【正文】 參考文獻(xiàn)[1]毛謙德《袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社[2]夏田《數(shù)控加工中心設(shè)計(jì)》 化學(xué)工業(yè)出版社[3]胡育輝《數(shù)控銑床加工中心》 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社[4]聞邦椿《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》機(jī)械工業(yè)出版社[5]Robert O. Parmley. .（鄒平由于我的學(xué)習(xí)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請(qǐng)老師批評(píng)指正。另外，在校圖書(shū)館以及公司圖書(shū)館查找資料的時(shí)候，圖書(shū)館管理員也給我提供了很多方面的支持與幫助。在這次的設(shè)計(jì)中得到了很大的收獲，提高了自己的自學(xué)能力和獨(dú)自解決問(wèn)題能力，也豐富了自己的理論知識(shí)，這為我們以后的工作打下了堅(jiān)定的基礎(chǔ)。如果把自動(dòng)換刀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造從現(xiàn)有加工中心的制造模式中分離出來(lái)，把它作為加工中心的標(biāo)準(zhǔn)件或附件組織專門化的生產(chǎn)，同時(shí)由于該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用簡(jiǎn)化了機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)、采用彈簧夾頭和外驅(qū)動(dòng)機(jī)械手等關(guān)鍵技術(shù)、采用圓柱柄刀具和輔具，這不僅使數(shù)控機(jī)床工作性能有所提高，而且使得由它配套構(gòu)成的加工中心的總體造價(jià)大幅度下降。隨著機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展，制造行業(yè)對(duì)于帶有自動(dòng)換刀系統(tǒng)的高效高性能加工中心的需求量越來(lái)越大。本次設(shè)計(jì)的題目是小型數(shù)控加工中心自動(dòng)換刀系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到了很多的困難，最主要的就是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。按工藝用途它可以分為一般數(shù)控機(jī)床和數(shù)控加工中心兩大類,而后者因帶有由刀庫(kù)和機(jī)械手組成的自動(dòng)換刀裝置,能使工件在一次裝夾中完成大部分甚至全部工序。mm） Mca3==75600（Nmm) Mca1=≈288940（Nmm） T2= T蝸輪=126000（Nmm）M2=R2*59=2248*132632（Nm=126000N） 45鋼的密度ρ=179。軸兩端采用6208型深溝球軸承，主要尺寸參數(shù)為d=40，D=80，B=18。)*5=（mm）蝸桿齒頂高h(yuǎn)a2：ha2=m=5mm 蝸輪軸的校核蝸輪軸的外形圖如圖所示，總長(zhǎng)為287mm，從左至右的直徑尺寸為40mm，44mm，50mm，44mm，40mm。18′36″=（mm）蝸輪分度圓齒厚s2:s2=(+2tanα)m （39） 其中變位系數(shù)=，ZA型α=20176。蝸輪寬度b2：b2≤ da1=*60=45（mm），取b2=40mm。18′36″(8)計(jì)算其他尺寸（按《袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》P985表185進(jìn)行計(jì)算）蝸桿齒頂圓直徑da1=d1+2ha1=d1+2m=50+2*5=60(mm)蝸輪齒頂圓直徑da2=d2+2ha2=d2+2m(ha+x2)=205+2*5*（）=210（mm）其中ha=1蝸輪外圓直徑de2≤da2+=210+*5=(mm), 則取de2=215mm。（7） 計(jì)算蝸輪蝸桿的主要參數(shù)① 分度圓直徑d1d2 d1=50mmd2=mZ2=5*41=205（mm）② 中心距a a= （38）蝸輪變位系數(shù)，取=；則代入式（38）中得中心距a==125（mm）。18′36″則由式得滑動(dòng)速度vs==4（m/s）則初估的vs值合適（6） 驗(yàn)算蝸輪輪齒彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算公式為 σF2=YFSYβ≤σFP2 （37）由《袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》P995表1812取如下參數(shù)：① 動(dòng)載荷系數(shù)Kv蝸輪速度v2===（m/s）則蝸輪速度v2=＜3m/s，Kv=1~=② 載荷分布系數(shù)KB載荷平穩(wěn)，取KB=1③ 蝸輪齒形系數(shù)YFS蝸輪當(dāng)量齒數(shù)Zv2===按蝸輪當(dāng)量齒數(shù)Zv2，查《袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》P911圖172，取蝸輪齒形系數(shù)YFS=④ 導(dǎo)程角系數(shù)YB YB=1=1=⑤ 許用彎曲應(yīng)力σFP2系數(shù)YN由《袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》P997圖183查取，YN=，則許用彎曲應(yīng)力σFP2=σFP2YN=70*=56（MPa）。d1值應(yīng)大于計(jì)算值）。**=647（mm179。d1值并選定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑d1m178。）（1） 蝸輪軸轉(zhuǎn)矩T2=d1≥（）178。確定主要參數(shù)蝸桿蝸輪傳動(dòng)，以蝸桿為主傳動(dòng)，蝸輪為從傳動(dòng)。 選擇蝸桿傳動(dòng)類型根據(jù)GB1008588的推薦，采用漸開(kāi)線蝸桿。 刀庫(kù)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)刀庫(kù)的主運(yùn)動(dòng)是圓周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如圖所示，交流伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)彈性柱銷聯(lián)軸器與諧波傳動(dòng)減速器連接減速后驅(qū)動(dòng)蝸桿，設(shè)計(jì)刀庫(kù)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的普通圓柱蝸桿傳動(dòng)，由刀庫(kù)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。采用交流伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：（1）交流伺服電機(jī)無(wú)電刷和換向器，因此工作可靠，對(duì)維護(hù)和保養(yǎng)要求低。m）因?yàn)?≤3，即所選用的伺服電機(jī)最大輸出扭矩在驅(qū)動(dòng)刀庫(kù)刀盤分度所需最大扭矩的三倍以內(nèi)，符合計(jì)算目的，滿足使用要求。）刀庫(kù)啟動(dòng)加速時(shí)間Δt= s則角加速度 ε= = =≈則由式的啟動(dòng)扭矩T2==（N=（kgm）（2） 計(jì)算啟動(dòng)扭矩T2： T2= （35）式中： J——刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ε——啟動(dòng)角加速度刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的估算：根據(jù)《袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》P42表212得 Jy= m刀庫(kù)R178。m）將上述計(jì)算結(jié)果匯總列于下表中：軸序號(hào)功率P/kw轉(zhuǎn)速n/（r/min）轉(zhuǎn)矩T/（NmⅠ軸：Ⅰ軸即蝸桿軸P1=P0η聯(lián)=*=（kw）n1==1500（r/min）T1=T0i01η01=T0i聯(lián)η聯(lián)=*1*=（N0軸：0軸即電動(dòng)機(jī)軸P0=Pd= Kwn0=n1=1500r/minT0=Td=承η齒 （32）蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率η齒=（齒輪精度為8級(jí)）聯(lián)軸器效率η聯(lián)= 滾動(dòng)軸承效率η承=則得傳動(dòng)總效率η=*178。；刀盤轉(zhuǎn)速N=60r/min。 m；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=15Kg直流伺服電動(dòng)機(jī)具有體積小、重量輕、伺服性好、力能指標(biāo)高等優(yōu)點(diǎn)，且該電機(jī)可用信號(hào)電壓進(jìn)行無(wú)極調(diào)速。