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链式 刀具 总成 控制系统 设计 PDF 图纸 CAD 制图 文档

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毕业设计（论文）任务书 机电工程学院 学院 机械设计制造及其自动化 专业设计（论文）题目 链式刀具库总成及控制系统设计 学 生 姓 名 班 级 起 止 日 期 指 导 教 师 教研室主任 发任务书日期 年 月 日1.毕业设计的背景： 机床原来的刀库控制程序是单独设计的，没有采用刀具管理系统，功能也比较单一，只实现了刀库刀具的找刀、刀库最短路径定位、主轴换刀，而且不支持大型刀具。在刀库自动选刀方面，在计算机记忆式选刀的基础上采用了西门子840D特色功能，使选刀程序更简洁，并完成空刀套的查找。刀库快速换刀利用STEP一7完成编程，并在实际中得到验证。在刀库定位问题上，PLC程序控制采用模块化设计方法，这对今后生产类似机床将十分有利，很容易将其利用到其他机床上。自动换刀系统将以较快的速度增长，缩短换刀时间，提高刀具的定位精度是重要的手段，有利于数控技术的发展。2.毕业设计(论文)的内容和要求： 加工中心可以对零件进行多种形式的加工，其刀具库可提供多种刀具以供选用，本课题设计的刀具库可以容纳32把刀具，根据加工心的加工数控程序要求，刀具库可以自动把所需刀具送到加工中心换刀机械手位置。要求刀具库在送刀时选最便捷路径送刀。3.主要参考文献： 1吴登桥、单宝忠、王义行，HP型链条及链式刀库机械传动系统设计。2吴踪泽、罗圣国.机械课程设计手册M。 3杨黎明、杨志勤，机构选型与运动设计。4朱龙根.简明机械零件设计手册。5邱宣怀.机械设计M。6徐圣群. 简明机械加工工艺手册M。7艾兴、肖诗纲.切削用量手册M。8郁汉琪.机床电气及可编程控制器实验、课程设计指导书M。4.毕业设计(论文)进度计划(以周为单位)：起 止 日 期工 作 内 容备 注第1周 第2周 第3周 第4周 第5周 第6周 第7周 第8周 第9周 第10周 第11周 第12周 第13周 第14周 第15周 第16周 中型加工中心刀具系统进行相关调研，写出调研报告。确定自己的设计方案，画出工作原理图。根据设计方案和设计要求进行有关计算。根据设计方案和设计要求进行有关计算。绘制刀具库总装配图（机械部分）绘制刀具库总装配图（机械部分）根据自己设计的刀具库总装配图，绘制指导老师指定零件的零件图。编制自己设计的零件的加工工艺规程。编制自己设计的零件的加工工艺规程。某道工序工装设计。某道工序工装设计。绘制零件的机械加工工艺过程卡片。进行控制系统部分的设计，绘制电气接线图及PLC程序图。进行控制系统部分的设计，绘制电气接线图及PLC程序图。编写设计说明书。准备答辩。教研室审查意见： 室主任 年 月 日学院审查意见： 教学院长 年 月 日附录英文中文翻译开发后置三种类型的五轴联动机床摘要:本文提出了一种后处理能力转化刀具的位置（氯离子）大坝，以机械控制的数据为典型的5轴机床工具，以建立一个之间的接口，电脑辅助制造（ CAM ）系统和数控控制（ NC ）进行仪器，分析方程，为数控数据，得到了使用齐次坐标矩阵和逆运动学。此外，该发达的后处理方法是通过一个测量仪对5轴机床的验证坐标测量。实验结果证实有效，建议后处理方法可以被用来整合各种五轴联动机床受聘于制造系统。关键词 坐标变换矩阵；刀具的位置数据；五轴联动机器；数控编程1导言自由曲面（或曲面）已经找到了广泛的工业应用，如在汽车机构，船体航天部分。模具或冲压模具用于创建这样一个部分，通常是加工使用数控（数控）机床。传统方式加工的自由曲面是用3轴机床与球头轧机。3轴机床不能改变的工具方向，因此5轴机床是介绍定切削刀具在适当的方向，高效率的机器。与日新月异的计算机技术， commercial CAD / CAM系统的设计可以自由曲面和产生，无论是3轴或5轴刀具路径。刀具位置（氯离子）的数据，组成的刀具尖端的地位和工具的方向，便可以直接获得由民航处模型的产品设计创造了在CAD / CAM系统。然而，困难，经常出现在沟通该CAM系统和数控机床的，尤其是当各种机床是受雇于CAM系统。界面链接该CAM系统和数控机床是所谓后处理器转换多款数据机的代码。基本上不同组合机床的控制单元，需要不同的后处理器。因此，制造系统与各种机床需要若干后处理器。各种研究解决问题的发展后处理器的机床。贝迪和维氏制定了一个后处理程序法努克机工具。巴拉吉介绍了制定和实施一个后处理转换成源代码机器代码格式。林和朱推导出数控数据机床制造凸轮与菲亚特-面对追随者用改进的代码。但是，上述工程不仅关系到3轴加工。此外，由于工具轴取向，这是一个固定为三轴机床转型，由氯离子数据，以数控数据很简单，没有额外的坐标变换技术是美国履行其工业界的需求，为品种和几何精度高，使用多轴加工有所增加，特别是加工雕塑表面。徐和李开发了4轴CAM系统包括多款数据生成和后处理。用克冲浪的方法界定和复合机曲率表面上三，四和五轴机床。竹内和渡边提出了五轴联动控制碰撞-免费工具，路径和后处理的方法有两种机器配置。坂本和稻崎分类配置的5轴机床工具分为3类。不过，分析数控数据的表达是不具备的上述工程。林仔最近使用的生署符号生成1数控数据方程的加工空间凸轮上一个四人轴机床。介绍技术加工球面。在他们的工作，理想的数控数据导出只有一个配置5轴机床。与此同时，饶等人。发展主要轴的方法，以机复杂曲面上二配置的5轴机器。不过，只有旋转运动的决心。平移搬迁为机床没有进行调查。既然有可能有相当数量的组合，五轴联动机床配置，后处理将不可避免地发展个体。不过，根据该分类所提出的坂本和稻崎，5轴机床的结构可分为三种基本类型。没有上述研究已推导完整的分析方程的数控数据，其中包含三个直线运动和两轮转动的议案。这项工作旨在建立一个后置三种五轴联动数控机床的基础上，齐次坐标变换矩阵。分析方程的数控数据可以得到等同的形式，塑造函数矩阵与已知的氯离子数据和解决的同时代数方程。此外，机床的设置程序和的特点，为不同的配置进行了讨论。以验证的正确性和有效性发达后处理，设计Bezier曲面是加工模型材料的一个典型的五轴联动加工中心和然后来衡量坐标测量机（ CMM ）的。2运动学模型机床是铰接式开放链串联联系接头。关节可被旋转或棱柱。驱动一个旋转的联合旋转的联系，对联合轴而驱动一个棱柱联合的链接沿联合轴。要适当地控制地位和方向，刀具和机床，模型建立的数学描述的几何形状和运动的机床是必需的。 denavit和hartenberg首先介绍了空间转换接连两次的联系坐标系统使用4 4齐次坐标变换矩阵。这是一个传统的模拟技术用于机制，机器人技术，误差分析与计算机编程。在本文中，四个基本变换矩阵使用他们的介绍。他们可以表述如下（a，b，c）意味着翻译所提供的载体ai+bj+ck ，和Rot（X，），Rot（Y，） ，Rot（ Z，）暗示轮换关于x ， y和z坐标轴，分别为“ C ”和“ S ”型是指余弦和正弦职能。空间转型，从一个坐标系统，以另一个坐标系统，因此可以分解相结合的根本转变矩阵。 3定义中CL数据五轴联动加工刀具的位置数据为5轴铣削组成的位置和方向的刀具与加工工件坐标系，显示在图1。在这方面的文件，这一点的矢量为，和载体形式，是用来代表方向齐次坐标；标“ T ”型是指该换位矩阵。这值得一提的是显着刀具的立场是定义为刀具中心的提示，而不是刀具的接触点。对于给定的参数化设计，表面加工利用5轴铣削与一般性的切割工具的定义按照DIN 66215凡任何一点的刀具可以被界定为联络点，适当的多款数据才能确定由微分几何和齐次坐标变换矩阵。4后置5轴加工流动注射化学发光的档案，一旦取得，应转化为参考的投入（即三直线运动加两轮转动议案）利用逆运动学转化为协商的5轴机床。这是众所周知的翻译作为翻译软件是所谓的逆运动学的意思。图1几何定义多款数据图2配置三种五轴联动加工中心 (a)表倾斜类型，（b）主轴倾斜类型，（c）表/主轴倾斜类型逆运动学转型取决于对几何结构的5轴机床使用。理论上，用很多的组合来产生5轴机床的配置。然而，在实践中，配置可分为三种基本类型，根据轴向分布的两个旋转运动单位6，7 ：1 、表倾斜与二轮调，放在表上。2 、主轴倾斜与二轮调，对主轴。3 、表/主轴倾斜与一轮换，每个表和主轴。该后置5轴加工介绍了在这文件是适用于上述三种类型。此外，运动学结构在图（2a）至（2c），是挑选的开始推导程序。此外，两个旋转轴假定不断交叉与对方表倾斜的类型和主轴倾斜类型的配置简化的提法。一般而言，加工工件对数控机根据一项计划的一部分，坐标系统和一轴指定系统首先必须确定。此外，三线性垂直轴（X ，Y，Z）的，数控机床工具可能涉及扶轮社的议案，围绕旋转轴，其中所指定的字符A ，B和C的说明扶轮的议案，周围的X，Y和Z轴。因此，5轴机床配置在图2(a) 2(c)能的特点是（X ，Y ，Z，A，c）和（X ，Y ，Z，A，B） 。所有的动作，应交由程序坐标系统，例如：该G54 - G59代码是用来定义程序坐标系统，在Fanuc的控制器。大多数情况下，程序坐标系统是吻合工件坐标系统和应用，因此在这文件。 4、1表倾斜类型关于表倾斜类型，图3描绘有关奈特系统 。坐标系统和是重视工件和刀具。该支点R是相交的两个旋转轴。偏移向量所确定的，从低点， R是所需的坐标变换。图3坐标系统表倾斜型的配置自从他的结构要素的机床，构成一个扶轮社能，线性表，机床床身，主轴和刀具，他发电的议案，机床，它决定他设计的特点，为机床和转介作为形式塑造功能，可特色序列从工件和截至切割。为机床配置图中显示。他连续结构要素可以说是根据图4，因此，相对方位刀具与尊重到工件坐标系能够确定乘以相应的基地在变换矩阵系列，应一律平等，以他已知的氯离子数据， 0吨和1。