畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：數(shù)控臥式鏜銑床刀庫(kù)機(jī)械手升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析系 別： 機(jī)電信息系 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)： 學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2013年05月數(shù)控臥式鏜銑床刀庫(kù)機(jī)械手升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析摘 要 數(shù)控臥式機(jī)床的發(fā)展與應(yīng)用，大大降低了零件的加工輔助時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率隨著數(shù)控機(jī)床的普及應(yīng)用，機(jī)械加工的自動(dòng)化程度大大提高，數(shù)控機(jī)床發(fā)展成了當(dāng)今普遍應(yīng)用的一種更新、更先進(jìn)的制造設(shè)備加工中心帶有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置，可以實(shí)現(xiàn)按照預(yù)定程序?qū)ぜM(jìn)行多工序加工數(shù)控臥式鏜銑床是一種具有自動(dòng)換刀裝置和任意分度數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的數(shù)字控制機(jī)床，工件在一次裝夾后能自動(dòng)完成幾個(gè)側(cè)面的的多種工序的加工數(shù)控臥式鏜銑床刀庫(kù)機(jī)械手升降機(jī)構(gòu)由液動(dòng)機(jī)、滾珠絲杠副、減速齒輪、摩擦片式電磁離合器等構(gòu)成了解刀庫(kù)機(jī)械手升降機(jī)構(gòu)的性能要求;了解刀庫(kù)機(jī)械手升降機(jī)構(gòu)的工作原理，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算分析;液動(dòng)機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)手架運(yùn)動(dòng)，通過(guò)減速和離合器吸合，絲杠制動(dòng)，使手架準(zhǔn)確停在換刀位置，良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)刀庫(kù)中刀具的快速更換，提高機(jī)床的加工效率。

關(guān)鍵詞: 升降機(jī)構(gòu)；JCS-013數(shù)控鏜銑床；液動(dòng)機(jī)；滾珠絲杠；手架；離合器；CNC horizontal boring and milling machine tool storage manipulator lifting mechanism design and analysisAbstract With the development of NC,the automatic tool changer system is more and more important in the modern advanced manufacture,because the ATC can shorten the cycle time of product manufacturing,improve the precision of product machining.The latest requirements of machine tool user comprise of diversification of control object,complexity of process,flexible of application and high reliability.The function of tool magazine is that stores the tool and moves the tool which will be used in the next manufacturing process to the right changeover position and robot will finish the change over tool.CNC horizontal boring and milling machine is a automatic tool change device and arbitrary indexing of digital control machine tool nc rotary table, After a clamping workpiece can automatically complete several profiles of a variety of machining process. CNC horizontal boring and milling machine tool storage manipulator lifting mechanism by the Liquid motive, The ball screw vice, Reduction ear, Friction plate electromagnetic clutch, etc. Understanding of knife library manipulator lifting mechanism performance requirements ,The understanding of the principle of operation of knife library manipulator lifting mechanism, Structure design and calculation analysis, Liquid motivation