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1、攀枝花学院本科毕业设计气动三轴等分式分度头设计学生姓名： 王 鹏 飞 学生学号： 201010601174 院（系）： 机械工程学院 年级专业： 2010级机械设计及其自动化四班 指导教师： 姚必强 教授 二一四年五月攀枝花本科毕业设计（论文） 摘 要摘要本文介绍了将普通万能分度头改造为气动的等分式三主轴分度头。从理论上分析了该设计方案用做加工工件时的定位精度，并在实践中得到证实。详细阐述了用一种自动分度器代替万能分度头来实现等分分度的全过程及其工艺方案。而且从以前的万能分度头的单主轴变成三主轴同时分度。整个过程部分需要人工参与，直到一个工件加过完毕后，人工停机。自动循环过程采用了PLC控制，
2、使得机-电气联动控制有机地相结合，操作简单方便，通用性强，分度速度快、精度高，大大降低了劳动强度、提高了生产效率，为在铣床或者数控机床上完成工件加工成型过程创造了一种自动化的条件。关键词 等分式分度，自动分度器，气压控制，PLC，自动化I攀枝花本科毕业设计（论文） AbstractAbstractThis paper introduces the transform ordinary universal dividing head for pneumatic fraction three axis dividing head, etc. The design scheme is analyze
3、d theoretically the position precision when used for machining, and verified in practice. Elaborated with an automatic protractor instead of universal dividing head to implement etc. During the process of dividing and its process. And from the previous universal dividing head single spindle spindle
4、and dividing into three. The entire process takes some artificial participation, until after an artifact and finished, artificial downtime. Automatic cycle process adopted PLC control, making the machine - electropneumatic control organically unifies, simple and convenient operation, strong commonal
5、ity, indexing speed, high precision, greatly reduces the labor intensity, improve the production efficiency, for complete artifacts on milling machine or numerical control machine processing molding process conditions created a automation.Keywords such as fractional indexing, automatic protractor, p
6、ressure control, PLC, automation攀枝花本科毕业设计（论文） 目录目录摘要IAbstractII1 绪论11.1工程背景和意义11.2花键加工工艺的发展现状和趋势21.3 设计本课题的内容和方法31.3.1设计的内容31.3.2设计的方法42 气动三轴等分式分度头气动分度原理设计52.1 分度装置结构方案设计及其计算52.1.1分度装置原理分析52.1.2 集成式液压马达分度装置分析72.1.3 液压油缸分度装置分析82.1.4 蜗轮-蜗杆分度装置分析82.1.5 电动刀架用作分度机构的原理分析9 2.1.6 气动分度装置结构原理设计分析102.2 分度方案的确认
7、113 气动等分式三轴分度头三轴结构设计133.1 普通分度头结构133.1.1 普通分度头结构133.2 气动三轴分度三主轴结构方案143.3 零件结构设计153.3.1主轴设计153.3.2 齿轮的设计154 控制系统的方案设计与分析18 4.1控制系统分析184.1.1 继电接触器控制系统分析184.1.2 微机控制系统分析184.1.3 PLC控制系统分析184.2 控制系统的特点分析195 气压系统设计205.1气压系统的要求与设计计算205.1.1气压系统的要求205.1.2气压系统的设计计算206 控制系统设计256.1 工艺条件和控制要求256.2 用户输入/输出设备256.3
