　　　本课题旨在解决仪表生产中的锥形薄片压入的工序自动化问题，既要保证压入的位置，同时必须保证锥形薄片在同一位置产生精度相同的变形。完成了压装机构的运动分析、工序设计、主要依靠三个凸轮的运动实现。第一个凸轮通过其摆动从动件控制夹紧轴的水平移动，第二个与第三个凸轮通过其摆动从动件分别控制内轴与外轴垂直移动，使其定位和冲压。

　　　进行了结构设计及关键零部件设计。其中有仪表壳的尺寸，装配夹具形状及尺寸，从动件的位移线图的设计，凸轮的设计，其中为了压装机的运作设计了减速箱，减速箱里包括电机的选择，V带的设计和齿轮的设计，最后选择了连接压装机和减速箱的联轴器。

关键词：凸轮，弹簧，齿轮，齿轮轴，电机。

Abstract:

　　　 The subject aimets at solving the process automation problem of tapered chip in production of instrument. Not only ensure the position of pressure, but also must ensure tapered chip in the same location have the deformation. Completed pressing institutions kinematic analysis,process desin,mainly rely on the movement o achieve the three cam, the first cam though the swinging clamping axis control axis level migration, the second and the third cam through swinging clamping axis to distinction control inner axis and outer axis vertical migration to fix position and hurtle press.

　　　 Carrying on the structure design and the key partses design. Which have size of instrument shell, assemble fixture shape and size, driven document moves the line diagram, the design of cam, among them for the sake of operation to designing the reducer casing. Reducer casing include the electrical motor choice, the V take design and the wheel gear design, finally chose shaft couping to connect pressure institutions and reducer casing .

Key words: CAM, spring, gear, same dethegear motor shaft.

摘要

第一章、关于课题..........................................................1

1.1序言...............................................................1

　　　1.2 课题来源及现状....................................................1

　　　1.3 设计要求..........................................................1

第二章、压装机的设计.......................................................2

　　　2.1 仪表壳............................................................2

　　　2.2 装配夹具..........................................................2

　　　2.3 压头..............................................................3

　　　2.4凸轮机构的设计.....................................................3

　　　 2.4.1 凸轮机构的组成. ................................................3

　　　 2.4.2 凸轮机构的类型..................................................3

　　　 2.4.3 从动件常用运动规律特征比较及适用场合.............................. 4

　　　 2.4.4 运动规律的组合................................................. 4

　　　 2.4.5 从动件运动规律的选择............................................ 5

　　　 2.4.6凸轮廓线的设计 ................................................. 5

　　　 2.4.7凸轮轮廓的加工方法 .............................................10

　　　 2.4.8 凸轮机构的压力角...............................................10

　　　2.5轴的设计..........................................................10

第三章、减速箱的设计.....................................................13

　　　3.1 减速箱的示意图...................................................13

　　　3.2 各主要部件的选择.................................................13

　　　3.3 电动机的选择.....................................................13

　　　3.4 分配传动比.......................................................14

　　　3.5 V带传动的设计....................................................14

　　　3.6 设计高速轴齿轮...................................................16

3.7 设计低速级齿轮...................................................20

3.8 齿轮润滑方式的选择...............................................20

3.9 密封方式的选择...................................................20

第四章、联轴器的设计选择..................................................21

第五章、总结.............................................................23

第六章、致谢.............................................................24

参考文献.................................................................25

第一章引言

1.1 序言

　　　毕业设计是完成了全部基础课，技术基础课，专业课以及参加了生产实现之后，在大学四年学习中最后一个学期进行的。这是毕业之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，通过这次毕业设计对未来从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼分析能力，解决问题能力，为今后的工作打下基础。

　　　通过本次毕业设计，得到以下的收获与训练：

　　　能熟悉运用理论力学，机械设计等课程的专业知识及设计计算。

　　　结构设计的能力，能运用学过的知识，完成零件的结构与设计，并通过学过的软件完成绘图。

　　　学会使用图表及手册资料。熟悉查找与本课题相关的各种资料名称，出处，能做到熟悉运用。

1.2 课题来源

本课题来源于常州红梅电力设备厂，压装机可用于试制产品的压装，压装空间适用于各种产品。

应用的设计原理：采用高质量的交流伺服电机，减速器，PLC传动方式，具有导向装置。向下压入的速度可调，采用无级调速方式。本课题旨在解决仪表生产中的锥形薄片压入仪表壳中的工序自动化问题，既要保证压入的位置，同时必须保证锥形薄片在同一位置产生精度相同的变形。本课题要求学生自动化锥形薄片自动化压装系统设计的压装机设计，完成压装机构的运动分析、工序设计、结构设计及关键零部件设计。该课题与生产实践相结合，有较高的实用价值和借鉴价值，该课题主要培养学生产品设计的综合能力，协同工作能力等。压装机可采用手动/自动程序两种操纵方式进行控制。

1.3设计要求

　　　本课题旨在解决仪表生产中的锥形薄片压入仪表壳中的工序自动化问题，既要保证压入的位置，同时必须保证锥形薄片在同一位置产生精度相同的变形。本课题要求学生自动化锥形薄片自动化压装系统设计的压装机设计，完成压装机构的运动分析、工序设计、结构设计及关键零部件设计。该课题与生产实践相结合，有较高的实用价值和借鉴价值，该课题主要培养学生产品设计的综合能力，协同工作能力等。

