裝配圖換刀機械手設(shè)計
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自動換刀機械手設(shè)計(三維Proe)☆
摘 要
加工中心是指在一次裝卡中〖資料來源:畢業(yè)設(shè)計(論文)網(wǎng) www.56doc.com〗能夠?qū)崿F(xiàn)自動銑削、鉆孔、鏜孔、鉸孔、攻絲等多工序的數(shù)控機床。更為明確的說法是：加工中心就是自動換刀數(shù)控鏜銑床。這就把加工中心和自動換刀數(shù)控車床和車削中心區(qū)別開來。
加工中心區(qū)別于別的數(shù)控鏜銑床的主要特點就在于它具有根據(jù)工藝要求自動更換所需刀具的功能，機自動換刀(ATC)機能。
加工中心的自動換刀系統(tǒng),通常是由刀庫和機械手組成,它是加工中心的象征,又是加工中心成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此各加工中心制造廠家都在下大力研制動作迅速、可靠性高的自動換刀裝置,以求在激烈的競爭中取得好的效益。正因為自動換刀裝置是加工中心的核心內(nèi)容,各廠家都在保密,極少公開有關(guān)資料,尤其機械手部分更始如此。
加重中心的自動換刀形式,可分為有機械手換刀方式和無機械手換刀方式。加工中心的ATC,大都采用有機械手的換刀方式，因為更節(jié)省時間。
由于液壓驅(qū)動的機械手需要采用嚴格的密封，還需較復(fù)雜的緩沖機構(gòu)，控制機械手動作的電磁閥都有一定的時間常數(shù)，因為換刀速度較慢。近年來國內(nèi)、外先后研制出凸輪聯(lián)動式單臂雙抓機械手。這種機械手的優(yōu)點是由電機驅(qū)動，不需要較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)及其密封、緩沖機構(gòu)，沒有漏油現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。同時，機械手手臂的回轉(zhuǎn)和插刀、拔刀的分解動作是聯(lián)動的，部分時間可重疊，從而大大縮短了換刀時間。 〖資料來源：畢業(yè)設(shè)計(論文)網(wǎng) http://www.56doc.com〗
關(guān)鍵詞：機械手；加工中心；自動換刀
Abstract
Machining Center is installed in a card, to achieve automatic milling, drilling, boring, Reaming, Tapping and other processes of CNC machine tools. A more explicit statement of Machining Center is the automatic tool change CNC milling machines. This brings the processing center and automatic tool change CNC lathe and turning centers to distinguish.
Machining Center is different from other CNC milling machines to the main features is that it has under the technological requirements for automatic tool change function, Automatic Tool Change (ATC) function.
Machining Center, ATC system is usually a knife and the composition manipulator, it is a symbol of the processing center. Machining Center is the key to success. Therefore the processing center manufacturers are vigorously developing the next moves quickly, high reliability, ATC, to the fierce competition to achieve good results。It is precisely because of automatic tool change is the core processing center, the manufacturers are confidential, rarely disclose the information In particular, some manipulator so start anew. 〖資料來源：畢業(yè)設(shè)計(論文)網(wǎng) WWW.56DOC.COM〗
Add to the automatic tool change form, it can be divided into a manipulator tool change and free manipulator ATC way. ATC machining centers, most using a manipulator tool change, because it is more time-saving.
Due to hydraulic-driven manipulators need strict sealed need more complex buffer, manipulator control of the solenoid valve moves have a certain amount of time constants, because slower speed up the pace. In recent years, domestic and foreign has developed a cam linkage arm-grasping manipulator. This manipulator from the advantages of motor-driven, not more complex hydraulic system and its sealed buffer, no leakage, simple, reliable. Meanwhile, the manipulator arm and rotary knife inserted, the decomposition Everyone moves are linked, and some may overlap time, thus greatly reducing the time ATC。
