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（终稿）数控卧式镗铣床刀库机械手回转与装卸刀机构设计（全套完整有CAD）

机械手的主要执行部件，其作用是支承手部和腕部,并改变手部在空间的位置。机械手的臂部般具有个自由度，即伸缩回旋俯仰或升降，专用机械手的臂部般具有个自由度，即伸缩回转或直移。臂部总重量较大，受力般较复杂，在运动时，直接承受腕部手部和工件或工具的静动载荷，尤其高速运动时，将产生较大的惯性力或惯性距，引起冲击，影响定位的准确性。臂部运动部分零部件的重量直接影响着臂部结构的刚度和强度。专用机械手的臂部般直接安装在主机上，机械手的臂部般与控制系统和驱动系统起安装在机身，即机座上，机身可以是固定的，也可以是行走式的即可沿地面或导轨移动。臂部的结构形式必须根据机器人的运动形式抓取重量动作自由度运动精度等因素来确定。同时，设计时必须考虑到手臂的受力情况油缸及倒向装置的布置内部管路与手腕的连接形式等因素，它们分别是，刚度要大，倒向性要好，偏重力矩要小，运动要平稳定位精度要高。臂部结构形式机械手的臂部结构般包括臂部伸缩回转俯仰或升降等运动的结构以及与其有关的结构，如传动机构驱动装置导向定位装置支撑连接件和位置检测元件等。此外还有与腕部连接的有关构件及配管线等。下面介绍些臂部结构。.圆柱坐标机器人的臂部结构，其臂部具有回转升降伸缩自由度回转运动通过齿条缸驱动齿轮回转来实现升降与伸缩分别由升降油缸和伸缩油缸驱动。.极坐标机器人的臂部结构，臂回转结构为齿轮齿条缸结构，臂俯仰臂伸缩均采用直线运动油缸。.多关节型机器人的臂部结构，这种类型的机械手多用于喷漆，故也称为喷漆机器人。其臂部有回转俯仰和前后移动三个运动。回转机构为齿轮齿条缸结构，俯仰和前后运动均采用铰链油缸驱动。.臂部伸缩运动结构，用钢管做成伸缩臂，由活塞杆带动齿轮沿固定齿条滚动而产生伸缩运动，这种结构的特点是传动效率高，易于实现较大行程和速度，它的行程和速度的大小与齿轮的直径大小有关。.臂部俯仰运动的结构，般采用铰接油气缸来实现。铰接油气缸位于手臂下方，活塞杆与手臂之间用铰链连接，缸体与立柱和驱动液压缸的尺寸。.设根据公式，将已知条件带入.根据驱动力公式得.取确定液压缸直径选取活塞杆直径.选择液压缸压力油工作压力根据表.，选取液压缸内径为则活塞杆内径为，选取机械手手抓夹持精度的分析计算机械手的精度设计要求工件定位准确，抓取精度高，重复定位精度和运动稳定性好，并有足够的抓取能力机械手能否准确夹持工件，把工件送到指定位置，不仅取决于机械手的定位精度由臂部和腕部等运动部件来决定，而且也于机械手夹持误差大小有关。特别是在多品种的中小批量生产中，为了适应工件尺寸在定范围内变化，定进行机械手的夹持误差。该设计以棒料来分析机械手的夹持误差精度。机械手的夹持范围为般夹持误差不超过分析如下工件的平均半径手指长，取型夹角偏转角按最佳偏转角确定计算当时带入有.夹持误差满足设计要求。弹簧的设计计算选择弹簧是压缩条件，选择圆柱压缩弹簧。计算过程如下。.选择硅锰弹簧钢，查取许用切应力.选择旋绕比，则.根据安装空间选择弹簧中径估算弹簧丝直径.试算弹簧丝直径.根据变形情况确定弹簧圈的有效圈数选择标准为，弹簧的总圈数.圈.最后确定.对于压缩弹簧稳定性的验算对于压缩弹簧如果长度较大时,则受力后容易失去稳定性，这在工作中是不允许的。为了避免这种现象压缩弹簧的长细比，本设计弹簧是端自由，根据下列选取当两端固定时，.，当端固定端自由时当两端自由转动时，.。