《套类零件自动上下料机构设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《套类零件自动上下料机构设计（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目录1. 绪论1.1.1 自动上下料机构概述1.2自动上下料的组成分类及特点.仁2. 1.3自动上下料机构设计的意义4总体方案设计62.1机械手的基本形式的选择6.2.2自动上下料机构方案的拟定72.3CK6150型数控车床的主要参数102.4驱动方式的确定11.2.5机械手的技术参数列表1.4.3. 机械手机械结构设计16.3.1手部的设计16.手部的概述16.机械手部的典型结构1.8.机械式手爪设计.18.手部驱动力计算19.臂部设计的基本要求24.手臂的常用机构25.3.3机身设计31.3.3.1 概述3.1.332俯仰与回转机身的设计324机械手的运动分析.414.1机械手的运动规划4
2、.1.4.2机械手的主要部件和运动42.机械手的手爪的运动42机械手的臂部的运动4.3.4.3机械手的整体运动分析435.气动控制系统设计4.6.气压传动系统原理图的拟定46气压传动系统原理图的拟定475.2机械手的PLC控制设计（本设计中选用S7200PLC）48机械手自动上下料过程48机械手的PLC控制设计49图5.3梯形图52.结论与展望5.3.参考文献55.指导教师简介.5.7.1.绪论1.1自动上下料机构概述在自动化加工，装配生产线中，能自动完成将工件向加工或装配机械供给并上下料的装置，称为自动上下料装置。自动上下料装置就是为实现将毛坯自动选入加工位置，准确的定位，夹紧以及取下加工完
3、的零件所必须的许多功能机构的总和。统计表明，在工件的加工装配过程中，工件的供给，上料，下料及搬运等工序所需费用约占全部费用的三分之一，所费工时约占全部工时的三分之二以上，而且绝大多数的事故都发生在这些工序中。在当今工业发达国家，自动上下料装置在各类制造业中比比皆是，生产过程的自动化不仅仅大大提高了生产率，把人们从繁重的劳动中解脱出来，而且对提高产品质量，降低成本，促进产业结构的合理化起到了积极的作用。随着电子技术的发展，现在自动化上下料装置已越来越多的采用传感器等电子设备，这样不仅能提高精度，而且能减小设备大小，降低成本。1.2自动上下料的组成分类及特点（1）自动上下料装置的类型卷料（或带料）
4、自动上下料装置、棒料（管料）自动上下料装置多用于冲压设备、自动机、单件坯料自动上下料装置用于各种机床，可分为料仓式半自动上下料装置、料斗式自动上下料装置。料仓式半自动上下料装置用于尺寸和重量较大或形状较复杂而难于自动定向排列的工件，或单件工序时间较长的工件，如连杆、曲轴、齿轮等，工件靠人工定向成批排列在料仓中，然后自动送出。料斗式自动上下料装置用于形状简单、尺寸和重量较小、工序较短的工件，如各种紧固标准件、小型轴、销、套、环类零件，工件任意堆放在装料容器中，由抓取定向机构实现自动定向排列和自动送出。（2）自动上下料装置的组成自动上下料装置的组成如下表所示自动上下料装置组成表名称主要作用料仓式料
5、斗式1.装料容器贮存工件必有必有2.料道将工件从伫料器上传送至上料机构可能有必有3.上料机构将定向好的工件按一定的生产节拍送往机床或夹具必有可能有4.下料机构将加工完毕的工件从机床或夹具中卸下并运出可能有可能有5.抓取定向机构使散乱的工件定向排列并送出无有6二次（或多次）定向机构使某些料斗送出的工件最终达到完全定向无有7.隔料器逐个的从料道中放出工件（可由上料机构兼）有有8.搅拌器（消除堵塞机构）消除工件堵塞或搅拌工件，增加定向或然率可能有有9.剔除器（抛料机构）将疋向不正确或多余的工件抛回料斗无可能有10.检测机构检测工件定向情况并发出指令控制自动上下料装置的工件一般无可能有11.驱动机构驱
6、动抓取定向机构或其他机构运动有有12.安全机构当发生故障或料道中工件积存过多时自动停车一般无有与上述自动上下料装置相比，用程序控制装备起来的工业机器人，是一种更加万能而可快速调节的自动化工具。工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，工业机械手是工业机器人的一个重要分支。1.3自动上下料机构设计的意义由于工业自动化的全面发展和科学技术的不断提高，对工件效率的提高迫在眉睫。单纯的手工劳作满足不了工业自动化的要求，因此，必须利用先进设备生产自动化机械以取代人的劳动，满足工业自动化的需求。其中机械手是发展过程中的重要产物之一。在机械工业中，自动上下料机构的意义可以概括如下：1、改善劳动
7、条件，避免人身事故在咼温、咼压、低压、有灰尘、噪声、有放射性或者其他毒性污染的场合中，用人工操作是有危险或者不可能的，而应用自动上下料装置可以代替或者部分代替人安全的完成工作，改善劳动条件，避免由于操作疲劳或疏忽造成的人身事故。2、可以提高生产过程中的自动化程度它有利于实现材料的传送，工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而提高劳动生产率，降低生产成本。3、减轻人力，并便于有节奏的生产综上所述，有效的应用自动化上下料装置，是发展工业的必然趋势2总体方案设计本课题是一个套类零件自动上下料机构的设计，本设计主要任务是完成机械手的结构方面设计，以及气动回路的设计。在本章中对机械手的
