機械畢業(yè)設計-汽車變速箱蓋的工藝規(guī)程及夾具設計（通過答辯全套含CAD圖紙+三維建模）,機械,畢業(yè)設計,汽車,變速箱,工藝,規(guī)程,夾具,設計,通過,答辯,全套,cad,圖紙,三維,建模 哈爾濱理工大學榮成學院 畢業(yè)設計（論文） 開 題 報 告 學生姓名 胡曉陽 學 號 0930060126 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 機械09-1班 指導教師 2013 年 03 月 8 日 課題題目及來源： 題目：自動換刀機械手結構設計 題目來源： 課題研究的意義和國內外研究現(xiàn)狀： 課題研究的意義： 自動換刀系統(tǒng)是數(shù)控銑床的重要組成部分，刀具夾持元件的結構特性及它與機床主軸的聯(lián)結方式，將直接影響銑床的加工性能。刀庫結構形式及刀具交換裝置的工作方式，則會影響銑床的換刀效率，自動換刀系統(tǒng)本身及相關結構的復雜程度，又會對整機的成本造價產(chǎn)生直接影響 國內外發(fā)展狀況： 目前國內外數(shù)控機床自動換刀系統(tǒng)中，刀具、輔具多采用錐柄結構， 刀柄與機床主軸的聯(lián)結、刀具的夾緊放松機構及驅動方式幾乎都采用同一種結構模式。在種模式中，機床主軸常采用空心的帶有拉桿、碟形彈簧組的結構形式，由液壓或氣動裝置提供動力，實現(xiàn)夾緊放松刀柄的動作。利用這種機構夾持刀具進行數(shù)控加工的最大問題是，它不能同時獲得高的夾持剛度和刀具振擺精度，而且主軸結構復雜，主軸軸向尺寸過大，加上它的液壓驅動裝置及刀具輔具錐柄的制造成本，使得自動換刀系統(tǒng)的造價在機床整機中占有較大的比重。據(jù)有關資料介紹，在刀具采用錐柄夾頭、側壓夾頭以及彈簧夾頭夾緊性能的對比實驗中，采用彈簧夾頭夾持刀具是唯一可同時獲得高的夾持剛度和振擺精度的理想元件。采用這種夾持元件，刀具或刀具輔具可作成圓柱柄，其制造成本低，精度易保證，這對大容量刀庫降低刀具輔具的制造成本，意義更為顯著。在現(xiàn)代數(shù)控機床上亦有采用彈簧夾頭作為刀具的夾持元件，但機床的主軸結構、驅動方式仍然采用與上述錐柄刀具完全相同的結構形式。采用這種結構模式，在實際數(shù)控加工中，尤其是在需要超高速主軸、主軸的徑向、軸向尺寸都很小、沒有足夠的換刀空間的微細加工場合中實現(xiàn)自動換刀將會是很困難的，如果實施自動換刀那將使機床成本大幅度提高。如在CNC控制磨削球面銑刀的數(shù)控磨削機床上，直接由高速電機驅動主軸，使用小直徑盤形砂輪和指形砂輪加工球面銑刀，換刀空間很小，在這種條件下，將難以實現(xiàn)自動換刀。國外最新研制的內圓磨床上采用的彈簧夾頭自動換刀裝置售價昂貴。 隨著機械加工業(yè)的發(fā)展制造行業(yè)對于帶有自動換刀系統(tǒng)的高效高性能加工中心的需求量越來越大，在現(xiàn)有的各種類型的加工中心中，傳統(tǒng)結構的自動換刀系統(tǒng)的造價在機床的整體造價中總是占著很大比重，這是加工中心價格居高不下的原因。 數(shù)控機床為了進一步提高生產(chǎn)率，進一步壓縮非切削時間，現(xiàn)代的機床逐步發(fā)展為在一臺機床上在一次裝中完成多工序或全部工序的加工。數(shù)控機床為了能在工件一次裝夾中完成多個工步，以縮減輔助時間和減少多次安裝工件引起的誤差，通常帶有自動換刀系統(tǒng)。對工件的多工序加工而設置的存儲及更換刀具的裝置稱為自動換刀裝置(Automatic Tool Changer，ATC);自動換刀（Automatic Tool Change 簡稱ATC）系統(tǒng)由控制系統(tǒng)和換刀裝置組成。在數(shù)控銑床的基礎上，如果再配以刀具和自動換刀系統(tǒng)，就構成加工中心（Machining center 簡稱MC）。