四工位加工机床刀具进给系统和工作台转位系统设计

陕西理 工学院课程设计报告机械原理课程设计课题五：四工位加工机床刀具进给系统和工作台转位系统设计院系：机械工程学院班级：机自1002班姓名2012.09陕西理 工学院课程设计报告摘要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、扩孔和绞孔工作的专用加工设备。它的工艺动作主要有：1装有四个工位的回转台的转动；2装有专用电动机带动的三把刀具的主轴箱的转动和移动。该机床的工艺动作是刀具先以较大的速度接近工件然后以匀速的速度进行钻孔，扩孔和铰孔工作，最后快速返回。刀具退出后，回转台转动90度，完成一个工作循环。其执行动作主要包括回转台的 间歇转动和主轴箱的左右移动，二者相互协作、共同配合完成孔的精确加工.针对以上功能和运动要求，本文对四工位专用机床的设计方案作了详细的说明，包括功能分解、运动分析、循环图的拟定、机械运动方案的选择、整体 的大 设计和 机 的 计 。在运动方案的拟定上， 用 ， 较 方案 选出最的方案。在 速 的设计上，运用行 动，在 精确 动的 上 加 。在 的 设计上，图解 对 和间 的 进行了较currency1详细的设。对机 “出运动分析。最后，本文对选定的运动方案作了合fifl 最 设计。陕西理 工学院课程设计报告目录一、设计任务书.1二、功能原理和设计要求.21）功能原理2）设计要求三、功能分解和运动分析.21) 功能分解 2） 运动分析四、拟定运动循环图.4五、机构选型.4六、机械运动方案的构思与选择.5七、最终设计方案和机构简介.9八、尺寸计算.111) 机器整体轮廓大小的确定2) 电动机的选型3) 减速器的传动计算4) 槽轮的尺寸计算5) 直动推杆圆柱凸轮的尺寸设计1. 九 、 机 械 运 动 方 案 的 评价.16十、设计陕西理 工学院课程设计报告感想.16陕西理 工学院课程设计报告一、设计任务书1. 设计题目 四工位专用机床 2. 工作原理及工艺动作过程 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、绞孔工作。它的执行动作有两个：一是装有四工位工件的回转台转动；二是装有由专用电动机带动的三把专用刀具的主轴箱的刀具转动和移动。3. 原始数据及设计要求2. 1）刀具顶端离开工作表面 65mm，快速移动送进了 60mm 后，再匀速送进 60 mm（包括 5mm 刀具切入量、45mm 工件孔深、10mm 刀具切出量），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 2 mm/s，工件装、卸时间不超过 10 s。3）生产率为每小时约 74 件4）执行机构能装入机体 。4. 设计方案提示1）回转台的间 转动， 用 机构、不完 机构，间 机构。2主轴箱的刀具移动， 用 机构、移动 动件机构、 机构、平面 机构 。3由生产率 出一个 动 时间=60/74/60=4 s 刀具匀速送进60mm 时间为30s 刀具移动（包括快速送进 60mm，快速返回120mm） 1 s。回转工作台 时间为 36 s，工件装卸 时间 5. 设计任务 陕西理 工学院课程设计报告1）工动作过程currency1 动 “。 2进行回转台间 转动机构，主轴箱刀具移动机构的，进行机fi 动fl 和 3. 3)的电动机和执行机构的 动 进行机fi动fl 的currency1.4. 4)出机fi 动fl “。5. 5)动机构和执行机构进行 动”计。6.7. 二、功能原理和设计要求 1. 工作原理 8. 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、绞 孔工作。它的执行动作有两个：一是装有四工位工件的回转台转动；二是装有由 专用电动机带动的三把专用刀具的主轴箱的刀具转动和移动。2. 