CK3263B型數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架的設計【含CAD圖紙、三維模型、說明書】

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開題報告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打?。?。一、選題依據(jù)1.論文（設計）題目CK3263B 型數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架的設計2.研究領(lǐng)域機械設計與裝備制造3. 論文（設計）工作的理論意義和應用價值制造業(yè)是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標志著該國或地區(qū)經(jīng)濟的實力，科技水平，生活水準和國防實力。國際市場的競爭歸根到底是各國制造生產(chǎn)能力及機械制造裝備的競爭。工業(yè)發(fā)達國家都非常注重機械制造業(yè)的發(fā)展，為了用先進技術(shù)和工藝裝備制造業(yè)，機械制造裝備工業(yè)得到先發(fā)展，機床產(chǎn)業(yè)是機械制造裝備的主體與基礎。為了追求更好的制造效率與加工精度，機床向數(shù)控自動化方向蓬勃發(fā)展，進展顯著。數(shù)控機床是多品種小批量生產(chǎn)的高效自動化的技術(shù)群，它是把多工序加工、切削處理、刀具磨損和測量等各種功能集為一體的自動化機床。隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展， 數(shù)控機床已是衡量一個國家機械制造工業(yè)水平的重要標志。各種數(shù)控機床已經(jīng)進入實用化階段，成為生產(chǎn)市場的主力軍。在各種數(shù)控機床中，對數(shù)控機床來說，無論是它的開發(fā)應用到應用，還是其在使用上的優(yōu)良性能上，實現(xiàn)了高可靠性、高速度和高效率。目前數(shù)控車床向數(shù)控車削中心發(fā)展，而其中數(shù)控車床與數(shù)控車削中心的一個重要組成部分是數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架：（1） 數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架的工作質(zhì)量直接影響到數(shù)控機床尤其是加工中心的工作質(zhì)量。數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架的工作質(zhì)量主要表現(xiàn)在換刀時間和故障率。加工中心的故障率有 50% 以上與自動換刀裝置有關(guān)，自動換刀裝置的投資常常占到整臺機床的 30%50%1。所以，設計制造一個優(yōu)良的轉(zhuǎn)塔刀架對于制造裝備產(chǎn)業(yè)有著重要意義。（2） 目前，在世界機床制造和機械加工領(lǐng)域，復合加工技術(shù)是處于領(lǐng)先地位的技術(shù)。所謂的復合加工技術(shù)，即是在一臺設備上完成車、銑、鉆、攻絲、擴孔等多種加工要求，其主要的優(yōu)點就是減少加工時間，減少輔助時間，以提高生產(chǎn)率。實現(xiàn)車銑復合加工，有許多可行方案，機床搭載轉(zhuǎn)塔動力刀架是其許多方案中應用最廣泛的一個。其中，數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架是實現(xiàn)復合加工的核心功能部件，不僅可以像普通刀架一樣裝配多把普通刀具，并且能夠同時提供動力驅(qū)動動力刀具，完成銑、鉆、攻絲、絞孔等加工2。4. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢刀架，作為機床的重要組成部分，刀架的發(fā)展是伴隨著機床的發(fā)展的。最早是在40 年代初，由美國北密支安的小型飛機工業(yè)承包商派爾遜公司（Parsons Corporation）實現(xiàn)數(shù)控技術(shù)進行機械加工的。1952 年，麻省理工學院在一臺立銑床上，裝上了一套實驗性的數(shù)控系統(tǒng)，成功地實現(xiàn)了同時控制三軸的運動，這臺數(shù)控機床被大家稱為世界上第一臺數(shù)控機床。1954 年 1 月，在派爾遜斯專利的基礎上，第一臺工業(yè)用的數(shù)控機床由美國本迪克斯（Bendix cooperation）正式生產(chǎn)出來。1959 年 3 月，由美國卡耐特雷克公司（Keaney &Trecker corp.）開發(fā)出第一臺具有自動換刀裝置的數(shù)控機床。1980 年，在電動刀架和液壓刀架的本體基礎上外加動力刀具驅(qū)動模式的形式，構(gòu)成了動力刀架。近 30 年的發(fā)展，數(shù)控刀架逐漸演變?yōu)殡妱雍鸵簞觾纱笈?。電動刀架：以歐洲為代表。由力矩電機驅(qū)動，凸輪控制齒盤的松開和剎緊，預定位動作由電磁鐵完成，位置信號由編碼器發(fā)出，采用齒輪減速完成分度、松開、剎緊動作。液動刀架：以日本技術(shù)為基礎，日本、韓國為代表。采用液壓馬達驅(qū)動，用間歇分度機構(gòu)平行共軛凸輪分度和預定位，液壓松開剎緊，位置信號用組合傳感器發(fā)信。