　　　技术指标：每分钟完成任务15只金属仪表盘的压装,压装精度满足生产要求。

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内容简介：: KC015-1 2010 届毕业设计任务书二级学院：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级： 06机单学生姓名陈天平指导教师刘天军职称副教授课题名称仪表壳自动化压装机的设计课题工作内容一技术调研:1. 工厂调研:了解工作要求,了解目前工厂仪表生产线实际生产状况,明确设计目标.2. 查阅资料: 查阅国内外有关资料,了解设计原理.3. 收集资料,整理分类.二方案论证:1.指导教师、学生、工厂技术人员共同研究设计方案，从使用性、经济性、可靠性方面进行综合分析。2.确定设计方案，布置工作任务三设计图纸1.学生根据教师的指导进行压装机结构图的设计阶段，要明确设计出具体结构，以提供讨论。2.装配图及零件图，编写使用说明书3.要求：1）完成装配图纸1-2张，2) 绘制部分零件图四编写毕业设计说明书（含中英文摘要）工作量指标：要求学生完成结构设计，完成装配图及零件图完成设计说明书，完成15000英文字符的英文文献的翻译。指标（目标）要求技术指标:每分钟完成任务15只金属仪表盘的移送,定位精度满足生产要求进程安排第一周：技术调研及方案研讨，查阅各类资料。第二周-第四周：方案设计及方案论证、结构图的设计阶段第五周第十二周：装配图及零件图第十三周第十五周:撰写编写毕业设计说明书第十六周：答辩主要参考文献1姜琪.机构运动方案及机构设计M.高等教育出版社.1991.52侯秀针.机械系统设计M.哈尔滨工业大学出版社2003.43王先逵.机械制造工艺学M.北京.机械工业出版社.2006.1.4沈世德.机械原理M.北京.机械工业出版社.2002.2.5徐锦康.机械设计M.第二版.北京.机械工业出版社.2002.4.6廖念钊.互换性与测量技术基础M.北京.中国计量出版社.2003.3.7王文斌.机械设计手册第2卷M.北京.机械工业出版社.2004.88王文斌.机械设计手册第4卷M.北京.机械工业出版社.2004.89曾惟庆.徐曾荫编:机构设计M. 机械工业出版社. 1993.710侯秀针编.机械系统设计M.哈尔滨工业大学出版社.1998.12地点秋白楼A221室起止日期2010.3.15-2010.6.25系主任：指导教师：年月日年月日说明：毕业设计任务书由指导教师根据课题的具体情况填写，经系部审核签字后生效。此任务书在毕业设计工作开始前一周内填写并发给学生。KC015-1CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY毕业设计说明书题目：仪表壳自动化压装机的设计二级学院（直属学部）：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级： 06机单学生姓名：陈天平学号： 06010603 指导教师姓名：刘天军职称：副教授评阅教师姓名：云介平职称：副教授 2010年 6 月 KC017-2 2010 届毕业设计开题报告题目仪表壳自动化压装机的设计专业机械设计制造及其自动化姓名陈天平班级 06机单指导教师刘天军起止日期 2010.3.15-2010.6.25 2010年 3 月 4 日毕业设计开题报告（含课题的来源及现状、设计要求、工作内容、设计方案、技术路线、预期目标、时间安排及参考文献等内容。字数为2000左右。）（1）课题来源及现状：本课题来自常州红梅电力设备厂，压装机可用于试制产品的压装，压装空间适用于各种产品。操作位置及控制位置：正面操作及控制，双手按钮下行。压装机安装了光区域传感器，具有有效的安全防护措施，可防止因操作失误造成的意外伤害。具备设定并测量压入力、压头位移能力，并能根据设定值判定是否合格，当压入力小于要求值时发出不合格信号。压装过程能采集压力传感器、位移传感器测得的信号。压装机可采用手动/自动程序两种操纵方式进行控制。压装过程中能实时测量压力、速度、距离、启点和终点等状态参数和数据，并采入计算机，进行处理，贮存、显示。不合格发出报警信号。应用的设计原理：采用高质量的交流伺服电机，减速器，滚动丝杠传动方式，具有导向装置。向下压入的速度可调，采用无级调速方式。具有压头在没有压倒工件时快速移动，压倒工件时减慢速度压入，直到压装力与设定力相等时停止移动的功能压装机安装了光区域传感器，并只有双手按钮才能下行，具有有效的安全防护措施。核心技术：PLC自动控制，上位机高速数据采集与处理，压装力到位紧急制动。应用领域：气密性测量，气密试验台可以对产品的气密性进行测量，设备使用高精密测量仪器，测量过程可以使用自动测量与手动测量两种模式。功能简介：可以进行轴承动态测量，也可以进行壳体静态测量。测量参数实时显示，便于观察，测试过程指示，测试结果指示。（二）工作内容及要求：一技术调研:1. 工厂调研:了解工作要求,了解目前工厂仪表生产线实际生产状况,明确设计目标.2. 查阅资料: 查阅国内外有关资料,了解设计原理.3. 收集资料,整理分类.二方案论证:1.指导教师、学生、工厂技术人员共同研究设计方案，从使用性、经济性、可靠性方面进行综合分析。2.确定设计方案，布置工作任务三设计图纸1.学生根据教师的指导进行压装机结构图的设计阶段，要明确设计出具体结构，以提供讨论。2.装配图及零件图，编写使用说明书3.要求：1）完成装配图纸1-2张，2) 绘制部分零件图四编写毕业设计说明书（含中英文摘要）工作量指标：要求学生完成结构设计，完成装配图及零件图完成设计说明书，完成15000英文字符的英文文献的翻译。技术指标:每分钟完成任务15只金属仪表盘的移送,定位精度满足生产要求（三）设计方案与技术路线设计方案：对于这种仪表壳自动化压装机结构的设计，主要是三个凸轮的设计，首先利用Auto cad二维软件进行画简易装配图，既要保证压入的位置，同时必须保证锥形薄片在同一位置产生精度相同的变形。技术路线为：首先查阅大量资料，自动化锥形薄片自动化压装系统设计的压装机设计，完成压装机构的运动分析、工序设计、结构设计及关键零部件设计。（四）预期目标预计能够完成仪表壳自动化压装机的设计，在老师所规定的时间内达到毕业设计所要求的程度。在设计过程中进行大量的资料查阅和学习新的知识，巩固和熟练运用自己在四年中所学到的专业知识。与此同时，接受新的知识并加以掌握和运用。（五）时间安排:第一周：技术调研及方案研讨，查阅各类资料。第二周-第四周：方案设计及方案论证、结构图的设计阶段第五周第十二周：装配图及零件图第十三周第十五周:撰写编写毕业设计说明书第十六周：答辩（六）参考文献:1姜琪.机构运动方案及机构设计M.高等教育出版社.1991.52侯秀针.机械系统设计M.哈尔滨工业大学出版社2003.43王先逵.机械制造工艺学M.北京.机械工业出版社.2006.1.4沈世德.机械原理M.北京.机械工业出版社.2002.2.5徐锦康.机械设计M.第二版.北京.机械工业出版社.2002.4.6廖念钊.互换性与测量技术基础M.北京.中国计量出版社.2003.3.7王文斌.机械设计手册第2卷M.北京.机械工业出版社.2004.88王文斌.机械设计手册第4卷M.北京.机械工业出版社.2004.89曾惟庆.徐曾荫编:机构设计M. 机械工业出版社. 1993.710侯秀针编.机械系统设计M.哈尔滨工业大学出版社.1998.12 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见和对毕业设计结果的预测）：学生查阅了相关技术资料和书籍，对课题设计内容有了基本的了解，工作计划及日程满足要求，设计方案较合理，预期目标符合课题要求及毕业设计要求，通过开题报告，准予开题。指导教师：刘天军 2010年3 月 8 日系部意见：系主任：年月日注：开题报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师的指导下，由学生填写，经导师签署意见及系部审核后生效。CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY毕业论文题目：仪表壳自动化压装机的设计二级学院（直属学部）：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级： 06机单学生姓名：陈天平学号： 06010603 指导教师姓名：刘天军职称：副教授评阅教师姓名：云介平职称：副教授 2010 年 5 月 CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY毕业设计（论文）材料题目：仪表壳自动化压装机的设计二级学院（直属学部）：机电工程学院专业：机械设计与制造及其自动化班级： 06机单学生姓名：陈天平学号： 06010603 指导教师姓名：刘天军职称：副教授评阅教师姓名：云介平职称：副教授序号名称数量备注1毕业设计（论文）选题申报表12毕业设计（论文）任务书13毕业设计（论文）开题报告14毕业设计（论文）进展情况记录15毕业论文（设计说明书）16图纸77英文翻译1 2010 年 6 月注：毕业设计（论文）工作结束后，请将该封面目录中各项材料收齐统一放入学生“毕业设计（论文）资料袋”中。无法放入资料袋中的可另放，但要在备注栏注明存放处。毕业设计（论文）进展情况记录（2010/2010学年第 2学期）二级学院（直属学部）机电工程学院专业名称机械设计制造及其自动化班级 06机单课题名称仪表壳自动化压装机的设计学生姓名陈天平指导教师刘天军填写说明1. 学生在正式接受毕业设计（论文）任务书后填写本表格。2. 本表格由学生按照毕业设计进行的周次填写，每周填写一张，并交指导教师签署意见。3. 在毕业设计（论文）工作的中期，学生应填写“毕业设计（论文）工作中期小结”，指导教师签署意见。4. 本表格由学生保存，在毕业设计（论文）结束后和其他设计（论文）资料一起上交。5. 