四工位電動(dòng)刀架機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),四工位,電動(dòng),刀架,機(jī)械,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目 四工位電動(dòng)刀架機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、本次課題研究的作用及意義、國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)與現(xiàn)狀 1、課題研究意義 在機(jī)械領(lǐng)域中，數(shù)控機(jī)床解決了很多普通機(jī)床所不能加工的復(fù)雜、精密的各種零件，有效的提高了生產(chǎn)效率。隨著我國(guó)綜合國(guó)力的進(jìn)一步加強(qiáng)和加入世貿(mào)組織，我國(guó)經(jīng)濟(jì)全面與國(guó)際接軌，并逐步成為全球制造中心，從數(shù)控技術(shù)這行業(yè)體現(xiàn)出了我國(guó)的“效率”和“創(chuàng)新”兩大特點(diǎn)，注重科學(xué)實(shí)驗(yàn)，理論與實(shí)際相結(jié)合。 數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架是加工中心、數(shù)控車床必備的機(jī)床附件，尤其適用全功能數(shù)控車床。當(dāng)前，數(shù)控機(jī)床發(fā)展迅猛，一方面向高速、高效、高精度方面發(fā)展，同時(shí)，在制造行業(yè)中廣泛存在原有設(shè)備的數(shù)控改造和系統(tǒng)升級(jí)問(wèn)題。作為關(guān)鍵附件，高性能的數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架對(duì)于提高機(jī)床整體運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性和效率有著重要意義，數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架是由數(shù)控系統(tǒng)來(lái)控制的，因此，在轉(zhuǎn)塔刀架本身性能提高的情況下，如何實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)就顯得十分重要了。國(guó)內(nèi)數(shù)控車床轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)都是依賴先進(jìn)國(guó)家的，而且產(chǎn)品的性能方面跟國(guó)外還有一定的差距，期待開發(fā)設(shè)計(jì)一種性能最優(yōu)，最有實(shí)用價(jià)值的轉(zhuǎn)塔刀架，來(lái)適應(yīng)市場(chǎng)，替代進(jìn)口產(chǎn)品低價(jià)位的數(shù)控車床用轉(zhuǎn)塔刀架，占領(lǐng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，并達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，為國(guó)產(chǎn)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。 本次設(shè)計(jì)的動(dòng)力轉(zhuǎn)塔刀架的刀架抬起和夾緊是通過(guò)氣液增壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)的，成本比較低，而且自鎖可靠、密封性好、安全。刀架轉(zhuǎn)位采用圓柱凸輪分度機(jī)構(gòu)，用單作用液壓缸抬起刀架，同時(shí)通過(guò)碟形彈簧復(fù)位壓緊；采用端齒盤來(lái)進(jìn)行精確定位；用變頻電機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)。 2、國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)與現(xiàn)狀 隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本提出了越來(lái)越高的要求，并隨著汽車、飛機(jī)和導(dǎo)彈制造業(yè)的迅速發(fā)展，原來(lái)的加工設(shè)備已無(wú)法承擔(dān)加工航空工業(yè)需要的復(fù)雜型面零件。數(shù)控技術(shù)是為了解決復(fù)雜型面零件加工的自動(dòng)化而生產(chǎn)的。為了滿足市場(chǎng)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要，為了達(dá)到現(xiàn)代制造技術(shù)對(duì)數(shù)控技術(shù)提出的更高的要求，當(dāng)前的數(shù)控技術(shù)及其裝備正朝著高速、高效和高精度、高可靠性、模塊化、智能化、柔性化和集成化、開放性、出現(xiàn)新一代數(shù)控加工工藝與裝備這幾個(gè)方向發(fā)展。 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要目標(biāo)是為了進(jìn)一步降低價(jià)格，增加可靠性，拓寬功能，提高操作舒適性，提高集成性，提高系統(tǒng)的柔性和開放性，減小體積，提高數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)能力。