分度装置设计

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1、机床夹具设计机床夹具设计第第3 3章章 分度装置设计分度装置设计南通职业大学机械工程系南通职业大学机械工程系数控技术教研室数控技术教研室n分度装置的结构和类型。分度装置的结构和类型。n分度对定机构及控制机构的设计。分度对定机构及控制机构的设计。n分度装置的应用。分度装置的应用。n分度精度的分析。分度精度的分析。第第3 3章章 分度装置设计分度装置设计本章要点本章要点 如图如图3.13.1所示，法兰盘零件在本工序中钻所示，法兰盘零件在本工序中钻4 4 10mm10mm孔。孔和端面等其他表面在前面工序中已加工完成。工孔。孔和端面等其他表面在前面工序中已加工完成。工件材料为件材料为HT250HT25

2、0，毛坯为铸件，中批量生产。，毛坯为铸件，中批量生产。 3.1 3.1 工作场景导入工作场景导入图图3.1 3.1 法兰盘零件工序图法兰盘零件工序图加工要求：加工要求：(1) 4(1) 4 10mm10mm孔为自由尺寸，保证一次钻削加工。孔为自由尺寸，保证一次钻削加工。(2) 4(2) 4 10mm10mm孔轴线在直径为孔轴线在直径为 106mm106mm的圆周上的圆周上均匀分布。均匀分布。(3) (3) 保证保证4 4 10mm10mm孔轴线在孔轴线在R10mmR10mm的圆弧面中间，的圆弧面中间，并且并且4 4 10mm10mm孔轴线与端面垂直。孔轴线与端面垂直。 本任务设计法兰盘零件钻本

3、任务设计法兰盘零件钻4 4 10mm10mm孔钻床夹具的装夹方案和孔钻床夹具的装夹方案和分度装置分度装置。 3.1 3.1 工作场景导入工作场景导入3.2.1 3.2.1 分度装置的结构和主要类型分度装置的结构和主要类型1. 1. 概述概述 3.2 3.2 基基 础础 知知 识识图图3.2 常见的等分表面常见的等分表面 图图3.33.3所示为带有回转分度装置的车床夹具，所示为带有回转分度装置的车床夹具，可车削柱塞泵分度圆盘上七个等分孔，如图可车削柱塞泵分度圆盘上七个等分孔，如图3.43.4所示。所示。 3.2 3.2 基基 础础 知知 识识图图3.3 3.3 带有回转分度装置的车床夹具带有回转

4、分度装置的车床夹具11弹簧；弹簧；22对定销；对定销；33本体；本体；44压板；压板；55分度盘；分度盘；66定位盘；定位盘；77转轴；转轴；88钢球；钢球；99棘轮；棘轮；1010棘爪；棘爪；1111盘；盘；1212、1313端面楔块；端面楔块；1414圆盘；圆盘；1515过渡盘；过渡盘；1616销；销；1717转体转体3.2 3.2 基基 础础 知知 识识图图3.4 3.4 柱塞泵分度圆盘柱塞泵分度圆盘 2. 2. 分度装置的类型分度装置的类型 常见的分度装置有以下两大类。常见的分度装置有以下两大类。(1) (1) 回转分度装置。它是一种对圆周角分度的装置，又称回转分度装置。它是一种对圆周

5、角分度的装置，又称圆分度装置，用于工件表面圆周分度孔或槽的加工。圆分度装置，用于工件表面圆周分度孔或槽的加工。(2) (2) 直线分度装置。它是指对直线方向上的尺寸进行分度直线分度装置。它是指对直线方向上的尺寸进行分度的装置，其分度原理与回转分度装置相同。的装置，其分度原理与回转分度装置相同。重点介绍回转分度装置重点介绍回转分度装置 3.2 3.2 基基 础础 知知 识识 按分度盘和对定销相对位置的不同，可分两种基本形式：按分度盘和对定销相对位置的不同，可分两种基本形式：n轴向分度轴向分度( (见图见图3.5(a)3.5(a)n径向分度径向分度( (见图见图3.5(b)3.5(b)。3.2 3

