一种换刀机械手卡爪夹紧机构的设计.pdf
《一种换刀机械手卡爪夹紧机构的设计.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《一种换刀机械手卡爪夹紧机构的设计.pdf(3页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、一 种换刀机械手卡爪夹紧机构的设计 李剑玲 贺炜 丁毅 王宁侠 1 陕西科技大学 机电工程学院, 陕西 成阳 7 1 2 0 8 1 ; 2 陕西科技大学 设计学院, 陕西 西安 7 1 0 0 0 0 摘要 : 运用优化设计的方 法, 设 计 了一种应用于立卧两用换刀场合的机械 手卡爪机 构。该机 构结构简单 、 机构 紧凑、 可 靠性 高, 是一种 比较 实用的机械手卡爪机 构。 关键词 : 自动换 刀装置 ; 双臂机 械手 ; 优化设计 中图分类 号 : T G 6 5 9 0 2 3 1 文献标识码 : B文章编号 : 1 0 0 1 2 2 6 5 ( 2 0 0 3 ) 1 00
2、0 4 8 0 3 Th e d e s i g n o f a c l a w me c ha ni s m f o r t h e ma n i pul a t o r LI J i a n l i n g HE W e i DI NG Yi W ANG Ni n gx i a Ab s t r a c t :I n t hi s pa pe r - we h a v e us e d t he me t h o d o f o pt i mum de s i g nde s i g ne d a c l a w me c h a n i s m a p pl i e d t o v e
3、r t i e a ho r iso nt a l d o ub l ed ut y ma n i pu l at o r And t hi s me c h a n i s m i s a s i mp l ec ompt a nd r e li a b l e o ne Ke y wo r d:ATC;b ot h a r ms ma n i p u l at o r;o pt i mu m d e s i gn 1 自动 换 刀装置 及 双臂式 换 刀机械 手 在机械加工 中, 大部分 零件都 要进行 多种工 序加工 。在一 般数控机床 的整个加工 过程 中 , 真 正用于 切削 的时间
4、 只占整个 工作时间的 3 0 左右 , 其余 的大 部分 时 间都 花在 安装 、 调 整刀 具 、 装 卸 、 搬运零件 和检查 加工精度等辅助工作上 。为充分发挥 机床 的作用 , 数控加工 中心均配有 自动换刀装置 。 自动换刀装置 的职能是将机床 主轴用 过的刀具与刀库 或刀 具传送装置下一道工 序要用 的刀具 进行交换 。其动作循 环是 : 拔刀一刀具交换一装刀 。 根据刀具夹持器 的数 目不 同可分 为单臂 式机 械手 和双臂式 机械手 。由于双臂机械手 具有换 刀时 间短 , 动作灵 活可靠 等优 点 , 因此常采用 双臂 机械手 作为加 工 中心 的刀具 交换装置 。双 臂式
5、机械手 的型式见 图 l 。图 l 所示 的几种双臂机 械手均是 两 手同轴 , 主要用 于刀库轴 线和 主轴 轴线平 行 的场合。另有一 种 常用的双臂机械手 的两手成 一定角 度 , 特 殊 的是 9 0 。 , 称为 直角 形机械手 , 该机械手用于刀库轴线和 主轴垂直 的场合 , 如图 2 所 示 。 图 1双臂机械 手 双臂机械手进 行一 次 换刀的循环的最基 本动作 为 : ( 1 ) 抓刀 : 手臂旋转 或 伸出 , 同时 抓住 主轴 和 刀 库里的刀具。 ( 2 ) 拔 刀 : 主 轴松 开 , 机械手 同时将 主轴 和刀库 中的刀具拔 出。 ( 3 ) 换 刀 : 手 臂 旋
