性加工。自动换刀系统般由刀库机械手和驱动装置组成。刀库容量可大可小，其装刀数在把之间。刀库的功能是存储刀具并把下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，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。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二〇四年五月八日星期四相互展开激烈竞争，己形成条无形战线，特别是随微电子计算机技术的进步，数控机床在世纪年代以后加速发展，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。自从年美国麻省理工学院研制出世界上第台数控机床以来，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，都有飞速发展年，日本富士通研究成功数控转塔式冲床，美国公司同期研制成功了，刀具程序控制装置的加工中心。年美国公司研制出带自动刀具交换装置的加工中心。年出现了，年以后，加工中心迅速发展，带有装置。可实现多工序加工的机床步入了机床发展的黄金时代。数控机床出现至今的年，随科技特别是微电子计算机技术的进步而不断发展。数控机床的电气控制技术作为数控机床的重要组成部分也得到了迅速的发展。美德日三国是当今世上在数控机床科研设计制造和使用上，技术最先进经验最多的国家。因其社会条件不同，各有特点。美国的特点是，政府重视机床工业，美国国防部等部门不断提出机床的发展方向科研任务和提供充足的经费，且网罗世界人才，特别讲究效率和创新，注重基础科研。因而在机床技术上不断创新，如年研制出世界第台数控机床年创制出加工中心年代初研制成年首创开放式数控系统等。由于美国首先结合汽车轴承生产需求，充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线，而且电子计算机技术在世界上领先，因此其数控机床的主机设计制造及数控系统基础扎实，且贯重视科研和创新，故其高性能数控机床技术在世界也直领先。当今美国不仅生产宇航等使用的高性能数控机床，也为中小企业生产廉价实用的数控机床如公司等。其存在的教训是，偏重于基础科研，忽视应用技术，且在上世纪代政府度放松了引导，致使数控机床产量增加缓慢，于年被后进的日本超过，并大量进口。从年代起，纠正过去偏向，数控机床技术上转向实用，产量又逐渐上升。德国政府贯重视机床工业的重要战略地位，在多方面大力扶植。特别讲究实际，与实效，坚持以人为本，师徒相传，不断提高人员素质。在发展大量大批生产自动化的基础上，于年研制出第台数控机床后，直坚持实事求是，讲求科学精神，二〇四年五月八日星期四不断稳步前进。德国特别注重科学试验，理论与实际相结合，基础科研与应用技术科研并重。企业与大学科研部门紧密合作，对用户产品加工工艺机床布局结构数控机床的共性和特性问题进行深入的研究，在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好先进实用货真价实，出口遍及世界。尤其是大型重型精密数控机床德国特别重视数控机床主机及配套件之先进实用，其机电液气光刀具测量数控系统各种功能部件，在质量性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统公司之精密光栅，均为世界闻名，竞相采影机，加速度分析仪和动态应变仪的等仪表，对高速凸轮机构的动力学响应进行了测量，获得了许多重要成果。凸轮种类代号前后刀架凸轮主刀架凸轮凸轮机构作为机械式运动传递与信息储存的基本元件时，具有构件数少和空间体积小等固有特点。由于以上功能，以凸轮为核心，已发展出成千上万种高效小型精密价廉的机械，例如内燃机配气系统自动包装机自动成型机自动装配机自动机床纺织机械农业机械印刷机械自动办公设备自动售货机电子元件的自动加工机械服装加工机械等。近期些学者又提出些用样条函数设计出的凸轮机构运动规律，这些运动规律具有较好的适应性，特别适合于进行动力分析，因曲线生成较复杂，还在进步研究中。在单轴六角自动车床刀架进给装置中，凸轮机构主要为杠杆提供特定的运动规律，完成控制刀架的切削工作。二〇四年五月八日星期四根据工艺动作的要求，本设计中盘形凸轮作为原动件。考虑到从动件为低速旋转，为了提高凸轮的耐磨性，采用滚子从动件凸轮机构。凸轮的制作过程图单轴六角自动车床凸轮毛坯尺寸滚子直径实际为，为使滚子和凸轮曲线表面成点接触，铣刀直径取用。为分度圆。图凸轮空行程曲线样板二〇四年五月八日星期四图凸轮工作行程曲线的画法凸轮曲线设计工作行程曲线是使杠杆等角速度摆动的曲线，以便使刀架作等速进给运动。在生产活动中般为阿基米德螺旋线。空行程曲线包括刀架快速接近的上升曲线和刀架快速退回的下降曲线，它是按照空行程曲线样板绘制的，是根据尽可能缩短快进快退时间而又要避免机构中受力过大及发生冲击的要求设计出来的，它通常是近似于等加速曲线的圆弧。要注意，按照样板画出来的曲线是凸轮的轮廓曲线，不是滚子中心的轨迹曲线。