四工位专用机床说明书剖析

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1、 课程设计说明书 题 目： 四工位专用机床四工位专用机床 院 （系）： 机电工程学院机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 学生姓名： 车车 功功 才才 学 号： 11001106041100110604 指导教师： 匡匡 兵兵 职 称： 副副 教教 授授 2013.9.8-2013.9.11 桂林电子科技大学课程设计说明书第 页 共 页 目目 录录 目 录 .I 1 设计任务1 （1）工作原理及工艺动作过程）工作原理及工艺动作过程.3 （2）原始数据及设计要求）原始数据及设计要求. .3 （3）设计方案提示）设计方案提示3 （4）设计任务）设计任务3 2 运动方

2、案的拟订 1 (1)(1)电机型号的选择电机型号的选择 4 4 (2) 运动分析运动分析.4.4 (3)(3)运动循环图运动循环图44 (4(4）四工位专用机床的机构选型）四工位专用机床的机构选型.4.4 1 1）方案一方案一55 槽轮机构和圆柱凸轮机构的组合槽轮机构和圆柱凸轮机构的组合 2 2）方案二方案二.6.6 槽轮机构和盘形凸轮机构的组合槽轮机构和盘形凸轮机构的组合 3 3）方案三）方案三.6.6 不完全齿轮机构与凸轮连杆机构组合不完全齿轮机构与凸轮连杆机构组合 (5(5）方案选择）方案选择.6.6 3 机构尺寸设计 1 (1)(1)槽轮机构的设计槽轮机构的设计77 (2(2）减速器的

3、传动计算）减速器的传动计算.8.8 (3)(3)凸轮的设计凸轮的设计99 4 凸轮机构运动分析凸轮机构运动分析.14.14 1 5 参考文献 15 2 桂林电子科技大学课程设计说明书第 1 页 共 2 页 1 1 设计任务设计任务 （1）工作原理及工艺动作过程）工作原理及工艺动作过程 四工位专用机床是在四个工位、（如附图 3 所示）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

4、顺序分 支并列，组合成一个机构系统。 附图 3 四工位专用机床 （2）原始数据及设计要求）原始数据及设计要求 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 mm 刀具切入量、45mm 工件孔深、10mm 刀具切出量，如附图 4 所示） ，然后快速返回。 回程和进程的平均速度之比 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）机床生产率每小时约 60 件。 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。 附图 4 刀具工作过程 （3）设计方案提示）

5、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）主轴箱的往复移动，可采用圆柱凸轮机构、移动从动件盘形凸轮机构、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时间 T=60s，刀具匀速送进 60mm 所需时间 t匀 =30s，刀具其余移动（包括快速送进 60mm，快速返回 120mm）共需 30s。回转工作台静止 时间为 40s，因此足够工件装卸所需时间。 （4）设计任务）设计任务 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）根据电机参数和执行

6、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。 （A1） 桂林电子科技大学课程设计说明书第 2 页 共 2 页 5）机械传动系统和执行机构的尺度计算。 1）编写设计说明书。 （用 A4 纸张，封面用标准格式） 2 2 运动方案的拟订运动方案的拟订 (1)(1)电机型号的选择电机型号的选择 根据任务书应选用功率为 1.5Kw，转速为 960rmin 的交流异步电机，但是没有完全符合 该要求的电机，我查看了网上资料和 Y 系列电机常用型号对照表 对于电机的选择，主要的参考指标有以下几点： 1）原动机的启动、过载、运转平稳性、调速和控制等方面是否满足要求； 2）工作环境的影响； 3）工作

7、是否可靠，操作是否简易，维修是否方便； 4）额定功率是否满足负载需要； 5）工作是否可靠，操作是否简易，维修是否方便 经过比较最后我选用了型号为 Y100L-6 (2) 运动分析运动分析 间歇机构间歇机构0-900-90 度度90-18090-180 度度180-270180-270 度度270-360270-360 度度 主轴箱主轴箱一次工作循环一次工作循环一次工作循环一次工作循环一次工作循环一次工作循环一次工作循环一次工作循环 注：注：一次工作循环包括快进、刀具匀速送进和快退 （3 3）运动循环图）运动循环图 对于四工位专用机床，其运动循环图主要是确定回转台的间歇转动机构和主轴箱进、退 刀

8、的控制机构的先后动作顺序，用以协调各执行构件的动作关系。 时间（秒）时间（秒） 0-150-1515-3015-3030-4530-4545-6045-60 间歇机构运间歇机构运 动情况动情况 匀速旋转匀速旋转 9090 度度 静止静止 主轴箱运动主轴箱运动 情况情况 快进快进 60mm60mm匀速进给匀速进给 60mm60mm快退快退 120mm120mm （4 4）四工位专用机床的机构选型）四工位专用机床的机构选型 桂林电子科技大学课程设计说明书第 3 页 共 2 页 功能功能执行构件执行构件工艺动作工艺动作执行机构执行机构 转位转位 间歇转动间歇转动 机构机构 单向停歇转动单向停歇转动棘

