泵體搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì)機(jī)械部分設(shè)計(jì)【含13張CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】

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Automatic feeding device is to realize the automatic selection of the blank machining position, accurate positioning, clamping and taking down the processing of the parts must be the sum of the number of functions. Statistics show that in the course of processing and assembling the workpiece, workpiece supply, feeding, feeding and handling process cost accounting for all costs above 1/3, accounting for all the time when the work of the 2/3, and most of the accidents happen in these processes. In today's industrial developed countries, automatic feeding device in all meet the eye everywhere in the manufacturing industry, the automation of production process not only greatly improve the productivity, the people freed from the heavy labor, reduce the cost and improve the quality of products, and promote the rationalization of industrial structure has played a positive role. With the development of electronic technology, automatic feeding device has been more and more use of sensors and other electronic devices, which can not only improve the accuracy, but also reduce the size of equipment, reduce the cost of. Key Words：Automation; pneumatic components; accuracy II 目 錄 1緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.3設(shè)計(jì)意義 3 2總體方案設(shè)計(jì) 4 2.1方案確定 4 2.2方案結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 3 機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 3.1 氣動(dòng)工作原理 6 3.1.1單作用氣缸 6 3.1.2雙作用氣缸 7 3.2氣動(dòng)原理圖 7 3.3夾緊氣缸的選擇 8 3.4 伸縮氣缸的選型 12 3.5 升降氣缸的選型 13 3.6 旋轉(zhuǎn)氣缸選型 14 3.7 氣動(dòng)閥選型 15 3.7.1氣動(dòng)換向閥選型 15 3.7.2調(diào)節(jié)閥選型 17 結(jié) 論 20 致 謝 21 參考文獻(xiàn) 22 1緒論 1.1 研究背景 二十世紀(jì)20年代，隨著汽車(chē)、滾動(dòng)軸承、小型電動(dòng)機(jī)和縫紉機(jī)等工業(yè)發(fā)展，機(jī)械制造中開(kāi)始出現(xiàn)自動(dòng)線(xiàn)，最早出現(xiàn)的是組合機(jī)床自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)。在二十世紀(jì)20年代之前，首先是在汽車(chē)工業(yè)中出現(xiàn)了流水生產(chǎn)線(xiàn)和半自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)，隨后發(fā)展成為自動(dòng)線(xiàn)。第二次世界大戰(zhàn)后，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)械制造業(yè)中，自動(dòng)線(xiàn)的數(shù)目急劇增加。自動(dòng)化制造是一種制造方法，靠使用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)操動(dòng)設(shè)備在工廠(chǎng)生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)生活中所需要的產(chǎn)品。不需要人工操作人員來(lái)控制裝配線(xiàn)或制造車(chē)間，因?yàn)樵撓到y(tǒng)能夠自己工作來(lái)處理各種機(jī)械工作和制造任務(wù)。全自動(dòng)化制造系統(tǒng)的發(fā)展到第二十世紀(jì)后半期，該制造技術(shù)在世界范圍內(nèi)的各種設(shè)施中使用。從歷史上看，制造業(yè)是完全由手工完成的。這個(gè)需要大量的勞動(dòng)力和時(shí)間，同時(shí)也暴露出工人相當(dāng)危險(xiǎn)，為了提高各種機(jī)械任務(wù)的效率以及成本，所以開(kāi)始走上了研究與發(fā)展自動(dòng)化的道路。 