精密回转工作台设计
专用磨床回转工作台的结构设计
摘要随着制造业的迅速发展，传统的加工设备已无法承担加工高精度、复杂型面零件的要求，数控机床良好的加工精度和数控系统可满足此要求。
而国外的数控机床比较昂贵，其价格要比国内高50%~60%，结合市场调研和毕业设计的实际，进行磨床工作台结构设计。
针对数控磨床工作台存在的爬行、颤振现象，进给滚珠丝杠刚性低问题，确定了采用滚珠丝杠带动工作台，滚珠丝杠和电动机之间采用同步齿形带联接，工作台导轨贴塑，从而改善了润滑条件，同时也起到减振作用，MK1332数控外圆磨床的爬行、颤振现象得到有效解决，提高了零件加工质量；丝杠采用两端固定支承，滚动轴承背靠背组配，刚性可提高一倍。
位置检测装置采用高分辨率的脉冲编码器，通过半闭环控制测量工作台的直线位移。
工作台型面采用平面形式，减少工作台的质量、转动惯量，使系统有更快的响应特性。
本机床对提高加工质量和效率、缩短产品开发周期有积极的意义。
磨床是金属切削机床中的一个大类，以精度高.品种多著称，是能源.交通.冶金.航天.军工等行业精密加工必备的设备之一。
磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。
随着机械产品精度、可靠性和寿命的要求不断提高以及新型材料的应用增多，磨削加工技术正朝着超硬度磨料磨具、开发精密及超精密磨削和研制高精度、高刚性、多轴的自动化磨床等方向发展。
此外，对磨床的环保要求越来越高，绝大部分的机床产品都采用全封闭的罩壳，绝对没有切削液或切屑外溅的现象。
我要设计的是磨床旋转工作台，其实也就是在设计摆线磨床。
该磨床具有加工效率高、工件质量好、设备成本大大降低的特点，而且结构简单、易于进行自动化控制。
关键词:目录摘要 (21)目录 (22)1绪论 (23)1.1研究背景及意义 (23)1.2本文研究内容 (25)2 专用磨床回转工作台的总体设计 (26)2.1拟定总体方案 (26)2.2转台轴承的选择 (27)2.3电机的选择 (29)2.4锁紧机构的设计 (31)3 专用磨床回转工作台的三维设计仿真 (33)3.1概述 (33)3.2零件的3D建模 (33)3.3装配图的3D建模 (33)总结 (33)参考文献 (33)1绪论1.1 研究背景及意义在机械加工中，磨床是通用机床的一个大类，适宜加工高精度的零件产品，它是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。
数控回转工作台设计说明
摘要本次毕业设计的题目是数控回转工作台设计。
通过对数控回转工作台的设计，使大学生在步入社会之前，不仅能够设计出数控回转工作台，而且能够掌握机械设计的方法和步骤。
本课题研究的主要内容包括：确定数控回转工作台的传动方案；零件设计相关计算与校核；零件图及装配图的绘制等。
对于数控回转工作台的设计，首先，进行总体方案设计，传动方案采用齿轮传动和蜗杆传动；然后进行各零件的设计与校核，蜗杆与轴采用整体式结构；蜗轮与工作台采用螺钉连接；工作台的平衡通过止推轴承来保证；箱体由箱座、箱盖和顶盖组成；最后，对各零件进行装配。
数控机床的圆周进给由回转工作台完成，回转工作台可以与X、Y、Z三个坐标轴联动，从而加工出各种球、圆弧曲面等。
回转工作台可以实现精确的自动分度，扩大了数控机床加工范围。
目前，数控回转工作台主要用于卧式的镗铣床和加工中心上。
关键词：数控回转工作台,齿轮,蜗杆,箱体AbstractThe graduation project is the subject of design of CNC rotary worktable. With the NC rotary table design, making the students not only to design a CNC rotary worktable, but be able to master the mechanical design of the methods and procedures before they entered the community. The main content of this research include: determining the transmission scheme of CNC rotary worktable; part design and verification; part drawing and assembly drawing drawing, and so on.the design of NC rotary worktable, first of all, is the overall design, transmission scheme using a gear drive and worm drive; and then proceed to the design and checking of all parts, worm and shaft with the overall structure; worm gear screw connection with the table; the workbench balanced by the thrust bearing to ensure;box by box seat, cover and top cover, of which the box on the design of the round table and strengthen the tendons; finally, the assembly of various parts The circumference feed of the CNC machine tool to be completed by the rotary table, the rotary table can be used with the X, Y, and Z three axes linkage, thereby processing a variety of balls, the circular surface, and so on. The rotary table can achieve accurate automatic indexing, expanded CNC machining range. At present, the NC rotary table is mainly used for horizontal boring and milling machine and machining center.Keywords: NC rotary worktable, gear, worm, box目录插图清单 (V)插表清单 (V)第一章前言 (1)1.1 本课题的学术背景及理论与实际意义 (1)1.1.1 研究现状 (1)1.1.2 发展趋势 (2)1.1.3 数控转台的市场分析 (3)1.2 数控系统发展简史 (3)1.3 数控未来发展的趋势 (5)1.4 微观看改造的必要性 (5)1.5 数控化改造的优缺点 (6)1.6 数控回转工作台的功能 (6)1.7 数控回转工作台的分类 (7)1.8 数控回转工作台的工作原理 (7)1.9 数控回转工作台的组成 (8)1.10 本课题研究的内容 (8)1.11 设计准则 (9)1.12 主要设计参数 (9)第二章方案比较与选择 (10)2.1 传动方案的选择 (10)2.1.1 传动方案传动适应满足的要求 (10)2.1.2 传动方式特点 (10)2.1.3 传动方案及其分析 (11)2.1.4 传动方案的选择 (12)2.2 原动机的选择 (12)2.2.1 步进电动机 (12)2.2.2 伺服电机 (14)2.2.3 电液脉冲马达 (15)2.2.4 原动机选择 (16)2.3 回转台的选择 (16)2.4 机械部分的设计 (18)第三章零件的设计分析计算 (19)3.1 工作台箱体设计 (19)3.2 传动比的确定 (21)3.3 电液脉冲马达的选择及运动参数的计算 (22)3.3.1 电液脉冲马达电机的选择 (22)3.3.2 选择电液脉冲马达的额定功率 (22)3.4 齿轮传动的设计 (23)3.4.1 选择齿轮传动的类型与材料 (23)3.4.2 按齿面接触疲劳强度设计 (23)3.4.3 按齿根弯曲强度设计 (25)3.4.4 几何尺寸计算 (27)3.4.5结构设计 (28)3.5 蜗轮及蜗杆的选用与校核 (29)3.5.1 选择蜗杆传动类型 (29)3.5.2 选择材料 (29)3.5.3 按齿面接触疲劳强度进行设计 (29)3.5.4 蜗杆与蜗轮的主要尺寸与参数 (31)3.5.5 校核齿根弯曲疲劳强度 (32)3.5.6 精度等级公差和表面粗糙度的确定 (33)3.6 轴的设计与校核计算 (33)3.6.1 求输出轴上的功率3P 、转速3n 和转矩3T (33)3.6.2 求作用在齿轮上的力 (33)3.6.3 初步确定轴的最小直径 (33)3.6.4 轴的结构设计 (34)3.6.5 按弯扭合成应力校核轴的强度 (37)3.6.6 结构设计 (37)3.7 键联接的选择 (38)3.7.1 键联接的类型 (38)3.7.2 键联接的尺寸 (38)3.7.3 键联接的强度验算 (38)3.8 轴承的选择 (39)3.8.1 轴承的类型 (39)3.8.2 轴承的尺寸 (40)第四章 结论与展望 (40)致谢 (42)参考文献 (43)附录A附加图、表 (44)插图清单图1-1 中国国际机床展览会数据统计 (1)图1-2 数控可倾回转工作台 (2)图2-1 传动方案 (11)图2-2 步进电机 (12)图2-3 伺服电机 (14)图2-4 电液脉冲马达 (16)图2-5 开环回转工作台 (17)图2-6 闭环回转工作台 (18)图2-7 总体设计原理图 (19)图2-8 数控回转工作台 (19)图3-1 工作台尺寸 (20)图3-2 工作台箱体图1 (21)图3-3 工作台箱体图2 (21)图3-4 一级齿轮传动 (23)图3-5 小齿轮 (28)图3-6 大齿轮 (28)图3-7 蜗杆轴装配方案 (34)图3-8 蜗杆轴受力分析 (35)图3-9 蜗杆轴的应力分析图 (36)图3-10 蜗杆轴 (37)插表清单表3-1 蜗杆轴危险截面应力 (37)表3-2 键联接的许用挤压应力[σp] 或压强[p] (39)第一章前言1.1 本课题的学术背景及理论与实际意义2010年在北京举办的第11届中国国际机床展览会上，数控机床、加工中心、复合机床在装备制造业内已呈现出量大面广态势，这类工作母机在各类制造业已经普及应用，并清晰地表达出时代特征与发展潮流。
