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附錄二：液壓缸裝配爆炸圖 34 附錄三：液壓缸工程圖 34 附錄四：總體裝配工程圖 34 附錄五：外文翻譯 35 第 2 頁 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第一章 緒論 制造業(yè)是社會可持續(xù)發(fā)展的基石，是創(chuàng)造社會財富的直接源泉，作為制造業(yè)的一部分，鈑金件在制造業(yè)中非常重要起著的作用。當(dāng)今市場，鈑金零件占全部金屬制品90%以上[1]，鈑金加工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)和軍事諸方面占有的位置極其重要，鈑金類零件的應(yīng)用涉及到汽車、機(jī)械、家用電器、電機(jī)、儀表、航空航天、兵器等生活中的各行各業(yè)。鈑金類零件已成為金屬制品的靈魂，沒有鈑金類零件，制造業(yè)就無法正常的運(yùn)行。 鈑金類零件的種類繁多[2]，按厚度分類，可分為薄板、中板、厚板和特厚板；按生產(chǎn)方法分類，可分為熱軋鋼板和冷軋鋼板；按表面特征分類，可分為（熱鍍鋅板、電鍍鋅板）、鍍錫板、復(fù)合鋼板和彩色涂層鋼板；按用途分類，可分為橋梁鋼板、鍋爐鋼板、造船鋼板、裝甲鋼板、汽車剛板、屋面鋼板、結(jié)構(gòu)鋼板、電工鋼板（硅鋼片）、彈簧鋼板和其他使用的一些鋼板。真可謂種類齊全，涉及到機(jī)械領(lǐng)域的各個行業(yè)。 機(jī)械領(lǐng)域總是在不斷的發(fā)展著的，隨著現(xiàn)代工業(yè)化和大眾化生產(chǎn)的不斷需求，新型的、特種的、專用的板金類零件正在不斷地開發(fā)生產(chǎn)出來，從而使鈑金件的應(yīng)用更加的廣泛，也使制造業(yè)的機(jī)械化生產(chǎn)更加滿足人們的要求。 1.1 選題的目的意義 鉚接技術(shù)作為金屬結(jié)構(gòu)零件相互連接的方法，適用于鉚釘連接、零件翻邊、永久連接等，在五金工具、飛機(jī)制造維修、精密機(jī)械、汽車制造等行中應(yīng)用廣泛。優(yōu)點(diǎn)是：連接強(qiáng)度高，密封性好，節(jié)約能源無污染。隨著鉚接技術(shù)的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代化應(yīng)用中大大提高了勞動效率。但送鉚方式上目前主要是人工送鉚為主，而手工送鉚常常導(dǎo)致工業(yè)事故發(fā)生，造成悲劇。為了避免事故發(fā)生同時提高勞動效率，自動送鉚裝置應(yīng)時代發(fā)展而產(chǎn)生?，F(xiàn)在自動送料機(jī)構(gòu)中多為簡單的送料機(jī)構(gòu)，生產(chǎn)效率雖然可以滿足部分需要。但是隨著現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)的日益集中化、高效化、國際競爭日益激烈，這些簡單的自動送料機(jī)構(gòu)逐漸顯示了它的弊端。所以設(shè)計一種靈活性高、使用安全的送鉚設(shè)備是非常有現(xiàn)實意義的。本課題研究雙臂送料機(jī)構(gòu)，將克服普通送料機(jī)構(gòu)的弊端，大大提高自動送料機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)效率，減少勞動成本，提高人身安全，保障生產(chǎn)質(zhì)量。 1.2 本課題在國內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢 鉚接是一種古老的連接方法，早在千年前就有應(yīng)用，主要是手工操作，工藝粗糙，效率低。但是在當(dāng)時已經(jīng)是一種較先進(jìn)的連接方法。在鉚接技術(shù)的發(fā)展中，除了手工鉚接，近代發(fā)展到了沖壓鉚接。其工藝方法為：鉚頭在垂直方向作上下運(yùn)動，利用其產(chǎn)生的巨大壓力將被鉚件鉚合在一起。在汽車車身的制造中需要輕金屬與非金屬聯(lián)結(jié)處應(yīng)用較多。20世紀(jì)7O年代出現(xiàn)了擺碾鉚接技術(shù)[3]。與此同時自動化送料由簡單的人工配合機(jī)械操作開始轉(zhuǎn)向復(fù)雜的電氣自動化系統(tǒng)控制及高級全自動智能控制發(fā)展，并廣泛的應(yīng)用到各個領(lǐng)域，帶來了全自動送鉚機(jī)的大規(guī)模革新自動化。20世紀(jì)90年代出現(xiàn)了TOX圓點(diǎn)連接鉚接技術(shù)[4]，自動鉚接設(shè)備得到了更多的認(rèn)同及迅速發(fā)展,在自動鉚接技術(shù)的基礎(chǔ)上，對應(yīng)在我國和國外的生產(chǎn)和研究中，自動送料方式有很多種。其中有一：采用雙作用缸實現(xiàn)物料的分離功能和定位夾緊功能的自動送料；二：利用機(jī)械手進(jìn)行送料；三：采用伺服電機(jī)控制工作臺進(jìn)行送料。但是在這些產(chǎn)品中，存在著一些問題。如日本的RF20SD-OR11機(jī)械手送料裝置與沖床做成一體，從橫向(側(cè)面)送料，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配、制造、維修困難，價格昂貴，又不適合于我國沖床的縱向送料的要求[5]。 為使自動送料技術(shù)更有利于生產(chǎn)，現(xiàn)階段及將來自動送料設(shè)備主要朝著以下幾個方向發(fā)展：提高勞動安全性，提高成產(chǎn)效率，消除積累誤差，減少生產(chǎn)成本等。為了解決這些問題，結(jié)合國內(nèi)外送料機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，開發(fā)雙臂自動送料機(jī)器人裝置，設(shè)計具有推廣意義的自動送料機(jī)符合生產(chǎn)自動化的要求。 1.3 常用自動送料方式 1.3.1采用雙作用缸實現(xiàn)物料的分離功能和定位夾緊功能的自動送料 氣動送料機(jī)由兩個基本應(yīng)用模塊組成：物料分離模塊及傳送模塊。物料分離模塊由兩個雙作用氣缸組成，分別實現(xiàn)物料的分離功能和定位夾緊功能[6]。 為保證真空系統(tǒng)的氣流通暢，以提高真空發(fā)生器的真空度，回路中的真空控制回路不安裝節(jié)流閥。同時，回路中的所有連接氣管應(yīng)盡可能的短，以減小空氣流通阻力，提高真空度。 采用氣缸的優(yōu)點(diǎn)：減少了物料的運(yùn)送步驟，縮短了加工時間，操作簡單。 缺點(diǎn)：對物料的放置有很高的精度要求，造價高昂，一般的小型企業(yè)不采用。 1.3.2利用機(jī)械手進(jìn)行送料 機(jī)械手是以小車形式通過鋼繩同滑塊聯(lián)接起來， 由沖床滑塊上升運(yùn)動牽引小車作前進(jìn)的水平運(yùn)動完成送料，由通過鋼繩連接的重物使小車作復(fù)位運(yùn)動。 由小車機(jī)械手將工件送至沖床下進(jìn)行沖孔，提高了生產(chǎn)效率，保證了質(zhì)量，改善了勞動強(qiáng)度，確保了人生安全。 