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1、目 录第1章 设计任务1.1 设计总体任务31.2 设计参数31.3 设计内容31.4 设计任务3第2章 概述4第3章 总体设计方案53.1 减速传动机构的设计53.2 上刀锁紧与精定位机构的设计53.3 刀架抬起机构的设5第4章 自动回转刀架的工作原理64.1自动回转刀架的换刀流程64.2换刀过程中有关销的位置74.3回转刀架换刀8第5章 数控车床回转刀架机械部分设计95.1 蜗杆副的设计计算95.1.1蜗杆的选型95.1.2蜗杆副的材料95.1.3按齿面接触疲劳强度进行设计105.2蜗杆轴的设计115.3 蜗轮螺纹联接部分的设计计算155.3.1 螺距的确定155.3.2其他参数的确定15
2、5.3.3自锁性能校核155.4滚动轴承的选项155.4.1概述155.4.2滚动轴承的选型165.4.3滚动轴承的配合165.4.4滚动轴承的密封16第6章 电气控制部分设计176.1 控制芯片及I/O接口芯片的选型176.1.1 8051单片机介绍186.1.2 可编程I/O芯片8255A介绍186.2 传感器选型216.2.1 霍尔效应及霍尔元件216.3 硬件电路设计226.3.1 发信电路236.3.2 收信电路236.3.3 延时锁紧电路256.3.4 复位电路256.4 控制软件设计26第7章 总结32第8章 参考文献33第1章 设计任务一设计任务题目：数控车床自动回转刀架机电系
3、统设计任务：设计一台四工位的卧式自动回转刀架，适用于C616或C6132经济型数控车床。二设计参数推荐刀架所用电机的额定功率为90W，额定转速为1440r/min, 换刀时要求刀架转动的速度为30r/min。三设计内容1.总体结构设计2.主要传动部件的设计计算3.电气控制部分设计1）硬件电路设计2）控制软件设计4.编写设计说明书四设计任务1.模拟整体设计方案2.机械结构装配图一张（A0图）3.控制系统设计要求完成一张A1图纸的硬件电路设计工作，设计控制系统的主要软件流程，对RAM和I/O接口芯片进行详细编程。4.设计说明书要求清楚地叙述整个设计过程和详细的设计内容，包括总体方案的分析，比较和确
4、定机械系统的结构设计，主要零部件的计算与选型，控制系统的电路原理分析，软件设计的流程图以及相关程序等。撰写的内容不少于7000字符，要求内容丰富，条理清晰图文并茂，符合国标。该题目由多人合作完成每个人要适当分工，每个人的工作内容都要有不同的侧重点并在设计说明书中注明，对于自己侧重的部分要详细的进行论述。 五时间分配1.分析研究设计任务，总体方案论证设计：2-3天；2.机械系统设计：5-6天；3.控制系统设计：4-5天；4.软件设计：1-2天；5.编写设计说明书：2-3天;6.整理资料及答辩：1天。第2章 概 述 设计一台四工位的卧式自动回转刀架，适用于C616或C6132经济型数控车床。要求绘
5、制自动回转刀架的机械结构图，设计控制刀架自动转位的硬件电路，编写刀架的控制软件，推荐刀架所用的电动机的额定功率为90W，额定转速为1440 r/min，换刀时要求刀架转动的速度为30 r/min。 经济型数控是我国80年代科技发展的产物。这种数控系统由于功能适宜，价格便宜，用它来改造车床，投资少、见效快，成为我国“七五”、“八五”重点推广的新技术之一。十几年来，随着科学技术的发展，经济型数控技术也在不断进步，数控系统产品不断改进完善，并且有了阶段性的突破，使新的经济型数控系统功能更强，可靠性更稳定，功率增大，结构简单，维修方便。由于这项技术的发展增强了经济型数控的活力，根据我国国情，该技术在今
6、后一段时间内还将是我国机械行业老设备改造的很好途径。对于原有老的经济型数控车床，特别是80年代末期改造的设备，由于种种原因闲置的很多，浪费很大；在用的设备使用至今也十几年了，同样面临进一步改造的问题通过改造可以提高原有装备的技术水平，大大提高生产效率，创造更大的经济效益。 第3章 总体方案设计3.1传动机构的减速设计 普通的三相异同步电动机因转速太快，不能直接驱动刀架进行换刀，必须经过适当的减速。根据立式转位刀架的结构特点，采用蜗杆副减速是最佳选择。蜗杆副传动可以改变运动的方向，获得教大的传动比，保证传动精度和平稳性。并且具有自锁功能，还可以实现整个装置的小型化。3.2 上刀锁紧与精定位机构的
7、设计 由于刀具直接安装在刀体上，所以刀体要承受全部的切削力，其锁紧与定位的精度将直接影响工件的加工精度。本设计上刀体的锁紧与定位机构选用端面齿盘，将上刀体与下刀体的配合面加工成梯形端面齿。当刀架处于锁紧状态时，上下端面齿相互啮合，这时上刀体不能绕刀架的中心轴转动；换刀时电动机正转，抬起机构使上刀体抬起,等上下断面齿脱开后，上刀体才可以绕刀架中心轴转动，完成转位动作。3.3 刀架抬起机构的设计 要想使上下刀体的两个断面齿脱离，就必须设计合适的机构使刀体抬起。本设计选用螺杆螺母副，在齿盘轴内部加工出内螺纹，当电动机通过蜗杆蜗轮带动齿盘轴绕中心轴转动时，作为螺母的齿盘轴要么转动，要么上下移动。当刀体处于锁紧状态时，上刀体与下刀体的断面相互啮合，因为这时齿盘轴不能与蜗轮一起转动，所以蜗轮的转动会使上刀体向上移动，当端面齿脱离啮合时，齿盘轴就与蜗轮一起转动。 设计螺杆时要求选择适当的螺距，以便当蜗轮转动一定角度时，使得上刀体与下刀体的端面齿能够完全脱离啮合状态。第4章 自动回转刀架的工作原理41自动回转刀架的换刀流程如图所示电动机正转蜗轮正传上刀体抬起端面齿错开圆柱销落入转位套单向滑槽内上刀体旋转到位回答电机反转蜗轮反转反靠销落入反靠板十字槽内圆柱销滑出转位套单向滑槽上刀体下降粗定位反靠端面齿啮合精定位延时锁紧电机停转4.1.1数控车床刀架工作原理四方刀架：1松开：刀架电动机与刀架内一
