毕业论文终稿-卧式加工中心换刀装置设计（送全套CAD图纸 答辩通过）

下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763毕业设计说明书卧式加工中心自动换刀装置设计学生姓名三号楷体学号三号楷体学院三号楷体专业三号楷体指导教师只写名字，三号楷体年月（小二号居中）下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763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下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763ABSTRACTMACHININGCENTERINTHEINCREASINGLYWIDEUSEOFTHEPROCESSING,WHICHISCURRENTLYUSEDBYLARGEPROCESSINGCENTERBLADEANDTHEAUTOMATICBLADECHANGERDEVICESISANIMPORTANTCOMPONENTOFMACHININGCENTERITSFUNCTIONISGOODORBAD,ONTHEWHOLEPROCESSINGMACHININGCENTERFUNCTIONSAUTOMATICBLADEDEVICESCANBEDIVIDEDINTOFIVEBASICFORMSNAMELYTOTOWER,180TURNAROUNDTYPE,ROTATIONPLANTINGONE,TWOANDTHEMAINAXISOFROTATIONAXISDIRECTEXCHANGECUTLERYINTHETOOLSSTOREHOUSE,ACCORDINGTOTHEAVAILABILITYOFPROCESSMACHINERYBLADEINHAND,INTOAMECHANICALHANDBLADEANDNONBLADETWOMECHANICALHANDSINAMECHANICALHANDEXCHANGECUTLERY,THOSEWILLBECOMPLETEDUSINGAMECHANICALHAND,THECUTLERYOUTFROMTHEMAINAXISATTHESAMETIME,ANOTHERMECHANICALHANDTAKECUTLERYFROMTOOLSSTOREHOUSE,ANDTHENTHETWOEXCHANGELOCATIONSTHEWHOLEPROCESSISCOMPLETEDIFTHEMECHANICALHANDBLADEDONOTJOININTHEPROCESS,CUTLERYSTORAGEDIRECTIONWITHTHEMAINAXISPARALLELWHENCUTLERYARRIVEATTHELOCATIONWHICHTHETHEMAINAXISCANREACH,THEMAINAXISOFTHEKNIFEBLADEBOXTOTHELOCATIONABOVEZAXISMOVEMENTWILLBEUSEDTOCOMPLETETHEPROCESSINGBYCUTLERYINSERTEDINTHESPACEREQUIREDBYDEPARTMENT,ANDTHENFORCUTLERYKNIFETOBETRANSFERREDTOTHESTANDBYDATABASELOCATIONZAXISMOVEMENTWILLRETURNTOREMOVETHECUTLERYFROMTOOLSSTOREHOUSEANDINSERTEDINTOTHEMAINAXISKEYWORDMACHININGCENTERAUTOMATICBLADECHANGERDEVICESTOOLSSTOREHOUSEMANIPULATOR下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763目录1前言611加工中心简介7111加工中心的发展史7112加工中心的优点7113加工中心的发展动向812自动换刀装置的简介8121自动交换刀具的由来8122自动换刀的形式9123刀库的功能和形式11124刀套准停措施132机械手的设计1421机械手的原理1422设计方向1623概要17231机械手的组成与分类17232机械手的手部1724机械手手部的设计1825机械手其它零件以及尺寸的确定23251螺栓的确定23252其它尺寸的确定24253轴与机械手配合部分的直径的确定24254液压泵的选择263驱动系统的设计2731转位机构的设计27311