四工位专用机床设计说明书

四工位专用机床设计说明书

1、功能原理和设计要求

1.1、工作原理

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。：一是装有四工位工件的回转转动；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。

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

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、设计要求

专用机床外形及其尺寸如图4所示。工作台有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个工作位置，工位I是装卸工件，工位Ⅱ是钻孔，工位Ⅲ是扩孔，工位Ⅳ是铰孔。主轴箱上装有三把刀具，对应于工位Ⅱ、位置装钻头，Ⅲ位置装扩孔钻，Ⅳ位置装铰刀。刀具由专用电动机带动绕其自身的轴线转动。主轴箱每向左栘动送进一次，分别在四个工位上完成对应的装卸

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

图2专用机床

工件、钻孔、扩孔和铰孔工作。当主轴箱右移快速退回到刀具离开工件后，工作台回转90度，然后主轴箱再次左移。这时对其中每一个工件来说，它进入了下一个工位的加工。依次循环4次，一个工件完成装、钻、扩、铰、卸等工序。由于主轴往复一次，在四个工位上同时进行工作，所以每次就有一个工件完成上述全部工序

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刀具切出量，如右图所示），然后快速返回。回程和进程的平均速度之比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）机床生产率每小时75件。

4）执行机构及传动机构能装入机体内。

5）传动系统电机为交流异步电动机，功率1.5Kw，转速960r/min。

2、执行机构的选型及评价

2.1、执行机构的选型

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

选择如下表的常用执行机构。

表2常用执行机构

由排列组合的原理可以计算得到，共有：

N=5*5=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。

2.2、执行机构的评价

机械运动方案的拟定，最终要求通过分析比较提供最佳方案。一个方案的优劣只有通过系统综合评价来确定。从机构和机械运动方案的选择和评价要求来看，主要应满足五个方面的性能指标。

表3评价指标

3、机械传动系统的设计计算

3.1、减速机构的选择

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：

1、蜗杆：m=5mm d=50mm

2、涡轮：(d=mz) m=5mm z 2=24 d 2=120mm z 4=20 d 4=100mm

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，z 5=18,z 6=36,ha*=1.0,(d=mz,d 5=90mm,d 6=180mm)

4、传动比计算：

96018

3612012456341216=⨯⨯=

••=i i i i min /1r min /960r n =主轴电机

n

图3涡轮蜗杆减速机构

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：

图示z 1=10, z 2=24, z 3=18, z 4=21, z 5=20, z 6=17, z 7=14, z 8=40

传动比计算：i 18=i 12i H6i 78

其中i 12= -z 2 /z 1=-24/10

i H6=1/i 6H

182017211113564636⨯⨯-=-=-=z z z z i i H H

所以 336017211820182011636=⨯-⨯⨯=-=H H i i

又i 78=-z 8/z 7=-40/12

所以9601240336010247861218=-••-=

••=i i i i H

3、定轴轮系减速器：

采用如图采用渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动，实现：

图示z 1=17, z 2=51, z 3=12, z 4=60, z 5=12, z 6=48, z 7=13, z 8=52，z 9=12, z 10=48，z 11=48

传动比计算：i 111=

10

9753111108642z z z z z z z z z z z z ⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=960

4、机械运动方案的设计与选择

对于四工位专用机床，其运动循环图主要是确定回转台的间歇转动和主轴箱进、退刀的控制机构的先后动作顺序，用以协调各执行构件的动作关系，便于机器的设计、安装和调试。下面用矩形图的表示方法对其运动循环图进行拟定，如图6：

图5定轴轮系减速机构