四工位专用机床设计说明书

课程设计目的掌握四工位机床的运动规律设计四工位机床的部机构刀具顶端离开工作表面65mm，快速移动送进60mm后，再匀课程速送进60mm （包括5mm刀具切入量，45mm工件孔深，10mm设计刀具切出量，如图所示），然后快速返回。回程和进程的平均速要求度之比为K=2。刀具的匀速给进速度为2mm/s工作装卸时间不超过10s。机床生产效率每小时约60件。执行机构及传动机构能装入机体。传动系统电机为交流异步电动机，功率1.5KW,转速960r/min。根据设计要求（机床生产率每小时约 60件，即1分钟1件，按设计原理，即为1r/min,要求使用960r/min的电动机，整个传动机的课程设计比为，故需要分别引入减速机构来满足工作台间歇注意运动和主轴箱移动的运动要求。事项根据减速动作的精度和平稳要求，课程设计容四工位专用机床的加工部分可以分为如下几个工艺动作。（1）安装工作台的间歇转转动。（2）安装刀具的主轴箱应按要求进行静止，快进，快给，快退的工艺动作。（3）刀具转动。课程 设计 简要 操作 步骤1. 功能分解与运动分析2. 传动机构选型3. 执行机构选型最终方案确疋4. 机械运动简图5. 机械运动方案计算课程经过两周的努力，我终于将机械设计课程设计做完了 .在这次作业过程中，设计尽管这次作业的时间是漫长的，过程是曲折的，但我的收获还是很心得大的.不仅仅掌握了四连杆执行机构和带传动以及齿轮，蜗杆传动体会机构的设计步骤与方法；也不仅仅对制图有了更进一步的掌握；autocad,word这些仅仅是工具软件，熟练掌握也是必需的.对我来 说，收获最大的是方法和能力.那些分析和解决问题的方法与能力.在整个过程中，我发现像我们这些学生最最缺少的是经验，没有感 性的认识,空有理论知识，有些东西很可能与实际脱节.总体来说，我 觉得做这种类型的作业对我们的帮助还是很大的，它需要我们将学 过的相关知识都系统地联系起来，从中暴露出自身的不足，以待改 进.有时候，一个人的力量是有限的，合众人智慧，我相信我们的作品 会更完美！课程设计 评语 及成绩评语成绩指导教师（签名）日期：附件:目录1. 设计任务41.1工作原理及工艺动作过程 4.1.2原始数据及设计要求51.3孔的典型加工工艺及刀具 .5.6.2. 功能分解与运动分析2.1 功能分解 62.2 运动分析 83. 传动机构选型 94.执行机构选型1.04.1 主轴箱方案设计1.2.7.1 运动循环图各区间时间的计算1.5.4.2 工作台方案设计 1.25. 最终方案确定 1.46. 机械运动简图 1.51.5.7. 机械运动方案计算7.2 减速器的计算 1.6.7.3 槽轮的尺寸计算 1.7.总结1.8.参考文献：2.01.设计任务1.1 工作原理及工艺动作过程四工位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运动； 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水平往复移动。1.2原始数据及设计要求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，如图所示）， 然后快速返回。回程和进程的平均速度之比为 K=2。刀具的匀速给进速度为2mm/s工作装卸时间不超过10s。机床生产效率每小时约60件。执行机构及传动机构能装入机体。传动系统电机为交流异步电动机，功率1.5KW，转速960r/min。图1.3孔的典型加工工艺及刀具孔的加工包括从实体材料上加工孔和对已有孔进行加工两大类。麻花钻是在实体材料上加工孔的常用刀具，加工鮎几FJL蛇孔精度较低。 扩孔钻和铰刀是用于对已有孔进行加工的刀具。 扩孔钻的外形和麻花 钻相类似，只是加工余量小，刀齿数目比麻花钻多，加工后孔的质量较好，一般 能达 IT1011 级精度。铰刀是提高被加工孔质量的半精加工或精加工刀具，切削时加工余量更小，刀齿数目更多，加工后孔的精度最 高可达 IT8孔加工刀具示意图2.功能分解与运动分析2.1 功能分解通过对设计任务的了解， 可以看出， 四工位专用机床的加工部分可以分为如下几 个工艺动作。（ 4） 安装工作台的间歇转转动。（ 5） 安装刀具的主轴箱应按要求进行静止，快进，快给，快退的工艺动作。（ 6） 刀具转动。画出四工位专用机床的动作要求图。四工位专用机床工作原理及外形尺 寸专用机床旋转工作台有四个工作位置I、U、M、W（如图 2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 U的位置装钻头，川的位置装扩孔钻，W的位置装铰刀。刀具由专用电动机 驱动绕其自身轴线转动。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，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。机床外形可参考图2，外形总体尺寸可用于检查所设计机构能否装入机体如下表所示根据工艺动作推出其工作图为:四工位专用机床工作台间歇转动主轴箱进、退刀动作（快进、匀速进给、快退）刀具转动同时得到四工位专用机床的树状功能图四 工 位 专 用 机 床该机构专用要求机床要求三个动作的协调运行，既刀架给进、卡盘旋转和卡盘的定位。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 工作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。2.2运动分析通过减速机构以及轮系机构，使工作台进行每次旋转90。的间歇运动。1电动机为驱动，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 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903. 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）。