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enhances the numerical control engine laths the processingefficiency, the numerical control engine laths is clamping to the work piece in anengine laths attire then completes the multi-channel working procedure or the completeworking procedure processing direction develops, therefore appeared each kind of typeprocessing center engine laths, like the turning center, the boring mill processing center,drills truncates center and so on.This kind of working procedure processing numericalcontrol engine laths must use many kinds of cutting tools in the processing process,therefore must have trades the knife installment automatically, also is the knifestorehouse which said, in order to select the different cutting tool, completes thedifferent working procedure the processing craft.Trades the knife equipment to haveautomatically to have trades the knife time short, the cutting tool repetition pointingaccuracy high, the enough cutting tool margin, the area small, safe reliable and so onthe characteristics.The present paper is the development designs one kind of volume slightly, thestructure compact, the price is low, production cycle short small vertical processingcenter knife storehouse this article.First introduced the domestic and foreignprocessing center research present situation and the trend of development, haveexpounded this topic research goal, the significance.Then further introduced this smallprocessing center knife storehouse overall structure and various parts plan choice, andhas carried on the small processing center knife storehouse mechanism designcalculation in this foundation, mainly includes the knife storehouse overallorganization design, the electrical machinery selection, the knife storehouse rotationdetent mechanism design knife storehouse migration part design and so on.Keywords: numerically controlled lathe; machining centers ; cut database ;mechanical hand1、緒言、緒言42、畢業(yè)設(shè)計工藝要求的基本任務(wù)和要求畢業(yè)設(shè)計工藝要求的基本任務(wù)和要求42.1、基本任務(wù)、基本任務(wù)5 2.1.1、工藝設(shè)計的基本任務(wù)6 2.1.2、夾具設(shè)計的基本任務(wù)62.2、設(shè)計要求、設(shè)計要求6 2.2.1、工藝設(shè)計的設(shè)計要求6 2.2.2、夾具設(shè)計的設(shè)計要求63.1 刀庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計83.1.1 刀庫主要參數(shù)的確定 103.1.2 刀盤部分的設(shè)計 103.1.3 刀庫轉(zhuǎn)動定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計103.1.4 軸的設(shè)計113.1.5 滾動軸承的選擇計算123.1.6 鍵的選用與計算 133.1.4 刀庫的支承部分的設(shè)計 143.2 刀庫移動部分的設(shè)計 143.2.1 刀庫支承橫梁和導(dǎo)軌的設(shè)計 143.2.2 刀庫移動絲杠和電機(jī)的選擇 153.3 刀庫、橫梁的安裝 164 刀具交換裝置的設(shè)計 164.1 確定換刀機(jī)械手形式184.2 換刀機(jī)械手的工作原理224.3 機(jī)械手的自動換刀過程的動作順序224.4 機(jī)械手回轉(zhuǎn)軸 4 上的齒輪齒條設(shè)計234.5 自動換刀裝置的相關(guān)技術(shù)要求244.5.1 主軸準(zhǔn)停裝置244.5.2 換刀機(jī)械手的安裝與調(diào)試244.6 自動換刀程序的編制 265 自動換刀裝置的控制原理 275.1 自動換刀裝置的液壓系統(tǒng)原理圖 285.2 自動換刀裝置換刀動作的順序控制過程 296、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造時數(shù)控系統(tǒng)的選用 31小結(jié)31參考文獻(xiàn)321 1、緒言、緒言1.11.1、畢業(yè)設(shè)計的目的、畢業(yè)設(shè)計的目的(1)培養(yǎng)工程意識(2)訓(xùn)練基本技能(3)培養(yǎng)質(zhì)量意識(4)培養(yǎng)規(guī)范意識2 2、畢業(yè)設(shè)計工藝要求的基本任務(wù)和要求、畢業(yè)設(shè)計工藝要求的基本任務(wù)和要求2.12.1、基本任務(wù)、基本任務(wù)2.1.1、工藝設(shè)計的基本任務(wù) (1)繪制零件工作圖一張 (2)繪制毛坯-零件合圖一張 (3)編制機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片一套 (4)編寫設(shè)計說明書一份2.1.2、夾具設(shè)計的基本任務(wù) (1)收集資料,為夾具設(shè)計做好準(zhǔn)備 (2)繪制草圖,進(jìn)行必要的理論計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)計說明書 (4)編制夾具的使用說明或技術(shù)要求2.22.2、設(shè)計要求、設(shè)計要求2.2.1、工藝設(shè)計的設(shè)計要求 (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,盡可能采用國內(nèi)技術(shù)和裝備 (5)工藝規(guī)程應(yīng)正確.