文档包括:
说明书一份，34页，13000字左右。
开题报告一份。
中期报告一份。
外文翻译一份。
图纸共3张，如下所示
A0-JCS-013刀库装配图(a).dwg
A0-JCS-013刀库装配图(b).dwg
A0-JCS-013刀库装配图(c).dwg
数控卧式镗铣床刀库结构设计
摘 要
九十年代以来，数控加工技术得到迅速的普及发展，高速加工中心作为新时代数控机床的代表，已在机床领域广泛。
面对市场竞争的压力，如何提高机械制造业的生产效率是为重中之重，而刀库的出现，促使减少了机械加工时换刀具所使用的时间，大大的提高了生产效率。数控卧式镗铣床是一种具有自动换刀装置和任意分度数控转台的数字控制机床，工件在一次装夹后能自动完成几个侧面的的多种工序的加工。
数控机床及由数控机床组成的制造系统是改造传统产业、构建数字化企业的重要基础设备，它的一直备受人们关注。数控机床以其卓越的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的给功能引起世人瞩目，它开创了机械产品机电一体化发展的先河，因此数控技术成为先进制造技术中的一项核心技术。另一方面，通过持续的研究，信息技术的深化应用促进了数控机床的进一步提升。
数控机床及由数控机床组成的制造系统是改造传统产业、构建数字化企业的重要基础设备，它的一直备受人们关注。数控机床以其卓越的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的给功能引起世人瞩目，它开创了机械产品机电一体化发展的先河，因此数控技术成为先进制造技术中的一项核心技术。另一方面，通过持续的研究，信息技术的深化应用促进了数控机床的进一步提升在借鉴和参考大量有关刀库的机械结构后，结合实际情况，决定采用链式刀库双手式机械手换刀方案，根据机械设计与机械原理等有关知识对JCS-013型数控卧式镗铣床刀库进行设计，采用AutoCAD 2007中文版对刀库及关键零件进行绘制。
关键词：加工中心；刀库；数控加工
CNC horizontal boring and milling machine tool structure design
Abstract
Since the 1990s,CNC machine technology has made the rapid and universial development,as a new era of the representatives of NC machine tools.
Faced with the pressure of market competition, how to improve the mechanical manufacturing industry production efficiency is the priority among priorities, and the knife, to reduce the mechanical processing tool changer used time, greatly improves the production efficiency. CNC horizontal boring and milling machine is a kind of automatic tool changer and arbitrary indexing turntable digital control machine tool, workpiece can automatically complete the various processes in several side in a fixture.
CNC machine tools and manufacturing system composed of CNC machine is an important equipment to transform traditional industries, the construction of digital enterprise, it has attracted a lot of attention. CNC machine tools to performance, the flexible automation excellence excellent and stable accuracy, celerity and diversified to the functional attracted worldwide attention, it pioneered the development of mechanical products mechanical and electrical integration precedent, so the numerical control technology is a core technology in advanced manufacturing technology. On the other hand, through continuous research, information technology applications to promote the further deepening of CNC machine tools.
According to actual condition,I introduce the chain knife library of robot hands cutter replacement plan after referencing to the vast library mechanical structure of the sword.According to the Mechanical Design,the Mechanical Principle and other relevant knowledge,there are some designs about JCS-013 type nc horizontal boring and milling machine tool store and I have drew the key parts of library using AutoCAD 2007.
