四工位专用机床设计

目录

一、功能分解和运动分析 (3)

1.功能分解

2.运动分析

二、执行机构选型 (6)

三、传动机构选型 (7)

四、机械运动方案的选择 (8)

五、画出机械运动方案简图 (8)

1.机器整体轮廓大小的确定

2.减速器的传动计算

3.槽轮的尺寸计算

4.直动推杆圆柱凸轮的尺寸设计

六、参考文献 (11)

1.设计任务

1.1工作原理及工艺动作过程

四工位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。它的执行动作有两个：一是装有四工位工件的回转运动；二是装有专用电动机带动三把专用的主轴箱的刀具转动和移动。

1.2原始数据和设计要求

(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工件孔深、10mm刀具切入量），然后快速返回，回程和工作行程的平均速度之比K=2。

(2)刀具匀速进给速度为2mm/s，工件装、卸时间不超过10s。

(3)生产率为每小时75件。

(4)执行机构能装入机体内。

1.3设计方案提示

(1)回转台的间歇转动可采用槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构。

(2)主轴箱的刀具移动可采用圆柱凸轮机构、移动从动杆盘形凸轮机构、凸轮-连杆机构、平面连杆机构等。

(3)由生产率可求出一个运动循环所需时间T=60/(75÷60)s=48s,刀具进送时间t=60/2s=30s，刀具其余移动（包括快速送进60mm，快速返回120mm）共需18s，回转工作台静止时间为36s,因此足够工件装卸所需时间。

1.功能分解和运动分析

1.1功能分解

通过对设计任务的了解，可以看出，四工位专用机床的加工部分可以分为如下几个工艺动作：

(1)安装工作台的间歇转动。

(2)安装刀具的主轴箱应按要求进行静止、快进、进给、快退的工艺动作。

(3)刀具转动。

画出四工位专用机床的动作要求图。其中4位置为装卸位置，1位置为钻孔位置，2位置为扩孔位置，3位置为绞孔位置。如表1所示跟据工艺动作推出其工作循环为：

图1 四工位专用机床动作要求图

四工位专用机床工作台间歇转动

主轴箱进、退刀动作

(快进、匀速进给、快退)

刀具转动

表1 四工位专用机床功能图

该专用要求机床要求三个动作的协调运行，即刀架进给、卡盘旋转和卡盘的定位。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工作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。

1.2运动分析

传动系统电机为交流异步电动机，功率1.5Kw，转速960r/min。通过合适的减速机构以及轮系机构，使工作台进行每次旋转90°的间歇运动。

(1)电动机作为驱动，通过减速器与其他轮系传动将符合要求的转速传递给工作回转台上

的间歇机构，使其间歇转动。

(2)在间歇机构开始一次循环时，安装并夹紧工件，间歇机构从0°转至90°。

(3)间歇机构从 90°转至 180° ，主轴箱完成一次工作循环（快进、刀具匀速送进和快退）。

(4)间歇机构从180° 转至 270° ，主轴箱完成一次工作循环（快进、刀具匀速送进和快退）。

(5)间歇机构从 270° 转至 360° ，主轴箱完成一次工作循环（快进、刀具匀速和快退），并将加工好的工件取下。 时间/秒 0到12

12到24 24到36 36到48 间歇机构运动情况

匀速旋转90度 （0到12秒）

静止（12到48秒）

主轴箱运动

情况 快进 12秒

匀速送进60mm （12到42秒）

快退 （6秒）

表2四工位专用机床执行机构的运动循环

根据专用机床的工作过程可得其运动循环图如下：

图2机构运动循环图

2.执行机构选型

根据回转台间歇转动机构、主轴箱刀具移动机构的执行动作和结构特点，可以选择如表格4所示的执行机构：

功能元功能元解（匹配机构）

1 2 3 4 5

工作台间歇运动圆柱凸轮机

构

蜗杆凸轮间

歇机构

曲柄摇杆棘

轮机构

不完全齿轮

机构

槽轮机构

主轴箱移

动移动推杆圆

柱凸轮

移动推杆盘

形圆柱凸轮

摆动推杆盘

形凸轮与摆

杆滑块机构

曲柄滑块机

构

六杆（带滑

块）机构

表3 执行机构表

由排列组合的原理可以计算得到，共有N=5x5=25种执行机构选择方案。

对于工作台间歇机构的选择，为了保持传动的平稳和精度，可以选择槽轮机构和不完全齿轮机构；而对于主轴箱移动机构的选择，为了保持运动的精度和尽量减少冲击可以选择移动推杆圆柱凸轮机构和摆动推杆盘形凸轮与摆动滑块机构。

3.传动机构选型

选定的电动机转速n=960r/min，而槽轮机构以及圆柱凸轮机构的转速n=60/48=1.25r/min,整个传动机的传动比为k=768,故需要分别引入减速机构来满足工作台间隙运动和主轴箱移动的运动要求.

根据减速动作的精度和平稳要求，列出常用的减速机构：

功能元

功能元解（匹配机构）

1 2 3 4 5

减速器1 带传动链传动蜗杆传动齿轮传动行星传动

减速器2 带传动链传动蜗杆传动齿轮传动行星传动

表4 减速机构的形态学矩阵

由排列组合的原理可以计算得到，共有：N=5x5=25种减速机构选择方案。

对于传动机构的选择，考虑到传动的精确性和机构制造工艺的难度高低，减速器常选带传动、蜗杆传动和齿轮传动。

4.机械运动方案的选择

四工位专用机床的运动机构组要由三部分组成：驱动机构、传动机构和执行机构。当