疆大学机械原理课程设计四工位专用机床的刀具进给机构和工作台转位机构设计
四工位专用机床刀具进给机构和工作台转位机构
四工位专用机床工作台转位机构和刀具进给机构设计The Design of Four Station Dedicated Machine ToolFeed Mechanism And Indexing Mechanism学生姓名学号所在学院班级所在专业机械设计制造及其自动化申请学位工程学士指导教师职称副指导教师职称答辩时间2015年 6 月 5 日目录设计总说明IINTRODUCTION II1绪论11.1专用机床的发展与现状11.2研究的目的及其意义22课题内容及其要求32.1设计要求32.2设计相关参数43机构运动循环图的绘制43.1工艺动作分解数据的计算43.2机构运动循环图54机械总体结构的设计64.1系统传动简图64.2原动机的选用64.3减速机构64.4执行部分总体部局75主要零部件的设计计算85.1减速机构设计85.2齿轮的设计：85.2.1齿轮1的设计85.2.2齿轮2设计145.3单销四槽槽轮机构设计215.4凸轮机构的设计225.4.1进给凸轮机构的设计225.5轴的设计计算235.5.1轴Ⅰ的结构设计235.5.2轴Ⅱ的结构设计265.5.3轴Ⅲ的结构设计275.5.4轴Ⅳ的结构设计275.6键联接强度校核285.6.1轴Ⅲ上布置的键联接强度校核285.6.2其余轴上键的强度校核285.7滚动轴承寿命验算29鸣谢30参考文献31设计总说明机床是把毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，因此，又被称作为“工作母机”，是现代工业发展中不可或缺的重要组成部分。
而四工位专用机床由于其结构简单，加工效率较高，操作简便，一次可完成装夹工件、钻孔、扩孔、铰孔、卸载工件的工序。
而本设计是对四工位专用机床的刀具进给机构及工作台转位机构这两大关键机构进行设计。
本设计主要完成以下的具体工作：1、简要的介绍国内外关于四工位机床的研究背景及相关的发展状况，阐述设计目的及意义。
2、对给出的设计要求及参数进行分析，参考相关资料，整理资料，为做好设计做准备。
四工位专用机床机械原理课程设计
目录
一．功能分解和运动分析 (2)
二．执行机构选型 (4)
三．传动机构选型 (5)
四．机械整体运动方案的选择 (7)
五．机械运动方案简图 (10)
六．机械运动方案的计算 (11)
七．仿真运动及图表分析 (15)
八．课程设计小结 (17)
九．参考文献 (18)
一、功能分解和运动分析
1.功能分解
通过对设计任务的了解,可以看出,四工位专用机床的加工部分可以分为如下几个工艺动作:
1安装工作台的间歇转动;
2安装刀具的主轴箱应按要求进行静止、快进、进给、快退的工艺动作;
3刀具转动;
画出四工位专用机床的动作要求图;其中4位置为铰孔位置,1位。
四工位
题目二：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(图1)，工位Ⅰ是装卸工件，Ⅱ是钻孔，Ⅲ是扩孔，Ⅳ是铰孔。
主轴箱上装有三把刀具，对应于工位Ⅱ的位置装钻头，Ⅲ的位置装扩孔钻，Ⅳ的位置装铰刀。
刀具由专用电机带动绕其自身的轴线转动，主轴箱每向左移动送进一次，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90º，然后主轴箱再次左移，这时，对其中每个工件来说，它进入了下一个工位的加工，依次循环四次，一个工件就完成装、钻、扩、铰、卸等工序。
由于主轴箱往复一次，在四个工位上同时进行工作，所以每次就有一个工件完成上述全部工序。
设计参数为：（1）刀具顶端离开工件表面65mm，快速移动送进60mm接近工件后，等速送进55mm（前5mm为刀具接近工件时的切入量，工件孔深40mm，后10mm为刀具的切出量），然后快速返回，行程速比系数K＝2。
（2）刀具等速进给速度为2mm/s，工件装卸时间不超过10s。
（3）生产率为每小时60件。
（4）机构系统应装入机体内，机床外形尺寸如图所示。
具体要求：1.确定机构运动方案－每组提出三个方案，并画在说明书中。
2.针对最优方案，绘制机构运动简图（A3图纸上）。
3.绘制机构运动循环图（A3图纸上）。
4.图解法（连杆机构）或解析法（凸轮机构）设计所选方案中其中一个机构（四工位专用机床设计刀具进给机构），要求具体的结构尺寸，对方案中其它机构只需要能求出传动比及总体安装尺寸即可。
