F =250 N． F 的大小由刀头、刀夹、刀具的质 量折算所得（见图 2）．加载力 F 后得到的变形 和最大载荷分布见图 3、图 4．
0
. 2 2 2 E- 0 3
. 4 4 5 E- 0 3
. 6 6 7 E- 0 3
. 8 9 0 E- 0 3
. 1 1 1 E- 0 3
. 3 3 4 E- 0 3
1.1 动力传动装置 主要由交流伺服电机经过减速机构，带动齿圈，使之与齿圈通过螺栓
连结的12个工位刀盘旋转．可以通过数控系统对电机进行控制，实现需要的转速．
1.2 刀盘设计 刀盘通过螺栓与齿圈连接固定，由刀库的传动装置驱动齿圈，带动刀盘旋
转，实现自动换刀过程的选刀和定位．刀盘有12个工位，每个工位安装一组2个刀夹定位块，
3 机械手臂变形分析 机械手臂由感应块和 3 个无触点式接近开关控制，在理论上是可以实现合理的取、送刀动作的．但是，在取、送刀的过
程中机械手臂的伸出量最大可达到 400 mm．而且由于针对于重型车床的配套设备，所以刀具和刀夹的质量都比较重，而这
些质量基本上都是集中在液压杆上．液压杆变
形情况的大小就对送到位的准确与否起到了重 要作用．利用 ansys 软件对液压杆的变形情况
拉油缸左端的取刀进油口来油时，推动活塞带动机械手臂将刀架不需要的刀夹取回刀库，此时右端的送刀进油口回油[2]．
2 工作原理
盘式刀库的工作主要由机械手臂的 3 个位置（1. 机械手臂在刀盘旋转的时候的位置；2. 从刀盘取刀到将刀具送回刀盘
的位置；3. 将刀具从车床上取出及将刀具送到车床的位置）和机械手指的放松和夹紧 2 种状态来实现的．
（作者单位：齐齐哈尔第二机床集团有限公司，黑龙江 齐齐哈尔 161005）
S UB = 1
TI ME= 1
S EQV
( AVG)
DMX = . 0 0 1 0 0 1
S MN = 2 2 3 7 0
S MX = . 1 0 2 E+ 0 9
DEC 5 2 0 0 8 14: 45: 20
进行有限元分析．用 ansys 软件对液压杆进行
MXБайду номын сангаас
Z
Y
MN
X
MN MX
Z Y
X
网格 划分 ，在 其两 端分别 加载 固定 载荷 和力
. 79 7 E+ 0 8
. 1 0 2 E+0 9
图 4 液压杆的载荷分布
在力 F 的作用下液压杆的最大变形量为 1.5 mm．考虑到机械手臂将刀夹及刀具送到位后机床本身还要有夹紧的过程，
所以 1.5 mm 的变形量可以满足换刀定位精度的要求，完全可以满足系统的安全性要求．
参考文献：
[1] 王振宇，江崇民，李德秀. 快速可靠的自动换刀机构[J]．机械工程师，2006（4）：132． [2] 王科社，杨庆东，赵宏林．高速加工中心的快速自动换刀技术[J]．制造技术与机床，2001（12）：5- 6． [3] 张朝晖．ANSYS 8.0 结构分析及实例解析[M]．北京：机械工业出版社，2006：163- 177.
把 3 个开关固定在与机身相连的滑轨上，以螺栓连接固定．需要调整时只需将螺栓松开将开关在滑轨上移动后再固定就可以
实现初始位置、取刀位置和送刀位置的调整．而且在取、送刀的过程中直接利用无触点式接近开关直接发出信号，配合反应 迅速的液压系统，可以实现取、送刀动作在控制上的精确执行，完成整个换刀过程[3]．
每组定位块上均可放置所需的刀夹、刀具[1]． 1.3 机械手设计 机械手由机械手臂和手指2部分组成．机械手臂在液压的控制下带动机
图1 盘式刀库部件组成
械手指进行工作．推拉油缸右端的送刀进油口来油时，推动活塞带动机械手手臂将刀架所需更换的刀夹从刀库中送出，此时
左端的取刀进油口回油．同时，液压油经导向杆内的油孔作用于机械手手臂的小活塞上，推动手指钩，完成勾住刀夹的动作．推
1 NODAL S OLUTI ON
S TEP = 1
S UB = 1
TI ME= 1
US UM
( AVG)
RS YS = 0
DMX = . 0 0 1 0 0 1
S MX = . 0 0 1 0 0 1
DEC 5 2 0 0 8 14: 34: 19
1 NODAL S OLUTI ON
S TEP = 1
机械手臂的定位通过位置判断开关来实现，通过无触点式接近开关来控制机械手臂的移动（见图 1）．换刀过程开关包
括机械手初始位置判断开关、取刀到位判断开关、送刀到位判断开关 3 部分，选用无触点式接近开关．3 个开关通过调整用
安装支架固定在刀库连接板上，因结构需要，共用 1 个感应块，感应块分 3 个感应区域，每个区域对应 1 个开关．在结构上，
. 5 5 6 E- 0 3
. 7 7 9 E- 0 3
. 001001
图 2 液压杆的有限元模型 图 3 液压杆的变形图
22370
. 2 2 8 E+0 8
. 4 5 6 E+0 8
. 6 8 3 E+0 8
. 9 1 1 E+0 8
. 1 1 4 E+0 8
. 3 4 2 E+0 8
. 5 7 0 E+0 8
28
高师 理科 学刊
第 30 卷
Abstract：When the moduli are pairwise coprime, the Chinese remainder theorem gave the explicit solution to the systems of congruences. When the moduli are not pairwise coprime, the refferences[1- 2]gave the explicit solution. However, the calculation is rather complicated. Gave an easier calculation which take the fundamental theorem of arithematic to transform the moduli into coprime ones and then apply the Chinese remainder theorem. Key words：Chinese remainder theorem；congruence；module；coprime
重型立式车床盘式刀库结构设计
王长新，陈超
针对重型机床的特点，在自动换刀装置整体设计方案中，结构形式上采用了盘式刀库和液压机械手臂相结合的形式．在
控制上，采用了无触点接近式开关来控制盘式刀库和机械手臂的顺序动作，不仅提高了动作的精度，而且便于调整和维护．
1 盘式刀库机构组成 盘式刀库机构主要由动力传动装置、刀盘、机械手等主要部件组成，见图 1．