買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 優(yōu)秀設(shè)計 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題目 ： 削中心動力轉(zhuǎn)塔刀架設(shè)計與三維制作 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 學生姓名 指導教師 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 )開題報告 學生姓名 學 號 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 指導教師姓名 職 稱 所在院系 課題來源 自擬課題 課題性質(zhì) 課題名稱 削中心動力轉(zhuǎn)塔刀架設(shè)計及三維制作 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容和意義 畢業(yè)設(shè)計的具體內(nèi)容： 1、 動力轉(zhuǎn)塔刀架的 整體結(jié)構(gòu)，換刀的步驟，刀具的傳動方式 2、 間隙分度機構(gòu)中圓柱凸輪分度機構(gòu)的設(shè)計和計算 (八個工位 ) 3、 單作用液壓缸的計算及設(shè)計 (刀架的軸向力夾緊力 ) 4、 減速電機的選擇，變頻電機的選擇用于刀具的旋轉(zhuǎn) (500 極 ) 5、 端齒盤的設(shè)計及刀位的檢測裝置選用并掌握其工作原理 6、三維制作及裝配 7、撰寫畢業(yè)論文 本課題研究的意義： 在機械領(lǐng)域中，數(shù)控機床解決了很多普通機床所不能加工的復雜、精密的各種零件，有效的提高了生產(chǎn)效率。隨著我國綜合國力的進一步加強和加入 世貿(mào)組織，我國經(jīng)濟全面與國際接軌，并逐步成為全球制造中心，從數(shù)控技術(shù)這行業(yè)體現(xiàn)出了我國的“效率”和“創(chuàng)新”兩大特點，注重科學實驗，理論與實際相結(jié)合 。 數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架是加工中心、數(shù)控車床必備的機床附件，尤其適用全功能數(shù)控車床。當前，數(shù)控機床發(fā)展迅猛，一方面向高速、高效、高精度方面發(fā)展，同時，在制造行業(yè)中廣泛存在原有設(shè)備的數(shù)控改造和系統(tǒng)升級問題。作為關(guān)鍵附件，高性能的數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架對于提高機床整體運行的可靠性、穩(wěn)定性和效率有著重要意義，數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架是由數(shù)控系統(tǒng)來控制的，因此，在轉(zhuǎn)塔刀架本身性能提高的情況下，如何實現(xiàn) 控制任務就顯得十分重要了。國內(nèi)數(shù)控車床轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計和生產(chǎn)都是依賴先進國家的，而且產(chǎn)品的性能方面跟國外還有一定的差距，期待開發(fā)設(shè)計一種性能最優(yōu)，最有實用價值的轉(zhuǎn)塔刀架，來適應市場，替代進口產(chǎn)品低價位的數(shù)控車床用轉(zhuǎn)塔刀架，占領(lǐng)國內(nèi)市場， 并達到國際領(lǐng)先水平，為國產(chǎn)機床工業(yè)的發(fā)展作出貢獻。 本次設(shè)計的動力轉(zhuǎn)塔刀架的刀架抬起和夾緊是通過氣液增壓缸來實現(xiàn)的，成本比較低，而且自鎖可靠、密封性好、安全。刀架轉(zhuǎn)位采用圓柱凸輪分度機構(gòu)，用單作用液壓缸抬起刀架，同時通過碟形彈簧復位壓緊；采用端齒盤來進行精確定位；用變頻 電機通過齒輪傳動帶動刀具旋轉(zhuǎn) 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 文 獻 綜 述 隨著科學技術(shù)和社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對機械產(chǎn)品的性能 、質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本提出了越來越高的要求，并隨著汽車、飛機和導彈制造業(yè)的迅速發(fā)展，原來的加工設(shè)備已無法承擔加工航空工業(yè)需要的復雜型面零件。數(shù)控技術(shù)是為了解決復雜型面零件加工的自動化而生產(chǎn)的。為了滿足市場和科學技術(shù)發(fā)展的需要，為了達到現(xiàn)代制造技術(shù)對數(shù)控技術(shù)提出的更高的要求，當前的數(shù)控技術(shù)及其裝備正朝著高速、高效和高精度、高可靠性、模塊化、智能化、柔性化和集成化、開放 性、出現(xiàn)新一代數(shù)控加工工藝與裝備這幾個方向發(fā)展 1。 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要目標是為了進一步降低價格，增加可靠性，拓寬功能，提高操作舒適性，提高集成性，提高系統(tǒng)的柔性和開放性，減小體積，提高數(shù)控機床的生產(chǎn)能力 2。最終研制開發(fā)出軟、硬件都具有開放式機構(gòu)的智能化全功能通用數(shù)控裝置。我國目前還沒有制定出開放式數(shù)控系統(tǒng)的標準規(guī)范，但從“八五”開始也對此作了一些有益的探索工作，并開發(fā)出具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)，特別是提出開發(fā)中華 型和航天 型兩個基本系統(tǒng)及系列產(chǎn)品，并利用基本系統(tǒng)發(fā)揮我國的軟件優(yōu)勢，實施平臺戰(zhàn)略，發(fā)展我國的數(shù)控軟件的指導思想。