【正文】 其自身中心的慣量 （ N當(dāng)活塞桿因液壓缸進(jìn)入高壓油 而向左或 向右運(yùn)動時(shí)，通過聯(lián)接件即可帶動花鍵軸作直線運(yùn)動，從而帶動回轉(zhuǎn)頭及機(jī)械手臂作向左或向右運(yùn)動。 回轉(zhuǎn)運(yùn)動（見驅(qū)動裝置圖） 回轉(zhuǎn)機(jī)械手用來實(shí)現(xiàn)刀具的交換動作，由圖驅(qū)動外形裝置圖可見它由手臂 16，回轉(zhuǎn)座 51 組成的。由于機(jī)械爪伸向刀柄拔刀，或插刀后收回，都是當(dāng)機(jī)械手處于軸向向右移動后的位置上進(jìn)行的。當(dāng)回轉(zhuǎn)液壓缸改變油路時(shí)，機(jī)械臂便縮回。 機(jī)械手的驅(qū)動裝置 這種機(jī)械手的拔刀、插刀動作，大都由油缸動作來完成。在手爪中設(shè)有定位銷，使刀具在手爪中定位。當(dāng)機(jī)械手松刀時(shí)，刀庫的夾爪既起著刀套的作用，又起著手爪的作用。常見的機(jī)械手有： （ 1） 單臂單爪回轉(zhuǎn)式機(jī)械手 機(jī)械手?jǐn)[動的軸線與刀具主軸平行，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，換刀具所花費(fèi)的時(shí)間長，用于刀庫換刀位置的刀座的軸線相平行的場合。 3）工作臺 臥式加工中心可采用自動分度工作臺，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺。在這個(gè)進(jìn)程中仿生機(jī)械手也正在慢慢的被人類所重視。在一些簡單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 機(jī)械手是臥式加工中心自動換刀裝置中交換刀具的主要工具，因此本課題所設(shè)計(jì)得機(jī)械手屬于第三類機(jī)械手。它是一種獨(dú)立的不 附屬于某一主機(jī)的裝置。 2 緒論 臥式加工中心概述 臥式加工中心是最常用的數(shù)控機(jī)床之一，其技術(shù)含量高，是數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志性產(chǎn)品之一。 關(guān)鍵詞： 臥式加工中心；機(jī)械手；刀庫；機(jī)械臂 Design Of The Manipulator Horizontal Machining Center Abstract:To improve the efficiency of production and ensure quality of production, the enterprises generally attach importance to the automation of production process in today’s mass manufacturing. As an important member of automation production line, manipulator gradually recognized by enterprises. Technology level and application level of the manipulator in a certain extent reflects the level of industrial automation in a country. At present, the manipulator is mainly used for welding spray painting, handling, stacking repetitive work and labor intensity greatly. Manipulator is automatically change tool device the main tool to exchange tool, it bears on the knife library on the tool to spindle, and then the spindle has used tool returns tasks on tool store. Key words: Morizontal machining center 。機(jī)械手是臥式加工中心自動換刀裝置中交換刀具的主要工具，它擔(dān)負(fù)著把刀庫上的刀具送到主軸上，再把主軸上已用過的刀具返回刀庫上的任務(wù)。 由于本人能力及學(xué)識有限，在設(shè)計(jì)中 存在有很多缺陷，望老師們能多加指導(dǎo)。 機(jī)械手的分類 機(jī)械手一般分為三類：第一類是不需要人工操作的通用機(jī)械 手。這種機(jī)械手在國外稱為“ Mechanical Hand” ,它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動，除少數(shù)之 外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場合中，用人手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的，而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動條件得以改善。 目前國內(nèi)外正在研究反應(yīng)速度更快，更可靠的機(jī)械手，同時(shí)也正在研究用人腦來代替程序控制的機(jī)械手。正面導(dǎo)軌型立柱多采用門式結(jié)構(gòu)，有較好的熱對稱結(jié)構(gòu)和受力條件，多數(shù)加工中心采用這種立柱形式。由于臥式加工中心機(jī)床的刀庫和主軸，其相對位置距離不同，相應(yīng)的換刀機(jī)械手的運(yùn)動過程也不盡相同，它們由各種形式的機(jī)械手來完成。 手爪的選擇 機(jī)械手的手爪在抓住刀具后，還必須具有鎖刀功能，以防止在換刀過程中掉刀或刀具被甩出。 虎鉗形指。帶 V形槽圓柱右端，按所裝刀具（例如鉆頭、銑刀、鉸刀及鏜桿等）不同，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可設(shè)計(jì)成不同形式。同時(shí)由左視圖中的微動開關(guān) 30 發(fā)出信號，以進(jìn)行下一個(gè)動作。與此同時(shí)，齒條 45（或39）上的擋桿壓于調(diào)整螺釘而限位， 同時(shí)微動行程開關(guān)動作發(fā)出下一動作的信號。