机械手转过75度的驱动机构28312机械手转过180度的驱动机构3232驱动机构其它零件的设计35321液压缸的选择36下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或130413976333轴的结构设计37331拟定轴上零件的装配方案37332确定轴的各段直径与长度3834主轴的自动夹紧机构以及主轴准停装置的设计39341主轴结构39342刀具的自动夹紧机构39343主轴准停装置3935换刀装置的液压机构分析40351液压分析40352换刀动作顺序表424PLC控制分析44小结48参考文献49致谢50买文档送全套图纸扣扣414951605下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605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JCS018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JCS01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。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763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。虽然这样，我做的这个毕业设计，肯定还有很多的错误，希望老师们指正。11加工中心简介111加工中心的发展史加工中心的发展已有50年历史，自从1952年世界上出现第一台上数控机床后，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。它用易于修改的数控加工程序进行控制，因而比大批量生产中使用组合机床生产线的凸轮、开关控制的专用机床有更大的柔性，容易适应加工关键品种的变化，进行多品种加工。所谓加工中心，普遍上指在工件一次装卡中，能够实现自动铣削、钻孔、镗孔、铰孔、攻丝等多工序的数控机床。更为明确的说法是加工中心就是自动换刀数控镗铣床。现代加工中心的内容包括它是在数控镗床或数控铣床的基础上增加自动换刀装置，可使工件在一次装卡中，能够自动更换刀具，自动完成工件上的铣削、钻孔、镗孔、铰孔、攻丝等工序的数控机床。加工中心上如果带有自动分度回转工作台或自动转角度的主轴箱，可使工件在一次装卡中，自动完成多个平面和多个角度位置的多工序加工。加工中心上如果带有交换工作台，工件在工作位置的工作台上进行加工的同时，另外的工件在装卸为止的工作台上进行装卸，不影响加工的进行。112加工中心的优点加工中心的优点很多，主要有以下几点提高加工质量工件一次装夹，即可实现多工序集中加工，大大减少多次装夹所带来的误差。而且，由于是数控加工，较少依赖操作者的技术水平，可得到相当高的稳定精度。缩短加工准备时间减少在制品减少刀具费用最少的直接劳务费下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763最少的间接劳务费设备利用率高加工中心设备利用率为通用机床的几倍。另外，由于工序集中，容易适应多品种、中小批量生产。113加工中心的发展动向总的来说，加工中心是向高速化、进一步提高精度和愈发完善的方向发展。（1）高速化加工中心的高速化，是指主轴转速、进给速度、自动换刀和自动交换工作台的高速化。（2）进一步提高精度加工中心的主要精度指标是它的运动精度指标。而运动精度主要以坐标定位精度、重复定位精度以及铣圆精度来表示。12自动换刀装置的简介121自动交换刀具的由来自动交换刀具系统（AUTOMATICTOOLCHANGER简称ATC）系统是由刀库、机械手及相应的控制系统组成。具有钻、镗、铣功能的数控、铣床，一般刀具都安装在机床的主轴上，工件安装于工作台上。为了使工序能够高度集中，尽量节省辅助时间，于是在数控铣床上增加自动交换刀具系统（含刀库、机械手及其控制）便形成了加工中心（MC）。初期曾采用转塔头式的换刀方式，它的电动机、变速箱、转塔头做成一体，结构紧凑但变速箱工作时的振动和热量都直接传到转塔上来，而且每把刀都需要一个主轴所以它的刀具数量、尺寸、结构都受到很多限制。采用单独存储刀具的刀库，刀具数量可以增多，以满足加工复杂零件的需要，这时的加工中心只需一个夹持刀具进行切削的主轴，所以制造难度也比转塔刀架低。122自动换刀的形式（1）无机械手的换刀方式小型加工中心有采用无机械手换刀的方式，如图11。