工業(yè)機(jī)器人畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

PAGE陽(yáng)泉學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)PAGE1摘要在當(dāng)今大規(guī)模制造業(yè)中，企業(yè)為提高生產(chǎn)效率，保障產(chǎn)品質(zhì)量，普遍重視生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度，工業(yè)機(jī)器人作為自動(dòng)化生產(chǎn)線上的重要成員，逐漸被企業(yè)所認(rèn)同并采用。工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)水平和應(yīng)用程度在一定程度上反映了一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化的水平，目前，工業(yè)機(jī)器人主要承擔(dān)著焊接、噴涂、搬運(yùn)、取件以及堆垛等重復(fù)性并且勞動(dòng)強(qiáng)度極大的工作，工作方式一般采取示教再現(xiàn)的方式。本文將設(shè)計(jì)一臺(tái)三自由度的工業(yè)機(jī)器人，用于給注塑機(jī)取出成品。關(guān)鍵詞：機(jī)器人；氣缸；注塑機(jī)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

目錄摘要 11前言 31.1機(jī)器人概述 31.2機(jī)器人的歷史、現(xiàn)狀 41.3機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì) 52機(jī)械手設(shè)計(jì)方案 72.1機(jī)械手基本形式的選擇 72.2驅(qū)動(dòng)裝置的選擇 93引拔設(shè)計(jì) 113.1設(shè)計(jì)參數(shù) 113.2方案設(shè)計(jì) 113.3引拔機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 113.3.1引拔氣缸參數(shù)計(jì)算 113.3.2附加導(dǎo)向桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 134機(jī)械臂的設(shè)計(jì) 144.1設(shè)計(jì)參數(shù) 144.2方案設(shè)計(jì) 144.3機(jī)械臂氣缸的選用 144.3.1預(yù)選氣缸的缸徑[3] 144.3.2預(yù)選氣缸行程 154.3.3驗(yàn)算緩沖能力 154.3.4活塞桿長(zhǎng)度的驗(yàn)算 154.3.5計(jì)算氣缸的空氣消費(fèi)量 154.3.6選擇活塞桿端部接頭 154.3.7選擇氣缸的品種和安裝形式 165橫行的設(shè)計(jì) 175.1設(shè)計(jì)參數(shù) 175.2方案設(shè)計(jì) 175.3橫進(jìn)氣缸的選用 185.4導(dǎo)軌設(shè)計(jì) 196機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 206.1夾持器設(shè)計(jì)的基本要求 206.2夾緊裝置設(shè)計(jì). 206.2.1夾緊力計(jì)算 206.2.2驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 216.2.3氣缸驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 216.2.4選用夾持器氣缸[2] 226.2.5手爪的夾持誤差及分析[4] 226.2.6楔塊等尺寸的確定 256.2.7材料及連接件選擇 287氣動(dòng)順序動(dòng)作的確定 298安裝 309維護(hù) 318.1機(jī)械手循環(huán)周期 318.2導(dǎo)軌和軸承 318.3驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 318.4氣動(dòng)系統(tǒng) 328.5真空抓手回路 328.6注意配線磨損 338.7檢查潤(rùn)滑 338.8檢查成型設(shè)備 3410結(jié)論 35參考文獻(xiàn) 36致謝 37

1前言1.1機(jī)器人概述在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化已成為突出的主題?；さ冗B續(xù)性生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化已基本得到解決。但在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。專(zhuān)用機(jī)床是大批量生產(chǎn)自動(dòng)化的有效辦法；程控機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等自動(dòng)化機(jī)械是有效地解決多品種小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的重要辦法。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，有待于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。機(jī)器人的出現(xiàn)并得到應(yīng)用，為這些作業(yè)的機(jī)械化奠定了良好的基礎(chǔ)?！肮I(yè)機(jī)器人”（IndustrialRobot）：多數(shù)是指程序可變（編）的獨(dú)立的自動(dòng)抓取、搬運(yùn)工件、操作工具的裝置（國(guó)內(nèi)稱(chēng)作工業(yè)機(jī)器人或通用機(jī)器人）。機(jī)器人是一種具有人體上肢的部分功能，工作程序固定的自動(dòng)化裝置。機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、維修容易的優(yōu)勢(shì)，但功能較少，適應(yīng)性較差。目前我國(guó)常把具有上述特點(diǎn)的機(jī)器人稱(chēng)為專(zhuān)用機(jī)器人，而把工業(yè)機(jī)械人稱(chēng)為通用機(jī)器人。簡(jiǎn)而言之，機(jī)器人就是用機(jī)器代替人手，把工件由某個(gè)地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操縱工件進(jìn)行加工。要機(jī)器人像人一樣拿取東西，最簡(jiǎn)單的基本條件是要有一套類(lèi)似于指、腕、臂、關(guān)節(jié)等部分組成的抓取和移動(dòng)機(jī)構(gòu)——執(zhí)行機(jī)構(gòu)；像肌肉那樣使手臂運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)；像大腦那樣指揮手動(dòng)作的控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的性能就決定了機(jī)器人的性能。一般而言，機(jī)器人通常就是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)這三部分組成，如圖1所示。圖1機(jī)器人的一般組成1.2機(jī)器人的歷史、現(xiàn)狀機(jī)器人首先是從美國(guó)開(kāi)始研制的。