數(shù)控加工中心鏈?zhǔn)降稁?kù)設(shè)計(jì)-24把刀含開(kāi)題及8張CAD圖,數(shù)控加工中心,鏈?zhǔn)?設(shè)計(jì),24,開(kāi)題,cad 設(shè)計(jì)（XX）任務(wù)書(shū) 題目：數(shù)控加工中心鏈?zhǔn)降稁?kù)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 電話： 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 任務(wù)起至日期： 年 月 日至 年 月 日 共 18 周 一、 課題的任務(wù)內(nèi)容： 本設(shè)計(jì)目的： 1. 掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，掌握零件及裝配圖的繪制，掌握一種基本的工程繪圖軟件的使用； 2. 綜合運(yùn)用過(guò)去所學(xué)理論知識(shí)，提高理論聯(lián)系實(shí)際和綜合分析能力，培養(yǎng)復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析計(jì)算能力； 3. 訓(xùn)練和提高設(shè)計(jì)的基本技能，如計(jì)算機(jī)繪圖，查閱 資料、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，編寫(xiě)設(shè)計(jì)論文書(shū)、計(jì)算說(shuō)明書(shū)、技術(shù)文件等。 任務(wù)主要內(nèi)容： 1． 數(shù)控加工中心鏈?zhǔn)降稁?kù)的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)； 2． 完成鏈?zhǔn)降稁?kù)的結(jié)構(gòu)裝配圖; 3． 完成關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算及結(jié)構(gòu)繪制. 二、原始條件及數(shù)據(jù)： 鏈?zhǔn)降稁?kù)主要參數(shù)如下： 刀庫(kù)滿載容量為24把刀; 換刀時(shí)間小于等于3.5秒; 刀具最大重量不超過(guò)8kg; 鏈?zhǔn)降稁?kù)刀套線速度為22-35m/min ; 三、設(shè)計(jì)的技術(shù)要求（論文的研究要求）： 研究要求： 1. 鏈?zhǔn)降稁?kù)要求刀具運(yùn)輸平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確； 2. 要求運(yùn)動(dòng)部分結(jié)構(gòu)緊湊，刀庫(kù)容量較大； 3. 選用合適的刀具編碼方式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀。 四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的具體工作： 本課題以訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)際機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主，同時(shí)加工中心刀庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要原理及最新進(jìn)展。 1. 完成鏈?zhǔn)降稁?kù)傳動(dòng)部件方案的論證、設(shè)計(jì); 2. 完成結(jié)構(gòu)裝配圖的繪制; 3. 完成主要零件的二維CAD繪制； 4. 完成傳動(dòng)部件關(guān)鍵零件的設(shè)計(jì)計(jì)算； 5. 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份； 6. 畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告一份; 7. 專業(yè)文獻(xiàn)翻譯一分(20000印刷符號(hào)); 8. 畢業(yè)設(shè)計(jì)記錄一份 軟硬件名稱、內(nèi)容及主要的技術(shù)指標(biāo)（可按以下類型選擇）： 計(jì)算機(jī)軟件 AutoCAD 圖 紙 3張0號(hào)圖紙 電 路板 無(wú) 機(jī)電裝置 無(wú) 新材料制劑 無(wú) 結(jié)構(gòu) 模 型 無(wú) 其 他 五、查閱文獻(xiàn)要求及主要的參考文獻(xiàn)： 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的內(nèi)容和要求，結(jié)合本專業(yè)的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，查閱中文文獻(xiàn)10～12篇、外文文獻(xiàn)資料2篇，并將外文文獻(xiàn)資料譯成中文（譯文不得少于5000漢字或20000外文印刷符號(hào)）。重要參考資料：（推薦） 1. 王越. 現(xiàn)代機(jī)械制造裝備. 清華大學(xué)出版社，2009,3第一版 2. 馮辛安.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)（第二版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006年3月 3. 吳祖育.數(shù)控機(jī)床（第三版）.上海：上海教育出版社，2005.8 4. 劉書(shū)華.數(shù)控機(jī)床與編程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.1 5. 徐錦康.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社.2004.4 此外建議查閱近三年的以下專業(yè)期刊中與課題相關(guān)的論文: 機(jī)床設(shè)計(jì)相關(guān)博碩士論文。 六、進(jìn)度安排：（設(shè)計(jì)或論文各階段的要求，時(shí)間安排）： 2月20日---3月10 日 學(xué)習(xí)課題內(nèi)容，查閱資料，完成外文資料的翻譯；完成開(kāi)題報(bào)告； 3月11 日---4月10 日 總體傳動(dòng)部件方案設(shè)計(jì)，裝配圖草圖設(shè)計(jì)。 3月26日---5月10 日 完成傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)，計(jì)算及結(jié)構(gòu)繪制；繪制完整的裝配圖、零件圖。。 5月11日---5月 31 日 編寫(xiě)、裝訂畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，完成并提交畢業(yè)設(shè)計(jì)全部設(shè)計(jì)內(nèi)容； 6月1日---6月10 日 準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯；根據(jù)審核意見(jiàn)，修改、完善畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容；并將修改、完善后的畢業(yè)設(shè)計(jì)全部?jī)?nèi)容刻成光盤(pán)；參加畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯； 6月11日---6月20日 提交畢業(yè)設(shè)計(jì)全部設(shè)計(jì)內(nèi)容和光盤(pán)。