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本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
套類零件自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)者：李富友
摘 要
針對數(shù)控車床設(shè)計(jì)的一種套類零件自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了坯料的抓取、自動(dòng)定位、夾緊以及工件的回放。該機(jī)構(gòu)主要由自動(dòng)安裝夾具，坯料、工件拾取機(jī)械手，動(dòng)力及控制系統(tǒng)組成。零件的自動(dòng)定位、夾緊由彈簧漲胎心軸實(shí)現(xiàn)，漲胎心軸是以工件的內(nèi)孔表面定位，由氣缸驅(qū)動(dòng)彈性筒夾向外擴(kuò)漲，實(shí)現(xiàn)工件的定位和夾緊的。坯料、工件的拾取、回放是由單臂形式的機(jī)械手通過伸縮、旋轉(zhuǎn)以及俯仰等運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，這些運(yùn)動(dòng)均由氣缸驅(qū)動(dòng)獲得。本設(shè)計(jì)中，為實(shí)現(xiàn)工件的自動(dòng)上下料，單臂機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)與漲胎心軸的張合需進(jìn)行緊密配合?？紤]到所夾持工件的實(shí)際尺寸、質(zhì)量等因素，本機(jī)構(gòu)采用氣動(dòng)、電氣控制實(shí)現(xiàn)了坯料和工件的拾取、安裝、回放過程的自動(dòng)完成。
關(guān)鍵詞： 自動(dòng)上下料；氣動(dòng)機(jī)械手；氣動(dòng)夾具；套類零件
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
4
目 錄
摘 要 I
Abstract Ⅱ
第1章 概述 1
1.1 自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的背景與目的 1
1.2 自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的意義 3
第2章 總體方案設(shè)計(jì) 4
2.1 方案設(shè)計(jì)概述 4
2.2 驅(qū)動(dòng)方式的確定 5
2.3 CK6140型數(shù)控車床的主要參數(shù) 8
2.4 總體方案設(shè)計(jì) 9
2.5 本章小結(jié) 11
第3章 夾具設(shè)計(jì) 12
3.1 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)概述 12
3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
3.3 氣動(dòng)夾緊裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 17
3.4 本章小結(jié) 19
第4章 機(jī)械手設(shè)計(jì) 20
4.1 運(yùn)動(dòng)分析 20
4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
4.3 本章小結(jié) 31
第5章 氣動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33
5.1 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖的擬定 33
5.2 電氣控制設(shè)計(jì) 34
5.3 本章小結(jié) 36
結(jié) 論 37
致 謝 38
參考文獻(xiàn) 38
第1章 概述
1.1 自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的背景與目的
數(shù)控機(jī)床是一種以數(shù)字量作為指令信息、形式，通過電子計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)裝置控制的機(jī)床，是在機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種靈活而高效的自動(dòng)化機(jī)床，在機(jī)械行業(yè)中得到了日益廣泛的應(yīng)用，因?yàn)樗哂腥缦碌奶攸c(diǎn)：
（1） 適應(yīng)性強(qiáng)
適應(yīng)性即所謂的柔性，是指數(shù)控機(jī)床隨生產(chǎn)對象變化而變化的適應(yīng)能力。在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行產(chǎn)品加工，當(dāng)產(chǎn)品改變時(shí)，僅僅需要改變數(shù)控設(shè)備的輸入程序（即工作程序，又稱用戶軟件）就能適應(yīng)新產(chǎn)品的生產(chǎn)需要，而不需改變機(jī)械部分和控制部分的硬件，而且生產(chǎn)過程是自動(dòng)完成的。這一點(diǎn)不僅滿足了當(dāng)前產(chǎn)品更新、更快的市場競爭需要，而且較好的解決了單件、小批量、多變產(chǎn)品的自動(dòng)化生產(chǎn)問題。適應(yīng)性強(qiáng)是數(shù)控機(jī)床最突出的優(yōu)點(diǎn)，也是數(shù)控機(jī)床得以生產(chǎn)和迅速發(fā)展的主要原因。
（2）能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)
