两工位拉深模具及自动上料机械手设计

1、两工位拉深模具及自动上料机械手设计摘要关键词:Drawing die two stationAbstractKey words: die 1 绪 论1.1 设计背景拉深是利用专用模具将冲裁或剪裁后所得的平板坯料制成开口的空心件的一种冲压工艺方法。拉深时空心件的形成，不以位于凸模底部材料的延伸为主因。拉深工序，在冲压生产中占据有很重要的地位。用拉深工艺，可以制成筒形、阶梯形、锥形、球形、方盒形和其他不规则形状的薄板工件。如果拉深与其他冲压成形工艺配合，还可以制造形状极为复杂的冲压件。冲压生产的零件，由于其形状、尺寸、精度要求、生产批量、原材料等各不相同，因此，生产中所用得冲压工艺方法也

2、多中多样，概括起来，大致可分为分离工序和成形工序两大类。机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前，关节式机械手已发展

3、成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。1.2 机械手发展现状目前，在国内外各种机器人和机械手的研究成为科

4、研的热点，其研究的现状和大体趋势如下：1)机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机。2)工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。3)机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行决策控制；多传感器融合配置技术成为智能化机器人的关键技术。4)关节式

5、、侧喷式、顶喷式、龙门式喷涂机器人产品标准化、通用化、模块化、系列化设计；柔性仿形喷涂机器人开发，柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹规划研究，控制系统开发；5)焊接、搬运、装配、切割等作业的工业机器人产品的标准化、通用化、模块化、系列化研究；以及离线示教编程和系统动态仿真。1.3拉伸模具简介   拉深模按其工序顺序可分为首次拉深模和后续各工序拉深模，它们之间的本质区别是压边圈的结构和定位方式上的差异。按拉伸模使用的冲压设备又可分为单动压力机用拉深模、双动压力机用拉深模及三动压力机用拉深模，它们的本质区别在于压边装置的不同(弹性压边和刚性压边)。按工序的组合来分，又可分为单

6、工序拉深模、复合模和级进式拉深模。此外还可按有无压边装置分为无压边装置拉深模和有压边装置拉深模等。下面将介绍几种常见的拉深模典型结构。1一凸模； 2一定位板； 3一凹模； 4一下模座图 1.3.1 无压边装置的首次拉深模    1首次拉深模    (1) 无压边装置的首次拉深模(图1.3.1)此模具结构简单,常用于板料塑性好,相对厚度时的拉深。工件以定位板 2 定位，拉深结束后的卸件工作由凹模底部的台阶完成，拉深凸模要深入到凹模下面，所以该模具只适合于浅拉深。    (2)

7、具有弹性压边装置的首次拉深模 这是最广泛采用的首次拉深模结构形式(图1.3.2)压边力由弹性元件的压缩产生。这种装置可装在上模部分( 即为上压边 ) ，也可装在下模部分( 即为下压边 ) 。上压边的特征是由于上模空间位置受到限制，不可能使用很大的弹簧或橡皮，因此上压边装置的压边力小，这种装置主要用在压边力不大的场合。相反，下压边装置的压边力可以较大，所以拉深模具常采用下压边装置。    (3) 落料首次拉深复合模 图 1.3.3 为在通用压力机上使用的落斜首次拉深复合模。它一般采用条料为坯料，故需设置导料板与卸料板。拉深凸模 9 的顶面稍低于落料凹模 1

8、0 ，刃面约一个料厚，使落料完毕后才进行拉深。拉深时由压力机气垫通过顶杆 7 和压边圈 8 进行压边。拉深完毕后靠顶杆 7 顶件，卸料则由刚性卸料板 2 承担。1一凸模； 2一上模座； 3一打料杆； 4一推件块； 5一凹模；6一定位板； 7一压边圈； 8一下模座； 9一卸料螺钉图 1.3.2 有压边装置的首次拉深模    (4) 双动压力机上使用的首次拉滦模(图 1.3.3) 因双动压力机有两个滑块，其凸模 1 与拉深滑块( 内滑块 ) 相连接，而上模座 2(上模座上装有压边圈3) 与压边滑块(外滑块)相连。拉深时压边滑块首先带动压边圈压住毛坯，然后拉深

9、滑块带动拉深凸模下行进行拉深。此模具因装有刚性压边装置，所以模具结构显得很简单，制造周期也短，成本也低，但压力机设备投资较高。    2后续各工序拉深模后续拉深用的毛坯是已经过首次拉深的半成品筒形件，而不再是平板毛坯。因此其定位装置、压边装置与首次拉深模是完全不同的。后续各工序拉深模的定位方法常用的有三种：第一种采用特定的定位板 ；第二种是凹模上加工出供半成品定位的凹窝；第三种为利用半成品内孔，用凸模外形或压边圈的外形来定位(图1.3.5) 。此时所用压边装置已不再是平板结构，而应是圆筒形结构。1-导料板；2-卸料板；3-打料杆；4-凸凹模；5-上模座；

10、6-下模座；7-顶杆；8-压边圈；9-拉深凸模；10-落料凹模图 1.3.3 落料拉深复合模1-凸模；2-上模座；3-压边圈；4-凹模；5-上模座；6-顶件块图 1.3.4 双动压力机上使用的首次拉深模图 1.3.5 有压边装置的后续各工序拉深模       (2) 带压料装置的后续各工序拉深模(图 1.3.5)此结构是广泛采用的形式。压边圈兼作毛坯的定位圈。由于再次拉深工件一般较深，为了防止弹性压边力随行程的增加而不断增加，可以在压边圈上安装限位销来控制压边力的增长。 1.4机械手设计时考虑的几个问题(1)具有足够的握力(

11、即夹紧力)在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。(2)手指间应具有一定的开闭角两手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角。手指的开闭角应保证工件能顺利进入或脱开，若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑。对于移动型手指只有开闭幅度的要求。(3)保证工件准确定位为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的手指形状。例如圆柱形工件采用带“V”形面的手指，以便自动定心。(4)具有足够的强度和刚度手指除受到被夹持工件的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，当应尽量使结构简单紧凑，自重轻，并使手部的中心在手腕的回转轴线上，以使手腕的扭转力矩最小为佳。(5)考虑被抓取对象的要求根据机械手的工作需要，通过比较，我们采用的机械手的手部结构是左右两指弧形夹持气爪。（为了牢固抓取，将气爪部位，加装与零件外形较为接近的爪子）1.5本次