機械原理第9章工藝動作過程構(gòu)思與運動協(xié)調(diào)設(shè)計

1、9.1 9.1 內(nèi)容提要及基本概念內(nèi)容提要及基本概念9.2 9.2 本章重點、難點本章重點、難點9.3 9.3 典型例題精解典型例題精解第九章第九章 工藝動作過程構(gòu)思與運動協(xié)調(diào)設(shè)計工藝動作過程構(gòu)思與運動協(xié)調(diào)設(shè)計 9.1 內(nèi)容提要及基本概念內(nèi)容提要及基本概念9.1.1 內(nèi)容提要內(nèi)容提要 本章介紹了工作原理方案設(shè)計及工藝動作設(shè)計的基本概念，并根據(jù)本章介紹了工作原理方案設(shè)計及工藝動作設(shè)計的基本概念，并根據(jù)工作原理設(shè)計中提出的工藝動作過程及各動作的運動規(guī)律選擇合適的運工作原理設(shè)計中提出的工藝動作過程及各動作的運動規(guī)律選擇合適的運動形式。同時，還介紹了各機構(gòu)之間的協(xié)調(diào)設(shè)計以及機械運動循環(huán)圖的動形式。同時

2、，還介紹了各機構(gòu)之間的協(xié)調(diào)設(shè)計以及機械運動循環(huán)圖的分類、作用與設(shè)計原理。分類、作用與設(shè)計原理。無側(cè)隙小摸數(shù)齒輪傳動墻板機架x向步進電機y向步進電機至光學(xué)自動分色系統(tǒng)高精度同步帶光導(dǎo)纖維光學(xué)掃描頭高精度不銹鋼掃描滾筒雙導(dǎo)程無側(cè)隙蝸輪蝸桿1. 工作原理設(shè)計和工藝動作設(shè)計工作原理設(shè)計和工藝動作設(shè)計 根據(jù)機器所要實現(xiàn)的功能根據(jù)機器所要實現(xiàn)的功能(功用功用)，采用有關(guān)的工作原理，由工作原理，采用有關(guān)的工作原理，由工作原理設(shè)計構(gòu)思出工藝動作的過程。這些設(shè)計內(nèi)容就是工作原理方案的設(shè)計。設(shè)計構(gòu)思出工藝動作的過程。這些設(shè)計內(nèi)容就是工作原理方案的設(shè)計。在進行功能原理設(shè)計時，首先要明確機器的總功能，然后進行功能分解

3、，在進行功能原理設(shè)計時，首先要明確機器的總功能，然后進行功能分解，使其成為一系列獨立的工藝動作。使其成為一系列獨立的工藝動作。 如圖如圖9- -1是一臺微機控制的提是一臺微機控制的提花織物自動紋版沖孔系統(tǒng)中的掃花織物自動紋版沖孔系統(tǒng)中的掃描機。該機器的總功能是通過光描機。該機器的總功能是通過光學(xué)掃描把設(shè)計好的圖像作為信息學(xué)掃描把設(shè)計好的圖像作為信息輸送給計算機進行圖像處理。為輸送給計算機進行圖像處理。為實現(xiàn)此功能就要運用機械的高精實現(xiàn)此功能就要運用機械的高精度無回差轉(zhuǎn)動原理、光學(xué)自動分度無回差轉(zhuǎn)動原理、光學(xué)自動分色原理、計算機圖像處理、計算色原理、計算機圖像處理、計算機自動控制等先進的科學(xué)原理

4、以機自動控制等先進的科學(xué)原理以及采用光導(dǎo)纖維、步進電機、高及采用光導(dǎo)纖維、步進電機、高精度加工等技術(shù)手段。精度加工等技術(shù)手段。 圖圖9- -1 圖像掃描機圖像掃描機1）明確總功能）明確總功能 工作原理設(shè)計是根據(jù)機器的總功能的要求，對設(shè)計對象總的功能描工作原理設(shè)計是根據(jù)機器的總功能的要求，對設(shè)計對象總的功能描述要準(zhǔn)確、簡潔，要合理抽象抓住本質(zhì)。述要準(zhǔn)確、簡潔，要合理抽象抓住本質(zhì)。 要做到以下三個方面的研究。要做到以下三個方面的研究。 搜集有關(guān)技術(shù)資料、設(shè)計需求和用戶要求。搜集有關(guān)技術(shù)資料、設(shè)計需求和用戶要求。詳細列出機械功能分析需求表。詳細列出機械功能分析需求表。對列出的功能需求作綜合分析研究，

