數(shù)控臥式鏜銑床刀庫機(jī)械手回轉(zhuǎn)與裝卸刀機(jī)構(gòu)設(shè)計說明書[帶圖紙].doc

III目錄1緒論.11.1題目背景和意義.11.2數(shù)控鏜銑床概述和結(jié)構(gòu)組成.11.2.1數(shù)控鏜銑床的結(jié)構(gòu)組成.21.3國內(nèi)外研究情況.21.4本課題研究的主要內(nèi)容.31.4.1本課題研究的主要內(nèi)容.31.4.2研究方案.31.4.3研究方法.32總體方案的確定.72.1主要技術(shù)參數(shù).62.2自動換刀裝置的設(shè)計參數(shù).62.3確定數(shù)控臥式鏜銑床自動換刀裝置的形式.63機(jī)械手.83.1機(jī)械手的組成.83.1.1執(zhí)行機(jī)構(gòu).83.1.2驅(qū)動機(jī)構(gòu).83.1.3控制系統(tǒng).93.1.4課題工作要求.93.2機(jī)械手手部的結(jié)構(gòu)的設(shè)計.103.2.2夾緊力及驅(qū)動力的計算.123.2.3機(jī)械手手抓夾持精度的分析計算.133.2.4彈簧的設(shè)計計算.133.3機(jī)械手腕部結(jié)構(gòu)的設(shè)計.153.3.1腕部的結(jié)構(gòu)以及選擇.153.3.2腕部的設(shè)計計算.153.3.3液壓缸蓋螺釘?shù)挠嬎?173.4臂部.183.4.1臂部結(jié)構(gòu)形式.193.4.2臂部運動的導(dǎo)向裝置.193.5機(jī)械手機(jī)身的設(shè)計計算.21IV3.5.1機(jī)身的整體設(shè)計.213.5.2機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算.223.6自動換刀機(jī)械手的滑座伸縮和手架回轉(zhuǎn)運動機(jī)構(gòu).244刀具交換裝置的設(shè)計.264.1換刀機(jī)械手抓刀部分結(jié)構(gòu).264.2機(jī)械手傳動結(jié)構(gòu).274.3自動換刀過程的動作順序.284.4自動換刀裝置的相關(guān)技術(shù)要求.294.4.1主軸準(zhǔn)停裝置.294.4.2換刀機(jī)械手的安裝與調(diào)試.295自動換刀裝置的控制原理.305.1刀庫的控制.305.2機(jī)械手的控制.30結(jié)論.31致謝.32參考文獻(xiàn).33畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明.34畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明.351緒論111緒論1.1題目背景和意義數(shù)控臥式鏜銑床是一種具有自動換刀裝置和任意分度數(shù)控轉(zhuǎn)臺的數(shù)字控制機(jī)床，工件在一次裝夾后能自動完成幾個側(cè)面的多種工序的加工。數(shù)控臥式鏜銑床刀庫機(jī)械手回轉(zhuǎn)與裝卸刀機(jī)構(gòu)用于主軸和刀庫間的裝刀與卸刀操作。良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)刀庫與機(jī)床主軸之間刀具的快速裝卸，提高機(jī)床的工作效率。在車床、鏜床、銑床、插、拉床、磨床、數(shù)控加工中心、齒輪加工中心、切斷機(jī)床、特種加工機(jī)床、組合機(jī)床、柔性制造系統(tǒng)等眾多機(jī)械加工設(shè)備中，鏜銑床加工特點：加工過程中工件不動，讓刀具移動，并使刀具轉(zhuǎn)動（主運動），在實踐中具有“萬能機(jī)床”的稱號1。鏜銑床主要是刀具在工件上加工已有預(yù)制孔的機(jī)床。通常，刀具旋轉(zhuǎn)為主運動，刀具或工件的移動為進(jìn)給運動。它主要是用來加工高精度孔或一次定位完成多個孔的精加工，此外還可以從事與孔精加工有關(guān)的其他加工面的加工2。1.2數(shù)控鏜銑床概述和結(jié)構(gòu)組成數(shù)控鏜銑床也稱“加工中心”機(jī)床，是一種新型機(jī)床，是一種具有自動換刀裝置和任意分度數(shù)控轉(zhuǎn)臺的點位-直線數(shù)字控制機(jī)床。工件在一次裝夾后能自動完成幾個側(cè)面的鉆、銑、鏜、鉸、攻絲等多種工序的加工，有立式和臥式之分。在機(jī)械零件中，箱體類零件占相當(dāng)大的比重，例如變速箱、氣缸體、氣缸蓋等3。這類零件往往重量較大，形狀復(fù)雜，加工的工序多。如果能在一臺機(jī)床上，一次裝夾自動地完成大部分工序，對于提高生產(chǎn)率，提高加工質(zhì)量和自動化程度將有很大的意義。箱體類零件的加工工序，主要是銑端面和鉆孔、攻螺紋、鏜孔等孔加工。因此，數(shù)控鏜銑床集中了鉆床、銑床和鏜床的功能，有下列特點：a.工序集中集中了銑削和不同直徑的孔加工工序。b.自動換刀按預(yù)定加工程序，自動地把各種刀具換到主軸上去，把用過的刀具換下來。因此，要有刀庫、換刀機(jī)械手等。c.精度高各孔的中心距全靠各坐標(biāo)的精度來保證，不用鉆、鏜模。有的機(jī)床，還有自動轉(zhuǎn)位工作臺，用來保證各孔各面間的角度。鏜孔時，畢業(yè)設(shè)計（論文）2還可先鏜這個壁上的孔，然后工作臺轉(zhuǎn)180度，再鏜對面壁上的孔。兩孔要保證達(dá)到一定的同軸度。1.2.1數(shù)控鏜銑床的結(jié)構(gòu)組成a.機(jī)床本體數(shù)控鏜銑床常按主軸在空間所處的狀態(tài)，分為立式數(shù)控鏜銑床和臥式數(shù)控鏜銑床。