轉(zhuǎn)塔刀架設(shè)計及相關(guān)技術(shù)研究【含11張cad圖紙+文檔全套資料】

喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 ======================== 畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 1課題目的及意義 數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架是加工中心、數(shù)控車床必備的機床附件，是數(shù)控車床上的核心功能部件之一，尤其適用全功能數(shù)控車床。當前，數(shù)控機床發(fā)展迅猛，一方面向高速、高效、高精度方面發(fā)展，同時，在制造行業(yè)中廣泛存在原有設(shè)備的數(shù)控改造和系統(tǒng)升級問題。作為關(guān)鍵附件，高性能的數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架對于提高機床整體運行的可靠性、穩(wěn)定性和效率有著重要意義，數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架是由數(shù)控系統(tǒng)來控制的，因此，在轉(zhuǎn)塔刀架本身性能提高的情況下，如何實現(xiàn)控制任務(wù)就顯得十分重要了[1-3]。因此數(shù)控車床的刀架設(shè)計的好與壞、效率高與低將直接影響到產(chǎn)品的加工時間和質(zhì)量，進而影響到制造業(yè)的飛速發(fā)展。 本設(shè)計主要通過大量閱讀文獻掌握機床轉(zhuǎn)塔刀架的基本知識；研究數(shù)控機床轉(zhuǎn)塔刀架及刀庫的關(guān)鍵技術(shù)，了解其選型、應用及設(shè)計方法等；完成某種數(shù)控銑床用轉(zhuǎn)塔刀塔的設(shè)計，并且轉(zhuǎn)塔刀架的裝刀數(shù)量不少于8把，對于數(shù)控車床轉(zhuǎn)塔刀架設(shè)計的基本要求是轉(zhuǎn)位準確可靠，工作平穩(wěn)安全；轉(zhuǎn)位時間短；轉(zhuǎn)位 以后重復定位精度高；防水防屑，密封性能優(yōu)良；夾緊剛性高，適宜重負荷切削。 2.課題研究現(xiàn)狀 2.1國內(nèi)對轉(zhuǎn)塔刀架的研究現(xiàn)狀 我國數(shù)控機床約有幾十年的歷史,目前正處在高速發(fā)展期,采用的刀架多為液壓凸 輪刀架,關(guān)于伺服動力刀架技術(shù)的研究剛剛起步[4]。隨著對機床精度、速度、可靠性、復 合化程度等的要求的提高,迫切需要自主研發(fā)目前主要依靠進口的伺服刀架和伺服動力 刀架,以滿足高檔數(shù)控機床發(fā)展的需要。 目前國內(nèi)主要刀架產(chǎn)品生產(chǎn)廠家有:煙臺環(huán)球、常州宏達、常州亞興、臺灣六鑫、 臺灣德士、臺灣亙陽、沈陽精誠等。經(jīng)過近幾年的發(fā)展,國內(nèi)及時跟蹤國外先進技術(shù), 不斷開發(fā)推出新產(chǎn)品,刀架技術(shù)得到了很大提高[5]。 煙臺環(huán)球公司研制的AK系列刀架采用伺服電機進行分度,液壓控制松開,以端 齒輪(三聯(lián)齒輪)進行精密定位,可實現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)位就近選刀,,中心高有80mm、100mm和125mm,刀孔的定位精度達士,重復定位精度達士轉(zhuǎn)位180度的分度時間達到1.0s,最多同時能裝12把刀,動力刀具轉(zhuǎn)速達5000rpm[6]。 臺灣德士公司研制的中心高不同的軸向動力刀架和徑向動力刀架在精度、換刀時間 方面等都有了提高[7]。相鄰兩刀的換刀時間為0.15s,轉(zhuǎn)位180度的時間為0.72s,重復定位精度達，動力刀具轉(zhuǎn)速達4000rpm。 