【正文】 液壓缸本身摩擦部位的摩擦力和慣性力也抵消一部分缸的輸出力。由圖,A系列的，根據(jù)查出，變形量，因此為滿足變形量為20mm，所需彈簧量片數(shù)為：取45片，則彈簧的尺寸為：未受載荷時的自由高度：。由公式式得： （314）表31 蝶形彈簧的尺寸碟形彈簧D（mm）d（mm）t（mm）h0（mm）H0（mm）PfσⅠ或σⅡF= h0N（mm）（N/mm2）A40 GB/T1972406500σⅡ=1330A40 GB/T1972402620σⅡ=1140A40 GB/T19724011020σⅡ=1060式中:彈簧鋼的彈性模量為。彈簧承受16公斤的力時的變形量要求為20mm,導桿的最大直徑為20mm。本課題設計選用液壓缸、長拉桿、碟形彈簧來實現(xiàn)刀柄的加緊和放松。 夾緊裝置的設計計算概述目前國內外數(shù)控機床自動換刀系統(tǒng)中,刀具、輔具多采用錐柄結構,刀柄與機床主軸的聯(lián)結、刀具的夾緊放松機構及驅動方式幾乎都采用同一種結構模式。鍵連接的結構設計（1）軸的鍵槽尺寸偏差寬度為；槽深；，（2）輪轂的鍵槽尺寸偏差寬度為。 鍵連接的設計計算選擇鍵連接類型及尺寸由于齒輪傳動的對中性要求較高以免齒輪嚙合不良，所以選擇普通的平鍵連接，按表且根據(jù)d=66和B=64選擇雙圓頭平鍵，尺寸為: b=20mm , h=12mm, l=60mm , k=。 MV1= , MV2=4）求出合成彎矩，并畫出合成彎矩圖（）。故 考慮到有鍵連接軸徑應增加3%，故取危險端面尺寸66mm。 主軸及組件的設計與校核 初定軸的直徑（危險截面） 軸的材料選用45鋼，經正火處理。同時。并且溫度過高會改變軸承等元件的間隙、破壞潤滑條件，加速磨損甚至抱軸磨損性 指長時期保持其原始精度的能力。抗振性直接影響加工表面質量和生產率，應盡量提高。設計時應在其他條件允許的條件下，盡量提高剛度值。剛度不足時，不僅影響加工精度和表面質量，還容易引起振動。目的是保證加工零件的精度和表面粗糙度。 齒輪的結構設計 小齒輪采用實心式結構 小齒輪采用腹板式結構按，主從動齒輪齒面硬度均小于350HBS，直齒，查?、蚬罱M的精度等級為7級，齒輪精度為877GB。（12）由圖1312，按齒面材料，調質熱處理，查取。（10），一般。（8）由圖133，按齒面材料，調質熱處理，齒面硬度為260HBS，查取。（6）由圖134，按，查取。（4）由圖136，按,大小齒輪齒面硬度小于350HBS，查取。所以實際中心距 由（33）得 ，取 , , 驗算齒根彎曲應力 由公式（34），（35），（36）得其中：（1）（2）由表133，按原動機工作平穩(wěn)，工作載荷有中等沖擊，查得=～，取。按齒面接觸強度設計由（31） 得 其中：Aa表131，按直齒輪，β=0176?？傻?， 輸出軸齒輪的設計計算 齒輪的設計 選擇齒輪傳動的材料及熱處理由表查取，小齒輪的材料用40Cr鋼，調質熱處理230～260HBS，取260HBS，大齒輪的材料用45鋼，調質熱處理200～250HBS，取230HBS。對于按標準中心距安裝的標準齒輪。為了計算方便，將法向力Fn在節(jié)點P處分解為兩個相互垂直的分力，即圓周力Ft和Fr。按，主從動齒輪齒面硬度均小于350HBS，直齒，查?、蚬罱M的精度等級為7級，齒輪精度為877GB?？傻茫?齒輪的結構設計 如圖32表示直齒圓柱齒輪的零件簡圖。（12）由圖1312，按齒面材料，調質熱處理，查取。（10），一般。（8）由圖133，按齒面材料，調質熱處理，齒面硬度為260HBS，查取。