清晰,規(guī)范化,標(biāo)準(zhǔn)化的要求2.2.2、夾具設(shè)計的設(shè)計要求 (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)性好第第3 3 章章 刀庫的設(shè)計刀庫的設(shè)計刀庫是加工中心的象征，是加工中心區(qū)別于NC 鏜床和NC 銑床的本質(zhì)所在，因此來說，刀庫的設(shè)計是加工中心設(shè)計的核心。由于作者所要設(shè)計的加工中心是一個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，刀庫在滿足使用要求的前提下，盡量結(jié)構(gòu)使其簡單緊湊，易制造，從而降低生產(chǎn)加工中心的成本。3.1 刀庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計在總體設(shè)計方案中已確定：自動換刀系統(tǒng)采用無機(jī)械手換刀，且刀庫置于立柱側(cè)面的橫梁上。刀庫在橫梁上的移動采用滾珠絲杠傳動和快速移動電機(jī)。采用盤型刀庫，由槽輪機(jī)構(gòu)實現(xiàn)回轉(zhuǎn)、分度和轉(zhuǎn)位，由交流伺服電機(jī)驅(qū)動。刀庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計從以下幾個方面進(jìn)行。3.1.1 刀庫主要參數(shù)的確定1.刀庫容量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)實驗等，刀具的品種不宜過多，以免造成不必要的浪費和刀庫尺寸過大，采用8 把刀。2.刀具最大直徑和長度立銑刀的最大直徑定為40mm,鉆頭的最大直徑定為10mm,最大工作部分長度定為150mm.3.刀具最大重量為1kg.4.刀具最大運動線速度為22m/min30m/min.3.1.2 刀盤部分的設(shè)計1.刀盤尺寸的確定刀盤采用輪輻式結(jié)構(gòu)，這樣既能滿足使用的要求，又能保證刀盤的強(qiáng)度。在整個設(shè)計的過程中要保證各個尺寸在換刀過程不發(fā)生干涉即可，刀盤直徑為720mm,其他尺寸見刀盤零件圖。2.刀爪尺寸的設(shè)計刀爪的外型尺寸根據(jù)30 號刀柄設(shè)計。3.1.3 刀庫轉(zhuǎn)動定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計1.刀庫轉(zhuǎn)動定位機(jī)構(gòu)的選擇目前圓盤式刀庫大多采用的是單頭雙導(dǎo)程蝸輪蝸桿傳動，此傳動機(jī)構(gòu)在使用中可隨時調(diào)整蝸輪蝸桿的傳動間隙，實現(xiàn)準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)位分度，保證刀庫工作的可靠性，但此傳動機(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)簡單，易制造等優(yōu)點，在目前生產(chǎn)的鼓輪式刀庫的加工中心機(jī)床上很多采用槽輪機(jī)構(gòu)來驅(qū)動刀庫的分度回轉(zhuǎn)運動。因此本設(shè)計采用槽輪機(jī)構(gòu)，來實現(xiàn)刀庫的轉(zhuǎn)動、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器和交流伺服電機(jī)，從而可保證較高的定位精度。2.槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理槽輪機(jī)構(gòu)（又稱馬耳他機(jī)構(gòu)）能把主軸的勻速連續(xù)運動轉(zhuǎn)換為從動軸的周期性間歇運動，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)。此刀庫采用外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)。外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理如圖3.1 所示。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，就撥動槽輪作反向轉(zhuǎn)位運動，當(dāng)滾子從槽中脫出，槽輪即靜止不動，并由鎖止盤定位。當(dāng)只有一個滾子時，轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)一周，槽輪作轉(zhuǎn)一個角度的步進(jìn)運動，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)位、分度和定位。1.轉(zhuǎn)臂 2.槽輪 3.滾子 4.鎖止盤圖3.1 外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計1）槽數(shù)Z 因刀庫容量為8 把刀，所以槽輪槽數(shù)Z = 8 .2）槽間角2 2 8 452 360 360 2 = Z = = (3.1)3）槽輪每次轉(zhuǎn)位時曲柄的轉(zhuǎn)角1 22 180 2 135 _1 2 = = (3.2)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 = 360mm。5）主動曲柄長度1 R R LSin 360Sin22.5 138mm 1 2 = = = (3.3)6）槽輪半徑R2 R LCos 360Cos22.5 333mm 2 2 = = = (3.4)7）圓銷半徑r r R 6 23mm1386 = 1 = = (3.5)8) 槽底高b b L (R r) (3 5) 194mm 1 = + = (3.6)9) 槽深h h R b 139mm 2 = = (3.7)10) 鎖止弧半徑x R R R r e x = 1 式中， e = (0.6 0.8)r ，且必須大于35mm,取e mm R mm x = 18 , = 97 (3.8)根據(jù)以上參數(shù)可設(shè)計出槽輪和鎖止盤的尺寸，如槽輪和鎖止盤的零件圖所示。3.刀庫轉(zhuǎn)動電機(jī)的選擇刀庫的回轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)的選擇時，須考慮由摩擦引起的負(fù)載轉(zhuǎn)據(jù)和各負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量。1）負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量JLC 和刀庫系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量JC2 . . = miLC i nJ J n (3.9)C mc LC J = J + J (3.10)式中 Ji各旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動慣量，kgm2；ni各旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)速，r/min；JmC電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量，kgm2；nmC電機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min。