建议学生每周使用电子文档提交本表格，以方便远程联系和保存。第三周进展情况记录本周毕业设计（论文）工作进展、存在的主要问题及下一步打算一、工作进度我的毕业设计课题仪表壳自动化压装机的设计，它来源于常州红梅电力设备厂。本周主要完成了：1到图书馆借阅相关书籍；2到网上下载课题的相关资料；3明确该课题的现状;4研读相关资料，首先树立起对该课题的整体观念; 二、存在的主要问题借阅的资料中，与自己课题相关的内容还太少，获取的信息还不完整，对自己的课题还只是肤浅的认识。三、下一步的打算在多借阅一些相关的资料，并上网查找一些相关内容来扩大自己的信息量，或者走访一些工厂观察，做好前期准备。学生签名：陈天平指导教师意见与下周进度要求本周根据下达的毕业设计课题进行消化理解，资料的收集。重点了解机床的结构形式、工艺范围、机床布局等。指导教师签名：刘天军 2010年3月19日第四周进展情况记录本周毕业设计（论文）工作进展、存在的主要问题及下一步打算一、工作进展从网上查阅国内有关压装机的资料，了解其结构、加工原理、方法。翻阅机构构型与应用中结构设计的步骤和设计过程中应注意的问题，初步确定总体的结构布置。并完成自己的开题报告。二、存在的主要问题在选择压装机结构设计步骤时存在方案不明确，结构布置不合理等问题。三、下一步的打算查阅更多的资料做出较为合理的选择，确定设计的方案与路线，准备绘制装配图的草图。学生签名：陈天平指导教师意见与下周进度要求本周已针对上周任务了解压装机的布局。完成了开题报告。指导教师签名：刘天军 2010年3月26日第五周进展情况记录本周毕业设计（论文）工作进展、存在的主要问题及下一步打算一、工作进展在经过自己仔细考虑之后，选择出自己认为较为合理的设计方案与结构布置，并且在前面的基础上完善装配图的草图。翻阅机构构型与应用中关于压装机总体方案确定的步骤和方法。二、存在的主要问题在翻阅机构构型与应用中关于压装机机构的设计参数，有些参数、符号的代表意思还不太清楚。三、下一步的打算仔细翻阅机构构型与应用和手头所借阅的相关书籍、工具手册等，确定焊接变位机结构设计的总体方案。学生签名：陈天平指导教师意见与下周进度要求本周进行从动件运动线图绘制。初步绘制部分草图，下周进行确定压装机轴的根数。指导教师签名：刘天军 2010年4月2日第六周进展情况记录本周毕业设计（论文）工作进展、存在的主要问题及下一步打算一、工作进度再仔细翻阅机构构型与应用，根据老师的指导进入凸轮的绘制。了解其功用、工作原理、相互连接方法、相对位置等。二、存在的主要问题在绘制装配图时，有些标准件的画法不会。有的零件的功用、工作原理、连接方法、配合性质也不清楚。三、下一步的打算查阅绘图手册弄懂自己不会画的标准件的画法，并完善自己的装配图。搞清楚各零件的功用、工作原理、配合性质。学生签名：陈天平指导教师意见与下周进度要求本周已完成凸轮的设计。下周进行各传动轴空间位置布局。指导教师签名：刘天军 2010年4月9日第七周进展情况记录本周毕业设计（论文）工作进展、存在的主要问题及下一步打算一、工作进展初步完成压装机总体装配图的绘制，明白各零件的工作原理，配合性质。完善凸轮的运动。根据上面的计算算出各轴的理论轴径，初步选取支持轴的轴承。二、存在的主要问题在绘制布局图时不知道如何安排各轴的位置，及距离箱体的尺寸。三、下一步的打算综合考虑上面的问题，查看图册，向指导老师请教确定轮系图各轴的位置及整体布置。学生签名：陈天平指导教师意见与下周进度要求各传动轴空间位置布局。但由于方案一些问题，重新绘制转速图，下周完善装配图。指导教师签名：刘天军 2010年4月16日第八周进展情况记录本周毕业设计（论文）工作进展、存在的主要问题及下一步打算一、工作进展在确定零件的参数下，通过翻阅机构构型与应用中结构的图纸，参照例图装配各零件并标注有关尺寸及技术要求，完善焊压装机机构设计的总图和工作台回转机构总图。二、存在的主要问题在绘图时，出现了一些绘图方面的错误。三、下一步的打算将草图中出现的问题一一改进，重新绘制一张草图并进一步修改。学生签名：陈天平指导教师意见与下周进度要求本周基本完成压装机箱装配图草图设计，但还存在许多问题，下周完成变主视图。指导教师签名：刘天军 2010年4月23日第九周进展情况记录本周毕业设计（论文）工作进展、存在的主要问题及下一步打算一、工作进度正式绘制压装机机构总图，在正式绘制前，将上次绘图时出现的一些绘图方面的错误改进，通过查手册采用标准画法，相邻零件剖面线打对。完成变速箱总图绘制包括展开图、外形图、局部剖视图、尺寸标注、件号标注等。二、存在的主要问题结构虽经过考虑，但的布置还不是很合理。也没考虑与主轴箱的连接部分的合理布局。三、下一步的打算再重新布局机构，达到合理的要求。对连接部分从新设计，完善图纸。并查找、翻译英文资料。学生签名：陈刘高指导教师意见与下周进度要求本周对上周的设计中的问题进行了修改，并标注了一些尺寸，下周完成总图绘制包括展开图、外形图、局部剖视图、尺寸标注、件号标注等。指导教师签名：刘天军 2010年4月30日毕业设计（论文）工作中期小结学生毕业设计（论文）工作中期小结转眼毕业设计已经过了九个星期，下面是我这九个星期毕业设计的小结。我的课题是仪表壳自动化压装机的设计，毕业设计已进行了两个多月，我也按照老师布置的任务，达到了预期的进程和要求。开始的时候还是很茫然，无从下手。我积极向老师询问，并且在网上看了很多压装机械，对压装机有了感性的认识。随后，我借阅了相关资料，通过阅读心里有了理性的认识。在完成方案论证并确定总体方案后，我开始着手设计，开题报告使我对本课题有了更深的了解。计算中遇到的问题最大也最多，不过在老师的帮助下，还是得到了解决。英文翻译也是耗费了很多时间，不过对英语水平的提高大有帮助。图纸的绘制还算顺利，不过从中发现了不少问题，但同时也学习到新的知识。两个月毕业设计经历了从被动到主动的过程，从中学到了很多，比如遇到问题不要慌张，要冷静面对，通过分析和思考加以解决，同时团队合作也很重要。以后的时间短了，我要抓住每分每秒，完成我的毕业设计。学生签名：陈天平指导教师对学生到目前为止毕业设计（论文）工作的评价和意见该同学自接到课题后能按照指导老师要求完成每一阶段设计任务，在设计过程中能及时发现问题解决问题，望在后一阶段设计中加强专业知识的学习，加强设计说明能力，认真集中精力投入毕业设计中去。指导教师签名：刘天军 2010年4月30日第十周进展情况记录本周毕业设计（论文）工作进展、存在的主要问题及下一步打算一、工作进度本周已经将变速箱零件图绘制完成。同时，设计说明书也开始大致的编写，还有大量的内容需要补充。二、存在的主要问题绘制零件图虽然相对于其他图来说要简单许多，但是在标注上却遇到了问题。比如，形位公差的标注，零件的那些部位需要标粗糙度，粗糙度值应为多少，尺寸的偏差如何确定等等。三、下一步的打算翻阅机械设计手册中关于互换性的内容，仔细了解形位公差的标注和值的确定，粗糙度的确定，技术要求的方式，从而将零件图绘制完成。学生签名：陈天平指导教师意见与下周进度要求本周基本完成了压装机结构设计找出存在问题，并对结构图进行修改和完善，下周完成变速箱总图绘制草图。指导教师签名：刘天军 2010年5月7日第十一周进展情况记录本周毕业设计（论文）工作进展、存在的主要问题及下一步打算一、工作进度本周画出了减速箱及完成部分的零件图。工作图的绘制相对缓慢，需要注意的问题很多，比如：要估算图幅，布好视图以及结构的设计等等。二、存在的主要问题。整体的机构还需完善。三、下一步的打算完善图纸及对联轴器的选择。学生签名：陈天平指导教师意见与下周进度要求本周完成了减速箱的设计，并对部分零件图着手。继续绘制主功能部件和各级分部件的细部结构图，标出配套件、标准件和非标准件等。注意验算，绘图过程中的细节问题要把握好。指导教师签名：刘天军 2010年 5 月14 日第十二周进展情况记录本周毕业设计（论文）工作进展、存在的主要问题及下一步打算一、工作进度本周已经完成减速箱的设计和联轴器的选择。继续图纸的绘制，虽然很多工作已基本完成，但我没有放慢进度，还是抓紧时间进行，同时对计算部分又进行了验算和核对，很多问题也和同学，老师进行了讨论。二、存在的主要问题。对减速箱的设计还需完善，减速箱的选则还需进一步完善。三、下一步的打算完成所有的图纸和减速箱的选择。学生签名：陈天平指导教师意见与下周进度要求本周开始完成所有的图纸和联轴器的选择。评价部件结构，全面评价整体功能、局部功能、基本功能、附属功能、技术经济指标等，最终敲定总体结构。指导教师签名：刘天军 2010 年 5月 21 日第十三周进展情况记录本周毕业设计（论文）工作进展、存在的主要问题及下一步打算一、工作进度本周开始对压装机部分的说明，根据传动，选型号，选材料，等说明。二、存在的主要问题对凸轮设计出现了问题，需要从CAD中复制在word上很不方便和熟练。三、下一步的打算继续完成说明书压装机的设计等。学生签名：陈天平指导教师意见与下周进度要求说明书的格式上有点问题，不过已改正过来，接下来总结完成说明书中的减速箱的设计。指导教师签名：刘天军 2010年 5月28日第十四周进展情况记录本周毕业设计（论文）工作进展、存在的主要问题及下一步打算一、工作进度本周开始对减速箱部分的说明，根据传动，选型号，选材料，等说明。三、下一步的打算继续完成说明书减速箱的设计等。学生签名：陈天平指导教师意见与下周进度要求完成减速箱的设计并检查所有的材料。指导教师签名：刘天军 2010年 6月4日第十五周进展情况记录本周毕业设计（论文）工作进展、存在的主要问题及下一步打算检查所有材料并核对，准备答辩。学生签名：陈天平指导教师意见与下周进度要求完成了所有的设计。指导教师签名：刘天军 2010年 6月4日第十六周进展情况记录本周毕业设计（论文）工作进展、存在的主要问题及下一步打算答辩。学生签名：陈天平指导教师意见与下周进度要求开始答辩。指导教师签名：刘天军 2010年 6月4日常州工学院机电工程学院毕业设计说明书目录摘要第一章、关于课题.1 1.1序言.11.2 课题来源及现状.11.3 设计要求.1第二章、压装机的设计.22.1 仪表壳.22.2 装配夹具.22.3 压头.32.4凸轮机构的设计.3 2.4.1 凸轮机构的组成. .3 2.4.2 凸轮机构的类型.3 2.4.3 从动件常用运动规律特征比较及适用场合. 