多关节鱼形机器人设计毕业设计论文

编号无锡太湖学院毕业设计（论文）相关资料题目：多关节鱼形机器人设计信机系机械工程及自动化专业学号：学生姓名：指导教师：（职称：）2012年6月25日目录一、毕业设计（论文）开题报告二、毕业设计（论文）外文资料翻译及原文三、学生“毕业论文（论文）计划、进度、检查及落实表”四、实习鉴定表无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目：多关节鱼形机器人设计信机系机械工程及自动化专业学号：学生姓名：指导教师：（职称：教授）2012年11月14日课题来源水下机器人在海洋环境研究、海洋资源探测和开发等民用领域和海洋军事方面具有广阔的应用前景和巨大的潜在价值。科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）随着人类的发展，对资源的需求不断增加。陆上资源的日益紧缺，让我们把目光投向海洋。21世纪是海洋开发的世纪，水下机器人在海洋环境研究、海洋资源探测和开发等民用领域和海洋军事方面具有广阔的应用前景和巨大的潜在价值，吸引了人们更多的注意力。利用仿生学原理，开发类似海豚或金枪鱼的操纵与推进技术是一个很有前途的研究方向之一。上世纪三十年代起，人类开始对鱼类游动进行观察，提出了大量关于鱼类游动机理的解释。近年来，随着人类对鱼类游动机理了解的加深，同时伴随着仿生学、流体力学、机器人学的进步，计算机、传感器和智能控制技术的快速发展，以及新型材料的不断涌现，对仿生水下机器人技术的研究达到了一个新的顶峰，涌现了大量基于鱼类游动机理的仿生水下机器人。研究内容1.鱼的外形设计，本设计是以金枪鱼为模型，要尽量达到其仿真效果2.鱼体内部各部分的位置安排，保证机器鱼在水里能平稳游动3.控制部分的设计，达到每秒钟鱼尾摆动4次的频率4.计算部分，包括浮力中心和重力中心的计算，推进力和阻力的计算，各个翻转力矩的计算。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析（1）实验方案对机器人进行整体设计，拟定其传动部分的结构、转速等，使其能够半自动的进行运转。（2）研究方法用ＣＡＤ进行二维画图，对机器人结构有个全面的了解。②对机器人的传动部分进行计算与结构设计，使其提供合适的动力。研究计划及预期成果研究计划：2012年10月12日-2012年12月31日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，完成毕业设计开题报告书。2013年1月1日-2013年1月27日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。2013年1月28日-2013年3月3日：毕业实习。2013年3月4日-2013年3月31日：机器人传动系统计算和总体结构设计。2013年4月1日-2013年4月14日：传动体设计。2013年4月15日-2013年4月28日：零件图及三维画图设计。2013年4月29日-2013年5月21日：毕业论文撰写和修改工作。预期成果：达到预期的毕业设计要求，设计出的鱼形机器人机器人可以快速平稳的进行游动，并且传动简单紧凑、满足工作要求。特色或创新之处与传统的螺旋桨推进器相比仿鱼鳍推进器具有如下特点:(1)能源利用率高，初步试验表明，采用仿鱼鳍水下推进器比常规推进器的效率可提高30-100%。从长远看，仿鱼鳍的水下推进器可以大大节省能量，提高能源的利用率，从而延长水下作业时间。(2)使流体性能更加完善，鱼类尾鳍摆动产生的尾流具有推进作用，可使其具有更加理想的流体力学性能。(3)提高水下运动装置的机动性能，采用仿鱼鳍水下推进器可提高运动装置的启动、加速和转向性能。(4)可减低噪声和保护环境，仿鱼鳍推进器运行时的噪声比螺旋桨运行时的噪声要低的多，不易被对方声纳发现和识别，有利于突防，具有重要的军事价值。(5)实现了推进器与舵的统一，仿鱼鳍推进器的应用将改变目前螺旋桨推进器与舵机系统分开，功能单一，结构庞大，机构复杂的情况，实现浆一舵功能和二为一，从而可精简结构和系统，简化制造工艺，并降低成本和造价，具有重大的现实意义和使用价值。(6)可采用多种驭动方式，对于应用于船舶、游艇等方面的仿鱼鳍推进器可采用机械驱动，也可采用液压驱动和气压驱动，以及混合驱动方式:对于小型水下运动装置，可采用形状记忆合金、人造合成肌肉以及压电瓷等多种驱动元件。已具备的条件和尚需解决的问题①设计方案思路已经明确，已经具备机械设计能力和机器人设计方案。②进行结构设计的能力尚需加强。指导教师意见此处日期2011年11月14日-2010年11月18日之间指导教师签名：年月日教研室（学科组、研究所）意见教研室主任签名：年月日系意见主管领导签名：年月日英语原文：DesignOfToolMachinePropResearchsignificanceTheoriginalknifemachinecontrolproceduresaredesignedindividually,notusedtoolmanagementsystem,featuresasinglecomparison,theknifeonlyhastofindthetoolknife,knifepositioningtheshortestpath,axistoolchange,butdoesnotsupportlarge-scaletool.

