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本科生畢業(yè)設計（論文）
套類零件自動上下料機構設計
設計者：李富友
摘 要
針對數(shù)控車床設計的一種套類零件自動上下料機構，實現(xiàn)了坯料的抓取、自動定位、夾緊以及工件的回放。該機構主要由自動安裝夾具，坯料、工件拾取機械手，動力及控制系統(tǒng)組成。零件的自動定位、夾緊由彈簧漲胎心軸實現(xiàn)，漲胎心軸是以工件的內(nèi)孔表面定位，由氣缸驅(qū)動彈性筒夾向外擴漲，實現(xiàn)工件的定位和夾緊的。坯料、工件的拾取、回放是由單臂形式的機械手通過伸縮、旋轉(zhuǎn)以及俯仰等運動實現(xiàn)的，這些運動均由氣缸驅(qū)動獲得。本設計中，為實現(xiàn)工件的自動上下料，單臂機械手的運動與漲胎心軸的張合需進行緊密配合?？紤]到所夾持工件的實際尺寸、質(zhì)量等因素，本機構采用氣動、電氣控制實現(xiàn)了坯料和工件的拾取、安裝、回放過程的自動完成。
關鍵詞： 自動上下料；氣動機械手；氣動夾具；套類零件
Abstract
This paper is aimed at designing a sleeve parts automatic baiting agencies for a CNC lathe.Its function is processing the crawls, automatic positioning and clamping of the workpiece.The automatic baiting agencies mainly consist of the automatic fixture, the manipulator for picking up the workpiece and billets and the drive and control system.Among them,the automatic positioning and clamping of the sets parts is achieved by the axis fetal heart rate rising to the workpiece centering hole.When clamping the workpiece,flexible tube folder can center and clamp the cylindrical hole through the expansion and inflation;blank grasping of the workpiece and the intervals are achieved by the manipulator arm by stretching and rotating.In the issue,it is necessary for the movements of the manipulator arm and the automatical fixture Zhang to require the coordination.Taking into account that the actual workpiece size,the quality and the various features of the driven approach to the system,we decide to adopt the aerodynamic control,using compressed air to achieve the movements of the clamping fixture and manipulator.
Keywords:Automatic baiting;Pneumatic manipulator;Pneumatic fixture;sleeve parts
4
目 錄
摘 要 I
Abstract Ⅱ
第1章 概述 1
1.1 自動上下料機構設計的背景與目的 1
1.2 自動上下料機構設計的意義 3
第2章 總體方案設計 4
2.1 方案設計概述 4
2.2 驅(qū)動方式的確定 5
2.3 CK6140型數(shù)控車床的主要參數(shù) 8
2.4 總體方案設計 9
2.5 本章小結(jié) 11
第3章 夾具設計 12
3.1 機床夾具設計概述 12
3.2 結(jié)構設計 13
3.3 氣動夾緊裝置設計計算 17
3.4 本章小結(jié) 19
第4章 機械手設計 20
4.1 運動分析 20
4.2 結(jié)構設計 21
4.3 本章小結(jié) 31
第5章 氣動控制系統(tǒng)設計 33
5.1 氣壓傳動系統(tǒng)原理圖的擬定 33
5.2 電氣控制設計 34
5.3 本章小結(jié) 36
結(jié) 論 37
致 謝 38
參考文獻 38
第1章 概述
1.1 自動上下料機構設計的背景與目的
數(shù)控機床是一種以數(shù)字量作為指令信息、形式，通過電子計算機或?qū)Ｓ糜嬎銠C裝置控制的機床，是在機電一體化技術的基礎上發(fā)展起來的一種靈活而高效的自動化機床，在機械行業(yè)中得到了日益廣泛的應用，因為它具有如下的特點：