這時(shí)機(jī)械臂上的彈簧頂桿 3 又自由 伸出，將活動手爪 18 鎖死，保證機(jī)械手將刀具拔出后，機(jī)械手能將刀具可靠地夾緊。液壓缸座系固定于機(jī)床立柱上，活塞桿端部有聯(lián)接件與花鍵軸相連。 為了使機(jī)械手工作平穩(wěn)可靠，除了要設(shè)有緩沖機(jī)構(gòu)外，還要考 慮盡可能減小機(jī)械手的慣量。 G—— 被夾持工件的重量，單位 kg，這里 G=11kg。 齒形標(biāo)準(zhǔn)：（摘自 JB10060， JB30462） 輪傳動是機(jī)械傳動中最重要的傳動之一，形式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞的功率近十萬千瓦，圓周速度可達(dá) 200m/s。齒輪傳動獲得廣泛應(yīng)用，也就是由于這一特點(diǎn)。它與開式或半開式相比，潤滑及防護(hù)等條件最好，多用于重要的場合。當(dāng)回轉(zhuǎn)液壓缸動片轉(zhuǎn)動時(shí)，齒輪 99 帶動齒輪 41 轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)角的極限位置可由螺釘限定，同時(shí)有微動行程開關(guān)發(fā)出到位信號，其運(yùn)動的計(jì)算公式為： υ41/υ99=Z2/（ Z1+Z2） （ 3） 式中 υ41 回轉(zhuǎn)頭的回轉(zhuǎn)角度 υ99回轉(zhuǎn)缸動片的轉(zhuǎn)角 Z1齒輪 41 的齒數(shù) Z2齒輪 99 的齒數(shù) 由于在這里 υ44=180176。 選小齒輪齒數(shù)為 Z1=24,大齒輪齒數(shù) Z2=μZ1= 24=,取 Z2=43。 （ 9） 由機(jī)械設(shè)計(jì) [3]表 102 可查得使用系數(shù)： KA=1。組成軸系的主要零件 軸、軸承、聯(lián)軸器等稱為軸系零件。 軸是組成機(jī)械的一個(gè)重要零件。 軸的常用材料 軸的材料種類很多，設(shè)計(jì)時(shí)主要根據(jù)對軸的強(qiáng)度、剛度、耐磨性等要求，以及為實(shí)現(xiàn)這些要求而采用的熱處理方式，同時(shí)考慮制造工藝問題加以選用，力求經(jīng)濟(jì)合理。 軸的結(jié)構(gòu)決定于受載情況、軸上零件的布置和固定方式、軸 承的類型和尺寸、軸的毛坯、制造和裝配工藝及安裝、運(yùn)輸?shù)葪l件。 已知條件： 花鍵軸傳遞的功率為： P=30KW； 軸的轉(zhuǎn)速為 n=1460r/min （ 1）估算軸徑 選擇軸的材料為 40Cr，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由機(jī)械 設(shè)計(jì) [3]表 151 查得材料機(jī)械性能數(shù)據(jù)為： σb=750Mpa σs=550Mpa σ1=350Mpa τ1=200Mpa 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) [3]式 152初步估算軸徑，由于材料為 40Cr，由表 153 選取 A=100，則得： dmin=A(P/n)1/3=100(30/1460) 1/3mm= （ 19） 我們選用花鍵軸的尺寸為： Ddb=65mm56mm10mm （ 2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖 10a)所示： （ 3）軸上受力分析，如圖 10b)所示： 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩為： T1=106P/n=10630/1460 Na － Ftmm （ 28） 齒輪的作用力在垂直平面的彎矩圖如圖 10f 所示 : MDy=RAymm （ 31） 作出扭矩圖，如圖 10g所示： T1=1960000 N 1）軸承的分類 如果僅按軸承用于承受的外載荷不同來分類時(shí)，滾動軸承可以概括地分為向心軸承、 推力軸承和向心推力軸承，主要承受徑向載荷的軸承叫做向心軸承；只能承受軸向載荷的軸承叫做推力軸承；能同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷的軸承叫做向心推力軸承。軸承的極限轉(zhuǎn)速是在一定載荷和一定潤滑條件下，滾動軸承所能允許的最高轉(zhuǎn)速，它與軸承類型、尺寸、精度、游隙，保持架的材料與結(jié)構(gòu)、潤滑方式、潤滑劑的性質(zhì)與用量、載荷的大小與方向以及散熱條件等因素有關(guān)?；ㄦI軸的 D=62mm，我們選用軸承型號為 7214AC,參數(shù)見下表： 表 2 7214AC 軸承參數(shù) 7214AC bearings parameters 軸承型號 d D B a r1min Cr C0r 極限轉(zhuǎn)速 （ r/min） 7214AC 70 125 24 6700 其中極限轉(zhuǎn)速是采用油潤滑的轉(zhuǎn)速，若采用脂潤滑，極限轉(zhuǎn)速為 4500 r/min。 機(jī)械手在工作過程中，各液壓缸動作均為分步進(jìn)行，由之前計(jì)算知手臂下降時(shí)所需流時(shí)最大，此即為系所需最大流量 ? ?m i n/3 7 L / m i nL / s4 3 9 a x LQ ＝＋? ? ? ? ?m i n/0 1 7 a x LQKQ P ????? 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 》，選取 HY01－ 35 ?25 型齒輪泵，其基本參如下： 壓力： P＝ ；流量： min/35LQ? ； 轉(zhuǎn)速： min/r1450n＝ ；驅(qū)動功率： W＝ 。雖然機(jī)械手的設(shè)計(jì)過程不是很難，也沒有特別繁瑣的計(jì)算，但是通過對它的設(shè)計(jì)，使我映射地學(xué)到了很多其它知識，尤其是對計(jì)算機(jī)的應(yīng)用和對 Word 的操作，更使我認(rèn)識到了自學(xué)的重要性和關(guān)于自學(xué)的一些方法，這對我們即將畢業(yè)的大學(xué)生來說是很重要的。 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 , : 1210 12171. 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