数控回转工作台设计毕业论文(含全套CAD图纸及ppt)
南昌工程学院毕业设计(论文)机械与电气工程学院系（院）机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）题目数控回转工作台设计学生姓名 xxxxxxxxxxxxxx班级 09机制（2）班学号 xxxxxxxxxxxx指导教师曾绍平完成日期2013年5月2日数控回转工作台设计NC rotary table design总计毕业设计（论文） 34 页表格 5 个插图 16 幅南昌工程学院本科毕业设计（论文）摘要数控机床在机械行业中扮演的角色越来越重要。
特别是数控机床朝着大功率、高速度、高精度、高稳定性的方向发展，其可靠性已成为衡量其性能的重要指标。
而数控回转工作台作为数控机床中不可或缺的部件，其精度已直接影响到机床的整体性能。
为了提高效率，扩大机床制造范围，数控机床除了做三轴直线进给运动之外，通常还需要用数控回转工作台来做加工的圆周运动。
由此来满足自动改变工件相对主轴的位置，让机床更好的对工件各个面的加工。
配合数控系统的控制，数控回转工作台可以有效提高生产率，消除人为误差，提高加工精度。
数控回转工作台主要是应用于数控铣床与数控镗床或加工中心，它主要是用于对板类、箱体等类似工件的不间断回转加工和多面加工。
本次主要设计方向是数控铣床中的数控回转工作台，我们对主要的零件进行了结构功能设计。
装配图、零件图用CAD软件绘制。
关键词：数控铣床数控回转工作台蜗杆传动AbstractAbstractThe NC machine is playing an increasingly important role in mechanism manufacture. The reliability is the main signal to measure its performance with the tendency of high power, high speed, high fidelity and high stability. However, the NC rotating table, as an inevitable part of NC machine, has affected its overall performance directly because of its high fidelity. In order to improve the optional efficiency and expand the technology scope of NC machine, the feed movement must follow X, Y, and Z coordinate axes as well as being accomplished by NC rotating table to finish its circular feed movement, to reach a purpose that enable the indexing automatically to change the position of machining work pieces with related spindle, and finally make the surface machining conveniently. Besides, improving productivity and machining fidelity, eliminating artificial errors, can also be realized when the NC rotating table is in conjunction with the control of NC system. It is, available to rotating and multi-faced machining, floor parts and boxes parts, mainly applied in NC milling machines and boring machines. The topic in my essay is primarily designed for NC rotating table of milling machines with key parts designing and checking, using the auto CAD software to render assembly drawing and parts drawing.Key Words: NC milling machines; NC rotating table; Worm transmission南昌工程学院本科毕业设计（论文）目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1概述 (1)1.2数控回转工作台的发展及展望 (1)1.3数控回转工作台的原理 (2)1.4 设计要求及主要参数 (3)1.4.1设计准则 (3)1.4.2本次设计中的一些主要参数 (4)第二章数控回转工作台的结构设计 (5)2.1设计工作台的基本要求 (5)2.2数控回转工作台传动方案的选择 (5)2.3电机的选择 (6)2.3.1选择步进电机的注意事项 (6)2.3.2电机的参数计算 (7)2.4齿轮的设计 (9)2.4.1齿轮材料确定 (9)2.4.2齿轮强度计算 (10)2.4.3尺寸计算 (13)2.4.4齿轮结构设计 (14)2.5蜗轮蜗杆设计 (15)2.6联轴器的选择 (18)2.7 输入轴的设计 (19)2.7.1 轴上参数计算 (19)2.7.2 输入轴结构设计 (23)2.8 蜗杆轴的设计 (23)2.8.1 轴参数设计 (23)目录2.8.1 轴强度的校核 (26)2.8.2涡轮轴结构设计 (26)2.9轴承的选择 (27)2.10箱体结构设计 (27)2.10.1箱体结构 (27)2.10.2箱体参数设计 (29)总结 (31)参考文献 (32)附录 (33)致谢 (34)南昌工程学院本科毕设计（论文）第一章绪论1.1概述数控铣床作为效率比较高的机械制造设备，现在应用的已经非常普遍了。
课程设计—回转工作台设计
1概述1.1数控加工中心的概述加工中心自问世至今已有30多年，世界各国出现了各种类型的加工中心，虽然外形结构各界，但从总体来看主要由以下几大部分组成。
1、基础部件。
它是加工中心的基础结构，由床身、立柱和工作台等组成，它们主要承受加工中心的静载荷以及在加工时产生的切削负载，因此必须要有足够的刚度。
这些大件可以是铸铁件也可以是焊接而成的钢结构件，它们是加工中心中体积和重量最大的部件。
2、主轴部件。
由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。
主轴的启、停和变速等动作均由数控系统控制，并且通过装在主轴上的刀具参与切削运动，是切削加工的功率输出部件。
3、数控系统。
加工小心的数控部分是由CNC装置，可编程控制器、伺服驱动装置以及操作面板等组成。
它是执行顺序控制动作和完成加工过程的控制中心。
4、自动换刀系统。
由刀库、机械手等部件组成。
当需要换刀时，数控系统发出指令，由机械手(或通过其他方式)将刀具从刀库内取出装入主轴孔中。
5、辅助装置。
包括涡滑、冷却、排屑、防护、液压、气动和检测系统等部分。
这些装置虽然不直接参与切削运动，但对加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起着保障作用，因此也是加工中心中不对缺少的部分。
带有可转动的台面、用以装夹工件并实现回转和分度定位的机床附件，简称转台或第四轴。
1.2数控回转工作台的发展数控车床今后将向中高挡发展，中档采用普及型数控刀架配套，高级采用动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，预计近年来对数控刀架需求量将大大增长。
然数控回转工作台更有发展前途,它是一种可以实现圆周进给和分度运动的工作台，它常被应用于卧式的镗床和加工中心上，可前进加工效率，完成更多的工艺，它重要由原动力、齿轮传动、蜗杆传动、工作台等部分组成，并可进行间隙打消和蜗轮加紧，是一种很实用的加工工具。
目前数控回转工作台已广泛应用于数控机床和加工中心上，它的总的发展趋势是：1．在规格上将向两头延伸，即开发小型和大型转台；2．在性能上将研制以钢为材料的蜗轮，大幅度提高工作台转速和转台的承载能力；3．在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。
(600×600)方台面数控回转工作台设计
X-Y数控工作台设计学生：学号：专业：班级：指导教师：(600×600)方台面数控回转工作台设计一、设计的目的《数控机床》课程设计是一个重要的实践性教学环节，要求学生综合的运用所学的理论知识，独立进行的设计训练，主要目的：1、通过设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本组成及其思想知识，学习总体的方案拟定、分析与比较的方法。
