加工中心刀杯转位机构设计毕业设计论文.doc
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1、毕业设计论文加工中心刀杯转位机构设计毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日期: 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有
2、权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同
3、意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名:日期: 年 月 日导师签名: 日期: 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价:一、撰写(设计)过程1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案
4、的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)指导教师: (签名) 单位: (盖章)年
5、 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价:一、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)评阅教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日教研室(或答辩小组)及教学系意见教研室(或答辩小组)评
6、价:一、答辩过程1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不
7、及格评定成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)教研室主任(或答辩小组组长): (签名)年 月 日教学系意见:系主任: (签名)年 月 日第一章 绪 论1 课题的研究背景和意义数字控制是20世纪中期发展起来的一种自动控制技术,是用数字化信号进行控制的一种方法。采用数控技术进行控制的机床,称为数控机床。加工中心(Machining Center,简称MC)是一种备有刀库并能自动更换刀具对工件进行多工序加工的数控机床,如图1所示。它是适应省力、省时和节能的时代要求而发展起来的,它综合了机械技术、电子技术、计算机软件技术、气动技术、拖动技术、现在控制理论、测量及传感技术以及通讯诊断
8、、刀具和应用编程技术的高技术产品,将数控铣床、数控镗床、数控钻床的功能聚集在一台加工设备上,且增设有自动换刀装置和刀库,可以在一次安装工件后,数控系统控制机床按不同工序自动选择和更换刀具,自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助功能;依次完成多面和多工序的端平面、孔系、内外倒角、环形槽及攻螺纹等加工。图1 加工中心随着电子技术的迅速发展,以及各种性能良好的传感器的出现和运用,加工中心的功能日趋完善,这些功能包括:刀具寿命的监视功能,刀具磨损和损伤的监视功能,切削状态的监视功能,切削异常的监视、报警和自动停机功能,自动检测和自我诊断功能及自适应控制功能等,如图2所示。加工中
9、心还与载有随行夹具的自动托板进行有机连接,并能进行切屑自动处理,使得加工中心成为柔性制造系统、计算机集成制造系统合自动化工厂的关键设备和基本单元。图2 刀具寿命的监视功能和切削状态的监视功能1.2 加工中心的主要加工对象加工中心适宜于加工复杂、工序多、要求较高、需用多种类型的普通机床和众多刀具夹具,且经多次装夹和调整才能完成加工的零件。其加工的主要对象有箱体类零件、复杂曲面、异形件、盘套板类零件和特殊加工等五类。1.2.1 箱体类零件箱体类零件一般是指具有一个以上孔系,内部有型腔,在长、宽、高方向有一定比例的零件。这类零件在机床、汽车、飞机制造等行业用的较多。箱体类零件一般都需要进行多工位孔系