提交申報(bào)優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)的有關(guān)資料。 6月21日---6月26日 參加畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 指導(dǎo)教師： XXX 20XX 年 12 月10日 審核意見(jiàn)： 教研室主任： 年 月 日 XX設(shè)計(jì)（XX） 說(shuō)明書(shū) 課題名稱 數(shù)控加工中心鏈?zhǔn)降稁?kù)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 專業(yè)方向 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 教研室 XXX XXX 20XX年 3 月 2 日 摘要 數(shù)控加工中心是在傳統(tǒng)機(jī)床基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的機(jī)械裝備，能用來(lái)加工不同形狀的零件。隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多企業(yè)開(kāi)始選用數(shù)控設(shè)備。加工中心是一類具有自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，能對(duì)零件進(jìn)行車(chē)、銑、鏜等多工序的高速、高精度的加工。其中刀庫(kù)是用來(lái)存儲(chǔ)刀具的，刀庫(kù)中存儲(chǔ)的多種刀具能使加工中心單獨(dú)加工出外形復(fù)雜的零件。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是數(shù)控加工中心鏈?zhǔn)降稁?kù)設(shè)計(jì)。刀庫(kù)系統(tǒng)是加工中心必不可少的部件，是加工中心完成其功能的保證。加工中心的刀庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是集電、機(jī)、氣等為一體的綜合設(shè)計(jì)。在查閱資料后，對(duì)刀庫(kù)的總體方案進(jìn)行選擇、比較與確定，對(duì)電機(jī)進(jìn)行選擇，對(duì)蝸輪蝸桿等主要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算；繪制機(jī)構(gòu)裝配圖及主要零部件圖等。 通過(guò)本次設(shè)計(jì)對(duì)自動(dòng)化加工設(shè)備有深入的了解，能在鞏固已學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上提高我們自己的實(shí)踐能力。 關(guān)鍵詞：數(shù)控；加工中心；鏈?zhǔn)剑坏稁?kù)；設(shè)計(jì) II Abstract CNC machining center is based on the traditional machine tool developed mechanical equipment, can be used to process different shapes of parts. With the development of modern manufacturing technology, more and more enterprises began to use CNC equipment. The machining center is a kind of CNC machine tool with automatic tool changer, which can carry out high speed and high precision machining of parts such as car, milling and boring. Which is used to store the tool magazine, knife library stored in a variety of tools can make the processing center alone processing complex parts. The main content of this graduation design is CNC machining center chain magazine design. The magazine system is an indispensable part of the machining center and is a guarantee that the machining center completes its function. Machining center of the magazine system design is the collection, machine, gas, etc. as one of the integrated design. After the access to information, the overall program of the magazine to choose, compare and determine the choice of the motor, the worm and other major components of the design and calculation; drawing the assembly diagram and the main parts and components, and so on. Through this design of the automated processing equipment have in-depth understanding, in the consolidation of knowledge has been based on the improvement of our own practical ability. Key words：CNC; machining center; chain; knife library; design 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 本課題研究的背景和意義 1 1.2 加工中心的組成、分類及發(fā)展方向 2 1.3 加工中心刀庫(kù)簡(jiǎn)介 4 第2章 總體方案的設(shè)計(jì)與確定 7 2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)計(jì)要求的確定 7 2.1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 7 2.1.2 設(shè)計(jì)要求的確定 7 2.2 刀庫(kù)結(jié)構(gòu)方案的選擇與確定 7 2.3 驅(qū)動(dòng)刀庫(kù)類型的選擇與確定 8 2.4 刀庫(kù)傳動(dòng)方案的選擇與確定 9 第3章 主要參數(shù)的計(jì)算及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇 10 3.1 刀套線速度的確定 10 3.2 鏈輪形式及參數(shù)確定 10 3.2.1 鏈輪類型的確定 10 3.2.2 鏈輪參數(shù)的確定 10 3.