5、對列出的功能需求作綜合分析研究，2）功能分解與工藝動作）功能分解與工藝動作 要設(shè)計的機械往往比較復(fù)雜，功能也是各式各樣的，其使用要求要設(shè)計的機械往往比較復(fù)雜，功能也是各式各樣的，其使用要求或工藝要求需要很多工作原理組合成一系列相對獨立的工藝動作，以或工藝要求需要很多工作原理組合成一系列相對獨立的工藝動作，以此作為分功能（或稱功能元），然后用樹狀功能圖來描述，使機器的此作為分功能（或稱功能元），然后用樹狀功能圖來描述，使機器的總功能及各分功能一目了然?？偣δ芗案鞣止δ芤荒苛巳弧?如要設(shè)計一部能夠完成裝卸工作、鉆孔、擴孔、鉸孔四個工位的如要設(shè)計一部能夠完成裝卸工作、鉆孔、擴孔、鉸孔四個工位的專用機

6、床，它可以分解成幾個工藝動作。工藝動作和樹狀功能圖如專用機床，它可以分解成幾個工藝動作。工藝動作和樹狀功能圖如圖圖9- -2，圖圖9-9-3所示。所示。圖圖9- -2 四工位機床工藝動作圖四工位機床工藝動作圖刀具工作臺工件主軸箱s=s(t)圖圖9- -3 四工位專用機床樹狀功能圖四工位專用機床樹狀功能圖四工位專用機床工作臺間歇轉(zhuǎn)動主軸箱進退刀運動刀具運動靜止快進進給快退n 2 /(r/min)n1 /(r/min)3）工作原理與工藝動作）工作原理與工藝動作 在進行機械的功能分解時還要考慮到機械完成同一種功能可以應(yīng)用不同在進行機械的功能分解時還要考慮到機械完成同一種功能可以應(yīng)用不同的工作原理來實

7、現(xiàn)。而不同的工作原理也可以采用不同的工藝動作。的工作原理來實現(xiàn)。而不同的工作原理也可以采用不同的工藝動作。2. 工藝過程和運動規(guī)劃設(shè)計工藝過程和運動規(guī)劃設(shè)計1） 工藝過程設(shè)計的原則工藝過程設(shè)計的原則 機器的工藝過程設(shè)計是為了滿足機器的工藝過程設(shè)計是為了滿足機器的總功能要求，在機器的工藝過機器的總功能要求，在機器的工藝過程設(shè)計中應(yīng)遵循以下程設(shè)計中應(yīng)遵循以下5個原則。個原則。 工序集中原則。工序集中原則。 工序集中原則是指工件在一個工工序集中原則是指工件在一個工位上一次定位裝夾，采用多刀、多面、位上一次定位裝夾，采用多刀、多面、多個執(zhí)行構(gòu)件運動同時完成加工工序，多個執(zhí)行構(gòu)件運動同時完成加工工序，以

8、達到工件的工藝要求。例如自動切以達到工件的工藝要求。例如自動切書機（圖書機（圖9- -4a，b）就是采用多刀、）就是采用多刀、多面、多個執(zhí)行構(gòu)件同時完成加工工多面、多個執(zhí)行構(gòu)件同時完成加工工序。序。側(cè)切刀橫切刀壓書送書橫切兩側(cè)切書書本壓書 送料工作臺（a） 自動切書機工藝示意圖自動切書機工藝示意圖（b） 自動切書機運動簡圖自動切書機運動簡圖 圖圖9- -4 自動切書機自動切書機工序分散原則。工序分散原則。 工序分散原則是將工件的加工工藝過程分解為若干工序，并分別在工序分散原則是將工件的加工工藝過程分解為若干工序，并分別在各個工位上用不同的執(zhí)行構(gòu)件進行加工，以達到工件的工藝要求。例如各個工位上用

9、不同的執(zhí)行構(gòu)件進行加工，以達到工件的工藝要求。例如微型電機的自動嵌絕緣紙工藝過程可分解成微型電機的自動嵌絕緣紙工藝過程可分解成:送紙、切紙、插紙、推紙、送紙、切紙、插紙、推紙、分度等工序（圖分度等工序（圖9- -5），然后每一道工序分別配置能完成簡單工藝動作），然后每一道工序分別配置能完成簡單工藝動作的執(zhí)行機構(gòu)。的執(zhí)行機構(gòu)。圖圖9- -5 自動嵌紙機的工藝過程自動嵌紙機的工藝過程分度青殼絕緣紙推紙插紙切紙送紙盤狀紙帶各工序的工藝時間相等原則。各工序的工藝時間相等原則。 對于多工位自動機工作循環(huán)的時間節(jié)拍有嚴(yán)格的要求，一般將各工位對于多工位自動機工作循環(huán)的時間節(jié)拍有嚴(yán)格的要求，一般將各工位加工時

10、間最長的一道工序作為自動機的時間節(jié)拍。為了提高機器的生產(chǎn)率，加工時間最長的一道工序作為自動機的時間節(jié)拍。為了提高機器的生產(chǎn)率，應(yīng)盡量設(shè)法縮短加工時間最長的一道工序的工作時間。為此，可以采取提應(yīng)盡量設(shè)法縮短加工時間最長的一道工序的工作時間。為此，可以采取提高這一工序的工藝速度或者把這一工序再分解。高這一工序的工藝速度或者把這一工序再分解。多件同時加工原則。多件同時加工原則。 多件同時加工原則是指在同一自動機上同時加工幾個工件，也就是采多件同時加工原則是指在同一自動機上同時加工幾個工件，也就是采用相同的幾套執(zhí)行機構(gòu)來加工幾個工件。使工作效率提高。用相同的幾套執(zhí)行機構(gòu)來加工幾個工件。使工作效率提高。

