凸輪軸磨床上下料機(jī)械手設(shè)計(jì)

文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.【關(guān)鍵字】精品摘要AbstractCamshaftgrindingmachinefromtoptobottommaterialmanipulatordesign文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.carriedonsystem'sanalysis,thedesignandthecomputationtothemanipulatorthecontrolsystemusestheintegrationofmachinerydesignconcept,thefullconsiderationmachine,theelectricity,thesoftwareandhardwarerespectivecharacteristiccarryonthesupplementaryoptimization,tothemanipulatoroverallconstruction,thecarriedontheanalysisandthedesign.Unifiedinstructuraldesign'sprocessformerlythemachinedesigntheexperiencetodeterminemanipulator'sdetailedsize.Inthestandardletterapplication,thefullconsiderationactualsituationandthestandardletterapplicationcriterioncarriedonhasselected.Becausethismanipulatorusestheinemanufacturesfoundationintheoilductarrangementandtheplan,notonlycausestheoilducttoconformtotheheoilductthespatialstructureispulatorsstructureismoresuccinctandiscompactInthetransmissionsystemandindrive'sdesign,unifieseachhydrauliccylinder'smovement,hascarriedontheanalysistothehydraulicfluidcurrentressureprincipleeachkindofcommonlyusedreturnroute'sfunctionandvarioushydraulicelementselectstheprinciple,formulatedasetofcompletehydraulicsystemIncontrolsystem'sdesignprocess,usesthePLCprogrammablecontrollereytrapezoidalchart.文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.reliablegeneral-purposemanipulator'sdesignproposal,alsohastoothertype'snumericalcontrolsystem'sdesigncertainlyprofitsfromthevalue.Keywordsmanipulator、structuraldesign、drivesystem、PLC文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自產(chǎn)生出來(lái)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它在工業(yè)、1.建造旋轉(zhuǎn)體零件(軸類(lèi)、盤(pán)類(lèi)、環(huán)類(lèi))自動(dòng)線(xiàn)一般都采用機(jī)械手在機(jī)床之間傳送工件。國(guó)內(nèi)已建成的這類(lèi)自動(dòng)線(xiàn)很多，如沈陽(yáng)手泵廠(chǎng)的深井泵軸承體加工自動(dòng)線(xiàn)(環(huán)類(lèi))，大連電機(jī)廠(chǎng)的4號(hào)和5號(hào)電動(dòng)機(jī)軸加工自動(dòng)線(xiàn)(軸類(lèi))，上海拖拉機(jī)齒輪廠(chǎng)的齒坯加工自動(dòng)線(xiàn)(盤(pán)類(lèi))等。文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.2)注塑機(jī)有加料、合模、成型、分模等自動(dòng)工作循環(huán)，裝上機(jī)械手自動(dòng)裝卸工件，可實(shí)3)沖床有自動(dòng)上下料沖壓循環(huán)，裝上機(jī)械手上下料，可實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化。目前機(jī)械床，用作沖壓件工位間步進(jìn)，如上海第二汽車(chē)配件廠(chǎng)的燈殼沖壓生產(chǎn)線(xiàn)機(jī)械手(生產(chǎn)線(xiàn)中有兩臺(tái)多工位沖床)和天津二輕局技術(shù)研究所制作的12t和40t多工位沖床機(jī)械手等。