【正文】 ............................................................................................... 2 傳動方案設(shè)計 ........................................................................................... 2 定位方案的確定 ....................................................................................... 3 主要零件部件設(shè)計計算 .................................................................................. 3 刀 具受力 計算 ........................................................................................... 3 刀架體設(shè)計計算 ....................................................................................... 4 端齒盤主要參 數(shù)的設(shè)計計算 ................................................................... 5 壓縮彈簧設(shè)計 ........................................................................................... 9 蝸桿蝸輪設(shè)計 ......................................................................................... 11 螺 桿、螺套設(shè)計及驗算 .......................................................................... 14 電機(jī)的選擇 ...................................................................................................... 16 聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)選擇 .............................................................................................. 16 潤滑與密封 ...................................................................................................... 16 3 自動刀架控制部分設(shè)計 ......................................................................................... 18 控制系統(tǒng)分析 .................................................................................................. 18 控制方案設(shè)計 ......................................................................................... 18 PLC 的分類 .............................................................................................. 18 PLC 的特點及主要功能 .......................................................................... 19 自動換刀控制系統(tǒng)要求 ......................................................................... 21 控制元件的選擇 .............................................................................................. 21 接近開關(guān)的類別 ..................................................................................... 21 接近開關(guān)的選擇 ..................................................................................... 22 PLC 選型 ........................................................................................................... 23 目 錄 分析控制系統(tǒng)所需要的 I/O 接點數(shù) ...................................................... 23 PLC 外接電器元件選擇 ......................................................................... 23 系統(tǒng)控制元件列表 ............................................................................................. 24 PLC 的 I/O 地址的分配 .................................................................................... 25 PLC 外圍接線圖 ................................................................................................ 25 4 控制系統(tǒng) PLC 程序設(shè)計 ............................................................................................ 27 系統(tǒng)流程圖的設(shè)計 ............................................................................................. 27 PLC 程序設(shè)計 .................................................................................................... 27 程序結(jié)構(gòu)設(shè)計 ............................................................................................ 27 自 動換刀程序設(shè)計 .................................................................................... 28 手動換刀程序 ............................................................................................ 31 數(shù)據(jù)傳送程序的設(shè)計 ................................................................................ 33 程序的調(diào)試 ......................................................................................................... 34 結(jié) 論 .............................................................................................................................. 35 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 36 致 謝 .............................................................................................................................. 37 1 緒論 1 1 緒論 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 從 自動 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(zhuǎn)塔式?jīng)_床，美國 IBM公司同期也研制成功了 “APT”( 刀具程序控制裝置 )。利用 PLC、 位置傳感器進(jìn)行了系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計，較好地實現(xiàn)了換刀控制要求。按照設(shè)計規(guī)范對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析與設(shè)計計算。 本課題主要對六刀位自動刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。 摘 要 I 摘 要 數(shù)控車床將向中高 檔 發(fā)展，對數(shù)控刀架需求量將大大增加。隨著數(shù)控車床的發(fā)展，數(shù)控刀架 也 向快速換刀、電液組合驅(qū)動和伺服驅(qū)動方向發(fā)展。通過對多種方案的分析確定出了免抬式自動刀架的設(shè)計方案。同時用 ProE 對機(jī)械結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行三維實體建模 ,驗證結(jié)構(gòu)較合理。 本文所設(shè)計的免抬式 6 刀位自動刀架，結(jié)構(gòu)簡單，換刀快速，可成為一個獨立的單元，既可用于 普通機(jī)床以減少輔助換刀時間，又適用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，改善刀架結(jié)構(gòu)。 1958年美國 Kamp。 1967年出現(xiàn) FMS(柔性制造系統(tǒng) )。 1983年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定了數(shù)控刀具錐柄的國際標(biāo)準(zhǔn)，自動換刀系統(tǒng)便形成了統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)模式。刀具夾持元件的結(jié)構(gòu)特性及它與機(jī)床主軸的聯(lián)結(jié)方式，將直接影響機(jī)床的加工性能。自動換刀系統(tǒng)本身及相關(guān)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，又會對整機(jī)的成本造價產(chǎn)生直接影響。低造價高性能的 數(shù)控機(jī) 床 將會被中小廠廣泛接收。數(shù)控刀架的發(fā)展趨勢是：隨著數(shù)控車床的發(fā)展，數(shù)控刀架開始向快速換刀、電液組合驅(qū)動和伺服驅(qū)動方向發(fā)展。根據(jù)刀架所用的對象，即機(jī)床，以及其要完成的功能。二、傳動方案設(shè)計，即是采用何種方式實現(xiàn)刀架的轉(zhuǎn)位，精確可靠的刀架轉(zhuǎn)位的實現(xiàn)才能使整個設(shè)計有意義。四、控制方案設(shè)計，這一部分 主要考慮控制元件的選擇。 2 自動刀架系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計 2 2 自動 刀架 系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計 刀架結(jié)構(gòu)方案的確定 刀架體設(shè)計 對于六刀自動刀架的設(shè)計 [1]我們可以設(shè)計成刀具徑向布置和周向布置兩種形式， 如圖 。 因此我選擇周向的 ,用正六邊形的樣式 ,方便安裝也便于設(shè)計計算。螺旋槽結(jié)構(gòu)實際上就是圓柱凸輪形式， 它由電動機(jī)通過減速帶動固定在刀架體上的圓柱銷，在刀架心軸的螺旋酮內(nèi)作上升運(yùn)動，迫使刀架抬起，然后轉(zhuǎn)位，到達(dá)指令刀位后，由電機(jī)反轉(zhuǎn)實現(xiàn)刀架落下壓緊，結(jié)構(gòu)簡單，但由于切削過和中會產(chǎn)生振動，容易使圓柱銷松動，剛性差，同時圓柱銷容易磨損和彎曲，故這種結(jié)構(gòu)用于是小型的四方刀架較多。當(dāng)?shù)都苻D(zhuǎn)過一個工位后，凸輪又帶動撥塊，迫使主軸右移，壓緊齒牙盤，這種結(jié)構(gòu)動作可靠，不會產(chǎn)生由機(jī)械原因而誤動作，但是只能實現(xiàn)單步分度，每次轉(zhuǎn)位都要重復(fù)抬刀、轉(zhuǎn)位、復(fù)位壓緊的過程，當(dāng)所選刀位與現(xiàn)處刀位 2 自動刀架系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計 3 數(shù)相差