2313390059-岳怡霖-立式加工中心換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-開題報告

2.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報告

課題名稱

立式加工中心換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

學(xué)生姓名

岳怡霖

專業(yè)班級

23機(jī)制專升本4班

學(xué)號

2313390059

一、設(shè)計(jì)的目的、要求

1.設(shè)計(jì)目的

立式加工中心換刀機(jī)械手是加工中心機(jī)床自動換刀裝置的一種，它能實(shí)現(xiàn)刀具在刀庫與機(jī)床主軸之間快速、準(zhǔn)確、可靠的交換。對其進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)靈活準(zhǔn)確換刀，對保證加工質(zhì)量，減少換刀時間，提高勞動生產(chǎn)率，降低設(shè)計(jì)制造成本，具有實(shí)際意義。綜合運(yùn)用大學(xué)所學(xué)的理論知識、專業(yè)知識以及基本技能，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)，解決立式加工中心換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的實(shí)際問題，并培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、處理問題的能力，對所學(xué)知識和技能進(jìn)行系統(tǒng)化綜合化運(yùn)用、總結(jié)和深化。

2.設(shè)計(jì)要求

要求運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)知識，完成立式加工中心換刀機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，換刀機(jī)械手配合刀庫能夠?qū)崿F(xiàn)選刀、倒刀、抓刀、扣刀、拔刀、機(jī)械手回轉(zhuǎn)、插刀、松刀、機(jī)械手回原位等動作。要求結(jié)構(gòu)合理、換刀準(zhǔn)確、運(yùn)動穩(wěn)定、易于維護(hù)，滿足大多數(shù)立式加工中心機(jī)床對自動換刀的要求。

二、調(diào)研資料準(zhǔn)備情況

選題來源于實(shí)習(xí)單位，首先進(jìn)行立式加工中心換刀機(jī)械手應(yīng)用的市場調(diào)研，了解國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。通過對國內(nèi)外市場立式加工中心換刀機(jī)械手的產(chǎn)品分析，了解到立式加工中心換刀機(jī)械手的設(shè)計(jì)方向及功能結(jié)構(gòu)分類情況。發(fā)現(xiàn)立式加工中心換刀機(jī)械手換刀可靠性和靈活性等方面的問題，通過對問題的分析及梳理得出本次立式加工中心換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方向。

三、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

1.國內(nèi)立式加工中心換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究情況

近年來，隨著我國制造業(yè)的快速發(fā)展，立式加工中心作為重要的加工設(shè)備，其自動化、智能化水平不斷提高。國內(nèi)企業(yè)在立式加工中心換刀機(jī)械手的設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用方面取得了顯著進(jìn)展。目前，國內(nèi)市場上的換刀機(jī)械手種類繁多，涵蓋了從簡單的凸輪式、氣缸驅(qū)動式到復(fù)雜的伺服電機(jī)驅(qū)動式等多種類型。部分高端換刀機(jī)械手已經(jīng)具備自主學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，能夠根據(jù)加工任務(wù)的變化自動調(diào)整換刀策略。然而，與國際先進(jìn)水平相比，國內(nèi)在換刀機(jī)械手的設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用方面仍存在一定差距。主要體現(xiàn)在：技術(shù)創(chuàng)新能力不足，部分核心技術(shù)和關(guān)鍵零部件仍依賴進(jìn)口，缺乏自主創(chuàng)新能力；產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性有待提高，部分產(chǎn)品在長期運(yùn)行過程中易出現(xiàn)故障，影響加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量；智能化水平有待提升，與國際先進(jìn)水平相比，國內(nèi)換刀機(jī)械手的智能化水平仍有待提高，特別是在故障診斷、遠(yuǎn)程監(jiān)控等方面。

