毕业设计论文-数控加工中心—换刀机械手设计论文
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本科毕业设计(论文)本科毕业设计(论文) 题目:数控卧式镗铣床刀库机械手升降机构设计与分析2013年05月本科毕业设计(论文)数控卧式镗铣床刀库机械手升降机构设计与分析摘要数控卧式机床的发展与应用,大大降低了零件的加工辅助时间,提高了生产效率。
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。
加工中心带有刀库和自动换刀装置,可以实现按照预定程序对工件进行多工序加工。
数控卧式镗铣床是一种具有自动换刀装置和任意分度数控转台的数字控制机床,工件在一次装夹后能自动完成几个侧面的的多种工序的加工。
数控卧式镗铣床刀库机械手升降机构由液动机、滚珠丝杠副、减速齿轮、摩擦片式电磁离合器等构成。
了解刀库机械手升降机构的性能要求;了解刀库机械手升降机构的工作原理,进行结构设计和计算分析;液动机带动滚珠丝杠转动,带动手架运动,通过减速和离合器吸合,丝杠制动,使手架准确停在换刀位置,良好的结构设计能够实现刀库中刀具的快速更换,提高机床的加工效率。
关键词: 升降机构;JCS-013数控镗铣床;液动机;滚珠丝杠;手架;离合器;本科毕业设计(论文)CNC horizontal boring and milling machine tool storage manipulator lifting mechanism design and analysisAbstractWith the development of NC,the automatic tool changer system is more and more important in the modern advanced manufacture,because the ATC can shorten the cycle time of product manufacturing,improve the precision of product machining.The latest requirements 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 next manufacturing process to the right changeover position and robot will finish the change over tool.CNC horizontal boring and milling machine is a automatic tool change device and arbitrary indexing of digital control machine tool nc rotary table, After a clamping workpiece can automatically complete several profiles of a variety of machining process. CNC horizontal boring and milling machine tool storage manipulator lifting mechanism by the Liquid motive, The ball screw vice, Reduction ear, Friction plate electromagnetic clutch, etc. Understanding of knife library manipulator lifting mechanism performance requirements ,The understanding of the principle of operation of knife library manipulator lifting mechanism, Structure design and calculation analysis, Liquid motivation drives the ball screw rotation, lead frame hand movement, By slowing down and clutch and screw brake, make hand aircraft parked in knife position accurately,Good design can bring about quick replacement knife tool in library, improve the processing efficiency of machine tool.Key words:Lifting mechanism; CNC horizontal boring and milling machine ;Liquid motive ;Ball screw;Hand; Clutch;本科毕业设计(论文)目录1 绪论 (1)1.1数控镗铣床的结构组成 (1)1.2国内外数控机床的发展 (2)1.2.1国内外数控卧式镗铣床的现状 (2)1.3数控机床的发展趋势 (5)1.3.1高速化、高精度化、高可靠性 (5)1.3.2复合化 (6)1.3.3智能化 (6)1.3.4柔性化、集成化 (6)2数控卧式镗铣床刀库机械手升降机构设计 (7)2.1 设计目的 (7)2.2 设计内容 (7)2.3升降机构的组成和运动 (7)2.3.1升降机构的组成 (7)2.3.2 手架升降机构的运动 (8)3 升降机构驱动电机 (8)3.1 升降电机的选择 (9)3.1.1 升降电机的理论分析 (9)3.1.2升降电机的选择 (10)3.2 电机调速 (11)3.2.1 变频调速原理 (12)3.2.2变频器选型时要确定以下几点 (12)本科毕业设计(论文)4摩擦片式电磁离合器的选用 (13)4.1转矩特性 (14)4.2动作特性 (14)4.3散热特性与寿命 (14)4.4摩擦片式电磁离合器的测试方法 (15)4.4.1静力矩的测定 (15)4.4.2动力矩的测定 (15)4.4.3空转力矩的测定 (15)4.4.4残留力矩及力矩消灭时间的测定 (16)4.5选用电磁离合器的注意事项 (16)5 滚珠丝杠副的选用 (17)5.1滚珠丝杠副的工作原理 (17)5.2滚珠丝杠副的类型 (18)5.2.1外循环 (18)5.2.2 内循环 (18)5.3滚珠丝杠副的传动特点 (18)5.4滚珠丝杠的选用指标 (19)5.5滚珠丝杠副的设计计算 (20)5.6滚珠丝杠的保护 (24)6 控制系统 (25)6.1模拟式 (25)6.2数字式 (25)6.2.1行程开关 (25)6.2.2接近开关 (25)本科毕业设计(论文)总结 (27)参考文献 (28)致谢 (29)毕业设计(论文)知识产权声明................................ 错误!未定义书签。
数控论文范文随着职业院校数控技师专业的不断发展,数控技师论文的辅导愈加重要。
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数控论文范文一:数控机床技术论文【摘要】文章首先介绍了数控机床的优点与缺点,接着阐述了数控机床的种类,最后指出了数控机床控制技术的发展与数控机床控制技术的发展趋势。
【关键词】数控机床控制技术数控机床是机电一体化的典型产品,数控机床控制技术是集计算机及软件技术、自动控制技术、电子技术、自动检测技术、液压与气动技术和精密机械等技术为一体的多学科交叉的综合技术。
随着科学技术的高速发展,机电一体化技术迅猛发展,数控机床在企业普遍应用,对生产线操作人员的知识和能力要求越来越高。
一、数控机床的优点与缺点(一)数控机床的优点对零件的适应性强,可加工复杂形状的零件表面。
在同一台数控机床上,只需更换加工程序,就可适应不同品种及尺寸工件的自动加工,这就为复杂结构的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的便利,特别是对那些普通机床很难加工或无法加工的精密复杂表面(如螺旋表面),数控机床也能实现自动加工。
加工精度高,加工质量稳定。
目前,数控机床控制的刀具和工作台最小移动量(脉冲当量)普遍达到0.0001mm,而且数控系统可自动补偿进给传动链的反向间隙和丝杠螺距误差,使数控机床达到很高的加工精度。
此外,数控机床的制造精度高,其自动加工方式避免了生产者的人为操作误差,因此,同一批工件的尺寸一致性好,产品合格率高,加工质量稳定。
生产效率高。
由于数控机床结构刚性好,允许进行大切削用量的强力切削,从主轴转速和进给量的变化范围比普通机床大,因此在加工时可选用最佳切削用量,提高了数控机床的切削效率,节省了机动时间。
与普通机床相比,数控机床的生产效率可提高2—3倍。
良好的经济效益。
使用数控机床进行单件、小批量生产时,可节省划线工时,减少调整、加工和检验时间,节省直接生产费用;同时还能节省工装设计、制造费用;数控机床加工精度高,质量稳定,减少了废品率,使生产成本进一步下降。
新版数控技术毕业论文(精品多篇)数控技术毕业论文篇一数控技术的进步与发展,在很大程度上提升了计算机的智能集成能力,智能科技的集成成为了数控技术的核心和关键点。
随着计算机数控技术的不断进步,计算机数控的相关标准也在不断地更新。
数控关键技术的运用能够提升数控机床的生产效率,实现数控机床的自动化、智能化作业,从而优化生产工艺,不断提升生产质量。
在数控机床中,智能集成数控关键技术的运用能够有效地提升零部件生产的效率和质量,提升零部件生产工艺的水准。
随着计算机技术的不断进步,传统的数控机床技术已经难以适应生产的需要,智能集成计算机数控关键技术成为发展的趋势,并逐步运用在实际的数控机床的零部件加工和生产中。
1 新型数控关键技术中的智能要素在新型数控系统中,现有的数控关键技术突破了传统的数控技术的弊端和不足之处,增加了很多智能化的要素,进一步提升了数控机床的生产效率,优化了数控机床的生产工艺。
例如特征技术,图形用户接口以及高级的语言概念和数据库结构都应该包含于此。
任务规划的智能化任务智能化是指数控机床将接受的任务,变为数控机床随环境的变化而不断调整的目标任务。
这样一来在数控机床加工零部件时,可以根据自身的相关性能而随时做出改变,以有效地提升零部件的生产工艺,减少不合格率,综合提升其生产性能。
自适应的人机界面在数控机床中,利用智能集成化的数控关键技术能够极大地提升其自动性和自主性,从而优化其管理模式及生产模式,提升数控机床的运作效率,提升数控机床的运作水平,不断提升其运作能力。
特别是在智能化的主导因素下,利用数控关键技术能够提升机床作业的人机互动性,便于数控机床可以自动化识别不同的人员,根据不同人员的使用习惯及方法来进行一定的自我适应,提升数控机床运作的整体实力和水平。
加工环节的智能控制提升了数控机床的智能化运转,最明显的体现在于,在数控机床的运转过程中,利用智能化的因素能够有效地提升数控机床加工环节中的质量和效率。
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。
学生姓名:错误!未找到引用源。
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专业班级:错误!未找到引用源。
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。