drives the ball screw rotation, lead frame hand movement, By slowing down and clutch and screw brake, make hand aircraft parked in knife position accurately, Good design can bring about quick replacement knife tool in library, improve the processing efficiency of machine tool.Key words: Lifting mechanism; CNC horizontal boring and milling machine ;Liquid motive ;Ball screw;Hand; Clutch;目錄1 緒論 1 1.1數(shù)控鏜銑床的結(jié)構(gòu)組成 1 1.2國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展 2 1.2.1國(guó)內(nèi)外數(shù)控臥式鏜銑床的現(xiàn)狀 2 1.3數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) 5 1.3.1高速化、高精度化、高可靠性 5 1.3.2復(fù)合化 6 1.3.3智能化 6 1.3.4柔性化、集成化 62數(shù)控臥式鏜銑床刀庫(kù)機(jī)械手升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 2.1 設(shè)計(jì)目的 7 2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 7 2.3升降機(jī)構(gòu)的組成和運(yùn)動(dòng) 7 2.3.1升降機(jī)構(gòu)的組成 7 2.3.2 手架升降機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng) 83 升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī) 8 3.1 升降電機(jī)的選擇 9 3.1.1 升降電機(jī)的理論分析 9 3.1.2升降電機(jī)的選擇 10 3.2 電機(jī)調(diào)速 11 3.2.1 變頻調(diào)速原理 12 3.2.2變頻器選型時(shí)要確定以下幾點(diǎn) 124摩擦片式電磁離合器的選用 13 4.1轉(zhuǎn)矩特性 14 4.2動(dòng)作特性 14 4.3散熱特性與壽命 14 4.4摩擦片式電磁離合器的測(cè)試方法 15 4.4.1靜力矩的測(cè)定 15 4.4.2動(dòng)力矩的測(cè)定 15 4.4.3空轉(zhuǎn)力矩的測(cè)定 15 4.4.4殘留力矩及力矩消滅時(shí)間的測(cè)定 16 4.5選用電磁離合器的注意事項(xiàng) 165 滾珠絲杠副的選用 17 5.1滾珠絲杠副的工作原理 17 5.2滾珠絲杠副的類型 18 5.2.1外循環(huán) 18 5.2.2 內(nèi)循環(huán) 18 5.3滾珠絲杠副的傳動(dòng)特點(diǎn) 18 5.4滾珠絲杠的選用指標(biāo) 19 5.5滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算 20 5.6滾珠絲杠的保護(hù) 246 控制系統(tǒng) 25 6.1模擬式 25 6.2數(shù)字式 25 6.2.1行程開(kāi)關(guān) 25 6.2.2接近開(kāi)關(guān) 25總 結(jié) 27參 考 文 獻(xiàn) 28致 謝 29V1 緒論在車床、鏜床、銑床、插、拉床、磨床、數(shù)控加工中心、齒輪加工中心、切斷機(jī)床、特種加工機(jī)床、組合機(jī)床、柔性制造系統(tǒng)等眾多機(jī)械加工設(shè)備中，鏜銑床加工特點(diǎn)：加工過(guò)程中工件不動(dòng)，讓刀具移動(dòng)，并使刀具轉(zhuǎn)動(dòng)（主運(yùn)動(dòng)），在實(shí)踐中具有“萬(wàn)能機(jī)床”的稱號(hào)。

鏜銑床主要是刀具在工件上加工已有預(yù)制孔的機(jī)床通常，刀具旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，刀具或工件的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)它主要是用來(lái)加工高精度孔或一次定位完成多個(gè)孔的精加工，此外還可以從事與孔精加工有關(guān)的其他加工面的加工1.1數(shù)控鏜銑床的結(jié)構(gòu)組成如圖1.1所示，數(shù)控機(jī)床主要由機(jī)床本體、自動(dòng)換刀裝置、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)、液壓油箱、數(shù)控電柜、主軸驅(qū)動(dòng)調(diào)速控制柜、機(jī)床電氣柜、主軸箱潤(rùn)滑冷卻用自動(dòng)油溫調(diào)節(jié)器和空氣干燥器等組成1-電動(dòng)機(jī) 2-換刀機(jī)械手 3-數(shù)控柜 4-刀庫(kù) 5-主軸箱 6-操作面板 7-電源柜 8-工作臺(tái) 9-滑座 10-床身圖1.1數(shù)控機(jī)床示意圖a. 機(jī)床本體 機(jī)床的本體是用來(lái)支撐機(jī)床的工作已達(dá)到加工生產(chǎn)目的主要由床身和立柱組成b. 主軸結(jié)構(gòu) 主軸部件既要滿足精加工精度較高的要求，又要滿足粗加工時(shí)高效切削的能力因此在旋轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性和熱變形等方面，都有很高的要求在布局結(jié)構(gòu)方面，對(duì)于具有自動(dòng)換刀功能的數(shù)控鏜銑床，其主軸部件除主軸、主軸軸承和傳動(dòng)件等一般組成部分外，還有道具自動(dòng)加緊、主軸自動(dòng)準(zhǔn)停和主軸裝刀口吹凈等裝置c. 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái) 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)可以進(jìn)行任意角度定位，它的功能有兩個(gè)：一是使工作臺(tái)進(jìn)行圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，二是使工作臺(tái)進(jìn)行分度運(yùn)動(dòng)。

