數(shù)控臥式鏜銑床刀庫(kù)機(jī)械手回轉(zhuǎn)與裝卸刀機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
數(shù)控臥式鏜銑床刀庫(kù)機(jī)械手回轉(zhuǎn)與裝卸刀機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),數(shù)控,臥式,銑床,機(jī)械手,回轉(zhuǎn),裝卸,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)
目 錄
1 緒論 1
1.1題目背景和意義 1
1.2數(shù)控鏜銑床概述和結(jié)構(gòu)組成 1
1.2.1數(shù)控鏜銑床的結(jié)構(gòu)組成 2
1.3國(guó)內(nèi)外研究情況 2
1.4本課題研究的主要內(nèi)容 3
1.4.1本課題研究的主要內(nèi)容 3
1.4.2 研究方案 3
1.4.3 研究方法 3
2 總體方案的確定………………………………………………………….7
2.1 主要技術(shù)參數(shù) 6
2.2 自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì)參數(shù) 6
2.3 確定數(shù)控臥式鏜銑床自動(dòng)換刀裝置的形式 6
3 機(jī)械手 8
3.1機(jī)械手的組成 8
3.1.1執(zhí)行機(jī)構(gòu) 8
3.1.2驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 8
3.1.3 控制系統(tǒng) 9
3.1.4課題工作要求 9
3.2機(jī)械手手部的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 10
3.2.2夾緊力及驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 12
3.2.3 機(jī)械手手抓夾持精度的分析計(jì)算 13
3.2.4 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 13
3.3機(jī)械手腕部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 15
3.3.1腕部的結(jié)構(gòu)以及選擇 15
3.3.2腕部的設(shè)計(jì)計(jì)算 15
3.3.3液壓缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 17
3.4 臂部 18
3.4.1 臂部結(jié)構(gòu)形式 19
3.4.2 臂部運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向裝置 19
3.5機(jī)械手機(jī)身的設(shè)計(jì)計(jì)算 21
3.5.1機(jī)身的整體設(shè)計(jì) 21
3.5.2 機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 22
3.6自動(dòng)換刀機(jī)械手的滑座伸縮和手架回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 24
4 刀具交換裝置的設(shè)計(jì) 26
4.1 換刀機(jī)械手抓刀部分結(jié)構(gòu) 26
4.2 機(jī)械手傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 27
4.3 自動(dòng)換刀過程的動(dòng)作順序 28
4.4 自動(dòng)換刀裝置的相關(guān)技術(shù)要求 29
4.4.1 主軸準(zhǔn)停裝置 29
4.4.2 換刀機(jī)械手的安裝與調(diào)試 29
5 自動(dòng)換刀裝置的控制原理 30
5.1刀庫(kù)的控制 30
5.2機(jī)械手的控制 30
結(jié) 論 31
致 謝 32
參考文獻(xiàn) 33
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明………………………………………….....34
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)獨(dú)創(chuàng)性聲明……………………………………………….35
IV
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1 緒論
1 緒論
1.1題目背景和意義
數(shù)控臥式鏜銑床是一種具有自動(dòng)換刀裝置和任意分度數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的數(shù)字控制機(jī)床,工件在一次裝夾后能自動(dòng)完成幾個(gè)側(cè)面的多種工序的加工。數(shù)控臥式鏜銑床刀庫(kù)機(jī)械手回轉(zhuǎn)與裝卸刀機(jī)構(gòu)用于主軸和刀庫(kù)間的裝刀與卸刀操作。良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)刀庫(kù)與機(jī)床主軸之間刀具的快速裝卸,提高機(jī)床的工作效率。
在車床、鏜床、銑床、插、拉床、磨床、數(shù)控加工中心、齒輪加工中心、切斷機(jī)床、特種加工機(jī)床、組合機(jī)床、柔性制造系統(tǒng)等眾多機(jī)械加工設(shè)備中,鏜銑床加工特點(diǎn):加工過程中工件不動(dòng),讓刀具移動(dòng),并使刀具轉(zhuǎn)動(dòng)(主運(yùn)動(dòng)),在實(shí)踐中具有“萬(wàn)能機(jī)床”的稱號(hào)[1]。
鏜銑床主要是刀具在工件上加工已有預(yù)制孔的機(jī)床。通常,刀具旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng),刀具或工件的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它主要是用來加工高精度孔或一次定位完成多個(gè)孔的精加工,此外還可以從事與孔精加工有關(guān)的其他加工面的加工[2]。
1.2數(shù)控鏜銑床概述和結(jié)構(gòu)組成
數(shù)控鏜銑床也稱“加工中心”機(jī)床,是一種新型機(jī)床,是一種具有自動(dòng)換刀裝置和任意分度數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的點(diǎn)位-直線數(shù)字控制機(jī)床。工件在一次裝夾后能自動(dòng)完成幾個(gè)側(cè)面的鉆、銑、鏜、鉸、攻絲等多種工序的加工,有立式和臥式之分。在機(jī)械零件中,箱體類零件占相當(dāng)大的比重,例如變速箱、氣缸體、氣缸蓋等[3]。這類零件往往重量較大,形狀復(fù)雜,加工的工序多。如果能在一臺(tái)機(jī)床上,一次裝夾自動(dòng)地完成大部分工序,對(duì)于提高生產(chǎn)率,提高加工質(zhì)量和自動(dòng)化程度將有很大的意義。箱體類零件的加工工序,主要是銑端面和鉆孔、攻螺紋、鏜孔等孔加工。
因此,數(shù)控鏜銑床集中了鉆床、銑床和鏜床的功能,有下列特點(diǎn):
a. 工序集中 集中了銑削和不同直徑的孔加工工序。
b. 自動(dòng)換刀 按預(yù)定加工程序,自動(dòng)地把各種刀具換到主軸上去,把用過的刀具換下來。因此,要有刀庫(kù)、換刀機(jī)械手等。
c. 精度高 各孔的中心距全靠各坐標(biāo)的精度來保證,不用鉆、鏜模。有的機(jī)床,還有自動(dòng)轉(zhuǎn)位工作臺(tái),用來保證各孔各面間的角度。鏜孔時(shí),
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還可先鏜這個(gè)壁上的孔,然后工作臺(tái)轉(zhuǎn)180度,再鏜對(duì)面壁上的孔。兩孔要保證達(dá)到一定的同軸度。
1.2.1 數(shù)控鏜銑床的結(jié)構(gòu)組成
a. 機(jī)床本體 數(shù)控鏜銑床常按主軸在空間所處的狀態(tài),分為立式數(shù)控鏜銑床和臥式數(shù)控鏜銑床。機(jī)床本體是用來支撐機(jī)床的工作以達(dá)到加工生產(chǎn)目的,主要由床身和立柱組成。
b. 主軸結(jié)構(gòu) 主軸部件既要滿足精加工時(shí)精度較高的要求,又要具備粗加工時(shí)高效切削的能力,因此在旋轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性和熱變形等方面,都有很高的要求。在布局結(jié)構(gòu)方面,對(duì)于具有自動(dòng)換刀功能的數(shù)控鏜銑床,其主軸部件除主軸、主軸軸承和傳動(dòng)件等一般組成部分外,還有刀具自動(dòng)加緊、主軸自動(dòng)準(zhǔn)停和主軸裝刀孔吹凈等裝置。
c. 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái) 數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)可以進(jìn)行任意角度定位,它的功用有兩個(gè):一是使工作臺(tái)進(jìn)行圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng),二是使工作臺(tái)進(jìn)行分度運(yùn)動(dòng)。
d. 換刀裝置 數(shù)控鏜銑床為了能在工件一次裝夾中完成多種甚至所有加工工序,以縮減輔助時(shí)間和減少多次安裝工件所引起的誤差,必須帶有自動(dòng)換刀裝置。其主要有刀庫(kù)、橫梁升降機(jī)構(gòu)、滑座伸縮機(jī)構(gòu)、手架回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、裝刀手和卸刀手組成。
e. 機(jī)床導(dǎo)軌 導(dǎo)軌主要用來支承和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件沿一定的軌道運(yùn)動(dòng)。在導(dǎo)軌副中,運(yùn)動(dòng)的一方叫運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌,不動(dòng)的一方叫支撐導(dǎo)軌。運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌相對(duì)于支撐導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng),通常是直線運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)[4]。
1.3國(guó)內(nèi)外研究情況
當(dāng)今世界,工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)機(jī)床工業(yè)高度重視,競(jìng)相發(fā)展機(jī)電一體化、高精、高效、自動(dòng)化先進(jìn)機(jī)床,以加速工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[3,s]。長(zhǎng)期以來,歐、美、亞在國(guó)際市場(chǎng)上相互展開激烈競(jìng)爭(zhēng),己形成一條無(wú)形戰(zhàn)線,特別是隨微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,數(shù)控機(jī)床在20世紀(jì)80年代以后加速發(fā)展,各方用戶提出更多需求,早己成為四大國(guó)際機(jī)床展上各國(guó)機(jī)床制造商競(jìng)相展示先進(jìn)技術(shù)、爭(zhēng)奪用戶、擴(kuò)大市場(chǎng)的焦點(diǎn)。中國(guó)加入WTO后,正式參與世界市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng),今后如何加強(qiáng)機(jī)床工業(yè)實(shí)力、加速數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展,實(shí)是緊迫而又艱巨的任務(wù)[5]。
隨著數(shù)控鏜銑床的發(fā)展,機(jī)床附件行業(yè)必須有與之相配套的產(chǎn)品,要能跟得上數(shù)控鏜銑床的步調(diào),數(shù)控鏜銑床競(jìng)爭(zhēng)是激烈的,機(jī)床附件行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)也是激烈的,但惡性的競(jìng)爭(zhēng)終將給行業(yè)帶來黑暗,機(jī)床附件行業(yè)急需公平的良性競(jìng)爭(zhēng)[6]。?