的4)機(jī)械手特別是通用工業(yè)機(jī)械手的通用性、靈活性好，能較好地適應(yīng)產(chǎn)品品種的不斷變的文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.本課題研究目的及意義度;大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率內(nèi)容文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.2凸輪軸磨床上下料機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)2.1機(jī)械手的組成及各部分關(guān)系概述1.手部即直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平移型(為回轉(zhuǎn)型，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單)。手爪多為兩指(也有多指)；根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種；也可用負(fù)壓式或真空式的空氣吸盤(pán)(它主要用于吸取冷的，光滑表面的零件或薄板零件)和電磁吸盤(pán)傳力機(jī)構(gòu)型式較多，將筒類(lèi)、盤(pán)類(lèi)零件卡在卡盤(pán)上等)，手腕還可以有一個(gè)小距離的橫移。也有的工業(yè)機(jī)械手沒(méi)直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)和左右旋轉(zhuǎn))，球坐標(biāo)(前后伸縮、上下擺動(dòng)和左右旋轉(zhuǎn))和多關(guān)節(jié)(手臂能，但慣性也大，且不能抓取底面物體。文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.2.2總體方案擬定Z方向運(yùn)動(dòng))，XY式機(jī)械手主(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。(2)容易編程。(3)采用直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌后，速度高，定位精度高。(4)在X、Y和Z三個(gè)坐標(biāo)軸方向上的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有耦合作用。2.3凸輪軸上下料機(jī)械手的主要技術(shù)參數(shù)1)抓重(又稱(chēng)臂力)：7kg。2)自由度數(shù)目和坐標(biāo)形式：自由度2個(gè)，坐標(biāo)形式為直角坐標(biāo)式。文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.3)定位方式：行程開(kāi)關(guān)。4)驅(qū)動(dòng)方式：液動(dòng)。5)手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù)：見(jiàn)表2-1。表2-1運(yùn)動(dòng)名稱(chēng)運(yùn)動(dòng)名稱(chēng)符號(hào)行程范圍[mm或速度[mm/s或(0/s)](0)]Z6)手指夾持范圍和握力(即夾緊力)：40－60mm，夾緊力138.92N9)控制系統(tǒng)動(dòng)力：電。10)驅(qū)動(dòng)源：液壓，壓力為0.8MP和2.5MP，液壓泵CE-B25型齒輪泵，電動(dòng)機(jī)是Y100L1-4型，運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2-43凸輪軸磨床上下料機(jī)械手機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1手部手部(亦稱(chēng)抓取機(jī)構(gòu))是用來(lái)直接握持工件的部件，由于被握持工件的形狀、尺寸大小、文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.為圓夾緊力必須克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化所產(chǎn)生的載荷(慣性力或慣性力矩)，以使工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。(1)夾緊力的計(jì)算公式：F≥KKKGN123式中K——安全系數(shù)，通常取1.2~2.0；1K——工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響。K可近視按下式估算2g響t響vmax——運(yùn)載工件時(shí)重力方向的最大上升速度；t響——系統(tǒng)達(dá)到最高速度的時(shí)間；根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)選取。一般取0.03-0.5s。K3——方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件位置不同進(jìn)行選定。4)確定液壓缸的直徑D文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.2.