1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)器人。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是機(jī)體上安裝一回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。日本是工業(yè)機(jī)器人發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國(guó)家。自1969年從美國(guó)引進(jìn)兩種典型機(jī)器人后，大力從事機(jī)器人的研究。目前工業(yè)機(jī)器人大部分還屬于第一代，主要依靠人工進(jìn)行控制；控制方式則為開(kāi)環(huán)式，沒(méi)有識(shí)別能力；改進(jìn)的方向主要是降低成本和提高精度。第二代機(jī)器人正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺(jué)、觸覺(jué)能力，甚至聽(tīng)、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺(jué)到的信息進(jìn)行反饋，使機(jī)器人具有感覺(jué)機(jī)能。第三代機(jī)器人（機(jī)器人）則能獨(dú)立地完成工作過(guò)程中的任務(wù)。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS(FlexibleManufacturingSystem)和柔性制造單元FMC(FlexibleManufacturingCell)中的重要一環(huán)。隨著工業(yè)機(jī)器人研究制造和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，國(guó)際性學(xué)術(shù)交流活動(dòng)十分活躍，歐美各國(guó)和其他國(guó)家學(xué)術(shù)交流活動(dòng)開(kāi)展很多。國(guó)際工業(yè)機(jī)器人會(huì)議ISIR決定每年召開(kāi)一次會(huì)議，討論和研究機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用問(wèn)題。目前，工業(yè)機(jī)器人主要用于裝卸、搬運(yùn)、焊接、鑄鍛和熱處理等方面，無(wú)論數(shù)量、品種和性能方面還不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。使用工業(yè)機(jī)器人代替人工操作的，主要是在危險(xiǎn)作業(yè)（廣義的）、多粉塵、高溫、噪聲、工作空間狹小等不適于人工作業(yè)的環(huán)境。在國(guó)外機(jī)械制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用較多，發(fā)展較快。目前主要應(yīng)用于機(jī)床、模鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先制訂的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，但還不具備傳感反饋能力，不能應(yīng)付外界的變化。如發(fā)生某些偏離時(shí)，就將引起零部件甚至機(jī)器人本身的損壞。隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，針對(duì)于上述各個(gè)領(lǐng)域的機(jī)器人系統(tǒng)的應(yīng)用和研究對(duì)系統(tǒng)本身也提出越來(lái)越多的要求。制造業(yè)要求機(jī)器人系統(tǒng)具有更大的柔性和更強(qiáng)大的編程環(huán)境，適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合和多品種、小批量的生產(chǎn)過(guò)程。計(jì)算機(jī)集成制造（CIM）要求機(jī)器人系統(tǒng)能和車(chē)間中的其它自動(dòng)化設(shè)備集成在一起。研究人員為了提高機(jī)器人系統(tǒng)的性能和智能水平，要求機(jī)器人系統(tǒng)具有開(kāi)放結(jié)構(gòu)和集成各種外部傳感器的能力。然而，目前商品化的機(jī)器人系統(tǒng)多采用封閉結(jié)構(gòu)的專(zhuān)用控制器，一般采用專(zhuān)用計(jì)算機(jī)作為上層主控計(jì)算機(jī)，使用專(zhuān)用機(jī)器人語(yǔ)言作為離線編程工具，采用專(zhuān)用微處理器，并將控制算法固化在EPROM中，這種專(zhuān)用系統(tǒng)很難（或不可能）集成外部硬件和軟件。修改封閉系統(tǒng)的代價(jià)是非常昂貴的，如果不進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，多數(shù)情況下技術(shù)上是不可能的。解決這些問(wèn)題的根本辦法是研究和使用具有開(kāi)放結(jié)構(gòu)的機(jī)器人系統(tǒng)。我國(guó)雖然開(kāi)始研制工業(yè)機(jī)器人僅比日本晚5-6年，但是由于種種原因，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展比較慢。目前我國(guó)已開(kāi)始有計(jì)劃地從國(guó)外引進(jìn)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，通過(guò)引進(jìn)、仿制、改造、創(chuàng)新，工業(yè)機(jī)器人將會(huì)獲得快速的發(fā)展。1.3機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)的提高，機(jī)器人設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力進(jìn)一步得到加強(qiáng)，尤其當(dāng)機(jī)器人的生產(chǎn)與柔性化制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而改變目前機(jī)械制造的人工操作狀態(tài)，提高了生產(chǎn)效率。就目前來(lái)看，總的來(lái)說(shuō)現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人有以下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：a)提高運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)精度，減少重量和占用空間，加速機(jī)器人功能部件的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，將機(jī)器人的各個(gè)機(jī)械模塊、控制模塊、檢測(cè)模塊組成結(jié)構(gòu)不同的機(jī)器人；b)開(kāi)發(fā)各種新型結(jié)構(gòu)用于不同類(lèi)型的場(chǎng)合，如開(kāi)發(fā)微動(dòng)機(jī)構(gòu)用以保證精度；開(kāi)發(fā)多關(guān)節(jié)多自由度的手臂和手指；開(kāi)發(fā)各類(lèi)行走機(jī)器人，以適應(yīng)不同的場(chǎng)合；c)研制各類(lèi)傳感器及檢測(cè)元器件，如，觸覺(jué)、視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)、和測(cè)距傳感器等，用傳感器獲得工作對(duì)象周?chē)耐饨绛h(huán)境信息、位置信息、狀態(tài)信息以完成模式識(shí)別、狀態(tài)檢測(cè)。并采用專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行問(wèn)題求解、動(dòng)作規(guī)劃，同時(shí)，越來(lái)越多的系統(tǒng)采用微機(jī)進(jìn)行控制。

