畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-自動換刀系統(tǒng)設(shè)計(jì)(含3張CAD圖).doc

自動換刀系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要數(shù)控車床將向中高檔發(fā)展，對數(shù)控刀架需求量將大大增加。隨著數(shù)控車床的發(fā)展，數(shù)控刀架也向快速換刀、電液組合驅(qū)動和伺服驅(qū)動方向發(fā)展。本設(shè)計(jì)采用電液組合驅(qū)動，主要完成了八工位臥式刀架的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和利用三菱FX2N可編程控制器（PLC）對自動換刀系統(tǒng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。機(jī)械設(shè)計(jì)主要包括分度機(jī)構(gòu)及定位機(jī)構(gòu)的選擇和刀架主軸的設(shè)計(jì)等?？刂撇糠譃樽詣雍褪謩訐Q刀兩種工作方式。關(guān)鍵詞數(shù)控刀架，PLC控制，液壓控制所有下載了本文的注意：本論文附有刀架主軸、箱體零件圖紙和裝配圖圖紙共3張CAD圖紙，凡下載了本文的讀者請留下你的聯(lián)系方式（郵箱），我把圖紙發(fā)給他，純免費(fèi)的。最后，希望此文能夠幫到你！ABSTRACTNumericalControllathewillbedevelopedtomiddleandseniorgradeinthefuture.ItisestimatedthatthedemandforNCtoolcarrierwillbemuchgreater.NCtoolstarttotherapidtoolchange,electrohydraulicservodrivingandportfolio-drivendirectionwiththedevelopmentofNClathes.Thepapertakeselectrohydraulicdriving.ItwasdiscussedthatmechanicaldesignandcontrolsystemdesignbyMitsubishiFX2Nprogrammablelogiccontroller(PLC)oftheeightengineeringautomatictoolchange.Machinerypartincludesthepositioningtoolsandthedegreeofpositioningchoicesandtoolspindledesign.Controlpartisdividedintoautocontrolandmanualcontrol.KeywordsATC，PLCcontrol，Hydrauliccontrol目錄摘要.IABSTRACT.II1緒論.11.1課題背景.11.2研究的主要內(nèi)容.12自動換刀系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì).32.1刀座的設(shè)計(jì).32.1.1刀座基本形狀及尺寸的確定.32.1.2刀座強(qiáng)度的校核.62.2刀盤主要尺寸的確定.72.3傳動齒輪的設(shè)計(jì).82.4刀架主軸的設(shè)計(jì).82.4.1初步確定軸的最小直徑.82.4.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).92.4.3校核鍵的強(qiáng)度.112.5共軛分度凸輪機(jī)構(gòu)基本參數(shù)的確定.112.5.1共軛分度凸輪的介紹.112.5.2主要運(yùn)動參數(shù)的選擇.122.5.3主要幾何尺寸的確定.122.6端齒盤的選擇.122.6.1端齒盤的介紹.132.6.2端齒盤的特點(diǎn).132.6.3端齒盤主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算.132.6.4螺栓組強(qiáng)度校核.172.7液壓缸的結(jié)構(gòu)及主要尺寸的設(shè)計(jì).182.8箱體的基本形狀及尺寸確定.192.9液壓馬達(dá)及接近開關(guān)的選擇.192.9.1液壓馬達(dá)的選擇.192.9.2接近開關(guān)的選擇.192.10潤滑劑的選擇.202.11對壓力油的要求.203PLC控制的硬件設(shè)計(jì).213.1換刀系統(tǒng)的工作原理.213.2PLC簡介.223.2.1PLC的分類.22322PLC的特點(diǎn)及主要功能.233.3PLC控制系統(tǒng)的硬件選擇和資源配置.25331自動換刀控制系統(tǒng)要求.25332PLC型號的選擇.263.4控制系統(tǒng)元件列表.273.5PLCI/O地址的分配.283.6PLC外圍接線圖.294控制系統(tǒng)PLC程序設(shè)計(jì).294.1系統(tǒng)流程圖的確設(shè)計(jì).304.2PLC程序設(shè)計(jì).314.2.1程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).314.2.2自動換刀的程序設(shè)計(jì).314.2.3手動換刀程序設(shè)計(jì).354.2.4數(shù)據(jù)傳送程序的設(shè)計(jì).374.3程序的調(diào)試.385結(jié)論.39參考文獻(xiàn).40致謝.411緒論1.1課題背景從自動換刀系統(tǒng)發(fā)展的歷史來看，1956年日本富士通研究成功數(shù)控轉(zhuǎn)塔式?jīng)_床，美國IBM公司同期也研制成功了“APT”(刀具程序控制裝置)。