榫槽成型半自动切削机机械设计文档格式.docx
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参考文献………………………………………………………………12
心得体会………………………………………………………………１３
凸轮机构程序…………………………………………………………14
榫槽成型切削机的
功能和设计说明
一、功能及原理
榫槽成型机为木工机械,其功能就是将木质长方形块切削出榫槽。
木料进入工作台后，夹料装置将其夹紧,右端面用铣刀切平,退出铣刀，松开工件，右边推杆推动工件向左直线移动,通过固定的榫槽刀,在工件的全长上开出榫槽。
推杆把工件推出集收，随后复位等待下一个工件。
二、工艺动作过程
●进料
●夹紧
●铣端面
●退刀、松工件
●推向榫槽刀成型
●推出集收并复位
三、优点
1、质量可靠
该机械专为小型木料加工榫槽设计,如此小的工件很难手工完成切削榫槽的任务。
使用中的木料榫槽需要尽可能的尺寸统一,人工做也很难满足这点要求。
机械加工时,正常情况下可以满足上述要求，配以适时的保修,即可保证一定的精度。
2、提高工作效率
很显然，该机械所加工的木料尺寸极小,人工加工则更显得烦琐和困难。
然而木料的装配中经常使用到这种微小工件，该榫槽切削机可帮助工人大大提高工作效率。
3、机械简单运输方便
整个加工结构十分简单,满足了工人需要,设计时又注意到了内部工作构件的简单化。
这样设计,为意外损坏后的维修提供了方便。
机械的整体尺寸比较精小轻便,工人可携带至任意工作场所。
四、原始数据及设计要求
1、推杆在推动工件切学榫槽过程中,要求工件近似等速运动;
2、室内工作，载荷有轻微冲击；
3、原动机为三相交流电动机,使用期限为１０年，每年工作300天,每天工作16小时，每半年做一次保养，大修期为3年。
４、原始数据见下表（单位:
mm）：
Ｘ
Y
H
L
L2
L3
L4
Ｌ5
L6
L７
50
225
１0
70
3０
30
２０
1８
20
５、设计数据:
ﻩ推杆工作载荷F1= 20００ N；
（本机械理论可达22７5N）ﻩ
端面切刀工作载荷F2＝ 10000N;
（本机械理论可达12０0０N）
生产率= 1０（件/min）
五、功能分解
在送料及夹紧机构中,摩擦凸轮、压杆等机构根据它运动特点提供间歇动力,实现间歇夹紧,靠压杆弹簧和凸轮回程实现松开木料的过程。
在铣刀推切端面过程中，与压杆固定木料原理相似。
退刀时，先退刀再松开压杆，推杆到来时确保铣刀已退出,防止意外撞击。
在推切机构中，木料通过榫槽刀进行切削，主动轮以曲柄摇杆带动推杆推动木料。
使用曲柄摇杆的急回特性,在推程时低速保证输出功率,复位时高速返回以提高效率。
六、运动转换框图
七、执行机构的选择与比较
夹紧机构
Ａ
凸轮+弹簧压杆
蜗轮蜗杆
切削机构
B
凸轮
杆组
推杆机构
C
通过对以上几十种方案的严密分析,剔除明显不合格的,再通过对它们是否能满足预定轨迹的运动要求的进一步分析，以及对运动链机构顺序是否合理，运动精确度，制造难易,成本高低，是否满足环境,动力源,生产条件等的再次考虑可知：
凸轮机构只具有几个很少的活动构件，并且占据的空间较小,是一种结构非常简单,紧凑的机构。
其从动件的运动取决于其轮廓线的形状,只要适当设计该轮廓线，就可以获得定期的运动规律。
其缺点是：
凸轮廓线与从动件之间是点或线的接触,易与磨损,故只能用于传动力不是太大的场合。
蜗轮蜗杆的结构具有可靠的自锁作用,在压紧木料的机构中可以考虑使用。
但在本机械设计中,整个机械体积较小，工作载荷不大,引入蜗轮蜗杆势必加大机构的复杂性。
曲柄滑块机构结构简单,种类繁多，在运动中有可能会出现急回现象,并且使运动轨迹得不到保障，减小了效率。
所占用的空间相对于以上两种机构,明显较大。
综上,可供选择的方案:
方案1:
A１+B1+C1
方案2：
A1+Ｂ2+C1
本次设计中要求工作平稳以及噪声小,并且结构紧凑,对承载能力的要求也不是很高，所以可以选择凸轮配合弹簧压杆来实现木料的夹紧和释放，采用曲柄导杆滑块机构控制端面铣刀的工作位置,利用曲柄摇杆,摇杆再以导杆滑块的形式推动木料进刀。
ﻩ
八、原动件的选择
原动件是机械系统中的驱动部分。
在榫槽成型切削机的设计中,要求原动件连续转动,而且噪音应该尽量小，故选择电动机。
它的输出功率大,输出刚度硬，同时也可以便捷地调速。
如果使用交流电动机,它还有反转性能。
通常是单向回转的。
需要采用反向开关，或特殊电路反向，简单可行。
通过对机构的分析，电动机的相关功率，电源,频率等的综合考虑,最终选择的电动机为：
Ｙ90S—6型。
功率为0．７5KW，转速为９10转每分钟。