6、.2 基基 础础 知知 识识图图3.5 3.5 回转分度装置的基本形式回转分度装置的基本形式11回转工作台；回转工作台；22转轴；转轴；33分度盘；分度盘；44对定销；对定销；55夹具体夹具体 按分度盘回转轴线分布位置的不同，可分为按分度盘回转轴线分布位置的不同，可分为立轴式立轴式、卧卧轴式轴式和和斜轴式斜轴式三种。三种。 一般可按机床类型以及工件被加工面的位置等具体条一般可按机床类型以及工件被加工面的位置等具体条件设计。件设计。 按分度装置工作原理的不同，可分为按分度装置工作原理的不同，可分为机械分度机械分度、光学分度光学分度等类型。等类型。 机械分度装置的结构简单，工作可靠，应用广泛。机械

7、分度装置的结构简单，工作可靠，应用广泛。光学分度装置的分度精度较高，例如光栅分度装置的分度精光学分度装置的分度精度较高，例如光栅分度装置的分度精度可达度可达1010，但由于对工作环境的要求较高，故在机械加，但由于对工作环境的要求较高，故在机械加工中的应用受到限制。工中的应用受到限制。 3.2 3.2 基基 础础 知知 识识 按分度装置的使用特性，可分为按分度装置的使用特性，可分为通用通用和和专用专用两大两大类。类。 在单件生产中，使用通用分度装置有利于在单件生产中，使用通用分度装置有利于缩短生产的准备用期，降低生产成本；在中、小批生缩短生产的准备用期，降低生产成本；在中、小批生产中，常将通用分

8、度装置与专用夹具联合使用，从而产中，常将通用分度装置与专用夹具联合使用，从而简化专用夹具的设计和制造。通用分度装置的分度精简化专用夹具的设计和制造。通用分度装置的分度精度较低，例如度较低，例如FW80FW80型万能分度头，采用速比型万能分度头，采用速比140140的的蜗杆、蜗轮副，分度精度为蜗杆、蜗轮副，分度精度为11，故只能满足一般需，故只能满足一般需要。在成批生产中，则广泛使用专用分度装置，以获要。在成批生产中，则广泛使用专用分度装置，以获得较高的分度精度和生产效率。得较高的分度精度和生产效率。 3.2 3.2 基基 础础 知知 识识 3. 3. 分度装置的结构分度装置的结构 回转分度装置

9、由固定部分、转动部分、分度对定回转分度装置由固定部分、转动部分、分度对定机构及控制机构、抬起锁紧机构以及润滑系统组成。机构及控制机构、抬起锁紧机构以及润滑系统组成。 (1) (1)固定部分。它是分度装置的基体，其功能相当于夹具体。固定部分。它是分度装置的基体，其功能相当于夹具体。 (2) (2) 转动部分。转动部分包括回转盘、衬套和转轴等。转动部分。转动部分包括回转盘、衬套和转轴等。 (3) (3) 分度对定机构及控制机构。分度对定机构及控制机构。 (4) (4) 抬起锁紧机构。大型分度装置还需设置抬起机构。抬起锁紧机构。大型分度装置还需设置抬起机构。 (5) (5) 润滑系统。润滑系统是指由

10、油杯等组成的系统。润滑系统。润滑系统是指由油杯等组成的系统。 3.2 3.2 基基 础础 知知 识识 3.2.2 3.2.2 分度装置的设计分度装置的设计 1. 1. 分度对定机构及控制机构的设计分度对定机构及控制机构的设计 1) 1) 分度对定机构分度对定机构 (1) (1) 钢球对定。如图钢球对定。如图3.6(a)3.6(a)所示所示 (2) (2) 圆柱销对定。如图圆柱销对定。如图3.6(b)3.6(b)所示所示 (3) (3) 菱形销对定。如图菱形销对定。如图3.6(c)3.6(c)所示所示 (4) (4) 圆锥销对定。如图圆锥销对定。如图3.6(d)3.6(d)所示所示 (5) (5

