滾齒機(jī)專用工裝設(shè)計(jì)

1、太原工業(yè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)太原工業(yè)學(xué)院 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目 滾齒機(jī)專用工裝設(shè)計(jì) 系 別 機(jī)械工程系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 付民安 班級(jí)學(xué)號(hào) 1120112 設(shè)計(jì)日期 2014年6月 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目： 滾齒機(jī)專用工裝設(shè)計(jì) 系部： 機(jī)械工程系 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)號(hào)： 1120112 學(xué)生： 付民安 1設(shè)計(jì)的主要任務(wù)及目標(biāo)通過擴(kuò)大滾齒機(jī)的工藝范圍，以最少的投資進(jìn)行直齒、斜齒、多聯(lián)齒和內(nèi)齒輪的加工，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的改裝設(shè)計(jì)方法，并具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算能力。 2設(shè)計(jì)的基本要求和內(nèi)容基本要求(1)不改變滾齒機(jī)原有的性能

2、；(2)安裝此工裝后即可作插齒機(jī)用；(3)裝卸方便、快捷內(nèi)容課程設(shè)計(jì)說明書一份（設(shè)計(jì)方案分析，使用說明，結(jié)果分析等）；安裝工裝后機(jī)床的傳動(dòng)原理圖，傳動(dòng)系統(tǒng)圖各一張3主要參考文獻(xiàn)1 戴曙.金屬切削機(jī)床.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.32 機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè)3 吳圣莊.金屬切削機(jī)床.吉林工業(yè)大學(xué)4 顧維邦.金屬切削機(jī)床概論. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社4進(jìn)度安排設(shè)計(jì)各階段名稱 日 期1調(diào)查研究，參考文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)方案確定6月25日2安裝工裝后機(jī)床的傳動(dòng)原理設(shè)計(jì)6月26日3安裝工裝后機(jī)床各傳動(dòng)鏈的調(diào)整計(jì)算過程及換置公式6月27日4安裝工裝后機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖6月28日5整理說明書6月29日目錄1 緒論11.1 課題

3、背景11.2 機(jī)床改造的研究內(nèi)容及其意義11.2.1 機(jī)床改造的研究意義21.2.2 機(jī)床改造的研究內(nèi)容22 設(shè)計(jì)要求33 總體方案設(shè)計(jì)33.1. 分析傳動(dòng)原理33.1.1 滾齒機(jī)滾齒原理33.1.2 插齒機(jī)插齒原理53.2 結(jié)果分析63.3 具體方案設(shè)計(jì)73.3.1 運(yùn)動(dòng)分析73.3.2 運(yùn)動(dòng)計(jì)算84 課程設(shè)計(jì)總結(jié)9參考文獻(xiàn)10101 緒論1.1 課題背景隨著我國機(jī)床消費(fèi)邁向世界第一，機(jī)床改造在工業(yè)裝備的份量也加重了籌碼。我國近700萬臺(tái)的機(jī)床保有量讓機(jī)床改造潛在的市場(chǎng)商機(jī)再現(xiàn)，同時(shí)隨著生產(chǎn)工藝的不斷進(jìn)步和數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，我國特殊的機(jī)床服役年限架構(gòu)把大量的早年進(jìn)口老、舊機(jī)床推向了改造的道

4、路上。機(jī)床改造即為機(jī)床再制造，通過對(duì)舊機(jī)床的改造，可以使其精度恢復(fù)，功能升級(jí)，技術(shù)性能達(dá)到甚至超過新機(jī)床的水準(zhǔn)，為企業(yè)節(jié)省大量開支，帶來豐厚的經(jīng)濟(jì)效益，為社會(huì)節(jié)能省材，促進(jìn)我國現(xiàn)代制造業(yè)更加環(huán)保。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前我國機(jī)床種類已達(dá)到3500余種,其中數(shù)控類及高科技類產(chǎn)品已達(dá)到1500多種,很多機(jī)床產(chǎn)品在技術(shù)上已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。我國擁有和使用的機(jī)床數(shù)量高達(dá)378萬臺(tái),其中金屬切削機(jī)床為294萬臺(tái),鍛壓機(jī)床為84萬臺(tái)。如今,這些機(jī)床設(shè)備有的已經(jīng)服役了10多年,有的甚至超過了20年,迫切需要更新或改造。機(jī)床的改造,不僅是企業(yè)發(fā)展的需要,也是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,更是國家發(fā)展,社會(huì)資源再利用,走可持續(xù)發(fā)展

