《智能制造現(xiàn)代夾具設(shè)計》習題參考答案 劉顯龍 -項目4-6 齒輪固定軸智能制造夾具設(shè)計-發(fā)動機配件智能制造夾具設(shè)計

項目四齒輪固定軸智能制造夾具設(shè)計任務(wù)一夾具基本信息和要求分析二、任務(wù)實施引導問題1在整個自動化生產(chǎn)過程中，工件需要經(jīng)過哪幾個設(shè)備，把工件經(jīng)過的設(shè)備列出來？自動化立體倉庫、AGV接駁臺、堆垛機器人、AGV小車、桁架機器人、數(shù)控車床、隨行夾具引導問題2工件是在AGV設(shè)備的幫助下實現(xiàn)在各設(shè)備間流轉(zhuǎn)？引導問題3請詳細描述以下工件取放過程：1 自動化立體倉庫工件取放過程：堆垛機器人手臂伸入隨行夾具底部，將隨行夾具連同工件托起，再將工件放置到AGV接駁臺，AGV接駁臺將隨行夾具連同工件轉(zhuǎn)移到AGV小車上22 數(shù)控車床工件取放過程：引導問題4大家分析討論，相對于機器人，用AGV小車進行齒輪固定軸實行搬運任務(wù)有什么好處？將討論結(jié)果記錄下來。1AGVAGV任務(wù)二齒輪固定軸機床夾具設(shè)計任務(wù)實施車削信息獲取分析齒輪固定軸零件圖、工藝過程卡及自動化生產(chǎn)工序，獲取工件自動切削相關(guān)信息。引導問題1齒輪固定軸是用數(shù)控車床設(shè)備完成加工的？引導問題2分析齒輪固定軸零件圖，列出重要的零件尺寸兩個?1612引導問題3工件切削速度是800∽1200r/min，選擇定位基準和夾緊力位置時，應(yīng)考慮的因素有：1、工件需要調(diào)頭裝夾，第一次車削和調(diào)頭后車削的裝夾位置如何選擇才能保證工件22次裝夾時，已加工好的表面不被損壞？引導問題4齒輪固定軸需要兩次裝夾才能完成加工應(yīng)該用卡盤先夾住毛坯一端完成加工后再調(diào)頭，夾住?23 部分，完成余下特征的加工。引導問題5齒輪固定軸調(diào)頭裝夾時，應(yīng)著重考慮滿足工件 同軸度 精度要求。引導問題6工件裝夾和調(diào)頭是通過機器人設(shè)備輔助完成的？這個設(shè)備是怎么樣完成工件的裝夾和調(diào)頭，把它們的完整過程描述下來。工件調(diào)頭：機器人將手爪移至卡盤前并抓住工件?23部分，卡盤松開，機器人將工件拿出，調(diào)頭并將工件放進卡盤中，卡盤夾緊工件，機器人手爪松開工件，并退回安全位置車床卡盤選擇學習車床卡盤相關(guān)知識，根據(jù)齒輪固定軸車削相關(guān)信息，完成卡盤類型及規(guī)格、參數(shù)的選擇。引導問題71-61、卡盤能滿足車削轉(zhuǎn)速要求；2、卡盤夾持精度要滿足工件切削精度要求；3、卡盤要能實現(xiàn)自動化控制要求；4、卡盤驅(qū)動方式要滿足車間現(xiàn)場條件。引導問題8大家學習了解車床卡盤相關(guān)知識，選擇適合齒輪固定軸加工的車床卡盤，說明選擇理由。請列出你了解的卡盤品牌（三個以上）：佳豐、天牌、順馬牌 請列出你了解的卡盤類型（三個以上）：二爪、三爪、四爪、軟爪、硬爪中實卡盤、中空卡盤 選擇一個卡盤品牌，列出這個品牌卡盤的型號規(guī)格（三個以上）： 臺灣佳豐：5寸中空卡盤、6寸中空卡盤、8寸中空卡盤 任務(wù)三齒輪固定軸搬運方案設(shè)計任務(wù)實施齒輪固定軸自動化生產(chǎn)流程信息獲取引導問題1根據(jù)齒輪固定軸自動化生產(chǎn)過程我們知道工件搬運夾具主要搬運的對象有哪些工件以及裝載工件的行夾具 引導問題21、搬運夾具大小適中，要能放入立體倉庫的貨位中；2、要了解堆垛機器人抓取物體的方式，設(shè)計的搬運夾具要能被堆垛機器人抓起或托起，夾具要有專門被機器人抓取的功部件；3、了解夾具在立體倉庫定位方式，搬運夾具要能在產(chǎn)體倉庫中定位；4、搬運夾具要具有與其它設(shè)備交互信息的功能，能與倉庫管理系統(tǒng)進行信息交換引導問題3AGVAGV接駁臺間自動交換過程，大家討論一下，工件AGVAGV接駁臺間自動交換，它應(yīng)該具有怎么樣的結(jié)構(gòu)及功能？