龙门加工中心铣头自动交换系统设计【4张CAD图纸+毕业论文+任务书+开题报告】

龙门加工中心铣头自动交换系统设计

29页 11000字数+论文说明书+任务书+开题报告+4张CAD图纸【详情如下】

CAXA图纸.rar

C轴A0（2007）.dwg

任务书.doc

摆头整体结构示意图.dwg

机床整体结构图.dwg

机床整体结构图A0.dwg

龙门加工中心铣头自动交换系统设计开题报告.doc

龙门加工中心铣头自动交换系统设计论文.doc

摘　要

   介绍了一种铣头可自动交换的桥式高速龙门五轴加工中心的总体设计方案，对现在国内外存在的功能相似的机床的性能指标一一作出对比，其中，主要描述了机床的机械结构、性能和主要零部件的设计和选择，对三个直线轴驱动的方法、两个摆动轴驱动方法和数控操作系统的的设计选择逐一作出分析和讨论，其中主要展示了强推力直线电机的使用和双摆铣头自动交换技术的使用；为强推力直线电机的使用以及快速龙门机床的设计研究给出了重要的理论依据和实践经验。本发明提供一种大型龙门五轴加工中心，包括工作台、左桥梁、右桥梁以及在左右横梁上移动的横梁，其X，Y向采用直线电机直接驱动，滑板内部放置平衡油缸。Z向双电机重心驱动滑枕。自制AC双摆头，根据加工需求实现A轴可自动交换。两桥梁分置两套刀库，容纳32把刀具。头库放置在工作台后面，可方便的实现A轴摆头的自动交换。系统悬挂安装在机床前方右桥梁上。本发明使用直线电机驱动，运行平稳，性能稳定，适用于航空，航天，汽车等模具的精密加工

关键词：龙门五轴加工中心；铣头；自动交换；直线电机；高速加工

Abstract

  An overall design proposal for High -Speed Gantry -Type 5 -Axis Machining  Center with milling head exchangeable is introduced  and a detailed  comparison in performance is made with the similar existing machine at home and abroad, in which mechanical structure，characteristics  as well as designing and choosing of key components are expounded.And  further  analysis and discussion are made in the drive type of three liner axis，two rotary axis as well as the designing  and choosing of CNC operating system.Especially the application of high thrust linear motor and automatic -exchangeable technology of double rotary milling head are focused on, which provides important theoretical basis and practical experience for the application of high thrust linear motor，design and research of high-speed gantry-type machine.The present invention provides a large gantry five axis machining center, including the workbench, Bridges, bridge right and left in the beam and around the X, Y to adopt linear motor direct drive, skateboard internal placed balance cylinder. Z focus to the two motor drives the ram. Homemade AC double pendulum head, according to the processing requirements to achieve A shaft can be automatic switching. Two sets of knife library, two Bridges division to hold 32 knife. Head library placed behind the workbench, easy to the realization of A shaft head automatic switching. Suspension system is installed on the machine right in front of the bridge. The present invention USES linear motor drive, smooth operation, stable performance and is suitable for the aviation, aerospace, automobile mold and precision machining

 Keywords: Gantry-type5-axismachiningcenter；High-speed machining

目 录

摘　要 I

Abstract II

绪 论 1

    1铣头自动交换技术简介 1

1.1 本课题主要工作 2

2 铣头自动交换原理 3

2.1 铣头自动交换高速龙门加工中心简介 3

2.2 A轴自动交换原理 5

3 铣头自动交换系统设计 6

3.1 电、液、气快换 6

3.2 定位夹紧及扭矩传递 7

3.3 自锁拉钉的选用 8

3.3.1 拉钉工作原理 9

3.3.2 拉钉自锁条件 10

3.4 A轴编码器选用 12

3.4.1 基于西门子840D系统编码器类型选择及参数设置 12

3.4.2 基于海徳汉iTNC530系统编码器类型选择及参数设置 14

3.5 交换状态监控 15

3.5.1 流量计简介 16

3.5.2 监控原理 17

4 机床的总体方案设计 18

4.1 机床总体机械结构布局形式 18

4.2 机床设计及分析方法 18

5 机床的主要性能指标及对比 19

6 关键部件的设计及选择 21

6.1 直线轴进给驱动的设计及选择 21

6.1.1 X、Y 轴驱动的设计及选型 21

6.1.2 Z 轴驱动的设计及选型 21

6.2 摆动轴驱动的设计及选择 21

结论 23

致谢 24

参考文献 25

绪 论

     GMC2550u快速龙门的五轴加工中心主要使用于汽车产业的工业中模具生产和航天航空产业的复杂零件生产，是航天、航空、模具制造，机动车制造业等产业先进科学技术领域的重要加工设备。其中研究的数控机床的重点针对生产加工难度相对较大的航天透明体模具设计的，此机床可以满足对透明体注射成形模具粗加工、精加工的要求，确保加工准确度和加工表面高质量的技术要求。

