工業(yè)機械手設計 【液壓驅(qū)動機械手設計】,液壓驅(qū)動機械手設計,工業(yè)機械手設計,【液壓驅(qū)動機械手設計】,工業(yè),機械手,設計,液壓,驅(qū)動 機械工程機械工程系系 機械設計制造及自動化專業(yè)機械設計制造及自動化專業(yè)論文答辯論文答辯工業(yè)機械手設計工業(yè)機械手設計液壓原理及傳動設計液壓原理及傳動設計學生：李剛學生：李剛指導老師：丁蘭指導老師：丁蘭英英目錄引言引言第一章第一章機械手設計要求分析機械手設計要求分析 第二章第二章液壓系統(tǒng)設計液壓系統(tǒng)設計 第三章第三章集成塊的設計集成塊的設計 第四章第四章液壓集成塊液壓集成塊CAD技術技術 參考文獻參考文獻引言引言工業(yè)機器人一般指用于機械制造業(yè)中代替人完成具有大批量、高質(zhì)量要求的工作，如汽車制造、摩托車制造、艦船制造、某些家電產(chǎn)品（電視機、電冰箱、洗衣機）、化工等行業(yè)自動化生產(chǎn)線中的點焊、弧焊、噴漆、切割、電子裝配及物流系統(tǒng)的搬運、包裝、碼垛等作業(yè)第一章第一章機械手設計要求分析機械手設計要求分析 1.設計目的和要求設計目的和要求 上下料用機械手能在不同高度與不連續(xù)的工作臺之間實現(xiàn)機械零件的重復取放，代替人工勞動，減輕了人工勞動強度，提高了自動化水平和勞動生產(chǎn)率，保證了產(chǎn)品和工人的質(zhì)量與安全。2.機械手簡介與分析機械手簡介與分析 1.坐標形式分析坐標形式分析 上下料用機械手采用圓柱坐標的結構形式，主要的組成部分有：升降機構，回轉(zhuǎn)機構，手臂伸縮結構等，在這三中機構中采用液壓驅(qū)動傳動方式，能保證機械手的整體結構的緊湊性，運動平穩(wěn)以及可以方便的實現(xiàn)無級調(diào)速。2.運動分析運動分析 如圖所示，機械手在工作過程中需三種運動，其中手臂的伸縮和立柱的升降為兩種直線運動，而手臂的回轉(zhuǎn)為圓周運動，所以采用圓柱坐標形式。其特點是，結構簡單，手臂運動范圍大，有較高的定位準確度。3.機械手的工作范圍機械手的工作范圍 機械手在水平方向上的伸縮范圍為至兩個不同高度的工作臺的距離，手臂伸縮總行程為：300-500mm，手臂回轉(zhuǎn)的運動范圍為：0-240度，立柱升降的垂直方向的距離為兩工作臺的高度差，總行程為：0-200mm 第二章第二章液壓系統(tǒng)設計液壓系統(tǒng)設計 1 1.根據(jù)工作要求確定一個工作循環(huán)周期根據(jù)工作要求確定一個工作循環(huán)周期的運動過程的運動過程 2.2.據(jù)工作循環(huán)過程確定系統(tǒng)工況分析圖據(jù)工作循環(huán)過程確定系統(tǒng)工況分析圖 3.3.擬訂液壓系統(tǒng)的工作原理圖擬訂液壓系統(tǒng)的工作原理圖 4.4.根據(jù)整個系統(tǒng)的液壓元件需求選擇標根據(jù)整個系統(tǒng)的液壓元件需求選擇標準的液壓元件準的液壓元件 5 5 液壓缸尺寸的確定及安全強度的校核液壓缸尺寸的確定及安全強度的校核1.1.確定一個工作循環(huán)周期的運動過程確定一個工作循環(huán)周期的運動過程 1.手臂位于初始位置（1）2.手臂伸長至工作臺（1）3.手指抓取工件4.手臂縮回5.立柱升高至至工作臺6.手臂回轉(zhuǎn)角度至位置（2）7.手臂伸長并釋放工件8.手臂縮回9.手臂回轉(zhuǎn)角度，至位置（1）10.立柱下降至工作臺（1）工作行程范圍：角度0-240度手作工作范圍200mm高度工作范圍200mm2.分析運動過程確定系統(tǒng)工況分析圖分析運動過程確定系統(tǒng)工況分析圖3.擬訂液壓系統(tǒng)的工作原理圖擬訂液壓系統(tǒng)的工作原理圖 1.根據(jù)整個系統(tǒng)的工作完成步驟，選擇合適的液壓缸。伸縮運動和升降運動 選擇單桿活塞液壓缸，回轉(zhuǎn)運動選擇擺動液壓缸，保證整個系統(tǒng)能夠達到穩(wěn)定的運動效果。2.液壓回路的選擇液壓回路的選擇 確定液壓執(zhí)行元件以后，根據(jù)設備的共組特點和工作要求確定對主要性能起決定性影響的主要回路，機械手液壓系統(tǒng)主要有針對伸縮運動，升降運動和回轉(zhuǎn)運動的三個主要運動回路。綜合以上的動作，原理以及元件，繪制液壓系統(tǒng)原理圖。下圖為本機械手液壓系統(tǒng)的工作原理圖 2.5液壓缸尺寸的確定及安全強度的校核液壓缸尺寸的確定及安全強度的校核 1.伸縮液壓缸的設計計算2.擺動缸的設計計算 3.升降機構的設計計算第三章第三章 集成塊的設計集成塊的設計 1 1 設計分析設計分析 2 2 根據(jù)具體的要求進行設計計算根據(jù)具體的要求進行設計計算 3 3 下面為集成塊的設計步驟下面為集成塊的設計步驟 4 4 液壓集成塊的加工工藝液壓集成塊的加工工藝 2 2 根據(jù)具體要求進行設計計算根據(jù)具體要求進行設計計算 上下料用的機械手液壓系統(tǒng)的集成塊設計系統(tǒng)見集成塊裝配圖，它包括地板塊，升降機構控制集成塊，回轉(zhuǎn)機構控制集成塊，伸縮機構控制集成塊以及頂蓋等五個集成塊組成。下面針對整個系統(tǒng)中的伸縮缸液壓控制回路集成塊為例子，具體說明整個集成塊的設計計算過程：3.液壓元件的選擇液壓元件的選擇為了能滿足整個循環(huán)的工作要求，則該回路共需四個液壓元件，有相關手冊查得它們的型號和規(guī)格，以及安裝底板在安裝這些元件時候應考慮的油孔的相對位置情況等 3 3 下面為集成塊的設計步驟下面為集成塊的設計步驟 確定通道的孔徑，集成塊上的公用通道，即壓力油孔P，回油孔T，泄露油孔L，以及四個安裝孔，壓力油孔由液壓泵流量決定，本回路流量約為30 L/min 則取壓力油孔的孔徑為12mm，回油孔和泄露油孔也取孔徑為12mm。直接與液壓元件連接的液壓油孔由選定的液壓元件規(guī)格確定，由于所選液壓閥的通徑都為10mm，則統(tǒng)一取孔徑為12mm，方便加工。而孔與孔之間的連接孔（即工藝孔）也取12，并且要求用螺塞在集成塊表面堵死，不允許堵孔用的螺塞對其他的液壓元件和結合面有干涉作用。3.集成塊上液壓元件的布置，把做好的液壓元件樣板在集成塊各個視圖上進行布局，有的液壓元件需要連接板，則樣板以連接板為準。在布局時應該避免電磁換向閥兩端的電磁鐵與其他部分或元件想干涉，液壓元件的布置應以在集成塊上加工的孔最少為最佳。如圖5所示，孔道相通的液壓元件應該盡可能布置在同一水平面上，或在直徑d的范圍內(nèi)（如圖5 a）否則要鉆中間油孔（如圖5 b，c），不通油孔之間的最小壁厚h必須進行強度校核（如圖5 d）。液壓元件在水平上的孔道若與公共油孔相通，則應盡可能地布置在同一垂直位置或在直徑d的范圍（如圖5 a，b），否則要鉆中間孔道（如圖6 c），集成塊前后與左右連接的孔道應相互垂直，不然也要鉆中間孔道（如圖6 d）。設計專用集成塊時，要注意其高度應該比裝在其上的液壓元件最大橫向尺寸大，以避免上下集成塊上的液壓元件相互干涉，影響集成塊組之間的緊固問題。4.集成塊上液壓元件布置程序集成塊上液壓元件布置程序電磁換向閥布置在集成塊的前面和后面，先布置垂直位置，后布置水平位置，要避免電磁換向閥的固定螺孔與閥口通道、集成塊固定螺孔相通。液壓元件泄漏孔可考慮與回油孔合并。水平位置孔道可分為三層進行布置。根據(jù)水平孔道布置的需要，液壓元件可以上下左右移動一段距離，具體可參見圖6。溢流閥的先導閥部分可伸出集成塊外，有的元件如單向閥，可以橫向布置。第四章第四章 液壓集成塊液壓集成塊CADCAD技術技術 液壓集成塊的CAD的研究與開發(fā)已為液壓工程設計提供了有力的支持，但其發(fā)展?jié)摿€沒有充分發(fā)掘。由于液壓集成塊的高附價值，液壓集成塊CAD技術的應用開發(fā)不但能夠滿足個別企業(yè)液壓集成塊的專業(yè)急需，同時也有望走上商品化專業(yè)軟件市場。對液壓集成塊CAD技術的研究開發(fā)提出全面的商品化，工程化要求并采取有效的方法學，技術和工具，將液壓集成塊CAD技術應用軟件推向用戶市場是液壓集成塊CAD領域的重要工作。參考文獻：參考文獻：1工業(yè)機器人 徐元昌編制 中國輕工業(yè)出版社2液壓傳動與控制 賈銘新主編 國防工業(yè)出版社3液壓與氣壓傳動 左健民主編4機器人應用技術 孟繁華編 哈爾濱工業(yè)大學出版社5機器人動力學 趙錫編著 上海交通大學6.