（毕业设计全套）MC无机械手换刀刀库设计（打包下载）

还确定了主要技术参。

刀库的设计刀库是加工中心的象征，是加工中心区别于镗床和铣床的本质所在，因此来说，刀库的设计是加工中心设计的核心。

由于作者所要设计的加工中心是个主要用来加工中小批量电子元件等小型零件的小型加工中心，在满足加工要求，经济实用的条件下，应尽量使加工中心的结构紧凑，减小加工中心的外形轮廓尺寸，刀库在满足使用要求的前提下，尽量结构使其简单紧凑，易制造，从而降低生产加工中心的成本。

.刀库的结构设计在总体设计方案中已确定自动换刀系统采用无机械手换刀，且刀库置于立柱侧面的横梁上。

刀库在横梁上的移动采用滚珠丝杠传动和快速移动电机。

采用盘型刀库，由槽轮机构实现回转分度和转位，由交流伺服电机驱动。

刀库的结构设计从以下几个方面进行。

刀库主要参数的确定.刀库容量本加工中心主要用来加工小型零件或多孔零件上的小孔和小平面，所以刀库上主要安装些孔加工刀具如钻头扩孔钻等和加工小平面的立铣刀及小直径的面铣刀同时又考虑到所选用电主轴轴端的尺寸及刀盘直径等的限制再考虑到主要用于中小批生产及教学实验等，刀具的品种不宜过多，以免造成不必要的浪费和刀库尺寸过大，采用把刀。

.刀具最大直径和长度立铣刀的最大直径定为，钻头的最大直径定为，最大工作部分长度定为刀具最大重量为刀具最大运动线速度为.刀盘部分的设计.刀盘尺寸的确定刀盘采用轮辐式结构，这样既能满足使用的要求，又能保证刀盘的强度。

在整个设计的过程中要保证各个尺寸在换刀过程不发生干涉即可，刀盘直径为，其他尺寸见刀盘零件图。

.刀爪尺寸的设计刀爪的外型尺寸根据号刀柄设计。

刀库转动定位机构的设计.刀库转动定位机构的选择目前圆盘式刀库大多采用的是单头双导程蜗轮蜗杆传动，此传动机构在使用中可随时调整蜗轮蜗杆的传动间隙，实现准确的转位分度，保证刀库工作的可靠性，但此传动机构较复杂，而且单头双导程蜗轮和蜗杆的加工较困难。

槽轮机构具有冲击小，工作平稳性较高，机械效率高，可以在较高转速下工作，且结构简单，易制造等优点，在目前生产的鼓轮式刀库的加工中心机床上很多采用槽轮机构来驱动刀库的分度回转运动。

因此本设计采用槽轮机构，来实现刀库的转动分度和定位。

但此机构定位精度不够高，为提高其定位精度可采用带制动器和交流伺服电机，从而可保证较高的定位精度。

.槽轮机构的工作原理槽轮机构又称马耳他机构能把主轴的匀速连续运动转换为从动轴的周期性间歇运动，常用于各种分度转位机构中。

槽轮机构又三种基本类型外啮合槽轮机构内啮合槽轮机构和球面槽轮机构。

此刀库采用外啮合槽轮机构。

外啮合槽轮机构的工作原理如图所示。

外啮合槽轮机构的转臂回转轴线与槽轮回转轴线平行，通常转臂作等速回转，当转臂上的滚子进入槽中，就拨动槽轮作反向转位运动，当滚子从槽中脱出，槽轮即静止不动，并由锁止盘定位。

