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全自動(dòng)上管機(jī)械手的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、上海理工大學(xué)高等學(xué)歷教育畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第1章 緒 論 1.1工業(yè)機(jī)械手的定義 工業(yè)機(jī)械手誕生于20世紀(jì)60年代,在20世紀(jì)90年代得到迅速發(fā)展,是最先產(chǎn)業(yè)化的機(jī)械手技術(shù)。它是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù),是當(dāng)代研究十分活躍、應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。它的出現(xiàn)是為了適應(yīng)制造業(yè)規(guī)模化生產(chǎn),解決單調(diào)、重復(fù)的體力勞動(dòng)和提高生產(chǎn)質(zhì)量而代替人工作業(yè)。在我國(guó),工業(yè)機(jī)械手的真正使用到現(xiàn)在已經(jīng)接近20多年了,已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)、引進(jìn)到自主開(kāi)發(fā)的轉(zhuǎn)變,促進(jìn)了我國(guó)制造業(yè)、勘探業(yè)等行業(yè)的發(fā)展。 機(jī)械手是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝

2、置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中,機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中,機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi),迅速發(fā)殿起來(lái)的一門(mén)新興的技術(shù),它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展,使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活,但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng),不知疲勞,不怕危險(xiǎn),抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn),因此,機(jī)械手已受到許多部門(mén)的重視,并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用。 當(dāng)代柔性自動(dòng)化生產(chǎn)的建立和廣泛應(yīng)用,取決于作為科技進(jìn)步的催化劑的機(jī)床制造、機(jī)械手技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、儀器制造等技術(shù)的加速發(fā)展。工業(yè)機(jī)械手是多品種的經(jīng)常更換產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的通用手段。在機(jī)械制造中,工業(yè)機(jī)械手

3、既有效地用于柔性生產(chǎn)系統(tǒng)組成工藝裝備的基本工序中,也有效地用于輔助操作中。工業(yè)機(jī)械手與傳統(tǒng)自動(dòng)化手段不同之處,首先在于它在各種生產(chǎn)功能上的通用性和重新調(diào)整的柔性。在柔性生產(chǎn)系統(tǒng)中,工業(yè)機(jī)械手廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、鍛壓機(jī)床、鑄造機(jī)械和倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備上,以完成傳送裝備和其它操作。工業(yè)機(jī)械手和基本工藝裝備、輔助手段以及控制裝置一起形成各種不同形式的機(jī)械手技術(shù)綜合體—柔性生產(chǎn)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)模塊。 機(jī)械手是先進(jìn)制造技術(shù)和自動(dòng)化裝備的典型代表,是人造機(jī)器的“終極”形式。它涉及到機(jī)械、電子、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、人工智能、傳感器、通訊與網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域,是多種高新技術(shù)發(fā)展成果的綜合集成,因此它的發(fā)展與眾多學(xué)科發(fā)展密

4、切相關(guān)。一方面,機(jī)械手在制造業(yè)應(yīng)用的范圍越來(lái)越廣闊,其標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的程度也越來(lái)越高,功能越來(lái)越強(qiáng),并向著成套技術(shù)和裝備的方向發(fā)展;另一方面,機(jī)械手向著非制造業(yè)應(yīng)用發(fā)展以及微小型方向發(fā)展,并將服務(wù)于人類(lèi)活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域。 在理論上,隨著世界經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展,人類(lèi)活動(dòng)領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大,機(jī)械手應(yīng)有正迅速向社會(huì)生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域擴(kuò)展,也從制造領(lǐng)域轉(zhuǎn)向非制造領(lǐng)域,各種各樣的機(jī)械手產(chǎn)品隨之出現(xiàn)。SA700單軸伺服機(jī)械手的設(shè)計(jì),不但在技術(shù)上可以追蹤機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì),而且還可以填補(bǔ)工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用的空白,促進(jìn)我國(guó)工業(yè)機(jī)械手的技術(shù)水平的提高和產(chǎn)業(yè)化水平的發(fā)展。 本次設(shè)計(jì)是根據(jù)對(duì)工業(yè)三自由度機(jī)械

5、手的總體結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)的分析和探討,進(jìn)行三自由度工業(yè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵在于三軸(臂)的傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 工業(yè)機(jī)械手的定義為:一種能夠自動(dòng)定位控制,可重復(fù)編程的,多功能的,多自由度的操作機(jī)。工業(yè)機(jī)械手是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備。自從1962年美國(guó)研制出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)械手以來(lái),機(jī)械手技術(shù)及其產(chǎn)品發(fā)展很快,已成為柔性制造系統(tǒng)(FMS)、自動(dòng)化工廠(FA)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)的自動(dòng)化工具。 機(jī)械手是一種能模擬人的手臂的部分動(dòng)作,按預(yù)定的程序軌跡極其它要求,實(shí)現(xiàn)抓取,搬運(yùn)工件或操做工具的自動(dòng)化

6、裝置。在我國(guó)由于大多數(shù)工業(yè)機(jī)械手所執(zhí)行的工作為模擬人的手臂而工作,因而通常把工業(yè)機(jī)械手稱(chēng)做操作機(jī)械手。 智能機(jī)械手是機(jī)械手的發(fā)展方向,它具有智能系統(tǒng),主要是感覺(jué)裝置、視覺(jué)裝置和語(yǔ)言識(shí)別裝置等。具有觸覺(jué)、力覺(jué)或簡(jiǎn)單的視覺(jué)的工業(yè)機(jī)械手,能在較為復(fù)雜的環(huán)境下工作;如具有識(shí)別功能或更進(jìn)一步增加自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)功能,即成為智能型工業(yè)機(jī)械手。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應(yīng)環(huán)境,并自動(dòng)完成更為復(fù)雜的工作。 1.2工業(yè)機(jī)械手的組成 工業(yè)機(jī)械手一般由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和人工智能系統(tǒng)組成。如圖1-1所示。目前,具有人工智能系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)械手即智能機(jī)械手還處于研究實(shí)圖1-1 機(jī)

7、械手的一般組成 驗(yàn)階段。而應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際的多數(shù)是那些具有執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)械手。 要機(jī)械手像人一樣拿取東西,最簡(jiǎn)單的基本條件是要有一套類(lèi)似于指、腕、臂、關(guān)節(jié)等部分組成的抓取和移動(dòng)機(jī)構(gòu)——執(zhí)行機(jī)構(gòu);像肌肉那樣使手臂運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)系統(tǒng);像大腦那樣指揮手動(dòng)作的控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的性能就決定了機(jī)械手的性能。 對(duì)于現(xiàn)代智能機(jī)械手而言,還具有智能系統(tǒng),主要是感覺(jué)裝置、視覺(jué)裝置和語(yǔ)言識(shí)別裝置等。目前研究主要集中在賦予機(jī)械手“眼睛”,使它能識(shí)別物體和躲避障礙物,以及機(jī)械手的觸覺(jué)裝置。機(jī)械手的這些組成部分并不是各自獨(dú)立的,或者說(shuō)并不是簡(jiǎn)單的疊加在一起,從而構(gòu)成一個(gè)機(jī)械手的。要實(shí)現(xiàn)機(jī)械手