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的計(jì)算與選擇 11 3.4 各軸轉(zhuǎn)速、功率及轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 12 3.4.1 各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 12 3.4.2 各軸功率的計(jì)算 12 3.4.3 各軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 13 第4章 主要零部件的設(shè)計(jì)、計(jì)算與校核 14 4.1 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算 14 4.2 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 16 4.3 軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 17 4.3.1 蝸桿軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 17 4.3.2 蝸輪軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 18 4.4 主要零件的校核 18 4.4.1 蝸桿軸的校核 18 4.4.2 蝸輪軸的校核 20 4.4.3 蝸桿軸承的校核 21 4.4.4 蝸輪軸承的校核 22 第5章 刀具控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 23 5.1 刀具選擇方式的確定 23 5.2 刀具識(shí)別裝置的確定 23 5.3 刀庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 24 結(jié)論 26 致謝 27 參考文獻(xiàn) 28 III I 第1章 緒論 1.1 本課題研究的背景和意義 1、本課題研究的背景 自動(dòng)換刀裝置(Automatic Tool Changer)主要應(yīng)用于大型及中型數(shù)控加工中心，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)換刀的功能。工件只需要一次定位，可完成多個(gè)表面的加工，提高了整體的加工精度。目前，已成為提高數(shù)控機(jī)床效率、精度的決定性因素之一。鏈?zhǔn)降稁?kù)是自動(dòng)換刀裝置的一種類型，可以使得機(jī)床和整個(gè)生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力得到改善，減少加工過(guò)程中的輔助時(shí)間，達(dá)到機(jī)床理想的效率和經(jīng)濟(jì)性。因此，鏈?zhǔn)降稁?kù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，有利于提高加工中心的各項(xiàng)機(jī)械性能，有利于增強(qiáng)機(jī)械制造生產(chǎn)力。 高性能、高精度、高速度和高可靠性是當(dāng)前數(shù)控機(jī)床的研究理想化目標(biāo)，隨著數(shù)控加工中心的不斷發(fā)展，對(duì)ATC的經(jīng)濟(jì)性和可靠性的要求也越來(lái)越高。我國(guó)的機(jī)床發(fā)展較晚，與發(fā)達(dá)國(guó)家還有一段距離，提升國(guó)產(chǎn)功能部件的產(chǎn)品性能迫在眉睫。因此，應(yīng)該走裝備制造業(yè)、自行研發(fā)數(shù)控機(jī)床各組成部件的道路，通過(guò)不斷探索和研究，多學(xué)科、多領(lǐng)域的學(xué)習(xí)，改善和提高數(shù)控系統(tǒng)的各項(xiàng)性能。為了提高數(shù)控加工中心的自主化研發(fā)能力，應(yīng)該從基本課題入手，可通過(guò)校企合作，理論與實(shí)踐相結(jié)合，不斷改進(jìn)功能部件的精度和可靠性，對(duì)國(guó)家制造業(yè)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。 2、本課題研究的意義 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(chē)、鉆、銑等。因此，在制造一個(gè)零件的過(guò)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，我們便設(shè)計(jì)了帶有自動(dòng)換刀系統(tǒng)的加工中心。 加工中心（MC）是適應(yīng)省力、省時(shí)和節(jié)能的時(shí)代要求而迅速發(fā)展起來(lái)的自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床，它是綜合了機(jī)械技術(shù)、電子技術(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3倍～4倍，所以說(shuō)，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。 1.2 加工中心的組成、分類及發(fā)展方向 1、加工中心的組成 加工中心的組成隨機(jī)床的類型不同而有一定的區(qū)別，但從總體上來(lái)看主要由以下幾個(gè)部分組成： 1）基礎(chǔ)部件 主要由床身、工作臺(tái)、立柱等組成，承受加工中心的載荷。 2）主軸部件 主要由主軸箱、主軸等組成，是加工中心的關(guān)鍵部件。 3）數(shù)控系統(tǒng) 主要由數(shù)控裝置、PLC、電機(jī)等組成，是加工中心的控制中心，根據(jù)輸入信息進(jìn)行運(yùn)算處理，輸出給執(zhí)行件，控制執(zhí)行件的動(dòng)作。 4）伺服系統(tǒng) 主要由驅(qū)動(dòng)控制單元、機(jī)床、執(zhí)行單元和反饋檢測(cè)元件等組成，是聯(lián)系數(shù)控裝置與機(jī)床的重要環(huán)節(jié)。 5）刀庫(kù) 刀庫(kù)中存儲(chǔ)加工中心加工過(guò)程中所需的刀具。 6）換刀裝置 主要由機(jī)械手組成，能根據(jù)數(shù)控指令將刀庫(kù)中刀具與主軸上刀具進(jìn)行交換，完成工件的加工。 7）輔助裝置 主要由冷卻、潤(rùn)滑、保護(hù)、排屑、液壓等組成，對(duì)加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起重要的保障作用。 2、加工中心的分類 按加工中心的結(jié)構(gòu)形式，可將加工中心分為以下幾類： 1）臥式加工中心 臥式加工中心是指主軸軸線為水平設(shè)置的加工中心，如圖1-1。 圖1-1 臥式加工中心 1、主軸頭 2、刀庫(kù)? 3、立柱? 4、立柱底座? 5、工作臺(tái)6、工作臺(tái)底座 2）立式加工中心 立式加工中心是指主軸軸線為豎直設(shè)置的加工中心，如圖1-2。 圖1-2 立式加工中心 1、X軸的直流伺服電動(dòng)機(jī) 2、換刀機(jī)械手 3、數(shù)控柜 4、盤(pán)式刀庫(kù) 5、主軸箱 6、操作面板 7、驅(qū)動(dòng)電源柜 8、工作臺(tái) 9、滑座 10、床身 3）萬(wàn)能加工中心 即立臥式加工中心，在一次裝夾中，能對(duì)工件的除安裝面外的其余表面進(jìn)行加工，如圖1-3. 