機器人學 蔡自興著 清華大學出版社7.機器人和機械手控制系統(tǒng) 劉興良著 新時代出版社8.賈竹青.液壓集成塊設計法分析.1998（1）9.濮鳳根，胡偉民.關于液壓集成塊CAD研究開發(fā)的進一步探討.199710.Solomatine,D.Object-orientation in hydraulic modeling architectures.Journal of computing in civil engineering,1996(4) 畢業(yè)論文開題報告 題 目: 工業(yè)機械手設計 姓 名: 學 院: 工學院 專 業(yè): 班 級: 學 號: 指導教師: 職稱: 教 授 2005年 6 月 8 日 課題名稱：工業(yè)機械手設計 一、課題來源、課題研究的主要內(nèi)容及國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述 1.課題來源、課題研究的主要內(nèi)容 工業(yè)機器人一般指用于機械制造業(yè)中代替人完成具有大批量、高質(zhì)量要求的工作，如汽車制造、摩托車制造、艦船制造、某些家電產(chǎn)品、化工等行業(yè)自動化生產(chǎn)線中的點焊、弧焊、噴漆、切割、電子裝配及物流系統(tǒng)的搬運、包裝、碼垛等作業(yè)的機器人。工業(yè)機器人由操作機（機械本體）、控制器、驅(qū)動控制系統(tǒng)和檢測傳感裝置構成，是一種仿人操作、自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化生產(chǎn)設備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。 機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機器的進化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務性設備，也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備。 2. 國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述 近20年來，機器人或機械手技術的應用領域迅速拓寬，尤其是在各種自動化生產(chǎn)線上得到廣泛應用。電氣可編程控制技術與液壓技術相結合，使整個系統(tǒng)自動化程度更高，控制方式更靈活，性能更加可靠；液壓機械手、柔性自動生產(chǎn)線的迅速發(fā)展，對液壓技術提出了更多更高的要求；微電子技術的引入，促進了電-氣比例伺服技術的發(fā)展；現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，使液壓技術從開關控制進入閉環(huán)比例伺服控制，控制精度不斷提高；由于液壓脈寬調(diào)制技術具有結構簡單、抗污染能力強和成本低廉等特點，國內(nèi)外都在大力開發(fā)研究。隨著微電子技術、PLC技術、計算機技術、傳感技術和現(xiàn)代控制技術的發(fā)展與應用，液壓技術已成為實現(xiàn)現(xiàn)代傳動與控制的關鍵技術之一。 自上世紀六十年代，機械手被實現(xiàn)為一種產(chǎn)品后，對它的開發(fā)應用也在不斷發(fā)展，最典型的發(fā)展是生產(chǎn)者將此產(chǎn)品大量應用于衛(wèi)生行業(yè)（全自動生化分析儀），從而實現(xiàn)了衛(wèi)生檢驗中急需短時間、大量樣品數(shù)據(jù)的要求，但在衛(wèi)生領域的機械手因采用樣品加單一酶試劑顯色法，且采用濾光片結構設計，造成試劑價格昂貴，限制了產(chǎn)品市場的發(fā)展。 隨著技術的進步，機械手的設計已經(jīng)實破了單一試劑、加熱及濾光片的束縛。比如美國OI公司的產(chǎn)品，可針對單一項目，次序加4種試劑，加熱溫度也提高到 50 ℃ ，檢測器則采用二極管陳列技術，這些進步為新領域的應用提供了強大支持。有專家估計未來10 年，全自動流動分析儀的市場份額中，將有 50 ％被全自動化學分析機械手取代。 通過了解上述兩類產(chǎn)品的技術特點我們不難看出，機械手具有微升級試劑消耗，不受模板束縛，分析中不同檢測項目可穿插完成，可完成研發(fā)性波長掃描優(yōu)化檢測條件，用戶可自行設計新的檢測項目，體積小，甚至可做現(xiàn)場快速分析等特點。 由此也不難看出，以前流動分析中不適合的用戶群，如樣品檢測單一種類少而樣品量多的情況，為機械手的應用提供了可能性。對衛(wèi)生行業(yè)的快速分析中，也因新型機械手的設計特點而使取代昂貴的試劑，降低分析成本成為可能。機械手不能完全取代流動分析產(chǎn)品一個重要的理由是：一些特殊樣品處理技術不能在線實現(xiàn)，如萃取、高溫蒸餾，需要離線進行，相信隨著技術的進步，這些方面的技術也會提高。 參考文獻： [1]. 工業(yè)機器人 徐元昌 編制 中國輕工業(yè)出版社 1999.08 [2]. 液壓傳動與控制 賈銘新 主編 國防工業(yè)出版社 2003.01 [3]. 液壓與氣壓傳動 左健民 主編 機械工業(yè)出版社 1999.10 [4]. 機器人應用技術 孟繁華 編 哈爾濱工業(yè)大學出版社 1989.06 [5]. 濮鳳根，胡偉民. 關于液壓集成塊CAD研究開發(fā)的進一步探討. 1997 [6]. 馮毅，田樹軍，李利. 基于計算智能的液壓集成塊優(yōu)化設計.中國機械工程，2003（17） [7]. 機器人和機械手控制系統(tǒng) (蘇)E.N尤列維奇等著;劉興良等譯 新時代出版社 1985.04 [8]. 機器人基礎知識 劉興良編著 新時代出版社 1986.08 [9]. 濮鳳根，胡偉民. 關于液壓集成塊CAD研究開發(fā)的進一步探討. 機電設備 1997 [10].Solomatine,D. Object-orientation in hydraulic modeling architectures.Journal of computing in civil engineering,1996(4) 二、本課題擬解決的問題 目前液壓機械手被廣泛地應用于各種加工試驗等工作場所，由于現(xiàn)在的科技進步與發(fā)展，工業(yè)機械手逐步追求一種智能化，小型化，進一步體現(xiàn)在液壓系統(tǒng)控制的微縮。現(xiàn)階段液壓集成塊技術被廣泛用應于液壓系統(tǒng)的控制，以減小液壓系統(tǒng)控制管路連接。 液壓機械手控制設計中液壓集成塊設計是一項關鍵的工作，液壓集成塊是安裝各種液壓元件，并在其內(nèi)部按照系統(tǒng)控制原理要求實現(xiàn)元件之間油道連通的復雜功能塊。它的應用使液壓系統(tǒng)的結構更加緊湊，安裝和調(diào)試也更加方便。在一定尺寸限制的塊體上如何按照系統(tǒng)原理要求，正確合理的設計多個通道，對設計人員來說是一項艱巨的任務，因而單靠手工設計集成塊不僅速度慢，而且難免在設計過程中發(fā)生錯誤，影響工作的正常進行，造成很大的時間與資源的浪費。 本課題擬在利用現(xiàn)在專業(yè)應用軟件開發(fā)技術，方法，工具來促使人們更深入地開展工業(yè)機械手液壓集成系統(tǒng)的開發(fā)與研究。液壓集成系統(tǒng)的CAD的研究與開發(fā)已為液壓控制工程設計提供了有力的支持。由于液壓集成塊的高附價值，液壓集成控制技術的應用開發(fā)不但能夠滿足個別企業(yè)專業(yè)急需，同時也有望走上商品化專業(yè)軟件市場。 三、解決方案及預期效果 在整個的液壓控制系統(tǒng)中液壓集成塊為一個重要的中間控制元件，利用它可以減少很多復雜管路以及控制元件的連接，實現(xiàn)控制系統(tǒng)的集成化。 鑒于現(xiàn)在液壓工業(yè)機械手國內(nèi)外趨勢的發(fā)展，主要解決機械手液壓控制系統(tǒng)的設計與研究，并利用液壓集成塊CAD應用軟件獲得最優(yōu)的布局布孔方案。實現(xiàn)了液壓集成塊布局孔集成方案的自動優(yōu)化設計。