加工中心自动换刀装置结构设计[摘要]本论文完成的是立式加工中心盘式刀库的传动设计、结构设计以及机械手部分的传动设计、结构设计。
盘式刀库在数控加工中心上应用非常广泛，其换刀过程简单，总体结构简单、紧凑，定位精度高。
刀库传动部分采用蜗轮蜗杆减速装置，可提高输出轴的传动平稳性能，即提高刀盘的运转平稳性。
刀库满载装刀16把，采用单环排列方式放置。
本次设计中的机械手采用单臂双手式机械手，可以同时完成插刀和拔刀动作，结构简单，换刀时间短。
机械手传动部分采用一个液压升降缸和液压回转缸带动花键轴，进而带动机械手的运动。
[关键词]立式加工中心；盘式刀库；机械手；自动换刀装置Automatic tool changer structural design of machiningcentersAbstractwhat finished in this paper is drive design, structural design and the power transmission parts design of disc tool magazine in vertical machining center. This tool magazine is widely applied in NC machining center. And the process of changing tools is simple, short change time , high precision, simple and compact of structure, reliable, easy maintenanced and low cost. The transmission part of this tool magazine adopts gear reducer. The design of worm gearbox device can improve the stationarity of output shaft, namely, increasing the operation stability and smooth transmission properties of tool magazine.Transmission device of tool magazine adopts a adjusting sleeve to eliminate the transmission clearance of worm.This tool magazine can load 16 cutting tools which are arranged with monocylic and according to the principle of nearby to choose the right tool. The manipulator of this design is the manipulator with one arm and pair of hands.The advantage of this manipulator is that it can complete the action of inserting tool and pulling out the tool at the same time,simple structure and short change time. Mechanical transmission part adopts a hydraulic lift cylinder and hydraulic cylinder drives the spline shaft rotation, thus drive the motion of the manipulator.Key wordsV ertical machining center; Disc tool magazine; Manipulator; Automatic Tool Changer毕业论文﹙设计﹚任务书一、毕业设计题目加工中心自动换刀装置结构设计二、毕业设计工作自_ 2012 年__11_ 月__19 _日起至 2013 _年 6 月_10 _日止三、毕业设计进行地点: 校内四、毕业设计内容要求：随着机械加工业的发展，制造行业对于带有自动换刀系统的高效高性能加工中心的需求量越来越大。
本设计主要任务是进行加工中心自动换刀装置结构设计：1、查阅有关自动换刀系统方面的相关文献，分析自动换刀系统设计要点、难点，撰写开题报告；2、翻译一篇科技文献（英译汉或汉译英）；3、换刀动作过程的设计；4、绘制换刀装置结构工程图；5、撰写毕业设计说明书。
