减速器壳体旋转钻夹具毕业设计

减速器壳体旋转钻夹具毕业设计目录绪论 (1)1 工作台方案设计 (3)1.1 回转体系统方案设计 (3)1.1.1 回转体系统原理及总体框图 (3)1.1.2 回转体系统传动系统方案 (3)1.1.3 回转体系统控制系统方案 (4)1.2 夹具体系统方案设计 (5)1.2.1 夹具体系统原理及总体框图 (5)1.2.2 夹具体系统传动系统方案 (5)1.2.3 夹具体系统控制系统方案 (6)2 工作台传动系统设计 (8)2.1 工作台设计 (8)2.1.1 回转体设计 (8)2.1.2 夹具体设计 (9)2.2 传动比及参数确定 (9)2.2.1 传动比设定 (9)2.2.2 步进电机最大回转速度及频率 (10)2.2.3 步进电机分度精度 (10)2.3 步进电机选择 (10)2.3.1 步进电机启动力矩计算 (11)2.3.2 步进电机最大转速 (12)2.3.3 步进电机最大频率 (12)2.3.4 步进电机型号 (12)2.4 气缸选择 (12)2.4.1 气缸输出力计算 (13)2.4.2 气缸行程 (13)2.4.3 气缸活塞速度 (14)2.4.4 气缸型号 (14)2.5 齿轮传动设计 (14)2.5.1 齿轮的材料及类型 (14)2.5.2 按齿面接触疲劳强度设计尺寸 (14)2.5.3 确定齿轮的主要参数与主要尺寸 (15)2.5.4 校核齿根弯曲疲劳强度 (16)2.6 蜗杆传动设计 (17)2.6.1 蜗杆传动类型 (18)2.6.2 蜗轮蜗杆的材料 (18)2.6.3 按齿面接触疲劳强度设计 (18)2.6.4 蜗轮蜗杆主要参数与几何尺寸 (19)2.6.5 校核齿根弯曲疲劳强度 (20)2.7 轴的设计 (21)2.7.1 轴1的设计 (21)2.7.3 轴2的设计 (22)2.7.3 主轴的设计 (22)2.7.4 蜗杆轴的设计 (22)2.8 键的选择 (23)2.8.1 键联接类型 (23)2.8.2 键连接的尺寸 (23)2.9 轴承的选择 (24)2.9.1 轴承的类型 (24)2.9.2 轴承的尺寸 (24)2.9.3 滚动轴承的密封装置 (25)3 工作台控制系统设计 (26)3.1 控制系统元器件选择 (26)3.1.1 单片机选择 (26)3.1.2 I/O接口芯片选择 (27)3.1.3 存储器选择 (28)3.1.4 译码器选择 (29)3.1.5 地址锁存器选择 (30)3.2 控制系统电路设计 (31)3.2.1 主控电路设计 (31)3.2.2 I/O接口电路设计 (31)结论 (33)附录 (34)参考文献 (42)致谢 (43)绪论中国数控分度回转工作台产业发展出现的问题中，许多情况不是很乐观，如产业结构的不合理、产业集中于劳动力密集型的产品；技术密集型的产品明显落后于发达工业的国家；生产要素决定性作用正在被削弱；产业能源消耗较大、产出率较低、环境污染较严重、对自然资源的破坏力大；企业总体规模又偏小、技术创新能力的薄弱、管理水平较落后等。

从什么角度分析中国数控分度回转工作台产业的发展状况？以什么方式评价中国数控分度回转工作台产业的发展程度？中国数控分度回转工作台产业的发展定位和前景是什么？中国数控分度回转工作台产业发展与当前经济热点问题关联度如何……诸如此类，都是数控分度回转工作台产业发展必须面对和解决的问题——中国数控分度回转工作台产业发展已到了岔口；中国数控分度回转工作台产业生产企业急需选择发展方向。

