【正文】 圖 13 為 PLC 的系統(tǒng)構(gòu)成框圖 。整個換刀過程結(jié)束，電機反轉(zhuǎn)時同正轉(zhuǎn)順序一樣。延時 后動斷觸點 KT4 斷開，所以 YA4 失電。所以 YA2 和時間繼電器 KT2 得電，實現(xiàn)手臂下降，完成拔刀動。各 ，手臂上升下降各 ，手臂 逆 時針旋轉(zhuǎn) 180176。單向閥應選擇開啟壓力小的；開啟壓力較大（ ～ ）的單向閥可作背壓閥用。先導式溢流閥的最低調(diào)定壓力一般只有 范圍內(nèi)。 手臂的升降采用單桿作用液壓缸驅(qū)動，手臂的升降速度由單向節(jié)流閥 9 實 現(xiàn)回油節(jié)流調(diào)速；手臂的回轉(zhuǎn)由擺動液壓缸驅(qū)動，其正反運動采用單向調(diào)速閥 12回油節(jié)流調(diào)速。 為便于機械手的自動控制，如采用可編程序控制器或微機進行控制，由于次系統(tǒng)的壓力和流量都不高，因此一般都選用電磁換向閥回路，以獲得較好的自動化程度和經(jīng)濟效益 。 本章小結(jié) 本章主要是對花鍵軸進行了計算與選擇，從而根據(jù)花鍵來選擇升降缸中和回轉(zhuǎn)缸 26 中軸承的型號。 軸承的選擇 升降缸中軸承的選擇 由于升降缸主要用于換刀機械手執(zhí)行拔刀、插刀動作 .即實現(xiàn)直線往復運動 ,該運動所受的載荷較小 ,故選擇角接觸球軸承 (GB/729294) 首先對其使用壽命進行計算 : 15 30 0 2 8 15 % 10 80 0hL ? ? ? ? ? ?(小時 ) 查表 ? 機械零件設計計算實例 ? 183 得 壽命系數(shù) : ? 因為軸承轉(zhuǎn)速低 ,應按額定靜載荷和額定動載荷來進行計算 ,取較大值 . （ 1） 按額定靜載荷計算選擇有 ： 0 0 0 0jC S P C?? （ 25） 由表 182? , 188? 得 000 .6 0 .5XY??　 , ? ,按式子 0 0 0raP X F Y F??又由于該軸承只受到徑向載荷作用 ,故 0aF? ,所以 0 rPF? , 228rFN? (由前面液壓缸的計算得） 則 0 0. 6 22 8 13 6. 8P ? ? ? 　 N,由于 0 rPF? ,故取 0 300PN? .所以 0 1 .0 3 0 0 3 0 0jCN? ? ? 根據(jù) 0jC 和軸頸直徑 d 可選用 7205C 型號的角接觸軸承 ( C kN?? ). （ 2）按額定動載荷選擇軸承的條件有 : hFj nTffC P Cff?? 　 　 (N) （ 26） 610 ( ) ( )60h CLhnP ?? 　 　 （ 27） 式中 hL —— 額定壽命，查表機械零件設計計算實例 185； 25 jC —— 計算動載荷 N； P—— 當量動載荷； C —— 額定動載荷； n —— 轉(zhuǎn)速； ? —— 壽命系數(shù)，球軸承 3?? ，滾子軸承 103??； hf —— 壽命系數(shù)，查表機械零件設計計算實例 183，取hf =； Ff —— 性質(zhì)系數(shù)，查表機械零件設計計算實例 184，取 F f =； Tf —— 溫度系數(shù)，查表機械零件設計計算實例 186，取 Tf =1； nf —— 轉(zhuǎn)速系數(shù)，查表機械零件設計計算實例 185，取nf =； 由于 Fa=0,由表 181,查得 X=1,Y=0,代入式子 1 2 2 8 2 2 8 ( )r a rP X F Y F X F N? ? ? ? ? ? 　 　 ?????? Pff ffC Tn Fhj (N) 根據(jù) jC 和軸頸直徑可選用 7205C 型號的角接觸軸承 ,因為 C N?? k,故設計滿足要求。N d D B? ? ? （ 39。本章的任務是綜合運用所學的知識，通過計算研究，了解與收集有關先進技術，結(jié)合實際情況，力求設計出質(zhì)量好、效率高、結(jié)構(gòu)簡單和操作維護方便的液壓傳動系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)液壓缸是選用的雙葉片式擺動液壓馬達。sQF—— 剩余鎖緊力，歲于要求緊密的聯(lián)接取039。 39。 2 2()2Rr pdM p b d D d??? ? ??驅(qū) 回轉(zhuǎn)缸內(nèi)徑 D 的計算： 19 根據(jù) 39。 0 . 1 80 . 1 3 0 . 1 3 8 0 1 0 1 1 . 0 30 . 1 6Vd D m mV ?? ? ? ? ?。