加工中心自動(dòng)換刀系統(tǒng)設(shè)計(jì)(盤式刀庫設(shè)計(jì))【含CAD圖紙和說明書】
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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題目名稱
加工中心自動(dòng)換刀系統(tǒng)設(shè)計(jì)(盤式)——刀庫設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
專業(yè)班級(jí)
學(xué)號(hào)
一、 選題的目的和意義:
加工中心(Machining Center,MC)是適應(yīng)省力、省時(shí)和節(jié)能的時(shí)代要求而迅速發(fā)展起來的自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床,它是綜合了機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、拖動(dòng)技術(shù)、現(xiàn)代控制理論、測(cè)量及傳感技術(shù)以及通信診斷、刀具和編程技術(shù)的高科技產(chǎn)品。由于加工中心能集中完成多種工序,因而可減少工件裝夾、測(cè)量和調(diào)整時(shí)間,減少工件周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)存放時(shí)間,使機(jī)床的切削利用率高于通用機(jī)床3倍~4倍,所以說,加工中心不僅提高了工件的加工精度,而且是數(shù)控機(jī)床中生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度最高的綜合性機(jī)床。
1958年,美國(guó)卡尼,特雷克(Kearney&Trecker)公司首次把銑、鉆、鏜等多種工序集中于一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上,通過換刀方式實(shí)現(xiàn)連續(xù)加工,成為世界上第一臺(tái)加工中心。該產(chǎn)品出現(xiàn)后,銷路驚人,引起了日、德、美、英、法、意等先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的高度重視,競(jìng)相開發(fā)生產(chǎn),不斷擴(kuò)大和完善機(jī)床的功能,成為數(shù)控機(jī)床中發(fā)展最快、需求量最大的商品之一。如今,世界上出現(xiàn)了立式、臥式、龍門式、落地式等各種加工中心,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),大約有1000多個(gè)品種規(guī)格。
未來加工中心的發(fā)展動(dòng)向是高速化、進(jìn)一步提高精度和愈發(fā)完善的機(jī)能。加工中心是數(shù)控機(jī)床的代表,是高新技術(shù)集成度高的典型機(jī)電一體化機(jī)械加工設(shè)備,我國(guó)的加工中心從70年代開始,已有很大發(fā)展,但技術(shù)、品種和數(shù)量上都還遠(yuǎn)不能適應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)發(fā)展的需要。隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展,推動(dòng)了模具制造業(yè)、機(jī)械加工業(yè)的巨大發(fā)展,使得數(shù)控機(jī)床的使用越來越普遍,而加工中心更是以其高自動(dòng)化程度得到廣泛應(yīng)用。然而,目前市場(chǎng)上生產(chǎn)和銷售的都是以大、中型的加工中心為主,小型加工中心幾乎是空白,而機(jī)械加工業(yè)、小型模具的制造、工科院校、技工學(xué)校等對(duì)小型加工中心存在著大量的需求。為加速我國(guó)加工中心的發(fā)展,需進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)加工中心的研究、設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用。
二、 國(guó)內(nèi)外研究綜述:
在加工中心中,刀庫和機(jī)械手組成自動(dòng)換刀裝置(Automatic Tool Changer,簡(jiǎn)稱ATC),而自動(dòng)換刀裝置的好壞,將直接影響加工中心的好壞,從目前情況看,加工中心的主機(jī)部分基本定型,變化不大,但自動(dòng)換刀裝置種類繁多,五花八門,是最難搞好的部分。它是加工中心的象征,又是加工中心成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此各加工中心制造廠家都在下大力研制動(dòng)作迅速、可靠性高的自動(dòng)換刀裝置,以求在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中取得好效益,正因?yàn)樽詣?dòng)換刀裝置是加工中心的核心內(nèi)容,各廠家都在保密,極少公開有關(guān)資料,尤其機(jī)械手這部分更是如此。
刀庫的形式和容量主要是為滿足機(jī)床的工藝范圍,目前常見的刀庫類型如下:
(1) 盤式刀庫 此刀庫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,應(yīng)用較多。此換刀裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本較低,換刀可靠性較好,缺點(diǎn)是換刀時(shí)間長(zhǎng),適用于刀庫容量較小的加工中心上采用。
(2) 鏈?zhǔn)降稁? 此刀庫結(jié)構(gòu)緊湊,刀庫容量較大,鏈環(huán)的形狀可根據(jù)機(jī)床的布局制成各種形狀,也可將換刀位突出以便于換刀,能充分利用機(jī)床的占地空間,通常為軸向取刀,位置精度較低,造價(jià)也較高。
(3) 格子箱式刀庫 結(jié)構(gòu)緊湊,刀庫空間利用率高,換刀時(shí)間較長(zhǎng)。布局不靈活,通常刀庫安裝在工作臺(tái)上,應(yīng)用者較少。
(4) 直線式刀庫 刀庫容量少,一般在十幾把左右,多用于自動(dòng)換刀數(shù)控車床,鉆床上也有采用。
目前常見的換刀機(jī)械手類型有:①單臂單手式機(jī)械手 結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,換刀各動(dòng)作均需順序進(jìn)行,時(shí)間不能重合,故換刀時(shí)間較長(zhǎng)。
②雙手式機(jī)械手 向刀庫還回用完的刀具和選取新刀,均可在主軸正在加工時(shí)進(jìn)行,故換刀時(shí)間可較短。
③回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手 這類機(jī)械手可以同時(shí)抓住和拔、插位于主軸和刀庫里的刀具。與單臂單手式機(jī)械手相比,可以縮短換刀時(shí)間。應(yīng)用最廣泛,形式也較多。
④多手式機(jī)械手 使用者較少。
三、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所用的主要技術(shù)與方法:
1、咨詢導(dǎo)師,查閱有關(guān)文獻(xiàn)和資料,掌握加工中心的基本結(jié)構(gòu)、工作原理。
2,總體方案確定。
3、換刀機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
4、傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)。
5、機(jī)械手換刀過程。
6、繪制裝配圖、零件圖,完成設(shè)計(jì)說明書。
四、 主要參考文獻(xiàn)與資料獲得情況:
[1] 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)(第三冊(cè)).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1986
[2] 廉元國(guó),張永洪編.加工中心設(shè)計(jì)與應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995
[3] 依蘭歐克拉,比京克.數(shù)控平面加工中心輪式刀庫自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì).成都紡織高等??茖W(xué)校學(xué)報(bào),2000
[4] 沙杰編.加工中心結(jié)構(gòu)、調(diào)試與維護(hù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003
[5] 王愛玲主編.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床.北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2003
[6] 林宋,田建君編.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003
[7] 曹秋霞,馬國(guó)亮.小型立式加工中心圓盤式刀庫的設(shè)計(jì).機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2005
[8] 向金林.TH7130立式加工中心自動(dòng)換刀系統(tǒng)的設(shè)計(jì).裝備制造技術(shù),2006
[9] 黃澤正,劉沖,陳志輝.加工中心自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì).機(jī)械工程與自動(dòng)化,2007
[10] 陳芳,李繼中.盤式刀庫加工中心自動(dòng)換刀系統(tǒng)控制.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2007
[11]蔡厚道.數(shù)控機(jī)床構(gòu)造.北京:北京理工大學(xué)出版社,2007
五、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)度安排(按周說明)
第1~4周 畢業(yè)實(shí)習(xí),收集資料,完成開題報(bào)告。
第5~8周 完成實(shí)習(xí)報(bào)告,總體方案設(shè)計(jì),初步完成設(shè)計(jì)計(jì)算,外文翻譯。
第9~13周 完成總裝圖和零件圖的繪制和設(shè)計(jì)說明書。
第14~15周 修改和完善,準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。
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