多軸車床中心在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中是很重要的，機床的復雜結(jié)構(gòu)會引起刀具位移不精密，從而導致運動參數(shù)誤差，產(chǎn)生制造誤差、裝配誤差、或準靜力誤差。機床的正確數(shù)理分析對發(fā)現(xiàn)這些源頭誤差是很有必要的 3。 車削中心是以車削加工中心模式為主，添加動力刀頭后又可進行銑削加工模式的“車、銑合一”的切削加工類型的機床 4。一般數(shù)控車床的轉(zhuǎn)塔刀架只是純粹的進行車，鉆等加工項目。在熟悉車削中心的基礎(chǔ)上，掌握各工作原理，區(qū)別于其他一般的數(shù)控車床，普通刀架一般的只是用于工序較少，精度要求不高， 而且只能車削回轉(zhuǎn)零件的場合，但是車削中心在一次裝夾中能夠完成多道工序的加工任務，結(jié)合了“車銑合一”的原則，這就要求轉(zhuǎn)塔刀頭能在各個工位提供多個軸線的回轉(zhuǎn)運動，使加工范圍進一步的擴大，從而大大提高了加工精度和生產(chǎn)效率。 這種多工序的加工中心，必然需要使用多種刀具，因此對自動換刀裝置有較高的要求，以實現(xiàn)換刀時間短 、 刀具重復定位精度高 、 足夠的刀具儲備量 、 占地面積小 、 安全可靠等特性 5。對于一般的數(shù)控車床刀架設(shè)計的基本要求是轉(zhuǎn)位準確可靠，工作平穩(wěn)安全；轉(zhuǎn)位時間短；轉(zhuǎn)位以后重復定位精度高；防水防屑，密封性能優(yōu)良；夾緊 剛性高，適宜重負荷切削?，F(xiàn)有的數(shù)控刀架有數(shù)控轉(zhuǎn)塔式（立式和臥式）和直排式刀架。刀架換刀可分為排刀式刀架，經(jīng)濟型數(shù)控車床方刀架，一般轉(zhuǎn)塔回轉(zhuǎn)刀架，電動機傳動的轉(zhuǎn)塔刀架，液壓驅(qū)動的轉(zhuǎn)塔刀架，車削中心的動力刀具。立式數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架是回轉(zhuǎn)軸線與安裝基面垂直，可裝夾多把刀具或工具，采用數(shù)字信息指令控制轉(zhuǎn)位的刀架，它常采用 4和 6兩種工位，按性能可分為驅(qū)動，通過減速機構(gòu)，行星機構(gòu)，馬氏機構(gòu)或凸輪機構(gòu)來完成刀架的松開 、 抬起 、 轉(zhuǎn)位和夾緊等動作；它可按主機的編程要求完成刀架的自動換刀動作，以實現(xiàn)數(shù)控機床加工程序的自動化和高效化。 而臥買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 式數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架為一種回轉(zhuǎn)軸線與安裝基面平行的，可裝夾多把刀具或工具，采用數(shù)字信息指令控制的刀架。它利用裝夾于刀盤上的非動力刀夾和動力刀夾來夾持各種不同用途的刀具或工具，刀盤根據(jù)機床編程的指令轉(zhuǎn)過若干個工位，來實現(xiàn)主機的自動換刀動作；車削中心的動力刀架可安裝各種非動力輔助刀夾和動力刀夾進行切削，刀架采用端齒分度，轉(zhuǎn)位由三相異步電動機驅(qū)動，刀位由二進制絕對編碼器識別，動力刀具由交流伺服電動機驅(qū)動，通過同步齒形帶等將動力傳遞到刀夾。 液壓驅(qū)動的轉(zhuǎn)塔刀架，是利用液壓缸夾緊，液壓馬達驅(qū)動分度，端齒盤副定位，當?shù)都芙邮盏睫D(zhuǎn)位指令后，液壓油進入液壓缸的右腔，通過活塞推動中心軸將刀盤左移，使定位副端齒盤脫離嚙合狀態(tài)，為轉(zhuǎn)位作好準備。當?shù)侗P處于完全脫開位置時，行程開關(guān)發(fā)出轉(zhuǎn)位信號，液壓馬達帶動轉(zhuǎn)位凸輪旋轉(zhuǎn)，凸輪依次推動回轉(zhuǎn)盤上的柱銷，使回轉(zhuǎn)盤通過鍵帶動中心軸及刀盤做分度運動。凸輪每轉(zhuǎn)一周撥過一個柱銷，使刀盤旋轉(zhuǎn) 1/中心軸的尾端固定著一個有 中心軸和刀盤轉(zhuǎn)過一個工位時，凸輪計數(shù)開關(guān)一次，開關(guān)將此信號送入控制系統(tǒng)。當?shù)侗P旋轉(zhuǎn)到預定工位時，控制系統(tǒng)發(fā)出信號使液壓馬達剎車，轉(zhuǎn)位凸輪停止運 動，刀架處于預定位狀態(tài)。與此同時，液壓缸左進油，通過活塞將中心軸拉回，端齒盤副嚙合。精確定位，刀盤便完成定位和夾緊動作。刀盤夾緊后，中心軸尾部壓下發(fā)出轉(zhuǎn)位結(jié)束信號 6液壓缸的結(jié)構(gòu)可分為缸筒和缸蓋 、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置和排氣裝置五個部分 8。其中刀架的轉(zhuǎn)位是通過圓柱凸輪間歇運動機構(gòu)來實現(xiàn)的，這種凸輪機構(gòu)可以通過調(diào)整凸輪與轉(zhuǎn)盤中心距來消除滾子與凸輪突脊接觸的間隙，傳動可靠 、平穩(wěn)，轉(zhuǎn)盤可以實現(xiàn)任何運動規(guī)律，以適應高轉(zhuǎn)速要求；可以改變凸輪曲線槽所對應的 角，改變轉(zhuǎn)動與停歇時間比值；轉(zhuǎn)盤停歇時， 一般就依靠凸輪棱進行定位，不需要附加定位裝置，但凸輪加工要求精度高 9。 想要加工出精度較高的零件，不僅對于刀架的轉(zhuǎn)位精度要求高，而且對于刀具的選擇也很有講究。車削中心動力刀架一般以車削為主的形式，再附加銑削為輔的綜合加工，車刀按加工表面一般可分為外圓車刀 、端面車刀、切斷車刀、螺紋車刀和內(nèi)孔車刀等；按結(jié)構(gòu)類型分為整體式、焊接式、機夾式、可轉(zhuǎn)位式。