数控回转工作台设计

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1、数控回转工作台设计DesignofNCrotaryworktable导师:答辩人专业:机械设计制造及其自动化数控回转工作台设计1.研究背景2.内容提要3.设计要点4.运动仿真包括：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大量推广态势，这类工作机床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。机床运动无论是并联运动机床，还是串联叠加机床，对大多数金属加工机床来说，数控进给复合运动的加工，是以直线轴加上回转轴的联动来实现。为了应对日益增多的复杂零件加

2、工、提高加工精度和效率，多轴机床和复合机床将会进一步创新发展。因此在现代加工中心的开发中，数控回转台的设计与制造，成为研制机床的核心任务之一，而数控回转台，同时也起着承载工作重量、夹持工件的功能，故要重视其创新设计。1.研究背景2.内容提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；驱动力计算及其他相关计算；零件设计与校核；零件图的绘制与三维模型建立；绘制

3、装配图及运动仿真。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数控镗床和铣床。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，其中箱体上设计了圆台和加强筋；最后，对各零件进行装配。3.设计要点3.1数控回

4、转工作台的主要技术参数3.2传动方案的选择3.3电机的选择3.4齿轮设计3.5蜗轮蜗杆设计3.6轴系零部件的选用3.7轴的设计与校核3.8箱体的设计3.9装配包括：3.1主要技术参数包括：（1）最大回转半径：275mm（2）回转角度：0～360°（3）回转精度：0．03°（4）最大承载重量100㎏（5）传动比：603.2传动方案的选择数控回转工作台的传动方案有两种：方案一为一级和二级都是齿轮传动；方案二为一级齿轮传动，二级蜗杆传动。方案一的最大缺陷是：1.总传动比小；2.占用空间大；3.只能使工作台完成回转功能，无法使工

5、作台完成自锁。而方案二：虽然传动效率低，但对方案一的三个缺陷都能克服，而且还能完成自锁功能。所以数控回转工作台传动方案为方案二。即：步进电机——齿轮传动——蜗杆传动——工作台。3.3电机的选择步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲，电机转轴步进一个步距角增量。电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲频率。这一点对数控回转工作台来说是非常重要的。所以选用步进电机电机的类型选择之后，就要选择电机的型号。先计算所需电机的步距角和转矩，然后根据电机的步距角和转矩。

6、选取常用两相混合式步进电机11BYG250D0502。下面这张表是这种步进电机的性能参数。3.4齿轮的设计首先，选择齿轮传动的类型与材料1.选用直齿圆柱齿轮传动；2.7级精度；3.小齿轮和大齿轮材料均为45钢（调质）；4.初步选取选小齿轮齿数Z=24，大齿轮齿数取Z=72，传动比为i=3.然后分别按照齿面接触疲劳强度和齿根弯曲强度设计。按齿面接触疲劳强度设计利用公式（1）按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为（2）得到计算结果后，对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m

7、的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲强度算得到模数m=3.22,并就近圆整为标准值m=3mm,按接触强度算的的分度圆直径，算出小齿轮齿数,圆整后取。这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。确定模数和齿数之后，进行几何尺寸计算1）分度圆直径2）中心距3）齿轮宽度取3.5蜗轮及蜗杆的选用与校核1.选择蜗杆传动类型根据GB/T10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）。2.选择材料考虑到蜗杆

8、传动功率不大，速度只是中等，故蜗杆用45钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为45-55HRC。蜗轮用铸锡磷青铜ZcuSn10P1,金属模铸造。3.按齿面接触疲劳强度进行设计蜗轮齿数;变位系数；验算传动比,这时传动比误为是允许的。蜗轮分度圆直径蜗轮喉圆直径蜗轮齿根圆直径蜗轮咽喉圆半径包括: