數(shù)控鏜銑床加工中心換刀機(jī)械手三維設(shè)計(jì)含SW三維及4張CAD圖.zip,數(shù)控,銑床,加工,中心,機(jī)械手,三維設(shè)計(jì),SW,三維,CAD 任務(wù)書 論文(設(shè)計(jì))題目：數(shù)控鏜銑床加工中心換刀機(jī)械手三維設(shè)計(jì) 工作日期：2017年12月18日 ~ 2018年05月20日 1.選題依據(jù): 設(shè)計(jì)了一種數(shù)控臥式鏜銑床加工中心換刀機(jī)械手，使之在給定的程序指令下，配合刀庫(kù)和臥式鏜銑床實(shí)現(xiàn)所有加工工序的自動(dòng)換刀。加工中心區(qū)別于數(shù)控機(jī)床最主要的特征是備有刀庫(kù)，具有自動(dòng)換刀功能，對(duì)工件一次裝夾后進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床。工件裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同工序自動(dòng)選擇、更換刀具，自動(dòng)對(duì)刀、自動(dòng)改變主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量等，可連續(xù)完成鉆、鏜、銑、鉸、攻絲等多種工序。 2.論文要求(設(shè)計(jì)參數(shù)): 抓 重：20公斤。自由度數(shù)：4個(gè)。 坐標(biāo)形式：圓柱坐標(biāo)。 手指夾持刀柄的直徑：Φ100毫米。驅(qū)動(dòng)方式：液壓。 拔、插刀行程（即滑座伸縮Z）：155毫米（最大180毫米）。 升降行程（即找刀排Y）：3x420毫(刀排間垂直方向距離為420毫米，共四排)。 回轉(zhuǎn)角度（Φ）：180°。 裝、卸刀手手臂伸縮行程（X）：195毫米。手指夾持刀柄的直徑：Φ100mm 。 3.個(gè)人工作重點(diǎn): 采用三維設(shè)計(jì)軟件完成數(shù)控鏜銑床加工中心換刀機(jī)械手的設(shè)計(jì)，包括機(jī)械手總裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械手手部和手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、升降伸縮和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)編寫設(shè)計(jì)說明書，完成英文翻譯工作。 4.時(shí)間安排及應(yīng)完成的工作: 第1周：布置畢設(shè)任務(wù) 第2周：根據(jù)題目查閱文獻(xiàn)第3周：準(zhǔn)備開題報(bào)告材料 第4周：撰寫開題報(bào)告，準(zhǔn)備開題答辯第5周： 查閱文獻(xiàn)進(jìn)行方案設(shè)計(jì) 第6周：根據(jù)方案完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第7周：零件三維設(shè)計(jì)和建模第8周：零件三維設(shè)計(jì)和建模第9周：零件三維設(shè)計(jì)和建模 第10周：將三維零件進(jìn)行裝配，完成裝配圖第11周：完善裝配圖和零件圖 第12周：完成設(shè)計(jì)說明書和英文翻譯第13周：完善設(shè)計(jì)說明書和英文翻譯第14周：上交材料，答辯 5.應(yīng)閱讀的基本文獻(xiàn): [1] 李宗斌. 加工中心換刀機(jī)械手的設(shè)計(jì)與計(jì)算[J]. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù), 1994,(12) . [2] 曹華軍,劉飛,何彥,李智勇.面向綠色制造的機(jī)床設(shè)備選擇模型及其應(yīng)用機(jī)械工程學(xué)報(bào)2004(03) [3] 賀煒,李劍玲,丁毅,李體仁,夏田.立臥兩用凸輪式換刀機(jī)械手的設(shè)計(jì)機(jī)械制造.2003(07). [4] 梁楚華,朱志堅(jiān),吳金強(qiáng).數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀系統(tǒng)產(chǎn)品化研究.機(jī)械工藝師2000(08). [5] 夏粉玲,賀煒,李體仁,劉俊生,李劍玲. 關(guān)于立臥兩用換刀機(jī)械手的設(shè)計(jì)[J]. 西北輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào).2002(05) . [6] 彭文,劉伯軍. 加工中心機(jī)械聯(lián)動(dòng)換刀裝置[J]. 制造技術(shù)與機(jī)床, 1999(04) . [7] 李劍玲,賀煒,丁毅,王寧俠. 一種換刀機(jī)械手卡爪夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J]. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 2003(10) . [8] Lee, C. S. G., Chung, M. J., Mudge, T. N., andTurney, J. L.: On the Control of Mechanical Manipulators. Proc. 6thIFACConf. Estimation and Parameter Identification, Washington D. C., 1982 (pp1454-1459). [9] 劉瑞已. 加工中心快速自動(dòng)換刀裝置[J]. 機(jī)械工程師.2004(11) . [10]劉茂生. FMS刀具交換系統(tǒng)換刀機(jī)械手的方案設(shè)計(jì)[J]. 航空精密制造技術(shù).1997(06) . 指導(dǎo)教師簽字： XX 教研室主任意見： 同意 簽字：XX 2017年12月14日 教學(xué)指導(dǎo)分委會(huì)意見： 同意 簽字：XX 2017年12月15日 學(xué)院公章 進(jìn)度檢查表 第 -1 周 工作進(jìn)展情況 在老師的指導(dǎo)下，查閱鏜銑床加工中心換刀機(jī)械手文獻(xiàn)，并根據(jù)參考文獻(xiàn)寫出了一份文獻(xiàn)綜述。最后完成開題報(bào)告，并通過了開題答辯。 2018年01月10日 指導(dǎo)教師意見 按照畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，查閱鏜銑床加工中心換刀機(jī)械手文獻(xiàn)，并根據(jù)參考文獻(xiàn)寫出了一份文獻(xiàn)綜述，了解了鏜銑床加工中心換刀機(jī)械手國(guó)內(nèi)外研究狀況及發(fā)展趨勢(shì)，開題報(bào)告技術(shù)路線可行，時(shí)間進(jìn)度安排合理，較好地完成了開題階段的任務(wù)。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年01月11日 第 2 周 工作進(jìn)展情況 經(jīng)查閱相關(guān)資料以及參考文獻(xiàn)，并且在老師的幫助下，完成了對(duì)數(shù)控臥式鏜銑床自動(dòng)換刀機(jī)械手的控制電路、液壓系統(tǒng)、手臂和手部結(jié)構(gòu)以及升降機(jī)構(gòu)和手架回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。