【正文】 徐州工程學院07屆畢業(yè)設計說明書中型加工中心刀具庫系統(tǒng)設計畢業(yè)論文目 錄前言…………………………………………………………………………………………（1） 估算刀具的重量…………………………………………………………………………（3）電動機的選擇……………………………………………………………………………（5）計算傳動裝置的運動與動力參數(shù)………………………………………………………（7） …………………………………………………………………………（7） ……………………………………………………………………（7） ……………………………………………………………………（7）減速器齒輪的設計………………………………………………………………………（8） …………………………………………………………（8） …………………………………………………………（8） ………………………………………………………（10） ……………………………………………………………（11） ……………………………………………………………（12）軸的設計………………………………………………………………………………（13） Ⅰ的設計………………………………………………………………………（13） Ⅱ的設計與計算………………………………………………………………（14） Ⅲ的設計與計算………………………………………………………………（17） Ⅳ的設計與計算………………………………………………………………（21）鍵的選用與計算………………………………………………………………………（24）軸承的選用與計算……………………………………………………………………（25）鏈輪的設計……………………………………………………………………………（28）槽輪的設計……………………………………………………………………………（29）箱體零件的分析與箱體加工切削用量的計算………………………………………（30） …………………………………………………………………（30） …………………………………………………………………………（30） …………………………………………………………………（30） ………………………………………………………（30） ……………………………………………………………（32）1夾具的設計……………………………………………………………………………（50）1電氣及PLC的設計……………………………………………………………………（54）1翻譯部分 英文原文……………………………………………………………………………… 中文譯文………………………………………………………………………………總結 謝詞…………………………………………………………………………………（50）參考文獻…………………………………………………………………………………（51）67前言畢業(yè)設計是我們學完了全部課程之后的一次全面的綜合性的練習，是我們在校期間最后一次作業(yè)和考試，是檢查我們能否運用所學的基礎課理論和專業(yè)課知識的最有效的形式，是對我們進行的最好的一次訓練。隨著科學技術的發(fā)展，世界先進制造技術的興起和成熟，而對作為現(xiàn)代制造業(yè)非常重要的加工中心提出了更高的要求，超高速切削、超精密加工等技術的應用，對加工中心的組成部分提出了更高的性能指標。加工中心是備有刀庫，并能自動更換刀具，對工件多工序的數(shù)字控制機床，其主要特點是具有自動換刀的刀具庫，工件經(jīng)一次裝夾后，通過更換各種刀具，在同一臺機床，對工件各加工面連續(xù)進行銑（車）、鏜、鉆、攻螺紋等各種工序。由于加工中心備有刀具庫，大大增加了刀具的存儲數(shù)量。有利于提高主軸的剛度；獨立的刀庫，大大增加了刀具的存儲熟量，有利于擴大機床的功能，并能較好的隔離各種影響加工精度的干擾因素。加工中心利用刀庫實現(xiàn)換刀，按換刀過程有無機械手參與，分成機械手換刀和無機械手換刀兩種情況。在機械手換刀的過程中，使用一個機械手將加工完畢的刀具從主軸拔出，與此同時，另一個機械手將在刀具庫中待命的刀具從刀庫拔出，然后兩者交換位置，完成換刀過程。無機械手換刀時，刀具庫存放方向與主軸平行，刀具放在主軸可達到的位置。