5.就上述机构用解析法进行运动分析（要求上机调试，对结果进行分析，并打印出程序及结果）。
6.编写设计计算说明书。
四工位专用机床的刀具进给机构和工作台转位机构设计
四工位专用机床的刀具进给机构和工作台转位机构设计刀具进给机构主要负责将切削刃具准确地进给到工件的加工点上。
该机构需要具备以下特点：1.精确的进给控制：刀具进给机构需要能够精确地控制刀具的进给速度和进给量。
可以采用伺服电机与编码器相结合的方式，通过闭环控制实现精确的进给控制。
2.切削力的平衡：刀具进给机构需要能够平衡切削力，保持稳定的切削过程。
可以采用液压缸或气缸来提供切削力的平衡，同时可以根据加工工件的不同需求进行切削力的调节。
3.刀具夹持和切削深度调节：刀具进给机构需要能够可靠地夹持刀具，并且可以根据加工的需要进行切削深度的调节。
可以采用夹具夹持和螺母调整的方式，实现刀具的夹持和切削深度的调节。
4.快速进给和快速退刀：为了提高加工效率，刀具进给机构需要具备快速进给和快速退刀的功能。
可以采用伺服电机和滚珠丝杠等结构，实现快速的刀具进给和退刀。
工作台转位机构主要负责将工件从一个工作位转移到另一个工作位上。
该机构需要具备以下特点：1.稳定的转位控制：工作台转位机构需要能够稳定地控制工作台的转位动作。
可以采用伺服电机和行星齿轮等结构，实现稳定的转位控制。
2.高精度的定位：工作台转位机构需要能够精确地将工作台定位到目标位置。
可以采用编码器和位置传感器等装置，通过闭环控制实现高精度的定位。
3.快速转位：为了提高加工效率，工作台转位机构需要具备快速转位的功能。
可以采用伺服电机和行星齿轮等结构，实现快速转位。
4.可靠的固定装置：工作台转位机构需要具备可靠的固定装置，以确保工作台在转位过程中的稳定性和安全性。
可以采用气囊、液压装置或机械锁定装置等方式，实现可靠的固定。
综上所述，四工位专用机床的刀具进给机构和工作台转位机构需要具备精确的进给控制、平衡的切削力、可靠的刀具夹持和切削深度调节、快速进给和退刀等特点。
同时，工作台转位机构需要具备稳定的转位控制、高精度的定位、快速转位和可靠的固定装置等特点。
通过合理的设计和优化，可以提高四工位专用机床的加工效率和精确度。
四工位专用机床机械原理课程设计
目录一．功能分解和运动分析 (2)二．执行机构选型 (4)三．传动机构选型 (5)四．机械整体运动方案的选择 (7)五．机械运动方案简图 (10)六．机械运动方案的计算 (11)七．仿真运动及图表分析 (15)八．课程设计小结 (17)九．参考文献 (18)一、功能分解和运动分析1.功能分解通过对设计任务的了解，可以看出，四工位专用机床的加工部分可以分为如下几个工艺动作:1)安装工作台的间歇转动。
2)安装刀具的主轴箱应按要求进行静止、快进、进给、快退的工艺动作。
3)刀具转动。
画出四工位专用机床的动作要求图。
其中4位置为铰孔位置，1位置为装卸工件，2位置为钻孔位置，3位置为扩孔位置。
如表1所示根据工艺动作推出其工作循环为：表1 四工位专用机床功能图同时得到四工位专用机床的树状功能图（如下图）该专用要求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。
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工作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。
2.运动分析通过合适的减速机构以及轮系机构，使工作台进行每次旋转90°的间歇运动。
1.电动机作为驱动，通过减速器与其他轮系传动将符合要求的转速传递给工作回转台上的间歇机构，使其间歇转动。
2.在间歇机构开始一次循环时，安装并夹紧工件，间歇机构从0°转至90°。
3.间歇机构从 90°转至 180°，主轴箱完成一次工作循环（快进、刀具匀速送进和快退）。
4.间歇机构从180° 转至 270° ，主轴箱完成一次工作循环（快进、刀具匀速送进和快退）。
5.间歇机构从 270° 转至 360° ，主轴箱完成一次工作循环（快进、刀具匀速和快退），并将加工好的工件取下。
表2 四工位专用机床执行机构的运动循环图说明：上图表明了工作台和主轴箱配合运动，主轴箱快速进刀60mm 用时2s ，匀速进刀60mm 用时30s ，快速回程120mm 用时16s 。
四工位专用机床机械原理课程设计.