11、 減少機器工件行程和空程時間減少機器工件行程和空程時間 設(shè)計工藝過程時，在不妨礙各執(zhí)行構(gòu)件正常工作和相互協(xié)調(diào)配合的前設(shè)計工藝過程時，在不妨礙各執(zhí)行構(gòu)件正常工作和相互協(xié)調(diào)配合的前提下，盡量使各執(zhí)行機構(gòu)的工作行程時間相互重疊，工作行程時間與空行提下，盡量使各執(zhí)行機構(gòu)的工作行程時間相互重疊，工作行程時間與空行程時間互相重疊從而縮短工件加工循環(huán)的時間以提高機器的生產(chǎn)率。程時間互相重疊從而縮短工件加工循環(huán)的時間以提高機器的生產(chǎn)率。 例如打印機（如圖例如打印機（如圖9- -6所示）工作時，所示）工作時，當(dāng)送料器送料時，打印頭就可以向下打，當(dāng)送料器送料時，打印頭就可以向下打，即送料的工作行程與打印的工作行程

12、重疊，即送料的工作行程與打印的工作行程重疊，只要保證打印頭在打到工件前把工件送到只要保證打印頭在打到工件前把工件送到位，而不必等工件到位后打印頭才開始動位，而不必等工件到位后打印頭才開始動作。而在打印頭完成打印工藝后空回時，作。而在打印頭完成打印工藝后空回時，送料器也同時退回原處，準(zhǔn)備第二次推料，送料器也同時退回原處，準(zhǔn)備第二次推料，即它們的空行程的時間也是互相重疊。即它們的空行程的時間也是互相重疊。圖圖9- -6 自動打印機示意圖自動打印機示意圖2） 工藝過程應(yīng)該考慮的幾個問題工藝過程應(yīng)該考慮的幾個問題被加工對象的材料特性、所需達到的工藝要求等。如齒輪的加工，被加工對象的材料特性、所需達到的

13、工藝要求等。如齒輪的加工，就要根據(jù)齒面的材料采用不同的加工方法。調(diào)質(zhì)的軸和淬火的軸的就要根據(jù)齒面的材料采用不同的加工方法。調(diào)質(zhì)的軸和淬火的軸的工藝過程就不一樣工藝過程就不一樣 。機器的工序數(shù)和工序轉(zhuǎn)移過程中采用的運動形式。如冰淇淋包裝機機器的工序數(shù)和工序轉(zhuǎn)移過程中采用的運動形式。如冰淇淋包裝機的工藝過程可以分解為的工藝過程可以分解為12個工序。如圖個工序。如圖9- -7a，b所示。所示。上前蓋上后蓋耳孔下前蓋下后蓋下塞耳上塞耳紙盒在庫中紙盒疊成層狀圖圖9- -7 （a） 冰淇淋包裝盒冰淇淋包裝盒1、2345、61、2 從紙庫中取出紙盒并打開紙盒從紙庫中取出紙盒并打開紙盒3 撐開下塞耳撐開下塞耳

14、 盒式冰淇淋包裝機的工藝過程可分解如下：盒式冰淇淋包裝機的工藝過程可分解如下：4關(guān)閉下前蓋關(guān)閉下前蓋5、6關(guān)閉后下蓋并把下塞耳塞入耳孔關(guān)閉后下蓋并把下塞耳塞入耳孔圖圖9- -7 (b) 盒式冰淇淋包裝機的工藝過程圖盒式冰淇淋包裝機的工藝過程圖789、1011、127撐開上前蓋撐開上前蓋8灌裝冰淇淋灌裝冰淇淋9、10關(guān)閉上前蓋和上后蓋關(guān)閉上前蓋和上后蓋11、12上塞耳塞入耳孔后送往冰庫冷藏上塞耳塞入耳孔后送往冰庫冷藏圖圖9- -7 (b) 盒式冰淇淋包裝機的工藝過程圖盒式冰淇淋包裝機的工藝過程圖(續(xù)續(xù))工藝程序和工藝路線。工藝程序是指完成各個工藝動作的先后順序。工藝程序和工藝路線。工藝程序是指完