2機(jī)械手設(shè)計(jì)方案2.1機(jī)械手基本形式的選擇常見(jiàn)的工業(yè)機(jī)械手根據(jù)手臂的動(dòng)作形態(tài)，按坐標(biāo)形式大致可以分為以下4種，如圖2所示：（1）直角坐標(biāo)型機(jī)械手；（2）圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手；（3）極坐標(biāo)型機(jī)械手；(4)多關(guān)節(jié)型機(jī)械手。2.1.1直角坐標(biāo)型機(jī)器人直角坐標(biāo)型機(jī)器人，它在x,y,z軸上的運(yùn)動(dòng)是獨(dú)立的，3個(gè)關(guān)節(jié)都是移動(dòng)關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)軸線相互垂直，它主要用于生產(chǎn)設(shè)備的上下料，也可用于高精度的裝卸和檢測(cè)和作業(yè)。這種形式的主要特點(diǎn)是：(1)在三個(gè)直線方向上移動(dòng)，運(yùn)動(dòng)容易想象。(2)計(jì)算比較方便。(3)由于可以兩端支撐，對(duì)于給定的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，其剛性最大。(4)要求保留較大的移動(dòng)空間，占用空間較大。(5)要求有較大的平面安裝區(qū)域。(6)滑動(dòng)部件表面的密封較困難，容易被污染。2.1.2圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人，R、θ和x為坐標(biāo)系的三個(gè)坐標(biāo)，其中R是手臂的徑向長(zhǎng)度，θ是手臂的角位置，x是垂直方向上手臂的位置。這種形式的主要特點(diǎn)是：(1)容易想象和計(jì)算。(2)能夠伸入形腔式機(jī)器內(nèi)部。(3)空間定位比較直觀。(4)直線驅(qū)動(dòng)部分難以密封、防塵及防御腐蝕物質(zhì)。(5)手臂端部可以達(dá)到的空間受限制，不能到達(dá)靠近立柱或地面的空間。2.1.3極坐標(biāo)型機(jī)器人極坐標(biāo)型機(jī)器人又稱(chēng)為球坐標(biāo)機(jī)器人，R，θ和β為坐標(biāo)系的坐標(biāo)。其中θ是繞手臂支撐底座垂直軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角，β是手臂在鉛垂面內(nèi)的的擺動(dòng)角。這種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)所形成的軌跡表面是半球面。其特點(diǎn)是：(1)在中心支架附近的工作范圍較大。(2)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置容易密封。(3)覆蓋工作空間較大。(4)坐標(biāo)系較復(fù)雜，較難想象和控制。(5)直線驅(qū)動(dòng)裝置仍存在密封問(wèn)題。(6)存在工作死區(qū)。2.1.4多關(guān)節(jié)機(jī)器人多關(guān)節(jié)機(jī)器人，它是以其各相鄰運(yùn)動(dòng)部件之間的相對(duì)角位移作為坐標(biāo)系的。θ、α和φ為坐標(biāo)系的坐標(biāo)，其中θ是繞底座鉛垂軸的轉(zhuǎn)角，φ是過(guò)底座的水平線與第一臂之間的夾角，α是第二臂相對(duì)于第一臂的轉(zhuǎn)角。這種機(jī)器人手臂可以達(dá)到球形體積內(nèi)絕大部分位置，所能達(dá)到區(qū)域的形狀取決于兩個(gè)臂的長(zhǎng)度比例。其特點(diǎn)是：(1)動(dòng)作較靈活，工作空間大。(2關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)處容易密封防塵。(3)工作條件要求低，可在水下等環(huán)境中工作。(4)適合于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。(5)運(yùn)動(dòng)難以想象和控制，計(jì)算量較大。(6)不適于液壓驅(qū)動(dòng)。直角坐標(biāo)型圓柱坐標(biāo)型極坐標(biāo)型多關(guān)節(jié)型圖2工業(yè)機(jī)械手基本結(jié)構(gòu)形式本課題要求機(jī)械手為直角坐標(biāo)型.2.2驅(qū)動(dòng)裝置的選擇機(jī)器人關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)方式有液壓式、氣動(dòng)式、和電動(dòng)式。下面將三種驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行分析比較。2.2.1機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動(dòng)，有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：(1)液壓容易達(dá)到較高的壓力（常用液壓為2.5～6.3MPa），體積較小，可以獲得較大的推力或轉(zhuǎn)矩；(2)液壓系統(tǒng)介質(zhì)的可壓縮性小，工作平穩(wěn)可靠，并可得到較高的位置精度；(3)液壓傳動(dòng)中，力、速度和方向比較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；(4)液壓系統(tǒng)采用油液作介質(zhì)，具有防銹性和自潤(rùn)滑性能，可以提高機(jī)械效率，使用壽命長(zhǎng)。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的不足之處是：(1)油液的粘度隨溫度變化而變化，影響工作性能，高溫容易引起燃爆炸等危險(xiǎn)；(2)液體的泄漏難于克服，要求液壓元件有較高的精度和質(zhì)量，故造價(jià)較高；(3)需要相應(yīng)的供油系統(tǒng)，尤其是電液伺服系統(tǒng)要求嚴(yán)格的濾油裝置，否則引起故障。液壓驅(qū)動(dòng)方式的輸出力和功率更大，能構(gòu)成伺服機(jī)構(gòu)，常用于大型機(jī)器人關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)。2.2.2與液壓驅(qū)動(dòng)相比，氣壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)是：(1)壓縮空氣粘度小，容易達(dá)到高速；(2)利用工廠集中的空氣壓縮站供氣，不必添加動(dòng)力設(shè)備；(3)空氣介質(zhì)對(duì)環(huán)境無(wú)污染，使用安全，可直接應(yīng)用于高溫作業(yè)；(4)氣動(dòng)元件工作壓力低，故制造要求也比液壓元件低。