畢業(yè)論文終稿-臥式加工中心換刀裝置設(shè)計(jì)（送全套cad圖紙 答辯通過(guò)）

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p>　　臥式加工中心自動(dòng)換刀裝置設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué)生姓名：三號(hào)楷體 學(xué)號(hào)： 三號(hào)楷體 </p><p>　　學(xué) 院： 三號(hào)楷體 </p><p>　　專 業(yè)： 三號(hào)楷體

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 只寫名字，三號(hào)楷體 </p><p>　　年 月（小二號(hào)居中）</p><p>　　自動(dòng)換刀機(jī)械手的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　臥式加工中心在加工中用得很廣泛，臥式加工中心利用刀庫(kù)

3、實(shí)現(xiàn)換刀。而自動(dòng)換刀裝置是臥式加工中心的重要組成部分之一，它的功能的好壞，關(guān)系到整個(gè)臥式加工中心的功能。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。刀庫(kù)換刀，按照換刀過(guò)程有無(wú)機(jī)械手參與，分成有機(jī)械手換刀和無(wú)機(jī)械手換刀兩種情況。在有機(jī)械手換刀的過(guò)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(guò)程。無(wú)機(jī)械手換

4、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)，主軸箱移到刀庫(kù)換刀位置上方，利用主軸Z向運(yùn)動(dòng)將加工用畢刀具插人刀庫(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Z向運(yùn)動(dòng)將待用刀具從刀庫(kù)中取出，并將刀具插人主軸。</p><p>　　關(guān)鍵詞：臥式加工中心 自動(dòng)換刀裝置 刀庫(kù) 機(jī)械手</p><p><b>　　Abstract</b>

5、</p><p>　　Machining center in the increasingly wide use of the processing , which is currently used by large processing center blade.And the automatic blade changer devices is an important component of machi

6、ning center.Its function is good or bad, on the whole processing machining center functions.Automatic blade devices can be divided into five basic forms .Namely to Tower, 180 turnaround-type, rotation planting one-, two-

7、and the main axis of rotation axis direct .Exchange cutlery in the tools storehouse</p><p>　　[Keyword]: machining center automatic blade changer devices tools storehouse manipulator</p><p>

8、;<b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 前言6</b></p><p>　　1.1 加工中心簡(jiǎn)介7</p><p>　　1.1.1加工中心的發(fā)展史7</p><p>　　1.1.2加工中心的優(yōu)點(diǎn)7</p><p>　　1.1.3加工中心的

9、發(fā)展動(dòng)向8</p><p>　　1.2 自動(dòng)換刀裝置的簡(jiǎn)介8</p><p>　　1.2.1自動(dòng)交換刀具的由來(lái)8</p><p>　　1.2.2自動(dòng)換刀的形式9</p><p>　　1.2.3刀庫(kù)的功能和形式11</p><p>　　1.2.4刀套準(zhǔn)停措施13</p><p&g

10、t;　　2 機(jī)械手的設(shè)計(jì)14</p><p>　　2.1 機(jī)械手的原理14</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)方向16</p><p>　　2.3 概要17</p><p>　　2.3.1 機(jī)械手的組成與分類17</p><p>　　2.3.2 機(jī)械手的手部17</p><p&

11、gt;　　2.4 機(jī)械手手部的設(shè)計(jì)18</p><p>　　2.5 機(jī)械手其它零件以及尺寸的確定23</p><p>　　2.5.1 螺栓的確定23</p><p>　　2.5.2 其它尺寸的確定24</p><p>　　2.5.3 軸與機(jī)械手配合部分的直徑的確定24</p><p>　　2.5.4

12、液壓泵的選擇26</p><p>　　3 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)27</p><p>　　3.1 轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)27</p><p>　　3.1.1．機(jī)械手轉(zhuǎn)過(guò)75度的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)28</p><p>　　3.1.2 機(jī)械手轉(zhuǎn)過(guò)180度的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)32</p><p>　　3.2 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)其它零件的設(shè)計(jì)35<

13、/p><p>　　3.2.1 液壓缸的選擇36</p><p>　　3.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)37</p><p>　　3.3.1 擬定軸上零件的裝配方案37</p><p>　　3.3.2 確定軸的各段直徑與長(zhǎng)度38</p><p>　　3.4 主軸的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)以及主軸準(zhǔn)停裝置的設(shè)計(jì)39</p>

14、<p>　　3.4.1 主軸結(jié)構(gòu)39</p><p>　　3.4.2 刀具的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)39</p><p>　　3.4.3主軸準(zhǔn)停裝置39</p><p>　　3.5 換刀裝置的液壓機(jī)構(gòu)分析40</p><p>　　3.5.1液壓分析40</p><p>　　3.5.2換刀動(dòng)作順序表

15、42</p><p>　　4 PLC控制分析44</p><p><b>　　小結(jié)48</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)49</b></p><p><b>　　致謝50</b></p><p>　　買文檔送全套圖紙 扣扣41495

16、1605</p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　臥式加工中心的自動(dòng)換刀裝置（機(jī)械手），是加工中心的重要組成部分之一，我做的這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)就是關(guān)于這方面的問(wèn)題。</p><p>　　我的設(shè)計(jì)任務(wù)是：對(duì)臥式加工中心自動(dòng)換刀機(jī)械手進(jìn)行設(shè)計(jì)。它主要包括以下幾方面的內(nèi)容：</p><p>　　(1)機(jī)械部

17、分的設(shè)計(jì)</p><p>　　(2)液壓部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　(3)自動(dòng)控制方面的設(shè)計(jì)（PLC）</p><p>　　這個(gè)自動(dòng)換刀裝置是針對(duì)JCS--018的，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)室中這臺(tái)機(jī)床的研究以及查閱相關(guān)資料。在老師的指導(dǎo)下，我很快就有了一個(gè)明確的思路。我的思路如下：首先，對(duì)機(jī)械手部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，接下來(lái)是液壓部分，最后是PLC方面。這個(gè)機(jī)械手只有2個(gè)方向的自由度

18、，既：Z軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)一移動(dòng)，通過(guò)這2個(gè)自由度，我可以完成整個(gè)換刀的操作。其中轉(zhuǎn)動(dòng)是用來(lái)交換刀具的位置，進(jìn)而為拔刀與插刀做準(zhǔn)備。而移動(dòng)是用來(lái)完成拔刀與插刀的動(dòng)作的。就是說(shuō)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程如下：機(jī)械手轉(zhuǎn)到指定的位置，然后在一系列的控制之下交換刀具以及插拔刀具。而我這個(gè)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)室中的那臺(tái)加工中心的自動(dòng)換刀裝置有一些區(qū)別，就是實(shí)驗(yàn)室中那臺(tái)加工中心的自動(dòng)換刀裝置采用的是氣壓控制，而我在這個(gè)設(shè)計(jì)中采用的是液壓控制。</p><p&

19、gt;　　在我這個(gè)設(shè)計(jì)中，我遇到了一些問(wèn)題，就是力不好確定，以及許多尺寸不容易準(zhǔn)確的確定下來(lái)，我采用了一個(gè)很笨的方法，就是直接對(duì)JCS--01那臺(tái)加工中心一些部件的尺寸進(jìn)行直接的測(cè)量，才得出來(lái)，我所要的尺寸。通過(guò)這個(gè)設(shè)計(jì)中，我對(duì)自己的知識(shí)有了很明確的認(rèn)識(shí)，看到了自己的許多缺點(diǎn)，對(duì)自己起到了一個(gè)查漏補(bǔ)缺的作用。</p><p>　　同時(shí)，我得到了程老師的很多指導(dǎo)，如果不是程老師的話，我根本不知道從那里入手。在做論文

20、的過(guò)程中，我出了很多錯(cuò)誤，因?yàn)檫@，得到及時(shí)的更正。謝謝老師。</p><p>　　從這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我對(duì)CAD有了很大的認(rèn)識(shí)，以后，我對(duì)再?gòu)?fù)雜的圖，都不會(huì)有恐懼感，在液壓方面也溫習(xí)了以前學(xué)到的知識(shí)。</p><p>　　雖然這樣，我做的這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，肯定還有很多的錯(cuò)誤，希望老師們指正。</p><p>　　1.1 加工中心簡(jiǎn)介</p><p&

21、gt;　　1.1.1加工中心的發(fā)展史</p><p>　　加工中心的發(fā)展已有50年歷史，自從1952年世界上出現(xiàn)第一臺(tái)上數(shù)控機(jī)床后，使多品種、中小批量的機(jī)械加工設(shè)備在柔性、自動(dòng)化和效率上產(chǎn)生了巨大變革。</p><p>　　它用易于修改的數(shù)控加工程序進(jìn)行控制，因而比大批量生產(chǎn)中使用組合機(jī)床生產(chǎn)線的凸輪、開(kāi)關(guān)控制的專用機(jī)床有更大的柔性，容易適應(yīng)加工關(guān)鍵品種的變化，進(jìn)行多品種加工。</

22、p><p>　　所謂加工中心，普遍上指在工件一次裝卡中，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)銑削、鉆孔、鏜孔、鉸孔、攻絲等多工序的數(shù)控機(jī)床。更為明確的說(shuō)法是：加工中心就是自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床。</p><p>　　現(xiàn)代加工中心的內(nèi)容包括：①它是在數(shù)控鏜床或數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上增加自動(dòng)換刀裝置，可使工件在一次裝卡中，能夠自動(dòng)更換刀具，自動(dòng)完成工件上的銑削、鉆孔、鏜孔、鉸孔、攻絲等工序的數(shù)控機(jī)床。②加工中心上如果帶有自動(dòng)分度回

23、轉(zhuǎn)工作臺(tái)或自動(dòng)轉(zhuǎn)角度的主軸箱，可使工件在一次裝卡中，自動(dòng)完成多個(gè)平面和多個(gè)角度位置的多工序加工。③加工中心上如果帶有交換工作臺(tái)，工件在工作位置的工作臺(tái)上進(jìn)行加工的同時(shí)，另外的工件在裝卸為止的工作臺(tái)上進(jìn)行裝卸，不影響加工的進(jìn)行。</p><p>　　1.1.2加工中心的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　加工中心的優(yōu)點(diǎn)很多，主要有以下幾點(diǎn)：</p><p>　?、?提高加工質(zhì)

24、量 工件一次裝夾，即可實(shí)現(xiàn)多工序集中加工，大大減少多次裝夾所帶來(lái)的誤差。而且，由于是數(shù)控加工，較少依賴操作者的技術(shù)水平，可得到相當(dāng)高的穩(wěn)定精度。</p><p>　?、?縮短加工準(zhǔn)備時(shí)間 </p><p><b>　?、蹨p少在制品</b></p><p><b>　?、軠p少刀具費(fèi)用</b></p>

25、<p><b>　?、葑钌俚闹苯觿趧?wù)費(fèi)</b></p><p><b>　?、拮钌俚拈g接勞務(wù)費(fèi)</b></p><p>　?、咴O(shè)備利用率高 加工中心設(shè)備利用率為通用機(jī)床的幾倍。另外，由于工序集中，容易適應(yīng)多品種、中小批量生產(chǎn)。</p><p>　　1.1.3加工中心的發(fā)展動(dòng)向</p><

26、;p>　　總的來(lái)說(shuō)，加工中心是向高速化、進(jìn)一步提高精度和愈發(fā)完善的方向發(fā)展。</p><p><b>　?。?）高速化</b></p><p>　　加工中心的高速化，是指主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、自動(dòng)換刀和自動(dòng)交換工作臺(tái)的高速化。</p><p>　?。?）進(jìn)一步提高精度</p><p>　　加工中心的主要精度指標(biāo)是它的

27、運(yùn)動(dòng)精度指標(biāo)。而運(yùn)動(dòng)精度主要以坐標(biāo)定位精度、重復(fù)定位精度以及銑圓精度來(lái)表示。</p><p>　　1.2 自動(dòng)換刀裝置的簡(jiǎn)介</p><p>　　1.2.1自動(dòng)交換刀具的由來(lái)</p><p>　　自動(dòng)交換刀具系統(tǒng)（Automatic Tool Changer簡(jiǎn)稱ATC）系統(tǒng)是由刀庫(kù)、機(jī)械手及相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成。具有鉆、鏜、銑功能的數(shù)控、銑床，一般刀具都安裝在機(jī)床

28、的主軸上，工件安裝于工作臺(tái)上。為了使工序能夠高度集中，盡量節(jié)省輔助時(shí)間，于是在數(shù)控銑床上增加自動(dòng)交換刀具系統(tǒng)（含刀庫(kù)、機(jī)械手及其控制）便形成了加工中心（MC）。</p><p>　　初期曾采用轉(zhuǎn)塔頭式的換刀方式，它的電動(dòng)機(jī)、變速箱、轉(zhuǎn)塔頭做成一體，結(jié)構(gòu)緊湊：但變速箱工作時(shí)的振動(dòng)和熱量都直接傳到轉(zhuǎn)塔上來(lái)，而且每把刀都需要一個(gè)主軸所以它的刀具數(shù)量、尺寸、結(jié)構(gòu)都受到很多限制。</p><p>　

29、　采用單獨(dú)存儲(chǔ)刀具的刀庫(kù)，刀具數(shù)量可以增多，以滿足加工復(fù)雜零件的需要，這時(shí)的加工中心只需一個(gè)夾持刀具進(jìn)行切削的主軸，所以制造難度也比轉(zhuǎn)塔刀架低。</p><p>　　1.2.2自動(dòng)換刀的形式</p><p>　?。?）無(wú)機(jī)械手的換刀方式</p><p>　　小型加工中心有采用無(wú)機(jī)械手換刀的方式，如圖1-1。它的刀庫(kù)在立柱的正前方上部，刀庫(kù)中刀具的存放方向與主軸方向

30、一致。換刀時(shí)主軸箱帶著主軸在立柱導(dǎo)軌上上升至換刀位置，主軸上的刀具正好進(jìn)入刀庫(kù)的某一個(gè)刀具存放位置，隨即主軸內(nèi)夾刀機(jī)構(gòu)松開(kāi)，主軸刀庫(kù)順著主軸方向向前移動(dòng)，從主軸中拔出刀具，然后刀庫(kù)回轉(zhuǎn)，將下一步所需的刀具轉(zhuǎn)到與主軸對(duì)齊的位置；刀庫(kù)退回，將新刀具插入主軸中刀具隨即被夾緊，主軸箱下移，開(kāi)始新的加工。這種自動(dòng)換刀系統(tǒng)，刀庫(kù)整體前后移動(dòng)不僅刀具數(shù)量少，而且刀具尺寸也較小。這種刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)是在工步之間進(jìn)行的，即旋轉(zhuǎn)所需的輔助時(shí)間與加工時(shí)間不重合。&l