機(jī)床本體是用來支撐機(jī)床的工作以達(dá)到加工生產(chǎn)目的，主要由床身和立柱組成。b.主軸結(jié)構(gòu)主軸部件既要滿足精加工時精度較高的要求，又要具備粗加工時高效切削的能力，因此在旋轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性和熱變形等方面，都有很高的要求。在布局結(jié)構(gòu)方面，對于具有自動換刀功能的數(shù)控鏜銑床，其主軸部件除主軸、主軸軸承和傳動件等一般組成部分外，還有刀具自動加緊、主軸自動準(zhǔn)停和主軸裝刀孔吹凈等裝置。c.數(shù)控轉(zhuǎn)臺數(shù)控轉(zhuǎn)臺可以進(jìn)行任意角度定位，它的功用有兩個：一是使工作臺進(jìn)行圓周進(jìn)給運動，二是使工作臺進(jìn)行分度運動。d.換刀裝置數(shù)控鏜銑床為了能在工件一次裝夾中完成多種甚至所有加工工序，以縮減輔助時間和減少多次安裝工件所引起的誤差，必須帶有自動換刀裝置。其主要有刀庫、橫梁升降機(jī)構(gòu)、滑座伸縮機(jī)構(gòu)、手架回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、裝刀手和卸刀手組成。e.機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)軌主要用來支承和引導(dǎo)運動部件沿一定的軌道運動。在導(dǎo)軌副中，運動的一方叫運動導(dǎo)軌，不動的一方叫支撐導(dǎo)軌。運動導(dǎo)軌相對于支撐導(dǎo)軌的運動，通常是直線運動或回轉(zhuǎn)運動4。1.3國內(nèi)外研究情況當(dāng)今世界，工業(yè)發(fā)達(dá)國家對機(jī)床工業(yè)高度重視，競相發(fā)展機(jī)電一體化、高精、高效、自動化先進(jìn)機(jī)床，以加速工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展3,s。長期以來，歐、美、亞在國際市場上相互展開激烈競爭，己形成一條無形戰(zhàn)線，特別是隨微電子、計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床在20世紀(jì)80年代以后加速發(fā)展，各方用戶提出更多需求，早己成為四大國際機(jī)床展上各國機(jī)床制造商競相展示先進(jìn)技術(shù)、爭奪用戶、擴(kuò)大市場的焦點。中國加入WTO后，正式參與世界市場激烈競爭，今后如何加強(qiáng)機(jī)床工業(yè)實力、加速數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實是緊迫而又艱巨的任務(wù)5。隨著數(shù)控鏜銑床的發(fā)展，機(jī)床附件行業(yè)必須有與之相配套的產(chǎn)品，要能跟得上數(shù)控鏜銑床的步調(diào)，數(shù)控鏜銑床競爭是激烈的，機(jī)床附件行業(yè)競爭也是激烈的，但惡性的競爭終將給行業(yè)帶來黑暗，機(jī)床附件行業(yè)急需公平的良性競爭6。畢業(yè)設(shè)計（論文）3我國機(jī)床的功能部件雖然從“小件、“配套件的地位提升到“關(guān)鍵崗位并受到重視，但一直是在“重主機(jī)、輕配套，“重洋輕土這樣的大環(huán)境中逆水行舟、艱難成長。長期以來我們對功能部件關(guān)注不夠，在功能部件上無所作為很難使我們的機(jī)床產(chǎn)業(yè)上一個臺階，購買國外的功能部件只能使我們的產(chǎn)業(yè)缺乏競爭力7。我國滾動功能部件產(chǎn)業(yè)是土生土長的民族工業(yè)，有著40多年的發(fā)展歷史，行業(yè)雖?。s60多家企業(yè)）卻有一批從上世紀(jì)60年代“精密機(jī)床全國會戰(zhàn)中成長起來的骨干企業(yè)。在生產(chǎn)規(guī)模、硬件設(shè)施等方面與國外同行不相上下。再加上近幾年出現(xiàn)的一批新生的企業(yè)，行業(yè)競爭越來越激烈，我們應(yīng)為機(jī)床附件行業(yè)提供一個好的公平的競爭環(huán)境。這才能促進(jìn)行業(yè)更進(jìn)一步發(fā)展。最近幾年，隨著國民經(jīng)濟(jì)快速穩(wěn)定發(fā)展，裝備制造業(yè)的振興以及整個制造業(yè)技術(shù)升級和國防現(xiàn)代化需求加大，在固定資產(chǎn)投資較快增長的拉動下，我國機(jī)床附件工具市場呈現(xiàn)產(chǎn)需兩旺的態(tài)勢，代表裝備制造業(yè)先進(jìn)水平的數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)更是乘勢而上8。強(qiáng)勁的市場需求拉動，促使國內(nèi)機(jī)床工具行業(yè)出現(xiàn)了產(chǎn)銷暢旺的局面，機(jī)床附件行業(yè)在強(qiáng)大的需求之下也是如虎添翼，奮力前進(jìn)9。1.4本課題研究的主要內(nèi)容1.4.1本課題研究的主要內(nèi)容a.了解刀庫機(jī)械手回轉(zhuǎn)與裝卸刀機(jī)構(gòu)的性能要求；b.了解刀庫機(jī)械手回轉(zhuǎn)與裝卸刀機(jī)構(gòu)的工作原理，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算分析；c.設(shè)計指標(biāo)：回轉(zhuǎn)油缸擺動，帶動手架回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)主軸和刀庫間的換