R型柴油机机体工自动线上多功能气压机械手

1、目录引言 .3Abstract 31毕业设计的目的 42机械制造技术毕业设计的基本任务与要求 42 .1、设计任务 42 .2、毕业设计基本要求43 毕业设计说明书的编写 54 液压部分.54.1 液压系统的工作原理 .54.2 液压传动的工作特性 .54.3 液压系统的组成 .54.4 液压系统的优、缺点 .65 回转装置的总体组成及结构设计 . . 76 机械传动方案的设计与计算 .96.1 小车的主要组成部分 .106.2 同步带传动方式优缺点 .106.3 驱动动力源 .106.4 机械传动方案的设计计算 116.5夹具使用 .156.6 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 .2

2、06.7 各项加工数据的计算 .226.8连杆的检验 .257工装设计 .267.1 铣削分面夹具设计 . .287.2 扩大头孔夹具 .28设计小结 .31致 谢 .32 参考文献 . 33引言机械工业是国民的装备部， 是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消 费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备， 机械工业所提供装备的性能、 质量和成本， 对国民经济各部门技术进步和经济效 益有很大的和直接的影响。 机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科 学技术水平的重要标志。 因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的 战略重点之一。工业机械手是近几十年发展

3、起来的一种高科技自动化生产设备。 工业机械手 的是工业机器人的一个重要分支。 它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业 任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点， 尤其体现了人的智能和适应性。 机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力， 在国民经济各领域有着广阔 的发展前景。机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生 产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高 技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使 得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合 。机械手虽然目前还不如人 手那样灵活，但它具有能不断重复工

4、作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物 的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛 地得到了应用。AbstractThe diesel connecting rod treating handicraft the main body of a book has been discussed mainly and their grip designB. ecause of the connecting rod is one of dyadic engine of piston and main compression engine part, whose larger

5、 end hole and crank shaft link up , the small head hole links up by the wrist pin and the piston , whose effect is that the piston gas pressure is transmitted to the crank shaft , collect crank shaft gas in driving but setting a piston in motion to compress a cylinder. Being that the pole bears poun

6、ds a live load , request connecting rod mass is minor therefore , the intensity is high. Therefore when arranging procedure for, according to "first the criterion queen-like " treating principle. The connecting rod main part processes a surface being that head hole and both ends big or sma

7、ll are weak, more important faying face and bolt hole locating surfacebeing the connecting rod body and cover treating outside. Also should be comparatively small specifically for connecting rod structure characteristic in the field of grip design , design that the size should pay attention to gripp

8、ing the concrete structure dimension of the season waits, the ideal being therefore likely to reach a part ultimately demands!1 毕业设计的目的 机械制造技术毕业设计是培养机械工程类专业学生应职应岗能力的重要实 践性教学环节， 它要求学声能全面综合的运用所学的理论和时间知识， 进行零件 机械加工工艺规程和工艺装备的设计。其基本目的是：（1）培养工程意识。（2）训练基本技能。（3）培养质量意识。（4）培养规范意识。2 机械制造技术毕业设计的基本任务与要求2 .1、设计任务

9、（1）设计一个中等复杂的零件的加工工艺规程；（2）设计一个专用夹具；（3）编写设计说明书。2 .2、毕业设计基本要求（1）内容完整，步骤齐全。（2）设计内容与说明书的数据和结论应一致，内容表达清楚，图纸准确规 范，简图应简洁明了，正确易懂。（3）正确处理继承与创新的关系。（4）正确使用标准和规范。5）尽量采用先进设计手段3 毕业设计说明书的编写 说明书要求系统性好、条理清楚、语言简练、文字通顺、字迹工整、图例清 晰、图文并茂，充分表达自己的见解，力求避免抄书。4 液压部分“机、电、液”中的“液”即指液压系统。 液压系统相对于机械传动来说， 是一门新兴的技术。 人类使用水力机械及液 压技术虽然已

