【導(dǎo)讀】未定義書簽。未定義書簽。本章小結(jié).

　　

【正文】 住刀具。機(jī)械手拔刀時(shí)，長(zhǎng)銷與擋塊脫離接觸，鎖緊銷被彈簧彈起，使活動(dòng)銷頂住刀具不能后退，這樣機(jī)械手在回轉(zhuǎn) 180176。時(shí)，刀具不會(huì)被甩出。當(dāng)機(jī)械手上升插刀時(shí)，兩長(zhǎng)銷又分別被兩擋塊壓下，鎖緊銷從活動(dòng)銷孔中退出，松開刀具，機(jī)械手便可反轉(zhuǎn) 75176。復(fù)位。 機(jī)械手傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 如前述刀庫(kù)結(jié)構(gòu)，刀套向下轉(zhuǎn) 90176。后，壓下行程開關(guān)，發(fā)出 機(jī)械手抓刀信號(hào)。此時(shí)，機(jī)械手 21 正處在圖中所示的上面位置，液壓缸 18 右腔通壓力油，活塞桿推動(dòng)齒條 17 向左移動(dòng)帶動(dòng)齒輪 11 轉(zhuǎn)動(dòng)。圖中 52 所示， 8 為第 5章 刀具交換裝置的設(shè)計(jì) 31 升降液壓缸的活塞桿，齒輪 齒條 7 和軸 2 為圖 43 中的齒輪 1齒條 17和機(jī)械手臂軸 16。連接盤 3 與齒輪 1 用螺栓連接，它們空套在機(jī)械手臂軸 2上，傳動(dòng)盤 5 與機(jī)械手臂軸 2 用花鍵連接，它上端的銷子 4 插入連接盤 3的銷孔中，故齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)便帶動(dòng)機(jī)械手臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使機(jī)械手回轉(zhuǎn) 75176。抓刀。抓刀動(dòng)作結(jié)束時(shí)，齒條 17 上的擋環(huán) 12 壓下行程開關(guān) 14，發(fā)出拔刀信號(hào)，于是升降液壓缸 15 的上腔通 壓力油，活塞桿推動(dòng)機(jī)械手臂軸 16下降拔刀。在軸 16 下降時(shí)，傳動(dòng)盤 10 隨之下降，其下端的銷子 8 插入連接盤 5的銷孔中，連接盤 5 和其下面的齒輪 4也是用螺栓連接的，它們空套在軸 16上。當(dāng)拔刀動(dòng)作完成后，軸 16 上的擋環(huán) 2 壓下行程開關(guān) 1，發(fā)出換刀信號(hào)。這時(shí)轉(zhuǎn)位液壓缸 20 的右腔通壓力油，活塞桿推動(dòng)齒條 19 向左移動(dòng)，帶動(dòng)齒輪和連接盤 5轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)銷子 8，由傳動(dòng)盤帶動(dòng)機(jī)械手轉(zhuǎn) 180176。，交換位于位于主軸和刀庫(kù)上的刀具位置。換刀動(dòng)作完成后，齒條 19上的擋環(huán) 6壓下行程開關(guān) 9，發(fā)出插刀信號(hào)，使升降液壓缸下腔通壓力油，活塞桿帶著機(jī)械手臂 軸上升插刀，同時(shí)傳動(dòng)下面的銷子 8 從連接盤 5 的銷孔中移出。插刀動(dòng)作完成后，軸 16 上的擋環(huán)壓下行程開關(guān) 3，使轉(zhuǎn)位油缸 20的左腔通壓力油，活塞桿帶著齒條 19 向右移動(dòng)復(fù)位，齒輪 4 空轉(zhuǎn)，機(jī)械手無(wú)動(dòng)作。齒條 19復(fù)位后，其上擋環(huán)壓下行程開關(guān) 7，使液壓缸 18 的左腔通壓力油，活塞桿帶著齒條 17 向右移動(dòng)，通過(guò)齒輪 11 使機(jī)械手反轉(zhuǎn) 75176。復(fù)位。機(jī)械手復(fù)位后，齒條 17上的擋環(huán)壓下行程開關(guān) 13，發(fā)出換刀完成信號(hào)，使刀套向上翻轉(zhuǎn) 90176。，為下次選刀做好準(zhǔn)備。 注：圖 52中的氣缸 1機(jī)械手臂軸 1齒輪 1齒條 1銷子、擋環(huán) 2分別相 當(dāng)于圖 53中的氣缸 3機(jī)械手臂軸 齒輪 4齒條 3銷子 4擋環(huán) 51。 **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 圖 52 機(jī)械手傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖 第 5章 刀具交換裝置的設(shè)計(jì) 33 圖 53 機(jī)械手傳動(dòng)結(jié)構(gòu) **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 自動(dòng)換刀裝置的動(dòng)作順序 自動(dòng)換刀的大致順序如圖 54 所示： 第一， 見圖 54（ b） ，工件上某一表面加工完畢后，主軸停轉(zhuǎn)，主軸箱返回原點(diǎn)準(zhǔn)備換刀，此時(shí)刀庫(kù)早已根據(jù)指令將“新刀”轉(zhuǎn)到換刀位置上 (即向下旋轉(zhuǎn) 90176。 ),等待機(jī)械手抓取。 第二， 見圖 54（ c） ，機(jī)械手由原始水平位置逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 75176。 ，機(jī)械手的兩夾爪同時(shí)抓住刀庫(kù)中的“新刀”與主軸中的“舊刀”。 第三， 見圖 54（ d） ，機(jī)械手沿軸向?qū)⒌毒咄瑫r(shí)從主軸及刀庫(kù)中拔出。 第四， 見圖 54（ e） ，機(jī)械手順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 180176。，把“新刀”轉(zhuǎn)至主軸處，“舊刀”轉(zhuǎn)至刀庫(kù)換刀位置處。 第五， 見圖 54（ f） ，機(jī)械手沿軸向?qū)⒌毒咄瑫r(shí)裝入主軸及刀庫(kù)。 第六， 見圖 54（ h） ，機(jī)械手順時(shí)針回轉(zhuǎn) 75176。，恢復(fù)原始水平位置。 第七， 見圖 54（ g） ，刀庫(kù)刀套向上旋轉(zhuǎn) 90176。，等待下一次換刀。 第 5章 刀具交換裝置的設(shè)計(jì) 35 圖 54自動(dòng)換刀的順序 主軸準(zhǔn)停裝置 在加工中心上，當(dāng)自動(dòng)換刀裝置把刀具裝到主軸上時(shí)，刀柄上的鍵槽必須對(duì)準(zhǔn)主軸上的驅(qū)動(dòng)鍵 (亦稱定向鍵 )。為此，主軸每次停轉(zhuǎn)必須準(zhǔn)確地停在某一固定位置上。這種使主軸準(zhǔn)確地停在某一固定位置上的裝置叫主軸準(zhǔn)停裝置。 主軸準(zhǔn)停裝置分機(jī)械控制和電氣控制兩種形式。 本加工中心用到的是電氣控制方式。 為使主軸上的端面鍵能準(zhǔn)確而順利進(jìn)人刀柄上的鍵槽。主軸必須停止在一定的位置上使之對(duì)準(zhǔn)，即主軸應(yīng)有旋轉(zhuǎn)定位機(jī)構(gòu)。主軸與刀柄靠 7： 24錐面定心，由兩個(gè)端面鍵傳遞轉(zhuǎn)矩。端面鍵用螺釘固定在主 軸前端面上，嵌入刀柄周向的兩個(gè)缺口內(nèi)。自動(dòng)換刀時(shí)，必須保證端面鍵對(duì)準(zhǔn)缺口。為此，就要求主軸準(zhǔn)確地停在一定的周向位置上。主軸周向定位機(jī)構(gòu)的原理見圖55。塔輪 1上安裝一個(gè)厚墊片 4，上裝一個(gè)體積很小的永磁塊 3。在主軸箱**大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 體的準(zhǔn)停位置上，裝一個(gè)磁傳感器 2。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出主軸準(zhǔn)停信號(hào)后，主軸降速，以很低的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，至永磁塊對(duì)準(zhǔn)傳感器，傳感器 2 發(fā)出準(zhǔn)停信號(hào)，經(jīng)放大器、定向電 路使電動(dòng)機(jī)制動(dòng)。主軸停止的角度位置精度 為 177。 1176。 這種裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位迅速而準(zhǔn)確。 圖 55主軸定位機(jī)構(gòu)工作原理 1 塔輪； 2磁傳感器； 3永磁塊； 4墊片 本章小結(jié) 本章主要介紹了自動(dòng)換刀裝置中機(jī)械手的設(shè)計(jì) ，機(jī)械手內(nèi)部的傳動(dòng)原理，自動(dòng)換刀的過(guò)程以及主軸的準(zhǔn)停裝置。 