機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)---滾齒機(jī)專用工裝原理設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　課程名稱： 機(jī)械制造基礎(chǔ) </p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 滾齒機(jī)專用工裝原理設(shè)計(jì) </p><p>　　系 別： 機(jī)電工程系 </p>

2、;<p>　　專業(yè)班級： 機(jī)電一體化三班 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)老師：

3、 </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間： 2011.12月 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 前言3</b></p><p>　　1.1 課題背景3</p><p>　　1.2 機(jī)床

4、改造的研究內(nèi)容4</p><p>　　1.3 機(jī)床改造的研究意義4</p><p>　　2 設(shè)計(jì)概述·主要任務(wù)及目標(biāo)5</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)要求5</p><p>　　3.2主要任務(wù)及目標(biāo)5_</p><p>　　3 總體方案設(shè)計(jì)5</p><p>　　

5、3.1 總體方案設(shè)計(jì)思路5_</p><p>　　3.2 注意事項(xiàng)12_</p><p><b>　　前言</b></p><p><b>　　1.1 課題背景</b></p><p>　　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)

6、床改造潛在的市場商機(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)床推向了改造的道路上。</p><p>　　機(jī)床改造即為機(jī)床再制造，通過對舊機(jī)床的改造，可以使其精度恢復(fù)，功能升級，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。</p><p>　　據(jù)統(tǒng)計(jì),目前

7、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)。</p><p>　　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)展道

8、路的需要。機(jī)床改造即為機(jī)床再制造，通過對舊機(jī)床的改造，可以使其精度恢復(fù)，功能升級，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。</p><p>　　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

9、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。</p><p>　　1.2 機(jī)床改

10、造的研究內(nèi)容</p><p>　　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來說都很好。</p><p>　　通過技術(shù)改造對機(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YC3

11、180型滾齒機(jī)改裝，使用滾齒機(jī)專用工裝，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。使其擴(kuò)大加工范圍。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。</p><p>　　1.3 機(jī)床改造的研究意義</p><p>　　企業(yè)要在當(dāng)前市場需求多變，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)

12、品，以最低價(jià)格、最好的質(zhì)量、最短的時(shí)間去滿足市場需求的不斷變化。</p><p>　　對原有的機(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

13、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。</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)概述</b></p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　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

14、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。</p><p>　　2·2．設(shè)計(jì)的主要任務(wù)及目標(biāo)</p><p>　　使用滾齒機(jī)專用工裝，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，

15、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。</p><p>　　通過滾齒機(jī)專用工裝原理設(shè)計(jì)，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案分析、機(jī)床改裝、機(jī)床傳動(dòng)原理設(shè)計(jì)等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并樹立創(chuàng)新設(shè)計(jì)的思想和思維。</p><p>　?、俨桓淖儩L齒機(jī)原有的性能；②安裝此工裝后即可作插齒機(jī)用</p><p><b>　　3 總體方案

16、設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 總體方案設(shè)計(jì)思路</p><p>　　一．比較滾齒機(jī)和插齒機(jī)的異同：</p><p><b>　　1）滾齒機(jī)滾齒原理</b></p><p>　　滾齒加工是根據(jù)展成法原理來加工齒輪輪齒的。</p><p><b>　　滾切直齒圓柱齒

17、輪 </b></p><p>　　下圖為滾直齒的傳動(dòng)原理圖，圖中標(biāo)“A”為直線運(yùn)動(dòng)、標(biāo)“B”為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，滾刀、工件、電機(jī)、進(jìn)給傳動(dòng)的絲杠螺母副及刀架均畫成示意簡圖，而菱形小塊則是一種可變傳動(dòng)比的換置器官符號(hào)。</p><p>　　滾切直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)原理圖</p><p>　　1、形成母線（漸開線）的運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)鏈</p><p>

18、;　　需要滾刀和工件之間的復(fù)合運(yùn)動(dòng)（圖1中B1+B2）,稱展成運(yùn)動(dòng)。由動(dòng)力源（電機(jī)）到刀具主軸的傳動(dòng)鏈稱為外聯(lián)系傳動(dòng)鏈，即電機(jī)-1-2-iv-3-4-滾刀。由于滾刀的旋轉(zhuǎn)B1是主運(yùn)動(dòng)，故這條傳動(dòng)鏈稱為主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈。聯(lián)系滾刀和工件之間的傳動(dòng)鏈，稱展成傳動(dòng)鏈。它用以保持B1和B2之間的嚴(yán)格傳動(dòng)比關(guān)系，故稱內(nèi)聯(lián)傳動(dòng)鏈，設(shè)滾刀的頭數(shù)為K，工件的齒數(shù)為Z，則滾刀每轉(zhuǎn)1/K轉(zhuǎn)，工件應(yīng)轉(zhuǎn)1/Z轉(zhuǎn)。圖1中，這條傳動(dòng)鏈?zhǔn)牵簼L刀（B1）-4-5-ix-6-

19、7-工件（B2）。</p><p>　　2、形成導(dǎo)線（直線）的運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)鏈 </p><p>　　形成直線導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)是滾刀的旋轉(zhuǎn)和滾刀（刀架）沿工件軸線方向的豎直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。為了保證加工工件表面粗糙度要求，操作者真正關(guān)心的是工件每轉(zhuǎn)時(shí)刀架的軸向移動(dòng)量（mm/r）。因此，進(jìn)給傳動(dòng)鏈為：工件-7-8-is-9-10-刀架升降絲杠-刀架。 </p><p>　　綜上所述，滾切