15、成各個工藝動作的先后順序。如圖如圖9- -7所示的冰淇淋包裝的工藝程序。完成同一工藝程序的工藝路所示的冰淇淋包裝的工藝程序。完成同一工藝程序的工藝路線可以是多種型式。線可以是多種型式。3）工藝路線的類型）工藝路線的類型直線型直線型。 物料的運動路線為一直線，根據(jù)運動方式又可分為立式和臥物料的運動路線為一直線，根據(jù)運動方式又可分為立式和臥式。如紋版自動沖孔機中紋版的運動路線。式。如紋版自動沖孔機中紋版的運動路線。階梯型。階梯型。 物料的運動方式兼有垂直和水平兩個方向。物料的運動方式兼有垂直和水平兩個方向。圓弧型。圓弧型。 物料的運動沿圓弧軌跡。如扭結(jié)式糖果包裝的工藝路線。物料的運動沿圓弧軌跡。如

16、扭結(jié)式糖果包裝的工藝路線。組合型。組合型。 物料的運動既作圓弧運動，又作直線運動。如牙膏的灌裝包物料的運動既作圓弧運動，又作直線運動。如牙膏的灌裝包裝生產(chǎn)線中牙膏灌裝時往往走圓弧軌跡，而包裝時則走直線軌跡。裝生產(chǎn)線中牙膏灌裝時往往走圓弧軌跡，而包裝時則走直線軌跡。4）按工藝過程要求確定運動規(guī)律）按工藝過程要求確定運動規(guī)律 運動規(guī)律或工藝動作的選擇應(yīng)盡可能簡單。運動規(guī)律或工藝動作的選擇應(yīng)盡可能簡單。 例如圖例如圖9- -8所示的計算機所示的計算機繪圖機，它能按計算機的指繪圖機，它能按計算機的指令繪出各種令繪出各種y=f（x）的曲線，）的曲線，所采用的方法就是把復(fù)雜的所采用的方法就是把復(fù)雜的曲線運

17、動規(guī)律分解成曲線運動規(guī)律分解成x、y兩兩個方向的移動。個方向的移動。 把復(fù)雜的運動規(guī)律分解成轉(zhuǎn)把復(fù)雜的運動規(guī)律分解成轉(zhuǎn)動、擺動或移動等比較簡單的動、擺動或移動等比較簡單的運動規(guī)律。運動規(guī)律。圖圖9- -8 紙動型繪圖機紙動型繪圖機按機器的功能要求配置運動規(guī)律。按機器的功能要求配置運動規(guī)律。12 風(fēng)扇11 支架10 壓紙磙子9 輸紙滾筒8 x向電機7 壓板6 y向電機5 筆4 筆執(zhí)行元件3 筆庫2 筆庫電機1 繪圖機3.執(zhí)行機構(gòu)的運動協(xié)調(diào)設(shè)計執(zhí)行機構(gòu)的運動協(xié)調(diào)設(shè)計執(zhí)行機構(gòu)的運動協(xié)調(diào)設(shè)計應(yīng)滿足的要求：執(zhí)行機構(gòu)的運動協(xié)調(diào)設(shè)計應(yīng)滿足的要求： 為了使各執(zhí)行機構(gòu)的執(zhí)行動作按工藝動作過程要求進行有序的、相為

18、了使各執(zhí)行機構(gòu)的執(zhí)行動作按工藝動作過程要求進行有序的、相互協(xié)調(diào)配合的動作，執(zhí)行機構(gòu)的運動協(xié)調(diào)設(shè)計應(yīng)滿足以下要求：互協(xié)調(diào)配合的動作，執(zhí)行機構(gòu)的運動協(xié)調(diào)設(shè)計應(yīng)滿足以下要求：執(zhí)行機構(gòu)中的執(zhí)行構(gòu)件的動作必須滿足工藝要求。執(zhí)行機構(gòu)中的執(zhí)行構(gòu)件的動作必須滿足工藝要求。執(zhí)行機構(gòu)中的執(zhí)行構(gòu)件的動作保證空間同步。執(zhí)行機構(gòu)中的執(zhí)行構(gòu)件的動作保證空間同步。為提高機器生產(chǎn)率應(yīng)使各執(zhí)行機構(gòu)的動作周期盡量重合。為提高機器生產(chǎn)率應(yīng)使各執(zhí)行機構(gòu)的動作周期盡量重合。一個執(zhí)行機構(gòu)動作結(jié)束到另一個執(zhí)行機構(gòu)動作起始點之間應(yīng)有適當(dāng)一個執(zhí)行機構(gòu)動作結(jié)束到另一個執(zhí)行機構(gòu)動作起始點之間應(yīng)有適當(dāng) 間隔避免發(fā)生干涉。間隔避免發(fā)生干涉。 執(zhí)行機構(gòu)