2.國外立式加工中心換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究情況

1958年，美國卡尼·特雷克公司首次把銑、鉆、鏜等多種工序集中于一臺數(shù)控機(jī)床上，通過自動換刀方式實(shí)現(xiàn)連續(xù)加工，成為世界上第一臺加工中心。1978年以后，加工中心迅速發(fā)展，帶有ATC裝置，可實(shí)現(xiàn)多種工序加工的機(jī)床，步入了機(jī)床發(fā)展的黃金時代。國外發(fā)達(dá)國家的機(jī)床制造企業(yè)，換刀裝置普遍自制，如DMG、MAZAK、HASS等。國外在立式加工中心換刀機(jī)械手的設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用方面處于領(lǐng)先地位。歐美、日本等發(fā)達(dá)國家的企業(yè)擁有先進(jìn)的技術(shù)和豐富的經(jīng)驗(yàn)，能夠?yàn)橛脩籼峁└咝阅?、高可靠性的換刀機(jī)械手產(chǎn)品。這些產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上注重創(chuàng)新性和實(shí)用性，采用先進(jìn)的控制算法和傳感器技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)刀具的精準(zhǔn)定位和快速交換。此外，國外企業(yè)還注重產(chǎn)品的智能化和集成化。通過集成先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)、伺服電機(jī)和傳感器等部件，實(shí)現(xiàn)換刀機(jī)械手的遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障診斷和自動調(diào)整等功能。這些智能化技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了換刀機(jī)械手的性能和可靠性，還降低了用戶的維護(hù)成本和使用難度。綜上所述，國外在立式加工中心換刀機(jī)械手的設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用方面均取得了顯著進(jìn)展。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場的不斷擴(kuò)大，換刀機(jī)械手將在制造業(yè)中發(fā)揮更加重要的作用。

四、設(shè)計(jì)的思路與預(yù)期成果

1.設(shè)計(jì)的思路

查閱相關(guān)資料、網(wǎng)絡(luò)，請教指導(dǎo)老師，完成立式加工中心換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。換刀機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、換刀準(zhǔn)確、運(yùn)動穩(wěn)定、易于維護(hù)，滿足大多數(shù)立式加工中心機(jī)床對自動換刀的功能要求，編寫設(shè)計(jì)說明書。

2.預(yù)期成果

具有一定應(yīng)用價值的立式加工中心換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，自動換刀裝置安裝示意圖、手臂、手爪、齒輪軸、推桿等的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并可按要求完成設(shè)計(jì)說明書。該立式加工中心換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)合理，便于制造、裝配、調(diào)整、檢驗(yàn)、維修、工作可靠。圖紙量充足，符合國家標(biāo)準(zhǔn)。說明書字?jǐn)?shù)12000字以上，格式要求符合沈陽工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求，總體圖紙不少于三張A0。

五、工作任務(wù)分解，各階段完成的內(nèi)容及時間分配

第1~2周，根據(jù)任務(wù)書查閱、整理資料，完成開題報告；

第3~5周，立式加工中心換刀機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

第6周，自動換刀裝置安裝示意圖設(shè)計(jì)；

第7~9周，手臂、手爪、齒輪軸、推桿等的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

第10-11周，傳動計(jì)算、強(qiáng)度計(jì)算，檢查并修改圖紙；

第12~15周，撰寫說明書，準(zhǔn)備答辯。

所具備的條件

技術(shù)條件：通過機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)系統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)、實(shí)踐鍛煉及校外實(shí)踐，學(xué)生已經(jīng)掌握立式加工中心換刀機(jī)械手的使用場合和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，熟練使用繪圖軟件，具備設(shè)計(jì)立式加工中心換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)的能力。

物質(zhì)條件：在實(shí)習(xí)單位可以觀看相關(guān)設(shè)備、機(jī)械手實(shí)物、照片以及類似的視頻資料，熟悉部分圖紙和技術(shù)要求等參考資料。學(xué)校i5智能制造實(shí)訓(xùn)中心有加工中心換刀機(jī)械手，網(wǎng)上也能查閱到部分立式加工中心換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)和控制原理方面的參考資料，可滿足設(shè)計(jì)要求。

七、可能存在的問題

1.由于產(chǎn)品的保密性，所以在查詢資料可能具有一定的局限性，以及部分信息的落后性，對于該方向的新型技術(shù)不能夠了解。

2.設(shè)計(jì)過程中由于相關(guān)知識了解的不夠透徹，可能無法滿足預(yù)期的設(shè)計(jì)需求，設(shè)計(jì)時考慮內(nèi)容不夠全面，達(dá)不到預(yù)期效果。

3.缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)成果未見得經(jīng)得起實(shí)際檢驗(yàn)。

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