中国数控分度回转工作台产业发展研究报告阐述了世界数控分度回转工作台产业的发展过程，分析了中国数控分度回转工作台产业发展的现状和差距，开创性的提出了“新型数控分度回转工作台产业”及替代品产业的概念，在这基础上，从四个方面即“以人为本”、“创新科技”、“友好环境”和“面向未来”准确地限定了“新型数控分度回转工作台产业”及替代性产品的涵。

根据“新型数控分度回转工作台产业”及替代产品的评价体系和量化指标体系，从全新的角度对中国数控分度回转工作台产业发展进行了推演和精准预测，在此基础上，对中国的行政区划和四大都市圈的数控分度回转工作台产业发展进行了全面的研究。

60 年代以来，跨国公司推动的产业全球化发展使得国际分工和国际贸易格局发生了改变，加工贸易成为全球化产业发展的本质要求。

在全球化背景下，对于发展中国家而言，产业升级成为在全球化产业链条中由劳动密集环节向资本和技术密集环节逐步提升的过程。

由跨国公司推动的加工贸易的发展，为发展中国家切入全球高新技术产业链条，实现产业升级提供了便捷路径。

其中分度回转工作台的运用得到了广泛推广，各种新型工作台不断被引进，同时我国也自主研制和开发了一批适用、高效性的分度回转工作台。

本次设计的意义是设计出一套结构简单、实用性强、精度系数比较高的自动分度回转工作台，并能满足生产和加工的需要。

分度回转工作台作为数控机床中的一个非常大的部分，研究其设计、制造过程是非常有实际的工程应用价值。

数控工作台的应用非常多，而数控工作台像自动分度回转工作台的研究必然有着其实际的意义。

本次设计主要容包括：1.旋转钻夹具工作台总体方案设计；2.旋转钻夹具工作台传动系统设计；3.旋转钻夹具工作台控制系统设计；4.总装加工动画模拟。

1 工作台方案设计1.1 回转体系统方案设计旋转钻夹具回转体系统部分主要实现精确分度，保证加工质量，所以对这部分的设计是本次设计的核心，下面来介绍一下这部分主要容。

1.1.1 回转体系统原理及总体框图回转体系统工作原理是采用单片机控制步进电机带动回转体系统回转，通过键盘和显示屏幕发送指令给单片机，控制脉冲分配器向步进电机发送脉冲，步进电机直接带小齿轮，经过蜗轮蜗杆运动传动后，将回转体系统分度到设定好的角度。

自动回转分度主要由两部分组成，回转体系统传动系统部分和控制系统部分。

传动系统部分主要由步进电机、齿轮副传动和蜗杆传动组成；回转体系统控制系统部分主要由单片机、键盘显示屏、I/O接口芯片和驱动器组成。

回转体系统总体框图见图1-1。

图1-1 回转体系统总体框图1.1.2 回转体系统传动系统方案分度回转工作台主要用于数控钻床、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。

整个传动系统由，步进电机、轴、齿轮副、蜗轮蜗杆和工作台组成。

图1-2为自动分度回转体系统。

它的回转、分度转位和定位锁紧都是由给定的指令进行控制的。

工作台的运动是由伺服电动机，经齿轮减速后由蜗轮蜗杆带动回转体系统回转分度。

图1-2自动分度回转体系统图1）回转体；2）工作台箱体；3）齿轮；4）工作台底座；5）蜗轮；6）步进电机；7）圆锥滚子轴承；8）蜗杆。

工作台回转分度工作时候，由控制系统发送指令给步进电机，步进电机带动齿轮副转动，再带动蜗轮轴回转，并由蜗轮带动工作台回转分度；工作台停止时，通过蜗轮蜗杆的自锁和步进电机的自锁保证工作台的自锁。

1.1.3 回转体系统控制系统方案回转体系统控制系统电路由单片机主控电路、I/O扩展电路、步进电机接口电路和键盘显示电路组成。

回转体系统控制系统元件主要单片机，外部RAM、ROM、I/O接口、光电隔离、功率放大、键盘、显示屏和驱动器等组成。

由键盘输入参数，通过I/O接口芯片到进行单片机处理，然后一面通过I/O芯片输出到显示屏，另一面输出通过光电隔离与功率放大到驱动器，再由驱动器驱动步进电机。

控制系统硬件结构如图1-3。

图 1-3 控制系统硬件结构图1.2 夹具体系统方案设计1.2.1 夹具体系统原理及总体框图夹具体系统工作原理是采用一面两销，手动控制偏心轮带动压板夹紧零件定位部位。

