【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 學(xué)生姓名 張彤 學(xué)號(hào) 班 級(jí) 機(jī)制二班 指導(dǎo)教師 職稱 教授 單 位 工程技術(shù)系 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 數(shù)控機(jī)床換刀機(jī)械手的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容和要求： 換刀機(jī)械手是數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀的重要組成部分。 主要內(nèi)容和要求： 根據(jù)數(shù)控機(jī)床的使用條件，確定換刀機(jī)械手的換刀方式，設(shè)計(jì)新型的機(jī)械手抓取方式和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式。并繪制其裝配圖和零件圖。 主要參數(shù)： 手架伸縮液壓缸最大行程： 100mm 夾持工件質(zhì)量： 20kg 換刀過(guò)程手架旋轉(zhuǎn)角度： 180176。 換刀機(jī)械手復(fù)位角度： 75176。 要求： 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6000 字以上，裝配圖和零件圖合計(jì)三張零號(hào)圖紙。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要參考資料： [1] 馬香峰 . 工業(yè)機(jī)器人的操作機(jī)設(shè)計(jì) . 第 1版 .北京： 冶金工業(yè)出版社 ， 1996. [2] 何發(fā)昌 ,邵遠(yuǎn) .多功能機(jī)器人的原理及應(yīng)用 . 第 1版 .北京： 高等教育出版社， 1996. [3] 孟繁華 .機(jī)器人應(yīng)用技術(shù) . 第 1版 .哈爾濱 : 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 出版社， 1989. [4] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) (第五卷第四十二篇 :工業(yè)機(jī)器人 ). 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 ,1992. [5] 王啟義 .機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) . 第 1版 . 北京： 冶金工業(yè)出版社 ， 2021. 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[9] 熊光華 ,富毅和 ,劉力群 . 數(shù)控機(jī)床 . 第 1版 . 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 ,1999. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的主要工作： 了解換刀機(jī)械手在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用情況，發(fā)現(xiàn)其在使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，并根據(jù)現(xiàn)在機(jī)械手的使用弊端 設(shè)計(jì) 新型 換刀機(jī)械手的總體結(jié)構(gòu)， 確定機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)路線、抓取方式及動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式， 并繪制相應(yīng)的 裝配圖和 零件圖 。 、主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，零部件的選型及設(shè)計(jì)計(jì)算等 ； 2. 完成液壓通用機(jī)械手手腕回轉(zhuǎn)、夾緊部件、手臂伸縮運(yùn)動(dòng)部件、手臂升降和手臂 回轉(zhuǎn) 裝置及夾持式手部的設(shè)計(jì)， 并完成總裝圖、部件圖、零件圖共折合 2 張 0圖的繪制。 ，并打印裝訂成冊(cè)。 4．完 成所布置的科技論文的翻譯及畢業(yè)實(shí)習(xí)調(diào)研報(bào)告，一律為打印稿。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排： 序號(hào) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）各階段內(nèi)容 時(shí)間安排 備注 1 準(zhǔn)備階段，搜集有關(guān)資料，確定設(shè)計(jì) 方案 12月 10日～ 12月 20日 2 撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、外文翻譯 等相關(guān)內(nèi)容 12月 21日～ 3月 12日 3 完成設(shè)計(jì)雛形，定初稿 3月 12日～ 3月 30日 4 完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4月 1日～４月 18日 5 定終稿，完成畢業(yè)設(shè)計(jì) 4月 19日～ 5月 4日 6 