8、所期望實(shí)現(xiàn)的功能,機(jī)械手的各部分之間必然還存在著相互關(guān)聯(lián)、相互影響和相互制約。它們之間的相互關(guān)系如圖1-2 所示。 圖1-2 機(jī)械手各組成部分之間的關(guān)系 機(jī)械手的機(jī)械系統(tǒng)主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)系統(tǒng)組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是機(jī)械手賴(lài)以完成工作任務(wù)的實(shí)體,通常由連桿和關(guān)節(jié)組成,由驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力,按控制系統(tǒng)的要求完成工作任務(wù)。驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供機(jī)械手各關(guān)節(jié)所需要的動(dòng)力,傳動(dòng)系統(tǒng)則將驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換為滿(mǎn)足機(jī)械手各關(guān)節(jié)力矩和運(yùn)動(dòng)所要求的驅(qū)動(dòng)力或力矩。有的文獻(xiàn)則把機(jī)械手分為機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大部分。其中的機(jī)械系統(tǒng)又叫操作機(jī)(Manipulator),相當(dāng)

9、于本文中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分。 第2章 工業(yè)機(jī)械手的理論設(shè)計(jì) 2.1機(jī)械手的特點(diǎn)分析 機(jī)械手是一種能模擬人的手臂的部分動(dòng)作,按預(yù)定的程序軌跡極其它要求,實(shí)現(xiàn)抓取,搬運(yùn)工件或操做工具的自動(dòng)化裝置。在我國(guó)由于大多數(shù)工業(yè)機(jī)械手所執(zhí)行的工作為模擬人的手臂而工作,因而通常把工業(yè)機(jī)器手稱(chēng)做操作機(jī)械手。 機(jī)械手的特點(diǎn): (1) 對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng) 能代替人從事危險(xiǎn),有害的工作。在長(zhǎng)時(shí)間工作對(duì)人體有害的場(chǎng)所,機(jī)械手不受影響,只要根據(jù)工作環(huán)境進(jìn)行合理的設(shè)計(jì),選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾徒Y(jié)構(gòu),機(jī)械手就可以在異常高溫或低溫,異常壓力和有害氣體,粉塵,放射線作用下,以及沖壓,滅等危險(xiǎn)環(huán)

10、境中勝任工作。 (2) 機(jī)械手能持久,耐勞,可以把人從繁重單調(diào)的勞動(dòng)中解放出來(lái),并能擴(kuò)大和延伸人的功能。 (3) 由于機(jī)械手的動(dòng)作準(zhǔn)確,因此可以穩(wěn)定和提高產(chǎn)品的質(zhì)量,同時(shí)又可以避免人為的操作錯(cuò)誤。 (4) 機(jī)械手特點(diǎn)是通過(guò)用工業(yè)機(jī)械手的通用性,靈活性好,能很好的適應(yīng)產(chǎn)品的不斷變化,以滿(mǎn)足柔性生產(chǎn)的需要。 2.2機(jī)械手的設(shè)計(jì)分析 1.機(jī)械手概念: 工業(yè)應(yīng)用中,能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制的、可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度的、運(yùn)動(dòng)自由度建成空間直角關(guān)系、多用途的操作機(jī)。他能夠搬運(yùn)物體、操作工具,以完成各種作業(yè)。關(guān)于機(jī)械手的定義隨著科技的不斷發(fā)展,在不斷的完善. 2.機(jī)械手的特點(diǎn): 自由度

11、運(yùn)動(dòng),每個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度之間的空間夾角為直角; 自動(dòng)控制的,可重復(fù)編程,所有的運(yùn)動(dòng)均按程序運(yùn)行; 一般由控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、操作工具等組成。 靈活,多功能,因操作工具的不同功能也不同。 高可靠性、高速度、高精度。 可用于惡劣的環(huán)境,可長(zhǎng)期工作,便于操作維修。 3.機(jī)械手的應(yīng)用: 因末端操作工具的不同,機(jī)械手可以非常方便的用作各種自動(dòng)化設(shè)備,完成如焊接、搬運(yùn)、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測(cè)、探傷、分類(lèi)、裝配、貼標(biāo)、噴碼、打碼、(軟仿型)噴涂、目標(biāo)跟隨、排爆等一系列工作。特別適用于多品種、便批量的柔性化作業(yè),對(duì)于穩(wěn)定提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代

12、起著十分重要的作用。隨著機(jī)械手的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,機(jī)械手的設(shè)計(jì)工作日益顯得重要。成功的設(shè)計(jì)一臺(tái)機(jī)械手涉及到很多方面的工作,包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、伺服控制等等。 4.機(jī)械手設(shè)計(jì)特點(diǎn): 機(jī)械手的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的工作,工作量很大,涉及的知識(shí)面很多,往往需要多人完成。 機(jī)械手設(shè)計(jì)是面向客戶(hù)的設(shè)計(jì),不是閉門(mén)造車(chē)。設(shè)計(jì)者需要經(jīng)常和用戶(hù)在一起,不停分析用戶(hù)要求,尋求解決方案。 機(jī)械手設(shè)計(jì)是面向加工的設(shè)計(jì),再好的設(shè)計(jì),如果工廠不能加工出產(chǎn)品,設(shè)計(jì)也是失敗的,設(shè)計(jì)者需要掌握大量的加工工藝及加工手段。 機(jī)械手設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷完善的過(guò)程。 5.機(jī)械手設(shè)計(jì)流程: 使用要求的分析:每一個(gè)機(jī)械手都是根據(jù)特定的

13、要求的產(chǎn)生而設(shè)計(jì)的,設(shè)計(jì)的第一步就是要將使用要求分析清楚,確定設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的參數(shù),包括: 機(jī)械手的定位精度,重復(fù)定位精度; 機(jī)械手的負(fù)載大小,負(fù)載特性; 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的自由度數(shù)量,每自由度的運(yùn)動(dòng)行程; 機(jī)械手的工作周期或運(yùn)動(dòng)速度,加減速特性; 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡,動(dòng)作的關(guān)聯(lián); 機(jī)械手的工作環(huán)境、安裝方式; 機(jī)械手的運(yùn)行工作制、運(yùn)行壽命; 6.設(shè)備壽命校核 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后,要對(duì)整臺(tái)設(shè)備進(jìn)行壽命計(jì)算,核心元件的壽命到要計(jì)算,如機(jī)械手軌道的壽命,減速機(jī)的壽命,伺服電機(jī)的壽命等。 機(jī)械手的運(yùn)行壽命與運(yùn)行速度、負(fù)載大小、結(jié)構(gòu)形式、工作環(huán)境、工作制等有關(guān)。 如果發(fā)現(xiàn)機(jī)械手

14、的運(yùn)行壽命太短,需要重新調(diào)整設(shè)計(jì)。 以上為一個(gè)機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)方法,至于控制系統(tǒng)部分這里不加說(shuō)明。 第3章 全自動(dòng)上管機(jī)械手的設(shè)計(jì) 3.1機(jī)械手的設(shè)計(jì)目的與作用 通過(guò)不斷學(xué)習(xí)和對(duì)工作經(jīng)驗(yàn)的積累,對(duì)于機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)有了一定的認(rèn)識(shí),開(kāi)始進(jìn)行一種用于節(jié)能燈烤管涂膜機(jī)全自動(dòng)上管的機(jī)械手的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的這個(gè)機(jī)械手臂的作用是將傳送帶上送達(dá)的工件規(guī)律的準(zhǔn)確的逐個(gè)送到指定的位置,這個(gè)位置位于傳送帶的側(cè)上方,是一個(gè)一定長(zhǎng)度的插頭,工件會(huì)套上插頭并被帶走進(jìn)入下一道烘烤工序,所以工件在最后還要有一個(gè)套上的動(dòng)作。 3.2機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡分析與整體思路 經(jīng)過(guò)以上3.1的考慮