由于要加工成90°的两个方向上的端面孔位，所以采用换向阀控制双作用气缸进行前进和后退的状态，采用手动分度摆杆带动分度销控制90°分度盘的准确定位和锁紧。

夹具体系统主要由两部分组成，夹具体系统传动系统部分和控制系统部分。

传动系统部分主要由齿轮齿条副、分度销和分度盘组成；夹具体系统控制系统部分主要由换向阀、进气管、出气管和控制回路组成。

夹具体系统总体框图见图1-4。

图1-4 夹具体系统总体框图1.2.2 夹具体系统传动系统方案夹具体的使用可以说是相当广泛，而采用合适的传动和控制系统可以使夹具体的效率和使用率增加，生产成本降低。

整个传动系统由气缸、分度销、分度盘、齿轮齿条副、手动摆杆和卡盘组成。

图1-5为手控半自动夹具体系统。

它的回转由气缸带动齿轮齿条副控制，分度转位和定位锁紧则是由分度销和分度盘进行手动控制的。

图1-5 夹具体传动系统图1）卡盘1；2）分度盘；3）分度销；4）手动摆杆；5）换向阀；6）分度齿轮；7）卡盘2；8）齿条；9）气缸。

本夹具体系统在工作时，需先通过手动摆杆将分度销拔出来，再利用换向阀控制气缸前进和后退实现夹具体两个方向的转位控制，转位过程手动摆杆处于自由状态，便于转位后的分度定位和锁紧。

1.2.3 夹具体系统控制系统方案夹具体系统控制系统回路由二位五通换向阀、进气口、出气口、气缸和控制电路组成。

通过按下按钮开关，使气缸的活塞杆向前推进，并带动齿轮齿条副实现90°转位，松开按钮开关，气缸活塞杆回到气缸末端，使夹具体回到初始位置。

控制系统硬件结构如图1-6。

图 1-6 控制系统硬件结构图2 工作台传动系统设计2.1 工作台设计工作台的设计主要包括下箱体和夹具体的设计，在保证加工需要的前提下，尽量设计出结构紧凑的零部件是本次设计的宗旨。

2.1.1 箱体设计自动分度回转工作台箱体起着支承并含有各种传动的零件，像齿轮、轴承、轴等，使它们能能保持正常得运动精度及运动关系。

箱体又可以存储润滑剂，能实现各种类运动零部件的润滑。

安全保护与密封作用，并使箱体部的零件不会受外界的环境影响，又保护了机器操作者他们的人生安全，并含有一定得隔热、隔振和隔音的作用。

使机器的各部分又分别由独立的箱体组成，各组成单元，便于加工、装配、修理和调整。

改善机器造型，协调机器的各部分比例，使整机造型美观。

自动分度回转工作台主要用于镗床，铣床，钻床等需要多面转位加工的工件，是机械加工中常用的机床附件，因此尺寸不易过大，要能配合机床的使用。

考虑箱体零件的布置及与机床上的工件关系，设计尺寸如图2-1示：图2-1 工作台箱体尺寸图2.1.2 夹具体设计手控半自动夹具体主要由夹具体主体、夹紧元件、定位元件、传动元件和控制元件组成。

为了便与加工、装配、调整和修理，各元件独立生产加工。

由于需要多面加工，在保证夹具体工作精度的同时，还要具有可旋转性，为了配合箱体和回转体的安装，夹具体尺寸在保证容得下零件的同时，不宜过大。

综合考虑，设计尺寸如图2-2所示：图2-2 夹具体尺寸图2.2 传动比及参数确定2.2.1 传动比设定系统要实现的参数：工作台回转速度最大为60度/秒，工作台分度精度为0.2度。