（设计题目：四工位专用机床）
1. 孔的典型加工工艺及刀具。
孔的加工包括从实体材料上加工孔和对已有孔进行加工两大类。麻花钻是在实体材料上加工孔的常用刀具，加工精度较低。扩孔钻和铰刀是用于对已有孔进行加工的刀具。
扩孔钻的外形和麻花钻相类似，只是加工余量小，刀齿数目比麻花钻多，加工后孔的质量较好，一般能达it10—11级精度。铰刀是提高被加工孔质量的半精加工或精加工刀具，切削时加工余量更小，刀齿数目更多，加工后孔的精度最高可达it8
图1 孔加工刀具示意图。
2. 四工位专用机床工作原理及外形尺寸。
专用机床旋转工作台有四个工作位置ⅰ、ⅱ如图2所示），分别对应工件的装卸、钻孔、扩孔和铰孔。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。刀具由专用电动机驱动绕其自身轴线转动。
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、扩孔和铰孔工作。当主轴箱右移（退回）到刀具离开工件后，工作台回转90，然后主轴箱再次左移，这时，对其中每一个工件来说，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。
机床外形可参考图2，外形总体尺寸可用于检查所设计机构能否装入机体内部。
图2 专用机床外形及尺寸。
3. 设计步骤。
1） 执行机构的选型。
根据专用机床的功能要求，回转工作台做单向间歇运动，主轴箱做往复直线运动。实现工作台单向间歇运动的机构有棘轮机构、槽轮机构、凸轮机构、不完全齿轮机构等，实现主轴箱往复直线运动的机构有连杆机构和凸轮机构等。上述机构的结构、工作原理及特点见参考材料 。
机构选型应遵循以下原则。
表1 选用执行机构的原则与方法。
2） 机械运动方案的评价。
对上述两执行机构，做其形态学矩阵，可得到为数众多的方案。
机械运动方案的拟定，最终要求通过分析比较提供最佳方案。一个方案的优劣只有通过系统综合评价来确定。从机构和机械运动方案的选择和评价要求看，主要应满足五个方面的性能指标，具体见表2。
表2 机械运动方案的评价指标。
目前常用的评价方法很多，如系统工程评价法、模糊综合评价法等。本次课程设计中机械运动方案的评价采用定性评价法，由指导教师组织学生集体完成。
3） 机械传动系统的速比和变速机构。
机械系统通常由原动机、传动装置、执行机构和控制操作部件组成。原动机是机械系统中的驱动部分，其类型及规格已选定，执行机构的机构型式通过上述设计过程也已确定，此时应进行传动系统的设计计算。传动系统是把原动机和执行机构联系起来的装置，四工位专用机床中，传动系统将驱动电机的运动并列传递到两执行机构。
传动类型的选择及传动装置总传动比的分配见参考材料3。
4） 绘制机械运动方案草图。
根据已选定的执行机构型式及传动系统的类型，绘制专用机床机械运动示意图（草图），然后进行机械运动系统的尺度计算，有关参数计算完毕后，选取适当的比例绘制机械运动方案简图（a1）。
5） 机械传动系统和执行机构的尺度计算。
根据机械运动方案示意图，对机械传动系统和执行机构进行尺度计算，具体计算方法见参考材料3及机械原理课本。计算过程中有无法确定的参数由指导教师给定。
6） 机构运动分析。
用**法对工作台回转机构或主轴箱往复直线运动机构进行运动分析，绘制从动件位移、速度、加速度曲线图（a3）。该项任务可由方案相同的几位同学合作完成，位置点的分配由组长完成。
7） 编写设计说明书。
课程设计说明书是技术说明书的一种，是对课程设计的总结。主要内容包括：课程设计题目简介（四工位专用机床的功能及设计要求）、执行机构的选型及评价、机械传动系统的设计计算、机械运动方案简图的绘制、机械运动系统尺度计算、机构运动分析。
设计说明书用16k纸张书写，之后按以下顺序纵向装订成册：封面（由指导教师提供统一格式）、课程设计任务书、摘要、目录、正文、参考文献。
4. 注意事项。
1） 每位同学接到课程设计题目后最好准备一个专用笔记本，把在课程设计过程中查阅、摘录的资料，初步的计算以及构思的草图都记录在案，这些材料是整理设计说明书的基本素材。
2） 课程设计中所需知识可能超出《机械原理》课程课堂讲述的基本内容，同学应通过自学补充有关知识。
3） 推荐参考资料：《机械原理课程设计手册》 邹慧君主编高等教育出版社。
4） 建议设计进度。
机械原理课程设计任务书。
1. 设计题目：四工位专用机床。
2. 工作原理及工艺动作过程。
四工位专用机床是在四个工位上分别完成工件的装卸、钻孔、扩孔、铰孔工作的专用加工设备。机床的执行动作有两个：一是装有工件的回转工作台的间歇转动；二是装有三把专用刀具的主轴箱的往复移动（刀具的转动由专用电机驱动）。
两个执行动作由同一台电机驱动，工作台转位机构和主轴箱往复运动机构按动作时间顺序分支并列，组合成一个机构系统。
3. 原始数据及设计要求。
1） 刀具顶端离开工作表面65mm，快速移动送进60mm后，再匀速送进60mm（包括５mm刀具切入量、45mm工件孔深、10mm刀具切出量，如右图所示），然后快速返回。回程和进程的平均速度之比k=2。
2） 刀具匀速进给速度为2mm/s，工件装卸时间不超过10s。
3） 机床生产率每小时约60件。
4） 执行机构及传动机构能装入机体内。
5） 传动系统电机为交流异步电动机，功率1.5kw，转速960r/min。
4. 设计方案提示。
1） 回转台的间歇转动，可采用槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构。
2） 主轴箱的往复移动，可采用圆柱凸轮机构、移动从动件盘形凸轮机构、凸轮－连杆机构、平面连杆机构等。
3） 由生产率可求出一个运动循环所需时间t=60s，刀具匀速送进60mm所需时间t匀=30s，刀具其余移动（包括快速送进60mm，快速返回120mm）共需30s。回转工作台静止时间为40s，因此足够工件装卸所需时间。
5. 设计任务。
1） 按工艺动作过程拟定运动循环图。
2） 进行回转台间歇转动机构、主轴箱刀具移动机构的选型。并进行机械运动方案的评价和选择。
3） 根据电机参数和执行机构运动参数进行传动方案的拟订。
4） 画出机械运动方案图。（a2或a3）
5） 机械传动系统和执行机构的尺度计算。
6） 机构运动分析，绘制凸轮轮廓及从动件位移、速度、加速度曲线图（a3）。
7） 编写设计说明书。（用16k纸张，封面用标准格式）
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