車削時，由于刀具幾何形狀的不同和輪廓變化將影響到加工精度，這些都可以通過電腦模擬仿真來查看一系列的誤差并加以修改 10。銑刀一般分為尖齒銑刀、可轉(zhuǎn)位面銑 刀、鏟齒成形銑刀等 11。 數(shù)控編程加工也具有很大的靈活性，對同一個加工對象，將會有不同的加工方案，也就有不同的加工程序。數(shù)控加工是通過數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行程序來控制機床的運行的，而程序簡單地說就是在加工前用規(guī)定的指令代碼描述加工所需要的各種操作計劃信息的指令集合。從而總結(jié)出以下優(yōu)點：（ 1）加工精度高；（ 2）加工生產(chǎn)率高；（ 3）加工適應性好；（ 4）加工勞買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 動強度低； （ 5）良好的經(jīng)濟效益；（ 6）有利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化 12。 總之，數(shù)控技術(shù)給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控技術(shù)集成了傳統(tǒng)的機械制造技術(shù) ,計算機 技術(shù) ,成組技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù) ,傳感檢測技術(shù) ,信息處理技術(shù) ,網(wǎng)絡通訊技術(shù) ,液壓氣動技術(shù) ,光機電技術(shù)于一體 ,是現(xiàn)代先進制造技術(shù)的基礎(chǔ)和核心。 參考文獻： 1、蔡厚道數(shù)控機床構(gòu)造北京：北京理工大學出版社， 1、汪木蘭數(shù)控原理與系統(tǒng)北京：機械工業(yè)出版社， 264 、 , of ： 0 (2000) 1535 4、 、陳嬋娟數(shù)控車床設(shè)計北京：化學工業(yè)出版社， 135、 韓鴻鸞，榮維芝數(shù)控機床結(jié)構(gòu)與維修北京：機械工業(yè)出版社 ,179、 機械設(shè)計手冊編委會，機械設(shè)計手冊 械工業(yè)出版社， 、王積偉，章宏甲等液壓與氣動傳動北京：機械工業(yè)出版社， 2005:108、陳立德機械設(shè)計基礎(chǔ)北京：高等教育出版社， (2005 重?。?:920、 G. E. , G. 41(2001) 1551 11、陸劍中，孫家寧金屬切削原理與刀具北京：機械工業(yè)出版社， 91672、張思弟 ,賀曙新數(shù)控編程加工技術(shù)北京 :化學工業(yè)出版社， 2買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 研究內(nèi)容 、 對車削中心進一步熟悉和認識 車削中心是以車削加工中心模式為主，添加動力刀頭后又可進行銑削加工模式的 車加工范圍進一步的擴大。 2、動力轉(zhuǎn)塔刀架的整體結(jié)構(gòu)，換刀的步驟，刀具的傳動方式 動力轉(zhuǎn)塔刀架的整體結(jié)構(gòu)為液壓驅(qū)動的轉(zhuǎn)塔刀架，分為抬起 、轉(zhuǎn)位、夾緊三個步驟，其中抬起和夾緊是通過氣液增壓缸來實現(xiàn)的，轉(zhuǎn)位是通過圓柱凸輪分度機構(gòu)來實現(xiàn)的，而凸輪機構(gòu)是通過電機來驅(qū)動的。 3、 間隙分度機構(gòu)中圓柱凸輪分度機構(gòu)的設(shè)計和計算 (八個工位 ) 圓柱凸輪分度機構(gòu)是由凸輪、轉(zhuǎn)盤、機架組成。當凸輪轉(zhuǎn)過曲線槽所對應的角度時，凸輪曲線槽推動滾子使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過相鄰兩滾子所夾的中心角，當凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過其余角度時，轉(zhuǎn) 盤靜止不動。這樣，就實現(xiàn)了該機構(gòu)的間歇運動。 4、單作用液壓缸的計算，設(shè)計 (刀架的軸向力夾緊力 ) 通過液壓來推動刀架軸運動，自鎖性可靠，密封好。 、 減速電機的選擇 (刀架的轉(zhuǎn)動 )，變頻電機的選擇用于刀具的旋轉(zhuǎn) (500 極 ) 根據(jù)安裝條件選定，主要選擇電機類型 、結(jié)構(gòu)、容量、轉(zhuǎn)速、最后確定電機型號和規(guī)格。 6、 端齒盤的設(shè)計 端齒盤分為靜端齒盤和動端齒盤兩種，可以通過其整體結(jié)構(gòu)計算然后選擇外購。 7、刀位的檢測裝置選用并掌握其工作原理 檢測刀位信號，當上刀體轉(zhuǎn)到某一刀位時，磁鋼與發(fā) 信盤相對應，該刀位為低電平。與系統(tǒng)的輸入指令性比較，當實際刀號與輸入指令相一致，則轉(zhuǎn)到位向系統(tǒng)發(fā)出到位信號，若不一致則繼續(xù)找刀，如果某個刀位上得霍爾開關(guān)損壞，數(shù)控裝置將檢測不到刀位信號，會造成刀架體連續(xù)旋轉(zhuǎn)。不定位。 、繪制三維圖形 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 研究計劃 研究周期與時間安排 畢業(yè)設(shè)計起止日期： 第三周第十六周 ) 第一階段 (熟悉課題，收集借閱有關(guān)資料，粗擬開題報告； 第二階段 (完成開題報告； 第三階段 (構(gòu)思總體設(shè)計 方案； 第四階段 ( 削中心動力轉(zhuǎn)塔刀架總圖設(shè)計； 第五階段 (中期檢查； 第六階段 (傳動機構(gòu)和分度機構(gòu)零件圖設(shè)計； 第七階段 (階段檢查、整改和完善； 第八階段 (翻譯有關(guān)英文資料； 第九階段 (論文定稿； 第十階段 (整理資料并進行答辯。 