毕业论文-具有弹性的夹爪机构的设计

毕业论文-具有弹性的夹爪机构的设计 学校保密 具有弹性的夹爪机构的设计 专业(系) 机电工程系 班 级 学生姓名 保密 指导老师 保密 完成日期 2012.12.25 目 录 摘 要............................................................................................................................................... 2 第1章 任务与要求 ....................................................................................................................... 1 1.1课题概述............................................................................................................................. 1 1.2 设计内容与要求 ................................................................................................................ 1 1.2.1设计内容 .................................................................................................................. 1 1.2.2设计功能要求 .......................................................................................................... 1 第2章 引 言 ............................................................................................................................. 2 2.1研究背景............................................................................................................................. 2 2.2气动技术的发展状况 ........................................................................................................ 2 2.3课题的研究概况 ................................................................................................................ 3 2.4研究的目标和意义 ............................................................................................................. 4 第3章 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 概述与论证 ............................................................................................................... 5 3.1 方案概述 ........................................................................................................................... 5 3.1.1 老式接料机构的工作方式 ..................................................................................... 5 3.1.2 实际工作中出现的问题 ......................................................................................... 6 3.2 方案的设想与选择 ........................................................................................................... 6 3.3 VGA接料机构的简介 ....................................................................................................... 7 3.3.1 VGA接料机构的类型 ............................................................................................ 7 3.3.2 VGA接料机构的工作原理 .................................................................................... 