立式精鍛機(jī)自動(dòng)上料機(jī)械手設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-20 15:41 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 機(jī)械手3在此精鍛生產(chǎn)線上可以完成取料、喂料和變換工位等動(dòng)作。 機(jī)械手的坐標(biāo)型式與自由度選擇按機(jī)械手手臂的不同運(yùn)動(dòng)形式及其組合情況，其坐標(biāo)型式可分為直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。由于本機(jī)械手在上下料時(shí)手臂具有升降、收縮及回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此，采用圓柱坐標(biāo)型式。相應(yīng)的機(jī)械手具有三個(gè)自由度，為了彌補(bǔ)升降運(yùn)動(dòng)行程較小的缺點(diǎn)，增加手臂擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而增加一個(gè)手臂上下擺動(dòng)的自由度。 機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)為了使機(jī)械手的通用性更強(qiáng)，把機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成可更換結(jié)構(gòu)，當(dāng)工件是棒料時(shí)，使用夾持式手部。夾持式手部是利用夾鉗的開閉來(lái)夾緊和抓緊工件的，按其結(jié)構(gòu)又分為兩指或多指，回轉(zhuǎn)和平移，外夾和內(nèi)撐等多種形式。 機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)考慮到機(jī)械手的通用性，同時(shí)由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必須設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)才可滿足工作的要求。因此，手腕設(shè)計(jì)成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓缸。 機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)按照抓取工件的要求，本機(jī)械手的手臂有三個(gè)自由度，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和降(或俯仰)運(yùn)動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)是通過(guò)立柱來(lái)實(shí)現(xiàn)的，立柱的橫向移動(dòng)即為手臂的橫移。手臂的各種運(yùn)動(dòng)由液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)由于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏，成本低廉，因此本機(jī)械手采用液壓壓傳動(dòng)方式。若采用液壓伺服控制機(jī)構(gòu)，還能實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制。 機(jī)械手的控制方案設(shè)計(jì)考慮到機(jī)械手的通用性，同時(shí)使用點(diǎn)位控制，因此我們采用可編程序控制器(PLC)對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制。當(dāng)機(jī)械手的動(dòng)作流程改變時(shí)，只需改變PLC程序即可實(shí)現(xiàn)，非常方便快捷。第三章 機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有適當(dāng)?shù)膴A緊力手部在工作時(shí)，應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力，以保證夾持穩(wěn)定可靠，變形小，且不損壞工件的已加工表面。對(duì)于剛性很差的工件夾緊力大小應(yīng)該設(shè)計(jì)得可以調(diào)節(jié)，對(duì)于笨重的工件應(yīng)考慮采用自鎖安全裝置。有足夠的開閉范圍夾持類手部的手指都有張開和閉合裝置。工作時(shí)，一個(gè)手指開閉位置以最大變化量稱為開閉范圍。對(duì)于回轉(zhuǎn)型手部手指開閉范圍，可用開閉角和手指夾緊端長(zhǎng)度表示。手指開閉范圍的要求與許多因素有關(guān)，如工件的形狀和尺寸，手指的形狀和尺寸，一般來(lái)說(shuō)，如工作環(huán)境許可，開閉范圍大一些較好。 圖31 機(jī)械手開閉示例簡(jiǎn)圖力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，體積小手部處于腕部的最前端，工作時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)多變，其結(jié)構(gòu)，重量和體積直接影響整個(gè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，抓重，定位精度，運(yùn)動(dòng)速度等性能。