特色與創(chuàng)新 本論文特色與創(chuàng)新如下： 1、 采用單作用液壓缸來實現(xiàn)刀架的抬起動作；采用碟形彈簧復位夾 緊，端齒盤實 現(xiàn)刀架精確定位。 2、采用圓柱凸輪分度機構(gòu)實現(xiàn)間歇運動，其中從動盤與刀架軸采用花鍵聯(lián)接，刀 架軸與刀架采用螺釘來固定，從而實現(xiàn)刀架的轉(zhuǎn)位動作。 3、采用減速電機驅(qū)動動力刀具旋轉(zhuǎn)，刀具傳動機構(gòu)中采用齒輪傳動來提高效率。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 指導教師 意 見 指導教師簽名 ： 年 月 日 教研室意見 系部意見 主任簽名： 年 月 日 教學主任簽名： 年 月 日 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 前言 . 1 第一章 緒論 . 3 內(nèi)外數(shù)控車床的研究狀況與成果 . 3 控刀架的發(fā)展趨勢 . 4 控轉(zhuǎn)塔刀架的開發(fā)應用 . 4 第二章 數(shù)控車床自動換刀裝置 . 5 述 . 5 具自動換刀形式 . 6 控車床刀架的功能、類型和滿足的要求 . 7 控車床刀架的功能 . 8 控機床刀架的類型 . 8 控機床刀架應滿足的要求 . 9 第三章 車削中心動力刀架總體方案設(shè)計 . 11 查研究與資料收集 . 11 課題的調(diào)查研究 . 11 料收集 . 11 力刀架的整體方案設(shè)計與選擇 . 11 力刀架的整體方案設(shè)計 . 11 壓驅(qū)動的刀架工作原理 . 12 架定位精度及重復定位精度 . 13 力刀架傳動部分方案設(shè)計 . 13 力刀架的分度機構(gòu)方案設(shè)計 . 14 力刀架動力刀具方案設(shè)計 . 15 輪傳動的分類和特點 . 16 輪傳動類型選擇的原則 . 17 第四章 典型零件的設(shè)計和選用 . 18 力刀架傳動部分 . 18 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 架軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算 . 18 壓缸的設(shè)計 . 19 擇液壓缸類型 . 19 壓缸內(nèi)徑 D 和活塞直徑 d 的計算 . 20 形彈簧的計算及選用 . 21 承的選用 . 22 齒盤的選用 . 23 齒盤的應用 . 23 齒盤的特點 . 24 齒盤的設(shè)計 . 24 力刀架的分度機構(gòu)部分 . 25 服電機的選用 . 25 服電機的分類 . 26 服電機的一般選擇原則 . 26 服電機的選用 . 26 輪機構(gòu)的選用及計算 . 30 輪式間歇運動機構(gòu)的特點及應用 . 30 柱凸輪分度機構(gòu)參數(shù)確定 . 31 力刀架動力刀具部分 . 31 流伺服電動機的選擇 . 32 述 . 32 服電機的性能 . 32 輪設(shè)計計算及選用 . 33 承的選用 . 35 第五章 削中心動力轉(zhuǎn)塔刀架三維制作 . 36 型零部件實體制作 . 36 架軸的實體制作 . 36 盤的制作 . 36 輪制作 . 37 柱凸輪制作 . 37 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 配圖、剖視圖、爆炸圖 . 39 第六章 總結(jié) . 42 致謝 . 43 參考文獻： . 44 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 前言 制造業(yè)是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標志著該國或地區(qū)經(jīng)濟的實力，科技水平，生活水準和國防實力。國際市場的競爭歸根到底是各國制造生產(chǎn)能力及機械制造裝備的競爭。 自從 20 世紀 60 年代世界上第一臺數(shù)控機床問世以來，隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡通信技術(shù)和機械制造技術(shù)等各相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已成為現(xiàn)代先進制造系統(tǒng) ( )中不可缺少的基礎(chǔ)技術(shù)。由于機床數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)復雜，種類繁多?，F(xiàn)在數(shù)控機床的“使用難、維修難”問題，已經(jīng)是影響數(shù)控機床有效利用的首要問題。 工業(yè)發(fā)達國家都非常注重機械制造業(yè)的發(fā)展，為了用先進技術(shù)和工藝裝備制造業(yè)，機械制造裝備工業(yè)得到先發(fā)展。對比之下，我國目前機械制造業(yè)的裝備水平還比較落后，表現(xiàn)在大部分工廠的機械制造裝備基本上是通用機床加專用工藝裝備，數(shù)控機床在機械制造裝備中的比重還非常低，導致“剛性”強 ,更新產(chǎn)品速度慢，生產(chǎn)批量不宜太小，生產(chǎn)品種不宜過多；自動化程度基本上還是“一個工人，一把刀 ，一臺機床”，導致勞動生產(chǎn)率低下，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。 因此，要縮小我國同工業(yè)發(fā)達國家的差距 ,我們必須在機械制造裝備方面大下功夫，其中最重要的一個方面就是增加數(shù)控機床在機械制造裝備中的比重1。 本課題為 削中心動力轉(zhuǎn)塔刀架設(shè)計及三維制作，該刀架能夠在一次裝夾中完成多道工序，使加工范圍擴大，大大提高了加工精度和生產(chǎn)效率。