( )mCCLC DP Z CL SP nnJ = J + J + J + J (3.11)式中 JDP 、JZ、JCL、JSP分別為刀盤、軸、槽輪和鎖止盤的轉(zhuǎn)動慣量，kgm2；nC刀盤的轉(zhuǎn)速，r/min。DP DP DP J 7.8 10 12 D4 L32= (3.12)式中 DDP刀盤直徑，mm；LDP刀盤厚度，mm。7.8 10 12 (2104 8 304 244) 10 148 10 4 232J kgm DP= 同理可求得：JZ2.16-4kgm2JCL17.310-4kgm2JSP5.210-4kgm224.5 / min3.14 2601000 20 1000 rDn VDPc =(3.13)nmC=3000r/minJLC1.410-4kgm20.45 10 4 23kgmJJ LCmC 初選電機(jī)為 MQMA042A1D，其額定轉(zhuǎn)矩為 1.3Nm，最大轉(zhuǎn)矩為 3.82 Nm，轉(zhuǎn)動慣量為 0.6410-4 kgm2。JC= JmC + JLC=0.64 + 1.4 = 2.0410-4 kgm22）摩擦引起的負(fù)載轉(zhuǎn)矩計算由重力產(chǎn)生的摩擦力矩 TFC（Nm）TFC GCRSP (3.14)式中 槽輪和鎖止盤間摩擦系數(shù)，取 0.15GC刀盤、軸、槽輪等的重量，N；GC= 25.6 +12.6 + 9.8 + 8 +16 = 72NRSP滾子中心到鎖止盤中心的距離，31mm，TFC 0.15723110-3 = 0.335Nm0.335Nm1.3Nm(電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩),符合要求。3）最大加速轉(zhuǎn)矩 Tcam當(dāng)電機(jī)從靜止升至 nmax 時CaCcam C tnT J602 max = (3.15)式中 ncmax電機(jī)最高轉(zhuǎn)速，3000r/min；tca加速時間(s) 取 0.2sT Kgm Nm Cam 0.32 3.260 0.22.04 10 4 2 3000 = 4)電機(jī)的最大啟動轉(zhuǎn)矩TCr=Tcam+TFC (3.16)Tcr=3.2+0.335=3.535NmTCr=3.5353.82Nm(電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩)，符合要求。最終確定電機(jī)型號為 MQMA042A1D，其輸出功率為 400W。相應(yīng)的伺服驅(qū)動器選擇與電機(jī)相匹配的 MQMA043A1A 型號。3.1.4 軸的設(shè)計軸是機(jī)械設(shè)備中的重要零件之一.其主要功能是支承作回轉(zhuǎn)運動的零件,并傳遞運動和動力.根據(jù)軸的受力情況不同,可把軸分成心軸、轉(zhuǎn)軸和傳動軸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.影響軸結(jié)構(gòu)的主要因素包括: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)度計算由于功率P=400W 已知,轉(zhuǎn)速n =375r/min,取0.5,A 取110, 取35MPa,則軸徑 3nd A p （3.17）d 114.4mm375 1103 400 =式中 d-計算剖面處軸的直徑（mm）;P-軸的傳遞功率（KW）；n-軸的轉(zhuǎn)速（r/min）;故d 最小應(yīng)取115mm.軸徑取120mm。校核軸轉(zhuǎn)矩nT = 9.55106 p （3.18）T 10186N.mm3759550000 0.4 =式中 p-功率；n轉(zhuǎn)速。圓周力 Ft1=2T1/d1=210186/120=1700N;Ft2=2T2/d2=2130822/120=681.4N;Ft3=2T3/d3=620N;徑向力 Fr1=Ft1tan=1488N;Fr2=Ft2tan=248N；Fr3=Ft3tan=226N.則由受力分析圖可知：FAy=3687.4N,FAz=1342N,FBy=1020.2N,FBz=372N,水平面彎矩 Mcx=134230=40260Nmm;Mdx=226195=44070Nmm；徐州工程學(xué)院07 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）第31 頁則 = 2 + 2 = 402602 + 440702 = 59691 X cx dx M M M Nmm；垂直面彎矩 Mcy=3687.430=110622 Nmm；Mdy=620195=120900 Nmm；則 = 2 + 2 = 106222 + 209002 = 21872 X cy dy M M M Nmm；求當(dāng)量彎矩 取修正系數(shù)為0.62 ( )2 596912 (0.6 10186)2 52371M = M + T = + = I x N2 ( )2 218722 (0.6 10186)2 19384M = M + T = + = II x N確定危險截面及校核強(qiáng)度WMII =（3.19）14.30.1 12523710.1 3523713 = = = dII W M Mpa11.60.1 12193840.1 3193843 = = = dIII W M Mpa由參考文獻(xiàn)（機(jī)械設(shè)計手冊）知 1 60 b s - = Mpa，滿足 e 1b s s- 的條件，故設(shè)計的軸有足夠的強(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（3.2）所示：Fr3FVA FVBFHAFr2FrBFt2 Ft3Fr2 Fr3Ft2 Ft3a)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/N.mmM/N.mmM/N.mmT=130822N.mm1214238701211408817644158429760h)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（3.2） 軸的結(jié)構(gòu)和受力分析3.1.5 滾動軸承的選擇計算1 滾動軸承的類型選擇: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為3182124 的雙列向心短圓柱滾子軸承基本額定動載荷為255KN；2 滾動軸承的計算滾動軸承疲勞壽命的基本計算公式為:L10=(C/P) （3.20）其中 -壽命系數(shù); 球軸承=3,滾子軸承=10/3;P-當(dāng)量東載荷(N);C-基本額定動負(fù)荷(N);因P=XFr+YFa，又Fa =0，故P=14881=1488N,其中X、Y 由表3-89 選的，X=1，Y=0；C=Cr=22KN, =3,故其疲勞壽命 L10=(22101488)3.2101010;或由公式 L10h=101060n(C/P) （3.21）得 L10h=101060122(22101488)441518h因為所設(shè)計軸的強(qiáng)度裕度不大，此軸不必在做修改3.1.6 鍵的選用與計算因為鍵是動聯(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)計基礎(chǔ)課程設(shè)計）知：鍵的寬度b = 28,高h(yuǎn) =16 ，長L = 50 驗算鍵的強(qiáng)度鍵的強(qiáng)度公式為：dkLTfy = 2 （3.22）11.415 3 502 2 4600 = = =dkLTfy Mpa由參考文獻(xiàn)（機(jī)械設(shè)計）知： 100 fy = Mpa 即11.4Mpa 100Mpa fy fy = = 鍵的強(qiáng)度足3.1.4 刀庫的支承部分的設(shè)計刀庫的支承部分包括刀庫箱體、箱蓋、軸、軸承、軸承套等，見圖3.2 刀庫總裝圖。