当只有个滚子时，转臂转周，槽轮作转个角度的步进运动，从而实现转位分度和定位。

图槽轮机构图槽轮机构的设计槽数因刀库容量为把刀，所以槽轮槽数槽间角槽轮每次转位时曲柄的转角槽轮与锁止盘间的中心距为了使转为定位机构的结构紧凑，采用。

主动曲柄长度.槽轮半径.圆销半径.槽底高槽深锁止弧半径式中，，且必须大于，取.，根据以上参数可设计出槽轮和锁止盘的尺寸，如槽轮和锁止盘的零件图所示。

.刀库转动电机的选择刀库的回转驱动电机的选择时，须考虑由摩擦引起的负载转据和各负载的转动惯量。

负载的转动惯量和刀库系统转动惯量式中各旋转件的转动惯量，各旋转件的转速，电机的转动惯量，电机的转速，。

式中分别为刀盘轴槽轮和锁止盘的转动惯量，刀盘的转速，。

.式中刀盘直径，刀盘厚度，。

.同理可求得初选电机为，其额定转矩为.，最大转矩为.，转动惯量为.。

.摩擦引起的负载转矩计算由重力产生的摩擦力矩式中槽轮和锁止盘间摩擦系数，取.刀盘轴槽轮等的重量，.滚子中心到锁止盘中心的距离电机的额定转矩，符合要求。

最大加速转矩当电机从静止升至时式中电机最高转速，加速时间取.电机的最大启动转矩.电机的最大转矩，符合要求。

最终确定电机型号为，其输出功率为。

相应的伺服驱动器选择与电机相匹配的型号。

轴的设计轴是机械设备中的重要零件之.其主要功能是支承作回转运动的零件，并传递运动和动力.根据轴的受力情况不同，可把轴分成心轴转轴和传动轴种.轴的常用材料轴的材料主要采用碳素钢和合金钢，常用材料为优质中碳钢，如钢，这里选取钢为材料.轴的结构设计轴的合理外形应满足轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置轴上的零件应便于装拆和调整轴应具有良好的制造工艺性.影响轴结构的主要因素包括轴的受力性质大小方向及分布情况轴上零件的布置和固定形式所采用的轴承类型和尺寸轴的加工工艺等.轴的强度计算由于功率已知，转速，取.，取，т取，则轴径.式中计算剖面处轴的直径轴的传递功率轴的转速故最小应取.轴径取。

校核轴转矩.式中功率转速。

圆周力.径向力.则由受力分析图可知水平面弯矩••则•垂直面弯矩.••则•求当量弯矩取修正系数为.••确定危险截面及校核强度由参考文献机械设计手册知，满足￡小于的条件，故设计的轴有足够的强度，并有定裕度。

因此，此轴不必在做修改轴的结构和受力分析如图所示图图轴的结构和受力分析滚动轴承的选择计算滚动轴承的类型选择选取向心球轴承原则轴承负荷轴承的转速调心性能安装与拆卸这里选取轴承代号为的双列向心短圆柱滚子轴承基本额定动载荷为滚动轴承的计算滚动轴承疲劳寿命的基本计算公式为ε其中ε寿命系数球轴承ε，滚子轴承ε当量东载荷基本额定动负荷因，又，故，其中由表选的，ε，故其疲劳寿命.或由公式•ε得•因为所设计轴的强度裕度不大，此轴不必在做修改键的选用与计算因为键是动联接，所以选用普通的平键轴上键的选择由参考文献机械设计基础课程设计知键的宽度，高，长验算键的强度键的强度公式为.由参考文献机械设计知即.键的强度足够刀库的支承部分的设计刀库的支承部分包括刀库箱体箱盖轴轴承轴承套等，见图刀库总装图。

各部分的具体结构尺寸见其零件图。

刀库主要由刀盘部件轴承轴承套轴箱盖滚子锁止盘电机槽轮箱体和些连接螺钉螺母销键等组成。

图刀库总装图.刀库移动部分的设计刀库支承横梁和导轨的设计横梁支撑着刀库的整个重量，因此，它的强度和刚度要求较高。

且为了实现刀库的移动，在横梁上要设计可使刀库移动的导轨，根据床身的整体高度及立柱的形状来考虑，横梁的端面与立柱的联接断面应成长方形长宽分别定为。

此连接处的面板厚度为与立柱用个直径为的螺栓来连接，由两个的圆柱销定位，在装配时配作。

在整个设计过程中，因刀库的行程，再加上滑台的尺寸和刀盘尺寸等，静导轨的总长度定为，两端可各装减振器，目的是为了消除滑台到两端时的冲击力。

考虑刀库移动电机和丝杠的安装尺寸等，静导轨的高度定为，宽度定为，其它尺寸见横梁零件图。

考虑到刀库支承部分的尺寸，滑座和动导轨的长度定为，考虑静导轨的宽度和刀库支承部分在该方向的尺寸滑座的宽度定为，滑座的高度定为。

为了减轻它自身的重量，将其铸造成中空的。

同时，为了加强它的刚度，还设有加强肋板。

导轨的形式有滑动导轨和滚动导轨两种形式。

此处，仅设计滑动导轨，滑动导轨采用双矩形形式的整体铸铁导轨，并采用中频淬火，淬火后的硬度为。

导轨的精度要求为平面度为.，长方向的直线度为.，侧导向面的直线度为.，侧导向面之间的平行度为.，侧导向面对导轨底面的垂直度为.，导轨面对横梁安装基面的垂直度为.。

刀库移动丝杠和电机的选择要实现刀库的移动，采用滚珠丝杠和快速移动电机驱动。

前者速度高，传动平稳，且定位精度高。

后者结构简单，安装方便，传动平稳，但定位精度较低，还需专门的液压系统。

该加工中心采用滚珠丝杠和交流伺服电机驱动方式。

．刀库移动丝杠刀库移动丝杠的选取和向进给系统丝杠选取类似，计算不再赘述。

选取滚动丝杠副型号为，各部分的结构尺寸见横梁滚珠丝杠零件图。

支承方式采用两端固定，两端各采用角接触球轴承。

.伺服电机伺服电机的选择计算方法同向进给系统电机类似，计算不再赘述。

选取电机型号，伺服驱动器型号。

丝杠与电机之间采用弹性膜片连轴器。

.刀库横梁的安