1、搬運夾具大小適中，應(yīng)該能放入AGV小車和AGV接駁臺上；2、搬運夾具底部應(yīng)該平整，不能有突起部件，使搬運夾具能平移放置在AGV小車和AGV接駁臺。引導問題4大家了解桁架機器人抓取工件的過程，討論以下兩個問題：1為實現(xiàn)讓桁架機器人能自動夾取工件，工件應(yīng)該在搬運夾具如何擺放，夾具對工件應(yīng)如何定位和固定？11、夾具應(yīng)能對每一個工件進行準確定位，使用工件放置在搬運夾具時，各工件位置固定；2、工件放置在夾具時，要留出機械手抓取工件的部位和空間；3、要確保機械手抓取工件時不和其它物體干涉；4、盡量放置較多的工件，以減少搬運次數(shù)。221件時減少與其它物體干涉；3、機械手抓取物體放進車床卡盤時，要考慮減少機械手的動作復雜性，盡量讓機械手以較少的動作，完成相關(guān)任務(wù)。小提示注意考慮工件調(diào)頭裝夾過程，自動裝夾要保證工件定位面與定位元件的接觸。引導問題54工件搬運夾具應(yīng)具備的功能有：1、能放置工件；2、工件在搬運夾具上能定位和固定；3、夾具能與MES信息進行通信；4、夾具能被堆垛機器人、AGV小車搬運；5、夾具能放進自動化立體倉庫和接驅(qū)臺。桁架機器人手爪應(yīng)具備的功能有：1、能穩(wěn)固抓取工件；2MES系統(tǒng)行通訊；3、能與機械臂進行快速連接；4能實現(xiàn)工件的調(diào)頭裝夾。工件搬運夾具和桁架機器人手爪結(jié)構(gòu)方案設(shè)計引導問題43所討論的功能。引導問題53所討論的功能。引導問題6根據(jù)引導問題4、5討論結(jié)果，完成隨時工件搬運夾具和桁架機器人手爪的三維建模。項目五LED手電筒中殼智能制造夾具設(shè)計任務(wù)一夾具基本信息和要求分析一、任務(wù)實施引導問題1LED手電筒中殼自動化生產(chǎn)過程中所使用的設(shè)備包括：切削設(shè)備：數(shù)控車床 物流設(shè)備：AGV小車、AGV接駁臺、 倉儲設(shè)備：自動化立體倉庫、陳列式倉庫、旋轉(zhuǎn)式倉庫 夾具裝調(diào)設(shè)備： 自動化裝調(diào)臺 引導問題2LED手電筒中殼自動化生產(chǎn)過程中所使用的機器人是哪種類型？（在對應(yīng)機器人后打√）1、軌道機器人；2、桁架機器人。引導問題3LED手電筒中殼自動化生產(chǎn)過程是這樣的：1備料階段：毛坯人工安裝在搬運夾具（設(shè)備），并完成MES信息輸入，然后放入AGV接駁臺（設(shè)備）中，由AGV小車（設(shè)備）運到自動化立（設(shè)備AGV（設(shè)備將工件連同隨行夾具一起放入自動化立體倉庫（設(shè)備）上等待后續(xù)加工。12機器人將工件連同隨行夾具從設(shè)備中AGV設(shè)備MESAGV接駁臺2（設(shè)備轉(zhuǎn)移至AGV小車（設(shè)備AGV小車設(shè)備運至車床（設(shè)備）AGV接駁臺，機器人將隨行夾具體連同工件一起放入陳列式倉庫（設(shè)備（設(shè)備3設(shè)備將工件取出，放進（設(shè)備機器人（設(shè)備）取出，放進旋轉(zhuǎn)立體倉庫等待加工。34（設(shè)備軌道機器人（設(shè)備）取出，放回旋轉(zhuǎn)倉庫（設(shè)備）。45工件拆卸：機器人將工件從旋轉(zhuǎn)倉庫（設(shè)備）取出，放在自動化裝調(diào)臺（設(shè)備設(shè)備將工件放在式倉庫（設(shè)備AGV小車將加工好的工件連同搬運夾具運到（設(shè)備AGV（設(shè)備將工件連同隨行托板放進立體倉庫的料架上。