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我國(guó)機(jī)床的功能部件雖然從“小件"、“配套件"的地位提升到“關(guān)鍵崗位"并受到重視,但一直是在“重主機(jī)、輕配套",“重洋輕土"這樣的大環(huán)境中逆水行舟、艱難成長(zhǎng)。長(zhǎng)期以來我們對(duì)功能部件關(guān)注不夠,在功能部件上無(wú)所作為很難使我們的機(jī)床產(chǎn)業(yè)上一個(gè)臺(tái)階,購(gòu)買國(guó)外的功能部件只能使我們的產(chǎn)業(yè)缺乏競(jìng)爭(zhēng)力[7]?。
我國(guó)滾動(dòng)功能部件產(chǎn)業(yè)是土生土長(zhǎng)的民族工業(yè),有著40多年的發(fā)展歷史,行業(yè)雖小(約60多家企業(yè))卻有一批從上世紀(jì)60年代“精密機(jī)床全國(guó)會(huì)戰(zhàn)"中成長(zhǎng)起來的骨干企業(yè)。在生產(chǎn)規(guī)模、硬件設(shè)施等方面與國(guó)外同行不相上下。再加上近幾年出現(xiàn)的一批新生的企業(yè),行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈,我們應(yīng)為機(jī)床附件行業(yè)提供一個(gè)好的公平的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。這才能促進(jìn)行業(yè)更進(jìn)一步發(fā)展。?
最近幾年,隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速穩(wěn)定發(fā)展,裝備制造業(yè)的振興以及整個(gè)制造業(yè)技術(shù)升級(jí)和國(guó)防現(xiàn)代化需求加大,在固定資產(chǎn)投資較快增長(zhǎng)的拉動(dòng)下,我國(guó)機(jī)床附件工具市場(chǎng)呈現(xiàn)產(chǎn)需兩旺的態(tài)勢(shì),代表裝備制造業(yè)先進(jìn)水平的數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)更是乘勢(shì)而上[8]。
強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求拉動(dòng),促使國(guó)內(nèi)機(jī)床工具行業(yè)出現(xiàn)了產(chǎn)銷暢旺的局面,機(jī)床附件行業(yè)在強(qiáng)大的需求之下也是如虎添翼,奮力前進(jìn)[9]?。
1.4本課題研究的主要內(nèi)容
1.4.1本課題研究的主要內(nèi)容
a. 了解刀庫(kù)機(jī)械手回轉(zhuǎn)與裝卸刀機(jī)構(gòu)的性能要求;
b. 了解刀庫(kù)機(jī)械手回轉(zhuǎn)與裝卸刀機(jī)構(gòu)的工作原理,進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算分析;
c. 設(shè)計(jì)指標(biāo):回轉(zhuǎn)油缸擺動(dòng),帶動(dòng)手架回轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)主軸和刀庫(kù)間的換刀動(dòng)作,手臂沿手臂座移動(dòng),完成拔刀和插刀動(dòng)作;
d. 應(yīng)用CAD系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)零件和裝配建模和仿真
1.4.2研究方案
a. 明確文章的研究?jī)?nèi)容,確定研究對(duì)象;
b. 大量收集并查閱相關(guān)資料,力求條理清晰。
1.4.3研究方法
a. 堅(jiān)持很好地全部閱讀指導(dǎo)教師指定的參考資料、文獻(xiàn),并閱讀了較多的自選資料和較多的外文資料,積極開展調(diào)研論證;
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b. 充分利用時(shí)間,提前學(xué)習(xí)專業(yè)軟件,能夠熟練運(yùn)用CAD 軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析、加工等操作,使產(chǎn)品提前得到的方案可行性設(shè)計(jì)。
c. 采用同其它同等機(jī)械類設(shè)備的類比,方案比較等方法,根據(jù)實(shí)際應(yīng)用特征及現(xiàn)有的物質(zhì)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)、人力等條件,以所學(xué)的理論知識(shí)為基礎(chǔ),按照工業(yè)機(jī)械手工作的一般過程、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。借鑒以往相似設(shè)備的成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)然后對(duì)初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)算,修正,直至達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的目的。其中對(duì)于機(jī)械手設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題、難點(diǎn)問題進(jìn)行重點(diǎn)分析解決,確保整個(gè)設(shè)計(jì)方案的可行性和最佳性[10]。
圖1.1 刀庫(kù)機(jī)械手回轉(zhuǎn)與裝卸刀
自動(dòng)換刀裝置是數(shù)控加工中心在工件的一次裝夾中實(shí)現(xiàn)多道工序加工不可缺少的裝置,主要由刀庫(kù)、機(jī)械手和驅(qū)動(dòng)裝置幾部分組成。機(jī)械手和驅(qū)動(dòng)裝置是兩個(gè)關(guān)鍵部分,根據(jù)驅(qū)動(dòng)裝置的不同,自動(dòng)換刀裝置可分為凸輪式、液壓式、齒輪式、連桿式及各種機(jī)構(gòu)復(fù)合式,其中以凸輪式用得較多[11]。
圖1.2刀庫(kù)機(jī)械手回轉(zhuǎn)與裝卸刀
機(jī)械手回轉(zhuǎn)及裝刀、卸刀機(jī)構(gòu),是用于主軸和刀庫(kù)間的裝刀、卸刀的換刀裝置?;剞D(zhuǎn)油缸15擺動(dòng),帶動(dòng)手架3回轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)向主軸和刀庫(kù)換刀的動(dòng)作。當(dāng)拔刀油缸7通入壓力油時(shí),缸體連同手臂8沿手臂座22移動(dòng),完成拔刀和插刀動(dòng)作。手臂8靠十字交叉滾子在手臂8的V字型導(dǎo)軌上移動(dòng)。
2 總體方案的確定
2 總體方案的確定
2.1主要技術(shù)參數(shù)
a. 刀庫(kù)容量:4-6
b. 選刀方式:順序選刀
c. 重復(fù)精度: 5"
數(shù)控臥式鏜銑床主要由床身、升降臺(tái)、工作臺(tái)、立銑頭、鏜頭、主傳動(dòng)、主變速、拉刀機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、吊掛、電柜等部分組成。機(jī)床本身并不帶自動(dòng)換刀裝置。自動(dòng)換刀裝置作為一套獨(dú)立的、完整的機(jī)床部件,設(shè)計(jì)依據(jù)是該機(jī)床的型式、工藝范圍及刀具的種類和數(shù)量等。
2.2自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)
在銑削輪廓時(shí),為了保證一次連續(xù)地加工出全部表面,應(yīng)選用半徑小于工件最小輪廓半徑的刀具,而在實(shí)際的生產(chǎn)加工中,常盡量選用直徑較大的銑刀,因?yàn)榇笾睆姐姷秳傂院茫陀枚雀?。由?shù)控臥式鏜銑床推薦使用的最大切削范圍可知,當(dāng)銑切鋼時(shí),銑刀直徑為10 mm。當(dāng)銑灰鑄鐵時(shí),銑刀直徑達(dá)25mm。因此,為了滿足該機(jī)床的實(shí)際加工能力與生產(chǎn)情況,在設(shè)計(jì)其自動(dòng)換刀裝置時(shí),應(yīng)該根據(jù)最大的刀具直徑來設(shè)計(jì),即設(shè)計(jì)的換刀裝置能交換25mm的刀具。
初估最大直徑刀具的重量為8kg。
2.3確定數(shù)控臥式鏜銑床自動(dòng)換刀裝置的形式
數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置的結(jié)構(gòu)形式多種多樣,選擇何種形式,主要取決于機(jī)床的種類、工藝范圍以及刀具的種類和數(shù)量等。
