锁粱自动成型机床切削机构设计课程设计

课程设计锁粱自动成型机床切削机构设计课程名称：机械原理学院：机械工程学院专业：机自102锁粱自动成型机床切削机构设计目录一、设计任务书 (3)二、原动机的选择 (4)三、课程设计说明 (5)3.1功能原理分析 (5)3.2绘制功能逻辑图 (6)3.3用形态学矩阵法创建机械系统运动方案 (6)3.4传动机构的选择与比较 (7)3.5送料机构的选择与比较 (9)3.6夹紧机构的选择与比较 (10)3.7进给机构的选择与比较 (11)3.8运动方案简图 (12)四、运动方案工作原理的说明与选择 (13)4.1工作原理说明 (13)4.1方案的比较与选择 (13)五、运动循环图 (14)5.1送料机构的尺寸设计 (14)5.2夹紧机构凸轮参数设计 (14)5.3进给机构凸轮参数设计 (16)5.4绘制运动循环图 (19)六、PRO/E对六杆送料机构运动分析 (19)七、参考资料及文献 (31)第一部分锁梁自动成型机床切削机构设计任务书题号A1一、本次课程设计要求设计出具有下列功能的机构锁梁自动成型机床加工锁梁（即挂锁上用于插入门扣的钩状零件）的工序为：将盘圆钢条校直、切槽、车圆头、切断和搬弯成型。

本机构为该机床的搬弯成型工艺部分，由送料机构、夹紧机构和切削进给机构组合而成。

切削加工原理如下图：送料夹持器1将工件7送到切削加工工位。

弹簧夹头的锥套6移动，使夹紧爪5将工件7夹紧，送料夹持器1即返回。

圆锥凸轮2移动，使与切槽刀杆和切断刀杆相联的摆杆3摆动，开始进刀，由于刀盘4的旋转运动，是工件被出圆槽、圆头和最后切断。

圆锥凸轮2返回，摆动刀杆退刀，弹簧夹头松开工件，待送料夹持器1第二次送进时，将已切削成型的工件推出工位。

一、机构设计的有关数据1．生产率10 件/分2．机电输入转速：n1=700 转/分3．工件尺寸：L=250㎜D1= 10㎜D2= 7㎜二、课程设计项目内容：1．目标分析：根据设计任务书中规定的设计任务，进行功能分析，做出工艺动作的分解，明确各个工艺动作的工作原理。

2．创新构思：对完成各工艺动作和工作性能的执行机构的运动方案进行全面构思。

对各可行方案进行运动规律设计、机构型式设计和协调设计。

3．方案拟定：拟定总体方案，进行执行系统、传动系统、原动机的选择和基本参数设计。

4．方案评价：对各行方案进行运动分析、力分析及有关计算、以进行功能、性能评价和技术、经济评价。

5．方案决策：在方案评价的基础上进行方案决策，在可行方案。

确认其总体设计方案，绘制系统运动简图、编写总体方案设计计算机说明书。

三、课程设计要求：1．按工艺动作设计多个组合机构的总体方案，根据评标的运动特性、传力特性、工作可靠性、结构紧凑性和制造经济性等进行分析比较，最后确定一、二个较好的方案，拟定出运动方案示意图。

2．分解工艺动作，根据生产率绘制送料机构、定位机构和进刀机构的运动循环图。

（4号图）3．根据生产率和电机转速，设计传动系统。

4．用图解法对送料机构、定位机构和进刀机构进行运动设计，绘制组合机构的运动简图。

（4号图）5．用计算机辅助设计对送料机构进行运动分析：（1）编制计算流程框图。

（2）根据计算流程框图编制主程序，上机计算及打印结构6．用计算机辅助设计对凸轮机构进行设计，绘出凸轮轮廓和从动件位移曲线7．编写课程设计说明书。

内容包括：设计题目、工艺要求、设计内容、方案选择与比较、各机构类型和运动参数的选择、机构运动设计步骤、设计结构、设计结构、传动系统设计、机构运动分析计算流程框图、主程序及计算结构、凸轮机构设计、参考资料目录和设计小结等。