数学表达式是描述如下：凡政治部和 的旋转角度约的X和Z轴，分别和积极的轮换是在方向推进右手边的螺钉在+X和+ Z轴的方向。，是翻译的相对距离分别为X ，Y和z表。乘以方程（5）及（6），收益率：图4 关系的结构性要素表倾斜式协商成形从上述方程，转角（，）和相对翻译的距离内（，）都可以得到解决。另一方面的X ，Y ，Z值的数控数据在程控明，得到了利用方程（6）的条件下，= 0 ，和=，以来，该计划坐标系统是同步与工件坐标制度。这导致了：因此，理想的方程为数控数据这一配置可表示为如下：凡arctan2 （y，x）是函数返回的角度，在距离五瓦特通过审查的迹象，双方的Y和x12 。4、2主轴倾斜类型主轴倾斜类型为主轴的倾斜式配置，二旋转轴（A和B轴）是适用于主轴（图2b）条，使该支点住宅（图五）是选定要的交叉口，这些两条轴线上。此外，由于主轴将轮流在加工，有效的工具L1，确定从该支点R以刀具中心或提示，是需要数控机床数据的推导。同样的坐标变换程序，类似的表型倾斜配置，导致到下面的方程： 因此，分析方程，为数控数据可得到求解（15）-（17） ： 图5坐标系统的主轴-累型配置 图6坐标系统表/主轴倾斜型的配置4、3表/主轴倾斜类型在该案件此配置，有一个旋转轴就扶轮表和主轴，以及枢轴点位分别对A和B轴。显示在图6，支点类是位于A轴任意，和支点经常预算是选择要相交的主轴摆式轴（二轴）和刀具的轴。偏移向量是计算从有效的工具，是距离之间的支点和刀具中心。同样地之前，下列方程可以得到利用坐标变换矩阵：再次，通过求解方程（23）-（25），分析方程的数控数据，这台机器的配置可以表现为：5讨论从推导描述在前面的章节，有些调查结果可以说明如下：1、如果有一个旋转运动对扶轮表（如表倾斜的类型和表/主轴倾斜型），抵销载体相关工件的起源与枢轴点必须确定由式触摸传感器的工具后，工件已夹紧夹具上就座。2、当旋转运动，是适用于主轴（如主轴倾斜的类型和表/主轴倾斜型），有效的工具，这是长度之间的距离枢轴点和刀具秘诀中心和可以考虑作为总摆动半径为工具提示，应加以衡量。 该工具单位是用来测量距离，这是所谓的一套长度，从搜集到的飞机尖端的工具，显示在图7 。压力计的飞机是在特定直径的锥柄，以确保所有工具融入了同样的立场，在主轴的鼻子。那么，有效的工具，长度可以计算出加入设置长度和距离，这是一个常数值由机嘟嘟制造，从主轴的鼻子该支点。 3、该支点的定义是相交的两个旋转轴。不过，对于表/主轴倾斜协商成形，旋转轴不相交，在太空中。同样地如前所述，支点为转台可以任意选定的旋转轴。这个现象可以解释为观察数控数据表达的方程（28）-（30），由于这些方程是独立的值。6 执行和核查6、1实验实施以验证的可行性，所提出的后处理方法，测量仪实验进行了一张表/主轴倾斜5轴加工中心在国家成大大学。数控加工的数据涉及的条款都抵消了矢量和有效的工具，长度为此配置。 1 Bezier曲面与4 4控制点矩阵所给予的：（-20，-40，0） （0，-40，10） （20，-40，10） （40，-40，0） （-20，-20，0） （0，-20，10） （20，-20，10） （40，-20，0） （-20，0，0） （0，0，10） （20，0，10） （40，0，0）（-20，20，0） （0，20，10） （20，20，10） （40，20，0）是加工。在这个文件中，刀具轨迹生成是基于对等参方法与球头立铣刀，其刀具的方向，假设为正常的联络点的表面。在数学方面，Bezier曲面可表示为，其中和是独立的参数15。等参步长的定义是投入增量的变化在每个参数。一旦和参数已经明确，这点可以加以界定表面上，并用来作为刀位点，同时，刀具的方向可以计算用微分几何15 ：因此，完整的CL数据等参工具路径才能确定。AC程序是用来产生流动注射化学发光的数据和转换多款数据机控制数据（ NC代码）使用的建议后处理的方法。那个试点已削减的基础上进行以下实验条件：1、直径的球头立铣刀是10的mm 。2、该主轴转速是500转，和进给速度是200mm/min。3、逐步超过该工具的路径是0.5毫米。4、偏移向量=0，=-10.0mm和=-25.0mm。5 、有效的工具的长度=409.571mm。6 、工件材料是丙烯酸树脂。 6、2 CMM的核查成品的一部分（图9）是根据（模型bhn710）CMM的构成一桥型的主体和个人电脑。在实际测量，16套典型测量数据（见图10）所采取的三坐标测量机使用2毫米，直径雷尼绍pH值-9轻触式触发探头。那个触摸式触发探头，可以驱动对部分沿正常的方向发展。外界的指导点和内指南点（图11）产生的根据，表面上正常向量所得的方程（31）。探测路径可以表示在条款的具体数控代码和发送到的CNC控制器。同时，加工测量行动中，最初探针移动到指定点以外的指南很快。其次，探针移动到里面，慢慢引导点直到它触及表面点。一测点与位置坐标探头球中心是收集和保存在一个档案。累积数据补偿，抵销了探针中心的协调与半径的探头球沿党内正常的方向表面。比较实测样本点与设计是表面所显示的图12 。这个数字表明，最大偏差的加工表面相比，设计，表面上是0.02mm 。这些结果表明，所建议的后处理方法是非常有效和可靠的。 图7定长度的刀具 图8加工由表/主轴倾斜类型的加工中心 图9测量加工工件的CMM 图10检查要点，供加工表面 图11内外指南点为探针 图12尺寸误差7结论本文介绍的分析方法，以发展后置三种典型的五轴联动机床，形式塑造功能是源自根据均相坐标变换矩阵。完整的分析方程式筹措的数控数据得到等同的形式塑造功能和氯离子的数据。执行与测量仪5轴加工中心和核查对三坐标测量机证实，拟议的后处理方法是可靠的。此外，为了整合各种配置五轴机床，发展一个笼统的后处理方法是在目前的进展情况。70 毕业设计（论文）开题报告课 题 名 称： 链式刀具库总成及控制系统设计 学 生 姓 名：指 导 教 师：所 在 学 院：专 业 名 称： 说 明1根据徐州工程学院毕业设计(论文)管理规定，学生必须撰写毕业设计（论文）开题报告，由指导教师签署意见、教研室审查，学院教学院长批准后实施。2开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。3毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。5. 课题类型填：工程设计类；理论研究类；应用（实验）研究类；软件设计类；其它。6、课题来源填：教师科研；社会生产实践；教学；其它课题名称刀具库的总装与控制系统设计课题来源社会生产实践课题类型工程设计类选题的背景及意义机床原来的刀库控制程序是单独设计的，没有采用刀具管理系统，功能也比较单一，只实现了刀库刀具的找刀、刀库最短路径定位、主轴换刀，而且不支持大型刀具。在刀库自动选刀方面，在计算机记忆式选刀的基础上采用了西门子840D特色功能，使选刀程序更简洁，并完成空刀套的查找。刀库快速换刀利用STEP一7完成编程，并在实际中得到验证。在刀库定位问题上，PLC程序控制采用模块化设计方法，这对今后生产类似机床将十分有利，很容易将其利用到其他机床上。自动换刀系统将以较快的速度增长，缩短换刀时间，提高刀具的定位精度是重要的手段，有利于数控技术的发展。研究内容拟解决的主要问题加工中心可以对零件进行多种形式的加工，其刀具库可提供多种刀具以供选用，本课题设计的刀具库可以容纳32把刀具，根据加工心的加工数控程序要求，刀具库可以自动把所需刀具送到加工中心换刀机械手位置。要求刀具库在送刀时选最便捷路径送刀。研究方法技术路线本设计的刀库的作用是储备一定数量的刀具，刀具库中的刀具主要用于对工件的切、钻、铣、镗等的加工。XHAD765加工中心的刀具库主要由电动机、制动器、减速器、槽轮机构、链轮链条组成。减速器是三级圆柱齿轮减速器，其结构紧凑、传动比大，均载效果好。做为动力源的电动机，要选择经济实惠的电动机；减速器中的轴与齿轮均要进行强度校核，轴按照计算弯曲应力来校核其强度；槽轮机构要选择适当的槽数与拨销数；链条链轮同样要选择好链轮的齿数；控制部分主要研究PLC在选刀方面的作用。研究的总体安排和进度计划第1周 中型加工中心刀具系统进行相关调研，写出调研报告。第2周 确定自己的设计方案，画出工作原理图。第3周 根据设计方案和设计要求进行有关计算。第4周 根据设计方案和设计要求进行有关计算。第5周 绘制刀具库总装配图（机械部分）第6周 绘制刀具库总装配图（机械部分）第7周 根据自己设计的刀具库总装配图，绘制指导老师指定零件的零件图。第8周 编制自己设计的零件的加工工艺规程。第9周 编制自己设计的零件的加工工艺规程。第10周 某道工序工装设计。第11周 某道工序工装设计。第12周 绘制零件的机械加工工艺过程卡片。第13周 进行控制系统部分的设计，绘制电气接线图及PLC程序图。第14周 进行控制系统部分的设计，绘制电气接线图及PLC程序图。第15周 编写设计说明书。第16周 准备答辩。主要参考文献1吴登桥、单宝忠、王义行，HP型链条及链式刀库机械传动系统设计。2吴踪泽、罗圣国.机械课程设计手册M。 3杨黎明、杨志勤，机构选型与运动设计。4朱龙根.简明机械零件设计手册。5邱宣怀.机械设计M。6徐圣群. 简明机械加工工艺手册M。 7艾兴、肖诗纲.切削用量手册M。8郁汉琪.机床电气及可编程控制器实验、课程设计指导书M。9王兆义.小型可编程控制器实用技术M。 10东北重型机械学院、洛阳工学院.机床夹具设计手册M。 11白成轩. 机床夹具设计原理M.机械工业出版社。 12王炳实. 机床电气控制M.机械工业出版社。 