7 第4章 VGA接料机构的实体设计 ............................................................................................. 9 4.1 定位环的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ................................................................................................................... 9 4.2接料部位的设计 ................................................................................................................ 9 4.2.1吸嘴的设计 .............................................................................................................. 9 4.2.2吸嘴安装座的设计 ................................................................................................ 10 4.3缓冲部位的设计 ............................................................................................................... 11 4.3.1滑轨安装架的设计 ................................................................................................ 11 4.3.2连轴套的设计 ........................................................................................................ 12 4.3.3线性滑轨的选用 .................................................................................................... 12 4.3.4弹簧的设计 ............................................................................................................ 13 4.4新型接料机构的工作方式 ............................................................................................... 13 第5章 材料的选择、工艺与处理 ............................................................................................. 14 5.1吸嘴................................................................................................................................... 14 5.1.1选用材料 ................................................................................................................ 14 5.1.2选用原因 ................................................................................................................ 14 5.1.3材料的处理与加工工艺 ........................................................................................ 14 5.2吸嘴安装座 ....................................................................................................................... 14 5.2.1选用材料 ................................................................................................................ 14 5.2.2选用原因 ................................................................................................................ 14 5.2.3材料的处理与加工工艺 ........................................................................................ 15 5.3滑轨安装架 ....................................................................................................................... 15 5.3.1选用材料 ................................................................................................................ 15 5.3.2选用原因 ................................................................................................................ 15 5.3.3材料的处理与加工工艺 ........................................................................................ 15 5.4连轴套............................................................................................................................... 16 5.4.1选用材料 ................................................................................................................ 16 5.4.2选用原因 ................................................................................................................ 16 5.4.3材料的处理与加工工艺 ........................................................................................ 16 5.5 R轴感应片 ....................................................................................................................... 16 5.5.1选用材料 ................................................................................................................ 16 5.5.2选用原因 ................................................................................................................ 16 5.5.3材料的处理与加工工艺 ........................................................................................ 16 结 论........................................................................................................................................... 17 参考文献......................................................................................................................................... 18 致 谢........................................................................................................................................... 19 附 录........................................................................................................................................... 20 摘 要 随着科技的迅速发展，机械手越来越多地在工业生产中被应用，同时机械手取料或接料机构的设计也越来越多，而且气动技术也越来越多地被运用在实际生产中。本课题基于机械设计理论以及自动化迅猛发展的现状，设计出一个具有弹性的夹爪机构设计。通过这个机构的设计，掌握机械运动设计的一般方法和处理问题的思路，特别是一些常用的技术手段，在实践教学环节中，积累设计经验，开拓思维空间，全面提高个人的综合能力。结合上一代PVA设备的设计理念，通过观察它的工作情况，设计出了一款更加安全可靠，活动更加顺畅的气动接料机构。用吸嘴代替以前的气动夹爪机构，避免了因材料处理和加工工艺带来的种种问题。通过选用一个线性滑轨而避免了两个滑轨带来的缓冲不顺畅的问题。非标自动化设计在实际运用中会出现种种问题，所以在设计的阶段应充分考虑其在实际工作中的可能出现的问题。 