2、通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算及选用的方式3、通过对机械系统的设计，掌握常用伺服电机的工作原理、计算控制方法与控制驱动方式4、培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并树立“系统设计”的思想5、锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料及撰写科技论文的能力二、设计任务设计X-Y数控工作台，主要参数如下：设计一台数控回转工作台并开发其控制、驱动系统，工作台台面600×600mm，分辨率为δ=5分/step，承受最大载荷Tmax=1800Nm。
三、设计主要步骤1、确定设计总方案⑴、机械传动部件的选择①、丝杠螺母副的选择步进电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，需要满足初选0.005mm脉冲当量，因为定位精度±0.01mm，对于机械传动要有一定的精度损失，大约是1/3-1/2的定位精度，现取为1/2，滑动丝杠副无法做到，只有选用滚珠丝杆副才能达到要求，滚珠丝杆副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高、预紧后可消除反向间隙。
同时选用内循环的形式，因为这样摩擦损失小，传动效率高，且径向尺寸结构紧凑，轴向刚度高。
由于定位精度不高，故选择的调隙方式是垫片调隙式，这种调隙方式结构简单，刚性好，装卸方便。
由于工作台转速不高，故可以采用一般的安装方法，即一端固定，一端游动的轴承配置形式。
②、导轨副的选用要设计数控铣床工作台，需要承受的载荷不大，而且脉冲当量小，定位精度高，因此选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小，不易爬行，传动效率高，结构紧，安装预紧方便等优点。
五轴数控机床回转工作台的设计
二、五轴数控机床回转工作台的技术参数
4、载重：考虑到加工工件的大小和重量，需要选择能够承受适当载重的回转 工作台。载重能力不仅要满足单次加工的需求，还要考虑到长期使用过程中的负 载变化。
二、五轴数控机床回转工作台的技术参数
5、运动轴数：五轴数控机床回转工作台具有五个运动轴，可以实现工件的旋 转、倾斜和移动。通过对各轴的精确控制，能够实现复杂空间曲面的加工。
内容摘要
数控回转工作台的设计流程包括需求分析、设计思路、图纸绘制、工艺流程 和质量控制等环节。首先，需要根据用户需求和市场调研结果进行需求分析，明 确产品的性能指标和功能要求；接着，按照设计思路进行整体方案设计，包括各 个部件的详细尺寸和规格；然后，进行图纸绘制，将设计方案转化为具体的工程 图；随后，制定工艺流程，包括材料选择、加工方法、表面处理等方面；最后， 进行质量控制，确保产品符合相关标准和用户要求。
三、五轴数控机床回转工作台的 设计流程
三、五轴数控机床回转工作台的设计流程
五轴数控机床回转工作台的设计流程主要包括以下几个环节： 1、设计理念与构思：结合实际生产需求，明确回转工作台的功能和特点，形 成独特的设计理念和构思。
三、五轴数控机床回转工作台的设计流程
2、结构分析：对回转工作台的结构进行详细的分析，包括工作台的布局、零 部件的选材和连接方式等，确保结构的合理性和稳定性。
二、五轴数控机床回转工作台的技术参数
6、驱动方式：回转工作台的驱动方式可采用电主轴驱动或齿轮传动。电主轴 驱动具有结构简单、维护方便的优点，但噪音和振动可能较大；齿轮传动具有更 高的刚度和承载能力，适用于重型切削。
二、五轴数控机床回转工作台的技术参数
7、冷却系统：为了降低切削温度和防止工件热变形，回转工作台应配备有效 的冷却系统，对切削区域进行充分冷却。
[工学]数控回转工作台设计毕业设计
![[工学]数控回转工作台设计毕业设计](https://img.taocdn.com/s3/m/4bd6e75df56527d3240c844769eae009581ba232.png)
[工学]数控回转工作台设计毕业设计1数控回转工作台的设计1 概要1.1 前言1.1.1 数控回转工作台的介绍数控机床是一种高效率的加工设备，当零件被装夹在工作台上以后，为了尽可能完成较多工艺内容，除了要求机床有沿X、Y、Z三个坐标轴的直线运动之外，还要求工作台在圆周方向有进给运动和分度运动。
这些运动通常用回转工作台实现。
a、数控回转工作台的主要功能有两个:一是实现工作台的进给分度运动，即在非切削时，装有工件的工作台在整个圆周进行分度旋转;二是实现工作台圆周方向的进给运动，即在进行切削时，与X、Y、Z三个坐标轴进行联动，加工复杂的空间曲面。
b、分度工作台只能完成分度运动，而不能实现圆周运动。
由于结构上的原因，通常分度工作台的分度运动只限于完成规定的角度(如45?60?或90?等)，即在需要分度时，按照数控系统的指令，将工作台及其工件回转规定的角度，以改变工件相对于主轴的位置，完成工件各表面的加工。
数控回转工作台在电火花线切割机床上的应用:电火花线切割加工已广泛用于国防和民用的生产和科研工作中，用于加工各种难加工材料、复杂表面和有特殊要求的零件、刀具和模具。
从工艺的可能性而言，现在的商品电火花线切割加工机床可分为三类:切割直壁二维型面的线切割加工工艺及机床;有斜度切割功能、可实现等锥角三维曲面切割工艺及机床;可实现变锥度、上下异形面切割工艺及机床。
上述X、Y和U、V四轴联动能切割上下异形截面的线切割机床，仍无法加工出螺旋表面、双曲面表面和正旋曲面等复杂表面。
如果增加一个数控回转工作台附件，工件装在用步进电机驱动的回转工作台上，采取数控移动和数控转动相结合的方式编程，用～角方向的单步转动代替或着配合Y轴方向的单步移动，即可完成上述这些复杂曲面加工工艺。
1.1.2 电火花加工的产生和加工原理电火花加工又称放电加工(electrical discharge machining, 简称EDM)，在20世纪40年代开始研究并逐步应用于生产。
立式加工中心直线、回转工作台设计
摘要本文主要设计立式加工中心直线、回转工作台，工作台承担纵向X 和横向Y轴两个方向的移动及一个绕Z轴的转动。
设计内容包括：1.总体结构方案的拟定。
确定了工作台结构，方案拟定为纵向、横向两个方向移动的直线工作台，在直线移动工作台的T型槽中固定一个可拆卸夹具式数控回转工作台。
2.部件概述。
这一部分详细描述了在工作台设计过程中所用到的几个典型部件，如伺服进给系统、工作台、导轨，陈述选用这几个部件的原因和对它们的基本要求。
3.结构力学的设计计算。
结合给定的主要参数对伺服进给系统和回转工作台进行选择计算，得到必需的几何参数，基本确定工作台的结构尺寸。
4.工作台装配图与零件图的绘制。
清楚地表示工作台及其组成部分的连接、装配关系和其中主要零件结构、大小及技术要求。
关键词：加工中心，工作台，伺服进给系统，回转工作台。
AbstractIn this paper,It mainly designs the moving working table and NC rotary table of vertical machining centre.The tables can move along X-axis and Y-axis also can rotate around Z-axis. what's this pater content is as follows:1.Draft the overall scheme of the structure of the tables.the moving working table moves along X-axis and Y-axis is drawn up,of which in the T-typle groove the NC rotary table is fixed which can be removed and fixed easily like a jig.2.Descripe the typical components of vertical machining center.In this part, the components used in the design, such as servo feed system、tables and guide rails,are descriped respectively why choose them,and the require-ments for them.3.Design and calculate structural e the given main parameters to select and compute the components to get other indispensable parameters,then identify the physical demension of the tables4.Draw assembly drawings and part drawings.Express the connection the tables and their components、assembly relations，also the structures and the sizes of the main components、technical requirements, clearly.Key words: Machining Center, Working Table, Servo Feed System，Rotary Working Table目录摘要 (I)Abstract II目录 (III)第一章引言 ........................................................................ 错误！未定义书签。
夹具式数控回转工作台的设计
夹具式数控回转工作台的设计
夹具式数控回转工作台是一种用于加工薄板或轻质工件的高精度设备。