早期的液壓刀架用液壓伺服分度馬達驅(qū)動，因該馬達價格較高，現(xiàn)專業(yè)廠已很少用此種結(jié)構(gòu)。數(shù)控刀架技術(shù)向高速、復合方向發(fā)展。主要表現(xiàn)在：高速化：開放式伺服電機及驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展，使伺服電機驅(qū)動刀架技術(shù)發(fā)展成為現(xiàn)實。伺服電機代替了預定位裝置、發(fā)信裝置，簡化了刀架結(jié)構(gòu)，松開、剎緊采用液壓，伺服刀架提高了轉(zhuǎn)位換刀速度。復合化：車削中心的出現(xiàn)，使刀架技術(shù)向復合化高層次發(fā)展。帶銑削功能的動力刀架，一般采用普通刀架外加伺服主軸電機驅(qū)動刀具，刀盤采用 VDI 刀盤，鉆銑主軸最高轉(zhuǎn)速可達 12000r/min，功率 22kW。近幾年出現(xiàn)與 B 軸、Y 軸聯(lián)動的帶銑削頭刀架， 從而使機床達到五軸聯(lián)動3。目前我國在數(shù)控機床刀架技術(shù)方面的現(xiàn)狀是：（1） 起步階段，品種單一，不可靠；（2） 與世界先進制造行業(yè)相比，仍有很大差距；（3） 國內(nèi)配套廠家比較少。未來的發(fā)展要求有：（1） 刀架轉(zhuǎn)位時間要短且轉(zhuǎn)位準確；（2） 刀架定位精度高、動作迅速、穩(wěn)定可靠；（3） 可多刀夾持，雙向轉(zhuǎn)位和任意刀位就近選刀；（4） 應用范圍廣，維修方便等。二、論文（設計）研究的內(nèi)容1.重點解決的問題（1） CK3263B 型數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架的結(jié)構(gòu)設計；（2） CK3263B 型數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架的液壓系統(tǒng)設計；（3） CK3263B 型數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架的三維建模（UG）。2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路）（1） 查閱文獻，了解數(shù)控機床回轉(zhuǎn)刀架的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢，主要的設計思路；（2） 確定 CK3263B 型數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架總方案；（3） CK3263B 型數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架各組成部分的設計與計算（傳動部分、分度機構(gòu)部分、動力刀具部分）；（4） CK3263B 型數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架的三維實體建模；（5） CK3263B 型數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架的工作動態(tài)演示；（6） 翻譯外文文獻；（7） 撰寫論文。3. 本論文（設計）預期取得的成果（1） CK3263B 型數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架的總體設計方案；（2） CK3263B 型數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架各個部分的具體設計及計算；（3） CK3263B 型數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架的零件圖、裝配圖、三維立體模型；（4） CK3263B 型數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架的動態(tài)演示。三、論文（設計）工作安排1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)線路或設計參數(shù)） 設計參數(shù)：卡盤直徑：400mm床身最大回轉(zhuǎn)直徑：730mm 最大車削直徑：630mm最大車削長度：250mm轉(zhuǎn)塔刀架端面距主軸法蘭端面最大距離：1050mm 滑鞍的最大縱向行程：800mm主軸孔徑：125mm主軸轉(zhuǎn)速范圍：20-1500r/min 轉(zhuǎn)塔刀架工位數(shù)；8主軸每轉(zhuǎn)刀架縱向進給量范圍：0.01-400mm/r 主軸每轉(zhuǎn)刀架橫向進給量范圍：0.01-300mm/r 主電機功率；37kw液壓油箱電機：2.2kw機床外形尺寸：443630252413本次設計任務是數(shù)控車床自動刀架，通過查閱與自動刀架設計有關(guān)的各個方面的資料，并采用類比分析的方法，根據(jù)設計參數(shù)初步制定總體設計方案，之后再進行對各個部分的設計與計算分析。2. 