结论本设计弹簧，因此弹簧稳定性合适。.疲劳强度和应力强度的验算对于循环次数多在变应力下工作的弹簧，还应该进步对弹簧的疲劳强度和静应力强度进行验算，如果变载荷的作用次数，或者载荷变化幅度不大时可只进行静应力强度验算。现在由于本设计是在恒定载荷情况下，所以只进行静应力强度验算。计算公式选取力学性精确能高结论经过校核，弹簧适应。.机械手腕部结构的设计腕部的结构以及选择.典型的腕部结构具有个自由度的回转驱动的腕部结构。气压驱动所采用的元件为气压缸气压马达气阀等。般采用，个大气压，个别的达到个大气压。它的优点是气源方便，维护简单，成本低。缺点是出力小，体积大。由于空气的可压缩性大，很难实现中间位置的停止，只能用于点位控制，而且润滑性较差，气压系统容易生锈。为了减少停机时产生的冲击，气压系统装有速度控制机构或缓冲机构。电气驱动采用的不多。现在都用三相感应电动机作为动力，用大减速比减速器来驱动执行机构，直线运动则用电动机带动丝杠螺母机构，有的采用直线电动机。通用机械手则考虑用步进电机直流或交流的伺服电机变速箱等。电气驱动的优点是动力源简单，维护，使用方便。驱动机构和控制系统可以采用统形式的动力，出力比较大，缺点是控制响应速度比较慢。机械驱动只用于固定的场合。般用凸轮连杆机构实现规定的动作。它的优点是动作确实可靠，速度高，成本低，缺点是不易调整。本课题所做的机械手采用电动机带动丝杠螺母机构来实现手臂的上升下降方面。采用手臂的左转右转手臂的夹紧放松方面。控制系统机械手控制系统的要素，包括工作顺序到达位置动作时间和加速度等。控制系统可根据动作的要求，设计采用数字顺序控制。它首先要编制程序加以存储，然后再根据规定的程序，控制机械手进行工作。课题工作要求.用途在给定的程序指令下，配合刀库和卧式镗铣床，简称主机，实现所有加工工序的自动装卸刀。.规格参数抓重自由度数坐标形式圆柱坐标手架运动参数拔插刀行程即滑座伸缩最大升降行程即找刀排刀排间垂直方向距离为毫米共四排回转角度手臂靠十字交叉滚子在手臂的字型导轨上移动。总体方案的确定.主要技术参数.刀库容量.选刀方式顺序选刀.重复精度数控卧式镗铣床主要由床身升降台工作台立铣头镗头主传动主变速拉刀机构液压系统自动润滑系统冷却系统吊挂电柜等部分组成。机床本身并不带自动换刀装置。自动换刀装置作为套独立的完整的机床部件，设计依据是该机床的型式工艺范围及刀具的种类和数量等。.自动换刀装置的设计参数在铣削轮廓时，为了保证次连续地加工出全部表面，应选用半径小于工件最小轮廓半径的刀具，而在实际的生产加工中，常尽量选用直径较大的铣刀，因为大直径铣刀刚性好，耐用度高。由数控卧式镗铣床推荐使用的最大切削范围可知，当铣切钢时，铣刀直径为。当铣灰铸铁时，铣刀直径达。因此，为了满足该机床的实际加工能力与生产情况，在设计其自动换刀装置时，应该根据最大的刀具直径来设计，即设计的换刀装置能交换的刀具。初估最大直径刀具的重量为。.确定数控卧式镗铣床自动换刀装置的形式数控机床的自动换刀装置的结构形式多种多样，选择何种形式，主要取决于机床的种类工艺范围以及刀具的种类和数量等。由于数控卧式镗铣床是种使用范围较广的机床，且其可加工零件的精度要求也较高，比较上章介绍的几种换刀形式，决定选用带刀库的自动换刀形式。带刀库的自动换刀装置是由刀库和刀具交换装置换刀机械手组成。它是多工序数控机床上应用最广泛的换刀装置，其整过换刀过程比较复杂。首先把加工过程中需要使用的全部刀具安装在标准的刀柄上，在机床外进行尺寸预调后，按定的方式装入刀库。