JCS-013型自动换刀数控卧室镗铣床主轴箱设计(机械CAD图纸)

数控回转工作台主要用于数控幢床和铣床，其外形和通用工作台几乎一样，但它的驱动是伺服系统的驱动方式.它可以与其他伺服进给轴联动。

数控回转工作台的回转运动是靠伺服电动机驱动该回转工作台台面下的蜗轮蜗杆机构来实现的，再由蜗轮带动其转动。

数控回转工作台的台面与蜗轮的连接方式如图9-33所示。

图9-33数控回转工作台的台面与蜗轮的连接方式2.数控回转工作台的工作原理如图9-34所示为JCS-013型自动换刀数控卧式it铣床的数控回转工作台.该数控回转工作台由传动系统、间隙消除装置及蜗轮夹紧装置等组成。

数控回转工作台的运动由伺服电动机1驱动，经齿轮2,4带动蜗杆9，通过蜗轮10使工作台回转。

为了尽量消除传动间隙和反向间隙，齿轮2,4相啮合的侧隙是靠调整偏心环来消除的。

齿轮4与蜗杆9是靠楔形拉紧圆柱销5(A-A剖面)来连接的，这种连接方式能消除轴与套之间的配合间隙。

为了消除蜗杆副的传动间隙，采用了双螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆9的轴向位置来调整间隙。

这样蜗杆的左右两侧面具有不同的螺距，使得蜗杆齿厚从一端向另一端逐渐增厚。

但由于同一侧的螺距是相同的，所以仍然保持着正常的啮合。

调整时先松开螺母7上的锁紧螺钉8，使压块s与调整套11松开，同时将楔形拉紧圆柱销5松开，然后转动调整套11,带动蜗杆9轴向移动。

根据设计要求，蜗杆有10 mm的轴向移动调整量，这时蜗杆副的侧隙可调整0. 2 mm。

调整后锁紧调整套11和楔形拉紧圆柱销5,蜗杆的左右两端都由双列滚针轴承支承。

其左端为自由端，可以伸长，以消除温度变化的影响;右端装有双列推力轴承.能轴向定位。

当数控回转工作台静止时必须处于锁紧状态，其台面用沿其圆周方向分布的8个夹紧液压缸进行夹紧。

当数控回转工作台不回转时，夹紧液压缸14的上腔进压力油，使活塞15向下运动，通过钢球17、夹紧瓦12,13将蜗轮10夹紧;当数控回转工作台需要回转时，数控系统发出指令，使夹紧液压缸14上腔的油流回油箱，在弹簧16的作用下，钢球17抬起，夹紧瓦12,13松开蜗轮10，然后由伺服电动机1通过传动装置，使蜗轮和数控回转工作台按照控制系统的指令进行回转运动。

本科毕业设计(论文)题目：JCS-013型自动换刀数控卧室镗铣床主轴箱设计系别：机电信息系专业：机械设计制造及其自动化班级：学生：学号：指导教师：2013年05月摘要机械行业是运用数控机床最多的，很多企业为了提高自己的生产效率，常常会对机床内部结构进行多方面的改造。

社会主义市场经济的发展为我国工业生产创造了条件，在现代一体化生产模式中运用了很多先进的设备。

对于数控机床而言，主轴箱是其最为核心的组织结构，整个主轴箱影响着数控机床的变速情况。

大部分制造企业在实行技术改造时把重点放在了主轴箱变速器上，这是调整机床运行速度的重点。

在设计过程中必须要对主轴箱的每个部件加以控制，这样才能确保数控机床主轴变速性能的良好。

本文对主轴箱变速操纵机构的工作原理进行结构设计和计算分析，利用两个液压油缸，经拨叉带动双联滑移齿轮移动到需要的多个位置。

关键字：数控机床；主轴箱；结构；设计AbstractMachinery industry is the use of CNC machine tools the most, a lot of enterprises to improve their production efficiency, often transform many aspects of the internal structure of machine tool. The society pays attention to the development of the market economy to create the conditions for the industrial production of our country, a lot of advanced equipment for use in the integration of modern production mode. For NC machine tool, the spindle box is the most core structure, the spindle box of CNC machine tool gear case. Most of the manufacturing enterprises in the implementation of technical transformation to focus on the main spindle box transmission, which is the key to adjust the machine running speed. In the design process must each component of the headstock to control, so as to ensure the good performance of NC machine tool spindle speed.In this pear, the working principle of the headstock gear control mechanism on the analysis of the structure design and calculation, using two hydraulic oil cylinders, the shifting fork drives a sliding duplex gear moving to a plurality of positions need.Key Words:CNC machine; machine head; structure; design目录1绪论 (1)1.1数控镗铣床的结构组成 (1)1.2我国卧式镗铣床的发展 (2)1.2.1我国卧式镗铣床的发展历史 (2)1.2.2我国卧式镗铣床的发展趋势 (2)2数控卧式镗铣床变速操纵机构设计 (4)2.1主轴箱变速操纵机构工作原理 (4)2.2主轴箱变速操纵机构中传动轴的安装 (5)2.3齿轮在轴上的布置和排列 (5)2.4 相啮合齿轮的宽度 (6)3主传动系统的设计计算 (7)3.1电动的选取 (7)3.1.1选择电动机的类型 (7)3.1.2转速及功率的确定 (7)3.1.3联轴器的选择 (7)3.1.4选定各齿轮齿数 (7)3.1.5转速的计算 (7)3.1.6各轴功率及转矩的计算 (8)3.2齿轮的设计 (8)3.2.1确定齿轮齿数的原则和要求 (8)3.2.2齿轮传动设计参数的选择 (8)3.2.3齿轮的结构设计计算 (9)3.3轴的设计 (12)3.3.1轴的结构设计 (12)3.3.2轴上作用力的计算 (14)3.3.3轴的结构设计 (14)3.3.4键的选取 (16)3.3.5 轴的受力分析 (16)3.3.6校核轴的强度 (17)3.3.7校核键连接的强度 (18)3.3.8校核轴承寿命 (18)4箱体的设计 (20)5传动系统的润滑 (21)总结 (22)参考文献 (23)致谢 (24)毕业设计（论文）知识产权声明........................错误!未定义书签。