Automaticknifeintheknifeelection,inthecomputermemoryknife-electiononthebasisofusingtheSiemens840Dfeatures,andtheelectionproceduresknifemoreconcise,andcompletethespaceDaotaoView.ATCusethekniferapidcompletionofSTEP-7programming,andhavebeentestedinpractice.Inthepositioningoftheknife,PLCcontrolledmodulardesignmethod,whichfutureproductionofsimilarmachineswillbeverybeneficial,itiseasytouseitsothermachine.Automatictoolchangesystemswillbefastergrowth,reducedtoolchangetime,increasethepositioningaccuracytoolisanimportantmeanstohelpNCtechnologydevelopment.

Toolandinventorycomponentsofmodernproductionisanimportantlinkinthemanagement,especiallyforlargeworkshopmanagement.Thetraditionalwayofaccountmanagement,andlowefficiency,higherrorrate,andnotsharinginformationanddata,toolsandtheuseofstatecannottrackthelifecycle,areunabletomeetthecurrentinformationmanagementneeds.Withactualproduction,wehavetoestablishaworkshoptoolforthethree-dimensionaltoolstoragesystemtomeettheknifeworkshopwithauxiliarystorageandmanagementneeds.

Thesystemusesoptimizationtechnology,alargenumberofcomputerstorageinventoryinformation,timely,accurate,andcomprehensivetooltoreflecttheinventorysituation.Theentiresystemusesagraphicalinterface,man-machinedialoguetipsfromtheChinesemenu,selectvariousfunctionscanberealizedandtheimportationofallkindsofinformation.Managementsystemusingonlinehelpfunction.Throughtheworkshopmanagement,networkmanagementandsharingofinformation.Haveautomatedinventorymanagement,warehousingmanagementtool,atoolforthemanagementandstatisticalfunctions.1.SystemcomponentsandcontrolstructureTheentiresystem,includingthestructureandelectricalmachinerycontrolsystems.1.1.1MechanicalstructureandworkingprincipleToolfromthestent,drive,drivesystem,Turret,shielding,controlsystem,andelectricalcomponents.Supportfromthecolumn,beam,theupperandlowerguideCentraltrack,andtracksupportcomponent.

1)DriveforthesystemchosenVVVFmethod.Coneusedbrakemotors,withVVVFbyCycloidreducerthroughsprocketdrive.

2)Dragavariablefrequencydrivesystemandcontroltechnology.VVVFadopted,willspeeddriveshaftinthenormalrangeadjustmenttocontrolthespeedrotaryturretto5~30mmin,thedriveshaftintotwo,twounderthroughsprocket,thetwoprofiledrollersChaindrivenrotatingshelves.Expansionchainadoptedbythethreadtightregulationswelling,swellingtheregularway.-Conditioned,underthesamechain-of-conditioning,sothatthechainofuniform.

3)Turretandshieldstheentiretotalof14independentTurret.13ofthemasasocket-Turret,asadrawer-Turret,eachTurretbackthroughthepinand,undertheconveyorchainlinkchainplate,installedatthebottomroller,chaindrivenrotatingturretrotationalongthetrack.Outlet-TurretandBT50-BT40TurretTurrettwokindsofforms.Tostrengthenmanagement,security,landscapingmodeling,shelfperipheralsandshields.Turret-drawerdrawerplacedatsixotherDesVoeuxaknife,canbecategorizedwithsomeofknifeauxiliaryequipment,suchasbits,suchasturningtools.1.1.2.ElectricalControlSystemThistoolstoragesystemsisthemainelectricalcontroltheirshelvesforoperationalcontrolandpositioncontrol.Operationalcontrolequipment,includingoperationofthestartofbrakingcontrol.PositionControlisthemainlocationandaddressoftheshelvesfortesting.ControlsystemasshowninFigure1.图1ToolControlSystemforthe1)ElectricTransmissionhorizontalrotarytoolstoragesystemsarethemechanicalmovementsarerepeatedshort-termworksystem.Andtherun-timesystemneedssomespeed,speedtransmissionneeds,thesystemwilluseVVVFmethodcanbeusedsimplestructure,reliableoperationofthemotorandfrequencyinverter.

