工位专用机床的设计 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
湖南工业大学
课程设计
资料袋
机械工程学院（系、部）第二零一零---二零一一学年第二学期课程名称机械原理课程设计指导教师职称教授
学生姓名专业班级学号
题目四工位专用机床的设计
成绩起止日期2011年7月1日～2011年7月5日
目录清单
机械原理课程设计
设计说明书
四工位专用机床的设计
起止日期：2011年7月1日至2011年7月5日
学生姓名
班级
学号
成绩
指导教师(签字)
机械工程学院（部）
2011年7月1日
目录
0.课程设计任务书 (2)
1.设计题目 (3)
2.工作原理和工艺动作分解 (4)
3.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图 (5)
4.四工位专用机床的功能分析与设计过程 (5)
5.间歇转动机构与刀具移动机构等主要机构选型 (7)
6.机构运动方案的评价和选择 (11)
7.机械传动系统的速比和变速机构 (13)
8.执行机构的尺度综合 (14)
9.画机构运动简图 (15)
10.参考资料 (16)
11.设计总结及感悟 (16)
湖南工业大学
课程设计任务书
2010—2011学年第2学期
机械工程学院（系、部）机械大类专业班级
课程名称：机械原理课程设计
设计题目：四工位专用机床的设计
完成期限：自2011年7月1日至2011年7月5日共1周
指导教师：2011年7月1日
系（教研室）主任：2011年7月1日
1.设计题目：四工位专用机床的设计
设计原理：
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。
设计要求：
1）刀具顶端离开工作表面65mm,快速移动送进60mm，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，如图1-1），然后快速返回。行程速比系数K=；
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60件/h；
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，转速960r/min。
图1-1孔加工示意图
2. 工作原理和工艺动作分解
工作原理
根据四工位专用机床的工艺过程，机构应有一个电动机和二个执行构件（刀架进给、卡盘旋转）。必须严格控制时间顺序，保持协调。
1.装有工件的回转工作台的间歇转动，该机构有四个工作位置，在每次转动90度时实现装卸，钻孔，扩孔和绞孔。故此在主机构每次行程中工作台只需转动90度，其余保持静止不动，其工作行程图如下：
工艺动作分解
2.装有三把专用工具刀得主轴箱的往复运动（刀具由专用电动机驱动），该构件整个往复运动的时间t=60s。需快速移动送进60mm；在以2mm/s的速度送进60mm，最后快速返回120mm。其运动简图如下：
3.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图
拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试。
根据专用机床的工作过程和规律拟定的运动循环图如下图3-1所示：
图4-1机床的功能分析图
由机床的功能分析图可知，其运动有：装载旋转钻孔、扩孔、铰空卸载，如图4-2所示：
图4-2机床的运动示意图
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接触工件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。
机床的设计过程：
实现四工位专用机床的机构应有下面几种基本功能：
①在专用机床的装、卸、钻、扩、铰各个过程中，定位机构要处于停歇状
态，故该机构要有五次间歇转动功能。
②要满足定位功能与各个运动功能联动组合
③需要主轴箱机构有往复运动
④需要回转台有间歇转动
⑤我们由生产率求出运动循环时间T=60s,刀具匀速送进60mm需要时间t=30s,
刀具其余移动时间30s。回转工作台静止时间40s,因此足够工件装卸所需时间。
5.回转台间歇转动机构与主轴箱刀具移动机构等主要机构选型回转台间歇转动机构选型
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。有以下三种方案：
1、采用单销四槽槽轮机构。其结构图如下图所示：
槽轮机构中，当圆销没有进入槽轮的径向槽时，由于槽轮的内凹锁止弧被拨盘的外凸锁止弧卡住，故槽轮固定不动；当圆销进入径向槽时，锁止弧的自锁段被松开，槽轮在圆销作用下旋转，实现了间歇运动。因为卡盘每次旋转90°，所以选择四槽均布槽轮，刚好实现旋转90°的要求。
2、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，由运动循坏图中可知：
于是得：K>
所以极位夹角大于等于°
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°。
