课程设计四工位专用机床设计Word下载.docx

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1）刀具顶端离动工作表面65mm，快速移动送进了60mm后，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），然后快速返回。

回程和工作行程的平均速度之比=2。

K

2）刀具匀速进给速度为2mm/s，工件装、卸时刻不超过10s。

3）生产率为每小时约75件。

4）执行机构能装入机体内。

二、功能分解和运动分析

1.功能分解

通过对工作原理和设计要求的详细分析可知，半自动四工位专用机床的总功能能够分解为如下几个工艺动作：

一、安装工件的工作台要求间歇转动。

二、安装刀具的主轴箱能实行静止、快进、进给、快退的工艺动作。

3、刀具转动来切削工件。

由此能够画出如图1的四工位专用机床的动作要求图。

其中4位置为装卸位置1位置为钻孔位置，2位置为扩孔位置，3位置为绞孔位置。

同时也能够取得四工位专用机床的树状功能图如图二所示：

2.运动分析

设选定电动机型号为Y160M2-8，其转速=960r/min，功率=，则四工位专用机床的一个周期内的详细运动情形为：

1）电动机作为驱动，通过减速器与其他轮系传动将符合要求的转速传递给工作回转台上的间歇机构，使其间歇转动。

2）在间歇机构开始一次循环时，安装并夹紧工件，间歇机构从0转至90o。

3）间歇机构从90o转至180o，主轴箱完成一次工作循环（快进、刀具匀速送进和快退）。

4）间歇机构从180o转至270o，主轴箱完成一次工作循环（快进、刀具匀速送进和快退）。

5）间歇机构从270o转至360o，主轴箱完成一次工作循环（快进、刀具匀速和快退），并将加工好的工件取下。

3．拟定运动循环图

对于四工位专用机床，其运动循环图主如果肯定回转台的间歇转动机构和主轴箱进、退刀的控制机构的前后动作顺序，用以协调各执行构件的动作关系，便于机械的设计、安装和调试。

下面用矩形图的表示方式对其运动循环图进行拟定，如图3：

时间（秒）

0—12

12—24

24—36

36—48

间歇机构运动情况

匀速转动90度（0—12秒）

静止

（12—48秒）

主轴箱运动情况

快进12秒

匀速送进60mm（12—24秒）

快退

6秒

图三机构运动循环图

三、方案的设计

按照该机床包括两个执行机构，即主轴箱移动机构和回转台的回转机构。

主轴箱移动机构的主动件是圆柱凸轮，从动件是刀架，行程中有匀速运动段（称工作段），并具有急回特性。

要知足这些要求，需要将几个大体机构恰本地组合在一路来知足上述要求。

实现上述要求的机构组合方案能够有许多种。

1、减速机构的方案有：

、涡轮蜗杆减速机构

、外啮合行星轮系减速机构

、定轴轮系减速机构

2、刀架规律性运动的方案有：

、圆柱凸轮实现刀架规律性移动：

、盘型凸轮—尺条实现刀架规律性移动

3、回转工作台回转机构方案：

、单销四槽槽轮机构

、棘轮机构

、不完全齿轮机构

4、定位销方案：

采用圆柱凸轮机构实现

四、方案的比较

（一）减速机构

1、涡轮蜗杆减速器方案分析：

此方案采用最普通的右旋阿基米德蜗杆。

采用蜗杆传动的主要原因有：

、传动平稳，振动、冲击和噪声均较小；

、能以单级传动取得较大的传动比，故结构比较紧凑；

、机构返行程具有自锁性；

本方案通过较为简单的涡轮蜗杆机构实现了：

的大传动比。

知足了机构要求的性能指标，而且结构紧凑，节约空间。

本方案存在的不足：

由于涡轮蜗杆啮合齿间的相对滑动速度较大，使得摩擦损耗较大，因此传动效率较低，易出现发烧和温升太高的现象。

磨损也较严峻。

解决的办法是能够采用耐磨的材料（如锡青铜）来制造涡轮，但本钱较高。

2、外啮合行星齿轮减速器方案分析：

该方案采用渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动，所选轮系为外啮合行星齿轮系，采用齿轮机构的原因是其在各类机构中的运用比较普遍，且制造进程简单，本钱较低，而且具有功率范围大，传动效率高，传动比精准，利用寿命长，工作安全靠得住等特点。

