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电动机座加工自动线卸料机械手设计

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发表于 2016-10-24 22:49:04 | 显示全部楼层 |阅读模式

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电动机座加工自动线卸料机械手设计
规格参数:
抓重(最大抓重): 35公斤;自由度数: 2个;座标型式:圆柱座标
手臂运动参数:大手臂回转(file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/09/clip_image002.gif):90°;小手臂升降(Z): 400mm
手指夹持范围: 孔径250mm
定位方式: 行程挡铁
驱动方式: 液压
file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/09/clip_image004.jpg
电动机座加工自动线示意图
机械手,英文名mechanical hand,是指能模仿人手和臂的某些动作和功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。
工业机械手即在工业生产中所使用的机械手,是一种可编程序的自动机械手。它是在五十年代末出现,近年来迅速发展起来的重要的自动化装置,是实现工业自动化的重要手段。目前,在各个生产领域,为了提高生产效率和产品质量,实现安全生产,都采用了各种不同形式,不同功能的机械手。由于机械手的出现,在许多生产工艺中都代替了人工,使工业自动化有了较大发展,这不仅大大的提高了劳动生产率,改善了劳动条件,减轻了工人劳动强度,而且使成批生产有了质量技术保证,正因为如此,机械手的设计开发成了目前工业技术的重要课题。
1.1 研究背景及发展现状
机械手在工业生产中广泛的应用于机加工,锻压,铸造,冲压,焊接,装配,喷漆,热处理等各个行业,特别是在笨重,高温有毒,放射性,多粉尘等恶劣危险的劳动环境中,机械手由于有显著的优点而备受重视。以下是机械手在工业中的几种典型应用:
1.旋转体零件生产流水线自动化方面
采用机械手在旋转体零件(如轴类、盘类、环类等)生产流水线上的机床之间传送工件能够提高生产线的自动化。国内已建成的这类自动线很多,如沈阳泵厂的深井泵轴承体加工自动线(环类),大连电机厂的4号和5号电动机轴加工自动线(轴类),上海拖拉机齿轮厂的齿坯加工自动线(盘类)等。加工箱体类零件的组合机床自动线,一般采用随行夹具传送工件,也有采用机械手的,如上海动力机厂的汽缸盖加工自动线转位机械手。
2.在实现单机自动化方面
1)各类半自动车床,有自动夹紧、进刀、切削、退刀和松开的功能,但仍需人工上下料。装上机械手,可实现全自动生产,一人看管多台机床。目前,机械手在这方面应用最多,如上海柴油机厂的曲拐自动车床和座圈自动车床机械手,大连第二机床厂的自动循环液压仿形车床机械手,沈阳第三机床厂的Y38滚齿机械手,青海第二机床厂的滚铣花键机床机械手等。由于这方面使用已有成熟的经验,国内一些机床厂已在这类机床产品出厂时就附上机械手,或为用户自行安装机械手提供条件。
2)注塑机有加料、合模、成型、分模等自动工作循环,装上机械手自动装卸工件,可实现全自动生产。
3)冲床有自动上下料冲压循环,装上机械手上下料,可实现冲压生产自动化。目前机械手在冲床上应用有两个方面:一是160t以上的冲床用机械手的较多。如沈阳低压开关厂200t冲床磁力起动器壳体下料机械手和天津拖拉机厂400t冲床的下料机械手等;二是用于多工位冲床,用作冲压件工位间步进,如上海第二汽车配件厂的灯壳冲压生产线机械手(生产线中有两台多工位冲床)。