它的不足之處是：(1)壓縮空氣常用壓力為0.4～0.6MPa，若要獲得較大的力，其結(jié)構(gòu)就要相對(duì)增大；(2)空氣壓縮性大，工作平穩(wěn)性差，速度控制困難，要達(dá)到準(zhǔn)確的位置控制很困難；(3)壓縮空氣的除水問(wèn)題是一個(gè)很重要的問(wèn)題，處理不當(dāng)會(huì)使鋼類(lèi)零件生銹，導(dǎo)致機(jī)器人失靈。此外，排氣還會(huì)造成噪聲污染。氣動(dòng)式驅(qū)動(dòng)多用于點(diǎn)位控制、抓取、開(kāi)關(guān)控制和順序控制的機(jī)器人。2.2.3電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)可分為普通交、直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，交、直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。普通交、直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)需加減速裝置，輸出力矩大，但控制性能差，慣性大，適用于中型或重型機(jī)器人。伺服電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)輸出力矩相對(duì)小，控制性能好，可實(shí)現(xiàn)速度和位置的精確控制，適用于中小型機(jī)器人。交、直伺服電動(dòng)機(jī)一般用于閉環(huán)控制系統(tǒng)，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則主要用于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，一般用于速度和位置精度要求不高的場(chǎng)合。由于氣壓驅(qū)動(dòng)氣源容易獲得，無(wú)污染，,故本設(shè)計(jì)確定選用氣壓驅(qū)動(dòng)。3引拔設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)參數(shù)（1）伸縮長(zhǎng)度：160mm； （2）單方向伸縮時(shí)間：1～2S；（3）定位誤差：要有定位措施，定位誤差小于2mm；（4）前端安裝機(jī)械臂連接塊，伸縮終點(diǎn)無(wú)剛性沖擊；3.2方案設(shè)計(jì)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)方案伸縮原理采用單出桿雙作用氣動(dòng)油缸，手臂縱向移動(dòng)時(shí)采用單向調(diào)速閥進(jìn)行節(jié)流調(diào)速，接近終點(diǎn)時(shí)，發(fā)出信號(hào)，進(jìn)行調(diào)速緩沖，靠氣缸行程極限定位，采用附加導(dǎo)向桿防止轉(zhuǎn)動(dòng)，采用電液換向閥，控制伸縮方向。1、引拔2、小型導(dǎo)向氣缸3、機(jī)械臂連接塊4、附加導(dǎo)向桿圖3引拔示意圖3.3引拔機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.3.1引拔氣缸參數(shù)計(jì)算預(yù)選氣缸的缸徑及缸桶壁厚：根據(jù)氣缸的負(fù)載狀態(tài)，確定氣缸的軸向負(fù)載力F。取μ=0.2F=μW=0.2*300=60（N）（3-1）【6】根據(jù)負(fù)載的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，預(yù)選氣缸的負(fù)載率η。取η=50%根據(jù)氣源供氣條件，確定氣缸的使用壓力p。p應(yīng)小于減壓閥進(jìn)口壓力的85%。已知F,η和p，對(duì)雙作用氣缸，預(yù)選桿徑與缸徑之比d/D=0.3~0.4，由式（3-2）至式（3-4），便可選定缸徑D，缸徑D的尺寸應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化.（3-2）【6】（3-3）【6】(3-4)【6】解得D≈17.66考慮到氣缸的行程比較長(zhǎng)缸徑D取。缸桶壁厚可根據(jù)薄壁筒的計(jì)算公式計(jì)算：(3-4)【6】式中D為缸筒內(nèi)徑(cm)，p為缸筒承受的最大氣壓力(MPa)，[σ]為缸筒材料的需用應(yīng)力（MPa）。缸筒壁厚的實(shí)際取值，對(duì)于一般用途氣缸約取計(jì)算值的7倍，再圓整到標(biāo)準(zhǔn)管材尺寸，這里b取10mm。預(yù)選氣缸行程：根據(jù)氣缸的操作距離及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的行程比預(yù)選氣缸行程為160mm。驗(yàn)算緩沖能力：根據(jù)氣缸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是輸出拉力、負(fù)載率η=50%、氣缸的行程L=160mm和氣缸的動(dòng)作時(shí)間t=1.5s,由《氣動(dòng)手冊(cè)》P293圖9-7可查得氣缸的理論基準(zhǔn)速度=700.由表9-20，可查得氣缸的最大速度與理論基準(zhǔn)速度之比a值為0.9，從而求的氣缸的最大速度=630。查得氣缸的負(fù)載質(zhì)量M和最大速度的交點(diǎn)在預(yù)選氣缸缸徑的緩沖曲線之下，表示負(fù)載運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能小于氣缸允許吸收的最大能量，所以該預(yù)選缸徑的緩沖能力滿足要求?；钊麠U長(zhǎng)度的驗(yàn)算：查《氣動(dòng)手冊(cè)》CG1系列氣缸活塞桿受軸向壓力而不失去穩(wěn)定性的最大行程為290mm大于要求行程160mm，故滿足要求。計(jì)算氣缸的空氣消費(fèi)量該氣缸的空氣消費(fèi)量為選擇氣缸的品種和安裝形式：長(zhǎng)沙華德液壓氣動(dòng)有限公司生產(chǎn)的QGCXDH（Q）系列小型導(dǎo)向桿式氣缸QGCXDH20-200能滿足要求。選擇磁性開(kāi)關(guān)：根據(jù)表10-15可查的磁性開(kāi)關(guān)的品種及安裝方式為采用鋼帶固定的有觸點(diǎn)舌簧型D-C73L，采用直接出線式的接線方式，導(dǎo)線長(zhǎng)為3m。選擇活塞桿端部聯(lián)結(jié)形式：采用螺釘連接。3.3.2附加導(dǎo)向桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)附加導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用：附加導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用是保證氣缸缸活塞桿伸出時(shí)機(jī)械臂連接塊的方向性，提供機(jī)構(gòu)剛度，保證伸縮量的準(zhǔn)確性。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的外形尺寸及材料：導(dǎo)向選擇鋼管導(dǎo)向，鋼管為引拔上的一部分，經(jīng)配合連接而成；機(jī)械臂連接塊則在其上滑動(dòng)且其的引拔端部靠近部分。材料選擇為45號(hào)鋼.，如圖4所示：1、導(dǎo)向鋼管2、端部頂板3、螺母圖4附加導(dǎo)向桿引拔范圍控制與調(diào)整：引拔伸縮范圍控制靠行程開(kāi)關(guān)，保證把工件精確地取出。行程開(kāi)關(guān)使用LXW4-11型微型開(kāi)關(guān)。圖5LXW4-11型微型開(kāi)關(guān)

