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1、目录第一章绪论1第一节国内外数控机床的开展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43第一节 活动手指受力分析43第二节 在CATIA中创立手指三维视图并分析44结 论49致 谢51参 考 文
2、 献53摘要摘要数控机床的开展与应用，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，数控机床开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局部、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，在分析其组成局部
3、、工作原理的根底上使用现代机械设计理论进行改良，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 Abstract With the development of NC,the automatic tool changer system is more and more important in the modern advanced manufacture,because the ATC can shorte
4、n 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
5、 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.This article drilled the milling machine to the JCS-013 numerical control to trade the knife manipulators each constituent, the principle of work, the coor
6、dinate form, the drive type and so on to carry on the discussion. Has carried on the analysis computation to some main spare parts. trades the knife manipulator to trade the knife time to be short satisfiedly, the movement steady reliable, the localization is precise, the volume is small as well as
7、control convenience nimble and so on requests. Has the knife storehouse numerically-controlled machine tools key to lie in the manipulator and the main axle trades the knife automatically. This topic is aims at the JCS-013 numerical control boring milling machine to trade the knife manipulator, in a
8、nalyzes its constituent, in the principle of work foundation to use the modern machine design theory to make the improvement, changes the battery solution mix actuation the original pure hydraulic pressure actuation. Raised the efficiency. The match grasps the active finger uses the CATIA softwares
9、finite element analysis module to analyze under the static function stress situation and the distortion situation. Has obtained the corresponding analysis report.Keywords ATC JCS-013 NC Tool Changer manipulator第一章 绪论第一节国内外数控机床的开展随着数控技术的开展，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
10、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。驱动装置那么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
11、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，减小屡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，工业兴旺国家对机床工业高度重视，竞相开展机电一体化、高精度、自动化先进机床，以加速工业和国民经济的开展。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开剧烈竞争，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年代以后加速开展，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。中过参加WTO后，正式参与世
12、界市场剧烈竞争，今后如何加强机床工业实力、加速数控机床产业开展，实是紧迫而艰巨的任务。自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中被广泛地应用，数控技术无论在硬件和软件方面，都是有飞速开展。1956年，日本富士通研究成功数控转塔式冲床，美国IBM公司同期研制成功了“APT的加工中心。1958年美国K&T公司研制出带ATC的加工中心。1967年出现了FMS，1978年以后，加工中心迅速开展，带有ATC装置。可实现多工序加工的机床步入了机床开展的黄金时代。中国1958年研制出第一台数控机床以来，开展过程大致可分为两大阶段。
13、在1958至1979年间为第一阶段，从1979年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床的特点、开展条件缺乏认识，在人员素质、根底薄弱、配套件不过关的情况下，无法用于生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大，缺乏事实求是的科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从美、日、德等引进数控先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前开展。1.2 数控机床的开展趋势 1.2.1 高速化、高精度化、高可靠性质量、效率是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。高速化：1提高进给
14、速度：采用直线滚珠式导轨等；2提高主轴转速：采用直线电机技术，直接将电机与主轴连接成一体后，装入主轴部件，可以在1.8秒从0加速到15000r/min。高精度化：精密化石为了适应高新技术开展的需要，随着高新技术的开展和对机电产品性能与质量要求的提高，机床用户对机床的加工精度的要求也越来越高。高可靠性：一般数控系统的可靠性要高于数控设备的可靠性在一个数量级以上。1.2.2 复合化数控机床的功能复合化得开展，以其复合加工实现了一次装夹后完成各种复杂零件的全部加工，从而减少了不床造价值的辅助时间，提高了机床的效率和加工精度，降低了生产制造本钱，提高了生产的柔性。复合功能的机床近年来开展很快的机种，其
15、核心是在一台机床上要完成车、铣、钻、镗、攻丝、铰孔和扩孔等多种操作工序。1.2.3 智能化智能化的内容包括在数控系统中各方面：为追求加工效率和加工质量的智能化：如自适应控制、工艺参数自动生成等；为提高驱动性能的智能化，如：前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载、自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化；还有如职能化得自动编程、智能化得人机界面等，及智能诊断、智能监控方面的内容，方便系统的诊断及维护等。1.2.4 柔性化、集成化为适应制造自动化的开展，向FMC FMS CIMS提供根底设备，要求数控系统不仅能完成通常的加工功能，而且还能够具备自动测量自动上、下料，自动换刀，自
16、动误差补偿、自动诊断、进线和联网功能，依据用户的不同要求，可方便地灵活配置及集成。第二章 JCS-013 数控镗铣床换刀机械手设计第一节 设计目的机械手设计是机械工程自动化专业的一个重要环节，是学完专业根底以及其他技术根底课以后的一次专业课程内容的综合设计。通过设计提高学生的机构分析与综合的能力、机械结构设计的能力。通过这次教学环节要求到达：1通过设计，把有关课程中所获得的理论知识在实际中综合的运用，使这些知识的到稳固和开展。2培养学生独立整机设计的能力，树立正确的设计思想，掌握机电一体化机械产品设计的根本方法和步骤，为自动机械设计打下良好的根底。第二节 设计内容要求本设计能明显的表达机电一体化的设计构思。
