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

一種可移動(dòng)式液壓卸料機(jī)械手的設(shè)計(jì)

魏國宮雪真秦敏劉西洋朱尚

(山東科技大學(xué)機(jī)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(dòng)化要實(shí)現(xiàn)工件進(jìn)行加工甚至裝配等作業(yè)，已經(jīng)引起人們對(duì)其的高度重視，另外自動(dòng)化更要求機(jī)械手供料機(jī)構(gòu)更加靈活、柔性化，更加適合運(yùn)送不同的工件，因此卸料機(jī)械手在生產(chǎn)線上得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。

移動(dòng)式液壓；卸料機(jī)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(jí)大國，社會(huì)發(fā)展水平急劇上升,目前的自動(dòng)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(jìn)一步控制工件在操作機(jī)床的裝卸、轉(zhuǎn)向、輸送等迅速動(dòng)作，工業(yè)作為供料、輸送機(jī)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(jī)械手愈來愈廣泛的應(yīng)用。

二、機(jī)械手液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)

(一)機(jī)械手的用途及工件重量

該套機(jī)械手共有兩個(gè)：送料機(jī)械手與卸料機(jī)械手，分別用來實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的自動(dòng)安裝與自動(dòng)卸料。其搬運(yùn)工件的重量為5N。

(二)要求機(jī)械手完成的動(dòng)作過程

根據(jù)工作要求，工業(yè)機(jī)械手一般按照動(dòng)作要求可分以下步驟：

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

步驟二：預(yù)夾緊——工業(yè)機(jī)械手上將工件推入夾具上，然后機(jī)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(jī)械手將工件推進(jìn)，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(jī)械手重復(fù)步驟一。

由上述分析，得循環(huán)圖如下：

圖2 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖

三、機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)

為了達(dá)到預(yù)期目的,工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)主要對(duì)于手爪、導(dǎo)軌滑臺(tái)、以及手臂、壓縮缸的設(shè)計(jì)，總方案確定以后再對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。

四、機(jī)械手零部件的設(shè)計(jì)

(一)手部設(shè)計(jì)計(jì)算

1.目前當(dāng)今工業(yè)發(fā)展，在實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)發(fā)展中，常常根據(jù)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)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(chǎng)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(jiǎn)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(jì)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(dòng)拉力F的計(jì)算：彈簧力F是手指的夾緊力產(chǎn)生直接動(dòng)力，則拉力計(jì)算如下：

已計(jì)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(dòng)缸的設(shè)計(jì)

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

因此根據(jù)計(jì)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(dòng)能足以，可以帶動(dòng)正常工作。

五、總結(jié)

機(jī)械手系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)驗(yàn)表明，該設(shè)計(jì)的機(jī)械手及液壓控制系統(tǒng)組成并能良好的完好的預(yù)期動(dòng)作系統(tǒng)。該機(jī)械手不但準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝、卸料，而且在加工時(shí)能實(shí)現(xiàn)對(duì)工件得夾緊，防止了在工件運(yùn)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(dòng)與噪聲控制。