指导教师意 见 指导教师签名： 年 月 日 教研室意见学院意见教研室主任签名：年 月 日 教学院长签名： 年 月 日链式刀具库总成及控制系统设计摘要刀具库作为加工中心的辅助设备，在制造业中起着举足轻重的作用。刀具库由支架、驱动机构、传动系统、刀架、护罩、电气控制系统等部分组成。刀具的类型有盘式刀库、链式刀库等多种形式，刀库的形式和容量要根据机床的工艺范围来确定。本刀具储存系统的电气控制主要是对其货架进行运行控制和位置控制。运行控制包括运行设备的启动、制动控制。位置控制主要是对货架位置和地址进行检测。本设计的刀库的作用是储备一定数量的刀具，刀具库中的刀具主要用于对工件的切、钻、铣、镗等的加工。XHAD765加工中心的刀具库主要由电动机、制动器、减速器、槽轮机构、链轮链条组成。减速器是三级圆柱齿轮减速器，其结构紧凑、传动比大，均载效果好。做为动力源的电动机，要选择经济实惠的电动机；减速器中的轴与齿轮均要进行强度校核，轴按照计算弯曲应力来校核其强度；槽轮机构要选择适当的槽数与拨销数；链条链轮同样要选择好链轮的齿数；控制部分主要研究PLC在选刀方面的作用。关键词 加工中心；刀具库；总装与控制AbstractTool as a processing center for the support equipment in the manufacturing sector plays a pivotal role. Tool from the stent, drive, drive system, Turret, shielding, control systems and other electrical components. Tool is the type of disc the knife, the knife chain, and other means, in the form of the knife and capacity according to the machine to determine the scope of the process. This tool storage of electrical control system is mainly for operational control of its shelf and position control. Operational control equipment, including the start-up operation, the brake control. Position Control is the main location and address of the shelves for testing. The design of the knife is the role of reserve a certain number of knives, cutting tool in the tool used for the main part of the cutting, drilling, milling, processing, and so boring. XHAD-765 processing center of the main tool by the motor, brakes, reducer, geneva, sprocket chain formed. Reducer are three cylindrical gear reducer, the compact structure, transmission ratio, are contained good effect. As a power source for the motor, it is necessary to choose the economic benefits of the motor; reducer in the shaft and gear are required to check for strength, calculated in accordance with the shaft bending stress to check their strength; tank round of institutions to choose the appropriate slot for the number of sales ; Chain sprocket have to choose the good sprocket teeth; control of the main PLC elections knife in the role.Key words machining centers tool library assembly and control目 录1 绪论111 国内外数控机床的发展情况112 国内外数控机床的现状113 数控机床发展趋势214 刀具库的概述315 链式刀具库原理图316 本文的主要研究内容、意义与前景32 链条的选择521 HP型刀库专用链条522 链条参数的选择63 电动机的选择731 计算刀库的总重量732 电动机的选择84 减速器的设计与计算941 确定减速器的总传动比及分配传动比9411 确定总传动比9412 分配减速器各级传动比942 计算减速器的动力参数9421 各轴的转速9422 各轴的输入转矩10423 各轴的输入功率1043 减速器内齿轮的设计11431 第一级圆柱齿轮的设计11432 第二级圆柱齿轮的设计13433 第三级圆柱齿轮的设计1544 轴的计算与校核16441 轴的计算设计16442 轴的计算设计17443 轴的计算设计21444 轴的计算设计2545 轴承的选用与计算28451 轴与轴上轴承的选用28452 轴上轴承的选用与计算29453 轴上轴承的选用与计算315 槽轮机构的设计326 链轮的设计337 箱体加工工艺与工装的设计3471 箱体工艺设计34711 箱体的工艺分析34712 选择毛坯34713 定位基准的选择34714 箱体加工工艺路线的制定35715 确定各工序的切削用量及基本工时3572 夹具的设计52721 定位方案设计52722 对刀装置设计53723 夹紧装置设计538 控制系统的设计55总结56致谢57参考文献58附录59英文59中文翻译67541 绪论11 国内外数控机床的发展情况随着数控技术的发展，带有自动换刀系统的加工中心在现代制造业中起着愈来愈重要的作用，它能缩短产品的制造周期，提高产品的加工精度，适合柔性加工。自动换刀系统一般由刀库、机械手和驱动装置组成。刀库容量可大可小，其装刀数在20180把之间。刀库的功能是存储刀具并把下一把即将要用的刀具准确地送到换刀位置，供换刀机械手完成新旧刀具的交换。当刀库容量大时，常远离主轴配置且整体移动不易，这就需要在主轴和刀库之间配置换刀机构来执行换刀动作。完成此功能的机构包括送刀臂、摆刀站和换刀臂，总称为机械手。具体来说，它的功能是完成刀具的装卸和在主轴头与刀库之间的传递。驱动装置则是使刀库和机械手实现其功能的装置，一般由步进电机或液压(或气液机构)或凸轮机构组成。机械手完成刀库里的刀(新刀)与主轴上的刀(旧刀)的交换工作。由于数控加工中心的刀库容量、换刀可靠性及换刀速度直接影响到加工中心的效率，而自动换刀就是进一步压缩非切削时间，提高生产效率，改善劳动条件。所以数控机床为了能在工件一次装夹中完成多道加工工序，缩短辅助时间，减少多次安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置。12 国内外数控机床的现状当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竞相发展机电一体化、高精、高效、自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，己形成一条无形战线，特别是随微电子、计算机技术的进步，数控机床在20世纪80年代以后加速发展，各方用户提出更多需求，早己成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。中国加入WTO后，正式参与世界市场激烈竞争，今后如何加强机床工业实力、加速数控机床产业发展，实是紧迫而又艰巨的任务。自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中被广泛地应用，数控技术无论在硬件和软件方面，都有飞速发展。1956年，日本富士通研究成功数控转塔式冲床，美国IBM公司同期研制成功了“APT”(刀具程序控制装置)的加工中心。1958年美国K&T公司研制出带ATC(自动刀具交换装置)的加工中心。1967年出现了FMS，1978年以后，加工中心迅速发展，带有ATC装置。可实现多工序加工的机床步入了机床发展的黄金时代。中国1958年研制出第一台数控机床以来，发展过程大致可分为两大阶段161。在19581979年间为第一阶段，从1979年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，无法用于生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从美、日、德等引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面:培训了一批设计、制造、使用和维护的人才;通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进零部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括:缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；零部件和数控系统不配套:企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。