因此，在設(shè)計(jì)手部時(shí)，必須力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，體積小。手指應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度其它要求因此送料，夾緊機(jī)械手，根據(jù)工件的形狀，采用最常用的外卡式兩指鉗爪，夾緊方式用常閉史彈簧夾緊，松開時(shí)，用單作用式液壓缸。此種結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，制造方便。：油缸右腔停止進(jìn)油時(shí)，彈簧力夾緊工件，油缸右腔進(jìn)油時(shí)松開工件。圖32油缸示意圖右腔推力為FP=（π／4）D178。P （）=（π／4）178。2510179。=根據(jù)鉗爪夾持的方位，查出當(dāng)量夾緊力計(jì)算公式為：F1=（2b／a）（cosα′）178。N′ （） 其中 N′=498N=392N，：F1=（2b／a）（cosα′）178。N′ =(2150/50)（cos30186。）178。392 =1764N則實(shí)際加緊力為 F1實(shí)際=PK1K2/η （）=經(jīng)圓整F1=3500N計(jì)算手部活塞桿行程長(zhǎng)L,即L=（D/2）tgφ （） =25tg30186。 =經(jīng)圓整取l=25mm確定“V”型鉗爪的L、β。取L/Rcp=3 （）式中： Rcp=P/4=200/4=50 （）由公式（）（）得：L=3Rcp=150取“V”型鉗口的夾角2α=120186。，則偏轉(zhuǎn)角β按最佳偏轉(zhuǎn)角來(lái)確定，查表得：β=22186。39′機(jī)械運(yùn)動(dòng)范圍（速度）（1）伸縮運(yùn)動(dòng) Vmax=500mm/sVmin=50mm/s（2）上升運(yùn)動(dòng) Vmax=500mm/sVmin=40mm/s（3）下降Vmax =800mm/sVmin =80mm/s（4）回轉(zhuǎn)Wmax=90186。/sWmin=30186。/s所以取手部驅(qū)動(dòng)活塞速度V=60mm/s 手部右腔流量Q=sv （）=60πr178。=6025178。=179。/s手部工作壓強(qiáng)P= F1/S=3500/= （） 腕部是聯(lián)結(jié)手部和臂部的部件，腕部運(yùn)動(dòng)主要用來(lái)改變被夾物體的方位，它動(dòng)作靈活，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小。本課題腕部具有回轉(zhuǎn)這一個(gè)自由度，可采用具有一個(gè)活動(dòng)度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。要求：回轉(zhuǎn)177。90186。角速度W=45186。/s以最大負(fù)荷計(jì)算：當(dāng)工件處于水平位置時(shí)，擺動(dòng)缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重10kg，長(zhǎng)度l=650mm。設(shè)重力集中于離手指中心200mm處，即扭矩M1為：M1=FS （）=10=（NM） 工件 F S F S F圖33 腕部受力簡(jiǎn)圖（伸縮）及其配件的估算扭矩M2F=5kg S=10cmM2=FS=5 =（NM） F摩=300（N）（估算值）S=20mm （估算值）M摩= F摩S=6（NM）擺動(dòng)缸的總摩擦力矩MM=M1+M2+ M摩=（NM） （）（）T=P b（ΦA(chǔ)1178。Φ mm178。）106/8 （）其中： b—葉片密度，這里取b=3cm；ΦA(chǔ)1———擺動(dòng)缸內(nèi)徑, 這里取ΦA(chǔ)1=10cm；Φ mm———轉(zhuǎn)軸直徑, 這里取Φ mm=3cm。所以代入（）公式P=8T/b（ΦA(chǔ)1178。Φ mm 178。）106=8（178。178。）106=又因?yàn)閃=8Q/（ΦA(chǔ)1178。Φ mm 178。）b所以 Q=W（ΦA(chǔ)1178。Φ mm178。）b/8φA1 =（π/4）（178。178。） =104m179。/s =27ml/s手臂是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件。它的作用是支撐腕部和手部，并帶動(dòng)它們?cè)诳臻g運(yùn)動(dòng)。臂部運(yùn)動(dòng)的目的，一般是把手部送達(dá)空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的任意點(diǎn)上，從臂部的受力情況看，它在工作中即直接承受著腕部、手部和工件的動(dòng)、靜載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)又較多，故受力較復(fù)雜。 機(jī)械手的精度最終集中在反映在手部的位置精度上。所以在選擇合適的導(dǎo)向裝置和定位方式就顯得尤其重要了。手臂的伸縮速度為200m/s，行程L=500mm手臂右腔流量，公式（）得： Q=sv=200π40178。=1004800mm179。/s=178。m179。/s=1000ml/s手臂右腔工作壓力，公式（） 得： P=F/S （）式中：F——取工件重和手臂活動(dòng)部件總重，估算 F=10+20=30kg， F摩=1000N。所以代入公式（）得： P=（F+F摩）/S
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