加工中心自动换刀系统设计(附件)【字数：9292】
摘 要目前，国际的加工中心的生产与研究向着高速化，高精度化，智能化的方向发展，由刀库与机械手两大部分所组成的加工中心的自动换刀系统，为产品的加工节省了很多的时间。此换刀系统设计主要包含了换刀机械手的机械结构设计以及控制系统的设计，机械结构的设计主要通过液压传动系统带动主轴运动来实现换刀过程，水平方向的两个液压缸活塞杆的运动带动齿轮齿条机构使机械手完成抓刀、换刀的工作，垂直方向液压缸活塞杆带动主轴上下运动，实现机械手拔刀以及插刀的动作。控制部分主要由机械手传动机构上的行程开关向PLC发出信号来控制液压电磁阀的通断实现对液压缸的控制，使整个换刀过程更加的精确与快速。现代社会对自动换刀系统的要求越来越高，换刀系统的设计与发展必定会给机械加工行业带来巨大的经济效益。
目 录
第一章 绪论 1
1.1加工中心的定义 1
1.2加工中心的发展历程 1
1.3加工中心国内外现状 2
第二章 总体方案设计 3
2.1机械部分设计 3
2.2驱动部分设计 3
2.3控制部分设计 3
第三章 机械结构设计 4
3.1加工中心自动换刀装置的形式与特点 4
3.2刀库及刀具交换装置 4
3.2换刀机械手抓刀部分结构 6
3.3 机械手传动结构设计 6
3.4齿轮齿条的设计计算 7
3.5机械手上的花键选择及校核 8
第四章 液压传动部分的设计 10
4.1液压传动系统的特点 10
4.2液压传动系统的选择 10
4.3电磁换向阀的选择 11
4.4液压传动回路设计 12
4.5液压系统的工作原理 12
第五章 控制系统设计 14
5.1控制原理 14
5.2控制系统流程图 14
5.3控制器的选择 15
5.4PLC 机型的选择 16
5.5PLC控制系统设计 16
5.5.1电器元件的选择 16
5.5.2PLC I/O 接口分配 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
5.6PLC 外部接线图设计 17
5.7应用S7200 编制梯形图 21
结束语 24
致谢 25
参考文献 26
第一章 绪 论
1.1加工中心的定义
加工中心的出现是为了满足现代社会对机械加工快速性、准确性越来越高的要求。加工中心的发展在近几年越来越快，以至于社会各界对加工中心的关注也越来越热切。加工中心的研究包含了机械工程，电气工程，电力与拖动，控制工程基础，传感及检测，数控编程技术等多种学科，是一个较复杂的综合学科，加工中心也成为一种综合的高科技产品，前景十分光明，加工中心的发展通过减少工件调整，测量以及装夹的时间来帮助制造企业大大的减少人工成本，提高加工精度及效率，间接地提高了工厂的自动化程度。也可以这样说，加工中心的发展侧面的显示出一个国家制造业的能力，所以大力发展加工中心的开发与研究是十分有必要的，也会给人们带来极大的收获。
1.2加工中心的发展历程
加工中心的第一次出现可以追溯到1958年一家名叫卡尼特勒科的美国企业首次将镗，车，钻，铣等多种功能集合到一台数控机床上,通过换刀来实现工件不同工序的连续加工，这就是加工中心的雏形。雏形的出现在当时引起了德国、日本、法国、苏联、英国、意大利等工业发达国家的高度关注，这几个国家也先后进入这个新兴的行业，竞相开发属于自己的加工中心，并且在之后的几十年里取得了长足的进步，也为自己国家工业的发展提供了很大的助力。如今加工中心也已经成为了种类丰富，需求量巨大的在生活中不可或缺的产品。至今，不同种类的加工中心的数量可能已达到了1000多种。
当然了，以后加工中心发展的步伐肯定也不会停滞，会向着高速化，自动化，多样化的发现继续发展。我国对加工中心的研究起步相对较晚，于上世纪70年代才开始有系统的发展，以至于在种类，技术以及精度上还远远满足不了我国加工业对加工中心的要求，所以在加工中心的发展上，我国还任重而道远。希望以后在我国能有更多的厂家，科研机构，高校能加大在加工中心研究上的投入，踏踏实实的把我国的加工中心这一行业做大做强。加工中心的发展不仅可以为研发的企业带来丰厚的收入，更能将我国制造业的制造能力提高，有了好的加工中心对我国军事、航天等行业的发展也有很大的帮助，可以间接地帮助突破各个行业的技术瓶颈，为我国国力的增加出一份力。
1.3加工中心国内外现状
因为加工中心在企业的机械加工中起到了非常大的作用，每个国家对加工中心的发展都非常的重视，以至于近些年来加工中心的发展也是越来越快，不仅在产量上有了很大的提升，在技术上更是有了质的飞跃。目前全球加工中心的年产量大约在60000台左右，欧美，日本，台湾等国家是目前加工中心主要的生产地，无论在技术还是产量上都远远领先于国际平均水平。此外，这些工业发达国家对加工中心的研发也在不断继续，在他们的引领下，像五面加工，五轴联动这些高精尖的技术也慢慢普及开来，成本也越来越低，使得加工那些以前无法加工的复杂多曲面工件成为了可能。质量最佳加工效率最高的加工中心生产地在德国，近些年的产量约在5500台7000台。美国也曾经是全球机床生产的代表国家之一，但是由于经济危机的影响，美国国内的消费能力逐年下降，与竞争对手的价格优势也不复存在，导致了最近五年美国的机床生产呈下降趋势。每年加工中心出货量最大的地区为中国台湾，出货量可以达到每年20000至22000台，然而由于技术的限制，价格普遍较低，而且台湾近期经济的不景气也是导致机床行业进入寒冬的一个主要原因。未来加工中心最大的生产基地很有可能会在中国，因为人力成本，土地成本等各方面的优势，全球各大机床生产厂家都竞相来中国内地开设分公司，再加上中国最近几年对加工中心的研发与制造也越来越重视，经过这几年的技术的积淀与经验积累，相信中国一定会成为未来加工中心制造业的顶梁柱。