當(dāng)今時(shí)代，由于科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在機(jī)械制造、電子等行業(yè)已經(jīng)設(shè)計(jì)和制造出大量的類(lèi)型各異的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)。這些自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的使用，在提高勞動(dòng)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量、改善工人勞動(dòng)條件、降低能源消耗、節(jié)約材料等方面均取得了顯著的成效。 自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)是在流水線(xiàn)的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來(lái)的。它不僅要求線(xiàn)體上各種機(jī)械加工裝置能自動(dòng)地完成預(yù)定的各道工序及工藝過(guò)程，使產(chǎn)品成為合格品，而且要求在裝卸工件、定位加緊、工件在工序間的輸送、切削的排除、甚至包裝等方面都能自動(dòng)的完成。為了達(dá)到這一要求，人們通過(guò)自動(dòng)輸送及其他一些輔助裝置按工序順序?qū)⒏鞣N機(jī)械加工裝置連成一體，并通過(guò)液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)將各個(gè)部分動(dòng)作聯(lián)系起來(lái)，使其按照規(guī)定的程序自動(dòng)地進(jìn)行工作。 隨著社會(huì)的發(fā)展，自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)越來(lái)越多的應(yīng)用到各種產(chǎn)品的裝配和檢測(cè)上。這樣不僅大大提高了生產(chǎn)效率，而且更可以減少由于人為原因造成的廢品或不合格品。然而在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，一條生產(chǎn)線(xiàn)只生產(chǎn)一類(lèi)產(chǎn)品，在產(chǎn)量下降時(shí)，顯然是有些浪費(fèi)，所以就提出一種理念。一條生產(chǎn)線(xiàn)要盡可能多的兼容幾類(lèi)產(chǎn)品，在一類(lèi)產(chǎn)品產(chǎn)量下降時(shí)，可以根據(jù)客戶(hù)需求及時(shí)的做出調(diào)整，減少不必要的庫(kù)存，同時(shí)也減少資金的占用。 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1946年，美國(guó)福特公司的機(jī)械工程師D.S.哈德最先提出“自動(dòng)化”一詞，并用來(lái)描述發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的自動(dòng)傳送和加工的過(guò)程。50年代，自動(dòng)調(diào)節(jié)器和經(jīng)典控制理論的發(fā)展，使自動(dòng)化進(jìn)入到以單變量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)為主的局部自動(dòng)化階段。 60年代，隨著現(xiàn)代控制理論的出現(xiàn)和電子計(jì)算機(jī)的推廣應(yīng)用，自動(dòng)控制與信息處理結(jié)合起來(lái)，使自動(dòng)化進(jìn)入到生產(chǎn)過(guò)程的最優(yōu)控制與管理的綜合自動(dòng)化階段。 70年代，自動(dòng)化的對(duì)象變?yōu)榇笠?guī)模、復(fù)雜的工程和非工程系統(tǒng)，涉及許多用現(xiàn)代控制理論難以解決的問(wèn)題。這些問(wèn)題的研究，促進(jìn)自動(dòng)化的理論、方法和手段的革新，于是出現(xiàn)了大系統(tǒng)的系統(tǒng)控制和復(fù)雜系統(tǒng)的智能控制。 我們國(guó)家正處于發(fā)展中時(shí)期，所以很多技術(shù)都比較落后，比如說(shuō)我研究的課題：自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)拆裝與調(diào)試裝置—自動(dòng)擺臺(tái)及加工結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。目前，我們國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)線(xiàn)大部分還處于相對(duì)低水平的一個(gè)階段，很多簡(jiǎn)單的工作都還需要工人們親自上去操作，比如說(shuō)物品的上料、檢測(cè)、搬運(yùn)、加工、裝配、分揀、堆垛入庫(kù)等。這一點(diǎn)不僅浪費(fèi)了大量的人力和時(shí)間，還會(huì)發(fā)生很多工作的失誤。?我國(guó)的科研人員都在在為企業(yè)加工制造實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域不停的在探索著，現(xiàn)在我國(guó)的機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展正在不斷的加快，水平也逐漸的提高，在機(jī)械自動(dòng)化方面已經(jīng)取得了巨大的成就。隨著我國(guó)工業(yè)進(jìn)程不斷加深，我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化將會(huì)發(fā)展到一個(gè)新的更高層次，不斷為我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)注入活力。 國(guó)內(nèi)工程自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)線(xiàn)雖然近幾年得到大幅度的技術(shù)改造，但相對(duì)于日本和歐美的技術(shù)水平來(lái)說(shuō)還是相當(dāng)落后。