買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 第一章 輕型軸類形狀零件單 Z 軸桁架系統(tǒng)研究背景概述 . 1 架機(jī)床上下料系統(tǒng)簡介 . 1 床加工生產(chǎn)線系統(tǒng)分類 . 2 床加工生產(chǎn)線系統(tǒng)應(yīng)用及特點(diǎn) . 4 型軸類形狀零件單 Z 軸桁架系統(tǒng)研究背景 . 5 文的主要的內(nèi)容 . 6 第二章 輕型軸類形狀零件單 Z 軸桁架系統(tǒng)的傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 7 型軸類形狀零件單 Z 軸桁架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)要求 . 7 表 架機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)表 . 7 型軸類形狀零件單 Z 軸桁架系統(tǒng)的傳動方案設(shè)計(jì) . 7 圖 架機(jī)械手運(yùn)動方案示意圖 . 8 架上下料系統(tǒng)的驅(qū)動電機(jī)選擇 . 9 型軸類形狀零件單 Z 軸桁架系統(tǒng)的電機(jī)的選擇 . 13 第三章 輕型軸類零件單 Z 軸桁架系統(tǒng)的夾手及驅(qū)動結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 15 型軸類零件夾手部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) . 15 型軸類零件桁架上下料驅(qū)動部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 16 型軸類零件桁架上下料潤滑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 17 第四章 輕型軸類零件單 Z 軸桁架系統(tǒng) 的桁架主體部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 19 柱調(diào)整結(jié)構(gòu) . 19 梁調(diào)整結(jié)構(gòu) . 20 梁安裝結(jié)構(gòu) . 21 第五章 基于 件進(jìn)行桁架系統(tǒng)的建模及裝配 . 22 5.1 件建模與裝配概述 . 22 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 于 件進(jìn)行立柱建模設(shè) 計(jì) . 23 用 件進(jìn)行零件裝配 . 26 結(jié) 論 . 29 參考文獻(xiàn) . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 致 謝 . 31 附 錄 . 32 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 摘要 機(jī)械手可以代替人從事單調(diào)、重復(fù)或繁重的體力勞動，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，代替人在有害環(huán)境下的手工操作，改善勞動條件，保證人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。 基 于機(jī)械設(shè)計(jì)及相關(guān)理論的研究 ,設(shè)計(jì)了桁架機(jī)械手軸類上下料裝置 ,正確的計(jì)算出了電機(jī)的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了電動機(jī)型號的合理選擇，同時(shí)對桁架軸類上下料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，采用的過進(jìn)口的雄克機(jī)械手夾持單元 ,實(shí)現(xiàn)軸類零件的抓取。實(shí)現(xiàn)了桁架機(jī)械手在軸類的零件的抓取的通用化。 關(guān)鍵詞： 桁架式機(jī)械手 ;電機(jī)參數(shù)的選擇 ;軸類零件 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 in or of of in a is in on of of to of of at on of g of of 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 第一章 輕型軸類形狀零件單 Z 軸桁架系統(tǒng)研究背景概述 架機(jī)床上下料系統(tǒng)簡介 桁架機(jī)械手又稱桁架式機(jī)械人，直角坐標(biāo)機(jī)器人或龍門式機(jī)器人 ，是能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制的、基于空間 角坐標(biāo)系可重復(fù)編程的、多自由度的、適合不同任務(wù)的自動化設(shè)備。 桁架機(jī)械手可以代替人從事單調(diào)、重復(fù)或繁重的體力勞動，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，代替人在有害環(huán)境下的手工操作，改善勞動條件，保證人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。如工業(yè)生產(chǎn)部門，用于在高溫、污染嚴(yán)重的地方取放工件和裝卸材料；機(jī)加工領(lǐng)域，自動機(jī)械手通常與機(jī)床或其他機(jī)器組成自動加工生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)零件的自動高效加工；自動機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累 等勞動條件。 