4機(jī)械臂的設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)參數(shù)（1）伸縮長(zhǎng)度：550mm； （2）單方向伸縮時(shí)間：2.5～3.5S；（3）前端安裝機(jī)械手，伸縮終點(diǎn)無(wú)剛性沖擊；4.2方案設(shè)計(jì)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)方案伸縮原理：采用單出桿雙作用液壓油缸，手臂伸出時(shí)采用單向調(diào)速閥進(jìn)行調(diào)速，接近終點(diǎn)時(shí)，發(fā)出信號(hào)，進(jìn)行調(diào)速緩沖，靠氣缸行程極限定位，采用電磁換向閥，控制伸縮方向。4.3機(jī)械臂氣缸的選用4.3.1預(yù)選氣缸的缸徑[3]根據(jù)氣缸的負(fù)載狀態(tài)，確定氣缸的軸向負(fù)載力F。取μ=0.8F=μW=0.8*100=80（N）（4-1）【6】根據(jù)負(fù)載的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，預(yù)選氣缸的負(fù)載率η。取η=50%根據(jù)氣源供氣條件，確定氣缸的使用壓力p。p應(yīng)小于減壓閥進(jìn)口壓力的85%。已知F,η和p，對(duì)雙作用氣缸，預(yù)選桿徑與缸徑之比d/D=0.3~0.4，由式（4-2）至式（4-4），便可選定缸徑D，缸徑D的尺寸應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化.(4-2)【6】（4-3）【6】(4-4)【6】解得D≈17.75考慮到氣缸的行程比較長(zhǎng)缸徑D取。缸桶壁厚可根據(jù)薄壁筒的計(jì)算公式計(jì)算：(4-5)【6】式中D為缸筒內(nèi)徑(cm)，p為缸筒承受的最大氣壓力(MPa)，[σ]為缸筒材料的需用應(yīng)力（MPa）。缸筒壁厚的實(shí)際取值，對(duì)于一般用途氣缸約取計(jì)算值的7倍，再圓整到標(biāo)準(zhǔn)管材尺寸，這里b取10mm。4.3.2預(yù)選氣缸行程根據(jù)氣缸的操作距離及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的行程比預(yù)選氣缸行程為550mm。4.3.3驗(yàn)算緩沖能力根據(jù)氣缸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是輸出拉力、負(fù)載率η=50%、氣缸的行程L=550mm和氣缸的動(dòng)作時(shí)間t=2s,由《氣動(dòng)手冊(cè)》P293圖9-7，可查得氣缸的理論基準(zhǔn)速度=500.由表9-20，可查得氣缸的最大速度與理論基準(zhǔn)速度之比a值為0.95，從而求的氣缸的最大速度=475。查的氣缸的負(fù)載質(zhì)量M和最大速度的交點(diǎn)在預(yù)選氣缸缸徑的緩沖曲線之下，表示負(fù)載運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能小于氣缸允許吸收的最大能量，所以該預(yù)選缸徑的緩沖能力滿足要求。4.3.4活塞桿長(zhǎng)度的驗(yàn)算查《氣動(dòng)手冊(cè)》關(guān)于CG1-氣缸活塞桿受軸向壓力而不是去穩(wěn)定性的最大行程為600mm大于要求行程550mm，故滿足要求。4.3.5計(jì)算氣缸的空氣消費(fèi)量該氣缸的空氣消費(fèi)量為4.3.6選擇活塞桿端部接頭選擇活塞桿的端部接頭，因需要避免工件與活塞桿的軸向偏心而得出采用法蘭型。4.3.7選擇氣缸的品種和安裝形式CM系列小型可緩沖氣缸CM40-600F1-SK2.安裝形式為前端法蘭式圖6CM40-600F1-SK2氣缸

5橫行的設(shè)計(jì)5.1設(shè)計(jì)參數(shù)（1）橫行長(zhǎng)度：1000mm； （2）單方向伸縮時(shí)間：3.5～4.5S；（3）定位誤差：要有定位措施，定位誤差小于2mm；（4）缸體與引拔連接推動(dòng)引拔左右移動(dòng)，伸縮終點(diǎn)無(wú)剛性沖擊；5.2方案設(shè)計(jì)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)方案伸縮原理：因?yàn)闄M行長(zhǎng)度達(dá)到了1000mm，故考慮采用采用無(wú)桿氣缸驅(qū)動(dòng)。無(wú)桿氣缸沒(méi)有普通氣缸的剛性活塞桿，它利用活塞直接實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這種氣缸最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省安裝空間，特別適用于小缸徑長(zhǎng)行程的場(chǎng)合。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：基體部分做成肋板形式與基座相連，減少橫行部分的總體質(zhì)量，橫行面上采用導(dǎo)軌形式，進(jìn)行橫向定位并承受機(jī)械手重量，采用三位五通電磁換向閥，控制橫進(jìn)方向。如圖71、無(wú)桿氣缸2、導(dǎo)軌3、基座圖7橫行基座5.3橫進(jìn)氣缸的選用本次橫進(jìn)氣缸預(yù)選AMR系列的磁耦式無(wú)桿氣缸根據(jù)導(dǎo)向精度、最大允許負(fù)載和最大允許力矩選用無(wú)桿氣缸的系列和缸徑。最大允許負(fù)載和最大允許力矩與導(dǎo)向型式、受力姿勢(shì)、活塞運(yùn)動(dòng)和缸徑有關(guān)。由于考慮氣缸不能承受大的集中載荷，故在氣缸兩側(cè)設(shè)立2個(gè)導(dǎo)軌代替氣缸承受機(jī)械臂的質(zhì)量，故氣缸的承受載荷不予慮。因?yàn)闄M進(jìn)系統(tǒng)的額定最大行程為1000mm，根據(jù)AMR系列的行程如表1由于氣缸的推力F等于導(dǎo)軌與重物的摩擦力，已知重物的質(zhì)量約為1600N，導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)0.002-0.003,所以預(yù)選氣缸缸徑為，因?yàn)闅飧椎墓ぷ鲏毫?.49MPa由圖9查的本氣缸的理論輸出力為220N，滿足系統(tǒng)要求。表1ANR系列行程圖Tab.1ANRSeriesitinerarymapAMRBAMRG10Ф1050~500mm50~500mm16Ф1650~500mm50~700mm20Ф20100~1500mm100~1500mm25Ф25100~1500mm100~1500mm32Ф32100~2000mm100~1500mm40Ф40100~2000mm100~1500mm圖8理論輸出力圖確定該行程的氣缸為AMR25-1000。5.4導(dǎo)軌設(shè)計(jì)鋼:一般用尋軌：45鋼、40Cr、T8A、T10A、GCr15、GCr15SiMn等表面淬火或全淬；要求高的導(dǎo)軌，常采用20Ce、20CrMnTi、15鋼等，滲碳淬硬到56~62HRC，磨削加工后淬硬深度不低于1.5mm;兩條導(dǎo)軌一條采用矩形截面一條采用三角形截面，在橫向定位的同時(shí)也降低安裝精度。