XXXXXXXXX毕业设计（论文）数控卧式镗铣床自动换刀机械手学生：XXX学号：XXXXXXXX专业：机械设计制造及其自动化班级：机电2007.1班指导教师：XXXXXXXX机械工程学院二O一一年六月XXXXX 学院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：数控卧式镗铣床自动换刀机械手学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：机电2007.1班学号： XXXXXXX学生： XXXX 指导教师： XXXX接受任务时间 2011.03教研室主任（签名）院长（签名）1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求1）、设计内容：机械手结构设计，PLC控制系统设计，装配图1～2张（A0），零件图8张，电气原理图，设计说明书1份（40页以上）。

2）、设计要求：（1）、规格参数：抓重: 20公斤；自由度数：4个；坐标型式：圆柱坐标；手架运动参数:拔、插刀行程(即滑座伸缩Z)，155毫米(最大184毫米)；升降行程(即找刀排Y)，3×420毫米(刀排间垂直方向距离为420毫米，共四排) ；回转角度（ ）：180°；装、卸刀手手臂伸缩行程(X)：195毫米；手指夹持刀柄的直径：100毫米；驱动方式: 液压（2）、全部设计图纸用AutoCAD绘制；2．指定查阅的主要参考文献及说明（1）机械零件设计手册（2）工业机械手图册（4）液压与气压传动（3）机械设计手册（5）PLC控制相关书籍（西门子或松下）（6）其他相关参考资料3．进度安排设计（论文）各阶段名称起止日期1 查阅相关参考资料，完成开题报告2011.03.1—2011.03.152 机械手结构设计，PLC控制系统设计2011.03.16—2011.04.153 完成AutoCAD零件图、装配图2011.04.16—2011.05.154 编写设计说明书2011.05.16—2011.05.255 毕业设计（论文）的修改、答辩的准备2011.05.26—2011.06. 1摘要在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，机械手作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。

毕业设计--JCS-013型数控卧式镗铣床刀库设计密级:内部JCS-013型数控卧式镗铣床刀库设计JCS-013 Type NC Horizontal Boring AndMilling Machine Tool Store Design学院:机械工程学院专业班级:机械设计制造及其自动化0705班学号:070101152学生姓名:指导教师:2011年 6月摘要90年代以来，数控加工技术得到迅速的普及发展，高速加工中心作为新时代数控机床的代表，已在机床领域广泛。

自动换刀刀库的发展俨然已超越为数控加工中心配套的角色，在其特有的技术领域发展出符合机床高精度、高效率、高可靠度及多任务复合等概念的独特产品。

本课题是链式刀库的总体设计、传动设计、结构设计以及传动部分的运动和动力设计。

这种刀库在数控加工中心上应用非常广泛,其换刀过程简单，换刀时间短;总体结构简单、紧凑，动作准确可靠;维护方便，成本低。

本课题的目的就是要通过对JCS-013型数控卧式镗铣床刀库的优化设计以提高换刀速度，减少助助时间。

在进行设计时，采用了系统化设计方法，将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。

在借鉴和参考大量有关刀库的机械结构后，结合实际情况，决定采用链式刀库双手式机械手换刀方案，根据机械设计与机械原理等有关知识对JCS-013型数控卧式镗铣床刀库进行设计，采用AutoCAD 2004中文版对刀库及关键零件进行绘制。