總體上說，自動機(jī)械手改變了傳統(tǒng)的物流方式，有效地改善了作業(yè)環(huán)境，提供零件加工數(shù)字化、信息化、少人化直至無人化管理，可靠地保證了產(chǎn)品質(zhì)量，極大地提高了勞動生產(chǎn)率，將工人從繁重的體力勞動中解放出來，使現(xiàn)代制造技術(shù)達(dá)到一個(gè)嶄新的水平。與此同時(shí)，中國目前嚴(yán)峻的就業(yè)環(huán)境：勞動力工資水平的持續(xù)增長，持續(xù)出現(xiàn)的大面積用工荒，也逼迫越來越多的企業(yè)必須走機(jī)器人自動化生產(chǎn)之路。 桁架式機(jī)器人具有以下特點(diǎn)： 桁架式機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制的、可重復(fù)編程、多功能、多自由度、運(yùn)動自由度間成空間直角關(guān)系、多用途的操作機(jī)。它 能夠搬運(yùn)物體、操作工具，以完成各種作業(yè)。 多自由度運(yùn)動，每個(gè)運(yùn)動自由度之間的空間夾角為直角。 自動控制的，可重復(fù)編程，所有的運(yùn)動均按程序運(yùn)行。 一般由控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、操作工具等組成。 靈活，多功能，因操作工具的不同功能也不同。 高可靠性、高速度、高精度。 可用于惡劣的環(huán)境，可長期工作，便于操作維修。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 床加工生產(chǎn)線系統(tǒng)分類 節(jié)式機(jī)床加工自動生產(chǎn)線系統(tǒng) 關(guān)節(jié)式機(jī)床加工自動生產(chǎn)線系統(tǒng)由若干臺關(guān)節(jié)機(jī)器人、若干臺數(shù)控機(jī)床、一臺角向定位機(jī)、清洗站和上下料道 組成，以完成工件三個(gè)工序的自動化生產(chǎn)。機(jī)器人配有氣動夾手，輸送線用于傳送毛坯至上料工位定位好，便于機(jī)器人過來夾取，線體上安裝有感應(yīng)開關(guān)用于判斷毛坯是否到位和缺料報(bào)警開關(guān)，輸送線還裝有擱料擋停裝置與滿料報(bào)警裝置等。 圖 1 桁架式 機(jī)床加工自動生產(chǎn)線系統(tǒng) 架式機(jī)床加工自動生產(chǎn)線系統(tǒng) 桁架式機(jī)床加工自動生產(chǎn)線系統(tǒng)主要由鋼結(jié)構(gòu)桁架機(jī)械手、若干臺數(shù)控機(jī)床（也可以是單臺）、上料倉料倉、下料倉、若干套翻轉(zhuǎn)站、定位站及外圍防護(hù)等組成，以完工件的自動化加工。機(jī)械手配有氣動夾手，上料倉用于傳送毛坯至上料工位定位好 ，買文檔就送您 紙 全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 便于機(jī)械手過來夾取，料倉上安裝有感應(yīng)開關(guān)用于判斷毛坯是否到位和缺料報(bào)警 開關(guān)，下料倉還裝有滿料報(bào)警裝置等。圖 2 桁架式 機(jī)床加工自動生產(chǎn)線系統(tǒng) 合式機(jī)床加工自動生產(chǎn)線系統(tǒng) 復(fù)合式機(jī)床加工自動生產(chǎn)線系統(tǒng)將桁架式與關(guān)節(jié)式相結(jié)合的產(chǎn)物。復(fù)合式主要由若干臺關(guān)節(jié)機(jī)器人、若干臺數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人伺服滑臺、上料道、下料道及外圍防護(hù)等組成。機(jī)器人手爪實(shí)現(xiàn)工件精確定位，機(jī)器人伺服滑臺用于拖動關(guān)節(jié)機(jī)器人在兩臺加工機(jī)床之間移動，增大機(jī)器人的運(yùn)動范圍。上下料道均安裝有感應(yīng)開關(guān)用于判斷工件是否到位、缺料報(bào)警功能以及滿料報(bào) 警功能。 圖 3 復(fù)合式 機(jī)床加工自動生產(chǎn)線系統(tǒng) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 床加工生產(chǎn)線系統(tǒng)應(yīng)用及特點(diǎn) 機(jī)床加工生產(chǎn)線系統(tǒng)主要由機(jī)械手系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床、料倉、工序翻轉(zhuǎn)站、工件自動識別系統(tǒng)（選配）、在線測量機(jī)（選配）等一系列自動化設(shè)備組成。通過總控系統(tǒng)進(jìn)行控制，機(jī)床自動加工生產(chǎn)自動線安裝多種傳感器，能夠得知機(jī)床機(jī)床加工自動線的工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)工作動作順序進(jìn)行，該過程完全借助于控制系統(tǒng)與傳感器信號的交互。機(jī)床加工自動生產(chǎn)線可以實(shí)現(xiàn)單臺機(jī)床、加工單元、流水線和柔性加工單元的機(jī)加工自動化。 機(jī)床加工自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)具有定位準(zhǔn)確、工 作節(jié)拍可調(diào)、工作空間大、性能優(yōu)良、運(yùn)行平穩(wěn)可靠、維修方便等特點(diǎn)。 機(jī)床加工自動加工生產(chǎn)線系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)所有工藝過程的工件自動抓取、上料、 下料、裝卡、工件移位翻轉(zhuǎn)、工件轉(zhuǎn)序加工等，能夠極大的節(jié)約人工成本，提高生產(chǎn)效率。