3.在铸、锻、焊等热处理方面
在锻造方面,机械手一般用做加热炉,锻压机床或冲床的上下料和工件的传送,其中包括多工位冲床的中间传送。如:天津第二锻造厂JS01通用机械手的精锻机上下料。
在铸造方面,机械手应用较多的是在熔模铸造中,也用于浇铸,造型,制芯及清理工作。美国Dochlcn-Jarvis工厂是使用工业机械手最多的,约12万台,主要用于从压型中取出铸件,然后用喷气法清洗铸件表面,该厂使用机械手后铸件质量得到了很大提高,稳定性增强。
在焊接方面,焊接机械手也是应用较多的,这种机械手可分为点焊接机械手和弧焊接机械手。对于点焊接机械手,其手臂能伸缩,俯仰,回转,手腕能摆动,回转,俯仰。至于弧焊接机械手,它的焊炬能作复杂三维曲线运动以调节焊接范围。
4.在装配方面
工业机械手在装配中的应用,是近几年国内外研究和发展的一个重要方面,特别是在汽车制造业的汽车装配自动化和弹药装配等危险作业上有很大的使用价值。目前装配机械手正由串联结构向并联结构转换。
1.2 本课题研究目的及意义
工业机械手具有许多人类无法比拟的优点,满足了社会化大生产的需要,其主要优点如下:
1.能代替人从事危险、有害的操作。只要根据工作环境进行合理设计,选择适当的材料和结构,机械手就可以在异常高温或低温、异常压力和有害气体、粉尘、放射线作用下,以及冲压、灭火等危险环境中胜任工作。
2.能长时间工作,不怕疲劳,可以把人从繁重单调的劳动中解放出来,并能扩大和延伸人的功能。人在连续工作几小时后,总会感到疲劳或厌倦,而机械手只要注意维护、检修,即能胜任长时间的单调重复劳动。
3.动作准确,因此可以稳定和提高产品的质量,同时又可避免人为的操作错误。
4.机械手特别是通用工业机械手的通用性、灵活性好,能较好地适应产品品种的不断变化,以满足柔性生产的需要。
5.机械手能明显地提高劳动生产率和降低成本。
由于机械手在工业自动化和信息化中发挥了以上巨大的作用,世界各国都很重视工业机械手的应用和发展,机械手的应用在我过还属于起步阶段,就显示出了许多的无法替代的优点,展现了广阔的应用前景。近十几年来,机械手的开发不仅越来越优化,而且涵盖了许多领域,应用的范畴十分广阔。
成品电动机机体形状很复杂,从毛胚到成品需要完成很多道加工工序,各道工序及工序之间都要实现机体的移位及定位,这些工序如果全靠人工完成将大大增加工人的劳动强度,不仅使加工质量难以得到保证还增加了劳动的危险性。本课题的研究是为了设计出一种电动机机体加工自动线上用的辅助机械手,该机械手在机体加工自动线能完成上料,转位和翻转等多种功能,提高生产效率,降低劳动强度。
1.3 本课题研究内容
电动机座加工自动线,对提高当前我国中小型电机座加工自动化水平,提高生产效率,保证产品质量和减轻劳动强度具有重大意义。
现依UX16型电动机座加工自动线为例介绍其组成和工作原理,该自动线用于加工Y系列底脚式和法兰式1-5号共20种规格电机座。电机座的材料为HT250,硬度为H B 143-180。
工件毛坯上线,经镬、钻、攻、车端面、铣等15个工步完成电机座两端止口、内孔、两端端盖螺孔、出线盒孔、吊环孔、固定定子孔、底脚孔及底脚平面的全部加工工序。工艺流程及总布局如图1-1。
file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtml1/09/clip_image005.jpg
图1-1电动机座加工自动线示意图
全线有16台机床,以立式为主,分成两段,按工艺顺序排列成一直线,全线布置谐调、敞开、整齐。全线两段分别采用不同型式的随行夹具,以便于输送工件。两种型式的随行夹具除第I段的随行夹具需更换卡爪外,都能适应20种规格工件的安装。两段随行夹具都采用了由机床下面返回的方式。两段间用转载机构相联,实现I、II段之间的自动转载。现分别介绍如下:
第I段:由5台(C1A-C4)立式机床组成,其始端和末端有随行夹具升降机各一台,前升降机的下一工位为装料工位,由人工将工件毛坯装到此工位的随行夹具上。装料工位上的气动扳手自动扭转随行夹具上的三个爪子,使工件在随行夹具上自动定心。本段随行夹具共12个。C2和C3机床之间设有孔深检查装置J4,其立式检查头除检查孔深外,还可起吹屑作用。随行夹具和工件的输送由一条贯穿全段的步距为1200毫米的棘爪步伐式输送带完成。当随行夹具和工件输送到本段卸料工位上后,由气动扳手将工件松开。工件被转载装置的卸料机械手抓走,而空载的随行夹具被送入后升降机内,降到下端,由布置在床身最下层贯穿全段的步距为720毫米的棘爪步伐式返回输送带从后升降机内拖出。切屑排在床身中的容屑槽内。当容屑槽内装满切屑后,由人工排出线外。随行夹具连同工件在各工位上分别夹紧:C1A, C1B, C4机床上为液压夹紧,C2, C3机床上及J4检查装置上为机械弹簧夹紧。
    II段:由11台机床组成(其中C8, C9, C11机床为卧式,其余为立式)C8, C9两台机床的左面可调头是一样的,其中一个为备用,C73C14机床完全一样,用于精镗内孔工序,其中一台为备用。本段的首末两端设有随行夹具升降机各一台,机床C6C7之间设有空气冷却装置,以便排除粗撞后的切屑和切削热,防止热变形。在本段中,为了满足生产率的要求,CB-C12等五台机床用于完成钻孔、攻丝工序。由于工序时间短,所以采用了单工位的形式,即一次加工一个工件。其余设备为双工位,即一次加工两个工件。为了使粗加工所产生的振动不影响精加工,以及为了使工件粗加工后除了强制冷却外,尚有一段自然冷却的时间,所以将粗世、粗铣与精世、精铣分开,设置在本段的两端。本段随行夹具共有35个。随行夹具和工件的输送,由一组贯穿全段的步距为1500毫米的双工位的回转杆步伐式输送带和一组布置在本段中间位置的步距为1200毫米的单工位回转杆步伐式输送带完成。为了实现随行夹具单双工位之间的转换,在C7C8, C12C13机床之间设有前后推送装置。本段有两个桥梯,跨在前后推送装置上。当随行夹具连同工件输送到卸料工位上后,全部加工完的工件由人工卸下,空载的随行夹具被送入后升降机,降至下端,并由布置在床身最下层贯穿全段的棘爪步伐式返回输送带拖走。随行夹具返回的情况见。切屑的排除,由一组贯穿全段的放在床身中层的往复刮板式排屑装置来完成。切屑从冷却装置处自动排出线外。随行夹具连同工件在各机床上分别夹紧,C70-C12为机械弹簧夹紧,其余为液压夹紧。 C15机床之后设置气动测量装置J1,用于积极测量内孔的尺寸精度(包括椭圆度与锥度)。如合格,自动线就继续工作,接近超差或超差时发出信号,或换接备用的精撞床(C13C14),或使自动线予停。
    转载装置:为了实现第I段、第II段之间工件装卸自动化,设置了转载装置,它由卸料机械手、输送装置(包括前转载输送带、翻转工件用的转位鼓轮和后转载输送带)、装料用的机械手三部分组成。全线电气控制系统采用了三个主令控制器进行集中控制。全线有两个中央操纵台,设在第I段和第II段的始端以便各段能单独工作。中央操纵台上设有指示全线各运动部件工作状态的灯光指示屏和故障寻检器。单独的调整按钮台设在相应的机床旁边。本自动线采用空中架线。全线有36个液压油箱,用以驱动各台机床的进给部件和其他输送等辅助设备。油箱排列成一直线,放在机床后面,液压管路敷设在地沟中。
全线各运动部件的润滑,由三个润滑站进行集中供油。
如何将第I段仅作部分加工的毛坯抓起、定向、输送、翻转90度,然后准确地装到第II段的随行夹具上,即卸料机械手的设计,是全线的关键技术之一,也既是本课题所要研究解决的问题。


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