四工位專用機床機械原理課程設計指導書

1、機械原理課程設計指導書（設計題目：四工位專用機床）1. 孔的典型加工工藝及刀具孔的加工包括從實體材料上加工孔和對已有孔進行加工兩大類。麻花鉆是在實體材料上加工孔的常用刀具，加工精度較低。擴孔鉆和鉸刀是用于對已有孔進行加工的刀具。擴孔鉆的外形和麻花鉆相類似，只是加工余量小，刀齒數(shù)目比麻花鉆多，加工后孔的質量較好，一般能達IT1011級精度。鉸刀是提高被加工孔質量的半精加工或精加工刀具，切削時加工余量更小，刀齒數(shù)目更多，加工后孔的精度最高可達IT8。 圖1 孔加工刀具示意圖2. 四工位專用機床工作原理及外形尺寸專用機床旋轉工作臺有四個工作位置、（如圖2所示），分別對應工件的裝卸、鉆孔、擴孔和鉸孔。

2、主軸箱上裝有三把刀具，對應于工位的位置裝鉆頭，的位置裝擴孔鉆，的位置裝鉸刀。刀具由專用電動機驅動繞其自身軸線轉動。主軸箱每向左移動送進一次，在四個工位上分別完成相應的裝卸工件、鉆孔、擴孔和鉸孔工作。當主軸箱右移（退回）到刀具離開工件后，工作臺回轉90，然后主軸箱再次左移，這時，對其中每一個工件來說，它進入了下一個工位的加工，依次循環(huán)四次，一個工件就完成裝、鉆、擴、鉸、卸等工序。由于主軸箱往復一次，在四個工位上同時進行工作，所以每次就有一個工件完成上述全部工序。機床外形可參考圖2，外形總體尺寸可用于檢查所設計機構能否裝入機體內部。圖2 專用機床外形及尺寸3. 設計步驟1） 執(zhí)行機構的選型根據(jù)專用

3、機床的功能要求，回轉工作臺做單向間歇運動，主軸箱做往復直線運動。實現(xiàn)工作臺單向間歇運動的機構有棘輪機構、槽輪機構、凸輪機構、不完全齒輪機構等，實現(xiàn)主軸箱往復直線運動的機構有連桿機構和凸輪機構等。上述機構的結構、工作原理及特點見參考材料1、2 。機構選型應遵循以下原則。表1 選用執(zhí)行機構的原則與方法2） 機械運動方案的評價對上述兩執(zhí)行機構，做其形態(tài)學矩陣，可得到為數(shù)眾多的方案。工作臺棘輪槽輪凸輪不完全齒輪主軸箱連桿凸輪凸輪連桿機械運動方案的擬定，最終要求通過分析比較提供最佳方案。一個方案的優(yōu)劣只有通過系統(tǒng)綜合評價來確定。從機構和機械運動方案的選擇和評價要求看，主要應滿足五個方面的性能指標，具體見

4、表2。表2 機械運動方案的評價指標性能指標具體內容機構的功能1）運動規(guī)律的型式；2）傳動精度高低機構的工作性能1）應用范圍；2）可調性；3）運轉速度；4）承載能力機構的動力性能1）加速度峰值；2）噪聲；3）耐磨性；4）可靠性經濟性1）制造難易；2）制造誤差敏感度；3）調整方便性；4）能耗大小結構緊湊1）尺寸；2）重量；3）結構復雜性目前常用的評價方法很多，如系統(tǒng)工程評價法、模糊綜合評價法等。本次課程設計中機械運動方案的評價采用定性評價法，由指導教師組織學生集體完成。3） 機械傳動系統(tǒng)的速比和變速機構機械系統(tǒng)通常由原動機、傳動裝置、執(zhí)行機構和控制操作部件組成。原動機是機械系統(tǒng)中的驅動部分，其類型

