分度回转台设计说明书

结构设计

由工序分析可知，回转工作台北须有5个工位，装卸工位、铣削工位、镗削工位、钻削工位、倒角工位

1、组合机床对分度回转工作台；

①提高分度定位精度和定位刚度，以提高分度回转工作台组合机床的加工精度

②缩短分度回转时间，以提高机床加工效率，但是要求分度运动平稳以保证必要的回转精度。

③要求定位机构磨损小，以便长期地保持分度回转工作台的精度

④结构简单可靠、调整维修方便，经济合理。

2、分度回转工作台的动作

定位销的拔出——工作台台面松开——工作台台面抬起——工作台台面回转，分度并到位——定位销插八并定位——工作台台面落下——工作台台面被夹紧；

回转工作台必须有两个动作（1）上下升降运动（2）回转运动

能够实现上下直线运动的机构

(1)曲柄滑块机构（2）液压缸机构（3）凸轮机构等

曲柄滑块机构、结构简单运动平稳，成本低，但曲柄滑块机构的功率较小，而工作台台面的升降运动所需功率较大。

凸轮机构的优点只要适当地设计凸轮之廓曲线，使可使从动件获得任意预期的运动规律，且机构比较简单紧凑，易于综合，但凸轮的制造比较复杂，制造成本较高，随着计算机的出现，凸轮制造变得比较简单，但凸轮之廓面与动件之间为点中缕接触，故易于磨损，因此凸轮机构通常用于传力不大的场合。

采用液压缸的机构，便于实现电气控制与自动化控制，工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向液压元件易于实现系列化，标准化和通用化，便于设计和制造。

能够实现间歇回转的机构

（1）棘轮棘机构

（2）槽轮机构

（3）不完全齿轮机构

不完全齿轮机构的加工工艺较复杂，且从动轮在运动开始和修正时有较大的冲击。

采用槽轮机构若要使槽轮转一周，拔盘要转1-5周，拔盘的转动，需要一个原动机，若采用电动机，电动机的最低转速为750r/min,要想将这样的转速降到需要的低时需要一个庞大的减速机构，从而增加了回转工作台的结构尺寸。

棘轮机构结构简单，工作可靠，棘轮转角的大小可以进行有级调节，常用于低速轻载下实现间歇运动工作台面，只需要克服少量的磨擦力就中以进行回转了。

棘轮棘爪回转运动，采用齿轮机构来带动，为了减小回转工作台的结构，不采用电动来作为原动机，否则需要增加一个减速机构。在相同功率的情况下，液压传动能量转换元件的体积较小，重量较轻，因而采用液压缸的直线运动来带动齿条运动，从而来带动齿轮的运动。

3、工作台的分度与定位

（1）小型机械分度回转工作台

①机械分度回转机构的结构

②小型机械分度回转工作台的传动

分度回转工作台的动作，是装有蜗轮的同一根轴上的三个凸轮强制控制的凸轮1——控制是位销动作，并有曲柄销拔动工作台台面转动

凸轮2——控制工作台面抬起和落下

凸轮3——控制夹紧和松开工作台台面的凸轮

凸轮的大小与形状，有转位的多少，时间的长短等因素来决定。

这种工作台可根据生产节拍的要求，通过要换电动机轴上的皮带轮来改变转位时间。

这种工作台只用一个电动机实再分度、定位抬起落下和夹紧松开等动作，动作可靠，结构紧凑，但是定位销容易磨损，磨损后影响分度精度。

（2）反靠定位分度回转工作台的结构

①反靠定位机构采用面定位，消除了间隙，定位精度有所提高较圆柱销定相比，并增加了工作中面的夹紧机构，工作台刚性较好，这种系列回转工作台具有液压和机械两种驱动方式，回转工作台具有液压机械两种驱动方式，回转工作台部分是通用的，只是把传动装置部分设计成独立设计部件，分为液压传动装置和机械传动装置。