上個(gè)世紀(jì)60年代末至70年代初，歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家就先后開(kāi)展了該項(xiàng)技術(shù)的研究。在不斷的探索如何減少這些人為的失誤以及如何提高產(chǎn)品的成本和質(zhì)量。從20世紀(jì)20年代到現(xiàn)在已經(jīng)過(guò)去了90多年，國(guó)外的許多國(guó)家在自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的發(fā)展道路上已經(jīng)取得了巨大的成功，很多的國(guó)家甚至已經(jīng)把這項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用普及到了各個(gè)行業(yè)里。比如，現(xiàn)在每當(dāng)人們提起機(jī)械產(chǎn)品，都會(huì)不由自主的想起德國(guó)，這是為什么？就是因?yàn)榈聡?guó)的產(chǎn)品的質(zhì)量以及效率非常高。 自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展至今應(yīng)經(jīng)達(dá)到了一個(gè)相當(dāng)高的水平，然而它從未停下發(fā)展的腳步它的未來(lái)仍然在不斷地開(kāi)拓者。展望自動(dòng)化的未來(lái)，雖然不能完全預(yù)測(cè)出以后的自動(dòng)化技術(shù)將會(huì)發(fā)展成什么樣，但是它的一些發(fā)展方向還是比較明確的。首先，機(jī)器人技術(shù)將會(huì)是自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的前沿，從上個(gè)世紀(jì)機(jī)器人的產(chǎn)生，到如今，機(jī)器人的發(fā)展可謂日新月異，它已經(jīng)成為先進(jìn)制造業(yè)不可缺少的自動(dòng)化裝備， 它的應(yīng)用不僅幫助人們解決了生產(chǎn)生活中的許多問(wèn)題，也給人類(lèi)帶來(lái)了更加方便、輕松的生活。在未來(lái)，智能機(jī)器人的發(fā)展將會(huì)更加迅猛，更加多元化，機(jī)器人也會(huì)應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)方面。其次，自動(dòng)化技術(shù)將會(huì)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中有所發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)具有多感知性、臨場(chǎng)感、交互性、自主性等特點(diǎn)，虛擬現(xiàn)實(shí)作為一種新興技術(shù)在未來(lái)有著很大的發(fā)展?jié)摿?，那么所?yīng)用的自動(dòng)化技術(shù)也將得到長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。另外，航天和軍事將是自動(dòng)化技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向，軍事技術(shù)和航天技術(shù)是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的一部分，也是各國(guó)相互競(jìng)爭(zhēng)比較激烈的方面，特別是飛機(jī)、導(dǎo)彈、航天飛機(jī)技術(shù)，而這些裝置的發(fā)展都是需要以自動(dòng)化技術(shù)來(lái)支撐的，可想而知在未來(lái)飛行器的自動(dòng)化技術(shù)將是各國(guó)研究的重點(diǎn)。 當(dāng)然除了這些方面以外，自動(dòng)化技術(shù)還有很多的發(fā)展方向，例如智能交通的發(fā)展，智能建筑的發(fā)展，高速列車(chē)的發(fā)展等等，總之，未來(lái)的自動(dòng)化技術(shù)將是多元化的，它的應(yīng)用也將更加廣泛。 1.3設(shè)計(jì)意義 由于工業(yè)自動(dòng)化的全面發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷提高，對(duì)工件效率的提高迫在眉睫。單純的手工勞作滿(mǎn)足不了工業(yè)自動(dòng)化的要求，因此，必須利用先進(jìn)設(shè)備生產(chǎn)自動(dòng)化機(jī)械以取代人的勞動(dòng)，滿(mǎn)足工業(yè)自動(dòng)化的需求。 采用自動(dòng)線(xiàn)進(jìn)行生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)有足夠大的產(chǎn)量;產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝應(yīng)先進(jìn)、穩(wěn)定、可靠，并在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持基本不變。在大批、大量生產(chǎn)中采用自動(dòng)線(xiàn)能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件，縮減生產(chǎn)占地面積，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，保證生產(chǎn)均衡性，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在自動(dòng)化生產(chǎn)普及的時(shí)代，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷研發(fā)，人類(lèi)社會(huì)對(duì)產(chǎn)品的功能與質(zhì)量的要求越來(lái)越高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來(lái)越短，產(chǎn)品的復(fù)雜程度也隨之增高，傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)方式受到了挑戰(zhàn)。