鎖梁自動成型機切削機構(gòu)

1、鎖梁自動成型機切削機構(gòu)作者:日期:機械原理課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：鎖梁自動成型機床切削機構(gòu)機電工程學院設(shè)計者指導(dǎo)老師:2010年12月30日目錄第一部分機構(gòu)設(shè)計一、鎖梁自動成型機床切削機構(gòu)的功能與設(shè)計要求 2二、工作原理圖及其解釋 3三、功能分解 3四、執(zhí)行機構(gòu)的比較與選擇 4五、選定各個功能的執(zhí)行機構(gòu) 9六、繪制機構(gòu)系統(tǒng)運動轉(zhuǎn)換功能圖 9七、機械系統(tǒng)運動方案簡圖 10八、根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖 11第二部分機構(gòu)尺寸計算與設(shè)定一、送料機構(gòu)的尺寸計算 13二、夾緊機構(gòu)尺寸計算 13三、進給機構(gòu)尺寸計算 14四、傳動機構(gòu)的選擇 15五、總體安裝尺寸 17附錄參考文獻 18心得體會

2、 18-17 -第一部分機構(gòu)設(shè)計一、鎖梁自動成型機床切削機構(gòu)的功能與設(shè)計要求圖 1-1.1圖1-1.1所示為掛鎖的一個零件，稱為“鎖梁”。鎖梁自動成型機床切削機構(gòu)的功能是將材料切削加工成扳彎前“鎖梁”。設(shè)計要求和參數(shù)為： “鎖梁”的形狀如圖1-1.1所示；連續(xù)自動生產(chǎn)；生產(chǎn)能力為10件/min;加工質(zhì)量要達到規(guī)定的技術(shù)要求； 機械系統(tǒng)運動方案應(yīng)力求簡單，可靠； 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書選擇第八題目數(shù)據(jù)；、工作原理圖及其解釋9圖 1-2.1切削加工原理如上圖：送料夾持器1將工件7送到切削加工工位。彈簧夾頭的錐套 6移動，使夾緊爪5將工件7夾緊，送料夾持器1即返回。圓錐凸輪2移動，使與切槽刀桿和 切斷刀桿相

3、聯(lián)的擺桿 3擺動，開始進刀，由于刀盤4的旋轉(zhuǎn)運動，使工件被切出圓槽，圓頭 和最后切斷。圓錐凸輪 2返回，擺動刀桿退刀，彈簧夾頭松開工件，待送料夾持器1第二次進刀時，將已切削成型的工件推出工位三、功能分解為了實現(xiàn)將工件切削加工成圖1-1.1的形狀，可將總功能分解為如下分功能：送料功能；材料夾緊功能；材料切削功能。其功能邏輯圖如1-3.1所示圖 1-3.1四、執(zhí)行機構(gòu)的比較與選擇切削材料時的送料功能工件送料功能需要采用往復(fù)移動機構(gòu)來實現(xiàn)，下面選用幾個備選方案來實現(xiàn)。1）偏置曲柄滑塊機構(gòu)圖 1-4.1功能：將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為往復(fù)移動偏置曲柄機構(gòu)：3個可動構(gòu)件4個低副1個自由度。結(jié)構(gòu)和工作原理:如圖1-

4、4.1所示的曲柄滑塊機構(gòu)中，滑塊的導(dǎo)路沒有通過了曲柄的回轉(zhuǎn)中心，稱為偏置曲柄滑塊機構(gòu)。當曲柄轉(zhuǎn)動時，通過連桿使滑塊實現(xiàn)往復(fù)移動，即可實現(xiàn)送料功能。2) 六桿機構(gòu)圖 1-4.2功能：用于將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成有急進慢回特性的往復(fù)移動。結(jié)構(gòu)和工作原理：如圖1-4.2所示的六桿機構(gòu)是由1-2-3-6組成的曲柄導(dǎo)桿機構(gòu)和連桿4,滑塊5串聯(lián)成的。當曲柄1等速轉(zhuǎn)動時，從動件 3變速往復(fù)擺動，該機構(gòu)可在曲柄1長度一定的情況下，使從動件5獲得較大的行程。從動件5的往復(fù)移動，可實現(xiàn)其送料功能。根據(jù)以上兩種方案知，偏置曲柄滑塊機構(gòu)由于偏心距的限制，使得壓力角過大，且送料行程較小，不能很好的滿足送料的要求。而六桿機構(gòu)通過

