【正文】 本次設(shè)計主要采用的是 FANUC 系統(tǒng)伺服電機(jī)，從驅(qū)動電壓上看可以分為低壓（ 200V）與電機(jī)與高壓（ 400V）電機(jī)。伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。 ： 滾珠絲杠副是一般是用世界最高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序 的工廠環(huán)境方面 ,對溫度、濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。 常用第三章 各部分詳細(xì)設(shè)計 28 的循環(huán)方式有兩種：外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。 滾珠絲桿的選擇 滾珠絲桿是將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運動的理想的產(chǎn)品。 方案二：為保證其精度選擇伺服電機(jī)和滾珠絲桿的組合，并且也有很高的速度，保證車床加工效率。并且保證機(jī)械手在上下料的時候有微小的移動，所以要求必須有較高的精度，同時在送料的過程中保證有足夠的速度，這樣盡可能提高機(jī)床加工的效率，所以在選擇采用哪種方法完成設(shè)計要求的時候要綜合考慮 方案一：采用電機(jī)驅(qū)動傳送帶，將機(jī)械手用 傳送帶傳送： 實現(xiàn)方法：選擇合適的電機(jī)，帶動傳動帶，設(shè)計一個連接器連接傳送帶和機(jī)械手裝置，這樣既可實現(xiàn)運動要求。 在雙軸氣缸的原理基礎(chǔ)上，結(jié)合本次設(shè)計的具體要求，對雙軸氣缸做了一點改進(jìn)，將導(dǎo)桿放在中間，兩邊分別為活塞桿，在雙軸氣缸的原理上增加了一個活塞桿。螺釘?shù)燃墳? 級的中碳鋼。 即 2F = 1F （ 323） 2F =212N 氣缸的表面積 S 根據(jù)設(shè)計尺寸確定 S= 214 D? (324) 第三章 各部分詳細(xì)設(shè)計 22 =961mm 氣缸的壓強 p p= 2FS (325) =212961 = 實際所選氣缸壓強 P： 計算值為所選值的 70% P= 連接座的設(shè)計 連接座整體設(shè)計 旋轉(zhuǎn)支座主要起到連接回轉(zhuǎn)氣缸軸和兩個氣爪的作用，用來傳遞由回轉(zhuǎn)氣缸輸出的轉(zhuǎn)矩，帶動兩個氣爪旋轉(zhuǎn) 90 度，實現(xiàn)機(jī)械手上下料交替的過程。 齒條和齒輪有著一樣的 各個參數(shù)，這里不再重復(fù)。需精加工的齒輪目前多是先切齒，再做表面硬化處，最后是進(jìn)行精加工。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 1．葉片葉子 2. 轉(zhuǎn)子 3. 定子 4. 缸體 圖 35 葉片式擺動氣缸 齒輪齒條式氣缸：齒輪齒條式擺動氣缸是通過連接在活塞上的齒條使齒輪回轉(zhuǎn)的一種擺動氣缸 ，其結(jié)構(gòu)原理如下圖所示。定了和缸體固定在一起，葉片和轉(zhuǎn)了聯(lián)在一起。這里運行速度很小，系統(tǒng)工作壓力一般去 ， 選取 P= ? F1= 214 DP? (310) ? D= 41FP? = 4** = 第三章 各部分詳細(xì)設(shè)計 16 取圓整后： D=12mm 根據(jù)求的的直徑和選取的氣缸工作壓力，然后選擇具體的氣缸型號。 因此，根據(jù)手動氣爪的這些功能和設(shè)計要求，參考平開直線式手爪的原理，其結(jié)構(gòu)和運動原理如下： 圖 32 氣爪 當(dāng) A 口進(jìn)氣 B口排氣時，氣缸活塞桿 2伸出，通過杠桿 3繞杠桿軸 7 回轉(zhuǎn)，帶動兩個手指 5 通過一組鋼球 11 在導(dǎo)軌 4 上做外直線運動，兩手指便張開，松開工件。它用來抓取物體，以實現(xiàn)機(jī)械手的各種 動作，氣動手爪常用于搬運。 尺寸的選擇：根據(jù)氣缸的推力拉力大小，選定氣缸的使用壓力參數(shù)以及缸勁尺寸，氣缸的推力計算公式為： 氣缸推力計算公式為： 1 214F D P?? （ 31） 氣缸拉力計算公式為：2 221 ()4F D d P??? （ 32） 公式式中： D氣缸的活塞直徑（ cm ） d氣缸的活塞桿直徑（ cm ） P氣缸的工作壓力 ( 2/Ncm ) 1F ， 2F 氣缸的理論推拉力（ N） 上述的計算公式僅適用于氣缸的工作速度在 50~500mm/s 范圍內(nèi)，氣缸以上下垂直形式安裝使用的時候，向上的推力約為理論計算值的 50%，如果氣缸橫向水平使用，考慮慣性因素，其理論輸出推力 與輸出推力基本相等，計算時候可以認(rèn)為相等來考慮。 氣缸的密封：用來防止氣壓泄露一般采用 密封圈 ， 回轉(zhuǎn)或往復(fù)運動處的部件密封稱為動密封，靜止件部分的密封稱為 靜密封 。它把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為活塞高速（ 10～ 20米秒）運動的動能，借以做功。 ，在一個或兩個方向輸出力。氣缸無力，密封圈磨損，漏氣。