四工位專用機(jī)床設(shè)計(jì)
四工位專用機(jī)床設(shè)計(jì),四工位,專用,機(jī)床,設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)題目:四工位專用機(jī)床
機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書
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)工件來說,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,最終要求通過分析比較提供最佳方案。一個(gè)方案的優(yōu)劣只有通過系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)來確定。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)型式通過上述設(shè)計(jì)過程也已確定,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)比的分配見參考材料3。
4) 繪制機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案草圖
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),然后進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的尺度計(jì)算,有關(guān)參數(shù)計(jì)算完畢后,選取適當(dāng)?shù)谋壤L制機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡圖(A1)。
5) 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)算方法見參考材料3及機(jī)械原理課本。計(jì)算過程中有無法確定的參數(shù)由指導(dǎo)教師給定。
6) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析
用圖解法對(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(A3)。該項(xiàng)任務(wù)可由方案相同的幾位同學(xué)合作完成,位置點(diǎn)的分配由組長完成。
7) 編寫設(shè)計(jì)說明書
課程設(shè)計(jì)說明書是技術(shù)說明書的一種,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)分析。
設(shè)計(jì)說明書用16K紙張書寫,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、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)說明書的基本素材。
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)通過自學(xué)補(bǔ)充有關(guān)知識(shí)。
3) 推薦參考資料:《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》 鄒慧君主編 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
1
執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型及評(píng)價(jià)
1.5
方案評(píng)價(jià)
0.5
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
1.5
機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案圖繪制
0.5
機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析
1
編寫設(shè)計(jì)說明書
1.5
機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
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。回轉(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) 畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案圖。(A1)
5) 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺度計(jì)算。
6) 編寫設(shè)計(jì)說明書。(用16K紙張,封面用標(biāo)準(zhǔn)格式)
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四工位
專用
機(jī)床
設(shè)計(jì)
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四工位專用機(jī)床設(shè)計(jì),四工位,專用,機(jī)床,設(shè)計(jì)
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