【文章內(nèi)容簡介】 ）易使用。不管被吸物體是什么材料做的，只要能密封，不漏氣，均能使用。電磁吸盤就不行，它只能用在鋼材上，其他材料的板材或者物體是不能吸的。3）無污染。真空吸盤特別環(huán)保，不會污染環(huán)境，沒有光、熱，電磁等產(chǎn)生。4）不傷工件。真空吸盤由于是橡膠材料所造，吸取或者放下工件不會對工件造成任何損傷。而掛鉤式吊具和鋼纜式吊具就不行。在一些行業(yè)（如 PCB 板相關行業(yè)），對工件表面的要求特別嚴格，他們只能用真空吸盤。 真空吸盤的分類真空吸盤分為無動力和有動力兩類：無動力真空吸盤又稱自吸式真空吸盤，它由吊鉤帶動活塞桿抽真空，結構簡單且無噪聲，但是一般只能吸附 500kg 的物件；有動力真空吸盤通過真空泵或真空發(fā)生器獲得真空，結構復雜且有噪聲，但由于其吸附力大可靠性高而被普遍使用。有動力真空吸盤有平型、平型帶肋型、深型、風琴型、長圓型和擺動型多種，如圖35 所示。平型吸盤形狀各異、材料種類眾多，是最為普通的真空吸盤，用于工作表面是平面且不變形等的場合；平型帶肋型吸盤用于工件易變形的場合和工件可靠脫離的場合；深型吸盤用于工作表面是曲面的場合；風琴型吸盤在接觸工件時具有良好的緩沖性、吸附剛性好、吸力強，能吸附紙張、食品包裝袋等柔軟的制品；長圓型吸盤用于吸著面小的工件；擺動型吸盤用于吸著面不是水平的場合。本設計中采用的上料吸盤裝置需要有一定的緩沖性，且考慮到吸附力強、可靠性高等優(yōu)點，采用風琴型真空吸盤。板料沖壓數(shù)控送料機結構設計9圖 33 幾種常見的真空吸盤類型 真空吸盤的材質(zhì)真空吸盤一般用的材質(zhì)有 NBR、硅橡膠、聚氨酯、氟素橡膠、EPR、導電 NBR、導電硅橡膠等，如表 31 為真空吸盤常用材質(zhì)特性。NBR 材質(zhì)的真空吸盤一般用于硬殼紙、膠合板、鐵板以及其他一般工件；硅橡膠材質(zhì)的真空吸盤一般用于半導體元件、薄工件、金屬成型制品和食品類；聚氨酯材質(zhì)的真空吸盤常用于硬殼紙、膠合板鐵板及其他一般工件；氟素橡膠材質(zhì)的真空吸盤常用于藥品類的吸??；導電硅橡膠材質(zhì)的真空吸盤用于一般半導體（靜電防止）；導電 NBR 材質(zhì)的真空吸盤用于半導體（靜電防止）。表 31 常用材質(zhì)特性項目材質(zhì) 硬度 HS（ 177。5176。） 耐熱溫度 耐磨性NBR 50176。 0～120 常規(guī)使用硅橡膠 50176。 30～25 不可使用聚氨酯 50176。 0～60 常規(guī)使用氟素橡膠 50176。 0～250 一定條件EPR 50176。 20～15 一定條件導電硅橡膠 50176。 10～20 不可使用 真空吸盤的選擇根據(jù)設計要求，要求抓取的板料必須平穩(wěn)、快速的收納至機床上。因此，必須保證真空具有足夠的吸附力。板料最大尺寸為 1000mm*800mm*1mm，取密度p=*10^3kg/m^3，故板料最大重量為： （ ????? kgNmmkggVG?1）該設備采用 SMC 的真空發(fā)生器，真空壓力為 80 kPa。為保證抓取的平穩(wěn)性，在機械手左江南大學學士學位論文10右兩側對稱安裝 2 個丁晴橡膠真空吸盤，共計 4 個真空吸盤。這樣，每個真空吸盤最小吸附力大小為： （32） ?根據(jù)《液壓氣動技術手冊》查得真空吸盤理論吸力的計算，公式如下 （33）tPS0式中：W：工件重量（ N ）；P：真空壓力（ kPa)；S：吸盤有效截面積（ cm2)； T：安全系數(shù) 水平吸取工件：4 以上；垂直吸取工件：8 以上 （如圖 34 所示）；根據(jù)設計要求，吸取方向既有水平吸取也有垂直吸取工件，故 T 選 4；即：,故選擇 的吸盤（ 的吸盤的有效面積 ），???PWtS 32?32滿足設計要求。最后，本設計選擇的吸盤的相關參數(shù)為：吸盤直徑為 ；吸盤類型為風3?