圖1-3 萬(wàn)能加工中心 3、加工中心的發(fā)展方向 加工中心能提高加工質(zhì)量、縮短加工準(zhǔn)備時(shí)間、減少在制品、減少刀具費(fèi)用，能實(shí)現(xiàn)最少的直接勞務(wù)費(fèi)用和最少的間接勞務(wù)費(fèi)用，提高了設(shè)備的利用率。 目前加工中心正朝著以下幾個(gè)方面快速發(fā)展： 1）高精度、高速高效、高可靠性 使加工效率、工件精度和工件的可靠性提高。 2）模塊化、柔性化、智能化 能適應(yīng)多品種、變批量的生產(chǎn)。 3）復(fù)合化 將工件加工時(shí)的工序復(fù)合在一起，提高了生產(chǎn)效率。 4）開(kāi)放性體系結(jié)構(gòu) 使加工中心能適應(yīng)數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展。 5）網(wǎng)絡(luò)化 能是加工中心滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)和企業(yè)對(duì)信息的需求。 6）行業(yè)化 能形成專門(mén)生產(chǎn)加工中心各個(gè)主要部件的廠商及相應(yīng)的系列產(chǎn)品。 1.3 加工中心刀庫(kù)簡(jiǎn)介 1、刀庫(kù)的簡(jiǎn)述 刀庫(kù)是在數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的加工中心的一個(gè)關(guān)鍵部件。在數(shù)控機(jī)床剛出現(xiàn)的一段時(shí)間內(nèi)，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍十分廣泛。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，所要求加工零件也變得越來(lái)越復(fù)雜。對(duì)于某些形狀復(fù)雜具有自由曲面的零件，一般的數(shù)控機(jī)床（具有的刀具數(shù)量不多）已不能加工或需要花費(fèi)很多時(shí)間才能加工出來(lái)。數(shù)控機(jī)床上需要帶有的刀具數(shù)量也隨著零件復(fù)雜而變多，這樣就出現(xiàn)了加工中心，刀庫(kù)的概念也隨著加工中心的出現(xiàn)而產(chǎn)生。刀庫(kù)中存儲(chǔ)的刀具能保證加工中心完成其相應(yīng)的加工過(guò)程。逐漸地，刀庫(kù)系統(tǒng)在加工中心中起著越來(lái)越重要的作用?，F(xiàn)在有些廠家已經(jīng)將刀庫(kù)當(dāng)做一個(gè)部件來(lái)看待，也漸漸的出現(xiàn)了專門(mén)生產(chǎn)刀庫(kù)的廠家，如德大機(jī)械、吉輔公司、臻賞工業(yè)等 刀庫(kù)的主要功能是存儲(chǔ)加工工件所需的各種刀具，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)給定的程序指令，把下一工序要用的刀具準(zhǔn)確的送到換刀位置與主軸進(jìn)行換刀，完成工件的加工。 2、刀庫(kù)的形式 現(xiàn)在的刀庫(kù)按結(jié)構(gòu)形式可分為以下幾類： 1）轉(zhuǎn)塔式刀庫(kù) 如圖1-4，這種刀庫(kù)刀具容量小，主要用于小型立式加工中心。 圖1-4 轉(zhuǎn)塔式刀庫(kù) 2）圓盤(pán)式刀庫(kù) 如圖1-5，這種刀庫(kù)刀具容量小，一般不多于30把刀，換刀時(shí)間較長(zhǎng)，制造成本低，但適用于各種形式小型加工中心。 圖1-5 圓盤(pán)式刀庫(kù) 3）鏈?zhǔn)降稁?kù) 如圖1-6，這種刀庫(kù)刀具容量較大，一般在20把刀以上，結(jié)構(gòu)緊湊，布局方便，換刀時(shí)間短，適用于各種加工中心。 圖1-6 鏈?zhǔn)降稁?kù) 4）格子式刀庫(kù) 如圖1-7，這種刀庫(kù)刀具容量大，可單獨(dú)安置于機(jī)床外，但刀庫(kù)選刀與取刀的動(dòng)作較復(fù)雜，應(yīng)用較少。 圖1-7 格子式刀庫(kù) 按設(shè)置部位可以分為以下兩類： 1）設(shè)置在機(jī)床上的刀庫(kù) 如上面所述的轉(zhuǎn)塔式刀庫(kù)、圓盤(pán)式刀庫(kù)和部分鏈?zhǔn)降稁?kù)。這些刀庫(kù)結(jié)構(gòu)小，可直接安裝在機(jī)床側(cè)面或上面。 2）設(shè)置在機(jī)床外的刀庫(kù)（落地式刀庫(kù)） 如上面所述的部分鏈?zhǔn)降稁?kù)(主要是大型鏈?zhǔn)降稁?kù))和格子式刀庫(kù)。這些刀庫(kù)刀具容量大，結(jié)構(gòu)尺寸比較大且整體較重，安置在地面上可以將刀庫(kù)的運(yùn)動(dòng)與機(jī)床隔離開(kāi)，而且刀庫(kù)的重量主要由地面來(lái)承受。 3、刀庫(kù)的選刀方式 目前刀庫(kù)的選刀方式主要有以下兩種： 1）順序選刀 刀具按指定工序的先后順序依次存入刀庫(kù)中。換刀時(shí)，按工序順序 依次換刀。該方法不需要刀具識(shí)別裝置，控制簡(jiǎn)單，但由于同一刀具在不同工序中不能使用，這降低了刀具的使用效率。 2）隨機(jī)選刀 刀具在刀庫(kù)中隨機(jī)存放，根據(jù)指令程序選擇所需的刀具。該方法需要刀具識(shí)別裝置。換刀時(shí)，刀具先經(jīng)過(guò)刀具識(shí)別裝置識(shí)別，當(dāng)?shù)毒叽a與程序的代碼相同時(shí)，將該刀具送到換到位置進(jìn)行交換。由于刀具能重復(fù)使用，大大的提高了刀具的使用效率。 4、刀庫(kù)刀具交換形式 加工中心刀庫(kù)刀具的交換一般有以下兩種形式： 1、無(wú)機(jī)械手換刀 利用機(jī)床主軸與刀庫(kù)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具的交換。 2、機(jī)械手換刀 采用機(jī)械手來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具的交換。 5、刀庫(kù)的發(fā)展方向 目前刀庫(kù)系統(tǒng)正朝著以下幾方面發(fā)展： 1）能承受超重刀具的刀庫(kù)系統(tǒng) 研究能承受重量70KG以上的刀具的鏈?zhǔn)降稁?kù)，該刀庫(kù)同時(shí)帶有強(qiáng)力鎖刀結(jié)構(gòu)的刀架結(jié)構(gòu)，以防止重型刀具在換刀過(guò)程中掉落。 2）高效率、高精度的刀庫(kù)系統(tǒng)的研究 研究能實(shí)現(xiàn)刀具高精度定位且換到時(shí)間小的刀庫(kù)系統(tǒng)，換刀的快慢直接影響到了加工中輔助時(shí)間的多少，換刀速度越快，輔助時(shí)間越短，生產(chǎn)效率越高。高的定位精度可以防止換刀過(guò)程中產(chǎn)生誤動(dòng)作。 以滿足數(shù)控加工中心選刀迅速、換刀精確地性能要求。 3）能容納多型式刀具的刀庫(kù)系統(tǒng)的研究 研究能容納多型式刀具（如ISO50和ISO60）且能實(shí)現(xiàn)不同型式刀具間自動(dòng)換刀的刀庫(kù)系統(tǒng)，而且多型式刀庫(kù)是常使用多主軸的數(shù)控加工中心的必要裝置。 4）輕量化、低成本的刀庫(kù)系統(tǒng)的研究 研究以輕量化塑鋼為刀架結(jié)構(gòu)的刀庫(kù)系統(tǒng)，以降低刀庫(kù)生產(chǎn)成本。 