电动卡盘毕业设计论文完整

毕业设计题目：电动卡盘系别：机电工程系专业：机电一体化班级：07大专机电（3）学生姓名: 冯丹丹陆艳许媛媛顾飞许荣王进军张扬指导老师：***2011年10月1日总结普通机床数控化改造的经验，介绍普通三爪卡盘自动化改造的方法，为提高机床的生产效率提供有益的帮助。

关键词：三爪卡盘；电动；改造；控制Sums up the experiences of changing general machine to CNC machine, introduces the means of changing chuck with three jaws to electric chuck, which provides profitable helps for increasing the production efficiency of machine.第一章三爪卡盘 (4)1.1 夹具的概述 (4)1.2 三爪卡盘的介绍 (5)1.3 三爪卡盘改进的意义 (6)第二章电动卡盘 (7)2.1 电动卡盘的概述 (7)2.2 国内外电动卡盘的研究现状 (7)2.3 普通三爪卡盘改进为电动卡盘的思路 (8)2.4 普通三爪卡盘改进为电动卡盘的设计 (8)第三章电动卡盘机械部分设计 (9)3.1 卡盘各部分尺寸的测量（见附件（2）零件图及装配图） (9)3.2 行星轮系的设计 (9)3.3 键的选择 (12)3.4 轴承的选择 (13)3.5 零件图及装配图 (14)第四章电动卡盘电气控制部分的设计 (15)4.1 控制电路图的设计 (15)4.2 电器元器件的选择 (16)4.2.1 电机的选择 (16)4.2.2元器件选择 (16)第五章电动卡盘的组装调试 (16)5.1 机械部分的组装 (16)5.2 电气控制部分的组装 (18)5.3 运行及调试 (18)结束语 (19)附件 (20)附件(1)学生工作情况 (20)附件(2)零件图装配图 (21)致谢 (28)参考文献 (29)第一章三爪卡盘1.1 夹具的概述在机械加工过程中，为了保证工件的加工精度，使之相对于机床、刀具占有确定的位置，并能迅速、可靠地夹紧工件，以接受加工或检测的工艺装备称为机床夹具，简称夹具。

夹具的组成：1)定位元件它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。

2)夹紧装置用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。

3)对刀、引导元件或装置这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。

用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块。

用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为导引元件。

4)连接元件使夹具与机床相连接的元件，保证机床与夹具之间的相互位置关系。

5)夹具体用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。

它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置。

6)其它元件及装置有些夹具根据工件的加工要求，要有分度机构，铣床夹具还要有定位键等。

以上这些组成部分，并不是对每种机床夹具都是缺一不可的，但是任何夹具都必须有定位元件和夹紧装置，它们是保证工件加工精度的关键，目的是使工件定准、夹牢。

夹具的功用：1）能稳定地保证工件的加工精度用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。

2 ）能减少辅助工时，提高劳动生产率使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，可加大切削用量；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。

3）能扩大机床的使用范围，实现一机多能根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，即可扩大机床原有的工艺范围。

例如在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱体零件的镗孔加工。

1.2 三爪卡盘的介绍三爪卡盘是机床上用来夹紧工件的机械装置。

利用均布在卡盘体上的活动卡爪的径向移动，把工件夹紧和定位的机床附件。

卡盘一般由卡盘体、活动卡爪和卡爪驱动机构三部分组成。

卡盘体直径最小为65毫米，最大可达1500毫米，中央有通孔，以便通过工件或棒料；背部有圆柱形或短锥形结构，直接或通过法兰盘与机床主轴端部相联接。

卡盘通常安装在车床、外圆磨床和内圆磨床上使用，也可与各种分度装置配合，用于铣床和钻床上。

三爪卡盘是由爪盘体、小锥齿轮、大锥齿轮（另一端是平面螺纹）和三个卡爪组成。

三个卡爪上有与平面螺纹相同螺牙与之配合，三个卡爪在爪盘体中的导槽中呈120°均布。

爪盘体的锥孔与车床主轴前端的外锥面配合，起对中作用，通过键来传递扭矩，最后用螺母将卡盘体锁紧在主轴上。

三爪卡盘结构图1.3 三爪卡盘改进的意义在普通机床数控化改造的过程中，主要是进行机床进给装置的数控化改造，对于机床附件和其他功能的数控化改造，则视实际需要而定。

普通车床数控化改造中，一般并不进行三爪卡盘的改造，但是，如果所改造的车床用于大批量生产，则自动三爪卡盘却是提高生产率的关键。

对于普通机床而言,若是进行大批量生产,若工件能够实现自动装夹,将会降低操作人员的劳动强度,节省时间,提高效率。

对于力气较小的操作人员而言，装夹工件不仅费力，还会存在安全隐患。

因此，为解决以上问题，如何在投资少、时间短的基础上将原有手动三爪卡盘（包括普通机床和数控机床）改造为自动三爪卡盘，仍然是值得关注和研究的。

对于自动卡盘可以设计成液压控制和电控制，液压控制比较繁琐，选择电动卡盘。

通过这次毕业设计，扎实我们所学的基础理论和专业知识，逻辑思维能力、动手能力、独立学习能力，分析和解决问题的能力、查阅和归纳数据的能力都会有大幅度提高，为我们即将踏上工作岗位很大的帮助。