31、t;/p><p>　?。?）機(jī)械手的換刀方式</p><p>　　這是加工中心普遍采用的一種方式。它的種類很多，可分為單臂單手式機(jī)械手、回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手、雙手式機(jī)械手、多手式機(jī)械手四類。</p><p>　　① 單臂單手式機(jī)械手包括機(jī)械手只作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手和只作往復(fù)擺動(dòng)的機(jī)械手。前者用于刀具主軸與刀庫(kù)刀座的軸線平行的場(chǎng)合。它的特點(diǎn)是機(jī)械手的插、拔刀運(yùn)動(dòng)和傳遞刀

32、具的運(yùn)動(dòng)都是直線運(yùn)動(dòng)，因而無(wú)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的離心力，所以機(jī)械手的握刀部分可以比較簡(jiǎn)單，只需兩個(gè)彈簧卡銷卡住刀柄。而后者，如果是機(jī)械手?jǐn)[動(dòng)軸線與刀具主軸平行，它主要用于刀庫(kù)換刀位置的刀座的軸線與主軸軸線相平行的場(chǎng)合。如果是機(jī)械手?jǐn)[動(dòng)軸線與刀具主軸垂直，它用于刀庫(kù)換刀位置的刀座和軸線相垂直的場(chǎng)合。總之，這種單臂單手式機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。在轉(zhuǎn)塔頭帶刀庫(kù)的換刀系統(tǒng)中，不與主軸的換刀時(shí)間重合，故可用這類機(jī)械手。它也可在刀庫(kù)與主軸頭上的換刀機(jī)械手之間傳

33、遞刀具。但是，這類機(jī)械手換刀動(dòng)作均需順序進(jìn)行，時(shí)間不能重合，從而換刀時(shí)間較長(zhǎng)。</p><p>　　圖1-1 無(wú)機(jī)械手的換刀順序</p><p>　?、诨剞D(zhuǎn)式單臂雙手式機(jī)械手包括兩手部成180゜和兩手部不成180゜兩種。兩手部成180゜的又可分為固定式雙手、可伸縮式雙手和剪式雙手三類。這類機(jī)械手可以同時(shí)抓住和拔、插位于主軸和刀庫(kù)里的刀具，與單臂單手式機(jī)械手相比，可以縮短換刀時(shí)間。<

34、/p><p>　　③雙手式機(jī)械手可分為機(jī)械化只作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手和有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手兩大類。前者包括雙手平行式和雙手交叉式，這種機(jī)械手適用于容量較大的、距主軸較遠(yuǎn)的，特別是分置式的刀庫(kù)的換刀。機(jī)械手有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的，在主軸處換刀時(shí)轉(zhuǎn)角為180゜，可用于刀庫(kù)距主軸較遠(yuǎn)者；在主軸處換刀時(shí)轉(zhuǎn)角為90゜，適用于刀庫(kù)距主軸較近者；在主軸處換刀時(shí)轉(zhuǎn)角<90，適用于刀庫(kù)距主軸較近者。</p><p>

35、　?、芏嗍质綑C(jī)械手使用較少。</p><p>　　它是由機(jī)械手把刀庫(kù)上的刀具送到主軸上，再把主軸上已用過(guò)的刀具反送到刀庫(kù)上。</p><p>　　1.2.3刀庫(kù)的功能和形式</p><p>　　刀庫(kù)的功能是儲(chǔ)存加工工序所需的各種刀具，并且按程序指令，把即將要用的刀具正確地送到換刀位置，并接受從主軸送來(lái)的已用刀具。</p><p>　　設(shè)計(jì)刀

36、庫(kù)時(shí)，應(yīng)考慮下列因素：①存刀數(shù) ②刀具最大直徑 ③刀具最大長(zhǎng)度④刀具最大重量⑤刀庫(kù)安置空間⑥刀具最大運(yùn)動(dòng)線速度⑦刀庫(kù)工作的可靠性（即不能掉刀，各刀具能準(zhǔn)確停在換刀位置上）。</p><p>　　刀庫(kù)種類很多,圖2-1所示僅僅是其中典型的幾種。</p><p>　　(1) 結(jié)構(gòu)形式分類</p><p>　　1）轉(zhuǎn)塔式刀庫(kù) 如圖2-1 a所示，用于小型加工中心。轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)

37、位方式有二：其一為借助機(jī)械方式轉(zhuǎn)位，此種方式的選刀，均為順序選擇刀具：其二為由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)位，此種刀庫(kù)可以實(shí)現(xiàn)任選刀具方式。</p><p>　　2）圓盤式刀庫(kù) 如圖1-2 b、c、d所示臥式，立式加工中心均可采用。圓盤式（側(cè)掛型）一般是掛在立式加工中心的立柱頂上。圓盤型（頂端型）二亦有刀具傾斜朝上，通過(guò)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)放平后，由機(jī)械手換刀。</p><p>　　3）鏈?zhǔn)降稁?kù) 如圖1-2e所

38、示，這種刀庫(kù)是目前用得最多的一種形式。由一個(gè)主動(dòng)鏈輪，帶動(dòng)裝有刀套的鏈條。</p><p>　　4）格子式刀庫(kù) 如圖1-2f 所示，裝有刀套的格子架固定不動(dòng)。在它的前面有抓刀器在上下、左右移動(dòng)（實(shí)則為2軸控制），根據(jù)指令把需用的刀具抓到與主軸換刀的位置上，換刀后再把已用刀具送回原位，然后把下道工序?qū)⒁玫牡毒咚偷綋Q刀位置。這種刀庫(kù)的容量大，適合于作為加工單元使用的加工中心上。</p><p&

39、gt;　?。?）按設(shè)置部位分類</p><p>　　1）設(shè)置在機(jī)床上的刀庫(kù) 下圖a、b、c、d所示圓盤式、轉(zhuǎn)塔式以及部分鏈?zhǔn)健?lt;/p><p>　　2）落地式刀庫(kù) 有圖1-2e、f所示的，鏈?zhǔn)降囊徊糠趾透褡邮降稁?kù)，均獨(dú)立于主機(jī)，裝在地面上。這種方式，因?yàn)榈稁?kù)重量是由地基承受，且不把刀庫(kù)運(yùn)轉(zhuǎn)中的振動(dòng)傳給主機(jī)，故對(duì)加工精度有利。但最初安裝調(diào)試比較麻煩。</p><p&g

40、t;　　圖1-3 刀庫(kù)的各種類型</p><p>　　1.2.4刀套準(zhǔn)停措施</p><p>　　如果刀套不能準(zhǔn)確地停在換刀位置上。將會(huì)使刀機(jī)械手抓刀不準(zhǔn)，以致在換刀時(shí)容易發(fā)生掉刀現(xiàn)象。因此，刀套的準(zhǔn)停問(wèn)題，將是影響換刀動(dòng)作可靠性的重要因素之一。</p><p>　　為了確保刀套準(zhǔn)確地停在換刀位置上，需要采取如下措施：</p><p>