d. 換刀裝置 數(shù)控鏜銑床為了能在工件一次裝夾中完成多種甚至所有加工工序，以縮減輔助時(shí)間和減少多次安裝工件所引起的誤差，必須具有自動(dòng)換刀裝置其主要有刀庫(kù)、橫梁升降機(jī)構(gòu)、滑座伸縮機(jī)構(gòu)、手架回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、裝刀手和卸刀手組成e. 機(jī)床導(dǎo)軌 導(dǎo)軌主要用來(lái)支撐和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件沿一定的軌道運(yùn)動(dòng)在導(dǎo)軌副中，運(yùn)動(dòng)的一方叫運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，不運(yùn)動(dòng)的一方叫支撐導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌相對(duì)于支撐導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)，通常是直線運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)[1]1.2國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，帶有自動(dòng)換刀系統(tǒng)的加工中心在現(xiàn)代制造業(yè)種起著越來(lái)越重要的作用，它能縮短產(chǎn)品的制造周期，提高產(chǎn)品的加工精度，適合柔性加工刀庫(kù)的功能是儲(chǔ)存刀具并把下一把即將要用的道具準(zhǔn)確地送到換刀位置，供換刀機(jī)械手完成新舊刀具的交換完成此功能的機(jī)械包括送刀臂、擺刀站和換刀臂，總稱為機(jī)械手具體來(lái)說(shuō)，它的功能是完成刀具的裝卸和在主軸頭與刀庫(kù)之間的傳遞驅(qū)動(dòng)裝置則是使刀庫(kù)和機(jī)械手實(shí)現(xiàn)其功能的裝置，一般由步進(jìn)電機(jī)或液壓（或氣液機(jī)構(gòu)）或凸輪機(jī)構(gòu)組成機(jī)械手完成刀庫(kù)里的刀與主軸上的刀的交換工作由于數(shù)控加工中心的刀庫(kù)容量、換刀可靠性及換刀速度直接影響到加工中心的效率，而自動(dòng)換刀就是進(jìn)一步壓縮非切削時(shí)間，提高成產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件。

所以數(shù)控機(jī)床為了能在工件一次裝夾中完成多道加工工序，縮短輔助時(shí)間，減小多次安裝工件所引起的誤差，必須帶有自動(dòng)換刀裝置1.2.1國(guó)內(nèi)外數(shù)控臥式鏜銑床的現(xiàn)狀當(dāng)今世界，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)機(jī)床工業(yè)高度重視，競(jìng)相發(fā)展機(jī)電一體化、高精度、自動(dòng)化先進(jìn)機(jī)床，以加速工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展長(zhǎng)期以來(lái)，歐、美、亞在國(guó)際市場(chǎng)上相互展開(kāi)激烈競(jìng)爭(zhēng)，已形成一條無(wú)形戰(zhàn)線，特別是隨著電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步國(guó)外數(shù)控臥式鏜床和臥式加工中心均有突飛猛進(jìn)的發(fā)展其表現(xiàn)在于機(jī)床的結(jié)構(gòu)、精度和壽命，以及自動(dòng)化水平、生產(chǎn)效率等方面都有很大的提高在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工作上，采用模塊化設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方法，在確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量和技術(shù)水平的前提下，產(chǎn)品品種大量涌現(xiàn)，變型產(chǎn)品也越來(lái)越多，除可滿足市場(chǎng)的需求外，并獲得了較大的經(jīng)濟(jì)效益一些科學(xué)技術(shù)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家，已由生產(chǎn)臥式鏜床轉(zhuǎn)向生產(chǎn)更高水平的自動(dòng)化機(jī)床，并已生產(chǎn)和研制出更高一級(jí)的現(xiàn)代化水平的設(shè)備，從而為實(shí)現(xiàn)無(wú)人化工廠奠定了基礎(chǔ)國(guó)外數(shù)控臥式鏜床及臥式加工中心的形成、演變過(guò)程，一種是以普通臥式鏜床為基礎(chǔ)，配以控制系統(tǒng)，而成為數(shù)控臥式鏜床；進(jìn)而在配以刀庫(kù)及機(jī)械手等獨(dú)立部件后，。