鏜銑加工中心換刀機械手部件設(shè)計,答辯人：洪之奇 指導(dǎo)老師：李志剛 2013年1月16日,,選題的背景與意義,換刀機械手的分類,換刀機械手發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢,研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題,選題的背景與意義,機械制造業(yè)是一個國家最基礎(chǔ)的行業(yè)，為整個國民經(jīng)濟提供技術(shù)裝備，其發(fā)展水平是國家工業(yè)化程度的主要指標(biāo)之一。在機械工業(yè)中，應(yīng)用機械手的意義可以概括如下： 一、以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度 應(yīng)用機械手有利于實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化的程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。 二、以改善勞動條件，避免人身事故 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的，而應(yīng)用機械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動條件得以改善。 在一些簡單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以機械手代替人進行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 三、可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機械手代替人進行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應(yīng)用機械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。因此，在自動化機床的綜合加工自動線上，目前幾乎都沒有機械手，以減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進行工作生產(chǎn)。綜上所述，有效的應(yīng)用機械手，是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢。,換刀機械手的分類,1.單臂單爪回轉(zhuǎn)式機械手 2.單臂雙爪回轉(zhuǎn)式機械手 3.雙臂回轉(zhuǎn)式機械手 4.雙臂回轉(zhuǎn)式機械手（2） 5.雙機械手 6.雙臂往復(fù)交叉式機械手,單臂單爪回轉(zhuǎn)式機械手,,機械手?jǐn)[動的軸線與刀具主軸平行，機械手的手臂可以回轉(zhuǎn)不同的角度來進行自動換刀，換刀具的所花費的時間長，用于刀庫換刀位置的刀座的軸線相平行的場合。如圖（1）所示：,圖1,單臂雙爪回轉(zhuǎn)式機械手,這種機械手的手臂上有兩個卡爪，兩個卡爪有所分工，一個卡爪只執(zhí)行從主軸上取下“舊刀”送回刀庫的任務(wù)，另一個卡爪則執(zhí)行由刀庫取出“新刀”送到主軸的任務(wù)，其換刀時間較上述單爪回轉(zhuǎn)式機械手要短，如圖（2） 所示。,圖2,雙臂回轉(zhuǎn)式機械手,這種機械手的兩臂各有一個卡爪，可同時抓取刀庫及主軸上的刀具，在回轉(zhuǎn)之后有同時將刀具歸回刀庫及裝入主軸，是目前加工中心機床上最為常用的一種形式，換刀時間要比前兩種都短，如圖（3）。,圖3,雙臂回轉(zhuǎn)式機械手（2）,這種機械手在有的設(shè)計中還采用了可伸縮的臂如圖（4）所示：,圖4,雙機械手,這種機械手相當(dāng)與兩個單臂單爪機械手，相互配合起來進行自動換刀。其中一個機械手執(zhí)行拔舊刀歸回刀庫，另一個機械手執(zhí)行從刀庫取新刀插入機床上，如圖（5）所示。,圖5,雙臂往復(fù)交叉式機械手,,圖6,換刀機械手發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢,目前工業(yè)機械手主要用于機床加工、鑄造、熱處理等方面，無論數(shù)量，品質(zhì)還是性能方面都不能完全滿足工業(yè)發(fā)展的需要。在國內(nèi)主要是逐步擴大應(yīng)用范圍，重點發(fā)展鑄造、熱處理方面的機械手，以減輕勞動強度，改善作業(yè)條件，在應(yīng)用專業(yè)機械手的同時，相應(yīng)的發(fā)展通用機械手。在自動換刀裝置的研究上還要解決一些關(guān)鍵技術(shù)問題：如優(yōu)良運動曲線選擇、機構(gòu)運行可靠性、換刀復(fù)合凸輪的設(shè)計，凸輪的精密加工等。 此外，國外機械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，做相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生少許偏差時，即能更正并自行檢測，重點是研究視覺功能和觸覺。目前，已經(jīng)取得一定成績。,研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題,一、基本內(nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計中主要完成的內(nèi)容包括：1）鏜銑加工中心換刀機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計分析換刀機械手的工作原理，機械手模型建立及運動分析，進行原理性換刀機械手的方案設(shè)計。2）鏜銑換刀機械手三維CAD建模、裝配機械手各關(guān)節(jié)部分的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用Pro/Engineer軟件建立三維模型，進行裝配分析，進一步改進結(jié)構(gòu)設(shè)計。3）鏜銑換刀機械手的關(guān)鍵部位的強度校核計算對機械手幾個主要的零件進行強度校核計算，對尺寸結(jié)構(gòu)等參數(shù)進行調(diào)整設(shè)計。,二、擬解決的主要問題通過設(shè)計實現(xiàn)加工中心數(shù)控機床快速準(zhǔn)確地換刀，完成各種工件的加工要求，減小機械手的體積、質(zhì)量和功耗。因為過大的體積將影響外觀,而且有可能會妨礙到加工機床的運作； 過重的手部和過大的功耗將加重臂部的負擔(dān),加速零件的磨損， 加重電源負擔(dān)。手部自由度數(shù)目、驅(qū)動類型、傳動方式、關(guān)節(jié)機構(gòu)、所用材料以及運動特性等對手的體積、質(zhì)量和功耗均有較大影響。根據(jù)物體質(zhì)量、尺寸和表面性質(zhì), 手在抓取時應(yīng)該采用不同抓取力, 即手的抓取力應(yīng)具有一定的可控性。,謝謝觀看！,