13 数控机床发展趋势(1) 高速化、高精度化、高可靠性质量、效率是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。高速化：(1)提高进给速度：采用直线滚珠式导轨等；(2)提高主轴转速:采用直线电机技术，直接将电机与主轴连接成一体后，装入主轴部件，可以在1.8秒从0到15000r/min。高精度化：精密化是为了适应高新技术发展的需要，随着高新技术的发展和对机电产品性能与质量要求的提高，机床用户对机床加工精度的要求也越来越高。数控机床的加工精度提高了一倍，达到巧微米。高可靠性：一般数控系统的可靠性要高于数控设备的可靠性在一个数量级以上。(2) 复合化数控机床的功能复合化的发展，以其复合加工实现了一次装夹后完成各种复杂零件的全部加工，从而减少了不创造价值的辅助时间，提高了机床的效率和加工精度，降低了生产制造成本，提高了生产的柔性。复合功能的机床是近年来发展很快的机种，其核心是在一台机床上要完成车、铣、钻、锉、攻丝、铰孔和扩孔等多种操作工序。(3) 智能化智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量的智能化，如自适应控制、工艺参数自动生成等；为提高驱动性能的智能化，如：前馈控制、电机参数的自适用运算、自动识别负载、自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化；还有如智能化的自动编程、智能化的人机界面等，及智能诊断、智能监控方面的内容，方便系统的诊断及维修等。(4) 柔性化、集成化为适应制造自动化的发展，向FMC、FMS、CIMS提供基础设备，要求数控系统不仅能完成通常的加工功能，而且还能够具备自动测量自动上、下料，自动换刀，自动误差补偿、自动诊断、进线和联网功能，依据用户的不同的要求，可方便地灵活配置及集成。14 刀具库的概述刀具库由支架、驱动机构、传动系统、刀架、护罩、电气控制系统等部分组成。刀库的作用是储备一定数量的刀具，机械手实现主轴上刀具的互换。刀具的类型有盘式刀库、链式刀库等多种形式，刀库的形式和容量要根据机床的工艺范围来确定。本刀具储存系统的电气控制主要是对其货架进行运行控制和位置控制。运行控制包括运行设备的启动、制动控制。位置控制主要是对货架位置和地址进行检测。15 链式刀具库原理图图11 链式刀具库原理图16 本文的主要研究内容、意义与前景(1) 本课题研究目标针对现有加工中心的刀具库装置进一步减少简单合理，提高刀库定位精度。(2) 本课题研究内容加工中心可以对零件进行多种形式的加工，其刀具库可提供多种刀具以供选用，本课题设计的刀具库可以容纳32把刀具，根据加工心的加工数控程序要求，刀具库可以自动把所需刀具送到加工中心换刀机械手位置。要求刀具库在送刀时选最便捷路径送刀。主要参数：1.最大刀具直径：2502.刀具间距：1903.刀具平均质量：5 4.刀具库容刀量：32把刀具(3) 本课题提出的研究意义与前景机床原来的刀库控制程序是单独设计的，没有采用刀具管理系统，功能也比较单一，只实现了刀库刀具的找刀、刀库最短路径定位、主轴换刀，而且不支持大型刀具。在刀库自动选刀方面，在计算机记忆式选刀的基础上采用了西门子840D特色功能，使选刀程序更简洁，并完成空刀套的查找。刀库快速换刀利用STEP7完成编程，并在实际中得到验证。在刀库定位问题上，PLC程序控制采用模块化设计方法，这对今后生产类似机床将十分有利，很容易将其利用到其他机床上。自动换刀系统将以较快的速度增长，缩短换刀时间，提高刀具的定位精度是重要的手段，有利于数控技术的发展。2 链条的选择链式刀库具有容刀量大、结构简单、运行可靠、维护方便以及在换刀位置不变情况下容易改变容刀量等优点，适合于大、中型加工中心使用。因此，有关链式刀库系统刀库配件的设计与应用研究以显得特别急迫。用作刀库的链条称为ATC链条。ATC链条可以有多种结构，其中图1所示的HP型链条是一种具有中空销轴结构的输送链，刀套装在链条销轴内部，不需另外配置附件，结构紧凑，因此逐渐在ATC链条中占主导地位。图21 HP型链条16轴用弹簧挡圈 2.刀套组件 3.套筒 4.内链板 5.外链板21 HP型刀库专用链条HP型刀库专用链条是一种大节距中空销轴的轴板链。国际市场提供的HP型链条的具体结构不完全相同。图2汇总了几种常见结构，图2e是改进设计。图22 HP型链条的结构比较5种结构，图2e链条的结构除具有一般链条的特性外，还具有如下优点：(1) 采用塑料刀套与金属链条可分离式结构，易于调整维护和更换刀套。(2) 为提高机械强度，减轻链条重量，刀套采用优质工程塑料埋钢整体结构。该刀套尺寸受温度变化影响小。(3) 内链板与钢套采用过盈配合形成固定链条框架，保证了内节内宽尺寸，使链条与链轮有良好配合，保证机械手抓取刀具时所需的轴向位置精度。(4) 塑料刀套与钢套采用间隙配合，使用过程中二者之间可以相对回转，可防止定向元件损坏和刀柄，拉钉组件的松脱。此结构亦可微量补偿机械手抓刀时的误差。22 链条参数的选择HP型链条的结构尺寸主要取决于刀柄，拉钉组件结构尺寸。本设计采用刀柄号为32的链条，由参考文献1选其主要参数为， ，。3 电动机的选择31 计算刀库的总重量(1) 设定链片链节的尺寸结构如下图：图31 链片结构图(2) 单个链片的体积V=14080443.144023.1425449196(3) 单个链片的重量材料为45钢，由参考文献2表1-1得，该材料的密度为V491967.850.386(4) 单个链节的体积V3.14（25-23）10030144(5) 单个链节的重量V301447.850.237(6) 32把刀具链节链片的总重量32（0.3860.237）19.94(7) 32把刀具的总重量=3251=160kg(8) 刀库的总重量式中10kg为其他零件和标准件的质量，19.9416010189.9432 电动机的选择由参考文献3得 拨销的转速为设槽轮的停留时间为4.5srmin则槽轮的转速 min槽轮的角速度 rmin链轮的速度 ms电动机的输出功率 式(3.1)电动机的驱动载荷为 链条的速度为 ms刀库的总效率为 式(3.2)式中 轴套传动效率0.99链传动效率0.93齿轮传动效率0.98滚动轴承传动效率0.98则取电动机的额定功率为1.5kw由参考文献3附表选用Y90L4型电动机，其额定功率为1.5kw，同步转速为r/min，满载转速r/min4 减速器的设计与计算41 确定减速器的总传动比及分配传动比411 确定总传动比由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速，可得减速器的传动比见式(4.1) 式(4.1)因为减速器的总传动比40，所以该减速器采用直齿圆柱齿轮三级传动。减速器齿轮示意图图41减速器齿轮示意图412 分配减速器各级传动比初步选择第一级传动比为=3，第二级传动比为=3.5，第三级传动比为,见式(4.2) 式(4.2)42 计算减速器的动力参数421 各轴的转速轴的转速r/min轴的转速r/min轴的转速r/min轴的转速r/min422 各轴的输入转矩电动机输出转矩Nm轴的转矩=10.3N.m轴的转矩N.m轴的转矩N.m轴的转矩N.m423 各轴的输入功率（减速器的效率为0.95）轴的功率kw轴的功率kw轴的功率kw轴的功率kw43 减速器内齿轮的设计431 第一级圆柱齿轮的设计1材料的选择： 小齿轮 40Cr（调质处理） 硬度为280HBS 大齿轮 45# （调质处理） 硬度为240HBS2齿面接触疲劳强度计算初步计算转矩N.mm齿宽系数 由参考文献5表12.3 取接触疲劳极限 由参考文献5图12.17C 得MPa ，MPa初步计算的许用接触应力为 ， 由参考文献5表12.16 取=85初步计算的小齿轮直径 见式(4.3) 式(4.3)取 初步计算齿宽 校核计算圆周速度 式(4.4)精度等级 由参考文献5表12.6 选8级精度齿数和模数初步取齿数 ， 由参考文献5表12.3 取 则 使用系数 由参考文献5表12.9 取 动载系数 由参考文献5图12.9 取 齿间载荷分配系数 由参考文献5表12.10 先求圆周力 式(4.4) 式(4.5) 式(4.6) (直齿圆柱齿轮传动角 ) 由此得 式(4.7)齿向载荷分布系数 由参考文献5表12.11 式(4.8)载荷系数 式(4.9)弹性系数 由参考文献5表12.12 节点区域系数 由参考文献5图12.16 接触最小安全系数 由参考文献5表12.14 总工作时间 应力循环次数 由参考文献5表12.15,估计则 指数 式(4.10)原估计应力循环次数正确 式(4.11)接触寿命系数 由参考文献5图12.18得 ，许用接触应力 式(4.12) 式(4.13)验算 式(4.14)计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无须调整。