设计要求 1）刀具顶端离开工作表面 65mm，快速移动送进了 60mm 后，再匀速送进 60 mm （包括 5mm 刀具切入量、45mm工件孔深、10mm 刀具切出量），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 2 mm/s，工件装、卸时间不超过 10 s。3）生产率为每小时约 74件 4）执行机构能装入机体 。三、功能分解和运动分析 1. 功能分解 过工作 理和设计 的 分 ，动四工位专用机床的 能 分 为 个工动作： 1）装工件的工作台 间 转动。 2）装刀具的主轴箱能行 、快进、进给、快的工动作。3）刀具转动切 工件。 由 出“ 1 的四工位专用机床的动作 “。 4 位 为装卸位 ， 1 位 为钻孔位，2 位 为扩孔位 ，3 位 为绞孔位 。 陕西理 工学院课程设计报告9.“ 1 四工位专用机床动作 “时 四工位专用机床的 能“ 2 ：“ 2 四工位专用机床 能“2.运动分析10.电动机 为 160 2 ， 转速 =720 /m ，率=5 5 ， 四工位专用机床的一个 的 动为：11 1）电动机作为动，过速 动 的转速 给工作回转台上的间 机构，间 转动。12 2）在间 机构开一 时，装 工件，间 机构 0 转 9013 3）间 机构 9 0转1 0 ，主轴箱完成一 工作 （快进、刀具匀速送进和快）。14 4）间 机构 1 0 转270，主轴箱完成一 工作陕西理 工学院课程设计报告（快进、刀具匀速送进和快）。15 5）间 机构 2 70 转360，主轴箱完成一 工作 （快进、刀具匀速和快）， 工 的工件 。16.17.四、根据运动分析和协调要求拟定运动循环图 四工位专用机床， 动 “主是 回转台的间转动机构和主轴箱进、刀的控制机构的先后动作顺序，用协调各执行构件的动作关 ，便 机 的设计、装和调试。面用矩 “的表 fl法 动 “进行currency1：“3：时间s 0-12.112.1-24.324.3-36.436.4-48.6间 机构 动匀速旋转90度（0-12.1）（12.1-48.6）主轴箱 动回程9.75快进2.4匀速进给60mm回程6.4动 “18.19.五、机构选型20. 根据回转台间 转动机构、主轴箱刀具移动机构的执行动作和结构特点，及电动机，根据速动作的精度和平稳行 ， 列出常用的机构“4 陕西理 工学院课程设计报告能元 能元 12345速1 带动链动蜗 动动摆线针 动速2 带动链动蜗 动动行星动工作台间动间机构蜗 间机构曲柄摇 棘机构不完 机构机构主轴箱移动移动推 机构移动推 机构摆动推 摆滑块机构曲柄滑块机构六 机构21.六、机械运动方案的构思与选择四工位专用机床的 动机构主由三部分组成：动机构、陕西理 工学院课程设计报告动机构和执行 机构。当动机构 的， 机fi 动fl 类由动机构的类和执行 机构的类决。由前面计及排列组 理 ， 有：22 种 动fl 。这些fl 剔除明显不 理的，再进行综 。综 的指标为： 1）是否满预的 动 ； 2） 动链机构的顺序排是否 理； 3） 动精 度； 4 ） 制 造 难 易 ； 5）成本高低； 23 6）是否满 境、动力源、生产条件 限制条件；陕西理 工学院课程设计报告24.根据上综 指标，各小组出四种fl：方案一：移动推杆圆柱凸轮25 动fl “26 27 2 fl 电动机作为动 统 动 给带 过带 扭距 给 ，过 速带动 转动 工作台做间 转动，带动 转动 主轴箱做水平进给 动，两种 动配 完成工件工。29 制造成本高；行程大时， 动灵活性较差； 力的作用点相导轨产生有害力矩；锁 。30.31.方案二：盘形凸轮32 动fl “陕西理 工学院课程设计报告33 34 35 36 37 把电动机作为动机构 动能 给 分为两路，一路 给 带动工作台做间动，另一路 动能 给 带动动主轴箱的往复移动，完成主轴箱的进刀刀工作。 3 优点： 用 机构 用广泛，用 机构 机床稳。