关键词 气动技术 ;吸嘴 ; 缓冲机构 ;改进 ABSTRACT With the quick development of science and technology, more and more manipulator in industrial production are used at the same time manipulator material taking or joint stock mechanism design more and more, and pneumatic technology is increasingly being used in actual production.This subject based on mechanical design theory, design a flexible clamp claw mechanism design. Through the design of the mechanism, grasps the mechanical movement the general method of designing and processing problems in thinking, especially some of the most common of technical means, in the practice teaching link, accumulated design experience, development thinking space, and comprehensively improve the comprehensive ability of the individual. Combining the generation of PVA equipment design concept, through the observation of its working conditions, the design gives a kind of more safety and reliable, the activity more smooth pneumatic joint institution. Use suction nozzle instead of former pneumatic clamping claw mechanism, to avoid the for material handling and processing technology brings a variety of problems. Through the selection of a linear slide rail and avoid the two slide rail with buffer not smooth problem. Non-standard automation design in actual use will appear a variety of problems, so in the design stage should fully consider its in the actual work possible problems. Keywords pneumatic technology; Suction nozzle; Buffer mechanism; improvement 第1章 任务与要求 1.1课题概述 本课题基于机械设计理论，设计出一个具有弹性的夹爪机构。通过这个机构的设计，掌握机械运动设计到一般方法和处理问题的思路，特别是一些常用的技术手段，在实践教学环节中，积累设计经验，开拓思维空间，全面提高个人的综合能力。 1.2 设计内容与要求 1.2.1设计内容 (1)绘制整个机构的3D图，确定设计方案。 (2)了解整个机构的工作原理。 (3)采用Solidworks绘制3D图、工程图和装配图。 (4)采用Solidworks做出整个机构模拟动作图。 (5)阐述本机构设计的工作原理和优点。 1.2.2设计功能要求 通过本机构能实现夹取并带有弹性功能，同时保证本机构设计的运动稳定性。 1 第2章 引 言 2.1研究背景 当今，信息化产业的浪潮席卷全球，以信息化为发展目标的自动化控制技术在近几年一直处于升温状态。自动化技术的研究、应用和推广，对人类的生产、生活的方式产生深远的影响。随着科技的发展，新产品的不断推出以及人们对产品要求提高，传统手工操作已难以达到用户所期望的精度要求，劳动力的日益减少也成为自动化发展的一个重要原因，由此应运而生的是非标自动化的发展。 非标自动化同样属于自动化领域，非标自动化就是根据客户需求而制定的非标准类自动化设备。其功能是按企业用户工艺要求而量身设计、制定的自动化机械设备，其操作方便、灵活不单一，功能可按用户的要求而添加，可更改余地大。目前常用于工业、电子、医疗、卫生以及航空航天等领域。 弹性夹爪机构普遍应用于各种非标准自动化设备中，且在机械手臂的运用中也占据了半壁江山。无论是气动夹爪还是气动吸嘴的广泛应用都离不开气动技术的飞速发展。无论是气动夹爪，吸嘴还是吸盘都在自动化领域被广泛地应用，尤其是机械手臂的应用中更是不可或缺。 2.2气动技术的发展状况 由于机器人或机械手都需要能快速、准确的抓取工件，因而对机器人或机械手提出了更高的要求，即他们必须具有高定位精度、能快速反应、有一定的承载能力、足够的空间和灵活的自由度以及在任意位置都能自动定位。 传统观点认为，由于气体具有压缩性，因此，在气动伺服系统中要实现高精度定位比较困难(尤其在高速情况下，似乎更难想象)。此外，气源工作压力较低，抓举力较小。气动技术作为机器人中的驱动功能已经被工业界广泛接受，对于气动机器人伺服控制体系的研究起步较晚，但已取得了重要成果，它在工业自动化领域应用正在受到越来越多的广泛关注。 气动技术经历了一个漫长的发展过程，随着气动伺服技术走出实验室，气动技术及气动机械手迎来了崭新的春天。目前在世界上形成了以日本、美国和欧盟气动技术、气动机械手三足鼎立的局面。