毕业设计(论文)题目数控机床上下料机械手专业班级姓名所属助学单位2015 年 9 月 5 日目录1 绪论 (1)选题背景 (1)设计目的 (1)发展现状与趋势 (2)2 液压上下料机械手的设计方案 (3)机械手的概念 (3)机械手的组成及工作原理 (3)机械手的总体设计 (4)机械手的总体机构的类型 (4)具体采用方案 (5)机械手主要部件的选用 (5)机械手手爪的选用 (5)机械手手腕的选用 (6)机械手手臂的选用 (7)机械手机身的选用 (8)驱动机构的选择 (8)传动结构的选择 (9)机器人手臂的平衡机构设计 (10)3 液压系统的设计 (11)液压系统的概述 (11)液压系统的组成 (11)液压系统的基本控制回路 (11)液压系统的总体设计 (12)控制回路的设计 (12)液压源系统的设计 (12)绘制的液压系统图 (13)液压系统的简单计算 (13)油泵电动机功率的确定 (18)4 机械手控制系统的设计 (19)系统硬件电路的设计 (19)可编程控制器的概念 (19)PLC的应用领域 (19)PLC系统的组成 (20)PLC的工作原理 (21)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)摘要通过对机械设计基础、工业用微型计算机及其自动化等专业课程的学习,以及课外实践所学的知识,对数控机床上下料机械手各部分机械结构和功能进行了论述和分析,设计了一种液压式圆柱坐标形式的数控机床上下料机械手。
此设计主要针对机械手的手爪、手腕、手臂、机身等各部分机械结构以及机械手控制系统(传动系统、驱动系统)进行了的设计。
同时对PLC控制系统和液压系统进行了理论分析和设计计算。
PLC控制系统的分析重点放在PLC各硬件部分的设计和介绍、PLC梯形图的编写上。
此次设计的自动上下料机械手采用液压驱动,传动平稳,且易于控制,控制系统用PLC作为控制器,优化了机械手群的控制系统。
该机械手可在空间抓放物体,动作灵活多样,可代替人工在高温和危险的作业区进行作业。
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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。
陕西科技大学毕业设计(论文)任务书机电学院机械设计制造及其自动化专业机械056 班级学生:题目:数控加工中心的自动换刀装置毕业设计(论文)从2009年 2 月18 日起到2009年6 月15日课题的意义及培养目标:数控车削中心转塔动力刀架设计使学生将所学的知识系统化,并得到扩大和补充,将理论和实践结合,不仅使学生学会独立解决实际工程技术问题的初步技巧,培养学生的调研能力以及正确进行设计计算的能力,还使学生能够用图纸和说明书来表达设计思想和结果,此外还大大培养了学生的创新意识。
毕业设计是大学学习阶段最后也是最为重要的环节,这对学生走入社会提供了一次很好的锻炼机会。
设计(论文)所需收集的原始数据与资料:1、数控车削中心各部分组成及要求2、工位数:8工位(卧式)3、机械设计手册4、机械设计5、重复定位精度6、换刀时间7、加紧力课题的主要任务(需附有技术指标分析):1、五张左右的A0图纸工作量,包括:(1)数控车削中心结构简图(2)刀架总装配图(3)刀架传动系统总图(4)刀架行星轮系、多齿盘等部件、零件图(5)刀架电气控制原理图及接口电路图2、完成1.5万~2万字的毕业设计说明书。
设计(论文)进度安排及完成的相关任务(以教学周为单位):周次设计(论文)任务及要求第1周熟悉、理解毕业设计题目,查找、借阅各种参考资料第2、3周毕业实习收资,继续搜集与设计课题有关的素材,整理书写实习报告第4-10周总装图、部件装配图第11-15周部分零件图及电器控制图第16周整理书写毕业设计说明书第17周答辩准备及预答辩学生签名:日期:指导教师:日期:教研室主任:日期:。
摘要为了适应机械行业的发展趋势,简化一般工厂中工人的劳动量,在本设计中应用简单的数控系统设计。
就实际情况分析,一般的机械加工精度和效率足以完成工作需求,不需要高精密的数控系统,但考虑一般机械系统实现自动化生产相对比较困难,而且实现起来相当复杂,设备比较庞大。
然而这些问题可以在一个非常简单的数控系统中很容易的得到很好的解决。
随着微型计算机系统的发展,性能的不断提高,大范围应用的普及,应用一个简单的数控系统来完成一般的工作,在一般的小型工厂中足可以实现。
本次设计的铣床,除了能进行铣削加工,主轴上安装不同的刀具时,还可以进行钻孔或攻丝加工。
所以我们采用了如下的设计方案:进给系统采用大惯量宽调速直流伺服电动机,滚珠丝杠,双螺母垫片调整预紧间隙,导轨副采用直线滚动导轨副,主传动系统采用无级调速电机。
在设计过程中,我得到了老师的精心指导,帮我收集了很多我无法找到的资料。
袁老师在完成繁重的教学任务之余,经常拖着疲惫的身体,对我们的工作进行仔细地审查,针对我们的情况,进行了耐心的讲解,从设计的原理到结构功能,做出了大量的指导性工作,使我们对所要设计的课题有了更深的了解,在这里也要感谢同组同学的热心帮助,同学们总是微笑着面对我的提问,耐心讲解,使我对有些问题有更加清楚的认识。
关键词:总体结构布局铣床传动方式主传动系统进给系统AbstractIn order to adapt to the machinery industry development trends, simplified general factory workers in the labor, in the design of a simple numerical control system design. On the actual situation analysis, the general machining accuracy and efficiency needs to complete its work, do not need high-precision numerical control system, but considering the general mechanical system to automate production is relatively difficult and very complex to achieve, equipment relatively large. However, these problems can be in a very simple numerical control system in very easy to get a good solution. With the development