工件工精度高，机床机构单，便 操作。陕西理 工学院课程设计报告39 缺点： 直接动升程大，； 机构外露，影响外观。但易更换，易改装及变换”。40.方案三：摆动推杆盘形凸轮与摆动导杆机构41 动fl “42.43. 电动机作为动机构 能 给带 ，过带分两路 扭距 给执行机构。一路过 给不完 机构 工作台间 转动，另一路过行星 速后 给摆动推 滑块机构 主轴箱完成进刀的动作。陕西理 工学院课程设计报告44 用机构 是 用广泛，制造过程单，成本较低且具有率范围大，动效率高 特点；缺点是不完 机构进入啮时有冲击，会产生噪声 ，放大行程，力小，长摆 刚度差；摆 端部水平分速度不是匀速；摆动变移动，不易设计计。45.方案四：凸轮 推杆 摆杆 大 程） 46 动fl “47 4 电动机作为动机构 能 给带 ，过带分两路 扭距 给执行机构。一路过锥 扭距 给 机构， 工作台做间 转动。另一路过 扭距 给推 摆 滑块机构。 主轴箱完成进刀的动作。两路动机构互相配 相互 作完成额的工能和工 。49 放大行程，摆 旋转换为往复摆动，具有机会特 ， 回特 ，但 回行程速度变 ，导 刚性 不 ， 易造成 。50.七、最终设计方案的选择51.一 方案 1 、速机构1 蜗 速 fl 分：52 fl 用 的 旋 蜗 。 用蜗 动的主 有：陕西理 工学院课程设计报告1 、动平稳， 动、冲击和噪声均较小；2 、能单机动 较大的动比， 结构比较 ；3 、机构返行程具有锁性；53 本fl 过较为单的 蜗 机构 了大动比。满了机构 的性能指标， 且结构 ， 约 间。本fl 在的不：由 蜗 啮 间的相滑动速度较大， 较大，动效率较低，易出 和升过高的 。 较currency1。 决的“法是 用的（fifl ）制造 ，但成本较高。2 外啮 行星 速 fl 分：54 fl 用开线直 啮 动 为外啮 行星 ， 用 机构的是在各种机构 的 用比较广泛，且制造过程单，成本较低， 且具有率范围大，动效率高，动比精 ， 用长，工作 特点。fl 为复 ， 了大动比，且具有较高的动效率。本fl 在的不是， 机构结构不 ，用 间较大。3 轴 速 fl 分：55 fl 用开线直 啮 动 为轴 ， 用机构的 是 用广泛，制造过程单，成本较低，且具有率范围大，动效率高，动比精 ， 用长，工作 特点。fl 为轴 ， 了大动比。本fl 在的不时， 机构结构不 ，用 间较大。2 、刀性 动机构陕西理 工学院课程设计报告1 刀性移动：56 fl 用 机构和 机构”组成， 用 机构，是为机构当 设计出 的 曲线， 推 各种预 的 动， 且机构单 ，但 不在 线 推 之间为点，线接 ，易 。2 ”条 刀性移动：57 用 机构先 锥 机构 轴的动fl转变，然后设计 的线。fl 的线设计 ， 导程是旋转度的 ，在计 难 精 导程， 线设计比较复。 不fl 。3 、回转工作台回转机构1 单四 机构5 fl 用 机构，是为机构构造单，外 ”小， 机fi效率高，能较平稳的，间 的进行转位。本fl 的不在 在 机构的动过程 往往 在 性冲击， 常用 速度不高的 。机床 低速旋转， 机构能满 。2 棘 机构59 fl 用棘 机构，是为机构的结构单，制造fl便， 动 ， 且棘 轴每 转过的度 在较大的范围 调 ， 曲柄摇机构配 用 具有机会特性。本fl 的不在 棘 机构在工作时有较大的冲击和噪，且 动精度较差，常用 速度较低和不大的 。机床 低速旋转，冲击 ， 精度 不是高，机构能满陕西理 工学院课程设计报告。3 不完 机构：60 fl 用不完 啮 间 动机构结构单，工装 易 ，由 标 件，有 的互换性，有精 的动比，在工作过程 精度较高。机构的不是由在进入啮 时有冲击，会产生噪， 在过程 会精度有一影响。但是 低速旋转机构，机构能满 用 。4 、 位机构61 fl 用 机构和 机构”组成， 用 机构，是为机构当的设计出 的 曲线， 推 各种预 的 动， 且机构单 。