KeyWords：Manipulator; Machining Center; Automatic tool change
設(shè)計任務(wù)
本次設(shè)計的主要任務(wù)是：自動換刀機械手，實現(xiàn)數(shù)控鏜銑床的自動換刀，需要換的刀具主要是BT40型刀柄，需要實現(xiàn)的工作是抓刀—換刀—松刀的動作。
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主要技術(shù)參數(shù)：刀具最大重量6kg，雙臂回轉(zhuǎn)式換刀，刀臂數(shù)量和長度以及直徑主要依據(jù)配套刀庫的設(shè)計要求。換刀時間2.5S。
機械手的平穩(wěn)性
工業(yè)生產(chǎn)要求機械手工作速度快，運動平穩(wěn)，定位精度高。應(yīng)注意其影響因素，設(shè)計合理結(jié)構(gòu)，以滿足要求。
這篇論文主要介紹了機械手的相關(guān)資料，包括加工中心和自動換刀機械手（ATC）兩部分。
設(shè)計的主要部分是機械手的傳動方式和手爪抓到的方式。傳動方式的選擇是通過比較3種不同類型的傳動方案后確定的，這3中方案分別是氣動式、液壓式和凸輪聯(lián)動式，通過分析，發(fā)現(xiàn)不論是氣動式還是液壓式都要求較高的加工精度，緩沖系統(tǒng)復(fù)雜，而且成本很高，相比而言，凸輪聯(lián)動式傳動不僅結(jié)構(gòu)簡單，工藝精度要求低，而且成本非常低廉，綜上所述，選擇了凸輪聯(lián)動式作為我的傳動方式。
凸輪聯(lián)動式驅(qū)動的最大特點就是它的2個凸輪，一個是弧面凸輪，另一個是平面凸輪，其中，平面凸輪是平面凸輪和錐齒輪的合體，當(dāng)電動機通過錐齒輪傳動，帶動平面凸輪轉(zhuǎn)動時，弧面凸輪也通過鍵和螺栓的連接一起運動。這時，平面凸輪通過連桿，利用杠桿原理帶動刀臂軸的上下移動，而弧面凸輪通過六溝珠管和刀臂軸上的花鍵，從而帶動刀臂軸做旋轉(zhuǎn)運動。 〖資料來源：畢業(yè)設(shè)計(論文)網(wǎng) WWW.56DOC.COM〗
手臂的抓刀方式，是通過2個頂柱來完成的。換刀的過程是這樣的，機械手先旋轉(zhuǎn)80°，這時刀具和頂柱1接觸，通過作用力，頂柱1回縮，刀具進入刀爪內(nèi)，接下來手臂做垂直下降動作，頂柱2卡死頂柱1的位置，使頂柱1不能移動，保證了刀具在接下來的旋轉(zhuǎn)中不會飛出，當(dāng)手臂下降到規(guī)定位置的時候，手臂開始繼續(xù)旋轉(zhuǎn)180°，完成換刀，然后手臂做垂直向上運動，新刀和舊刀同時進入主軸和刀庫的夾具里，這時，頂柱2回到原位，頂柱1恢復(fù)活動，最后，手臂反向旋轉(zhuǎn)80°，刀具脫離手抓，完成換刀。
這種設(shè)計的特點是結(jié)構(gòu)簡單，換刀時間快，成本低，非常適合推廣使用。
〖資料來源：畢業(yè)設(shè)計(論文)網(wǎng) 5 6 D O C.C O M〗
種設(shè)計的特點是結(jié)構(gòu)簡單〖資料來源:畢業(yè)設(shè)計(論文)網(wǎng) www.56doc.com〗換刀時間快，成本低，非常適合推廣使用。
〖資料來源：畢業(yè)設(shè)計(論文)網(wǎng) 5 6 D O C.C O M〗
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目 錄 22000字
摘 要 I
Abstract II
1 緒 論 1
1.1國內(nèi)外數(shù)控機床的的發(fā)展情況 1
1.1.1 加工中心發(fā)展簡史 1
1.1.2 加工中心的主要優(yōu)點 2
1.1.3 加工中心的發(fā)展趨勢 3
1.2可編程控制器的特點 5
2換刀機械手的相關(guān)介紹 7
2.1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程 7
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2.2數(shù)控加工中心的基本功能 7
2.3加工中心的組成部分 8
2.3.1 刀庫 8
2.3.2 刀具交換裝置（機械手） 8
2.3.3 運刀裝置 9
2.3.4 刀具編碼裝置 9
2.3.5刀具識別裝置 10
2.4刀庫的驅(qū)動及定位 10
2.5我國數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展概況 11
2.6數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 11
2.7 ATC裝置的分類 11
2.8 ATC裝置的換刀速度比較 13
2.9 分步雙爪式ATC裝置 14
2.10自動換刀系統(tǒng)產(chǎn)品化的前景 15
3 換刀機械手的總體方案設(shè)計 16
3.1 設(shè)計任務(wù) 16
3.2機械手的平穩(wěn)性 16
3.2.1、影響平穩(wěn)性以定位精度的因素 16
3.2.2 機械手的運動特性 17
3.3機械手運動特性的分類 18
3.4開關(guān)型機械手的速度及位置控制 18 〖資料來源：畢業(yè)設(shè)計(論文)網(wǎng) http://www.56doc.com〗
3.5機械傳動型機械手速度及位置控制 19
3.6 機械手類型確定 19
3.7 驅(qū)動系統(tǒng)和電控系統(tǒng)的選擇 19
3.7.1驅(qū)動系統(tǒng)的選擇 19
3.7.2電控系統(tǒng)的選擇 20
4 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 23
4.1 手爪部分設(shè)計 23
4.2 機械手手臂的設(shè)計 24
4.2.1臂部要防止偏重 24
4.2.2加強臂部剛度 25
4.2.3改進緩沖裝置和提高配合精度 25
4.2.4采取的措施： 25
4.3機械手傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計 27
5 換刀機械手的參數(shù)和計算 30
5.1 手臂的彎曲變形 30
5.2 連桿的強度計算 32
5.3 驅(qū)動電動機的選擇 32
6 換刀過程 35
結(jié) 論 39
參考文獻 40
致 謝 42
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Proe(16)機械手(17)三維(4)自動換刀(1)
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