15、,我們?cè)O(shè)計(jì)工件的軌跡分為兩段,先是一個(gè)逆時(shí)針的角度旋轉(zhuǎn),到達(dá)插頭的延伸線上后再進(jìn)行一個(gè)直線運(yùn)動(dòng),直到到達(dá)終點(diǎn)。如圖3-2-1 機(jī)械手的夾取動(dòng)作可以直接用一個(gè)平行氣缸配合零件來(lái)完成,最后的直線運(yùn)動(dòng)可以直接用一個(gè)直線氣缸配合零件完成,中間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)考慮到其穩(wěn)定性決定用電機(jī)變速后帶動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu),凸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)帶動(dòng)齒條齒輪的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 于是得出的設(shè)計(jì)方案是電機(jī)傳動(dòng)凸輪,凸輪傳動(dòng)齒條,齒條傳動(dòng)齒輪,齒輪 圖3-1運(yùn)動(dòng)軌跡 帶動(dòng)整個(gè)機(jī)械手臂旋轉(zhuǎn),直線氣缸帶動(dòng)手臂上下直線移動(dòng),平行氣缸帶動(dòng)夾板夾取工件。 機(jī)械手臂材料的選取 與一般機(jī)械設(shè)備相比,機(jī)械手結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性是十分重要的,這是材料選擇的出發(fā)點(diǎn)

16、。材料選擇的基本要求是:強(qiáng)度高、彈性模量大、重量輕、阻尼大、材料價(jià)格低。這里只要采用普通的碳素結(jié)構(gòu)鋼就可以了。 3.3機(jī)械手臂部分設(shè)計(jì)與分析 由于節(jié)能燈烤管涂膜需要在近200℃高溫的工作條件下進(jìn)行,采用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)不合適,所以這次改為氣缸和機(jī)械驅(qū)動(dòng),利用凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)其傳送過(guò)程,氣缸推送達(dá)到其夾取和入位的目的。 理論原理設(shè)計(jì): 1如圖3-3-2組合手臂主視圖、圖3-3組合手臂俯視圖所示:凸輪的自轉(zhuǎn),產(chǎn)生固定循環(huán)的勢(shì)力差變動(dòng),通過(guò)搖臂的傳動(dòng)將勢(shì)力差轉(zhuǎn)換為上下運(yùn)動(dòng),搖臂的轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)機(jī)械手臂的旋轉(zhuǎn),然后氣缸的推動(dòng)達(dá)到傳送燈管的作用,而平行氣缸則是達(dá)到夾取燈管的作用,通過(guò)以上動(dòng)作的組合便

17、可以完成需要的工作過(guò)程。 2其中還設(shè)計(jì)到旋轉(zhuǎn)角度,傳送距離,以及夾取的強(qiáng)度預(yù)算問(wèn)題: (1)旋轉(zhuǎn)角度:旋轉(zhuǎn)角度則為凸輪來(lái)控制,通過(guò)計(jì)算旋轉(zhuǎn)的角度給傳動(dòng)臂(圖3-3)帶來(lái)的上下位移的距離,然后經(jīng)過(guò)搖臂的縮放,調(diào)整到凸輪適合的勢(shì)差范圍,對(duì)凸輪進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。 (2)傳送距離:則為對(duì)氣缸的選取,首先對(duì)推動(dòng)力進(jìn)行計(jì)算,摩擦力加上負(fù)載重量乘以120%為選取氣缸基準(zhǔn)力,挑選適合的氣缸。 (3)夾取的強(qiáng)度:在夾具上有調(diào)節(jié)空檔大小的功能,若夾取過(guò)緊了,可以調(diào)整螺絲將其放松,夾取過(guò)松,可以調(diào)整螺絲使其內(nèi)移變緊。 圖3-2組合手臂主視圖 圖3-3組合手臂旋轉(zhuǎn)圖 圖3-4組合手臂俯視圖

18、 3.4機(jī)械手臂部分零件詳解 3.4.1工件(燈管) 本機(jī)械手需要移動(dòng)的工件為直徑70MM的節(jié)能燈燈管,俯視圖為圓形,屬于非常輕的工件,所以整體機(jī)械臂所需要產(chǎn)生的力也很小。 3.4.2夾板 夾板分為左右兩塊,內(nèi)壁黏貼一層塑膠以減小與工件接觸時(shí)的沖擊力且能增加移動(dòng)工件時(shí)的摩擦力。夾板內(nèi)壁為圓形,工件也是圓形,左右契合工件的形狀,各以?xún)擅堵萁z與夾座調(diào)位二連接。 圖3-5夾板 3.4.3夾座調(diào)位 夾座調(diào)位由左右兩部分組成,每一邊又由夾座調(diào)位一和夾座調(diào)位二組成,金屬材質(zhì),其中夾座調(diào)位二與夾板連接,夾座調(diào)位一與平行氣缸連接。 夾座調(diào)位一上有五個(gè)螺孔,配合夾座調(diào)位二可進(jìn)行五檔

19、的調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)范圍為0到32MM,左右最大可以進(jìn)行64MM的調(diào)節(jié),配合夾板的圓形內(nèi)壁(內(nèi)壁頂點(diǎn)到夾座調(diào)位內(nèi)面的距離為9MM),最后可以得到的最大范圍為82MM,最小范圍為18MM,以更好的適應(yīng)不同規(guī)格工件的大小。 圖3-6夾座調(diào)位一二 3.4.4平行氣缸 加工手臂與平行氣缸的鏈接部分最大要進(jìn)行50MM的位移,平行氣缸的直徑為35MM,所以我們選擇的氣缸型號(hào)為SDA35X70,比較適合這個(gè)位移,且因?yàn)橛锌ú鄣南拗?,不必?fù)?dān)心會(huì)超出我們所需的位移。 3.4.5平行氣缸座 平行氣缸座的主要作用就是固定平行氣缸,金屬材質(zhì),通過(guò)內(nèi)嵌式螺母與滑塊連接,值得一提的是平行

20、氣缸座的底部是一個(gè)可調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì),底部是一個(gè)長(zhǎng)度20MM的卡槽,所以整個(gè)平行氣缸到夾板這一部分可以進(jìn)行一個(gè)長(zhǎng)度20MM的前后調(diào)節(jié),這樣可以更好的切合機(jī)械手臂與工件之間的位置。 3.4.6夾動(dòng)手臂 夾動(dòng)手臂是整個(gè)機(jī)械臂非常重要的一個(gè)部件,它左邊連接著夾具主載模塊,中間通過(guò)一個(gè)魚(yú)眼接頭連接直行氣缸,右端夾座移動(dòng)軸承夾,以左端為支點(diǎn),氣缸產(chǎn)生的上升力通過(guò)夾動(dòng)手臂傳達(dá)給夾座移動(dòng)軸承架,從而提升整個(gè)夾具。 夾動(dòng)手臂的左端是一個(gè)長(zhǎng)度20MM的卡槽,與夾座移動(dòng)軸承架連接,當(dāng)夾板抬升時(shí),從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)抬升高度為100MM,在此過(guò)程中,夾動(dòng)手臂進(jìn)行的是一個(gè)逆時(shí)針的圓弧動(dòng)作,而滑塊進(jìn)行的是一個(gè)直線運(yùn)動(dòng),