5任務(wù)二LED手電筒中殼機床夾具設(shè)計任務(wù)實施（一）車床卡盤選擇車削信息獲取LED引導問題1分析零件圖和工藝過程卡，指出需要在車床上切削的零件特征：?41M44?23內(nèi)孔粗精車引導問題2分析LED手電筒中殼零件圖，列出加工時，需要重點考慮的零件尺寸：?41左右內(nèi)孔同軸度0.03，?41內(nèi)孔直徑尺寸、工件長度尺寸48±0.02引導問題31、工件定位要保證?41左右內(nèi)孔同軸度 2、因為工件需要調(diào)頭裝夾加工，裝夾位置選擇不當，會在工件外表面產(chǎn)生明顯3、工件需要調(diào)頭裝夾，還要在銑床上加工側(cè)面孔，因此，車削和銑削時，如何48±00引導問題4LED手電筒中殼需要兩次裝夾才能完成加工應(yīng)該用卡盤先夾住工件毛坯外徑，夾長度12mm 部位完成加工后，再調(diào)頭，夾住?48外圓部位，完成余下特征的加工。引導問題5齒輪固定軸調(diào)頭裝夾時，應(yīng)著重考慮滿足內(nèi)孔同軸度尺寸精度要求。引導問題6工件裝夾和調(diào)頭是通過機械手 設(shè)備自動完成的？這個設(shè)備是怎么樣完成工件的裝夾和調(diào)頭，把這兩個過程描述下來。1、機械手移動到搬運夾具，松開手爪，夾住工件一端，再移動到卡盤前，卡盤12mm。2、夾住工件中間?48外徑，卡盤松開，機械手將工件抽出。3、機械手爪將工件調(diào)轉(zhuǎn)180度，將另一端插入卡盤，卡盤夾緊工件，機械手松開手爪并移動安全位置。車床卡盤選擇LED引導問題71-6LED手電筒中殼車削加工的車床卡盤應(yīng)滿足哪些要求？將討論結(jié)果列出來。1、卡盤要能夠滿足自動控制要求；4、卡盤能夠?qū)ぜM行軸向定位。引導問題8LED卡盤類型：三爪自動卡盤；四爪卡盤；筒夾式卡盤；內(nèi)漲式卡盤?？ūP選擇依據(jù)：因為要配合機械手換裝工件，四爪卡盤不能自動定心，要人工調(diào)整此不適合工件要鉆孔筒夾式和內(nèi)漲式都不適合因此選擇回轉(zhuǎn)精度較高的自動三爪卡盤 就可以。（二）銑床夾具設(shè)計銑削信息獲取LED引導問題1分析零件圖和工藝過程卡，指出在銑床中需要完成的切削特征：工件側(cè)面?24及4-?2.5孔，，工件里面3-?7圓孔和橢圓孔引導問題2分析零件圖和工藝過程卡，指出需要通過銑床裝夾精度保證的重要尺寸：側(cè)面?244-?2.53-?7圓孔和橢圓孔位置尺寸，這兩部分內(nèi)、外孔間的相對位置。引導問題3分析零件圖和工藝過程卡，確定工件在銑床加工時的擺放位置。橫放□豎放兩者都有引導問題4分析工件自動化生產(chǎn)過程，確定工件以什么方式安裝在銑床？人工手動方式□機器人輔助完成?引導問題5根據(jù)引導問題1-4的分析結(jié)果，大家分析工件自動銑削過程，并討論要實現(xiàn)LED手電筒的自動銑削銑床夾具應(yīng)該具備哪些具體功能，將討論結(jié)果記錄下來。1銑床夾具設(shè)計在完成以下問題分析基礎(chǔ)上，提出銑床夾具的設(shè)計方案。引導問題6大家回憶零點定位系統(tǒng)及內(nèi)漲卡盤的工作原理，充分考慮零點定位系統(tǒng)的特1工件如何在機器人幫助下迅速安裝在銑床上？11、通過零點定位系統(tǒng)實現(xiàn)工件的快速裝夾，具體為：在銑床上安裝兩個零點卡3R2如何讓工件迅速安裝在夾具上，并且讓工件具有準確定位？2夾具上安裝零點卡盤，工件上安裝拉釘，通過拉釘和零點卡盤的相互作用實現(xiàn)工件的快速安裝和準確定位。43LED手電筒中殼的結(jié)構(gòu)特點及加工工藝，思考該隨行夾具應(yīng)該具備怎么樣的結(jié)構(gòu)。43圖1工件隨行夾具5夾具的驅(qū)動方式是什么？（手動、液壓□、氣動□）5鋁件切削力不會太大，選擇氣動就可以，只有在大型夾具上，氣動不夠力，才考慮液壓方式。