特別適用于大批量、小型零部件的加工，如汽車變速箱齒輪、軸承套 (座 )、剎車 盤、金屬沖壓結(jié)構(gòu)件等。 加工典型零件如下所示： 圖 4 桁架機(jī)械手與機(jī)床組線加工典型零件 買文檔就送您 紙 全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 型軸類形狀零件單 Z 軸桁架系統(tǒng)研究背景 節(jié)式、桁架式、復(fù)合式機(jī)床加工自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)對比 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求： 設(shè)計(jì)能夠滿足進(jìn)行軸類零件的上下料自動化系統(tǒng) 工件的質(zhì)量不大于 軸類零件 軸類零件加工為單序，加工節(jié)拍不小于 30s 設(shè)計(jì)一種能夠滿足上述要求機(jī)床自動化上下料裝置是十分必要的，首先需要對比一下，上述關(guān)節(jié)式、桁架式、復(fù)合式的上下料裝置應(yīng)用特點(diǎn)： （ 1）關(guān)節(jié)式上下料裝置 關(guān)節(jié)式自動化上下料裝置具有較高的靈活性、關(guān)節(jié)型上料裝置具有較高的重復(fù)定位精度、具有較高的工作可靠性、能夠抓取質(zhì)量較大的工件等優(yōu)點(diǎn)，但是價(jià)格較桁架式上下料裝置價(jià)格昂貴。 （ 2）桁架式上下料裝置 桁架式自動化上下料裝置較關(guān)節(jié)式上下料系 統(tǒng)自由度數(shù)較少，靈活性有限、但是關(guān)節(jié)式上料裝置具有較高的重復(fù)定位精度、具有較高的工作可靠性、價(jià)格較關(guān)節(jié)式具有低廉等優(yōu)點(diǎn)。 （ 3）復(fù)合式上下料裝置 復(fù)合式上下料裝置是在關(guān)節(jié)式上下料裝置的基礎(chǔ)上增加一個(gè)伺服滑臺，增加關(guān)節(jié)式機(jī)器人的抓取范圍，具有更高的靈活性，復(fù)合式的上下料的裝置的重復(fù)定位精度相對于桁架式、關(guān)節(jié)式重復(fù)定位精度較低，價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)。復(fù)合式上下料裝置應(yīng)用于形成特殊的場合。 型軸類形狀零件單 Z 軸桁架系統(tǒng)設(shè)計(jì)背景研究意義 針對于輕型軸類零件的機(jī)床自動化上下料系統(tǒng)，加工零件質(zhì)量較輕，加工工序?yàn)閱?序的加工，在滿足使用要求可靠性的前提下，盡可能的減少用戶的設(shè)備投入，所以針對于輕型軸類加工自動化上下料系統(tǒng)，應(yīng)該采用桁架式的機(jī)床加工自動化上下料系買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 統(tǒng)。如果能夠開發(fā)出一種桁架式自動上下料系統(tǒng)對企業(yè)具有深遠(yuǎn)的影響，具體的體現(xiàn)在以下方面： 能夠提高生產(chǎn)效率； 能夠產(chǎn)生質(zhì)量較高的零件； 有利于降低企業(yè)生產(chǎn)成本； 有利于緩解企業(yè)對技術(shù)的依賴； 有利于緩解企業(yè)對技工的依賴； 便于企業(yè)組織生產(chǎn)和管理； 文的主要的內(nèi)容 本文的設(shè)計(jì)主要圍繞輕型軸類形狀零件單 Z 軸桁架上下料系統(tǒng)進(jìn)行展開的，從該系統(tǒng)的研究背 景入手，逐步的對輕型軸類形狀零件單 Z 軸桁架上下料系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)、抓手的方案設(shè)計(jì)以及每一部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具體的章節(jié)安排如下： 第 1 章 輕型軸類形狀零件單 Z 軸桁架上下料系統(tǒng)研究背景概述 第 2 章 輕型軸類形狀零件單 Z 軸桁架上下料系統(tǒng)的傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 3 章 輕型軸類形狀零件單 Z 軸桁架上下料系統(tǒng)的桁架主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 4 章 輕型軸類形狀零件單 Z 軸桁架上下料系統(tǒng)的夾手部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 5 章 基于 件進(jìn)行輕型軸類形狀零件單 Z 軸桁架上下料系統(tǒng)的建模及裝配 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 第二章 輕型軸類形狀零件單 Z 軸桁架 系統(tǒng)的傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 軸桁架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)要求 在輕型軸類形狀零件單 Z 軸桁架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之前，了解該桁架機(jī)械手的設(shè)計(jì)的參數(shù)要求，桁架機(jī)械手的設(shè)計(jì)參數(shù)的具體要求如圖表 1 所示 表 1 桁架機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)表 項(xiàng)目 單位 配置 手抓單個(gè)零件重量 取零件總重量 (腕部抓取能力 0 快移速度 X 軸 m/20 Z 軸 80 加速度 X 軸 m/ Z 軸 5 電源 電壓 V 壓波動范圍 / 10% 頻率 0 氣源 氣源壓力 氣壓波動范圍 / 10% 標(biāo)準(zhǔn)裝載時(shí)間 s 20 重復(fù)定位精度 梁（ X 軸）導(dǎo)軌 矩形導(dǎo)軌 橫梁（ X 軸）傳動 齒輪齒條 橫梁（ Z 軸）導(dǎo)軌 矩形導(dǎo)軌 橫梁（ Z 軸）傳動 齒輪齒條 驅(qū)動方式 齒輪齒條 控制方式 高精伺服 型軸類形狀零件單 Z 軸桁架系統(tǒng)的傳動方案設(shè)計(jì) 桁架自動化上下料系統(tǒng)是給數(shù)控機(jī)床提供自動上下料的裝置，考慮到本設(shè)備是針買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 對于軸類零件的加工，因此，數(shù)控機(jī)床主要是以加工軸類的外圓及端面，數(shù)控設(shè)備 假定都是數(shù)控車床，工具生產(chǎn)工序及加工節(jié)拍確定數(shù)控設(shè)備的臺數(shù)及型號，根據(jù)所使用的設(shè)備的臺數(shù)及型號可以確定桁架機(jī)械手的橫向跨距、 X 軸有效行程和桁架機(jī)械手的高度及 Z 軸運(yùn)動的有效行程等參數(shù)。 圖 5 桁架機(jī)械手運(yùn)動方案示意圖 本文以國內(nèi)的某款機(jī)床為基準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)桁架系統(tǒng)的尺寸，假定工件采用兩序加工，桁架上下料系統(tǒng)為兩臺相同的數(shù)控車床上下料。 數(shù)控車床的關(guān)鍵參數(shù)如下： 數(shù)控機(jī)床高度為： 1540數(shù)控機(jī)床長度為： 1640數(shù)控機(jī)床主軸中心高為： 935據(jù)上述參數(shù)可以設(shè)計(jì)出單 Z 軸桁架自動化上下料系統(tǒng)的 尺寸為： 桁架橫梁長度： A=5430桁架橫梁高度： B=2275桁架最大高度： H=3575桁架 X 軸最大行程： S=4796桁架 Z 軸最大行程： S=1200文檔就送您 紙 全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 架上下料系統(tǒng)的驅(qū)動電機(jī)選擇 架上下料系統(tǒng)的驅(qū)動電機(jī)額定轉(zhuǎn)速選擇 根據(jù) X、 Z 軸的運(yùn)動關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)： 表 2 快移速度及加速度參數(shù)要求 最大快移速度 X 軸 m/20 Z 軸 80 加速度 X 軸 m/ Z 軸 5 桁架上下料系統(tǒng)的運(yùn)動系統(tǒng)的方案均采取：伺服電機(jī) +減速機(jī) +齒輪 +齒條 傳動形式。 桁架上下料系統(tǒng) X 軸驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速選擇 由桁架上下料系統(tǒng) X 軸運(yùn)動速度 1 ，根據(jù)傳動齒輪分度圓直徑 1d ，可計(jì)算出的減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速 1n ： 100060 1111d 傳動齒輪分度圓直徑 1d ； 1n 減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速 1n 1 桁架上下料系統(tǒng) X 軸運(yùn)動速度 由上式減速器軸在桁架 X 最大快移速度時(shí)，減速器輸出軸的減速轉(zhuǎn)速 1n 為： r / m i n 5 7 9 . 0 4663 . 1 4 21 0 0 060 0 060= 減速器采用選擇星齒輪減速器型號為： 速器的參數(shù)如圖表 3 所示。 減速器的傳動比 4i 減,可得減速器的輸入端轉(zhuǎn)速和電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速電 m i n/ 1 6m i n/ 94in 減電機(jī) 電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速電機(jī)額定m 電機(jī)額定買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 表 3 減速器的參數(shù)表 規(guī)格 代號 單位 減速比 數(shù)值 額定輸出扭矩 2 128 最大加速扭矩 2 10 大急停扭矩 2 10 3定輸入轉(zhuǎn)速 r/ 10 3000 最大輸入轉(zhuǎn)速 r/ 10 6000 扭轉(zhuǎn)剛性 Nm/ 10 14 許用徑向力 2N 3 10 3040 許用軸向力 2N 3 10 1520 使用壽命 h 3 10 大于 20000 效率 3 10 大于 97% 使用溫度 3 10 90 潤滑防護(hù)等級 3 10 裝方向 3 10 任意 噪音值 10 小于 60 重量 10 速機(jī)軸轉(zhuǎn)動慣量 J 2 4 桁架上下料系統(tǒng) Z 軸驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速選擇 由桁架上下料系統(tǒng) Z 軸運(yùn)動速度 2 ，根據(jù)傳動齒輪分度圓直徑 2d ，可計(jì)算出的減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速 2n ： 100060 2222d 傳動齒輪分度圓直徑； 2n 減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速 2 桁架上下料系統(tǒng) X 軸運(yùn)動速度 由上式減速器軸在桁架 X 最大快移速度時(shí)，減速器輸出軸的減速轉(zhuǎn)速 2n 為： r / m i n . 