但此機(jī)構(gòu)定位精度不夠高，為提高其定位精度可采用帶制動(dòng)器的交流伺服電機(jī)，從而可保證較高的定位精度。 刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)的選擇目前圓盤式刀庫(kù)大多采用的是單頭雙導(dǎo)程蝸輪蝸桿傳動(dòng)，此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在使用中可隨時(shí)調(diào)整蝸輪蝸桿的傳動(dòng)間隙，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)位分度輪和蝸桿的加工較困難。因此，夾塊的寬度尺寸精度要求很高。（1） 刀爪尺寸的設(shè)計(jì) 刀爪的外型尺寸根據(jù)30號(hào)刀柄設(shè)計(jì)。 刀盤部分的設(shè)計(jì) 刀盤尺寸的確定 刀盤采用輪輻式結(jié)構(gòu)，這樣既能滿足使用的要求，又能保證刀盤的強(qiáng)度。（3）刀具最大重量為1kg。同時(shí)又考慮到所選用電主軸軸端的尺寸及刀盤直徑等的限制；再考慮到主要用于中小批生產(chǎn)機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)等，刀具的品種不宜過(guò)多，以免造成不必要的消費(fèi)和刀庫(kù)尺寸過(guò)大，采用8把刀。刀庫(kù)由刀盤部件、軸承、軸承套、電機(jī)、撥銷、槽輪、蝸輪蝸桿、氣缸等組成。由于采用的是標(biāo)準(zhǔn)的精密數(shù)控工作臺(tái)，所以選用刀庫(kù)置于立柱側(cè)面的橫梁上，此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且不會(huì)發(fā)生刀庫(kù)和主軸的干涉現(xiàn)象，但刀庫(kù)的支承剛性較差，須增強(qiáng)立柱的剛度，以減小橫梁彎扭矩的影響。且所設(shè)計(jì)的加工中心主要用來(lái)教學(xué)，不必再刀庫(kù)里放太多的刀具，因此選用圓盤式刀庫(kù)。 無(wú)機(jī)械手換刀裝置刀庫(kù)的設(shè)計(jì)無(wú)機(jī)械手換刀方式中，刀庫(kù)可以是圓盤形、直線排列式、也可以是格子箱式等。無(wú)機(jī)械手換刀方式適用于40號(hào)以下的小型加工中心或換刀次數(shù)少的用重型刀具的重型機(jī)床。換刀時(shí)必須先將用過(guò)的刀具送回刀庫(kù)，然后再?gòu)牡稁?kù)中取出新刀具，這兩個(gè)動(dòng)作不能同時(shí)進(jìn)行，所以換刀過(guò)程較為復(fù)雜，換到時(shí)間較長(zhǎng)。無(wú)機(jī)械手換刀方式是直接在刀庫(kù)與主軸（或刀架）之間換刀的自動(dòng)換刀方式。它是由機(jī)械手將刀庫(kù)上的刀具送到主軸上，再把主軸上已用過(guò)的刀具返送到刀庫(kù)上。由于是使用在小型加工中心上，所以采用的是圓盤刀庫(kù)的結(jié)構(gòu)形式，以下是介紹本設(shè)計(jì)的換刀過(guò)程及刀庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 刀具自動(dòng)換刀分析加工中心自動(dòng)換刀裝置有兩種形式：有機(jī)械手換刀和無(wú)機(jī)械手換刀。一般刀具數(shù)量在30~120把時(shí)，多采用鏈?zhǔn)降稁?kù)。當(dāng)鏈?zhǔn)降稁?kù)需增加刀具容量時(shí)，只需增加鏈條的長(zhǎng)度和支承鏈輪的數(shù)目，在一定范圍內(nèi)，無(wú)需變更線速度及慣量。d）刀具斜向安裝（2）鏈?zhǔn)降稁?kù)b）軸向取刀形式因此，盤式刀庫(kù)一般適用于刀具容量較少的刀庫(kù)。因此出現(xiàn)了將刀具在盤中采用雙環(huán)或多環(huán)排列，以增加空間的利用率。盤式刀庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用較多，如圖21所示。加工中心上普遍采用的刀庫(kù)是盤式刀庫(kù)和鏈?zhǔn)降稁?kù)。刀庫(kù)的定為機(jī)構(gòu)是用來(lái)保證更換的每一把刀具或刀套都能準(zhǔn)確地停在換到位置上。由于多數(shù)加工中心的取送刀位置都是在刀庫(kù)中的某一固定刀位，因此刀庫(kù)還需要有使刀具運(yùn)動(dòng)及定為的機(jī)構(gòu)來(lái)保證換刀的可靠。 刀庫(kù)的類型刀庫(kù)是自動(dòng)換刀裝置中最主要的部件之一