2.2國外對轉(zhuǎn)塔刀架的研究現(xiàn)狀 數(shù)控機床的發(fā)展己有五十多年的歷史,伺服刀架的發(fā)展約有二十年的歷史,伺服動力刀架有十余年的歷史,己進入成熟期[8-10]。國外刀架發(fā)展的趨勢是:液壓凸輪刀架、電動刀架、伺服刀架、分度馬達刀架、動力刀架、帶Y軸刀架、帶B軸刀架及直聯(lián)式力矩電機刀架等[11]。 目前,日本、德國、英國等發(fā)達國家均有成熟的刀架產(chǎn)品生產(chǎn),如德國Index公司開發(fā)的車削中心V300Vertical Line上固定安裝一個立式刀具臺和1~2個轉(zhuǎn)塔動力刀架,可配置26把單獨驅(qū)動的動力刀具;日本的Hitachi Seiki公司的Tricell有3個刀架,兩個分別對應左、右側(cè)對置主軸,第三個起平衡兩主軸加工時間的作用;日本村田機械的MW系列有兩平行并列主軸,卡盤端面面向操作者,每軸配一個刀架,便于排屑和操作,適于盤類零件加工[12]。 國外數(shù)控機床刀架的專業(yè)生產(chǎn)廠家主要有:德國肖特(SAUTER)、意大利巴拉法第(BARUFFALDI)、杜普馬帝克(DUPLOMATIC)等,這些專業(yè)廠家刀架生產(chǎn)歷史悠久,產(chǎn)品系列全[13]。 德國肖特(SAUTER)是國外生產(chǎn)刀架產(chǎn)品質(zhì)量較好的公司,其研制的刀架多種多樣,主要有電動刀架、雙馬達伺服刀架、單馬達伺服刀架、四方刀架、B軸刀架和皇冠刀架等[14]。電動刀架控制簡單,能夠?qū)崿F(xiàn)軸向和徑向出刀,具有Y軸功能;雙馬達伺服刀架具有極佳的溫度穩(wěn)定性,也具有軸向和徑向出刀能力,適用于背面加工;單馬達伺服刀架定位和動力刀共享單一馬達,能夠?qū)崿F(xiàn)超高速定位,180°分度時間達到0.92s同時具有Y軸功能;B軸刀架兼具Y軸及刀庫功能,適用于復雜工件的切削及輪廓銑削,重復定位精度高達;皇冠刀架尺寸小,換刀快,可達0.2s,主軸轉(zhuǎn)速高達18000rpm,定位準確,其定位精度,重復定位精度,最多可以8個獨立刀座及多頭刀座,刀架內(nèi)部具有超載保護裝置可減少撞車時對刀架的損壞,換刀時刀盤不需有抬起動作,適宜在生產(chǎn)線上大量使用[15]。 2.3 國內(nèi)與國外的差距 我國的數(shù)控機床行業(yè)與世界先進制造行業(yè)相比，存在很大的差距，而重要的原因是功能部件行業(yè)趕不上數(shù)控機床的發(fā)展[16]。特別是數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架行業(yè)，在2007年制定了國家標準，但是標準要求比較低,雖然每個企業(yè)都有了自主知識產(chǎn)權(quán)，但生產(chǎn)的產(chǎn)品以中、低檔次為主。中、高檔次產(chǎn)品都是從中國臺灣地區(qū)和國外引進，特別是歐洲國家，像意大利的迪普馬、巴拉法蒂，德國的肖特等都是有幾十年的數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)的專業(yè)企業(yè)，有豐富的經(jīng)驗積累，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，擁有自己的標準，有先進的加工檢測手段，其精度等級、技術(shù)參數(shù)都遠高于我國國家標準和任何一家企業(yè)標準。但是，進口刀架的價格昂貴，交貨周期長，因此，目前配置在國內(nèi)數(shù)控機床上的進口高檔次功能部件還是比較少的[17]。而中國臺灣地區(qū)的液壓刀架其穩(wěn)定性、可靠性、適應性基本達到國際同類產(chǎn)品水平，而且有自己的特點，與歐洲產(chǎn)品相比，價格適中，具有很高的性價比。因此，臺灣的數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架在大陸有一定的占有量，而且在中檔次機床的配置尤為突出[18]。