兩工位拉深模具及自動(dòng)上料機(jī)械手設(shè)計(jì)

1、兩工位拉深模具及自動(dòng)上料機(jī)械手設(shè)計(jì)摘要關(guān)鍵詞：Drawi ng die two stati onAbstractKey words : die1緒論1.1設(shè)計(jì)背景拉深是利用專用模具將沖裁或剪裁后所得的平板坯料制成開口的空心件的一種沖壓 工藝方法。拉深時(shí)空心件的形成，不以位于凸模底部材料的延伸為主因。拉深工 序，在沖壓生產(chǎn)中占據(jù)有很重要的地位。用拉深工藝，可以制成筒形、階梯形、錐 形、球形、方盒形和其他不規(guī)則形狀的薄板工件。如果拉深與其他沖壓成形工藝配 合，還可以制造形狀極為復(fù)雜的沖壓件。沖壓生產(chǎn)的零件，由于其形狀、尺寸、精度要求、生產(chǎn)批量、原材料等各不相同，因此，生產(chǎn)中所用得沖壓工藝方法也多中

2、 多樣，概括起來，大致可分為分離工序和成形工序兩大類。機(jī)械手是在自動(dòng)化生產(chǎn)過程中使用的一種具有抓取和移動(dòng)工件功能的自動(dòng)化裝置， 它是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技 術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā) 展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與 機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手能代替人類完成危險(xiǎn)、重復(fù)枯燥的工作，減輕 人類勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)力。機(jī)械手越來越廣泛的得到了應(yīng)用，在機(jī)械行業(yè)中 它可用于零部件組裝，加工工件的搬運(yùn)、裝卸，特別是在自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床、組合機(jī) 床上使用更普遍。目前，關(guān)節(jié)式

3、機(jī)械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中一個(gè)重要組成部分。把機(jī)床設(shè)備和機(jī)械手共同構(gòu)成一個(gè)柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元，它適應(yīng)于中、小批量生產(chǎn)，可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置，結(jié)構(gòu) 緊湊，而且適應(yīng)性很強(qiáng)。當(dāng)工件變更時(shí)，柔性生產(chǎn)系統(tǒng)很容易改變，有利于企業(yè)不 斷更新適銷對(duì)路的品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量，更好地適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要。而目前我國(guó) 的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè) 化水平低，機(jī)械手的研究和開發(fā)直接影響到我國(guó)自動(dòng)化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟(jì) 上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。因此，進(jìn)行機(jī)械手的研究設(shè)計(jì)是非常有意義的。1.2機(jī)械手發(fā)展現(xiàn)狀目前，在國(guó)內(nèi)外各種機(jī)器人

4、和機(jī)械手的研究成為科研的熱點(diǎn)，其研究的現(xiàn)狀和大體 趨勢(shì)如下：1機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè) 系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)。2工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于 PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò) 化；器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可 靠性、易操作性和可維修性。3機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器 外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺、 聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行決策控制；多傳感器融合配置技術(shù) 成為智能

5、化機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)。4關(guān)節(jié)式、側(cè)噴式、頂噴式、龍門式噴涂機(jī)器人產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系 列化設(shè)計(jì)；柔性仿形噴涂機(jī)器人開發(fā)，柔性仿形復(fù)合機(jī)構(gòu)開發(fā)，仿形伺服軸軌跡規(guī) 劃研究，控制系統(tǒng)開發(fā)；5焊接、搬運(yùn)、裝配、切割等作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、 系列化研究；以及離線示教編程和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真。1.3拉伸模具簡(jiǎn)介拉深模按其工序順序可分為首次拉深模和后續(xù)各工序拉深模，它們之間的本 質(zhì)區(qū)別是壓邊圈的結(jié)構(gòu)和定位方式上的差異。按拉伸模使用的沖壓設(shè)備又可分為單 動(dòng)壓力機(jī)用拉深模、雙動(dòng)壓力機(jī)用拉深模及三動(dòng)壓力機(jī)用拉深模，它們的本質(zhì)區(qū)別 在于壓邊裝置的不同（彈性壓邊和剛性壓邊。按工序的組合來分，

6、又可分為單工序 拉深模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)式拉深模。此外還可按有無壓邊裝置分為無壓邊裝置拉深模 和有壓邊裝置拉深模等。下面將介紹幾種常見的拉深模典型結(jié)構(gòu)。1 一凸模；2 一定位板；3 一凹模；4 一下模座圖1.3.1無壓邊裝置的首次拉深模1 首次拉深模（1無壓邊裝置的首次拉深模（圖1.3.1此模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，常用于板料塑性好，相 對(duì)厚度之二上二王用、時(shí)的拉深。工件以定位板2定位，拉深結(jié)束后的卸 件工作由凹模底部的臺(tái)階完成，拉深凸模要深入到凹模下面，所以該模具只適合于 淺拉深。（2具有彈性壓邊裝置的首次拉深模這是最廣泛采用的首次拉深模結(jié)構(gòu)形式 （圖1.3.2壓邊力由彈性元件的壓縮產(chǎn)生。這種裝置可裝在上模

