機(jī)械畢業(yè)設(shè)計-汽車變速箱蓋的工藝規(guī)程及夾具設(shè)計（通過答辯全套含CAD圖紙+三維建模）,機(jī)械,畢業(yè)設(shè)計,汽車,變速箱,工藝,規(guī)程,夾具,設(shè)計,通過,答辯,全套,cad,圖紙,三維,建模 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 開 題 報 告 學(xué)生姓名 胡曉陽 學(xué) 號 0930060126 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級 機(jī)械09-1班 指導(dǎo)教師 2013 年 03 月 8 日 課題題目及來源： 題目：自動換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計 題目來源： 課題研究的意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 課題研究的意義： 自動換刀系統(tǒng)是數(shù)控銑床的重要組成部分，刀具夾持元件的結(jié)構(gòu)特性及它與機(jī)床主軸的聯(lián)結(jié)方式，將直接影響銑床的加工性能。刀庫結(jié)構(gòu)形式及刀具交換裝置的工作方式，則會影響銑床的換刀效率，自動換刀系統(tǒng)本身及相關(guān)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，又會對整機(jī)的成本造價產(chǎn)生直接影響 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r： 目前國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床自動換刀系統(tǒng)中，刀具、輔具多采用錐柄結(jié)構(gòu)， 刀柄與機(jī)床主軸的聯(lián)結(jié)、刀具的夾緊放松機(jī)構(gòu)及驅(qū)動方式幾乎都采用同一種結(jié)構(gòu)模式。在種模式中，機(jī)床主軸常采用空心的帶有拉桿、碟形彈簧組的結(jié)構(gòu)形式，由液壓或氣動裝置提供動力，實現(xiàn)夾緊放松刀柄的動作。利用這種機(jī)構(gòu)夾持刀具進(jìn)行數(shù)控加工的最大問題是，它不能同時獲得高的夾持剛度和刀具振擺精度，而且主軸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主軸軸向尺寸過大，加上它的液壓驅(qū)動裝置及刀具輔具錐柄的制造成本，使得自動換刀系統(tǒng)的造價在機(jī)床整機(jī)中占有較大的比重。據(jù)有關(guān)資料介紹，在刀具采用錐柄夾頭、側(cè)壓夾頭以及彈簧夾頭夾緊性能的對比實驗中，采用彈簧夾頭夾持刀具是唯一可同時獲得高的夾持剛度和振擺精度的理想元件。采用這種夾持元件，刀具或刀具輔具可作成圓柱柄，其制造成本低，精度易保證，這對大容量刀庫降低刀具輔具的制造成本，意義更為顯著。在現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床上亦有采用彈簧夾頭作為刀具的夾持元件，但機(jī)床的主軸結(jié)構(gòu)、驅(qū)動方式仍然采用與上述錐柄刀具完全相同的結(jié)構(gòu)形式。采用這種結(jié)構(gòu)模式，在實際數(shù)控加工中，尤其是在需要超高速主軸、主軸的徑向、軸向尺寸都很小、沒有足夠的換刀空間的微細(xì)加工場合中實現(xiàn)自動換刀將會是很困難的，如果實施自動換刀那將使機(jī)床成本大幅度提高。如在CNC控制磨削球面銑刀的數(shù)控磨削機(jī)床上，直接由高速電機(jī)驅(qū)動主軸，使用小直徑盤形砂輪和指形砂輪加工球面銑刀，換刀空間很小，在這種條件下，將難以實現(xiàn)自動換刀。國外最新研制的內(nèi)圓磨床上采用的彈簧夾頭自動換刀裝置售價昂貴。 隨著機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展制造行業(yè)對于帶有自動換刀系統(tǒng)的高效高性能加工中心的需求量越來越大，在現(xiàn)有的各種類型的加工中心中，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的自動換刀系統(tǒng)的造價在機(jī)床的整體造價中總是占著很大比重，這是加工中心價格居高不下的原因。 數(shù)控機(jī)床為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)率，進(jìn)一步壓縮非切削時間，現(xiàn)代的機(jī)床逐步發(fā)展為在一臺機(jī)床上在一次裝中完成多工序或全部工序的加工。數(shù)控機(jī)床為了能在工件一次裝夾中完成多個工步，以縮減輔助時間和減少多次安裝工件引起的誤差，通常帶有自動換刀系統(tǒng)。