它的刀库在立柱的正前方上部，刀库中刀具的存放方向与主轴方向一致。换刀时主轴箱带着主轴在立柱导轨上上升至换刀位置，主轴上的刀具正好进入刀库的某一个刀具存放位置，随即主下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763轴内夹刀机构松开，主轴刀库顺着主轴方向向前移动，从主轴中拔出刀具，然后刀库回转，将下一步所需的刀具转到与主轴对齐的位置；刀库退回，将新刀具插入主轴中刀具随即被夹紧，主轴箱下移，开始新的加工。这种自动换刀系统，刀库整体前后移动不仅刀具数量少，而且刀具尺寸也较小。这种刀库旋转是在工步之间进行的，即旋转所需的辅助时间与加工时间不重合。（2）机械手的换刀方式这是加工中心普遍采用的一种方式。它的种类很多，可分为单臂单手式机械手、回转式单臂双手机械手、双手式机械手、多手式机械手四类。单臂单手式机械手包括机械手只作往复直线运动的机械手和只作往复摆动的机械手。前者用于刀具主轴与刀库刀座的轴线平行的场合。它的特点是机械手的插、拔刀运动和传递刀具的运动都是直线运动，因而无回转运动所产生的离心力，所以机械手的握刀部分可以比较简单，只需两个弹簧卡销卡住刀柄。而后者，如果是机械手摆动轴线与刀具主轴平行，它主要用于刀库换刀位置的刀座的轴线与主轴轴线相平行的场合。如果是机械手摆动轴线与刀具主轴垂直，它用于刀库换刀位置的刀座和轴线相垂直的场合。总之，这种单臂单手式机械手结构简单。在转塔头带刀库的换刀系统中，不与主轴的换刀时间重合，故可用这类机械手。它也可在刀库与主轴头上的换刀机械手之间传递刀具。但是，这类机械手换刀动作均需顺序进行，时间不能重合，从而换刀时间较长。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图11无机械手的换刀顺序回转式单臂双手式机械手包括两手部成180和两手部不成180两种。两手部成180的又可分为固定式双手、可伸缩式双手和剪式双手三类。这类机械手可以同时抓住和拔、插位于主轴和刀库里的刀具，与单臂单手式机械手相比，可以缩短换刀时间。双手式机械手可分为机械化只作往复直线运动的机械手和有回转运动的机械手两大类。前者包括双手平行式和双手交叉式，这种机械手适用于容量较大的、距主轴较远的，特别是分置式的刀库的换刀。机械手有回转运动的，在主轴处换刀时转角为180，可用于刀库距主轴较远者；在主轴处换刀时转角为90，适用于刀库距主轴较近者；在主轴处换刀时转角G23即NG/U798/012572N从上式我们可以得到活动销对刀具的压力大于572牛又由于活动销对刀具的力是由于弹簧压缩所产生的，所以PN572N24联立（1）（4）二式可以得到PN285K572N所以KN/285572/2852006N/MM取K21N/MM（4）活动销的选取与验证下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763由于活动销承受的压力较大，所以选用45钢（调质）活动销的受力图如下如图N是刀具对活动销的支撑反力NPKX21N/MM285MM5985NF是由于摩擦的结果是由于活动销阻止刀具下掉掉力的作用反力，与F的方向相反。即方向向上大小为FFNU5985N0127014NF为弹簧对活动销的作用力FKX5985NF1是由固定活动销的外壁产生的，用来限制活动销向下的运动、向上的运动、转动等5个自由度的。由于这个物体（活动销）在力的作用下平衡，根据力的作用力与反作用原理，可得FNF1F所以得到F1F7014N且要与F的方向相反，因此方向向上。对X轴方向，活动销受到F与N这对力的同时作用所以产生的内部应力为AFN所以25N确定上式中各个参数值1）由于材料为45钢，所一许用应力为58MPA2）FNNF5985N所以（25）式中下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763NFA又因为（26）42D所以（27）2DFAN即MFDN63103581439所以取D12MM又由于活动销还受到剪的作用，所以（28）BSBSAF由（6）（8）二式我们可以得到如下的公式（29）BSD4确定上式中的各个参数值1）45钢的许用剪应力为MPABS602）剪切力FBSF5985N所以（9）式可以计算为356MM（210）PAFDBS605984由（7）与（10）得到的D综合得取D12MM下面来确定销的长度由于在F1和F的作用下会产生一个力距M大小为MF1L（211）上式中的L为活动销的长度下