11、) 双斜面楔形槽对定。如图双斜面楔形槽对定。如图3.6(e)3.6(e)所示所示 (6) (6) 单斜面楔形槽对定。如图单斜面楔形槽对定。如图3.6(f)3.6(f)所示所示 (7) (7) 正多面体对定。正多面体是具有精确角度的基准器件正多面体对定。正多面体是具有精确角度的基准器件 (8) (8) 滚柱对定。如图滚柱对定。如图3.6(h)3.6(h)所示所示 3.2 3.2 基基 础础 知知 识识3.2 3.2 基基 础础 知知 识识图图3.6 3.6 分度对定机构分度对定机构11精密滚柱；精密滚柱；22套环；套环；33圆盘圆盘 2) 2) 控制机构控制机构 图图3.7(a)3.7(a)所示

12、为结构已标准化的所示为结构已标准化的GB/T 221591GB/T 221591手拉式定位器。手拉式定位器。 3.2 3.2 基基 础础 知知 识识图图3.7 3.7 分度对定的操纵机构分度对定的操纵机构11对定销；对定销；22衬套；衬套；33导套；导套；44横销；横销；55捏手；捏手； 图图3.7(b)3.7(b)所示为所示为GB/T 221691GB/T 221691枪柱式定位器。枪柱式定位器。 3.2 3.2 基基 础础 知知 识识图图3.7 3.7 分度对定的操纵机构分度对定的操纵机构 6 6对定销；对定销；77手柄；手柄； 2) 2) 控制机构控制机构 图图3.7(c)3.7(c)所

13、示为齿轮齿条式操纵机构。所示为齿轮齿条式操纵机构。 3.2 3.2 基基 础础 知知 识识图图3.7 3.7 分度对定的操纵机构分度对定的操纵机构 8 8对定销；对定销；99小齿轮小齿轮 ； 2. 2. 抬起及锁紧机构的设计抬起及锁紧机构的设计 图图3.8(a)3.8(a)所示为弹簧式抬起锁骨机构，顶柱所示为弹簧式抬起锁骨机构，顶柱2 2通通过弹簧过弹簧1 1把转盘把转盘3 3抬起，转盘抬起，转盘3 3转位后可用锁紧圈转位后可用锁紧圈4 4和锥形圈和锥形圈5 5锁紧。锁紧。 图图3.8(b)3.8(b)所示是偏心式抬起锁骨机构，转动圆偏所示是偏心式抬起锁骨机构，转动圆偏心轴心轴9 9，经滑动套

14、，经滑动套1111，轴承，轴承7 7把回转盘把回转盘6 6拾起。反向转动圆偏拾起。反向转动圆偏心，经螺钉心，经螺钉1212、滑动套、滑动套1111和螺纹轴和螺纹轴8 8，即可将回转盘锁紧。，即可将回转盘锁紧。 图图3.8(c)3.8(c)所示为最大型分度转盘，用液体静压所示为最大型分度转盘，用液体静压抬起。压力油经油口抬起。压力油经油口C C、油路系统、油路系统1616、油孔、油孔B B，在静压槽，在静压槽D D处处产生静压，抬起转盘产生静压，抬起转盘1919；回油经油口；回油经油口A A和回油系统和回油系统1515排出。排出。静压使转盘抬起静压使转盘抬起0.1mm0.1mm。转盘。转盘191

