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（优秀毕业全套设计）基于plc的加工中心自动换刀系统设计（整套下载）

同时，外伸速度逐次增大当负载恒定时，液压缸的工作压力逐次增高。空载缩回的顺序般是从小活塞到大活塞，收缩后液压缸总长度较断，结构紧凑，使用于安装空间受到限制而行程要求很长的场合。本设计中使用的直线油缸用于机械手臂前后移动完成拔刀动作。外套油缸固定在机架上，当压力油作用时，内套油缸和活塞杆先起移动，移到极限位置时，活塞杆在内套油缸内开始移动，这样可得到较大的行程。所谓液压系统就是以液体为介质，依靠运动者的液体的压力能来传递力的。液压系统工作是，液压泵把电动机传来的回转式机械能转变成油液的压力能油液被输送到液压缸或液压马达后，又由液压缸或液压马达把油液的压力能变为直线式或回转式的机械能输出。液压系统中的油液在受调节控制的状态下进行工作的因此液压传动和液压控制在这个意义上来说难以截然分开。液压系统必须满足起执行元件在力和速度方面的要求。液压系统的优点液压系统与机械电力等传动相比。有以下特点能方便的进行无级调速，调速范围大。体积小，重量轻功率大。方面，在相同输出功率的前提下，其体积小重量轻惯性小动作灵敏，这对于液压自动控制系统有重要的意义。另方面，在体积或重量相近的情况下，其输出功率大，能传递较大的扭矩或推力如万吨水压力等。控制和调节简单方便省力，易实现自动化控制和过载保护。可实现无间隙传动，运动平稳。因为传动介质为油液，故液体元件有自我润滑作用，使用寿命长。液压元件实现了标准化系列化通用化便于设计制造和推广使用。可以采用大推力的液压缸和大扭矩的液压马达直接带动负载，从而失去了中间的减速装置，使传动简化。综上所述，液压传动由于其优点比较突出，故在工农业各个部门获得广泛的应用。它的些缺点随着生产技术的不断发展提高，正在逐步得到克服。由于液压传动相对于机械传动有以上几个突出的优点，所以确定机械手的前伸后退左转右转夹紧放松着三部分动作用液压传动来实现。液压缸的设计．液压缸在工作过程中的负载为式中，液压缸的工作载荷工作负载动摩擦系数，.运动部件自重机械效率．初选液压缸的工作压力由液压设备常用工作压力查表,取液压缸工作压力为．确定液压缸的主要结构参数液压缸直径的确定工进阶段的负载为液压缸内径圆整为。活塞杆直径的确定活塞杆直径按工作压力确定,根据下表所示表液压缸工作压力活塞杆直径.。液压缸无杆腔有效作用面积.,有杆腔有效面积.,调速阀最小稳定流量.,最小工进速度.,则,能满足低速稳定性要求。液压缸壁厚的确定式中，实验压力液压缸直径缸体材料的许用应力。.公斤厘米公斤厘米,液压缸外径及长度的确定，根据最大活塞行程，定。液压缸的设计如下图所示图液压缸.花键轴及轴套的设计与校核花键轴的设计花键连接由具有周向均匀分布的多个键齿的花键轴和具有同样键齿槽的轮毂或花键轴套组成的。工作时，依靠齿侧的挤压传递转矩，花键连接因键齿多，所以承载能力强由于齿槽浅，故应力集中小，对轴消弱小，且对中性好和导向型较好，但需要专用设备加工，所以成本较高。花键连接适用于载荷较大，定心精度要求较高的静连接和动连接中。花键轴的换刀装置中的作用是，当液压缸的活塞杆运动时，带动花键轴运动，而其它的部件不动，从而实现机械手的伸缩拔刀运动。由于矩形花键具有定心精度高，导向性能好，键与轴为整体，强度高，负荷分布比较均匀齿形简单，可采用磨削和拉削的方法获得较高精度等优点，故在机床汽车拖拉机。工程机械等机械制造业得到广泛的使用。