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[摘 要]本文以HMC125b型卧式加工中心托盘交换机构为例，介绍了适合大型卧式加工中心的推拉式交换机构，阐述了该交换机构的交换原理、设计计算过程；通过计算验证该交换机构满足要求。
中图分类号：N945.23 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）24-0031-02
1 概述
托盘交换机构是卧式加工中心的重要组成部分，当一个工作台处于加工状态时，另一个工作台可以进行零件装夹，这样就大大缩短了加工时的辅助时间，因此即可满足自动化生产线的要求，也可以提高单台加工中心的效率。小型卧式加工中心交换机构因工件小，质量轻多采用旋转方式交换，从而达到交换时间短的优点；大型卧式加工中心因工件较大，采用推拉方式的交换台站，从而达到承载大，传动平稳的优点[1-3]。
本文以HMC125b型卧式加工中心的推拉式交换台站为例，讲述大型推拉式交换台站的驱动原理和设计过程，根据机床性能要求，针对交换机构制定以下性能参数要求（表1）：
2 结构设计
本文介绍的托盘交换机构主要有底座、滑座、油缸、直线导轨、链传动、台板、减速机和液压马达等组成，如（图1）所示。此交换台站可分为上下两层运动组件，下层为油缸推动滑座在线性导轨上的平行移动，上层为液压马达通过减速机，链传动通过拨动销，拨动台板的平行移动。
下层的运动采用液压油缸推拉的形式进行，当工作台到达交换位置完成准备工作后，液压油缸拉动滑座以上组件向B轴移动，从而达到台板移动对接的位置要求。采用液压马达的方式驱动具有体积小，大扭矩，运动平稳等优点，因此更适合大型交换台站的需求（图2）。
上层组件的运动采用液压马达通过减速机驱动链传动的方式，当下层组件运动到位后，上层组件液压马达开始运转，动过链条上的拨动销，拨动台板，将台板从B轴工作台上，拉到交换台上。如（图2）所示。
托盘交换系统采用两组交换机构和B轴工作台相互配合，共同完成交换过程。首先将B轴工作台运行到换台点，然后将台板从工作台上移动至对应的交换站上，到位后B轴工作台移动至另一换台点，再将另一交换站的台板移动到B轴工作台上，完成定位后开始加工，位于交换站上的台板可以进行装夹，从而节省了加工过程的辅助时间，详细过程如（图3）。
3 理论计算
3.1 台板平移计算
台板平移过程采用液压马达通过减速机驱动链传动拨动台板平行移动，液压马达采用丹佛斯OMR160，额定扭矩为300Nm，所选减速机的减速比为7，所以传给链条的扭矩N输出为2100Nm，
最大工件的质量m1为4000 Kg，工作台台板的质量为m2为1800Kg，台板平移时主要克服运动的摩擦阻力
因N输出>N阻，所以该选型合理
3.2 滑座平移计算
3.2.1 油缸推力计算
滑座的平行移动时，将带动托板，链传动，工作台台板和工件一起移动。
托板的质量m3为560Kg，链传动的质量m4为200Kg，总的运行时间为8s，
摩擦力
加速时惯性力
去路加速时，
匀速时，
减速时，
油缸选用SMC公司的液压缸，缸内压力为3.5MPa，缸内径为63mm，活塞杆直径为35.5mm。
活塞杆的推力为
因为F>F加，所以该液压缸选型合理。
3.2.2 油缸液压油流量的计算
滑座的平移行程为700mm，运行时间为8s，运行速度为0.1m/s，液压缸的内径为63mm，活塞杆直径为35.5mm
当活塞杆伸缩时，单位时间内液体通过液压缸有效截面的体积即流量（）
其中V为液压缸活塞一次行程中所需的液体体积（m3）[4]
当活塞杆向外伸出时
当活塞杆向内回缩时
由于液压缸在伸出和回缩时对流量的要求不一致，因此需要安装节流阀对流量进行调节，以达到交换站滑座伸缩时平稳运行。
4 结束语
该型卧式加工中心交换机构已经设计和试制样机完成，通过精心的安装调试，现运行平稳，定位准确，满足设计要求，通过进一步的试验验证，将向市场推广。通过该型交换机构的设计，扩充了HMC125b卧式加工中心的功能，大大提高了大型卧式加工中心工作的效率。
参考文献
[1] 马云鹏，候延星等，一种应用于大型卧式加工中心的交换工作台站系统[J]，学术交流，2011，6：14-15.
[2] 李江艳，孙薇等，双工位卧式加工中心托盘站交换机构[J]，机床与液压，2013，41（2）：33-35.