关键词:加工中心;刀库;数控加工IAbstractSince the 1990s,CNC machine technology has made the rapid and universial development,as a new era of the representatives of NC machine tools.High-speed processing center has been widely used in the field of machine tools.The development of automatic Tool Chane,tool house in recent years seems to have gone beyond the NC Center for supporting the role of technology in their unique areas of development to meet thehigh-precision machine tools,high efficiency and reliability,and more complex tasks,such as the concept of unique products.The tool house as a processing center one of the most important part,it has a direct bearing on the development of the processing center’s development.This paper completed the overall design,transmissiondesign,structure design and the transmission part’s movement and dynamic design of the sword library.Such a tool house in the CNC Machine Center is widely used,the tool change is simple,,tool change time is short;overall structure is simple and compact.Action is accurate and reliable;convenient maintenance and low cost.The purpose of this project is to improve the speed of the tools change and reduce auxiliary time through the optimization design of the JCS-013 type NC horizontal boring and milling machine tool store.In developing the design, I have adopted the systematic design method.The design is regarded as a system which is consisted of several design elements. Each design elements is independ ,but there is the organic relation between them and they are of different levels. The system can realize the required task after that all the design elements combined.According to actual condition,I introduce the chain knife library of robot hands cutter replacement plan after referencing to the vastlibrary mechanical structure of the sword.According to the Mechanical Design,the Mechanical Principle and other relevant knowledge,there are some designs about JCS-013 type nc horizontal boring and milling machine tool store and I have drew the key parts of library using AutoCAD 2004.Keywords: machining center; Tool house;NCII目录摘要 ..................................................................... . (I)Abstract ............................................................... .. (II)第1章绪言 ..................................................................... .. (1)1.1本课题在国内外的研究动态 ..................................................................... (1)1.1.1刀库产品目前的水平 ..................................................................... .. (2)1.1.2刀库系统的发展趋势 ..................................................................... .. (3)1.1.3刀库系统的发展方向 ..................................................................... ........... 3 1.2课题的目的、意义和开展研究工作的设想 (4)1.2.1课题的目的 ..................................................................... (4)1.2.2开展研究工作的设想 ..................................................................... .. (4)1.2.3课题设计方案的选择和设计手段 (5)第2章刀库传动系统设计 ..................................................................... .. (7)2.1刀库主要设计参数...................................................................... ..................... 7 2.2刀库驱动液压马达的选择 ..................................................................... . (7)2.2.1刀库负载转矩TF计算 ..................................................................... (7)2.2.2确定液压马达转数 ..................................................................... ............... 9 2.3传动齿轮的设计 ..................................................................... .. (10)2.3.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 (10)2.3.2按齿面接触强度设计 ..................................................................... (11)2.3.3几何尺寸的计算 ..................................................................... .. (14)2.3.4按齿根弯曲强度进行校核 ..................................................................... .. 15 2.4传动轴的设计 ..................................................................... (16)2.4.1初步确定最小轴颈及所用材料 (16)2.4.2轴的结构设计 ..................................................................... (16)2.4.3轴的强度校核 ..................................................................... ..................... 17 2.4轴承寿命校核 ..................................................................... ........................... 24 第3章刀库准停系统的设计 ..................................................................... .. (26)第4章链传动系统的设计 ..................................................................... (29)4.1链轮、链条的计算及链轮中心距的确定 (29)III4.2刀库链条的张紧 ..................................................................... .. (31)第5章结论 ..................................................................... (32)参考文献 ..................................................................... .. (33)致谢 ..................................................................... .. (34)IV第1章绪言1.1本课题在国内外的研究动态随着中国经济的快速发展，进入21世纪，我国机床制造业既面临着提升机械制造业水平的需求而引发的制造装备发展的良机，也面临着加入WTO后激烈的市场竞争的压力。

实验室用自动换刀装置的设计摘要如今数控技术已经是当今社会制造业的主导技术，数控技术大力发展同时教学资源也得到了提升，研究教学用装置模型已是必不可少的，将装置的模型在课堂上展示能更好地体现真实性，但是现在实验室模型技术不够完善。

其中实验室用自动换刀装置主要是为教学提供，可以真实的体现在数控机床上，大大降低了零件加工的辅助时间，极大的提高了生产率。

随着数控机床的普及运用，加工机械的自动化程度大大提高，数控机床发展成了当今普遍应用的一种更新、更先进的制造设备即加工中心。

加工中心带有刀库和自动换刀装置，能对工件按预定程序进行多工序加工的高度自动化的多功能的数字控制机床。

自动换刀装置应当满足换刀时间短、刀具存储量足够、刀具的安置空间小以及安全可靠等基本要求。

加工中心的关键在于CNC对刀库的自动选刀和刀库、机械手与主轴间自动换刀。

本课题就是对实验室用自动换刀装置进行设计，利用PLC对刀库的选刀控制和刀库、机械手与主轴间的自动换刀控制。

实验室用自动换刀装置不仅能方便的为教学提供模拟仪器，更能让研究者对换刀装置的深入了解，从而对装置的研究与开发。

关键词实验室用教学用具，主轴—刀库系统，自动换刀功能。

目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 研究的主要内容 (1)2 自动换刀系统机械部分设计 (3)2.1刀座的设计 (3)2.1.1 刀座基本形状及尺寸的确定 (3)2.1.2 刀座强度的校核 (6)2.2 刀盘主要尺寸的确定 (7)2.3 传动齿轮的设计 (8)2.4 刀架主轴的设计 (8)2.4.1 初步确定轴的最小直径 (8)2.4.2 轴的结构设计 (9)2.4.3 校核键的强度 (11)2.5 共轭分度凸轮机构基本参数的确定 (11)2.5.1 共轭分度凸轮的介绍 (11)2.5.2 主要运动参数的选择 (12)2.5.3 主要几何尺寸的确定 (12)2.6 端齿盘的选择 (12)2.6.1 端齿盘的介绍 (13)2.6.2 端齿盘的特点 (13)2.6.3 端齿盘主要参数的设计计算 (13)2.6.4 螺栓组强度校核 (17)2.5 润滑剂的选择 (20)2.51 对压力油的要求 (20)5 结论 (39)参考文献 (40)致谢 (41)1绪论1.1课题背景随着数控技术的发展，带有自动换刀系统的加工中心在现代制造业中起着愈来愈重要的作用，它能缩短产品的制造周期，提高产品的加工精度，适合柔性加工。