21、所以?xún)烧哌B接點(diǎn)之間的距離會(huì)發(fā)生一個(gè)變化,當(dāng)夾動(dòng)手臂處于最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí),左端支點(diǎn)到右端連接點(diǎn)最遠(yuǎn)距離為170MM,處于中間時(shí)最近距離為163MM,中間的移動(dòng)距離為7MM,所以長(zhǎng)度20MM的卡槽完全可以提供足夠的空間,通過(guò)CAD測(cè)量可以知道旋轉(zhuǎn)的角度為34.1度。 圖3-7夾動(dòng)手臂 3.4.7滑軌滑塊 機(jī)械手臂的上升依靠滑塊和滑軌來(lái)確定上升下滑的軌跡,滑軌和滑塊通過(guò)內(nèi)嵌的螺絲與機(jī)械手臂結(jié)合在一起。通過(guò)這個(gè)組合可以更好的增加機(jī)械手臂上升下滑動(dòng)作的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。且由于是在固定的軌跡內(nèi)移動(dòng)所以也不用擔(dān)心會(huì)出現(xiàn)出軌的現(xiàn)象。當(dāng)機(jī)械手臂移動(dòng)到最大距離時(shí)就無(wú)法再移動(dòng)了。 氣缸固定導(dǎo)軌連接板 氣

22、缸固定導(dǎo)軌連接板是整個(gè)機(jī)械手比的一個(gè)中間連接部分,它右邊是夾具部分,左邊部分則是整個(gè)直行氣缸及其支架框, 3.4.8氣缸支架框 氣缸支架框并不是一個(gè)一體成型的框,它是由多個(gè)部件組成的,機(jī)械手臂使用的直行氣缸并不是一個(gè)完全固定死的結(jié)構(gòu),它的下端是可以左右輕微的擺動(dòng),上端與夾動(dòng)手臂是用魚(yú)眼接頭連接,這個(gè)結(jié)構(gòu)是為了防止氣缸可能出現(xiàn)的偏移,下端的組成由氣缸旋轉(zhuǎn)座,氣缸旋轉(zhuǎn)插銷(xiāo),氣缸旋轉(zhuǎn)架組成(詳見(jiàn)零件圖擦粉機(jī)A-25,A-7,A-8) 圖3-8氣缸支架框 3.4.9連接直角板 連接直角板連接整個(gè)氣缸支架框和夾具主載模塊,考慮到氣缸出現(xiàn)問(wèn)題后的維護(hù)與修理,所以支架框和主載模塊并沒(méi)有做成

23、一體式結(jié)構(gòu),且主載模塊部分的表面要求沒(méi)有前面的部分那么高,所以表面粗糙度和加工工藝都相對(duì)較低。 3.4.10配重塊 為了維持整個(gè)機(jī)械手臂的平衡,同時(shí)可以減小機(jī)械手臂擺動(dòng)時(shí)所需的動(dòng)力,所以在機(jī)械手臂的最后加上了配重塊這一部分,配重塊就類(lèi)似于砝碼,通過(guò)增加數(shù)量以達(dá)到一個(gè)最好的平衡,且能適應(yīng)不同型號(hào)產(chǎn)品的重量。 3.5機(jī)械手臂傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)與分析 3.5.1凸輪的設(shè)計(jì) 凸輪機(jī)構(gòu)一般是由凸輪,從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)構(gòu)件組成的高副機(jī)構(gòu)。凸輪通常作連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng),從動(dòng)件根據(jù)使用要求設(shè)計(jì)使它獲得一定規(guī)律的運(yùn)動(dòng).凸輪機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)要求,廣泛用于各種自動(dòng)化和半自動(dòng)化機(jī)械裝置中。 凸輪機(jī)構(gòu)

24、通常由兩部份動(dòng)件組成,即凸輪與從動(dòng)子(follower),兩者均固定于座架上。凸輪裝置是相當(dāng)多變化的,故幾乎所有任意動(dòng)作均可經(jīng)由此一機(jī)構(gòu)產(chǎn)生。 凸輪可以定義為一個(gè)具有曲面或曲槽之機(jī)件,利用其擺動(dòng)或回轉(zhuǎn),可以使另一組件—從動(dòng)子提供預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)。從動(dòng)子之路徑大部限制在一個(gè)滑槽內(nèi),以獲得往覆運(yùn)動(dòng)。在其回復(fù)的行程中,有時(shí)依靠其本身之重量,但有些機(jī)構(gòu)為獲得確切的動(dòng)作,常以彈簧作為回復(fù)之力,有些則利用導(dǎo)槽,使其在特定的路徑上運(yùn)動(dòng)。 本次設(shè)計(jì)利用凸輪在自身旋轉(zhuǎn)同時(shí)帶來(lái)的勢(shì)力差來(lái)實(shí)現(xiàn)傳送燈管的目的。凸輪被固定在基座上由電機(jī)變速后帶動(dòng),這里選用的電機(jī)的轉(zhuǎn)速是1400轉(zhuǎn)/分鐘,通過(guò)1:80的減速機(jī)減速后轉(zhuǎn)

25、速為17轉(zhuǎn)/分鐘,擺臂一端通過(guò)二級(jí)掛腳座連接到基座上,可以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),另一端通過(guò)強(qiáng)力彈簧與基座連接,擺臂中間的小輪為從動(dòng)子,緊密貼合凸輪,之所以用到這個(gè)小輪做從動(dòng)子是為了減小凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶來(lái)的摩擦力,減小磨損,凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)從動(dòng)子,擺臂通過(guò)從動(dòng)子與凸輪連接也被帶動(dòng),于是杠桿向下運(yùn)動(dòng),又因?yàn)閺椈捎幸粋€(gè)向上的力,所以凸輪轉(zhuǎn)到半徑小的部分是擺臂又會(huì)向上回升,始終貼合凸輪,擺臂的尾部通過(guò)魚(yú)眼接頭與另一根擺臂連接,當(dāng)擺臂上下不斷運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)帶動(dòng)后面的次級(jí)擺臂上下運(yùn)動(dòng),從而帶動(dòng)搖臂左右旋轉(zhuǎn),搖臂再通過(guò)連接桿就可以帶動(dòng)齒條左右移動(dòng)了,為了增加齒條的穩(wěn)定性,為連接桿做了一個(gè)固定的導(dǎo)軌,這樣可以避免可能的偏斜,且傳動(dòng)部件

26、之間都是用了魚(yú)眼接頭作為連接,增加了靈活性,也可以預(yù)防因力量偏斜而產(chǎn)生的折斷扭曲。齒條與齒輪契合,當(dāng)齒條左右移動(dòng)的時(shí)候齒輪就可以轉(zhuǎn)動(dòng)了,齒輪是和整個(gè)機(jī)械手臂的旋轉(zhuǎn)主軸連接在一起的,這樣就可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)了。 凸輪機(jī)構(gòu)在應(yīng)用中的基本特點(diǎn)在于能使從動(dòng)件獲得較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因?yàn)閺膭?dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪輪廓曲線,所以在應(yīng)用時(shí),只要根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線就可以了。 圖3-9傳動(dòng)部分 圖3-9凸輪 3.5.2齒輪齒條部分 齒輪分度圓直徑為67.5 MM,齒數(shù)45齒 ,模數(shù)Z=1.5 。 齒條需要的移動(dòng)為47.1MM,可使得機(jī)械手?jǐn)[動(dòng)80度,