3确定传动主要尺寸分度圆直径 ，中心距 432 第二级圆柱齿轮的设计1材料的选择： 小齿轮 40Cr（调质处理） 硬度为280HBS 大齿轮 45# （调质处理） 硬度为240HBS2初步计算转距 N.mm齿宽系数 由参考文献5表12.13 取 接触疲劳极限 由参考文献5图12.17C得 MPa ，MPa 初步计算的需用接触应力 0.9MPa ， 0.9MPa 由参考文献5表12.16 取 初步计算小齿轮直径 圆整取 初步计算齿宽 3校核计算圆周速度 齿数和模数初步选取 ，由参考文献5表12.3 取则 ，4确定传动主要尺寸分度圆直径 ，中心距 433 第三级圆柱齿轮的设计1材料的选择： 小齿轮 40Cr（调质处理） 硬度为280HBS 大齿轮 45# （调质处理） 硬度为240HBS2初步计算转距 N.mm齿宽系数 由参考文献5表12.13 取 接触疲劳极限 由参考文献5图12.17C得MPa，MPa初步计算的需用接触应力 0.9MPa， 0.9MPa 由参考文献5表12.16 取 初步计算小齿轮直径 圆整取 初步计算齿宽 3校核计算圆周速度 齿数和模数初步选取 则 ，由参考文献5表12.3 取 则 ，4确定传动主要尺寸分度圆直径 , 中心距 44 轴的计算与校核441 轴的计算设计1选择轴的材料，确定许用应力由以上条件知减速器传动的功率属于小功率，对材料无特殊要求，故选择45号钢并作调质处理。由参考文献5表13.4得抗拉强度MPa 屈服点MPa弯曲疲劳极限MPa 扭转疲劳极限MPa 2按扭转强度估算轴的直径由参考文献5表13.1得A=118107，A为振幅，由公式13.2得轴的最小直径为 式(4.15)考虑到轴的最小直径处要安装制动器，会由键槽的存在，故将估算直径加大3%5% 式(4.16)由参考文献5表13.34，取标准直径3轴的结构设计（结构草图如下）图42 轴的结构草图(1) 确定轴上零件的位置和固定方式要确定轴的结构形式，必须先确定轴上零件的装拆顺序和固定方式，如上图可见，由于齿轮的轴径较小，所以采用齿轮轴的形式。轴承从轴的左端套入轴段上，采用过盈配合，轴向固定采用轴套和轴肩，再装上制动器，周向固定采用平键作固定，轴向固定采用轴套与轴肩。(2) 确定各轴段的直径如上图，轴段的最小直径。轴段上要安装轴承，轴段必须满足轴承的内径标准，故轴段的直径，由参考文献2表6-1选用6204型深沟球轴承。轴段是作轴肩用，其尺寸为。由于加工齿轮时，为了顺利退刀，所以轴段处为退刀槽，其直径为。(3) 确定各轴段的长度因为轴选用的是齿轮轴，所以轴段处的长度为32，退刀槽的宽度为5。为了保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮断面与箱体内壁间应有一定的距离，取该距离为10，为了保证轴承安装在箱体轴承座孔中（轴承宽度为12），并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5，制动器的总长，轴段的要确定轴的结构形式，必须先确定轴上零件的装拆顺序和固定方式，如上图可见，由于齿轮的轴径较小，所以采用齿轮轴的形式。轴承从轴的左端套入轴段上，采用过盈配合，轴向固定采用轴套和轴肩，再装上制动器，周向固定采用平键作固定，轴向固定采用轴套与轴肩。(4) 由于该轴承受的弯矩较小故不需要进行弯矩合成强度校核轴径。442 轴的计算设计1选择轴的材料，确定许用应力由以上条件知减速器传动的功率属于小功率，对材料无特殊要求，故选择45号钢并作调质处理。由参考文献5表13.4得抗拉强度MPa 屈服点MPa弯曲疲劳极限MPa 扭转疲劳极限MPa 2按扭转强度估算轴的直径由参考文献5表13.1得A=118107，A为振幅，由公式13.2得轴的最小直径为考虑到轴上会由键槽的存在，故将估算直径加大3%5%由参考文献5表13.3-4，取标准直径3轴的结构设计（结构草图如下）图43 轴的结构草图确定轴上零件的位置和固定方式根据轴的结构设计原理，由两个滚动轴承支承，齿轮从轴的左端装入，齿轮的左右端均用轴套做轴向固定，采用键作周向固定，轴承对称安装在齿轮的两侧，其周向用轴肩固定。确定各轴段的直径如上图所示，轴段处安装轴承，轴承必须满足轴承内径标准，故取轴段的直径，由参考文献2表6-1选用6204型深沟球轴承。轴承周采用过盈配合固定，轴向采用弹性挡圈和轴肩固定，轴段的直径。轴段的直径取。确定各轴段的长度因为轴中的小齿轮选用的是齿轮轴，所以轴段处的长度为44，为了保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮断面与箱体内壁间应有一定的距离，取该距离为10，为了保证轴承安装在箱体轴承座孔中（轴承宽度为12），并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5，齿轮左右轴套的长度均为10，左轴承的左轴段伸出15，所以轴段的长度为15，轴段的长度为86，轴承支点的距离为，键槽的长度比相应的轮毂宽度小约510。4按弯曲合成强度校核轴径画出轴的受力图，如下图所示图44 轴的受力图圆周力 式(4.17) 式(4.18)径向力 式(4.19) 式(4.20)计算水平面支承反力和弯矩水平面受力简图图45 轴的水平受力图 式(4.21) （负号说明假设方向与实际相反）截面的弯矩为 式(4.22)截面的弯矩为 式(4.23)计算垂直面内的支承反力和弯矩垂直面受力简图图46 轴的垂直受力图 式(4.24) （负号说明假设方向与实际相反）截面的弯矩为 式(4.25)截面的弯矩为 式(4.26)合成弯矩截面的合成弯矩为 式(4.27)截面的合成弯矩为 式(4.28)计算许用应力用插入法参考文献5由表16.3得MPa，MPa应力校正系数 式(4.29)计算当量弯矩截面的当量弯矩为 式(4.30)截面的当量弯矩 式(4.31)确定危险截面及校核强度截面为 MPa 式(4.32)截面为 MPa 式(4.33)轴满足的条件，故设计的轴有足够的强度。443 轴的计算设计1选择轴的材料，确定许用应力由以上条件知减速器传动的功率属于小功率，对材料无特殊要求，故选择45号钢并作调质处理。由参考文献5表13.4得抗拉强度MPa 屈服点MPa弯曲疲劳极限MPa 扭转疲劳极限MPa 2按扭转强度估算轴的直径由参考文献5表13.1得A=118107，A为振幅，由公式13.2得轴的最小直径为考虑到轴上会由键槽的存在，故将估算直径加大4%5%由参考文献5表13.34，取标准直径 3轴的结构设计（结构草图如下）图47 轴的结构草图确定轴上零件的位置和固定方式根据轴的结构设计原理，轴由两个滚动轴承支承，参考上图，齿轮4从轴的左端装入，齿轮的左端用轴套与垫片定位，右端采用弹性挡圈固定，这样齿轮在轴上的位置完全固定，齿轮的周向采用平键连接固定，轴段的右段是齿轮轴，轴段处最小直径处安装轴承，其轴向固定采用轴段与轴套固定，周向采用过盈配合固定。确定各轴段的直径如上图所示，轴段处安装轴承，轴段处的直径必须满足轴承内径标准，故取轴段的直径，由参考文献2表6-1选用6205型深沟球轴承。轴段的直径。确定各轴段的长度左端齿轮轮毂的宽度为50，为了保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮断面与箱体内壁间应有一定的距离，取该距离为10，为了轴承安装在箱体轴承座孔中（轴承宽度为15），并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5，因为轴中的小齿轮选用的是齿轮轴，其宽度为65。取轴段的长度为210，轴段的长度为30。轴承支点的距离为，轴段上的键槽的长度比相应的轮毂宽度小约510。4按弯曲合成强度校核轴径画出轴的受力图，如下图所示图48 轴的受力图圆周力 径向力 计算水平面支承反力和弯矩水平面受力简图图49 轴的水平受力图 截面的弯矩为截面的弯矩为计算垂直面内的支承反力和弯矩垂直面受力简图图410 轴的垂直受力图 截面的弯矩为截面的弯矩为合成弯矩截面的合成弯矩为截面的合成弯矩为计算许用应力用插入法参考文献5由表16.3得 MPa，MPa应力校正系数 计算当量弯矩截面的当量弯矩为截面的当量弯矩为确定危险截面及校核强度截面为MPa截面为 MPa轴满足的条件，故设计的轴有足够的强度。444 轴的计算设计1选择轴的材料，确定许用应力由以上条件知减速器传动的功率属于小功率，对材料无特殊要求，故选择45号钢并作调质处理。由参考文献5表13.4得抗拉强度MPa 屈服点MPa弯曲疲劳极限MPa 扭转疲劳极限MPa 2按扭转强度估算轴的直径由参考文献5表13.1得A=118107，A为振幅，由公式13.2得轴的最小直径为考虑到轴上会由键槽的存在，故将估算直径加大4%5%由参考文献5表13.34，取标准直径 3轴的结构设计（结构草图如下）图411 轴的结构草图确定轴上零件的位置和固定方式根据轴的结构设计原理，轴由两个滚动轴承支承，参考上图，齿轮6从轴的左端装入，齿轮的左端用轴套与垫片定位，右端采用弹性挡圈固定，这样齿轮在轴上的位置完全固定，齿轮的周向采用平键连接固定，轴段处最小直径处安装轴承，其轴向固定采用轴段与轴套固定，周向采用过盈配合固定。轴段为输出端。确定各轴段的直径如上图所示，轴段处安装轴承，轴段处的直径必须满足轴承内径标准，故取轴段的直径，由参考文献2表6-1选用6208型深沟球轴承。轴段的直径。轴段的直径为。确定各轴段的长度齿轮6轮毂的宽度为60，为了保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮断面与箱体内壁间应有一定的距离，取该距离为10，为了轴承安装在箱体轴承座孔中（轴承宽度为18），并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5，所以轴段的长度为23，轴段的长度为65。轴承支点的距离为，轴段与上分别加工出键槽使键槽处于轴的同一母线上，键槽的长度比相应的轮毂宽度小约510。