我国对气动技术和气动机械手的研究与应用都比较晚，但随着投入力度和研发力度的加大，我国自主研制的许多气动机械手已经在汽车等行业为国家的发展进步发挥着重要作用。随着微电子技术的迅 2 速发展和机械加工工艺水平的提高及现代控制理论的应用，为研究高性能的气动机械手奠定了坚实的物质技术基础。由于气动机械手有结构简单、易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等诸多独特的优点。 由于气压传动系统使用安全、可靠，可以在高温、震动、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶劣环境下工作。而气动机械手作为机械手的一种，它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境、容易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等优点。所以，气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工，食品和药品的包装、精密仪器和军事上。 现代汽车制造工厂的生产线，尤其是主要工艺是焊接的生产线，大多采用了气动机械手。车身在每个工序的移动;车身外壳被真空吸盘吸起和放下，在指定工位的夹紧和定位，堪称是最有代表性的气动机械手应用之一。 在彩电、冰箱等家用电器产品的装配生产线上，在半导体芯片、印刷电路等各种电子产品的装配流水线上，不仅可以看到各种大小不一、形状不同的气缸、气爪，还可以看到许多灵巧的真空吸盘将一般气爪很难抓起的显像管、纸箱等物品轻轻地吸住，运送到指定目标位置。对加速度限制十分严格的芯片搬运系统，采用了平稳加速的SIN气缸。 气动机械手用于对食品行业的粉状、粒状、块状物料的自动计量包装;用于烟草工业的自动卷烟和自动包装等许多工序。如酒、油漆灌装气动机械手;自动加盖、安装和拧紧气动机械手，牛奶盒装箱气动机械手等。气动技术的发展在非标自动化领域的应用不断扩大。 2.3课题的研究概况 在设备的实际应用中会出现一系列问题，要想改善设计出一款实用的接料机构就要了解已有的设备所存在的问题。所以在设计中我们应着重考虑到以下几个方面: (1)如何防止过压 (2)如何防止产品变形 (3)如何使机构紧凑及活动顺畅 (4)如何达到更高的精度 这些问题设计设计到什么地方选用什么材料，什么地方做成刚性，什么地方需要做成柔性以及各种机械配合。 通过改进现有机构，使机器在工作的时候更加稳定，良率更高且制造成本更低，容易装配、更换零部件。 3 2.4研究的目标和意义 通过运用气动技术，结合此机构在实际工作中出现的问题，设计出一款具有弹性的接料机构，此机构主要分为两大部分，接料部位以及缓冲部位。接料部位的设计目标是:首先，要求接料部位需要有一个平台，使定位环能够相对水平的坐落在这个平台上;而后需要一个定位装置，使定位环坐落在这个平台上的时候能够保持位置的稳固。缓冲部位的设计目标是:首先;要有一个缓冲机构缓冲的行程大约为5—7mm，其次就是一个导向机构要求导向精度较高，且上下运动的时候活动顺畅。 近20年来，气动技术的应用领域迅速拓宽，尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。电气可编程控制技术与气动技术相结合，使整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠;气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展，对气动技术提出了更多更高的要求;微电子技术的引入，促进了电气比例伺服技术的发展。现代控制理论的发展，使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控制，控制精度不断提高;由于气动脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点，国内外都在大力开发研究。 从各国的行业统计资料来看，近30多年来，气动行业发展很快。20世纪70年代，液压与气动元件的产值比约为9:1，而30多年后的今天，在工业技术发达的欧美、日本国家，该比例已达到6:4，甚至接近5:5。我国的气动行业起步较晚，但发展较快。从20世纪80年代中期开始,气动元件产值的年递增率达20,以上，高于中国机械工业产值平均年递增率。随着微电子技术、PLC技术、计算机技术、传感技术和现代控制技术的发展与应用，气动技术已成为实现现代传动与控制的关键技术之一。 4 第3章 方案概述与论证 3.1 方案概述 传统PVA设备采用了夹爪撑开定位环的接料方式固定定位环进行点胶、装配。气缸采用的是SMC的MSH3的平行开闭型气爪，用气缸限位块上的顶丝限制气爪的运动行程。缓冲装置是在连轴套和气缸连接板之间转了一根弹簧,并且在两侧用两个线性滑轨连接连轴套和气缸连接板。(如图3.1.a所示) 在本设计中选择运用真空吸吸住定位环的方式对其进行点胶、装配。吸嘴材料了具有弹性且耐高温的硅胶材料制成，不会伤害产品且价格低廉。缓冲机构则使用了弹簧进行缓冲，使用一个线性滑轨进行导向。(如图3.1.b所示) 传统接料机构 新型接料机构 图3.1.a 图3.1.b 本设计说明书中采用了安装摄像头定位环VGA作为改进的范例进行设计。 3.1.1 老式接料机构的工作方式 当取料夹爪夹住定位环的外侧到达接料位置时，取料气缸弹出，定位环正好套在接料夹爪的上，定位环的下部正好坐落在接料夹爪的平台上，接料迅速张开，撑住定位环。这时，定位环在接料机构上移动到CCD下进行拍照，检测是否有 5 定位环，随后再到点胶位置进行点胶。然后再到CCD下进行拍照补偿。最后到装配位置进行装配。当定位环碰到CG时，为了防止夹爪伤害产品，缓冲机构的弹簧就会压缩以保护CG。装配完成后，接料气爪就会合拢，同时，接料机构向下运动，回到待机位置。 