of micro-computer system, the continuous improvement of performance, large-scale application of the universal application of a simple numerical control system to complete the work in general, the small factories in general can be achieved in full.The processing center, in addition to a milling, spindle installed on a different tool, can also carry out drilling or tapping processing. Therefore, we have adopted the design of the programmes are as follows: feeding system using the inertia of wide speed range DC servo motor, ball screw, double-nut pads adjust preload gap, the rails of a rail line rolling deputy, the main drive system adopts the - Speed Motor.In the design process, I was given the careful guidance of teachers Hsu, To help me collect a lot I can not find the information. Yuan teachers completed the arduous task of teaching, while towing tired of the daily physical, to our work carefully review the situation against us, on a patient, from design to the principles of structure and function, to A lot of guidance, so that we have to design the machine gained a deeper understanding of the same group here also like to thank the enthusiastic help students, the students have always smiling faceof my question, patiently explained to me for some The problem is more clear understanding.Keywords:The overall structure layout Transmission Feed system Main drive system目录1绪论 (2)1.1数控机床的产生及发展 (2)1.2数控机床的组成及分类 (3)1.3数控机床的特点 (3)2设计的主要参数及基本思想 (4)2.1 课题要求 (4)2.2 总结构设计 (4)2.3 铣床总布局的确定 (5)3数铣床的设计和计算 (6)3.1 主传动系统的设计 (6)3.2 进给系统的设计 (9)3.3 进给系统的计算 (10)4 数控系统的介绍及选择 (10)4.1数控及计算机数控 (10)4.2 计算机数控系统的内部工作过程 (10)4.3数控系统的特点 (11)5 夹具的选择及介绍 (11)5.1 数控铣床夹具介绍 (11)5.2 技术要求 (12)5.3 对夹具零部件的要求 (13)结论 (15)致谢 (16)参考文献 (17)1绪论机械制造业是国民经济的支柱产业。
本科毕业设计(论文)通过答辩摘要本论文介绍的是XKA5032A/C数控立式升降台铣床自动换刀机构的设计。
自动换刀机构一方面可以减轻工人劳动强度,另一方面可以提高加工效率。
刀库式的自动换刀机构是由刀库和刀具交换装置(换刀机械手)组成。
换刀时,先在刀库中进行选刀,由机械手从刀库和主轴上取出刀具,然后交换位置,把新刀插入主轴,旧刀放回刀库。
存放刀具的刀库具有较大的容量,其容量为六把刀具,采用盘形结构,安装在机床的左侧立柱上。
数控机床的自动换刀装置中,实现刀库与机床主轴之间传递和装卸刀具的装置称为刀具交换装置。
两手互相垂直的回转式单臂双手机械手的优点是换刀动作可靠,换刀时间短,缺点是刀柄精度要求高,结构复杂,联机调整的相关精度要求高,机械手离加工区较近。
一般来说,这种机械手与刀库刀座轴线与机床主轴轴线垂直,刀库为径向存取刀具形式的自动换刀机构,因此,在XKA5032A/C数控立式升降铣床的自动换刀机构中可采用这种机械手形式。
关键词:数控铣床;自动换刀装置;刀库;换刀机械手AbstractThis paper gives the design of the equipment of auto-exchange tool of XKA5032A/C vertical knee and column type milling machine (tool magazine type). Automatic tool change mechanism can reduce the labor intensity of workers, on the other hand, it can improve the machining efficiency. The auto-exchange equipment of tool magazine is composed of the tool magazine and the device of tool exchange. At first, the tool