气动四自由度机械手的结构设计

摘要

针对数控车床设计的一种套类零件自动上下料机构，实现了坯料的抓取、自动定位、夹紧以及工件的回放。该机构主要由自动安装夹具，坯料、工件拾取机械手，动力及控制系统组成。零件的自动定位、夹紧由弹簧涨胎心轴实现，涨胎心轴是以工件的内孔表面定位，由气缸驱动弹性筒夹向外扩涨，实现工件的定位和夹紧的。坯料、工件的拾取、回放是由单臂形式的机械手通过伸缩、旋转以及俯仰等运动实现的，这些运动均由气缸驱动获得。

本设计中，为实现工件的自动上下料，单臂机械手的运动与涨胎心轴的张合需进行紧密配合。考虑到所夹持工件的实际尺寸、质量等因素，本机构采用气动夹具、电气控制实现了坯料和工件的拾取、安装、回放过程的自动完成。

本文对气动机械手进行总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度。同时，设计了机械手的夹持式手部结构。

关键词：自动上下料；气动机械手；气动夹具；套类零件

Abstract

Thi s paper is aim ed at desi gn i ng a sl eeve part s aut om ati c bai ti ng a genci es for a C NC l athe.It s func t ion is process i ng the crawls, aut om ati c pos it ioning and cl amping of t he workpi ece.The aut om at i c b ait i ng agenci es m ainl y con si st of t he autom at i c fixt ure, the m ani pul at o r for pi ck ing up t he workpi ece and bi ll et s and t he dri ve and cont rol s ys t em.Am ong t hem,the aut om at i c pos it i oni ng and cl am p ing of t he s ets part s i s achi eve d b y t he axi s fet al heart rat e ris ing t o t he workpi ece cent eri ng hol e.W hen cl am pi ng t he workpi ece,fl ex ibl e tube fol der can cent er and cl am p t he c yli ndri cal hol e through t he expansi on and i n fl a ti on;bl ank grasp ing of t he workpi ece and the i nt ervals are achi eve d b y t he m anipul at or arm b y st ret chi ng and rot at ing.In t h e i ssue,i t i s neces s ar y for t he movem ent s of t he m anipul at or arm and the autom at i cal fixt ure Zhang t o requi re t he coordi nat i on.Taki ng int o account that t he actual workpi ece siz e,t he quali t y and t he vari ous feat ures of t he dri ven approach t o the s yst em,we deci de to adopt t he aerod ynam i c cont rol,us i ng com pressed ai r t o achi eve t he movem ent s of t he cl am pi ng fixt ure and m ani pul at or.

Keyw ord s:Aut om at i c b ait i ng;P neum ati c m ani pul at or;P neum ati c fixt ure;sl eeve part s

目录

摘要.............................................................. 错误!未定义书签。Abst ract......................................................... 错误!未定义书签。第1章概述 (1)

1.1 气动四自由度机械手结构设计的背景与目的 (1)

1.1.1 数控机床 (1)

1.2 气动四自由度机械手结构设计的意义 (4)

第2章总体方案设计 (5)

2.1 方案设计概述 (5)

2.1.1 方案设计 (5)

2.1.1.1明确设计要求 (5)

2.1.1.2功能分析 (5)

2.1.1.3功能原理设计 (5)

2.1.2 技术设计 (5)

2.1.2.1确定基本技术参数 (6)

2.1.2.2机械结构设计 (6)

2.2 驱动方式的确定 (6)

2.2.1 电动机驱动 (7)

2.2.2 气压驱动 (7)

2.3本章小结 (9)

第3章气缸夹紧设计 (10)

3.1夹紧力的确定 (10)

3.2夹紧气缸的设计计算 (10)

3.3本章小结 (12)

第4章机械手设计 (14)

4.1 运动分析 (14)

4.2 结构设计 (16)

4.2.1 手部设计 (16)

4.2.1.1概述 (16)

4.2.1.2机械式手抓设计 (16)

4.2.1.3夹紧气缸的设计计算 (17)

4.2.2 臂部设计 (19)

4.2.2.1臂部设计的基本要求 (19)

4.2.2.2手臂直线运动机构 (20)

4.2.2.3手臂伸缩运动气缸的设计计算 (20)

4.2.3 机身设计 (22)

4.2.3.1概述 (22)

4.2.3.2臂部俯仰运动气缸的设计计算 (23)

4.2.3.3回转运动气动装置的设计计算 (25)

4.3 本章小结 (27)

结论 (28)

致谢 (29)

附录1 (32)

附录2 (34)