四工位專用機(jī)床設(shè)計(jì),四工位,專用,機(jī)床,設(shè)計(jì) 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)（一） （設(shè)計(jì)題目：四工位專用機(jī)床） 1. 孔的典型加工工藝及刀具 孔的加工包括從實(shí)體材料上加工孔和對(duì)已有孔進(jìn)行加工兩大類。麻花鉆是在實(shí)體材料上加工孔的常用刀具，加工精度較低。擴(kuò)孔鉆和鉸刀是用于對(duì)已有孔進(jìn)行加工的刀具。擴(kuò)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(zhì)量較好，一般能達(dá)IT10—11級(jí)精度。鉸刀是提高被加工孔質(zhì)量的半精加工或精加工刀具，切削時(shí)加工余量更小，刀齒數(shù)目更多，加工后孔的精度最高可達(dá)IT8。 圖1 孔加工刀具示意圖 2. 四工位專用機(jī)床工作原理及外形尺寸 專用機(jī)床旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)有四個(gè)工作位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（如圖2所示），分別對(duì)應(yīng)工件的裝卸、鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔。主軸箱上裝有三把刀具，對(duì)應(yīng)于工位Ⅱ的位置裝鉆頭，Ⅲ的位置裝擴(kuò)孔鉆，Ⅳ的位置裝鉸刀。刀具由專用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)繞其自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸箱每向左移動(dòng)送進(jìn)一次，在四個(gè)工位上分別完成相應(yīng)的裝卸工件、鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔工作。當(dāng)主軸箱右移（退回）到刀具離開(kāi)工件后，工作臺(tái)回轉(zhuǎn)90o，然后主軸箱再次左移，這時(shí)，對(duì)其中每一個(gè)工件來(lái)說(shuō)，它進(jìn)入了下一個(gè)工位的加工，依次循環(huán)四次，一個(gè)工件就完成裝、鉆、擴(kuò)、鉸、卸等工序。由于主軸箱往復(fù)一次，在四個(gè)工位上同時(shí)進(jìn)行工作，所以每次就有一個(gè)工件完成上述全部工序。 機(jī)床外形可參考圖2，外形總體尺寸可用于檢查所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)能否裝入機(jī)體內(nèi)部。 圖2 專用機(jī)床外形及尺寸 3. 設(shè)計(jì)步驟 1） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型 根據(jù)專用機(jī)床的功能要求，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)做單向間歇運(yùn)動(dòng)，主軸箱做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)單向間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)等，實(shí)現(xiàn)主軸箱往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等。上述機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、工作原理及特點(diǎn)見(jiàn)參考材料1、2 。機(jī)構(gòu)選型應(yīng)遵循以下原則。 表1 選用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原則與方法 2） 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià) 　　對(duì)上述兩執(zhí)行機(jī)構(gòu)，做其形態(tài)學(xué)矩陣，可得到為數(shù)眾多的方案。 工作臺(tái) 棘輪 槽輪 凸輪 不完全齒輪 主軸箱 連桿 凸輪 凸輪—連桿 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的擬定，最終要求通過(guò)分析比較提供最佳方案。一個(gè)方案的優(yōu)劣只有通過(guò)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)來(lái)確定。從機(jī)構(gòu)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)價(jià)要求看，主要應(yīng)滿足五個(gè)方面的性能指標(biāo)，具體見(jiàn)表2。 表2 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià)指標(biāo) 性能指標(biāo) 具體內(nèi)容 機(jī)構(gòu)的功能 1）運(yùn)動(dòng)規(guī)律的型式；2）傳動(dòng)精度高低 機(jī)構(gòu)的工作性能 1）應(yīng)用范圍；2）可調(diào)性；3）運(yùn)轉(zhuǎn)速度；4）承載能力 機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性能 1）加速度峰值；2）噪聲；3）耐磨性；4）可靠性 經(jīng)濟(jì)性 1）制造難易；2）制造誤差敏感度；3）調(diào)整方便性；4）能耗大小 結(jié)構(gòu)緊湊 1）尺寸；2）重量；3）結(jié)構(gòu)復(fù)雜性 目前常用的評(píng)價(jià)方法很多，如系統(tǒng)工程評(píng)價(jià)法、模糊綜合評(píng)價(jià)法等。本次課程設(shè)計(jì)中機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià)采用定性評(píng)價(jià)法，由指導(dǎo)教師組織學(xué)生集體完成。 3） 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu) 機(jī)械系統(tǒng)通常由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制操作部件組成。原動(dòng)機(jī)是機(jī)械系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)部分，其類型及規(guī)格已選定，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)型式通過(guò)上述設(shè)計(jì)過(guò)程也已確定，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。傳動(dòng)系統(tǒng)是把原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)的裝置，四工位專用機(jī)床中，傳動(dòng)系統(tǒng)將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)并列傳遞到兩執(zhí)行機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)類型的選擇及傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的分配見(jiàn)參考材料4. 3）。 4） 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺度計(jì)算 根據(jù)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案示意圖，對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺度計(jì)算，具體計(jì)算方法見(jiàn)參考材料4. 3）。 5） 繪制機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案圖 根據(jù)已選定的執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式及傳動(dòng)系統(tǒng)的類型，繪制專用機(jī)床機(jī)械運(yùn)動(dòng)示意圖（草圖），然后繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖，有關(guān)參數(shù)計(jì)算完畢后，選取適當(dāng)?shù)谋壤肬G繪制機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案三維圖。 6） 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真 用UG運(yùn)動(dòng)仿真學(xué)對(duì)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)或主軸箱往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，繪制從動(dòng)件位移、速度、加速度曲線圖。 