夾緊缸的拉力(或推力)的計(jì)算公式的拉4推4式中D——活塞直徑(m)；d——活塞桿直徑(m)；p——驅(qū)動(dòng)壓力(Pa)。系數(shù)K2，根據(jù)手爪夾持方位從表2-2①查出方位系數(shù)K3；求出夾緊力F。NK度為0.1mm/s,響應(yīng)時(shí)間為0.5s.gg2)根據(jù)手爪的結(jié)構(gòu)方案，由表2-1查出驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算公式，求出液壓(氣)缸應(yīng)具有的驅(qū)動(dòng)查表2-1驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算公式：3)實(shí)際所采用的液壓(氣)缸驅(qū)動(dòng)力要大于F。考慮手爪的機(jī)械效率η，一般取0.85-0.9。文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.D＝17.17×10-3D＝17.17×10-3m二、手爪的夾持誤差分析與計(jì)算機(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，必須注意選用合理的手部結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而使夾持誤差控制在小的范圍內(nèi)。在機(jī)械加工中，通常情況使手爪的夾持誤差不超過(guò)±1mm。根據(jù)圖2-5，并查表2-4可知一支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手爪的定位誤差計(jì)算如下：工件半徑為：R=25mm,V型鉗的夾角2θ=120CP工件的軸心位置C與手爪的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)A見(jiàn)的距離X，以下式求出X=l2X=l2+l2－2llcos＝l2+()2－2lcosABCDABABABsin9ABsin9XCPR=lsin9cosCPABX＝lsinminAB取X＝50mm，則可算出BC=28.87mm,AB=57.735mm。min文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.2腕部求。目前，應(yīng)用最廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓(氣)缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊，靈巧但回轉(zhuǎn)角度較小(一般小于270o)，并且要求嚴(yán)格密封，否則就很難保證穩(wěn)定的輸出扭矩。因此，足夠的強(qiáng)度、剛度外，還應(yīng)綜合考慮，合理布局。如應(yīng)解決好腕部與臂部和手部的連接，腕條件3.3臂部手臂部件是機(jī)械手的主要握持部件。它的作用是支承腕部和手部(包括工件或工具)，文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.臂部的各種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(如液壓缸或氣缸)和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從臂部的較響摩密回慣摩密回慣F液所造成的阻力；F所受平均慣性力；導(dǎo)向截面形狀，其摩擦阻力不同，要根據(jù)具體情況進(jìn)行估算。文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.A14μ′＝(~)×μ＝(1.27~1.57)μ42鋼對(duì)青銅：取μ=0.1~0.15鋼對(duì)鑄鐵：取μ=0.18~0.3p——密封處的工作壓力(Pa)；p＜10MPa，μ＝0.05~0.023；d——伸縮油管的直徑(m)；l——密封的有效長(zhǎng)度(m)。密封1封2封3密封1封2封3文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.GvF=總慣gt式中G——參與運(yùn)動(dòng)的零部件所受的總重力(包括工件重量)(N);總Δv——由靜止加速到常速的變化量(m/s);Δt——起動(dòng)過(guò)程時(shí)間(s),一般取0.01~0.5s，對(duì)輕載低速運(yùn)動(dòng)部件取較小值，對(duì)由設(shè)計(jì)參數(shù)可知Δv=0.1m/s,并取Δt=0.2s雙作用液壓缸示意圖如圖3-3444Fp14FFD＝＝1.13(無(wú)桿腔)pnpn14F[]文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯4F[]4F14F1式中F——驅(qū)動(dòng)力(N);p1——液壓缸的工作壓力(Pa);d——活塞桿直徑(m)；D——液壓缸內(nèi)徑(m)；pn2.51060.951為了使該機(jī)械手受更好的通用性，這里=80mmD80＝80所以壁厚6≥0.001mmmmmm?；钊麠U的尺寸要滿(mǎn)足活塞(或液壓缸)運(yùn)動(dòng)的要求和強(qiáng)度的要求。對(duì)與桿長(zhǎng)大于直徑的15倍(即l>15d)的活塞桿還必須具有足夠的穩(wěn)定性。[[]=bn碳鋼取[]=100~120MPa，n一般不小于1.4，計(jì)算出來(lái)的直徑d再按標(biāo)準(zhǔn)圓整。