6機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1夾持器設(shè)計(jì)的基本要求（1）應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動(dòng)力；（2）手指應(yīng)具有一定的開(kāi)閉范圍；（3）應(yīng)保證工件在手指內(nèi)的夾持精度；（4）要求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，效率高；（5）應(yīng)考慮通用性和特殊要求。設(shè)計(jì)參數(shù)及要求（1）采用手指式夾持器，執(zhí)行動(dòng)作為抓緊—放松；（2）所要抓緊的工件直徑為80mm放松時(shí)的兩抓的最大距離為110-120mm/s，1s抓緊,夾持速度20mm/s；（3）工件的材質(zhì)為2kg；（4）夾持器有足夠的夾持力；（5）夾持器靠法蘭聯(lián)接在手臂上。由氣缸提供動(dòng)力。6.2夾緊裝置設(shè)計(jì).6.2.1夾緊力計(jì)算手指夾在工件上的夾緊力是設(shè)計(jì)手部的主要依據(jù)，必須對(duì)其大小、方向、作用點(diǎn)進(jìn)行分析、計(jì)算。一般來(lái)說(shuō)，夾緊力必須克服工件的重力所產(chǎn)生的靜載荷（慣性力或慣性力矩）以使工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。手指對(duì)工件的夾緊力可按下列公式計(jì)算：（6-1）【4】式中：—安全系數(shù)，由機(jī)械手的工藝及設(shè)計(jì)要求確定,通常取1.2——2.0，取1.5；—工件情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響，計(jì)算最大加速度，得出工作情況系數(shù),，a為機(jī)器人搬運(yùn)工件過(guò)程的加速度或減速度的絕對(duì)值（m/s）；—方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件形狀以及手指與工件位置不同進(jìn)行選定，手指與工件位置：手指垂直放置工件水平放置；手指與工件形狀：型指端夾持圓柱型工件，，為摩擦系數(shù)，為型手指半角，此處粗略計(jì)算,G—被抓取工件的重量求得夾緊力，，取整為120N。6.2.2驅(qū)動(dòng)力計(jì)算根據(jù)驅(qū)動(dòng)力和夾緊力之間的關(guān)系式：（6-2）【4】式中：c—滾子至銷(xiāo)軸之間的距離；b—爪至銷(xiāo)軸之間的距離；—楔塊的傾斜角可得，得出F為理論計(jì)算值，實(shí)際采取的氣缸驅(qū)動(dòng)力要大于理論計(jì)算值，考慮手爪的機(jī)械效率，一般取0.8～0.9，此處取0.88，則：，取6.2.3氣缸驅(qū)動(dòng)力計(jì)算設(shè)計(jì)方案中壓縮彈簧使爪牙張開(kāi)，故為常開(kāi)式夾緊裝置，氣缸為單作用缸，提供推力：（6-3）【4】式中——活塞直徑——活塞桿直徑——驅(qū)動(dòng)壓力，,工作壓力P=0.49MPa據(jù)公式計(jì)算可得氣缸內(nèi)徑：根據(jù)氣動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)，圓整后取D=16mm。活塞行程，當(dāng)抓取80mm工件時(shí)，即手爪從張開(kāi)120mm減小到80mm，楔快向前移動(dòng)大約40mm。取氣缸行程S=40mm。6.2.4選用夾持器氣缸[2]長(zhǎng)沙華德液壓氣動(dòng)有限公司所生產(chǎn)的QCG薄型氣缸QGD16-40剛好滿足條件，所以選取這個(gè)氣缸。表2QCG薄型氣缸安裝尺寸圖Tab.2QCGthincylinderInstallationsizemap缸徑行程Ф165mmФ1610mmФ1615Ф1620mmФ1630mmФ1640mm6.2.5手爪的夾持誤差及分析[4]機(jī)械手能否準(zhǔn)確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取決于機(jī)械手定位精度（由臂部和腕部等運(yùn)動(dòng)部件確定），而且也與手指的夾持誤差大小有關(guān)。特別是在多品種的中、小批量生產(chǎn)中，為了適應(yīng)工件尺寸在一定范圍內(nèi)變化，避免產(chǎn)生手指夾持的定位誤差，需要注意選用合理的手部結(jié)構(gòu)參數(shù)，見(jiàn)圖9，從而使夾持誤差控制在較小的范圍內(nèi)。在機(jī)械加工中，通常情況使手爪的夾持誤差不超過(guò)，手部的最終誤差取決與手部裝置加工精度和控制系統(tǒng)補(bǔ)償能力。R1,R2工件半徑C1C2=圖9夾持誤差圖工件直徑為80mm，尺寸偏差，則，，。本設(shè)計(jì)為楔塊杠桿式回轉(zhuǎn)型夾持器，屬于兩支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指夾持，如圖10圖10楔塊杠桿式夾持器若把工件軸心位置C到手爪兩支點(diǎn)連線的垂直距離CD以X表示，根據(jù)幾何關(guān)系有：簡(jiǎn)化為：該方程為雙曲線方程，如圖11：圖11工件半徑與夾持誤差關(guān)系曲線由上圖得，當(dāng)工件半徑為時(shí)，X取最小值，又從上式可以求出：，通常取,若工件的半徑變化到時(shí)，X值的最大變化量，即為夾持誤差，用表示。在設(shè)計(jì)中，希望按給定的和來(lái)確定手爪各部分尺寸，為了減少夾持誤差，一方面可加長(zhǎng)手指長(zhǎng)度，但手指過(guò)長(zhǎng)，使其結(jié)構(gòu)增大；另一方面可選取合適的偏轉(zhuǎn)角，使夾持誤差最小，這時(shí)的偏轉(zhuǎn)角稱(chēng)為最佳偏轉(zhuǎn)角。只有當(dāng)工件的平均半徑取為時(shí)，夾持誤差最小。此時(shí)最佳偏轉(zhuǎn)角的選擇對(duì)于兩支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手爪（尤其當(dāng)a值較大時(shí)），偏轉(zhuǎn)角的大小不易按夾持誤差最小的條件確定，主要考慮這樣極易出現(xiàn)在抓取半徑較小時(shí)，兩手爪的和邊平行，抓不著工件。為避免上述情況，通常按手爪抓取工件的平均半徑，以為條件確定兩支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手爪的偏轉(zhuǎn)角，即下式：其中,,型鉗的夾角代入得出：則則，此時(shí)定位誤差為和中的最大值。分別代入得：，所以，，夾持誤差滿足設(shè)計(jì)要求。由以上各值可得：取值為。6.2.6楔塊等尺寸的確定楔塊進(jìn)入杠桿手指時(shí)的力分析如下：圖12楔塊進(jìn)入手爪受力圖上圖12中—斜楔角，＜時(shí)有增力作用；—滾子與斜楔面間當(dāng)量摩擦角，，為滾子與轉(zhuǎn)軸間的摩擦角，為轉(zhuǎn)軸直徑，為滾子外徑，，為滾子與轉(zhuǎn)軸間摩擦系數(shù);—支點(diǎn)至斜面垂線與杠桿的夾角；—杠桿驅(qū)動(dòng)端桿長(zhǎng)；—杠桿夾緊端桿長(zhǎng)；—杠桿傳動(dòng)機(jī)械效率斜楔的傳動(dòng)效率:斜楔的傳動(dòng)效率可由下式表示：杠桿傳動(dòng)機(jī)械效率取0.834，取0.1，取0.5，則可得=,，取整得=。動(dòng)作范圍分析陰影部分杠桿手指的動(dòng)作范圍，即，見(jiàn)圖13圖13動(dòng)作范圍分析圖如果，則楔面對(duì)杠桿作用力沿桿身方向，夾緊力為零，且為不穩(wěn)定狀態(tài)，所以必須大于。此外，當(dāng)時(shí)，杠桿與斜面平行，呈直線接觸，且與回轉(zhuǎn)支點(diǎn)在結(jié)構(gòu)上干涉，即為手指動(dòng)作的理論極限位置。