設計合理的液壓原理圖以及選用標準的液壓元件，明確各元件之間的連通關系，實現(xiàn)液壓元件在集成塊體上的布局定位，實時干涉校核下的孔道自動連通，連通方案的目標評價和布局方案的自動調(diào)整等步驟。最后形成集成塊的布局布孔最優(yōu)方案。在優(yōu)化設計過程中，需要以下幾項數(shù)據(jù)：1.元件的外型尺寸，用于裝配時進行外型干涉校核 2.元件底版孔系數(shù)據(jù)，包括元件底版上各油孔，螺紋孔等的坐標位置和孔道大小，以及深度要求和安裝精度要求等 3.元件本身屬性，包括元件裝配的優(yōu)先面，優(yōu)先角度等 利用CAD的三維實體造型功能，可以將液壓集成塊自動設計結果，即集成塊外部元件布局和內(nèi)部孔道布局的集成方案，在CAD圖形庫中自動生成集成塊的三維結構圖和裝配圖，在CAD的三維瀏覽工具的支持下，可以實現(xiàn)對集成塊內(nèi)部結構圖和裝配圖的多方位，多角度的觀察，進而對檢驗方案結果及優(yōu)劣程度進行改造。其中，液壓集成塊三維裝配圖生成需要液壓元件圖形庫的支持。 就設計全過程來說，工作從液壓控制系統(tǒng)原理方案分析開始，確定集成范圍和目標要求，構思總體部署方案和確定全部元件規(guī)格及其安裝位置，根據(jù)原理要求設計塊體孔系，設計師在塊體設計中要遵循設計規(guī)范與準則，獲得集成塊裝配草圖與零件設計草圖，孔道校驗和技術文件編制。然而集成塊CAD研究開發(fā)的目標在于促使設計師發(fā)揮創(chuàng)造性，即應用開發(fā)應定位于集成塊設計的前端。根據(jù)過程改進要求獲得設計過程規(guī)范是過程建模的前提。按照設計及開發(fā)能力以及過程改進的方法學框架，逐步建立行之有效的設計規(guī)范和設計模型。設計師利用軟件高效完成工作的同時，能充分發(fā)揮創(chuàng)造潛力，完成工作的創(chuàng)造性部分。 四、課題進度安排 3月19日～4月1日．畢業(yè)實習階段。 畢業(yè)實習，查閱資料，到多個公司實踐，撰寫實習報告。 4月2日～4月15日．開題階段。 提出總體設計方案及草圖，填寫開題報告。 4月16日～5月23日． 設計初稿階段。 完成總體設計圖、部件圖、零件圖。 5月24日～6月7日． 中期工作階段。 完善設計圖紙，編寫畢業(yè)設計說明書，中期檢查。 6月8日～6月10日．畢業(yè)設計預答辯。 6月11日～6月18日．畢業(yè)設計整改。 圖紙修改、設計說明書修改、定稿，材料復查。 6月19日～6月21日．畢業(yè)設計材料評閱。 6月22日～6月24日．畢業(yè)答辯。 6月25日～6月28日．材料整理裝袋。 五、指導教師意見 　　 　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 　　 年　 月　　日 六、專業(yè)系意見 年　 月　　日 七、學院意見 年　 月　　日 ５ 液壓集成塊CAD技術的發(fā)展與研究 摘要:本文介紹了液壓集成塊的現(xiàn)階段發(fā)展狀況以及它在集成系統(tǒng)中的作用。在分析液壓集成塊CAD應用開發(fā)進展的基礎上，提出了深入開展液壓集成塊CAD研究開發(fā)的中心任務是完善集成塊設計規(guī)范和過程建模。支持并持續(xù)改進集成塊設計的整個過程，是液壓集成塊CAD研究開發(fā)的目標。過程建模的思想方法將促使企業(yè)建立和改進開發(fā)能力成熟模型，進而提高企業(yè)的整體開發(fā)能力。 關鍵詞： 液壓集成塊；CAD技術; 開發(fā)； 研究 The Development and Research of CAD Technic for Hydraulic Manifold Block Abstract: Summary : This text has introduced the state of development and its role in integrated system of the present stage that the hydraulic pressure integrates one. On the basis of analysing that integrates a progress for CAD application and development in hydraulic pressure, is it launch hydraulic pressure integrate pieces of central task that CAD research and develop to is it integrate pieces of design specification and course modeling to perfect thoroughly to put forward. Support and is it integrate pieces of whole course that design to improve continuously, it is hydraulic pressure that integrate pieces of goal that CAD researches and develops. The modeling way of thinking of the course will impel enterprises to set up and improve the ripe model of development ability, and then improve the whole development ability of enterprises. Key words: Hydraulic manifold block；CAD technique；Exploiture；Research 前言 在液壓系統(tǒng)設計中，液壓集成塊設計是一項關鍵的工作，液壓集成塊是安裝各種液壓元件，并在其內(nèi)部按照系統(tǒng)原理要求實現(xiàn)元件之間油道連通的復雜功能塊。它的應用使液壓系統(tǒng)的結構更加緊湊，安裝和調(diào)試也更加靈活方便。在一定尺寸限制的塊體上如何按照系統(tǒng)原理要求，正確合理的設計多個通道，對設計人員來說是一項艱巨的任務，因而單靠手工設計集成塊不僅速度慢，而且難免在設計過程中發(fā)生錯誤，影響工作的正常進行，造成很大的時間與資源的浪費。 正文 液壓集成塊作為各式板式閥，插裝閥及其其他附件的承裝載體，因液壓系統(tǒng)組成的非標準性和所承裝閥體及其相互連通關系的多樣性所致，其外部是多種不同格式和規(guī)格的液壓元件在各個方面的緊湊布局，內(nèi)部為十分密集，復雜的孔系網(wǎng)絡，在液壓集成塊自動優(yōu)化設計功能軟件系統(tǒng)開發(fā)中，一項重要的內(nèi)容是建立含有足夠信息量的且方便適用的液壓元件數(shù)據(jù)庫和圖形庫。對于液壓集成塊而言，安裝在塊上的各種液壓元件相關數(shù)據(jù)構成了設計的基礎性信息，如：元件的外型尺寸，底版孔系數(shù)據(jù)，以及其他附加信息等，同時由于各個液壓生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的液壓元件系列不同，規(guī)格不同，種類繁多，外型尺寸各異，則深入剖析各類液壓元件的屬性及構成規(guī)律，提取對集成塊設計有意義的信息，并按照一定的分類方法與集成塊 CAD技術接軌，深入開展液壓集成塊CAD的研究開發(fā)。 當前液壓集成塊CAD應用開發(fā)受到了國內(nèi)外液壓界的廣泛重視，專業(yè)應用軟件開發(fā)技術，方法，工具的不斷發(fā)展和成熟，又促使人們更深入地開展液壓集成塊的開發(fā)與研究。液壓集成塊的CAD的研究與開發(fā)已為液壓工程設計提供了有力的支持，但其發(fā)展?jié)摿€沒有充分發(fā)掘。由于液壓集成塊的高附價值，液壓集成塊CAD技術的應用開發(fā)不但能夠滿足個別企業(yè)液壓集成塊的專業(yè)急需，同時也有望走上商品化專業(yè)軟件市場。對液壓集成塊CAD技術的研究開發(fā)提出全面的商品化，工程化要求并采取有效的方法學，技術和工具，將液壓集成塊CAD技術應用軟件推向用戶市場是液壓集成塊CAD領域的重要工作。 