机械课程设计————四工位机床!强势出击!

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目录

第一部分：绪论·········································第二部分：设计方案说明································

一、机器的功能和设计要求·······························

二、方案确定···········································

三、功能分解···········································

四、选用机构···········································

五、运动转换功能图·····································

六、机械运动循环图·····································

七、用形态学矩阵选择机械运动方案·······················

八、方案评价···········································第三部分：设计心得···································参考文献···············································

第一部分

绪论

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。

第二部分

设计题目：四工位专用机床的运动方案设计

一．机器的功能和设计要求

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。如图1所示，

图1 四工位专用机床工作示意图

它的执行机构有两个：一是装有四工位工件的回转工作台，二是装有由专用电机带动的三把专用刀具的主轴箱。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、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90，然后主轴箱再次左移。很明显，对某一个工件来说要在四次循环后完成装、钻、扩、铰、卸等工序。但对专户门机床来说，一个循环就有

一个工件完成上述全部工序。

机床外形可参考图2，外形总体尺寸可用于检查所设计机构能否装入机体内部。

图2 专用机床外形及尺寸

此四工位专用机床的设计要求和参数有：

（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工件空深、10mm刀具切出量），然后快速返回。回程和工作行程的平均速比k=2；（2）刀具匀速进位速度为2mm/s；工件装卸时间不超过10s；（3）生产率为每小时约75件；

（4）执行机构能装入机体内。

二、方案确定

初选两种设计方案：如下

方案一：

图3

方案二：图4

三、功能分解

机器的功能是多是多样的，但每一种机器都要求完成某些工艺动作，所以往往把总功能分解成一系列的相对独立的工艺动作，以此作为功能元，然后用树状功能图来描述。

四工位专用机床的总功能可以分解成如下的几个工艺动作：1）安装工件工作台要求进行的间歇转n2r/min。

2) 装置刀具的主轴箱能实现静止、快进、进给、快退的工艺动作。3）刀具以n1r/min转动来切削工件。

由此可以画出图示3及图示4所示的四工位专用机床的动作要求图和树状功能图。

P37面的图3.1和图3.2

四、选用机构

本四工位专用机床主要有两个执行构件——回转工作台和主轴箱。回转工作台作间歇转动，主轴箱作来回移动。

四工位专用机床的主轮箱往复移动机构和回传工作台间歇运动机构可由表1所列来选择。

表1 四工位专用机床机构的选择情况

刀具（主轴箱）圆柱凸轮机构

移动从动件盘

形凸轮机构

凸轮一连杆机构平面连杆机构

工件回转工作台

间歇运动机构

槽轮机构不完全齿轮机构凸轮式间歇运动机构根据表1所列的机构形态矩阵，可以组合成的四工位专用机床的机械运动方案有12种。我们可以按给定条件、各机构的相容性、结构尽量简单等，可以选择方案。也可以通过评价方法来进行评价选优。

五、运动转换功能图

本四工位专用机床描述了原动机至执行构件刀具、工作台、主轴箱之间的运动转换功能。中间的矩形框内表示传动机构、执行机构的运动转换功能图，末端平行四边形框内表示执行构件的运动形式。该机床由两个原动机通过两条传动链来实现执行构件的预期运动。

P42面图3.3

六、机械运动循环图

有生产率可求出一个运动循环所需时间

刀具匀速送进60mm所需时间他t匀=30s，刀具其余移动内（包括快速送进60mm，快速返回120mm）共需18s。回转工作台截止时间为36s，因此足够工件的装、卸所需时间。其机械运动循环情况如表2所示。

表2 机械运动循环情况

七、用形态学矩阵法选择机械运动方案

确定了原动机到执行构件之间的传动链之后，按照传动顺序配置各基本运动转换功能框图。然后，把功能元即基本运动转换功能框图列为纵坐标，与功能元匹配的机构列为横坐标，构成形态学矩阵，通过排列组合可构成多种机械运动方案。

表3描述了四工位专用机床传动链的形态学矩阵。如果列出所有方案，可得：

N=5×5×5×5=625

种方案。

从这些方案中剔除明显不合格的，在进行综合评价：是否满足预定的运动要求；运动链机构顺序安排是否合理；运动精确度；制造难易；成本高低；是否满足环境、动力源、生产条件等限制条件。最后选择出几个较好的运动方案。

P42面表3.6