論文（設計）進度計劃1-2 周：根據(jù)題目查閱資料，準備材料；3-4 周：完成開題報告；5-6 周：查閱文獻，進行總體方案設計；7-8 周：完善設計方案，進行結(jié)構(gòu)設計；9-10 周：零件三維建模；11-12 周：完成零件圖與裝配圖；13-14 周：完成動態(tài)演示部分；15-16 周：完成設計說明書。四、需要閱讀的參考文獻1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. 2鄭申,張瑞乾.多工位數(shù)控轉(zhuǎn)塔動力刀架設計J.機械研究與用,2010(5):84. 3柳玉民.數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢J.世界制造技術(shù)與裝備市場,2004(5):57.4 許峰,陳春滿.有關(guān)數(shù)控車床中六轉(zhuǎn)位的轉(zhuǎn)塔動力刀架的優(yōu)化分析J.科技傳播,2013(5):125.5 蘇 曉 輝 . 機 床 六 工 位 轉(zhuǎn) 塔 動 力 刀 架 的 設 計 J. 金 屬 加 工 ( 冷 加工),2011(5):43.6 陳水生. 數(shù)控車床轉(zhuǎn)塔刀架電動刀架控制系統(tǒng)的設計J. 制造技術(shù)與車床,2008(5):20.7 周繼鵬,郝博.轉(zhuǎn)塔刀架快速設計方法J.研究工業(yè)設計,2016(7):119.8 吳華平, 楊俊召. 淺談數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架行業(yè)的發(fā)展J. 金屬加工( 冷加工),2010(6):20.9 于天標,王潔.多工位液壓數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架J.沈陽工業(yè)大學學報,1999(4):21. 10盧金定,劉滿根.數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架的開發(fā)應用J.機械制造,1998(2):32.11 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):89.12 陳南, 劉晨曦. 數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架可靠性研究綜述J. 機械制造與自動化,2015(4):1.13 Antonova K P. Hygienic evaluation of the noise of automatic turret lathes J.Gigiena truda i professionalnye zabolevaniia,1978(5):44.14I.A.Motoshkov. Drilling machine turret. Chemical and Petroleum Engineering J,1972(7):626.15V.I.Malygin,F.V.Cherepenin. Digital control system for a 1525 turret latheJ.Russian Engineering Research,2014(12):799.附：文獻綜述文獻綜述此次設計圍繞轉(zhuǎn)塔刀架，查閱大量資料之后，挑選出了一些對設計有很大幫助的文獻，在此進行簡單的綜述。郭永環(huán)在其數(shù)控車床用轉(zhuǎn)塔動力刀架的發(fā)展方向1一文中對國內(nèi)外數(shù)控車床用轉(zhuǎn)塔動力刀架產(chǎn)品進行了分析與比較, 并對其發(fā)展方向作以論述。他指出數(shù)控機床是多品種小批量生產(chǎn)的高效自動化的技術(shù)群體,它是把多工序加工、切削處理、刀具磨損和測量等各種功能集為一體的自動化機床。隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展, 數(shù)控機床已是衡量一個國家機械制造工業(yè)水平的重要標志。各種數(shù)控機床已經(jīng)進入實用化階段, 成為生產(chǎn)現(xiàn)場的主力軍。在各種數(shù)控機床中,對數(shù)控車床來說,無論是它的開發(fā)到利用, 無論是它的使用上的優(yōu)良性能和價格均很可觀。在進入實用階段后,實現(xiàn)了高可靠性、高速度和高效率。目前數(shù)控車床向數(shù)控車削中心發(fā)展,而其中數(shù)控車床與數(shù)控車削中心的一個重要組成部分是數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架。數(shù)控車床的刀架系統(tǒng)按換刀形式的不同可分為帶刀庫的自動換刀裝置和轉(zhuǎn)塔式刀架。前者主要用于加工中心(主要由刀庫、機械手和驅(qū)動機構(gòu)等組成),后者可以稱為是一種簡單的自動換刀裝置,根據(jù)不同的加工對象它可以設計成四工位、六工位、八工位等多種形式刀架,經(jīng)濟型數(shù)控車床配置的基本上是四工位臥式自動轉(zhuǎn)位刀架,在全功能數(shù)控車床上,大都裝有多工位轉(zhuǎn)塔刀架。這種轉(zhuǎn)塔式刀架定位精度高、結(jié)構(gòu)緊湊、維修方便,是數(shù)控車床和數(shù)控車削中心的必備附件。鄭申,張瑞乾在多工位數(shù)控轉(zhuǎn)塔動力刀架設計2中指出多工位數(shù)控轉(zhuǎn)塔動力刀架是精密數(shù)控車削中心的核心功能部件。