3.1.2 实际工作中出现的问题 由于夹爪采用的是喷漆的处理方式，而在机器的实际工作中需要经常对夹爪进行擦拭，从而造成了夹爪上的喷漆被擦掉而出现夹爪变白的现象。而在机器工作时，CCD要识别定位环的白色边缘进行定位，而夹爪变白会出现识别补正错误的问题，从而影响了定位环的装配精度。 由于产品的加工工艺的误差和材料处理的原因，安装在气缸上的夹爪会出现不同程度上的晃动，而夹爪的晃动却不同程度上改变到了接料位置，同样了也影响了定位环的装配精度，严重的会导致定位环的装配不上。 由于气爪的往返运动，气爪的限位顶丝会松动，从而使气爪的运动行程变大，当撑起定位环的时候会使其变形。在CCD抓拍的时候无法识别定位环内圆而造成抛料。即使不抛料，装配上去的定位环也是变形的，不符合装配要求。 在设备实际的组装阶段，线性滑轨的安装会因加工件的加工精度影响而造成扭曲，如果两个滑轨的扭曲方向不一致的话就会出现滑轨运动不顺畅的问题，从而不能起到缓冲的作用，有的甚至出现卡主不动的情况，从而改变了接料的位置，是接料夹爪不能够准确地撑起定位环。 3.2 方案的设想与选择 机械手抓是传递机构中的重要部分。通过夹持机构将物料从某一位置和方位，按一定运动轨迹传递到另一位置和方位。由于气动机械手是以空气为介质，具有使用、维修方便、安全、可靠、成本低、寿命长等特点，采用气动方式控制机械手机构被很多场合所采用。 一般在专用机械手的汽缸中，夹紧缸实现机械手加紧、松开运动，伸缩缸实现机械手伸出、缩回的运动。在机械手夹持物料时，需要两个气缸联动实现:即机械手先伸出至物料处、再夹紧物料。反向需先松开物料、再收回机械手运动。在加工和装配零件时，存在对气缸的固定，气缸活塞杆的运动限位等问题。而且整体结构较大，对一些受结构限制的场合，采用这种夹持机构就存在一些不足。导向机构的设计会随着工件加工精度的误差而出现导向偏差。但是选用标准件可以大大减少自己设计中所存在的诸多不稳定因素，而且可以提高精度。 6 对市场上存在的机械手爪进行分析并结合本课题的实际研究情况我们做出了以下两种备选方案。 设想方案一:用轴套配合作为缓冲导向的作用，在轴的末端钻一个孔用以装置弹簧，从而起到缓冲的作用。在套筒上面做一个通槽，在与槽相对应的轴的部位钻一个通孔，孔的直径需与槽的宽相等，从而解决轴在套筒中随意旋转的问题。解决夹爪行程过大的解决方法，就是在限位块的上方再钻出一个孔装入顶丝，由上而下地锁紧限制夹爪运动行程的顶丝。解决夹爪晃动的问题需通过在夹爪的两侧安装滚珠机构用顶丝锁紧。至于夹爪的掉色的问题则需要通过改进夹爪的材料来解决这个问题。 设想方案二:依旧使用线性滑轨导向，但在本方案中只用了一个滑轨，弹簧安装在受力的中心上。接料的部位用吸嘴代替气爪，吸嘴可以吸住VGA定位环的内壁的三分之一。从而解决了气爪带来的一系列弊端。 综合考虑上述两个方案，方案一虽然在理论上可以达到理想效果，但在工件加工上比较繁琐，而且在装配和调试时也比较繁琐。且接料夹爪本来就比较小，若再在两侧安装滚珠机构恐怕难以行通。假设可以行得通，当顶丝锁紧的时候，也很有可能会导致夹爪运动不畅。而方案二的机构简单，无论是调试还是装配都简单易行，维修也更加便捷，同时成本更加低廉。 3.3 VGA接料机构的简介 3.3.1 VGA接料机构的类型 接料方式的选择 在本设计方案中弃用了气动夹爪的方案，采用了吸嘴的方案，从而解决了夹爪掉漆、夹爪晃动以及VGA定位环变形的问题。当然，使用吸嘴比气爪的价格更加低廉，而且更换简单便捷。 滑轨上下运动不顺畅的解决 鉴于双滑轨在安装支架的加工误差和表面处理的问题以及在安装时的装配问题，线性滑轨和滑块会产生一定程度上的扭曲，，假如两个线性滑轨都存在扭曲，且扭曲的方向不一致那么就会致使其上下运动不顺畅。在本方案中只用了一个滑轨，从而解决了缓冲不顺畅的问题。 弹簧的选择 弹簧的弹力略大于弹簧的负载的压力即可。 3.3.2 VGA接料机构的工作原理 吸嘴式接料机构是利用硅胶吸嘴孔吸住定位环内壁形成真空而将定位环定 7 位。它与机械式手抓相比，具有节后简单、重量轻、表面吸附力分布均匀，以及能自动校准等特性。要求被吸附物体表面光滑、无孔无槽。 作用原理是当压缩空气通入吸嘴时，由于吸嘴壁较厚，无法造成较大形变，使气流逐渐增加，档期里速度达到临界速度，在硅胶吸嘴的吸气口处造成很高的气流速度而形成负压，即可吸住定位环。 VGA接料装机构的3D图 如下图所示 载 7 5 6 1 2 34 1.吸嘴 2.吸嘴安装座 3.滑轨安装架 4.线性滑轨 5.弹簧 6.连轴套 7.R轴感应片 8 第4章 VGA接料机构的实体设计 对于VGA接料机构的设计，我们主要分成两个部分: 一、接料部位的设计 二、缓冲部位的设计 4.1 定位环的分析 定位环如右图所示 定位环的内壁下半部分的直径是 5.08mm，上半部分的直径是5.22mm，中间是一个0.05mm的阶梯，内圆壁的高度为2.15mm。 外壁的圆的直径是5.86mm，高度为1.65mm 最上端一小段圆顶的直径是7.08mm 4.2接料部位的设计 4.2.1吸嘴的设计 吸嘴的作用是吸住定位环，使其固定的作用。鉴于定位环的外形，我们将吸 嘴吸料部位的外形设计成类似于定位环内壁的圆形，因此我们把吸定位环的部位 的直径设为5mm。若吸嘴的外形尺寸和定 位环的内圆完全相似，那么取料位置稍微发 生偏移，定位环就不会正好坐落在指定位置 上，所以接料失败的几率就会大大增加。因 此，我们只把吸嘴与定位环接触的地方设计 成5mm，而没有基础的地方则做成方形并 倒圆角。这样容易充分接触定位环，而没有 吸定位环的部位全部做小。综合考虑防止吸 嘴过小和吸嘴壁过薄会导致吸嘴壁被吸瘪 或通气不畅，因此将吸嘴孔设计成槽型。如右图所示。 9 由于定位环的高度只有2.15mm，为了防止装配的时候吸嘴顶到CG上，吸 嘴的吸料部位的高度应该小于定位环的高度。所以我们将此高度设计为1.8mm 为了防止定位环在接料的时候不倾斜，我们设计了一个可以供定位环水平放置的平台。