5、道路的需要。機(jī)床改造即為機(jī)床再制造，通過對(duì)舊機(jī)床的改造，可以使其精度恢復(fù)，功能升級(jí)，技術(shù)性能達(dá)到甚至超過新機(jī)床的水準(zhǔn)，為企業(yè)節(jié)省大量開支，帶來豐厚的經(jīng)濟(jì)效益，為社會(huì)節(jié)能省材，促進(jìn)我國現(xiàn)代制造業(yè)更加環(huán)保。在美國、日本和德國等發(fā)達(dá)國家，它們的機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時(shí)代。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個(gè)永恒的課題。在美國，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床再生（Remanufacturing）業(yè)。從事再生業(yè)的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton機(jī)床公司、Devlieg-Bullavd（得寶）服務(wù)集團(tuán)、US設(shè)備公司等。美國得寶公司已在中國開辦公司。在日本，機(jī)床改造業(yè)稱為

6、機(jī)床改裝（Retrofitting）業(yè)。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團(tuán)、崗三機(jī)械公司、千代田工機(jī)公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。1.2 機(jī)床改造的研究內(nèi)容及其意義1.2.1 機(jī)床改造的研究意義企業(yè)要在當(dāng)前市場(chǎng)需求多變，競爭激烈的環(huán)境中生存和發(fā)展就需要迅速地更新和開發(fā)出新產(chǎn)品，以最低價(jià)格、最好的質(zhì)量、最短的時(shí)間去滿足市場(chǎng)需求的不斷變化。對(duì)原有的機(jī)床進(jìn)行工藝和裝備的改造，使舊設(shè)備滿足生產(chǎn)的需要，這樣不僅造價(jià)低、上馬快，而且還可彌補(bǔ)設(shè)備的不足，減少投資。設(shè)備是企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)經(jīng)營目標(biāo)的物質(zhì)基礎(chǔ)。設(shè)備性能和技術(shù)狀況的好壞，直接影響到企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。為了減少企業(yè)的

7、生產(chǎn)投入，利用原有的舊機(jī)床進(jìn)行翻新改造，既得到了性能比改造前甚至比新機(jī)床更優(yōu)越的設(shè)備，又減少了資金投入；并且為后期維修費(fèi)用的降低打下了良好基礎(chǔ)，或者可以配套本企業(yè)的生產(chǎn)裝備擴(kuò)大加工規(guī)模，迅速提升其加工能力，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。1.2.2 機(jī)床改造的研究內(nèi)容機(jī)床改造主要是指為提升原機(jī)床的精度、效率與功能所進(jìn)行的一系列的活動(dòng)和工程，因?yàn)楦脑斓臋C(jī)床多半都是早年生產(chǎn)的，除嚴(yán)重磨損造成精度下降、或某些零部件年久失修需要更換之外，機(jī)床本體的剛度穩(wěn)定性、抗震性以及精度保持性等相對(duì)來說都很好。通過技術(shù)改造對(duì)機(jī)床的加工范圍進(jìn)行擴(kuò)大，使改造后的機(jī)床既保持了原機(jī)床的功能，又增加了新的功能。本設(shè)計(jì)通過對(duì)滾齒機(jī)機(jī)床結(jié)

8、構(gòu)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)使?jié)L齒機(jī)上安裝工裝后可以用作插齒機(jī)。這樣既減少了設(shè)備的投入，又充分的利用了現(xiàn)有設(shè)備，將為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。2 設(shè)計(jì)要求在許多的小型工廠里滾齒機(jī)是普遍使用的機(jī)床，但滾齒機(jī)不能加工內(nèi)齒齒輪具有一定的局限性。為了節(jié)省企業(yè)開支設(shè)計(jì)一套滾齒機(jī)專用工裝，使用滾齒機(jī)專用工裝，在原機(jī)床主要結(jié)構(gòu)布局不變，盡量減少改動(dòng)量。使原滾齒機(jī)具有了插齒機(jī)的功能，擴(kuò)大了滾齒機(jī)的工藝范圍，以最少的投資進(jìn)行直齒、斜齒、多聯(lián)齒輪和內(nèi)齒輪的加工。要求：不改變滾齒機(jī)原有的性能；安裝此工裝后即可作插齒機(jī)用；裝卸方便、快捷3 總體方案設(shè)計(jì)3.1 分析傳動(dòng)原理3.1.1滾齒機(jī)滾齒原理滾切直齒圓柱齒輪兩個(gè)運(yùn)動(dòng)：形成漸開線所

