四自由度气动机械手设计【5张CAD图纸】【优秀】

四自由度气动机械手设计

34页 15000字数+说明书+任务书+外文翻译+5张CAD图纸【详情如下】

任务书.doc

四自由度气动机械手设计说明书.doc

外文翻译--数控机床中的车床.doc

套筒.dwg

封皮.doc

手爪装配图.dwg

机械手装配图.dwg

气动夹具装配图.dwg

轴承端盖.dwg

摘　要

　　　针对数控车床设计的一种套类零件自动上下料机构，实现了坯料的抓取、自动定位、夹紧以及工件的回放。该机构主要由自动安装夹具，坯料、工件拾取机械手，动力及控制系统组成。零件的自动定位、夹紧由弹簧涨胎心轴实现，涨胎心轴是以工件的内孔表面定位，由气缸驱动弹性筒夹向外扩涨，实现工件的定位和夹紧的。坯料、工件的拾取、回放是由单臂形式的机械手通过伸缩、旋转以及俯仰等运动实现的，这些运动均由气缸驱动获得。

　　　本设计中，为实现工件的自动上下料，单臂机械手的运动与涨胎心轴的张合需进行紧密配合。考虑到所夹持工件的实际尺寸、质量等因素，本机构采用气动夹具、电气控制实现了坯料和工件的拾取、安装、回放过程的自动完成。

　　　本文对气动机械手进行总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度。同时，设计了机械手的夹持式手部结构。

关键词： 自动上下料；气动机械手；气动夹具；套类零件  

Abstract

　　　This paper is aimed at designing a sleeve parts automatic baiting agencies for a CNC lathe.Its function is processing the crawls, automatic positioning and clamping of the workpiece.The automatic baiting agencies mainly consist of the automatic fixture, the manipulator for picking up the workpiece and billets and the drive and control system.Among them,the automatic positioning and clamping of the sets parts is achieved by the axis fetal heart rate rising to the workpiece centering hole.When clamping the workpiece,flexible tube folder can center and clamp the cylindrical hole through the expansion and inflation;blank grasping of the workpiece and the intervals are achieved by the manipulator arm by stretching and rotating.In the issue,it is necessary for the movements of the manipulator arm and the automatical fixture Zhang to require the coordination.Taking into account that the actual workpiece size,the quality and the various features of the driven approach to the system,we decide to adopt the aerodynamic control,using compressed air to achieve the movements of the clamping fixture and manipulator.

Keywords:Automatic baiting;Pneumatic manipulator;Pneumatic fixture;sleeve parts

目　录

摘要I

AbstractII

第1章  概述1

1.1  气动四自由度机械手结构设计的背景与目的1

　　1.1.1  数控机床1

1.2   气动四自由度机械手结构设计的意义4

第2章  总体方案设计5

2.1  方案设计概述5

　　2.1.1  方案设计5

　　　  明确设计要求5

　　　  功能分析5

　　　  功能原理设计5

　　2.1.2  技术设计5

　　　  确定基本技术参数6

　　　  机械结构设计6

  2.2  驱动方式的确定6

　　2.2.1  电动机驱动7

　　2.2.2  气压驱动7

  2.3  本章小结9

第3章  气缸夹紧设计10

  3.1 夹紧力的确定10

  3.2  夹紧气缸的设计计算10

  3.3  本章小结12

第4章  机械手设计14

4.1  运动分析14

4.2  结构设计16　

　　4.2.1  手部设计16

　　　  概述16

　　　  机械式手抓设计16

　　　  夹紧气缸的设计计算17

　　4.2.2  臂部设计19

　　　  臂部设计的基本要求19

　　　  手臂直线运动机构20

　　　  手臂伸缩运动气缸的设计计算20

　　4.2.3  机身设计22

　　　  概述22

　　　  臂部俯仰运动气缸的设计计算23

　　　  回转运动气动装置的设计计算25

    4.3  本章小结27

结　论28

致　谢29

1.2   气动四自由度机械手结构设计的意义

　　　该机械手利用压缩空气作为动力源，取之不尽，用之不竭，可以节约能源，气体不易堵塞流动通道，用过后可随时排入，不污染环境，成本较低，维护保养容易气动动作迅速，反应快，气动机械手与气动夹具相互配合工作，能够实现数控车床的自动连续工作，从而提高了加工成本，降低了工人的劳动强度。　　　　第2章  总体方案设计

2.1  方案设计概述

　　　机械产品的设计过程由三个相互影响的步骤组成，称为方案设计阶段（或称概念设计阶段）、技术设计阶段（或称初步设计阶段）和施工设计阶段（或称详细设计阶段）。

2.1.1  方案设计

　　　方案设计阶段的主要任务是根据计划任务书，在经调研进一步确定设计要求的基础上，通过创造性思维和试验研究，，克服技术难关，经过分析、综合与技术经济评价，使构思和目标完善化，从而确定出产品的工作原理与总体设计方案。  明确设计要求  

　　　设计要求主要是功能要求、使用性能要求、工况适应性要求、宜人性要求、外观要求、环境适应性要求、工艺性要求、法规与标准化要求、经济性要求等等。

 功能分析

　　　技术系统是由构造体系和功能体系构成的。建立构造体系是为了实现功能要求。对技术系统从功能体系入手进行分析，有利于摆脱现有结构的束缚，形成新的更好的方案。功能分析的目标是通过分析，建立对象系统的功能结构，通过局部功能的联系，实现系统的总功能。功能分析过程是设计人员初步酝酿功能原理设计方案的过程。这个过程往往不是一次能够完成的，而是随着设计工作的深入进行不断修改、完善。

 功能原理设计

　　　此阶段的落脚点是为不同的功能、不同的工作原理、不同的运动规律匹配不同的结构，这就是通常所说的型、数综合，而且通过上述的排列组合，会出现非常多的功能原理解，产生很多的运动方案，这就为优选方案提供了基础。　　　套类零件自动上下料机构主要由单臂机械手、弹簧涨胎心轴夹具组成，二者均由气动驱动并辅以电气控制。其中，单臂机械手由伸缩气缸、升降气缸和旋转气缸等通过法兰、螺栓联结而成，能够旋转180°进行机床的上下料。弹簧涨胎心轴作为车床夹具，通过夹具体与主轴相连并带动工件回转，它主要由弹性筒夹和心轴组成，通过均匀弹性变形实现定心夹紧。

　　　本上下料机构采用气动驱动机械手，实现了内径φ30～40mm、外径φ60～80mm、长度150mm套类工件、坯料的拾取、回放等功能；采用弹簧涨胎心轴实现了工件的自动定位、夹紧；通过气动、电气控制系统实现了拾取——送料、定位——夹紧、拾取——回放等过程的自动完成。对相关自动输送料系统的设计有一定的参考价值。

　　　本自动上下料机构基本满足了所有功能要求，实现了自动化过程，但在其细节处仍存在一些问题：

　　　（1）上料过程中，机械手将工件送入夹具时，夹具对工件进行精确定位夹紧；

　　　（2）在不损伤工件的前提下，手爪夹紧工件时，夹紧力的精确控制。

上述问题在设计过程中未得到圆满解决，仍需日后继续解决。

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