完成相關(guān)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介、答辯提綱，準(zhǔn)備 答辯階段 5月 5日～ 5月 14日 7 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯階段 ５月中旬 課題信息： 課題性質(zhì)： 設(shè)計(jì) □ 論文 □ 課題來(lái)源： 教學(xué) □ 科研 □ 生產(chǎn) □ 其它 □ 發(fā)出任務(wù)書(shū)日期： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教研室意見(jiàn)： 教研室主任簽名： 年 月 日 學(xué)生簽名： 畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 學(xué)生姓名 張彤 學(xué)號(hào) 專業(yè)班級(jí) 機(jī)制二班 指導(dǎo)教師 職稱 教授 單 位 工程技術(shù)系 課題性質(zhì) 設(shè)計(jì)□ 論文□ 課題來(lái)源 科研□ 教學(xué)□ 生產(chǎn)□ 其它□ 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 數(shù)控機(jī)床換刀機(jī)械手的設(shè)計(jì) 開(kāi)題報(bào)告（闡述課題的目的、意義、研究現(xiàn)狀、研究?jī)?nèi)容、研究方案、進(jìn)度安排、預(yù)期結(jié)果、參考文獻(xiàn)等） 本設(shè)計(jì)主要是 在實(shí)現(xiàn)手指夾緊、手臂伸縮、手架伸縮以及手架旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)的基礎(chǔ)上， 為數(shù)控機(jī)床換刀機(jī)械手的研究提供幾種新的 設(shè)計(jì)方案， 并 通過(guò)論證分析， 選擇其中一種比較理想可行的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算， 以達(dá)到準(zhǔn)確、穩(wěn)定、快速、可靠換刀的目的。在滿足 數(shù)控機(jī)床換刀機(jī)械手 各種運(yùn)動(dòng)要求的同時(shí)，本設(shè)計(jì)也在一定程度上 簡(jiǎn)化 了 換刀機(jī)械手的結(jié)構(gòu) ，以方便 數(shù)控機(jī)床換刀機(jī)械手 的加工制造過(guò)程。 ： 近年來(lái)，隨著世界制造業(yè)向中國(guó)轉(zhuǎn)移，我國(guó)對(duì)機(jī)床的需求量大增。同時(shí)，經(jīng)過(guò)多年的努力， 我國(guó)數(shù)控機(jī)床的開(kāi)發(fā)水平也有了很大進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床的品種和質(zhì)量均比以往有所提高，部分機(jī)床制造主導(dǎo)廠還開(kāi)發(fā)出具有相當(dāng)水平的數(shù)控設(shè) 備。 但是，通過(guò)有關(guān)部門(mén)給出的資料，只要作進(jìn)一步的分析與了解，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床在消費(fèi)量的臺(tái)數(shù)中雖占有一半 （ 55%） 以上，但它們多是些技術(shù)水平較低、價(jià)格相對(duì)便宜的普通產(chǎn)品，如數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑鏜床和線切數(shù)機(jī)床等，高、中檔數(shù)控產(chǎn)品則較少，而且這些產(chǎn)品的核心技術(shù)或功能部件，如 數(shù)控機(jī)床換刀機(jī)械手 、 全功能的數(shù)控伺服系統(tǒng)，高速電主軸，數(shù)控刀架乃至高速安全防護(hù)裝置等，還多是由中外合資企業(yè)提供或是從國(guó)外進(jìn)口的 [1]。這也說(shuō)明 由于技術(shù)發(fā)展的不平衡，在多種條件制約下，目前我國(guó)數(shù)控機(jī)床的整件技術(shù)水平與國(guó)際先進(jìn)水平相比還有一 定距離，部分高性能、高速、高精度的數(shù)控機(jī)床仍需要依靠海外進(jìn)口。 功能部件技術(shù)水平的高低、性能的優(yōu)劣以及整體的社會(huì)配套水平，都直接決定和影響著數(shù)控機(jī)床整機(jī)的技術(shù)水平和性能，也制約著主機(jī)的發(fā)展速度。而 換刀機(jī)械手 則是數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定可靠運(yùn)行的關(guān)鍵功能部件。它的快速、準(zhǔn)確的換刀程序是影響數(shù)控機(jī)床發(fā)揮高效、可靠的加工性能的重要因素。沒(méi)有 換刀機(jī)械手 ，就不可能有集中工序進(jìn)行加工的數(shù)控機(jī)床。有資料顯示，刀庫(kù)和機(jī)械手的故障率約占整機(jī)故障率的 25%[1]。所以說(shuō)， 換刀機(jī)械手 的性能、質(zhì)量直接影響著數(shù)控機(jī)床整機(jī)的性能、質(zhì)量和品種的發(fā)展 。 數(shù)控機(jī)床是備有刀庫(kù)，并能自動(dòng)更換刀具，對(duì)工件進(jìn)行多工序加工的一種功能較全的數(shù)字控制機(jī)床，也是典型的集高新技術(shù)于一體的機(jī)械加工設(shè)備，它的發(fā)展代表了一個(gè)國(guó)家 設(shè)計(jì)、制造的水平，是判斷企業(yè)技術(shù)能力和工藝水平標(biāo)志的一個(gè)方面 [2]。