目 录
第一章 绪论 1
1.1加工中心的定义 1
1.2加工中心的发展历程 1
1.3加工中心国内外现状 2
第二章 总体方案设计 3
2.1机械部分设计 3
2.2驱动部分设计 3
2.3控制部分设计 3
第三章 机械结构设计 4
3.1加工中心自动换刀装置的形式与特点 4
3.2刀库及刀具交换装置 4
3.2换刀机械手抓刀部分结构 6
3.3 机械手传动结构设计 6
3.4齿轮齿条的设计计算 7
3.5机械手上的花键选择及校核 8
第四章 液压传动部分的设计 10
4.1液压传动系统的特点 10
4.2液压传动系统的选择 10
4.3电磁换向阀的选择 11
4.4液压传动回路设计 12
4.5液压系统的工作原理 12
第五章 控制系统设计 14
5.1控制原理 14
5.2控制系统流程图 14
5.3控制器的选择 15
5.4PLC 机型的选择 16
5.5PLC控制系统设计 16
5.5.1电器元件的选择 16
5.5.2PLC I/O 接口分配 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
5.6PLC 外部接线图设计 17
5.7应用S7200 编制梯形图 21
结束语 24
致谢 25
参考文献 26
第一章 绪 论
1.1加工中心的定义
加工中心的出现是为了满足现代社会对机械加工快速性、准确性越来越高的要求。加工中心的发展在近几年越来越快，以至于社会各界对加工中心的关注也越来越热切。加工中心的研究包含了机械工程，电气工程，电力与拖动，控制工程基础，传感及检测，数控编程技术等多种学科，是一个较复杂的综合学科，加工中心也成为一种综合的高科技产品，前景十分光明，加工中心的发展通过减少工件调整，测量以及装夹的时间来帮助制造企业大大的减少人工成本，提高加工精度及效率，间接地提高了工厂的自动化程度。也可以这样说，加工中心的发展侧面的显示出一个国家制造业的能力，所以大力发展加工中心的开发与研究是十分有必要的，也会给人们带来极大的收获。
1.2加工中心的发展历程
加工中心的第一次出现可以追溯到1958年一家名叫卡尼特勒科的美国企业首次将镗，车，钻，铣等多种功能集合到一台数控机床上,通过换刀来实现工件不同工序的连续加工，这就是加工中心的雏形。雏形的出现在当时引起了德国、日本、法国、苏联、英国、意大利等工业发达国家的高度关注，这几个国家也先后进入这个新兴的行业，竞相开发属于自己的加工中心，并且在之后的几十年里取得了长足的进步，也为自己国家工业的发展提供了很大的助力。如今加工中心也已经成为了种类丰富，需求量巨大的在生活中不可或缺的产品。至今，不同种类的加工中心的数量可能已达到了1000多种。
当然了，以后加工中心发展的步伐肯定也不会停滞，会向着高速化，自动化，多样化的发现继续发展。我国对加工中心的研究起步相对较晚，于上世纪70年代才开始有系统的发展，以至于在种类，技术以及精度上还远远满足不了我国加工业对加工中心的要求，所以在加工中心的发展上，我国还任重而道远。希望以后在我国能有更多的厂家，科研机构，高校能加大在加工中心研究上的投入，踏踏实实的把我国的加工中心这一行业做大做强。加工中心的发展不仅可以为研发的企业带来丰厚的收入，更能将我国制造业的制造能力提高，有了好的加工中心对我国军事、航天等行业的发展也有很大的帮助，可以间接地帮助突破各个行业的技术瓶颈，为我国国力的增加出一份力。
1.3加工中心国内外现状
因为加工中心在企业的机械加工中起到了非常大的作用，每个国家对加工中心的发展都非常的重视，以至于近些年来加工中心的发展也是越来越快，不仅在产量上有了很大的提升，在技术上更是有了质的飞跃。目前全球加工中心的年产量大约在60000台左右，欧美，日本，台湾等国家是目前加工中心主要的生产地，无论在技术还是产量上都远远领先于国际平均水平。此外，这些工业发达国家对加工中心的研发也在不断继续，在他们的引领下，像五面加工，五轴联动这些高精尖的技术也慢慢普及开来，成本也越来越低，使得加工那些以前无法加工的复杂多曲面工件成为了可能。质量最佳加工效率最高的加工中心生产地在德国，近些年的产量约在5500台7000台。美国也曾经是全球机床生产的代表国家之一，但是由于经济危机的影响，美国国内的消费能力逐年下降，与竞争对手的价格优势也不复存在，导致了最近五年美国的机床生产呈下降趋势。每年加工中心出货量最大的地区为中国台湾，出货量可以达到每年20000至22000台，然而由于技术的限制，价格普遍较低，而且台湾近期经济的不景气也是导致机床行业进入寒冬的一个主要原因。未来加工中心最大的生产基地很有可能会在中国，因为人力成本，土地成本等各方面的优势，全球各大机床生产厂家都竞相来中国内地开设分公司，再加上中国最近几年对加工中心的研发与制造也越来越重视，经过这几年的技术的积淀与经验积累，相信中国一定会成为未来加工中心制造业的顶梁柱。
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