10、有很长的历史， 但是液压技术在机械领域中得以应用并取得迅速发 展则是本世纪， 特别是第二次世界大战以来的事。 由于液压传动具有许多突出的 优点，因而目前已广泛的应用在工、 农业机械、 机床、交通运输、路地行走设备、 船舶控制、火炮控制、飞机、导弹等各方面。4.1 液压系统的工作原理所谓液压系统就是以液体为介质，依靠运动者的液体的压力能来传递力的。液压系统工作是， 液压泵把电动机传来的回转式机械能转变成油液的压力能： 油 液被输送到液压缸（或液压马达）后，又由液压缸（或液压马达）把油液的压力 能变为直线式（或回转式）的机械能输出。液压系统中的油液在受调节、控制的 状态下进行工作的因此液压传动和液

11、压控制在这个意义上来说难以截然分开。 液 压系统必须满足起执行元件在力和速度方面的要求。4.2 液压传动的工作特性液压系统工作是， 外界负载越大 （在有效承压面积一定的前提下） 所需要的 压力也越大，反之亦然。因此液压系统的由压力（简称系统的压力，下同）大小 取决于外界负载。负载大，系统压力大；负载小，系统压力小；负载为零，系统 压力为零。另外，活塞或工作台的运动速度（简称系统的速度，下同）取决于单 位时间通过节流阀进入液压缸中油液的体积即流量。 流量越大（在有效承压面积 一定的前提下）系统的速度越快，反之亦然。流量为零，系统的速度亦为零。液 压系统的压力和外在负载， ，速度和流量的这两个关系

12、称作液压传动的两个工作 特性。4.3 液压系统的组成液压系统由以下五个部分组成：1）动力元件 它是将原动机输入的机械能转换为液压能的装置。液压泵即为动力元件。2) 执行元件 它是将液体的压力能转换为机械能的装置，以驱动部件。液 压缸和液压马达即为执行元件。3) 控制调节元件 控制调节元件是指各种阀类元件，它们的作用是控制液 压系统中油液的压力、流量和方向，以保证执行元件完成预期的工作运动。4) 辅助元件辅助元件是指油箱、油管、管接头、滤油器、压力表、5) 工作介质在液压系统中使用液压油(通常为矿物油) 。4.4 液压系统的优、缺点液压系统与机械、电力等传动相比。有以下特点：1) 能方便的进行无

13、级调速，调速范围大。2) 体积小，、重量轻、功率大。一方面，在相同输出功率的前提下，其体 积小、重量轻、惯性小、动作灵敏，这对于液压自动控制系统有重要的意义。另 一方面， 在体积或重量相近的情况下， 其输出功率大， 能传递较大的扭矩或推力 (如万吨水压力等)。3) 控制和调节简单、方便、省力，易实现自动化控制和过载保护。4) 可实现无间隙传动，运动平稳。5) 因为传动介质为油液，故液体元件有自我润滑作用，使用寿命长。6) 液压元件实现了标准化、系列化、通用化、便于设计、制造和推广使 用。7) 可以采用大推力的液压缸和大扭矩的液压马达直接带动负载，从而失去 了中间的减速装置，使传动简化。液压传动

14、的主要缺点：1) 漏 由于作为传动介质的液体是在一定的压力下， 有时是在较高的压 力下工作的， 因此在有相对运动的表面间不可避免要产生泄漏。 同时，由于油液 并不是不可以压缩的， 油管等也回产生弹性变形， 所以液压传动不宜用在传动比 要求较严格的场合。2) 震 液压传动中的“液压冲击和空穴现象” 会产生很大的震动和噪声。3) 热在能量转换和传递过程中，由于存在机械摩擦、压力损失、泄漏损失，因而易使油液发热，总效率降低，故液压传动不宜远距离转动。4) 液压传动性能对温度比较敏感， 故不宜在高温及低温下工作。 液压传动 装置对油液的污染也较敏感，故要求有良好的过滤设施。5) 液压元件加工要求高一般

