卧式加工中心换刀装置设计【CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】

自动换刀机械手的设计
摘要
卧式加工中心在加工中用得很广泛，卧式加工中心利用刀库实现换刀。而自动换刀装置是卧式加工中心的重要组成部分之一，它的功能的好坏，关系到整个卧式加工中心的功能。自动换刀装置可分为五种基本形式，即转塔式、 180 回转式、回转插入式、二轴转动式和主轴直接式。刀库换刀，按照换刀过程有无机械手参与，分成有机械手换刀和无机械手换刀两种情况。在有机械手换刀的过程中，使用一个机械手将加工完毕的刀具从主轴中拔出，与此同时，另一机械手将在刀库中待命的刀具从刀库拔出，然后两者交换位置，完成换刀过程。无机械手换刀时，刀库中刀具存放方向与主轴平行，刀具放在主轴可到达位置换刀时，主轴箱移到刀库换刀位置上方，利用主轴Z向运动将加工用毕刀具插人刀库中要求的空位处，然后刀库中待换刀具转到待命位置。主轴Z向运动将待用刀具从刀库中取出，并将刀具插人主轴。
关键词：卧式加工中心   自动换刀装置   刀库   机械手
 Abstract
Machining center in the increasingly wide use of the processing , which is currently used by large processing center blade.And the automatic blade changer devices is an important component of machining center.Its function is good or bad, on the whole processing machining center functions.Automatic blade devices can be divided into five basic forms .Namely to Tower, 180 turnaround-type, rotation planting one-, two-and the main axis of rotation axis direct .Exchange cutlery in the tools storehouse,according to the availability of process machinery blade in hand,into a mechanical hand blade and non-blade two mechanical hands .In a mechanical hand exchange cutlery,those will be completed using a mechanical hand, the cutlery out from the main axis.At the same time, another mechanical hand take cutlery from tools storehouse, and then the two exchange locations. The whole process is completed.If the mechanical hand blade do not join in the process, cutlery storage direction with the main axis parallel. when cutlery arrive at the location which the the main axis can reach, the main axis of the knife blade box to the location above.Z axis movement will be used to complete the processing by cutlery inserted in the space required by department, and then for cutlery knife to be transferred to the standby database location. Z axis movement will return to remove the cutlery from tools storehouse and inserted into the main axis.
[Keyword]: machining center    automatic blade changer devices   tools storehouse  manipulator

目 录
1 前言 6
1.1  加工中心简介 7
1.1.1 加工中心的发展史 7
1.1.2 加工中心的优点 7
1.1.3 加工中心的发展动向 8
1.2  自动换刀装置的简介 8
1.2.1 自动交换刀具的由来 8
1.2.2 自动换刀的形式 9
1.2.3 刀库的功能和形式 11
1.2.4 刀套准停措施 13
2 机械手的设计 14
2.1  机械手的原理 14
2.2  设计方向 16
2.3  概要  17
2.3.1  机械手的组成与分类 17
2.3.2  机械手的手部 17
2.4 机械手手部的设计 18
2.5 机械手其它零件以及尺寸的确定 23
2.5.1  螺栓的确定 23
2.5.2  其它尺寸的确定 24
2.5.3  轴与机械手配合部分的直径的确定 24
2.5.4  液压泵的选择 26
3  驱动系统的设计 27
3.1  转位机构的设计 27
3.1.1．机械手转过75度的驱动机构 28
3.1.2  机械手转过180度的驱动机构 32
3.2 驱动机构其它零件的设计 35
3.2.1  液压缸的选择 36
3.3 轴的结构设计 37
3.3.1  拟定轴上零件的装配方案 37
3.3.2  确定轴的各段直径与长度 38
3.4 主轴的自动夹紧机构以及主轴准停装置的设计 39
3.4.1  主轴结构 39
3.4.2  刀具的自动夹紧机构 39
3.4.3 主轴准停装置 39
3.5 换刀装置的液压机构分析 40
3.5.1 液压分析 40
3.5.2 换刀动作顺序表 42
4  PLC控制分析 44
小结 48
参考文献 49
致谢 50

1 前言
卧式加工中心的自动换刀装置（机械手），是加工中心的重要组成部分之一，我做的这个毕业设计就是关于这方面的问题。
我的设计任务是：对卧式加工中心自动换刀机械手进行设计。它主要包括以下几方面的内容：
(1)机械部分的设计
(2)液压部分的设计
(3)自动控制方面的设计（PLC）
这个自动换刀装置是针对JCS--018的，通过对实验室中这台机床的研究以及查阅相关资料。在老师的指导下，我很快就有了一个明确的思路。我的思路如下：首先，对机械手部分进行设计，接下来是液压部分，最后是PLC方面。这个机械手只有2个方向的自由度，既：Z轴方向的转动一移动，通过这2个自由度，我可以完成整个换刀的操作。其中转动是用来交换刀具的位置，进而为拔刀与插刀做准备。而移动是用来完成拔刀与插刀的动作的。就是说整个运动过程如下：机械手转到指定的位置，然后在一系列的控制之下交换刀具以及插拔刀具。而我这个设计与实验室中的那台加工中心的自动换刀装置有一些区别，就是实验室中那台加工中心的自动换刀装置采用的是气压控制，而我在这个设计中采用的是液压控制。
在我这个设计中，我遇到了一些问题，就是力不好确定，以及许多尺寸不容易准确的确定下来，我采用了一个很笨的方法，就是直接对JCS--01那台加工中心一些部件的尺寸进行直接的测量，才得出来，我所要的尺寸。通过这个设计中，我对自己的知识有了很明确的认识，看到了自己的许多缺点，对自己起到了一个查漏补缺的作用。
同时，我得到了程老师的很多指导，如果不是程老师的话，我根本不知道从那里入手。在做论文的过程中，我出了很多错误，因为这，得到及时的更正。谢谢老师。
从这次做毕业设计中，我对CAD有了很大的认识，以后，我对再复杂的图，都不会有恐惧感，在液压方面也温习了以前学到的知识。