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（图纸+论文）卧式加工中心自动换刀机械手设计（全套完整）

工中心的自动换刀装置，通常是由刀库和机械手组成，它是加工中心的象征，又是加工中心成败的关键环节。因此各加工中心制造厂家都在下大力研制动作迅速可靠性高的自动换刀装置，以求在激烈的竞争中取得好效益，自动换刀装置是加工中心的核心内容，各厂家都在保密，极少公开有关资料，尤其机械手部分更是如此。无机械手换刀方式中特别需要注意的是刀库转位定位的准确度。为保证转位准确，就要尽力消除刀库驱动传动链的间隙，为此可采用双导程蜗杆蜗轮副，或采用可以相互错位的两片齿轮结构形式或采用插销定位反靠定位等方法来准确定位。采用机械手进行刀具交换的方式应用的最为广泛，这是因为机械手换刀有很大的灵活性，而且可以减少换刀时间。图见零号图自动换刀机械手。换刀动作如表.所示表.机械手的换刀动作机械手的种类加工中心换刀机械手的种类繁多，可以说每个厂家都推出自己的独特的换刀机械手，在加工中心的自动换刀系统中，是机械手具体执行刀具的自动更换，对其要求是迅速可靠准确协调。机等所用的齿轮传动，都是装在精确加工而且封闭严密的箱体机匣内，这称为闭式齿轮传动齿轮箱。它与开式或半开式相比，润滑及防护等条件最好，多用于重要的场合。二.设计原则所设计的齿轮传动在具体的工作情况下，必须具有足够的相应的工作能力，以保证在整个工作寿命期间不致失效。目前设计般使用的齿轮传动时，通常按保证齿根弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度两准则进行计算。设计齿轮传动时，应使齿面具有较高的抗磨损抗点蚀抗胶合及抗塑性变形的能力，而齿根要有较高的抗折断的能力。因此，对齿轮材料性能的基本要求为齿面要硬，齿芯要韧。常用的齿轮材料有钢铸铁和些非金属材料。三.设计步骤整个回转头回转换刀的运动是由回转液压缸驱动，回转液压缸的输出轴上安装有齿轮，齿轮装在套筒上，回转液压缸固定在立柱上。当回转液压缸动片转动时，齿轮带动齿轮转动，其转角的极限位置可由螺钉限定，同时有微动行程开关发出到位信号，其运动的计算公式为式中回转头的回转角度回转缸动片的转角齿轮的齿数齿轮的齿数由于在这里即解得两齿轮的齿数比.⒈选定齿轮类型精度等级材料及齿数选用直齿圆柱齿轮传动。换刀机械手换刀时速度较高，我们选用级精度。材料选择。由表选择小齿轮材料为调质,硬度为，大齿轮材料为钢调质硬度为，二者材料硬度差为。选小齿轮齿数为,大齿轮齿数,取。⒉按齿面接触强度设计由设计公式进行计算，即.确定公式内各计算式数值试选载荷系数.计算小齿轮传递的转矩.由表选取齿宽系数由表查的材料的弹性影响系数.由图按齿轮齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限由式计算应力循环次数由图查得接触疲劳寿命系数计算接触疲劳许用应力取失效概率为,安全系数,由式得计算试算小齿轮分度圆直径,代入中较小的值计算圆周速度算•式中安全系数，通常取.，我们取.动载系数，主要考虑惯性力的影响，可按估算为机械手在搬运过程中的加速度，单位为,.,为重力加速度，所以这里方位系数，按机械工程手册第卷表.选取，我们取.被夹持工件的重量，单位，这里。则我们设计的机械手手指的夹紧力为•.•齿轮的设计齿轮传动按照两齿轮轴在机构中相对位置的不同分为两轴相互平行，两轴相交和两轴交错即不平行也不相交三类。用与平行轴传动的有直齿斜齿圆柱齿轮直齿斜齿内齿轮直齿斜齿缘，这些齿轮有称为平面齿轮。用与相交轴传动的有两轴线垂直相交和两轴线相交但不垂直的直齿圆弧齿延伸外摆线齿锥齿轮。用与交错轴传动的有螺旋齿轮蜗轮蜗杆和轴线偏置的锥齿轮双曲线齿轮这些齿轮又称空间齿轮。齿轮齿形曲线主要采用渐开线其它还有摆线圆弧线等，由于渐开线齿形容易制造，便于安装，所以大多数齿轮采用渐开线齿形。