工業(yè)機器人方案設計書大作業(yè)

1、工業(yè)機器人設計 設計題目 ： 自動切割機 系 別： 機械系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 姓 名： 聶建波 20094011222 郭銳 20094011207 張少強 20094011236 目錄 引言 工作原理設計 切割部分設計 1.1設計要求4 1.2工作原理 4 1.3 結構設計 5 液壓控制線路的設計 2.1 液壓控制線路設計的一般要求9 2.2 液壓控制線路的設計方法9 參考文獻 引言 機電一體化產品廣泛應用各種加工業(yè)，切割技術也有了飛速的發(fā)展，手工切 割已經(jīng)適應不了現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的要求。簡單的機械手經(jīng)過幾十年的發(fā)展，如今已 進入以通用機械手為標志的時代。幾十年來，這項技術的研究

2、和發(fā)展一直比較活 躍，設計在不斷的修改，品種也在不斷的增加，應用領域也在不斷的擴大。簡單 的機械手是一種仿人操作、自動控制、的機電一體化自動化生產設備。特別適合 于多品種、變批量的柔性生產。它對穩(wěn)定、提高產品質量，提高生產效率，改善 勞動條件和產品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。 我們設計的鑄棒線切割機結構簡單，性能安全可靠，操作方便可行，很好的 實現(xiàn)了其預定功能。鑄棒線切割機主要由三個大的部分組成，即切割部分、夾緊 部分和縱橫行走部分。 工作原理設計 該工業(yè)機器人可進行粗切割和半精切割，切口深度為35mm切割部分是由電 極帶動砂輪旋轉，由氣缸控制砂輪上下移動完成切割。夾緊部分主要采用了一個

3、 氣動夾緊機械手，電磁閥控制氣缸活塞的伸縮來實現(xiàn)夾緊和放松。縱橫行走部分 是由氣缸控制縱向、橫向行走板，使之沿直線導軌前進或返回，實現(xiàn)三個自由度 的運動。 整個機器由 PLC 控制各個氣動換向閥的電磁鐵，由氣缸驅動完成順序切割動 作過程。而隨動工作臺的隨動前進速度也可以通過夾緊機械手夾緊鑄棒使之與鑄 棒速度同步。橫向切割時的切割速度可以通過氣缸來調節(jié)。 與一般的切割機相比，這種切割機有以下優(yōu)點： 一、實現(xiàn)了機械工程和自動控制的有效結合，機械部分采用機械優(yōu)化設計， 整個設計過程中都進行了綜合技術比較與經(jīng)濟評價，實現(xiàn)了預定的功能。 二、整個運動過程都采用了氣壓傳動控制，與液壓傳動相比，氣壓傳動有無

4、 介質費用、處理方便、無泄露污染、無介質變質等優(yōu)點 三、在設計過程中，縱橫行走裝置采用了直線導軌，既提高了運動系統(tǒng)的運 動精度，又很大程度的減小了摩擦力，達到了節(jié)能的效果。 四、整個切割過程都由 PCL 控制，以其結構簡單合理、設備性能良好、使用 壽命長、安全系數(shù)高等因素，滿足了自動化大批量的生產要求。 這種切割機具有控制方便，性能穩(wěn)定，結構簡單，調節(jié)、修改方便、生產率 高等優(yōu)點，具有廣闊的應用前景。 切割部分設計 1.1 設計要求 工程要求切割機能夠根據(jù)定長信號分別切割兩條連續(xù)的鑄鐵棒，實現(xiàn)準確定 長切割，切割后自動返回初始位置。其切口深度為35mm再由壓斷機進行壓斷。 1.2 方案設計 切

5、割部分主要有砂輪、電動機和傳動機構組成。現(xiàn)在在切割部分有兩種可行 的方案：第一，電動機通過帶傳動帶動砂輪片轉動。第二，電動機通過圓柱齒輪 傳動帶動砂輪片轉動?？紤]到切割過程中電動機帶動砂輪高速旋轉，所以優(yōu)先選 取第一種方案，因為圓錐齒輪傳動不宜應用在轉速太高的場合，而且運用齒輪傳 動時，還要考慮到這樣消除震動和怎樣潤滑齒輪，這樣就增加了設計成本。 圖1-1切割部分原理圖 切割部分的原理如圖1-1所示，電動機帶動砂輪片高速旋轉，電機與工作臺 之間采用鉸支撐，液壓缸1可推動砂輪片上下移動，完成切割。液壓缸 2可推動 工作臺橫向移動，控制切割的長度。氣缸3可使工作臺縱向移動，使砂輪片能分 別切割兩根

