锻造机机械手资料

1、精锻机precisi on forgi ng mach ine一种快速精密锻压设备，由几个对称锤头对金属坯料进行高频率锻打的短冲程压 力机。锤头有两种运动：由电动机传动偏心轴带动连杆使锤头往复运动，进行锻打; 调节机构通过偏心套调节连杆的位置，改变锤头的开口尺寸，以获得不同的锻压尺 寸。锻压时坯料由操作机的夹头送入锻压箱进行往复锻压。装料、卸料和输送都在控 制室由人工或自动控制。第一台小型立式精锻机是1948年在奥地利G公司制成的。 经过不断改进，精锻机逐渐大型化、系列化。精锻机每个锤头的锻压力为152500 吨,每分钟打击200（125次。可锻坯料直径为20850mm精锻机由手动、半自动发

2、展到自动控制，70年代又发展到用计算机控制。精锻机有立式和卧式两种类型，立式 精锻机在锻压直径和长度上都受到很大限制，实现自动控制比较困难。精锻机主要由锻压箱、齿轮箱、夹头、夹头、锤头调节装置、输送辊道、倾翻装 置以及电气、液压、压缩空气、冷却水等系统组成。精锻机每分钟锤击次数比快锻液压机高一倍，由于锤击次数高，坯料形变产生的 热量可抵偿坯料散失到环境中的热量，因此加工过程中温度变化较小。这对加工温度 范围窄的高合金钢、钛合金或难变形合金的生产非常合适，保证了产品质量。在一次 加热中坯料总变形率的增加，也就提高了生产率和成材率。数控锻压能保证产品有更 高的精度，尺寸公差达± 1mm减

3、少了后续工序的加工余量。但如果锻压的工件较长， 热处理时容易变形，需进行矫正。世界上有许多国家在冶金、机械制造、国防工业上 采用了精锻机来生产合金结构钢、高强度合金钢、钛合金和难变形合金的产品。用不 同型号的精锻机分别将钢锭或钢坯锻成圆形、方形、矩形截面的棒材或锻成旋转对称 轴、实心轴和空心阶梯轴、锥度轴、厚壁管、炮管等。有的国家为了扩大产品范围， 采用了液压锻压机和精锻机联合作业，也有采用大小精锻机联合作业的。70年代以来, 精锻工艺又发展为精锻-轧制工艺，并创造了精锻-轧机组,它由一台多锤头的连续式精 锻机后带若干架轧机组成，主要用在合金钢厂生产小型棒材。锻锤由重锤落下或强迫高速运动产生的

4、动能对坯料做功，使之塑性变形的机械。锻锤 是最常见、历史最悠久的锻压机械。它结构简单, 工作灵活, 万能性强、使用面广、易 于维修，适用于自由锻和模锻。但震动较大，较难实现自动化生产。旋转锻压机锻造与轧制相结合的锻压机械。旋转锻压机的基本传动方式与轧机相似。在旋转 锻压机上，变形过程是由局部变形逐渐扩展而完成的, 所以变形抗力小，机器质量小， 工作平稳、无震动，易实现自动化生产。辊锻机、成形轧制机、卷板机、多辊矫直机、 辗扩机、旋压机等都属于旋转锻压机 旋转锻压机工作原理旋转锻压机是锻造与轧制相结合的锻压机械。在旋转锻压机上，变形过程是由局 部变形逐渐扩展而完成的，所以变形抗力小、机器质量小、

5、工作平稳、无震动，易实 现自动化生产。辊锻机、成形轧制机、卷板机、多辊矫直机、辗扩机、旋压机等都属 于旋转锻压机。锻压机械的规格大多以负载工作力（千牛）计，但锻锤则以锻锤落下 部分的质量（千克）计，对击锤以打击能量（千焦）计。专用锻压机械多根据最大成 形的材料直径、厚度或轧辊直径计。工作原理 锻锤的工作原理锻锤靠高压气体突然释放的能量驱动上，下锤头高速运动，悬空对击，是金属塑 性成形的锻造方法。高速锤锻造是一种高能率成形方法，主要用于精密模锻和热挤压。全液压模锻锤瞬间释放的高压气体（压力一般为15000兆帕，迫使锤头向下作924米/秒的高 速运动，同时也向上推动高压气缸的缸盖，并带动整个机架向