4按弯曲合成强度校核轴径画出轴的受力图，如下图所示图412 轴的受力图圆周力径向力计算水平面支承反力和弯矩水平面受力简图图413 轴的水平受力图截面的弯矩为截面的弯矩为计算垂直面内的支承反力和弯矩垂直面受力简图图414 轴的垂直受力图截面的弯矩为截面的弯矩为合成弯矩截面的合成弯矩为截面的合成弯矩为计算许用应力用插入法参考文献5由表16.3得 MPa，MPa应力校正系数 计算当量弯矩截面的当量弯矩为截面的当量弯矩为确定危险截面及校核强度截面为MPa截面为MPa轴满足的条件，故设计的轴有足够的强度。45 轴承的选用与计算 451 轴与轴上轴承的选用 轴与轴的轴颈处直径均为20 ，由参考文献5附表18.1得，轴承选用6204型深沟球滚子轴承。 1轴上轴承进行计算已知轴的直径为20 ，轴速为1390r/min，轴承所受的径向载荷为，工作温度正常，要求轴承的预期寿命为 。2求当量动载荷 因为该轴承只承受径向载荷，由参考文献5表14.12得载荷系数 见式(4.34) 式(4.34)，3计算径向动载荷值 式(4.35)式中的为寿命指数，对于球轴承，是温度系数，则 式(4.36) 式(4.37)由参考文献5可知6204型深沟球滚子轴承的基本额定动载荷，基本额定静载荷。4验算轴承寿命由式(4.38) 式(4.39)得 式(4.38) 式(4.39)即 轴承的寿命大于轴承的预期使用寿命。5静强度计算 由式(4.40) 得 , 式(4.40)由参考文献5表14.18得滚动轴承的安全系数由式(4.41) 得 ， 式(4.41)所以所用的轴承是合格的。452 轴上轴承的选用与计算轴的轴颈处直径均为25 ，由参考文献5附表18.1得，轴承选用6205型深沟球滚子轴承。 1轴上轴承进行计算已知轴的直径为25 ，轴速为132.38r/min，轴承所受的径向载荷为，工作温度正常，要求轴承的预期寿命为 。2求当量动载荷 因为该轴承只承受径向载荷，由参考文献5表14.12得载荷系数 由公式得 ，3计算径向动载荷值由公式得式中的为寿命指数，对于球轴承，是温度系数，则由参考文献5可知6205型深沟球滚子轴承的基本额定动载荷，基本额定静载荷。4验算轴承寿命由公式得即 轴承的寿命大于轴承的预期使用寿命。5静强度计算 由公式得，由参考文献5表14.18得滚动轴承的安全系数，由公式得 ，所以所用的轴承是合格的。453 轴上轴承的选用与计算轴的轴颈处直径均为40 ，由参考文献5附表18.1得，轴承选用6208型深沟球滚子轴承。 1轴上轴承进行计算已知轴的直径为40 ，轴速为33r/min，轴承所受的径向载荷为，工作温度正常，要求轴承的预期寿命为 。2求当量动载荷 因为该轴承只承受径向载荷，由参考文献5表14.12得 载荷系数 由公式 得 3计算径向动载荷值由公式得式中的为寿命指数，对于球轴承，是温度系数，则 由参考文献5可知6205型深沟球滚子轴承的基本额定动载荷，基本额定静载荷。4验算轴承寿命由公式得即 轴承的寿命大于轴承的预期使用寿命。5静强度计算 由公式得 由参考文献5表14.18得滚动轴承的安全系数由公式得 所以所用的轴承是合格的。5 槽轮机构的设计 已知槽轮的材料为45钢，设槽轮的槽数为8，拨销的直径为中心距。由参考文献3得 主动曲柄半径 式(5.1)槽轮半径 式(5.2)槽轮高 式(5.3)槽深 式(5.4)锁止弧半径 式(5.5)槽轮宽 式(5.6)轮毂宽 式(5.7) 6 链轮的设计 已知链轮的材料为45钢，链的节距，先设定齿数 Z=8。由参考文献3得分度圆直径齿顶圆直径 式(6.1) 式(6.2)根圆直径 式(6.3)齿侧槽间直径 式(6.4)齿宽取双列链轮总宽度 =链的排距7 箱体加工工艺与工装的设计71 箱体工艺设计711 箱体的工艺分析 由图可知，其材料为 HT200，该材料具有较高的强度耐磨性耐热性及减振性，适用与承受较大的应力，要求耐磨的零件。 该零件主要加工面为 ABCD 面和镗孔，其中32 和47 的一组通孔的同轴度要求很高，因此在加工它们时，最好能在一次装夹下加工出来。 由以上分析可知，对加工精度的要求很高，但是一般机床是可以加工的，我们按照工序集中的原则，力求简化工艺过程，对其加工机械进行设计。 图7-1 箱体毛胚图712 选择毛坯 确定机械加工余量及毛坯尺寸，根据零件的材料确定毛坯为主见。又由题目一知零件的生产纲领为中批量，通过可计算零件的重量约为 5kg。毛坯的铸造方式选用金属铸造方式，此外为了消除残余应力，铸造后应安排人工时效处理。由参考文献7表 2.2-4用查表法确定各表面的总余量、加工余量，公差等见工艺卡。713 定位基准的选择 基面的选则是工艺规程设计中最重要的工作之一，基面选择的正确合理，可以使加工质量得到可靠的保证，生产率得到提高，否则，不但在工艺规程中出现问题，甚至会造成成批的报废，使生产无法正常进行。 根据对工件的分析，根据粗基准选择原则，选择孔作为粗基准，加工箱体的下接合面A，然后以 A 面作为基准加工其余的面。此外，A 面的面积较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单、可靠、操作方便。714 箱体加工工艺路线的制定 制定工艺的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定的大中批生产条件下，可以考虑采用万能性机床配已专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。箱体的加工一般是先进行面的加工，在进行孔的加工。按照先加工基准面及先粗后精的原则，箱体可按下述方案进行加工： 1工艺路线方案一 工序 10 铸造工序 20 时效工序 30 油漆工序 40 粗铣箱体的下接合面（A 面）工序 50 钻铰箱体在下接合面的定位孔工序 60 精铣箱体的下接合面（A 面）工序 70 粗精铣箱体两侧面（C、D 面）和上接合面（B 面）工序 80 粗镗32、35、26、28、42、47的孔工序 90 精镗32、35、26、28、42、47的孔工序 100 镗在47 孔上的弹簧挡圈槽工序 110 钻箱体下接合面5.5的通孔并锪孔，钻3的孔并攻丝工序 120 钻箱体左接合面5的孔并攻丝工序 130 钻箱体右接合面4孔并攻丝工序 140 去毛刺工序 150 检验工序 160 清洗工序 170 入库工序 140 去毛刺工序 150 检验工序 160 清洗工序 170 入库715 确定各工序的切削用量及基本工时 工序 40 粗铣箱体的下接合面（A 面）1刀具的选择 由参考文献6表 12-21 选择镶齿套式面铣刀（硬质合金刀片）由表 11-21 铣削深度时，铣刀的直径。由参考文献7表 14 得刀具的齿数 Z=16 2切削用量的选择（1）决定铣削深度 由于加工余量不大，故在一次走刀内完成，则箱体的低面（2）进给量的确定 由于采用面铣刀由参考文献7表 25 选则X63铣床，功率为 10kw，由参考文献6表11-22得，由式(7.1) 式(7.1)由参考文献7表25可取机床进给速度 。（3）确定切削速度 由参考文献6表 11-28 选 。 （4）计算铣削力并校验机床功率 由参考文献6表11-29 铣削力见式(7.2) 式(7.2)由此得 A 面的切削力见式(7.3) 式(7.3)由参考文献7表18 当铸铁的硬度 HB=174207 时， 。近似功率为 ，根据铣削部份表25可知机床主轴允许的功率为故 ，因此所选择的切削用量可以采用， ，。（5）计算基本的工时 由参考文献6表 11-14 得 ， ，面铣刀铣平面的机动时间 式(7.4)式中 工作台的进给量（）； 铣刀的每齿进给量；Z铣刀的齿数。N铣刀的每分钟转数 。 式(7.5)式中 机动时间（）；加工的长度（）；切入长度（）；超出长度（）。工序 50 钻铰箱体在下接合面的定位孔1刀具的选用 选用高速钢钻头 2切削用量的选择 （1）确定进给量 由参考文献7表11-10 得 （2）选择切削速度 由参考文献7表11-12 可得 （3）计算主轴转速 式(7.6)根据机床说明书取主轴的转速 （4）计算基本时间 式(7.7)铰的孔（1）刀具的选择 选用高速钢铰刀 （2）确定切削深度及进给量取 由参考文献6表11-16 取 （3）确定切削速度及主轴转速由参考文献7第二部分孔加工切削用量的选择表 33 得 见式(7.8) 式(7.8)由表查得 ，。为刀具耐用度取 。取主轴转速为（4）计算基本时间 由参考文献7表 2.5-7 得 工序 60 精铣 A 面（1）刀具的选择 由参考文献7表12-21选择镶齿套式面铣刀（硬质合金刀片）由表11-21 铣削深度时，铣刀的直径，由参考文献7表14 得刀具的齿数 Z=16（2）决定铣削深度 由于铣削深度不大,故在一次走刀内完成 （3）决定进给量 由参考文献7第三部分表 25 得机床主轴转速由表 11-22 选择每齿进给量 ，由表 11-26 可取每转进给量 ，对于精铣，由公式 由参考文献7 第三部分表25 取 （4）决定切削速度 由参考文献6表 11-28 取 （5）计算铣削力并校验机床功率 由参考文献6表 11-29 铣削力 由于精加工时所需要的功率比较小，所以不需要进行校验功率，因此精加工时所选择的切削用量为 ，。 （6）计算基本的工时由参考文献6表11-14 得 ，工序 70粗精铣箱体两侧面（C、D 面）和上接合面（B 面）粗铣 B、C、D 面（1）刀具的选择 由参考文献6表 12-21 选择镶齿套式面铣刀（硬质合金刀片）由表 11-21 铣削深度 时，铣刀的直径，由参考文献7表14 得刀具的齿数 Z=16。（2）决定铣削深度 由于加工余量不大，故在一次走刀内完成，则箱体的上表面 B 面，侧面及低面。（3）进给量的确定 由于采用面铣刀由参考文献7表 25 选则 X63 铣床，功率为 10kw，。