位精度高，刀具储存量足够，所占空间位置小，工作稳定可靠等特点。换刀装置中刀具的交换形式及它们的具体结构对机床的工作效率和工作可靠性有着直接影响。加工中心的自动换刀形式可分为无机械手换刀方式和有机械手换刀方式两大类。无机械手换刀方式般是采用把刀库放在主轴箱可以运动到的位置，同时，刀库中刀具的存放方向般与主轴上的装刀方向致。无机械手换刀方式是由刀库和机床主轴的相对运动实现刀具的交换的，这种方式结构简单，但换刀时间要长。目前，加工中心的自动换刀装置大都采用有机械手换刀方式，因为有机械手换刀装置在刀库的配置与主轴的相对位置及刀具数量确定上都比较灵活，机械手数量和换刀形式比较随意，换刀时间比较短，应用广泛。换刀机械手的形式有单臂式双臂式回转式和轨道式等，而常用双臂式机械手的手爪结构形式又分为钩手抱手伸缩手和叉手等。加工中心换刀机械手作为数控机床的个重要的功能部件，它在国内外的数控机床制造领域中已受到广泛的重视。目前，在国外的换刀时间已达到.秒，的换刀时间也达到了.秒左右，国内也出现了立卧两用凸轮式换刀机械手和用于五轴联动的换刀机械手的研究。加工中心换刀机械手的主要任务是，完全模拟人手的换刀动作，给机床主轴与弹簧夹头提供相对转动实现夹紧放松刀具的动作。机械手应具备足够的转矩，同时还应使机械手具备结构紧凑占据空间小的特点，以适应不同类型机床的换刀空间。随着机械加工业的发展，制造行业对加工中心换刀机械手的需求量会度过程中的加速度为，则手臂伸缩液压缸负载.考虑到手臂在伸缩运动过程中的能量损失，取.，则手臂伸缩液压缸的实际驱动力为.在手架旋转轴旋转时，手臂伸缩液压缸受到的惯性力较大，为保证手臂伸缩液压缸的安全，这里取根据得.式中手臂伸缩液压缸的实际驱动力液压缸的工作压力，由计算结果确定液压缸回油腔背压力，根据文献，表，对于简单系统和般轻载的节流调速系统，，在本设计中初取估算值.手臂伸缩液压缸内径手指夹紧液压缸外径将各值代入式.，可得.主架旋转机构设计主架架旋转轴的设计估算手架旋转轴所承受的负载两机械手手指的质量上挡板的质量.下挡板的质量.后挡板的质量.侧挡板的质量手指与活塞杆之间连接间的质量.夹持工件的质量手指夹紧液压缸前端盖质量.手指夹紧液压缸后端盖质量.手指夹紧液压缸缸筒质量.手臂伸缩液压缸前端盖质量.手臂伸缩液压缸缸筒质量.上套件质量.上套件质量.当储油量最大时油液的质量主架旋转轴所承受的总质量为.手架旋转轴所承受的负载为.主架架旋转轴强度的校核初取手架旋转轴的轴径手架旋转轴所承受的负载为.手架旋转轴的质量为.取手架旋转所需的驱动力距等于手架旋转时受到的惯性力距，则根据文献，有.式中手臂回转部件对回转轴线的转动惯量手架旋转轴对回转轴线的转动惯量手架旋转轴旋转时的角加速度，这里初取手架旋转轴的转速,则其角速度，设手架旋转轴从静止开始到达到稳定速度所需的时间为.,则.机械手夹紧力的校核.取手架回转的角速度则由式.得.因小于机械手手指的夹紧力，所以机械手的手架旋转轴工作正常。由于手臂回转部件的回转轴线与其重心轴线重合，所以可取本设计中,取，则.将值代入式.可得.手架旋转轴的输出功率手架旋转轴强度校核公式如下.式中手架旋转轴的扭矩，此处.手架旋转轴的抗弯截面模量，对于实心轴有，所以此处将值代入式.可得因故所选轴安全。手架旋转驱动机构的选择电动机类型的选择目前常用的加工中心换刀机械手，它的手架旋转运动是由两个压缸密封处的摩擦力，密封处的机械效率，般，本设计中取.将各值代入式.，可得.