2313390059-岳怡霖-立式加工中心换刀机械手结构设计-开题报告

2.毕业设计（论文）开题报告

课题名称

立式加工中心换刀机械手结构设计

学生姓名

岳怡霖

专业班级

23机制专升本4班

学号

2313390059

一、设计的目的、要求

1.设计目的

立式加工中心换刀机械手是加工中心机床自动换刀装置的一种，它能实现刀具在刀库与机床主轴之间快速、准确、可靠的交换。对其进行设计，实现灵活准确换刀，对保证加工质量，减少换刀时间，提高劳动生产率，降低设计制造成本，具有实际意义。综合运用大学所学的理论知识、专业知识以及基本技能，独立完成设计，解决立式加工中心换刀机械手结构设计方面的实际问题，并培养发现问题、解决问题、处理问题的能力，对所学知识和技能进行系统化综合化运用、总结和深化。

2.设计要求

要求运用机械设计制造及其自动化专业知识，完成立式加工中心换刀机械手的结构设计，换刀机械手配合刀库能够实现选刀、倒刀、抓刀、扣刀、拔刀、机械手回转、插刀、松刀、机械手回原位等动作。要求结构合理、换刀准确、运动稳定、易于维护，满足大多数立式加工中心机床对自动换刀的要求。

二、调研资料准备情况

选题来源于实习单位，首先进行立式加工中心换刀机械手应用的市场调研，了解国内外发展现状。通过对国内外市场立式加工中心换刀机械手的产品分析，了解到立式加工中心换刀机械手的设计方向及功能结构分类情况。发现立式加工中心换刀机械手换刀可靠性和灵活性等方面的问题，通过对问题的分析及梳理得出本次立式加工中心换刀机械手结构设计的方向。

三、国内外发展现状

1.国内立式加工中心换刀机械手结构设计研究情况

近年来，随着我国制造业的快速发展，立式加工中心作为重要的加工设备，其自动化、智能化水平不断提高。国内企业在立式加工中心换刀机械手的设计、制造和应用方面取得了显著进展。目前，国内市场上的换刀机械手种类繁多，涵盖了从简单的凸轮式、气缸驱动式到复杂的伺服电机驱动式等多种类型。部分高端换刀机械手已经具备自主学习和自适应能力，能够根据加工任务的变化自动调整换刀策略。然而，与国际先进水平相比，国内在换刀机械手的设计、制造和应用方面仍存在一定差距。主要体现在：技术创新能力不足，部分核心技术和关键零部件仍依赖进口，缺乏自主创新能力；产品质量和稳定性有待提高，部分产品在长期运行过程中易出现故障，影响加工效率和产品质量；智能化水平有待提升，与国际先进水平相比，国内换刀机械手的智能化水平仍有待提高，特别是在故障诊断、远程监控等方面。

2.国外立式加工中心换刀机械手结构设计研究情况

1958年，美国卡尼·特雷克公司首次把铣、钻、镗等多种工序集中于一台数控机床上，通过自动换刀方式实现连续加工，成为世界上第一台加工中心。1978年以后，加工中心迅速发展，带有ATC装置，可实现多种工序加工的机床，步入了机床发展的黄金时代。国外发达国家的机床制造企业，换刀装置普遍自制，如DMG、MAZAK、HASS等。国外在立式加工中心换刀机械手的设计、制造和应用方面处于领先地位。欧美、日本等发达国家的企业拥有先进的技术和丰富的经验，能够为用户提供高性能、高可靠性的换刀机械手产品。这些产品在设计上注重创新性和实用性，采用先进的控制算法和传感器技术，能够实现刀具的精准定位和快速交换。此外，国外企业还注重产品的智能化和集成化。通过集成先进的数控系统、伺服电机和传感器等部件，实现换刀机械手的远程监控、故障诊断和自动调整等功能。这些智能化技术的应用不仅提高了换刀机械手的性能和可靠性，还降低了用户的维护成本和使用难度。综上所述，国外在立式加工中心换刀机械手的设计、制造和应用方面均取得了显著进展。未来，随着技术的不断进步和市场的不断扩大，换刀机械手将在制造业中发挥更加重要的作用。

四、设计的思路与预期成果

1.设计的思路

查阅相关资料、网络，请教指导老师，完成立式加工中心换刀机械手结构设计。换刀机械手总体结构设计合理、换刀准确、运动稳定、易于维护，满足大多数立式加工中心机床对自动换刀的功能要求，编写设计说明书。

2.预期成果

具有一定应用价值的立式加工中心换刀机械手结构设计，自动换刀装置安装示意图、手臂、手爪、齿轮轴、推杆等的结构设计，并可按要求完成设计说明书。该立式加工中心换刀机械手结构设计应合理，便于制造、装配、调整、检验、维修、工作可靠。图纸量充足，符合国家标准。说明书字数12000字以上，格式要求符合沈阳工学院毕业设计（论文）要求，总体图纸不少于三张A0。

五、工作任务分解，各阶段完成的内容及时间分配

第1~2周，根据任务书查阅、整理资料，完成开题报告；

第3~5周，立式加工中心换刀机械手总体结构设计；

第6周，自动换刀装置安装示意图设计；

第7~9周，手臂、手爪、齿轮轴、推杆等的结构设计；

第10-11周，传动计算、强度计算，检查并修改图纸；

第12~15周，撰写说明书，准备答辩。

所具备的条件

技术条件：通过机械设计制造及其自动化专业系统的理论学习、实践锻炼及校外实践，学生已经掌握立式加工中心换刀机械手的使用场合和结构特点，熟练使用绘图软件，具备设计立式加工中心换刀机械手结构的能力。

物质条件：在实习单位可以观看相关设备、机械手实物、照片以及类似的视频资料，熟悉部分图纸和技术要求等参考资料。学校i5智能制造实训中心有加工中心换刀机械手，网上也能查阅到部分立式加工中心换刀机械手结构和控制原理方面的参考资料，可满足设计要求。

七、可能存在的问题

1.由于产品的保密性，所以在查询资料可能具有一定的局限性，以及部分信息的落后性，对于该方向的新型技术不能够了解。

2.设计过程中由于相关知识了解的不够透彻，可能无法满足预期的设计需求，设计时考虑内容不够全面，达不到预期效果。

3.缺少实践经验，设计成果未见得经得起实际检验。

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