Keywords: machining center; Tool house;NC
目 录
第1章 绪 论 1
1.1本课题在国内外的研究动态 1
1.1.1刀库产品目前的水平 2
1.1.2刀库系统的发展趋势 2
1.1.3刀库系统的发展方向 3
1.2课题的目的、意义和开展研究工作的设想 3
1.2.1课题的目的 3
1.2.2开展研究工作的设想 3
1.2.3课题设计方案的选择和设计手段 4
第2章 刀库传动系统设计 6
2.1刀库主要设计参数 6
2.2刀库驱动液压马达的选择 6
2.2.1刀库负载转矩TF计算 6
2.2.2确定液压马达转数 8
2.3齿轮设计参数 9
2.3.1 选择齿轮材料、热处理方法及精度等级 9
2.3.2 按齿面接触疲劳强度设计齿轮 9
2.3.3主要参数选择和几何尺寸计算 11
2.3.4 齿根校核 12
2.3.5 轴的设计 13
2.3.6滚动轴承的选择与校核计算 18
2.3.7 键联接的选择及其校核计算 19
第3章 链参数计算 21
3.1传送链的设计 21
3.2链式轴的设计 22
3.3轴承的选型及校核 24
3.4链强度计算 26
3.4.1 链传动的运动特性 26
3.4.2 链传动的动载荷 27
3.4.3 链传动的受力分析 28
3.4.4 滚轮接触强度的计算 29
第4章 刀库准停系统的设计 30
结 论 32
参考文献 33
致 谢 34
毕业设计（论文）知识产权声明 35
毕业设计（论文）独创性声明 36
一 毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）
1 题目背景和意义
面对市场竞争的压力，如何提高机械制造业的生产效率是为重中之重，而刀库的出现，促使减少了机械加工时换刀具所使用的时间，大大的提高了生产效率。数控卧式镗铣床是一种具有自动换刀装置和任意分度数控转台的数字控制机床，工件在一次装夹后能自动完成几个侧面的的多种工序的加工。
数控机床及由数控机床组成的制造系统是改造传统产业、构建数字化企业的重要基础设备，它的一直备受人们关注。数控机床以其卓越的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的给功能引起世人瞩目，它开创了机械产品机电一体化发展的先河，因此数控技术成为先进制造技术中的一项核心技术。另一方面，通过持续的研究，信息技术的深化应用促进了数控机床的进一步提升[1]。
2 国内外相关研究情况
近年来自动换刀刀库的发展俨然己超越其为综合切削加工机床配套的角色,在其特有的技术领域中发展出符合机床高精度、高效能、高可靠度及多任务复合等概念之独特产品，以其多样化产品的功能,左右了综合切削加工机床在生产效能及产品精度的表现。其产品的发展趋势为:(1)高效能的产品:发展符合高荷重、高容量、高速化概念的刀库产品。(2)轻量化、低成本的产品，发展符合重量轻、成本低的刀库产品。在此概念基础下,刀库产品的发展现况为[2]
(l)超重刀具负荷刀库的发展
发展出刀链系统能承载重量70kg以上的超重刀具,拥有强力锁刀装置的稳固刀链架构,可防止重型刀具于运转中坠落。
(2)高效率且定位精确的驱动及选刀系统的发展
发展出高精度系统配置日系高质量!高定位精度的伺服电机及减速机,以符合选刀迅速!换刀精确的主要性能需求[3]。
(3)多型式刀具容载刀库的发展
发展出同时可容纳多种型式刀具(如15050及15060)的刀链系统,也被视为是必须时常变换使用多种主轴之加工中心的必备装置。
(4)不同型式刀具及任意点之换刀系统的发展
可以同时夹取不同型式刀具(如15050及15060),因应需求必须有不同的刀具"为了缩短换刀时间,多点式或任意点式ZMW风电机轮毅加工工艺!专用刀具及刀库的研究与设计之换刀系统是有必要的[4]。
(5)轻量化
低成本架构刀库的发展:发展出轻量化的塑钢射出刀套架构,整体重量较传统刀库减轻100kg以上,成本大幅降低之刀库。
(6)大型及高容量刀库的发展
在机床多功能之趋势演化下,大量的刀具被使用在同一台机床上,刀库之架构必须兼顾换刀效率及储刀效能,多变的刀库型体(可容纳120/180/200把以上刀具)及多样精密之换刀系统(如各种立式!卧式!立卧单点及多点式换刀系统),是其主要之特色[5]。
二 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法
1)本课题研究的主要内容；
2)了解数控卧式镗铣床刀库结构的性能要求；
3)了解数控卧式镗铣床刀库结构的工作原理，进行结构设计和计算分析；
4)设计指标：链条快速移动速度为8米/分钟，慢速移动速度为0.2米/分钟，刀库容量为60把刀；