齿形标准摘自，齿轮传动是机械传动中最重要的传动之，形式很多，应用广泛，传递的功率近十万千瓦，圆周速度可达。齿轮传动按照两齿轮轴在机构中相对位置的不同.齿轮传动主要特点效率高在常用的机械传动中，以齿轮传动的效率为最高。如级圆柱齿轮的效率可达。这对大功率传动十分重要，因为即使效率只提高，也有很大的经济效益。结构紧凑在相同的使用条件下，齿轮传动所需的空间尺寸般较小。工作可靠，寿命长设计制造正确合理使用维护良好的齿轮，工作十分可靠，寿命可长达二十年，这也是其它机械传动所不能比拟的。这对车辆及矿井内工作的机器尤为重要。传动比稳定传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。齿轮传动获得广泛应用，也就是由于这特点。但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离大的场合。齿轮传动可做成开式半开式及闭式。如在农业机械建筑机械以及简易的机械设备中，有些齿轮传动没有防尘罩或机壳，齿轮完全暴露在外边，这叫开式齿轮传动。这种传动外界杂物极易侵入，而且润滑不良，因此工作条件不好，轮齿也极易磨损，故只宜用于低速传动。当齿轮传动装有简易的防护罩，有时还把大齿轮部分地浸入油池中，则称为半开式齿轮传动。它的工作条件虽有改善，但仍不能做到防止外界杂物侵入，润滑条件也不算最好。而汽车机床航空发动.机械手的驱动装置这种机械手的拔刀插刀动作，大都由油缸动作来完成。根据结构要求，可以采用油缸动，活塞固定或活塞动，油缸固定的结构形式。整个机械手由机械臂伸缩机构，机械爪开合机构，回转机构及装卸刀具直线运动机构组成。图见自动换刀机械手的驱动装置和驱动装置外形。手臂的伸缩运动回转头的两端对称分布着两个机械臂，可以同时伸出抓刀。机械臂伸缩机构由回转液压缸见驱动外形图，输出轴，齿轮以及齿条和组成见自动换刀机械手图。当压力油通过支架和贯穿花键轴的通孔见换刀机械手驱动装置图进入回转液压缸时，推动输出轴转动，轴上的齿轮便带动齿条和作直线运动，使两只机械臂同时伸出，通过齿条及上的挡块压向调整螺钉来限制终点位置。同时由左视图中的微动开关发出信号，以进行下个动作。当回转液压缸改变油路时，机械臂便缩回。手爪的开合见自动换刀机械手图机械臂的头部带有固定手爪与活动手爪，用来夹持刀柄之用。活动手爪可绕小轴转动，其端由弹簧杆作用支靠在小轴上。当弹簧顶杆未碰到挡块而自由伸出时，挡杆在弹簧作用下，其端的斜面与活动手爪的端部斜面台阶相靠，从而将活动手爪锁死。当挡块左移，将弹簧顶杆压入时，顶杆的端迫使杠杆顺时针转动。这样，杠杆的端将挡杆的斜面自活动手爪的端部斜面滑开。因此，当活动手爪伸向刀柄拔刀或插刀后收回时，刀柄表面可使活动手爪压缩弹簧而稍微张开，这样机械爪即可将刀柄抱住或退出。与此同时，齿条或上的挡杆压于调整螺钉而限位，同时微动行程开关动作发出下动作的信号。由于机械爪伸向刀柄拔刀，或插刀后收回，都是当机械手处于轴向向左移动后的位置上进行的。为了使机械手的活动手爪在这时能从自锁状态下松开，在机床床身立柱上设有固定杆，在机械臂的侧有挡块装置。挡块锥孔盘在端面上周向均匀分布有个锥孔和轴固定相连，轴装于支架内，其右端又与端盖用螺纹固定。当挡块未与固定杆相碰时，锥孔盘处于与钢球相对位置，弹簧销顶着端盖，使锥孔盘紧靠于支架的端面上，此时机械臂的弹簧顶杆自由伸出，活动手爪处于锁死状态。当机械手轴向向右移动后，固定杆迫使挡块转动，由于此时锥孔盘端面上的锥孔与钢球错开，这样锥孔盘即连同挡块轴端盖压缩弹簧销向左移动。挡块即将机械臂上的弹簧顶杆压入，将活动手爪自锁紧状态下松开。卧式,加工,中心,自动,机械手,设计,毕业设计,全套,图纸摘要机械手是自动换刀装置中交换刀具的主要工具，它担负着把刀库上的刀具送到主轴上，再把主轴上已用过的刀具返回刀库上的任务。