机械5

气压传动的优点： （1）工作介质是空气，与液压油相比可节约能源，而且取之不劲用之不竭。气体不易堵塞流动通道，用过后可将其随时排入大气中，不污染环境； （2）空气的特性受温度影响校在高温下能可靠地工作，不会发生燃烧或爆炸。且温度变化时，对空气的粘度影响极小，故不会影响传动性能； （3）空气的粘度很小（约为液压油的万分之一），所以流动阻力小，在管道中流动的压力损失较小，所以便于集中供应和远距离输送； （4）相对液压传动而言，气动动作迅速、反应快，一般只需0.02～0.3s就可达到工作压力和速度。液压油在管路中流动速度一般为1～5m/s，而气体的流速最小也大于10m/s，有时甚至达到音速，排气时还达到超音速； （5）气体压力具有较强的自保持能力，即使压缩机停机，关闭气阀，但装置中仍然可以维持一个稳定的压力。液压系统要保持压力，一般需要能源泵继续工作或另加蓄能器，而气体通过自身的膨胀性来维持承载缸的压力不变； （6）气动元件可靠性高、寿命长。电气元件可运行百万次，而气动元件可运行2000～4000万次； （7）工作环境适应性好，特别是在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣环境中，比液压、电子、电气传动和控制优越； （8）气动装置结构简单，成本低，维护方便，过载能自动保护。 气压传动的不足之处： （1）由于空气的可压缩性较大，气动装置的动作稳定性较差，外载变化时，对工作速度的影响较大； （2）由于工作压力低，气动装置的输出力或力矩受到限制。在结构尺寸相同的情况下，气压传动装置比液压传动装置输出的力要小得多。气压传动装置的输出力不宜大于10～40kN； （3）气动装置中的信号传递速度比光、电控制速度慢，所以不宜用于信号传递速度要求十分高的复杂线路中。同时实现生产过程中的遥控也比较困难，但对一般的机械设备，气动信号的传递速度是能满足工作要求的； （4）噪声较大，尤其是在超音速排气时要加消声器。 在所有的驱动方式中，气压驱动是最简单的，在工业上应用很广。其中不少气动系统应用于机器人，多用于开关控制和顺序控制的机器人。气动执行元件既有直线气缸也有旋转气动马达。 气动系统的工作介质是压缩空气，气动控制阀简单、便宜，而且工作压力也低的多。多数气动驱动用来完成挡块间的运动。气动系统的主要优点之一就是操作简便、易于编程，所以可以完成大量的点位搬运操作的任务。但是用气压伺服实现高精度很困难。不过在能满足精度的场合，气压驱动在所有的机器人及机械手中是重量最轻的，成本也最低。气压系统的动力源由高质量的空气压缩机提供。这个气源可经过一个公用的多路接头为所有的气动模块所共享。安装在多路接头上的电磁阀控制通向各个气动元件的气流量。 综上所述，并结合具体设计的上下料机构抓取工件的尺寸、大小等，本设计最终采用气压驱动。 2.3CK6140型数控车床的主要参数 床身最大工件回转直径400 mm 最大车削长度1000 mm 中心高205 mm 主轴头形成6#C型 主轴锥孔莫式6号 主轴孔径52 mm 主轴转速范围100～2500r/mi
n 机床轮廓尺寸 长度2265 mm 宽度1050 mm 高度1466 mm 主轴线与床身边缘的间距300 mm 主轴线距地面高度1100 mm 床头箱长度610 mm 2.4总体方案设计 机床的上下料，是指将毛坯送到正确的加工位置及将加工好的工件从机床上取下的过程。按自动化程度，机床的上下料装置分为人工上下料装置和自动上下料装置两类。人工上下料通常借助传送滚道或起重机等设施，通过人工操作进行机床的上下料。这类操作需要较长时间，耗费体力，主要适用于单件小批生产或大型的活外形复杂的工件。在大批大量生产中，为了缩短上下料时间，提高劳动生产率，降低工人的劳动强度，通常采用自动化的上下料装置，如料仓式、料斗式、上下料机械手或机器人等。 本设计所需要完成的针对数控车床的自动上下料机构，主要实现的功能是坯料的抓娶自动定位、夹紧和工件的回放。