换刀时，先在刀库中进行选刀，由机械手从刀库和主轴上取出刀具，然后交换位置，把新刀插入主轴，旧刀放回刀库。存放刀具的刀库可具有较大的容量，它既可以安装在主轴箱的侧面或上方，也可以作为独立部件安装在机床以外。数控卧式镗铣床主轴箱上方没有好的安装位置，安装在机床外又要增加刀具运输时间，降低效率，所以安装在机床侧面最合适，有些部件交错的地方，作适当的调整。因为数控卧式镗铣床外形及其他性能参数等均与数控立式镗铣床相似，所以本机床的自动刀装置的设计将仿效数控立式镗铣床换刀装置，设计成由由盘式刀库和回转式双臂机械手组成。数控镗铣床的结构组成.机床本体数控镗铣床常按主轴在空间所处的状态，分为立式数控镗铣床和卧式数控镗铣床。机床本体是用来支撑机床的工作以达到加工生产目的，主要由床身和立柱组成。.主轴结构主轴部件既要满足精加工时精度较高的要求，又要具备粗加工时高效切削的能力，因此在旋转精度刚度抗振性和热变形等方面，都有很高的要求。在布局结构方面，对于具有自动换刀功能的数控镗铣床，其主轴部件除主轴主轴轴承和传动件等般组成部分外，还有刀具自动加紧主轴自动准停和主轴装刀孔吹净等装置。.数控转台数控转台可以进行任意角度定位，它的功用有两个是使工作台进行圆周进给运动，二是使工作台进行分度运动。.换刀装置数控镗铣床为了能在工件次装夹中完成多种甚至所有加工工序，以缩减辅助时间和减少多次安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置。其主要有刀库横梁升降机构滑座伸缩机构手架回转机构装刀手和卸刀手组成。.机床导轨导轨主要用来支承和引导运动部件沿定的轨道运动。在导轨副中，运动的方叫运动导轨，不动的方叫支撑导轨。运动导轨相对于支撑导轨的运动，通常是直线运动或回转运动。.国内外研究情况当今世界，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。随着数控镗铣床的发展，机床附件行业必须有与之相配套的产品，要能跟得上数控镗铣床的步调，数控镗铣床竞争是激烈的，机床附件行业竞争也是激烈的，但恶性的竞争终将给行业带来黑暗，机床附件行业急需公平的良性竞争。我国机床的功能部件虽然从“小件“配套件的地位提升到“关键岗位并受到重视，但直是在“重主机轻配套，“重洋轻土这样的大环境中逆水行舟艰难成长。长期以来我们对功能部件关注不够，在功能部件上无所作为很难使我们的机床产业上个台阶，购买国外的功能部件只能使我们的产业缺乏竞争力。我国滚动功能部件产业是土生土长的民族工业，有着多年的发展历史，行业虽小约多家企业却有批从上世纪年代“精密机床全国会战中成长起来的骨干企业。数控,卧式,铣床,机械手,回转,装卸,机构,设计,毕业设计,全套,图纸绪论.题目背景和意义数控卧式镗铣床是种具有自动换刀装置和任意分度数控转台的数字控制机床，工件在次装夹后能自动完成几个侧面的多种工序的加工。数控卧式镗铣床刀库机械手回转与装卸刀机构用于主轴和刀库间的装刀与卸刀操作。良好的结构设计能够实现刀库与机床主轴之间刀具的快速装卸，提高机床的工作效率。在车床镗床铣床插拉床磨床数控加工中心齿轮加工中心切断机床特种加工机床组合机床柔性制造系统等众多机械加工设备中，镗铣床加工特点加工过程中工件不动，让刀具移动，并使刀具转动主运动，在实践中具有“万能机床”的称号。镗铣床主要是刀具在工件上加工已有预制孔的机床。通常，刀具旋转为主运动，刀具或工件的移动为进给运动。它主要是用来加工高精度孔或次定位完成多个孔的精加工，此外还可以从事与孔精加工有关的其他加工面的加工。.数控