這種挑戰(zhàn)不僅對(duì)中小企業(yè)形成了威脅，而且也困擾著國(guó)有大中型企業(yè)。目前，機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展程度的快慢將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，同時(shí)也會(huì)對(duì)一個(gè)國(guó)家的發(fā)展產(chǎn)生重大的影響。在國(guó)內(nèi)，自動(dòng)化技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有成熟，需要很長(zhǎng)一段時(shí)間來(lái)積累和發(fā)展，為了減少一些不必要的失誤以及大量的人力和時(shí)間，所以我選擇自動(dòng)擺臺(tái)及加工結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 綜上所述，有效的應(yīng)用自動(dòng)化上下料裝置，是發(fā)展工業(yè)的必然趨勢(shì)。 2總體方案設(shè)計(jì) 2.1方案確定 方案要求：將工件泵體經(jīng)行機(jī)械手抓取，放置到另一位置，抓取使用氣爪抓起，之后提起，然后通過(guò)旋轉(zhuǎn)氣缸經(jīng)行旋轉(zhuǎn)90度，然后下降，下降到位之后氣爪松開(kāi)，完成整套動(dòng)作。為了增加工作效率。采用2個(gè)機(jī)械臂，采用相同的動(dòng)作經(jīng)行工作運(yùn)行，才這樣效率提高1倍。 方案流程圖如下2-1所示。 圖2-1 方案流程圖 2.2方案結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)上節(jié)的方案流程圖，可設(shè)計(jì)如下圖2-2所示的結(jié)構(gòu)圖。 圖2-2 方案結(jié)構(gòu)圖 1-旋轉(zhuǎn)氣缸，2-升降氣缸，3-伸縮氣缸，4-氣爪 氣爪固定在伸縮氣缸端面的固定板上，伸縮氣缸用上下2根光軸支撐，為了保護(hù)氣缸活塞軸。 2個(gè)機(jī)械手疊加在一起，一起升降。旋轉(zhuǎn)氣缸固定升降氣缸。使整個(gè)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)90°。 3 機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 氣動(dòng)工作原理 常見(jiàn)的氣動(dòng)元件實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作方式有叁種:直線(xiàn)往返運(yùn)動(dòng)﹑連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)﹑擺動(dòng),對(duì)應(yīng)的氣動(dòng)元件為:氣缸﹑氣馬達(dá)﹑擺動(dòng)式氣缸和齒輪齒條驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)。 直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)氣缸氣缸是一種將壓縮空氣的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的元件,是常用的氣動(dòng)執(zhí)行元件。 直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)氣缸主要由前﹑后端蓋,活塞,活塞桿,缸體,密封件等裝配而成,活塞沿著缸體滑動(dòng),并靠活塞密封圈保持密封,活塞桿與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接,傳遞壓力。 氣缸按實(shí)使用條件不同,其結(jié)構(gòu)形式和種類(lèi)狠多。按壓縮氣體對(duì)氣缸活塞端面作用力的方向分可以分為:單作用氣缸和雙作用氣缸。 3.1.1單作用氣缸 活塞只有一側(cè)有壓縮空氣進(jìn)入,即氣缸上只有一個(gè)壓縮空氣的入口,故只有一側(cè)有氣壓推力作用,氣缸的工作行程僅限在一個(gè)方向。氣缸的活塞可在彈簧﹑重力或其他外力的作用下回復(fù)到原來(lái)的位置。 1單作用彈簧復(fù)位氣缸 氣缸（如圖3-1所示）主要由活塞、缸筒、前后端蓋、活塞桿、彈簧、拉桿、密封圈等組成。氣缸一端由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，另一端與大氣連通，復(fù)位靠彈簧驅(qū)動(dòng)。這種氣缸前進(jìn)時(shí)的驅(qū)動(dòng)力會(huì)被彈簧抵消一部分，一般單作用彈簧復(fù)位氣缸行程不能太長(zhǎng)。 圖3-1 彈簧復(fù)位氣缸 2、膜片式單作用氣缸 膜片式單作用氣缸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要由膜片、活塞、缸體組成?；钊ㄟ^(guò)膜片變形運(yùn)動(dòng)，不需要密封圈進(jìn)行密封，但由于膜片變形限制，這種氣缸的行程一般較小。膜片式單作用氣缸的作用面積大，驅(qū)動(dòng)力大，常用于加緊的場(chǎng)合，氣缸活塞復(fù)位由外力驅(qū)動(dòng)。采用特殊的滾動(dòng)膜片也可以實(shí)現(xiàn)較大的行程。 3.1.2雙作用氣缸 雙作用氣缸（如圖3-4所示）的活塞前進(jìn)或后退都能輸出力（推力或拉力）。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，行程可根據(jù)需要選擇。氣缸若不帶緩沖裝置，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到終端時(shí)，特別是行程長(zhǎng)的氣缸，活塞撞擊端蓋的力量很大，容易損壞零件。 雙作用氣缸還可以分為單活塞桿型和雙活塞桿型。雙活塞桿型氣缸的活塞兩側(cè)的受壓面積相等，兩側(cè)運(yùn)動(dòng)行程和輸出力是相等的?？捎糜陂L(zhǎng)行程的工作臺(tái)的裝置上?