10、及平面加工,公差要求较高,特别是形位公差要求较为严格,通常要经过铣、钻、扩、镗、铰、锪,攻丝等工序,需要刀具较多,在普通机床上加工难度大,工装套数多,费用高,加工周期长,需多次装夹、找正,手工测量次数多,加工时必须频繁地更换刀具,工艺难以制定,更重要的是精度难以保证,如图3所示。图3 箱体类零件加工箱体类零件的加工中心,当加工工位较多,需工作台多次旋转角度才能完成的零件,一般选卧式镗铣类加工中心。当加工的工位较少,且跨距不大时,可选立式加工中心,从一端进行加工。1.2.2复杂曲面复杂曲面在机械制造业,特别是航天航空工业中占有特殊重要的地位。复杂曲面采用普通机加工方法是难以甚至无法完成的。在我国
11、,传统的方法是采用精密铸造,可想而知其精度是低的。复杂曲面类零件如:各种叶轮,导风轮,球面,各种曲面成形模具,螺旋桨以及水下航行器的推进器,以及一些其它形状的自由曲面。这类零件均可用加工中心进行加工,如图4所示。铣刀作包络面来逼近球面。复杂曲面用加工中心加工时,编程工作量较大,大多数要有自动编程技术。图4 复杂曲面1.2.3异形件异形件是外形不规则的零件,大都需要点、线、面多工位混合加工。异形件的刚性一般较差,夹压变形难以控制,加工精度也难以保证,甚至某些零件的有的加工部位用普通机床难以完成,如图5所示。用加工中心加工时应采用合理的工艺措施,一次或二次装夹,利用加工中心多工位点、线、面混合加工
12、的特点,完成多道工序或全部的工序内容。图5 异形件1.2.4盘、套、板类零件带有键槽,或径向孔,或端面有分布的孔系,曲面的盘套或轴类零件,如带法兰的轴套,带键槽或方头的轴类零件等,还有具有较多孔加工的板类零件,如各种电机盖等。端面有分布孔系、曲面的盘类零件宜选择立式加工中心,有径向孔的可选卧式加工中心,如图6所示。图6 盘零件和套筒1.2.5特殊加工在熟练掌握了加工中心的功能之后,配合一定的工装和专用工具,利用加工中心可完成一些特殊的工艺工作,如在金属表面上刻字、刻线、刻图案,如图7所示;在加工中心的主轴上装上高频电火花电源,可对金属表面进行线扫描表面淬火;用加工中心装上高速磨头,可实现小模数
13、渐开线圆锥齿轮磨削及各种曲线、曲面的磨削等。图7 工件表面刻图案1.3 数控加工中心的分类1.3.1 按照机床形态分类(1)卧式加工中心。指主轴轴线为水平状态设置的加工中心,如图8所示,卧式加工中心一般具有3-5个运动坐标。常见的有三个直线运动坐标(沿X、Y、Z轴方向)加一个回转坐标(工作台),它能够使工件一次装夹完成除安装面和顶面以外的其余四个面的加工。卧式加工中心较立式加工中心应用范围广,适宜复杂的箱体类零件、泵体、阀体等零件的加工。但卧式加工中心占地面积大,重量大;结构复杂,价格较高。 图8 卧式加工中心(2)立式加工中心 指主轴轴心线为垂直状态设置的加工中心9所示,如图立式加工中心一般
14、具有三个直线运动坐标,工作台具有分度和旋转功能,可在工作台上安装个水平轴的数控转台用以加工螺旋线零件。立式加工中心多用于加工筒单箱体、箱盖、板类零件和平面凸轮的加工。立式加工中心具有结构简单、占地面积小、价格低的优点。图9 立式加工中心(3)龙门加工中心 与龙门铣床类似,适应于大型或形状复杂的工件加工,如图10所示。图10 龙门加工中心(4)万能加工中心 万能加工中心也称五面加工中心小工件装夹能完成除安装面外的所有面的加工;具有立式和卧式加工中心的功能,如图11所示。常见的万能加工中心有两种形式:一种是主轴可以旋转900既可象立式加工中心一样,也可象卧式加工中心一样;另一种是主轴不改变方向,而
15、工作台带着工件旋转900完成对工件五个面的加工。在万能加工中心安装工件避免了由于二次装夹带来的安装误差,所以效率和精度高,但结构复杂、造价也高。图11 万能加工中心1.3.2 按换刀形式分类(1)带刀库机械手的加工中心。加工中心换刀装置由刀库、机械手级组成,换刀动作由机械手完成。(2)机械手的加工中心。这种加工中心的换刀通过刀库和主轴箱配合动作来完成换刀过程。(3)转塔刀库式加工中心。一般应用于小型加工中心,主要以加工孔为主。加工中心常按主轴在空间所处的状态分为立式加工中心和卧式加工中心,加工中心的主轴在空间处于垂直状态的称为立式加工中心,主轴在空间处于水平状态的称为卧式加工中心。主轴可作垂直