6、鑄棒。其中電動機和液壓缸都通過電磁閥由PLC機控制，從而實現(xiàn)其 動作。 1.3 結構設計 1.3.1砂輪片的選取 經(jīng)過調研，切斷能力為 50的砂輪片，其規(guī)格為400=32mm所需電機 的最小功率為 卩皿山二2.2 kw,轉速為 厲=2840 r/min,砂輪片的最大線速度為 70m/s。 最終選取砂輪片的型號為TL-001型，其磨料為棕剛玉，粒度為 20#。 1.3.2電機的選取 根據(jù)砂輪片的要求，現(xiàn)選用比較常用的丫系列三相異步電動機，這是由于 丫系列三相異步電動機的功率等級和安裝尺寸與國外同類型的先進產品相當，因而 具有與國外同類型產品之間良好的互換性，供配套出口及引進設備替換2。選取 功率

7、為3.0KW 滿載時的轉速為2870r/min。額定電流6.39A，功率因數(shù)0.87， 效率82%額定轉矩2.3 N .m2。 1.3.3帶傳動設計 1. 確定計算功率 由機械設計查得工作情況系數(shù)Ka=1.2則功率為 (1-1) FCa =Ka P =1.2 3=3.6 2. 初選帶的型號 根據(jù)PCa和n ,由機械設計初選 A型普通V帶。 3. 確定帶輪的基準直徑dd1和dd2 1）由機械設計查得 A型ddmin =75mm考慮到帶輪太小，其彎曲應力過大，所 以要使 dd1 - ddmin，取 dd1=150 2）驗算帶的速度 因為 60 100 60 100 5m/s 22.6m/s 5.驗

8、算帶輪包角 180 dd 2 d d 1 60 / 4 Q -1 一 I8U -60 （1-8） a “心 150150 = 180 - 60 765 = 180 120 （合適） 6.確定帶的根數(shù) Pea z - （1-9） P0 其中: P =(PKaKLR)K 二 Kbni(1 由機械設計查得彎曲影響系數(shù) Kb -1.03 10 dd 2150 i dd1150 由機械設計查得傳動比系數(shù) Kj =1.05 丄1 ：P0 -1.03 102880 (1)=0 kw 1.0 由機械設計查得包角系數(shù) Ka =1 由機械設計查得長度系數(shù) Kl =1.03 采用非化纖結構的普通帶，取材質系數(shù) K

9、=0.75 由機械設計查得F0 =2.2 kw。 P0 =(2.2 1 1.03) 0.75 =1.7 kw Pca P0 蘭=2.12 1.7 取z = 3根。 7. 確定單根帶的初拉力 F。=500電珂25 -1) qv vz Ka (1-10) 由機械設計查得q = 0.1 (1-11) F0 =500 一(2- -1) 0.1 22.62 =91N 22.6 31.0 8. 計算帶對軸的壓力 (1-12 ) %180 Q =2F0zsin 一二2 91 3 sin546 N 2 2 9. 帶輪的設計 帶輪的結構尺寸 由于帶輪的基準直徑dd 150mm，軸的直徑d =30mm ,根據(jù)帶輪

10、的選擇原 則：即當（2.5 3）d乞dd豈3000mm時采用腹板式結構，鑄造帶輪的結構如圖 1-2所示 com 40 56 5 12 8 9 2X45 兩處 0.01 A 36 * 8.6 557 024. om 圖1-2 帶輪的結構 1.3.4液壓缸的選擇 1. 選取氣缸類型 根據(jù)設計所用資料，現(xiàn)選取 DNC標準氣缸 2. 選擇安裝方式 根據(jù)結構設計的要求，要實現(xiàn)砂輪片的上下移動完成切割，要求氣缸在上下。 參考文獻 1 徐 灝.機械設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1991 2 Shigley J E, Uicher J J.Theory of machi nes and mecha ni s

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