目录绪论 (1)第1章主传动系统设计概述 (3)第2章数控铣床主传动系统的配置方式 (4)第3章主轴电动机的选取 (5)第4章同步带传动设计与计算 (6)4.1、同步材料选择 (6)4.2、同步带参数的计算 (6)4.2.1、模数的选取 (6)4.2.2、小带轮齿数 (6)4.2.3、同步带节距 (6)4.2.4、节圆直径 (7)4.2.5、大带轮齿数 (7)4.2.6、大带轮直径 (7)4.2.7、带的速度 (7)4.2.8、定中心距 (7)4.2.9、带的节线长度 (7)4.2.10、计算中心距 (7)4.2.11、带轮与带的啮合齿数 (8)4.2.12、带宽 (8)4.2.13、作用在轴上的力 (8)4.2.14、小带轮的最小包角 (8)4.2.15、带轮宽度 (8)第5章主轴组件的设计 (9)5.1、主轴组件的设计要求 (9)5.1.1、回转精度 (9)5.1.2、主轴刚度 (9)5.1.3、主轴的抗振性 (10)5.1.4、主轴温升 (10)5.1.5、主轴耐磨性 (10)5.1.6、提高主轴组件抗振性的措施 (10)5.2、减少主轴组件热变形的措施 (10)5.3、主轴材料的选择及尺寸、参数的计算 (11)5.4、主轴转动装置箱体的作用 (13)5.5、主轴箱体的截面形状和壁厚的计算 (15)第6章主轴轴承的选择 (15)6.1、轴承的选择和轴承的精度 (15)6.2、轴承预紧力的要求 (15)6.3、主轴轴承的润滑与密封 (16)6.4、选取轴承求 (16)6.5、轴承寿命校核 (18)6.6、轴承座孔的设计要求 (19)第7章联接键的选择碟形弹簧的选择与计算 (20)7.1、碟形弹簧的特点 (20)7.2、碟形弹簧材料及热处理厚度和脱碳 (21)7.3、碟形弹簧的强压处理 (21)7.4、表面强化处理和防腐处理 (21)第8章螺钉联接的设计 (23)8.1、根据设计要求计算 (23)8.2、螺钉的强度计算与校核 (23)第9章液压缸的设计 (24)9.1.液压压缸安装应注意的问题 (24)9.2.压缸各部分的结构及主要尺寸的确定 (24)9.3.强度校核 (25)第10章润滑与密封件设计 (26)10.1、封件的作用及其意义 (26)10.2、密封的分类及密封件的材料要求 (26)10.3、防尘圈的设计要求 (27)结论 (28)致谢……………………………………………………………………………….................. .29参考文献………………………………………………………………………….................. ..30绪论数控技术，简称数控（Numerical Control）。

卧式铣床主轴箱设计摘要铣床的主传动系统是用来实现铣床主运动的传动系统，它应具有一定的转速和一定的变速范围，以便采用不同材料的刀具，加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工件，并能方便的实现运动的开停、变速、换向和制动等。

主传动系统的结构设计决定着铣床的外形尺寸以及承载能力和工作能力，是整个机床设计的重点。

本文的主要研究内容包括：1）主传动系统的运动设计，包括电机的选择、传动结构的选择、转速图的绘制、齿轮齿数及尺寸的确定、轴间距的计算、带传动的设计及传动系统图的绘制；2）主传动系统的结构设计，包括主传动系统的布局、齿轮的布置、轴的空间布置、轴材料的选择等。

关键词：卧式铣床，主轴箱，传动系统设计Spindle box design of horizontal milling machineAbstractMain transmission system of the milling machine is used to implement the main movement of milling machine. In order to use different materials cutting tools, process workpieces of different materials, size and requirement, it should have certain speeds and a certain speed range, and can conveniently realize run or stop movement, variable speeds, reversing and brake, etc. The structure design of main drive system determines the overall dimensions, bearing capacity and the work ability of milling machine, and is the focus of the whole machine design. The main research contents of the paper including: 1) Kinetic design of the main transmission system, including the type selection of spindle motor, the choice of drive structure, drawing of the speed change diagram, determining the gear tooth number, size and the distance between every two axles, design of belt driving and drawing the kinematic scheme;2) Structural design of the main transmission system, including overall arrangement of each spindle and gear, material choice of every shaft, estimation of shaft journal and so on.Keywords: horizontal milling machine, spindle box, main transmission system目录1 绪论 (1)1.1课题提出的背景及意义 (1)1.2本论文研究的主要内容 (1)2 铣床的结构及各部分的功能 (3)3 主传动系统的运动设计 (6)3.1. 确定公比 (6)3.2 确定转速数列 (6)3.3 电机的选择 (6)3.4 传动结构的选择及转速图的绘制 (7)3.5 齿轮齿数及各参数的确定 (11)3.6轴间距的计算 (16)3.7 带轮及V带设计 (17)3.8 绘制传动系统图 (19)4 主传动系统的结构设计 (20)4.1 主传动系统的布局及变速机构的类型 (20)4.1.1 主传动系统的布局 (20)4.1.2．变速机构的类型 (21)4.2 齿轮的布置 (21)4.2.1滑移齿轮的轴向布置 (22)4.2.2 缩小径向尺寸 (23)4.2.3 滑移齿轮的结构形式 (24)4.2.4 齿轮的精度 (24)4.3 轴的空间布置 (24)4.3.1 Ⅰ轴的位置 (24)4.3.2 中间各传动轴的位置 (25)4.4. 轴材料的选择 (25)4.5 计算转速及传动轴轴颈设计 (27)4.5.1 主轴计算转速的确定 (27)4.5.2 传动轴计算转速的确定 (28)4.5.3 传动轴轴径设计 (28)4.6 主轴的设计 (29)4.6.1主轴主要参数的确定 (29)4.6.2 主轴的构造 (30)4.6.3 轴上零件的定位 (30)4.6.4 主轴的校核 (31)4.7 主轴与齿轮的连接 (32)4.8主轴支承结构设计 (32)4.8.1 轴承的形式 (32)4.8.2轴承的配置 (33)4.8.3 轴承的精度和配合 (34)5 主传动系统的开停、制动及润滑系统 (35)5.1 主传动系统的开停装置 (35)5.2 主传动系统的制动装置 (35)5.3．传动系统的润滑 (35)5.3.1 润滑系统的要求 (36)5.3.2 润滑剂的选择 (36)5.3.3 润滑方式的选择 (37)6 结论与展望 (39)6.1 结论 (39)6.2后续工作与展望 (39)参考文献 (40)致谢 (41)1 绪论1.1课题提出的背景及意义金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，又称为“工作母机”。