0 33 8 6663 . 1 4 0 060 0 060= 減速器采用選擇星齒輪減速器型號為： 速器的買文檔就送您 紙 全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 參數(shù)如圖表 3 所示。 減速器的傳動比 4i 減,可得減速器的輸入端轉(zhuǎn)速和電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速電 m i n/ 4 4m i n/ 64in 減電機(jī) 電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速電機(jī)額定m 4 4 架上下料系統(tǒng)的驅(qū)動電機(jī)扭矩選擇 桁架上下料系統(tǒng) X 軸驅(qū)動電機(jī)的扭矩選擇 （ 1）必 要扭矩的計(jì)算 由于電機(jī)啟動時(shí)，所需的啟動扭矩最大，所以需要先計(jì)算啟動時(shí)的必要扭矩。設(shè)滑塊與導(dǎo)軌之間的摩擦力為 F，則摩擦力 F 為： 導(dǎo)軌與滑塊之間的摩擦因數(shù)， ； m X 軸整體移動部分的質(zhì)量， 0 ； g 重力加速度， 2/87.9 ； 帶入上式，可得滑塊與導(dǎo)軌之間的摩擦力為 F 為： 減速機(jī)輸出軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩 齒輪電機(jī)輸出軸的負(fù)載 M 考慮到商業(yè)電的電壓不穩(wěn)定，安全起見，電機(jī)的輸入負(fù)載為計(jì)算電機(jī)輸入的 2倍，即電機(jī)的輸出負(fù)載應(yīng)為 X 軸的電機(jī)的額定扭矩應(yīng)滿足 2）確認(rèn)負(fù)載慣性 桁架上下料系統(tǒng)整體得 X 軸的轉(zhuǎn)動慣量 1J 223221 0 8 7 1 2 K g)2 1066(802 ）（ m X 軸整體移動部分的質(zhì)量， 0 ； 2d 傳動齒輪分度圓直徑 ； 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 齒輪的轉(zhuǎn)動慣量 2J 2232222 000 468 K g)1066( 減 速機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量 23 4 1 K . 0 0 0 4 6 80 . 0 8 7 1 2(i)( 電機(jī)總 桁架上下料系統(tǒng) Z 軸驅(qū)動電機(jī)的扭矩選擇 由于電機(jī)啟動時(shí)，所需的啟動扭矩最大，所以需要先計(jì)算啟動時(shí)的必要扭矩。設(shè)滑塊與導(dǎo)軌之間的摩擦力為 F 相對于豎軸的重力很小，則有效阻力 1 2m X 軸整體移動部分的質(zhì)量， 02 ； g 重力加速度， 2/87.9 ； 帶入上式，可得滑塊與導(dǎo)軌之間的摩擦力為 F 為： 9 減速機(jī)輸出軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩 1 11 齒輪電機(jī)輸出軸的負(fù)載 M 考慮到商業(yè)電的電壓不穩(wěn)定，安全起見，電機(jī)的輸入負(fù)載為計(jì)算電機(jī)輸入的 2倍，即電機(jī)的 輸出負(fù)載應(yīng)為 X 軸的電機(jī)的額定扭矩應(yīng)滿足 2）確認(rèn)負(fù)載慣性 桁架上下料系統(tǒng)整體得 Z 軸的轉(zhuǎn)動慣量 1J 223221 0 2 1 7 8 K g)2 1066(202 ）（ m Z 軸整體移動部分的質(zhì)量， 0 ； 2d 傳動齒輪分度圓直徑 ； 齒 輪的轉(zhuǎn)動慣量 2J 買文檔就送您 紙 全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 2232222 000 468 K g)1066( 減速機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量 23 3 6 0 7 6 8 K . 0 0 0 4 6 80 . 0 2 1 7 8(i)( 電機(jī)總 型軸類形狀零件單 Z 軸桁架系統(tǒng)的電機(jī)的選擇 考慮到方便設(shè)計(jì)，將桁架自動化上下料的 X、 Z 驅(qū)動電機(jī)的型號選擇相同的型號，方便滑板的設(shè)計(jì)和安裝，伺服電機(jī)通常與伺服驅(qū)動器成套進(jìn)行采購。 根據(jù)計(jì)算將桁架上料系統(tǒng)的驅(qū)動電機(jī)均選擇為： 130機(jī)的參數(shù)如表 4 所示。 列伺服電機(jī)型號編號說明： 130 100 25 L F B Z 130：表示電機(jī)額外徑，單位， T：表示電機(jī)是正弦波驅(qū)動永磁同步交流伺服電機(jī) 示電機(jī)的安裝的反饋元件， 100：表示電機(jī)的零速轉(zhuǎn)矩，其值為三位數(shù)的 ，單位， 5：表示電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，其值為二位數(shù)的 100 倍，單位 r/：表示電機(jī)配備的驅(qū)動工作電壓 ： 表示反饋的元件的規(guī)格， 極轉(zhuǎn)變壓器 B：表示電機(jī)的類型， Z：表示電機(jī)安裝了失電制動器 表 4 驅(qū)動電機(jī)的參數(shù)表 電機(jī)型號 130定功率 定轉(zhuǎn)矩 0 額定轉(zhuǎn)速 2500 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 額定電流 I 10 轉(zhuǎn)子慣量 械時(shí)間常數(shù) s 機(jī)的絕緣等級 B 工作溫度 0 55 防護(hù)等級 機(jī)重量 速 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 第三章 輕型軸類零件單 Z 軸桁架系統(tǒng)的夾手及驅(qū)動結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型軸類零件夾手部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 桁架自動上下料自動化系統(tǒng)的 Z 軸上安裝具有夾持功能的機(jī)械手，如圖 6 所示。