液壓集成塊CAD應用軟件將能自動生成與獲得最優(yōu)的布局不孔集成方案。實現(xiàn)了液壓集成塊布局孔集成方案的自動優(yōu)化設計。利用該軟件用戶只需要輸入液壓原理圖所提供的液壓元件及其元件之間的連通關系，則計算機自動完成中間的處理過程，包括液壓元件在集成塊體上的布局定位，實時干涉校核下的孔道自動連通，連通方案的目標評價和布局方案的自動調(diào)整等步驟。最后形成集成塊的布局布孔最優(yōu)方案。在優(yōu)化設計過程中，需要以下幾項數(shù)據(jù)：1.元件的外型尺寸，用于裝配時進行外型干涉校核 2.元件底版孔系數(shù)據(jù)，包括元件底版上各油孔，螺紋孔等的坐標位置和孔道大小，以及深度要求和安裝精度要求等 3.元件本身屬性，包括元件裝配的優(yōu)先面，優(yōu)先角度等 利用CAD的三維實體造型功能，可以將液壓集成塊自動設計結果，即集成塊外部元件布局和內(nèi)部孔道布局的集成方案，在CAD圖形庫中自動生成集成塊的三維結構圖和裝配圖，在CAD的三維瀏覽工具的支持下，可以實現(xiàn)對集成塊內(nèi)部結構圖和裝配圖的多方位，多角度的觀察，進而對檢驗方案結果及優(yōu)劣程度進行改造。其中，液壓集成塊三維裝配圖生成需要液壓元件圖形庫的支持。 安裝在液壓集成塊上的液壓元件通常有液壓閥，管接頭以及儀表等附件，多為標準件，并且同一系列同一類型不同型號的元件，其結構基本相似，僅尺寸略有不同。因此液壓元件圖形庫較適合采用驅(qū)動法來建立，可以利用MDT提供的表驅(qū)動技術生成液壓元件的三維模型，完成元件圖形庫的設計開發(fā)。 MDT（AutoCAD Mechanical Desktop）是Autodesk公司在AutoCAD基礎上開發(fā)的基于特征的參數(shù)化三維實體造型軟件，是融二維繪圖和三維造型于一體的機械設計平臺。它包括參數(shù)花實體特征造型、曲面造型、零部件裝配及干涉檢查。三維與二維雙向關聯(lián)繪圖，是運行于微機上較為典型的機械CAD軟件之一。 針對集成塊CAD技術，當前由上海第704研究所和上海交通大學聯(lián)合開發(fā)的集成塊?？桌L圖軟件，已在工程實踐中發(fā)揮作用，有效保證了復雜集成塊的設計質(zhì)量。雙方在經(jīng)過多年的集成塊設計及其應用軟件的研究開發(fā)，在工程實踐基礎上總結液壓集成塊設計規(guī)范，為集成塊CAD的深入研究開發(fā)創(chuàng)造了有利條件。液壓集成塊校孔繪圖軟件定位在集成塊設計中的孔道檢驗和自動繪圖兩個環(huán)節(jié)，即經(jīng)圖形用戶界面基于設計草圖輸入有關設計結果和設計要求，從而建立集成塊體的數(shù)學模型。通過多種方式全面檢查內(nèi)部孔道幾何關系，并比較驗證預定的連通關系要求，確定塊體設計中存在的問題。借助三維幾何觀察器顯示局部細節(jié)以及直接確定問題所在。從而幫助使用者識別設計錯誤，并采取必要的修正措施修改塊體模型有關數(shù)據(jù)。 從實踐中認識到裝業(yè)應用開發(fā)的重心應放在染件的人機界面和軟件質(zhì)量上。校孔軟件是基于正確的塊體數(shù)學模型自動生成規(guī)范的圖紙。在?？桌L圖軟件中，集成塊設計信息與孔道效驗質(zhì)量特別是可靠性是該軟件開發(fā)的成敗，同時也影響工作效率。因此，就現(xiàn)階段該軟件使用狀況而言仍需要進一步的完善與強化。 就液壓集成塊CAD研究開發(fā)的工程化和商業(yè)化來說，盡管孔道繪圖部分已經(jīng)有經(jīng)驗基礎，但這仍不夠。?？桌L圖一度是集成塊設計的首要問題，軟件應該保證一個完整而正確的集成塊設計過程，在明確給定設計結果表達形式和正確性的判斷依據(jù)的同時，集成塊設計規(guī)范更應強調(diào)有效設計集成塊的過程規(guī)則，強調(diào)集成塊設計過程的規(guī)范性。 在軟件工程中，方法學是指導應用開發(fā)的一種有效手段，它強調(diào)從軟件過程的全局框架出發(fā)，把握應用開發(fā)項目的過程，隨著軟件應用不斷進入過程專業(yè)領域，方法學也隨之滲透到各種硬產(chǎn)品及其過程的建模。 目前，在液壓集成塊設計應用開發(fā)中仍拘泥于產(chǎn)品的設計結果信息建模，而在孔道校驗繪圖軟件中，集成塊的設計信息轉(zhuǎn)化為數(shù)學模型記錄到相關描述文件，據(jù)此得到集成塊的三維幾何模型，并生成二維圖紙作為設計結果，此外對設計過程建模并無涉足。現(xiàn)在關于集成塊CAD的研究開發(fā)，不能停留于結果信息建模，而要面向整個設計過程的建模。為此，需要強調(diào)完善集成塊的設計規(guī)范，特別是其設計過程規(guī)范，不斷完善集成塊設計規(guī)范和過程建模對液壓集成塊CAD研究開發(fā)的深入是當務之急。 就設計全過程來說，設計師的工作從液壓控制系統(tǒng)原理方案分析開始，確定集成范圍和目標要求，構思總體部署方案和確定全部元件規(guī)格及其安裝位置，根據(jù)原理要求設計塊體孔系，設計師在塊體設計中要遵循設計規(guī)范與準則，獲得集成塊裝配草圖與零件設計草圖，孔道校驗和技術文件編制。然而集成塊CAD研究開發(fā)的目標在于促使設計師發(fā)揮創(chuàng)造性，即應用開發(fā)應定位于集成塊設計的前端。根據(jù)過程改進要求獲得設計過程規(guī)范是過程建模的前提。按照設計及開發(fā)能力以及過程改進的方法學框架，逐步建立行之有效的設計規(guī)范和設計模型。設計師利用軟件高效完成工作的同時，能充分發(fā)揮創(chuàng)造潛力，完成工作的創(chuàng)造性部分，即為集成塊CAD研究開發(fā)的最高目標。明確這一目標，液壓集成塊CAD研究開發(fā)任務也就明確了。 液壓集成塊CAD研究開發(fā)必須著眼于全局與長遠，并著手于近期急需及條件允許的有限目標范圍來實施。過程建模將成為集成塊CAD研究的關鍵；過程重組，再工程的方法學框架明確了液壓集成塊CAD研究開發(fā)的方向和中心內(nèi)容。 參考文獻： [1].濮鳳根，胡偉民. 關于液壓集成塊CAD研究開發(fā)的進一步探討. 1997 [2].濮鳳根，胡偉民. 集成塊CAD研究和塊體?？桌L圖軟件開發(fā). 1997（2） [3].王益群，尹紅霞. 液壓集成塊的研究與開發(fā).2001（1） [4].賈竹青. 液壓集成塊設計法分析.1998（1） [5].張永利，高艷明，代寶江，馮毅，田樹軍. 面向液壓集成塊設計的液壓元件數(shù)據(jù)庫和圖形庫.2004. [6].馮毅，田樹軍，李利. 基于計算智能的液壓集成塊優(yōu)化設計.中國機械工程，2003（17） [7].張海平，鐘廷修.插裝閥體復雜孔系的CAD.機床與液壓，1987（1） [8].竹仁榮. 液壓集成塊的計算機輔助設計. 機床與液壓，1988（2） [9].王琦等. 液壓閥塊三維圖形處理技術. CAD/CAM，1996.3 [10].Solomatine,D. Object-orientation in hydraulic modeling architectures.Journal of computing in civil engineering,1996(4) ３ 題 目: 工業(yè)機械手設計 （液壓驅(qū)動設計） 姓 名: 學 院: 工學院 專 業(yè): 機械設計制造及其自動化 班 級: 學 號: 指導教師: 職稱: 講師 200 5 年 6月 8 日 南京農(nóng)業(yè)大學教務處制 目 錄 摘要……………………………………………………………………………………………1 關鍵詞…………………………………………………………………………………………1 Abstract………………………………………………………………………………………1 Key words………………………………………………………………………………………1 引言……………………………………………………………………………………………2 1.機械手設計要求分析………………………………………………………………………3 1.1 設計目的和要求…………………………………………………………………………3 1. 2機械手簡介與分析………………………………………………………………………3 2. 