斜楔驅(qū)動(dòng)行程與手指開(kāi)閉范圍:當(dāng)斜楔從松開(kāi)位置向下移動(dòng)至夾緊位置時(shí)，沿兩斜面對(duì)稱(chēng)中心線方向的驅(qū)動(dòng)行程為L(zhǎng)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的杠桿手指由位置轉(zhuǎn)到位置，其驅(qū)動(dòng)行程可用下式表示：杠桿手指夾緊端沿夾緊力方向的位移為：通常狀態(tài)下，在左右范圍內(nèi)，則由手指需要的開(kāi)閉范圍來(lái)確定。由給定條件可知最大為55-60mm,最小設(shè)定為30mm.即。已知，可得，有圖14關(guān)系：圖14楔塊尺寸示意圖可知：楔塊下邊為60mm，支點(diǎn)O距中心線30mm，且有，解得：與的確定:斜楔傳動(dòng)比可由下式表示：可知一定時(shí)，愈大，愈大，且杠桿手指的轉(zhuǎn)角在范圍內(nèi)增大時(shí)，傳動(dòng)比減小，即斜楔等速前進(jìn)，杠桿手指轉(zhuǎn)速逐漸減小，則由分配距離為：，。確定:由前式得：，，取。確定:為沿斜面對(duì)稱(chēng)中心線方向的驅(qū)動(dòng)行程，有圖15中關(guān)系圖15L對(duì)中心線的驅(qū)動(dòng)方程的示意圖，取，則楔塊上邊長(zhǎng)為18.686，取19mm.6.2.7材料及連接件選擇V型指與夾持器連接選用圓柱銷(xiāo)，d=6mm,需使用2個(gè)。杠桿手指中間與外殼連接選用圓柱銷(xiāo)，d=6mm,需使用2個(gè)。滾子與手指連接選用圓柱銷(xiāo)，d=4mm,需使用2個(gè)。以上材料均為鋼，無(wú)淬火和表面處理銷(xiāo)兩端均打直徑1.2mm的圓孔，用GB/T911.2X8的開(kāi)口銷(xiāo)連接。楔塊與活塞桿鉸鏈聯(lián)結(jié)。

7氣動(dòng)順序動(dòng)作的確定考慮到注塑機(jī)抓取的效率問(wèn)題，引拔氣缸一般不會(huì)經(jīng)常用到，故將其單獨(dú)設(shè)立一回路，分開(kāi)控制。所以注塑機(jī)機(jī)械手抓取過(guò)程主要由手臂升降缸（A缸）、手爪開(kāi)閉缸（B缸）和橫向移動(dòng)氣缸（C缸）所完成。在初始狀態(tài)，手臂在左端；B缸縮回，手爪開(kāi)啟；A缸縮回，手臂上升處于上面。整個(gè)動(dòng)作順序?yàn)锳缸伸出（手臂下降），下降到工件位置時(shí)觸動(dòng)缸上的磁性開(kāi)關(guān)→B缸伸出（氣抓夾取工件），抓取工件后觸動(dòng)缸上的磁性開(kāi)關(guān)→A缸縮回（手臂上升）→C缸右移（手臂右向橫行）→A缸伸出（手臂下降）→B缸縮回（氣抓放下工件）→A缸縮回（手臂上升）→C缸左移（手臂左向橫行），如此循環(huán)。

8安裝(1)側(cè)姿組用來(lái)固定所需求的抱具，首先用抱具固定塊將抱具固定在側(cè)姿旋轉(zhuǎn)板上。注意：在裝置過(guò)程中需關(guān)掉電源和氣源，若是不關(guān)電源和氣源則有必要確保機(jī)械手處于手動(dòng)狀況，且不能操作任何動(dòng)作。(2)注意裝置方向，在裝置時(shí)需將側(cè)姿組打至筆直狀況，且將抱具筆直裝置。(3)裝置好后用氣管從穿板接頭處銜接。(4)當(dāng)側(cè)姿組水平動(dòng)作速度須改變，請(qǐng)調(diào)整側(cè)姿水平速度調(diào)節(jié)閥。(5)當(dāng)側(cè)姿組筆直動(dòng)作速度須改變，請(qǐng)調(diào)整側(cè)姿筆直速度調(diào)節(jié)閥。(6)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)速度變慢，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)速度變快。(7)調(diào)整恰當(dāng)后，請(qǐng)將鎖緊螺帽鎖緊。

9維護(hù)9.1機(jī)械手循環(huán)周期保持機(jī)械手良好運(yùn)行的要點(diǎn)之一是簡(jiǎn)單的觀察和傾聽(tīng)，這樣做能夠暴露出機(jī)械手總體運(yùn)行的許多信息。機(jī)械手通過(guò)具體動(dòng)作工作，因此傾聽(tīng)任何不正常的聲音，例如嘯叫、咔嗒聲等，這些表明軸承不能正常旋轉(zhuǎn)或其它某個(gè)構(gòu)件被粘住。機(jī)械手鏈接部分沿著裝有動(dòng)力電纜和真空軟管的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，會(huì)發(fā)出正常的滴答聲，但是這種聲音平滑穩(wěn)定。檢查任何可以觀察到的軸承，確保它們平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)。只需要檢查并聆聽(tīng)某些磨損或需要調(diào)整的征兆，就可以大大有助于保持機(jī)械手最佳的運(yùn)行狀態(tài)。9.2導(dǎo)軌和軸承應(yīng)該保持所有軸處的導(dǎo)軌和軸承清潔以及良好的潤(rùn)滑性能。如果機(jī)械手運(yùn)行在充滿灰塵的環(huán)境中，那么需要經(jīng)常清理導(dǎo)軌。如果你發(fā)現(xiàn)任何金屬碎片或粉末，那就可能表示潤(rùn)滑不好。為了保證合適的潤(rùn)滑，擁有恰當(dāng)?shù)木€性導(dǎo)向系統(tǒng)非常關(guān)鍵，大多數(shù)機(jī)械手擁有自動(dòng)化的潤(rùn)滑系統(tǒng)以及需要定期替換的部件。9.3驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如果機(jī)械手采用裝配架-傳動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)，注意在運(yùn)行過(guò)程中是否有任何遲疑或晃動(dòng)發(fā)生。除了光滑平穩(wěn)的動(dòng)作之外的所有運(yùn)動(dòng)都可以表明驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)損壞或內(nèi)部寄存了一些異物。機(jī)械手推動(dòng)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，快速檢查裝配梁和傳動(dòng)齒輪之間動(dòng)作或齒隙的方法是推拖運(yùn)動(dòng)臂，感覺(jué)異常運(yùn)動(dòng)（來(lái)回動(dòng)作不同）。然而由于正常的廠家公差精度非常高，因此本試驗(yàn)方法將會(huì)非常不精確。如果你懷疑裝配梁和傳動(dòng)齒輪可能有問(wèn)題，較好的方法是使用量程長(zhǎng)的磁性表座。按照廠家說(shuō)明書(shū)調(diào)整好齒隙后，檢查軸的全部行程，保證裝配梁和傳動(dòng)齒輪之間沒(méi)有太緊的地方。如果齒隙不能調(diào)整，那么裝配架和傳動(dòng)齒輪可能出現(xiàn)磨損，需要替換。如果必需修補(bǔ)裝配架和傳動(dòng)齒輪，那么最好同時(shí)替換兩個(gè)構(gòu)件從而保證長(zhǎng)期性能。至于靠傳送帶驅(qū)動(dòng)的軸，密切注意傳送帶磨損落下的碎屑以及本身的損害。仔細(xì)檢查滑輪，留意源自傳送帶材料的灰塵的跡象。確保傳送帶和傳動(dòng)滑輪以及槽輪的完全排列成行。方向偏離的傳送帶會(huì)非常快地磨損掉。只要是傳送帶驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，可按照廠家的說(shuō)明書(shū)檢查傳送帶本身的預(yù)加負(fù)荷。這些規(guī)范將告訴你：相對(duì)于滑輪，在傳送帶具體位置上的適宜誤差量。