that fetched from the tool magazine should be proper posed into the spindle of the machine, and the tool fetched from the spindle should be put pack to the tool magazine. The tool magazine that has large capacity where has 6 tools and adopt plate structure is mounted in the left column of the machine.Automatic tool changer of NC machine, realize the device between the knife and machine tool spindle transmission and handling tool called the tool switching device.The advantage of two perpendicular arms of the rotary auto-exchange device is the reliability and prompt of the exchange action. The disadvantage of the equipment of auto-exchange tool is the higher accuracy of the spindle and the compound structure of the tool magazine. The regulation of the machine become complex because of the tool exchange near the zero of the machining. Generally speaking, the axis of the tool magazine is perpendicular with the axis of the machine spindle. The type of the tool exchange is radial. So, the equipment of auto-exchange tool of XKA5032A/C vertical knee and column type milling machine adopt this type of the machine arm.Keyword: NC milling machine , the equipment of auto-exchange tool, tool magazine, mechanical arm of tool exchange目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (V)1 绪论 (1)1.1数控机床发展历史及趋势 (1)1.2数控铣床的分类及组成 (1)1.2.1 数控立式铣床 (1)1.2.2 卧式数控铣床 (2)1.2.3 立卧式两用数控铣床 (2)1.2.4 数控铣床的组成 (3)1.3数控铣床的选用 (3)1.4数控铣床的主要功能及加工范围 (4)1.4.1 数控铣床的主要功能 (4)1.4.2数控铣床的加工范围 (4)2 数控铣床自动换刀装置总体要求 (6)2.1数控铣床自动换刀装置产生背景及换刀方法 (6)2.2数控铣床自动换刀装置的总体要求 (8)2.2.1 自动换刀装置的分类 (8)2.2.2 对自动换刀装置的要求 (8)3 自动换刀装置总体设计 (9)3.1自动换刀装置设计数据 (9)3.2XK5032数控铣床主要技术参数 (9)3.2.1 结构参数 (9)3.2.2 主要规格及技术参数 (10)3.3确定数控铣床加工工况 (11)3.4确定自动换刀装置的方式 (11)4 自动换刀控制原理 (13)4.1自动换刀机构液压系统的设计 (13)4.1.1 液压的特点 (13)4.1.2 自动换刀机构液压系统原理图 (13)4.2自动换刀装置换刀动作的顺序控制过程 (14)5 刀库结构设计 (15)5.1刀库类型 (15)5.2刀具识别 (15)5.3刀库容量的设计 (16)5.4刀库结构的设计 (16)5.4.1 传动装置的选择 (17)5.4.2 刀库回转机构的设计 (18)5.4.3 确定刀具的选择方式 (22)5.4.4 刀库的定位与刀具的松夹 (22)6 刀具交换装置的设计 (24)6.1确定换刀机械手结构形式 (24)6.2换刀机械手的工作原理 (25)6.3自动换刀的动作顺序 (26)6.4机械手回转传动机构的设计 (26)6.5自动换刀装置对主轴准停的要求 (27)6.6换刀机械手的安装与调试 (27)6.7自动换刀程序的编制 (27)7 结论与展望 (29)7.1结论 (29)7.2展望 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录 (32)1 绪论1.1 数控机床发展历史及趋势数控技术是现代制造技术的基础。
机械手毕业设计论文精编W O R D版IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】机械手设计摘要工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。
工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。
它的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。
机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力,在国民经济各领域有着广阔的发展前景。
本文设计了一个机械手行走小车,以完成行走,抓取,翻转等功能,对应分别要有行走机构,抓取机构,提升机构,翻转机构等来实现。
