畢業設計(論文)開題報告題目：數控臥式鏜銑床刀庫機械手回轉與裝卸刀機構設計系別機電信息系專業機械設計制造及其自動化班級姓名學號導師2012年12月21日一、畢業設計（論文）題目背景、研究意義及國內外相關研究情況。1、課題名稱數控臥式鏜銑床刀庫機械手回轉與裝卸刀機構設計與分析2.題目背景和意義：2.1數控臥式鏜銑床是一種具有自動換刀裝置和任意分度數控轉臺的數字控制機床，工件在一次裝夾后能自動完成幾個側面的多種工序的加工。數控臥式鏜銑床刀庫機械手回轉與裝卸刀機構用于主軸和刀庫間的裝刀與卸刀操作。良好的結構設計能夠實現刀庫與機床主軸之間刀具的快速裝卸，提高機床的工作效率。2.2本課題的意義：在車床、鏜床、銑床、插、拉床、磨床、數控加工中心、齒輪加工中心、切斷機床、特種加工機床、組合機床、柔性制造系統等眾多機械加工設備中，鏜銑床加工特點：加工過程中工件不動，讓刀具移動，并使刀具轉動（主運動），在實踐中具有“萬能機床”的稱號【1】。鏜銑床主要是刀具在工件上加工已有預制孔的機床。通常，刀具旋轉為主運動，刀具或工件的移動為進給運動。它主要是用來加工高精度孔或一次定位完成多個孔的精加工，此外還可以從事與孔精加工有關的其他加工面的加工。【2】3、數控鏜銑床概述和結構組成3.1數控鏜銑床也稱“加工中心”機床，是一種新型機床，是一種具有自動換刀裝置和任意分度數控轉臺的點位-直線數字控制機床。工件在一次裝夾后能自動完成幾個側面的鉆、銑、鏜、鉸、攻絲等多種工序的加工，有立式和臥式之分。在機械零件中，箱體類零件占相當大的比重，例如變速箱、氣缸體、氣缸蓋等。【3】這類零件往往重量較大，形狀復雜，加工的工序多。如果能在一臺機床上，一次裝夾自動地完成大部分工序，對于提高生產率，提高加工質量和自動化程度將有很大的意義。箱體類零件的加工工序，主要是銑端面和鉆孔、攻螺紋、鏜孔等孔加工。因此，數控鏜銑床集中了鉆床、銑床和鏜床的功能，有下列特點：（1）工序集中。集中了銑削和不同直徑的孔加工工序。（2）自動換刀。按預定加工程序，自動地把各種刀具換到主軸上去，把用過的刀具換下來。因此，要有刀庫、換刀機械手等。（3）精度高。各孔的中心距全靠各坐標的精度來保證，不用鉆、鏜模。有的機床，還有自動轉位工作臺，用來保證各孔各面間的角度。鏜孔時，還可先鏜這個壁上的孔，然后工作臺轉180度，再鏜對面壁上的孔。兩孔要保證達到一定的同軸度。3.2數控鏜銑床的結構組成（1）機床本體。數控鏜銑床常按主軸在空間所處的狀態，分為立式數控鏜銑床和臥式數控鏜銑床。機床本體是用來支撐機床的工作以達到加工生產目的，主要由床身和立柱組成。（2）主軸結構。主軸部件既要滿足精加工時精度較高的要求，又要具備粗加工時高效切削的能力，因此在旋轉精度、剛度、抗振性和熱變形等方面，都有很高的要求。在布局結構方面，對于具有自動換刀功能的數控鏜銑床，其主軸部件除主軸、主軸軸承和傳動件等一般組成部分外，還有刀具自動加緊、主軸自動準停和主軸裝刀孔吹凈等裝置。（3）數控轉臺。數控轉臺可以進行任意角度定位，它的功用有兩個：一是使工作臺進行圓周進給運動，二是使工作臺進行分度運動。（4）換刀裝置。數控鏜銑床為了能在工件一次裝夾中完成多種甚至所有加工工序，以縮減輔助時間和減少多次安裝工件所引起的誤差，必須帶有自動換刀裝置。其主要有刀庫、橫梁升降機構、滑座伸縮機構、手架回轉機構、裝刀手和卸刀手組成。（5）機床導軌。