四工位专用机床机械原理课程设计.
四工位专用机床机械原理课程设计是针对工业制造现代化、机床技术的发展，旨在培养学生具备能够熟练操作多工位机床的基本技能和技能理论知识的高等教育项目，也是当今社会、产业发展过程中，改革开放和市场经济调节机制下，实施机械加工技术建设的重要组成部分。
本课程将介绍四工位专用机床的机械原理，明确四工位专用机床的工作方式，包括用力学原理计算机床运行性能、合理安排设计机床结构及其各部件的尺寸和功能，熟悉四工位专用机床零件的设计、制造技术要求，进行局部和整体安全检查，并就液压、气动元件的安装及保养工作，指导学生熟悉操作维护规程。
在上述内容的基础上，课程还将对学生进行必要的知识练习，涉及绘图分析、机床结构安全性评价等内容，学生借助计算机进行课程训练，参观实际机床生产制造现场，以增加他们的实践能力。
同时，老师还将根据学生的不同情况，设计有效的练习程序来帮助学生理解四工位专用机床的机械原理。
通过上述课程，原理以及练习设计，学生将掌握四工位专用机床的机械原理，掌握设计和操作该机床的技能，能熟练操作多功能机床，以达到最大程度的工作性能和效率。
四工位专用机床课程设计
四工位专用机床课程设计一、引言四工位专用机床是一种高效率、高精度的机床，广泛应用于汽车、航空、船舶等行业。
本文将介绍四工位专用机床的课程设计，包括设计背景、设计目标、设计内容和实施步骤等方面。
二、设计背景随着制造业的发展，对机床的要求越来越高。
传统的单工位机床已经不能满足生产需求，需要多工位机床来提高生产效率。
四工位专用机床是一种常见的多工位机床，具有高效率、高精度等优点，在生产中被广泛应用。
三、设计目标本次课程设计旨在培养学生掌握四工位专用机床的基本原理和操作技能，提高学生对制造业发展趋势的了解和应对能力。
四、设计内容1. 课程设置本次课程设置为理论教学和实践操作相结合。
理论教学主要包括四工位专用机床的结构原理、操作流程和维护保养等方面；实践操作主要包括使用四工位专用机床进行零件加工和调试等方面。
2. 实践操作实践操作分为两个阶段：零件加工和调试。
零件加工阶段主要包括对给定图纸进行加工，包括车削、铣削、钻孔等操作；调试阶段主要包括对机床进行调试，包括刀具调整、夹具调整等操作。
3. 实验报告学生需要完成实验报告，包括课程设计的目的、原理和实验过程等方面。
五、实施步骤1. 确定课程设计计划，包括理论教学和实践操作的时间安排。
2. 准备四工位专用机床和相关工具材料。
3. 进行理论教学，讲解四工位专用机床的结构原理、操作流程和维护保养等方面。
4. 进行实践操作，分别进行零件加工和调试两个阶段。
5. 学生完成实验报告并提交。
六、总结通过本次课程设计，学生能够掌握四工位专用机床的基本原理和操作技能，并了解制造业发展趋势。
同时，本次课程设计也为学生提供了一个锻炼自己动手能力和团队协作能力的机会。
新疆大学机械原理课程设计《四工位专用机床的刀具进给机构和工作台转位机构设计》
机械工程学院机械原理课程设计姓名：麦麦提敏。
图尔荪学号：班级：机械09-2班指导老师：穆塔里夫2012年6月新疆大学《机械原理课程设计》任务书班级: 机械09-2 姓名: 麦麦提敏。
图尔荪课程设计题目: 四工位加工机床的刀具进给系统和工作台转位系统设计课程设计完成内容:设计说明书一份(主要包括:运动方案设计、方案的决策与尺度综合、必要的机构运动分析和相关的机构运动简图)发题日期: 2012 年6 月24 日完成日期: 2012 年7 月2 日指导教师: 穆塔里夫机械原理课程设计说明书一、设计题目：四工位专用机床。