5、及規(guī)格已選定，執(zhí)行機構的機構型式通過上述設計過程也已確定，此時應進行傳動系統(tǒng)的設計計算。傳動系統(tǒng)是把原動機和執(zhí)行機構聯(lián)系起來的裝置，四工位專用機床中，傳動系統(tǒng)將驅動電機的運動并列傳遞到兩執(zhí)行機構。傳動類型的選擇及傳動裝置總傳動比的分配見參考材料3。4） 繪制機械運動方案草圖根據(jù)已選定的執(zhí)行機構型式及傳動系統(tǒng)的類型，繪制專用機床機械運動示意圖（草圖），然后進行機械運動系統(tǒng)的尺度計算，有關參數(shù)計算完畢后，選取適當?shù)谋壤L制機械運動方案簡圖（A1）。5） 機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構的尺度計算根據(jù)機械運動方案示意圖，對機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構進行尺度計算，具體計算方法見參考材料3及機械原理課本。計算過程中有

6、無法確定的參數(shù)由指導教師給定。6） 機構運動分析用圖解法對工作臺回轉機構或主軸箱往復直線運動機構進行運動分析，繪制從動件位移、速度、加速度曲線圖（A3）。該項任務可由方案相同的幾位同學合作完成，位置點的分配由組長完成。7） 編寫設計說明書課程設計說明書是技術說明書的一種，是對課程設計的總結。主要內容包括：課程設計題目簡介（四工位專用機床的功能及設計要求）、執(zhí)行機構的選型及評價、機械傳動系統(tǒng)的設計計算、機械運動方案簡圖的繪制、機械運動系統(tǒng)尺度計算、機構運動分析。設計說明書用16K紙張書寫，之后按以下順序縱向裝訂成冊：封面（由指導教師提供統(tǒng)一格式）、課程設計任務書、摘要、目錄、正文、參考文獻。4.

7、 注意事項1） 每位同學接到課程設計題目后最好準備一個專用筆記本，把在課程設計過程中查閱、摘錄的資料，初步的計算以及構思的草圖都記錄在案，這些材料是整理設計說明書的基本素材。2） 課程設計中所需知識可能超出機械原理課程課堂講述的基本內容，同學應通過自學補充有關知識。3） 推薦參考資料：機械原理課程設計手冊 鄒慧君主編 高等教育出版社。4） 建議設計進度設計任務所需時間（天）準備及熟悉題目1執(zhí)行機構選型及評價1.5方案評價0.5傳動系統(tǒng)設計計算2機械系統(tǒng)尺度計算1.5機械運動方案圖繪制0.5機構運動分析1編寫設計說明書1.5機械原理課程設計任務書1. 設計題目：四工位專用機床2. 工作原理及工藝

8、動作過程四工位專用機床是在四個工位上分別完成工件的裝卸、鉆孔、擴孔、鉸孔工作的專用加工設備。機床的執(zhí)行動作有兩個：一是裝有工件的回轉工作臺的間歇轉動；二是裝有三把專用刀具的主軸箱的往復移動（刀具的轉動由專用電機驅動）。兩個執(zhí)行動作由同一臺電機驅動，工作臺轉位機構和主軸箱往復運動機構按動作時間順序分支并列，組合成一個機構系統(tǒng)。3. 原始數(shù)據(jù)及設計要求1） 刀具頂端離開工作表面65mm，快速移動送進60mm后，再勻速送進60mm（包括mm刀具切入量、45mm工件孔深、10mm刀具切出量，如右圖所示），然后快速返回?；爻毯瓦M程的平均速度之比K=2。2） 刀具勻速進給速度為2mm/s，工件裝卸時間不超

9、過10s。3） 機床生產率每小時約60件。4） 執(zhí)行機構及傳動機構能裝入機體內。5） 傳動系統(tǒng)電機為交流異步電動機，功率1.5Kw，轉速960r/min。4. 設計方案提示1） 回轉臺的間歇轉動，可采用槽輪機構、不完全齒輪機構、凸輪式間歇運動機構。2） 主軸箱的往復移動，可采用圓柱凸輪機構、移動從動件盤形凸輪機構、凸輪連桿機構、平面連桿機構等。3） 由生產率可求出一個運動循環(huán)所需時間T=60s，刀具勻速送進60mm所需時間t勻=30s，刀具其余移動（包括快速送進60mm，快速返回120mm）共需30s?；剞D工作臺靜止時間為40s，因此足夠工件裝卸所需時間。5. 設計任務1） 按工藝動作過程擬定