采用機(jī)械手送料的優(yōu)點(diǎn)：送料與沖床節(jié)拍相同，可以連續(xù)生產(chǎn)。 缺點(diǎn)：首先由于整個過程均由機(jī)械手實現(xiàn)，所以對機(jī)械手的要求度很高，其次，如果工件大小不一要經(jīng)常更換。 1.3.3采用伺服電機(jī)控制工作臺進(jìn)行送料 由單片機(jī)產(chǎn)生驅(qū)動脈沖信號，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動器收到驅(qū)動脈沖信號后，步進(jìn)電機(jī)將會按照設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，將電脈沖轉(zhuǎn)化成交位移。電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號頻率來控制決定，再由電機(jī)控制工作臺進(jìn)行送料沖壓[7]。 優(yōu)點(diǎn)： 1）可以連續(xù)生產(chǎn)，并且能實現(xiàn)一人控制幾臺機(jī)器 2）可靠性高，由于送料機(jī)構(gòu)外部由步進(jìn)電機(jī)控制，所以每次的行程都是固定值。 3）低功耗，低電壓。在許多沒有電力供應(yīng)的應(yīng)用場合，較低的功耗和工作電壓是生產(chǎn)便捷化的必要條件。 4）維護(hù)方便，經(jīng)濟(jì)實用。 1.4 本課題主要研究內(nèi)容及設(shè)計任務(wù) 本課題通過了解壓鉚機(jī)的工作原理及主要功能，分析目前常用送鉚方式，提出雙臂自動送鉚機(jī)器人的自動送鉚方案。中一臂主要為物料的抓取功能；另一臂主要完成送料功能。 根據(jù)系統(tǒng)功能，設(shè)計各機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式；根據(jù)設(shè)計要求，確定設(shè)計參數(shù)。并且用三維軟件進(jìn)行三維實體建模，實現(xiàn)了運(yùn)動仿真。這種雙臂送料機(jī)構(gòu)將克服普通送料機(jī)構(gòu)的弊端，大大提高自動送料機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)效率。主要研究設(shè)計內(nèi)容： 1） 液壓缸的主要尺寸包括缸筒內(nèi)徑D、活塞桿直徑d和缸筒長度L； 2） 電磁吸附手各個參數(shù)計算； 3） 立柱尺寸設(shè)計，包括截面形狀選擇、長度設(shè)計、內(nèi)外徑設(shè)計； 4） 驅(qū)動電機(jī)選擇； 第二章 對課題的分析 2.1 現(xiàn)在企業(yè)的要求 制造業(yè)生產(chǎn)加工的產(chǎn)品總是趨向于批量化和大量化的，生產(chǎn)效率總是加工能力的標(biāo)志。要提高生產(chǎn)效率，減小加工的輔助時間是最有效的手段。在過去的生產(chǎn)加工中，勞動者總是生產(chǎn)加工的主角，他們基本上要人工來完成生產(chǎn)加工的全部任務(wù),存在著很多的安全隱患，浙江的叢化機(jī)械廠就是一個很好的例子，根據(jù)生產(chǎn)計劃，該廠每年都要生產(chǎn)大量的板金類零件，而在加工中仍然使用人工送料，這就使得操作員經(jīng)常進(jìn)行長時間工作，畢竟人的體力和耐力都有限，再加上生理和安全的需求，這就使得企業(yè)中加工事故連連發(fā)生，這樣不僅使得操作人員受到身體傷害，而且使企業(yè)的生產(chǎn)能力得不到提高，也使得經(jīng)濟(jì)效益降低。要改變加工中存在的問題，最直接的方法是改進(jìn)送料方式。 當(dāng)今世界機(jī)械領(lǐng)域發(fā)展的趨勢是自動化、高效化和安全化，在這個時代中，機(jī)械化生產(chǎn)進(jìn)一步促進(jìn)了世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，針對板金螺母的加工，壓鉚機(jī)的出現(xiàn)是提高機(jī)械化生產(chǎn)的一重大標(biāo)志，它減輕了人的勞動程度和勞動，也大大降低了輔助時間，從而提高生產(chǎn)效率，有利于機(jī)械化的生產(chǎn)。 隨著壓鉚機(jī)的發(fā)展，壓鉚機(jī)自動送鉚機(jī)構(gòu)的出現(xiàn)更進(jìn)一步的促進(jìn)了生產(chǎn)效率的發(fā)展，它基本上使人得到解放，大大的縮短了加工時間，使得送鉚加工和壓鉚加工基本全部趨于自動化，與壓鉚機(jī)的人工送鉚壓鉚機(jī)相比，自動送鉚壓鉚機(jī)首先可以提高送鉚的質(zhì)量，使送入鉚釘?shù)奈恢酶拥木_；其次可以連續(xù)送鉚多個，從而減少了送鉚次數(shù)和輔助時間，提高了加工的效率；再次，它的加工基本完全趨于自動化，從而保證了操作員的安全，減輕了勞動量，更趨向人性化；最后，它能把加工生產(chǎn)與質(zhì)量控制有機(jī)的結(jié)合起來，不僅安全，也提高了經(jīng)濟(jì)效益。 2.2 兩種典型的送料機(jī)構(gòu) 2.2.1 氣動送料機(jī) 1）沖床自動送料機(jī)的技術(shù)狀態(tài) 本文介紹的沖床自動送料機(jī)是一種用于冷擠壓套圈類零件的送料機(jī)器，是沖床進(jìn)行技術(shù)改造的理想附機(jī)。該送料機(jī)克服了國內(nèi)外有關(guān)沖床送料機(jī)的不足。如日本的RF20SD—0R11機(jī)械手送料裝置與沖床做成一體，從橫向(側(cè)面)送料，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配、制造、維修困難，價格昂貴，又不適合于我國沖床縱向送料要求[8]。RF20SD—0R11結(jié)構(gòu)由沖床上曲軸輸出軸，通過花鍵軸伸縮，球頭節(jié)部件聯(lián)接機(jī)械手齒輪，由傘齒輪、圓柱齒輪、齒條、凸輪、撥叉、絲桿等一系列傳動件使機(jī)械手的夾爪作伸縮、升降、夾緊、松開等與沖床節(jié)拍相同的動作來完成送料，另設(shè)一套獨(dú)立驅(qū)動可移式輸送機(jī)，通過隔料機(jī)構(gòu)將工件輸送至預(yù)定位置，這樣一套機(jī)構(gòu)的配置僅局限于日本設(shè)備，不能應(yīng)用于國產(chǎn)沖床[9]。國內(nèi)有的送料機(jī)構(gòu)由沖床工作臺通過連桿彈簧驅(qū)動滑塊在滑道上水平滑動，將斜道上下來的料，通過隔料機(jī)構(gòu)推到模具中心，并聯(lián)動打板將沖好的料撥掉，往復(fù)運(yùn)動的一整套機(jī)構(gòu)比較簡單，無輸送機(jī)構(gòu)，聯(lián)動可靠，制造容易。但機(jī)械手不能將料提升、夾緊，料道傾斜放置靠料自重滑下，如規(guī)格重量變動，則料道上工件下滑速度不一致，易產(chǎn)生疊料，推料機(jī)構(gòu)沒有將料夾緊，定位不正，廢品率較高，使用也不安全。 　　