在主體鋼制的零件 1 上安裝具有高精度的導(dǎo)軌、齒條等零件，保證豎軸的運(yùn)動精度，在 Z 軸驅(qū)動部分的作用下， Z 軸可以平穩(wěn)地、可靠地、準(zhǔn)確的上下移動。 123456789101112131415161718圖 6 單 Z 軸桁架系統(tǒng)的 Z 軸及夾手結(jié)構(gòu)圖 在主體鋼制的零件 1 上的下端安裝具有夾持功能的特有裝置，用以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手對零件抓取。下端的軸類夾持裝置由兩個(gè)夾持手 11 和一個(gè) 90旋轉(zhuǎn)氣缸組成的 10 組成它的動作模塊，兩個(gè)夾持手 11 是由分別為平行氣缸和手指所組成，在氣壓的作用下，能夠?qū)崿F(xiàn)夾手上的兩個(gè)手指的夾緊和松開，實(shí)現(xiàn)夾手對軸類零件的可靠抓取。 其余的零件分別起到對軸類夾持機(jī)械手的走氣的作用和聯(lián)接作用，從夾持裝置的動作模塊可以看出機(jī)械手裝置的驅(qū)動是依靠于壓力氣體作用，而氣體從氣源引入到機(jī)械手的位置是必須進(jìn) 行考慮的，本方案采用的氣路是從桁架系統(tǒng)的外部引入經(jīng)過橫梁拖鏈，然后經(jīng)過 Z 軸的拖鏈引入到夾手部位，夾手部位的氣路是進(jìn)過氣體連接塊導(dǎo)致將氣路引入抓手模塊中，從而保證模塊在運(yùn)動時(shí)與氣路不發(fā)生干涉使工作平穩(wěn)進(jìn)行。 每個(gè)抓手氣缸的表面均安裝著接近傳感器，當(dāng)抓手 11 進(jìn)行抓取時(shí)或者 90旋轉(zhuǎn)氣缸 10 在進(jìn)行工位轉(zhuǎn)換時(shí)，均能夠向總控系統(tǒng)發(fā)出信號，接到信號后，總控系統(tǒng)作出下一步的控制信號，從而實(shí)現(xiàn)單 Z 軸桁架自動化上下料系統(tǒng)與機(jī)床的信號交互，實(shí)現(xiàn)自動化加工機(jī)床系統(tǒng)自動化加工。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 型軸類零件桁架上下料驅(qū)動部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 進(jìn)給部 件是桁架機(jī)械手的核心部件，直接決定了桁架機(jī)械手的精度及性能。 主體橫梁 和豎梁 采用鋼梁結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌采用 高精度直線滾動 導(dǎo)軌，傳動采用齒輪齒條方式，模塊化的設(shè)計(jì)，獨(dú)立的控制方式，配備 了 緊急情況下的安全急停裝置 。設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)跨距行程及抓取能力 ，保證了其剛性和動態(tài)特性 。 型軸類零件桁架上下料 X 軸驅(qū)動部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 輕型軸類零件 X 軸驅(qū)動部分動力裝置采用電機(jī) 8 驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動，電機(jī)軸將扭矩傳遞行星減速機(jī) 7 后，扭矩進(jìn)一步增大傳遞到減速機(jī)軸端，減速機(jī)的軸上安裝齒輪5，在電動機(jī)的驅(qū)動下，齒輪與桁架橫梁上安裝的齒條進(jìn)行嚙 合，提供驅(qū)動滑板沿 板上面安裝著保證 X 軸水平移動的精度的滑塊，滑塊與桁架上橫梁安裝的導(dǎo)軌的配合下，滑板上安裝 Z 軸部分使得二者一起沿水平方向移動。 125102345圖 7 單 Z 軸桁架系統(tǒng)的 x 軸驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)圖 輕型軸類零件 X 軸上的運(yùn)動直線度的保證是依靠導(dǎo)軌滑塊的精度保持。輕型軸類零件 X 軸上的運(yùn)動的重復(fù)定位精度依靠伺服電機(jī)和編碼器的配合，伺服電 機(jī)的后端均安裝編碼器能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速及位置的準(zhǔn)確機(jī)控制。 電機(jī)均具有斷電剎車功能，保證桁架機(jī)械手在運(yùn)動過程中由于意外斷電后，在運(yùn)動慣性的作用下，桁架機(jī)械手無法能夠繼續(xù)運(yùn)動而撞擊限位塊而導(dǎo)致?lián)p壞。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 型軸類零件桁架上下料 Z 軸驅(qū)動部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 輕型軸類零件 Z 軸驅(qū)動部分動力裝置采用電機(jī) 6 驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動，電機(jī)軸將扭矩傳遞行星減速機(jī) 9 后，扭矩進(jìn)一步增大傳遞到減速機(jī)軸端，減速機(jī)的軸上安裝齒輪10，在電動機(jī)的驅(qū)動下，齒輪與桁架橫梁上安裝的齒條進(jìn)行嚙合，提供驅(qū)動滑板沿 板上面安裝著保證 Z 軸豎直 移動的精度的滑塊，滑塊與桁架上橫梁安裝的導(dǎo)軌的配合下，滑板上安裝 Z 軸部分使得 Z 軸能夠沿豎直方向移動。 