4 2.4.4 运动规律的组合. 4 2.4.5 从动件运动规律的选择. 5 2.4.6凸轮廓线的设计 . 5 2.4.7凸轮轮廓的加工方法 .10 2.4.8 凸轮机构的压力角.102.5轴的设计.10第三章、减速箱的设计.133.1 减速箱的示意图.133.2 各主要部件的选择.133.3 电动机的选择.133.4 分配传动比.143.5 V带传动的设计.143.6 设计高速轴齿轮.16 3.7 设计低速级齿轮.20 3.8 齿轮润滑方式的选择.20 3.9 密封方式的选择.20第四章、联轴器的设计选择.21第五章、总结.23第六章、致谢.24参考文献.25IIKC011-1 2010 届毕业设计选题申报表二级学院（直属学部）：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化课题名称仪表壳自动化压装机的设计地点校内课题来源常州红梅电力设备厂学生人数1申报人刘天军职称副教授课题简介：本课题旨在解决仪表生产中的锥形薄片压入仪表壳中的工序自动化问题，既要保证压入的位置，同时必须保证锥形薄片在同一位置产生精度相同的变形。本课题要求学生自动化锥形薄片自动化压装系统设计的压装机设计，完成压装机构的运动分析、工序设计、结构设计及关键零部件设计。该课题与生产实践相结合，有较高的实用价值和借鉴价值，该课题主要培养学生产品设计的综合能力，协同工作能力等。指标（目标）要求：该课题工作内容：要求学生完成-压装机设计设计、用CAD完成压装机及落料部件设计装配图，部分零件图，设计说明书，完成15000英文字符的英文文献的翻译。技术指标:每分钟完成任务15只金属仪表盘的压装,压装精度满足生产要求.进程安排：第一周：技术调研及方案研讨，查阅各类资料。第二周-第四周：方案设计及方案论证、结构图的设计阶段第五周第十二周：装配图及零件图第十三周第十五周:撰写编写毕业设计说明书第十六周：答辩每个学生课题分工情况、课题的副标题：（当课题需由2名及以上学生完成时）系部审核意见负责人签名：年月日二级学院（直属学部）审核意见负责人签名：年月日审题说明对选题应从以下几方面进行审核：1.课题是否符合专业培养目标及毕业设计（论文）教学大纲的要求，与专业知识结合程度如何；2.课题是否具有一定的科学性、社会价值和经济效益；3.课题是否具有一定的深度与广度；4.课题的工作量是否饱满。注：本表由提出课题的教师填写，系部保存。英文翻译【附】英文原文翻译文献：Five-axis milling machine tool kinematic chain design and analysis作者：E.L.J. Bohez文献出处：International Journal of Machine Tools & Manufacture 42 (2002) 505520翻译页数：Five-axis milling machine tool kinematic chain design and analysis1. IntroductionThe main design specifications of a machine tool can be deduced from the following principles: The kinematics should provide sufficient flexibility inorientation and position of tool and part. Orientation and positioning with the highest possiblespeed. Orientation and positioning with the highest possibleaccuracy. Fast change of tool and workpiece. Save for the environment. Highest possible material removal rate.The number of axes of a machine tool normally refers to the number of degrees of freedom or the number of independent controllable motions on the machine slides.The ISO axes nomenclature recommends the use of a right-handed coordinate system, with the tool axis corresponding to the Z-axis. A three-axis milling machine has three linear slides X, Y and Z which can be positioned everywhere within the travel limit of each slide. The tool axis direction stays fixed during machining. This limits the flexibility of the tool orientation relative to the workpiece and results in a number of different set ups. To increase the flexibility in possible tool workpiece orientations, without need of re-setup, more degrees of freedom must be added. For a conventional three linear axes machine this can be achieved by providing rotational slides. Fig. 1 gives an example of a five-axis milling machine.2. Kinematic chain diagram To analyze the machine it is very useful to make a kinematic diagram of the machine. From this kinematic (chain) diagram two groups of axes can immediately be distinguished: the workpiece carrying axes and the tool carrying axes. Fig. 2 gives the kinematic diagram of the five-axis machine in Fig. 1. As can be seen the workpiece is carried by four axes and the tool only by one axis.The five-axis machine is similar to two cooperating robots, one robot carrying the workpiece and one robot carrying the tool.Five degrees of freedom are the minimum required to obtain maximum flexibility in tool workpiece orientation,this means that the tool and workpiece can be oriented relative to each other under any angle. The minimum required number of axes can also be understood from a rigid body kinematics point of view. To orient two rigid bodies in space relative to each other 6 degrees of freedom are needed for each body (tool and workpiece) or 12 degrees. However any common translation and rotation which does not change the relative orientation is permitted reducing the number of degrees by 6. The distance between the bodies is prescribed by the toolpath and allows elimination of an additional degree of freedom, resulting in a minimum requirement of 5 degrees.3.Literature review One of the earliest (1970) and still very useful introductions to five-axis milling was given by Baughman 1 clearly stating the applications. The APT language was then the only tool to program five-axis contouring applications. The problems in postprocessing were also