準(zhǔn)備開始進(jìn)行二維及三維建模畫圖，并撰寫說明書。 2018年03月15日 指導(dǎo)教師意見 查閱了相關(guān)資料以及參考文獻(xiàn)，完成了對(duì)數(shù)控臥式鏜銑床自動(dòng)換刀機(jī)械手的控制電路、液壓系統(tǒng)、手臂和手部結(jié)構(gòu)以及升降機(jī)構(gòu)和手架回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃相關(guān)部分。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年03月16日 第 5 周 工作進(jìn)展情況 方案設(shè)計(jì)已全部完成，換刀機(jī)械手手臂和手部結(jié)構(gòu)二維A0圖和換刀機(jī)械手滑座伸縮和手部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)二維A0圖和換刀機(jī)械手設(shè)計(jì)總裝圖A0圖以及換刀機(jī)械手升降機(jī)構(gòu)A0圖已完成，分析及計(jì)算過程也已完成，液壓回路設(shè)計(jì)完成，接下來開始撰寫說明書以及機(jī)械手三維建模 2018年04月11日 指導(dǎo)教師意見 完成了方案設(shè)計(jì)、換刀機(jī)械手手臂和手部結(jié)構(gòu)二維A0圖、換刀機(jī)械手滑座伸縮和手部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)二維A0圖、換刀機(jī)械手設(shè)計(jì)總裝圖A0圖以及換刀機(jī)械手升降機(jī)構(gòu)A0圖（初稿），初步完成分析及計(jì)算過程、液壓回路設(shè)計(jì) 。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年04月11日 第 8 周 工作進(jìn)展情況 翻閱查看參考文獻(xiàn)以及相關(guān)書籍，研究并設(shè)計(jì)了所有結(jié)構(gòu)以及計(jì)算內(nèi)容 。說明書撰寫完緒論、手臂及手部設(shè)計(jì)部分?；炜s機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；機(jī)械手升降機(jī)構(gòu)；手爪及手臂的三維模型已經(jīng)完成，待裝配。 2018年05月01日 指導(dǎo)教師意見 完成了機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和部分計(jì)算工作，完成了設(shè)計(jì)說明書的緒論、手臂及手部設(shè)計(jì)部分；完成了滑座伸縮機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、機(jī)械手升降機(jī)構(gòu)、手爪及手臂的零件部分三維模型。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年05月02日 第 11 周 工作進(jìn)展情況 二維圖、三維建模裝配全部完成，設(shè)計(jì)說明書撰寫完成。 2018年05月20日 指導(dǎo)教師意見 完成零部件的三維建模和裝配體模型，完成外文翻譯、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯答辯。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年05月21日 第周 工作進(jìn)展情況 年 月 日 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師(簽字)： 年 月 日 過程管理評(píng)價(jià)表 評(píng)價(jià)內(nèi)容 具體要求 總分 評(píng)分 工作態(tài)度 態(tài)度認(rèn)真，刻苦努力，作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn) 3 2 遵守紀(jì)律 自覺遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，主動(dòng)聯(lián)系指導(dǎo)教師,接受指導(dǎo) 3 3 開題報(bào)告 內(nèi)容詳實(shí)，符合規(guī)范要求 5 3 任務(wù)完成 按時(shí)、圓滿完成各項(xiàng)工作任務(wù) 4 3 過程管理評(píng)分合計(jì) 11 過程管 理評(píng)語 該生在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中態(tài)度較為端正，較為刻苦努力，能夠積極主動(dòng)地分析問題和解決問題，能夠按時(shí)聯(lián)系指導(dǎo)老師，遇到問題 ，能夠積極主動(dòng)地查閱資料，解決問題。通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料 ，較好地完成了開題報(bào)告，開題報(bào)告內(nèi)容詳實(shí)，論述清晰，符合規(guī)范要求，文獻(xiàn)綜述完成較好。能夠獨(dú)立地完成方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 、三維建模整個(gè)過程，中期檢查按時(shí)完成任務(wù)，在整個(gè)畢業(yè)過程中 ，開始進(jìn)展較慢，與進(jìn)度計(jì)劃相比，稍微滯后。后期經(jīng)過努力，完成了整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，完成了設(shè)計(jì)說明書，分析、計(jì)算過程準(zhǔn)確 ，論述層次分明，結(jié)構(gòu)合理，符合規(guī)范要求。 指導(dǎo)教師簽字:XX 日期:2018-05-23 指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)表 評(píng)價(jià)內(nèi)容 具體要求 總分 評(píng)分 選題質(zhì)量 符合培養(yǎng)目標(biāo)要求,有一定的研究?jī)r(jià)值和實(shí)踐意義,有一定的開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 4 能力水平 有較強(qiáng)的綜合運(yùn)用知識(shí)能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表達(dá)與外語能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力 5 4 完成質(zhì)量 文題相符,概念準(zhǔn)確,分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等正確合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 7 指導(dǎo)教師評(píng)分合計(jì) 15 指導(dǎo)教 師評(píng)語 張楠同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目符合培養(yǎng)目標(biāo)要求，有一定的研究?jī)r(jià)值和實(shí)踐意義，具有開拓性，難度適宜，工作量飽滿。