6、 转 l 8 0 。 。 刀具交换 。 ( 4 ) 插刀 : 同时将刀具 图 2 直角型双臂机械手 插入 主轴 和刀库 , 然后 主轴 夹紧刀具 。 ( 5 ) 缩回 : 手臂缩 回原始位置。 根据我们所设计立 卧两用换刀机 械手 的工 作要求 。 本换刀 机械手选用 直角形 双臂机械手 。 2 机械手卡爪机构选用及工作原理 如图 3所示 , 油缸 l 1 、 定位块 8固定在换刀臂 l 0上 。 活塞 固 定 于定位块 8上 。换刀手 由准备位置移 至换刀 位置 , 键 2卡进 刀具定位槽 中, 此时 , 油缸 l 1 推动活塞组 件 9 , 在定位块 8的导 向下 向前滑动 , 使 得两
7、卡爪 l 、 3分别绕轴 4 、 5转动 , 直至卡爪夹 图 3 换刀臂 内部结构图 4 8 组合机床与 自动化加工 维普资讯 http:/ 紧刀具 , 此时 , 活塞 组件 9将 卡 爪锁 上。卡爪 的松 开 是 由油缸 l 1 内的弹簧带动 活塞组件 9 后 移 , 卡爪 l 、 3分别在 弹簧 球 6 、 7 的作用下与件 9保持接触 , 卡爪松开后 , 换刀手退至准备位置 。 本卡爪夹紧机构利用活塞组件 9实现 了卡紧 、 锁止 的联 动 , 在油压较小时也能有效地锁 紧 刀具。如 图 3所示 , 当锁 止角 a = l 5 。 时 , F =P s i n l 5 。 一3 9 F,
8、 也就 是 说作 用 于 卡 爪上 的力 ( F l +F 2 ) 比所提供 的作用 于件 9上 的油压力 大约大 4倍 , 故可 满 足锁 止要求 。 3 机 械手 的设 计及 计算 3 1 手指握力的计算 当手指水平 位置夹持垂 直刀具 时 , 手指 握住 刀具时需 要的 夹 紧力最大 , 取安全 系数为 2 , 刀具 质量按 8 k g 计算 , 则握力为 : N=2 mg=289 8=1 5 6 8 ( N) 3 2 手部的驱动力计算P t 如图 4 所示, P为油压力, G为刀具 一 的重量 , 为手指夹住 刀具的夹紧力 , 则 P : t z口 C 一 其 中 C为动力 臂 , b
9、为 阻力臂 , C=6 2 , 取 口=1 5 。 。从而 P =4Nt g al 5 。 为了考虑 刀具 在传动 时惯性 力 、 振 动 及传动效率 的影 响 , 其实际驱动力 : P 宴 际 P 图 4 手部 受力分析 式 中: 手部机械效率 k , 安全系数 2 工作情况系数一般取 0 8 5 0 9 5 在此分 别取值 : 7 =0 9 , k l =1 5 , k 2 =l 。从 而 : P宴际 P = 一 2 8 0N 3 3 复位弹簧的设计 3 3 1 基本参数 弹簧选用普 通 圆柱 压 缩 弹 簧 , 弹簧 类 型 为 I I 类 , 材 料 为 6 5 Mn 。当钢丝 直径
10、为 2 2 2 5时 , 有 口=1 6 1 8 MP a , 弹性模量 G为 7 8 5 0 0 MP a , r =0 4 0 口=6 4 7 MP a 。设 计 手 爪 的 摆 幅 为 2 0 mm, 则 当弹簧 受到最大工作 载荷 F一 时 , 弹簧的最 大变形 量 A = 1 0m m o 对弹簧进行受力分析 , 计算 得弹 簧受到最 大工作 载 F 一 荷 为 5 0 7 N。 3 3 2 手爪 的优 化设计 ( 1 ) 选取 优化对 象 : 为 了使手爪的结构更 紧凑 , 尺寸设计更合理 , 同时也为 了提 高机械手的性能和使用寿 命 , 我们对机 械手手爪 进行 了优化设 计
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 一种 机械手 夹紧 机构 设计
链接地址:https://www.31doc.com/p-3697704.html