clearly stated by Sim 2 in those earlier days of numerical control and most issues are still valid. Boyd in Ref. 3 was also one of the early introductions. Beziers book 4 is also still a very useful introduction. Held 5 gives a very brief but enlightening definition of multi-axis machining in his book on pocket milling. A recent paper applicable to the problem of five-axis machine workspace computation is the multiple sweeping using the Denawit-Hartenberg representation method developed by Abdel-Malek and Othman 6. Many types and design concepts of machine tools which can be applied to five-axis machines are discussed in Ref. 7 but not specifically for the five-axis machine. he number of setups and the optimal orientation of the part on the machine table is discussed in Ref. 8. A review about the state of the art and new requirements for tool path generation is given by B.K. Choi et al. 9. Graphic simulation of the interaction of the tool and workpiece is also a very active area of research and a good introduction can be found in Ref. 10.4. Classification of five-axis machines kinematic structure Starting from Rotary (R) and Translatory (T) axes four main groups can be distinguished: (i) three T axes and two R axes; (ii) two T axes and three R axes; (iii) one T axis and four R axes and (iv) five R axes. Nearly all existing five-axis machine tools are in group (i). Also a number of welding robots, filament winding machines and laser machining centers fall in this group. Only limited instances of five-axis machine tools in group (ii) exist for the machining of ship propellers. Groups (iii) and (iv) are used in the design of robots usually with more degrees of freedom added. The five axes can be distributed between the workpiece or tool in several combinations. A first classification can be made based on the number of workpiece and tool carrying axes and the sequence of each axis in the kinematic chain. Another classification can be based on where the rotary axes are located, on the workpiece side or tool side. The five degrees of freedom in a Cartesian coordinates based machine are: three translatory movements X,Y,Z (in general represented as TTT) and two rotational movements AB, AC or BC (in general represented as RR).Combinations of three rotary axes (RRR) and two linear axes (TT) are rare. If an axis is bearing the workpiece it is the habit of noting it with an additional accent. The five-axis machine in Fig. 1 can be characterized by XYABZ. The XYAB axes carry the workpiece and the Z-axis carries the tool. Fig. 3 shows a machine of the type XYZAB, the three linear axescarry the tool and the two rotary axes carry the workpiece.5. Workspace of a five-axis machine Before defining the workspace of the five-axis machine tool, it is appropriate to define the workspace of the tool and the workspace of the workpiece. The workspace of the tool is the space obtained by sweeping the tool reference point (e.g. tool tip) along the path of the tool carrying axes. The workspace of the workpiece carrying axes is defined in the same way (the center of the machine table can be chosen as reference point).These workspaces can be determined by computing the swept volume 6.Based on the above-definitions some quantitative parameters can be defined which are useful for comparison, selection and design of different types of machines.6.Selection criteria of a five-axis machine It is not the objective to make a complete study on how to select or design a five-axis machine for a certain application. Only the main criteria which can be used to justify the selection of a five-axis machine are discussed.6.1. Applications of five-axis machine toolsThe applications can be classified in positioning and contouring. Figs. 12 and 13 explain the difference between five-axis positioning and five-axis contouring.6.1.1. Five-axis positioningFig. 12 shows a part with a lot of holes and flat planes under different angles, to make this part with a three axis milling machine it is not possible to process the part in one set up. If a five-axis machine is used the tool can process. More details on countouring can be found in Ref. 13. Applications of five-axis contouring are: (i) production of blades, such as compressor and turbine blades; (ii) injectors of fuel pumps; (iii) profiles of tires; (iv) medical prosthesis such as artificial heart valves; (v) molds made of complex surfaces.6.1.2. Five-axis contouringFig. 