其设计思路是采用可调节夹具来实现工件的固定和旋转，以便完成各种精密加工工艺。
一般来说，夹具式数控回转工作台的设计要考虑以下问题：
1. 结构设计：选择传动结构、定位方式、支撑结构等，在保证稳定性和精度的前提下，减少结构复杂度和制造成本。
2. 夹具设计：夹具是夹持工件的关键组件，应该设计具有适应性和通用性强的夹具。
常见的夹具有液压夹具、气动夹具和机械夹具等。
3. 控制系统设计：数控回转工作台需要通过计算机控制旋转角度、旋转速度、加工参数等，因此需要一个完善的控制系统，并具有良好的人机界面，便于操作。
4. 辅助设计：为了适应不同加工需求，夹具式数控回转工作台还需要设计一些辅助装置，如多工位转台等，以实现自动化生产。
需要注意的是，夹具式数控回转工作台的设计需要满足高精度、高重
复精度和高速度等要求，并且还需要经过严格的验证和检验方能投入使用。
五轴数控机床回转工作台的设计
文章编号:1001-2265(2009)06-0099-03收稿日期:2008-11-05;修回日期:2009-04-15作者简介:刘新宇(1972—),男,辽宁辽阳人,中信戴卡轮毂制造股份有限公司技术部工程师,主要从事铝合金轮毂的加工工艺及设备的研究,(E-mail )liuxinyu@dicastal .com 。
五轴数控机床回转工作台的设计刘新宇(中信戴卡轮毂制造股份有限公司技术部,河北秦皇岛 066003)摘要:双轴数控回转工作台是五轴数控机床的基础部件,它能够实现C,A 轴的回转进给与定位。
在三轴联动的立式数控铣床上增加双轴数控回转工作台,并通过数控改造使之成为五轴数控铣床是扩展机床使用功能的简捷方式。
文章介绍了回转工作台的结构与工作原理,重点讨论了双螺距渐厚蜗杆调隙结构、回转台与摇摆台的回转锁紧装置的结构设计。
关键词:五轴数控机床;数控回转工作台;结构;中图分类号:TG659.023.1 文献标识码:BRot a ti n g Table D esi gn for 5Ax is Nu m er i ca lM ach i n e ToolL IU Xin 2yu(C I TI A D icastalW heelManufacturing L td .,Q inhuangdao Hebei 066003,China )Abstract:22axis table is one of the basic components in 5axis nu merical machine t ool,which enables the r ota 2ting feed and all ocati on bet w een A and C axis .Adding the 2axis r otating table t o the 3axis vertical numerical m illing machine and digitalizati on are key step s t o turn the vertical machine t ool t o a 5axis m illing machine .This thesis intr oduces the structure and p rinci p le of r otating table,with e mphasis of r otating table and l ocking mechanis m.Key words:5axis m illing machine;digital contr ol table;structure0 引言五轴数控机床除了有X 、Y 、Z 三个直线进给轴之外,还有两个回转进给轴,由于能在一次装夹中,可以加工出除定位面之外五个加工面,尤其是可对复杂的空间曲面进行高精度自动加工,所以普遍认为五轴数控机床是叶轮、叶片,螺旋桨、水轮发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等零件加工的唯一手段,也适宜汽车、飞机上各种结构件模具的加工。
折臂式高空作业车回转工作台的设计
折臂式高空作业车回转工作台的设计何瑞德! 胡光忠! 陈婷婷! 周文军(!!T 四川轻化工大学机械工程学院"四川宜宾/))###&(T 西南科技大学制造科学与工程学院"四川绵阳/(!#!##摘%要 随着交通%建筑%煤矿等建设需求的不断增加"作业场合变得越来越复杂"作业难度也随之增加"对高空作业车的性能和功能要求也越来越高$为此"为应用较为广泛的折臂式高空作业车设计了回转装置"以单轴支承装置为主体"设计上%下托架结构"并进行有限元分析"以检验上下托架的结构强度和刚度是否满足要求"同时"对小臂受力变化后的受力分析也进行了计算$回转装置的设计使折臂式高空作业车在复杂作业环境中能顺利作业"并极大地提高了作业效率$关键词 高空作业车&工作平台&回转装置中图分类号 &'(!!+/%%文献标志码 ,%%文章编号 !##!-!./0 (#(" #"-#!#1-#$<"#23*.1#-":2*3:.%62*3/-$(1.%0.11.-+2*35..0$"%2$-:.%6,"'2&-"'G\6:8O=!"'456?;H 8K B7;H !"E 'G <&:;H 8M :;H !"]'[4a =;8f 6;(!!T@A B77C 7D ^=A B?;:A ?C G ;H :;==I :;H "@:A B6?;4;:F =I L :M N 7D @A :=;A =nG ;H :;==I :;H "c :Q:;/)"###"E B:;?&(T@A B77C 7D ^?;6D ?A M 6I :;H @A :=;A =?;O G ;H :;==I :;H "@76M BR =L M 4;:F =I L :M N 7D@A :=;A =?;O &=A B;7C 7H N"^:?;N ?;H /(!#!#"E B:;?#75#(%$&('a :M B M B=:;A I =?L :;H O=9?;O D 7I :;D I ?L M I 6A M 6I =A 7;L M I 6A M :7;L 6A B ?L M I ?;L S7I M ?M :7;"?I A B:M =A M 6I ="?;O A 7?C 9:;:;H "M B=R 7I >SC ?A =B?L Q=A 79=97I =?;O 97I =A 79SC =P "?;O M B=7S=I ?M :7;O:D D :A 6C M N B?L ?C L 7:;A I =?L =O ";O M B=I =g6:I =9=;M L D 7I M B=S=I D 7I 9?;A =?;O D 6;A M :7;7D ?=I :?C R 7I >F =B:A C =L B?F =?C L 7Q=A 79=B:H B=I ?;O B:H B=I T Z 7I M B:L I =?L 7;"?L C =R :;H O=F :A =:L O=L :H ;=O D 7I M B=D 7C O=O8?I 9?=I :?C R 7I >F =B:A C ="R B:A B :L R :O=C N 6L =OT &B=6SS=I ?;O C 7R =I QI ?A >=M L M I 6A M 6I =L ?I =O=L :H ;=O R :M B M B=L :;H C =8?P C =L 6SS7I M O=F :A =?L M B=9?:;Q7ON"?;O M B=D :;:M ==C =9=;M ?;?C N L :L :L A ?I I :=O 76M M 7A B=A >R B=M B=I M B=L M I 6A M 6I ?C L M I =;H M B ?;O L M :D D ;=L L 7D M B=6SS=I ?;O C 7R =I QI ?A >=M L 9==M M B=I =g6:I =9=;M L T ,M M B=L ?9=M :9="M B=L M I =L L ?D M =I M B=D 7I A =A B?;H =7D L 9?C C Q779:L ?;?C N K =OT &B=O=L :H ;7D M B=I 7M ?I N O=F :A ==;?QC =L M B=D 7C O:;H Q779?=I :?C R 7I >F =B:A C =M 7L 977M BC N R 7I >:;?A 79SC =P R 7I >:;H =;F :I 7;9=;M "R B:A B H I =?M C N :9SI 7F =L M B=R 7I >:;H =D D :A :=;A N T 8"9:.%+#'?=I :?C R 7I >F =B:A C =&R 7I >:;H SC ?M D 7I 9&I 7M ?I N O=F :A =收稿日期 (#("-#"-!#&修订日期 (#("-#)-(1基金项目 安徽省工程机械智能制造重点实验室开放课题基金资助!3^E ^(#(!#"#&四川轻化工大学研究生创新基金资助项目!c(#((#"1#作者简介 何瑞德!!..1-#"男"硕士研究生"四川轻化工大学"主要研究方向'机械设计及理论$通信作者 胡光忠!!.1(-#"男"博士"四川轻化工大学教授"主要研究方向'主要为现代理论设计和过程设备设计研究$#%前言高空作业车是一种将人%设备和物品等送到某个高度的专用车辆"广泛应用于建筑%交通%煤矿等工程作业中$高空作业车根据臂架伸展形式分为折臂式%直臂式%混合式和垂直升降式四种类型)!*$作为高空作业车"折臂式高空作业车因其结构简单"可通过各节臂之间形成的夹角"实现跨越空中障碍到达需要的作业位置而被广泛使用"但存在结构尺寸较大"作业时占用空间较大"作业范围较小"到达空间工作区域需要反复调整各节工作臂的仰角"操纵时间长"导致作业效率较低)(-)*$折臂式高空作业车因其工作+1#!+(#(";.