5)拟采用的研究方案、研究方法或措施
刀库是刀具交换系统的一部分，加工中心的刀具交换系统也称为自动换刀装置（ATC）,它通常是由刀库和机械手组成。自动换刀装置是加工中心不可缺少的组成部分，也是加工中心的象征，又是加工中心成败的关键。
加工中心有立式、卧式、龙门式几种，所以这些机床的刀库和自动换刀装置也是各种各样。加工中心上的刀库类型分类：（1）盘式刀库；（2）链式刀库；（3）鼓轮式刀库。
特点
（1）盘式刀库:刀具呈环行排列，空间利用率低，容量不大但结构简单。
图1 盘式刀库
（2）链式刀库:结构紧凑，容量大，链环的形状也可随机床布局制成各种形式而灵活多变，还可将换刀位突出以便于换刀。
图2 链式刀库
（3）鼓轮式刀库:占地小，结构紧凑，容量大，但选刀、取刀动作复杂。
图3鼓轮式刀库
换刀机械手分为单臂单手式，单臂双手式和双手式机械手。单臂单手式结构简单，换刀时间较长，适用于刀具主轴与刀库刀套平行，刀库刀套轴线与主轴轴线平行，以及刀库刀套轴线与主轴轴线垂直的场合。单臂双手机械手可同时抓住主轴和刀库中的刀具，并进行拔出、插入，换刀时间短，广泛应用于加工中心上的刀库刀套轴线与主轴平行的场合。双手式机械手结构较复杂，换刀时间短，这种机械手除了完成拔刀、插刀外，还起运输刀具的作用[6]。
结合所给题目，初步决定采用链式刀库双手式机械手换刀方案。采用系统化设计方法，将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。
三 完成毕业论文的工作步骤与时间安排（按周次填写）
（1）1—3周：调研并收集资料；
（2）3—5周：确定设计方案和整体结构特点；
（3）6—9周：完成结构设计计算；
（4）10—12周：完成装配图、三维建模和仿真；
（5）13-15周：完成论文撰写，准备答辩。
四 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）
参考文献
[1]Chang W C, Van Y T. Researching Design Trens for the Redesign of Product[J]. Design Studies（US），2003,24(1):173-180
[2]邱馄城.刀库之发展趋势与未来展望[J].制造技术与机床,2007,4:114一115.
[3]关慧贞,冯辛安等.机械制造装备设计[M].北京：机械工业 出版社，2007
[4]成大先,王德夫,李长顺等.机械设计设计手册[M].北京：化学工业出版社,2007
[5]王光斗,王春福.机床夹具设计手册[M].北京：机械工业出版社
[6]孟宪源.现代机构手册[M].北京：机械工业出版社，1994
[7]叶玉驹,焦永和,张彤等.机械制图手册[M]. 北京：机械工业出版社, 2008.
[8]孙志礼,冷兴聚,魏延刚等.机械设计[M]. 沈阳：东北大学出版社, 2000.
[9]吴宗泽.机械结构设计[M].北京：高等教育出版社, 1986.
[10]刘建彗,邹彗雪,颜洪森.对加工中心自动换刀装置时间的探讨[J]. 组合机床和自动 化加工技术, 2004第8期：35-36
[11]宋明宽. 精密刀库机械手换刀位置调整工具[J]. 制造技术与机床. 2010,4:30-31
[12]陶松桥. 加工中心刀库定位控制的改进[J]. 设备管理与维修, 2008,3:44-45
[13]李体仁,张淳,夏田.立式加工中心刀库刀套的改进设计[J]. 机床与液压,2004,6:12-13
[14]祁平. 加工中心自动换刀过程PLC编程技巧[J]. 制造技术与机床. 2001,1:22-23
[15]迟桂纯,刘洪瑛,谢培红.2A637卧式镗铣床数控技术改造[M].哈尔滨印刷机械厂,2002
[16]詹启贤.自动机械设计[M]. 北京：中国轻工业出版社, 1994.
[17]刘文志.数控卧式铣床滑枕变形有限元分析及补偿技术[J].制造技术与机床.2008,11:27-29
[18]刘澄深. 法国TC3型自动换刀数控卧式镗铣床[J]. 组合机床通讯. 1975.
[19]Asfahl, R. Robot and Manufacturing Automation(US). John Wiley&Sons, 1992.
[20]Mou J, Liu C R.An error correction method for CNC machine tools using reference parts(US). Transactions of NAMRE/SME, 1994，3:15-16
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