9.4氣動(dòng)系統(tǒng)包括多軸向伺服驅(qū)動(dòng)在內(nèi)，只要有轉(zhuǎn)腕和真空抓取動(dòng)作，幾乎所有的機(jī)械手都會(huì)有氣動(dòng)功能。密切注意過(guò)濾調(diào)壓閥單元的吸盤(pán)，其中積有水就表明通過(guò)系統(tǒng)的壓縮氣源濕度過(guò)大。少量水氣的存在都可能傳送到氣動(dòng)閥和致動(dòng)器，造成氧化和內(nèi)部污染，最終可能導(dǎo)致調(diào)壓閥粘住或致動(dòng)器斷斷續(xù)續(xù)的粘住或失效。如果吸盤(pán)配置自動(dòng)除濕系統(tǒng)，吸盤(pán)上的污染或變色也表明水氣在去除之前在增加。如果水聚集到吸盤(pán)中，即使時(shí)間很短，它也能進(jìn)入系統(tǒng)，造成上述問(wèn)題。如果你注意到氣動(dòng)膠管有任何有形損壞，那么系統(tǒng)就可能會(huì)有泄漏。如果氣壓回路在正常操作壓力下充滿空氣，并且在回路某處出現(xiàn)泄漏，那么你應(yīng)該更容易發(fā)現(xiàn)明顯的咝咝聲，進(jìn)而幫助你確定泄漏的位置。9.5真空抓手回路真空應(yīng)該接近瞬時(shí)形成，合適的控制器輸入就應(yīng)該相當(dāng)于在抓取制品。如果你發(fā)現(xiàn)打開(kāi)真空，接著出現(xiàn)輸入光源，延遲時(shí)間超過(guò)2秒，那么就表明有真空管線泄露、有缺陷或者切換裝置調(diào)節(jié)不當(dāng)。通過(guò)外掛的主控制面板可以很容易進(jìn)行測(cè)試。如果機(jī)械手配置數(shù)字真空切換單元，那么就可以快速自動(dòng)微調(diào)抓取制品所需真空的最小閾值。該過(guò)程可以在機(jī)械手自動(dòng)運(yùn)行模式下運(yùn)行時(shí)完成。在存儲(chǔ)器里保存每個(gè)生產(chǎn)周期的設(shè)定參數(shù)，這可以在下一次生產(chǎn)變化時(shí)節(jié)約時(shí)間。數(shù)字式真空切換裝置還有另外兩種優(yōu)勢(shì)：抓取閾值信號(hào)電子濾波器彌補(bǔ)了快速運(yùn)動(dòng)時(shí)真空吸盤(pán)上制品的振動(dòng)。制品釋放閾值與抓取閾值不同，可進(jìn)行程控，可保證在快速生產(chǎn)周期條件下得到合適的釋放。9.6注意配線磨損在檢查機(jī)械手表面時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)黑色顆粒或粉末，那么就表明機(jī)械手電路配線有磨損跡象。但是，即使你發(fā)現(xiàn)不了這些磨損信號(hào)，仔細(xì)察看所有電源、變壓器或編碼器電纜，配線路徑的內(nèi)外兩側(cè)也可，因?yàn)樵谏a(chǎn)循環(huán)期間，連續(xù)摩擦機(jī)械手的配線，或連接在電纜導(dǎo)軌上的配線，最終都會(huì)磨損并且失效。確保配線扎帶的安全，以及電纜的合理安裝。9.7檢查潤(rùn)滑機(jī)械手使用彈簧加載的潤(rùn)滑棒，除非有證據(jù)表明導(dǎo)軌潤(rùn)滑不充分，否則只需要一年替換一次。配置自動(dòng)化潤(rùn)滑系統(tǒng)，可以順著機(jī)械手運(yùn)動(dòng)連續(xù)進(jìn)行潤(rùn)滑。但是如果有一些表面，機(jī)械手在其上不能正常運(yùn)動(dòng)，那么對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行手動(dòng)潤(rùn)滑，或?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)潤(rùn)滑的定期程控動(dòng)作進(jìn)行潤(rùn)滑。如果你發(fā)現(xiàn)任何運(yùn)動(dòng)表面上出現(xiàn)銹斑、腐蝕或磨損，或者只是太干，都說(shuō)明它們潤(rùn)滑不足。要始終參考機(jī)械手手冊(cè)對(duì)金屬部件進(jìn)行合理的潤(rùn)滑。裝配梁-傳統(tǒng)齒輪系統(tǒng)通過(guò)潤(rùn)滑油存儲(chǔ)單元進(jìn)行自動(dòng)化潤(rùn)滑，但是需要每年進(jìn)行更換。9.8檢查成型設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)配置的機(jī)械手通常都安裝在成型設(shè)備的模板上。當(dāng)設(shè)備快速運(yùn)行時(shí)，來(lái)自成型設(shè)備的振動(dòng)可能會(huì)傳遞到機(jī)械手上，并可導(dǎo)致?lián)p壞。簡(jiǎn)單觀察成型設(shè)備的運(yùn)行情況，保證模具運(yùn)動(dòng)被調(diào)整到合理狀態(tài)，減少晃動(dòng)或振動(dòng)次數(shù)，可以延長(zhǎng)機(jī)械手的壽命。在高速運(yùn)行情況下，振動(dòng)頻率可能會(huì)非常高，最好將機(jī)械手安裝在獨(dú)立于成型設(shè)備的支承結(jié)構(gòu)上。

10結(jié)論本次機(jī)械手的設(shè)計(jì)主要對(duì)于夾持器，橫行，氣壓系統(tǒng)進(jìn)行的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)過(guò)程。內(nèi)容主要包括：夾持器與橫行總體方案的確定，采用了氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，相應(yīng)的涉及到氣壓缸的選擇計(jì)算，總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、主要部件的受力分析和強(qiáng)度校核。由于時(shí)間有限，本設(shè)計(jì)中的PLC控制未設(shè)計(jì)。題目的綜合訓(xùn)練比較強(qiáng)，涉及知識(shí)面廣，重點(diǎn)在于培養(yǎng)工程思想及意識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，提高初步設(shè)計(jì)能力。設(shè)計(jì)要求在保證其原有性能的前提下，盡可能地提高其特色即性能價(jià)格比。并且要求該機(jī)械手具有較小的體積，簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和低廉的價(jià)格，和造型美觀的外形，各調(diào)整環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)要方便人體接近方便工具的使用。其難點(diǎn)在于結(jié)合實(shí)際，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我綜合運(yùn)用了四年來(lái)所學(xué)到的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，感覺(jué)到自己專(zhuān)業(yè)知識(shí)中某方面的欠缺，通過(guò)再次的復(fù)習(xí)，明顯感覺(jué)到了知識(shí)的增長(zhǎng)，我們從中學(xué)到了很多的知識(shí)，也體會(huì)到了畢業(yè)設(shè)計(jì)的綜合性，結(jié)合輔導(dǎo)老師的指導(dǎo)與自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐，才能較為完整地完成此次設(shè)計(jì)任務(wù)。

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