+"%%%%%%%%%%%%%%%%%%重型机械平台长度较大"在一些狭窄的巷道%建筑工地等空间无法进行作业$因此"为了提高折臂式高空作业车在狭隘空间作业的效率和灵活性"增加回转装置是必要的$增加回转装置可以更好地实现特种装备作业"也可以更好地实现工作平台的位置调整"从而提高工作效率和灵活性$高空作业车的工作平台属于高空特种工作平台"工程实践过程中"工作平台固定在小臂一端"只能通过重新调整臂架结构来实现对工作平台的位置进行调整$同时工作平台是工作人员操作%特种装备作业的平台"需要保证作业平稳"结构强度可靠$如果回转平台出现故障问题"会导致平台失稳"造成安全问题)V-1*$笔者考虑到工作平台安全问题以及常用回转机构设计工作平台回转装置"并结合有限元计算分析"验证该装置的结构强度%刚度"以提高工作效率和灵活性$本文设计要求是在整车长度增加"X以内"其他尺寸和参数不改变的条件下实现工作平台围绕其连接工作臂h$#k以上的旋转"设计其回转装置$!%工作平台回转设计!+!%回转中心选择在排除外界因素干扰的情况下"回转中心的选择影响着工作平台在回转过程是否与自身机架发生干涉$根据工作平台与小臂的基本结构为轴对称结构"增加回转机构后回转中心一定在轴对称线上"工作平台需要实现h$#k以上的角度"需要考虑两种情况'!!#在工作平台回转到极限位置时是否会与小臂上调平或固定铰链发生干涉&!(#达到最大作业高度工况时"小臂是否与下托架发生干涉$在不超过整车长度的"X"也就是(##99以内$当工作平台回转.#k时"考虑工作平台刚好与小臂安装铰链发生干涉"预留小臂与上托架安装尺寸为/#99"其工作平台到小臂中轴线的垂直距离为!(V99"具体如图!所示$当增加(##99的整车车长"未加回转机构前工作平台与小臂之间的距离为.#99$综上"小臂与工作平台的距离范围是!"#Y(.#99$图!%工作平台回转.#k位置当高空作业车达到最大作业高度时"小臂与地面垂直线形成一定的角度"需要防止小臂与下托架发生干涉$小臂安装铰链孔距离上托架底平面距离为!##99"设置小臂与水平面垂直线夹角为!#k"小臂距离回转体最小距离为!#99"如图(所示"计算回转中心与小臂之间的距离$图(%高空作业车最大作业高度工况时小臂位置情况%%根据以上情况"选择回转直径为(.#99"工作平与回转中心距离为!1V99"小臂与回转中心距离为!!#99$未添加回转机构前"小臂与工作平台的连接托架高"##99$不改变整车高度的情况下"回转机构的高度应不超过"##99$根据上述确定后的回转中心%上托架与小臂连接铰链孔后"确定回转机构%小臂%工作平台整体示意图"如图"所示$图"%回转整体示意图+$#!+重型机械%%%%%%%%%%%%%%%%%%(#(";.+"!+(%回转机构选择目前高空作业车工作平台回转主要有电动推杆推拉四连杆机构实现斗体回转&摆动缸实现斗体回转以及蜗轮蜗杆机构实现斗体回转$电动推杆推拉四连杆机构回转角度较小"并不能达到本文设计要求中h$#k以上的回转角度"同时此机构为四连杆机构"回转对连杆的强度%安装精度%加工工艺要求较高"由于自身结构限制"抗拉强度较差"不利于长时间使用$摆动缸具有非常大的扭矩"能够实现工作平台的回转"但制造要求较高"成本大"同时"摆动缸控制回转速度是非线性的"难以控制$蜗杆蜗轮机构可以有很大的传动比"能够获得较低的回转速度"其结构刚性好"强度大"能够承受较大的转动惯量"且具有自锁功能)$-!#*$回转机构目前有两种驱动方式'液压驱动和电力驱动$液压泵质量较大"设计管路较为复杂"成本较高"而电机相对液压泵质量较小"容易控制$综上所述"选择蜗轮蜗杆作为回转机构"电机作为动力源$回转支承是将轴承与蜗杆蜗轮结合的一种结构"广泛应用于高空作业车%吊塔%打桩机等机械行业$高空作业车转台是实现高空作业车作业系统的回转"转台支撑着吊臂安装着回转机构%起升机构"连接着回转支承)!!*$工作平台也可使用回转支承实现回转"其基本结构如图)所示$回转支承是两物体之间需作相对回转运动"又需同时承受轴向力%径向力%倾覆力矩的机械所必需的重要传动元件)!(*$高空作业车可利用回转装置在作业时实现工作平台h.#k回转$工作平台回转的工作原理'电力驱动减速机增大扭矩带动蜗杆旋转"进而带动涡轮旋转"回转支承外圈连接上托架"内圈连接下托架"上托架与小臂连接固定"下托架随着蜗杆蜗轮的运行进行旋转"实现工作平台的回转$即得'K j !)#+/(V <+9(查阅5U e &"$!!-(##$中表!/"可得.j !+.$(+!+(%摩擦阻力矩摩擦阻力矩的计算公式为)!"*Y D I 2!(*; $[Y A !1#$2/F C L :;.!4(1()&[()Y F C L :;1&;L :;1[)/I &A 7L 1!$#式中"Y A 为蜗轮蜗杆摩擦阻力矩&*为回转阻力系数"&/F C 为垂直载荷&/I 为回转支承所承受的总水平力&Y F C 为倾翻力矩&.为滚动体的压力角".j)V Z &1j ?I A 7L ;/F C)Y F C &)为滚动体形状及滚道刚度系数")j)+V $(+!+"%惯性阻力矩Y :j Y :C *Y :S!.#式中"Y :C 为载荷引起的惯性阻力矩&Y :S 为工作平台引起的惯性阻力矩$其他零部件产生的惯性阻力矩很小"忽略不计$!!#载荷引起的惯性阻力矩Y :C j >.+VV 1i ]A("9!!##!(#工作平台引起的惯性阻力矩Y :S j >.+VV 1i )W#("9!!!#式中"]为载荷重量&A 为工作幅度&W 为工作平台自重&#为工作平台重心到回转中心的水平距离$计算得出Y j"!#+)#/<+9$根据机械设计手册得出蜗杆头数-!j ("涡轮齿数-(j)#"接触疲劳强度与弯曲疲劳强度皆满足设计要求$(+(%小臂受力分析工作平台增加回转后对于每一节臂都会受到影响"但由于平台回转半径小"而下臂和上臂结构强度较大"仅通过分析小臂受力模型改变后"其应力应变情况来判断原结构设计是否可满足改变后的性能要求$通过材料力学计算小臂受力情况"其最大作业幅度工况受力分析情况如图V 所示"最大作业高度工况时小臂受力情况如图/所示$图V%最大作业幅度小臂位置受力情况图/%最大作业高度小臂位置受力情况"%回转装置设计根据第(+!节确定了蜗杆蜗轮的基本尺寸"选择了单轴回转装置为回转机构$蜗轮的旋转中心与工作平台距离为!1V 99"与小臂间的距离为!!#99"小臂的安装尺寸距离上托架平面!##99$"+!%上托架结构设计上托架的设计要点'!!#上托架的下平面始终与地面平行&!(#不能随工作平台一起回转&!"#满足设计强度&!)#设计长度不能超过设计要求&!V #不与其他零部件发生干涉$上托架底平面与地面保持平衡可利用平行四边形原理通过铰链连接实现"在上托架合理设计铰链位置$上托架是与小臂%回转机构连接的结构"上托架上方需要设计与小臂安装孔及调平铰链孔"下方需要设计与回转机构进行连接$根据设想其结构如图1所示$上方为工字形"中间加强筋可提高上托架的强度和刚性"防止两侧变形"可更好地将力均匀分布在小臂两方$图1%上托架三维模型+#!!+重型机械%%%%%%%%%%%%%%%%%%(#(";.+"上托架与单轴回转装置连接方式为螺钉连接"单轴回转装置外圈螺纹孔为^!#"对其进行校核"验证是否符合强度要求$拉应力'%!A?j)i!+"/&C(!j"+!)^W? /$+V1^W?!!(#切应力'%j /&C(#3))j)i/L&C(#j)i#+1)&i!#(j#+##.^W?!(##单个螺栓所受挤压应力'!S j/LC##9:;j#+1)!#i)#j#+##1^W?!(!#拉应力%切应力和挤压应力均小于许用应力"螺栓符合强度要求$)%有限元模型建立通过对上托架%下托架和单轴回转装置进行装配"得到如图.的回转装置三维模型$将其导入,;L N L软件中进行材料设置%网格划分和分析设置等$网格划分时选择四面体网格类型"设置关键零部件网格单元大小"获得的单元数量和节点数量分别为!"1.$//个和(#1)#/$个$回转平台的生产加工材料为b")V钢"材料的屈服强度为")V^W?$图!#%回转装置网格划分结果)+!%回转装置受力结果分析按照载荷处理后简化的受力情况施加约束和载荷进行受力分析$回转装置在载重距离回转中心最远处的受力情况下应力分布如图!!所示"其应力主要集中在下托架安装部位中部以及上托架梁与安装板处"其中上托架的梁与安装板连接处应力最大"其应力为!")+""^W ?$其等效弹性应变如图!(所示"其应变值为#+###/.99$图!!%回转装置应力分布情况图!(%回转装置应变分布情况回转装置上下托架均采用b")V 钢焊接而成"按照极限工况计算"安全系数取("则b ")V 钢的许用应力为!1V ^W ?"因此上下托架结构强度均满足静态要求"同时回转装置变形为#+###$99"变形可忽略不计"符合设计要求$)+(%小臂受力有限元分析小臂在运动过程中有两处危险工况'最大作业高度工况%最大作业幅度工况$增加回转装置后这两处工况受力发生变化"需要对其进行受力分析"判断结构强度是否满足要求$将小臂模型导入,;L N L 中进行静态分析"网格划分结果如图!"所示$图!"%小臂网格划分结果本作业高空作业车的小臂材料为优质合金钢b /.#"根据5U e &.)/V -(#!$5高空作业车6中第V+"+!节和第V+"+"节规定'!!#平台及伸展机构承载部件所用的塑性材料"按材料最低屈服极限计算﹐结构安全系数应不小于($!(#确定结构安全系数的设计应力"是作业车在额定载荷工况下作业"并遵守操作规程时"结构件内所产生的最大应力值$设计应力还应考虑到应力集中及动力载荷的影响"安全系数按式!((#计算'&j!!!!*!(#H !H (!((#式中"&为结构安全系数&!为塑性材料的屈服强度%非塑性材料的强度极限"^W ?&!!为由结构质量产生的应力"^W ?&!(为由额定载荷产生的应力"^W ?&H !为应力集中系数&H (为动力载荷系数$H !%H (的数值可通过对样机的试验应力分析确定$或取H ! !+!"H ( !+(V "本文取H !j !+!"H (j!+(V "&j ("即'!!!*!(&H !H (j (+1V !("#则b/.#的许用应力值)!*j (V!^W ?在第(节中对小臂受力进行了分析"在+(!!+重型机械%%%%%%%%%%%%%%%%%%(#(";.+",;L N L 中设置相关参数"最大作业高度工况下应力应变结果如图!)%图!V 所示$小臂最大变形为#+###(99"最大应力为)$+#.