根據(jù)精密數(shù)控車削中心的研發(fā)要求，設計了一種電液結(jié)合控制的多工位轉(zhuǎn)塔動力刀架。該刀架依靠伺服電機和液壓系統(tǒng)完成離合和轉(zhuǎn)位控制，利用高精度鼠牙盤進行精確定位。它能有效搭載 12 把動力刀具，搭載的刀具由伺服電機提供動力，根據(jù)刀具類型的不同，可以實現(xiàn)車、銑等多種加工。其特點是刀具轉(zhuǎn)位速度快，分位精度高，重復精度高，可靠性強。目前，在世界機床制造和機械加工領(lǐng)域，復合加工技術(shù)是處于領(lǐng)先地位的技術(shù)。所謂的復合加工技術(shù)，即是在一臺設備上完成車、銑、鉆、攻絲、擴孔等多種加工要求，其主要的優(yōu)點就是減少加工時間，減少輔助時間，以提高生產(chǎn)率。實現(xiàn)車銑復合加工，有許多可行方案， 機床搭載轉(zhuǎn)塔動力刀架是其許多方案中應用最廣泛的一個。其中，數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架是實現(xiàn)復合加工的核心功能部件，不僅可以像普通刀架一樣裝配多把普通刀具，并且能夠同時提供動力驅(qū)動動力刀具，完成銑、鉆、攻絲、絞孔等加工。柳玉民在其數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢3中介紹數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架基本組成結(jié)構(gòu)，換刀動作及控制原理，數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架技術(shù)的發(fā)展、演變以及目前國外最新技術(shù)發(fā)展狀況和發(fā)展趨勢，結(jié)合本公司從數(shù)控刀架技術(shù)引進到自主開發(fā)生產(chǎn)的歷程， 特別是近兩年開發(fā)的伺服電機驅(qū)動刀架和采用模塊化設計帶銑削功能的動力刀架，標志著國內(nèi)數(shù)控刀架向高速化、復合化方向發(fā)展，邁出堅實的一步，填補了國內(nèi)空白。重點介紹臥式數(shù)控車床、立式數(shù)控車床所用刀架的結(jié)構(gòu)、性能、特點、控制原理；刀盤及刀夾的選擇。根據(jù)多年銷售服務積累的經(jīng)驗，主機電氣控制應注意的事項，為提高刀架的可靠性提供保障；以及為提高刀架精度和可靠性而采取的技術(shù)措施。許峰和陳春滿在有關(guān)數(shù)控車床中六轉(zhuǎn)位的轉(zhuǎn)塔動力刀架的優(yōu)化分析4一文中寫到數(shù)控機床由于加工精度高、成品率高及投入的加工綜合成本低等優(yōu)點，廣泛應用于機械加工和生產(chǎn)過程中。目前，數(shù)控車床和數(shù)控車削中心主要采用的加工工具是轉(zhuǎn)塔動力刀架系統(tǒng)。普通車床一般采用的普通刀架系統(tǒng)，由操作人員人工換刀，操作效率低下，過程復雜。數(shù)控機床采用自動換刀系統(tǒng)，可以實現(xiàn)四工位、六工位、八工位和多工位加工。由于采用自動轉(zhuǎn)塔動力刀架系統(tǒng)，因此，可大幅度提高加工效率和精度。如何在設計和應用中進一步提高加工精度，更大發(fā)揮轉(zhuǎn)塔動力刀架的優(yōu)勢，本文將從多個角度，詳細分析數(shù)控機床六工位動力刀架系統(tǒng)的優(yōu)化方法。陳水生在數(shù)控車床轉(zhuǎn)塔刀架電動刀架控制系統(tǒng)的設計6中給出轉(zhuǎn)塔刀架換刀工作原理：電動機正轉(zhuǎn)驅(qū)動蝸桿正轉(zhuǎn)蝸輪正轉(zhuǎn)蝸輪帶動連體的螺桿旋轉(zhuǎn)螺桿上的螺母即上刀體向上移動上刀體與下刀體的定位齒分離上刀體正轉(zhuǎn)所選擇的刀到達工作位置開關(guān)接通電動機反轉(zhuǎn)蝸輪反轉(zhuǎn)蝸輪帶動連體的螺桿旋轉(zhuǎn)上刀體慣性作用沖過工作位置上刀體和蝸輪帶動連體的螺桿相對旋轉(zhuǎn)上刀體向下并反轉(zhuǎn)上刀體和下刀體的定位齒接觸上刀體停止轉(zhuǎn)動并向下壓緊下刀體 電動機電流增大電動機停電上刀體完成換刀。吉濤和劉乘在多工位轉(zhuǎn)塔刀架的數(shù)控實現(xiàn)11中介紹了采用獨立式 PLC 方式實現(xiàn)多工位轉(zhuǎn)塔刀架進行控制的方法,針對就近選刀等控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié),介紹了控制算法及與 NC 協(xié)同工作的方案,并給出了主要的 PLC 程序,為開發(fā)、升級數(shù)控車床系統(tǒng)提供了有益的參考。就數(shù)控系統(tǒng)而言,例如轉(zhuǎn)塔刀架的順序動作控制是由 PLC 完成的。數(shù)控系統(tǒng)中的 PLC 控制分為內(nèi)嵌式和獨立式兩種類型,內(nèi)嵌 PLC 是指 PLC 內(nèi)置在 CNC 中,與CN 共用CPU,這是當今數(shù)控機床的主流控制形式;獨立式 PLC 是指PLC 軟硬件完全獨立于 CNC,是數(shù)控改造和系統(tǒng)升級常選用的方式。該文主要介紹了筆者在數(shù)控改造過程中,采用獨立式PLC 實現(xiàn)對市場使用較廣泛的AK31 系列 812 工位臥式轉(zhuǎn)塔刀架的控制的方法。