琴型（B ）；吸盤材料為丁晴橡膠（N）；緩沖形式為可回轉(zhuǎn)型（ J）；緩沖行程為 50mm；快換接頭（06）；安裝連接方式為外螺紋 M10*1（ A10），故機械手執(zhí)行機構中吸板所需要的真空吸盤選擇 SMC 公司的 ZPT10BNJ5012A10。圖 34 兩種吸取方式示意圖直線導軌一般通過滾珠絲杠或者同步齒形帶傳動，以精密直線導軌作為導向機構，用以實現(xiàn)搬運，定位，移載，取放，檢測等功能。在自動化領域應用廣泛。直線導軌配合伺服電機或者步進電機，可以實現(xiàn)不同應用場合下的精確傳動。圖 35 為 HIWINIR 系列直線導軌。從傳動結構上來看，目前的直線導軌主要有滾珠絲杠傳動和同步齒形帶傳動，直線電機傳動等方式。目前從成本和使用范圍來說，滾珠絲杠式和同步皮帶式應用比較廣泛。由于結構原理不同，產(chǎn)品的性能和使用場合也有所差別。板料沖壓數(shù)控送料機結構設計11圖 35 HIWIN 直線導軌 滾珠絲杠導軌的特點滾珠絲杠傳動即由電機通過聯(lián)軸器或同步帶輪驅(qū)動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，進而推動固定在直線導軌上的滑塊前后移動。滾珠絲杠具有定位精度高，摩擦力小，剛性高，負載能力強特點?？墒菍崿F(xiàn)精準的定位。速度方面，取決于電機的轉(zhuǎn)速和絲杠導程的大小。絲杠導程越大，相同的電機輸出速度下單軸機械手滑塊移動的速度也越大。 同步齒形帶導軌的特點同步齒形帶傳動是由電機驅(qū)動同步帶的主動輪轉(zhuǎn)動，進而有皮帶帶動直線導軌上的滑塊前后移動。同步齒形帶具有噪音低，移動速度快，成本較低等特點。速度方面，一般可以實現(xiàn)比滾珠絲杠更高的速度。同時沒有臨界速度的限制，在長行程傳送方面具有更加的性價比。 直線導軌的選型由于我們所要用的時間間隔較短，同時要求的速度較快，故選擇同步齒形帶傳動。如圖 36 同步帶導軌。江南大學學士學位論文12圖 36 同步齒形帶導軌 3. 3 同步帶概述同步帶是綜合了帶傳動、鏈條傳動和齒輪傳動的優(yōu)點而發(fā)展起來的新塑傳動帶。它由帶齒形的一工作面與齒形帶輪的齒槽嚙合進行傳動，其強力層是由拉伸強度高、伸長小的纖維材料或金屬材料組成，以使同步帶在傳動過程中節(jié)線長度基本保持不變，帶與帶輪之間在傳動過程中投有滑動，從而保證主、從動輪間呈無滑差的間步傳動。同步帶傳動（見圖 37）時，傳動比準確，對軸作用力小，結構緊湊，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用溫度20℃―80℃，v50m/s，P300kw,i10,對于要求同步的傳動也可用于低速傳動。圖 37 同步帶傳統(tǒng)同步帶傳動是由一根內(nèi)周表面設有等間距齒形的環(huán)行帶及具有相應吻合的輪所組成。它綜合了帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動各自的優(yōu)點。轉(zhuǎn)動時，通過帶齒與輪的齒槽相嚙合來傳遞動力。 同步帶傳動具有準確的傳動比，無滑差，可獲得恒定的速比，傳動平穩(wěn)，能吸振，噪音小，傳動比范圍大，一般可達 1:10。允許線速度可達 50M/S，傳遞功率從幾瓦到百千瓦。傳動效率高，一般可達 98%，結構緊湊，適宜于多軸傳動，不需潤滑，無污染，因此可在不允許有污染和工作環(huán)境較為惡劣的場所下正常工作。因此，三軸聯(lián)動機械手旋轉(zhuǎn)機構傳動方式采用同步帶輪結構。 同步帶的特點(1)、傳動準確，工作時無滑動，具有恒定的傳動比；(2)、傳動平穩(wěn)，具有緩沖、減振能力，噪聲低；板料沖壓數(shù)控送料機結構設計13(3)、傳動效率高，可達 ，節(jié)能效果明顯；(4)、維護保養(yǎng)方便，不需潤滑，維護費用低；(5)、速比范圍大，一般可達 10，線速度可達 50m/s，具有較大的功率傳遞范圍，可達幾瓦到幾百千瓦；(6)、可用于長距離傳動，中心距可達 10m 以上。 