【文章內(nèi)容簡介】 帶動手臂轉(zhuǎn)至車床卡盤前，手臂前伸至卡盤與頂尖之間，手爪松開工件，手臂回縮，旋轉(zhuǎn)缸反轉(zhuǎn)，立柱下降。2. 方案3仍采用壓縮空氣為動力源，氣缸為執(zhí)行元件，采用與方案二相似的結(jié)構(gòu)，采用圓柱坐標(biāo)式機械手，結(jié)構(gòu)與方案二大致相同，省去了碗部的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。如圖7所示：底座升降缸回轉(zhuǎn)缸夾緊缸伸縮缸 圖7 方案三機械手結(jié)構(gòu)示意圖動作順序為：升降缸上升，手臂前伸，手爪旋轉(zhuǎn)至合適位置，手爪抓緊工件，手臂收縮，旋轉(zhuǎn)缸轉(zhuǎn)動帶動手臂轉(zhuǎn)至車床卡盤前，手臂前伸至卡盤與頂尖之間，手爪松開工件，手臂回縮，旋轉(zhuǎn)缸反轉(zhuǎn)，立柱下降，然后重復(fù)先前動作順序。2. 方案對比方案1采用的是懸掛式機械手臂設(shè)計，但是考慮到生產(chǎn)環(huán)境的因素，懸掛式占據(jù)空間比較大且工作范圍小，慣性大且靈活性差，且維修不方便，故不采用方案1。方案2采用的是圓柱坐標(biāo)式機械手，優(yōu)點是這種形式的機械手臂均具有回轉(zhuǎn)、伸縮與升降三個自由度，其運動范圍的圖形為一個圓柱體，它與直角坐標(biāo)型比較，占地面積小而活動范圍大，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，并能達到較高的定位精度，應(yīng)用廣泛，運動直觀性較強。方案3與方案2不同之處是方案3采用的是氣動驅(qū)動方式。氣動驅(qū)動特點是氣源方便、維修簡單、易于獲得高速度、低成本、防火防爆、漏氣對環(huán)境無影響。液壓驅(qū)動特點是操作力大體積小，動作平穩(wěn)、耐沖擊耐振動，但漏油對系統(tǒng)的工作性能影響較大，且與氣動比較起來成本較高。因此，設(shè)計中采用氣動機械手。綜上所述，最后選用方案3。方案結(jié)構(gòu)簡圖如圖8： 圖8 方案三結(jié)構(gòu)原理 第三章 數(shù)控車床上下料機械手三維建模在傳統(tǒng)的工業(yè)機械設(shè)計中，設(shè)計構(gòu)思首先要以平面圖的形式表達出來，然后對其進行校核、修改，最后由生產(chǎn)者把平面圖紙上的內(nèi)容轉(zhuǎn)化成三維的實物。整個開發(fā)過程中，設(shè)計者需要將很大一部分精力用于將三維構(gòu)想轉(zhuǎn)化到平面圖紙上，即使使用CAD輔助設(shè)計，這一過程簡化的工作量仍然很小，只是平面圖的生成由圖板變成了計算機屏幕，設(shè)計思路并沒有發(fā)生根本的改變，許多問題，特別是機構(gòu)的運動學(xué)等問題，只有在見到產(chǎn)品時才能發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致產(chǎn)品的設(shè)計周期長、成本高。此外，工業(yè)機械使用的季節(jié)性、工作環(huán)境的多變性和用戶要求的多樣性，使農(nóng)業(yè)機械設(shè)計隨著市場的需求而不斷地轉(zhuǎn)變，要求在短周期內(nèi)，設(shè)計和生產(chǎn)開發(fā)出新產(chǎn)品。美國的產(chǎn)品開發(fā)周期是36個月，而我國要12～24個月。這說明我國在技術(shù)創(chuàng)新方面很薄弱，不能適應(yīng)新世紀(jì)經(jīng)濟發(fā)展的要求 虛擬樣機與Solidworks為了縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，并行設(shè)計的理念開始在20世紀(jì)興起，并在本世紀(jì)得到大量的應(yīng)用。其中最典型的就是虛擬樣機技術(shù)的應(yīng)用與推廣。虛擬樣機技術(shù)其實就是指物理樣機在虛擬環(huán)境中的替代品。其目的就是代替物理樣機在PC平臺上進行仿真測試。這樣就可以及時的發(fā)現(xiàn)問題并且去改進機器的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。我們基于這種理念采用國際最先進的PRO/E三維設(shè)計軟件進行虛擬樣機的建立，并且對其進行仿真分析。產(chǎn)品設(shè)計的核心是構(gòu)思。三維實體設(shè)計則帶來了一個全新的設(shè)計過程， 整個設(shè)計過程與人的思維一致。在設(shè)計中直接采用三維設(shè)計，設(shè)計者對自己產(chǎn)品的每個細節(jié)了如指掌，經(jīng)過三維裝配，一部真實的設(shè)備便展現(xiàn)在設(shè)計者面前。這為設(shè)計人員提供了一條省時、高效的設(shè)計新途徑。Solidworks是美國參數(shù)公司開發(fā)的參數(shù)化建模軟件，是新一代CAD/CAM系統(tǒng)軟件。