四工位专用机床说明书

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 .I1 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.32 运动方案的拟订 .

2、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.4.4 (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.4.41 1）方案一方案一.5.5 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.6.63 机构尺寸设计 .1 (1)(1)槽轮机构的设计槽轮机构的设计.7.7 (2(2）减速器

3、的传动计算）减速器的传动计算.8.8 (3)(3)凸轮的设计凸轮的设计.9.94 凸轮机构运动分析凸轮机构运动分析.14.1415参考文献 .152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顺序分支并列，组

4、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）设计方案提示1）回转台的间歇转动，可采用

5、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。 （A

6、1）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

7、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）0-150-151

8、5-3015-3030-4530-4545-6045-60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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、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42）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)=905）槽间角2=360/Z=906）主动件到圆销中心半径R1=asin=752=106mm7）R1与a的比值 =R1/a=sin=2/28）槽轮外圆半径R2=(acos+r)=107mm9）槽轮槽深h(+cos-1)+r=77.1mm取h

14、= 80mm10）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/

15、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 soildwork 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，