對工件的多工序加工而設(shè)置的存儲及更換刀具的裝置稱為自動換刀裝置(Automatic Tool Changer，ATC);自動換刀（Automatic Tool Change 簡稱ATC）系統(tǒng)由控制系統(tǒng)和換刀裝置組成。在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上，如果再配以刀具和自動換刀系統(tǒng)，就構(gòu)成加工中心（Machining center 簡稱MC）。在這類數(shù)控機(jī)床上，自動換刀裝置（ATC）是必不可少的。例如加工中心機(jī)床又稱多工序自動換刀數(shù)控機(jī)床，它主要是指具有自動換刀及自動改變工件加工位置工能的數(shù)控機(jī)床，具有自動換刀裝置是加工中心機(jī)床的典型特征，是多工序加工的必要條件。自動換裝置的功能，對整機(jī)的加工效率有很大的影響。由于普通的數(shù)控立式銑床加工的一般是中小零件，其大多需要幾把刀具加工（10把刀具以內(nèi)，）故增加自動換刀裝置并同時自動變換主軸轉(zhuǎn)速?？蓽p輕勞動強(qiáng)度，減少換刀時間，既提高了機(jī)床的自動化程度，又提高了勞動生產(chǎn)率。因此，數(shù)控立式銑床作為數(shù)控銑床中數(shù)量最多、應(yīng)用范圍也最廣的一種，對其附加能夠快速、準(zhǔn)確地?fù)Q刀的自動換刀裝置是非常有必要的。 自動換刀裝置應(yīng)該滿足的基本要求： 1）刀具換刀時間短。 2）刀具重復(fù)定位精度高。 3）足夠的刀具儲存量。 4）刀庫占地面積小。 5）換刀安全可靠。 課題研究的內(nèi)容： 通過網(wǎng)絡(luò)、期刊、教材、廠家資料及國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)查閱。根據(jù)要求完成對升降臺銑床自動換刀裝置系統(tǒng)設(shè)計。完成設(shè)計圖紙的繪制并進(jìn)行相關(guān)校核工作，完成設(shè)計說明書的編寫。 XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床設(shè)計主要技術(shù)參數(shù)為： 1）刀庫容量：4-6 2）選刀方式：順序選刀 3）重復(fù)精度：±5" XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床主要由床身、升降臺、工作臺、立銑頭、主傳動、主變速、拉刀機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、自動潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、吊掛、電柜等部分組成。機(jī)床本身并不帶自動換刀裝置。自動換刀裝置作為一套獨(dú)立的、完整的機(jī)床部件，設(shè)計依據(jù)是該機(jī)床的型式、工藝范圍及刀具的種類和數(shù)量等。 2.1 XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床及其主要參數(shù) XKA5032A型數(shù)控立式升降臺銑床是一種使用范圍廣泛的機(jī)床，根據(jù)用戶要求，配置國內(nèi)外（OSP-U10M、SIEMENS802D、華中Ⅰ號）先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)，可手動或自動操作。它可以實現(xiàn)X、Y、Z三軸同時定位/直線插補(bǔ)，同時二軸圓弧插補(bǔ)。OPS全域絕對位置檢測。每次開機(jī)無須回零，簡化機(jī)床操作。尤其在發(fā)生停機(jī)、斷電、更換程序等情況后再啟動時不用整機(jī)回零，可以直接開機(jī)，方便操作。尤其方便不熟練操作工、繁忙操作工、電力不良等情況下的使用?？刹捎弥鞒绦颉⒆映绦蜻M(jìn)行編程，最小單位可選0.001mm。具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系，絕對值、增量可并用。各有50組刀具長度、半徑長度補(bǔ)償。彩色LCD中文顯示，具良好人機(jī)對話窗口，系統(tǒng)具有160m存儲容量，可進(jìn)行程序編輯、管理，可用RS-232C接口、1.44軟盤進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入、輸出, 便于加工程序的管理?？梢詫Τ绦蜻M(jìn)行模擬加工，刀具軌跡跟蹤及動畫仿真、圖形動畫顯示，記錄運(yùn)行時間及作業(yè)信息。 XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床是北京第一機(jī)床廠生產(chǎn)的帶有立銑頭的立式銑床，為機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)，三坐標(biāo)聯(lián)動，是一種使用很廣的機(jī)床，它可以使用各種圓柱銑刀、角度銑刀及端面銑刀完成直線銑削，組成各種往復(fù)循環(huán)和框式循環(huán)或按坐標(biāo)位置加工孔，也可以銑削具有輪廓的零件，如凸輪、樣板、模具、葉片、弧形槽等；該機(jī)床適用于機(jī)械制造的各種類部門，也適用于軍工部門。 課題研究的主要方法： （1） 搜集資料，了解并掌握XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床的結(jié)構(gòu)和工作原理。 （2） 確定設(shè)計大體思路，撰寫開題報告，要求完成具體的設(shè)計內(nèi)容及計算。 （3） 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，熟悉相關(guān)軟件AutoCAD，確定設(shè)計方法及設(shè)計要點(diǎn)。按要求完成完整的設(shè)計計劃及預(yù)期達(dá)到的結(jié)果，進(jìn)行相關(guān)設(shè)計及計算。 （4） 對所設(shè)計的XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床自動換刀裝置進(jìn)行相關(guān)校核，準(zhǔn)備相關(guān)資料。 （5） 對設(shè)計說明書初稿進(jìn)行相關(guān)格式修改，對設(shè)計圖紙并進(jìn)行修改。 研究過程中的主要問題和解決的方法： (1) 確定銑床的技術(shù)參數(shù) 查閱相關(guān)資料可縱、橫向進(jìn)給范為6-3200mm/min，垂向進(jìn)給范圍3～1600mm/min， 縱、橫向快進(jìn)速度6000mm/min，主傳動電動機(jī)功率7.5kw，主傳動電動機(jī)轉(zhuǎn)速1440r/min，主軸最大扭矩1000N·m，機(jī)床重量2800（3000）kg，機(jī)床外形尺寸（長X寬X高）1929 X 2055 X 2216mm （2） 確定自動換刀裝置的設(shè)計參數(shù) 實際的生產(chǎn)加工中，常盡量選用直徑較大的銑刀，因為大直徑銑刀剛性好，耐用度高。由XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銑床推薦使用的最大切削范圍可知，當(dāng)銑切鋼時，銑刀直徑為φ100 mm。當(dāng)銑灰鑄鐵時，銑刀直徑達(dá)φ250mm。因此，為了滿足該機(jī)床的實際加工能力與生產(chǎn)情況，在設(shè)計其自動換刀裝置時，應(yīng)該根據(jù)最大的刀具直徑來設(shè)計，即設(shè)計的換刀裝置能交換φ250mm的刀具。 （3）確定自動換刀裝置的形式 機(jī)床的自動換刀裝置結(jié)構(gòu)形式多種多樣，選取何種形式的主要取決于機(jī)床的種類和工藝范圍以及刀具的種類和數(shù)量等。已知機(jī)床是一種可加工較高精度工件的機(jī)床，因而對精度要求也較高，故采取帶刀庫的自動換刀形式 （4） 確定刀庫的主要參數(shù) （5） 最后選用mcn electrical公司生產(chǎn)的CF22行伺服電動機(jī)，具體參數(shù)如下：額定電壓200V，額定功率400W，啟動轉(zhuǎn)距為0.8kgf·m，轉(zhuǎn)速1500～1800rpm，啟動功率22W，啟動電流0.24A，啟動電壓90V。 （6）刀庫轉(zhuǎn)位蝸桿傳動的設(shè)計 課題研究所需的參考文獻(xiàn)： [1] 吳宗澤，羅圣國 《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊》第二版 北京高等教育出版社 [2] 廖念釗，莫雨松 《互換性與技術(shù)測量》第四版 中國計量出版社 [3] 馮辛安，黃玉美 《機(jī)械制造裝備設(shè)計》 機(jī)械工業(yè)出版社 [4] 濮良貴，紀(jì)名剛 《機(jī)械設(shè)計》 高等教育出版社 [5] 種寶春 《機(jī)器人機(jī)械設(shè)計》 電子工業(yè)出版社 [6] 龔振幫 《畫法幾何及機(jī)械制圖》 高等教育出版社 [7] 余達(dá)太，馬香峰 《工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用工程》 冶金工業(yè)出版社 [8] 黃清遠(yuǎn) 《機(jī)械設(shè)計學(xué)》 機(jī)械工業(yè)出版社 [9] Mustsfa Ilhan Goklert ，Murat Bjlgin 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