換刀機械手設(shè)計帶CAD圖
換刀機械手設(shè)計帶CAD圖,機械手,設(shè)計,CAD
! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !#$ %西北輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報& ( $ ) * * )+, - $ ) *. &/0 123&41&0 5 678 9 5/1: +8 0 9 : 5 ;&43 : ? 文章編號A ? * * * B% C ? ? D ) * * ) E * % B* * ? B* F關(guān)于立臥兩用換刀機械手的設(shè)計夏粉玲G賀煒G李體仁G劉俊生G李劍玲D陜西科技大學(xué)機電工程學(xué)院G陜西 咸陽H ? ) * C ? E摘要A立臥兩用換刀機械手將成為五面體數(shù)控加工中心必不可少的配套設(shè)施G通過對幾種立臥兩用換刀機械手的結(jié)構(gòu)比較G選擇出較為合理的方案G以作具體設(shè)計時使用I關(guān)鍵詞A機械手J立臥兩用J數(shù)控加工中心J自動換刀中圖分類號A 5 K ) F ? $ )文獻標識碼A 2?立臥兩用換刀機械手研究的必要性) *世紀H *年代后期G出現(xiàn)了五面體加工中心G可在一次裝夾中完成除安裝底面外的所有表面和精密孔系加工I由于采用了剛性極好的床身L立柱等構(gòu)件D有些五面體加工中心采用了龍門式框架E和立式M臥式轉(zhuǎn)換主軸部件或立式M臥式一體化主軸部件G因而對箱體零件L汽車覆蓋件L模具和船用柴油機缸體等工件具有很高的加工精度L提高了機床利用率和綜合經(jīng)濟效益I從) * * ?年第七屆中國國際機床展覽會所展出的數(shù)控機床來看G多功能數(shù)控機床和五面體L復(fù)合型數(shù)控機床已經(jīng)占據(jù)了大量的市場G復(fù)合型數(shù)控機床將多種動力頭集中于一臺機床上G使工件在一次裝夾中完成多道工序的加工G從而使工件的加工精度及生產(chǎn)率大大提高I上述數(shù)控機床均稱為數(shù)控加工中心I自動換刀裝置是數(shù)控加工中心在工件的一次裝夾中實現(xiàn)多道工序加工不可缺少的裝置G主要由刀庫L機械手和驅(qū)動裝置幾部分組成I機械手和驅(qū)動裝置是兩個關(guān)鍵部分G根據(jù)驅(qū)動裝置的不同G自動換刀裝置可分為凸輪式L液壓式L齒輪式L連桿式及各種機構(gòu)復(fù)合式G其中以凸輪式用得較多I發(fā)達國家數(shù)控加工中心的立式自動換刀機械手主要采用凸輪式G我國加工中心技術(shù)起步較晚G對自動換刀機械手研究較少I進入) *世紀N *年代后G北京機床研究所L大連組合機床研究所L濟南第一機床廠L青海機床廠以及陜西省的秦川機床廠都對立式自動換刀機械手進行了研究和開發(fā)I迄今為止G我國制造的加工中心配置的自動換刀機械手大多數(shù)是進口的I其主要原因A一是國內(nèi)生產(chǎn)的換刀機械手質(zhì)量較差G成本也不低J二是進口換刀機械手價格雖然較高G但在整個加工中心中所占份額不大I作為加工中心的配套技術(shù)G自動換刀機械手的研究和開發(fā)將直接影響到我國自動化生產(chǎn)水平的提高G從經(jīng)濟上L技術(shù)上考慮都是十分必要的I目前G立式換刀機械手和臥式換刀機械手已得到廣泛應(yīng)用I五面體加工中心的發(fā)展G給換刀機械手提出了立臥兩用的要求G為此G提出幾種立臥兩用換刀機械手結(jié)構(gòu)G供討論選擇I)幾種可行方案對于主軸箱可進行立臥轉(zhuǎn)換的數(shù)控加工中心G換刀機械手需同時實現(xiàn)立式L臥式兩種換刀方式G要求機械手轉(zhuǎn)動N * O I下面提出幾種可行方案并比較選擇其中之一作為設(shè)計依據(jù)I) $ ?方案構(gòu)思) $ ? $ ?方案?收稿日期A ) * * ) B* C B) )作者簡介A夏粉玲D ? N P ? BE G女G陜西省涇陽縣人G碩士研究生G講師本項目為陜西省教委專項基金資助項目G項目編號A * * . Q) H萬方數(shù)據(jù)將! #換刀機械手與移動式換刀機械手相結(jié)合$增加立臥轉(zhuǎn)換機構(gòu)$形成立臥兩用換刀機械手%如圖& (圖&立臥兩用換刀機械手方案& )主軸箱$ * )換刀臂$ + )連接體$ ! )換刀臂$ )齒輪齒條機構(gòu), )回轉(zhuǎn)體$ - )齒輪齒條機構(gòu)$ . )差動油缸換刀手由準備位置/至圖示位置0$當主軸箱&退出刀桿后$在機構(gòu)的作用下$換刀臂* 1 !