由参考文献6表 11-22 得 则 ，由公式由参考文献7表25 可取机床进给速度 （4）确定切削速度 由参考文献6表 11-28 选 （5）计算铣削力并校验机床功率 由参考文献6表 11-29 铣削力由此得 A、B、C 面的切削力由参考文献7表 18 当铸铁的硬度 HB=174207 时， ，。近似得功率为 ，根据铣削部份表25可知机床主轴允许的功率为故 ，因此所选择的切削用量可以采用，即 ， ， 。 （6）计算基本的工时 由参考文献6表 11-14 得 ，面铣刀铣平面的机动时间 精铣 B、C、D 面（1）刀具的选择 由参考文献6表 12-21 选择镶齿套式面铣刀（硬质合金刀片），由表 11-21 铣削深度时，铣刀的直径，由参考文献7表 14 得刀具的齿数 Z=16。（2）决定铣削深度 由于铣削深度不大,故在一次走刀内完成 （3）决定进给量 由参考文献7第三部分表 25 得机床主轴转速，由表 11-22 选择每齿进给量 ，由表11-26 可取每转进给量，对于精铣由公式由参考文献7 第三部分表 25 取 。（4）决定切削速度 由参考文献6表 11-28 取 （5）计算铣削力并校验机床功率 由参考文献6表 11-29 铣削力 由于精加工时所需要的功率比较小，所以不需要进行校验功率，因此精加工时所选的切削用量为 （6）计算基本的工时由参考文献6表 11-14得 ，工序 80本工序为镗32、35、26、28、42、47的孔（1）粗镗32的孔 由参考文献5表 2.4-66 选切削深度进给量切削速度确定主轴转速根据机床说明书，取 ，此时切削速度为 基本时间的计算式中 刀具的行程长度（）；刀具的进给量（）；机床每秒钟转速（）。（2）粗镗的孔 由参考文献5表 2.4-66 选切削深度进给量切削速度确定主轴转速由机床说明书取主轴转速，此时切削速度 基本时间的计算（3）粗镗的孔由参考文献5表 2.4-66 选切削深度进给量切削速度确定主轴转速由机床说明书取主轴转速，此时切削速度 基本时间的计算（4）粗镗的孔由参考文献5表 2.4-66 选切削深度进给量切削速度确定主轴转速由机床说明书取主轴转速，此时切削速度基本时间的计算（5）粗镗的孔由参考文献5表 2.4-66 选切削深度进给量切削速度确定主轴转速由机床说明书取主轴转速，此时切削速度基本时间的计算（6）粗镗的孔 由参考文献5表 2.4-66 选切削深度进给量切削速度确定主轴转速由机床说明书取主轴转速，此时切削速度基本时间的计算（7）粗镗的孔由参考文献5表 2.4-66 取切削深度进给量切削速度确定主轴转速根据机床说明书取，此时的切削速度为 基本时间的计算工序 90精镗32、35、26、28、42、47的孔 （1）精镗的孔由参考文献5表 2.4-66 选切削深度进给量切削速度由粗镗时的计算可知 主轴转 切削速度基本时间的计算（2）精镗的孔 由参考文献5表 2.4-66 选切削深度进给量切削速度由于切削速度相同，由粗镗的计算可知此时切削速度基本时间的计算（3）精镗的孔 由参考文献5表 2.4-66 选切削深度进给量切削速度由于切削速度相同，由粗镗的计算可知此时切削速度基本时间的计算（4）精镗的孔 由参考文献5表 2.4-66 选切削深度进给量切削速度由于切削速度相同，由粗镗的计算可知此时切削速度基本时间的计算（5）精镗的孔 由参考文献5表 2.4-66 选切削深度进给量切削速度由于切削速度相同，由粗镗的计算可知此时切削速度基本时间的计算（6）精镗的孔 由参考文献5表 2.4-66 选切削深度进给量切削速度由于切削速度相同，由粗镗的计算可知此时切削速度基本时间的计算（7）精镗的孔 由参考文献5表 2.4-66 取切削深度进给量切削速度由于切削速度相同，由粗镗的计算可知此时的切削速度基本时间的计算工序 100 镗在孔上的弹簧挡圈槽由参考文献5表 2.4-66 取切削深度进给量切削速度取镗孔时的主轴转速 基本时间的计算工序 110钻箱体下接合面的通孔并锪孔，钻的孔并攻丝 （1）已知工件材料：灰铸铁 HB200 钻孔直径，孔深，孔的精度 H13。（2）刀具的选择 由参考文献6表 11-11 高速钢钻头，钻头的直径 由参考文献5表 3.1-35 选择立式钻床 Z525B 。（3）选择切削用量 切削深度进给量 由参考文献4表 11-11 查得 ，由于 故允许进给量乘以修正系数 ，故，由参考文献5表 3.1-36 按机床说明书，取 。切削速度 由参考文献611-12 查得 ，按公式计算主轴转速 根据机床说明书，取 ，故实际切削速度 （4）计算钻削用力、扭矩及功率 由参考文献5表 11-14 查得 轴向力 式(7.10)扭矩 式(7.11)钻削功率 式(7.12)由上述计算结果与机床允许值相比，均允许由此确定采用切削用量 ，。（5）基本时间的计算锪孔 （1）刀具的选择 由参考文献5表 4.3-37 选择带导拄直柄平底锪钻、。（2）确定进给量、切削速度 由参考文献5表 2.4-67 取 、。（3）确定切削深度 取（4）基本时间的计算钻孔 （1）刀具的选择 高速钢钻头（2）确定进给量 由参考文献6表 11-12 取 （3）选择切削速度 由参考文献6表 11-12 取 ，按公式计算主轴转速 根据机床说明书，取 。 （4）基本时间的计算攻孔丝 （1）刀具的选择 选用长柄机用丝锥 （2）选择切削速度 由参考文献6表 11-12 取 ，按公式计算主轴转速 根据机床说明书，取 ，即（3）基本时间的计算 由参考文献52.5-19得 工序 120钻箱体左接合面的孔并攻丝 （1）刀具的选择 高速钢钻头 （2）确定进给量 由参考文献6表 11-12 取 （3）选择切削速度 由参考文献6表 11-12 取， 按公式计算主轴转速根据机床说明书，取。 （4）基本时间的计算攻孔丝 （1）刀具的选择 选用长柄机用丝锥 （2）选择切削速度 由参考文献6表 11-12 取 ， 按公式计算主轴转速 根据机床说明书，取，即 （3）基本时间的计算 由参考文献52.5-19 工序 130 钻箱体右接合面孔并攻丝 （1）刀具的选择 高速钢钻头 （2）确定进给量 由参考文献6表 11-12 取 （3）选择切削速度 由参考文献6表 11-12 取 按公式计算主轴转速 根据机床说明书，取 （4）基本时间的计算 攻孔丝 （1）刀具的选择 选用长柄机用丝锥 （2）选择切削速度 由参考文献6表 11-12 取 ， 按公式计算主轴转速 根据机床说明书，取，即（3）基本时间的计算 由参考文献52.5-19 式(7.13)72 夹具的设计 721 定位方案设计1工件以平面为定位基准选用标准支承板可查询参考文献10，平面型支承板（A型）结构简单，但埋头螺钉处清理切屑比较困难，适用于侧面和顶面定位；带斜槽型支承板（B型），其槽中可以容纳切屑，清除切屑也比较容易，适用于底面定位。当支承定位基准平面较大时，常用几块支承板组合成一个平面，各支承板组装到夹具体上之后，应将其工作表面一起磨削，以保证等高。一个支承板相当于两个支承点，限制两个自由度，多个支承板组合成一个平面可以限制三个自由度。2定位误差计算定位误差由基准不重合误差和定位副制造不准确误差两部分组成，定位误差的大小是两项误差在工序尺寸方向上的代数和，即 。图7-2 定位误差示意图，当时, ，。则。722 对刀装置设计对刀装置由对刀块和塞尺组成，采用对刀装置对刀时，为防损坏刀刃或造成对刀块过早磨损，刀具与对刀面不应直接接触，而是将对刀面移近刀具，而在对刀面和铣刀之间塞入塞尺，凭抽动的松感觉来判断对刀的准确度。塞尺分为平塞尺和圆塞尺两种，其尺寸可取1mm，3mm和5mm。本设计采用圆形对刀块，主要用于加工平面。723 夹紧装置设计图7-3 夹紧力示意图1 夹紧力方向和作用点的选择(1) 主要夹紧力应朝向主要定位基准或双导向基准，作用点应靠近支撑面的几何中心 。(2) 加紧力的方向应有利于减小加紧力 (3) 夹紧力的方向和作用点应施于工件刚性较好的方向和部位(4) 夹紧力的作用点应适当的靠近加工表面 综合以上的选择要求，我选择了利用气压缸夹紧箱体的上接合面，基本符合夹紧力方向和作用点的选择要求。 2 夹具夹紧力的计算（参考文献10）由车削计算公式 镗孔时切削力 式(7.14)式中 切削深度（）；修正系数；每转进给量（）； 式(7.15)由参考文献10表12-4 选取 式(7.16)n的取值见表 12-5，主切削力时为 0.4，径向切削力时为 1.0 。见表 12-6，时的值为 0.94，时的值为0.77 ，时的值为 1.0，时的值为的值为 1.0，时的值为 1.15，时的值为的值为 0.85，时的值为 1.0，时的值为的值为 1.0 。 式(7.17) 式(7.18) 式(7.19) 式(7.20)由参考文献10，得夹紧力 式(7.21)式中 夹紧力裕度系数；， 接触面摩擦系数。 式(7.22)式中 基本安全系数 取 ；动力源波动系数，取；复合加工系数 取 ； 切削状态及刀具钝化系数 取 ； 加工性质系数 取 。 式(7.23)式中 工件支撑件均为光滑表面时 取 ；支撑表面与切削力方向垂直的沟槽 取 。 3丝杠直径D的确定 ，丝杠公称内径，压力取，取 0.5，因此选择丝杠的直径为，取。8 控制系统的设计数孔加工中心的刀具库步进电机或直流电机控制，如图所示加工中心链式刀具库的工作示意图上面设有30把刀具，每把刀具都有相应的刀号地址，分别为 1、2、30。刀具由直流小型电机带动低速转动，转动时将有霍尔开关检测信号，反映刀号位置。 在图示的刀具库示意图中，设A为换刀位置，分别有控制交流电动机旋转的 KM1/KM2即正反转信号输入端，有刀具到位显示信号 KM3 输入端，有检测刀具位置的 T 输出信号端。