各部分的具體結(jié)構(gòu)尺寸見其零件圖。刀庫主要由刀盤部件 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。1.刀盤部件 2.軸承 3.軸承套 4.軸 5.箱蓋 6.滾子7.鎖止盤 8.電機(jī) 9.槽輪 10.箱體圖3.3 刀庫總裝圖3.2 刀庫移動部分的設(shè)計3.2.1 刀庫支承橫梁和導(dǎo)軌的設(shè)計橫梁支撐著刀庫的整個重量，因此，它的強(qiáng)度和剛度要求較高。且為了實現(xiàn)刀庫的移動，在橫梁上要設(shè)計可使刀庫移動的導(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)成長方形長、寬分別定為 240mm、180mm。此連接處的面板厚度為 30mm 與立柱用 6 個直徑為25mm 的螺栓來連接，由兩個16mm 的圓柱銷定位，在裝配時配作。在整個設(shè)計過程中，因刀庫的行程 160mm，再加上滑臺的尺寸和刀盤尺寸等，靜導(dǎo)軌的總長度定為 480mm，兩端可各裝一減振器，目的是為了消除滑臺到兩端時的沖擊力。考慮刀庫移動電機(jī)和絲杠的安裝尺寸等，靜導(dǎo)軌的高度定為 130mm，寬度定為 192mm，其它尺寸見橫梁零件圖。考慮到刀庫支承部分的尺寸，滑座和動導(dǎo)軌的長度定為 140mm，考慮靜導(dǎo)軌的寬度和刀庫支承部分在該方向的尺寸滑座的寬度定為 240mm，滑座的高度定為50mm。為了減輕它自身的重量，將其鑄造成中空的。同時，為了加強(qiáng)它的剛度，還設(shè)有加強(qiáng)肋板。導(dǎo)軌的形式有滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌兩種形式。此處，僅設(shè)計滑動導(dǎo)軌，滑動導(dǎo)軌采用雙矩形形式的整體 HT300 鑄鐵導(dǎo)軌，并采用中頻淬火，淬火后的硬度為 5055HRC。導(dǎo)軌的精度要求為：平面度為 0.015mm，長方向的直線度為 0.01mm，側(cè)導(dǎo)向面的直線度為 0.015mm，側(cè)導(dǎo)向面之間的平行度為0.015mm，側(cè)導(dǎo)向面對導(dǎo)軌底面的垂直度為0.01mm，導(dǎo)軌面對橫梁安裝基面的垂直度為0.01mm。3.2.2 刀庫移動絲杠和電機(jī)的選擇要實現(xiàn)刀庫的移動，采用滾珠絲杠和快速移動電機(jī)驅(qū)動。前者速度高，傳動平穩(wěn)，且定位精度高。后者結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，傳動平穩(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)動方式。1刀庫移動絲杠刀庫移動絲杠的選取和 XY 向進(jìn)給系統(tǒng)絲杠選取類似，計算不再贅述。選取滾動絲杠副型號為 FFB25052P3/385215，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 7602020TVP。2. 伺服電機(jī)伺服電機(jī)的選擇計算方法同 XY 向進(jìn)給系統(tǒng)電機(jī)類似，計算不再贅述。選取電機(jī)型號 MSMA102A1C，伺服驅(qū)動器型號MSMA103A1A。絲杠與電機(jī)之間采用彈性膜片連軸器DML01。3.3 刀庫、橫梁的安裝刀庫和橫梁的安裝見圖 3.31.刀庫移動電機(jī) 2.橫梁 3.刀庫移動絲杠 4、8.定位銷5、9 連接螺釘 6.刀庫 7.立柱 10.橫梁滑座圖3.4 刀庫、橫梁的安裝3.4 小結(jié)本章對刀庫進(jìn)行了設(shè)計和計算。確定了刀庫的主要參數(shù)，對刀盤部分的各零件進(jìn)行了設(shè)計，對刀庫的槽輪轉(zhuǎn)位分度機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計和計算。還計算選擇了刀庫回交流伺服電機(jī)和刀庫移動滾珠絲杠和交流伺服電機(jī)。刀庫回轉(zhuǎn)交流伺服電機(jī)型號為 MQMA042A1D，相匹配的伺服驅(qū)動器的型號MQMA043A1A。刀庫移動滾珠絲杠副型號為 FFB25052T3/385215。刀庫移動交流伺服電機(jī)型號 MSMA102A1C，伺服驅(qū)動器型號 MSMA103A1A。結(jié) 論作者開發(fā)設(shè)計了一種體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、價格較低、生產(chǎn)周期短的小型立式加工中心刀庫。獲得如下結(jié)論：1）通過對國內(nèi)外同類產(chǎn)品進(jìn)行市場調(diào)研、技術(shù)調(diào)研、社會調(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)計開發(fā)該產(chǎn)品的必要性和可行性。通過對未來的發(fā)展?fàn)顩r和市場發(fā)展情況的預(yù)測和估計，預(yù)測該產(chǎn)品具有很大的潛市場，能夠為企業(yè)創(chuàng)造可觀的利稅，經(jīng)濟(jì)效益顯著，具有推廣應(yīng)用價值。2）通過對該加工中心刀庫結(jié)構(gòu)原理方案和各組成部分設(shè)計方案的優(yōu)缺點分析，確定了總體技術(shù)方案和主要技術(shù)性能參數(shù)。3）刀庫為盤式結(jié)構(gòu)，容量為8 把刀，采用槽輪機(jī)構(gòu)實現(xiàn)分度轉(zhuǎn)位，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格低。通過刀庫在橫梁上移動至主軸端來實現(xiàn)換刀。4）用 CAD 軟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。由于作者水平和時間有限，在設(shè)計中還有許多方面需要完善, 在產(chǎn)品投產(chǎn)之前，還需對加工中心設(shè)計進(jìn)行仿真，對主要零部件進(jìn)行靜、動態(tài)有限元分析、優(yōu)化和工藝設(shè)計等，以確保產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的正確性和可靠性。第四章 刀具交換裝置的設(shè)計數(shù)控機(jī)床的自動換刀裝置中,實現(xiàn)刀庫與機(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, 另一種是由刀庫與機(jī)床主軸的相對運動來實現(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)簡單，成本低，換刀的可靠性較高；刀庫因結(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)對機(jī)床的工作效率和工作可靠性有直接的影響。由XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺銑床的結(jié)構(gòu)特性決定難以實現(xiàn)由刀庫與機(jī)床主軸的相對運動來實現(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工步后，把這一工步的刀具送回刀庫，并把下一道工步的所需要的刀具從刀庫中取出并裝入主軸繼續(xù)進(jìn)行加工的功能部件。