【正文】 5 9 1 1 0 ( . )M d N m m??? ? ? ? ? ? ?驅(qū) 因此 39。根據(jù)設(shè)計(jì)要求由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 4 分冊軸的材料 ,如下表 5 和 6 所示 : 表 5 軸的材料 型號 熱處理 毛坯直徑 硬度 45 調(diào)質(zhì) ? 200 表 6 軸的性能 機(jī)械性能 許用彎曲應(yīng)力 b? 650 s? 360 1?? 270 1?? 155 [ 1?? ] 60 [ 1? ] 100 [ 1?? ] 220 軸徑的初步計(jì)算 由于液壓執(zhí)行元件的最大工作壓力 61 10P Pa?? 與管路上的損失因素 MPa?? 則 1 0 .8 5pP P M Pa? ? ? ?總 ,前面已經(jīng)計(jì)算出液流速度 39。 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為： 22()4Q bpF D dZfd?? （ 18） 因?yàn)?54 mm cm??， 26P kg cm? ， 8Z? ， ? ， cm? ， 9D cm? 。sQF 之和，即： 0 39。 20mm? ? 。 故 P回 取 。 所以 2 2 2 2m a x 1 2 0 . 1 0 . 1 6 0 . 1 8V V V V m s? ? ? ? ? ?，液流速度 39。 則設(shè)計(jì)符合要求。 活塞桿直徑的強(qiáng)度在高壓系統(tǒng)中要進(jìn)行校核： 64 4 2 4 8 1 . 9 83 . 1 4 8 0 1 0Fd m m?? ?? ? ???「 」 ?「 」 —— 活塞桿材料的許用應(yīng)力，初選材料為 20 鋼，則許用應(yīng)力為 80MPa。下圖這種設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和一般流程。初步設(shè)計(jì)出機(jī)械手爪部分的整體尺寸并對它的受力情況進(jìn)行了校核。 那么旋繞比 2 9 D d? ? ?,曲度系數(shù)由 機(jī)械零件設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例 得? ,所以得出彈簧能夠承載的最大載荷 nP 2 []8nPdP kc? ?? Ⅱ （ 1） 22 8 n dp kc??? ?? ? ? ???p Ⅱ「 」 （ N ） 校核彈簧截面材料的直徑 d []n PP kcd ??? Ⅱ （ 2） 6 6 . 3 2 1 . 2 3 6 . 4 31 . 6 1 . 6 1 . 3 4 1 . 4[ ] 7 4 5 . 2nPP k cd m m? ? ??? ? ? ? ?Ⅱ 故初選合理。1 2 1 2 3 7 . 7 7 5 3 4 . 2 3 6 3 . 5 3 9a O O O O m m? ? ? ? ? 活動銷上的行程槽應(yīng)大于活動銷行程加上長銷直徑，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》選取長銷直徑 ? ?。 圖 6 結(jié)構(gòu)形式圖 系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后，機(jī)械手由原始位置轉(zhuǎn)過90以實(shí)現(xiàn)抓刀動作，而兩手爪上的長銷 4 分別被主軸前端面和刀庫上的擋塊壓下，使軸向開有長槽的活動銷 2 在彈簧的作用下移動頂住刀具。39。其型式如下圖所示 ,尺寸如表 1 所示。其中一個(gè)機(jī)械手從主軸上取下 “ 舊刀 ” 送回刀庫，另一個(gè)由刀庫中取出 “ 新刀 ” 裝入機(jī)床主軸，圖 1d 所示。 2. 單臂雙爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手 這種機(jī)械手的手臂上有兩個(gè)卡爪，兩個(gè)卡爪有所分工。 b 驅(qū)動機(jī)構(gòu) 有氣動 ， 液動 ， 電動和機(jī)械式四種形式。這部分雖然不直接參與切削運(yùn)動，但是也是加工中心不可缺少的部分。 （ 2） 主軸部件 主軸部件是由主軸電機(jī)，主軸箱，主 軸。高速、高精度數(shù)控機(jī)床是多品種、變批量加工環(huán)境下保持高效與柔性統(tǒng)一的必要工具。實(shí)際上從 20 世紀(jì)末期直到今天，在生產(chǎn)中使用的數(shù)控系統(tǒng)大部分都是第五代數(shù)控系統(tǒng)。 直線控制數(shù)控機(jī)床 直線控制的數(shù)控機(jī)床是指控制機(jī)床工作臺或刀具以要求的進(jìn)給速度 ， 沿著平行于 ２ 坐 標(biāo)軸的方向精心直線移動和切削加工 。經(jīng)過十多年的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)從性能到可靠性都得到了根本性的提高。第一個(gè)階段叫做 NC 階段，經(jīng)歷了電子管、晶體管、和小規(guī)模集成電路三代。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 小型加工中心自動控制換刀機(jī)械手的設(shè)計(jì) 1 摘 要 本論文介紹的是小型加工中心換刀機(jī)械手的設(shè)計(jì)。 回顧數(shù)控技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段，六代的發(fā)展歷程。