；钊麠U兩端固定，氣缸的缸筒隨工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，剛性增強(qiáng)，導(dǎo)向性好。 為了吸收行程終端氣缸運(yùn)動(dòng)件的撞擊能，在活塞兩側(cè)設(shè)有緩沖墊，以保護(hù)氣缸不受損傷。 圖3-2 雙作用氣缸 3.2氣動(dòng)原理圖 根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作流程，可知該機(jī)構(gòu)主要有4類(lèi)氣缸組成，即夾緊氣爪2個(gè)，伸縮氣缸2個(gè)，升降氣缸1個(gè)旋轉(zhuǎn)氣缸1個(gè)。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，加工機(jī)構(gòu)上用到的4類(lèi)氣缸均為雙作用氣缸，故選擇兩位五通電磁閥，4個(gè)氣缸動(dòng)作不一致，故用4個(gè)兩位五通的電磁閥進(jìn)行控制。 整個(gè)氣路流程為，氣源有空氣壓縮機(jī)工作進(jìn)行空氣壓縮產(chǎn)生有一定壓強(qiáng)的氣體，因?yàn)榭諝鈮嚎s機(jī)產(chǎn)生的氣體可能帶有水蒸氣和各種雜志的氣體，會(huì)腐蝕氣缸等氣動(dòng)元件，所以壓縮空氣再進(jìn)入氣動(dòng)元件前首先要接入一個(gè)氣源處理元件，稱(chēng)為氣源三聯(lián)件或者兩聯(lián)件。即F.R.L，在氣動(dòng)技術(shù)中，將空氣過(guò)濾器（F）、減壓閥（R）和油霧器（L）三種氣源處理元件組裝在一起稱(chēng)為氣動(dòng)三聯(lián)件，用以進(jìn)入氣動(dòng)儀表之氣源凈化過(guò)濾和減壓至儀表供給額定的氣源壓力，相當(dāng)于電路中的電源變壓器的功能。 氣體經(jīng)過(guò)氣源三聯(lián)件出來(lái)之后的氣體可以直接通向相關(guān)的電磁換向閥或者其他種類(lèi)的換向閥，氣體再由換向閥經(jīng)過(guò)流向執(zhí)行機(jī)構(gòu)即氣缸等氣動(dòng)元件。 綜上所述，加工機(jī)構(gòu)的氣動(dòng)原理圖如下圖3-3所示。 圖3-3 氣動(dòng)原理圖 3.3夾緊氣缸的選擇 1、夾緊氣缸的定義 這里的夾緊氣缸我們選擇的氣動(dòng)手指夾緊。氣動(dòng)手指又名氣動(dòng)夾爪或氣動(dòng)夾指，是利用壓縮空氣作為動(dòng)力，用來(lái)夾取或抓取工件的執(zhí)行裝置。最初起源于日本，后被國(guó)內(nèi)自動(dòng)化企業(yè)廣泛使用。根據(jù)樣式通?？煞譃閅型夾指和平型夾指，缸徑分為16mm，20mm，25mm,32mm和40MM幾種，其主要作用是替代人的抓取工作，可有效地提高生產(chǎn)效率及工作的安全性。SMC氣動(dòng)手指系列是工業(yè)領(lǐng)域中最常用的氣動(dòng)夾爪裝置之一。 2、氣動(dòng)手指的分類(lèi)及其特點(diǎn) （1）平行夾爪 如圖3-4所示平行夾爪的手指是通過(guò)兩個(gè)活塞動(dòng)作的。每一活塞由一個(gè)滾輪和一個(gè)雙曲柄與氣動(dòng)手指相連，形成一個(gè)特殊的驅(qū)動(dòng)單元。這樣，氣動(dòng)手指總是軸向?qū)π囊苿?dòng)，每個(gè)手指是不能單獨(dú)移動(dòng)的。如是手指反向移動(dòng)，則先前受壓的活塞處于排氣狀態(tài)，而另一個(gè)活塞處于受壓狀態(tài)。 圖3-4 平行夾爪 平行夾爪是由單活塞驅(qū)動(dòng)，軸心帶動(dòng)曲柄，兩片爪片上各有一個(gè)相對(duì)應(yīng)的曲柄槽。為減小磨擦阻力，爪片與本體連接為鋼珠滑軌結(jié)構(gòu)。 （2）擺動(dòng)夾爪(Y形夾爪) 如圖3-5所示擺動(dòng)夾爪的活塞桿上有一個(gè)環(huán)槽，由于手指耳軸與環(huán)形槽相連，因而手指可同時(shí)移動(dòng)且自動(dòng)對(duì)中，并確保抓取力矩終恒定。 圖3-5 擺動(dòng)夾爪 （3）旋轉(zhuǎn)夾爪 如圖3-6所示旋轉(zhuǎn)夾爪的動(dòng)作是按照齒條的嚙合原理工作的。活塞與一根可上下移動(dòng)的軸固定在一起。軸的未端有三個(gè)環(huán)開(kāi)槽，這些槽與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的嚙合。因而，氣動(dòng)手指可同時(shí)移動(dòng)并自動(dòng)對(duì)中，齒輪齒條原理確保了抓取力度始終恒定。 圖3-6 旋轉(zhuǎn)夾爪 （4）三爪卡盤(pán) 如圖3-7所示三點(diǎn)夾爪的活塞上有一個(gè)環(huán)形槽，每一個(gè)曲柄與一個(gè)氣動(dòng)手指相連，活塞運(yùn)動(dòng)能馬驅(qū)動(dòng)三個(gè)曲柄動(dòng)作，因而可控制三個(gè)手指同時(shí)打開(kāi)和合攏。 圖3-7 氣動(dòng)三爪卡盤(pán) 綜上所述，我們選擇第一種，平行夾爪比較適合本次的設(shè)計(jì)目的。第二種和第三種，雖然能夾持當(dāng)時(shí)其氣爪上安裝上夾持固定板之后，其開(kāi)合占用了太多的空間。第四種明顯不符合此次設(shè)計(jì)，故選第一種。 2、氣動(dòng)手指型號(hào) 根據(jù)亞德客選型手冊(cè)，可得如下圖3-8的參數(shù)。 圖3-8 夾持力與行程參數(shù) 根據(jù)工件重量約為5kg。所以其重量為 所需要的夾緊力為工件向下的重力，夾緊力為 式中：-為所需夾緊力； -工件重力； -摩擦系數(shù)，查資料得，約為0.3； 所以?shī)A緊力為 綜合上述表格可得，可取氣爪型號(hào)為復(fù)動(dòng)型HFZ32，其閉合夾持力為160N，符合要求。 3.4 伸縮氣缸的選型 伸縮氣缸的作用為把夾持工件的氣爪放置到存放工件的位置處。根據(jù)邊建模邊設(shè)計(jì)的原則，現(xiàn)在設(shè)計(jì)氣爪部件如下圖3-9所示。 圖3-9 氣爪部件 1-氣爪，2-氣爪固定板，3-氣缸活塞軸，4-光軸 有繪圖軟件可以直接算出其質(zhì)量，約為7kg。 