結(jié)合國產(chǎn)沖床工作特點(diǎn)，采用機(jī)械手與輸送機(jī)構(gòu)配合為主要裝置，再配合采用自動卸料安全保護(hù)，設(shè)計了具有較大應(yīng)用價值和推廣意義的自動送料機(jī)。 2）氣動送料機(jī)的原理 自動送料機(jī)主要適用于物料的自動分配和傳送，其基本功能可以完成準(zhǔn)確的送料時間，達(dá)到精確的送料位置。研制的自動送料機(jī)由兩個基本應(yīng)用模塊組成：物料分離模塊及傳送模塊。物料分離模塊由兩個雙作用氣缸組成，分別實現(xiàn)物料的分離功能和定位夾緊功能。物料分離模塊將物料從料倉中分離出來，通過分離氣缸將位于料倉底部的物料從料倉中推出，料倉中的物料由于白重下落至料倉底部。定位夾緊氣缸在物料推出后伸出將物料定位并夾緊。兩氣缸的行程位置通過磁電式接近開關(guān)檢測。傳送模塊由一個旋轉(zhuǎn)氣缸和真空吸盤組成。它實現(xiàn)了氣動搬運(yùn)裝置功能，實質(zhì)上是一個個小型的機(jī)械手。真空吸盤將物料吸取，旋轉(zhuǎn)氣缸實現(xiàn)0～180。的旋轉(zhuǎn)，將物料傳送至下一個工位。真空吸盤通過真空壓力開關(guān)檢測物料是否吸住，旋轉(zhuǎn)氣缸通過兩個微動開關(guān)實現(xiàn)位置檢測。 2.2.2 利用機(jī)械手自動送料 1）該送料機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 機(jī)械手是以小車形式通過鋼繩同滑塊聯(lián)接起來，由沖床滑塊上升運(yùn)動牽引小車作前進(jìn)的水平運(yùn)動完成送料，由通過鋼繩連接的重物使小車作復(fù)位運(yùn)動。機(jī)械手的提升、下降是靠安裝在小車頂架板上的提升缸推動滑板作往復(fù)上下運(yùn)動來完成；機(jī)械手的夾緊、放松是靠安裝在滑板上的夾緊缸帶動連桿鉸鏈機(jī)構(gòu)來完成機(jī)械手的運(yùn)動程序如下： 夾緊一提升一前進(jìn)至中心一下降一放松一返回 節(jié)拍是恒定的，且每一循環(huán)均需在3秒鐘內(nèi)完成。 供油裝置主要給夾緊缸、提升缸提供高壓油，由齒輪泵產(chǎn)生高壓油 或者用氣壓驅(qū)動卸料機(jī)構(gòu)是通過安裝在模具邊的鴨嘴管口瞬間高壓氣吹卸，使沖好的工件離開模具，通過料道進(jìn)人料斗。安全保護(hù)機(jī)構(gòu)由兩部分組成： 1 滑塊上安裝一玻璃罩，防止工件飛出，傷害工人。 2．安裝兩只行程開關(guān)，一只在小車前，一只裝在滑塊邊，當(dāng)小車沒有及時退回時，兩只開關(guān)斷開，使滑塊不再下滑，小車免受損壞。 支承腳主要用來調(diào)整整機(jī)高度，使輸送帶的水平高度與模具高度相適應(yīng)；同時也加寬了支承面，提高了穩(wěn)定性。 罩殼主要是防止灰塵侵人，保護(hù)安全，防止重物與電機(jī)、減速器相碰及美化外觀而設(shè)計。 液壓原理如圖2.1所示。 圖2.1 液壓原理圖 電氣原理如圖2.2所示。圖中XK ，XK2為非自動復(fù)位式行程開關(guān)，安裝在工字鋼旁邊，由小車運(yùn)動來撥動。XK3 XK4為按鈕式行程開關(guān)，分別安裝在夾緊缸夾緊點(diǎn)和松開點(diǎn)E。XK5、XK6為按鈕式行程開關(guān)，分別安裝在提升缸的上頂點(diǎn)和下底點(diǎn)上。1DT,2D3DT．4DT為電磁閥。Dl為輸送電機(jī)，D2為液壓泵電機(jī)。 圖2.2 電氣原理圖 動作程序如下： 閘刀HK閉合，三相動力線接通。按QA按鈕，接觸器C通電閉合，輔助觸點(diǎn)自鎖，、電機(jī)起動運(yùn)轉(zhuǎn)。用、防止過載，熔斷絲1RD，2RD、3RD防止大電流通過。 機(jī)械手動作控制過程： 當(dāng)小車后退時，接觸、1DT得電，機(jī)械手夾緊，觸到；得電，1DT失電，夾緊停止；同時3DT得電，機(jī)械手提升到位觸及，3DT失電，提升停止，液壓自動鎖緊。此時小車已前進(jìn)到處， 觸，復(fù)位。小車?yán)^續(xù)前進(jìn)，觸，4DT得電，機(jī)械手下降到位觸及，4DT失電，下降停止，同時2DT得電，機(jī)械手放松（把工件放在模具中心)觸，2DT失電，放松停止，小車后退觸XK2，復(fù)位，小車?yán)^續(xù)后退，再次觸XK1…… 如此循環(huán)來完成送料。 2.3 本課題采用送料方式及其創(chuàng)新 此次設(shè)計在送料方式上不同于上述送料機(jī)構(gòu)，本機(jī)構(gòu)是用步進(jìn)電機(jī)帶動間歇式花盤機(jī)構(gòu)，再通過四桿機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)自動送料加工的目的。設(shè)計中采用一種間歇式自動送料機(jī)構(gòu)，以步進(jìn)電機(jī)帶動間歇式花盤，花盤做勻速旋轉(zhuǎn)構(gòu)，鉚釘在花盤槽中做間歇運(yùn)動，再通過曲柄—滑塊機(jī)構(gòu)把鉚釘送到準(zhǔn)確的加工位置。 此次設(shè)計創(chuàng)新出在于采用雙臂式自動送料機(jī)構(gòu)。其中一臂主要為物料的抓取功能；另一臂主要完成送料功能。該機(jī)構(gòu)比較簡單，運(yùn)行可調(diào)好控制，實用性強(qiáng)，同時提高了工作效率，減少了危險，是一種具有實用價值的自動送料機(jī)構(gòu)。 第三章 雙臂式自動送料機(jī)器人原理分析及計算 3.1 液壓缸的原理和計算 液壓缸的工作原理幾乎都是相似的，拿一個手動千斤頂圖3.1來說，千斤頂其實也就是個最簡單的油缸了。通過手動增壓稈(液壓手動泵)使液壓油經(jīng)過一個單項閥進(jìn)入油缸，這時進(jìn)入油缸的液壓油因為單項閥的原因不能再倒退回來，逼迫缸桿向上，然后在做工繼續(xù)使液壓油不斷進(jìn)入液壓缸，就這樣不斷上上升，要降的時候就打開液壓閥，使液壓油回到油箱，這個是最簡單的工作原理[10]。 圖3.1 手動千斤頂 1—杠桿 2—泵體 3—小活塞 4、7—單向閥 5—吸油管 6、10—管道8—大活塞 9—缸體 11—放油閥 12—油箱 由于液壓執(zhí)行元件與主機(jī)結(jié)構(gòu)有著直接關(guān)系，因此所需要的液壓缸和氣缸在結(jié)構(gòu)上千變?nèi)f化。盡管有一些標(biāo)準(zhǔn)件可供選用，但有時還必須根據(jù)實際需要自行設(shè)計。選取缸筒材料為鑄鋼，活塞材料為耐磨鑄鐵，缸蓋采用45號鋼，活塞桿材料45號鋼。下面介紹液壓缸和氣缸的設(shè)計計算。 3.1.1 主要尺寸的計算 液壓缸的主要尺寸包括缸筒內(nèi)徑D、活塞桿直徑d和缸筒長度L[11]。 ??根據(jù)負(fù)載大小和液壓缸的工作壓力確定活塞的有效工作面積，再根據(jù)液壓缸的不同結(jié)構(gòu)形式計算出缸筒的內(nèi)徑。活塞桿直徑是按受力情況決定的，可按表3.1初步選取。缸筒長度的確定要考慮活塞最大行程、活塞厚度、導(dǎo)向和密封所需長度等因素。通常情況L≤(20~30)d。計算結(jié)果要圓整成國家標(biāo)準(zhǔn)中的推薦值。主要尺寸初步確定后，還要按速度要求進(jìn)行驗證。同時滿足力和速度的要求后才可以確定下來。 表3.1? 液壓缸工作壓力與活塞桿直徑 液壓缸工作壓力p/MPa <5 5～7 >7 推薦活塞桿直徑d (0.5～0.55)D (0.6～0.7)D 0.7D 3.1.2 強(qiáng)度校核 強(qiáng)度校核的項目包括缸筒壁厚δ、活塞桿直徑d和缸蓋固定螺栓的直徑ds。 ??在中、低壓系統(tǒng)中，缸筒壁厚由結(jié)構(gòu)工藝決定，一般不做校核。在高壓系統(tǒng)中需按下列情況進(jìn)行校核[12]。 ??（1）當(dāng)D/δ>10時為薄壁，δ按下式校核????????? （式3.1） 式中，D-缸筒內(nèi)徑； ???[σ]—缸筒材料的許用應(yīng)力，[σ]=σb/n，σb是材料的抗拉強(qiáng)度，一般取安全系數(shù)n=5； ???py—試驗壓力，當(dāng)缸的額定壓力pn≤16MPa時，py=1.5pn；pn>16MPa時，py=1.25pn。 ??（2）當(dāng)D/δ<10時為厚壁，δ按下式校核 （）（）（）（） （式3.2） 式中，F(xiàn)—活塞桿上的作用力； （式3.3） ???[σ]—活塞桿材料的許用應(yīng)力，[σ]= σb/1.4。 ?3.??缸蓋固定螺栓直徑ds （式3.4） 式中，F(xiàn)—活塞桿上的作用力； k—螺紋擰緊系數(shù)，k=1.12~1.5； z—固定螺栓個數(shù)； ???[σ]—螺栓材料的許用應(yīng)力，[σ]= σs/（1.22~2.5），σs為材料的屈服點(diǎn)。Δ 3.1.3 活塞桿穩(wěn)定性校核 當(dāng)活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時有壓桿穩(wěn)定性問題，即壓縮力F超過某一臨界Fk值時活塞桿就會失去穩(wěn)定性?；钊麠U穩(wěn)定性按下式進(jìn)行校核 （式3.5） 式中，nk—安全系數(shù)，一般取nk=2~4。 ???? （式3.6） 當(dāng)活塞桿的細(xì)長比時， 當(dāng)活塞桿的細(xì)長比，且時， （式3.7） 式中， l—安裝長度， ??????rk—活塞桿截面最小回轉(zhuǎn)半徑，； ??????ψ1—柔性系數(shù)， ??????ψ2—由液壓缸支承方式?jīng)Q定的末端系數(shù)，； ??????E—活塞桿材料的彈性模量，鋼材：； ??????J—活塞桿橫截面慣性矩； ??????A—活塞桿橫截面積； ??????f—由材料強(qiáng)度決定的試驗值， ??????α—系數(shù)， 3.2 電磁吸附手原理及計算 取料手設(shè)計成電磁吸附手，解決了M6螺母體積小難用機(jī)械裝置夾持問題。下面介紹電磁鐵原理及設(shè)計計算。電磁鐵是一種執(zhí)行元件，它輸入的是電能，輸出的是機(jī)械能。電能和機(jī)械能的變換是通過具體的電磁鐵結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的。合理的電磁鐵結(jié)構(gòu)是能量變換效率提高的保證。電磁鐵設(shè)計的任務(wù)是合理的確定電磁鐵的各種結(jié)構(gòu)參數(shù)。確定電磁鐵的各種結(jié)構(gòu)參數(shù)是一個相當(dāng)復(fù)雜的任務(wù)，下面我們探討確定電磁鐵結(jié)構(gòu)參數(shù)的一般方法。電磁鐵吸合過程是一個動態(tài)過程,設(shè)計是以靜態(tài)進(jìn)行計算[13]. 3.2.1 基本公式和一般概念 （1）均勻磁場B=（T） （2）磁勢F=NI,電流和匝數(shù)的乘積（A） （3）磁場強(qiáng)度H=（A/m），建立了電流和磁場的關(guān)系。 該公式適用于粗細(xì)均勻的磁路 （4）磁導(dǎo)率=建立了磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁通密度）的關(guān)系。 0=4π×10-7享/米 相對磁導(dǎo)率r= （5）磁通Φ= 磁阻RM= 這稱為磁路的歐姆定律，由于鐵磁材料的磁導(dǎo)率μ不是常數(shù)，使用磁阻計算磁路并不方便，磁阻計算一般只用于定性。 （6）磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式B=，磁感應(yīng)強(qiáng)度與力的關(guān)系。 （7）真空中無限長螺線管B=μ0nI。對于長螺線管，端面處的 B=μ0nI。 （8）磁效率 圖3.2 電磁鐵工作循環(huán)圖 當(dāng)電磁鐵接上電源，磁力還不足克服反力，按0～2的直線進(jìn)行磁化，達(dá)到期初始工作點(diǎn)2。當(dāng)磁力克服反力使氣隙減小直至為零時，工作點(diǎn)由2～3。斷電后工作點(diǎn)由3～0。 面積Ⅰ為斷電后剩留的能量，面積Ⅱ為作功前電磁鐵儲存的能量，面積Ⅲ為電磁鐵作的功。 我們的目的是使 Ⅰ和Ⅱ的面積最小，Ⅲ的面積最大。 面積Ⅰ表示電磁鐵作完功后的剩磁，（1）減小面積Ⅰ可用矯頑力小的電鐵。（2）提高制造精度，使吸合后氣隙最小，但要防止銜鐵粘住。 面積Ⅱ表示作功前所儲存的能量，在銜鐵位置一定時，取決于漏磁通，漏磁通大，面積Ⅱ就大。 （9）機(jī)械效率K1= A：輸出的有效功 A0：電磁鐵可能完成的最大功。 （10）重量經(jīng)濟(jì)性系數(shù)K2= G=電磁鐵重量。 A0：電磁鐵可能完成的最大功。 K2不僅取決于磁效率和機(jī)械效率，而且還取決于磁性材料的正確利用，電磁鐵的類型和主要外形尺寸之間保持合理的比例關(guān)系。 （11）結(jié)構(gòu)系數(shù)Kφ 每一類型的電磁鐵，都有一定的吸力和行程。按最優(yōu)設(shè)計方法設(shè)計的電磁鐵重量最輕。一般來說，長行程的電磁鐵比短行積的電磁 鐵長，吸力大的電磁鐵比吸力小的電磁鐵外徑大。 為了按最小材料消耗率比較電磁鐵，引入結(jié)構(gòu)系數(shù)KJ這個判據(jù)。 Kφ= Q-初始吸力（kg） δ-氣隙長度（cm） Q正比于電磁鐵的橫截面；δ正比于電磁鐵的軸向長度。 結(jié)構(gòu)系數(shù)可以從設(shè)計的原始數(shù)據(jù)求得。 （12）電磁鐵工作的過渡過程 圖3.3 電磁鐵吸合動態(tài)曲線 接通電源后，電磁鐵從網(wǎng)絡(luò)吸收能量，這個能量部分變成線圈的發(fā)熱消耗，另一部分用來建立磁場，當(dāng)電流達(dá)到穩(wěn)定值后，磁場的能量不再增加，電磁鐵從電源吸收的能量全部消耗于線圈子的發(fā)熱上，磁場的能量用來產(chǎn)生吸力和作功。 （13）工作制 1）熱平衡公式 圖3.4 均勻體發(fā)熱曲線 熱平衡公式：Pdt=CGdτ+μsτdt 式中：Pdt供給以熱體的功率和時間 CGdτ-提高電磁鐵本身溫度的熱量。C-發(fā)熱體比熱 G-發(fā)熱體質(zhì)量 dτ-在dt時間內(nèi)電磁鐵較以前升高的溫度。 μsτdt-發(fā)散到周圍介質(zhì)中的熱量。μ-散熱系數(shù)。S-散熱面積。 τ-電磁鐵超過周圍介質(zhì)的溫度。 