有綜合運(yùn)用知識(shí)能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力、科研方法運(yùn)用能力和分析問題解決問題的能力，總體設(shè)計(jì)方案合理。論文文題相符 ，概念準(zhǔn)確，分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等正確合理，結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)合理，撰寫格式、圖表等基本符合規(guī)范要求，該生具有中文表達(dá)與外語能力?；就瓿闪水厴I(yè)設(shè)計(jì)要求的任務(wù)，同意該生參加畢業(yè)答辯。 指導(dǎo)教師簽字:XX 日期:2018-05-23 評(píng)閱人評(píng)價(jià)表 評(píng)價(jià)內(nèi)容 具體要求 總分 評(píng)分 選題質(zhì)量 符合培養(yǎng)目標(biāo)要求,有一定的研究?jī)r(jià)值和實(shí)踐意義,有一定的 開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 3 能力水平 有較強(qiáng)的綜合運(yùn)用知識(shí)能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表 達(dá)與外語能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力 5 3 完成質(zhì)量 文題相符,概念準(zhǔn)確,分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等正確 合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 8 評(píng)閱人評(píng)分合計(jì) 14 評(píng)閱人 評(píng)語 論文研究并設(shè)計(jì)了一種數(shù)控臥式鏜銑床加工中心自動(dòng)換刀機(jī)械手，讓其在設(shè)定好的程序指令下，配合刀庫(kù)和鏜銑床完成整個(gè)加工工序的自動(dòng)換刀過程。選題符合專業(yè)培養(yǎng)方案要求，具有一定的實(shí)際意義，難度適中，工作量符合要求。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，該生具有了一定的綜合知識(shí)運(yùn)用能力，中英文寫作能力，文獻(xiàn)檢索能力。工程圖紙的繪制，表明該生具備一定的計(jì)算機(jī)使用能力。該畢業(yè)設(shè)計(jì)文題相符，分析計(jì)算設(shè)計(jì)基本合理。論文格式及撰寫內(nèi)容、圖表基本符合規(guī)范要求。同意該生參加畢業(yè)答辯. 評(píng)閱人簽字：XX 評(píng)閱人工作單位：機(jī)械工程學(xué)院日期：2018-05-23 答辯委員會(huì)評(píng)價(jià)表 評(píng)價(jià)內(nèi)容 具體要求 總分 評(píng)分 自述總結(jié) 思路清晰,語言表達(dá)準(zhǔn)確,概念清楚,論點(diǎn)正確,分析歸納合理 10 6 答辯過程 能夠正確回答所提出的問題,基本概念清楚,有理論根據(jù) 10 6 選題質(zhì)量 符合培養(yǎng)目標(biāo)要求,有一定的研究?jī)r(jià)值和實(shí)踐意義,有一定的 開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 4 完成質(zhì)量 文題相符,概念準(zhǔn)確,分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等正確 合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 6 能力水平 有較強(qiáng)的綜合運(yùn)用知識(shí)能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表 達(dá)與外語應(yīng)用能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力 10 6 答辯委員會(huì)評(píng)分合計(jì) 28 答辯委員會(huì)評(píng)語 張楠同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作期間，基本遵守各項(xiàng)紀(jì)律，表現(xiàn)一般。 能按時(shí)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)任務(wù)。 論文立論正確，立論分析無原則性的錯(cuò)誤，解決問題方案有一定的參考價(jià)值，結(jié)論基本正確。 論文使用的概念基本正確，語句通順，條理比較清楚。 論文中使用的圖表，設(shè)計(jì)中的圖紙?jiān)跁鴮懞椭谱鲿r(shí)，能夠執(zhí)行國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，基本規(guī)范。 能夠查閱文獻(xiàn)資料，原始數(shù)據(jù)搜集得當(dāng)，實(shí)驗(yàn)或計(jì)算結(jié)論基本準(zhǔn)確。 答辯過程中，能夠闡述出論文的主要內(nèi)容，主要問題經(jīng)答辯教師啟發(fā)后能夠回答出來。 答辯成績(jī)： 28 答辯委員會(huì)主任： XX 2018年05月30日 成績(jī)?cè)u(píng)定 項(xiàng)目分類 成績(jī)?cè)u(píng)定 過程管理評(píng)分 11 指導(dǎo)教師評(píng)分 15 評(píng)閱人評(píng)分 14 答辯委員會(huì)評(píng)分 28 總分 68 成績(jī)等級(jí) D 成績(jī)等級(jí)按“A、B、C、D、F”記載 成績(jī)審核人簽章： XX 學(xué)院審核人簽章： XX 一、選題依據(jù) 1.論文（設(shè)計(jì)）題目 數(shù)控鏜銑床加工中心換刀機(jī)械手三維設(shè)計(jì) 2.研究領(lǐng)域 機(jī)械設(shè)計(jì)、三維設(shè)計(jì)、工業(yè)機(jī)械手 3.論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值 一個(gè)零件往往需要進(jìn)行多工序的加工，而單功能的數(shù)控機(jī)床，只能完成單工序的加工，如車、鉆、銑等。因此，在制造零件的過程中，大量的時(shí)間用于更換刀具、裝卸零件、測(cè)量和搬運(yùn)零件等非加工時(shí)間上，切削時(shí)間僅僅占整個(gè)工時(shí)中的較小比例。