【正文】 。 （ 2）軸肩截面左側(cè) 抗彎截面系數(shù) ： W==313= 抗扭截面系數(shù) ： WT==313= 軸肩截面左側(cè)的彎矩 M 為： M=4504 12450124? ＝ 1427N 圖 3 軸的彎矩圖 按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強度，由于軸不受扭矩，所以只需校核彎矩，取 α=，軸的計算應(yīng)力 ca? = 22max 1()MTW?? = 選定軸的材料為 45，調(diào)質(zhì)處理，查表得 [ 1? ]=60MPa，因此 ca? [ 1? ] ，此軸合理安全。 不妨設(shè) F2=650N， F3=800N， L1=300mm， L2=750mm， L3=1000mm，代入上式即可求得： ? ?4 1 2 3 11 1 2 2 3 2 3 1F F F F 6 5 0 N 8 0 0 N FF L F L F L L = F 3 0 0 = 6 5 0 7 5 0 + 8 0 0 7 5 0 + 1 0 0 0? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? （ ） 解得： 14F 365F 920NN??? ?? 2 主要零件的校核計算 刀杯尾部心軸 7 校核計算 ， 本處可以僅按照刀杯被下壓到呈水平位置時的受力進行計算，即按照圖 1 求解出的作用力 F1 進行校核計算 ，如圖 2 所示，為刀杯心軸的受力分析圖 。 21 第三章 刀杯轉(zhuǎn)位機構(gòu)驅(qū)動力計算和零部件校核 1 刀杯轉(zhuǎn)位驅(qū)動力計算 刀杯所受的力如下圖 1 所示：圖中 F1 為滑塊作用在刀杯端輥中心的作用力，F(xiàn)2 為刀杯重力， F3 為刀具重力， F4 為擺動中心 O 點的支撐心軸對刀杯的作用力。 刀杯轉(zhuǎn)位驅(qū)動力的初步確定 根據(jù)設(shè)計對換刀速度的要求，初定刀具庫轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)速度為每分鐘 1 轉(zhuǎn)，則分度凸輪轉(zhuǎn)速為 24r/min。 4) 定位精度： 5) 控制方式：主軸凸輪蝸桿控制輪盤和定位銷，來完成轉(zhuǎn)位和定位。 2) 刀座數(shù)量： 24 工位（即工作盤轉(zhuǎn)一周的工位數(shù)為 24）?？紤]到換刀時選中刀杯應(yīng)當(dāng)處于刀庫中垂線的底部如圖 7 所示，為了結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計上采用轉(zhuǎn)位機構(gòu)相對刀庫中垂線為對稱的布局方式，這樣需要刀庫支架采用到 U 型的結(jié)構(gòu)，帶法蘭的刀庫心軸通過螺釘固定在倒 U 型支架的左部，滑塊及滑塊導(dǎo)軌位于倒 U 型的支架右下部；驅(qū)動油缸 17 通過固定螺釘 18 安置在支架的頂部。 滑塊在導(dǎo)軌上滑動，導(dǎo)軌可以與支架設(shè)計成整體，也可以作為單獨的零件通過螺釘固定在刀庫支架上。 刀杯轉(zhuǎn)位機構(gòu)要完成刀杯在刀具庫上的刀杯軸線水平位置到刀杯軸線處于 18 垂直位置的轉(zhuǎn)位。換刀機械手部件通過固定螺釘 15安裝在刀庫支架上。刀具庫回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)由驅(qū)凸輪箱 10 作為組件通過螺釘 9 安裝在刀具庫支架上，回轉(zhuǎn)盤安裝在心軸 11 上，并通過法蘭盤裝在刀具庫支架上。