19、的運動協(xié)調(diào)設(shè)計可以從以下幾個方面來闡述：執(zhí)行機構(gòu)的運動協(xié)調(diào)設(shè)計可以從以下幾個方面來闡述：1）各執(zhí)行機構(gòu)的動作在時間上協(xié)調(diào)配合）各執(zhí)行機構(gòu)的動作在時間上協(xié)調(diào)配合 如圖如圖9- -9所示的粉料壓片機。根據(jù)生產(chǎn)工藝路線方案，此粉料壓片機所示的粉料壓片機。根據(jù)生產(chǎn)工藝路線方案，此粉料壓片機必須要實現(xiàn)以下必須要實現(xiàn)以下5個動作：個動作：圖圖9- -9 粉料壓片機粉料壓片機移動料斗至模具的型腔上方準(zhǔn)備將粉料裝移動料斗至模具的型腔上方準(zhǔn)備將粉料裝 入型腔，同時將已經(jīng)成形的藥片推出。入型腔，同時將已經(jīng)成形的藥片推出。料斗振動，將料斗內(nèi)粉料篩入型腔。料斗振動，將料斗內(nèi)粉料篩入型腔。下沖頭下沉至一定深度，以防止上

20、沖頭向下沖頭下沉至一定深度，以防止上沖頭向下壓制時將型腔內(nèi)粉料撲出。下壓制時將型腔內(nèi)粉料撲出。上沖頭向下，下沖頭向上，將粉料加壓并上沖頭向下，下沖頭向上，將粉料加壓并保壓一段時間，使藥片成形較好。保壓一段時間，使藥片成形較好。上沖頭快速退出，下沖頭隨著將已經(jīng)成型的上沖頭快速退出，下沖頭隨著將已經(jīng)成型的工件工件 藥片推出型腔，完成壓片工藝過程。藥片推出型腔，完成壓片工藝過程。機器各執(zhí)行機構(gòu)的動作過程和先后順序必須按此進行。機器各執(zhí)行機構(gòu)的動作過程和先后順序必須按此進行。在送料期間上沖頭不能壓到料篩，只有當(dāng)料篩不在上、下沖頭之間時，沖在送料期間上沖頭不能壓到料篩，只有當(dāng)料篩不在上、下沖頭之間時，沖

21、頭才能加壓。所以送料和上下沖頭之間運動在時間上有嚴(yán)格的協(xié)調(diào)配合要頭才能加壓。所以送料和上下沖頭之間運動在時間上有嚴(yán)格的協(xié)調(diào)配合要求，否則就無法實現(xiàn)機器的粉料壓片工藝。求，否則就無法實現(xiàn)機器的粉料壓片工藝。2）各執(zhí)行機構(gòu)的動作在空間上協(xié)調(diào)配合）各執(zhí)行機構(gòu)的動作在空間上協(xié)調(diào)配合3）各執(zhí)行機構(gòu)運動速度的協(xié)調(diào)配合）各執(zhí)行機構(gòu)運動速度的協(xié)調(diào)配合 有些機械要求執(zhí)行構(gòu)件運動之間必須保持嚴(yán)格的速比關(guān)系，例如滾有些機械要求執(zhí)行構(gòu)件運動之間必須保持嚴(yán)格的速比關(guān)系，例如滾齒或插齒機按范成法加工齒輪時，刀具和齒坯的范成運動必須保持某一齒或插齒機按范成法加工齒輪時，刀具和齒坯的范成運動必須保持某一預(yù)定的轉(zhuǎn)速比。預(yù)定的轉(zhuǎn)

22、速比。4）多個執(zhí)行機構(gòu)完成一個執(zhí)行動作時，其執(zhí)行機構(gòu)運動的協(xié)調(diào)配合）多個執(zhí)行機構(gòu)完成一個執(zhí)行動作時，其執(zhí)行機構(gòu)運動的協(xié)調(diào)配合 如圖如圖9- -10所示的紋版沖孔機構(gòu)，它在所示的紋版沖孔機構(gòu)，它在完成沖孔這一工藝動作時，要求有兩個執(zhí)完成沖孔這一工藝動作時，要求有兩個執(zhí)行機構(gòu)的組合運動來實現(xiàn)。一是曲柄搖桿行機構(gòu)的組合運動來實現(xiàn)。一是曲柄搖桿機構(gòu)中搖桿（打擊機構(gòu)中搖桿（打擊鈑鈑）的上下擺動，帶動）的上下擺動，帶動安裝在它上面的滑塊（沖頭）也做上下擺安裝在它上面的滑塊（沖頭）也做上下擺動。二是電磁鐵動作，裝有銜鐵的曲柄在動。二是電磁鐵動作，裝有銜鐵的曲柄在電磁吸力的作用下作往復(fù)擺動，帶動滑塊電磁吸力的

23、作用下作往復(fù)擺動，帶動滑塊（沖頭）沿打擊鈑上的導(dǎo)路作往復(fù)移動。（沖頭）沿打擊鈑上的導(dǎo)路作往復(fù)移動。顯然這兩個機構(gòu)的運動必須精確協(xié)調(diào)配合。顯然這兩個機構(gòu)的運動必須精確協(xié)調(diào)配合。1-曲柄搖桿機構(gòu)2-滑塊機構(gòu)3-電磁鐵4-沖針圖圖9- -10 紙鈑沖孔機機構(gòu)系統(tǒng)紙鈑沖孔機機構(gòu)系統(tǒng)5）執(zhí)行機構(gòu)的協(xié)調(diào)動作和機器的程序控制）執(zhí)行機構(gòu)的協(xié)調(diào)動作和機器的程序控制 為了使機器整個工作循環(huán)各個工序動作嚴(yán)格地按一定順序進行，每臺為了使機器整個工作循環(huán)各個工序動作嚴(yán)格地按一定順序進行，每臺機器都有專門的程序控制系統(tǒng)，機器的程序控制系統(tǒng)可作如下分類：機器都有專門的程序控制系統(tǒng)，機器的程序控制系統(tǒng)可作如下分類：分配凸輪軸