最終研制開發(fā)出軟、硬件都具有開放式機(jī)構(gòu)的智能化全功能通用數(shù)控裝置。我國(guó)目前還沒(méi)有制定出開放式數(shù)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，但從“八五”開始也對(duì)此作了一些有益的探索工作，并開發(fā)出具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)，特別是提出開發(fā)中華Ι型和航天Ⅰ型兩個(gè)基本系統(tǒng)及系列產(chǎn)品，并利用基本系統(tǒng)發(fā)揮我國(guó)的軟件優(yōu)勢(shì)，實(shí)施平臺(tái)戰(zhàn)略，發(fā)展我國(guó)的數(shù)控軟件的指導(dǎo)思想。多軸車床中心在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中是很重要的，機(jī)床的復(fù)雜結(jié)構(gòu)會(huì)引起刀具位移不精密，從而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)參數(shù)誤差，產(chǎn)生制造誤差、裝配誤差、或準(zhǔn)靜力誤差。機(jī)床的正確數(shù)理分析對(duì)發(fā)現(xiàn)這些源頭誤差是很有必要的。 想要加工出精度較高的零件，不僅對(duì)于刀架的轉(zhuǎn)位精度要求高，而且對(duì)于刀具的選擇也很有講究。車削中心動(dòng)力刀架一般以車削為主的形式，再附加銑削為輔的綜合加工，車刀按加工表面一般可分為外圓車刀、端面車刀、切斷車刀、螺紋車刀和內(nèi)孔車刀等；按結(jié)構(gòu)類型分為整體式、焊接式、機(jī)夾式、可轉(zhuǎn)位式。車削時(shí)，由于刀具幾何形狀的不同和輪廓變化將影響到加工精度，這些都可以通過(guò)電腦模擬仿真來(lái)查看一系列的誤差并加以修改。銑刀一般分為尖齒銑刀、可轉(zhuǎn)位面銑刀、鏟齒成形銑刀等。數(shù)控編程加工也具有很大的靈活性，對(duì)同一個(gè)加工對(duì)象，將會(huì)有不同的加工方案，也就有不同的加工程序。數(shù)控加工是通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行程序來(lái)控制機(jī)床的運(yùn)行的，而程序簡(jiǎn)單地說(shuō)就是在加工前用規(guī)定的指令代碼描述加工所需要的各種操作計(jì)劃信息的指令集合。從而總結(jié)出以下優(yōu)點(diǎn)：（1）加工精度高；（2）加工生產(chǎn)率高；（3）加工適應(yīng)性好；（4）加工勞動(dòng)強(qiáng)度低；（5）良好的經(jīng)濟(jì)效益；（6）有利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。 總之，數(shù)控技術(shù)給機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化。數(shù)控技術(shù)集成了傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù),計(jì)算機(jī)技術(shù),成組技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù),傳感檢測(cè)技術(shù) ,信息處理技術(shù),網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù),液壓氣動(dòng)技術(shù),光機(jī)電技術(shù)于一體,是現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)和核心。 二、本次設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容 １、對(duì)車削中心進(jìn)一步熟悉和認(rèn)識(shí) 　　車削中心是以車削加工中心模式為主，添加動(dòng)力刀頭后又可進(jìn)行銑削加工模式的車-銑合一的切削加工類型，使加工范圍進(jìn)一步的擴(kuò)大。 2、四工位電動(dòng)刀架的整體結(jié)構(gòu)，換刀的步驟，刀具的傳動(dòng)方式 　　電動(dòng)刀架的整體結(jié)構(gòu)為電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)塔刀架，分為抬起、轉(zhuǎn)位、夾緊三個(gè)步驟，其中抬起和夾緊是通過(guò)變頻電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，轉(zhuǎn)位是通過(guò)圓柱凸輪分度機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而凸輪機(jī)構(gòu)是通過(guò)伺服電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)的。 3、間隙分度機(jī)構(gòu)中圓柱凸輪分度機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算(四個(gè)工位) 　　圓柱凸輪分度機(jī)構(gòu)是由凸輪、轉(zhuǎn)盤、機(jī)架組成。