通过计算可知,每完成一个榫槽的切削需要6秒钟。
九、机械运动方案的拟定与比较。
A
凸轮＋弹簧压杆
Ｂ
曲柄滑块
各个运动机构如下所示：
执行机构的形态学矩阵：
由图可知,共有N＝2*2＊2=８种方案。
方案选择
该方案以齿轮传动为主,再加以凸轮，杆组共同作用，其工作原理如下：
送料夹紧机构：
通过凸轮的推程推动压杆,为防止夹具与木料的刚性接触而损伤木料表面，故在夹具钢板下加２mm防滑海绵垫;
铣切机构:
木料固定,轮上曲柄转动带动铣刀向下铣切木料端面;
ﻩ上述步骤完成后，曲柄继续转动以退铣刀,压紧凸轮开始回程,靠弹簧弹力松开木料;
推杆机构:
在主动轮的带动下,以曲柄摇杆推木料向榫槽刀移动，使全长切完后推出加工好的木料,复位时摇杆急回而提高了效率。
该方案中，弹簧凸轮结构紧凑，而且噪声比较小。
靠齿轮传动,使得空间变得紧凑,从而使整个机械轻便、快捷。
方案二中用到的凸轮,其运动轨迹难以测控,它必须和压杆凸轮、推杆运动相关联。
综上所述，方案一为佳。
十、传动机构的执行与比较
方案一
方案二
方案三
方案四
Ⅰ
蜗轮蜗杆传动
齿轮传动
带轮传动
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
连杆机构
电动机与主轴的连接可以通过带轮传动，也可以通过圆柱齿轮传动。
压紧机构与主轴的连接可以通过带轮机构进行传动，亦可用齿轮进行传动。
铣切机构则可以采用带轮或齿轮传动。
推杆机构的传动可以采用连杆。
蜗轮蜗杆传动可以实现较大的传动比（可达50０以上）,传动平稳，无噪声,传动效率较低（一般为0.７－0．8）。
带轮的传动可以实现中心距较大的两轴间的传动,结构简单,维护方便,成本低廉，冲击力小，传动平稳,噪音小，过载时打滑，有保护安全作用。
缺点是 存在打滑现象,传动比不恒定,传动效率低，寿命较短,轴和轴承上受压力较大。
齿轮传动具有传递动力大，效率高,寿命长,传动平稳可靠等,但要求精度较高,成本也较高。
连杆机构可以实现变向运动，曲柄摇杆亦可完成转动变移动的急回运动形式。
综上，我们选择了第一种方案。
十一、运动示意图
十二、运动循环图
0°
30°
60°
90°
120°
150°
１80°
21０°
2４0°
270°
30０°
３303６０°
分配轴转角
送
料
夹
紧
50°
80°
铣切机构
铣
切
端
面
1０0°
230°
推
向
榫
槽
刀
退
杆
复
位
运动循环图（直线式）
运动循环图（同心圆图）
０°
3０°
１00°
夹料机构
5０°
１0０°
230°
上图为榫槽成型切削机的运动循环图
电动机开始运动时,带动主齿轮转动。
此时夹紧凸轮有少许时间等待进料。
当转过30度时，压紧凸轮开始压紧木料。
当转过２0度时，端面铣刀开始切削木料右端面。
当转过30度时，切削完成，当转动20度时，铣刀退出,木料被松开。
随后推杆推动木料向榫槽刀运动，直至切出通槽推出集收后,推杆返回
十三、执行机构计算
夹料机构主要由齿轮,凸轮和弹簧压杆组成,凸轮作为夹料机构的一部分，其作用是通过半径的变化来实现压杆上下往复运动的目的。
齿轮作为传动机构的主要部分，由于它是个标准件,因此可以选择一个半径相宜的尺寸，只要能够准确地进行传动,也就是满足规定的传动比即可。
在本机械的设计中,因为个转动机构需要等同的角速度来保证运动的连贯和协调，故各对齿轮均为两完全相同的齿轮配合。
铣刀的滑块导杆由向下所需的位移和推杆到来前所留的时间确定。
推杆的计算相对比较烦琐，在保证推动木料的水平位移同时,还要考虑机架和主动轮位置要求。
参考文献:
1、《机械原理课程设计手册》 高等教育出版社 邹慧君主编
２、《机械原理课程设计》 机械工业出版社曲继方主编
3、《机械原理课程设计》 上海科学技术文献出版社
周明溥曹志奎 金孟浩主编
4、《机构设计——实用构思图册》 《机构设计——实用构思图册》
[日］藤森洋三 主编
５、《机械原理教程》 清华大学出版社申永胜 主编
网址:
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心得体会
两周的机械原理课程设计就要结束了，回想一下,从刚开始的毫无头绪到今天的设计完工,心里有着说不出来的高兴。
在这里我学到了很多东西:
团队精神，勤于思考,不轻易放弃，勇于提问,不断探索——
在一个集体活动中团队精神是必不可少的。
我们这一个队一共有5个人，在设计中，我们共同探讨,出现问题，我们共同协商解决,在设计中我们遇到了许多困难,但我们并没有退缩，而是互相鼓励,认真研
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