6、上运动。锤头上的上模 与机架上的下模在空中对击工件，使之塑性变形。机架的质量远大于锤体，所以移动 速度慢，行程小，便于操作。锤击后，安装在机架内的回程杆将锤头推回原处。机架 放置于外支架的缓冲垫上。这类设备最初只能一次单击，后来研制出可以连击的、内 燃式的高速锤。高速锤锻造，存在明显的变形惯性力和变形热效应，控制得当可以提 高金属的塑性，改善金属在模具中的流动充填性能，利用模锻可成形薄壁、高肋的复 杂形状锻件。高速锤锻造多用于叶片、齿轮等零件的精锻和挤压。机械手(mechanical hand) 一种模拟人手操作的自动机械。 它可按固定程序抓取、 搬运物件或操持工具完成某些特定操作。 应 用机

7、械手可以代替人从事单调、 重复或繁重的体力劳动， 实现生产的机械化和自动化， 代替人在有 害环境下的手工操作，改善劳动条件，保证人身安全， 因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻 工和原子能等部门。机械手首先是从美国开始研制的。 1958年美国联合控制公司研制出第一台机械 手。 20 世纪 40 年代后期，美国在原子能实验中，首先采用机械手搬运放射性材料，人在安全室操 纵机械手进行各种操作和实验。 50 年代以后，机械手逐步推广到工业生产部门， 用于在高温、污染 严重的地方取放工件和装卸材料。 机械手通常用作机床或其他机器的附加装置， 如在自动机床或自 动生产线上装卸和传递工件， 在加工中心中

8、更换刀具等， 一般没有独立的控制装置。 有些操作装置 需要由人直接操纵， 如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。 机械手在锻 造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。机械手 历史它是在早期出现的古代机器人基础上发展起来的，机械手研究始于 20 世纪中期，随着计算机和自 动化技术的发展，特别是 1946 年第一台数字电子计算机问世以来，计算机取得了惊人的进步，向 高速度、大容量、低价格的方向发展。同时，大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展，又 为机器人的开发奠定了基础。 另一方面，核能技术的研究要求某些操作机械代替人处理放射性物质。 在这一需

9、求背景下，美国于 1947年开发了遥控机械手， 1948年又开发了机械式的主从机械 手。 机械手首先是从美国开始研制的。 1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并 申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教， 机器人能实现动作的记录和再现。 这就是所谓的示教再现机器人。 现有的机器人差不多都采用这种 控制方式。1958 年美国联合控制公司研制出第一台机械手铆接机器人。 作为机器人产品最早的实用 机型（示教再现）是1962年美国AMF公司推出的“VERSTRA和UNIMATIO公司推出的“UNIMATE。 这些工业机器人主要由类似人的手和臂组成

10、它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化， 能在有害环境下操作以保护人身安全， 因而广泛应用于机械制造、 冶金、电子、轻工和原子能等部 门。机械手 结构机械手主要由手部机构、 运动机构和控制系统三大部分组成。 手部是用来抓持工件 （或工具） 的部 件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型 和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动） 、移动或复合运动来实现规定的动作，改变 被抓持物件的位置和姿势。运动机构一般由液压、气动、电气装置驱动。运动机构的升降、伸缩、 旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需

11、有 6个 自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结 构也越复杂。一般专用机械手有23个自由度。机械手 分类1 、机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；（ 1 ）硬臂式助力机械手硬臂式助力机械手与气动平衡吊和软索式助力机械手一样都具有全行程 “漂浮”功能，区别是在有 扭矩产生的情况下无法使用气动平衡吊或是软索式助力机械手， 而必须选用硬臂式助力机械手。 比 如在工件重心远离臂悬挂点， 或是工件需要翻转或倾斜情况下， 必须选用硬臂式助力机械手， 还有 在厂房高度有限情况下，可以选用硬臂式助力机械手。硬臂式助力机械手可以实现

12、提升最大500Kg的工件，半径最大可以达到3000mm提升高度最大 1800mm根据起吊工件重量不同，应选择符合最大工件重量的最小型号的机器，如果我们用最大负 载200Kg的机械手来搬运30Kg的工件，那么操作性能肯定不好，感觉很笨重。（ 2）软索式机械手软索式机械手的功能与气动平衡吊类似， 具有全行程的“漂浮”功能，但是提升位移比气动平衡吊 要小，最大只有1800mm而且最大负载只有100K®由于软索式助力机械手有双关节的机械臂来实现水平位移，工作半径可以达到2500mm所以它比气 动平衡吊具有操作更灵活、速度更快的 功能。适合于工件重量轻，但搬运节拍非常快的场合。但 是和气动平衡