為了縮短非切削時(shí)間，提高工作效率，便設(shè)計(jì)帶有自動(dòng)換刀系統(tǒng)的加工中心。加工中心(Machining Center,MC)是綜合了機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、拖動(dòng)技術(shù)、現(xiàn)代控制理論、測(cè)量及傳感技術(shù)以及通信診斷、刀具和編程技術(shù)的高科技產(chǎn)品。由于加工中心能集中完成多種工序，因而可減少工件裝夾、測(cè)量和調(diào)整時(shí)間，減少工件周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)存放時(shí)間，使機(jī)床的切削利用率高于通用機(jī)床的 3 到 4 倍，所以，加工中心不僅提高了工件的加工精度，而且是數(shù)控機(jī)床中生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度最高的綜合性機(jī)床。 機(jī)械手的應(yīng)用價(jià)值： （1）提高生產(chǎn)過程中的自動(dòng)化程度 應(yīng)用機(jī)械手有利于實(shí)現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動(dòng)化的程度，從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。 （2）改善勞動(dòng)條件，避免人身事故 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場(chǎng)合中，用人手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的，而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動(dòng)條件得以改善。在一些簡(jiǎn)單、重復(fù)， 特別是較笨重的操作中，以機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 （3）減輕人力，便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機(jī)械手代替人可以進(jìn)行連續(xù)的工作，但在自動(dòng)化機(jī)床綜合加工自動(dòng)線上，機(jī)械手還沒有普及，應(yīng)用機(jī)械手可以減少人力，更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進(jìn)行工作生產(chǎn)。 4.目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì) 機(jī)械手（machine hand），指能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置，主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。機(jī)械人手臂與人類的手臂最大區(qū)別就在于靈活度與耐力度，也就是機(jī)械手的最大優(yōu)勢(shì)可以重復(fù)的做同一動(dòng)作。機(jī)械手可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī) 11 械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。 機(jī)械手研究始于 20 世紀(jì)中期。大批量生產(chǎn)的迫切需求推動(dòng)了自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)展， 并且為機(jī)器人的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。另一方面，核能技術(shù)的研究要求某些操作機(jī)械代替人處理放射性物質(zhì)。在這一需求背景下，美國(guó)于 1947 年開發(fā)了遙控機(jī)械手，1948 年又開發(fā)了機(jī)械式的主從機(jī)械手，1958 年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手，它的結(jié)構(gòu)是機(jī)體上安裝一個(gè)回轉(zhuǎn)臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教形的。同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械將進(jìn)入高度自動(dòng)化和智能化時(shí)期，機(jī)械手機(jī)器人的應(yīng)用可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件，解決勞動(dòng)力不足等問題。 比爾蓋茨曾經(jīng)說過：“前三十年是計(jì)算機(jī)的時(shí)代，后一百年是機(jī)器人的時(shí)代”足見計(jì)算機(jī)時(shí)代后的機(jī)器人時(shí)代的重要性及其影響的長(zhǎng)遠(yuǎn)性。世界上幾大機(jī)器人巨頭， 如日本、美國(guó)及歐共體，在機(jī)器人領(lǐng)域內(nèi)取得巨大進(jìn)步，從研究型走向?qū)嵱眯?，從重要的軍事?yīng)用走向民用，甚至走向家庭，從高科技走向普及。而我國(guó)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域還有較大差距，很多方面還處于起步階段。在先進(jìn)制造業(yè)領(lǐng)域中，機(jī)器人的應(yīng)用主要在于示教焊接機(jī)器人、噴涂機(jī)器人、裝配機(jī)器人、裝卸機(jī)器人、換刀機(jī)器人等。作為先進(jìn)制造中技術(shù)含量最高的裝備之一的加工中心，不僅是加工的多面手，也是構(gòu)建柔性制造系統(tǒng)乃至計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的核心硬件，除了數(shù)控加工工藝和編程能力外， 其自動(dòng)換刀機(jī)械手的性能也直接影響整機(jī)性能。要求機(jī)械手自動(dòng)換刀具有準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、快速性等。傳統(tǒng)的換刀機(jī)械手都是專用的機(jī)械式的結(jié)構(gòu)，通用性較差，標(biāo)準(zhǔn)化程度低，商業(yè)市場(chǎng)不廣。 加工中心由于加工工藝的復(fù)雜性，使用的刀具種類和數(shù)量較多，當(dāng)程序執(zhí)行到不同刀具功能代碼 T 時(shí)，要及時(shí)更換刀具完成其加工。機(jī)械手則是完成刀庫(kù)和機(jī)床主軸之間刀具裝卸與傳遞的裝置。目前這類機(jī)械手的品種較多，比如：?jiǎn)伪蹎巫剞D(zhuǎn)式機(jī)械手，單臂雙爪擺動(dòng)式機(jī)械手，雙臂回轉(zhuǎn)式機(jī)械手，雙臂往復(fù)交叉式機(jī)械手和雙臂端面夾緊式機(jī)械手等。