在這類數(shù)控機床上，自動換刀裝置（ATC）是必不可少的。例如加工中心機床又稱多工序自動換刀數(shù)控機床，它主要是指具有自動換刀及自動改變工件加工位置工能的數(shù)控機床，具有自動換刀裝置是加工中心機床的典型特征，是多工序加工的必要條件。自動換裝置的功能，對整機的加工效率有很大的影響。由于普通的數(shù)控立式銑床加工的一般是中小零件，其大多需要幾把刀具加工（10把刀具以內，）故增加自動換刀裝置并同時自動變換主軸轉速?？蓽p輕勞動強度，減少換刀時間，既提高了機床的自動化程度，又提高了勞動生產(chǎn)率。因此，數(shù)控立式銑床作為數(shù)控銑床中數(shù)量最多、應用范圍也最廣的一種，對其附加能夠快速、準確地換刀的自動換刀裝置是非常有必要的。 自動換刀裝置應該滿足的基本要求： 1）刀具換刀時間短。 2）刀具重復定位精度高。 3）足夠的刀具儲存量。 4）刀庫占地面積小。 5）換刀安全可靠。 課題研究的內容： 通過網(wǎng)絡、期刊、教材、廠家資料及國內外相關文獻查閱。根據(jù)要求完成對升降臺銑床自動換刀裝置系統(tǒng)設計。完成設計圖紙的繪制并進行相關校核工作，完成設計說明書的編寫。 XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床設計主要技術參數(shù)為： 1）刀庫容量：4-6 2）選刀方式：順序選刀 3）重復精度：±5" XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床主要由床身、升降臺、工作臺、立銑頭、主傳動、主變速、拉刀機構、液壓系統(tǒng)、自動潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、吊掛、電柜等部分組成。機床本身并不帶自動換刀裝置。自動換刀裝置作為一套獨立的、完整的機床部件，設計依據(jù)是該機床的型式、工藝范圍及刀具的種類和數(shù)量等。 2.1 XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床及其主要參數(shù) XKA5032A型數(shù)控立式升降臺銑床是一種使用范圍廣泛的機床，根據(jù)用戶要求，配置國內外（OSP-U10M、SIEMENS802D、華中Ⅰ號）先進數(shù)控系統(tǒng)，可手動或自動操作。它可以實現(xiàn)X、Y、Z三軸同時定位/直線插補，同時二軸圓弧插補。OPS全域絕對位置檢測。每次開機無須回零，簡化機床操作。尤其在發(fā)生停機、斷電、更換程序等情況后再啟動時不用整機回零，可以直接開機，方便操作。尤其方便不熟練操作工、繁忙操作工、電力不良等情況下的使用。可采用主程序、子程序進行編程，最小單位可選0.001mm。具有標準機床坐標系、工件坐標系，絕對值、增量可并用。各有50組刀具長度、半徑長度補償。彩色LCD中文顯示，具良好人機對話窗口，系統(tǒng)具有160m存儲容量，可進行程序編輯、管理，可用RS-232C接口、1.44軟盤進行數(shù)據(jù)輸入、輸出, 便于加工程序的管理。可以對程序進行模擬加工，刀具軌跡跟蹤及動畫仿真、圖形動畫顯示，記錄運行時間及作業(yè)信息。 XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床是北京第一機床廠生產(chǎn)的帶有立銑頭的立式銑床，為機電一體化結構，三坐標聯(lián)動，是一種使用很廣的機床，它可以使用各種圓柱銑刀、角度銑刀及端面銑刀完成直線銑削，組成各種往復循環(huán)和框式循環(huán)或按坐標位置加工孔，也可以銑削具有輪廓的零件，如凸輪、樣板、模具、葉片、弧形槽等；該機床適用于機械制造的各種類部門，也適用于軍工部門。 課題研究的主要方法： （1） 搜集資料，了解并掌握XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床的結構和工作原理。 （2） 確定設計大體思路，撰寫開題報告，要求完成具體的設計內容及計算。 （3） 根據(jù)設計任務書的要求，熟悉相關軟件AutoCAD，確定設計方法及設計要點。按要求完成完整的設計計劃及預期達到的結果，進行相關設計及計算。 （4） 對所設計的XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床自動換刀裝置進行相關校核，準備相關資料。 （5） 對設計說明書初稿進行相關格式修改，對設計圖紙并進行修改。 研究過程中的主要問題和解決的方法： (1) 確定銑床的技術參數(shù) 查閱相關資料可縱、橫向進給范為6-3200mm/min，垂向進給范圍3～1600mm/min， 縱、橫向快進速度6000mm/min，主傳動電動機功率7.5kw，主傳動電動機轉速1440r/min，主軸最大扭矩1000N·m，機床重量2800（3000）kg，機床外形尺寸（長X寬X高）1929 X 2055 X 2216mm （2） 確定自動換刀裝置的設計參數(shù) 實際的生產(chǎn)加工中，常盡量選用直徑較大的銑刀，因為大直徑銑刀剛性好，耐用度高。由XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床推薦使用的最大切削范圍可知，當銑切鋼時，銑刀直徑為φ100 mm。當銑灰鑄鐵時，銑刀直徑達φ250mm。因此，為了滿足該機床的實際加工能力與生產(chǎn)情況，在設計其自動換刀裝置時，應該根據(jù)最大的刀具直徑來設計，即設計的換刀裝置能交換φ250mm的刀具。 （3）確定自動換刀裝置的形式 機床的自動換刀裝置結構形式多種多樣，選取何種形式的主要取決于機床的種類和工藝范圍以及刀具的種類和數(shù)量等。已知機床是一種可加工較高精度工件的機床，因而對精度要求也較高，故采取帶刀庫的自動換刀形式 （4） 確定刀庫的主要參數(shù) （5） 最后選用mcn electrical公司生產(chǎn)的CF22行伺服電動機，具體參數(shù)如下：額定電壓200V，額定功率400W，啟動轉距為0.8kgf·m，轉速1500～1800rpm，啟動功率22W，啟動電流0.24A，啟動電壓90V。 （6）刀庫轉位蝸桿傳動的設計 課題研究所需的參考文獻： [1] 吳宗澤，羅圣國 《機械設計課程設計手冊》第二版 北京高等教育出版社 [2] 廖念釗，莫雨松 《互換性與技術測量》第四版 中國計量出版社 [3] 馮辛安，黃玉美 《機械制造裝備設計》 機械工業(yè)出版社 [4] 濮良貴，紀名剛 《機械設計》 高等教育出版社 [5] 種寶春 《機器人機械設計》 電子工業(yè)出版社 [6] 龔振幫 《畫法幾何及機械制圖》 高等教育出版社 [7] 余達太，馬香峰 《工業(yè)機器人應用工程》 冶金工業(yè)出版社 [8] 黃清遠 《機械設計學》 機械工業(yè)出版社 [9] Mustsfa Ilhan Goklert ，Murat Bjlgin Kot．Design of an automatic tool changer with disc magazine for a CNC horizontal machining center．Elsevier Science Lid [10] Beom-Sahng Ryuh，Sang Min Park，Gordon R．Pennock.An automatic tool changer and integrated software for a robotic die polishing station．Mechanism and Machine Theory 指導教師審查意見： 指導教師簽字： 　　　 200 年 月 日 指導委員會意見審核意見： 組長簽字： 　　　200　年 月 日