27、 (計(jì)算原理:圓周=67.53.14=211.95 45齒每個(gè)齒的弧度=圓周/45 每個(gè)齒的角度是360/45=8度 80度就是10個(gè)齒 所以齒條移動(dòng)距離為10倍的圓周/45≈47.1MM 齒條上放置18-20個(gè)齒足夠)。 擺臂比例:1級(jí)擺臂比例為1比2.35 2級(jí)擺臂比例為1比1 擺臂有微調(diào)機(jī)構(gòu) 圖3-10齒輪齒條 3.5.3直線氣缸部分的傳動(dòng) 直線氣缸通過(guò)直線氣缸框與整個(gè)機(jī)械手臂固定連接,通過(guò)魚(yú)眼接頭和搖臂中間位置連接,搖臂部分左端與主載模塊連接可以旋轉(zhuǎn),右端通過(guò)夾座移動(dòng)軸承夾與滑塊連接,在滑軌上進(jìn)行上下移動(dòng)運(yùn)動(dòng),上下

28、移動(dòng)的手臂部分連同工件的重量約為1.5千克,需要的上升力為1.59.8=14.7因?yàn)檫@個(gè)搖臂有一個(gè)杠桿原理,所以我們需要兩倍的力,即為14.72=29.4N的力,之所以講搖臂這樣設(shè)計(jì)是為了達(dá)到一個(gè)減小氣缸移動(dòng)距離的效果,手臂上升的距離為100MM,而氣缸的距離只需要50MM就可以了,氣缸的直徑為35MM,根據(jù)P=F/S可得氣缸所需要的壓強(qiáng)。根據(jù)行程和壓力,我們選擇的直線氣缸為SDA3570直線氣缸,這種氣缸可以直接購(gòu)買(mǎi)到成品。 SDA氣缸:引導(dǎo)活塞在其中進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的圓筒形金屬機(jī)件。工質(zhì)在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中通過(guò)膨脹將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;氣體在壓縮機(jī)氣缸中接受活塞壓縮而提高壓力。

29、 SDA氣缸結(jié)構(gòu):氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件等組成。 缸筒的內(nèi)徑大小代表了氣缸輸出力的大小 端蓋上設(shè)有進(jìn)排氣通口,有的還在端蓋內(nèi)設(shè)有緩沖機(jī)構(gòu) 塞是氣缸中的受壓力零件。為防止活塞左右兩腔相互竄氣,設(shè)有活塞密封圈。 活塞桿是氣缸中最重要的受力零件。通常使用高碳鋼,表面經(jīng)鍍硬鉻處理,或使用不銹鋼,以防腐蝕,并提高密封圈的耐磨性。 回轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)處的部件密封稱(chēng)為動(dòng)密封,靜止件部分的密封稱(chēng)為靜密封。 SDA氣缸工作原理:根據(jù)工作所需力的大小來(lái)確定活塞桿上的推力和拉力。由此來(lái)選擇氣缸時(shí)應(yīng)使氣缸的輸出力稍有余量。若缸徑選小了,輸出力不夠,氣缸

30、不能正常工作;但缸徑過(guò)大,不僅使設(shè)備笨重、成本高,同時(shí)耗氣量增大,造成能源浪費(fèi)。在夾具設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)盡量采用增力機(jī)構(gòu),以減少氣缸的尺寸。 3.5.4電機(jī)的選擇 如果電動(dòng)機(jī)功率選得過(guò)大.就會(huì)出現(xiàn)大馬拉小車(chē)現(xiàn)象.其輸出機(jī)械功率不能得到充分利用,功率因數(shù)和效率都不高(見(jiàn)表),不但對(duì)用戶(hù)和電網(wǎng)不利。而且還會(huì)造成電能浪費(fèi)。要正確選擇電動(dòng)機(jī)的功率,必須經(jīng)過(guò)以下計(jì)算或比較: (1)對(duì)于恒定負(fù)載連續(xù)工作方式,如果知道負(fù)載的功率(即生產(chǎn)機(jī)械軸上的功率)Pl(kw),可按下式計(jì)算所需電動(dòng)機(jī)的功率 P(kw): P=P1/n1n2 式中n1為生產(chǎn)機(jī)械的效率;n2為電動(dòng)機(jī)的效率。即傳動(dòng)效率。 按上式

31、求出的功率,不一定與產(chǎn)品功率相同。因此.所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于計(jì)算所得的功率。 例:某生產(chǎn)機(jī)械的功率為3.95kw.機(jī)械效率為70%、如果選用效率為0.8的電動(dòng)機(jī),試求該電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)為多少 kw? 解:P=P1/ n1n2=3.95/0.7*0.8=7.1kw 由于沒(méi)有7.1kw這—規(guī)格.所以選用7.5kw的電動(dòng)機(jī)。 (2)短時(shí)工作定額的電動(dòng)機(jī).與功率相同的連續(xù)工作定額的電動(dòng)機(jī)相比.最大轉(zhuǎn)矩大,重量小,價(jià)格低。因此,在條件許可時(shí),應(yīng)盡量選用短時(shí)工作定額的電動(dòng)機(jī)。 (3)對(duì)于斷續(xù)工作定額的電動(dòng)機(jī),其功率的選擇、要根據(jù)負(fù)載持續(xù)率的大小,選用專(zhuān)門(mén)用于斷續(xù)運(yùn)行方式的電動(dòng)

32、機(jī)。負(fù)載持續(xù)串Fs%的計(jì)算公式為 FS%=tg/(tg+to)100% 式中tg為工作時(shí)間,t。為停止時(shí)間min;tg十to為工作周期時(shí)間min。 此外.也可用類(lèi)比法來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)的功率。所謂類(lèi)比法。 就是與類(lèi)似生產(chǎn)機(jī)械所用電動(dòng)機(jī)的功率進(jìn)行對(duì)比。具體做法是:了解本單位或附近其他單位的類(lèi)似生產(chǎn)機(jī)械使用多大功率的電動(dòng)機(jī),然后選用相近功率的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行試車(chē)。試車(chē)的目的是驗(yàn)證所選電動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械是否匹配。驗(yàn)證的方法是:使電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn),用鉗形電流表測(cè)量電動(dòng)機(jī)的工作電流,將測(cè)得的電流與該電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)出的額定電流進(jìn)行對(duì)比。如果電功機(jī)的實(shí)際工作電流與銘脾上標(biāo)出的額定電流上下相差不大.則表明所選

33、電動(dòng)機(jī)的功率合適。如果電動(dòng) 機(jī)的實(shí)際工作電流比銘牌上標(biāo)出的額定電流低70%左右.則表明電動(dòng)機(jī)的功率選得過(guò)大(即“大馬拉小車(chē)”應(yīng)調(diào)換功率 較小的電動(dòng)機(jī)。如果測(cè)得的電動(dòng)機(jī)工作電流比銘牌上標(biāo)出的額定電流大40%以上.則表明電動(dòng)機(jī)的功率選得過(guò)小(即"小馬拉大車(chē)"),應(yīng)調(diào)換功率較大的電動(dòng)機(jī) 3.6機(jī)械手零件在加工、設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題及解決方法 1.凸輪加工方面存在的問(wèn)題:在滾動(dòng)面上光滑度有很高的要求,在加工時(shí)由于線切割的走刀速度過(guò)快,導(dǎo)致滾動(dòng)面不平滑,會(huì)導(dǎo)致機(jī)械手臂抖動(dòng)的現(xiàn)象,從而無(wú)法達(dá)到平滑傳送的目的。 解決的方法:在凸輪加工時(shí),注意線切割的走刀速度,以及在線切割控制軟件上繪制凸輪時(shí)輪