41、　　1）定位盤準(zhǔn)停方式——由液壓油缸推動(dòng)的定位銷，插入定位盤的定位糟內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)刀套的準(zhǔn)停。定位盤上的每個(gè)定位糟（或定位孔），都對(duì)應(yīng)于一個(gè)相應(yīng)的刀套，而且定位糟（或定位孔）的節(jié)距要一致。</p><p>　　這種準(zhǔn)停方式的優(yōu)點(diǎn)是：</p><p>　　① 能有效地消除傳動(dòng)鏈反向間隙的影響。</p><p>　　② 保護(hù)傳動(dòng)鏈，使其免受換刀撞擊力。</p>

42、<p>　?、垓?qū)動(dòng)電機(jī)可不用制動(dòng)自鎖裝置。</p><p>　　2）圓盤式刀庫(kù)宜采用單頭雙導(dǎo)程蝸桿傳動(dòng)。此外還應(yīng)盡可能提高刀套在圓盤上沿圓周安裝的等分精度和徑向位置精度。刀套需要翻轉(zhuǎn)的刀庫(kù)，還要保證每個(gè)刀套翻轉(zhuǎn)的角度一致。</p><p>　　3）盡量減小刀套孔徑和軸向尺寸的分散度，以保證刀柄糟在換刀位置上的軸向位置精度。</p><p>　　4）要消除

43、反向間隙的影響。刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)鏈，必然會(huì)有傳動(dòng)間隙，且這種間隙還隨機(jī)械磨損而增大，這將影響刀套準(zhǔn)停精度。而對(duì)有定位盤的刀庫(kù)來(lái)說(shuō)，過(guò)大的間隙會(huì)影響定位盤的正常工作，因此都必須設(shè)法消除反向間隙，其方法有以下幾種：</p><p>　?、匐姎庀到y(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)償方式。其原理同伺服進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的“反向間隙補(bǔ)償”一樣，這種方式能保證雙向任意選刀和雙向準(zhǔn)停。</p><p>　　②在鏈輪軸上裝編碼器，對(duì)鏈輪傳動(dòng)

44、進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒▽?shí)現(xiàn)準(zhǔn)停。</p><p>　?、蹎晤^雙導(dǎo)程蝸桿傳動(dòng)方式。這種傳動(dòng)方式，通過(guò)調(diào)節(jié)蝸桿的軸向位置，把傳動(dòng)間隙調(diào)到理想程度。在這種傳動(dòng)方式中，如果加用定位銷準(zhǔn)停方式，就容易出現(xiàn)“過(guò)定位”現(xiàn)象。</p><p>　?、苁沟短讍畏较蜻\(yùn)行、單方向定位方式。這是消除反向間隙影響的一個(gè)“笨方法”。這時(shí)，刀庫(kù)單向運(yùn)行方向，必須與機(jī)械手抓刀方法相反，否則機(jī)械手抓刀時(shí)，會(huì)使刀套“挪位”。這種運(yùn)行

45、方式雖然能夠消除傳動(dòng)間隙的影響，但卻增加了選刀時(shí)間。因次這種方式已很少用，一般只用于小容量刀庫(kù)或順序選刀的刀庫(kù)上。</p><p>　?、菔沟短纂p向運(yùn)行，單向定位方式。這種方式可進(jìn)行任意方向選刀，但當(dāng)?shù)短走x刀方向與設(shè)定的定位方向相反時(shí)，要讓刀套在選刀方向上多轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)刀套位，然后再向設(shè)定定位方向運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)刀套位進(jìn)行定位，以次來(lái)消除反向間隙的影響，這種方式中的刀套定位運(yùn)行方向，必須與機(jī)械手抓刀時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向相反，以避免機(jī)

46、械手抓刀時(shí)刀套“挪位”。這種運(yùn)行方式，目前仍有使用實(shí)例。</p><p><b>　　2 機(jī)械手的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 機(jī)械手的原理</p><p><b>　　如圖所示，</b></p><p><b>　　換刀過(guò)程如下：</b></p>

47、<p>　　（1）刀套（刀具）繞90度</p><p>　?。?）機(jī)械手回轉(zhuǎn)75度</p><p>　?。?）機(jī)械手夾緊刀具</p><p>　　（4）主軸刀具夾緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)</p><p><b>　?。?）拔刀</b></p><p>　　（6）機(jī)械手回轉(zhuǎn)180度</p>

48、<p>　?。?）刀臂（機(jī)械手）上升放刀</p><p><b>　?。?）夾緊刀具</b></p><p>　?。?）機(jī)械手反向回轉(zhuǎn)75度回到原位</p><p>　?。?0）刀套向上轉(zhuǎn)90度</p><p>　　圖2-1 機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)</p><p>　　下面，我具體介紹一下各

49、個(gè)運(yùn)動(dòng)所需要的條件</p><p>　　（1）刀套（刀具）繞90度</p><p>　　當(dāng)?shù)稁?kù)中的油缸上端通入壓力油時(shí)，活塞連桿向下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)拔叉刀套轉(zhuǎn)過(guò)90度。</p><p>　?。?）機(jī)械手回轉(zhuǎn)75度</p><p>　　機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)是由機(jī)械手的手臂來(lái)帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)的，所以要使機(jī)械手轉(zhuǎn)過(guò)75度，就是機(jī)械手的手臂回轉(zhuǎn)75度。如圖所示，機(jī)械手的手

50、臂通過(guò)連桿與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接在一起。為了完成這個(gè)運(yùn)動(dòng)。我采用了齒輪齒條機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先，液壓缸的前腔充入一定數(shù)量的壓力油，使連在活塞桿上的齒條向前運(yùn)動(dòng)。通過(guò)齒輪齒條機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)活動(dòng)盤以及連桿帶動(dòng)機(jī)械手回轉(zhuǎn)75度。</p><p>　　（3）機(jī)械手夾緊刀具</p><p>　　當(dāng)機(jī)械手開(kāi)始接觸到刀具時(shí)，鎖緊銷被彈簧彈起，使活動(dòng)銷被鎖住，不能運(yùn)動(dòng)，這就使在固定爪與活動(dòng)銷的配合下，

51、刀具被抓緊。</p><p>　?。?）主軸刀具夾緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)</p><p>　　主軸內(nèi)部和后端安裝的是刀具自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。它主要由拉桿、拉桿端部的四個(gè)鋼球、蝶形彈簧、活塞、液壓缸等組成。機(jī)床執(zhí)行換刀指令，機(jī)械手要從主軸拔刀時(shí)，主軸需松開(kāi)刀具。這時(shí)液壓缸上腔通壓力油，活塞推動(dòng)拉桿向下移動(dòng)，使碟形彈簧壓縮，鋼球進(jìn)入主軸錐孔上端的糟內(nèi)、刀柄尾部的拉釘（拉緊刀具用）被松開(kāi)，機(jī)械手即可拔刀。<

52、/p><p><b>　　（5）拔刀</b></p><p>　　當(dāng)主軸的刀具自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)，連桿最上面的液壓缸（使連桿上下運(yùn)動(dòng)的液壓缸）的上端通入壓力油，使活塞桿向下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)盤與連桿使機(jī)械手向下運(yùn)動(dòng)，這就實(shí)現(xiàn)了拔刀。</p><p>　?。?）機(jī)械手回轉(zhuǎn)180度</p><p>　　這個(gè)過(guò)程是為了交換2把刀具的位置