沒有芯片控制純機(jī)械工作方式，它的拔刀，插刀及轉(zhuǎn)動(dòng)由機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，一種是液壓控制驅(qū)動(dòng)的油缸來完成，一種是電動(dòng)驅(qū)動(dòng)凸輪聯(lián)動(dòng)來完成。 國(guó)內(nèi)大部分大規(guī)模生產(chǎn)加工企業(yè)將采用機(jī)械手進(jìn)行裝配作為目前研究的重點(diǎn)，國(guó)外已采用攝像機(jī)、力傳感裝置和微型計(jì)算機(jī)連接在一起，能確定零件的方位來達(dá)到安裝的目的。由于近年來世界制造業(yè)逐漸向中國(guó)轉(zhuǎn)移，我國(guó)對(duì)于機(jī)床的需求量逐漸增加。同時(shí)，經(jīng)過多年努力我國(guó)數(shù)控機(jī)床的技術(shù)逐漸成熟，品種和質(zhì)量有所提高。然而在所有數(shù)控產(chǎn)品中，中高檔數(shù)控機(jī)床較少，而且這些數(shù)控產(chǎn)品的核心技術(shù)加工中心換刀機(jī)械手、數(shù)控伺服系統(tǒng)、高速電主軸、數(shù)控刀架等等都需要依賴中外合資企業(yè)提供或者直接從國(guó)外進(jìn)口，這也說明了國(guó)內(nèi)外數(shù)控技術(shù)的發(fā)展不平衡，我國(guó)的整體技術(shù)水平和國(guó)外技術(shù)水平還是有一定差距的。功能部件的技術(shù)水平以及性能優(yōu)劣直接決定和影響 著數(shù)控機(jī)床的整體技術(shù)水平和性能，而自動(dòng)換刀機(jī)械手則是保證數(shù)控機(jī)床加工中心穩(wěn)定可靠運(yùn)行的關(guān)鍵功能部件。換刀機(jī)械手作為數(shù)控機(jī)床的一個(gè)重要的功能部件，它在國(guó)內(nèi)外的數(shù)控機(jī)床制造領(lǐng)域中已受到廣泛的重視。在國(guó)外 BT40 機(jī)床的換刀時(shí)間已達(dá)到 0.9 秒，BT50 機(jī)床的換刀時(shí)間也達(dá)到了 1.5 秒左右，國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)了立、臥兩用凸輪式換刀機(jī)械手和用于五軸聯(lián)動(dòng)的換刀機(jī)械手的研究。換刀機(jī)器人換刀的速度和準(zhǔn)確性是影響加工中心發(fā)揮可靠加工性能的重要因素。據(jù)資料顯示，刀庫(kù)和機(jī)械手的故障率占整機(jī)故障率的 25%。所以換刀機(jī)械手的質(zhì)量和性能影響整體機(jī)床的質(zhì)量、性能和品種。加工中心自動(dòng)換刀機(jī)械手的主要任務(wù)是完成換刀動(dòng)作，給機(jī)床主軸和夾緊裝置提供相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)夾緊和放松刀具的動(dòng)作。因此機(jī)械手必須具備足夠大的轉(zhuǎn)矩，同時(shí)設(shè)計(jì)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)緊湊使其占用空間盡量小。隨著機(jī)械制造加工業(yè)的不斷發(fā)展，制造業(yè)對(duì)換刀機(jī)械手的需求量會(huì)逐漸提高，自動(dòng)換刀機(jī)器人的普及度也會(huì)越來越高。 目前，國(guó)內(nèi)自動(dòng)換刀機(jī)械手主要還是應(yīng)用于機(jī)床加工、制造、熱處理等方面，無論數(shù)量、品種或是性能方面都是不能滿足制造業(yè)發(fā)展需求的。面對(duì)機(jī)械加工行業(yè)中多元化的需求和激烈的競(jìng)爭(zhēng)，生產(chǎn)加工的效率將會(huì)越來越高，因此自動(dòng)換刀機(jī)器人的發(fā)展會(huì)愈加的多元化。首先，在國(guó)內(nèi)換刀機(jī)器人擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄造加工和熱處理方面的機(jī)械手，以減輕疲勞強(qiáng)度，改善作業(yè)條件，在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時(shí)， 研制發(fā)展通用機(jī)械手、示教型機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合型機(jī)械手等。 換刀機(jī)器人手的性能逐漸提高，主要表現(xiàn)在速度、精度、可靠性以及操作性可便于維修方面，同時(shí)單機(jī)的價(jià)格也在逐漸下降。機(jī)器人的控制系統(tǒng)也逐漸向基于 PC 機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，以便于標(biāo)準(zhǔn)化。元器件的集成度也提高了，控制柜也日漸減小，并且采用模塊化的結(jié)構(gòu)，很大程度上提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。換刀機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)也向模塊化和可重構(gòu)化發(fā)向發(fā)展，比如在關(guān)節(jié)模塊中，伺服電機(jī)、減速機(jī)和檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化，關(guān)節(jié)模塊和連桿模塊用重組的方式構(gòu)造機(jī)器人的整體機(jī)構(gòu)。機(jī)器人中的傳感器也扮演著越來越重要的角色，除了采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器之外，還應(yīng)用了視覺、聲覺、觸覺、力覺等傳感器來進(jìn)行環(huán)境建模和決策控制。 二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容 1. 重點(diǎn)解決的問題 采用三維設(shè)計(jì)軟件 SolidWorks 完成數(shù)控鏜銑床加工中心換刀機(jī)械手的設(shè)計(jì)，包括機(jī)械手總裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械手手部和手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、升降伸縮和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 2.