換刀時，主軸箱移到刀庫換刀位置的上方，利用主軸Z方向?qū)⒓庸ね戤叺毒卟迦氲稁熘幸蟮目瘴惶?，然后刀庫待命換刀具轉(zhuǎn)到待命位置，Z方向運動將待命的刀具從刀庫中取出，并將刀具插入主軸。有機械手的系統(tǒng)在刀庫配置，與主軸的相對位置及刀具的數(shù)量都比較靈活，換刀的時間短。無機械手方式結果簡單，只是換刀時間更長。加工中心有多種形式，常見的有盤式、鏈式兩種刀庫。盤式結構中，刀具可以沿著主軸的軸向、徑向、斜向按放，刀具軸向的按裝的結構最為緊密，但為了換到時與主軸同向，有的刀具庫中刀具需要在換刀位作90度翻轉(zhuǎn)。在刀庫容量較大時，為在存放方便的同時保持結構緊湊，可采用彈倉式結構，目前大量的刀庫安裝在機車立柱的頂面或側(cè)面，在刀庫較大時，也有安裝在專門的地基上，以隔離刀庫轉(zhuǎn)動造成的震動。鏈式刀庫存放刀具容量比盤式大，設計題目刀具較多，為32把刀，所以特選用鏈式刀庫設計。鏈式刀庫結構比較靈活，可以采用加長鏈帶方式加大刀庫容量，也可以采用鏈帶折疊回繞的方式提高空間利用率，在需要刀具容量較大時，還利用采用多鏈帶結構。對加工中心刀庫管理、運行，這些功能是PLC來完成的，通過接口與主控裝置進行信息交換，以達到協(xié)調(diào)一致。提高可編程控制器的運行速度，來滿足數(shù)控機床高速加工的要求，新型的PLC具有專用的CPU，編程步數(shù)達到16000步以上，利用PLC的高速處理功能，使CNCPLC之間有機的結合起來，滿足數(shù)控機床運行中的各種時控要求。由于PLC使用方便，操作靈活，價格低廉，在數(shù)控機床領域的應用越來越廣泛的工作實踐性的訓練。估算刀具庫的重量：1. 2設定鏈節(jié)的尺寸如圖所示： ：1. 4鏈片的重量為：（材料為45鋼）由參考文獻[2]表11得 該材料的密度為即㎏1. 5鏈節(jié)的體積1. 6鏈節(jié)的重量㎏ 30把刀具鏈片鏈節(jié)的總重量為㎏ 30把刀具的總重量為 ㎏（）1. 9整個刀庫的總重量 ㎏（㎏為一些標準件及其它零件）電動機的選擇 由參考文獻[3]得 撥銷的轉(zhuǎn)速 r/min 則槽輪的轉(zhuǎn)速 r/min 槽輪的角速度 rad/s 鏈輪的角速度 m/s 電動機的輸出功率 為電動機所驅(qū)動的載荷,V=，,——，——，——，——，則，則kw 由參考文獻[3]附表F17選用Y90L4型電動機，同步轉(zhuǎn)速為 r/min滿載轉(zhuǎn)速r/min總傳動比 因為齒輪的總傳動比，所以該減速機構應采用三級傳動。 計算傳動裝置的運動與動力參數(shù)r/min r/min r/min r/min（整個減速器的效率η=）kw kwkw kw電動機輸入轉(zhuǎn)矩： 減速器齒輪的設計（根據(jù)參考文獻[1]） 在這個減速器齒輪傳動中，所有主動輪（小齒輪）的材料都選用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為220～250HBS，所有大齒輪都選用45鋼正火，硬度為170～210HBS。因為是加工中心刀具庫減速器，要求齒面粗糙度為≤～.因齒輪均為剛質(zhì)齒輪，確定有關參數(shù)及系數(shù)。由前面計算可知：= = = == 小齒輪的齒寬系數(shù)取為=18，則大齒輪的齒數(shù)為==[]： Mpa Mpa： ： ： Mpa MpaMpa Mpa Mpa Mpa由于齒輪材料都選用鋼，：㎜㎜㎜即 ： ㎜ ㎜ ㎜ 經(jīng)圓整后為㎜ ㎜ ㎜ ㎜ ㎜ 經(jīng)圓整后為㎜ ㎜ ㎜ ㎜ ，則校核合格確定有關參數(shù)與系數(shù)：： ： ： Mpa Mpa： ： 則 Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa 故 即齒根彎曲強度校核合格 m/s m/s m/s， m/s，選7級精度是合適的.由上可知所選用的參數(shù)又是合格的。軸的設計（根據(jù)參考文獻[1]）Ⅰ的設計，確定許用應力 由以上條件知減速器傳遞的功率屬小功率，對材料無特殊要求，故選用45號鋼并調(diào)質(zhì)處理。，[]=60Mpa。=118～107. 