5、導(dǎo)桿 3和連桿4可以調(diào)整送料壓力角和送料行程，從而獲得較合適的壓力角和送料行程，故選擇如圖1-4.2所示的六桿機構(gòu)作為最終送料機構(gòu)。六桿機構(gòu)：5個可動構(gòu)件7個彳氐副1個自由度。切削材料時的夾緊功能通過凸輪實現(xiàn)夾緊管左右移動使彈簧夾頭夾緊工件。用彈簧夾頭進行夾緊， 彈簧夾頭的材料是蟀火過的鋼套， 起夾爪有彈性，夾爪外部成錐體，在彈簧夾頭的外面有一具有內(nèi)錐的 夾緊管，當夾緊管左右移動時， 利用夾緊管與彈簧夾頭的錐面實現(xiàn)夾緊與松開，夾緊管的左右移動由凸輪機構(gòu)實現(xiàn)。卜面選用幾個備選方案來實現(xiàn)O 1)六桿機構(gòu)圖 1-4.3功能：本機構(gòu)是把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為有急回運動的往復(fù)運動的機構(gòu)。結(jié)構(gòu)和工作原理：如圖1-

6、4.3所示，當曲柄 AB等速轉(zhuǎn)動時，從動桿 BCDEF往復(fù)擺動, 在架上前面的彈簧夾頭部分，實現(xiàn)夾緊。2) 凸輪機構(gòu)+連桿機構(gòu)功能：通過凸輪的轉(zhuǎn)動，通過連桿機構(gòu)使得夾持器實現(xiàn)間歇往復(fù)運動。 六桿機構(gòu)結(jié)構(gòu)和工作原理：如圖1-4.4所示，當凸輪7轉(zhuǎn)動時，通過直動推桿 5推動擺桿2帶動夾持器1做間歇往復(fù)運動。從而實現(xiàn)夾緊功能。圖 1-4.4根據(jù)以上2種可執(zhí)行方案，經(jīng)過對他們進行比較可得，雖然以上幾種方案都達到了運動 的要求，不過，考慮到其結(jié)構(gòu)的工藝性及制造方便性，選用凸輪+連桿機構(gòu)較為合適，并較為可靠，結(jié)構(gòu)也較為簡單，有平穩(wěn)的運動特性。切削時的進給功能通過刀具的繞工件旋轉(zhuǎn)和刀具的橫向切削進給運動實現(xiàn)

7、飛刀切削。由于采用飛刀切槽， 刀具不僅要繞工件旋轉(zhuǎn)， 同時還要作橫向切削進給運動。為了使結(jié)構(gòu)簡單，當橫向進給運動行程不大時，可以用弧線運動代替， 弧線進給運動是間歇往復(fù)回轉(zhuǎn)運動如圖，回轉(zhuǎn)刀架上安裝有能繞回轉(zhuǎn)刀架作相對轉(zhuǎn)動的切槽刀桿和切斷刀桿，刀桿一端與錐套組成高副聯(lián)接。錐套與回轉(zhuǎn)刀架為鍵聯(lián)接，可相對回轉(zhuǎn)刀架作軸向移動。加工時，錐套與回轉(zhuǎn)刀架一起旋轉(zhuǎn)，同時由凸輪機構(gòu)試其作相對刀架的軸向移動，此時錐套與刀桿組成的高副使刀桿擺動，從而實現(xiàn)切槽和切斷功能。卜面選用幾個備選方案來實現(xiàn)o1）凸輪+連桿機構(gòu)（如圖1-4.5 ）凸輪連桿機構(gòu)：6個可動構(gòu)件6個低副2個局部自由度3個高副1個自由度圖 1-4.5功

