四工位专用机床课件Word下载.doc

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机械原理课程设计

机械原理课程设计

设计说明书

四工位专用机床的设计

起止日期：

2011年7月1日至2011年7月5日

学生姓名

****

班级

机械***

学号

09405700***

成绩

指导教师（签字）

机械工程学院（部）

2011年7月1日

目　录

0.课程设计任务书……………………………………………2

1.设计题目……………………………………………………3

2.工作原理和工艺动作分解…………………………………4

3.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图………………5

4.四工位专用机床的功能分析与设计过程…………………5

5.间歇转动机构与刀具移动机构等主要机构选型…………7

6.机构运动方案的评价和选择……………………………11

7.机械传动系统的速比和变速机构………………………11

8.执行机构的尺度综合……………………………………12

9.画机构运动简图…………………………………………15

10.参考资料…………………………………………………16

11.设计总结及感悟…………………………………………17

2010—2011学年第2学期

机械工程学院（系、部）机械类专业091班级

课程名称：

机械原理课程设计

设计题目：

四工位专用机床的设计

完成期限：

自2011年7月1日至2011年7月5日共1周

内

容

及

任

务

一、设计的任务与主要技术参数

四工位专用机床是在四个工位上分别完成工件的装卸、钻孔、扩孔、铰空的专用加工设备。

其工艺过程是：

主轴箱每向左移动送进一次，在四个工位上分别完成相应的装卸工件、钻孔、扩孔和铰孔工作。

当主轴箱右移（退回）到刀具离开工件后，工作台回转90º

，然后主轴箱再次左移，这时，每一个工件进入了下一个工位的加工，依次循环四次，一个工件就完成装、钻、扩、铰、卸等工序。

其余设计参数是：

1）刀具顶端离开工作表面65mm,快速移动送进60mm，再匀速送进60mm（包括5mm刀具切入量、45mm工件孔深、10mm刀具切出量，如图），然后快速返回。

行程速比系数K=1.6；

2）刀具匀速进给速度为2mm/s，工件装卸时间不超过10s；

3）机床生产率50件/h；

4）执行机构及传动机构能装入机体内；

5）传动系统电机为交流异步电动机，功率1.5Kw，转速960r/min。

二、设计工作量

要求：

对设计任务课题进行工作原理和工艺动作分解，根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图，进行执行机构选型，构思该机械运动方案，并进行的选择和评定，确定机械运动的总体方案，根据任务书中的技术参数，确定该机械传动系统的速比和变速机构，作出机构运动简图，对相关执行机构的具体尺度进行分析与设计。

要求有设计说明书一份，相关图纸一至两张。

（有条件的要求用三维动画表述）。

进

度

安

排

起止日期

工作内容

7.1---7.2

构思该机械运动方案

7.3---7.4

运动分析及作图

7.5

整理说明书与答辩

主要

参考

资料

［1］朱理．机械原理［Ｍ］．2版.北京：

高等教育出版社，2010.4.

［2］戴娟．机械原理课程设计指导书［Ｍ］．北京：

高等教育出版社，2011.1.

指导教师：

***2011年7月1日

系（教研室）主任：

王菊槐2011年7月1日

1.设计题目：

1.1设计原理：

四工位专用机床是在四个工位上分别完成工件的装卸、钻孔、扩孔、铰孔工作的专用加工设备。

机床的执行动作有两个：

一是装有工件的回转工作台的间歇转动；

二是装有三把专用刀具的主轴箱的往复移动（刀具的转动由专用电机驱动）。

两个执行动作由同一台电机驱动，工作台转位机构和主轴箱往复运动机构按动作时间顺序分支并列，组合成一个机构系统。

1.2设计要求：

1）刀具顶端离开工作表面65mm,快速移动送进60mm，再匀速送进60mm（包括5mm刀具切入量、45mm工件孔深、10mm刀具切出量，如图1-1），然后快速返回。

图1-1孔加工示意图

2. 工作原理和工艺动作分解

2.1 工作原理

专用机床旋转工作台有四个工作位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（如图2-1所示），分别对应工件的装卸、钻孔、扩孔和铰孔。