1958年美國K&T公司研制出帶ATC(自動刀具交換裝置)的加工中心。1967年出現(xiàn)FMS(柔性制造系統(tǒng))。1978年以后，加工中心迅速發(fā)展，帶有ATC裝置，可實(shí)現(xiàn)多種工序加工的機(jī)床，步入了機(jī)床發(fā)展的黃金時(shí)代。1983年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定了數(shù)控刀具錐柄的國際標(biāo)準(zhǔn)，自動換刀系統(tǒng)便形成了統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)模式。自動換刀系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。刀具夾持元件的結(jié)構(gòu)特性及它與機(jī)床主軸的聯(lián)結(jié)方式，將直接影響機(jī)床的加工性能。刀庫結(jié)構(gòu)形式及刀具交換裝置的工作方式，則會影響機(jī)床的換刀效率。自動換刀系統(tǒng)本身及相關(guān)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，又會對整機(jī)的成本造價(jià)產(chǎn)生直接影響。我們應(yīng)該使數(shù)控機(jī)床工作性能有所提高，而且使其總體造價(jià)大幅度下降。低造價(jià)高性能的數(shù)控機(jī)床將會被中小廠廣泛接收。數(shù)控車床今后將向中高檔發(fā)展，中檔采用普及型數(shù)控刀架配套，高檔采用動力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種，預(yù)計(jì)近年來對數(shù)控刀架需求量將大大增加。數(shù)控刀架的發(fā)展趨勢是：隨著數(shù)控車床的發(fā)展，數(shù)控刀架開始向快速換刀、電液組合驅(qū)動和伺服驅(qū)動方向發(fā)展。1.2研究的主要內(nèi)容本課題主要考慮以下幾方面的問題。第一、刀架形式，中小型車床刀架的形式主要有排式刀架和回轉(zhuǎn)刀架兩種。排式刀架一般用于小規(guī)格數(shù)控車床，以加工棒料或盤類零件為主?；剞D(zhuǎn)刀架是數(shù)控車床最常用的一種典型換刀刀架，通過刀架的旋轉(zhuǎn)分度定位來實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動換刀動作，根據(jù)加工要求可設(shè)計(jì)成四方、六方刀架或圓盤式刀架，并相應(yīng)地安裝4把、6把或更多的刀架。根據(jù)本課題要求的換刀數(shù)為8把刀，所以選擇圓盤式刀架。第二、刀具的安裝方式，選擇刀座安裝刀具的方式，因?yàn)榈蹲惭b方式既可以方便的安裝車刀又可以將鉆頭或絲錐等其它刀具安裝在上面從而擴(kuò)大了車床的用途。第三、定位裝置的選擇，定位裝置是保證自動換刀系統(tǒng)加工精度的重要零件，所以選用定位精度相對較高的端齒盤進(jìn)行重復(fù)定位，進(jìn)而保證其重復(fù)定位精度。第四、分度裝置的確定，傳統(tǒng)的圓柱分度裝置精度低、換刀速度不能太快，解決方案采用分度精度較高的平板凸輪機(jī)構(gòu)，可以很好解決這個(gè)問題。第五、檢測裝置，使用檢測精度較高的接近開關(guān)組。接近開關(guān)價(jià)格比較便宜，并且容易更換，從而降低自動換刀系統(tǒng)的造價(jià)?？刂葡到y(tǒng)選擇PLC進(jìn)行控制，因?yàn)榭删幊绦蚩刂破魇且环N面向生產(chǎn)過程控制的數(shù)字電子裝置，它具有控制能力強(qiáng)、操作方便靈活、價(jià)格便宜、可靠性高等特點(diǎn)。它不僅可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，還可構(gòu)成復(fù)雜的工業(yè)過程控制網(wǎng)絡(luò)，是一種適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的新型控制器。2自動換刀系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)2.1刀座的設(shè)計(jì)2.1.1刀座基本形狀及尺寸的確定根據(jù)所選機(jī)床的型號，查刀具手冊選擇刀具的尺寸，從而確定刀座的尺寸。由于本設(shè)計(jì)選擇的車床型號為CK6136。其主要參數(shù)如下：車床型號CK6136最大加工直徑360mm主軸轉(zhuǎn)速1002000r主電機(jī)功率5.5KWZ軸最大行程750mmZ向快速移運(yùn)速度58m/minX軸最大行程200mmX向快速移運(yùn)速度38m/min最大刀具尺寸2020mmmm為了滿足刀座的的剛度要求，所以選擇合金鋼作為刀座材料。由以上參數(shù)可知此型號車床為中小型車床，其切削力及最大加工直徑均不大，所以選擇刀具材料為硬質(zhì)合金，其基本尺寸為：刀具寬度b和高度h均為20mm，其長刀桿的長度為125mm，短刀桿的