由于數(shù)控臥式鏜銑床是一種使用范圍較廣的機(jī)床,且其可加工零件的精度要求也較高,比較上章介紹的幾種換刀形式,決定選用帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀形式。
帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置是由刀庫(kù)和刀具交換裝置(換刀機(jī)械手)組成。它是多工序數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用最廣泛的換刀裝置,其整過換刀過程比較復(fù)雜。首先把加工過程中需要使用的全部刀具安裝在標(biāo)準(zhǔn)的刀柄上,在機(jī)床外進(jìn)行尺寸預(yù)調(diào)后,按一定的方式裝入刀庫(kù)。換刀時(shí),先在刀庫(kù)中進(jìn)行選刀,
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由機(jī)械手從刀庫(kù)和主軸上取出刀具,然后交換位置,把新刀插入主軸,舊刀放回刀庫(kù)。存放刀具的刀庫(kù)可具有較大的容量,它既可以安裝在主軸箱的側(cè)面或上方,也可以作為獨(dú)立部件安裝在機(jī)床以外。
數(shù)控臥式鏜銑床主軸箱上方?jīng)]有好的安裝位置,安裝在機(jī)床外又要增加刀具運(yùn)輸時(shí)間,降低效率,所以安裝在機(jī)床側(cè)面最合適,有些部件交錯(cuò)的地方,作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。因?yàn)閿?shù)控臥式鏜銑床外形及其他性能參數(shù)等均與JCS—018A數(shù)控立式鏜銑床相似,所以本機(jī)床的自動(dòng)刀裝置的設(shè)計(jì)將仿效JCS—018A數(shù)控立式鏜銑床換刀裝置,設(shè)計(jì)成由由盤式刀庫(kù)和回轉(zhuǎn)式雙臂機(jī)械手組成。設(shè)計(jì)增加自動(dòng)換刀裝置后的數(shù)控臥式鏜銑床的外觀圖如圖2.1所示。
圖2.1 數(shù)控臥式鏜銑床的外觀圖
3 機(jī)械手
3 機(jī)械手
3.1機(jī)械手的組成
機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。其組成及相互關(guān)系如下圖:
3.1.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)
a. 手部
手部安裝在手臂的前端。手臂的內(nèi)孔裝有轉(zhuǎn)動(dòng)軸,可把動(dòng)作傳給手腕,以轉(zhuǎn)動(dòng)、伸屈手腕,開閉手指?!?
本課所指的機(jī)械手僅需開閉手指?!?
機(jī)械手手部的機(jī)構(gòu)系模仿人的手指,分為無(wú)關(guān)節(jié),固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)三種。手指的數(shù)量又可以分為二指、三指和四指等,其中以二指用的最多??梢愿鶕?jù)夾持對(duì)象的形狀和大小配備多種形狀和尺寸的夾頭,以適應(yīng)操作需要。本課所做的機(jī)械手采用二指形狀。
b. 手臂
手臂有無(wú)關(guān)節(jié)和有關(guān)節(jié)手臂之分。
本課所做的機(jī)械手的手臂采用無(wú)關(guān)節(jié)臂。
手臂的作用是引導(dǎo)手指準(zhǔn)確的抓住工件,并運(yùn)送到所需要的位置上。為了使機(jī)械手能夠正確的工作,手臂的三個(gè)自由度都需要精確的定位。
本課題所做的機(jī)械手在手臂的上升、下降、前伸、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)三個(gè)方向的定位均采用行程開關(guān)控制,以保證定位的精度。
總括機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)離不開直線移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)二種,因此,它采用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是直線油缸、擺動(dòng)油缸、電液脈沖馬達(dá)、伺服油馬達(dá)、直流伺服馬達(dá)和步進(jìn)馬達(dá)等?!?
軀干是安裝手臂、動(dòng)力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的支架。
3.1.2驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有四種,液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、電氣驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)。其中以液壓氣,動(dòng)用的最多,占90% 以上,電動(dòng)、機(jī)械驅(qū)動(dòng)用的較少。
液壓驅(qū)動(dòng)主要是通過油缸、閥、油泵和油箱等實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。它利用油缸、
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馬達(dá)加上齒輪、齒條實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng),利用擺動(dòng)油缸、馬達(dá)與減速器、油缸與齒條、齒輪或鏈條、鏈輪等實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是壓力高、體積小、出力大、運(yùn)動(dòng)平緩,可無(wú)級(jí)變速,自鎖方便,并能在中間位置停止。缺點(diǎn)是需要配備壓力源,系統(tǒng)復(fù)雜成本較高。
氣壓驅(qū)動(dòng)所采用的元件為氣壓缸、氣壓馬達(dá)、氣閥等。一般采用4-6 , 個(gè)大氣壓,個(gè)別的達(dá)到 8-10 個(gè)大氣壓。它的優(yōu)點(diǎn)是氣源方便,維護(hù)簡(jiǎn)單, 成本低。缺點(diǎn)是出力小,體積大。由于空氣的可壓縮性大,很難實(shí)現(xiàn)中間位置的停止,只能用于點(diǎn)位控制,而且潤(rùn)滑性較差,氣壓系統(tǒng)容易生銹?!?
為了減少停機(jī)時(shí)產(chǎn)生的沖擊,氣壓系統(tǒng)裝有速度控制機(jī)構(gòu)或緩沖機(jī)構(gòu)?!?
電氣驅(qū)動(dòng)采用的不多?,F(xiàn)在都用三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力,用大減速比減速器來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),直線運(yùn)動(dòng)則用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu),有的采用直線電動(dòng)機(jī)。通用機(jī)械手則考慮用步進(jìn)電機(jī)、直流或交流的伺服電機(jī)、變速箱等。
電氣驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)力源簡(jiǎn)單 ,維護(hù),使用方便。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)可以采用統(tǒng)一形式的動(dòng)力,出力比較大,缺點(diǎn)是控制響應(yīng)速度比較慢。
機(jī)械驅(qū)動(dòng)只用于固定的場(chǎng)合。一般用凸輪連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作。它的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作確實(shí)可靠,速度高,成本低,缺點(diǎn)是不易調(diào)整。本課題所做的機(jī)械手采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)手臂的上升、下降方面。采用手臂的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、手臂的夾緊、放松方面?! ?
3.1.3控制系統(tǒng)
機(jī)械手控制系統(tǒng)的要素,包括工作順序、到達(dá)位置、動(dòng)作時(shí)間和加速度等?!?
控制系統(tǒng)可根據(jù)動(dòng)作的要求,設(shè)計(jì)采用數(shù)字順序控制。 它首先要編制程序加以存儲(chǔ),然后再根據(jù)規(guī)定的程序,控制機(jī)械手進(jìn)行工作 。
3.1.4課題工作要求
a. 用途
在給定的程序指令下,配合刀庫(kù)和臥式鏜銑床,簡(jiǎn)稱主機(jī),實(shí)現(xiàn)所有加工工序的自動(dòng)裝、卸刀。
b. 規(guī)格參數(shù)
抓重: 20kg
自由度數(shù): 4
坐標(biāo)形式: 圓柱坐標(biāo)
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手架運(yùn)動(dòng)參數(shù):
拔、插刀行程(即滑座伸縮 z): 155mm(最大180mm)
升降行程(即找刀排 y ): (刀排間垂直方向距離為
4 2 0 毫米)共四排
回轉(zhuǎn)角度(w): 180o
裝\ 卸刀手手臂伸縮行程(x): 195mm
手指夾持刀柄的直徑: 100mm
位置檢測(cè)與定位方式:
滑座伸縮、手架會(huì)裝和裝、卸刀手手臂伸縮運(yùn)動(dòng)采用行程開關(guān)進(jìn)行位置檢測(cè),有擋塊(或活塞與端蓋)定位。手架升降運(yùn)動(dòng)采用無(wú)觸電行程開關(guān)進(jìn)行位置檢測(cè),并控制三位四通閥適時(shí)“關(guān)閉”來定位。
緩沖方式 :
滑座伸縮、裝卸刀手手臂伸縮運(yùn)動(dòng)采用油缸端部節(jié)流緩沖,手架回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)采用轉(zhuǎn)換不同尺寸的出油口增加背壓減速緩沖,手架升降運(yùn)動(dòng)采用無(wú)觸點(diǎn)行程
開關(guān)發(fā)信,切斷油路緩速緩沖。
驅(qū)動(dòng)方式: 液壓
控制方式: 數(shù)字控制
3.2機(jī)械手手部的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.2.1機(jī)械手手抓的設(shè)計(jì)計(jì)算
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a. 手抓的力學(xué)分析
(a) (b)
1 ——手指 2——銷軸 3 ——杠桿
圖3.1 滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)、受力分析
在杠桿3的作用下,銷軸2向上的拉力為 F ,并通過銷軸中心O點(diǎn),兩手指1的滑槽對(duì)銷軸的反作用力為 F和F1 其力的方向垂直于滑槽的中心線 OO1和OO2 并指向O點(diǎn),交F1和 F2的延長(zhǎng)線于A及 B。
由 得
得
由,
(3.1)
式中 a ——手指的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)到對(duì)稱中心的距離(mm)
α ——工件被夾緊時(shí)手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的夾角。
由分析可知: 當(dāng)驅(qū)動(dòng)力 F 一定時(shí),α角增大,則握力FN也隨之增大,但α角過大會(huì)導(dǎo)致拉桿行程過大,以及手部結(jié)構(gòu)增大,因此最好α=30 o—4 0 o。
3.2.2夾緊力及驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算
手指加在工件上的夾緊力,是設(shè)計(jì)手部的主要依據(jù)。 必須對(duì)大小、 方向和作用點(diǎn)進(jìn)行分析計(jì)算。一般來說,需要克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的慣性力產(chǎn)生的載荷,以便工件保持可靠的夾緊狀態(tài) 。
手指對(duì)工件的夾緊力可按公式計(jì)算:F≥K1K2K3G
式中 K1——安全系數(shù),通常 1.0——2.0;
K2——工作情況系數(shù),主要考慮慣性力的影響??山瓢聪率焦?,其中a,重力方向的最大上升加速度:;
vmax——運(yùn)載時(shí)工件最大上升速度
t響——系統(tǒng)達(dá)到最高速度的時(shí)間,一般選取 0.03——0.5s;
K3——方位系數(shù),根據(jù)手指與工件位置不同進(jìn)行選擇?!?
G ——被抓取工件所受重力(N)。
表3.2 液壓缸的工作壓力
作用在活塞上外力 F(N)
液壓缸工作壓力Mpa
作用在活塞上外力 F(N)
液壓缸工作壓力Mpa
小于50000
0.8-1
20000-30000
2.4-4.0
5000-10000
1.5-2.0
30000-50000
4.0-5.0
10000-20000
2.5-3.0
50000以上
5.0-8.0
計(jì)算:設(shè)a=100mm,b=50mm,10o<α<40o; 機(jī)械手達(dá)到最高響應(yīng)時(shí)間為 0.5s, 求夾緊力FN和驅(qū)動(dòng)力F和驅(qū)動(dòng)液壓缸的尺寸。
a. 設(shè)K1=1.5
(3.2)
根據(jù)公式,將已知條件帶入 :
b. 根據(jù)驅(qū)動(dòng)力公式得:
c. 取=0.85
d. 確定液壓缸直徑D
選取活塞桿直徑 d=0.5D選擇液壓缸壓力油工作壓力p=0.8-1Mpa;
(3.3)
根據(jù)表 3.2(JB826-66),選取液壓缸內(nèi)徑為D=63mm;
則活塞桿內(nèi)徑為:
D=630.5=31.5,選取d=32mm
3.2.3機(jī)械手手抓夾持精度的分析計(jì)算
機(jī)械手的精度設(shè)計(jì)要求工件定位準(zhǔn)確,抓取精度高,重復(fù)定位精度和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好,并有足夠的抓取能力
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)械手的定位精度 (由臂部和腕部等運(yùn)動(dòng)部件來決定),而且也于機(jī)械手夾持誤差大小有關(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,一定進(jìn)行機(jī)械手的夾持誤差。
該設(shè)計(jì)以棒料來分析機(jī)械手的夾持誤差精度。
機(jī)械手的夾持范圍為 80mm-180mm;
一般夾持誤差不超過 1mm分析如下:
工件的平均半徑:
手指長(zhǎng) l=100mm,取V型夾角2θ=120o
偏轉(zhuǎn)角β按最佳偏轉(zhuǎn)角確定:
計(jì)算:
當(dāng)S時(shí)帶入有:
(3.4)
夾持誤差滿足設(shè)計(jì)要求。
3.2.4 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算
選擇彈簧是壓縮條件,選擇圓柱壓縮彈簧。計(jì)算過程如下。
a. 選擇硅錳彈簧鋼,查取許用切應(yīng)力;
b. 選擇旋繞比C=8,則
c. 根據(jù)安裝空間選擇彈簧中徑 D=42mm估算彈簧絲直徑
d. 試算彈簧絲直徑:
e. 根據(jù)變形情況確定彈簧圈的有效圈數(shù):
選擇標(biāo)準(zhǔn)為 n =3,彈簧的總?cè)?shù)n1=n+1.5=3+1.5=4.5圈
f. 最后確定D=42mm,d=7mm,D1=D-d=42-7=35mm
D2=D+d=42+7=49mm
g. 對(duì)于壓縮彈簧穩(wěn)定性的驗(yàn)算
對(duì)于壓縮彈簧如果長(zhǎng)度較大時(shí),則受力后容易失去穩(wěn)定性,這在工作中是不允許的。為了避免這種現(xiàn)象壓縮彈簧的長(zhǎng)細(xì)比, 本設(shè)計(jì)彈簧是 2端自由,根據(jù)下列選?。?
當(dāng)兩端固定時(shí),b ≤5.3,當(dāng)一端固定:一端自由時(shí),3b ≤7 , 當(dāng)兩端自由轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),b ≤2.6 。結(jié)論本設(shè)計(jì)彈簧 b = 1.76 ≤2.6 ,因此彈簧穩(wěn)定性合適。
h. 疲勞強(qiáng)度和應(yīng)力強(qiáng)度的驗(yàn)算
對(duì)于循環(huán)次數(shù)多、在變應(yīng)力下工作的彈簧 ,還應(yīng)該進(jìn)一步對(duì)彈簧的疲勞強(qiáng)度和靜應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算 ,如果變載荷的作用次數(shù) N ≤103, 或者載荷變化幅度不大時(shí)(可只進(jìn)行靜應(yīng)力強(qiáng)度驗(yàn)算)?!?