该小车是由步进电机驱动,由各特征点运动的合成形成小车的各种运动。
整个小车的机械设计是以所学机构方面的理论知识为理论基础的,参考小车的组成机构,同事兼顾使用场合的环境,以“模块化”的设计思想完成了几个运动模块的设计。
关键词:机械手智能运动模块目录引言0.1 机械手简介 (1)0.2 机械手的组成 (3)0.3 应用机械手的意义 (5)第一章总体技术方案及系统组成1.1 原始数据 (7)1.2 工作要求 (7)1.3 系统组成 (8)1.4 总体技术方案 (8)第二章机械手的液压部分2.1 液压系统的工作原理 (10)2.2 液压传动的工作特征 (10)2.3 液压系统的组成 (10)2.4 液压系统的优、缺点 (11)第三章回转装置的总体组成及结构设计3.1 回转装置的组成 (13)第四章机械传动方案的设计与计算4.1 小车的主要组成部分 (15)4.2 同步带传动方式优缺点 (15)4.3 驱动动力源 (15)4.4 机械传动方案的设计计算 (16)第五章零件加工编程5.1数控车床加工程序编制基础 (22)5.2程序编制 (23)设计小结 (30)谢辞 (31)参考文献 (32)引言机械手首先是从美国开始研制的。
1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。
摘要机械手是在机械化,自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
机械手虽然目前还不如人手那样灵活,但它具有能不断重复工作和劳动,不知疲劳,不怕危险,抓举重物的力量比人手力大的特点,因此,机械手已受到许多部门的重视,并越来越广泛地得到了应用。
在机械加工中,大部分零件都要进行多种工序加工。
在一般数控机床的整个加工过程中,真正用于切削的时间只占整个工作时间的30%左右,其余的大部分时间都花在安装、调整刀具、装卸、搬运零件和检查加工精度等辅助工作上。
自动换刀装置是数控加工中心在工件的一次装夹中实现多道工序加工不可缺少的装置。
为充分发挥机床的作用,数控中心均配有自动换刀装置。
本课题重点在于镗铣加工中心换刀机械手的结构设计。
目前工业机械手主要用于机床加工、铸造、热处理等方面,无论数量,品质还是性能方面都不能完全满足工业发展的需要。
本课题重点解决的问题:换刀机械手部件的结构设计,对关键零件进行校核以及尺寸的优化选取。
主要设计内容有:(1)设计镗铣加工中心换刀机械手部件的结构,传动系统以及驱动系统,使其能够满足快速,平稳,准确换刀的功能。
(2)完成重要零件的设计,主要包括齿轮的设计,轴的设计,手指的设计。
使用Pro/E对所有换刀机械手零件进行三维建模,并建立总装模型。
(3)用AutoCAD画出换刀机械手重要零部件的二维图纸。
关键词:镗铣加工中心;结构设计;换刀机械手;伸缩回转式单臂双爪机械手。
AbstractThe robot is a new device developed in the mechanization and automation of the production process. Although the robot is not as staffing flexibility, but it has repeated the work and labor, I do not know fatigue, not afraid of danger, the the snatch weight of force than manual force, Therefore, the robot has been subject to many sectors, and increasingly has been applied more widely.In machining, most of the parts should be carried out a wide range of machining processes. Whole process in general CNC machine tools for cutting real time accounted for only about 30% of the entire working time, most of the rest of the time is spent on installation, adjustment tool, loading and unloading, handling parts and check processing accuracy auxiliary work on Automatic tool changer CNC machining center in one clamping of the workpiece to achieve multi-channel processing indispensable device. In order to give full play to the role of the machine tool, CNC centers are equipped with automatic tool changer.The focus of this project is boring and milling machining center blade structural design of the robot. Industrial robot is mainly used for machining, casting, heat treatment, regardless of the quantity, quality or performance are not fully meet the needs of industrial development. Focused on solving the problem of the subject: A tool of the structural design of the robot components, select the check key parts and size optimization.The main design elements:(1) Design milling centers gripper parts of the structure, the transmission system and drive system to enable it to meet the fast, smooth and accurate tool.