本次設(shè)計的主要內(nèi)容為： 1 削中心動力轉(zhuǎn)塔刀架總體布局設(shè)計； 2動力刀架傳動部分設(shè)計； 3動力刀架分度機構(gòu)設(shè)計； 4動力刀架刀具設(shè)計； 分 度機構(gòu)和動力刀具部分設(shè)計是這次設(shè)計中的重點內(nèi)容，同時也是難點。通過廣泛查閱文獻資料，參觀數(shù)控車床實物樣機以及與指導老師相互討論等途徑，擬定了如下的研究手段： 回轉(zhuǎn)刀架的換刀分為刀盤抬起、刀架鎖緊和刀盤轉(zhuǎn)位三個動作。其中刀盤買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 抬起和刀架鎖緊由液壓來實現(xiàn)，而刀盤轉(zhuǎn)位則由伺服電機來驅(qū)動。刀盤抬起動作的實現(xiàn)須經(jīng)以下步驟：數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出刀盤抬起命令 液壓系統(tǒng)啟動 壓力油進入液壓缸右腔 活塞向左運動 刀架主軸向左移動 端齒盤脫離嚙合 刀盤抬起。刀盤轉(zhuǎn)位動作的實現(xiàn)順經(jīng)以下步驟：數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出刀盤轉(zhuǎn)位的命令 伺服電機啟動 圓柱凸輪轉(zhuǎn)動 刀架主軸轉(zhuǎn)動 實現(xiàn)刀盤轉(zhuǎn)位。刀盤鎖緊動作的實現(xiàn)順經(jīng)以下的步驟： 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出刀盤鎖緊順序動作：碟形彈簧復位 活塞向右運動 刀架主軸向右移動 端齒盤嚙合 實現(xiàn)刀盤鎖緊。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第一章 緒論 內(nèi)外 數(shù)控車床的研究狀況與成果 我國從 1958 年開始研究數(shù)控機床，一直到 20 世紀 60 年代中期還處于研制開發(fā)時期。當時，一些高等院校，科研單位研制出試樣樣機，是從電子管起步的。 1965 年，國內(nèi)開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)。 20 世紀 60 年代末至 70 年代初研制成了劈錐數(shù)控銑床，數(shù)控非圓齒輪插齒機。 18 晶體管數(shù)控系統(tǒng)及1G 立式數(shù)控銑床。 從 20 世紀 70 年代開始 ,數(shù)控技術(shù)在車，銑 ，鏜 ,磨，齒輪加工，電加工等領(lǐng)域全面展開，數(shù)控加工中心在上海，北京研制成功。但由于電子元器件的質(zhì)量 和制造工藝水平差，致使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性 ,穩(wěn)定性末行到解決，因此末能廣泛推廣。 20 世紀 80 年代，我國從昌本發(fā)那科公司引進了 3,5,6,7 等系列的數(shù)控系統(tǒng)和直流伺服電機，直流主軸電機等制造技術(shù)，以及引進美國 司的 國西門子 列可控硅調(diào)速裝置，并進行了商品化生產(chǎn) 能齊全。與此同時，還自行開發(fā)了 3、 4、 5 軸聯(lián)動的數(shù)控系統(tǒng)以及雙電機驅(qū)動的同步數(shù)控系統(tǒng) (用于火焰切割機 )和新品種的伺服電機，推動了我國數(shù)控機床穩(wěn)定發(fā)展，使我國數(shù)控機床在性能和質(zhì)量上產(chǎn)生了一個質(zhì)的 飛躍。 1985 年，我國數(shù)控機床的品種有了新的發(fā)展。數(shù)控機床品種不斷增多，規(guī)格齊全。許多技術(shù)復雜的大型數(shù)控機床，重型數(shù)控機床都相繼研制出來。為了跟蹤國外現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，北京機床研究所研制出了 和 2型的柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)。這個時期，我國在引進，消化國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，進行了大量開發(fā)工作。一些較高檔次的數(shù)控系統(tǒng) (5 軸聯(lián)動 )，分辨率為 m 的高精度數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)字仿型數(shù)控系統(tǒng)為柔性單元配套的數(shù)控系統(tǒng)都開發(fā)出來了，并造出樣機。 我國的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過“六五”，“七五”，“八五” ，到“九五”的近 20 年的發(fā)展，基本上掌握了關(guān)鍵技術(shù)，建立了數(shù)控開發(fā)，生產(chǎn)基地，培養(yǎng)了一批數(shù)控買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 人才，初步形成了自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè)?！笆濉惫リP(guān)開發(fā)的成果：華中 號、中華 號、航天 號和藍天 號 4 種基本系統(tǒng)建立了具有中國自主版機的數(shù)控技術(shù)平臺。具有中國特色濟型數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過這些年來的發(fā)展，有了較大的提高。它們逐漸被用戶認可，在市場上站住了腳 2。 目前我國數(shù)控機床生產(chǎn)廠有 100多家，生產(chǎn)數(shù)控機床配套產(chǎn)品的企業(yè)有 300余家，產(chǎn)品品種包括八大類 2000 種以上。