和聯(lián)接體+前移至圖示位置再一起繞軸2轉(zhuǎn)動& . 3 # $主軸箱&再換刀$卡爪松開后$縱向差動油缸.帶動換刀手至位置4 %此時$主軸已開始工作$下述換刀動作為輔助運動$與工件加工同步進行 5橫向油缸帶動換刀手至位置6 $油缸.使其移至位置7而將刀具插入刀庫中5橫向油缸回位$使換刀手回到換刀準備位置/ (刀庫電機轉(zhuǎn)動$將所需刀具轉(zhuǎn)至位置7 $換刀手在差動油缸.和橫向油缸的共同作用下$完成由位置/ )7 )6 )4 )/的轉(zhuǎn)換過程$此時$換刀手夾持著新刀具在換刀準備位置/待命(至此本輪換刀結(jié)束$待接到新的換刀命令后$重復(fù)上述過程(當主軸箱&轉(zhuǎn)至臥式位置$需要臥式換刀時$機構(gòu)-便驅(qū)動聯(lián)成一體的件* 1 + 1 ! 1 和回轉(zhuǎn)體, $使之繞軸8 8轉(zhuǎn)動9 3 #至臥式換刀位置$其他過程與上述立式換刀相同(機構(gòu) 1 -選用液壓驅(qū)動齒輪齒條機構(gòu)$橫向油缸固定在機架上(* : & : *方案*原理如圖*所示$采用伺服電機作為動力源來實現(xiàn)換刀運動(圖*立臥兩用換刀機械手方案二& )蝸輪蝸桿機構(gòu)$ * )凸輪機構(gòu)$ + )齒輪齒條傳動裝置$! 1 1 , 1 - 1 . 1 9 1 & 3 1 & & ;齒輪齒條傳動裝置中的齒輪$ & * )齒條實現(xiàn)兩個直線運動1兩個旋轉(zhuǎn)運動的過程如下?lián)Q刀手由伺服電動機驅(qū)動齒輪齒條傳動裝置+中的齒輪!傳到齒輪再傳到齒輪& &和齒條& * $使軸8 8帶動機構(gòu)&和換刀臂及聯(lián)接體由準備位置/移至圖示位置05當主軸箱退出刀桿后$在伺服電動機的帶動下$機構(gòu)&帶動換刀臂和聯(lián)接體一起繞軸8轉(zhuǎn)動& . 3 # $主軸箱再換刀$卡爪松開后$再由齒輪& &帶動齒條& *使換刀手運動至位置/ 5此時由機構(gòu)*帶動機構(gòu)+ 1機構(gòu)&和換刀臂聯(lián)接體及刀具實現(xiàn)從/到4再到6最后到7而將刀具插入刀庫中$再由機構(gòu)*使機構(gòu)+ 1機構(gòu)&和換刀臂聯(lián)接體回到準備位置/ (刀庫轉(zhuǎn)動$將所需的刀具轉(zhuǎn)至位置=!&=西北輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報第* 3卷萬方數(shù)據(jù)! 換刀手在機構(gòu)#使機構(gòu)$ %機構(gòu)&和換刀臂聯(lián)接體完成由位置 (! () (* (的取刀運動過程+此時換刀手夾持著新刀在準備位置待命+至此本輪換刀結(jié)束待接到新的換刀命令后重復(fù)上述過程+當主軸箱轉(zhuǎn)至臥式位置需要臥式換刀時伺服電動機驅(qū)動齒輪齒條傳動裝置$中的齒輪,傳到齒輪-再傳到齒輪. % / % 0 % 1 % & 2帶動軸3 3轉(zhuǎn)動1 2 4至臥式換刀位置其他過程與上述立式換刀相同+# 5 & 5 $方案$原理如圖$所示采用氣缸和伺服電動機驅(qū)動來實現(xiàn)兩個直線運動%兩個轉(zhuǎn)動的換刀運動+從圖中得知伺服電動機.直接驅(qū)動換刀手伺服電動機,通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動軸3 3運動+其運動過程如下6換刀手由氣缸$推動在導(dǎo)軌上運動由準備位置移至位置7當主軸退出刀桿后在伺服電動機.的驅(qū)動下?lián)Q刀臂和聯(lián)接體實現(xiàn)一起繞軸3轉(zhuǎn)動& 0 2 4 主軸箱再換刀卡爪松開后氣缸$將換刀手拉回至位置 8此時主軸已開始工作下述換刀動作為輔助運動與工件加工同步進行9 由凸輪機構(gòu)&帶動導(dǎo)軌#上的機構(gòu)由運動到* % ) % !而將刀具插入刀庫中然后凸輪機構(gòu)&使它們運動到位置 +刀庫轉(zhuǎn)動將所需刀具轉(zhuǎn)至位置! 導(dǎo)軌#上的機構(gòu)再在凸輪機構(gòu)&的作用下由位置 (! () (* (完成取刀過程此時換刀手夾持著新刀具在準備位置待命+至此本輪換刀結(jié)束待接到新的換刀命令后重復(fù)上述過程+當主軸箱轉(zhuǎn)至臥式位置需要臥式換刀時伺服電動機,通過聯(lián)軸器-帶動軸3 3及伺服電動機.