15、情况下又要求有独立的能源(如液压泵站) ， 这些可能使产品成本提高。6) 液压系统出现鼓故障时不宜追查原因，不宜迅速排除。 综上所述，液压传动由于其优点比较突出， 故在工、 农业各个部门获得广泛 的应用。它的某些缺点随着生产技术的不断发展、提高，正在逐步得到克服。由于液压传动相对于机械传动有以上几个突出的优点， 所以确定机械手的前 伸后退、左转右转、夹紧放松着三部分动作用液压传动来实现。5 回转装置的总体组成及结构设计5.1 回转装置的组成回转装置主要由执行件、传递件、驱动件及控制系统四大部分组成。5.1.1 执行件本设计选用的是回转台与传递件链轮共用的一个长平键的心轴。 驱动件驱动传递件链轮

16、传动， 链轮通过共用件将回转运动直接传递给与 心轴件联接的回转台，并使之旋转。5.1.2 传递件本课题中机械手要求作间歇往复回转运动，因此，考虑采用回转曲线传动。 回转传动可分为齿轮传动、带传动和链传动。齿轮传动虽然效率高，工作可靠，寿命长，结构紧凑，圆周速度及功率范围 广，但制造和安装精度要求较高，不能缓冲，无过载保护，低精度时噪声大。由 于本课题中机械手回转精度要求不高，因此，不予考虑。链传动无弹性滑动和打滑现象， 工作可靠， 具有准确的平均传动比， 传动效 率较高，在传动相同功率的情况下，结构较为紧凑，链条张紧力小，作用于链轮 轴的力也较小， 故链传动能够在低速重载的条件下使用。 与齿轮

17、传动相比， 链传 动制造和安装精度要求较低链传动的主要缺点是不能保持恒定的瞬时传动比， 传 动平稳性较差， 工作时有冲击和噪声， 磨损后易发生跳齿， 传动中有周期性的重 载荷和啮合冲击，不适合载荷变化很大和急速反向转动的场合。带传动是一种应用很广的机械传动， 虽然结构简单， 制作成本低，传动平稳， 无需润滑，制造和安装精度要求不高，噪声小，能缓冲吸震，有过载保护作用同步带传动是一种啮合型带传动。 它具有齿轮传动和摩擦带传动的特点。 还 具有传递功率大， 传动比准确等特点。 故多用于要求传动平稳， 传动精度较高的 场合。因此回转装置中的运动传递本设计使用同步带传动。5.1.3 驱动件 驱动件主要

18、有四种：气动驱动、电气驱动、机械驱动和液压驱动。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。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。 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；直线运动则用电动机带动丝杠螺母机构； 有的采用直线电动

19、机。 通用机械手则考虑采用同一种形式的动力， 出力比较大； 缺点是控制响应速度比 较慢。机械驱动只用于固定的场合。 一般用凸轮连杆机构实现规定的动作。 它的优 点是动作确实可靠，速度高，成本低；缺点是不易调整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。本课题设计采用液压驱动。利用液压缸带动带动链轮、链条实现回转运动。 设计配有液压总站，

20、与回转装置并排置于小车之上。5.1.4 控制系统机械手控制系统的要素，包括工作顺序、到达位置、动作时间和加速度等。 控制系统可根据动作的要求， 设计采用数字顺序控制。 它首先要编制程序加 以存储，然后再根据规定的程序，控制机械手进行工作。本课题采用电机驱动。 利用电动机带动带轮、 带轮传动通过齿轮和轴的公用 件实现小车的行走运动6 机械传动方案的设计与计算6.1 小车的主要组成部分1、驱动系统 采用步进电动机带动同步带与带轮驱动小车沿导轨作径向往复运动。2、执行机构 交换工作台的送出采用液压送出方式，交换工作台应沿相应的轨道送出3、控制部分采用PLC可编程控制器来实现小车各个运动状态的控制。

21、其小车示意图如图 5.1-1 所示止匕处省略 NNNNNNNNNNNNNNNNNNN字NNNN如需要完整说明书和 CAD图纸等.请联系扣扣 二五一一三三四零八 另提供全套机械 设计地址。夹具的问题注意本夹具主要作来铣剖分面， 剖分面与小头孔轴心线有尺寸精度要求， 剖分面 与螺栓孔有垂直度要求和剖分面的平面度要求。 由于本工序是粗加工， 主要应考 虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。7.1.2 夹具设计1）定位基准的选择由零件图可知， 在铣剖分面之前， 连杆的两个端面、 小头孔及大头孔的两侧 都已加工，且表面粗糙要求较高。为了使定位误差为零，按基准重合原则选29.49H8 小头孔与连杆的端面为基