第 6章 聯(lián)軸器的選用及計(jì)算 37 第 6 章 聯(lián)軸器 的選用 及計(jì)算 聯(lián)軸器 聯(lián)軸器是連接兩軸或軸的回轉(zhuǎn)件，在傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力過(guò)程中一同回轉(zhuǎn)而不脫開的一種裝置。此外，聯(lián)軸器還可能具有補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移、緩沖和減震以及安全防護(hù)等功能。 聯(lián)軸器的分類 按照聯(lián)軸器的性能可分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器或稱固定式聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器雖然不具有補(bǔ)償 功能，但有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、不易維護(hù)、成本低等特點(diǎn)而仍有其應(yīng)用范圍；撓性聯(lián)軸器中又分為無(wú)彈性元件撓性聯(lián)軸器 (也稱可移式剛性聯(lián)軸器 )和帶彈性元件撓性聯(lián)軸器，前一類只具有補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移的能力，后一類能產(chǎn)生較大環(huán)性交形的元件，除有補(bǔ)償性能外還具有緩沖和減振作用，但在傳遞轉(zhuǎn)矩的能力上，因受彈性元件的強(qiáng)度限制，一般不及無(wú)彈性元件聯(lián)軸器。帶彈性元件聯(lián)軸器中按彈性元件的材質(zhì)不同；又可分為金屬?gòu)椥栽头墙饘購(gòu)椥栽?，金屬?gòu)椥栽闹饕攸c(diǎn)是強(qiáng)度高、傳遞轉(zhuǎn)距能力大、使用壽命長(zhǎng)、不易變質(zhì)且性能穩(wěn)定。非金屬?gòu)椥栽膬?yōu)點(diǎn)是 制造方便，易獲得各種結(jié)構(gòu)形狀，又具有較高的阻尼性能。 聯(lián)軸器類型的選擇 聯(lián)軸器的類型應(yīng)根據(jù)使用要求和工作條件，如承載能力、轉(zhuǎn)速、兩軸相對(duì)位移、緩沖吸震以及裝拆、維修更換易損元件等綜合分析來(lái)確定。具體選擇時(shí)可順序考慮以下幾點(diǎn)： (1)原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的機(jī)械性能。原動(dòng)機(jī)的類型不同，其輸出功率和轉(zhuǎn)速，有的是平穩(wěn)恒定的，有的是波動(dòng)不均勻的。而各種工作機(jī)的載荷性質(zhì)差異更大，有的平穩(wěn)，有的沖擊甚至強(qiáng)烈沖擊或震動(dòng)。這將直接影響聯(lián)軸器類型的選擇，是選擇的首要依據(jù)之一。對(duì)于載荷為平穩(wěn)的，則可選用剛性聯(lián)軸器，否則宜選用 彈性聯(lián)軸器。 (2)聯(lián)軸器聯(lián)接的軸系及其運(yùn)轉(zhuǎn)情況。對(duì)于連接軸系的質(zhì)量大、轉(zhuǎn)動(dòng)慣**大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 量大，而又經(jīng)常起動(dòng)、變速或反轉(zhuǎn)的，則應(yīng)考慮選用能承受較大瞬時(shí)過(guò)載，并能緩沖吸震的彈性聯(lián)軸器。 (3)工作機(jī)的轉(zhuǎn)速高低，對(duì)于需高速運(yùn)轉(zhuǎn)的兩軸聯(lián)接，應(yīng)考慮選擇聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)具有高平衡精度特性，以消除離心力而產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲，增加相關(guān)元件的磨損和發(fā)熱而降低傳動(dòng)質(zhì)量和使用壽命。其中膜片聯(lián)軸器對(duì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)適應(yīng)性較好。 (4)聯(lián)軸器的對(duì)中和對(duì)中保持程度，保持良好的對(duì)中是使運(yùn)轉(zhuǎn)正常的前提，防止產(chǎn)生過(guò)大附加載荷及其他不良工況。聯(lián)軸器的對(duì)中調(diào)整難易，除 與本身結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還應(yīng)與機(jī)械類型在對(duì)中時(shí)采用措施相適應(yīng)。同時(shí)還需計(jì)及機(jī)械工作時(shí)有關(guān)零件因受載和溫升產(chǎn)生變形及零件相對(duì)滑動(dòng)而產(chǎn)生磨損，從而使兩軸產(chǎn)生附加的相對(duì)位移。所以，選擇的聯(lián)軸器不但要補(bǔ)償安裝時(shí)難免存在的一定相對(duì)偏差，還應(yīng)預(yù)計(jì)到能補(bǔ)償兩軸在運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的相對(duì)位移的能力。 (5)聯(lián)軸器的可靠性，使用壽命和工作環(huán)境。對(duì)于要求運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，不允許運(yùn)轉(zhuǎn)工作臨時(shí)中斷的傳動(dòng)，最好選用不需潤(rùn)滑、無(wú)非金屬?gòu)椥栽穆?lián)軸器。高溫和有油類、酸堿及其他腐蝕性介質(zhì)的場(chǎng)所、或有光輻射存在應(yīng)盡量不用含有橡膠彈性元件的聯(lián)軸器。有灰塵、潮濕的 環(huán)境，應(yīng)用有罩殼的聯(lián)軸器。對(duì)環(huán)境有清潔要求時(shí)就應(yīng)盡量不用油潤(rùn)滑的聯(lián)軸器。 (6)聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)及工作特性，聯(lián)軸器的外形尺寸，安裝、拆卸所需的空間大小和難易程度以及對(duì)維護(hù)的要求等都有與聯(lián)接機(jī)組的具體配置位置和要求相適應(yīng)，例如聯(lián)接兩軸垂直時(shí)，有些齒式聯(lián)軸器就不適用。此外還應(yīng)考慮機(jī)組對(duì)聯(lián)軸器主、從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速的同步性（包括轉(zhuǎn)速波動(dòng)和彈性回差）是否有要求。如單十字軸式萬(wàn)向聯(lián)軸器的從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速有周期性波動(dòng)，一般彈性聯(lián)軸器在啟動(dòng)和載荷或轉(zhuǎn)速改變時(shí)，從動(dòng)軸有彈性回差現(xiàn)象。 (7)聯(lián)軸器的制造、安裝和維護(hù)的成本，在滿足使用要求的條 件下，應(yīng)使選擇的聯(lián)軸器成本低，不需維護(hù)以降低經(jīng)常費(fèi)用。 聯(lián)軸器的選用計(jì)算 在選用標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器或已有推薦的系列尺寸的聯(lián)軸器型號(hào)時(shí)，一般都是以第 6章 聯(lián)軸器的選用及計(jì)算 39 聯(lián)軸器所需傳遞的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 cT 小于所選聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩 [T]或標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩 nT 為原則。由于傳動(dòng)軸系載荷變化性質(zhì)不同以及聯(lián)軸器本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能不同，聯(lián)軸器實(shí)際傳遞的轉(zhuǎn)矩不等于傳動(dòng)軸系理論上需傳遞的轉(zhuǎn)矩 T，通常 c w wT 9 5 5 0 wz t z t nPTK K K K K K K K Tn? ? ? 