本fl 主 在的不在 线 推 之间为点，线接 ，易 。2.二 最终设计方案和机构简介1 fl ：63 1 过fl 分 比较，机构 fl 组 ：64 电动机为 160 2 三相 电动机， 额率为5 5 ， 大转矩 额转矩之比为2 0，效率 5 ，率 0 74，转速 =720 /m 65 2 动、速机构 用外啮 行星 速机构。外啮 行星 ， 用 机构的 是在各种机构 的 用比较广泛，且制造过程单，成本较低， 且具有率范围大，动效率高，动比精 且大， 用长，工作 特点。陕西理 工学院课程设计报告66 3 进刀fl 进刀。 用 的主 是设计fl便，过线的设计 完成比较复的进刀动作， 的线较 单，操作fl便。67 4 转动四 机构。fl 用 机构，是为机构构造单，外 ”小，机fi效率高，能较平稳的，间 的进行转位。本fl 的不在 在 机构的动过程 往往 在 性冲击， 常用 速度不高的 。机床 低速旋转， 机构能满 。6 5 位主 用 位机构。 机构和 机构”组成， 用 机构，是为机构当的设计出 的 曲线， 推 各种预 的 动， 且结构单 ，更便 设计。69.0.八、尺寸计算1 机器整体轮廓大小的确定根据上 的和 件 currency1四工位专用机床的外”和各机构的大体 间相位 “ ，用 部执行机构是否能装入机体 ， 是作为 部机构”计和设计的。2 电机的选型 电机的，主的指标有 点： 1） 动机的 动、过、 转平稳性、调速和控制 fl面是否满 ； 2）工作 境的影响； 3）工作是否 ，操作是否易，是否fl便； 陕西理 工学院课程设计报告4）额率是否满 ； 5）工作是否 ，操作是否易，是否fl便71 综 上 ，结 四工位专用机床的体 ”， 为 160 2 三相 电动机， 额率为5 5 ， 大转矩 额转矩之比为2 0，效率 5 ，率 0 74，转速 =720 /m 2.3.减速器的传动计算73 电动机的转速 =720 /m ， 机构和 机构的转速 1=1 232 /m 动机构的动比为= / 1=5 5， 速 的能 动比为= / 1=5 5根据机fi 理的 的动 ， 推各 的 为74 1=21 2=15 3=19 4=39 （ 为m=2）75 设计计：1 根据行星 的计fl法 （ 1=0）76.为77.78. 79.80.先 设81.82. 83.陕西理 工学院课程设计报告2 5-6-7-8-9 动作用，为 机构 机构的转速相 ：84.85. 5839 5 z86.由 机构的动能和机构 性 87. ：陕西理 工学院课程设计报告4.槽轮的尺寸计算88. 机构的优点是结构单，制造 易，工作 ，能 控制转，机fi效率高。缺点主是在 动和 时速度变 大、有冲击，不高速动，结 的特点和本课的设计“ ， ”进行 设计和currency1：1） 工位 为 4 2） 距 结构 =246 mm3 结构 =15mm4） 每 转位时主动件的转 89. 5） 间 90. 6）主动件 mm7 的 比 8 外 mm9 深 mm 10 动 陕西理 工学院课程设计报告结构“ 陕西理 工学院课程设计报告5.圆柱凸轮的尺寸计算91. 由 线为 间曲线，不能直接在平面上表 ，但是 面 成平面， 开后为平面移动 ， 用 线设计的 理 制 线的 开“。92.由 动 “ ，一个 用时48.6s，主轴箱快速移动60mm用时2.4s,主轴箱匀速进给用时30s，程用时16.2s.93.currency1 直100mm，长200mm.94. 开后 制的 线“ ：95.陕西理 工学院课程设计报告96. 九、机械运动方案的评价97 当机fi 动fl 、各机构”设计完成时， fl 进行，看 是否满动力学 和机fi制造的相关 ，找出 优点和缺点，扬 优点、改进 缺点， 动fl 达 优。本 四工位专用机床进行了 的 动设计，包括机 的能和 动分、 “的currency1、执行机构和动机构的、机fi 动fl 的、机fi 动的“ 制和机 体 的”设计及各