當(dāng)輸入功率=發(fā)散的功率時Pdt=0+μsτdt=μsτdt，即本身溫度為再升高，電磁鐵本身溫度不再升高。這時就可計算產(chǎn)品的溫升值τw。當(dāng)τw小于容許溫升，產(chǎn)品運(yùn)行是可靠的。當(dāng)τw大于容許溫升，產(chǎn)品是不可靠的。 2）發(fā)熱時間常數(shù) 發(fā)熱時間常τy=發(fā)熱體從τ=0 發(fā)熱到溫升0.632τy時所需時間。4τ達(dá)到穩(wěn)定溫升。 冷卻時間常數(shù)和發(fā)熱時間常數(shù)基本相同。 3）工作制分為：長期工作制、短期工作制和重復(fù)短期工作制。 長期工作制:電器工作時間很長,一般不小于發(fā)熱時間常數(shù),工作期間，產(chǎn)品的溫度達(dá)到或接近溫升τy（產(chǎn)品溫度不再升高）。工作停止后,產(chǎn)品的溫度又降到周圍介質(zhì)溫度。長期工作制散熱是主要的。 長期工作制電流密度可按2～4A/mm2。 短期工作制：電器工作時間很短,一般小于發(fā)熱時間常數(shù),工作期間，產(chǎn)品的溫度達(dá)不到溫升τy。工作停止后,產(chǎn)品的溫度又降到周圍介質(zhì)溫度。短期工作制CGdτ（產(chǎn)品本身熱容）是主要的方面。 短期工作制電流密度按13～30A/mm2。 重復(fù)短期工作制：產(chǎn)品工作和停止交替進(jìn)行，工作時產(chǎn)品溫度達(dá)不到溫升τy，停止時產(chǎn)品降不到周圍介質(zhì)溫度。 重復(fù)短量工作制電流密度按5～12A/mm2 （14）漆包線等的耐溫等級 Y：90℃ A；105℃ Q E：120℃ QQ QA QH B：130℃ QZ 云母 石棉 F：155℃ QZY H：180℃ C：＞180℃ QY QXY 輔助材料的耐熱等級 B級 聚酯薄膜 C級 聚四氟乙烯薄膜 3.2.2 參數(shù)計算過程 （1）原始數(shù)據(jù) QH=0.003公斤 δH=0.5厘米 θY=70℃ τ=0.1 UH=24V θY=20℃ （2）初算 有效功： A= QHδH=0.003×0.5=0.0015kgcm （式3.8）結(jié)構(gòu)系數(shù)值： Kφ===0.11kg/cm （式3.9） 按所求的值,確定電磁鐵的類型為45度錐臺座吸入式。 按所求的值,得：Bδ=10600高，=5 把吸力和銜鐵行程折合為等效值： Q===0.006kg （式3.10） δ=δHcos2α=0.5×cos245o=0.25cm （式3.11） 確定鐵心半徑： R1===1.82cm （式3.12） 確定總動勢： F∑=kct=×1.28=2700安匝 （式3.13） 取磁導(dǎo)體中的磁勢降為氣隙磁勢的18%,非工作氣隙中的磁勢降為氣隙中磁勢的10%,則式中KCT==1.28 0.78=1-(10%+18%) 確定線圈的長度和高度： LK===5.04cm （式3.14） ρθ=2.4×10-2Ωcm2/m 漆包線90℃時電阻率 K=1.16×10-3W/cm2℃ 散熱系數(shù) Fk=0.43 填充系數(shù) R2=+R1=+1.82=2.83 cm H=R2-R1=2.83-1.82=1.01cm 確定外部半徑： R3===3.35(cm) （式3.15） 確定漆包線的直徑： d===0.696(mm) （式3.16） 3.3 立柱的尺寸計算 立柱可以簡化成懸臂梁近似計算尺寸。因為電機(jī)旋轉(zhuǎn)過程產(chǎn)生的扭矩小，可以不用考慮扭轉(zhuǎn)時截面上的剪應(yīng)力。立柱材料為灰鑄鐵HT250，可以承受較大壓應(yīng)力，立柱上裝的零部件不是很重，因此壓應(yīng)力也不用考慮。經(jīng)計算畫出立柱剪力圖彎矩圖。分別見圖3.5，3.6所示： 圖3.5 剪力圖 圖3.6彎矩圖 從彎曲時應(yīng)力的計算公式中可以分析出最大應(yīng)力的位置，當(dāng)同一截面上、都相同時，最大應(yīng)力發(fā)生在y最大的地方[14]。故最大應(yīng)力的計算公式為： （式3.17） 上式中，如果令,Wz稱為抗彎截面系數(shù)，則： （式3.18） 抗彎截面系數(shù)是衡量截面抗彎能力的一個幾何量，越大，越小，梁的承載能力越強(qiáng)，與力的大小無關(guān)，其單位為m或mm。一些常用截面的抗彎截面系數(shù)需要記住，下面給出矩形、圓形和圓環(huán)截面的計算方法和結(jié)果[15]。而對工字鋼角鋼槽鋼等的抗彎截面系數(shù)，可以查有關(guān)的手冊。 矩形截面：(寬度b平行于中性軸z軸,高度h) （式3.19） 圓形截面： （式3.20） 圓環(huán)截面： （式3. 21） 所選材料為灰鑄鐵HT250，其力學(xué)性能表[16]見表3.2，3.3所示： 表3.2 灰鑄鐵鑄件預(yù)計力學(xué)性能 表3.3 灰鑄鐵鑄件附鑄試塊力學(xué)性能 由以上計算公式及力學(xué)性能表，經(jīng)計算最好將立柱設(shè)計為高1500mm，外徑200mm，內(nèi)徑160mm,等截面圓環(huán)形結(jié)構(gòu)。 3.4 驅(qū)動電機(jī)的選擇 3.4.1 直流電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)比較 輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，稱為直流電機(jī)，它是能實現(xiàn)直流電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的電機(jī)。當(dāng)它作電動機(jī)運(yùn)行時是直流電動機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時是直流發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能[17]。 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單。因此在本次設(shè)計中采用步進(jìn)電機(jī)控制支撐臂的旋轉(zhuǎn)。 3.4.2 步進(jìn)電機(jī)的選擇 步進(jìn)電機(jī)有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號便確定下來了[18]。 ? （1）步距角的選擇 ??電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，每個當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。 目前市場上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機(jī)）、0.9度/1.8度（二、四相電機(jī)）、1.5度/3度（三相電機(jī)）等。 ? （2）靜力矩的選擇 ??