2)Controlofthesystemisdividedintotwokindsofmanualcontrolandautomaticcontrol,manualcontrolasageneralreserveanddebuggingmethodsofwork;waystothesystemcontrolcomputer(IPC)andthecontrolunit(invertercontactor,etc.)consistingofacontrolsystem.

3)locationandpositioningaccuracyofthesystemautomaticallyidentifythesiteandlocationusingadetectiondeviceasproximityswitches,relaysthroughtheplate-pointisolationandthenumberplaterecordedclosetotheswitchingsignalacquisitionandoperationofHutchisonwithaOptimalPathaddressableidentifythecurrentlocationandshelvesofthepurposeoftheshelflocation.Inordertoenableamoreaccuratepositioningsystem,adoptedtwophotoelectricswitches,todetectthetwoshelvesofthetwofilms.1.2.ThefunctionsoftheknifeknifeTheistheroleofreservesacertainnumberoftools,machinetoolspindleinhandtoachievethefungibilityadisccutterknifeisthetypeoflibrary,thechainknives,andothermeans,intheformoftheknifeandcapacityaccordingtotheMachineTooltodeterminethescopeoftheprocess.1.3.CommontypesTheknifeisatoolstoragedevices,thecommonknifemainlyinthefollowingforms:

(1)theturretknife

Includingthefirstlevelturretverticalturretandthefirsttwo,seeFigure2.6a)andb):(2)thedisccutterDiscknifeinthelibrarywithdiscoidknife,cuttingtoolalongSeehowverticalarrangement(includingradialandaxialfromknifefromknife),alongSeehowradialarrayintoacuteorarrangedintheformoftheknife.Simple,compact,moreapplications,butarering-cutter,lowutilizationofspace.Figure2.7a)toc).Iftheknifestoragecapacitymustbeincreasedtoincreasethediameteroftheknife,thenthemomentofinertiaalsoincreasedcorrespondingly,theelectioncampaignlongknife.Toolnumbernotmorethan32general.Cutterwasmulti-looporderofthespaceutilizationknife,butinevitablygiventheknifefromcomplexinstitutions,applicabletotherestrictedspaceMachineToolstoragecapacityandmoreoccasions.Two-discstructureistwosmallercapacityknifeonbothsidesofthesub-spindleplace,morecompactlayout,thenumberofcertificatescorrespondingincreaseknife,applytosmallandmedium-sizedprocessingcenter.(3)thechainknife

Includingsingle-andmulti-ringchainringchain,chainlinkcantakemanyformschange,seeFigure2.8a)toc),thebasicstructureshowninFigure2.8do

Features:knifeapplytothelargercapacityoftheoccasion,thespaceofthesmallnumberofgenerallyapplicabletothetoolinthe30-120.Onlyincreasethelengthofthechaintoolwillincreasethenumbershouldnotbeincreasedcircumferentialspeedofitsmomentofinertiaoftheknifedoesnotincreasethediscaslarge.(4)linearcombinationknifeandtheknifelibrary

ThelinearknifesimplestructureinFigure2.9,toolsingleorder,thecapacityofsmallknife,usedforCNClatheanddrillpresson.Becausethelocationoffixedknife,ATCcompletedactionbythespindlewithoutmanipulator.Thecutterknifeisgenerallytheturretcombinationturretwithacombinationofthedisccutterknifeandthechaincombination.Everysingleknifetheknifecertificatesofsmaller,fastertoolchange.Therearealsosomeintensivedrumwheel,andthelattice-typemagazinefortheknife,theknife-intensivethough.Smallfootprint,butbecauseofstructuralconstraints,basicallynotusedforsingleprocessingcenter,theconcentrationusedforFMSfortheknifesystem.1.4ToolstoragecapacityToolstoragecapacityofthefirsttoconsidertheneedsofprocessing,fromtheuseofpointofview,generally10to40knives,knifewillbetheutilizationofthehigh,andthestructureiscompact.1.5Tooloptions(1)choosetoorderprocessingtoolaccordingtotheorder,followedAddtotheknifeeveryknifeintheBlock.Eachtoolchange,theorderofrotationofacutterknifeonlocation,andremovetheneedknives,hasbeenusedbythecutterknifecanbereturnedtotheoriginalBlock,canalsoorderAddBlock,aknife.However,astheknifeinthetoolindifferentprocessescannotberepeateduseoftheknifemustincreasethecapacityandlowerutilizationrate.