假设将当前的信号和所希望取的刀号分别用 BCD 码拨码开关或从 CNC 数控系统送来数据到寄存器 D0、D1 中。经比较后，若两数相等，则比较出刀位信号，说明希望刀号与当前刀号相等。若两数不等，则需对数据进行处理，使电动机进行正转或反转。当 D0D1 时，需进行 DO-D1 处理；当 D0D1 时，进行（D0+30）-D1 的处理。然后在判断他们处理结果是否大于 15，若大于 15 则反转；若小于 15 则正转（正转为顺时针，反转为逆时针）。每转一个刀号，由 T 测试端输出一个脉冲信号给 PLC，PLC 将进行一次加 1 或减 1 操作，然后在判断 D0 是否与 D1 相等，如不等，在继续下去，如若相等，则电动机停转，见表8-1。表8-1 PLC 控制刀库运转的输入/输出地址表 器件代号说明SB0X0启动开关SB1X1自动（闭合）/手动（断开）开关SB2X2送数开关TX3刀号计数开关SB3SB12X4X1509 数字输入开关KM3Y0刀位符号KM1Y1刀库电动机的正转KM2Y2刀库电动机的反转 图8-1 刀具转动方向流程图及相应梯形图75 根据梯形图，编写的语句表为： LD X0 OUT Y0 ANI M21 M6 ANI X1 MRD OUT Y2 MPP TKY （FNC70） AND M2 LD M20 AND M6 X4 ADD （FNC20） OR M21 ADD （FNC20） D1 D0 OUT Y1 D0 M10 K30 LD Y1 K30 LD X0 D2 AND X1 D0 AND X1 MPP ANI X2 END VRRD （FNC85） AND M2 PLF M9 K0 SUB （FNC21） LD M9 D1 D2 MPS LD X3 D0 INC （FNC24） AND X2 D10 D0 MPS LD X1 MRD MOV （FNC12） MPS CMP （FNC10） K10 CMP （FNC10） D0 DO D10 K30MPP K15 M3 MOV （FNC12） M10 MPP K20 MRD AND M3 D1 AND M10 SUB （FNC21） LD X1 ANI Y0 D0 MPS ANI Y2 K30 CMP （FNC10） ANI M21 D0 D0 OUT M20 LD Y2 D1 MRD ANI X2 M0 AND M11 PLF M13 MRD ANI Y0 LD M13 AND M0 ANI Y2 MPS SUB （FNC21） ANI M20 DEC （FNC25） D0 OUT M21 D0 D1 MPP MRD D10 AND M12 CMP （FNC10） MRD ANI Y0 K1 AND M1 ANI M20总结在本次设计中，课题是：刀具库总装与控制系统设计。本设计的刀库的作用是储备一定数量的刀具，刀具库中的刀具主要用于对工件的切、钻、铣、镗等的加工。XHAD765加工中心的刀具库主要由电动机、制动器、减速器、槽轮机构、链轮链条组成。减速器是三级圆柱齿轮减速器，其结构紧凑、传动比大，均载效果好。做为动力源的电动机，要选择经济实惠的电动机；减速器中的轴与齿轮均要进行强度校核，轴按照计算弯曲应力来校核其强度；槽轮机构要选择适当的槽数与拨销数；链条链轮同样要选择好链轮的齿数；控制部分主要研究PLC在选刀方面的作用。关于PLC的控制装置在设计中选用了三菱FX0N-40MR型号的编程器。在这次设计中锻炼了自己的分析问题，解决问题的能力，为今后参加工作打下以各良好的基础。使自己得到了最基本的技能训练，尤其是运用CAD制图，把本专业的知识同计算机知识结合在一起。 致谢毕业设计是大学生本科教学中的一个非常重要的环节。通过毕业设计，我们把以前几年之中学习的专业基础知识和专业知识系统化了，把抽象的理论知识和生产生活中的实际相结合。通过这次毕业设计，我深刻的了解了刀具库的工作原理。这次设计使我受益非浅， 由于本人能力有限，还望各位老师多多批评指正。毕业设计对于我们即将走入社会，踏上工作岗位的毕业生来说，是一次非常必要也是非常重要的课程设计，为我们今后从事机械方面的工作奠定了基础。本设计是在导师李志老师的悉心指导下和同学们的热心帮助下完成的。李老师渊博的知识、严谨的治学态度和敬业精神使我深受裨益。在设计过程中，李老师给予了精心的指导和积极的鼓励。在此，谨向李老师致以深深的谢意。也非常感谢和我同组的同学，谢谢他们在这段时间里对我的帮助和鼓励，我们共同讨论，一起查阅资料，有困难大家一起解决，在这段时间里，我并不觉得时间难熬，相反却觉得时间过得好快，我们就要毕业了，希望在以后的工作学习中同样也要发扬团结互助的合作精神。再一次的感谢李老师的精心教导和同学们的大力帮助。参考文献 1吴登桥、单宝忠、王义行. HP型链条及链式刀库机械传动系统设计.吉林出版社.2吴踪泽、罗圣国.机械课程设计手册M .北京：高等教育出版社，1992. 3杨黎明、杨志勤.机构选型与运动设计.2007.6.4朱龙根.简明机械零件设计手册.北京：机械工业出版，1997.11.5邱宣怀.机械设计M .北京：高等教育出版社，2000. 6徐圣群.简明机械加工工艺手册M .上海科学技术出版社，1991. 7艾兴、肖诗纲.切削用量手册M .北京：机械工业出版社，1993. 8郁汉琪.机床电气及可编程控制器实验、课程设计指导书M .北京：高等教育出版社，2001. 9王兆义.小型可编程控制器实用技术M .北京：机械工业出版社，1996. 10东北重型机械学院、洛阳工学院.机床夹具设计手册M .上海科学技术出版社. 11白成轩.机床夹具设计原理M .机械工业出版社. 12王炳实.机床电气控制M .机械工业出版社. 附录英文中文翻译开发后置三种类型的五轴联动机床摘要:本文提出了一种后处理能力转化刀具的位置（氯离子）大坝，以机械控制的数据为典型的5轴机床工具，以建立一个之间的接口，电脑辅助制造（ CAM ）系统和数控控制（ NC ）进行仪器，分析方程，为数控数据，得到了使用齐次坐标矩阵和逆运动学。此外，该发达的后处理方法是通过一个测量仪对5轴机床的验证坐标测量。实验结果证实有效，建议后处理方法可以被用来整合各种五轴联动机床受聘于制造系统。关键词 坐标变换矩阵；刀具的位置数据；五轴联动机器；数控编程1导言自由曲面（或曲面）已经找到了广泛的工业应用，如在汽车机构，船体航天部分。模具或冲压模具用于创建这样一个部分，通常是加工使用数控（数控）机床。传统方式加工的自由曲面是用3轴机床与球头轧机。3轴机床不能改变的工具方向，因此5轴机床是介绍定切削刀具在适当的方向，高效率的机器。与日新月异的计算机技术， commercial CAD / CAM系统的设计可以自由曲面和产生，无论是3轴或5轴刀具路径。刀具位置（氯离子）的数据，组成的刀具尖端的地位和工具的方向，便可以直接获得由民航处模型的产品设计创造了在CAD / CAM系统。然而，困难，经常出现在沟通该CAM系统和数控机床的，尤其是当各种机床是受雇于CAM系统。界面链接该CAM系统和数控机床是所谓后处理器转换多款数据机的代码。基本上不同组合机床的控制单元，需要不同的后处理器。因此，制造系统与各种机床需要若干后处理器。各种研究解决问题的发展后处理器的机床。贝迪和维氏制定了一个后处理程序法努克机工具。巴拉吉介绍了制定和实施一个后处理转换成源代码机器代码格式。林和朱推导出数控数据机床制造凸轮与菲亚特-面对追随者用改进的代码。但是，上述工程不仅关系到3轴加工。此外，由于工具轴取向，这是一个固定为三轴机床转型，由氯离子数据，以数控数据很简单，没有额外的坐标变换技术是美国履行其工业界的需求，为品种和几何精度高，使用多轴加工有所增加，特别是加工雕塑表面。徐和李开发了4轴CAM系统包括多款数据生成和后处理。用克冲浪的方法界定和复合机曲率表面上三，四和五轴机床。竹内和渡边提出了五轴联动控制碰撞-免费工具，路径和后处理的方法有两种机器配置。坂本和稻崎分类配置的5轴机床工具分为3类。不过，分析数控数据的表达是不具备的上述工程。林仔最近使用的生署符号生成1数控数据方程的加工空间凸轮上一个四人轴机床。介绍技术加工球面。在他们的工作，理想的数控数据导出只有一个配置5轴机床。与此同时，饶等人。发展主要轴的方法，以机复杂曲面上二配置的5轴机器。不过，只有旋转运动的决心。平移搬迁为机床没有进行调查。既然有可能有相当数量的组合，五轴联动机床配置，后处理将不可避免地发展个体。不过，根据该分类所提出的坂本和稻崎，5轴机床的结构可分为三种基本类型。没有上述研究已推导完整的分析方程的数控数据，其中包含三个直线运动和两轮转动的议案。这项工作旨在建立一个后置三种五轴联动数控机床的基础上，齐次坐标变换矩阵。分析方程的数控数据可以得到等同的形式，塑造函数矩阵与已知的氯离子数据和解决的同时代数方程。此外，机床的设置程序和的特点，为不同的配置进行了讨论。以验证的正确性和有效性发达后处理，设计Bezier曲面是加工模型材料的一个典型的五轴联动加工中心和然后来衡量坐标测量机（ CMM ）的。2运动学模型机床是铰接式开放链串联联系接头。关节可被旋转或棱柱。驱动一个旋转的联合旋转的联系，对联合轴而驱动一个棱柱联合的链接沿联合轴。要适当地控制地位和方向，刀具和机床，模型建立的数学描述的几何形状和运动的机床是必需的。 denavit和hartenberg首先介绍了空间转换接连两次的联系坐标系统使用4 4齐次坐标变换矩阵。这是一个传统的模拟技术用于机制，机器人技术，误差分析与计算机编程。在本文中，四个基本变换矩阵使用他们的介绍。他们可以表述如下（a，b，c）意味着翻译所提供的载体ai+bj+ck ，和Rot（X，），Rot（Y，） ，Rot（ Z，）暗示轮换关于x ， y和z坐标轴，分别为“ C ”和“ S ”型是指余弦和正