设计四工位专用机床的刀具进给机构和工作台转位机构

目录

第一章 课程设计题目简介及设计要求.....................1 1、课程设计题目简介...................................1 2、原始数据和设计要求....................................2 3、设计任务...................................................2 第二章 机械运动方案设计.........................................2 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 机械总体结构设计.........................................3

1、原动机构........................................................4 2、传动机构........................................................4 3、执行部分总体部局........................................4 机械传动系统设计........................................6 1、涡轮蜗杆减速器.............................................6 2、外啮合行星齿轮减速器.................................6

执行机构和传动部件的机构设计..................8 1、方案设计....................................................8 2、方案比较....................................................8 主要零部件的设计计算.................................12

1、减速机构设计................................................12 2、圆柱凸轮进刀机构设计................................15 3、回转工作台机构设计....................................16 4、圆柱凸轮定位销机构设计............................19

最终设计方案和机构简介.............................20 1、方案选择...................................................20 2、方案简介及运动分析....................................21 设计小结.........................................................23 参考资料.........................................................24

第一章 课程设计题目简介及设计要求

一、设计题目简介

设计四工位专用机床的刀具进给机构和工作台转位机构。工作台有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个工作位置：位Ⅰ装卸工具，位Ⅱ钻孔，位Ⅲ扩孔，位Ⅳ铰孔。主轴箱上装有三把刀具，对应是钻头、扩孔钻和铰刀。刀具由专用电机带动绕其自身轴线转动。主轴箱每向左移送进一次，在四个工位上分别完成相应的装卸工件、钻孔、扩孔、铰孔工作。当主轴箱右移（退回）到刀具离开工件后，工作台回转90°，然后主轴箱再次左移。这时。对其中的一个工件来说，都进入了下一个工位的加工。依次循环四次，一个工件就完成了装、钻、扩、铰、卸等工序。由于主轴箱往复一次，在四个工位上同时工作，所以每次就有一个工件完成上述全部工序。

二、原始数据和设计要求

1、 刀具顶部离开工件表面65mm，快速移动送进60mm接近工件后，匀速送进60mm（前5mm为刀具接近工件时的切入量，工件孔深45mm，后10mm为刀具切出量），然后快速返回。回程和工作行程的的平均速比（行程速比系数）k=2。

2、 刀具匀速进给速度为2mm/s，工件装、卸时间不超过10s。 3、 机床生产率为每小时约60件。

4、 机构系统应装入机体内，机床外形尺寸见图。

5、 传动系统电机为交流异步电动机功率1.5Kw，转速960r/min。

三、设计任务

1、进行回转台间歇转动机构、主轴箱刀具移动机构的选型。并进行机械运动方案的评价和选择

2、根据电机参数和执行机构运动机构参数进行传动方案的拟定 3、对选择的反感进行尺寸设计（A3）

4、在A3号图纸上画出最终方案的机构运动简图 5、用Solidworks软件对机构进行运动仿真 6、编写设计说明书。（用A4纸张）

根据专用机床的工作过程和规律可得其运动循环图如下：

机构运动循环图

该专用机床要求三个动作的协调运行，即刀架进给、卡盘旋转和

卡盘的定位。其工作过程如下：

机床工作运动模型

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。

一、原动机构：

原动机选择交流异步电动机，电动机额定功率P=1.5KW,满载转速n=960r/min。 二、传动机构：

传动系统的总传动比为i=n/n6,其中n6为圆柱凸轮所在轴的转速，即总传动比为960/1。采用涡轮蜗杆减速机构（或外啮合行星减速轮系）减速。 三、执行部分总体部局：

执行机构主要有旋转工件卡盘和带钻头的移动刀架两部分，两个运动在工作过程中要保持相当精度的协调。因此，在执行机构的设计过程中分为，进刀机构设计、卡盘旋转机构和减速机构设计。而进刀机构设计归结到底主要是圆柱凸轮廓线的设计，卡盘的设计主要是间歇机构的选择。

在执行过程中由于要满足相应的运动速度，因此首先应该对于原动机的输出进行减速。下面先讨论减速机构传动比的确定：由于从刀具顶端离开工件表面65mm位置，快速移动送进了60mm后，在匀速送进60mm（5mm刀具切入量，45mm工件孔深，10mm刀具切出量），然后快速返回。要求效率是６０件／小时，刀架一个来回（生产１个工件）的时间应该是１分钟。根据这个运动规律，可以计算出电机和工作凸轮之间的传动比为

960/1。两种方案的传动比计算，参考主要零部件设计计算。

下面讨论执行机构的运动协调问题：有运动循环图可知，装上工件之后，进刀机构完成快进、加工、退刀工作，退后卡盘必须旋转到下一个工作位置，且在加工和退刀的前半个过程中卡盘必须固定不动，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，于是选择单销四槽轮机构（或棘轮机构、不完全齿轮机构与定位销协调）解决协调问题，具体实现步骤参考“回转工作台设计”。由于进刀机构的运动比较复杂，因此要满足工作的几个状态，用凸轮廓线设计的办法比较容易满足。廓线的设计参考主要零部件设计计算。

第四章 机械传动系统设计

1、涡轮蜗杆减速器：

采用如图机构，通过涡轮蜗杆加上一个定轴轮系实现了：

2、外啮合行星齿轮减速器：

涡轮蜗杆减速机构

采用如图采用渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动，实现传动比：

定轴轮系减速机构

第五章 执行机构和传动部件的机构设计

一、方案设计

根据该机床包含两个执行机构，即主轴箱移动机构和回转台的回转机构。主轴箱移动机构的主动件是圆柱凸轮，从动件是刀架，行程中有匀速运动段（称工作段），并具有急回特性。要满足这些要求，需要将几个基本机构恰当地组合在一起来满足上述要求。实现上述要求的机构组合方案可以有许多种。

1、减速机构的方案有： ⑴、涡轮蜗杆减速机构 ⑵、外啮合行星轮系减速机构 ⑶、定轴轮系减速机构 2、刀架规律性运动的方案有： ⑴、圆柱凸轮实现刀架规律性移动： ⑵、盘型凸轮—尺条实现刀架规律性移动 3、回转工作台回转机构方案： ⑴、单销四槽槽轮机构 ⑵、棘轮机构 ⑶、不完全齿轮机构

4、定位销方案：采用圆柱凸轮机构实现

二、方案比较

㈠、减速机构

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