這樣總質(zhì)量為 1、需要的推力為式（3-1） （3-1） 式中：-為所需推力； -工件運(yùn)動(dòng)時(shí)候的摩擦力； -摩擦系數(shù)，查資料得，導(dǎo)軌采用線(xiàn)性導(dǎo)軌，摩擦系數(shù)為0.002~0.003， 這里取0.,0025； -加工臺(tái)總質(zhì)量； -為重力加速度，取9.8。 所以推力F為 2、氣缸推力為式（3-2） （3-2） 式中：-為氣缸推力； -安全系數(shù)，這里取2； -推力。 氣缸輸出推力和缸徑的關(guān)系如下公式（3-3）所示 （3-3） 式中：-為氣缸缸徑； -氣源輸入壓強(qiáng)，一般取0.5MPa。 綜合式（3-2）（3-3），可得 查詢(xún)亞德客氣缸選型手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)缸系列，可得標(biāo)準(zhǔn)缸系列最小缸徑為32mm，故取缸徑32mm，行程根據(jù)建模模型，取1000mm，活塞桿需要附磁，附磁之后會(huì)產(chǎn)生到位信號(hào)給控制器，如PLC等。所以其規(guī)格為SE32X1000-S。 3.5 升降氣缸的選型 根據(jù)上述2個(gè)機(jī)械手合并在一起，其質(zhì)量約為50kg。 1、計(jì)算重力G 2、氣缸輸出力F 此處升降氣缸為輸出力為豎直方向，所以其輸出力等于重力為196N。 3、氣缸內(nèi)徑D計(jì)算 根據(jù)式（3-2）（3-3），可得 查詢(xún)亞德客氣缸選型手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)缸系列，可得標(biāo)準(zhǔn)缸系列缸徑為63mm，，行程根據(jù)建模模型空間結(jié)構(gòu)而定，這里200mm，活塞桿需要附磁。所以其規(guī)格為SI63X200-S。 3.6 旋轉(zhuǎn)氣缸選型 1、旋轉(zhuǎn)氣缸的概念 旋轉(zhuǎn)氣缸（如圖3-10所示）—即進(jìn)排氣導(dǎo)管和導(dǎo)氣頭都固定而氣缸本體則可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)并且作用于機(jī)床夾具和線(xiàn)材卷曲裝置上的一種氣缸，是引導(dǎo)活塞在其中進(jìn)行直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的圓筒形金屬機(jī)件。 圖3-10旋轉(zhuǎn)氣缸 旋轉(zhuǎn)氣缸主要由導(dǎo)氣頭、缸體、活塞及活塞桿組成。旋轉(zhuǎn)氣缸工作時(shí)，外力帶動(dòng)缸體、缸蓋及導(dǎo)氣頭回轉(zhuǎn)，而活塞及活塞桿只能作往復(fù)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，并且導(dǎo)氣頭體外接管路，固定不動(dòng)。 應(yīng)用領(lǐng)域：旋轉(zhuǎn)氣缸主要用在印刷（張力控制）、半導(dǎo)體（點(diǎn)焊機(jī)、芯片研磨，其構(gòu)造是將2個(gè)旋轉(zhuǎn)氣缸的動(dòng)作結(jié)合為一,葉片型搖動(dòng)驅(qū)動(dòng)器可做2段式與3段式的轉(zhuǎn)動(dòng)。 2、旋轉(zhuǎn)氣缸的選型 根據(jù)上節(jié)得知，質(zhì)量為50kg，所以建所以其重力為 所以旋轉(zhuǎn)缸承受的重力可以加一個(gè)安全系數(shù)N=1.5.則其支撐力F為 由亞德客選型手冊(cè)旋轉(zhuǎn)氣缸部分給出如下圖3-11所示的參數(shù)圖表。 圖3-11旋轉(zhuǎn)氣缸 可將擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的重心放置在旋轉(zhuǎn)氣缸的中心，然后考慮上圖中的第二種情況，最大允許軸向負(fù)載即可，選擇型號(hào)為HRQ200，最大允許軸向負(fù)載為740N，滿(mǎn)足要求。 3.7 氣動(dòng)閥選型 3.7.1氣動(dòng)換向閥選型 1、概念 氣動(dòng)換向閥是氣動(dòng)系統(tǒng)中的控制元件，用來(lái)控制系統(tǒng)中流體的流向，其式樣類(lèi)型很多，用戶(hù)可根據(jù)自己的需要進(jìn)行選擇。 換向閥的常見(jiàn)類(lèi)型有如下幾種： 按出氣口分：二通、三通、四通和五通； 按工作位置分：二位和三位。 按控制方式分：氣控和電控、直動(dòng)式和先導(dǎo)式； 按被控介質(zhì)分：流體閥和氣體閥； 按功能分：常閉和常開(kāi)、中封和中泄及中間供氣； 按結(jié)構(gòu)分：有截止閥和滑閥； 在選購(gòu)氣動(dòng)換向閥時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1）、換向閥的螺紋接口：換向閥的公稱(chēng)通徑與氣口螺紋并不一一對(duì)應(yīng)，因此，選用換向閥時(shí)應(yīng)注意接口螺紋。 2）、換向閥的安裝尺寸：相同型號(hào)、功能的換向閥因生產(chǎn)廠(chǎng)家不同其外形和安裝尺寸不盡相同。 3）、換向動(dòng)作是否干脆利落，不拖泥帶水。 4）、電磁閥特別是交流電磁閥應(yīng)注意其絕緣性能。以保證操作者的人身安 5）、換向閥應(yīng)無(wú)外泄漏，內(nèi)泄漏越小越好。否則，會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作，并浪費(fèi)能源。 6）、注意閥的出廠(chǎng)日期，換向閥放的時(shí)間太長(zhǎng)，其潤(rùn)滑油脂會(huì)老化，影響換向閥的正常工作。 2、型號(hào) 這里我們選用電磁閥，兩位五通單電控。如圖3-11所示。 圖3-11電磁閥 在此以升降氣缸為例，內(nèi)徑為63mm，行程為200mm，其在活塞缸輸出的過(guò)程中，其用氣量V為式（3-4）所示 （3-4） 式中：-升降氣缸的缸徑，為63mm； -需要沖載氣缸的行程，這里取200mm。 所以式（3-4）為 整個(gè)沖載過(guò)程完成可約為1s內(nèi)，令為1s。故其一分鐘耗氣量為 根據(jù)亞德客電磁閥選型樣本如圖3-12所示。 圖3-12流量特性圖 根據(jù)上圖，可選型號(hào)4V310即可滿(mǎn)足。 