22、准。连杆上盖以基面（无标记面） 、凸台面及侧面定位，连杆体以基面和小头孔及侧面定位，均属于完全定位2）夹紧万案由于零件小，所以采用开口垫圈的螺旋夹紧机构，装卸工件方便、迅速。3）夹具体设计夹具体的作用是将定位、夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，力卩 工时，能承受一部分切削力。夹具体图如图：夹具体为铸造件，安装稳定，刚度好，但制造周期较长。4）切削力及夹紧力的计算切削力的计算：，由组合机床（表7-24）得：225022500.2420.242P=a =2=1902.538N铳剖分面夹具体图夹紧力的计算：由机床夹具设计手册（表1-2-25）得：用扳手的六角螺母的夹紧力：M=12mm, P=

23、1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N,夹紧力： W0=5380N由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。定位误差的计算：由加工工序知，加工面为连杆的剖分面。剖分面对连接 螺栓孔中心线有垂直度要求（垂直度允差0.08）;对连杆体小头孔有中心距190-0.1要求；对剖分面有0.025的平面度要求。所以本工序的工序基准：连杆 上盖为螺母座面，连杆体为小头孔中心线，其设计计算如下：（1）确定定位销中心与大头孔中心的距离及其公差。此公差取工件相应尺寸的平均值，公差取相应公差的三分之一（通常取1/51/3）。故此尺寸为。（2）确定定位销尺寸及公差本夹具的主要定位元件为一固定销，结构简单，但不

24、便于更换。该定位销的基本尺寸取工件孔下限尺寸29.49。公差与本零件在工作时与其相配孔的尺寸0与公差相同，即为 29.49卫012。（3）小头孔的确定考虑到配合间隙对加工要求中心距190 0.1影响很大，应选较紧的配合。另外小头孔的定位面较短，定位销有锥度导向，不致造成装工件困难。故确定小弋.033头定位孔的孔径为29.490。5）定位误差分析033 对于连杆体剖分面中心距190-0.1的要求，以29.49的中心线为 定位基准，虽属“基准重合”，无基准不重合误差，但由于定位面与定位间存在 间隙，造成的基准位置误差即为定位误差，其值为： Dw= S D+ S d+ min=0.033+0.012

25、+0=0.045 mm Dw 剖分面的定位误差S D工件孔的直径公差S d定位销的直径公差 min 孔和销的最小保证间隙此项中心距加工允差为 0.2mm,因此工件在加工过程中能够保证加工精度要 求。 连杆上盖剖分面的尺寸要求，螺母座面（工艺基准）为加工面的工序基准，同时亦为第一定位基准，对加工剖分面来说，它与工序基准的距离27红52及相应的平行度误差只取决于基准在夹具中位置。因为工序基准同时为定位基准， 即基准重合，没有基准不重合误差。基准位置误差为零。所以对加工剖分面来说， 定位误差为零。即当基准重合时，造成加工表面定位误差的原因是定位基准的基 准位置误差。7.2扩大头孔夹具由连杆工作图可知

26、，连杆材料为45钢，年产量20万件。根据指导老师的要 求，需设计一套扩大头孔夹具。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动 强度，需要设计专用夹具。夹具的注意问题本夹具主要用来扩 65.5的大头孔，大头孔的轴心线相对于小头孔轴心线有 一定的尺寸精度要求。 由于本工序是粗加工， 在加工本道工序时， 主要应考虑如 何提高劳动生产率，降低劳动强度。7.2.2 夹具设计1) 定位基准的选择由零件图可知， 在粗加工大头孔之前， 连杆的两个端面， 小头孔及大头孔的 两侧面都已加工， 且表面粗糙度要求较高。 为了使定位误差为零， 按基准重合原 则选29.29h7定位销与基面为定位基准，定位销限制 2个自由