數(shù)控機(jī)床中實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)和機(jī)床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為自動(dòng)換刀裝置，它的功能是儲(chǔ)備一定數(shù)量的刀具并完成刀具的自動(dòng)交換。自動(dòng)換刀裝置可幫助數(shù)控機(jī)床節(jié)省輔助時(shí)間，并滿足在一次安裝中完成多工序、工步加工要求。它由存放刀具的刀庫(kù)和換刀機(jī)構(gòu)組成。作為自動(dòng)換刀裝置，它需要滿足換刀迅速、時(shí)間短，重復(fù) 定位精度高，刀具儲(chǔ)存量足夠，所占空間位置小，工作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn) [3]。 換刀裝置中刀具的交換形式及它們的具體結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)床的工作效率和工作可靠性有著直接影響。數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀形式可分為無(wú)機(jī)械手換刀方式和有機(jī)械手換刀方式兩大類。無(wú)機(jī)械手換刀方式一般是采用把刀庫(kù)放在主軸箱可以運(yùn)動(dòng)到的位置，同時(shí)，刀庫(kù)中刀具的存放方向一般與主軸上的裝刀方向一致。無(wú)機(jī)械手換刀方式是由刀庫(kù)和機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀具的交換的，這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但換刀時(shí)間要長(zhǎng)。目前，數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置大都采用有機(jī)械手換刀方式，因?yàn)橛袡C(jī)械手換刀裝置在刀 庫(kù)的配置、與主軸的相對(duì)位置及刀具數(shù)量確定上都比較靈活，機(jī)械手?jǐn)?shù)量和換刀形式比較隨意，換刀時(shí)間比較短，應(yīng)用廣泛 [4]。換刀機(jī)械手的形式有單臂式、雙臂式、回轉(zhuǎn)式和軌道式等，而常用雙臂式機(jī)械手的手爪結(jié)構(gòu)形式又分為鉤手、抱手、伸縮手和叉手等 [2]。 數(shù)控機(jī)床換刀機(jī)械手作為數(shù)控機(jī)床的一個(gè)重要的功能部件，它在國(guó)內(nèi)外的數(shù)控機(jī)床制造領(lǐng)域中已受到廣泛的重視。目前，在國(guó)外 BT40的換刀時(shí)間已達(dá)到 ， BT50的換刀時(shí)間也達(dá)到了 秒左右，國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)了立、臥兩用凸輪式換刀機(jī)械手和用于五軸聯(lián)動(dòng)的換刀機(jī)械手的研究。 數(shù)控機(jī)床換 刀機(jī)械手的主要任務(wù)是，完全模擬人手的換刀動(dòng)作，給機(jī)床主軸與彈簧夾頭提供相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)夾緊、放松刀具的動(dòng)作。機(jī)械手應(yīng)具備足夠的轉(zhuǎn)矩，同時(shí)還應(yīng)使機(jī)械手具備結(jié)構(gòu)緊湊、占據(jù)空間小的特點(diǎn)，以適應(yīng)不同類型機(jī)床的換刀空間 [4]。隨著機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展，制造行業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床換刀機(jī)械手的需求量會(huì)越來(lái)越大。 ： (1)根據(jù)目前常用的 數(shù)控機(jī)床換刀機(jī)械手 的換刀方式，對(duì)手臂伸縮與手指夾緊機(jī)構(gòu)、手架旋轉(zhuǎn)與手架伸縮機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出幾種新的方案，并通過(guò)對(duì)所提出方案的論證分析，選擇一種較為理想的方案進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。 (2)對(duì)所選設(shè)計(jì)方案 中換刀機(jī)械手的組成機(jī)構(gòu)及各個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分析。 (3)對(duì) 數(shù)控機(jī)床換刀機(jī)械手 的手指夾緊力進(jìn)行分析與計(jì)算，并對(duì)其關(guān)鍵部位進(jìn)行校核，以保證換刀的可靠性。 (4)對(duì)設(shè)計(jì)中所涉及到的液壓缸通過(guò)計(jì)算確定其個(gè)部分結(jié)構(gòu)的具體尺寸，并對(duì)個(gè)活塞桿的強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及螺栓的強(qiáng)度進(jìn)行校核，以保證數(shù)控機(jī)床換刀機(jī)械手能夠穩(wěn)定、可靠的完成換刀過(guò)程。 (5)對(duì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的齒輪、軸等重要零部件通過(guò)計(jì)算確定尺寸后，要進(jìn)行安全校核。 (6)設(shè)計(jì)出 數(shù)控機(jī)床換刀機(jī)械手 的控制系統(tǒng)部分，完善設(shè)計(jì)內(nèi)容。 ： 通過(guò)閱讀大量參考文獻(xiàn)，了解 了數(shù)控機(jī)床換刀機(jī)械手的優(yōu)缺點(diǎn)。并對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，根據(jù)其應(yīng)用場(chǎng)合和運(yùn)動(dòng)方式，確定最初設(shè)計(jì)方案。通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步分析優(yōu)化，使其各裝置結(jié)構(gòu)盡可能合理化，再通過(guò)對(duì) 設(shè)計(jì)零件的強(qiáng)度校核及整體的干涉檢驗(yàn)，保證設(shè)計(jì)方案的可行性以及安全穩(wěn)定性。 ： (1)準(zhǔn)備階段，搜集有關(guān)資料，確定設(shè)計(jì)方案（ 12 月 10日～ 12月 20日）。 (2)撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、外文翻譯等相關(guān)內(nèi)容（ 12月 21日～ 3月 12 日） (3)完成設(shè)計(jì)雛形，定初稿（ 3月 12 日～ 3月 30日） (4)完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（ 4月 1日～４月 18 日） (5) 定終稿，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 4月 19日～ 5月 4日） (6)完成相關(guān)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介、答辯提綱，準(zhǔn)備答辯階段（ 5月 5日～ 5月 14 日） (7)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯階段（５月中旬） ： 本設(shè)計(jì)方案 在實(shí)現(xiàn)手指夾緊、手臂伸縮、手架伸縮以及手架旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)其準(zhǔn)確、快速、可靠、穩(wěn)定的換刀。 在一定程度上簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。而對(duì)于 手指夾緊、手臂伸縮及手架伸縮運(yùn)動(dòng)，則采用液壓驅(qū)動(dòng)方式，即可以準(zhǔn)確、穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)各個(gè)運(yùn)動(dòng)，還可以通過(guò)提高液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)縮短換刀的時(shí)間。 ： [1] 濮良貴、紀(jì)名剛主 編 . 機(jī)械設(shè) 計(jì) [M].高等教育出版社， 2021. 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[11] 賈銘新 .液壓傳動(dòng)與 控制 [M]. 北京： 國(guó)防工業(yè)出版社， 2021： 8792. 指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教研室意見(jiàn)： 審查結(jié) 果： 同 意□ 不 同 意□ 教研室主任簽名： 年 月 日 摘 要 本 設(shè)計(jì)主要 是 對(duì) 數(shù)控機(jī)床換刀機(jī)械手的設(shè)計(jì)。機(jī)械手的種類很多，在本次設(shè)計(jì)中機(jī)械手選用回轉(zhuǎn)式雙臂機(jī)械手。 此次設(shè)計(jì)主要是對(duì)數(shù)控機(jī)床換刀機(jī)械手手部進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成手部各參數(shù)的計(jì)算，以及液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中相關(guān)參數(shù)的計(jì)算和機(jī)械手中軸的計(jì)算，還有液壓 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 它的主要?jiǎng)幼魇菍C(jī)床主軸上的刀具與刀庫(kù)或刀具傳送裝置上的刀具進(jìn)行交換，其動(dòng)作循環(huán)為：拔刀─新舊刀具交換─裝刀。回轉(zhuǎn)式雙臂機(jī)械手刀具交換裝置具有換刀時(shí)間短、動(dòng)作靈活可靠等 .應(yīng)用最為廣泛。 本設(shè)計(jì)也在一定程度上 簡(jiǎn)化 了 換刀機(jī)械手的結(jié)構(gòu) ，以方便數(shù)控機(jī)床 換刀機(jī)械手 的加工制造過(guò)程。 關(guān)鍵詞 : 數(shù)控機(jī)床； 換刀機(jī)械手；手部設(shè)計(jì) ABSTRACT The design mainly introduces the design of the robot about CNC machine tool change. Man