方案中齿轮系为复合轮系，实现了：

且具有较高的传动效率。

本方案中存在的不足是，齿轮机构结构不够紧凑，占用空间较大。

3、定轴轮系减速器方案分析：

该方案采用渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动，所选轮系为定轴轮系，采用该机构的原因是运用普遍，制造进程简单，本钱较低，而且具有功率范围大，传动效率高，传动比精准，利用寿命长，工作安全靠得住等特点。

方案中轮系为定轴轮系，实现了：

（二）刀架规律性运动机构

1、圆柱凸轮实现刀架规律性移动：

该方案采用圆柱凸轮机构和连杆机构串联组成，采用凸轮机构，是因为该机构只要适本地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以够使推杆取得各类预期的运动规律，而且机构简单紧凑，但其不足在于凸轮廓线与推杆之间为点，线接触，易磨损。

2、盘型凸轮—尺条实现刀架规律性移动：

利用盘行凸轮机构第一需要

加圆锥齿轮等机构将轴的传动方向转变，然后设计凸轮的廓线。

此方案中凸轮的廓线设计中，其导程是旋转角度的函数，在计算中难求得精准导程，因此凸轮廓线设计较复杂。

故不考虑此方案。

（三）回转工作台回转机构

1、单销四槽槽轮机构

该方案采用槽轮机构，是因为该机构构造简单，外形尺寸小，其机械效率高，并能较平稳地，间歇地进行转位。

本方案中的不足在于在槽轮机构的传动进程中往往存在着柔性冲击，故常常利用于速度不太高的场合。

此机床中属于低速旋转，因此槽轮机构能够知足要求。

2、棘轮机构

该方案采用棘轮机构，是因为该机构的结构简单，制造方便，运动靠得住，而且棘轮轴每次转过的角度能够在较大的范围内调节，与曲柄摇杆机构配合利用使其具有急回特性。

本方案中的不足在于棘轮机构在工作时有较大的冲击和噪音，而且运动精度较差，常常利用于速度较低和载荷不大的场合。

此机床中属于低速旋转，冲击能够忽略，对于精度要求不是太高，因此该机构能够知足要求。

3、不完全齿轮机构：

该方案采用不完全齿轮啮合实现间歇运动，此机构结构简单，加工安装容易实现，由于其中含标准件，有专门好的互换性，有精准的传动比，所以在工作进程中精度较高。

此机构的不足是由于在进入啮合时有冲击，会产生噪声，齿轮在磨损进程中会对精度有必然影响。

可是对于低速旋转机构，此机构能够知足利用要求。

（四）、圆柱凸轮定位销机构

该方案采用圆柱凸轮机构和连杆机构串联组成，采用凸轮机构，是因为该机

构只要适本地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以够使推杆取得各类预期的运动规律，而且机构简单紧凑。

