课程设计---四工位专用机床设计

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1、摘要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、扩孔和绞孔工作的专用加工设备，其执行动作主要包括回转台的间歇转动和主轴箱的左右移动，二者相互协作、共同配合完成孔的精确加工。针对以上功能和运动要求，本文对四工位专用机床的设计方案作了详细的说明，包括功能分解、运动分析、循环图的拟定、机械运动方案的选择、整体轮廓的大小设计和各机构的尺寸计算。在运动方案的拟定上，采用形态学矩阵法，从较多方案中选出两个较优的方案。在减速器的设计上，运用行星轮系传动，在保证精确传动的基础上让结构更加紧凑。在凸轮的尺寸设计上

2、，分别用Matlab编程和图解法对平面盘形凸轮和空间圆柱凸轮的轮廓进行了较为详细的设计，并分析了速度和加速度的变化情况。最后，本文对选定的运动方案作了评价和改进，大胆构思了将两个执行动作集成到主轴箱上的方案，并将其与选定的方案进行了比较和综合。15目录一、功能原理和设计要求3二、功能分解和运动分析3三、方案的设计6四、方案的比较6（一）减速机构6（二）刀架规律性运动机构8（三）回转工作台回转机构8（四）、圆柱凸轮定位销机构9四、方案的选择9机械总体结构设计10一、原动机构10二、传动机构10三、执行部分总体部

3、局10机械传动系统设计11一、涡轮蜗杆减速器：11二、圆柱凸轮进到机构设计12三、回转工作台设计12四、圆柱凸轮定位销机构设计13五、方案简图及运动分析14参考文献1515四工位专用机床设计说明书一、功能原理和设计要求工作原理：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、绞孔、。它的执行动作有两个：一是装有四工位工件的回转台转动；二是装有由专用电动机带动的三把专用刀具的主轴箱的刀具转动和移动。设计要求1）刀具顶端离开工作表面65mm，快速移动送进了60mm后，再匀速送进60mm（包括5mm

4、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。K2）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可以分解为如下几个工艺动作：1、安装工件的工作台要求间歇转动。2、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。由此可以画出如图1的四工位专用机床的动作要求图。

5、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。15同时也可以得到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=1.5kW，则四工位专用机床的一个周期内的详细运动情况为：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

6、送进和快退）。154）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，便于机器的设计、安装和调试。下面用矩形图的表示方法对其运动循环图进行拟定，如图3：时间（秒）0—1212—2424—3636—48间歇机构运动情况匀速

7、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、方案的设计根据该机床包含两个执行机构，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。要满足这些要求，需要将几个基本机构恰当地组合在一起来满足上述要求。实现上述要求的机构组合方案可以有许多种。1、减速机构的方案有：⑴、涡轮蜗杆减速机构⑵、外啮合行星轮系减速机构⑶、定轴轮系减速机构2、刀架规律性运动的

8、方案有：⑴、圆柱凸轮实现刀架规律性移动：15⑵、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：⑴、单销四槽槽轮机构⑵、棘轮机构⑶、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：⑴、传动平稳，振动、冲击和噪声均较小；⑵、能以单级传动获得较大的传动比，故结构比较紧凑；⑶