自动车床凸轮设计教学

自动车床主要靠凸轮来控制加工过程，能否设计出一套好的凸轮，是体现自动车床师傅的技术高低的一个标准。凸轮设计计算的资料不多，在此，我将一些基本的凸轮计算方法送给大家。 凸轮是由一组或多组螺旋线组成的，这是一种端面螺旋线，又称阿基米德螺线。其形成的主要原理是：由A点作等速旋转运动，同时又使A点沿半径作等速移动，形成了一条复合运动轨迹的端面螺线。这就是等速凸轮的曲线。 凸轮的计算有几个专用名称：

1、 上升曲线——凸轮上升的起点到最高点的弧线称为上升曲线 2、 下降曲线——凸轮下降的最高点到最低点的弧线称为下降曲线

3、 升角——从凸轮的上升起点到最高点的角度，即上升曲线的角度。我们定个代号为φ。

4、 降角——从凸轮的最高点到最低点的角度，即下降曲线的角度。代号为φ1。

5、 升距——凸轮上升曲线的最大半径与最小半径之差。我们给定代号为h，单位是毫米。

6、 降距——凸轮下降曲线的最大半径与最小半径之差。代号为h1。 7、 导程——即凸轮的曲线导程，就是假定凸轮曲线的升角（或降角）为360°时凸轮的升距（或降距）。代号为L，单位是毫米。

8、 常数——是凸轮计算的一个常数，它是通过计算得来的。代号

第1节 自动回转刀架总体设计

1.1 概述

数控车床的刀架是机床的重要组成部分。刀架用于夹持切削用的刀具，因此其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。在一定程度上，刀架的结构和性能体现了机床的设计和制造技术水平。随着数控车床的不断发展，刀架结构形式也在不断翻新。其中按换刀方式的不同，数控车床的刀架系统主要有回转刀架、排式刀架和带刀库的自动换刀装置等多种形式。自1958年首次研制成功数控加工中心自动换刀装置以来，自动换刀装置的机械结构和控制方式不断得到改进和完善。自动换刀装置是加工中心的重要执行机构，它的形式多种多样，目前常见的有：回转刀架换刀，更换主轴头换刀以及带刀库的自动换刀系统。

初步了解了设计题目（电动刀架）及发展概况，设计背景，对刀架有了一些印象，对整理设计思路 安排设计时间有很好的辅助作用。对一些参数的进行了解同时按准则要求来完成设计。

1.2 数控车床自动回转刀架的发展趋势

数控刀架的发展趋势是：随着数控车床的发展，数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。

目前国内数控刀架以电动为主，分为立式和卧式两种。主要用于简易数控车床；卧式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋转，就近选刀，用于全功能数控车床。另外卧

机械专业凸轮设计

机械工程及自动化专业 结构设计

凸轮设计 ——凸轮设计说明书

姓名 学号 指导教师 日期 2014.06.10

上海大学 机电工程及自动化学院

2014年6月

机械专业凸轮设计

目 录

1. 凸轮从动件的位移曲线设计方法--------------------------------------3 2. 滚子推杆凸轮机构的轮廓设计原理------------------------------------6 3. 凸轮机构的压力角校验---------------------------------------------------8 4. 设计仿真程序---------------------------------------------------------------9

机械专业凸轮设计

凸轮从动件的位移曲线设计方法

1. 设计联动凸轮组机构，需两个凸轮A，B联动, 使其合成运动轨迹符合字母“D”

样式。

2. 跟据字母“D”样式，分别设计凸轮从动件x方向与y方向的位移曲线。每隔60度

设计相应的分段函数，并通过函数的平移及对称特性，使分段函数光滑拟合成初步的位移曲线（图一）。

图一：初步的位移

自动化车床管理

摘要

本文讨论了自动化车床连续加工零件的工序定期检查和刀具更换的最优策略，属于优化问题。我们根据原始数据利用EXCEL软件进行统计分析，得出刀具正常工作时间长的函数，建立了以期望损失费用为目标函数的数学模型。