（20页以上）五、机械原理课程设计题目分配：1.凡学号末位第二位数（即十位数）为ｌ、３的同学作锁梁自动成型机切削机构（即A1～A10 ）。

2．.学号末位数（即个位数）为题号代号。

例：学号03*****13 的同学作锁梁自动成型机切削机构。

题号代号为A3的数据。

附表：锁梁自动成型机床切削机构设计题目数据第二部分原动机的选择锁粱自动成型机床应用于大批量的生产，原动机启动频繁，切削工件需要的功率较大，应选三相电机，必须在长时间里连续工作，为满足以上要求可以选择三相异步电动机作为原动机，额定电压为380V，额定转速为700转每分。

第三部分课程设计说明一、机械原理课程设计的目的和要求机械原理课程设计是工科院校机械类学生在大学期间利用已学过的知识和计算机工具第一次比较全面的、具有实际内容和意义的课程设计，也是机械原理课程的一个重要的实践教学环节。

机械原理课程设计是将知识转化为能力的桥梁，其主要目的是进一步巩固和加深学生所学的理论知识，并将其系统化；培养学生综合运用所学知识独立解决实际问题的能力；使学生初步掌握机械运动方案设计，并在机构分析与综合方面受到一次比较全面的训练。

随着生产技术的不断发展和人民生活水平的日益提高，机械产品种类日益增加。

例如：各种金属切削机床、仪器仪表、重型机械、轻工机械、纺织机械、石油化工机械、交通运输机械、海洋作业机械、钢铁成套设备以及办公设备、家用电器、儿童玩具等。

各种机械设备一般均需实现生产和操作过程的自动化，或者实现某一工艺动作过程。

因此，机械设备设计首先需要进行机械运动方案的设计和构思，各种传动机构和执行机构的选用和创新设计。

这些新机械设备的创新设计要求设计者除了掌握各种典型机构的工作原理、结构特点、设计方法和应用场合等知识外，还要考虑如何选择巧妙的工艺动作过程来达到预定的机械功能求，如何选用或创新机构型式并组合成机械运动方案完成上述选定的工艺过程。

机械运动方案及机械运动简图设计是机械产品设计的第一步，也是决定机械产品质量水平高低、性能优劣和经济效益好坏的关键性的一步。

机械原理课程设计要求针对某种简单机器（工艺动作过程比较简单）进行机械运动简图设计，其中包括机器功能分析、工艺动作确定、执行机构选择、机械运动方案评价和机构尺度综合等。

通过机械原理课程设计，更为重要的是培养学生开发和创新机械的能力。

创新能力的培养在机械原理课程设计中占有十分重要的位置。

二、机械原理课程设计的内容和步骤1、机械设计的一般过程不论哪一类设计，为了提高机械设计的质量，必须有一个科学设计的程序，机械设计的一般进程可分为四个阶段：产品规划阶段、方案设计阶段、详细设计阶段和改进设计阶段。

通常广泛实施和应用的程序可归纳成附表1所示的框图程序。

1）产品规划阶段其中心任务是进行需求分析、市场预测、可行性分析、确定设计参数及制约条件，最后给出详细的设计任务书（或要求表），作为设计、评价和决策的依据。

2）方案设计阶段需求是以产品的功能来体现的，功能与产品设计关系是因果关系，但又不是一一对应的。

体现同一功能的产品可以有多种多样的工作原理，因此，这一阶段是在功能分析的基础上，通过创新构思、搜索探求、优化筛选取得较理想的工作原理方案。

对于机械产品来说，在功能分析和工作原理确定的基础上进行工艺动作构思和工艺动作分解，初步拟定各执行构件动作相互协调配合的运动循环图，进行机械运动方案的设计（即机械系统的型综合和数综合）等。