5）高容量刀庫(kù)系統(tǒng)的研究 研究能容納120/180/200以上刀具的刀庫(kù)系統(tǒng)，這樣的刀庫(kù)能使生產(chǎn)效率大大提高。 30 第2章 總體方案的設(shè)計(jì)與確定 2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)計(jì)要求的確定 2.1.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 1、刀庫(kù)滿載容量為24把刀； 2、換刀時(shí)間小于等于3.5秒； 3、刀具最大重量不超過(guò)8kg； 4、鏈?zhǔn)降稁?kù)刀套線速度為22-35m/min ； 2.1.2 設(shè)計(jì)要求的確定 1、鏈?zhǔn)降稁?kù)要求刀具運(yùn)輸平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確； 2、要求運(yùn)動(dòng)部分結(jié)構(gòu)緊湊，刀庫(kù)容量較大； 3、選用合適的刀具編碼方式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀。 2.2 刀庫(kù)結(jié)構(gòu)方案的選擇與確定 加工中心上普遍采用的刀庫(kù)是盤(pán)式刀庫(kù)和鏈?zhǔn)降稁?kù)。本次設(shè)計(jì)選用鏈?zhǔn)降稁?kù)，常用的有單排鏈?zhǔn)降稁?kù)和加長(zhǎng)鏈條的鏈?zhǔn)降稁?kù)。 1、單排鏈?zhǔn)降稁?kù) 如圖2-1所示。這種刀庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于刀具數(shù)量不多的場(chǎng)合。 圖2-1 單排鏈?zhǔn)降稁?kù) 2、加長(zhǎng)鏈條的鏈?zhǔn)降稁?kù) 如圖2-2所示。這種刀庫(kù)使用加長(zhǎng)鏈條，讓鏈條折疊回繞可提高空間利用率，進(jìn)一步增加存刀量。鏈?zhǔn)降稁?kù)結(jié)構(gòu)緊湊，刀庫(kù)容量大，鏈環(huán)的形狀可根據(jù)機(jī)床的布局制成各種形狀。同時(shí)也可以將換刀位突出以便于換刀。在一定范圍內(nèi)，需要增加刀具數(shù)量時(shí)，可增加鏈條的長(zhǎng)度，而不增加鏈輪直徑。因此，鏈輪的圓周速度可不增加，刀庫(kù)運(yùn)動(dòng)慣量的增加可不予考慮。 圖2-2 加長(zhǎng)鏈條的鏈?zhǔn)降稁?kù) 通過(guò)上面的選擇與比較，權(quán)衡后選擇單排鏈?zhǔn)降稁?kù)。 2.3 驅(qū)動(dòng)刀庫(kù)類型的選擇與確定 驅(qū)動(dòng)刀庫(kù)，目前常見(jiàn)的方式有伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和液動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)兩種， 1、伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、始動(dòng)電壓等特性，可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。 2、液壓機(jī)驅(qū)動(dòng) 液壓驅(qū)動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍較大。容易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，一般裝有安全閥便可防止過(guò)載。運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，容易吸收沖擊和振動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)能在各種方位傳動(dòng)，容易實(shí)現(xiàn)往復(fù)傳動(dòng)。由于其體積小、傳遞的功率大，可在較小的空間內(nèi)傳遞復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)形式。這些特點(diǎn)使液壓傳動(dòng)在組合機(jī)床和自動(dòng)線中應(yīng)用十分普遍。 但由于工作液體不可避免會(huì)有漏損、油液具有微小的可壓縮性、管路會(huì)產(chǎn)生彈性變形，因此液壓傳動(dòng)不宜用于傳動(dòng)要求嚴(yán)格的傳動(dòng)系統(tǒng)中。 通過(guò)上面對(duì)兩種驅(qū)動(dòng)方式的比較，加上我國(guó)加工中心都選用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，在本設(shè)計(jì)中也將采用伺服電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。 2.4 刀庫(kù)傳動(dòng)方案的選擇與確定 1、蝸輪蝸桿傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng)用于傳遞交錯(cuò)軸之間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在絕大多數(shù)情況下，兩軸在空間是互相垂直的，軸交角為90°。它廣泛應(yīng)用在機(jī)床、汽車(chē)、儀器、起重運(yùn)輸機(jī)械、冶金機(jī)械以及其他機(jī)械制造部門(mén)中，最大傳動(dòng)功率可達(dá)750 kW，通常用在50kW以下；最高滑動(dòng)速度 可達(dá)35m/s,通常用在15m/s以下。 蝸桿傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)、無(wú)噪聲、沖擊振動(dòng)小以及能得到很大的單級(jí)傳動(dòng)比。在傳遞動(dòng)力時(shí)，傳動(dòng)比一般為8～100，常用的為15～50。在機(jī)床工作臺(tái)中，傳動(dòng)比可達(dá)幾百，甚至到1000。 2、齒輪傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)是：齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)比精確，工作可靠、效率高、壽命長(zhǎng)，使用功率、速度和尺寸范圍大。優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)效率高；傳動(dòng)比大；傳遞扭矩大；壽命長(zhǎng)。 為使伺服電機(jī)在最佳狀態(tài)下工作，一般不采用伺服電機(jī)的低速段。刀庫(kù)需要在伺服電機(jī)恒轉(zhuǎn)矩下運(yùn)轉(zhuǎn)工作，否則不能達(dá)到刀庫(kù)需要的轉(zhuǎn)矩，這就要求減速裝置既要很大的減速比，又要保證電機(jī)工作在恒轉(zhuǎn)矩下工作，齒輪傳動(dòng)不能實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比，因此，選用蝸桿減速裝置。 第3章 主要參數(shù)的計(jì)算及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇 3.1 刀套線速度的確定 通過(guò)上面對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定，能夠知道本次設(shè)計(jì)的鏈?zhǔn)降稁?kù)，其刀套線速度為22-35m/min，換刀時(shí)間小于等于3.5秒（取3.5秒）。