[3] 孙岗存，袁丽等，精密卧式加工中心托盘交换机构的设计[J]，机床传动技术与功能部件，2013，9：39-42.
中图分类号：N945.23 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）24-0031-02
1 概述
托盘交换机构是卧式加工中心的重要组成部分，当一个工作台处于加工状态时，另一个工作台可以进行零件装夹，这样就大大缩短了加工时的辅助时间，因此即可满足自动化生产线的要求，也可以提高单台加工中心的效率。小型卧式加工中心交换机构因工件小，质量轻多采用旋转方式交换，从而达到交换时间短的优点；大型卧式加工中心因工件较大，采用推拉方式的交换台站，从而达到承载大，传动平稳的优点[1-3]。
本文以HMC125b型卧式加工中心的推拉式交换台站为例，讲述大型推拉式交换台站的驱动原理和设计过程，根据机床性能要求，针对交换机构制定以下性能参数要求（表1）：
2 结构设计
本文介绍的托盘交换机构主要有底座、滑座、油缸、直线导轨、链传动、台板、减速机和液压马达等组成，如（图1）所示。此交换台站可分为上下两层运动组件，下层为油缸推动滑座在线性导轨上的平行移动，上层为液压马达通过减速机，链传动通过拨动销，拨动台板的平行移动。
下层的运动采用液压油缸推拉的形式进行，当工作台到达交换位置完成准备工作后，液压油缸拉动滑座以上组件向B轴移动，从而达到台板移动对接的位置要求。采用液压马达的方式驱动具有体积小，大扭矩，运动平稳等优点，因此更适合大型交换台站的需求（图2）。
上层组件的运动采用液压马达通过减速机驱动链传动的方式，当下层组件运动到位后，上层组件液压马达开始运转，动过链条上的拨动销，拨动台板，将台板从B轴工作台上，拉到交换台上。如（图2）所示。
托盘交换系统采用两组交换机构和B轴工作台相互配合，共同完成交换过程。首先将B轴工作台运行到换台点，然后将台板从工作台上移动至对应的交换站上，到位后B轴工作台移动至另一换台点，再将另一交换站的台板移动到B轴工作台上，完成定位后开始加工，位于交换站上的台板可以进行装夹，从而节省了加工过程的辅助时间，详细过程如（图3）。
3 理论计算
3.1 台板平移计算
台板平移过程采用液压马达通过减速机驱动链传动拨动台板平行移动，液压马达采用丹佛斯OMR160，额定扭矩为300Nm，所选减速机的减速比为7，所以传给链条的扭矩N输出为2100Nm，
最大工件的质量m1为4000 Kg，工作台台板的质量为m2为1800Kg，台板平移时主要克服运动的摩擦阻力
因N输出>N阻，所以该选型合理
3.2 滑座平移计算
3.2.1 油缸推力计算
滑座的平行移动时，将带动托板，链传动，工作台台板和工件一起移动。
托板的质量m3为560Kg，链传动的质量m4为200Kg，总的运行时间为8s，
摩擦力
加速时惯性力
去路加速时，
匀速时，
减速时，
油缸选用SMC公司的液压缸，缸内压力为3.5MPa，缸内径为63mm，活塞杆直径为35.5mm。
活塞杆的推力为
因为F>F加，所以该液压缸选型合理。
3.2.2 油缸液压油流量的计算
滑座的平移行程为700mm，运行时间为8s，运行速度为0.1m/s，液压缸的内径为63mm，活塞杆直径为35.5mm
当活塞杆伸缩时，单位时间内液体通过液压缸有效截面的体积即流量（）
其中V为液压缸活塞一次行程中所需的液体体积（m3）[4]
当活塞杆向外伸出时
当活塞杆向内回缩时
由于液压缸在伸出和回缩时对流量的要求不一致，因此需要安装节流阀对流量进行调节，以达到交换站滑座伸缩时平稳运行。
4 结束语
该型卧式加工中心交换机构已经设计和试制样机完成，通过精心的安装调试，现运行平稳，定位准确，满足设计要求，通过进一步的试验验证，将向市场推广。通过该型交换机构的设计，扩充了HMC125b卧式加工中心的功能，大大提高了大型卧式加工中心工作的效率。
参考文献
[1] 马云鹏，候延星等，一种应用于大型卧式加工中心的交换工作台站系统[J]，学术交流，2011，6：14-15.
[2] 李江艳，孙薇等，双工位卧式加工中心托盘站交换机构[J]，机床与液压，2013，41（2）：33-35.
[3] 孙岗存，袁丽等，精密卧式加工中心托盘交换机构的设计[J]，机床传动技术与功能部件，2013，9：39-42.