液壓系統(tǒng)設計………………………………………………………………………………3 2.1確定工作循環(huán)周期………………………………………………………………………4 2.2工況分析…………………………………………………………………………………4 2.3擬訂液壓系統(tǒng)工作原理圖………………………………………………………………4 2.4選擇標準的液壓元件……………………………………………………………………5 2.5 液壓缸尺寸的確定及安全強度的校核………………………………………………5 3. 集成塊設計……………………………………………………………………………… 7 3.1設計分析…………………………………………………………………………………7 3.2設計計算…………………………………………………………………………………8 3.3設計步驟…………………………………………………………………………………10 3.4液壓集成塊加工工藝……………………………………………………………………12 4. 液壓集成塊 CAD技術……………………………………………………………………13 總結 …… ……… ……… ……… ……………… …………… …………… ………15 致謝 …… ……… ……… ……… ……………… …………… …………… ………15 參考文獻……………………………………………………… ……………………………16 工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)設計 機械設計制造及其自動化專業(yè) 李剛 指導老師 丁蘭英 摘要：本文主要介紹了上下料用機械手的設計過程，它包括了對于整個系統(tǒng)的工作要求和情況的分析，通過系統(tǒng)的工作過程確定整個液壓系統(tǒng)的結構設計。分析整個循環(huán)過程，確定系統(tǒng)工作原理圖，根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)要求選擇標準的液壓元件，完成液壓系統(tǒng)的裝配圖。液壓集成塊作為現(xiàn)在液壓系統(tǒng)的主要部件，當前液壓集成塊應用開發(fā)受到了國內(nèi)外液壓界的廣泛重視，液壓集成塊的CAD的研究與開發(fā)已為液壓工程設計提供了有力的支持，在對機械手液壓系統(tǒng)集成塊設計過程中，能夠與實際的加工工藝相結合。并且對現(xiàn)在的液壓集成塊的CAD技術有很好的認識。 關鍵詞：工業(yè)機械手，驅(qū)動，集成塊，原理 Design of The Industry Manipulator Mechanical design & manufacture& automation LiGang Tutor DingLanying Abstract: This text introduce upper and lower material spend design process of manipulator , it include to whole job requirements and analysis of situation of system mainly, confirm the whole structural design systematic in hydraulic pressure through the working course of the system. Analyse whole cyclical process , confirm systematic operation principle picture , require the hydraulic pressure component of the standard for selection according to systematic parameter, finish the installation diagram systematic in hydraulic pressure. Hydraulic pressure integrate piece as now main part , hydraulic pressure of system , hydraulic pressure at present integrate pieces of application and development receive domestic and international hydraulic pressure extensive attention of circle, hydraulic pressure integrate research and development of CAD of piece already offer effective support for engineering design of the hydraulic pressure, while design the system integration one of hydraulic pressure of the manipulator, can combine with real processing technology . And CAD integrating one to the present hydraulic pressure has very good understanding. Keyword: Industry manipulator ,Drive , Hydraulic manifold block , Elements 引言 工業(yè)機器人一般指用于機械制造業(yè)中代替人完成具有大批量、高質(zhì)量要求的工作，如汽車制造、摩托車制造、艦船制造、某些家電產(chǎn)品（電視機、電冰箱、洗衣機）、化工等行業(yè)自動化生產(chǎn)線中的點焊、弧焊、噴漆、切割、電子裝配及物流系統(tǒng)的搬運、包裝、碼垛等作業(yè)的機器人。 　　 工業(yè)機器人由操作機（機械本體）、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構成，是一種仿人操作、自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化生產(chǎn)設備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。 ? ? ? 機器人技術是綜合了計算機、控制論、機構學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術，是當代研究十分活躍，應用日益廣泛的領域。機器人應用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標志。 ? ? 機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的電子機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機器的進化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務性設備，也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備。 第一章 機械手設計要求分析 1.1 設計目的和要求 上下料用機械手能在不同高度與不連續(xù)的工作臺之間實現(xiàn)機械零件的重復取放，代替人工勞動，減輕了人工勞動強度，提高了自動化水平和勞動生產(chǎn)率，保證了產(chǎn)品和工人的質(zhì)量與安全。 1.2.機械手簡介與分析 1.上下料用機械手采用圓柱坐標的結構形式，主要的組成部分有：升降機構，回轉(zhuǎn)機構，手臂伸縮結構等，在這三中機構中采用液壓驅(qū)動傳動方式，能保證機械手的整體結構的緊湊性，運動平穩(wěn)以及可以方便的實現(xiàn)無級調(diào)速。 2. 如圖所示，機械手在工作過程中需三種運動，其中手臂的伸縮和立柱的升降為兩種直線運動，而手臂的回轉(zhuǎn)為圓周運動，所以采用圓柱坐標形式。