現(xiàn)在由于本設(shè)計(jì)是在恒定載荷情況下,所以只進(jìn)行靜應(yīng)力強(qiáng)度驗(yàn)算。計(jì)算公式
Ss選取 1.3-1.7(力學(xué)性精確能高)
結(jié)論:經(jīng)過校核,彈簧適應(yīng) 。
3.3機(jī)械手腕部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.3.1腕部的結(jié)構(gòu)以及選擇
a. 典型的腕部結(jié)構(gòu)
(1) 具有一個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。 它具有結(jié)構(gòu)緊湊 、 靈活等優(yōu)點(diǎn)而被廣腕部回轉(zhuǎn),總力矩 M,需要克服以下幾種阻力,克服啟動(dòng)慣性所用?;剞D(zhuǎn)角由動(dòng)片和靜片之間允許回轉(zhuǎn)的角度來決定,(一般小于270o)。
(2) 齒條活塞驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。在要求回轉(zhuǎn)角大于270o 的情況下 ,可采用齒條活塞驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)外形尺寸較大,一般適用于懸掛式臂部。
(3) 具有兩個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。它使腕部具有水平和垂直轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)自由度。
(4) 機(jī)-液結(jié)合的腕部結(jié)構(gòu)。
b. 腕部結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇
本設(shè)計(jì)要求手腕回轉(zhuǎn)180o,綜合以上的分析考慮到各種因素, 腕部結(jié)構(gòu)選擇具有一個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)腕部結(jié)構(gòu) ,采用液壓驅(qū)動(dòng)。
3.3.2腕部的設(shè)計(jì)計(jì)算
a. 腕部設(shè)計(jì)考慮的參數(shù)
夾取工件重量 60Kg回轉(zhuǎn)o
b. 腕部的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算
(1) 腕部的驅(qū)動(dòng)力矩需要的力矩M慣。
(2) 腕部回轉(zhuǎn)支撐處的摩擦力矩M摩。
夾取棒料直徑 100mm長(zhǎng)度1000mm重量 60Kg當(dāng)手部回轉(zhuǎn)
180 o時(shí),計(jì)算力矩:
1) 手抓、手抓驅(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?高為220mm直徑120mm其重力估算G=3.14
2) 擦力矩 M摩=0.1 m 。
3) 啟動(dòng)過程所轉(zhuǎn)過的角度φ啟=18o=3.14rad,等速轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω= 2.616 s2。
(3.5)
查取轉(zhuǎn)動(dòng)慣量公式有:
代入:
c. 腕部驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算
表3.3 腕部驅(qū)動(dòng)力圖示
20
25
32
40
50
55
63
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
125
130
140
160
180
200
250
設(shè)定腕部的部分尺寸:根據(jù)表設(shè)缸體內(nèi)空半徑 R=110mm外徑根據(jù)表 選擇121mm這個(gè)是液壓缸壁最小厚度,考慮到實(shí)際裝配問題后,其外徑為 226mm動(dòng)片寬度 b=66mm輸 出 軸 r=22.5mm基本尺寸示如圖所示。則回轉(zhuǎn)缸工作壓力,
選擇8Mpa
圖3.4 腕部液壓缸剖截面結(jié)構(gòu)示意
表3.5 標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑 (JB1068-67)(mm)
液壓缸內(nèi)徑
40
50
63
80
90
100
110
125
140
150
160
20 鋼 p
50
60
76
95
108
121
133
168
146
180
194
45 鋼
50
60
76
95
108
121
133
168
146
180
194
180
200
219
245
219
245
3.3.3液壓缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算
圖3.6 缸蓋螺釘間距示意
表3.7 螺釘間距 t 與壓力 P 之間的關(guān)系
工作壓力p(Mpa)
螺釘?shù)拈g距t(mm)
0.5~1.5
小于150
1.5~2.5
小于120
2.5~5.0
小于100
5.0~10.0
小于80
缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算,如圖所示,t為螺釘?shù)拈g距,間距跟工作壓強(qiáng)有關(guān),見表,在這種聯(lián)結(jié)中,每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)剖面上承受的拉力
計(jì)算:
液壓缸工作壓強(qiáng)為p= 8Mpa, 所以螺釘間距 t小 于 80mm,試 選 擇 8個(gè)螺釘,所以選擇螺釘數(shù)目合適Z=8個(gè)
危險(xiǎn)截面
所以, (3.6)
=7908.875N
k=1.5--1.8
=1.57908.8=11863.3N
所以,
螺釘材料選擇Q235,則
螺釘直徑:
螺釘?shù)闹睆竭x擇 d=16mm
3.4臂部
臂部是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件,其作用是支承手部和腕部,并改變手部在空間的位置。機(jī)械手的臂部一般具有2 ~ 3個(gè)自由度,即伸縮、回旋、俯仰或升降,專用機(jī)械手的臂部一般具有 1~2 個(gè)自由度,即伸縮、回轉(zhuǎn)或直移。臂部總重量較大,受力一般較復(fù)雜,在運(yùn)動(dòng)時(shí),直接承受腕部、手部和工件(或工具)的靜、 動(dòng)載荷,尤其高速運(yùn)動(dòng)時(shí),將產(chǎn)生較大的慣性力(或慣性距),引起沖擊,影響定位的準(zhǔn)確性。臂部運(yùn)動(dòng)部分零部件的重量直接影響著臂部結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度。專用機(jī)械手的臂部一般直接安裝在主機(jī)上,機(jī)械手的臂部一般與控制系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一起安裝在機(jī)身,(即機(jī)座)上,機(jī)身可以是固定的,也可以是行走式的、即可沿地面或?qū)к壱苿?dòng)。
臂部的結(jié)構(gòu)形式必須根據(jù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)形式、抓取重量、動(dòng)作自由度、運(yùn)動(dòng)精度等因素來確定。同時(shí),設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到手臂的受力情況、油缸及倒向裝置的布置、內(nèi)部管路與手腕的連接形式等因素 ,它們分別是,剛度要大,倒向性要好,偏重力矩要小,運(yùn)動(dòng)要平穩(wěn)、定位精度要高 。
3.4.1臂部結(jié)構(gòu)形式
機(jī)械手的臂部結(jié)構(gòu)一般包括臂部伸縮、回轉(zhuǎn)、俯仰或升降等運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)以及與其有關(guān)的結(jié)構(gòu),如傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、導(dǎo)向定位裝置、支撐連接件和位置檢測(cè)元件等。此外還有與腕部連接的有關(guān)構(gòu)件及配管、線等。下面介紹一些臂部結(jié)構(gòu)。
a. 圓柱坐標(biāo)機(jī)器人的臂部結(jié)構(gòu),其臂部具有回轉(zhuǎn)、升降、伸縮自由度回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過齒條缸驅(qū)動(dòng)齒輪回轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)升降與伸縮分別由升降油缸和伸縮油缸驅(qū)動(dòng)。
b. 極坐標(biāo)機(jī)器人的臂部結(jié)構(gòu),臂回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)為齒輪齒條缸結(jié)構(gòu),臂俯仰、臂伸縮均采用直線運(yùn)動(dòng)油缸。
c. 多關(guān)節(jié)型機(jī)器人的臂部結(jié)構(gòu),這種類型的 機(jī)械手多用于噴漆,故也稱為噴漆機(jī)器人。 其臂部有回轉(zhuǎn)、 俯仰和前后移動(dòng)三個(gè)運(yùn)動(dòng)?;剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為齒輪齒條缸結(jié)構(gòu),俯仰和前后運(yùn)動(dòng)均采用鉸鏈油缸驅(qū)動(dòng)。
d. 臂部伸縮運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu),用鋼管做成伸縮臂,由活塞桿帶動(dòng)齒輪沿固定齒條滾動(dòng)而產(chǎn)生伸縮運(yùn)動(dòng) ,這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是傳動(dòng)效率高,易于實(shí)現(xiàn)較大行程和速度,它的行程和速度的大小與齒輪的直徑大小有關(guān)。
e. 臂部俯仰運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu),一般采用鉸接油(氣)缸來實(shí)現(xiàn)。鉸接油(氣)缸位于手臂下方,活塞桿與手臂之間用鉸鏈連接,缸體與立柱之間用耳叉銷軸等方式連接。
f. 臂部回轉(zhuǎn)及升降運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu),可采用齒條缸與升降缸實(shí)現(xiàn)臂回轉(zhuǎn)和升降,臂回轉(zhuǎn)還可用回轉(zhuǎn)缸與行星齒輪傳動(dòng),鏈條鏈輪傳動(dòng)。
g. 臂部復(fù)合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),它是將一個(gè)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)分解為1 ~ 3個(gè)運(yùn)動(dòng),并能依合成運(yùn)動(dòng)的形式實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。在一些專用機(jī)械手中常采用行星齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)及連桿機(jī)構(gòu)等來實(shí)現(xiàn)臂部的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。