步進(jìn)電機(jī)的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載 和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動時（一般由低速）時二種負(fù)載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力 矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長度便能確定下來（幾何尺寸）. ? （3）電流的選擇 ??靜力矩一樣的電機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機(jī)的電流（參考驅(qū)動電源、及驅(qū)動電壓） ??綜上所述選擇電機(jī)一般應(yīng)遵循以下步驟： ?????????????　 圖3.7 電機(jī)選擇步驟 ?? （4）力矩與功率換算[19] ?? 步進(jìn)電機(jī)一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用、其功率是變化的，一般只用力矩來衡量，力矩與功率換算如下： ????????P=?Ω·M （式3. 22） ????????Ω=2π·n/60 （式3. 23） ????????P=2πnM/60 （式3. 24） ??其P為功率單位為瓦，Ω為每秒角速度，單位為弧度，n為每分鐘轉(zhuǎn)速，M為力矩單位為牛頓·米 ????????P=2πfM/400(半步工作） （式3. 25） ??其中f為每秒脈沖數(shù)（簡稱PPS) 本次設(shè)計選擇電機(jī)型號為：110BYG260B-0602。 3.5 螺釘?shù)倪x擇 螺栓聯(lián)接通常以螺栓組形式出現(xiàn)。故在進(jìn)行強(qiáng)度計算之前，先要進(jìn)行螺栓組的受力分析，找出其中受力最大的螺栓及其所受的力，作為進(jìn)行單個螺栓強(qiáng)度計算的依據(jù)。 　　對于承受軸向力（包括預(yù)緊力）作用的受拉螺栓和承受橫向力作用的受剪螺栓（主要是鉸制孔用螺栓），根據(jù)其破壞形式，相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則分別是保證螺栓的拉伸強(qiáng)度和保證聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度和螺栓的剪切強(qiáng)度。 按上述相應(yīng)的強(qiáng)度條件計算螺栓危險截面直徑或校核其強(qiáng)度。螺栓其它部分和其它螺紋聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)尺寸，均按螺栓螺紋的公稱直徑由標(biāo)準(zhǔn)選定。下面介紹液壓缸螺釘?shù)倪x擇： 若近似地把螺栓小徑所對應(yīng)的剖面視為危險剖面，則受拉螺栓的約束強(qiáng)度條件為： 　　　　　　　　　　 （式3. 26） 　　或 　　　　　　　　　　 （式3. 27） 　　式中：Fv為螺栓所受的當(dāng)量拉力； 　　　　　[s]為螺栓聯(lián)接的許用應(yīng)力。 常用材料：Q215、Q235、25和45號鋼，對于重要的或特殊用途的螺紋聯(lián)接件，可選用15Cr ，20Cr，40Cr，15MnVB，30CrMrSi等機(jī)械性能較高的合金鋼。 螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力與載荷性質(zhì)(靜、變載荷) 、聯(lián)接是否擰緊，預(yù)緊力是否需要控制以及螺紋聯(lián)接件的材料、結(jié)構(gòu)尺寸等因素有關(guān)。精確選定許用應(yīng)力必須考慮上述各因素，設(shè)計時可參照表選擇。 表3.4 螺栓、螺釘、螺柱、螺母的性能等級 性 能 級 別 3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 8.8 (≤M16) 8.8 (＞M16) 9.8 10.9 12.9 螺栓、螺釘、螺柱 抗拉強(qiáng)度極限 sb /MPa 公稱 300 　 400 　 500 600 800 800 900 1000 1200 min 330 400 420 500 520 600 800 830 900 1040 1220 屈服強(qiáng)度極限 ss /MPa 公稱 180 240 320 300 400 480 640 640 720 900 1080 min 190 240 340 300 420 480 640 660 720 940 1100 布氏硬度HB min 90 109 113 134 140 181 232 248 269 312 365 推薦材料 10 Q215 15 Q235 10 Q215 25 35 15 Q235 45 35 35 35 45 40Cr 15MnVB 30CrMnSi 15MnVB 相配合螺母 性能級別 4或5 4或5 4或5 5 5 6 8或9 8或9 9 10 12 推薦材料 10 Q215 10 Q215 10 Q215 10 Q215 10 Q215 15 Q215 35 35 35 40Cr 15MnVB 30CrMnSi 15MnVB 注：9.8級僅適用于螺紋公稱直徑≤16mm 的螺栓、螺釘和螺柱。 表3.5 緊螺栓聯(lián)接的許用應(yīng)力及安全系數(shù) 許用應(yīng)力 不控制預(yù)緊力時的安全系數(shù) 控制預(yù)緊力時的安全系數(shù)S 　 [s]=ss /S 直徑材料 M6～M16 M16～M30 M30～60 不分直徑 碳鋼合金鋼 4～35～4 3～24～2.5 2～1.32.5 1.2～1.5 　　注：松螺栓聯(lián)接時，?。篬s]=ss/S，S=1.2～1.7。 由上表和公式，選擇液壓缸螺釘為材料20Cr，型號為M8.其他螺栓連接也可以類似選用。 第四章 實體設(shè)計 根據(jù)第三章的設(shè)計參數(shù)來設(shè)計各個機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，參考按照尺寸繪圖工具繪制出各個零件的實體圖。 4.1 設(shè)計軟件介紹 本次設(shè)計繪圖所用軟件是ProE，下面介紹一下軟件及其優(yōu)點(diǎn)。ProE是美國PTC公司旗下的產(chǎn)品Pro/Engineer軟件的簡稱。ProE是美國參數(shù)技術(shù)公司（Parametric Technology Corporation，簡稱PTC）的重要產(chǎn)品。是一款集CAD/CAM/CAE功能一體化的綜合性三維軟件，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，并作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今最成功的CAD/CAM軟件之一[20]。 經(jīng)過20多年不斷的創(chuàng)新和完善，ProE現(xiàn)在已經(jīng)是三維建模軟件領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊之一，它具有如下特點(diǎn)和優(yōu)勢： 參數(shù)化設(shè)計和特征功能 ProE是采用參數(shù)化設(shè)計的、基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計者提供了在設(shè)計上從未有過的簡易和靈活。 　　 