13 shows an example of five-axis contouring, tomachine the complex shape of the surface we need to control the orientation of the tool relative to the part during cutting. The tool workpiece orientation changes in each step. The CNC controller needs to control all the five-axes simultaneously during the material removal process. More details on countouring can be found in Ref. 13. Applications of five-axis contouring are: (i) production of blades, such as compressor and turbine blades; (ii) injectors of fuel pumps; (iii) profiles of tires; (iv) medical prosthesis such as artificial heart valves; (v)molds made of complex surfaces.6.2. Axes configuration selectionThe size and weight of the part is very important as a first criterion to design or select a configuration. Very heavy workpieces require short workpiece kinematic chains. Also there is a preference for horizontal machine tables which makes it more convenient to fix and handle the workpiece. Putting a heavy workpiece on a single rotary axis kinematic chain will increase the orientation flexibility very much. It can be observed from Fig. 4that providing a single horizontal rotary axis to carry the workpiece will make the machine more flexible. In most cases the tool carrying kinematic chains will be kept as short as possible because the toolspindle drive must also be carried.6.3.five-axes machining of jewelryA typical workpiece could be a flower shaped part as in Fig. 14. This application is clearly contouring. The part will be relatively small compared to the tool assembly. Also small diameter tools will require a high speed spindle. A horizontal rotary table would be a very good option as the operator will have a good view of the part (with range 360). All axes as workpiece carrying axes would be a good choice because the toolspindlecould be fixed and made very rigid. There are 20 ways in which the axes can be combined in the workpiece kinematic chain (Section 4.2.1). Here only two kinematic chains will be considered. Case one will be a TTTRR kinematic chain shown in Fig. 15. Case two will be a RRTTT kinematic chain shown in Fig. 16.For model I a machine with a range of X=300mmY=250 mm, Z=200 mm, C=n 360 and A=360, and a machine tool table of 100 mm diameter will be considered. For this kinematic chain the tool workspace is a single point. The set of tool reference points which can be selected is also small. With the above machine travel ranges the workpiece workspace will be the space swept by the center of the machine table. If the centerline of the two rotary axes intersect in the reference point, a prismatic workpiece workspace will be obtained with as size XYZ or 300250200 mm3. If the centerlines of the two rotary axes do not intersect in the workpiece reference point then the workpiece workspace will be larger.It will be a prismatic shape with rounded edges. The radius of this rounded edge is the excentricity of the bworkpiece reference point relative to each centerline. Model II in Fig. 15 has the rotary axes at the beginning of the kinematic chain (RRTTT). Here also two different values of the rotary axes excentricity will be considered. The same range of the axes as in model I is considered. The parameters defined in Section 5 are computed for each model and excentricity and summarized in Table 1. It can be seen that with the rotary axes at the end of the kinematic chain (model I), a much smaller machine tool workspace is obtained. There are two main reasons for this. The swept volume of the tool and workpiece WSTOOLWSWORK is much smaller for model I. The second reason is due to the fact that a large part of the machine tool workspace cannot be used in the case of model I, because of interference with the linear axes. The workspace utilization factor however is larger for the model I with no excentricity because the union of the tool workspace and workpiece workspace is relatively smaller compared with model I with excentricity e=50 mm. The orientation space index is the same for both cases if the table diameter is kept the