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763在M的作用下活动销要弯曲，在它的2个端点弯距最大为MF1L所以弯曲应力为（212）W上式中W为抗弯截面系数由于截面为圆形所以W32/642/DHDIZ所以（213）3MW由于45钢的弯曲应力为40MPA所以（214）即MPALDWM40127323所以,由上式得145MML根据销的系列与上式所计算的长度，取L112MM所以活动销就确定了为（5）锁紧销的选取与验证由于锁紧销的要求没有活动销高，联想到它的使用状况，所以选用20钢它的剪应力MPABS25所以（215）AFBS（216）42D（217）BSS由（15）（16）（17）式可以得到下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763MFDBS1238102380143594取D7MM根据销的系列选取长度为40MM的销所以销的类别为74025机械手其它零件以及尺寸的确定251螺栓的确定机械手的手部是通过螺栓连接在手腕上面的，又因为手部与手腕的结合要能精确的固定相对位置，所以选用普通螺栓来连接。我这里采用了3螺栓组成螺栓组来连接的现在对这3螺栓进行受力分析这3个螺栓同时受到力F5985以及力矩MFL作用由于这些螺栓都采用的是普通螺栓所以各个螺栓的受力分别为FNF51935811）下面我对其中的一个螺栓进行验证（218）FZIFKKZIFSS00上式中F为接合面的摩擦系数I为接合面数，这里接合面数为2，所以I2为防滑系数13，这里取12SK1SKSK由于接触表面的表面状况为干燥的表面，所以取F01所以（18）式可以如下计算NFZIFKS5972100又因为螺栓危险截面的拉伸条件公式下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763（219）431431020FDFCA由于螺栓的材料为中碳钢，所以它的许用拉伸应43MPA所以（19）式可以如下计算62MMMFD438143597310由于我只是大概的计算，所以实际取螺栓值的时候取大一点我们取D14MM所以采用M14这种螺栓关于螺栓的排布，我采用如下的方式图22螺栓的排列下面，我们来确定这些螺栓在机械手中的位置右边第一个螺栓它离下底面的距离为到右端面的距离301Y10X右边第二个螺栓它离下底面的距离为到右端面的距离232右边第三个螺栓它离下底面的距离为到右端面的距离3Y5X252其它尺寸的确定机械手的手腕部分我选用20碳钢它的厚度为30MM，它的宽度为80MM，它的整个长度为640MM其中机械手中心到手腕外的距离为259MM，253轴与机械手配合部分的直径的确定1）材料的确定由于轴是重要的零件所以选用45钢2）按扭转强度来计算轴径下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763在轴的结构设计时，通常用下面的这个公式来初步估算轴径220TTDNPW32095上式中为扭转切应力，单位为MPAT为轴所承受的扭距，单位为NMM为轴的抗扭截面系数,单位为3MP为轴所传递的功单位为KWD为计算截面处的直径,单位为MM为许用扭转应力,单位为MPAT由上式可以得到轴的直径为2213033320952095NPANPDTT确定上式的值1确定0A查表得126103,这里取1100A2确定转速N因为在MV810/A中,换刀时间为25S,整个过程有10个动作,按每个动作的时间相等来计算所以每个动作的时间S2501TT而机械手在交换刀具的时候转过180度的时间也为025S,所以在这个时候,它的转速最大,我们只要用最大转速去计算轴径就好了因为轴转过180度的时间为025S,所以转过一周所用的时间为05S所转速就为MIN/12065RN3P的确定由于所产生的功主要是用来使机械手转动下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763在转180度的时候P最大,PM其中MFL我们取F的最大值为5985N,而L的值我们在前面已经确定了为320MM所以MFL5985NMN519230而RAD/S4所以PM1925KW4874所以21式可以表示为MNPANPPDTT5270181204950953333我们取D30MM根据花键系列选择D28MM关于轴与机械手的连接轴与机械手连接采用花键254液压泵的选择根据实践，主轴夹紧松开所用的液压缸所需的流量最大，因此，这里只需计算主轴夹紧松开的液压缸的流量即可。