花键联接由内花键和外花键组成。内外花键均为多齿零件，在内圆柱表面上的花键为内花键，在外圆柱表面上的花键为外花键。显然，花键联接是平键联接在数目上的发展。使用特点由于结构形式和制造工艺的不同，与平键联接比较，花键联接在强度工艺和使用方面有下列特点因为在轴上与毂孔上直接而均匀地制出较多的齿与槽，故联接受力较为均匀因槽较浅，齿根处应力集中较小，轴与毂的强度削弱较少齿数较多，总接触面积较大，因而可承受较大的载荷轴上零件与轴的对中性好，这对高速及精密机器很重要导向性好，这对动联接很重要可用磨削的方法提高加工精度及联接质量制造工艺较复杂，有时需要专门设备，成本较高。图花键所选花键的规格为矩形花键联接采用外径定心精度高，加工方便，外花键的外径可在普通磨床上加工至所需的精度，内花键由拉刀保证其外经精度所选花键的规格为花键轴如图所示图花键轴花键的校核花键强度按挤压强度计算静联接耐磨性条件未经热处理,值般为经过热处理为传递扭矩.花键齿数键齿工作长度键齿侧面工作高度.矩形花键大径花键小径倒角尺寸各齿间载荷不均匀系数，取.平均直径.花键轴套的设计由于花键轴套上要安装轴承，轴承采用深沟球轴承，代号为。该轴承的内径为毫米，所以，花键轴套的外径为毫米，轴承的宽度为，隔套长为，花键轴套的端外径为，长度为。所以花键轴套的小端长为大端长为。花键轴套的设计如下图所示图花键轴套.轴承的选择与润滑轴承是机器中主要用来支承轴的部件，用以保证轴的旋转精度，并减少轴与支撑物间的摩擦和磨损。有时，轴承也被用来支承轴上的旋转零件。此轴承主要承受径向载荷，所以选择深沟球轴承。价格便宜，所选的型号为。本设计轴承的润滑用到的是脂润滑，现将理由介绍如下脂润滑与油润滑相比有很多优点，如润滑脂很容易保持在轴承内，不易泄露，维护简单，可防止灰尘冷却液和其它有害杂质的侵入，油膜强度较高，可以使用较长时间而不需要更换，支承结构简单，不需要特殊的润滑装置等。对于垂直轴，如防漏问题不易解决时，采用脂润滑尤为适宜。但是在转速较高时，脂润滑的摩擦损失较大，会时轴承温度增高。轴承中充填润滑脂的量不宜过多，根据经验，以填满轴承和轴承壳体空间的为宜，高速时应仅填充至。转速很低且对密封要求较严格的情况下可充满壳体空间。.齿轮的设计与校核齿轮的设计该齿轮用来使械手臂回转,它和个传动齿轮啮合,通过油马达带动旋转。设计步骤如下.选择齿轮材料及精度等级大小齿轮都选用软齿面。大齿轮选用钢，正火，齿面硬度为小齿轮选用钢,调质,齿面硬度为。精度等级为级，齿面粗糙度。表名称小齿轮大齿轮模数齿数分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径齿宽由于手臂作伸缩运动时大齿轮在小齿轮上有相对移动,所以小齿轮宽度应比大齿轮宽。实际传动比齿轮的校核.转矩齿轮转速.•.•.载荷系数.许用接触应力由图表查得接触疲劳极限应力应力循环次数.齿轮每转周,轮齿同侧齿面啮合的次数齿轮的总工作小时数,接触疲劳的寿命系数.,.,取安全系数.,两轮的许用接触应力.许用弯曲应力由图查得弯曲疲劳强度寿命系数试验齿轮的应力修正系数,取安全系数.根据齿数查得齿形系数应力修正系数分别为.,,.核齿根弯曲疲劳强度.齿轮传动的中心距.齿轮的圆周速度图为大齿轮图大齿轮图为设计的小齿轮图小齿轮.机械手臂及手抓的设计机械手的抓刀部分是有机械手臂和固定其两端的结构完全相同的两个手抓组成的。其主要的作用是完成拔刀旋转和换刀运动，其中，手臂和花键轴相连，当花键轴旋转时，手臂带动手抓做相应的旋转运动，当花键轴被液压缸带动做伸缩运动时，手臂会带动手抓完成拔刀或插刀运动。