手臂聯(lián)接體刀具轉(zhuǎn)動1 2 4至立式換刀位置其他過程與上述立式換刀相同+圖$立臥兩用換刀機械手方案$& :凸輪機構(gòu) # :導(dǎo)軌 $ :氣缸 , :伺服電動機 - :聯(lián)軸器 . :伺服電動機# 5 & 5 ,方案,本方案的設(shè)計思路是6在刀庫和, - 4換刀機械手之間加一個小型的送刀機械手裝置并固定在一合理的位置再裝配一個暫存刀位置+這樣一來就去掉了圖# % $中的凸輪機構(gòu)只需其它的機構(gòu)就可以實現(xiàn)換刀+以圖$為例簡述其換刀過程6換刀手由準備位置移至位置7主軸箱退出刀桿軸;旋轉(zhuǎn)& 0 2 4 主軸箱再換刀卡爪松開后運動到位置 8此時主軸已開始工作9 將刀具放入暫存刀位置由送刀機械手將刀取回刀庫再選取新刀放在暫存刀位置然后換刀機械手將刀從暫存刀位置取出在位置待命+至此本輪換刀結(jié)束待接到新的換刀命令后重復(fù)上述過程+當主軸箱轉(zhuǎn)至臥式位置時需要臥式換刀軸3 3旋轉(zhuǎn)1 2 4至臥式換刀位置其它過程與上述立式換刀完全相同+# 5 #方案比較方案&采用的液壓作為動力源由于液壓驅(qū)動的機械手需要采用嚴格的密封還需要較復(fù)雜的緩沖機構(gòu)控制機械手動作的電磁閥有一定的時間滯后因而換刀速度慢且不易維護不足取+方案#采用了伺服電動機作為動力源雖然避免了使用液壓時的一些問題但同時也存在一些不足采用齒輪齒條機構(gòu)的傳動將使定位精度降低同時降低了運動平衡性在定位精度和運動平穩(wěn)性要求較高的換刀過程中出現(xiàn)這種現(xiàn)象是不可取的+另外增加了齒輪齒條機構(gòu)加大了重量使得整個換刀機械手顯得笨大不能滿足結(jié)構(gòu)簡單的設(shè)計思想因此也不可取+方案$是方案#的改進方案由于換刀手及刀具的重量并不是很大不必要再加一些中間裝置直接由伺服電動機驅(qū)動換刀手進行繞軸3和繞軸=-&=第-期夏粉玲等6關(guān)于立臥兩用換刀機械手的設(shè)計萬方數(shù)據(jù)! !的轉(zhuǎn)動這樣聯(lián)接結(jié)構(gòu)簡單減少了零件的數(shù)目減少了中間環(huán)節(jié)的影響沒有間隙效率高#既增加了定位精度又減少了換刀時間$在實現(xiàn)從% & &( &) &%的過程中采用了凸輪機構(gòu)不需要較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)及其密封*緩沖機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單工作可靠從而大大縮短了換刀時間$對于方案+來說動作比較多不容易協(xié)調(diào)反而增加了換刀時間不足取$綜上所述方案,比較合理$,主要技術(shù)難點及解決方法, - .技術(shù)難點對于數(shù)控加工中心凸輪式立臥兩用換刀機械手目前國內(nèi)外尚無同類產(chǎn)品供設(shè)計中參考使設(shè)計難度增加$以方案,為例依據(jù)總體方案的設(shè)計凸輪機構(gòu)必須在刀庫中完成插刀*拔刀的過程$機械手插刀*拔刀整個過程的運動軌跡為四邊形/如圖,所示% & &( &) 0 因此凸輪機構(gòu)的設(shè)計計算難度大主要是如何提高凸輪機構(gòu)運動平穩(wěn)性的問題$, - 1解決方法通過一個凸輪的輪廓曲線使從動件上的一點完成機械手插刀*拔刀的整個過程采用一個從動件是很難達到設(shè)計要求的$因此可采用雙從動件來完成而且兩個從動件的運動規(guī)律應(yīng)該相同只能是存在一個時間差$凸輪的輪廓形狀取決于從動件的運動規(guī)律因此在設(shè)計凸輪輪廓曲線之前應(yīng)首先根據(jù)工作要求確定從動件的運動規(guī)律$在選擇從動件運動規(guī)律時要考慮由速度曲線的突變引起的剛性沖擊和由于加速度曲線突變所引起的沖擊$盡量使從動件運動規(guī)律不存在任何沖擊用以獲得連續(xù)而光滑的位移*速度*加速度曲線從而保證從動件運動的平穩(wěn)性$參 考 文 獻2 . 3吳祖育秦鵬飛主編-數(shù)控機床/第三版0 2 43 -上海5上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1 6 6 6 - 7 -2 1 3晉齡主編-加工中心應(yīng)用與維修2 43 -北京5機械工業(yè)出版社 . 8 8 1 -2 , 3成大主編-機械設(shè)計手冊/第三版第一卷0 2 43 -北京5化學(xué)工業(yè)出版社 . 8 8 + -2 + 3濮良貴紀明剛主編-機械設(shè)計2 43 -北京5高等教育出版社 . 8 8 9 -2 : 3楊黎明主編-機械設(shè)計2 43 -兵器工業(yè)出版社 . 