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)曲線槽所對(duì)應(yīng)的角度時(shí)，凸輪曲線槽推動(dòng)滾子使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過(guò)相鄰兩滾子所夾的中心角，當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)其余角度時(shí)，轉(zhuǎn)盤靜止不動(dòng)。這樣，就實(shí)現(xiàn)了該機(jī)構(gòu)的間歇運(yùn)動(dòng)。 4、減速電機(jī)的選擇(刀架的轉(zhuǎn)動(dòng))，電機(jī)的選擇用于刀具的旋轉(zhuǎn)(500-750W,2極) 　　根據(jù)安裝條件選定，主要選擇電機(jī)類型、結(jié)構(gòu)、容量、轉(zhuǎn)速、最后確定電機(jī)型號(hào)和規(guī)格。 5、端齒盤的設(shè)計(jì) 端齒盤分為靜端齒盤和動(dòng)端齒盤兩種，可以通過(guò)其整體結(jié)構(gòu)計(jì)算然后選擇外購(gòu)。 6、刀位的檢測(cè)裝置選用并掌握其工作原理 　　檢測(cè)刀位信號(hào)，當(dāng)上刀體轉(zhuǎn)到某一刀位時(shí)，磁鋼與發(fā)信盤相對(duì)應(yīng)，該刀位為低電平。與系統(tǒng)的輸入指令性比較，當(dāng)實(shí)際刀號(hào)與輸入指令相一致，則轉(zhuǎn)到位向系統(tǒng)發(fā)出到位信號(hào)，若不一致則繼續(xù)找刀，如果某個(gè)刀位上得霍爾開關(guān)損壞，數(shù)控裝置將檢測(cè)不到刀位信號(hào)，會(huì)造成刀架體連續(xù)旋轉(zhuǎn)。不定位。 7、繪制二維裝配圖。 三、完成課題所需的條件及方法 1、 采用變頻電機(jī)實(shí)現(xiàn)刀架的抬起動(dòng)作；采用碟形彈簧復(fù)位夾緊，端齒盤實(shí) 現(xiàn)刀架精確定位。 2、采用圓柱凸輪分度機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)，其中從動(dòng)盤與刀架軸采用花鍵聯(lián)接，刀 架軸與刀架采用螺釘來(lái)固定，從而實(shí)現(xiàn)刀架的轉(zhuǎn)位動(dòng)作。 3、采用減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力刀具旋轉(zhuǎn)，刀具傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中采用齒輪傳動(dòng)來(lái)提高效率。 四、完成周期與時(shí)間安排 第一階段 (3.10-3.21)：熟悉課題，收集借閱有關(guān)資料，粗?jǐn)M開題報(bào)告； 第二階段 (3.24-3.28)：完成開題報(bào)告； 第三階段 (3.31-4.4)：構(gòu)思總體設(shè)計(jì)方案； 第四階段 (4.7-4.18)：CA6140四工位電動(dòng)刀架總圖設(shè)計(jì)； 第五階段 (4.21-4.25)：中期檢查； 第六階段 (4.28-5.9)：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和分度機(jī)構(gòu)零件圖設(shè)計(jì)； 第七階段 (5.12-5.16)：階段檢查、整改和完善； 第八階段 (5.19-5.23)：翻譯有關(guān)英文資料； 第九階段 (5.26-5.30)：論文定稿； 第十階段 (6.2-6.13)：整理資料并進(jìn)行答辯。 五、參考文獻(xiàn) 1、蔡厚道．?dāng)?shù)控機(jī)床構(gòu)造．北京：北京理工大學(xué)出版社，2007.2：1-5 2、汪木蘭．?dāng)?shù)控原理與系統(tǒng)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.7：264-275 3、Mahbubur Rahman *, Jouko Heikkala, Kauko Lappalainen．Ｍodeling，Measurement and error compensation of multi-axis machine tools．Part I：theory．International Journal of Machine Tools & Manufacture 40 (2000) 1535-1546． 4、http://zhidao.baidu.com/question/15375676.html 5、陳嬋娟．?dāng)?shù)控車床設(shè)計(jì)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.2: 135-148 6、 韓鴻鸞，榮維芝．?dāng)?shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)與維修．北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004.8: 179-190 7、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.8 8、王積偉，章宏甲等．液壓與氣動(dòng)傳動(dòng)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005:108-114 9、陳立德．機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)．北京：高等教育出版社，(2005重?。?92-93 10、Rohit G. 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