一種可移動式液壓卸料機械手的設(shè)計

(山東科技大學(xué)機械電子工程學(xué)院 山東 青島 266590)

一種可移動式液壓卸料機械手的設(shè)計

魏國宮雪真秦敏劉西洋朱尚

(山東科技大學(xué)機械電子工程學(xué)院山東青島266590)

隨著世界的飛速發(fā)展，為了適應(yīng)其發(fā)展，我國工業(yè)生產(chǎn)水平快速增高。隨著我們?nèi)嗣裆钏郊毙杼岣?，科學(xué)技術(shù)也要求越來越高。自動化要實現(xiàn)工件進行加工甚至裝配等作業(yè)，已經(jīng)引起人們對其的高度重視，另外自動化更要求機械手供料機構(gòu)更加靈活、柔性化，更加適合運送不同的工件，因此卸料機械手在生產(chǎn)線上得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。

移動式液壓；卸料機械手

一、課題的選擇背景及意義

我國是世界上發(fā)展中國家最大的，作為世界發(fā)展中國家的超級大國，社會發(fā)展水平急劇上升,目前的自動化程度滿足不了現(xiàn)在工業(yè)的發(fā)展水平。人們生活繼續(xù)改善，隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，為了進一步控制工件在操作機床的裝卸、轉(zhuǎn)向、輸送等迅速動作，工業(yè)作為供料、輸送機構(gòu)、被要求更高。需要更加靈活、柔韌性。以適應(yīng)供送不同的待加工物品，這使得工業(yè)機械手愈來愈廣泛的應(yīng)用。

二、機械手液壓系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)

(一)機械手的用途及工件重量

該套機械手共有兩個：送料機械手與卸料機械手，分別用來實現(xiàn)對工件的自動安裝與自動卸料。其搬運工件的重量為5N。

(二)要求機械手完成的動作過程

根據(jù)工作要求，工業(yè)機械手一般按照動作要求可分以下步驟：

步驟一：輸送待加工件——由工業(yè)機械手將一個工件送到預(yù)定位置。

步驟二：預(yù)夾緊——工業(yè)機械手上將工件推入夾具上，然后機械手退回。

步驟三：尋找銷孔——用力夾住工件，旋轉(zhuǎn)尋找銷孔。

步驟四：夾緊工件——機械手將工件推進，通過壓力頭將工件壓緊。

步驟五：放開工件——工件被放開，加工開始。

步驟六：取下工件——加工結(jié)束后，手指將工件緊緊夾住，離開加工位置。

步驟七：重復(fù)循環(huán)——機械手重復(fù)步驟一。

由上述分析，得循環(huán)圖如下：

圖2 運動循環(huán)圖

三、機械手的總體設(shè)計

為了達(dá)到預(yù)期目的,工業(yè)機械手的設(shè)計主要對于手爪、導(dǎo)軌滑臺、以及手臂、壓縮缸的設(shè)計，總方案確定以后再對各個部分進行詳細(xì)設(shè)計。

四、機械手零部件的設(shè)計

(一)手部設(shè)計計算

1.目前當(dāng)今工業(yè)發(fā)展，在實際應(yīng)用設(shè)計發(fā)展中，常常根據(jù)機械手運動的不同形式以及與工件配合形式情況，我們通常把將其在工廠場地的按照坐落式劃分為直角式、圓柱類型、其他形式圓球式等等。我們現(xiàn)在選取此種方式，相比之下，更為簡單，制造方便。

①初步夾緊力的確定

圖3 加緊示意圖

根據(jù)定位方式和夾具結(jié)構(gòu)得出一下結(jié)論：當(dāng)切削力作用于夾具支承面上，在外力作用下，抓住工件，為了準(zhǔn)確定位工件在夾具中，以及防止工件落下，一般取夾緊力的大小為工件質(zhì)量的二倍。例如工件重約10N，則取夾緊力F夾=20N，取摩擦因素f=0.1，則因夾緊力而產(chǎn)生的摩擦力可計算得：

F磨=F夾·f=20×0.1=2N

(4-1)

已知：彈性銷的位置尺寸D1=60mm

夾具定位在直徑D2=120mm，則彈性銷與工件間摩擦力矩

(4-2)

工件端面與夾具定位面之間的摩擦力矩

(4-3)

M摩=M1+M2=0.06+0.12=0.18(N·m)

(4-4)

②動拉力F的計算：彈簧力F是手指的夾緊力產(chǎn)生直接動力，則拉力計算如下：

已計算出M摩=0.18N·m

已知工件直徑D=116mm，取摩擦系數(shù)f=0.1

(4-5)

手指的夾緊力≥15.5N，符合條件。

(二)手臂擺動缸的設(shè)計

根據(jù)上述設(shè)計計算，再加以校核我們需要計算出摩擦產(chǎn)生的力矩M摩=0.18N·m

因此根據(jù)計算我們選擇葉輪寬度b選55mm，飛葉的外筒的直徑為65mm，安裝的飛葉輪直徑大小為28mm。

傳送扭矩為：

(4-6)

所以T0>T摩，提供的傳送的動能足以，可以帶動正常工作。

五、總結(jié)

機械手系統(tǒng)的運行實驗表明，該設(shè)計的機械手及液壓控制系統(tǒng)組成并能良好的完好的預(yù)期動作系統(tǒng)。該機械手不但準(zhǔn)確實現(xiàn)自動裝、卸料，而且在加工時能實現(xiàn)對工件得夾緊，防止了在工件運輸中脫落。

魏國(1992-)，男，在讀碩士，山東科技大學(xué)，研究方向振動與噪聲控制。