这就是机械产品方案设计的主要内容。

附表1 机械设计的一般程序框图3）详细设计阶段主要是将机械的构形构思和机械运动简图具体转化为机器及其零部件的合理结构。

也就是要完成机械产品的总体设计、部件和零件设计，完成全部生产图纸并编制设计说明书等有关技术文件。

4）改进设计阶段根据样机性能测试数据，用户使用以及在鉴定中所暴露的各种问题进一步做出相应的技术完善工作，以确保产品的设计质量。

这一阶段是设计过程不可分割的一部分，通过这一阶段的工作可以进一步提高产品的效能、可靠性和经济性，使产品更具有生命力。

2、机械运动简图设计机械运动简图设计主要包括下列内容：1）功能原理方案的设计和构思根据机械所要实现的功能（功用）采用有关的工作原理，由工作原理出发设计和构思出工艺动作的过程就是功能原理方案设计。

在功能设计中，应将机械将要达到的总功能，分解成多个功能元的运动和动作，确定运动方案。

在确定功能元中还应考虑各执行机构间的协调配合关系，画出机械运动循环图。

值得指出的是，一个灵巧的功能原理方案是创新机械的出发点和归宿。

如下图所示。

附图1.1 机器的功能、工艺动作及执行机构框图2）机械运动方案设计机械运动方案通常用机械运动示意图来表示，它是根据功能原理方案中提出的工艺动作过程及各个动作的运动规律要求，选择相应的若干个执行机构，并按一定的顺序把它们组合成机械运动示意图，这个机械系统应能合理地、可靠地完成上述工艺动作。

机械运动方案就是机械运动简图设计中的型综合，机械运动方案中所画出的表示机构结构型式、机构相互联接情况的示意图是进行机械运动简图设计尺度综合的依据。

3）机械运动简图的尺度综合将机械运动方案中各个执行机构根据工艺动作运动规律和机械运动循环图的要求进行尺度综合。

机械运动简图中各机构的运动尺寸（如有高副机构还应包括高副的形状）都要通过分析、计算加以确定。

当然在设计机械运动简图进行尺度综合时，应该同时考虑其运动条件和动力条件，否则不利于设计性能良好的新机械。

第一部分机构设计锁梁自动成型机床切削机构的功能与设计要求图1-1.1图1-1.1所示为挂锁的一个零件，称为“锁梁”。

锁梁自动成型机床切削机构的功能是将材料切削加工成图1-1.1所示的“锁梁”。

设计要求和参数为：①“锁梁”的形状如图1-1.1所示；②连续自动生产；③生产能力为10件/min；④加工质量要达到规定的技术要求；⑤机械系统运动方案应力求简单，可靠；②材料夹紧功能；③材料切削功能。

其功能逻辑图如1-3.1所示图1-3.1四、执行机构的比较与选择送料机构的选择工件送料功能需要采用往复移动机构来实现，下面选用几个常见的可以往复移动的机构来实现。

1)偏置曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机3个可动构件4个低副1个自由度。

图1-4.1功能：将旋转运动转换为往复移动结构和工作原理：如图1-4.1所示的曲柄滑块机构中，滑块的导路没有通过了曲柄的回转中心，称为偏置曲柄滑块机构。

当曲柄转动时，通过连杆使滑块实现往复移动，即可实现送料功能。

2)六杆机构六杆机构：5个可动构件7个低副1个自由度。

图1-4.2功能：用于将旋转运动转换成有快进慢回特性的往复移动。

结构和工作原理:如图1-4.2所示的六杆机构是由1-2-3-6组成的曲柄导杆机构和连杆4，滑块5串联成的。

当曲柄1等速转动时，从动件3变速往复摆动，该机构可在曲柄1长度一定的情况下，使从动件5获得较大的行程。

从动件5的往复移动，可实现其送料功能。

3）曲柄滑块摇杆齿条机构功能：用于将旋转运动转换成有急进慢回特性的往复移动。

结构和工作原理:如图所示的杆机构是由1-2-3-4组成的曲柄滑块摇杆机构和齿条4，组成的。