自動送料機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計

1、自動送料機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計摘要：本文介紹了一種在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用的與機(jī)械手相配合的自動送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計。我們都知道，在自動化的生產(chǎn)中機(jī)械手能代替人完成簡單但重復(fù)的動作，本機(jī)構(gòu)的目的就是將棒料進(jìn)行篩選，送到指定的位置供機(jī)械手抓取，機(jī)械手再將工件安裝在機(jī)床上進(jìn)行加工，從而完成機(jī)床的自動送料。本裝置由汽缸驅(qū)動，帶動上下運送棒料的y型槽，再帶動一個由杠桿制成的棒料分離機(jī)構(gòu)。在相似的產(chǎn)品中結(jié)構(gòu)相對比較簡單，但完成了預(yù)定的工作目的。雖然沒有制成實物，但作為與特定機(jī)械手配合的送料機(jī)構(gòu)，還是有其應(yīng)用的范圍。關(guān)鍵詞： 送料 機(jī)構(gòu)設(shè)計 杠桿 y型支架0. 引言 自動送取料機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計是本學(xué)期產(chǎn)品開發(fā)管理課的大作業(yè)，由我

2、們小組進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，產(chǎn)品建模，裝配分析等。小組成員有六人：有李佳偉，虞健，楊佐，謝愛民，沈子彧和我。其他小組有做機(jī)械手的設(shè)計的，我們就做機(jī)械手的輔助機(jī)構(gòu)。我們知道，機(jī)械手由程序控制，只能按指定的路徑，方式來運動，所以我們制作的這個裝置就是把棒料形式的工件舉升到指定的位置供機(jī)械手抓取，再在數(shù)控機(jī)床上加工，我們也在網(wǎng)上找過資料，不過發(fā)現(xiàn)像我們這樣的給機(jī)械手送料的機(jī)構(gòu)比較少，大多數(shù)都是沖床、縫紉機(jī)等的送料機(jī)構(gòu)，也都是專門的特定用途的送料機(jī)構(gòu)。所以我們在吸取前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上自己設(shè)計，并從幾個預(yù)選方案中選出了這個機(jī)構(gòu)，相對來講，在實現(xiàn)特定的目的的情況下其結(jié)構(gòu)簡單，并且我們在y型槽上有創(chuàng)新，讓其能夠滿足變

3、截面棒料的送料要求。動力來源于汽缸，汽缸的動作控制和機(jī)械手相配合，可以滿足加工生產(chǎn)過程的自動化，自動化是機(jī)械發(fā)展的一個必經(jīng)階段，包括機(jī)電一體化在內(nèi)的自動化是我們要追求的目標(biāo)，我們的自動送料機(jī)構(gòu)正是在這個目的下的設(shè)計成果，在實際中有其應(yīng)用意義。1. 背景在接到這個題目的時候，我們首先想到了上網(wǎng)去查詢資料，而且我們也在網(wǎng)上找到了類似的送料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖，如圖1，圖2. 資料來源：/jxzb/part3/part3-chapter3-301.htmll就是我們找到的機(jī)床送料機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)圖。 料斗式上料機(jī)枸：在料斗內(nèi)由定向機(jī)構(gòu)按一定方向和順序?qū)⒐ぜ腿胼斄喜壑小?/p>

4、然后由上料機(jī)構(gòu)送到機(jī)床上的加工位置。有的料斗上還裝有剔除器。用以防止定向不正確的工件混入輸料槽中。 料倉式送料機(jī)構(gòu)：如圖2，有的料倉還設(shè)有攪動器以免工件卡住。工件由人工定向排列裝入料倉。然后經(jīng)輸料槽由上料機(jī)構(gòu)送到機(jī)床上的加工位置。除了上面兩種送料機(jī)構(gòu)外，我們還找到一些沖床等的送料機(jī)構(gòu)。從中我們發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的機(jī)構(gòu)都設(shè)有很巧妙的工件的分離機(jī)構(gòu)，它們都能很好的將工件一個一個分離開來。但它們都沒有提到將工件送到機(jī)床的加工位置后怎樣操作，而且我們還發(fā)現(xiàn)這些機(jī)構(gòu)適用的工件比較單一，像圖1，2所示的都只能輸送圓柱形同一規(guī)格的棒料，對于變截面的棒料不是很好，對于不同尺寸的工件也不能很好的輸送。這些地方可以嘗試