same. Model II can handle much larger workpieces for the same range of linear axes as in model I. The rotary axes are here in the beginning of the kinematic chain, resulting in a much larger machine tool workspace then for model I. Also there is much less interference of the machine tool workspace with the slides. The other 18 possible kinematicchain selections will give index values somewhat in between the above cases.6.4. rotary table selectionTwo machines with the same kinematic diagram (TTRRT) and the same range of travel in the linear axes will be compared (Fig. 17). There are two options for the rotary axes: two-axis table with vertical table (model I), two-axis table with horizontal table (model II). Tables 2 and 3 give the comparison of the important features. It can be observed that reducing the range of the rotary axes increases the machine tool workspace. So model I will be more suited for smaller workpieces with operations which require a large orientation range, typically contouring applications. Model II will be suited for larger workpieces with less variation in tool orientation or will require two setups. This extra setup requirement could be of less importance then the larger size. The horizontal table can use pallets which transform the internal setup to external setup. The larger angle range in the B-axes 105 to +105, Fig. 17. Model I and model II TTRRT machines. compared to 45 to +20, makes model I more suited for complex sculptured surfaces, also because the much higher angular speed range of the vertical angular table. The option with the highest spindle speed should be selected and it will permit the use of smaller cutter diameters resulting in less undercut and smaller cutting forces. The high spindle speed will make the cutting of copper electrodes for die sinking EDM machines easier. The vertical table is also better for the chip removal. The large range of angular orientation, however, reduces the maximum size of the workpiece to about 300 mm and 100 kg. Model II with the same linear axes range as model I, but much smaller range in the rotation, can easily handle a workpiece of double size and weight. Model II will be good for positioning applications. Model I cannot be provided with automatic workpiece exchange, making it less suitable for mass production. Model II has automatic workpiece exchange and is suitable for mass production of position applications. Model I could, however, be selected for positioning applications for parts such as hydraulic valve housings which are small and would require a large angular range.7.New machine concepts based on the Stewart platform Conventional machine tool structures are based on Carthesian coordinates. Many surface contouring applications can be machined in optimal conditions only with five-axis machines. This five-axis machine structure requires two additional rotary axes. To make accurate machines, with the required stiffness, able to carry large workpieces, very heavy and large machines are required. As can be seen from the kinematic chain diagram of the classical five-axis machine design the first axis in the chain carries all the subsequent axes. So the dynamic responce will be limited by the combined inertia. A mechanism which can move the workpiece without having to carry the other axes would be the ideal. A new design concept is the use of a HEXAPOD. Stewart 16 described the hexapod principle in 1965. It was first constructed by Gough and Whitehall 20 in 1954 and served as tire tester. Many possible uses were proposed but it was only applied to flight simulator platforms. The reason was the complexity of the control of the six actuators. Recently with the amazing increase of speed and reduction in cost of computing, the Stewart platform is used by two American Companies in the design of new machine tools. The first machine is the VARIAX machine from the company Giddings and Lewis, USA. The second machine is the HEXAPOD from the Ingersoll company, USA. The systematic design of Hexapods and other similar systems is discussed in Ref. 17. The problem of defining and determining the workspace of virtual axis machine tools is discussed in Ref. 18. It can be observed from the design of the machine that once the position