其特點是，結構簡單，手臂運動范圍大，有較高的定位準確度。 圖 1 機械手運動坐標形式 3. 機械手的工作范圍 機械手在水平方向上的伸縮范圍為至兩個不同高度的工作臺的距離，手臂伸縮總行程為500mm，手臂回轉(zhuǎn)的運動范圍為90度，立柱升降的垂直方向的距離為兩工作臺的高度差，總行程為200mm 第二章 液壓系統(tǒng)設計 2.1. 根據(jù)工作要求確定一個工作循環(huán)周期的運動過程 1.手臂位于初始位置（1） 2.手臂伸長至工作臺（1） 3.手指抓取工件（延時20s，確保工件被抓?。? 4.手臂縮回 5.立柱升高至所需高度，至工作臺（2） 6.手臂回轉(zhuǎn)角度α，至位置（2） 7.手臂伸長并釋放工件（延時20s，確保工件被成功釋放） 8.手臂縮回 9.手臂回轉(zhuǎn)角度 —α，至位置（1） 10.立柱下降高度至工作臺（1） 圖 2 上下料機械手運動位置示意圖 圖3 上下料機械手工作行程范圍示意圖 工作行程范圍： 角度0-240度；手作工作范圍200mm；高度工作范圍200mm 2.2 據(jù)工作循環(huán)過程確定系統(tǒng)工況分析圖，確保工作運動中的動作連續(xù)性 圖4 機械手運動循環(huán)工況分析圖 2.3 擬訂液壓系統(tǒng)的工作原理圖 2.3.1. 根據(jù)整個系統(tǒng)的工作完成步驟，選擇合適的液壓缸。伸縮運動和升降運動 選擇單桿活塞液壓缸，回轉(zhuǎn)運動選擇擺動液壓缸，保證整個系統(tǒng)能夠達到穩(wěn)定的運動效果。 2.3.2.液壓回路的選擇 確定液壓執(zhí)行元件以后，根據(jù)設備的共組特點和工作要求確定對主要性能起決定性影響的主要回路，機械手液壓系統(tǒng)主要有針對伸縮運動，升降運動和回轉(zhuǎn)運動的三個主要運動回路。 2.3.3.對以上的液壓元件和液壓回路進行綜合 液壓回路的綜合就是把選擇的液壓回路放在一起，進行歸并整理，增加必要的液壓元件和輔助回路，確定完整的液壓傳動系統(tǒng)。同時注意：a.盡量簡化系統(tǒng)機構，減少不必要的液壓元件使用；b.保證整個液壓系統(tǒng)運動動作的可靠，安全，沒有元件與機構之間的相互干涉問題的存在；c.盡可能的去提高系統(tǒng)的工作效率，減少不必要的功耗的浪費；d.盡可能采用標準通用的液壓元件。 綜合以上的動作，原理以及元件，繪制液壓系統(tǒng)原理圖。下圖為本機械手液壓系統(tǒng)的工作原理圖： 圖 5 上下料機械手液壓系統(tǒng)的工作原理圖 （注：上圖中的s1，s2，s3，s4，s5，s6，s7為行程控制開關） 2.4 根據(jù)整個系統(tǒng)的液壓元件需求選擇標準的液壓元件 機械手液壓系統(tǒng)的主要液壓元件選擇包括：油箱，濾油器，油泵，溢流閥，減壓閥，單向閥，電磁換向閥，單向節(jié)流閥，以及相應的電器開關等 主要液壓元件規(guī)格如下表： 壓力表 KF3—E3B 節(jié)流閥 L—10H 三位四通電磁換向閥 34—H10B 單向閥 AJ—H10B 減壓閥 JF3—10B 兩位四通電磁換向閥 24—H10B （安裝方法參照液壓系統(tǒng)工作原理圖） 2.5 液壓缸尺寸的確定及安全強度的校核 根據(jù)設計的參數(shù)要求，確定合理的液壓缸尺寸 2.5.1.伸縮液壓缸的設計計算 由于工件相對于整個系統(tǒng)較小，并且工件運動為水平運動垂直于重力方向和摩擦力方向，所以對于運動過程來說負載較小，故不進行負載分析。 伸縮液壓選擇單桿式活塞缸 工作行程為500mm 由于此工業(yè)機械手屬于小型的工程機械，故選初始壓力 P=10Mpa 試取 q=30L/min V1=100mm/s（活塞伸出的速度） V2=130mm/s（活塞縮回的速度） 則：A = q / V1 = 50 cm2 = 由于故=40mm 取標準CHSG01-01/De 速比1.337 =80mm =40mm 2.5.2 工作腔面積 2.5.3 活塞穩(wěn)定性較核 活塞工作總行程S=500mm 活塞桿直行=40mm e/d=500/400=12.510 需進行穩(wěn)定性校核 由材料力學中有關公式，根據(jù)液壓缸一端支承一端 鏈取末端數(shù)據(jù)=2 活塞桿選用普通碳鋼，則： 材料強度實驗值f=4.9Pa， =85 因為 所以它的載荷 當取安全系數(shù)為=4時 所以滿足穩(wěn)定性要求 則對于伸縮而言 則取缸徑=80mm 桿半徑=40mm 求液壓缸流量： 2.擺動缸計算 回轉(zhuǎn)角度 液壓缸和工作壓力 則輸出壓力 取q=30L/min 故取b=30mm =70mm = 50mm 故可驅(qū)動基于手臂的回轉(zhuǎn)運動 3.升降機構設計計算 由于手臂伸縮機構與擺動機構等重量全載與升降機構，故算的 選液壓缸工作壓力P=10MPa 工作負載=2500N 取=100mm =50mm 取q=30L/min 取V=50mm/s 則耗時約為4s 第三章. 集成塊的設計 3.1設計分析 在整個液壓系統(tǒng)中，由于整個系統(tǒng)由若干個液壓閥有機組合在一起的，各個液壓閥之間的連接方式主要有：管式連接，板式連接，集成式連接。集成式連接又可以分為集成塊式連接，疊加閥式連接，插裝錐閥式連接。 由于管式連接結構分散，尤其對于復雜的液壓系統(tǒng)，占據(jù)空間很大，管路交錯，接頭較多，裝卸維修困難，并且在接頭處容易造成油液的泄露與空氣的滲入，有時會產(chǎn)生噪音和震動。 板式連接一般油管較多，而且易在兩板之間形成間隙，出現(xiàn)漏油，串腔等問題。而集成塊式連接是集成式連接中的一種，即借助于集成塊把標準式的板式連接的液壓元件連接起來，它是一種代替管路把元件連接起來的六面連接體，在連接體內(nèi)根據(jù)各控制油路設計出需要的油路通道，液壓閥裝在集成塊周圍。集成塊的上下面是塊與塊的結合面，在結合面上加工有相同位置的壓力油孔P，回油孔T，泄露油孔L，以及安裝螺栓孔。集成塊與裝在周圍的閥類元件之間組成一個集成塊組，可以完成一定典型回路的功能。將所有的集成塊組疊加在一起，就可以構成整個集成塊式的液壓傳動接系統(tǒng)。 在所有的集成塊組的下面應該有底板結構，底板上有壓力油孔P，回油孔T，泄露油孔L等，通過底板來實現(xiàn)集成塊組與油泵和油箱的連接，在所有的集成塊組上面還應該有頂蓋結構，在頂蓋上可以安裝壓力表開關，以便于測量系統(tǒng)中各連接點或者某一油路的壓力情況，這種集成方式的優(yōu)點是它的機構緊湊，占地面積小，易于裝卸和維修，并且具有標準化和系列化產(chǎn)品。以選用組合，因而被廣泛用于各種中高壓液壓系統(tǒng)和各種中低壓液壓系統(tǒng)中，但是對于它的設計，工作量比較大，加工工藝復雜，不能任意修改等缺點。 下面就簡單的集成塊舉一個例子。包括三維造型的線形結構和實體結構。（如下圖） 圖 6 集成塊三維造型的線形結構 圖 7 集成塊的三維實體造型 3.2 根據(jù)具體的要求進行設計計算 上下料用的機械手液壓系統(tǒng)的集成塊設計系統(tǒng)見集成塊裝配圖，它包括地板塊，升降機構控制集成塊，回轉(zhuǎn)機構控制集成塊，伸縮機構控制集成塊以及頂蓋等五個集成塊組成。 下面針對整個系統(tǒng)中的伸縮缸液壓控制回路集成塊為例子，具體說明整個集成塊的設計計算過程： 為了能滿足整個循環(huán)的工作要求，則該回路共需四個液壓元件，有相關手冊查得它們的型號和規(guī)格，以及安裝底板在安裝這些元件時候應考慮的油孔的相對位置情況等 a． 減壓閥 型號：JF3-10B 通徑：Φ10 連接底板標準：GB8100-AG-06-2-A 外型尺寸：84mm*61mm 安裝螺栓孔和油孔的相對位置如下： b． 單向閥 型號：AJ-H10B 通徑：Φ10 AJ型直角單向閥板式連接 外型尺寸：60mm*90mm 安裝螺栓孔和油孔的相對位置如下： c． 三位四通電磁換向閥 彈簧對中型 代號O 型號：34- H10B 通徑：Φ10 規(guī)格：流量40 L/min 公稱壓力 31.5 Mpa 換向頻率 60次/min 電壓 AC 220V 50Hz ±10% DC 12V 24V ±10% 功耗 AC 40W DC 42W 安裝螺栓孔和油孔的相對位置如下： d． 