^W ?"均发生在油缸连接处$当高空作业车处于最大作业高度工况时"小臂上油缸铰链安装处%小臂与上臂铰链安装处均为固定端"工作平台%回转装置作用在小臂另一端"形成了悬臂梁结构"应力应变集中在油缸支承末端$图!)%最大作业高度小臂应变分布图!V%最大作业高度小臂应力分布最大作业幅度工况下应力应变结果如图!/%图!1所示$小臂最大变形为#+##!!99"最大应力为("1+#)^W ?"均发生在油缸连接处$当高空作业车处于最大作业幅度工况时"与最大作业高度产生应力应变的原因一样$图!/%最大作业幅度小臂应力分布图!1%最大作业幅度小臂应变分布小臂所选材料为b/.#"小臂在最大作业高度和最大作业幅度的应力均小于许用应力)!*j (V!^W ?"变形小于#+#!99"均满足设计要求$V%结束语本文对高空作业车增加了工作平台的回转装置"并对其关键部位上下托架进行了有限元分析"以验证上下托架结构强度的合理性$同时"增加回转后小臂受力发生变化"对变化后小臂进行有限元分析"判断小臂结构强度是否满足$结果表明"回转装置能够满足设计要求"小臂最大应力小于小臂许用应力$回转装置的设计使得折臂式高空作业车能在错综复杂的楼盘间%建筑等作业"例如图!$%图!.所示"减少反复调整位姿以达到作业要求的情况"从而极大地提高作业效率"节约车辆使用成本$图!$%无回转时工作平台在楼层间作业图!.%有回转时工作平台在楼层间作业参考文献)!*%涂桥安"王保平"王兆伍T 移动式高空作业平台的设计研究)J *T 机械设计与制造工程"(##!!#V #'!V -!1T )(*王昭君T ,)V 折臂式高空作业车稳定性及其主要影响因素分析)d*T 沈阳'东北大学"(#!.T )"*王昭君"何雪浤"周振东"等T 基于,d ,^@的折臂式高空作业车展开作业稳定性分析)J *T 机电工程"(#(#""1!#"#'(V.-(/""(1/T +"!!+(#(";.+"%%%%%%%%%%%%%%%%%%重型机械))*蒋红旗T折臂式高空作业车风振疲劳损伤破坏机理研究)d*T徐州'中国矿业大学"(#!1T)V*张丹T!/米折叠式高空作业车整机设计及分析)d*T成都'西南交通大学"(#!)T)/*夏林焱T高空作业车臂架优化设计及多体动力学分析)d*T长沙'中南林业科技大学"(#!$T)1*尹冬冬T高空作业车作业臂的结构设计与动态性能研究)d*T武汉'武汉理工大学"(#!$T)$*张承志"陈立停"张月"等T高空作业车工作斗新型回转机构改进设计及分析)E*e e科学决策的理论与方法学术研讨会"中国北京"(#!VT ).*湖南星邦智能装备股份有限公司T一种高空作业车及其平台回转控制装置'E<(#!.(!"$1(.#+))W*T(#(#-#$-($T)!#*高耀T一种新型的工作平台回转机构)J*T科技创业家"(#!)!#V#'..T)!!*戴军T回转支承的合理选用)J*T机电设备"(##/ !#V#'$V-$1T)!(*蒋红旗"刘玉T高空作业车转台有限元结构分析)J*T现代机械"(##$!#"#').-V#T)!"*洪宝峰T某直臂式随车起重运输车设计及分析研究)d*T长春'吉林大学"(#!/T+)!!+重型机械%%%%%%%%%%%%%%%%%%(#(";.+"。
六工位回转工作台设计
摘要多工位回转工作台式组合机床为广东省东莞力达公司（美国通用电气公司）专门设计制造的，用于加工电机前后端盖六工位回转工作台式组合机床。
在本机床完成上料、粗镗、钻孔、攻丝、精镗止口、下料六工序，生产节拍 20 秒钟。
该六工位回转工作台是采用了比较简单的换位斜板和转向盘来实现转位和定位，换位斜板与燕尾形导轨的滑块相连，用气缸推动，换位斜板只能沿导轨作直线运动。
换位斜板是一块多边形，在转向盘底下均匀地分布着一些圆柱定位销，其数量等于分度工位数。
当拟制活塞推动斜板向前移动时，斜板的一边推动着定位销，使转向盘回转。
转到极限位置时，压缩气体进入拟制的另一腔，使活塞杆带动斜板向后退回。
六工位回转工作是该机床的重要组成之一，它对工件的加工精度有直接的影响。
主要是它的定位精度对工件精度影响很大。
还有是否有可靠的固定，使加工时工作台能平稳。
工作台旋转的快慢，影响机床的工作效率。
冲击的大小又直接影响产生的噪音。
所以在设计过程中，即要考虑机床的工作效率，准确的工作定位，冲击又不能太大，以免产生太大噪音，影响居民的工作和休息。
关键词: 多工位; 回转工作台; 换位斜板AbstractSix-Position Rotary Table Machine Tool for the power of the company in Dongguan, Guangdong Province (GE) designed and manufactured specifically for the processing of motor cover six stations around the Rotary Table Machine Tool. In this machine to complete the material, rough boring, drilling, tapping, fine boring only the mouth, cutting six processes, production beat 20 seconds. The six-position rotary table is to use a relatively simple transposition to achieve the ramp and turn the steering wheel position and orientation, with the dovetail-shaped ramp transposition slider rail connected with the cylinder drive, transposition ramp only to a straight line along the rail. Transposition ramp is a polygon, evenly distributed under the steering wheel a number of cylindrical pins, and their number is equal to the median dividing work. When drawing up the piston moves forward to promote the ramp, the ramp side of the driving pins, turn the steering wheel. Go to the limit position, compressed gas into the fiction of the other chamber, the piston rod to drive ramp backwards return. Six-position rotary work is an important component of the machine, the precision of its parts has a direct impact. It is mainly the positioning accuracy of a great impact on the accuracy of the workpiece. There is a reliable fixed, so that processing can smooth table. Table rotation speed, affecting the efficiency of the machine. The size of the impact of a direct impact on noise. So in the design process, that is, to consider the efficiency of the machine, accurate work positioning, impact and can not be too much, to avoid too much noise, the residents work and rest.Keywords:Six-station; Rotary table; Transposition ramp目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2各设计内容简单介绍 (2)1.2.1工作台转位和定位原理 (2)1.2.2各构件的设计 (2)1.2.3 气压系统的设计 (2)1.2.4各构件的设计 (2)1.2.5计算部分 (3)第2章总体方案设计 (4)2.1总体结构 (4)2.2 原理方案得设计 (4)2.3 轴承的选用 (6)2.4动力的选择 (6)2.5斜板的选用 (8)2.6润滑方式选择 (10)第3章计算分析 (11)3.1工作台回转运动规律分析 (11)3.2 计算工作台的转动惯量及所需动力 (11)3.3 在各阶段的受力分析 (12)3.3.1 在推进过程中 (12)3.3.2 在回退过程中 (13)3.4行程的计算 (14)第4章气压传动系统 (17)4.1明确系统要求 (17)4.2 分析系统工况 (17)4.3确定执行元件的工作压力 (18)4.3.1初选气压缸的工作压力 (18)4.3.2确定气压缸的主要参数 (18)4.3.3 计算液压缸的流量和功率 (18)4.4 拟定系统原理图 (19)结论 (21)致谢 (22)参考文献 (23)附录 (24)第1章绪论1.1课题背景本人的毕业设计题目是多工位实验台设计即回转台的设计，回转台是镗床、钻床、铣床和插床等重要附件，用于加工有分度要求的孔、槽和斜面，加工时转动工作台，则可加工圆弧面和圆弧槽等。
高精度摆动式回转工作台的设计设计