式中 T—— 理論轉(zhuǎn)矩（ Nm? ），在有制動(dòng)器的傳動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)制動(dòng)器的理論轉(zhuǎn)矩大于動(dòng)力機(jī)的理論轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)按前者計(jì)算聯(lián)軸器； wP 、 n—— 分別為驅(qū)動(dòng)功率（ kw）和轉(zhuǎn)速（ r/min）； K—— 工作情況系數(shù) ； wK —— 動(dòng)力機(jī)系數(shù)； ZK —— 啟動(dòng)系數(shù)； tK —— 溫度系數(shù)。 查相關(guān)資料 K=, wK =, ZK =, tK =,電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩T=10 Nm? ，因此可計(jì)算得 : cT w z tTK K K? =10 1 1 1=? 。 該機(jī)床暫選定聯(lián)軸器為撓性聯(lián)軸器， 而所選撓性聯(lián)軸器 nT =25Nm? ，cT nT ，滿足使用條件。 該聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)速為 [n]=12021r/min。該聯(lián)軸器的外形如圖 61 所示： **大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 40 圖 61 撓性聯(lián)軸器 該撓性聯(lián)軸器使用的脹緊聯(lián)接套（錐環(huán)）是一種現(xiàn)代先進(jìn)聯(lián)接的機(jī)械基礎(chǔ)件，是一種新型聯(lián)接方式，它是靠擰緊高強(qiáng)度螺栓使脹套與軸間包容面間產(chǎn)生壓力、繼而產(chǎn)生摩擦力實(shí)現(xiàn)負(fù)載傳遞的一種無(wú)鍵聯(lián)接裝置。 它與一般過(guò)盈的無(wú)鍵聯(lián)接、有鍵連接相比，具有許多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 制造和安裝簡(jiǎn)單。安裝脹套軸和孔的加工不像過(guò)盈配合那樣要求高精度的制造公差。安裝無(wú)需加熱、冷卻或使用加壓設(shè)備，只需將螺釘按規(guī)定扭矩?cái)Q緊即可。并且調(diào)整方便，可以將傳動(dòng)件很方便地調(diào)整到所需位置。 （ 2） 有良好的互換性，且拆卸方便。這是因?yàn)槊浱啄馨演^大配合間隙的軸和傳動(dòng)件聯(lián)接起來(lái)，拆卸時(shí)，將螺釘擰松，即可使被連接件很容易拆開。 （ 3） 脹套聯(lián)接可以承受重載荷。脹套結(jié)構(gòu)可做成多種樣式，為適應(yīng)安裝負(fù)荷要求。一個(gè)脹套不夠，可以多個(gè)串聯(lián)使用。 （ 4） 脹套是靠摩擦力傳動(dòng)，對(duì)被連接件沒(méi)有鍵 槽削弱。沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，工作中不會(huì)磨損。脹套在脹緊后，接觸面緊密貼合，第 6章 聯(lián)軸器的選用及計(jì)算 41 不易產(chǎn)生銹蝕。 （ 5） 脹套在超載時(shí)失去聯(lián)接作用，可以保護(hù)設(shè)備不受損壞。 本章小結(jié) 本章主要介紹了聯(lián)軸器的分類，各聯(lián)軸器的適用范圍，從而對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)刀庫(kù)設(shè)計(jì)中的典型零件 —— 聯(lián)軸器進(jìn)行選用計(jì)算。 結(jié)論 42 結(jié)論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是立式加工中心自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì)。所針對(duì)的機(jī)床是 TH5640D 型立式加工中心。本文章闡述的 是該立式加工中心中 盤式刀庫(kù) 結(jié)構(gòu)和參數(shù) 的設(shè)計(jì)