24、方式。如圖分配凸輪軸方式。如圖9- -11所示的電阻壓帽自動機的工藝過程。所示的電阻壓帽自動機的工藝過程。輔助凸輪軸方式。例如機器中的送料、夾料等機構(gòu)的空行程實現(xiàn)。輔助凸輪軸方式。例如機器中的送料、夾料等機構(gòu)的空行程實現(xiàn)。曲柄軸方式。如圖曲柄軸方式。如圖9- -12所示的微電機的自動嵌絕緣紙機的工藝實現(xiàn)過程。所示的微電機的自動嵌絕緣紙機的工藝實現(xiàn)過程。機電結(jié)合的程序控制方式。機電結(jié)合的程序控制方式。電子控制方式。目前應(yīng)用最廣泛的可編程控制器（電子控制方式。目前應(yīng)用最廣泛的可編程控制器（PLC）就是一種在工）就是一種在工業(yè)環(huán)境中使用的數(shù)字操作的電子系統(tǒng)。業(yè)環(huán)境中使用的數(shù)字操作的電子系統(tǒng)。2 2分

25、配軸分配軸2 21 1圖圖9- -11 電阻壓帽自動機機械運動簡圖電阻壓帽自動機機械運動簡圖321槽輪機構(gòu)主軸紙切推紙降升分度紙插送紙滾輪圖圖9- -12 自動嵌紙機的機構(gòu)系統(tǒng)圖自動嵌紙機的機構(gòu)系統(tǒng)圖退回退回停停 止止沖沖 制制 進給進給沖頭沖頭送料器送料器曲柄轉(zhuǎn)角曲柄轉(zhuǎn)角 0 90 180 270 360此例中主軸作為定標(biāo)件。此例中主軸作為定標(biāo)件。 圖圖9- -13 直線式運動循環(huán)圖直線式運動循環(huán)圖4. 機械運動循環(huán)圖設(shè)計機械運動循環(huán)圖設(shè)計1）機器運動循環(huán)圖的類型）機器運動循環(huán)圖的類型機器運動循環(huán)圖又稱機器工作循環(huán)圖，分為機器運動循環(huán)圖又稱機器工作循環(huán)圖，分為3種形式種形式直線式運動循環(huán)圖（

26、即矩形運動循環(huán)圖），如圖直線式運動循環(huán)圖（即矩形運動循環(huán)圖），如圖9- -13所示。所示。啟啟排排氣氣門門開開啟啟進進氣氣門門開開進進氣氣排排氣氣壓壓縮縮膨膨脹脹閉閉進進氣氣門門關(guān)關(guān)火火點點曲軸曲軸0 540 360 180 排排門門閉閉關(guān)關(guān)氣氣圖圖9- -14 圓周式運動循環(huán)圖圓周式運動循環(huán)圖圖示為單缸四沖程內(nèi)燃機的工圖示為單缸四沖程內(nèi)燃機的工作循環(huán)圖。曲軸為定標(biāo)件，轉(zhuǎn)作循環(huán)圖。曲軸為定標(biāo)件，轉(zhuǎn)2圈為一個工作循環(huán)。圈為一個工作循環(huán)。 圓周式運動循環(huán)圖，如圖圓周式運動循環(huán)圖，如圖9- -14所示。所示。餅干包裝機工作循環(huán)圖中，餅干包裝機工作循環(huán)圖中，橫軸表示定標(biāo)件的轉(zhuǎn)角，縱軸表示執(zhí)橫軸表示定標(biāo)

27、件的轉(zhuǎn)角，縱軸表示執(zhí)行構(gòu)件的轉(zhuǎn)角。行構(gòu)件的轉(zhuǎn)角。餅干餅干1342餅干餅干2右折邊構(gòu)件右折邊構(gòu)件43包裝紙包裝紙左折邊構(gòu)件左折邊構(gòu)件1餅干餅干1342餅干餅干1342餅干餅干1342左折邊構(gòu)件左折邊構(gòu)件右折邊構(gòu)件右折邊構(gòu)件餅干餅干1342包裝紙包裝紙MBA兩個構(gòu)件不能同時位兩個構(gòu)件不能同時位于區(qū)域于區(qū)域MAB中，以免中，以免在在M點產(chǎn)生干涉。點產(chǎn)生干涉。圖圖9- -15 直角坐標(biāo)式運動循環(huán)圖直角坐標(biāo)式運動循環(huán)圖 直角坐標(biāo)式運動循環(huán)圖，如圖直角坐標(biāo)式運動循環(huán)圖，如圖9- -15所示。所示。進進退退 靜止靜止 靜止靜止 靜止靜止 進進退退 MM左執(zhí)行機構(gòu)左執(zhí)行機構(gòu)1 左執(zhí)行機構(gòu)左執(zhí)行機構(gòu)2 分配軸轉(zhuǎn)