1铣头自动交换技术简介  

参考论文“双摆头自动交换技术研究”、“高速精密五轴坐标数控加工中心结构设计及性能研究”、“自动交换主轴铣头的三高数控加工机床”、“国外龙门加工中心的结构特点及先进性能”五轴坐标数控加工中心与五面加工中心常常被混淆，但事实上它们却是截然不同的东西，这俩个加工中心都是能在一次装夹后完成除装夹面之外；另外那些面的加工内容，但对于五轴坐标数控加工中心，准确的说应该称它为五坐标坐标数控加工中心，机床的五个坐标轴能够实现联动，然后就可以满足空间中的曲面和任何轮廓的加工，可以让工件在一次装夹后加工工序大量的完成，确保零件的精确度；此外，加工工艺的快速发展，航空领域的加工工艺要求的特别严谨，如航天航空领域所说的“薄壁掏空”工艺，其中针对五轴坐标数控加工中心提出多轴联动的同时，机床轴的高转速也是要求之一，所以在五轴坐标数控加工中心上还采用了例如高速主轴、高速控制系统、先进刀具技术等，使其成为一种多方面高技术集成的产品。

双摆头为五轴坐标数控加工中心的主要功能部件，此应用能够满足复杂曲面、复杂型腔及特殊工序的加工，使工件在每一次装卡后，能够完成所以工序或大部分工序，大大地提升了加工效率和准确度，并拥有可自动交换功能的双摆头，从而使从粗到细的加工能够在一台机床上完成，发展了机床的应用范围，提高了机床的效率和提高了机床的使用价值。龙门加工中心铣头自动交换技术存在机电液耦合技术、交换状态监测、铣头夹紧牢靠性低等技术难题。针对这些难题采用电、液、气快插快换结构、液压夹紧自锁机构、液压流量监测诸多的解决方案，实现铣头自动交换的可靠性与安全性。

 结论

    基于大型航空透明件模具对数控加工装备的要求与目前国际航空数控装备的发展趋势，通过对高速龙门五轴加工中心设备的研制，掌握直线电机应用、自动交换双摆铣头等关键技术，以提升我国机床行业在五轴、高速加工等设备方面的自主研制能力，对“高、精、尖”数控装备国产化具有重要意义。另外，该设备的研制成功将满足国家重点型号飞机的研制需求，国防意义重大；同时将突破大尺寸、高精度模具制造瓶颈，具有广泛的推广应用前景。采用了二次调节的液压电梯调速系统，很好的解决了节流调速系统的弊端。由于使用了蓄能器，不但能使电梯下行时释放的能量得以回收再利用，而且能使电梯上行减速时，将制动能量回收，大大减轻了泵的负荷，达到了节能的效果，采用电反馈回路提高了系统的控制精度，此外，由于恒压变量泵多为柱塞泵，必然存在输出压力波动，蓄能器则可在系统稳定运行时吸收压力脉动，保证定压网络的稳定输出，从而进一步提高了二次调速系统的控制精度。因二次调速系统无节流损失，故工作效率高。应当注意，二次调节系统油源中的恒压变量泵一般按平均功率选配，这样可以降低成本，提高效率；蓄能器在选配时，其动态响应速度应高于恒压变量泵的压力波动速度，这样才能很好地吸收压力脉动。

致 谢

通过这次的毕业设计使我重新拾回了那些学过却被遗忘的知识，同时在设计过程学到了为接触过的知识，也在这过程得到了很多人的帮助。首先，衷心感谢我的指导老师在我毕业论文选题、调研、草案、定案及总结等方面做出的指导和帮助，在毕业开题时指导着进行毕业设计的选题及讲解，在设计过程中给予意见与指导，作为一名本科毕业生，在设计方面难免会考虑不周全，感觉老师在我的设计过程给予的建议，指导，才使得能顺利完成本次的设计。在此，再次衷心感谢老师的耐心教导。其次，感谢在设计过程帮助过的同学，在我疑惑时能给予我一定帮助，在绘制图形方面做出的指导，本次设计的完成也离不开同学的帮助。最后，感谢百忙中审阅本文的各位老师，你们的意见将变成我宝贵的经验，感谢我的母校——沈阳工学院四年来对我的大力栽培。

参考文献

［1］ 赵红星．液压电梯速度控制研究［J］．科技资讯，2010（5）．

 ［2］ 王爱芳，刘秀莲，周平．二次调节静液传动技术在液压电梯系统中的节 能应用［J］．机床与液压，2008，4（4）．

［3］ 杜阳坚．蓄能器在液压电梯中应用［J］．江西科学，2006，10（5）．

      ［4］ 荣拥军，范崇托．电液比例阀在液压电梯速度控制系统中的应用［J］．液 压气动与密封，1996（3）．

      ［5］ 徐兵，胡东明，孙惠萍，等．采用闭式油路的节能液压电梯研究［J］．液压 与气动，2007（1）．

［6］ 恽源世，唐国兴，徐鸣谦，等．液压电梯的速度预测控制［J］．控制工程，

2002，9（3）．

［7］ 梁旭光．二次调节静液传动技术在矿井提升机中的应用［J］．煤炭技术，

2008，7（7）．

［8］ 韩文，常思勤．对二次调节系统中蓄能器的研究［J］．机床与液压，2003（5）．

［9］ 吴根茂，等．新编实用电液比例技术［M］．杭州：浙江大学出版社，2006．

［10］ 张利平．现代液压技术应用 220 例［M］．北京：化学工业出版社，2004．