7） 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)是技術(shù)說(shuō)明書(shū)的一種，是對(duì)課程設(shè)計(jì)的總結(jié)。主要內(nèi)容包括：課程設(shè)計(jì)題目簡(jiǎn)介（四工位專用機(jī)床的功能及設(shè)計(jì)要求）、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型及評(píng)價(jià)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖的繪制、機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)尺度計(jì)算、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真分析圖片、設(shè)計(jì)感想等。 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)用B5紙張打印，之后按以下順序縱向裝訂成冊(cè)：封面（由指導(dǎo)教師提供統(tǒng)一格式）、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、摘要、目錄、正文、參考文獻(xiàn)。 4. 注意事項(xiàng) 1） 每位同學(xué)接到課程設(shè)計(jì)題目后最好準(zhǔn)備一個(gè)專用筆記本，把在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中查閱、摘錄的資料，初步的計(jì)算以及構(gòu)思的草圖都記錄在案，這些材料是整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的基本素材。 2） 課程設(shè)計(jì)中所需知識(shí)可能超出《機(jī)械原理》課程課堂講述的基本內(nèi)容，同學(xué)應(yīng)通過(guò)自學(xué)補(bǔ)充有關(guān)知識(shí)。 3） 推薦參考資料： （1）.《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》 裘建新主編 高等教育出版社。 （2）.《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》 牛鳴岐等主編 重慶大學(xué)出版社。 （3）.《機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)》 孔凌嘉等主編 北京理工大學(xué)出版社。 （4）.《機(jī)械原理》課本 張春林主編 高等教育出版社。 （5）.《機(jī)械設(shè)計(jì)》課本 譚慶昌 趙洪志主編 高等教育出版社。 4） 建議設(shè)計(jì)進(jìn)度 設(shè)計(jì)任務(wù) 所需時(shí)間（天） 準(zhǔn)備及熟悉題目 2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型及評(píng)價(jià) 2 方案評(píng)價(jià) 1 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 2 機(jī)械系統(tǒng)尺度計(jì)算 3 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案圖繪制 5 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真 2 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 合計(jì) 20 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（一） 1. 設(shè)計(jì)題目：四工位專用機(jī)床 2. 工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程 四工位專用機(jī)床是在四個(gè)工位上分別完成工件的裝卸、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔工作的專用加工設(shè)備。機(jī)床的執(zhí)行動(dòng)作有兩個(gè)：一是裝有工件的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)；二是裝有三把專用刀具的主軸箱的往復(fù)移動(dòng)（刀具的轉(zhuǎn)動(dòng)由專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)）。兩個(gè)執(zhí)行動(dòng)作由同一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作臺(tái)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)和主軸箱往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)按動(dòng)作時(shí)間順序分支并列，組合成一個(gè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。 3. 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 1） 刀具頂端離開(kāi)工作表面65mm，快速移動(dòng)送進(jìn)60mm后，再勻速送進(jìn)60mm（包括５mm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(jìn)程的平均速度之比K=2。 2） 刀具勻速進(jìn)給速度為2mm/s，工件裝卸時(shí)間不超過(guò)10s。 3） 機(jī)床生產(chǎn)率每小時(shí)約60件。 4） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能裝入機(jī)體內(nèi)。 5） 傳動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)為交流異步電動(dòng)機(jī)，功率1.5Kw，轉(zhuǎn)速960r/min。 4. 設(shè)計(jì)方案提示 1） 回轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，可采用槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 2） 主軸箱的往復(fù)移動(dòng)，可采用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)、移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)、凸輪－連桿機(jī)構(gòu)、平面連桿機(jī)構(gòu)等。 3） 由生產(chǎn)率可求出一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)所需時(shí)間T=60s，刀具勻速送進(jìn)60mm所需時(shí)間t勻=30s，刀具其余移動(dòng)（包括快速送進(jìn)60mm，快速返回120mm）共需30s?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)靜止時(shí)間為40s，因此足夠工件裝卸所需時(shí)間。 5. 設(shè)計(jì)任務(wù) 1） 按工藝動(dòng)作過(guò)程擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖； 2） 進(jìn)行回轉(zhuǎn)臺(tái)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、主軸箱刀具移動(dòng)機(jī)構(gòu)的選型。并進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià)和選擇； 3） 根據(jù)電機(jī)參數(shù)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行傳動(dòng)方案的擬訂； 4） 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺度計(jì)算； 5） 畫(huà)出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案圖并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真； 6） 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。（用B5紙張，封面用標(biāo)準(zhǔn)格式） 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)包括以下內(nèi)容： 1. 功能分解；2. 原始數(shù)據(jù)及計(jì)算；3. 簡(jiǎn)述方案設(shè)計(jì)思路及討論、改進(jìn)； 4. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟或分析計(jì)算過(guò)程。5. 對(duì)所設(shè)計(jì)的結(jié)果分析討論6. 感想與建議。