四工位专用机床课程设计说明书(超详细)

设计任务书

设计任务：

1按工艺动作过程拟定机构运动循环图

2进行回转台间歇机构，主轴箱道具移动机构的选型，并进行机械运动方案评价和选择

3按选定的电动机和执行机构的运动参数进行机械传动方案的拟定

4对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计

5在2号图纸上画出最终方案的机构运动简图

6编写设计计算说明书

设计要求：

1从刀具顶端离开工件表面65mm位置，快速移动送进了 60mm后，在匀速送进60mm （5mm刀具切入量，45mm 1】件孔深，10mm刀具切出量），然后快速返回。回程和工作行程的速比系数K=2。

2生产率约每小时60件。

3刀具匀速进给速度2mm/s, 1：件装、卸时间不超过10s。

4执行机构能装入机体内。

机械运动方案设计

根据专用机床的工作过程和规律可得其运动循环图如下:

机械总体结构设计

1、原动机构：

原动机选择Y132S-4异步电动机，电动机额定功率P=5.5KW,满载转速n=1440r/mino

二、传动机构：

传动系统的总传动比为i二“兔.其中％为圆柱凸轮所在轴的转速，即总

传动比为1440/1。采用涡轮蜗杆减速机构（或外啮合行星减速轮系）减速。三、执行部分总体部局：

执行机构主要有旋转工件卡盘和带钻头的移动刀架两部分，两个运动在工作过程中要保持相当精度的协调。因此，在执行机构的设计过程中分为，进刀机构设计、卡盘旋转机构和减速机构设计。而进刀机构设计归结到底主要是圆柱凸轮廓线的设计，卡盘的设计主要是间歇机构的选择。

在执行过程中由于要满足相应的运动速度，因此首先应该对于原动机的输出进行减速。下面先讨论减速机构传动比的确定：由于从刀具顶端离开工件表面65mm位置，快速移动送进了 60mm后，在匀速送进60mm（ 5mm 刀具切入量，45mm工件孔深，10mm刀具切出量），然后快速返回。要求效率是6 0件/小时，刀架一个来回（生产1个工件）的时间应该是1分钟。根据这个运动规律，可以计算出电机和工作凸轮之间的传动比为1440/k 两种方案的传动比计算，参考主要零部件设计计算。

下面讨论执行机构的运动协调问题：有运动循环图可知，装上工件之后，进刀机构完成快进、加工、退刀工作，退后卡盘必须旋转到下一个工作位置，且在加工和退刀的前半个过程中卡盘必须固定不动，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，于是选择单销四槽轮机构（或棘轮机构、不完全齿轮机构与定位销协调）解决协调问题，具体实现步骤参考“回转工作台设计”。由于进刀机构的运动比较复杂，因此要满足工作的几个状态，用凸轮廓线设计的办法比较容易满足。廓线的设计参考主要零部件设计计算。

机械传动系统设计1、涡轮蜗杆减速器：

采用如图机构，通过涡轮蜗杆加上一个定轴轮系实现了:

斤电机 _ 1440r/min n 主轴 "/min

2、外啮合行星齿轮减速器：

采用如图采用渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动，实现传动比

:

斤电机 _ 1440r/min

n 主轴 "/min 外啮合行星轮系减速机构

ZtZStKiTN 血 tn 如

方案二：外啮合行星齿轮减速器:

结构图如下: 5

4

「6

I 3

7

I

2

8 ~1

图不 Z]=10, Z2=36, Z3=18, Z4=21, Zs=20, %=17, Z7=14, Zg=40

传动比计算:il8=il2iH6i78

其中 ii2= -Z2/zi=-36/10

iH6=l/i6H

(21x17

=1 — 3、齿轮：此齿轮机构的中心距a= 135mm,模数m=5mm,采用标准直

齿圆柱齿轮传动,Z5= 1 &Z6=36，ha*=1.0,(d=mz,d5=90mm,d 6= 180mm)

4、传动比计算:

逆“440

1 1 18

20x18

_ 1 _ 20x18

_ 360

助以 l H6 - 1_瑁-20x18-21x17 - "T

又 i78=-Z8/Z7=-40/12 二、圆柱凸轮进刀机构设计：

1、运动规律：

刀具运动规律：刀具快速进给60mm,匀速进给60mm (刀具切入

量5mm,工件孔深45mm,刀具余量10mm)，快速退刀。因为刀具匀速进给 的速度为2mm/s,由此可得匀速进给的时间为30s,设快速进给的时间为

x,快速退刀的时间为y,又因为其回程和工作的速比系数K=2,所以可得 下列方程：

30+x=2y (1)

30+x+y=60 (2)

(1)⑵两个方程联立可以得出，x=10s , y=20s

因此可以得出如下图所示的刀架运动规律图： 快进

匀速

快退 60°

240°

Tlifl 法动如锤BB 2、凸轮廓线设计：

进刀机构的运动有凸轮的廓线来实现，进刀的方向为安装凸轮的轴 的轴线方向，根据运动的特性，凸轮选择圆柱凸轮，按照运动规律设计其 廓线如下:

所以 ‘18 = “2 • IH6 • ‘78 -36 360 -40 15"■丁 = 1440

dt力ran址也

三、回转工作台机构设计：

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。，在工作过程中，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,

1、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，有运动循坏图中可知：

1 360 + 60-307.4

--- < ----------------

l + k360

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。。