通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的查閱，能夠知道刀套線速度的快慢將直接影響選刀效率，過(guò)快線速度又影響刀庫(kù)工作可靠性。 本次刀套線速度選擇v=31m/min（即）。 鏈條行程，取鏈條節(jié)距取75mm。 3.2 鏈輪形式及參數(shù)確定 3.2.1 鏈輪類型的確定 我國(guó)目前還沒(méi)有廠家生產(chǎn)加工中心刀庫(kù)專用鏈條，因而不得不用標(biāo)準(zhǔn)套筒輥?zhàn)渔?，通過(guò)連接器把刀套固定在鏈條上。這種方式不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配調(diào)試費(fèi)時(shí)，而且套筒位置精度亦差。我國(guó)部分廠家，購(gòu)買(mǎi)日本椿本鏈條公司（TSUBAKI CHAIN Co.）生產(chǎn)的已轉(zhuǎn)有刀套的刀庫(kù)專用鏈條來(lái)裝備刀庫(kù)，效果頗佳?？紤]到刀具重量和刀庫(kù)工作的平穩(wěn)性，推薦采用：HP型鏈條。該鏈條是套筒式鏈條，其輥?zhàn)颖旧砭褪堑短?，該鏈條型式及尺寸見(jiàn)表1-1 表3-1 鏈條型式及尺寸 鏈條型號(hào) 刀具錐柄號(hào) P O L H W R T HP 40 75 40 73 70 50 55 3.0 3.2.2 鏈輪參數(shù)的確定 通過(guò)上面對(duì)鏈輪類型的確定，選擇HP-T型鏈條。其參數(shù)的確定具體如下： 1、鏈輪節(jié)圓直徑DP 式中：N—當(dāng)量齒數(shù)（實(shí)際齒數(shù)/3）取鏈輪齒數(shù)z=24；P—鏈條節(jié)距 2、鏈輪外徑D0 3、鏈輪轉(zhuǎn)速n 通過(guò)公式，推出 3.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的計(jì)算與選擇 加在伺服電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，應(yīng)比電動(dòng)機(jī)額定連續(xù)轉(zhuǎn)矩小。鏈?zhǔn)绞降稁?kù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算方法，鏈?zhǔn)降稁?kù)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩T1是由刀具不平衡重量Wmax和導(dǎo)向面（或支承面）的摩擦力F所組成，如圖3-1所示。 圖3-1 鏈?zhǔn)降稁?kù)力分布圖 Wmax：最大偏重；F：摩擦力 不平衡重量Wmax，可按在一個(gè)垂直方向刀套上裝有1/2刀庫(kù)容量數(shù)的最大刀具重量來(lái)計(jì)算。F1和F3是支承面的摩擦力；F2、F4則是導(dǎo)向面上因刀具下垂而引起的摩擦力。計(jì)算摩擦力時(shí)，刀具重量均按刀具平均重量計(jì)算。 刀庫(kù)鏈輪半徑為98mm，刀具最大重量為8kg，假設(shè)刀具平均重量6kg，每個(gè)方向上12把刀，刀具重量m=72kg；刀具不平衡重量Wmax=960N。法向約束力FN=720N，摩擦系數(shù)fs=0.11。 摩擦力F=fsFN=0.11×720=39.6N 所以 負(fù)載所需功率： 取傳動(dòng)比i=29.4。 傳動(dòng)總效率為： 式中：η1—聯(lián)軸器的功率；η2—蝸桿的功率；η3—軸承的功率；η4—鏈傳動(dòng)效率。 把如上計(jì)算的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)換為電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩TL為： 考慮到實(shí)際情況比計(jì)算時(shí)所設(shè)定條件復(fù)雜，電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩Ts應(yīng)為負(fù)載轉(zhuǎn)矩的1.2～1.5倍，亦即： ， 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，所選電機(jī)型號(hào)如下表3-2： 表3-2 所選電機(jī)型號(hào) 型號(hào) 輸出功率 額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 最高轉(zhuǎn)速 工作轉(zhuǎn)速 FB25 0.52 10 309 1000 500 3.4 各軸轉(zhuǎn)速、功率及轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 刀庫(kù)選刀需要低速轉(zhuǎn)動(dòng)，就要求降低傳動(dòng)的速度，傳動(dòng)比選為i=35.2。 3.4.1 各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 Ⅰ軸： Ⅱ軸： 3.4.2 各軸功率的計(jì)算 Ⅰ軸： Ⅱ軸： 3.4.3 各軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩Td為： Ⅰ軸： Ⅱ軸： 通過(guò)上面的計(jì)算，現(xiàn)將本次計(jì)算結(jié)果總結(jié)如下表3-3。 表3-3 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)表 軸 功率 轉(zhuǎn)矩T(N·mm) 轉(zhuǎn)速n(r/min) 傳動(dòng)比i 效率η 電機(jī)軸 0.52 10 500 1 1 Ⅰ軸 0.51 9.9 500 1 0.99 Ⅱ軸 0.41 232.8 17 29.4 0.8 第4章 主要零部件的設(shè)計(jì)、計(jì)算與校核 4.1 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1、蝸輪蝸桿減速器及其材料的確定 本次減速裝置采用ZA型蝸輪蝸桿減速器。輸入功率P1=0.52kW，轉(zhuǎn)速n1=500r/min,傳動(dòng)比i=35.2。 蝸桿采用45鋼，表面硬度>45HRC，蝸輪材料采用ZCuSn10P1，砂型鑄造。 