凸轮轴磨床上下料机械手设计

文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.【关键字】精品摘要AbstractCamshaftgrindingmachinefromtoptobottommaterialmanipulatordesign文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.carriedonsystem'sanalysis,thedesignandthecomputationtothemanipulatorthecontrolsystemusestheintegrationofmachinerydesignconcept,thefullconsiderationmachine,theelectricity,thesoftwareandhardwarerespectivecharacteristiccarryonthesupplementaryoptimization,tothemanipulatoroverallconstruction,thecarriedontheanalysisandthedesign.Unifiedinstructuraldesign'sprocessformerlythemachinedesigntheexperiencetodeterminemanipulator'sdetailedsize.Inthestandardletterapplication,thefullconsiderationactualsituationandthestandardletterapplicationcriterioncarriedonhasselected.Becausethismanipulatorusestheinemanufacturesfoundationintheoilductarrangementandtheplan,notonlycausestheoilducttoconformtotheheoilductthespatialstructureispulatorsstructureismoresuccinctandiscompactInthetransmissionsystemandindrive'sdesign,unifieseachhydrauliccylinder'smovement,hascarriedontheanalysistothehydraulicfluidcurrentressureprincipleeachkindofcommonlyusedreturnroute'sfunctionandvarioushydraulicelementselectstheprinciple,formulatedasetofcompletehydraulicsystemIncontrolsystem'sdesignprocess,usesthePLCprogrammablecontrollereytrapezoidalchart.文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.reliablegeneral-purposemanipulator'sdesignproposal,alsohastoothertype'snumericalcontrolsystem'sdesigncertainlyprofitsfromthevalue.Keywordsmanipulator、structuraldesign、drivesystem、PLC文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，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产生出来的机电一体化产品，它在工业、1.建造旋转体零件(轴类、盘类、环类)自动线一般都采用机械手在机床之间传送工件。国内已建成的这类自动线很多，如沈阳手泵厂的深井泵轴承体加工自动线(环类)，大连电机厂的4号和5号电动机轴加工自动线(轴类)，上海拖拉机齿轮厂的齿坯加工自动线(盘类)等。文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.2)注塑机有加料、合模、成型、分模等自动工作循环，装上机械手自动装卸工件，可实3)冲床有自动上下料冲压循环，装上机械手上下料，可实现冲压生产自动化。目前机械床，用作冲压件工位间步进，如上海第二汽车配件厂的灯壳冲压生产线机械手(生产线中有两台多工位冲床)和天津二轻局技术研究所制作的12t和40t多工位冲床机械手等。的4)机械手特别是通用工业机械手的通用性、灵活性好，能较好地适应产品品种的不断变的文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.本课题研究目的及意义度;大大提高了劳动生产率内容文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.2凸轮轴磨床上下料机械手的总体设计2.1机械手的组成及各部分关系概述1.