主轴夹紧松开自动换刀装置的整个换刀过程所需的时间,共有10个动作，ST52则每个动作的时间平均为T01即主轴松开刀具的时间为025查手册得每个碟形弹簧厚度，自由高度H9M3M3106根据设计共有22个弹簧组成每个蝶形弹簧的极限行程0H317下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763则一组蝶形弹簧的极限行程为21073HM31045速度/62501423SMHV（1）拉钉松开刀具进油口油腔的面积S142DD03154220523M油缸的容积效率970V980则此时液压缸的流量为VSQ143210276/3S（2）拉钉夹紧刀具进油口油腔的面积125042322MDS则此时液压缸的流量为/10679806342SVQ比较（1）、（2）两者的计算结果，取SQ/103齿轮液压泵的容积效率，总效率7V507刀盘的转速为MIN/316450RIN电螺杆液压泵的排量VBQQ/709631083SM3驱动系统的设计31转位机构的设计在整个运动的过程中,转位有3次,第一是机械手转过75度,第二次是机械手转过180度,第三次是机械手反向到原来的位置这些转位机构主要是由齿轮齿条机构来实现的,它们的动力源来自于液压缸,对液压港通入一定的压力油,使活塞向预定的方向运动齿轮条是与活塞杆是做成一体的采用不同行程的液压缸就可以实现不同角度的转动了。311机械手转过75度的驱动机构这个机构由一般个液压缸、齿轮条、齿轮以及连接盘、连杆组成的，当发出机下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763械手抓刀的信号时，液压缸的后腔就通入压力油，活塞杆推动着齿轮条向前移动，使得齿轮转动，齿轮转动的时候，带动连接盘与连杆转动，而连杆通过花键连在机械手上，所以当活塞通入压力油的时候，机械手就相应的转动。（1）下面我们首先来选择与计算液压缸由于机械手的整个换刀时间为25S整个过程有10个动作,按每个动作的时间相等来计算所以每个动作的时间S2501TT即机械手转过75度的时间为025S取齿轮的齿数为60，模数为15，材料为60CR,那么齿轮的分度圆直径为DMZ60M9051齿轮的分度圆周长为SD62843所以齿轮转过75度走过的距离LMS875360750因为齿轮齿条是配合的所以齿轮条在这个运动中也走过58875MM活塞杆的速度为SMTS/2360587设液压缸的溶积效鱼为，这里取9980设液压缸的额定流量为Q所以（222）QA又（223）42D由上2式可以得到下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763（224）QQD295360148因为Q08M/S3所以（24）可以如下计算2951082953QD所以选择D35MM所以选择液压缸，它的行程为588MM，活塞的直径为35MM。（2）确定齿轮齿条机构其它尺寸首先确定齿宽系数D由于齿轮的二支承相对齿轮做对称布置，所以取1。D由于（225）AAAMHZD由于我都采用的是标准直齿轮（压力角为20度）所以1AH所以9022AAAMHZZDM9351因为所以齿轮做成实心160由于这个齿轮通过连杆与连接盘来传递运动的，所以齿轮做成如下的结构下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图31大齿轮的结构其中取B130MM那么B291MM30MM61MM所以与活塞杆连接在一起的齿轮条的直径就为35MM而齿轮条固定在一个滑槽中，滑槽的结构如下L110L220H8L80图32固定与大齿轮配对的齿轮条的滑槽齿轮的齿距（分度圆）MMP71453由于齿轮与齿轮条是配合一起运动的所以齿轮的齿距（分度圆）就是齿轮条的齿距（分度圆）下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763即MP714齿轮齿条由于液压缸的行程L58875MM，所以齿轮条的齿轮数527148PLZ因为要留一些距离，还有齿轮与齿轮条的齿轮数互为质数，所以取齿轮条的齿轮数为Z15。