工艺原理及工艺动作过程.docx

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工艺原理及工艺动作过程

一.题目：

专用机床的刀具进给机构和工作台回转机构设计2

二．工艺原理及工艺动作过程2

三．原始数据和设计要求2

四．设计方案提示2

五．设计任务与内容3

六．机械运动设计方案的拟定3

（1）回转台间歇运动机构方案3

（2）主轴箱刀具移动机构方案4

（3）传动机构的选型5

七．机械运动循环图6

（1）.运动分析6

八．机构的组合方式6

九．机械运动简图、原理的简要说明、及其方案的选定7

十.尺寸的计算说明及设计8

（1）.槽轮机构8

（2）.圆柱凸轮的尺寸设计9

（3）.减速器的传动计算10

十一．课程设计心得11

十二.参考文献11

.题目：

专用机床的刀具进给机构和工作台回转机构设计

二.工艺原理及工艺动作过程

四工位专用机床是在四个工位上分别完成相应的装卸工件、钻孔、扩孔、铰孔工作。

它的执行动作有两个：

一是装有四工位工件的回转转动；二是装有专用电动机带动三把专用的主轴箱的刀具转动和移动。

（1）刀具顶端离开工作表面65mm，快速移动送进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K=2.

（2）刀具匀速进给速度为2mm/s,工件装、卸时间不超过10s。

（3）生产率为每小时75件。

（4）

执行机构能装入机体内。

图1:

专用机床外形尺寸

四.设计方案提示

（1）回转台的间歇转动可采用槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构。

（2）主轴箱的刀具移动可采用圆柱凸轮机构、移动从动杆盘形凸轮机构、凸轮—连杆机构、平面连杆机构等。

（3）由生产率可求出一个运动循环所需的时间T=60/（75/60）s=48s，刀具匀速送进60mm所需时间t=30s，道具其余移动（包括快速送进60mm，快速返回120mm）共需18s。

回转工作台静止时间为36s，因此足够工件装卸所需时间。

回转工作台作单向间歇运动，每次转过90度。

主轴箱作复运动，在工作行程中有快进和慢进两段，回程具有急回特性。

五．设计任务与内容

1）按工艺动作过程拟定运动循环图。

2）进行回转台间歇转动机构、主轴箱刀具移动机构的选型。

并进行机械运动方案的评价和选择

3）根据电动机参数和执行机构运动参数进行传动方案的拟订。

4）画出机械运动方案图（CAD、A2），凸轮轮廓图（手工、A3）。

5）机械传动系统和执行系统的尺寸计算。

6）编写设计说明书。

（用A4，封面用标准格式）

六．机械运动设计方案的拟定

（1）回转台间歇运动机构方案

方案一：

不完全齿轮机构。

它是由齿轮机构演变而得到的一种间歇转动机构，即在主动轮上制作出一部分齿，并根据运动时间与停歇时间的要求，在从动轮上做出与主动轮相啮合的轮齿。

当从动轮做连续回转运动时，从动轮做间歇回转运动。

不完全齿轮的结构简单，制造容易，工作可靠，设计时从动轮的运动时间和静止时间的比例可在较大范围内变化。

其缺点是有较大冲击，故质疑与低速，轻载场合。

图2如下

图2:

不完全齿轮机构

方案二：

槽轮机构。

槽轮机构的结构简单外形尺寸小，机械效率高，

并能较平稳的、间歇地进行转位。

但因转动时尚存在柔性冲击，故常用于

速度不高的场合。

图3如下

图3:

槽轮机构

（2）主轴箱刀具移动机构方案

方案一：

凹槽圆柱凸轮机构。

当具有凹槽的圆柱凸轮回转时，其凹槽的侧面通过嵌与凹槽中的滚子迫使连接与主轴箱连接的赶一起运动，进刀和退刀的运动规律则决定于凹槽曲线的形状

凸轮机构的最大优点是只要适当的设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆

得到各种预期的运动规律，而且响应快速，机构简单紧凑。

凸轮机构的缺

点是凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，凸轮制造困难。

图4:

凹槽圆柱凸轮机构

方案二：

凸轮连杆机构。

是经过电动机带动传动带及齿轮减速后由齿轮推动于主轴箱连接的连杆，从而使主轴箱随凸轮决定的运动规律运动，但机构中与主轴箱相连的连杆尺寸过大，不能适合的置于机箱内。

如图

图5：

凸轮连杆机构

方案三：

盘形凸轮机构。

是经过电动机带动传动带及齿轮减速后由齿轮机构直接带动及齿轮减速后，有齿轮机构直接带动的，因而其运动角速度是常量。

但因为其凸轮处于机床箱外部，并且其返程机构复杂。

图6:

圆盘凸轮机构

（3）传动机构的选型

选定电动机的转速n=960/min，而槽轮机构的转速N=60/48=1.25r/min

整个机构的传动比k=768,故需要分别引入减速机构来满足工作台间隙运动和主轴箱移动的运动要求。

根据减速动作的精度和平稳性要求，列出常用的减速机构

减速器C:

传动带、链传动、蜗杆传动、齿轮传动、行星传动

减速器D:

传动带、链传动、蜗杆传动、齿轮传动、行星传动

7.机械运动循环图

时间（秒）

0—12

12—24

24—36

36—48

间歇机构运动

情况

匀速旋转

90度

静止

主轴箱运动情

况

快进2秒

匀速送进60mm（2—32

秒）

快退（16秒）

表一：

四工位专用机构运动循环图

（1）.运动分析

传动系统电机为交流异步电动机，功率1.5Kw，转速960r/min。

则四工位专用机

床的一个周期内的详细运动情况为：

⑴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，使其做间歇运动。

⑵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90°。

⑶间歇机构从90°转至180°,主轴箱完成一次工作循环（快进、刀具匀速送进和快退）。

⑷间歇机构从180°转至270°,主轴箱完成一次工作循环（快进、刀具匀速送进和快退）。

⑸间歇机构从270°转至360°，主轴箱完成一次工作循环（快进、刀具匀速送进和快退）。

8.机构的组合方式

根据以上的构件组合出两种比较合理的方式，如下：

（1）槽轮机构+移动推杆圆柱凸轮机构+带传动+形星传动

（2）不完全齿轮机构+摆动推杆盘形凸轮与摆动导杆机构+带传动+行星传

9.机械运动简图、原理的简要说明、及其方案的选定

（1）方案I中，电动机作为驱动机构，将动能传递给带轮，通过带轮分两路将扭

矩传递给执行机构。

一路通过齿轮传动将扭矩传递给槽轮机构，使工作台作间歇转动;

另一路通过行星轮系减速后将扭矩传递给移动推杆圆柱凸轮机构，使主轴箱完成进,

退刀的动作。

两路传动机构相互配合、相互合作，共同完成额定的加工功能和加工任

务。

简图如下

图7:

圆柱凸轮机构

方案U中，电动机作为驱动机构，将动能传递给带轮，通过带轮分两路将扭矩传

作间歇转

递给执行机构。

一路通过齿轮传动将扭矩传递给不完全齿轮机构，使工作台

动；另一路通过行星轮系减速后将扭矩传递给摆动推杆盘形凸轮与摆杆滑块机构，使

共同完成额定的加

主轴箱完成进，退刀的动作。

两路传动机构相互配合、相互合作,

（2）方案的选定：

根据各方面考核，最后选定方案一的设计。

十•尺寸的计算说明及设计

（1）.槽轮机构：

槽轮机构的优点是结构简单，制造容易，工作可靠，能准确控制转角，

机械效率高。

缺点主要是其在启动和停止时加速度变化大、有冲击，不适合用于高速传动。

结合槽轮自身的特点和本课题的设计需求，对照如图所示，对其尺寸进行详细设

计和拟定。

1）槽数z

按工位要求选定为4

2）中心距a

按结构情况确定a=150mm

3）圆销半径r

按结构情况确定r=15mm

4）槽轮每次转位时主动件的转角

2a=180°（1-2/Z）=90°

5）槽间角

2=360°/Z=90°

6）主动件到圆销中心半径

R1=asin:

=752=106mm

7）R1与a的比值

=R1/a=sin=2/2

8）槽轮外圆半径

R2=（acos：

）+r=107

9）槽轮槽深

h>=a（'+cos：

-1）+r=77.1mm

取h=80mm

10）运动系数

k=（Z-2）/（2Z）=1/4（n=1,n为圆销数）

图9:

槽轮机构

（2）.圆柱凸轮的尺寸设计：

由于其轮廓曲线为一空间曲线，不能直接在平面上表示。

但是圆柱面可展开成平面，圆柱凸轮展开后便成为平面移动凸轮。

因此，可以用盘形

凸轮轮廓曲线设计的原理和方法，来绘制圆柱凸轮轮廓曲线的展开图。

将圆柱外表面

展开，得一长度为2二R的平面移动凸轮机构，其移动速度为V=wR,以一V反向移动平面凸轮，相对运动不变，滚子反向移动后其中心点的轨迹即为理论轮廓线，其内外包

络线为实际轮廓线。

用AutoCAD拟合出位移线图如图所示，并分盘形凸轮和圆柱凸

轮分别对其进行设计

图10:

位移线图

拟定圆柱凸轮的最大半径Rm=50mm,长度L=200mm,用CAD画出其尺寸轮廓图

图11:

尺寸轮廓图

（3）.减速器的传动计算：

选定电动机的转速n=960r/min,而槽轮机构和圆柱凸轮机构的

转速n仁60/48=1.25r/min,整个传动机构的传动比为K=768,故对于减速器的功能要求为

其传动比为768，其中，各轮齿数拟定为：

Z1=48,Z2=13,Z2Z=16,Z3=59,考虑到其所

占空间模数可取m=3,采用正常齿制，如图所示

3

8

图12:

减速器行星轮系简图

该机构的传动比：

iH/13=（W1-WH）/（W3-WH）=（W1-WH）/（-WH）=（Z2Z3）/（Z1Z2'）=767/768

即（W1-WH）/（-WH）=767/768

由此可得：

iH仁768

齿轮啮合的最大中心距

amax=（m/2）（Z1+Z2）=67.5

则在未安装外壳时机构的宽度或高度的最大尺寸为

bmax=2amax=135

十一．课程设计心得

一个礼拜的课程设计结束了，说实话，课程设计真的有点累．然而，当我一着手清理自己的设计成果，漫漫回味这1周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消．虽然这是我刚学会走完的第一步，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟的许多，另我有了一中”春眠不知晓”的感悟．通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致．课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱：

想到今后自己应当承担的社会责任，想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故，我不禁时刻提示自己，一定呀养成一种高度负责，认真对待的良好习惯．这次课程设计使我在工作作风上得到了一次难得的磨练．短短1周是课程设计，使我发现了自己所掌握的知识是真正如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足。

所以我以后要更加努力，为将来步入社会打好坚实的基础

十二.参考文献

（1）机械原理课程设计手册（第二版）

（2）机械原理（第七版）