高精度摆动式回转工作台的设计设计高精度摆动式回转工作台的设计The design of high-precision Swing rotary table作者姓名：龚英专业：机械设计制造及其自动化学号：成125315指导教师：张元生、宋宏潮完成日期：2014.11.30上海电机学院继续教育学院摘要随着球形零件在机械行业中应用的比例越来越大，由此对加工球面的回转工作台的要求也越来越多，越来越严格。
采用球面磨床能精密磨削加工球面体零件，其回转工作台是金属切削加工中用于精密定位的装置，操作人员能够在保持精度的情况下加工零件。
有一些回转工作台允许使用分度装置的分度操作，也有些可以根据加工情况，采用回转工作台上的分度头来分度。
但是整体来说，普通回转工作台精度不高，适用范围小，一般只能加工二维面，如加工圆柱面、腰形孔。
本次设计的高精度摆动式工作台是一种精密机械，可以将工件定位其上（T型槽一般被用于工作台上）。
不同于普通工作台，高精度摆动式工作台主要用于三维面的加工，它主要是为加工超硬球面而设计的，解决了普通回转工作台精度不高，适用范围小的缺点，能够加工出高精度、超硬度的球面。
高精度摆动式回转工作台可以自由旋转及摆动，高精度回转工作台的转动是由蜗轮驱动的，蜗杆蜗轮不仅用于传动还用于分度。
它的进给、分度转位都是由给定的指令进行控制的。
工作台的摆动是由减速器带动的齿轮传递到摇臂而摇臂带动工作台的摆动。
关键词：蜗杆蜗轮；摆动机构；球面加工The design of high-precision Swing rotary tableAbstractAs the proportion of spherical parts in the machinery industry applications is growing, thereby spherical rotary table processing requirements have become more and more and more stringent. Using spherical grinder can precision grinding spherical body parts, which rotary table is a device used for metal cutting precision positioning, the operator can be processed while maintaining the accuracy of parts. Some allow the use of indexing rotary table indexing device operation, but some can be processed according to the situation, the use of indexing the rotary indexing head workbench. But overall, the general is not high precision rotary table, a small scope, generally only processing two-dimensional surface, such as machining cylindrical surface, kidney-shaped holes.The design of high-precision Swing rotary table is a precision machine table，the workpiece can be positioned on (T-slot table is generally used). Unlike ordinary table, the table is mainly used for high-precision machining swinging three-dimensional surface, it is primarily designed for the processing of super-hard sphere, the solution to a common high precision rotary table, the small scope of the shortcomings can be processed high-precision, ultra-hard sphere. High-precision rotary table can swing freely rotate and swing, turn-precision rotary table is driven by a worm gear, worm gear is also used not only for indexing. It feed indexing bits are transferred by a given control instruction. Swing table is delivered by a gear reducer drive to drive the swing arm and rocker table.Key Words：Worm；Swing Mechanism；Spherical processing目录Abstract (II)正文 (1)1 绪论 (1)1.1 回转工作台简述与应用 (1)1.2 高精度摆动式回转工作台的简述与应用 (2)1.3 立题意义 (3)2 总体方案 (4)2.1 总体结构 (4)2.1.1高精度摆动式回转工作台传动路线及主要部件 (4)2.1.2工作原理 (4)2.2课题内容62.2.1技术要求及参数 (6)2.2.2设计的主要要求 (7)2.2.3高精度摆动式回转工作台设计中的难点 (7)3 设计方案 (8)3.1 支架的设计 (8)3.2 工作台的设计 (8)3.3 电机的选用 (10)3.3.1 电机的介绍 (10)3.3.2 电机的选取 (11)3.4减速器的选用123.4.1 减速器的介绍 (12)3.4.2 减速器的选取 (13)3.5 齿轮的设计 (16)3.5.1 齿轮的计算 (16)3.5.2 齿轮的消隙 (18)3.6 蜗轮蜗杆的设计 (19)3.6.1 蜗轮蜗杆与回转工作台的关系 (19)3.6.2蜗轮蜗杆的计算193.6.3 蜗轮蜗杆的消隙 (21)3.6.4 蜗轮蜗杆的分度作用 (22)3.7主轴的设计 (22)3.7.1主轴计算 (22)3.7.2 主轴校核 (25)3.8 键的设计 (28)3.9 联轴器的选用 (28)3.9.1 联轴器的介绍 (28)3.9.2 联轴器分类 (29)3.9.3 联轴器选用原则 (29)3.9.4联轴器的选取303.10 轴承的选用 (32)3.10.1 轴承的介绍 (32)3.10.2 轴承的选取 (33)结论 (37)参考文献 (38)致谢 (40)正文1 绪论1.1 回转工作台简述与应用带有可转动的台面、用以装夹工件并实现回转和分度定位的机床附件，简称回转工作台。
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精密回转工作台设计目录前言 (1)第一章：精密回转工作台的原理与应用 (3)1.1 精密回转工作的原理 (3)1.2 设计准则 (4)1.3 主要技术参数 (4)1.4 本章小结 (4)第二章：精密回转工作台的结构设计 (5)2.1 传动方案的确定 (5)2.2齿轮传动的设计 (6)2.3 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 (9)2.4 直流伺服电动机的选择及运动参数的计算 (11)2.5 轴承的选用 (12)2.6 加紧机构的计算 (13)2.7 本章小结 (14)第三章控制系统硬件设计 (16)3.1 CPU板 (16)3.2 驱动系统 (17)3.3 传感器和人机界面 (17)3.4 本章小结 (17)第四章控制系统软件设计 (18)4.1 总体方案 (18)4.2 键盘扫描的程序 (18)4.3 数码管显示程序 (19)4.4 智能化新一代PCNC精密系统 (19)第五章精密技术发展趋势 (20)5.1 性能发展方向 (20)5.2 功能发展方向 (20)5.3 体系结构的发展 (21)5.4 智能化新一代PCNC精密系统 (21)第六章总结 (22)参考文献 (22)前言这次毕业设计主要是培养学生综合应用所学专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力，培养学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法。
通过机电一体化毕业设计设计，可树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，实现由学生向工程技术人员的过渡。
使学生进一步巩固和加深对所学的知识，使之系统化、综合化。
培养学生独立工作、独立思考和综合运用所学知识的技能，提高解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力，从而扩大、深化所学的专业知识和技能。
培养学生的设计计算、工程绘图、实验研究、数据处理、查阅文献、外文资料的阅读与翻译、计算机应用、文字表达等基本工作实践能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路。
使学生学会初步掌握解决工程技术问题的正确指导思想、方法手段，树立做事严谨、严肃认真、一丝不苟、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、具有创新意识和团结协作的工作作风。
本次毕业设计设计主要是解决精密回转工作台的工作原理和机械机构的设计与计算部分，设计思路是先原理后结构，先整体后局部。
