑲條斜度在 1:100-1:40 之間選取,鑲條長,可選較小斜度;鑲條短,則選較大斜度。用螺釘推動鑲條來調(diào)整間隙的,其結(jié)構(gòu)簡單,但螺釘頭部凸肩與鑲條上的溝槽間的間隙會引起鑲條在運動中竄動,從而影響導(dǎo)向精度和剛度;通過修磨開口墊圈的厚度來調(diào)整間隙,這種方法的缺點是調(diào)整麻煩;用兩個螺母調(diào)整間隙,再用另一螺母鎖緊,其特點是工作可靠,調(diào)整方便。斜鑲條兩側(cè)面分別與動導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌均勻接觸,故剛度比平鑲條高,但制造工藝性較差。該外支架的燕尾形導(dǎo)軌采用平鑲條來調(diào)整間隙。 滾齒機外支架結(jié)構(gòu)設(shè)計20214 結(jié)論滾齒機是齒輪加工機床是最常用的一種,它占齒輪加工機床擁有量的 40%~50%。它主要用來加工圓柱齒輪和蝸輪等。傳統(tǒng)滾齒機床的主要特點是加工成本高,生產(chǎn)效率低,加工質(zhì)量差,難以滿足現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的要求。我所設(shè)計的滾齒機為 Y38 型，課題是外支架結(jié)構(gòu)設(shè)計，外支架結(jié)構(gòu)的靜、動態(tài)特性與機床產(chǎn)品的整體性能有著密切關(guān)系。提高床身整體的機械特性,對于提高機床產(chǎn)品質(zhì)量、保證機床的動態(tài)加工精度具有重要意義。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大件設(shè)計方法，往往僅注意構(gòu)件靜態(tài)性能、制造工藝性以及外形美觀協(xié)調(diào)等方面的要求。在傳統(tǒng)的設(shè)計思路基礎(chǔ)上,通過各方面的分析比較,選擇適合于我國目前的生產(chǎn)水平的機型作為參考,改進其不足,盡可能達到其各方面要求。通過認真分析、計算、材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計，所設(shè)計的滾齒機基本能滿足機床的要求，如強度、剛度、壽命、工藝性與經(jīng)濟性等，并運行可靠，便于維修和裝卸，能保證加工質(zhì)量和精度要求。本機床的設(shè)計基本符合實際應(yīng)用,能滿足加工要求,且大部分采用通用件和標準件,制造成本低，設(shè)備的維護與維修方便。滾齒機外支架結(jié)構(gòu)設(shè)計22參考文獻[1] 劉潤愛，張根保.滾齒機及滾齒加工技術(shù)的發(fā)展趨勢[J].現(xiàn)代制造工程,2003，(11)：84－86．[2] 廖紹軍，李先廣.面向綠色制造的滾齒機研究現(xiàn)狀分析及發(fā)展趨勢[J].制造技術(shù)與機床，2004，(11)：47－50．[3] 徐鴻根.齒輪制造技術(shù)的發(fā)展動態(tài)[J].制造技術(shù)與機床，1994，(9)：43－45．[4] 鐘曉勤，朱賢達.雙重差動機構(gòu)在滾齒機分齒上的分析與研究[J].上海冶金高等專科學(xué)校學(xué)報，2000，(21－1)：21－24．[5] 胡家秀，機械零件設(shè)計實用手冊[M].機械工業(yè)出版社, 1999.[6] 馬國亮，曹秋霞.滾齒機差動掛輪引起齒向誤差的實驗研究[J].煤礦機械，2004，(10)：39－41．[7] 馬國亮，曹秋霞.滾齒機差動掛輪計算方法[J].煤礦機電，2005，(3)：66－70．[8] 陶曉杰，王治森.滾齒機床熱變形對加工精度的影響[J].機械傳動，2005，(29－3)：52－62．[9] 李洪.實用機床設(shè)計手冊[M].北京: 機械工業(yè)出版社, 1999．[10] 王細洋.滾齒機掛輪自動選配系統(tǒng)[J].機床與液壓，2002，(6)：273－279．[11] 鄧生明，羅魁元．滾齒機的運動分析及滾刀安裝角調(diào)整方法口訣的應(yīng)用[J]．工具技術(shù)，2004，(38－10)：80－81．[12] 成大先.機械設(shè)計手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2004.[13] 楊叔子.機械加工工藝師手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社, 2002.[14] 朱孝錄.機械傳動裝置選用手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社, 1999.[15] 李益民.機械制造工藝設(shè)計手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社, 1995.[16] 成大先.機械設(shè)計圖冊[M]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2000．[17] 上海紡織工學(xué)院.機床設(shè)計圖冊[M].上海:科學(xué)技術(shù)出版社, 1979．12．[18] 機床設(shè)計手冊編寫組.機床設(shè)計手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社, 1986．12．[19] 手冊編委會.現(xiàn)代機械傳動手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社, 2002．23致 謝此次畢業(yè)設(shè)計是在指導(dǎo)老師邢青松的認真指導(dǎo)下完成的。邢老師對設(shè)計中的每一個細節(jié)都盡量做到完美，讓我感到老師對教學(xué)的嚴謹態(tài)度。在設(shè)計過程中老師為我解決了一系列的疑難問題,引導(dǎo)我正確的設(shè)計思路,指導(dǎo)我的思想,親自為我尋找各種相關(guān)文獻資料,在歷經(jīng)這么長的設(shè)計過程中,一直對我精心指導(dǎo),并在生活方面也給了我一定的方便。另外，我還得到了很多專業(yè)老師的指導(dǎo)與熱心幫助。在此，我衷心地向他們表示最誠摯的敬意！老師，你們辛苦了!滾齒機外支架結(jié)構(gòu)設(shè)計24附件清單序號 圖 名 圖 號 圖幅 張數(shù)1 y38-1 型滾齒機外支架裝配圖 y38-11001 A0 12 y38-1 型滾齒機傳動系統(tǒng)總圖 y38-10000 A3 13 后立柱 y38-71012 A0 14 活動支架 y38-71013 A1 15 橫梁 y38-31014 A1 16 定位絲桿 y38-71202 A4 17 滾輪 32-7015 A4 18 回轉(zhuǎn)頭 y38-71012 A3 19 套 32-7017 A4 110 重錘 y38-71014 A4 111 軸 y38-71203 A4 112 機床總體設(shè)計圖 y38-11001 A0 1