16、和水平转换的,称为立卧式加工中心或五面加工中心,也称复合加工中心。按加工中心立柱的数量分;有单柱式和双柱式(龙门式)。1.3.3 按数控系统功能分类加工中心根据数控系统控制功能的不同分:有三轴二联动、三轴三联动、四轴三联动、五轴四联动、六轴五联动等。三轴、四轴是指加工中心具有的运动坐标数,联动是指控制系统可以同时控制运动的坐标数,从而实现刀具相对工件的位置和速度控制。 1.3.4按工作台的数量和功能分类有单工作台加工中心、双工作台加工中心,和多工作台加工中心。1.3.5按加工精度分类(1)普通加工中心 普通加工中心,分辨率为1m,最大进给速度1525m/min,定位精度l0 m左右。(2)高精
17、度加工中心 高精度加工中心,分辨率为0.1m,最大进给速度为15100m/min,定位精度为2m左右。介于2l0 m之间的,以5 m较多,可称精密级3。1.4加工中心的特点加工中心(MachiningCenter)是典型的集高新技术于一体的机械加工设备,它的发展代表了一个国家设计、制造的水平,因此在国内外企业界都受到高度重视。如今,加工中心已成为现代机床发展的主流方向,加工广泛应用于机械制造中。与普通数控机床相比,它具有以下几个突出特点:1.4.1工序集中加工中心备有刀库并能自动更换刀具,对工件进行多工序加工,使得工件在一次装夹后,数控系统能控制机床按不同工序,自动选择和更换刀具,自动改变机床
18、主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹,以及其他辅助功能,现代加工中心更大程度地使工件在一次装夹后实现多表面、多特征、多工位的连续、高效、高精度加工,即工序集中,这是加工中心最突出的特点。1.4.2对加工对象的适应性强加工中心生产的柔性不仅体现在对特殊要求的快速反应上而且可以快速实现批量生产,提高市场竞争能力。1.4.3加工精度高加工中心同其他数控机床一样具有加工精度高的特点,而且加工中心由于加工工序集中,避免了长工艺流程,减少了人为千扰,故加工精度更高,加工质量更加稳定。1.4.4加工生产率高零件加工所需要的时间包括机动时间与辅助时间两部分。加工中心带有刀库和自动换刀装置,在一台机床上能集
19、中完成多种工序,因而可减少工件装夹、测量和机床的调整时间,减少工件半成品的周转、搬运和存放时间,使机床的切削利用率(切削时间和开动时间之比)高于普通机床34倍,达80以上。1.4.5 操作者的劳动强度减轻加工中心对零件的加工是按事先编好的程序自动完成的,操作者除了操作键盘、装卸零件、进行关键工序的中间测量以及观察机床的运行之外,不需要进行繁重的重复性手工操作,劳动强度和紧张程度均可大为减轻,劳动条件也得到很大的改善。1.4.6 经济效益高使用加工中心加工零件时,分摊在每个零件上的设备费用是较昂贵的,但在单件、小批生产的情况下,可以节省许多其他方面的费用,因此能获得良好的经济效益。例如,在加工之
20、前节省了划线工时,在零件安装到机床上之后可以减少调整、加工和检验时间,减少了直接生产费用。另外,由于加工中心加工零件不需手工制作模型、凸轮、钻模板及其他工夹具,省去了许多工艺装备,减少了硬件投资还由于加工中心的加工稳定,减少了废品率,使生产成本进一步下降。1.4.7有利于生产管理的现代化用加工中心加工零件,能够准确地计算零件的加工工时,并有效地简化了检验和工夹具、半成品的管理工作。这些特点有利于使生产管理现代化。当前有许多大型CAD/CAM集成软件已经开发了生产管理模块,实现了计算机辅助生产管理。1.5 加工中心刀库的形式加工中心使用的刀库最常见的形式是圆盘式刀库和机械手换刀刀库。1.5.1
21、圆盘式刀库圆盘式刀库应该称之为固定地址换刀刀库,即每个刀位上都有编号,一般从1编到12、18、20、24等,即为刀号地址。操作者把一把刀具安装进某一刀位后,不管该刀具更换多少次,总是在该刀位内。(1)制造成本低。主要部件是刀库体及分度盘,只要这两样零件加工精度得到保证即可,运动部件中刀库的分度使用的是非常经典的“马氏机构”,前后、上下运动主要选用气缸。装配调整比较方便,维护简单。一般机床制造厂家都能自制。(2)刀号的计数原理。一般在换刀位安装一个无触点开关,1号刀位上安装挡板。每次机床开机后刀库必须“回零”,刀库在旋转时,只要挡板靠近(距离为0.3mm左右)无触点开关,数控系统就默认为1号刀。
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