即 mmL 24 00~16 0080)30~20( ??? ，設計任務書上給定了伸縮單行程為 100m，即取 L=135mm。 72d mm? 。最末一項屬于結(jié)構(gòu)設計內(nèi)容，則須要仔細查閱產(chǎn)品樣本、手冊和資料，選定元件的結(jié)構(gòu)和配置的型式，才能布局繪圖。系統(tǒng)的設計除了應滿足主機要求的功能和性能外，還必須符合質(zhì)量輕、體積小、成本低、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、使用維護方便及工作可靠等要求。 mm? . 2. 從螺釘?shù)綑C械手手臂中心的距離為 87mm,寬度為 95mm,厚度為 11 械手的總長度為（ 65+89+87） 2=482mm。 彈簧的選擇與設計 彈簧主要分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧和彎曲彈簧四種。設計手爪口端點 3O 到手爪中心軸線垂直距離為 7mm，抓刀初始位置時， 1F 最小， 2F 最大，抓 刀過程中， ?? （ 2OO 與手爪中心軸的夾角）逐漸減小， 1F 逐漸增大， 2F 逐漸減小至 O 、2O 、 3O 三點一線時 1F 最大， 2F 最小 ， 之后 1F 逐漸增大至活動銷還原至初始位置被鎖緊銷鎖住為抓刀完畢， ?? 不應過大，過大 1F 就會偏小， 2F 就會偏大， 1F 過小無法壓縮彈簧使活動銷移動， 2F 過大也會阻礙刀柄進入手爪口， ?? 不應過小，過小 1F 就會偏大， 2F 就會偏小，鎖輪便無法緊固刀柄，刀柄容易脫落。439。39。整個機械手可沿某導軌直線移動或繞某個轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)由刀庫與主軸間的運刀工作，如圖 1e 所示 。 ５ 3．雙臂回轉(zhuǎn)式機械手 這種機械手的兩臂上各有一個卡爪 ， 兩個卡爪可同時抓取刀庫及主軸上的刀具，回轉(zhuǎn) 180176。 主要控制的是坐標位置 ， 并注意其加速度特性。 至于在汽車工業(yè)和電子工業(yè)之類的費工的工業(yè) 部門 ， 機械手的應用 情況決不能說是很好的 。主軸的旋轉(zhuǎn)精度和定位的準確性，是影響加工中心加工精度的重要因素。目前，國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化速度已經(jīng)嚴重制約了自主高端數(shù)字化裝備的研制，在航空航天、船舶、發(fā)電設備、軌道交通等所需的大型專用數(shù)控機床及工藝裝備基本依賴進口，已嚴重威脅到國民經(jīng)濟建設和國防安全，加快高檔數(shù)控系統(tǒng)的研究與 產(chǎn)業(yè)化迫在眉睫。如集成制造、柔性制造、智能制造、數(shù)字制造、網(wǎng)絡制造等，其目標不外乎提高制造的效率和精度，以及增加加工的適應性和降低生產(chǎn)成本。 （二） 按伺服系統(tǒng)的類型分類 開環(huán)控制的數(shù)控機床 該類機床沒有位置檢測反饋裝置 ， 數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號流向是單向的 ， 精度主要決定于驅(qū)動元件和電機的性能 。 數(shù)控機床的組成及特點 數(shù)控機床的組成 以一臺三坐標數(shù)控銑床為例 ， 它是由 X、 Y、 Z 三個坐標來實現(xiàn)刀具和工件間的相對運動的立式數(shù)控銑床 。 關鍵詞 : 加工中心 ； 換刀機械手 ； PLC 2 Abstract This paper introduces the design of the tool changingmanipulator of the small machines centertool changingmanipulator is one of the main ponents of the automaticallytradingknife installment. Robotic applications in today39。所以，為適應時代發(fā)展要求，在機械手的設計方面國家投入了大量的人力物力。 機械手的種類很多，在本次設計中機械手選用回轉(zhuǎn)式雙臂機械手。