(2) the completion of the important parts of the design, including the choice of gear design, the design of the shaft bearing. Pro / E 3D modeling, and all parts of gripperassembly model.(3) AutoCAD to draw the gripper important parts of the two-dimensional drawings. Keywords: boring and milling machining center; structural design; gripper; retractable rotary arm claw robot.目录摘要Abstract第1章绪论 (1)1.1选题的背景和意义 (1)1.2国内外研究现状和发展趋势 (1)1.2.1机械手简介 (1)1.2.2 机械手的分类 (3)1.2.3工业机械手研究趋势 (6)1.3 换刀机械手研究意义 (7)1.4 设计的内容和思路 (7)第2章镗铣加工中心换刀机械手总体设计 (9)2.1 换刀机械手的工作原理分析 (10)2.2 机械手的平稳性 (10)2.3 机械手的运动特性 (11)2.4 换刀机械手方案的确定 (12)第3章换刀机械手的总体方案设计 (13)3.1手爪部分设计 (13)3.2 机械手手臂的设计 (13)3.3 机械手传动方式的选择 (15)3.3.1机械手转过180度的传动机构选择 (15)3.3.2 主轴以及机械手上下伸缩的传动机构设计 (17)3.4 换刀机械手驱动机构的选择 (19)第4章换刀机械手的结构设计及尺寸确定 (21)4.1 手指结构设计及计算 (21)4.1.1 手指夹紧力的计算 (21)4.1.2 手指部分的相关校核 (23)4.2手臂的弯曲变形 (25)4.3 轴与机械手配合部分的直径的选取 (27)4.4 机械手转过180度的驱动机构设计 (28)4.5 设计参数 (30)第5章总结与展望 (31)参考文献 (32)致谢 (33)浙江理工大学本科毕业设计第1章绪论1.1选题的背景和意义机械制造业是一个国家最基础的行业,为整个国民经济提供技术装备,其发展水平是国家工业化程度的主要指标之一。
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- 1 - 1 绪论 1.1数控加工中心概述 1.1.1数控加工中心的优点 数控加工中心的优点很多,主要有一下几种: (1)工件一次装夹可完成多种加工任务,避免了因多次装夹带来的误差和时间成本,而且,由于不需要依靠操作者的技术水平,可得到相当高的稳定精度。 (2)减少了加工的准备时间,提高了加工效率,减少了劳动力的使用,从而大大的降低了生产成本,提高了产品的竞争力。 (3)提高了设备的利用率,数控加工中心的设备利用率为通用机床的几倍,并且,由于工序较为几种,更加适合多种、中小批量的加工生产。
1.1.2数控加工中心的结构特点 数控加工中心的结构特点如下: (1)刚度高、抗振性好。 (2)传动系统结构简单,传递速度快,精度高。 (3)设计有刀库和换刀机构,这是数控加工中心与其他机床的主要区别。 (4)相较其他机床更为人性化,功能齐全,省去了绝大部分的人力劳动。
1.1.3数控加工中心的发展趋势 (1)高速化 随着数控系统核心处理器性能的进步,数控加工中心的主轴转速和进给速度的进一步提升以及自动交换平台和自动换刀用时的进一步缩短,进而使数控机床的效率向更高的目标迈进。 (2)高精度化 先进的数控系统一般带有高精度的位置检测装置,并通过自我反馈系统时时的调整主轴的运动,进而保证了较高的加工精度和准确性。随着现代科学技术的发展,以及人们不断去对超精密加工技术提出更高的要求,并且伴随新材料,新零件的出现对它们的加工需要更高的超精密加工工艺,因此不断发展新型的超精密加工机床和不断完善现代超精密加工技术,是数控机床发展的毕由之路。 (3)复合化 随着产品外观曲线的复杂化致使模具加工技术必须不断升级,对数控系统提出了新的需求。机床五轴加工、六轴加工已日益普及,机床加工的复合化已是不可避免的济南大学毕业设计 - 2 - 发展趋势。 (4)高柔性化 数控机床在提高单机柔性化的同时,正朝着单元柔性化和系统柔性化方向发展.柔性制造系统是一种在批量生产下,高柔性和高自动化程度的制造系统,它综合了高效,高质量及高柔性的特点,适用于中各种批量和不同品种产品的自动化生产的技术问题,伴随数控系统技术的成熟和升级改造,数控机床的高单元柔性化和系统柔性化已日趋成为现实。
1.2自动换刀装置简介 1.2.1自动换刀装置 自动换刀装置简称ATC是由刀库、机械手及相应的控制系统组成的。具有钻、镗、铣功能的数控铣床,一般刀具都安装在机床的主轴上,工件安装在工作台上。为了能使工序尽可能的集中,尽量节省辅助时间,于是在数控铣床上增加了自动换到装置便形成了加工中心。作为加工中心的重要组成部分,其主要作用在于减少加工过程中的非切削时间,以提高生产率、降低生产成本,进而提升机床乃至整个生产线的生产力。所以ATC在加工中心中扮演着极重要的角色。有机械手换刀,是数控加工中心普遍采用的一种方式,它的种类很多,主要原理均为靠机械手的手抓抓取刀具完成新旧刀具的交换工作,应为节省了换刀时间,提高了加工效率,所以备受亲赖。
