買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 摘 要 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和普及，加工中心的作用越發(fā)突顯它的重要性。為進(jìn)一 步提高數(shù)控機(jī)床的加工效率，數(shù)控機(jī)床正向著工件在一臺(tái)機(jī)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(jī)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(jī)床在加工過 程中要使用多種刀具，因此必須有自動(dòng)換刀裝置，也就是所說的刀庫(kù)，以便選用 不同刀具，完成不同工序的加工工藝。自動(dòng)換刀裝置應(yīng)當(dāng)具備換刀時(shí)間短、刀具 重復(fù)定位精度高、足夠的刀具儲(chǔ)備量、占地面積小、安全可靠等特性。 本論文是開發(fā) 設(shè)計(jì)出一種體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格較低、生產(chǎn)周期短的小型 立式加工中心刀庫(kù)本文。首先介紹了國(guó)內(nèi)外加工中心研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，闡明 了本課題研究的目的、意義。然后進(jìn)一步介紹本小型加工中心刀庫(kù)總體結(jié)構(gòu)和各 部件方案的選擇，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了小型加工中心刀庫(kù)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算， 主要包括刀盤部件設(shè)計(jì)（含刀盤，夾塊，刀爪），刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（含轉(zhuǎn)臂， 槽輪，滾子，鎖止盤），刀庫(kù)總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（含軸承套，軸，箱蓋，箱體）刀庫(kù)移 動(dòng)部分設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞： 數(shù)控系統(tǒng) 加工中心 刀庫(kù) 機(jī)械手 is to in an or of so of of in is in to to to so on is of 文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 is of on in so 、緒言 4 2、 畢業(yè)設(shè)計(jì)工藝要求的基本任務(wù)和要求 4 本任務(wù) 5 藝設(shè)計(jì)的基本任務(wù) 6 具設(shè)計(jì)的基本任務(wù) 6 設(shè) 計(jì) 要 求 6 藝設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求 6 具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求 6 庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 庫(kù)主要參數(shù)的確定 10 盤部分的設(shè)計(jì) 10 庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 10 的設(shè)計(jì) 11 動(dòng)軸承的選擇計(jì)算 12 的選用與計(jì)算 13 庫(kù)的支承部分的設(shè)計(jì) 14 庫(kù)移動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 14 庫(kù)支承橫梁和導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 14 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 庫(kù)移動(dòng)絲杠和電機(jī)的選擇 15 庫(kù)、橫梁的安裝 16 4 刀具交換裝置的設(shè)計(jì) 16 18 22 22 上的齒輪齒條設(shè)計(jì) 23 24 24 24 26 5 自動(dòng)換刀裝置的控制原理 27 28 29 6、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造時(shí)數(shù)控系統(tǒng)的選用 31 小結(jié) 31 參考文獻(xiàn) 32 交流 14951605 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 1、緒言 業(yè)設(shè)計(jì)的目的 (1)培養(yǎng)工程意識(shí) 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 (2)訓(xùn)練基本技能 (3)培養(yǎng)質(zhì)量意識(shí) (4)培養(yǎng)規(guī)范意識(shí) 2、畢業(yè)設(shè)計(jì)工藝要求的基本任務(wù)和要求 本任務(wù) 藝設(shè)計(jì)的基本任務(wù) (1)繪制零件工作圖一張 (2)繪制毛坯 (3)編制機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片一套 (4)編寫設(shè)計(jì)說明書一份 具設(shè)計(jì)的基本任務(wù) (1)收集資料 ,為夾具設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備 (2)繪制草圖 ,進(jìn)行必要的理論計(jì)算和分析以及夾具的結(jié)構(gòu)方案 (3)繪制總圖和主要非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖 ,編寫設(shè)計(jì)說明書 (4)編制夾具的使用說明或技術(shù)要求 計(jì)要求 藝設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求 (1)保證零件加工質(zhì)量 ,達(dá)到圖紙的技術(shù)要求 (2)在保證加工質(zhì)量的前提下 ,盡可能提高生產(chǎn)效率 (3)要盡量減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 ,生產(chǎn)安全 (4)在立足企業(yè)的前提下 ,盡可能采用國(guó)內(nèi)技術(shù)和裝備 (5)工藝規(guī)程應(yīng)正確 規(guī)范化 ,標(biāo)準(zhǔn)化的要求 具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求 (1)保證工件的加工精度 (2)提高生產(chǎn)效率 (3)工藝性好 (4)使用性好 (5)經(jīng)濟(jì)性好 第 3 章 刀庫(kù)的設(shè)計(jì) 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 刀庫(kù)是加工中心的象征，是加工中心區(qū)別于 床和 床的本質(zhì)所在，因此來說，刀庫(kù)的設(shè)計(jì)是加工中心設(shè)計(jì)的核心。由于作者所要設(shè)計(jì)的加工中心是一個(gè)主要用來加工中小批量電子元件等小型零件的小型加工中心，在滿足加工要求，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的條件下，應(yīng)盡量使加工中心的結(jié)構(gòu)緊湊，減小加工中心的外形輪廓尺寸，刀庫(kù)在滿足使用要求的前提下，盡量結(jié)構(gòu)使其簡(jiǎn)單緊湊，易制造，從而降低生產(chǎn)加工中心的成本 。 庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在總體設(shè)計(jì)方案中已確定：自動(dòng)換刀系統(tǒng)采用無機(jī)械手換刀，且刀庫(kù)置于立柱側(cè)面的橫梁上。刀庫(kù)在橫梁上的移動(dòng)采用滾珠絲杠傳動(dòng)和快速移動(dòng)電機(jī)。采用盤型刀庫(kù)，由槽輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)、分度和轉(zhuǎn)位，由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。刀庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。 庫(kù)主要參數(shù)的確定 本加工中心主要用來加工小型零件或多孔零件上的小孔和小平面，所以刀庫(kù)上主要安裝一些孔加工刀具（如鉆頭、擴(kuò)孔鉆等）和加工小平面的立銑刀及小直徑的面銑刀；同時(shí)又考慮到所選用電主軸軸端的尺寸及刀盤直徑等的限制；再 考慮到主要用于中小批生產(chǎn)及教學(xué)實(shí)驗(yàn)等，刀具的品種不宜過多，以免造成不必要的浪費(fèi)和刀庫(kù)尺寸過大，采用 8 把刀。 立銑刀的最大直徑定為 40頭的最大直徑定為 10大工作部分長(zhǎng)度定為 1502m/30m/盤部分的設(shè)計(jì) 刀盤采用輪輻式結(jié)構(gòu)，這樣既能滿足使用的要求，又能保證刀盤的強(qiáng)度。在整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中要保證各個(gè)尺寸在換刀過程不發(fā)生干涉即可，刀盤直徑為 720他尺 寸見刀盤零件圖。 刀爪的外型尺寸根據(jù) 30 號(hào)刀柄設(shè)計(jì)。 庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 目前圓盤式刀庫(kù)大多采用的是單頭雙導(dǎo)程蝸輪蝸桿傳動(dòng)，此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在使用中可隨時(shí)調(diào)整蝸輪蝸桿的傳動(dòng)間隙，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)位分度，保證刀庫(kù)工作的可靠性，但此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，而且單頭雙導(dǎo)程蝸輪和蝸桿的加工較困難。槽輪機(jī)構(gòu)具有沖擊小，工作平穩(wěn)性較高，機(jī)械效率高，可以在較高轉(zhuǎn)速下工作，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易制造等優(yōu)點(diǎn)，在目前生產(chǎn)的鼓輪式刀庫(kù)的加工中心機(jī)床上很多采用槽輪機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)刀庫(kù)的分度回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 。因此本設(shè)計(jì)采用槽輪機(jī)構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)的轉(zhuǎn)動(dòng)、分度和定位。但此機(jī)構(gòu)定位精度不夠高，為提高其定位精度可采用帶制動(dòng)器和交流伺服電機(jī)，從而可保證較高的定位精度。 槽輪機(jī)構(gòu)（又稱馬耳他機(jī)構(gòu)）能把主軸的勻速連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為從動(dòng)軸的周期性間歇運(yùn)動(dòng)，常用于各種分度轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)中。