方便統(tǒng)一安裝和售后維修，電磁閥可統(tǒng)一選擇4V310。 3.7.2調(diào)節(jié)閥選型 1、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥定義 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥就是以壓縮氣體為動(dòng)力源，以氣缸為執(zhí)行器，并借助于閥門(mén)定位器、轉(zhuǎn)換器、電磁閥、保位閥、儲(chǔ)氣罐、氣體過(guò)濾器等附件去驅(qū)動(dòng)閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量或比例式調(diào)節(jié)，接收工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制信號(hào)來(lái)完成調(diào)節(jié)管道介質(zhì)的：流量、壓力、溫度、液位等各種工藝過(guò)程參數(shù)。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的特點(diǎn)就是控制簡(jiǎn)單，反應(yīng)快速，且本質(zhì)安全，不需另外再采取防爆措施。 此次選用的主要是節(jié)流閥。節(jié)流閥是通過(guò)改變節(jié)流截面或節(jié)流長(zhǎng)度以控制流體流量的閥門(mén)。將節(jié)流閥和單向閥并聯(lián)則可組合成單向節(jié)流閥。節(jié)流閥和單向節(jié)流閥是簡(jiǎn)易的流量控制閥，在定量泵液壓系統(tǒng)中，節(jié)流閥和溢流閥配合，可組成三種節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，即進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)、回油路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)和旁路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)。節(jié)流閥沒(méi)有流量負(fù)反饋功能，不能補(bǔ)償由負(fù)載變化所造成的速度不穩(wěn)定，一般僅用于負(fù)載變化不大或?qū)λ俣确€(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合。 2、節(jié)流閥的性能要求 對(duì)節(jié)流閥的性能要求是： ·流量調(diào)節(jié)范圍大，流量一壓差變化平滑； ·內(nèi)泄漏量小，若有外泄漏油口，外泄漏量也要小； ·調(diào)節(jié)力矩小，動(dòng)作靈敏。 節(jié)流閥(Choke valve)的外形結(jié)構(gòu)與截止閥并無(wú)區(qū)別，只是它們啟閉件的形狀有所不同。節(jié)流閥的啟閉件大多為圓錐流線(xiàn)型，通過(guò)它改變通道截面積而達(dá)到調(diào)節(jié)流量和壓力。節(jié)流閥供在壓力降極大的情況下作降低介質(zhì)壓力之用。 介質(zhì)在節(jié)流閥瓣和閥座之間流速很大，以致使這些零件表面很快損壞－即所謂氣蝕現(xiàn)象。 為了盡量減少氣蝕影響，閥瓣采用耐氣蝕材料（合金鋼制造）并制成頂尖角為140～180的流線(xiàn)型圓錐體，這還能使閥瓣能有較大的開(kāi)啟高度，一般不推薦在小縫隙下節(jié)流。 3、節(jié)流閥的特點(diǎn) 1）、構(gòu)造較簡(jiǎn)單，便于制造和維修，成本低。 2）、調(diào)節(jié)精度不高，不能作調(diào)節(jié)使用。 3）、密封面易沖蝕，不能作切斷介質(zhì)用。 4）、密封性較差。 4、節(jié)流閥的分類(lèi) 節(jié)流閥按通道方式可分為直通式和角式兩種；按啟閉件的形狀分，有針形、溝形和窗形三種。 可調(diào)節(jié)節(jié)流閥：閥針和閥芯采用硬質(zhì)合金制造，產(chǎn)品按API6A標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，具有耐磨、耐沖刷性能。主要用于井口采油（氣）樹(shù)設(shè)備, 滑套式節(jié)流閥：閥芯采用低噪音平衡型結(jié)構(gòu)，開(kāi)啟輕便，產(chǎn)品按API6A標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，閥芯表面覆蓋碳化鎢，適合于有閃蒸、高壓差，高壓力，空化等條件苛刻的場(chǎng)合，使用壽命長(zhǎng)，流量調(diào)節(jié)精度大大提高。適用于石油，天然氣，化工，煉油，水電等行業(yè)。 5、節(jié)流閥的型號(hào) （1）已知升降氣缸的型號(hào)為SI63X200-S，其氣體輸入孔的螺紋規(guī)格為PT3/8，考慮到?jīng)_壓氣缸，用氣量稍大，可選用直徑為8mm的氣管，故根據(jù)亞德客選型手冊(cè)選擇型號(hào)為ASL8-03。 （2）已知伸縮氣缸型號(hào)為SE32X1000-S，其氣體輸入孔的螺紋規(guī)格為PT1/8，氣管可統(tǒng)一選8mm，根據(jù)亞德客選型手冊(cè)可選擇型號(hào)為ASL8-01。 （3）夾緊氣缸型號(hào)為HFZ32，其氣體輸入孔的螺紋規(guī)格為PT1/8，根據(jù)亞德客選型手冊(cè)可得節(jié)流閥型號(hào)為ASL8-01。 結(jié) 論 經(jīng)過(guò)四個(gè)多星期的設(shè)計(jì)，終于把人生在大學(xué)里的最后一次作業(yè)搞定了。起初我只是認(rèn)為畢業(yè)設(shè)計(jì)是這大學(xué)幾年的最后一次打作業(yè)，但是通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的從前的想法有點(diǎn)過(guò)于膚淺了。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)不但是對(duì)這幾年所學(xué)知識(shí)的一場(chǎng)測(cè)試，而且更是對(duì)自己綜合能力的提高。