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

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,數(shù)控,臥式,銑床,機(jī)械手,回轉(zhuǎn),裝卸,機(jī)構(gòu),設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 題目：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 系 別 機(jī)電信息系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級 姓 名 學(xué) 號 導(dǎo) 師 2012年 12 月 21 日 一、畢業(yè)設(shè)計（論文）題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況。 1、課題名稱 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)計與分析 2.題目背景和意義： 2.1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。 2.2本課題的意義： 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(diǎn)：加工過程中工件不動，讓刀具移動，并使刀具轉(zhuǎn)動（主運(yùn)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(yùn)動，刀具或工件的移動為進(jìn)給運(yùn)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?！?】 3、數(shù)控鏜銑床概述和結(jié)構(gòu)組成 3.1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(diǎn)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?！?】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(diǎn)： （1）工序集中。集中了銑削和不同直徑的孔加工工序。 （2）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。 （3）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，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。 3.2數(shù)控鏜銑床的結(jié)構(gòu)組成 （1）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。 （2）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。 （3）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(yùn)動，二是使工作臺進(jìn)行分度運(yùn)動。 （4）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。 （5）機(jī)床導(dǎo)軌。導(dǎo)軌主要用來支承和引導(dǎo)運(yùn)動部件沿一定的軌道運(yùn)動。在導(dǎo)軌副中，運(yùn)動的一方叫運(yùn)動導(dǎo)軌，不動的一方叫支撐導(dǎo)軌。運(yùn)動導(dǎo)軌相對于支撐導(dǎo)軌的運(yùn)動，通常是直線運(yùn)動或回轉(zhuǎn)運(yùn)動?！?】 4、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(diǎn)。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)?！?】 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】。? 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?！?】? 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?！?】? 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】?。 二、本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施 1、本課題研究的主要內(nèi)容： （1）了解刀庫機(jī)械手回轉(zhuǎn)與裝卸刀機(jī)構(gòu)的性能要求； （2）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； （3）設(shè)計指標(biāo)：回轉(zhuǎn)油缸擺動，帶動手架回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)主軸和刀庫間的換刀動作，手臂沿手臂座移動，完成拔刀和插刀動作； （4）應(yīng)用CAD系統(tǒng)對系統(tǒng)零件和裝配建模和仿真 2、研究方案： （1）明確文章的研究內(nèi)容，確定研究對象； （2）大量收集并查閱相關(guān)資料，力求條理清晰。 3、研究方法： （1）堅持很好地全部閱讀指導(dǎo)教師指定的參考資料、文獻(xiàn)，并閱讀了較多的自選資料和較多的外文資料，積極開展調(diào)研論證； （2）充分利用時間，提前學(xué)習(xí)專業(yè)軟件，能夠熟練運(yùn)用CAD 軟件進(jìn)行設(shè)計、分析、加工等操作，使產(chǎn)品提前得到的方案可行性設(shè)計。 （3）采用同其它同等機(jī)械類設(shè)備的類比，方案比較等方法，根據(jù)實際應(yīng)用特征及現(xiàn)有的物質(zhì)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)、人力等條件，以所學(xué)的理論知識為基礎(chǔ)，按照工業(yè)機(jī)械手工作的一般過程、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。借鑒以往相似設(shè)備的成功經(jīng)驗進(jìn)行初步設(shè)計然后對初步設(shè)計方案進(jìn)行驗算，修正，直至達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、實用的目的。其中對于機(jī)械手設(shè)計中的關(guān)鍵問題、難點(diǎn)問題進(jìn)行重點(diǎn)分析解決，確保整個設(shè)計方案的可行性和最佳性。