（3）与齿轮齿条一起运动的零件以及尺寸的确定1）连接盘的尺寸的确定D150MMD270MMD390MMD4130MML120MML240MML361MML411MMD6MM连接盘是空套在齿轮上面的，2）传动盘以及尺寸的确定D140MMD260MMD370MML110MML230MM孔的直径D16MM下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图34传动盘3把传动盘与连杆（轴）连接起来的花键的确定D140MMD226MMH10MM图35花键312机械手转过180度的驱动机构这个机构由一般个液压缸、齿轮条、齿轮以及连杆组成的，当发出机械手交换刀具的信号时，液压缸的后腔就通入压力油，活塞杆推动着齿轮条向前移动，使得齿轮转动，齿轮转动的时候，带动连杆转动，而连杆通过花键连在机械手上，所以当活塞通入压力油的时候，机械手就相应的转动。（1）下面我们首先来选择与计算液压缸由于机械手的整个换刀时间为25S整个过程有10个动作,按每个动作的时间相等来计算所以每个动作的时间S2501TT即机械手转过180间为025S下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763取齿轮的齿数为48,模数为15，材料为60CR,那么齿轮的分度员直径为DMZM725148齿轮的分度圆周长为SD08693所以齿轮转过180度所走的距离LMS4132360180因为齿轮齿条是配合的所以齿轮条在这个运动中也走过11304MM活塞杆的速度为SMTS/452013设液压缸的溶积效鱼为，这里取97980设液压缸的额定流量为Q所以（226）QA又（227）42D由上2式可以得到（228）QQD7624501398因为Q08M/S所以（28）式如下计算MQD0281807623所以选择D30M所以选择液压缸，它的行程为11304MM,直径为30MM。（2）确定齿轮齿条机构其它尺寸首先确定齿宽系数D下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763由于齿轮的二支承相对齿轮做对称布置，所以取1。D由于（2AAAMHZD25）由于我都采用的是标准直齿轮（压力角为20度）所以1AH所以72AAAMHZDM5731因为所以齿轮做成实心160由于这个齿轮通过连杆与连接盘来传递运动的，所以齿轮做成如下的结构图36小齿轮其中取B125MM那么B2722547MM所以与活塞杆连接在一起的齿轮条的直径就为30MM而齿轮条固定在一个滑槽中，滑槽的结构如下H110L120L240L380L4125L520下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图37固定与小齿轮一起配对的齿轮条齿轮的齿距（分度圆）MMP71453由于齿轮与齿轮条是配合一起运动的所以齿轮的齿距（分度圆）就是齿轮条的齿距（分度圆）即P714齿轮齿条由于液压缸的行程L11204MM，所以齿轮条的齿数27140PLZ因为要留一些距离，还有齿轮与齿轮条的齿轮数互为质数，所以取齿轮条的齿轮数为Z27。32驱动机构其它零件的设计在前2节中，已经对转位机构做了设计，但是要完成整个运动还需要插拔刀具的运动，这就需要设计一个机构来完成插拔刀具的功能。在这个机械手中，只要给机械手一个Z轴方向的运动即可。由于机械手的的初使位置与在夹刀具的位置有些不同，这就需要使机械手从初使位置运动到夹刀具的位置，在Z轴方向的距离为100MM。为了完成这个动作，我选用了一个液压缸来实下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763现。原理如下当需要夹刀具的时候，液压缸的下腔通入压力油，使液压缸的活塞向上运动，把机械手带到夹刀具与拔刀具的位置，完成这个动作以后，就要拔刀具了，这个时候液压缸的上腔通入压力油，使得活塞向下运动。只要选择合适的液压缸的行程就可以达到预定的位置。321液压缸的选择由于机械手的初始位置与开始工作位置（拔插刀具的位置）的距离L100MM，而这个距离，在运动中是依靠液压缸的，所以液压缸的行程就为100MM。另外我选用活塞直径为D30MM，所以液压缸的规格就为100MM。M30液压缸以及连接零件尺寸的确定L130MML250MML360L495D130MMD240MMS125MMS210MMS35MM下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图38与大液压缸连接的部分机械结构33轴的结构设计在前面的章节中，已经初选定了轴的最小直径，它为D28MM，且轴的材料也已经选定了为45钢，选择45钢的理由碳钢相对与合金钢来说价格便宜，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理来提高其耐磨性和抗疲劳强度。而45钢在碳钢中是性能比较优良的一种，所以选用45钢为轴的材料。