6.2  弹簧的端部结构 21

6.3  弹簧簧圈直径 22

6.4  弹簧的旋绕比 23

6.5  弹簧的圈数 23

6.6  弹簧的高度 24

6.7  对于弹簧稳定性的验算 24

6.8  疲劳强度和应力强度的验算 24

7  电磁铁的选取 26

7.1  电磁铁类型的选择 26

7.2  电磁铁型号选择 26

总结 28

致谢 29

参考文献 30

1 引言

随着数控技术的发展，带有自动换刀系统的加工中心在现代制造业中起着越来越重要的作用，它能缩短产品的制造周期，提高产品的加工精度，适合柔性加工。自动换刀装置是专门为大中型加工中心配套，实现其刀具储备和自动交换功能的重要功能部件，是高档加工中心和重型加工中心的重要组成部分。其换刀速度和可靠性是检验数控系统先进与否的一个重要标志。

自动换刀装置一般由刀库、机械手和驱动装置组成 [1]。

刀库的功能，是存贮加工中心所要用的各种刀具，并在数控系统的控制下，把即将要用的刀具准确地送到换刀位置。加工中心换刀机械手，是换刀装置中的核心组成部分，主要完成将主轴上的工作刀具与刀库中的工作刀具两者位置交换的任务，其应具有换刀时间短、工作平稳、定位准确等特点。

驱动装置，则是使刀库和机械手实现其功能的机构。此机构一般由电机、液压、气液机构或凸轮机构组成，它们在数控系统控制下，驱动刀库和机械手，实现刀具的选择与交换。

机械手完成刀库里的刀与主轴上的刀的交换工作。由于数控加工中心的刀库容量、换刀可靠性及换刀速度直接影响到加工中心的效率，而自动换刀就是进一步压缩非切削时间，提高生产效率，改善劳动条件。所以数控机床为了能在工件一次装夹中完成多道加工工序，缩短辅助时间，减少多次安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置 [2]。

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。

加工中心自动换刀装置是实现多工序连续加工的重要装置，其结构设计及其控制是实现加工中心设计制造的关键。加工中心的换刀过程较为复杂，动作多，动作间的相互协调关系多，因而自动换刀系统性能的好坏直接影响加工效率的高低。带有自动换刀系统的数控加工中心在现代先进制造业中起着越来越重要的作用，它能缩短产品的制造周期，提高产品的加工精度，适合柔性加工 [3]。

1.1  发展历史和研究现状

1.2  发展趋势

2  总体方案论证

2.1  总体方案的确定

换刀机器人末端操作器的设计主要包括运动形式、驱动方式及传动方式等。

2.1.1  机器人运动形式的确定

机器人按其结构坐标系特点方式分类，一般可以分为：直角坐标机器人、圆柱坐标型机器人、极坐标机器人及多关节机器人等，其特点如下：

（1）直角坐标机器人的结构简单且直观,刚度高，由于各关节的运动相互独立没有耦合，易于实现高精度定位，空间轨迹易于求解，但当具有相同工作空间时，机体所占空间体积较大。