槽輪機(jī)構(gòu)又三種基本類型：外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)、內(nèi)嚙合槽輪機(jī)構(gòu)和球面槽輪機(jī)構(gòu)。此刀庫(kù)采用外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)。外嚙合槽輪買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 機(jī)構(gòu)的工作原理如圖 示。 外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)軸線與槽輪回轉(zhuǎn)軸線平行，通常轉(zhuǎn)臂作等速回轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)臂上的滾子進(jìn)入槽 中，就撥動(dòng)槽輪作反向轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滾子從槽中脫出，槽輪即靜止不動(dòng)，并由鎖止盤定位。當(dāng)只有一個(gè)滾子時(shí)，轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)一周，槽輪作轉(zhuǎn)一個(gè)角度的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)位、分度和定位。 圖 嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理 槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1）槽數(shù) Z 因刀庫(kù)容量為 8 把刀，所以槽輪槽數(shù) Z = 8 . 2）槽間角 2 2 8 452 360 360 2 = Z = = (3）槽輪每次轉(zhuǎn)位時(shí)曲柄的轉(zhuǎn)角 1 22 180 2 135 _1 2 = = (4) 槽輪與鎖止盤間的中心距 L 為了使轉(zhuǎn)為定位機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)緊湊，采用 L = 360 5）主動(dòng)曲柄長(zhǎng)度 1 R R 38 2 = = = (6）槽輪半徑 33 2 = = = (7）圓銷半徑 r r R 6 23 1 = = (8) 槽底高 b b L (R r) (3 5) 194 = + = (9) 槽深 h h R b 139 = = (10) 鎖止弧半徑 x R R R r e x = 1 式中， e = ( 0.8)r ，且必須大于 3 5取 e mm x = 18 , = 97 (據(jù)以上參數(shù)可設(shè)計(jì)出槽輪和鎖止盤的尺寸，如槽輪和鎖止盤的零件圖所示。 刀庫(kù)的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇時(shí)，須考慮由摩擦引起的負(fù)載轉(zhuǎn)據(jù)和各負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 1）負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 刀庫(kù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 . . = m i LC i n J J n (C C J = J + J (式中 各旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 各旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)速， r/ 電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 電機(jī)的轉(zhuǎn)速， r/ 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 ( ) P Z P n n J = J + J + J + J (式中 分別為刀盤、軸、槽輪和鎖止盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 刀盤的轉(zhuǎn)速， r/ P 0 12 32 = (式中 刀盤直徑， 刀盤厚度， 0 12 (2104 8 304 244) 10 148 10 4 2 32 J P = 同理可求得： 1010 60 1000 20 1000 r D n V DP c = = (000r/100 4 2 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 3 J LC 初選電機(jī)為 額定轉(zhuǎn)矩為 大轉(zhuǎn)矩為 m， 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 10-4 10-4 ）摩擦引起的負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算 由重力產(chǎn)生的摩擦力矩 式中 槽輪和鎖止盤間摩擦系數(shù)，取 C 刀盤、軸、槽輪等的重量 ， N； 8 +16 = 72N 滾子中心到鎖止盤中心的距離， 31 72 31 10 機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩 ),符合要求。 3）最大加速轉(zhuǎn)矩 電機(jī)從靜止升至 t n T J 60 2 = (式中 電機(jī)最高轉(zhuǎn)速， 3000r/ 加速時(shí)間 (s) 取 m 0 0 4 2 3000 = = 4)電機(jī)的最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 )，符合要求。 最終確定電機(jī)型號(hào)為 輸出功率為 400W。