小型加工中心的换刀机械手设计

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1、职业技术学院毕业设计说明书题目：小型加工中心的换刀机械手设计院系：专业：机电一体化技术班级：机电13302班学生姓名：学号：201303030205指导教师：胡毅光企业指导教师：唐银波完成日期：2016年5月20日目录摘要4ABSTRACT51绪论61.1机械手简介61.1.1机械手发展简史61.1.2机械手的应用意义71.1.3机械手的发展趋势81.1.4机械手的发展现状91.2加工中心的概况111.2.1加工中心的定义111.2.2加工中心的组成111.2.3换刀机械手的类型122总体方案的设计142.1设计要求142.1.1机械手的平稳性142.1.2机械手

2、的运动特性152.2驱动方式162.2.1机械手的分类162.2.2开关型机械手的速度及位置控制162.2.3机械传动型机械手的速度及位置控制172.3换刀机械手方案的确定182.3.1机械手类型的确定182.3.2驱动系统和电控系统的选择183机械手的设计213.1机械手的原理213.2设计方向223.3概要233.3.1机械手的组成与分类233.3.2机械手的手部243.4机械手手臂和手爪的设计243.4.1手爪口的计算243.4.2手爪锁的设计与计算263.5弹簧的选择与设计293.6手爪的整体尺寸设计294液压传动系统设计314.1液压传动的概述314.2

3、液压缸的设计324.2.1液压缸的载荷组成及计算324.2.2升降缸的设计334.2.4油缸长度的确定364.3液压回转缸的设计364.3.1回转缸内径的计算365花键轴的设计395.1花键轴的计算395.1.1轴的材料选择395.1.2轴径的初步计算395.1.3花键轴的校核405.2轴承的选择425.2.1升降缸中轴承的选择425.2.2对于回转缸的轴承选择445.3法兰连接的选择445.4升降缸中(液压缸及活塞杆工作)密封元件446机械手液压控制系统设计456.1液压系统图的拟定456.2液压控制元件选用477机械手电气控制系统设计497.1可编程控制器（P

4、LC）497.1.1PLC的结构与工作原理497.1.2PLC特点与应用范围507.1.3工作原理517.1.4PLC的选择517.2可编程控制器I/O分配表和外部接线图547.3机械手可编程控制器梯形图55结论58参考文献59致谢60摘要加工中心在加工中用得很广泛，加工中心利用刀库实现换刀，这是目前加工中心大量使用的换刀方式。而自动换刀装置是加工中心的重要组成部分之一，它的功能的好坏，关系到整个加工中心的功能。自动换刀装置可分为五种基本形式，即转塔式、180回转式、回转插人式、二轴转动式和主轴直接式。刀库换刀，按照换刀过程有无机械手参与，分成有机械手换刀和无机械

5、手换刀两种情况。在有机械手换刀的过程中，使用一个机械手将加工完毕的刀具从主轴中拔出，与此同时，另一机械手将在刀库中待命的刀具从刀库拔出，然后两者交换位置．完成换刀过程。无机械手换刀时，刀库中刀具存放方向与主轴平行，刀具放在主轴可到达位置换刀时，主轴箱移到刀库换刀位置上方，利用主轴Z向运动将加工用毕刀具插人刀库中要求的空位处，然后刀库中待换刀具转到待命位置。主轴Z向运动将待用刀具从刀库中取出，并将刀具插人主轴。[关键词]：加工中心自动换刀装置刀库机械手ABSTRACTMachiningcentersusedintheprocessingofaverywiderang

6、eofmachiningcentersachieveutilizationmagazinetoolchange,toolchangemodewhichiscurrentlywidelyusedinmachiningcenters.Theautomatictoolchangerisanimportantpartofthemachiningcenter,itsfunctionisgoodorbad,relatedtothefunctionoftheentiremachiningcenter.Automatictoolchangercanbedividedintofiv

7、ebasicforms,namelyturret,180rotary,rotaryinsertiontype,two-axisrotaryspindledirect.Magazinetoolchange,toolchangeprocessinaccordancewithwhethertherobottoparticipate,dividedintoamechanicalhandtoolchangeandnotwocasesrobottoolchanger.Inamechanicalhandtoolchangeprocess,usingarobotfinishedp

8、roces