这系列分度回转工作台的动作循环

动力部件原位——工作台花盘1抬起，自锁销脱开——花盘回转——花盘反靠——工作台夹紧，自锁销插上——动力部件工作循环

②反靠定位分度回转工作台的结构

这个系列回转工作台部分和回转装置部分组成。回转工作台部分，包括花盘，工作台体、定位机构抬起头夹紧装置和自锁装置等部分，工作台的定位块是浮动的，当花盘回转时，花盘上的定位销端部的斜面压下定位块，定位销转过定位块后，由弹簧将定位块抬起，花盘反靠。定位销反靠在定位块上，在浮动定位块2的后面两边有固定挡块。

为了保证分度回转，工作台的分度定位精度，反靠定位完成讯号必须在反靠讯号开关和时间继电器延时终了，同时有讯号发出，并且必须在工作台夹紧完成后发出讯号。电动机的慢速饭靠回转才能停止。

回转工作台的自锁装置，可保证在加工过程中定位位置不变，提高了回转方向的刚性。

③反靠定位分度回转工作台的缺点。

分度精度只能达到±7”精度再提高有困难，传动机构等都在底座里。敞开性较差。使工作台的调整维修较为困难，如工作台反靠完毕的讯号，由微动开关和压力继电器联合发出。微动开关易出故障，调整不便，另在反靠时产生撞击。尤其是机械反靠时撞击更明显。

（3）盘定位分度回转工作台

①齿盘的形状与结构如图所示。共有两个齿盘，将上齿盘固定在回

转工作台上，将下齿盘固定在工作台的底座上，当回转工作台上升时，上下齿盘分开。工作台开始回转，回转结束后工作台下降，上下齿盘开始噬合。定位齿盘上齿数的多少和齿形的大小由转位次数与工作台的大小和工作台的受力来决定。

②齿盘定位与分度回转工作台的特点

分度精度高，分度精度达到±3”，能用于加工高精度的工件

刚性较好，由于工作台采用了齿盘定位且具有夹紧机构工作台的承载能力和抗震性都较好。

分度节拍时间较短

结构简单，维修方便，新系列回转工作台的零件少。而且所需的电气元件和液压元件数量也少。对管路的安装，行程开关的性能都予以考虑，调整维修比较方便。

但齿盘要求精度高，制造比较困难，随科技的发展，计算机的广泛应用，数控机床等先进和高科技技术的应用与出现这种制造困难已不再是困难了。

4、转位机构的设计

①采用不完全齿轮机构。将随行夹具的轴上装一个小齿轮，在大立柱

上装一个大的不完全齿轮。

因为回转工作台上共有5个工位，则随行夹具在绕立柱72。后要转动180。

且分度要求精确。

在大立柱上装的不完全齿轮的轮齿安排在72。以内且不完全齿轮的轮齿刚好是小齿轮数的一半。这样就可以保证夹具在镗完φ90的内孔以后，工作台上升旋转72。后转动180。

保证钻孔的确定位置。

采用不完全齿轮进行转位，精度较高，转动平稳，但在刚噬合时和分开时容易产生冲击和撞击且在其他的几个工序中没有自锁机构。如果受到外力时就有可能产生转动，而使随行夹具与组合机床的相对位置不衡定，从而影响零件的加工。甚至使零件的加工无法进行下去。

②采用槽轮机构转位

为了是得随行夹具在其他的工序中有一个准确的加工位置，在转位机构以外再增加一个自锁机构。

为了减少机构的增加，使得结构减少，采用槽轮机构将转位机构与自锁机构浓缩成一体。在需要转位的地方，装上拔销，使得随行夹具进行转位，其他的工序加工部分均采用止锁弧，将随行夹具进行自锁。

槽轮机构，结构简单，制造容易，运动平稳且具有自锁性能。

转位机构需要转位精度较高，单靠槽轮机构来进行，保证是无法达到的。 在转位机构上也增加一个齿盘分度机构。来增加分度的准确性，且齿盘机构的刚性较好，又具夹紧功能，工作台上的随行夹具的承载能力和抗震性较好。