相應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)器選擇與電機(jī)相匹配的 號(hào)。 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 的設(shè)計(jì) 軸是機(jī)械設(shè)備中的重要零件之一 并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 同 ,可把軸分成心軸、轉(zhuǎn)軸和傳動(dòng)軸 3 種 . 軸的常用材料軸的材料主要采用碳素鋼和合金鋼 ,常用材料為優(yōu)質(zhì)中碳鋼 ,如 35、45、 50 鋼，這里選取 45 鋼為材料 . 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的合理外形應(yīng)滿足 :軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置 ;軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整 ;軸應(yīng)具有良好的制造工藝性 軸的受力性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸上零件的布置和固定形式；所采用的軸承類型和尺寸；軸的加工工藝等 .）軸的強(qiáng)度計(jì)算由于功率 P=400W 已知 ,轉(zhuǎn)速 n =375r/取 取 110, 取 35則軸徑 3 n d A p （ d 75 1103 400 = 式中 ; r/; 故 d 最小應(yīng)取 20 校核軸 轉(zhuǎn)矩 n T = 106 p （ T 75 9550000 = 式中 n 轉(zhuǎn)速。 圓周力 T1/ 10186/120=1700N; T2/ 130822/120=T3/20N; 徑向力 1488N; 248N； 226N. 則由受力分析圖可知： 342N, 72N, 水平面彎矩 342 30=40260N 26 195=44070N 徐州工程學(xué)院 07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 31 頁 則 = 2 + 2 = 402602 + 440702 = 59691 X cx M M N 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 垂直面彎矩 30=110622 N 20 195=120900 N 則 = 2 + 2 = 106222 + 209002 = 21872 X cy M M N 求當(dāng)量彎矩 取修正系數(shù)為 ( )2 596912 (0186)2 52371 M = M + T = + = I x N 2 ( )2 218722 (0186)2 19384 M = M + T = + = II x N 確定危險(xiǎn)截面及校核強(qiáng)度 W =（ 2 52371 52371 3 = = = = d I I W M 2 19384 19384 3 = = = = d I M 參考文獻(xiàn)（機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)）知 1 60 b s - = 足 e 1b s 的條件，故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定裕度 。因此，此軸不必在做修改 軸的結(jié)構(gòu)和受力分析如圖（ 示： 文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 t3 a)軸的結(jié)構(gòu) b)軸受力圖 c)水平面受力圖 d)垂直面受力圖 M/)轉(zhuǎn)矩圖 g)合成彎矩圖 f)垂直面彎矩圖 e)水平面彎矩圖 圖（ 軸的結(jié)構(gòu)和受力分析 動(dòng)軸承的選擇計(jì)算 1 滾動(dòng)軸承的 類型選擇 : 選取向心球軸承原則 : 軸承負(fù)荷 軸承的轉(zhuǎn)速 調(diào)心性能 安裝與拆卸 這里選取軸承代號(hào)為 3182124 的雙列向心短圓柱滾子軸承 基本額定動(dòng)載荷為 255 2 滾動(dòng)軸承的計(jì)算 滾動(dòng)軸承疲勞壽命的基本計(jì)算公式為 : C/P) （ 其中 球軸承 =3,滾子軸承 =10/3; N); N); 因 P=X 0，故 P=1488 1=1488N, 其中 X、 Y 由表 3的， X=1， Y=0； 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 C=2 =3, 故其疲勞壽命 22 101488)10 10 10; 或由公式 0 1060n (C/P) （ 得 0 1060 122 (22 101488) 441518h 因?yàn)樗O(shè)計(jì)軸的強(qiáng)度裕度不大，此軸不必在做修改 的選用與計(jì)算 因?yàn)殒I是動(dòng)聯(lián)接，所以選用普通的平鍵 軸上鍵的選擇 由參考文獻(xiàn)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)）知： 鍵的寬度 b = 28 ,高 h =16 ，長(zhǎng) L = 50 驗(yàn)算鍵的強(qiáng)度鍵的 強(qiáng)度公式為： = 2 （ 5 3 50 2 2 4600 = = = 參考文獻(xiàn)（機(jī)械設(shè)計(jì)）知： 100 = 100fy = = 鍵的強(qiáng)度足 庫(kù)的支承部分的設(shè)計(jì) 刀庫(kù)的支承部分包括刀庫(kù)箱體、箱蓋、軸、軸承、軸承套等，見圖 庫(kù)總裝圖。各部分的具體結(jié)構(gòu)尺寸見其零件圖。刀庫(kù)主要由刀盤部件 1、軸承 2、軸承套 3、軸 4、箱蓋 5、 滾子 6、 鎖止盤 7、電機(jī) 8、槽輪 9、箱體 10 和一些連接螺釘、螺母、銷、鍵等組成。 