张红++边明杰++张焕良

[摘 要]弧面凸轮分割器也称间歇分割器，就是可以实现将一个连续的动作可以转化为实现间歇运动的机构，具有定位精度高、高速性能好、传递扭炬大、噪音低、寿命长、定位时自锁等显著优点，已在涂装机械、灯泡机械、制药食品包装灌装机械及电器检测装配生产线等自动化行业得到了广泛的应用。对中国机械行业走向自动化有重大意义。

[关键词]凸轮分割器 间歇运动

中图分类号：F416.44 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）45-0002-02

引言

随着机械行业和自动化生产线的发展，凸轮分割器已被广泛应用于包装、印刷、制药、化工、烟草、电子电器、玻璃陶瓷、汽车制造等自动化生产线及各种通用机械设备，它们作为自动化机器的核心传动装置，发挥着至关重要的作用。我院参与的山东惠林机械有限公司开发研制的凸轮分割器开创了凸轮加工的新纪元。凸轮分割器（Cam indexers）又名凸轮分度器、间歇分割器、凸轮分度机构等，它是目前世界上最精密、最可靠、最稳定的一种间歇式传动机构，通过该机构可将连续的输入运动转化为间歇式的分度运动。输入轴上的弧面（平面）共轭凸轮与输出轴上的分度轮无间隙垂直（平行）啮合，弧面（平面）凸轮廓面的曲线段驱使分度轮转位，直线段使分度轮静止，并定位自锁。凸轮分割器的优良性能进一步推动中国机械行业走向自动化。

下面以我研制中心承接的弧面凸轮的加工为例，介绍弧面凸轮的参数设计与优化。

1 弧面凸轮的机构原理和机械性能

如图1所示凸轮

分割器的结构设计是，安装在入力轴上的凸轮，与固定在出力轴的分度盘上的滚针轴承啮合，一径向嵌入在分度盘圆周表面的滚针轴承，与凸轮相应的斜面作现性接触。当入力轴旋转时，凸轮按照给定的位移曲线转动，分度盘两组滚针轴承，骑在凸轮的直线上时，即在静态范围内，滚针轴承转动，但分度盘本身并不旋转。凸轮旋转到曲线位置时，通常由两个凸轮滚子接触转化为三个凸轮滚子接触，以便出力轴的旋转可均匀将力传递到出力轴。

如图2所示。图中的横坐标轴表示入力轴的位移，纵坐标轴表示出力轴的位移。

通常情况下，入力轴每完成一个360°旋转，出力轴便同时完成一次分度运动（静止和转位）。在一个分度运动过程中，出力轴运转与静止的时间比，由凸轮的驱动角来决定。所谓凸轮驱动角，是指入力凸轮驱使出力轴分度所需旋转的角度。该角度越大，机构运转越平稳。当入力轴走完驱动角，出力轴便开始静止。出力轴静止时入力轴所旋转的角度称为静止角，该角度与驱动角的总和为360°。使用状态如图3。

如果在凸轮表面和滚针轴承之间有不滑顺的情况，则会损坏分割器。通过旋转支撑入力轴的偏心套，以调整入力轴和出力轴之间的距离，可排除旋转不顺滑的现象。通过调整预负荷，来接近滚针轴承和凸轮的弹性区，从而加强分割器的刚性。在空间链接两点有无数的曲线。分割器使用的运动图也是由无数的曲线连接起点和终点，当设计分度运动时，曲线的使用有必要尽量平稳，为此应考虑材料的振动、噪音和刚性，也应考虑负荷和速度。

在考虑了所有因素之后，一般采用强调速度、加速和跳动性能的曲线。加速，对于分割器精确度凸轮及凸轮滚针的寿命有着特别重要的影响。位移曲线表示入力轴位移（炫动时间、角度等）与出力轴位移之间的关系。如图2所示。

高精度的分度

特殊设计的在分割器内的滚针轴承，在保持较高的分割精度和高转矩时，确保重负载的能力。本标准的型号分割精度为±30"。如果有要求，可提供更高的分割精确度（±15"）。

5高速性能：

在精密加工的凸轮与滚针轴承的锥度支撑肋上施加预负荷，完全避免产生间隙，使运着可靠和高速。完全受控的加速度减少了由于负荷或振动产生的冲击。

2 参数设计与优化

参数设计， 主要作用是使从动杆按照工作要求完成各种复杂的运动，包括直线运动、摆动、等速运动不等速运动。可根据要求加工生产任意结构、多种曲线、高精度磨研的异型凸轮。

事实上，以上所计算之值为最大马力，而实际运转所需马力为计算值之1/2 。

2-11选择所适用之间歇分割器

根据以上计算资料所得入力轴为，参考目录上各种之资料及扭矩来选择之规格Te=8.38（kg.m）；应选择RU80DS。

3 结论

凸轮分割器广泛应用于制药机械、压力机自动送料机构、食品包装机械、玻璃机械、陶瓷机械、烟草机械、灌装机械、印刷机械、电子机械、加工中心自动换刀装置等需要把连续运转转化为步进动作的各种自动化机械上。本文主要讨论了弧面凸轮的参数设计与优化，根据结果得出自己的论点。对凸轮分割器的进一步完善具和发展有重要的理论和实践意义。

参考文献

[1]王双林，数控编程与操作，2009.

[2] 邵俊鹏，董玉红.机床数控技术[M].哈尔滨工业大学出版社，1996.