氣動技術(shù)與液壓、電器等新興技術(shù)共同成為自動化生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)。 國外將氣動稱為“廉價技術(shù)、自動化技術(shù)”。 。 ，方便對現(xiàn)有機(jī)器進(jìn)行改裝。氣動技術(shù)突破原有理念，在汽車、機(jī)械、醫(yī)療等多個領(lǐng)域起到至關(guān)重要的作用，己廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的成套設(shè)備和自動化生產(chǎn)線上。其實動力源還有很多，比如液壓、電動力馬達(dá)，之所以選擇氣動，是 因為此小型機(jī)械手中手爪的夾緊力和驅(qū)動力都不是很大，氣壓傳動完全可以滿足工作要求，加上氣壓傳動有 能量儲存簡單而且可以產(chǎn)生高速動作；氣體容易壓縮，并且無污染，釋放后可以循環(huán)利用；生產(chǎn)成本價格低廉，體積小，重量輕，輸出質(zhì)量高的優(yōu)點，所以主要是對氣缸的選型計算 氣壓傳動簡介 氣壓傳動技術(shù) (Pneumatics)是以壓縮空氣為介質(zhì)，對機(jī)械運動進(jìn)行能 量傳遞及控制的一門技術(shù)，簡稱為氣動技術(shù)。氣缸的選擇同樣在氣缸的種類里面能夠找到合適的解決方案。 方案二：動力源仍舊選擇由氣壓提供，在氣缸的種類中找到能將直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運動的氣缸。 傳動件和執(zhí)行元件的方案設(shè)計 根據(jù)機(jī)械手具體完成動作，將機(jī)械手分成幾個重要過程，即： 工件的夾緊和松開過程，工件沿 y 軸翻轉(zhuǎn) 90 度過程，工件沿 Z 軸上下移動過程和工件沿 x 軸的來回移動過程。 13 機(jī)械手下移 200mm 14 機(jī)械手少量左移 6mm 15 車床頂針進(jìn) / 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 16 車床夾頭緊 / 17 機(jī)械手指松 / 18 機(jī)械手上移 200mm 19 機(jī)械手翻轉(zhuǎn) 90176。確保零件的使用、工藝性能基礎(chǔ)之上，降低材料價格，壓縮成本以增加經(jīng)濟(jì)效益更大化，提高市場上產(chǎn)品競爭力，是工程設(shè)計中一貫堅持的重要原則。在滿足使用性能的前提下，選擇更易加土的材料能夠大大降低加工難度。 4)零件尺寸精度按照零件功能的要求進(jìn)行設(shè)定，設(shè)定過低影響產(chǎn)品質(zhì)量，設(shè)計過高會增加成本。一般應(yīng)滿足以下要求 : 1)在設(shè)計時應(yīng)完全保證零件尺寸標(biāo)準(zhǔn)化和互換性。在近年來的國際機(jī)床 展覽會上，國外高檔加工中心與數(shù)控機(jī)床已普遍采用機(jī)器人自動上下料裝置，國內(nèi)機(jī)床廠商也開始關(guān)注和著手進(jìn)行相關(guān)技術(shù)和裝置的研發(fā)，其中，機(jī)床自動上下料系統(tǒng)的快速、高精度和良好的適應(yīng)性成為技術(shù)難點。第一遍進(jìn)行粗車，接著進(jìn)行精車，保證其加工精度。如果檢測超出允許范圍，就必須 修理或者更換電機(jī)。另外經(jīng)濟(jì)性問題當(dāng)然也很重要，采用機(jī)械手來節(jié)約人力從經(jīng)濟(jì)上看不一定總是合算的。 現(xiàn)在，工業(yè)機(jī)械手的使用范圍只限于在簡單重復(fù)的操作方面節(jié)省人力，其效用是代替人從事繁重的工作和危險的工作，在惡劣環(huán)境下尤其明 顯。 2) 能判斷對象的重量。目前，世界各界正積極研制帶有“視角”和“觸角”的工業(yè)機(jī)械手，使它能對所抓取的工件進(jìn)行分辨，選 IFS 所需要的工件，并正確地夾持工件，進(jìn)而精確地在機(jī)器中定位、定向為使機(jī)械手有“眼睛”去處理方位變化的工件和分辨形狀不同的零件，它由視覺傳感器輸入三個視圖方向的視覺信息，通過計算機(jī)進(jìn)行圖形分辨，判別是否是所要抓取的工件。第三，傳感器在機(jī)械手中發(fā)揮了十分重要的作用，不僅運用了傳統(tǒng)的速度傳感器、位置傳感器等，同時也引進(jìn) J39。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 機(jī)械手在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 從國內(nèi)外所有機(jī)械手的發(fā)展現(xiàn)狀來看，在現(xiàn)階段，對機(jī)械手的研究和開發(fā)已趨于高潮，機(jī)械手的發(fā)展現(xiàn)狀與 動態(tài)，可以總結(jié)為 :第一，模塊化與可重構(gòu)化是現(xiàn)階段機(jī)械架構(gòu)發(fā)展的主要動向 。通過氣動肌肉，變化長度較小的缺點得以克服，轉(zhuǎn)動位移增大，具有仿生關(guān)節(jié)剛度高、控制獨立等優(yōu)點。不同功率通過機(jī)械設(shè)計重新組合而得以實現(xiàn)，使用普及度較高。 