3.4.2 臂部運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向裝置
臂部的導(dǎo)向裝置,機(jī)械手的手臂伸縮及升降運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上常設(shè)置導(dǎo)向裝置 ,其目的是:
a. 防止移動(dòng)部件在伸縮及升降時(shí)產(chǎn)生不必要的轉(zhuǎn)動(dòng),以保證手臂運(yùn)動(dòng)方位的準(zhǔn)
確性。
b. 增大移動(dòng)部件的剛性, 減少移動(dòng)部件由于自重與抓取重量所引起的變形和位移。
c. 承受移動(dòng)部件的部分自重和抓取工件(或工具)的部分重量。
導(dǎo)向裝置一般根據(jù)臂部的安裝形式、具體的結(jié)構(gòu)及抓取重量等因素來確定,就導(dǎo)向裝置而言,其導(dǎo)向精度、剛度和耐磨性對(duì)機(jī)械手的精度和其它工作性能影響很大,在設(shè)計(jì)時(shí)必須充分注意。這里僅就幾種特殊形式作一簡(jiǎn)單介紹:
(1) 單導(dǎo)向桿式 單導(dǎo)向桿一般配置在驅(qū)動(dòng)油(氣)缸體的一側(cè)或活塞桿內(nèi)。放在活塞桿內(nèi)時(shí),雖然結(jié)構(gòu)緊湊,但是工藝性比較差。單導(dǎo)向桿導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、重量輕、摩擦力小,但是承載能力較低 ,剛性差,而且導(dǎo)向桿內(nèi)走管通道少。一般用于較小型的機(jī)器人。
單導(dǎo)向桿一般采用實(shí)心圓桿 、方桿、 空心圓桿、花鍵軸等。方桿比圓桿剛性好,但加工比較困難。
(2) 雙導(dǎo)向桿式 雙到向桿一般對(duì)稱配置在驅(qū)動(dòng)油(氣)缸兩側(cè)。這種形式受力情況好、剛性大,可承受重載,導(dǎo)向桿內(nèi)部走管道多,便于油路配置 。但轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增加,不利于回轉(zhuǎn)定位。雙導(dǎo)向桿一般采用圓桿,以便內(nèi)部通走管。
(3) 導(dǎo)軌式 導(dǎo)軌式的形式較多,其共同特點(diǎn)是剛性好,工作平穩(wěn)、導(dǎo)向性能好,但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。適用于負(fù)載較重、速度較低的機(jī)器人或?qū)S脵C(jī)械手。
(4) 滾珠花鍵式 焊接結(jié)構(gòu)的軸套前端固接一個(gè)循環(huán)滾珠套, 套內(nèi)裝有若干鋼珠,并設(shè)有保持架。滾珠花鍵軸的圓弧性花鍵槽與其中一部分鋼珠配合 ,軸套的轉(zhuǎn)動(dòng)通過循環(huán)滾珠套及鋼珠傳給花鍵軸,花鍵軸在隨手臂移動(dòng)時(shí)便帶動(dòng)鋼珠滾動(dòng)并自行循環(huán),實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦代替普通花鍵軸的滑動(dòng)摩擦。這種結(jié)構(gòu)摩擦阻力小,定向精度高,移動(dòng)速度快,但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,制造成本高。
臂部具有3個(gè)自由度、即升降、回轉(zhuǎn)、伸縮運(yùn)動(dòng)。臂部的結(jié)構(gòu)形式必須根據(jù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)形式、抓取重量、動(dòng)作自由度、運(yùn)動(dòng)精度等因素來確定。為了防止臂部在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生過大的變形,手臂要有足夠的剛度,導(dǎo)向性要好,偏重力矩要小,運(yùn)動(dòng)要平穩(wěn),定位精度要高,回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),通過一對(duì)內(nèi)齒輪實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。伸縮運(yùn)動(dòng)用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),由斜齒輪帶動(dòng)螺桿、螺母作相對(duì)的移動(dòng),使手臂能靈活地伸縮。升降運(yùn)動(dòng)用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),通過絲杠與滾珠的回轉(zhuǎn),帶動(dòng)外殼體在機(jī)座外側(cè)表面作相對(duì)滑動(dòng),實(shí)現(xiàn)手臂的升降。
在手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中,手臂的重量通過大齒輪由交叉軸承。該軸承是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的止推軸承特制設(shè)計(jì)的,8320型屬此種。8320 的額定運(yùn)載荷是 21700ckN,額定靜載荷是57200ckN,完全可以滿足許用條件要求。該軸承的內(nèi) 、外圈都可有螺孔以聯(lián)接用,并且在淬火之前銑一外圈的鍵槽和大齒輪進(jìn)行周向固定。
特制的交叉滾珠軸承結(jié)構(gòu)尺寸如下: d=140.0mm
D=287.0mm
B=54.0mm
潤(rùn)滑方式 :脂潤(rùn)滑?!?
機(jī)座:是機(jī)械手用來手臂部件,并安裝驅(qū)動(dòng)裝置與其它裝置的部件,故穩(wěn)定性要好,且滿足足夠的剛度,機(jī)座為φ7 0 0 的尺寸,足夠滿足運(yùn)動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)。
3.5機(jī)械手機(jī)身的設(shè)計(jì)計(jì)算
機(jī)身是直接支撐和驅(qū)動(dòng)手臂的部件。一般實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng) .這些運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都安在機(jī)身上,或者直接構(gòu)成機(jī)身的軀干與底座相連。因此,臂部的運(yùn)動(dòng)越多,機(jī)身的機(jī)構(gòu)和受力情況就越復(fù)雜。機(jī)身是可以固定的,也可以是行走的,既可以沿地面或架空軌道運(yùn)動(dòng)。
3.5.1機(jī)身的整體設(shè)計(jì)
按照設(shè)計(jì)要求,機(jī)械手要實(shí)現(xiàn)手臂180o的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般設(shè)計(jì)在機(jī)身處。為了設(shè)計(jì)出合理的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),就要綜合考慮,分析。
機(jī)身承載著手臂,做回轉(zhuǎn),升降運(yùn)動(dòng),是機(jī)械手的重要組成部分 。常用的機(jī)身結(jié)構(gòu)有以下幾種:
a. 回轉(zhuǎn)缸置于升降之下的結(jié)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是能承受較大偏重力矩。其缺點(diǎn)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)路線長(zhǎng),花鍵軸的變形對(duì)回轉(zhuǎn)精度的影響較大。
b. 回轉(zhuǎn)缸置于升降之上的結(jié)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)采用單缸活塞桿,內(nèi)部導(dǎo)向,結(jié)構(gòu)緊湊。但回轉(zhuǎn)缸與臂部一起升降,運(yùn)動(dòng)部件較大。
c. 活塞缸和齒條齒輪機(jī)構(gòu) 手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過齒條齒輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn),齒條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)與手臂連接的齒輪作往復(fù)回轉(zhuǎn),從而使手臂左右擺動(dòng)。
分析:
經(jīng)過綜合考慮,本設(shè)計(jì)選用回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之上的結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)機(jī)身包括兩個(gè)運(yùn)動(dòng),機(jī)身的回轉(zhuǎn)和升降。如上圖所示,回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)置于升降缸之上的機(jī)身結(jié)構(gòu)。手臂部件與回轉(zhuǎn)缸的上端蓋連接,回轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片與缸體連接,由缸體帶動(dòng)手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。回轉(zhuǎn)缸的轉(zhuǎn)軸與升降缸的活塞桿是一體的?;钊麠U采用空心,內(nèi)裝一花鍵套與花鍵軸配合,活塞升降由花鍵軸導(dǎo)向。花鍵軸與與升降缸的下端蓋用鍵來固定,下短蓋與連接地面的的
底座固定。這樣就固定了花鍵軸,也就通過花鍵軸固定了活塞桿。這種結(jié)構(gòu)是導(dǎo)向桿在內(nèi)部,結(jié)構(gòu)緊湊。具體結(jié)構(gòu)見下圖。
驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是液壓驅(qū)動(dòng),回轉(zhuǎn)缸通過兩個(gè)油孔,一個(gè)進(jìn)油孔,一個(gè)排油孔,分別通向回轉(zhuǎn)葉片的兩側(cè)來實(shí)現(xiàn)葉片回轉(zhuǎn)。回轉(zhuǎn)角度一般靠機(jī)械擋塊來決定,對(duì)于本設(shè)計(jì)就是考慮兩個(gè)葉片之間可以轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為滿足設(shè)計(jì)要求,設(shè)計(jì)中動(dòng)片和靜片之間可以回轉(zhuǎn)180o。
3.5.2機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
a. 回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算
手臂回轉(zhuǎn)缸的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力矩M驅(qū) ,應(yīng)該與手臂運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩M慣及各密封裝置處的摩擦阻力矩M阻 相平衡。
M驅(qū)=M慣+M阻+M回
慣性力矩的計(jì)算
. (3.6)
式中 ?ω ——回轉(zhuǎn)缸動(dòng)片角速度變化量( rad s ),在起動(dòng)過程中
?ω = ω ,? t ——起動(dòng)過程的時(shí)間(s).