设计者决定采用单臂机械手，由它的旋转、俯仰和伸缩运动来完成上下料。 机械手是一种能模仿人手的某些工作机能，按照程序要求实现抓取和搬运工件，或完成某些劳动作业的机械自动化装置。有时也称为操作机或工业机器人。上下料机械手依据其安放位置可以分为内装式、附装式和单置万能式机器人三类形式。按照其是否移动又分为固定式和行走式两类机器人。 固定式机器人由于本体是固定的，它只能借助其臂部在可活动范围内进行上下料作业，它的传送距离九受到一定限制。如果能自动更换手部，它就可以抓取工件、刀具或夹具等实现多种操作，是一种具有较大柔性的传送装备。 固定式机器人可分为服务于多台机床与固定机床两类。将小型机器人直接安装在机床的侧面或上部，使它具有搬运与装卸工件所必需的最低限度的运动自由度，可用CNC装置控制机器人的动作。 行走式机器人又称移动式机器人，具有较大的活动范围。 随着柔性制造系统的发展，工业机器人在物流系统中的应用越来越广泛。工业机器人可以在数控机床与工件台架之间完成工件的传送任务；也可以在两三台数控车床之间，以及与工件台架之间完成复杂的工件传送任务；还可以完成刀具交换、夹具交换甚至装配等任务。它将加工与装配、成品与毛坯、工件、刀具和夹具等有机的联系起来，构成一个完整的系统。应该指出的是，工业机器人在这里仅用于上下料，它当然比焊接、喷漆机器人的功能要求要简单一些。 针对数控车床的自动上下料机构，实现的功能是坯料的抓娶自动定位、夹紧和工件的回放。本机构采用单臂机械手，由它的旋转、俯仰和伸缩运动来完成上下料。同时设计一气动弹簧涨胎心轴实现工件的自动定心夹紧与松开。机械手与气动夹具相互配合完成数控机床的自动化加工。上下料系统包含料台放出一个套类工件、气动机械手抓取工件，送入机床夹具内然后退回到一定位置，等到工件加工完之后，气动机械手动作抓取零件放回料台，这些动作都用电磁铁和行程开关实现简单的开关控制。从而完成上下料的总过程。机械手上下料与机床弹簧涨胎心轴的松开、夹紧及车刀运动有联锁关系，其程序如下：隔料器放出一个工件机械手手臂伸出到指定位置开关发出信号、手爪夹紧工件机械手手臂上仰到指定高度开关发出信号、机械手逆时针旋转180°将工件送到弹簧涨胎心轴上开关发出工件到位信号弹簧涨胎心轴外涨夹紧工件机械手手爪松开工件开关发出信号、手臂缩回行程开关发出信号、手臂俯下加工工件开关发出信号、机械手手臂上仰到指定高度开关发出信号、手臂伸出到指定位置手爪夹紧工件开关发出信号、夹具松开开关发出信号、机械手顺时针旋转180°将工件放回料台机械手回到初始位置隔料器放出下一个工件机械手再完成工件的上下料循环。 一、设计（）的内容 针对数控车床设计的一种套类零件自动上下料机构，实现了坯料的抓娶自动定位、夹紧以及工件的回放。该机构主要由自动安装夹具，坯料、工件拾取机械手，动力及控制系统组成。零件的自动定位、夹紧由弹簧涨胎心轴实现，涨胎心轴是以工件的内孔表面定位，由气缸驱动弹性筒夹向外扩涨，实现工件的定位和夹紧的。坯料、工件的拾娶回放是由单臂形式的机械手通过伸缩、旋转以及俯仰等运动实现的，这些运动均由气缸驱动获得。本设计中，为实现工件的自动上下料，单臂机械手的运动与涨胎心轴的张合需进行紧密配合。考虑到所夹持工件的实际尺寸、质量等因素，本机构采用气动、电气控制实现了坯料和工件的拾娶安装、回放过程的自动完成。 二、设计（）的要求 主要任务是根据计划任务书，在经调研进一步确定设计要求的基础上，通过创造性思维和试验研究，，克服技术难关，经过分析、综合与技术经济评价，使构思和目标完善化，从而确定出产品的工作原理与总体设计方案。设计要求主要主要要满足功能要求、使用性能要求、工况适应性要求、宜人性要求、外观要求、环境适应性要求、工艺性要求、法规与标准化要求、经济性要求等等。 三、设计（）应完成的工作 1.参考机床有关技术资料，完成机械部分设计及电气部分设计，并用CAD绘制图纸。 2.完成设计说明一份