主轴箱上装有三把刀具，对应于工位Ⅱ的位置装钻头，Ⅲ的位置装扩孔钻，Ⅳ的位置装铰刀。

刀具由专用电动机驱动绕其自身轴线转动。

2.2工艺动作分解

，然后主轴箱再次左移，这时，对其中每一个工件来说，它进入了下一个工位的加工，依次循环四次，一个工件就完成装、钻、扩、铰、卸等工序。

由于主轴箱往复一次，在四个工位上同时进行工作，所以每次就有一个工件完成上述全部工序。

图2-1专用机床外廓尺寸示意图

3.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图

拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试。

根据专用机床的工作过程和规律拟定的运动循环图如下图3-1所示：

钻

头

匀

速

60°

快

0°

240°

退

工

作

台

转

动

307.4°

位

销

插

入

定

拔

出

静

止

凸

轮

397.4°

图3-1机床的机构运动循环图

4.四工位专用机床的功能分析与设计过程

4.1机床的功能分析

由上述分析可知，机床的功能分析可作总结如图4-1所示：

四工位机床功能分解

装载好工件，工作台旋转90度

主轴箱左移开始钻孔，钻好后主轴箱退回，工作台继续转90度

主轴箱再左移扩孔，后退回，工作台转90度

工件加工完成，工件卸载

主轴箱左移铰孔，后退回，工作台再转90度

图4-1机床的功能分析图

由机床的功能分析图可知，其运动有：

装载旋转钻孔、扩孔、铰孔卸载，如图4-2所示：

图5-3

图4-2机床的运动示意图

要确保在刀具与工件接触时卡盘固定不动，刀具退出工件到下次接触工件前完成卡盘旋转动作。

几个动作必须协调一致，并按照一定规律运动。

4.2机床的设计过程：

实现四工位专用机床的机构应有下面几种基本功能：

①在专用机床的装、卸、钻、扩、铰各个过程中，定位机构要处于停歇状态，故该机构要有五次间歇转动功能。

②要满足定位功能与各个运动功能联动组合

③需要主轴箱机构有往复运动

④需要回转台有间歇转动

⑤我们由生产率求出运动循环时间T=72s,刀具匀速送进60mm需要时间t=30s,刀具其余移动时间42s。

回转工作台静止时间40s,因此足够工件装卸所需时间。

5.回转台间歇转动机构与主轴箱刀具移动机构等主要机构选型

5.1主轴箱移动执行机构选型

由要求可知，主轴箱移动执行要满足以下运动功能：

1）主加压机构应有运动缩小功能

2）机构要有运动转换功能

3）冲头是往复运动，故机构要有运动交替功能。

选出如下图三种方案作为评选方案。

方案一

方案二

方案三

方案二的凸轮机构虽能得到理想运动规律，但要是从动件达到设计行程，凸轮的向径比较大，于是其运动空间也比较大。

方案三采用曲柄滑块机构，尺寸较小，结构简洁，但不满足理想运动规律。

方案一，采用圆柱槽轮机构，比较简单，而且容易控制，运动线路明了，但是要求槽轮材料能承受冲击。

综上所述选取方案一作为主轴箱执行机构比较合适。

5.2回转台间歇转动机构选型

回转工作台的运动规律：

四个工作位置，每个工作位置之间相差90°

，在工过程中，旋转90°

，停止定位，进刀加工，快速退刀后，旋转90°

，进行下一个循环。

在加工和退刀的前半段（即刀具与工件有接触）时，必须将工作台固定，由于卡盘的工作位置为四个，还要满足间歇和固定两个工作。

有以下三种方案：

1、采用单销四槽槽轮机构。

其结构图如下图所示：

槽轮机构中，当圆销没有进入槽轮的径向槽时，由于槽轮的内凹锁止弧被拨盘的外凸锁止弧卡住，故槽轮固定不动；

当圆销进入径向槽时，锁止弧的自锁段被松开，槽轮在圆销作用下旋转，实现了间歇运动。

因为卡盘每次旋转90°

，所以选择四槽均布槽轮，刚好实现旋转90°

的要求。

2、采用棘轮机构，其结构图如下图所示：

机构采用曲柄摇杆机构来作为主动件，由运动循坏图中可知：

于是得：

K>

2.2

所以极位夹角大于等于67.5°

因此满足停留时间的于转动时间之间的比例关系，要求棘轮每次旋转90°

，因此摇杆的摆角也为90°

。

3、采用不完全齿轮机构，其结构如下图所示：

不完全齿轮的设计也是为了满足间歇运动，不完全齿轮上有1/4上有齿，因此在啮合过程中，有齿的1/4带动完全齿轮旋转90°

，之后的270°

由于没有齿啮合，完全齿轮不转动，该机构结构简单，在低速（0.83r/min）的转动中可