本方案中主要存在的不足在于凸轮廓线与推杆之间为点，线接触，易磨损。

四、方案的选择

通过方案分析与比较，该机构最终选择如下方案组合：

1、电机选择Y132S-4型异步电动机。

该电动机额定功率P=,满载转速n=1440r/min。

扭矩和功率均能知足工作要求。

2、传动、减速机构采用蜗轮蜗杆减速机构。

蜗轮蜗杆的最大长处就是能实现大传动比，结构紧凑，占用空间较小，传动平稳，振动、冲击和噪声均较小，而且反行程能自锁。

利用该机构对于机床的支撑外型和外观造型设计有专门大优势。

3、进刀方案选择圆柱凸轮进刀。

利用圆柱凸轮的主要原因是设计方便，通过廓线的设计能够完成比较复杂的进刀动作，圆柱凸轮的廓线较盘形凸轮简单，操作方便。

4、卡盘转动选择不完全齿轮机构。

该机构结构简单，较之其他机构加工安装容易实现，由于其中含标准件，有专门好的互换性，有精准的传动比，所以在工作进程中精度较高。

还有利用该机构最大的长处是传动比具有可分性，在中心距发生转变的情形下传动比也能维持不变，保证了机床精度。

5、定位主要采用圆柱凸轮定位销机构。

凸轮机构和连杆机构串联组成，

采用凸轮机构，是因为该机构只要适本地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以够使推杆取得各类预期的运动规律，而且机构简单紧凑，更便于设计。

机械整体结构设计

一、原动机构

原动机选择Y132S-4异步电动机，电动机额定功率P=,满载转速n=960r/min。

二、传动机构

传动系统的总传动比为i=n/n6,其中n6为圆柱凸轮所在轴的转速，即总传动比为960/1。

采用涡轮蜗杆减速机构（或外啮合行星减速轮系）减速.

三、执行部份整体部局

执行机构主要有旋转工件卡盘和带钻头的移动刀架两部份，两个运动在工作进程中要维持相当精度的协调。

因此，在执行机构的设计进程中分为，进刀机构设计、卡盘旋转机构和减速机构设计。

而进刀机构设计归结到底主如果圆柱凸轮廓线的设计，卡盘的设计主如果间歇机构的选择。

在执行进程中由于要知足相应的运动速度，因此第一应该对于原动机的输出进行减速。

下面先讨论减速机构传动比的肯定：

由于从刀具顶端离动工件表面65mm位置，快速移动送进了60mm后，在匀速送进60mm（5mm刀具切入量，45mm工件孔深，10mm刀具切出量），然后快速返回。

要求效率是６０件／小时，刀架一个来回（生产１个工件）的时刻应该是１分钟。

按照那个运动规律，能够计算出电机和工作凸轮之间的传动比为960/1。

两种方案的传动比计算，参考主要零部件设计计算。

下面讨论执行机构的运动协调问题：

有运动循环图可知，装上工件以后，进刀机构完成快进、加工、退刀工作，退后卡盘必需旋转到下一个工作位置，且在加工和退刀的前半个进程中卡盘必需固定不动，由于卡盘的工作位置为四个，还要知足间歇和固定两个工作，于是选择单销四槽轮机构（或棘轮机构、不完全齿轮机构与定位销协调）解决协调问题，具体实现步骤参考“回转工作台设计”。

由于进刀机构的运动比较复杂，因此要知足工作的几个状态，用凸轮廓线设计的办法比较容易知足。

廓线的设计参考主要零部件设计计算。

机械传动系统设计

一、涡轮蜗杆减速器：

采用如图机构，通过涡轮蜗杆加上一个定轴轮系实现了：

涡轮蜗杆减速机构

1、蜗杆：

m=5mmd=40mm（机械原理，p346,表10-7）

2、涡轮：

（d=mz）m=5mmz2=10d2=100mmz4=32d4=180mm

3、齿轮：

此齿轮机构的中心距a=135mm,模数m=5mm，采用标准直齿圆柱齿轮传动，z5=12,z6=36,ha*=,（d=mz,d5=90mm,d6=180mm）

4、传动比计算：

二、圆柱凸轮进到机构设计

凸轮廓线设计：

进刀机构的运动有凸轮的廓线来实现，进刀的方向为安装凸轮的轴的轴线方向按照运动的特性，凸轮选择圆柱凸轮，依照运动规律设计其廓线。

三、回转工作台设计

回转工作台的运动规律：

四个工作位置，每一个工作位置之间相差90°

，在工作进程中，