下面我们就来对轴做一些结构设计331拟定轴上零件的装配方案本设计中按照下面的方案来装配下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图39轴上零件的装配方案332确定轴的各段直径与长度（1）为了定位右边的齿轮就必须在轴的右端制出一轴肩，故取右端的直径为，由于齿轮的长为80MM，还加上这个结构，齿轮不是空套在轴上的，而MDI30是通过连接盘、传动盘来把运动传递给轴的，所以，段接连接盘与传ML631I动盘，长度为，段的下面由于是靠花键定位，所以不需要在轴上做一LI38I些处理。而。因为VII端是与小齿轮相连接的，它的上面,146MIVDIV0VI端采用轴肩定位，所以，。而小齿轮是空套在轴上面的，I46MLVI10所以与小齿轮空套的轴的直径为，另外我取，I3LI82MLIX158。MDIX30（2）初选滚动轴承因为轴同时受到径向力与轴向力的作用，故选用角接触球轴承，参照工作要求，并根据由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的角接触球,30MDIX轴承70306C。所以轴的总长为MLLLLIXVIII481258104638总（3）确定轴上圆角与倒角尺寸下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763取轴端的倒角尺寸为2，各轴肩的圆角尺寸为R05度45对于轴的校核，我就不做说明了。轴的工作图如下图310轴的结构图34主轴的自动夹紧机构以及主轴准停装置的设计341主轴结构主轴的前支承配置了三个高精度的角接触球轴承，用以承受径向载荷和轴向载荷，前两个轴承大口朝下，后面一个轴承大口朝上。前支承按预加载荷计算的预紧量由螺母来调整。后支承为一对小口相对配置的角接触球轴承，它们只承受径向载荷，因此轴承外圈不需要定位。该主轴选择的轴承类型和配置形式，能满足主轴高转速和承受较大轴向在乎的要求，主轴受热变形向后伸长，不影响加工精度。342刀具的自动夹紧机构主轴内部和后端安装的是刀具自动夹紧机构。它主要由拉杆、拉杆端部的四个钢球、蝶形弹簧、活塞、液压缸等组成。机床执行换刀指令，机械手要从主轴拔刀时，主轴需松开刀具。这时液压缸上腔通压力油，活塞推动拉杆向下移动，使碟形弹簧压缩，钢球进入主轴锥孔上端的糟内、刀柄尾部的拉钉（拉紧刀具用）被松开，机械手即可拔刀。之后，压缩空气进入活塞和拉杆的中孔，吹净主轴锥孔，为装入新刀具做好准备。当机械手将下一把刀具插入主轴后，液压缸上腔无油压，在碟形弹簧和弹簧的恢复力作用下，使拉杆、钢球和活塞退回到图示的位置，即碟形弹簧通过拉杆和钢球拉紧刀柄尾部的拉钉，使刀具被夹紧。343主轴准停装置下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763机床的切削扭矩由主轴上的端面键来传递，每次机械手自动装取刀具时，必须保证刀柄上的键糟对准主轴的端面键，这就要求主轴具有准确定位的功能。为满足主轴这一功能而设计的正好子称为主轴准停装置或称为主轴定向装置。本机床采用的是电气式主轴准停装置，即用磁力传感器检测定向。如图27所示，主轴8的尾部安装有发磁体9，它随主轴转动，在距发磁体外缘12MM处，固定了一个磁传感器10，它经过放大器11与主轴伺服单元3连接。主轴定向的指令1发出后，主轴便处于定向状态，当发磁体的上判别孔转到对准磁传感器上的基准糟时，主轴立即停止。图311主轴准停装置的原理图图中5为电动机与主轴之间的同步齿形带，4为主轴电动机，2为强电时序电路，7为主轴端面键，6是位置控制回路，12是定向电路。35换刀装置的液压机构分析351液压分析如图33所示，液压缸1是实现机械手的正反转75运动，液压缸2是实现机械手正反转180运动，液压缸3是实现机械手拔刀、插刀运动，液压缸4是实现主轴的夹紧、松开动作。这里活塞杆活动，液压缸固定。当行程开关10发出抓刀信号后，机械手要顺时针转动75，这时，电磁铁SDL1接通，其余电磁铁处于断开状态，油从泵出发，经过单向阀，受溢流阀1调压后，经调速阀1调速，由三位四通阀1传到液压缸1的上腔，推动活塞杆下移，下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763油从下腔流回油缸，实现了机械手正转75的动作。当机械手顺时针转过75后，行程开关2发出信号，刀柄尾部的拉钉要松开刀具，这时电磁铁SDL7接通，电磁铁SDL1断开，其余的仍处于断开状态。