同步帶傳動的設計準則據(jù)對同步帶傳動失效形式的分析，可知如同步帶與帶輪材料有較高的機械性能，制造工藝合理，帶、輪的尺寸控制嚴格，安裝調(diào)試也正確，那么許多失效形式均可避免。因此，在正常工作條件下，同步帶傳動的主要失效形式為如下三種； (1)同步帶的承載繩疲勞拉斷； (2)同步帶的打滑和跳齒； (3)同步帶帶齒的磨損。 因此，同步帶傳動的設計淮則是同步帶在不打滑情況下，具有較高的抗拉強度，保證承線繩不被拉斷。此外，在灰塵、雜質(zhì)較多的工作條件下應對帶齒進行耐磨性計算。 同步帶分類同步帶齒有梯形齒和弧齒兩類，弧齒又有三種系列：圓弧齒(H 系列又稱 HTD 帶)、平頂圓弧齒(S 系列又稱為 STPD 帶)和凹頂拋物線齒（R 系列)。梯形齒同步帶：梯形齒同步帶分單面有齒和雙面有齒兩種，簡稱為單面帶和雙面帶。雙面帶又按齒的排列方式分為對稱齒型（代號 DA)和交錯齒型(代號 DB〕 。梯形齒同步帶有兩種尺寸制：節(jié)距制和模數(shù)制。我國采用節(jié)距制，并根據(jù) ISO 5296制訂了同步帶傳動相應標準 GB/T 11361～113621989 和 GB/T 116161989?；↓X同步帶：弧齒同步帶除了齒形為曲線形外，其結構與梯形齒同步帶基本相同，帶的節(jié)距相當，其齒高、齒根厚和齒根圓角半徑等均比梯形齒大。 上料裝置結構元件計算與校核 伺服電機的計算 由于沖壓機沖次 30 沖每分鐘，板料 800*1000，所沖料為 400 圓，故上料裝置從板料抓取到工作臺最短時間為 8 秒，估算板料行程 2m，板料最慢速度 ，即平min250V?移導軌塊最慢 ，同步輪短軸直徑 16mm，現(xiàn)暫定同步輪直徑 40mm，得電min250V?機速度 120 轉(zhuǎn)/每分鐘。選取電機為瑞士麥柯升大功率空心杯直流減速電機 RE35，功率300w 江南大學學士學位論文14 同步帶傳動設計計算已知基本參數(shù)為：伺服電機輸出功率為 300W,兩帶輪轉(zhuǎn)速相等均為 120rad/s,工作狀況為機械上料板料上料及平移傳動。根據(jù)《機械設計手冊機械傳動》中同步帶設計，其計算過程如下：。0W （31）30?P確定計算功率。電動機每天使用 24 小時左右，查《機械設計手冊機械傳動》表 13168 得到工作情況系數(shù) =。則計算功率為：AK （32 ）KWPd ???帶輪轉(zhuǎn)速計算。帶輪轉(zhuǎn)速 120rad/s （33） 選定同步帶帶型和節(jié)距。根據(jù)小輪轉(zhuǎn)速和設計功率，由《機械設計手冊機械傳動》圖 1317 可以看出，應選T5 型同步帶，其中節(jié)距為 5 mm。表 32 工作情況系數(shù)看 AK原動機交流電機（普通轉(zhuǎn)矩籠型、同步電機） 、直流電動機（并勵） ，多缸內(nèi)燃機交流電動機（大轉(zhuǎn)矩、大滑差、單相、滑環(huán)） ，直流電動機（復勵、串勵）單缸內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)時間 運轉(zhuǎn)時間斷續(xù)使用每日3~5h普通使用每日8~10h連續(xù)使用每日16~24h斷續(xù)使用每日 3~5h普通使用每日8~10h連續(xù)使用每日16~24h工作機 AK復印機、計算機、醫(yī)療器械 清掃機、縫紉機、辦公機械、帶鋸盤 輕載荷傳送帶、包裝機 液體攪拌機、圓形帶鋸、洗滌機、造紙機、印刷機械 攪拌機（水泥、粘性體） 、帶式輸送機（礦石、煤、砂） 、離心壓縮機、回轉(zhuǎn)壓縮機、往復式發(fā)動機、中挖掘機、牛頭刨床 輸送機（盤式，吊式） 、洗滌機、鼓風機（離心式、引風排風） 、 板料沖壓數(shù)控送料機結構設計15抽水泵、發(fā)動機、卷揚機、起重機、激勵機 選取主動輪齒數(shù) 1z 根據(jù)《機械設計手冊機械傳動》表 13169 查得，T5 同步輪最少齒數(shù)為 12，????????=在條件允許的情況下齒數(shù)應取較大的值，故取 =24。??16 左帶輪節(jié)圓直徑確定