(2)mostofthearbitrarychoiceofthecurrentsystemofusingarbitraryNCelectionknives,dividedintoDaotaocoding,codingandmemory-cutter,three.DaotaocodingtoolcodeorknivesorDaotaoneedtoinstallthecodeusedtoidentify,inaccordancewiththegeneralprincipleofbinarycodingcoding.Toolknifeelectioncodingmethodusesaspecialknifehandlestructure,andeachofthecodingtool.Eachofthetoolhasitsowncode,therebycuttingtoolcanbeindifferentprocessesrepeatedlyused,nottoreplacethetoolbackattheoriginalknife,theknifecapacitycanbereducedaccordingly.Memory-electionthispaperknife,inthiswaycanknivesandknifeinthepositioncorrespondingtotheDaotaomemoryofthePLCintheNCsystem,nomatterwhichtoolontheInnerknife,toolinformationisalwaysthereinmind,PLC.Ontheknifewithpositiondetectiondevices,willbethelocationofeachDaotao.Thistoolcanberemovedandsentbacktoarbitrary.Ontheknifeisalsoamechanicalorigin,everyelection,thenearestknifeselection.

1.6.Controloftheknife

(1)theknifeasasystemtocontrolthepositioningaxis.IntheladderdiagraminaccordancewiththeinstructionsforcomputingTcodecomparisonoftheoutputangleandspeedofinstructionstotheknifetheknifeservodriveservomotor.Toolstoragecapacity,rotationspeed,and/decelerationtime,andothersystemparameterscanbesetinsuchamannerfreefromanyoutsideinfluencepositioningaccurateandreliablebutthecostishigher.

(2)knifefromthehydraulicmotordrives,fast/slowthepoints,withproximityswitchescountandpositioning.Incomparisonladderdiagramofthecurrentstoragesystemknife(knifespindle)andgoalsknife(pre-knife)andcomputing,thenoutputrotationinstructions,judgingbytheshortestpathrotationinplace.Thisapproachrequiressufficienthydraulicpowerandelectromagneticvalveknifetherotationalspeedcanbeadjustedthroughthethrottle.Butovertimemaybeoilyhydraulic,oiltemperatureandenvironmentalfactorsimpactthechangeinvelocityandaccuracy.Notgenerallyusedinlargeandmedium-sizedmachinetoolchangefrequently.

(3)theknifefromACasynchronousmotordrivencammechanism(Markovinstitutions),withproximityswitchescount,whichmeansstableoperation,andgenerallyaccurateandreliablepositioningcamusedinconjunctionwithamechanicalhand,ATCfast-positioning.2.ATC,themaintypes,characteristics,andthescopeofapplication2.1AutoRotaryToolRotaryToolautomaticallyontheuseofCNCmachinetoolisasimpleinstallationofautomatictoolchange,theQuartetand47.60TurretToolvariousforms,suchasrotaryturretwereinstalledonfour,sixormoreoftheTool,NCinstructionsbyATC.RotaryToolhastwoverticalandhorizontal,relativelysimplestructure,applicabletoeconomicCNClathe.

