四工位专用机床设计说明书

江西理工大学应用科学学院设计

目录

1、功能原理和设计要求 .................................... 1 1.1、工作原理.........................................1 1.2、设计要求.........................................1 1.3、设计方案提示.....................................2 2、功能分解和运动分析 ................................. 2 2.1、运动分解.......................................2 2.2、运动分析 ......................................... 2 3、执行机构选型 ....................................... 3 4、传动机构选型 ....................................... 3 5、机械运动方案的选择 ................................. 4 6、画出机械运动方案简图 ............................... 5 7、根据运动分析和协调要求拟定运动循环图 ................ 7 8、机械运动方案的比较与优选 ............................ 7 9、尺寸的计算......................................... 9 9.1、运动循环图各区间时间的计算 ....................... 9 9.2、减速器的传动计算 ................................. 9 9.3、槽轮的尺寸计算 .................................. 10 9.4、直动推杆圆柱凸轮的尺寸设计.......................12 10、参考文献： .......................................... 12

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1、功能原理和设计要求

1.1、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、铰

孔工作。：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。 1.2、设计要求

专用机床外形及其尺寸如图4所示。工作台有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个工作位置，工位I是装卸工件，工位Ⅱ是钻孔，工位Ⅲ是扩孔，工位Ⅳ是铰孔。主轴箱上装有三把刀具，对应于工位Ⅱ、位置装钻头，Ⅲ位置装扩孔钻，Ⅳ位置装铰刀。刀具由专用电动机带动绕其自身的轴线转动。主轴箱每向左栘动送进一次，分别在四个工位上完成对应的装卸

图4专用机床

工件、钻孔、扩孔和铰孔工作。当主轴箱右移快速退回到刀具离开工件后，工作台回转90度，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4次，一个工件完成装、钻、扩、铰、卸等工序。由于主轴往复一次，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

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全部工序

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，如右图所示），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75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。 1.3、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=48s，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。主轴箱作复移动，在工作行程中有快进和慢进两段，回程具有急回特性。

2、功能分解和运动分析

2.1、运动分解

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、匀速进给、快退的工艺。 3）刀具转动切削工具。 2.2、运动分析

1）电机驱动，通过减速器与其它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°转到90°； 3）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）；

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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、执行机构选型

根据回转台间歇转动机构、主轴箱刀具移动机构的执行动作和结构特点，可 选择如表1的常用执行机构。

功能元解（匹配机构） 功能元 1 2 3 4 5 槽轮机构 工作台间歇圆柱凸轮间 蜗杆凸轮间 曲柄摇杆棘 不完全齿轮 运动A 歇机构 歇机构 轮机构 摆动推杆盘 形凸轮与摆 杆滑块机构 机构 主轴箱移动移动推杆圆 移动推杆盘 B 柱凸轮 形圆柱凸轮 曲柄滑块机 六杆（带滑 构 块）机构 由排列组合的原理可以计算得到，共有： N=5*5=25 种执行机构选择方案。

对于工作台间歇机构的选择，为了保持传动的平稳和精度，可以选择槽轮机 构和不完全齿轮机构；而对于主轴箱移动机构的选择，为了保持运动的精度和尽 量减少冲击，可选择移动推杆圆柱凸轮机构和摆动推杆盘形凸轮与摆动滑块机 构。

4、传动机构选型

选定电动机的的转速n=960r/min，而槽轮机构的转速n1=1.25r /min，整个传动机构的传动比为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行要求，列出常用的减速机构如图5所示：

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表2 减速机构的形态学矩阵

功能元 减速器C 减速器D

由排列组合的原理可以计算得到，共有：

N=5*5=25

种减速机构选择方案。

对于传动机构的选型，考虑到传动的精确性和机构制造工艺的难度高低，减 速器常选带传动、蜗杆传动和齿轮传动。

功能元解（匹配机构） 1 带传动 带传动 2 链传动 链传动 3 蜗杆传动 蜗杆传动 4 齿轮传动 齿轮传动 5 行星传动 行星传动 5、机械运动方案的选择

四工位专用机床的运动机构主要由三部分组成：驱动机构、传动机构和执 机构。当驱动机构确定的情况下，其机械运动方案类型由传动机构的类型和执 机构的类型决定。

由前面计算及排列组合原理可得，共有： N=625 种运动方案选择。

从这些方案中剔除明显不合理的，再进行综合评价。综合评价的指标为： 1）是否满足预定的运动要求； 2）运动链机构的顺序安排是否合理； 3）运动精确度； 4）制造难易； 5）成本高低；

6）是否满足环境、动力源、生产条件等限制条件；

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