文档包括:
说明书一份,40页,17400字左右.
英文翻译一份.
图纸共6张:
A0-装配图.dwg
A3-花键轴.dwg
A3-回转缸.dwg
A3-回转缸体.dwg
A3-手爪零件图.dwg
A4-轴承端盖零件.dwg
摘 要
本论文介绍的是小型加工中心换刀机械手的设计。机械手的种类很多，在本次设计中机械手选用回转式双臂机械手。它的主要动作是将机床主轴上的刀具与刀库或刀具传送装置上的刀具进行交换，其动作循环为：拔刀─新旧刀具交换─装刀。回转式双臂机械手刀具交换装置具有换刀时间短、动作灵活可靠等.应用最为广泛。数控系统是加工中心的控制中心，它主要由（CNC）、可编程控制系统(PLC)、伺服系统构成。本次设计是运用可编程控制系统来对换刀机械手进行控制的。
关键词: 加工中心 换刀机械手 PLC
Abstract
This paper introduces the design of the tool changing-manipulator of the small machines centertool changing-manipulator is one of the main components of the automatically-trading-knife installment. There are a lot of types of tool changing-manipulators. The tool changing-manipulator of this design adopts the two arms manipulator of turn-over type in this design。It is main movement is carries on the machine tool of main axle on cutting tool and the tool storage or exchanging the cutting tool in the transport installment. Its operating cycle is: to draw the tool - exchanging the new and the old cutting tool - to fix the tool. The two arms manipulator of turn-over type exchange installment has trade the knifetime short, the movement is nimbly and reliably and so on . The two arms manipulator of turn-over type is widely used in the machining centre. The numerical control system is the centeral of control in the processing center, which is conclude computer numerical control installment, the programmable control system, the servosystem. That capital is designed time is to control apply the programmable control to come to command the tool changing-manipulator.
Keywords: machining center tool changing-manipulator programmable control (PLC)
目 录
摘 要 1
Abstract 2
第一章 绪论 1
1.1 数控技术的基本概念 1
1.1.1 我国数控技术的发展概况 1
1.1.2 数控机床的组成及特点 1
1.2 数控技术的产生与发展 2
1.3 数控技术的发展趋势 2
1.4 加工中心的概况 3
1.4.1 加工中心的定义 3
1.4.2 加工中心的组成 3
1.4.3 换刀机械手的类型 4
第二章 机械手部的设计 6
2.1 机械手臂和手爪的设计 6
2.1.1 手爪口的计算 6
2.1.2 手爪锁的设计与计算 8
2.2 弹簧的选择与设计 10
2.3 手爪的整体尺寸设计 11
2.4 本章小结 11
第三章 液压传动系统设计 12
3.1 液压传动的概述 12
3.2 液压缸的设计 13
3.2.1 液压缸的载荷组成及计算 13
3.2.2升降缸的设计 14
3.2.3 油缸壁厚的设计 16
3.2.4 油缸长度的确定 16
3.2.5 油口直径的计算 16
3.2.6 缸底厚度计算（缸底有油孔） 17
3.3 液压回转缸的设计 18
3.3.1 回转缸内径的计算 18
3.3.2 回转缸壁厚的计算 20
3.3.3 缸盖联接螺钉计算 20
3.3.4 动片输出轴联接螺钉计算 21
3.4 本章小结 22
第四章 花键轴的设计 23
4.1 花键轴的计算 23
4.1.1 轴的材料选择 23
4.1.2 轴径的初步计算 23
4.1.3 花键轴的校核 24
4.2 轴承的选择 25
4.2.1 升降缸中轴承的选择 25
4.2.2 对于回转缸的轴承选择 27
4.3 法兰连接的选择 27
4.4 升降缸中(液压缸及活塞杆工作)密封元件 27
4.5 本章小结 27
第五章 机械手液压控制系统设计 28
5.1 液压系统图的拟定 28
5.2 液压控制元件选用 29
5.3 本章小结 31
第六章 机械手电气控制系统设计 32
6.1 电气系统工作原理 32
6.2 可编程控制器（PLC） 33
6.2.1 PLC的结构与工作原理 33
6.3 本章总结 36
设计总结 38
参考文献 39
致 谢 40
第一章 绪论
1.1 数控技术的基本概念
1.1.1 我国数控技术的发展概况
回顾数控技术的发展已经经历了两个阶段，六代的发展历程。第一个阶段叫做NC阶段，经历了电子管、晶体管、和小规模集成电路三代。自1970年开始小型计算机开始用于数控系统就进入了第二个阶段，叫做CNC阶段，成为第四代数控系统：从1974年微处理器开始用于数控系统即发展到第五代。经过十多年的发展，数控系统从性能到可靠性都得到了根本性的提高。实际上从20世纪末期直到今天，在生产中使用的数控系统大部分都是第五代数控系统。但第五代数控系统以及以前各代都是一种专用封闭的系统，而第六代——开放式数控系统将代表着数控系统的未来发展方向，将在现代制造业中发挥越来越重要的作用。
1.1.2 数控机床的组成及特点
数控机床的组成
以一台三坐标数控铣床为例,它是由X、Y、Z三个坐标来实现刀具和工件间的相对运动的立式数控铣床.它包括信息输入,运算控制(数控装置),伺服驱动及检测反馈,机床本体,机电接口等部分.
数控机床的特点
数控机床上一种新型的自动化机床,它具有广泛的通用性和很高的自动化程度.数控机床是实现柔性自动化的关键设备,是柔性自动生产线的基本单元.数控机床在如下一些零件的加工中,更能显示出它的优越性,它们是:①小批量而又轮番生产的零件;②几何形状复杂的零件;③在加工过程中必须进行多种工序加工零件;④切削余量大的零件;⑤必须严格控制公差(即公差带范围很小)的零件;⑥工艺设计会经常变化的零件;⑦加工过程中的错误会造成严重浪费的贵重零件;⑧需全部检测的零件,等等.
数控机床的分类
（一） 按运动控制的特点分类
● 点位控制数控机床
对于一些加工孔用的数控机床,如数控钻床,数控铣床,数控镗床,数控冲床,三坐标测量机,印刷电路板钻床等.
● 直线控制数控机床
直线控制的数控机床是指控制机床工作台或刀具以要求的进给速度,沿着平行于坐
标轴的方向精心直线移动和切削加工.如数控车床、某些数控镗铣床和加工中心等.
● 轮廓控制的数控机床
可以加工斜线、曲线、曲面的数控机床,如数控车床、数控铣床、加工中心等.
（二） 按伺服系统的类型分类
● 开环控制的数控机床
该类机床没有位置检测反馈装置,数控装置发出的指令信号流向是单向的,精度主要决定于驱动元件和电机的性能.
● 闭环控制的数控机床
该类机床数控装置中插补器发出的位置指令信号与工作台上检测到的实际位置反馈信号进行比较,根据其差值不断控制运动,进行误差修正,直到差值为零停止运动.
1.2 数控技术的产生与发展
随着计算机技术的发展，小型计算机应用于数控机床中，由此组成的数控系统称为计算机数控(CNC)。80年代末，我国还在一定范围
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