圖 庫(kù)總裝圖 庫(kù)移動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 庫(kù)支承橫梁和導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 橫梁支撐著刀庫(kù)的整個(gè)重量，因此，它的強(qiáng)度和剛度要求較高。且為了實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)的移動(dòng)，在橫梁上要設(shè)計(jì)可使刀庫(kù)移動(dòng)的導(dǎo)軌，根據(jù)床身的整體高度及立柱的形狀來考慮，橫梁的端面與立柱的聯(lián)接斷面應(yīng)成長(zhǎng)方形長(zhǎng)、寬分別定為 24080連接處的面板厚度為 30立柱用 6 個(gè)直徑為 25螺栓來連買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 接，由兩個(gè) 16圓柱銷定位，在裝配時(shí)配作。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，因刀庫(kù)的行程 160加上滑臺(tái)的尺寸和刀盤尺寸等，靜導(dǎo)軌的總長(zhǎng)度定為 480端可各裝一減振器，目的是為了消除滑臺(tái)到兩端時(shí)的沖擊力?？紤]刀庫(kù)移動(dòng)電機(jī)和絲杠的安裝尺寸等，靜導(dǎo)軌的高度定為 130度定為 192它尺寸見橫梁零件圖?？紤]到刀庫(kù)支承部分的尺寸，滑座和動(dòng)導(dǎo)軌的長(zhǎng)度定為 140慮靜導(dǎo)軌的寬度和刀庫(kù)支承部分在該方向的尺寸滑座 的寬度定為 240座的高度定為 50了減輕它自身的重量，將其鑄造成中空的。同時(shí)，為了加強(qiáng)它的剛度，還設(shè)有加強(qiáng)肋板。導(dǎo)軌的形式有滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌兩種形式。此處，僅設(shè)計(jì)滑動(dòng)導(dǎo)軌，滑動(dòng)導(dǎo)軌采用雙矩形形式的整體 鐵導(dǎo)軌，并采用中頻淬火，淬火后的硬度為 50 55軌的精度要求為：平面度為 方向的直線度為 導(dǎo)向面的直線度為 導(dǎo)向面之間的平行度為 導(dǎo)向面對(duì)導(dǎo)軌底面的垂直度為 軌面對(duì)橫梁安裝基面的垂直度 為 庫(kù)移動(dòng)絲杠和電機(jī)的選擇要實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)的移動(dòng)，采用滾珠絲杠和快速移動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。前者速度高，傳動(dòng)平穩(wěn)，且定位精度高。后者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，傳動(dòng)平穩(wěn)，但定位精度較低，還需專門的液壓系統(tǒng)。該加工中心采用滾珠絲杠和交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式。 1刀庫(kù)移動(dòng)絲杠 刀庫(kù)移動(dòng)絲杠的選取和 X Y 向進(jìn)給系統(tǒng)絲杠選取類似，計(jì)算不再贅述。選取滾動(dòng)絲杠副型號(hào)為 2 85 215，各部分的結(jié)構(gòu)尺寸見橫梁滾珠絲杠零件圖。支承方式采用兩端固定，兩端各采用一角接觸球軸承 7602020 2. 伺服電機(jī) 伺服電機(jī)的選擇計(jì)算方法同 X Y 向進(jìn)給系統(tǒng)電機(jī)類似，計(jì)算不再贅述。選取電機(jī)型號(hào) 服驅(qū)動(dòng)器型號(hào) 杠與電機(jī)之間采用彈性膜片連軸器 01。 庫(kù)、橫梁的安裝 刀庫(kù)和橫梁的安裝見圖 4、 5、 9 連接螺釘 圖 庫(kù)、橫梁的安裝 結(jié) 本章對(duì)刀庫(kù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算。確定了刀庫(kù)的主要參數(shù)，對(duì)刀盤部分的各零件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)刀庫(kù)的 槽輪轉(zhuǎn)位分度機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算。還計(jì)算選擇了刀庫(kù)回交流伺服電機(jī)和刀庫(kù)移動(dòng)滾珠絲杠和交流伺服電機(jī)。刀庫(kù)回轉(zhuǎn)交流伺服電機(jī)型號(hào)為 匹配的伺服驅(qū)動(dòng)器的型號(hào) 庫(kù)移動(dòng)滾珠絲杠副型號(hào)為 2 85 215。刀庫(kù)移動(dòng)交流伺服電機(jī)型號(hào) 服驅(qū)動(dòng)器型號(hào) 結(jié) 論 作者開發(fā)設(shè)計(jì)了一種體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格較低、生產(chǎn)周期短的小型立式加工 中心刀庫(kù)。獲得如下結(jié)論： 1）通過對(duì)國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研、技術(shù)調(diào)研、社會(huì)調(diào)研 、需求分析和可 行性分析，了解了該產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展方向和設(shè)計(jì)開發(fā)該產(chǎn)品的必要性和可行性。通過對(duì)未來的發(fā)展?fàn)顩r和市場(chǎng)發(fā)展情況的預(yù)測(cè)和估計(jì)，預(yù)測(cè)該產(chǎn)品具有很買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 大的潛市場(chǎng)，能夠?yàn)槠髽I(yè)創(chuàng)造可觀的利稅，經(jīng)濟(jì)效益顯著，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。 