四、作整体装配图

（1）各个部件的计算。

① 槽轮计算

止动轮R=300mm

止动轮周长C=2x300π=600π

C/5=2X300π/5=120π

R<120π/π=120 取R=110mm

1、 槽数：z=4

2、 槽间角2β=360。/z=360。/4=90。 β=45。

3、 槽轮每次转位时曲柄的转角：

2α=1B 。-2β=180。-2X45。=90。 α=45。

4、 中心距a=220mm

5、 曲柄的相对长度

0//220sin sin 450.7070r a r λβ=====

6.槽轮相对半径

/0.5R a ξ====

7、锐止凸弧张角

00003602360245270r α=-=-?=

8、圆销半径10rA mm =

9、相对槽深：

91(91)10220(07051)

55.5

h r a

h rA a h a h λλ->+->++->+?+->

10、槽轮轮毂相对直径

22(1)2(1)22220(10.70)210

52.4

A dk r a

dk a rA

dk dk λλ+<-<--

②棘轮中的圆柱螺旋压缩弹簧计算

1、最大工作负荷Ra ＝40kg

2、最小工作负荷P1=10kg

3、工作行程h =7mm

4、负荷种类为受交变负荷作用，次数103-105次为II 类

5、弹簧的端部类型：端部并紧并磨平，支承为八圈

6、制造精度：主要参数的制造精度为2级

7、弹簧材料：65ＭＭ钢丝

根据Ｐn 查表得

d=3.5mm 弹簧丝直径

Ｄ2＝20mm 弹簧中径

t=6.58mm 节距

Ｐn=41.295kg 最大工作负荷

Fn=2.197 最大工作负荷下单圈变形

Ｐd=18.758 单圈刚度

Ｌ＝62.8mm 单圈展开长度

Ｑ＝0.047 单圈重量

８、弹簧要求刚度

1()/(4010)/7 4.28/n p p p n kg mm '=-=-=

9、有效圈数

/18.759/4.28 4.38/p d p kg mm η''===

10、弹簧实际刚度：

/18758/4.28 4.1p pd n ''===

11、弹簧总圈数

12 4.52 6.5n n =+=+=

12、自由高度

Ｈ。＝nt+1.5d

=6.5×658＋1.5×3.5

48

圆整取标准值45

13、弹簧实际节距

0 1.545 1.5358.84.5

H d t n --?=== 14、工作极限负荷下的变形

/51506/4.2812.03Fj Pj p '===

取 1.25[]j II ττ=根所表［τ］III ＝1.25［τ］II 所以[]j III pi ττ=故等于同样规格弹簧的III 类弹簧与最大工作负荷。

15、最大工作负荷下的变形

/40/4.28 2.34()Fn pn p mm '===

16、最小工作负荷大的变形

11/10/4.28 2.34()F p p mm '===

17、最大工作负荷下高度

489.5538.65()Hn Ho Fn mm =-=-=

18、最小工作负荷下高度

1148 2.3445.66()H Ho F mm =-=-=

19、工作极限负荷下高度

4812.0335.97()Hj Ho Fj mm =-=-=

20、展开长度：

62.8 6.5408.2()L l n mm =?=?=

21、细长比

2/48/20 2.4 5.3b Ho D ===<

故稳定

③立柱稳定性的校核：

已知：d=60mm L=600mm

1、惯性半径：

30/47.54

dR iz mm === 2、压杆的柔度

31/1600/7.51080z ul iz λ-==??=

u 取1

λ＝80，不可以采用欧拉公式

压杆为中柔度钢杆

临界应力ij a b σλ=-

优质碳钢：a 取460 b 取2.57

460 2.5780254.4ij MPa σ=-?=

为增加压扞的安全性取

安全系数4wd η=

3、压杆的稳定许用力：

[]63.6ij wd MPa nwd

σσ== 4、压杆最大取载压力：

25max 263143063.6

17910P A wd

R wd

N σπ=?=?=??=?

