四工位专用机床课件Word下载.doc
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机械原理课程设计
机械原理课程设计
设计说明书
四工位专用机床的设计
起止日期:
2011年7月1日至2011年7月5日
学生姓名
****
班级
机械***
学号
09405700***
成绩
指导教师(签字)
机械工程学院(部)
2011年7月1日
目 录
0.课程设计任务书……………………………………………2
1.设计题目……………………………………………………3
2.工作原理和工艺动作分解…………………………………4
3.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图………………5
4.四工位专用机床的功能分析与设计过程…………………5
5.间歇转动机构与刀具移动机构等主要机构选型…………7
6.机构运动方案的评价和选择……………………………11
7.机械传动系统的速比和变速机构………………………11
8.执行机构的尺度综合……………………………………12
9.画机构运动简图…………………………………………15
10.参考资料…………………………………………………16
11.设计总结及感悟…………………………………………17
2010—2011学年第2学期
机械工程学院(系、部)机械类专业091班级
课程名称:
机械原理课程设计
设计题目:
四工位专用机床的设计
完成期限:
自2011年7月1日至2011年7月5日共1周
内
容
及
任
务
一、设计的任务与主要技术参数
四工位专用机床是在四个工位上分别完成工件的装卸、钻孔、扩孔、铰空的专用加工设备。
其工艺过程是:
主轴箱每向左移动送进一次,在四个工位上分别完成相应的装卸工件、钻孔、扩孔和铰孔工作。
当主轴箱右移(退回)到刀具离开工件后,工作台回转90º
,然后主轴箱再次左移,这时,每一个工件进入了下一个工位的加工,依次循环四次,一个工件就完成装、钻、扩、铰、卸等工序。
其余设计参数是:
1)刀具顶端离开工作表面65mm,快速移动送进60mm,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,如图),然后快速返回。
行程速比系数K=1.6;
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50件/h;
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。
二、设计工作量
要求:
对设计任务课题进行工作原理和工艺动作分解,根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图,进行执行机构选型,构思该机械运动方案,并进行的选择和评定,确定机械运动的总体方案,根据任务书中的技术参数,确定该机械传动系统的速比和变速机构,作出机构运动简图,对相关执行机构的具体尺度进行分析与设计。
要求有设计说明书一份,相关图纸一至两张。
(有条件的要求用三维动画表述)。
进
度
安
排
起止日期
工作内容
7.1---7.2
构思该机械运动方案
7.3---7.4
运动分析及作图
7.5
整理说明书与答辩
主要
参考
资料
[1]朱理.机械原理[M].2版.北京:
高等教育出版社,2010.4.
[2]戴娟.机械原理课程设计指导书[M].北京:
高等教育出版社,2011.1.
指导教师:
***2011年7月1日
系(教研室)主任:
王菊槐2011年7月1日
1.设计题目:
1.1设计原理:
四工位专用机床是在四个工位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,组合成一个机构系统。
1.2设计要求:
1)刀具顶端离开工作表面65mm,快速移动送进60mm,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,如图1-1),然后快速返回。
图1-1孔加工示意图
2. 工作原理和工艺动作分解
2.1 工作原理
专用机床旋转工作台有四个工作位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ(如图2-1所示),分别对应工件的装卸、钻孔、扩孔和铰孔。
主轴箱上装有三把刀具,对应于工位Ⅱ的位置装钻头,Ⅲ的位置装扩孔钻,Ⅳ的位置装铰刀。