为便于采取标准的密封件，根据液压缸内径尺寸系列，将内径进行圆整，取。因为本设计中.，所以，同样为便于采取标准密封件，根据活塞杆直径系列，将活塞杆直径进行圆整，取。手指夹紧液压缸的最大储油量为.式中为活塞杆的最大行程，这里取，则有活塞的宽度.，为减少手指夹紧液压缸的整体重量，取。活塞杆的导向长度.。由于本设计中手指夹紧液压缸的缸体内径较小，并且活塞的行程也不大，为方便它的加工制造，在这里将活塞和活塞杆设计成体的形式。对于手指夹紧液压缸，因其为低压系统，而在中低压系统中，液压缸缸筒的壁厚常由结构工艺上的要求决定，强度问题是次要的，般不需要进行验算，所以，此手指夹紧液压缸的缸筒壁厚由结构需要决定。材料的选择根据文献对手指夹紧液压缸各元件的材料选取如下活塞杆材料采用实心的号钢，并进行表面淬火处理，以提高活塞杆硬度由于活塞与活塞杆是体的，所以活塞的材料也为号钢，但为了增加它的耐磨性，需在活塞的表面覆盖层耐磨材料，常用耐磨材料有青铜黄铜尼龙等等。般情况下，压力较低的液压缸的缸筒材料多采用铸铁，但在本设计中，为了减轻结构的整体重量，将选用铝合金作为手指夹紧液压缸缸筒的材料。缸盖的材料选用铸件。.手臂旋转液压缸设计手臂伸缩液压缸各尺寸数据的确定由于受到刀库刀具和主轴刀具之间距离的限制，为保证两侧手臂的伸缩范围都能达到，本设计中采用了伸缩式液压缸，即用手指夹紧液压缸来代替手臂伸缩液压缸的活塞和活塞杆部分。为方便采用标准的密封件，结合手指夹紧液压缸的相关计算，并根据文献中的活塞杆直径系列和液压缸内径尺寸系列，取手指夹紧液压缸的缸体外径为,手臂伸缩液压缸内径。手臂伸缩液压缸活塞杆的最大行程取,由式.可得手臂伸缩液压缸的最大储油量为估算手臂伸缩液压缸负载两机械手手指的质量上挡板的质量.下挡板的质量.后挡板的质量.侧挡板的质量手指与活塞杆之间连接件的质量.夹持工件的质量取.取钢与铝合金之间的滑动摩擦力.，则设活塞达到稳定两指，也有多指根据需要分为内抓式或外抓式也可用负压式或真空式的空气吸盘和电磁吸盘。本设计采用夹持式手部，即由手爪和传力机构组成，它的主要功能是在换刀过程中完成抓住工件握持工件和释放工件的动作。手臂部分手臂是支撑被抓物体以及手指部分的重要部件，起调整和改变工件方位的作用。本设计中手臂的主要作用是带动手指去抓取物件。主架部分用于承受手部以及手臂部分的总体重量，在本设计中它还用于通过旋转运动实现加工中心主轴刀具和刀库刀具的互换运动。驱动机构驱动机构是用来为各个部件的运动提供动力，是实现切运动的动力源，有气动液动电动和机械式四种形式。本设计中的各个运动主要是直线旋转往复运动。由于电动机输出的是旋转运动，若采用电动机传动，则必须加入齿轮齿条等机械机构，将电动机输出的旋转运动转变为直线往复运动，而液压缸或气缸般都是直线往复运动的，可直接带动负载作直线往复运动，使得结构简单。同时，由于液压驱动的抗冲击能力比电气驱动的抗冲击能力要强，而且在产生相同驱动力力矩的条件下，与其他驱动方式相比，液压驱动系统还具有体积小惯性小工作平稳可靠以及可实现较高位置精度的特点。故本设计中的驱动方式以液压驱动为主，用液压驱动方式来实现手指夹紧手臂伸缩和手架伸缩的动作。对于手架的旋转运动，由于手架旋转轴要实现旋转到工作位置，旋转交换主轴刀具和刀库刀具和反向旋转实现手架复位三种运动，如采用液压缸和行程开关来控制，要分别实现这三种旋转运动会比较困难，而若采用电动机驱动，则只需控制好电动机的起停时间就可实现预期的运动。