故压杆的稳定性

④齿条长度的计算

齿轮的材料选择45钢，采用调质处理，使其得到较好的综合性能。

齿轮的转速较慢2-3r/min ，传动比I=1因为采用了液夺系统为原动部与齿条的运动平稳齿轮的 作也就比较平稳，齿轮所承受的载荷为套与立柱之的磨擦力而套与立柱又是间隙配合，所以摩擦力很小，车入功章的需要也就很小

故：齿轮用8级精度

齿轮模数m 取4

齿轮齿数z 取60

齿轮与齿条相啮合，就不再有小齿轮产生根切现象，因为小齿轮的齿数太少，当然如果大齿轮的齿数的取得过多，使得齿轮结构增长。

因工作台共有五个Ｉ位

齿轮每次只需要专1/5转则齿条齿数

121/560/512

4Zz Z m m =====

齿条12个齿数的长度为：

212 3.144150.72L Z P Zz m mm π=?=??=??=

⑤标准齿齿轮的几何尺寸计算：

压力角2＝20

分度圆直径：604240d mz mm ==?=

齿顶高：*(*1)=14=4mm ha ha m ha =?取

齿根高：

(**)(10.25)45hf ha c m

mm

=+=+?=（Ｃ取0.25）

齿高 469h ha hf mm =+=+=

顶隙：*0.2541C C m ==?=

齿顶圆直径：224024248da d ha mm =+=+?=

齿根圆直径：224025230df d hf mm

=-=-?=

齿距： 3.14412.56P m mm π==?= 齿厚： 3.144 6.2822

m S mm π?=== 齿槽宽： 6.28e s mm ==

⑥垂直液压缸的选取

液压缸的取大行程为30mm

上升的速度为5mm/s

启动换向时间0.05t s ?=

动摩擦系数取0.1

静摩擦系数取0.2

回转工作台的回转台面直径Ｄ取1000mm

回转工作台的平均厚度为100mm

37.81012/49.8 6.0G mg vg kN ρπ===???=

连同五套随行夹具

工作台上升时所受F=10kN

33

10100.110100.9

12.2G f G

F m

Kn

αη+?=?+??== 参考同类型组合机床，取液压缸工作压力为

1MPa

0.1246124.6D m mm ==== 圆整取标准直径Ｄ＝125mm

0.712587.5d mm mm =?=

圆整取标准直径

d=90mm

液压缸工作压力为：

112

32212.2104(12580)2.06F P A A MPa

π

=-??=-= 液压缸的流量为：

22333(12)(12580)5104

0.03610/2.17/min

q AV

A A v

m s

L π--==--=??=?= ⑦水平液压缸的选取

立柆上的套与立柱是采用的间隙配合。在转动时它们之间的摩擦力很小，从而齿车条的传动也就很小，液压缸所承受的水平推务也就很小。

一个轮齿的一齿高为

h=ha+hf=9mm

参考垂直液压缸的进取可得：Ｄ2取80mm

2、根据各部件的计算，可得出各部件的尺寸，结合现先前的结构设计，作出总类图（见装配图）

3、回转分度工作台的动作顺序

①垂直液压缸上升，使得齿盘分开，工作台面上升，随行夹具下的上下齿盘也全都分开，随行夹具随工作台面一起上升。

②水平液压缸动作，使得齿条运动，从而带动齿轮运动，在为棘爪是用螺钉固定在齿轮上的所以棘爪随齿轮一起旋转，从而带动棘轮旋转而棘轮又是用螺钉固定在立柱上的套上的，套也随着旋转套与工作台面固定在一起的工作台面也就齿条的前进而产生旋转，随行夹具下面的槽轮与止锁弧相啮合时就使得随行夹具不产生旋转当随行夹具运动到镗与这间和倒角与拆卸工件工花之间时，因为凹槽与曲柄上的拔销作和使得槽轮产生旋转，槽轮与随行夹具之间采用了键联接使得随行具产生了旋转从而转动180°。

③垂直液压缸下降，工作台台面因为自重也随着液压缸的下降一起下降。上下齿盘啮合、夹紧，如果工作台台面旋转时存在着一定的分度误盖上下齿盘相啮合时会自动进行调整，随行夹具如随着工作台面一起下降小齿盘也相互啮合，如果槽轮机构转位时存在着一定的转位误差时，齿盘啮合时也会自动进行调整。齿条退回，从而劳动齿轮回转，棘爪也随着齿轮一起回转，由于棘棘轮上的凸轮曲线弧与棘不后面的弹簧作用棘爪在曲线弧上滑动棘轮不动。液压缸退回原位。

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