對機(jī)械手的具體要求是迅速可靠，準(zhǔn)確協(xié)調(diào)。4.1確定換刀機(jī)械手形式在自動換刀數(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； 圖 4-1 機(jī)械手臂和手爪1.手爪 2.錐銷 3.手臂 4.5.彈簧 6.活動銷 7.長銷 8.鎖緊銷2)兩手互相垂直的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手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）的刀庫與主軸的相對位置不同。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)點是換刀動作可靠，換好時間短，缺點是刀柄精度要求高，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)械手用于刀庫刀座軸線與機(jī)床主軸軸線垂直，刀庫為徑向存取刀具形式的自動換刀裝置，因此，在 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降銑床的自動換刀裝置中可采用這種機(jī)械手形式。4.2 換刀機(jī)械手的工作原理下面是以在 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺銑床的自動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，隨同主軸箱一起運動。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（圖中未標(biāo)出） ，機(jī)械手有伸縮、回轉(zhuǎn)、抓刀、松刀等動作。伸縮動作：液壓缸（圖中未標(biāo)出）帶動手臂托架 5 沿主軸軸向移動?；剞D(zhuǎn)動作：液壓缸 2 中的齒條輪通過齒輪帶動回轉(zhuǎn)軸 4 轉(zhuǎn)動。從而實現(xiàn)手臂正向和反向 180的旋轉(zhuǎn)運動。抓刀、松刀動作：機(jī)械手對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、活動爪 10 來實現(xiàn)。碟形彈簧實現(xiàn)夾緊，液壓缸實現(xiàn)松開。在活動爪中有兩個銷子 11，當(dāng)夾緊刀具時，插入刀柄凸緣的孔內(nèi)，確保安全、可靠。4.3 機(jī)械手的自動換刀過程的動作順序（a） （b） （c） （d）圖 4-6 換刀機(jī)械手的換刀過程自動換刀裝置的換刀過程由選刀和換刀兩部分組成。選刀即刀庫按照選刀命令（或信息）自動將要用的刀具移動到換刀位置，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。換刀動作的大致過程為：1)主軸箱回到最高處（z 坐標(biāo)零點） ，同時實現(xiàn)“主軸準(zhǔn)?！?。即主軸停止回轉(zhuǎn)并準(zhǔn)確停止在一個固定不變的角度方位上，保證主軸端面的鍵也在一個固定的方位，使刀柄上的鍵槽能恰好對正端面鍵。2)機(jī)械手抓住主軸和刀庫上的刀具。如圖 4-6（a）所示。3)把卡緊在主軸和發(fā)庫上的刀具松開4)活塞桿推動機(jī)械手下行，從主軸和刀庫上取出刀具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7)分別夾緊主軸和刀庫上的刀具8)機(jī)械手松開主軸和刀庫上的刀具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，主軸自由，可以開始加工或其他程序動作。在自動換刀的整個過程中，各項運動均由限位開關(guān)控制，只有前一個動作完成后，才能進(jìn)行下一個動作，從而保證了運動的可靠性。4.4機(jī)械手回轉(zhuǎn)軸 4 上的齒輪齒條設(shè)計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=303)下表為齒輪幾何尺寸設(shè)計的基本參數(shù)：名稱代號計算公式模數(shù)m壓力角20o分度圓直徑dD=mz=1.5 30=45齒頂高ahaahh1 1.51.5m 齒根高fhfah(h)(1 0.25) 1.51.875c m齒全高h(yuǎn)afhhh1.5 1.8753.375齒頂圓直徑adad(z2)(302 1) 1.548ahm 齒根圓直徑fdfad(2h2)41.25zc m齒距p4.71pm齒厚s/22.35sm頂隙c0.25 1.50.375cc m4)齒條的基本尺寸，按外齒輪幾何尺寸的計算公式進(jìn)行計算4.5自動換刀裝置的相關(guān)技術(shù)要求4.5.1 主軸準(zhǔn)停裝置為了傳遞扭矩，在主軸的前端裝有端鍵，當(dāng)?shù)毒叩侗b入錐孔時，刀柄上的鍵槽位置必須與該鍵對準(zhǔn)才能裝入。當(dāng)機(jī)械手從刀庫取刀時，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，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。XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺銑床的自動換刀裝置，在每次自動裝卸刀具時，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)停裝置以實現(xiàn)主軸準(zhǔn)停功能。4.5.2 換刀機(jī)械手的安裝與調(diào)試1)換刀機(jī)械手安裝在主軸箱的左側(cè)面，加工零件時，換刀機(jī)械手隨主軸箱一起上下運動。2)當(dāng)初裝上換刀機(jī)械手后，必須進(jìn)行調(diào)試：用手動操縱主式調(diào)整換刀機(jī)械手相對于主軸的位置，使用調(diào)整心棒，有誤差時可調(diào)整機(jī)械手行程、刀庫位置、機(jī)械手支座、修正主軸坐標(biāo)原點等。安裝最大重量刀具時，要進(jìn)行多次刀庫到主軸位置的自動交換，使機(jī)械手換刀時做到準(zhǔn)確無誤，無撞擊。4.6自動換刀程序的編制1)換刀動作（指令）：選刀（T） ；換刀（M06）2)選刀和換刀通常分開進(jìn)行。3)為提高機(jī)床利用率，選刀動作與機(jī)床加工動作重合。4)換刀指令 M06 必須在用新刀具進(jìn)行切削加工的程序段之前，而下一個選刀指令 T 常緊跟在這次換刀指令之后。5)換刀點：多數(shù)加工中心規(guī)定在機(jī)床 Z 軸零點（Z0） ，要求在換刀前用準(zhǔn)備功能指令（G28）使主軸自動返回 Z0點。6)換刀過程:接到 T指令后立即自動選刀，并使選中的刀具處于換刀位置，接到 M06 指令后機(jī)械手動作，一方面將主軸上的刀具取下送回刀庫，另一方面又將換刀位置的刀具取出裝到主軸上，實現(xiàn)換刀。7)換刀程序編制方法a)主軸返回參考點和刀庫選刀同時進(jìn)行，選好刀具后進(jìn)行換刀。N02 G28 Z0 T02 Z 軸回零，選 T02 號刀；N03 M06 換上 T02 號刀缺點：選刀時間大于回零時間時，需要占機(jī)選刀。