手部即直接与工件接触的部分，一般是回转型或平移型(为回转型，因其结构简单)。手爪多为两指(也有多指)；根据需要分为外抓式和内抓式两种；也可用负压式或真空式的空气吸盘(它主要用于吸取冷的，光滑表面的零件或薄板零件)和电磁吸盘传力机构型式较多，将筒类、盘类零件卡在卡盘上等)，手腕还可以有一个小距离的横移。也有的工业机械手没直线往复运动和左右旋转)，球坐标(前后伸缩、上下摆动和左右旋转)和多关节(手臂能，但惯性也大，且不能抓取底面物体。文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.2.2总体方案拟定Z方向运动)，XY式机械手主(1)结构简单。(2)容易编程。(3)采用直线滚动导轨后，速度高，定位精度高。(4)在X、Y和Z三个坐标轴方向上的运动没有耦合作用。2.3凸轮轴上下料机械手的主要技术参数1)抓重(又称臂力)：7kg。2)自由度数目和坐标形式：自由度2个，坐标形式为直角坐标式。文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.3)定位方式：行程开关。4)驱动方式：液动。5)手臂运动参数：见表2-1。表2-1运动名称运动名称符号行程范围[mm或速度[mm/s或(0/s)](0)]Z6)手指夹持范围和握力(即夹紧力)：40－60mm，夹紧力138.92N9)控制系统动力：电。10)驱动源：液压，压力为0.8MP和2.5MP，液压泵CE-B25型齿轮泵，电动机是Y100L1-4型，运动简图如图2-43凸轮轴磨床上下料机械手机械系统设计3.1手部手部(亦称抓取机构)是用来直接握持工件的部件，由于被握持工件的形状、尺寸大小、文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.为圆夹紧力必须克服工件重力所产生的静载荷以及工件运动状态变化所产生的载荷(惯性力或惯性力矩)，以使工件保持可靠的夹紧状态。(1)夹紧力的计算公式：F≥KKKGN123式中K——安全系数，通常取1.2~2.0；1K——工作情况系数，主要考虑惯性力的影响。K可近视按下式估算2g响t响vmax——运载工件时重力方向的最大上升速度；t响——系统达到最高速度的时间；根据设计参数选取。一般取0.03-0.5s。K3——方位系数，根据手指与工件位置不同进行选定。4)确定液压缸的直径D文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.2.夹紧缸的拉力(或推力)的计算公式的拉4推4式中D——活塞直径(m)；d——活塞杆直径(m)；p——驱动压力(Pa)。系数K2，根据手爪夹持方位从表2-2①查出方位系数K3；求出夹紧力F。NK度为0.1mm/s,响应时间为0.5s.gg2)根据手爪的结构方案，由表2-1查出驱动力的计算公式，求出液压(气)缸应具有的驱动查表2-1驱动力的计算公式：3)实际所采用的液压(气)缸驱动力要大于F。考虑手爪的机械效率η，一般取0.85-0.9。文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.D＝17.17×10-3D＝17.17×10-3m二、手爪的夹持误差分析与计算机械手能否准确夹持工件，把工件送到指定位置，不仅取决于机械手定位精度(由臂部和腕部等运动部件确定)，而且也与手指的夹持误差大小有关。特别是在多品种的中、小批量生产中，为了适应工件尺寸在一定范围内变化，避免产生手指夹持的定位误差，必须注意选用合理的手部结构参数，从而使夹持误差控制在小的范围内。在机械加工中，通常情况使手爪的夹持误差不超过±1mm。根据图2-5，并查表2-4可知一支点回转型手爪的定位误差计算如下：工件半径为：R=25mm,V型钳的夹角2θ=120CP工件的轴心位置C与手爪的回转支点A见的距离X，以下式求出X=l2X=l2+l2－2llcos＝l2+()2－2lcosABCDABABABsin9ABsin9XCPR=lsin9cosCPABX＝lsinminAB取X＝50mm，则可算出BC=28.87mm,AB=57.735mm。min文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.2腕部求。目前，应用最广泛的手腕回转运动机构为回转液压(气)缸，它的结构紧凑，灵巧但回转角度较小(一般小于270o)，并且要求严格密封，否则就很难保证稳定的输出扭矩。因此，足够的强度、刚度外，还应综合考虑，合理布局。如应解决好腕部与臂部和手部的连接，腕条件3.3臂部手臂部件是机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)，文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.臂部的各种运动通常用驱动机构(如液压缸或气缸)和各种传动机构来实现，从臂部的较响摩密回惯摩密回惯F液所造成的阻力；F所受平均惯性力；导向截面形状，其摩擦阻力不同，要根据具体情况进行估算。