7、部分（即為上壓邊，也可裝在下模部分（即為下壓邊。上壓邊的特征是由于上?？臻g位置受到限制，不 可能使用很大的彈簧或橡皮，因此上壓邊裝置的壓邊力小，這種裝置主要用在壓邊 力不大的場(chǎng)合。相反，下壓邊裝置的壓邊力可以較大，所以拉深模具常采用下壓邊 裝置。（3落料首次拉深復(fù)合模 圖133為在通用壓力機(jī)上使用的落斜首次拉深復(fù)合 模。它一般采用條料為坯料，故需設(shè)置導(dǎo)料板與卸料板。拉深凸模9的頂面稍低于落料凹模10 ,刃面約一個(gè)料厚，使落料完畢后才進(jìn)行拉深。拉深時(shí)由壓力機(jī)氣墊 通過頂桿7和壓邊圈8進(jìn)行壓邊。拉深完畢后靠頂桿 7頂件，卸料則由剛性卸料板 2承擔(dān)。1 一凸模；2 一上模座；3 一打料桿；4 一推件

8、塊；5 一凹模；6 一定位板；7 一壓邊圈；8 一下模座；9 一卸料螺釘圖1.3.2有壓邊裝置的首次拉深模（4雙動(dòng)壓力機(jī)上使用的首次拉灤模（圖1.3.3因雙動(dòng)壓力機(jī)有兩個(gè)滑塊，其凸 模1與拉深滑塊（內(nèi)滑塊 相連接，而上模座2（上模座上裝有壓邊圈3與壓邊滑塊 （外滑塊相連。拉深時(shí)壓邊滑塊首先帶動(dòng)壓邊圈壓住毛坯，然后拉深滑塊帶動(dòng)拉深 凸模下行進(jìn)行拉深。此模具因裝有剛性壓邊裝置，所以模具結(jié)構(gòu)顯得很簡(jiǎn)單，制造 周期也短，成本也低，但壓力機(jī)設(shè)備投資較高。2 .后續(xù)各工序拉深模后續(xù)拉深用的毛坯是已經(jīng)過首次拉深的半成品筒形件，而不再是平板毛坯。因此其 定位裝置、壓邊裝置與首次拉深模是完全不同的。后續(xù)各工序拉

9、深模的定位方法常 用的有三種：第一種采用特定的定位板 ；第二種是凹模上加工出供半成品定位的 凹窩；第三種為利用半成品內(nèi)孔，用凸模外形或壓邊圈的外形來定位（圖135。此時(shí)所用壓邊裝置已不再是平板結(jié)構(gòu)，而應(yīng)是圓筒形結(jié)構(gòu)。1-導(dǎo)料板；2-卸料板；3-打料桿；4-凸凹模；5-上模座；6-下模座；7-頂桿；8-壓邊圈；9-拉深凸模；10-落料凹模圖1.3.3落料拉深復(fù)合模1-凸模；2-上模座；3-壓邊圈；4-凹模；5-上模座；6-頂件塊圖1.3.4雙動(dòng)壓力機(jī)上使用的首次拉深模圖1.3.5有壓邊裝置的后續(xù)各工序拉深模(2帶壓料裝置的后續(xù)各工序拉深模(圖1.3.5此結(jié)構(gòu)是廣泛采用 的形式。壓邊圈兼作毛坯的定

10、位圈。由于再次拉深工件一般較深，為了防止彈性壓 邊力隨行程的增加而不斷增加，可以在壓邊圈上安裝限位銷來控制壓邊力的增長(zhǎng)。1.4機(jī)械手設(shè)計(jì)時(shí)考慮的幾個(gè)問題(1具有足夠的握力(即夾緊力在確定手指的握力時(shí)，除考慮工件重量外，還應(yīng)考慮在傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)，以保證工件不致產(chǎn)生松動(dòng)或脫落。(2手指間應(yīng)具有一定的開閉角兩手指張開與閉合的兩個(gè)極限位置所夾的角度稱為手指的開閉角。手指的開閉角應(yīng)保證工件能順利進(jìn)入或脫開，若夾持不同直徑的工件，應(yīng)按最大直徑的工件考慮。對(duì)于移動(dòng)型手指只有開閉幅度的要求。(3保證工件準(zhǔn)確定位為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選 擇相應(yīng)的手指形狀。例如圓柱形工件采用帶“ V'形面的手指，以便自動(dòng)定心。(4具有足夠的強(qiáng)度和剛度手指除受到被夾持工件的反作用力外，還受到機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過程中所產(chǎn)生的慣 性力和振動(dòng)的影響，要求有足夠的強(qiáng)度和剛度以防折斷或彎曲變形，當(dāng)應(yīng)盡量使結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，自重輕，并使手部的中心在手腕的回轉(zhuǎn)軸線上，以使手腕的扭轉(zhuǎn)力矩 最小為佳。(5考慮被抓取對(duì)象的要求根據(jù)機(jī)械手的工作需要，通過比較，我們采用的機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)是左右兩指 弧形夾持氣爪。(為了牢固抓取，將氣爪部位，加裝與零件外形較為接近的爪子)1.5本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)第一需要查閱一些相