2、初選[d1/a]值 通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得[d1/a]=0.4，γ=6°，（z1=1），η1=0.8 3、中心距計(jì)算 通過(guò)資料的查閱，本次計(jì)算中心距，其公式采用 （1）蝸輪轉(zhuǎn)矩 （2）使用系數(shù) （3）轉(zhuǎn)速系數(shù) （4）彈性系數(shù)：根據(jù)蝸輪輻材料查表13.2得 （5）壽命系數(shù) （6）接觸系數(shù)：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查出 （7）接觸疲勞極限：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》得σHlim=265MPa （8）接觸疲勞最小安全系數(shù)：查得SHmin=1.3 中心距 取a=150mm 4、傳動(dòng)基本尺寸 （1）蝸桿頭數(shù)：取z1=1； （2）蝸輪齒數(shù)z2=iz1=29.4×1=29.4，取z2 =29 （3）模數(shù)m =(1.4～1.7)a/z2=(1.4～1.7)150/29=7.2～8.79，取m = 7.6mm （4）蝸桿分度圓直徑d1 = [d1/a]a=0.4×150=60，取d1=60mm （5）蝸輪分度圓直徑d2=mz2=7.6×29，d2 =220.5mm （6）蝸桿導(dǎo)程角tanγ=z1m/d1=1×7.6/60，γ=5.7° （7）蝸輪寬度 ，取b2=50 mm （8）蝸桿圓周速度 （9）相對(duì)滑動(dòng)速度， （10）當(dāng)量摩擦系數(shù)：查得μv = 0.0408，ρv=2.17° 5、齒面解除疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 （1）許用接觸應(yīng)力， （2）最大接觸應(yīng)力 6、輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 （1）齒根彎曲疲勞極限：σFlim = 115MPa （2）彎曲疲勞最小安全系數(shù)：SFmin=1.4 （3）許用彎曲疲勞應(yīng)力 （4）輪齒最大彎曲應(yīng)力 7、蝸桿軸擾度驗(yàn)算 （1）軸慣性矩 （2）允許蝸桿擾度 （3）蝸桿軸擾度 8、溫度計(jì)算 （1）傳動(dòng)嚙合效率 （2）攪油效率，取 （3）軸承效率：取 （4）總效率， （5）散熱面積估算 （6）箱體工作溫度 4.2 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1、鏈輪材料的選擇 通過(guò)資料的查閱，選擇HT200灰鑄鐵。 2、鏈輪主要尺寸 名稱 符號(hào) 公式及計(jì)算 分度圓直徑 d 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒側(cè)凸緣 h——內(nèi)鏈板高度 查套筒滾子鏈相關(guān)參數(shù) 齒寬（單排） b1——內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬 倒角寬 倒角半徑 倒角深 齒側(cè)凸緣圓角半徑 鏈輪齒總寬 4.3 軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 4.3.1 蝸桿軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1、軸的最小直徑的確定 其材料選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。 軸的直徑，可根據(jù)軸所傳遞的功率及軸的轉(zhuǎn)速,按下式進(jìn)行估算： 該段軸上有一鍵槽將計(jì)算值加大3%，應(yīng)為16 式中：C—與軸材料有關(guān)的系數(shù)，取112。 2、聯(lián)軸器的確定 根據(jù)傳動(dòng)裝置的工作條件擬選用YL,YLD型凸緣聯(lián)軸器。 計(jì)算轉(zhuǎn)矩為： 式中：T—許用名義轉(zhuǎn)矩； k—工作情況系數(shù)，； 根據(jù)Tc=10.6N·m，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》YL8,YLD8型凸緣聯(lián)軸器就能滿足傳遞轉(zhuǎn)矩的要求Tn=250 N·m,其軸孔直徑范圍為d=32~45mm。 最后確定蝸桿軸軸伸處的直徑為dmin=40mm，型軸孔長(zhǎng)度L=84mm,D=130mm,D1=105mm,，螺栓數(shù)量為4，直徑M10，型L0=173mm。 3、軸承類型的確定 由于采用的是蝸桿傳動(dòng)，既受徑向力，也受軸向力，鏈?zhǔn)降稁?kù)傳動(dòng)主要承受徑向力，選用角接觸球軸承（GB/T 292-94） 4、蝸桿軸各段尺寸的確定 初步確定軸的階梯段，該軸有8段。 4.3.2 蝸輪軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1、軸的最小直徑的確定 其材料選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。 估算直徑，可根據(jù)軸所傳遞的功率及軸的轉(zhuǎn)速，按下式進(jìn)行估算： 該段軸上有一鍵槽將計(jì)算值加大3%，應(yīng)為37mm 式中：C—與軸材料有關(guān)的系數(shù)，根據(jù)軸的材料取112 2、蝸輪軸各段尺寸的確定 初步確定軸的階梯段，該軸有5段。 4.4 主要零件的校核 4.4.1 蝸桿軸的校核 1、蝸桿軸相應(yīng)參數(shù)的計(jì)算 蝸桿轉(zhuǎn)矩 蝸輪轉(zhuǎn)矩 軸向力 徑向力 圓周力 2、計(jì)算支承受力 水平面反力 垂直面反力 水平面（xy）受力圖，見(jiàn)圖4—1c，垂直面（xz）受力圖，見(jiàn)圖4—1e 3、畫(huà)軸彎矩圖 水平面彎矩圖，見(jiàn)圖4—1d，垂直面彎矩圖，見(jiàn)圖4—1f 合成彎矩圖，見(jiàn)圖4—1g，合成彎矩 4、畫(huà)軸轉(zhuǎn)矩圖 軸受轉(zhuǎn)矩，T=T1，轉(zhuǎn)矩圖，見(jiàn)圖4—1h 5、畫(huà)當(dāng)量彎矩圖 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩，各段彎矩，見(jiàn)圖4—1i 6、校核軸徑 齒根圓直徑 軸徑 圖4-1 蝸桿軸的受力圖 4.4.2 蝸輪軸的校核 1、蝸輪軸相應(yīng)參數(shù)的計(jì)算 蝸輪直徑 鏈輪直徑 圓周力 徑向力 軸向力 鏈輪受力：工作拉力 2、計(jì)算支承反力 水平面受力， 垂直面受力 水平面（xy）受力圖，見(jiàn)圖4—2c，垂直面（xz）受力圖，見(jiàn)圖4—2e 3、 畫(huà)軸彎矩圖 水平面彎矩圖；見(jiàn)圖4—2d，垂直面彎矩圖；見(jiàn)圖4—2f 合成彎矩圖；見(jiàn)圖4—2g 4、畫(huà)軸轉(zhuǎn)矩圖 軸受轉(zhuǎn)矩； 轉(zhuǎn)矩圖：見(jiàn)圖4—2h 5、畫(huà)當(dāng)量彎矩圖 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 當(dāng)量彎矩圖，見(jiàn)圖4—2i 6、校核軸徑 齒根圓直徑 軸徑 圖4-2 蝸輪軸的受力圖 4.4.3 蝸桿軸承的校核 7009C軸承主要性能參數(shù)如下： ； 查得：，， 當(dāng)量動(dòng)載荷 計(jì)算額定動(dòng)載荷 軸承滿足條件，所選軸承合格。 4.4.4 蝸輪軸承的校核 7012C軸承主要性能參數(shù)如下： ，； 查得：，， 當(dāng)量動(dòng)載荷 計(jì)算額定動(dòng)載荷 軸承滿足條件，所選軸承合格。 第5章 刀具控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5.1 刀具選擇方式的確定 通過(guò)前面對(duì)刀具選擇方式的介紹，能夠知道有順序選擇和任意選擇。本次設(shè)計(jì)采用任意選擇刀具法，其優(yōu)點(diǎn)是刀庫(kù)中刀具的排列順序與工件加工順序無(wú)關(guān)， 5.2 刀具識(shí)別裝置的確定 1、接觸式刀具識(shí)別裝置 接觸式刀具識(shí)別裝置應(yīng)用較少，特別適應(yīng)于空間位置較小的刀具編碼，其識(shí)別原理如圖5-1所示。