擬開展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計(jì)思路） （1）確定換刀機(jī)械手的組成與配置 （2）通過設(shè)計(jì)計(jì)算和手冊(cè)及參考文獻(xiàn)確定換刀機(jī)械手的升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和尺寸及相互位置關(guān)系 （3）設(shè)計(jì)自動(dòng)換刀機(jī)械手的滑座伸縮機(jī)構(gòu) （4）設(shè)計(jì)自動(dòng)換刀機(jī)械手的手架回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) （5）設(shè)計(jì)裝、卸刀手手臂和手部結(jié)構(gòu) （6）完成機(jī)械手三維模型 3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果 （1）一套完整的鏜銑床加工中心換刀機(jī)械手三維模型及其二維零件圖、裝配圖 （2）一份鏜銑床加工中心換刀機(jī)械手的設(shè)計(jì)說明書 （3）一篇外文文獻(xiàn)翻譯 三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)） 采用三維設(shè)計(jì)軟件 SolidWorks 完成數(shù)控鏜銑床加工中心換刀機(jī)械手的設(shè)計(jì)，包括機(jī)械手總結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械手手部和手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、升降伸縮和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 用途： 在給定的程序指令下，配合刀庫(kù)和臥式鏜銑床（簡(jiǎn)稱主機(jī)）實(shí)現(xiàn)所有加工工序的自動(dòng)裝、卸刀。 設(shè)計(jì)參數(shù)： 刀庫(kù)類型：鏈?zhǔn)降稁?kù)。 換刀機(jī)械手：雙臂單爪交叉式機(jī)械手。抓 重：20 公斤 自由度數(shù)：4 個(gè) 坐標(biāo)形式：圓柱坐標(biāo)。 手指夾持刀柄的直徑：Φ100 毫米驅(qū)動(dòng)方式：液壓 手架運(yùn)動(dòng)參數(shù)： 拔、插刀行程（即滑座伸縮 Z）：155 毫米（最大 180 毫米） 升降行程（即找刀排 Y）：3x420 毫(刀排間垂直方向距離為 420 毫米，共四排) 回轉(zhuǎn)角度（φ）：180° 位置檢測(cè)與定位方式：滑座伸縮、手架回轉(zhuǎn)和裝、卸刀手手臂伸縮運(yùn)動(dòng)采用行程開關(guān)進(jìn)行位置檢測(cè)，由擋塊定位。手架升降運(yùn)動(dòng)采用無觸點(diǎn)行程開關(guān)進(jìn)行位置檢測(cè)，并控制三位四通閥適時(shí)“關(guān)閉”來定位 控制方式：數(shù)字控制 2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃 第 1 周：根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)做初步準(zhǔn)備 第 2 周：查閱鏜銑床加工中心換刀機(jī)械手文獻(xiàn) 第 3 周：準(zhǔn)備機(jī)械手、換刀、加工中心的開題報(bào)告材料 第 4 周：撰寫鏜銑床加工中心換刀機(jī)械手開題報(bào)告，準(zhǔn)備開題答辯 第 5 周：查閱相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行方案設(shè)計(jì) 第 6 周：根據(jù)方案完成機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 7-9 周：換刀機(jī)械手零件三維設(shè)計(jì)和三維建模 第 10 周：將換刀機(jī)械手三維零件進(jìn)行裝配，完成裝配圖 第 11 周：完善換刀機(jī)械手裝配圖和零件圖 第 12-13 周：完成鏜銑床加工中心換刀機(jī)械手設(shè)計(jì)說明書和英文翻譯 第 14 周：上交鏜銑床加工中心換刀機(jī)械手設(shè)計(jì)說明書和英文翻譯以及換刀機(jī)械手裝配圖和零件圖，并進(jìn)行答辯 四、需要閱讀的參考文獻(xiàn) [1] 張 俊 勇 , 趙 小 剛 . 刀 庫(kù) 合 理 布 置 在 加 工 中 心 的 應(yīng) 用 [J]. 裝 備 制 造 技術(shù),2009(06):147-148. 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[16]傅凱.數(shù)控銑床刀庫(kù)改裝裝置[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2017(20):65-66. 附：文獻(xiàn)綜述 文獻(xiàn)綜述 加工中心是由機(jī)械設(shè)備與數(shù)控系統(tǒng)組成的，適用于復(fù)雜零件加工的高效自動(dòng)化機(jī)床。它與一般數(shù)控機(jī)床的顯著區(qū)別是對(duì)零件進(jìn)行多序加工的能力，即在一次裝夾中自動(dòng)完成銑、鏜、鉆、擴(kuò)、鉸、攻螺紋等加工。加工中心能夠廣泛運(yùn)用，是因?yàn)槠淠軌蚶玫稁?kù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀。因此自動(dòng)換刀裝置功能的好壞關(guān)系到整個(gè)加工中心的性能。自動(dòng)換刀裝置可分為五種基本形式，即轉(zhuǎn)塔式、180°回轉(zhuǎn)式、回轉(zhuǎn)插入式、二軸 轉(zhuǎn)動(dòng)式和主軸直接式。按照換刀過程有無機(jī)械手參與，分成有機(jī)械手換刀和無機(jī)械手換刀兩種情況。在有機(jī)械手換刀的過程中，使用一個(gè)機(jī)械手將加工完畢的刀具從主軸中拔出，與此同時(shí)，另一機(jī)械手將在刀庫(kù)中待命的刀具從刀庫(kù)拔出，然后兩者交換位置，完成換刀過程。無機(jī)械手換刀時(shí)，刀庫(kù)中刀具存放方向與主軸平行，刀具放在主軸可到達(dá)位置換刀時(shí)，主軸移到刀庫(kù)換刀位置，利用主軸將加工用畢刀具插入刀庫(kù)中要求的空位處，然后刀庫(kù)中待換刀具轉(zhuǎn)到待命位置。主軸將待用刀具從刀庫(kù)中取出， 并將刀具插入主軸。 加工中心換刀機(jī)械手的工作特點(diǎn)是：工作循環(huán)時(shí)間短暫; 執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有不恒定的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;在過渡過程中(起動(dòng)、制動(dòng)和反向時(shí)) ，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)大的動(dòng)載荷、振動(dòng)和沖擊。由于這些特點(diǎn)，要保證換刀機(jī)械手動(dòng)作的快速性、工作精度和使用壽命， 就必須合理選擇它在過渡工作過程時(shí)的傳動(dòng)參數(shù)。 換刀機(jī)械手的傳動(dòng)系統(tǒng)由原動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及帶有位置、速度、力傳感器的控制裝置組成。原動(dòng)機(jī)可以是液壓缸或氣缸,液壓馬達(dá)或氣動(dòng)馬達(dá)，液壓或氣動(dòng)擺動(dòng)馬達(dá),直線電機(jī)或電磁鐵。