8、 PLC的选用及其电气控制元件的主参数设计256.4 输入程序并联机调试276.5 本章小结27结论28致 谢29参考文献30攀枝花本科毕业设计（论文） 1 绪论1 绪论1.1工程背景和意义目前许多周转性工件如花键是机械制造业中的关键传动零部件和机械要素，其制造工艺水平和产品质量直接影响各类机械的总成质量。我国目前有成批花键产品加工能力的饥饿机械厂约1000余家，其中大中型企业（职工人数500人以上）占半数以上。这些企业分属航空、航天、兵器、船舶、电子、纺织、石化、交通、铁道、轻工、汽车、摩托车、工程机械、冶金矿山、机床、工具、仪器、仪表、建筑机械、通用机械、起重运输机械、农机、印刷等几十个行
9、业。这些企业行政隶属关系复杂，但是花键的制造技术和装备又具有极大的共性。通常外花键材料为40Cr，要求心部硬度要求为HRC2832，花键齿表面硬度要求为HRC4855，结合零件的尺寸精度和形状位置精度要求，确定该零件的加工工艺流程。按照外花键大径磨削加工工艺方案，花键齿部高频感应淬火后对外花键大径进行磨削，以确保花键大径的尺寸、形状和位置精度，由于花键齿部采用高频感应淬火的热处理方式变形量较小，因此，在确定磨削余量时可以不考虑尺寸变形情况，仅考虑有足够的磨量即可。一般情况下，在采用花键轴铣床加工外花键时，花键小径、键侧直接加工到设计尺寸，花键大径单边留有0.150.2mm 的磨削余量即可。在长
10、期的生产过程中，有关花键的成型工艺一直是采用粗车后在X62 W 和X52K 铣床上进行铣削加工。如加工六齿或八齿的花键轴，采用的是下面的工序过程来完成花键轴的齿形加工。装在万能分+度头上的三爪卡盘夹持工件一端，手用顶尖顶住另一端，铣削一齿，退刀后松开顶尖(消除蜗轮的轴向力)，手工分度，再顶紧，如此循环六次或八次。这种加工方式具有以下特点:第一，加工工序时间长，如某厂花键传统铣削外径32.5 加工长度为106mm单件大约需要1 分15 秒。第二，齿内纤维不连续，键齿强度比冷挤压加工差，但设备成本较低。第三，分度精度主要由分度头的精度决定。依靠计算分度手柄转过圈数确定分度值，工人在操作时，如出现计
11、算错误，直接产生不可修复的废品。第四，工人劳动强度大，效率低下。成批生产中，工人为追求产量，常常会在分度之前忽略松开顶尖的步骤，分度时旋转的蜗轮承受轴向力，加剧分度头蜗轮-蜗杆副的磨损，分度头的精度下降快，寿命短(实际生产中为35个月)。1.2花键加工工艺的发展现状和趋势花键制造技术复杂，制造装备精度高，价格昂贵，是机床中最复杂、最贵重的设备。在机床总台数中齿轮螺纹花键机床的数量虽只占到4%，但其投资额则要占到10%以上，因此了解该类机床及其加工方式的发展趋势，对设计花键成型专用机床或是工艺装备具有很大的指导意义。机床的发展是以制造技术的发展为前提的。花键在机械产品上的应用范围总的趋势是在减少
12、，其原因是数控技术的广泛应用和内装式电机的技术成熟，使行业内采用的齿轮件越来越少，与齿轮配套使用的花键的数量也相应在减少。花键制造业作为常规的机械行业有正在被高新技术所逐渐取代的趋势，它的应用领域日益缩少。因此如何降低花键制造的成本，提高花键生产的效率，是当今花键制造者首先应该考虑的问题。今后半个世纪花键的应用从世界范围看将逐渐减少，但不会消亡，对于中国这样的发展中国家花键的需求量，特别是农用机械上的花键还将有适度增长。就花键成型而言，目前主要的成型方式主要有以下几种方式:花键冷滚轧工艺:目前国内外采用的一种先进的花键冷成型加工方法，与传统切削加工相比，花键的产品性能提高了3个等级精度，原材料
13、节省10%，效率比滚齿工艺提高30倍(每件约1520 秒)，工件承载能力比切削件提高40%，粗糙度达Ra0.4 以下。实践应用表明，其运行状态、承载能力、配合精度、耐磨性能和噪音均达到国际同类产品水平。但加工直径小，成本较高。花键制造技术复杂，制造装备精度高，价格昂贵，是机床中最复杂、最贵重的设备。在机床总台数中齿轮螺纹花键机床的数量虽只占到4%，但其投资额则要占到10%以上，因此了解该类机床及其加工方式的发展趋势，对设计花键成型专用机床或是工艺装备具有很大的指导意义。机床的发展是以制造技术的发展为前提的。花键在机械产品上的应用范围总的趋势是在减少，其原因是数控技术的广泛应用和内装式电机的技术
14、成熟，使行业内采用的齿轮件越来越少，与齿轮配套使用的花键的数量也相应在减少。花键制造业作为常规的机械行业有正在被高新技术所逐渐取代的趋势，它的应用领域日益缩少。因此如何降低花键制造的成本，提高花键生产的效率，是当今花键制造者首先应该考虑的问题。今后半个世纪花键的应用从世界范围看将逐渐减少，但不会消亡，对于中国这样的发展中国家花键的需求量，特别是农用机械上的花键还将有适度增长。就花键成型而言，目前主要的成型方式主要有以下几种方式:花键冷滚轧工艺:目前国内外采用的一种先进的花键冷成型加工方法，与传统切削加工相比，花键的产品性能提高了3个等级精度，原材料节省10%，效率比滚齿工艺提高30 倍(每件约1520 秒)，工件承载能力比切削件提高40%，粗糙度达Ra0.4 以下。实践应用表明，其运行状态、承载能力、配合精度、耐磨性能和噪音均达到国际同类产品水平。但加工直径小，成本较高。公司采用C6 和C9 系列冷轧机轧制同M3.5 的齿轮和花键轴，并可轧制斜齿轮。更换程序时间0.5min，更换轧头时间3min，更换夹具时间2min到10min。由于调整时间短，即使是2030 件的小批量生产也是十分经济的。C6 和C9 的改进型12/14NC 和KRM 12/14NC 具有更高的生产效率、精度及可调性。可用于轧制从棒料到有内外齿的自动变
