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1、毕业设计（论文）本科毕业设计(论文)题目：数控卧式镗铣床刀库机械手升降机构设计与分析系 别： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013年05月数控卧式镗铣床刀库机械手升降机构设计与分析摘 要 数控卧式机床的发展与应用，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。数控卧式镗铣床是一种具有自动换刀装置和任意分度数控转台的数字控制机床，工件在一次装夹后能自动完成
2、几个侧面的的多种工序的加工。数控卧式镗铣床刀库机械手升降机构由液动机、滚珠丝杠副、减速齿轮、摩擦片式电磁离合器等构成。了解刀库机械手升降机构的性能要求;了解刀库机械手升降机构的工作原理，进行结构设计和计算分析;液动机带动滚珠丝杠转动，带动手架运动，通过减速和离合器吸合，丝杠制动，使手架准确停在换刀位置，良好的结构设计能够实现刀库中刀具的快速更换，提高机床的加工效率。关键词: 升降机构；JCS-013数控镗铣床；液动机；滚珠丝杠；手架；离合器；CNC horizontal boring and milling machine tool storage manipulator lifting me
3、chanism design and analysisAbstract With the development of NC,the automatic tool changer system is more and more important in the modern advanced manufacture,because the ATC can shorten the cycle time of product manufacturing,improve the precision of product machining.The latest requirements of mac
4、hine 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 moves the tool which will be used in the next manufacturing process to the right changeover position and robot wil
5、l finish the change over tool.CNC horizontal boring and milling machine is a automatic tool change device and arbitrary indexing of digital control machine tool nc rotary table, After a clamping workpiece can automatically complete several profiles of a variety of machining process. CNC horizontal b
6、oring and milling machine tool storage manipulator lifting mechanism by the Liquid motive, The ball screw vice, Reduction ear, Friction plate electromagnetic clutch, etc. Understanding of knife library manipulator lifting mechanism performance requirements ,The understanding of the principle of oper
7、ation of knife library manipulator lifting mechanism, Structure design and calculation analysis, Liquid motivation drives the ball screw rotation, lead frame hand movement, By slowing down and clutch and screw brake, make hand aircraft parked in knife position accurately, Good design can bring about
8、 quick replacement knife tool in library, improve the processing efficiency of machine tool.Key words: Lifting mechanism; CNC horizontal boring and milling machine ;Liquid motive ;Ball screw;Hand; Clutch;目录1 绪论1 1.1数控镗铣床的结构组成1 1.2国内外数控机床的发展2 1.2.1国内外数控卧式镗铣床的现状2 1.3数控机床的发展趋势5 1.3.1高速化、高精度化、高可靠性5 1.3.
9、2复合化6 1.3.3智能化6 1.3.4柔性化、集成化62数控卧式镗铣床刀库机械手升降机构设计7 2.1 设计目的7 2.2 设计内容7 2.3升降机构的组成和运动7 2.3.1升降机构的组成7 2.3.2 手架升降机构的运动83 升降机构驱动电机8 3.1 升降电机的选择9 3.1.1 升降电机的理论分析9 3.1.2升降电机的选择10 3.2 电机调速11 3.2.1 变频调速原理12 3.2.2变频器选型时要确定以下几点124摩擦片式电磁离合器的选用13 4.1转矩特性14 4.2动作特性14 4.3散热特性与寿命14 4.4摩擦片式电磁离合器的测试方法15 4.4.1静力矩的测定15
10、 4.4.2动力矩的测定15 4.4.3空转力矩的测定15 4.4.4残留力矩及力矩消灭时间的测定16 4.5选用电磁离合器的注意事项165 滚珠丝杠副的选用17 5.1滚珠丝杠副的工作原理17 5.2滚珠丝杠副的类型18 5.2.1外循环18 5.2.2 内循环18 5.3滚珠丝杠副的传动特点18 5.4滚珠丝杠的选用指标19 5.5滚珠丝杠副的设计计算20 5.6滚珠丝杠的保护246 控制系统25 6.1模拟式25 6.2数字式25 6.2.1行程开关25 6.2.2接近开关25总 结27参 考 文 献28致 谢29V1 绪论在车床、镗床、铣床、插、拉床、磨床、数控加工中心、齿轮加工中心、
11、切断机床、特种加工机床、组合机床、柔性制造系统等众多机械加工设备中，镗铣床加工特点：加工过程中工件不动，让刀具移动，并使刀具转动（主运动），在实践中具有“万能机床”的称号。镗铣床主要是刀具在工件上加工已有预制孔的机床。通常，刀具旋转为主运动，刀具或工件的移动为进给运动。它主要是用来加工高精度孔或一次定位完成多个孔的精加工，此外还可以从事与孔精加工有关的其他加工面的加工。1.1数控镗铣床的结构组成如图1.1所示，数控机床主要由机床本体、自动换刀装置、数控转台、液压油箱、数控电柜、主轴驱动调速控制柜、机床电气柜、主轴箱润滑冷却用自动油温调节器和空气干燥器等组成。1-电动机 2-换刀机械手 3-数控
12、柜 4-刀库 5-主轴箱 6-操作面板 7-电源柜 8-工作台 9-滑座 10-床身图1.1数控机床示意图a. 机床本体 机床的本体是用来支撑机床的工作已达到加工生产目的。主要由床身和立柱组成。b. 主轴结构 主轴部件既要满足精加工精度较高的要求，又要满足粗加工时高效切削的能力。因此在旋转精度、刚度、抗振性和热变形等方面，都有很高的要求。在布局结构方面，对于具有自动换刀功能的数控镗铣床，其主轴部件除主轴、主轴轴承和传动件等一般组成部分外，还有道具自动加紧、主轴自动准停和主轴装刀口吹净等装置。c. 数控转台 数控转台可以进行任意角度定位，它的功能有两个：一是使工作台进行圆周进给运动，二是使工作台
13、进行分度运动。d. 换刀装置 数控镗铣床为了能在工件一次装夹中完成多种甚至所有加工工序，以缩减辅助时间和减少多次安装工件所引起的误差，必须具有自动换刀装置。其主要有刀库、横梁升降机构、滑座伸缩机构、手架回转机构、装刀手和卸刀手组成。e. 机床导轨 导轨主要用来支撑和引导运动部件沿一定的轨道运动。在导轨副中，运动的一方叫运动导轨，不运动的一方叫支撑导轨。运动导轨相对于支撑导轨的运动，通常是直线运动或回转运动1。1.2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。刀库的功能是储存刀具并
14、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。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。1.2.1国
15、内外数控卧式镗铣床的现状当今世界，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。国外数控卧式镗床和卧式加工中心均有突飞猛进的发展。其表现在于机床的结构、精度和寿命，以及自动化水平、生产效率等方面都有很大的提高。在产品开发工作上，采用模块化设计和计算机辅助设计等现代化设计方法，在确保产品设计质量和技术水平的前提下，产品品种大量涌现，变型产品也越来越多，除可满足市场的需求外，并获得了较大的经济效益。一些科学技术比较发达的国家，已由生产卧式镗床转向生产更高水平的自动化机床，并已生产和研制出更高一级的现代化水平的设备，从而为实现无人化工厂奠定了基础。国外数控卧式镗床及卧式加工中心的形成、演变过程，一种是以普通卧式镗床为基础，配以控制系统，而成为数控卧式镗床；进而在配以刀库及机械手等独立部件后，