66選擇兩個零點卡盤，一個水平裝夾工件，一個豎直裝夾工件引導問題7根據(jù)引導問題6的分析結(jié)果，提出銑床夾具的設(shè)計方案。引導問題8根據(jù)夾具設(shè)計方案，完成夾具三維模型繪制。圖2銑床夾具（三）工件拆裝夾具設(shè)計引導問題11、能夠讓隨行夾具在拆裝夾具上定位，并夾緊。能夠自動夾緊隨行夾具 能與機器人通信，能與機械手配合動作。 引導問題2大家分析討論，在自動裝配臺上，隨行夾具如何在拆裝夾具上定位和夾緊？拆裝夾具的快速定位和裝夾。引導問題3LED引導問題4（四）總結(jié)評價引導問題1序號評價指標評價結(jié)果改進方案1234567引導問題2序號評價指標評價結(jié)果改進方案1234567任務(wù)三LED手電筒中殼搬運方案設(shè)計任務(wù)實施引導問題1大家仔細觀看LED手電筒智能制造過程視頻根據(jù)視頻內(nèi)容我們知道工件搬運夾具需要搬運、承載的對象包括：LED手電筒中殼毛坯 引導問題2大家分析LED手電筒智能制造過程，完成以下問題的討論：1 手電筒中殼通過搬運夾手電筒中殼搬運夾具應(yīng)具備哪些功能特征？1、搬運夾具一次性能放置多個零件毛坯，以提高搬運效率2、各工件能在夾具中定位和夾緊，以防工件在搬運過程中掉出來，也能讓機器人抓取工件時有明確位置坐標。3、因為搬運夾具連同毛坯及工件要一起放進自動化立體倉庫，因此，搬運夾具大小適中，要能放進自動化立體倉庫。2AGV小車將工件從自動化立體倉庫運輸?shù)綌?shù)控車床旁AGV接駁臺，工件從自動化立體倉庫取出，以及運送到數(shù)控車床旁的陳列式AGVAGV接駁臺間的相互轉(zhuǎn)移，請大家思考，為實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)移動，所設(shè)計搬運夾具應(yīng)具備哪些功能特征？2搬運夾具是通過堆垛機器人放進自動化立體倉庫中，因此，搬運夾具要能被堆垛機器人抓取。AGV小車內(nèi)及陳列式中轉(zhuǎn)倉庫中AGV33每個工件都有明確定位，這樣便于編寫機器人抓取工件的程序各工件放置位置不能太密，要讓機器人抓取工件時機械手能進去4AGV小車搬運到各4軌道機器人具體工作任務(wù)包括：AGVAGV小車內(nèi)工好的工件連同隨行夾具一起從銑床夾具中取出并放置到旋轉(zhuǎn)式立體倉庫中。需要抓取的對象有：工件隨行夾具、搬運夾具、毛坯、工件5請根據(jù)前面的討論結(jié)果，大家進一步分析機器人手爪應(yīng)具備哪些功能要5求？1、能抓取毛坯2、能抓取工件3、能抓取搬運夾具4、能抓取隨行夾具項目六發(fā)動機配件智能制造夾具設(shè)計任務(wù)一夾具基本信息和要求分析一、任務(wù)實施引導問題1發(fā)動機蓋智能生產(chǎn)過程中所使用的設(shè)備包括：切削設(shè)備：加工中心 物流設(shè)備：AGV小車、軌道機器人 倉儲設(shè)備：自化化立體倉庫、陳列式中轉(zhuǎn)倉庫 引導問題2發(fā)動機蓋智能生產(chǎn)過程中所使用的機器人是哪種類型？（在對應(yīng)機器人后打√）1、軌道機器人；2、桁架機器人。引導問題3括：AGV小車、AGV接駁臺、軌道機器人AGV堆垛機器人；引導問題4視覺機器人能夠識別發(fā)動機蓋的位置，自動調(diào)整手爪完成工件的抓取，如果引導問題5陳列式中轉(zhuǎn)倉庫的作用：因為工件在各中設(shè)備上加工的時間不同，需要利用中轉(zhuǎn)倉庫暫時存放工件，以協(xié)調(diào)各設(shè)備的生產(chǎn)節(jié)拍。能否不用陳列式中轉(zhuǎn)倉庫（1、能；2、否）？為什么：AGVAGV任務(wù)二發(fā)動機蓋機床夾具設(shè)計二、任務(wù)實施（一）正面加工夾具設(shè)計加工信息獲取引導問題1大家對發(fā)動機蓋的零件進行分析，區(qū)分出發(fā)動機蓋正面加工的內(nèi)容。