34、廓的連接方式,應(yīng)該采用光滑的圓弧鏈接法進(jìn)行連接,就可以避免以上情況的發(fā)生。 2.零件加工方面存在的問(wèn)題:由于加工人員的經(jīng)驗(yàn)不足,未能將零部件尺寸嚴(yán)格控制在公差范圍之內(nèi),導(dǎo)致裝配時(shí)有配合要求的零部件無(wú)法達(dá)到預(yù)期運(yùn)動(dòng)效果。例如:圖3-4、圖3-5,零部件之間有間隙配合,需要有相對(duì)的調(diào)節(jié)空間,可以移動(dòng),第一次加工由于未能加工到公差范圍之內(nèi),導(dǎo)致裝配時(shí)卡死現(xiàn)象,無(wú)法進(jìn)行距離調(diào)節(jié)。 解決方法:零件加工牽扯到加工工藝問(wèn)題,只要符合相應(yīng)的加工工藝,就可以解決以上問(wèn)題。在生產(chǎn)過(guò)程中,直接改變?cè)牧希ɑ蛎鳎┬螤?、尺寸、位置和性能,使之變?yōu)槌善坊虬氤善返倪^(guò)程,稱(chēng)為工藝過(guò)程,它是生產(chǎn)過(guò)程的主要部分。工藝過(guò)程又

35、可分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、熱處理、機(jī)械加工、裝配等類(lèi)別。機(jī)械制造工藝過(guò)程一般是指零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程和機(jī)器的裝配工藝過(guò)程的總和,其他過(guò)程則稱(chēng)為輔助過(guò)程,例如檢驗(yàn)、清洗、油封、包裝、轉(zhuǎn)運(yùn)、保管、動(dòng)力供應(yīng)、設(shè)備維護(hù)等。用切削的方法逐步改變毛坯或半成品的形狀、尺寸和表面質(zhì)量,使之成為合格的零件所進(jìn)行的工藝過(guò)程,稱(chēng)為機(jī)械加工工藝過(guò)程。在機(jī)械制造業(yè)中,機(jī)械加工工藝過(guò)程是最主要的工藝過(guò)程。未注尺寸公差按 GB/T1804-m 制造,未注位置公差按 GB/T1184-K 制造。 3.7機(jī)械手臂總圖配合與技術(shù)要求 3.7.1機(jī)械手臂配合 將以上各部分組裝之后就得到了我們的全自動(dòng)上管機(jī)械手,

36、這里設(shè)計(jì)的全自動(dòng)上管機(jī)械手并不要求非常嚴(yán)格的準(zhǔn)確性,裝配的過(guò)程中允許一定的誤差,因?yàn)樽詈蟮穆潼c(diǎn)是可以調(diào)節(jié)的,但是這里的全自動(dòng)上管機(jī)械手必須有極高的穩(wěn)定性,保證每一次的落點(diǎn)都在同一個(gè)位置,這也是為什么我們要選用凸輪帶動(dòng)手臂而不是直接用氣缸帶動(dòng)手臂的原因,氣缸具有一定的不穩(wěn)定性,如果氣缸內(nèi)的氣體壓力過(guò)大手臂不能收回氣過(guò)小手臂不能伸出,都會(huì)有撞機(jī)器的危險(xiǎn),這個(gè)后果是很?chē)?yán)重的,相對(duì)來(lái)說(shuō)如果只是撞工件后果還是很小的,且氣缸出問(wèn)題的概率也不大,所以手臂上還是采用了一個(gè)直行氣缸和平行氣缸,這樣既保證了全自動(dòng)上管機(jī)械手的穩(wěn)定性又簡(jiǎn)化了他的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),簡(jiǎn)單便于操作。 在全自動(dòng)上管機(jī)械手臂上很多地方都是采用的間隙

37、配合,他們多是松動(dòng)的活動(dòng)機(jī)構(gòu),例如坐臺(tái)和搖臂之間的連接,齒輪和主軸之間的連接,主軸和主載模塊之間的連接,主載模塊和搖臂之間的連接,這些都是間隙配合,他們都是需要活動(dòng)的,還有帶動(dòng)齒條的軸與軸套之間也是有相對(duì)間隙的,軸套的作用就是穩(wěn)定軸的活動(dòng),限制軸的活動(dòng),且因?yàn)槭亲笥乙恢蹦Σ恋?,所以軸套內(nèi)壁的光潔度要求很高。 凸輪和從動(dòng)子之間是要求緊密配合的,凸輪傳動(dòng)是帶動(dòng)從動(dòng)子的,但是從動(dòng)子不會(huì)自動(dòng)往上恢復(fù),所以必須要有一個(gè)彈簧來(lái)提供拉伸力,保證從動(dòng)子始終適和凸輪精密連接在一起的 其他還有一些零件之間是要求配合固定的,比如主軸和主載模塊,主載模塊通過(guò)松緊螺絲來(lái)達(dá)到固定主軸的目的,齒輪要套上主軸所以他們也是

38、間隙配合,但是齒輪要與主軸實(shí)現(xiàn)同步就必須固定在一起,所以通過(guò)齒輪上的孔用螺絲與主軸連接,實(shí)現(xiàn)固定,同步。 傳送帶上是有著固定的位置擺放工件的,所以每個(gè)工件傳送過(guò)來(lái)時(shí)他們之間的間隙是很均勻固定的,這樣才能保證機(jī)械手臂每次按照固定的時(shí)間落下時(shí)能夠準(zhǔn)確的套住工件,且傳送帶傳送工件的有停頓間隙的,這樣才能保證機(jī)械手臂有足夠的時(shí)間套取工件。 最后工件到達(dá)的終點(diǎn)是烤管機(jī)的接頭,在這里工件進(jìn)入下一道工序開(kāi)始燒烤,烤管機(jī)的接頭比工件內(nèi)徑小,所以和機(jī)械手臂相反,這里工件是套在接頭上的,接頭的長(zhǎng)度約為100MM,這也是為什么我們最后還要進(jìn)行一個(gè)100MM的直線運(yùn)動(dòng),套上接頭之后接頭也有一個(gè)裝置用于固定工件,他

39、們還需要考慮到燒烤時(shí)高溫的問(wèn)題,不過(guò)這些就是下一道工序的設(shè)計(jì)了,這里我們就不多說(shuō)了。另外,烤管機(jī)的接頭位置并不是固定死的,他也是可以調(diào)節(jié)的,所以我們的全自動(dòng)上管機(jī)械手如果在組裝完成之后發(fā)現(xiàn)有些許的偏差那完全是不用擔(dān)心的,只需要調(diào)整最后的落點(diǎn)即烤管機(jī)接頭就可以了。 值得一提的是整套大的設(shè)配叫做擦粉機(jī),是節(jié)能燈管生產(chǎn)線上非常重要的工序,整臺(tái)設(shè)備的所有部件加起來(lái)是很大的一個(gè)工作臺(tái)面,這里的全自動(dòng)上管機(jī)械手只是他的一小部分,就如同我們的手臂對(duì)于我們整個(gè)人一樣,不算大卻缺一不可,除了機(jī)械手臂的前半部分在工作臺(tái)面的邊緣,且因?yàn)樽饔玫年P(guān)系比較明顯,其他的部分都是隱藏在工作臺(tái)面之下的,在封閉完好的情況下是不