1抗拉許用應(yīng)力(單位為MPa)[]＝s4F抗拉許用應(yīng)力(單位為MPa)[]＝s4F0mm，缸徑mm釘數(shù)為8。在這種聯(lián)接中，每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)剖面上承受的拉力F為工作載荷F和預(yù)緊力F′之和：Q0QQsQQQsFQQQsQZZF——驅(qū)動(dòng)力(N)Z——螺釘數(shù)目p——工作壓力(Pa)F′——預(yù)緊力F′＝KFQsQsQK=1.5~1.8D——危險(xiǎn)剖面直徑(m)。螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為＝1.3FQ014144F式中F——計(jì)算載荷(N)；Q0QjQ0n＝1.2~2.5d——螺紋內(nèi)徑(mm)1——螺釘材料屈服極限(見(jiàn)表4－9)。s設(shè)螺釘?shù)牟牧蠟?5號(hào)鋼查得＝360MPas經(jīng)過(guò)計(jì)算得d3.5mm，為使螺釘整體相統(tǒng)一，在滿(mǎn)足以上所有條件下，選擇M5型號(hào)的螺釘。文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.3.2.1手臂回轉(zhuǎn)缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)其為典型小臂結(jié)構(gòu)中具有一個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)的小臂結(jié)構(gòu)。直接用回轉(zhuǎn)液壓(氣)缸驅(qū)看出，回轉(zhuǎn)葉片(簡(jiǎn)稱(chēng)動(dòng)片)用鍵2和轉(zhuǎn)軸連接在一起，定片5和缸體1用銷(xiāo)釘和螺釘連接。壓轉(zhuǎn)的角度來(lái)決定(一般小于270°)，圖示液壓缸可以回轉(zhuǎn)180°。路的通暢。動(dòng)片的形狀如3-5一、小臂回轉(zhuǎn)支承處的摩擦力矩M摩二、克服啟動(dòng)慣性所需的力矩M慣慣t啟2慣20啟ω——小臂回轉(zhuǎn)過(guò)程的角速度(1/s)；t啟——啟動(dòng)過(guò)程中所需時(shí)間(s)，一般取0.05~0.3s；φ啟——啟動(dòng)過(guò)程所轉(zhuǎn)過(guò)的角度(rad)。文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.總摩慣M＝總摩慣設(shè)：(1)手爪、手爪驅(qū)動(dòng)液壓缸及回轉(zhuǎn)液壓缸轉(zhuǎn)動(dòng)件等效為一個(gè)圓柱體，高30cm，直徑8cm,(2)摩擦阻力矩M摩＝0.1M總力矩2M＝J慣20啟摩0.10.9抗拉許用應(yīng)力(單位為MPa)[]＝s4FdQj抗拉許用應(yīng)力(單位為MPa)[]＝s4FdQjMpbRr)N?m＝33.6N?m驅(qū)22mm缸徑mm釘數(shù)為8。在這種聯(lián)接中，每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)剖面上承受的拉力F為工作載荷F和預(yù)緊力F′之和：Q0QQsQQQsFQQQsQZZF——驅(qū)動(dòng)力(N)p——工作壓力(Pa)F′——預(yù)緊力F′＝KFQsQsQK=1.5~1.8D——危險(xiǎn)剖面直徑(m)。1.3F4F螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為＝Q0＝Qj≤[] 114F——計(jì)算載荷(N)；Q0QjQ0n＝1.2~2.5d——螺紋內(nèi)徑(mm)1——螺釘材料屈服極限(見(jiàn)表4－9)。s設(shè)螺釘?shù)牟牧蠟?5號(hào)鋼查得＝360MPas經(jīng)過(guò)計(jì)算得d3.5mm，為使螺釘整體相統(tǒng)一，在滿(mǎn)足以上所有條件下，選擇M8型號(hào)的螺釘。1文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.相對(duì)固定又不在軸上打徑向的螺釘孔(軸內(nèi)部有油道)，這里為了解決這一矛盾將動(dòng)片的根壓作驅(qū)8鍵的剪切力形成的力矩為M剪＝Fr剪驅(qū)要得到結(jié)論為M剪驅(qū)式中F——鍵所能承受的剪切力(N)；b——?jiǎng)悠膶挾?m);p——回轉(zhuǎn)液壓缸的工作壓力(Pa);D——?jiǎng)悠鈴?m)；d——?jiǎng)悠c輸出軸配合處直徑(m)；r——軸的半徑(m);抗剪許用應(yīng)力(單位為MPa)[]＝sn＝1.2~2.5n式中A——剪切截面積(m2)——鍵材料的屈服極限。s顯然M剪＞M驅(qū)，所以鍵的尺寸合理。文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.4凸輪軸磨床上下料機(jī)械手的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)以下液壓系統(tǒng)的仍然占有較大比例。它的優(yōu)點(diǎn)是：動(dòng)力大、力(或力矩)慣性比大、快速響應(yīng)高、液壓系統(tǒng)在機(jī)械手中所起的作用是通過(guò)電—液轉(zhuǎn)