傳動(dòng)直流或交流電機(jī)，機(jī)構(gòu)可以是減速器(普通齒輪式、行星齒輪式或諧波齒輪式)，也可以是別的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(齒輪齒條機(jī)構(gòu)、蝸輪機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等等)。 沈陽機(jī)床股份有限公司的武曉杰在對(duì)刀庫(kù)結(jié)構(gòu)及工作原理的研究中論述了刀庫(kù)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)主要由刀盤旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速機(jī)、蝸桿凸輪回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)刀盤、刀套、換刀位刀套翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成，主要完成刀具的安裝、預(yù)選以及換刀位刀具翻轉(zhuǎn)。其中， 換刀位刀套的水平、垂直翻轉(zhuǎn)，一般采用氣缸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。刀套均有對(duì)應(yīng)的刀套號(hào)，刀庫(kù)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)內(nèi)置 2 只無觸點(diǎn)感應(yīng)開關(guān)，分別用于刀庫(kù)的回零反饋和刀庫(kù)的旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)。針對(duì)不同的刀柄標(biāo)準(zhǔn)，如 BT、ISO、CAT 等，對(duì)應(yīng)不同的刀套型號(hào)，其余結(jié)構(gòu)一致。機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由機(jī)械手換刀電機(jī)、ATC 凸輪箱(內(nèi)含弧面/ 平面組合凸輪、機(jī)械手回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、刀臂伸縮機(jī)構(gòu)等，是該類刀庫(kù)的核心部件)、換刀機(jī)械手組成，主要完成機(jī)床主軸與刀庫(kù)中的刀具抓取、卸刀、換位、裝刀等動(dòng)作。ATC 凸輪箱中內(nèi)置三只無觸點(diǎn)開關(guān)，用于監(jiān)測(cè)機(jī)械手各項(xiàng)動(dòng)作是否到位，并將信號(hào)反饋至機(jī)床控制系統(tǒng)。圓盤機(jī)械手刀庫(kù)采用隨機(jī)換刀的方式，采用就近換刀原則，即多次換刀后，刀套號(hào)與刀具號(hào)并不一致。每一個(gè)刀套號(hào)中對(duì)應(yīng)的刀具號(hào)由數(shù)控系統(tǒng)記憶并實(shí)現(xiàn)不斷更新，且該過程同樣適用于鏈?zhǔn)綑C(jī)械手刀庫(kù)。 大連機(jī)床集團(tuán)有限公司技術(shù)中心的譚春暉師傅曾精確的設(shè)計(jì)了刀庫(kù)的控制方式。 (1) 刀庫(kù)作為系統(tǒng)的定位軸來控制。在梯形圖中根據(jù)指令 T 碼進(jìn)行運(yùn)算比較后輸出角度和速度指令到刀庫(kù)伺服，驅(qū)動(dòng)的刀庫(kù)伺服電機(jī)。刀庫(kù)的容量、旋轉(zhuǎn)速度加/減速時(shí)間等均可在系統(tǒng)參數(shù)中設(shè)定，此種方式不受外界因素影響，定位準(zhǔn)確、可靠，但成本較高。 (2)刀庫(kù)由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，有快慢速之分，用接近開關(guān)計(jì)數(shù)并定位。在梯形圖中比較系統(tǒng)存儲(chǔ)的當(dāng)前刀號(hào)(主軸上的刀)和目標(biāo)刀號(hào)(預(yù)選刀)并運(yùn)算，再輸出旋轉(zhuǎn)指令，同時(shí)判斷按最短路徑旋轉(zhuǎn)到位。這種方式需要足夠的液壓動(dòng)力和電磁閥，刀庫(kù)旋 轉(zhuǎn)速度可通過節(jié)流閥調(diào)整。但使用一段時(shí)間后，可能會(huì)因?yàn)橛唾|(zhì)、油壓、油溫及環(huán)境因素的變化而影響運(yùn)動(dòng)速度和準(zhǔn)確性，一般用于不需頻繁換刀的大中型機(jī)床。 (3)刀庫(kù)由交流異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)(馬氏機(jī)構(gòu))，用接近開關(guān)計(jì)數(shù)，這種方式運(yùn)行穩(wěn)定，定位準(zhǔn)確可靠，一般與凸輪機(jī)械手配合使用，換刀速度快，定位準(zhǔn)。主要用于中小型的加工中心。 在自動(dòng)化機(jī)床中，機(jī)械手的應(yīng)用越來越普遍，在機(jī)床自動(dòng)換刀機(jī)械手設(shè)計(jì)上，升降系統(tǒng)是非常重要的，除了升降系統(tǒng)機(jī)械手的換刀和對(duì)刀具的夾持，都是需要仔細(xì)地去設(shè)計(jì)，而對(duì)于機(jī)械手設(shè)計(jì)上要保證機(jī)床設(shè)備本身與機(jī)械手的柔性連接，保證工件的正常輸送和機(jī)床的自動(dòng)化加工。上海優(yōu)尼斯工業(yè)設(shè)備銷售有限公司技術(shù)部鄭博在刀具換刀與夾持上做了相關(guān)研究，如下：在機(jī)床機(jī)械手換刀上,是自動(dòng)換刀裝置，同時(shí)它還擔(dān)負(fù)著把刀從刀庫(kù)送到主軸上,刀具在主軸上使用完成之后，再?gòu)闹鬏S上被送回到刀庫(kù)中，機(jī)床刀具的換刀方式有圓盤形、直線型,圓盤形換刀是刀架是一個(gè)回轉(zhuǎn)體， 每個(gè)刀都置于圓盤的外圓端，通過圓盤的選擇，刀具旋轉(zhuǎn)到指定位置，機(jī)械手進(jìn)行換刀，這種換刀方法是機(jī)床上最常見的。刀具的夾持設(shè)計(jì)上，一般選取柄式夾持和法蘭式夾持，柄式夾持方法是軸向夾持，這種方法是利用最多的，因?yàn)榈侗奈膊渴莻€(gè)錐柄，這種刀具采用模式錐度方法夾持最方便、快捷。而法蘭式夾持方法是在機(jī)械手前端安裝法蘭盤，這種夾持方法有一些繁瑣。 蘭州理工大學(xué)陳愛虎、羅生梅教授對(duì)機(jī)械手換刀控制進(jìn)行了仿真研究。數(shù)控機(jī)械手主要作用就是換刀，由于在換刀過程中會(huì)出現(xiàn)刀具不能精確地?fù)Q到對(duì)應(yīng)位置，影響機(jī)床正常工作。為了能夠減小這種誤差，通過系統(tǒng)的建模、有限元仿真和優(yōu)化的方法對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模、靜力分析和模態(tài)分析，得到整個(gè)裝配體的位移和應(yīng)力以及它的固有頻率、振型，然后將優(yōu)化前和優(yōu)化后的機(jī)械手進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果顯示，總的位移相對(duì)于優(yōu)化前的位移有了大幅的減少，且使一二五六階模態(tài)固有頻率變大,三四階模態(tài)固有頻率減小。