單一數(shù)據(jù)庫 ProE是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，不像一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。換言之，在整個設(shè)計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反應(yīng)在整個設(shè)計過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變，NC（數(shù)控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何變動，也完全同樣反應(yīng)在整個三維模型上。這種獨(dú)特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計結(jié)合起來。這一優(yōu)點(diǎn)，使得設(shè)計更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價格也更便宜。 　　 全相關(guān)性：ProE的所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過程中某一處進(jìn)行的修改，能夠擴(kuò)展到整個設(shè)計中，同時自動更新所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵在開發(fā)周期的任一點(diǎn)進(jìn)行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用[21]。 　　 基于特征的參數(shù)化造型：ProE使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機(jī)械對象，并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的進(jìn)行修改。例如：設(shè)計特征有弧、圓角、倒角等等，它們對工程人員來說是很熟悉的，因而易于使用。 　　 裝配、加工、制造以及其它學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨(dú)特的特征。通過給這些特征設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后修改參數(shù)很容易的進(jìn)行多次設(shè)計疊代，實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。 　　 數(shù)據(jù)管理：加速投放市場，需要在較短的時間內(nèi)開發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實現(xiàn)這種效率，必須允許多個學(xué)科的工程師同時對同一產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開發(fā)研制，正是專門用于管理并行工程中同時進(jìn)行的各項工作，由于使用了ProE獨(dú)特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。 　　 裝配管理：ProE的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令，例如“嚙合”、“插入”、“對齊”等很容易的把零件裝配起來，同時保持設(shè)計意圖。高級的功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。 　　 易于使用：菜單以直觀的方式聯(lián)級出現(xiàn)，提供了邏輯選項和預(yù)先選取的最普通選項，同時還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學(xué)習(xí)和使用[22]。 4.2 液壓缸結(jié)構(gòu)的設(shè)計 為配合取料手及其手臂實現(xiàn)一定擺角，完成不同位置的螺母取料，同時要有足夠強(qiáng)度支撐取料手臂重量，此方案選擇液壓支撐長度200mm，可以最大伸長約400mm。實現(xiàn)取料手與手臂間最大角度約150度，取料范圍大概為500mm。其實體圖如圖4.1所示： 圖4.1 液壓支撐 4.3 取料手結(jié)構(gòu)的設(shè)計 取料手臂要從高大約一米的料箱內(nèi)取得M6螺母，完成送料。因此將其設(shè)計成液壓控制可以伸出，縮回以適應(yīng)不同距離的取料。同時，當(dāng)期送料時要回到初始狀態(tài)，完成轉(zhuǎn)動，將拿到的M6螺母送到儲存螺母的裝置。此設(shè)計將取料手長度設(shè)計為500mm，初始狀態(tài)成與水平大概60度角。其實體圖如圖4.2所示： 圖4.2 電磁吸附取料手 4.4 立柱的設(shè)計 立柱是整個機(jī)構(gòu)的身體，取料手臂送料裝置都要以安裝在立柱上。因此，立柱承受的力及力矩最多也最復(fù)雜，要有足夠強(qiáng)度剛度才能滿足要求。為了適應(yīng)取料和送料工作臺，立柱的高度也要設(shè)計的盡量適合。本設(shè)計將立柱高度設(shè)計為1500mm,中空外徑200mm，同時為使電機(jī)散熱以保障最佳工作狀態(tài)。在安裝電機(jī)的周圍還設(shè)計了散熱柵格。其三維實體圖如圖4.3所示： 圖4.3 立柱 4.5 M6螺母接收裝置設(shè)計 螺母由取料手送至滑道，因為取料手設(shè)計為電磁吸附手，其到達(dá)預(yù)定送料位置時，放下螺母。根據(jù)螺母尺寸，設(shè)計一螺母接收裝置，類似一個漏洞。斜面角度45度，螺母與斜面摩擦不會影響螺母下滑。其三維實體圖如圖4.4所示： 圖4.4 接收裝置 4.6 螺母擺正槽設(shè)計 螺母經(jīng)過接收裝置后是沒有規(guī)則的向下沿滑道運(yùn)動的，但是在工作臺上螺母要水平放置才能是想要的位置。因此要實現(xiàn)螺母水平方式送到工作臺，必須在未進(jìn)入工作臺時就實現(xiàn)擺正?？紤]到螺母水平放置尺寸比豎直放置尺寸大?；涝O(shè)計一段槽，當(dāng)螺母水平滑下時可以順利通過，但是當(dāng)螺母豎直時由于尺寸比開的漏槽尺寸小，則會落下，下面有螺母回收裝置。槽長度100mm,寬度為5mm。其三維實體圖如圖4.5所示： 圖4.5 送料槽 4.7 送料機(jī)構(gòu)設(shè)計 此部分采用07級同學(xué)設(shè)計的花盤送料機(jī)構(gòu)，利用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動，帶動花盤?