9、轮机构棘轮机构槽轮机构槽轮机构不完全齿不完全齿 轮机构轮机构 凸轮式间歇运动机凸轮式间歇运动机 构构 进给进给 主轴箱主轴箱直线往复运动直线往复运动圆柱凸轮机圆柱凸轮机 构构 移动从动件盘移动从动件盘 形凸轮机构形凸轮机构 凸轮凸轮连连 杆机构杆机构 平面连杆机构平面连杆机构 根据组合的方法，现列出如下三种方案： 2 2）方案一方案一 槽轮机构和圆柱凸轮机构的组合槽轮机构和圆柱凸轮机构的组合 方案一中，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

10、轮机构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。 桂林电子科技大学课程设计说明书第 4 页 共 2 页 2 2）方案二方案二 槽轮机构和盘形凸轮机构的组合槽轮机构和盘形凸轮机构的组合 方案二中，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盘形凸轮机构盘形凸轮机构，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。 3 3）方案三）方案三 不

11、完全齿轮机构与凸轮连杆机构组合不完全齿轮机构与凸轮连杆机构组合 方案中三，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不完全齿轮机构不完全齿轮机构，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摆动推杆盘形凸轮与摆杆滑块机构推杆盘形凸轮与摆杆滑块机构，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。 (5(5）方案选择）方案选择 回转台间歇运动机构： 桂林电子科技大学课程设计说明书第 5 页 共 2 页 选为槽轮机构，因为槽轮机构结构简单，传动平稳，间歇过程位置锁定。 主轴箱

12、往复机构机构： 方案一 属于圆柱凸轮机构属空间凸轮机构，其特点是凸轮与从动件之间的相对运 动为空间运动，适用于从动件的运动平面与凸轮回转轴线平行的场合。缺点是不宜用于从动 件摆角较大的场合，且结构和凸轮轮廓曲线的设计较平面凸轮机构复杂，易磨损，凸轮加工 困难。但是造价低。 方案二 盘形凸轮机构均属于平面凸轮机构，其特点是凸轮与从动件之间的相对运 动为平面运动，凸轮轮廓曲线的设计较空间凸轮机构简单。当主动凸轮作定轴转动时，采用 盘形凸轮机构。 方案三 不完全齿轮-齿条机构，进给精度高，寿命长，但造价高。 通过上面的对比后，我决定采用方案二，同时可以把行星轮的位置做通过上面的对比后，我决定采用方案

13、二，同时可以把行星轮的位置做 一些优化。一些优化。 （如下图所示）（如下图所示） 3 3 机构尺寸设计机构尺寸设计 (1)槽轮机构的设计 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，得出如下参数。 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 桂林电子科技大学课程设计说明书第 6 页 共 2 页 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2=180*(1-2/z)=90 5）槽间角2=360/Z=

14、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)=107mm 9）槽轮槽深h(+cos-1)+r=77.1mm取h= 80mm 10）运动系数k=(z-2)/(2z) =0.25 ( n= 1,为圆销数) 根据上述得出下图根据上述得出下图 (2(2）减速器的传动计算）减速器的传动计算 根据选定的驱动电机的转速和四工位专用机床的生产能力，可知其机械传动系统的参数如下： 总传动比k=940/(60/60)=940 槽轮的转速n=60/60=1r/min 行星轮简图如下：行星轮简图如下： 桂林电子

15、科技大学课程设计说明书第 7 页 共 2 页 拟定 Z1=25, Z2=26, Z2=25,Z3=24,模数 M 均为 6. i（H/31）=（1-H）/(3-H)=(1-H)/(-H)=(Z2*Z3)/(Z1*Z2)=624/625 可以得到 i（H1）=625 然后在用蜗杆将传动传给齿轮，可以算得后面两个齿轮传动比为 940/625=1.5 即可。此 时令Z4=30,Z4=30, Z5=20Z5=20便可。此时齿轮啮合的最大中心距 =（M/2）*（25+26）=306mm 机构的最大尺寸为 2*306=612mm。完全符合尺寸要求。 (3)(3)凸轮的设计凸轮的设计 我使用了 soildw

16、ork 软件中的插件 Toolbox 生成了对应的凸轮机构 桂林电子科技大学课程设计说明书第 8 页 共 2 页 桂林电子科技大学课程设计说明书第 9 页 共 2 页 桂林电子科技大学课程设计说明书第 10 页 共 2 页 生成了如下图的凸轮机构生成了如下图的凸轮机构 桂林电子科技大学课程设计说明书第 11 页 共 2 页 然后导出得到 CAD 图 桂林电子科技大学课程设计说明书第 12 页 共 2 页 4 4 凸轮机构运动分析凸轮机构运动分析 桂林电子科技大学课程设计说明书第 13 页 共 2 页 5 5 设计小结设计小结 刚开始弄课设的时候那真是无从下手，后来一步一步摸索着，遇到问题就查书或者上网找资料，虽 然大一的时候有学过 CAD，但是由于后来没怎么用过，所以忘得七