毕业设计说明书设计题目：错误！未找到引用源。

数控卧式镗铣床换刀机械手三维设计错误！未找到引用源。

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学部：错误！未找到引用源。

指导教师：错误！未找到引用源。

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摘要本文的课题是数控镗铣床自动换刀机械手。

在进行了全面的分析后定出最终方案设计，首先，确定了坐标形式，自由度数，控制方式和驱动方式，并根据机械手的运动的参数进行了计算分析。

然后本文将设计机器手的装卸刀手手臂和手部的结构，自动换刀机械手的滑座伸缩和手架回转运动机构，以及手架升降机构。

并用proe三维软件进行了绘制装卸刀手手臂和手部，滑座伸缩和手架回转运动机构。

对于工业机械手概念，组成以及分类做了详尽的介绍。

本题目的设计要求是机械手在程序的指令下，配合刀库和卧式镗铣床实现所有加工工序的自动装、卸刀。

本次设计依据用途我采用四自由度的圆柱坐标系机械手，它的优点是手臂不仅在X、Y、方向上运动（升降，伸缩），并且绕X轴转动（回转），装卸刀手之间还可以呈45°相对移动。

本机构应用于链式刀库，定位精度准确，应用广泛，运动稳定，使用安全，方便维修，造价合理。

在使用软件proe的过程中得到了不少的收获，其中最重要的是三维设计中部件之间的衔接要合理，并且符合机械行业的标准。

对于机械手的内部结构有了充分的了解与认识，尤其是液压环节认清了结构，巩固了以前的专业知识。

并对proe再生失败有了一定的心得，并做出了自己的分析与见解。

关键词：机械手；工业机械手；proe；液压KeyWords：Robot, industrial robot, proe, hydraulic目录摘要 (I)Abstract ........................................................................................ 错误！未定义书签。

卧式数控镗铣床自动换刀装置设计作者：程志来源：《山东工业技术》2018年第24期摘要：为使加工精度得以提升，数控机装通常具备自动换刀能力，通过设计自动换刀体系，能提高数控机床多刀、多工序生产制造质量，借助换刀机械手，使主轴刀具、刀库刀具可以自行转换，满足加工生产切实需求，实现自动化加工目标，提高数控机床生产加工效率，本文通过对卧式数控镗铣床自动换刀装置设计方略进行分析，以期为提高该装置应用综合成效提供依据。

关键词：卧式数控镗铣床；自动换刀；装置设计DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2018.24.039伴随我国科学技术飞速发展，数控机床生产制造能力得以提升，其中应用最为广泛的换刀装置为刀库式换刀装置，该装置以自动换刀为基本模式，通过设计换刀程序，提高刀库自动换刀效率，能依据生产制造需求自行换刀，落实自动化换刀及数控机床操作目标，达到提高生产制造效率，节约机床生产制造时间的目的。

卧式数控镗铣床自动换刀程序相对较为复杂，其换刀前提是将全部刀具纳入该装置中，通过调节尺寸，使刀库安装科学合理，继而削减非切削时间，提高数控机床生产效率。

基于此，为使卧式数控镗铣床自动换刀更为科学高效，分析其装置设计方略显得尤为重要。

1 概述自动换刀装置在数控机床内工件、刀具二者相对运动产生工作表面，为使数控机床运行高效、稳定，需在刀库内安装足够多的刀具，用以满足数控机床运行需求，避免换刀程序过于复杂或换刀时间过长，降低数控机床加工效率，为此需依据数控机床生产加工切实需求，装置自动换刀系统，满足各个工件表面加工需求，通过灵活调换刀库内刀具，使数控机床生产制造效率得到保障。

在安装刀具时刀架位置需精准合理，刀具选择需灵活高效，在自行换刀时，需保障进行交换的若干刀具位置正确，能有效保障其精度，使处于刀库内刀具位置精准、稳定，为数控机床长期使用刀具，提升刀具自动化运行成效。

处于刀架上的刀具重量、用途、尺寸均存在极大差异，刀具自动化运行程序较为复杂，徒增自动化换刀装置运行压力，尤其对于有些需承担切削力的刀具来讲，其在换刀过程中需合理控制其方向，避免刀具在更换过程中出现碰撞、交叉等消极现象，为此机械手、刀库均需具有一定稳定性及刚度，确保切削过程平稳，换刀过程合理高效，达到提高数控机床生产旨在效率的目的[1]。

毕业（设计）论文题目专用镗床的主轴箱设计系别机电工程系专业机械设计制造及其自动化毕业设计论文任务书一、题目：专用镗床主轴箱设计二、指导思想和目的要求：毕业设计是学生在校期间进行最后一次理论结合实际的较全面和基本的训练，是对几年来所学知识的系统运用和检验，也是走向工作岗位之前的最后一次的过渡性练兵。

通过这次毕业设计要求达到以下基本目的：1）巩固、加强、扩大和提高以往所学的有关基础理论和专业知识。

2）培养学生综合运用所学的知识以解决实际工程问题的独立工作能力，并初步掌握机械装备或部件设计的思想、设计程序、设计原则、步骤和方法。

3）培养学生使用有关设计规范、手册、参考文献以及分析计算、绘图和编写设计说明书等项能力的基本技能训练。

对本次毕业设计的基本要求是：1）设计者应在规定时间内圆满完成要求的设计内容。

设计成果包括：设计说明书一份（按规范格式，不少于1.5万字），设计图纸一套（文本版+电子版，不少于2张A0，鼓励用三维软件建模和装配并生成二维图纸）；另外还应翻译与课题有关的外文资料，译文字数不少于5000字。