目前精密回转工作台已广泛应用于精密机床和加工中心上，它的总的发展趋势是：1．在规格上将向两头延伸，即开发小型和大型转台；2．在性能上将研制以钢为材料的蜗轮，大幅度提高工作台转速和转台的承载能力；3．在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的精密转台。
精密转台的市场分析：随着我国制造业的发展，加工中心将会越来越多地被要求配备第四轴或第五轴，以扩大加工范围。
估计近几年要求配备精密转台的加工中心将会达到每年600台左右。
预计未来5年，虽然某些行业由于产能过剩、受到宏观调控的影响而继续保持着较低的行业景气度外，部分装备制造业将有望保持较高的增长率，特别是那些国家产业政策鼓励振兴和发展的装备子行业。
作为装备制造业的母机，普通加工机床将获得年均15％－20％左右的稳定增长。
第一章精密回转工作台的原理与应用精密机床的圆周进给由回转工作台完成，称为精密机床的第四轴：回转工作台可以与X、Y、Z三个坐标轴联动，从而加工出各种球、圆弧曲线等。
回转工作台可以实现精确的自动分度，扩大了精密机床加工范围。
1.1精密回转工作台精密回转工作台主要用于精密镗床和铣床，其外形和通用工作台几乎一样，但它的驱动是伺服系统的驱动方式。
它可以与其他伺服进给轴联动。
1-电机；2-小齿轮；3-偏心套；4-大齿轮；5-柱销；6、7、8、11-轴承盖、套筒；9-蜗杆；10-蜗轮；12、13-加紧瓦；14-油缸；15-活塞；16-弹簧；17-钢球；18-光栅；如图所示为闭环精密转台的结构图，该精密转台用直流伺服电机1通过减速齿轮2和4带动蜗杆9，通过蜗轮10使工作台回转。
为了尽量消除反向间隙和传动间隙，通过调整偏心环3来消除齿轮2和4啮合侧隙。
齿轮4与蜗杆9是靠楔形拉紧圆柱销5（A一A剖面）来连接。
这种连接方式能消除轴与套的配合间隙。
工作台的转角位置用光栅18测量，测量结果发出反馈信号与精密装置发出的指令信号进行比较，若有偏差经放大后控制伺服电机朝消除偏差的方向转动，使工作台精确定位，，台面的锁紧用均布的8个小油缸14来完成，需要加紧时油缸上腔进压力油，活塞15下移，通过钢球17，推开夹紧块12及13，将蜗轮夹紧。
当工作台需要回转时，精密系统发出指令，夹紧液压缸14上腔的油流回油箱，钢球17在弹簧16的作用下向上抬起，夹紧块12和13松开蜗轮，这时蜗轮和回转工作台可按照控制系统的指令作回转运动。
回转工作台的导轨面由大型滚柱轴承支承，并由圆锥滚子轴承及圆锥孔双列圆柱滚子轴承保持准确的回转中心。
工作台支撑在镶钢滚柱导轨上，运动平稳且耐磨。
1.2设计准则我们的设计过程中，本着以下几条设计准则：1）创造性的利用所需要的物理性能；2）分析原理和性能；3）判别功能载荷及其意义；4）预测意外载荷；5）创造有利的载荷条件；6）提高合理的应力分布和刚度；7）重量要适宜；8）应用基本公式求相称尺寸和最佳尺寸；9）根据性能组合选择材料；10）零件与整体零件之间精度的进行选择；11）功能设计应适应制造工艺和降低成本的要求。
1.3主要技术参数（1）工作台直径：400mm；（2）工作台水平回转0-360度，分度精度≤2”；（3）工作台倾斜角度0-90度，分度精度≤2”；（4）台面端跳2UM；（5）转台驱动方式：手动带微调，转动灵活，快速（6）最大载荷：300N（7）重复定位精度≤±1”1.4 本章小结主要简单介绍毕业设计题目（精密回转工作台）和其发展概况，设计背景、工作原理、设计参数也作了进一步的说明。
第二章：精密回转工作台的结构设计2.1传动方案的确定如图，采用电机带减速动齿轮传动，带动涡轮蜗杆转动，从而使工作台转动2.1.1伺服电动机的原理伺服电动机（servomotor）用作自动控制装置中执行元件的微特电机。
又称执行电动机。
其功能是将电信号转换成转轴的角位移或角速度。
伺服电动机分交、直流两类。
交流伺服电动机的工作原理与交流感应电动机相同。
在定子上有两个相空间位移90°电角度的励磁绕组Wf和控制绕组WcoWf接一恒定交流电压，利用施加到Wc上的交流电压或相位的变化，达到控制电动机运行的目的。
交流伺服电动机具有运行稳定、可控性好、响应快速、灵敏度高以及机械特性和调节特性的非线性度指标严格（要求分别小于10％～15％和小于15％～25％）等特点。
直流伺服电动机的工作原理与一般直流电动机相同。
电动机转速n为n＝E／K1j＝（Ua－IaRa）／K1j式中E为电枢反电动势；K为常数；j为每极磁通；Ua，Ia为电枢电压和电枢电流；Ra为电枢电阻。
改变Ua或改变φ，均可控制直流伺服电动机的转速，但一般采用控制电枢电压的方法。
在永磁式直流伺服电动机中，励磁绕组被永久磁铁所取代，磁通φ恒定。
直流伺服电动机具有良好的线性调节特性及快速的时间响应。
2.1.2.传动方案传动时应满足的要求精密回转工作台一般由原动机、传动装置和工作台组成，传动装置在原动机和工作台之间传递运动和动力，并可实现分度运动。
在本课题中，原动机采用直流伺服电机，工作台为T形槽工作台，传动装置由齿轮传动和涡轮蜗杆传动组成。
合理的传动方案主要满足以下要求：（1）机械的功能要求：应满足工作台的功率、转速和运动形式的要求。
（2）工作条件的要求：例如工作环境、场地、工作制度等。
（3）工作性能要求：保证工作可靠、传动效率高等。
（4）结构工艺性要求；如结构简单、尺寸紧凑、使用维护便利、工艺性和经济合理等。
2.1.3.传动方案及其分析精密回转工作台传动方案为：直流伺服电机——齿轮传动——蜗杆传动——工作该传动方案分析如下：齿轮传动承受载能力较高，传递运动准确、平稳，传递功率和圆周速度范围很大，传动效率高，结构紧凑。
蜗杆传动有以下特点：1．传动比大在分度机构中可达1000以上。
与其他传动形式相比，传动比相同时，机构尺寸小，因而结构紧凑。
2．传动平稳蜗杆齿是连续的螺旋齿，与蜗轮的啮合是连续的，因此，传动平稳，噪声低。
3．可以自锁当蜗杆的导程角小于齿轮间的当量摩擦角时，若蜗杆为主动件，机构将自锁。
这种蜗杆传动常用于起重装置中。
4．效率低、制造成本较高蜗杆传动是，齿面上具有较大的滑动速度，摩擦磨损大，故效率约为0.7-0.8，具有自锁的蜗杆传动效率仅为0.4左右。
为了提高减摩擦性和耐磨性，蜗轮通常采用价格较贵的有色金属制造。
由以上分析可得：将齿轮传动放在传动系统的高速级，蜗杆传动放在传动系统的低速级，传动方案较合理。
同时，对于精密回转工作台，结构简单，它有两种型式：开环回转工作台、闭环回转工作台。
两种型式各有特点：开环回转工作台 开环回转工作台和开环直线进给机构一样，都可以用步进电机来驱动。
闭环回转工作台 闭环回转工作台和开环回转工作台大致相同，其区别在于：闭环回转工作台有转动角度的测量元件（圆光栅）。
所测量的结果经反馈与指令值进行比较，按闭环原理进行工作，使转台分度定位精度更高。
2.2 齿轮的设计1、选用传动比：先选为21）选用直齿圆柱齿轮传动；2）精密机床速度高，要求精度高，故选6级精度；3) 材料选择，小齿轮材料选35CRALA(调质后氮化)，硬度为65HRC,大齿轮材料18CRMNTI(渗碳后淬火)硬度为60HRC ；4) 选小齿轮齿数Z 1=20，大齿轮齿数为40。
2、按齿面接触强度设计d 1t ≥2.32322])([))(1(1H dU ZE U KT σΦ± (1)确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数Kt1=1.2；2) 计算小齿轮传递的转矩T 1=21max n in T =98.099.01860000⨯⨯=3.37N.m 3）选取齿宽系数，小齿轮做悬臂布置，d Φ=0.4； 4）材料的弹性影响系数Z E =189.8Mpa 21；5）按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=1200Mpa,大齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1=800Mpa ；6）接触疲劳寿命系数K HN1=1,K HN2=1；7） 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数为S=1[σH ]1=1200Mpa, [σH ]2=800Mpa.(2)计算1）算小齿轮分度圆直径d 1t ,代入[σH ]中较小的值代入各数值的d 1t ≥2.32322])([))(1(1H dU ZE U KT σΦ±=22mm 2）计算圆周速度VV=10006011⨯tn d π=1.382m/s3)计算齿宽bb=d Φ.d 1t =0.4⨯22=8.8mm4)计算齿宽与齿高之比hb . 模数 m t ==2022 1.1mm 齿高 h=2.25m t =2.25³1.1=2.475mmh b =475.28.8=3.5 5）计算载荷系数根据V=1.382m/s ，6级精度，查的动载系数Kv=1.02. 直齿轮 K H α=K F α=1.0.查表的使用系数K A =1；用插值法查得6级精度，小齿轮相对支撑悬臂布置时 K H β=1.139. 由h b =3.556 K H β=1.139得K F β=1.09. 故载荷系数 K=K A ³K V ³K H α³K H β=1³1.05³1³1.139=1.1976）按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径d 1=d 1t 332.1197.122=Kt K =21.98mm 7)计算模数m m=11z d =2098.21=1.099mm 3按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为M ≥32][112F dZ YFaYSa KT σΦ （1） 确定公式内的各计算数值1） 查表得小齿轮的弯曲疲劳强度极限σFE1=800Mpa;大齿轮的弯曲疲劳强度极限σFE2=700Mpa ；2）查得弯曲疲劳寿命系数K FN1=0.9, K FN2=0.95; 3） 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数。