又由式（）得軸的最小直徑㎜考慮到軸的最小直徑處要按裝制動器，會有鍵槽的存在，故將估算直徑加大3%～5%，取㎜，㎜。 要確定軸的結構形狀，必須先確定周上零件的裝拆順序和固定方式。參考圖，由于齒輪的軸徑較小所以要采用齒輪軸的形式。軸上制動器從軸的左端裝入，軸的左端尺寸為最小直徑，制動器的軸采用平鍵作軸向固定，采用軸套與右軸肩作周向固定。 如圖所示，軸段（1）的最小直徑㎜，軸段上要安裝軸承，軸段（2）必須滿足軸承內(nèi)徑的標準，故取軸段（2）的直徑㎜。由參考文獻[2]表6—1選用6002型深溝球滾子軸承，軸承與軸向采用過盈配合固定，軸向采用彈性擋圈固定。 齒輪輪轂寬度為24㎜，為了保證齒輪能夠順利的加工所以要在齒輪的左端開個退刀槽長度為5㎜，為了保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面與箱體內(nèi)壁間應有一定的距離，取該距離為10㎜，為了保證軸承安裝在箱體軸承座孔中（軸承寬度為8㎜），并考慮軸承的潤滑，取軸承端面距箱體內(nèi)壁的距離為5㎜，制動器的總長L=100㎜（制動器安裝在軸（1）與（2）上）軸（1）的長度為75㎜，軸（2）的長度取為62㎜。Ⅱ的設計與計算由已知條件知減速器傳遞的功率屬于小功率，對材料無特殊要求，故選用45號鋼并調(diào)質(zhì)處理。 Mpa，[]=60Mpa 。=118～117。又由式（）得軸的最小直徑㎜考慮到軸上會有鍵槽存在，故將估算直徑加大3%～5%，取㎜。由參考文獻[3]—4取標準直徑㎜。（a） 要確定軸的結構形狀，必須先確定軸上零件的裝拆順序和固定方式。參考圖，齒輪從軸的右端裝入，齒輪的左右端均用軸套固定。這樣齒輪在軸上的軸向位置被完全確定。齒輪的周向固定采用平鍵聯(lián)接。軸承對稱安裝于齒輪的兩側(cè)，其軸向用軸肩固定。 如圖所示，左軸段安裝軸承，軸段必須滿足軸承的內(nèi)徑標準，故取軸的直徑為15㎜。由參考文獻[2]表6—1選用6202型深溝球滾子軸承，軸承與軸周向采用過盈配合固定，軸向采用彈性擋圈固定。齒輪的輪轂寬度為24㎜，為了保證齒輪的端面與箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面間與箱體內(nèi)壁間應留有一定的距離，該間距為10㎜，為了軸承安裝在箱體軸承座孔中（軸承寬度為8㎜），并考慮軸承的潤滑，取軸承端面距箱體內(nèi)壁的距離為5㎜，齒輪左右軸套的長度均為12㎜，左軸承的左段伸出14㎜，所以左軸段的長度取80㎜，軸承支點距離L=56㎜，鍵槽的長度比相應的輪轂寬度小約5～10㎜，鍵槽的寬度按軸段直徑查手冊得到。該軸段最右端是齒輪軸，其齒寬為25㎜。，如圖（b）所示：圓周力為：N N徑向力為：N N（C）支點的反應力為： N NⅠ—Ⅰ截面的彎矩為：N㎜Ⅱ—Ⅱ截面的彎矩為：N㎜（e）支點反力為： N N Ⅰ—Ⅰ截面左側(cè)彎矩為：N㎜ Ⅰ—Ⅰ截面右側(cè)彎矩為：N㎜ Ⅱ—Ⅱ截面處的彎矩為：N㎜ Ⅰ—Ⅰ截面：N㎜ N㎜Ⅱ—Ⅱ截面:N㎜ N㎜ Ⅰ—Ⅰ截面： N㎜Ⅱ—Ⅱ截面: N㎜Ⅰ—Ⅰ截面： MpaⅡ—Ⅱ截面: Mpa Mpa，滿足的條件，故設計的軸有足夠的強度，并有一定裕度。因為所設計軸的強度裕度不大，此軸不必在做修改。Ⅲ的設計與計算由已知條件知減速器的傳遞的功率屬與小功率，對材料無特殊要求，故選用45號鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。 Mpa， Mpa。=118～117。又由式（）得軸的最小直徑㎜考慮到軸的最小直徑處會有鍵槽的存在，故將估算直徑加大3%～5%，取為㎜。由參考文獻[3]—4取標準直徑㎜。（a）要確定軸的結構形狀，必須先確定軸上零件的裝拆順序和固定方式。參考圖，齒輪從軸的左端裝入，齒輪的左端用軸套與墊片定位，左端用彈性擋圈固定，這樣齒輪在軸上的位置被完全確定，齒輪的周向固定采用平鍵聯(lián)接。軸段②的最右是齒輪軸。軸兩端最小直徑（軸①）處安裝軸承，其軸向均用軸套固定，周向采用過盈配合固定。如土所示，軸段①上應安裝軸承，軸段①上必須滿足軸承內(nèi)徑的標準，故取軸段①的直徑的直徑為10㎜；用相同的方法確定軸段②的直徑為17㎜；由參考文獻[2]表6—