綜合仿真分析結(jié)果可得，上述優(yōu)化方法可以有效減小數(shù)控機(jī)械手誤差， 為后續(xù)機(jī)械手設(shè)計(jì)提供了依據(jù)和借鑒。 浙江交通技師學(xué)院的傅凱對(duì)刀庫(kù)進(jìn)行了改裝裝置的設(shè)計(jì)。隨著對(duì)加工工藝的深入了解，加工中心起到重要的作用。設(shè)備改造、產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝改進(jìn)等都是需要突破的難點(diǎn)數(shù)控銑床的自動(dòng)化換刀就是眾多項(xiàng)目中的一個(gè)，通過分析企業(yè)需求，制定設(shè)備改造方案，完成自動(dòng)換刀裝置支架的設(shè)計(jì)和制造、刀庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、刀庫(kù)的安裝及位置調(diào)整、系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行等任務(wù)，最終完成對(duì)數(shù)控銑床的自動(dòng)化改造，將機(jī)械手自動(dòng)換刀代替以前的人工手動(dòng)換刀，使生產(chǎn)提高了效率，降低了成本。 山東大學(xué)高瑋珽在數(shù)控加工中心刀庫(kù)及機(jī)械手設(shè)計(jì)中提到刀庫(kù)傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)過程為：直流伺服電機(jī)通過十字聯(lián)軸節(jié)、蝸桿、蝸輪將運(yùn)動(dòng)傳給刀盤，刀盤帶動(dòng)其刀套(內(nèi)裝刀具)轉(zhuǎn)動(dòng)，完成選刀工作。其中每個(gè)刀套尾部有一個(gè)滾子，當(dāng)待換刀具轉(zhuǎn)到換刀位置時(shí)，滾子進(jìn)入撥叉的槽內(nèi)。同時(shí)氣缸的下腔進(jìn)壓縮空氣，活塞桿帶動(dòng)撥叉上升，帶動(dòng)刀套繞著銷軸向下轉(zhuǎn)動(dòng) 90 度，從而使刀具軸線與主軸軸線平行，做好換刀的準(zhǔn)備工作。在運(yùn)動(dòng)過程中，為防止刀庫(kù)、主軸等有誤動(dòng)作，高瑋珽利用位置開關(guān)起到自鎖保護(hù)的作用，用以斷開相關(guān)的電路，起到保護(hù)機(jī)械結(jié)構(gòu)作用。 考慮刀庫(kù)的分度精度要求，本傳動(dòng)系統(tǒng)采用蝸桿、蝸輪傳動(dòng)，同時(shí)選用同服電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)位分度，保證刀庫(kù)工作的可靠性。 加工中心刀庫(kù)的布置、刀庫(kù)與主軸的配置影響機(jī)械手的動(dòng)作、抓刀方式、機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度、可靠性和換刀時(shí)間的長(zhǎng)短，進(jìn)而影響加工中心的工作效率。陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院的張俊勇和趙小剛通過對(duì)加工中心換刀的分析和研究，提出了合理布置刀庫(kù)的方式，以減少自動(dòng)換刀裝置的動(dòng)作和機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，提高加工中心的效率、可靠性和可維護(hù)性。 13 圖 1 加工中心換刀過程 換刀過程為： （1）刀庫(kù)取刀：主軸正常工作，刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)，將 T02 所在的滑板由刀庫(kù)沿滑道上移，并將 T02 所在的刀座中心與 P1 重合，等待換刀。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后，送刀機(jī)構(gòu)將刀具 TO2 及其刀座一起沿軌道移動(dòng)到 P2，等待換刀機(jī)械手換刀，在送刀機(jī)構(gòu)工作的同時(shí)，主軸快速停轉(zhuǎn)并回到主軸換刀點(diǎn)，主軸應(yīng)離開被加工工件一段距離，為換刀留出一個(gè)足夠的空間，避免換刀被工件干涉。 （2）主軸換刀：主軸回到換刀點(diǎn)，刀具 T02 在 P2。機(jī)械手旋轉(zhuǎn)抓刀，外伸拔刀。旋轉(zhuǎn) 180°換刀，機(jī)械手裝刀，機(jī)械手復(fù)位。主軸開始工作，送刀機(jī)構(gòu)要將剛換下的刀具 T01 放回刀庫(kù)中。 （3）刀庫(kù)裝刀：送刀機(jī)構(gòu)將剛才換下的刀具 T01 沿軌道送到 P1 處的滑板里，滑板沿軌道下移回到刀庫(kù)中，刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)，將 T03 所在的滑板由刀庫(kù)沿軌道上移，并將 T03 所在的刀座中心與 P1 重合,等待下次換刀。 換刀過程就是這樣，由刀庫(kù)取刀--送刀--機(jī)械手換刀--刀庫(kù)裝刀--刀庫(kù)取刀循環(huán)，直到工件加工完成。 缺點(diǎn)：刀庫(kù)容量大，加上采用盤式刀庫(kù)引起刀庫(kù)所占的空間較大，刀具由刀庫(kù)到換刀點(diǎn) P2，并最終完成換刀和刀庫(kù)裝刀的 操作太復(fù)雜，分別由刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)一滑板上移一送刀機(jī)構(gòu)一機(jī)械手換刀一送刀機(jī)構(gòu)一滑板下移來完成。換刀過程中，如果其中個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能無法正常工作，降低了效率，甚至發(fā)生事故。 因?yàn)橹圃鞓I(yè)和工業(yè)不斷的發(fā)展，科學(xué)不斷的進(jìn)步，對(duì)生產(chǎn)效率不斷提高的要求， 單純的使用人力，不能滿足生產(chǎn)需要，使得機(jī)械手的應(yīng)用越來越廣泛，它可以代替人完成更高要求、難度、重復(fù)枯燥的工作，所以怎樣能更大提升加工中心換刀機(jī)械手的性能，怎樣將加工中心的控制系統(tǒng)與機(jī)械手完美的連接，這是機(jī)械手研究設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)和意義所在。 指導(dǎo)教師評(píng)閱意見（對(duì)選題情況、研究?jī)?nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方面進(jìn)行評(píng)閱） 審 核 簽字： 年 月 日 意 見 教研室主任意見 簽字： 年 月 日 學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)意見 簽字： 年 月 日公章：