由此確定，本設(shè)計中刀具庫相對加工中心主軸箱、立柱及換刀機械手各部件的相對運動和相對位置關(guān)系，進而可以確定刀具庫相對機床的總體布局，如下文所述。如圖 1 所示，刀具庫在加工中心上的配置方案有如下幾種： 圖 1 刀具庫在加工中心上的配置方案 在設(shè)計刀庫的配置方案時，需要考慮刀庫的的形式。因此需要對刀具庫的結(jié)構(gòu)方案進行分析，進而分析刀杯轉(zhuǎn)位機構(gòu)實現(xiàn)刀杯轉(zhuǎn)位的方案以及轉(zhuǎn)位機構(gòu)相對于刀具庫和支架的相對位置。 14 第二章 刀杯轉(zhuǎn)位機構(gòu)方案設(shè)計 1 刀杯轉(zhuǎn)位機構(gòu)和刀庫概述 刀杯轉(zhuǎn)位機構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)方案受到刀具庫結(jié)構(gòu)方案的影響，轉(zhuǎn)位機構(gòu)與刀具庫回轉(zhuǎn)機構(gòu)共同完成刀具庫的功能要求。 （ 4）刀具數(shù)量一般比圓盤刀庫多，常規(guī)有 1 60 等 （ 5）刀庫的凸輪箱要定期更換起潤滑、冷卻作用的齒輪油。如果 “回零 ”，那必須在刀具表中修改刀套號中相對應(yīng)的刀具號。一個循環(huán)后，前一把刀具就安裝到后一把刀具的刀套里。一 欄是刀套號，一欄是對應(yīng)刀套號的當(dāng)前程序刀號。系統(tǒng)中有一張刀具表。與固定地址選刀一樣，它也有基準刀號： 1 號刀。裝配調(diào)試也比較復(fù)雜，一般由專業(yè)廠家生產(chǎn)，機床制造商一般不自制。 （ 1）制造成本高。 機械手刀庫 機械手刀庫換刀是隨機地址換刀。 （ 3）固定地址換刀刀庫換刀時間比較長國內(nèi)的機床一般要 8 秒以上（從一次切削到另一次切削）。如要換 10 號刀，刀庫是順時針轉(zhuǎn)。只要機床不關(guān)機，當(dāng)前刀號就被記憶。每次機床開機后刀庫必須 “回零 ”，刀庫在旋轉(zhuǎn)時，只要擋 板靠近（距離為 左右）無觸點開關(guān)，數(shù)控系統(tǒng)就默認為 1 號刀。 （ 2）刀號的計數(shù)原理。裝配調(diào)整比較方便，維護簡單。 （ 1）制造成本低。 圓盤式刀庫 圓盤式刀庫應(yīng)該稱 之為固定地址換刀刀庫，即每個刀位上都有編號，一般從1 編到 1 1 24 等，即為刀號地址。當(dāng)前有許多大型 CAD/CAM 集成軟件已經(jīng)開發(fā)了生產(chǎn)管理模塊，實現(xiàn)了計算機輔助生產(chǎn)管理。 有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化 用加工中心加工零件，能夠準確地計算零件的加工工時，并有效地簡化了檢驗和工夾具、半成品的管理工作。例如，在加工之前節(jié)省了劃線工時，在零件安裝到機床上之后可以減少調(diào)整、加工和檢驗時間，減少了直接生產(chǎn)費用。 操作者的勞動強度減輕 加工中心對零件的加 工是按事先編好的程序自動完成的，操作者除了操作鍵盤、裝卸零件、進行關(guān)鍵工序的中間測量以及觀察機床的運行之外，不需要進行繁重的重復(fù)性手工操作，勞動強度和緊張程度均可大為減輕，勞動條件也得到很大的改善。 加工生產(chǎn)率高 零件加工所需要的時間包括機動時間與輔助時間兩部分。 對加工對象的適應(yīng)性強 加工中心生產(chǎn)的柔性不僅體現(xiàn)在對特殊要求的快速反應(yīng)上．而且可以快速實現(xiàn)批量生產(chǎn)，提高市場競爭能力。如今，加工中心已成為現(xiàn)代機床發(fā)展的主流方向，加工廣泛應(yīng)用于機械制造中。5 μm較多，可稱精密級 [3]。 （ 2）高精度加工中心 高精度加工中心，分辨率為 ，最大進給速度為15～ 100m/min，定位精度為 2μm左右。 按工作臺的數(shù)量和功能分類 10 有單工作臺加工中心、雙工作臺加工中心，和多工作臺加工中心。 按數(shù)控系統(tǒng)功能分類 加工中心根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)控制功能的不同分：有三軸二聯(lián)動、三軸三聯(lián)動、四軸三聯(lián)動、五軸四聯(lián)動、六軸五聯(lián)動等。主軸可作垂直和水平轉(zhuǎn)換的，稱為立臥式加工中心或五面加工中心， 也稱復(fù)合加工中心。一般應(yīng)用于小型加工中心，主要以加工孔為主。這種加工中心的換刀通過刀庫和主軸箱配合動作來完成換刀過程。加工中心換刀裝置由刀庫、機械手級組成，換刀動作由機械手完成。在萬能加工中心安裝工件避免了由于二次裝夾帶來的安裝誤差，所以效率和精度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價也高。 圖 10 龍門加工中心 （ 4）萬能加工中心 萬能加工中心也稱五面加工中心小工件裝夾能完成除安裝面外的所有面的加工；具有立式和臥式加工中心的功能，如圖 11 所示。立式加工中心具有結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小、價格低的優(yōu)點。 圖 8 臥式加工中心 （ 2）立式加工中心 指主軸軸心線為垂直狀態(tài)設(shè)置的加工中心 9 所示，如圖立式加工中心一般具有三個直線運動坐標，工作臺具有分度和旋轉(zhuǎn)功能，可在工作臺上安裝 —個水平軸的數(shù)控轉(zhuǎn)臺用以加工螺旋線零件。臥式加工中 心較立式加工中心應(yīng)用范圍廣，適宜復(fù)雜的箱體類零件、泵體、閥體等零件的加工。指主軸軸線為水平狀態(tài)設(shè)置的加工中心，如圖 8 所示，臥式加工中心一般具有 35 個運動坐標。 圖 6 盤零件和套筒 特殊加工 在熟練掌握了加工中心的功能之后，配合一定的工裝和專用工具，利用加工中心可完成一些特殊的工藝工作，如在金屬表面上刻字、刻 線、刻圖案，如圖 7所示；在加工中心的主軸上裝上高頻電火花電源，可對金屬表面進行線掃描表面淬火；用加工中心裝上高速磨頭，可實現(xiàn)小模數(shù)漸開線圓錐齒輪磨削及各種曲線、曲面的磨削等。 圖 5 異形件 6 盤、套、板類零件 帶有鍵槽，或徑向孔，或端面有分布的孔系，曲面的盤套或軸類零件，如帶法蘭的軸套，帶鍵槽或方頭的軸類零件等，還有具有較多孔加工的板類零件，如各種電機蓋等。異形件的剛性一般較差，夾壓變形難以控制，加工精度也難以保證，甚至某些零件的有的加工部位用普通機床難以完成，如圖 5 所示。復(fù)雜曲面用加工中心加工時，編程工作量較大，大多數(shù)要有自動編程技術(shù)。這類零件均可用加工中心進行加工，如圖 4 所示。在我國，傳統(tǒng)的方法是采用精密鑄造，可想而知其精度是低的。 復(fù)雜曲面 復(fù)雜曲面在機械制造業(yè)，特別是航天航空工業(yè)中占有特殊重要的地位。 圖 3 箱體類零件 5 加工箱體類零件的加工中心，當(dāng)加工工位較多，需工作臺多次旋轉(zhuǎn)角度才能完成的零件，一般選臥式鏜銑類加工中心。這類零件在機床、汽車、飛機制造等行業(yè)用的較多。其加工的主要對象有箱體類零件、復(fù)雜曲面、異形件、盤套板類零件和特殊加工等五類。加工中心還與載有隨行夾具的自動托板進行有機連接，并能進行切屑自動處理，使得加工中心成為柔性制造系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)