9、需的展成運(yùn)動(dòng)（，）和形成導(dǎo)線作序的滾刀沿工件軸線的移動(dòng)()。 （1）展成運(yùn)動(dòng) 一個(gè)復(fù)合的表面成形運(yùn)動(dòng)，可分解為兩個(gè)部分：滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這兩部分之間需要一個(gè)內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈，用以保持兩者之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。設(shè)滾刀的頭數(shù)為K,工件齒數(shù)為Z，則滾刀每轉(zhuǎn)1/K轉(zhuǎn)，工件應(yīng)轉(zhuǎn)1/Z轉(zhuǎn)。傳動(dòng)鏈為：滾刀4567工件（2）主運(yùn)動(dòng) 展成運(yùn)動(dòng)還應(yīng)有一條外聯(lián)系傳動(dòng)鏈與動(dòng)力源相聯(lián)系。從切削角度分析，滾刀的旋轉(zhuǎn)是主運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)鏈為：電動(dòng)機(jī)1234滾刀（3）豎直進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 為了形成直線，滾刀還需作軸向的直線運(yùn)動(dòng)，這是一個(gè)簡單運(yùn)動(dòng)，可以使用獨(dú)立的動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)。但是，工件轉(zhuǎn)速和刀架移動(dòng)速度之間的相對(duì)關(guān)系，會(huì)影響到齒面加

10、工的表面粗糙度。因此，滾齒機(jī)的進(jìn)給以弓箭每轉(zhuǎn)時(shí)滾刀架的移動(dòng)量計(jì)，單位為mm/r。傳動(dòng)鏈為：工件78910刀架升降絲杠。傳動(dòng)原理圖：滾切斜齒圓柱齒輪兩個(gè)運(yùn)動(dòng)：一個(gè)是產(chǎn)生漸開線的展成運(yùn)動(dòng)；另一個(gè)是產(chǎn)生螺旋線（導(dǎo)線）的運(yùn)動(dòng)。前者與加工直齒圓柱齒輪時(shí)相同，后者則不同，加工斜齒圓柱齒輪時(shí)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為螺旋運(yùn)動(dòng)，是一個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)。這個(gè)運(yùn)動(dòng)分為兩部分滾刀架的直線運(yùn)動(dòng)和工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這兩部分需要一條內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈連接，以保證當(dāng)?shù)都苤本€移動(dòng)距離為螺旋線的一個(gè)導(dǎo)程T時(shí)，工件的附加轉(zhuǎn)動(dòng)為一轉(zhuǎn)。這條內(nèi)聯(lián)系鏈習(xí)慣上成為差動(dòng)鏈。差動(dòng)鏈為：絲杠1011127工件。傳動(dòng)原理圖： 3.1.2插齒機(jī)插齒原理插齒機(jī)加工原理為一對(duì)圓柱

11、齒輪的嚙合，同樣是按展成法加工圓柱齒輪。插齒機(jī)所需的運(yùn)動(dòng)展成運(yùn)動(dòng) 插齒刀和工件的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)一個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)，用以形成漸開線齒廓。展成運(yùn)動(dòng)可以被分解成兩部分：插齒刀的旋轉(zhuǎn)和工件的旋轉(zhuǎn)。主運(yùn)動(dòng) 插齒刀的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)是一個(gè)簡單的成形運(yùn)動(dòng)，用以形成輪齒齒面的導(dǎo)線直線。這個(gè)運(yùn)動(dòng)是主運(yùn)動(dòng)。 徑向進(jìn)給 插齒開始時(shí)，插齒刀和工件除做展成運(yùn)動(dòng)外，還要作相對(duì)的徑向切入運(yùn)動(dòng)，直到全齒深為止；然后，工件在轉(zhuǎn)過一圈，全部輪齒就切削完畢；插齒刀與工件分開，機(jī)床停止。讓刀運(yùn)動(dòng) 插齒刀在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的回程時(shí)不切削。為了減少刀刃的磨損，還需要又讓刀運(yùn)動(dòng)，及刀具在回程時(shí)徑向退離工件，切削時(shí)復(fù)原。傳動(dòng)原理圖：用齒形插齒刀插削直齒圓柱齒輪時(shí)