油从泵出发，经过单向阀，受溢流阀2调压后，经调速阀4传到液压缸4的上腔，推动活塞杆下移，油从下腔流回油缸，实现了主轴的松开动作。当主轴松开刀具后，行程开关8发出信号，这时电磁铁SDL5接通，电磁铁SDL7断开，其余的处于断开状态。油从泵出发，经过单向阀，受溢流阀1调压后，经调速阀3传到液压缸3的上腔，推动活塞杆下移，油从下腔流回油缸，这个动作使得机械手实现拔刀动作。当机械手拔出刀后，行程开关6发出信号，机械手要带着刀具转过180，这时电磁铁SDL3接通，电磁铁SDL5断开，其余的处于断开状态。油从泵出发，经过单向阀，受溢流阀1调压后，经调速阀2传到液压缸2的上腔，推动活塞杆下移，油从下腔流回油缸，这样就实现了机械正转180的动作。当机械手转过180后，行程开关4发出信号，机械手要进行插刀动作，这时电磁铁SDL6接通，电磁铁SDL3断开，其余的处于断开状态。油从泵出发，经过单向阀，受溢流阀1调压后，经调速阀3传到液压缸3的下腔，推动活塞杆上移，油从上腔流回油缸，这时完成了机械手的插刀动作。当插刀动作完成后，行程开关5发出信号，刀柄底部的拉钉要夹紧换好的刀具。这时电磁铁SDL8接通，电磁铁SDL6断开，其余的处于断开状态。油从泵出发，经过单向阀，受溢流阀2调压后，经调速阀4传到液压缸4的下腔，推动活塞杆上移，油从上腔流回油缸，这样就实现了主轴的夹紧动作。主轴夹紧刀具，位置开关7发出信号，这时电磁铁SDL4接通，电磁铁SDL8断开，其余的处于断开状态。油从泵出发，经过单向阀，受溢流阀1调压后，经调速阀2传到液压缸2的下腔，推动活塞杆上移，油从上腔流回油缸，此时机械手完成了转180的动作。机械手转过180后，位置开关3发出信号，这时电磁铁SDL2接通，电磁铁SDL4断开，其余的处于断开状态。油从泵出发，经过单向阀，受溢流阀1调压后，经调速阀1传到液压缸1的下腔，推动活塞杆上移，油从上腔流回油缸，机械手反转75，回到原位。这样就完成了整个液压控制过程。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图312液压系统图352换刀动作顺序表表31为换刀动作顺序表，SDL1、SDL2、SDL3、SDL4、SDL5、SDL6、SDL7、SDL8为电磁铁，SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6、SQ7、SQ8为行程开关。“”表示电磁铁接通或压下行程开关。空格表示电磁铁断开或未压下行程开关。表31SDL1SDL2SDL3SDL4SDL5SDL6SDL7SDL8SQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6SQ7SQ8刀套下转90机械手下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763转75（顺时针）刀具松开机械手拔刀交换刀具位置机械手插刀刀具夹紧机械手转下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763180机械手反转754PLC控制分析PC实质上是一种工业控制用的专用计算机，它是由硬件系统和软件系统组成的。硬件系统由主机、I/O扩展机及外部设备组成，主机和扩展机内部由运算器、控制器、存储器、输入单元、输出单元以及接口等组成。软件系统包括系统程序、用户程序组成。根据第三章的换刀动作分析和液压系统分析，得到自动换刀装置的PLC端口图如41所示。（1）左边部分为输入信号，右边为输出信号。刀库行程开关21机械手行程开关3机械手行程开关7刀库行程开关2机械手行程开关1主轴发磁体机械手行程开关9机械手行程开关机械手行程开关4主轴发磁体主轴停转信号换刀信号机械手液压缸SDL2右行电磁阀刀库气缸下行电磁阀主轴电机刀库断电开关刀库汽缸上行电磁阀机械手液压缸SDL1左行电磁阀主轴液压缸7下行电磁阀机械手液压缸5下行电磁阀机械手液压缸3左行电磁阀主轴液压缸8上行电磁阀机械手液压缸6上行电磁阀机械手液压缸4右行电磁阀图41端口连接图下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763（2）由端口图及换刀动作可编制梯形图42如下刀套下转90机械手下转75主轴松开刀具机械手拔刀机械手正转180机械手插刀主轴夹紧机械手反转75机械手反转180刀套上转9主轴开始运作刀库停止运作图42PLC梯形图从上面的梯形图可编得如下程序0LD10001OR20002ANDNOT20103ANDNOT10014ANDNOT20015OUT2000