RotaryToolinthestructuremusthavegoodstrengthandstiffness,resistancetobearroughCuttingToolinthecuttingforceandreducetheroleofdeformationandimproveprocessingaccuracy.RotatingTooltochoosereliablepositioningprogrammestructureandreasonableposition,inordertoensurethateachrotaryturrettoahigherpositionafterrepeatedpositioningaccuracy(typically0.001to0.005mm).Figure2.1showsthespiralmovementsoftheQuartetTurret.AutoRotaryToolinthesimplestofATC,is180ºrotaryATCdevices,asshowninFigure2.2ATCinstructionsreceived,themachinecontrolsystemputATCspindlecontroltothedesignatedlocationatthesametime,thetoolmovementtotheappropriatelocation,ATC,withtherotaryaxisandatthesametime,theknivesmatchingtool;drawbarsfromSpindleCuttingToolsrip,ATC,willbethetoolfromtheirpositionremoved;ATC,180ºrotarytoolspindleandthetoolandtoolaway;ATC,theRotaryAtthesametime,thetoolrefocusingitspositiontoacceptSpindleremovedfromthecuttingtool;Next,ATC,willbereplacedwiththecutterkniveswereunloadedintothespindleandtool:Finally,backtotheoriginalATC,"standby"position.Atthispoint,ATCcompletedprocedurestocontinuetorun.ThisATC,themainadvantageofsimplestructure,thelessmovement,fasttoolchange.Themaindisadvantageisthatknivesmustbekeptinparallelwiththeaxisoftheplane,andafterthehomesidecomparedtothetool,chipandliquid-cuttingknifeintothefolder,itisnecessarytothetoolplusprotection.ConeknifefolderonthechipwillcauseATCerror,orevendamageknifefolders,andthepossibilityofspindle.Someprocessingcentreatthetransfer,andthetoolside.WhentheATCcommandiscalled,thetransfer-cutterkniveswillberemoved,themachinegoforward,andpositioningwiththeATC,inlinewiththeposition.180º"RotaryATCdevicescanbeusedhorizontalmachine,canalsobeusedforverticalmachiningcenters.2.2ATChead-turretinstalledWithrotatingCNCmachinetooloftenusedsuchATCdevices,withafewturretheadspindle,eachwithaspindleonbothknives,thefirsttowerinterimprocesscanbeautomatictoolchange-realization.Theadvantageissimplestructure,toolchangetimeisshort,onlyabout2s.However,duetospatialconstraints,thenumberofspindlecannotbetoomuch,usuallyonlyapplytoprocessesless,nottohighprecisionmachinetools,suchastheNCdrill,suchasCNCmillingmachine.InrecentyearstherehasbeenamechanicalhandandtheturretheadwithaknifefortheautomatictoolchangeATCdevices,asshowninFigure2.3.ItisinfactaturretheadATC,andtheknife-ATCdevicecombination.Theprincipleisasfollows:5turretonthefirsttwotoolspindle3and4,whenusingthetoolspindle4processingtool,themanipulator2willbethenextsteptotheneedforthetooldoesnotworkonthetoolspindle3untilafterthecompletionofthisprocess,thefirstrotaryturret180º,ATCcompleted.ATCmostoftheirtimeandprocessingtimecoincidence,theonlyrealtoolchangetimeturrettranspositionofthefirsttime,thisapproachmainlyusedforATCandNCNCdrillingfilebed.2.3.DaidaosystemfortheautomatictoolchangeFigure2.4showstheknifeandthewholemachinetoolCNCmachinetoolsfortheappearanceofFig.

Figure2.5showstheknifeandsplit-typemachinetotheappearanceofCNCmachinetoolplans.

Atthispoint,knifestoragecapacity,aheaviertoolcan,andoftenadditionaltransportunittocompletetheknifebetweenthespindleandcuttingtooltransport.

DaidaotheknifefromtheATC,theelectionknives,automaticloadingandunloadingmachinetoolandtoolexchangeinstitutions(manipulator),composedoffourparts,usedwidely.

ToolAutomaticToolChangethemanipulatorsystem,thewholeprocessmorecomplicatedATC.Wemustfirstusedintheprocessingofallinstalledinthestandardtoolontheknifehandleinthemachineoutsidethepre-size,accordingtoacertainwayAddtotheknife.ATC,selectedfirstintheknifeknife,andthenfromATC,fromtheknifefromtheknifeorspindle,exchange,thenewknifeintothespindle,theoldknifebackintotheknife.