102345圖 8 單 Z 軸桁架系統(tǒng)的 Z 軸驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)圖 輕型軸類零件 Z 軸上的運(yùn)動直線度的保證是依靠導(dǎo)軌滑塊的精度保持。輕型軸類零件 Z 軸上的運(yùn)動的重復(fù)定位精度依靠伺服電機(jī)和編碼器的配合，伺服電機(jī)的后端均安裝編碼器能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速及位置的準(zhǔn)確機(jī)控制。 電機(jī)均具有斷 電剎車功能，保證桁架機(jī)械手在運(yùn)動過程中由于意外斷電后，在運(yùn)動慣性的作用下或者重力作用下，桁架機(jī)械手無法能夠繼續(xù)運(yùn)動而撞擊限位塊而導(dǎo)致?lián)p壞或無法靜止的停止導(dǎo)致豎直下落損壞抓手。 型軸類零件桁架上下料潤滑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于桁架機(jī)械手運(yùn)動速度非常高，動作頻繁，對運(yùn)動部件提出了很高的要求，這就要求運(yùn)動部件的潤滑必須充分不間斷。為了保證機(jī)械手高速高頻率的可靠運(yùn)行，一般采取電動油脂泵如下圖所示對導(dǎo)軌、齒輪齒條等關(guān)鍵零件進(jìn)行潤滑。 潤滑泵安裝在自動生產(chǎn)線滑板后側(cè)，大約每 30 分鐘向軸、軸導(dǎo)軌滑塊和潤買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 滑齒輪的各個(gè)潤滑 點(diǎn)供油一次。油量為每分鐘毫升，每次向各潤滑點(diǎn)提供的油量由安裝在管端的計(jì)量件加以控制，從而保證均衡油量。 開機(jī)后應(yīng)觀察潤滑壓力是否正常。 圖 9 單 Z 軸桁架系統(tǒng)潤滑部件結(jié)構(gòu)圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 19 第四章 輕型軸類零件單 柱調(diào)整結(jié)構(gòu) 柱下端調(diào)整結(jié)構(gòu) 桁架機(jī)械手主要通過立柱等相關(guān)零件可靠的安裝于地面，對整個(gè)機(jī)械手的剛性、穩(wěn)定性及可靠性起到至關(guān)重要的作用。 立柱采用高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)鋼型材，焊后通過熱處理，設(shè)計(jì)過程中采用進(jìn)行了強(qiáng)度和剛性等方面的 校核分析，從而有效保證了其關(guān)鍵的支撐作用。 考慮到立柱與地面接觸位置的平整度不可能處處相同，所以立柱與地面接觸的位置應(yīng)具有能夠進(jìn)行高度方向調(diào)整和垂直高度方向的調(diào)整能力，調(diào)整裝置如圖 10 所示。 立柱的垂直于高度方向的調(diào)整結(jié)構(gòu)由調(diào)整螺栓 6 和地腳板 7 組成，通過捏緊立柱兩側(cè)的螺栓 6 使得立柱能夠沿垂直于高度方向移動。 立柱的高度方向的調(diào)整結(jié)構(gòu)由地腳板 7、螺栓 1、六角螺母 2、彈簧墊片 3、平墊片 4 及膨脹螺栓 5 組成，利用兩組螺栓的頂拉進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)立柱在高度方向的調(diào)整。 12圖 10 立柱下端調(diào)整結(jié)構(gòu)圖 柱頂端調(diào)整結(jié)構(gòu) 橫梁采用高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)鋼型材，焊后通過熱處理，設(shè)計(jì)過程中采用進(jìn)行了強(qiáng)度和剛性等方面的校核分析，從而有效保證了其關(guān)鍵的支撐作用。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 20 考慮到橫梁與立柱接觸位置的平整度不可能處處相同，所以立柱與橫梁接觸的位置應(yīng)具有能夠進(jìn)行垂直高度方向的調(diào)整能力，調(diào)節(jié)裝置如圖 11 所示。 橫梁的垂直于高度方向的調(diào)整結(jié)構(gòu)由調(diào)整螺栓 2 和橫梁支架 1 組成，通過捏緊橫梁的螺栓 2 使得橫梁能夠沿高度方向移動。 1圖 11 立柱上端調(diào)整結(jié)構(gòu)圖 梁調(diào)整結(jié)構(gòu) 橫梁與橫梁的連接的處，連接處的接觸位置的正確性決定著導(dǎo)軌連接安裝位置的正確性，微小的移動可能導(dǎo)致導(dǎo)軌的接觸不正確，使得導(dǎo)軌磨損加劇，降低其使用壽命。因此，合理的設(shè)計(jì)調(diào)整裝置對桁架自動化上下料系統(tǒng)的運(yùn)動及壽命至關(guān)重要，必須進(jìn)行調(diào)整裝置的合理設(shè)計(jì)。 考慮到橫梁與橫梁接觸位置在保證導(dǎo)軌安裝的平行度，橫梁對接處沿結(jié)合面方向和垂直于接觸面方向必須具有調(diào)整能力。因此，橫梁與橫梁接觸的位置應(yīng)具有能夠進(jìn)行沿接觸面和垂直調(diào)整面方向的調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)裝置如圖 12 所示。 沿接觸面方向的調(diào) 節(jié)裝置由拉緊螺栓 1、空心螺栓 2、螺母 3、支架 4 及橫梁 5所組成，拉緊螺栓 1 穿過空心螺栓 2 與橫梁連接，在與螺母 3 的配合下，實(shí)現(xiàn)橫梁的水平方向移動。 