自动换刀机械手设计

题目：数控镗铣床换刀机械手设计学生姓名：高源系别：机电系专业年级：11维修指导教师：周文斌老师齐晓霞老师2013年12月6日2目录第一章绪论..............................................................................................................1第一节国内外数控机床的发展.......................................................................1第二章JCS-013数控镗铣床换刀机械手设计..........................................................5第一节设计目的.................................................................................................5第二节设计内容.................................................................................................5第三节换刀装置的组成.....................................................................................5第四节JCS-013数控镗铣床机械手参数...........................................................8第五节JCS-013数控镗铣床机械手的组成......................................................11第三章升降机构驱动电机.......................................................................................15第一节升降电机的选择...................................................................................15第二节电机调速...............................................................................................18第四章滚珠丝杠副...................................................................................................27第一节工作原理及特点...................................................................................27第二节滚珠丝杠副的设计计算.......................................................................29第五章控制系统.......................................................................................................37第一节电气控制系统.....................................................................................37第二节液压控制系统.....................................................................................38第六章CATIA分析报告..........................................................................................42第一节活动手指受力分析...............................................................................42结论.........................................................................................................................43致谢...........................................................................................错误!未定义书签。参考文献.................................................................................错误!未定义书签。I摘要[摘要]数控机床的发展与应用，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。本文对JCS-013数控镗铣床换刀机械手的各个组成部分、工作原理、坐标形式、驱动方式等进行了讨论。对一些主要零部件进行了选择计算。换刀机械手应当满足换刀时间短、运行平稳可靠、定位精确、体积小以及控制方便灵活等要求。带刀库的数控机床的关键在于机械手与主轴的自动换刀。本课题就是针对JCS-013数控镗铣床换刀机械手，在分析其组成部分、工作原理的基础上使用现代机械设计理论进行改进，把原来纯液压驱动改为电液混合驱动。提高了工作效率和可靠性。对机械手的活动手指使用CATIA软件进行有限元分析模，分析得出在实际静力作用下的应力情况和变形情况，得出了相应的分析报告。关键字换刀机械手JCS-013数控镗铣床机械手自动换刀IIAbstractWiththedevelopmentofNC,theautomatictoolchangersystemismoreandmoreimportantinthemodernadvancedmanufacture,becausetheATCcanshortenthecycletimeofproductmanufacturing,improvetheprecisionofproductmachining.Thelatestrequirementsofmachinetoolusercompriseofdiversificationofcontrolobject,complexityofprocess,flexibleofapplicationandhighreliability.Thefunctionoftoolmagazineisthatstoresthetoolandmovesthetoolwhichwillbeusedinthenextmanufacturingprocesstotherightchangeoverpositionandrobotwillfinishthechangeovertool.ThisarticledrilledthemillingmachinetotheJCS-013numericalcontroltotradetheknifemanipulator'seachconstituent,theprincipleofwork,thecoordinateform,thedrivetypeandsoontocarryonthediscussion.Hascarriedontheanalysiscomputationtosomemainspareparts.tradestheknifemanipulatortotradetheknifetimetobeshortsatisfiedly,themovementsteadyreliable,thelocalizationisprecise,thevolumeissmallaswellascontrolconveniencenimbleandsoonrequests.Hastheknifestorehousenumerically-controlledmachinetool'skeytolieinthemanipulatorandthemainaxletradestheknifeautomatically.ThistopicisaimsattheJCS-013numericalcontrolboringmillingmachinetotradetheknifemanipulator,inanalyzesitsconstituent,intheprincipleofworkfoundationtousethemodernmachinedesigntheorytomaketheimprovement,changesthebatterysolutionmixactuationtheoriginalpurehydraulicpressureactuation.Raisedtheefficiency.ThematchgraspstheactivefingerusestheCATIAsoftware'sfiniteelementanalysismoduletoanalyzeunderthestaticfunctionstresssituationandthedistortionsituation.Hasobtainedthecorrespondinganalysisreport.KeywordsATCJCS-013NCToolChangermanipulator第一章绪论1第一章绪论第一节国内外数控机床的发展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种起着越来越重要的作用，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。自动换刀系统一般由刀库、机械手合驱动装置组成。刀库的容量可大可小，其装刀数载20至180把之间。刀库的功能是储存刀具并把下一把即将要用的道具准确地送到换刀位置，供换刀机械手完成新旧刀具的交换。当刀库容量大时，常远离主轴配置且移动不易，这就需要在主轴和刀库之间配置换刀机构来执行换刀动作。完成此功能的机械包括送刀臂、摆刀站和换刀臂，总称为机械手。具体来说，它的功能是完成刀具的装卸和在主轴头与刀库之间的传递。驱动装置则是使刀库和机械手实现其功能的装置，一般由步进电机或液压（或气液机构）或凸轮机构组成。机械手完成刀库里的刀与主轴上的刀的交换工作。由于数控加工中心的刀库容量、换刀可靠性及换刀速度直接影响到加工中心的效率，而自动换刀就是进一步压缩非切削时间，提高成产效率，改善劳动条件。所以数控机床为了能在工件一次装夹中完成多道加工工序，缩短辅助时间，减小多次安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置。1.1国内外数控机床的现状当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竞相发展机电一体化、高精度、自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，已形成一条无形战线，特别是随着电子、计算机技术的进步、数控机床在20世纪80年代以后加速发展，各方用户提出更多需求，早已成为四大国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。中过加入WTO后，正式参与世界市场激烈竞争，今后如何加强机床工业实力、加速数控机床产业发展，实是紧迫而艰巨的任务。第一章绪论2自从19