如何提升自己產(chǎn)品的技術(shù)含量，既適合我國數(shù)控機床發(fā)展的實際需要，又能在國際市場競爭中有一席之地，是我們值得思考的問題和今后各個企業(yè)所要走的路。 3. 轉(zhuǎn)塔中心換刀原理分析 3.1 主軸電機動力傳遞 轉(zhuǎn)塔中心的主軸切削加工和八角頭轉(zhuǎn)動換刀所需的動力由同一電機（主軸電機）提供，那么主軸電機的動力到底是如何傳遞給主軸和八角頭分度機構(gòu)的，則需將各部件結(jié)合起來進行深入分析后才可得知。經(jīng)研究分析可得到主軸電機的動力流程，如圖 1 所示。 由于主軸轉(zhuǎn)動，進行加工切削時，不允許八角頭轉(zhuǎn)動；八角頭轉(zhuǎn)動進行換刀時，主軸應失去動力。[19]因此由一個電機為兩者提供動力是不沖突的，并能節(jié)省成本和能源。而主軸的轉(zhuǎn)動和八角頭的轉(zhuǎn)動不能同時進行，這是由離合器與滑動離合器的機械互鎖來保證的，兩個離合器依靠機械結(jié)構(gòu)來協(xié)調(diào)動作，進行互鎖，在同一時間，只能有一個離合器處于閉合狀態(tài)。 圖1 主軸電機動力傳遞流程 3.2 轉(zhuǎn)塔中心換刀原理 通過以上分析可知，轉(zhuǎn)塔中心的自動換刀是通過一系列的機械機構(gòu)的協(xié)調(diào)動作來完成的。主要通過兩個離合器的是否閉合來控制主軸電機的動力傳遞，當滑動離合器閉合時，主軸電機帶動主軸轉(zhuǎn)動，進行切削工；當離合器閉合時，主軸電機帶動六角頭轉(zhuǎn)動，進行主軸和刀具的更換，兩個離合器通過機械結(jié)構(gòu)互鎖。利用凸輪與離合器撥叉的配合保證每次換刀，凸輪軸只轉(zhuǎn)動一圈，離合器便分離；再利用槽輪機構(gòu)實現(xiàn)分度，保證每次換刀六角頭只轉(zhuǎn)動 60°。而凸輪軸上的凸輪與離合器臂的配合則使得，每次換刀前分度定位柱塞退出定位，而換刀結(jié)束后再對六角頭進行定位，使得主軸和刀具具有較高的重復定位精度。每次換刀，六角頭能自動轉(zhuǎn)動 60°，更換至下一根主軸用于切削加工，實現(xiàn)機床自動換刀[20]。 參考文獻： [1]李憲凱.車銑復合加工中心結(jié)構(gòu)分析[J]．設(shè)備管理與維修，2006(1)：36． [2]郭永環(huán).數(shù)控車床用轉(zhuǎn)塔動力刀架的發(fā)展方向[J]．機床與液壓，2002(6)：24-26． [3]吉濤，劉乘.多工位轉(zhuǎn)塔刀架的數(shù)控實現(xiàn)[J]．機床與液壓。2006(9)：89． [4]蘇曉暉．機床六工位轉(zhuǎn)塔動力刀架的設(shè)計[J]．制造技術(shù)與機床，2010(3)：46． [5] 陳代隆，于天標．多工位液壓數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架[J]．沈陽工業(yè)大學學報，1999，21(4)：312． [6]陳日曜．金屬切削原理[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2002． [7]俞文海，李朝榮．八工位回轉(zhuǎn)刀架的設(shè)計研究[J]．制造技術(shù)與機床，1998(6)： [8]盧建偉. 數(shù)控車床轉(zhuǎn)塔刀架可靠性試驗臺的研制[D].吉林大學,2011. [9]鄭申,張瑞乾. 多工位數(shù)控轉(zhuǎn)塔動力刀架設(shè)計[J]. 機械研究與應用,2010,05:84-86+88. [10]董紅召. 車削中心轉(zhuǎn)塔刀架布刀的GA優(yōu)化方法[J]. 農(nóng)業(yè)機械學報,2007,02:172-175+200. [11]樓俏. 數(shù)控車床動力轉(zhuǎn)塔刀架可靠性試驗臺的研制[D].吉林大學,2012. [12]姜玉龍. 數(shù)控車床轉(zhuǎn)塔刀架可靠性試驗臺的電液伺服加載系統(tǒng)研制[D].