27、度，基面限制工 件 3个自由度， 大头孔的外侧面限制工件 1个自由度， 属完全定位。 由于生产批 量大，为了提高加工效率，缩短辅助时间，准备采用手动式滑柱钻模，采用了常 用的圆锥自锁装置，装卸工件方便、迅速。2) 夹紧方案 由于所加工的零件比较小，夹具的夹紧力与加工零件时的轴向力方向相同， 为了装卸工件方便， 采用手动式滑柱钻模。 加工的大头孔为通孔， 沿 Z 方向的位 移自由度可不予限制， 但实际上以工件的端面定位时， 必须限制该方向上的自由 度。故应按完全定位设计夹具。滑柱式是一种带有升降钻模板的通用可调夹具， 它由钻模板、 三根滑柱、夹 具体和传动、锁紧机构所组成。使用时，转动手柄，经过

28、齿轮齿条的传动和左右 滑柱的导向， 便能顺利的带动钻模板升降， 将工件夹紧或松开。 钻模板在夹紧工 件或升降至一定高度后， 必须自锁。自锁机构的种类很多， 但用得最广泛的是圆 锥锁紧机构。3) 夹具体设计夹具体的作用是将定位、 夹具装置连接成一体， 并能正确安装在机床上， 加 工时，能承受一部分切削力。扩大头孔夹具体图如下：扩大头孔夹具体图夹具体为铸造件，安装稳定，刚度好，但制造周期较长。4）切削力及夹紧力的计算由于本工序主要是粗加工大头孔，所以只对夹具的定位稳定性进行计算，及夹紧力和钻削力的计算。扩孔时的切削力计算：根据（机械加工工艺手册李洪主编）表2469扩孔时的切削力为：F =9.81

29、61.2d0?kF= 9.81 61.2 6 1.3071.2= 5194.136 N.m夹紧力的计算：根据（机床夹具设计手册第三版王光斗王春福主编）表1-3-112Qo =叱0 p/42= 3.14 6230/4=90526 N在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数 K=QK2K3K4式中：K1 基本安全系数；取1.5K2 加工性质系数；取1.1K3 刀具钝化系数；取1.1K4 断续切削系数；取1.1则 F '二 KF= 1.5 1.1 1.1 1.1 5194.136= 10370.093 N钻削力F'小于夹紧力Qo ,所以该夹紧装置可靠。5）定位误差分析 定位元件尺寸

30、及公差的确定：本夹具的主要定位元件为一固定定位销， 结构简单，但不便于更换。该定位 销尺寸与公差规定为与本零件在工作时与其相配孔的尺寸公差相同，即为29.49h7.也033 对于连杆体剖分面中心距190-0.1的要求，以29.490的中心线为定位基准，虽属“基准重合”，无基准不重合误差，但由于定位面与定位间存在 间隙，造成的基准位置误差即为定位误差，其值为： Dw= S D+ S d+ min=0.033+0.012+0=0.045 mm Dw 剖分面的定位误差S D工件孔的直径公差S d定位销的直径公差 min 孔和销的最小保证间隙此项中心距加工允差为 0.2mm,因此工件在加工过程中能够保

31、证加工精度要 求。 大头孔两侧面对中心距的要求：扩大头孔时，限制Z轴的转动是一挡板（工序基准），同时亦为第一定位基准，对加工大头孔来说，它与工序基准的 距离49及相应的平行度误差只取决于工序基准在夹具中的位置。因为工序基准同时为定位基准，即基准重合，没有基准不重合误差。即基准位置误差为零，定 位误差为零。设计小结在本设计的开题论证、课题研究、论文撰写和论文审校整个过程中，我学到 许多新知识，但是也发现了不少存在的问题。 在这次的毕业设计中，能否看懂图 纸是关键，要了解图纸上所标注的是何含义，有何作用。在这次编制工艺过程中，也犯了不少原本可以避免的错误，但在老师的精心 指导下，逐渐纠正了这些错误，也说明了绘图时规范性。编制工序对我来说，还 处于理论方面的知识，在实践中还是有所欠缺的。当拿到一张零件图纸后，却不 知该从何下手了。如何定基准