單向節(jié)流閥 型號：L -H10 板式連接 通徑：Φ10 外型尺寸：130mm*90mm 安裝螺栓孔和油孔的相對位置如下： 3.3 下面為集成塊的設計步驟 1． 根據(jù)上面查得的標準，做液壓元件樣板，根據(jù)閥的油孔和外型尺寸確定液壓集成塊的外型尺寸，以及閥體在集成塊某一面上所占的空間。 2． 確定通道的孔徑，集成塊上的公用通道，即壓力油孔P，回油孔T，泄露油孔L，以及四個安裝孔，壓力油孔由液壓泵流量決定，本回路流量約為30 L/min 則取壓力油孔的孔徑為Φ12mm，回油孔和泄露油孔也取孔徑為Φ12mm。 直接與液壓元件連接的液壓油孔由選定的液壓元件規(guī)格確定，由于所選液壓閥的通徑都為Φ10mm，則統(tǒng)一取孔徑為Φ12mm，方便加工。而孔與孔之間的連接孔（即工藝孔）也取Φ12，并且要求用螺塞在集成塊表面堵死，不允許堵孔用的螺塞對其他的液壓元件和結合面有干涉作用。 3． 集成塊上液壓元件的布置，把做好的液壓元件樣板在集成塊各個視圖上進行布局，有的液壓元件需要連接板，則樣板以連接板為準。 在布局時應該避免電磁換向閥兩端的電磁鐵與其他部分或元件想干涉，液壓元件的布置應以在集成塊上加工的孔最少為最佳。如圖5所示，孔道相通的液壓元件應該盡可能布置在同一水平面上，或在直徑d的范圍內(nèi)（如圖5 a）， 否則要鉆中間油孔（如圖5 b，c），不通油孔之間的最小壁厚h必須進行強度校核（如圖5 d）。 液壓元件在水平上的孔道若與公共油孔相通，則應盡可能地布置在同一垂直位置或在直徑d的范圍（如圖5 a，b），否則要鉆中間孔道（如圖6 c），集成塊前后與左右連接的孔道應相互垂直，不然也要鉆中間孔道（如圖6 d）。 設計專用集成塊時，要注意其高度應該比裝在其上的液壓元件最大橫向尺寸大，以避免上下集成塊上的液壓元件相互干涉，影響集成塊組之間的緊固問題。 圖 8 液壓元件在垂直面內(nèi)的孔道關系 4． 集成塊上液壓元件布置程序。電磁換向閥布置在集成塊的前面和后面，先布置垂直位置，后布置水平位置，要避免電磁換向閥的固定螺孔與閥口通道、集成塊固定螺孔相通。液壓元件泄漏孔可考慮與回油孔合并。水平位置孔道可分為三層進行布置。根據(jù)水平孔道布置的需要，液壓元件可以上下左右移動一段距離，具體可參見圖6。溢流閥的先導閥部分可伸出集成塊外，有的元件如單向閥，可以橫向布置。 圖 9 液壓元件在水平面內(nèi)的孔道關系 由于集成塊內(nèi)部油道很多，而且連接方式比較復雜，這樣就給內(nèi)部孔道的設計和校核帶來了一定的麻煩。在做整個集成塊設計的過程中首先要了解整個液壓回路所需要的液壓元件，然后考慮合適的結構布局，在外觀上，盡量避免在一個面上安裝兩個多個占地面積比較大的液壓元件，這樣會給集成塊內(nèi)部孔道的設計帶來很多麻煩，還有要注意液壓元件外型上的干涉問題，有的液壓元件基本參數(shù)的調(diào)節(jié)要靠手動來完成，也就是說在液壓元件的外型空間以外有足夠的空間，從而實現(xiàn)對它的調(diào)節(jié)。在內(nèi)部孔道設計上，要注意如圖8和圖9中要注意的情況。就拿 來說，首先確定壓力油孔P，回油孔T，泄露油孔L和連接螺栓孔的位置，然后選擇液壓回路需要的液壓元件：減壓閥，單向控制閥，三位四通電磁換向閥和節(jié)流閥等，首先放置減壓閥的底面模板于集成塊一面，在放置的過程中要注意使減壓閥的進油孔道與壓力油孔P連接方式要盡可能簡單并且容易加工，然后考慮減壓閥的出油孔道加工深度，綜合考慮單向閥的孔道位置關系，在合適的減壓閥外部空間以外放置單向閥的底板模型，確定單向閥的孔道位置，同時要考慮整個液壓回路各個液壓元件之間的孔道連接關系綜合考慮孔道的設計。之后在集成塊另一表面放置電磁換向閥，孔道設計同樣要考慮加工簡單，結構合理，外型布局合理等因素，然后在一面放置節(jié)流閥，設計過程同上。 然后綜合考慮孔道以及外型關系，確定合理的液壓集成塊的合理尺寸，以及內(nèi)部孔系結構。 3.4 液壓集成塊的加工工藝 隨著液壓系統(tǒng)向高壓化，高精度化發(fā)展，系統(tǒng)的結構型式也向著集成化的方向發(fā)展，在這種趨勢下尤其顯示出液壓集成塊的優(yōu)越性。 集成塊加工質(zhì)量的好壞直接影響到系統(tǒng)和設備的工作性能。集成塊在設計時應合理布置油道，盡可能節(jié)省工藝孔。 集成塊的選料：當工作壓力<6.3Mpa時，集成塊可以采用鑄鐵HT20-40，推薦相鄰孔間距δ=5mm；工作壓力>=6.3Mpa時，集成塊可以采用45#或35#鋼材鍛件或厚板材，且相鄰孔間距δ為6～7mm。 集成塊的加工工藝過程為： 1） 下料 一般每邊至少留2mm以上的加工余量； 2） 銑六面 每邊留0.2～0.4mm磨量； 3） 磨六面至圖紙尺寸 保證兩對應面不平行度不大于0.03mm，兩相鄰面垂直度小于0.05mm； 4） 鉗 劃線并鉆各孔，表面精確度Ra=12.5um。對孔徑適宜需要者，可攻絲。鉆孔遇有相交時應考慮油液流動方向，避免產(chǎn)生渦流和沖擊性震動，如圖7所示； 5） 車 對需要鏜孔或車螺紋的各孔進行車（鏜）加工； 6） 鉗 去除毛刺鐵屑，保證清理干凈。目前針對不同形狀的零件和不同的材質(zhì)以及部位已經(jīng)有多種不同的去毛刺方法和設備，針對集成塊主要有以下兩種方法：a）.震動式去毛刺，主要用于精加工前，熱處理后進行去毛刺處理，除銹，除氧化皮及銳邊倒角處理；b）柔性毛刷去毛刺，針對集成塊加工中各個油孔，臺階孔，直角棱邊出現(xiàn)的毛刺，在精加工后使用毛刷進行光整，加工效果好； 7） 焊 堵焊工藝孔并且打磨平整?？捎寐萑驴?，堵塞和工藝孔的過盈量在0.02～0.04mm之間，堵塞和孔均留45度的焊接坡口，坡口深3mm，焊接牢固，不得有裂縫，磨平焊渣，也可以用螺塞加密封墊圈旋緊堵住工藝孔，注意外型不要對其他的元件干涉； 8） 磨 將各個表面磨至所要求的粗糙度要求； 9） 清洗 對于高精度的集成塊，清洗要跟隨每一道工序進行，這樣才能保證整個元件的清潔度。 10） 表面處理 鍍鎘或鍍鋅 在裝配前要進行粗洗和精洗。 1） 粗洗 主要清除附在零件表面的各種顆粒污染物，腐蝕物，油脂等，常用的方法有：a.洗滌液浸泡，刷洗，沖洗，可以除去灰塵殘留顆粒物，油脂等；b.堿性液浸泡，沖洗，可以除去灰塵，油脂，可溶性金屬氧化物；c.酸性液浸泡，沖洗，可以除去氧化皮，銹蝕物，有機物和無機物質(zhì)；d.溶劑浸泡，刷洗，可以除去油脂，潤滑液，有機物等；e.機械清洗，清除表面沾附的污染物。 2） 精洗 由于集成塊表面清潔度要求極高，所以要進行精洗，精洗的清潔度可以達到表面殘留一個分子層的污染物，常用的精洗方法有兩種：a）蒸汽浴洗 將被清洗零件放置在加熱的溶劑蒸氣中，蒸汽在零件表面冷凝從而將污染物洗去；b）超聲波清洗 它是一種有效的清洗方法，將集成塊浸泡在盛有清潔溶劑的超聲波槽中，利用超聲波清除集成塊表面的污染物。 裝配和試驗 加工完所有的零件后，在清潔的環(huán)境進行集成塊系統(tǒng)的裝配，以防止元器件的銹蝕或受環(huán)境的污染，裝配后的集成塊的進出油口用螺塞加組合密封墊圈進行密封。 裝配后的產(chǎn)品需要進行壓力試驗和功能試驗，耐壓試驗需要按國家標準進行，試壓時間在10分鐘左右，各個接頭處不得有油液泄露，不允許有其他異?，F(xiàn)象，功能實驗根據(jù)不同功能要求進行。 第四章 液壓集成塊CAD技術 利用CAD的三維實體造型功能，可以將液壓集成塊自動設計結果，即集成塊外部元件布局和內(nèi)部孔道布局的集成方案，在CAD圖形庫中自動生成集成塊的三維結構圖和裝配圖，在CAD的三維瀏覽工具的支持下，可以實現(xiàn)對集成塊內(nèi)部結構圖和裝配圖的多方位，多角度的觀察，進而對檢驗方案結果及優(yōu)劣程度進行改造。其中，液壓集成塊三維裝配圖生成需要液壓元件圖形庫的支持。 在液壓集成塊設計應用開發(fā)中仍拘泥于產(chǎn)品的設計結果信息建模，而在孔道校驗繪圖軟件中，集成塊的設計信息轉(zhuǎn)化為數(shù)學模型記錄到相關描述文件，據(jù)此得到集成塊的三維幾何模型，并生成二維圖紙作為設計結果，此外對設計過程建模并無涉足?，F(xiàn)在關于集成塊CAD的研究開發(fā)，不能停留于結果信息建模，而要面向整個設計過程的建模。為此，需要強調(diào)完善集成塊的設計規(guī)范，特別是其設計過程規(guī)范，不斷完善集成塊設計規(guī)范和過程建模對液壓集成塊CAD研究開發(fā)的深入是當務之急。 