吉林大學,2012. [13]吉濤,劉乘. 多工位轉(zhuǎn)塔刀架的數(shù)控實現(xiàn)[J]. 機床與液壓,2006,09:89-90+116. [14]盧金鼎,劉滿銀. 數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架的開發(fā)應用[J]. 機械制造,1998,02:32-34. [15] 李德貴.數(shù)控加工切削用量的選擇[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2013，(11)：94~95. [16] 丁義軍.關(guān)于數(shù)控加工中的刀具和切削用量的探討[J].科技致富向?qū)В?011，(33). [17] 徐溥滋，張舒勃等.專用機床設(shè)計與制造[M].黑龍江：黑龍江人民出版社，1979. [18] 李剛.鉆銑床主傳動設(shè)計與校核[J].機床與液壓，2011，39(20)：121~123. [19] 彭磊.同步帶傳動在全墊升氣墊船上的應用[J].船舶，2012，23(03)：45~49. [20] 吳彬.多功能鐘表機床的研制[D].上海：上海大學機電工程與自動化學院，2009 畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告 2．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 2.1.研究解決的問題 ： 1） 機床的轉(zhuǎn)塔刀架設(shè)計，包括動力方案設(shè)計、參數(shù)計算和整體布局設(shè)計。 2） 機床關(guān)鍵部件——轉(zhuǎn)塔中心的內(nèi)部機構(gòu)和換刀原理的研究和分析。 3) 根據(jù)機床的功能要求，設(shè)計一種符合要求的轉(zhuǎn)塔刀架。 4) 學習Autocad,繪制出轉(zhuǎn)塔刀架的零件圖，裝配圖。 2.2研究方案 1）從人機工程學的角度進行機床的整體布局設(shè)計。 2) 對現(xiàn)有自動換刀裝置——轉(zhuǎn)塔中心進行分析，通過工程分析和研究，設(shè)計新型裝置，提高換刀速度和精度 3) 完成一種數(shù)控滿足刀數(shù)和精度的機床轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計。 4) 利用數(shù)控系統(tǒng)和 機床控制系統(tǒng)，實現(xiàn)機床的各種控制功能，保證機床穩(wěn)定可靠地運行。 2.3.工作進度安排 第1-2周：選擇設(shè)計方向，收集資料，確定設(shè)計內(nèi)容，撰寫開題報告。 第3-4周：調(diào)研。 第5-6周：學習轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計方法。 第7-8周：繪制轉(zhuǎn)塔刀架的結(jié)構(gòu)示意圖。 第9-10周：根據(jù)設(shè)計要求對相關(guān)參數(shù)進行計算。 第11-12周：運用AutoCAD繪制轉(zhuǎn)塔刀架工程圖。 第13周：完成論文初稿，根據(jù)提出的修改意見完善圖紙及論文。 第14周：畢業(yè)設(shè)計定稿、打印，畢業(yè)答辯。 畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告 指導教師意見： 報告表明，該同學近期查閱了一些數(shù)控機床，數(shù)控刀具刀架方面的文獻資料，對其發(fā)展歷程有了初步的了解，但深入技術(shù)細節(jié)不夠?qū)ρ芯楷F(xiàn)狀,產(chǎn)品中的新技術(shù)了解不多，因此只提出了設(shè)計的思路，后期應盡快制定更詳細的方案。 同意開題 指導教師： 2016 年 3 月 22 日 所在系審查意見： 系主任： 2016年 3 月 22 日