40、外露的,這樣也可以保證人員的安全性,也可以保證設(shè)備內(nèi)部不會(huì)受到其他雜志的影響,從而保證設(shè)備的可靠性。 設(shè)備的電機(jī)位于工作臺(tái)面的最底部,最中心處,他不僅僅是全自動(dòng)上管機(jī)械手的動(dòng)力來(lái)源同時(shí)也是整個(gè)擦粉機(jī)其他部件的動(dòng)力來(lái)源,這里電機(jī)通過(guò)變速箱進(jìn)行調(diào)速來(lái)達(dá)到我們所要求的速度,再通過(guò)斜齒輪與凸輪背后的斜齒輪連接,從而帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng),應(yīng)為整個(gè)全自動(dòng)上管機(jī)械手是考慮到平衡性的,我們?cè)谑直凵霞由狭伺渲貕K以達(dá)到機(jī)械手臂的平衡,來(lái)減小手臂上舉時(shí)所需要的力,且各軸以左右平移居多,所以帶動(dòng)凸輪所需要的力并不是很大,對(duì)于電機(jī)要求的動(dòng)力并不是很大,只要達(dá)到基本的要求即可。 3.7.2裝配圖技術(shù)要求 1.各密封

41、件裝配前必須浸透油。 2.裝配滾動(dòng)軸承允許采用機(jī)油加熱進(jìn)行熱裝,油的溫度不得超過(guò)100℃。 3.齒輪箱裝配后應(yīng)設(shè)計(jì)和工藝規(guī)定進(jìn)行空載試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)不應(yīng)有沖擊、噪聲,溫升和滲漏不得超過(guò)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 4.齒輪裝配后,齒面的接觸斑點(diǎn)和側(cè)隙應(yīng)符合GB10095和GB11365的規(guī)定。 5.裝配液壓系統(tǒng)時(shí)允許使用密封填料或密封膠,但應(yīng)防止進(jìn)入系統(tǒng)中。 6.進(jìn)入裝配的零件及部件(包括外購(gòu)件、外協(xié)件),均必須具有檢驗(yàn)部門(mén)的合格證方能進(jìn)行裝配。 7.零件在裝配前必須清理和清洗干凈,不得有毛刺、飛邊、氧化皮、銹蝕、切屑、油污、著色劑和灰塵等。 8.裝配前應(yīng)對(duì)零、部件的主要配

42、合尺寸,特別是過(guò)盈配合尺寸及相關(guān)精度進(jìn)行復(fù)查。 9.裝配過(guò)程中零件不允許磕、碰、劃傷和銹蝕。 10.螺釘、螺栓和螺母緊固時(shí),嚴(yán)禁打擊或使用不合適的旋具和扳手。緊固后螺釘槽、螺母和螺釘、螺栓頭部不得損壞。 11.規(guī)定擰緊力矩要求的緊固件,必須采用力矩扳手,并按規(guī)定的擰緊力矩緊固。 12.同一零件用多件螺釘(螺栓)緊固時(shí),各螺釘(螺栓)需交叉、對(duì)稱(chēng)、逐步、均勻擰緊。 13.圓錐銷(xiāo)裝配時(shí)應(yīng)與孔應(yīng)進(jìn)行涂色檢查,其接觸率不應(yīng)小于配合長(zhǎng)度的60%,并應(yīng)均勻分布。 14.平鍵與軸上鍵槽兩側(cè)面應(yīng)均勻接觸,其配合面不得有間隙。 15.花鍵裝配同時(shí)接觸的齒面數(shù)不少于2/3,接觸

43、率在鍵齒的長(zhǎng)度和高度方向不得低于50%。 16.滑動(dòng)配合的平鍵(或花鍵)裝配后,相配件移動(dòng)自如,不得有松緊不均現(xiàn)象。 17.粘接后應(yīng)清除流出的多余粘接劑。 18.軸承外圈與開(kāi)式軸承座及軸承蓋的半圓孔不準(zhǔn)有卡住現(xiàn)象。 19.軸承外圈與開(kāi)式軸承座及軸承蓋的半圓孔應(yīng)接觸良好,用涂色檢查時(shí),與軸承座在對(duì)稱(chēng)于中心線120、與軸承蓋在對(duì)稱(chēng)于中心線90的范圍 內(nèi)應(yīng)均勻接觸。在上述范圍內(nèi)用塞尺檢查時(shí),0.03mm的塞尺不得塞入外 圈寬度的1/3。 20.軸承外圈裝配后與定位端軸承蓋端面應(yīng)接觸均勻。 21.滾動(dòng)軸承裝好后用手轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)靈活、平穩(wěn)。 22.上下軸瓦的結(jié)合面要緊密

44、貼和,用0.05mm塞尺檢查不入。 23.用定位銷(xiāo)固定軸瓦時(shí),應(yīng)在保證瓦口面和端面與相關(guān)軸承孔的開(kāi)合面和端面包持平齊狀態(tài)下鉆鉸、配銷(xiāo)。銷(xiāo)打入后不得松動(dòng)。 24.球面軸承的軸承體與軸承座應(yīng)均勻接觸,用涂色法檢查,其接觸不應(yīng)小于70%。 25.合金軸承襯表面成黃色時(shí)不準(zhǔn)使用,在規(guī)定的接觸角內(nèi)不準(zhǔn)有離核現(xiàn)象 ,在接觸角外的離核面積不得大于非接觸區(qū)總面積的10%。 26.齒輪(蝸輪)基準(zhǔn)端面與軸肩(或定位套端面)應(yīng)貼合,用0.05mm塞尺檢查不入。并應(yīng)保證齒輪基準(zhǔn)端面與軸線的垂直度要求。 27.齒輪箱與蓋的結(jié)合面應(yīng)接觸良好。 28.組裝前嚴(yán)格檢查并清除零件加工時(shí)殘留的

45、銳角、毛刺和異物。保證密封件裝入時(shí)不被擦傷。 歸納一下,大約有以下方面的基本技術(shù)要求,以供參考(具體數(shù)值,具體條款由設(shè)計(jì)者根據(jù)實(shí)際情況定): 1.一般技術(shù)要求: 零件去除氧化皮。 零件加工表面上,不應(yīng)有劃痕、擦傷等損傷零件表面的缺陷。 去除毛刺飛邊。 2.熱處理要求: 經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,HRC50~55。 零件進(jìn)行高頻淬火,350~370℃回火,HRC40~45。 滲碳深度0.3mm。 進(jìn)行高溫時(shí)效處理。 3.公差要求: 未注形狀公差應(yīng)符合GB1184-80的要求。 未注長(zhǎng)度尺寸允許偏差0.5mm。 鑄件公差帶對(duì)稱(chēng)于毛坯鑄件基本尺寸配置。 4.零件棱角: 未注

46、圓角半徑R5。 未注倒角均為245。 銳角倒鈍。 5.裝配要求: 各密封件裝配前必須浸透油。 裝配滾動(dòng)軸承允許采用機(jī)油加熱進(jìn)行熱裝,油的溫度不得超過(guò)100℃。 齒輪箱裝配后應(yīng)設(shè)計(jì)和工藝規(guī)定進(jìn)行空載試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)不應(yīng)有沖擊、噪聲,溫升和滲漏不得超過(guò)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 齒輪裝配后,齒面的接觸斑點(diǎn)和側(cè)隙應(yīng)符合GB10095和GB11365的規(guī)定。 裝配液壓系統(tǒng)時(shí)允許使用密封填料或密封膠,但應(yīng)防止進(jìn)入系統(tǒng)中。 進(jìn)入裝配的零件及部件(包括外購(gòu)件、外協(xié)件),均必須具有檢驗(yàn)部門(mén)的合格證方能進(jìn)行裝配。 零件在裝配前必須清理和清洗干凈,不得有毛刺、飛邊、氧化皮、銹蝕、切屑、油污