8、能：將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為刀架的間歇往復(fù)移動，從而實現(xiàn)刀架的進給功能。結(jié)構(gòu)和工作原理：如圖1-4.5所示，凸輪的旋轉(zhuǎn)運動，通過推桿帶動滑塊的水平移 動，滑塊再通過連桿使得豎直桿左右擺動，從而使得刀架間歇往復(fù)移動，實現(xiàn)刀架的進給功能。此機構(gòu)中，滑塊處的摩擦較大，易造成機構(gòu)磨損，且豎直擺桿與凸輪沒有任何的封閉， 使得刀架的往復(fù)移動不易實現(xiàn)。2）凸輪圖 1-4.6功能：將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為刀架的間歇往復(fù)移動，從而實現(xiàn)刀架的進給功能。結(jié)構(gòu)和工作原理：如圖1-4.6所示，凸輪7的旋轉(zhuǎn)運動，帶動推桿5的水平移動，通過滾子4推動豎直桿2擺動，從而使得刀架間歇往復(fù)移動，實現(xiàn)刀架的進給功能。其中，推桿5上的兩個滾子有效地

9、減小了系統(tǒng)摩擦， 改善了機構(gòu)的傳遞性能，使得機構(gòu) 的傳遞效率大大的提高，彈簧 6的使用使得豎直桿 2與凸輪形成力封閉，保證了豎直桿 2 的往復(fù)間歇擺動。使本機構(gòu)具有良好的動力性能。綜上所述，經(jīng)比較可知，圖 1-4.6所示的（凸輪+連桿機構(gòu)）傳遞性能好，磨損較小， 且豎直桿與凸輪通過彈簧形成力封閉，可保證刀架的間歇往復(fù)運動。五、選定各個功能的執(zhí)行機構(gòu)送料功能：選用六桿機卞勾,如圖1-4.2所示。夾緊功能：選用凸輪機構(gòu)+連桿機構(gòu)，如圖1-4.4所示。機構(gòu)簡單，穩(wěn)定，具有間歇特 性。進給功能：選用凸輪+連桿機構(gòu)，如圖1-4.6。機構(gòu)穩(wěn)定，運動具有確定性。六、繪制機構(gòu)系統(tǒng)運動轉(zhuǎn)換功能圖1）根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件

10、的運動形式，繪制機械系統(tǒng)運動轉(zhuǎn)換功能圖如圖1-4.7所示。進給裝置間殷桂復(fù)移頊圖 1-4.72）形態(tài)學矩陣法創(chuàng)建機構(gòu)運動方案根據(jù)機械系統(tǒng)運動轉(zhuǎn)換功能圖可構(gòu)成形態(tài)學矩陣，由下表所示的形態(tài)學矩陣可求出鎖梁自動成型切削系統(tǒng)的運動方案數(shù)為：N = 3X3X3X3X3= 243功能無分解（匹配機構(gòu)J功能元避逸】城建2送料機構(gòu)無間 歌往復(fù)將幼央緊套的間 歌往復(fù)蘆動進給峰套眄間 歌往復(fù)福動期桿傳勘皆輪存劫吉輪傳動帶傳動四桿機構(gòu)導(dǎo)桿機構(gòu)連桿機構(gòu)西輪機枸連桿機枸+凸輪機枸輪機藥，透桿機構(gòu)凸輪機枸 遜桿機徜可由給定的條件，各機構(gòu)的相容性，各機構(gòu)的空間布置，類似產(chǎn)品的借鑒和設(shè)計者的經(jīng) 驗等，從中選出若干個較為實際可

11、行的方案，然后從選出的若干個方案中用評價方法選出最優(yōu)方案。七、機械系統(tǒng)運動方案簡圖如圖1-4.8所示為機械系統(tǒng)運動方案運動簡圖。電機 1通過皮帶輪傳到 2, 2通過軸3 傳到蝸桿4,蝸桿4帶動渦輪5轉(zhuǎn)動，從而帶動曲柄 6,夾緊凸輪7進給凸輪8以相同角速 度轉(zhuǎn)動，曲柄6通過，t塊9,導(dǎo)桿13,連桿14,將曲柄的勻速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為送料器15的往復(fù)運動；夾緊凸輪 7通過滾子10,推桿20,滾子21,擺桿22將凸輪的勻速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為夾緊 套23的間歇往復(fù)運動；進給凸輪 8通過滾子11,推桿12,滾子16,擺桿17將凸輪的勻速 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為進給裝置的間歇往復(fù)運動。其中，彈簧19和彈簧24使擺桿17和擺桿22與對