53、，運(yùn)動(dòng)是如下實(shí)現(xiàn)的：配置在最下面的液壓缸，齒條以及齒輪與連桿來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)發(fā)出交換刀具的命令時(shí)，液壓缸的前腔充入壓力油，從而帶動(dòng)空套在連桿上的齒條運(yùn)動(dòng)，齒輪齒條的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)機(jī)械手回轉(zhuǎn)180度，實(shí)現(xiàn)交換刀具的這個(gè)功能。</p><p>　　（7）刀臂（機(jī)械手）上升放刀</p><p>　　這個(gè)動(dòng)作與機(jī)械手拔刀差不多。不過(guò)明顯的區(qū)別就是液壓缸的下腔通入壓力油，使活塞桿向上運(yùn)動(dòng)，從而把刀具放在準(zhǔn)確的

54、位置。</p><p><b>　?。?）夾緊刀具</b></p><p>　　當(dāng)機(jī)械手將一把刀具插入主軸后，液壓缸上腔無(wú)油壓，在彈簧的恢復(fù)力的作用下，使拉桿、鋼球和活塞退回，使彈簧通過(guò)拉桿和鋼球拉緊刀柄尾部的拉釘，使刀具夾緊。</p><p>　　（9）機(jī)械手反向回轉(zhuǎn)75度回到原位</p><p>　　液壓缸的后腔通人

55、壓力油，齒條向前運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)齒輪運(yùn)動(dòng)，從而使機(jī)械手反向轉(zhuǎn)過(guò)75度。</p><p>　?。?0）刀套向上轉(zhuǎn)90度</p><p>　　位置開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)，刀套帶著刀具向上翻轉(zhuǎn)90°，為下一次選刀做準(zhǔn)備。</p><p><b>　　2.2 設(shè)計(jì)方向</b></p><p>　　上一節(jié)弄清楚了機(jī)械手換刀的基本原理，下

56、面我就要對(duì)機(jī)械手的設(shè)計(jì)方向做一下大概的定義。</p><p>　　首先我們了解到機(jī)械手是由以下機(jī)構(gòu)組成的：</p><p><b>　?。?）機(jī)械手</b></p><p><b>　?。?）驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)</b></p><p>　?。?）主軸上的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)</p><p>　

57、　其中機(jī)械手部分主要的作用是對(duì)刀具實(shí)行夾緊作用，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具交換位置以及插拔刀具。而驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)一系列運(yùn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)，從而完成預(yù)定的功能，它的正確與否關(guān)系到整個(gè)功能實(shí)現(xiàn)。主軸上的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，只是對(duì)來(lái)到主軸上的刀具進(jìn)行夾緊與放松。</p><p>　　所以，我們只要對(duì)以上三個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)就可以了</p><p><b>　　即：</b>&l

58、t;/p><p>　?。?）對(duì)機(jī)械手進(jìn)行設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）對(duì)主軸上的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.3 概要</b></p><p>　　2.3.1．機(jī)械手的組成與分類</p><p>　　機(jī)械手

59、是一種模仿人手部動(dòng)作，按照預(yù)先設(shè)定的程序、軌跡和其它要求，實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件或操縱刀具的自動(dòng)化裝置，在本設(shè)計(jì)中，機(jī)械手的功能是夾刀具以及自動(dòng)換刀。</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)抓刀具的功能，機(jī)械手需要相應(yīng)的手指部分以及使刀具被抓緊的輔助裝置，為惡劣實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀，需要設(shè)計(jì)一些交換刀具的功能，這就需要一些驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，另外，為了控制這些機(jī)械手安照我們預(yù)定的方案運(yùn)動(dòng)，這就需要一些控制系統(tǒng)，做最后需要的是動(dòng)力源，我們這里主要

60、采用液壓。</p><p><b>　　機(jī)械手的組成：</b></p><p><b>　　（1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)</b></p><p><b>　?。?）控制系統(tǒng)</b></p><p><b>　?。?）驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)</b></p><p&g

61、t;<b>　?。?）動(dòng)力機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　在這個(gè)設(shè)計(jì)中，我們用液壓做為動(dòng)力源，用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制機(jī)械手交換刀具的位置，用執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)夾刀具。所以這個(gè)機(jī)械手具有2個(gè)自由度，一個(gè)移動(dòng)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　2.3.2.機(jī)械手的手部</p><p>　　機(jī)械手的手部是用來(lái)抓刀具的部件，手部抓刀具的準(zhǔn)確程度將直接影響到機(jī)械手的工作性

62、能，它是機(jī)械手的關(guān)鍵部件之一。</p><p>　　根據(jù)機(jī)械手所夾刀具的形狀、尺寸、重量、材料和表面狀況的不同，手部具有多種的結(jié)構(gòu)形式，一般手部抓工件的方式可分為手指式、吸盤式以及特殊式。</p><p>　　手指式手部是以手指的張開(kāi)和關(guān)閉來(lái)實(shí)現(xiàn)夾刀具以及工件的。它對(duì)抓取各種形狀的工件具有較大的適應(yīng)性。故應(yīng)用較廣。一般手指式的手部具有2指、3指以及多指。</p><p&

63、gt;　　吸盤式手部是利用吸力來(lái)吸取工件的，一般有空氣負(fù)壓吸盤與電磁吸盤2種?？諝庳?fù)壓吸盤適用于表面光滑的板材或曲線形狀的零件。而電磁吸盤適用與磁性材料的板材或盤類零件。</p><p>　　特殊式手部是為了提高夾工具的能力和在特殊的條件下使用的。</p><p>　　2.4 機(jī)械手手部的設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）由于機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)多種多樣，在選用時(shí)，應(yīng)根據(jù)

64、具體情況來(lái)分析，之后才選擇使用。在我這個(gè)設(shè)計(jì)中，機(jī)械手是用于加工中心的自動(dòng)換刀裝置中，因?yàn)槭菗Q刀，必須是二把刀具以及二把以上的刀具交換位置，當(dāng)然，一般是2把刀具交換位置。我這里的設(shè)計(jì)也是如此。二把刀具交換位置就需要2個(gè)機(jī)械手的手部。在我這個(gè)設(shè)計(jì)中就采用了2個(gè)手部（一個(gè)機(jī)械手，二個(gè)手部）。</p><p>　　（2）在設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問(wèn)題：</p><p>　?、?手指應(yīng)該有足夠的夾緊力&l

65、t;/p><p>　　為了使手指牢靠的夾緊工件，除想到抓刀具的重力外，還要想到，刀具在傳遞過(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)載荷</p><p>　?、?手指應(yīng)用在一定的開(kāi)閉范圍 ，其大小不僅與工件的尺寸有關(guān)，而且須想到手部接近刀具的運(yùn)動(dòng)路線以及方位的影響</p><p>　?、?應(yīng)能保證工件在手指內(nèi)準(zhǔn)確定位</p><p>　?、?結(jié)構(gòu)盡量緊湊、重量輕</p