ATC,astheformertwoknivestoaccommodatealimitednumbercannotbetoomany,cannotmeettheneedsofcomplexpartsmachining,CNCmachinetoolAutomaticToolChangeDaidaotheuseoftheautomatictoolchangedevices.Theknifehasmorecapacity,bothinstalledinthespindleboxsideorabove.AsfortheautomatictoolchangeDaidaodeviceCNCmachinetoolspindleboxonlyaspindle,spindlecomponentstohighstiffnesstomeetthemachiningrequirements.Thenumberofestablishmentsinlargerknife,whichcanmeetthemorecomplexpartsofthemachiningprocesses,significantlyimprovingproductivity.DaidaosystemfortheautomatictoolchangeappliedtodrillingcentresandCNCmachiningcenters.ThecomparisondrawnDaidaoautomatictoolchangesystemisthemostpromising.3.PLCcontrolofthekniferandommodeofelection3.1CommonmethodsofautomaticelectionknifeAutomaticcontroloftheknifeCNCreferstothesystemaftertheimplementationofuserinstructionsontheknifelibraryautomationprocess,includingtheprocesstofindknivesandautomatictoolchange[(63,71].CNCMachiningCenterdevice(CNC)directiveissuedbytheelectionknife,aknife,thetoolrequiredtotaketheknifeposition,saidtheelectionautomaticknife.automaticallyelectedknifeTherearetwoways:randomsequenceelectionknivesandknifeelectionmethod.3.1.1orderelectionknifeToolSelectionorderistheprocesstoolaccordingtothesequenceoftheinsertknife,theuseofknivesinordertotakeplace,usedknivesbackattheoriginalknife,canalsoorderAddBlock,aknife.Inthisway,noneedToolidentificationdevices,anddrivecontrolisarelativelysimple,reliableandcanbeuseddirectlyfromthepointsoftheknifemachinerytoachieve.Buttheknivesineachofthetoolindifferentprocessescannotbereused,ifthetoolisinstalledinaccordancewiththeorderoftheknife,therewillbeseriousconsequences.Theneedtoincreasethenumberofknivesandknifethecapacityofthetoolandreducetheutilizationoftheknife.3.1.2RandomelectionknifeRandomelectionundertheknifeisarbitraryinstructionstoselecttherequiredtools,thentheremustbetoolidentificationdevices.Toolknifeinthelibrarydonothavetheprocessinginaccordancewiththeorderoftheworkpiececanbearbitrarystorage.Eachofthetool(orknifeblocks)areforacode,automatictoolchange,therotarycutter,everytoolhavebeenthe"toolidentificationdevice"acceptableidentification.WhenCNCtoolcodeandthecodeinlinewithdirectivesofthetoolselected,therotarycutterkniveswillbesenttotheATCposition,waitingtograbmanipulator.Randomknifeelectionistheadvantageofthecutterknifeintheorderhasnothingtodowiththeprocessingsequence,thesametoolcanbeusedrepeatedly.Therefore,therelativelysmallnumberofknives,knifethecorrespondingsmaller.Randomelectionsknifeonthetoolmustbecodedtoidentify.Therearethreemaincoding.

1.Toolcoding.Adoptspecialknifehandlestructurecoding,thedrawbarsontheknifehandleback-endpackagessuchasspacingofthecodingpartofthelock-nutfixed.Codingdiameterringdiameterofasizetwo,respectively,saidthatbinary"1"and"0"tothetworingsaredifferent,canbeaseriesofcode.Forexample,therearesixsmalldiameteroftheringcanbemadetodistinguishbetween63(26-1=63)ofthecodingtool.Allof0normallynotallowedtousethecode,toavoidthecutterknifeBlockdidnotconfusethesituation.

2.KnifeBlockcoding.OntheknifeBlockcoding,codingtool,andtoolintolinewiththenumberofknivesintheBlock.ATCknifewhentherotation,sothateachknifeseatsfollowedthroughknowledgeknife,knifefoundblocks,knivesstoppedtherotation.Atthistimethereisnoknifehandleencodingpartoftheknifehandlesimplified.

3.Annexcodingmethods.Thisstyleofcodingkeys,codedcards,codingandcoding-disc,whichisthemostwidelyusedcodingkeys.Firsttoknivesareattachedtoatooloftheshowwrappedcodingkeys,andwhenthecutterknifetothestoreatknifein,soputthenumberofkeystorememberknifeBlockRoad,willbeinsertedintokeytothecodingBlocknexttothekeyholeintheseatfortheknifetothenumbers.