刀具由专用电动机驱动绕其自身轴线转动。
2.2工艺动作分解
,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,依次循环四次,一个工件就完成装、钻、扩、铰、卸等工序。
由于主轴箱往复一次,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全部工序。
图2-1专用机床外廓尺寸示意图
3.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图
拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位,以利于设计、装配和调试。
根据专用机床的工作过程和规律拟定的运动循环图如下图3-1所示:
钻
头
匀
速
60°
快
0°
240°
退
工
作
台
转
动
307.4°
位
销
插
入
定
拔
出
静
止
凸
轮
397.4°
图3-1机床的机构运动循环图
4.四工位专用机床的功能分析与设计过程
4.1机床的功能分析
由上述分析可知,机床的功能分析可作总结如图4-1所示:
四工位机床功能分解
装载好工件,工作台旋转90度
主轴箱左移开始钻孔,钻好后主轴箱退回,工作台继续转90度
主轴箱再左移扩孔,后退回,工作台转90度
工件加工完成,工件卸载
主轴箱左移铰孔,后退回,工作台再转90度
图4-1机床的功能分析图
由机床的功能分析图可知,其运动有:
装载旋转钻孔、扩孔、铰孔卸载,如图4-2所示:
图5-3
图4-2机床的运动示意图
要确保在刀具与工件接触时卡盘固定不动,刀具退出工件到下次接触工件前完成卡盘旋转动作。
几个动作必须协调一致,并按照一定规律运动。
4.2机床的设计过程:
实现四工位专用机床的机构应有下面几种基本功能:
①在专用机床的装、卸、钻、扩、铰各个过程中,定位机构要处于停歇状态,故该机构要有五次间歇转动功能。
②要满足定位功能与各个运动功能联动组合
③需要主轴箱机构有往复运动
④需要回转台有间歇转动
⑤我们由生产率求出运动循环时间T=72s,刀具匀速送进60mm需要时间t=30s,刀具其余移动时间42s。
回转工作台静止时间40s,因此足够工件装卸所需时间。
5.回转台间歇转动机构与主轴箱刀具移动机构等主要机构选型
5.1主轴箱移动执行机构选型
由要求可知,主轴箱移动执行要满足以下运动功能:
1)主加压机构应有运动缩小功能
2)机构要有运动转换功能
3)冲头是往复运动,故机构要有运动交替功能。
选出如下图三种方案作为评选方案。
方案一
方案二
方案三
方案二的凸轮机构虽能得到理想运动规律,但要是从动件达到设计行程,凸轮的向径比较大,于是其运动空间也比较大。
方案三采用曲柄滑块机构,尺寸较小,结构简洁,但不满足理想运动规律。
方案一,采用圆柱槽轮机构,比较简单,而且容易控制,运动线路明了,但是要求槽轮材料能承受冲击。
综上所述选取方案一作为主轴箱执行机构比较合适。
5.2回转台间歇转动机构选型
回转工作台的运动规律:
四个工作位置,每个工作位置之间相差90°
,在工过程中,旋转90°
,停止定位,进刀加工,快速退刀后,旋转90°
,进行下一个循环。
在加工和退刀的前半段(即刀具与工件有接触)时,必须将工作台固定,由于卡盘的工作位置为四个,还要满足间歇和固定两个工作。
有以下三种方案:
1、采用单销四槽槽轮机构。
其结构图如下图所示:
槽轮机构中,当圆销没有进入槽轮的径向槽时,由于槽轮的内凹锁止弧被拨盘的外凸锁止弧卡住,故槽轮固定不动;
当圆销进入径向槽时,锁止弧的自锁段被松开,槽轮在圆销作用下旋转,实现了间歇运动。
因为卡盘每次旋转90°
,所以选择四槽均布槽轮,刚好实现旋转90°
的要求。
2、采用棘轮机构,其结构图如下图所示:
机构采用曲柄摇杆机构来作为主动件,由运动循坏图中可知:
于是得:
K>
2.2
所以极位夹角大于等于67.5°
因此满足停留时间的于转动时间之间的比例关系,要求棘轮每次旋转90°
,因此摇杆的摆角也为90°
。
3、采用不完全齿轮机构,其结构如下图所示:
不完全齿轮的设计也是为了满足间歇运动,不完全齿轮上有1/4上有齿,因此在啮合过程中,有齿的1/4带动完全齿轮旋转90°
,之后的270°
由于没有齿啮合,完全齿轮不转动,该机构结构简单,在低速(0.83r/min)的转动中可
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