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一 畢業(yè)設計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內外相關研究情況） 1 題目背景和意義 面對市場競爭的壓力，如何提高機械制造業(yè)的生產(chǎn)效率是為重中之重，而刀庫的出現(xiàn)，促使減少了機械加工時換刀具所使用的時間，大大的提高了生產(chǎn)效率。數(shù)控臥式鏜銑床是一種具有自動換刀裝置和任意分度數(shù)控轉臺的數(shù)字控制機床，工件在一次裝夾后能自動完成幾個側面的的多種工序的加工。 數(shù)控機床及由數(shù)控機床組成的制造系統(tǒng)是改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、構建數(shù)字化企業(yè)的重要基礎設備，它的一直備受人們關注。數(shù)控機床以其卓越的柔性自動化的性能、優(yōu)異而穩(wěn)定的精度、靈捷而多樣化的給功能引起世人矚目，它開創(chuàng)了機械產(chǎn)品機電一體化發(fā)展的先河，因此數(shù)控技術成為先進制造技術中的一項核心技術。另一方面，通過持續(xù)的研究，信息技術的深化應用促進了數(shù)控機床的進一步提升[1]。 2 國內外相關研究情況 近年來自動換刀刀庫的發(fā)展儼然己超越其為綜合切削加工機床配套的角色,在其特有的技術領域中發(fā)展出符合機床高精度、高效能、高可靠度及多任務復合等概念之獨特產(chǎn)品，以其多樣化產(chǎn)品的功能,左右了綜合切削加工機床在生產(chǎn)效能及產(chǎn)品精度的表現(xiàn)。其產(chǎn)品的發(fā)展趨勢為:(1)高效能的產(chǎn)品:發(fā)展符合高荷重、高容量、高速化概念的刀庫產(chǎn)品。(2)輕量化、低成本的產(chǎn)品，發(fā)展符合重量輕、成本低的刀庫產(chǎn)品。在此概念基礎下,刀庫產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)況為[2] (l)超重刀具負荷刀庫的發(fā)展 發(fā)展出刀鏈系統(tǒng)能承載重量70kg以上的超重刀具,擁有強力鎖刀裝置的穩(wěn)固刀鏈架構,可防止重型刀具于運轉中墜落。 (2)高效率且定位精確的驅動及選刀系統(tǒng)的發(fā)展 發(fā)展出高精度系統(tǒng)配置日系高質量!高定位精度的伺服電機及減速機,以符合選刀迅速!換刀精確的主要性能需求[3]。 (3)多型式刀具容載刀庫的發(fā)展 發(fā)展出同時可容納多種型式刀具(如15050及15060)的刀鏈系統(tǒng),也被視為是必須時常變換使用多種主軸之加工中心的必備裝置。 (4)不同型式刀具及任意點之換刀系統(tǒng)的發(fā)展 可以同時夾取不同型式刀具(如15050及15060),因應需求必須有不同的刀具"為了縮短換刀時間,多點式或任意點式ZMW風電機輪毅加工工藝!專用刀具及刀庫的研究與設計之換刀系統(tǒng)是有必要的[4]。 (5)輕量化 低成本架構刀庫的發(fā)展:發(fā)展出輕量化的塑鋼射出刀套架構,整體重量較傳統(tǒng)刀庫減輕100kg以上,成本大幅降低之刀庫。 (6)大型及高容量刀庫的發(fā)展 在機床多功能之趨勢演化下,大量的刀具被使用在同一臺機床上,刀庫之架構必須兼顧換刀效率及儲刀效能,多變的刀庫型體(可容納120/180/200把以上刀具)及多樣精密之換刀系統(tǒng)(如各種立式!臥式!立臥單點及多點式換刀系統(tǒng)),是其主要之特色[5]。 二 本課題研究的主要內容和擬采用的研究方案、研究方法 1)本課題研究的主要內容； 2)了解數(shù)控臥式鏜銑床刀庫結構的性能要求； 3)了解數(shù)控臥式鏜銑床刀庫結構的工作原理，進行結構設計和計算分析； 4)設計指標：鏈條快速移動速度為8米/分鐘，慢速移動速度為0.2米/分鐘，刀庫容量為60把刀； 5)擬采用的研究方案、研究方法或措施 刀庫是刀具交換系統(tǒng)的一部分，加工中心的刀具交換系統(tǒng)也稱為自動換刀裝置（ATC）,它通常是由刀庫和機械手組成。自動換刀裝置是加工中心不可缺少的組成部分，也是加工中心的象征，又是加工中心成敗的關鍵。 加工中心有立式、臥式、龍門式幾種，所以這些機床的刀庫和自動換刀裝置也是各種各樣。加工中心上的刀庫類型分類：（1）盤式刀庫；（2）鏈式刀庫；（3）鼓輪式刀庫。 特點 （1）盤式刀庫:刀具呈環(huán)行排列，空間利用率低，容量不大但結構簡單。 圖1 盤式刀庫 （2）鏈式刀庫:結構緊湊，容量大，鏈環(huán)的形狀也可隨機床布局制成各種形式而靈活多變，還可將換刀位突出以便于換刀。 