2）设计者必须充分重视和熟悉原始资料，明确设计任务，在学习和参考他人经验的基础上，发挥独立思考能力，创造性地完成设计任务；合理利用标准零件和标准部件，非标准件应满足工艺性好、操作方便、使用安全等要求，降低成本提高效益；绘制图纸应符合国家标准，各项技术要求和尺寸标注应符合规范，说明书论述要充分，层次清楚，文字简洁，计算步骤正确。

三、主要技术指标设计一专用镗床的主传动装置及箱体。

机床的工艺要求为：1）工件材料为铸铁，零件孔直径为50-150mm，尺寸精度最高为7级，可加工通孔、沉孔、倒角。

表面粗糙度数值最小为Ra1.6（加工零件图略）。

要求主轴能正反转。

2）机床技术参数：主轴具备5级转速：100、160、220、300、360r/m。

四、进度和要求：1. 熟悉题目背景、查阅相关资料、复习有关知识；查找与课题相关的英文资料并翻译成中文；完成开题报告。

数控镗铣床换刀机械手设计摘要为了更好的应用，机床工业中的对应机械手获得了广泛的研究，然而，有限的工作空间，比较差的灵活性，复杂对应机械手的难于设计，导致人们把目光投向于少于6个自由度的对应机械手，本篇论文描述了几个在自由度的数量和类型上都不相同的对应机械手，这些对应机械手可被用语对应运动机器，运动模拟器和工业机器人。

关键词：对应机械手；对应运动机械；自由度；机器人Abstractllel manipulators for the machine tool Industry have been studied extensively for various industrial applications. However, limited useful workspace areas, the poor mobility, and design difficulties of more complex parallel manipulators have led to mare interest in parallel manipulators with less than six degrees of freedom (DoFs). Several parallel mechanisms with various numbers and types of degrees of freedom are described in this paper, which can be used in parallel kinematics machines, motion simulators, and industrial robots.Key words：parallel manipulator；parallel kinematic machine；degree of freedom；robot目录绪论 (5)1机械手的相关介绍 (6)1.1数控技术的发展历程 (6)1.2 数控加工中心的基本功能 (6)1.3 加工中心的组成部分 (7)1.3.1 刀库 (7)1.3.2 刀具交换装置 (7)1.3.3 运刀装置 (8)1.3.4 刀具编码装置 (8)1.3.5 刀具识别装置 (9)1.4 刀库的驱动及定位 (9)1.5 我国数控技术的发展状况 (10)1.6 数控技术的发展趋势 (10)2 换刀机械手的总体方案设计 (11)2.1 设计任务 (11)2.2 机械手的平稳性 (11)2.3机械手的运动特性分类 (13)2.4 开关型机械手的速度及位置控制 (13)2.5 机械传动行机械手的速度及位置控制 (14)2.6 机械手类型确定 (14)2.7 驱动系统及电控统的选择 (14)3 总体结构设计 (19)3.1 手爪部分设计 (19)3.2 机械手手臂设计 (19)3.3 机械手传动结构的设计 (22)4 换刀机械手的参数和计算 (25)4.1 手臂的弯曲变形 (25)4.2 电动机的选择 (26)5 换刀过程 (27)致谢 (31)参考文献 (32)绪论随着我国工业生产的飞跃发展，自动化程度的迅速提高，实现工件的装卸、转向、输送或操持焊枪、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业的自动化，已越来越引起人们的重视。

数控铣床的主轴箱结构设计摘要：本文主要有如下几个方面的内容1）主传动系统设计，其中包括主传动电机的选择及其型号的确定。

2）数控铣床主传动系统的配置方式，其中要考虑传动性能的最优化选择，如：传动准确，无滑动；传动效率高且传动平稳可靠，噪音小等。

4）同步带传动设计与计算，其中包括同步材料的选择和同步参数的计算。

5）主轴组件的设计。

6）主轴轴承的选择，其中包括轴承的精度，预紧力几轴承的润滑与密封等问题。

7）联接键的选择和碟形弹簧的选择与计算，这里要考虑弹簧的热处理问题。

8）螺钉联接的设计。

9）液压缸的设计。

10）润滑与密封件设计。

关键词：机械设计；数控三坐标铣床；主轴Main spindle box structure design of numerical control milling machineStudent: he yiTutor: chenzhiliang(Oriental Science ＆Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract: This thesis mainly includes the following content: 1) main drive system design and it contained the content of selection main drive motor and its model. 2) configuration of numerical control milling machine main drive system and it shall consider optimization selection of drive performance, such as accurate drive, nonslip; high drive efficiency with stability, reliability and low noise etc. 3) design and calculation of synchronous belt drive including selection of synchronous material and calculation of synchronous parametric. 4) design of spindle parts. 5) selection of spindle bearing, including precision of bearing, lubrication and sealing of preload bearing etc. 6) selection of joint bolt and selection and calculation of disk spring, thermal treatment of spring shall be considered. 7) design of bolt joint. 8) design of hydraulic cylinder. 9) design of lubrication and sealing parts. 10) lubrication and seal design.Key words: Mechanical design, Numerical Control three coordinates of milling machines, Spindle.1 前言数控机床的主传动系统包括主轴电动机，传动系统和主轴组件。

文章编号:1004-132 (2002)02-0122-03数控镗铣床主轴箱装配体装配设计分析谢 玲 助教谢 玲 窦瑞军摘要:介绍了在Pro/Engineer 环境下开发的数控镗铣床主轴箱的装配设计系统。

