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1、1 前言机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用。机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程
2、序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。造型机主要解决了造型过程中型砂紧实和起模工序的机械化和自动化的问题。而要浇注一个铸型除了紧实和起模工序外，对于有箱造型来说，还有许多辅助工序，如翻箱、合箱、压铁、浇注、落砂以及砂箱的运输等。这些辅助工序如果不实现自动化，将会大大增加工人的劳动强度和降低生产的效率。在我国社会主义建设中，随着机械工业的高速发展，对铸件的需要量也越来越大，为了进一步提高生产率，减轻劳动强度，改善劳动条件，提高铸件质量，组成机械化、自动化生产工具线，是发展的必然趋势。近年来，我国
3、出现了一大批各种形式的机械化、自动化生产线。国外各种高效率的造型生产线发展迅速，而且电子计算机技术已经开始应用于自动化造型生产线的控制上。所谓造型生产线，就是根据生产铸件的工艺要求，将主机（造型机） 、辅机（翻箱机、合箱机、落箱机、压铁机、脱分箱机等）按照一定的工艺流程，用运输设备（铸型输送机、辊道等）联系起来，并采用一定控制方法来组成的机械化、自动化生产线。造型生产线的种类很多，它们的结构、布置形式、控制方法都视根据生产工具的实际情况不同而设计的，但一般都由主机、辅机和运输设备组成。造型生产线的布置根据具体的条件来确定。按照布置形式和所选用铸型输送机的类型不同，造型生产线分为封闭式（环形）和
4、开放式（直线型）两种。封闭式的造型生产线和开放式的造型生产线互相比较之后，他们在原理上有些不同，封闭式的造型生产线是采用连续式和脉动式铸型输送机组成不间断的环状流水线，开放式的造型生产线是采用间歇式铸型输送机组成直线布置的流水线，并且他们两者也有各自的特点：（1）开放式的布置对铸型来说能形成一个合适的储存段和较为灵活的冷却段，而封闭式的布置较难做到；（2）开放式布线较为灵活，受车间限制较小，而封闭式布线受车间限制较大；（3）封闭式布置铸型运转少，辅机类型少，对控制系统较为有利，而开放式布置运转多，控制系统较复杂。因此，对于大量生产、连续浇注的铸件来说，不需要铸型的存储，所以选择辅机少的封闭式环
5、形线较为合适。而对于品种多而批量较少、周期性浇注（铸钢生产中，由于钢水是周期性供应的，而在浇注时又要求很快浇完）的铸件生产，希望有适当的铸型存储和不同的型内冷却时间，用开放式直线行布置较为有利。封闭式的环形线有两种基本的布置形式，既串联式和并联式。串联式布置的造型生产线是造型机组沿铸型输送机呈直线布置，造好型的砂箱从主机到合箱机之间运行的方向和铸型机主要运行方向平行。并联式布置的造型机生产线是造型机组垂直于铸型输送机并排布置，造好型的砂箱从主机到合箱机之间运行的方向和铸型输送机的主要运行方向垂直。串联式和并联式的造型生产线，主、辅机可以布置在线内，也可以布置在线外。布置在线内时，铸型输送机因转
6、变半径所占面积可以得到利用，但对更换工艺装备，运送泥芯、设备检修和操作人员进入不方便；布置在线外时，则效果与上相反。在铸造生产过程中，需要将源源不断的输送过来的工件取过来，放到一定位置，由于重复性地进行某一动作，需要速度一样，节奏一样,而且操作每一个环节不能停止，保持操作的连续性，如果采用人工操作，不但达不到预期的要求，影响生产的效率，还会因为过大的劳动强度，对工人的身心造成伤害。由于以往造型生产线设备比较繁杂，劳动强度大，生产效率低，同时工作环境又相当恶劣，噪音，粉尘等都会对生产造成影响，为了改善劳动条件，减轻工人的劳动强度，社会急需要一种新的造型生产线的出现。从八十年代发展起来的气流冲击造
7、型生产线便有了它的发展空间随着相关技术的发展，造型设备的驱动方式除了广泛采用气动外，也较多的采用液压驱动。在控制方面，不仅有气控和电气控制的，而且还有电子的。有的造型自动线采用电子计算机进行控制。因此，现代化的造型设备往往是综合运用机械、气动、液压、电气及电子技术，以实现造型过程的机械化、自动化并达到较高的经济指标1。2 脱分箱机械手的工作环境2.1 自动铸造生产线气流冲击造型线的简介本线采用单机开放式布线形式，主机位三立柱机外加砂气流冲击造型机。气流冲击造型是八十年代发展起来的一种新型铸造工艺，这种工艺方法的实质就是利用快速释放的气体冲击波的能量在极短的时间内来紧实型砂。这种造型方法与传统造