of the tool carrying plane is determined uniquely by the CL date (point + vector), it is still possible to rotate the tool carrying platform around the tool axis. This results in a large number of possible length combinations of the telescopic actuators for the same CL data.8.ConclusionTheoretically there are large number of ways in which a five-axis machine can be built. Nearly all classical Cartesian five-axis machines belong to the group with three linear and two rotational axes or three rotational axes and two linear axes. This group can be subdivided in six subgroups each with 720 instances.If only the instances with three linear axes are considered there are still 360 instances in each group. The instances are differentiated based on the order of the axes in both tool and workpiece carrying kinematic chain.If only the location of the rotary axes in the tool and workpiece kinematic chain is considered for grouping five-axis machines with three linear axes and two rotational axes, three groups can be distinguished. In the first group the two rotary axes are implemented in the workpiece kinematic chain. In the second group the two rotary axes are implemented in the tool kinematic chain. In the third group there is one rotary axis in each kinematic chain. Each group still has twenty possible instances. To determine the best instance for a specific application area is a complex issue. To facilitate this some indexes for comparison have been defined such as the machine tool workspace, workspace utilization factor, orientation space index, orientation angle index and machine tool space efficiency. An algorithm to compute the machine tool workspace and the diameter of the largest spherical dome which can be machined on the machine was outlined. The use of these indexes for two examples was discussed in detail. The first example considers the design of a five-axis machine for jewelry machining. The second example illustrates the selection of the rotary axes options in the case of a machine with the same range in linear axes.翻译题名：Five-axis milling machine tool kinematic chain design and analysis期刊与作者：E.L.J. Bohez 出版社： International Journal of Machine Tools & Manufacture 42 (2002) 505520 英文译文摘要：现如今五轴数控加工中心已经非常普及。大部分机床的运动学分析都基于笛卡尔直角坐标系。本文罗列了现有的概念设计与实际应用，这些从理论上都基于自由度的综合。一些有用的参数都有所规定，比如工件使用系数，机床空间效率，方向空间搜索以及方向角等。每一种概念，它的优缺点都有所分析。选择的标准及机器参数设置的标准都给出来了。据于Stewart平台的新概念最近行业内已有介绍并作简短讨论。1.绪论设计一台数控机床主要要遵循以下规则：1，刀具和工件在空间方向上要有足够的灵活性。2，方向和位置的改变要尽可能的快。3，方向和位置的改变要尽可能的准确。4，刀具和工件快速变、换。5，环保6，切削材料速度快一台数控机床的轴的数目通常取决于其自由度数目或者独立控制运动的导轨数目。国际标准委员会推荐通过右手笛卡儿坐标系来命名坐标轴，刀具相应的为Z轴。一个三轴铣床有三条导轨，X,Y,Z向，它们可用来在长度范围内可以在任意位置移动。加工过程中刀具轴的位置始终不变。这就限制了刀具相对于工件在方向上变化的灵活性，并且导致许多偏差的出现。为了尽可能的提高刀具相对于工件的灵活性，无需重启，必须要加入多个自由度。对于传统三轴机床来说这可以通过提供旋转滑台来实现。图1给出了一个五轴铣床的例子。图1 五轴数控机床1.运动链图表通过制作机器的运动链图表对于机器的分析来说十分有用。通过运动简图可知两组轴可以迅速的区分开：工件装夹轴和刀具轴。图2给出了图1.五轴机床的运动链简图。由图上可以看出工件由四根轴承载，刀具仅在一根轴上。这个五轴机床与两工位操作机器人很相似，一个机器人夹住工件，另一个夹住刀具。为了获得刀具工件方向上的最大自由，五个自由度已是最低要求，这就意味着工件和刀具可以在任意角度位置相对定位。最低需求的轴数也可以通过刚体运动学的方法来分析。两个刚体在空间确定相对位置，每个刚体需要6个到12个自由度。然而由于任意的移动或转动并不改变相对位置就允许将自由度减少到6.两个刚体之间的距离通过刀具轨迹来描述，并且允许去掉一个额外的自由度，结果也就是5个自由度。图2 运动链图2.参考文献最早（1970年）到目前并且仍就有参考价值的对五轴数控铣床的介绍之一是由 Baughman提出的并清楚的阐述了它的应用（附录1有他的介绍）。APT语言随后成为唯一的五轴轮廓加工的编程语言之一。后处理阶段的问题也在数控发展的早期由Sim清楚的表述出来（附录2有对他的介绍），并且大部分问题到现在仍然有效。Boyd（详见附录3）也是最早引进数控机床的先驱之一。Beziers的书（见附录4）也是非常有用的介绍。Held（见附录5）在他的小型铣削加工的书里对多轴机床也有非常简短但启发性的定义。目前一篇适用于解决五轴数控机床工作空间计算的文章，通过使用Denawit-Hartenberg发表并由 Abdel-Malek and Othman（见附录6）改进的算法应用于多弧段切削。许多对机床的类型和概念设计，这些可以被应用于五轴机床，Ref都有讨论（见附录8）.关于对刀具路径生成的技巧和新需求由B.K. Choi et al给出（见附录9）。工件与刀具的图像模拟也是研究的热点并且可以在Ref（见附录10）的书是一个好的入门读物。3.五轴机床运动结构的分类从R轴（旋转轴）和T轴（移动轴）划分大致可以分为四大部分：（i）3个移动轴和2个转动轴；（ii）2个T轴和3个R轴；（iii）1个移动轴和4个转动轴以及（iv）5个转动轴；几乎所有五轴机床都是第一组。也有一些焊接机器人，弯折机器以及激光机器也属于这一类。只有限距五轴机床属于第二组，用以制造船舶螺旋桨用。第三组和第四组用于制造机器人，常常另加三个自由度。在不同的制品中，五根轴可以在工件或刀具之间分配。第一分类可以由工件和刀具所承载的轴数以及每根轴在运动链中的功能来划分。另一种分法是据于旋转轴的位置，在工件一边还是在刀具一边。五自由度基于笛卡尔坐标系的机床是：3个移动轴X,Y,Z(通常表述为TTT)和2个旋转运动AB,AC,BC（通常称作RR）。拥有3个旋转轴和2个移动轴的制品并不多见。如果一个轴装夹工件，习惯上不另加东西在这根轴上。由图1五轴机床可记为 X Y A B Z. XYAB轴装夹工件，Z轴装刀具。图3展示的是XYZAB型机床，3个移动轴装夹刀具，2个旋转轴装工件。图3 XYZA B 型机床5.五轴机床工作空间在定义五轴机床工作空间之前，有必要说明一下刀具工作空间和工件工作空间。刀具工作空间就是通过刀具参考点沿着刀具轨迹生成轴（详见刀具帮助说明）来获得。工件空间也是同样定义的（工作台中心可以被选择为工件参考原点）。这些工作空间可以通过计算切削量来定义。基于上述定义一些参数量可以定下来，这些参数对比较，选择以及设计不同

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