12、應(yīng)的凸輪形成力封閉，使擺桿17和擺桿22能夠進行往復(fù)間歇擺動。曲柄6,滑塊9,導(dǎo)桿13,連桿14,滑塊15構(gòu)成送料機構(gòu)；凸輪 7,滾子10,推桿20, 滾子21,擺桿22,夾緊套23,彈簧24構(gòu)成夾緊機構(gòu)；凸輪 8,滾子11,推桿12,滾子16, 擺桿17,錐套18,彈簧19構(gòu)成進給機構(gòu)?？臻g擺放位置在圖中沒有表示出來。夾緊凸輪7和進給凸輪8,渦輪5,曲柄6在同一軸上，空間擺放位置一致。圖 1-4.8八、根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖執(zhí)行階段運動階段運動時間（s）分配轉(zhuǎn)角（。）送料2.00s120°送料階段回程4.00s240°初始1.53s95°夾緊階

13、段上升1.30s75°夾緊2.17s130°回程1.00s60°初始3.67s220°切削階段上升1.08s65°遠休0.25s15°回程1.00s60°圖 1-4.9如圖1-4.9所示,送料:進程0° - 120回程120°-360夾緊：近休355° -90 °推程90 °遠休 165 ° -295 °回程295進給：近休320° -180 °推程180°遠休 245° -260 °回程260°

14、-165°-245-320-355 °第二部分機構(gòu)尺寸計算與設(shè)定一、送料機構(gòu)的尺寸計算如圖2-1.1所示，根據(jù)工件長度 L=250mm可確定滑塊行程為 250mm為滿足送 料時有快進慢退特性，采用以上六桿機構(gòu)，取曲柄1的極位夾角為60。，則導(dǎo)桿3長250mm 曲柄長為50mm為使送料最大壓力角為合適值30° ,取DE垂直距離為45mm則連桿4長為90mm計算可得出 導(dǎo)桿3的擺動角度為60° ,曲柄導(dǎo)桿機構(gòu)的壓力角恒為0° ,傳動角恒為90 。；送料機構(gòu)的最大壓力角為30。，最小傳動角為 60。二、夾緊機構(gòu)尺寸計算圖 2-1.2如圖2-1.2所示

15、，夾緊機構(gòu)采用的是凸輪連桿機構(gòu)。這里的推桿5與凸輪中心相對， 偏心距為0,支點3位于加緊套與推桿 5豎直距離的中點處，以保證推桿5的移動距離與夾緊套的移動距離相等。而推桿5和擺桿2的長度根據(jù)實際裝配要求確定，只要滿足其推程確定就可以了，所以這里只要確定凸輪，設(shè)計凸輪尺寸見第三部分計算機調(diào)試機構(gòu)中的凸輪形狀運動調(diào)試。三、進給機構(gòu)尺寸計算圖 2-1.3如圖2-1.3所示，進給機構(gòu)采用的是凸輪連桿機構(gòu)。這里的推桿5與凸輪中心相對， 偏心距為0,支點3位于錐套與推桿5豎直距離的2/3處，以保證錐套進給距離是推桿5移動距離的兩倍。而推桿5和擺桿2的長度根據(jù)實際裝配要求確定，只要滿足其推程確定就可以了，所

16、以這里只要確定凸輪，設(shè)計凸輪尺寸見第三部分計算機調(diào)試機構(gòu)中的凸輪形狀運動調(diào) 試。四、傳動機構(gòu)的選擇機械系統(tǒng)中的傳動機構(gòu)是把原動機輸出的機械能傳遞給執(zhí)行機構(gòu)并實現(xiàn)能量的分配、轉(zhuǎn)速的改變及運動形式的改變的中間裝置。 傳動機構(gòu)最常見的有齒輪傳動、 帶傳動、蝸桿傳動 等。他們的特點如表 1:由上述幾種主要的傳動裝置相互比較可知，由于傳動比較大，故選擇渦輪蝸桿傳動，第一級傳動選擇帶傳動，可對電動機起到過載保護的作用。其傳動路線為：轉(zhuǎn)速為700r/min的電動機經(jīng)皮帶傳動傳至軸 2,軸2帶動蝸桿轉(zhuǎn)動，然后 通過渦輪將運動傳遞到工作軸 3,即帶動軸3上的夾緊凸輪，進給凸輪，送料曲 柄同步轉(zhuǎn)動。進而實現(xiàn)送料，