b)在 Z 軸回零換刀前就選好刀N10 G01 X_ Y_ Z_ F_ T02 直線插補(bǔ)，選 T02 號刀N11 G28 Z0 M06 Z 軸回零，換 T02 號刀N20 G01 Z_ F_ T03 直線插補(bǔ)，選 T03 號刀N30 G02 X_ Y_ I_ J_ F_ 順圓弧插補(bǔ)c)有的加工中心（TH5632）換刀程序與上略不同N10 G01 X_ Y_ Z_ F_ T02 直線插補(bǔ)，選 T02 號刀N30 G28 Z0 T03 M06 Z 軸回零，換 T02 號刀，選 T03 號刀N40 G00 Z1N50 G02 X_ Y_ I_ J_ F_ 圓弧插補(bǔ)注：對臥式加工中心，上面程序的 G28 Z0 應(yīng)為 G28 Y0 。1第二章 總體技術(shù)方案及系統(tǒng)組成2.12.1 原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)負(fù)載重量：10kg重復(fù)定位精度：1mm自由度：3（Z 的移動，R 軸的平動， 軸的轉(zhuǎn)動）Z：大臂的升降R：大臂的伸縮：腰軸各軸最大運動速度： Z 軸上下：200mm/s 軸回轉(zhuǎn)：30/s R 軸伸縮：200mm/s各軸最大運動范圍： Z 軸上下：550mm 軸回轉(zhuǎn)：90 R 軸伸縮：400mm2.22.2 工作要求：工作要求：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小車后退退至原位機(jī)構(gòu)簡圖2.32.3 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成本基械手系統(tǒng)由機(jī)體，傳送機(jī)構(gòu)，動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；動力源由液壓驅(qū)動和機(jī)械驅(qū)動兩種形式構(gòu)成控制裝置主要由自動控制和手動控制兩部分組成。2.42.4 總體技術(shù)方案總體技術(shù)方案畢業(yè)設(shè)計的目的就是要把我們所學(xué)的比較分散的知識綜合起來，并進(jìn)行靈活運用?，F(xiàn)在的發(fā)展趨勢是機(jī)電一體化，因此，我們的畢業(yè)設(shè)計是要我們將“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)械手的上升下降動作，即本課題所做的機(jī)械手采用電動機(jī)帶動絲杠螺母機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)手臂的上升、下降方面。滾珠螺旋傳動是在絲杠和螺母滾道之間放入適量的滾珠，使螺紋間產(chǎn)生滾動摩擦。絲桿傳動是帶動滾珠沿螺紋軌道滾動。滾珠螺旋傳動與滑動螺旋傳動或者其他直線運動副相比，有以下特點：1） 傳動效率高 一般滾珠絲杠副的傳動效率達(dá) 85%-98%，為滑動絲杠副的 3-4 倍。2） 運動平穩(wěn) 滾動摩擦系數(shù)接近常數(shù)，啟動與工作摩擦力矩差別很小。啟動時無沖擊，低速時無爬行。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精度。同時增加的摩擦力矩相對不大。4） 工作壽命長 滾珠絲杠螺母副的摩擦表面為高硬度、高精度，具有較長的工作壽命和精度保持性。壽命約為滑動絲杠副的 4-10 倍以上.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?，因此，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傳動幾個相同的運動部件?？梢缘玫捷^好的同步運動。7） 可靠性高 潤滑密封裝置結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。8） 不自鎖 用于垂直運動，必須在系統(tǒng)中附加自鎖或制動裝置。9） 經(jīng)濟(jì)性差，成本高 由于結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜，故制造成本高價格往往以 mm 計。經(jīng)過計算，選擇如下：電動機(jī)型號： Y802-2功率： 1.1W絲杠型號： Tr4072.4.12.4.1 動作分析動作分析工業(yè)機(jī)械手的機(jī)械機(jī)構(gòu)是指它的執(zhí)行系統(tǒng)，是機(jī)械手抓持工件、進(jìn)行操作及各種運動的機(jī)械部件。機(jī)械部件主要包括手部，手臂前后伸縮部分，手臂上下升降部分腰轉(zhuǎn)部分以及機(jī)座和行走機(jī)構(gòu)。2.4.22.4.2 手部手部手部：包括杠桿手指，單向作用式握緊油缸等。其工作原理：物體進(jìn)入手指后，拉桿手油缸作用，通過拉桿帶動杠桿手指回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)握緊或松開動作。1) 手臂的前后伸縮部分手臂的前后伸縮部分由直線油缸帶動實現(xiàn)。當(dāng)直線油缸工作時通過活塞桿行程的變化，完成手臂的伸縮運動。2) 手臂的上下升降部分手臂的上下升降部分是由電動機(jī)、絲桿傳動副、立柱等部分組成。當(dāng)電動機(jī)工作時，通過聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動絲桿，由于絲桿螺母周受到立柱的徑向轉(zhuǎn)動限制，使得螺母及手臂架只能作上下運動。3) 腰轉(zhuǎn)部分腰轉(zhuǎn)部分主要由轉(zhuǎn)盤和回轉(zhuǎn)油缸組成。當(dāng)壓力油進(jìn)入回轉(zhuǎn)油缸時，回轉(zhuǎn)油缸的回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)，通過活塞桿的伸縮帶動轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)機(jī)械手的左右轉(zhuǎn)動，4) 行走機(jī)構(gòu)行走機(jī)構(gòu)主要是由電動機(jī)、齒輪、帶輪等組成。當(dāng)電動機(jī)工作時，通過齒輪、帶輪的傳動，帶動小車的輪子轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)行走。第三章 機(jī)械手的液壓部分“機(jī)、電、液”中的“液”即指液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)相對于機(jī)械傳動來說，是一門新興的技術(shù)。人類使用水力機(jī)械及液壓技術(shù)雖然已有很長的歷史，但是液壓技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域中得以應(yīng)用并取得迅速發(fā)展則是本世紀(jì)，特別是第二次世界大戰(zhàn)以來的事。由于液壓傳動具有許多突出的優(yōu)點，因而目前已廣泛的應(yīng)用在工、農(nóng)業(yè)機(jī)械、機(jī)床、交通運輸、路地行走設(shè)備、船舶控制、火炮控制、飛機(jī)、導(dǎo)彈等各方面。3.13.1 液壓系統(tǒng)的工作原理液壓系統(tǒng)的工作原理所謂液壓系統(tǒng)就是以液體為介質(zhì)，依靠運動者的液體的壓力能來傳遞力的。液壓系統(tǒng)工作是，液壓泵把電動機(jī)傳來的回轉(zhuǎn)式機(jī)械能轉(zhuǎn)變成油液的壓力能：油液被輸送到液壓缸（或液壓馬達(dá)）后，又由液壓缸（或液壓馬達(dá)）把油液的壓力能變?yōu)橹本€式（或回轉(zhuǎn)式）的機(jī)械能輸出。液壓系統(tǒng)中的油液在受調(diào)節(jié)、控制的狀態(tài)下進(jìn)行工作的因此液壓傳動和液壓控制在這個意義上來說難以截然分開。