正面加工的內(nèi)容包括：氣缸頭蓋3x2環(huán)形槽、4-Φ7通孔和3-Φ3.3孔的鉆銑3-M4螺紋加工、氣缸密封表面及3個油孔端面銑削 引導問題2大家分析發(fā)動機蓋正面加工的尺寸公差，挑選出大家認為重要的尺寸。2320引導問題3序號尺寸公差序號尺寸公差影響公差的自由度1四個?7通孔間的距離尺寸104±0.12四個?7通孔間的距離尺寸140±0.133-M4螺孔上表面高度尺寸230.020和20+0.02045圖3發(fā)動機蓋定位方案設(shè)計引導問題4根據(jù)引導問題3的分析結(jié)果，大家共同設(shè)計定位方案，并完成下表的填寫。序號需要約束的自由度定位元件類型定位元件規(guī)格備注1節(jié)支承（3個）M10x30B/T8026.1-1999三個螺釘分布在發(fā)動機蓋側(cè)面2節(jié)支承（2個）M10x30B/T8026.1-1999兩個螺釘分布在發(fā)動機蓋側(cè)面M10x30B/T8026.1-1999根據(jù)定位原理，Z節(jié)支承(4方向應(yīng)該采用三個)顆螺釘定位，考慮到發(fā)動機蓋正面四個角需要鉆孔，3為保證受力平衡，采用4個螺釘定位，安裝時，需要通過打表調(diào)節(jié)四個螺釘?shù)母叨葓D4發(fā)動機蓋正面裝夾定位方案引導問題54的基礎(chǔ)上，計算其定位誤差，判斷該定位方案的可行性，將計算過程記錄下來。只對重要尺寸核算定位是否滿足加工要求（1）評估定位方案是否滿足4??7通孔的位置尺寸104±0.1、140±0.1要求0這兩個尺寸是四個孔的相對位置尺寸，公差要求為±0.1，因為這四個孔在00（2）評估定位方案是否滿足230.020

、20+0.02和2±0.05公差要求根據(jù)上述分析，本定位方案能確保重要尺寸公差，方案可行夾緊方案設(shè)計引導問題6序號夾緊力方向選擇依據(jù)1序號夾緊力方向選擇依據(jù)1垂直并指向發(fā)動機蓋端面正面加工時，位于端面的四人?7通孔和3-M4螺孔是主要加工對的夾緊力最小2垂直于發(fā)動機蓋兩個側(cè)面x、y方向壓力，以及繞Z軸方向的旋轉(zhuǎn)力，如果僅僅在發(fā)動機蓋端面的施加夾緊力，不能完全保證發(fā)動機蓋在加工過程中不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，因此，需要在它的兩個側(cè)面施加額外夾緊力，見圖23圖5夾緊力示意圖引導問題7序號夾緊力作用點描述作用點選擇依據(jù)1序號夾緊力作用點描述作用點選擇依據(jù)1垂直方向夾緊力設(shè)置兩個，分別作用在發(fā)動機蓋上表面兩側(cè)中點夾緊力與發(fā)動機蓋底部四個定位一起，防止加工時發(fā)動機蓋產(chǎn)生側(cè)翻2345圖6發(fā)動機蓋夾緊力作用點引導問題8在引導問題6、7的討論結(jié)果基礎(chǔ)上，完成夾緊方案的設(shè)計。夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計引導問題9手動；氣缸；電機；其它 。引導問題101大家分析討論，完成以下內(nèi)容的設(shè)計：夾具定位元件設(shè)計1234夾具夾緊元件設(shè)計中間遞力機構(gòu)設(shè)計對定裝置設(shè)計2345夾具體設(shè)計5（二）側(cè)面加工夾具設(shè)計加工信息獲取引導問題1大家對發(fā)動機蓋的零件進行分析，區(qū)分出發(fā)動機蓋側(cè)面加工的內(nèi)容。側(cè)面加工的面包括：1、發(fā)動機蓋側(cè)面Φ4圓孔鉆削 2、發(fā)動機蓋側(cè)面Φ4圓孔臺面銑削引導問題2大家分析發(fā)動機蓋側(cè)面加工的