龙门式可换头五轴加工中心3D设计中的刀库与换刀装置部分设计装配与仿真毕业设计.doc

前 言 随着机械工业的不断推进，计算机技术在机床设备上得到广泛的应用，数控机床获得飞速发展。作为数控机床的典型代表，加工中心无论是在增进加工质量，提高生产效率还是在降低生产成本，扩大经济效益等诸多方面多都有明显的效果。因此，随着市场经济的发展，国内外用户都对加工中心的开发和研究给予极大地关注和重视，从而也加快了加工中心的发展速度，并且质量水平、工作性能以及技术含量也不断提高，在以加工中心为基础组成的柔性制造单元和柔性制造系统得到发展之后，对加工中心又提出了更高层次的要求。 自动换刀装置（简称ATC）是加工中心的重要组成单元，也是加工的典型特征。它存储加工中心所需的刀具，在数控系统的控制下，将所要用的刀具准确地送到换刀位置，从而保证加工生产的连续高效型。由此可见ATC的重要作用。 同时,在实际的设计计算中，传统的手册加笔加图板的模式在讲求效率的今天已经跟不上社会的发展。随着信息技术的发展和计算机的普及，大量的计算机辅助设计软件随之产生，他帮助我们进行设计、造型、装配、校核、仿真、制造，大大缩短了设计周期，加快了设计进程。而且通过计算机辅助设计软件，得出的模型直观、准确。 本次毕业设计是龙门式可换头五轴加工中心3D设计-------刀库和换刀装置的探讨和研究，为适应目前机械设计的趋势，缩短设计周期，加大设计的准确性，我采用了美国Autodesk公司的Mechanical Desktop软件直接进行造型设计，并在造型完成之后，采用MSC公司的Working Model软件进行动力学仿真，找出设计中的不足进而进一步优化和完善设计。 总之，我以极其认真的态度，进行了这项工作，在设计过程当中，我得到导师姜可以及其他老师的耐心指导和帮助，再次表示衷心的感谢！由于本人才疏学浅，以及对实际生产了解甚少，设计当中定有不足指出，恳请得到诸位老师的进一步指导，谢谢！ 课题概述 一、课题来源 1999年底，北京机械工业学院、北京航天航空大学和桂林机床股份有限公司开始共同开发研制五轴联动数控加工中心。为了使该加工中心有高精度、高速度和高刚度，该项目引进了计算机辅助设计与制造技术（CAD/CAM）、虚拟制造技术（VM）、网络化制造技术（NM）、计算机辅助工程技术（CAE）及产品数据管理技术（PDM）等现代设计和制造技术。本课题是该项目的一部分，即虚拟制造技术，主要內容为：使用虚拟制造技术对设计方案进行虚拟建模、仿真，模拟和功能、性能可加工性等问题，×长）： 1600×4000 工作台纵向行程：4000 滑枕行程： 横向发： 1000； 纵向： 2500 主轴断面到工作台面的距离：最小： 95； 最大：1095； 主电机功率： 28 机床主轴转速范围（ ）： 0-10000 A（B）轴摆角±100o、C轴转角±180o、刀库容量 40 机床体积（长宽高）： 9400×4300×3900 工作台最大承受重量： 10000K 数据来源： 桂林机床股份有限公司XK2316/4-5X五轴联动数控铣床 四、课题要求 完成刀库、自动换刀装置的设计； 学习三维设计软件（）的应用； 完成刀库系统及自动换刀机械部分的三维建模和装配； 完成自动换刀系统的运动仿真。 五、与选题有关的国内外发展现状和趋势 五轴联动数控加工中心是功能强，结构复杂，技术含量高的机床，它广泛应用于航天、航海、汽车等领域，在现代工业中有非常重要的应用价值。 在五轴联动数控加工中心的开发过程中，自动万能铣头是关键技术，目前国内只有很少数几个厂家正在开发和生产自动万能铣头，主要还处于搜集技术资料和研究阶段。而国外一些发达国家中，自动万能铣头已经普遍应用于立式和龙门式数控铣床以及数控加工中心。使铣床达到五轴联动，实现四面体和五面体加工，可以大大提高铣床的自动化水平和工艺范围以及工作效率。研究开发五轴加工中心要求具有较高的性能技术指标，不仅要具有多坐标复杂曲面的加工功能，而且还要满足高速度、高刚度和高精度的要求。而发达国家在进出口技术含量高的五轴联动加工中心方面，对我国进行限制，因此，五轴联动数控加工中心的研究开发是一个难度比较的的项目。 加工中心的发展方向： ① 提高主轴转速； 中小型加工中心主轴最大转速大部分提高到5000-6000 有的已达40000 。 为此，许多加工中心采用陶瓷轴承、磁浮轴承。润滑方式采用油雾润滑，润滑油的 值已达15×105。主轴系统进行严格的动平衡，对于轴承甚至电机进行镶套油冷。 ② 提高进给速度； 目前加工中心快速进给速度已达33 逐步靠近50 为达到高速度，进给机构中的滚珠丝杠采取预紧结构，并使其保持发热状态，采用滚动导轨及AC伺服电机和32位地数控装置。为实现高速进给，数控装置必须采用快速处理方式。例如采用数控高速转换器，将