8、型方法相比，具有许多优点：(I)在气流冲击生产的强大冲击波和较大的侧压力作用下，砂型紧实度高且均勾砂型平均硬度在85个硬度单位以上， 以利于提商铸一件尺寸精度和节约金属。(2)砂型硬度分布走向台理，即离分型面越远，紧实度越低。增加了砂型的透气性，造出的砂型不用扎气眼，为浇注台格铸件，减少废品创造了条件。(3)生产效率高，适于铸件批置生产。该线为单主机组成，现已迭52箱，h的生产能力。(4)对型砂的湿压强度和水分要求比较严格， 即湿压强度为0O9O13MPa、水分低于4 。前者太低， 砂型易沉箱， 后者太高， 铸件质量难于保证。(5)造型线工作噪声在85dB(A)以下。比微震压实造型线和震压造型
9、线的工作噪声都低，大大改善了劳动环境。(6)电气控制选用先进的进口PC控 4系统。结构简单，体积小，性能可靠。(7)采用该线比进口一条相同规格的气流冲击造型线节约投资3，445，并节省大量外汇。也利于易损件的配套供货和方便维修(8)全线布局合理，结构紧凑、设备操作方便，造型机带有模叛穿棱机构， 可在不停机的情况下交替造上下型。为完成此工艺，造型生产线上还需要各种辅助机械，包括有：气流冲击造型机、台面清扫机、落箱机、铣浇口机、液压气动系统、电气系统、脱箱分箱机、合箱机、浇注倾斜机构、输送滚道、推缓机构、铸型输送机、鳞板机、落砂机、翻箱机。主要技术参数：1 砂箱内尺寸 950630250250 毫
10、米2 设计生产率 45 整型/小时3 台车规格 1250986155 毫米4 冷却段排数 1 排5 下芯段长度 6 节6 浇注段长度 9（3） 节（组）7 最短冷却时间 45.3 分钟8 供应压力 0.55 兆帕9 工作油压 7.08.0 兆帕10 全线设备总用电量 97.65 千瓦10.1 液压站 230 千瓦10.2 落砂机 23.7 千瓦10.3 鳞板机 3 千瓦10.4 过度车 21.5 千瓦10.5 脱分箱机 21.5 千瓦10.6 翻箱机 21.5 千瓦10.7 铣浇口机 0.75 千瓦10.8 松砂机 5.5 千瓦10.9 皮带机 7.5 千瓦10.10 电磁铁 3 千瓦10.1
11、1 感应开关 1.5 千瓦11 冷却水用量 25 立方米小时12 冷却水压力 0.2 兆帕13 型砂消耗量 29 吨小时14 自由空气消耗量 12 立方米小时15 全线需用砂箱数 520.5 付1 片上箱16 全线需用台车数 51 节17 全线操作人员 810 人2.2 生产线对脱分箱机械手的要求脱分箱机械手是自动铸造生产线气流冲击造型线的重要设备。2结构组成：脱箱分箱机主要由下列零部件组成：脱箱分箱缸、 、机械手、机械手缸、增压缸、带清扫刷捅头感应开关架、拖车、缓冲器、限位架、横梁、立柱、支撑导向杆、箱卡打开机构等。机构关系：脱箱分箱缸装在拖车上，活塞杆连接在机械手上，活塞杆伸缩带动机械手升
12、降；缓冲器装在拖车上，拖车运行至终点，缓冲器同限位架接触进行缓冲；立柱将横梁架起，从而保证设备有关标高；增压缸固定在立柱上，脱箱时给脱箱分箱增压；机械手的伸缩控制机械手臂的开合，以完成抓箱和放箱动作。捅头通过支撑导向杆与拖车相连接；机械手的升降靠支撑导向杆导向；箱卡打开机构和机械手缸装在机械手上；横梁上面装有导轨，拖车由驱动机构驱动在导轨上移动；感应开关架上装有开关，控制机械手的升降行程；限位架装在横梁上，限制拖车终点位置； 原始位置：脱箱分箱机拖车在分箱位，机械手在分开箱顶位，机械手合并抓有上箱，箱卡打开液压缸缩，分箱位只有一片上砂箱被机械手吊起。为了安全，停机时特设置结束程序，使得机械手在
13、最低位并张开，分箱位滚道上有上箱：当全线联动启动时，特设置启动程序，使得脱分箱机恢复原位。完成功能：脱箱分箱机把浇注并冷却了的铸型移到脱箱位，把砂胎在平鳞板机的鳞板上，然后将空砂箱移回分箱位进行分箱，依次把上下砂箱放在输送滚道上。所以要求脱分箱机械手要具有以下性能：1）准确的定位机构，以便机械手能准确的工作，稳定和提高产品的质量2）要有足够的刚度、硬度,使机械手不会因变形而失效，导致无法准确工作3）机械手的灵活性要好，能够明显的提高工作效率和降低劳动成本3 脱分箱机械手设计3.1 机械手的分类和组成3.1.1 概述能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操