1.2.2刀库的结构功能和运动原理 刀库是存储刀具的装置,也是区别一般机床和数控机床最主要的区别,常见的刀库主要有以下几种形:转塔式刀库、盘式刀库、链式刀库。
图1.1 转塔式刀库 (1)转塔式刀库,包括水平转塔头和垂直转塔头两种形式,所有刀具固定在同济南大学毕业设计 - 3 - 一转塔上,无换刀臂,储刀的数量非常有限,通常为6到8把车刀。一般仅用于轻便而简单的机床,常见于车削中心和钻削中心等。在钻削中心储刀位置即主轴,其外部结构紧凑并且内部构造复杂,精度要求较高。 (2)盘式刀库特点,刀具沿盘面垂直排列、沿盘面径向排列或成锐角排列的形式的刀库结构简单紧凑,应用较多,但刀具单环排列,空间利用率低。若增加刀库容量必须使刀库的外径增大,那么转动惯量也相应增大,选刀运动时间长。刀具数量一般不多于32把;刀具呈多环排列的刀库的空间利用率高,但必然使得取刀机构复杂,适用于机床空间受限制而刀库容量又较大的场合。
图1.2 盘式刀库 图1.3 链式刀库 (3)链式刀库包括单环链和多环链两种类型,链环形式可有多种变化特点,适用于刀库容量较大的场合,优点是刀库所占的空间小,可容纳的刀具较多,刀库的空间利用率很高。一般适用于刀具数在30到120把。可通过增加链条的长度就能增加可容纳刀具的数量,并且可以不增加圆周速度,其转动惯量相比盘式刀库增加的较小。 (4)格子式刀库装有刀套的格子架固定,其前面有抓刀器在上下、左右移动,济南大学毕业设计 - 4 - 根据指令把需用的刀具爪取到主轴换刀的位置上,换刀完毕后再把已用的刀具送回到原来所在的刀库的到套上,然后把下道工序将要用到的刀具送到换刀位置,如此往复换刀。这种刀库的容量非常大,适合用于多用途的数控加工中心上。 (5)刀套准停措施 机床的切削转矩是由主轴前端面上的端面键来传递的,每次机械手自动装取刀具时,必须保证刀柄上的键槽对准主轴的端面键,这就要求主轴具有准确的定位功能。为满足主轴这一功能而设计的装置成为主轴准停装置或称为主轴定向装置。
1-数控系统 2-强电时序电路 3-主轴伺服单元 4-主轴电动机 5-同步齿形带 6-位置控制电路 7-主轴端面键 8-主轴 9-发磁体 10-磁传感器 11-放大器 12-定向电路 图1.4 主轴准停装置原理图
本次设计采用的是电气式主轴准停装置,即用电磁传感器检测定向,主轴8的尾部安装有发磁体9,它随主轴转动,在距发磁体外缘14mm处,固定了一个磁传感器10,它经过放大器11与主轴伺服单元3连接。主轴定向指令1发出后,主轴处于定向状态,当发磁体上的判别孔转到对准传感器上的基准槽时,主轴立即停止。5为电动机与主轴之间的同步齿形带,4为主轴电动机,2为强电时序电路,7为主轴端面键,6是位置控制回路,12是定向电路。
1.3机械手的概述 1.3.1机械手的驱动方式 在工业生产的过程中,由于工作环境的限制,导致人们无法完成某些工作或者仅济南大学毕业设计 - 5 - 能勉强完成工作,但是延长了生产时间,提高了生产成本和劳动成本,为了解决这些问题机械手就应运而生了,机械手的工作效率高,而且不受体能的限制,非常方便。机械手是一种能够模拟人的手臂的部分动作,按照预定设定的程序、轨迹以及其它要求,实现抓取、搬运等工作的自动化装置。 按驱动驱动方式的动力源,机械手可分为: 液压式:其驱动系统由液压机、伺服阀、油泵、邮箱等组成。常见的方案是机械手装在套筒上,活塞杆固定,缸套同套筒一起移动,油缸左右腔进油完成动作。机械手的回转既可以采用回转油缸,也可以采用直线运动油缸通过齿轮齿条带动来完成。 凸轮联动式:机械凸轮联动驱动的自动换刀装置,插、拔刀动作通常由凸轮驱动摆杆来完成。回转动作常通过弧面分度凸轮或平行分度凸轮,带动滚子盘直接驱动机械手,或再通过一对齿轮驱动机械手旋转。
1.3.2机械手手爪的结构特点 按机械手的手抓类型分类,主要分为以下几种类型:单臂机械手:单手式(a)、双手式(b)、双臂机械手(c)、带送刀臂、摆刀站和换刀臂的机械手。
图1.5 机械手 单臂机械手单手式:一个换刀臂且仅一端有一个抓刀手,只做往复直线运动,特点:所有动作均由单手完成,执行动作多,换刀时间长,但由于结构简单,并且把刀和传递刀具都是直线运动,因而无回转运动所产生的离心力,所以机械手的手抓部分设计较为简便。刀库刀座主轴与主轴轴线平行或垂直的情况均适用。 单臂机械手双手式:一个换刀臂两端各有一个抓刀手,只做往复直线运动,特点:机械手同时抓取主轴和刀库上的刀具,然后同时拔出两把车刀,下降到一定高度后回转180度,再上升到起始高度将两把刀具同时放回刀库的刀套内和装入主轴的夹紧装置内,换刀时间短,较为常用,多用于刀库换刀位置的刀座与主轴轴线平行的场合。 双臂机械手:两个机械手臂,每个手臂端部都有一个抓刀手,特点:其抓刀和换刀动作类似于人手动作,一个机械手完成将主轴上的刀具拔出并且放回刀库的动作,另一只机械手完成从刀库的刀套上去刀安装到主轴的夹紧装置上的动作,除执行换刀济南大学毕业设计 - 6 - 动作外有些还可以起运输刀具的作用。这种机械手结构较复杂,但换刀时间短。 如图1.6所示,送刀臂将刀具从刀库的刀套上取出送到摆刀站,由摆刀站将刀具送到换刀位置,最后由换刀臂进行换刀。特点:结构更复杂,各个部分的配合精度要求较高,换刀动作多,但是由于各部分在空间巧妙配置和组合,更具变化性,所以一般换刀时间较短。适用于刀库距离主轴较远的场合。
A-为送刀臂 B-为摆刀站 C-为换刀臂 D-为刀库 E-为主轴。 图1.6 带送刀臂、摆刀站和换刀臂的机械手
夹爪机构是换刀机械手的重要部件,它是靠夹紧力来握住刀具的。目前,径向夹紧刀杆画柱外表面的夹爪机构得到普遍使用,而轴向夹紧刀杆法兰盘的夹爪机构使用较少。在钳类夹爪中刀具的紧固是依靠钳口夹紧时所产生的摩擦力,在包容卡类夹爪中是依靠固定装置。 图1.7中的手爪是钳类夹爪的一个例子。搭板用轴安装在套上,套和液压缸或气缸活塞杆起能沿夹爪轴向移动。每块搭板的另一端和杠杆铰接。在杠杆的前部安装有梯形的可交换夹紧钳口,它用形的环状槽夹紧刀具刀杆。杠杆的摆动轴固定在壳体上。当活塞杆向前运动时刀具被松开,而当活塞杆在弹簧作用下向后运动时刀具被夹紧。端面键用来传递从机床主轴到刀具的扭矩。为了使钳口能从和主轴一起旋转的刀杆上通过,端面键应该被切开。