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機械式測刀儀設計

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更新時間：2016-02-26
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機械式測刀儀設計.rar
目錄

一、課題名稱……………………………………………………………3
二、本課題設計來源及目的與要求……………………………………3
三、設計內容……………………………………………………………3
1、確定主參數………………………………………………………3 2、確定機械測刀儀方案，進行結構設計…………………………5
3、垂直導軌的比較設計及方案確定………………………………6
4、具體的零件設計…………………………………………………6
四、機械測刀儀安裝工藝………………………………………………12
五、總結…………………………………………………………………13

摘要：
加工中心等多軸聯動的數控加工機床已廣泛地應用于機械加工的各個領域，作為加工中心的主要輔助設備——測刀儀已廣泛地與加工中心配套使用。本文論述了機械式測刀儀設計過程中零部件設計方案的比較和零件設計計算的過程。

關鍵詞：機械式側刀儀設計裝配

Summary :
Machining center,etc. numerical control that many axle link process lathe apply machined all field to widely already, as the main auxiliary equipment of the machining center - -Examine one one hundred sheets of appearances to already widely use with the machining center together. This text expound the fact machinery type examine one hundred sheetses of appearance design process spare part comparison and part of design plan design the course calculated.

Keyword: Machinery type side knife appearance Design Assembly

機械測刀儀設計說明書
一、課題名稱：
機械式測刀儀的設計
二、本課題設計來源及目的與要求
1、任務來源：
三軸聯動加工中心類機床作為現代化的機械加工設備，已廣泛應用于機械加工的各個領域，包括機床、模具、汽車、航空航天等等。作為加工中心的主要輔助設備———測刀儀已廣泛地與加工中心配套使用。其作用是測量加工中心類機床所用刀具的切削刃跳動與刀具分別裝在刀柄上后，各把刀具的長短差值等，以提高零件的加工精度，節約機床的加工時間。目前國內外普遍采用的是數控光學測刀儀，精度高、價格貴。作為一般精度的加工，機械式測刀儀也有一定的應用。
我校在先進制造技術實驗室建設中，購進了美國HAAS公司的VF-3立式加工中心，目前尚未配備數控光學測刀儀，鑒于以教學為主、滿足一般精度零件的加工的需要，及原理展示的教學需要，擬定此題目。
2、目的：
畢業設計是我們對大學三年所學知識的綜合練習，通過畢業設計使我們綜合運用已學到的知識，結合實踐培養自己的設計構思和創新能力。通過該題目的設計，使我們運用已學過的高等數學、工程力學、機械制圖、計算機基礎知識、計算機輔助設計與分析，先進設計與制造方法等專業技術知識，利用AutoCAD/PROENGINEER等軟件與手工繪圖相結合，完成我校先進制造技術實驗室調整數控刀具用的機械式測刀儀的設計。
通過實用工程的設計使我們掌握工程設計的基本步驟和方法，為將來從事相關工作打下堅實的基礎。
3、要求：
設計繪制了機械測刀儀的給定的的七套圖紙，一套裝配圖、六套零件圖、以及零件和裝配的技術要求、裝配工藝、文件目錄等。
三、設計內容：
1、確定主參數
我校購進的美國HAAS公司的VF-3立式加工中心，其行程（1016x508x635mm），工作臺（1219x457mm），定位精度-0.0051~+0.0051mm，重復精度-0.0025~+0.0025mm，使用標準的BT40錐度的刀柄，提供20刀位刀庫，這里采用BT40xSOM6-60，其標準配置最大刀具直徑為全裝D=160mm. L=152.4.mix=60mm,max=250mm,最大高度行程H=60~250mm,所以可以確定滑臺的水平行程為d=0~80mm+(5~10)mm和滑塊的高度行程 h=60-(5~10)mm~250+(5~10)mm.見圖2, 刀柄尺寸圖見圖1:

圖1 刀柄尺寸圖

Dmin=4mm、Dmax=160mm、Hmin=60mm、Hmax=250mm
圖2

2、確定機械測刀儀方案，進行結構設計
機械測刀儀器底座的作用是安裝主軸，再在主軸上安裝刀柄和刀具。當測刀儀在測量刀具時由于刀尖部位與千分表指針（垂直和水平方向）并不會時刻在同一水平線上，所以必須設計主軸的轉動，（主軸的轉動可以與滾動軸承配合）從而帶動刀柄（刀尖）的轉動，使其在同一水平線上。手輪跟蝸桿連接，并使蝸桿隨著手輪的轉動而轉動，同時設計一個蝸輪，與蝸桿配合，使其隨著蝸桿轉動，并把主軸安裝在蝸輪上，在蝸輪上設計一個鍵槽與主軸配合。所以，主軸的轉動就可以全靠手輪的搖動。
刀尖可以隨著手輪的轉動而轉動，所以我們總能使刀尖定位在某一固定的水平方向線上，（該方向線與水平千分尺指針在同一垂直面上，并通過主軸圓心）；在垂直方向線上，千分表指針只要對準這一固定的水平方向線就行了；我們設計的時候只要保證垂直滑座只可以在垂直方向上上下移動，在Y軸其他方向上限制就行了，只保留一個自由度。
同時，由于刀具直徑都不一樣，所以在固定的水平方向線上，必須保證千分表指針能移動，其移動范圍為（d=0~80+(5~10)mm）；所以必須設計一個能橫向移動的水平導軌座帶動（水平滑座，垂直導軌，垂直滑座）來保證指針的移動。
這樣，測量刀具刀尖的時候就可以在兩個方向上進行調節，從而有效的進行測量。
具體結構參考圖3。

圖3
1 滑塊 2 立柱 3 滑臺 4 底座 5 水平導軌座 6 水平導軌 7 主軸壓蓋
8 蝸桿 9 蝸輪 10 擋圈 11 軸承 12 刀柄套 13 刀柄 1 4 刀具 15 千分表

3、垂直導軌的比較設計及方案確定：
在設計垂直導軌機構時所考慮到的有下面三種方案：

方案一：
如圖4所示，1所示部分為扁平形狀，其它形狀均為圓形，其側面圖見2部分，1部分將與水平滑座配合，它的形狀決定了該垂直導軌將不會轉動。但因為其形狀的特殊性，決定了水平滑座內孔的特殊性。
方案二：
如圖5所示，固定塊通過開曹防脫螺釘與該垂直導軌在3部分相連接，3部分為正方形，見側面圖4部分，該設計同樣考慮到其他部分均為圓形的情況下，保證了該垂直導軌不會因此而轉動。同樣的，固定塊內孔也必須設計成與3部分配合的正方形。
方案三：
如圖6所示，5所示部分為扁形，其側面圖見圖6部分，其它部分均為圓形，6部分的形狀同樣具有上面兩種方案的功能，保證垂直導軌不會轉動。
最后我們選擇了方案三，方案二和三與水平滑座的連接是一樣的，雖然其1部分都是圓形，但都有其它措施保證了設計要求，即保證垂直導軌不轉動。不同的是兩者與固定塊的連接方法，方案二中的垂直導軌加工復雜，不及方案三簡單；方案一和三，其1部分和5部分不一樣，從節省材料方面來看，方案三更節省。同時方案一對水平滑座的內孔有要求，須與方案一配套，這樣對水平滑座的設計加工要求更復雜；而方案三只要求與之配合的垂直導軌和水平導軌的內孔為圓形就行了；另一方面，方案中的5部分必須與滾花螺釘反復緊固，這樣一來，5部分就會產生變形，垂直導軌與垂直滑座的配合就出現了問題，保證不了精度。總的來說，方案三材料節省，設計加工簡單，并且符合要求，保證精度。
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