13、吊一样，由于软索式助力机械手用钢丝绳来起吊，所以工件重心必须位于钢丝绳正下 方。（3）T型助力机械手区别于硬臂式助力机械手的是T型助力机械手没有双关节机械臂，它的前后左右位移靠导轨来实现。 由于T型助力机械手没有机械臂，因而它比硬臂式显得小巧，更适合于操作空间狭小的场合。T型助力机械手的最大负载要比硬臂式小，只有200Kg但提升高度可以根据客户要求设计，而且 搬运范围要比硬臂式大的多。2、按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；3、按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等多关节机械手的优势多关节机械手的优点是:动作灵活、运动惯性小、通用性强、能抓取靠近机座的工 件，并能绕过机

14、体和工作机械之间的障碍物进行工作.随着生产的需要，对多关节手臂 的灵活性，定位精度及作业空间等提出越来越高的要求。多关节手臂也突破了传统的 概念，其关节数量可以从三个到十几个甚至更多，其外形也不局限于象人的手臂，而 根据不同的场合有所变化，多关节手臂的优良性能是单关节机械手所不能比拟的。机械手的应用简况现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程 的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。因此， 装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生 的。有资料统计：美国偏重于毛坯生产，日本偏重于机械加工。随着机械手技

15、术的发展， 应用的对象还会有所改变。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条 件。国内机械手工业、铁路工业中首先在单机、专机上采用机械手上下料，减轻工人的劳 动强度。国外铁路工业中应用机械手以加工铁路车轴、轮等大、中批零件。并和机床共同组成 一个综合的数控加工系统。采用机械手进行装配更始目前研究的重点，国外已研究采用摄象机和力传感装置和微 型计算机连在一起，能确定零件的方位达到镶装的目的。机械手的组成机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。其组成及相互关系如下 图：1 执行机构(如图所示)(1) 手部手部安装在手臂的前端。手臂的内孔装有转动轴，可

16、把动作传给手腕，以转动、伸屈 手腕，开闭手指。本课所指的机械手仅需开闭手指。机械手手部的机构系模仿人的手指，分为无关节，固定关节和自由关节三种。手指的 数量又可以分为二指、三指和四指等，其中以二指用的最多。可以根据夹持对象的形 状和大小配备多种形状和尺寸的夹头，以适应操作需要。本课所做的机械手采用二指形状。(2) 手臂手臂有无关节和有关节手臂之分本课所做的机械手的手臂采用无关节臂手臂的作用是引导手指准确的抓住工件，并运送到所需要的位置上。为了使机械手能 够正确的工作，手臂的三个自由度都需要精确的定位。本课题所做的机械手在手臂的上升、下降、前伸、后退、左转、右转三个方向的定位 均采用行程开关控制

17、，以保证定位的精度。总括机械手的运动离不开直线移动和转动二种，因此，它采用的执行机构主要是直线 油缸、摆动油缸、电液脉冲马达、伺服油马达、直流伺服马达和步进马达等。 躯干是安装手臂、动力源和执行机构的支架。2 驱动机构 驱动机构主要有四种：液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动。其中以液压 气动用的最多，占 90%以上，电动、机械驱动用的较少。液压驱动主要是通过油缸、阀、油泵和油箱等实现传动。它利用油缸、马达加上齿轮、 齿条实现直线运动；利用摆动油缸、马达与减速器、油缸与齿条、齿轮或链条、链轮 等实现回转运动。液压驱动的优点是压力高、体积小、出力大、运动平缓，可无级变 速，自锁方便，并能在中间位置停止。缺点是需要配备压力源，系统复杂成本较高。 气压驱动所采用的元件为气压缸、气压马达、气阀等。一般采用 4-6 个大气压，个别 的达到 8-10 个大气压。它的优点是气源方便，维护简单，成本低。缺点是出力小，体 积大。由于空气的可压缩性大，很难实现中间位置的停止，只能用于点位控制，而且 润滑性较差，气压系统容易生锈。为了减少停机时产生的冲击，气压系统装有速度控制机构或缓冲机构。 电气驱动采用的不多。现在都用三相感应电动机作为动力，用大减速比减速器来驱动 执行机构；