对于问题一，我们假设所有的检查都为等间距检查，以检查到的零件是否为次品来判定工序是否正常，出现了故障进行维修并使其恢复正常，若一直未出现故障则当加工到定期换刀时刻就换刀，利用概率论的相关知识，求出一个周期内的期望损失费用E?L?，再求出期望零件个数E?T?，建立了以每个零件的期望损失费用L为目标函数的随机优化模型，利用MATLAB求解得出检查间隔t0?27，换刀间隔t1?270，每个零件的期望损失费用L?5.7742。

对于问题二，根据题目信息，不管工序是否正常都有可能出现正品和次品，在问题一的基础上，利用概率知识调整了检查间隔中的不合格品所带来的损失费用，同时加上了因误检停机而产生的费用，求出一个周期内的期望损失费用

E?L?，再求出零件个数E?T?，建立了以每个零件的期望损失费用L为目标的随

机优化模型，利用MATLAB求解得出检查间t0?46，换刀间隔t1?276，每个零件的期望损失费用L?10.3945。

对于问题三

推导了直动从动件圆柱凸轮机构实际廓线的方程。基于Solidworks平台用VBA开发了圆柱凸轮辅助建模软件，根据廓线方程可自动实现圆柱凸轮的精确建模，并为下一步运动仿真和数控加工奠定良好的基础。 空间凸轮机构在自动机械中得到了广泛的应用。与平面凸轮机构相比，空间凸轮机构具有体积小、结构紧凑、刚性好、转动扭矩大等优点。直动从动件圆柱凸轮机构是一种典型的空间凸轮机构。当凸轮转速较低、精度要求不高时，可以把圆柱凸轮看成是由移动凸轮转化而来的，按基圆半径或外圆直径展开成平面矩形，作为平面直动凸轮进行近似计算。但是随着凸轮机构日益向高速方向发展，传统的圆柱凸轮机构的设计方法因误差较大，不得不进行修正，因为，这种展开法不能达到简化计算、提高精度的目的，不能满足企业的实际需要。考虑到圆柱凸轮属于空间凸轮，其理论廓面、实际廓面均为空间曲面，因此，如何构造这些曲面是一个关键问题，国内开展了一些相关研究。随着计算机辅助设计进一步发展，特别是基于特征和参数化技术的三维设计软件的出现，为空间曲面的构造提供了支撑平台。本文来用精确的数学模型建立圆柱凸轮的实际廓线方程，基于SolidWoks平台，通过二次开发的手段精确构造实际轮廓曲面，完成了圆柱凸轮的建模，通

机械制造工艺学课程设计

目 录

序言 ……………………………………………………………… 2

一、零件的分析 ………………………………………………… 3

（一）零件的作用 …………………………………………… 3

（二）零件的分析 …………………………………………… 3

二、工艺规程设计 ………………………………………………… 4

（一）确定毛坯的制造形式 …………………………………… 4

（二）基面的选择 …………………………………………… 4

（三）制定工艺路线 ………………………………………… 5

（四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 ……… 8

（五）确定切削用量及基本时 ………………………………… 11

三、夹具设计 …………………………………………………… 25

（一）问题的提出 …………………………………………… 25

（二）夹具设计 ……………………………………………… 25

四、参考文献 ………………………………

摘 要

自动回转刀架是数控机床的重要组成部分，它有效地提高了劳动生产率，缩短了生产准备时间，消除人工误差提高加工精度和加工精度的一致性等。但是传统的普通车床换刀的速度慢、精度不高，生产效率低，不能适应现代化生产的需要。所以为了提高生产率、改善产品质量以及改善劳动条件必须对自动回转刀架进行改进。