液壓系統(tǒng)必須滿足起執(zhí)行元件在力和速度方面的要求。3.23.2 液壓傳動的工作特性液壓傳動的工作特性液壓系統(tǒng)工作是，外界負(fù)載越大（在有效承壓面積一定的前提下）所需要的壓力也越大，反之亦然。因此液壓系統(tǒng)的由壓力（簡稱系統(tǒng)的壓力，下同）大小取決于外界負(fù)載。負(fù)載大，系統(tǒng)壓力大；負(fù)載小，系統(tǒng)壓力??；負(fù)載為零，系統(tǒng)壓力為零。另外，活塞或工作臺的運動速度（簡稱系統(tǒng)的速度，下同）取決于單位時間通過節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸中油液的體積即流量。流量越大（在有效承壓面積一定的前提下）系統(tǒng)的速度越快，反之亦然。流量為零，系統(tǒng)的速度亦為零。液壓系統(tǒng)的壓力和外在負(fù)載， ，速度和流量的這兩個關(guān)系稱作液壓傳動的兩個工作特性。3.33.3 液壓系統(tǒng)的組成液壓系統(tǒng)的組成液壓系統(tǒng)由以下五個部分組成：1）動力元件 它是將原動機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能的裝置。液壓泵即為動力元件。2）執(zhí)行元件 它是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，以驅(qū)動部件。液壓缸和液壓馬達(dá)即為執(zhí)行元件。3）控制調(diào)節(jié)元件 控制調(diào)節(jié)元件是指各種閥類元件，它們的作用是控制液壓系統(tǒng)中油液的壓力、流量和方向，以保證執(zhí)行元件完成預(yù)期的工作運動。4） 輔助元件 輔助元件是指油箱、油管、管接頭、濾油器、壓力表、流量表等。5）工作介質(zhì) 在液壓系統(tǒng)中使用液壓油（通常為礦物油） 。3.43.4 液壓系統(tǒng)的優(yōu)、缺點液壓系統(tǒng)的優(yōu)、缺點液壓系統(tǒng)與機(jī)械、電力等傳動相比。有以下特點：1） 能方便的進(jìn)行無級調(diào)速，調(diào)速范圍大。2） 體積小， 、重量輕、功率大。一方面，在相同輸出功率的前提下，其體積小、重量輕、慣性小、動作靈敏，這對于液壓自動控制系統(tǒng)有重要的意義。另一方面，在體積或重量相近的情況下，其輸出功率大，能傳遞較大的扭矩或推力（如萬噸水壓力等） 。3） 控制和調(diào)節(jié)簡單、方便、省力，易實現(xiàn)自動化控制和過載保護(hù)。4） 可實現(xiàn)無間隙傳動，運動平穩(wěn)。5） 因為傳動介質(zhì)為油液，故液體元件有自我潤滑作用，使用壽命長。6） 液壓元件實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、便于設(shè)計、制造和推廣使用。7）可以采用大推力的液壓缸和大扭矩的液壓馬達(dá)直接帶動負(fù)載，從而失去了中間的減速裝置，使傳動簡化。液壓傳動的主要缺點：1） 漏 由于作為傳動介質(zhì)的液體是在一定的壓力下，有時是在較高的壓力下工作的，因此在有相對運動的表面間不可避免要產(chǎn)生泄漏。同時，由于油液并不是不可以壓縮的，油管等也回產(chǎn)生彈性變形，所以液壓傳動不宜用在傳動比要求較嚴(yán)格的場合。2） 震 液壓傳動中的“液壓沖擊和空穴現(xiàn)象”會產(chǎn)生很大的震動和噪聲。3） 熱 在能量轉(zhuǎn)換和傳遞過程中，由于存在機(jī)械摩擦、壓力損失、泄漏損失，因而易使油液發(fā)熱，總效率降低，故液壓傳動不宜遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)動。4） 液壓傳動性能對溫度比較敏感，故不宜在高溫及低溫下工作。液壓傳動裝置對油液的污染也較敏感，故要求有良好的過濾設(shè)施。5） 液壓元件加工要求高一般情況下又要求有獨立的能源（如液壓泵站） ，這些可能使產(chǎn)品成本提高。6） 液壓系統(tǒng)出現(xiàn)鼓故障時不宜追查原因，不宜迅速排除。綜上所述，液壓傳動由于其優(yōu)點比較突出，故在工、農(nóng)業(yè)各個部門獲得廣泛的應(yīng)用。它的某些缺點隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展、提高，正在逐步得到克服。由于液壓傳動相對于機(jī)械傳動有以上幾個突出的優(yōu)點，所以確定機(jī)械手的前伸后退、左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)、夾緊放松著三部分動作用液壓傳動來實現(xiàn)。 回轉(zhuǎn)裝置的總體組成及結(jié)構(gòu)設(shè)計回轉(zhuǎn)裝置的組成回轉(zhuǎn)裝置的組成回轉(zhuǎn)裝置主要由執(zhí)行件、傳遞件、驅(qū)動件及控制系統(tǒng)四大部分組成。 執(zhí)行件執(zhí)行件本設(shè)計選用的是回轉(zhuǎn)臺與傳遞件鏈輪共用的一個長平鍵的心軸。驅(qū)動件驅(qū)動傳遞件鏈輪傳動，鏈輪通過共用件將回轉(zhuǎn)運動直接傳遞給與心軸件聯(lián)接的回轉(zhuǎn)臺，并使之旋轉(zhuǎn)。傳遞件傳遞件本課題中機(jī)械手要求作間歇往復(fù)回轉(zhuǎn)運動，因此，考慮采用回轉(zhuǎn)曲線傳動。回轉(zhuǎn)傳動可分為齒輪傳動、帶傳動和鏈傳動。齒輪傳動雖然效率高，工作可靠，壽命長，結(jié)構(gòu)緊湊，圓周速度及功率范圍廣，但制造和安裝精度要求較高，不能緩沖，無過載保護(hù)，低精度時噪聲大。由于本課題中機(jī)械手回轉(zhuǎn)精度要求不高，因此，不予考慮。鏈傳動無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，工作可靠，具有準(zhǔn)確的平均傳動比，傳動效率較高，在傳動相同功率的情況下，結(jié)構(gòu)較為緊湊，鏈條張緊力小，作用于鏈輪軸的力也較小，故鏈傳動能夠在低速重載的條件下使用。與齒輪傳動相比，鏈傳動制造和安裝精度要求較低鏈傳動的主要缺點是不能保持恒定的瞬時傳動比，傳動平穩(wěn)性較差，工作時有沖擊和噪聲，磨損后易發(fā)生跳齒，傳動中有周期性的重載荷和嚙合沖擊，不適合載荷變化很大和急速反向轉(zhuǎn)動的場合。帶傳動是一種應(yīng)用很廣的機(jī)械傳動，雖然結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低，傳動平穩(wěn)，無需潤滑，制造和安裝精度要求不高，噪聲小，能緩沖吸震，有過載保護(hù)作用。同步帶傳動是一種嚙合型帶傳動。它具有齒輪傳動和摩擦帶傳動的特點。還具有傳遞功率大，傳動比準(zhǔn)確等特點。故多用于要求傳動平穩(wěn)，傳動精度較高的場合。因此回轉(zhuǎn)裝置中的運動傳遞本設(shè)計使用同步帶傳動。 驅(qū)動件驅(qū)動件驅(qū)動件主要有四種：氣動驅(qū)動、電氣驅(qū)動、機(jī)械驅(qū)動和液壓驅(qū)動。其中以液壓、氣動用的最多，占 90%以上；電動、機(jī)械驅(qū)動用的較少。氣壓驅(qū)動所采用的元件為氣壓缸、氣壓馬達(dá)、氣閥等。一般采用 4-6 個大氣壓，個別的達(dá)到 8-10 個大氣壓。它的優(yōu)點是氣源方便，維護(hù)簡單，成本低。缺點是出力小，體積大。由于空氣的可壓縮性大，很難實現(xiàn)中間位置的停止，只能用于點位控制，而且潤滑性較差，氣壓系統(tǒng)容易生銹。為了減少停機(jī)時產(chǎn)生的沖擊，氣壓系統(tǒng)裝有速度控制機(jī)構(gòu)或緩沖機(jī)構(gòu)。