機械畢業論文臥式加工中心換刀機械手的設計-資料下載頁

　　

【正文】 a2對于70000AC型軸承，按《機械設計》（第七版）表137，軸承派生軸向力Fd=則: Fd1===(N)Fd2===(N)按式（1311）得：Fa1=Fd2=(N)Fa2=Fd1=(N)Fa1/C0=Fa2/C0==(3) 求軸承當量動載荷P1和P2：Fa1/Fr1=＜,則： P1=Fr1+=+=(N)Fa2/Fr2=＞,則： P2=+=+=(N)(4) 驗算軸承壽命因為P1＞P2，所以按軸承1的受力大小驗算：Lh=106(C/P1)ε/60n=106(103/)3/(601460)=＞L′h故所選軸承可滿足壽命要求。另外，在回轉液壓缸中轉軸的支承我們選用推力球軸承，型號為：51207，其基本尺寸為：dDT=35mm62mm18mm，基本額定載荷為：Ca=，C0a=，極限轉速脂潤滑時為2800r/min，油潤滑時為4000r/min，回轉液壓缸中的轉軸的支承我們選用滾針軸承，其設計及驗算過程與角接觸球軸承相似，這里就不再重復。 彈簧的設計計算 彈簧的分類按照所承受載荷的不同，彈簧可以分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉彈簧和彎曲彈簧等四種類型；而按照彈簧的形狀不同，又可分為螺旋彈簧、環形彈簧、碟形彈簧、板簧和平面渦卷彈簧等。彈簧材料的許用應力[τ]及[б]必須按照其負荷性質來確定。彈簧按載荷性質分為三類：Ⅰ類：受變負荷作用，次數在106次以上的彈簧；Ⅱ類：受變載荷作用，次數在103~105次或沖擊負荷的彈簧；Ⅲ類：受變載荷作用，次數在103次以下的彈簧。彈簧材料是根據彈簧絲直徑d選擇的，當d≤8mm時，用碳素彈簧鋼絲Ⅱ組或Ⅱa組，當d≥10mm時，用60Si2MnA.最大工作負荷Pn，Ⅱ類彈簧按[τ]=。節距P是近似值，按表97計算出的自由高度應圓整至尺寸參數系列中的H0推薦值。我們在機械手中所選用的彈簧有圓柱螺旋拉伸彈簧和圓柱螺旋壓縮彈簧。普通圓柱螺旋彈簧的主要幾何尺寸有：外徑D、中徑D內徑D節距p、彈簧絲直徑d，如圖9所示：圖9我們所選用的彈簧的規格如下：編號彈簧絲直徑d（mm）彈簧中徑D2（mm）節距P（mm）13 28 198234其中，彈簧1為圓柱螺旋拉伸彈簧，彈簧123為圓柱螺旋壓縮彈簧。 彈簧的設計過程彈簧19的設計計算、校核步驟如下：原始條件：最大工作負荷：pn=11 kg最小工作負荷：p1=0 kg工作行程： h=5 mm負荷種類： Ⅱ類端部形式：端部并緊并磨平，支承圈為一圈制造精度：主要參數的制造精度為2級彈簧材料：碳素彈簧鋼絲Ⅱ根據pn，查表911，得到彈簧的相關數據如下表所示：dD2PPnFnpd′lQ彈簧要求的剛度：p′=(pnp1)/h=(110)/6= (kg/mm)有效圈數：n=pd′/p′=計算項目：彈簧實際剛度：p′=pd′/n=（kg/mm）, 與要求高度相近.總圈數： n1=n+2=+2=自由高度： H0=nt+=+= (mm) , 圓整取標準值22彈簧實際節距： p=()/n=()/7= (mm)工作極限負載下的變形： Fj=pj/p′=因取τj=[τ] Ⅱ，根據表92，[τ] Ⅲ=[τ] Ⅱ，所以τj=[τ] Ⅲ故:pj等于同樣規格彈簧的Ⅱ類彈簧的最大工作負荷，從表911查得pj=。最大工作負荷下的變形： Fn=pn/ p′=11/.= (mm)最小工作負荷下的變形： F1= p1/ p′=0 (mm)最大工作負荷下高度： Hn=H0Fn== (mm)最小工作負荷下高度： H1=H0F1=220=18 (mm)工作極限下高度： Hj=H0Fj== (mm)展開長度： L=ln1=9= (mm)細長比： b=H0/D2 =22/8=故穩定。