J0——手臂回轉(zhuǎn)部件(包括工件)對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(N·m·s2 ) 。 若手臂回轉(zhuǎn)零件的重心與回轉(zhuǎn)軸的距離為ρ,則
(3.7)
式中 Jc——回轉(zhuǎn)零件的重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
(3.8)
回轉(zhuǎn)部件可以等效為一個(gè)長(zhǎng)1800mm直徑為 60mm的圓柱體,質(zhì)量為159.2Kg設(shè)置起動(dòng)角度ω=18o則起動(dòng)角速度 ?ω =0.314rad s,起動(dòng)時(shí)間設(shè)計(jì)為0.1s。
密封處的摩擦阻力矩可以粗略估算下M阻=0.03M驅(qū)由于回油背差一般非常的小,故在這里忽略不計(jì)。
經(jīng)過以上的計(jì)算M驅(qū)=4839.5N·m·s2
b. 回轉(zhuǎn)缸尺寸的初步確定
設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)缸的靜片和動(dòng)片寬 60mm,選擇液壓缸的工作壓強(qiáng)為8Mpa。d為輸出軸與動(dòng)片連接處的直徑,設(shè) d=50mm 則回轉(zhuǎn)缸的內(nèi)徑通過下列計(jì)算:
D=151mm
既設(shè)計(jì)液壓缸的內(nèi)徑為 150mm, 根據(jù)表 選擇液壓缸的基本外徑尺寸 180mm(不是最終尺寸),再經(jīng)過配合等條件的考慮。
c. 液壓缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算
根據(jù)表3.7所示,因?yàn)榛剞D(zhuǎn)缸的工作壓力為 8Mpa 所以螺釘間距t 小于 80mm,根據(jù)初步估算,
,所以缸蓋螺釘?shù)臄?shù)目為(一個(gè)面 6個(gè),兩個(gè)面是12個(gè))。
危險(xiǎn)截面
所以,
K=1.5-1.8
=1.520933=31400N
螺釘材料選擇 Q235,則
(n=1.2---2.5)
螺釘?shù)闹睆?
螺釘?shù)闹睆竭x擇 d=20mm 選擇 M20 的開槽盤頭螺釘。
經(jīng)過以上的計(jì)算,需要螺釘來連接,最終確定的液壓缸的截面尺寸如圖3.9所示,內(nèi)徑為150mm外徑為230mm輸出軸徑為50mm。
圖3.8 回轉(zhuǎn)缸的截面圖
3.6自動(dòng)換刀機(jī)械手的滑座伸縮和手架回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)
圖3.9 滑塊旋轉(zhuǎn)
機(jī)械手由滑座1、活塞桿2、轉(zhuǎn)柱3、回轉(zhuǎn)油缸4、滾珠組5,滾柱按十字交叉位置放置、預(yù)緊螺釘6、定位螺釘7、定位塊8和V形導(dǎo)軌9組成。 滑座伸縮,當(dāng)有關(guān)13、14分別想滑座1上的油缸兩腔同壓力油時(shí),驅(qū)動(dòng)滑座,因活塞桿2固定在橫梁上,使滑座在十字交叉放置的滾柱和V形滾動(dòng)導(dǎo)軌9上往復(fù)運(yùn)動(dòng)高壓注意呼吁帶動(dòng)手架來完成撥、插刀運(yùn)動(dòng)。親行程位置的檢測(cè)由安裝在橫梁上的行程開關(guān)完成。在活塞桿2上的活塞兩端加工成圓錐形,配合油缸端部其節(jié)流緩沖作用。
圖3.10 滑塊伸縮
手架回轉(zhuǎn):當(dāng)油管15、16分別通壓力油回轉(zhuǎn)到油缸4的兩腔時(shí),推動(dòng)動(dòng)片連同轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng),通過平鍵使轉(zhuǎn)柱3和手架回轉(zhuǎn)。其回轉(zhuǎn)角度的檢測(cè)由行程開關(guān)發(fā),并用定位螺釘7和定位塊8來定位。
該手架在圖示位置剖面為手架轉(zhuǎn)向主軸時(shí)的位置?;剞D(zhuǎn)油缸的端蓋進(jìn)出油口分別有3對(duì)即a、b、c和a’b’c’,當(dāng)接到手架轉(zhuǎn)向刀庫(kù)指令后,三位四通電磁滑閥換向油管16進(jìn)壓力油從油孔c’進(jìn)到回轉(zhuǎn)油缸工作腔使動(dòng)片啟動(dòng)一定角度后動(dòng)片將油孔c’打開進(jìn)油,快速回轉(zhuǎn),回有腔油液從a、b孔排出動(dòng)片將油孔出a’打開進(jìn)油,快速回轉(zhuǎn),回油腔油液從a、b孔排出,待將a打開進(jìn)油,快速回轉(zhuǎn),回油腔油液從a、b孔排出,動(dòng)片回轉(zhuǎn)速度降下來以達(dá)到減速緩沖。減速度的大小可通向回轉(zhuǎn)油缸端蓋上的調(diào)節(jié)螺釘進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4刀具交換裝置的設(shè)計(jì)
4 刀具交換裝置的設(shè)計(jì)
數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置中,實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)與機(jī)床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置。刀具的交換方式通常分為兩種: 一種是采用機(jī)械手交換刀具, 另一種是由刀庫(kù)與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)刀具交換即無(wú)機(jī)械手交換刀具。刀具的交換方式及它們的具體結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)床的工作效率和工作可靠性有直接的影響。由數(shù)控臥式鏜銑床的結(jié)構(gòu)特性決定難以實(shí)現(xiàn)由刀庫(kù)與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)刀具交換,故采用機(jī)械手交換刀具的方式。
機(jī)械手是當(dāng)主軸上的刀具完成一個(gè)工步后,把這一工步的刀具送回刀庫(kù),并把下一道工步的所需的刀具從刀庫(kù)中取出并裝入主軸繼續(xù)加工的功能部件。對(duì)機(jī)械手的具體要求是迅速可靠,準(zhǔn)確協(xié)調(diào)。
4.1換刀機(jī)械手抓刀部分結(jié)構(gòu)
如圖4-1所示機(jī)械手抓刀部分結(jié)構(gòu)。它主要由手臂1和固定于其兩端的結(jié)構(gòu)完全相同的兩個(gè)手爪1組成。手爪上握刀的圓弧部分有一錐銷2,機(jī)械手抓刀時(shí),該銷插入刀柄的鍵槽中。
1-手爪; 2-錐銷; 3-手臂; 4、5-彈簧; 6-活動(dòng)銷; 7-長(zhǎng)銷; 8-鎖緊銷
圖4.1 機(jī)械手臂與手爪
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
當(dāng)機(jī)械手由原位轉(zhuǎn)75°抓住刀具時(shí),兩手爪上的長(zhǎng)銷7分別被主軸前端面和刀庫(kù)上的擋塊壓下,使軸向開有長(zhǎng)槽的活動(dòng)銷6在彈簧4的作用下右移頂住刀具。機(jī)械手拔刀時(shí),長(zhǎng)銷7與擋塊脫離接觸,鎖緊銷8被彈簧5彈起,使活動(dòng)銷頂住刀具不能后退,這樣機(jī)械手在回轉(zhuǎn)180°時(shí),刀具不會(huì)被甩出。當(dāng)機(jī)械手上升插刀時(shí),兩長(zhǎng)銷7又分別被兩擋塊壓下,鎖緊銷從活動(dòng)銷孔中退出,松開刀具,機(jī)械手便可反轉(zhuǎn)75°復(fù)位。
4.2機(jī)械手傳動(dòng)結(jié)構(gòu)
下圖為本設(shè)計(jì)刀庫(kù)所用采用的機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖。如前述刀庫(kù)結(jié)構(gòu),刀套向下轉(zhuǎn)90°后,壓下行程開關(guān),發(fā)出機(jī)械手抓刀信號(hào)。此時(shí),機(jī)械手21正處在圖中所示的上面位置,液壓缸18右腔通壓力油,活塞桿推動(dòng)齒條17向左移動(dòng),帶動(dòng)齒輪11轉(zhuǎn)動(dòng)(連接盤與齒輪11用螺栓連接,它們空套在機(jī)械手臂軸16上,傳動(dòng)盤10與機(jī)械手臂軸16用花鍵連接),使機(jī)械手回轉(zhuǎn)75°抓刀。抓刀動(dòng)作結(jié)束進(jìn),齒條17上的擋環(huán)12壓下行程開關(guān)14,發(fā)出拔刀信號(hào),于是升降液壓缸15的上腔通壓力油,活塞桿推機(jī)械手臂軸16下降拔刀。在軸16下降進(jìn),傳動(dòng)盤10隨之下降,其下端的銷子8插入連接盤5的銷孔中,連接盤5和下面的齒輪4也是用螺栓連接的,它們空套軸16上。當(dāng)拔刀動(dòng)作完成后,軸16上的擋環(huán)2壓下行程開關(guān)1,發(fā)出換刀信號(hào)。這時(shí)轉(zhuǎn)位液壓缸20的右腔通壓力油,活塞桿推動(dòng)齒條19向左移動(dòng),帶動(dòng)齒輪和