氣驅(qū)動采用的不多?，F(xiàn)在都用三相感應(yīng)電動機(jī)作為動力，用大減速比減速器來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)；直線運動則用電動機(jī)帶動絲杠螺母機(jī)構(gòu)；有的采用直線電動機(jī)。通用機(jī)械手則考慮采用同一種形式的動力，出力比較大；缺點是控制響應(yīng)速度比較慢。機(jī)械驅(qū)動只用于固定的場合。一般用凸輪連桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)規(guī)定的動作。它的優(yōu)點是動作確實可靠，速度高，成本低；缺點是不易調(diào)整液壓驅(qū)動主要是通過油缸、閥、油泵和油箱等實現(xiàn)傳動。它利用油缸、馬達(dá)加上齒輪、齒條實現(xiàn)直線運動；利用擺動油缸、馬達(dá)與減速器、油缸與齒條、齒輪或鏈條、鏈輪等實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。液壓驅(qū)動的優(yōu)點是壓力高、體積小、出力大、運動平緩，可無級變速，自鎖方便，并能在中間位置停止。缺點是需要配備壓力源，系統(tǒng)復(fù)雜成本較高。本課題設(shè)計采用液壓驅(qū)動。利用液壓缸帶動帶動鏈輪、鏈條實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。設(shè)計配有液壓總站，與回轉(zhuǎn)裝置并排置于小車之上?？刂葡到y(tǒng)控制系統(tǒng)機(jī)械手控制系統(tǒng)的要素，包括工作順序、到達(dá)位置、動作時間和加速度等。控制系統(tǒng)可根據(jù)動作的要求，設(shè)計采用數(shù)字順序控制。它首先要編制程序加以存儲，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制機(jī)械手進(jìn)行工作。本課題采用電機(jī)驅(qū)動。利用電動機(jī)帶動帶輪、帶輪傳動通過齒輪和軸的公用件實現(xiàn)小車的行走運動。第五章 自動換刀裝置的控制原理5.1自動換刀裝置的液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)由液壓油箱、管路、控制閥等組成?？刂崎y采用分散布局、就近安裝原則，分別裝在刀庫和立柱上。電磁閥上貼有磁號碼（如 YV1、YV2、YV3） ，便于用戶進(jìn)行檢測與維修。5.2 自動換刀裝置換刀動作的順序控制過程在自動換刀裝置的整個換刀過程中，換刀動作的控制由刀庫控制部分、換刀機(jī)械手控制部分以及主軸相控制部分三部分組成，它們組成是一個互相聯(lián)系的系統(tǒng)。1)刀庫控制部分 2)機(jī)械手控制部份 3)主軸箱控制部分 六、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造時數(shù)控系統(tǒng)選用六、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床改造時數(shù)控系統(tǒng)選用數(shù)控系統(tǒng)是一臺數(shù)控機(jī)床的核心。對系統(tǒng)的選擇在機(jī)床數(shù)控改造中是至關(guān)重要的現(xiàn)從系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和實用性選擇為開環(huán)伺服系統(tǒng)為 JWK15T。現(xiàn)將該經(jīng)濟(jì)性數(shù)控系統(tǒng)性能參數(shù)列表如下：1生產(chǎn)廠家南京微分電機(jī)廠江南機(jī)床數(shù)控工程公司2用戶容量24K3設(shè)定單位X=0.005 Z=0.014控制軸數(shù)X、Z 兩軸5聯(lián)動軸數(shù) 二軸6編程尺寸9999.997快速(X/Z)向316/8G 功能G00G04 G22G29 G32、G33、G36、G37、G9、G80、G929M 功能M00M09 M20M29 M92M9910S 功能S01S04 S05S1011T 功能T1XT8X12步進(jìn)電機(jī)220V 10%50HZ13控制精度1 步14功耗 W36015環(huán)境溫度040C16相對溫度80%（25C）17外形尺寸（）34040022018系統(tǒng)重量17 kg小結(jié)小結(jié)三年的大學(xué)學(xué)習(xí)，讓我們對機(jī)械設(shè)計與制造方面的知識有了一個系統(tǒng)而又全新的的認(rèn)識。畢業(yè)設(shè)計是我們學(xué)習(xí)中最后一個重要的實踐性環(huán)節(jié)，是一個綜合性較強(qiáng)的設(shè)計任務(wù)，它為我們以后從事技術(shù)工作打下了一個良好的基礎(chǔ)，對我們掌握所學(xué)知識情況進(jìn)行了全面而又直觀的檢測。為了能夠較好的完成這次畢業(yè)設(shè)計，我投入了萬分的精力做了充分的準(zhǔn)備工作。首先，我先針對畢業(yè)課題來考慮，在指導(dǎo)老師的指點和幫助下，對所需的資料進(jìn)行搜集和整理，根據(jù)設(shè)計的要求，再對資料做一個簡單的歸類。其次，依據(jù)指導(dǎo)老師給出的設(shè)計任務(wù)要求，先制定設(shè)計的總體方案，按照指導(dǎo)老師要求的設(shè)計進(jìn)度，一步步的完成此次的設(shè)計任務(wù)。前幾周的數(shù)控拆裝綜合實驗，為我此次的畢業(yè)設(shè)計做了很好的鋪墊，讓我做起來沒有太多陌生的感覺，更加得心應(yīng)手些。畢業(yè)設(shè)計雖已結(jié)束，但想想我在其中所學(xué)到的知識，所遇到的困難，仍記憶猶新。它讓我明白了無論是設(shè)計新產(chǎn)品，還是改造原先的老產(chǎn)品，都是一個復(fù)雜的技術(shù)過程，容不得半點含糊。設(shè)計人員應(yīng)先明白設(shè)計的目的，了解產(chǎn)品的價值和實用性，其次要對設(shè)計的產(chǎn)品進(jìn)行構(gòu)思，確定總體方案，查閱資料，最后編寫產(chǎn)品的設(shè)計說明書，進(jìn)行繪圖。這次的畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)了我獨立設(shè)計思考和分析解決問題的能力，拓寬了我的知識面，是一次很好的鍛煉機(jī)會！感謝指導(dǎo)老師焦主任和課外指導(dǎo)老師鄒工對我此次畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)!2參考文獻(xiàn)1、楊黎明.機(jī)械零件設(shè)計手冊.第一版.國防工業(yè)出版社,1986,122、吳宗澤.機(jī)械設(shè)計. 第一版.中央廣播電視大學(xué)出版社,1998,23、盧頌峰.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊. 第一版.中央廣播電視大學(xué)出版社,1998,44、非標(biāo)準(zhǔn)零件手冊.第三版.國防工業(yè)出版社5、液壓與氣動傳動.機(jī)械工業(yè)出版社6、機(jī)械手及其應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社7、液壓元件樣本.機(jī)械工業(yè)出版社8、楊長能, 張興毅.可編程序控制器基礎(chǔ)及應(yīng)用. 第一版.重慶大學(xué)出版社,1992,19、左建民.液