疆大学机械原理课程设计四工位专用机床的刀具进给机构和工作台转位机构设计

机械工程学院机械原

理课程设计

姓名：麦麦提敏。图尔荪

学号：20092001403

班级：机械09-2班

指导老师：穆塔里夫

2012年6月

新疆大学

《机械原理课程设计》任务书

班级: 机械09-2 姓名: 麦麦提敏。图尔荪课程设计题目: 四工位加工机床的刀具进给系统和工作台转位系统设计

课程设计完成内容:

设计说明书一份(主要包括:运动方案设计、方案的

决策与尺度综合、必要的机构运动

分析和相关的机构运动简图)

发题日期: 2012 年 6 月 24 日

完成日期: 2012 年 7 月 2 日

指导教师: 穆塔里夫

机械原理课程设计说明书

一、设计题目：

四工位专用机床。

二、四工位专用机床的功能和

设计要求：

1、功能：

所谓四工位即四个工位能够同时做相应的工作，四工位专用机床在小型制造车间里可完成工件的连续生产，提高了生产效率。在这里，四工位机床要求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，一个工件经过在四个工位上的依次作业，即完成了这个工件的加工，循环进行，加快了工件的生产速度，提高了工件的加工效率。

2、设计要求：

1)四工位专用机床中，回转台的旋转运动与刀具的进给运动之间一下要配合后，时间上的要求极其严格。从而速度要求也要合理。如果刀具在工件加工时，回转台已开始转动，必发生折刀。相反，如果刀具尚未到达工件，即工件未加工之前，回转台已开始转动，则刀具来不及对工件进行加工，而且刀具在工件加工时，进给速度，运动方向一定要稳定，不然的话，也极容易出现折刀，毁坏工件之类现象。

2)从执行动作上来分，四工位机床共分为三个执行机构，即回转台的回转运动，主轴箱的水平移动，及刀具的旋转运动。

3)考虑到四工位机床应用于小型制造车间，其特点为简洁易维修使用，拆卸，更换零件方便，故采用了手工安装零件，而不采用机器手来安装，后者一般在大规模生产车间采用，而且后者的安装时间相应来说比手工安装应短许多，但会增加成本，在这里有足够的时间(36s)，可供手工安装零件，故无需用机器手。

4)四工位专用机床的性能要求和原始数据：

(1)刀具匀速进给加工速度2mm/s。

(2)生产率为每小时约74件。

(3)刀具顶端离开工件表面65mm。

(4)回转及工件行程的平均速度之比为k≥2。

三、功能分析：

四工位专用机床与传统相比提高了工件的加工效率。它利用四个工位可以在不同的工位上分别完成不同的工序加工，从而增加了单位时间的工件加工数目。对于本题目，要求在三个工位上完成工件的加工动作，即钻孔，扩孔，铰孔，而在另一个工位上则完成工件的装卸工作，它利用回转台使三个加工工序配合起来，从而完成了一个工件的加工，在回转台转动时，装有刀具的主轴箱进行快进，快退，一旦当回

转台停止了转动，处于静止状态时，则主轴箱进行匀速进给加工。所以它的执行动作实际上分为三个：

(一)是装有四工位工件的回转台的转动。

(二)是装有由专用电动机带动的三把专用刀具的转动。

(三)是装有内置专用电动机的主轴箱的水平移动。

而最关键的问题是回转台转动和主轴箱水平移动两个执行动作的时序配合。

四工位专用机床的总功能是实现工件的钻孔，绞孔，扩孔，并且在不同的工位上同时进行，提高了加工生产率。对于一个机械系统来讲，总的功能又是由各功能单元各自的功能共同配合组成，在时间上要协调配合，在空间上要协调配合，在速度上也要协调配合，而在它们共同完成某一个功能时，各功能单元的对应机构的运动也要协调配合，这些都是我们所要考虑的问题。

四、运动转换的基本功能：

四工位机床的工作动力由两个电机驱动，专用电机驱动刀具进行工件加工，动力电机驱动回转台及主轴箱的运动及中间的传动机构，由电机的旋转运动来得到主轴箱的往复移动，故可选择旋转转动的机构来实现，从而将这一分支的运动实现，同时，用该电机的旋转运动又可通过转动

转动间隙转动的机构来实现回转台这一分支功能，这样，两个分支的运动由一个共同的驱动出发，为正确的时序，正确的加工顺序提供了方便性和可能性。四工位机床的三个执行动作分别是：旋转运动，间隙转动，水平移动。主轴箱要实现水平移动，并且这个水平移动要有速度的变化，相对来说运动转换要复杂一点。至于刀具只需要将专用电动电动机的旋转运动降速，而回转台则经减速后加一间隙机构即可实现。综合考虑以上各功能，最后得到以下的运动转换示意图：

电动机1，n电1

电动机2，n电2

五、机构选型：

对于四工位机床的传动机构来说，两分支功能的时间配合是问题的关键，故而可首先用挂轮架混合轮系来对电机输出的转速进行转换，从转换得到的转速为一齿轮的旋转运动，

对回转台而言，可从这一齿轮得到的转速转换成槽轮间隙运动，回转台也可采用不完全齿轮来实现回转台的间隙运动，但我们考虑到不完全齿轮对特殊的间隙运动要进行特殊的生产，不具有现实性，实际性，故我们采用了槽轮机构来实现回转台的间隙转动。对于主轴箱的往复进给运动，我们采用了凸轮机构，用柱状凸轮省却了很多机构，简单易行，对于盘式凸轮，则另外需要搭配摆动滑块机构，增加了不稳定度。具体所选机构及比较如下：