47、、著色劑和灰塵等。 裝配前應(yīng)對(duì)零、部件的主要配合尺寸,特別是過(guò)盈配合尺寸及相關(guān)精度進(jìn)行復(fù)查。 裝配過(guò)程中零件不允許磕、碰、劃傷和銹蝕。 螺釘、螺栓和螺母緊固時(shí),嚴(yán)禁打擊或使用不合適的旋具和扳手。緊固后螺釘槽、螺母和螺釘、螺栓頭部不得損壞。 規(guī)定擰緊力矩要求的緊固件,必須采用力矩扳手,并按規(guī)定的擰緊力矩緊固。 同一零件用多件螺釘(螺栓)緊固時(shí),各螺釘(螺栓)需交叉、對(duì)稱(chēng)、逐步、均勻擰緊。 圓錐銷(xiāo)裝配時(shí)應(yīng)與孔應(yīng)進(jìn)行涂色檢查,其接觸率不應(yīng)小于配合長(zhǎng)度的60%,并應(yīng)均勻分布。 平鍵與軸上鍵槽兩側(cè)面應(yīng)均勻接觸,其配合面不得有間隙。 花鍵裝配同時(shí)接觸的齒面數(shù)不少于2/3

48、,接觸率在鍵齒的長(zhǎng)度和高度方向不得低于50%。 滑動(dòng)配合的平鍵(或花鍵)裝配后,相配件移動(dòng)自如,不得有松緊不均現(xiàn)象。 粘接后應(yīng)清除流出的多余粘接劑。 軸承外圈與開(kāi)式軸承座及軸承蓋的半圓孔不準(zhǔn)有卡住現(xiàn)象。 軸承外圈與開(kāi)式軸承座及軸承蓋的半圓孔應(yīng)接觸良好,用涂色檢查時(shí),與軸承座在對(duì)稱(chēng)于中心線120、與軸承蓋在對(duì)稱(chēng)于中心線90的范圍內(nèi)應(yīng)均勻接觸。在上述范圍內(nèi)用塞尺檢查時(shí),0.03mm的塞尺不得塞入外圈寬度的1/3。 軸承外圈裝配后與定位端軸承蓋端面應(yīng)接觸均勻。 滾動(dòng)軸承裝好后用手轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)靈活、平穩(wěn)。 上下軸瓦的結(jié)合面要緊密貼和,用0.05mm塞尺檢查不入。 用定位

49、銷(xiāo)固定軸瓦時(shí),應(yīng)在保證瓦口面和端面與相關(guān)軸承孔的開(kāi)合面和端面包持平齊狀態(tài)下鉆鉸、配銷(xiāo)。銷(xiāo)打入后不得松動(dòng)。 球面軸承的軸承體與軸承座應(yīng)均勻接觸,用涂色法檢查,其接觸不應(yīng)小于70%。 合金軸承襯表面成黃色時(shí)不準(zhǔn)使用,在規(guī)定的接觸角內(nèi)不準(zhǔn)有離核現(xiàn)象,在接觸角外的離核面積不得大于非接觸區(qū)總面積的10%。 齒輪(蝸輪)基準(zhǔn)端面與軸肩(或定位套端面)應(yīng)貼合,用0.05mm塞尺檢查不入。并應(yīng)保證齒輪基準(zhǔn)端面與軸線的垂直度要求。 齒輪箱與蓋的結(jié)合面應(yīng)接觸良好。 3.7.3總圖 下面附上整個(gè)全自動(dòng)上管機(jī)械手的總圖。 圖3-11總圖 小 結(jié) 本設(shè)計(jì)通過(guò)

50、對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)大學(xué)本科所學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ),完成一個(gè)輔助生產(chǎn)線上按特定要求傳遞工件的機(jī)械手的的設(shè)計(jì),比較好地體現(xiàn)理論學(xué)習(xí)水平、實(shí)踐動(dòng)手能力,具有較強(qiáng)的針對(duì)性和明確的實(shí)施目標(biāo),實(shí)現(xiàn)了理論和實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。 本次設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)有這么幾點(diǎn),機(jī)械手臂要求很高的穩(wěn)定性,原本的設(shè)計(jì)思路是直接以三個(gè)氣缸來(lái)控制機(jī)械手,但是最后在方老師的指導(dǎo)下,考慮到以氣缸的穩(wěn)定性來(lái)帶動(dòng)整個(gè)機(jī)械手臂壓力太大,所以改變思路選用了凸輪來(lái)控制。另外一點(diǎn)是主軸與主載模塊,主軸與齒輪之間原本的設(shè)計(jì)只是以螺絲來(lái)固定,可靠性比較差,后在方老師的指導(dǎo)下添加上了鍵,大大提高了機(jī)械手臂的可靠性以及穩(wěn)定性。 全自動(dòng)上管機(jī)械手有很多優(yōu)點(diǎn),它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

51、單,易于控制,大量采用標(biāo)準(zhǔn)化,模塊化的通用原件,易于修理維護(hù),而且很多細(xì)節(jié)的地方都做了可調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì),使得它能夠適應(yīng)各種尺寸的變化。為了確保機(jī)械手的穩(wěn)定性特意選擇了凸輪帶動(dòng)齒條再帶動(dòng)齒輪的傳動(dòng)模式,大大提高了全自動(dòng)上管機(jī)械手的可靠性,全自動(dòng)機(jī)械手的簡(jiǎn)單,穩(wěn)定使得他實(shí)現(xiàn)了從傳送帶到設(shè)備之間的全自動(dòng)化,大大節(jié)省了人力成本,提高了工作的效率和穩(wěn)定。在滿(mǎn)足系統(tǒng)工藝要求的前提下,全自動(dòng)機(jī)械手采用了相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和控制, 從而大大地降低了制造成本。 通過(guò)近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì),收集資料、設(shè)計(jì)方案,比較方案,論證方案,分析計(jì)算,最后還有工程圖紙的繪制以及畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的撰寫(xiě)等各個(gè)環(huán)節(jié),使我對(duì)本科階段的知識(shí)有了一個(gè)

52、整體的深層次的理解,同時(shí)對(duì)工程的理解更加深刻。由于時(shí)間和個(gè)人知識(shí)及能力水平有限,論文中難免會(huì)有一些紕漏或錯(cuò)誤之處,懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。 參 考 文 獻(xiàn) [1]方建.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).第一版,北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.12 [2]黃真.并聯(lián)機(jī)械手機(jī)構(gòu)學(xué)理論及控制.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.1-3 [3]李允文.工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011.718 [4]陸祥生, 楊秀蓮.機(jī)械手—理論及應(yīng)用.北京:中國(guó)鐵道出版社,2005.11-12 [5]張培仁.機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)計(jì)與算法.合肥:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2008.10-01 [6]葉偉昌,林崗.機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.1-1 [7]何祖舜,蔡君亮.機(jī)械設(shè)計(jì)與工藝手冊(cè).寧夏:寧夏人民出版社,2009. [8]王建明,自動(dòng)線與工業(yè)機(jī)械手技術(shù) 天津:天津大學(xué)出版社, 2009.01-01 25

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