垂直于接觸面方向調(diào)節(jié)裝置由橫梁 5、平墊片 6、彈簧墊片 7、螺釘 8 及立柱 9組成，在 7、螺釘 8 及立柱 9 相互作用下，實(shí)現(xiàn)橫梁的垂直方向移動。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 21 1234569圖 12 橫梁調(diào)整結(jié)構(gòu)圖 梁安裝結(jié)構(gòu) 本設(shè)計(jì)的 X 軸的驅(qū)動采用伺服電機(jī)驅(qū)動齒輪，使得齒輪齒條進(jìn)行嚙合，使得滑板與豎軸一起移動， 其運(yùn)動的直線精度由滑塊與導(dǎo)軌決定的。因此，橫梁上應(yīng)安裝齒條、導(dǎo)軌。本設(shè)計(jì)中的每一根導(dǎo)軌和齒條均采用內(nèi)六角螺栓聯(lián)接及圓柱銷進(jìn)行定位。圓柱銷定的作用是在進(jìn)行重復(fù)安裝時(shí)，保證每次的安裝位置精度準(zhǔn)確。從橫梁本身來講，需要通過銑床銑削出一定精度的安裝導(dǎo)軌與齒條的安裝基面，使得齒條與導(dǎo)軌的安裝準(zhǔn)確，從而保證運(yùn)動的精度的要求。 12569011圖 13 橫梁調(diào)整結(jié)構(gòu)圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 22 第五章 基于 件進(jìn)行桁架系統(tǒng)的建模及裝配 5.1 件建模與裝配概述 件建模 動化軟件是基于特征、參數(shù)化實(shí)體建模的設(shè)計(jì)工具。該軟件采用形用戶界面，該軟件具有容易學(xué)習(xí)和操作簡單的特點(diǎn)，可以建立全相關(guān)的三維實(shí)體模型，能夠?qū)崿F(xiàn)零件圖、裝配圖、工程圖等互相關(guān)聯(lián)，方便設(shè)計(jì)修改。 件中常用的術(shù)語如下： 基于特征：由軟件的模型樹（如圖 14 所示）可知構(gòu)成零件部分稱為特征，例如拉伸、旋轉(zhuǎn)、圓角等功能均為特征。特征通常分為基于 草圖為基礎(chǔ)建立的特征和無需在草圖的基礎(chǔ)上建立特征。 圖 14 模型樹與零件的關(guān)系圖 參數(shù)化：創(chuàng)建特征的尺寸及幾何參數(shù)，可以被記入并保存在模型中，可以使模型充分體現(xiàn)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)意圖，更重要的是方便設(shè)計(jì)師的快速修改。 實(shí)體建模：實(shí)體模型是 統(tǒng)中所使用的最完整的幾何模型。它包含了實(shí)體模型中的邊和表面所必須的所有線框和表面的幾何信息。除此之外，還包含把這些幾何體關(guān)聯(lián)一起的拓?fù)湫畔ⅰ?全相關(guān)： 型中與它的工程圖及參考它的裝配體是全相關(guān)的。對模型修改能自動的反應(yīng)到相關(guān)的工程圖和裝配體中 ，同樣的對工程圖修改后也會相應(yīng)的反映到模型中。 件中的關(guān)系網(wǎng)如圖 15 所示。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 23 圖 15 件中的關(guān)系網(wǎng)圖 件中零件的裝配 在 件常采用自底向上的裝配體通過已有零件并調(diào)整其方向來創(chuàng)建的。零件在裝配體中以零件的形式加入，在零件之間創(chuàng)建配合可以調(diào)整它們在裝配體中的方向和位置。配合關(guān)系是指零件部件的表面或變和基準(zhǔn)面、其他的表面或邊的約束關(guān)系。 件中裝配體的簡歷過程如下： 創(chuàng)建新裝配體 向裝配體中添 加零件 進(jìn)行零件配合 依次添加剩余的零部件 完成裝配體，并保存，完成裝配體 于 件進(jìn)行立柱建模設(shè)計(jì) 再設(shè)計(jì)零件時(shí)，首先需要對零件進(jìn)行分析，分析出用三維軟件繪制零件時(shí)，零件由什么特征構(gòu)成的，特征建立的順序。在建立模型時(shí)，可以參考零件的加工工藝進(jìn)行建立。本文以立柱為例，詳細(xì)的介紹 件的建模過程。 拉伸 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 24 圖 16 拉伸特征建立圖 分析模型首先利用拉伸建立出模型的基體，經(jīng)過多次拉伸后形成模型的組要的部分，如圖 16 所示。 圓角 圖 17 圓角與 工件關(guān)系 編輯圓角命令，彈出如圖 17 圓角對話框，然后選取需要圓角的邊線，并編輯圓角的尺寸，獲得大小合適的圓角。 孔 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 25 圖 18 孔與工件關(guān)系 編輯孔命令，彈出如圖 18 孔對話框，選取需要形式的孔，然后選擇孔的工件的表面，編輯孔深及孔的直徑的尺寸，獲得形式及大小合適的孔。 陣列 圖 19 孔與工件關(guān)系 編輯線性陣列命令，彈出如圖 19 線性陣列對話框，選取需要陣列的孔，然后選擇陣列方向，這里的方向可以是兩個(gè)也可以是一個(gè)，最后選擇陣列的數(shù)目，本例中模買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 26 型采用兩個(gè)方向，編輯兩個(gè)方向的陣列的尺寸，獲得數(shù)目合適的孔。 通過上述的過程可以依次的建立出每一個(gè)需要的零件，為零件的裝配奠定基礎(chǔ)。 用 件進(jìn)行零件裝配 本文通過創(chuàng)建的零、部件創(chuàng)建單 Z 軸桁架自動化系統(tǒng)的裝配體模型，裝配體是由若干個(gè)零件和若干個(gè)子裝配體形成的，最終完成的桁單 Z 軸桁架裝配體如圖 20 所示 圖 20 單 Z 軸桁架自動化上下料 配體 步驟 1 新建裝配體 圖 21 配體文件建立 首先，單擊圖 21 中的按鈕，即【新建文件】；