導軌主要用來支承和引導運動部件沿一定的軌道運動。在導軌副中，運動的一方叫運動導軌，不動的一方叫支撐導軌。運動導軌相對于支撐導軌的運動，通常是直線運動或回轉運動。【4】4、國內外研究情況當今世界，工業發達國家對機床工業高度重視，競相發展機電一體化、高精、高效、自動化先進機床，以加速工業和國民經濟的發展3,s。長期以來，歐、美、亞在國際市場上相互展開激烈競爭，己形成一條無形戰線，特別是隨微電子、計算機技術的進步，數控機床在20世紀80年代以后加速發展，各方用戶提出更多需求，早己成為四大國際機床展上各國機床制造商競相展示先進技術、爭奪用戶、擴大市場的焦點。中國加入WTO后，正式參與世界市場激烈競爭，今后如何加強機床工業實力、加速數控機床產業發展，實是緊迫而又艱巨的任務。【5】隨著數控鏜銑床的發展，機床附件行業必須有與之相配套的產品，要能跟得上數控鏜銑床的步調，數控鏜銑床競爭是激烈的，機床附件行業競爭也是激烈的，但惡性的競爭終將給行業帶來黑暗，機床附件行業急需公平的良性競爭【6】。我國機床的功能部件雖然從“小件、“配套件的地位提升到“關鍵崗位并受到重視，但一直是在“重主機、輕配套，“重洋輕土這樣的大環境中逆水行舟、艱難成長。長期以來我們對功能部件關注不夠，在功能部件上無所作為很難使我們的機床產業上一個臺階，購買國外的功能部件只能使我們的產業缺乏競爭力。【7】我國滾動功能部件產業是土生土長的民族工業，有著40多年的發展歷史，行業雖小（約60多家企業）卻有一批從上世紀60年代“精密機床全國會戰中成長起來的骨干企業。在生產規模、硬件設施等方面與國外同行不相上下。再加上近幾年出現的一批新生的企業，行業競爭越來越激烈，我們應為機床附件行業提供一個好的公平的競爭環境。這才能促進行業更進一步發展。最近幾年，隨著國民經濟快速穩定發展，裝備制造業的振興以及整個制造業技術升級和國防現代化需求加大，在固定資產投資較快增長的拉動下，我國機床附件工具市場呈現產需兩旺的態勢，代表裝備制造業先進水平的數控機床生產更是乘勢而上。【8】強勁的市場需求拉動，促使國內機床工具行業出現了產銷暢旺的局面，機床附件行業在強大的需求之下也是如虎添翼，奮力前進【9】。二、本課題研究的主要內容和擬采用的研究方案、研究方法或措施1、本課題研究的主要內容：（1）了解刀庫機械手回轉與裝卸刀機構的性能要求；（2）了解刀庫機械手回轉與裝卸刀機構的工作原理，進行結構設計和計算分析；（3）設計指標：回轉油缸擺動，帶動手架回轉，實現主軸和刀庫間的換刀動作，手臂沿手臂座移動，完成拔刀和插刀動作；（4）應用CAD系統對系統零件和裝配建模和仿真2、研究方案：（1）明確文章的研究內容，確定研究對象；（2）大量收集并查閱相關資料，力求條理清晰。3、研究方法：（1）堅持很好地全部閱讀指導教師指定的參考資料、文獻，并閱讀了較多的自選資料和較多的外文資料，積極開展調研論證；（2）充分利用時間，提前學習專業軟件，能夠熟練運用CAD軟件進行設計、分析、加工等操作，使產品提前得到的方案可行性設計。（3）采用同其它同等機械類設備的類比，方案比較等方法，根據實際應用特征及現有的物質、經濟技術、人力等條件，以所學的理論知識為基礎，按照工業機械手步設計方案進行驗算，修正，直至達到安全、經濟、實用的目的。其中對于機械手設計中的關鍵問題、難點問題進行重點分析解決，確保整個設計方案的可行性和最佳性