20、直齒圓柱齒輪所需要的傳動(dòng)鏈為：兩個(gè)外鏈-主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈；一個(gè)內(nèi)鏈-展稱運(yùn)動(dòng)鏈。外鏈的功能是實(shí)現(xiàn)執(zhí)行件的簡單運(yùn)動(dòng)，或把動(dòng)力源接通到內(nèi)鏈。內(nèi)鏈唯一功能是實(shí)現(xiàn)執(zhí)行件之間的復(fù)合（嚴(yán)格的傳動(dòng)比關(guān)系）運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　3）插齒機(jī)插齒原理</b></p><p>　　插齒機(jī)加工原理為一對圓柱齒輪的嚙合，同樣是按展成法加工圓柱齒輪。</p>

21、<p><b>　　插齒機(jī)圖示</b></p><p>　　4）插齒機(jī)所需的運(yùn)動(dòng)</p><p>　　展成運(yùn)動(dòng) 插齒刀和工件的相對轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)一個(gè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)，用以型巡航漸開線齒廓。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)。插齒刀的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)是一個(gè)簡單的成型運(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)。插齒開始時(shí)，插齒刀和工件除做展成運(yùn)動(dòng)外，

22、還要作相對的徑向切入運(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。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。</p><p>　　5）插齒機(jī)的傳動(dòng)原理圖</p><p>　　用齒形插齒刀插削直齒圓柱齒輪時(shí)，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

23、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至曲柄偏心輪處得點(diǎn)4.這條傳動(dòng)鏈?zhǔn)侵鬟\(yùn)動(dòng)鏈。</p><p>　　由以上插齒機(jī)與滾齒機(jī)切削直齒齒輪的對比可得出他們的共同點(diǎn)：

24、</p><p>　　切削時(shí)都為展成運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　主運(yùn)動(dòng)均為豎直往復(fù)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　但是插齒機(jī)在切削直齒圓柱齒輪時(shí)還有一個(gè)徑向的切入運(yùn)動(dòng)。并且通過對比插齒機(jī)和滾齒機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖可以清楚的發(fā)現(xiàn)插齒機(jī)與滾齒機(jī)的刀具安裝存在明顯的差異。滾齒機(jī)的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度遠(yuǎn)比滾齒機(jī)的徑向進(jìn)給速度。</p><p><b>

25、　　插齒機(jī)傳動(dòng)</b></p><p><b>　　YC3180滾齒機(jī)</b></p><p>　　由此可得將滾齒機(jī)改裝成插齒機(jī)需要克服三個(gè)方面：</p><p>　　解決加工直齒圓柱齒輪時(shí)的徑向進(jìn)給。</p><p><b>　　如何安裝插齒刀。</b></p><

26、p>　　如何解決滾齒機(jī)的徑向進(jìn)給速度。</p><p><b>　　解決方法：</b></p><p>　　徑向進(jìn)給——在滾齒機(jī)加工蝸輪時(shí)，用到了徑向進(jìn)給法滾切蝸輪。滾切蝸輪時(shí)主運(yùn)動(dòng)鏈和展成連與滾切直齒齒輪是相同。進(jìn)給為床身溜板連同工作臺(tái)和后立柱在床身的導(dǎo)軌上作水平的進(jìn)給。徑向進(jìn)給行程較短。用此法可以良好的解決滾齒機(jī)徑向進(jìn)給的問題。</p><

27、;p>　　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傳動(dòng)比為1:1的錐齒輪所以不會(huì)影響到內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈。</p><p>　　滾齒機(jī)的徑向進(jìn)給速度——通過外部手柄將滾齒機(jī)的主運(yùn)動(dòng)鏈斷開。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)。&

28、lt;/p><p><b>　　滾齒機(jī)專用工裝</b></p><p>　　安裝滾齒機(jī)專用工裝后的傳動(dòng)原理圖</p><p>　　內(nèi)傳動(dòng)鏈 展成運(yùn)動(dòng)———滾刀—11—10—4—5—6—7—工件。</p><p>　　主運(yùn)動(dòng) 電機(jī)—1—2—3—4—8—9—12—滾刀</p><p><b>

29、　　3.2 注意事項(xiàng)</b></p><p>　　1、由于工作臺(tái)分度蝸桿轉(zhuǎn)速不能超過其允許速度，所以刀具必須采用很低的轉(zhuǎn)速，否則會(huì)造成工作臺(tái)渦輪副過快磨損；徑向進(jìn)給量不宜過大，否則加工效率較低。</p><p>　　2、滾齒機(jī)刀架主軸的軸向游動(dòng)對加工質(zhì)量影響比滾齒大得多，因此軸向間隙應(yīng)調(diào)整到.007mm內(nèi)，另外軸向振擺要求也要好。</p><p>　　3

30、、插齒刀在刀具軸上安裝時(shí)，刃口端面必須與刀架回轉(zhuǎn)中心重合，以減小工件齒形壓力角誤差。</p><p><b>　?。饕獏⒖嘉墨I(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張世昌.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).北京:高等教育出版社,2010.2</p><p>　　[2] 戴曙.金屬切削機(jī)床.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.3</p><p&