KUKA機(jī)器人高速主軸連接零件設(shè)計(jì)與仿真

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數(shù)字技術(shù)

機(jī)械工程

ＫＵＫＡ機(jī)器人高速主軸連接零件設(shè)計(jì)與仿真

張超

（）XX航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西XX７１００８９

０１２年第６期新技術(shù)新工藝２

，結(jié)構(gòu)上通過增加加強(qiáng)筋連接面的夾角設(shè)計(jì)為３０來增加零件強(qiáng)度，側(cè)面通過增加工藝孔來減輕零件加強(qiáng)零件的加工工藝性，如圖３所示。質(zhì)量，

２．２連接零件的靜態(tài)分析

為了能夠使設(shè)計(jì)的連接零件有可靠工作狀態(tài)，，采用Ｓ對(duì)連接零件的ｏｌｉｄＷｏｒｋｓ軟件中Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ工作狀態(tài)進(jìn)行仿真分析。２．２．１銑削力計(jì)算

高速主軸主要用來加工工程塑料、木料、軟金屬等易切削材料。為了能夠相對(duì)確切地計(jì)算出銑削的將加工對(duì)象設(shè)置為鋁料。轉(zhuǎn)速ｎ＝１最大力，０００／，／進(jìn)給量Ｆ＝１ｍ刀具直徑Ｄ＝１ｒｍｉｎｍｉｎ，０ｍｍ，

］，立式銑刀。根據(jù)文獻(xiàn)［計(jì)算出切削合力Ｐ。２

０．８６．７２－０．８６０

Ｐ＝ＣＰｔＳＢＺＺＤ

０．８６０．７２－０．８６＝１７１０．５１０１０２

）＝２８．６３（ｋｇ

圖１ＫＵＫＡ６軸機(jī)器人

２Ａ６軸法蘭與高速主軸連接設(shè)計(jì)

在ＫＵＫＡ機(jī)器人的Ａ６軸部分提供了標(biāo)準(zhǔn)法

蘭，用戶可根據(jù)所需功能設(shè)計(jì)相關(guān)的連接零件。本文研究的專業(yè)工業(yè)機(jī)器人高速主軸為ＸＬＳ１２０－２，／。Ｘ轉(zhuǎn)速為２質(zhì)量為３４０００ｒｍｉｎ，０ｋＬＳ１２０－２安ｇ裝結(jié)構(gòu)及尺寸如圖２所示

。

２．２．２有限元分析

，選擇Ｓ單擊ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ工具菜單，ｉｍｕｌａｔｉｏｎ出現(xiàn)如圖４所示對(duì)話框。在ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ左側(cè)出現(xiàn)如圖５所示算例對(duì)話框。

圖２ＸＬＳ１２０－２安裝結(jié)構(gòu)及尺寸

２．１連接零件的設(shè)計(jì)

連接零件安裝于機(jī)器人端部和高速主軸之間，要求其連接可靠，變形小，質(zhì)量輕，加工工藝性良好，因此零件材質(zhì)考慮采用７０７５鋁合金。７０７５鋁合金強(qiáng)度遠(yuǎn)高于軟鋼，是商業(yè)用是一種冷處理鍛壓合金，

途中強(qiáng)度最高的合金之一，具有力學(xué)性能良好、易于加工，耐磨性好、抗腐蝕性能、抗氧化性好等特點(diǎn)，主要用于航天航空工業(yè)、夾具、機(jī)械設(shè)備、模具加工、高端鋁合金自行車車架等

。

依據(jù)高速主軸安裝尺寸及安裝結(jié)構(gòu)，高速主軸與連接件采用鍵聯(lián)接作為定位，用４個(gè)Ｔ螺栓和６個(gè)Ｍ１０的螺栓作為其固定聯(lián)接。由于連接件需要擴(kuò)展機(jī)器人的工作范圍，故高速主軸連接面與法蘭２０

圖３連接零件

在名稱欄輸入該算例名稱，后點(diǎn)擊確定，左側(cè)出現(xiàn)算例樹，如圖６所示。夾具處單擊鼠標(biāo)右鍵，出現(xiàn)如圖７所示夾具菜單。

依照實(shí)際零部件固定狀況，在夾具菜單中選擇選擇固定幾何體方式，選零件固定方式。本算例中，

擇連接零件與ＫＵＫＡ機(jī)器人法蘭接觸的面及孔為夾緊固定方式，如圖８所示。選擇夾具固定方式后，接下來對(duì)到整個(gè)系統(tǒng)施加外部載荷。在算例樹中，選擇外部載荷，單擊鼠標(biāo)右鍵，出現(xiàn)如圖９所示施加

《新技術(shù)新工藝》

數(shù)字技術(shù)與機(jī)械工程

數(shù)字技術(shù)外部載荷對(duì)話框

。

機(jī)械工程

可進(jìn)一步對(duì)該連接零工精度要求。根據(jù)分析結(jié)果，

件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)分析。在進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)綜合考慮強(qiáng)度和合位移２方面狀況，從優(yōu)化結(jié)果中，選擇最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，使連接零件符合機(jī)械設(shè)計(jì)的多方面要求

。

根據(jù)零部件受力狀況