66、><p>　　綜合上述，我選擇使用下面所使用的機(jī)械手手部。選擇理由如下：</p><p>　?、?通過(guò)調(diào)節(jié)活動(dòng)銷的位置，就可以調(diào)節(jié)夾緊力的大小，只要活動(dòng)銷的強(qiáng)度在一定的范圍內(nèi)就可以了</p><p>　?、?為了抓緊不同類型的刀具</p><p>　　機(jī)械手的手部就必須要有對(duì)不同半徑的刀具具有抓緊的功能，通過(guò)調(diào)節(jié)活動(dòng)銷的位置，就可以調(diào)節(jié)手部，使手

67、部能抓緊在定范圍內(nèi)的刀具。</p><p>　　③ 這個(gè)手部全是機(jī)械裝置，在抓刀具的時(shí)候，不需要外加其它的動(dòng)力源。 </p><p>　　工作原理如下： 當(dāng)手臂處于換刀位置的75度時(shí)，鎖緊銷被檔塊壓下，活動(dòng)銷就可以活動(dòng)了，使得機(jī)械手可以抓?。ɑ蚍砰_(kāi)）主軸或刀套中的刀具，刀具被彈簧的活動(dòng)銷頂靠在固定爪中，鎖緊銷被彈簧彈起，使活動(dòng)銷被鎖緊，不能后退，這就保證了在機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，手爪中的刀

68、具不會(huì)被甩出。</p><p><b>　　（3）彈簧的選取</b></p><p>　　由于在JCS--018中，18把刀具中最大的直徑為100mm，所以我設(shè)計(jì)的手爪為100mm，這就需要通過(guò)調(diào)節(jié)活動(dòng)銷的行程來(lái)實(shí)現(xiàn)夾刀具的。通過(guò)計(jì)算得出，活動(dòng)銷的行程應(yīng)大于L=26.5mm，這就需要彈簧的壓縮量最少都要為26.5mm，這里我們選擇的壓縮量可以為30mm彈簧。我們將活動(dòng)

69、銷的頂點(diǎn)距手爪中心的距離為36.5mm。</p><p>　　對(duì)直徑為100mm的刀具來(lái)說(shuō)彈簧對(duì)刀具的夾緊力為彈簧的反力（根據(jù)作用力與反作用力的原理）</p><p><b>　　所以?shī)A緊力為：</b></p><p>　　P=-F=-kx=28.5k

70、 (2-1)</p><p>　　又由于直徑為90mm的重量為7kg，要使刀具在夾緊力的作用下不掉下去。摩擦力就必須大于重力。</p><p>　　由于這里是鋼鐵的接觸，所以取摩擦系數(shù)u=0.12</p><p><b>　　摩擦力</b></p><p>　　f=Nu

71、 (2-2)</p><p>　　上式中N為活動(dòng)銷對(duì)刀具的壓力</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　f=Nu>G (2-3)</p

72、><p>　　即：N>G/u=7*9.8/0.12=572N</p><p>　　從上式我們可以得到活動(dòng)銷對(duì)刀具的壓力大于572牛</p><p>　　又由于活動(dòng)銷對(duì)刀具的力是由于彈簧壓縮所產(chǎn)生的，所以</p><p>　　P=N>572N

73、 (2-4)</p><p>　　聯(lián)立（1）（4）二式可以得到</p><p>　　P=N=28.5k>572N</p><p>　　所以k=N/28.5>572/28.5=20.06N/mm</p><p><b>　　取k=21N/mm</b></p><p>

74、　?。?）活動(dòng)銷的選取與驗(yàn)證</p><p>　　由于活動(dòng)銷承受的壓力較大，所以選用45鋼（調(diào)質(zhì)）</p><p><b>　　活動(dòng)銷的受力圖如下</b></p><p><b>　　如圖：</b></p><p>　　N’是刀具對(duì)活動(dòng)銷的支撐反力</p><p>　　N’=

75、P=kx=21N/mm*28.5mm=598.5N</p><p>　　f’是由于摩擦的結(jié)果 是由于活動(dòng)銷阻止刀具下掉掉力的作用反力，與 f的方向相反。即方向向上</p><p>　　大小為：f’=f=Nu=598.5N*0.12=70.14N</p><p>　　F’為彈簧對(duì)活動(dòng)銷的作用力</p><p>　　F’=-kx=598.5N

76、</p><p>　　F1 是由固定活動(dòng)銷的外壁產(chǎn)生的，用來(lái)限制活動(dòng)銷向下的運(yùn)動(dòng)、向上的運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)等5個(gè)自由度的。</p><p>　　由于這個(gè)物體（活動(dòng)銷）在力的作用下平衡，根據(jù)力的作用力與反作用原理，可得：</p><p><b>　　F’=N’</b></p><p><b>　　F1=f’</b&

77、gt;</p><p>　　所以得到：F1=f’=70.14N</p><p>　　且要與f’的方向相反，因此方向向上。</p><p>　　對(duì)X軸方向 ，活動(dòng)銷受到F’與N’這對(duì)力的同時(shí)作用</p><p>　　所以產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力為</p><p>　　所以

78、 (2-5)</p><p>　　確定上式中各個(gè)參數(shù)值：</p><p>　　1） 由于材料為45鋼 ，所一許用應(yīng)力為58Mpa</p><p>　　2） Fn=N’=f’=598.5N</p><p><b>　　所以（2-5）式中</b></p><

79、;p>　　又因?yàn)?（2-6） </p><p>　　所以 （2-7） </p><p><b>　　即：</b></p>&

80、lt;p><b>　　所以取d=12mm</b></p><p>　　又由于活動(dòng)銷還受到剪的作用，所以：</p><p><b>　　（2-8）</b></p><p>　　由（6）（8）二式我們可以得到如下的公式：</p><p><b>　?。?-9）</b><

81、/p><p>　　確定上式中的各個(gè)參數(shù)值：</p><p>　　1） 45鋼的許用剪應(yīng)力為</p><p>　　2） 剪切力Fbs=f’=598.5N</p><p>　　所以（9）式可以計(jì)算為：</p><p>　　3.56mm （2-10）

82、 </p><p>　　由（7）與（10）得到的d綜合得</p><p><b>　　取d=12mm</b></p><p><b>　　下面來(lái)確定銷的長(zhǎng)度</b></p><p>　　由于在F1和f’的作用下會(huì)產(chǎn)生一個(gè)力距M</p><p>　　大小為 M=F1L

83、 （2-11） </p><p>　　上式中的L為活動(dòng)銷的長(zhǎng)度</p><p>　　在M的作用下活動(dòng)銷要彎曲，在它的2個(gè)端點(diǎn)彎距最大為M=F1L</p><p><b>　　所以</b></p><p>　

84、　彎曲應(yīng)力為 （2-12） </p><p>　　上式中W為抗彎截面系數(shù)</p><p><b>　　由于截面為圓形所以</b></p><p><b>　　W=</b></p><p

85、>　　所以 （2-13） </p><p>　　由于45鋼的彎曲應(yīng)力為40Mpa</p><p><b>　　所以</b></p><p>　?。?-14） </p><p><b>

86、;　　即</b></p><p>　　所以,由上式得145mm</p><p>　　根據(jù)銷的系列與上式所計(jì)算的長(zhǎng)度，取l=112mm</p><p><b>　　所以活動(dòng)銷就確定了</b></p><p><b>　　為</b></p><p>　?。?）鎖緊銷的