2)軌跡控制。其特點 :無需轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、簡易結(jié)構(gòu)、行程較長、維護(hù)簡單。運動準(zhǔn)、動作大、結(jié)構(gòu)大、程序圓定。運動速度較高。氣缸具有模塊性，方便對現(xiàn)有機(jī) 器進(jìn)行改裝。機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)是以壓縮空氣驅(qū)動運動的。機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)是以液壓驅(qū)動運動的。 第二類為操作機(jī)，用以完 成某些特定的作業(yè)；主要分為焊接操作機(jī)、可行走操作機(jī)及鍛壓操作機(jī)。 三：控制系統(tǒng)：有點動控制和連續(xù)控制兩種方式。采用點位控制或機(jī)械擋塊定位時，有較高的重復(fù)定位精度，但臂力一般在 300N以下。如果改變手部的姿態(tài) (方位 )，則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。也有的工業(yè)機(jī)械手沒有腕部自由度。傳力機(jī)構(gòu)型式較多，常用的有 :滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式和重力式。由于通用程控機(jī)械手土作程序能夠隨時改變，適應(yīng)性強，所以在加上品種多樣、批量中小的生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。 (易燃、易爆和灰 塵大 )工作，保障人身安全。 工業(yè)機(jī)器人的廣泛使用，不僅能夠替代繁重的手工勞動，而且綜合了人工勞動和機(jī)器工作兩個方而的特長。 在工業(yè)生產(chǎn)中機(jī)械手也稱為“工業(yè)機(jī)器人”。 關(guān)鍵詞 ：數(shù)控車床；機(jī)械手；氣動元件；伺服電機(jī) ABSTRACT II ABSTRACT This design mainly aims at the manipulator of the CNC lathe processing rotor of loading process, and analysis the motion process of workpiece by the production line to the workbench. Mainly adopts pneumatic ponents, gas, manipulator grasping and flip functions such as oscillating cylinder, servo motor and ball screw is used to implement manipulator transverse shift, in order to realize the movement of the scheme. Through the design of manipulator used in CNC lathe design steps and methods of syste matic knowledge, according to its design manipulator that economy is applicable, and the cylinder of the structure and working principle of the prehensive control. Keywords: Numerical control lathe； manipulator； Pneumatic ponents； Servo motor 目錄 1 目錄 摘要 .............................................................................................................................................I ABSTRACT ............................................................................................................................. II 第一章 緒論 .............................................................................................................................. 1 ............................................................................................................................. 1 ...............................................................................