目前已新開發(fā)出數(shù)控系統(tǒng) 80 余種，分為 3 種型級，即經(jīng)濟型 ，普及型和高級型?！熬盼濉逼陂g數(shù)控機床發(fā)展已進入實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化階段，數(shù)控機床新開發(fā)品種 300 余種，已有一定的覆蓋面。新開發(fā)的國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)品大部分達到期際上 20 世紀 80 年代中期水平，部分達到90 年代水平，為國家重點建設(shè)提供了一批高水平數(shù)控機床。 控刀架的發(fā)展趨勢 數(shù)控刀架的發(fā)展趨勢是：隨著數(shù)控車床的發(fā)展，數(shù)控刀架開始向快速換刀、電液組合驅(qū)動和伺服驅(qū)動方向發(fā)展。 目前國內(nèi)數(shù)控刀架以電動為主，分為立式和臥式兩種。立式刀架有四、六工位兩種形式，主要用于簡易數(shù)控車床；臥式刀架有八、十、十二等工位 ，可正、反方向旋轉(zhuǎn)，就近選刀，用于全功能數(shù)控車床。另外臥式刀架還有液動刀架和伺服驅(qū)動刀架。 數(shù)控刀架的市場分析：國產(chǎn)數(shù)控車床今后將向中高檔發(fā)展，中檔采用普及型數(shù)控刀架配套，高檔采用動力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種，近年來需要量可達 1000 1500 臺。 控轉(zhuǎn)塔刀架的開發(fā)應用 數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架是以回轉(zhuǎn)分度實現(xiàn)刀具自動交換及回轉(zhuǎn)動力刀具的傳動。因此技術(shù)含量高，已趨向?qū)I(yè)化開發(fā)生產(chǎn)。所以對數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架的研究開發(fā)及應用已引起數(shù)控機床行業(yè)重視。 典型數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架一般由動力源（電 機或油缸、液壓馬達）、機械傳動機構(gòu)、預分度機構(gòu)、定位機構(gòu)、鎖緊機構(gòu)、檢測裝置、接口電路、刀具安裝臺（刀盤）、動力刀座等組成。數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架的動作循環(huán)為： T 指令（換刀指令） 刀盤放松 轉(zhuǎn)位 刀位檢測 預分度 精確定位 刀盤鎖緊 結(jié)束信號。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第二章 數(shù)控車床自動換刀裝置 述 自動換刀裝置的形式是多種多樣的，有刀庫式和轉(zhuǎn)塔式，雖然換刀過程、選刀方式、刀庫結(jié)構(gòu)、機械手類型等各不相同，但都是在數(shù)控裝置及可編程序控制器控制下，有電動機或液壓或氣動機構(gòu)驅(qū)動刀庫和機械手實現(xiàn)刀具的選擇與交換。我們把這種為實現(xiàn)多工序的連續(xù)加工，在加工中心或車削中心中，可進行刀具的選擇與交換的裝置叫自動換刀裝置（ 稱 自動換刀裝置是數(shù)控車床最普遍的一種輔助裝置，它可使數(shù)控車床在工件一次裝夾中完成多種甚至所有的加工工序，以縮短加工的輔助時間，減少加工過程中由于多次安裝工件而引起的誤差，從而提高機床的加工效率和加工精度 3。 我國對加工中心的需求一直是有增無減，同時，加工中心自動換刀裝置的開發(fā)也有長足的發(fā)展。對于臥式加工中心來說，有從用于 獨立式自動換刀裝置到用于 層缸式通用機械手加鏈式刀庫（北京機床研究所設(shè)計并制造）的自 動換刀裝置；對于立式加工中心來說，有從用于 氣液型鼓輪式自動換刀裝置到用于 多凸輪聯(lián)動型鼓輪式自動換刀裝置。特別是用于 多凸輪聯(lián)動型鼓輪式自動換刀裝置，他的研制成功，為我國自動換刀裝置設(shè)計與制造翻開了嶄新的一頁，自 1991 年鑒定后批量生產(chǎn)，已累計生產(chǎn)了 50 多臺，由于其結(jié)構(gòu)簡單，迅速可靠（刀對刀 受到廣大國內(nèi)外用戶的一致好評。 加工中心和車削中心自動換刀裝置的發(fā)展趨勢是四個方向：一是高速、可靠，追求的目標是換刀時間盡量的短，以換 取加工中心和車削中心的高效性；二是簡單實用、造價低、使用可靠，但換刀速度不快。 自動換刀裝置開發(fā)技術(shù)要全面注意下列五個方面： 1） 自動換刀裝置的可靠性與優(yōu)化設(shè)計研究。通過對自動換刀裝置進行可靠性分析研究，找出其薄弱環(huán)節(jié)，通過改進設(shè)計，使自動換刀裝置故障率大大買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 減少，保證百萬次以上正常換刀的品質(zhì)。通過對自動換刀裝置進行多目標的優(yōu)化設(shè)計，使其動態(tài)性能達到最優(yōu)，進而提高自動換刀裝置的性能，降低其制造成本，使刀對刀換刀時間對 40 刀柄不大于 1s，達到世界先進水平。 2）自動換刀裝置的系列化與 計 。使自動換刀裝置適用國內(nèi)廠家的各種產(chǎn)品，以便得到推廣和使用。即達到廠家一旦提出的參數(shù)：不同刀柄型號，刀庫容量等的自動換刀裝置，使廠家立即投入生產(chǎn)，并且是處于國內(nèi)先進水平的。 3）自動換刀裝置制造技術(shù)研究。針對自動換刀裝置中關(guān)鍵零件的制造技術(shù)進行研究，以提高其制造質(zhì)量和降低制造成本。 4）自動換刀裝置新技術(shù)的研究。跟蹤國際加工中心和車削中心自動換刀裝置的發(fā)展主流，研究自動換刀裝置的新工作原理及新技術(shù)。 