28、角分配軸轉(zhuǎn)角 0 90 180 270 360 2）機器運動循環(huán)圖的設(shè)計要點）機器運動循環(huán)圖的設(shè)計要點 以工藝過程開始點作為機器工作循環(huán)的起始點，并確定開始工以工藝過程開始點作為機器工作循環(huán)的起始點，并確定開始工作的那個執(zhí)行機構(gòu)在工作循環(huán)圖上的機構(gòu)運動循環(huán)圖，其他執(zhí)行機構(gòu)作的那個執(zhí)行機構(gòu)在工作循環(huán)圖上的機構(gòu)運動循環(huán)圖，其他執(zhí)行機構(gòu)則按工藝動作順序先后列出。則按工藝動作順序先后列出。 不在分配軸上的控制構(gòu)件（一般是凸輪），應(yīng)將其動作所對應(yīng)的不在分配軸上的控制構(gòu)件（一般是凸輪），應(yīng)將其動作所對應(yīng)的中心角，換算成分配軸相應(yīng)的轉(zhuǎn)角。中心角，換算成分配軸相應(yīng)的轉(zhuǎn)角。 盡量使各執(zhí)行機構(gòu)的動作重合，以便縮短

29、機器工作循環(huán)的周期，盡量使各執(zhí)行機構(gòu)的動作重合，以便縮短機器工作循環(huán)的周期，提高生產(chǎn)率。提高生產(chǎn)率。 按順序先后進行工作的執(zhí)行構(gòu)件，要求它們前一執(zhí)行構(gòu)件的工作按順序先后進行工作的執(zhí)行構(gòu)件，要求它們前一執(zhí)行構(gòu)件的工作行程結(jié)束之時，與后一執(zhí)行構(gòu)件的工作行程開始之時，應(yīng)有一定的時行程結(jié)束之時，與后一執(zhí)行構(gòu)件的工作行程開始之時，應(yīng)有一定的時間間隔和空間裕量，以防止兩機構(gòu)在動作銜接處發(fā)生干涉。間間隔和空間裕量，以防止兩機構(gòu)在動作銜接處發(fā)生干涉。 在不影響工藝動作要求和生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)盡可能使各執(zhí)行機在不影響工藝動作要求和生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)盡可能使各執(zhí)行機構(gòu)工作行程所對應(yīng)的中心角增大些，以便減小速度和沖

30、擊等。構(gòu)工作行程所對應(yīng)的中心角增大些，以便減小速度和沖擊等。3）機器運動循環(huán)圖的設(shè)計步驟與方法）機器運動循環(huán)圖的設(shè)計步驟與方法確定執(zhí)行機構(gòu)的運動循環(huán)時間確定執(zhí)行機構(gòu)的運動循環(huán)時間Tp。 確定組成執(zhí)行構(gòu)件運動循環(huán)的各個區(qū)段。確定組成執(zhí)行構(gòu)件運動循環(huán)的各個區(qū)段。 初步繪制執(zhí)行機構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)件的運動循環(huán)圖。初步繪制執(zhí)行機構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)件的運動循環(huán)圖。在完成執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計后對初步繪制的運動循環(huán)圖進行修改。在完成執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計后對初步繪制的運動循環(huán)圖進行修改。 進行各執(zhí)行機構(gòu)的協(xié)調(diào)設(shè)計。進行各執(zhí)行機構(gòu)的協(xié)調(diào)設(shè)計。9.1.2 基本概念基本概念1. 工藝路線工藝路線 工藝路線工藝路線參與加工物料的供給路線、加工物

31、料的傳送路線以及參與加工物料的供給路線、加工物料的傳送路線以及成品的輸出路線。成品的輸出路線。3. 機器運動循環(huán)圖機器運動循環(huán)圖 機器的運動循環(huán)圖機器的運動循環(huán)圖機器的運動循環(huán)圖又稱工作循環(huán)圖，它是機器的運動循環(huán)圖又稱工作循環(huán)圖，它是描述各執(zhí)行機構(gòu)之間有序的、既相互制約又相互協(xié)調(diào)配合的運動關(guān)系描述各執(zhí)行機構(gòu)之間有序的、既相互制約又相互協(xié)調(diào)配合的運動關(guān)系的示意圖。的示意圖。2. 工藝程序工藝程序工藝程序工藝程序完成各個工藝動作的先后順序。完成各個工藝動作的先后順序。9.2 本章重點、難點本章重點、難點本章重點本章重點本章難點本章難點工作原理方案的設(shè)計；工藝過程和運動規(guī)律的設(shè)計工作原理方案的設(shè)計；