15、9由锁紧装置由锁紧装置1818锁紧。锁紧。 图图3.8(d)3.8(d)和图和图3.8(e)3.8(e)所示为用于小型分度盘的锁所示为用于小型分度盘的锁紧机构。紧机构。3.2 3.2 基基 础础 知知 识识图图3.8 3.8 抬起锁紧机构抬起锁紧机构11弹簧；弹簧；22顶柱；顶柱；33转盘；转盘；44锁紧圈；锁紧圈；55锥形圈；锥形圈；66回转盘；回转盘；77轴承；轴承；88螺纹轴；螺纹轴；99圆偏心轴；圆偏心轴；1010、1717转台；转台；1111滑动套；滑动套；1212螺钉；螺钉；1313手柄；手柄；1414液压缸；液压缸；1515回油系统；回油系统；1616油路系统；油路系统；1818

16、锁紧装置；锁紧装置；1919转盘转盘3.2.3 3.2.3 分度装置的应分度装置的应用用 1. 1. 通用回转分度通用回转分度装置装置(1) (1) 立轴式通用回转台立轴式通用回转台 立轴式通用立轴式通用回转台常用于钻床或铣床，回转台常用于钻床或铣床，回转台已标准化、系列化，回转台已标准化、系列化，转盘直径有转盘直径有 250mm250mm、 300mm300mm、 450mm450mm等几种等几种规格，常按规格，常按2 2、3 3、4 4、6 6、1212等分分度。等分分度。 3.2 3.2 基基 础础 知知 识识图图3.9 3.9 立轴式通用回转台立轴式通用回转台11转盘；转盘；22转台体

17、；转台体；33销；销；44转轴；转轴；55锥形圈；锥形圈；66锁紧圈；锁紧圈；77螺杆轴；螺杆轴；88手柄；手柄；99分度衬套；分度衬套；1010对定销；对定销；1111弹簧；弹簧；1212齿轮套齿轮套 (2) (2) 卧轴式通用回转卧轴式通用回转台台 卧轴式通用卧轴式通用回转台按中心高可分成两类：回转台按中心高可分成两类：一类用于一般立式钻床，其一类用于一般立式钻床，其中心高为中心高为180mm180mm，转盘直径，转盘直径有有 250250、 350 mm350 mm等几种规等几种规格，其分度孔数可按需要镗格，其分度孔数可按需要镗出；另一类用于摇臂钻床。出；另一类用于摇臂钻床。当联合使用专

18、用夹具时，可当联合使用专用夹具时，可增设一个支架，以提高夹具增设一个支架，以提高夹具的刚度和稳定性。回转台的的刚度和稳定性。回转台的分度精度为分度精度为11。 3.2 3.2 基基 础础 知知 识识图图3.10 3.10 卧轴式通用回转台卧轴式通用回转台11半圆键；半圆键；22移动轴；移动轴；33螺钉；螺钉；44偏心轴；偏心轴；55手柄；手柄；66转盘；转盘；77转台体；转台体；88定位销；定位销；99转轴；转轴；1010弹簧；弹簧；1111拨杆；拨杆；1212转动套；转动套；1313挡销；挡销；1414菱形销；菱形销；1515分度衬套分度衬套图图3.113.11所示为与回转台联合使用的专用夹

19、具所示为与回转台联合使用的专用夹具 3.2 3.2 基基 础础 知知 识识图图3.11 3.11 与回转台联合使用的钻模与回转台联合使用的钻模2. 2. 端齿盘分度装置端齿盘分度装置 3.2 3.2 基基 础础 知知 识识图图3.12 3.12 误差平均效应误差平均效应 1) 1) 端齿盘分度的端齿盘分度的“误差平均效应误差平均效应”2) 2) 端齿盘分度装置的结构及特点端齿盘分度装置的结构及特点3.2 3.2 基基 础础 知知 识识图图3.13 3.13 端齿盘分度装置端齿盘分度装置11移动盘；移动盘；22齿轮螺母；齿轮螺母；33扇形齿轮；扇形齿轮；44手柄；手柄；55刻度值；刻度值；66定