8、坐标形式，自由度，驱动机构等进行了确定。2.1机械手的基本形式的选择机械手的机械结构部分可看成是有一些连杆通过关节组装起来的。通常有两种关节，即转动关节和移动关节。连杆和关节按不同坐标形式组装，机械手可分为四种：直角坐标形式，圆柱坐标形式，球坐标形式，关节坐标形式。如下图：其中，圆柱坐标形式机器人除了简单的“抓-放”作业外还可以用在许多其他生产领域。这种形式的机器人结构紧凑，在垂直方向和径向有两个往复运动，定位精度高在本次设计中，当料台放出一个套类零件，气动机械手抓取工件，送入机床卡盘，然后退回到一定位置，等到工件加工完后，气动机械手动作抓取零件放回料台上，这些工作都是用电磁铁和行程开关来实现
9、简单的控制。从而完成上下料的总过程。考虑到机械手的工作空间和人工操作空间，通过定性的分析，按下开关，启动工作后，机械手手臂在伸缩气缸的驱动下伸长185mm，手爪在气缸的驱动下夹紧料台上的一个工件后，机械手手臂由正下方的升降气缸驱动，手臂轴线上升300mm。手臂到位后，机械手在旋转缸的驱动控制下逆时针旋转180。这样，机械手手臂伸向数控机床的主轴方向，将工件直接送入车床三爪卡盘，手爪在气缸驱动下松开工件，机械手手臂缩回，下降并且停止到一个安全位置。数控机床开始加工工件，加工完毕后，机械手手臂上升300mm，手臂在伸缩缸的驱动下再次伸长185mm，手爪在气缸驱动下夹紧已加工完的工件，车床三爪卡盘松
10、开，机械手由旋转缸驱动顺时针旋转180。后回到料台方向。手臂下降，手爪松开，将工件放于料台上，手臂由伸缩气缸驱动退回到初始位置。由于本设计针对数控车床的上下料机构，主要实现的功能是毛坯的抓取，自动定位，工件的夹紧和回放。该机械手在上下料时手臂具有升降，伸缩及回转运动。因此，本设计采用圆柱坐标形式机械手，相应的机械手具有三个自由度。2.2自动上下料机构方案的拟定根据生产线布局，可以得到以下三种上下料系统布局位置图。图2.13手爪4输送带1桁架2升降缸5数控机床(2)输送线与机床有一定夹角图2.21输送带2机床3手爪4伸缩缸5升降缸6旋转缸3）机械手放在车床与料台中间图2.31数控机床2伸缩缸3手
11、爪4升降缸5旋转缸6料台对于第一种方案，要在每一台机床前设一立柱来支撑机械手，并且机械手在水平方向移动时，所需的驱动比较麻烦，而且成本高，不宜采用。对于第二种方案虽可以实现对工件的抓取和回放，但是仅适用于普通车床上的零件加工上下料，占用空间较大，手臂的运动较第三种方案较多，比较复杂，不宜采用。第三种方案针对数控车床自动上下料，车床与料台平行布置，机械手在中间位置，与前两种相比，此种方案在可以完成任务的情况下，造价相对低，所占用的空间小，简单易行，且执行速度起来效率更高，所以本次设计采用第三种方案CK6150型数控车床的主要参数床身上最大回转直径mmF520最大工件长度（二顶尖间距离）mm100
12、0最大车削长度（最大加工长度）mm1000最大车削直径（卧式刀架）mm400滑板上最大回转直径（卧式刀架）mm280滑板上最大回转直径（立式刀架）mm300主轴端部形式及代号-A8主轴通孔直径mm82主轴前端锥孔锥度莫氏1:20主轴转速级数-标配双速电机：12级；选配变频电机：自动三档无级主轴转速范围r/min标配双速电机：40-1800；选配变频电机：22-220,71-710.215-2000卡盘直径-手动mmF250（标配）卡盘直径-气动mmF250（选配）卡盘直径-液压mmF250（选配）X轴行程mm150Z轴行程mm1000X/Z轴重复定位精度mm0.012/0.016中心高mm距床
13、身：250;距地面；1130床身导轨宽度（导轨跨度）mm400主电机功率kw标配双速电机：6.5/8;选频变频电机：7.5机床净重kg2800机床毛重kg3000机床轮廓尺寸（长x宽x高）mm-2490x1360x15102.4驱动方式的确定机械手常用的驱动方式有液压驱动、气压驱动和电机驱动三种类型。这三种驱动方式各有所长，各种驱动方式的特点见下表：驱动方案对比表内容液压驱动驱动方式气动驱动电机驱动输出功率很大，压力范为5大，压力范围为0.4较大14Mpa0.7Mpa控制性能利用液体的不可压缩气体压缩性大，精度控制精度高，功率较性，控制精度较高，低，阻尼效果差，低大，能精确定位，反输出功率大，
14、可无级速不易控制应灵敏，可实现咼速、调速，反应灵敏，可高精度的连续控制，实现连续轨迹控制伺服特性好，控制系统复杂响应速度很高较咼很高结构性能及体积结构适当，执行机构结构适当，执行机构伺服电机易于标准可标准化，模拟化，可标准化，系列化，化，结构性能好，噪易实现直接驱动。功通用化，易实现直接声低，电动机一般需率/质量大，体积小，驱动。功率/质量大，配置减速装置，除密封问题较大体积小，结构紧凑，DD电动机外，难以密封问题较小直接驱动，无密封问题安全性防爆性能较好，用液防爆性能好，高于设备自身无爆炸和火压油作传动介质，在lOOOkpa时应注意灾的危险，直流有刷一定条件下有火灾危设备的抗压性电动机换向时有火险花，对环境的防爆性能较差对环境的影响液压系统易漏油，对排气时有噪声无环境有污染在工业机械手中的应适用于重载，低速驱适用于中小负载驱适用于中小负载，要用范围动，电液伺服系统适动、精度要求较低的求具有较咼的位置控用于喷涂机械手、点有限点位程序控制机制精度和轨迹控制精焊机械手和托运机械械手，如冲压机械手度、速度较咼的机械手本体的启动平衡