2）通過對(duì)該加工中心刀庫(kù)結(jié)構(gòu)原理方案和各組成部分設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析， 確定了總體技術(shù)方案和主要技術(shù)性能參數(shù)。 3）刀庫(kù)為盤式結(jié)構(gòu)，容量為 8 把刀，采用槽輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)分度轉(zhuǎn)位，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 制造方便，價(jià)格低。通過刀庫(kù)在橫梁上移動(dòng)至主軸端來實(shí)現(xiàn)換刀。 4）用 件繪制出了總體裝配圖 、各部件、組件裝配圖及主要非標(biāo)準(zhǔn)零件 的零件圖。由于作者水平和時(shí)間有限，在設(shè)計(jì)中還有許多方面需要完善 , 在產(chǎn)品投產(chǎn)之前，還需對(duì)加工中心設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真，對(duì)主要零部件進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)有限元分析、優(yōu)化和工藝設(shè)計(jì)等，以確保產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性和可靠性。 第四章 刀具交換裝置的設(shè)計(jì) 數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置中 ,實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)與機(jī)床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置。刀具的交換方式通常分為兩種 : 一種是采用機(jī)械手交換刀具 , 另一種是由刀庫(kù)與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)刀具交換即無機(jī)械手交換刀具。無機(jī)械手交換刀具方式：結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，成本低，換刀的可靠性較高；刀庫(kù)因結(jié)構(gòu)所限容量不多。這種換刀系統(tǒng)多為中、小型加工中心采用。刀具的交換方式及它們的具體結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)床的工作效率和工作可靠性有直接的影響。由 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床的結(jié)構(gòu)特性決定難以實(shí)現(xiàn)由刀庫(kù)與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)刀具交換，故采用機(jī)械手交換刀具的方式。 機(jī)械手是當(dāng)主軸上的刀具完成一個(gè)工步后，把這一工步的刀具送回刀庫(kù)，并把下一道工步的所需要的刀具從刀庫(kù)中取出并裝入主軸繼續(xù)進(jìn)行加工的功能部件。對(duì)機(jī)械手的具體要求是迅速可靠，準(zhǔn)確協(xié)調(diào)。 定換刀機(jī)械手形式 在自動(dòng) 換刀數(shù)控機(jī)床中，換刀機(jī)械手的形式是多種多樣的，常見的有以下幾種。 1)兩手呈 180的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手； 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 圖 4械手臂和手爪 2)兩手互相垂直的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 3)兩手平行的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手； 4)雙手交叉式機(jī)械手； 由于不同的數(shù)控機(jī)床（加工中心）的刀庫(kù)與主軸的相對(duì)位置不同。所以各種數(shù)控機(jī)床所使用的換刀機(jī)械手也不盡相同。 上圖是兩手互相垂直的 回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖。 這種機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)是換刀動(dòng)作可靠，換好時(shí)間短，缺點(diǎn)是刀柄精度要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，聯(lián)機(jī)調(diào)整的相關(guān)精度要求高，機(jī)械手離加工區(qū)較近。 一般來說，這種機(jī)械手用于刀庫(kù)刀座軸線與機(jī)床主軸軸線垂直，刀庫(kù)為徑向存取刀具形式的自動(dòng)換刀裝置，因此，在 數(shù)控立式升降銑床的自動(dòng)換刀裝置中可采用這種機(jī)械手形式。 刀機(jī)械手的工作原理 下面是以在 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床的自動(dòng)換刀裝置中采用這種上機(jī)械手換刀的工作原理。 該機(jī)械手安裝在主軸的左側(cè)面，隨同主軸箱一 起運(yùn)動(dòng)。機(jī)械手由機(jī)械手臂與45的斜殼體組成。機(jī)械手臂 1形狀對(duì)稱。固定在回轉(zhuǎn)軸 4上，回轉(zhuǎn)軸與主軸成45角，安裝在殼體 3 上， 5 為手臂托，可由液壓缸帶動(dòng)（圖中未標(biāo)出），機(jī)械手有伸縮、回轉(zhuǎn)、抓刀、松刀等動(dòng)作。 