12刀位星型伺服刀塔设计.doc

目 录 前言 1 1 绪论 3 1.1 数控机床发展历程以及国内外发展现状的思考 3 1.2 数控机床的发展趋势 4 1.3 研究方法 5 1.4 设计内容 5 2 运动学与动力学计算 9 2.1 伺服电机的选择计算 9 2.1.1选择电动机的类型 9 2.1.2选择电动机的功率 9 2.2 计算总传动比及分配各级传动比 10 2.3 计算传动装置的运动和动力参数 11 2.3.1计算各齿轮的转速 11 2.3.2计算各齿轮的功率 12 2.3.3计算各齿轮的转矩 12 3 传动零件的设计计算 13 3.1 齿轮的设计计算 13 3.1.1电机到刀盘的传动链的设计计算 13 3.1.2电机到刀具的传动链的设计计算 20 3.2 轴的设计计算 30 3.2.1轴1的设计计算 30 3.2.2轴2的设计计算 33 3.2.3轴3的设计计算 34 3.3 刀盘的设计 36 4液压系统的设计与计算 38 4.1 液压油泵的选择 38 4.2 液压缸的设计 38 4.2.1 选择液压缸类型 38 4.2.2液压缸主要尺寸的计算 38 4.3 拟定液压系统图 40 5箱体的设计与计算 41 5.1 确定箱体内传动件轮廓及其相对位置 41 5.2 箱体内壁位置的确定 42 5.3 箱体主要结构尺寸的确定 42 总 结 44 致 谢 45 参考文献 46 前 言 现代工业发展其实就是制造工艺的发展，而这其中一个非常重要的因素就是制造工具——机床的发展。现代机床的发展都趋向于自动化、复合化以及高速化。而作为制造业主力军的数控机床来说，它的发展更是日新月异。自从20世纪60年代世界上第一台数控机床问世以来，随着计算机技术、微电子技术、现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通信技术和机械制造技术等各相关领域的发展，数控技术已成为现代先进制造系统(FMS，CIMS等)中不可缺少的基础技术。由于机床数控系统技术复杂，种类繁多。现在数控机床的“使用难、维修难”问题，已经是影响数控机床有效利用的首要问题。 当前，数控机床发展迅猛，一方面向高速、高效、高精度方面发展，同时，在制造行业中广泛存在原有设备的数控改造和系统升级问题。作为关键附件，高性能的刀塔对于提高机床整体运行的可靠性、稳定性和效率有着重要意义，数控刀塔是由数控系统来控制的，因此，在刀塔本身性能提高的情况下，如何实现控制任务就显得十分重要了。国内数控车床转塔刀架的设计和生产都是依赖先进国家的，而且产品的性能方面跟国外还有一定的差距，期待开发设计一种性能最优，最有实用价值的转塔刀架，来适应市场，替代进口产品低价位的数控车床用转塔刀架，占领国内市场，并达到国际领先水平，为国产机床工业的发展作出贡献。数控车床今后将向中高当发展，中档采用普及型数控刀架配套，高档采用动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，预计近年来对数控刀架需求量将大大增加随着数控车床的发展，数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展刀塔的结构，刀塔的传动形式以及驱动方式；刀塔与刀座的连接形式、刀座的选择；刀具的交换动作设计、交换时间以及定位锁紧计算；刀塔其他辅助部件的设计1 绪论 刀塔目前主要应用于数控车床、数控铣床以及车铣复合加工中心，所以与刀塔发展最相关的领域就是数控车床、数控铣床以及车铣复合加工中心的发展。 1.1 数控机床发展现状思考 1953年，美国空军与麻省理工学院协作，开始从事计算机自动编程的研究，这就是创制APT(Automatically Programmed Tools )自动编程系统的开始。 1955年，美国空军花费巨额经费订购了大约100台数控机床,此后两年，数控机床在美国进入迅速发展阶段,市场上出现了商品化数控机床。1958年，美国克耐杜列克公司(Keaney Trecker Co.)在世界上首先研制成功带自动换刀装置的数控机床，称为”加工中心”。 1959年，计算机行业研制出晶体管元器件，因而数控装置中广泛采用晶体管和印制电路板，从而跨入第二代数控时代。同时美国航空工业协会(AIA)和麻省理工学院发展了APT程序语言。 1960年以后，点位控制机床在美国得到迅速发展,数控技术不仅在机床上得到实际应用，而且逐步推广到冲压机、绕线机、焊接机、火焰切割机、包装机和坐标测量机等，在程序编制方面，已由手工编程逐步发展到采用计算机自动编程。除了APT数控语言外，又发展了许多自动骗程语言。 从1960年开始，德国，日本等先进工业国家都陆续开发，生产及使用了数控机床， 1965年，出现了小规模集成电路。由于它体积小，功耗低，使用数控系统的可靠性得以进一步提高，数控系统发展到第三代。 1967年，英国首先把几台数控机床联接成具