【9】 圖1 刀庫機(jī)械手回轉(zhuǎn)與裝卸刀 自動換刀裝置是數(shù)控加工中心在工件的一次裝夾中實現(xiàn)多道工序加工不可缺少的裝置,主要由刀庫、機(jī)械手和驅(qū)動裝置幾部分組成。機(jī)械手和驅(qū)動裝置是兩個關(guān)鍵部分,根據(jù)驅(qū)動裝置的不同,自動換刀裝置可分為凸輪式、液壓式、齒輪式、連桿式及各種機(jī)構(gòu)復(fù)合式,其中以凸輪式用得較多。【10】 圖2刀庫機(jī)械手回轉(zhuǎn)與裝卸刀 機(jī)械手回轉(zhuǎn)及裝刀、卸刀機(jī)構(gòu)，是用于主軸和刀庫間的裝刀、卸刀的換刀裝置?；剞D(zhuǎn)油缸1擺動，帶動手架4回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)向主軸和刀庫換刀的動作。當(dāng)拔刀油缸2通入壓力油時，缸體連同手臂3沿手臂座5移動，完成拔刀和插刀動作。手臂3靠十字交叉滾子6在手臂5的V字型導(dǎo)軌上移動。 三.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作 本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)在于設(shè)計方案和整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的確定。 目前已經(jīng)查找和閱讀了大量期刊、書籍、報紙及優(yōu)秀碩士論文，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。 四、完成畢業(yè)論文的工作步驟與時間安排（按周次填寫） （1）1—3周：調(diào)研并收集資料； （2）3—10周：確定設(shè)計方案和整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)； （3）10—11周：完成結(jié)構(gòu)設(shè)計計算； （4）11—13周：完成裝配圖、三維建模和仿真； （5）13-15周：完成論文撰寫，準(zhǔn)備答辯。 5 指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導(dǎo)教師： 年 月 日 6 所在系審查意見： 系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 參考文獻(xiàn) [1] 吳波，周云龍.數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢簡析.科技信息.2010年25期：461~479. [2] [俄] IO.M.索羅門采夫主編 干東英、安永辰譯《工業(yè)機(jī)械人圖冊》機(jī)械工業(yè)出版社 1993年5月 2~75 [3] 梁訓(xùn)瑄.我國機(jī)床工業(yè)60年發(fā)展.航空制造技術(shù).2009年19期：56~59. [4] 徐國威.國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展及應(yīng)用.兵工自動化.1993年02期：31~35. [5] 徐寧安.從CIMT2005看數(shù)控臥式鏜銑床與落地銑鏜床的發(fā)展.世界制造技術(shù)與裝備市場.2005年06期：98~100. [6] 吳波，周云龍.數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢簡析.科技信息.2010年25期：461~479. [7] 徐國威.國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展及應(yīng)用.兵工自動化.1993年02期：31~35. [8] 苗松.海德漢工件測頭TS640在數(shù)控鏜銑床上的應(yīng)用.制造技術(shù)與機(jī)床.2009年12期：141~142. [9] 王斌，徐艷新.數(shù)控鏜銑床改造設(shè)計.科技風(fēng).2010年10期：234. [10] 盧秉恒.《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》.第三版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2007.12 [11] 白婕靜 萬宏強(qiáng).《機(jī)械制造工程學(xué)》課程設(shè)計手冊.北京：兵器工業(yè)出版社.2008.3 [12] 李允文主編《工業(yè)機(jī)械手設(shè)計》機(jī)械工業(yè)出版社 1996年6月14~17、26~29 [13] 胡占齊 楊麗.《機(jī)床數(shù)控技術(shù)》.第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2007.5 [14] 李育錫.《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》.北京：高等教育車版社.2008.6 [15] 凡仁建.當(dāng)前數(shù)控機(jī)床改造的最新技術(shù)研究[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2009,19(10):178-180. [16] 吳宗澤,羅圣國.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊第二版[M].北京：高等教育出版社，2006：1-261. [17] 徐頹主編．機(jī)械設(shè)計手冊(第5卷).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992. [18] Bělohoubek, P., Kolíbal, Z.: The knowledge from the Research in the Field of Robotics at UT Brno, Czech Republic. In: Automazione/Automation 1993, BIAS, Milano, Italy, November 23-25, 1993, pp. 723-726 [19] Hoostetter G H.Design of Feed Control System. CBS College Publishing.1982. [20] Knoflí ek, R.- Marek, J.: Obráběcí centra a pr?myslové roboty s paralelní kinematickou strukturou. In: Strojírenská vyroba, ro ník 45, 1997, .1-2, ISBN 0039-24567, pp. 9-11