设计思路是用机械手的动作来实现对加工中心的换刀，机械手的转动有回转液压缸运来实现，其动力则由驱动系统实现。加工中心的自动换刀装置，通常是由刀库和机械手组成，它是加工中心的象征，又是加工中心成败的关键环节。因此各加工中心制造厂家都在下大力研制动作迅速可靠性高的自动换刀装置，以求在激烈的竞争中取得好效益，自动换刀装置是加工中心的核心内容，各厂家都在保密，极少公开有关资料，尤其机械手部分更是如此。这种机械手的拔刀插刀动作，大都由油缸动作来完成。根据结构要求，可以采用油缸动，活塞固定或活塞动，油缸固定的结构形式。整个机械手由机械臂伸缩机构，机械爪开合机构，回转机构及装卸刀具直线运动机构组成。引言本次设计的题目是加工中心的自动换刀装置中的核心部件机械手的设计。机械手是自动换刀装置中交换刀具的主要工具，它担负着把刀库上的刀具送到主轴上，再把主轴上已用过的刀具返回刀库上的任务。设计此机械手的目的是为了使加工中心能够更快的的工作，使加工中心能够得到更加充分的利用，以实现其的价值所在再者，由于使用了机械手，减少由于人工换刀带来的生产效率低，并且容易出事故的弊端。本次设计的内容主要有回转液压缸装置和机械运动的驱动系统，对于其中动作的实现则由电气控制来实现。由于本人能力及学识有限，在设计中存在有很多缺陷，望老师们能多加指导。加工中心的总体布局盘式刀库的卧式加工中心卧式加工中心的主轴是水平设置的，卧式加工中心刀库容量般较大，有的刀库可存放几百把刀具，卧式加工中心的结构较立式加工中心复杂，占地面积大，价格也较高，卧式加工中心较适用于加工箱体之类的零件，特别对箱体零件上的些孔和孔系，以及孔和型腔与基准面有严格要求的箱体，容易得到保证，适合于批量加工。卧式加工中心的功能较立式加工中心多，在立式加工中心上加工不了的工件，在卧式加工中心上般都能加工。.技术条件我们所设计的加工中心的主要的技术参数有刀库容量把刀刀柄型号号刀柄刀具最大直径刀具重量换刀时间选刀方式任选.总体布局我们设计的加工中心的总体布局如图.所示图.卧式加工中心的总体布局.卧式加工中心的机械结构主轴组件对加工中心主轴组件的基本要求是具有足够的刚度，精度，传递足够的功率和转矩，以及高速运转和适应自动换刀的条件。主轴轴承多采用高精度，高刚度，高速滚动轴承。卧式加工中心的主轴组件按进给功能分有镗轴进给，滑枕进给及非进给主轴等类型，大多数采用非进给型主轴。立柱立柱有侧面导轨型与正面导轨型。侧面导轨型立柱便于机床的总体设计，制造成本也较低，并抑易于与非数控卧式镗铣床建立模块化系列关系，但这类立柱在机床工作时受力状况较差，且热变形的对称性差，因而对机床加工精度影响较大。正面导轨型立柱多采用门式结构，有较好的热对称结构和受力条件，多数加工中心采用这种立柱形式。工作台卧式加工中心可采用自动分度工作台，数控回转工作台。换刀机械手的设计.刀具的交换装置自动换刀装置加工中心区别于镗铣床的主要特点就在于它具有根据工艺要求自动更换所需刀具的功能，即自动换刀机能。机械手是自动换刀装置中交换刀具的主要工具，它担负着把刀库上的刀具送到主轴上，再把主轴上已用过的刀具返回刀库上的任务。加工中心的自动换刀形式，可分为有机械手换刀方式和无机械手换刀方式两类。无机械手换刀方式，适用于采用号以下刀柄的小型加工中心或换刀次数少的用量型刀具的重型机床，这种换刀方式没有机械手，因而结构简单。另外，刀库回转是在工步与工步之间，即非切削时进行的。因此，虽然刀库设置在立柱顶面，却免去了刀库回转时的震动对加工精度的影响。无机械手换刀方式中，刀库可以是圆盘型直线排列式，也可以是格子箱式等。无机械手换刀方式中特别需要注意的是刀库转位定位的准确度，为保证转位准确，就要尽力消除刀库驱动传动链的间隙，为此可采用双导程蜗杆蜗轮副，或采用可以相互错位的两片齿轮结构形式，或采用插销定位反靠定位等方法来准确定位。圆盘型刀库可设在立柱顶上立柱主轴箱的侧面，也可设在横梁端，或设在主