32、工藝過程和運動規(guī)律的設(shè)計機器的運動循環(huán)圖設(shè)計機器的運動循環(huán)圖設(shè)計9. 3 典型例題精解典型例題精解圖圖9- -16 打印機構(gòu)打印機構(gòu) 例例9- -1 打印機構(gòu)的工作原理如圖打印機構(gòu)的工作原理如圖9- -16所示。打印頭在控制系統(tǒng)的控制所示。打印頭在控制系統(tǒng)的控制下，完成對產(chǎn)品的打印。試?yán)L出打印機的運動循環(huán)下，完成對產(chǎn)品的打印。試?yán)L出打印機的運動循環(huán) 圖。圖。解：解： 1）確定打印頭的運動循環(huán)）確定打印頭的運動循環(huán) 若給定打印機構(gòu)的生產(chǎn)批量為若給定打印機構(gòu)的生產(chǎn)批量為4500件班，理論生產(chǎn)率為：件班，理論生產(chǎn)率為： QT 4 500 (8 60 )件件min 9.4件件min可取可取 QT 10

33、件件min 則打印機構(gòu)的工作循環(huán)時間為：則打印機構(gòu)的工作循環(huán)時間為： TP l10 min6 s 產(chǎn)品產(chǎn)品打印頭打印頭2）確定運動循環(huán)的組成區(qū)段）確定運動循環(huán)的組成區(qū)段 根據(jù)打印的工藝功能要求，打印頭的運動循環(huán)由下列四段組成：根據(jù)打印的工藝功能要求，打印頭的運動循環(huán)由下列四段組成： Tk打印頭向下接近產(chǎn)品；打印頭向下接近產(chǎn)品； Ts打印頭打印產(chǎn)品時的停留；打印頭打印產(chǎn)品時的停留； Td打印頭的向上返回運動；打印頭的向上返回運動； T0打印頭在初始位置上的停留。打印頭在初始位置上的停留。 因此有：因此有：Tp TkTsTd T0。 3）確定運動循環(huán)內(nèi)各區(qū)段的時間及分配軸轉(zhuǎn)角）確定運動循環(huán)內(nèi)各區(qū)段

34、的時間及分配軸轉(zhuǎn)角 根據(jù)工藝要求，打印頭應(yīng)在產(chǎn)品上停留的時間為：根據(jù)工藝要求，打印頭應(yīng)在產(chǎn)品上停留的時間為： Ts= 2 s 相應(yīng)的相應(yīng)的Tk和和Td可根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)的可能運動規(guī)律初步確定為：可根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)的可能運動規(guī)律初步確定為： Tk2 s，Td= 1 s 則得則得 T01 s4）繪制執(zhí)行機構(gòu)的運動循環(huán)圖）繪制執(zhí)行機構(gòu)的運動循環(huán)圖 將以上的計算結(jié)果繪成直角坐標(biāo)式將以上的計算結(jié)果繪成直角坐標(biāo)式循環(huán)圖，如圖循環(huán)圖，如圖9- -17所示。所示。圖圖9-17 打印機的循環(huán)圖打印機的循環(huán)圖當(dāng)系統(tǒng)中有多個執(zhí)行構(gòu)件時，當(dāng)系統(tǒng)中有多個執(zhí)行構(gòu)件時，將它們的運動循環(huán)畫在同一將它們的運動循環(huán)畫在同一個圖中，就構(gòu)成

35、了系統(tǒng)的運個圖中，就構(gòu)成了系統(tǒng)的運動循環(huán)圖。動循環(huán)圖。Sf0 90 180 270 360 f1f2f3f41）功能分析）功能分析功能要求：功能要求：自動換刀，并能沿工件軸向完成進給運動。自動換刀，并能沿工件軸向完成進給運動。進刀凸進刀凸輪機構(gòu)輪機構(gòu)刀具刀具主軸主軸轉(zhuǎn)塔刀架轉(zhuǎn)塔刀架9工件工件齒條齒條714壓簧壓簧12圓柱凸輪圓柱凸輪機構(gòu)機構(gòu)4曲柄曲柄5錐齒輪傳動錐齒輪傳動3寬齒輪寬齒輪2齒輪齒輪1活動支架活動支架8定位銷定位銷10六槽輪機構(gòu)六槽輪機構(gòu)11613例例9- -2 機器的功能分解與運動循環(huán)圖設(shè)計機器的功能分解與運動循環(huán)圖設(shè)計如右圖如右圖9- -18所示的所示的C1325自動車床刀架機械傳動系自動車床刀架機械傳動系統(tǒng)。分析其功能分解并作統(tǒng)。分析其功能分解并作出它的運動循環(huán)圖。出它的運動循環(huán)圖。 功能要求：功能要求：自