如果平台过大会妨碍UV灯的照射，如果过小则起不到定位的作用。所以我们将吸嘴平台的半径设为3.25mm。 为了使吸嘴能定位到吸嘴安装座上，我们将吸嘴下部的高度设为5mm。 设计完成后的吸嘴如右图所示 4.2.2吸嘴安装座的设计 吸嘴安装座的作用是固定吸嘴并提供通气通道装置的。 吸嘴安装座的上部起固定吸嘴的作用，所以它的内部应该设计出一块与吸嘴外形相似的孔，孔深不应超过吸嘴下部的高度，所以我们把它设计成4.5mm。同时，为了通气顺畅我们在吸嘴通气口相对应位置的吸嘴安装座上切除一个形状与吸嘴下部通气口相类似的凹槽，深度为2mm。并在凹槽中间做一个直径为2.5mm的通气孔。如右图所示 为了不妨碍UV灯照射定位环，在设计的时候需要将吸嘴安装座的上部设计成高为25mm。吸嘴安装座的下部的主要功能是与滑轨安装架连接的。所以在设计的时候只需设计四个阶梯孔和两个定位孔即可。为了通入气管，需在吸嘴安装座底部做一个插气管的螺纹孔与凹槽中间的通气孔相连。 设计完成后的吸嘴安装座如右图所示。 10 4.3缓冲部位的设计 4.3.1滑轨安装架的设计 滑轨安装架起安装吸嘴座和线性滑轨的作用 为了连接吸嘴安装座，线性滑轨安装架的上端就应该设计成与吸嘴安装座相对应的螺纹孔和定位孔。滑轨安装架主要是用来安装线性滑轨的，由于在上一代接料机构中经常出现装配时缓冲不顺畅的原因，经过认真观察和仔细思考，我们发现由于滑轨固定块、气缸连接板和连接套的加工误差，导致滑轨安装后会发生扭曲的问题，而安装两个线性滑轨则会使扭曲的方向不一致，从而使线性滑轨上下运动更加不顺畅，严重的可能出现卡死不动的情况。综合考虑上述问题，我们要求提高加工件的加工精度。其次就是改用一个线性滑轨，所以滑轨的安装位置也要发生相应的改变，安装的位置应该尽量靠近受力中心上。所以讲安装座下部的圆柱剖开以安装滑轨，剖开部位的长度需要与滑轨的长度一致。安装孔的位置也需要一致。 同时，为了限定缓冲的距离，我们再安装架的头和尾个设计出一对挡块，同时也防止滑块掉落。如果把挡块只安装在尾侧，那么就会造成固定滑轨与安装架的螺钉无法安装。因此，选择两侧都设计成2mm的挡块。最后在安装架的底部设计出一个孔用来放置弹簧，孔位置的选择应当在滑轨安装架下面的中心上。 设计完成的滑轨安装架如上图所示。 11 4.3.2连轴套的设计 为了连接滑块，需要设计一个长为36mm，宽为17mm，高为7.16mm的长方体。 连接板的高度选择非常严格， 因为连接板的厚度影响了定 位环与连轴套的同心度，如果 两者不在同一圆心上，那么在 CCD拍照补正的时候会增加 拍照次数，偏离较远的甚至会 不在补偿范围内造成抛料。为 防止在安装时滑块扭动，在滑 块安装的面上设计出来两个凸起部分限制滑块扭曲。为了使机构紧凑及活动顺 畅，在设计的时候将滑块连接板与连轴套设计为一体。孔位置的选择应该与连轴 套放置弹簧孔的位置相对应。根据R轴马达的要求，将连轴套底部设计出直径 13mm，深度18mm的孔。 设计完成的连轴套如上图所示。 4.3.3线性滑轨的选用 1、选用MGN7H 系列线性滑轨的原因 此滑轨为四列式单圆弧牙型接 触线性滑轨，同时整合最佳化结构 设计之超重负荷精密线性滑轨，相 较于其它之线性滑轨提升了负荷与 刚性能力;具备四方向等负载特色、 及自动调心的功能，可吸收安装面 的装配误差，得到高精度的诉求。 高速度、高负荷、高刚性与高精度 化概念已成为未来全世界工业产品 发展的趋势，HIWIN 四列式超重负 荷线性滑轨，即为基于此理念开发 之产品。 12 2、标准件在自动化设备中的作用 (1)容易使工件精度提高到一个档次 (2)节省设计及加工时间,同时也可以降低治具成本 (3)易于设备标准化 (4)减少超出 产品精度之公差的不良品 3、线性滑轨在安装过程中需要注意的事项: (1)在安装前必须清除机械安装面的毛边、污物及表面划痕。 (2)滑轨在正式安装前均涂有防锈油，安装前请用清洗油类将基准面洗净后再安装，通常将防锈油清除后，基准面较容易生锈，所以建议涂抹上黏度较低的主轴用润滑油。 4.3.4弹簧的设计 选择的弹簧:圆形截面圆柱螺旋压缩弹簧 选用的理由:特性线呈线性，刚度稳定，结构简单，制造方便。 自由高度:当本机构处于待机位置的时候，安装弹簧的两孔之间的最大距离为13.7mm，但弹簧要有1-2mm的预压量，所以应当把弹簧的自由高度设计为14.5mm左右。 压缩高度:本机构的缓冲高度为5.2mm，所以在设计中弹簧的压缩量为5.2mm，即压紧高度为9.3mm。 弹簧负载:通过solidworks软件质量特性的计算得知弹簧的负载为123.22g。 4.4新型接料机构的工作方式 当取料夹爪夹住定位环到达接料位置的时候，气爪上的气缸迅速弹出，定位环正好套在吸嘴上，且定位环底部正好坐在吸嘴平台上，然后接料机构往要吸住的定位环内壁方向移动0.8mm，使吸嘴孔紧靠在定位环内壁上，同时真空吸打开，吸住定位环内壁。这时，定位环随接料机构移动到CCD下进行拍照，检测是否有定位环，随后再到点胶位置进行点胶。然后再到CCD下进行拍照补偿。最后到装配位置进行装配。当定位环碰到CG时，为了防止伤害产品，缓冲机构的弹簧就会压缩以保护CG。装配完成后，真空吸关闭，同时，接料机构再往吸嘴吸定位环内壁部分的反方向移动0.8mm，最后接料机构向下运动，回到待机位置。 13 第5章 材料的选择、工艺与处理 5.1吸嘴 5.1.1选用材料 硅胶 5.1.2选用原因 硅胶产品的热稳定性高，不易被紫外光所分解。耐高温(可达300摄氏度)及低温(最低-100摄氏度)性能突出，电绝缘性优良，对热氧化和臭氧的稳定性高。缺点是机械强度低，耐油、耐酸碱、耐溶剂性较差，价格较贵。 5.1.3材料的处理与加工工艺 硅胶需做黑化处理 5.2吸嘴安装座 5.2.1选用材料 45钢 5.2.2选用原因 强度较高，塑性和韧性较好好，用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零件。 