文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.A14μ′＝(~)×μ＝(1.27~1.57)μ42钢对青铜：取μ=0.1~0.15钢对铸铁：取μ=0.18~0.3p——密封处的工作压力(Pa)；p＜10MPa，μ＝0.05~0.023；d——伸缩油管的直径(m)；l——密封的有效长度(m)。密封1封2封3密封1封2封3文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.GvF=总惯gt式中G——参与运动的零部件所受的总重力(包括工件重量)(N);总Δv——由静止加速到常速的变化量(m/s);Δt——起动过程时间(s),一般取0.01~0.5s，对轻载低速运动部件取较小值，对由设计参数可知Δv=0.1m/s,并取Δt=0.2s双作用液压缸示意图如图3-3444Fp14FFD＝＝1.13(无杆腔)pnpn14F[]文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑4F[]4F14F1式中F——驱动力(N);p1——液压缸的工作压力(Pa);d——活塞杆直径(m)；D——液压缸内径(m)；pn2.51060.951为了使该机械手受更好的通用性，这里=80mmD80＝80所以壁厚6≥0.001mmmmmm。活塞杆的尺寸要满足活塞(或液压缸)运动的要求和强度的要求。对与杆长大于直径的15倍(即l>15d)的活塞杆还必须具有足够的稳定性。[[]=bn碳钢取[]=100~120MPa，n一般不小于1.4，计算出来的直径d再按标准圆整。1抗拉许用应力(单位为MPa)[]＝s4F抗拉许用应力(单位为MPa)[]＝s4F0mm，缸径mm钉数为8。在这种联接中，每个螺钉在危险剖面上承受的拉力F为工作载荷F和预紧力F′之和：Q0QQsQQQsFQQQsQZZF——驱动力(N)Z——螺钉数目p——工作压力(Pa)F′——预紧力F′＝KFQsQsQK=1.5~1.8D——危险剖面直径(m)。螺钉的强度条件为＝1.3FQ014144F式中F——计算载荷(N)；Q0QjQ0n＝1.2~2.5d——螺纹内径(mm)1——螺钉材料屈服极限(见表4－9)。s设螺钉的材料为45号钢查得＝360MPas经过计算得d3.5mm，为使螺钉整体相统一，在满足以上所有条件下，选择M5型号的螺钉。文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.3.2.1手臂回转缸结构设计其为典型小臂结构中具有一个自由度的回转缸驱动的小臂结构。直接用回转液压(气)缸驱看出，回转叶片(简称动片)用键2和转轴连接在一起，定片5和缸体1用销钉和螺钉连接。压转的角度来决定(一般小于270°)，图示液压缸可以回转180°。路的通畅。动片的形状如3-5一、小臂回转支承处的摩擦力矩M摩二、克服启动惯性所需的力矩M惯惯t启2惯20启ω——小臂回转过程的角速度(1/s)；t启——启动过程中所需时间(s)，一般取0.05~0.3s；φ启——启动过程所转过的角度(rad)。文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.总摩惯M＝总摩惯设：(1)手爪、手爪驱动液压缸及回转液压缸转动件等效为一个圆柱体，高30cm，直径8cm,(2)摩擦阻力矩M摩＝0.1M总力矩2M＝J惯20启摩0.10.9抗拉许用应力(单位为MPa)[]＝s4FdQj抗拉许用应力(单位为MPa)[]＝s4FdQjMpbRr)N⋅m＝33.6N⋅m驱22mm缸径mm钉数为8。在这种联接中，每个螺钉在危险剖面上承受的拉力F为工作载荷F和预紧力F′之和：Q0QQsQQQsFQQQsQZZF——驱动力(N)p——工作压力(Pa)F′——预紧力F′＝KFQsQsQK=1.5~1.8D——危险剖面直径(m)。1.3F4F螺钉的强度条件为＝Q0＝Qj≤[] 114F——计算载荷(N)；Q0QjQ0n＝1.2~2.5d——螺纹内径(mm)1——螺钉材料屈服极限(见表4－9)。s设螺钉的材料为45号钢查得＝360MPas经过计算得d3.5mm，为使螺钉整体相统一，在满足以上所有条件下，选择M8型号的螺钉。1文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.相对固定又不在轴上打径向的螺钉孔(轴内部有油道)，这里为了解决这一矛盾将动片的根压作驱8键的剪切力形成的力矩为M剪＝Fr剪驱要得到结论为M剪驱式中F——键所能承受的剪切力(N)；b——动片的宽度(m);p——回转液压缸的工作压力(Pa);D——动片外径(m)；d——动片与输出轴配合处直径(m)；r——轴的半径(m);抗剪许用应力(单位为MPa)[]＝sn＝1.2~2.5n式中A——剪切截面积(m2)——键材料的屈服极限。s显然M剪＞M驱，所以键的尺寸合理。文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.4凸轮轴磨床上下料机械手的液压驱动系统设计以下液压系统的仍然占有较大比例。它的优点是：动力大、力(或力矩)惯性比大、快速响应高、液压系统在机械手中所起的作用是通过电—液转