通過(guò)這次的設(shè)計(jì)我明白自己的知識(shí)還是比較缺乏的，以前課上學(xué)的東西還很膚淺，上課的時(shí)候也沒(méi)有能夠全部掌握老師所講的知識(shí)。還有許多的知識(shí)要去學(xué)，學(xué)習(xí)要的就是不斷充實(shí)與不斷探索，在將來(lái)的日常生活以及工作中不管自己在哪里都應(yīng)該不斷探索與專(zhuān)研，知識(shí)永遠(yuǎn)沒(méi)有學(xué)完的那一天。 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，一開(kāi)始的時(shí)候是盡量的自己去做。遇到不會(huì)的地方，我通過(guò)去圖書(shū)館借關(guān)于設(shè)計(jì)所需要的相關(guān)書(shū)籍和上網(wǎng)查閱大量的資料以及與同學(xué)交流請(qǐng)教和指導(dǎo)老師及任課老師的指導(dǎo)來(lái)解決這些問(wèn)題。在一些軟件的使用上也會(huì)遇到一些的問(wèn)題，我會(huì)去上網(wǎng)百度以及問(wèn)宿舍里會(huì)的人。 說(shuō)實(shí)話(huà)，做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候真的有點(diǎn)累，然而，當(dāng)我看到自己一手設(shè)計(jì)出來(lái)的成果時(shí)卻是非常的高興的，這也算是自己在學(xué)校最后一個(gè)任務(wù)以及正式工作之前的第一個(gè)任務(wù)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我更加清楚的了解了我所學(xué)的專(zhuān)業(yè)，更熟悉地使用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的使用，并充分體會(huì)到按標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)的重要性，雖然對(duì)于一些計(jì)算并不是很懂，但是通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我了解到了設(shè)計(jì)的一個(gè)基本流程，知道應(yīng)該做哪方面工作，先做什么后做什么等等。我想這是我最大的收獲。對(duì)以前課上沒(méi)有完全掌握的知識(shí)有了更深的了解。 因?yàn)槲业膶?zhuān)業(yè)知識(shí)還不夠成熟，設(shè)計(jì)出來(lái)的還有很大的欠缺，也花費(fèi)了好長(zhǎng)的時(shí)間才能夠完成。這段時(shí)間真的很長(zhǎng)，也遇到了很多的困難，但是我堅(jiān)持了下來(lái)，按時(shí)完成了這次的設(shè)計(jì)任務(wù)，所以自己還是很滿(mǎn)足的，覺(jué)得幾個(gè)月的努力沒(méi)有白費(fèi)。也算是給自己的3年交的最后一份答卷了。雖然不是那么完美，但是至少我是盡了自己的最大努力了。努力過(guò)了，至少自己不會(huì)有任何的遺憾和不滿(mǎn)足。畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)束也就意味著我們工作的開(kāi)始，希望自己以后能夠像這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)一樣克服各種困難。 致 謝 在畢業(yè)設(shè)計(jì)即將接近尾聲，在老師的親切指導(dǎo)下和同學(xué)的幫助下，此次設(shè)計(jì)才得以完成。 首先，向本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師表示最誠(chéng)摯的謝意。在自己緊張的工作中，仍然盡量抽出時(shí)間對(duì)我們進(jìn)行指導(dǎo)，時(shí)刻關(guān)心我們的進(jìn)展?fàn)顩r，督促我們抓緊學(xué)習(xí)。老師給予的幫助貫串于設(shè)計(jì)的完全過(guò)程，從借閱參考資料到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作，他都給予了指導(dǎo)，不僅使我們學(xué)會(huì)逗樂(lè)書(shū)本中的知識(shí)，更學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)操作方法。也懂得了如何把握設(shè)計(jì)重點(diǎn)，如何合理安排時(shí)間和論文的編寫(xiě)，同時(shí)在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，他和我們?cè)谝黄鸸餐鉀Q了設(shè)備出現(xiàn)的各種問(wèn)題。 其次，要向給予此次畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助的老師們，以及同學(xué)們以誠(chéng)摯的謝意，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，他們也給我很多幫助和無(wú)私的關(guān)懷，更重要的是為我們提供不少技術(shù)方面的資料，在此感謝他們，沒(méi)有這些資料就不是一個(gè)完整的論文。 總之，本次設(shè)計(jì)是在老師的指導(dǎo)下和同學(xué)的幫助下共同完成的，在設(shè)計(jì)的三個(gè)月里，我們合作的非常愉快，教會(huì)了我許多道理，是我人生的一筆財(cái)富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示感謝 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。 祝我們的母校在未來(lái)的發(fā)展中越辦越好。 參考文獻(xiàn) [1] 陳秀寧，施高義.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M]. 杭州：浙江大學(xué)出版社，2012.7: 27-29 [2] HOU Wen-qi. 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