立式加工中心换刀机械手设计

本科毕业设计任务书

院(系) 机械工程学院专业班级学生姓名

一、毕业论文﹙设计﹚题目立式加工中心换刀机械手设计

二、毕业论文﹙设计﹚工作自 2013 年 3 月 8 日起至 2013 年 5 月 30 日止

三、毕业论文﹙设计﹚进行地点: 校内

四、毕业论文﹙设计﹚的内容要求：

1、设计课题简介：

数控机床中，实现刀库与机床主轴之间传递和卸载刀具的装置称为刀具交换装置。刀具的交换方式和他们的具体结构对机床的生产率和工作可靠性有着直接的影响。

本设计要求学生分析论证加工中心刀具交换装置的交换方式和结构形式、工作原理，在此基础上设计一部立式加工中心用换刀机械手，要能实现抓刀、拔刀、转位和装刀等完整换刀动作；用三维CAD软件建模，绘制详细设计图纸，并对主要零件进行设计计算，编写设计说明书，完成毕业设计任务。

2、设计内容及要求：

1). 搜集并阅读与本课题有关的资料，撰写开题报告；

2).了解并熟悉加工中心换刀机械手的动作原理及其结构组成；

3). 设计一部立式加工中心用换刀机械手（设计参数：抓取刀具刀柄结构BT40，刀具最大重量4kg；刀具水平存放在刀库中，刀库换刀位置处刀套垂直轴线与机床主轴轴线之间距离600mm，且与装刀基准面处于同一平面；手臂回转范围0～360°），机械手的运动和动作均由气动元件（气缸）控制。用三维CAD软件建模，绘制详细设计图纸，并对主要零件进行设计计算，拟定气动控制回路

4). 撰写设计说明书；绘制三维装配图（2×A3）和二维工程图样（折合2×A0）3、设计说明书格式要求：

设计说明书应包括：序言、目录、摘要（中英文）、关键词（中英文）、中图分类号、正文（含设计方案论证、设计及其它说明等）、结束语和参考文献等内容，并按照封页、设计任务书、序言、目录、摘要、关键词、正文、结束语、参考文献和封底的顺序装订。

指导教师系(教研室)

系(教研室)主任签名批准日期

接受论文 (设计)任务开始执行日期学生签名

立式加工中心换刀机械手设计

【摘要】本论文介绍的是小型加工中心换刀机械手的设计。机械手的种类很多，在本次设计中机械手选用回转式双臂机械手。它的主要动作是将机床主轴上的刀具与刀库或刀具传送装置上的刀具进行交换，其动作循环为：拔刀─新旧刀具交换─装刀。回转式双臂机械手刀具交换装置具有换刀时间短、动作灵活可靠等.应用最为广泛。数控系统是加工中心的控制中心，它主要由（CNC）、可编程控制系统(PLC)、伺服系统构成。

关键词:加工中心换刀机械手

Vertical machining center for knife manipulator design

[Abstract]:This paper introduces the design of the tool changing-manipulator of the small machines centertool changing-manipulator is one of the main components of the automatically-trading-knife installment. There are a lot of types of tool changing-manipulators. The tool changing-manipulator of this design adopts the two arms manipulator of turn-over type in this design。It is main movement is carries on the machine tool of main axle on cutting tool and the tool storage or exchanging the cutting tool in the transport installment. Its operating cycle is: to draw the tool - exchanging the new and the old cutting tool - to fix the tool. The two arms manipulator of turn-over type exchange installment has trade the knifetime short, the movement is nimbly and reliably and so on . The two arms manipulator of turn-over type is widely used in the machining centre. The numerical control system is the centeral of control in the processing center, which is conclude computer numerical control installment, the programmable control system.

Keywords: machining center tool changing-manipulator

目录

1 绪论 (1)

1.1加工中心的定义 (1)

1.2加工中心的发展历程 (1)

1.3加工中心换刀机械手国内外现状 (2)

1.4国产加工中心目前存在的问题及未来发展趋势 (2)

1.5加工中心的分类 (3)

2 加工中心自动换刀装置概述.............. 错误!未定义书签。

2.1加工中心自动换刀装置形式、特点及各自应用范围错误!未定义书签。

2.1.1带刀库的自动换刀系统 ....... 错误!未定义书签。

2.1.2回转刀架换刀............... 错误!未定义书签。

2.1.3更换主轴换刀............... 错误!未定义书签。

2.1.4更换主轴箱换刀............. 错误!未定义书签。

2.1.5更换刀库换刀............... 错误!未定义书签。

2.2刀库以及刀具交换装置 ........... 错误!未定义书签。

2.2.1设计刀库时的主要问题 ....... 错误!未定义书签。

2.2.2刀具交换装置............... 错误!未定义书签。

2.2.3刀具的夹持................. 错误!未定义书签。

2.2.4手爪的选择................. 错误!未定义书签。

3 总体方案设计............................. 错误!未定义书签。

3.1 加工中心换刀机械手的设计要求.. 错误!未定义书签。

3.2 初步设计方案.................. 错误!未定义书签。

3.2.1 气动换刀工作过程.......... 错误!未定义书签。

3.2.2刀套的构造................. 错误!未定义书签。

3.2.3机械手传动结构............. 错误!未定义书签。

4机械手臂和手抓的设计 ................... 错误!未定义书签。

4.1 自动换刀装置的设计参数......... 错误!未定义书签。

4.2手抓口的计算................... 错误!未定义书签。

4.2.1手爪锁的设计与计算......... 错误!未定义书签。

4.2.2弹簧的选择与设计.......... 错误!未定义书签。

4.2.3手爪的整体尺寸设计......... 错误!未定义书签。

4.2.4手臂的弯曲变形............. 错误!未定义书签。

4.3 本章小结....................... 错误!未定义书签。

5 气压传动系统设计........................ 错误!未定义书签。

5.1 气压传动的组成及工作原理...... 错误!未定义书签。