进度安排：(一)、第一阶段（1-4周）1、开题报告（含文献综述、参考资料等）2、方案论证和方案设计（含初步的设计及计算）3、完成ppt文档，准备第一阶段考核（二）、第二阶段（5-10周）1、完成第一张A02、完成第二或第三张的草图绘制（包括主要结构）3、准备外文翻译资料4、完成ppt文档，准备第二阶段考核（三）、第三阶段（11-17周）1、绘制要求的其余设计图纸2、完成外文翻译资料3、撰写说明书准备答辩主要参考文献：[1] 徐灏.机械零件设计手册[M] 北京:机械工业出版社,1992.1[2] 吴宗泽.机械设计课程设计手册[M] 北京:高等教育出版社,1999.6[3] 机床设计手册编写组.机床设计手册（第三册）[M].北京：机械工业出版社，1986[4] 梁正强.机械零件设计计算实例[M] 北京:中国铁道出版社,1983.12[5] 邱宣怀.机械设计(第四版) [M] 北京:高等教育出版社,1997.7[6] 刘激文.材料力学Ⅰ、Ⅱ(第四版) [M] 北京:高等教育出版社,2004.1[7] 章宏文,黄谊. 液压传动[M] 北京:机械工业出版社,2000.9[8] 李允文. 工业机械手设计[M] 北京:机械工业出版社,1996[9] 熊幸明. 工厂电气控制技术[M] 清华大学出版社,2005.10[10] 曹秋霞，马国亮.小型立式加工中心圆盘式刀库的设计[J].机电产品开发与创新，2005[11] 贺光谊,唐之清. 画法几何及机械制图[M] 重庆:重庆大学出版社,1994.6[12] 林国重,盛东初. 液压传动与控制[M] 北京:北京工业出版社,1986.6[13] 冯辛安,黄玉美,杜君文. 机械制造装备设计[M] 北京:机械工业出版社,2004[14] 刘瑞已.加工中心快速自动换刀装置[J].机械工程师，2004.11;84-85[15] 向金林.TH7130立式加工中心自动换刀系统的设计[J].装备制造技术，2006.3[16] 王科社，张怀存.加工中心自动换刀装置浅议[J].北京机械工业学院学报，1994.12[17] Ming Cong,Dong Liu .Recent Patents in Automatic Tool Changers andApplications[J].Recent Patents on Engineering,2009,3;117-128[18] Beom-Sahng Ryuh, Sang Min Park, Gordon R. Pennock.An automatic tool changer andintegrated software for a robotic die polishing station[J].Mechanism and Machine Theory,2005[19] 陈芳，李继中.盘式刀库加工中心自动换刀系统控制[J].机械设计与制造，2007.10；149-151指导教师系(教研室)系(教研室)主任签名批准日期2012-12-30接受设计任务开始执行日期学生签名目录引言 ................................................... 错误!未定义书签。
1 绪论 .................................................. 错误!未定义书签。
1.1加工中心的定义 (2)1.2加工中心的发展历程 (2)1.3加工中心国内外现状 (2)1.4国产加工中心目前存在的问题及未来发展趋势 (3)1.5加工中心的分类 (4)2 加工中心自动换刀装置概述 (5)2.1加工中心自动换刀装置（ATC）形式、特点及各自应用范围 (5)2.2刀库及刀具交换装置 (6)2.2.1刀库的形式 (6)2.2.2刀具的选择方式 (7)2.2.3刀具(刀座)识别装置 (7)2.2.4刀具交换装置 (8)3 总体方案设计 (10)3.1刀库的方案设计 (10)3.1.1换刀过程 (10)3.2.2刀库的传动 (12)3.2机械手的方案设计 (12)3.2.1换刀过程 (12)3.2.2机械手的传动 (13)4 刀库的设计 (13)4.1刀库电机的选用 (14)4.1.1按负载转矩选 (14)4.1.2按加速时的最大转矩选 (14)4.1.3电机的校验 (15)4.1.4分配传动比 (16)4.2 刀库传动机构的设计 (16)4.2.1初定刀套线速度 (16)4.2.2刀库传动机构 (16)4.3刀库刀套的设计 (23)5 机械手的设计 (25)5.1机械手的原理 (25)5.2机械手的机构组成 (26)5.3机械手的机构组成 (26)5.3.1手爪口的设计 (26)5.3.2手爪锁的设计及计算 (29)5.3.3手爪部分整体设计 (30)5.4机械手的驱动机构 (31)5.4.1液压缸的设计 (35)5.4.2花键轴的设计 (38)5.4.3液压系统的原理分析 (41)致谢 (44)参考文献 (45)引言1952年世界上出现了第一台数控机床，使多品种、中小批量的机械加工设备在柔性、自动化和效率上产生了巨大变革。
1958年第一台加工中心问世，它将多工序（铣、钻、镗、铰、攻丝等）加工集于一身；适应加工多品种和大批量的工件；增加机床功能（自动换刀、自动换工件、自动检测等），使自动化程度和加工效率上了一个新台阶；使无人化（或长时间无人操作）加工成为现实。
加工中心已成为柔性制造系统、计算机集成制造系统和自动化工厂的基本单元。
加工中心是数控机床中较为复杂的加工设备，由于其具有多种加工能力而得到广泛的应用，其强大的加工能力和效率得益于其配置的自动换刀装置。
换刀装置作为加工中心的重要组成部分，其主要作用在于减少加工过程中的非切削时间，提高生产率，降低生产成本，进而提升机床乃至整个生产线的生产力。