5）自動換刀裝置產(chǎn)業(yè)化研究。自動換刀裝置由專業(yè)廠生產(chǎn)比現(xiàn)有各廠家自行生產(chǎn)可降低成本，也能保 證質(zhì)量，同時在我國有巨大的市場，因此，在技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，應研究使我國的自動換刀裝置生產(chǎn)走上產(chǎn)業(yè)化的道路，建立生產(chǎn)自動換刀裝置的基地。 自動換刀裝置的設(shè)計應滿足以下基本要求： 1）換刀時間短，以減少非加工時間。 2）減少換刀動作對加工范圍的干擾。 3）刀具重復定位精度高。 4）識刀、選刀可靠，換刀動作簡單可靠。 5）刀庫刀具存儲量合理。 6）刀庫占地面積小，并能與主機配合，使機床外觀協(xié)調(diào)美觀。 7）刀具裝卸、調(diào)整、維修方便，并能得 到清潔的維護 4。 具自動換刀形式 為進一步提高數(shù)控機床的加工效率，數(shù)控機床正向著工件在一臺機床一次裝夾即可完成多道工序或全部工序加工的方向發(fā)展，因此出現(xiàn)了各種類型的加工中心機床，如車削中心 、鏜銑加工中心、鉆削中心等等。這類多工序加工的數(shù)控機床在加工過程中要使用多種刀具，因此必須有自動換到裝置，以便選用不同刀具，完成不同工序的加工工藝。自動換到裝置應當具備換刀時間短、刀買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 具重復定位精度高、足夠的刀具儲備量、占地面積小、安全可靠等特性 5。 各類數(shù)控機床的自動換到裝置的結(jié)構(gòu)取決 于機床的類型、工藝范圍、使用刀具種類和數(shù)量。數(shù)控機床常用的自動換刀裝置的類型、特點、適用范圍見表1 表 1自動換刀裝置類型 類別型式 特點 適用范圍 轉(zhuǎn)塔式 回轉(zhuǎn)刀架 多為順序換刀，換刀時間短 、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、容納刀具較少 各種數(shù)控車床，數(shù)控車削加工中心 轉(zhuǎn)塔頭 順序換刀，換刀時間短，刀具主軸都集中在轉(zhuǎn)塔頭上，結(jié)構(gòu)緊湊。但剛性較差，刀具主軸數(shù)受限制 數(shù)控鉆 、鏜、銑床 刀庫式 刀具與主軸之間直接換刀 換刀運動集中，運動不見少。但刀庫容量受限 各種類型的自動換刀數(shù)控機床。尤其是對使用回轉(zhuǎn)類刀具的數(shù)控鏜 、銑床類立式、臥式加工中心機床 要根據(jù)工藝范圍和機床特點，確定刀庫容量和自動換刀裝置類型 用機械手配合刀庫進行換刀 刀庫只有選刀運動，機械手進行換刀運動，刀庫容量大 控車床刀架的功能、類型和滿足的要求 數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架是加工中心、數(shù)控車床必備的機床附件，尤其適用全功能數(shù)控車床。當前，數(shù)控機床發(fā)展迅猛，一方面向高速、高 效、高精度方面發(fā)展，同時，在制造行業(yè)中廣泛存在原有設(shè)備的數(shù)控改造和系統(tǒng)升級問題。作為關(guān)鍵附件，高性能的數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架對于提高機床整體運行的可靠性、穩(wěn)定性和效率有著重要意義，數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架是由數(shù)控系統(tǒng)來控制的，因此，在轉(zhuǎn)塔刀架本身性能提高的情況下，如何實現(xiàn)控制任務就顯得十分重要了。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 控車床刀架的功能 數(shù)控機床上的刀架是安放刀具的重要部件，許多刀架還直接參與切削工作，如臥式車床上的四方刀架，轉(zhuǎn)塔車床的轉(zhuǎn)塔刀架，回輪式轉(zhuǎn)塔車床的回輪刀架，自動車床的轉(zhuǎn)塔刀架和天平刀架等。這些刀架既安放刀具，而且還直接參與 切削，承受極大的切削力作用，所以它往往成為工藝系統(tǒng)中的較薄弱環(huán)節(jié)。隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，機床的刀架也有了許多變化，特別是數(shù)控車床上采用電 (液 )換位的自動刀架，有的還使用兩個回轉(zhuǎn)刀盤。加工中心則進一步采用了刀庫和換刀機械手，定現(xiàn)了大容量存儲刀具和自動交換刀具的功能，這種刀庫安放刀具的數(shù)量從幾十把到上百把，自動交換刀具的時間從十幾秒減少到幾秒甚至零點幾秒。這種刀庫和換刀機械手組成的自動換刀裝置，就成為加工中心的主要特征 6。 因此，刀架的性能和結(jié)構(gòu)往往直接影響到機床的切削性能 、切削效率和體現(xiàn)了機床的設(shè)計和制造 技術(shù)水平 7。 控機床刀架的類型 按換刀方式的不同，數(shù)控車床的刀架系統(tǒng)主要有回轉(zhuǎn)刀架、排式刀架和帶刀庫的自動換刀裝置等多種形式 ，下面對這三種形式的刀架作簡單的介紹。 1. 排式刀架 排式刀架一般用于小規(guī)格數(shù)控車床，以加工棒料或盤類零件為主。 其 結(jié)構(gòu)形式 為： 夾持著各種不同用途刀具的刀夾沿著機床的 X 坐標軸方向排列在橫向滑板上。刀具的典型布置方式如圖 示。這種刀架在刀具布置和機床調(diào)整等方面都較為方便，可以根據(jù)具體工件的車削工藝要求，任意組合各種不同用途的刀具，一把刀具完 成車削任務后，橫向滑板只要按程序沿 X 軸移動預先設(shè)定的距離后，第二把刀就到達加工位置，這樣就完成了機床的換刀動作。這種換刀方式迅速省時，有利于提高機床的生產(chǎn)效率。寶雞機床廠生產(chǎn)的 功能數(shù)控車床配置的就是排式刀架。 2. 