s machinery industry are obvious to the extent of the world, with modern CNC technology, working conditions in some of the plex and dangerous situation, the robot can replace humans in a variety of work. The robot has many advantages, it can replace the human efficient and precise work, this is the most important point. Therefore, in order to meet the requirements of the times, in the design of the manipulator state has invested a great deal of manpower and resources. There are a lot of types of tool changingmanipulators. The tool changingmanipulator of this design adopts the two arms manipulator of turnover type in this design。 它包括信息輸入 ,運算控制 (數(shù)控裝置 ),伺服驅(qū)動及檢測反饋 ,機床本體 ,機電接口等部分 。 閉環(huán)控制的數(shù)控機床 該類機床數(shù)控裝置中插補器發(fā)出的位置指令信號與工作臺上檢測到的實際位置反饋信號進行比較 ， 根據(jù)其差值不斷控制運動 ， 進行誤差修正 ， 直到差值為零停止運動 。數(shù)控機床 (系統(tǒng) )作為現(xiàn)代制造系統(tǒng)的關鍵基礎單元，其功能的強弱和性能的好壞決定著上述制造模式的成敗。 加工中心的概況 加工中心的定義 加工中心 (Machining Center)是由機械設備和數(shù)控組成的使用于加工復雜形狀工件的高效率自動化機床。 （ 3） 數(shù)控系統(tǒng) 加工中心的數(shù)控系統(tǒng)由 CNC 裝置、可編程序控制器和伺服系統(tǒng)以及面板操作系統(tǒng)組成，它是執(zhí)行順序控制動作和加工過程的控制中心。 雖然這些工業(yè)部門工時不足的問題很尖銳 ， 但采用機械手只限于一小部分工序 。 d 基體 (機身 ) 基體是整個機械手的基礎。 后又同時將刀具放回刀庫及裝入主軸。 6．雙臂端面夾緊式機械手 這種機械手只是在夾緊部位上與前幾種不同。 sin60OPPP ? 60PP OP tg?? 39。2 .8 67 .0 76 3 .5 55 6 .2 51 6 .1 0X X mmY Y mmD D mmD D mmb b mm?????????? 這里應該有 F f (F 按彈簧鎖輪結(jié)構(gòu)取 )。即取 25??? ,鎖輪輪子的直徑（即活動銷直徑） 1 12d mm? ，則有： 39。按照彈簧形狀又可分為螺旋彈簧、碟形彈簧、環(huán)形彈簧、板彈簧、盤簧等。 根據(jù)設計要求選定機械手臂的材料為 45 鋼 ， 彎曲許用應力 [ ] 100MPa? ? ， 在工作過程中 ， 主要受橫向彎曲應力 ， 最大正應力 max? 發(fā)生在彎矩最大的截面上 ， 且離中性軸最遠處 。因此設 計開始，首先必須搞清楚下列問題： 1. 機概況：用途、主要結(jié)構(gòu)、技術參數(shù)及性能、作業(yè)環(huán)境、工藝流程、總體布局； 2. 液壓系統(tǒng)應完成那些動作，動作順序及彼此聯(lián)鎖關系如何 ； 3. 液壓驅(qū)動機構(gòu)的運動形式 ,運動速度 ； 4. 各動作機構(gòu)的載荷大小及其性質(zhì) ； 5. 對調(diào)速范圍、運動平穩(wěn)性、轉(zhuǎn)換精度等性能方面的要求 ； 6. 自動化程度、操作控制方式的要求 ； 7. 對防火、防爆、周圍介質(zhì)、環(huán)境溫度、風沙與塵埃、外界沖擊振動、安全可靠性的要求 ； 8. 對效率、成本等方面的要求。 13 圖 7 液壓傳動系統(tǒng)的一般設計流程 液壓缸的設計 液壓缸的載荷組成及計算 設機械手抓刀重約 20Kg，作用在活塞桿上的外部載荷包括工作載荷，導軌的摩擦力和由于速度變化而產(chǎn)生的慣性力。 由于 ttTTWW?空實 （ 7） 2 39。 油口直徑的計算 液壓缸的油口直徑根據(jù)活塞最高運動速 V 和油口最高液流速度 39。 缸底厚度計算（缸底有油孔） 因為考慮到缸底有油孔，所以計算公式有： 圖 10 液壓缸缸底