圖2 鏈式刀庫 （3）鼓輪式刀庫:占地小，結構緊湊，容量大，但選刀、取刀動作復雜。 圖3鼓輪式刀庫 換刀機械手分為單臂單手式，單臂雙手式和雙手式機械手。單臂單手式結構簡單，換刀時間較長，適用于刀具主軸與刀庫刀套平行，刀庫刀套軸線與主軸軸線平行，以及刀庫刀套軸線與主軸軸線垂直的場合。單臂雙手機械手可同時抓住主軸和刀庫中的刀具，并進行拔出、插入，換刀時間短，廣泛應用于加工中心上的刀庫刀套軸線與主軸平行的場合。雙手式機械手結構較復雜，換刀時間短，這種機械手除了完成拔刀、插刀外，還起運輸?shù)毒叩淖饔肹6]。 結合所給題目，初步?jīng)Q定采用鏈式刀庫雙手式機械手換刀方案。采用系統(tǒng)化設計方法，將設計看成由若干個設計要素組成的一個系統(tǒng)，每個設計要素具有獨立性，各個要素間存在著有機的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設計要素結合后，即可實現(xiàn)設計系統(tǒng)所需完成的任務。 三 完成畢業(yè)論文的工作步驟與時間安排（按周次填寫） （1）1—3周：調研并收集資料； （2）3—5周：確定設計方案和整體結構特點； （3）6—9周：完成結構設計計算； （4）10—12周：完成裝配圖、三維建模和仿真； （5）13-15周：完成論文撰寫，準備答辯。 四 指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導教師： 年 月 日 五 所在系意見： 系主管領導： 年 月 日 注：1. 正文：宋體小四號字，行距20磅。 2. 開題報告由各系集中歸檔保存。 參考文獻 [1]Chang W C, Van Y T. Researching Design Trens for the Redesign of Product[J]. Design Studies（US），2003,24(1):173-180 [2]邱餛城.刀庫之發(fā)展趨勢與未來展望[J].制造技術與機床,2007,4:114一115. [3]關慧貞,馮辛安等.機械制造裝備設計[M].北京：機械工業(yè) 出版社，2007 [4]成大先,王德夫,李長順等.機械設計設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社,2007 [5]王光斗,王春福.機床夾具設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社 [6]孟憲源.現(xiàn)代機構手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1994 [7]葉玉駒,焦永和,張彤等.機械制圖手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社, 2008. [8]孫志禮,冷興聚,魏延剛等.機械設計[M]. 沈陽：東北大學出版社, 2000. [9]吳宗澤.機械結構設計[M].北京：高等教育出版社, 1986. [10]劉建彗,鄒彗雪,顏洪森.對加工中心自動換刀裝置時間的探討[J]. 組合機床和自動 化加工技術, 2004第8期：35-36 [11]宋明寬. 精密刀庫機械手換刀位置調整工具[J]. 制造技術與機床. 2010,4:30-31 [12]陶松橋. 加工中心刀庫定位控制的改進[J]. 設備管理與維修, 2008,3:44-45 [13]李體仁,張淳,夏田.立式加工中心刀庫刀套的改進設計[J]. 機床與液壓,2004,6:12-13 [14]祁平. 加工中心自動換刀過程PLC編程技巧[J]. 制造技術與機床. 2001,1:22-23 [15]遲桂純,劉洪瑛,謝培紅.2A637臥式鏜銑床數(shù)控技術改造[M].哈爾濱印刷機械廠,2002 [16]詹啟賢.自動機械設計[M]. 北京：中國輕工業(yè)出版社, 1994. [17]劉文志.數(shù)控臥式銑床滑枕變形有限元分析及補償技術[J].制造技術與機床.2008,11:27-29 [18]劉澄深. 法國TC3型自動換刀數(shù)控臥式鏜銑床[J]. 組合機床通訊. 1975. [19]Asfahl, R. Robot and Manufacturing Automation(US). John Wiley&Sons, 1992. [20]Mou J, Liu C R.An error correction method for CNC machine tools using reference parts(US). Transactions of NAMRE/SME, 1994，3:15-16 5