图4.19 专用机床外形及尺寸
工作台有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个工作位置(图4.19)，工位Ⅰ是装卸工件，Ⅱ是钻孔，Ⅲ是扩孔，Ⅳ是铰孔。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。刀具由专用电机带动绕其自身的轴线转动。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、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90o，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。
二、原始数据和设计要求
(1) 刀具顶端离开工件表面65mm(图4.20)，快速移动送进60mm接近工件后，匀速送进60 mm(前5mm为刀具接近工件时的切入量，工件孔深45mm，后10mm为刀具切出量)，然后快速返回。回程和工作行程的平均速比(行程速度变化系数)K＝2。
(2) 刀具匀速进给速度为2mms；工件装、卸时间不超过10s (3)生产率为每小时约74件。
(4)机构系统应装入机体内，机床外形尺寸见图4.19。
三、方案设计与选择
图4.20 运动循环图
图4.21 专用机床方案之一
图4.22 专用机床方案之二
图4.23 专用机床方案之三
回转工作台作单向间歇运动，每次转过90o；主轴箱往复移动各120mm，在工作行程中有快进和慢进两段，回程为快退(急回行程)。
实现工作台单向间歇运动的机构有棘轮、槽轮、凸轮、不完全齿轮机构等，此外，还可采用某些组合机构；实现主轴箱往复急回运动的机构有连杆机构和凸轮机构等，两套机构均由一个电机带动，故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。图4.21、4.22、
4.23所示为其中的三个方案。图4.21、4.22中，工作台回转机构为槽轮机构，图4.23中为不完全齿轮机构其余方案可由设计者自己构思。
选择方案时，特别要注意以下几个方面：
(1) 工作台回转以后是否有可靠的定位功能，主轴箱往复运动的行程在120mm以上，所选机构是否能在给定空间内完成该运动要求。
(2) 机构的运动和动力性能、精度在满足要求的前提下，传动链是否尽可能短，且制造、安装简便。 (3) 加工对象的尺寸变更后，是否有可能方便地进行调整或改装。 四、设计步骤 1. 方案设计
根据设计题目提出的要求构思和选择方案，见上节所述。 2．确定行程时间
根据生产率要求及刀具匀速进给的要求和K值，确定工作行程和回程时间。 3．选择电机及总传动比
确定执行机构(工作台回转机构和主轴箱往复运动机构)主动作的转速；选择电机及其转速；确定电机到执行机构的总传动比及各级传动比，并选择相应各级机构的类型。
4．拟订机构运动循环图
按选定的方案，拟定机构的运动循环图。 5．机构设汁
设计工作台转位机构及其定位装置；设计主轴箱往复运动机构。 6．机构运动分析
用解析法对执行机构进行运动分析。 7．编写设计说明书
说明书包括设计题目、原始数据和设计要求、方案设计及选择、机构设计的有关参数选择、设计和计算结果及其评价等。
五、工作量建议
(1) 本题设计时间为2周。
(2) 完成2号或3号图纸四张。内容为：最后确定的机构方案及运动循环图（如图4.20所示)；设计工作台回转机构及主轴箱往复运动机构(保留作图辅助线)；用解析法对工作台回转机构或主轴箱往复运动机构进行运动分析，绘出从动件的位移、速度、加速度曲线图，应附计算程序及打印结果。
(3) 编写设计说明书。
§4.6 医用棉签卷棉机机构设计
一、工作原理及工艺动作过程
医院用棉签的日耗量很大，以往均由医护人员在值班间歇中用手工卷制，工作量很大，为提高工效拟用机器代替手工卷制棉签。
棉签卷制过程可以仿照手工方式进行动作分解，亦可另行构想动作过程。按照棉签的手工卷制方法进行分解后得到：
（1） 送棉：将条状棉通过机构定时、适量送入；
（2） 揪棉：将条状棉压（卷）紧并揪棉，使之揪下定长的条棉； （3） 送签：将签杆送至导棉槽上方与定长棉条接触； （4） 卷棉：签杆自转并延导棉槽移动完成卷棉动作。 二、原始数据及设计要求
（1） 棉花：条状脱脂棉，宽25~30 mm，自然厚4~5mm。
（2） 签杆：医院通用签杆，直径约3mm，杆长约70mm，卷棉部分长约20~25mm。 （3） 生产率：每分钟卷60支，每支卷取棉块长约20~25mm。
（4） 卷棉签机体积要小，重量轻，工作可靠，外形美观，成本低，卷出的棉签松紧适度。 三、设计方案提示
（1） 送棉可以采用两滚轮压紧棉条、对滚送进，送进的方式可采用间歇机构，以实现定时定量送
棉；也可以采用直线送进方式，则送棉机构必须有持棉和直线、间歇、定长送进等功能。
（2） 揪棉时应采用压棉和揪棉两个动作，压棉可以采用凸轮机构推动推杆压紧棉条，为使能自动
调整压紧力中间可加一弹簧。楸棉可以采用对滚爪轮在转动中楸断棉条。
（3） 送签可采用漏斗口均匀送出签杆，为避免签杆卡在漏斗口，可以将漏斗作一定振动。 （4） 卷棉可将签杆送至导棉槽，使签杆作自转并移动而产生卷棉，如采用带槽形的塑料带通过挠
性传动来实现。
四、设计任务 （1） （2） （3） （4） （5） （6）
根据工艺动作要求拟定运动循环图；
进行送棉、揪棉、送签、卷棉机构的选型，实现上述4动作的配合； 机械运动方案的评定和选择；
根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案； 画出机械运动方案简图；
对机械传动系统和执行机构进行尺度设计。