伸縮動(dòng)作：液壓缸（圖中未標(biāo)出）帶動(dòng)手臂托架 5沿主軸軸向移動(dòng)。 回轉(zhuǎn)動(dòng)作：液壓缸 2中的齒條輪通過齒輪帶動(dòng)回轉(zhuǎn)軸 4轉(zhuǎn)動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)手臂正向和反向 180的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 抓刀、松刀動(dòng)作：機(jī)械手對(duì)刀具的夾緊和松開是通過液壓缸 6。碟形彈簧 7及拉桿 8、杠桿 9、活動(dòng)爪 10來實(shí)現(xiàn)。碟形彈簧實(shí)現(xiàn)夾緊，液壓缸實(shí)現(xiàn)松開。在活動(dòng)爪中 有兩個(gè)銷子 11，當(dāng)夾緊刀具時(shí)，插入刀柄凸緣的孔內(nèi)，確保安全、可靠。 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 械手的 自動(dòng)換刀過程的動(dòng)作順序 （ a） （ b） （ c） （ d） 圖 4 換刀機(jī)械手的換刀過程 自動(dòng)換刀裝置的換刀過程由選刀和換刀兩部分組成。 選刀即刀庫(kù)按照選刀命令（或信息）自動(dòng)將要用的刀具移動(dòng)到換刀位置，完成選刀過程，為下面換刀做好準(zhǔn)備，換刀即是機(jī)械手把主軸上用過的刀具取下，將選好的刀具安裝在主軸之上。 換刀動(dòng)作的大致過程為： 1)主軸箱回到最高處 （ 同時(shí)實(shí)現(xiàn)“主軸準(zhǔn)停”。即主軸停止回轉(zhuǎn)并準(zhǔn)確停止在一個(gè)固定不變的角度方位上，保證主軸端面的鍵也在一個(gè)固定的方位，使刀柄上的鍵槽能恰好對(duì)正端面鍵。 2)機(jī)械手抓住主軸和刀庫(kù)上的刀具。如圖 4a）所示。 3)把卡緊在主軸和發(fā)庫(kù)上的刀具松開 4)活塞桿推動(dòng)機(jī)械手下行，從主軸和刀庫(kù)上取出刀具 5)機(jī)械手回轉(zhuǎn) 180，交換刀具位置， 6)將更換后的刀具裝入主軸和刀庫(kù) 7)分別夾緊主軸和刀庫(kù)上的刀具 8)機(jī)械手松開主軸和刀庫(kù)上的刀具 9)當(dāng)機(jī)械手松開具后，限位開關(guān)發(fā)出“換刀完畢”的信號(hào)，主軸自由，可以開始加工或其他程序動(dòng)作。 在自動(dòng)換刀的整個(gè)過程中，各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)均由限位開關(guān)控制，只有前一個(gè)動(dòng)作完成后，才能進(jìn)行下一個(gè)動(dòng)作，從而保證了運(yùn)動(dòng)的可靠性。 械手回轉(zhuǎn)軸 4上的齒輪齒條設(shè)計(jì) 1)回轉(zhuǎn)軸上齒輪采用漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪形式 2)取模數(shù) M=1。 5。初取齒數(shù) z=30 3)下表為齒輪幾何尺寸設(shè)計(jì)的基本參數(shù)： 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 名稱 代號(hào) 計(jì)算公式 模數(shù) m 壓力角 20o 分度圓直徑 d D=30=45 齒頂高 h 1 1 . 5 1 . 5m 齒根高 h ) ( 1 0 . 2 5 ) 1 . 5 1 . 8 7 5 齒全高 h h h 1 . 5 1 . 8 7 5 3 . 3 7 5 齒頂圓直徑 z 2 ) ( 3 0 2 1 ) 1 . 5 4 8 齒根圓直徑 2 h 2 ) 4 1 . 2 5z c m 齒距 p 4 齒厚 s / 2 2 頂隙 c 0 . 2 5 1 . 5 0 . 3 7 5c c m 4)齒條的基本尺寸，按外齒輪幾何尺寸的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算 為了傳遞扭矩，在主軸的前端裝有端鍵，當(dāng)?shù)毒叩侗b入錐孔時(shí)，刀柄上的鍵槽位置必須與 該鍵對(duì)準(zhǔn)才能裝入。當(dāng)機(jī)械手從刀庫(kù)取刀時(shí)，為了確保刀具其后能順利地裝入主軸錐孔中，必須使主軸準(zhǔn)確地停在刀具交換位置上。同時(shí)，由于工藝上的需要，也必須使主軸準(zhǔn)停在固定位置上。這種使主軸端在定位鍵停在固定位置的技術(shù)要求稱為主軸準(zhǔn)停。 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床的自動(dòng)換刀裝置，在每次自動(dòng)裝卸刀具時(shí)，都必須要求主軸準(zhǔn)確地停止在固定的周向位置上。因此，可在主軸上安裝電氣控制的主軸準(zhǔn)停裝置以實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)停功能。 1)換刀機(jī)械手安裝在主軸箱的左側(cè)面，加工零件時(shí)，換刀機(jī)械手隨主軸箱 一起上下運(yùn)動(dòng)。 2)當(dāng)初裝上換刀機(jī)械手后，必須進(jìn)行調(diào)試：用手動(dòng)操縱主式調(diào)整換刀機(jī)械手買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 相對(duì)于主軸的位置，使用調(diào)整心棒，有誤差時(shí)可調(diào)整機(jī)械手行程、刀庫(kù)位置、機(jī)械手支座、修正主軸坐標(biāo)原點(diǎn)等。安裝最大重量刀具時(shí)，要進(jìn)行多次刀庫(kù)到主軸位置的自動(dòng)交換，使機(jī)械手換刀時(shí)做到準(zhǔn)確無誤，無撞擊。 動(dòng)換刀程序的編制 1)換刀動(dòng)作（指令）：選刀（ T）；換刀（ 2)選刀和換刀通常分開進(jìn)行。 