二、四工位专用机床的功能和设计要求：1、功能：所谓四工位即四个工位能够同时做相应的工作，四工位专用机床在小型制造车间里可完成工件的连续生产，提高了生产效率。
在这里，四工位机床要求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，一个工件经过在四个工位上的依次作业，即完成了这个工件的加工，循环进行，加快了工件的生产速度，提高了工件的加工效率。
2、设计要求：1)四工位专用机床中，回转台的旋转运动与刀具的进给运动之间一下要配合后，时间上的要求极其严格。
从而速度要求也要合理。
如果刀具在工件加工时，回转台已开始转动，必发生折刀。
相反，如果刀具尚未到达工件，即工件未加工之前，回转台已开始转动，则刀具来不及对工件进行加工，而且刀具在工件加工时，进给速度，运动方向一定要稳定，不然的话，也极容易出现折刀，毁坏工件之类现象。
2)从执行动作上来分，四工位机床共分为三个执行机构，即回转台的回转运动，主轴箱的水平移动，及刀具的旋转运动。
3)考虑到四工位机床应用于小型制造车间，其特点为简洁易维修使用，拆卸，更换零件方便，故采用了手工安装零件，而不采用机器手来安装，后者一般在大规模生产车间采用，而且后者的安装时间相应来说比手工安装应短许多，但会增加成本，在这里有足够的时间(36s)，可供手工安装零件，故无需用机器手。
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机械工程学院机械原
理课程设计
姓名：麦麦提敏。
图尔荪
学号：20092001403
班级：机械09-2班
指导老师：穆塔里夫
2012年6月
新疆大学
《机械原理课程设计》任务书
班级: 机械09-2 姓名: 麦麦提敏。
图尔荪课程设计题目: 四工位加工机床的刀具进给系统和工作台转位系统设计
课程设计完成内容:
设计说明书一份(主要包括:运动方案设计、方案的
决策与尺度综合、必要的机构运动
分析和相关的机构运动简图)
发题日期: 2012 年 6 月 24 日
完成日期: 2012 年 7 月 2 日
指导教师: 穆塔里夫
机械原理课程设计说明书
一、设计题目：
四工位专用机床。
二、四工位专用机床的功能和
设计要求：
1、功能：
所谓四工位即四个工位能够同时做相应的工作，四工位专用机床在小型制造车间里可完成工件的连续生产，提高了生产效率。
在这里，四工位机床要求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，一个工件经过在四个工位上的依次作业，即完成了这个工件的加工，循环进行，加快了工件的生产速度，提高了工件的加工效率。
2、设计要求：
1)四工位专用机床中，回转台的旋转运动与刀具的进给运动之间一下要配合后，时间上的要求极其严格。
从而速度要求也要合理。
如果刀具在工件加工时，回转台已开始转动，必发生折刀。
相反，如果刀具尚未到达工件，即工件未加工之前，回转台已开始转动，则刀具来不及对工件进行加工，而且刀具在工件加工时，进给速度，运动方向一定要稳定，不然的话，也极容易出现折刀，毁坏工件之类现象。