手抓上握刀的圆弧部分有个定位键，机械手抓刀时，该定位键插入刀柄的键槽中，当机械手由原位转度抓住刀具时，两个固定在手臂上的小型液压缸通油，使活塞向外伸缩。从而使活动销顶住刀具不能后退，这样，机械手在回转度是，刀具不会被甩出。当机械手上升插刀是，液压缸回油，使活动销松开刀具，机械手反转度复位。对设计手臂的要求．手臂应承载能力大刚性好自重轻。手臂的刚性直接影响到手臂抓取工件时动作的平稳性运动的速度和定位精度。如刚性差的则会引起手臂在垂直平面内的弯曲变形和水平面内的侧向扭转变形，手臂就要产生振动，或振动时工件卡死无法工作。为此，手臂般采用刚性较好的导向杆来加大手臂的刚性，各支承连接件的刚性也要有定的要求，以保证能承受所需要的驱动力。．手臂的运动速度要适当，惯性要小。机械手的运动速度般是根据产品的生产节拍要求来决定，但不宜盲目地追求高速度。手臂由静止状态达到正常的运动速度启动，以及由常速减到停止动制动，速度的变化过程为速度特性曲线。手臂自重轻，其启动和停止的平稳性就好。．手臂动作要灵活手臂的结构要紧凑小巧，才能使手臂运动轻快灵活。．位置精度要高机械手要获得较高的位置精度，除采用先进的控制方法外，在结构上还要注意以下几个问题机械手的刚度偏重力矩惯性力及缓冲效果都直接影响手臂的位置精度。加设定位装置和行程检测机构。合理选择机械手的坐标形式。直角坐标式机械手的位置精度较高，其结构和运动都比简单误差也小。而回转运动产生的误差，是放大式的尺寸误差，当转角位置定时，手臂伸出越长，其误差越大。关节式机械手，因其结构复杂，手臂的定位是由各部关节相互转角来确定，其误差是积累误差，因而精度较差，其位置精度也更难保证。．通用性强，能适应多种作业工艺性好，便于维修调整。手臂的设计如下图所示图机械手臂设计图.立柱和机座立柱机械手的立柱是用以支承手臂并带动它升降摆动和移动的机构，手臂的俯仰也是由联结在立柱上的油缸驱动，立柱与机座相联，可固定在地面上机床设备上或者悬挂在横梁滑道上，也可以固定在能行走的机座上。立柱没有固定的型式，其结构系根据动作的要求来设计。机座机座是支承机械手全部重量的构件，对其结构的要求是刚性好占地面积小操作维修方便和造型美观。机座结构从形式上可以分为落地式和悬挂式，或分为固定式可移动式和行动式。移动式的机座在停置时能够刹车定位，以保证机械手工作时的位置精度。机座的结构与机械手的总体布置有关，对专用机械手而言，传动和控制部分通常是单独布置，故机座比较简单。.刀库及换刀机械手的常见故障和维护刀库及换刀机械手结构较复杂，且在工作中又频繁运动，所以故障率较高，目前机床上有以上的故障都与之有关。如刀库运动故障，定位误差过大，机械手夹持刀柄不稳定，机械手动作误差过大等。这些故障最后都造成换刀动作卡位，整机停止工作。因此刀库及换刀机械手的维护十分重要。刀库的故障刀库的主要故障有刀库不能转动或转动不到位刀套不能夹紧刀具刀套上下不到位等。刀库不能转动或转动不到位刀库不能转动的原因可能有联接电动机轴与蜗杆轴的联轴器松动变频器故障，应检查变频器的输入输出电压是否正常无控制输出，可能是接口板中的继电器失效机械连接过紧电网电压过低。刀库转不到位的原因可能有电动机转动故障，传动机构误差。刀套不能夹紧刀具原因可能是刀套上的调整螺钉松动，或弹簧太松，造成卡紧力不足或刀具超重。刀套上下不到位原因可能是装置调整不当或加工误差过大而造成拨叉位置不正确限位开关安装不正确或调整不当而造成反馈信号错误。