3)為提高機(jī)床利用率，選刀動(dòng)作與機(jī)床加工動(dòng)作重合。 4)換刀指令 須在用新刀具進(jìn)行切削加工的程序段之前，而下一個(gè)選刀指 令 5)換刀點(diǎn)：多數(shù)加工中心規(guī)定在機(jī)床 Z 軸零點(diǎn)（ 要求在換刀前用準(zhǔn)備功能指令（ 主軸自動(dòng)返回 6)換刀過程 :接到 T指令后立即自動(dòng)選刀，并使選中的刀具處于換刀位置，接到 方面將主軸上的刀具取下送回刀庫(kù)，另一方面又將換刀位置的刀具取出裝到主軸上，實(shí)現(xiàn)換刀。 7)換刀程序編制方法 a)主軸返回參考點(diǎn)和刀庫(kù)選刀同時(shí)進(jìn)行，選好刀具后進(jìn)行換刀。 28 02 Z 軸回零，選 06 換上 缺 點(diǎn)：選刀時(shí)間大于回零時(shí)間時(shí)，需要占機(jī)選刀。 b)在 01 _ _ 線插補(bǔ)，選 28 06 Z 軸回零，換 01 _ 線插補(bǔ)，選 刀 02 _ _ 圓弧插補(bǔ) c)有的加工中心（ 刀程序與上略不同 01 _ _ 線插補(bǔ)，選 28 03 軸回零，換 00 50 _ _ _ 圓弧插補(bǔ) 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 注：對(duì)臥式加工中心，上面程序的 0 應(yīng)為 0 。 1 第二章 總體技術(shù)方案及系統(tǒng)組成 始數(shù)據(jù) 負(fù)載重量： 10復(fù)定位精度： 1由度： 3（ Z 的移動(dòng)， 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)） Z：大臂的升降 R：大臂的伸縮 ： 腰軸 各軸最大運(yùn)動(dòng)速度： 200mm/s 軸回轉(zhuǎn)： 30 /s 200mm/s 各軸最大運(yùn)動(dòng)范圍： 550 軸回轉(zhuǎn)： 90 400 機(jī)械手的工藝流程： 機(jī)械手原位機(jī)械手前伸機(jī)械手上升機(jī)械手抓取并夾緊機(jī)械手后退機(jī)械手前進(jìn)（小車）小車停止機(jī)械手左轉(zhuǎn) 90機(jī)械手前伸機(jī)械手松開機(jī)械手后退（小車）機(jī)械手下降機(jī)械手右轉(zhuǎn) 90小車后退退至原位 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 系統(tǒng)組成 本基械手系統(tǒng)由機(jī)體，傳送機(jī)構(gòu)，動(dòng)力源和控制裝置四部分組成。其中機(jī)體由小車及本體等部分組成；傳送機(jī)構(gòu)主要由伸縮臂及抓緊機(jī)構(gòu)所組成；動(dòng)力源由液壓驅(qū)動(dòng)和機(jī) 械驅(qū)動(dòng)兩種形式構(gòu)成控制裝置主要由自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩部分組成。 總體技術(shù)方案 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的就是要把我們所學(xué)的比較分散的知識(shí)綜合起來，并進(jìn)行靈活運(yùn)用?，F(xiàn)在的發(fā)展趨勢(shì)是機(jī)電一體化，因此，我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)是要我們將“機(jī)”、“電”、“液”三者合并起來。 “機(jī)”即是指機(jī)械，機(jī)械手的動(dòng)作過程可以分五部分，即機(jī)械手的上升下降、機(jī)械手的前伸后縮、機(jī)械手的加緊放松、機(jī)械手的左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)、小車的前進(jìn)后退。這五部分中我們靠機(jī)械完成機(jī)械手的上升下降動(dòng)作，即本課題所做的機(jī)械手采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)手臂的上升、下降方面 。 滾珠螺旋傳動(dòng)是在絲杠和螺母滾道之間放入適量的滾珠，使螺紋間產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦。絲桿傳動(dòng)是帶動(dòng)滾珠沿螺紋軌道滾動(dòng)。滾珠螺旋傳動(dòng)與滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)或者其他直線運(yùn)動(dòng)副相比，有以下特點(diǎn)： 1） 傳動(dòng)效率高 一般滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率達(dá) 85%為滑動(dòng)絲杠副的 3 買文檔就送全套 紙 扣扣交流 414951605 含全套 紙和論文 答辯精品 2） 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 滾動(dòng)摩擦系數(shù)接近常數(shù)，啟動(dòng)與工作摩擦力矩差別很小。啟動(dòng)時(shí)無沖擊，低速時(shí)無爬行。 3） 能源預(yù)緊 預(yù)緊后可消除間隙產(chǎn)生過盈，提高接觸剛度和傳動(dòng)精度。同時(shí)增加的摩擦力矩相對(duì)不大。 4） 工作壽命長(zhǎng) 滾珠絲杠螺 母副的摩擦表面為高硬度、高精度，具有較長(zhǎng)的工作壽命和精度保持性。壽命約為滑動(dòng)絲杠副的 4 5） 定位精度和重復(fù)定位精度高 由于滾珠絲杠副摩擦小、溫升小、無爬行、無間隙，通過預(yù)緊進(jìn)行預(yù)拉伸的補(bǔ)償?shù)呐蛎洠虼?，可以達(dá)到較高的定位精度和重復(fù)定位精度。 6） 同步性好 用幾套相同的滾珠絲杠副同時(shí)傳動(dòng)幾個(gè)相同的運(yùn)動(dòng)部件?？梢缘玫捷^好的同步運(yùn)動(dòng)。 7）