5、進(jìn)行改進(jìn)。2. 正文所以在參考上述機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我們組的設(shè)計要求，我們設(shè)計了如下圖（圖3）的與機(jī)械手相配合的自動送料機(jī)構(gòu)。 圖3 自動送料機(jī)構(gòu)1、外殼箱體 2、y型槽 3、汽缸 4、彈簧 5、杠桿 6、輸送工件斜面 7、工件 8、滑塊 9、儲存工件斜面a、y型槽頂部的下止點 b、滑塊頂部的上止點2.1 工作過程簡介汽缸3在外部電路的控制下與機(jī)械手相互配間歇工作。在送完一個工件后，y型槽2在汽缸3的帶動下垂直向下運動，其突出端與杠桿5接觸并將杠桿下壓，從而另一端的滑塊8將工件7頂起，滑塊上表面做成有一定斜度的形狀有助于將工件送到輸送斜面6上，這時y型槽2正好到達(dá)下止點，工件滾入槽中。汽缸再將

6、y型槽頂起，將工件送到指定的位置工機(jī)械手抓取。同時杠桿在彈簧的作用下恢復(fù)左端翹起，這時滑塊8向下運動恢復(fù)原狀，下一個工件滾到滑塊8上。至此為一個工作周期。依次循環(huán)。2.2 結(jié)構(gòu)參數(shù) 在上面的機(jī)構(gòu)簡圖中我們很容易得知其活動構(gòu)件數(shù)為3，低副數(shù)為4，高副數(shù)為0，故其自由度的數(shù)目為3x3-2x4=1，滿足運動的唯一性。我們設(shè)計的機(jī)構(gòu)的各部分的參數(shù)由工件而定，工件參數(shù)是直徑30mm60mm，長度100mm200mm。機(jī)構(gòu)的主要尺寸見圖4。 圖4 送料機(jī)構(gòu)主要尺寸2.3 尺寸的確定計算斜面都選取，這樣有助于工件的順利滾動到y(tǒng)型槽中。滑塊寬取30mm，因為工件的直徑在30mm60mm之間，故要保證工件的最低

7、點與滑塊接觸，滑塊寬應(yīng)至少30mm（當(dāng)工件直徑為60mm時恰好與其邊緣接觸，這時是臨界最大的寬度），若大于30mm，當(dāng)工件直徑為30mm時滑塊舉升工件時容易頂住其他的工件如圖5所示 圖5這樣不僅使滑塊的上升阻力大增，而且容易造成后面工件的順序紊亂。所以將其設(shè)計成寬為30mm。這樣最適的工件直徑為35mm55mm。斜面的長度選?。嚎紤]到工件可能是變截面的，如一端粗一端細(xì)的情況，這時若工件在斜面上滾動會一端運動的快，一端運動的慢，這樣工件就會產(chǎn)生偏斜，故輸送工件的斜面不能做的太長，保證其在滾動一圈左右就到達(dá)y型槽，這樣對最適的工件來講，初取斜面長度120mm。這樣對于變截面的工件，比如圖6所示的工

8、件： 圖6 變截面工件則工件在斜面上滾動到y(tǒng)型槽位置時的位置如圖7所示： 圖7 工件滾動軌跡示意圖在理想的情況下（工件與斜面間沒有相對的滑動），計算角的大小就知道工件偏離的程度如何。圖7的a點位置為末位置，初位置為剛脫離滑塊時的位置。則：圖7工件滾動時相當(dāng)于繞o顯得轉(zhuǎn)動，故 ，其中由計算可知ao的長度為172.2mm，ab長為斜面的長度120mm，所以，也就是說在理想的情況下，當(dāng)工件的a端到達(dá)y型槽時，另一端與其角度呈，由于帶有慣性，a端碰到外殼的壁停下來時另一端還會繼續(xù)運動來矯正角度的偏差，另外當(dāng)斜面比較光滑時，工件在滾動的過程中會滑動，其實際的情況比計算的要好很多，角度的誤差會很小，并且還

9、會在最后的位置矯正，故設(shè)計對變截面的工件來講也是合理的。斜面的長度設(shè)計為120mm是合理的。杠桿的長度確定：由圖3可以看出，杠桿的長度由上面的斜面來確定，斜面長度已選為120mm故經(jīng)計算初取140mm，支點兩端各為70mm。由圖4知，輸送工件的斜面在滑塊沒有運動時比工件高20mm，故滑塊的運動位移應(yīng)至少為20mm，所以杠桿左端在y型槽到底端時位移也在20mm左右（由于將杠桿端的圓弧運動轉(zhuǎn)到直線運動，經(jīng)計算知杠桿將位移傳遞到滑塊時有誤差2mm左右，故杠桿左端的位移大一點）。y型槽的尺寸及結(jié)構(gòu)設(shè)計：y型槽的尺寸由工件來確定，具體如圖8 圖8 y型槽尺寸示意圖槽頂部寬為，與兩側(cè)壁之間有約2mm的間隙