1、3、7、9、13、14-行程開關(guān); 2、6、12-擋環(huán); 4、11-齒輪;5-連接盤; 8-銷子; 10-傳動(dòng)盤; 15-升降液壓缸; 16-機(jī)械手臂油; 17、19-齒條; 18、20-轉(zhuǎn)位液壓缸; 21-機(jī)械手。
圖4.1機(jī)械手傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖
連接盤5轉(zhuǎn)動(dòng),通過銷子8,由傳動(dòng)盤帶動(dòng)機(jī)械手轉(zhuǎn)180°,交換主軸上和
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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
刀庫(kù)上的刀具位置。換刀動(dòng)作完成后,齒條19上的擋環(huán)6壓下位置開關(guān)9,發(fā)出插刀信號(hào),使升降油缸下腔通壓力油,活塞桿帶著機(jī)械手臂軸上升插刀,同時(shí)傳動(dòng)盤下面的銷子8從連接盤5的銷孔中移出。插刀動(dòng)作完成后,軸16上的擋環(huán)壓下行程開關(guān)3,使轉(zhuǎn)位油缸20的左腔通壓力油,活塞桿帶著齒條19向右復(fù)位,齒輪4空轉(zhuǎn),機(jī)械手無(wú)動(dòng)作。齒條19復(fù)位后其上擋環(huán)壓下行程開關(guān)7,使液壓缸18的左腔通壓力油,活塞桿帶著齒條17向右移動(dòng),通過齒輪11使機(jī)械手反轉(zhuǎn)75°復(fù)位。機(jī)械手復(fù)位后,齒條17上的擋環(huán)壓下行程開關(guān)13,發(fā)出換刀完成信號(hào),使刀套向上翻轉(zhuǎn)90°,為下次選刀做好準(zhǔn)備。同時(shí)機(jī)床繼續(xù)執(zhí)行后面的操作。
4.3自動(dòng)換刀過程的動(dòng)作順序
機(jī)械手將刀具從刀庫(kù)中取出送至機(jī)床主軸上,然后將用過的舊刀送回刀庫(kù)。其動(dòng)作過程簡(jiǎn)述如下(結(jié)合如下?lián)Q刀過程示意圖4-3):
a. 刀套下轉(zhuǎn)90°
如上圖a所示刀庫(kù)位于立柱左側(cè),刀具軸線在刀庫(kù)中的安裝方向與主軸垂直。換刀前,刀庫(kù)將待換刀具送到換刀位置,然后刀套連同刀具翻轉(zhuǎn)90°,使刀具軸線與主軸軸線平行,如圖b所示。
b. 機(jī)械手轉(zhuǎn)75°
如圖c所示,換刀機(jī)械手逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)75°,兩手爪分別抓住刀庫(kù)上和主軸上的刀柄。
c. 機(jī)械手拔刀
待主軸上自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)松開刀具后,機(jī)械手下降,同時(shí)拔出主軸上和刀庫(kù)上的刀具,如圖d所示。
圖4.2 自動(dòng)換到示意圖
d. 刀具位置交換
如圖e所示,機(jī)械手逆時(shí)針轉(zhuǎn)180°,使主軸刀具與刀庫(kù)刀具交換位置。
e. 機(jī)械手插刀
機(jī)械手上升,分別將刀具插入主軸錐孔和刀庫(kù)刀套中,如圖f所示。
f. 機(jī)械手順時(shí)針轉(zhuǎn)75°
如圖g所示,待主軸上自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)夾緊刀具后,機(jī)械手順時(shí)針轉(zhuǎn)75°,回到原始位置。
h. 刀套帶著換回的舊刀具向上翻轉(zhuǎn)90°,準(zhǔn)備下一次選刀,如圖h所示。
4.4自動(dòng)換刀裝置的相關(guān)技術(shù)要求
4.4.1 主軸準(zhǔn)停裝置
為了傳遞扭矩,在主軸的前端裝有端鍵,當(dāng)?shù)毒叩侗b入錐孔時(shí),刀柄上的鍵槽位置必須與該鍵對(duì)準(zhǔn)才能裝入。當(dāng)機(jī)械手從刀庫(kù)取刀時(shí),為了確保刀具其后能順利地裝入主軸錐孔中,必須使主軸準(zhǔn)確地停在刀具交換位置上。同時(shí),由于工藝上的需要,也必須使主軸準(zhǔn)停在固定位置上。這種使主軸端在定位鍵停在固定位置的技術(shù)要求稱為主軸準(zhǔn)停??稍谥鬏S上安裝電氣控制的主軸準(zhǔn)停裝置以實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)停功能。
4.4.1換刀機(jī)械手的安裝與調(diào)試
a. 換刀機(jī)械手安裝在主軸箱的左側(cè)面,加工零件時(shí),換刀機(jī)械手隨主軸箱一起上下運(yùn)動(dòng);
b. 當(dāng)初裝上換刀機(jī)械手后,必須進(jìn)行調(diào)試:用手動(dòng)操縱主式調(diào)整換刀機(jī)械手相對(duì)于主軸的位置,使用調(diào)整心棒,有誤差時(shí)可調(diào)整機(jī)械手行程、刀庫(kù)位置、機(jī)械手支座、修正主軸坐標(biāo)原點(diǎn)等。安裝最大重量刀具時(shí),要進(jìn)行多次刀庫(kù)到主軸位置的自動(dòng)交換,使機(jī)械手換刀時(shí)做到準(zhǔn)確無(wú)誤,無(wú)撞擊。
5自動(dòng)換刀裝置的控制原理
5 自動(dòng)換刀裝置的控制原理
5.1刀庫(kù)的控制
刀庫(kù)的轉(zhuǎn)動(dòng)由電機(jī)帶動(dòng),轉(zhuǎn)速由控制信號(hào)電壓調(diào)定。刀庫(kù)刀盤最下位置的刀套旋轉(zhuǎn)90°,使刀頭朝下,等待機(jī)械手來?yè)Q刀,是由氣缸實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)PLC控制系統(tǒng)發(fā)出換刀信號(hào)時(shí),氣缸的活塞桿帶動(dòng)撥叉上升,最下面的一個(gè)刀套右尾部的滾子正好進(jìn)入撥叉的缺口,撥叉7上升使刀套連同刀具逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°,使刀頭與主軸平行,便與換刀。當(dāng)機(jī)械手完成換刀后,發(fā)出換刀結(jié)束信號(hào),開始下一道工序。同時(shí)刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)60°,把下一道工序刀具轉(zhuǎn)到刀庫(kù)最下端的換刀位置,做好下一次換刀準(zhǔn)備,這也縮短了輔助時(shí)間。
5.2機(jī)械手的控制
機(jī)械手的換刀動(dòng)作由液壓控制。機(jī)械手的換刀動(dòng)作分別由三個(gè)液壓缸控制,如圖5-1所示。
圖5.1 機(jī)械手液壓控制
結(jié) 論
畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一個(gè)考察,它兼顧了四年中所學(xué)的基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí),因此不同于以前的課程設(shè)計(jì),畢業(yè)設(shè)計(jì)是課程設(shè)計(jì)一個(gè)質(zhì)的飛越.認(rèn)識(shí)到這點(diǎn),我對(duì)待畢業(yè)設(shè)計(jì)的態(tài)度也不敢懶散,一直抱以認(rèn)真謹(jǐn)慎的學(xué)習(xí)態(tài)度.
在接到畢業(yè)設(shè)計(jì)課題后首先要做的就是搜集各方面的資料,以前的課程設(shè)計(jì)都是老師給出的,不用自己去煩惱。但是畢業(yè)設(shè)計(jì)就不同了,它是一個(gè)綜合設(shè)計(jì),很多資料,數(shù)據(jù)都需要自己通過各種途徑搜集得到。
在本次設(shè)計(jì)中,要用到許多基礎(chǔ)理論,由于有些知識(shí)已經(jīng)遺忘,這使我們要重新溫習(xí)知識(shí),因此設(shè)計(jì)之前就對(duì)大學(xué)里面所涉及到的有關(guān)該課題的課程認(rèn)真的復(fù)
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數(shù)控
臥式
銑床
機(jī)械手
回轉(zhuǎn)
裝卸
機(jī)構(gòu)
設(shè)計(jì)
- 資源描述:
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數(shù)控臥式鏜銑床刀庫(kù)機(jī)械手回轉(zhuǎn)與裝卸刀機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),數(shù)控,臥式,銑床,機(jī)械手,回轉(zhuǎn),裝卸,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)
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