4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）。5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 速和快退），并将加工好的工件取下3.传动机构选型根据设计要求（机床生产率每小时约 60件，即1分钟1件，按设计原理，即为1r/min,要求使用960r/min的电动机，整个传动机的比为，故需要分别引入减速机构来满足工作台间歇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要求，列出常用减速机构 方案一: 齿轮传动1如图优点：结构简单，设计方便。缺点：根据本课程设计要求，得到的传动比率为960的齿轮传动装置。其单个齿轮直径过大，不适 合采用。万案一: 蜗轮蜗杆优点：传动比大，一般用作动力传动时，传动比5 i2.2 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。棘轮机构万案一采用不完全齿轮机构，其结构如下图所示：不完全齿轮机构1/4上有之后的270 1r/min)不完全齿轮的设计也是为了满足间歇运动，不完全齿轮上有齿，因此在啮合过程中，有齿的1/4带动完全齿轮旋转90 由于没有齿啮合，完全齿轮不转动，该机构结构简单，在低速( 的转动中可与忽略齿轮啮合时的冲击影响。故也能实现运动规律。5. 最终方案确定根据前文的叙述，最终方案确定为:行星轮系+槽轮+圆柱凸轮6. 机械运动简图此方案中，电动机为驱动机构，将动能传递给带轮，带轮将动能传递给周转 轮系，周转轮系将960r/min转变为1r/min。一路通过轴将动能传递给凸轮机构， 完成刀具的进退刀动作。同时另一路通过轴将动能传递给槽轮机构， 完成工作台 的间歇运动。两路传动机构相互配合，相互合作，共同完成额定加工功能和加工 任务。7. 机械运动方案计算7.1运动循环图各区间时间的计算工作行程平均速度 V平=240mm /60s=4mm /s因为回程和进程的平均速度之比 K=2。所以V回=20mm /s刀具回退时间t回=120mm /20mm /s=6s刀具快速进给时间t 快=60mm / 10mm /s=6s刀具匀速进给时间t匀=60mm /2mm/s=30s7.2减速器的计算由于选定电动机的转速为960r/min,而槽轮和凸轮的转速为1r/min。整个传动机构的传动比为i=960，根据机械原理第五章轮系传动的知识，对如图9所示 的行星轮系机构进行详细设计 其中，各轮齿数拟定为为： 乙=30，Z2 =29，Z2=32，Za =33，考虑到其所 占空间模数可取m=4，采用正常齿制。该机构的传动比齿轮啮合的最大中心距m4唏筋=亍5十习）十则在未装外壳时机构的宽或高的最大尺寸为： = 20= 236mm行星轮系7.3槽轮的尺寸计算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6所示，对其尺寸 进行详细设计和拟定。1 糟数二 按工位要求选宅为42 )中心跆口按结构情况确定=3 岡销半径r按结枸诂况购丄-=1 E牺4贈轮禅次转位时主动件鬧转ft2cr = 18t (1_ = 90n5)槽角 2 =型一=90Z61主动件別闘销中心丰徒=】仆6也朋7)尺与应的比值 A = = sin/? = a28僭轮外岡半径Ti = (ducs /?) + r三 107拥丙9) 椚轮懵裸 fri a(A +wt/?1 + r= 77-Iwjk取 h = 80/nrj10) 运动系数i=i 川为恻销数)2r 4图6槽轮机构简图总结经过两周的努力，我终于将机械设计课程设计做完了 .在这次作业过程中，我遇到 了许多困难，一遍又一遍的计算，一次又一次的设计修改这都暴露出了前期我在这 方面的知识欠缺和经验不足刚开始在机构设计时，由于对cad软件的基本操作和 编程掌握得还可以，不到半天就将所有需要使用的程序调试好了可是我从不同的机架位置得出了不同的结果，令我非常苦恼.后来在钱老师的指导下，我找到了问 题所在之处，将之解决了 .同时我还对四连杆机构的运动分析有了更进一步的了解在传动系统的设计时 ,面对功率大 ,传动比也大的情况 ,我一时不知道到底该采用 何种减速装置 .最初我选用带传动和蜗杆齿轮减速器 ,经过计算 ,发现蜗轮尺寸过 大 ,所以只能从头再来 .这次我吸取了盲目计算的教训 ,在动笔之前 ,先征求了钱老 师的意见 ,然后决定采用带传动和二级圆柱齿轮减速器 ,也就是我的最终设计 .至 于画装配图和零件图 ,由于前期计算比较充分 ,整个过程用时不到一周 ,在此期间 , 我还得到了许多同学和老师的帮助 .在此我要向他们表示最诚挚的意 .整个作业过 程中 ,我遇到的最大 ,最痛苦的事是最后的文档 .尽管这次作业的时间是漫长的 ,过程是曲折的 ,但我的收获还是很大的 .不仅仅掌 握了四连杆执行机构和带传动以及齿轮 ,蜗杆传动机构的设计步骤与方法 ;也不仅 仅对制图有了更进一步的掌握 ; autocad,word 这些仅仅是工具软件 ,熟练掌握也 是必需的 .对我来说 ,收获最大的是方法和能力 .那些分析和解决问题的方法与能 力 .在整个过程中 ,我发现像我们这些学生最最缺少的是经验 ,没有感性的认识 ,空 有理论知识 ,有些东西很可能与实际脱节 .总体来说 ,我觉得做这种类型的作业对 我们的帮助还是很大的 ,它需要我们将学过的相关知识都系统地联系起来 ,从中暴 露出自身的不足 ,以待改进 .有时候 ,一个人的力量是有限的 ,合众人智慧 ,我相信我 们的作品会更完美 !参考文献：1 机械原理课程设计手册 邹慧君 主编 高等教育2 机械原理教程（第二版） 申永胜 主编 清华大学3 机械原理辅导与习题 （第二版） 申永胜 主编 清华大学4 C 程序设计基础（第三版） 谭浩强 主编 清华大学5 工业设计机械基础 阮宝湘 主编 机械工业6 新机构的创造发明 学荣 主编7 工程图学 鲁屏宇 主编 机械工业8 机械原理 （第八版） 主编 桓 作模 文杰