自 1970 年開始小型計(jì)算機(jī)開始用于數(shù)控系統(tǒng)就進(jìn)入了第二個(gè)階段，叫做 CNC 階段，成為第四代數(shù)控系統(tǒng)：從 1974年微處理器開始用于數(shù)控系統(tǒng)即發(fā)展到第五代。 數(shù)控機(jī)床的分類 （一） 按運(yùn)動控制的特點(diǎn)分類 點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床 對于一些加工孔用的數(shù)控機(jī)床 ， 如數(shù)控鉆床 ， 數(shù)控銑床 ， 數(shù)控鏜床 ， 數(shù)控沖床 ，三坐標(biāo)測量機(jī) ， 印刷電路板鉆床等 。 90 年代我國加強(qiáng)了自主知識產(chǎn)權(quán)數(shù)控系統(tǒng)的研制工作，而且取得了一定成效 ,如在五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、高精度車床數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)字仿形系統(tǒng)、中低檔數(shù)控系統(tǒng)等方面都取得了較好的成果。 數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)向基于 PC 的全 ３ 數(shù)字化開放體系結(jié)構(gòu)方向 發(fā) 展高速、高精度已成為高檔數(shù)控機(jī)床的主要特點(diǎn)，速度和精度是數(shù)控機(jī) 床的兩個(gè)重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。所以要求加工中心的三大部件必須要有足夠的剛度，因此它們是鑄造而成的。 （ 5） 輔助裝置 ４ 包括潤滑、冷卻、防護(hù)、排屑、渡壓、氣動和檢測系統(tǒng)等部分。 工業(yè)機(jī)械手是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)，驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)所組成 ： a 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)由抓取部分 (手部 )， 腕部 ， 肩部和行走機(jī)構(gòu)等運(yùn)動部件組成。 1. 單臂單爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手 這種機(jī)械手的手臂可以回轉(zhuǎn)不同的角度來進(jìn)行自動換刀，其手臂 上只有一個(gè)卡爪，不論在刀庫上或是在主軸上，均靠這個(gè)卡爪來裝刀及卸刀，因此換刀時(shí)間較長 ，如圖 1a 所示。 4．雙機(jī)械手 這種機(jī)械手相當(dāng)于兩個(gè)單臂單爪機(jī)械手，它們互相配合進(jìn)行自動換刀。 圖 1 機(jī)械手的形式 6 2 機(jī)械手手部的設(shè)計(jì) 機(jī)械手手臂和手爪的設(shè)計(jì) 手爪口的計(jì)算 加工中心供自動刀具交換裝置使用的是通用刀柄 ； ； 三種類型，我本次設(shè)計(jì)的是小型加工中心 ,故選用 。如圖 4 所示， 8 圖 4 手爪口結(jié)構(gòu)圖形 39。手爪欲抓住刀柄，使手爪口中心與刀具中心線重合，達(dá)到圖示位置，刀柄反作用力活動銷使其壓縮彈簧 1 向左運(yùn)動至極限位置后手柄已進(jìn)入手爪口，此時(shí)活動銷向右運(yùn)動至手爪口中心與刀具中心軸線完全重合，回到初始狀態(tài)，刀柄被鎖住，抓刀結(jié)束，可以進(jìn)行拔刀動作，而在抓刀時(shí)，整個(gè)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)角度較小，故刀柄壓活動銷受力簡化等效如圖 6 所示。1 2 1 2 c o s 2 5 3 4 .2 3 6O O O O m m?? 則活動銷的行程 a： 39。又根據(jù)彈簧材料直徑 mm? ,由表 得，彈簧鋼絲的抗拉強(qiáng)度 1863b MPa? ? [ ] 0. 4 0. 4 18 63 74 5. 2Pb M P a??? ? ? ?Ⅱ 。結(jié)合所學(xué)的知識和資料對手臂、 手爪、手爪口進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算，設(shè)計(jì)中彈簧和活動銷也起到了重要的作用，我對這兩個(gè)部件進(jìn)行了初步估算和選擇，彈簧是根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊上面來選擇的。為此，液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)迄今仍沒有一個(gè)公認(rèn)的統(tǒng)一步驟，往往隨著系統(tǒng)的繁簡，借鑒的多寡，設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)的不同而做法上呈現(xiàn)出差異來。 表 4 活塞桿和液壓缸直徑 速比 缸徑 2 40 22 50 28 63 35 45 80 45 56 90 56 60 100 60 70 110 63 80 速比 缸徑 2 125 70 90 140 80 100 160 90 100 180 100 125 200 110 140 220 125 250 140 所以選擇 80D mm? ， 45d mm? 。 7 2 5 2 1022dd mm? ??? ? ?。