（1） 適應性強
適應性即所謂的柔性，是指數(shù)控機床隨生產(chǎn)對象變化而變化的適應能力。在數(shù)控機床上進行產(chǎn)品加工，當產(chǎn)品改變時，僅僅需要改變數(shù)控設備的輸入程序（即工作程序，又稱用戶軟件）就能適應新產(chǎn)品的生產(chǎn)需要，而不需改變機械部分和控制部分的硬件，而且生產(chǎn)過程是自動完成的。這一點不僅滿足了當前產(chǎn)品更新、更快的市場競爭需要，而且較好的解決了單件、小批量、多變產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)問題。適應性強是數(shù)控機床最突出的優(yōu)點，也是數(shù)控機床得以生產(chǎn)和迅速發(fā)展的主要原因。
（2）能實現(xiàn)復雜的運動
普通機床難以實現(xiàn)或根本無法實現(xiàn)軌跡為三次以上的曲線或曲面的運動，如螺旋槳、汽輪機葉片之類的空間曲面; 而數(shù)控機床則可以實現(xiàn)幾乎是任意軌跡運動和任何形狀的空間曲面，適用于復雜異型零件的加工。
（3）加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定
數(shù)控機床是按照預定程序自動工作的，一般情況下工作過程不需要人工干預，這就消除了操作者認為生產(chǎn)的誤差。在設計制造設備主機時，通常采取了許多措施，使數(shù)控設備的機械部分達到較高的精度。數(shù)控裝置的脈沖當量可達0.01—0.00002mm, 同時，可以通過實現(xiàn)檢測反饋修正誤差或補償來獲得更高的精度。因此，數(shù)控機床可以獲得比機床本身精度更高的加工精度。尤其提高了同批零件生產(chǎn)的一致性 ，使產(chǎn)品質(zhì)量獲得穩(wěn)定的控制。
（4）生產(chǎn)效率高
數(shù)控機床比普通機床的生產(chǎn)效率能高出許多倍。尤其對某些復雜零件的加工，生產(chǎn)效率可提高十幾倍甚至幾十倍。其原因如下：
①數(shù)控機床具有較高的剛性，可采用較大的切削用量，有效地減少了加工中的切削時間。
②具有自動變速、自動換刀河其他輔助操作自動化等功能，而且無需工序間的檢驗和測量，使輔助時間大為縮短。
③工序集中、一機多用的數(shù)控加工中心，在一次裝夾工件后幾乎可以完成零件的全部加工，這樣不僅可減少裝夾誤差，還可減少半成品的周轉(zhuǎn)時間，生產(chǎn)效率的提高更為明顯。
④減輕勞動強度，改善勞動條件
數(shù)控機床的工作是按預先編制好的加工程序自動連續(xù)完成的，操作者除輸入加工程序及相關的操作之外，不需進行繁重的重復手工操作，勞動條件和勞動強度大為改善。
⑤有利于科學的生產(chǎn)管理
采用數(shù)控機床能準確地計算產(chǎn)品生產(chǎn)工時，并有效地建華檢驗、工夾具和半成品的管理工作。數(shù)控機床采用標準的信息代碼輸入，這樣有利于于計算機連接，構成由計算機控制和管理的生產(chǎn)系統(tǒng)，實現(xiàn)制造和生產(chǎn)管理的自動化。
數(shù)控機床與普通機床相比具有許多優(yōu)點，其應用范圍正在不斷擴大，但目前它并不能完全替代普通機床，也還不能以最經(jīng)濟的方式解決機械加工中的所有問題。在實際選用時，一定要充分考慮其技術經(jīng)濟效益。數(shù)控機床最適合加工具有以下特點的零件：
（1）多品種小批量生產(chǎn)的零件。
（2）形狀結(jié)構比較復雜的零件。
（3）需要頻繁改型的零件。
（4）價格昂貴，不允許報廢的關鍵零件。
（5）需要最短周期制作的急需零件。
（6）批量較大精度要求很高的零件。
由于數(shù)控機床的自動化程度、生產(chǎn)效率都很高，可最大限度地減小操作工人。因此，大批量生產(chǎn)的零件采用數(shù)控機床加工，在經(jīng)濟上也是可行的。
車床主要是用于車削加工，在機床上一般可以加工各種回轉(zhuǎn)表面，如內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形回轉(zhuǎn)表面及螺紋表面等。在數(shù)控車床上還可以加工高精度的曲面與端面螺紋。用的刀具主要是車刀、各種孔加工工具（鉆頭、鉸刀、鏜刀等）及螺紋刀具。車床主要用于加工各種軸類、套筒類和盤類零件上的回轉(zhuǎn)表面。數(shù)控車床加工零件的尺寸精度可達IT5~IT6，表面粗糙度可達1.6μm以下。
數(shù)控車床的種類很多，各種臥式車床都有數(shù)控化的。數(shù)控車床主要可分為數(shù)控臥式車床、數(shù)控立式車床和數(shù)控專用車床（數(shù)控凸輪車床、數(shù)控曲軸車床、數(shù)控絲杠車床等）；或分為普通數(shù)控車床和車削加工中心。
數(shù)控車床與臥式車床相比，有以下幾個特點：
?。?）高精度 數(shù)控車床控制系統(tǒng)的性能不斷提高，機械結(jié)構不斷完善，機床精度日益提高。
（2）高效率 隨著新刀具材料的應用和機床結(jié)構的完善，數(shù)控車床的加工效率、主軸轉(zhuǎn)速、傳動功率不斷提高，使得新型數(shù)控車床的空轉(zhuǎn)動時間大為縮短。