同时绘制是要使样板与凸轮中心重合。绘制凸轮曲线的步骤绘制各段工作行程曲线定出各段曲线的滚子中心的起点和终点的位置找出每段曲线的起点和终点的分度弧线。此分度弧线与半径起和终的交点，就是滚子中心的起点和终点的位置。通常为制造方便，用铣刀半径比滚子直径大毫米代替上述的。定出各段工作行程曲线的起点和终点以滚子中心的起点和终点为圆心，绘出滚刀的外圆，并自滚子中心至凸轮中心做连线，这些连线与滚子外圆的交点即为凸轮工作行程的起点及终点。画出工作行程的滚子中心轨迹线。画出工作行程的凸轮工作行程曲线按滚子中心轨迹作距离为铣刀半径的等距离线，即为凸轮工作行程曲线。绘制各段空行程曲线。绘制各段曲线间的连接圆弧圆弧半径应该大于或等于滚子半径。二〇四年五月八日星期四杆件分析控制前刀架的杆件控制前刀架的杆件是杠杆比为的杠杆，此杠杆端安装有滚子，与凸轮接触，另端安装有滑块，组成摆杆滑块机构，带动刀架滑板移动，使车刀对工件进行切削，完成前刀架的切削任务。图横刀架凸轮实例图控制前刀架的传动杆件控制后刀架的杆件后刀架的传动及结构原理与前刀架相同，后刀架的运动由固定在分配轴上的第二个二〇四年五月八日星期四凸轮控制的，由于后刀架装在机床后部，离凸轮的距离较远，且给进方向与前刀架正好相反，因此采用两级杠杆进行传动。图控制后刀架的传动杆件控制上刀架的杆件上刀架的传动及结构原理与后刀架基本相同，因为上刀架在机器的上部进行运转，所以上刀架除了通过两级杠杆外，还经过拉杆带动上部的杠杆等，从而带动上刀架滑座沿导轨上下移动，对工件进行切削。图控制上刀架的传动杠杆送料装置分析传动装置的选择有很多，如可用凸轮连杆和齿轮副符合完成，也可采用机械推拉原理，将工件从其他工件中退出，然后用机械手将其抽走，还可以利用摩擦传动原理，利用两个摩擦轮完成。因为考虑到运行效率与简单易行的实施方案，所以此设计采用特点为结构简单，工二〇四年五月八日星期四作可靠，成本低，易加工，要求运动空间小的摩擦轮来进行送料操作。图送料机构简图二〇四年五月八日星期四具体计算列出必要的计算公式工估工空估工空用表格列出凸轮的计算结果表凸轮的计算结果刀架工序号工步内容工作行程进给量所需主轴转速转过格数设计凸轮数据空行程工作行程格数自至送料前刀架车刀快进车的外圆前刀架停刀前刀架切槽修光后刀架导角停刀上刀架快进后刀快退总计二〇四年五月八日星期四参考文献邹慧君，董师予凸轮机构的现代设计上海上海交通大学出版社，赵韩，丁爵曾，梁锦华凸轮机构设计北京高等教育出版社，彭国勋，肖正扬自动机械的凸轮机构设计北京机械工业出版社，石永刚，徐振华凸轮机构设计上海上海科学技术出版社，申永胜机械原理教程第版北京清华大学出版社，邹慧君机械原理课程设计手册北京高等教育出版社，葛正浩，冯涛，澎国勋可以任意增加局部控制条件的凸轮机构通用多项式运动规律，机械科学与技术曹桄金属切削机床挂图上海上海交通大学出版社，吴圣庄金属切削机床概论北京机械工业出版社，朱孝录齿轮传动设计手册北京化学工业出版社，成大先机械设计手册第五版北京化学工业出版社，杨国太,陈玉空间凸轮在自动灌装机中的应用与设计机械传动，杨家军机械原理基础篇武汉华中科技大学，张继春,王剑峰圆柱凸轮机构的参数化造型和运动仿真科学技术与工程，二〇四年五月八日星期四致谢在这普通平凡的几个月时间里，我有幸起努力，依靠集体的力量去追求共同的目标，尽管过程坎坷，却不失为种历练。这样的经历，值得拥有。为期三月的毕业设计即将结束，从接到设计任务开始，我路走来，历经波折，有喜悦，也有失落有成功，亦有挫折。但无论如何，我还是坚持到了最后，顺利完成了这次设计任务。回顾过去，感慨颇多。在这次毕业设计正式开始之前，我已经做了定的准备，譬如从图书馆借阅相关的书籍，熟悉必要的工具软件和提高编程计算能力。课程设计开始的第天，我经过思考，确定了我的设计题目设计个单轴六角自动车床刀架进给装置，分析各个机构的利弊，选择合适的机构。当然，这种分工也不是绝对的，更不代表我们的工作是互为的。例如，机构运动方案的讨论确定传动系统和执行系统的机构选择，都需要我起参与绘图所需的部分尺寸，需要先通过仔细的计算得到结果而文档的编写，亦是伴随着设计的不断深入，才能得以完善。简而言之，整个设计过程应该是互动的。因此，明确的分工和高效的合作，是保证我此次顺利完成设计的大重要因素。在几十天的设计过程中，我学习到了很多，尤其是在课堂上所无法汲取的知识和设计经验。以往的上课只是老师授予知识，我们更多的是被动的学习。而课程设计正好相反，它提供了个利用所学知识自由发挥的机会。从设计题目的构思，到运动方案的确定，再到相关资料的搜索，还有动画制作文档编写改正，这些点点滴滴，都是主动努力的结果，更是平时难以获得的经历。因此也可以说，毕业设计给了我次提高自身的机会。当然，在设计过程中，我也犯了不少的，有的是原理上的，有的则是配合上的。在开始构思运动方案和设计执行系统时，由于缺乏必要的数据，对实际运行结果没有多加考虑，而在经过了相关的动力学分析和全局考虑之后，才发现原先的设计存在问题，导致了返工，这也损失了定的时间。例如我们在计算凸轮时，开始