在刀柄1上裝有兩種直徑不同的編碼環(huán)，規(guī)定大直徑的環(huán)表示二進(jìn)制的“1”，小直徑的環(huán)為“0”，圖中有5個(gè)編碼環(huán)4，在刀庫(kù)附近固定一刀具識(shí)別裝置2，從中伸出幾個(gè)觸針3，觸針數(shù)量與刀柄上的編碼環(huán)個(gè)數(shù)相等。每個(gè)觸針與一個(gè)繼電器相聯(lián)，當(dāng)編碼環(huán)是大直徑時(shí)與觸針接觸，繼電器通電，其數(shù)碼為“1”。當(dāng)編碼環(huán)是小直徑時(shí)與觸針不接觸，繼電器不通電，其數(shù)碼為“0”。當(dāng)各繼電器讀出的數(shù)碼與所需刀具的編碼一致時(shí)，由控制裝置發(fā)出信號(hào)，使刀庫(kù)停轉(zhuǎn)，等待換刀。 圖5-1 刀柄編碼示意圖 1、刀柄；2、刀具識(shí)別裝置；3、觸針；4、編碼環(huán) 2、非接觸式刀具識(shí)別裝置 （1）磁性識(shí)別法 利用磁性材料和非磁性材料的磁感應(yīng)強(qiáng)弱的不同，通過(guò)感應(yīng)線圈讀取代碼。其編碼環(huán)的直徑相等，分別由導(dǎo)磁材料和非導(dǎo)磁材料制成，構(gòu)成“1”、“0”碼。在檢測(cè)線圈的一次線圈中輸入交流電壓時(shí)，能在二次線圈中感應(yīng)出高低兩種電壓，就能識(shí)別刀具的號(hào)碼。 （2）光電識(shí)別法 利用光導(dǎo)纖維良好的光傳感特性，采用多束光導(dǎo)纖維構(gòu)成閱讀法。 本次設(shè)計(jì)采用非接觸式刀具識(shí)別裝置光電識(shí)別法。 5.3 刀庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 刀庫(kù)為了實(shí)現(xiàn)最短距離選刀，就要求刀庫(kù)電機(jī)能正反轉(zhuǎn)。這就需要控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)輸入輸出選擇PLC型號(hào)為FXOS-14MR，輸入端8個(gè)接口，輸出6個(gè)接口。 電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn) 1、控制要求：按下啟動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM1閉合，電動(dòng)機(jī)正向投入運(yùn)行，按下停止按鈕SB3，電機(jī)運(yùn)行：按下啟動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM2閉合，電動(dòng)機(jī)反向投入運(yùn)行，按下停止按鈕SB3，電機(jī)停止運(yùn)行。 2、I/O分配 輸入 X400 SB1（正向啟動(dòng)按鈕） X401 SB2（反向啟動(dòng)按鈕） X402 SB3（停止按鈕） X403 FR（熱繼電器） 輸出 Y430 KM1 Y431 KM2 I/0接線圖如5-2所示 圖5-2 I/O接線圖 3、電機(jī)正反轉(zhuǎn)停PLC控制 圖5-3 電機(jī)正反轉(zhuǎn)停止控制梯形圖 結(jié)論 經(jīng)過(guò)完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我將課堂上的知識(shí)和實(shí)際的知識(shí)有了一次很好的融合，不僅加深了我這幾年所學(xué)習(xí)的專業(yè)知識(shí)，還在實(shí)踐中得到了運(yùn)用，對(duì)將來(lái)更好的立足與社會(huì)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。為總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、分析得失?，F(xiàn)將本次設(shè)計(jì)做如下總結(jié)： 1、通過(guò)資料的查閱了解和掌握刀庫(kù)的類型，特點(diǎn)和使用功能。在了解了刀庫(kù)的這些基本情況以后，又比較了一下各種不一樣的刀庫(kù)結(jié)構(gòu)及其優(yōu)缺點(diǎn)，最終確定適合本次設(shè)計(jì)的刀庫(kù)類型及其傳動(dòng)方案。 2、對(duì)刀庫(kù)傳動(dòng)方案中涉及到的零件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度的校核，只有這樣，才能確保刀庫(kù)在實(shí)際工作的過(guò)程中開(kāi)展工作。 3、對(duì)刀庫(kù)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和功能的實(shí)現(xiàn)。 4、對(duì)其裝配圖及主要零件圖進(jìn)行繪制。 當(dāng)然，這個(gè)設(shè)計(jì)肯定有不足的地方，畢竟是進(jìn)行的理論上的設(shè)計(jì)，能否在實(shí)際的生產(chǎn)活動(dòng)中得到運(yùn)用，還是個(gè)未知數(shù)。除了考慮可行性以外，還要考慮這個(gè)制造的成本，為了能夠?qū)崿F(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，我知道自己還要不斷的努力。 致謝 在這里我要特別感謝我的指導(dǎo)老師。他為人隨和熱情，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心。在閑聊中他總是能像知心朋友一樣鼓勵(lì)我，在論文的寫(xiě)作和措辭等方面他也總會(huì)以“專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”嚴(yán)格要求我，從選題、定題開(kāi)始，一直到最后論文的反復(fù)修改、潤(rùn)色，指導(dǎo)老師始終認(rèn)真負(fù)責(zé)地給予我深刻而細(xì)致地指導(dǎo)，幫助我開(kāi)拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。正是老師的無(wú)私幫助與熱忱鼓勵(lì)，我的說(shuō)明書(shū)才能夠得以順利完成。 還有許多人，也許他們只是我生命中匆匆的過(guò)客，但他們對(duì)我的支持和幫助依然在我記憶中留底了深刻的印象。在此無(wú)法一一羅列，但對(duì)他們，我始終心懷感激。最后，我要向在百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱、評(píng)議和參加本人論文答辯的各位師長(zhǎng)表示感謝！ 參考文獻(xiàn) [1] 邱宣懷，機(jī)械設(shè)計(jì).北京:高等教育出版社，1997.7 [2] 王永章，杜君文，程國(guó)全，數(shù)控技術(shù).北京:高等教育出版社，2005.11 [3] 吳宗澤，羅圣國(guó)，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:高等教育出版社，1999.6 [4] 哈爾濱工業(yè)大學(xué).機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè).上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979.6 [5] 張寶林.數(shù)控技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1997.8 [6] 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