87、選取與驗(yàn)證</p><p>　　由于鎖緊銷的要求沒(méi)有活動(dòng)銷高，聯(lián)想到它的使用狀況，所以選用20鋼</p><p><b>　　它的剪應(yīng)力</b></p><p>　　所以 （2-15） </p>&l

88、t;p>　?。?-16） </p><p>　?。?-17） </p><p>　　由（15）（16）（17）式可以得到</p><p><b>　　取d=7mm</b></p><p>　　根據(jù)銷的系列選取長(zhǎng)度為40mm的銷<

89、/p><p>　　所以銷的類別為7*40 </p><p>　　2.5 機(jī)械手其它零件以及尺寸的確定</p><p>　　2.5.1.螺栓的確定</p><p>　　機(jī)械手的手部是通過(guò)螺栓連接在手腕上面的，又因?yàn)槭植颗c手腕的結(jié)合要能精確的固定相對(duì)位置，所以選用普通螺栓來(lái)連接。我這里采用了3螺栓組成螺栓組來(lái)連接的</p><p&

90、gt;　　現(xiàn)在對(duì)這3螺栓進(jìn)行受力分析</p><p>　　這3個(gè)螺栓同時(shí)受到力F=598.5以及力矩M=FL作用</p><p>　　由于這些螺栓都采用的是普通螺栓</p><p>　　所以各個(gè)螺栓的受力分別為</p><p><b>　　F’=</b></p><p>　　1）下面我對(duì)其中的一個(gè)

91、螺栓進(jìn)行驗(yàn)證</p><p>　?。?-18） </p><p><b>　　上式中</b></p><p>　　F為接合面的摩擦系數(shù)</p><p>　　i為接合面數(shù) ，這里接合面數(shù)為2，所以i=2</p><p>　　為防滑系數(shù) ---1.3，這里取=1.2</p

92、><p>　　由于接觸表面的表面狀況為干燥的表面，所以取f=0.1</p><p>　　所以（18）式可以如下計(jì)算</p><p>　　又因?yàn)槁菟ㄎｋU(xiǎn)截面的拉伸條件公式：</p><p>　?。?-19） </p><p>　　由于螺栓的材料為中碳鋼，所以 它的許用拉伸應(yīng)=43Mpa</p

93、><p>　　所以（19）式可以如下計(jì)算：</p><p><b>　　=6.2mm</b></p><p>　　由于我只是大概的計(jì)算，所以實(shí)際取螺栓值的時(shí)候取大一點(diǎn)</p><p><b>　　我們?nèi)=14mm</b></p><p>　　所以采用M14這種螺栓</p&

94、gt;<p>　　關(guān)于螺栓的排布，我采用如下的方式：</p><p>　　圖2-2 螺栓的排列</p><p>　　下面，我們來(lái)確定這些螺栓在機(jī)械手中的位置</p><p>　　右邊第一個(gè)螺栓它離下底面的距離為 到右端面的距離</p><p>　　右邊第二個(gè)螺栓它離下底面的距離為 到右端面的距離</p>&l

95、t;p>　　右邊第三個(gè)螺栓它離下底面的距離為 到右端面的距離</p><p>　　2.5.2. 其它尺寸的確定</p><p>　　機(jī)械手的手腕部分我選用20碳鋼它的厚度為30mm，它的寬度為80mm，它的整個(gè)長(zhǎng)度為640mm其中機(jī)械手中心到手腕外的距離為259mm，</p><p>　　2.5.3軸與機(jī)械手配合部分的直徑的確定</p><

96、;p><b>　　1）材料的確定</b></p><p>　　由于軸是重要的零件所以選用45鋼</p><p>　　2）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度來(lái)計(jì)算軸徑</p><p>　　在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常用下面的這個(gè)公式來(lái)初步估算軸徑</p><p><b>　　(2-20)</b></p><

97、;p>　　上式中為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為Mpa</p><p>　　T為軸所承受的扭距，單位為N.mm</p><p>　　為軸的抗扭截面系數(shù),單位為</p><p>　　P為軸所傳遞的功 單位為kW</p><p>　　D為計(jì)算截面處的直徑 ,單位為mm</p><p>　　為許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力,單位為Mpa<

98、;/p><p>　　由上式可以得到軸的直徑為:</p><p><b>　　(2-21)</b></p><p><b>　　確定上式的值:</b></p><p><b>　　(1) 確定</b></p><p>　　查表得=126---103,這里取=1

99、10</p><p><b>　　(2) 確定轉(zhuǎn)速n</b></p><p>　　因?yàn)樵贛V-810/A中,換刀時(shí)間為2.5s,整個(gè)過(guò)程有10個(gè)動(dòng)作,按每個(gè)動(dòng)作的時(shí)間相等來(lái)計(jì)算</p><p>　　所以每個(gè)動(dòng)作的時(shí)間s</p><p>　　而機(jī)械手在交換刀具的時(shí)候轉(zhuǎn)過(guò)180度的時(shí)間也為0.25s,所以在這個(gè)時(shí)候,它的轉(zhuǎn)速

100、最大,我們只要用最大轉(zhuǎn)速去計(jì)算軸徑就好了</p><p>　　因?yàn)檩S轉(zhuǎn)過(guò)180度的時(shí)間為0.25s,所以轉(zhuǎn)過(guò)一 周所用的時(shí)間為0.5s</p><p><b>　　所轉(zhuǎn)速就為</b></p><p><b>　　(3) P的確定</b></p><p>　　由于所產(chǎn)生的功主要是用來(lái)使機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)<

101、;/p><p>　　在轉(zhuǎn)180度的時(shí)候p最大,p=M</p><p><b>　　其中M=FL</b></p><p>　　我們?nèi)的最大值為598.5N,而L的值我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)確定了為320mm</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　M=FL=598.5

102、N</p><p><b>　　而 rad/s</b></p><p>　　所以p=M=192.5</p><p>　　所以(21)式可以表示為:</p><p>　　我們?nèi)=30mm 根據(jù)花鍵系列選擇：d=28mm</p><p>　　關(guān)于軸與機(jī)械手的連接:</p>&l

103、t;p>　　軸與機(jī)械手連接采用花鍵</p><p>　　2.5.4液壓泵的選擇</p><p>　　根據(jù)實(shí)踐，主軸夾緊松開(kāi)所用的液壓缸所需的流量最大，因此，這里只需計(jì)算主軸夾緊松開(kāi)的液壓缸的流量即可。</p><p><b>　　主軸夾緊松開(kāi)：</b></p><p>　　自動(dòng)換刀裝置的整個(gè)換刀過(guò)程所需的時(shí)間,共有

104、10個(gè)動(dòng)作，</p><p>　　則每個(gè)動(dòng)作的時(shí)間平均為=</p><p>　　即主軸松開(kāi)刀具的時(shí)間為0.25</p><p>　　查手冊(cè)得每個(gè)碟形彈簧厚度，自由高度H=</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)共有22個(gè)彈簧組成</p><p>　　每個(gè)蝶形彈簧的極限行程</p><p>　　則一組蝶形彈

105、簧的極限行程為</p><p><b>　　速度</b></p><p>　?。?）拉釘松開(kāi)刀具：</p><p>　　進(jìn)油口油腔的面積：S==</p><p><b>　　油缸的容積效率~</b></p><p>　　則此時(shí)液壓缸的流量為</p><p&