Conclusion

Focusedonintoday'smanufacturingenvironmenttoolstorageandmanagementofnewmodelsandmethods,practicalapplicationofgoodresultsinsystemsintegrationandoptimization,andotheraspectsofoperationswillbefurtherexplored,sothatithasahighertheoreticalandpracticallevel.译文：机床刀具设计课题研究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-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。刀具及其元件库存是现代生产管理中的重要环节,特别是大型车间管理。传统的人工记帐管理方式,效率低下,错误率高,且信息数据不能共享,刀具的使用状态和寿命周期无法跟踪,不能适应当前信息化管理需要。结合生产实际,我们在车间刀具准备间建立刀具贮存立体库系统,以满足车间刀辅具储存与管理的需要。该系统采用最优化技术,利用计算机存储的大量库存信息,能及时、准确、全面地反映刀具库的库存情况。整个系统采用图形界面,人机对话由中文菜单提示,可实现各种功能选择和各种信息的输入。管理系统采用在线帮助功能。可通过车间管理层、网络系统实现信息管理和共享。具有自动库存管理、刀具入库管理、刀具出库管理和统计查询功能。1.系统组成及其控制结构整个系统包括机械结构及电气控制系统。1.1.1机械结构及工作原理刀具库由支架、驱动机构、传动系统、刀架、护罩、电气控制系统等部分组成。支架由立柱、横梁、上下导向环轨、支撑地轨组成。1)驱动机构该系统选用了变频调速的方法。采用锥形制动电机,带变频调速,经摆线针轮减速器,通过链轮传动。2)拖动与传动系统采用变频控制技术。通过变频调速,可使传动轴转速在正常范围内调节使刀架回转速度控制到5～30mmin,2个传动轴各带上、下2个链轮通过上、下2条异形滚子链带动货架转动。链条胀紧机构采用螺纹调节胀紧,为定期胀紧方式。调节时上、下链条松度调节一致,使链条受力均匀。3)刀架与防护罩整库共有14列独立刀架。其中13列为插座式刀架,1列为抽屉式刀架,每个刀架背部通过销轴与上、下输送链链板联接,底部安装滚轮,链条转动带动刀架沿地轨转动。插座式刀架分BT40刀架和BT50刀架2种形式。为加强管理,保证安全,美化造型,货架外围加防护罩。抽屉式刀架分6个抽屉放置其他刀辅具,可分类装存一些刀辅具,如钻头、车刀等。1.1.2.电气控制系统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。控制系统框图如图1所示。图1刀具库控制系统图1)电气传动水平旋转刀具储存系统各机械的动作都属于反复短时工作制。而且系统在运行时需要几种速度,因此传动系统需要调速,所以该系统选用了变频调速的方法,可以采用结构简单、运行可靠的变频器和变频电动机。2)控制方式该系统分为手动和自动控制2种控制方式,手动控制一般作为调试用和备用的工作方式;自动控制方式为本系统计算机(IPC)和控制单元(变频器、接触器等)组成的一个自动控制系统。3)位置及定位精度检测本系统中自动认址和位置检测采用了接近开关作为检测元器件,通过光点隔离继电器板和记数板对接近开关采集的信号进行记数和运算处理,采用最优路径寻址方式确定货架的当前位置和货架的目的位置。为了使系统定位更准确,采用了2只光电开关,分别检测2个货架的2只检测片。1.2.刀库的功能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}zs}a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。1.3.常见类型刀库是存储刀具的装置，常见的刀库主要有以下几种形式:(1)转塔式刀库包括水平转塔头和垂直转塔头两种，见图2.6a)与b):(2)盘式刀库盘式刀库中刀库呈盘状,刀具沿盘面垂直排列(包括径向取刀和轴向取刀),沿盘面径向排列或成锐角排列的形式的刀库。结构简单、紧凑,应用较多,但刀具单环排列,空间利用率低。见图2.7a)~c)。若增加刀库容量必须使刀库的外径增大,那么转动惯量也相应增大,选刀运动时间长。刀具数量一般不多于32把。刀具呈多环排列的刀库的空间利用率高,但必然使得取刀机构复杂,适用于机床空间受限制而刀库容量又较大的场合。双盘式结构是两个较小容量的刀库分置于主轴两侧,布局较紧凑,储刀数量也相应增大,适用于中小型加工中心。