17、夾緊，進給的功能。由于生產(chǎn)率為10件/分，而電動機的轉(zhuǎn)速為 700r/min ,則i = n 4/ n 電=10/700=1/70一級減速（皮帶減速）i 1 = 130/260二級減速（渦輪蝸桿）i 2= 1/35i = i 兇2 = 130/260 x 1/35=1/70如圖2-1.4所示，蝸桿為單頭，左旋。渦輪也為左旋，35齒，m=6電動機皮帶輪直徑為130mm與蝸桿同軸的皮帶輪直徑為 260mm特點壽命應(yīng)用齒 輪 傳 動承載能力和速度范圍大；傳動比 恒定，采用衛(wèi)星傳動可救得很大 傳動比，外廓尺寸小，工作可靠， 效率高。制造和安裝精度要求身， 精度低時，運轉(zhuǎn)有噪音；無過載 保護作用取決于齒

18、輪 材料的接觸 和彎曲疲勞 強度以及抗 膠合與抗磨 損能力金屬切削機床、汽 車、起重運輸機 械、冶金礦山機械 以及儀器等蝸 桿 傳 動結(jié)構(gòu)緊湊，單級傳動能得到很大 的傳動比；傳動平穩(wěn)，無噪音； 可制成自鎖機構(gòu)；傳動比大、滑 動速度低時效率低；中、高速傳 動需用印貝的減磨材料；制造相 度要求高，刀具費用貴。制造精確，潤 滑良好，壽命 較長；低速傳 動，磨損顯著金屬切削機床（特 別是分度機構(gòu)）、 起重機、冶金礦山 機械、焊接轉(zhuǎn)胎等帶 傳 動軸間距范圍大，工作平穩(wěn)，噪音 小，能緩和沖擊，吸收振動；摩 擦型帶傳動有過載保護作用；結(jié) 構(gòu)簡單，成本低，安裝要求小局； 外廓尺寸較大；摩擦型帶有滑動， 不能附

19、十分度鏈；由于帶的摩擦 起電，不宜用于易燃易爆的地方； 軸和軸承上的作用力很大，帶的 壽命較短帶輪直徑大， 帶的壽命長。 普通V帶 3500-5000h金屬切削機床、鍛 壓機床、輸送機、 通風機、農(nóng)業(yè)機械 和紡織機械鏈 傳 動軸間距范圍大；傳動比恒定；鏈 條組成件間形成油膜能吸振，對 惡劣環(huán)境有一定的適應(yīng)能力，工 作可靠；作用在軸上的荷載??； 運轉(zhuǎn)的瞬時速度不均勻，局速時 不如帶傳動平穩(wěn)；鏈條工作時， 特別是因磨損產(chǎn)生伸長以后，容 易引起共振，因而需增設(shè)張緊和 減振裝置與制造質(zhì)量與大5000-15000h農(nóng)業(yè)機械、石油機 械、礦山機械、運 輸機械和起重機 械等轉(zhuǎn)速：根據(jù)生產(chǎn)率為10件/min,而機構(gòu)設(shè)計為每轉(zhuǎn)一圈， 完成一件，則轉(zhuǎn)速確定為10r/min。圖 2-1.4五、總體安裝尺寸其中，由送料機構(gòu)知 H=154 mm,則擺桿1的支點與加緊套的豎直距離為 1/2 H =77 mm 擺桿3的支點與錐套軸線豎直距離為 1/3 H = 102.67mm ,夾緊推桿2長度為350 mm , 進給推桿4的長度為65 mm 。-17 -參考文獻孫恒，陳作模，葛文杰.機械