在主轴箱各子装配体和总装配体3维实体模型的基础上进行设计结构的装配性能分析,包括装配干涉检查、装配可行性分析、装配路径规划、装配序列规划,从而保证主轴箱装配体3维实体模型能用以支持面向装配的全相关设计。

关键词:自上而下;装配路径;装配序列;全相关设计中图分类号:TP391.72 文献标识码:A自上而下的运行模式遵循设计过程的自然设计顺序,从产品功能概念设计开始,便进行装配设计。

在这种模式中,面向装配的设计(DFA)通过PD M 对装配模型的管理,支持CAD 、CAED 、CAFD 等功能模块,并容易实现全设计生命周期的相关参数设计,是一种理想的DFA 运行模式,也是国内外当前研究的热点[1]。

1 主轴箱装配体3维实体模型建立方法本系统采用面向对象中的数据抽象、数据隐藏(又称数据封装)及模块化等概念实现对主轴箱功能结构的分类,将数控镗铣床主轴箱总装配体分为电机输出轴类、变速机构类、主轴类、油缸类、箱体类等子装配体。

利用面向对象中的继承性、多态性从而实现把程序各个组成部分连接起来的思想,采用结构约束多样性形成不同装配体1~13,进而建立主轴箱装配体的多态性、结构约束多样性图(见图1)。

图1中, 轴即为主轴,!轴与∀轴构成变速机构。

图1 主轴箱总装配体的分类及其多态性、结构约束多样性图收稿日期:1999#10#28基金项目:上海理工大学青年教师基金资助项目在建立主轴箱装配体3维实体模型时,采用Pro/Engineer 自上而下的设计工具,它包括高级部件形成工具、装配骨架模型、拷贝几何体、坐标平面引用。

高级部件形成工具可在装配索引表中形成零部件,采用这种方法,可形成不具有外部参考的∃空零部件%的装配结构。

摘要小型数控卧式镗铣床主轴箱沿着X轴升降。

数控机床的加工系统、立体仓库中堆垛机的升降系统、平面绘图仪的绘图系统等,尽管结构和功能各不相同,但基本原理相同。

机电一体化系统是将机械系统与微电子系统结合而形成的一个有机整体。

本文通过对小型数控卧式镗铣床主轴箱的机械系统、控制系统及接口电路的设计,阐述了机电一体化系统设计中共性和关键的技术。

本说明书简要明确的说明了小型数控卧式镗铣床主轴箱升降和制动装置设计的过程及内容，包括机械传动系统和电气控制系统的设计，其中机械传动系统部分包含了确定系统脉冲当量和切削力，滚珠丝杠螺母副的计算和选型，电机的计算和选型。

本次课程设计，主要设计和研究小型数控卧式镗铣床主轴箱升降和制动装置及其电气原理图。

确定小型数控卧式镗铣床主轴箱升降的传动系统，并且选择了螺旋传动，验算了螺旋传动的刚度、稳定性，寿命等参数；还设计了导轨，根据其用途和使用要求，选择了直线滚动导轨副，确定了其类型、转动力矩、转动惯量。

利用8031、6264、2764、373、8155、8255等MCS—51单片机设计其硬件电路图。

关键词：滚珠丝杠螺母副；直线滚动导轨副；步进电机；MCS—51单片机目录第一章总体设计方案 (3)1.1系统运动方式的确定与驱动系统的选择 (3)1.2机械传动方式 (3)1.3电气控制系统方案设计 (3)第二章主轴箱升降进给伺服系统设计计算 (4)2.1 确定系统脉冲当量 (4)2.2 确定系统切削力 (4)2.3 滚动导轨副的计算和选型 (4)2.3.1 滚动导轨副的额定寿命 (5)2.4滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (6)2.4.1滚珠丝杠螺母副的计算 (6)2.5 联轴器的选型 (10)2.6 步进电机变速箱的选用 (10)2.7 步进电机的计算与选型 (11)2.7.1计算加在步进电动机转轴上的总转动惯量 (11)2.7.2初选步进电动机 (11)2.7.3步进电动机最大静转矩的选定 (14)2.7.4步进电动机的性能校核 (14)2.7.5起动频率的计算 (15)第三章微机数控系统硬件电路设计 (16)3.1 计算机系统 (16)3.2 单片微机数控系统硬件电路设计内容 (16)3.2.1 绘制电气控制系统框图 (16)3.2.2 选择CPU的类型 (17)3.2.3 存储器扩展电路的设计 (17)3.2.4 I/O接口电路设计 (18)3.3 各类芯片简介 (18)3.3.1 8031芯片简介 (18)3.3.2 373芯片简介 (18)3.3.3 6264芯片简介 (19)3.3.4 2764芯片简介 (19)3.3.5 8155芯片简介 (19)3.3.6 8255芯片简介 (18)3.4 存储器扩展电路设计 (20)3.4.1 程序存储器ROM的扩展 (20)3.4.2 数据存储器RAM的扩展 (20)3.4.3 译码电路的设计 (21)3.5 I/O接口电路的设计 (21)3.5.1 8155通用可编程接口芯片 (21)3.5.2 8255可编程接口芯片 (22)3.5.3 键盘显示接口电路 (22)3.6 8031的时钟电路 (23)3.7 复位电路 (23)3.8 越界报警电路 (24)3.9 掉电保护电路 (24)3.10 控制系统的功能 (24)3.11 控制系统的工作原理 (24)参考资料 (26)第一章总体方案设计1.1 系统的运动方式与驱动系统的选择为了实现镗铣床主轴箱升降和制动，运动定位、暂停、急停等功能，故选择连续控制系统。