12、，機(jī)床的傳動(dòng)原理圖如上圖，B和B是一個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)，需要一條內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈和一條外聯(lián)系傳動(dòng)鏈。圖中8點(diǎn)到11點(diǎn)之間的傳動(dòng)鏈?zhǔn)莾?nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈即展成連。圓周進(jìn)給以插齒刀每往復(fù)一次，插齒刀所轉(zhuǎn)過得分度圓弧長計(jì)。因此，外聯(lián)系傳動(dòng)鏈以驅(qū)動(dòng)插齒刀往復(fù)的偏心輪為間接動(dòng)源來聯(lián)系插齒刀轉(zhuǎn)動(dòng)，圖中為4點(diǎn)到8點(diǎn)。插齒刀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)A 是一個(gè)簡單運(yùn)動(dòng)，它只有一個(gè)外聯(lián)系傳動(dòng)鏈，即由電動(dòng)機(jī)軸處得點(diǎn)1至曲柄偏心輪處的點(diǎn)4.這條傳動(dòng)鏈?zhǔn)侵鬟\(yùn)動(dòng)鏈。3.2 結(jié)果分析由以上插齒機(jī)與滾齒機(jī)切削直齒齒輪的對(duì)比可得出他們的共同點(diǎn)：1.都是按展成法加工圓柱齒輪。2.都有徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。但是，插齒機(jī)的主運(yùn)動(dòng)為豎直方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而且往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度比滾齒機(jī)

13、豎直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)快的多。滾齒機(jī)無需讓刀，故沒有讓刀機(jī)構(gòu)。由此可得將滾齒機(jī)改裝成插齒機(jī)需要解決三個(gè)方面的問題：1. 如何將主運(yùn)動(dòng)改為豎直方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。2. 如何安裝插齒刀。3. 如何增加讓刀機(jī)構(gòu)。3.3具體方案設(shè)計(jì)3.3.1運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1. 插齒機(jī)的主運(yùn)動(dòng)滾齒機(jī)專用工裝加入傳動(dòng)比為1:1的直齒輪，從動(dòng)直齒輪同軸上加裝一個(gè)偏心輪，偏心輪帶動(dòng)齒條作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，齒條帶動(dòng)齒輪運(yùn)動(dòng)，齒輪帶動(dòng)刀具上的齒條使刀具實(shí)現(xiàn)快速豎直往復(fù)運(yùn)動(dòng)2. 安裝專用工裝將滾齒機(jī)安裝滾刀的主軸拆卸掉，將裝用工裝的主軸代替安裝滾刀的主軸，專用工裝中加入一對(duì)傳動(dòng)比為1:100的渦輪蝸桿。3. 增加讓刀機(jī)構(gòu)在如圖從動(dòng)輪的一側(cè)再加裝一個(gè)偏心輪，偏

14、心輪與一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)相連，底下另一偏心輪通過連桿與工作臺(tái)相連，從而實(shí)現(xiàn)刀具往復(fù)一次，工作臺(tái)讓刀一次。4. 徑向進(jìn)給滾齒機(jī)在滾切渦輪時(shí)徑向進(jìn)給采用的手搖，插齒時(shí)，徑向進(jìn)給行程較短，故也可采用手搖的方式。安裝滾齒機(jī)專用工裝后的傳動(dòng)原理圖：內(nèi)傳動(dòng)鏈 展成運(yùn)動(dòng) 滾刀11104567工件。主運(yùn)動(dòng) 電機(jī)12348912滾刀3.3.2運(yùn)動(dòng)計(jì)算滾齒機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)圖YC3180滾齒機(jī)工裝傳動(dòng)系統(tǒng)圖：1. 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈（1） 末端件 主運(yùn)動(dòng)為刀具的往復(fù)運(yùn)動(dòng) 一端是電動(dòng)機(jī)，一端是軸（2） 計(jì)算位移 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min, 軸往復(fù)頻率為n。1500r/min(電動(dòng)機(jī))n(主軸)（3） 運(yùn)動(dòng)平衡式（4） 換置式 2. 展成運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈（1） 末端件 展成運(yùn)動(dòng)是內(nèi)聯(lián)系鏈。兩末端件是插刀和工件。（2） 計(jì)算位移 展成鏈保證末端件的傳動(dòng)比相當(dāng)于一對(duì)齒輪嚙合，即插刀每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，工件轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。（3） 運(yùn)動(dòng)平衡式（4） 換置式總結(jié)本篇論文是關(guān)于滾齒機(jī)專用工裝設(shè)計(jì)，目的是在滾齒機(jī)上實(shí)現(xiàn)插齒機(jī)的功能。通過這次設(shè)計(jì)使我對(duì)YC3180滾齒機(jī)的結(jié)構(gòu)有了更深一步的了解，培養(yǎng)了我運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來分析和解決機(jī)床改造技術(shù)中所出現(xiàn)的一系列問題。通過這次設(shè)計(jì)讓我對(duì)大學(xué)幾年所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了實(shí)際運(yùn)用，使我明白了在今后的設(shè)計(jì)過程中的一般步驟