（6）由圖134，按，查取。（4）由圖136，按,主從動齒輪齒面硬度小于350HBS，查取。所以實際中心距 （33），取, , 驗算齒根彎曲應力 （34） （35） （36）其中：（1）（2）由表，按原動機工作平穩(wěn)，工作載荷有中等沖擊，查得，取。按齒面接觸強度設計 （31）其中：Aa由表，按直齒輪，β=0176。 齒輪的設計 選擇齒輪傳動的材料及熱處理由表查取，主動齒輪的材料用40Cr鋼，調質熱處理230～260HBS，取260HBS，從動齒輪與主動齒輪相同。其中實心式結構適用于齒頂圓直徑的齒輪，齒輪軸式結構的齒輪與軸做成一體，適用于齒根圓直徑與軸的直徑相差很小，或齒根到鍵槽底部的距離小于的齒輪；腹板式結構適用于齒頂圓直徑的結構，其他尺寸確定如下：輪轂外徑為（為內孔直徑），長度（b為齒輪的寬度），腹板的厚度c=～，且mm。其主要技術數(shù)據(jù)、外形和安裝尺寸見表31：表31 電動機主要技術數(shù)據(jù)、外形和安裝尺寸表型號額定功率/ kw額定轉速r/min最大轉矩（額定轉矩）Y160M22152930外形尺寸/ mmmmmmL（AB/2+AD）+HD中心高/mmH安裝尺寸/mmAB軸伸尺寸/ mmmmmmDE65043038516025425442110 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)各軸轉速軸Ⅰ 軸Ⅱ 軸Ⅲ 各軸功率軸Ⅰ 軸Ⅱ 軸Ⅲ 各軸扭矩 由文獻[6]電機軸 軸Ⅰ 軸Ⅱ 軸Ⅲ 圓柱齒輪的結構設計 設計內容及方法圓柱齒輪傳動的結構設計內容包括齒輪的結構選擇、齒輪精度選擇及潤滑方式的選擇。圖31 主傳動系統(tǒng) 電動機的選擇選擇電動機的類型按已知要求和條件選擇Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠式三相異步電動機。其中最主要的是裝置的抬起和轉位部分，抬起和轉位是本次設計中的最大的難點之一。 本章小結本章通過對刀庫和交換主軸的總體原理設計，確定了換刀裝置的基本結構，通過對刀庫的了解，確定了刀庫的形式及容量。通過以上比較，由于本次設計的換刀裝置用于中小型加工中心，所以選用盤式刀庫，刀具的數(shù)量為20把刀，并且把刀庫和換刀裝置設計為一個整體，放置在機床主軸的上方，節(jié)省了空間。彈匣式和格子式刀庫。轉塔式與盤式刀庫的組合及鏈式刀庫的組合，每單個刀庫的儲刀量較小，換刀速度快。多用于數(shù)控車床和鉆床上。僅增加鏈條長度即可增加刀具數(shù)，可以不增加圓周速度，其轉動慣量不像盤式刀庫增加的那樣大。鏈式刀庫包括單環(huán)鏈和多環(huán)鏈,鏈環(huán)形式可有多種變化，其特點：適用于刀庫容量較大的場合，所占的空間小。刀具數(shù)量一般不多于32把。沿盤面徑向排列或成銳角排列的形式的刀庫結構簡單緊湊，應用較多，但刀具單環(huán)排列，空間利用率低。在鉆削中心儲刀位置即主軸,其外部結構緊湊但內部構造復雜，精度要求高。一般僅用于輕便而簡單的機型。轉位完成時，中心液壓缸接通回油，轉塔體落下，定位銷實現(xiàn)轉塔體的定位。 主軸抬起及轉位的原理，當滑移齒輪和主軸齒輪脫離嚙合時，中心液壓缸2通壓力油，使轉塔體8抬起，定位銷5和大齒輪6隨著轉塔體一起上移，與軸8上的小齒輪4嚙合。機械手把新刀裝上主軸后，液壓缸5接通回油，碟形彈簧8又拉緊刀夾。此時行程開關3發(fā)出信號，換刀機械手隨即將刀夾取下。切削扭矩由端面鍵13傳遞。