四工位专用机床课程设计说明书超详细

设计任务：

按工艺动作过程拟定机构运动循环图 进行回转台间歇机构，主轴箱道具移动机构的选型，并进行机械运动方案评价和

选择

按选定的电动机和执行机构的运动参数进行机械传动方案的拟定 对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计 在 2 号图纸上画出最终方案的机构运动简图

6 编写设计计算说明书 设计要求：

1 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 工件孔深， 10mm 刀具切出量)，然后快速返回。回

程和工作行程的速比系数 K=2 。

生产率约每小时 60 件。

执行机构能装入机体内。

机械运动方案设计

根据专用机床的工作过程和规律可得其运动循环图如下：

60mm ( 5mm 刀具切入量， 45mm

刀具匀速进给速度 2mm/s ， 工件装、卸时间不超过 10s 。

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。

机械总体结构设计

、原动机构:

原动机选择 丫132S-4 异步电动机，电动机额定功率

P=5.5KW,满载转速

n=1440r/min 。

、传动机构：

传动系统的总传动比为 i=n/n 6,其中 n 6 为圆柱凸轮所在轴的转速，即总传动比 为 1440/1 。 采用涡轮蜗杆减速机构（或 外啮合行星减速轮系）减速 。

虞转卡盘

卡奏B 龙

灵切削 --------- 刀架快遐

o

240

60

°

轮 凸

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头

07.4

°

销 头静 •定Z 夬 位 进

销 拔 转 出 动

O

钻、397.4

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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、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6 0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1440/1 。两种方案的传动比计算，参考主要零部件设计计算。

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。

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:

涡轮蜗杆减速机构

2、外啮合行星齿轮减速器:

采用如图采用渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动，实现传动比:

4

-"3

外啮合行星轮系减速机

3、定轴轮系减速器:

采用如图采用渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动，实现:

主要零部件的设计计算

减速机构设计:

方案一：涡轮蜗杆减速机构

结构图如下:

涡轮蜗杆减速机构

1、蜗杆: m=5mm d=40mm (机械原理，p346,表10-7)

2、涡轮: (d=mz) m=5mm z2=20 d2=100mm 乙=36 d4=180mm

3、齿轮: 此齿轮机构的中心距a=135mm,模数m=5mm，采用标准直齿圆

定轴轮系减速机构

柱齿轮传动，Z5=18,Z 6=36,ha*=1.0,(d=mz,d 5=90mm,d 6=180mm) 4、传动比计算:

方案二：外啮合行星齿轮减速器:

结构图如下:

外啮合行星轮系减速机构

图示乙=10, Z 2=36, Z 3=18, Z 4=21, Z 5=20, Z 6=17, Z 7=14, Z 8=40 传动比计算：i 18 =i 12 i H6 i

78

其中i12= -Z2 /Z1 =-

36/10

i H6 =1/i

6H

所以i H6 二

20% 18

20咒18-21咒

17

又i78=-Z8/Z 7=-

40/12

10 3 12

方案三：定轴轮系减速器 图示 Z i =17, Z 2=51, Z 3=12,乙=60, Z 5=12, z^=12, Z 7=13,

Z 8=52 , Z 9=12, Z io =48 , Z 11=48

传动比计算：咕1 =空空±士4=1440

Z 1 X Z 3 X Z 5 X Z 7 X Z g X Z 10

定轴轮系减速机构

、圆柱凸轮进刀机构设计:

1、运动规律:

刀具运动规律：刀具快速进给60mm ，匀速进给60mm (刀具切入量5mm,

工件孔深45mm,刀具余量10mm ),快速退刀。因为刀具匀速进给的速度为

2mm/s ，由此可得匀速进给的时间为30s ，设快速进给的时间为x ，快速退刀的

时间为y ，又因为其回程和工作的速比系数 K=2，所以可得下列方程:

30+x=2y (1) 30+x+y=60

⑵

因此可以得出如下图所示的刀架运动规律图:

进刀机构的运动有凸轮的廓线来实现，进刀的方向为安装凸轮的轴的轴线方

向，根据运动的特性，凸轮选择圆柱凸轮，按照运动规律设计其廓线如下:

(1)(2)两个方程联立可以得出，x=10s

y=20s

快进 匀速

60 °

240 °

2、凸轮廓线设计:

刀架运动规律图