方法：在主轴内孔中装一传动轴与卡盘内部联接，通过联轴器传动与异步电动机联接，控制电动机实现卡盘装夹与松开的自动化。

第二章电动卡盘2.1 电动卡盘的概述电动卡盘涉及广泛应用于机械领域的一类夹持工件的通用夹具。

本发明由电动卡盘装置夹持功能单元，电动卡盘装置动力功能单元，电磁摩擦离合器组件，卡盘体外壳及电磁制动器组件等组成。

当电磁制动器组件通电时，电动卡盘装置夹持功能单元与床头箱联接为一体且不旋转；电磁摩擦离合器组件通电，电动卡盘装置动力功能单元把旋转运动传递给卡爪夹紧或松开工件。

加工过程中，仅电动卡盘装置夹持功能单元随主轴旋转，而电动卡盘装置动力功能单元不随主轴旋转。

本发明与已有技术相比较，有效减少随主轴旋转部分零件数量及旋转的质量，有利于提高主轴动平衡质量，易于系列化和标准化设计制造、装置结构简单紧凑，便于安装和维修。

特点：是属于电动型带动，通过其它主轴等来带动卡盘，通电后，主轴转动，卡盘即吻和转动，既有效快的转动力，速度快，转速高，精密度高，寿命长。

2.2 国内外电动卡盘的研究现状在国外,尤其是发达国家比较早开始了城镇化道路,在城市化的发展阶段,发展条件同发展中国家相比有明显区别和差距,一些发达国家在上世纪就已经达到了很高的城镇化水平,基本完成了城市化的进程,甚至出现了城镇人口向城郊回流,所以国外对城镇化的研究时间比我们要早,研究范围比我们要广研究的程度要深。

近年来中国电动三爪自定心卡盘机行业取得了很大的发展，但是行业发展中也存在一些问题，和国外相比仍有很大的差距。

中国制造业由于缺乏核心技术，贴牌生产仍然是“中国制造”普遍的生存模式。

很多高端产品表面上市中国生产，其实核心技术都来自国外。

为此，“十二五”明确指出必须坚持发挥市场基础性作用与政府引导推动相结合，科技创新与实现产业化相结合，深化体制改革，以企业为主体，推进产学研结合，让高端制造业成为国民经济的先导产业和支柱产业。

制造业的升级和转型，对于电动三爪自定心卡盘行业有着深远影响和重大意义。

2.3 普通三爪卡盘改进为电动卡盘的思路原有的手动三爪卡盘是通过人工转动小锥齿轮，使螺旋盘带动卡爪实现工件的松开和夹紧。

这个过程既花费了时间也增加了劳动强度，为使松加工件的过程能自动完成以提高工作效率，可将原有三爪卡盘改造为传动或电动方式的自动三爪卡盘。

一般液压传动方式对原有卡盘的改动较大、液压系统需要较大的投资而且夹紧过程需要保持压力，使液压系统更为复杂，因此，常用的改造方式是将手动三爪卡盘改造为电动三爪卡盘。

2.4 普通三爪卡盘改进为电动卡盘的设计电动三爪卡盘应满足卡爪活动范围大、可夹持工件的尺寸范围大，装夹力度可靠，并可实现自锁等要求。

为此，可以保留原来的螺旋盘带动卡爪实现工件的松开和夹紧这一套机构。

但是，由于三相异步电动机的转速较高，对松夹工件不利，因此在传动轴和螺旋盘之间增加了具有大传动比的行星齿轮机构。

其结构是有由双排行星机构组成的行星传动装置，为使结构紧凑，将双排行星机构的太阳轮、行星轮设计成完全一样，也就是共用太阳轮和行星轮。

其工作原理为：行星轮Z4同时与太阳轮Z2、固定齿圈Z3及转动齿圈Z5啮合，平面螺旋盘与转动齿圈Z5固定连结，电动机的运动通过联轴器传动使太阳轮Z2转动，并通过行星传动装置的转动齿圈Z5带动螺旋盘转动，从而带动卡爪夹紧或松开工件。

第三章电动卡盘机械部分设计3.1 卡盘各部分尺寸的测量（见附件（2）零件图及装配图）3.2 行星轮系的设计行星轮系的定义：当齿轮系运转时，至少一个齿轮的几何轴线绕另一个齿轮固定几何轴线转动。

优点：行星轮的自由度为1计算：d1+d2=m*（Z1+Z2）即中心距=模*两个齿轮数的和根据卡盘孔尺寸设计各个齿轮,首先先预设各齿轮的齿数，行星轮的齿数为18，太阳轮的齿数为23，固定齿圈的齿数为60，转动齿圈的齿数为59。

通过这些公式计算出齿轮的参数。

齿轮参数和各部分定义：1）齿数Z闭式齿轮传动一般转速较高，为了提高传动的平稳性，减小冲击振动，以齿数多一些为好，小一些为好，小齿轮的齿数可取为z1=20~40。

开式（半开式）齿轮传动，由于轮齿主要为磨损失效，为使齿轮不致过小，故小齿轮不亦选用过多的齿数，一般可取z1=17~20。

为使齿轮免于根切，对于α=20o的标准支持圆柱齿轮，应取z1≥17。

Z2=u•z1。

2）压力角αrb=rcosα=1/2mzcosα在两齿轮节圆相切点P处，两齿廓曲线的公法线（即齿廓的受力方向）与两节圆的公切线（即P点处的瞬时运动方向）所夹的锐角称为压力角，也称啮合角。

对单个齿轮即为齿形角。

标准齿轮的压力角一般为20”。

在某些场合也有采用α=14.5°、15°、22.50°及25°等情况。

3）模数m=p/ π齿轮的分度圆是设计、计算齿轮各部分尺寸的基准，而齿轮分度圆的周长=πd=z p模数m是决定齿轮尺寸的一个基本参数。