刀夾12以錐度為7：14的錐柄在主軸10前端的錐空中定位，并通過擰緊在錐柄尾部的拉釘11被拉緊在錐孔中。（），將下一工序的主軸轉到工作位置。同時在中心液壓缸的作用下使轉塔體1抬起（）。 刀庫和交換主軸換刀裝置的原理 主軸交換的原理：轉塔頭內交錯分布著兩個結構完全相同的刀具主軸，主軸的回轉運動由電動機由傳動機構、滑移齒輪15和大齒輪7輸入。在需要換刀時，加工的主軸迅速退出，換好刀具的主軸立即開始加工。加工中心有兩個工作主軸，1 轉塔體 2壓縮空氣管接頭 3行程開關 4活塞 5液壓缸 6彈簧 7大齒輪 8碟形彈簧9拉桿 10主軸 11拉釘 12刀夾 13端面鍵 14鋼球 15滑移齒輪圖21 雙主軸換刀但不是同時用于切削加工。第2章 設計總體方案論證通過的市場的調研和常見的換刀裝置的比較，多主軸換刀的方式刀具數(shù)量有限，不能進行多工序加工；刀庫布置在主軸周圍的轉塔方式，換刀的時間隨所選刀在刀庫的位置不同而長短不等。所以本設計也采用了這種裝置。換刀裝置由于凸輪聯(lián)動式單臂雙手爪機械手由電動機驅動，不需要復雜的液壓系統(tǒng)及其密封、緩沖機構，沒有漏油現(xiàn)象，結構簡單，工作可靠。刀庫刀庫由伺服電機帶動蝸輪蝸桿驅動。所以選擇交流電動機驅動。無電刷，最高轉速不受火花限制。換刀和回零。 工作內容主軸箱先抬起30mm，然后旋轉180176。其刀庫布置在加工主軸的周圍可隨主軸一起移動，每一個刀具有一套換刀機械手，這樣換刀時就幾乎沒有時間的損失，是目前世界上單主軸機床切屑對切屑換刀時間最短的加工中心。 多機械手方式刀庫同樣布置在主軸的周圍，但采用每把刀有一個機械手的方式使換刀幾乎沒有時間的損失，并可以采用任意選刀的方式。刀庫布置在主軸周圍的轉塔方式 刀庫布置在主軸的周圍刀庫本身就相當于機械手，即通過刀庫拔插刀并采用順序換刀，使機床切屑對切屑換刀時間較短。每個主軸的換刀裝置和普通加工中心一樣。在需要換刀時，加工的主軸迅速退出，換好刀具的主軸立即開始加工。雙主軸換刀加工中心有兩個工作主軸，但不是同時用于切削加工。奧地利 ANGERG 公司生產這種結構的機床，是目前世界上切屑對切屑換刀時間最短的機床。這個移動時間就是換刀時間，而且非常短。每根主軸由各自的電動機直接驅動，并且每個主軸上安裝了不同的刀具。許多研究人員利用各種方法來縮短換刀時間來提高切削速度。切削加工正在進入以高速切削（HSC）為特征的發(fā)展階段，因高速切削而切削效率飛速提高，因此，進一步減少機床加工輔助時間的技術也伴隨高速切削的發(fā)展而不斷發(fā)展。目前國內外數(shù)控機床自動換刀系統(tǒng)中，刀具、輔具多采用錐柄結構，刀柄與機床主軸的聯(lián)結、刀具的夾緊放松機構及驅動方式幾乎都采用同一種結構模式。1978年以后,加工中心迅速發(fā)展,帶有ATC裝置，可實現(xiàn)多種工序加工的機床，步入了機床發(fā)展的黃金時代。T公司研制出帶ATC（自動刀具交換裝置）的加工中心。 自動換刀裝置國內外發(fā)展與現(xiàn)狀從換刀系統(tǒng)發(fā)展的歷史來看，1956年日本富士通研究成功數(shù)控轉塔式沖床，美國IBM公司同期也研制成功了“APT”（刀具程序控制裝置）。加工中心刀庫自動換刀裝置結構設計緒論 背景及研究意義隨著機械加工工業(yè)的發(fā)展，制造行業(yè)對于具有高效高性能的加工中心的需求量越來越大。自動換刀裝置作為加工中心的重要組成部分其主要的作用在于減少加工過程中的非切削時間，以提高生產率、降低生產成本，進而提升機床及至整個生產線的生產率，所以自動換刀裝置在交工中心中扮演著重要