10、，以滿足其自由運動的要求。另外，為滿足變截面工件的要求，y型槽設(shè)計成兩處點接觸，既采用兩個叉型槽來支撐工件，并且其中一個叉形槽的高度可以調(diào)節(jié)，具體結(jié)構(gòu)見圖9 圖9 y型支架結(jié)構(gòu)圖1、高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 2、橡膠套采用點接觸主要為變截面來考慮，這樣選用兩處關(guān)鍵點來支撐，再配合高度的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)1可以保證工件在被機(jī)械手拾取時的軸線是保持水平的，這樣有利于加工的方便。圖9中1為高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，采用螺紋螺母的配合來實現(xiàn)。具體像千分尺的機(jī)構(gòu)一樣。其底部與支架固定，保證其螺母可以旋轉(zhuǎn)但不會移動，上端在螺母的旋轉(zhuǎn)時上下移動。由于是批量的機(jī)械加工，故在送料前一次調(diào)節(jié)就可以滿足同一批工件的送料要求。另外在上面還可以設(shè)計一個

11、螺釘來鎖緊，防止其調(diào)節(jié)后在運料的過程中松動。圖9中的2為橡膠套，主要是增大支架與工件之間的摩擦力。對于變截面來講，由于是點接觸，并且若保證其軸線水平，則與支架接觸的外表面是傾斜的，若沒有增大摩擦的裝置，可能在舉升的過程中會滑下。3. 產(chǎn)品說明本送料機(jī)構(gòu)雖然是在參考已有的機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上結(jié)合實際要求設(shè)計而成的，可與以往的送料機(jī)構(gòu)相比尤其創(chuàng)新改進(jìn)的地方，主要就是適應(yīng)的工件尺寸范圍加大了，可以在一定的范圍內(nèi)支持變截面棒料的送料。其y型支架就是為變截面的棒料專門而設(shè)的，而且整體的機(jī)構(gòu)比較簡單。不過從另一個角度來看，這個機(jī)構(gòu)還有不太完善的地方，比如1. 在儲料機(jī)構(gòu)的部分，可以參考圖2的機(jī)構(gòu)設(shè)計成料倉式的。這樣

12、可以節(jié)省儲料的平面大小，而且有利于自動化加工的連續(xù)性。2. 在y型支架的驅(qū)動力方面，由于沒有實際的經(jīng)驗，不知道采用汽缸的效果怎么樣，只是從網(wǎng)上得知汽缸相對與液壓缸來講其適用載荷較輕，距離較遠(yuǎn)的動力傳送。可汽缸由于采用空氣產(chǎn)生動力，而空氣與液體相比可以壓縮，故其啟動及傳送過程不夠穩(wěn)定，不過其結(jié)構(gòu)相對簡單，成本較低，我們就選了汽缸。3. 在機(jī)構(gòu)的殼體及一些細(xì)節(jié)，如個部分的固定連接方面沒有詳細(xì)來設(shè)計。4. 設(shè)計小結(jié) 這個機(jī)構(gòu)是產(chǎn)品開發(fā)管理課上的大作業(yè)，在接到題目的三四周內(nèi)設(shè)計出來的。我和同組的李佳偉負(fù)責(zé)機(jī)構(gòu)的設(shè)計建模?？偟膩碚f這個機(jī)構(gòu)也是在一個整體的構(gòu)架下一步一步修改進(jìn)得到的。這個機(jī)構(gòu)我們沒有做成實

13、物來驗證其真實的功能如何。作為一個設(shè)想的機(jī)構(gòu)我們認(rèn)為它有一定的實際意義。在設(shè)計過程中也曾遇到過一些困難，如工件的分離機(jī)構(gòu)開始并沒有想到與支架是相互聯(lián)系的，并且開始考慮到使用傳感器等電器元件來控制工件的一個一個分離，這個機(jī)構(gòu)是參考了網(wǎng)上的圖1的形式并且把它改進(jìn)了。y型支架是一開始就有的想法，而橡膠套是后來加上去的。總的來說在設(shè)計的過程中學(xué)到的知識還是比較多的，同時也把學(xué)過的機(jī)械設(shè)計，機(jī)械原理等知識用到其中。不過在這個過程中仍然感到了自己的知識積累很少，且很欠缺實際的設(shè)計經(jīng)驗，有時候在面對一個已知功能的機(jī)構(gòu)設(shè)計時腦中的相似機(jī)構(gòu)沒有，只能馬上上網(wǎng)去找。但這終究是一個積累的過程。所以在以后的學(xué)習(xí)中會注意這方面知識的積累，并且盡量多去參加這樣的活動，把學(xué)過的知識運用其中。參考資料1 有關(guān)機(jī)構(gòu)的網(wǎng)上資料來源：中華機(jī)械網(wǎng)http:/china.machine365.co