本科毕业论文（设计）数控卧式镗铣床自动换刀机械手的结构设计CNC horizontal boring and milling machine automatically changesword robots学生姓名：学院：专业：班级：学号：指导教师：审阅教师：完成日期：独创性说明作者郑重声明：本毕业论文（设计）是我个人在指导教师指导下进行的研究工作及取得研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得辽东学院或其他单位的学位或证书所使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：___________ 日期：__ __摘要随着我国工业生产的飞速发展，自动化程度迅速提高，在自动化生产领域中，工业机械手是近几十年发展起来的。

工业机械手的是从工业机器人中分支出来的。

其特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。

机械手作业具有准确性和各种环境中完成作业的能力。

机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。

在有机械手换刀的过程中，使用一个机械手将加工完毕的刀具从主轴中拔出，与此同时，另一机械手将在刀库中待命的刀具从刀库拔出，然后两者交换位置．完成换刀过程．无机械手换刀时，刀库中刀具存放方向与主轴平行，刀具放在主轴可到达位置换刀时，主轴箱移到刀库换刀位置上方，利用主轴Z向运动将加工用毕刀具插人刀库中要求的空位处，然后刀库中待换刀具转到待命位置．主轴Z 向运动将待用刀具从刀库中取出，并将刀具插人主轴。

关键词：工业机械手；机械制造；自动化AbstractWith the rapid development of industrial production, rapidly improve the degree of automation in the field of automated production, the industrial robot are developed in recent decades. Industrial machinery hands are from the industrial robot in the branch out. Its characteristics are available through a variety of programming to complete the tasks expected in the structure and performance on both machines and their respective advantages, in particular, reflects the people's intelligence and adaptability. Manipulator operations with accuracy and variety of the environment's ability to complete the operation. Manipulator is a position control can be automated and re-programmed to change the multi-functional machine, which has multiple degrees of freedom that can be used to move objects in order to complete in different environment.In a mechanical hand exchange cutlery，those will be completed using a mechanical hand, the cutlery out from the main axis.At the same time, another mechanical hand take cutlery from tools storehouse, and then the two exchange locations. The whole process is completed。

摘要机床的发展与应用，大大降低了零件加工的辅助时间，极大的提高了生产率。

随着数控机床的普及应用，机械加工的自动化程度大大提高，数控机床发展成了当今普遍应用的一种更新、更先进的制造设备即加工中心。

加工中心带有刀库和自动换刀装置，能对工件按预定程序进行多工序加工的高度自动化的多功能的数字控制机床。

自动换刀装置应当满足换刀时间短、刀具存储量足够、刀具的安置空间小以及安全可靠等基本要求。

加工中心的关键在于CNC对刀库的自动选刀和刀库、机械手与主轴间的自动换刀，加工中心出现故障80%都在上述方面本课题就是针对现有的自动换刀装置进一步减少换刀时间，利用PLC对刀库的选刀控制和刀库、机械手与主轴间的自动换刀控制以及刀库精确定位。

利用PLC控制液压传动机构，使液压传动更加稳定和精确。

关键词：ATC，刀库，PLC，自动选刀，液压传动AbstractWith the development of NC, the automatic tool changer system is More and moreimportant in the modern advanced manufacture, because the ATC can shorten the cycle time of produ ct manufacturing, improve the precision of product machining. The latestrequirements of machine tool user comprise of diversification of control object,complexity of process, flexible of application and high reliability.The function of tool magazine is that stores the tool and moves the tool which will be used in the n ext manufacturing process to the right changeover position and robot willfinish the change over tool When the tool magazine's capacity is so big and the distance of tool position is more far away the principal axis, there need the tool exchanging unitto implement the changeover work between the principal axis and tool magazine. Theframework of this function include the robot, tools rotation station and changeov er robot. PLC control the use of hydraulic transmission, made hydraulic transmission to morestable and accur ate.Key words: ATC，tool magazine，PLC，tool exchange at random，Hydraulic transmissionII目录第一章绪论 (1)1.1 国内外数控机床的发展情况 (1)国内外数控机床的现状 (1)数控机床发展趋势 (2)1.2 可编程控制技术的现状及发展情况 (3)可编程控制器的特点 (3)可编程控制器的应用 (4)可编程控制器的发展趋势 (6)1.3 本文的主要研究意义与内容 (7)第二章机械手的自动换刀装置研究 (8)2.1 数控机床自动换刀装置的主要类型、特点及适用范围 (8)自动回转刀架 (8)转塔头式换刀装 (9)带刀库的自动换刀系统 (9)2.2ATC的作用及其组成 (10)TC的作用 (10)TC的主要组成 (10)2.3 加工中心机械手自动换刀过程 (13)第三章PLC控制系统设计 (16)3.1 PLC机型的选择 (16)CPU的能力 (16)I/O点数 (16)响应速度 (17)指令系统 (17)机型选择的其它考虑 (18)3.2 PLC控制系统设计 (18)本机I/O与扩展I/O的地址分配 (18)电器的选择 (20)3.3 PLC外部接线图设计 (21)3.4 应用S7-200编制梯形图 (25)第四章液压传动部分的设计 (28)4.1 液压传动系统的特点 (28)4.2 液压传动系统的选择 (28)4.3 液压传动回路设计 (29)第五章机械手三维模型设计 (33)5.1 PRO/E软件介绍 (33)5.2 应用PRO/E进行模型设计 (33)第六章毕业设计结论 (39)参考文献 (40)致谢信 (42)声明 (43)第一章绪论1.1 国内外数控机床的发展情况随着数控技术的发展，带有自动换刀系统的加工中心在现代制造业中起着愈来愈重要的作用，它能缩短产品的制造周期，提高产品的加工精度，适合柔性加工。