106、gt;　?。?）拉釘夾緊刀具：</p><p><b>　　進(jìn)油口油腔的面積：</b></p><p>　　則此時(shí)液壓缸的流量為</p><p>　　比較（1）、（2）兩者的計(jì)算結(jié)果，取</p><p>　　齒輪液壓泵的容積效率，總效率</p><p><b>　　刀盤的轉(zhuǎn)速為</

107、b></p><p><b>　　螺桿液壓泵的排量</b></p><p>　　3 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　在整個(gè)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,轉(zhuǎn)位有3次,第一是機(jī)械手轉(zhuǎn)過(guò)75度,第二次是機(jī)械手轉(zhuǎn)過(guò)180度,第三次是機(jī)械手反向到原來(lái)的位置.</p><

108、p>　　這些轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)主要是由齒輪齒條機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,它們的動(dòng)力源來(lái)自于液壓缸,對(duì)液壓港通入一定的壓力油,使活塞向預(yù)定的方向運(yùn)動(dòng)齒輪條是與活塞桿是做成一體的.采用不同行程的液壓缸就可以實(shí)現(xiàn)不同角度的轉(zhuǎn)動(dòng)了。</p><p>　　3.1.1．機(jī)械手轉(zhuǎn)過(guò)75度的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)</p><p>　　這個(gè)機(jī)構(gòu)由一般個(gè)液壓缸、齒輪條、齒輪以及連接盤、連桿組成的，當(dāng)發(fā)出機(jī)械手抓刀的信號(hào)時(shí)，液壓缸的后腔就通

109、入壓力油，活塞桿推動(dòng)著齒輪條向前移動(dòng)，使得齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，帶動(dòng)連接盤與連桿轉(zhuǎn)動(dòng)，而連桿通過(guò)花鍵連在機(jī)械手上，所以當(dāng)活塞通入壓力油的時(shí)候，機(jī)械手就相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　?。?）下面我們首先來(lái)選擇與計(jì)算液壓缸</p><p>　　由于機(jī)械手的整個(gè)換刀時(shí)間為2.5s整個(gè)過(guò)程有10個(gè)動(dòng)作,按每個(gè)動(dòng)作的時(shí)間相等來(lái)計(jì)算</p><p>　　所以每個(gè)動(dòng)作的時(shí)間

110、s</p><p>　　即：機(jī)械手轉(zhuǎn)過(guò)75度的時(shí)間為0.25s</p><p>　　取齒輪的齒數(shù)為60，模數(shù)為1.5，材料為60Cr,那么齒輪的分度圓直徑為</p><p><b>　　d=mz=60</b></p><p><b>　　齒輪的分度圓周長(zhǎng)為</b></p><p&

111、gt;<b>　　S=</b></p><p>　　所以齒輪轉(zhuǎn)過(guò)75度走過(guò)的距離</p><p><b>　　L=</b></p><p>　　因?yàn)辇X輪齒條是配合的所以</p><p>　　齒輪條在這個(gè)運(yùn)動(dòng)中也走過(guò)58.875mm</p><p><b>　　活塞桿

112、的速度為</b></p><p>　　設(shè)液壓缸的溶積效魚(yú)為，這里取</p><p>　　設(shè)液壓缸的額定流量為q</p><p>　　所以 （2-22） </p><p>　　又

113、 （2-23） </p><p><b>　　由上2式可以得到</b></p><p>　　（2-24） </p><p>　　因?yàn)閝=0.8m/s</p><p>　　所以（24）可以如下計(jì)算</p>&

114、lt;p>　　所以選擇d=35mm</p><p>　　所以選擇液壓缸，它的 行程為58.8mm，活塞的直徑為35mm。</p><p>　　（2）確定齒輪齒條機(jī)構(gòu)其它尺寸</p><p><b>　　首先確定齒寬系數(shù)</b></p><p>　　由于齒輪的二支承相對(duì)齒輪做對(duì)稱布置，所以取=1。</p>

115、<p>　　由于 （2-25）</p><p>　　由于我都采用的是標(biāo)準(zhǔn)直齒輪（壓力角為20度）</p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>

116、　　=90+2</b></p><p>　　因?yàn)樗札X輪做成實(shí)心</p><p>　　由于這個(gè)齒輪通過(guò)連桿與連接盤來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)的，所以齒輪做成如下的結(jié)構(gòu)：</p><p>　　圖3-1 大齒輪的結(jié)構(gòu)</p><p>　　其中取B1=30mm</p><p>　　那么B2=91mm-30mm=61mm<

117、/p><p>　　所以與活塞桿連接在一起的齒輪條的直徑就為35mm</p><p>　　而齒輪條固定在一個(gè)滑槽中，滑槽的結(jié)構(gòu)如下：</p><p>　　L1=10 L2=20 H=8 L=80</p><p>　　圖3-2 固定與大齒輪配對(duì)的齒輪條的滑槽</p><p>　　齒輪的齒距（分度圓）</p&

118、gt;<p>　　由于齒輪與齒輪條是配合一起運(yùn)動(dòng)的</p><p>　　所以齒輪的齒距（分度圓）就是齒輪條的齒距（分度圓）</p><p><b>　　即：</b></p><p>　　由于液壓缸的行程l=58.875mm，所以齒輪條的齒輪數(shù)</p><p>　　因?yàn)橐粢恍┚嚯x，還有齒輪與齒輪條的齒輪數(shù)互

119、為質(zhì)數(shù)，所以取齒輪條的齒輪數(shù)為z=15。</p><p>　?。?）與齒輪齒條一起運(yùn)動(dòng)的零件以及尺寸的確定</p><p>　　1）連接盤的尺寸的確定</p><p><b>　　D1=50mm</b></p><p><b>　　D2=70mm</b></p><p>&l

120、t;b>　　D3=90mm</b></p><p><b>　　D4=130mm</b></p><p><b>　　L1=20mm</b></p><p><b>　　L2=40mm</b></p><p><b>　　L3=61mm</b&

121、gt;</p><p><b>　　L4=11mm</b></p><p><b>　　d=6mm</b></p><p>　　連接盤是空套在齒輪上面的，</p><p>　　2）傳動(dòng)盤以及尺寸的確定</p><p><b>　　D1=40mm</b>&

122、lt;/p><p><b>　　D2=60mm</b></p><p><b>　　D3=70mm</b></p><p><b>　　L1=10mm</b></p><p><b>　　L2=30mm</b></p><p>　　孔的

123、直徑d1=6mm</p><p><b>　　圖3-4 傳動(dòng)盤</b></p><p>　　3) 把傳動(dòng)盤與連桿（軸）連接起來(lái)的花鍵的確定</p><p><b>　　D1=40mm</b></p><p><b>　　D2=26mm</b></p><p

124、><b>　　H=10mm</b></p><p><b>　　圖3-5 花鍵</b></p><p>　　3.1.2 機(jī)械手轉(zhuǎn)過(guò)180度的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)</p><p>　　這個(gè)機(jī)構(gòu)由一般個(gè)液壓缸、齒輪條、齒輪以及連桿組成的，當(dāng)發(fā)出機(jī)械手交換刀具的信號(hào)時(shí)，液壓缸的后腔就通入壓力油，活塞桿推動(dòng)著齒輪條向前移動(dòng)，使得齒輪轉(zhuǎn)