20、位器；定位器；77定位销；定位销；88下齿盘；下齿盘；99轴承内座圈；轴承内座圈；1010转盘转盘( (上齿盘上齿盘) )；1111底座底座端齿盘分度装置的特点如下端齿盘分度装置的特点如下: :(1) (1) 分度精度高，分度精度的重复性和持久性好。一般机械分分度精度高，分度精度的重复性和持久性好。一般机械分度装置的精度随着分度装置的磨损将逐渐降低，但立式端度装置的精度随着分度装置的磨损将逐渐降低，但立式端齿盘在使用过程中却相当于上、下齿盘在连续不断地对研，齿盘在使用过程中却相当于上、下齿盘在连续不断地对研，因此使用越久，上、下齿盘的啮合越好，分度精度的重复因此使用越久，上、下齿盘的啮合越好，

21、分度精度的重复性和持久性越好。性和持久性越好。(2) (2) 分度范围大。端齿盘的齿数可任意确定，以适应各种分度分度范围大。端齿盘的齿数可任意确定，以适应各种分度需要。例如齿数为需要。例如齿数为360360齿的端齿盘，最小分度值为齿的端齿盘，最小分度值为11。(3) (3) 刚度好。上、下齿盘啮合无间隙且能自动定心，整个分度刚度好。上、下齿盘啮合无间隙且能自动定心，整个分度盘形成一个刚度良好的整体。盘形成一个刚度良好的整体。(4) (4) 结构紧凑，使用方便。结构紧凑，使用方便。(5) (5) 端齿盘的加工工艺较复杂，制造成本较高。端齿盘对防尘端齿盘的加工工艺较复杂，制造成本较高。端齿盘对防尘

22、和锁紧也有较高的要求。和锁紧也有较高的要求。3.2 3.2 基基 础础 知知 识识3) 3) 端齿盘的基本参数端齿盘的基本参数 齿形为三角形的端齿盘的基本参数，如图齿形为三角形的端齿盘的基本参数，如图3.143.14所示。齿数所示。齿数z z可根据分度要求，即最小分度可根据分度要求，即最小分度值值 来设计，因此可得来设计，因此可得3.2 3.2 基基 础础 知知 识识图图3.14 3.14 端齿盘的基本参数端齿盘的基本参数 通过第通过第1 1、2 2章的学习，应该掌章的学习，应该掌握了专用机床夹具定位和夹紧方案的确定握了专用机床夹具定位和夹紧方案的确定和设计原则。通过和设计原则。通过3.23.

23、2节的学习，应该掌握节的学习，应该掌握了分度装置的种类和结构，掌握了分度对了分度装置的种类和结构，掌握了分度对定机构和控制机构设计的要点。定机构和控制机构设计的要点。 下面将回到下面将回到3.13.1节所介绍的工作节所介绍的工作场景中，完成工作任务。场景中，完成工作任务。 3.3 3.3 回到工作场景回到工作场景 任务：任务： 如如 图图 3.173.17所所示示为为曲曲柄柄板板零零件件工工序序简简图图。曲曲柄柄板板零零件件需需钻钻 通通 孔孔 5 5 5.2mm5.2mm以以及及 同同 轴轴 线线 上上 沉沉 孔孔5 5 11mm11mm、 深深 3.5mm3.5mm。工工件件材材料料为为4545，毛毛坯坯为为锻锻件件，年年产产量量20002000件。件。3.4 3.4 拓拓 展展 实实 训训图图3.17 3.17 曲柄板零件工序简图曲柄板零件工序简图图图3.18 3.18 曲柄板零件钻孔立轴回转分度式钻床夹具曲柄板零件钻孔立轴回转分度式钻床夹具 11转动分度盘；转动分度盘；22螺母；螺母；33开口垫圈；开口垫圈；44活动活动V V形块；形块；55对定销；对定销；66抬起手柄；抬起手柄；77支承钉支承钉