令無肛腔進(jìn)油速1 m s? ，則有桿腔進(jìn)油速度 2 m s? 。 1M bbPR??封 ， 12 ( ) cdM b R r FR???封 ， 2cdR R r?? ； M慣 —— 參與回轉(zhuǎn)運(yùn)動的零部件，在啟動時(shí)產(chǎn)生的慣性力矩（ /kg cms? ）；tJJM ???? /00 ??慣 ； （ 12） ? —— 齒輪回轉(zhuǎn)時(shí)，在啟動運(yùn)動過程中的角加速度（ 2/rad s ）； w? —— 角速度變化量（ /rads ）， 2/??? w ； t? —— 啟動過程時(shí)間，一般為 )~(??t 令 st ?? ； 0J —— 參與回轉(zhuǎn)運(yùn)動零部件，對回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量（ 2kgcm? ）20 GeJJ g?? ； J —— 參與回轉(zhuǎn)運(yùn)動的刀柄對重心轉(zhuǎn)動慣量（ 2kgcm? ）； G —— 刀柄與機(jī)械手的總重量（ kg ）； e —— 刀柄與機(jī)械手的重心到回轉(zhuǎn)軸的距離（ cm ） 由理論力學(xué)得公式 20 12MlJJ??，則 120 10 ( 4 8 2 1 0 ) 1 9 5 2 .12J k g c m?? ? ? ? scmkgtvJJM /.3 0 6 4 ???????? ??慣 22()2Rr bM b P d P R r??? ? ??回 回 回 （ 13） 由于 背壓力有如下規(guī)定：回油路上有節(jié)流閥的調(diào)速閥背壓力為 ，回油路中設(shè)有背壓閥的系統(tǒng)背壓力為 ，采用輔助油泵的閉式回路背壓力為。66 1 . 5 1 0 9 0 0 . 4 0 52 [ ] 2 1 0 0 1 0yPD mm? ? ? ? ?? ? ??? 由于設(shè)計(jì)需要，雖其工作壓力較小，為了滿足穩(wěn)定性，強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)的要求取39。0D —— 螺釘中心所在圓的直徑； 在這種聯(lián)接中每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)剖面上所承受的拉力0QF是工作載荷與剩余鎖緊力39。當(dāng)油腔通壓油時(shí)，動片受油壓作用產(chǎn)生一個(gè)合成液壓力矩來克服輸出軸上所受的載荷力矩 ， 動片所受的力矩 21 的平衡條件有： 22()82Qb p dD d M F Zf? ? ?摩 式中 QF —— 每個(gè)螺釘?shù)念A(yù)緊力（ N）； b—— 動 片的寬度（ m）； p —— 回轉(zhuǎn)液壓缸的工作壓力（ Pa ）； D—— 動片外徑（ m）； d —— 動片與 輸出軸配合處直徑（ m）； Z —— 螺釘數(shù)目； f —— 被連接件配合面間的摩擦系數(shù)，鋼對鋼取 ? 。對于受力較大，軸的尺寸和重量受到限制，以及有某些特殊要求的軸，可采用合金鋼。M —— 回轉(zhuǎn)缸扭轉(zhuǎn)時(shí)的當(dāng)量彎矩（ .Nm）； W—— 花鍵軸截面抗扭系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)教材附錄 1 得 332Wd?? 又 39。 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選擇灰鑄鐵管法蘭用石棉橡膠墊片（ 摘自 — 84）。在該工作過程中機(jī)械手液壓系統(tǒng)的部件有 :升降液壓缸和回轉(zhuǎn)液壓缸以及濾油器等 .液壓系統(tǒng)在機(jī)械手工作過程中所起的作用是通過電 — 液轉(zhuǎn)換元件把控制信 號進(jìn)行功率放大，對液壓動力機(jī)構(gòu)進(jìn)行方向、信號、速度的控制，在大多數(shù)情況下液壓回轉(zhuǎn)缸采用擺動液壓缸。當(dāng)換向閥 7 中的電磁 閥 4DT 通電時(shí)，壓力油通過換向閥的右位進(jìn)入擺動液壓缸右腔，在壓力油的作用下使擺動液壓缸的動片旋轉(zhuǎn)一定角度，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的抓刀動作。此外，選擇閥時(shí)還應(yīng)注意結(jié)構(gòu)形式、特性、壓力等級、連接方式、集成方式及操縱方式等。按通過閥的流量來選擇結(jié)構(gòu)形式，一般來說，流量在 以上時(shí)宜用插裝閥；以下時(shí)可采用滑閥型換向閥。一般所說液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)則是泛指液壓系統(tǒng)傳動的設(shè)計(jì)，其實(shí)從結(jié)構(gòu)組成或 工作原理來看，這兩類系統(tǒng)本無本質(zhì)區(qū)別，僅僅一類以傳遞動力為住，追求傳動特性的完善，其執(zhí)行元件用來驅(qū)動主機(jī)的某個(gè)部分；另一類以實(shí)施控制為主，追求控制特性的完善，其執(zhí)行元件用來驅(qū)動某個(gè)液壓件的操縱裝置（例如液壓泵、液壓馬達(dá)的變量機(jī)構(gòu)、液壓閥的閥心等）而已。手臂逆轉(zhuǎn) 90176。 ，完成換刀動作。延時(shí) 后動斷觸點(diǎn) KT5 斷開， YA5 失電。它是利用生產(chǎn)機(jī)械的某運(yùn)動部件對開關(guān)操作機(jī)構(gòu)的碰撞而使觸頭動作，發(fā)出控制指令的主