所以，本设计中的手架旋转运动由电动机带动单级圆锥齿轮来实现。.本章小结本章主要是设计加工中心换刀机械手的主要换刀形式，也给出了三种手臂伸缩与手指夹紧机构和两种手架旋转轴与手架伸缩机构的设计方案，并通过论证分析，确定了最终的设计方案。同时，本章对加工中心换刀机械手的组成及各自由度运动的实现也进行了较为具体的介绍。第章结构设计及尺寸计算前章对机械手的整体结构进行了方案论证，并确定了技工中心换刀机械手的基本结构及工作范围，本章将在上章的基础上对机械手的各部分结构进行具体的设计。.手指结构设计及计算手指夹紧力的计算根据文献，，手指夹紧力的计算过程如下手指对工件夹紧力.式中安全系数，本设计中取.动载系数，本设计中取.方位系数本设计中则，本设计.被抓持工件的重量，取工件质加工,中心,自动,机构,设计,毕业设计,全套,图纸第章绪论.加工中心换刀机构设计的目的及意义.加工中心换刀机构的发展现状.研究的主要内容第章总体方案设计与论证.加工中心换刀机构的设计要求.初步设计方案旋转臂与夹紧机构主架回转与臂部旋转机构.方案的确定.设计结构分析设计参数自由度分析及各自由度的实现加工中心换刀机械手的组成.本章小结第章构设计及尺寸计算.手指结构设计及计算手指夹紧力的计算手指部分的相关校核.手指夹紧液压缸设计手指夹紧液压缸各部分尺寸的确定材料的选择.手臂旋转液压缸设计手臂伸缩液压缸各尺寸数据的确定.主架旋转机构设计主架架旋转轴的设计手架旋转驱动机构的选择单级圆锥齿轮的设计与校核.主架伸缩液压缸的设计主架伸缩液压缸各尺寸数据的确定材料的选择手架伸缩液压缸活塞杆的校核.本章小结第章控制部分的设计.液压缸的流量流速及压力.确定液压泵的流量压力及液压泵的型号.各液压缸缓冲装置的设计.液压系统回路.旋转轴控制线路.技术难点.本章小结结束语致谢参考文献第章绪论.加工中心换刀机构设计的目的及意义本设计主要是在实现手指夹紧手臂伸缩手架伸缩以及手架旋转运动的基础上，为加工中心换刀机械手的研究提供几种新的设计方案，并通过论证分析，选择其中种比较理想可行的方案进行设计计算，以达到准确稳定快速可靠换刀的目的。在满足加工中心换刀机械手各种运动要求的同时，本设计也在定程度上简化了换刀机械手的结构，以方便加工中心换刀机械手的加工制造过程。.加工中心换刀机构的发展现状近年来，随着世界制造业向中国转移，我国对机床的需求量大增。同时，经过多年的努力，我国数控机床的开发水平也有了很大进步，数控机床的品种和质量均比以往有所提高，部分机床制造主导厂还开发出具有相当水平的数控设备。但是，通过有关部门给出的资料，只要作进步的分析与了解，我们就会发现，国产数控机床在消费量的台数中虽占有半以上，但它们多是些技术水平较低价格相对便宜的普通产品，如数控车床数控铣镗床和线切数机床等，高中档数控产品则较少，而且这些产品的核心技术或功能部件，如加工中心换刀机械手全功能的数控伺服系统，高速电主轴，数控刀架乃至高速安全防护装置等，还多是由中外合资企业提供或是从国外进口的。这也说明由于技术发展的不平衡，在多种条件制约下，目前我国数控机床的整件技术水平与国际先进水平相比还有定距离，部分高性能高速高精度的数控机床仍需要依靠海外进口。功能部件技术水平的高低性能的优劣以及整体的社会配套水平，都直接决定和影响着数控机床整机的技术水平和性能，也制约着主机的发展速度。而换刀机械手则是加工中心稳定可靠运行的关键功能部件。它的快速准确的换刀程序是影响加工中心发挥高效可靠的加工性能的重要因素。没有换刀机械手，就不可