调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质和表面淬火提高零件表面硬度。 14 5.2.3材料的处理与加工工艺 该零件表面需做黑色烤漆处理，连接滑轨安装做的沉孔与定位孔的内壁也许做黑色烤漆处理。吸嘴安装座与滑轨安装做的下表面的表面粗糙度需达到Ra3.2。 5.3滑轨安装架 5.3.1选用材料 冷轧钢 5.3.2选用原因 冷轧钢就是经过冷轧生产的钢。冷轧是在室温条件下将No.1钢板进一步轧薄至为目标厚度的钢板。和热轧钢板比较，冷轧钢板厚度更加精确，而且表面光滑、漂亮，同时还具有各种优越的机械性能，特别是加工性能方面。因为冷轧原卷比较脆硬，不太适合加工，所以通常情况下冷轧钢板要求经过退火、酸洗及表面平整之后才交给客户。冷轧最大厚度是0.1--8.0MM以下，如大部份工厂冷轧钢板厚度是4.5MM以下;最少厚度、宽度是根据各工厂的设备能力和市场需求而决定。 冷轧钢和热轧钢区别不在冶炼过程，而是在于轧钢温度，或者说轧钢终止温度。终轧温度低于钢材再结晶温度的就成为冷轧钢。热轧钢容易轧制，轧钢效率高，但是热轧条件下钢材氧化，产品表面是黑灰暗淡的。冷轧钢要求轧机功率大，轧制效率低，而且轧制过程中为了能消除加工硬化还要进行中间退火，所以成本也较高，但是冷轧钢表面光亮，质量好，可以直接用来加工成品，特表示冷轧钢板应用十分广泛。 5.3.3材料的处理与加工工艺 该零件需做黑色烤漆处理。滑轨安装架连接吸嘴安装座的上表面的表面粗糙度需达到。安装线性滑轨的表面的粗糙度应达到Ra3.2(此粗糙度为烤漆处理后的精度)。 15 5.4连轴套 5.4.1选用材料 渗碳钢 5.4.2选用原因 渗碳钢属低碳钢，其强度较低，但塑性、韧性较好，切削加工性能和焊接性能优良。可直接用来制造各种受力不大，但要求较高韧性的零件以及焊接件和冷冲件，如拉杆、吊钩扳手、轴套等。但通常多进行表面渗碳、淬火和低温回火处理，以及获得表面硬度高、耐磨，且心部韧性好的“表硬里韧”的性能，适用于要求承受一定冲击载荷和有摩擦、磨损的机器零件，如凸轮、滑块和活塞销等。 5.4.3材料的处理与加工工艺 该零件需做黑色烤漆处理。安装线性滑块的表面的粗糙度应达到Ra3.2(此粗糙度为烤漆处理后的精度)。 5.5 R轴感应片 5.5.1选用材料 不锈钢板(00Cr19Ni11) 5.5.2选用原因 该不锈钢板具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械性能，冲压弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象，无磁性。不锈钢板表面光洁，有较高的塑性、韧性和机械强度，耐酸、碱性气体、溶液和其他介质的腐蚀。它是一种不容易生锈的合金钢，但不是绝对不生锈。 5.5.3材料的处理与加工工艺 由于感应片的比较薄，所以用冷冲模拟面的级进模直接冲出一块折弯件，圆角和孔都可以直接冲出来。 16 结 论 随着现代社会的发展，机械手普遍地被应用于工业生产中，当然机械手怎样抓取物品成为设计者们不得不思考的问题，无论是夹爪夹取还是真空吸吸住都广泛地被运用，如何安全高效地完成任务要根据工作的实际情况而做出调整。在本课题设计中就是通过改善气动夹爪所存在的问题而设计出的一款具有实用性、高精度、安全可靠的吸嘴式接料机构。 本课题是一个典型的机械手末端执行器的设计。机械手的末端执行器是根据作业对象设计的，品种很多。抓取机构主要分为夹持式抓取机构、托持式抓取机构 、吸附式抓取机构。其中吸附式抓取机构对平整的薄板件可用价格低廉的负压吸盘式抓取机构。当橡胶或塑料制成的吸盘或吸嘴贴紧工件后，压缩空气经电磁换向阀及软管进入接口，从喷嘴中喷出时，吸盘腔内呈负压状态，产生吸力，将工件抓取。在机械手上安装多个负压吸盘，可抓取重量大的工件。 吸嘴式接料机构是利用硅胶吸嘴孔吸住定位环内壁形成真空而将定位环定位。它与机械式手抓相比，具有节后简单、重量轻、表面吸附力分布均匀，以及能自动校准等特性。要求被吸附物体表面光滑、无孔无槽。 作用原理是当压缩空气通入吸嘴时，由于吸嘴壁较厚，无法造成较大形变，使气流逐渐增加，档期里速度达到临界速度，在硅胶吸嘴的吸气口处造成很高的气流速度而形成负压，即可吸住定位环。 设计的过程中，受制造的影响很大，亦就是说好的设计是不能脱离制造的，对制造越了解，越有助于提高设计水平。 17 参考文献 [1] 史美堂. 金属材料及热处理 [M].上海:上海科技出版社，1979:15-18. [2] 成大先. 机械设计手册[M].北京:机械工业出版社，2004:1-526. [3] 徐宏海. 机械制造工艺[M].北京:化学工业出版社，2006:90-118. [4]《MISUMI FA 工厂自动化用零件》 18 致 谢 本毕业论文是在我的指导老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。两个月来，老师在毕业设计上给我以精心指导，在此谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 在此我还要感谢我的同学，正是由于他们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。 不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。正是有了他们的悉心帮助和支持，才使我的毕业论文工作顺利完成，在此向学院的全体老师表示由衷的谢意。感谢他们三年来的辛勤栽培。 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!同时感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们～ 最后感谢我的母校——大学三年来对我的栽培。 19 附 录 20 21 22 23 24