普通機(jī)床難以實(shí)現(xiàn)或根本無法實(shí)現(xiàn)軌跡為三次以上的曲線或曲面的運(yùn)動(dòng)，如螺旋槳、汽輪機(jī)葉片之類的空間曲面; 而數(shù)控機(jī)床則可以實(shí)現(xiàn)幾乎是任意軌跡運(yùn)動(dòng)和任何形狀的空間曲面，適用于復(fù)雜異型零件的加工。
（3）加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定
數(shù)控機(jī)床是按照預(yù)定程序自動(dòng)工作的，一般情況下工作過程不需要人工干預(yù)，這就消除了操作者認(rèn)為生產(chǎn)的誤差。在設(shè)計(jì)制造設(shè)備主機(jī)時(shí)，通常采取了許多措施，使數(shù)控設(shè)備的機(jī)械部分達(dá)到較高的精度。數(shù)控裝置的脈沖當(dāng)量可達(dá)0.01—0.00002mm, 同時(shí)，可以通過實(shí)現(xiàn)檢測反饋修正誤差或補(bǔ)償來獲得更高的精度。因此，數(shù)控機(jī)床可以獲得比機(jī)床本身精度更高的加工精度。尤其提高了同批零件生產(chǎn)的一致性 ，使產(chǎn)品質(zhì)量獲得穩(wěn)定的控制。
（4）生產(chǎn)效率高
數(shù)控機(jī)床比普通機(jī)床的生產(chǎn)效率能高出許多倍。尤其對某些復(fù)雜零件的加工，生產(chǎn)效率可提高十幾倍甚至幾十倍。其原因如下：
①數(shù)控機(jī)床具有較高的剛性，可采用較大的切削用量，有效地減少了加工中的切削時(shí)間。
②具有自動(dòng)變速、自動(dòng)換刀河其他輔助操作自動(dòng)化等功能，而且無需工序間的檢驗(yàn)和測量，使輔助時(shí)間大為縮短。
③工序集中、一機(jī)多用的數(shù)控加工中心，在一次裝夾工件后幾乎可以完成零件的全部加工，這樣不僅可減少裝夾誤差，還可減少半成品的周轉(zhuǎn)時(shí)間，生產(chǎn)效率的提高更為明顯。
④減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件
數(shù)控機(jī)床的工作是按預(yù)先編制好的加工程序自動(dòng)連續(xù)完成的，操作者除輸入加工程序及相關(guān)的操作之外，不需進(jìn)行繁重的重復(fù)手工操作，勞動(dòng)條件和勞動(dòng)強(qiáng)度大為改善。
⑤有利于科學(xué)的生產(chǎn)管理
采用數(shù)控機(jī)床能準(zhǔn)確地計(jì)算產(chǎn)品生產(chǎn)工時(shí)，并有效地建華檢驗(yàn)、工夾具和半成品的管理工作。數(shù)控機(jī)床采用標(biāo)準(zhǔn)的信息代碼輸入，這樣有利于于計(jì)算機(jī)連接，構(gòu)成由計(jì)算機(jī)控制和管理的生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)制造和生產(chǎn)管理的自動(dòng)化。
數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比具有許多優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大，但目前它并不能完全替代普通機(jī)床，也還不能以最經(jīng)濟(jì)的方式解決機(jī)械加工中的所有問題。在實(shí)際選用時(shí)，一定要充分考慮其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)控機(jī)床最適合加工具有以下特點(diǎn)的零件：
（1）多品種小批量生產(chǎn)的零件。
（2）形狀結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件。
（3）需要頻繁改型的零件。
（4）價(jià)格昂貴，不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件。
（5）需要最短周期制作的急需零件。
（6）批量較大精度要求很高的零件。
由于數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度、生產(chǎn)效率都很高，可最大限度地減小操作工人。因此，大批量生產(chǎn)的零件采用數(shù)控機(jī)床加工，在經(jīng)濟(jì)上也是可行的。
車床主要是用于車削加工，在機(jī)床上一般可以加工各種回轉(zhuǎn)表面，如內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形回轉(zhuǎn)表面及螺紋表面等。在數(shù)控車床上還可以加工高精度的曲面與端面螺紋。用的刀具主要是車刀、各種孔加工工具（鉆頭、鉸刀、鏜刀等）及螺紋刀具。車床主要用于加工各種軸類、套筒類和盤類零件上的回轉(zhuǎn)表面。數(shù)控車床加工零件的尺寸精度可達(dá)IT5~IT6，表面粗糙度可達(dá)1.6μm以下。
數(shù)控車床的種類很多，各種臥式車床都有數(shù)控化的。數(shù)控車床主要可分為數(shù)控臥式車床、數(shù)控立式車床和數(shù)控專用車床（數(shù)控凸輪車床、數(shù)控曲軸車床、數(shù)控絲杠車床等）；或分為普通數(shù)控車床和車削加工中心。
數(shù)控車床與臥式車床相比，有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
?。?）高精度 數(shù)控車床控制系統(tǒng)的性能不斷提高，機(jī)械結(jié)構(gòu)不斷完善，機(jī)床精度日益提高。
（2）高效率 隨著新刀具材料的應(yīng)用和機(jī)床結(jié)構(gòu)的完善，數(shù)控車床的加工效率、主軸轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)功率不斷提高，使得新型數(shù)控車床的空轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間大為縮短。