就設計全過程來說，設計師的工作從液壓控制系統(tǒng)原理方案分析開始，確定集成范圍和目標要求，構思總體部署方案和確定全部元件規(guī)格及其安裝位置，根據(jù)原理要求設計塊體孔系，設計師在塊體設計中要遵循設計規(guī)范與準則，獲得集成塊裝配草圖與零件設計草圖，孔道校驗和技術文件編制。然而集成塊CAD研究開發(fā)的目標在于促使設計師發(fā)揮創(chuàng)造性，即應用開發(fā)應定位于集成塊設計的前端。根據(jù)過程改進要求獲得設計過程規(guī)范是過程建模的前提。按照設計及開發(fā)能力以及過程改進的方法學框架，逐步建立行之有效的設計規(guī)范和設計模型。設計師利用軟件高效完成工作的同時，能充分發(fā)揮創(chuàng)造潛力，完成工作的創(chuàng)造性部分，即為集成塊CAD研究開發(fā)的最高目標。明確這一目標，液壓集成塊CAD研究開發(fā)任務也就明確了。 液壓集成塊CAD應用軟件將能自動生成與獲得最優(yōu)的布局不孔集成方案。實現(xiàn)了液壓集成塊布局孔集成方案的自動優(yōu)化設計。利用該軟件用戶只需要輸入液壓原理圖所提供的液壓元件及其元件之間的連通關系，則計算機自動完成中間的處理過程，包括液壓元件在集成塊體上的布局定位，實時干涉校核下的孔道自動連通，連通方案的目標評價和布局方案的自動調(diào)整等步驟。最后形成集成塊的布局布孔最優(yōu)方案。在優(yōu)化設計過程中，需要以下幾項數(shù)據(jù)：1.元件的外型尺寸，用于裝配時進行外型干涉校核 2.元件底版孔系數(shù)據(jù)，包括元件底版上各油孔，螺紋孔等的坐標位置和孔道大小，以及深度要求和安裝精度要求等 3.元件本身屬性，包括元件裝配的優(yōu)先面，優(yōu)先角度等 液壓集成塊的CAD的研究與開發(fā)已為液壓工程設計提供了有力的支持，但其發(fā)展?jié)摿€沒有充分發(fā)掘。由于液壓集成塊的高附價值，液壓集成塊CAD技術的應用開發(fā)不但能夠滿足個別企業(yè)液壓集成塊的專業(yè)急需，同時也有望走上商品化專業(yè)軟件市場。對液壓集成塊CAD技術的研究開發(fā)提出全面的商品化，工程化要求并采取有效的方法學，技術和工具，將液壓集成塊CAD技術應用軟件推向用戶市場是液壓集成塊CAD領域的重要工作。 結束語： 在實際的生產(chǎn)中，為了提高生產(chǎn)率，減少勞動強度，機械手也就被廣泛地用于工業(yè)生產(chǎn)中，它可以無疲勞地進行重復的動作。在這次的畢業(yè)設計整個過程中，我不僅對工業(yè)機械手的現(xiàn)階段的運用情況和范圍得到了很深的了解，而且對于簡單的機械手設計知識有一定的掌握不論從結構還是從驅(qū)動的形式。還有對于集成塊的設計，以前并不知道液壓集成塊是什么樣的工業(yè)產(chǎn)品，通過這一階段的學習，不僅僅對于液壓集成塊有很深的了解，而且也可以制作一定難度的液壓集成塊，通過CAD技術的三維建模，對集成塊進行內(nèi)部孔道的加工仿真，從而達到避免內(nèi)部所設計孔道的不干涉問題的存在。在集成塊外型設計上要保證裝在集成塊外表面的液壓元件外型的不干涉問題，只有集成塊在液壓元件外型和內(nèi)部設計的連接孔都不干涉，并且內(nèi)部孔道之間要進行強度的校核，這樣才能保證集成塊工作的安全性能。雖然說這次設計做的時間有限，但是它貫徹了我們四年以來所學習的所有知識，能夠把我們所學習的專業(yè)知識貫穿在一起，同時也真正的了解到產(chǎn)品開發(fā)所需要的設計過程，應注重的設計要求等。 致謝： 在這次課程設計過程中，我得到了丁蘭英老師的指導，使我的專業(yè)知識又得到了更全面的提高，在此深表感激。 同時也感謝同組的陳華榮同學在這次的畢業(yè)設計過程中給我的幫助。 通過丁蘭英老師的悉心指導與我們相互的協(xié)作與配合，我對于這次設計的過程和結果都是比較滿意。 在今后的工作中，我會盡力將所學用于實踐，做到理論與實踐相結合，以次來回報我的母校，尤其是教過我的老師們。也感謝機械工程系的領導們給我們安排的這次設計，使我們有了這次學習鍛煉的機會，為我們走向新的學習、工作崗位打下了一個良好的基礎。 參考文獻： [1]. 工業(yè)機器人 徐元昌 編制 中國輕工業(yè)出版社 1999.08 [2]. 液壓傳動與控制 賈銘新 主編 國防工業(yè)出版社 2003.01 [3]. 液壓與氣壓傳動 左健民 主編 機械工業(yè)出版社 1999.10 [4]. 機器人應用技術 孟繁華 編 哈爾濱工業(yè)大學出版社 1989.06 [5]. 機器人動力學 趙錫芳 編著 上海交通大學 1992.11 [6]. 機器人學 蔡自興 著 清華大學出版社 2000.09 [7]. 機器人和機械手控制系統(tǒng) (蘇)E.N尤列維奇等著;劉興良等譯 新時代出版社 1985.04 [8]. 機器人基礎知識 劉興良編著 新時代出版社 1986.08 [9]. 濮鳳根，胡偉民. 關于液壓集成塊CAD研究開發(fā)的進一步探討. 機電設備 1997 [10].Solomatine,D. Object-orientation in hydraulic modeling architectures.Journal of computing in civil engineering,1996(4)  本科生畢業(yè)論文（設計）成績評定表 （由指導教師填寫） 學院 工學院 專業(yè) 機械設計制造及自動化 姓名 李剛 論文題目 工業(yè)機械手設計 一、對待畢業(yè)實習的態(tài)度及實習期間遵守紀律情況 優(yōu)良（15—11分） 一般（10—6分） 較差（5—0） 二、觀察、收集、整理、查閱資料及運用數(shù)據(jù)的水平 優(yōu)良（30—21分） 一般（20—11分） 較差（10—0分） 三、學生的獨立工作能力和動手能力 優(yōu)良（20—16分） 一般（15—11分） 較差（10—0分） 四、畢業(yè)論文寫作的規(guī)范化程度 優(yōu)良（15—11分） 一般（10—6分） 較差（5—0分） 五、畢業(yè)論文（設計）總體評價 優(yōu)良（20—16分） 一般（15—6分） 較差（5—0分） 評定意見、成績及能否提交答辯： 指導教師簽名： 年 月 日 本科生畢業(yè)論文（設計）成績評閱表 （由評閱教師填寫） 學院 工學院 專業(yè) 機械設計制造及自動化 姓名 李剛 論文題目 工業(yè)機械手設計 一、論文選題的價值與合理性 優(yōu)秀（15—11分） 一般（10—6分） 較差（5—0） 二、論文的難度、工作量大小和創(chuàng)新性 優(yōu)秀（30—21分） 一般（20—11分） 較差（10—0分） 三、數(shù)據(jù)資料分析、歸納、概括及運算的能力 優(yōu)秀（20—16分） 一般（15—11分） 較差（10—0分） 四、文字表達水平、文章的邏輯性 優(yōu)秀（15—11分） 一般（10—6分） 較差（5—0分） 五、論文寫作的規(guī)范化程度 優(yōu)秀（20—16分） 一般（15—6分） 較差（5—0分） 評閱意見、成績及能否提交答辯： 評閱教師簽名： 年 月 日 本科生畢業(yè)論文（設計）答辯及綜合評分表 （由答辯小組填寫） 學院 工學院 專業(yè) 機械設計制造及自動化 姓名 李剛 論文題目 工業(yè)機械手設計 一、內(nèi)容的科學性、應用性和創(chuàng)新性 優(yōu)秀（30—21分） 一般（20—11分） 較差（10—0） 二、論文寫作水平及知識面掌握程度 優(yōu)秀（30—21分） 一般（20—11分） 較差（10—0分） 三、語言表達能力、邏輯思維能力、回答問題的正確性 優(yōu)秀（40—31分） 一般（30—11分） 較差（10—0分） 論文答辯成績： 答辯小組負責人（簽名）： 年 月 日 本科生畢業(yè)論文（設計）綜合評定成績 （由答辯委員會填寫） 指導教師評定成績30% 畢業(yè)論文（設計）評閱成績30% 畢業(yè)論文（設計）答辯成績40% 綜合評定成績 注：綜合評定成績等級：優(yōu)秀（90-100），良好（80-89），中等（70-79），及格（60-69），不及格（60分以下）。 答辯委員會負責人（簽名）： 年 月 日 ２０