本文对数控车床自动回转刀架的机电系统的相关内容进行分析，研究数控车床刀架的组成和工作原理，对普通机床的换刀装置进行改进，使该装置具有自动松开、转位、精密定位等功能。此次主要完成自动回转刀架的机械部分和电气部分的设计。机械部分为对其组成的各个机械部件进行计算与选用，电气部分为编制刀架自动转位控制软件。设计的数控換刀装置功能更强，换刀装置通过刀具快速自动定位，可以提高数控车床的效率，缩短加工时间；同时其可靠性更稳定，结抅简单。

关键词: 自动回转刀架，换刀装置，机电系统，电气控制

I

Design of automatic turret mechanical and electrical system of

CNC lathes Abstract

The automatic turret is an important part of CNC lathe

摘要

传统的普通车床换刀的速度慢、精度不高，生产效率低，不能适应现代化生产的需要。因此，本文对数控车床回转刀架的机电系统的相关内容进行研究，探索数控车床刀架的组成和工作原理，对普通机床的换刀装置进行改进，使一台四工位的立式自动回转刀架数控化，使该装置具有自动松开、转位、精密定位等功能。

本文主要完成数控车床回转刀架的机械部分和电气部分的设计。机械部分为其组成的各个机械部件进行计算与选用，电气部分为编制刀架自动转位控制软件。设计的数控換刀装置功能更强，换刀装置通过刀具快速自动定位，可以提高数控车床的效率，缩短加工时间；同时其可靠性更稳定，结抅简单。

关键词 自动回转刀架；换刀装置；机电系统；电气控制

1

Abstract

Conventional lathe tool change is slow, the accuracy is not high, low productivity, can not meet the needs of modern production. Therefore, this rotary tool holder for CNC lathe electrical and mechanical systems r

凸轮机构设计(图文)

凸轮机构设计

1 概述

凸轮机构由凸轮、从动件和机架三部分组成，结构简单，只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任何预期的运动规律。但另一方面，由于凸轮机构是高副机构，易于磨损，因此只适用于传递动力不大的场合。

1.1 凸轮机构的应用（工程应用案例）

内燃机 配气机构 凸轮机构

凸轮机构设计(图文)

自动车床上的走刀机构

靠模车削机构

1.2 凸轮机构的分类

凸轮机构的类型很多，常就凸轮和从动杆的端部形状及其运动形式的不同来分类。

(1) 按凸轮的形状分

1)盘形凸轮(盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件绕固定轴线回转) 分度转位机构 尖顶移动从动杆盘形凸轮机构 尖顶摆动从动杆盘形凸轮机构

滚子移动从动杆盘形凸轮机构

滚子摆动从动杆盘形凸轮机构

平底移动从动杆盘形凸轮机构 平底摆动从动杆盘形凸轮机构

2)移动凸轮(移动凸轮可看作是转轴在无穷远处的盘形凸轮的一部分，它作往复直线移动。) 移动从动杆移动凸轮机构 摆动从动杆移动凸轮机构

凸轮机构设计(图文)

3)圆柱凸轮(圆柱凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽，或是在圆柱端面上作出曲线轮廓的构件，它可看作是将移动凸轮卷于圆柱体上形成的。

)

一 、车床夹具的主要类型

在车床上用来加工工件内、外回转面及端面的夹具称为车床夹具。车床夹具多数安装在主轴上；少数安装在床鞍或床身上。后一类属机床改装范畴，应用较少，不做介绍。车床夹具按工件定位方式不同分为：定心式、角铁式和花盘式等。

1.定心式车床夹具

在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。

2．角铁式车床夹具

在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。

3．花盘式车床夹具

这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。

二、车床夹具设计要点

1．车床夹具与主轴的连接方式

由于加工中车床夹具随车床主轴一起回转，夹具与主轴的连接精度直接影响夹具的回转精度，故要求车床夹具与主轴二者轴线有较高的同轴度，且要连接可靠。通常连接方式有以下几种：

（1）夹具通过主轴锥孔与主轴连接

（2）夹具通过过渡盘与机床主轴连接

2。对定位及夹紧装置的要求

（1）为保证车床夹具的安装精度，安装时应对夹具的限