5 結 論在本次的臥式加工中心換刀機械手的設計過程中，主要完成了以下設計工作：（1）對機械手的各部分結構設計提出了設計方案，并選出一種最優方案進行具體的設計；（2）對所選最優設計方案中換刀機械手的組成機構進行分析；（3）對加工中心換刀機械手的手指夾緊力進行了分析與計算，并對其關鍵部位進行校核，以保證換刀的可靠性；（4）確定了機械手各部分運動的驅動機構；（5）對在機械手中出現的齒輪、軸等重要零部件通過計算確定尺寸并進行了安全校核。在完成這些工作的同時，在設計中我獲得了不少設計經驗和想法，主要體現在以下幾個方面：（1）可以根據刀具重量的不同計算不同的手指夾緊力。本次設計中選擇的11kg的重量代表刀庫中刀具的最大重量；（2）在刀庫中刀具排列不是很密集的情況下，也可以選擇雙臂回轉機械手中不帶可伸縮手臂種類的機械手，這樣可以簡化設計，減少成本；（3）對于機械手的驅動裝置，也可選用氣壓驅動裝置或者機械式驅動裝置；（4）在設計的過程中當設計某部分時，要結合考慮到其它因素的影響和限制，要把部分和整體有機地結合起來，尋找適當的設計方案和辦法，讓我們認識到將來無論認識什么事都要系統地、全面地認識它。經過以上設計方案的選擇和計算，本次設計的換刀機械手可以成功的達到給定的技術要求并可以準確的完成在臥式加工中心中的換刀任務，即可以使機械手做到 [開始（縮手）伸手抓住刀具并夾緊直線伸出拔出刀具手臂同時縮回逆時針旋轉180176。手臂同時伸出直線回程插入刀具松手同時縮回復位]的全部換刀動作，并保證換刀過程中的可靠性、安全性以及穩定性。[1]劉明保,呂春紅,[J].長春工業大學學報(自然科學版). 2004，20（6）：621～623. [2][J].山東輕工業學院學報. 2002 ,25（2）:235～237.[3]楊建平,[J].電子機械工程. 2004,9（4）:523～526.[4]劉煒. 數控加工中心自動換刀系統[J].機床與液壓, 2005,(05):125～128.[5]、高速的臥式加工中心[J].世界制造技術與裝備市場,1996,(04):221～223.[6][J].組合機床與自動化加工技術,1994,（12）:174～178.[7]李劍玲,賀煒,丁毅,[J]. 組合機床與自動化加工技術,2003,（10）:136～139.[8][J].航空精密制造技術，1997，33（6）：18～20.[9]夏粉玲，李體仁，[J].西北工業學院學報，2002（05）：13～16.[10][M].北京：機械工業出版社，2001.[11]（第2版）[M].北京:機械工業出版社，2006. [12](新版) [M].天津:天津大學出版社,2007.[13]吳宗澤,(第3版) [M].北京:高等教育出版社,2006.[14][M].沈陽:東北大學出版社,2001.[15]孫恒,陳作模,(第七版) [M].北京:高等教育出版社,2006.[16]李郝林，（第2版）[M].北京：機械工業出版社，.[17]吳祖育，秦鵬飛. 數控機床（第三版）[M].上海：上?？茖W技術出版社，.[18]陸祥生，[M].北京：中國鐵道出版社，1985:20～62.[19]T. Keller, , ,et al. A system for measuring finger forces during grasping[J]. Proceeding of IFESS, Aalborgh,Denmark,2000.[20]F C synthesis of machining centers with tool change mechanisms[J].International Journal of Machine toolamp。Manufacture,1999,(39):273～295.27