2)从执行动作上来分，四工位机床共分为三个执行机构，即回转台的回转运动，主轴箱的水平移动，及刀具的旋转运动。
3)考虑到四工位机床应用于小型制造车间，其特点为简洁易维修使用，拆卸，更换零件方便，故采用了手工安装零件，而不采用机器手来安装，后者一般在大规模生产车间采用，而且后者的安装时间相应来说比手工安装应短许多，但会增加成本，在这里有足够的时间(36s)，可供手工安装零件，故无需用机器手。
4)四工位专用机床的性能要求和原始数据：
(1)刀具匀速进给加工速度2mm/s。
(2)生产率为每小时约74件。
(3)刀具顶端离开工件表面65mm。
(4)回转及工件行程的平均速度之比为k≥2。
三、功能分析：
四工位专用机床与传统相比提高了工件的加工效率。
它利用四个工位可以在不同的工位上分别完成不同的工序加工，从而增加了单位时间的工件加工数目。
对于本题目，要求在三个工位上完成工件的加工动作，即钻孔，扩孔，铰孔，而在另一个工位上则完成工件的装卸工作，它利用回转台使三个加工工序配合起来，从而完成了一个工件的加工，在回转台转动时，装有刀具的主轴箱进行快进，快退，一旦当回
转台停止了转动，处于静止状态时，则主轴箱进行匀速进给加工。
所以它的执行动作实际上分为三个：
(一)是装有四工位工件的回转台的转动。
(二)是装有由专用电动机带动的三把专用刀具的转动。
(三)是装有内置专用电动机的主轴箱的水平移动。
而最关键的问题是回转台转动和主轴箱水平移动两个执行动作的时序配合。
四工位专用机床的总功能是实现工件的钻孔，绞孔，扩孔，并且在不同的工位上同时进行，提高了加工生产率。
对于一个机械系统来讲，总的功能又是由各功能单元各自的功能共同配合组成，在时间上要协调配合，在空间上要协调配合，在速度上也要协调配合，而在它们共同完成某一个功能时，各功能单元的对应机构的运动也要协调配合，这些都是我们所要考虑的问题。
四、运动转换的基本功能：
四工位机床的工作动力由两个电机驱动，专用电机驱动刀具进行工件加工，动力电机驱动回转台及主轴箱的运动及中间的传动机构，由电机的旋转运动来得到主轴箱的往复移动，故可选择旋转转动的机构来实现，从而将这一分支的运动实现，同时，用该电机的旋转运动又可通过转动
转动间隙转动的机构来实现回转台这一分支功能，这样，两个分支的运动由一个共同的驱动出发，为正确的时序，正确的加工顺序提供了方便性和可能性。
四工位机床的三个执行动作分别是：旋转运动，间隙转动，水平移动。
主轴箱要实现水平移动，并且这个水平移动要有速度的变化，相对来说运动转换要复杂一点。
至于刀具只需要将专用电动电动机的旋转运动降速，而回转台则经减速后加一间隙机构即可实现。
综合考虑以上各功能，最后得到以下的运动转换示意图：
电动机1，n电1
电动机2，n电2
五、机构选型：
对于四工位机床的传动机构来说，两分支功能的时间配合是问题的关键，故而可首先用挂轮架混合轮系来对电机输出的转速进行转换，从转换得到的转速为一齿轮的旋转运动，
对回转台而言，可从这一齿轮得到的转速转换成槽轮间隙运动，回转台也可采用不完全齿轮来实现回转台的间隙运动，但我们考虑到不完全齿轮对特殊的间隙运动要进行特殊的生产，不具有现实性，实际性，故我们采用了槽轮机构来实现回转台的间隙转动。
对于主轴箱的往复进给运动，我们采用了凸轮机构，用柱状凸轮省却了很多机构，简单易行，对于盘式凸轮，则另外需要搭配摆动滑块机构，增加了不稳定度。
具体所选机构及比较如下：。