；ūP設(shè)計有六個槽，在轉(zhuǎn)動過程中使螺母以一定時間間隔送出。其實體裝配圖如圖4.6所示： 圖4.6 送料機(jī)構(gòu) 4.8 整體裝配圖 圖4.7 整體裝配圖 第五章 設(shè)計總結(jié) 走的最快的總是時間，來不及感嘆，美好的大學(xué)生活匆匆過去，經(jīng)過幾個月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)，以及周圍同學(xué)們的支持，想要完成這次設(shè)計是非常困難的。 本次畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計題目是雙臂式自動送料機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計，隨著現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)的日益集中化、高效化、國際競爭日益激烈，簡單的自動送料機(jī)構(gòu)逐漸顯示了它的弊端。所以設(shè)計一種靈活性高、使用安全的送鉚設(shè)備是非常有現(xiàn)實意義的。本課題研究雙臂送料機(jī)構(gòu)，將克服普通送料機(jī)構(gòu)的弊端，大大提高自動送料機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)效率，減少勞動成本，提高人身安全，保障生產(chǎn)質(zhì)量。起初對雙臂式自動送料機(jī)器人問題和方案比較問題不知道如何下手，經(jīng)過指導(dǎo)老師的點(diǎn)播，教我們?nèi)绾谓鉀Q問題，如何查閱資料，從哪些方面進(jìn)行比較，這不僅使我們走出了設(shè)計初期的迷茫，而且對以后的設(shè)計起到了很好的指導(dǎo)作用。 本次設(shè)計改變了以往設(shè)計的作圖模式，全為計算機(jī)作圖，這不僅要求我有熟練的ProE技能，而且也是對我的一次考驗。在幾個月的時間內(nèi)，在老師和同學(xué)的幫助和鼓勵下，我的設(shè)計進(jìn)行的有條不紊，雖然有時也會遇到困難，但總能及時的解決，在規(guī)定的時間內(nèi)的完成了各項任務(wù)。 此次畢業(yè)設(shè)計可以說在某種程度上是一種嘗試，通過大量查閱有關(guān)自動送料設(shè)計的相關(guān)資料，不僅對我的設(shè)計起到了十分重要的作用，而且拓展的我的知識，也為以后的工作打下了很好的基礎(chǔ)。同時，畢業(yè)設(shè)計也是對我大學(xué)四年學(xué)習(xí)情況的一次檢驗。 在做這個課題中，難免的遇到了困難，但好在有老師的幫忙，以及同學(xué)的幫助下，終于把畢業(yè)設(shè)計最終敲定。在幾個多月的設(shè)計中，心得體會如下： 首先，不管是學(xué)習(xí)、工作還是做這個畢業(yè)設(shè)計，我們都得用心，學(xué)習(xí)要有學(xué)習(xí)思路，工作要有條理性，畢業(yè)設(shè)計也得用心去想，去理清自己的思路，該如何去寫，該如何讓章節(jié)合理順暢，這些都是要用心去想。 其次，要有耐心與細(xì)心。畢業(yè)設(shè)計不是一天兩天就可以完成的，而是耗時耗力的任務(wù)，如果沒有耐心，那么什么都完成不了，每個細(xì)節(jié)我們都該去注意，每個圖我們都該去看，這些無不要有足夠的耐心與細(xì)心。 第三，責(zé)任心。不管是做什么事情，必不可少的就是責(zé)任心，一個人沒有責(zé)任心，那么肯定做不成什么事，在畢業(yè)設(shè)計期間，我也退縮過，我也懶惰過，但我知道，做好一件事，不僅是對自己負(fù)責(zé)，更是對別人負(fù)責(zé)。 第四，要善于溝通。畢業(yè)設(shè)計遇到的細(xì)節(jié)問題其實我們也可以同學(xué)間的交流和詢問老師來解決，而這一切，都在于，溝通二字。 經(jīng)過畢業(yè)設(shè)計，我對步進(jìn)電機(jī)，電磁吸附原理及液壓缸有一些了解。最后，我們還應(yīng)具有開拓進(jìn)取的精神，在設(shè)計中遇到許多不懂的問題是正常的，而這時候的我們不應(yīng)選擇退卻，而應(yīng)迎難而上，自己查閱書籍，詢問老師，同學(xué)討論，網(wǎng)上查閱，等等手段都可用來解決，而這些解決的問題就將成為我們的財富，我們必可受益一生。我們要始終相信“方法總比困難多”，再多的困難總有解決的辦法，我們作為即將離開學(xué)校踏上社會的人，一定要具備這樣的精神，方能在社會中立足，方能展望未來。兩個月的時間說長不長，說短不短，一路走來，有點(diǎn)辛苦，但通過離校前的最后一件大事，我感覺成長了許多，也許這就是真正的生活。對于即將真正的離校工作，也許我可以從這次的畢業(yè)設(shè)計中借鑒更多的東西，能讓我更快的適應(yīng)社會，更快的確定自我定位?？傊?，這次畢業(yè)設(shè)計將是我一輩子的財富，在發(fā)現(xiàn)自己不足的同時，我卻更加自信，因為，我知道，我又可以進(jìn)步了一點(diǎn)！ 總之，本次畢業(yè)設(shè)計使我受益匪淺，提高了查閱資料能力，提高了分析問題的能力，提高的電腦軟件應(yīng)用能力，鞏固了書本知識，是理論結(jié)合實踐最好的實戰(zhàn)演練。 致謝 此次畢業(yè)設(shè)計之所以能夠按時按要求順利完成，其中老師和同學(xué)給予了我莫大的支持和幫助。 這里特別感謝邊老師，是邊老師為我的畢業(yè)設(shè)計提供了大量的技術(shù)幫助，為我及時安排設(shè)計進(jìn)程，在課余時間為我分析和講解設(shè)計要點(diǎn)、疑難點(diǎn)，使我對設(shè)計透徹的了解，開闊了我的眼界，增長了我的知識，使我對設(shè)計充滿了興趣和信心，這種動力推動著我一步步的認(rèn)真完成畢業(yè)設(shè)計。同時我也要感謝幫助過我的同學(xué)，他們的熱心和支持推動著我設(shè)計的步伐他們總是在我最需要幫助之時向我伸出了援助之手，當(dāng)我對方案有疑問時，他們甘愿停下手中的工作和我討論；當(dāng)我被復(fù)雜的計算工作煩惱而不想做時，他們總是用很熱誠的語言鼓勵我、支持我；當(dāng)我遇到簡單問題而羞于請教時，他們總是百厭其煩地向我伸出援助之手。有了這些讓我感到畢業(yè)設(shè)計雖苦但感覺很快樂。 經(jīng)過半年的忙碌和工作，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，還請老師和同學(xué)們批評和指正。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的老師、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，總之沒有他們，就不能這么較完整和全面的完成畢業(yè)設(shè)計，所以要再次對他們說一次——謝謝你們 ！ 參考文獻(xiàn) [1] 王孝培.沖壓手冊.機(jī)械工業(yè)出版社,2000.10 [2] 潘憲曾.沖壓模具設(shè)計與制造手冊.機(jī)械工業(yè)出版社,1999 [3] 蔣文森等.模具設(shè)計與制造手