回轉(zhuǎn)刀架 回轉(zhuǎn)刀架是數(shù)控車床最常用的一種典型換刀刀架， 一般 通過 液壓系統(tǒng)或電氣來實現(xiàn) 機床的自動換刀動作，根據(jù)加工要求可設(shè)計成四方、六方刀架或圓盤式刀架，并相應地安裝 4 把、 6 把或更多的刀 具 ?；剞D(zhuǎn)刀架的換刀動作可分為刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位和刀架鎖緊等幾個步驟。它的動作是由數(shù)控 系統(tǒng)發(fā)出指令完成的?；剞D(zhuǎn)刀架根據(jù)刀架回轉(zhuǎn)軸與安裝底面的相對位置，分為立式刀架和臥式刀架兩種。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3. 帶刀庫的自動換刀裝置 上述排刀式刀架和回轉(zhuǎn)刀架所安裝的刀具都不可能太多，即使是裝備兩個刀架，對刀具的數(shù)目也有一定限制。當由于某種原因需要數(shù)量較多的刀具時，應采用帶刀庫的自動換刀裝置。帶刀庫的自動換刀裝置由刀庫和刀具交換機構(gòu)組成。 (a)回轉(zhuǎn)刀架 (b) 排式刀架 圖 床刀架類型結(jié)構(gòu)圖 控機床刀架應滿足的要求 1） 滿足工藝過程所提出的要求。機床依靠刀具和工件間相對運動形成工件表面，而工件的表面形狀和表面位置的不同，要求刀架能夠布置足夠多的刀具，而且能夠方便而正確地加工各工件表面， 為了實現(xiàn)在工件的一次安裝中完成多工序加工，所以要求刀架可以方便地轉(zhuǎn)位。 2） 在刀架以要能牢固地安裝刀具，在刀架上安裝刀具進還應能精確地調(diào)整刀具的位置，采用自動交換刀具時，應能保證刀具交換前后都能處于正確位置。以保證刀具和工件間準確的相對 位置。刀架的運動精度將直接反映到加工工件的幾何形狀精度和表面粗糙度上，為此，刀架的運動軌跡必須準確，運動應平穩(wěn)，刀架運轉(zhuǎn)的終點到位應準確。面且這種精度保持性要好，以便長期保持刀具的正確位置。 3） 刀架應具有足夠的剛度。由于刀具的類型、尺寸各異，重量相差很大，刀具在自動轉(zhuǎn)換過程中方向變換較復雜，而且有些刀架還直接承受切削力。考慮到采用新型刀具材料和先進的切削用量，所以刀架必須具有足夠的剛度，以使切削過程和換刀過程平穩(wěn)。 4） 可靠性高。由于刀架在機床工作過程中，使用次數(shù)很多，而且使用頻率也高，所以必 須充分重視它的可靠性。 5） 刀架是為了提高機床自動化而出現(xiàn)的，因而它的換刀時間應盡可能縮短，以利于提高生產(chǎn)率。目前自動換刀裝置的換刀時間在 6 秒之間不等。而且還在進買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 一步縮短。 6） 操作方便和安全。刀架是工人經(jīng)常操作的機床部件之一，因此它的操作是否方便和安全，往往是評價刀架設(shè)計好壞的指標。刀架上應便于工人裝刀和調(diào)刀，切屑流出方向不能朝向工人，而且操作調(diào)整刀架的手柄（或手輪）要省力，應盡量設(shè)置在便于操作的地方 8。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第三章 車削中心動力 刀架總體方案設(shè)計 查研究與資料收集 課題的調(diào)查研究 從國內(nèi)外市場調(diào)研結(jié)果看，國內(nèi)對數(shù)控車床轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計和生產(chǎn)都是依賴于先進國家的，而且產(chǎn)品的性能方面跟國外還有一定的差距，期待開發(fā)設(shè)計一種性能最優(yōu)，最有實用價值的轉(zhuǎn)塔刀架，適應市場，替代進口產(chǎn)品低價位的數(shù)控車床用轉(zhuǎn)塔刀架，占領(lǐng)國內(nèi)市場，并達到國際領(lǐng)先水平，為國產(chǎn)機床工業(yè)的發(fā)展作出貢獻。 車削加工中心是目前國際上比較前端的一種數(shù)控機床，可以進行多工序加工，如車削、鉆削、銑削等 。有關(guān)人士指出，數(shù)控機床附件及其配套功能附件是我國機床工具 制造業(yè)“十五”計劃重點發(fā)展產(chǎn)品。雖然我國數(shù)控機床產(chǎn)品附件的研制由無到有，取得了顯著成績，但與國外先進水平相比還是有一定差距的。為確保國產(chǎn)數(shù)控機床的大發(fā)展，就必須把數(shù)控機床附件盡快搞上去。為此他們建議國家有關(guān)部門，盡快制定有關(guān)鼓勵、扶持國產(chǎn)數(shù)控機床附件發(fā)展的相關(guān)政策，加大數(shù)控機床附件行業(yè)科研和技術(shù)改進投入，使國產(chǎn)數(shù)控機床附件行業(yè)有一個大發(fā)展。而且動力刀架是數(shù)控機床附件中尤為重要的一個部件，把這一技術(shù)提高是我們義不容辭的事情。 料收集 課題涉及到的有關(guān)知識包括：數(shù)控機床結(jié)構(gòu)、車削加工中心、自動換刀裝 置等等方面；其次還包括一些機械設(shè)計、機械傳動、液壓、間歇分度機構(gòu)等方面的知識，在校圖書館借閱了一些關(guān)于本次設(shè)計有關(guān)的資料，而且還在網(wǎng)上搜索了一些相關(guān)資料： 1）現(xiàn)代實用機床設(shè)計手冊； 2）實用機床設(shè)計手冊； 3）機械設(shè)計手冊； 4）數(shù)控車床設(shè)計； 5）數(shù)控機床結(jié)構(gòu)與維修等等。 力刀架的整體方案設(shè)計與選擇 力刀架的整體方案設(shè)計 刀架是車床的重要組成部分， 車削中心的動力刀架可安裝各種非動力輔助刀夾和動力刀夾進行切削， 用于夾持切削用的刀具 ,因此其結(jié)構(gòu)直接影響到車床的切削性能買文檔就送您 紙全套， Q 號交流