(3)链式刀库包括单环链和多环链，链环形式可有多种变化，见图2.8a)~c)，基本结构见图2.8do特点:适用于刀库容量较大的场合，所占的空间小，一般适用于刀具数在30-120把。仅增加链条长度即可增加刀具数，可以不增加圆周速度其转动惯量不像盘式刀库增加的那样大。(4)直线式刀库和组合刀库直线式刀库结构简单如图2.9，刀具单行排列，刀库容量小，多用于数控车床和钻床上。由于刀库位置固定，换刀动作由主轴完成，无需机械手。组合刀库一般是转塔式刀库的组合、转塔式与盘式刀库的组合及链式刀库的组合。每单个刀库的储刀量较小，换刀速度快。另外还有一些密集型的鼓轮式、弹匣式和格子式刀库，这些密集型刀库虽.占地面积小，但由于结构限制，基本上不用于单机加工中心，多用于FMS的集中供刀系统。1.4.刀库的容量刀库的容量首先要考虑加工工艺的需要，从使用角度出发，一般为10~40把刀，刀库的利用率会高，而结构比较紧凑。1.5.刀具的选择方式(1)顺序选择将刀具按加工工序的顺序，依次放入刀库的每一个刀座内。每次换刀时，刀库顺序转动一个刀座位置，并取出所需要的刀具，己经使用过的刀具可以放回原来的刀座内，也可以顺序放入下一个刀座内。但由于刀库中刀具在不同的工序中不能重复使用，必须增加刀库的容量，降低了利用率。(2)任意选择目前大多数的数控系统都采用任意选刀的方式，其分为刀套编码、刀具编码和记忆式等三种。刀具编码或刀套编码需要在刀具或刀套上安装用于识别的编码条，一般都是根据二进制编码的原理进行编码。刀具编码选刀方式采用了一种特殊的刀柄结构，并对每把刀具编码。每把刀具都具有自己的代码，因而刀具可在不同的工序中多次重复使用，换下的刀具不用放回原刀座，刀库的容量也可相应减少。本文采用记忆式选刀，这种方式能将刀具号和刀库中的刀套位置对应地记忆在数控系统的PLC中，无论刀具放在哪个刀套内，刀具信息都始终记存在PLC内。刀库上装有位置检测装置，可获得每个刀套的位置。这样刀具就可以任意取出并送回。刀库上还设有机械原点，使每次选刀时就近选取。1.6.刀库的控制方式(1)刀库作为系统的定位轴来控制。在梯形图中根据指令的T码进行运算比较后输出角度和速度指令到刀库伺服驱动刀库伺服电机。刀库的容量、旋转速度、加/减速时间等均可在系统参数中设定，此种方式不受外界因素影响定位准确、可靠但成本较高。(2)刀库由液压马达驱动，有快/慢速之分，用接近开关计数并定位。在梯形图中比较系统存储的当前刀号(主轴上的刀)和目标刀号(预选刀)并运算，再输出旋转指令，同时判断按最短路径旋转到位。这种方式需要足够的液压动力和电磁阀刀库旋转速度可通过节流阀调整。但使用一段时间后可能会因为油质、油压、油温及环境因素的变化而影响运动速度和准确性。一般用于不需频繁换刀的大中型机床。(3)刀库由交流异步电动机驱动凸轮机构(马氏机构)，用接近开关计数，这种方式运行稳定，定位准确可靠一般与凸轮机械手配合使用，换刀速度快，定位准。2.换刀装置的主要类型,特点和适用范围2.1.自动回转刀架自动回转刀架是数控机床上使用的一种简单的自动换刀装置，有四方刀架和六角刀架等多种形式，回转刀架上分别安装有四把、六把或更多的刀具，并按数控指令进行换刀。回转刀架又有立式和卧式两种，结构比较简单，适用于经济数控车床。回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工时切削抗力和减少刀架在切削力作用下的变形，提高加工精度。回转刀架还要选择可靠的定位方案和合理的定位结构，以保证回转刀架在每次转位之后具有较高的重复定位精度(一般为0.001~0.005mm)。图2.1所示为螺旋升降式四方刀架。在自动回转刀架中最简单的换刀装置是180º回转式换刀装置，如图2.2所示。接到换刀指令后，机床控制系统便将主轴控制到指定换刀位置;与此同时，刀具库运动到适当位置，换刀装置回转并同时与主轴、刀具库的刀具相配合;拉杆从主轴刀具上卸掉，换刀装置将刀具从各自的位置上取下;换刀装置回转180º并将主轴刀具与刀具库刀具带走;换刀装置回转的同时，刀具库重新调整其位置，以接受从主轴取下的刀具;接下来，换刀装置将要换上的刀具与卸下的刀具分别装入主轴和刀具库:最后，换刀装置转回原“待命”位置。至此，换刀完成，程序继续运行。这种换刀装置的主要优点是结构简单、涉及的运动少、换刀快。主要缺点是刀具必须存放在与主轴平行的平面内，与侧置后置刀具库相比，切屑及切削液易进入刀夹，因此必须对刀具另加防护。刀夹锥面上有切屑会造成换刀误差，甚至有损坏刀夹与主轴的可能。有些加工中心使用了传递杆，并将刀具库侧置。当换刀指令被调用时，传递杆将刀具库的刀具取下，转到机床前方，并定位于与换刀装置配合的位置。180º“回转式换刀装置既可用于卧式机床，也可用于立式机床。2.2