其功能強大，集零件設(shè)計、大型組件裝配、模具開發(fā)、鈑金設(shè)計、造型設(shè)計、機構(gòu)仿真及有限元分析等功能于一體，廣泛應(yīng)用于機械、電子、航空航天等領(lǐng)域。：Solidworks采用參數(shù)化設(shè)計、基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計人員采用具有智能特性的、基于特征的功能去生成模型，可以隨意勾畫草圖和改變模型，使設(shè)計更加簡易、靈活。：Solidworks建立在統(tǒng)一基層的數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使每位獨立用戶都在為同一產(chǎn)品造型而工作。換言之，整個產(chǎn)品設(shè)計過程中任何一處的變動都會反映到從設(shè)計到加工的各個環(huán)節(jié)，做到全關(guān)聯(lián)， 以使所有零件和各個環(huán)節(jié)保持一致性和協(xié)調(diào)性。：裝配是設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。Solidworks實現(xiàn)零件間的裝配非常簡單， 只要確定系統(tǒng)部件間的裝配關(guān)系，系統(tǒng)就會根據(jù)給定的相關(guān)關(guān)系，將零部件自動安裝在裝配位置上。如改變原設(shè)計的尺寸，與它相關(guān)的零部件的位置或約束關(guān)系將會自動改變。：Solidworks包含了在整個裝配過程中評估行為的功能。只要給定適當(dāng)?shù)呐R界參數(shù)，Solidworks的COSMOSMotion模塊就可以對產(chǎn)品進行結(jié)構(gòu)分析、運動分析和有限元分析等。在裝配零件時，用戶可以快速、簡單地把連接類型應(yīng)用于零件，然后評估真實的產(chǎn)品將如何動作，機構(gòu)裝配完成后，用戶可對整個裝配進行工程分析。 Solidworks在工業(yè)機械設(shè)計中的應(yīng)用工業(yè)機械由于自身的特點和工作對象的復(fù)雜性，給其研制帶來了較大的困難，也使農(nóng)機的研究有其自身的特殊性[20]，有些設(shè)計的理論分析和綜合計算過程復(fù)雜，計算量相當(dāng)大。由于以上原因，傳統(tǒng)的農(nóng)機理論分析很多是定性的說明問題，計算機輔助手段應(yīng)用不夠。相對復(fù)雜的機構(gòu)分析和設(shè)計問題，往往借助于圖解法和經(jīng)驗類比法。因此，我國工業(yè)機械設(shè)計手段比較落后，設(shè)計過程復(fù)雜，工作量大、效率低，與國外差距較大。二維交互式繪圖軟件在工業(yè)機械領(lǐng)域應(yīng)用比較普遍，有一定的 CAD應(yīng)用基礎(chǔ)，使用軟件多為 AutoCAD 及一些國產(chǎn)的二次開發(fā)產(chǎn)品。工業(yè)機械零部件中，有的復(fù)雜曲面較多，如開溝器曲面、犁體曲面、旋耕機旋刀、水泵葉輪、送料螺旋等；有的鈑金件較多，如機耕船船體、拋秧機托板、各種種肥箱等；這些零部件的設(shè)計，采用傳統(tǒng)手工設(shè)計方法和二維設(shè)計軟件，很難滿足精度要求，采用三維 CAD 設(shè)計系統(tǒng)，表達直觀、設(shè)計方便，并可指導(dǎo) CAPP 和 CAM 進行數(shù)據(jù)加工和模具制造。Solidworks是基于特征的實體造型軟件，建立的三維建模比二維平面圖更加直觀、清晰。同時利用裝配建模技術(shù)可以將零件模擬裝配起來。利用裝配模型可以進行后續(xù)的裝配干涉分析、運動仿真模擬、物性分析、有限元分析等，還可以在裝配環(huán)境中對零件進行設(shè)計、編輯、修改。利用這些功能，能有效避免產(chǎn)品設(shè)計中經(jīng)常帶來的尺寸不匹配，零件干涉等問題。 在零件建模前，一般應(yīng)進行深入的特征分析，后按照特征的主次關(guān)系，按一定的順序建模。搞清楚零件是由哪幾個特征組成，明確各個特征的形狀，它們之間的相對位置和表面連接關(guān)系。然在Solidworks系統(tǒng)中，零件、裝配體和工程都屬于對象，它采用了自頂向下的設(shè)計方法創(chuàng)建對象。裝配體是若干零件的組合，通常用來實現(xiàn)一定的設(shè)計功能，在Solidworks系統(tǒng)中，用戶先設(shè)計好所需的零件，然后根據(jù)配合關(guān)系和約束條件將零件組裝起來，生成裝配體。使用裝配關(guān)系，可相對其他零部件來準(zhǔn)確地定位零部件，還可以定義零部件如何相對于其他零部件移動和旋轉(zhuǎn)。通過繼續(xù)添加配合關(guān)系，可以將零部件移到所需的位置。配合會在零件之間建立幾何關(guān)系，例如共點，垂直，相切等。每種配合關(guān)系對特定的幾何實體組合有效。在裝配過程中，用戶可以使用配合關(guān)系來確定零件的位置和方向可以自下而上的設(shè)計一個裝配體，也可以自上而下地進行設(shè)