8 8 9 -; ? A BC F G H I JA D K A E G H; A L M H ?PG Q L H G E A DR ! ST U V W X Y V Z )U Y ! Y W _ U V ! a b V W c d U V Z ! a Y e V W X Y V Z/ f X X U Z Uf g 4U h d e V Y h e X e V i) X U h j _ Y h e X ) V Z Y V U U _ Y V Z k d e e V l Y V Y m U _ c Y j nf g k h Y U V h Uo U h d V f X f Z n R Y e V n e V Z7 . 1 6 9 . d Y V e 0G p q r s t u r 5 d Um U _ j Y h e X I d f _ Y v f V j e X i f b w X U xi b j nj f f X h d e V Z Y V Zye V Y z b X e j f _Y X X w UV U h U c c e _ ne h h U c Wc f _ Y U cg f _z U V j e d U i _ f V |ye h d Y V Y V Zh U V j U _ c - d Uz e z U _Y V j _ f i b h U cc f yU Y V i cf gc j _ b h j b _ U cf gm U _ j Y h e X I d f _ Y v f V j e X i f b w X U W i b j nj f f X h d e V Z Y V Zye V Y z b X e j f _ -% nh f V j _ e c j j d Ue b j d f _c U X U h j cew U j j U _z _ f U h j g f _ z _ e h j Y h e X -! #$ % s & q 5ye V Y z b X e j f _ #m U _ j Y h e X I d f _ Y v f V j e X i f b w X U W i b j n # |ye h d Y V Y V Zh U V j U _ #h b j f ye j Y hj f f Xh d e V Z Y V Z(.西北輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報第1 6卷萬方數(shù)據(jù)關(guān)于立臥兩用換刀機械手的設(shè)計關(guān)于立臥兩用換刀機械手的設(shè)計作者：夏粉玲， 賀煒， 李體仁， 劉俊生， 李劍玲作者單位：陜西科技大學(xué)機電工程學(xué)院,陜西,咸陽,712081刊名：西北輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報英文刊名：JOURNAL OF NORTHWEST UNIVERSITY OF LIGHT INDUSTRY年，卷(期)：2002,20(5)被引用次數(shù)：2次 參考文獻(5條)參考文獻(5條)1.楊黎明 機械設(shè)計 19982.濮良貴;紀明剛 機械設(shè)計 19983.成大 機械設(shè)計手冊 19944.晉齡 加工中心應(yīng)用與維修 19925.吳祖育;秦鵬飛 數(shù)控機床 2000 引證文獻(2條)引證文獻(2條)1.夏粉玲.賀煒 凸輪式立臥兩用換刀機械手的研究期刊論文-機械科學(xué)與技術(shù) 2004(3)2.賀煒.夏粉玲.唐學(xué)飛 凸輪式立臥兩用換刀機械手的研究期刊論文-組合機床與自動化加工技術(shù)2003(12) 本文鏈接：http:/
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編號：32814526
類型：共享資源
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上傳時間：2021-10-15
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- 關(guān) 鍵 詞：
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機械手
設(shè)計
CAD
- 資源描述：
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換刀機械手設(shè)計帶CAD圖,機械手,設(shè)計,CAD
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